JPS61255771A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は表皮層間に樹脂製の絶縁層を有する積層板に形
成された孔にパイプを嵌合させて、これら積層板とパイ
プとを接合する抵抗溶接方法に関する。

（従来の技術） 二枚の鋼板の間に撮動減衰性能と粘着性の高いＩＢＩ脂
を挿入した積層板は、制振鋼板とも言われ、騒音や（辰
動の防止効果が高いことから、ロッカーカバーやオイル
パン等のエンジン回りの板金部品のような自動車部品を
始め、騒音や振動を伴う種々のものに用いられている。

このような制振鋼板を用いたものにあっては、例えば、
燃料タンクとして制振鋼板を用いたものがおり、この燃
料タンクに燃料供給用のパイプを接合する必要がある。

このような場合にはパイプと積層板相互を気密性ないし
水密性を維持しつつ接合しなければならない。このこと
は、ロッカーカバーとして積層板を用いた場合も同様で
ある。

燃料タンクと燃料供給用のパイプとの接続は、通常ロウ
材げによって接合される場合が多い。しかしながら、こ
のようにロウ付げによってパイプの接合を行なうと、ロ
ウ付けに時間を要して溶接能率が良くないことと相俟っ
てロウ材を溶かすために酸素、アセチレンガス等を使用
するため、火気の取扱いに厳重なる管理が必要で作業上
問題があった。しかも、ロウ付は部の近傍がガス炎によ
り高温に加熱されるため、タンク内外面にスケールが発
生する。このようにタンク内面に発生したスケールは、
燃料コック等に詰まることとなり、燃料系統内の燃料の
円滑な流通を妨げる。また、タンク外側に発生したスケ
ールは、塗料の密着性を低下させる等の不具合がある。

積層板以外の通常の板材とパイプとを溶接する手段とし
ては、特公昭５４−１６５２＠公報、及び特開昭５５−
１３６５８４号公報に示されるように、ジュール熱を利
用した電気抵抗溶接法がある。前者の公報に示されたも
のは、予めパイプにフランジ部、ビードないしつば状の
突起部を形成しておき、このフランジ部と板材の平面と
を接触させた状態の下で、これらの接触部をジュール熱
で＠融させて接合するようにした技術である。このよう
な溶接方法にあっては、電極とパイプとの接触部におい
ても通電がなされることから、後述するように高品質の
製品が得られないという問題点があった。

また、後者の公報に示された溶接方法にあっては、予め
パイプに通電させてパイプを加熱し、パイプに加えた加
圧力によりフランジ部、ビード部ないし突起部を塑性加
工するようにした技術である。ところが、パイプに通電
することによりジュール熱でパイプを加熱した後、パイ
プに加圧力を加えてフランジ部を成形すると、パイプ全
体に均一な加熱がなされないために、パイプの全周に渡
り均一なフランジ部が形成されず、気密性ないし水密性
が維持されなくなる恐れがあるという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 特公昭５４−１６５２＠公報に記載された技術を利用し
て、前記積層板に形成された孔にパイプを嵌合させこれ
らの接合を行なうようにした場合を示すと、第８図の通
りである。

パイプＷには予めビード部ないしつば状突起部とも指称
されるフランジ部Ｆを形成しておき、金属製の表皮層１
．２とこれらの間に設けられた熱可塑性樹脂からなる絶
縁層３とからなり前記パイプＷが接合される積層板４に
は、予め前記フランジ部Ｆよりも内径が小さくパイプＷ
が貫通し得る孔Ｈを形成しておく。一方、電気抵抗溶接
用の円柱形状の電極１０．１１には、それぞれパイプＷ
の外径よりも大きな内径を有するパイプ収容孔１２．１
３を形成しておく。

そして、電極１０の収容孔１２内にはベークライト等の
電気絶縁物からなるスリーブ２０を嵌合させた状態で、
積層板４を電極１０の上に載置し、パイプＷを貫通孔Ｈ
内に嵌合させてフランジ部Ｆの部分で積層板４の上に載
置し両電極１０，１１間に通電してパイプＷと積層板４
との接合を行なっている。積層板４の表皮層１．２は絶
縁層３により相互に絶縁状態となっていることから、こ
れらの表皮層１．２の間に電流を流すため、表皮層１．
２に短絡回路２１を取付ける必要がある。

また、スリーブ２０は電極１０とパイプＷとの直接接触
に起因するパイプＷの表面金属の溶融飛散を防止するた
めに用いられている。つまり、このスリーブ２０を用い
ないと、電極１０とパイプＷとが接触した部分に、通電
初期時の電流が集中して流れることとなるので、その接
触部のパイプＷの金属が溶融し、飛散することとなるか
らである。

このように、特公昭５４−１６５２号公報に示された通
常の鋼板にパイプを接合する技術を、積層板４とパイプ
Ｗとの溶接に利用すると、絶縁状態にある表皮層１．２
間に通電させるために短絡回路２１を用いる必要がある
。したがって、通電初期においては、被溶接物の溶融に
は利用されなずに、いわゆる無効電流が生じることとな
り電流効率が良くない。しかも、パイプＷと電極１０と
の直接接触を避ける必要から、電気絶縁物質からなるス
リーブ２０を用いなければならず、このスリーブ２０と
してベークライトを用いた場合には、溶接時に発生する
熱を受けてスリーブ２０は材質の劣化を生じ、これを一
定の溶接回数毎に交換する必要があった。また、スリー
ブ２０としてアルミナセラミックスを用いた場合には、
電極１０に溶射されたアルミナセラミックスが割れたり
電極１０から剥離を生じ易いので、その度に電極１０を
修理或いは再溶射しな（ブればならなかった。

また、このようなスリーブ２０を用いると、これの電気
的絶縁性及び強度を確保するために、スリーブ２０を一
定以上の厚みにする必要があり、更に、スリーブ２０に
大きな加圧力が加わらないようにするため、スリーブ２
０の内面とパイプＷの外表面との間に隙間を設ける必要
があり、成形すべきフランジ部Ｆの直径を大きくしなけ
ればならず、フランジの成形加工が容易でなかった。ま
た、フランジ部Ｆと積層板４との溶接部に形成されるナ
ゲッ１−が、スリーブ２０を用いるとフランジ部Ｆの外
周部に形成されることとなり、溶接部の強度及び気密性
等の信頼性が大きく低下することとなった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、熱可塑性樹脂等
の絶縁層を有する積層板に形成された孔に、パイプを嵌
合ざゼてこのパイプと積層板とを相互に電気抵抗溶接を
行ない得るようにすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、金属製の複数の表
皮層とこれらの表皮層の間に設けられた樹脂製の絶縁層
とを有する積層板に形成された孔にパイプを嵌合して当
該パイプと前記積層板を溶接する抵抗溶接方法において
、前記パイプの一端部と当接する第１加圧部と前記積層
板の表皮層と当接する第１接触面とを有する第１電極に
、前記パイプの他端面と当接する第２加圧部を有する第
２電極を、前記パイプを前記孔に挿入させた状態の下で
前記第１電極に向けて相対接近させて前記パイプにフラ
ンジ部を形成し、前記第２電極に形成された第２接触面
が前記フランジ部に電気的に接触した後に、前記それぞ
れの電極により前記積層板と前記フランジ部に加圧力を
加えながら通電させ、前記絶縁層のうち前記フランジ部
に沿う部分の消失に伴って前記それぞれの表皮層を導通
させて前記それぞれの表皮層と前記フランジ部とを接合
することを特徴とする抵抗溶接方法である。

（作用） 本発明にあっては、まず始めに２つの電極をこれらに通
電しない状態で相互に接近させて、パイプに対してこれ
の端部から圧縮力を加え冷間の状態でフランジ部を塑性
加工する。このとき、パイプの端部と電極との密着性が
高まる。前記塑性加工により形成されたフランジ部と電
極とが接続状態となった後に、２つの電極間にパイプを
設置させた状態の下でパイプに通電すると、通電当初フ
ランジ部及び孔に密着したパイプの部分に発生したジュ
ール熱により絶縁層のうちフランジ部に沿う部分が消失
し、溶融金属により表皮層相互が電気的に導通状態とな
ると共にフランジ部と積層板の表皮層とが電気的に導通
状態となる。これにより、積層板とパイプとの抵抗溶接
がなされる。

（実施例） 以下、図示する本発明の実施例について説明する。第１
図（Ａ）〜（Ｃ）は一枚の積層板とパイプとを接合する
ために本発明を具体化した場合を示す図である。

パイプＷは予め所定の長さで第１図（△）に示すように
真直ぐに形成しておき、積層板４は鉄板からなる二枚の
表皮層１．２と、これらの間に設けられた熱可塑性樹脂
からなる絶縁層３とにより形成され、予めパイプＷの外
径より僅かに大きい孔Ｈを形成しておく。

また、それぞれ円柱形状の第１と第２の２つの電極１０
．１１にはパイプＷの外径よりも僅かに大きい内径を有
するパイプ収容孔１２．１３がそれぞれ形成されており
、第１電極１０の収容孔１２の底面はパイプＷの一端部
と当接する第１加圧部１４をなし、第１電極１０の先端
面は積層板４の表皮層１と当接する第１接触面１５をな
している。第２電極１１の収容孔１３の底面はパイプＷ
の他端部と当接する第２加圧部１６をなし、第２電極１
１の先端面は、それぞれの電極１０．１１を相互に接近
移動させることによりパイプＷに形成されたフランジＦ
と電気的に接触する第２接触面１７をなす。　。

次に、積層板４とパイプＷとを溶接する工程について説
明する。

まず、第１図（Ｂ）に示すように、第１電極１０の第１
接触面１５の上に積層板４を、これの表皮層１を接触さ
せて積層板４の孔Ｈの中心と収容孔１２の中心とがほぼ
一致するようにして載置すると共に、パイプＷの一端部
を第１加圧部１４に接触させてパイプ収容孔１２内にパ
イプＷを嵌合させる。次いで、第２電極１１を第１電極
１０に接近させてパイプＷの他端部側をパイプ収容孔１
３内に嵌合させる。

この状態で第２電極１１を第１電極１０に向けて接近移
動させることにより、パイプＷに軸方向の加圧力を加え
て常温の状態で塑性変形を与え、パイプＷにフランジ部
Ｆが成形される。このとき、図示実施例にあっては同時
にパイプＷの外周面は孔Ｈの内面に密着する。この接近
移動は、第１図（Ｃ）に示すように、積層板４の表皮層
２にフランジ部Ｆの一方側面が接触すると共に第２接触
面１７がフランジ部Ｆの他方側面に接触するまで行なわ
れる。尚、第１電極１０を第２電極１１に向けて接近移
動させてもフランジ部Ｆの塑性変形を与えることが可能
である。また、収容孔１２．１３の孔の深さ及びパイプ
Ｗの長さは、成形すべきフランジ部Ｆの寸法に応じて予
め設定しておく。

第１図（Ｃ）に示すように、第２接触面１７がフランジ
部Ｆに接触した後に、前記塑性変形を与えるための加圧
力よりも小さくして溶接に適した加圧力をフランジ部Ｆ
と積層板４とに加えながら、両電極１０．１１間に通電
を行なう。

この通電時の初期には、パイプＷと第１電極１２間では
、たとえパイプＷの外周面とパイプ収容孔１２の内周面
とが一部接触していても、塑性変形を加えた時の加圧力
によりパイプＷの一端部と第１加圧部１４とが密着状態
となっていることから、この密着状態の部分の方が電気
抵抗が小さいため、パイプＷの外周面とパイプ収容孔１
２の内周面との接触部を介して電流は流れない・主とし
てパイプＷの一端部との密着状態となった第１加圧部１
４の部分と、パイプＷの外周面と積層板４の表皮層１の
孔Ｈの内面とが密着した部分とを介して流れることとな
る。ただし、これらの両方の部分の電気抵抗の差を考慮
すると、パイプＷの外周面と積層板４の表面層１の孔Ｈ
の内面とが接触した部分の方が通電量は多いと考えられ
る。

同様に、パイプＷと第２電極１１間では、たとえパイプ
Ｗの外周面とパイプ収容孔１３の内周面とが一部接触し
ていても、パイプＷの他端部と第２加圧部１６とが密着
状態となっていることから、この密着状態の部分の方が
電気抵抗が小さいため、パイプＷの外周面とパイプ収容
孔１３の内周面との接触部を介して電流は流れない。主
としてパイプＷの他端部に密着状態となった第２加圧部
１６の接触部分と、フランジ部Ｆの部分とを介して流れ
ることとなると考えられる。ただし、これらの両方の部
分の電気抵抗の差を考慮すると、フランジ部Ｆを介して
流れる通電量の方が多いと考えられる。

このような塑性加工後におけるパイプＷ、積層板４及び
電極１０．１１相互の接触部分の電気抵抗の差に起因し
て、通電の当初においては、まず、主としてフランジ部
Ｆ及び積層板４の孔Ｈの内面がジュール熱により加熱さ
れる。すると、この熱が積層板４の絶縁層２に伝わり、
絶縁層２のうち孔Ｈの内面近傍の部分が軟化し、電極１
０．１１により加えられている加圧力とも相俟って軟化
した部分は、放射方向に移動することとなる。したがっ
て、絶縁層２のうち孔Ｈの内面近傍、つまりフランジ部
Ｆに沿う部分の絶縁層３が消失することから、その部分
において表皮層１．２は相互に接触し導通状態となる。

これにより、表皮層１．２及びフランジ部Ｆの間が最も
電気抵抗が少なくなり、これらの間に通電かなされ、第
１図（Ｄ）に示すように、ナゲツトＮが形成され、パイ
プＷと積層板４との接合が達成される。

この通電状態にあっては、塑性加工時における加圧力に
よりパイプＷの両端部と電極１０．１１との密着状態が
得られ、パイプＷと積層板４とに加わった所定の加圧力
の下で通電されるため、パイプＷの外周面に局所的に電
流密度が高くなることに起因する溶融金属の飛散は生じ
ない。したがって、パイプ収容孔１２内に絶縁性の物質
からなるスリーブを嵌合させ、パイプＷと電極１０．１
１との直接接触を避ける必要がなくなることから、溶接
部のナゲツトＮがパイプＷの根元部に形成されることと
なり、溶接強度及び気密性ないし水密性の信頼性は充分
に得られる。

上述した塑性加工過程と溶接過程とにおける加圧力及び
溶接電流の特性を示すと第２図に示す通りであり、塑性
加工のための加圧力Ｐ１としては常温状態でパイプＷに
フランジ部Ｆを成形し得ることができるだけの圧力を加
えるようにする。このような加圧力Ｐ１を加えてフラン
ジ部Ｆと第２接触面１７とが電気的に接続状態となるま
でパイプＷの一部が塑性変形した後には、この加圧力Ｐ
１よりも小さな加圧力Ｐ２を加えつつ両電極１０．１１
間に通電を行なう。この加圧力Ｐ２を所望の加圧力より
も小さくすると、溶接電流■を通電中に、ナゲッ１〜Ｎ
を形成すべき溶融金属は、積層板４とフランジ部Ｆとの
間を通って外部に排除されてしまうことになる。その場
合には溶接部の外観が悪く、しかも溶接部の強度と気密
性ないし水密性の信頼性が低い。したがって、本発明の
ように、積層板４の溶接を行なう場合には表皮層１．２
の二枚の金属板同志を接触させるためにも加圧力が必要
となるため、一枚の金属板とパイプとを溶接する場合に
比較して大きなｈロ圧力Ｐ２が必要である。

第３図は本発明の他の実施例に係る抵抗溶接方法を示す
図でおり、この場合には二枚の積層板４．４ａとパイプ
Ｗとの溶接を行なうようにしたものである。二枚の積層
板４及び４ａはフランジ部Ｆを介して接合される。

この場合には、それぞれの電極１０．１１のパイプ収容
孔１２．１３内にパイプＷ＠嵌合させると共に、一方の
積層板４の表皮層１を第１電極１０の第１接触面１５に
接触させ、他方の積層板４ａの表皮層２ａを第２電極１
１の第２接触面１７に接触させた状態で、第１電極１Ｑ
と第２電極１１とを相互に接近させてフランジ部Ｆを塑
性変形して、これをそれぞれの積層板４と４ａとの間に
成形する。第３図はこの塑性変形が終了した状態を示す
図であり、第２接触面１７は積層板４ａ及びこれと密着
し合うパイプＷの外周面を介してフランジ部Ｆと電気的
に接触した状態となる。この状態で前記実施例の場合と
同様に両電極１０．１１間に通電して溶接する。

第４図は本発明の溶接方法の更に他の実施例を示す図で
あり、この場合は第３図に示す積層板４ａを一枚の金属
板４Ｃに代えたものである。したがって、この場合には
積層板４と金属板４Ｃとをそれぞれフランジ部Ｆの表裏
両側に接合することが可能となる。

尚、第５図は本発明の溶接方法の更に他の実施例を示す
図で必り、この場合には第１電極１０の第１　ｈＯＴ面
１４と第１接触面１５とを同一面状とし、パイプＷを孔
Ｈに貫通させないで溶接することも可能でおる。ただし
、その場合には積層板４が厚い場合に限られる。

第６図（△）（Ｂ）は本発明の溶接方法の更に他の実施
例を示す図であり、この場合のパイプＷは第６図（△）
におけるＶＩ　−ＶＩ線に沿う方向を示す第６図（Ｂ）
に示すように他端部が折れ曲っており、第２電極１１は
２つの電極体１１ａ、１１ｂからなる。それぞれの電極
体１１ａ、１１ｂにはそれぞれパイプＷの他端部と嵌合
し必う凹溝３０ａ、３０ｂが形成されており、２つの電
極体１’ｌａ、ｌｌｂを合わせることにしており、第２
電極１１にはパイプパイプＷの他端部を当接する第２加
圧部３０が形成されることなる。

第７図に示す実施例にあっても、パイプＷの他端部に大
径部Ｂが形成さていることから、第２電極１１は２つの
電極体１１ａ、１’ｌｂがらなり、それぞれの電極体１
１ａ、１１ｂにはパイプＷの他端部と嵌合し合う凹溝３
０ａ、３０ｂが形成されている。これらの第６図（Ａ＞
（Ｂ）及び第７図に示す実施例にあっては、第１〜４図
に示す実施例では第２加圧部１６がパイプＷの他端面と
接触する平坦面に形成されているが、パイプＷの他端部
に対応した形状となっている。

尚、上記何れの実施例にあっても、第１電極１０に向け
て第２電極１１を相対接近させてフランジ部Ｆを形成さ
せることにより、パイプＷの外周面を積層板４に形成さ
れた孔Ｈの内周面に密着させるようにしているが、必ず
しもこれらの面相互が密着しなくても良い。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、積層板に形成された孔
にパイプを嵌合させた状態の下で、２つの電極を用いて
これらの加圧面からパイプの端面を加圧して常温の下で
パイプにフランジ部を塑性変形させ、それぞれの電極の
接触面がフランジ部及び積層板を介して電気的に接触し
た状態の下で、電極間を通電するようにしたので、通電
の当初においては積層板における絶縁層が消失し、次い
で表皮層相互が直接接触することで表皮層の相互間に通
電がなされて積層板とパイプとの接合が達成される。し
たがって、絶縁層を介して積層された積層板の表皮層同
志を短絡させることなく、塑性加工時におけるパイプ及
び積層板の変形により、電気抵抗が小さい部分が定まっ
てジュール熱による所定の個所の絶縁層の消失とナゲツ
トの形成とが達成され、積層板とパイプとの接合を能率
良く、しかも、高品質で行なうことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例に係る抵抗溶
接方法により溶接を行なっている状態を示す断面図、第
１図（Ｄ）は第１図（Ｃ）の要部拡大断面図、第２図は
溶接時の加圧力と通電特性を示すグラフ、第３図〜第７
図は本発明の他の実施例に係る抵抗溶接方法により溶接
を行なっている状態を示す断面図、第８図は従来の抵抗
溶接方法を示す断面図である。 １．１ａ、２，２ａ・・・表皮層、３，３ａ・・・絶縁
層、４．４ａ・・・積層板、１０・・・第１電極、１１
・・・第２電極、１４・・・第１加圧部、１５・・・第
１接触面、１６・・・第２加圧部、１７・・・第２接触
面、Ｆ・・・フランジ部、Ｗ・・・パイプ。 特許出願人　　　　　萬自動車工業株式会社（Ｂ）１４ 第１図 イ４ （Ｄ） 第２図 第　６ （Ａ） ｆ４　　　　４０ Ｗ 図 （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属製の複数の表皮層とこれらの表皮層の間に設けられ
   た樹脂製の絶縁層とを有する積層板に形成された孔にパ
   イプを嵌合して当該パイプと前記積層板を溶接する抵抗
   溶接方法において、前記パイプの一端部と当接する第１
   加圧部と前記積層板の表皮層と当接する第１接触面とを
   有する第１電極に、前記パイプの他端面と当接する第２
   加圧部を有する第２電極を、前記パイプを前記孔に挿入
   させた状態の下で前記第１電極に向けて相対接近させて
   前記パイプにフランジ部を形成し、前記第２電極に形成
   された第２接触面が前記フランジ部に電気的に接触した
   後に、前記それぞれの電極により前記積層板と前記フラ
   ンジ部に加圧力を加えながら通電させ、前記絶縁層のう
   ち前記フランジ部に沿う部分の消失に伴って前記それぞ
   れの表皮層を導通させて前記それぞれの表皮層と前記フ
   ランジ部とを接合することを特徴とする抵抗溶接方法。