JP2007326125A - 高導電性被溶接物及びその抵抗溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】溶接電流を通電することにより他の金属部材と抵抗溶接される高導電性被溶接物W1において、前記高導電性被溶接物W1は、その高導電性被溶接物W1の接合面から突出する第1のプロジェクションP1と該第1のプロジェクションP1の接合面側の一部分から突出する第2のプロジェクションP2とからなる上下2段構造のプロジェクションを有し、前記第2のプロジェクションP2の接合面の面積は、所望の接合強度を得るのには小さいが、溶接時に印加される加圧力に対して圧潰し難い大きさであること。
【選択図】 図1
Description
図1によって本発明に係る被溶接物の実施形態1について説明する。図1は実施形態1に係る高導電性被溶接物の上下2段構造のプロジェクションの基本的な構造を説明するための図である。先ず、本発明が適用できる範囲は一般的な様々な同種の金属材料同士、あるいは様々な異種の金属材料からなる被溶接物などの抵抗溶接であるが、特に実施形態1では抵抗溶接(本発明では拡散接合と同意義である。)が極めて難しいとされている銅又は銅合金同士の抵抗溶接を例として以下に説明する。本明細書においては、「銅部材」とは「銅又は銅合金」を意味する。銅部材又はアルミニウム部材は、一般に鋼板やステンレス材料に比べて導電率が高いので、銅部材同士又はアルミニウム部材同士、あるいは銅部材とアルミニウム部材との抵抗溶接は特に難しいとされており、実施形態1を説明する前にこの点について説明する。
次に、図2によって別の上下2段構造のプロジェクションを有する実施形態2の被溶接物について説明する。図2は、上下2段構造のプロジェクションP近傍の断面を拡大して示している。図2において、図1で用いた記号と同じ記号は同一の名称を示すものとする。銅部材のような高導電性被溶接物である第1の被溶接物W1の片側の小面域に形成された上下2段構造のプロジェクションPの第1のプロジェクションP1は、図1に示したものと同じであるので説明を省略する。第1のプロジェクションP1上に形成された第2のプロジェクションP2は中央が第1のプロジェクションP1の上面に等しくなるよう凹んでいる環状の突起からなる。環状の第2のプロジェクションP2は円環状突起であっても良いし、あるいは任意の多角形状の環状突起であっても良い。また、環状突起は連続する環状でなくともよく、不図示の溝によって分断された環状の突起であっても良い。(ここで、第2のプロジェクションP2としては種々の構造のもので良いですよと主張しておくために、実施形態1と異なる具体的な構造例を簡単に述べておいた方がよいと思いますがいかがですか。)
任意の形状の環状突起である第2のプロジェクションP2は、実施形態1と同様にその上端面、つまり初期の接合面Aの面積が所望の接合強度を得るのには小さいが、溶接時に印加される加圧力に対して圧潰し難い大きさの突起構造でなければならない。第1のプロジェクションP1の周囲には環状の外周溝Xが形成されている。環状の外周溝Xの形状は、断面が台形状、V字形状、U字形状、角形状など任意の形状でよい。この環状の外周溝Xについては後述する抵抗溶接の一例の箇所で詳しく述べるが、溶接時に主に塑性流動化するプロジェクションPの一部分を受け入れるものであり、溶接時に塑性流動化して外側に拡がるプロジェクションPが外周溝Xに収容されるために、溶接の過程でプロジェクションPの面積の拡大が抑制されるので、溶接電流の電流密度が減少するのを抑えることができる。また、外周溝Xはその深さだけ実質的に第1のプロジェクションP1の高さを高くするので、溶接時の第1のプロジェクションP1における熱が横方向に四散する量を低減させる。このことは、特に導電率が極めて高く、熱伝導も極めて良好な高導電性被溶接物同士の抵抗溶接にとっては溶接強度などに影響を与えるので大切である。
次に、図3によって別の上下2段構造のプロジェクションを有する実施形態3の被溶接物について説明する。図3は、上下2段構造のプロジェクションP近傍の断面を拡大して示している。図3において、図1、図2で用いた記号と同じ記号は同一の名称を示すものとする。銅部材のような高導電性被溶接物である第1の被溶接物W1の片側の小面域に形成された上下2段構造のプロジェクションPの第1のプロジェクションP1の中央には中央孔Yが形成されている。したがって、この実施形態3の第1のプロジェクションP1は環状の突起からなる。その環状の突起は円環状又は任意の多角形状の突起で構わない。環状の第1のプロジェクションP1の上面には複数の島状の突起である第2のプロジェクションP2が形成されている。第1のプロジェクションP1が環状の突起からなる場合、第1のプロジェクションP1の接合側の上面の面積が環状でない従来の台座形状のプロジェクションと同程度の大きさであるとき、溶接電流の電流密度を低減せずに中央孔Yの面積分だけ環状の第1のプロジェクションP1の外径を台座形状のプロジェクションに比べて大きくできる。
次に、図4によって好ましい別の上下2段構造のプロジェクションを有する実施形態4の被溶接物について説明する。図4は、上下2段構造のプロジェクションP近傍の断面を拡大して示している。図4において、図1ないし図3で用いた記号と同じ記号は同一の名称を示すものとする。銅部材のような高導電性被溶接物である第1の被溶接物W1の片側の小面域に形成された上下2段構造のプロジェクションPの第1のプロジェクションP1の周りには、環状の外周溝Xが形成されていると共に、第1のプロジェクションP1の中央には中央孔Yが形成されている。したがって、実施形態4の第1のプロジェクションP1も環状の突起からなる。環状の第1のプロジェクションP1の上面には複数の島状又は任意の形状の細い環状、格子状などの突起からなる第2のプロジェクションP2が形成されている。環状の第1のプロジェクションP1は断面が台形状であり、したがって、外周溝X及び中央孔Yの断面は作り易くかつ塑性流動化したプロジェクションPが進入し易い逆の台形状となる。
次に、このような環状の2段構造のプロジェクションPが形成された銅部材のような高導電性被溶接物である第1の被溶接物W1と銅部材のような高導電性被溶接物である第2の被溶接物W2との抵抗溶接(拡散接合)を実現するのに好適なコンデンサ蓄勢式の抵抗溶接装置の一例を図5によって簡潔に説明する。この抵抗溶接装置が設置される床又はベース部材1に支持機構2が固定されている。支持機構2にはシリンダ装置などからなる加圧機構3が取り付けられ、加圧機構3の先端部には金属材料からなる可動ブロック4が取り付けられている。スプリング又は電磁加圧装置のような加圧補助部材5が可動ブロック4と支持部材6との間に備えられ、溶接電極の加圧応答を向上させる補助的な役割を行っている。高導電性部材同士、特に銅部材と銅部材との抵抗溶接ではこの加圧補助部材5の働きは大きい。ここで、支持部材6は直接又は間接的に加圧補助部材5の下端部に結合され、給電部としても作用する銅のような金属材料からなる。上部溶接電極7は支持部材6に支承されており、上部溶接電極7と向かい合った位置には下部溶接電極8が配置されている。加圧補助部材5の伸縮の影響を受けない高さに位置する可動ブロック4にはL字形の中間接続部材9が固定されている。支持部材6とL字形中間接続部材9との間を接続する撓み易い第1のフレキシブル導電部材10が備えられ、L字形の中間接続部材9と一方の給電導体12との間は第2のフレキシブル導電部材11によって接続されている。上部溶接電極7と下部溶接電極8とは、例えば銅合金からなる。
W2・・・第2の被溶接物
P・・・上下2段構造のプロジェクション
P1・・・第1のプロジェクション
P2・・・第2のプロジェクション
Pa・・・格子状部分
Pb・・・島状部分
X・・・第1のプロジェクションP1の周囲に形成された外周溝
Y・・・第1のプロジェクションP1の中央部に形成された中央孔
A・・・第2のプロジェクションP2の初期の接合面
B・・・第1の被溶接物W1の上面
1・・・ベース部材
2・・・支持機構
3・・・加圧機構
4・・・可動ブロック
5・・・加圧補助部材
6・・・支持部材
7・・・上部溶接電極
8・・・下部溶接電極
9・・・L字形の中間接続部材
10・・・第1のフレキシブル導電部材
11・・・第2のフレキシブル導電部材
12、13・・・給電導体
14・・・溶接トランス
15・・・放電回路
16・・・エネルギー蓄積用コンデンサ
17・・・充電回路
18〜20・・・3相交流入力端子
Claims (10)
- 溶接電流を通電することにより他の金属部材と抵抗溶接される高導電性被溶接物において、
前記高導電性被溶接物は、該高導電性被溶接物の接合面から突出する第1のプロジェクションと該第1のプロジェクションの接合面側の一部分から突出する第2のプロジェクションとからなる上下2段構造のプロジェクションを有することを特徴とする高導電性被溶接物。 - 請求項1において、
前記第1のプロジェクションは任意の形状の小台座状又は小環状の突起であり、
前記第2のプロジェクションは、接合面側の面積が前記第1のプロジェクションよりも小さい1個以上の突起であることを特徴とする高導電性被溶接物。 - 請求項1又は請求項2において、
前記第2のプロジェクションの初期の接合面積は、所望の接合強度を得るのには小さいが、溶接時に印加される加圧力に対して圧潰し難い大きさであることを特徴とする高導電性被溶接物。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかにおいて、
前記第1のプロジェクションが中央部に中央孔を有する任意の環状の突起であるとき、前記中央孔は前記突起の高さよりも深いことを特徴とする高導電性被溶接物。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかにおいて、
前記第1のプロジェクションの周りに外周溝が形成されていることを特徴とする高導電性被溶接物。 - 高導電性被溶接物と他の金属部材との間に電流を流して抵抗溶接する高導電性被溶接物の抵抗溶接方法において、
前記高導電性被溶接物に上下2段構造のプロジェクションを形成する工程と、
前記高導電性被溶接物に形成されている前記上下2段構造のプロジェクションを前記他の金属部材に当接させる工程と、
互いに当接している前記高導電性被溶接物と前記他の金属部材とを、弾性力を含む加圧力で加圧した状態でパルス状溶接電流を通電する工程と、
を備えることを特徴とする高導電性被溶接物の抵抗溶接方法。 - 請求項6において、
前記上下2段構造のプロジェクションを前記高導電性被溶接物に形成する工程が、前記高導電性被溶接物に第1のプロジェクションとなる突起を形成すると共に、該突起上に第2のプロジェクションとなる小突起を1個以上形成することからなることを特徴とする高導電性被溶接物の抵抗溶接方法。 - 請求項6又は請求項7において、
前記他の金属部材が、前記上下2段構造のプロジェクションが形成されていない銅材料又はアルミニウム材料からなる薄板であるとき、該薄材の板厚は2mm以下であることを特徴とする高導電性被溶接物の抵抗溶接方法。 - 請求項6ないし請求項8のいずれかにおいて、
前記高導電性被溶接物は銅材料又はアルミニウム材料からなることを特徴とする高導電性被溶接物の抵抗溶接方法。 - 請求項6ないし請求項9のいずれかにおいて、
前記パルス状溶接電流は、電流がピーク値までに立ち上がるのに要する時間が10ms以下であることを特徴とする高導電性被溶接物の抵抗溶接方法。
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