TW200408484A - Method of welding shaft-like part to stack of steel sheets - Google Patents

Description

200408484 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種焊接方法，使鋼板以重疊複數層之 狀態加以焊接軸狀零件，以一次進行複數層鋼板之一體化 與軸狀零件之對鋼板的結合。 【先前技術】 在曰本專利特開平8-1341號公報，提不以電阻焊接 使軸狀零件焊接於重疊複數層之鋼板。此係，在兩層薄鋼 板之間使合成樹脂等之制振材料以夾層（sandwich)狀夾在 中間之所謂在制振鋼板使具有凸緣(flange)之軸狀零件加以 焊接。在此種夾層狀之制振鋼板，當使在凸緣全體所形成 之球面部分壓接於制振鋼板通電時，中間之制振材料被熔 融去除以使兩層薄鋼板加以焊接。 如以上述焊接方法’在整個凸緣全體所形成之球面部 分壓接於薄鋼板之關係，在局部的壓接未能充分，面壓變 成不充分，焊接電流之電流密度有成爲在所定値以下之 虞。如產生此種現象時，不能取得充分的焦耳(joule)熱， 鋼板之熔融變成不充分產生焊接強度不足。更且，上述之 先前技術係關於制振鋼板，並非在以獨立之複數薄鋼板加 以重疊的場合之對應技術。如要在重疊獨立之薄鋼板使突 螺栓(projection bolt)之軸狀零件加以焊接時，係可考慮， 在一片薄鋼板先使軸狀零件焊接後再使其他薄鋼板以點焊 (spot welding)加以焊接的方法或先使複數薄鋼板以點焊加 以焊接後再焊接軸狀零件之方法等。但，如以此種焊接過 12582pif.doc/008 6 200408484 程時’程序數增加，在生產性之提昇或焊接品質之安定性 等方面並非爲良策。 【發明內容】 本發明係關於一種使軸狀零件焊接於重疊複數層鋼板 的焊接方法。上述軸狀零件係包括軸部、凸緣、及凸部， 其中，凸緣係在軸部之端部以一體的加以形成，凸部係設 於凸緣之中央部同時其直徑比凸緣之直徑較小先端爲平 坦。此種焊接方法包括：使軸狀零件之軸部插入於可動電 極之保持孔。重疊複數層鋼板以接觸於固定電極之狀態加 以保持。藉由可電極之進出，使軸狀零件之凸部壓接於鋼 板，至少使凸部所壓接側之鋼板的厚度以局部的變小。然 後，使焊接電流通電於兩電極間。 如上所述，由比軸狀零件之凸緣的直徑較小徑之先端 平坦的凸部，使凸部所壓接側之獨立鋼板之厚度以局部變 小（镦鍛加工）之關係，在熔融開始時之全屬量，藉由如上 述以厚度變薄或凸部成爲小面積加以少量化，在與通電開 始之同時少量化之金屬部分以急速發熱，確實開始金屬熔 融。與此金屬熔融同時凸部也加以熔融，可確實進行凸緣 與其接觸之鋼板的焊接。以並行於此焊接，也進行鋼板間 之接觸部分的熔融，在最後，確實達成凸緣與其接觸之鋼 板的焊接與，鋼板彼此之焊接。因此，軸狀零件之焊接與 複數鋼板之一體化，可在充分焊接狀態下，在軸狀零件之 焊接時以一次加以達成。由此，可省略鋼板彼此預先以點 焊之焊接程序有用於生產性之提昇。又，軸狀零件之焊接 12582pif.doc/008 7 200408484 處與鋼板之焊接處在鋼板之厚度方向一致的關係，軸狀零 件與鋼板之焊接一體化在實質上可在一處加以達成，可圖 謀焊接構造之簡單化，確保充分的焊接強度。 與凸部所壓接側之鋼板厚度變小的同時也可使接觸於 固定電極之鋼板厚度加以變小。藉由以如此使接觸於固定 電極之鋼板厚度也變小時，此鋼板之發熱以至熔融，以與 接觸於上述凸部之鋼板的場合同樣，係可以迅速且確實進 行加以形成所定之焊珠(nugget)。 藉由上述凸部壓入鋼板，係以使上述凸緣面壓接於鋼 板之表面爲宜。藉由凸部以壓入於鋼板之狀態焊接於鋼板 時，凸緣係成壓接於鋼板之表面。因此，在凸緣之中央部 達成焊接於鋼板，凸緣之全壓接於鋼板之表面，可提昇軸 狀零件之結合剛性。即，雖然有使軸狀零件傾斜之外力作 用於軸部，因凸緣全域壓接於鋼板之關係，不容易變成爲 傾斜現象。 上述凸部與鋼板之間以及鋼板間之熔融範圍，係以比 凸部之斷面積較廣的範圍爲宜。由凸部壓入於鋼板從中心 部向外周側熔融之關係，熔融係不止於僅在凸部之範圍， 擴及於比凸部之斷面積較廣的範圍，加以形成充分廣大之 熔融部可確保高強度之焊接品質。 鋼板係可爲三層。藉由以凸部使接觸於凸部之鋼板的 厚度以局部的加以變小，如上述之初期熔融可確實加以達 成之關係，以並行於此連續的進行各鋼板之緊靠部分的焊 接。因而，雖然使鋼板爲三層，藉由提高可動電極之加壓 12582pif.doc/008 8 200408484 力或焊接電流之電流値時’不用說軸狀零件之焊接鋼板彼 此也可確實加以焊接。 軸狀零件係具有軸部、在軸部之端部以一體所形成之 凸緣部、及以突設於凸緣部之中央先端爲平坦之凸部。使 軸部之直徑爲dl、凸部之直徑爲d2、凸緣部之直徑爲d3 時，可使dl$d2<d3之關係成立。凸部之直徑d2比軸部 之直徑dl較小時，在壓接於鋼板時被壓毀，有不能使鋼 板變形之虞。 凸緣部之凸部側之面，係比使成爲平坦，不如加以形 成從外徑側向內徑側緩慢隆起之斜面爲宜。隆起部分之厚 度加以熔融係具有提高鋼板與軸狀零件之接合強度的作 用。 爲讓本發明之上述原理和其他目的、特徵和優點能更 明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作 詳細說明如下： 【實施方式】 第1A圖係表示焊接裝置之槪要，第1B圖係表示軸狀 零件之例的突螺栓(projection bolt)。軸狀零件1係在軸部 之螺栓軸2與圓形之凸緣(flange)3成爲一體化，在此凸緣 3之中央部設有比凸緣3之直徑爲小徑的圓形之凸部4。 凸緣3之凸部側的面以圓錐面或球面由外徑向內徑側以緩 慢的隆起成爲平穩之斜面5。又，軸狀零件1係爲磁性體 之鐵所製。第1B圖之突螺栓之各部分的尺寸例示如第1 表。使包含凸緣3與凸部4之頭部全體的厚度(tl+t2)爲3mm 12582pif.doc/008 9 200408484 之場合，斜面5之軸方向尺寸係爲〇.2mm。 第1表 (單位:mm) 項目 實施例1 實施例2 軸部2之長度L 12 14 軸部2之直徑dl 5 5 凸緣3之直徑d3 10 12 凸緣3之厚度tl 1.8 1.7 凸部4之直徑d2 5 6 凸部4之突出高度h 1.0 1.1 可動電極6係可上下進退，其端面7爲平坦面，在^ 面7之中央部開保持孔8，在此插入螺栓軸2，端面7緊 靠凸緣3之背面。在保持孔8之底裝設永久磁鐵9， 進行吸引保持軸狀零件1。薄鋼板1〇、11係各以獨&之_ 層之薄鋼板，二層重疊之薄鋼板1〇、11係使用未_示之 支持台使接觸於固定電極12。薄銅板10、11之厚度係例 如爲0.8mm。固定電極I2，係與可動電極6以同軸状態加 以配置，其上端係爲球面13。 第1A圖，係在可動電極6之保持孔8插入螺桂軸2 由永久磁鐵9加以吸引之狀態，凸緣3之背面係緊靠於可 動電極6之端面7。在此，當可動電極6由氣缸(air cylinder) 或電動馬達等之驅動手段的動作進出於下方時，凸部4係 如第2A圖所示，以強力壓接於薄鋼板10。由此，對薄鋼 板10凸部4以壓入之狀態使薄鋼板10加以變形。在此時， 薄鋼板10之厚度以局部變薄。然而，變薄之範圍，其斷 12582pif.doc/008 10 200408484 面積係比凸緣3以大幅度變小之凸部4的窄小範圍之關 係，變薄之薄鋼板10之部分，從金屬之體積與周邊未變 形之部分比較時，係以大幅度的成爲少量化。 如上述之狀態的薄鋼板10之加壓變形部分係以符號14 加以表示。又，當薄鋼板10如上述進行加壓時’在下側 之薄鋼板11產生若干變形，厚度變薄，此部分係以加壓 變形部分用符號15加以表示。上述加壓變形部分14 ’係 如第2A圖所示，在凸部4之部分以局部的加以形成。因 此，凸部4係被壓入薄鋼板10，凸緣3，係到薄鋼板10 之近傍成爲接近的狀態。 如以第2A圖之加壓狀態，在兩電極6、12間通焊接 電流時，進行如第2B圖之焊接。如符號14所示’熔融開 始時之加壓變形部分14之金屬量，藉由厚度變薄或凸部4 爲小面積成爲少量化，與通電開始之同時以急速使此少量 化之金屬部分加以發熱，以確實開始金屬熔融。與此金屬 熔融同時凸部4也被熔融，以確實進行凸緣3與其接觸的 薄鋼板10之焊接。並行於此焊接之進行’也進行兩薄鋼 板10、11間之接觸部分之熔融。最後係以確實進行凸緣3 與其接觸之薄鋼板10的焊接與，兩薄鋼板1〇、11之焊接。 因此，軸狀零件1之焊接與兩層薄鋼板10、11之一體化’ 以在充分之焊接狀態下，在軸狀零件1之焊接時以一時的 加以達成。 此時，凸部4之體積部分係完全加以熔融’以接續此 熔融形成比凸部4之面積較廣的熔融部16。即，凸部4壓 12582pif.doc/008 11 200408484 入薄鋼板10從凸部4之中心部向外周側熔融的關係，熔 融係不止於僅在凸部4之範圍，擴大比凸部4之表面積較 廣之範圍，形成充分寬度之熔融部16可確保高強度之焊 接品質。凸部4、熔融部16，凸緣3之大小關係，係表示 於第4圖。又，並行於此焊接之進行，也進行兩薄鋼板1〇、 11間之接觸部分的熔融，最後，以確實進行凸緣3與其接 觸之薄鋼板10之焊接與，兩薄鋼板i〇、11之焊接。因此’ 軸狀零件1之焊接與兩層薄鋼板〗〇、U 一體化，以在充 分焊接狀態下，在軸狀零件1之焊接時以一時的加以達成。 又，加壓變形部分15也與部分14同樣進行某程度之 小容量化之關係，熔融體積係變成少量化。因此’在薄鋼 板10，11之接觸處也進行以急速的充分之溫度發熱’形 成以符號17所示之寬的熔融部，兩層薄鋼板10 ’ 11以高 度之焊接強度下加以一體化。 第3圖，係使可動電極6之加壓力設定爲較高之場合 者，因此，固定電極12之球面13壓入下側之薄鋼板11 形成凹部18。如此當形成凹部18時’加壓變形部分15之 厚度更再變薄之關係，通電時之發熱以急速加以進行可取 得安定的熔融部17。如此藉由形成加壓變形部14、15’ 其部分之熱質量（mass)變小容易發熱’並且成爲容易熔融 之狀態，使確實熔融之熔融部16、17加以確保於較廣之 面積，可充分設定焊接強度。 尙且，在第1A圖、第2A圖、第3B圖及第3圖雖各 表示具有球面13之固定電極12，固定電極12之先端係也 12582pif.doc/008 12 200408484 可爲平坦者。從第2B圖及第3圖可加以理解，鋼板與固 定電極12之接觸面積爲小時焊接電流所流通之範圍也變 窄之關係，熔入領域係在變窄之傾向。由此，加壓時之固 定電極12與鋼板之接觸領域係以盡量成爲接近凸緣3之 外徑的大小爲宜。例如，使用於點焊用之電極，雖然也可 使用先端以錐形（taper)使先端之面積變小之電極，在此種 場合，使電極之先端面積設定於在加壓時之固定電極12 與鋼板之接觸領域以盡量接近凸緣3之外徑之大小。 第5圖係表示突螺栓1之變形例，無第1B圖所示之 斜面5，凸部4係爲平頂突出高也較低。在此種場合，也 可取得與上述突螺栓丨同樣的焊接品質。不過，比較於第 5圖之突螺栓第1B圖之突螺栓係具有使用較小之加壓的 優點。 以上之實施例，雖然薄鋼板爲兩層，也可更多例如爲 重疊三層。在三層之場合係以經由與兩層之場合同樣之過 程進行加壓變形或熔融。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 【圖式之簡單說明】 第1A圖係實施本發明之焊接方法的裝置之縱斷面 圖。 第1B圖係表示突螺栓一例的側面圖。 12582pif.doc/008 13 200408484 第2A圖係表示變形過程之縱斷面圖。 第2B圖係表示熔融過程之縱斷面圖。 第3圖係表示其他變形狀態之縱斷面圖。 第4圖係表示凸部、熔融部、凸緣之大小關係的模式 斷面圖。 第5圖係表示突螺栓之其他例的側面圖。 【圖式之標示說明】 1 突螺栓(軸狀零件) 2 螺栓軸(軸部） 3 凸緣 4 凸部 5 斜面 6 可動電極 7 端面 8 保持孔 9 永久磁鐵 10、11 薄鋼板 12 固定電極 13 球面 14、15 加壓變形部分 16、17 熔融部 18 凹部 12582pif.doc/008 14

Claims (1)

1. 200408484 拾、申請專利範圍： 1·一種對多層鋼板之軸狀零件焊接方法，係使一軸狀 零件焊接於重疊複數層鋼板的方法，該軸狀零件包括一軸 部、一凸緣，係以一體形成於該軸部，及一凸部，係設於 該凸緣之中央部，直徑比該凸緣之直徑較小，先端成爲平 坦，其特徵在於包括： 使該軸狀零件之該軸部插入於一可動電極之一保持 孔； 使複數鋼板重疊以接觸於一固定電極之狀態加以保 持； 藉由該可動電極之進出使該軸狀零件之該凸部壓接於 該鋼板，至少使該凸部所壓接側之該鋼板厚度以局部的變 小；以及 然後，使焊接電流通電於該些兩電極間。 2·如申請專利範圍第1項所述之對多層鋼板之軸狀零 件焊接方法，其特徵在於，與在該軸狀零件之該凸部所壓 接側的該鋼板厚度變小之同時，在接觸於該固定電極之該 鋼板厚度也加以變小。 3·如申請專利範圍第1項或第2項所述之對多層鋼板 之軸狀零件焊接於法，其特徵在於，藉由該凸部壓入該鋼 板，使該凸緣面壓接於該鋼板之表面。 4·如申請專利範圍第1項至第2項中任何一項所述之 對多層鋼板之軸狀零件焊接方法，其特徵在於，該凸部與 該鋼板之間以及該些鋼板間的熔融範圍係比該凸部之斷面 12582pif.doc/008 15 200408484 積較廣之範圍。 5.如申請專利範圍第3項中任何一項所述之對多層鋼 板之軸狀零件焊接方法，其特徵在於，該凸部與該鋼板之 間以及該些鋼板間的熔融範圍係比該凸部之斷面積較廣之 範圍。 6·—種軸狀零件，係使用於申請專範圍第1項至第5 項中之任何一項所述之對多層鋼板之軸狀零件焊接方法， 包括： 一軸部； 一凸緣部，係以一體形成於該軸部之一端部；以及 一凸部，係以突設於該凸緣部之中央，先端成爲平坦； 並且 使該軸部之直徑爲dl、該凸部之直徑爲d2、該凸緣部 之直徑爲d3時，其特徵在於： .使dl^d2<d3之關係加以成立。 7·如申請專利範圍第6項所述之軸狀零件，其特徵在 於’該凸緣之該凸部側之一面，係加以形成爲從外徑側向 內徑側以緩慢隆起之一斜面。 12582pif.doc/008 16