JPH0771749B2

JPH0771749B2 - インダイレクトスポット溶接法

Info

Publication number: JPH0771749B2
Application number: JP1095927A
Authority: JP
Inventors: 英之江藤; 統雄木下; 孝三至田; 俊之丹下; 進北村
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: CA2014677C; US5030814A; JPH02274384A; CA2014677A1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、溶接組立てする構造物において比較的薄い
板状部材の相互、あるいは薄い板状の部材を比較的剛性
の高い構造部材にスポット溶接する溶接法に関する。

（従来技術）例えばステンレス鋼板を用いた構造物において、薄板を
フレーム等の構造部材あるいはその内側層の板材に取着
する場合には、作業性および美観上等の点から、従来ア
ーク溶接よりもスポット溶接を用いることが多い。

ところで、このスポット溶接において、外板をフレーム
あるいは厚板等の構造物に、確実に溶接しようとする
と、比較的大きな値の電流、例えば、厚さ1.5mmの外板
を厚さ6mmの板材に溶接する場合約13500Aの電流を流し
て溶接する必要があり、この場合には電極と板材および
板材と板材の接触を良好にするため上記電流に見合った
圧力、たとえば上記の例において約1300kgfで電極を板
面に加圧することが必要となる。

かかる場合に、板材が内側層で剛性の高い構造部材等で
支持されている場合には、後述するダイレクト法は勿
論、第１図〜第３図に例示する被溶接部材を介して溶接
用の電極10が集電用の電極11と対峙配置しない所謂イン
ダイレクト法で溶接するときにも、何ら問題無く実施で
きる。

また、板材を内側層の比較的薄い板材に溶接する場合で
あっても、第９図に例示する被溶接部材を介し溶接用の
電極10の向う側に集電用の電極11を配設するダイレクト
溶接法においては、電極を板材側に押付け加圧しても板
材は両側から押圧されるため、押圧方向に移動すること
はない。このため上述の場合と同様最適な押圧力と最適
な値の電流で溶接することができる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、板材を剛性の低い構造部材たとえば６〜
8mm程度の厚さの板材の上にインダイレクト法でスポッ
ト溶接する場合には、電極を押圧すると、板材およびそ
の内側層の構造部材が変形するため、変形限度内の圧
力、例えば板厚6mmのものでは1100kgf以下でしか電極を
押圧することができない。

押圧力が小さいまま大電流を流して溶接すると、電極と
被溶接部材の間で溶けた金属が飛び散る現象が発生す
る。この現象は溶接箇所の外観を悪くするばかりでな
く、溶接強度の低下につながる。

結局、溶接電流は電極の押圧力によって限界があり、ま
たこれによって溶接性能が支配され、溶接の信頼性が左
右される。

このため、信頼性が必要な箇所での板材の溶接は専ら加
圧力を上げることができるダイレクト法によっている。

しかし、ダイレクト法は、被溶接部材の両側に対峙して
電極を配設しなければならず、位置的に電極が挿入可能
な空間を有する位置の溶接に制限される。

一方、インダイレクト法の実施には被溶接部材あるいは
治具等でその支持方法を工夫する必要があった。

本発明は、上記現況に鑑みおこなわれたもので、薄板か
らなる被溶接部材でも実施できるインダイレクトスポッ
ト溶接法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明にかかるインダイレクトスポット溶接法は、矩形
波の電流でピーク値を均一とし、単位時間に流れる電流
を平均化するとともに、溶接電流の通電を時間的に分割
し、該通電時間同士の間に無通電時間を設けたことを特
徴とする。

（作用）しかして、上述のように構成されたインダイレクトスポ
ット溶接法は、溶接電流が矩形波の電源を利用する。従
来の交流溶接電源では第４図（ｂ）の二点鎖線で示す溶
接電流がサインカーブであるため、必要な電流を得よう
とすると最高電流値が高くなる。第４図（ａ）の実線で
示す矩形波の電流では通電時の最高電流を所望の電流値
の平均値と同じにできるため、電極の押圧力を適正な値
に選定でき、被溶接部材の変形をはじめ、表面の圧痕も
小さくなる。

さらに、溶接電流の通電を時間的に分割し、通電の間に
無通電時間を設けるため、最初の通電によって板材が溶
けて変形し、通電開始当初よりも大きい接触面積が形成
され、次の通電の際にその増大した接触面から円滑に電
流が流れ、小さい押圧力でも溶接面に損傷を受けず、ま
た最初の通電で被溶接部材の内部即ちナゲット部が溶融
し、次の通電でその溶融した部分の電気抵抗が増加する
ため、電流はその周囲に流れることになり、内部の溶融
箇所がさらに大きく且つ深くなって確実な溶接となる。

しかも、溶接した部材の表面は、上述のように小さい押
圧力であっても円滑に電流が流れるため、圧痕の窪みも
小さく、また溶融材の飛散もなくなる。また、上述のよ
うに通電時間を分割して無通電時間があるため、冷却作
用が働き全体の通電時間を長くしても溶接部分に炭化物
の析出も少ない。

また、この方法のほかには最初の通電電流値を小さく、
その次の通電電流値を大きくすると、小さい電流値の通
電で接触面が形成されるため、その後に大きい電流値で
の通電が可能となり、その分通電時間が短縮できて全体
で短時間の溶接が可能となる。この場合には、当初の通
電の電流値が小さいため、押圧力を小さくすることがで
き、これによってナゲットの窪みの小さいスポット溶接
をすることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。第１図〜第３
図は本発明の対象となるインダイレクト溶接方法の代表
的な被溶接部材に対する電極の配置例を示す。

まず、スポット溶接する場合には、第１図〜第３図の例
に示すように、被溶接部材に対して溶接用の電極10と集
電用の電極11を配置する。例えば、第１図に示すよう
に、板厚3mm程度の部材１上に板厚1.5mm程度の二つの板
材2,3をスポット溶接する場合を説明すると、まず溶接
用の電極10をスポット溶接しようとする板材３の所定ポ
イントに位置させ、少し離間した部材１の適当な位置に
集電用の電極11を配置する。この溶接用の電極10および
集電用の電極11は先端の曲率半径が例えば75mmのものを
用いる。そして、上記電極10を部材１及び板材2,3に変
形しない程度で押圧する。例えば、上記の溶接用電極10
を部材１及び板材2,3側から400kgfの力で押圧する。

そして、第４図（ａ）の実線に示すような、矩形波状の
電流を50パルス（50/60秒）通電し、３パルス（3/60
秒）通電を停止したのち、また50パルス（50/60秒）通
電する。このように、途中で冷却時間（３パルス）をと
って２回に分割して通電すると、第５図（ａ）〜（ｄ）
に示すように、まず最初の50パルスの通電（第１回目の
通電）の際、上記被溶接部材の内部が、上記第５図
（ａ）→第５図（ｄ）の如く徐々に、図のドットをうっ
た楕円状の線で示すような範囲で溶融してゆく。この通
電で、最終的に、第５図（ｄ）に示すように、溶接用の
電極10と接触する板材３の接触部分がその先端形状の形
に変形し、電極10と板材３の接触面積が増加する。そし
て、冷却時間をおいて、次に50パルスの通電（第２回目
の通電）をすると、上記溶融した部分の電気抵抗が大き
いため、電流はこの溶融した部分を迂回して周囲を流
れ、周囲がさらに溶融する（第５図（ｅ）参照）。この
ため、ただ１回のみ連続して通電する場合に比べて、径
の大きな且つ溶け込みの深さの深いナゲットが形成され
る。また、第２回目の通電は、溶接用の電極10と板材の
接触が増加した状態でおこなわれているため、第１回目
の通電に比べて、上記電極10から被溶接部材に円滑な電
流がながれ実質的な通電許容電流値が増加する。この結
果被溶接部材内での溶融量も増加し、上記ナゲット径の
大きさ及び深さの増加に寄与する。本発明者が発明の効
果を確認するために、溶接後の被溶接部材をナゲットの
中心部分で切断した写真を説明する。即ち本発明にかか
る溶接方法を実施して得たナゲットの写真である第６図
と、従来の一回のみの通電によって溶接して得たナゲッ
トの写真である第７図を対比すると明瞭に判る。第６図
のナゲットは、第７図のものに比べて、径および溶け込
み深さも大きい。このように、本発明にかかるインダイ
レクトスポット溶接法は、従来のインダイレクトスポッ
ト溶接法に比べて、同じ押圧力および電流値で、径の大
きく且つ溶け込みの深さの深いナゲットを形成すること
ができ、信頼性の高いスポット溶接を得ることができ
る。

この効果は、第２図，第３図に示す電極配置のインダイ
レクトスポット溶接においても同様に得ることができ
る。

ところで、本発明の実施のための条件、即ち、被溶接部
材の厚さ及び被溶接部材の各部材の板厚と材質、およ
び、溶接用の電極の接触部の曲率半径Ｒおよび電極の径
ｒと、溶接用の電極の押圧力Ｐ、さらに第１回目と第２
回目の電流値A₁,A₂と、第１回目と第２回目の通電時間T
₁,T₂と、冷却時間ｔと、その後の保持時間T₀とに関する
実施データの例をまとめると、第８図の表図のようにな
る。この実施データの例は、少なくとも、本発明が従来
の手法に比べて優れた効果を有することの例を示すもの
であって、本発明の範囲を示すものではない。この表図
から、被溶接部材の厚さが、薄くなる場合には、溶接用
の電極の曲率半径Ｒを大きくして、表面の圧痕深さが小
さくなるようにし、且つ電流値Ａを低く設定すればよい
ことが判る。

上記表図では、第１回目と第２回目の電流値を同じにし
ているが、第１回目の電流値を上記値よりも低く第２回
目の電流値を上記値よりも高くすれば、さらに圧痕の小
さい、径が大きく溶け込み深さの深いナゲットが形成さ
れる。

（発明の効果）本発明にかかるインダイレクトスポット溶接法を用いれ
ば、従来のインダイレクトスポット溶接法と同じ電極の
押圧力と電流値でもって、信頼性の高い溶接を得ること
ができる。

これより、従来不可能であったあった板材の溶接をイン
ダイレクトスポット溶接法でおこなうことができ、従来
の溶接法で溶接する場合に比べて非常に高い作業性をと
信頼性ならびに仕上り具合を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の対象となるインダイレクト溶
接方法の代表的な被溶接部材に対する電極の配置例を示
す図、第４図（ａ），（ｂ）は本発明の電流波形と従来
の電流波形を示す時、第５図（ａ）〜（ｅ）は被溶接部
材内の溶融域の形成過程を示す該被溶接部材のナゲット
中心での切断図、第６図は本発明にかかる溶接法によっ
て得られたナゲットの状態を示す該ナゲット中心で切断
した金属組織の写真、第７図は従来の溶接法によって得
られたナゲットの状態を示す該ナゲット中心で切断した
金属組織の写真、第８図は被溶接部材の条件等により変
化する溶接用電極の押圧力，電流値等の本発明方法のイ
ンダイレクトスポット溶接法にかかる実施例のデータを
まとめた表図、第９図はダイレクトスポット溶接法の被
溶接部材に対する電極の配置を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹下俊之兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号川崎重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者北村進兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号川崎重工業株式会社兵庫工場内 (56)参考文献特開昭57−121884（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−102283（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形波の電流でピーク値を均一とし、単位
時間に流れる電流を平均化するとともに、溶接電流の通
電を時間的に分割し、該通電時間同士の間に無通電時間
を設けたことを特徴とするインダイレクトスポット溶接
法。
【請求項２】時間的に分割された前記通電のうち最初の
通電電流値よりその後の通電電流値を大きく設定したこ
とを特徴とする請求項１記載のインダイレクトスポット
溶接法。