JPH084945B2 - 溶接電極の有効寿命延長方法 - Google Patents
溶接電極の有効寿命延長方法Info
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- JPH084945B2 JPH084945B2 JP61271661A JP27166186A JPH084945B2 JP H084945 B2 JPH084945 B2 JP H084945B2 JP 61271661 A JP61271661 A JP 61271661A JP 27166186 A JP27166186 A JP 27166186A JP H084945 B2 JPH084945 B2 JP H084945B2
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0205—Non-consumable electrodes; C-electrodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
- B23K11/18—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded of non-ferrous metals
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
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- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 アルミニウム抵抗溶接のおいては、高電流を銅電極間
に通しながら同時に圧力を該電極により２つまたはそれ
以上の接触しているアルミニウムに加えられる。電気加
熱は、シート界面の加圧点に熔融ナゲットを生じさせ
る。この技術は大量生産に適し、かつ単価を安くするの
でアルミニウム部材を接合する最も有効で実用的な方法
の１つではある。殆どの錬アルミニウムは、熱処理可能
なタイプでも不可能なタイプでも、抵抗溶接ができる。
に通しながら同時に圧力を該電極により２つまたはそれ
以上の接触しているアルミニウムに加えられる。電気加
熱は、シート界面の加圧点に熔融ナゲットを生じさせ
る。この技術は大量生産に適し、かつ単価を安くするの
でアルミニウム部材を接合する最も有効で実用的な方法
の１つではある。殆どの錬アルミニウムは、熱処理可能
なタイプでも不可能なタイプでも、抵抗溶接ができる。
抵抗溶接のうちで最も知られたものは、２つの対向す
る小さい電極の使用を伴なうスポット溶接である。多極
スポツト溶接（多数電極の同時使用）、プロジエクシヨ
ン溶接（加工片上の隆起使用）、シーム溶接（電極は圧
力下で加工片を横断する車輪）のようなローラスポツト
溶接を含む他の関連する技術も知られ且つ用いられてい
る。
る小さい電極の使用を伴なうスポット溶接である。多極
スポツト溶接（多数電極の同時使用）、プロジエクシヨ
ン溶接（加工片上の隆起使用）、シーム溶接（電極は圧
力下で加工片を横断する車輪）のようなローラスポツト
溶接を含む他の関連する技術も知られ且つ用いられてい
る。
本発明は、そればかりではないが、例えば自動車のボ
ディの抵抗スポット溶接を行なう自動量産に関する。色
々な用途について、電極寿命は考慮すべき主な事柄であ
る。アルミニウムとその合金のスポツト溶接に用いられ
る電極の寿命は鋼に用いられるものよりかなり短かい。
さらに、溶接部の品質に関しては、鋼の場合よりもアル
ミニウムの場合に、大きなばらつきがに見出される。こ
れについては２つの大きな理由がある。アルミニウムは
良好な熱と電気の導体（アルミニウムのバルク抵抗は鋼
のバルク抵抗の約1/3でしかない）である。またアルミ
ニウムの表面上の酸化皮膜は電極と加工片との間に高く
且つ可変性の抵抗界面として作用する。従って、典型的
には、軟鋼に関しては予期できる電極寿命は約4000スポ
ツト溶接点であるが、アルミニウムに関しては約400ス
ポツト溶接点と低くなっている。抵抗スポツト溶接の重
要な事柄は、電極と加工片との間（界面抵抗）および加
工片間（溶接または密着抵抗）の電気抵抗である。ナゲ
ットはアンペア数が大きく且つパルスが短い電流によっ
て生じた熱によって密着面に形成される。界面の各種の
抵抗は本方法における制御フアクターであり、高抵抗は
密着面で溶接部を形成するために必要であるが、高い外
部界面抵抗は電極・加工片界面に過熱を生じさせて電極
チツプ面の劣化を伴う可能性がある。圧延仕上げされた
アルミニウム合金はこの問題に悩まされている。同様
に、酸化被覆（特に、アルミニウム・アソシエーシヨン
・インコーポレーテツド・登録の5000シリーズの合金の
場合）は性質上にばらつきがある故に、界面抵抗が変化
し、その結果として、得られる溶接の品質はバラツキが
でてしまう。
ディの抵抗スポット溶接を行なう自動量産に関する。色
々な用途について、電極寿命は考慮すべき主な事柄であ
る。アルミニウムとその合金のスポツト溶接に用いられ
る電極の寿命は鋼に用いられるものよりかなり短かい。
さらに、溶接部の品質に関しては、鋼の場合よりもアル
ミニウムの場合に、大きなばらつきがに見出される。こ
れについては２つの大きな理由がある。アルミニウムは
良好な熱と電気の導体（アルミニウムのバルク抵抗は鋼
のバルク抵抗の約1/3でしかない）である。またアルミ
ニウムの表面上の酸化皮膜は電極と加工片との間に高く
且つ可変性の抵抗界面として作用する。従って、典型的
には、軟鋼に関しては予期できる電極寿命は約4000スポ
ツト溶接点であるが、アルミニウムに関しては約400ス
ポツト溶接点と低くなっている。抵抗スポツト溶接の重
要な事柄は、電極と加工片との間（界面抵抗）および加
工片間（溶接または密着抵抗）の電気抵抗である。ナゲ
ットはアンペア数が大きく且つパルスが短い電流によっ
て生じた熱によって密着面に形成される。界面の各種の
抵抗は本方法における制御フアクターであり、高抵抗は
密着面で溶接部を形成するために必要であるが、高い外
部界面抵抗は電極・加工片界面に過熱を生じさせて電極
チツプ面の劣化を伴う可能性がある。圧延仕上げされた
アルミニウム合金はこの問題に悩まされている。同様
に、酸化被覆（特に、アルミニウム・アソシエーシヨン
・インコーポレーテツド・登録の5000シリーズの合金の
場合）は性質上にばらつきがある故に、界面抵抗が変化
し、その結果として、得られる溶接の品質はバラツキが
でてしまう。
異なる表面抵抗すなわち低界面抵抗と高密着抵抗とを
もったアルミニウム合金を製造する提案がこれまでにな
されてきた。この提案は、外表面を研磨し、外表面をア
ーク洗浄し、（米国特許第3278720号）、且つ、界面と
密着面（米国特許第153149号）上での異なった厚さの陽
極酸化皮膜を生長させることからなっている。これらの
方法は電極の寿命を長くはさせるが、自動量産稼動には
実用的ではない。
もったアルミニウム合金を製造する提案がこれまでにな
されてきた。この提案は、外表面を研磨し、外表面をア
ーク洗浄し、（米国特許第3278720号）、且つ、界面と
密着面（米国特許第153149号）上での異なった厚さの陽
極酸化皮膜を生長させることからなっている。これらの
方法は電極の寿命を長くはさせるが、自動量産稼動には
実用的ではない。
電極寿命向上の他の提案は英国特許第1554297号に記
載されている、この提案は電極面を２つのやり方で処理
している。第１は、表面をシヨツトピーニングして比較
的鋭い隆起によって隔てられた多くの細かい凹みを設け
る。その後、粗面にはニツケル、ベリリウム、コバル
ト、鉄またこれらの高熔融合金からなるコーテイングが
形成される。前述した英国特許は、２つの処理は相乗的
に作用をもたらすものであり、ショットピーニング処理
それ自体が電極寿命を顕著に向上させることはないこと
を教示している。
載されている、この提案は電極面を２つのやり方で処理
している。第１は、表面をシヨツトピーニングして比較
的鋭い隆起によって隔てられた多くの細かい凹みを設け
る。その後、粗面にはニツケル、ベリリウム、コバル
ト、鉄またこれらの高熔融合金からなるコーテイングが
形成される。前述した英国特許は、２つの処理は相乗的
に作用をもたらすものであり、ショットピーニング処理
それ自体が電極寿命を顕著に向上させることはないこと
を教示している。
溶接品質が悪くなり始めると、電極は溶接機器から取
外されて、別の場所で補修される。在来の銅基合金電極
にあっては、補修は、電極間に、適正な半径のカツター
または研磨デイスクをおいてそれを使用して行うだけで
ある。英国特許第1554297号に記載されているような被
覆された電極にあっては、補修は時間がかかりまた高く
つく再被膜を必要とする。更に、初期被膜電極も高くつ
いてしまう。
外されて、別の場所で補修される。在来の銅基合金電極
にあっては、補修は、電極間に、適正な半径のカツター
または研磨デイスクをおいてそれを使用して行うだけで
ある。英国特許第1554297号に記載されているような被
覆された電極にあっては、補修は時間がかかりまた高く
つく再被膜を必要とする。更に、初期被膜電極も高くつ
いてしまう。
英国特許第2139540号にはアルミニウムシートを予処
理して少なくとも５重量％のクロムを含有している表面
層を形成し、予処理されたシートから部材を形成し、接
着剤を部材に塗布し、これらを所望の構造に形成し、部
材をスポツト溶接して構造にグリーン強度を与え、接着
剤を硬化させる工程を含むアルミニウム部材の構造を組
立てる方法が開示されている。スポツト溶接と接着剤接
合の組合わせ技術は溶接接合として知られている。予処
理の目的は、接着性接合部の耐久性を改良することにあ
る。スポツト溶接の詳細は省略する。
理して少なくとも５重量％のクロムを含有している表面
層を形成し、予処理されたシートから部材を形成し、接
着剤を部材に塗布し、これらを所望の構造に形成し、部
材をスポツト溶接して構造にグリーン強度を与え、接着
剤を硬化させる工程を含むアルミニウム部材の構造を組
立てる方法が開示されている。スポツト溶接と接着剤接
合の組合わせ技術は溶接接合として知られている。予処
理の目的は、接着性接合部の耐久性を改良することにあ
る。スポツト溶接の詳細は省略する。
本発明によれば、アルミニウム加工片の抵抗溶接にお
ける溶接電極の有効寿命は以下の工程の組合わせによっ
て向上される。すなわち（ａ）電極チツプ上に相面を形
成する工程と、（ｂ）所望の溶接位置でアルミニウム加
工片の表面に強接着性無機・非金属コーテイングを人為
的に施して与る工程との組み合わせである。そして、更
に、（ｃ）初期溶接設定のナゲット直径を最小限許容ナ
ゲット直径より15％増し以下になるようにする工程を任
意的に含む。
ける溶接電極の有効寿命は以下の工程の組合わせによっ
て向上される。すなわち（ａ）電極チツプ上に相面を形
成する工程と、（ｂ）所望の溶接位置でアルミニウム加
工片の表面に強接着性無機・非金属コーテイングを人為
的に施して与る工程との組み合わせである。そして、更
に、（ｃ）初期溶接設定のナゲット直径を最小限許容ナ
ゲット直径より15％増し以下になるようにする工程を任
意的に含む。
これらの特徴は相乗作用をもたらして単に１つの特徴
によって達成されるものよりも長い電極寿命を享受でき
る。
によって達成されるものよりも長い電極寿命を享受でき
る。
「アルミニウム」なる語は、純金属のみながらAl富合
金、アルミニウム・アソシエーシヨン・インコーポレー
テツド（Aluminium Association Inc.以下単にアルミ
ニウム・アソシエーシヨンと言う）登録の2000、5000、
6000シリーズのような車輛構造に向けられるたぐいのも
のを意味するものとして用いられる。スポツト溶接用金
属はおおむね0.6〜3.2mmの厚さ、最も一般的には0.9〜
2.0mmの厚さである。
金、アルミニウム・アソシエーシヨン・インコーポレー
テツド（Aluminium Association Inc.以下単にアルミ
ニウム・アソシエーシヨンと言う）登録の2000、5000、
6000シリーズのような車輛構造に向けられるたぐいのも
のを意味するものとして用いられる。スポツト溶接用金
属はおおむね0.6〜3.2mmの厚さ、最も一般的には0.9〜
2.0mmの厚さである。
電極の粗面化は凹凸を生じる。学理に拘束されるわけ
ではないが凸部はアルミニウム加工片の表面の絶縁層を
破壊するだけの鋭さがあり、それ故電極からアルミニウ
ム全体に流れる電流に対し、より多くの接触点を形成す
るものと思われる。粗面化は砂吹きによって都合よく達
成される。凹凸の尺度は重要で砂吹きに用いられる材料
の粒度および材料を表面に射出する圧力を適切に選定す
ることによって調整される。パソメータで測定され、か
つ平均凹凸深さRzである平均最高・最低高さ（DIN 476
8 第2,3,3項）として規定された粗面は望ましくは少な
くとも10ミクロンで、より好ましくは12〜13ミクロンで
ある。この種の粗面を達成するのに必要な条件は当該技
術の熟練の範囲内にある。
ではないが凸部はアルミニウム加工片の表面の絶縁層を
破壊するだけの鋭さがあり、それ故電極からアルミニウ
ム全体に流れる電流に対し、より多くの接触点を形成す
るものと思われる。粗面化は砂吹きによって都合よく達
成される。凹凸の尺度は重要で砂吹きに用いられる材料
の粒度および材料を表面に射出する圧力を適切に選定す
ることによって調整される。パソメータで測定され、か
つ平均凹凸深さRzである平均最高・最低高さ（DIN 476
8 第2,3,3項）として規定された粗面は望ましくは少な
くとも10ミクロンで、より好ましくは12〜13ミクロンで
ある。この種の粗面を達成するのに必要な条件は当該技
術の熟練の範囲内にある。
在来の抵抗スポツト溶接電極は大部分を銅が占めてい
る合金から作られる。本発明の利点は、粗面化後も、そ
の他の金属又は合金のコーテイングを必要とせずに電極
としてを使用できることにある。
る合金から作られる。本発明の利点は、粗面化後も、そ
の他の金属又は合金のコーテイングを必要とせずに電極
としてを使用できることにある。
スポツト溶接で良好な結果をもたらすには、最小限許
容ナゲット直径というものがあり、この直径は金属の厚
みが増大したときには大きくなることがよく知られてい
る。設定条件下、在来の電極材によって形成されたナゲ
ット直径は、時間の経過により減少し、最後には、直径
があまりに小さくなって電極を交換しなければならなく
なる。これを相補うために約20％だけ大きくされたナゲ
ットを最初に形成するよう設備の設定（equipment set
−up）を行なうことがこれまでのやり方である。例えば
アルミニウム・アソシエーシヨンT10記載文書にはその1
0項に次のような数字が挙げられている。
容ナゲット直径というものがあり、この直径は金属の厚
みが増大したときには大きくなることがよく知られてい
る。設定条件下、在来の電極材によって形成されたナゲ
ット直径は、時間の経過により減少し、最後には、直径
があまりに小さくなって電極を交換しなければならなく
なる。これを相補うために約20％だけ大きくされたナゲ
ットを最初に形成するよう設備の設定（equipment set
−up）を行なうことがこれまでのやり方である。例えば
アルミニウム・アソシエーシヨンT10記載文書にはその1
0項に次のような数字が挙げられている。
しかし、電極直径が大きいと溶接電流が増大し、その
結果電極稼動寿命が短くなってしまう。
結果電極稼動寿命が短くなってしまう。
本発明に基づいて粗面電極を用いると、設定条件のも
とに電極対によって形成されたナゲット直径は経時とと
もに大きくなり、最終的な電極破損に至る前に再び減少
を開始するのみという予期しない発見があった。この理
由は粗面化された電極チツプは使用につれてだんだんと
平たくのびて拡がってしまうからである。理由がなんで
あろうと、この予期しない発見によって溶接設備に顕著
な経済性の向上をもたらした。初期ナゲット直径は最低
許容直径の15％増し以下になるように、またしばしば５
〜10％までにされる。実際上のこの変化は溶接電流の要
求を減じ、かつまた電極稼動寿命を向上させる。
とに電極対によって形成されたナゲット直径は経時とと
もに大きくなり、最終的な電極破損に至る前に再び減少
を開始するのみという予期しない発見があった。この理
由は粗面化された電極チツプは使用につれてだんだんと
平たくのびて拡がってしまうからである。理由がなんで
あろうと、この予期しない発見によって溶接設備に顕著
な経済性の向上をもたらした。初期ナゲット直径は最低
許容直径の15％増し以下になるように、またしばしば５
〜10％までにされる。実際上のこの変化は溶接電流の要
求を減じ、かつまた電極稼動寿命を向上させる。
本発明の他の特徴は、アルミニウム加工片の表面には
強接着性のコーテイングが人為的に施されることであ
る。本発明は等しく調和した均一な界面抵抗をもったア
ルミニウム表面の使用を可能にする。アルミニウム表面
は中間の界面抵抗を与える程度に前処理される。前述し
たように、あまりに高い表面抵抗は電極チップの急速な
劣化を招く。他方、密着面での抵抗がずっと低ければ、
適切なナゲットと強力な熔着部を生じさせるには不十分
な熱しか典型的な溶接電流では発生できない。
強接着性のコーテイングが人為的に施されることであ
る。本発明は等しく調和した均一な界面抵抗をもったア
ルミニウム表面の使用を可能にする。アルミニウム表面
は中間の界面抵抗を与える程度に前処理される。前述し
たように、あまりに高い表面抵抗は電極チップの急速な
劣化を招く。他方、密着面での抵抗がずっと低ければ、
適切なナゲットと強力な熔着部を生じさせるには不十分
な熱しか典型的な溶接電流では発生できない。
コーテイングの重量は、0.01〜1.0g/m2、望ましくは
0.03〜0.2g/m2がよい。コーテイングは各種の前処理に
よって形成することができる。
0.03〜0.2g/m2がよい。コーテイングは各種の前処理に
よって形成することができる。
１つの適当な前処理はボンダーライト735（Bonderite
登録商標）で、ペアリーン・ケミカル・サービス・リミ
テッド（Pyrene Chemical Service Ltd.）から市販
されているものによって行われる。表面層はアルミニウ
ム化成被膜表面に近接して存在する少量の酸化クロムと
沸化アルミニウムをもった水和燐酸クロムから実質的に
なっているものとされている。得策とされる工程順序は
吹付け酸洗浄、吹付け水洗、化成被膜の吹付け塗布、吹
付け水洗、熱風乾燥である。
登録商標）で、ペアリーン・ケミカル・サービス・リミ
テッド（Pyrene Chemical Service Ltd.）から市販
されているものによって行われる。表面層はアルミニウ
ム化成被膜表面に近接して存在する少量の酸化クロムと
沸化アルミニウムをもった水和燐酸クロムから実質的に
なっているものとされている。得策とされる工程順序は
吹付け酸洗浄、吹付け水洗、化成被膜の吹付け塗布、吹
付け水洗、熱風乾燥である。
他の前処理はアコメツトＣ（Accomet登録商標）のも
とにオールブライト・アンド・ウイルソン・リミテッド
（Albright ＆ Wilson Limied）によって市販されて
いるものによって行われる。これは非洗浄処理で反作用
せず、かつ事後洗浄のいらないクロム酸基コーテイング
のローラ塗布を伴なうのでコイル被膜の目的には殊に向
いている。これは、必要とする廃液処理を最小限にとど
め、制御するのに工程を比較的簡単なものとする。得策
とされる工程順序は吹付け酸洗浄、吹付け水洗、アコメ
ツトＣのローラ被膜による塗布および乾燥である。
とにオールブライト・アンド・ウイルソン・リミテッド
（Albright ＆ Wilson Limied）によって市販されて
いるものによって行われる。これは非洗浄処理で反作用
せず、かつ事後洗浄のいらないクロム酸基コーテイング
のローラ塗布を伴なうのでコイル被膜の目的には殊に向
いている。これは、必要とする廃液処理を最小限にとど
め、制御するのに工程を比較的簡単なものとする。得策
とされる工程順序は吹付け酸洗浄、吹付け水洗、アコメ
ツトＣのローラ被膜による塗布および乾燥である。
別の適当な前処理には、アロダイン（Alodine登録商
標）のもとにインペリアル・ケミカル・インダストリー
ズ（ICIplc）から市販されているような選択的クロム酸
・燐酸コーテイングがある。さらに適当なものには陽極
処理例えば熱硫酸（英国特許第1235661号）中の交流陽
陽酸化法や英国特許第2139540号に述べられた各種の処
理がある。
標）のもとにインペリアル・ケミカル・インダストリー
ズ（ICIplc）から市販されているような選択的クロム酸
・燐酸コーテイングがある。さらに適当なものには陽極
処理例えば熱硫酸（英国特許第1235661号）中の交流陽
陽酸化法や英国特許第2139540号に述べられた各種の処
理がある。
ペンキやラッカーのような有機コーテイングは強力に
接着せず適当ではない。
接着せず適当ではない。
後述する実施例には、本発明の多くの特徴が100倍ま
たはそれ以上まで電極有効寿命を向上させるために組合
わせたものが示される。この実施例には広範囲の電極粗
面化と加工片の各種のコーテイングによって電極寿命は
2000溶接点以上に向上する。電極を変えることのないこ
の2000という好結果の溶接点の数は、典型的な生産ライ
ンの一交代当たりに行われる溶接点の数である。交代と
交代の間における電極の変更、補修には何ら費用を要し
ない。電極寿命は全抵抗溶接接合工程における唯一のフ
アクターであるので考えられる最高の電極寿命の原因に
なる処理以外の表面処理は最低の用件である2000という
好結果の溶接点を満たすものであるならば他の理由でも
好ましい。例えば溶接接合については、超接着接合耐久
性を与える処理は例外的に高い電極寿命を与えるものよ
りもましてある。
たはそれ以上まで電極有効寿命を向上させるために組合
わせたものが示される。この実施例には広範囲の電極粗
面化と加工片の各種のコーテイングによって電極寿命は
2000溶接点以上に向上する。電極を変えることのないこ
の2000という好結果の溶接点の数は、典型的な生産ライ
ンの一交代当たりに行われる溶接点の数である。交代と
交代の間における電極の変更、補修には何ら費用を要し
ない。電極寿命は全抵抗溶接接合工程における唯一のフ
アクターであるので考えられる最高の電極寿命の原因に
なる処理以外の表面処理は最低の用件である2000という
好結果の溶接点を満たすものであるならば他の理由でも
好ましい。例えば溶接接合については、超接着接合耐久
性を与える処理は例外的に高い電極寿命を与えるものよ
りもましてある。
実施例 実験を通じスポツト溶接機はIC使用の電子制御装置付
きの75KVA足踏式溶接機であった。溶接順序はナゲット
直径がアルミニウム・アソシエーシヨンT10の記録文書
（抵抗スポット溶接自動車用シートのガイドライン）に
より要求される最低の線を超えるように設定された。溶
接順序は次の通りであった。
きの75KVA足踏式溶接機であった。溶接順序はナゲット
直径がアルミニウム・アソシエーシヨンT10の記録文書
（抵抗スポット溶接自動車用シートのガイドライン）に
より要求される最低の線を超えるように設定された。溶
接順序は次の通りであった。
スクイズ＝20サイクル 初圧＝40サイクル 溶接＝３サイクル 溶接加熱時間＝３サイクル 加圧遅れ＝1.5サイクル 急冷＝３サイクル ホールド＝５サイクル オフ＝20サイクル 電流＝19キロアンペア（RMS） 電極接近速度＝26mm/秒 溶接荷重＝2.35KN（520lbs） 加圧荷重＝4.0KN（880lbs） 設定直径＝3.8mmナゲット直径 （0.875mmゲージ（厚さ）シートについて） 電極＝76mm半径の電極（Cu−Cr合金） 片の寸法＝25×1000mm 溶接間隔＝25mm 溶接速度＝30溶接点／分 片送給＝手動 電極寿命は、設定溶接条件下で電極手入れや変更を必
要とすることなく１組の電極をつくれら溶接点の数とし
た。スポット溶接部のおのおのについて検査した。テス
トは下記の条件がいずれかでも満たされたとき終了し
た。
要とすることなく１組の電極をつくれら溶接点の数とし
た。スポット溶接部のおのおのについて検査した。テス
トは下記の条件がいずれかでも満たされたとき終了し
た。
1.40スポット溶接部を一単位として４つまたはそれ以上
の単位の溶接部のはく離が生じたとき。
の単位の溶接部のはく離が生じたとき。
2.平均ナゲット直径がアルミニウム・アソシエーシヨン
T10の記録文書に記載された最低値（すなわち3.6mm以
下）以下になったとき。
T10の記録文書に記載された最低値（すなわち3.6mm以
下）以下になったとき。
3.平均の単一スポットせん断強度が、アルミニウム・ア
ソシエーシヨンT10記録文書に記載された最低値より下
になったとき。
ソシエーシヨンT10記録文書に記載された最低値より下
になったとき。
4.溶接中にシートに穴があいたとき。
5.電極がシートからプラグを引抜いたとき。
実施例１ ０テンパー（完全焼鈍）され0.875mmのゲージ（厚
さ）をもったAA5251合金を用いた。シートは前処理アコ
メットＣ（４％溶液）、すなわち、ノーリンスのクロム
酸基コーテイングでコイル前処理した。前処理材料の抵
抗は、界面抵抗に対し59ミクロオーム、密着抵抗に対し
26ミリオームとして測定された。比較のために、同じ組
成の合金のシートを圧延仕上げしたものも用いた。
さ）をもったAA5251合金を用いた。シートは前処理アコ
メットＣ（４％溶液）、すなわち、ノーリンスのクロム
酸基コーテイングでコイル前処理した。前処理材料の抵
抗は、界面抵抗に対し59ミクロオーム、密着抵抗に対し
26ミリオームとして測定された。比較のために、同じ組
成の合金のシートを圧延仕上げしたものも用いた。
５つの種類の電極粗面を検討するために、メーカーか
ら入手した新しい「製造したまま」の電極に対して、４
つの異なった表面条件下でシヨツトブラストを施した。
電極の表面、電極寿命および破損数の関係は表１に示さ
れる通りであった。比較のために圧延仕上げしたAA5251
合金シートについての値も示した。
ら入手した新しい「製造したまま」の電極に対して、４
つの異なった表面条件下でシヨツトブラストを施した。
電極の表面、電極寿命および破損数の関係は表１に示さ
れる通りであった。比較のために圧延仕上げしたAA5251
合金シートについての値も示した。
前処理シートを用いることから増大した電極寿命は、
シートが最適粗面である場合に得られることが明らかに
示されている。稼動中を通じての、スポツトのせん断強
さは、大体、1400〜1600ニュートン（320〜360lbs）／
スポツトであった。これはアルミニウム・アソシエーシ
ヨンT10記録文書開示のものよりずっと高かった。溶接
品質は優れており、放出物（expulsion）は殆ど若しく
は全くみられなかった。
シートが最適粗面である場合に得られることが明らかに
示されている。稼動中を通じての、スポツトのせん断強
さは、大体、1400〜1600ニュートン（320〜360lbs）／
スポツトであった。これはアルミニウム・アソシエーシ
ヨンT10記録文書開示のものよりずっと高かった。溶接
品質は優れており、放出物（expulsion）は殆ど若しく
は全くみられなかった。
これらの実施例から得られた重要な結論は、ナゲット
直径が経時とともに増えるということである。電極寿命
テストの開始に当たっては、一般には、最小限許容ナゲ
ット直径より大きいナゲット直径を選択し、テスト中も
ナゲット直径は徐々に最小値まで下がっていく。しか
し、同じスポツト溶接条件を採用したにもかかわらず、
本実施例は、ナゲツト寸法の増加と同時に電極表面が先
ず平たくされることを示した。例えば、前述のテストで
は初期ナゲツト直径は3.8mm、3.6mmの最低許容直径より
もわずかに約５％大きいものが選ばれた。これは徐々に
4.2mmまで上がり、破損直前まで、残りの寿命期間は一
定のままであった。この効果は、電極のピツクアツプが
ないことと電極平坦化とが相俟ったために得られたもの
である。
直径が経時とともに増えるということである。電極寿命
テストの開始に当たっては、一般には、最小限許容ナゲ
ット直径より大きいナゲット直径を選択し、テスト中も
ナゲット直径は徐々に最小値まで下がっていく。しか
し、同じスポツト溶接条件を採用したにもかかわらず、
本実施例は、ナゲツト寸法の増加と同時に電極表面が先
ず平たくされることを示した。例えば、前述のテストで
は初期ナゲツト直径は3.8mm、3.6mmの最低許容直径より
もわずかに約５％大きいものが選ばれた。これは徐々に
4.2mmまで上がり、破損直前まで、残りの寿命期間は一
定のままであった。この効果は、電極のピツクアツプが
ないことと電極平坦化とが相俟ったために得られたもの
である。
実施例２ 従前の調査では、ボンダーライト735（水和燐酸クロ
ムコーテイング）はアコメツトＣよりも長い電極寿命を
享受できることが示された。これは実施例１ものと同じ
0.1g/m2のボンダーライト735で被覆した5251合金で電極
仕上げしたものを用いた表２の記載例に反映される。実
験中のスポツト溶接部の品質はアコメツトＣについて述
べたものと同じく優れたものであった。電極寿命に対す
る電極粗面の効果はアコメツトＣについての前実施例と
同じである。最高の性能は、「粗」電極を用いた場合に
得られたものであり、そのときに20,297の電極寿命が達
成された。破損数は515、すなわち2.5％であった。
ムコーテイング）はアコメツトＣよりも長い電極寿命を
享受できることが示された。これは実施例１ものと同じ
0.1g/m2のボンダーライト735で被覆した5251合金で電極
仕上げしたものを用いた表２の記載例に反映される。実
験中のスポツト溶接部の品質はアコメツトＣについて述
べたものと同じく優れたものであった。電極寿命に対す
る電極粗面の効果はアコメツトＣについての前実施例と
同じである。最高の性能は、「粗」電極を用いた場合に
得られたものであり、そのときに20,297の電極寿命が達
成された。破損数は515、すなわち2.5％であった。
ボンダーライト735の被膜重量を0.2g/m2とより増大さ
せた場合も、「中間（medium）」仕上げの電極を用いて
テストした。この場合の電極寿命は1208であった。被覆
重量をより小さいものにしたときの電極寿命が13,748で
あることから、界面抵抗も密着抵抗もより高くなったこ
とが実証される。
せた場合も、「中間（medium）」仕上げの電極を用いて
テストした。この場合の電極寿命は1208であった。被覆
重量をより小さいものにしたときの電極寿命が13,748で
あることから、界面抵抗も密着抵抗もより高くなったこ
とが実証される。
実施例３ 55℃、600A/m2で５秒間、10％の燐酸に陽極酸化した
２つのAA2521合金シートがこの実験に用いられた。シー
トＩ）については交流が用いられて酸化陽極被覆は40mm
厚さとした。シートII）については直流が用いられて酸
化陽極被覆は70mm厚さとした。２つのシートは実施例１
に述べたような粗面仕上げの電極を用いてスポツト溶接
を行った。
２つのAA2521合金シートがこの実験に用いられた。シー
トＩ）については交流が用いられて酸化陽極被覆は40mm
厚さとした。シートII）については直流が用いられて酸
化陽極被覆は70mm厚さとした。２つのシートは実施例１
に述べたような粗面仕上げの電極を用いてスポツト溶接
を行った。
シートＩ）についての電極寿命は1800溶接点で破損率
は４％であった。
は４％であった。
シートII）について電極寿命は第１の破損前の2300溶
接点を含めて5300溶接点で破損率は0.5％であった。
接点を含めて5300溶接点で破損率は0.5％であった。
実施例４ この実験は電極寿命上での潤滑剤の効果を示すために
行った。これは外来の潤滑剤が、多くの状況、例えばス
ポツト溶接が行なわれる自動車生産ラインにおいて存在
するので重要なことである。
行った。これは外来の潤滑剤が、多くの状況、例えばス
ポツト溶接が行なわれる自動車生産ラインにおいて存在
するので重要なことである。
実験条件は実施例１についてはおおむね述べたような
ものであった。AA5251合金シートが４％のアコメットＣ
でコイル前処理された。MA10潤滑剤が前処理されたコイ
ルに塗布された。種々の電極でスポツト溶接すると下記
の結果が得られた。
ものであった。AA5251合金シートが４％のアコメットＣ
でコイル前処理された。MA10潤滑剤が前処理されたコイ
ルに塗布された。種々の電極でスポツト溶接すると下記
の結果が得られた。
これらの結果はスポツト溶接を残存プレス潤滑剤の存
在下で行ってもよいことを示している。
在下で行ってもよいことを示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター・マイケル・ブリヴァント−クラ ーク イギリス国グレート・キングスヒル，フェ アー・フィールド 11 (56)参考文献 特開 昭52−36537（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−159986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−27787（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】アルミニウム加工片抵抗溶接における溶接
電極の有効寿命延長方法であって、 （ａ）電極チップ上に粗面を形成し、かつ （ｂ）所望の溶接位置でアルミニウム加工片の表面に高
接着性無機・非金属コーテイングを人為的に施して与え
る ことにより有効寿命を延長する方法。 - 【請求項２】抵抗溶接は抵抗スポット溶接である特許請
求の範囲第１項記載の有効寿命延長方法。 - 【請求項３】初期溶接開始時におけるナゲット直径は、
最小限許容ナゲット直径の15％増し以下になるようにさ
れている特許請求の範囲第２項記載の有効寿命延長方
法。 - 【請求項４】電極は少なくとも10ミクロンの平均凹凸深
さRzをもった銅基合金でできている特許請求の範囲第１
項から第３項までいずれか１項に記載の有効寿命延長方
法。 - 【請求項５】平均凹凸深さが12〜30ミクロンである特許
請求の範囲第４項に記載の有効寿命延長方法。 - 【請求項６】接着性コーテイングを乾燥重量基準で0.01
〜1.0g/m2だけ施す特許請求の範囲第１項から第５項ま
でいずれか１項に記載の有効寿命延長方法。 - 【請求項７】接着性コーテイングを乾燥重量基準で0.03
〜0.2g/m2だけ施す特許請求の範囲第６項に記載の有効
寿命延長方法。 - 【請求項８】接着性コーテイングを両加工片の全表面に
均一に施す特許請求の範囲第１項から第７項までいずれ
か１項に記載の有効寿命延長方法。 - 【請求項９】接着性コーテイングは少なくとも５重量％
のクロムを含有している特許請求の範囲第１項から第８
項までいずれか１項に記載の有効寿命延長方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB858528049A GB8528049D0 (en) | 1985-11-14 | 1985-11-14 | Resistance welding of aluminium |
| GB8528049 | 1985-11-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62156085A JPS62156085A (ja) | 1987-07-11 |
| JPH084945B2 true JPH084945B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
ID=10588202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61271661A Expired - Fee Related JPH084945B2 (ja) | 1985-11-14 | 1986-11-14 | 溶接電極の有効寿命延長方法 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4972047A (ja) |
| EP (1) | EP0226317B1 (ja) |
| JP (1) | JPH084945B2 (ja) |
| KR (1) | KR870004776A (ja) |
| CN (1) | CN1007327B (ja) |
| AU (1) | AU596816B2 (ja) |
| BR (1) | BR8605609A (ja) |
| CA (1) | CA1266513A (ja) |
| DE (1) | DE3676796D1 (ja) |
| ES (1) | ES2020188B3 (ja) |
| GB (1) | GB8528049D0 (ja) |
| IN (1) | IN173081B (ja) |
| MY (1) | MY101057A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IN172409B (ja) * | 1987-05-13 | 1993-07-17 | Alcan Int Ltd | |
| DE4217617A1 (de) * | 1991-05-27 | 1992-12-03 | Sumitomo Light Metal Ind | Elektrode fuer das punktschweissen |
| US5304769A (en) * | 1991-06-27 | 1994-04-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Electrode for resistance welding |
| JP2575577B2 (ja) * | 1992-12-28 | 1997-01-29 | 住友軽金属工業株式会社 | アルミニウム合金のスポット溶接方法 |
| US6403913B1 (en) * | 2000-04-25 | 2002-06-11 | Alcoa Inc. | Electrode geometry design for optimized aluminum resistance spot welding |
| JP3650928B2 (ja) * | 2000-05-26 | 2005-05-25 | 株式会社キョクトー | ドレッサー装置 |
| CA2448753A1 (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-05 | Texas Tech University Health Sciences Center | Surface roughness quantification of pharmaceutical, herbal, nutritional dosage forms and cosmetic preparations |
| CN1242866C (zh) * | 2001-08-23 | 2006-02-22 | 株式会社神户制钢所 | 未电镀的mag焊接用固体线材 |
| KR100436487B1 (ko) * | 2002-03-04 | 2004-06-22 | 고려용접봉 주식회사 | 탄산가스 아크용접용 무도금 솔리드와이어 |
| DE10215285A1 (de) * | 2002-04-07 | 2003-10-16 | Christian Erker | Sitzschale mit Neigungs-Konturkoppelungsmechanismus |
| US6861609B2 (en) * | 2003-07-01 | 2005-03-01 | General Motors Corporation | Welding electrode for aluminum sheets |
| US7249482B2 (en) * | 2004-03-23 | 2007-07-31 | General Motors Corporation | Electrode texturing tool and method of use thereof |
| US7718918B2 (en) * | 2005-12-09 | 2010-05-18 | Alcoa Inc | Production or assembly line method of spot welding |
| US7432466B2 (en) * | 2005-12-09 | 2008-10-07 | Alcoa Inc. | Method of electrical resistance spot welding |
| AT503193B1 (de) * | 2006-02-08 | 2007-10-15 | Fronius Int Gmbh | Band zum schutz der elektroden einer punktschweisszange |
| US20080041922A1 (en) * | 2006-07-13 | 2008-02-21 | Mariana G Forrest | Hybrid Resistance/Ultrasonic Welding System and Method |
| US8350179B2 (en) * | 2009-10-26 | 2013-01-08 | GM Global Technology Operations LLC | Application of surface relief to spot welding electrodes |
| US8523045B2 (en) * | 2011-04-29 | 2013-09-03 | GM Global Technology Operations LLC | Method of joining copper conductors |
| EP2851152B1 (en) * | 2012-05-18 | 2018-04-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Spot welding device and spot welding method |
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