WO1997010920A1

WO1997010920A1 - Procede de jointure par recouvrement de deux elements metalliques de type different et ayant des points de fusion differents

Info

Publication number: WO1997010920A1
Application number: PCT/JP1996/002676
Authority: WO
Inventors: Shinji Okabe; Takanori Yahaba
Original assignee: Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 1997-03-27
Also published as: EP0865860A4; EP0865860A1; EP0865860B1; CA2232480C; DE69637674D1; CA2232480A1; US6037559A

Description

明細害

务 B月の名称 -

¾点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法明の分野

本 ¾明は、融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合 5"法、特に、第 1 の金属部材ビ、その第 1の金属部材ょりも高い融点を持つ第 2の金属部材ビを重ね合せて、その重ね合せ碩域を接合する方法に閱する。

背景技術

融点を異にする二種の金属部材、例えば A 1 系部材（A 1の融点 6 6 0。C ) ど F e系き材（F eの »点 1 5 4 0て）どの重ね合せ領域を接合すべく、大電流を用いるスボット溶接法を適用するビ、それらの融点差に起因して A 1系部材にはその溶¾に伴いナゲットが形成される力；、 F e系部材は殆ビ'溶しい、どいう現象力 ^;¾生する。

このよう異材種溶接部についてその強度を調べるど、その異材種溶接部は ^張り剪断試驗に^いては Aし罕、部材相互の溶接部、つり同材種溶接部ビ略同等の強度を示すが、 U芋形 5 1張り試联においては同材種溶接部の例え 6分の 1程度の強度し、示さい、ビいうこビカ判る _c

そこて、従来は、 A 1 系部材ビ F e系部材どの重ね合せ項域間に、 A 1合金層ビ鋼層ビよりなるクラッド材を、その A 1合金層を Aし孚、部材側に、鋼を F e系部材にそれぞれ位置させて介在させる、ビいつ方法力 -採¾されている（日本特許公開公報 No. 1 1 1 7 7 8 / 1 9 9 3参照） _c しかしがら従来法は、重ね合せ領域が弧状をす等 ¾雑形状を有する場合に対^性 ^患く、ま重ね合せ頌蜮にいて、クラッド材の厚さに i 'じて A 1系部材およひ' F e系部材間にギャップが生し'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領域間に点在させ場合には前記ギャップにより溶接部の密性力 ^;捐われ、一方、重ね合せ領域全長に亘つて配玟した場合には重量增を招く、ビいつ問題ある。クラッド材は比較的 ¾偭てあるら、接合体の生產コストの增加は否めない。ま、溶接電流を下げて F e系部材ビ A 1系部材どを固相接合するこビが試ふられている。

し^しながら A 1系部材の表面は強固な酸化膜により復われているため、その酸化膜により固相接合による接合強度の向上力 Ht5げられる。

これを回避する/：:めには、 Aし部材に酸化膜去 ¾理、例えばワイヤブラシを用いてブラシ掛けを ½すこど必要ビるが、このような^理を行うこどは作業ェ敉および作業コストを增加させるこビになるのて'望 ί しくい。

明の開示

本 ¾明は、重ね合せ領域搜雑形状を有する場合にも対 i、性良く、た重ね合せ項域にける前記ギヤッブの ¾生を回避し、その上接合体の生産コストを低減し褐る前記接合方法を提供するこどを目的ビする。

前記目的を連成するめ本 ¾明によれば、第 1の金属部材ど、その第 1の金属部材よりも高い融点を持つ第 2の金属部材ビを重ね合せて、その重ね合せ頌域を接合するに当り、前記第 1の金萬部材ょりも髙ぃ ¾点を持ち、且つ塑性変形よび前記第 2の金属部材どの ¾抗溶接それぞれ可能第 3の金属部材を、前記重ね合せ項域にいて前記第 1の金厲部材に重ね合せ、次いて'前記^ 1 ，第 2 よび第 3の金属部材を一対の電極により加圧するビ共に雨電極間に ¾ 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 ¾、前記 2および第 3の金属部材の少なくども一方の部分的膨出変形による溶融部分の排除およひ'膨出変形部分を介しての前記第 2 よひ'第 3の金属部材の¾抗溶接を顺次現出させる重ね合せ接合方法が提供される。

前記方法によれば、第 1 よび第 2の金属部材は、膨出変形部分を介して強固に接合される。

ま第 3の金属部材は打抜きによるブランクて'よい 'ら、その形状自由度が大きく、その結果、重ね合せ部分が祓雑な形状を有する場合にも、それに容易に对 i 'するこビ可能てある。

さらに第 3の金属部材は、重ね合せ部分において第 1の金属き P材重ね合れるのて、第 1および第 2の金属部材間にギヤップを生し'るこビカい。

その上、第 3の金属部材ビしては、単坂構造のものを用いるこビ可能て'ある力、ら、その第 3の金属き |3材を用いるこビによる接合体の生產コス卜增よび重量增は抑制される。

本 ¾明は、溶接過程にいて、 Aし芊、部材の酸化膜下に存する淆浄面を出させて、その清浄面ビ F e系き！ 3材ビの間に強固固相接合を現出させるこビが可能な前記接合方法を提供するこビを目的ビする。

前記目的を達成するめ本 ¾明によれ、第 1の金属部材ビ、その第 1の金属部材よりも ¾ぃ》点を持つ第 2金属部材ビを重ね合せて、その重ね合せ頌蜮を接合する方法において、前記第 1の金属部材どして A 1 系部材を、た前記第 2の金属部材ビして F e系部材をそれぞれ選定し、一対の電極による前記重ね合せ項域への加圧ビ通電によって、前記 F e系部材の衩加圧通電部を介して前記 A 1系部材の接合面に、その Aし芊、部材の変形による 00部を成形し、その凹部にて前記被加圧通電部ビ前記 A 1系部材ビを接合する重ね合せ接合方法提供される。

前記凹部においては、 Aし部材の変形に際し、その表面を ¾う酸化膜力；分断されるのて'漬 ί争面が芘出する。これによりその潰-;争面ど F e系部材の被加圧通電部どの間に強固な固相接合を現出させるこビ可能て'ある。

Ξ面の簡単明

12 1は接合体の第 1例の平面 EK Ξ 2は図 1の 2 — 2線断面!！]、 1 3はスボット溶接機の説明図、図 4は上部電極の第 1例の要部斜視、図 5は円形ブランク、 A 1合金板^よび鋼板の重ね合せ状態の一例を示す要部斜視、 e n 円形ブランク、 A 1合金坂および鋼板を上、下部電極閜て'加圧するご共に両電極間に溶接電流を流す状態を示す說明図、 E 7は A 1合金坂の一部溶融し状態を示す^明 E、 8は円形ブランクの部分的膨出変形状を示す I ^月 E、

E 9は膨出変形部分ビ鋼板ビの接合状態を示す月、 1 0は接着剤を塗布され円形ブランクの科 ¾E、図 1 1は円形ブランク、 A 1合金板よび鋼板の重ね合せ状態の他例を示す断面 E、 1 2 Aは接合体の第 2例を示す要部斜視 E、 0 1 2 Bは図 1 2 Aの 1 2 B - 1 2 B線断面図、図 1 3は接合体の第 3 例を示す耍部斜視 Ξ、図 1 4は接合体の第 4例を示す要部斜視 E、 H I 5は U 芋形 51張り試綾片の分解斜視 E3、 1 6は U芋形張り試験片の第 1例を示す斜視図、 m 1 7は u芋形引張り試験片の第 2例を示す斜視 ia、 l 8は u芋形

51張り試拔片の第 3例を示す斜視図、 0 1 9 Aは接合部断面における金属組疲を示す顕揿銃 ^真、図 1 9 Bは Ξ 1 9 Aの縮小: E、 E 2 0は上部電極の第 2 例の要き Pi£面 0、 m 2 1 H m 2 0の 2 1 — 2 1矢視 Ξ、 0 2 2は上部電極の第 3例の要部科視囡、 Ε 2 3は上部電極の第 4例の要部斜視 Ξ、 Ξ 2 4は接合体の第 5例の平面図、 Ξ 2 5は接合体ど上、下部電極ビの関係を示す、 0 2 4の 2 5 - 2 5線断面囡、 m 2 6は鋼板よび A 1合金板を上、下部電極間て'加圧するビ共に雨電極閒に溶接電流を流す状態を示す断面図、 0 2 7は A 1合金板の一き P 溶融し状態を示す断面 0、 2 8は鋼板ど A 1合金坂ビの接合状態を示す断面 Ξ、囡 2 9は鋼坂、 A 1合金板および N i インサートの重ね合せ闖係を示す断面 Ξ、 EI 3 0は鋼板ど A 1 系中空柙出し材ビの接合状態を示す断面囡、図 3 1は A 1 系中実柙出し材の断面 E、 12 3 2は U字形^張り試験片の面 Ξて'ある。

明を実 ½するめの最良の形態

〔寅拖例 I〕

@ 1 , 2において、接合体 1は第 1の金属部材てある A 1 系部材ビしての A 1合金坂（は A 1板） 2ビ、その A 1合金板 2よりも高い融点を持つ第 2 の金属部材てある F e系部材ビしての鋼板（F e合金板、または F e坂） 3 どを有し、それら 2 , 3の重ね合せ項域 4 接合されている。この重ね合せ接合には、 A 1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れ円形ブランク 5 用いられるビ共に ¾抗溶接法どしてのスボット溶接法力 ^:適¾される。

これにより得られる接合構造は、 0. F . C . 製上、下部電極 6 , 7による加圧通電下て'生し'た円形ブランク 5中央部分の性変形による膨出変形部分 8 ύ A 1合金板 2の溶 ¾部分を排除して鋼板 3にナゲット 9の形成下てスボット溶接され、円形ブランク 5の外周部分 1 0 A 1合金板 2に圧着されている、どいつ構造どなる。

以下、前記重ね合せ接合方法について詳細に說明する。

S3 3 , 4にいて、スポット溶接樣 1 1の上部電極 6は、断面円形のロッド状電極本体 1 2ど、その電極本体 1 2の下端面に突設された抜き勾配 1 3を有する円錐台形突出部 1 4ビよりなる。しがって、突出部 1 4は電極軸線方向ど交差する平面内にいて円形断面を有する。突出部 1 4の小端面 1 5周緣部には丸み 1 6を付されている。下部電極 7どしては、 J I S R形電極が用いられているが、 J I S C F形電極または C R形電極て'もよい。図中、 1 7はトランス、 1 8はインパータ式制御器て'ある。

( a ) E 5に示すように、鋼板 3の一端部上に A 1合金板 2の一端部を重ね合せ、次いて'重ね合せ項域 4にいて A 1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 、 A 1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、次いてそれら 5， 2 , 3 を両電極 6， 7によって加圧するビ共に兩電極 6 , 7 間に溶接電流を流す。

( c ) 7に示すよ ΐに、前記加圧下て-の通電によつて円形ブランク 5、 A

1合金板 2および網板 3が接触 &抗により熱し、次いて、融点の低い A 1合金板 2の通電部分 1 9 よびその近傍が溶 ¾し、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軟化する。

( d ) S 8に示すように、上部電極 6の円錐台形突出部 1 4により加圧されてる円形ブランク 5の中央部分が A 1合金板 2側へ円錐台形を Γすように膨出変形し、これにより溶融部分が A 1合金板 2および綱板 3間の閽隙に排除されるのて'、膨出変形部分 8の小端 2 0が鋼板 3に当接する。

( e ) Ξ 9に示すように、彫出変形部分 8の小端 2 0ど、それど当接する鋼板 3 ビが、雨電極 6， 7により加圧下て通電されるのて-、その小端 2 0ど鋼板 3 ビがナゲット 9を形成してスホット容接され、これによ同材種 ¾接部形される _c

前記スホット；容接後にいて、上部電極 6の円錐台形突出部 1 4 、それ抜き ^配 1 3を有するこビカ、ら、膨出変形部分 8よ 9容易：：抜ける。

前 IS方法によれ、 A 1合金板 2は、円形ブランク 5の外周部分 1 0 よびその膨出変形部分 Sによるリベット継手状の締結構造によつて、鋼坂 3 ビ強固に接合される。

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、重ね合せ領域 4力雑な形状を有する場合にも、それに容易に対^するこビが可能て'ある。

さらに円形ブランク 5 、重ね合せ領域 4にいて A 1合金板 2上に重ね合されるのて'、 A 1合金坂 2 よび鋼板 3間にギヤップを生し'るこビい。その上、円形ブランク 5は、単板構造て'ある、ら、その円形ブランク 5を用いるこどによる接合体 1の生產コスト增^よび重量增は忡制される。

前記重ね合せ接合例にいて、下部電極 7どして上部電極 6ど同一形状のものを用いて IW板 3に膨出変形部分 8を形成するこビは可能て'あり、 1た円形ブランク 5 よび鋼板 3の両方にそれぞれ膨出変形部分 8を形成するこビも可能てある。

1 0に示すよ ήに、円形ブランク 5の A 1合金板 2どの対向面 2 1にいて、その外周部全体に接着剤 2 2を塗布し、これにより、円形ブランク 5を重ね合せ領域 4の所定位置に確荚に保持して接合怍業性を向上させるこビがて'きる o

1 1 1に示すように接着剤 2 2をシーリング材 2 3 ビ代替するビ共に重ね合せ領域 4において A 1合金坂 2ビ鋼扳 3 ごの間にシーリング材 2 3を環状に介在させ、これにより A 1合金坂 2に接合作業て'生し' 孔部 2 4 (囡 9参照 ) を舍む '接合部の耐食性を向上させるこビて'きる。

図 1 2〜： L 4は、鋼板 3の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接合体 1の 3例を示す。

Ξ 1 2 Α , 1 2 Bに示す例は、鋼板 3の一端部 2 5を折逸して、その折逸し部分 5 , を第 3の金属部材ビし、次いて'鋼板 3ど折返し部分 5 , ビの間に A 1 合金坂 2の一端部を、その A 1合金板 2ビ鋼板 3の ¾平面が相互に平行し、且っ兩板 2， 3の伸長方向が 9 0度食うように嵌込ふ、その後前記ご同様の接合方法を実 ½したものて 'ある。

0 1 3に示す例は、鋼板 3の端部一側緣に坂状突出部 2 6を、その平面ビ鋼板 3の平面どが同一平面上に位置するように設け、その扳状突出部 2 6を折逸して、その折返し部分 5 L を第 3の金属部材ビし、次いて'鋼板 3 ビ折返し部分 5！どの間に A 1合金扳 2の一端部を、その A 1合金板 2 ビ鉀板 3の f¾平面が相互に平行し、且つ雨板 2 , 3の伸長方向が同一どなるように嵌込み、その後前記ど同梯の接合方法を实¾しものてある。

図 1 4に示す例は、鋼坂 3の一端部を直角に折曲げるこビにより形成され/こ板状折曲け'部 2 7の略半分を折逸して、その折返し部分 5 , を第 3の金属部材どし、次いて'鋼板 3ビ折迟し部分 5 i どの間に A 1合金板 2の一端部を、その A 1合金坂 2ビ鉀坂 3の兩平面が直角閱係にあり、且つ兩板 2 , 3の伸長方向が 9 0度食違うように嵌込み、その後前記ビ同梯の接合方法を突 ½しものて' ある。

以下、具体例について說 s月する。

A . U字形^張強さについて

S3 1 5に示すように、 J I S Z 3 1 3 7に則って、 A 1合金坂 2より祓敉の U字形 51張り試験片用第 1丰体 2 8を製作し、た鋼板 3 1 ヮ祓敉の U芋形^張り試験片用第 2半体 2 9を製作し。さらに、前記鋼坂 3に打抜き加工を孢して祓敉の円形ブランク 5 を得た。 A 1合金坂 2の材種は J I S 5 1 8 2て'あって、その厚さ t ！ ii t , = 1 - 0 mmに設定され、一方、鋼板 3の材種は J I S S P C Cて'あって、厚さ t 2 は t ₂ = 0. 7 mmに設定された。この場合、 A 1合金板 2の厚さ t ₁ ビ鋼扳 3の厚さ t ₂ どの間には、 t ！ = ( 2^1/2 ) t ₂ が成立している。これ (if¾ 板 2, 3の剛性を硌同一にするためて'ある。円形ブランク 5の直径は

= 1 5 mmに ¾定され/こ。

Ξ 3に示すように、上部電極 6にいて、その電極本体 1 2の直径 D ₂ は D 2 = 1 6MIに、円錐台形突出部 1 4のテーパ角度 0は 6 = 9 0度に、その長さ LiiL = 4mmi:x 小端面 1 5周緣部における丸ふ 1 6の半径は = 1 mm にそれぞれ設定された。小端径 D₃ は 4〜7_mmの範囲て'変化させ。

下部電極 7において、その直径 D₄ は D₄ = 1 6mmに、球状先端面 3 0の半怪 R₂ は R₂ = 8 0_mmにそれぞれ設定れ/:。

第 1 , 第 2半体 2 8, 2 9 よび円形ブランク 5を用い、 3た溶接条件よび上部電極 6をそれぞれ変更して前記同梯の接合方法（E5〜9参照）を実 ½ するこどにより、 01 6に示すよう、实½例に係る復数の U芋形^張り試験片 3 1 を得た。

次に、第 1 , 第 2丰体 2 8， 2 9を用い、 2 Tz 2つの下部電極 7を、それぞれ上、下部電極ビしてスホット;容接を行い、 E 1 7に示す比較例 1に係る U字形^張り試狻片 3 2を得 _c

さらに、 2つの第 1半体 2 8を用い、ま 2つの下部電極 7を、それぞれ上

、下部電極ビしてスホット溶接を行い、 Ξ 1 8に示す比敉例 2に係る U字形引張り試驗片 3 3を得。その後、各 U芋形 51張り試梭片 3 1 〜 3 3について^張試联を行つ。表 1は、各 U芋形^張り試埃片 3 1 〜 3 3に閣する上部電極 6の小端径 D

、溶接条件、敌りの少、 U芋形 51張 ¾さを示す。【表 1】

接条件

上部電極の散りの u ^ 小端径 D ₃ 加压カ通電時間 ^少 51張強さ (am) (kg f ) (サイクル） (k f ) 実托例 1 A 1 0 2 0 0 2 0 少 \<、 1 0 5 実托例 2 5 1 0 2 0 0 2 0 ヽ》 1 3 0 荚托例 3 6 1 2 2 0 0 2 0 やや 1 5 0 芙粍例 4 7 1 4 2 0 0 ' 2 0 2 0 0 比 «例 1 1 6 2 0 0 4 少、、 1 5 比較例 2 2 4 4 0 0 4 、、 9 5 表 1 ら明らなように、荚拖例 1〜4によれ、 U字形 1張 ¾さ大いに向上し、それらは比較例 2の A 1合金板相互の接合強度を上回っている：比較例 2の U芋形 51張 ¾さは比敉例 1のそれの略 6分の 1て'あるこご力 ^;判る。

Ξ 1 9 Aは突拖例 1の接合部断面における金属組織を示す頭揿鏡:！:真て'あつ、 01 9 BU 1 9 Aの縮小:!:図て'ある。図 1 9 A， 1 9 Bより、膨出変形部分 8の小端 2 0ど第 2半体 2 9どの間にナゲット 9力 ^;形成されて、第 1 , 第 2 半体 2 8， 2 9が強固に接合されているこどが判る。

な、荚拖例 3 , 4のように上部電極 6の小端径 D₃ が D ₃ ≥ 6 mmになるど、 U芋形 51張強さは ¾ < なるものの散りも ¾生する。

次に、第 1丰体 2 8の厚さ t i を t , = 1. 2 mmに、第 2半体 2 9の厚さを t ₂ = 0. 8 mmにそれぞれ変更し、さらに溶接条件を一部変えて前記同棣の接合方法をし、前記同様の U字形引張り試騃片 3 1〜3 3 を得。表 2は、各 U芋形^張り試験片 3 1〜3 3に閣する上部電極 6の小端径 D₃ 、溶接条件、歉りの多少、 U字形 51張強さを示す。

【表 2】

表 2の場合も表 1の場合ビ同槺の傾向力 ^:二られるこご；ら、てある：

B. 上部電極の円錐台形 5ξ出部にけるテーパ角/ Sについて

上部 ¾極 6ごして、その円錐台形突出き 1 4のテーパ角度 Sを ^更しものを¾敉用し - た'し、各上部 ¾極 6にいて、モの ¾極本体 1 2の直径 D 2 は D₂ = 1 6ππιに、円錢台形 5ξ出部 1 の小端径 D₃ ： i ₃ = 4 miDに、 1 Τζ 長 = 3^に、らに小端面 1 5周緣郜の丸 1 6の丰^：!^ !i i =

1 mmにそれぞれ設定れ：下部電極 7において、その直径 D₄ liD₄ = 1 6 miDに、球状先端面 3 0の半怪 R₂ は R₂ = 8 0 mmにそれぞれ設定された。

1 ¾数の A 1合金板 2、復数の鋼板 3 よひ'それら鋼坂 3ビ同種の鋼坂より打抜かれた祓数の円形ブランク 5を用意した。各 A 1合金板 2の材種は J I S 5 1 8 2て'あって、その厚さ t ！は t】 = 1. 0 mmに設定され、各鋼板 3の材種は J I S S P C Cて'あって、その摩さ t 2 は t 2 = 0. 7mmに設定され。円形ブランク 5の直径 D, は D, = 1 5ππηに設定され。

次いて、前記同棣の接合方法（図 5〜9参照）を実粍して、前記テーパ角度 Θビ離型不良牟 Ρビの閱係を求めビこ、表 3の結杲を得。

溶接条件は、溶接電流 1 0 k Α、加圧力 2 0 0kg f および通電時間 2 0サイクルて'ある。離 Si不良牟 Pは、所定のテーパ角度 0を持つ円錐台形突出部 1 4 を備え上部電極 6を用いて行われ接合作業回数を 1 0回ビし、 ίた円錐台形突出き 1 4 膨出変形部分 8の内面に付着した ©数を η回どしたごき、 Ρ =

(η/ 1 0 ) x 1 00 {%) どして求められ。な、前記付着ビは、ハンマて接合体 1 をくこビによつて円錐台形突出部 1 4が膨出変形部分 8内面力、ら外れる程度の機械的嵌合状態を意味する。

【表 3】

表 3 ら明ら力、ように、テーパ角度を 5≥ 9 0度に設定するこビによつて、離 5!不良牟 Pを大幅に低 ¾するこビて'きる。

C E 2 0, 2 1は上部極 6の変形例を示す。この上部 ¾極 6は断面円形の πッド状電極本体 1 2ビ、その電極本体 1 2の下端面に ¾Kされ ! ^柱状突出部 1 4：ごよりる。しって、その突出き 1 ：、真直：突出部て'あ「ノ、旦っ ¾極ぉ铱万向ビ交差する平面内に' いて形断面有するつ出部 1 4 1 は円形ブランク 5に膨出 5：形部分 8 を形 ¾するものて'、端面 1 5：の緣、し：つて周緣部には九^ 1 6：を付れている：

この九み 1 6：の半径 R₃ ビ、前記雜 £!不良牟 Pごの閣^ 求めるめ、主径 R₃ を異にする ¾敉の上部電極 6 を¾ し： 'し、各上部電極 6 ;^ ' て、その電極本体 1 2の直 ¾:D₂ は D₂ = 1 6 mmに、 ΐ Γ二 ^出部 1 ：の長 Lは L= 5mmに、さらに先端面 1 5 ! の直径 D₃ D₃ = 4 mmにそれれ設定され。 3に示すように下部 ¾極 7にいて、その i£iiD₄ は D₄ = 1 6 mmに、球状先端面 3 0の半径 R₂ !iR, = 8 0mmにそれぞれ設定れ。

1 復敉の A 1合金坂 2、復数の銅板 3 よひ 'それら鋼板 3ど同種の鋼坂より打抜^れ復数の円形ブランク 5を用意した。各 A 1合金坂 2の材種は J I S 5 1 8 2てあつて、その庫 ^ t ！ t ！ = 1 - 0 mmに玟定され、各鋼坂 3の材¾は J I S S P C Cてあつて、その厚 t ₂ li t； = 0. 7 mmに玟定れた。円形ブランク 5の直径 D, は D, = 1 5 mmに設定れた。

次いて、前 IS同槺の接合方法（E 5〜9参照）を実 ½して、前 S半径 R ₃ 離 Si不良丰 Pごの閣^を求めたごこら、秋 4の結果を得。

¾接条件は、溶接 ¾;H1 0 kA、加圧力 2 0 0 kg f よび通電時閭 2 0サイクルてある。

【表 4〕

丸ふの径 R ₃ (mm)

0 1 2 3 雔型不良牟 P 1 0 0 1 0 0 2 0 0

{%) 表 4から明ら、なように、丸ふ 1 6！の半径 R ₃ を R ₃ ≥ 2 mmに設定するこどによって離 5!不良率 Pを大幅に低減するこビて'きる。

上部電極 6における突出部は、電極軸線方向ど交差する平面内に^いて、前記のような円形断面を有するこどなく、非円形断面、例えば囡 2 2 , 2 3に示すように方形断面を有していてもよい。つり、 2 2に示す突出部 1 4 ₂ は σ角錐台形をなし、 /こ抜き勾配 1 3を有する。 H 2 3に示す突出部 1 4 ₃ は四角柱状をなし、先端面 1 5 , の縁部、しがつて周緣部には丸ふ 1 6！を付されている。

このように構成するビ、 A 1合金板 2 よび鋼板 3間の相対回転を確实に防止するこごがてきる。

0 2 , 2 5において、接合体 1は A 1合金板 2ビ鋼板 3 ビを有し、それら 2 , 3の重ね合せ領域 4 ^;¾抗溶接法どしての、一対の上、下部電極 6 , 7を用いたスポット^接法の適用下て'接合されている。その接合構造にいては、網板 3力、ら膨出し略円錐台形をす被加圧通電き |3 4 0ど A 1合金坂 2の略円錐台形をす凹部 4 1 ビカ嵌合閱係にあり、その凹部 4 1にて被加圧通電き [3 4

0ど A 1合金板 2ビの間に固相接合現出している _c つり雨板 2， 3は、主どして、接合界面の撖小領域における拡歎現象により接合されている。この場合、ナゲットは ¾生しい、、は ¾生しても極めて小さものて'接合には殆ビ寄 4しい。

以下、 A 1合金板 2ビ鋼板 3 ビのスボット溶接について |¾ョ月する。

Ξ 4 , 2 5において、スボット溶接機どしてはィンパータ溶接機用いられ、その上部電極 6は、断面円形のロッド状電極本体 1 2ど、その電極本体 1 2 の下端面に突'設され抜き勾配 1 3を有する円錐台形突出部 1 4どよりる。ま突出部 1 4の小端面 1 5周緣部には丸み 1 6力 ^;付されている。下部電極 7 ビしては、 J I S R形電極が用いられているが、 J I S C F形電極たは C R形電極てもよい。

( a ) 0 2 6に示すように、 A 1合金板 2の一端部上に鋼板 3の一端部を重ね合せ、次いて'重ね合せ項域 4を、その鋼板 3を上部電極 6側に位させて、雨電極 6， 7間に配設し、次いて'重ね合せ領域 4を両電極 6 , 7によって加圧するど共に雨電極 6， 7間に溶接電流を流す。

( b ) 囡 2 7に示すように、前記加圧下ての通電によって鋼板 3 よび A 1 合金扳 2の祓加圧通電部 4 0 , 4 2が軟化するビ共に、 ¾点の低い A 1合金板 2の祓加圧通電部 4 2にいて、その接合面 4 3側が僅、に;容 ¾して小さな溶融池 4 4 ^£形成される。

( c ) Ξ 2 8に示すよ Ϊに、上部電極 6の円錐台形突出部 1 4の; ίτο圧力により、鋼板 3の衩加圧通電部 4 0 、その鋼板 3の塑性変形につて A i合金坂 2側へ略円錐台形をなすように膨出するビ共に、その被加圧通電部 4 0により A 1合金坂 2の接合面 4 3に、その A 1合金板 2の塑性変形による略円錐台形をす凹部 4 1 成形される。溶¾池4 4の、酸化膜を舍む溶金は凹部 4 1 成形される過程て両坂 2 , 3間の間に排出される。

このように凹部 4 1は A 1合金板 2の一部溶融ビ塑性変形ビによつて成形されるのて'、その凹部 4 1において、溶¾池 4 存在してい部分には溶金の排出に伴い清浄面が芘出し、た溶 ¾池 4 4 存在してい部分の周囲には A 1合金板 2の塑性変形による酸化膜の分断に j:つて淆浄面が露出する：これによ、それらの;'青淨面ビ綱板 3の衩加圧通電部 4 0ビの間に強固固相接合が現出する。

前記スボット溶接後にいて、上部電極 6の円錐台形突出部 1 4は、それ拔き勾配 1 3を有するのて'、被加圧通電部 4 0より容易に抜ける。

前記池 4 4の形成は, '須要件て'はなく、その溶弒池 4 4が形成されくても、 A 1合金板 2の塑性変形により酸化膜の分断が行われるのて'凹部 4 1には漬淨面が S出する。

0 2 9に示すように、重ね合せ領域 4において、鋼板 3ビ A 1合金板 2ビの間に N iのみらなる- 状N i ィンサート 4 5を配設するど、網板 3 ビ A 1合金板 2どを直接的に固相接合し場合よりも接合強度を向上させるこどがてきる。これは、鋼坂 3および A 1合金板 2間の固相接合強度よりも、鋼板 3お : び N i ィンサート 4 5間らびに N i ィンサート 4 5および A 1合金坂 2間の固相接合強度の方が离いらて'ある。 /- N i ^ιΑ 1合金坂 2表面の酸化膜 ¾ 壤妫杲を有するこども一因てある。

N i ィンサ一ト 4 5は鋼板 3 は A 1合金板 2にメッキ^理により形成してもよ 1 鋼- は A 1合金箔にメッキ^理により形成してもよ〈、前者の場合は鋼 ¾を鋼板 3に、後者の場合は A 1合金を A 1合金板 2にそれぞれ対向させる。

A 1系部材どしては、 A 1合金板 2に隈らす'、 0 3 0 3 1に示すように橫断面角形の中空押出し材 4 6ゃ带状の中実押出し材 4 7 も使用される。た F e系部どしては、鋼板 3に隈らずアングル材等も使用される。

く例一 1 >

03 2、錤錄示のように、 J I S Z 3 1 3 7に則って、 A 1合金板 2より ¾数の U字形張り試駿片用第 1丰体 2 8を製ィ乍し、鋼板 3より復敉の U芋形引張り試験片用第 2半体 2 9を製怍した。 A 1合金扳 2の材種 (i J I S 5 1 8 2てあつて、その厚さ t！ \± t , = 1 ,に設定され、一方、鋼板 3の材種は J I S S P C Cてあつて、その厚さ t ₂ は t 2 = 0 · 7mniに設定された

O

図 2 5に明示するように、上部電極 6において、その電極本体 1 2の直径 D 2 は D₂ = 1 6 mmに、円錐台形突出部 1 4のテーパ角度 Θは Θ = 9 0度に、その長さ Lは L = 4mmに、小端面 1 5周緣部にける九み 1 6の丰径 R! liR, = 1 mmにそれぞれ設定され。小端径 D₃ は 3〜 5mmの 1&眧て'変化させた。下部電極 7にいて、その直径 D₄ は D₄ = 1 6 mmに、球状先端面 3 0の半径 R₂ は R₂ = 8 0mmにそれぞれ設定され。

第 1およひ'第 2丰体 2 8, 2 9を用い、溶接条件を一定にするど共に上き P電極 6を変更して、 E 2 6, 2 8に示し方法を実 ½するこどにより、図 3 2、実铱示のよ、実 ½例に係る U芋形^張つ試験片 3 1の例 1〜 3を得

0

次に、第 1，第 2半体 2 8 , 2 9を用い、 2つの下部電極 7を、それぞれ上、下部 ¾極どするビ共に溶接条件を変えてスホット溶接を行い、比較例に係る U芋形^張り試联片 3 1の例 4 , 5を得。その後、例 1〜 5について^ 張り試联を行つ。

表 5は、例 1〜 5にする上き p ¾極 6の小端径 D ₃ 、 ¾接条件、敉りの^少よび U芋形^張 ¾さを示す。

【表 5】

表 5 、ら s月ら、ように、芙托例に係る例 1〜 3 、 f¾丰体 2 8 , 2 9間にいて第 1丰体 2 8の滑淨面にる固相接合ミ見出してるこう、ら、芋形 51張珐を有する。

比敉例に係る例 4の場合、例 1等よりも §：接¾¾を罱めているのて'、第 1 体 2 8にナゲット形成され、その結杲、 U ^形 51張 ¾ は例 1等に比べて大幅に低下する。

1 比較例に係る例 5の場合、例 1等ビ溶接条件を同一に設定しているのて' 、両半体 2 8 , 2 9間に固相接合現出しているが、その固相接合は、主ビして、第 1半体 2 8の酸化膜ビ第 2半体 2 9どの間に現出しているこど、ら、その U芋形^張珐さは例 1等に比べて大幅に低下する。

因に、 2つの第 1半体 2 8 を用い、た 2つの下部電極 7を、それぞれ上、下部電極どしたスボット溶接による U芋形 51張り試験片の U芋形^張強さは 9 5 kg f てあつた。この場合、溶接電流は 2 4 k Aに、加圧力は 4 0 O kg f に、通電時間は 1 0サイクルにそれぞれ玟定され、両丰体 2 8はそれらに亘つて形成されナゲットを介して接合されてい。

く例 _ 2 >

例一 1 ど同様の第 1 , 第 2半体 2 8 , 2 9、小端径 D ₃ = 3 の上部電極 6 よび N i インサート 4 5を用い、 E 2 6〜2 9に示し方法を実 ½するこビにより、図3 2、寅線示のよう、実 ½例に係る U字形張り試联片 3 1の例 1〜 3 を得。

次に、く例一 1 >ビ同梯の第 1，第 2丰体 2 8， 2 9および N i インサート 4 5を用い、ま 2つの下部電極 7を、それぞれ上、下部電極ビするど共に溶接条件を同一に設定してスホット溶接を行い、比較例に係る U芋形^張り試拔片 3 1の例 4を得た。その後、例 1〜4について張り試験を行った。

表 6は、例 1〜4に閱する N i ィンサート 4 5の構成、上部電極 6の小端径 D ₃ 、溶接条件、散りの少よび U芋形張強さを示す。 t 1— «

o cn n

¾ 接条件

u字形 N iィンサート上さ |S電極の歉リの U 芋形

515ft ') の構成小喘怪 D, 溶電流カロ圧力通 ¾» 間 ^少 515ft強さ

誦 ) (kA) (kgf ) (サイクル） (kg f ) m l 厚 1 00 μ η\ :\ 1 0 200 1 0 少ゝ、 9 8

の N i § 例 2 厚 5 0 / niの 1 00

N i ¾ 厚 1 00 m 8 7

の ¾に厚

0 μ mの N i メ

', \ ^ 厚 1 ϋ 0 μ η\ 1 0 200 1 0 少、 > 3 5

の Ν

^ 表 6 ら明らなよ ϊに、实拖例に係る例 1〜3にいては、 % 1丰体 2 8 の潰浄面によ'る固相接合；現出しているこど、ら U芋形張強さ；大いに向上し、それら U字形 51張強さは、比較例に係る例 4の約 2. 5倍以上ビなる。例 1〜 3の U芋形 51張り強さは N i ィンサート 4 5の使用に伴い、その N i インサート 4 5を使用しな力、つ、どいうこど以外は例 1〜 3 ビ同一条件の下て得られ表 5の例 1に比べて約 1. 6倍以上どなる。

く例一 3 >

03 0， 3 1に示した復敉の中空柙出し材 4 6および中荚柙出し材 4 7を用意した。雨柙出し材 4 6, 4 7の材種は J I S 6 0 6 3てある。中空押出し材 4 6の寸法は、 03 0に示すように縦 L！ = 3 Onrnu 橫 L ₂ = 7 0mm、厚さ t ₃ = 4mnfCあり、ま中荚柙出し材 4 7の寸法は、 8 (b) に示すよ ϊに椹 W= 60_mm、厚さ t ₄ = 5 mmてある。

例一 1 ビ同槺の第 2半体 2 9、小端径 D₃ = 4 mmの上部電極 6、雨押出し材 4 6, 4 7およひ' N iインサート 4 5を用い、 E2 6〜 2 9に示し方法を実 ½するこどにより、実拖例に係る U芋形引張り試験片の例 1， 2を得。

；欠に、例一 1 ビ同梯の第 2半体 2 9およひ'両柙出し材 4 6， 4 7を用い、 2つの下部電極 7を、それぞれ上、下部電極ビするご共に溶接条件を同一に設定してスポット溶接を行い、比較例に係る U字形 51張り試騃片の例 3， 4 を得。その後、例 1〜こついて張り試験を行った。

表 7は、例 1〜 4に閣する使用柙出し材 4 6， 4 7、 N i インサート 4 5の構成、上部電極 6の小端怪！） ₃ 、溶接条件、散りの少よび U芋形 51張強 o n

表 7 ら明らなように、例 1 ビ 3、および例 2ど 4をそれぞれ比較するビ、例 1 , 2においては中空および中突押出し材 4 6 , 4 7の清浄面による固相接合が現出し、 N i インサート 4 5を使用しているこビ力、ら例 3 , 4に比ベて高い U字形^張強さを有する。

このよ ΐに例一 3によれば、 A 1系板に限らず A 1 系柙出し材ビ F e系部材どを強固に接合するこどて'きる。

な^、实拖例 1， 2にいて、 &抗溶接法にはスホット溶接法の外にシー厶溶接法およびプロジェクション溶接法も含まれる。このプロジェクション溶接法においては F e系部材に衩加圧通電部 4 0て'あるプロジ Xクションが形戍される。

Claims

- 2 1 - 求の範囲 1 - 第 1の金厲部材ど、その第 1の金 ¾部材よりも ¾い ¾点を持つ第 2の金. 部材ビを重ね合せて、その重ね合せ領域を接合するに当ヮ、前記第 1の金属部材ょ 9 も萵ぃ融点を持ら、且つ塑性変形^よび前記第 2の金属部材ごの披抗溶接がそれぞれ可能な第 3の金属部材を、前 te重ね合せ領域に、、て前記第 1の金 ¾部材に重ね合せ、次いて'前記第 1 , 第 2および第 3の金属部材を一対の電極により加圧するビ共に雨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ィ旁の溶融、前記第 2および第 3の金属部材の少な < ども一方の部分的膨出変形による溶融部分の排除よび膨出変形部分を介しての前記第 2 よび第 3の金萬部材の： &抗溶接を順次現出させるこどを特徴どする、融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法。 2 . 前記第 3の金属部材は、前記第 1の金属部材ビの対向面に接着剤を塗布されている、績求項 1記載の弒点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方 3 . 前記第 3の金厲部材に、前記第 1の金厲部材ビの対向面にシーリング材を塗布され、前記重ね合せ項域において前記第 1 よび第 2の金属部材間にシーリング材を介在させる、請求項 1記載の融点を異にする二種の金羼部材の重ね合せ接合方法。 4 - 前記第 2の金属部材は性変形可能て'あり、前記第 3の金属部材は前記第 2の金属部材の一部を折り返すこビにより形成される、講求項 1 3 3記裁の融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法。 . 前記第 3の金属部材に接触する一方の前記電極は、その第 3の金属部材に彫出変形部分を形成すべく、抜き έ7配を備え突出部を有する、請求項 1 , 2 , 3 たは 4記載の》点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法。. 前記第 3の金属部材に接触する一方の前記電極は、その第 3の金属部材に膨出変形部分を形成すべく、先端面の緣部に丸みを付され真直な突出部を有する、 I*求項 1 . 2 , 3 たは 4記裁の》点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法。. 前記披抗溶接はスポット溶接てあり、一方の前記電極の前記突出部は、電極軸線方向ご交差する平面内にいて、円形断面を有する、锖求項 5 は 6記載の》点を異にする二種の金部材の重ね合せ接合方法。. 前記 &抗溶接はスホット溶接て'あり、一方の前記電極の前記突出部は、電極軸線方向ビ交差する平面内にいて、非円形断面を有する、 It求項 5 たは 6記載の ¾点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法。- 前 IS第 1の金属部材は A 1および A 1合金の一方よワ構成され、前 12第 2 および第 3の金萬部材は F e よび F e合金の一方より構成される、き青求項1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 は 8記截の融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法。 0 · 第 1の金属部材ど、その第 1の金属部材よりも高い融点を持つ第 2の金属部材ビを重ね合せて、その重ね合せ領域を接合する方法にいて、前 IS第 1の金属部材ごして Aし卒、部材を、 3 前記第 2の金属部材どして F e系部材をそれぞれ選定し、一対の電極による前記重ね合せ領域への加圧ビ通電によって、前記 F e系部材の被加圧通電部を介して前記 A 1 系部材の接合面に、その Aし部材の変形による凹部を成形し、その凹部にて前記被加圧通電部ど前記 A 1系き P材ビを接合するこどを特徴ビする、融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法。

1 . 第 1の金属部材ビ、その第 1の金属部材よりも高い融点を持つ第 2の金属部材どを重ね合せて、その重ね合せ項域を接合する方法において、前記第 1の金属部材どして A 1 系部材を、前記第 2の金属部材ビして F e系部材をそれぞれ選定し、一対の電極による前記重ね合せ項域への加圧ビ通電によって、前記 F e系部材の衩加压通電部を、その F e系部材の塑性変形により前記 A 1系部材側へ膨出させるど共にその被加压通電部により前記 A 1系部材の接合面に、その A 1 系部材の変形による凹部を成形し、その凹部にて前記被加圧通電部ビ前記 A 1系部材どを接合するこビを特徴ごする、融点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法。

2 . 前記重ね合せ領域にいて、前記 F e系部材ビ Aし部材ビの間に、 N i ィンサートを配設する、請求項 1 0 たは 1 1記載の弒点を異にする二種の金属部材の重ね合せ接合方法。