JP2901766B2 - 亜鉛めっき鋼板の点溶接法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は点溶接法、詳しくは亜鉛
めっき鋼板の溶接性及び作業性を改善した点溶接法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板の少なくとも一面に亜鉛を主体とす
るめっきが施された亜鉛めっき鋼板は、自動車や洗濯機
のボディ用材料として広く使用されている。この亜鉛め
っき鋼板は点溶接、プロジェクション溶接、シ−ム溶接
等の重ね抵抗溶接によって接合されるのが普通である
が、めっき層を有しない裸鋼板に比較して亜鉛めっき鋼
板は溶接性に難がある。これは、亜鉛の電気抵抗が比較
的小さく、しかも軟弱であることから、互いに接合され
るべき亜鉛めっき鋼板同士が押しつけられたときのなじ
み性が良好なため、合せ面の接触電気抵抗が小さくなっ
て十分な発熱が得られないからである。そのため、例え
ば亜鉛めっき鋼板の点溶接では通常の鋼板に比較して溶
接電流を２５〜５０％、溶接時間を５０〜１００％それ
ぞれ大きく設定するのが普通であり、必然的に電力の消
費が増大する。しかも溶接により形成されるナゲットの
大きさが一定せず、溶接強度が不安定となるとともに、
電極と鋼板との接触面における発熱が多くなって電極の
損耗が激しく、また、電極に付着した亜鉛の排除作業も
頻繁に行わなければならず、生産性の低下に加えてコス
トの増大が避けがたい。

【０００３】亜鉛めっき鋼板の耐食性は主として亜鉛の
犠牲腐食作用によるものであるため、耐食性を高める上
ではめっき層を厚くすることが望ましいのであるが、こ
の場合には、上記の傾向が助長されて一層溶接性が劣化
する。そのため、自動車ボディ用材料について言えば、
路面に融雪剤が撒かれる北米や北欧向けを除いては、耐
食性を犠牲にしてでもできる限り亜鉛の被着量の少ない
鋼板に需要が傾いているのが実情であり、また、比較的
薄いめっき層で良好な耐食性が得られるように改善され
た、合金亜鉛めっき鋼板、亜鉛系合金めっき鋼板、多層
亜鉛めっき鋼板も使用されている。

【０００４】このように、めっき層が比較的薄い亜鉛め
っき鋼板では、溶接性に幾分良化の傾向がみられるもの
の、めっき層を有しない裸鋼板に比較すれば未だ十分で
なく、一層の改善が望まれているのが現状であり、とく
に高度の耐食性を要求される北米や北欧向けの自動車ボ
ディに用いられる亜鉛被着量の多い鋼板においては、溶
接性の改善が強く求められている。

【０００５】一方、近ごろでは亜鉛めっき高張力鋼板も
多用される傾向にあり、例えば自動車等では安全性の向
上や車体の軽量化といった観点から極めて有用ではあ
る。ところが点溶接では母材が高張力綱であるにかかわ
らず、溶接部の強度が軟綱なみの低い値にとどまり、ま
た、高張力綱を用いることによって板厚を薄くすれば継
手剛性が低下するといった問題も生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の問題に鑑み本発
明者等は、さきに穴あきテ−プを、あらかじめ継手合せ
面の接合界域に介在させて行なう点溶接法を提案し、溶
接性の大幅な向上を達成した。しかしながら、上記穴あ
きテ−プを板間の所定の位置に貼付し、かつその中心を
電極中心と整合させて精度よく打点することはかなり難
しく、そのために高度の貼付技術及び打点技術を必要と
する。

【０００７】本発明は、溶接性並びに継手性能の向上に
加えて、抵抗体として作用する難導電性シ−トの貼付技
術を簡易化し、かつ打点精度に余裕をもたせることを解
決すべき技術課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題解決の
ため、亜鉛めっき鋼板の点溶接に先立ち、継手合せ面に
溶接線に沿って延びる難導電性シ−トを介在させ、該シ
−トに穿設されて少なくとも１個の打点位置を囲包し、
かつ亜鉛蒸気の逃出を促すに十分な隙間を形成する開口
を、電極中心に整合させるという技術手段を講じてい
る。

【０００９】本発明は、さらに上記難導電性シ−トが継
手合せ面の接着機能を有するものであるという技術手段
を講じている。本発明は、全ての亜鉛めっき鋼板に適用
することが可能である。すなわち、通常の両面若しくは
片面亜鉛めっき鋼板はもとより、亜鉛めっき層をＦｅ−
Ｚｎ合金化処理して塗料との密着性、抵抗溶接性を改善
した合金化亜鉛めっき鋼板、亜鉛めっき鋼板の耐食性向
上を目的として合金元素を添加したＺｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−
Ｃｏ−Ｃｒ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｓｎ系等の合金めっき鋼板、
耐食性の向上のみならず、溶接性やプレス成形性などを
改善したＺｎ／Ｍｎ系、Ｚｎ／Ｎｉ系などの多層亜鉛め
っき鋼板等に本発明を適用することが可能である。

【００１０】

【作用及び発明の効果】本発明に係る点溶接法は接合す
べき２枚の亜鉛めっき鋼板の合せ面に溶接線に沿って延
び、種々の開口を介してナゲット形成領域に所要の隙間
を確保する難導電性シ−トを介在させて行なうものであ
り、これによって接合界域の電気抵抗が増大するため、
低電流及び短い時間で溶接することができる。したがっ
て電極と鋼板との接触面における温度上昇が少なく、電
極の消耗が低減して安定した溶接作業を行なうことが可
能となる。同じ理由で点溶接部表面に生ずる圧痕部にお
ける亜鉛層の消失が少なく、防錆性能の低下も回避し得
る。とくに開口の形状を溶接線方向又はこれと直交する
向きに拡延させたものでは、打点精度上に貴重な余裕を
もたせることができる。

【００１１】また、発熱が継手合せ面の限られた部分に
集中する結果、ナゲット厚さ及び熱影響域が小さくな
り、溶接に伴うへこみや変形の発生も少なくなるため、
溶接部の強度低下が抑えられる。同じ理由で合せ面以外
の部位にナゲットが形成され難くなる。比較的薄い板と
厚い板とを点溶接する場合には、厚い板の厚さ方向の中
間部にナゲットが形成され、必要とする合せ面に形成さ
れないことがあるが、難導電性シ−トの介在によって合
せ面の電気抵抗が増大する結果、このような事態の発生
は巧みに回避し得る。

【００１２】しかも上記電流の低減によって電力消費が
少なくて済む効果が得られることは勿論であるが、溶接
時間も短縮されて溶接作業の効率が向上し、さらにチリ
や爆飛の発生を回避しつつ適正なナゲットを形成し得る
適正電流値範囲が広くなるので、溶接条件の管理も容易
となって不良率も低下するという効果も得られる。とく
に本発明方法において、継手の密着を妨害する難導電性
シ−トに両面接着性を付与したものでは継手合せ面の接
着効果が得られ、接着性能が常温で硬化するものであれ
ば、溶接に先立ち板間の溶接線に沿って貼付することに
より、構造物の接着仮組立てが可能となり、通常の点溶
接で必要とされる鋼板相互の位置関係を保持するための
治具及びその作業が不要となる。また、接着剤が構造接
着機能を有するものであれば、溶接継手の強度増大に寄
与するだけでなく、継手剛性をも向上させうる。そして
該シ−トを溶接線に相当する長さにすれば、継手の防
振、防音、防食、水気密性の向上に効果的である。

【００１３】さらには該シ−トとして軟硬複層接着剤を
用いれば、溶接しようとする鋼板を重ねた場合発生する
合せ不良に対しても、外側の軟質部分が好適に変形順応
してこの問題の対策としても有効である。難導電性シ−
トとしてホットメルト形の接着剤を用いれば、溶接時に
ナゲット周辺の接着剤が軟化することにより、ナゲット
内に発生する板厚方向の応力緩和に役立ち、また、ナゲ
ット周辺の母材によくなじみ、ナゲットを包み込んで防
食効果の一層の向上に寄与し、さらには溶接熱を効果的
に利用して、溶接終了と同時に接着も完了するので、こ
の種の接着剤において通常必要とされる接着工程を省略
することができる。

【００１４】

【実施例】図１及び図２は難導電性シ−ト４０の溶接線
方向に形成された開口を例示しており、開口４２ａ・４
２ｂ及び４２ｄは一つの打点位置（×印）ごとに形成さ
れ、開口４２ｃ及び４２ｅは複数の打点位置（×印）を
含んで形成されている。この場合、開口４２ｃ及び４２
ｅは溶接線方向に、一方、開口４２ｂは溶接線と直交す
る向きに打点精度の余裕（矢印）が与えられており、上
記シ−ト４０の貼付精度とともにこれら精度上の制約が
大幅に緩和される。

【００１５】また、開口の形状を一部変更することによ
り亜鉛蒸気の逃げ場を提供し、ナゲット部からの亜鉛蒸
気の排除を容易にして、溶接性の一層の向上を図ること
もできる。例えば開口４２ｄに示すように、正方形の開
口の４隅に新しく小円状の切込みｈを設ければ、ナゲッ
ト部に発生した亜鉛蒸気はこの切込みに向けて流出する
ことになる。なお、開口４２ｃに示すように長穴を上記
シ−ト４０の長手方向全域にわたって拡延したとすれ
ば、上記シ−ト４０を対峙した平行軌条に飛躍させるこ
とも可能である。

【００１６】（実験例）難導電性シ−トを用いる目的
は、抵抗増大のための適正な隙間を板間に確保すること
にあるが、該シ−トの厚さや硬さ及び開口の大きさなど
は、形成される隙間に直接関係する。表１は難導電性シ
−トとしてメンディングテ−プを用い、開口の形は正方
形と限定して実験した場合のテ−プの厚さ及び開口寸法
と形成されるナゲット径との関係を示すものである。テ
−プの厚さ１００μｍの場合開口の１辺が３ｍｍでは１
０ＫＡ、３サイクルの通電で直径３．１ｍｍのナゲット
が形成された。開口寸法が大きくなるにつれてナゲット
径は増大する。テ−プの厚さについては１００〜３００
μｍの範囲内では、この溶接条件の場合ほとんど影響が
みられない。しかしながら９ＫＡ、２サイクルの溶接条
件ではテ−プの厚さが１００μｍから３００μｍに増加
するとナゲットが形成された。さらに大幅にテ−プ厚さ
並びに開口の寸法が大きくなると逆にナゲットは形成さ
れにくくなる傾向にある。テ−プ厚さ５００μｍ、開口
の１辺が８ｍｍの場合９ＫＡ、２サイクルの溶接条件で
は、溶融するには至っていないが、軟化して圧着されて
おり、圧接部の直径は３．２ｍｍであった。テ−プ厚さ
１０００μｍ、開口の１辺が１０ｍｍの場合は圧接部の
直径は幾分小さく、１．５ｍｍであった。

【００１７】なお、テ−プを用いない通常の方法では１
０ＫＡ、３サイクルの通電で直径３ｍｍのナゲットが形
成されたが、９ＫＡ、２サイクルではナゲットは全く形
成されなかった。本実験結果として、開口が正方形で厚
さが１００μｍのメンディングテ−プを用いて０．８ｍ
ｍ厚の溶融亜鉛めっき鋼板を点溶接する場合、正方形の
１辺の長さは４ｍｍ程度以上が好ましいといえる。一
方、正方形の１辺の長さの上限については本実験の範囲
では必ずしも明確ではないが、開口が大きくなるとテ−
プの厚さが増してもナゲットの形成は困難となる傾向が
みられる。

【００１８】本発明方法の場合、貼付又は打点精度上の
制約緩和の目的で、開口の寸法をある程度大きく設定し
たとき溶接性が若干損なわれることが考えられる。しか
しながら一方で用いる難導電性シ−トが構造接着性能を
有するものであれば、継手はウエルドボンド形式とな
り、溶接強度に接着強度が加わって、継手強度としては
低下することなく、むしろ大幅に向上する。

【００１９】

【表１】 溶接条件 加圧力 ２２０ｋｇｆ 電極 ４０Ｒ、６φ． 母材 ６０／６０、溶融亜鉛めっき鋼板、板厚
０．８ｍｍ．

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る難導電性シ−トを示す説
明図

【図２】同じく他の実施例に係る難導電性シ−トを示す
説明図

【符号の説明】

４０は難導電性シ−ト、４２ａ〜４２ｅは開口、ｈは切
込み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−119988（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−137324（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−46078（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 11/16 B23K 11/11

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】継手合せ面に溶接線に沿って延びる難導電
   性シ−トを介在させ、該シ−トに穿設されて少なくとも
   １個の打点位置を囲包し、かつ亜鉛蒸気の逃出を促すに
   十分な隙間を形成する開口を、電極中心に整合させて行
   うことを特徴とする亜鉛めっき鋼板の点溶接法。
2. 【請求項２】上記難導電性シ−トが継手合せ面の接着機
   能を有するものである請求項１記載の点溶接法。