JPS6325874B2 - - Google Patents
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- JPS6325874B2 JPS6325874B2 JP1890780A JP1890780A JPS6325874B2 JP S6325874 B2 JPS6325874 B2 JP S6325874B2 JP 1890780 A JP1890780 A JP 1890780A JP 1890780 A JP1890780 A JP 1890780A JP S6325874 B2 JPS6325874 B2 JP S6325874B2
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- aluminum alloy
- thin plate
- welding
- alloy thin
- mild steel
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Landscapes
- Resistance Welding (AREA)
Description
この発明は剥離強さを大きくすることを目的と
したアルミニウム合金薄板と軟鋼板との抵抗スポ
ツト溶接法に関するものである。 従来アルミニウム板と軟鋼板との溶接法として
は摩擦溶接、爆発圧接、拡散接合およびトランジ
ヨンピースを使用する溶接法その他種々の方法が
あり、一部では実用されているが、形状等の制約
あるいは生産性、価格等から自動車々体における
ようなアルミニウム合金薄板と軟鋼板の接合には
適用できないとされており、特に剥離強さが小さ
いという問題点があつた。 然るにこの発明は、接合すべきアルミニウム合
金薄板と軟鋼板との間にアルミニウム薄板又はア
ルミニウム合金薄板を介装してスポツト溶接する
ことによつて、剥離強さの大きい抵抗スポツト溶
接法を完成したのである。従来鉄道車輌および自
動車等の車輌関係の薄板の接合には、専ら抵抗ス
ポツト溶接が品質と経済性から多用され、アルミ
ニウム合金薄板と軟鋼板との接合に抵抗スポツト
溶接の適用が検討されて来たが、未だ実用に供し
得なかつた。 抵抗スポツト溶接によるアルミニウム合金薄板
と軟鋼板との重ね溶接では両者の融点が大きく異
るため、通学の同質金属板間のスポツト溶接の場
合には、接合板間の重ね境界面が互に溶融しナゲ
ツトが生成するのに対して、融点の低いアルミニ
ウム合金側のみ溶融し、軟鋼板の方は溶融しな
い。したがつて接合は通常のスポツト溶接の場合
と異なり、圧接に近い形となり非常に困難にな
る。この点を解決すべく電極形状の検討により圧
接を容易にするとか、軟鋼側に突起をつけて溶融
を容易にするとかいう技術が発表されている。こ
の発明の発明者等も軟鋼表面を亜鉛或いはアルミ
ニウム鍍金することと、溶接条件の選定によつて
アルミニウム合金薄板と軟鋼板の抵抗スポツト溶
接の研究を行つた。 これらの方法で一応アルミニウム合金薄板と軟
鋼板の抵抗スポツト溶接が行われた場合にはある
程度の剪断引張強さが得られる。しかし乍らこれ
らのスポツト溶接継手は剥離強度が小さく、特に
厚さ1.0mm以下の薄板の溶接においては充分な強
度がなく容易に剥離する欠点があり、その改善に
ついては種々研究されていた。 スポツト溶接機により通常の方法でアルミニウ
ム合金薄板と軟鋼板の接合を行う場合に、アルミ
ニウム合金材質としては、純アルミニウムが最も
接合し易く、合金元素の増加する程溶接は困難に
なる。これは軟鋼が溶接せず圧接に近く軟かい金
属ほど容易であり、合金元素が入るほど溶融温度
が低下し、溶融温度範囲が広くなることおよび純
アルミニウムでは母材自身が弱く容易に母材破断
を生ずるためと考えられる。 車輌等の場合のように強度を必要とする構造物
を対象にする場合には、その材質として当然合金
元素を多量に含んだアルミニウム合金が使用さ
れ、例えば2036―T4、5082―０、5083、および
７No.１等の合金が溶接の対象材料となる。これら
のアルミニウム合金薄板の抵抗スポツト溶接では
欠陥を少くするためには電極加圧力を大きくする
ことが望まれるが、加圧力を大きくすると、それ
に伴つて電流あるいは通電時間を大きくする必要
がありこの為に溶融過大となる傾向がある。 例えば第１図に示すように、アルミニウム合金
薄板１と軟鋼板２とを従来法による抵抗スポツト
溶接における断面ナゲツトの形状を示したもので
あるが、図から見られるようにアルミニウム合金
側は溶融しているが、軟鋼側は溶融していない。 例えば溶接条件として加圧力を適正条件に選
び、電流（コンデンサー型スポツト溶接機では充
電々圧）を増加して行く場合、まず第１図中３の
ようなナゲツト形状を示すが、電流を更に増大
（単相交流、三相低周波あるいは三相整流等の溶
接機では圧力電流を一定にして通電時間を長くし
ても同じ）していくと、第２図に示すナゲツト形
状となる。前記第１図に示すナゲツト形状では十
分でなく、第２図に示す場合には入熱過大とな
り、溶接部の厚さが薄くなると共に、合金元素を
含むアルミニウムでは溶接部が崩くなり、引張剪
断強度は高くても剥離強度は低くなるので、最適
溶接条件は当然この間にあると考えられるが、き
わめて限定された範囲であり、良好な溶接条件を
求めることはきわめて困難であつた。この出願の
発明者等は前記問題点を解決すべく鋭意研究の結
果抵抗スポツト溶接において、アルミニウム合金
薄板と軟鋼板との間に適当な大きさのアルミニウ
ム薄板又はアルミニウム合金薄板を挿入して接合
を行うことで容易に良好な剥離強度を得ることに
成功したのである。アルミニウム合金薄板と軟鋼
板との間に介装するアルミニウム合金薄板の大き
さはナゲツト径より大きければよいから、５mm〜
10mm直径以上又は角以上あればよく、容易に挿入
でき、かつ価格の上昇をあまり考えなくてもよい
という観点からその大きさを決めればよく、その
厚さが余り薄くては効果が少ないから、最低0.1
mm以上であり、接合すべきアルミニウム合金薄板
より厚いと、溶接条件を大幅に変えなければ十分
の強度を得られないから、最大接合すべきアルミ
ニウム合金薄板以下とすべきであろう。従つて通
常0.3〜0.6mm程度がもつとも有効と考えられる。 このアルミニウム合金薄板挿入の効果は、接合
部の間に変形し易い材料を介装することで、圧接
における塑性流動を容易にすること、および挿入
アルミニウム合金薄板が完全に溶融するが、その
上の所望の接合材は全板厚まで溶融せずに残りナ
ゲツト形状が改善されることによると考えられ
る。 したがつて挿入するアルミニウム合金薄板とし
ては、家庭で用いられるクツキング用箔（0.017
mm）でも塑性流動の改善という点で多少の効果が
あるが、ナゲツトの改善のためには厚さ0.1mm以
上が望ましい。挿入アルミニウム合金の材質とし
ては、とくに限定する必要はないが、塑性流動と
ナゲツトの脆性を防ぐ点では純アルミニウムがよ
いが、純アルミニウムでは剪断強度が低下するの
で、純アルミニウムを使用する場合は厚さ0.6mm
以下の方が望ましいが、これに反し、アルミニウ
ム合金薄板を使用する場合に余り薄いとナゲツト
改善の効果が少なくなるので厚さ0.3mm以上の方
が望ましい。 次にこの発明の実施例について説明する。 実施例 １ オリジン電気製コンデンサー型スポツト溶接機
Ｐ―5Aに16φ、50Rクラス電極をとりつけ、厚
さ0.8mmのSS41軟鋼板と、厚さ0.8mmのアルミニウ
ム合金薄板（2036―T4）とのスポツト溶接を実
施した。前記試料はいずれもアセトン脱脂を行
い、厚さ0.4mmの純アルミニウム薄板（1050）を
前記各薄板の接合部間に挾んで重ね、連続15点の
スポツト溶接を実施し、溶接後切断して引張剪断
および剥離試験を実施した。この際比較のため
に、接合部の間にアルミニウム薄板を挿入しない
通常のスポツト溶接も同じ要領で行つた。溶接条
件は加圧力３Kg／cm2で充電圧力350Vであつた。 前記のスポツト継手の強度試験の結果は次の通
りであつた。 剪断引張強度Kg／点 剥離強度Kg／点 本願方法 160〜200 100〜140 従 来 法 試験片作成時に剥離した。 実施例 ２ コンデンサー型スポツト溶接機（オリジン電気
製6A）に16φ、50Rクラス電極をとりつけて、
厚さ0.8mmのアルミナイズド鋼板（日新製鋼アル
スター）と厚さ0.8mmの2036―T4アルミニウム薄
板とをスポツト溶接するに際し、その接合部へ、
厚さ0.6mmの純アルミニウム薄板（1050）を挿入
してスポツト溶接し、対象試験はアルミニウム薄
板を介装することなく、通常の要領によつてスポ
ツト溶接した。 上記接合材の剥離試験は、アルミニウム合金薄
板が抜けて破断を生じる条件を適正条件として求
めた。この場合に溶接の加圧力と充電々圧をパラ
メーターにしてこの発明と従来方法との条件範囲
をあらわしたのが第３図であるが、この発明の方
法の方が明らかに溶接の条件範囲が拡がつてお
り、しかもこの発明のものは殆んど母材破断であ
つた。 実施例 ３ 単相交流溶接機（万鎔工業BU―２）に10φ、
Ｆ型クラス電極をもちい、厚さ1.0mmのアルミ
ニウム合金薄板（2036―T4）と厚さ1.0mmの軟鋼
板（SS41）のスポツト溶接を電極加圧力３Kg／
cm2（400Kg）３サイクル、30KAで、両接合材間
に厚さ0.8mmのアルミニウム合金薄板（2036―
T4）を挿入してスポツト溶接したものと、同一
材料を用いて従来法により溶接したものとを比較
した所、次の結果を得た。
したアルミニウム合金薄板と軟鋼板との抵抗スポ
ツト溶接法に関するものである。 従来アルミニウム板と軟鋼板との溶接法として
は摩擦溶接、爆発圧接、拡散接合およびトランジ
ヨンピースを使用する溶接法その他種々の方法が
あり、一部では実用されているが、形状等の制約
あるいは生産性、価格等から自動車々体における
ようなアルミニウム合金薄板と軟鋼板の接合には
適用できないとされており、特に剥離強さが小さ
いという問題点があつた。 然るにこの発明は、接合すべきアルミニウム合
金薄板と軟鋼板との間にアルミニウム薄板又はア
ルミニウム合金薄板を介装してスポツト溶接する
ことによつて、剥離強さの大きい抵抗スポツト溶
接法を完成したのである。従来鉄道車輌および自
動車等の車輌関係の薄板の接合には、専ら抵抗ス
ポツト溶接が品質と経済性から多用され、アルミ
ニウム合金薄板と軟鋼板との接合に抵抗スポツト
溶接の適用が検討されて来たが、未だ実用に供し
得なかつた。 抵抗スポツト溶接によるアルミニウム合金薄板
と軟鋼板との重ね溶接では両者の融点が大きく異
るため、通学の同質金属板間のスポツト溶接の場
合には、接合板間の重ね境界面が互に溶融しナゲ
ツトが生成するのに対して、融点の低いアルミニ
ウム合金側のみ溶融し、軟鋼板の方は溶融しな
い。したがつて接合は通常のスポツト溶接の場合
と異なり、圧接に近い形となり非常に困難にな
る。この点を解決すべく電極形状の検討により圧
接を容易にするとか、軟鋼側に突起をつけて溶融
を容易にするとかいう技術が発表されている。こ
の発明の発明者等も軟鋼表面を亜鉛或いはアルミ
ニウム鍍金することと、溶接条件の選定によつて
アルミニウム合金薄板と軟鋼板の抵抗スポツト溶
接の研究を行つた。 これらの方法で一応アルミニウム合金薄板と軟
鋼板の抵抗スポツト溶接が行われた場合にはある
程度の剪断引張強さが得られる。しかし乍らこれ
らのスポツト溶接継手は剥離強度が小さく、特に
厚さ1.0mm以下の薄板の溶接においては充分な強
度がなく容易に剥離する欠点があり、その改善に
ついては種々研究されていた。 スポツト溶接機により通常の方法でアルミニウ
ム合金薄板と軟鋼板の接合を行う場合に、アルミ
ニウム合金材質としては、純アルミニウムが最も
接合し易く、合金元素の増加する程溶接は困難に
なる。これは軟鋼が溶接せず圧接に近く軟かい金
属ほど容易であり、合金元素が入るほど溶融温度
が低下し、溶融温度範囲が広くなることおよび純
アルミニウムでは母材自身が弱く容易に母材破断
を生ずるためと考えられる。 車輌等の場合のように強度を必要とする構造物
を対象にする場合には、その材質として当然合金
元素を多量に含んだアルミニウム合金が使用さ
れ、例えば2036―T4、5082―０、5083、および
７No.１等の合金が溶接の対象材料となる。これら
のアルミニウム合金薄板の抵抗スポツト溶接では
欠陥を少くするためには電極加圧力を大きくする
ことが望まれるが、加圧力を大きくすると、それ
に伴つて電流あるいは通電時間を大きくする必要
がありこの為に溶融過大となる傾向がある。 例えば第１図に示すように、アルミニウム合金
薄板１と軟鋼板２とを従来法による抵抗スポツト
溶接における断面ナゲツトの形状を示したもので
あるが、図から見られるようにアルミニウム合金
側は溶融しているが、軟鋼側は溶融していない。 例えば溶接条件として加圧力を適正条件に選
び、電流（コンデンサー型スポツト溶接機では充
電々圧）を増加して行く場合、まず第１図中３の
ようなナゲツト形状を示すが、電流を更に増大
（単相交流、三相低周波あるいは三相整流等の溶
接機では圧力電流を一定にして通電時間を長くし
ても同じ）していくと、第２図に示すナゲツト形
状となる。前記第１図に示すナゲツト形状では十
分でなく、第２図に示す場合には入熱過大とな
り、溶接部の厚さが薄くなると共に、合金元素を
含むアルミニウムでは溶接部が崩くなり、引張剪
断強度は高くても剥離強度は低くなるので、最適
溶接条件は当然この間にあると考えられるが、き
わめて限定された範囲であり、良好な溶接条件を
求めることはきわめて困難であつた。この出願の
発明者等は前記問題点を解決すべく鋭意研究の結
果抵抗スポツト溶接において、アルミニウム合金
薄板と軟鋼板との間に適当な大きさのアルミニウ
ム薄板又はアルミニウム合金薄板を挿入して接合
を行うことで容易に良好な剥離強度を得ることに
成功したのである。アルミニウム合金薄板と軟鋼
板との間に介装するアルミニウム合金薄板の大き
さはナゲツト径より大きければよいから、５mm〜
10mm直径以上又は角以上あればよく、容易に挿入
でき、かつ価格の上昇をあまり考えなくてもよい
という観点からその大きさを決めればよく、その
厚さが余り薄くては効果が少ないから、最低0.1
mm以上であり、接合すべきアルミニウム合金薄板
より厚いと、溶接条件を大幅に変えなければ十分
の強度を得られないから、最大接合すべきアルミ
ニウム合金薄板以下とすべきであろう。従つて通
常0.3〜0.6mm程度がもつとも有効と考えられる。 このアルミニウム合金薄板挿入の効果は、接合
部の間に変形し易い材料を介装することで、圧接
における塑性流動を容易にすること、および挿入
アルミニウム合金薄板が完全に溶融するが、その
上の所望の接合材は全板厚まで溶融せずに残りナ
ゲツト形状が改善されることによると考えられ
る。 したがつて挿入するアルミニウム合金薄板とし
ては、家庭で用いられるクツキング用箔（0.017
mm）でも塑性流動の改善という点で多少の効果が
あるが、ナゲツトの改善のためには厚さ0.1mm以
上が望ましい。挿入アルミニウム合金の材質とし
ては、とくに限定する必要はないが、塑性流動と
ナゲツトの脆性を防ぐ点では純アルミニウムがよ
いが、純アルミニウムでは剪断強度が低下するの
で、純アルミニウムを使用する場合は厚さ0.6mm
以下の方が望ましいが、これに反し、アルミニウ
ム合金薄板を使用する場合に余り薄いとナゲツト
改善の効果が少なくなるので厚さ0.3mm以上の方
が望ましい。 次にこの発明の実施例について説明する。 実施例 １ オリジン電気製コンデンサー型スポツト溶接機
Ｐ―5Aに16φ、50Rクラス電極をとりつけ、厚
さ0.8mmのSS41軟鋼板と、厚さ0.8mmのアルミニウ
ム合金薄板（2036―T4）とのスポツト溶接を実
施した。前記試料はいずれもアセトン脱脂を行
い、厚さ0.4mmの純アルミニウム薄板（1050）を
前記各薄板の接合部間に挾んで重ね、連続15点の
スポツト溶接を実施し、溶接後切断して引張剪断
および剥離試験を実施した。この際比較のため
に、接合部の間にアルミニウム薄板を挿入しない
通常のスポツト溶接も同じ要領で行つた。溶接条
件は加圧力３Kg／cm2で充電圧力350Vであつた。 前記のスポツト継手の強度試験の結果は次の通
りであつた。 剪断引張強度Kg／点 剥離強度Kg／点 本願方法 160〜200 100〜140 従 来 法 試験片作成時に剥離した。 実施例 ２ コンデンサー型スポツト溶接機（オリジン電気
製6A）に16φ、50Rクラス電極をとりつけて、
厚さ0.8mmのアルミナイズド鋼板（日新製鋼アル
スター）と厚さ0.8mmの2036―T4アルミニウム薄
板とをスポツト溶接するに際し、その接合部へ、
厚さ0.6mmの純アルミニウム薄板（1050）を挿入
してスポツト溶接し、対象試験はアルミニウム薄
板を介装することなく、通常の要領によつてスポ
ツト溶接した。 上記接合材の剥離試験は、アルミニウム合金薄
板が抜けて破断を生じる条件を適正条件として求
めた。この場合に溶接の加圧力と充電々圧をパラ
メーターにしてこの発明と従来方法との条件範囲
をあらわしたのが第３図であるが、この発明の方
法の方が明らかに溶接の条件範囲が拡がつてお
り、しかもこの発明のものは殆んど母材破断であ
つた。 実施例 ３ 単相交流溶接機（万鎔工業BU―２）に10φ、
Ｆ型クラス電極をもちい、厚さ1.0mmのアルミ
ニウム合金薄板（2036―T4）と厚さ1.0mmの軟鋼
板（SS41）のスポツト溶接を電極加圧力３Kg／
cm2（400Kg）３サイクル、30KAで、両接合材間
に厚さ0.8mmのアルミニウム合金薄板（2036―
T4）を挿入してスポツト溶接したものと、同一
材料を用いて従来法により溶接したものとを比較
した所、次の結果を得た。
【表】
上記各実施例によつて明らかなように、アルミ
ニウム合金薄板と軟鋼板との抵抗スポツト溶接
は、両母材の溶融温度が著しく異ることから、軟
鋼板側は溶融せず、アルミニウム合金側のみ溶融
してナゲツトを形成し、一種の圧接になる為、従
来方法の抵抗スポツト溶接で十分の強度を得るこ
とはむつかしく、条件範囲がきわめて限定される
とか、かなりの剪断強度が得られた場合でも剥離
強が著しく低いことが判明したので、実用性に乏
しいものと認められた。 然るにこの発明の方法によれば、溶接条件範囲
が著しく広くなると共に、剪断引張強度と、剥離
強度とが共に大きくなり、実用上満足すべき数値
を示すことが判明したので自動車など車輌用とし
て用いることが可能となつた。 尚挿入するアルミニウム薄板又はアルミニウム
合金薄板の厚さは0.1mm以上であつて、母材とな
るアルミニウム合金薄板の厚さまで使用できるこ
とが認められ、大きさはナゲツトの径より多少大
きければよく、コストの増加、接合面間の隙間お
よび作業性について余り考慮する必要なく、簡単
かつ容易な実用的方法であると認められた。
ニウム合金薄板と軟鋼板との抵抗スポツト溶接
は、両母材の溶融温度が著しく異ることから、軟
鋼板側は溶融せず、アルミニウム合金側のみ溶融
してナゲツトを形成し、一種の圧接になる為、従
来方法の抵抗スポツト溶接で十分の強度を得るこ
とはむつかしく、条件範囲がきわめて限定される
とか、かなりの剪断強度が得られた場合でも剥離
強が著しく低いことが判明したので、実用性に乏
しいものと認められた。 然るにこの発明の方法によれば、溶接条件範囲
が著しく広くなると共に、剪断引張強度と、剥離
強度とが共に大きくなり、実用上満足すべき数値
を示すことが判明したので自動車など車輌用とし
て用いることが可能となつた。 尚挿入するアルミニウム薄板又はアルミニウム
合金薄板の厚さは0.1mm以上であつて、母材とな
るアルミニウム合金薄板の厚さまで使用できるこ
とが認められ、大きさはナゲツトの径より多少大
きければよく、コストの増加、接合面間の隙間お
よび作業性について余り考慮する必要なく、簡単
かつ容易な実用的方法であると認められた。
第１図は従来法における電流過少時の接合部の
断面図、第２図は同じく電流過大の接合部の断面
図、第３図はスポツト溶接適正条件範囲を示すグ
ラフである。 １……アルミニウム合金薄板、２……軟鋼板、
３……ナゲツト。
断面図、第２図は同じく電流過大の接合部の断面
図、第３図はスポツト溶接適正条件範囲を示すグ
ラフである。 １……アルミニウム合金薄板、２……軟鋼板、
３……ナゲツト。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム合金薄板と軟鋼板の接合面間へ
アルミニウム薄板又はアルミニウム合金薄板を介
装してスポツト溶接することを特徴としたアルミ
ニウム合金薄板と軟鋼板との抵抗スポツト溶接
法。 ２ 介装するアルミニウム薄板又はアルミニウム
合金薄板の厚さを0.1mm以上で溶接すべきアルミ
ニウム合金薄板の厚さまでの厚さとすることを特
徴とした特許請求の範囲第１項記載のアルミニウ
ム合金薄板と軟鋼薄板との抵抗スポツト溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1890780A JPS56117888A (en) | 1980-02-18 | 1980-02-18 | Resistance spot welding method for aluminum alloy thin plate and soft steel plate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1890780A JPS56117888A (en) | 1980-02-18 | 1980-02-18 | Resistance spot welding method for aluminum alloy thin plate and soft steel plate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56117888A JPS56117888A (en) | 1981-09-16 |
| JPS6325874B2 true JPS6325874B2 (ja) | 1988-05-27 |
Family
ID=11984663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1890780A Granted JPS56117888A (en) | 1980-02-18 | 1980-02-18 | Resistance spot welding method for aluminum alloy thin plate and soft steel plate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56117888A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6466076A (en) * | 1987-09-03 | 1989-03-13 | Nissan Shatai Co | Joining structure for dissimilar metal |
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-
1980
- 1980-02-18 JP JP1890780A patent/JPS56117888A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56117888A (en) | 1981-09-16 |
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