JPH09206955A - 異種金属の溶接方法 - Google Patents

異種金属の溶接方法

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JPH09206955A
JPH09206955A JP8037478A JP3747896A JPH09206955A JP H09206955 A JPH09206955 A JP H09206955A JP 8037478 A JP8037478 A JP 8037478A JP 3747896 A JP3747896 A JP 3747896A JP H09206955 A JPH09206955 A JP H09206955A
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JP
Japan
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metal
welding
stud bolt
base metal
washer
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JP8037478A
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English (en)
Inventor
Takahiro Komiyama
恭弘 小宮山
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミパネルに鋼製スタッドボルト等を安価
で確実強固に溶接する。 【解決手段】 母材金属と同種の金属3aとこれと異な
る金属3bをクラッディングによって接合させてなるワ
ッシャー3を、母材金属と同種の側が溶接時に母材金属
に接する側となるようスタッドボルト4に嵌入し、この
スタッドボルトの頭部下面に予め溶接等により接合して
おき、このスタッドボルト4を母材1に挿入し、直流電
気抵抗溶接により溶接する。また、ワッシャーはスタッ
ドボルト頭部上面に同種金属間溶接で接合したものを用
いてもてもよく、盤状部材としてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、母材金属のアルミ
パネルにこれと異なる金属の鋼製スタッドボルト等を溶
接する異種金属の溶接方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミパネルにスタッドボルトを接合す
る方法としては、アルミ製スタッドボルトを溶接する
か、又は鋼製スタッドボルトを機械的なカシメ接合する
ことにより行われている。従来のアルミ製スタッドボル
トの溶接は、アルミパネルに設けた孔にアルミ製のスタ
ッドボルトを挿入し、アルミ溶接棒を用いるミグ溶接に
より、スタッドボルトの頭部の周囲に肉盛を施して溶接
するか、又はアルゴン溶接により接合している。
【0003】従来の鋼製スタッドボルトのカシメ接合方
法は、ピアスフォームスタッドと呼ばれるもので、鋼製
スタッドボルトに設けた鍔部から上の部分を、中空の冠
状部に形成してアルミパネルの穴に挿入し、カシメ金型
を設けたプレス機により冠状部を塑性変形し、鍔部と塑
性変形した部分とでアルミパネルの穴の周囲を強固に締
付けて接合するものである。
【0004】本出願人は、アルミパネルに鋼製スタッド
ボルトを接合する改良方法の発明について先に出願して
いる。この接合方法は、アルミと鋼をクラッディングに
よって接合させたワッシャーを用意し、鋼製スタッドボ
ルトをこのワッシャーとアルミパネルに挿入する際に、
ワッシャーのアルミ側をアルミパネル側に接するように
配置し、アルミパネルと鋼製スタッドボルトの夫々に溶
接電極を当接して加圧通電する電気抵抗溶接するように
したものである。以下、この方法の概略について説明す
る。
【0005】図5は、溶接工程を示す断面図で、図5A
は、アルミパネル21を図示しない電気抵抗溶接機の下
電極22の上面にセットした状態を示し、アルミパネル
21のスタッドボルトを挿入する孔21aと下電極22
に設けた孔22aは同芯としてある。図5Bは、鋼材と
アルミ材を重ねて圧延接合し、ワッシャー状としたクラ
ッド材23を、アルミ材部23aがアルミパネル21に
接触し、孔21aとクラッド材23が同芯となるように
配置した状態を示す。図5Cは、鋼製スタッドボルト2
4のネジ部24aを平ワッシャー状のクラッド材23と
アルミパネル21の孔21aに挿入し、スタッドボルト
24の頭部24bの下面に円周方向に等間隔で設けた複
数の突起24cがクラッド材23の鋼材部23bに接触
し、ネジ部24aが下電極22に設けた孔22aに収納
された状態を示す。
【0006】図5Dは、電気抵抗溶接機の上電極25を
スタッドボルト24の頭部24bに当接し、加圧通電す
る状態を示す。電流はスタッドボルト24の頭部24b
から複数の突起24cに集中し、クラッド材23の鋼材
部23b、アルミ材部23a、アルミパネル21を経由
して下電極22へと流れ、電気抵抗溶接を行う。図5E
は、溶接後の断面を示すもので、複数の突起24cは電
気抵抗により加熱され、クラッド材23の鋼材部23b
に加圧溶着されて鋼材同士間の溶着部26を形成する。
また、クラッド材23のアルミ材部23aとアルミパネ
ル21の間にも複数の突起24cに相当する箇所にアル
ミ材同士間の溶着部27が形成され、鋼製のスタッドボ
ルト24とアルミパネル21とが溶接により接合され
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】アルミ製スタッドボル
トを溶接で接合したものは、アルミボルトが軟質のため
製品の組付け時に、ネジ山がつぶれ易く不良品が発生す
る。また、アルミ溶接は技能的に難しい作業であるので
熟練者が必要とされ、溶接時間も長く作業工数が大とな
る。鋼製のスタッドボルトを機械的にカシメて接合する
前記従来の方法では、複雑高価な金型を必要とし、微小
な設計変更等でも新たな金型を作らなければならず、ま
た、スタッドボルトにも複雑な形状の加工を必要としコ
ストが上昇する。また前記先願の方法では、溶接工程中
において作業者が手作業でクラッド材ワッシャーのセッ
トを行う必要があるので溶接工程での作業工数が増加
し、更に、クラッド材の鋼材部をアルミパネル側とする
誤セットが生じ溶接不良を発生する恐れがある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、母材金属にこ
れと異なる金属のスタッドボルトを溶接する方法におい
て、前記母材金属又はこれと同種の金属と、前記異なる
金属又はこれと同種の金属をクラッディングによって接
合させてなるワッシャーを、このワッシャーの母材金属
又はこれと同種の側が溶接時に母材金属に接する側とな
るよう前記スタッドボルトに嵌入し、このスタッドボル
トの頭部下面に予め溶接等により接合しておき、このス
タッドボルトを前記母材に挿入し、母材とスタッドボル
トの夫々に溶接電極を当接して加圧通電する電気抵抗溶
接により溶接する異種金属の溶接方法である。また、前
記ワッシャーはスタッドボルト頭部上面に同種金属間溶
接で接合したものを用いてもてもよく、この際、前記ワ
ッシャーは孔なし円盤状部材としてもよい。更に、前記
ワッシャーを母材金属と異なる金属のナットの下面に同
種金属間溶接で接合したものとし、母材金属と異なる金
属のナットを母材に異種金属溶接することができる。
【0009】母材金属又はこれと同種の金属と、母材と
異なる金属又はこれと同種の金属をクラッディングによ
って接合させてなるワッシャーが、予め母材金属又はこ
れと同種の金属側が母材金属に接する側となるようにス
タッドボルト又はナットに接合してあるので、溶接工程
中でクラッド材よりなるワッシャーセットの手作業を省
略でき、また誤セットが生じることがなく、母材金属に
これと異なる金属のスタッドボルト又はナットを強固に
溶接することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1に、本発明の第1の実施の形
態を示し、溶接工程を断面図で示す。図1Aは、アルミ
パネル1を図示しない電気抵抗溶接機の下側電極2の上
面に設置した状態を示す。図1Bは、鋼材とアルミ材を
重ねて圧延接合してワッシャー状としたクラッド材3
を、鋼製のスタッドボルト4の頭部の下面に一体に接合
し、そのネジ部4aを下側電極2の孔2aと同芯とした
アルミパネル1の孔1aに挿入する状態を示す。ワッシ
ャー状のクラッド材3と鋼製のスタッドボルト4は、予
め図示しない別工程の溶接機で、クラッド材3のアルミ
材部3aがアルミパネル1に接触するように鋼製のスタ
ッドボルト4のネジ部4aに嵌め込み、スタッドボルト
4の頭部4bの下面に設けた複数の突起と、クラッド材
3の鋼材部3bを電気抵抗溶接により溶接し、鋼材同士
間の溶着部5を形成して接合したものである。
【0011】図1Cは、図示しない電気抵抗溶接機の上
側電極6の下面をスタッドボルト4の頭部上面4bに当
接し、加圧通電し電気抵抗溶接を行う状態を示す。電流
は、スタッドボルト4の頭部上面4bから鋼材同士間の
溶着部5、クラッド材3の鋼材部3b、アルミ材部3
a、アルミパネル1を経由して下電極2へと流れ、クラ
ッド材3のアルミ材部3aとアルミパネル1の間の鋼材
同士間の溶着部5に相当する箇所は加熱溶融し、アルミ
材同士間の溶着部7が形成される。図1Dは、溶接を完
了し溶接機から取外した溶接部の断面を示す。鋼製のス
タッドボルト4の頭部4bの下面とクラッド材3の鋼材
部3bは、予め別工程で溶接され鋼材同士間の溶着部5
を形成して接合され、クラッド材3のアルミ材部3aと
アルミパネル1は、図1Cに示す工程で溶接され、アル
ミ材同士間の溶着部7を形成して接合されるので、鋼製
のスタッドボルト4とアルミパネル1は強固に接合され
る。
【0012】ワッシャー状クラッド材の鋼材部を予め鋼
製スタッドボルトの頭部下面と溶接接合しておき、これ
をアルミパネルに電気抵抗溶接により接合するのに適切
な溶接条件は、次の表1に示すものとなる。
【0013】
【0014】図2は、クラッド材を鋼製スタッドボルト
に予め取付ける方法を説明する断面である。図2Aは、
第1の方法を示し、図1Bに示したものの図である。ワ
ッシャー状クラッド材3の鋼材部3bを鋼製スタッドボ
ルト4の下面に設けた複数の突起4cに接触するように
ネジ部4aに挿入し(右半部に示す状態)、適宜な電気
抵抗溶接方法により突起4cとクラッド材の鋼材部3b
間の加圧溶接を行う。この溶接により突起4cとクラッ
ド材の鋼材部3b間に、左半部に示す鋼材同士間の溶着
部5が形成され、クラッド材3と鋼製スタッドボルト4
が接合される。
【0015】図2Bは、第2の方法を示し、図2Aに示
すものと同様にワッシャー状クラッド材3をネジ部4a
に挿入し、適宜な電気抵抗溶接方法により、クラッド材
の鋼材部3bと鋼製スタッドボルト4のネジ部4aの根
元に鋼材同士間の溶着部8を形成したものである。この
場合の溶着部8の接合強度は、クラッド材3を鋼製スタ
ッドボルト4に保持するのに充分な溶接強度であればよ
く、この部分は鋼製スタッドボルトとアルミパネルの溶
接強度に直接関与するものではない。
【0016】図2Cは、第3の方法を示し、鋼製スタッ
ドボルト9のネジ部9aの根元部分にネジ部外径より小
径とした縮径部9bを設け、ワッシャー状クラッド材3
をネジ部9aを通過して、縮径部9bへ嵌め込み、カシ
メ等の適宜な方法によりクラッド材3のアルミ材部3a
の内径を縮径し、クラッド材3をボルト9の基部に保持
させたものである。
【0017】図3に、本発明の第2の実施の形態を示
し、図3Aは、円盤状のクラッド材を鋼製スタッドボル
トの頭部上面に接合した一部断面図である。円盤状のク
ラッド材10の鋼材部10bを鋼製スタッドボルト4の
頭部上面4bに載置し、適宜な電気抵抗溶接により溶接
してクラッド材10の鋼材部10bと鋼製スタッドボル
ト4の頭部上面4b間に複数の鋼材同士間の溶着部11
を形成して、クラッド材10と鋼製スタッドボルト4を
強固に接合する。
【0018】図3Bは、鋼製スタッドボルトをアルミパ
ネルへ溶接した後の一部断面図である。クラッド材10
のアルミ材部10aをアルミパネル12に当接し、図示
しない電気抵抗溶接機により加圧通電し、アルミ材部1
0aとアルミパネル12間に複数のアルミ材同士の溶着
部13を形成し、鋼製スタッドボルト4とアルミパネル
12を強固に接合する。この実施形態では、アルミパネ
ル12に鋼製スタッドボルトを挿入する孔を設ける必要
がなく、圧力流体等を収容するアルミ製容器に鋼製スタ
ッドボルトを溶接したときに、内部流体の漏洩の恐れが
ない。
【0019】図4に、本発明の第3の実施の形態を示
し、図4Aは鋼製ナットとワッシャー状のクラッド材を
溶接接合した断面図である。鋼製ナット14の下面とク
ラッド材15の鋼材部15bを接合面とし、図示しない
電気抵抗溶接機により溶接を行い、鋼製ナット下面と鋼
材部15b間に鋼材同士の複数の溶着部16を形成し、
鋼製ナットとクラッド材15を強固に接合する。
【0020】図4Bは、鋼製ナットをアルミパネルへ溶
接した後の一部断面図である。クラッド材15のアルミ
材部15aをアルミパネル17に当接し、図示しない電
気抵抗溶接機により溶接を行い、アルミ材部15aとア
ルミパネル17間の複数箇所にアルミ材同士の溶着部1
8を形成し、鋼製ナット14とアルミパネル17を強固
に接合する。この形態では、アルミパネルに溶接する鋼
製ナットにスタッドボルトをネジ込むことになり、ボル
ト19にパッキング20を設ければ、アルミ製流体容器
のドレイン抜きプラグに好適である。図のアルミパネル
17には凹部を形成し、この凹部内に鋼製ナット14を
接合するようにしてあるが、この凹部は必ずしも必要で
はない。
【0021】
【発明の効果】本発明は、アルミパネルに鋼製スタッド
ボルト等を溶接する異種金属の溶接方法において、予め
アルミ材部と鋼材部からなるワッシャークラッド材を鋼
製スタッドボルトや鋼製ナットに溶接等により接合して
あるので、通常の単相直流抵抗溶接機を用いて容易に鋼
製スタッドボルトを強固にアルミパネルに溶接接合する
ことができ、また、溶接工程中における作業者の手作業
を低減するとともに、クラッド材の鋼材部をアルミパネ
ル側とする誤セットによる溶接不良の発生を防止するこ
とができる。更に、ワッシャーをスタッドボルト又はナ
ットと一体としたため、部品管理が簡単になるととも
に、部品在庫を置くスペースが削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面図。
【図2】クラッド材を鋼製スタッドボルトへ取付ける方
法を示す断面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す断面図。
【図4】本発明の第3の実施の形態を示す断面図。
【図5】アルミパネルに鋼製スタッドボルトを溶接する
工程を示す断面図。
【符号の説明】
1 アルミパネル 2 下側電極 3 クラッド材
3a クラッド材のアルミ材部 3b クラッド
材の鋼材部 4 鋼製スタッドボルト 5鋼材同士
間の溶着部 6 上側電極 7 アルミ同士間の溶
着部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母材金属にこれと異なる金属のスタッド
    ボルトを溶接する方法において、前記母材金属又はこれ
    と同種の金属と、前記異なる金属又はこれと同種の金属
    をクラッディングによって接合させてなるワッシャー
    を、該ワッシャーの母材金属又はこれと同種の金属側が
    溶接時に母材金属に接する側となるよう前記スタッドボ
    ルトに嵌め込んで該スタッドボルトの頭部下面に保持さ
    せておき、該スタッドボルトを前記母材に設けた貫通孔
    に挿入し、母材とスタッドボルトの夫々に溶接電極を当
    接して加圧通電する電気抵抗溶接により溶接することを
    特徴とする異種金属の溶接方法。
  2. 【請求項2】 母材金属にこれと異なる金属のスタッド
    ボルトを溶接する方法において、前記母材金属又はこれ
    と同種の金属と、前記異なる金属又はこれと同種の金属
    をクラッディングによって接合させてなるワッシャー又
    は円盤状プレートを、母材金属又はこれと同種の金属側
    が溶接時に母材金属に接する側となるよう前記スタッド
    ボルトの頭部上面に予め溶接により接合しておき、該ス
    タッドボルトの前記ワッシャー又は円盤状プレートの母
    材金属又はこれと同種の金属を前記母材に当接させ、母
    材とスタッドボルトの夫々に溶接電極を当接して加圧通
    電する電気抵抗溶接により溶接することを特徴とする異
    種金属の溶接方法。
  3. 【請求項3】 母材金属にこれと異なる金属のナットを
    溶接する方法において、前記母材金属又はこれと同種の
    金属と、前記異なる金属又はこれと同種の金属をクラッ
    ディングによって接合させてなるワッシャーを、母材金
    属又はこれと同種の金属側が溶接時に母材金属に接する
    側となるよう前記ナットの下面に予め溶接により接合し
    ておき、前記ワッシャーの前記母材金属又はこれと同種
    の金属側を前記母材に当接し、母材とナットの夫々に溶
    接電極を当接して加圧通電する電気抵抗溶接により溶接
    することを特徴とする異種金属の溶接方法。
  4. 【請求項4】 前記電気抵抗溶接の電極に単相直流を印
    加する請求項1、請求項2又は請求項3記載の異種金属
    の溶接方法。
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