JP3400207B2 - 融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法 - Google Patents
融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法Info
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- JP3400207B2 JP3400207B2 JP26346995A JP26346995A JP3400207B2 JP 3400207 B2 JP3400207 B2 JP 3400207B2 JP 26346995 A JP26346995 A JP 26346995A JP 26346995 A JP26346995 A JP 26346995A JP 3400207 B2 JP3400207 B2 JP 3400207B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、融点を異にする二
種の金属部材の重ね合せ接合方法、特に、第１の金属部
材と、その第１の金属部材よりも高い融点を持つ第２の
金属部材とを重ね合せて、その重ね合せ部分を接合する
方法に関する。
種の金属部材の重ね合せ接合方法、特に、第１の金属部
材と、その第１の金属部材よりも高い融点を持つ第２の
金属部材とを重ね合せて、その重ね合せ部分を接合する
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】融点を異にする二種の金属部材、例えば
Ａｌ系合金板（Ａｌの融点６６０℃）と鋼板（Ｆｅの融
点１５４０℃）との重ね合せ部分を接合すべく、スポッ
ト溶接法を適用すると、それらの融点差に起因してＡｌ
系合金板は溶融するが、鋼板は殆ど溶融しない、という
現象が発生する。
Ａｌ系合金板（Ａｌの融点６６０℃）と鋼板（Ｆｅの融
点１５４０℃）との重ね合せ部分を接合すべく、スポッ
ト溶接法を適用すると、それらの融点差に起因してＡｌ
系合金板は溶融するが、鋼板は殆ど溶融しない、という
現象が発生する。
【０００３】このような異材種溶接部についてその強度
を調べると、その異材種溶接部は引張り剪断試験におい
てはＡｌ系合金板相互の溶接部、つまり同材種溶接部と
略同等の強度を示すが、Ｕ字形引張り試験においては同
材種溶接部の例えば６分の１程度の強度しか示さない、
ということが判る。
を調べると、その異材種溶接部は引張り剪断試験におい
てはＡｌ系合金板相互の溶接部、つまり同材種溶接部と
略同等の強度を示すが、Ｕ字形引張り試験においては同
材種溶接部の例えば６分の１程度の強度しか示さない、
ということが判る。
【０００４】そこで、従来は、Ａｌ系合金板と鋼板との
重ね合せ部分間に、Ａｌ系合金層と鋼層とよりなるクラ
ッド材を、そのＡｌ系合金層をＡｌ系合金板側に、また
鋼層を鋼板側にそれぞれ位置させて介在させる、といっ
た方法が採用されている（特開平５−１１１７７８号公
報参照）。
重ね合せ部分間に、Ａｌ系合金層と鋼層とよりなるクラ
ッド材を、そのＡｌ系合金層をＡｌ系合金板側に、また
鋼層を鋼板側にそれぞれ位置させて介在させる、といっ
た方法が採用されている（特開平５−１１１７７８号公
報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来法
は、重ね合せ部分が弧状をなす等複雑な形状を有する場
合に対応性が悪く、また重ね合せ部分において、クラッ
ド材の厚さに応じてＡｌ系合金板および鋼板間にギャッ
プが生じるため、デザイン上、その施行場所に対する制
約が大きく、さらにクラッド材を前記重ね合せ部分間に
点在させた場合には前記ギャップにより溶接部の気密性
が損われ、一方、重ね合せ部分全長に亘って配設した場
合には重量増を招く、といった問題がある。またクラッ
ド材は比較的高価であるから、接合体の生産コストの増
加は否めない。
は、重ね合せ部分が弧状をなす等複雑な形状を有する場
合に対応性が悪く、また重ね合せ部分において、クラッ
ド材の厚さに応じてＡｌ系合金板および鋼板間にギャッ
プが生じるため、デザイン上、その施行場所に対する制
約が大きく、さらにクラッド材を前記重ね合せ部分間に
点在させた場合には前記ギャップにより溶接部の気密性
が損われ、一方、重ね合せ部分全長に亘って配設した場
合には重量増を招く、といった問題がある。またクラッ
ド材は比較的高価であるから、接合体の生産コストの増
加は否めない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、重ね合せ部分
が複雑な形状を有する場合にも対応性が良く、また重ね
合せ部分における前記ギャップの発生を回避し、その上
接合体の生産コストを低減し得る前記接合方法を提供す
ることを目的とする。
が複雑な形状を有する場合にも対応性が良く、また重ね
合せ部分における前記ギャップの発生を回避し、その上
接合体の生産コストを低減し得る前記接合方法を提供す
ることを目的とする。
【０００７】前記目的を達成するため本発明によれば、
第１の金属部材と、その第１の金属部材よりも高い融点
を持つ第２の金属部材とを重ね合せて、その重ね合せ部
分をスポット溶接により接合するに当り、前記第１の金
属部材よりも高い融点を持ち、且つ塑性変形および前記
第２の金属部材との抵抗溶接がそれぞれ可能な第３の金
属部材を、前記重ね合せ部分において前記第１の金属部
材に重ね合せ、次いで、一方の電極に在って、テーパ角
度θがθ≧９０度である円錐台形突出部の小端面を前記
第３の金属部材に接触させて、その電極および他方の電
極により前記第１，第２および第３の金属部材を加圧す
ると共に両電極間に溶接電流を流して、前記第１の金属
部材の通電部分およびその近傍の溶融、前記円錐台形突
出部による前記第３の金属部材の、前記第２の金属部材
側への部分的膨出変形、その部分的膨出変形による溶融
部分の排除、膨出変形部分の前記第２の金属部材への当
接および前記膨出変形部分と前記第２の金属部材との抵
抗溶接を順次現出させる重ね合せ接合方法が提供され
る。
第１の金属部材と、その第１の金属部材よりも高い融点
を持つ第２の金属部材とを重ね合せて、その重ね合せ部
分をスポット溶接により接合するに当り、前記第１の金
属部材よりも高い融点を持ち、且つ塑性変形および前記
第２の金属部材との抵抗溶接がそれぞれ可能な第３の金
属部材を、前記重ね合せ部分において前記第１の金属部
材に重ね合せ、次いで、一方の電極に在って、テーパ角
度θがθ≧９０度である円錐台形突出部の小端面を前記
第３の金属部材に接触させて、その電極および他方の電
極により前記第１，第２および第３の金属部材を加圧す
ると共に両電極間に溶接電流を流して、前記第１の金属
部材の通電部分およびその近傍の溶融、前記円錐台形突
出部による前記第３の金属部材の、前記第２の金属部材
側への部分的膨出変形、その部分的膨出変形による溶融
部分の排除、膨出変形部分の前記第２の金属部材への当
接および前記膨出変形部分と前記第２の金属部材との抵
抗溶接を順次現出させる重ね合せ接合方法が提供され
る。
【０００８】前記方法によれば、第１の金属部材は、第
３の金属部材およびその膨出変形部分によるリベット継
手状の締結構造によって、第２の金属部材と強固に接合
される。
３の金属部材およびその膨出変形部分によるリベット継
手状の締結構造によって、第２の金属部材と強固に接合
される。
【０００９】また第３の金属部材は打抜きによるブラン
クでよいから、その形状自由度が大きく、その結果、重
ね合せ部分が複雑な形状を有する場合にも、それに容易
に対応することが可能である。
クでよいから、その形状自由度が大きく、その結果、重
ね合せ部分が複雑な形状を有する場合にも、それに容易
に対応することが可能である。
【００１０】さらに第３の金属部材は、重ね合せ部分に
おいて第１の金属部材に重ね合されるので、第１および
第２の金属部材間にギャップを生じることがない。
おいて第１の金属部材に重ね合されるので、第１および
第２の金属部材間にギャップを生じることがない。
【００１１】その上、第３の金属部材としては、単板構
造のものを用いることが可能であるから、その第３の金
属部材を用いることによる接合体の生産コスト増および
重量増は抑制される。
造のものを用いることが可能であるから、その第３の金
属部材を用いることによる接合体の生産コスト増および
重量増は抑制される。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１，２において、接合体１は第
１の金属部材であるＡｌ系合金板（またはＡｌ板）２
と、そのＡｌ系合金板２よりも高い融点を持つ第２の金
属部材である鋼板（Ｆｅ系合金板、またはＦｅ板）３と
を有し、それら２，３の重ね合せ部分４が接合されてい
る。
１の金属部材であるＡｌ系合金板（またはＡｌ板）２
と、そのＡｌ系合金板２よりも高い融点を持つ第２の金
属部材である鋼板（Ｆｅ系合金板、またはＦｅ板）３と
を有し、それら２，３の重ね合せ部分４が接合されてい
る。
【００１３】この重ね合せ接合には、Ａｌ系合金板２よ
りも高い融点を持つ第３の金属部材、例えば鋼板より打
抜かれた円形ブランク５が用いられると共に抵抗溶接法
としてのスポット溶接法が適用される。
りも高い融点を持つ第３の金属部材、例えば鋼板より打
抜かれた円形ブランク５が用いられると共に抵抗溶接法
としてのスポット溶接法が適用される。
【００１４】これにより得られる接合構造は、Ｏ．Ｆ．
Ｃ．製上、下部電極６，７による加圧通電下で生じた円
形ブランク５中央部分の塑性変形による膨出変形部分８
が、Ａｌ系合金板２の溶融部分を排除して鋼板３にナゲ
ット９の形成下でスポット溶接され、また円形ブランク
５の外周部分１０がＡｌ系合金板２に圧着されている、
といった構造となる。
Ｃ．製上、下部電極６，７による加圧通電下で生じた円
形ブランク５中央部分の塑性変形による膨出変形部分８
が、Ａｌ系合金板２の溶融部分を排除して鋼板３にナゲ
ット９の形成下でスポット溶接され、また円形ブランク
５の外周部分１０がＡｌ系合金板２に圧着されている、
といった構造となる。
【００１５】以下、前記重ね合せ接合方法について詳細
に説明する。
に説明する。
【００１６】図３，４において、スポット溶接機１１の
上部電極６は、断面円形のロッド状電極本体１２と、そ
の電極本体１２の下端面に突設された抜き勾配１３を有
する円錐台形突出部１４とよりなる。したがって、突出
部１４は電極軸線方向と交差する平面内において円形断
面を有する。また突出部１４の小端面１５周縁部には丸
み１６を付されている。下部電極７としては、ＪＩＳ
Ｒ形電極が用いられているが、ＪＩＳ ＣＦ形電極また
はＣＲ形電極でもよい。図中、１７はトランス、１８は
インバータ式制御器である。 （ａ） 図５に示すように、鋼板３の一端部上にＡｌ系
合金板２の一端部を重ね合せ、次いで重ね合せ部分４に
おいてＡｌ系合金板２の上に、円形ブランク５を重ね合
せる。 （ｂ） 図６に示すように、円形ブランク５、Ａｌ系合
金板２および鋼板３を、その円形ブランク５を上部電極
６側に位置させて、両電極６，７間に配設し、次いでそ
れら５，２，３を両電極６，７によって加圧すると共に
両電極６，７間に溶接電流を流す。 （ｃ） 図７に示すように、前記加圧下での通電によっ
て円形ブランク５、Ａｌ系合金板２および鋼板３が接触
抵抗により発熱し、次いで、融点の低いＡｌ系合金板２
の通電部分１９およびその近傍が溶融し、また円形ブラ
ンク５および鋼板３の通電部分およびその近傍が軟化す
る。 （ｄ） 図８に示すように、上部電極６の円錐台形突出
部１４により加圧されている円形ブランク５の中央部分
がＡｌ系合金板２側へ円錐台形をなすように膨出変形
し、これにより溶融部分がＡｌ系合金板２および鋼板３
間の間隙に排除されるので、膨出変形部分８の小端２０
が鋼板３に当接する。 （ｅ） 図９に示すように、膨出変形部分８の小端２０
と、それと当接する鋼板３とが、両電極６，７により加
圧下で通電されるので、その小端２０と鋼板３とがナゲ
ット９を形成してスポット溶接され、これにより同材種
溶接部が形成される。
上部電極６は、断面円形のロッド状電極本体１２と、そ
の電極本体１２の下端面に突設された抜き勾配１３を有
する円錐台形突出部１４とよりなる。したがって、突出
部１４は電極軸線方向と交差する平面内において円形断
面を有する。また突出部１４の小端面１５周縁部には丸
み１６を付されている。下部電極７としては、ＪＩＳ
Ｒ形電極が用いられているが、ＪＩＳ ＣＦ形電極また
はＣＲ形電極でもよい。図中、１７はトランス、１８は
インバータ式制御器である。 （ａ） 図５に示すように、鋼板３の一端部上にＡｌ系
合金板２の一端部を重ね合せ、次いで重ね合せ部分４に
おいてＡｌ系合金板２の上に、円形ブランク５を重ね合
せる。 （ｂ） 図６に示すように、円形ブランク５、Ａｌ系合
金板２および鋼板３を、その円形ブランク５を上部電極
６側に位置させて、両電極６，７間に配設し、次いでそ
れら５，２，３を両電極６，７によって加圧すると共に
両電極６，７間に溶接電流を流す。 （ｃ） 図７に示すように、前記加圧下での通電によっ
て円形ブランク５、Ａｌ系合金板２および鋼板３が接触
抵抗により発熱し、次いで、融点の低いＡｌ系合金板２
の通電部分１９およびその近傍が溶融し、また円形ブラ
ンク５および鋼板３の通電部分およびその近傍が軟化す
る。 （ｄ） 図８に示すように、上部電極６の円錐台形突出
部１４により加圧されている円形ブランク５の中央部分
がＡｌ系合金板２側へ円錐台形をなすように膨出変形
し、これにより溶融部分がＡｌ系合金板２および鋼板３
間の間隙に排除されるので、膨出変形部分８の小端２０
が鋼板３に当接する。 （ｅ） 図９に示すように、膨出変形部分８の小端２０
と、それと当接する鋼板３とが、両電極６，７により加
圧下で通電されるので、その小端２０と鋼板３とがナゲ
ット９を形成してスポット溶接され、これにより同材種
溶接部が形成される。
【００１７】前記スポット溶接後において、上部電極６
の円錐台形突出部１４は、それが抜き勾配１３を有する
ことから、膨出変形部分８より容易に抜ける。
の円錐台形突出部１４は、それが抜き勾配１３を有する
ことから、膨出変形部分８より容易に抜ける。
【００１８】前記方法によれば、Ａｌ系合金板２は、円
形ブランク５の外周部分１０およびその膨出変形部分８
によるリベット継手状の締結構造によって、鋼板３と強
固に接合される。
形ブランク５の外周部分１０およびその膨出変形部分８
によるリベット継手状の締結構造によって、鋼板３と強
固に接合される。
【００１９】また打抜きによる円形ブランク５は、その
形状自由度が大きく、その結果、重ね合せ部分４が複雑
な形状を有する場合にも、それに容易に対応することが
可能である。
形状自由度が大きく、その結果、重ね合せ部分４が複雑
な形状を有する場合にも、それに容易に対応することが
可能である。
【００２０】さらに円形ブランク５は、重ね合せ部分４
においてＡｌ系合金板２上に重ね合されるので、Ａｌ系
合金板２および鋼板３間にギャップを生じることがな
い。
においてＡｌ系合金板２上に重ね合されるので、Ａｌ系
合金板２および鋼板３間にギャップを生じることがな
い。
【００２１】その上、円形ブランク５は、単板構造であ
るから、その円形ブランク５を用いることによる接合体
１の生産コスト増および重量増は抑制される。
るから、その円形ブランク５を用いることによる接合体
１の生産コスト増および重量増は抑制される。
【００２２】図１０に示すように、円形ブランク５のＡ
ｌ系合金板２との対向面２１において、その外周部全体
に接着剤２２を塗布し、これにより、円形ブランク５を
重ね合せ部分４の所定位置に確実に保持して接合作業性
を向上させることができる。
ｌ系合金板２との対向面２１において、その外周部全体
に接着剤２２を塗布し、これにより、円形ブランク５を
重ね合せ部分４の所定位置に確実に保持して接合作業性
を向上させることができる。
【００２３】また図１１に示すように接着剤２２をシー
リング材２３と代替すると共に重ね合せ部分４において
Ａｌ系合金板２と鋼板３との間にシーリング材２３を環
状に介在させ、これによりＡｌ系合金板２に接合作業で
生じた孔部２４（図９参照）を含む接合部の耐食性を向
上させることができる。
リング材２３と代替すると共に重ね合せ部分４において
Ａｌ系合金板２と鋼板３との間にシーリング材２３を環
状に介在させ、これによりＡｌ系合金板２に接合作業で
生じた孔部２４（図９参照）を含む接合部の耐食性を向
上させることができる。
【００２４】図１２〜１４は、鋼板３の塑性変形能を利
用して、第３の金属部材を形成するようにした接合体１
の３例を示す。
用して、第３の金属部材を形成するようにした接合体１
の３例を示す。
【００２５】図１２（ａ），（ｂ）に示す例は、鋼板３
の一端部２５を折返して、その折返し部分５1 を第３の
金属部材とし、次いで鋼板３と折返し部分５1 との間に
Ａｌ系合金板２の一端部を、そのＡｌ系合金板２と鋼板
３の両平面が相互に平行し、且つ両板２，３の伸長方向
が９０度食違うように嵌込み、その後前記と同様の接合
方法を実施したものである。
の一端部２５を折返して、その折返し部分５1 を第３の
金属部材とし、次いで鋼板３と折返し部分５1 との間に
Ａｌ系合金板２の一端部を、そのＡｌ系合金板２と鋼板
３の両平面が相互に平行し、且つ両板２，３の伸長方向
が９０度食違うように嵌込み、その後前記と同様の接合
方法を実施したものである。
【００２６】図１３に示す例は、鋼板３の端部一側縁に
板状突出部２６を、その平面と鋼板３の平面とが同一平
面上に位置するように設け、その板状突出部２６を折返
して、その折返し部分５1 を第３の金属部材とし、次い
で鋼板３と折返し部分５1 との間にＡｌ系合金板２の一
端部を、そのＡｌ系合金板２と鋼板３の両平面が相互に
平行し、且つ両板２，３の伸長方向が同一となるように
嵌込み、その後前記と同様の接合方法を実施したもので
ある。
板状突出部２６を、その平面と鋼板３の平面とが同一平
面上に位置するように設け、その板状突出部２６を折返
して、その折返し部分５1 を第３の金属部材とし、次い
で鋼板３と折返し部分５1 との間にＡｌ系合金板２の一
端部を、そのＡｌ系合金板２と鋼板３の両平面が相互に
平行し、且つ両板２，３の伸長方向が同一となるように
嵌込み、その後前記と同様の接合方法を実施したもので
ある。
【００２７】図１４に示す例は、鋼板３の一端部を直角
に折曲げることにより形成された板状折曲げ部２７の略
半分を折返して、その折返し部分５1 を第３の金属部材
とし、次いで鋼板３と折返し部分５1 との間にＡｌ系合
金板２の一端部を、そのＡｌ系合金板２と鋼板３の両平
面が直角関係にあり、且つ両板２，３の伸長方向が９０
度食違うように嵌込み、その後前記と同様の接合方法を
実施したものである。
に折曲げることにより形成された板状折曲げ部２７の略
半分を折返して、その折返し部分５1 を第３の金属部材
とし、次いで鋼板３と折返し部分５1 との間にＡｌ系合
金板２の一端部を、そのＡｌ系合金板２と鋼板３の両平
面が直角関係にあり、且つ両板２，３の伸長方向が９０
度食違うように嵌込み、その後前記と同様の接合方法を
実施したものである。
【００２８】以下、具体例について説明する。
Ａ．Ｕ字形引張強さについて
図１５に示すように、ＪＩＳ Ｚ ３１３７に則って、
Ａｌ系合金板２より複数のＵ字形引張り試験片用第１半
体２８を製作し、また鋼板３より複数のＵ字形引張り試
験片用第２半体２９を製作した。さらに、前記鋼板３に
打抜き加工を施して複数の円形ブランク５を得た。
Ａｌ系合金板２より複数のＵ字形引張り試験片用第１半
体２８を製作し、また鋼板３より複数のＵ字形引張り試
験片用第２半体２９を製作した。さらに、前記鋼板３に
打抜き加工を施して複数の円形ブランク５を得た。
【００２９】Ａｌ系合金板２の材種はＪＩＳ ５１８２
であって、その厚さｔ1 はｔ1 ＝１．０mmに設定され、
一方、鋼板３の材種はＪＩＳ ＳＰＣＣであって、厚さ
ｔ2はｔ2 ＝０．７mmに設定された。この場合、Ａｌ系
合金板２の厚さｔ1 と鋼板３の厚さｔ2 との間には、ｔ
1 ＝（２1/2 ）×ｔ2 が成立している。これは両板２，
３の剛性を略同一にするためである。円形ブランク５の
直径Ｄ1 はＤ1 ＝１５mmに設定された。
であって、その厚さｔ1 はｔ1 ＝１．０mmに設定され、
一方、鋼板３の材種はＪＩＳ ＳＰＣＣであって、厚さ
ｔ2はｔ2 ＝０．７mmに設定された。この場合、Ａｌ系
合金板２の厚さｔ1 と鋼板３の厚さｔ2 との間には、ｔ
1 ＝（２1/2 ）×ｔ2 が成立している。これは両板２，
３の剛性を略同一にするためである。円形ブランク５の
直径Ｄ1 はＤ1 ＝１５mmに設定された。
【００３０】図３に示すように、上部電極６において、
その電極本体１２の直径Ｄ2 はＤ2＝１６mmに、円錐台
形突出部１４のテーパ角度θはθ＝９０度に、その長さ
ＬはＬ＝４mmに、小端面１５周縁部における丸み１６の
半径Ｒ1 はＲ1 ＝１mmにそれぞれ設定された。小端径Ｄ
3 は４〜７mmの範囲で変化させた。
その電極本体１２の直径Ｄ2 はＤ2＝１６mmに、円錐台
形突出部１４のテーパ角度θはθ＝９０度に、その長さ
ＬはＬ＝４mmに、小端面１５周縁部における丸み１６の
半径Ｒ1 はＲ1 ＝１mmにそれぞれ設定された。小端径Ｄ
3 は４〜７mmの範囲で変化させた。
【００３１】下部電極７において、その直径Ｄ4 はＤ4
＝１６mmに、球状先端面３０の半径Ｒ2 はＲ2 ＝８０mm
にそれぞれ設定された。
＝１６mmに、球状先端面３０の半径Ｒ2 はＲ2 ＝８０mm
にそれぞれ設定された。
【００３２】第１，第２半体２８，２９および円形ブラ
ンク５を用い、また溶接条件および上部電極６をそれぞ
れ変更して前記同様の接合方法（図５〜９参照）を実施
することにより、図１６に示すような、実施例に係る複
数のＵ字形引張り試験片３１を得た。
ンク５を用い、また溶接条件および上部電極６をそれぞ
れ変更して前記同様の接合方法（図５〜９参照）を実施
することにより、図１６に示すような、実施例に係る複
数のＵ字形引張り試験片３１を得た。
【００３３】次に、第１，第２半体２８，２９を用い、
また２つの下部電極７を、それぞれ上、下部電極として
スポット溶接を行い、図１７に示す比較例１に係るＵ字
形引張り試験片３２を得た。
また２つの下部電極７を、それぞれ上、下部電極として
スポット溶接を行い、図１７に示す比較例１に係るＵ字
形引張り試験片３２を得た。
【００３４】さらに、２つの第１半体２８を用い、また
２つの下部電極７を、それぞれ上、下部電極としてスポ
ット溶接を行い、図１８に示す比較例２に係るＵ字形引
張り試験片３３を得た。
２つの下部電極７を、それぞれ上、下部電極としてスポ
ット溶接を行い、図１８に示す比較例２に係るＵ字形引
張り試験片３３を得た。
【００３５】その後、各Ｕ字形引張り試験片３１〜３３
について引張り試験を行った。
について引張り試験を行った。
【００３６】表１は、各Ｕ字形引張り試験片３１〜３３
に関する上部電極６の小端径Ｄ3 、溶接条件、散りの有
無、Ｕ字形引張強さを示す。
に関する上部電極６の小端径Ｄ3 、溶接条件、散りの有
無、Ｕ字形引張強さを示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】表１から明らかなように、実施例１〜４に
よれば、Ｕ字形引張強さが大いに向上し、それらは比較
例２のＡｌ系合金板相互の接合強度を上回っている。比
較例２のＵ字形引張強さは比較例１のそれの略６分の１
であることが判る。
よれば、Ｕ字形引張強さが大いに向上し、それらは比較
例２のＡｌ系合金板相互の接合強度を上回っている。比
較例２のＵ字形引張強さは比較例１のそれの略６分の１
であることが判る。
【００３９】図１９において、（ａ）は実施例１の接合
部断面における金属組織を示す顕微鏡写真であり、
（ｂ）は（ａ）の縮小写図である。図１９より、膨出変
形部分８の小端２０と第２半体２９との間にナゲット９
が形成されて、第１，第２半体２８，２９が強固に接合
されていることが判る。
部断面における金属組織を示す顕微鏡写真であり、
（ｂ）は（ａ）の縮小写図である。図１９より、膨出変
形部分８の小端２０と第２半体２９との間にナゲット９
が形成されて、第１，第２半体２８，２９が強固に接合
されていることが判る。
【００４０】なお、実施例３，４のように上部電極６の
小端径Ｄ3 がＤ3 ≧６mmになると、Ｕ字形引張強さは高
くなるものの散りも発生する。
小端径Ｄ3 がＤ3 ≧６mmになると、Ｕ字形引張強さは高
くなるものの散りも発生する。
【００４１】次に、第１半体２８の厚さｔ1 をｔ1 ＝
１．２mmに、また第２半体２９の厚さｔ2 をｔ2 ＝０．
８mmにそれぞれ変更し、さらに溶接条件を一部変えて前
記同様の接合方法を実施し、前記同様のＵ字形引張り試
験片３１〜３３を得た。
１．２mmに、また第２半体２９の厚さｔ2 をｔ2 ＝０．
８mmにそれぞれ変更し、さらに溶接条件を一部変えて前
記同様の接合方法を実施し、前記同様のＵ字形引張り試
験片３１〜３３を得た。
【００４２】表２は、各Ｕ字形引張り試験片３１〜３３
に関する上部電極６の小端径Ｄ3 、溶接条件、散りの有
無、Ｕ字形引張強さを示す。
に関する上部電極６の小端径Ｄ3 、溶接条件、散りの有
無、Ｕ字形引張強さを示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】表２の場合も表１の場合と同様の傾向がみ
られることが明らかである。 Ｂ．上部電極の円錐台形突出部におけるテーパ角度θに
ついて 上部電極６として、その円錐台形突出部１４のテーパ角
度θを変更したものを複数用意した。ただし、各上部電
極６において、その電極本体１２の直径Ｄ2 はＤ2 ＝１
６mmに、円錐台形突出部１４の小端径Ｄ3 はＤ3 ＝４mm
に、また長さＬはＬ＝３mmに、さらに小端面１５周縁部
の丸み１６の半径Ｒ1 はＲ1 ＝１mmにそれぞれ設定され
た。
られることが明らかである。 Ｂ．上部電極の円錐台形突出部におけるテーパ角度θに
ついて 上部電極６として、その円錐台形突出部１４のテーパ角
度θを変更したものを複数用意した。ただし、各上部電
極６において、その電極本体１２の直径Ｄ2 はＤ2 ＝１
６mmに、円錐台形突出部１４の小端径Ｄ3 はＤ3 ＝４mm
に、また長さＬはＬ＝３mmに、さらに小端面１５周縁部
の丸み１６の半径Ｒ1 はＲ1 ＝１mmにそれぞれ設定され
た。
【００４５】下部電極７において、その直径Ｄ4 はＤ4
＝１６mmに、球状先端面３０の半径Ｒ2 はＲ2 ＝８０mm
にそれぞれ設定された。
＝１６mmに、球状先端面３０の半径Ｒ2 はＲ2 ＝８０mm
にそれぞれ設定された。
【００４６】また複数のＡｌ系合金板２、複数の鋼板３
およびそれら鋼板３と同種の鋼板より打抜かれた複数の
円形ブランク５を用意した。各Ａｌ系合金板２の材種は
ＪＩＳ ５１８２であって、その厚さｔ1 はｔ1 ＝１．
０mmに設定され、また各鋼板３の材種はＪＩＳ ＳＰＣ
Ｃであって、その厚さｔ2 はｔ2 ＝０．７mmに設定され
た。円形ブランク５の直径Ｄ1 はＤ1 ＝１５mmに設定さ
れた。
およびそれら鋼板３と同種の鋼板より打抜かれた複数の
円形ブランク５を用意した。各Ａｌ系合金板２の材種は
ＪＩＳ ５１８２であって、その厚さｔ1 はｔ1 ＝１．
０mmに設定され、また各鋼板３の材種はＪＩＳ ＳＰＣ
Ｃであって、その厚さｔ2 はｔ2 ＝０．７mmに設定され
た。円形ブランク５の直径Ｄ1 はＤ1 ＝１５mmに設定さ
れた。
【００４７】次いで、前記同様の接合方法（図５〜９参
照）を実施して、前記テーパ角度θと離型不良率Ｐとの
関係を求めたところ、表３の結果を得た。
照）を実施して、前記テーパ角度θと離型不良率Ｐとの
関係を求めたところ、表３の結果を得た。
【００４８】溶接条件は、溶接電流１０ｋＡ、加圧力２
００kgｆおよび通電時間２０サイクルである。離型不良
率Ｐは、所定のテーパ角度θを持つ円錐台形突出部１４
を備えた上部電極６を用いて行われた接合作業回数を１
０回とし、また円錐台形突出部１４が膨出変形部分８の
内面に付着した回数をｎ回としたとき、Ｐ＝（ｎ／１
０）×１００（％）として求められた。なお、前記付着
とは、ハンマで接合体１を叩くことによって円錐台形突
出部１４が膨出変形部分８内面から外れる程度の機械的
嵌合状態を意味する。
００kgｆおよび通電時間２０サイクルである。離型不良
率Ｐは、所定のテーパ角度θを持つ円錐台形突出部１４
を備えた上部電極６を用いて行われた接合作業回数を１
０回とし、また円錐台形突出部１４が膨出変形部分８の
内面に付着した回数をｎ回としたとき、Ｐ＝（ｎ／１
０）×１００（％）として求められた。なお、前記付着
とは、ハンマで接合体１を叩くことによって円錐台形突
出部１４が膨出変形部分８内面から外れる程度の機械的
嵌合状態を意味する。
【００４９】
【表３】
【００５０】表３から明らかなように、テーパ角度θを
θ≧９０度に設定することによって、離型不良率Ｐを大
幅に低減することができる。 Ｃ．図２０，２１は上部電極６の変形例を示す。この上
部電極６は断面円形のロッド状電極本体１２と、その電
極本体１２の下端面に突設された円柱状突出部１４1 と
よりなる。したがって、その突出部１４1 は、真直な突
出部であり、且つ電極軸線方向と交差する平面内におい
て円形断面を有する。突出部１４1 は円形ブランク５に
膨出変形部分８を形成するもので、先端面１５1 の周縁
部には丸み１６1 を付されている。
θ≧９０度に設定することによって、離型不良率Ｐを大
幅に低減することができる。 Ｃ．図２０，２１は上部電極６の変形例を示す。この上
部電極６は断面円形のロッド状電極本体１２と、その電
極本体１２の下端面に突設された円柱状突出部１４1 と
よりなる。したがって、その突出部１４1 は、真直な突
出部であり、且つ電極軸線方向と交差する平面内におい
て円形断面を有する。突出部１４1 は円形ブランク５に
膨出変形部分８を形成するもので、先端面１５1 の周縁
部には丸み１６1 を付されている。
【００５１】この丸み１６1 の半径Ｒ3 と、前記離型不
良率Ｐとの関係を求めるため、半径Ｒ3 を異にする複数
の上部電極６を用意した。ただし、各上部電極６におい
て、その電極本体１２の直径Ｄ2 はＤ2 ＝１６mmに、ま
た突出部１４1 の長さＬはＬ＝５mmに、さらに先端面１
５1 の直径Ｄ3 はＤ3 ＝４mmにそれぞれ設定された。
良率Ｐとの関係を求めるため、半径Ｒ3 を異にする複数
の上部電極６を用意した。ただし、各上部電極６におい
て、その電極本体１２の直径Ｄ2 はＤ2 ＝１６mmに、ま
た突出部１４1 の長さＬはＬ＝５mmに、さらに先端面１
５1 の直径Ｄ3 はＤ3 ＝４mmにそれぞれ設定された。
【００５２】図３に示すように下部電極７において、そ
の直径Ｄ4 はＤ4 ＝１６mmに、球状先端面３０の半径Ｒ
2 はＲ2 ＝８０mmにそれぞれ設定された。
の直径Ｄ4 はＤ4 ＝１６mmに、球状先端面３０の半径Ｒ
2 はＲ2 ＝８０mmにそれぞれ設定された。
【００５３】また複数のＡｌ系合金板２、複数の鋼板３
およびそれら鋼板３と同種の鋼板より打抜かれた複数の
円形ブランク５を用意した。各Ａｌ系合金板２の材種は
ＪＩＳ ５１８２であって、その厚さｔ1 はｔ1 ＝１．
０mmに設定され、また各鋼板３の材種はＪＩＳ ＳＰＣ
Ｃであって、その厚さｔ2 はｔ2 ＝０．７mmに設定され
た。円形ブランク５の直径Ｄ1 はＤ1 ＝１５mmに設定さ
れた。
およびそれら鋼板３と同種の鋼板より打抜かれた複数の
円形ブランク５を用意した。各Ａｌ系合金板２の材種は
ＪＩＳ ５１８２であって、その厚さｔ1 はｔ1 ＝１．
０mmに設定され、また各鋼板３の材種はＪＩＳ ＳＰＣ
Ｃであって、その厚さｔ2 はｔ2 ＝０．７mmに設定され
た。円形ブランク５の直径Ｄ1 はＤ1 ＝１５mmに設定さ
れた。
【００５４】次いで、前記同様の接合方法（図５〜９参
照）を実施して、前記半径Ｒ3 と離型不良率Ｐとの関係
を求めたところ、表４の結果を得た。
照）を実施して、前記半径Ｒ3 と離型不良率Ｐとの関係
を求めたところ、表４の結果を得た。
【００５５】溶接条件は、溶接電流１０ｋＡ、加圧力２
００kgｆおよび通電時間２０サイクルである。
００kgｆおよび通電時間２０サイクルである。
【００５６】
【表４】
【００５７】表４から明らかなように、丸み１６1 の半
径Ｒ3 をＲ3 ≧２mmに設定することによって離型不良率
Ｐを大幅に低減することができる。
径Ｒ3 をＲ3 ≧２mmに設定することによって離型不良率
Ｐを大幅に低減することができる。
【００５８】上部電極６における突出部は、電極軸線方
向と交差する平面内において、前記のような円形断面を
有することなく、非円形断面、例えば図２２，２３に示
すように方形断面を有していてもよい。つまり、図２２
に示す突出部１４2 は四角錐台形をなし、また抜き勾配
１３を有する。図２３に示す突出部１４3 は四角柱状を
なし、また先端面１５1 の周縁部には丸み１６1 を付さ
れている。
向と交差する平面内において、前記のような円形断面を
有することなく、非円形断面、例えば図２２，２３に示
すように方形断面を有していてもよい。つまり、図２２
に示す突出部１４2 は四角錐台形をなし、また抜き勾配
１３を有する。図２３に示す突出部１４3 は四角柱状を
なし、また先端面１５1 の周縁部には丸み１６1 を付さ
れている。
【００５９】このように構成すると、Ａｌ系合金板２お
よび鋼板３間の相対回転を確実に防止することができ
る。
よび鋼板３間の相対回転を確実に防止することができ
る。
【００６０】
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、第１の金属部材と、そ
の第１の金属部材よりも高い融点を持つ第２の金属部材
とを重ね合せて、その重ね合せ部分を接合するに当り、
前記のように第３の金属部材を用い、また特定構造の電
極を用いるスポット溶接手段を適用することによって、
第１の金属部材を第２の金属部材に強固に接合すること
ができる。
の第１の金属部材よりも高い融点を持つ第２の金属部材
とを重ね合せて、その重ね合せ部分を接合するに当り、
前記のように第３の金属部材を用い、また特定構造の電
極を用いるスポット溶接手段を適用することによって、
第１の金属部材を第２の金属部材に強固に接合すること
ができる。
【００６２】また重ね合せ部分が複雑な形状を有する場
合にも、それに容易に対応することができ、さらに第１
および第２の金属部材間にギャップを生じることがない
ので、そのギャップの発生に伴う不具合を解消すること
ができる。
合にも、それに容易に対応することができ、さらに第１
および第２の金属部材間にギャップを生じることがない
ので、そのギャップの発生に伴う不具合を解消すること
ができる。
【００６３】さらにまた第３の金属部材としては単板構
造のものを用いることが可能であるから、その第３の金
属部材を用いることによる接合体の生産コスト増および
重量増を抑制することができる。
造のものを用いることが可能であるから、その第３の金
属部材を用いることによる接合体の生産コスト増および
重量増を抑制することができる。
【図１】接合体の平面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】スポット溶接機の説明図である。
【図４】上部電極の第１例を示す要部斜視図である。
【図５】円形ブランク、Ａｌ系合金板および鋼板の重ね
合せ状態の一例を示す要部斜視図である。
合せ状態の一例を示す要部斜視図である。
【図６】円形ブランク、Ａｌ系合金板および鋼板を上、
下部電極間で加圧すると共に両電極間に溶接電流を流す
状態を示す説明図である。
下部電極間で加圧すると共に両電極間に溶接電流を流す
状態を示す説明図である。
【図７】Ａｌ系合金板の一部が溶融した状態を示す説明
図である。
図である。
【図８】円形ブランクの部分的膨出変形状態を示す説明
図である。
図である。
【図９】膨出変形部分と鋼板との接合状態を示す説明図
である。
である。
【図１０】接着剤を塗布された円形ブランクの斜視図で
ある。
ある。
【図１１】円形ブランク、Ａｌ系合金板および鋼板の重
ね合せ状態の他例を示す断面図である。
ね合せ状態の他例を示す断面図である。
【図１２】（ａ）は円形ブランクに対応する第３の金属
部材を鋼板より折曲げ形成した接合体の第１例を示す要
部斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図であ
る。
部材を鋼板より折曲げ形成した接合体の第１例を示す要
部斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図であ
る。
【図１３】円形ブランクに対応する第３の金属部材を鋼
板より折曲げ形成した接合体の第２例を示す要部斜視図
である。
板より折曲げ形成した接合体の第２例を示す要部斜視図
である。
【図１４】円形ブランクに対応する第３の金属部材を鋼
板より折曲げ形成した接合体の第３例を示す要部斜視図
である。
板より折曲げ形成した接合体の第３例を示す要部斜視図
である。
【図１５】Ｕ字形引張り試験片の分解斜視図である。
【図１６】Ｕ字形引張り試験片の第１例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図１７】Ｕ字形引張り試験片の第２例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図１８】Ｕ字形引張り試験片の第３例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図１９】（ａ）は接合部断面における金属組織を示す
顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）の縮小写図である。
顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）の縮小写図である。
【図２０】上部電極の第２例を示す要部正面図である。
【図２１】図２０の２１−２１矢視図である。
【図２２】上部電極の第３例を示す要部斜視図である。
【図２３】上部電極の第４例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
２ 第１の金属部材
３ 第２の金属部材
４ 重ね合せ部分
５，５1 第３の金属部材
６，７ 電極
８ 膨出変形部分
１３ 抜き勾配
１４ 円錐台形突出部１４ 1
円柱状突出部 １４ 2
四角錐台形突出部 １４ 3
四角柱状突出部 １５
小端面
１５1 先端面
１６1 丸み
１９ 通電部分
２１ 対向面
２２ 接着剤
２３ シーリング材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−159289（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−218285（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−50842（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−128179（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−111776（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−214338（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−328774（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−67408（ＪＰ，Ｕ)
特公 昭61−57118（ＪＰ，Ｂ１)
特公 昭52−2378（ＪＰ，Ｂ２)
特表 平４−501235（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 11/20
B23K 11/11
B23K 11/30
B23K 103:20
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の金属部材（２）と、その第１の金
属部材（２）よりも高い融点を持つ第２の金属部材
（３）とを重ね合せて、その重ね合せ部分（４）をスポ
ット溶接により接合するに当り、前記第１の金属部材
（２）よりも高い融点を持ち、且つ塑性変形および前記
第２の金属部材（３）との抵抗溶接がそれぞれ可能な第
３の金属部材（５，５1 ）を、前記重ね合せ部分（４）
において前記第１の金属部材（２）に重ね合せ、次い
で、一方の電極（６）に在って、テーパ角度θがθ≧９
０度である円錐台形突出部（１４）の小端面（１５）を
前記第３の金属部材（５，５ 1 ）に接触させて、その電
極（６）および他方の電極（７）により前記第１，第２
および第３の金属部材（２，３，５，５1 ）を加圧する
と共に両電極（６，７）間に溶接電流を流して、前記第
１の金属部材（２）の通電部分（１９）およびその近傍
の溶融、前記円錐台形突出部（１４）による前記第３の
金属部材（５，５1 ）の、前記第２の金属部材（３）側
への部分的膨出変形、その部分的膨出変形による溶融部
分の排除、膨出変形部分（８）の前記第２の金属部材
（３）への当接および前記膨出変形部分（８）と前記第
２の金属部材（３）との抵抗溶接を順次現出させること
を特徴とする、融点を異にする二種の金属部材の重ね合
せ接合方法。 - 【請求項２】 第１の金属部材（２）と、その第１の金
属部材（２）よりも高い融点を持つ第２の金属部材
（３）とを重ね合せて、その重ね合せ部分（４）をスポ
ット溶接により接合するに当り、前記第１の金属部材
（２）よりも高い融点を持ち、且つ塑性変形および前記
第２の金属部材（３）との抵抗溶接がそれぞれ可能な第
３の金属部材（５，５ 1 ）を、前記重ね合せ部分（４）
において前記第１の金属部材（２）に重ね合せ、次い
で、一方の電極（６）に在って、先端面（１５ 1 ）の周
縁部に半径Ｒ 3 がＲ 3 ≧２mmである丸み（１６ 1 ）を付
された円柱状突出部（１４ 1 ）の前記先端面（１５ 1 ）
を前記第３の金属部材（５，５ 1 ）に接触させて、その
電極（６）および他方の電極（７）により前記第１，第
２および第３の金属部材（２，３，５，５ 1 ）を加圧す
ると共に両電極（６，７）間に溶接電流を流して、前記
第１の金属部材（２）の通電部分（１９）およびその近
傍の溶融、前記円柱状突出部（１４ 1 ）による、前記第
３の金属部材（５， ５ 1 ）の、前記第２の金属部材
（３）側への部分的膨出変形、その部分的膨出変形によ
る溶融部分の排除、膨出変形部分（８）の前記第２の金
属部材（３）への当接および前記膨出変形部分（８）と
前記第２の金属部材（３）との抵抗溶接を順次現出させ
ることを特徴とする、融点を異にする二種の金属部材の
重ね合せ接合方法。 - 【請求項３】 第１の金属部材（２）と、その第１の金
属部材（２）よりも高い融点を持つ第２の金属部材
（３）とを重ね合せて、その重ね合せ部分（４）をスポ
ット溶接により接合するに当り、前記第１の金属部材
（２）よりも高い融点を持ち、且つ塑性変形および前記
第２の金属部材（３）との抵抗溶接がそれぞれ可能な第
３の金属部材（５，５ 1 ）を、前記重ね合せ部分（４）
において前記第１の金属部材（２）に重ね合せ、次い
で、一方の電極（６）に在って、抜き勾配（１３）を有
する四角錐台形突出部（１４ 2 ）の小端面（１５）を前
記第３の金属部材（５，５ 1 ）に接触させて、その電極
（６）および他方の電極（７）により前記第１，第２お
よび第３の金属部材（２，３，５，５ 1 ）を加圧すると
共に両電極（６，７）間に溶接電流を流して、前記第１
の金属部材（２）の通電部分（１９）およびその近傍の
溶融、前記四角錐台形突出部（１４ 2 ）による前記第３
の金属部材（５，５ 1 ）の、前記第２の金属部材（３）
側への部分的膨出変形、その部分的膨出変形による溶融
部分の排除、膨出変形部分（８）の前記第２の金属部材
（３）への当接および前記膨出変形部分（８）と前記第
２の金属部材（３）との抵抗溶接を順次現出させること
を特徴とする、融点を異にする二種の金属部材の重ね合
せ接合方法。 - 【請求項４】 第１の金属部材（２）と、その第１の金
属部材（２）よりも高い融点を持つ第２の金属部材
（３）とを重ね合せて、その重ね合せ部分（４）をスポ
ット溶接により接合するに当り、前記第１の金属部材
（２）よりも高い融点を持ち、且つ塑性変形および前記
第２の金属部材（３）との抵抗溶接がそれぞれ可能な第
３の金属部材（５，５ 1 ）を、前記重ね合せ部分（４）
において前記第１の金属部材（２）に重ね合せ、次い
で、一方の電極（６）に在って、先端面（１５ 1 ）の周
縁部に丸み（１６ 1 ）を付された四角柱状突出部（１４
3 ）の前記先端面（１５ 1 ）を前記第３の金属部材
（５，５ 1 ）に接触させて、その電極 （６）および他方
の電極（７）により前記第１，第２および第３の金属部
材（２，３，５，５ 1 ）を加圧すると共に両電極（６，
７）間に溶接電流を流して、前記第１の金属部材（２）
の通電部分（１９）およびその近傍の溶融、前記四角柱
状突出部（１４ 3 ）による前記第３の金属部材（５，５
1 ）の、前記第２の金属部材（３）側への部分的膨出変
形、その部分的膨出変形による溶融部分の排除、膨出変
形部分（８）の前記第２の金属部材（３）への当接およ
び前記膨出変形部分（８）と前記第２の金属部材（３）
との抵抗溶接を順次現出させることを特徴とする、融点
を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法。 - 【請求項５】 前記第３の金属部材（５，５1 ）は、前
記第１の金属部材（２）との対向面（２１）に接着剤
（２２）を塗布されている、請求項１，２，３または４
記載の融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方
法。 - 【請求項６】 前記第３の金属部材（５，５1 ）は、前
記第１の金属部材（２）との対向面（２１）にシーリン
グ材（２３）を塗布され、また前記重ね合せ部分（４）
において前記第１および第２の金属部材（２，３）間に
シーリング材（２３）を介在させる、請求項１，２，３
または４記載の融点を異にする二種の金属部材の重ね合
せ接合方法。 - 【請求項７】 前記第２の金属部材（３）は塑性変形可
能であり、前記第３の金属部材（５1 ）は前記第２の金
属部材（３）の一部を折り返すことにより形成される、
請求項１，２，３，４または６記載の融点を異にする二
種の金属部材の重ね合せ接合方法。 - 【請求項８】 前記第１の金属部材（２）はＡｌおよび
Ａｌ系合金の一方より構成され、前記第２および第３の
金属部材（３，５，５1 ）はＦｅおよびＦｅ系合金の一
方より構成される、請求項１，２，３，４，５，６また
は７記載の融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接
合方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26346995A JP3400207B2 (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | 融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法 |
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