JP6019740B2 - Welding method - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム系材と鋼材との溶接方法に関する。 The present invention relates to a method for welding an aluminum-based material made of aluminum or an aluminum alloy and a steel material.
従来より、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム系材と鋼材とを接合する一つの方法として、これらを重ね合わせて一対の電極により挟持し、前記電極に電流を供給することでこれらを溶接する抵抗スポット溶接の研究が進められている。 Conventionally, as one method for joining an aluminum-based material made of aluminum or an aluminum alloy and a steel material, they are overlapped and sandwiched between a pair of electrodes, and a resistance spot that welds them by supplying current to the electrodes. Welding research is ongoing.
ここで、アルミニウム系材と鋼材の溶接では、鋼材同士の抵抗スポット溶接に比べて、材料抵抗の低さから大電流が必要となる。そのため、これらを抵抗スポット溶接する場合、アルミニウム系材が過剰に加熱されてチリとなって滅失してしまうという問題がある。これに対して、例えば、特許文献1には、アルミニウム系材と鋼材とを抵抗スポット溶接する溶接方法であって、電極に、予め設定された規定の電流をそれぞれ所定時間ずつ断続的に供給して、電流が長時間にわたって連続して供給されないようにすることで、アルミニウム系材の過剰な加熱ひいてはチリの発生を抑制するようにした方法が開示されている。 Here, in welding of an aluminum-based material and a steel material, a large current is required due to the low material resistance compared to resistance spot welding between steel materials. Therefore, when these are subjected to resistance spot welding, there is a problem that the aluminum-based material is excessively heated and becomes dust and is lost. On the other hand, for example, Patent Document 1 discloses a welding method in which an aluminum-based material and a steel material are resistance spot welded, and a predetermined current set in advance is intermittently supplied to an electrode for each predetermined time. Thus, a method is disclosed in which the generation of excessive heating and thus generation of dust is suppressed by preventing the current from being continuously supplied for a long time.
本発明者らは、前記特許文献1に開示されている従来方法では、チリの発生を抑制してこの抑制に伴う接合強度の向上は実現できるものの、各ステップにおいて各材料、特に、アルミニウム系材が過剰に加熱されて、接合部分周辺のアルミニウム系材の変形量が大きくなるとともに電極にアルミニウム系材が凝着して以降の溶接に悪影響を及ぼすという事態が生じて生産性が悪化すること、および、アルミニウム系材の厚みが減少することを突き止めた。 In the conventional method disclosed in Patent Document 1, the present inventors can suppress the generation of dust and improve the bonding strength associated with the suppression. However, in each step, each material, in particular, an aluminum-based material. Is excessively heated, the amount of deformation of the aluminum-based material around the joint portion increases and the aluminum-based material adheres to the electrode, causing adverse effects on subsequent welding, resulting in poor productivity. And it was found that the thickness of the aluminum-based material decreased.
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、生産性を高めつつ接合強度を確保することのできるアルミニウム系材と鋼材との抵抗スポット溶接方法の提供を目的とする。 This invention is made | formed in view of the above situations, and it aims at provision of the resistance spot welding method of the aluminum-type material and steel material which can ensure joint strength, improving productivity.
前記課題を解決するために、本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム系材と鋼材とを、互いに重ね合わせた状態で一対の電極により挟持するとともに当該電極への通電により抵抗スポット溶接する溶接方法であって、各々が通電期間と通電停止期間とを備える複数のステップを順に実行することにより、複数のステップに分けて断続的に前記電極に電流を供給し、前記複数のステップにおける前記通電期間の各長さを前記実行の順における後のステップほど長くし、かつ、前記複数のステップにおける前記通電停止期間の各長さを一定にすることにより、各ステップの積算電流量を前記実行の順における後のステップほど段階的に増加させることを特徴とする溶接方法を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides welding in which an aluminum-based material made of aluminum or an aluminum alloy and a steel material are sandwiched between a pair of electrodes in a state of being overlapped with each other and resistance spot welding is performed by energizing the electrodes. A method comprising: sequentially performing a plurality of steps each having an energization period and an energization stop period to supply current to the electrode intermittently in a plurality of steps, and the energization in the plurality of steps By making each length of the period longer in later steps in the execution order, and making each length of the energization stop period in the plurality of steps constant, the accumulated current amount of each step is There is provided a welding method characterized in that the number of steps in the order is increased in stages .
この方法によれば、電極に複数のステップに分けて断続的に電流を供給することで各材料が過剰に加熱されるのを回避しつつ、基準期間に電極に供給する積算電流量を段階的に増加させることで先のステップでのナゲット形成に伴う材料間の抵抗低下に対抗して各材料の加熱量を増大することができ電流の供給に伴ってナゲットを適切に拡大させることができる。従って、この方法によれば、大電流の長時間通電を1ステップで行うことに伴い各材料、特にアルミニウム系材が過剰に加熱されることにより生じる、チリの発生、アルミニウム系材の変形、アルミニウム系材の厚みの減少およびアルミニウム系材の電極への凝着を抑制して生産性を高めつつ、ナゲット拡大に伴う接合強度の向上を実現することができる。 According to this method, the accumulated current supplied to the electrode during the reference period is stepwise while avoiding excessive heating of each material by intermittently supplying current to the electrode in a plurality of steps. By increasing the resistance, it is possible to increase the amount of heating of each material against the decrease in resistance between the materials due to nugget formation in the previous step, and it is possible to appropriately expand the nugget as current is supplied. Therefore, according to this method, due to excessive heating of each material, particularly an aluminum-based material, when a large current is applied for a long time in one step, generation of dust, deformation of the aluminum-based material, aluminum It is possible to improve the bonding strength accompanying the expansion of the nugget while suppressing the reduction of the thickness of the system material and the adhesion of the aluminum system material to the electrode to increase the productivity.
また、この方法によれば、複数のステップにおける通電期間の各長さを実行の順における後のステップほど長くなるように変更するという簡単な方法で、積算電流量を段階的に増加させることができ、電流制御を容易に行うことができる。 Further , according to this method, the accumulated current amount can be increased stepwise by a simple method in which the lengths of the energization periods in a plurality of steps are changed so as to become longer as the subsequent steps in the execution order. Current control can be easily performed.
また、本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム系材と鋼材とを互いに重ね合わせた状態で一対の電極により挟持するとともに当該電極への通電によりこれら材料どうしを抵抗スポット溶接する溶接方法であって、各々が通電期間と通電停止期間とを備える複数のステップを順に実行することにより、複数のステップに分けて断続的に前記電極に電流を供給し、前記複数のステップにおける前記通電期間の各長さを一定にし、かつ、前記複数のステップにおける前記通電停止期間の各長さを前記実行の順における後のステップほど短くすることにより、各ステップの積算電流量を前記実行の順における後のステップほど段階的に増加させることを特徴とする溶接方法を提供する。 Further, the present invention is a welding method in which an aluminum-based material made of aluminum or an aluminum alloy and a steel material are sandwiched between a pair of electrodes in a state where they are overlapped with each other, and these materials are resistance spot welded by energizing the electrodes. Then, by sequentially executing a plurality of steps each having an energization period and an energization stop period, current is intermittently supplied to the electrodes in a plurality of steps, and each of the energization periods in the plurality of steps is By making the length constant and shortening each length of the energization stop period in the plurality of steps as the subsequent steps in the execution order, the accumulated current amount in each step is changed to the later in the execution order. There is provided a welding method characterized in that the number of steps is increased step by step.
この方法によれば、通電停止時間を段階的に変更するという簡単な方法で、積算電流量と同意義である各ステップの発熱量を段階的に増加させることができ、電流制御を容易に行うことができる。 According to this method, the amount of heat generated at each step, which is equivalent to the integrated current amount, can be increased stepwise by a simple method of changing the energization stop time stepwise, and current control is easily performed. be able to.
なお、上記の方法において、前記一対の電極の挟持圧力は略一定であってもよいが、ステップ毎の当該挟持圧力をステップの進行(ステップ数の増加)に伴い変化させるようにすれば、ナゲット形成を促進させる上で有効となる。 In the above method, the clamping pressure between the pair of electrodes may be substantially constant. However, if the clamping pressure for each step is changed with the progress of the step (increase in the number of steps), the nugget Effective in promoting formation.
具体的には、前記ステップ毎の前記電極による挟持圧力を、前記ステップの進行に伴い低くするようにする。 Specifically, the clamping pressure by the electrode at each step is lowered as the step proceeds.
この方法によれば、ステップの進行に伴い材料(アルミニウム系材と鋼材)間の接触抵抗が増加して各材料の発熱が促進される。その結果、ナゲット形成が効果的に促進される。また、挟持圧力をステップの進行に伴い低くすることで、アルミニウム系材の変形を抑制することが可能となる。 According to this method, the contact resistance between the materials (aluminum-based material and steel material) increases with the progress of the step, and the heat generation of each material is promoted. As a result, nugget formation is effectively promoted. Moreover, it becomes possible to suppress a deformation | transformation of an aluminum-type material by making clamping pressure low with progress of a step.
また、前記ステップ毎の前記電極による挟持圧力を、前記ステップの進行に伴い高くするようにしてもよい。 Moreover, you may make it raise the clamping pressure by the said electrode for every said step with the progress of the said step.
この方法によれば、ステップの進行による電流量の上昇に伴い発生し易くなるチリの発生を効果的に押さえ込むことが可能となる。さらに、材料同士の接触面積を拡大させることが可能となる。そのため、チリの発生を抑制しつつ比較的大きな電流を電極に供給して材料を加熱することが可能となり、これにより、ナゲット形成を促進させることが可能となる。 According to this method, it is possible to effectively suppress the generation of dust that tends to occur as the amount of current increases due to the progress of the step. Furthermore, the contact area between materials can be increased. Therefore, it is possible to heat the material by supplying a relatively large current to the electrode while suppressing generation of dust, thereby promoting nugget formation.
以上のように、本発明によれば、アルミニウム系材と鋼材との抵抗スポット溶接において生産性を高めつつこれらの接合強度を確保することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to ensure the joint strength while improving productivity in resistance spot welding between an aluminum-based material and a steel material.
以下、図面を参照しつつ、本発明の、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるア
ルミニウム系材と鋼材とを抵抗スポット溶接する溶接方法の好ましい実施形態について説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of a welding method for resistance spot welding of an aluminum-based material made of aluminum or an aluminum alloy and a steel material according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明に係る溶接方法の概要を説明する。ここでは、図1に示すように、板状のアルミニウム系材10と板状の鋼材20とを抵抗スポット溶接する場合について説明する。各板材10,20の具体的な材質は特に限定されないが、例えば、アルミニウム系材10としては、JIS6000系(Al−Mg−Si系合金)が用いられ、鋼材20としては、亜鉛メッキが施された鋼材が用いられる。 The outline of the welding method according to the present invention will be described. Here, as shown in FIG. 1, the case where the plate-shaped aluminum-type material 10 and the plate-shaped steel material 20 are resistance spot-welded is demonstrated. Although the specific material of each board | plate material 10 and 20 is not specifically limited, For example, JIS6000 type | system | group (Al-Mg-Si type alloy) is used as the aluminum-type material 10, and galvanization is given as the steel material 20. Steel is used.
まず、アルミニウム系材10と鋼材20とを互いに重ね合わせて配置する。次に、これら板材10,20を一対の電極30a,30bにより挟持する。このとき、電極30a,30bを互いに近づく方向に押圧し、電極30a,30bを介して板材10,20を互いに近づく方向に所定の加圧力(本発明の挟持圧力)で加圧する。そして、板材10,20への加圧を維持した状態で、電極30a,30bに電流を供給する。 First, the aluminum-based material 10 and the steel material 20 are arranged so as to overlap each other. Next, these plate members 10 and 20 are sandwiched between a pair of electrodes 30a and 30b. At this time, the electrodes 30a and 30b are pressed in a direction approaching each other, and the plate members 10 and 20 are pressed in a direction approaching each other via the electrodes 30a and 30b with a predetermined pressure (the clamping pressure of the present invention). Then, a current is supplied to the electrodes 30a and 30b in a state where the pressurization to the plate members 10 and 20 is maintained.
電極30a,30bへ電流が供給されると、アルミニウム系材10と鋼材20とは、自身の材料抵抗および板材どうしの接触抵抗により、電極30a,30bとの接触部分を中心として発熱する。すなわち、電極30a,30bへの電流の供給に伴い、アルミニウム系材10と鋼材20とは加熱される。加熱されることで、図2に示すように、アルミニウム系材10は溶融して鋼材20にはりつき、これら各板材10,20間にナゲット40が形成されて、アルミニウム系材10と鋼材10とが接合される。 When a current is supplied to the electrodes 30a and 30b, the aluminum-based material 10 and the steel material 20 generate heat around the contact portions with the electrodes 30a and 30b due to their own material resistance and contact resistance between the plate materials. That is, with the supply of current to the electrodes 30a and 30b, the aluminum-based material 10 and the steel material 20 are heated. By heating, as shown in FIG. 2, the aluminum-based material 10 melts and sticks to the steel material 20, and a nugget 40 is formed between these plate materials 10, 20, and the aluminum-based material 10 and the steel material 10 are separated. Be joined.
ここで、アルミニウム系材10と鋼材20との接合強度を高めるためには、アルミニウム系材10を十分に溶融させてナゲット径R(ナゲット40の板面方向の直径)が大きい方が好ましい。そして、このナゲット径Rを大きくするためには、電極30a,30bに供給する電流量を大きくする必要がある。 Here, in order to increase the bonding strength between the aluminum-based material 10 and the steel material 20, it is preferable that the aluminum-based material 10 is sufficiently melted to increase the nugget diameter R (the diameter of the nugget 40 in the plate surface direction). In order to increase the nugget diameter R, it is necessary to increase the amount of current supplied to the electrodes 30a and 30b.
ところが、電極30a,30bに電流量一定の電流を連続して供給する方法を用い、この電流量を大きくした場合には、アルミニウム系材10が過剰に加熱されてチリとなって滅失するという問題、電極30a,30bの中心部分の加熱量が周囲部分に比べて過剰に大きくなりこの中心部分におけるアルミニウム系材10の板厚が減少するという問題、電極30a,30bの周囲部分におけるアルミニウム系材10が盛り上がる等してアルミニウム系材10が大きく変形するという問題、また、溶融したアルミニウム系材10が電極30aに凝着するという問題が生じる。 However, when a method of continuously supplying a constant current amount to the electrodes 30a and 30b is used and this current amount is increased, the aluminum-based material 10 is excessively heated and becomes dust and is lost. The heating amount of the central portion of the electrodes 30a and 30b is excessively larger than that of the surrounding portion, and the thickness of the aluminum-based material 10 in the central portion is reduced. The aluminum-based material 10 in the surrounding portion of the electrodes 30a and 30b The problem arises that the aluminum-based material 10 is greatly deformed, for example, by rising, and the molten aluminum-based material 10 adheres to the electrode 30a.
この問題に対して、図3に示すように、電極30a,30bに対して電流量一定の電流を供給する一方、これら電極30a,30bへの通電を瞬間的に停止させる方法がある。具体的には、この方法では、電極30a,30bに時間t1_bだけ電流量Ibの電流を供給した後、時間t2_b通電を停止させるというサイクルを複数回行う。本発明者らは、この方法を用いて各種試験を行った結果、この方法を用いればチリの発生をある程度抑制することができ、チリの抑制に伴って接合強度をある程度高めることができることを確認した。一方、本発明者らは、この方法、すなわち、電極30a,30bに対して電流量一定の電流を供給しつつ瞬間的にその通電を停止させる方法を用いても、接合強度のさらなる向上と、アルミニウム系材10の板厚の減少の抑制、アルミニウム系材10の変形の抑制、アルミニウム系材10の電極への凝着の抑制とを両立させることができないことを発見した。具体的には、電極30a,30bへ供給する電流量を大きくする場合、アルミニウム系材10の板厚の減少等の問題は避けられないことを発見した。 To solve this problem, as shown in FIG. 3, there is a method of supplying a constant current to the electrodes 30a and 30b while instantaneously stopping energization of these electrodes 30a and 30b. Specifically, in this method, a cycle of supplying the current Ib to the electrodes 30a and 30b for the time t1_b for the time t1_b and then stopping the energization for the time t2_b is performed a plurality of times. As a result of conducting various tests using this method, the present inventors have confirmed that the use of this method can suppress the generation of dust to some extent and can increase the bonding strength to some extent along with the suppression of dust. did. On the other hand, the present inventors can further improve the bonding strength even when using this method, that is, a method of instantaneously stopping the energization while supplying a constant current to the electrodes 30a and 30b. It has been found that it is impossible to achieve both suppression of reduction in the thickness of the aluminum-based material 10, suppression of deformation of the aluminum-based material 10, and suppression of adhesion of the aluminum-based material 10 to the electrode. Specifically, it has been found that problems such as a reduction in the thickness of the aluminum-based material 10 cannot be avoided when increasing the amount of current supplied to the electrodes 30a and 30b.
本発明者らは、この結果について鋭意研究した結果、前記のように瞬間的に通電を停止させつつ電流量一定の電流を電極30a,30bへ供給する方法、すなわち、複数のステップに分けて電極30a,30bを通電する方法では、各ステップでの加熱量が過剰となることで、アルミニウム系材10の変形量が大きくなる、アルミニウム系材10の板厚が減少する、アルミニウム系材10が電極30aに凝着するという問題が依然として生じることを突き止めた。 As a result of diligent research on this result, the inventors of the present invention have, as described above, a method of supplying a constant current to the electrodes 30a and 30b while instantaneously stopping energization, that is, dividing the electrode into a plurality of steps. In the method of energizing 30a and 30b, the heating amount in each step becomes excessive, so that the deformation amount of the aluminum-based material 10 increases, the plate thickness of the aluminum-based material 10 decreases, and the aluminum-based material 10 is an electrode. It has been found that the problem of sticking to 30a still occurs.
そして、この知見に基づき、本発明者らは、複数のステップに分けて十分な通電停止時間を設けながら断続的に、かつ、これら電極30a,30bに供給された電流量を予め設定された基準期間積算した積算電流量が段階的に増加するように、前記電極30a,30bに電流を供給することで、接合強度のさらなる向上と、アルミニウム系材10の板厚の減少の抑制、アルミニウム系材10の変形の抑制、アルミニウム系材10の電極への凝着の抑制との両立を実現した。なお、積算電流量は、電極30a,30bに供給される電流値と時間との積算値に相当する。 And based on this knowledge, the present inventors intermittently set the current amount supplied to these electrodes 30a, 30b while providing sufficient energization stop time by dividing into a plurality of steps, and a preset reference. By supplying current to the electrodes 30a and 30b so that the accumulated current amount integrated over the period increases stepwise, the joint strength is further improved, the reduction in the thickness of the aluminum-based material 10 is suppressed, and the aluminum-based material Both suppression of deformation 10 and suppression of adhesion of the aluminum-based material 10 to the electrode were realized. The integrated current amount corresponds to an integrated value of the current value supplied to the electrodes 30a and 30b and time.
第1実施形態に係る溶接方法では、図4に示すような波形の電流を電極30a,30bに供給することで、電極30a,30bに複数のステップに分けて断続的に電流を供給し、かつ、積算電流量を段階的に増加させることを実現した。すなわち、第1実施形態に係る溶接方法では、一定時間t1の間、電極30a,30bに連続的に電流を供給するというステップを、一定の通電停止時間t2を挟んで複数回実施し、かつ、各ステップでの電流量Iを徐々に増加させる。 In the welding method according to the first embodiment, by supplying a current having a waveform as shown in FIG. 4 to the electrodes 30a and 30b, the current is intermittently supplied to the electrodes 30a and 30b in a plurality of steps, and Realized to increase the integrated current amount step by step. That is, in the welding method according to the first embodiment, the step of continuously supplying current to the electrodes 30a and 30b for a certain time t1 is performed a plurality of times with a certain energization stop time t2, and The amount of current I at each step is gradually increased.
ここで、電極30a,30bに供給された電流量を予め設定された基準期間積算した積算電流量が段階的に増加するように前記電極30a,30bに電流を供給するとは、すなわち、先のステップでのナゲット形成に伴う板材10,20間の抵抗減少に対抗して次のステップにおいてこれら板材10,20間の発熱量を増大させるということであり、前記基準期間は、第1ステップS1の開始から第2ステップS2の開始までの時間以上の時間であって、全通電時間すなわち第1ステップS1の通電開始から最終ステップの通電終了までの時間を均等に複数に分けた時間である。例えば、第1実施形態では、通電時間t1と通電停止時間t2の和(t1+t2)の値を用いることができる。 Here, supplying the current to the electrodes 30a and 30b so that the integrated current amount obtained by integrating the amount of current supplied to the electrodes 30a and 30b in a stepwise manner for a predetermined reference period increases stepwise is the preceding step. In the next step, the amount of heat generated between the plate members 10 and 20 is increased against the decrease in the resistance between the plate members 10 and 20 due to the nugget formation in the first step S1, and the reference period is the start of the first step S1. The time from the start of the second step S2 to the start of the second step S2 is equal to or more than the total energization time, that is, the time from the start of energization of the first step S1 to the end of energization of the final step. For example, in the first embodiment, the sum (t1 + t2) of the energization time t1 and the energization stop time t2 can be used.
図4に示す例では、電流供給ステップを4回実施しており、第1〜第4ステップS1〜S4における電流量I1〜I4を、I1<I2<I3<I4となるように設定している。例えば、各ステップS1、S2、S3、S4での電流量I1、I2、I3、I4は、順に15kA、15.5kA、16kA、16.5kAに設定される。 In the example shown in FIG. 4, the current supply step is performed four times, and the current amounts I1 to I4 in the first to fourth steps S1 to S4 are set to satisfy I1 <I2 <I3 <I4. . For example, the current amounts I1, I2, I3, and I4 in steps S1, S2, S3, and S4 are sequentially set to 15 kA, 15.5 kA, 16 kA, and 16.5 kA.
ここで、アルミニウム系材10の過剰な加熱を抑制するためには、通電停止時間t2を長くしてこの通電停止時間においてアルミニウム系材10の温度をより低下させるのが好ましい。そこで、この第1実施形態では、通電停止時間t2を通電時間t1と同じ時間に設定して長く確保し、アルミニウム系材10の過剰な加熱を確実に抑制している。例えば、t1とt2とは同じ167ms程度に設定される。 Here, in order to suppress excessive heating of the aluminum-based material 10, it is preferable to lengthen the energization stop time t2 and further reduce the temperature of the aluminum-based material 10 during this energization stop time. Therefore, in the first embodiment, the energization stop time t2 is set to the same time as the energization time t1 to ensure a long time, and excessive heating of the aluminum-based material 10 is reliably suppressed. For example, t1 and t2 are set to the same value of about 167 ms.
また、前記電極30a,30bが、いわゆるR型であって先端面が曲面を呈するものでは、大電流を必要とし装置負荷が高くなる上、チリが発生しやすくなる。そこで、この実施形態では、前記電極30a,30bとして、先端面が平面を呈し各材と面接触するものを用いる。例えば、その先端面が直径5〜6mm(電極の直径は13〜16mm)のものを用いる。なお、各ステップS1〜S4における通電時の電極30a,30bによる加圧力は一定であり、例えば、4.9kNに設定される。 Further, when the electrodes 30a and 30b are so-called R-type and the tip end surface has a curved surface, a large current is required, the load on the apparatus is increased, and dust is easily generated. Therefore, in this embodiment, as the electrodes 30a and 30b, those having a flat tip surface and in surface contact with each material are used. For example, a tip having a diameter of 5 to 6 mm (electrode diameter is 13 to 16 mm) is used. Note that the pressure applied by the electrodes 30a and 30b during energization in each of steps S1 to S4 is constant, and is set to, for example, 4.9 kN.
以上のように、第1実施形態に係る溶接方法では、一定の通電停止時間t2を挟んで断続的に一定の通電時間t1だけ電極30a,30bに通電し、かつ、電極30a、30bへの通電電流量をステップの増加に伴って徐々に増加させる。この方法によれば、断続的に電極30a,30bに通電されることでアルミニウム系材10が過剰に加熱されるのが回避され、チリの発生、アルミニウム系材の変形、ナゲットの厚みの減少およびアルミニウム系材10の電極への凝着を抑制することができるとともに、通電電流ひいてはアルミニウム系材10の加熱量が段階的に増加することで先のステップでのナゲット形成に伴う材料間の抵抗低下に対抗して材料間の発熱量を確保して通電実施毎にナゲットを適切に拡大させていくことができ接合強度を高めることができる。特に、通電停止時間t2が長い時間確保されているため、前記過剰な加熱を回避することができる。 As described above, in the welding method according to the first embodiment, the electrodes 30a and 30b are intermittently energized for a certain energization time t1 across the certain energization stop time t2, and the electrodes 30a and 30b are energized. The amount of electric current is gradually increased as the number of steps increases. According to this method, it is avoided that the aluminum-based material 10 is excessively heated by intermittently energizing the electrodes 30a, 30b, generation of dust, deformation of the aluminum-based material, reduction of the nugget thickness, and The adhesion of the aluminum-based material 10 to the electrode can be suppressed, and the resistance between the materials accompanying the nugget formation in the previous step is increased by increasing the energizing current and thus the heating amount of the aluminum-based material 10 stepwise. Therefore, the amount of heat generated between the materials can be secured, and the nugget can be appropriately expanded every time the energization is performed, so that the bonding strength can be increased. In particular, since the energization stop time t2 is secured for a long time, the excessive heating can be avoided.
なお、図4および後述する図5、図6は、インバータ式電源を用いて電極30a,30bを通電した場合を示しているが、電源の種類はこれに限らない。例えば、単相交流式電源を用い、1/2サイクルの交流波の一部を通電停止状態とさせてもよい。 4 and FIGS. 5 and 6 to be described later show a case where the electrodes 30a and 30b are energized using an inverter type power source, but the type of power source is not limited to this. For example, a single-phase AC power source may be used, and a part of the 1/2 cycle AC wave may be stopped.
次に、第2実施形態に係る溶接方法について説明する。この第2実施形態に係る溶接方法は、電極30a,30bへの具体的な通電方法においてのみ第1実施形態と異なる。そこで、ここでは、この通電方法についてのみ説明する。 Next, a welding method according to the second embodiment will be described. The welding method according to the second embodiment differs from the first embodiment only in a specific energization method for the electrodes 30a and 30b. Therefore, only this energization method will be described here.
第2実施形態に係る溶接方法では、図5に示すような波形の電流を電極30a,30bに供給することで、電極30a,30bに複数のステップに分けて断続的に電流を供給し、かつ、積算電流量を段階的に増加させることを実現した。すなわち、第2実施形態に係る溶接方法では、電極30a,30bに電流量一定の電流I20を連続的に供給するというステップを、一定の通電停止時間t20を挟んで複数回実施し、かつ、各ステップでの通電時間を徐々に増加させる。 In the welding method according to the second embodiment, by supplying a current having a waveform as shown in FIG. 5 to the electrodes 30a and 30b, the current is intermittently supplied to the electrodes 30a and 30b in a plurality of steps, and Realized to increase the integrated current amount step by step. That is, in the welding method according to the second embodiment, the step of continuously supplying the current I20 having a constant current amount to the electrodes 30a and 30b is performed a plurality of times with a constant energization stop time t20, and each step Gradually increase the energization time in steps.
図5に示す例では、電流供給ステップを4回実施しており、第1〜第4ステップS1〜S4において、電流量I20を一定に制御する一方、各ステップS1〜S4の通電時間t21〜t24を、t21<t22<t23<t24となるように制御する。例えば、各ステップS1〜S4での通電電流I20が15.5kA一定とされ、通電停止時間t20が167ms一定とされ、各ステップS1〜S4での通電時間t21、t22、t23、t24が、順に167、200ms、233ms、266msに設定される。 In the example shown in FIG. 5, the current supply step is performed four times, and the current amount I20 is controlled to be constant in the first to fourth steps S1 to S4, while the energization times t21 to t24 of each step S1 to S4. Is controlled to satisfy t21 <t22 <t23 <t24. For example, the energization current I20 at each step S1 to S4 is constant at 15.5 kA, the energization stop time t20 is constant at 167 ms, and the energization times t21, t22, t23, and t24 at each step S1 to S4 are 167 in order. , 200 ms, 233 ms, and 266 ms.
この第2実施形態に係る溶接方法においても、断続的に電極30a,30bが通電されつつ、各ステップでの通電時間が徐々に増加されることにより板材10,20の加熱量が段階的に増加される。そのため、アルミニウム系材10が過剰に加熱されるのを回避して、チリの発生、アルミニウム系材の変形、ナゲットの厚みの減少およびアルミニウム系材10の電極への凝着を抑制することができる上に、先のステップでのナゲット形成に伴う材料間の抵抗低下に対抗して材料間の発熱量を確保して通電実施毎にナゲットを適切に拡大させていくことができ接合強度を高めることができる。 Also in the welding method according to the second embodiment, the heating amount of the plate members 10 and 20 is increased stepwise by gradually increasing the energizing time at each step while the electrodes 30a and 30b are energized intermittently. Is done. Therefore, it is possible to avoid excessive heating of the aluminum-based material 10 and to suppress generation of dust, deformation of the aluminum-based material, reduction in nugget thickness, and adhesion of the aluminum-based material 10 to the electrode. On top of that, the resistance between the materials due to the nugget formation in the previous step can be counteracted to ensure the amount of heat generated between the materials, and the nugget can be expanded appropriately each time energization is performed to increase the joint strength. Can do.
次に、第3実施形態に係る溶接方法について説明する。この第3実施形態に係る溶接方法も、電極30a,30bへの具体的な通電方法においてのみ第1実施形態と異なる。そこで、ここでは、この通電方法についてのみ説明する。 Next, a welding method according to the third embodiment will be described. The welding method according to the third embodiment also differs from the first embodiment only in a specific energization method for the electrodes 30a and 30b. Therefore, only this energization method will be described here.
第3実施形態に係る溶接方法では、図6に示すような波形の電流を電極30a,30bに供給することで、電極30a,30bに複数のステップに分けて断続的に電流を供給し、かつ、積算電流量を段階的に増加させることを実現した。すなわち、第3実施形態に係る溶接方法では、電極30a,30bに電流量一定の電流30を一定時間t30連続的に供給するというステップを、所定の通電停止時間を挟んで複数回実施し、かつ、各ステップ間の通電停止時間を徐々に減少させる。 In the welding method according to the third embodiment, by supplying a current having a waveform as shown in FIG. 6 to the electrodes 30a and 30b, the current is intermittently supplied to the electrodes 30a and 30b in a plurality of steps, and Realized to increase the integrated current amount step by step. That is, in the welding method according to the third embodiment, the step of continuously supplying the current 30 with a constant current amount to the electrodes 30a and 30b for a predetermined time t30 is performed a plurality of times with a predetermined energization stop time, and The energization stop time between each step is gradually reduced.
図6に示す例では、電流供給ステップを4回実施しており、第1〜第4ステップS1〜S4において電流量I30および通電時間t30を一定に制御する一方、第1ステップS1と第2ステップS2の間の第1通電停止時間t31と、第2ステップS2と第3ステップS3の間の第2通電停止時間t32と、第3ステップS3と第4ステップS4の間の第3通電停止時間t33とを、t31>t32>t33となるように設定制御する。例えば、各ステップS1〜S4での通電電流量I30が15.5kA、通電時間t30が167ms一定とされ、各通電停止時間t31、t32、t33が、順に167、125ms、83msに設定される。 In the example shown in FIG. 6, the current supply step is performed four times, and the current amount I30 and the energization time t30 are controlled to be constant in the first to fourth steps S1 to S4, while the first step S1 and the second step. The first energization stop time t31 during S2, the second energization stop time t32 between the second step S2 and the third step S3, and the third energization stop time t33 between the third step S3 and the fourth step S4. Are controlled so that t31> t32> t33. For example, the energization current amount I30 in each step S1 to S4 is set to 15.5 kA, the energization time t30 is fixed to 167 ms, and the energization stop times t31, t32, and t33 are set to 167, 125 ms, and 83 ms in this order.
この第3実施形態に係る溶接方法においても、断続的に電極30a,30bが通電されつつ、通電停止時間(板材10,20の冷却時間)が徐々に短くなることで各ステップの通電初期の材料抵抗が徐々に上昇し、その結果、板材10,20の加熱量が段階的に増加される。そのため、アルミニウム系材10が過剰に加熱されるのを回避して、チリの発生、アルミニウム系材の変形、ナゲットの厚みの減少およびアルミニウム系材10の電極への凝着を抑制することができる上に、先のステップでのナゲット形成に伴う材料間の抵抗低下に対抗して材料間の発熱量を確保して通電実施毎にナゲットを適切に拡大させていくことができ接合強度を高めることができる。 Also in the welding method according to the third embodiment, the electrodes 30a and 30b are intermittently energized, and the energization stop time (cooling time of the plate members 10 and 20) is gradually shortened so that the material at the initial energization of each step is performed. The resistance gradually increases, and as a result, the heating amount of the plate members 10 and 20 is increased stepwise. Therefore, it is possible to avoid excessive heating of the aluminum-based material 10 and to suppress generation of dust, deformation of the aluminum-based material, reduction in nugget thickness, and adhesion of the aluminum-based material 10 to the electrode. On top of that, the resistance between the materials due to the nugget formation in the previous step can be counteracted to ensure the amount of heat generated between the materials, and the nugget can be expanded appropriately each time energization is performed to increase the joint strength. Can do.
次に、第4実施形態に係る溶接方法について説明する。 Next, a welding method according to the fourth embodiment will be described.
この第4実施形態に係る溶接方法は、電極30a,30bへの具体的な通電方法は第1〜第3実施形態の何れかと同じで、ステップ毎の電極30a,30bによる加圧力を、ステップが進行するに伴い(ステップ数が増加するに伴い)低くなるようにしたものである。 In the welding method according to the fourth embodiment, the specific energization method to the electrodes 30a and 30b is the same as that of any of the first to third embodiments, and the pressure applied by the electrodes 30a and 30b for each step is determined as follows. As it progresses (as the number of steps increases), it becomes lower.
図7は、第4実施形態に係る溶接方法の通電電流と加圧力との関係を示したタイムチャートである。同図に示すように、この実施形態の通電方法は、上述した第1実施形態の通電方法と同じである。具体的には、一定時間t1の間、電極30a,30bに連続的に電流を供給するというステップS1〜S4を、一定の通電停止時間t2を挟んで複数回実施するとともに、各ステップでの電流量Iを徐々に増加させる。例えば電流量I1、I2、I3、I4は、順に15kA、15.5kA、16kA、16.5kAに設定され、t1とt2は167ms程度に設定される。 FIG. 7 is a time chart showing the relationship between the energization current and the applied pressure in the welding method according to the fourth embodiment. As shown in the figure, the energization method of this embodiment is the same as the energization method of the first embodiment described above. Specifically, steps S1 to S4 of continuously supplying current to the electrodes 30a and 30b for a certain time t1 are performed a plurality of times with a certain energization stop time t2, and the current in each step The amount I is gradually increased. For example, the current amounts I1, I2, I3, and I4 are sequentially set to 15 kA, 15.5 kA, 16 kA, and 16.5 kA, and t1 and t2 are set to about 167 ms.
そして、通電時の電極30a,30bによる板材10,20の加圧力をステップ毎に、詳しくは電極30a,30bに時間t1だけ電流を供給した後、時間t2だけ通電を停止させるというサイクル毎に、一定値ずつ徐々に減少させる。例えばステップS1〜S4の各加圧力P1、P2、P3、P4は、4.9kN、3.92kN、2.94kN、1.96kNに設定される。つまり、ステップ毎に0.98kNずつ加圧力を減少させる。なお、ステップS4の加圧力P4は、この抵抗スポット溶接における初期加圧期間中の圧力として設定される初期加圧力P0と等しく、例えば1.96kNに設定されている。 And, for each cycle in which the pressing force of the plate members 10 and 20 by the electrodes 30a and 30b during energization is supplied for each step, specifically, the current is supplied to the electrodes 30a and 30b for a time t1, and then the energization is stopped for a time t2. Decrease gradually by a certain value. For example, the pressures P1, P2, P3, and P4 in steps S1 to S4 are set to 4.9 kN, 3.92 kN, 2.94 kN, and 1.96 kN. That is, the applied pressure is decreased by 0.98 kN for each step. The pressure P4 in step S4 is equal to the initial pressure P0 set as the pressure during the initial pressurization period in this resistance spot welding, and is set to 1.96 kN, for example.
この第4実施形態に係る溶接方法によれば、ステップの進行に伴い電極30a,30bによる加圧力が一定値ずつ減少することで、当該ステップの進行に伴って板材10,20間の接触抵抗が増加する。そのため、全ステップS1〜S4の加圧力が略一定である第1実施形態の溶接方法に場合に比べると、ステップの進行に伴う各板材10,20の加熱をより良好に行わせることが可能となる。従って、この第4実施形態に係る溶接方法によれば、各ステップS1〜S4でのナゲット形成を効果的に促進させることができ、これにより、より大きなナゲット40を形成して高い接合強度を得ることが可能となる。また、加圧力が一定値ずつ減少することで、アルミニウム系材10の変形を抑制することができるという効果もある。 According to the welding method according to the fourth embodiment, the pressure applied by the electrodes 30a and 30b decreases by a certain value as the step proceeds, so that the contact resistance between the plate members 10 and 20 increases as the step proceeds. To increase. Therefore, compared with the case of the welding method of the first embodiment in which the pressurizing force of all steps S1 to S4 is substantially constant, it is possible to heat the plate members 10 and 20 with the progress of the steps better. Become. Therefore, according to the welding method according to the fourth embodiment, the nugget formation in each of steps S1 to S4 can be effectively promoted, thereby forming a larger nugget 40 and obtaining a high joint strength. It becomes possible. Moreover, there is also an effect that the deformation of the aluminum-based material 10 can be suppressed by decreasing the applied pressure by a certain value.
なお、ここでは、具体的な電極30a,30bに対する通電方法として第1実施形態の通電方法を適用した場合について説明したが、勿論、第2、第3実施形態の通電方法を適用するようにしてもよい。これらの場合も同様の作用効果を奏することができる。 Here, the case where the energization method of the first embodiment is applied as a specific energization method for the electrodes 30a and 30b has been described. Of course, the energization method of the second and third embodiments is applied. Also good. In these cases, similar effects can be obtained.
次に、第5実施形態に係る溶接方法について説明する。 Next, a welding method according to the fifth embodiment will be described.
この第5実施形態に係る溶接方法は、ステップ毎の電極30a,30bによる加圧力を、ステップが進行するに伴い(ステップ数が増加するに伴い)高くなるようにしたものであり、それ以外は、第4実施形態に係る溶接方法と同様である。 In the welding method according to the fifth embodiment, the pressure applied by the electrodes 30a and 30b for each step is increased as the steps progress (as the number of steps increases), otherwise This is the same as the welding method according to the fourth embodiment.
図8は、第5実施形態に係る溶接方法の通電電流と加圧力との関係を示したタイムチャートである。同図に示すように、この実施形態は、通電時の電極30a,30bによる板材10,20の加圧力を一定値ずつ徐々に増加させる。例えばステップS1〜S4の各圧力P1、P2、P3、P4は、1.96kN、2.94kN、3.92kN、4.9kNに設定される。つまり、ステップ毎に0.98kNずつ加圧力を増加させる。 FIG. 8 is a time chart showing the relationship between the energization current and the applied pressure in the welding method according to the fifth embodiment. As shown in the figure, in this embodiment, the pressure applied to the plate members 10, 20 by the electrodes 30a, 30b during energization is gradually increased by a certain value. For example, the pressures P1, P2, P3, and P4 in steps S1 to S4 are set to 1.96 kN, 2.94 kN, 3.92 kN, and 4.9 kN. That is, the pressure is increased by 0.98 kN for each step.
この第5実施形態に係る溶接方法によれば、ステップの進行に伴い電極30a,30bによる板材10,20の加圧力が増加することで、ステップの進行による電流量の上昇に伴い発生し易くなるチリの発生を効果的に押さえ込むことが可能となる。また、材料同士の接触面積を拡大させることが可能となる。そのため、チリの発生を抑制しつつ比較的大きな電流を電極30a,30bに供給して板材10,20を加熱することができ、これにより、ナゲット形成を促進させて高い接合強度を得ることが可能となる。 According to the welding method according to the fifth embodiment, the pressurizing force of the plate members 10 and 20 by the electrodes 30a and 30b increases as the step proceeds, so that it easily occurs as the current amount increases due to the step. It is possible to effectively suppress the generation of dust. In addition, the contact area between the materials can be increased. Therefore, it is possible to heat the plates 10 and 20 by supplying a relatively large current to the electrodes 30a and 30b while suppressing the generation of dust, thereby promoting nugget formation and obtaining high bonding strength. It becomes.
つまり、第4実施形態に係る溶接方法と第5実施形態に係る溶接方法とは、電極30a,30bによる加圧力を徐々に減少させるか、又は増加させるかで方法および作用が異なるが、何れの場合も、結果的にはナゲット形成を促進させて、より高い接合強度を得ることが可能になるという共通の効果を奏することができる。 In other words, the welding method according to the fourth embodiment and the welding method according to the fifth embodiment are different in method and action depending on whether the pressure applied by the electrodes 30a and 30b is gradually decreased or increased. Even in this case, the nugget formation can be promoted as a result, and a common effect that higher bonding strength can be obtained can be achieved.
なお、この第5実施形態では、具体的な電極30a,30bに対する通電方法として第1実施形態の通電方法を適用した場合について説明したが、勿論、第2、第3実施形態の通電方法を適用してもよい。これらの場合も同様の作用効果を奏することができる。 In the fifth embodiment, the case where the energization method of the first embodiment is applied as a specific energization method for the electrodes 30a and 30b has been described. Of course, the energization method of the second and third embodiments is applied. May be. In these cases, similar effects can be obtained.
次に、第1〜第5実施形態に係る溶接方法を用いてアルミニウム系材10と鋼材20とを抵抗スポット溶接した実施例1〜18の溶接結果と、電極30a,30bに電流量一定の電流を連続して所定時間供給することでアルミニウム系材10と鋼材20とを抵抗スポット溶接した比較例1、2の溶接結果とについて、表1、2を用いて説明する。 Next, the welding results of Examples 1 to 18 in which the aluminum-based material 10 and the steel material 20 are resistance spot welded using the welding methods according to the first to fifth embodiments, and the current having a constant current amount to the electrodes 30a and 30b. The welding results of Comparative Examples 1 and 2 in which the aluminum-based material 10 and the steel material 20 are resistance spot-welded by continuously supplying for a predetermined time will be described with reference to Tables 1 and 2.
これら実施例1〜18および比較例1、2では、アルミニウム系材10として、板厚0.9mmの板状のJIS6000系(Al−Mg−Si系合金)材を用い、鋼材20として、板厚0.8mmの亜鉛メッキが施された板状の鋼材を用いた。また、溶接結果として、引張強度TSと、アルミニウム系材10の変形量と、チリの発生状況とを調べた。なお、表1において、引張強度TSにおけるN1、N2は、それぞれ、異なる試験片における値である。 In Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 and 2, a plate-like JIS6000 (Al—Mg—Si alloy) material having a plate thickness of 0.9 mm was used as the aluminum-based material 10, and the plate thickness as the steel material 20. A plate-like steel material plated with 0.8 mm of zinc was used. Further, as a welding result, the tensile strength TS, the deformation amount of the aluminum-based material 10, and the occurrence of dust were examined. In Table 1, N1 and N2 in the tensile strength TS are values in different test pieces, respectively.
まず、表1に従って、第1〜第3実施形態の溶接結果(実施例1〜6)について説明する。実施例1〜6では、図9に示すように、電極に、電流量I_a,I_b,I_c,I_dの電流をそれぞれ、時間t_on_a,t_on_b,t_on_c,t_on_dずつ供給する第1〜第4の電流供給ステップS1〜S4を、それぞれ、通電停止時間t_off_a,t_off_b,t_off_cあけて実施した。各電流供給ステップS1〜S4ではそれぞれ、電極30a,30bにより加圧力P_a、P_b、P_c、P_dで試験片を挟持した。なお、加圧力P_0は、上述した最低加圧力である。表1には、各実施例1〜6について、それぞれ、これら電流量と、通電時間と、通電停止時間の具体的値を示している。実施例1〜3は、通電時間および通電停止時間を一定として各ステップの電流値を段階的に増加させる第1実施形態に係る溶接方法を用いた結果である。実施例4、5は、各ステップの電流値および通電停止時間を一定として各ステップの通電時間を段階的に増加させる第2実施形態に係る溶接方法を用いた際の結果である。実施例6は、第3実施形態に係り、第2ステップの電流値が第1ステップの電流値よりも大きく設定され、その後の各ステップの電流値が一定、すなわち、第2ステップの電流値と同一とされ、各ステップの通電時間が一定で、かつ、各ステップ間の通電停止時間が段階的に減少されるという溶接方法を用いた結果である。なお、表1中では省略されているが、各ステップの加圧力は一定(P_a=P_b=P_c=P_d=P_0)である。 First, according to Table 1, the welding results (Examples 1 to 6) of the first to third embodiments will be described. In the first to sixth embodiments, as illustrated in FIG. 9, first to fourth current supplies for supplying currents I_a, I_b, I_c, and I_d to the electrodes at time t_on_a, t_on_b, t_on_c, and t_on_d, respectively. Steps S1 to S4 were performed with energization stop times t_off_a, t_off_b, and t_off_c, respectively. In each of the current supply steps S1 to S4, the test piece was sandwiched between the electrodes 30a and 30b with the applied pressures P_a, P_b, P_c, and P_d. The applied pressure P_0 is the above-described minimum applied pressure. Table 1 shows specific values of the current amount, energization time, and energization stop time for each of Examples 1 to 6, respectively. Examples 1 to 3 are results of using the welding method according to the first embodiment in which the current value of each step is increased stepwise while the energization time and the energization stop time are constant. Examples 4 and 5 are results when using the welding method according to the second embodiment in which the energization time of each step is increased stepwise while the current value and energization stop time of each step are constant. Example 6 relates to the third embodiment, wherein the current value of the second step is set larger than the current value of the first step, and the current value of each subsequent step is constant, that is, the current value of the second step This is a result of using a welding method in which the energization time of each step is the same, and the energization stop time between each step is reduced stepwise. Although omitted in Table 1, the pressure applied at each step is constant (P_a = P_b = P_c = P_d = P_0).
比較例1、2では、前述のように、また、図10に示すように、電極30a,30bに、電流量I_a一定の電流を連続して時間t_on_a供給した。表1には、比較例1、2について、これら電流値と、通電時間とを示している。 In Comparative Examples 1 and 2, as described above and as shown in FIG. 10, a constant current I_a was continuously supplied to the electrodes 30a and 30b for a time t_on_a. Table 1 shows these current values and energization time for Comparative Examples 1 and 2.
表1に示されるように、17.5kAと比較的高い電流が300msが連続的に供給された比較例2では、アルミニウム系材10の変形量が大きくなった上に、チリが生じ、2.5kN程度と低い引張強度しか得ることができなかった。一方、比較例2よりも供給電流が低く、16.5kAの電流が300ms連続的に供給された比較例1では、チリの発生を回避し、かつ、2.6kN程度の引っ張り強度を得ることができたものの、比較例2と同様に、アルミニウム系材10の変形量は大きく、適正な接合形状を得ることができなかった。 As shown in Table 1, in Comparative Example 2 in which a relatively high current of 17.5 kA was continuously supplied for 300 ms, the amount of deformation of the aluminum-based material 10 was increased and dust was generated. Only a tensile strength as low as about 5 kN could be obtained. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the supply current is lower than that in Comparative Example 2 and a current of 16.5 kA is continuously supplied for 300 ms, generation of dust is avoided and a tensile strength of about 2.6 kN can be obtained. Although it was possible, as in Comparative Example 2, the amount of deformation of the aluminum-based material 10 was large, and an appropriate bonded shape could not be obtained.
これに対して、実施例1〜6では、いずれの例においても、チリの発生を回避し、アルミニウム系材10の変形量を中程度以下に抑えつつ、2.6kN以上の引っ張り強度を得ることができた。特に、第1実施形態に係る比較例1〜3では、チリの発生を回避し、アルミニウム系材10の変形量をわずかな量に抑えつつ、2.9kN以上の高い引っ張り強度を得ることができた。 On the other hand, in Examples 1-6, in any example, generation | occurrence | production of a dust is avoided and the tensile strength of 2.6 kN or more is obtained, suppressing the deformation amount of the aluminum-type material 10 to moderate or less. I was able to. In particular, in Comparative Examples 1 to 3 according to the first embodiment, it is possible to obtain a high tensile strength of 2.9 kN or more while avoiding generation of dust and suppressing the deformation amount of the aluminum-based material 10 to a slight amount. It was.
ここで、図11は、比較例1の接合結果を示した写真であり、図12は、実施例1の接合結果を示した写真であり、これらの写真の領域Aの比較からも、比較例1では、実施例1よりも、アルミニウム系材10の変形量が大きいことがわかる。また、これらの写真から、比較例1におけるアルミニウム系材10の板厚d1が、実施例1における板厚d2よりも小さくなっていることがわかる。さらに、これらの写真から、比較例1では、領域Bにおいて溶融域がアルミニウム系材10の表面まで到達しており、溶融したアルミニウム系材10が電極30aに凝着する状態となっているのに対し、実施例1では、溶融域が表面に達しておらず、適正なナゲットが形成されていることがわかる。 Here, FIG. 11 is a photograph showing the joining result of Comparative Example 1, and FIG. 12 is a photograph showing the joining result of Example 1. From the comparison of region A of these photographs, Comparative Example is also shown. 1 shows that the deformation amount of the aluminum-based material 10 is larger than that of the first embodiment. Further, it can be seen from these photographs that the plate thickness d1 of the aluminum-based material 10 in Comparative Example 1 is smaller than the plate thickness d2 in Example 1. Furthermore, from these photographs, in Comparative Example 1, the melted area reaches the surface of the aluminum-based material 10 in the region B, and the molten aluminum-based material 10 is in a state of adhering to the electrode 30a. On the other hand, in Example 1, it can be seen that the melting region does not reach the surface, and an appropriate nugget is formed.
次に、表2に従って、第4、第5実施形態の溶接結果(実施例7〜18)について説明する。 Next, according to Table 2, the welding results (Examples 7 to 18) of the fourth and fifth embodiments will be described.
表2には、各実施例7〜18について、それぞれ、図7に基づき、電流量、通電時間、通電停止時間、および加圧力の具体的値を示している。 Table 2 shows specific values of the amount of current, the energization time, the energization stop time, and the applied pressure for each of Examples 7 to 18 based on FIG.
実施例7〜12は、通電方法として第1実施形態に係る通電方法を用いた結果であり、実施例13〜16は、通電方法として第2実施形態に係る通電方法を用いた結果であり、実施例17、18は、通電方法として第3実施形態に係る通電方法を用いた結果、具体的には、上記第6実施例と同様に、第2ステップの電流値が第1ステップの電流値よりも大きく設定され、その後の各ステップの電流値が一定、すなわち、第2ステップの電流値と同一とされ、各ステップの通電時間が一定で、かつ、各ステップ間の通電停止時間が段階的に減少される方法を用いた結果である。なお、実施例番号に続くアルファベット「A」は、第4実施形態、つまりステップ毎の加圧力を、ステップが進行するに伴い減少させた実施例であり、「B」は、第5実施形態、つまりステップ毎の加圧力を、ステップが進行するに伴い増加させた実施例である。比較例1、2は、表1と同じである。 Examples 7-12 are the results of using the energization method according to the first embodiment as the energization method, and Examples 13-16 are the results of using the energization method according to the second embodiment as the energization method, In Examples 17 and 18, as a result of using the energization method according to the third embodiment as the energization method, specifically, the current value of the second step is the current value of the first step as in the sixth example. The current value of each step after that is constant, that is, the same as the current value of the second step, the energization time of each step is constant, and the energization stop time between each step is stepwise It is the result of using the method reduced to The alphabet “A” following the example number is the fourth embodiment, that is, an example in which the pressurizing force for each step is decreased as the step proceeds, and “B” is the fifth embodiment, That is, this is an embodiment in which the pressurizing force for each step is increased as the step proceeds. Comparative Examples 1 and 2 are the same as Table 1.
表2に示されるように、実施例7〜18のいずれの例においても、チリの発生を回避し、アルミニウム系材10の変形量を中程度以下に抑えつつ、2.9kN以上の引っ張り強度を得ることができた。そして、実施例7〜12の引っ張りと、これら実施例と通電方法が共通する、表1中の実施例1〜3の引っ張り強度とを比較すると、実施例1〜3が2.89kN以上であるのに対して、実施例7〜12は3.15kN以上であった。同様に、実施例13〜16の引っ張りと、表1中の実施例4,5の引っ張り強度とを比較すると、実施例4,5が2.5kN以上であるのに対して、実施例13〜16は2.9kN以上であった。同様に、実施例17、18の引っ張りと、表1中の実施例6の引っ張り強度とを比較すると、実施例6が2.65kN以上であるのに対して、実施例17,18は2.95kN以上であった。つまり、ステップ毎の加圧力をステップの進行に伴い変化させる実施例7〜18の溶接方法によれば、全ステップの加圧力を略一定とする実施例1〜6の溶接方法と同様の通電方法を用いながらも、当該実施例1〜6の溶接方法に比べて、効果的に接合強度を高めることができた。 As shown in Table 2, in any of Examples 7 to 18, the generation of dust was avoided, and the tensile strength of 2.9 kN or more was suppressed while suppressing the deformation amount of the aluminum-based material 10 to a moderate level or less. I was able to get it. And when the tension of Examples 7 to 12 and the tensile strength of Examples 1 to 3 in Table 1 that are common to these examples and the energization method are compared, Examples 1 to 3 are 2.89 kN or more. On the other hand, Examples 7-12 were 3.15 kN or more. Similarly, when the tensile strengths of Examples 13 to 16 and the tensile strengths of Examples 4 and 5 in Table 1 are compared, Examples 4 and 5 are 2.5 kN or more, while Examples 13 to 16 was 2.9 kN or more. Similarly, when the tensile strength of Examples 17 and 18 is compared with the tensile strength of Example 6 in Table 1, Example 6 is 2.65 kN or more, while Examples 17 and 18 are 2. It was 95 kN or more. That is, according to the welding methods of Examples 7 to 18 in which the pressurizing force for each step is changed as the step proceeds, the energization method similar to the welding method of Examples 1 to 6 in which the pressurizing force of all the steps is made substantially constant. However, compared with the welding method of the said Examples 1-6, it was able to increase joint strength effectively.
以上のように、本発明に係る溶接方法によれば、チリの発生を回避し、かつ、アルミニウム系材10の変形、アルミニウム系材10の板厚の減少、アルミニウム系材10の電極への凝着を抑制しつつ、高い引張強度すなわち接合強度を得ることができる。 As described above, according to the welding method of the present invention, generation of dust is avoided and deformation of the aluminum-based material 10, reduction of the thickness of the aluminum-based material 10, and adhesion of the aluminum-based material 10 to the electrode are performed. High tensile strength, that is, bonding strength can be obtained while suppressing adhesion.
ここで、通電時間、通電停止時間、通電電流量、加圧力、通電ステップ数は前記に限らない。 Here, the energization time, the energization stop time, the energization current amount, the applied pressure, and the number of energization steps are not limited to the above.
ただし、アルミニウム系材10の過剰な加熱を確実に抑制するためには、通電停止時間を長くするのが好ましい。具体的には、通電停止時間を60〜500ms(60Hzにおいて4サイクル〜30サイクル)とすれば、アルミニウム系材10の過剰な加熱に伴うアルミニウム系材10の変形、アルミニウム系材10の厚みの減少、アルミニウム系材10の電極30a,30bへの凝着、チリの発生といった事態を回避して高い生産性を確保することができることが分かっている。 However, in order to reliably suppress excessive heating of the aluminum-based material 10, it is preferable to lengthen the energization stop time. Specifically, if the energization stop time is 60 to 500 ms (4 cycles to 30 cycles at 60 Hz), the aluminum material 10 is deformed due to excessive heating of the aluminum material 10, and the thickness of the aluminum material 10 is reduced. It has been found that high productivity can be ensured by avoiding the situation of adhesion of the aluminum-based material 10 to the electrodes 30a and 30b and generation of dust.
また、アルミニウム系材10の過剰な加熱を確実に抑制するためには、通電電流量をある程度低く抑えるのが好ましい。具体的には、通電電流量を20kA以下、より好ましくは17.5kA以下に抑えれば、アルミニウム系材10の過剰な加熱に伴うアルミニウム系材10の変形等を確実に抑えることができることが分かっている。 Moreover, in order to suppress excessive heating of the aluminum-based material 10 with certainty, it is preferable to suppress the amount of energization current to some extent. Specifically, it is found that if the energization current amount is suppressed to 20 kA or less, more preferably 17.5 kA or less, deformation of the aluminum-based material 10 due to excessive heating of the aluminum-based material 10 can be reliably suppressed. ing.
また、接合強度を確保するためには、電流供給ステップ数を3以上とすることが好ましい。 In order to secure the bonding strength, the number of current supply steps is preferably 3 or more.
また、第4、第5実施形態に関し、上記実施形態では、加圧力を一定値ずつ減少又は増加させているが、加圧力の変化量は必ずしも一定である必要はない。例えばステップ毎の通電時間に対応した変化量をそれぞれ設定するようにしてもよい。 In addition, regarding the fourth and fifth embodiments, in the above-described embodiment, the pressing force is decreased or increased by a constant value, but the amount of change in the pressing force is not necessarily constant. For example, the amount of change corresponding to the energization time for each step may be set.
また、第4、第5実施形態では、各ステップの通電開始時点で加圧力を変化させるようにしているが、加圧力を変化させるタイミングは、通電終了時点や通電停止中であってもよい。 In the fourth and fifth embodiments, the applied pressure is changed at the start of energization of each step. However, the timing of changing the applied pressure may be at the end of energization or during energization stop.
また、本発明は、複数のステップに分けて断続的に、かつ、前記電極に供給された電流量を予め設定された基準期間積算した積算電流量が段階的に増加するように、電極に電流を供給すればよく、その具体的な通電方法は、前記に限らない。例えば、前述の各実施形態に係る通電方法を組み合わせてもよい。 Further, the present invention provides a current to the electrode so that an integrated current amount obtained by integrating the amount of current supplied to the electrode intermittently in a plurality of steps and accumulated in a preset reference period increases stepwise. The specific energization method is not limited to the above. For example, the energization methods according to the above-described embodiments may be combined.
10 アルミニウム系材
20 鋼材
30a,30b 電極
40 ナゲット
R ナゲット径
10 Aluminum material 20 Steel material 30a, 30b Electrode 40 Nugget R Nugget diameter
Claims (4)
各々が通電期間と通電停止期間とを備える複数のステップを順に実行することにより、複数のステップに分けて断続的に前記電極に電流を供給し、
前記複数のステップにおける前記通電期間の各長さを前記実行の順における後のステップほど長くし、かつ、前記複数のステップにおける前記通電停止期間の各長さを一定にすることにより、各ステップの積算電流量を前記実行の順における後のステップほど段階的に増加させることを特徴とする溶接方法。 It is a welding method in which an aluminum-based material made of aluminum or an aluminum alloy and a steel material are sandwiched between a pair of electrodes in a state where they are overlapped with each other, and these materials are resistance spot welded by energizing the electrodes,
By sequentially performing a plurality of steps each having an energization period and an energization stop period , a current is intermittently supplied to the electrodes in a plurality of steps ,
By making each length of the energization period in the plurality of steps longer in later steps in the order of execution, and making each length of the energization stop period in the plurality of steps constant, A welding method , wherein the integrated current amount is increased stepwise as a subsequent step in the order of execution .
各々が通電期間と通電停止期間とを備える複数のステップを順に実行することにより、複数のステップに分けて断続的に前記電極に電流を供給し、
前記複数のステップにおける前記通電期間の各長さを一定にし、かつ、前記複数のステップにおける前記通電停止期間の各長さを前記実行の順における後のステップほど短くすることにより、各ステップの積算電流量を前記実行の順における後のステップほど段階的に増加させることを特徴とする溶接方法。 It is a welding method in which an aluminum-based material made of aluminum or an aluminum alloy and a steel material are sandwiched between a pair of electrodes in a state where they are overlapped with each other, and these materials are resistance spot welded by energizing the electrodes,
By sequentially performing a plurality of steps each having an energization period and an energization stop period, a current is intermittently supplied to the electrodes in a plurality of steps,
By integrating the lengths of the energization periods in the plurality of steps, and shortening the lengths of the energization stop periods in the plurality of steps as the subsequent steps in the execution order, the integration of each step A welding method characterized in that the amount of current is increased stepwise in later steps in the execution order .
前記ステップ毎の前記電極による挟持圧力を、前記ステップが進行するに伴い低くすることを特徴とする溶接方法。 The welding method according to claim 1 or 2 ,
The welding method, wherein the clamping pressure by the electrode at each step is lowered as the step proceeds.
前記ステップ毎の前記電極による挟持圧力を、前記ステップが進行するに伴い高くすることを特徴とする溶接方法。 The welding method according to claim 1 or 2 ,
The welding method, wherein the clamping pressure by the electrode for each step is increased as the step proceeds.
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