JPH07178568A - 抵抗溶接用電極及びその製造方法 - Google Patents

抵抗溶接用電極及びその製造方法

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JPH07178568A
JPH07178568A JP6237597A JP23759794A JPH07178568A JP H07178568 A JPH07178568 A JP H07178568A JP 6237597 A JP6237597 A JP 6237597A JP 23759794 A JP23759794 A JP 23759794A JP H07178568 A JPH07178568 A JP H07178568A
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resistance welding
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welding
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Mitsuo Kuwabara
光雄 桑原
Kiyoshi Ikegami
潔 池上
Tomohiko Ito
友彦 伊藤
Teruaki Yoshida
輝昭 吉田
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】金属板を低電流、低サイクルで抵抗溶接できる
抵抗溶接用電極及び製造方法を提供する。 【構成】抵抗溶接用電極１は電極母材と、電極１内に通
電方向と平行に配設され、且つ電極１の先端部４の多数
箇所に島状に露出した該電極母材と電導率の異なる線状
材料３とからなる。線状材料３の露出部分３ａの合計面
積を先端部４の面積の０．５〜４０％とする。抵抗溶接
用電極１の製造方法は、まず、電極母材を円柱状に成形
し、長さ方向に平行な複数の孔部３２を設け、孔部３２
の断面積の合計が最終成形後に断面積全体の０．５〜４
０％の範囲になるように構成する。孔部３２に電極母材
と電導率の異なる材料の粉末を充填するか棒材３３を挿
入して電極材料３６に加工する。次に、電極材料３６を
所定の直径になるように絞り込む。最後に、絞り込まれ
た電極材料を所定の形状に成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム、マグネ
シウムまたはその合金等からなる金属板の溶接に好適に
用いられる抵抗溶接用電極及びその製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】金属板を溶接するときに、溶接装置に相
対向して備えられた一対の電極間に前記金属板の溶接し
ようとする部分を重ね合わせて挿入し、該部分に前記電
極を圧接した状態で電力を供給して、前記金属板の抵抗
により該部分を発熱させて溶着する抵抗溶接法が知られ
ている。従来、アルミニウム、マグネシウムまたはその
合金等からなる金属板のように比較的柔らかい材料の抵
抗溶接に使用する電極は、被溶接部材（金属板）の溶接
部位の周囲に変形及びクラックを生じないように、先端
部を凸状球面に成形したものが使用されている。
【０００３】しかしながら、前記従来の電極を用いてア
ルミニウム、マグネシウムまたはその合金等からなる金
属板の抵抗溶接を行うと、電極が部分的に過熱し、溶融
した前記金属板が前記電極の過熱部分に融着するため
に、該電極を長期間連続して使用することが難しいとの
不都合がある。また、前記金属板の融着とは逆に、前記
電極の過熱部分が欠損することもあり、この場合にも該
電極を長期間連続して使用することが難しいとの不都合
がある。
【０００４】また、前記従来の電極で、前記アルミニウ
ム、マグネシウムまたはその合金等の金属板の抵抗溶接
を行うためには、大電流、多サイクルの作業を行わねば
ならないが、前記金属板に比較して電導性が高い亜鉛メ
ッキ鋼板等はより低電流で抵抗溶接を行うことができ
る。従って、前記従来の電極を用いる前記アルミニウ
ム、マグネシウムまたはその合金等の金属板の抵抗溶接
は、前記亜鉛メッキ鋼板等の抵抗溶接と同一電圧のライ
ンで行うことが難しいとの不都合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、アルミニウム、マグネシウムまたはその
合金等からなる金属板の抵抗溶接において、低電流、低
サイクルで溶接を行うことができる抵抗溶接用電極及び
その製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記従来の電極を用いて
前記アルミニウム、マグネシウムまたはその合金等から
なる金属板の溶接を行う際に前記不都合が生じる理由と
して、前記金属板表面の酸化被膜の存在が考えられてい
る。前記酸化被膜は、前記金属板の表面が空気中で自然
に酸化されて生じる不均一な被膜であり、絶縁体として
作用する。
【０００７】そこで、前記不都合の原因が前記酸化被膜
にあるとする説によれば、このような酸化被膜が形成さ
れた前記金属板に前記電極を圧接すると、前記不均一な
酸化被膜の薄い部分など脆弱になっている部分に前記電
極の加圧力により亀裂が生じる。そして、この亀裂が生
じた部分から、溶接電流が前記金属板に供給されるた
め、前記亀裂に溶接電流が集中してこの部分が過熱する
と考えられている。また溶接電流が供給される部分が前
記亀裂の部分に限定されるために、大電流、多サイクル
の作業を行わねば溶接できないと考えられている。
【０００８】本発明者らは、前記従来の電極を用いる抵
抗溶接について検討を加えた結果、このような電極では
前記過熱による欠損部は電極の外縁部に沿って環状に現
れること、被溶接部材では前記電極の欠損部に対応する
部分で最初に溶け込みが始まり、その後サイクルを追っ
て次第に溶け込み部分が中央に拡大されてナゲットが完
成されることを見い出した。
【０００９】一般に線状の導体に電流を流すと、該導体
の表面付近に最も電流密度の高い部分があり、該導体内
部では電流密度が低くなることが表皮効果として知られ
ている。してみると、前記電極においても前記表皮効果
によりその外縁に沿って環状に電流密度の高い部分があ
るものと考えれば、前記欠損部が電極の外縁部に沿って
環状に現れる現象は、溶接の際の電流が前記電流密度の
高い部分から例えばプラズマ放電のような現象により、
酸化被膜の脆弱性とは無関係に被溶接部材に供給されて
いることによるものと説明される。
【００１０】本発明者らは、前記知見に基づいてさらに
検討を重ねた結果、電極の先端部表面の複数の箇所に電
極母材とは電導率の異なる材料を、該電極母材の占める
面積に対して特定の割合になるように露出させることに
より、電流密度が高くなる部分を分散させることがで
き、低電流、低サイクルで溶接を行うことができること
を見い出した。
【００１１】そこで、本発明の抵抗溶接電極は、金属に
電流を供給して溶接する抵抗溶接に用いる電極におい
て、前記電極は銅または銅合金からなる電極母材と、該
電極内に通電方向と平行に配設され且つ該電極の先端部
表面の多数箇所に島状に露出した該電極母材と導電率の
異なる線状材料とからなり、該線状材料の露出部分の合
計面積を該電極の先端部の面積の０．５〜４０％の範囲
になるように構成してなることを特徴とする。
【００１２】前記線状材料の露出部分の合計面積が該電
極の先端部の面積の０．５％未満であるときには電流密
度が高くなる部分を分散させる効果が不十分になる。ま
た、前記線状材料の露出部分の合計面積が、該電極の先
端部の面積の４０％を超えるときには通電部分が低減さ
れるために低電流、低サイクルで溶接を行うことが困難
になる。４０％を超えるときには、さらに、溶接時に前
記電極の先端部に露出している前記線状材料の周囲での
前記電極母材の発熱量が大きくなり、該抵抗溶接用電極
と被溶接部材とのはりつきが発生し易くなる。
【００１３】本発明の抵抗溶接電極において、前記電極
母材を形成する銅合金としては、Ｃｒ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｃ
ｕ、Ｃｕ−Ｗ−Ａｇ、Ｃｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｚｒ、Ｃｕ−
Ｚｒ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｎｂ、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｂ、Ａｌ2 Ｏ
3 −Ｃｕ等を挙げることができるが、単体のＣｕを用い
てもよい。
【００１４】前記線状材料は、電流密度が高くなる部分
を電極先端部の表面の多数箇所に分散できればよいの
で、前記電極母材と電導率の異なる材料であれば、前記
電極母材より電導率が低くても高くてもよい。
【００１５】前記電極母材より電導率の低い材料として
は、窒化珪素、カオリナイト等のマイカ系セラミック
ス、アルミナから選ばれる１種か、非金属性無機物質、
金属間化合物及び金属が用いられる。
【００１６】前記非金属性無機物質としてはＴｉＣまた
はＴｉＢ2 から選ばれる１種が用いられ、前記金属間化
合物としてはＴｉＡｌまたはＮｉ3 Ａｌから選ばれる１
種が用いられ、前記金属としてはＦｅ（鋼、ステンレス
を含む）、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、
Ｗから選ばれる１種が用いられる。
【００１７】また、前記電極母材より電導率の高い材料
としては、Ａｇ、Ｃｕまたは焼結Ｃｒ−Ｃｕ合金から選
ばれる１種が用いられる。
【００１８】本発明の抵抗溶接用電極では、前記線状材
料は、離間距離が等しくなるように配設されている。
【００１９】本発明の抵抗溶接用電極は、前記抵抗溶接
を直流電流により行うときには前記抵抗溶接用電極が直
流の陰極側電極を構成し、交流電流により行うときには
前記抵抗溶接用電極が交流のいずれか一方の電極を構成
する。
【００２０】前記構成を有する本発明の抵抗溶接用電極
は、電極母材及び該電極母材と電導率の異なる材料を、
それぞれ所定の直径と殆ど同じ直径になるように成形
し、前記電極母材に細孔を穿設して該細孔に前記電導率
の異なる材料の線材を挿入して電極材料に加工し、該電
極材料をかしめたり、焼き締めたりすることによって製
造することが考えられる。しかし、前記のような製造方
法では、前記電導率の異なる材料を予め細径の線材に加
工したり、前記電極母材に細孔を穿設する等の細かい加
工を必要とし、工作が難しい。
【００２１】そこで、本発明の抵抗溶接用電極は、電極
母材を該電極より大径の円柱状に成形し、該電極母材に
通電方向に平行な複数の孔部を設け、該孔部の断面積の
合計が最終成形後に断面積全体の０．５〜４０％の範囲
になるように構成する電極母材成形工程と、前記孔部に
前記電極母材と電導率の異なる材料の粉末を充填して電
極材料に加工する電極材料加工工程と、前記粉末が充填
された電極材料を所定の直径になるように絞り込む絞り
工程と、所定の直径に絞り込まれた電極材料を所定の電
極形状に成形する電極成形工程とからなる製造方法によ
り有利に製造することができる。
【００２２】また、本発明の抵抗溶接用電極は、前記電
極母材成形工程ののち、前記孔部に前記電極母材より電
導率の異なる材料からなる棒材を挿入して電極材料に加
工する電極材料加工工程と、前記棒材が挿入された電極
材料を所定の直径になるように絞り込む絞り工程と、所
定の直径に絞り込まれた電極材料を所定の電極形状に成
形する電極成形工程とからなる製造方法によっても有利
に製造することができる。
【００２３】前記粉末が充填されるか或は前記棒材が挿
入された電極材料を所定の直径になるように絞り込む絞
り工程は、前記電極材を所定の径になるように押し出し
たのち、加熱、線引き、焼鈍して、最終的な電極の直径
になるように絞り込むことにより行われる。
【００２４】前記棒材は、前記電極母材と電導率の異な
る材料の粉末を加圧成形したもの、前記加圧成形後、仮
焼結したもの、或いは前記粉末を溶融したのち、鋳造し
たものを用いる。
【００２５】前記製造方法では、いずれも、前記電極成
形工程が所定の長さの電極材料の一方の端部に冷却水用
孔部を形成する冷却水用孔部形成工程と、他方の端部を
凸状球面などの所定の形状に成形する端部成形工程とか
らなる。
【００２６】
【作用】本発明の抵抗溶接用電極によれば、銅または銅
合金からなる電極母材と、該電極の先端部表面の多数箇
所に島状に露出し且つ通電方向と平行に配設された該電
極母材と電導率の異なる線状材料とからなり、しかも前
記線状材料の露出部分の合計面積を該電極の先端部の面
積の０．５〜４０％の範囲になるように構成しているの
で、溶接のために通電すると前記電極内に通電方向と平
行に配設されている前記線状材料により電流が分散され
て、前記電極の先端部表面に島状に露出している線状材
料の周囲に電流密度の高くなる部分ができ、この電流密
度の高い部分から、被溶接部材の金属板に溶接電流が供
給される。前記電流密度の高い部分は電極先端部表面の
多数箇所に分散されて形成されるので、前記金属板の溶
接しようとする部位では、まず前記電流密度の高い部分
に対応する多数箇所で溶け込みが始まる。そして、前記
金属板の溶接しようとする部位では、その後サイクルを
追って該溶け込み部分が合一してナゲットが完成される
ので、低電流、低サイクルで溶接が行われる。
【００２７】前記のように電極内部に前記電極母材と電
導率の異なる線状材料を配設すると、前記線状材料の近
傍の電極母材が、溶接のために通電する際の抵抗により
発熱する。しかし、本発明の抵抗溶接用電極によれば、
前記線状材料の露出部分の合計面積を該電極の先端部に
占める電極母材の面積の０．５〜４０％の範囲になるよ
うに構成しているので、前記電極母材の発熱量が低減さ
れ、溶接時の該抵抗溶接用電極と被溶接部材とのはりつ
きが抑制される。
【００２８】また、本発明の抵抗溶接用電極では、前記
線状材料は電極母材と電導率の異なるものであればどの
ようなものであっても溶接電流を分散させて電流密度の
高い部分が形成されるので、前記線状材料は電極母材よ
り電導率が低いものでも高いものでもよい。
【００２９】前記線状材料は、離間距離が等しくなるよ
うに配設されているので、前記電極の先端部に露出して
いる各線状材料の周囲の面積が同一になり、各線状材料
により分散される電流密度が等しくなる。
【００３０】ところで、電流は実際には電子の移動によ
る現象であり、電子がマイナスに荷電していることか
ら、電子の移動方向と反対の方向に流れるものと定義さ
れている。そこで、本発明の抵抗溶接用電極は、前記抵
抗溶接を直流電流により行うときには前記抵抗溶接用電
極が直流の電子の供給側となる陰極側電極を構成するこ
とにより、該電極の先端部表面に前記のように多数箇所
に分散された電流密度の高い部分から直接電子が放出さ
れるので有利である。ただし、電子の受入れ側となる陽
極側の電極をも本発明の抵抗溶接用電極とすると、前記
のように陰極側電極の電流密度の高い部分から放出され
た電子が、陽極側電極に流入する部分が前記のように電
流密度が高くなる部分に限定され、電流が規制され流れ
にくくなる。
【００３１】また、本発明の抵抗溶接用電極は、前記抵
抗溶接を交流電流により行うときには前記抵抗溶接用電
極が交流のいずれか一方の電極を構成することにより、
該抵抗溶接用電極が電子の供給側の電極となるときに前
記のように電極先端部表面の多数箇所に分散された電流
密度の高い部分から直接電子が放出されるので有利であ
る。前記抵抗溶接用電極が交流の両方の電極を構成する
と、前述の直流の場合に陰陽両極を本発明の抵抗溶接用
電極にしたときと同様に、常に電流が規制され流れにく
くなる。
【００３２】本発明の抵抗溶接用電極の製造方法によれ
ば、電極母材を通電方向に平行な複数の孔部を有し、該
孔部の断面積の合計が断面積全体の０．５〜４０％の範
囲になるように構成された、円筒状に成形し、該電極材
料に設けられた孔部に前記電極母材と電導率の異なる材
料の粉体を充填し、或は前記電極母材と電導率の異なる
材料からなる棒材を挿入して、電極材料を所定の直径に
なるように絞り込むことに伴って、前記充填された粉体
或は棒材もまた同時に所定の直径の線材になるように絞
り込まれる。従って、初めから電極の直径に近く成形さ
れた電極材料に細孔を穿設したり、該細孔に該電極母材
と電導率の異なる材料からなる線材を挿入する等の小寸
法の部材を加工する必要がなく、また前記電極母材より
電導率の異なる材料を細径の線材に加工する必要もない
ので、製造が容易になる。
【００３３】
【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明の抵
抗溶接用電極及びその製造方法についてさらに詳しく説
明する。
【００３４】図１は本発明の第１の実施例の抵抗溶接用
電極の構成を示す平面図であり、図２は図１のＩＩ−Ｉ
Ｉ線断面図であり、図３は本発明の抵抗溶接用電極の製
造方法の一実施例を示す斜視図であり、図４は本発明の
第１の実施例の抵抗溶接用電極による溶接状況を示す説
明的断面図であり、図５は本発明の第１の実施例の抵抗
溶接用電極を用いて直流電流により抵抗溶接を行うとき
に通電時間を５サイクルとしたときの溶接電流と生成ナ
ゲット径との関係を示すグラフであり、図６は図５と同
様に通電時間を８サイクルとしたときの溶接電流と生成
ナゲット径との関係を示すグラフであり、図７は図５と
同様に抵抗溶接を行うときに図１示の線状材料の直径と
線状材料の離間距離を変えた場合の溶接電流の変化を示
すグラフである。
【００３５】図８乃至図１１は本発明の第２の実施例の
抵抗溶接用電極における線状材料の配設例を示す平面図
である。
【００３６】図１２は本発明の第３の実施例の抵抗溶接
用電極における線状材料の配設例を示す平面図であり、
図１３は線状材料が金属である場合の該線状材料の直径
と溶接電流との関係を示すグラフであり、図１４は線状
材料が窒化珪素、マイカ系セラミックスとしてのカオリ
ナイト、アルミナ、非金属性無機物質または金属間化合
物である場合の該線状材料の直径と溶接電流との関係を
示すグラフである。
【００３７】図１５は本発明の第４の実施例の抵抗溶接
用電極を用いて直流電流により抵抗溶接を行うときに適
正な溶接条件の範囲を示すグラフである。
【００３８】図１６は本発明の抵抗溶接用電極を用いて
交流電流により抵抗溶接を行うときに通電時間を５サイ
クルとしたときの溶接電流と生成ナゲット径との関係を
示すグラフであり、図１７は図１６と同様に通電時間を
８サイクルとしたときの溶接電流と生成ナゲット径との
関係を示すグラフであり、図１８は図１６と同様に抵抗
溶接を行うときに図１示の線状材料の直径と線状材料の
離間距離を変えた場合の溶接電流の変化を示すグラフで
あり、図１９は図１６と同様に抵抗溶接を行うときに適
正な溶接条件の範囲を示すグラフである。
【００３９】次に、本発明の第１の実施例について説明
する。
【００４０】図１及び図２示のように、本実施例の抵抗
溶接用電極１は、ＣｕまたはＣｒ−Ｃｕ合金を原料とす
る電極母材からなる直径１９ｍｍの電極本体２と、抵抗
溶接用電極１の先端部４の表面の多数箇所に島状に露出
し且つ通電方向と平行に配設された該電極母材と導電率
の異なるＦｅ製の線状材料３とからなる。本実施例では
線状材料３の露出部分３ａの面積の合計が、抵抗溶接用
電極１の先端部４の面積の０．５〜４０％になってい
る。
【００４１】抵抗溶接用電極１では、それぞれの線状材
料３は、図１示のように、各線状材料３の露出部分３ａ
を結ぶと一辺の長さがＬの正三角形が形成されるように
なっており、隣接する線状材料３，３同士の離間距離が
互いに等しくなるように配設されている。
【００４２】また、抵抗溶接用電極１は、図２示のよう
に、先端部４がＲ１５０の凸状球面に成形されており、
他方の端部から電極内部に冷却水用孔部５が形成されて
いる。
【００４３】前記抵抗溶接用電極１は、次の様にして製
造した。
【００４４】まず、図３示のように、ＣｕまたはＣｒ−
Ｃｕ合金からなる電極母材３１を直径４００ｍｍの円柱
状に形成した。次に、電極母材３１に長さ方向に平行な
複数の孔部３２を穿設するとともに、電極母材３１の両
端に蓋３３，３３を螺着するネジ部３４，３４を形成し
た。
【００４５】次に、Ｆｅ粉末を加圧成形したのち、仮焼
結した棒材３５を孔部３２に挿入し、電極母材３１の両
端を蓋３３，３３で封止して、長さ１０００ｍｍの熱間
押出し用材料（ビュレット）３６を形成した。棒材３５
の直径は１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍの３種類とし、
棒材３５の直径毎に３種類のビュレット３６を形成し
た。尚、それぞれの電極母材３１において、孔部３２の
径は、装入される棒材３５の直径に対応する径となって
おり、孔部３２の断面積の合計はそれぞれ電極母材３１
の断面積の１．１％、４．５％、１８％になっている。
【００４６】次に、ビュレット３６を熱間静水圧押出し
機により、約１０００℃、１５００〜３５００ｔの押出
し圧で押出し、直径４０ｍｍになるように成形した。次
いで、前記ビュレット３６を押出して得られた成形体
を、さらに、加熱、線引き、焼鈍し、直径２０ｍｍの電
極材料（図示せず）を成形した。この結果、ビュレット
３６とともに棒材３５もまた線引きされ、前記直径１０
ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍの棒材３５に対応してそれぞ
れ、図１にｌで示される直径が０．５ｍｍ、１ｍｍ、２
ｍｍの線状材料３が直径２０ｍｍの前記電極材料内に形
成された。
【００４７】次に、前記直径２０ｍｍになるように成形
された電極材料を長さ８０ｍｍに切断して、その切断面
に前記線状材料３を露出させた。
【００４８】次に、前記のように切断された電極材料の
前記線状材料３が露出している先端部４を、図２示のよ
うにＲ１５０の凸状球面に成形すると共に、他方の端部
から電極内部に直径１６ｍｍ、水冷部の深さ６５ｍｍの
冷却水用孔部５を形成し、最終的な直径が１９ｍｍにな
るように加工した。この結果、図１及び図２示の抵抗溶
接用電極１を得た。前記抵抗溶接用電極１では、線状材
料３の露出部分３ａの面積の合計が、線状材料３の直径
に応じて、それぞれ抵抗溶接用電極１の先端部４の面積
の、１．２％、５．０％、２０％になっている。
【００４９】前記実施例では、図３示の棒材３５として
前記電極母材より導電率の異なる材料の粉末を加圧成形
したものを用いているが、加圧成形したのち仮焼結した
ものであってもよく、前記粉末を溶融したのち鋳造した
ものであってもよい。
【００５０】次に、図４示のように、抵抗溶接用電極１
が直流の陰極側電極を構成し、従来の抵抗溶接用電極４
１が直流の陽極側電極を構成するようにして、直流電流
によりアルミニウム合金板（Ａ５０５２ Ｏ材、厚さ１
ｍｍ）４２，４２の溶接を行った。前記従来の抵抗溶接
用電極４１は、Ｃｒ−Ｃｕ合金のみからなり、先端部表
面に電導率の異なる材料が露出されていない。尚、図４
では、電流密度分布の説明のために、線状材料３の数を
図２示の抵抗溶接用電極１より多くしている。
【００５１】抵抗溶接用電極１によれば、図４に示す電
流密度分布曲線から明らかなように、ＣｕまたはＣｒ−
Ｃｕ合金からなる電極本体２と電導率の異なる線状材料
３との境界に沿って、電流密度の高い部分Ａが多数形成
される。線状材料３は、抵抗溶接用電極１の先端部４の
表面に図１示のように配置されるので、前記電流密度の
高い部分Ａが抵抗溶接用電極１の先端部４の表面に露出
している線状材料３の周囲に分散して形成され、しかも
各線状材料３の周囲の電流密度が互いに等しくなる。こ
の結果、図４示のように、アルミニウム合金板４２，４
２に圧接された抵抗溶接用電極１，４１に電流を供給す
ると、抵抗溶接用電極１の先端部４の表面に分散して多
数形成される電流密度の高い部分Ａから電子が放出さ
れ、アルミニウム合金板４２，４２の重ね合わせ部に、
前記電流密度の高い部分Ａに対応して多数の溶け込み部
Ｂが形成される。そして、溶接サイクルを重ねることに
より、溶け込み部Ｂが次第に成長して互いに連結され、
図４に仮想線示するような単一のナゲット４３が形成さ
れる。
【００５２】次に、Ｃｒ−Ｃｕ合金を原料とする電極母
材からなる抵抗溶接用電極１（図１において、線状材料
３の直径ｌ＝２ｍｍ、線状材料３，３の離間距離Ｌ＝６
ｍｍ）を前記のように配置して、直流電流により抵抗溶
接を行うときに、通電時間を５サイクルとしたときの溶
接電流と生成ナゲット径との関係を図５に、通電時間を
８サイクルとしたときの溶接電流と生成ナゲット径との
関係を図６に、それぞれ示す。加圧力は、４００ｋｇ
ｆ、６００ｋｇｆ及び８００ｋｇｆとした。また、前記
図５及び図６の実施例の比較例として、陰陽両極とも前
記従来の抵抗溶接用電極４１とし、加圧力を６００ｋｇ
ｆとした場合を図５及び図６に併せて示す。
【００５３】図５及び図６から明らかなように、本実施
例の抵抗溶接用電極１を直流の陰極側電極とし、従来の
抵抗溶接用電極４１を陽極側電極として、直流電流によ
り抵抗溶接を行うことにより、従来の抵抗溶接用電極４
１を陰陽両極の電極とする場合に比較して低い電流で、
Ａ級ナゲット径保証値５ｔ1/2 （ｔは被溶接材の厚さ）
を有するナゲットを得ることができる。また、本実施例
の抵抗溶接用電極１を直流の陰極側電極とし、従来の抵
抗溶接用電極４１を陽極側電極として、直流電流により
抵抗溶接を行うことにより、亜鉛メッキ鋼板の溶接電流
の適正範囲とされる９〜１５ｋＡで溶接することができ
る。
【００５４】次に、本実施例の抵抗溶接用電極１におい
て、図１示の線状材料３の直径ｌと、線状材料３，３の
離間距離Ｌとを変えた場合に、図４示のように本実施例
の抵抗溶接用電極１を直流の陰極側電極とし、従来の抵
抗溶接用電極４１を陽極側電極として、直流電流により
抵抗溶接を行うときの溶接電流の変化を図７に示す。図
７から明らかなように、本実施例の抵抗溶接用電極１を
前記のように配置して直流電流により抵抗溶接を行うと
きには、抵抗溶接用電極１の線状材料３の直径ｌと、線
状材料３，３の離間距離Ｌとを適宜選択することによ
り、亜鉛メッキ鋼板の溶接電流の適正範囲とされる９〜
１５ｋＡで溶接することができる。
【００５５】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。
【００５６】本実施例では、Ｃｒ−Ｃｕ合金を電極母材
の原料とし、図１示の線状材料３にＦｅまたはＭｏを用
い、前記第１の実施例と同様にして直径１９ｍｍの抵抗
溶接用電極を製造した。本実施例の抵抗溶接用電極で
は、図１示の線状材料３の直径ｌを２ｍｍとし、図８乃
至図１１のように配置した。
【００５７】図８示の抵抗溶接用電極では、線状材料３
は抵抗溶接用電極１の先端部４に、その露出部分３ａが
一辺６ｍｍの正三角形の頂点に位置するようにして、但
し先端部４の中心には配置せずに、６本配置されてい
る。このとき、露出部分３ａの面積の合計は先端部４の
面積の６．６％になっている。
【００５８】図９示の抵抗溶接用電極では、線状材料３
は抵抗溶接用電極１の先端部４に、その露出部分３ａが
一辺４ｍｍの正三角形の頂点に位置するようにして、１
９本配置されている。このとき、露出部分３ａの面積の
合計は先端部４の面積の２１．１％になっている。
【００５９】図１０示の抵抗溶接用電極では、線状材料
３は抵抗溶接用電極１の先端部４に、その露出部分３ａ
が一辺３ｍｍの正三角形の頂点に位置するようにして、
但し先端部４の中心には配置せずに、３６本配置されて
いる。このとき、露出部分３ａの面積の合計は先端部４
の面積の３９．９％になっている。
【００６０】図１１示の抵抗溶接用電極では、線状材料
３は抵抗溶接用電極１の先端部４に、その露出部分３ａ
が一辺２．２ｍｍの正三角形の頂点に位置するようにし
て、７０本配置されている。尚、抵抗溶接用電極１の周
辺部には図１１示のように外周からはみ出すように配置
される線状材料３が４本あるが、これらの線状材料３は
まとめて１本分と考えている。このとき、露出部分３ａ
の面積の合計は先端部４の面積の７７．７％になってい
る。
【００６１】次に、図４示の場合と同様に、線状材料３
が図８乃至図１１のように配置されている本実施例の抵
抗溶接用電極１が直流の陰極側電極を構成し、従来の抵
抗溶接用電極４１が直流の陽極側電極を構成するように
して、直流電流によりアルミニウム合金板（ＡＰ５０５
２相当、厚さ２ｍｍ）の溶接を行った。前記従来の抵抗
溶接用電極４１は、Ｃｒ−Ｃｕ合金のみからなり、先端
部表面に電導率の異なる材料が露出されていない。
【００６２】前記図８乃至図１１示の各抵抗溶接用電極
１を用い、前記のようにして抵抗溶接を行ったときの溶
接電流及び溶接結果を下記表１に示す。また、比較のた
めに、前記従来の抵抗溶接用電極４１が直流の陰陽両極
を構成するようにして、前記と同様にして溶接を行った
場合の結果を併せて表１に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】表１において、面積比は露出部分３ａの面
積の合計の、先端部４の面積に対する比率を表す。ま
た、溶接電流はＪＩＳに規定されるＡ級の溶接強度を満
足する最低電流値、有効打点数はＪＩＳに規定されるＡ
級の溶接強度を満足する打点数を、はりつき数は前記打
点数のうち抵抗溶接用電極とアルミニウム合金板とが溶
着を起こした回数を示す。
【００６５】表１から、露出部分３ａの面積の合計が先
端部４の面積の４０％以下であるときには、溶接電流が
従来より低減され、しかも抵抗溶接用電極とアルミニウ
ム合金板との溶着が起きにくいことが明らかである。ま
た、露出部分３ａの面積の合計が先端部４の面積の４０
％を超えると、前記溶着が多くなることが明らかであ
る。
【００６６】前記溶着が増大する原因は、線状材料３の
配設数が増加するに従って、線状材料３の電流を分散す
る効果よりも、抵抗溶接用電極に蓄熱される熱量の効果
が上回り、孔部５に通水して冷却しても十分な効果が得
られなくなるためと考えられる。
【００６７】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。
【００６８】本実施例では、Ｃｒ−Ｃｕ合金を電極母材
原料とし、図１示の線状材料３に窒化珪素、マイカ系セ
ラミックスとしてのカオリナイト、アルミナ、非金属性
無機物質、金属間化合物または金属を用い、前記第１の
実施例と同様にして抵抗溶接用電極を製造した。前記非
金属性無機物質としてはＴｉＣまたはＴｉＢ2 から選ば
れる１種を、前記金属間化合物としてはＴｉＡｌまたは
Ｎｉ3 Ａｌから選ばれる１種を使用した。また、前記金
属としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｚ
ｒ、Ｔｉ、Ｗから選ばれる１種を使用した。また、前記
電極母材のＣｒ−Ｃｕ合金より導電率の高い金属として
Ａｇを使用した。
【００６９】本実施例の抵抗溶接用電極では、図１示の
線状材料３を図１２示のように配置した。本実施例で
は、線状材料３の直径を４，３，２，１，０．５ｍｍと
し、線状材料３の露出部分３ａの面積の合計が、線状材
料３の直径に応じて、それぞれ抵抗溶接用電極１の先端
部４の面積の、５３％、３０％、１３％、３．８％、
０．８％になっている。
【００７０】各線状材料３は、図１２示のように、その
露出部分３ａが正三角形の頂点に位置するように配設さ
れ、隣接する線状材料３，３の離間距離が等しくなるよ
うにされ、各線状材料３の露出部分３ａの周囲の面積が
同一になるようになっている。また抵抗溶接用電極１に
流れる電流は、その内周側よりも外周側のほうが多いと
考えられるので、外周側からの給電と内周側の給電とに
よりナゲット（溶け込み部）が変形することを抑制する
ために、まず外周側からの給電により最初の溶け込み部
が生じ、これにより電子の流れが溶け込み部中央に偏向
されるように配慮している。
【００７１】本実施例の抵抗溶接用電極では、前記露出
部分３ａの周囲の面積と、線状材料３の直径を変えるこ
とにより、図４示の電流密度の高い部分Ａにおける電流
の極大値が変化する。本実施例では、線状材料３の直径
を前記の様に変え、また前記露出部分３ａの周囲の面積
を変えることにより、図４示の電流密度の高い部分Ａに
おける電流の極大値が略一定になるようにした。
【００７２】次に、図４示の場合と同様に、本実施例の
抵抗溶接用電極が直流の陰極側電極を構成し、従来の抵
抗溶接用電極が直流の陽極側電極を構成するようにし
て、直流電流によりアルミニウム合金板（Ａ５０５２
Ｏ材、厚さ２ｍｍ）の溶接を行った。前記従来の抵抗溶
接用電極は、Ｃｒ−Ｃｕ合金のみからなり、先端部表面
に電導率の異なる材料が露出されていない。
【００７３】線状材料３が金属で、加圧力４００ｋｇｆ
のときに、６．５ｍｍ以上のナゲット径を生成させるこ
とができ、７００ｋｇｆ以上の引張剪断強度が得られる
溶接電流を、線状材料３の各金属についてその直径ごと
に下記表２に示す。また、表２の結果をグラフ化して図
１３に示す。
【００７４】また、線状材料３が窒化珪素、マイカ系セ
ラミックスとしてのカオリナイト、アルミナ、非金属性
無機物質のＴｉＣ、ＴｉＢ2 または金属間化合物のＴｉ
Ａｌ、Ｎｉ3 Ａｌである場合に、加圧力４００ｋｇｆの
ときに、６．５ｍｍ以上のナゲット径を生成させること
ができ、７００ｋｇｆ以上の引張剪断強度が得られる線
状材料３の直径と溶接電流との関係を図１４に示す。
【００７５】前記実施例の比較例として、陰陽両極とも
前記従来の抵抗溶接用電極とした場合に前記条件で溶接
を試みたところ、溶接電流は２６〜２８ｋＡであった。
【００７６】
【表２】
【００７７】表２及び図１３から明らかなように、本実
施例の抵抗溶接用電極で線状材料３が金属であるものを
直流の陰極側電極とし、従来の抵抗溶接用電極を陽極側
電極として、直流電流により抵抗溶接を行う場合には抵
抗溶接電流は１０ｋＡ前後であり、従来の抵抗溶接用電
極を陰陽両極の電極とする場合に比較して格段に低減さ
れていることが明らかである。線状材料３が、Ｔｉ、Ｗ
の場合には、特に溶接電流を低くすることができ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの場合はいずれも略同一の溶接電
流で抵抗溶接を行うことができた。
【００７８】また、本実施例の抵抗溶接用電極で線状材
料３が電極母材のＣｒ−Ｃｕ合金より導電率の高いＡｇ
である場合に、導電率の低い金属と同様に配設したとき
には、該抵抗溶接用電極を直流の陰極側電極とし、従来
の抵抗溶接用電極を陽極側電極として、直流電流により
抵抗溶接を行うときに、その溶接電流は線状材料３に導
電率の低い金属を用いてなる抵抗溶接用電極を前記のよ
うに配置して直流電流により抵抗溶接を行うときの１．
３倍程度になる。しかし、線状材料３の配設数を多くし
てその露出部分３ａの面積の合計の抵抗溶接用電極１の
先端部４の面積に対する比率を４０％以下の範囲で高く
することにより、線状材料３に導電率の低い金属を用い
てなる抵抗溶接用電極の場合と略同一の結果が得られ
る。
【００７９】また、図１４から明らかなように、本実施
例の抵抗溶接用電極で線状材料３が窒化珪素、マイカ系
セラミックスとしてのカオリナイト、アルミナ、非金属
性無機物質のＴｉＣ、ＴｉＢ2 または金属間化合物のＴ
ｉＡｌ、Ｎｉ3 Ａｌであるものを前記のように配置して
直流電流により抵抗溶接を行うときには、これらの材料
より導電性の高い金属を線状材料３とする抵抗溶接用電
極の場合よりも高い溶接電流となる。しかし、前記従来
の抵抗溶接用電極を陰陽両極の電極とする場合に比較し
て１／２以下に低減されており、亜鉛メッキ鋼板と同一
の溶接条件で溶接することができる。
【００８０】尚、本実施例の抵抗溶接用電極では、線状
材料３がＴｉ、Ｗの場合には、前記のようにして直流電
流により抵抗溶接を行うと、弱いはりつきを生じた。ま
た、線状材料３がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの場合には直
径２ｍｍ以下でははりつきは生じなかったが、直径の太
い４ｍｍのときには若干のはりつきが生じた。これは、
線状材料３の直径が４ｍｍのときには、露出部分３ａの
面積の合計の抵抗溶接用電極１の先端部４の面積に対す
る比率が５３％ととなり、４０％を超えているためと考
えられる。
【００８１】さらに、線状材料３が、窒化珪素、マイカ
系セラミックスとしてのカオリナイト、アルミナ、非金
属性無機物質のＴｉＣ、ＴｉＢ2 または金属間化合物の
ＴｉＡｌ、Ｎｉ3 Ａｌである場合には、直径０．５ｍｍ
のものでもはりつきが生じている。前記はりつきは、線
状材料３近傍の通電時の抵抗発熱によるものと考えられ
るので、線状材料３の直径をさらに細くし、線状材料３
の露出部分３ａの周囲の面積を減少させることにより、
改善を図ることができる。
【００８２】また、本実施例では、電極母材のＣｒ−Ｃ
ｕ合金より導電率の高い金属としてＡｇを使用している
が、このような金属として、Ｃｕまたは焼結Ｃｒ−Ｃｕ
合金を用いてもよい。
【００８３】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。
【００８４】本実施例では、Ｃｒ−Ｃｕ合金を電極母材
とし、図１示の線状材料３に金属として鋼（ＳＣＭ４２
０）を用い、前記第１の実施例と同様にして抵抗溶接用
電極を製造した。次に、前記抵抗溶接用電極が直流の陰
極側電極を構成し、従来の抵抗溶接用電極が直流の陽極
側電極を構成するようにして直流電流によりアルミニウ
ム合金板（Ａ５１８２材、厚さ２．５ｍｍ）の抵抗溶接
を行った場合と、前記従来の抵抗溶接用電極が陰陽両極
の電極を構成するようにして直流電流により前記アルミ
ニウム合金板の抵抗溶接を行った場合とで、適正な溶接
を行うことができる電流及び加圧力の範囲を比較した。
【００８５】本実施例の抵抗溶接用電極は、図１におけ
る線状材料３の直径ｌ＝２ｍｍであり、線状材料３の露
出部分３ａの面積の合計が抵抗溶接用電極１の先端部４
に占める電極母材の面積４ａの２０％になっている。ま
た、前記従来の抵抗溶接用電極は、Ｃｒ−Ｃｕ合金のみ
からなり、先端部表面に電導率の異なる材料が露出され
ていない。結果を図１５に示す。図１５から本実施例の
抵抗溶接用電極を前記のように配置して直流電流により
抵抗溶接を行う場合には、８サイクルで１３〜３２ｋＡ
の溶接電流で溶接することができ、前記従来の抵抗溶接
用電極を陰陽両極の電極とする場合に１５サイクルで３
３〜４２ｋＡの溶接電流でなければ溶接できないことに
比較して、より低電流、低サイクルで溶接を行うことが
できることが明らかである。しかも、本実施例の抵抗溶
接用電極によれば、適正な溶接を行うことができる範囲
が広くなっているので、亜鉛メッキ鋼板の溶接電流の適
正範囲とされる９〜１５ｋＡでも溶接することができ
る。従って、亜鉛メッキ鋼板の溶接と同一の製造ライン
でアルミニウム合金板の溶接を行うことができる。
【００８６】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。
【００８７】本実施例は、本発明に係わる他の製造方法
を示すものであり、図１及び図２示の抵抗溶接用電極１
を次のようにして製造した。
【００８８】まず、図３示のように、Ｃｒ−Ｃｕ合金か
らなる電極母材３１を直径４００ｍｍの円柱状に形成し
た。次に、電極母材３１に長さ方向に平行な複数の孔部
３２を穿設するとともに、電極母材３１の両端に蓋３
３，３３を螺着するネジ部３４，３４を形成した。
【００８９】次に、前記第１の実施例の仮焼結した棒材
３５に変えて、電極母材３１と電導率の異なる材料の粉
末を孔部３２に充填し、電極母材３１の両端を蓋３３，
３３で封止して、長さ１０００ｍｍの熱間押出し用材料
（ビュレット）３６を形成した。本実施例では、前記粉
末から形成される線状材料３の直径が４，３，２，１，
０．５ｍｍになるように孔部３２の径を変えて５種類の
ビュレット３６を形成した。
【００９０】次に、ビュレット３６を熱間静水圧押出し
機により、１０００℃、１５００ｔの押出し圧で押出
し、直径４０ｍｍになるように成形した。次いで、前記
ビュレット３６を押し出して得られた成形体を、さら
に、加熱、線引き、焼鈍し、直径２０ｍｍの電極材料
（図示せず）を成形した。この結果、ビュレット３６が
線引きされるとともに、前記粉末から図１にｌで示され
る直径がそれぞれ４，３，２，１，０．５ｍｍの線状材
料３が直径２０ｍｍの前記電極材料内に形成された。
【００９１】次に、前記直径２０ｍｍになるように成形
された電極材料を長さ８０ｍｍに切断して、その切断面
に前記線状材料３を露出させた。
【００９２】次に、前記のように切断された電極材料の
前記線状材料３が露出している先端部４を、図２示のよ
うにＲ１５０の凸状球面に成形すると共に、他方の端部
から電極内部に直径１６ｍｍ、水冷部の深さ６５ｍｍの
冷却水用孔部５を形成し、最終的な直径が１９ｍｍにな
るように加工した。この結果、図１及び図２示の抵抗溶
接用電極１を得た。前記抵抗溶接用電極１では、線状材
料３の露出部分３ａの面積の合計が、線状材料３の直径
に応じて、それぞれ抵抗溶接用電極１の先端部４の面積
の、５３％、３０％、１３％、３．８％、０．８％にな
っている。
【００９３】本実施例の製造方法では、前記粉末とし
て、１００メッシュ以下のＦｅ粉、１００メッシュ以下
のＣｒ粉、１００メッシュ以下のＶ粉、１００メッシュ
以下のＮｉ3 Ａｌ粉を用いた。前記粉末は、熱間押出し
時に電極母材３１中に拡散すると電極母材３１の抵抗を
増大させるので、前記のように比較的粗い粒子とするこ
とが好ましい。尚、本実施例の製造方法によるときに
は、Ｗ及びＺｒの粉末を使用すると、１０００℃付近の
温度で電極母材３１中に拡散する虞れがある。
【００９４】また、本実施例の製造方法では、電極材料
の径がビュレット３６の径より遙に小さく、前記熱間押
出しの押出し圧が高いので、前記粉末の粒子間に空隙が
残存する可能性は低いが、粒子同士が分離していると耐
磨耗性が低くなる虞れがある。一方、抵抗溶接用電極１
とワークとのはりつきを防止するためには、前記粉末か
ら形成される線状材料３において前記粉末粒子同士の接
合状態が弱いほうが好ましい場合もある。そこで、本実
施例では、前記各粉末を単独で使用するものの他に、前
記粒子同士の接合状態を調節する接合材として、３２５
メッシュ以下の電解銅粉を前記各粉末にそれぞれ４０重
量％添加したものを製造した。
【００９５】次に、図４示の場合と同様に、本実施例の
抵抗溶接用電極１が直流の陰極側電極を構成し、従来の
抵抗溶接用電極４１が直流の陽極側電極を構成するよう
にして、直流電流によりアルミニウム合金板（Ａ５０５
２ Ｏ材、厚さ１ｍｍ）の溶接を行った。前記従来の抵
抗溶接用電極は、Ｃｒ−Ｃｕ合金のみからなり、先端部
表面に電導率の異なる材料が露出されていない。
【００９６】加圧力４００ｋｇｆのときに、６．５ｍｍ
以上のナゲット径を生成させることができ、７００ｋｇ
ｆ以上の引張剪断強度が得られる溶接電流を、前記各粉
末について、各粉末から形成される線状材料３の直径ご
とに下記表３に示す。
【００９７】
【表３】
【００９８】表３から明らかなように、本実施例のよう
に電極母材３１の孔部３２に電極母材３１と電導率の異
なる材料の粉末を充填する製造方法により得られた抵抗
溶接用電極を用いても、前記第１の実施例のように電極
母材３１の孔部３２に棒材３５を挿入する製造方法によ
り得られた抵抗溶接用電極と同様に、１０ｋＡ前後の溶
接電流で溶接を行うことができる。
【００９９】次に、本発明に係わる抵抗溶接用電極１が
直流の陰極側電極を構成し、従来の抵抗溶接用電極４１
が直流の陽極側電極を構成して抵抗溶接を行う前記実施
例に対する第１の比較例について説明する。
【０１００】本比較例では、本発明に係わる抵抗溶接用
電極１が直流の陽極側電極を構成し、従来の抵抗溶接用
電極４１が直流の陰極側電極を構成するようにして、直
流電流により加圧力６００ｋｇｆでアルミニウム合金板
（Ａ５１８２材、厚さ２ｍｍ）の溶接を行い、前記従来
の抵抗溶接用電極が陰陽両極の電極を構成するようにし
た場合と、溶接電流及び溶着または欠損が生じて抵抗溶
接用電極が使用に耐えなくなるまでの耐用回数について
比較した。
【０１０１】本比較例で、直流の陽極側電極を構成する
本発明に係わる抵抗溶接用電極は、図１示の線状材料３
を抵抗溶接用電極１の内部の４箇所または６箇所に配設
し、線状材料３の直径は２ｍｍとした抵抗溶接用電極で
ある。この抵抗溶接用電極では線状材料３の露出部分３
ａの面積の合計が、配設数に応じてそれぞれ抵抗溶接用
電極１の先端部４の面積の４．４％または６．６％にな
っている。また、この抵抗溶接用電極は、Ｃｒ−Ｃｕ合
金を電極母材の原料とし、線状材料３として窒化珪素、
マイカ系セラミックスとしてのカオリナイト、金属間化
合物または金属を用い、前記第１の実施例と様にして製
造されている。前記金属間化合物としてはＴｉＡｌを使
用した。また、前記金属としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、
Ｗから選ばれる１種を使用した。
【０１０２】また、本比較例で、直流の陰極側電極を構
成する電極は、前記従来の抵抗溶接用電極であり、Ｃｒ
−Ｃｕ合金のみからなり、先端部表面に電導率の異なる
材料が露出されていない。
【０１０３】結果を下記表４に示す。尚、表４におい
て、溶接電流及び耐用回数は、前記従来の抵抗溶接用電
極により陰陽両極の電極を構成して抵抗溶接を行った場
合を１として示している。
【０１０４】
【表４】
【０１０５】表４から明らかなように、本発明に係わる
抵抗溶接用電極が直流の陽極側電極を構成し、前記従来
の抵抗溶接用電極が直流の陰極側電極を構成するように
して、直流電流により溶接を行う場合には、耐用回数に
ついては増加する傾向を示すものの、溶接電流を低減す
る効果はわずかであり、線状材料３がＴｉ及びＴｉＡｌ
の場合には逆に溶接電流が増加する傾向があって、本発
明の低電流で抵抗溶接を行うという目的を達成すること
ができない。
【０１０６】次に、本発明に係わる抵抗溶接用電極が直
流の陰極側電極を構成し、従来の抵抗溶接用電極が直流
の陽極側電極を構成して抵抗溶接を行う前記実施例に対
する第２の比較例について説明する。
【０１０７】本比較例では、前記第１の比較例に使用し
たものと同様の本発明に係わる抵抗溶接用電極が直流の
陰陽両極の電極を構成するようにして、直流電流により
加圧力６００ｋｇｆでアルミニウム合金板（Ａ５１８２
材、厚さ２ｍｍ）の溶接を行い、前記従来の抵抗溶接用
電極が直流の陰陽両極の電極を構成するようにした場合
と、溶接電流及び耐用回数について比較した。
【０１０８】結果を下記表５に示す。尚、表５におい
て、溶接電流及び耐用回数は、前記従来の抵抗溶接用電
極が陰陽両極の電極を構成するようにした場合を１とし
て示している。
【０１０９】
【表５】
【０１１０】表５から明らかなように、本発明に係わる
抵抗溶接用電極が陰陽両極の電極を構成するようにし
て、直流電流により溶接を行う場合には、耐用回数につ
いては増加する傾向を示すものの、溶接電流を低減する
効果はみられない。
【０１１１】次に、本発明の第６の実施例について説明
する。
【０１１２】本実施例では、図４示のように、前記第１
の実施例の抵抗溶接用電極１が一方の電極を構成し、従
来の抵抗溶接用電極４１が他方の電極を構成するように
して、交流電流によりアルミニウム合金板（Ａ５０５２
Ｏ材、厚さ１ｍｍ）４２，４２の溶接を行った。前記
従来の抵抗溶接用電極４１は、Ｃｒ−Ｃｕ合金のみから
なり、先端部表面に電導率の異なる材料が露出されてい
ない。
【０１１３】次に、Ｃｒ−Ｃｕ合金を原料とする電極母
材からなる抵抗溶接用電極１（図１において、線状材料
３の直径ｌ＝２ｍｍ、線状材料３，３の離間距離Ｌ＝６
ｍｍ）を前記のように配置して、交流電流により抵抗溶
接を行うときに、通電時間を５サイクルとしたときの溶
接電流と生成ナゲット径との関係を図１６に、通電時間
を８サイクルとしたときの溶接電流と生成ナゲット径と
の関係を図１７に、それぞれ示す。加圧力は、６００ｋ
ｇｆとした。また、前記図１６及び図１７示の実施例の
比較例として、両極とも前記従来の抵抗溶接用電極４１
とし、加圧力を６００ｋｇｆとした場合を、図１６及び
図１７に併せて示す。
【０１１４】図１６及び図１７から明らかなように、本
発明の抵抗溶接用電極１と、従来の抵抗溶接用電極４１
とを前記のように配置して、交流電流により溶接を行う
ことにより、両極とも従来の抵抗溶接用電極４１とする
場合に比較して低い電流で、Ａ級ナゲット径保証値５ｔ
1/2 （ｔは被溶接材の厚さ）を有するナゲットを得るこ
とができる。また、本実施例によれば、本発明の抵抗溶
接用電極１を前記のように配置して交流電流により抵抗
溶接を行うことにより、亜鉛メッキ鋼板の溶接電流の適
正範囲とされる９〜１５ｋＡで溶接することができる。
【０１１５】次に、本実施例の抵抗溶接用電極１におい
て、図１示の線状材料３の直径ｌと、線状材料３，３の
離間距離Ｌとを変えた場合に、図４示のように本実施例
の抵抗溶接用電極１を一方の電極とし、従来の抵抗溶接
用電極４１を他方の電極として、交流電流により抵抗溶
接を行うときの溶接電流の変化を図１８に示す。図１８
から明らかなように、本実施例によれば、本発明の抵抗
溶接用電極１を前記のように配置して交流電流により抵
抗溶接を行うときには、抵抗溶接用電極１の線状材料３
の直径ｌと、線状材料３，３の離間距離Ｌとを適宜選択
することにより、亜鉛メッキ鋼板の溶接電流の適正範囲
とされる９〜１５ｋＡで溶接することができる。
【０１１６】次に、Ｃｒ−Ｃｕ合金を電極母材とし、図
１示の線状材料３に金属として鋼（ＳＣＭ４２０）を用
い、前記第１の実施例と同様にして抵抗溶接用電極１を
製造した。前記抵抗溶接用電極１を用いて、図４示のよ
うに、該抵抗溶接用電極１が一方の電極を構成し、従来
の抵抗溶接用電極４１が他方の電極を構成するようにし
て交流電流によりアルミニウム合金板（Ａ５１８２材、
厚さ２．５ｍｍ）の抵抗溶接を行った場合と、前記従来
の抵抗溶接用電極が両極の電極を構成するようにして交
流電流により前記アルミニウム合金板の抵抗溶接を行っ
た場合とで、適正な溶接を行うことができる電流及び加
圧力の範囲を比較した。
【０１１７】前記抵抗溶接用電極１は、図１における線
状材料３の直径ｌ＝２ｍｍであり、線状材料３の露出部
分３ａの面積の合計が抵抗溶接用電極１の先端部４に占
める電極母材の面積４ａの２０％になっている。また、
前記従来の抵抗溶接用電極４１は、Ｃｒ−Ｃｕ合金のみ
からなり、先端部表面に電導率の異なる材料が露出され
ていない。結果を図１９に示す。
【０１１８】図１９から本実施例の抵抗溶接用電極が交
流の一方の電極のみを構成する場合には、８サイクルで
１３〜３４ｋＡの溶接電流で溶接することができ、前記
従来の抵抗溶接用電極４１が両極の電極を構成する場合
の１５サイクルで３４〜４５ｋＡの溶接電流でなければ
溶接できないことに比較して、より低電流、低サイクル
で溶接を行うことができることが明らかである。しか
も、本実施例の抵抗溶接用電極１を前記のように用いる
ことにより、適正な溶接を行うことができる範囲が広く
なっているので、亜鉛メッキ鋼板の溶接電流の適正範囲
とされる９〜１５ｋＡでも溶接することができる。従っ
て、亜鉛メッキ鋼板の溶接と同一の製造ラインでアルミ
ニウム合金板の溶接を行うことができる。
【０１１９】本実施例で、交流電流の一対の電極を両方
とも本発明に係わる抵抗溶接用電極としたのでは、直流
電流の陰陽両極を本発明に係わる抵抗溶接用電極とした
前記第２の比較例と同様になり、溶接電流を低減する効
果が得られないことが明らかである。
【０１２０】尚、前記各実施例の抵抗溶接用電極によれ
ば、電極の先端部が凸状球面に成形されているので、溶
接に際して溶接痕が形成されることがなく、優れた外観
品質を得ることができる。
【０１２１】また、前記各実施例では電極母材をＣｒ−
Ｃｕとしているが、Ａｇ−Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗ−Ａｇ、Ｃｕ
−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｚｒ、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｎｂ、
Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｂ、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃｕ等のＣｕを含む他
の合金であってもよく、単体のＣｕを用いてもよい。
【０１２２】
【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
の抵抗溶接用電極によれば、電極母材と電導率の異なる
線状材料を電極の先端部表面の多数箇所に島状に露出さ
せ、且つ該線状材料の露出部分の合計面積を該電極の先
端部の面積の０．５〜４０％の範囲になるように構成す
ることにより、溶接の際には電流密度の高くなる部分を
電極先端部表面の多数箇所に形成することができ、この
電流密度の高くなる部分から、被溶接部材の金属板に溶
接電流を供給することにより、前記金属板の溶接を低電
流、低サイクルで行うことができる。
【０１２３】また、本発明の抵抗溶接用電極によれば、
前記線状材料の露出部分の合計面積を該電極の先端部の
面積の０．５〜４０％の範囲になるように構成すること
により、溶接の際の前記線状材料近傍の抵抗による発熱
量を低減して、抵抗溶接用電極と被溶接部材とのはりつ
きを抑制することができる。
【０１２４】また、本発明の抵抗溶接用電極によれば、
前記線状材料を電極母材より電導率の低い窒化珪素、マ
イカ系セラミックスとしてのカオリナイト、アルミナ、
非金属性無機物質、金属間化合物若しくは金属、または
電極母材より電導率の高い金属から形成することによ
り、前記電流密度の高くなる部分を効率よく形成するこ
とができる。前記線状材料は、前記電極の先端部表面に
露出されたときに、隣接する線状材料の離間距離が互い
に等しくなるように配設することにより、各線状材料に
より分散される電流密度を等しくすることができる。
【０１２５】また、本発明の抵抗溶接用電極によれば、
前記抵抗溶接を直流電流により行うときに、電子の供給
側となる陰極側に構成することにより、前記のように電
極先端部表面の多数箇所に分散された電流密度の高い部
分から直接電子が放出されるので、前記被溶接部材の抵
抗溶接をさらに低電圧、低サイクルで行うことができ
る。また、本発明の抵抗溶接用電極によれば、前記抵抗
溶接を交流電流により行うときに、該抵抗溶接用電極を
いずれか一方の電極に構成することにより、該抵抗溶接
用電極が電子の供給側の電極となるときに前記のように
電極先端部表面の多数箇所に分散された電流密度の高い
部分から直接電子が放出されるので、前記被溶接部材の
抵抗溶接を低電圧、低サイクルで行うことができる。
【０１２６】本発明の抵抗溶接用電極の製造方法によれ
ば、電極母材を円柱状に成形し、該電極母材に長さ方向
に平行な複数の孔部を設け、該孔部の断面積の合計が最
終成形後に断面積全体の０．５〜４０％の範囲になるよ
うに構成し、前記孔部に前記電極母材と電導率の異なる
材料の粉末を充填して電極材料に加工し、この前記粉末
が充填された電極材料を所定の直径になるように絞り込
むことにより、前記充填された粉体或は棒材もまた同時
に所定の直径の線材に絞り込むことができる。従って、
初めから電極の直径に近く成形された電極材料に細孔を
穿設したり、該細孔に該電極母材より電導率の異なる材
料からなる線材を挿入する等の小寸法の部材を加工する
必要がなく、また前記電極母材より電導率の異なる材料
を細径の線材に加工する必要もないので、容易に製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の抵抗溶接用電極の第１の実施例の構成
を示す平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】図１及び図２示の抵抗溶接用電極の製造方法を
示す斜視図。
【図４】本発明の第１の実施例の抵抗溶接用電極による
溶接状況を示す説明的断面図。
【図５】本発明の第１の実施例の抵抗溶接用電極を用い
て直流電流により抵抗溶接を行うときに通電時間を５サ
イクルとしたときの溶接電流と生成ナゲット径との関係
を示すグラフ。
【図６】本発明の第１の実施例の抵抗溶接用電極を用い
て直流電流により抵抗溶接を行うときに通電時間を８サ
イクルとしたときの溶接電流と生成ナゲット径との関係
を示すグラフ。
【図７】本発明の第１の実施例の抵抗溶接用電極を用い
て直流電流により抵抗溶接を行うときに図１示の線状材
料の直径と線状材料間の距離とを変えた場合の溶接電流
の変化を示すグラフ。
【図８】本発明の第２の実施例の抵抗溶接用電極におけ
る線状材料の配設例を示す平面図。
【図９】本発明の第２の実施例の抵抗溶接用電極におけ
る線状材料の配設例を示す平面図。
【図１０】本発明の第２の実施例の抵抗溶接用電極にお
ける線状材料の配設例を示す平面図。
【図１１】本発明の第２の実施例の抵抗溶接用電極にお
ける線状材料の配設例を示す平面図。
【図１２】本発明の第３の実施例の抵抗溶接用電極にお
ける線状材料の配設例を示す平面図。
【図１３】本発明の第３の実施例の抵抗溶接用電極を用
いて直流電流により抵抗溶接を行うときに、線状材料が
金属である場合の該線状材料の直径と溶接電流との関係
を示すグラフ。
【図１４】本発明の第３の実施例の抵抗溶接用電極を用
いて直流電流により抵抗溶接を行うときに、線状材料が
窒化珪素、カオリナイト、アルミナ、非金属性無機物質
または金属間化合物である場合の該線状材料の直径と溶
接電流との関係を示すグラフ。
【図１５】本発明の第４の実施例の抵抗溶接用電極を用
いて直流電流により抵抗溶接を行うときに適正な溶接条
件の範囲を示すグラフ。
【図１６】本発明の抵抗溶接用電極を用いて交流電流に
より抵抗溶接を行うときに通電時間を５サイクルとした
ときの溶接電流と生成ナゲット径との関係を示すグラ
フ。
【図１７】本発明の抵抗溶接用電極を用いて交流電流に
より抵抗溶接を行うときに通電時間を８サイクルとした
ときの溶接電流と生成ナゲット径との関係を示すグラ
フ。
【図１８】本発明の抵抗溶接用電極を用いて交流電流に
より抵抗溶接を行うときに図１示の線状材料の直径と線
状材料の離間距離を変えた場合の溶接電流の変化を示す
グラフ。
【図１９】本発明の抵抗溶接用電極を用いて交流電流に
より抵抗溶接を行うときに適正な溶接条件の範囲を示す
グラフ。
【符号の説明】
１…抵抗溶接用電極、 ３…導電率の異なる線状材料、
４…先端部、４２…被溶接部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 輝昭 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属に電流を供給して溶接する抵抗溶接に
    用いる電極において、 前記電極は銅または銅合金からなる電極母材と、該電極
    内に通電方向と平行に配設され且つ該電極の先端部表面
    の多数箇所に島状に露出した該電極母材と導電率の異な
    る線状材料とからなり、該線状材料の露出部分の合計面
    積を該電極の先端部の面積の０．５〜４０％の範囲にな
    るように構成してなることを特徴とする抵抗溶接用電
    極。
  2. 【請求項２】前記線状材料が、前記電極母材より電導率
    の低い材料からなることを特徴とする請求項１記載の抵
    抗溶接用電極。
  3. 【請求項３】前記電極母材より電導率の低い材料が、窒
    化珪素、マイカ系セラミックス、アルミナから選ばれる
    １種であることを特徴とする請求項２記載の抵抗溶接用
    電極。
  4. 【請求項４】前記電極母材より電導率の低い材料が、非
    金属性無機物質、金属間化合物または金属から選ばれる
    １種であることを特徴とする請求項２記載の抵抗溶接用
    電極。
  5. 【請求項５】前記非金属性無機物質が、ＴｉＣまたはＴ
    ｉＢ2 から選ばれる１種であることを特徴とする請求項
    ４記載の抵抗溶接用電極。
  6. 【請求項６】前記金属間化合物が、ＴｉＡｌまたはＮｉ
    3 Ａｌから選ばれる１種であることを特徴とする請求項
    ４記載の抵抗溶接用電極。
  7. 【請求項７】前記金属が、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍ
    ｏ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｗから選ばれる１種であること
    を特徴とする請求項４記載の抵抗溶接用電極。
  8. 【請求項８】前記線状材料が、前記電極母材より電導率
    の高い材料からなることを特徴とする請求項１記載の抵
    抗溶接用電極。
  9. 【請求項９】前記電極母材より電導率の高い材料が、Ａ
    ｇ、Ｃｕまたは焼結Ｃｒ−Ｃｕ合金から選ばれる１種で
    あることを特徴とする請求項８記載の抵抗溶接用電極。
  10. 【請求項１０】前記線状材料が、離間距離が等しくなる
    ように配設されてなることを特徴とする請求項１記載の
    抵抗溶接用電極。
  11. 【請求項１１】前記抵抗溶接を直流電流により行うとき
    に、前記抵抗溶接用電極が陰極側電極を構成することを
    特徴とする請求項１記載の抵抗溶接用電極。
  12. 【請求項１２】前記抵抗溶接を交流電流により行うとき
    に、前記抵抗溶接用電極がいずれか一方の電極を構成す
    ることを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接用電極。
  13. 【請求項１３】金属に電流を供給して溶接する抵抗溶接
    に用いる抵抗溶接用電極の製造方法において、 電極母材を該電極より大径の円柱状に成形し、該電極母
    材に通電方向に平行な複数の孔部を設け、該孔部の断面
    積の合計が最終成形後に断面積全体の０．５〜４０％の
    範囲になるように構成する電極母材成形工程と、 前記孔部に前記電極母材と電導率の異なる材料の粉末を
    充填して電極材料に加工する電極材料加工工程と、 前記粉末が充填された電極材料を所定の直径になるよう
    に絞り込む絞り工程と、 所定の直径に絞り込まれた電極材料を所定の電極形状に
    成形する電極成形工程とからなることを特徴とする抵抗
    溶接用電極の製造方法。
  14. 【請求項１４】金属に電流を供給して溶接する抵抗溶接
    に用いる抵抗溶接用電極の製造方法において、 電極母材を該電極より大径の円柱状に成形し、該電極母
    材に通電方向に平行な複数の孔部を設け、該孔部の断面
    積の合計が最終成形後に断面積全体の０．５〜４０％の
    範囲になるように構成する電極母材成形工程と、 前記孔部に前記電極母材より電導率の異なる材料からな
    る棒材を挿入して電極材料に加工する電極材料加工工程
    と、 前記棒材が挿入された電極材料を所定の直径になるよう
    に絞り込む絞り工程と、 所定の直径に絞り込まれた電極材料を所定の電極形状に
    成形する電極成形工程とからなることを特徴とする抵抗
    溶接用電極の製造方法。
  15. 【請求項１５】前記棒材は、前記電極母材と電導率の異
    なる材料の粉末を加圧成形してなることを特徴とする請
    求項１４記載の抵抗溶接用電極の製造方法。
  16. 【請求項１６】前記棒材は、前記電極母材と電導率の異
    なる材料の粉末を加圧成形した後、仮焼結してなること
    を特徴とする請求項１４記載の抵抗溶接用電極の製造方
    法。
  17. 【請求項１７】前記棒材は、前記電極母材と電導率の異
    なる材料の粉末を溶融し、鋳造してなることを特徴とす
    る請求項１４記載の抵抗溶接用電極の製造方法。
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