JPS6246277B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は溶接缶胴体の製造方法に関し、さらに
詳しくは溶接部の補修性や美観が改善された、電
気抵抗マツシユシーム溶接法による、食缶、炭酸
飲料缶等に用いられる溶接缶胴体の製造方法に関
する。

（従来の技術） 最近特公昭54−26213号公報に開示されている
タイプの所謂スードロニツク溶接機を用いて、錫
めつき鋼板等の金属ブランクの、対向する端縁部
を重ね合せて、重ね合せ部を有する缶胴成形体を
形成し、その重ね合せ部を、その両面に、表面平
坦な線電極を対接させて、電気抵抗マツシユシー
ム溶接して、溶接缶胴体を製造する方法が注目さ
れている。

このマツシユシーム溶接による溶接部の厚さは
通常板厚の約1.3〜1.7倍であつて、溶接部の側方
に、比較的急激な勾配の段差部（第２図の２２参
照）が生成する。そして溶接のさい、溶接強度を
高めようとして、溶接加圧力を増すとか、溶接電
流を大きくした場合などに段差部から円周方向外
方に延びる、不規則な形状の所謂はみ出し鉄（第
２図２３および第８図の３３）が生じたり、ある
いは上記はみ出し鉄の生ずる附近にスプラツシユ
（溶融鉄の飛沫、第８図の３４参照）が附着し易
い。

従つて内容物による内面側溶接部およびその近
傍の腐食を防止するため、塗料の塗布、乾燥等に
よつて、これらの部分を補修するさい、塗膜の欠
落部、あるいはごく薄い部分が生じ易く、満足な
補修効果を得ることが困難であるという問題を生
ずる。

外面側の腐食環境が悪い状態で用いられる場合
には、外面側溶接部の問題を生ずる。

内容物が乾燥品、油性液体、あるいは油性エア
ロソール等の場合は、内面腐食の問題は起り難
い。しかしこの場合でも、溶接部近傍の外面に生
じた不規則な形状のはみ出し鉄やスプラツシユは
外観を損ね、商品価値を低下し易いという問題を
生ずる。また内面側についても、開缶後、開口部
近傍の溶接部は肉視されるので、同様の問題を生
じ易い。

さらに、上記従来の溶接方法では、テインフリ
ースチール等のように、比較的電気絶縁性の高い
表面処理層を有する表面処理鋼板よりなる缶胴成
形体を用いる場合、溶接されるべき端縁部から表
面処理層を除去することなしに、満足な溶接強度
を有する溶接缶胴を製造することが実用的に不可
能であつた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、内外面のうち、少なくとも一方の補
修性の改善された、マツシユシーム溶接部を有す
る、溶接缶胴体の製造方法の提供を目的とする。

本発明は、内外面のうち、少なくとも一方の美
観の改善されたマツシユシーム溶接部を有する溶
接缶胴体の製造方法の提供を他の目的とする。

本発明は、缶胴成形体が、テインフリースチー
ル等のように、比較的電気絶縁性の高い表面処理
層を有する表面処理鋼板よりなる場合であつて
も、溶接されるべき端縁部から表面処理層を除去
することなしに、実用的に満足な溶接処理をもつ
マツシユシーム溶接部を有する、溶接缶胴体の製
造方法の提供を、さらに他の目的とする。

（発明の構成） 本発明は、金属ブランクの対向する端縁部を重
ね合せて、重ね合せ部を有する缶胴成形体を形成
し、該重ね合せ部を、その両面に線電極を対接さ
せて、電気抵抗マツシユシーム溶接して、溶接缶
胴体を製造する方法において、少なくとも一方の
線電極の上記対接する側の面は、平面主部と、該
平面主部に接続する勾配面を有する側縁突条部よ
りなつており、該重ね合せ部における該端縁部の
端面が、該勾配面近傍の該平面主部部分の上か、
もしくは該勾配面の上に位置するように該缶胴成
形体を送入して、上記溶接のさい該端面近傍の材
料が該勾配面に沿つて円周方向外方に流れるよう
にして、マツシユシーム溶接を行なうことを特徴
とする溶接缶胴体の製造方法を提供するものであ
る。

（実施例） 以上実施例について説明する。

（実施例の構成） 第１図において、１１は缶胴成形体、１２は重
ね合せ部である。缶胴成形体１１（要部のみ図示
した）は、錫めつき鋼板、テインフリースチー
ル、極薄ニツケルめつき鋼板、極薄ニツケル・錫
複合めつき鋼板、極薄錫めつき鋼板、ブラツクプ
レート等の金属ブランク（図示されない）の、対
向する端縁部１１ａおよび１１ｂを重ね合せるこ
とによつて形成される。１３および１４はそれぞ
れ、内側電極ロールおよび外側電極ロールであ
り、１５および１６はそれぞれ内側線電極および
外側線電極である。内側線電極１５および外側線
電極１６は通常、１本の連続した銅線よりなり、
先づ内側線電極（もしくは外側線電極）となつて
缶胴成形体の溶接を行なつた後、外側線電極（も
しくは内側線電極）となつて、後続の缶胴成形体
の溶接を行なうようになつている。そして図示の
ように、通常内側線電極１５の上面１５ａは、外
側線電極１６の上面１６ａとなる。

第１図の場合、内側線電極１５の上面１５ａ、
すなわち重ね合せ部１２に対接する側の面は、長
手方向に平面状に延びる、断面平坦な平面主部１
７（溶接のさいは線電極は電極ロールに沿つて曲
るので厳密な意味での平面とはならないが、本明
細書においては平面主部とよぶ）と、長手方向に
側縁に沿つて延びる側縁突条部１８よりなつてお
り、側縁突条部１８は、平面主部１７に接続す
る、好ましくは比較的緩やかな勾配の勾配面１８
ａと、断面平坦で、平面主部１７に平行な側縁平
面部１８ｂ（溶接のさいは線電極は電極ロールに
沿つて曲るので厳密な意味での平面とはならない
が、本明細書においては側縁平面部とよぶ）より
なつている。内側線電極１５の下面１５ｂは、従
来の線電極と同様に全体が平面状になつている。
従つて外側線電極１６の、重ね合せ部１２と対接
する側の面である下面１６ｂは全体が平面状にな
つており、その上面１６ａには側縁突条部１８が
存在する。

外側ローラ電極１４の、外側線電極１６を挿通
する溝部１４ａの底面１４a₁には、側縁突条部１
８に対応する凹部１９が形成されていて、外側線
電極１６の下面１６ｂと、内側線電極１５の上面
１５ａの平面主部１７が断面平行になるようにな
つている。

なお、マツシユシーム溶接が可能となるよう、
上面１５ａおよび下面１６ｂの幅は、重ね合せ部
１２の幅より大きく定められている。以上のよう
な断面プロフイルを有する線電極は、当該溶接装
置の内側電極ロール１３（もしくは外側電極ロー
ル１４）の上流側に設けられた、側縁突条部１８
に対応する断面形状のグループを有する平圧延ロ
ールによつて、丸銅線を圧延することによつて形
成することができる。又は、上記断面形状の孔部
を有するダイスに丸銅線を通して、ダイス成形す
ることによつても形成することができる。

（作用） 溶接にさいし、重ね合せ部１２における下側端
縁部１１ａの端面１１a₁が、勾配面１８ａ近傍の
平面主部１７の部分１７ａの上方か（第１図の場
合）、もしくは、勾配面１８ａの上方に位置する
（第３図の場合）ように、缶胴成形体１１を電極
ロール間に送入する。

マツシユシーム溶接の進行に伴ない、重ね合せ
部１２に対応する部分の厚さは減少し、この部分
の材料は円周方向外方に流れる。そのため端面１
１a₁近傍の材料は、勾配面１８ａに沿つて、もし
くはさらに側縁平面部１８ｂに沿つて、円周方向
外方に流動する。そのさい上側端縁部１１ｂの、
端面１１a₁の外側の下面近傍２０の上に、はみ出
し鉄（第２図の２３参照）のスプラツシユ（図示
されない）が生成しても、それらは側縁突条部１
８に対応する断面形状に押し潰されて、実質的に
消滅し、上記流動した材料と共に、第２図に示す
ように、大部分が比較的緩やかな勾配の、塗料等
による補修が容易な内面側段差部２を形成する。

一方、外側線電極１６の下面１６ｂは全体が平
面状であるので、得られる溶接缶胴体３の溶接部
１の外面側には、不規則な、凹凸の激しい形状の
はみ出し鉄２３、および溶接条件によつてはスプ
ラツシユ（第８，９図の３４参照）によつて形成
される、急激の勾配のほぼ垂下する外面側段差部
２２が生成する。

溶接部１の外面側にも、内面側段差部２と同様
な、好ましくは比較的緩やかな勾配の段差部を得
たい場合は、第３図、第４図に示すように、外側
線電極３６の下面３６ｂ、従つて内側線電極３５
の下面３５ｂの図の右側にも、側縁突条部１８に
対応する側縁突条部３８を有する線電極を使用す
ればよい。この場合は内側ローラ電極１３の溝部
１３ａの底面１３a₁の図の右側にも、凹部１９に
対応する凹部２５を設けることが好ましい。また
溶接缶胴体の用途によつて、溶接部の外面側のみ
に好ましくは比較的緩やかな勾配の段差部を得た
い場合は、外側線電極１６の下面１６ｂのみに側
縁突条部を設ければよい。

（実施例の構成の続き） 側縁突条部１８の高さ(h)、幅等は、溶接中に側
縁突条部１８が、上側端縁部１１ｂの下面に接触
しないように定められることが望ましい。接触し
た下面部分にスパーク痕が生成して、耐食性が損
われるからである。そのためには高さ(h)は0.5×
ｇ（ｇはブランク板厚）以下、より好ましくは
0.35×ｇ以下であることが望ましい。またはみ出
し鉄を押し潰して、前記の比較的緩やかな勾配の
段差部２を得るためには、高さ(h)は0.05×ｇ以
上、より好ましくは0.2×ｇ以上であることが好
ましい。

得られる溶接部の段差部２の形状は、勾配面１
８ａに規制されて、後者の形状と等しくなるので
あるが、勾配面１８ａの勾配角θ（第１図）は、
約５〜70度、より好ましくは約10〜40度であるこ
とが望ましい。約40度より小さくした場合、補修
塗膜の極端に薄い部分が発生するのを防ぐことが
できる。さらに勾配面１８ａと上面１５ａは、曲
率半径が0.05mm以上の曲率部１８a₁を介して接続
することが好ましい。補修塗膜の極端に薄い部分
の発生を防ぐためである。また勾配面は、第５図
に３８ａで示されるように、内側に若干凹んだ湾
曲部であつてもよく、この場合の勾配角θは、平
面主部３７の勾配面３８ａ側の端部３７ｂと、側
縁突条部３８の側縁平面部３８ｂの勾配面３８ａ
の端部３８b₁と結ぶ直線と、平面主部３７の延長
線とのなす角θとして定義される。

また勾配面は外側に若干凸の湾曲面、あるいは
階段状の段差等を有するものであつてもよい。な
お勾配面３８ａと側縁平面部３８ｂは通常曲率部
を介して接続するが、本明細書においては上記曲
率部を含めて勾配面３８とよぶ。さらに側縁突条
部の側縁平面部１８ｂに対応する部分は、本発明
の目的を達するようにマツシユシーム溶接が満足
に行なわれる範囲内で、適宜の断面状をとりうる
ものである。

また側縁平面部１８ｂはなく、勾配面１８ａの
みであつてもよい。ただしこの場合は、不規則な
形状のはみ出し鉄の生成を防ぐため、材料が勾配
面１８ａを越えて外方に流出しない条件で溶接す
ることが望ましい。

缶胴成形体を形成する金属ブランクが、テイン
フリースチール（電解クロム酸処理鋼板）や極薄
ニツケルめつき鋼板のように、表面に比較的厚い
（通常金属クロム換算10mg／m²以上）、電気絶縁性
のクロメート層（水和クロム酸化物層）が形成さ
れている金属板よりなる場合であつても、第３図
に示すように、重ね合せ部に対接する側の面が何
れも側縁突条部を有する内側および外側線電極を
用いることにより、溶接されるべき端縁部のクロ
メート層を含む表面処理層を除去しないでも、実
用的に満足な溶接強度をもつ溶接部を有する溶接
缶胴体を製造することができる。

ただしこの場合、線電極として、錫又は錫合金
（例えば錫−亜鉛合金、錫−鉛合金等のように比
較的低融点の）被覆（被覆厚みは通常0.5〜10
ｇ／m²）銅線を用いることが望ましい。上記のタ
イプの金属ブランクよりなる、表面処理層を除去
しない缶胴成形体に対して、裸の銅線を用いる場
合は、ピツチング（pitting）状の、局部的な溶
損部が溶接部表面に発生し易いからである。

また溶接は空気中で行なつてもよいが、溶接部
の酸化による黒化を防止するため不活性ガス雰囲
気（窒素、アルゴン、ヘリウム、炭酸ガス等の）
で溶接を行なうことが好ましい。

上記のタイプの、重ね合せ部に電気絶縁性の表
面処理層を有する缶胴成形体に対し、表面平坦な
従来の線電極を用いて、所謂スードロニツク溶接
機によりマツシユシーム溶接する場合、錫めつき
鋼板よりなる缶胴成形体の場合よりも遥かに高い
溶接加圧力（同一重ね合せ部幅当りの）を加える
ことにより、表面処理層（クロメート層）が破壊
されて、表面の電気抵抗が低下するので、マツシ
ユシーム溶接が可能となるという知見を本発明者
等は得ている。

しかしながらこの場合は、高い加圧力のため、
溶接時に、重ね合せ部の両端部、特に尾端近傍が
円周方向外方にずれて、この部分の溶接部幅が減
少したり、極端の場合は衝合せ的な溶接部となつ
て、この部分の溶接強度が減少して、フランジ加
工やネツクイン加工等に耐える満足な溶接部が得
られない。

本発明の場合は、上記のタイプの缶胴成形体に
対し、溶接加圧力を上記の重ね合せ部のずれを生
じない程度に低くしても、満足な溶接部を得るこ
とができる。その理由は次のように推測される。

重ね合せ部の長さ方向の特定部分は、線電極に
接触すると間もなく、電気抵抗加熱されて軟化し
（低炭素鋼板の軟化開始温度は約500〜600℃であ
る）、重ね合せ部は押し潰され始める。そのため
電気絶縁性の表面処理層のない裸の、両端縁部端
面がはみ出して、対応する線電極勾配面に接触す
る。また押し潰しのさい重ね合せ部の両端縁部の
側縁突条部と接触した部分の表面処理層に若干の
クラツクが発生する。そのため両勾配面間を、は
み出した端面と上記クラツクを通つて電流が流れ
易くなつて、比較的スムースに溶接が行なわれる
ものと推測される。この推測は、両段差部にまた
がつて、溶接部を斜に横切る熱影響部の形成され
た第１０図によつて支持されていると考えられ
る。

（効果） 本発明の方法によれば、内外面のうち、少なく
とも一方の面に、比較的緩やかな勾配の段差部を
有し、その近傍に不規則な形状のはみ出し鉄やス
プラツシユの殆んどみられない、補修性と外観が
改善されたマツシユシーム溶接部を備えた、溶接
缶胴体を製造することができるという効果を奏す
る。

さらに缶胴成形体が、比較的電気絶縁性の高い
表面処理層を有する金属ブランクよりなる場合で
あつても、その重ね合せ部近傍の表面処理層を除
去しなくても、重ね合せ部に対接する側の面が、
何れも側縁突条部を有する、かつ好ましくは錫又
は錫合金で被覆された外側および内側線電極を用
いることにより、上記の補修性と外観が改善され
た、かつ全長にわたり実用的に満足な溶接強度を
有するマツシユシーム溶接部を備えた、溶接缶胴
体を製造できるというメリツトを有する。

（具体例） 以下具体例について説明する。

具体例 １ 厚さ0.21mm、錫めつき量2.8ｇ／m²（内面側お
よび外面側）の錫めつき鋼板ブランクより、内径
70mm、重ね合せ部幅0.4mmの缶胴成形体を形成し
た。この缶胴成形体をスードロニツク溶接機を用
いて、窒素ガス雰囲気中で下記の条件で重ね合せ
部をマツシユシーム溶接して溶接缶胴体を製造し
た。

線電極として第３図に示すタイプの、側縁突条
部３８を上下面に有する、外側線電極３５および
内側線電極３６を用いた。線電極３５，３６は裸
銅線よりなり、第５図に示すように、側縁平面部
３８ｂの高さｈが0.06mm、勾配面３８ａは内側に
凹の、曲率半径ｒが0.2mmの湾曲面であつて、勾
配角θは17度であつた。重ね合せ部は、その端面
１１a₁が、平面主部３７の勾配面３８ａ側の端部
３７ｂからの距離ｘが、0.05mmになるように送入
された。

溶接加圧力は50Kg、溶接電流の周波数は250
Hz、溶接電流値は約3400A、溶接速度は30ｍ／分
であつた。

得られた溶接部１の厚さは0.3mmであつて、第
６図（倍率30）および第７図（倍率125；５％ピ
クリン酸アルコール溶液でエツチした）にみられ
る通り、はみ出し鉄３３の形状は交流波形に従つ
て規則正しく、不規則な形状のはみ出し鉄やスプ
ラツシユの発生は見られなかつた。

溶接部内面にエポキシフエノール系塗料を塗布
乾燥後（平均塗膜厚13〜16μｍ）、下記の方法で
測定したエナメルレータ値（鉄露出面積の指標で
あつて、この値が小さいほど鉄露出面積は小さ
い）は０〜２ｍＡであつた。なお用いられたブラ
ンク（未塗装）のエナメルレータ値は数100ｍＡ
であつた。

エナメルレータ値の測定法： 溶接部を中心にして缶軸方向に巾約20mmの試験
片を切断し、缶軸方向に100mm及び中央部に段差
部２近傍を残して、余部を完全にワツクス等でシ
ールする。

これを、１％塩化ナトリウムに界面活性剤0.02
％を添加した水溶液を電解液としてビーカ中でス
テンレス棒を対極とし、一定電圧（＋6.3V.DC）
で一定時間（４秒）電解し、そのときの電解電流
を測定する。得られた電解電流は、金属露出面積
に比例する。

比較のため、両面が平坦な従来の線電極を用い
た点以外は上記と同様にして溶接することによつ
て形成された溶接部には、第８図（倍率30）およ
び第９図（倍率125；５％ピクリン酸アルコール
溶液でエツチした）にみられる通り、不規則な凹
凸の激しい形状のはみ出し鉄３３と、スプラツシ
ユ３４が発生した。

具体例 ２ 厚さ0.21mm、金属クロム量100mg／m²の金属ク
ロム層、およびクロム酸化物量16mg／m²（金属ク
ロム換算）の水和クロム酸化物層（クロメート
層）よりなる表面クロム層を有するテインフリー
スチールのブランクより、内径70mm、重ね合せ部
幅0.4mmの缶胴成形体を形成した。なお重ね合せ
部近傍の表面クロム層は除去することなく、その
まま残した。

線電極としては、表面に５ｇ／m²の錫めつきが
施された点が異なる以外は、具体例１に使用した
ものと同様の、つまり同一プロフイルを有する線
電極３５，３６を用いた。溶接条件は溶接電流値
が約2500A、距離ｘが０mmである点以外は具体例
１の場合と同様であつた。

得られた溶接部１の厚さは0.3mmであつて、不
規則な形状のはみ出し鉄、スプラツシおよびピツ
テイングの発生はみられなかつた。溶接部内面お
よび外面に夫れ夫れ、エポキシフエノール系塗料
およびエポキシエステル系塗料を塗布、乾燥し
た。上記塗布前、および塗膜形成後の溶接近傍の
断面金属顕微鏡写真（倍率62.5；５％ピクリン酸
アルコール溶液）を夫れ夫れ、第１０図および第
１１図に示す。なお第１１図において、２４ａお
よび２４ｂは夫れ夫れ、内面側塗膜および外面側
塗膜である。

この溶接部内部のエナメルレータ値は０〜２ｍ
Ａであつた。

比較のため表面が平坦な従来の線電極（ただし
５ｇ／m²の錫めつきが施された）を用いて、溶接
電流値および溶接加圧力を変えた点以外は前記と
同様の条件で、テインフリースチールの缶胴成形
体の重ね合せ部をマツシユルーム溶接した。

溶接加圧力が50Kgの場合、溶接電流値が約
2300A以下の場合は、スプラツシの発生は僅かで
あつたが、後記の方法で行なつたテアリングゲス
トの結果、溶接部が剥離して、実用に耐える溶接
強度が得られなかつた。一方溶接電流値が約
2600Aを越える場合、テアリングテストの結果は
合格であつたが、スプラツシ発生が著るしく、そ
の内面のエナメルレータ値は20〜100ｍＡであつ
た。

溶接加圧力が65Kgで、溶接電流値が約2800Aの
場合、長さ方向中央部の溶接部のテアリングテス
ト試験の結果は合格であつたが、スプラツシの発
生が著るしかつた。さらに溶接時に重ね合せ部の
尾端が開いて、尾端の溶接部が、衝合せ的溶接部
となり、実用に耐える満足な溶接部が得られなか
つた。

テアリングテスト法： 溶接部の一方の端部の両側に近接した、元の端
縁部の部分にノツチを作り、当該端部をベンチで
引張つて、溶接部を溶接缶胴体から引裂いて分離
する。そのさい溶接部のどの部分にも剥離を生じ
ない場合を合格とする。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は夫れ夫れ、本発明の方法
の第１の例による溶接が行なわれる寸前、および
溶接終了直後の状態を示す説明用要部縦断面図、
第３図および第４図は夫れ夫れ、本発明の方法の
第２の例による溶接が行なわれる寸前、および溶
接終了直後の状態を示す説明用要部縦断面図、第
５図は本発明の方法に用いられる線電極の例の要
部プロフイルを示す説明用図面、第６図は本発明
の方法で製造された溶接缶胴の溶接部の例の平面
金属顕微鏡写真、第７図は第６図の−線に沿
う溶接部の縦断面金属顕微鏡写真、第８図は従来
の方法で製造された溶接缶胴の溶接部の例の平面
金属顕微鏡写真、第９図は第８図の−線に沿
う溶接部の縦断面金属顕微鏡写真、第１０図は、
本発明の方法で製造された溶接缶胴体の例の溶接
部近傍の断面金属顕微鏡写真、第１１図は第１０
図の溶接部近傍に塗膜を形成した後の断面金属顕
微鏡写真である。 １……溶接部、２……段差部、３……溶接缶胴
体、１１……缶胴成形体、１１ａ……下側端縁
部、１１a₁……端面、１２……重ね合せ部、１
５，３５……内側線電極、１５ａ……上面（対接
する側の面）、１７，３７……平面主部、１８，
３８……側縁突条部、１８ａ，３８ａ……勾配
面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属ブランクの対向する端縁部を重ね合せ
   て、重ね合せ部を有する缶胴成形体を形成し、該
   重ね合せ部を、その両面に線電極を対接させて、
   電気抵抗マツシユシーム溶接して、溶接缶胴体を
   製造する方法において、少なくとも一方の線電極
   の上記対接する側の面は、平面主部と、該平面主
   部に接続する勾配面を有する側縁突条部よりなつ
   ており、該重ね合せ部における該端縁部の端面
   が、該勾配面近傍の該平面主部部分の上か、もし
   くは該勾配面の上に位置するように該缶胴成形体
   を送入して、上記溶接のさい該端面近傍の材料が
   該勾配面に沿つて円周方向外方に流れるようにし
   て、マツシユシーム溶接を行なうことを特徴とす
   る溶接缶胴体の製造方法。 ２ 該線電極が錫または錫合金被覆銅線よりなる
   特許請求の範囲第１項記載の溶接缶胴体の製造方
   法。