JPH06114565A - 異種金属部材のスポット溶接方法 - Google Patents

異種金属部材のスポット溶接方法

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JPH06114565A
JPH06114565A JP4256067A JP25606792A JPH06114565A JP H06114565 A JPH06114565 A JP H06114565A JP 4256067 A JP4256067 A JP 4256067A JP 25606792 A JP25606792 A JP 25606792A JP H06114565 A JPH06114565 A JP H06114565A
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JP
Japan
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metal members
dissimilar metal
aluminum alloy
spot welding
steel plate
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JP4256067A
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English (en)
Inventor
Masatsune Kondo
正恒 近藤
Hiroshi Nagata
浩 永田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スポット溶接による異種金属部材同士の接合
強度を十分に高める。 【構成】 重ね合わされた異種の金属部材21、22を
電極23、24にて加圧し、この電極23、24間に流
れる電流により異種金属部材のうち低融点側の金属部材
21のみを溶融し、この溶融部21bに振動を付与して
異種の金属部材21、22同士を接合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、異種の金属部材のスポ
ット溶接方法に関し、とくに接合強度を高めることが可
能な異種金属部材のスポット溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スポット溶接は、一般には同種の金属部
材同士を接合する際に用いられているが、異種の金属部
材同士の接合に適用することができれば非常に好都合で
ある。鋼板やアルミニウム合金板は、金属材料のうち最
も多用されているものであり、鋼板とアルミニウム合金
板とのスポット溶接による接合が可能になれば、軽量化
等に著しく寄与することができる。
【0003】アルミニウム合金板と鋼板との接合に関す
る技術文献として、溶接学会論文集第2巻(1984
年)第1号が知られている。ここでは、図3に示すよう
に、重ね合わされたアルミニウム合金板1と鋼板2とを
電極3、4で加圧し、アルミニウム合金板1と鋼板2と
を高電流密度、短時間スポット溶接によって接合する旨
が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋼板と
アルミニウム合金板のような異種金属部材同士の接合に
は、つぎの問題が存在する。
【0005】(1)鋼板とアルミニウム合金板の双方が
溶融する溶接条件で溶接を行うと、接合部分にアルミニ
ウムと鉄とによる脆い金属間化合物(Al3 Fe)が生
成し、十分な接合強度が得られない。
【0006】(2)上述の技術文献に示されているよう
に、短時間通電によりアルミニウム合金のみ溶融させ、
鉄が溶融していない条件で接合するスポット溶接の場合
は、図3に示すように、アルミニウム合金板1の溶融部
1aは溶融によって表面の酸化物層5が消滅するが、溶
融部1aは鋼板2の表面の酸化物6と接触することにな
るので、純金属面同士の接触が行われず、十分な接合強
度が得られない。
【0007】本発明は、上記の問題に着目し、異種金属
部材であっても接合強度を十分に高めることが可能なス
ポット溶接方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る異種金属部材のスポット溶接方法は、重
ね合わされた異種の金属部材を電極にて加圧し、該電極
間に流れる電流により前記異種金属部材のうち低融点側
の金属部材のみを溶融し、該溶融部に振動を付与して異
種の金属部材同士を接合する方法からなる。
【0009】
【作用】このように構成された異種金属部材のスポット
溶接方法においては、低融点側の金属部材のみが溶融さ
れる。この溶融部には振動が付与されるので、溶接界面
が相対運動し、高融点側の金属の表面の酸化物層が破壊
され、酸化物層に亀裂を生じさせることができる。その
ため、低融点側の金属部材の溶融部を高融点側の金属部
材の酸化されていない純金属面に接触させることが可能
となり、異種金属部材同士の接合力が高められる。
【0010】
【実施例】以下に、本発明に係る異種金属部材のスポッ
ト溶接方法の望ましい実施例を、図面を参照して説明す
る。
【0011】図1および図2は、本発明の一実施例を示
しており、とくにアルミニウム合金板と鋼板との接合に
適用した場合を示している。まず、本発明を実施するた
めのスポット溶接装置について説明する。図1におい
て、21は金属部材としてのアルミニウム合金板を示し
ており、22はアルミニウム合金板21よりも高融点金
属部材である鋼板を示している。アルミニウム合金板2
1と鋼板22は重ね合わされており、鋼板22が上に位
置している。アルミニウム合金板21および鋼板22の
表面には、酸化物層21a、22aがそれぞれ形成され
ている。
【0012】鋼板22の上方には電極23が配置されて
おり、アルミニウム合金板21の下方には電極24が配
置されている。電極23は、図示されない加圧手段によ
って軸方向に移動可能となっている。電極23、24に
は、溶接トランス25が接続されている。溶接トランス
25には、電流、溶接時間を制御するタイマ制御装置
(図示略)が接続されている。本実施例では溶接電源と
して交流電源を用いているが、直流電源(コンデンサ放
電を含む)を用いた構成であってもよい。
【0013】一方の電極23には、超音波振動子27が
連結されている。超音波振動子27は、周知の通り制御
回路部28に流れる高い周波数の電流によって振動する
ものであり、制御回路部28の調整により振動数および
振幅が可変されるようになっている。電極23は、超音
波振動子27を振動させることにより、鋼板22および
アルミニウム合金板21に対して平行となる矢印A方向
に振動するようになっている。
【0014】つぎに、上記のアルミニウム合金板と鋼板
のスポット溶接方法の手順およびその作用について説明
する。
【0015】まず、溶接条件を下記のように設定した。 鋼板の材質 SPC28 鋼板の板厚 1.0mm アルミニウム合金板の材質 JIS5182系 アルミニウム合金板の板厚 1.0mm 溶接電源 単相交流60Hz 溶接電流 12〜25KA 通電時間 4〜12サイクル 加圧力 200〜600kg
【0016】アルミニウム合金板21と鋼板22とが重
ね合わされると、図示されない加圧手段によって電極2
3が押し下げられる。電極23が押し下げられると、ア
ルミニウム合金板21と鋼板22は電極23、24によ
って加圧挟持される。つぎに、図示されないタイマ制御
装置によって溶接トランス25に電流が流され、これに
より電極23、24を介してアルミニウム合金板21と
鋼板22に溶接電流が流される。
【0017】溶接電流が流されると、接触抵抗によるジ
ュール熱によってアルミニウム合金板21と鋼板22と
の接触部が加熱される。ここで、溶接条件を上記のよう
に設定したことにより、鋼板22は溶融せずアルミニウ
ム合金板21のみが溶融を開始する。アルミニウム合金
板21が十分溶融した後(通電時間経過後)は、超音波
振動子27が振動を開始し、電極23が矢印A方向に振
動する。
【0018】超音波振動子27による溶融部21bへの
振動付与条件は、つぎの通りに設定した。 振動周波数 15KHz 振幅 35μ 振動時間 0.05〜0.1秒
【0019】電極23が矢印A方向に振動すると、電極
23の振動が鋼板22を介してアルミニウム合金板21
に伝達され、アルミニウム合金板21の溶融部21bが
振動を開始する。そのため、アルミニウム合金板21と
鋼板22の溶接界面が相対運動することになり、鋼板2
2の表面の酸化物層22aに亀裂が生じる。したがっ
て、アルミニウム合金板21の溶融部21bを鋼板22
の酸化されていない純金属面22cに接触させることが
可能となり、アルミニウム合金板21の鋼板22との接
合強度が高められる。
【0020】なお、アルミニウム合金板21と鋼板22
との接合部への入熱が大きくなりすぎると、鋼板22の
溶融によって脆い金属間化合物が形成され、接合力が著
しく低下する。逆に入熱が少なすぎると、アルミニウム
合金板21の接合部を十分に溶融させることができなく
なり、鋼板22との接合面積の減少により接合強度が低
下する。
【0021】アルミニウム合金板21の溶融部21bへ
の振動付与は、上記の設定値よりも過大となると一度接
合した部分が振動によって破壊されるおそれがあり、逆
に過小であると鋼板22の表面の酸化物層22aを十分
に破壊することができなくなる。
【0022】上記の実施例はアルミ合金板21と鋼板2
2との接合の場合を示したが、本発明はこれらの異種金
属の接合に限定されるものではなく、たとえば、Feと
Al、FeとMg、FeとTi、AlとMg、AlとT
i、TiとMgとの接合であってもよい。また、上述の
溶接条件および振動付与条件は一例であり、金属部材の
種類および板厚の変化により適宜設定される。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。
【0024】(1)重ね合わされた異種の金属部材を電
極にて加圧し、この電極間に流れる電流により異種金属
部材のうち低融点側の金属部材のみを溶融し、この溶融
部に振動を付与するようにしたので、溶接界面に相対運
動を生じさせることができ、溶融されない高融点側の金
属部材の表面の酸化物膜を破壊することができる。した
がって、低融点側の金属部材の溶融部を高融点側の金属
部材の酸化されていない純金属面に接触させることが可
能となり、異種金属部材同士の接合力を高めることがで
きる。
【0025】(2)低融点側の金属部材の溶融部に振動
を与えるだけで異種金属部材同士の接合が可能となるの
で、従来のスポット溶接装置に振動発生手段を付与する
だけで対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る異種金属部材のスポッ
ト溶接方法が用いられるスポット溶接装置の概略構成図
である。
【図2】図1の溶接装置による異種金属部材の接合状態
を示す拡大断面図である。
【図3】従来方法による異種金属の接合状態を示す拡大
断面図である。
【符号の説明】
21 金属部材としてのアルミニウム合金板 21a 酸化物層 21b 溶融部 22 金属部材としての鋼板 22a 酸化物層 23 電極 24 電極 25 溶接トランス 27 超音波振動子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重ね合わされた異種の金属部材を電極に
    て加圧し、該電極間に流れる電流により前記異種金属部
    材のうち低融点側の金属部材のみを溶融し、該溶融部に
    振動を付与して異種の金属部材同士を接合することを特
    徴とする異種金属部材のスポット溶接方法。
JP4256067A 1992-09-25 1992-09-25 異種金属部材のスポット溶接方法 Pending JPH06114565A (ja)

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