JPH0585269B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は点溶接法、詳しくは亜鉛めつき鋼板の
溶接性及び作業性を改善した点溶接法に関する。

［従来の技術］ 鋼板の少なくとも一面に亜鉛を主体とするめつ
きが施された亜鉛めつき鋼板は、自動車や洗濯機
のボデイ用材料として広く使用されている。この
亜鉛めつき鋼板は点溶接、プロジエクシヨン溶
接、シーム溶接等の重ね抵抗溶接によつて接合さ
れるのが普通であるが、めつき層を有しない裸鋼
板に比較して亜鉛めつき鋼板は溶接性に難があ
る。これは、亜鉛の電気抵抗が比較的小さく、し
かも軟弱であることから、互いに接合されるべき
亜鉛めつき鋼板同士が押しつけられたときのなじ
み性が良好なため、合せ面の接触電気抵抗が小さ
くなつて十分な発熱が得られないからである。そ
のため、例えば亜鉛めつき鋼板の点溶接では通常
の鋼板に比較して溶接電流を25〜50％、溶接時間
を50〜100％それぞれ大きく設定するのが普通で
あり、必然的に電力の消費が増大する。しかも溶
接により形成されるナゲツトの大きさが一定せ
ず、溶接強度が不安定となるとともに、電極と鋼
板との接触面における発熱が多くなつて電極の損
耗が激しく、また、電極に付着した亜鉛の排除作
業も頻繁に行なわなければらず、生産性の低下に
加えてコストの増大が避けがたい。

亜鉛めつき鋼板の耐食性は主として亜鉛の犠牲
腐食作用によるものであるため、耐食性を高める
上ではめつき層を厚くすることが望ましいのであ
るが、この場合には、上記の傾向が助長されて一
層溶接性が劣化する。

そのため、自動車ボデイ用材料について言え
ば、路面に融雪剤が撒かれる北米や北欧向けを除
いては、耐食性を犠牲にしてでもできる限り亜鉛
の被着量の少ない鋼板に需要が傾いているのが実
情であり、また、比較的薄いめつき層で良好な耐
食性が得られるように改善された、合金化亜鉛め
つき鋼板、亜鉛系合金めつき位鋼板、多層亜鉛め
つき鋼板も使用されている。

このように、めつき層が比較的薄い亜鉛めつき
鋼板では、溶接性に幾分良化の傾向がみられるも
のの、めつき層を有しない裸鋼板に比較すれば未
だ十分でなく、一層の改善が望まれているのが現
状であり、とくに高度の耐食性を要求される北米
や北欧向けの自動車ボデイに用いられる亜鉛被着
量の多い鋼板においては、溶接性の改善が強く求
められている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の問題に鑑み本発明者等は、さきに亜鉛よ
りも高融点の粒体を混在させた難導電性の粘稠物
を、あらかじめ継手合せ面の接合界域に介装させ
て行なう抵抗溶接法（点溶接法）を提案し、同法
によつて板間抵抗を増大させる粒体を散逸させる
ことなく継手合せ面に被着させることを可能とし
た。

しかしながら、流動性を有する粘稠物の所定量
を求める接合界域に精度よく被着させることはか
なり難しく、従つて安定化した粘稠物の被着範囲
が形成されるナゲツト径よりはみ出すことが多く
なるほか、被着させる継手面を水平に保つために
作業姿勢にも自ずから制限を生じる。

そしてこのように粒体混在粘稠物の被着範囲が
ナゲツトを越えて拡大されると、溶接後ナゲツト
の周囲に残留した粒体の噛み込みによる間隙つま
り継手の歪が誘起し、しかも余剰粘稠物の一部は
溶接時の加圧力によつて継手の端部から飛散する
といつた不具合も伴う。

本発明は、継手合せ面の形成ナゲツトと対応す
る領域に、板間抵抗を増大させる粒体群を精度よ
く介在させ、同時に溶接性の更なる向上を図るこ
とを解決すべき技術課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題解決のため、亜鉛めつき鋼板
の点溶接に先立ち、継手合せ面の形成ナゲツトと
対応する領域に介在させた亜鉛よりも高融点の難
導電性粒体群と、該粒体群を保持し、かつ該粒体
群の周囲に拡張域をもつ導電性薄膜とを重積させ
るという技術手段を講じている。

上記粒体群としては亜鉛よりも高い融点をもつ
セラミツクス粒を使用することもできるが、溶接
後ナゲツトに融合される程度の融点をもつ例えば
マンガンケイ化物等を用いることがより好適であ
り、接合界域における合せ面の密着を妨害して抵
抗の増大に過不足なく機能する空隙を確保するた
めには、該粒体群の粒径は30〜500μm程度とする
ことが望ましい。

上記導電性薄膜としては例えば導電剤を添加し
たプラスチツクフイルムが好ましく、上記粒体群
は該フイルム自体の接着特性若しくは押捺された
接着剤によつて該フイルムの所要領域に保持さ
れ、該フイルムは保持された粒体群の周囲に環状
の拡張域を備えている。そして該フイルムは上記
接着特性又はその背面に塗布された接着剤によつ
て継手合せ面の必要箇所に貼着される。なお、上
記導電性薄膜の拡張域にさらに粒体群を囲包する
難導電性薄膜を重装させ、該拡張域を抵抗体とし
て作用させることにより電流の集中化を図ること
もできる。

なお、上記粒体群の介在により接合界域におけ
る通電が必要以上に妨げられるか、又は不規則に
なることを考慮すれば、該粒体群に適量の導電性
粉末、例えばNi、Zn等を添加するようにしても
よい。

本発明は、全ての亜鉛めつき鋼板に適用するこ
とが可能である。すなわち、通常の両面若しくは
片面亜鉛めつき鋼板はもとより、亜鉛めつき層を
Fe−Zn合金化処理して塗料との密着性、抵抗溶
接性を改善した合金化亜鉛めつき鋼板、亜鉛めつ
き鋼板の耐食性向上を目的として合金元素を添加
したZn−Ni、Zn−Co−Cr、Zn−Al−Sn系等の
合金めつき鋼板、耐食性の向上のみならず、溶接
性やプレス成形性なほどを改善したZn／Mn系、
Zn／Ni系などの多層亜鉛めつき鋼板等に本発明
を適用することが可能である。

［発明の効果］ 本発明に係る点溶接法は接合すべき２枚の亜鉛
めつき鋼板の合せ面にその密着を妨害する粒体を
介在させて行なうものであり、これによつて接合
界域の電気抵抗が増大するため、低電流及び短い
時間で溶接することができる。従つて電極と鋼板
との接触面における温度上昇が少なく、電極の消
耗が低減して安定した溶接作業を行なうことが可
能となる。同じ理由で点溶接部表面に生ずる圧痕
部における亜鉛層の消失が少なく、防錆性能の低
下をも回避し得る。

また、発熱が継手合せ面の限られた部分に集中
する結果ナゲツト厚さ及び熱影響域が小さくな
り、溶接に伴うへこみや変形の発生も少なくなる
ため、溶接部の強度低下が抑えられる。同じ理由
で合せ面以外の部位にナゲツトが形成され難くな
る。比較的薄い板と厚い板とを点溶接する場合に
は、厚い板の厚さ方向の中間部にナゲツトが形成
され、必要とする合せ面に形成されないことがあ
るが、粒体の介在によつて合せ面の電気抵抗が増
大する結果、このような事態の発生は巧みに回避
し得る。

しかも上記電流の低減によつて電力消費が少な
くて済む効果が得られることが勿論であるが、溶
接時間も短縮されて溶接作業の効率が向上し、さ
らにチリや爆飛の発生を回避しつつ適正なナゲツ
トを形成し得る適正電流値範囲が広くなるので、
溶接条件の管理も容易となつて不良率が低下する
という効果も得られる。

とくに本発明方法では、継手の密着を妨害する
粒体群が形成ナゲツトと対応する領域に局限され
て導電性薄膜上に安定して保持され、該導電性薄
膜は周囲の拡張域を利用して粒体群を乱すことな
く簡便に必要箇所に貼着しうるので、ナゲツト周
囲に介在する余剰粒体の噛み込みや飛散に伴う不
具合を完全に一掃でき、しかも継手合せ面に対す
る上記薄膜の貼着に際しても全く随意の作業姿勢
でこれを行なうことができる。

さらにナゲツト径を越えて拡張した主として有
機物からなる導電性薄膜は比較的低で気化膨張
し、溶融したナゲツト内への空気の流入を阻止す
るとともに、次いで溶融気化した亜鉛を巧みに外
部へ排出するため、これが板間抵抗の増大に一層
効果的に作用する。なお、粒体群として適切な融
点をもつ上記マンガンケイ化物等を採用すれば粒
体群は溶接中に融解して該粒体群の残留を全くみ
ない極めて安定したナゲツトを得ることができ、
しかもナゲツト中に溶融したマンガン、ケイ素
は、共に合金元素としてナゲツトの脱酸などに効
果的に作用する。また、上記導電性薄膜の拡張域
に粒体群を包囲する難導電性薄膜を重装したもの
では、該拡張域が通電初期に抵抗体として働き、
電流が加圧力の高い電極中心部すなわちナゲツト
形成領域に集中してナゲツトの早期形成を助勢す
る。

実施例 導電剤として黒鉛の添加されたポリエチレンよ
りなり、厚さ20μm、直径８mmの片面接着フイル
ムを剥離紙上に貼着しておき、該フイルム上面中
心部の形成ナゲツト径（約3.5mm）に相当する領
域に接着剤を押捺する。次いで該フイルム上に平
均粒径100μmのAl₂O₃粒体を散布して、これを接
着剤押捺領域に被着させる。

実施例 導電剤として黒鉛の添加されたポリビニールア
ルコールよりなり、厚さ20μm、直径８mmの自己
接着性を有するフイルムを剥離紙上に貼着してお
き、該フイルム上面に厚さ10μm、外径８mm、内
径3.5mmの環状に形成されたポリエチレンフイル
ムを整合させて貼着する。次いで重装させた該フ
イルム上に平均粒径100μmのMnSi₂粒体を散布し
て、これを露出した3.5mm直径のポリビニールア
ルコールフイルムの上面に被着させる。

実施例 板厚0.8mmの軟鋼板の両面にドブ漬法によつて
それぞれ１m²当り60ｇの亜鉛めつき層が形成され
た、溶融亜鉛めつき鋼板を重ねて点溶接を行なう
に先立ち、上記実施例又は実施例で作成した
抵抗増大要素を剥離紙から剥ぎ取つて継手合せ面
の接合界域に貼着し、しかるのち下記の条件で点
溶接試験を行つた。

使用電極直径 ：16mm（先端直径６mm） 加圧力 ：200Kgｆ 溶接電流設定値：８〜13KA 通電時間 ：２サイクル 実験結果を第１図に示す。

第１図のグラフは横軸を設定電流値、縦軸を形
成されたナゲツト径として示したもので、図中丸
印及び角印はそれぞれ実施例及び実施例の抵
抗増大要素を使用した結果であり、同黒丸印は比
較のために併記した抵抗増大要素を用いない通常
溶接法の結果である。

同図から明らかなように、継手合せ面の接合界
域に抵抗増大要素を介在させた場合は、通常の溶
接の場合よりも低い設定電流でナゲツトが形成さ
れる。これは通電初期、詳しくは亜鉛層の溶融気
化に基づく急激な抵抗値の高まりによつて接合界
域の発熱量が著しく増大するためである。なお、
角印すなわち実施例の抵抗増大要素を使用した
ものが一層良好な値を示しているのは、上述した
粒体群の周囲に設けた難導電性薄膜が抵抗体とし
て作用し、ナゲツト形成領域に効果的な電流の集
中をみるからであると推測される。

次に本発明方法の特質を第２図を参照してさら
に詳しく説明すると、１０は両面に亜鉛１０ａの
被着された亜鉛めつき鋼板からなる継手であつ
て、該継手１０の合せ面の接合界域に介在させる
粒体群１２は、あらかじめその所要量が導電性薄
膜１４の中心部で、形成されるナゲツトと対応す
る領域にのみ被着されているので、該導電性薄膜
１４を手操作で又は別途機械的な手法を借りて一
方の継手１０の合せ面上に貼着するだけで、接合
界域に抵抗の増大に過不足なく機能する空隙１６
が確保される。継手１０を電極１８で加圧して溶
接する際、粒体群１２の継手１０への食い込み及
び同継手１０の撓みにより、導電性薄膜１４を介
して継手１０相互に部分的な接触が起り電流が流
れる。

そして該導電性薄膜１４は通電初期の比較的低
温のうちに気化膨張してナゲツト内への空気の流
入を阻止する一方、次いで溶融気化した亜鉛１０
を巧みに外部へ排出する。このように亜鉛１０ａ
が排除されると粒体群１２の接触妨害作用が顕著
となつて接合界域の電気抵抗は急速に高くなり、
同部に激しい発熱を誘起する。その結果継手１０
の合せ面に沿つた溶融が進行して薄いナゲツトが
形成される。ナゲツトの形成が進むにつれて抵抗
値は低下する。

第３図は第２図に示す導電性薄膜１４の粒体群
１２被着領域を越えて設けられた拡張域１４ａ
に、さらに粒体群１２を囲包する難導電性薄膜２
０を重装させたもので、該難導電性薄膜２０はナ
ゲツト形成領域の周囲に抵抗体壁を形成して通電
初期の電流を電極中心部に集中させ、ナゲツトの
早期形成を助勢するという役割を果たしている。

これに対し通常の継手の場合では、継手を重ね
たときの亜鉛同士のなじみ性が良好なために電気
抵抗が小さく、従つて通電初期は発熱量が少なく
なつてナゲツトが形成されない。通電時間が長く
なると、いわゆる体積抵抗によつて継手の広い範
囲にわたつて温度が上昇する。継手の温度が高く
なれば付随的に抵抗値も高くなり、これにより発
熱量の増大も加わつて、遂には継手の一部が溶融
しナゲツトが形成される。なお、このようにして
ナゲツトが形成されるとき、継手は広い範囲にわ
たつて高温となつているため、僅かな電流値の変
動によつてもチリが起り易い状態にあり、また、
比較的厚いナゲツトが形成される。

上述したように、本発明方法によつて形成され
るナゲツトはこれとは対照的に薄く、従つてその
総容積が小さいことは、それだけ接合に要する熱
エネルギーが少なくてすむことを示している。さ
らに加熱範囲が狭いことは、溶接中の変形、在留
応力並びに継手の変質部が小さくなり、この点か
らも優れた溶接部といえる。

一方、電極１８と継手１０との接触面における
電気抵抗及び熱電導は、通常の点溶接方法による
場合と本発明方法による場合とでとくに変わると
ころはないが、本発明方法では少ない電流で、又
は同じ電流でも短い時間に溶接が完了するので、
結果として電極１８と接触するめつき層の温度は
通常の場合と比べて一段と低くなり、従つて電極
１８と接触した部分での継手１０の亜鉛消失量が
少なく耐食性が向上するうえ、電極１８の損耗も
低減する。

なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲で
種々の変形、改良を施した態様で実施しうるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の実験結果を示すグラ
フ、第２図及び第３図は本発明の実施例及び
の抵抗増大要素を使用した継手接合部を模式的に
示した説明図である。 １０…継手、１２…粒体群、１４…導電性薄
膜、１４ａ…拡張域、１８…電極、２０…難導電
性薄膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 継手合せ面の形成ナゲツトと対応する領域に
   介在させた亜鉛よりも高融点の難導電性粒体群
   と、該粒体群を保持し、かつ該粒体群の周囲に拡
   張域をもつ導電性薄膜とを重積させて行うことを
   特徴とする亜鉛めつき鋼板の点溶接法。 ２ 上記導電性薄膜の拡張域に上記粒体群を囲包
   する難導電性薄膜を重装させたことを特徴とする
   請求項１記載の点溶接法。 ３ 上記粒体群は形成されるナゲツトに融合する
   ものである請求項１又は請求項２記載の点溶接
   法。