KR20080096496A - 프로젝션 용접용 볼트 및 그 용접 방법 - Google Patents

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Abstract

좁은 영역에서 용융 깊이가 큰 부분을 형성하고, 그 이외의 부분에서 강판부품으로의 밀착을 확보해서 높은 용접강도와 안정된 밀착상태가 얻어지는 프로젝션 용접용 볼트 및 그 용접 방법을 제공한다. 볼트(1)는 축부(2)와, 확경부(3)와, 끝면에 테이퍼부(15)를 갖는 초기 용융부(4A)와 그것에 연결되는 주 용융부(4B)로 이루어지는 용착용 돌기(4)에 의해 형성되고, 이 용착용 돌기(4)는 그것만이 용융되는 용접 전류가 통전되는 것이며, 용착용 돌기(4)를 강판부품(9)에 가압후 통전함으로써, 용착용 돌기(4)의 영역이 강판부품(9)에 밀착되고 그 외주측의 확경부(3)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착되도록 구성했다. 이렇게 함으로써 적정한 용융상태의 양호한 용접이 얻어진다.
프로젝션 용접용 볼트

Description

프로젝션 용접용 볼트 및 그 용접 방법{BOLT FOR PROJECTION WELDING AND METHOD OF WELDING THE SAME}
본 발명은 축부와, 이 축부와 일체적으로 형성된 확경부와, 이 확경부의 중앙에 배치된 용착용 돌기에 의해 구성된 프로젝션 용접용 볼트 및 그 용접 방법에 관한 것이다.
하기의 특허문헌1에 개시되어 있는 프로젝션 볼트는 도 5a에 나타낸 형상이다. 이 프로젝션 볼트(20)는 철제이며, 수나사가 형성된 축부(21)와, 이 축부(21)와 일체적으로 형성되고 축부(21)의 직경보다 대경으로 된 원형의 확경부(22)와, 상기 축부(21)와는 반대측의 확경부 중앙에 배치된 원형의 용착용 돌기(23)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 상기 용착용 돌기(23)는 확경부(22)보다 약간 소경으로 된 원형의 융기 형상부이며, 작은 경사각의 테이퍼부(24)와 중심부가 뾰족한 형상의 꼭대기부(25)를 구비하고 있다.
한편, 하기의 특허문헌2에 개시되어 있는 프로젝션 볼트는 도 5b에 나타낸 형상이다. 이 프로젝션 볼트(20)는 철제이며, 용착용 돌기의 형상이 도 5a에 나타낸 것과 다르다. 즉, 확경부(22)의 끝면은 외주측이 낮아진 테이퍼면(26)으로 되고, 그 중앙부에 용착용 돌기(27)가 형성되어 있다. 이 용착용 돌기(27)는 그 끝면 에 작은 경사각의 테이퍼부(28)와 중심부가 뾰족한 형상의 꼭대기부(29)를 구비하고 있다.
도 5a, 5b의 프로젝션 볼트(20)가 강판부품(30)에 전기저항 용접으로 용접되면, 도 5c에 나타낸 바와 같이 주위에 간극(L1)이 생긴 용착상태로 되거나, 또는 도 5d에 나타낸 바와 같이 간극(L1)이 없이 전면적인 용착상태로 되거나 한다. 또, 각 도면에 있어서 검게 칠해진 부분이 용착부분이며, 부호 31로 나타내어져 있다.
특허문헌1: 일본 특허공개 평7-223078호 공보
특허문헌2: 일본 특허공개 2004-174559호 공보
도 5a의 볼트(20)가 용접되면, 도 5c에 나타내는 용착상태로 된다. 이 경우, 용착면적이 넓어서 전류밀도가 전반적으로 작아지므로, 강판부품(30)측의 용융깊이(L2)가 소량이 된다. 이렇게 용융깊이(L2)가 소량이면 용접강도를 충분히 확보할 수 없어 축부(21)에 축부를 경도시키는 방향의 굽힘하중이 작용하면 용착부분이 용이하게 박리되기 쉬워진다. 또한 간극(L1)이 존재하고 있으면, 굽힘하중에 의해 한층 박리되기 쉬워진다. 또는, 간극(L1)에 의해 축부(21)가 기울어진 상태로 용접될 우려가 있다. 또한, 간극(L1)이 존재하면, 강판부품(30)의 표면으로부터 축부(21)의 단부까지의 길이 즉 축부길이(L3)에 편차가 발생하여 정밀도면에서의 품질에 있어서 양호하지 않다.
또한 도 5d에 나타내는 전면이 밀착된 상태로 되면 간극(L1)의 문제는 발생하지 않지만, 역시 용융깊이(L2)가 작기 때문에 상술과 동일한 용접강도의 문제가 발생한다.
도 5b에 나타내는 볼트(20)가 용접되면 용착상태는 도 5c 및 5d에 나타내는 것으로 된다. 초기 단계에서 용착용 돌기(27)가 급속하게 용융되고, 그것에 계속해서 테이퍼면(26)의 부분에 용융이 확대되어 간다. 따라서, 용융부분은 평면적으로 확대되는 경향이 강하게 나타나므로 용융깊이(L2)는 얕아진다.
상술의 용접깊이(L2)를 크게 해서 용접강도를 높이기 위해서 전류값을 높게 하거나 통전시간을 길게 하면, 강판부품(30)에 그 두께 전체에 미치는 이상 용융 즉 강판부품(30)의 두께 전체가 용손(溶損)된 과잉용융이 발생되기 쉬워진다. 한편, 확경부(22)의 측에서도 과잉용융이 발생하여 확경부(22)의 두께가 작아진다. 강판부품(30)의 측에서 상기 과잉용융이 발생하면 상술의 굽힘하중이 반복해서 작용함으로써 용융부와 비용융부의 경계부가 파단되기 쉬워진다. 또한, 두께방향의 과잉용융에 의해 그 부분의 강판부품의 두께가 다른 부분보다 얇아져서 약간의 굽힘하중에 의해 강판부품이 파손되게 된다. 또한 확경부(22)의 두께까지 변화되게 되면, 축부길이(L3)를 균일하게 조정하는 것이 곤란해진다. 또한, 상기 과잉용융이 강판부품(30)에 발생하면, 현저한 경우에는 강판부품(30)이 용손되는 일도 있으며, 전류값을 높이거나 통전시간을 길게 하는 것은 상기와 같은 폐해를 낳게 된다. 그리고, 소비전력도 증대되어 비경제적으로 된다.
또한 특허문헌2에는, 용착범위가 용착용 돌기(27)보다 넓게 중앙부에 형성되어 있는 것이 개시되어 있지만, 용융깊이(L2)가 얕으므로 용접강도를 충분히 확보할 수 없다. 또한, 특허문헌2에 개시되어 있는 기술은 가압시에 용착용 돌기에 의해 강판부품의 두께를 미리 얇게 하는 것이다. 따라서, 얇아진 개소에 있어서 충분한 용융깊이를 구하는 것이 어렵다. 또한, 가압력을 크게 설정할 필요가 있고, 또한 가압력을 균일하게 제어하는 것이 중요한 인자로 되고 있다. 이러한 균일한 값의 가압력은 정밀도 높은 제어가 요구되므로, 실용면에서 유리한 방법은 아니다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 제공된 것으로, 좁은 영역에서 용융깊이가 큰 부분을 형성하고, 그 이외의 부분에서 강판부품으로의 밀착을 확보해서 높은 용접강도와 안정된 밀착상태가 얻어지는 프로젝션 용접용 볼트 및 그 용접방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하의 설명에 있어서, 프로젝션 볼트를 간단히 볼트라고 표현하는 경우도 있다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 프로젝션 용접용 볼트는 수나사가 형성된 축부와, 이 축부와 일체적으로 형성되고 축부의 직경보다 대경으로 된 원형의 확경부와, 끝면에 외주측이 낮아지는 작은 경사각의 테이퍼부를 갖는 초기 용융부와 이 초기 용융부에 연결되는 주용융부로 이루어짐과 아울러 상기 축부와는 반대측의 확경부 중앙에 배치되어 있는 원형의 용착용 돌기에 의해 형성되고, 이 용착용 돌기는 그것만이 용융되는 용접전류가 통전되는 것이며, 용착용 돌기를 강판부품에 가압후 통전함으로써 용착용 돌기의 영역이 강판부품에 용착되고 그 외주측의 확경부의 끝면이 강판부품의 표면에 밀착되도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.
(발명의 효과)
상기 용착용 돌기가 강판부품에 가압된 후, 용접전류가 통전되면, 통전 초기의 단계에서 상기 초기 용융부가 그 전역에 걸쳐 용융된다. 이 용융은 초기 용융부에 경사각이 작은 테이퍼부가 형성되어 있으므로, 가압에 따라 직경방향으로 방사상의 거의 평면적인 용융범위가 원형으로 확대되어 간다. 이러한 초기 용융부의 전역 용융은 주용융부의 원형 단면 전체의 용융으로 이행해서 볼트의 축선방향으로 용융이 진행된다. 이러한 용융 진행이 완료되는 시기에는 용착용 돌기의 면적범위에서 강판부품에 있어서도 용융이 진행되고 있다. 이 시기에 통전이 정지됨으로써, 용융범위가 용착용 돌기의 영역에 한정된 상태로 된다. 그리고, 상술의 가압에 의해 용착용 돌기의 외주측의 확경부의 끝면이 강판부품의 표면에 밀착된다.
상술한 바와 같이, 초기 용융부의 전면적인 용융이 주용융부의 원형 단면 전체의 용융으로 변화되어 볼트의 축선방향으로 진행되는 것이기 때문에, 그것에 따라 강판부품측에 생기는 용융은 용착용 돌기의 영역에 한정된 것으로 된다. 이렇게 한정된 용융이기 때문에, 강판부품측의 용융깊이가 커져서 용접강도가 향상된다. 동시에, 용착용 돌기의 외주측의 확경부의 끝면이 강판부품의 표면에 밀착되므로, 중앙부에 있어서의 충분한 용접강도와 상기 밀착이 복합되어 볼트가 기울어지지 않고 축부길이가 균일한 높은 용접강도를 확보할 수 있다. 따라서, 굽힘하중이 작용하거나 해도 용이하게 용착부가 박리되는 일이 없다. 또한, 용착용 돌기만을 용융시키는 통전 조건이기 때문에, 용착용 돌기의 체적에 적합한 전류값이나 통전시간 등의 통전 조건을 설정하면 되고, 통전 조건을 설정하는 인자가 단순화되어서 통전제어가 행해지기 쉬워져 용접 품질이 안정된다. 동시에, 전력소비가 적어져서 경제적이다.
즉, 중앙부에 있어서의 용융깊이가 큰 용착상태가 좁은 영역에 있어서 형성되고, 이 용착부분으로부터 이격된 확경부의 둘레 가장자리부분까지의 끝면영역이 강판부품에 밀착되어 있다. 따라서, 용접강도는 중앙부에 있어서 확보되고, 굽힘하중에 대해서는 상기 밀착과 중앙부의 용착에 의해 높은 강성이 얻어진다.
프로젝션 용접용 볼트는 상기 확경부의 끝면에 확경부의 외주부와 상기 용착용 돌기의 베이스부를 상기 외주부측이 낮아지는 경사면에서 접속함으로써 소성 변형부가 형성되고, 이 소성 변형부는 상기 경사면의 경사각에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부와, 상기 베이스부로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부에 의해 구성되어 있어도 좋다.
상기 소성 변형부는 상기 경사면의 경사각에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부와, 상기 베이스부로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부에 의해 구성되어 있다. 용착용 돌기만이 용융되어도 그것에 연결되는 소성 변형부의 용융부도 용융상태로 되고, 이 용융열이 상기 연화부에 전열되어서 이 부분이 연화된다. 가압력은 계속적으로 작용되고 있으므로, 연화부의 금속재료가 중앙의 용융부분쪽으로 유동하면서, 경사진 확경부 즉 연화부의 끝면이 강판부품의 표면에 밀착되어 간다.
상기의 연화부의 금속재료는 가압에 의해 외주측으로 유동하려고 하지만, 그 반력에 의해 중앙의 변형성이 있는 용융부분쪽으로 유동하여 상기 밀착이 이루어지는 것이다. 이 때 중앙의 용융부분에 대해서 외주측으로부터 금속재료의 유동압이 작용하므로, 용융부분은 볼트의 축방향으로 확대 성장하고, 그것에 의해서 강판부품의 용융깊이가 증대된다. 그리고, 연화부는 용융부에 가까운 두께가 큰 부분쪽이 외주측에 비해서 고온이기 때문에, 두께가 큰 개소의 변형성이 충분히 얻어져 용융부측으로의 금속재료의 유동을 양호하게 확보할 수 있다.
상술한 소성 변형부의 용융과 변형 거동이기 때문에, 용착용 돌기의 영역에 한정된 부분의 용융이 형성되고, 또한 그 용융깊이가 용접 강도면에서 충분한 값으로 된다. 또한 연화부는 용착용 돌기나 용융부의 용융열로 가열되고 있으므로, 그 변형성이 양호한 것으로 되고, 경사진 확경부의 끝면이 강판부품의 표면에 확실하게 밀착된다.
상기 확경부의 직경에 대한 용착용 돌기의 직경의 비는 0.3∼0.6으로 할 수 있다.
상기 비가 0.3미만이면, 용융범위가 과소해져서 용접강도가 불충분해진다. 또한 상기 비가 0.6을 초과하면, 용융범위는 충분히 확보할 수 있지만, 확경부의 끝면과 강판부품의 표면의 밀착부분에 있어서의 직경방향의 치수가 부족하여 축부의 굽힘하중에 대한 강성을 확보할 수 없게 된다. 따라서, 상기 비가 0.3∼0.6으로 설정됨으로써 충분한 용접강도를 확보할 수 있다.
상기 초기 용융부의 체적에 대한 상기 주용융부의 체적의 비는 4.0∼6.5로 할 수 있다.
상기의 비가 4.0미만이면, 초기 용융부의 체적이 과대해져서 그 자체의 열용량이 과잉해짐과 아울러 용착용 돌기로서의 체적도 과대해지므로, 용착용 돌기 전체의 용융에 의해 강판부품의 두께방향의 용융량이 과잉해져서 적정한 용접강도가 얻어지지 않는다. 또한 상기 비가 6.5를 초과하면, 초기 용융부의 체적이 과소해져서 그 자체의 열용량이 불충분해지므로, 주용융부를 연속적으로 용융시키는 것이 불가능하게 되고, 결과적으로는 강판부품의 용융깊이에 부족함이 생긴다. 따라서, 상기의 비가 4.0∼6.5로 설정됨으로써 충분한 용접강도를 확보할 수 있다.
상기 용착용 돌기의 체적은 소성 변형부의 체적보다 작게 설정할 수 있다.
용착용 돌기의 체적은 소성 변형부의 체적보다 작게 설정되어 있으므로, 용착용 돌기를 용융시키는 열량에 의해 소성 변형부를 외주측을 향해서 용융시키는 상태에 이르는 일없이 소성 변형부는 가열상태에 머무르게 된다. 즉, 계속적으로 발생하는 줄(joule) 열이 용착용 돌기의 용융부분을 거쳐서 서서히 소성 변형부로 전열되어 용융부의 용융은 이루어지지만, 연화부는 용융까지 이르지 않고 연화되는 정도의 가열이 이루어진다. 이 때문에, 용융범위가 용착용 돌기의 영역에 한정되고, 또한 강판부품의 두께방향의 용융이 촉진되어서 소정의 용융깊이가 얻어진다.
상기 용착용 돌기의 체적에 대한 상기 소성 변형부의 체적의 비는 1.3∼2.0으로 할 수 있다.
상기 비가 1.3미만이 되면, 소성 변형부의 체적이 용착용 돌기의 체적에 대하여 과소해져서 용착용 돌기의 용융열에 의해 소성 변형부의 연화부가 외주측을 향해서 용융되어 가게 된다. 이렇게 용착용 돌기의 용융열이 연화부의 용융에 소비되므로, 강판부품의 두께방향의 용융량이 불충분해져 용융깊이가 부족하게 된다. 그것과 동시에, 소성 변형부가 외주방향으로 용융되면 용융범위는 커지지만 용융깊이가 부족한 상태로 된다. 또한 상기 비가 2.0을 초과하면, 소성 변형부의 체적이 용착용 돌기의 체적에 대해서 과대해지고, 용착용 돌기의 용융열에 의한 연화부의 가열이 불충분해져 연화부의 연화가 얻어지지 않게 된다. 그 때문에 강판부품의 두께방향의 용융량도 불충분해져서 용융깊이가 부족하게 된다. 따라서, 상술의 비가 1.3∼2.0으로 설정됨으로써, 충분한 용접강도를 확보할 수 있다.
상기 초기 용융부의 테이퍼부의 경사각도는 5∼14°로 할 수 있다.
상기 경사각도가 5°미만이면, 소량의 가압 변위이어도 용착부분의 확대가 급속히 진행되므로, 가압력의 제어가 곤란하게 된다. 또한 가압에 따라 전류밀도의 저하가 급속히 진행되므로, 줄 열의 발생이 완만해지고, 그것에 의해서 주용융부로의 용융 이행이 원활하게 행해지지 않는 상태로 된다. 또한 경사각도가 14°를 초과하면, 큰 가압 변위이어도 용착부분의 확대 진행이 완만해지므로, 역시 가압력의 제어가 곤란하게 되고, 동시에 주용융부로의 용융 이행이 원활히 행해지지 않는 상태로 된다. 또한, 경사각도가 14°를 초과해서 커지면, 소성 변형부의 체적에 대한 용착용 돌기의 체적이 커져 소성 변형부에 있어서의 적정한 가열이나 연화가 불가능하게 된다. 따라서, 상술의 경사각도가 5∼14°로 설정됨으로써, 양호한 품질의 볼트 용접을 확보할 수 있다.
상기 소성 변형부의 경사면의 경사각도는 5∼14°로 할 수 있다.
상기 경사각도가 5°미만이면, 연화부의 금속재료가 가압에 의해 중앙의 용융부분쪽으로 유동하는 힘성분이 작아지므로, 용융부분에 대한 외주측으로부터 가압력이 부족하게 되고, 용융부분의 볼트축방향의 확대 성장이 완만해져서 용융깊이를 충분히 확보할 수 없다. 동시에, 용착용 돌기의 체적에 대한 소성 변형부의 체적이 과소해져서 양 체적의 비가 적정히 구해지지 않게 된다. 또한 상기 경사각도가 14°를 초과하면, 용착용 돌기의 체적에 대한 소성 변형부의 체적이 과대해져서 용착용 돌기의 용융열로 소성 변형부의 용융부를 용융하거나, 연화부를 가열하는 것이 곤란해진다. 동시에, 소성 변형부쪽으로 용착용 돌기의 용융열이 과잉하게 빼앗겨지므로 강판부품의 용융깊이가 불충분해진다. 따라서, 상기의 경사각도가 5∼14°로 설정됨으로써, 양호한 품질의 볼트 용접을 확보할 수 있다.
상술의 여러 수치 등을 특정함으로써 용착용 돌기만의 용융에 의해 용융범위가 상술한 바와 같이 한정되고, 적정한 용융깊이가 확보되고, 또한 확경부 끝면이 강판부품의 표면에 확실하게 밀착되는 것이다.
본 발명의 또 하나의 측면에 의하면, 프로젝션 용접용 볼트의 용접 방법은 상술의 문제를 해결하기 위해서 제공된 것이며, 수나사가 형성된 축부와, 이 축부와 일체적으로 형성되고 축부의 직경보다 대경으로 된 원형의 확경부와, 끝면에 외주측이 낮아지는 작은 경사각의 테이퍼부를 갖는 초기 용융부와 이 초기 용융부에 연결되는 주용융부로 이루어짐과 아울러 상기 축부와는 반대측의 확경부 중앙에 배치되어 있는 원형의 용착용 돌기에 의해 형성된 프로젝션 용접용 볼트를 준비하고, 상기 용착용 돌기를 강판부품에 가압후 통전하고, 이 가압 통전 조건을 용착용 돌기만이 용융되고 그 영역이 강판부품에 용착되어 그 외주측의 확경부의 끝면이 강판부품의 표면에 밀착되도록 설정해서 용접하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상술한 바와 같이, 용착용 돌기만이 용융되고 그 영역이 강판부품에 용착되어 그 외주측의 확경부의 끝면이 강판부품의 표면에 밀착되는 가압 통전 조건이 설정되어 있다. 이 때의 용융 진행의 상태는 초기 용융부의 전면적인 용융이 주용융부의 원형 단면 전체의 용융으로 되어 볼트의 축선방향으로 진행되고, 그것에 따라 강판부품측에 생기는 용융은 용착용 돌기의 영역에 한정된 것으로 된다. 이렇게 한정된 용융이기 때문에, 강판부품측의 용융깊이가 커져 용접강도가 향상된다. 동시에, 용착용 돌기의 외주측의 확경부의 끝면이 강판부품의 표면에 밀착되므로, 중앙부에 있어서의 충분한 용접강도와 상기 밀착이 복합되어 볼트가 기울어지지 않고 축부길이가 균일한 높은 용접강도를 확보할 수 있다. 따라서, 굽힘하중이 작용하거나 해도, 용이하게 용착부가 박리되는 일이 없다. 또한, 용착용 돌기만을 용융시키는 통전 조건이기 때문에, 용착용 돌기의 체적에 적합한 전류값이나 통전시간 등의 통전 조건을 설정하면 되고, 통전 조건을 설정하는 인자가 단순화되어서 통전제어가 행하기 쉬워져 용접 품질이 안정된다. 동시에, 전력소비가 적어져서 경제적이다.
즉, 중앙부에 있어서의 용융깊이가 큰 용착상태가 좁은 영역에 있어서 형성되고, 이 용착부분으로부터 이격된 확경부의 둘레 가장자리부분까지의 끝면영역이 강판부품에 밀착되어 있다. 따라서, 용접강도는 중앙부에 있어서 확보되고, 굽힘하중에 대해서는 상기 밀착과 중앙부의 용착에 의해 높은 강성이 얻어진다.
상술한 바와 같은 용융범위, 용융깊이 및 확경부 끝면의 밀착을 양호한 상태로 확보하기 위해서 가압 통전 조건이 설정되어 있다. 이 조건은 용착용 돌기만을 용융시키는 조건으로서, 전류값이나 통전시간이 소정 값으로 설정되고, 특히 통전시간이 중요하다. 통전은 가압후에 개시되고, 초기 용융부의 용융 개시부터 주용융부의 용융 완료 시기까지 계속된다. 또한 강판부품에 대한 가압력은 용착용 돌기의 용융범위가 외주측으로 확대되지 않고, 또한 강판부품의 용융깊이가 소정 값으로 되도록 설정된다. 그리고, 확경부 끝면은 상기 용융범위, 용융깊이가 적정히 구해지는 상태에서 강판부품의 표면에 밀착되는 것이다.
상기 프로젝션 용접용 볼트에는 상기 확경부의 외주부와 상기 용착용 돌기의 베이스부를 상기 외주부측이 낮아지는 경사면에서 접속한 소성 변형부가 형성되고, 이 소성 변형부는 상기 경사면의 경사각에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부와, 상기 베이스부로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부로 구성되고, 원형의 상기 용융부의 용융열에 의해 상기 연화부의 변형을 촉진하도록 해도 좋다.
상기 소성 변형부는 상기 경사면의 경사각에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부와, 상기 베이스부로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부에 의해 구성되어 있다. 용착용 돌기만이 용융되어도 그것에 연결되는 소성 변형부의 용융부도 용융상태로 되고, 이 용융열이 상기 연화부에 전열되어서 이 부분이 연화된다. 가압력은 계속적으로 작용하고 있으므로, 연화부의 금속재료가 중앙의 용융부분쪽으로 유동하면서 경사진 확경부 즉 연화부의 끝면이 강판부품의 표면에 밀착되어 간다.
상기 연화부의 금속재료는 가압에 의해 외주측으로 유동하려고 하지만, 그 반력에 의해 중앙의 변형성이 있는 용융부분쪽으로 유동하여 상기 밀착이 이루어지는 것이다. 이 때 중앙의 용융부분에 대해서 외주측으로부터 금속재료의 유동압이 작용하므로, 용융부분은 볼트의 축방향으로 확대 성장하고, 그것에 의해서 강판부품의 용융깊이가 증대된다. 그리고, 연화부는 용융부에 가까운 두께가 큰 부분쪽이 외주측에 비해서 고온이기 때문에, 두께가 큰 개소의 변형성이 충분히 얻어져 용융부측으로의 금속재료의 유동을 양호하게 확보할 수 있다.
상술한 바와 같은 소성 변형부의 용융과 변형 거동이기 때문에, 용착용 돌기의 영역에 한정된 부분의 용융이 형성되고, 또한 그 용융깊이가 용접 강도면에서 충분한 값으로 된다. 또한 연화부는 용착용 돌기나 용융부의 용융열로 가열되고 있으므로, 그 변형성이 양호한 것으로 되어 경사진 확경부의 끝면이 강판부품의 표면에 확실하게 밀착된다.
상기 가압 통전 조건은 용착용 돌기의 영역과 그것에 대향하는 강판부품을 용융하는데에 적합한 것으로 할 수 있다.
이러한 가압 통전 조건이 설정되어 있으므로, 용융범위가 용착용 돌기의 범위로 설정되고, 용융깊이를 소정값으로 설정할 수 있다.
용접전류의 통전은 초기 용융부 전역이 통전 초기 단계에서 용융되고, 그것에 계속되는 주용융부의 용융이 종료되는 시기까지 실행되도록 해도 좋다.
이러한 통전제어를 행함으로써, 용착용 돌기만을 정확하게 용융시킬 수 있다.
또한 후술의 실시예로부터 명백하듯이, 각종 수치 등을 특정해서 용접 방법을 실시함으로써 상술한 바와 같은 양호한 용접이 실현된다.
도 1a는 본 발명의 실시형태를 나타내는 프로젝션 볼트의 정면도이다.
도 1b는 도 1a의 프로젝션 볼트의 부분 확대도이다.
도 1c는 변형예를 나타내는 도 1b와 유사한 부분 확대도이다.
도 2는 볼트가 용접되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3a는 용접의 각 과정을 나타내는 단면도이다.
도 3b는 용접의 각 과정을 나타내는 단면도이다.
도 3c는 용접의 각 과정을 나타내는 단면도이다.
도 3d는 용접의 각 과정을 나타내는 단면도이다.
도 3e는 용접의 각 과정을 나타내는 단면도이다.
도 3f는 용접의 각 과정을 나타내는 단면도이다.
도 3g는 용접의 각 과정을 나타내는 단면도이다.
도 4a는 볼트의 각 부의 체적 구분상태를 나타내는 도면이다.
도 4b는 볼트의 각 부의 체적 구분상태를 나타내는 도면이다.
도 5a는 종래의 볼트의 정면도이다.
도 5b는 종래의 볼트의 정면도이다.
도 5c는 종래의 볼트 용착상태를 나타내는 단면도이다.
도 5d는 종래의 볼트 용착상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 인장 시험후의 상태를 나타내는 단면도이다.
(부호의 설명)
1:프로젝션 용접용 볼트 2:축부
3:확경부 4:용착용 돌기
4A:초기 용융부 4B:주용융부
5:베이스부 6:경사면, 끝면
7:소성 변형부 7A:용융부
7B:연화부 9:강판부품
9A:표면 15:테이퍼부
16:꼭대기부
17:용융개소, 용융부분, 용착부분, 용융범위
θ1:경사각도 θ2:경사각도
다음에, 본 발명의 프로젝션 용접용 볼트 및 그 용접 방법을 실시하기 위한 최량의 형태를 설명한다.
실시예 1
프로젝션 용접용 볼트의 치수나 형상에 대해서 설명한다.
철제의 프로젝션 용접용 볼트의 형상은 도 1a에 나타내어져 있다. 이 볼트(1)는 수나사가 형성된 축부(2)와, 이 축부(2)와 일체적으로 형성되고 축부(2)의 직경보다 대경으로 된 원형의 확경부(3)와, 상기 축부(2)와는 반대측의 확경부 중앙에 배치된 원형의 용착용 돌기(4)와, 상기 확경부(3)의 외주부와 상기 용착용 돌기(4)의 베이스부(5)를 상기 외주부측이 낮아지는 경사면(6)에서 접속함으로써 형성된 소성 변형부(7)에 의해 형성되어 있다. 또, 상기의 「외주부측이 낮아진다」 라는 것은 도 1a에 있어서, 외주부측이 축부(2)의 하단측에 접근한 경사방향인 것을 의미하고 있다. 그리고, 부호 8은 축부(2)의 외주면에 형성된 수나사이며, 나사산은 곡부(谷部)와 산부(山部)를 갖고 있다.
상기 용착용 돌기(4)는 도 4에 나타내듯이 초기 용융부(4A)와 주용융부(4B)로 구성되어 있다. 상기 초기 용융부(4A)는 용착용 돌기(4)의 끝면에 외주측이 낮아지는 작은 경사각의 테이퍼부(15)를 형성함으로써 형성된 평평한 형상의 원추형상부이다. 이 초기 용융부(4A)의 중앙부에 뾰족한 형상의 꼭대기부(16)가 형성되어 있다. 그리고, 주용융부(4B)는 초기 용융부(4A)에 연결된 상태로 형성되어 있다.
소성 변형부(7)의 형상에 대해서 설명한다.
도 4에 나타내듯이, 상기 소성 변형부(7)는 용착용 돌기(4)(주용융부(4B))와 확경부(3) 사이의 편평한 원형의 금속재료부이며, 그 부분만을 추출해서 나타낸 단면형상이 도 4b이다. 경사면(6)의 경사각에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 부분이 용융부(7A)이다. 이 용융부(7A)(베이스부(5)의 개소)로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 부분이 연화부(7B)이다. 이 연화부(7B)의 단면은 도 4b에 나타내듯이 쐐기형이다.
또, 상기 경사면(6)의 경사각도는 축부(2)의 축선이 수직으로 교차하고 있는 가상 평면과의 사이에서 형성되는 각도를 의미하고 있다. 용착용 돌기(4)의 테이퍼부(15)의 경사각도도 마찬가지이다. 플랜지상의 확경부(3)와 소성 변형부(7)와 용착용 돌기(4)에 의해 볼트(1)의 머리부가 형성되어 있다. 상기 경사면(6)이 확경부(3)의 끝면이다. 도 1a와 도 4a에는, 경사면(6)의 외주측에 형성된 경사가 없는 평면부(3A)가 도시되고, 이것도 확경부(3)의 끝면이다.
도 2는 볼트(1)가 강판부품(9)에 용접되는 상태를 나타내는 단면도이다. 가동 전극(10)은 에어 실린더 또는 진퇴 출력형의 전동 모터 등(도시생략)으로 진퇴 동작을 한다. 그 끝면 중앙부에 가동 전극(10)의 길이방향으로 수용구멍(11)이 형성되고, 그 안쪽부에 영구자석(12)이 부착되어 있다. 강판부품(9)은 가동 전극(10)과 동축상태로 배치된 고정 전극(13) 상에 탑재되어 있다.
작업자 또는 공급 로드에 의해 축부(2)가 가동 전극(10)의 수용구멍(11)에 삽입되고, 영구자석(12)에 의해 흡인되어서 볼트(1)가 가동 전극(10)에 유지된다. 이 때에는, 가동 전극(10)의 끝면(14)이 확경부(3)의 이면에 밀착되어 있다. 도 2는 볼트(1)를 유지한 가동 전극(10)이 진출되어 오고, 용착용 돌기(4)가 강판부품(9)에 가압되어 있는 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서 용접전류가 통전되어 강판부품(9)으로의 용접이 이루어진다.
도 1b에는 실시예의 치수상태 등을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 각 부의 치수나 경사각도가 기재되어 있다. 이 도면에 나타내듯이 축부(2)의 직경은 5mm, 확경부(3)의 직경과 두께는 각각 10mm와 1.5mm, 용착용 돌기(4)의 베이스부(5) 즉 용착용 돌기(4)가 부착된 부분의 직경은 5mm이다.
또한, 용착용 돌기(4)의 끝면(테이퍼부(15))의 직경은 4.5mm, 용착용 돌기(4)의 베이스부(5)로부터 꼭대기부(16)까지의 높이는 1.0mm, 초기 용융부(4A)의 높이(두께)는 0.35mm, 소성 변형부(7)의 높이(두께)는 0.5mm, 경사면(6)의 경사각도(θ1)는 9°, 용착용 돌기(4)의 테이퍼부(15)의 경사각도(θ2)는 9°이다.
따라서, 확경부(3)의 직경에 대한 용착용 돌기(4)의 직경의 비는 0.5이다. 또한 축부(2)의 직경에 대한 확경부(3)의 직경의 비는 2.0이다.
도 4는 확경부(3), 소성 변형부(7), 용착용 돌기(4) 및 용착용 돌기(4)를 구성하는 초기 용융부(4A)와 주용융부(4B)의 각 부분의 체적을 나타내기 위한 구분도이다. 도 1에 나타낸 치수나 경사각도를 갖는 볼트(1)의 각 부 체적은 확경부(3)가 117.75㎣, 소성 변형부(7)가 24.53㎣, 용착용 돌기(4)가 14.80㎣, 초기 용융부(4A)가 2.38㎣, 주용융부(4B)가 12.42㎣이다. 그리고, 소성 변형부(7)에 있어서의 용융부(7A)가 9.81㎣, 연화부가 14.72㎣이다. 상기 수치로부터 명확하듯이, 용착용 돌기(4)의 체적은 소성 변형부(7)의 체적보다 작게 설정되어 있다.
그리고, 초기 용융부(4A)의 체적에 대한 주용융부(4B)의 체적의 비는 5.2이다. 용착용 돌기(4)의 체적에 대한 소성 변형부(7)의 체적의 비는 1.66이다. 또한 용착용 돌기(4)의 체적과 소성 변형부(7)의 체적의 합에 대한 확경부(3)의 체적의 비는 2.99이다. 그리고, 용착용 돌기(4)의 체적과 소성 변형부(7)의 체적의 합계 체적은 확경부(3)의 체적보다 작게 설정되어 있다.
상술한 각 부 치수로부터 명확하듯이, 이 볼트(1)는 소위 소품 부품이다. 이렇게 소품이기 때문에, 용융의 진행상태나 용착부분(너깃(nugget))의 크기 등이 용접 품질에 크게 영향을 주는 것이다.
다음에, 이 볼트(1)의 용착현상에 대해서 설명한다.
용접은 상술한 바와 같이, 도 2에 나타내는 상태로 행해진다. 가압 통전 조건은 용착용 돌기(4)만이 용융됨과 아울러, 용착용 돌기(4)의 범위면적에 대응하는 강판부품(9)의 부분이 용융되도록 설정된다. 여기에서, 상대방 부재인 강판부품(9)의 판두께는 0.7mm이다. 그리고, 가동 전극(10)에 의한 가압력 즉 강판부품(9)에 대한 용착용 돌기(4)의 가압력은 2900N이며, 용접전류는 10600A, 초기 가압시간은 60사이클, 통전시간은 9사이클, 유지시간은 30사이클이다. 상기 통전시간 9사이클은 초기 용융부(4A)가 용융을 개시하고 그것에 계속되는 주용융부(4B)의 용융이 종료될 때까지의 시간이며, 이 시점에서는 용융부(7A)와 강판부품(9)측에 있어서도 용융이 이루어지고 있다. 또, 1사이클은 1/60초이다.
상술의 조건으로 양호한 용접이 가능하지만, 각 조건의 설정범위는 가압력은 2000∼5000N, 용접전류는 8000∼15000A, 통전시간은 5∼15사이클로 하는 것이 양호하다.
상술의 용접조건으로 진행되는 용융 과정이 도 3a∼3g에 나타내어져 있다. 도 3a는 용착용 돌기(4)의 꼭대기부(16)가 강판부품(9)에 가압되어 있는 상태를 나타낸다. 이 상태에서는 도시하지 않지만, 꼭대기부(16)가 강판부품(9)에 약간 박혀 있다.
상술의 가압상태의 곳으로 통전되면, 상기 박혀 있는 개소로부터 용융이 개시되고, 도 3b에 나타내듯이, 통전 초기의 단계에서 상기 초기 용융부(4A)가 그 전역에 걸쳐 용융된다. 용융 개소는 부호 17로 나타내어져 있다. 이 꼭대기부(16)부터 개시되는 용융은 초기 용융부(4A)의 테이퍼부(15)에 경사각(θ2)=9°의 테이퍼각이 형성되어 있으므로, 가압에 따라 직경방향으로 방사상의 거의 평면적인 용융범위가 원형으로 확대되어 간다. 즉, 경사각(θ2)이 작으므로, 약간의 용융이어도 통전면적이 급증하고 그것에 따라 전류밀도는 급감한다. 그 때문에 용융 확대는 열용량이 큰 볼트(1)의 축방향보다 직경방향으로 진행되기 쉬워진다. 또, 용융부분, 용착부분, 용착개소 및 용융범위는 용융개소와 동의어이며, 이들에도 부호 17이 사용되고 있다.
이러한 초기 용융부(4A)의 전역 용융은 주용융부(4B)의 원형 단면 전체의 용융으로 이행되어, 도 3c에 나타내듯이 볼트(1)의 축선방향으로 용융이 진행된다. 이러한 용융 진행이 완료되는 시기에는 가압에 따라 용착용 돌기(4)의 단면적 범위에서 강판부품(9)에 있어서도 용융이 진행되고 이 시기에 통전이 정지된다. 그 결과, 용융범위가 용착용 돌기(4)의 영역에 한정된 상태로 된다. 이 단계에서는 도 3c에 나타내듯이 경사면(6)과 강판부품(9)의 표면(9A) 사이에 약간의 간극(19)이 존재하고 있지만, 가동 전극(10)의 가압에 의해 통전정지와 거의 동시에 이 간극(19)은 소멸되어, 도 3d에 나타내듯이 경사면(6)은 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착된다.
도 3d의 밀착부분을 강판부품(9)의 면방향으로 절단한 평면도가 도 3e이다. 이 절단상태로부터 명확하듯이 용융개소(17) 즉 용착개소가 용착용 돌기(4)의 직경과 거의 같은 크기로 되어 있는 것이 확인된다. 이 용융개소(17)의 직경은 5.1mm이다. 10개의 볼트(1)를 용접한 결과, 이 치수는 4.9∼5.2mm의 범위에 분포되어 있고, 용착범위는 적정한 것이 확인되었다.
다음에, 소성 변형부(7)의 변형 거동에 대해서 설명한다.
상술의 가압 및 용융의 과정에 있어서는, 다음과 같은 소성 변형부(7)의 변 형 거동이 이루어지고 있다. 이 변형 거동은 도 3f 및 도 3g에 나타내어져 있지만, 이해하기 쉽게 하기 위해서, 도 3f에 있어서의 경사면(6)의 경사각도를 크게 도시하고 있다. 또, 용융개소(17)를 자세하게 관찰하기 위해서 용융개소(17)의 부분을 절단했다. 도 3g는 이 절단면을 나타내고 있다.
상기 소성 변형부(7)는 상기 경사면(6)의 경사각(θ1)에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부(7A)와, 상기 베이스부(5)로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부(7B)에 의해 구성되어 있다. 용착용 돌기(4)만이 용융되어도, 그것에 연결되는 소성 변형부(7)의 용융부(7A)도 용융 상태로 되고, 이 용융열이 상기 연화부(7B)에 전열되어서 이 부분이 연화된다. 가압력은 계속적으로 작용하고 있으므로, 연화부(7B)의 금속재료가 중앙의 용융부분(17)쪽으로 유동하면서 경사진 확경부(3) 즉 연화부(7B)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착되어 간다.
상기의 연화부(7B)의 금속재료는 가압에 의해 외주측으로 유동하려고 하지만, 그 반력에 의해 화살선(7C)과 같이 중앙의 변형성이 있는 용융부분(17)쪽으로 유동하여 상기 밀착이 이루어지는 것이다. 이 때 중앙의 용융부분(17)에 대해서 외주측으로부터 금속재료의 유동압이 작용하므로, 용융부분(17)은 볼트(1)의 축방향으로 확대 성장하고, 그것에 의해서 강판부품(9)의 용융깊이가 증대된다. 그리고, 연화부(7B)는 용융부(7A)에 가까운 두께가 큰 부분쪽이 외주측에 비해서 고온이기 때문에, 두께가 큰 개소의 변형성이 충분히 얻어져 용융부분(17)측으로의 금속재료의 유동을 양호하게 확보할 수 있다.
상술한 바와 같은 소성 변형부(7)의 용융과 변형 거동이기 때문에, 용착용 돌기(4)의 영역에 한정된 부분의 용융이 형성되고, 또한 그 용융깊이(L2)가 용접강도면에서 충분한 값으로 된다. 또한 연화부(7B)는 용착용 돌기(4)나 용융부(7A)의 용융열로 가열되어 있으므로, 그 변형성이 양호한 것으로 되어 경사진 확경부(3)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 확실하게 밀착된다.
강판부품(9)의 판두께는 상기한 바와 같이 0.7mm이며, 상술한 바와 같은 과정을 거쳐 도 3g에 나타내는 용융깊이(L2)는 약 0.35mm이다. 상술의 도 5c나 도 5d와 같은 넓은 용착면적에 있어서의 용융깊이(L2)가 약 0.15mm(비교예)이기 때문에, 상기 약 0.35mm는 충분한 용융깊이라고 판정할 수 있다. 그리고, 강판부품(9)의 비용융두께가 약 0.35mm이기 때문에, 강판부품(9) 자체로서의 강성도 손상되어 있지 않는 것이 확인된다.
또한 용융개소(17)의 확경부(3)측과 강판부품(9)측에 미치는 전체 두께(L4)는 약 0.5mm이다. 상술의 도 5c나 도 5d와 같은 용융 개소의 두께(L4)가 약 0.25mm(비교예)이기 때문에, 상기의 약 0.5mm는 충분한 용융두께(L4)라고 판정할 수 있다.
10개의 볼트(1)를 용접한 결과, 상기 L2는 0.30∼0.40mm의 범위에 분포되어 있다. 또한 상기 L4는 0.40∼0.55에 분포되어 있다. 이들 분포 상황으로부터 양호한 용융깊이라고 판정할 수 있다.
상술한 바와 같이 해서 용착된 강판부품(9)을 지그 등으로 고정하고, 축부(2)의 직경방향으로 해머로 두드리는 충격 테스트를 행한 결과, 축부(2)는 굴곡 변형을 했지만, 용착개소(17)의 부분은 박리 등이 발생하지 않음과 아울러, 경사면(6)과 강판의 표면(9A)의 밀착상태는 유지되어 완전한 용착상태가 확보되어 있는 것이 확인되었다. 따라서, 충분한 용접강도가 확보되어 있는 것이 확인되었다.
또한, 강판부품(9)을 지그로 고정하고, 축부(2)를 축방향으로 잡아 당기는 테스트의 결과, 도 6에 나타내는 파단상태로 되었다. 이렇게 용착용 돌기(4)측에 용착되어 있는 강판부품(9)의 부분(9B)이 전단상태에서 강판부품(9)의 본체(9C)로부터 파단되어 빠짐구멍(9D)의 상태로 되어 있는 것이 확인된다. 이 파단은 상기 인장 하중이 4200∼5250N의 범위에서 발생하고 있고, 이러한 사이즈의 볼트(1)의 용접강도로서 충분하다고 판정된다.
상술의 용접 개수로부터 보면, 용융깊이(L2)는 강판부품(9)의 판두께의 43∼57%의 범위내에 분포되고, 도 3e에 나타내는 용융개소(17)의 직경은 용착용 돌기(4)의 직경(베이스부(5)의 직경)에 대해서 0.98∼1.04배로 분포되어 있다. 이들 수치는 각각 최적값은 50%와 1.01∼1.02배이며, 바람직하게는 46∼54%와 1.00∼1.03배이며, 실시 가능한 값으로서는 43∼57%와 0.98∼1.04배이다.
또한 용융부(7A)의 체적에 대한 연화부(7B)의 비는 1.5이다. 이렇게 연화부(7B)의 체적이 크게 설정되어 있기 때문에, 연화부(7B)의 용융부(7A)에 대한 열용량이 커져 연화부(7B)는 용융부(7A)로부터의 가열로 용융상태에 이르지 않고, 연화 촉진에 적합한 가열을 받게 된다. 용융부(7A)의 체적에 대한 연화부(7B)의 비는 1.2∼1.8이며, 바람직하게는 1.3∼1.7이며, 1.5가 최적값이다.
특허청구의 범위에는 기재하지 않지만, 상술의 용융부(7A), 연화부(7B) 등의 부분의 유동 거동과, 상기의 강판부품의 두께에 대한 용융깊이(L2)의 비율이나, 용착용 돌기(4)의 직경에 대한 용융개소(17)의 직경의 배수 등을 특정하여 발명을 형성할 수 있다.
상기 확경부(3)의 직경에 대한 용착용 돌기(4)의 직경의 비가 0.3미만이면, 용융범위가 과소해져서 용접강도가 불충분해진다. 또한 상기 비가 0.6을 초과하면, 용융범위는 충분히 확보할 수 있지만, 확경부(3)의 끝면(6)과 강판부품(9)의 표면(9A)의 밀착부분에 있어서의 직경방향의 치수가 부족하게 되어 축부(2)의 굽힘하중에 대한 강성을 확보할 수 없게 된다. 따라서, 상술의 비가 0.3∼0.6으로 설정됨으로써, 충분한 용접강도를 확보할 수 있다.
상술의 비는 0.3∼0.6으로 설정되지만, 바람직하게는 0.35∼0.55이며, 최적값은 본 실시예에 있어서의 0.5이다.
상기 초기 용융부(4A)의 체적에 대한 주용융부(4B)의 체적의 비가 4.0미만이면, 초기 용융부(4A)의 체적이 과대해져서 그 자체의 열용량이 과잉하게 됨과 아울러 용착용 돌기(4)로서의 체적도 과대해지므로, 용착용 돌기(4) 전체의 용융에 의해 강판부품(9)의 두께방향의 용융량이 과잉하게 되어 적정한 용접강도가 얻어지지 않는다. 또한 상기 비가 6.5를 초과하면, 초기 용융부(4A)의 체적이 과소해져서 그 자체의 열용량이 불충분하게 되므로, 주용융부(4B)를 연속적으로 용융시키는 것이 불가능하게 되고, 결과적으로는 강판부품(9)의 용융깊이에 부족함이 생긴다. 따라서, 상술의 비가 4.0∼6.5로 설정됨으로써 충분한 용접강도를 확보할 수 있다.
상술의 비는 4.0∼6.5로 설정되지만, 바람직하게는 4.5∼6.0이며, 최적값은 본 실시예에 있어서의 5.2이다.
상기 용착용 돌기(4)의 체적에 대한 상기 소성 변형부(7)의 체적의 비가 1.3미만으로 되면, 소성 변형부(7)의 체적이 용착용 돌기(4)의 체적에 대해서 과소해져서 용착용 돌기(4)의 용융열에 의해 소성 변형부(7)가 외주측을 향해서 용융되어 가게 된다. 이렇게 용착용 돌기(4)의 용융열이 소성 변형부(7)의 외주측을 향하는 용융에 소비되므로, 강판부품(9)의 두께방향의 용융량이 불충분해져서 용융깊이(L2)가 부족하게 된다. 그것과 동시에, 소성 변형부(7)가 외주방향으로 용융되면, 용융범위(17)는 커지지만 용융깊이(L2)가 부족한 상태로 된다. 또한 상기의 비가 2.0을 초과하면, 소성 변형부(7)의 체적이 용착용 돌기(4)의 체적에 대해서 과대해져서 용착용 돌기(4)의 용융열에 의한 소성 변형부(7)의 가열이 불충분해져 소성 변형부(7)의 연화가 얻어지지 않게 된다. 그 때문에 강판부품(9)의 두께방향의 용융량도 불충분해져서 용융깊이(L2)가 부족하게 된다. 따라서, 상술의 비가 1.3∼2.0으로 설정됨으로써, 충분한 용접강도를 확보할 수 있다.
상술의 비는 1.3∼2.0으로 설정되지만, 바람직하게는 1.5∼1.8이며, 최적값은 본 실시예에 있어서의 1.66이다.
상기 초기 용융부(4A)의 테이퍼부(15)의 경사각도(θ2)는 5°미만이면, 소량의 가압 변위이어도 용착부분(17)의 확대가 급속하게 진행되므로, 가압력의 제어가 곤란하게 된다. 또한 가압에 따라 전류밀도의 저하가 급속하게 진행되므로, 줄 열의 발생이 완만해지고, 그것에 의해서 주용융부(4B)로의 용융 이행이 원활하게 행해지지 않는 상태로 된다. 또한 경사각도가 14°를 초과하면, 큰 가압 변위이어도 용착부분(17)의 확대 진행이 완만하게 되므로, 역시 가압력의 제어가 곤란하게 되고, 동시에 주용융부(4B)로의 용융 이행이 원활하게 행해지지 않는 상태로 된다. 또한, 경사각도가 14°를 초과해서 커지면, 소성 변형부(7)의 체적에 대한 용착용 돌기(4)의 체적이 커져 소성 변형부(7)에 있어서의 적정한 가열이나 연화가 불가능하게 된다. 따라서, 상술의 경사각도가 5∼14°로 설정됨으로써, 양호한 품질의 볼트 용접을 확보할 수 있다.
상술의 경사각도(θ2)는 5∼14°로 설정되지만, 바람직하게는 7∼12°이며, 최적값은 본 실시예에 있어서의 9°이다.
상기 소성 변형부(7)의 경사면(6)의 경사각도(θ1)가 5°미만이면, 연화되어 있는 경사부분의 금속재료(7A)가 가압에 의해 중앙의 용융부분(17)쪽으로 유동하는 힘성분(도 3f의 화살선(7C) 참조)이 작아지므로, 용융부분(17)에 대한 외주측으로부터 가압력이 부족하게 되어 용융부분(17)의 볼트축방향의 확대 성장이 완만해져서 용융깊이(L2)를 충분히 확보할 수 없다. 동시에, 용착용 돌기(4)의 체적에 대한 소성 변형부(7)의 체적이 과소해져서 양 체적의 비가 적정하게 구해지지 않게 된다. 또한 상기의 경사각도(θ1)가 14°를 초과하면, 용착용 돌기(4)의 체적에 대한 소성 변형부(7)의 체적이 과대해져서 용착용 돌기(4)의 용융열로 소성 변형부(7)를 충분히 가열하는 것이 곤란해진다. 동시에, 소성 변형부(7)쪽으로 용착용 돌기(4)의 용융열이 빼앗겨지므로, 강판부품(9)의 용융깊이(L2)가 불충분해진다. 따라서, 상술의 경사각도(θ1)가 5∼14°로 설정됨으로써, 양호한 품질의 볼트 용접을 확보할 수 있다.
상술의 경사각도(θ1)는 5∼14°로 설정되지만, 바람직하게는 7∼12°이며, 최적값은 본 실시예에 있어서의 9°이다.
또한, 도 1c에 나타내듯이 꼭대기부(16)의 형성을 중지하고, 중앙부에 원형의 작은 평탄면(18)을 형성한 경우라도 양호한 용접을 할 수 있다.
이상에 설명한 실시예의 작용 효과를 열거하면 다음과 같다.
상기 용착용 돌기(4)가 강판부품(9)에 가압된 후, 용접전류가 통전되면, 통전 초기의 단계에서 상기 초기 용융부(4A)가 그 전역에 걸쳐 용융된다. 이 용융은 초기 용융부(4A)에 경사각이 작은 테이퍼부(15)가 형성되어 있으므로, 가압에 따라 직경방향으로 방사상의 거의 평면적인 용융범위(17)가 원형으로 확대되어 간다. 이러한 초기 용융부(4A)의 전역 용융은 주용융부(4B)의 원형 단면 전체의 용융으로 이행해서 볼트(1)의 축선방향으로 용융이 진행된다. 이러한 용융 진행이 완료되는 시기에는 용착용 돌기(4)의 면적범위에서 강판부품(9)에 있어서도 용융이 진행되고 있다. 이 시기에 통전이 정지됨으로써, 용융범위(17)가 용착용 돌기(4)의 영역에 한정된 상태로 된다. 그리고, 상술의 가압에 의해 용착용 돌기(4)의 외주측의 확경부(3)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착된다.
상술한 바와 같이, 초기 용융부(4)의 전면적인 용융이 주용융부(4B)의 원형 단면 전체의 용융으로 변화해서 볼트(1)의 축선방향으로 진행되는 것이기 때문에, 그것에 따라 강판부품(9)측에 생기는 용융은 용착용 돌기(4)의 영역에 한정된 것으로 된다. 이렇게 한정된 용융이기 때문에, 강판부품(9)측의 용융깊이(L2)가 크게 되어 용접강도가 향상된다. 동시에, 용착용 돌기(4)의 외주측의 확경부(3)의 끝 면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착되므로, 중앙부에 있어서의 충분한 용접강도와 상기 밀착이 복합되어 볼트가 경사지지 않고 축부길이(L3)가 균일한 높은 용접강도를 확보할 수 있다. 따라서, 굽힘하중이 작용하거나 해도 용이하게 용착부(17)가 박리되는 일이 없다. 또한, 용착용 돌기(4)만을 용융시키는 통전 조건이기 때문에, 용착용 돌기(4)의 체적에 적합한 전류값이나 통전시간 등의 통전 조건을 설정하면 되고, 통전 조건을 설정하는 인자가 단순화되어서 통전제어를 행하기 쉬워져 용접 품질이 안정된다. 동시에, 전력소비가 적어져서 경제적이다.
즉, 중앙부에 있어서의 용융깊이(L2)가 큰 용착상태가 좁은 영역에서 형성되고, 이 용착부분(17)으로부터 이격된 확경부(3)의 둘레 가장자리부분까지의 끝면영역이 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착되어 있다. 따라서, 용접강도는 중앙부에서 확보되고, 굽힘하중에 대해서는 상기 밀착과 중앙부의 용착에 의해 높은 강성이 얻어진다.
상기 확경부(3)의 끝면에 확경부(3)의 외주부와 용착용 돌기(4)의 베이스부(5)를 상기 외주부측이 낮아지는 경사면(6)에서 접속함으로써 소성 변형부(7)가 형성되고, 이 소성 변형부(7)는 상기 경사면(6)의 경사각(θ1)에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부(7A)와, 상기 베이스부(5)로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부(7B)로 구성되어 있다.
상기 소성 변형부(7)는 상기 경사면(6)의 경사각(θ1)에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부(7A)와, 상기 베이스부(5)로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부(7B)에 의해 구성되어 있다. 용착용 돌기(4)만이 용융 되어도 그것에 연결되는 소성 변형부(7)의 용융부(7A)도 용융상태로 되고, 이 용융열이 상기 연화부(7B)에 전열되어 이 부분이 연화된다. 가압력은 계속적으로 작용하고 있으므로, 연화부(7B)의 금속재료가 중앙의 용융부분(17)쪽으로 유동하면서, 경사진 확경부(3) 즉 연화부(7B)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착되어 간다.
상기 연화부(7B)의 금속재료는 가압에 의해 외주측으로 유동하려고 하지만, 그 반력에 의해 중앙의 변형성이 있는 용융부분(17)쪽으로 유동하여 상기 밀착이 이루어지는 것이다. 이 때 중앙의 용융부분(17)에 대해서 외주측으로부터 금속재료의 유동압이 작용하므로, 용융부분(17)은 볼트(1)의 축방향으로 확대 성장하고, 그것에 의해서 강판부품(9)의 용융깊이가 증대된다. 그리고, 연화부(7B)는 용융부(7A)에 가까운 두께가 큰 부분쪽이 외주측에 비해서 고온이기 때문에, 두께가 큰 개소의 변형성이 충분히 얻어져 용융개소(17)측으로의 금속재료(7B)의 유동을 양호하게 확보할 수 있다.
상술한 바와 같은 소성 변형부(7)의 용융과 변형 거동이기 때문에, 용착용 돌기(4)의 영역에 한정된 부분의 용융이 형성되고, 또한 그 용융깊이(L2)가 용접강도면에서 충분한 값으로 된다. 또한 연화부(7B)는 용착용 돌기(4)나 용융부(7A)의 용융열로 가열되어 있으므로, 그 변형성이 양호한 것으로 되고, 경사진 확경부(3)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 확실하게 밀착된다.
상기 확경부(3)의 직경에 대한 용착용 돌기(4)의 직경의 비가 0.3∼0.6이다.
상기 비가 0.3미만이면, 용융범위(17)가 과소해져서 용접강도가 불충분해진 다. 또한 상기 비가 0.6을 초과하면, 용융범위(17)는 충분히 확보할 수 있지만, 확경부(3)의 끝면(6)과 강판부품(9)의 표면(9A)의 밀착부분에 있어서의 직경방향의 치수가 부족하게 되어 축부(2)의 굽힘하중에 대한 강성을 확보할 수 없게 된다. 따라서, 상기의 비가 0.3∼0.6으로 설정됨으로써, 충분한 용접강도를 확보할 수 있다.
상기 초기 용융부(4A)의 체적에 대한 상기 주용융부(4B)의 체적의 비가 4.0∼6.5이다.
상기 비가 4.0미만이면, 초기 용융부(4A)의 체적이 과대해져서 그 자체의 열용량이 과잉하게 됨과 아울러 용착용 돌기(4)로서의 체적도 과대해지므로, 용착용 돌기(4) 전체의 용융에 의해 강판부품(9)의 두께방향의 용융량이 과잉하게 되어 적정한 용접강도가 얻어지지 않는다. 또한 상기 비가 6.5를 초과하면, 초기 용융부(4A)의 체적이 과소해져서 그 자체의 열용량이 불충분하게 되므로, 주용융부(4B)를 연속적으로 용융시키는 것이 불가능하게 되고, 결과적으로는 강판부품(9)의 용융깊이(L2)에 부족함이 생긴다. 따라서, 상기의 비가 4.0∼6.5로 설정됨으로써, 충분한 용접강도를 확보할 수 있다.
상기 용착용 돌기(4)의 체적은 소성 변형부(7)의 체적보다 작게 설정되어 있다.
용착용 돌기(4)의 체적은 소성 변형부(7)의 체적보다 작게 설정되어 있으므로, 용착용 돌기(4)를 용융시키는 열량에 의해 소성 변형부(7)를 외주측을 향해서 용융되는 상태에 이르는 일없이 소성 변형부(7)는 가열상태에 머무르게 된다. 즉, 계속적으로 발생되는 줄 열이 용착용 돌기(4)의 용융부분을 거쳐서 서서히 소성 변형부(7)에 전열되어, 용융부(7A)의 용융은 이루어지지만 연화부(7B)는 용융까지 이르지 않고 연화되는 정도의 가열이 이루어진다. 이 때문에, 용융범위가 용착용 돌기(4)의 영역에 한정되고, 또한 강판부품(9)의 두께방향의 용융이 촉진되어서 소정의 용융깊이(L2)가 얻어진다.
상기 용착용 돌기(4)의 체적에 대한 상기 소성 변형부(7)의 체적의 비가 1.3∼2.0이다.
상기 비가 1.3미만이 되면, 소성 변형부(7)의 체적이 용착용 돌기(4)의 체적에 대해서 과소해져서 용착용 돌기(4)의 용융열에 의해 소성 변형부(7)의 연화부(7B)가 외주측을 향해서 용융되어 가게 된다. 이렇게 용착용 돌기(4)의 용융열이 연화부(7B)의 용융에 소비되므로, 강판부품(9)의 두께방향의 용융량이 불충분해져서 용융깊이(L2)가 부족하게 된다. 그것과 동시에, 소성 변형부(7)가 외주방향으로 용융되면, 용융범위는 커지지만 용융깊이(L2)가 부족한 상태로 된다. 또한 상기 비가 2.0을 초과하면, 소성 변형부(7)의 체적이 용착용 돌기(4)의 체적에 대해서 과대해져서 용착용 돌기(4)의 용융열에 의한 연화부(7B)의 가열이 불충분해져 연화부(7B)의 연화가 얻어지지 않게 된다. 그 때문에 강판부품(9)의 두께방향의 용융량도 불충분해져서 용융깊이(L2)가 부족하게 된다. 따라서, 상기 비가 1.3∼2.0으로 설정됨으로써, 충분한 용접강도를 확보할 수 있다.
상기 초기 용융부(4A)의 테이퍼부(15)의 경사각도(θ2)는 5∼14°이다.
상기 경사각도(θ2)가 5°미만이면, 약간의 가압 변위이어도 용착부분(17)의 확대가 급속하게 진행되므로 가압력의 제어가 곤란하게 된다. 또한 가압에 따라 전류밀도의 저하가 급속하게 진행되므로, 줄 열의 발생이 완만해지고 그것에 의해서 주용융부(4B)로의 용융 이행이 원활하게 행해지지 않는 상태로 된다. 또한 경사각도(θ2)가 14°를 초과하면, 큰 가압 변위이어도 용착부분(17)의 확대 진행이 완만해지므로 역시 가압력의 제어가 곤란하게 되며, 동시에 주용융부(4B)로의 용융 이행이 원활하게 행해지지 않는 상태로 된다. 또한, 경사각도(θ2)가 14°를 초과해서 커지면, 소성 변형부(7)의 체적에 대한 용착용 돌기(4)의 체적이 커져 소성 변형부(7)에 있어서의 적정한 가열이나 연화가 불가능하게 된다. 따라서, 상술의 경사각도(θ2)가 5∼14°로 설정됨으로써, 양호한 품질의 볼트 용접을 확보할 수 있다.
상기 소성 변형부(7)의 경사면(6)의 경사각도(θ1)는 5∼14°이다.
상기 경사각도(θ1)가 5°미만이면, 연화부(7B)의 금속재료가 가압에 의해 중앙의 용융부분(17)쪽으로 유동하는 힘성분(도 3f의 화살선(7C) 참조)이 작아지므로, 용융부분(17)에 대한 외주측으로부터 가압력이 부족하게 되어 용융부분(17)의 볼트축방향의 확대 성장이 완만해져서 용융깊이(L2)를 충분히 확보할 수 없다. 동시에, 용착용 돌기(4)의 체적에 대한 소성 변형부(7)의 체적이 과소해져서 양 체적의 비가 적정하게 구해지지 않게 된다. 또한 상기 경사각도가 14°를 초과하면, 용착용 돌기(4)의 체적에 대한 소성 변형부(7)의 체적이 과대해져서 용착용 돌기(4)의 용융열로 소성 변형부의 용융부(7A)를 용융하거나, 연화부(7B)를 가열하는 하는 것이 곤란해진다. 동시에, 소성 변형부(7)쪽으로 용착용 돌기(4)의 용융열이 과잉 하게 빼앗겨지므로, 강판부품(9)의 용융깊이(L2)가 불충분해진다. 따라서, 상기 경사각도(θ1)가 5∼14°로 설정됨으로써, 양호한 품질의 볼트 용접을 확보할 수 있다.
상술의 여러 수치 등을 특정함으로써, 용착용 돌기(4)만의 용융에 의해 용융범위(17)가 상술한 바와 같이 한정되어 적정한 용융깊이(L2)가 확보되고, 또한 확경부 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 확실히 밀착되는 것이다.
용접 방법의 작용 효과는 다음과 같다.
본 발명에 있어서의 용접 방법은 상술의 문제를 해결하기 위해서 제공된 것이며, 수나사(8)가 형성된 축부(2)와, 이 축부(2)와 일체적으로 형성되고 축부(2)의 직경보다 대경으로 된 원형의 확경부(3)와, 끝면에 외주측이 낮아지는 작은 경사각(θ2)의 테이퍼부(15)를 갖는 초기 용융부(4A)와 이 초기 용융부(4A)에 연결되는 주용융부(4B)로 이루어짐과 아울러 상기 축부(2)와는 반대측의 확경부 중앙에 배치되어 있는 원형의 용착용 돌기(4)에 의해 형성된 프로젝션 용접용 볼트(1)를 준비하고, 상기 용착용 돌기(4)를 강판부품(9)에 가압후 통전하고, 이 가압 통전 조건을 용착용 돌기(4)만이 용융되어 그 영역이 강판부품(9)에 용착되고 그 외주측의 확경부(3)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착되도록 설정해서 용접하는 것이다.
용접 방법의 작용 효과는 기본적으로는 상술의 볼트와 동일하다.
상술한 바와 같이, 용착용 돌기(4)만이 용융되어 그 영역이 강판부품(9)에 용착되고 그 외주측의 확경부(3)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착되는 가압 통전 조건이 설정되어 있다. 이 때의 용융 진행의 상태는 초기 용융부(4A)의 전면적인 용융이 주용융부(4B)의 원형 단면 전체의 용융으로 변화해서 볼트(1)의 축선방향으로 진행하고, 그것에 따라 강판부품(9)측에 생기는 용융은 용착용 돌기(4)의 영역에 한정된 것으로 된다. 이렇게 한정된 용융이기 때문에, 강판부품(9)측의 용융깊이(L2)가 커져 용접강도가 향상된다. 동시에, 용착용 돌기(4)의 외주측의 확경부(3)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착되므로, 중앙부에 있어서의 충분한 용접강도와 상기 밀착이 복합되어 볼트(1)가 기울어지지 않고 축부길이(L3)가 균일한 높은 용접강도를 확보할 수 있다. 따라서, 굽힘하중이 작용하거나 해도 용이하게 용착부(17)가 박리되는 일이 없다. 또한, 용착용 돌기(4)만을 용융시키는 통전 조건이기 때문에, 용착용 돌기(4)의 체적에 적합한 전류값이나 통전시간 등의 통전 조건을 설정하면 되고, 통전 조건을 설정하는 인자가 단순화되어서 통전제어를 행하기 쉬워져 용접 품질이 안정된다. 동시에, 전력소비가 적어져서 경제적이다.
즉, 중앙부에 있어서의 용융깊이(L2)가 큰 용착상태가 좁은 영역에 있어서 형성되고, 이 용착부분(17)으로부터 이격된 확경부(3)의 둘레 가장자리부분까지의 끝면영역이 강판부품(9)에 밀착되어 있다. 따라서, 용접강도는 중앙부에 있어서 확보되고, 굽힘하중에 대해서는 상기 밀착과 중앙부의 용착에 의해 높은 강성이 얻어진다.
상술한 바와 같은 용융범위(17), 용융깊이(L2) 및 확경부 끝면(6)의 밀착을 양호한 상태로 확보하기 위해서 가압 통전 조건이 설정되어 있다. 이 조건은 용착 용 돌기(4)만을 용융시키는 조건으로서 전류값이나 통전시간이 소정값으로 설정되며 특히 통전시간이 중요하다. 통전은 가압후에 개시되고, 초기 용융부(4A)의 용융 개시부터 주용융부(4B)의 용융 완료 시기까지 계속된다. 또한 강판부품(9)에 대한 가압력은 용착용 돌기(4)의 용융범위(17)가 외주측으로 확대되지 않고, 또한 강판부품(9)의 용융깊이(L2)가 소정의 값으로 되도록 설정된다. 그리고, 확경부 끝면(6)은 상기의 용융범위(17), 용융깊이(L2)가 적정하게 구해지는 것에 상관된 상태로 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착되는 것이다.
상기 프로젝션 용접용 볼트(1)에는 상기 확경부(3)의 외주부와 상기 용착용 돌기(4)의 베이스부(5)를 상기 외주부측이 낮아지는 경사면(6)에서 접속한 소성 변형부(7)가 형성되고, 이 소성 변형부(7)는 상기 경사면(6)의 경사각(θ1)에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부(7A)와, 상기 베이스부(5)로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부(7B)에 의해 구성되고, 원형의 상기 용융부(7A)의 용융열에 의해 상기 연화부(7B)의 변형을 촉진시킨다.
상기 소성 변형부(7)는 상기 경사면(6)의 경사각(θ1)에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부(7A)와, 상기 베이스부(5)로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부(7B)에 의해 구성되어 있다. 용착용 돌기(4)만이 용융되어도 그것에 연결되는 소성 변형부(7)의 용융부(7A)도 용융 상태로 되고, 이 용융열이 상기 연화부(7B)에 전열되어 이 부분이 연화된다. 가압력은 계속적으로 작용하고 있으므로, 연화부(7B)의 금속재료가 중앙의 용융부분(17)쪽으로 유동하면서, 경사진 확경부(3) 즉 연화부(7B)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 밀착 되어 간다.
상기 연화부(7B)의 금속재료는 가압에 의해 외주측으로 유동하려고 하지만, 그 반력에 의해 중앙의 변형성이 있는 용융부분(17)쪽으로 유동하여 상기 밀착이 이루어지는 것이다. 이 때 중앙의 용융부분(17)에 대해서 외주측으로부터 금속재료(7B)의 유동압이 작용하므로, 용융부분(17)은 볼트(1)의 축방향으로 확대 성장하고, 그것에 의해서 강판부품(9)의 용융깊이(L2)이 증대된다. 그리고, 연화부(7B)는 용융부(7A)에 가까운 두께가 큰 부분쪽이 외주측에 비해서 고온이기 때문에, 두께가 큰 개소의 변형성이 충분히 얻어져서 용융개소(17)측으로의 금속재료(7B)의 유동을 양호하게 확보할 수 있다.
상술한 바와 같은 소성 변형부(7)의 용융과 변형 거동이기 때문에, 용착용 돌기(4)의 영역에 한정된 부분의 용융이 형성되고, 또한 그 용융깊이(L2)가 용접강도면에서 충분한 값으로 된다. 또한 연화부(7B)는 용착용 돌기(4)나 용융부(7A)의 용융열로 가열되어 있으므로, 그 변형성이 양호한 것으로 되고, 경사진 확경부(3)의 끝면(6)이 강판부품(9)의 표면(9A)에 확실히 밀착된다.
상기 가압 통전 조건은 용착용 돌기(4)의 영역과 그것에 대향하는 강판부품(9)을 용융하는데에 적합한 것이다.
이러한 가압 통전 조건이 설정되어 있으므로, 용융범위(17)가 용착용 돌기(4)의 범위로 설정되어 용융깊이(L2)를 소정 값으로 설정할 수 있다.
용접전류의 통전은 초기 용융부(4A) 전역이 통전 초기 단계에서 용융되고, 그것에 계속되는 주용융부(4B)의 용융이 종료되는 시기까지 실행된다.
이러한 통전제어를 행함으로써, 용착용 돌기(4)만을 정확하게 용융시킬 수 있다.
또한 상술의 실시예로부터 명백하듯이, 청구항3∼청구항8에 기재된 각종 수치 등을 특정하고, 청구항9∼청구항12에 기재된 용접 방법을 실시함으로써 상술한 양호한 용접이 실현된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 용착용 돌기나 소성 변형부의 체적 및 가압 통전 조건 등을 설정해서 양호한 용접 품질이 확보되는 것이다. 따라서, 자동차의 차체 용접 공정이나 가전제품의 강판 용접 공정 등에 있어서 널리 활용할 수 있는 것이 기대된다.

Claims (12)

  1. 수나사가 형성된 축부와, 이 축부와 일체적으로 형성되고 축부의 직경보다 대경으로 된 원형의 확경부와, 끝면에 외주측이 낮아지는 작은 경사각의 테이퍼부를 갖는 초기 용융부와 이 초기 용융부에 연결되는 주용융부로 이루어짐과 아울러 상기 축부와는 반대측의 확경부 중앙에 배치되어 있는 원형의 용착용 돌기에 의해 형성되고: 이 용착용 돌기는 그것만이 용융되는 용접전류가 통전되는 것이며; 용착용 돌기를 강판부품에 가압후 통전함으로써 용착용 돌기의 영역이 강판부품에 용착되고 그 외주측의 확경부의 끝면이 강판부품의 표면에 밀착되도록 구성한 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 확경부의 끝면에 확경부의 외주부와 상기 용착용 돌기의 베이스부를 상기 외주부측이 낮아지는 경사면에서 접속함으로써 소성 변형부가 형성되고, 이 소성 변형부는 상기 경사면의 경사각에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부와, 상기 베이스부로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 확경부의 직경에 대한 용착용 돌기의 직경의 비가 0.3∼0.6인 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초기 용융부의 체적에 대한 상기 주용융부의 체적의 비가 4.0∼6.5인 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용착용 돌기의 체적은 소성 변형부의 체적보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용착용 돌기의 체적에 대한 상기 소성 변형부의 체적의 비가 1.3∼2.0인 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초기 용융부의 테이퍼부의 경사각도는 5∼14°인 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 변형부의 경사면의 경사각도는 5∼14°인 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트.
  9. 수나사가 형성된 축부와, 이 축부와 일체적으로 형성되고 축부의 직경보다 대경으로 된 원형의 확경부와, 끝면에 외주측이 낮아지는 작은 경사각의 테이퍼부 를 갖는 초기 용융부와 이 초기 용융부에 연결되는 주용융부로 이루어짐과 아울러 상기 축부와는 반대측의 확경부 중앙에 배치되어 있는 원형의 용착용 돌기에 의해 형성된 프로젝션 용접용 볼트를 준비하고: 상기 용착용 돌기를 강판부품에 가압후 통전하고; 이 가압 통전 조건을 용착용 돌기만이 용융되어 그 영역이 강판부품에 용착되고 그 외주측의 확경부의 끝면이 강판부품의 표면에 밀착되도록 설정해서 용접하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트의 용접 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 프로젝션 용접용 볼트에는 상기 확경부의 외주부와 상기 용착용 돌기의 베이스부를 상기 외주부측이 낮아지는 경사면에서 접속한 소성 변형부가 형성되고, 이 소성 변형부는 상기 경사면의 경사각에 따른 두께를 갖는 중앙부의 원형의 용융부와, 상기 베이스부로부터 외주부를 향해서 두께가 점차 얇아지는 환상의 연화부에 의해 구성되고, 원형의 상기 용융부의 용융열에 의해 상기 연화부의 변형을 촉진시키는 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트의 용접 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 가압 통전 조건은 용착용 돌기의 영역과 그것에 대향하는 강판부품을 용융하는데에 적합한 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트의 용접 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 용접전류의 통전은 초기 용 융부 전역이 통전 초기 단계에서 용융되고, 그것에 계속되는 주용융부의 용융이 종료되는 시기까지 실행되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접용 볼트의 용접 방법.
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