JP2855016B2 - Aluminum-based resistance welding method and insert member - Google Patents
Aluminum-based resistance welding method and insert memberInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム、アルミニ
ウム合金等のアルミニウム系材(以下、アルミニウム系
材という)の抵抗溶接方法およびその際に使用されるイ
ンサート部材に関し、一層詳細には、アルミニウム系材
の重ね抵抗溶接方法およびインサート部材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for resistance welding of an aluminum-based material such as aluminum or an aluminum alloy (hereinafter referred to as an aluminum-based material), and a method of welding the same.
It relates concert members, even more particularly, to lap resistance welding method and the insert member of an aluminum-based material.
【0002】[0002]
【従来技術および発明が解決しようとする課題】従来の
アルミニウム板材(含アルミニウム合金板材)の接合方
法の一つとして特開昭58−47576号公報に開示さ
れた方法がある。このものはアルミニウム板材の重ね合
わせ部に予め陽極酸化被膜若しくは化学的酸化被膜を形
成して溶接するものであり、ワークをマージン塗装の
後、硫酸浴等に浸漬し、陽極酸化処理被膜を形成し、そ
の部分を溶接している。2. Description of the Related Art As one of conventional joining methods of aluminum plate materials (aluminum-containing alloy plate materials), there is a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-47576. In this method, an anodic oxide film or a chemical oxide film is formed in advance on the overlapped portion of the aluminum plate and welded.After the work is coated with a margin, the work is immersed in a sulfuric acid bath to form an anodic oxide film. , That part is welded.
【0003】このものでは、溶接までの工程数が多いば
かりでなく、処理浴をも必要とするため、コストが高く
なるという不都合を有していた。[0003] In this case, not only the number of steps up to welding is large, but also a processing bath is required, so that there is a disadvantage that the cost is increased.
【0004】また、一般的に、アルミニウム板材の抵抗
溶接を行う場合には、アルミニウム材が高電気伝導性で
あるため、加圧力や溶接電流を増大させなければならな
い傾向にある。また、アルミニウム材の表面には酸化膜
が形成され、これが抵抗体となり、電極チップとワーク
当接面に挟まれるようになるから、この部分でも発熱
し、その結果、チリや溶着等が発生するから、外観品質
が悪化する等の不具合があった。なお、チリや溶着等の
発生は電極チップの寿命にも影響し、その寿命を短くす
るという欠点も有していた。[0004] In general, when resistance welding is performed on an aluminum plate, there is a tendency that the pressing force and welding current must be increased because the aluminum has high electrical conductivity. In addition, an oxide film is formed on the surface of the aluminum material, which becomes a resistor, and is sandwiched between the electrode chip and the work contact surface. As a result, heat is generated also in this portion, and as a result, dust and welding are generated. Therefore, there were problems such as deterioration of appearance quality. Note that the occurrence of dust, welding, and the like also affects the life of the electrode chip, and has the disadvantage of shortening the life.
【0005】また、別の従来技術として特開昭63−2
78679号公報や特開昭55−100882号公報の
ようなものもある。Another prior art is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
There are also those such as 78679 and JP-A-55-100882.
【0006】特開昭63−278679号公報において
は、あからじめ、インサート材(板材状)を溶接箇所に
設けるため、無駄が多くまたコストも高くつくという欠
点があった。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-278679, there is a drawback that the insert material (plate material) is provided at the welding portion in advance, which is wasteful and costly.
【0007】特開昭55−100882号公報において
は、インサート材が円板状、プレート状といった板状の
固体物であるため、溶接ポイント毎にインサート材をセ
ットする必要がある。従って、ワークが単体のもの(打
点が一つで溶接完了とするもの)の場合にはよいが、ワ
ーク溶接部が連続してある場合にはその作業が大変にな
るという欠点があった。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-100882, since the insert material is a plate-like solid such as a disk or a plate, it is necessary to set the insert at each welding point. Therefore, it is good when the work is a single work (one with one hit point and the welding is completed), but there is a drawback that when the work is welded continuously, the work becomes difficult.
【0008】また、インサート材のコストも板状の固体
物を用いるためコストアップになるという欠点もあっ
た。There is also a disadvantage that the cost of the insert material is increased because a plate-like solid material is used.
【0009】さらにまた、被溶接板間に該板間抵抗を増
大させる物質を介在させる技術を開示しているものとし
ては、特開昭64−62284号公報、特開昭63−1
19988号公報、特開平1−254388号公報があ
る。これらの板材はいずれも亜鉛めっき鋼板であり、ま
た介在物はAl2O3 (粒径50〜500μm)やメンデ
ィングテープ(厚さ0.1mm)や食塩粒(粒径250
μm)やMnSi2 (粒径100μm)である。Further, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 64-62284 and 63-1 disclose techniques for interposing a substance for increasing the resistance between the plates between the plates to be welded.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1998-88 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-254388. Each of these sheet materials is a galvanized steel sheet, and the inclusions are Al 2 O 3 (particle size: 50 to 500 μm), mending tape (thickness: 0.1 mm), salt particles (particle size: 250 mm).
μm) and MnSi 2 (particle size: 100 μm).
【0010】これらの方法は、介在物を入れることで、
その部位の抵抗を増加させ、それによって小電流化およ
び通電時間の短縮化を図り、それら二つから亜鉛の消失
量を少なくし、耐食性を向上させることや電極の長寿命
化をねらうものである。また、ナゲットを被溶接板間に
形成させることで、強度の向上もねらっている。[0010] In these methods, by inserting inclusions,
The aim is to increase the resistance of the part, thereby reducing the current and shortening the conduction time, reduce the amount of zinc lost from these two, improve the corrosion resistance and extend the life of the electrode. . Also, by forming a nugget between the plates to be welded, the aim is to improve the strength.
【0011】しかしながら、本発明によって溶接せんと
するアルミニウム系材に対して上記介在物を用いるとか
えって溶接特性を悪化させてしまうから、かかる介在物
を本発明に適用することはできない。その理由は次の通
りである。However, when the above-mentioned inclusions are used for the aluminum-based material to be welded according to the present invention, the welding characteristics are rather deteriorated. Therefore, such inclusions cannot be applied to the present invention. The reason is as follows.
【0012】アルミニウム材の表面は酸化されやすく、
通常その酸化膜であるAl2O3 に覆われている。アルミ
ニウムと酸素との親和力はZnとO2 との親和力より1
00倍程度大きい。従って、アルミニウム材表面の酸化
膜Al2O3 の膜厚は亜鉛めっき鋼板表面の酸化膜よりも
はるかに厚いものとなる。さらに、Al2O3 の抵抗率ρ
は1×1016Ω・cm(14℃)と大きいから介在物と
してさらにAl2O3 を用いると、被溶接電極間の抵抗が
大きくなりすぎてしまい、もはや溶接を行うことができ
なくなる。この場合、特開昭64−62284号公報の
ように、粒径が50μm〜500μmと大きいのものを
用いるとさらに抵抗が大きくなり溶接はますます不可能
となる。The surface of the aluminum material is easily oxidized,
Usually, it is covered with the oxide film of Al 2 O 3 . The affinity between aluminum and oxygen is one more than the affinity between Zn and O 2.
It is about 00 times larger. Therefore, the thickness of the oxide film Al 2 O 3 on the surface of the aluminum material is much larger than the thickness of the oxide film on the surface of the galvanized steel sheet. Further, the resistivity ρ of Al 2 O 3
Since Al is large as 1 × 10 16 Ω · cm (14 ° C.), if Al 2 O 3 is further used as an inclusion, the resistance between the electrodes to be welded becomes too large, and welding can no longer be performed. In this case, if a material having a large particle size of 50 μm to 500 μm is used, as in JP-A-64-62284, the resistance is further increased and welding becomes more and more impossible.
【0013】また、溶接後の溶接強度に関しても、介在
物を用いるので母材に対する熱影響が小さくなることに
起因する強度の向上が期待できるのみである。すなわ
ち、介在物としてAl2O3 を用いた場合には、介在物で
あるAl2O3 と被溶接部材が溶接により複合化したり合
金化することがないから、そのようなことにより溶接強
度の向上を図ることができないからである。むしろ被溶
接板材がアルミニウム材の場合には、粒径50〜500
μmのAl2O3 粒を介在させるとかえって強度が劣化
し、さらに応力下ではAl2O3 粒が破壊源ともなってし
まう。[0013] In addition, regarding the welding strength after welding, the use of inclusions can only be expected to improve the strength due to the reduced thermal effect on the base material. That is, when using Al 2 O 3 as inclusions, since Al 2 O 3 and the member being welded to an inclusion is not be alloyed or combined by welding, the weld strength by such that This is because improvement cannot be achieved. Rather, when the plate material to be welded is an aluminum material, the particle size is 50 to 500.
When Al 2 O 3 grains of μm are interposed, the strength is rather deteriorated, and further, under stress, the Al 2 O 3 grains become a source of fracture.
【0014】また、介在物としてメンディングテープを
用いた場合には、メンディングテープ自体が厚すぎるか
らAl2O3 を用いた場合と同様に被溶接板材間の通電が
不能となり、やはりアルミニウム板材間の溶接は行えな
い。Further, when the mending tape is used as the inclusion, since the mending tape itself is too thick, it is impossible to conduct electricity between the plates to be welded as in the case of using Al 2 O 3. Welding cannot be performed.
【0015】さらに、介在物として食塩粒をアルミニウ
ム材に使用すると、溶接強度が低下してしまう。Further, when salt grains are used as the inclusions in the aluminum material, the welding strength is reduced.
【0016】さらにまた、被溶接板材がアルミニウム系
材であって、介在物としてMnSi 2 を用いた場合にお
いては、Mn、Siが針状化現象を生じ、これによって
溶接強度が低下してしまう。Further, the plate material to be welded is made of aluminum.
Material, MnSi as an inclusion TwoWhen using
In addition, Mn and Si cause a needle-like phenomenon,
The welding strength decreases.
【0017】本発明は上記問題点に注目してなされたも
のであって、抵抗溶接の高効率化と外観品質の向上、電
極材の高寿命化をもたらす抵抗溶接方法を提供すること
を目的とする。また、本発明は、抵抗溶接の際にアルミ
ニウム板材間に介在され、もって、アルミニウム板材間
の抵抗を増大させる、弱導電性物質や導電性物質からな
るインサート部材を提供することを目的とする。 The present invention was made focusing on the above problems, aims to provide a resistance welding method results in improvement of efficiency and external appearance of the resistance welding, a high service life of the electrode material And In addition, the present invention provides a
Between the aluminum plates, and thus between the aluminum plates
Made of a weak conductive material or conductive material
It is an object of the present invention to provide an insert member.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段および作用】本発明によれ
ば、アルミニウム系材を抵抗溶接する際、インサート部
材を接合面に介在させるアルミニウム系材の抵抗溶接方
法において、前記インサート部材として、Fe、Ni、
Co、Cr、Tiからなる群から選択された1種類以上
と半導体物質とが、前記半導体物質が30〜40重量%
の割合で混合されてなる混合粉末を用い、前記粉末を混
合した溶液を塗布することによって、前記粉末を前記接
合面に介在させ、通電時に前記アルミニウム系材表面の
酸化膜が除去され、通電後は前記アルミニウム系材と前
記インサート部材とが複合化または合金化していること
を特徴とするアルミニウム系材の抵抗溶接方法が得られ
る。According to the present invention, in a resistance welding method for an aluminum-based material in which an insert member is interposed at a joint surface when aluminum-based material is resistance-welded , Fe, Fe, Ni,
At least one selected from the group consisting of Co, Cr, Ti
And the semiconductor material is 30 to 40% by weight of the semiconductor material.
By using a mixed powder obtained by mixing at a ratio of, and applying a solution obtained by mixing the powder , the powder is interposed in the bonding surface, and an oxide film on the surface of the aluminum-based material is removed at the time of energization. Is the same as the aluminum-based material
Resistance welding method of aluminum-based material, characterized in that the serial insert member is complexed or alloys are obtained.
【0019】また、本発明によれば、アルミニウム系材
の抵抗溶接時に、接合面に介在されるアルミニウム系材
の抵抗溶接用インサート部材において、Fe、Ni、C
o、Cr、Tiからなる群から選択された1種類以上と
半導体物質とが、前記半導体物質が30〜40重量%の
割合で混合されてなることを特徴とするアルミニウム系
材の抵抗溶接用インサート部材が得られる。According to the present invention, there is provided an aluminum-based material.
Aluminum material interposed at the joint surface during resistance welding of steel
Fe, Ni, C
o, Cr, and at least one selected from the group consisting of Ti
The semiconductor substance is 30 to 40% by weight of the semiconductor substance;
Aluminum-based, characterized by being mixed in proportions
An insert member for resistance welding of the material is obtained.
【0020】アルミニウム材は導電率が高く、抵抗溶接
を行う際、SP鋼板や亜鉛めっき鋼板に比べ、大電流、
高加圧力を必要とする。従って、十分な発熱を維持し溶
接を可能にするためには通電面積を大きくする(電極チ
ップ径の大径化)ことによって大電流化を図るか、また
はアルミニウム材間の溶接部の抵抗を増加させる必要が
ある。The aluminum material has a high conductivity, and has a large electric current when performing resistance welding, compared to SP steel sheets and galvanized steel sheets.
Requires high pressure. Therefore, in order to maintain sufficient heat generation and enable welding, increase the current-carrying area by enlarging the current-carrying area (increase the electrode tip diameter) or increase the resistance of the weld between aluminum materials. Need to be done.
【0021】いま、図1のように、被溶接ワーク11、
12間にワーク間抵抗を上げるようなインサート部材1
5を挿入すれば、その部分に優先発熱部位が設けられる
ことになり、ジュール熱発生効率の上昇と発生部位の限
定を行うことができるようになる。このときインサート
部材15の量、種類、粒度、粒径等の条件を適宜決定す
れば、ワーク間に物質を介在させるという簡単な方法に
よって大きな効果が得られることが期待される。Now, as shown in FIG.
Insert member 1 that increases resistance between workpieces between 12
When 5 is inserted, a preferential heat generation site is provided in that portion, so that the Joule heat generation efficiency can be increased and the generation site can be limited. At this time, if conditions such as the amount, type, particle size, and particle size of the insert member 15 are appropriately determined, it is expected that a great effect can be obtained by a simple method of interposing a substance between works.
【0022】このワーク間に介在させるインサート部材
15を粉末とすれば、通電の初期では非常に短い時間フ
ラッシュが生じるはずである。粉末は接触粒面積が小さ
いから、ここに大電流が集中するためである。If the insert member 15 interposed between the workpieces is made of powder, a flash should occur for a very short time in the initial stage of energization. This is because the powder has a small contact particle area and a large current is concentrated here.
【0023】一方、アルミニウム材の表面は一般に酸化
膜であるAl2O3 でおおわれている。従って、抵抗溶接
時には、電気抵抗が高い酸化膜がアルミニウム板材とア
ルミニウム板材とにはさまれた形となる。従って、通電
により初めに溶融するのはこの部分と考えられるが、ア
ルミニウム材は熱伝導が高く、酸化膜の上または下へナ
ゲットが移動してしまうことがよく知られている。特に
直流の場合にはこの現象は顕著であり、+側にナゲット
が偏ってしまう。これはTIG溶接においてもよく見ら
れる現象であるが、このような酸化膜の影響をなくし、
ナゲットを中央にもってくることが溶接性の向上につな
がると考えた。酸化膜の影響をなくすために、この酸化
膜を破壊することが好ましいが、この場合においても酸
化膜間に抵抗の高い、少なくとも母材等であるアルミニ
ウム材等に比べ抵抗の高い粉末を介在させることが適す
ると考えられる。On the other hand, the surface of the aluminum material is generally covered with Al 2 O 3 which is an oxide film. Therefore, at the time of resistance welding, an oxide film having a high electric resistance is sandwiched between the aluminum plates. Therefore, it is considered that this portion is initially melted by energization. However, it is well known that the aluminum material has high thermal conductivity and the nugget moves to above or below the oxide film. In particular, in the case of direct current, this phenomenon is remarkable, and the nugget is biased to the + side. This is a phenomenon that is often seen in TIG welding, but eliminates the effect of such an oxide film.
We thought that bringing the nugget to the center would improve weldability. In order to eliminate the influence of the oxide film, it is preferable to break the oxide film. In this case, too, a powder having a high resistance is interposed between the oxide films, at least having a resistance higher than that of the base material such as an aluminum material. It is considered suitable.
【0024】いま、上のように考えて、粉末を被溶接ア
ルミニウム板材間に介在させると、図2に示すように、
粉末23を介してアルミニウム板材21、25が向き合
う形となり、大電流の出口が限定されることになるか
ら、アークが飛ぶことが容易に推定できる。これはプラ
ズマ状態であり、酸化膜22、24を破壊するに十分な
エネルギである。このフラッシュにより得られるエネル
ギは電流値が数KA(直流)あるいは数百A程度の場
合、アルミニウム板材21、25に生成した数10μm
厚の酸化被膜22、24を破壊できる能力を持ってい
る。従って、フラッシュにより酸化膜22、24は除去
され、清浄な金属面が現れ、ここが溶接されることにな
る。Now, considering the above, if the powder is interposed between the aluminum plates to be welded, as shown in FIG.
Since the aluminum plates 21 and 25 face each other via the powder 23 and the outlet of the large current is limited, it is possible to easily estimate that the arc will fly. This is in a plasma state, and has sufficient energy to destroy the oxide films 22 and 24. When the current value is several KA (direct current) or several hundred A, the energy obtained by this flash is several tens μm generated on the aluminum plates 21 and 25.
It has the ability to destroy the thick oxide films 22, 24. Therefore, the oxide films 22 and 24 are removed by the flash, and a clean metal surface appears, which is welded.
【0025】通電されてフラッシュが生じた後の電極1
3、14間の抵抗を考えると、図1に示すように、電極
13の内部抵抗31、電極13とワーク間の接触抵抗3
2、ワーク11内の抵抗33、ワーク11−インサート
部材(粉末)15−ワーク12間の(接触)抵抗34、
ワーク12内の抵抗35、ワーク12と電極14間の接
触抵抗36および電極14内の内部抵抗37の直列抵抗
となる。このうち、抵抗溶接では周知のように抵抗34
が他の抵抗に比べ圧倒的に大きいとき、効率が高く、溶
接強度の高い溶接ができる。フラッシュにより生じた清
浄金属面間にサンドイッチされたインサート部材(粉
末)15はこの抵抗34を引上げ、また制御できるよう
に配される。Electrode 1 after energization and flashing
Considering the resistance between the electrodes 3 and 14, as shown in FIG.
2. resistance 33 in the work 11, resistance (contact) 34 between the work 11-insert member (powder) 15-work 12,
It is a series resistance of the resistance 35 in the work 12, the contact resistance 36 between the work 12 and the electrode 14, and the internal resistance 37 in the electrode 14. Of these, in resistance welding, as is well known, the resistance 34
When the resistance is overwhelmingly larger than other resistances, welding with high efficiency and high welding strength can be performed. An insert member (powder) 15 sandwiched between the clean metal surfaces created by the flash is arranged to raise and control this resistance 34.
【0026】そのため、フラッシュ後、この清浄金属面
における金属の温度上昇、いわゆるジュール発熱が選択
的にここで生じることになる。温度が上昇すればさらに
電気抵抗は指数関数的に上昇するから、この部位はやが
て溶融し、介在されたインサート部材(粉末)15と複
合化または合金化する。For this reason, after the flash, a rise in the temperature of the metal on the clean metal surface, that is, so-called Joule heat is selectively generated here. If the temperature rises, the electric resistance further rises exponentially, so that this part eventually melts and becomes composite or alloyed with the interposed insert member (powder) 15.
【0027】溶接の後期では、通電が停止され、熱伝導
により、溶融した部分の熱が母材および電極へ拡散す
る。このとき、用いたインサート部材(粉末)15は接
触部の溶融とともにナゲット中に包含され凝固する。イ
ンサート部材(粉末)15の熱伝導率は母材アルミニウ
ムに比べて通常は約1/1000程度のため、冷却速度
が緩和される。In the later stage of welding, the power supply is stopped, and the heat of the molten portion is diffused to the base material and the electrode by heat conduction. At this time, the used insert member (powder) 15 is contained in the nugget and solidified together with the melting of the contact portion. Since the thermal conductivity of the insert member (powder) 15 is usually about 1/1000 of that of the base material aluminum, the cooling rate is reduced.
【0028】これまでのアルミニウム材の抵抗溶接で
は、このときの冷却速度が極めて早く急冷されるため、
周辺組織と溶接部界面にクラックが生じやすく、後熱電
流を流しても熱伝導が良すぎて大きな効果はそれほど期
待できなかったが、本方法によれば、後熱電流を不用と
するほど健全な組織が得られた。In conventional resistance welding of aluminum materials, the cooling rate at this time is extremely fast and rapid cooling.
Cracks are likely to occur at the interface between the surrounding structure and the weld, and even if a post-heating current is applied, the heat conduction is too good and a great effect cannot be expected. Tissue was obtained.
【0029】これらの溶接モデルを図に示せば、図3の
ようである。フラッシュ域があるため、時間の遅れが出
ると考えがちであるが、フラッシュ後は清浄な金属面が
溶接されることになるからその後の電流の立ち上がりが
急激となり、遅れより、実際にはむしろ早くなるのであ
る。FIG. 3 shows these welding models. Since there is a flash area, it is easy to think that time will be delayed, but after flashing, a clean metal surface will be welded, so the subsequent rise of current will be sharp, and in fact it will be faster than the delay It becomes.
【0030】また、介在させられたインサート部材(粉
末)15は、ワークの素材と複合化または合金化される
ようなものであって、かつ素材強度を損なわないような
選択が必要となる。賢明な選択は複合化または合金化に
より(素材)溶接部強度や剛性を上げるような選択であ
る。Further, the interposed insert member (powder) 15 must be selected so as to be compounded or alloyed with the material of the work and not to impair the strength of the material. A sensible choice is to increase the strength or rigidity of the (material) weld by compounding or alloying.
【0031】なお、前述したように、アルミニウム系材
の場合は、その表面に酸化膜であるAl2O3 が形成され
る(図2参照)。従って、アルミニウム板材21、25
間の距離には粉末23の粒径に加えてこの酸化膜22お
よび24の膜厚分が加えられることになる。この酸化膜
22および24であるAl2O3 の比抵抗が約1×10 16
Ω・cmと高いから、アルミニウム板材21、25間に
溶接が可能となるような大電流を流すためには、介在さ
せる粉末23の比抵抗が大きすぎないことが必要とな
る。As described above, the aluminum-based material
In the case of, an oxide film AlTwoOThreeIs formed
(See FIG. 2). Therefore, the aluminum plates 21 and 25
The distance between the oxide film 22 and the powder 23 is
And 24 are added. This oxide film
Al which is 22 and 24TwoOThreeAbout 1 × 10 16
Because it is as high as Ω · cm, between aluminum plate materials 21 and 25
In order to pass a large current that enables welding,
It is necessary that the specific resistance of the powder 23 to be
You.
【0032】例えば、粉末23として、Al2O3 からな
る粉末を用いた場合には、Al2O3 の比抵抗が大きいか
ら、この粉末23の抵抗値を下げようとすれば、その粒
径を小さくせざるを得なくなる。一方、アルミニウム板
材21、25の表面にはもともと凹凸が存在するから、
粉末23の粒径が小さくなり、この凹凸の程度と同程度
またはそれ以下となれば、酸化膜22、24同士が接触
するようになり、もはや、粉末23を介在させた意義が
失われてしまうことになる。従って、介在させる粉末2
3の材料としては比抵抗がある程度小さいことが要求さ
れる。この要求を満たす材料としては、半導体や金属等
が考えられる。For example, when a powder made of Al 2 O 3 is used as the powder 23, the specific resistance of Al 2 O 3 is large. Must be reduced. On the other hand, since the surface of the aluminum plates 21 and 25 originally has irregularities,
If the particle size of the powder 23 becomes small and becomes equal to or less than the degree of the unevenness, the oxide films 22 and 24 come into contact with each other, and the significance of the interposition of the powder 23 is lost. Will be. Therefore, the powder 2 to be interposed
The material of No. 3 is required to have a small specific resistance to some extent. Semiconductors, metals and the like can be considered as materials satisfying this requirement.
【0033】さらに、アルミニウム材の溶接時には、ア
ルミニウム材が溶融するから、アルミニウム材が粉末2
3の材料と複合化あるいは合金化して、粉末23をその
内部に取り込むことになる。アルミニウム材は、一般的
には脆いので、物がぶつかったときに衝撃破壊が起こる
のを防止する必要がある。従って、粉末23に用いる物
質としては、アルミニウム材中に取り込まれたときにア
ルミニウム材を強化するようなものであることが好まし
い。このような材料としては、半導体物質のうちではS
iCが、金属のうちではNi、Co、Fe、Cr、Ti
が好ましい。なお、これらの材料は単独で用いることも
できるが、複数の材料を同時に用いることもできる。Further, when the aluminum material is welded, the aluminum material is melted.
Thus, the powder 23 is taken into the inside by being compounded or alloyed with the material No. 3. Aluminum materials are generally brittle, and it is necessary to prevent impact fracture when objects hit. Therefore, the substance used for the powder 23 is preferably a substance that strengthens the aluminum material when incorporated into the aluminum material. Such materials include S
iC is Ni, Co, Fe, Cr, Ti among metals.
Is preferred. Note that these materials can be used alone or a plurality of materials can be used simultaneously.
【0034】なお、SiCの粒径としては、4〜30μ
mの範囲にあることが好ましく、Ni、Co、Fe、C
r、Tiの粒径としては200μm以下の範囲、より好
ましくは5〜100μmの範囲にあることが好ましい。
これ以上粒径が大きいと、粉末23の抵抗値が大きくな
りすぎ、溶接に必要な電流が流れにくくなる。The SiC has a particle size of 4 to 30 μm.
m, Ni, Co, Fe, C
The particle size of r and Ti is preferably in the range of 200 μm or less, more preferably in the range of 5 to 100 μm.
If the particle size is larger than this, the resistance value of the powder 23 becomes too large, and it becomes difficult for a current necessary for welding to flow.
【0035】また、粒度、粒径が小さい場合は、粉末塗
布層が多粒子で構成されれば良い。すなわち、これ以下
の粒度を使うときは、粉末の上に粉末が重なった状態と
なり、その重なった層の厚さが上記指定範囲内に入るよ
うにすれば可能となる。When the particle size is small, the powder coating layer may be composed of multiple particles. That is, when a particle size smaller than this is used, the powder is superimposed on the powder, and it is possible to make the thickness of the superposed layer fall within the specified range.
【0036】粉末23の材料としてSiCを用いた場合
は、SiC粉末23が酸化膜22、24と接触している
部分に大電流が集中して流れるから、通電の初期にフラ
ッシュが生じ、このフラッシュにより酸化膜22、24
が除去され、アルミニウム材21および25の清浄な金
属面が露出され、その部分から溶接されることになる。
その後、この溶接される部分は選択的に加熱され、加熱
されればAlの電気抵抗はより高くなるから、この部分
はやがて溶融し、SiC粉末をその内部に取り込むこと
になる。When SiC is used as the material of the powder 23, a large current flows intensively in a portion where the SiC powder 23 is in contact with the oxide films 22 and 24. Oxide films 22, 24
Is removed, the clean metal surfaces of the aluminum materials 21 and 25 are exposed, and the portions are welded.
Thereafter, the portion to be welded is selectively heated, and if heated, the electrical resistance of Al becomes higher, so that this portion will eventually melt and take in the SiC powder therein.
【0037】SiCは半導体であるから、温度が上昇す
れば抵抗値は下がる。従って、通電初期に酸化膜(Al2
O3 )を除去するのに用いられた後は優先的加熱部分と
して働くことはなくなっていく。しかしながら、SiC
はアルミニウム材中に取り込まれた後はアルミニウム材
を強化する働きをするから、溶接部分の強度が増加す
る。Since SiC is a semiconductor, the resistance decreases as the temperature increases. Therefore, the oxide film (Al 2
Once used to remove O 3 ), it no longer serves as a preferential heating portion. However, SiC
After being taken into the aluminum material, it functions to strengthen the aluminum material, so that the strength of the welded portion increases.
【0038】粉末23の材料として、Fe、Cr、N
i、Co、Tiを用いた場合にも、通電の初期にフラッ
シュを生じさせ、酸化膜22、24を除去するという点
においてはSiCの場合と同様である。As a material of the powder 23, Fe, Cr, N
Also in the case of using i, Co, and Ti, flash is generated at the beginning of energization and the oxide films 22 and 24 are removed in the same manner as in the case of SiC.
【0039】しかしながら、これらの金属はAlと比較
して熱伝導度が低いから、この金属部分が優先的に加熱
され、加熱されれば電気抵抗はより高くなり、この金属
部分がますます加熱され、最後には、溶融する。このよ
うにFe、Cr、Ni、Co、Tiの場合には、通電の
初期のみならず、その後においても溶融現象に積極的に
関与するという点でSiCの場合とは異なる。However, since these metals have a lower thermal conductivity than Al, the metal part is preferentially heated, and if heated, the electric resistance is higher, and the metal part is heated more and more. Finally, it melts. As described above, the case of Fe, Cr, Ni, Co, and Ti is different from the case of SiC in that it actively participates in the melting phenomenon not only at the initial stage of energization but also thereafter.
【0040】なお、これらの金属もアルミニウム材中に
取り込まれた場合には、溶接強度を増加させる働きをす
る。Incidentally, when these metals are also taken into the aluminum material, they work to increase the welding strength.
【0041】なお、本発明は、アルミニウム材のみなら
ず、アルミニウム合金等のアルミニウム系材にも適用で
きる。The present invention is applicable not only to aluminum materials but also to aluminum materials such as aluminum alloys.
【0042】また、粉末23は、好ましくはこの粉末2
3を混合した溶液を塗布することによって、接合面に介
在させられる。この溶液は、好ましくは酢酸ビニル、ニ
トロセルロース、ポリスチレン、ボリアクリル樹脂、メ
ラミン樹脂等のバインダー、アセトン、アルコール、シ
ンナー系、トリエン系、ヘキサン系等の溶媒、(エチ
ル)セロソルブ、フタリ酸エチル、フタリ酸ブチル等の
展開剤および酪酸等の乾燥制御剤を用いて作成される。
なお、これらの組み合わせは適宜自由である。The powder 23 is preferably powder 2
By applying a solution in which 3 is mixed, it is interposed on the joint surface. This solution is preferably a binder such as vinyl acetate, nitrocellulose, polystyrene, polyacrylic resin, or melamine resin, a solvent such as acetone, alcohol, thinner, triene, or hexane, (ethyl) cellosolve, ethyl phthalate, or phthalate. It is prepared using a developing agent such as butyl acid and a drying control agent such as butyric acid.
Note that these combinations can be freely set as appropriate.
【0043】[0043]
【実施例】実施例1 比溶接部材は、JIS A5052P相当品の板厚2.
0mmのアルミニウム材であり、このアルミニウム材を
2枚重ねとし、溶接を行った。溶接は直流抵抗溶接器を
用いて行い、溶接条件は溶接電流約40KA、通電時間
15サイクルであった。電極はクロム銅φ16×190
mm(水冷)を使用した。アルミニウム材間に介在させ
る粉末としては、平均粒径4.0μmのSiCを用い、
これをアセトン+ポリ酢酸ビニル+エチルセロソルブの
溶液に10重量%混合しアルミニウム板間に塗布した。
なお、加圧力は750kgfであった。EXAMPLES Example 1 The comparative welding member is a sheet thickness of JIS A5052P or equivalent.
It was an aluminum material of 0 mm, and this aluminum material was made into two sheets and welded. The welding was performed using a DC resistance welder, and the welding conditions were a welding current of about 40 KA and a conduction time of 15 cycles. Electrode is chrome copper φ16 × 190
mm (water-cooled). As the powder interposed between the aluminum materials, SiC having an average particle size of 4.0 μm was used.
This was mixed with a solution of acetone + polyvinyl acetate + ethyl cellosolve at 10% by weight and applied between aluminum plates.
The pressing force was 750 kgf.
【0044】このような本実施例の結果を図4、図5に
示す。図4はナゲット径と電流の関係を示すもので、B
級保証値The results of this embodiment are shown in FIGS. FIG. 4 shows the relationship between the nugget diameter and the current.
Class guaranteed value
【0045】[0045]
【数1】 (Equation 1)
【0046】を基準とすると、従来の溶接方法では2
8.2KA以上の溶接電流を必要とするが、本発明の方
法では9.8KA以上の溶接電流であれば、When the conventional welding method is used as a reference, 2
Although a welding current of 8.2 KA or more is required, if the welding current is 9.8 KA or more in the method of the present invention,
【0047】[0047]
【数2】 (Equation 2)
【0048】のナゲット径を得られている。The following nugget diameter is obtained.
【0049】また、図5は、ナゲット厚と電流の関係を
示すもので、上記従来の溶接方法においては、28.2
KAの溶接電流でないと得られない2.75mm程度の
ナゲット厚が本願の方法では12.6KAで得られてい
る。FIG. 5 shows the relationship between the nugget thickness and the current. In the above conventional welding method, 28.2 is used.
A nugget thickness of about 2.75 mm, which cannot be obtained with a welding current of KA, is obtained at 12.6 KA in the method of the present invention.
【0050】また、従来の方法では、27.5KAの溶
接電流付近からチリが発生し、かつ溶接電極とアルミニ
ウム板材のはり付きが生じたが、本発明の方法では、4
3KA付近までチリもはり付きも発生しなかった。In the conventional method, dust was generated near the welding current of 27.5 KA and the welding electrode and the aluminum plate were stuck.
No dust or sticking occurred around 3KA.
【0051】また、溶接部の剥離強度は、従来の方法に
よれば750〜800kgの引張剪断強度であったのに
対し、本発明の方法によるときは850〜900kgと
向上した。The peel strength of the weld was 750 to 800 kg according to the conventional method, whereas it was 850 to 900 kg according to the method of the present invention.
【0052】さらに、外観品質や電極先端面をみると、
従来の方法では数打点で比溶接物と電極に融着し、はり
付きを生じ、20〜30打点で外観品質不良が生じると
ともに電極のドレス作業の必要性が生じたが、本発明の
方法では100打点以上であっても外観品質が良好な状
態を維持し、電極のドレスも不要であった。実施例2 実施例1と同様に、素材としてA5052相当品、板厚
2.0mm、2枚重ねを用い、溶接サイクル15サイク
ル、加圧力750kgf、水冷したクロム銅φ16×1
90mmを電極とし、粉末として、Fe、Ni、Coを
用い溶接電流をおよそ10KA〜40KAとして溶接試
験を行った。Further, looking at the appearance quality and the electrode tip surface,
In the conventional method, the welding was performed on the specific welded material and the electrode at several spots, sticking was caused, and the appearance quality was poor at 20 to 30 spots, and the necessity of dressing the electrode occurred, but in the method of the present invention, Even with 100 or more dots, good appearance quality was maintained, and electrode dressing was unnecessary. Example 2 In the same manner as in Example 1, a material equivalent to A5052, a sheet thickness of 2.0 mm, and two layers were used, a welding cycle of 15 cycles, a pressure of 750 kgf, and water-cooled chrome copper φ16 × 1
A welding test was performed using 90 mm as an electrode, powders of Fe, Ni, and Co and a welding current of about 10 KA to 40 KA.
【0053】Fe、Ni、Coの体積固有抵抗は、それ
ぞれ10×10-6Ω・cm、7×10-6Ω・cm、6.
5×10-6Ω・cmであり、それぞれおよそアルミニウ
ム材の4倍、3倍、2.8倍程度である。The volume resistivity of Fe, Ni, and Co is 10 × 10 −6 Ω · cm, 7 × 10 −6 Ω · cm, and 6.
5 × 10 −6 Ω · cm, which is about 4 times, 3 times, and 2.8 times of the aluminum material, respectively.
【0054】そのため、粒度としては、平均粒径5μ
m、10μm、20μm、40μmのものを選んだ。Therefore, the average particle diameter is 5 μm.
m, 10 μm, 20 μm, and 40 μm.
【0055】これらの結果を図6、図7、図8に示す。The results are shown in FIGS. 6, 7 and 8.
【0056】粉体は、ニトロセルロースにアセトン、ア
ルコール、エチルセロソルブ、フタル酸ブチルの溶液と
混合し、スプレー塗布した。塗布膜が厚い場合、通電不
能となるため、塗布膜厚さは数十μmになるようにし
た。The powder was mixed with a solution of acetone, alcohol, ethyl cellosolve, and butyl phthalate in nitrocellulose and sprayed. When the coating film is thick, the current cannot be applied, so the coating film thickness was set to several tens of μm.
【0057】まず、粉体の最適粒度を決定するため、従
来法でB級保証値のFirst, in order to determine the optimum particle size of the powder, the guaranteed value of the class B
【0058】[0058]
【数3】 (Equation 3)
【0059】をクリアする30KAにて溶接を行い、引
張剪断強度により判断した。この結果が図6である。The welding was performed at 30 KA to clear the above, and the judgment was made based on the tensile shear strength. FIG. 6 shows the result.
【0060】粉体の性質がVIII族同属元素のため類似し
ていることも作用してか、粉体の種類よりは、その粒子
径により強度の変化が見られる。粒体の平均粒径の変化
とともに引張剪断強度は低下傾向を示す。これは塗布し
た粉体がジュール熱により溶融合金化するまで、粉体粒
径により、その拡散、合金化に要する時間が異なること
によるものと推測される。引張剪断後の破面、および溶
融ナゲット部切断によるミクロ観察により、介在物上の
凝集粒子が粉体粒径の増加とともに増していることが確
認された。したがって、強度の低下傾向はこれに起因
し、破壊の起点となったものと考えられる。The fact that the properties of the powders are similar because of the group VIII congeners also acts, and the strength varies depending on the particle size rather than the type of powder. The tensile shear strength tends to decrease as the average particle size of the granules changes. This is presumed to be due to the fact that the time required for diffusion and alloying differs depending on the particle size of the powder until the applied powder is melt-alloyed by Joule heat. Microscopic observation by fracture surface after tensile shearing and cutting of the molten nugget portion confirmed that the aggregated particles on the inclusions increased with the increase in powder particle size. Therefore, it is considered that the tendency for the strength to decrease was attributed to this and became the starting point of the destruction.
【0061】一方、VIII族元素のFe、Ni、Coより
Niを選択し、Ni:SiCを重量比において60:4
0として塗布し、同一条件下で溶接後の試験をしたとこ
ろ、強度水準の向上が認められ、これは、Fe、Coで
も同様であった。On the other hand, Ni is selected from the group VIII elements Fe, Ni and Co, and the weight ratio of Ni: SiC is 60: 4.
When the test was carried out after welding under the same conditions, the improvement in the strength level was recognized, and the same was true for Fe and Co.
【0062】しかしながら、Ni粒径の増大とともに密
度の減少は大きく、その効果が減少した。複合化を目的
とした配合比をNi、SiC重量比にて95:5、9
0:10、80:20、70:30、50:50、4
0:60まで検討したが、SiC含有比率が20以下で
はその複合化効果が小さく、50:50以上では、逆に
低下する傾向にあり、SiCの配合比は30〜40程度
が良好と認められた。However, as the Ni grain size increased, the density decreased significantly, and the effect was reduced. The compounding ratio for the purpose of compounding is 95: 5, 9 by weight ratio of Ni and SiC.
0:10, 80:20, 70:30, 50:50, 4
It was examined up to 0:60, but when the SiC content ratio was 20 or less, the compounding effect was small, and when the SiC content ratio was 50:50 or more, the composition tended to decrease. Was.
【0063】図7には、溶接電流を変化させたときの生
成ナゲット径の変化を示す。FIG. 7 shows a change in the formed nugget diameter when the welding current is changed.
【0064】通常のノーマル放射線(ワーク間に何も入
れない)に比べると、B級保証値のCompared to the normal radiation (nothing is inserted between the workpieces),
【0065】[0065]
【数4】 (Equation 4)
【0066】を越えるナゲットの得られる溶接電流は、
従来の28KAに対し、Fe粉では13KA、Coでは
15KAといずれも約1/2になっている。ここで使用
した粉体径は、図6をもとに平均径で約5μmのものを
選択している。The resulting welding current of the nugget that exceeds
Compared to the conventional 28 KA, the Fe powder is 13 KA and the Co is 15 KA, both of which are about 1/2. The powder diameter used here is about 5 μm in average diameter based on FIG.
【0067】Fe、Ni、Coの順に同一ナゲットを得
るための溶接電流は大電流側へシフトしており、インサ
ート物の固有抵抗値と関連することが示唆される。The welding current for obtaining the same nugget in the order of Fe, Ni, and Co shifts to the large current side, suggesting that the welding current is related to the specific resistance of the insert.
【0068】また、38KA以上では、溶接電流が高い
ためチリの発生が認められた。When the welding current was 38 KA or more, dust was generated due to the high welding current.
【0069】溶接後のナゲット切断面を10%NaOH
で腐蝕し、観察したところ、溶融→再凝固に伴うデンド
ライド相、共析層におけるクラックおよび水素と見られ
るブローホールは低減傾向(従来に比べ)にあった。こ
れはSiC単独に比べさらに低減されている。この成因
については、インサートしたFe、Ni、Coの固溶強
化、常温における水素固溶量の増加が示唆される。一般
に、アルミニウム材に含まれる水素は3ml/100g
Al以下とされているが、溶融に伴い局所集中し、凝固
の最遅延部に集中する傾向にある。そのため、凝固後、
固溶量が少ない場合は、粒界をガスが通過する遅れ破壊
やクラック成因の原因となると考えられる。ここに常温
でも水素固溶量の比較的大きいものを配すれば、凝固に
伴うブローホール、クラックは減少することが考えられ
るが、上の結果は如実にこれを示しているものと考えら
れる。The nugget cut surface after welding was
As a result of observation, it was found that the dendritic phase associated with melting → resolidification, cracks in the eutectoid layer, and blowholes seen as hydrogen tended to be reduced (compared with the conventional case). This is further reduced as compared to SiC alone. It is suggested that the cause is solid solution strengthening of the inserted Fe, Ni, and Co, and an increase in the amount of hydrogen solid solution at room temperature. Generally, hydrogen contained in aluminum material is 3ml / 100g
It is set to be Al or less, but tends to concentrate locally at the most delayed portion of solidification with melting. Therefore, after solidification,
When the amount of the solid solution is small, it is considered that this causes a delayed fracture or a crack formation that causes the gas to pass through the grain boundary. If a material having a relatively large amount of hydrogen solid solution even at room temperature is disposed here, it is considered that blowholes and cracks due to solidification are reduced, but the above results are considered to show this clearly.
【0070】これらの結果、剪断強度が大きく上昇した
ものとも考えられる。It is considered that as a result, the shear strength was greatly increased.
【0071】また、Fe、Ni、Coをアルミニウム材
中に加えると強度、剛性等が増す事実も古くから知られ
ている。It has long been known that the addition of Fe, Ni, and Co into an aluminum material increases strength, rigidity and the like.
【0072】Fe、Ni、CoをさらにSiCと複合化
したものとして、VIII族金属をNiで代表させ、図6の
結果をもとにその生成ナゲット径変化を調べた。Assuming that Fe, Ni, and Co were further compounded with SiC, a Group VIII metal was represented by Ni, and the change in the formed nugget diameter was examined based on the results of FIG.
【0073】40KAまではチリの発生もなく、溶接電
流の低減について効果のあることがわかる。Up to 40 KA, no dust was generated, and it was found that the welding current was effective in reducing the welding current.
【0074】ナゲット部のクラック、ブローホールはVI
II族を単独で用いた状態に近くなり、低減効果が認めら
れた。The cracks and blowholes in the nugget part are VI
The situation was close to the situation where the group II was used alone, and a reduction effect was observed.
【0075】施工法として、テープ状乃至リボン状のF
e、Ni、Co等の薄膜を使用する方法も考えられる。As an application method, a tape-shaped or ribbon-shaped F
A method using a thin film of e, Ni, Co or the like is also conceivable.
【0076】しかしながら、これらの方法では、拡散距
離が増大するから、介在物としての破壊起点化する危険
性が高く、粒径の大きな粉をインサート材とした場合と
同じように、強度の低下(特に疲労強度)および強度ば
らつきの増大が大きく、有効な方法ではない。However, in these methods, since the diffusion distance is increased, there is a high risk of becoming a fracture starting point as an inclusion. In particular, the increase in fatigue strength) and the variation in strength are large, which is not an effective method.
【0077】以上、実施例1、実施例2の結果より、溶
接電流の低減効果では、アルミニウム以上の抵抗値をも
つものを粉体としてインサートするとよく、かつ、溶
融、凝固に伴うナゲット部のブローホール、クラック発
生には、熱伝導率がよくないもので、かつ水素固溶量の
多いもの(常温でも)がよいことになり、SiC、N
i、Fe、Coの他に次のものが示唆される。As described above, from the results of Examples 1 and 2, in order to reduce the welding current, it is preferable to insert a powder having a resistance value equal to or higher than that of aluminum as a powder and to blow the nugget part accompanying melting and solidification. For the generation of holes and cracks, a material having poor thermal conductivity and a large amount of solid solution of hydrogen (even at room temperature) is good.
The following are suggested in addition to i, Fe, and Co.
【0078】Ti、Cr、V、B、Mn、Sb、Bi、
As、Ge… これらのうち、アルミニウム素材の良好な特性を損なわ
ず、さらに強度、剛性等の向上が図れたものとしては、
Ti、Cr、V、Mnが、また使用の安全性および量的
許容変動量の多いものとしては、Ti、Crがあげられ
る。Ti, Cr, V, B, Mn, Sb, Bi,
As, Ge ... Among these, those which do not impair the good properties of the aluminum material and which have further improved strength, rigidity, etc. include:
Ti, Cr, V, and Mn, as well as those with high use safety and large quantitative variation, include Ti and Cr.
【0079】さらに、Ti、Crのインサート材として
の効果を次に示す。Further, the effect of Ti and Cr as an insert material will be described below.
【0080】上の実験では、Fe、Ni、Coはそれぞ
れ単独で用いたが、量的変動の許容幅がアルミニウム材
に対して比較的広いこと、および生成する合金、金属間
化合物の生成は多少異なるものの複合化して用いても何
等問題はなく、例えば、ステンレス粉を用いても同様の
効果が得られている。In the above experiment, Fe, Ni, and Co were used alone. However, the allowable range of the quantitative variation was relatively wide with respect to the aluminum material, and the resulting alloy and intermetallic compound Although the formation of the product is somewhat different, there is no problem even if it is used in combination, and for example, the same effect is obtained by using stainless steel powder.
【0081】Ti、Crはアルミニウム材中に含有され
ることが多く、VIII族金属と同様、強化剤としての働き
をすることは公知である。It is known that Ti and Cr are often contained in an aluminum material and function as a reinforcing agent, similarly to Group VIII metals.
【0082】体積固有抵抗値は、Cr:15×10-6Ω
・cm、Ti:45×10-6Ω・cmとそれぞれアルミ
ニウムの5〜7倍、15〜18倍である。ただし、Ti
粉末は酸化し易く、さらに抵抗値は上昇しているものと
考えられる。The volume resistivity is Cr: 15 × 10 −6 Ω
Cm, Ti: 45 × 10 −6 Ω · cm, 5 to 7 times and 15 to 18 times that of aluminum, respectively. Where Ti
It is considered that the powder is easily oxidized and the resistance value has increased.
【0083】溶接後の複合化状態では、インサートされ
るものの粉末粒径が大きいと介在物として作用し、機械
的強度のばらつき等が大きくなることが実施例2より判
明しているため、平均粒径として5μm程度のものを用
いた。粉末は純度99.5%以上の試薬である。In the composite state after welding, it has been found from Example 2 that if the powder particle size of the inserted material acts as an inclusion when the powder particle size is large, the dispersion of mechanical strength and the like become large. The diameter was about 5 μm. The powder is a reagent having a purity of 99.5% or more.
【0084】アルミニウム材、溶接条件は比較のため実
施例1、実施例2と同様とした。The aluminum material and welding conditions were the same as in Examples 1 and 2 for comparison.
【0085】溶接電流とその生成ナゲット変化を図8に
示す。B級保証値は約10〜12KAと従来に比べ低減
しており、Fe、Ni、Coを加えたときよりも低下し
ている。これは、いままで見てきたように、固有抵抗値
と関連があるように見受けられる。FIG. 8 shows the change in the welding current and the generated nugget. The guaranteed value of class B is about 10 to 12 KA, which is lower than the conventional value, and is lower than when Fe, Ni, and Co are added. This seems to be related to the specific resistance, as we have seen.
【0086】さらに、30KAにおける溶接後の剪断強
度はCrで850〜900kgf、Tiで800〜85
0kgfであった。CrはVIII族元素のFe、Ni、C
oと同様、合金化強化しているようであったが、Tiで
はその割合が少ないようであった。Further, the shear strength after welding at 30 KA was 850-900 kgf for Cr and 800-85 kgf for Ti.
It was 0 kgf. Cr is a group VIII element Fe, Ni, C
Like o, alloying strengthening appeared, but the proportion of Ti seemed to be small.
【0087】また、溶接により生成したナゲットのブロ
ーホール、凝固収縮に伴う亀裂は、VIII族元素をインサ
ートしたときに比べ、さらに低減し、水素によるブロー
ホールはほぼ完全にTiでは消失し、Crでもその低減
が確認された。凝固による亀裂もSiC粉ほどではない
が、Tiでの効果が大きく、Crでもその効果が認めら
れた。Further, the blow holes of the nugget generated by welding and the cracks caused by solidification shrinkage are further reduced as compared with the case where a group VIII element is inserted, and the blow holes due to hydrogen disappear almost completely in Ti, and even in Cr, The reduction was confirmed. Although the cracks due to solidification are not as large as those of the SiC powder, the effect of Ti is large, and the effect of Cr is also recognized.
【0088】これは、Ti、Cr等、とりわけ、Tiが
常温で水素の固溶能が大きく、そのためと考えられる。
また、CrやVIII族金属元素を用いた場合に比べ、Ti
では強度の向上の割合が低かったが、この水素の固溶が
強度を上げ得なかったことと原因があるものと考えられ
る。This is considered to be because Ti, Cr and the like, particularly Ti, have a large solid solution ability of hydrogen at room temperature.
Also, compared to the case of using Cr or Group VIII metal element, Ti
Although the rate of improvement in strength was low in this case, it is considered that the cause was that the solid solution of hydrogen could not increase the strength.
【0089】以上の結果より、実施例1〜実施例3を組
み合わせたSiC+VIII族金属+水素吸収剤を加えた系
が最も効率のよいことが推定される。From the above results, it is presumed that the system obtained by combining Examples 1 to 3 and adding SiC + Group VIII metal + Hydrogen absorbent is the most efficient.
【0090】試みに、SiC:(Fe、Ni、Co):
(Cr、Ti)=40:40:20にて試験したとこ
ろ、溶接電流は約10KA(B級保証値の得られる最小
電流)、30KAの溶接電流における溶接の引張剪断強
度は約1000kgfと向上していた。In an attempt, SiC: (Fe, Ni, Co):
(Cr, Ti) = 40:40:20, the welding current was about 10 KA (minimum current to obtain the guaranteed value of class B), and the tensile shear strength of the welding at the welding current of 30 KA was about 1000 kgf. I was
【0091】[0091]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、溶
接電流の小電流化が図れ、さらに、通電時間の短縮化が
図れる。また、電流をI、抵抗をR、時間をtとすれ
ば、電気エネルギE=I2 Rtの関係があるから、電極
の発熱(高温化)も防止でき電極寿命も長くすることが
できる。As described above, according to the present invention, the welding current can be reduced, and the energization time can be shortened. If the current is I, the resistance is R, and the time is t, there is a relationship of electric energy E = I 2 Rt, so that heat generation (high temperature) of the electrode can be prevented and the life of the electrode can be extended.
【0092】このように、本発明によれば、溶接電流の
小電流化、通電時間の短縮化が図れ、電極の高温化も防
止できるから、周辺への母材の熱影響が少なくて済み、
従って、母材のナゲット周辺の熱影響による組織変化が
少なくなる。また、SiC、Fe、Cr、Ni、Co、
Tiをアルミニウム板間に介在することによって、溶接
によりナゲット部が形成されるとナゲット部がこれらの
材料によって複合化し、溶け込み部(ナゲット部)の強
度も向上することが期待される。As described above, according to the present invention, the welding current can be reduced, the conduction time can be shortened, and the electrode can be prevented from becoming high temperature.
Therefore, the structural change due to the thermal influence around the nugget of the base material is reduced. Also, SiC, Fe, Cr, Ni, Co,
By interposing Ti between the aluminum plates, when the nugget portion is formed by welding, it is expected that the nugget portion is composited with these materials, and the strength of the penetration portion (nugget portion) is also improved.
【0093】このように、本発明によれば、ナゲット周
辺の熱影響による組織変化が少なくなり、ナゲット部の
強度も向上するから、溶接強度も向上する。As described above, according to the present invention, the structural change due to the thermal influence around the nugget is reduced, and the strength of the nugget part is improved, so that the welding strength is also improved.
【0094】そして、このように溶接強度が向上するこ
とによって、溶接ナゲットを小さくできるようになり、
溶接電極の小径化が図れるようになる。従って、ワーク
の抵抗溶接のために設けられているフランジ長も短くで
きるようになり、また、複雑なワーク形状にも対応でき
るようになる。また、溶接電極が小型化すれば(溶接ガ
ンの)加圧力の低減もできるようになる。このように溶
接電極の小型化が図れることと、前述した溶接電流の小
電流化、通電時間の短縮化とを併せて考慮すれば、溶接
トランスの小型化も図れるようになる。[0094] By improving the welding strength as described above, the welding nugget can be reduced.
The diameter of the welding electrode can be reduced. Therefore, the length of the flange provided for resistance welding of the work can be shortened, and a complicated work shape can be handled. Further, if the size of the welding electrode is reduced, the pressing force (of the welding gun) can be reduced. If the reduction in the size of the welding electrode, the reduction in the welding current, and the reduction in the conduction time described above are taken into consideration, the size of the welding transformer can be reduced.
【0095】従って、従来、アルミニウム板材の抵抗溶
接には大電流、高加圧の溶接ガンを必要とし、それによ
りロボット化が後れていたが、本発明によれば、小型溶
接ガンでアルミニウム板材の抵抗溶接が可能となり、従
って、このガンを保持するロボット化が可能となり、し
かもロボットの可搬重量が小さくてよいため、ロボット
も小型化できる。Therefore, conventionally, resistance welding of an aluminum plate requires a welding gun of high current and high pressure, which has been postulated to be robotized. However, according to the present invention, a small welding gun is used for the aluminum plate. Can be resistance-welded, so that a robot holding this gun can be used. In addition, the robot can be small in weight because the payload of the robot can be small.
【図1】インサート部材を接合面に介在させるアルミニ
ウム系材の抵抗溶接方法を説明するための図である。FIG. 1 is a view for explaining a resistance welding method of an aluminum-based material in which an insert member is interposed on a joining surface.
【図2】アルミニウム板材間に粉末を介在させて抵抗溶
接する方法を説明するための図である。FIG. 2 is a view for explaining a method of resistance welding by interposing powder between aluminum plate materials.
【図3】本発明および従来の方法の溶接モデルを説明す
るための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a welding model according to the present invention and a conventional method.
【図4】本発明の実施例1における、ナゲット径と電流
との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a nugget diameter and a current in the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例1における、ナゲット厚と電流
との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a nugget thickness and a current in the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例2における、粒子の大きさと溶
接後の引張剪断強度との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the particle size and the tensile shear strength after welding in Example 2 of the present invention.
【図7】本発明の実施例2における、溶接電流を変化さ
せたときの生成ナゲット径の変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a change in a generated nugget diameter when a welding current is changed in Example 2 of the present invention.
【図8】本発明の実施例3における、溶接電流と生成ナ
ゲット径との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a welding current and a formed nugget diameter in a third embodiment of the present invention.
11、12…ワーク 15…インサート部材 21、25…アルミニウム板材 22、24…酸化膜 23…粉末 11, 12: Work 15: Insert member 21, 25: Aluminum plate 22, 24: Oxide film 23: Powder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 保 埼玉県狭山市新狭山1−10−1 ホンダ エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−289579(JP,A) 特開 昭64−53780(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 11/18──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Tamotsu Harada 1-10-1 Shinsayama, Sayama City, Saitama Prefecture Honda Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-1-289579 (JP, A) JP-A-64 -53780 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B23K 11/18
Claims (4)
サート部材を接合面に介在させるアルミニウム系材の抵
抗溶接方法において、前記インサート部材として、Fe、Ni、Co、Cr、
Tiからなる群から選択された1種類以上と半導体物質
とが、前記半導体物質が30〜40重量%の割合で混合
されてなる粉末を用い、 前記粉末を混合した溶液を塗布
することによって、前記粉末を前記接合面に介在させ、
通電時に前記アルミニウム系材表面の酸化膜が除去さ
れ、通電後は前記アルミニウム系材と前記インサート部
材とが複合化または合金化していることを特徴とするア
ルミニウム系材の抵抗溶接方法。1. A resistance welding method for an aluminum-based material in which an insert member is interposed at a joining surface when the aluminum-based material is resistance-welded, wherein the insert member includes Fe, Ni, Co, Cr,
At least one selected from the group consisting of Ti and a semiconductor material
Is mixed with the semiconductor material at a ratio of 30 to 40% by weight.
By using a powder obtained by applying a mixed solution of the powder, the powder is interposed in the bonding surface,
The oxide film on the surface of the aluminum-based material was removed during energization.
It is, after power is the insert part and the aluminum-based material
The method of resistance welding aluminum-based material, characterized in that the wood is complexed or alloyed.
ニウム系材の抵抗溶接方法。 2. A method according to claim 1, wherein said semiconductor material is SiC.
Resistance welding method for N-based materials.
に介在されるアルミニウム系材の抵抗溶接用インサート
部材において、 Fe、Ni、Co、Cr、Tiからなる群から選択され
た1種類以上と半導体物質とが、前記半導体物質が30
〜40重量%の割合で混合されてなることを特徴とする
アルミニウム系材の抵抗溶接用インサート部材。 3. The joining surface during resistance welding of an aluminum-based material.
For resistance welding of aluminum material interposed in steel
The member is selected from the group consisting of Fe, Ni, Co, Cr, Ti
The one or more semiconductor materials and the semiconductor material are 30
Characterized by being mixed at a ratio of up to 40% by weight.
Insert member for resistance welding of aluminum material.
接用インサート部材において、In the connecting insert member, 前記半導体物質がSiCであることを特徴とするアルミAluminum, wherein the semiconductor material is SiC
ニウム系材の抵抗溶接用インサート部材。Insert member for resistance welding of nickel-based material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3346879A JP2855016B2 (en) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Aluminum-based resistance welding method and insert member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3346879A JP2855016B2 (en) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Aluminum-based resistance welding method and insert member |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05185246A JPH05185246A (en) | 1993-07-27 |
| JP2855016B2 true JP2855016B2 (en) | 1999-02-10 |
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| JP (1) | JP2855016B2 (en) |
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