JPH0484679A - 金属ワーク同士の抵抗溶接方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばエンジンバルブの軸端に、異種金属チ
ップ材を、プロジェクション溶接等により溶接する方法
及び装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関用エンジンバルブの軸端面には、バルブの開閉
に伴なう大きな繰返し荷重が作用するため、高周波焼入
れ等により硬度を高めて、耐摩耗性を向上させている。

エンジンバルブ、特に排気バルブには、高い高温強度が
要求されるため、その材料にオーステナイト系の耐熱鋼
、例えばＳ　［Ｉ　Ｈ４３６が多く用いられている。

オーステナイト系の耐熱鋼は、焼入性がないた暑 め、熱処理により所望の硬度を得ることが難しく、その
ため、焼入性を有するマルテンサイト系の耐熱鋼、例え
ばＳ　Ｕ　１１３．５ＬＩＩＩＩＩ等のチップ材詮、軸
端に溶接して使用されることが多い。

このチップ材の溶接には、通常、プロジェクション溶接
装置が用いられる。

すなわち、プロジェクション溶接装置におけるベース上
に載置した下部電極にチップ材を嵌挿するとともに、上
部電極により把持したエンジンバルブの下端面を、チッ
プ材の上面に当接させ１両者間に高電流を流しつつ、上
方より押圧することにより溶着するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

最近の自動車用エンジンは、過給機を装着したり、多弁
機構を採用するなど、高速、高回転、高出力化の傾向に
あり、それに伴ない、チップ溶接弁には、高い溶接強度
が要求されるようになってきている。

溶接強度は、エンジンバルブとチップ材との溶着面積に
左右され、溶着面積が大きい程、溶接部のせん断荷重が
大となって、溶接強度は増す。

しかし、上述した従来の方法のように、単に双方の部組
間に一定の電流を流して溶接したのみでは、溶着面積を
ある面積（軸径のほぼ８０％）以上に拡大することは皿
しく、かつ、溶着面積にバラツキが生しることかある。

この問題を解決するためには、溶接電流を増加させて、
溶接面積を拡大することも考えられるが、このようにす
ると、溶接部が外方に膨らんで大径となり、その部分を
後加工により修正しなけ九ばならないという新たな問題
が生しる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、その目的とするところは、簡単な手段により溶着面積
の拡大が図れ、もって、高い溶接強度が得られるように
した、金属ワークピース（以下金属ワークと言う。）同
士の抵抗溶接方法及びその装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

」二記目的を達成するため、本発明の方法は、２個の金
属ワーク（９）（＋２）における一方を下部電極一 （３）に、かつ他方を上部電極（１０）にそれぞれ支持
し、互いに対向する端面同士を圧接させつつ、両電極（
３）（１０）間に通電して両ワーク（９）（１２）を溶
着さぜる抵抗溶接方法において、前記画電極（３）（１
０）間に通電を開始するまでの工程の途中に、両金属ワ
ーク（９）（１２）における少なくともいずれか一方の
端面にオイル（１６）を滴下する工程を含むことを特徴
としている。

また、」二記方法に用いる装置は、２個の金属ワーク（
９）（１２）の一方を支持する下部電極（３）と、他方
の金属ワークを、前記一方のワークと対向させて支持す
る上部電極（１０）と、両金属ワーク（９）（１２）同
士を相対的に押圧することにより、互いの端面同士を圧
接させる押圧手段（７）と、前記両金属ワーク（９）（
１２）における少なくともいずれか一方の端面にオイル
（＋６）を滴下するオイル滴下装置（１３）とを備えて
なるものである。

〔作　用〕

オイル滴下装置（１３）より滴下されたオイルが、金属
ワーク（９）又は（＋２）の端面に空気との遮断層を形
成するため、両電極（３）（１０）間に通電して、金属
ワーク（９）（１２）同士が加熱されても、その端面に
酸化膜の形成されるのが防止される。

その結果、両電極（３）（１０）間を溶接電流が抵抗な
く流れ、互いの接触面を効果的に加熱する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の抵抗溶接装置、すなわちプロジェク
ション溶接装置の要部を示すもので、ペース（１）上に
載置された受台（２）には、下部電極（３）が固着され
、さらにその−上面には、−に血中央部に有底の凹孔（
４ａ）を有するチップ受け（／４）が、一体的に固着さ
れている。

ベース（１）の両側方に立設された昇降可能なコラム（
５）（５）の上端には、支持板（６）が載置され、かつ
支持板（６）の上面には、押圧手段である油圧シリンダ
装置（７）が、ピストンロッド（７ａ）を下向きに突出
して載置されている。

ビス１−ンロッド（７ａ）の下端面には、絶縁材料が＝
６ らなる加圧ヘッド（８）が、その中心軸線が前記チップ
受り（４）の中心軸線と整合するようにして、着脱可能
に固着されている。

加圧ヘラ１〜（８）とチップ受け（４）との間のほぼ中
間部には、金属ワークであるエンジンバルブ（９）の軸
部（９ｂ）を把持するための固定把持片（ｌｏａ）と可
動把持片（Ｊｏｂ）とからなる上部電極（１０）が、図
示しない支持体に開閉自在として取付けられている。

（１］）は、ワーク搬送装置で、図示しないパーツフィ
ーダより１個ずつ送り出されたチップ材（１２）を把持
して、前記チップ受け（４）の凹孔（４ａ）内に自動的
に嵌挿するものである。

（１３）は、ワーク搬送装＄ｆ（Ｉ１）の移動軌跡の上
方適所に設けたオイル滴下装置で、その上方に設けたオ
イル貯留器（１４）に、給油管（１５）をもって接続さ
れている。

次に、」二記実施例のプロジェクション溶接装置を用い
て、エンジンバルブ（９）の軸端にチップ月（１２）を
溶接する際の要領について説明する。

なお、この実施例においては、エンジンバルブ（９）の
材料として、オーステナイト系の耐熱鋼（ＳＵＨ３６）
を、またチップ材（１２）として、マルテンサイ１へ系
の耐熱鋼（ＳＵＩＩ：（）をそれぞれ用いる。

まず、図示しないワークフィン力により把持して搬送さ
れてきたエンジンバルブ（９）を、上部電極（１０）に
おける両把持片（］０ａ）（］Ｏｂ）が、軸部（９ｂ）
を下向きとして把持する。

ついで、ワーク搬送装置（１］）により把持搬送されて
きた、上面が円錐状をなすチップ＋、Ｉ（１２）が、チ
ップ受け（４）における凹孔（４ａ）内に嵌挿される。

この際、凹孔（４ａ）内に嵌挿されたチップ材（１２）
の表面は、ワーク搬送装［（Ｉ１）が、チップ材（１２
）を把持した状態で所定位置に待機しているときに、オ
イル滴下装置１ｆｔ（１３）より滴下された、例えば灯
油（１６）等のオイルの被膜により、覆われた状態とな
っている。

ついで、ピストンロンド（７ａ）を伸長させて、加圧ヘ
ッド（８）を下降させ、エンジンバルブ（９）を、その
下端面がチップ材（１２）の上端に当接するまで押し］
〜げたのぢ、上部電極（１０）と下部電極（３）との間
に溶接電流を流しつつ、ビス１〜ンロツド（７ａ）を所
定のストロークだけ伸長させて、エンジンバルブ（９）
を加圧すると、チップ材（＋２）は、エンジンバルブ（
９）の軸端面に溶着される。

第２図（Ａ）〜（Ｄ）は、エンジンバルブ（９）とチッ
プ月（１２）との溶着過程を順に略示するもので、（ハ
）及び（Ｂ）図に示すように、エンジンバルブ（９）の
下端面がチップ＋Ｊ（１２）の頂端に当接した直後の溶
接初期状態では、電流（１）の密度が比較的高く、互い
の当接部は瞬時に加熱溶融されるため、溶着速度及び溶
着性は高い。

しかし、（Ｃ）及び（Ｄ）図に示すように、溶接後期に
移行すると、しだいに電流（１）の密度が和となって、
加熱溶融に必要な加熱エネルギが小さくなるため、溶着
性は悪くなる。

その結果、互いの接合面の外周縁部に、（ｒ））図に示
すような未溶着部（Ｓ）が残存し、その全溶着面積が減
少する。

しかしながら、−１−述したように、チップ材（１２）
の表面に灯油（１６）を滴下し、オイルの被膜（○）を
形成した状態で溶接を行なうと、溶着面積は、従来より
も約１０％拡大し、軸径の面積のほぼ９０％まで高めう
ろことが実験により確認され、しかも高い再現性を有す
ることが実証された。

また、溶着面積が拡大した結果、溶接部分のせん断荷重
は、軸径を８ＩＩＩ１１とした場合の従来の値が約］、
、７２０ｋｇであるのに対し、本発明では、約２，２２
０−まで」二昇することが、実験により確認された。

溶着面積が拡大する理由の一つとしては、オイルの被膜
（○）による空気との遮断層の形成が考えられる。

すなわち、チップ材（］２）が高温に加熱されると、通
常、空気に触れている部分の表面に酸化膜が形成される
が、チップ材（１２）の表面がオイルの被膜（０）によ
り覆われていると、空気との遮断層が形成されて酸化膜
が形成しにくくなる。その結果、電流密度（１）が粗と
なる溶接後期において、互いの接合部の周縁部に、酸化
膜による通電障害が発生するのが防止され、その部分の
熱エネルギが増−］Ｏ 大して、効果的に加熱溶融されるためと思われる。

この外の理由として、被膜（０）の一部又は全部が溶接
熱により燃焼し、その際、周囲の酸素を奪うことにより
、酸化膜を形成しにくくすることが考えられる。

本発明は、・上記実施例に限定されるものではなく、種
々の態様をとりうる。

例えば、実施例ではチップ材（１２）側にのみオイル（
１６）を滴下する例について説明したが、その反対に、
エンジンバルブ（９）の軸部（９ｂ）に沿わせて滴Ｆ　
Ｌ、軸端にｄε下させてもよく、また、オイル滴下装置
（Ｊ：３）を別途設けて、チップ材（１２）とエンジン
バルブ（９）の両方に滴下させるようにしてもよい。

オイルとしては、適度の粘性を有するとともに、低揮発
性で、しかも燃焼時に残滓の発生しないものであれば、
灯油以外でもよい。

本発明は、傘部側をオーステナイト系の耐熱鋼、軸端側
をフルテンサイ１〜系の耐熱鋼とする軸溶接弁にも適用
しうるのは勿論のこと、エンジンバルブ以外の抵抗溶接
にも適用しうる。

Ｃ発明の効果〕 本発明によれば、溶接電流を増加させることなく、単に
オイル滴下装置（１３）により、金属ワーク（９）又は
（］２）の端面にオイル（１６）を滴下させるのみの簡
単な手段で、接合部の溶着面積の拡大化が図れ、高い溶
接強度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第」図は、本発明の方法の実施に用いる装置の一例を示
す要部の正面図、 第２図（Ａ）〜（Ｄ）は、溶接過程を順に示す要部の拡
大縦断正面図でる。 （１）ベース （３）下部電極 （４ａ）凹孔 （６）支持板 （７）油圧シリンダ装置（押圧手段） （７ａ）ヒストンロット　　　　　（８）加圧ヘッド（
９）エンジンバルブ（金属ワーク） （２）受台 （４ンチップ受け （５）コラム （９ｂ）軸部 （］Ｏａ）固定把持片 （１１）ワーク搬送装置 （１２）チップ材（金属ワーク） （］　３　）オイル滴下装置 （■５）給油管 （０）オイル被膜 （Ｓ）未溶着部 （１０）上部電極 （＋、Ｏｂ）可動把持片 （１４）オイル貯留器 （１６）灯油 （１）電流 １：３ 第１図 第２図 （Ａ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２個の金属ワークにおける一方を下部電極に、か
   つ他方を上部電極にそれぞれ支持し、互いに対向する端
   面同士を圧接させつつ、両電極間に通電して両ワークを
   溶着させる抵抗溶接方法において、前記両電極間に通電
   を開始するまでの工程の途中に、両金属ワークにおける
   少なくともいずれか一方の端面にオイルを滴下する工程
   を含むことを特徴とする金属ワーク同士の抵抗溶接方法
   。
2. （２）オイルが灯油である請求項（１）記載の金属ワー
   ク同士の抵抗溶接方法。
3. （３）請求項（１）記載の方法の実施に用いる装置であ
   って、２個の金属ワークの一方を支持する下部電極と、 他方の金属ワークを、前記一方のワークと対向させて支
   持する上部電極と、 両金属ワーク同士を相対的に押圧することにより、互い
   の端面同士を圧接させる押圧手段と、前記両金属ワーク
   における少なくともいずれか一方の端面にオイルを滴下
   するオイル滴下装置とを備えることを特徴とする金属ワ
   ーク同士の抵抗溶接装置。