JPS6087984A - 樹脂被膜を有する金属複合材料の抵抗溶接方法 - 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】 本発明は樹脂被膜を有する金属複合材料と別の金属材料
との抵抗溶接方法に関する。

樹脂被膜を有する金属複合材料、例えば、鋼板表面に塗
料を塗布焼き付けした塗装鋼板や、鋼板表面に樹脂フィ
ルムを接着さ−ｌた鋼板は防錆性、美観等にずくれ、ま
た、鋼板間に適度の３１）ｉ性を有する樹脂被膜を設＆
ノたラミネー日岡板は軽量であると共に、制振性能や防
音性能にすくれている。

従って、このような樹脂被膜を有する金属複合材料は、
例えば、軽量性、防錆性、制振性、防音性等が強く要求
される自動車車体用の材料として好適である。

しかし、このように表面又は金属板間に樹脂被膜を有す
る金属複合材料は、この樹脂被膜が一般に絶縁性であっ
て、これを別の金属材料に重ね合わせるとき、金属複合
材料における金属板間、又は金属複合材料と上記別の金
属材料との間が絶縁されるため、一般の抵抗溶接方法に
よっては溶接することができない。即ち、金属複合材料
は上記のような好ましい１・ｈ性を有するにもかかわら
す、他の金属材料との間の抵抗溶接に難点があるために
、現実には上記のような用途への使用が制約されている
。

このため、このような金属複合材料を抵抗溶接するため
の方法として、例えば、特公昭５３−３７８ｚ１号公報
には、両表面に絶縁性樹脂被膜を有する複合金属材料を
重ね合わせ、一対の溶接電極間に挟んで抵抗溶接する際
に、溶接電極間に溶接電流を通電する前に、溶接電極間
に高周波電流と低周波電流を同時印加した重畳電流を流
してアーク熱及びジュール熱を発生さセ“、この熱にて
樹脂被膜を破壊除去した後、一般の抵抗溶接と同様に電
極間に溶接電流を通電して、電極間の金属材料にナゲツ
トを形成させて溶接する方法が提案されている。しかし
、この方法によれば、樹脂被膜の厚みが大きくなるにつ
れて、高周波電流を流すための印加電圧も極めて高いも
のとなり、例えば、厚みが僅か数十μの場合でも数千乃
至数万ポル１の高電圧を要するので、実用性にケ１ト点
がある。勃に、厚みが数百μ以上になると、設備費用及
び高電圧を用いることによる危険性の点等から実用性に
欠゛げる。

また、金属板間に樹脂被膜を有する金属複合材料間の抵
抗溶接に上記の方法を適用した場合は、電極に接触する
金属板は、その内部がすべて同一電位となるので、高電
圧電流は金属板に挟まれた樹脂被膜の抵抗の最も小さい
部分、即ち、ピンボール等の欠陥の存在する部分を貫通
して、他方の金属板に流れ、かくして、電極からの電流
は必ずしもその直下の樹脂被膜を貫通して対向する電極
に流れるとは限らず、従って、目的とする金属板部位に
おいて溶接することができない場合もある。

尚、金属板間に樹脂被膜を有する複合材料の抵抗溶接の
場合、各電極に接する金属板間を短絡して分流電流を流
しても、Ｊ’Ｘ、金属板が薄いため、金属板内でのジュ
ール発熱が少ないのみならず、電極への熱損失が大きい
ので、樹脂被膜を破壊するに足る熱量を（１することは
困ｌｉｔである。また、通電時間を長（しても、電極に
より冷却されていない電極直近の部位で金属板が異常発
熱し、この部分の金属が／８融飛散し、通電が不可能と
なるので、同様に溶接は困難である。

金属複合材料を含む金属材料間の抵抗〆容接における上
記のような問題を解決するために、既に本発明者らは、
樹脂被膜を有する金属複合月利を相互に重ね合せ、一対
の溶接電極間に挟んで抵抗溶接する方法において、各電
極と金属複合月利との間に導電性金属片を介在させ、こ
れらの導電性金属片間に分流電流を通電して上記樹脂被
膜を破壊した後、電極間に溶接電流を通電して抵抗溶接
する方法を提案している（特願昭５７−２１３７２７号
）。

しかし、樹脂被膜を有する金属複合材１３１と樹脂被膜
を有しない別の金属材料とを重ね合せて抵抗溶接するた
めに、この方法を適用する場合は、金属複合月利と別の
金属材料の板厚が大きく異なるとき、例えば、厚さ０．
３　＋ｎｍ程度の金属複合月利に厚さ２０１程度のナツ
トを重ね合せて抵抗溶接するとき、金属複合材料と別の
金属材料との接触面から各々の材料が電極に接触する接
触面までの距離が大きく異なり、従って、電極に逃げる
熱量がそれぞれの電極において著しく異なるので、良好
な抵抗溶接を行なうことが必ずしも容易ではない。

特に、金属板間に樹脂被膜を有する金属複合月利゛と別
の金属材料とを抵抗溶接する場合、金属複合月利の有す
る金属板のうち、金属材料に接触している表面の金属板
と金属材料との間には良好なナゲツトが形成されるが、
金属複合月利の金属板間には良好なナゲツトが形成し難
く、強固な溶接部が得られない。

本発明は」１記した種々の問題、特に、樹脂被膜を有す
る金属複合月利と別の金属材料との抵抗溶接におりる上
記問題を解決するためになされたものであって、樹脂被
膜を有する金属複合月利と別の金属材料とを所定の部位
において容易に且つ正確に抵抗／８接する方法を提供す
ることを目的とする。

本発明による樹脂被膜を有する金属複合材料の抵抗溶接
方法は、樹脂被膜を有する金属複合材料に別の金属材料
を重ね合わせ、一対の溶接電極間に挟んで抵抗倒接する
方法において、上記樹脂被膜を有する金属複合材料と電
極との間に導電性金属片を介在させ、この導電性金属片
と上記金属材料との間に分流電流を通電して上記樹脂被
膜を破壊した後、電極間に溶接電流を通電して抵抗溶接
することを特徴とする特 本発明において、樹脂被膜を有する金属複合材料とは、
金属板の片面若しくは両面に樹脂被膜又は樹脂層（以下
、単に樹脂被覆という。）を有する金属材料及び金属板
間に樹脂被膜を有する積層材料を含み、ここに、この樹
脂被膜は金属板表面に塗布焼付された塗料被膜、金属板
表面に接着一体化された樹脂シートやフィルム、及び金
属板間に接着されて、若しくは接着されないで保持され
た樹脂フィルムやシー１−１更には接着剤層を含む。

また、樹脂被膜は種々の添加剤や充填剤等を含有してい
てもよく、また、樹脂被膜は一般には絶縁性であるが、
しかし、金属粉末等の導電性粉末を含有して導電性を有
していてもよい。

以下に実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明の方法に従って、金属板１２及び１３
の間に絶縁性樹脂被膜１１を有する金属複合材料１０と
、金属材料２ｏとしてのナツトとを重ね合わせ、一対の
溶接電極１及び２間に挟んで抵抗溶接（プロジェクショ
ン溶接）する場合を示し、金属材料２０ば直接に一方の
電極１に接触されるが、金属複合材料１０は、他方の電
極２に面する金属板１３とこの電極２との間に導電性金
属片３が介在され、この金属片と上記別の金属材料とを
短絡して分流回路４が形成されている。ナツトのプロジ
ェクション部２１は金属複合材料の他方の金属板１２に
接触される。

従って、このように溶接電極間に上記金属複合材料及び
金属材料を加圧しつつ挟んで、上記分流回路４に分流電
流を通電すると、金属片と電極との界面、金属片内部、
金属片とこれに接触する金属複合材料の金属板との界面
でジュール熱が発生し、同様に金属材料としてのナツト
側でも、ナラ１−と電極との界面及びナツト内部でジュ
ール熱が発生ずる。このような熱の発生に加えて、樹脂
被膜１１は溶接電極により加圧されているので、ナツト
のプロジェクション部２１の直下で破壊され、かくして
、金属複合材料の金属板１２及び１３が接触すると共に
、金属板１３及び金属材料２０が相互に短絡されてナゲ
ツ１−が形成され、溶接される。

」二記の金属片３は、被溶接月である金属複合材料１０
と接触界面を形成して発熱量を増す発熱材として機能す
ることにより、所要の抵抗溶接を可能にするものであり
、その月質は特に制限されるものでばないが、好ましく
は、電気抵抗が高く、且つ、溶接電極を損傷しないもの
がよく、例えば、軟鋼板が用いられる。

また、金属片の大きさについては、特に制限されるもの
ではないが、好ましくは、電極の先端面積、又は上記ナ
ツトのようにプ［］ジェクション部を有する場合には、
そのプロジェクション部面積の７０〜１００％程度の面
積を有するのがよい。

この場合１．導電性金属片は電極の加圧力によって圧潰
されて、外観も良好である。導電性金属片の面積が、溶
接電極の先端径よりも余りに小さいときは、形成される
ナゲツト径も小さく、所定の溶接強度が得られないおそ
れがあり、一方、余りに大きいときは、溶接された複合
材料の所定のＲ能を不必要に損なうばかりでなく、外観
も悪くなるので好ましくない。更に、導電性金属片は、
余りに薄いときは、発熱量に対する電極への熱損失が大
きくなって、前記した発熱材としての効果が小さくなり
、一方、余りに厚くなると、高電流が必要になるばかり
でなく、溶接後の外観も悪くなる。

本発明の方法においては、用いる金属片の厚さは、特に
次のようにして選ぶのが好ましい。即ち、金属複合材料
が表面に樹脂被膜を有する場合でも、また、金属板間に
樹脂被膜を有する場合でも、その１枚の金属板の厚さを
ｔｌ（ｍｍ）、また、この金属複合材料に溶接すべき金
属材料の厚さをｔ２（部）とするとき、金属片の厚さｔ
（ａｍ）を次式によって決定するのである。

Ｌ１≦０．４のとき、 ２ ０．６＜ｔ＋ｔｌ＜１．５ｌ−−（１）従って、例えば
、後述する実施例におけるように、それぞれ厚さ０．４
　ｖｓｍの金属板間に樹脂被膜を有する金属複合材料と
厚さ２０ＩＩ＋１の金属材料とを溶接する場合は、（１
）式に従って、金属片の好ましい厚さｔは０．２　＜　
ｔ　＜　５．５　＋ｕａの範囲である。また、両表面に
樹脂被膜を有する厚さ０．７　ｗｍの金属板からなる金
属複合材料を厚さ１０鶴の金属材料に溶接する場合は、
金属片の厚さｔは好ましくは約０゜３４ｍｍ以上で４．
０龍未満である。

尚、本発明において、導電性金属片は単一の部利からな
る必要はなく、複数枚の導電性金属片を重ねて用いるこ
ともできる。複数枚の導電性金属片を重ねることば、接
触抵抗が高くなって、発熱量が増すので有利な方法でも
ある。

第２図は、金属板３３の両面に絶縁性樹脂被膜３１及び
３２を有する金属複合材料３０に金属材料４０を重ね合
せて抵抗溶接する場合を示し、第１図の場合と同じく、
金属材料４０ば一力の電極１に直接に接触され、金属複
合材料３０は、他方の電極２に面する絶縁性樹脂被覆３
２とごの電極２の間に金属片３が介在され、上記別の金
属材料との間に分流回路４が形成されている。従って、
この場合も、分流電流を流すと〜金属片３と電極２、及
び金属材料４０と電極１との間でそれぞれジュール熱が
発生し、同時に樹脂被膜は電極により加圧されているの
で、樹脂被膜は電極直下で破壊され、かくして、隣接す
る金属板及び金属＋Ａ料がすべて相互に短絡され、引き
続いて溶接電流を通電することにより〜ナゲツトが形成
されて金属複合材料と金属材料とが抵抗溶接される。

本発明の方法は、金属複合材料において、絶縁性樹脂被
膜を挟む金属板の厚みが２ｍ１１以下、好ましくは１．
５龍以下のときに特に有効である。金属板が薄いときは
、内部でのジュール熱の発生が少ないうえに、発熱量の
電極への熱損失が大きいため、絶縁性被膜を破壊するに
足る十分な熱量を得ることが困難であるが、本発明に従
って、導電性金属片を金属複合材料とこれに面する電極
との間に介在させることにより、大きいジュール熱が発
生して、樹脂被膜を容易に破壊することができるからで
ある。しかし、本発明の方法は、厚みが２ｍ＋ｉ以上の
金属板を含む複合材料への適用を何ら妨げられるもので
はなく、このような場合も溶接の安定性を確保しつつ、
抵抗溶接をすることができる。

以上のように、本発明の方法によれば、金属複合材料と
これに面する一方の電極との間に所定厚さの金属片を介
在させ、これらを短絡さ・μて分流電流を流すので、金
属片内、及び金属複合材料の金属板が金属片と接触する
ときはその接触界面で樹脂被膜を破壊するに足るジュー
ル熱が発生され、一方、樹脂被膜は電極により加圧され
ているので、樹脂被膜は電極の直下で破壊され、かくし
て、金属板又は金属板と金属材料とが電極直下の所要部
位で正確に短絡され、良好な溶接を達成することができ
る。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１ 第１図に示すように、厚さ０．４ＩＩｌｌ、直径８〇−
の軟鋼板の間に厚さ０．５鮎のポリプロピレン樹脂シー
トを挟んだ金属複合材料と、直径２４龍のリングプロジ
ェクション部を有する直ｆ５Ｉ：２８　ｙａｍ、高さ２
０ｍｍのナラ１−を重ね合せ、第１表に示す厚さををし
、内径２０龍、外径２８１Ｒ１１のリング状の金属片を
金属複合材料と電極との間に介在させ、先端が平坦な電
極間に加圧力１．５ｔで挟み、溶接時間５０サイクルで
溶接した。

このようにして２０組の試験片を抵抗／８接し、ビール
試験を行なって、所定の溶接強度が得られる溶接電流か
ら、＋ｌ＆りの発生しない最大の溶接電流まで、即ち、
適正溶接電流範囲を調べた。結果を第１表に示す。金属
片が薄いとき所定の溶接を行なうことができないが、こ
れらの場合を併ゼで示す。

第１表 （注）＊印は０．２龍厚の金属片を３枚ｍねたもの。

実施例２ 第２図に示すように、両表面に厚さ０．１　ｍｍの塩化
ビニル樹脂被覆を有する厚さ０．７　Ｗｌｍ　、長さ１
゜Ｏ＊１１、幅３０ｍ１１の軟鋼板と、厚さ１０ｍｍ、
長さ１００ｍｍ、幅３０ｍ５の裸軟鋼板とを重ね代３０
ｍｍで２枚重ね合せ、長さ２０ｍ＋＋、、幅６．０鰭で
第２表に示す厚さの軟鋼板を金属片として金属複合祠料
と電極との間に介在させ、先端径６．０　Ｍｍ、４０Ｒ
の１＝’−ム型溶接電極間に加圧力２５０　ｋｇ　ｆで
挟め、溶接時間５０サイクルで上記重ね代の中心部にシ
ングルスボッ１〜溶接した。

このようにして２０組の試験片を抵抗溶接し、実施例１
と同様にして適正溶接電流範囲を開べ、また、溶接部の
剪断引張強度を調べた。結果を第２表に示す。金属片が
薄いとき所定の溶接を行なうことができないが、これら
の場合も併せて示す。

第　２　表 （注）＊印は０．２１１１厚の金属片を３枚重ねたもの
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による方法を示す概念図であ
る。 １．２・・・溶接電極、３・・・金属片、４・・・分流
回路、１２．１３．３３・・・金属板、１１．３１．３
２・・・樹脂被膜、２０．４０・・・金Ｎ利料。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂被膜を有する金属複合材料に別の金属材料を
   重ね合わせ、一対の溶接電極間に挟んで抵抗溶接する方
   法において、上記樹脂被膜を有する金属複合材料と電極
   との間に導電性金属片を介在させ、この導電性金属片と
   上記金属材料との間に分流電流を通電して上記樹脂被膜
   を破壊した後、電極間に溶接電流を通電して抵抗溶接す
   ることを特徴とする樹脂被膜を有する金属複合材料の抵
   抗溶接方法。