JPS60141377A - 点溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、点婚接方法に関するもので、ゎる。

周知の＆１１　＜　、截溶接は、爪ね合わせた誠溶接鋼
板の上下面から溶１妾用電極チップにて加圧通電し、電
流を基中させて、被溶接鋼板自体の抵抗発熱および彼ｊ
Ｊ　ｊｉｋ個阪間の接触部の発熱を利用し、瞭合部を溶
１ＩｉｌＪ！さ１することによって溶接する方法でめる
。

直接用ＩＪに　甑チップは消耗品として扱われるが、そ
の前面を延長し、かつナゲツトの安定生成のため形状変
化全防止する意味から水冷されている。

従って、点溶接部は、大成流の短時間通電によるＩＪＩ
Ｉ熱、ｌ金融と、通４停止および保持加圧による冷却と
が、短時間の間に行われるのが通常である０このような
浴接熱サイクルを有する点溶接に供される鋼板も、材料
の高級化に滲い夛様化しており、−膜構造用Ｒｆ、はじ
めとし、高張力鋼や６種の特殊鋼もその対象になりつつ
ある。

しかし、高張力鋼あるいは特殊鋼の多くは、より多くの
合金成分が添加されてレリ、前述の如き急熱、急冷の熱
サイクルを受けた場ば、溶融、凝固したナゲツトは勿論
、熱形・凄部も非常に硬化し、素材鋼板の有する付性に
は遠く及ばない接合部となることが多い。

そのため、従来（・°ｔ１溶Ｉ妾電流やツノｌＩ圧ｊＥ
　？ｉ−経時経時上１ヒることにより、少しでも：、ｉ
！、熱、急冷による悪影響を防ＩＬするようにしており
、あるいは溶接用成極チップを介して再度通電し、点溶
、瀬部の後熱処理（テンパー）を行うようにしていた。

しかしながら、溶接用電極チップを介して再度１市電し
、点溶尚部のテンパーを行う従来の対処方沃では、第１
図Ａ、Ｂに示す如く、被溶接鋼板Ｉの点ｆ６接部全体の
１生質Ｉ亥善は不可能であった。

すなわち、従来のテンパ一方法は、溶接用成極チップ２
を介してのみ、テンパー電流を流すため、低入熱側で（
ｒよ４１図Ａに示す如く、ナゲツト３の中央部近傍（斜
線示範囲）Ｖま焼戻し効果を受けて軟化するものの、点
着接部の性質にもつとも影響するナゲツト３の外周で必
る熱影響部の軟化度は低いという問題がめった。

またテンパ一時の入熱を１胃犬させた場ばは、第１図Ｂ
に示す如く、ナゲツト３の外周で５ちる熱影響部は適度
に軟化するが（斜線示範囲）、ナゲツト３の中央部は、
焼戻し温度以上に〃ｇ熱されるため、再Ｉｊｉ　ｉ＋Ｉ
化し、テンパー効果を半減し、かつ非能率なものであっ
た。

このように、従来のテンパ一方法では、点溶接＋ｉＢ全
体を焼戻すことは困難であり、部分的効果しか得られノ
′、あえて点溶瀬部全体の焼戻しを実現−させるために
は、１戊１ｉ　Ｍｔ　、長時間のデンバー条件を用いる
しかなく、極めて非能率的であり、実用上不適当で必る
。

従って、より硬化性の高い市張力鋼あるいは特殊鋼では
、点溶接部におけら熱形７！＃部あるいはナゲツトに割
れを生じることが多く、点溶接適用の鋼（重の拡大が妨
げられていた。

本発明、に等は、かくの如き従来の点溶接方法の問題点
を１イ決し、より良質な点溶接部が得られる′　よう、
高張力鋼の点溶接性について種々検討した。

そして本発明者等は、第２図に示す如く、浴接用電極チ
ッグからの溶接電流によって得られた被溶接鋼板１間の
ナゲツト３の対応位置なる被溶接鋼板１の外面に、ナゲ
ツト３を完全に覆うと共に、５朋以−ヒナゲット３の外
周部からもＩＩＩＩ′Ｉトが＋ｊｆ　ｆｉヒな直径を有
する円柱状の銅製電極４を当接し、この各銅製電極４を
、溶接用成極チップによって加圧すると共に、溶接用電
極チップにより銅製市１＠４を介してテンハＩＪＬ流を
【＋１すことによって、このテンパー電流は、フリンジ
ング効果もｈｌｌわり、第２図に示す如く流れ、ナゲツ
ト：３の周囲から点溶接郡全体を比較的等温に加熱し、
それによりナゲツト３および熱影響部ｔぎむ点溶接郡全
体を、比較的均質に焼戻せることを知見するに致った。

ところが、第２図に示すようなテンパ一方法は、ナゲツ
ト生成後、溶・法用電極チップ間の２川圧力を屏除し、
ナゲツト対応位１′１なる被浴接鋼板１の外面に、改め
て前記銅製電極４を当接し、溶接用電極チップによる再
加圧とチンバー電流の通電とを行うので、溶接サイクル
の影響が大きく、安定した結果を得るには紋らなかった
。

すなわち、被溶接鋼板の加圧→溶妾電流の通ｒ往→体止
−→テンペー電流の通電というサイクルは、一定の時間
条件で行われるべきであり、ナゲットの生成１麦に准匝
匪を変えて、再加圧、通電することは、逆に点溶接１ｉ
１ｉ性能のバラツキを生じさせるものである。

そこＣ１本発明者等は、第２図に示す前述の知見１γり
に、；ルづき、彼浴接鋼汝の加圧→溶接上流の通直→木
止→テ／パー成流の通ＩＢというサイクルを一定の時間
条件で行える点溶接手段を開発したものであって、その
実施の一しリを第３図に基づき以下に説明する。

第３図は、本発明の点ｒ８接方法を実施できる点溶接機
にひける成極装置でろって、このｔｔｔ極装置！・よ、
溶液用−極テツブ１１と、この溶１妾用′駐極テッグ１
１の外周に、絶縁材１２ヲ介して摺動可能に嵌挿された
曲状のテンパー専用成１祇チップＩ３とを有している。

前記上ｉ、＋ｌｉのテンパー専用電極チップ１３の下端
面と、上部の浴湧用電極チップ１１の膨出＄ｌｌａとの
ＩＩＪｊには、スプリング１４が介装さｎており、この
スプリングＩ４により、テンパー専用電極チップ１３の
下端は、浴接用成極チップ１１の下端と同位置まで最低
用Ｋｙｆ／７の圧力で押下げし、ルるようになっている
。

従って、第３図に示す如＜、＃Ｊｌ：により、披Ｍ接鋼
板１間のナゲツト３０表面に四部を生じたとき、溶接用
電極チップ１１の下ｉ・ｆｉｌｉは、加圧ＪＪを保持す
るため被１ｄ接鋼板１０表面下まで押込まれるが、テン
パル専用電極テッグ１３の下端面は、被浴接鋼板ｌの上
面に（１０＋α）　ｋｙ／／Ｃ［の圧力で当接するよう
になっている。

なお、第３図に（佳示さｒｔていないが、上部の溶接用
電極チップ１１と上部のテンパー専用成頂テップ１３　
Ｈ＊１にスプリング１４を介装したのと同一に、下部の
溶妾用電極チップ１１と下部のテンパー専用電極チップ
１３間にはスプリングが介装さｎており、溶接時には、
下部のテンパー専用′ｃｔＬ端チップ１３の上端面が、
被（ｄ接鋼板１のＴ面１．’ｎ　（１０＋α）Ｋｙｆｙ
個の圧力で当接するようになっている。

・６接電流Ｗ＝の〃ｃれと、テンパー電流Ｔ　Ａの流れ
は第３図に示す通りであるが、溶接時にはテンパー電流
ＴＱは流さず、暦接成流ＷＡｉでよりナゲツト３ｆ：生
成させ、その後、適当な休止（連成体止）時間ン：経て
テンパー電流Ｔｂを流し、第２図ＶＣ示した如く、点溶
接郡全体をほぼ均等に加熱するのである。

なお、この場合、同時にｔｍ　成用′砥極チップ１１に
もテンパー４流の一！Ｂ？ｉ−分流させることにより、
ナゲツト３の中心部と外周部との加熱度を調整すること
は口ｆ＃ｒ３である。

また第３図中、ｌｌｂは、上部のｄ接用砿極チップ１１
における冷却水通路、１３ａは、上部のデンバー専用ｉ
５１＠テッグ１３における冷却水通路であり、こｎ尋の
冷却水通路は、下部のｄ硬用題極チップ１１および下部
のテンパー専用電極チップ１３にも同様に設けらｎてい
る。

さて、ここで、上記構成の゛電極装置４を用いた本発明
の点（谷檄方法（（ついて説明する。　′先ず、テンパ
ー専用成極チップ１３の被溶接鋼板１に対する当接通電
面の形状であるが、第４図Ａ。

Ｂ、Ｃ，ｉ）、ｇ、Ｆにその各側を示す如く、ポ接用電
極テップ１１と絶縁材１２を介して接する内側は、でき
るだけ溶接用ＩＬＬ極テップ１１が破＋ａ接屑仮Ｉと当
接する而の外周から寺距１ｔｌｔにめる円形とすること
が好ましく、この距離の最大、最小の差が３１＋ＩＩＷ
以上ある場合には、テンパー効果にバラツキを生じ、均
質な点溶接部が得癲くなるので注はすべきである。

一方、外側の形状は、三角形、多角形、円形、楕円形の
いずれでもよいが、やは９円形に近い形状はどナゲツト
中心に対して、点対称にチンバーできるため有益である
。

もつとも、第４図Ａ、Ｂに示す各側のように、外周部を
歯車状にした場合も、テンパー領域の性質の漕、変を防
止する意味から有益である。

従って、テンパー専用電極チップ１３の被溶接鋼板に対
する当接通電面の形状は、内側を円形、外側を任砥の形
状としたリング状とするが、テンパーの効果に差支えな
い範囲で、５れば、第４図１〕。

Ｅ、Ｆに示す各側のような分別形状としても問題はない
。

次に、テンパーの際におけるテンパー電流の分流、すな
わち、テンパー専用電極チップ１３から供、治される単
位面積当りの電流′１”ルと、溶接用電極テップ１１を
介して供給される単位面積当りの電流〜ｖｉとの関係に
ついて説明する。

上記電流′Ｉ″ＬとＷｂは、それぞれ通電時間との関１
糸しこ訃いて、それぞ：ｔｔの゛ルυｌｊ　ｌ″ｂ　＋
　Ｗｂの流れる１貢域・ｋ加熱する。

従って、電流Ｔ　、、を０とした場合は、電流Ｗ＝のＪ
［Ｉｉ電経路だけが加熱されるため、従来の点溶接方法
そのものであり、反対に電流〜・しを０にした場合は、
第２図で示したと同じ効果を得ることができる。

すなわち、電流Ｔ　＃とＷ＝との比率を変えるこ；うＯ
に達しない場合は、従来のように浴接用電極チップのみ
使用いてテンパーを施した場合に近似した結果となり、
点溶接部全体の均等なテンパー効果Ｑま得られない。

Ｌ しかし、前記１７；Ｔ　ｗ；　’　１００で表わされる
値が３０以上では、第５図に示す如く、ナゲツト断面の
硬度分布において、最高１直とｊ獲低１直との間の差の
小さい点ｒｉ’ｌ沃部、すなわら点ｉｉ：ｉ　：’＆　
ｉ、ｊＩＩ全体のほぼ均等なテンパー効果が得られた。

なお、８１４５図に示すデーターは、後記第１表におけ
る供試被溶Ｉ９．涌叡１）を、後ｊＬ　ｅ４’）　２人
（でおける、沼ｌの点溶汲条件にて溶接した結果である
。

捷だ、この場合に開用した叶吸用ｌｉ１．極チップＱよ
、被溶接講１１．４に対する当咳通電面を６πｍφの円
形としたものであり、テンパー専用電極チップは、内径
１６罷φ、外径２６門φの光全円％ｉング状面に−Ｕ。

被溶接鋼板と当接通電する形状とした。

よび６２の場合のナゲツト断囲の硬度分布は、そｉｔそ
れ第す図における０％のグラフ、６２％のグラフにて示
す通りであり、点浴接部全１本に寂けるテンパーの均等
性に明らかな差異が認められる。

次に、テンパー専用成極チップの仮溶接鋼板に対する当
接通電…１と、溶接用ｌｉｉ、極チッグチッ接辿電面と
の位置関係を規＋ｆｔｆｌ　シた理由について説明する
。

点浴接部をテンパーする場合には、ナゲツト中心を円心
とする円形にむらなくテンパー電流を通゛亀できること
が望ましいが、周知の如く、ナゲツト生成浸の点Ｃ薄接
都では、電流の流れは、円形に近いナゲツトの中心に集
中する。

従って、本発明方法による如く、その通電加熱範囲を、
ナゲツトの外周部分まで拡げることが必要となる。

そのためにす１１述の如きテンパー専用電極チップを用
いるので必るが、浴接用電極テップとの間の非通電部分
、すなわち絶縁材の厚さおよび両電極チップ間の間隙は
小さいほどテンパーむらを防止でさるものである。

しかし、溶接用電極チップの外周に、絶縁材を介し−Ｃ
筒状のデンバー専用ｄ極チッグを嵌挿している４イ１成
上の制約から、両電極チップ間の間隙が１７１ｍ以下の
場合には、両電極チップ間の絶縁不良あるいは浴接用′
電極チップ先端の勾配不適を生じるだめ、両電極チップ
のそれぞれ被溶接鋼板に対する当接通成面の形状におい
て、テンパー専用電極チップの内径は、溶接用電極テッ
プの外径よりも２　ｍｍ以上大きくシ、かつその間隙ば
ｌ　＋Ｕｎ以上であることが必要でるる〇 一方、テンパー専用電極チップの内周と、浴接用成極チ
ップの外周との間隙が１０１１１ｒｎを越えると、ナゲ
ツトを通る通電距離の増大から、部分的に燈さらに注意
を要することは、前記間１うＱ　ＩｌＣ３ｍｍ以上の差
がある場合は、テンパー電流の流れが小間隙１１すある
いはナゲツト中心に近いテンパー専用電極チップ部分に
偏り、テンパーむらを生じることであり、従って間隙の
差ｔま、３２ηｍ以下とすることが必要である。

またテンパー専用電極チップの外周１１１０　＆よ、前
述の如く円に近似した形状とするが、溶接用電極チップ
の外周（当接通ｄ面での）から少なくとも５朋以上外側
ｖｃｌらることが望ましく、５朋未満の場合は、通電加
熱範囲、つ：ナゲット中心に集中する頑向を防上できノ
４、ナゲツト外周部のテンパー効果が低ドＪ〜る。

−方、テンパー県用電陽チップの外周と、溶扱用屯１柩
テノグの外周（当接通電面での９との距離が１５ｎ１π
を４えると、前述した内周側での間隙が１０１１１２Ｉ
！！え７ヒ場合と同様に短絡回に！ｉ８を生じ易くなる
。

従って、テンパー専用成極テップの当接通電面での外周
ケ、溶接用電極チップの当接通電面の外周から少、全く
でも５　、＝ｒｍ以と離れ、かつ最大でも１５ｍ、πを
越えない距ｉｉ１の範囲内におくものとする。

さらに上記条件を満たしたーヒで、テンパー専用岨極チ
ップの面方向の最小厚さ’ｆｒ−１ｍｕ以上とすること
が必要であり、この厚さが１　ｒ、＋ｍに達しない場合
は、テンパー電流＊　：＋１ｍ　畦するための被溶接鋼
板の表面層に過熱現象を生じ、この部分の性質劣化を生
じ易くＪ−るものである。

実戚列ｌ 麦記第１表に示すＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの各供試被溶接、側板
（冷延仕上げ）を、後記第２表に示す点溶接条件ＡＩに
より冷接し、また炭ｒ１ピ第１表に示すＥ、Ｆの着供試
破浴多鋼板（熱延仕にげ）を、鏝記第２表に示す点溶接
条件／１６．２により溶接し、かつテンパー条件による
点溶１ｄ部の１幾械的１ノＬ′は（ナゲツト断面ＡＪｔ
でＩＩＡ算）に及は１−影響を調ＮＦ、　した。

その調査結果を後記第３表に示す。

なお、１吏用したテンパー専用Ｉｌｉ極チップの形状は
、その当接通電面の内面が１０　＃ｌｌπ、外［丘が２
０７ａｍの円筒１ｉ１１？面であり、まだ使用しだ耐接
用電極チップの当接通電面の直径は、後記第２表の点溶
接条件１６、１では＋３　ｍｍφ、点溶接条件扁２では
’ｌ　ｍｍφであるＯ 後記第３表に示す如く、テンパー専用電極チップから通
電される当接通電面での電流密度（ＡｆｆｉＪが、溶装
用電極チップから通電さｎる当Ｉ妾通電面Ｌ での醒流栃度（〜−）との関係（−Ｂ＋い×側％）にお
いて３０チ未満の場合には、ナゲツト断面にはテンパー
なしの場合とほぼ同等の最高硬度が残存し、十字引張試
験における強度不足（延性不足）が確認されたが、３０
係以上になると、ナゲツトを中心とした点溶接部全＃に
テンパー効果が普及し、最高硬度の低下が認められると
共に、十字引張試験における強度向上が確認された。

また［Ｊ％試被溶接鋼板ＥおよびＦ（いずれも熱延仕上
げ）に発生した割れも、本発明方法によるテンパーを行
うことにより防止でき、良好な点溶接部を得ることがで
きた。

実験しｌ　２ 後記第１表に示す供試破溶接鋼板りを後記第２表に示す
点溶接条件＆ｌにより浴接し、そのときのテンパー専用
電極チップの当接通電面の形状による点溶接部の性質に
及ばず影響を調査した。

その調査結果を後記第４表に示す。

なお、後記第４表におけるテンパー専用電極チップの当
接通電面の形状（記号イ１１ロ、ハ二。

ホ、へ、ト、チ）は、第７図（イ）、（ロ）、（ハ）、
に）、（ホ）。

（へ）置ト）、（ト）にて示す通電であり、各形状図中
、中心部のものは＃接用眠極チップである。

またテンパー電流は、テンパー専用電極チップから通電
し、溶接用成極テップがらの通電は行わなかった。

形状記号（ロ）のテンパー専用成極テップは、外側の最
小部分が、溶接用電極チップの外周から２關となり、こ
の部分の熱影響部はテンパー不足となり、点溶接部の性
質は、本発明方法によるテンパーに比較して劣るもので
あった。

形状記号（ハ）のテンパー専用成畝テップは、その内径
をｉ’ｌＪ妾用覗要用ップの外側に近づけすぎたため、
数点の溶接で両心１ヘチツプ間の絶縁不良を生じ、その
後のナゲツト生成およびテンパ一作業は不能となった。

形状ｉ己号（ホ）のテンパー専用成極テップは、本発明
方法の適用範囲でるるｊし状記号に）のテンパー専用電
極チップに似ているが、外洋の最小部分が、溶接用′を
極テップの外周から３゜５朋の距１１１ｆｆｉにあるた
め、この部分の熱影響部にテンパーのバラツキが認めら
れ、結果として点溶接部の性質は劣るものであった。

形状記号（へ）のテンパー専用成極テップは内径が大き
すき゛て、溶接用電極チップの外周から１０順以上離れ
ているため、未溶肩部を短絡してテンパ−電流が流ノｔ
１ナゲツト部のテンパー効果が失われた。

形状記号（ト）のテンパー専用電極チップを用いた場合
も、その外径が大きすぎたため、形状記号（へ）のテン
パー専用電極チップのときと同様の現象を生じ、テンパ
ー効果は半減した。

従って、テンパー専用電極チップの当接通電面の形状（
寸法）条件は、内周は、溶接用電極チップの当接：、ｌ
！ｉ屯而の面周からＩ　ｎ＋ｍ以上１０朋以下の距離に
あって、那距離であることが好ましく、外周は同じ（５
ａｍ以上１５１、ｌｌ１１以下の距離にある場合、テン
パー効果が十分得られる。

以上述べた如く、本発明方法は、点溶接におけるチンバ
ー電流の通電鐵域金、得ら扛たナゲツトの外周部まで拡
大することにより、点溶接郡全体の均等なテンパーが可
能となり、従来、点Ｍ接部の硬化めるいは削れ等のため
に点溶咲に不適とみ°なされていた高張力）祠や符殊鋼
の点溶１並かり能となった。

第１表　供試被浴接鋼板

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ１は１道来の点溶接方法における短時間テンパ
一時のテンパー有効領域を示す説明図、第１図１３は１
ｒＦ−来の点１ｄ接方法における長時間テンパ一時のテ
ンパー有効領域を示す説明図、第２図は本発明方法の原
理的説明図、第３図は本発明方法における′電極装置の
実施の一例を示す生産１１．ｌｉ　した概略図、第４図
Ａ、ｋｌ、Ｃ，ｌ）、Ｅ、Ｉ”は、テン・々−専用屯電
極ツブの被浴接鋼、仮への当汲通′屯面の谷形状ｌ＋ｌ
ｌを示す平面図、第５図は浴接用電極チップおよびテン
パー専用１枕雁テツプにより通電するテンパー電流の電
流蕃度比率とナゲツト断面における硬度のバラツキとの
関係ｒ示すデーター、第６図（ｌま、第５図のデーター
中の二乗性をナゲツト断面の硬度分布としてグロットし
たグラフ、第７図（イ）、　（ロ）、　（ハ）、　に）
、　（ホ）、（へ）、（））　、（力は、　実咲１列２
において使用したテンパー騨用′亀・１ａテツグにおけ
る当筬通屯面の谷形状を示す平面図であるっ出願人川崎
製鉄法式会社 代理人　弁理士　今　岡　良　英’）、’ｊ”’　Ｓ’
−〇１ 第１図 第４図 （島　上８１゜。（・、。） Ｔｉ◆Ｗｉ 手続補正書（九〇 昭和５９年４１１２乙日 特許庁長官　殿 ３、補正をする者　１ ４、代理人 住所　東京都新宿区新宿２−１４−６’ｉ１−川岸ビル
２ｏ１す′発送日　昭和５９年３月２７日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　車ねむわせた岐ｄ接鋼板を１４接用砥極チツプ
   ６′こより点１６よしてナゲツトを形成した後、前記溶
   接用妊極チップの外周に杷縁拐を弁して配設したテンパ
   ー専用成極チップを、前記ｍ接用電極チップによるｑ屯
   ・頭載の外周部における被イ容接鋼１反面（Ｃ当Ｉ？ｊ
   し、これにテンパー電流’ｉ’　］＊　心してナゲツト
   外周の熱影響部を軟化処理することを愕漱とする点ず６
   吸方法。
2. （２）ｉねａわせた彼浴接鋼板を溶１妾用電極チップに
   より点・行汐してナゲツトを形成した後、Ｏｎ記浴吸用
   竜訊チップの外周に絶啄材を介して、酊接用屯醜ドッグ
   の当Ｊ麦ＪＤ１４　ｍの外周から１朋以上１０　＃Ｉｊ
   Ｗ以下の当べ」逼屯囲の円周距離ｔ・げすると共に、溶
   琺月ｊｌ丸峡テップの当凌進Ｉし而の外周から５＋＋ｍ
   μ上１５・上片５下の当・ｔ′、：辿亀聞の外周距離を
   存して配設したテンパー惇用颯極チップを１前記ｒＨ咲
   用゛畦極チノグリこよる逃亀１１貝域の外周部シこおけ
   る駁浴し鋼板面に当暗し、これにテンパー＋４流を面１
   １Ｌシてナゲツト外周の熱影響部を軟１ヒ処哩すること
   を特徴とする点ｌＧ液方法。
3. （３）　重ね会わせた彼溶朕調板を溶接用心（仇チップ
   により点溶接してナゲツトを形成した後、前記溶娶用成
   極チップの外周に杷禄拐を介して、溶接用抜用電極チッ
   プの当接通′亀面の外周から５朋以上１５１η１ｎ以下
   の当接通電面の外周距離を存して配設したテンパー専用
   ａ極チッグを、前記肩接用電（砥チップによる−［！ｌ
   亀頭域の外周部（Ｃおける被溶灰鋼板面に当接し、テン
   パー専用電極テッグと溶妾用電極チップとから通電する
   テンパー電流の単位面積当りの′電流密度比を、テンパ
   ー専用電隠チップでは：う０チ以上、溶接用成極チップ
   では７０係以下として、ナゲツト外周の熱影渉部全快比
   処理することを特徴とする点溶接方法。