JPH0999378A - 樹脂ラミネート金属板のシリーズスポット溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、２枚の金属板の間に樹脂を挟み
込んだ樹脂ラミネート金属板をシリーズスポット溶接す
るに際し、導電性材料を含有させた樹脂を用いたり、表
面粗さを調整した金属板を用いるといった特殊な樹脂ラ
ミネート金属に限定されることなく、溶接欠陥のない良
好な継手品質を安定に確保できるシリーズスポット溶接
方法を提供するものである。 【解決手段】 予め、樹脂の軟化排除に必要な溶接電流
と通電時間を示す樹脂排除限界線と、無効分流で溶融破
断しない溶接電流と通電時間を示す無効分流溶融破断限
界線を求めておき、樹脂排除限界線以上で無効分流溶融
破断限界線以下の溶接電流と通電時間で予熱溶接を行っ
た後に、本溶接を行う樹脂ラミネート金属板のシリーズ
スポット溶接方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は２枚の金属板の間
に樹脂を挟み込んだ樹脂ラミネート金属板をシリーズス
ポット溶接する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリーズスポット溶接は、一つ溶接回路
で２点のスポット溶接を行わせる溶接方法であり、図４
にその概略図を示す。

【０００３】上側の被溶接材１１の上面に加圧装置を有
した上側電極３ａと３ｂを所定の間隔で並べ、下側の被
溶接材１２の下面に固定された下側電極４ａと４ｂを上
側電極に対向するように配置する。そして、上側電極３
ａ→上側の被溶接材１１→下側の被溶接材１２→下側電
極４ａ→下側電極４ｂ→下側の被溶接材１２→上側の被
溶接材１１→上側電極３ｂの経路で有効溶接電流５を流
し、上側電極３ａと３ｂで加圧することにより、７ａお
よび７ｂの２点でスポット溶接を行う。

【０００４】したがって、１点でスポット溶接を行う通
常のシングルスポット溶接に比べれて能率の良いスポッ
ト溶接方法である。

【０００５】ただし、上側電極３ａから上側の被溶接材
１１を通って直接上側電極３ｂに流れるスポット溶接に
は役立たない無効分流と呼ばれる電流６が発生し、その
分だけ溶接電流の効率が悪くなるという欠点はある。

【０００６】一方、樹脂ラミネート金属板は、中間に挟
んだ樹脂との複合作用により優れた制振性、軽量性、耐
食性等の機能を有しており、近年注目されている素材で
ある。

【０００７】このような樹脂ラミネート金属板に対して
前述のシリーズスポット溶接を実施しようとした場合、
中間層に絶縁性の樹脂を挟み込んでいるので、上側電極
から下側電極への溶接電流の経路が形成され難いという
問題がある。そのため、溶接電流や通電時間等の溶接条
件を通常の金属板の場合に準じて設定してシリーズスポ
ット溶接を実施すると、過大な無効分流が流れてしま
い、被溶接材が溶融破断する危険性がある。

【０００８】そこで、樹脂ラミネート金属板をシリーズ
スポット溶接するための方法として、従来からいくつか
の方法が考えられている。

【０００９】例えば、特開昭５３−１２８６８７号公報
に開示されているように、樹脂ラミネート金属板の樹脂
層に金属粉末等の導電性材料を分散させて導電性を付与
することで、スポット溶接を可能とした方法がある。

【００１０】また、特開昭６２−１３３３４号公報に開
示されているように、樹脂ラミネート金属板の樹脂層に
接する側の金属表面粗さを下記式を満足するようにする
方法もある。すなわち、 ２Ｒｍａｘ≧０．８ｄ ここで、Ｒｍａｘ： 最大高さで表した金属板の表面粗
さ（μ） ｄ： 樹脂層の厚さ（μ） である。

【００１１】これにより、上側電極で加圧した時に樹脂
層を挟んでいる金属板同士が接合して溶接電流の経路が
形成され、シリーズスポット溶接が可能になるというも
のである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭５３−
１２８６８７号公報に開示されているような樹脂層に金
属粉末等の導電性材料を分散させて導電性を付与する方
法は、樹脂層に大量の導電性物質を含有させることが必
要であり、そのために、樹脂層の性質が変化してしま
い、樹脂ラミネート金属板本来の優れた特性を損なう恐
れがある。また、樹脂層に導電性物質を均一に分散させ
ることが困難であり、溶接電流が局部的に過剰に流れ易
く、それに起因した溶接部の付近での樹脂のガス化等に
よるふくれの発生が懸念される。

【００１３】また、特開昭６２−１３３３４号公報に開
示された樹脂ラミネート金属板の金属板の表面粗さを限
定する方法は、製造工程で表面粗さを調整しなければな
らず製造管理が大変である。また、表面粗さを均一にす
ることは難しく、そのために溶接電流が局部的に過剰に
流れて、それに起因した溶接部の付近での樹脂のガス化
等によるふくれが発生する危険性がある。

【００１４】そこで、本発明は、樹脂層に導電性材料を
含有させるとか、表面粗さを調整した金属板を用いると
かいった特殊な樹脂ラミネート金属板をもちいるのでは
なく、一般的な樹脂ラミネート金属板を用いても高品質
なシリーズスポット溶接が実施できる樹脂ラミネート金
属板のシリーズスポット溶接方法を提供することを目的
としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明になる樹脂ラミネ
ート金属板のシリーズスポット溶接方法は、２枚の金属
板の間に樹脂を挟み込んだ樹脂ラミネート金属板をシリ
ーズスポット溶接する際に、樹脂を排除するのに必要な
溶接電流と通電時間との関係を示す樹脂排除限界線と、
無効分流によって金属板に溶融破断が発生しない溶接電
流と通電時間の関係を示す無効分流溶融破断発生限界線
とを定め、前記樹脂排除限界線以上でかつ前記無効分流
溶融破断発生限界線以下の領域の溶接電流と通電時間と
を用いて予熱溶接を行った後に、本溶接を行うことを特
徴とする樹脂ラミネート金属板のシリーズスポット溶接
方法である。

【００１６】すなわち、予熱溶接として比較的低い適切
な溶接電流を通電すれば、その際の無効分流による抵抗
発熱で樹脂層が軟化し、上側電極による加圧力で電極下
の樹脂層を排除することができ、上側電極と下側電極の
間で溶接電流の経路が確保されるという考えに基づくも
のである。そして、そのように樹脂層を軟化排除するに
必要な溶接電流と通電時間の関係を樹脂排除限界線とし
て予め定めておくものである。

【００１７】ただし、いくら比較的低い溶接電流で予熱
溶接を行うにしても、過大に通電すれば、無効分流によ
って被溶接材そのものが溶融破断する危険性がある。そ
こで、無効分流によって金属板に溶融破断が発生しない
溶接電流と通電時間の関係を示す無効分流溶融破断発生
限界線を予め定めておくものである。

【００１８】そして、予熱溶接により電極下の樹脂層を
排除した後の本溶接では、通常の金属板をシリーズスポ
ット溶接を行う場合に準じて溶接電流や通電時間等の溶
接条件を設定すればよい。

【００１９】したがって、本発明の樹脂ラミネート金属
板のシリーズスポット溶接方法は、シリーズスポット溶
接特有の無効分流を効果的に利用して、樹脂ラミネート
金属板における良質な溶接継手品質を得るシリーズスポ
ット溶接方法であるといえる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図２に、樹脂ラミネート金属板の
シリーズスポット溶接を行う場合の概略図を示す。

【００２１】基本的な配置は、前述の通常の金属板をシ
リーズスポット溶接を行う場合と同様であるが、上側の
被溶接材１および下側の被溶接材２のいずれか一方、あ
るいは両方が樹脂ラミネート金属板となる。図２では、
下側の被溶接材２が樹脂ラミネート金属板の場合であ
り、樹脂層２ａを有している。

【００２２】そして、その一例を図１に示すような、樹
脂を排除するに必要な溶接電流と通電時間との関係を示
す樹脂排除限界線と、無効分流によって金属板に溶融破
断が発生しない溶接電流と通電時間の関係を示す無効分
流溶融破断発生限界線とを予め定めておく。

【００２３】樹脂排除限界線は、一定の溶接電流によっ
てシリーズズポット溶接を行いながら、上側電極３ａと
下側電極４ａの間の溶接電圧等の時間的変化を観測し、
両電極間の抵抗が著しく低下した時の通電時間（サイク
ル）を求めて図にプロットすることにより作成すればよ
い。

【００２４】また、無効分流溶融破断発生限界線は、溶
接電流と通電時間を変化させてシリーズズポット溶接を
行い、被溶接材１に溶融破断が発生したか否かを観察し
図にプロットすることにより作成すればよい。なお、簡
便法として、樹脂ラミネート金属板を模擬して、樹脂層
の替わりに絶縁体の板を金属板に挟んでシリーズズポッ
ト溶接を行うことで、より厳しい側の無効分流溶融破断
発生限界線を求めることでもよい。

【００２５】そして、前記樹脂排除限界線以上でかつ前
記無効分流溶融破断発生限界線以下の領域内の溶接電流
と通電時間とを選んで予熱溶接を行い、そのまま溶接電
流を切り換えて、本溶接に移行する。

【００２６】図３は、その時の溶接電流波形の模式図で
ある。前段の電流波形９ａが予熱溶接でのものであり、
後段の電流波形９ｂが本溶接でのものである。所定時間
の予熱溶接後、溶接電流を切り換えて本溶接に移行した
状況を示している。

【００２７】その結果、予熱溶接において、上側の被溶
接材１に無効分流６が流れ、その無効分流６によって上
側の被溶接材１および下側の被溶接材２が加熱され、上
側電極３ａおよび３ｂの下部の樹脂層を軟化、排除する
ことで、上側電極３ａと下側電極４ａの間および上側電
極３ｂと下側電極４ｂの間の溶接電流の経路が確保され
る。そして、本溶接において、上側電極下の７ａと７ｂ
の２個所でナゲットが形成されてスポット溶接が実施さ
れ、良好な溶接継手品質が得られる。

【００２８】なお、樹脂ラミネート金属板の金属板とし
ては軟鋼板、高張力鋼板、亜鉛めっき鋼板などのめっき
鋼板、又はステンレス鋼の合金鋼板等の各種の鋼板や、
アルミニウムのような非鉄金属も使用され、樹脂として
はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエ
ステル、ポリウレタンあるいはその共重合物が用いられ
いるが、本発明の溶接方法はそれらのいずれを用いた樹
脂ラミネート金属板をシリーズスポット溶接する場合で
も適用可能である。

【００２９】また、シリーズスポット溶接に用いる溶接
機の型式により特に限定されるものではなく、単相交流
式、三相式、三相低周波溶接機等のいずれの型式でも適
用できる。

【００３０】

【実施例】以下に、本発明の樹脂ラミネート金属板のシ
リーズスポット溶接方法の実施例を示す。

【００３１】本実施例では、上側の被溶接材として板厚
０．５ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板を用い、下側の被溶接
材として二枚の板厚０．３ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板の
間に厚０．０５ｍｍの変成ポリエチレンの樹脂層を挟ん
だ樹脂ラミネート鋼板を用いた。

【００３２】また、上側電極にＪＩＳＣ９３０４に規定
の元径１３ｍｍのＤ形電極（材質クロム鋼）を、下側電
極にＦ形電極を用い、加圧力１００ｋｇ、スポット電極
間距離６０ｍｍ、冷却水量２リットル／分の条件で実施
した。

【００３３】そして、予め求めておいた樹脂排除限界線
と無効分流溶融破断発生限界線は図１に示すものであ
る。

【００３４】なお、溶接結果の評価は、溶接部外観の目
視検査により溶融破断が発生していないかどうかにより
行った。

【００３５】本発明の実施例を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１から明かなように、樹脂排除限界線以
上で無効分流溶融破断発生限界線以下の領域の溶接電流
と通電時間で予熱溶接を行った後に本溶接を行うこと
で、溶融破断の発生しない溶接が実施されている。

【００３８】比較例を表２に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】表２に示すように、本発明で示した予熱溶
接の溶接条件から外れた溶接条件で溶接を行うと、溶融
破断が生じている。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、樹脂ラミ
ネート金属板をシリーズスポット溶接する際に、適切な
予熱溶接後に本溶接を行うことで、通常の樹脂ラミネー
ト金属板であっても、溶接欠陥のない良好な継手品質を
効率良く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いる樹脂排除限界線と無効分流溶融
破断発生限界線の一例を示す図である。

【図２】樹脂ラミネート金属板をシリーズスポット溶接
する際の概略図である。

【図３】本発明での溶接電流波形の模式図である。

【図４】通常の金属板をシリーズスポット溶接する場合
の概略図である。

【符号の説明】

１ 上側の被溶接材 ２ 下側の被溶接材で、樹脂ラミネート鋼板 ２ａ 樹脂層 ３ａ、３ｂ 上側電極 ４ａ、４ｂ 下側電極 ５ 有効溶接電流 ６ 無効分流 ７ａ、７ｂ スポット溶接個所 ９ａ 予熱溶接の溶接電流波形 ９ｂ 本溶接の溶接電流波形

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 広志 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の金属板の間に樹脂を挟み込んだ樹
   脂ラミネート金属板をシリーズスポット溶接する際に、
   樹脂を排除するのに必要な溶接電流と通電時間との関係
   を示す樹脂排除限界線と、無効分流によって金属板に溶
   融破断が発生しない溶接電流と通電時間の関係を示す無
   効分流溶融破断発生限界線とを定め、前記樹脂排除限界
   線以上でかつ前記無効分流溶融破断発生限界線以下の領
   域の溶接電流と通電時間とを用いて予熱溶接を行った後
   に、本溶接を行うことを特徴とする樹脂ラミネート金属
   板のシリーズスポット溶接方法。