JPH06122079A - サンドイッチ型制振鋼板の短距離間隔連続スポット溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属粒子を分散させた熱硬化性樹脂を挟持し
たサンドイッチ型制振鋼板に短距離間隔の連続スポット
溶接を施すときに生じる「円周切れ」や「表チリ」等の
溶接欠陥を軽減する溶接法の提案。 【構成】 まず溶接初期に小電流（Ｂ）を所定の時間
（Ａ）通電し、熱硬化性樹脂を軟化して溶接チップ下か
ら排除した後、引続き所定の溶接電流（Ｄ）を通電する
２段階通電法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた振動減衰能を有
する熱硬化性樹脂を挟持させたサンドイッチ型制振鋼板
に短距離間隔の連続スポット溶接を行うに際し、溶接欠
陥発生率が低く、溶接安定性に優れるサンドイッチ型制
振鋼板のスポット溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、様々の分野で静音性や静粛性への
要求が高まってきており、家庭電機製品、自動車および
建築材料への制振鋼板の適用が積極的に進められてい
る。制振鋼板が広く一般的に利用されるのに伴い、通常
の冷延鋼板と同様に扱えることが重要となってきた。

【０００３】ところが、制振鋼板は電気絶縁体である粘
弾性樹脂が挟みこまれているため、そのままでは、スポ
ット溶接を行うことができない。そこで、樹脂の内部に
金属粒子を分散させることにより、直接スポット溶接可
能な制振鋼板が開発された。制振鋼板の溶接性を向上さ
せるためには、金属粒子の平均粒径や配合量等の制振鋼
板の構成を検討する方法以外に、溶接条件を検討する方
法もある。制振鋼板のスポット溶接方法については数多
くの特許が公知であるが、２段通電法を制振鋼板に適用
した例としては、溶接初期に大電流を短時間流して、高
い溶接継手強度を得るという方法が特開平３-86380号公
報に開示されている。しかしながら溶接初期に大電流を
流した場合、溶接欠陥が発生しやすくなり、必ずしも制
振鋼板のスポット溶接性が向上するわけではない。特
に、制振鋼板を短距離間隔で複数箇所溶接するところの
短距離間隔連続スポット溶接においては、この傾向は顕
著である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】実際の製品の加工、組
立工程では、短距離間隔で連続スポット溶接を行うこと
があり、その際、１打点目では溶接欠陥が発生しなかっ
たにもかかわらず、２打点目以降で溶接欠陥が生じるこ
とがある。このとき発生する溶接欠陥としては、制振鋼
板を構成している表皮鋼板が溶接チップの円周に沿って
焼け落ちるいわゆる「円周切れ」と、溶接チップの近傍
の表皮鋼板が溶融、飛散する「表チリ」とがある。いず
れの溶接欠陥も溶接チップの近傍の表皮鋼板が溶融して
いる。溶接欠陥の発生の原因としては、スポット溶接時
に近傍に存在する既溶接点へ溶接電流が分流し、溶接チ
ップの周囲の電流密度が高くなり、表皮鋼板が溶融する
からである。したがって、制振鋼板の短距離間隔の連続
スポット溶接性を向上するためには、スポット溶接過程
の早い段階で、溶接チップ直下の表皮鋼板が直接導通す
ることにより、分流する電流量を減少させることが重要
である。

【０００５】溶融粘度の低い熱可塑性樹脂を用いた制振
鋼板では、スポット溶接過程の早い段階で溶接チップ直
下の樹脂を排除できるため、短距離間隔の連続スポット
溶接性は向上するが、その反面、加工性、耐熱性および
耐食性等に劣る。そこで、本発明は加工性、耐熱性およ
び耐食性等に優れる熱硬化性の樹脂を用いた制振鋼板
で、良好な短距離間隔の連続スポット溶接性が得られる
ようなスポット溶接方法を提供することを目的とするも
のである。

【０００６】即ち、特に熱硬化性樹脂を用いた制振鋼板
においては溶接点における樹脂層の排除が困難であり、
その結果、短距離間隔の連続スポット溶接時に既溶接点
へ長時間分流電流がながれるため、特に円周切れが発生
しやすい。そこで、熱硬化性樹脂を用いた制振鋼板にお
いて、良好な短距離間隔の連続スポット溶接性が得られ
るような溶接方法を、検討する必要がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、２枚の薄鋼板
の間に、金属粒子を分散させた熱硬化性樹脂を挟持させ
たサンドイッチ型制振鋼板に短距離間隔の連続スポット
溶接を施すに際して、まず溶接初期に小電流を所定の時
間通電し、該熱硬化性樹脂を軟化して溶接チップ下から
排除した後、引続き所定の溶接電流を通電することを特
徴とするサンドイッチ型制振鋼板の短距離間隔連続スポ
ット溶接方法であり、より具体的には、溶接初期の小電
流の予備通電時間を予備通電電流値と本通電電流値の比
に対して下記式を満足し、かつ予備通電電流値と本通電
電流値の比が 0.375以上 0.875以下であるサンドイッチ
型制振鋼板の短距離間隔連続スポット溶接方法である。

【０００８】予備通電時間 (sec)≧−0.16×（予備通電
電流値／本通電電流値）＋0.18

【０００９】

【作用】本発明では、制振鋼板の板厚に応じた所定の溶
接電流を所定時間通電する（以下、これを本通電とす
る）前に、前述の溶接電流未満の小電流を適切な時間通
電する（以下、これを予備通電とする）いわゆる２段通
電法を適用することにより、制振鋼板の芯材である熱硬
化性樹脂を軟化して、溶接チップ下から排除した後、２
枚の制振鋼板をスポット溶接するので、短距離間隔の連
続スポット溶接における溶接欠陥の発生が減少する。

【００１０】２段通電の通電パターンの模式図を図１に
示す。予備通電の電流値としては、予備通電の電流値と
本通電の電流値の比から決められ、その比が 0.375以上
0.875以下が適当である。 0.375未満の電流では、チッ
プ直下の樹脂の排除が進行せず、 0.875超の電流では、
予備通電の初期過程で制振鋼板に過大な電圧が印加され
るので、溶接欠陥が生じる。また、予備通電の通電時間
は、所定電流を通電した時に、チップ直下の樹脂を排除
するのに必要な時間よりも長ければ良く、予備通電の電
流が小さくなるほど、必要な通電時間は長くなる。具体
的には、 予備通電時間 (sec)≧−0.16×（予備通電電流値／本通
電電流値）＋0.18 である。予備通電の通電時間が必要以上に長くても、制
振鋼板の短距離間隔の連続スポット溶接性上とくに問題
は無いが、作業性やコスト上好ましくない。

【００１１】また本発明は、連続スポット溶接（同一鋼
板で複数個所スポット溶接を行う）において、溶接点間
隔が100mm 以下の場合に好適に適用される。また本発明
のサンドイッチ型制振鋼板に用いられる熱硬化性樹脂
は、特に限定されないが、例えば熱硬化性ポリエステル
樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂
等が例示され、本発明は飽和ポリエステル樹脂とイソシ
アネート系硬化剤よりなる熱硬化性ポリエステル樹脂を
用いたサンドイッチ型制振鋼板に、より好適に適用され
る。

【００１２】次に本発明を実施例に基づいてより詳細に
説明する。

【００１３】

【実施例】板厚0.3mm,0.4mm,0.5mm,0.6mm の等厚の冷延
鋼板２枚に、金属粒子を配合させた樹脂を塗工した後、
誘導加熱ロールで貼り合わせて制振鋼板を作製した。樹
脂は、主剤である飽和ポリエステル樹脂100 重量部に対
して、硬化剤である３官能のポリイソシアネートを４
部、配合した。樹脂厚は、35μｍである。金属粒子は平
均粒径が65μｍのNi粉を用い、樹脂に対して1vol％配合
した。

【００１４】溶接チップ形状は、先端径５mmのコンフラ
ット型を用いた。溶接時の加圧力は制振鋼板の総板厚が
0.6mmの場合160kgf、 0.8mmの場合180kgf、 1.0mmの場
合220kgf、 1.2mmの場合270kgfとした。本通電の電流お
よび通電時間をそれぞれ、 0.6mmの場合７kAで 0.14se
c、 0.8mmの場合８kAで 0.16sec、 1.0mmの場合９kAで
0.20sec、 1.2mmの場合10kAで 0.24secに固定し、予備
通電の電流と通電時間を変えた。溶接継手は同じ制振鋼
板同士である。

【００１５】前記の諸条件に基づき、２枚の制振鋼板を
15mm間隔で連続スポット溶接したときの、「円周切れ」
や「表チリ」等の溶接欠陥の発生率を表１〜４に示す。
また、これらをまとめて図２に示す。なお、溶接欠陥発
生率は、制振鋼板を15mmピッチ連続スポット溶接を行っ
た際の、前記円周切れおよび表チリの発生の有無を調査
し、いずれかの欠陥が発生した打点数が全打点数に占め
る割合を百分率で示した。制振鋼板の総板厚が 0.8mm
（表２）の場合、従来の溶接方法（予備通電無し）では
60％の溶接欠陥が生じたが、予備通電の電流と通電時間
が４kA、 0.14secであるところの２段通電を適用するこ
とにより、連続スポット溶接時の溶接欠陥発生率が０％
になった。また、予備通電の電流が４kAであっても通電
時間が 0.08secと短い場合、溶接欠陥発生率は35％であ
り、予備通電の段階でチップ直下の樹脂を排除すること
が、短距離間隔の連続スポット溶接性を向上するために
重要である。すなわち、図２より、予備通電時間は下記
式、 予備通電時間 (sec)≧−0.16×（予備通電電流値／本通
電電流値）＋0.18 を満足することが望ましいことがわかる。

【００１６】また予備通電電流値と本通電電流値の比は
0.375以上 0.875以下の範囲が望ましい。２段通電を制
振鋼板に適用した公知の特開平３-86380号公報での実施
例と同一の条件、即ち予備通電の電流と通電時間がそれ
ぞれ９kAと２サイクル (0.04sec)の条件で、本通電は８
kAと８サイクルの条件で、15mm間隔連続スポット溶接を
行った場合（表２）、溶接欠陥の発生率は55％と高く、
良好な溶接性が得られなかった。予備通電の電流を同一
にし、通電時間を４サイクル (0.08sec)に延長した場合
も、溶接欠陥の発生率は高く、本発明で得られる効果
は、公知の特開平３-86380号公報の場合と異なる。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】

【発明の効果】本発明は、加工性、耐熱性および耐食性
等に優れる反面、溶接性に劣る熱硬化性の樹脂を用いた
制振鋼板に、溶接初期に小電流を所定時間通電した後、
所定の溶接電流を通電する２段通電法を採用することに
よって、短距離間隔の連続スポット溶接を可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２段通電における通電パターンを示す
模式図である。

【図２】予備通電電流値／本通電電流値と予備通電時間
が溶接欠陥発生に及ぼす影響を示すグラフである。 Ａ ： 予備通電における通電時間 Ｂ ： 予備通電における電流 Ｃ ： 本通電における通電時間 Ｄ ： 本通電における電流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向原 文典 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 伊沢 正純 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の薄鋼板の間に、金属粒子を分散さ
   せた熱硬化性樹脂を挟持させたサンドイッチ型制振鋼板
   に短距離間隔の連続スポット溶接を施すに際して、まず
   溶接初期に小電流を所定の時間予備通電し、該熱硬化性
   樹脂を軟化して溶接チップ下から排除した後、引続き所
   定の溶接電流を本通電することを特徴とするサンドイッ
   チ型制振鋼板の短距離間隔連続スポット溶接方法。
2. 【請求項２】 溶接初期の小電流の予備通電時間を予備
   通電電流値と本通電電流値の比に対して下記式を満足
   し、かつ予備通電電流値と本通電電流値の比が0.375以
   上 0.875以下であることを特徴とする請求項１記載のサ
   ンドイッチ型制振鋼板の短距離間隔連続スポット溶接方
   法。 予備通電時間 (sec)≧−0.16×（予備通電電流値／本通
   電電流値）＋0.18