JPH0938782A - Resistance spot welding method of aluminum material - Google Patents
Resistance spot welding method of aluminum materialInfo
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- JPH0938782A JPH0938782A JP7194483A JP19448395A JPH0938782A JP H0938782 A JPH0938782 A JP H0938782A JP 7194483 A JP7194483 A JP 7194483A JP 19448395 A JP19448395 A JP 19448395A JP H0938782 A JPH0938782 A JP H0938782A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電極を介して被溶接ア
ルミニウム材に加圧力を加えつつ、電流を流して抵抗ス
ポット溶接するアルミニウム材の抵抗スポット溶接方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resistance spot welding method for an aluminum material, in which a resistance current is applied to the aluminum material to be welded by applying an electric current to the aluminum material to be welded through an electrode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】溶接される板状のアルミニウムまたはア
ルミニウム合金（以下アルミニウム材という）の抵抗ス
ポット溶接では、図２に示すように、板状の２枚のアル
ミニウム材１、２を重ね、重ね合わせ部の適所を上下一
対の銅製の電極３、４により挟んで加圧力を加えつつ、
電極３、４を介して短時間通電する。そして、アルミニ
ウム１、２の重ね合わせ接合部に流れる電流による発熱
で温度を上昇してナゲット（溶融凝固部）５を形成し、
このナゲット５によりアルミニウム材１、２がスポット
状に溶接される。2. Description of the Related Art In resistance spot welding of plate-shaped aluminum or aluminum alloy (hereinafter referred to as aluminum material) to be welded, two plate-shaped aluminum materials 1 and 2 are stacked and overlapped as shown in FIG. While sandwiching the proper place of the part with a pair of upper and lower electrodes 3 and 4 made of copper,
Power is supplied for a short time through the electrodes 3 and 4. Then, the nugget (melting and solidifying portion) 5 is formed by raising the temperature by the heat generated by the current flowing through the lap joint of the aluminum 1 and 2 and
The aluminum materials 1 and 2 are spot-welded by the nugget 5.
【０００３】しかしながら、アルミニウム材１、２は固
有抵抗が小さいので抵抗スポット溶接では、加圧力を増
大させると共に発熱量を大きくするため大電流を流して
いるが、溶接電流が大きいと、銅製の電極３、４の先端
で銅とアルミニウム材１、２との合金を作ってしまい、
電極寿命が短くなる。また電気伝導度が大きいため発熱
量が小さく、アルミニウム材１、２の重ね合わせ部接合
面に形成される断面碁石形のナゲット５の径を大きくす
ることができず、十分な溶接強度が得られないという問
題があった。However, since the aluminum materials 1 and 2 have a small specific resistance, a large current is passed in the resistance spot welding in order to increase the applied pressure and increase the amount of heat generation. However, when the welding current is large, the copper electrode is used. I made an alloy of copper and aluminum materials 1 and 2 at the tip of 3 and 4,
The electrode life is shortened. Further, since the electric conductivity is large, the amount of heat generated is small, and the diameter of the nugget 5 having a go-stone cross section formed on the joining surfaces of the aluminum materials 1 and 2 cannot be increased, so that sufficient welding strength can be obtained. There was a problem of not having.
【０００４】さらにアルミニウム材の表面にはAl2O3 酸
化膜が形成されているので、溶接電流を増大すると、電
極とアルミニウム材との間で酸化膜が抵抗体となって発
熱するためピックアップ（溶着）が発生し、溶接部の外
観品質が悪化する。また、ピックアップの発生は、電極
寿命を短くする原因にもなる。このような問題点を解決
するアルミニウム材の抵抗スポット溶接方法として、ア
ルミニウム材１、２の重ね合わせ接合面にインサート材
を介在させて抵抗スポット溶接を行う方法が知られてい
る。たとえば、特開平６−7953号公報には、アルミニウ
ム材の重ね合わせ部接合面にSiとフッ化物系フラックス
を含み、さらにAlを含むインサート材を介在させること
を基本とするアルミニウム材の抵抗スポット溶接方法が
提案されている。また、特開平６−122080号公報には、
アルミニウム材の重ね合わせ部接合面にインサート材と
してFe、NiおよびCoから選択される少なくとも一種の物
質にTi、CrおよびMoから選択される少なくとも一種の物
質を混在させた粉末を介在させるアルミニウム材の抵抗
スポット溶接方法が提案されている。Further, since an Al 2 O 3 oxide film is formed on the surface of the aluminum material, when the welding current is increased, the oxide film acts as a resistor between the electrode and the aluminum material to generate heat. (Welding) occurs and the appearance quality of the welded portion deteriorates. In addition, the occurrence of pickup also causes the life of the electrode to be shortened. As a resistance spot welding method for aluminum materials that solves such a problem, a method is known in which resistance spot welding is performed by interposing an insert material on the lap joint surfaces of the aluminum materials 1 and 2. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-7953, resistance spot welding of an aluminum material is based on the fact that an insert material containing Si and a fluoride-based flux and further containing Al is interposed on the joining surface of the overlapping portion of the aluminum material. A method has been proposed. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 6-122080 discloses that
As an insert material on the joining surface of the overlapped portion of the aluminum material, at least one material selected from Fe, Ni and Co is mixed with at least one material selected from Ti, Cr and Mo. A resistance spot welding method has been proposed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前記公報に提案されて
いる従来技術のうち、前者の特開平６−7953号公報に提
案されている方法は、インサート材としてフッ化物系フ
ラックスを含有するアルミニウムを用いるが、これはフ
ラックスの作用により抵抗スポット溶接時に接合部表面
に形成されているAl2O3 酸化膜を除去してインサート材
と被溶接アルミニウム材との界面に生じるナゲットの生
成を促進し、ひいてはナゲット径を大きくすることがで
きる効果が得られるとしている。しかしながら、通電時
の電流条件は前記インサート材を用いないでアルミニウ
ム材を抵抗スポット溶接する場合に比較して低電流とす
ることであるが、かなり大電流を流す必要がある。した
がって前記問題点が解消できず、たとえば電極寿命が短
いという問題点等を根本的に解消することができるもの
ではない。また、インサート材に含まれるKF、AlF など
のフッ化物系フラックスに接合面が汚染されて清浄な接
合部が形成できず、接合部強度が低下する危険性が大き
いという問題点がある。Among the conventional techniques proposed in the above publication, the former method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-7953 uses aluminum containing a fluoride-based flux as an insert material. This is used to remove the Al 2 O 3 oxide film formed on the surface of the joint during resistance spot welding by the action of the flux and promote the generation of nuggets that occur at the interface between the insert material and the aluminum material to be welded. As a result, it is said that the effect of increasing the nugget diameter can be obtained. However, the current condition at the time of energization is to set a low current as compared with the case of resistance spot welding an aluminum material without using the insert material, but it is necessary to flow a considerably large current. Therefore, the above-mentioned problems cannot be solved and, for example, the problem that the electrode life is short cannot be fundamentally solved. Further, there is a problem that a fluoride-based flux such as KF or AlF contained in the insert material contaminates the joint surface and a clean joint cannot be formed, and there is a great risk that the joint strength will decrease.
【０００６】また、後者の特開平６−122080号公報に提
案されている方法は、インサート材として被溶接アルミ
ニウム材中に取り込まれたときにアルミニウム材を強化
する金属Ni、Co、Feを単独または複合して用いることを
基本とするものであり、これら金属がアルミニウム材中
に取り込まれることに起因する電蝕を防止するため、T
i、Cr、Moから選択される少なくとも一種を混在させて
いる。しかし、この方法によっても前者の方法と同様
に、通電条件はインサート材を用いないでアルミニウム
材を抵抗スポット溶接する場合に比較すれば低電流にす
ることができるが、相当の大電流を流す必要があること
には変わりはない。このため、前者の場合と同様な問題
点が残っている。Further, the latter method proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-122080 discloses a single metal Ni, Co or Fe which strengthens an aluminum material when incorporated into an aluminum material to be welded as an insert material, or Basically, they are used in combination, and in order to prevent electrolytic corrosion due to the incorporation of these metals in the aluminum material, T
At least one selected from i, Cr, and Mo is mixed. However, even with this method, as in the former method, the energization conditions can be reduced to a lower current than when resistance spot welding is performed on an aluminum material without using an insert material, but it is necessary to pass a considerably large current. There is no difference. Therefore, the same problems as in the former case remain.
【０００７】本発明は、前記従来技術の問題点を解消
し、アルミニウム材の接合面にインサート材を介在させ
て抵抗スポット溶接する際に、アルミニウム材の強固な
Al2O3酸化膜を除去でき、かつ抵抗スポット溶接に必要
な溶接電流をインサート材を用いないアルミニウム材の
標準電流の数分の１、たとえば鋼板の抵抗スポット溶接
を行う際の溶接電流レベルに低減することが可能なアル
ミニウム材の抵抗スポット溶接方法を提供することを目
的とするものである。The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and when resistance spot welding is performed with an insert material interposed on the joining surface of an aluminum material, the aluminum material is made strong.
The Al 2 O 3 oxide film can be removed, and the welding current required for resistance spot welding is set to a fraction of the standard current of aluminum materials without insert materials, for example, the welding current level for resistance spot welding of steel sheets. An object of the present invention is to provide a resistance spot welding method for an aluminum material that can be reduced.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、抵抗スポット溶接する際に、被溶接アルミ
ニウム材の間に挟むインサート材として、金属間化合物
を生成する時の反応生成熱の大きい物質の粉末を介在さ
せ、これによって溶接電流を低下させることに着目し、
種々に実験を重ねた。その結果、TiとAlとが金属間化合
物を生成する時の反応熱を利用することが抵抗スポット
溶接に必要な電流を大幅に低減するのに極めて有効なこ
とを知見し、本発明を開発するに至った。In order to achieve the above object, the present invention provides a reaction product heat generated when an intermetallic compound is produced as an insert material to be sandwiched between aluminum materials to be welded during resistance spot welding. Focusing on reducing the welding current by interposing powder of a large substance,
Various experiments were repeated. As a result, it was found that utilizing reaction heat when Ti and Al generate intermetallic compounds is extremely effective in significantly reducing the current required for resistance spot welding, and develops the present invention. Came to.
【０００９】前記目的を達成するための請求項１記載の
本発明は、アルミニウム材の接合面にインサート材を介
在させて抵抗スポット溶接するアルミニウム材の抵抗ス
ポット溶接方法において、前記インサート材がTi：25〜
100 （at％）、Al：０〜75（at％）を含む粉末であり、
該インサート材を前記接合面に介在させ、電極からの通
電時にアルミニウム材表面の酸化膜を除去し、TiとAlと
の反応熱により低電流で抵抗スポット溶接することを特
徴とするアルミニウム材の抵抗スポット溶接方法であ
る。In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is a resistance spot welding method for an aluminum material, in which a resistance spot welding is performed by interposing an insert material on a joining surface of the aluminum material, wherein the insert material is Ti: twenty five~
A powder containing 100 (at%) and Al: 0 to 75 (at%),
The resistance of the aluminum material, characterized in that the insert material is interposed in the joint surface, the oxide film on the surface of the aluminum material is removed when electricity is applied from the electrode, and resistance heat welding is performed at low current by reaction heat of Ti and Al. It is a spot welding method.
【００１０】請求項２記載の本発明は、インサート材が
Ti：25〜75（at％）、Al：25〜75（at％）を含む粉末で
あることを特徴とする請求項１記載のアルミニウム材の
抵抗スポット溶接方法である。According to the present invention of claim 2, the insert material is
The resistance spot welding method for an aluminum material according to claim 1, wherein the powder is a powder containing Ti: 25 to 75 (at%) and Al: 25 to 75 (at%).
【００１１】[0011]
【作用】本発明では、被溶接部材を構成する板状のアル
ミニウム材としては、その組成が特に限定されるもので
はなく、アルミニウムやアルミニウム合金の各種組成の
ものを適宜使用することができる。インサート材は、板
状の２枚のアルミニウム材を重ね合わせた接合面の適所
に、Ti：25〜75（at％）、Al：０〜75（at％）の範囲に
含有する粉末を合計 100（at％）となるように混合させ
て配置する。In the present invention, the composition of the plate-shaped aluminum material constituting the member to be welded is not particularly limited, and various compositions such as aluminum and aluminum alloys can be appropriately used. The insert material has a total of 100 powders contained in the range of Ti: 25 to 75 (at%) and Al: 0 to 75 (at%) at appropriate places on the joint surface where two plate-shaped aluminum materials are stacked. (At%) so that they are mixed and arranged.
【００１２】このようなインサート材の介在によってア
ルミニウム材を抵抗スポット溶接する際に、金属間化合
物生成反応、例えば、下記反応式(1) 、(2) による発熱
を利用してアルミニウム材の表面に形成されているAl2O
3 酸化膜を、粉末飛散によるチリやピックアップを生じ
ることなく除去すると共に抵抗スポット溶接に必要な電
流を大幅に低減させるものである。When resistance spot welding of an aluminum material is carried out by interposing such an insert material, an intermetallic compound forming reaction, for example, heat generated by the following reaction formulas (1) and (2) is used to form the surface of the aluminum material. Al 2 O formed
The 3 oxide film is removed without causing dust and pickup due to powder scattering, and the current required for resistance spot welding is greatly reduced.
【００１３】 Ti＋Al→TiAl＋74.9KJ …………(1) Ti＋３Al→TiAl3 ＋146.3KJ …………(2) このようなインサート材の反応熱を利用するため、該抵
抗スポット溶接に必要な電流はインサート材を介在させ
ないアルミニウム材の標準的溶接電流の数分の１に低減
され、鋼板の抵抗スポット溶接並の低電流での溶接が可
能になる。例えば板厚１〜２mm、通電時間数秒の場合
は、アルミニウム材の標準的溶接電流の１／４〜１／８
に低減され、鋼板の抵抗スポット溶接並みの低電流2000
〜7000Ａでの溶接が可能である。Ti + Al → TiAl + 74.9KJ ………… (1) Ti + 3Al → TiAl 3 ＋ 146.3KJ …… (2) Since the reaction heat of such an insert material is used, the current required for the resistance spot welding is used. Is reduced to a fraction of the standard welding current of an aluminum material without an insert material, which enables welding at a current as low as resistance spot welding of a steel sheet. For example, when the plate thickness is 1 to 2 mm and the energization time is several seconds, 1/4 to 1/8 of the standard welding current of aluminum material
Reduced to a low current of 2000 that is equivalent to resistance spot welding of steel sheets
Welding at ~ 7000A is possible.
【００１４】ここでTi粉末を25at％未満すなわちAl粉末
を75at％を超えて混合すると、TiとAlとの接触による反
応熱が不足し、抵抗スポット溶接部の溶接強度のバラツ
キが大きくなり、その強度が不十分となり易い。また、
Tiを 100at％すなわちTi単味とすることも可能であり、
この場合には、インサート材であるTi粉末と被溶接アル
ミニウム材との接触面から溶接電流による抵抗加熱によ
ってTiとAlとの金属間化合物形成が開始されることにな
り、Ti粉末内に伝播される。なおこの場合には、Ti粉末
をAl粉末と混合処理する手間をはぶけるというメリット
が得られる。If the Ti powder is mixed at less than 25 at%, that is, the Al powder exceeds 75 at%, the reaction heat due to the contact between Ti and Al becomes insufficient, and the dispersion of the welding strength of the resistance spot weld becomes large. The strength tends to be insufficient. Also,
It is also possible to make Ti 100 at%, that is, Ti alone,
In this case, the intermetallic compound formation between Ti and Al is started by the resistance heating by the welding current from the contact surface between the Ti powder that is the insert material and the aluminum material to be welded, and is propagated in the Ti powder. It In this case, it is possible to obtain the merit of avoiding the trouble of mixing the Ti powder with the Al powder.
【００１５】そして、Ti：25〜75（at％）、Al：25〜75
（at％）の範囲として合計 100（at％）になるように混
合するのが好適であり、これによってTi粉末とAl粉末と
の混合接触面積の増大によりTiAl、TiAl3 等の金属間化
合物の生成が促進され、溶接電流の低減効果を一層向上
させることができる。さらにこのような溶接電流の低減
によりチリやピップアップ減少並びに電極寿命延長が達
成される。Ti: 25-75 (at%), Al: 25-75
It is preferable to mix so that the total (at%) range is 100 (at%), and this increases the mixed contact area between Ti powder and Al powder, which increases the amount of intermetallic compounds such as TiAl and TiAl 3 . The generation is promoted, and the effect of reducing the welding current can be further improved. Further, by reducing the welding current, dust and pip-up can be reduced and the electrode life can be extended.
【００１６】なお、被溶接アルミニウム材を重ね合わせ
た接合面に介在させるTi粉末、Al粉末の配置手段は、特
に限定するものではなく、２枚のアルミニウム材を挟む
電極との接触面積を考慮し、その接触面積より若干大き
くなるような範囲に発熱に必要な適量、たとえば１箇所
に 0.1〜0.2 ｇ程度を配置すればよい。The means for arranging the Ti powder and the Al powder to be interposed in the joint surface where the aluminum materials to be welded are superposed is not particularly limited, and the contact area with the electrodes sandwiching the two aluminum materials is taken into consideration. However, an appropriate amount necessary for heat generation may be arranged in a range slightly larger than the contact area, for example, about 0.1 to 0.2 g at one place.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１に示すように、２枚の被溶接アルミニウム材
１、２の溶接部を重ね合わせ、接合面の間にインサート
材６を介在させて抵抗スポット溶接を行った。抵抗スポ
ット溶接には、Ｆ型水冷なし銅製の電極３、４を備えた
単相交流式溶接機を用いて行い、溶接条件としては、電
流を最高7000Ａまで変更し、加圧力を 980Ｎ（一定）で
加圧し、通電時間１〜14（Ｓ）範囲で調整して行った。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, two aluminum pieces 1 and 2 to be welded were overlapped with each other at a welded portion, and an insert material 6 was interposed between the joint surfaces to perform resistance spot welding. Resistance spot welding was performed using a single-phase AC welding machine equipped with electrodes 3 and 4 made of copper without F-type water cooling. The welding conditions were to change the current to a maximum of 7,000 A and the applied pressure to 980 N (constant). The pressure was applied at 1, and the energization time was adjusted within the range of 1 to 14 (S).
【００１８】被溶接アルミニウム材はJIS A 5052相当品
であり、材種の比較を行うため一部JIS A 1100、A 202
4、A 6061、A 7075も使用して行った。被アルミニウム
材の板厚は表１に示す１、２、３mmの３種である。な
お、本例はＦ型を用いているが、Ｃ型（円錐形状）、Ｒ
型（緩やかな球面状）いずれでもかまわない。The welded aluminum material is equivalent to JIS A 5052, and some JIS A 1100 and A 202 are used to compare the materials.
4, A 6061, A 7075 were also used. The plate thickness of the aluminum-covered material is three kinds of 1, 2, and 3 mm shown in Table 1. Although the F type is used in this example, the C type (conical shape), the R type
It does not matter which type (gentle spherical shape).
【００１９】[0019]
【表１】 [Table 1]
【００２０】また、インサート材となるTi粉末およびAl
粉末は表２に示す配分割合（at％）により行った。Further, Ti powder and Al which are insert materials
The powder was distributed according to the distribution ratio (at%) shown in Table 2.
【００２１】[0021]
【表２】 [Table 2]
【００２２】被溶接アルミニウム材としてJIS A 5052、
板厚ｔ＝１mm、２mmまたは３mmを用い、電極直径Ｄ＝６
mm、８mmまたは10mmを用い、加圧力＝ 980Ｎ（一定）と
し、インサート材として表２に記号Ti100 、Ti75、Ti5
0、Ti25で示すTi粉末とAl粉末の配分割合を用いて抵抗
スポット溶接した試験材の溶接部引張せん断強度（KN）
を測定した。JIS A 5052 as the aluminum material to be welded,
Use plate thickness t = 1mm, 2mm or 3mm, electrode diameter D = 6
mm, 8 mm or 10 mm, press force = 980 N (constant), and insert materials with symbols Ti100, Ti75, Ti5 in Table 2
Tensile shear strength (KN) of welded portion of test material resistance spot welded using distribution ratio of Ti powder and Al powder shown by 0 and Ti25
Was measured.
【００２３】図３にJIS A 5052、板厚ｔ＝１mm、溶接電
流７（KA）、加圧力 980（Ｎ）における溶接時間（Ｓ）
と引張せん断強度（KN）との関係を、また図４に板厚ｔ
＝１mm、加圧力 980（Ｎ）、溶接時間 4.0（Ｓ）におけ
る溶接電流（KA）と引張せん断強度（KN）との関係を示
す。なお、図３および図４において従来例は、インサー
ト材を用いない場合を示す。図３および図４に示すよう
に、インサート材を用いる場合には、用いない場合に比
較して引張せん断断強度（KN）が大幅に増大する。これ
はアルミニウム材の接合部表面の酸化膜が破壊され、良
好な抵抗スポット溶接が行われたことを示している。図
３に示すように、板厚ｔ＝１mmでTi粉末配合割合（at
％）が大きくなるほど、若干、引張せん断強度（KN）が
向上する傾向があるが、溶接時間（Ｓ）を長くすること
は引張せん断強度の上昇効果が余りないことが分かる。
また図４に示すようにいずれの場合にも、溶接電流を３
KAから７KAに増加するにつれて引張せん断強度（KN）を
向上させる傾向があることが分かる。FIG. 3 shows welding time (S) at JIS A 5052, plate thickness t = 1 mm, welding current 7 (KA), pressure 980 (N).
And tensile shear strength (KN).
The relationship between the welding current (KA) and tensile shear strength (KN) at = 1 mm, applied pressure 980 (N), and welding time 4.0 (S) is shown. 3 and 4, the conventional example shows a case where no insert material is used. As shown in FIGS. 3 and 4, when the insert material is used, the tensile shear strength (KN) is significantly increased as compared with the case where the insert material is not used. This indicates that the oxide film on the joint surface of the aluminum material was destroyed and good resistance spot welding was performed. As shown in FIG. 3, the Ti powder blending ratio (at
%, The tensile shear strength (KN) tends to slightly improve, but it can be seen that increasing the welding time (S) has little effect on increasing the tensile shear strength.
Further, as shown in FIG. 4, in any case, the welding current is set to 3
It can be seen that there is a tendency for the tensile shear strength (KN) to increase as the KA increases to 7KA.
【００２４】図５に、板厚ｔ＝２mm、溶接電流７KA、加
圧力 980Ｎにおける溶接時間（Ｓ）と引張せん断強度
（KN）との関係を、また図６に板厚ｔ＝２mm、加圧力 9
80Ｎの場合における溶接電流（KA）と引張せん断強度
（KN）との関係を示す。板厚が厚くなると溶接部での熱
の散逸が増加するため、図５および図６に示すように、
インサート材を用いない場合には、全く接合が困難とな
るが、インサート材を用いることによって大きな引張せ
ん断強度（KN）が得られている。図５に示すように、板
厚ｔ＝２mmでは、Ti粉末配合割合（at％）の増加は引張
せん断強度（KN）には余り影響していないが、図３に示
す板厚ｔ＝１mmの場合より引張せん断強度（KN）が向上
しており、溶接時間（Ｓ）が長い方が若干、引張せん断
強度（KN）が増加する傾向がある。また、図６に示すよ
うに、インサート材を介在させる場合には、溶接電流
（KA）を増加すると引張せん断強度（KN）を向上させる
効果が見られる。FIG. 5 shows the relationship between the welding time (S) and the tensile shear strength (KN) at a plate thickness t = 2 mm, a welding current of 7 KA and a pressing force of 980 N, and FIG. 6 shows the plate thickness t = 2 mm and the pressing force. 9
The relationship between welding current (KA) and tensile shear strength (KN) in the case of 80 N is shown. As the plate thickness increases, heat dissipation in the weld increases, so as shown in FIGS. 5 and 6,
If the insert material is not used, joining will be difficult at all, but a large tensile shear strength (KN) is obtained by using the insert material. As shown in FIG. 5, at the plate thickness t = 2 mm, the increase in the Ti powder blending ratio (at%) has little effect on the tensile shear strength (KN), but at the plate thickness t = 1 mm shown in FIG. The tensile shear strength (KN) is improved more than the case, and the longer the welding time (S), the more the tensile shear strength (KN) tends to increase. Further, as shown in FIG. 6, when the insert material is interposed, the effect of improving the tensile shear strength (KN) can be seen by increasing the welding current (KA).
【００２５】さらに図７に板厚ｔ＝３mm、溶接電流７K
A、加圧力 980Ｎにおける溶接時間（Ｓ）と引張せん断
強度（KN）との関係を、図８に板厚ｔ＝３mm、加圧力 9
80Ｎ、溶接時間14（Ｓ）における溶接電流（KA）と引張
せん断強度（KN）との関係を示す。図７に示すように、
板厚ｔ＝３mmの場合には、Ti配合割合（at％）が増加す
ると引張せん断強度が大幅に増加する傾向があるが、Ti
75とTi100 とは余り変わらない。また、図８に示すよう
に、溶接電流（KA）が大きくなるにるれて引張せん断強
度（KN）が増加することが分かる。Further, in FIG. 7, plate thickness t = 3 mm, welding current 7K
Fig. 8 shows the relationship between welding time (S) and tensile shear strength (KN) at a pressure of 980 N.
The relationship between the welding current (KA) and tensile shear strength (KN) at 80 N and welding time 14 (S) is shown. As shown in FIG.
When the plate thickness t = 3 mm, the tensile shear strength tends to increase significantly as the Ti compounding ratio (at%) increases.
75 and Ti100 are not so different. Further, as shown in FIG. 8, it can be seen that the tensile shear strength (KN) increases as the welding current (KA) increases.
【００２６】図９に被溶接アルミニウム材としてJIS A
5052を、加圧力 980（Ｎ）とし、板厚ｔ＝１mmの場合、
溶接時間２（Ｓ）、板厚ｔ＝２mm、３mmの場合、溶接時
間８（Ｓ）とし、いずれも溶接電流７（KA）として溶接
した場合のTi（at％）と引張せん断強度（KN）との関係
を示す。なお、図でTi＝０（at％）は粉末を介在しない
従来例の場合であるが、Al粉のみをインサートしても引
張せん断強度（KN）に向上は見られない。図９に示すよ
うにTi：25〜100 （at％）とし、Al：75〜25（at％）と
することにより、Ti：25（at％）未満、Al：75（at％）
超えに比べ、引張せん断強度（KN）を大幅に向上させる
ことができることが分かる。これが本発明のインサート
材特定の根拠となっており、特にTiが25〜75（at％）、
Alが25〜75（at％）において良好な成績となっているこ
とが分かる。FIG. 9 shows JIS A as the aluminum material to be welded.
When 5052 is a pressing force of 980 (N) and the plate thickness is t = 1 mm,
Welding time 2 (S), plate thickness t = 2 mm, 3 mm, welding time 8 (S), Ti (at%) and tensile shear strength (KN) when welding with welding current 7 (KA) Shows the relationship with. In the figure, Ti = 0 (at%) is the case of the conventional example in which no powder is interposed, but the tensile shear strength (KN) is not improved even if only Al powder is inserted. As shown in FIG. 9, by setting Ti: 25 to 100 (at%) and Al: 75 to 25 (at%), Ti: less than 25 (at%), Al: 75 (at%)
It can be seen that the tensile shear strength (KN) can be significantly improved as compared with the case of exceeding. This is the basis for identifying the insert material of the present invention, in particular Ti is 25 to 75 (at%),
It can be seen that Al has a good result in the range of 25 to 75 (at%).
【００２７】図10および図11には、それぞれJIS A 5052
の板厚ｔを１mmおよび２mmとした場合の被溶接アルミニ
ウム材の表面に形成されたAl2O3 酸化膜を除去するブラ
ッシング有無と引張せん断強度（KN）をTi、Al配合別に
示している。図10、図11から本発明のインサート材を用
いることにより、アルミニウム材のブラッシングを行わ
ない方が却って良好な引張せん断強度（KN）が得られて
いる。これは、本発明によればアルミナ酸化膜の除去が
良好に行われるため、被溶接アルミニウム材のブラッシ
ングが不要であることを示唆しており、作業能率向上に
寄与することができる。10 and 11 show JIS A 5052, respectively.
Shows the presence or absence of brushing for removing the Al 2 O 3 oxide film formed on the surface of the aluminum material to be welded and the tensile shear strength (KN) when the plate thickness t is 1 mm and 2 mm for each Ti and Al composition. From FIG. 10 and FIG. 11, by using the insert material of the present invention, good tensile shear strength (KN) is obtained rather than brushing the aluminum material. This suggests that the alumina oxide film is removed well according to the present invention, so that the aluminum material to be welded does not need to be brushed, which can contribute to the improvement of work efficiency.
【００２８】図12は、板厚ｔ＝２mm、加圧力 980Ｎ、溶
接時間８（Ｓ）とした場合におけるTi粉末とAl粉末の配
合割合（at％）と引張せん断強度（KN）との関係を示し
ている。材質としては、5052（自動車用上部材）、6061
（自動車用足まわり材）、2024（航空機用等の高力
材）、7075（航空機用等の高力材）、1100（純Al材）を
用いている。図12に示すように、本発明のインサート材
によれば、いずれのアルミニウム材を用いても良好な引
張せん断強度（KN）が得られることが分かる。FIG. 12 shows the relationship between the mixing ratio (at%) of Ti powder and Al powder and the tensile shear strength (KN) when the plate thickness is t = 2 mm, the pressing force is 980 N, and the welding time is 8 (S). Shows. As the material, 5052 (upper member for automobile), 6061
(Suspension materials for automobiles), 2024 (high strength materials for aircraft etc.), 7075 (high strength materials for aircraft etc.), 1100 (pure Al material) are used. As shown in FIG. 12, according to the insert material of the present invention, good tensile shear strength (KN) can be obtained regardless of which aluminum material is used.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
溶接アルミニウム材を、その接合面にTi：25〜100 （at
％）、Al：０〜75（at％）を含む粉末インサート材を介
在させて、抵抗スポット溶接する電極からの通電時に、
アルミニウム材表面の酸化膜を除去しTiとAlとの反応熱
により低電流で健全な接合部を形成して良好な強度の抵
抗スポット溶接を達成できる。As described above, according to the present invention, the aluminum material to be welded has Ti: 25 to 100 (at
%), Al: 0 to 75 (at%) of the powder insert material is interposed, and when current is applied from the electrode for resistance spot welding,
The oxide film on the surface of the aluminum material is removed, and the heat of reaction between Ti and Al forms a sound joint with low current, and resistance spot welding with good strength can be achieved.
【００３０】本発明によれば、被溶接アルミニウム材の
抵抗スポット溶接を低電流で行うことができるので、チ
リやピックアップが減少し、品質の良好なスポット溶接
を行うことができると共に、電極寿命を向上することが
できる。また本発明は、スポット溶接電流を鋼板並みの
低電流にすることが可能になるので、アルミニウム板と
鋼板とを混在させた状態で溶接、組立などを行うことが
でき、たとえば両材料を同時に使用する自動車車体組立
などに極めて有用となる。According to the present invention, the resistance spot welding of the aluminum material to be welded can be performed at a low current, so that dust and pickup can be reduced, high quality spot welding can be performed, and the electrode life can be improved. Can be improved. Further, according to the present invention, since the spot welding current can be made as low as that of a steel plate, it is possible to perform welding and assembly in a state where an aluminum plate and a steel plate are mixed, and for example, both materials are used at the same time. It is extremely useful for assembling automobile bodies.
【図１】本発明の抵抗スポット溶接を示す模式図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram showing resistance spot welding of the present invention.
【図２】従来の抵抗スポット溶接を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing conventional resistance spot welding.
【図３】JIS A 5052、ｔ＝１mmでの溶接時間（Ｓ）と引
張せん断強度（KN）との関係を、Ti、Al配合割合別に示
す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between welding time (S) and tensile shear strength (KN) at JIS A 5052, t = 1 mm, for each Ti and Al blending ratio.
【図４】JIS A 5052、ｔ＝１mmでの溶接電流（KA）と引
張せん断強度（KN）との関係を、Ti、Al配合割合別に示
す特性図である。FIG. 4 is a characteristic chart showing the relationship between welding current (KA) and tensile shear strength (KN) at JIS A 5052, t = 1 mm, for each Ti and Al compounding ratio.
【図５】JIS A 5052、ｔ＝２mmでの溶接時間（Ｓ）と引
張せん断強度（KN）との関係を、Ti、Al配合割合別に示
す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the welding time (S) and tensile shear strength (KN) at JIS A 5052, t = 2 mm, for each Ti and Al blending ratio.
【図６】JIS A 5052、ｔ＝２mmでの溶接電流（KA）と引
張せん断強度（KN）との関係を、Ti、Al配合割合別に示
す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between welding current (KA) and tensile shear strength (KN) at JIS A 5052, t = 2 mm, for each Ti and Al compounding ratio.
【図７】JIS A 5052、ｔ＝３mmでの溶接時間（Ｓ）と引
張せん断強度（KN）との関係を、Ti、Al配合割合別に示
す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the welding time (S) and the tensile shear strength (KN) at JIS A 5052, t = 3 mm for each Ti and Al compounding ratio.
【図８】JIS A 5052、ｔ＝３mmでの溶接電流（KA）と引
張せん断強度（KN）との関係を、Ti、Al配合割合別に示
す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the welding current (KA) and tensile shear strength (KN) at JIS A 5052, t = 3 mm, for each Ti and Al compounding ratio.
【図９】JIS A 5052、 980ＮでのTi、Al配合割合（at
％）と引張せん断強度（KN）との関係を板厚別に示す特
性図である。[Figure 9] JIS A 5052, 980N Ti and Al compounding ratio (at
%) And tensile shear strength (KN) for each plate thickness.
【図10】JIS A 5052、ｔ＝１mmでのTi、Al配合割合と引
張せん断強度（KN）との関係をブラッシング有無別に示
す棒グラフである。FIG. 10 is a bar graph showing the relationship between the mixing ratio of Ti and Al and the tensile shear strength (KN) at JIS A 5052, t = 1 mm, with and without brushing.
【図11】JIS A 5052、ｔ＝２mmでのTi、Al配合割合と引
張せん断強度（KN）との関係をブラッシング有無別に示
す棒グラフである。FIG. 11 is a bar graph showing the relationship between the blending ratio of Ti and Al and tensile shear strength (KN) at JIS A 5052, t = 2 mm, with and without brushing.
【図12】Ti、Al配合割合（at％）と引張せん断強度（K
N）との関係を被溶接アルミニウム材別に示す特性図で
ある。[Figure 12] Ti and Al compounding ratio (at%) and tensile shear strength (K
It is a characteristic view which shows the relationship with N) for every aluminum material to be welded.
１ アルミニウム材（上側） ２ アルミニウム材（下側） ３ 電極（上側） ４ 電極（下側） ５ ナゲット ６ インサート材 1 Aluminum material (upper side) 2 Aluminum material (lower side) 3 Electrode (upper side) 4 Electrode (lower side) 5 Nugget 6 Insert material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 雅隆 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Masataka Inoue 1-chome, Mizushima Kawasaki-dori, Kurashiki City, Okayama Prefecture (no address) Kawasaki Steel Works Mizushima Works
Claims (2)
を介在させて抵抗スポット溶接するアルミニウム材の抵
抗スポット溶接方法において、前記インサート材がTi：
25〜100 （at％）、Al：０〜75（at％）を含む粉末であ
り、該インサート材を前記接合面に介在させ、電極から
の通電時にアルミニウム材表面の酸化膜を除去し、Tiと
Alとの反応熱により低電流で抵抗スポット溶接すること
を特徴とするアルミニウム材の抵抗スポット溶接方法。1. A resistance spot welding method for an aluminum material in which resistance material spot welding is performed by interposing an insert material on a joint surface of the aluminum material, wherein the insert material is Ti:
It is a powder containing 25 to 100 (at%), Al: 0 to 75 (at%), and the insert material is interposed in the joint surface to remove the oxide film on the surface of the aluminum material when electricity is applied from the electrode. When
A resistance spot welding method for an aluminum material, which comprises performing resistance spot welding at a low current by reaction heat with Al.
l：25〜75（at％）を含む粉末であることを特徴とする
請求項１記載のアルミニウム材の抵抗スポット溶接方
法。2. The insert material is Ti: 25 to 75 (at%), A
The resistance spot welding method for an aluminum material according to claim 1, wherein the powder is a powder containing l: 25 to 75 (at%).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7194483A JP2898227B2 (en) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | Resistance spot welding method for aluminum material |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7194483A JP2898227B2 (en) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | Resistance spot welding method for aluminum material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0938782A true JPH0938782A (en) | 1997-02-10 |
| JP2898227B2 JP2898227B2 (en) | 1999-05-31 |
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ID=16325294
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP7194483A Expired - Lifetime JP2898227B2 (en) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | Resistance spot welding method for aluminum material |
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|---|---|
| JP (1) | JP2898227B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101856757A (en) * | 2010-06-10 | 2010-10-13 | 重庆理工大学 | Powder medium diffusion reaction resistance soldering method of aluminum alloy |
| US8426762B2 (en) * | 2006-12-08 | 2013-04-23 | E.O. Paton Electric Welding Institute Of The National Academy Of Sciences Of Ukraine | Method of resistance butt welding using corrugated flux-filled metal inserts |
| CN115365627A (en) * | 2022-08-05 | 2022-11-22 | 云南国钛金属股份有限公司 | Device and method for improving strength of sponge titanium hard bright block die-casting electrode |
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|---|---|---|---|---|
| TWI580502B (en) * | 2012-11-02 | 2017-05-01 | 國立屏東科技大學 | A spot welding method for lap-joint of multi-metal sheets |
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1995
- 1995-07-31 JP JP7194483A patent/JP2898227B2/en not_active Expired - Lifetime
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| CN115365627A (en) * | 2022-08-05 | 2022-11-22 | 云南国钛金属股份有限公司 | Device and method for improving strength of sponge titanium hard bright block die-casting electrode |
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| JP2898227B2 (en) | 1999-05-31 |
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