JPH0985461A

JPH0985461A - スポット溶接用裏当材

Info

Publication number: JPH0985461A
Application number: JP7241045A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Nagano; 永野　　孝幸; Harunobu Suzuki; 晴信鈴木; Makoto Kawai; 眞河合
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】アラインメント調整を容易化し、機械的信頼
性を高め、複雑な加工を可能にし、製造コストの低減を
図る。【解決手段】裏当材本体２上にあって被溶接物である
ドアＤの段差面や凸曲面を含む部分が接触する上部には
導電性を有する硬質材料からなる接触受片３を設置し、
該接触受片３にはドアＤが当接する上向き受面４を有
し、接触受片３の少なくとも上向き受面４を放電加工
し、対応するドアＤの接触面に合わせた段差面４ａ及び
凹曲面４ｂ，４ｃを有する形状にて該上向き受面４を形
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のボディの
ドア等のハゼ折りした継手部などをスポット溶接するの
に用いられるスポット溶接用裏当材に関し、美的外観を
要する溶接部品を溶接対象とする場合に適している。

【０００２】

【従来の技術】自動車のボディのドアなどは、外観、安
全及び防錆上の要請から端縁部にハゼ折り加工を行い、
その後スポット溶接して構成されている。このようなス
ポット溶接を行う際に、溶接用の電極によって被溶接物
に大きな押圧力を加えるので、該押圧力に耐える通称バ
ックバーと呼ばれる裏当材を必要とする。

【０００３】裏当材は、通常、電気伝導度、熱伝導率に
優れたクロム銅合金が使用され、ドア外側の溶接痕の生
成を防止するために電極に対する該裏当材自体の接触面
積を大きくし、単位面積当たりの電流量を減少させてい
た。しかしながら、溶接時の熱及び加熱による裏当材の
クリープ変形、摩耗による溶接痕の生成及びドアの変形
等の問題が生じ、定期的な接触面の研磨、裏当材の取付
け位置の再調整及び溶接後のドアの研磨工程が必要であ
った。

【０００４】そして、クロム銅合金の裏当材の対策品と
しては、溶接電極に対向する位置にセラミックス製の支
承部材を配置するもの（例えば特公昭６２−８２６９号
公報参照）や、図７に示すように、裏当材３０の裏当材
本体３１をアルミナ系セラミックス製絶縁部材で形成
し、溶接時に発生する熱の影響を排除するために、該絶
縁部材の支持部を除く上部外周面に熱伝導率に優れたク
ロム銅合金製リング３２を焼きばめしたもの（例えば実
公平３−４９８１９号公報参照）が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の改良さ
れたスポット溶接用裏当材の場合、大部分を占めている
裏当材本体がアルミナ系セラミックスから成っており、
これが難加工材料であるため、製造コストが高く、且つ
裏当材本体の支持部の形状の微調整及びアラインメント
調整が困難である。セラミックスの難加工性を考慮して
焼結前に形状付与を行っても、焼結時の寸法収縮が通常
15〜20％程度存在するため、得られる寸法精度には実用
上問題がある。

【０００６】また、セラミックスの強度は、表面欠陥に
大きく依存する。そのため、焼結後にダイヤモンド工具
による研削加工が必要となる。一般的な加工法である平
面研削によって作製される角柱状の裏当材はアラインメ
ント調整の許容範囲が狭いので、被溶接物に傷を付け難
くするために、接触面の端部に曲面形状を付与すること
が望ましい。しかしながら、セラミックスのような難加
工材料の曲面加工は裏当材の製造工程で多大の労力を要
する。

【０００７】さらに、従来の裏当材は、セラミックス部
分の体積が大きく、内部に大きな欠陥を含む確率が高
く、機械的信頼性に欠けるという問題点があった。体積
が大きくなると機械的信頼性に欠けるのは、体積Ｖ₁，
Ｖ₂をもった二つの試験片に外力が作用して一様な応力
が存在する時、破壊されない確率が等しい応力σ₁，σ
₂はＶ₁・σ₁ ^m＝Ｖ₂・σ₂ ^mで与えられ、したがっ
て、ワイブル係数ｍが１０の場合、体積が２０倍になる
と、材料強度は0.74倍になるからである。

【０００８】本発明は、上述のような従来の問題点に鑑
みなされたものであって、アラインメント調整が容易で
あり、機械的信頼性が高く、複雑な加工が可能で製造コ
ストが低いスポット溶接用裏当材を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の本発明は、スポット溶接の対象と
なる被溶接物を支持する金属製の裏当材本体を備えたス
ポット溶接用裏当材において、前記裏当材本体上にあっ
て前記被溶接物に接触する部分には導電性を有し硬質材
料からなる接触受片を設置し、該接触受片には該被溶接
物が当接する上向き受面を有することを特徴とし、請求
項２に記載の本発明は、請求項１に記載のスポット溶接
用裏当材において、前記接触受片の少なくとも上向き受
面を放電加工することによって、対応する被溶接物の接
触面に合わせて該上向き受面を形成したことを特徴とし
ており、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は請求
項２に記載のスポット溶接用裏当材において、前記硬質
材料が金属であることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係るスポッ
ト溶接用裏当材について、自動車の図３及び図４に示す
ようなドアＤを被溶接物としそのヘミング部をスポット
溶接する場合を例として、図面を参照しながら詳細に説
明する。図１は本発明の実施の形態に係るスポット溶接
用裏当材の使用状態を示す概略構成側面図、図２はその
スポット溶接用裏当材を拡大して示した斜視図である。

【００１１】この実施の形態に係るスポット溶接用裏当
材１を使用してスポット溶接されるドアＤは、図１に示
すように、ドア内板Ｄ１とドア外板Ｄ２とを備え、端縁
におけるドア外板Ｄ２の部分を内側へ折り返して折曲片
Ｂを形成し、この折曲片Ｂの部分にドア内板Ｄ１の端縁
が挟み込まれた状態にて両者の継手部Ｊを形成してい
る。ドア外板Ｄ２は、図３に示すように、傾斜し全幅に
亘って連続した段差面Ｓ１の上下に外方向凸状に僅かに
曲がった上下の凸曲面Ｓ２，Ｓ３が連なっており、この
段差面Ｓ１を含む部分が溶接対象とされている。

【００１２】スポット溶接用裏当材１は、図２に示すよ
うに、裏当材本体２、この裏当材本体２の上に設置した
接触受片３、及び裏当材本体２と接触受片３との間に介
在させた接着層７とによって構成されている。

【００１３】裏当材本体２は、機械構造用炭素鋼（ＪＩ
Ｓ記号Ｓ４５Ｃ）を用いた金属製直方体からなってお
り、平らな上面２ａを有し、この上面２ａに設置される
接触受片３を支持している。

【００１４】接触受片３は、板状の導電性を有する硬質
材料であるホウ化チタン焼結体からなり、裏当材本体２
の上面２ａに大きさを合わせてあり、上向き受面４と平
らな下向きの固着面５とを備え、該固着面５を接着層７
によって裏当材本体２の上面２ａに固着し、上向き受面
４にドアＤの継手部Ｊにおけるドア外板Ｄ２が当接し載
置される。ホウ化チタン焼結体を選定したのは、溶融金
属に対して不活性で且つ純鉄と同程度の導電性（３×１
０^-5Ω・ｃｍ）を有するからである。

【００１５】接触受片３の上向き受面４は、ドア外板Ｄ
２の段差面Ｓ１に対応する傾斜段差面４ａと、上下の凸
曲面Ｓ２，Ｓ３に適合し僅かに凹んだ凹曲面４ｂ，４ｃ
とからなり、全面的にドア外板Ｄ２の接触表面が当接す
るように、該ドア外板Ｄ２の段差面Ｓ１及び凸曲面Ｓ
２，Ｓ３に合致させるべく、Ｃｕ−Ｗ電極を使用した放
電加工によって形成されており、四方には傾斜した凸曲
面４ｄが続いている。

【００１６】また、接触受片３は、以下の性質を有する
のが望ましい。耐摩耗性に優れている。これはメンテ
ナンスフリー化のためである。高強度、高靱性であ
る。チッピング、破損防止のためである。クリープ抵
抗が高い。クリープ変形防止のためである。溶着性が
低い。

【００１７】接着層７は、特に耐熱性や熱伝導性を考慮
する必要がなく、金属用の普通の接着剤からなってい
る。

【００１８】本発明の上記実施の形態の場合、ホウ化チ
タン焼結体からなる接触受片３は、硬質材料であるため
に、切削及び研削による加工が困難であっても、その導
電性を利用して、放電加工を行うことができるので、ド
ア外板Ｄ２の接触表面に合致する複雑な形状の加工が可
能である。そのため、成形型の数を必要最小限に減らす
ことができ、従って、全体としての製造コストを削減す
ることができる。

【００１９】さらに、強度、クリープ抵抗、耐摩耗性に
優れた材料を被溶接物に合わせた形状に加工できるた
め、溶接時の加圧及び熱を起因とする裏当材１の変形、
接触面の摩耗による被溶接物の傷、変形を防止すること
ができ、裏当材１の接触受片３の上向き受面４を研磨す
る必要がなく、取付け位置の再調整、及び溶接後のドア
の研磨工程が不要になるという利点がある。

【００２０】本発明の上記実施の形態に係るスポット溶
接用裏当材を使用したスポット溶接の試験例について説
明する。接触受片３は、以下の要領にて作製した。平均
粒径がそれぞれ３μｍ、２μｍ、0.05μｍのＴｉＢ₂、
Ｃｒ、Ｃの粉末をそれぞれ93ｗｔ％、６ｗｔ％、１ｗｔ
％の割合で12時間湿式混合し、乾燥させた。粉砕した混
合粉末を圧力25ＭＰａで金型成形し、その後、300 ＭＰ
ａの圧力でＣＩＰ成形（用いる媒体が液体の場合の等方
圧縮成形）を行った。

【００２１】得られた成形体は、Ａｒガスの不活性雰囲
気中で1900℃、１時間の条件にて焼結させた。焼結体の
相対密度、曲げ強度、破壊靱性はそれぞれ98.5％、400
ＭＰａ、５ＭＰａ・ｍ^1/2であった。

【００２２】図５は、円板とピン試験片との組み合わせ
で摩擦面同士の繰り返し摩擦を行うピンディスク法（相
手材はＪＩＳ記号Ｓ４５Ｃで表される機械構造用炭素
鋼、摺動速度は25ｍ／ｍｉｎ、荷重は0.5 ｋｇであ
る。）にて評価したホウ化チタン焼結体の耐摩耗性につ
いて、横軸に摺動距離（ｋｍ）をとり、縦軸に比摩耗量
（ｍｍ³／ｋｇｆ・ｍｍ）をとって表したグラフであ
る。同図において、２個の黒丸を結んだ線で表した本願
発明に係るホウ化チタン（ＴｉＢ₂）焼結体を用いた裏
当材１は、２個の普通丸を結んだ線で表した従来の窒化
珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）焼結体を用いた裏当材３０よりもほ
ぼ１桁良い耐摩耗性の数値が得られることを示してい
る。

【００２３】図１において、スポット溶接用裏当材１の
接触受片３の受面４上にドア外板Ｄ２を下側にしてドア
Ｄの継手部Ｊを載せ、陰極をドア内板Ｄ１に接続した電
源８の陽極に溶接用電極９を接続する。溶接時の加圧力
を250 ｋｇとし、溶接電流値を10サイクル7000Ａにてス
ポット溶接を行った結果、図８に示すクロム銅合金の裏
当材３３の場合、700 ショット毎に接触面の研磨、裏当
材３３の取付け位置の再調整が必要であった。これに対
し、本発明に係る裏当材１の場合、同一の溶接条件にお
いて、25000 ショット後も接触面の研磨、裏当材１の取
付け位置の再調整が不要であった。

【００２４】図６は上記実施の形態の変形例に係るスポ
ット溶接用裏当材を示す斜視図であり、図２の場合と同
一部分に同一符号を付けてある。このスポット溶接用裏
当材１１は、裏当材本体２の平らな上面２ａに接着層７
を介して固着した接触受片１３を備えている。そして、
該接触受片１３の上向き受面１４の形状が、凹曲面１４
ａとその両側の平面１４ｂ，１４ｃとからなっており、
四方に裏当材本体２の側面と面一の鉛直平面１４ｄが形
成されている点が上述の実施の形態と異なっており、そ
の他の点は同じである。

【００２５】なお、本発明は、上記実施の形態によって
限定されるものではなく、その要旨から逸脱しない範囲
で種々の変形が可能である。例えば、自動車のドア以外
で美的外観を要する溶接部品を対象とする場合にも適用
することができ、裏当材本体の材質を機械構造用炭素鋼
以外の金属としてもよく、ホウ化チタン焼結体以外の導
電性を有する硬質材料を用いて接触受片を成形すること
もできる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、裏当材本体上にあって被溶接
物に接触する部分には導電性を有する硬質材料からなる
接触受片を設置し、該接触受片には被溶接物が当接する
上向き受面を有することにより、接触受片が導電性を有
するので、放電加工を利用して被溶接物が当接する上向
き受面を被溶接物の接触面の形状に合致した形状に容易
に合わせることができ、複雑な形状の加工、成形型の削
減、製造コストの削減を図ることができ、機械的信頼性
が向上し、メンテナンスフリーとなり設備稼働率が向上
するという効果を奏する。また、裏当材の形状を微調整
することが容易であるため、アラインメント調整に要す
る時間を大幅に短縮することができる。請求項２に記載
の本発明では、接触受片の少なくとも上向き受面を放電
加工することによって、対応する被溶接物の接触面に合
わせて該上向き受面を形成したことにより、上向き受面
が被溶接物の接触面の形状に合致しているので、被溶接
物に傷が付くのを確実に防ぐことができる。請求項３に
記載の本発明では、接触受片が金属なので、溶接時の熱
による被溶接物の変形等を確実に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るスポット溶接用裏当
材の使用状態を示す概略構成側面図である。

【図２】図１のスポット溶接用裏当材を示す斜視図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態に係る被溶接物たるドアを
外側から見た外観図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る被溶接物たるドアを
内側から見た斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態に係るスポット溶接用裏当
材と従来のものとの耐摩耗性の比較を示すグラフであ
る。

【図６】本発明の実施の形態に係るスポット溶接用裏当
材の一変形例を示す斜視図である。

【図７】従来のスポット溶接用裏当材の一例を示す斜視
図である。

【図８】従来の別のスポット溶接用裏当材を示す斜視図
である。

【符号の説明】

Ｄドア（被溶接物）Ｊ継手部Ｓ１ドアの段差面Ｓ２，Ｓ３ドアの凸曲面１スポット溶接用裏当材２裏当材本体３接触受片４上向き受面４ａ段差面４ｂ，４ｃ凹曲面７接着層１１スポット溶接用裏当材（実施の形態の変形例）１３接触受片（実施の形態の変形例）１４上向き受面（実施の形態の変形例）１４ａ凹曲面１４ｂ，１４ｃ平面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スポット溶接の対象となる被溶接物を支
持する金属製の裏当材本体を備えたスポット溶接用裏当
材において、前記裏当材本体上にあって前記被溶接物に
接触する部分には導電性を有し硬質材料からなる接触受
片を設置し、該接触受片には該被溶接物が当接する上向
き受面を有することを特徴とするスポット溶接用裏当
材。
【請求項２】前記接触受片の少なくとも上向き受面を
放電加工することによって、対応する被溶接物の接触面
に合わせて該上向き受面を形成したことを特徴とする請
求項１に記載のスポット溶接用裏当材。
【請求項３】前記硬質材料が金属であることを特徴と
する請求項１又は請求項２に記載のスポット溶接用裏当
材。