JPS6336876B2

JPS6336876B2 -

Info

Publication number: JPS6336876B2
Application number: JP1758881A
Authority: JP
Inventors: Opurehito Pauru; Opurehito Yuruku
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-11
Filing date: 1981-02-10
Publication date: 1988-07-21
Also published as: JPS56126082A; CH645563A5

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はアルミニウム及び又はアルミニウム合
金から成る薄板のプロジエクシヨン溶接のための
突起及びその製造方法に関する。

（従来の技術）抵抗溶接による部品の大量生産の場合鉄金属に
おける突起溶接は品質上要求の高い結合に対して
多く利用される溶接方法である。突起溶接の場合
点溶接とは異なり溶接結合の範囲は公知の如く電
極横断面によつてではなく、突起横断面によつて
決定される。これにより、一方では溶接面積及び
それとともに通電路、電流密度及び表面圧が正確
に決定されかつコンスタントであるが、他方では
多数の突起を同時かつ正確に同じ条件の下に溶接
しかつ分流を阻止する可能性も生ずる。

非鉄金属、特にアルミニウム及びアルミニウム
合金の場合公知の突起溶接は薄板の場合には確実
には実施できない。このことは、アルミニウムが
鉄とは異なり、溶接電流に対して非常に小さい導
電率を有するとともに電流によつて発生する熱は
良好に伝播され、その結果熱は溶接個所から急速
に排出されてしまうことに起因する。これに加え
て、溶接のために必要な工作物又は突起における
加圧力は鉄の場合よりも大きくなければならず、
そして通電の前に突起は崩壊するという困難が加
わる。小さい加圧力で作業される場合溶接が実現
する前に突起が燃焼することがある、何となれば
突起／薄板の接触範囲に過大な抵抗が生ずるから
である。

それ故、電極を工作物の上に極めて柔らかに載
せそして調整可能なタイムスイツチを経て加圧力
を溶接電流の到達前に初めて使用させるように前
もつて手ばずを決めることが既に提案された。

電流経過と加圧力経過との相互の同期のための
プログラム制御装置を装備する機械においても、
公知の方法によれば部品大量生産に対して今まで
は満足すべき、任意に再現可能な突起溶接は生成
されていない。

同じように関連の新しい文献（例えば「レジス
タンス・ウエルデング・マニユアル」Vol.1、44
頁；アルミニウム便覧13版、1974年、581頁）に
おいても、アルミニウムの突起溶接は確実に実施
可能でないことが繰り返し指摘されている。他の
文献、プフアイフアー氏の「抵抗溶接機のエキス
パート」44頁は、軽金属の突起溶接は適当した機
械によつて可能であろうと指摘している。しかし
かかる溶接の実施のための教示はない。

文献からまた実際からも、スタンピングされた
突起によるアルミニウムの溶接は公知でありそし
て実証されている。スタンピングされた突起は中
実部品にのみ、例えばとりべのシヤンクに設ける
ことができる。薄板又は他の薄い部品には中実突
起は大体において廉価には生成され得ない。

（発明の課題）本発明の課題は、アルミニウム、アルミニウム
合金などから成る薄板を確実に突起溶接、特に多
重突起溶接することができる突起を創造すること
にある。更に本発明の別の課題は、アルミニウム
及びアルミニウム合金を最小のエネルギーで、又
はできるだけ僅かな消費電力によつて溶接するこ
とである。本発明のその他の課題は冶金学的に完
全な形成と再生可能性を有するアルミニウム及び
アルミニウム合金の突起溶接結合の製造を保証す
ることである。

（課題の解決のための手段）これらの課題は特許請求の範囲に記載された構
成によつて解決される。

（実施例）以下図示の実施例により本発明を詳述する。

第１図は中実軽金属工作物２に変形により、例
えばスタンピング又は硬化肉盛によつて生成され
ることができるような、スタンピングされた中実
突起を示す。かかる突起１は一方では電極面３と
溶接される工作物２及び４との間、及び他方では
工作物２と４との間の均等な電均的接触抵抗の維
持のために必要な加圧力に抵抗する。

第２図は鉄薄板において一般に使用されるよう
な、他の慣習の中空にスタンピングされた円形突
起５を示す。軽金属の場合には、溶接電流が接続
され得る前に突起５は崩壊しそして実用可能な溶
接結合は実現しない。

第３図にはアルミニウム及びアルミニウム合金
の溶接に特に有利であることが実証されている、
内方へ40゜〜75゜、好ましくは60゜の角αを、そして
外方へ60゜〜100゜、好ましくは90゜の角βを有する
リング突起又はリング波形突起７の形成が表され
ている。この突起７は鋼の場合に使用されるリン
グ突起と異なる点は、特に比ｄ／ｂが1.3〜３で
あるように比較的小であることであり、この小さ
い比は所望の場合第８図による完全に貫通溶接さ
れたナゲツトを生ずる。

この突起型の場合も側面１１と１２の範囲にお
いて、変形によつて基礎材料の強度の約50％の上
昇が達成された。突起側面１１，１２の強度上昇
のみならず、この型の場合特に周辺の材料１０に
対して局部的に不変に留つている外方の中心円形
面１３は大部分の加圧力を突起の内側面１２へ伝
達することができる。従つて全部の加圧力は突起
７の中で両方の側面１１１２に渡つて均等に分配
される。突起７中の力線は略平行に延びており、
そして溶接面によつて垂直に対して僅かに傾斜し
ている。加圧力Ｆの作用による及び溶接電流Ｉに
よる加熱による突起７の圧壊の開始と共に力線の
傾斜は明らかに減少する。工作物の間の表面圧比
の量は大体において保持されている。

勿論突起７の直径ｄは任意に大きくすることは
できない。何となれば所要溶接電流は直径の約２
重に比例して増大するからである。薄板厚さ1.05
mmに対しては例えば工作材料AIMg0.4Si1.2の場
合直径ｄ＝３mmそして突起高さｈ＝0.7mmが有利
と実証されている。1.1mmの高さｈ及び同じ直径
ｄを有する円形突起と比較する場合、第３図によ
る突起においては、加圧力Ｆ＝200daNの負荷の
場合、ｈの僅か８％の不変の変形が発生し、円形
突起の場合はこれとは異なりｈ＝54％の不変の変
形が発生した。突起はフリーに流動成形される鉄
工作材料の場合の突起の公知の製造方法とは異な
り（第６図）、本発明による突起は圧縮成形され
る（第７図）。突起の特に側面１１，１２の幾何
学的形は工作物におけるすべての突起において同
一である。基礎材料の可塑的変形は形状付与のス
タンプ及び形状付与の母形２０，２１によつて行
われる。

特に、第７図による成形工具２０，２１によれ
ば一方では角αとβが保持されるのみならずこれ
によつて初めて形成されることができ、他方では
側面１１，１２における所望の変形及び従つて材
料の硬化が達成されることができる。リング突起
の場合外方の中心円形面１３が少なくとも突起の
そばの薄板の不変の表面と同じレベルを有するこ
とは有意義である。

品質的に良い溶接は単に突起型に依存するのみ
ならず、溶接される工作材料及び加圧力、特に溶
接電流の時間的経過も重要な役割を担うことは専
門家には明白のことである。

アルミニウム及びその合金の伝熱導率は高いが
故に溶接エネルギー、即ち溶接電流は頗る短時間
導入されることが必要である。それに追加して、
アルミニウム工作材料は前記の理由（小さい内部
電気的抵抗）によつて公知の如く鉄工作材料にお
けるよりもはるかに大きい電流を必要とする。

第３図による形をした突起の前記の形成と第４
図と第５図による溶接電流経過／加圧力経過と併
せて意外にも品質的に極めて高度の、任意に再現
可能の、第８図の研磨面による溶接結合が生成さ
れる。

第４図と第５図においては１４は時間t₁t₂又は
t₁t₃における電流経過を示し、１５は時間t₀ない
しt₄における加圧力の経過を示す。第５図の電流
曲線１４は第４図の電流曲線に比していわゆる、
t₂t₃の焼き鈍し相を有する。かかる焼なまし相は
ある種の工作材料においては、冷却時間を延長す
るために（よりよい再結晶のため）有利又は必要
であるということができる。溶接相の終わりにお
ける加圧力の追加の上昇は（第４図及び第５図の
加圧力１５の経過）溶接ナゲツト内の空洞形成及
び割れ目形成の防止に寄与する。

第８図は相違するアルミニウム合金の２個の薄
板２３，２４の間のリング突起溶接の溶接ナゲツ
ト２２の横断面を示す。両方の薄板２３，２４に
おいて表面２５は酸化層を除かれていなかつた。
それにも拘わらず溶接ナゲツトは完全に均等かつ
対称的で包含物を有しない。別の注意されるフア
クタは電極の形態、または電極の動かされる質量
であり、いわゆる付加的挙動はこの質量に依存す
る。電極は頗る短い溶接時間t₁t₂の間、流動性の
工作材料の吹き飛びを防止するため遅延なく溶融
する突起に従うことができなければならない。

電極は特に大面積に形成され、それによつて工
作物と電極との間に僅少な電流密度が生じ、そし
てそれによつて電極は極めて僅かしか摩耗を被ら
ない。上記の溶接の実施のため周波数変換器−溶
接機械の利用は特に有利である。直流状シングル
パルス溶接の適用によつて溶接エネルギーをでき
るだけ短時間工作物内に導入することができる。

数個の突起の同時の溶接に際しては電極は可動
的及び弾力的に取りつけられるのが特に有利であ
り、これによつて各個々の突起は加圧力または溶
接電流の正確に同じ条件の下に作用される。

今まである程度確実に実施された、アルミニウ
ム及びアルミニウム合金の点溶接の溶接結合法に
比して本発明による溶接結合法は多数の利点を有
する、即ち、 −数倍に及ぶ生産量上昇、何となれば、分路の発
生なしに、そして不経済な大きな溶接電流を必
要とすることなしに同時に数個の突起を溶接で
きるからである。

−結合部の均等な機械的強度 −電流変動に際する強度の小さな変化 −追加の生産量増大、即ち接触位置における僅少
な電流密度のための無視可能な僅少な電極汚染
と磨滅 −電極における再合金の廃止によるコンスタント
に同じ溶接品質 −暫定的に取りつけられた突起による工作物にお
ける溶接結合部の正しい状態 −溶接前の酸洗い、ブラシ掛けなどによる酸化し
た薄板表面の浄化の不必要等がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はスタンピングされた突起の断面図、第
２図は慣習のリング突起の断面図、第３図はリン
グ波形突起の断面図、第４図及び第５図は電流／
加圧力経過のダイヤフラム、第６図は従来の突起
工具の断面図、第７図は第３図による突起の製造
のための突起工具の断面図、そして第８図はアル
ミニウムリング波形突起溶接の溶接線の断面を示
す図である。図中符号、７……突起、１０……基礎材料、１
１，１２……側面、１３……外方の中心円形面、
２０……スタンプ、２１……母型、ｂ……フラン
ジ幅、ｄ……平均リング直径。

Claims

【特許請求の範囲】１アルミニウム及び又はアルミニウム合金から
成る薄板のプロジエクシヨン溶接のための突起に
して、突起７の側面１１，１２は外方で角α＝
40゜〜75゜、内方で角β＝60゜〜100゜であり、側面の
範囲における工作材料の強度は隣接の基礎材料の
強度よりも約50％高く、突起７はリング状に形成
されており、外方の中心円形面１３は隣接する基
礎材料と同一平面にあり、そしてリング突起７に
おいて、平均のリング直径ｄはフランジ幅ｂの３
倍以下であることを特徴とするアルミニウム及び
又はアルミニウム合金から成る薄板のプロジエク
シヨン溶接のための突起。２突起１６は線状に形成されている、特許請求
の範囲第１項記載の突起。３角αは60゜、そして角βは90゜である、特許請
求の範囲第１項記載の突起。４アルミニウム及び又はアルミニウム合金から
成る薄板のプロジエクシヨン溶接のための突起に
して、突起７の側面１１，１２は外方で角α＝
40゜〜75゜、内方で角β＝60゜〜100゜であり、側面の
範囲における工作材料の強度は隣接の基礎材料の
強度よりも約50％高く、突起７はリング状に形成
されており、外方の中心円形面１３は隣接する基
礎材料と同一平面にあり、そしてリング突起７に
おいて、平均のリング直径ｄはフランジ幅ｂの３
倍以下であるアルミニウム及び又はアルミニウム
合金から成る薄板のプロジエクシヨン溶接のため
の突起を製造するための方法において、突起７は基礎材料１０の可塑的変形により生成
されそして寸法安定した形態はスタンプ２０と母
型２１との間の流動金属の型プレスによつて付与
されることを特徴とする前記突起の製造方法。