JPH1128576A

JPH1128576A - 電気抵抗溶接におけるスパッタ発生防止方法

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Publication number: JPH1128576A
Application number: JP9215398A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Aoyama; 好高青山; Akisada Shibata; 韶貞芝田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-05
Filing date: 1997-07-05
Publication date: 1999-02-02
Anticipated expiration: 2017-07-05
Also published as: JP3235021B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スポット溶接、プロジェクション溶接等の電
気抵抗溶接におけるスパッタの発生を防止することであ
る。【解決手段】少なくとも二つの部材１、３が電極２・
４間で加圧されている状態において、溶接通電は、初期
の予熱通電ｔ１、部材の溶融を図る溶融通電ｔ３、部材
の温度上昇を緩和して通電時間の長期化を図る調整通電
ｔ４の順序で行い、前記調整通電はスパッタ発生温度Ｔ
ｍに達しない時期に停止する方法によって、スパッタの
発生を防止している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、スポット溶接、
プロジェクション溶接等の電気抵抗溶接におけるスパッ
タの発生を防止するもので、溶接通電を制御してスパッ
タの発生防止を図るものである。なお、本発明における
スパッタ発生防止というのは、スパッタが一切発生しな
い状態から、スパッタは発生しても実害のないいわゆる
スパッタの最少化の状態までの範囲におよんでいる。

【０００２】

【従来の技術と解決するべきその問題点】例えば、図５
に示したように大きな表面積を有する鋼板１を固定電極
３上に載置し、それに短冊状のクランプ金具３をスポッ
ト溶接するときには、可動電極４で二つの部材１および
３を加圧し、両電極間に溶接通電を行い、ナゲット部５
での溶着がなされる。この時にスパッタが発生するので
あるが、その発生原因は鋼板１とクランプ金具３との間
に図６のような異物、たとえば鉄屑６のようなものが介
在していると両部材間に空隙が存在することになる。あ
るいは、図７のようにクランプ金具３が若干湾曲してい
ることによって、やはり空隙７が存在することになる。

【０００３】これらの空隙が存在している状況下で溶接
通電を行うと、図６のような点接触をしている加圧状態
の筒所に通電されることとなり、したがって、その筒所
が異常な早さの急速加熱・急速溶融となり、そのときの
溶融箇所の急膨脹によって溶融金属が勢い良く周辺に飛
散し、スパッタ発生による作業者への危険性や溶接機周
辺の汚れなどが著しくなる。あるいは、図７の場合にお
いても鉄屑６の場合と同様に点接触のような筒所である
ために、同じ現象でスパッタが発生する。また、このよ
うなスパッタの発生は、両部材間に油やその他の処理剤
が付着していても、それらが急に蒸発したり燃焼したり
することによって、溶融金属を飛散させる作用が発生す
る。

【０００４】このようなスパッタ発生の要因を、図４を
見ながら通電制御の面から観察すると、一般に大電流を
短時間通電させる形式であって、通電が開始されて次第
に溶着局部の温度が高くなり、所定の温度Ｔｎに到達す
ると、溶融が開始されその段階では温度がまだ低いので
溶融金属の流動性は低い状態である。通電時間と共に次
第にこの温度が上昇して温度Ｔｍに達すると、溶融金属
の流動性も高くなった完全な溶融状態となり、スパッタ
飛散がこの温度域で発生する。ところで、作業者は溶接
品質を確実なものにするために、スパッタが発生する位
の温度Ｔｍを越えた直後に通電を停止するように、通電
設定を行っている。すなわち、ｔなる微小時間の間に通
電を停止するのである。このような通電停止の制御は溶
着性、すなわち溶接品質を確実なレベルにすることに主
眼がおかれているもので、スパッタ発生の防止に対して
は何等の配慮もされていない。

【０００５】以上のスパッタ発生を防止する手段とし
て、電極の加圧力を高めて両部材間に介在している異物
を押し潰したり、空隙が消滅する位まで両部材を変形さ
せることが採用できる。しかし、このような加圧力上昇
のためには、加圧シリンダの能力向上や加圧力増大によ
る電極チップの耐久性改善などが必要となり、設備費用
の面で好ましくない。

【０００６】

【問題を解決するための手段とその作用】本発明は、以
上に述べた問題点を解決するために提供されたもので、
請求項１は、溶接される少なくとも二つの部材が電極間
で加圧されている状態において、溶接通電は、初期の予
熱通電、部材の溶融を図る溶融通電、部材の温度上昇を
緩和して通電時間の長期化を図る調整通電の順序で行
い、前記調整通電はスパッタ発生温度に達しない時期に
停止することを特徴とする方法であり、予熱通電の金属
溶融が始まらない段階で異物が柔軟になった部材にめり
込んだり、空隙が消滅するような変形が部材に生じ、両
部材は面対面の良好な接触状態となる。その後の溶融通
電により両部材の溶着が開始されるのであるが、スパッ
タ発生の温度に達する前に調整通電を行って、温度上昇
を緩和しつつ溶融状態の長期化を図って確実な溶着を
得、スパッタ発生前に通電を停止する。請求項２は、請
求項１において、予熱通電の後に非通電の時間帯を設定
したことを特徴とする方法であって、両部材間に介在し
ている異物の大小や部材の湾曲度合いによる空隙の大
小、あるいは部材の表面に付着している油の量の大小な
どのばらつきがあるので、この非通電の時間帯に異物の
めり込みや湾曲の矯正あるいは油の完全燃焼等を終了さ
せてしまうのである。請求項３は、請求項１において、
予熱通電および調整通電の電流値は溶融通電の電流値よ
りも低く設定されていることを特徴とする方法であっ
て、溶融作用の前後に予熱や温度調整を適性に行うので
ある。請求項４は、溶接される少なくとも二つの部材が
電極間で加圧されていると共に二つの部材の密着箇所に
空気や異物が介在しないように十分な前処理を施した状
態において、溶接通電は、部材の溶融を図る溶融通電、
部材の温度上昇を緩和して通電時間の長期化を図る調整
通電の順序で行い、前記調整通電はスパッタ発生温度に
達しない時期に停止することを特徴とする方法で、前処
理を十分に行うことによって、予熱通電による予備的作
用を省略している。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、図１から図３にしたがって
本願発明の実施の形態を説明する。なお、溶接する部材
は図５のものである。図１は、通電の状態を経時的に示
したもので、ｔ１は初期の予熱通電、ｔ２は非通電の時
間帯、ｔ３は部材の溶融を図る溶融通電、ｔ４は部材の
温度上昇を緩和して通電時間の長期化を図る調整通電で
あり、これらの各通電を順次行って行く。そして、調整
通電ｔ４はスパッタ発生温度に達しない時期に停止させ
ている。このような通電の制御は、一般に使用されてい
る通電制御回路によって容易に実施することができるの
で、ここではその制御手段の説明は省略している。

【０００８】図２および図３にしたがって各通電段階と
溶着部の温度の変化を説明すると、予熱通電ｔ１では常
温から両部材に柔軟性が現れる赤熱状態の温度Ｔ１に達
する。この状態では両部材間に介在している異物が燃焼
したり部材にめり込んだり、あるいは空隙が消滅するま
で部材に変形が付与される。ｔ２の非通電の時間帯にお
いては、温度はＴ１そのままであり、この間に前述のば
らつきによる条件の相違を均一化させる。このようにし
て両部材の面同志の適正な密着が得られる。溶融通電ｔ
３が開始されると、溶着部の温度は急上昇し両部材は溶
融状態となりスパッタ発生温度Ｔｍに到達する前に、す
なわち温度Ｔ２の時期に調整通電ｔ４に移行する。こう
なると、温度上昇は緩和され溶融状態は長期化されて、
完全な溶着が達成される。そして、調整通電ｔ４はスパ
ッタ発生温度Ｔｍに達する前の温度Ｔ３の時点で停止さ
せられる。

【０００９】図５における鋼板１と鋼板製のクランプ金
具３の板厚は１ｍｍであり、電極の加圧加重は１５０ｋ
ｇ／ｃｍ^２で、各通電段階の時間と電流値は、次のとお
りである。時間（サイクル）電流（アンペア）予熱通電ｔ１３〜５４５００〜５０００非通電ｔ２２〜５溶融通電ｔ３８〜１０７０００〜７５００調整通電ｔ４５〜８６５００〜７０００注：６０サイクル＝１秒

【００１０】以上に述べた実施の形態においては、予熱
通電ｔ１、非通電の時間帯ｔ２を採用しているものであ
るが、両部材の密着状態を前処理によって完全なものと
し、このｔ１、ｔ２を省いて本発明を実施することが可
能である。すなわち、前処理において部材の表面に付着
している異物や油等を完全に除去したり、部材が完全に
密着するように表面の形状精度を高めるのである。

【００１１】なお、図５に基づく以上の説明は、２枚の
鋼板間の溶着に注目して行ったが、電極と鋼板表面との
間においても、本発明を適用することが可能である。ま
た、以上に述べたスポット溶接ではなく、プロジェクシ
ョン溶接にも本発明の考え方を採用することができる。
そして、図１では電流値が階段状に変化しているが、こ
れを徐変させるようにしてもよい。

【００１２】

【効果】本発明によれば、予熱通電によって非溶融状態
で異物や空気の介在を前もって排斥して、両部材の面対
面の適正な密着をあらかじめ確保し、溶融通電において
はスパッタ発生温度に到達する前に調整通電へ移行して
ゆき、スパッタ発生温度に到達する前に調整通電を停止
するものであるから、スパッタ発生が確実に防止でき
る。あるいは、何等かの原因でスパッタが発生したとし
ても、実害のない最小限度のものとすることができる。
そして、調整通電においては、溶融状態を長期化させる
ことができるので、両部材の溶着状態は十分なものとな
り、溶接品質の向上にとって有効である。換言すると、
事前にスパッタの発生要因を消滅させておいて、かつ溶
融状態においてもスパッタ発生の領域を避けているもの
であり、さらに溶着性を向上させるための溶融時間の長
期化が図られているのである。予熱通電の後に非通電の
時間帯を設置しているので、異物の介在状態や空隙の存
在状態にばらつきがあっても、溶融前に完全な密着が得
られてスパッタの発生要因の事前除去が確実なものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接通電の状態を示す波形図である。

【図２】温度と時間の関係を示す線図である。

【図３】図２の線図の一部を拡大した線図である。

【図４】従来技術における温度・時間線図である。

【図５】スポット溶接の状態を示す縦断側面図である。

【図６】両部材間に異物が介在している状態を示す縦断
側面図である。

【図７】両部材間に湾曲による空隙ができた状態を示す
縦断側面図である。

【符号の説明】

１、３二つの部材２固定電極４可動電極ｔ１予熱通電ｔ３溶融通電ｔ４調整通電ｔ２非通電の時間帯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接される少なくとも二つの部材が電極
間で加圧されている状態において、溶接通電は、初期の
予熱通電、部材の溶融を図る溶融通電、部材の温度上昇
を緩和して通電時間の長期化を図る調整通電の順序で行
い、前記調整通電はスパッタ発生温度に達しない時期に
停止することを特徴とする電気抵抗溶接におけるスパッ
タ発生防止方法。
【請求項２】請求項１において、予熱通電の後に非通
電の時間帯を設定したことを特徴とする電気抵抗溶接に
おけるスパッタ発生防止方法。
【請求項３】請求項１において、予熱通電および調整
通電の電流値は溶融通電の電流値よりも低く設定されて
いることを特徴とする電気抵抗溶接におけるスパッタ発
生防止方法。
【請求項４】溶接される少なくとも二つの部材が電極
間で加圧されていると共に二つの部材の密着箇所に空気
や異物が介在しないように十分な前処理を施した状態に
おいて、溶接通電は、部材の溶融を図る溶融通電、部材
の温度上昇を緩和して通電時間の長期化を図る調整通電
の順序で行い、前記調整通電はスパッタ発生温度に達し
ない時期に停止することを特徴とする電気抵抗溶接にお
けるスパッタ発生防止方法。