説明

抵抗溶接方法及び溶接構造体

【課題】板材と薄板材間の抵抗溶接を確実に行うことが可能な抵抗溶接方法及び溶接構造体を提供する。
【解決手段】重ね合わせた厚板材12、14よりも板厚が小さい薄板材16を載置し、一対の電極22、28で抵抗溶接を行う方法及びその構造体であって、薄板材16上に溶接補助材18を載置し、電極22を溶接補助材18に当接し、電極28を厚板材14の下面26に当接し、電極22、28で、厚板材12、14、薄板材16を抵抗溶接する。電極22から薄板材16への通電を溶接補助材18を介して行うことにより、厚板材14と薄板材16との抵抗溶接を確実にすることができ、また、厚板材14と薄板材16とが確実に抵抗溶接された溶接構造体を得ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、重ね合わせた2枚以上の板材と薄板材とを抵抗溶接する方法及びその溶接構造体に関し、一層詳細には、2枚以上の板材と薄板材とを確実に抵抗溶接するための抵抗溶接方法及び溶接構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、重ね合わせた金属板を棒状の電極で挟み、強く加圧しながら短時間で大電流を通電し、前記金属板間の接触面で溶融凝固させてナゲットを形成させることにより溶接する抵抗溶接が知られている。
【0003】
特許文献1には、厚板材100上に厚板材102が載置され、さらに厚板材102上に、厚板材100、102よりも板厚が小さい薄板材104が載置されたワーク106の抵抗溶接についての記載がある(図3A参照)。この特許文献1に開示されている方法では、ワーク106を電極108、110で圧接しながら電極108、110間で図示しない電源から電流を通電すると、厚板材100と厚板材102との接触面を中心としてナゲットが生成され、このナゲットが成長することにより、厚板材100、102、薄板材104が溶接される。
【0004】
また、特許文献2には、薄板材112、114間に樹脂材116が介装された複合部材118が、厚板材120上に載置されたワーク122に抵抗溶接される技術的思想が開示されている(図3B参照)。該特許文献2に開示されている方法では、薄板材114上に、厚板材120と同じ板厚の当て板124を載置し、電極126を前記当て板124に当接し、電極128を厚板材120の下面に当接して、電極126、128間で通電することにより、厚板材120、薄板材112、114が溶接される。
【0005】
【特許文献1】特開2003−251468号公報
【特許文献2】特開平6−246462号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1の溶接に通常使われる電極108の先端部は、内部を循環する冷却水により冷却されており、電極108の先端部から厚板材100と厚板材102との接触面までの距離に比べると、電極108の先端部から厚板材102と薄板材104との接触面までの距離の方がより短いためにナゲットの成長が妨げられ、厚板材102と薄板材104との溶接が不十分になる場合がある。また、電極108で薄板材104を圧接した場合には、厚板材102と薄板材104との間には隙間がほとんど形成されないために、電極108から電極110に流れる電流が厚板材102と薄板材104との接触面を通過する場合に、電流が拡散して電流密度が低下し、ジュール熱の発生が抑えられ、厚板材102と薄板材104との溶接が不十分になる場合がある。さらに、特許文献1では、電流密度を徐々に小さくしてナゲットの成長を均一にするために電極108の先端部と薄板材104との接触面積よりも、電極110の先端部と厚板材100との接触面積を大きくしている。このため、厚板材100、102、薄板材104の板厚との関係で先端径が異なる複数の電極108、110を用意する必要が生じる。
【0007】
また、特許文献2の溶接方法では、当て板124を用いてワーク122の溶接をしているが、樹脂材116を中心として板厚に関して上下対称にして、圧力を均一にするために、厚板材120と当て板124との板厚を同じくする必要があり、厚板材120の板厚に応じてその都度当て板124を用意しなければならず、工程上煩雑となる。
【0008】
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、重ね合わせた2枚以上の板材と薄板材間の抵抗溶接を可及的に確実に行うための抵抗溶接方法及び溶接構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の抵抗溶接方法は、重ね合わせた2枚以上の板材上に前記各板材よりも板厚が小さい薄板材を載置し、一対の電極で抵抗溶接する抵抗溶接方法において、前記薄板材上に溶接補助材を載置し、一方の電極を前記溶接補助材に当接し、他方の電極を前記2枚以上の板材の最下部の板材の下面に当接し、前記一方と他方の電極で、前記2枚以上の板材と前記薄板材とを抵抗溶接することを特徴とする。
【0010】
これにより、薄板材と板材との接触面における電流密度を高めてジュール熱の発生を促進し、薄板材と板材との抵抗溶接を確実に行うことができる。
【0011】
この場合、前記2枚以上の板材と前記薄板材との抵抗溶接完了時に、前記溶接補助材の上面の面積を、前記一方の電極の先端部の面積以下にすることにより、前記溶接補助材を前記薄板材内に押し込むことができる。このため、薄板材と板材との抵抗溶接をさらに確実に行うことができる。
【0012】
また、他の本発明の溶接構造体は、重ね合わせた2枚以上の板材と、前記各板材よりも板厚が小さい薄板材とを備え、前記板材上に載置された前記薄板材と、前記板材とが抵抗溶接された溶接構造体において、前記薄板材上に形成された凹みに溶接補助材の少なくとも一部が載置されていることを特徴とする。
【0013】
前記薄板材上に形成された凹みに溶接補助材の少なくとも一部を載置することにより、薄板材と板材との接触面における電流密度を高めてジュール熱の発生を促進し、薄板材と板材との抵抗溶接を確実に行うことができる。また、薄板材の上面を平坦にして塗装品質を向上させることが可能になるとともに、美感も維持することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の抵抗溶接方法及び溶接構造体では、電極間の通電を、溶接補強材を介して薄板材及び2枚以上の重ね合わせた板材に対して行うことにより、薄板材の温度低下と、電流の拡散を防ぎ、薄板材と板材との接触面における電流密度を高めてジュール熱の発生を促進し、これによって薄板材と板材との抵抗溶接を確実に行うことが可能となる。また、薄板材の上面を平坦にして塗装品質を向上させることが可能になるとともに、美感も維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図1A〜図1Eは、溶接構造体10の抵抗溶接工程の説明図であり、図2Aは、溶接構造体10の概略斜視図であり、図2Bは、図2AのIIB−IIB線に沿う断面図である。
【0016】
本実施形態において、溶接構造体10を抵抗溶接する際には、まず、重ね合わせた厚板材12、14上に薄板材16を載置し、さらに厚板材14と薄板材16との抵抗溶接を促進させる溶接補助材18を薄板材16の上面20に載置する(図1A参照)。
【0017】
厚板材12、14の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、高張力鋼が好ましい。薄板材16の板厚は、厚板材12、14の板厚よりも薄く、好ましくは厚板材12、14の板厚の半分程度である。また、薄板材16、溶接補助材18の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、軟鋼が好ましい。溶接補助材18の薄板材16上への載置方法は、板材を単に載置する場合に限定されるものではなく、例えば、フィラワイヤを用いてアーク溶接、プラズマ溶接、レーザ溶接等により溶接してもよく、また、特定の材料を溶射やコールドスプレーによって固定してもよい。さらに、溶接補助材18の上面19の面積は、溶接補助材18が薄板材16に圧入される際に薄板材16に形成される凹み21に溶接補助材18が引きずり込まれて縮小する場合もある。すなわち、溶接補助材18を薄板材16に載置したときの前記上面19の面積は、電極(一方の電極)22の先端部24の面積よりも大きくても小さくてもよいが、抵抗溶接完了時の前記上面19の面積は、前記先端部24の面積以下になるように定められる。
【0018】
次に、溶接補助材18に電極22の先端部24を当接させ、薄板材16が載置されていない側の面である厚板材12の下面26に電極(他方の電極)28の先端部30を当接させる(図1B参照)。次いで、電極22と28とを互いに接近する方向に押圧させるとともに、図示しない電源から電極22、28に電流を供給し、溶接補助材18、薄板材16、厚板材14、12の順に電極22から電極28の方向に電流を通電させる。
【0019】
電極22の内部には冷却水が循環しているために、この冷却水による冷却効果は、溶接補助材18を介して薄板材16に伝わり、先端部24からの距離が近い接触面ほど、その温度が低下する。従って、薄板材16の上面20と溶接補助材18との接触面36、厚板材14と薄板材16との接触面34、厚板材12と厚板材14との接触面32との順で接触面の温度が高くなるので、接触面32の近傍からナゲット38の生成が始まる(図1C参照)。また、電極22の押圧力によって、溶接補助材18の薄板材16への圧入も始まる。すなわち、溶接補助材18を薄板材16へ押し込むことができる。
【0020】
さらに、電極22、28による押圧、電流の通電を続けると、ナゲット38は接触面34まで成長するとともに、溶接補助材18の薄板材16への圧入も進む(図1D参照)。
【0021】
電極22、28による押圧と、電流の通電を所定時間続けると、ナゲット38が接触面34を超えて薄板材16内まで成長することにより厚板材12、14、薄板材16が一体化されて抵抗溶接が完了する(図1E参照)。そこで、溶接補助材18から電極22を離間させ、厚板材12の下面26から電極28を離間させることにより溶接構造体10が得られる(図2A参照)。
【0022】
本実施形態によれば、溶接構造体10の抵抗溶接工程では、電極22の先端部24を薄板材16に直接当接させずに、溶接補助材18に当接させ、先端部24と接触面34とを薄板材16の板厚に加えて、溶接補助材18の板厚分だけ離間させることにより、接触面34に対する電極22内を循環する冷却水による冷却効果が緩和される。その結果、接触面32の近傍から形成が始まったナゲット38の成長を接触面34で妨げずに継続させることが可能となり、厚板材14と薄板材16との抵抗溶接を確実にすることができる。また、電極22から薄板材16への通電を電極22の先端部24の面積より小さい面積である溶接補助材18を介して行うことにより電流の拡散を防ぎ、接触面34における電流密度を高めてジュール熱の発生を促進して厚板材14と薄板材16との抵抗溶接を確実にすることができる(図2B参照)。
【0023】
なお、上記実施形態では、厚板材12、14と2枚の厚板材を重ね合わせていたが、枚数は特に限定されるものではなく、3枚以上の厚板材を重ね合わせてもよい。かかる場合には、最下部の厚板材に電極28を当接することとなる。
【0024】
また、溶接補助材18を薄板材16上に載置するときに溶接補助材18が薄板材16に圧入され形成される凹み21に溶接補助材18が引きずり込まれて縮小すること考慮して溶接補助材18の上面19の面積を定めて、電極22で圧接して溶接補助材18を薄板材16内に圧入することにより、抵抗溶接完了時に溶接補助材18は薄板材16に押し込まれ、薄板材16の上面20を平坦にして塗装品質を向上させることができるとともに、美感も維持することができる。
【0025】
さらに、図2Bでは、溶接補助材18は溶融固化していないが、薄板材16の板厚や材質に対して、溶接補助材18の板厚や材質を選択することにより接触面36を超えてナゲット38を成長させて、薄板材16と溶接補助材18間を溶接することも可能である。薄板材16と溶接補助材18間を溶接することにより、溶接補助材18が薄板材16から欠落するのを確実に防ぐことができる。
【0026】
なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】図1A〜図1Eは、本発明の実施形態の溶接構造体の抵抗溶接工程の説明図である。
【図2】図2Aは、本発明の実施形態の溶接構造体の概略斜視図であり、図2Bは、図2AのIIB−IIB線に沿う断面図である。
【図3】図3A、図3Bは、従来の溶接構造体の抵抗溶接の説明図である。
【符号の説明】
【0028】
10…溶接構造体
12、14、100、102、120…厚板材
16、104、112、114…薄板材
18…溶接補助材 19、20…上面
21…凹み
22、28、108、110、126、128…電極
24、30…先端部 26…下面
32、34、36…接触面 38…ナゲット
106、122…ワーク 116…樹脂材
118…複合部材 124…当て板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
重ね合わせた2枚以上の板材上に前記各板材よりも板厚が小さい薄板材を載置し、一対の電極で抵抗溶接する抵抗溶接方法において、
前記薄板材上に溶接補助材を載置し、
一方の電極を前記溶接補助材に当接し、他方の電極を前記2枚以上の板材の最下部の板材の下面に当接し、
前記一方と他方の電極で、前記2枚以上の板材と前記薄板材とを抵抗溶接する
ことを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項2】
請求項1記載の抵抗溶接方法において、
前記2枚以上の板材と前記薄板材との抵抗溶接完了時に、前記溶接補助材の上面の面積は、前記一方の電極の先端部の面積以下である
ことを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項3】
重ね合わせた2枚以上の板材と、前記各板材よりも板厚が小さい薄板材とを備え、前記板材上に載置された前記薄板材と、前記板材とが抵抗溶接された溶接構造体において、
前記薄板材上に形成された凹みに溶接補助材の少なくとも一部が載置されている
ことを特徴とする溶接構造体。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−291827(P2009−291827A)
【公開日】平成21年12月17日(2009.12.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−149645(P2008−149645)
【出願日】平成20年6月6日(2008.6.6)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】