JP2012206148A - Projection welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板のプロジェクション溶接方法に関し、特に、溶接部の機械的強度のばらつきを抑制できるプロジェクション溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a projection welding method for a galvanized steel sheet having a post-treatment coating, and particularly to a projection welding method capable of suppressing variations in mechanical strength of a welded portion.
亜鉛系めっき鋼板は、亜鉛や亜鉛合金等で鋼板を被覆し、鋼板の耐食性を高めた部材である。この亜鉛系めっき鋼板を抵抗溶接により接合すると、亜鉛は蒸気圧が高いため、溶接時の受熱によりめっき層から揮散し易い。亜鉛の揮散によりめっき層は損傷し耐食性が低下する。その結果、溶接部周辺の耐食性が低下する。そこで、めっき層の損傷を少なくできる溶接方法として、プロジェクション溶接方法が採用されている。プロジェクション溶接方法は、一方の被溶接物に突起を設け、この突起を他方の被溶接物に接触させつつ被溶接物を重ね合わせ、電極で加圧しながら通電することにより接合する方法である(特許文献1)。 A zinc-based plated steel sheet is a member in which the steel sheet is covered with zinc, a zinc alloy, or the like to increase the corrosion resistance of the steel sheet. When this zinc-based plated steel sheet is joined by resistance welding, since zinc has a high vapor pressure, it easily evaporates from the plating layer due to heat reception during welding. The plating layer is damaged by the volatilization of zinc, and the corrosion resistance decreases. As a result, the corrosion resistance around the welded portion decreases. Therefore, a projection welding method is employed as a welding method that can reduce damage to the plating layer. The projection welding method is a method in which a projection is provided on one workpiece, the workpieces are overlapped with each other while the projection is in contact with the other workpiece, and the welding is performed by applying current while applying pressure with an electrode (patent) Reference 1).
一方、亜鉛系めっき鋼板は、一次防錆(水酸化亜鉛(いわゆる白さび)の発生防止)の観点から、めっき層の表面に後処理被膜を形成したものも広く用いられている。プロジェクション溶接方法は、この後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板にも適用される。 On the other hand, from the viewpoint of primary rust prevention (prevention of zinc hydroxide (so-called white rust)), zinc-based plated steel sheets are widely used in which a post-treatment film is formed on the surface of the plating layer. The projection welding method is also applied to the galvanized steel sheet having the post-treatment film.
しかしながら、後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板の接合にプロジェクション溶接方法を適用すると、後処理被膜の種類にもよるが、溶接部の機械的強度のばらつきが大きくなるという問題点があった。 However, when the projection welding method is applied to the joining of galvanized steel sheets having a post-treatment coating, there is a problem that the mechanical strength of the welded portion varies greatly depending on the type of the post-treatment coating.
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、溶接部の機械的強度のばらつきを抑制できるプロジェクション溶接方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a projection welding method capable of suppressing variations in mechanical strength of welds.
この目的を達成するために、請求項1記載のプロジェクション溶接方法によれば、後処理被膜により一次防錆性が付与された亜鉛系めっき鋼板で少なくとも一方が形成される第1部材と第2部材とを溶接する方法であり、突起部形成工程により第1部材をプレス加工により塑性変形させ、プレス方向に平行な断面内において傾斜面により作られる頂角が50°〜80°の突起部が形成される。次いで、溶接工程により、第1部材と第2部材とが重ね合わされ突起部が第2部材に接触される。そして、重ね合わされた第1部材と第2部材とが加圧されながら通電されると、第1部材と第2部材とが溶融凝固したナゲットが形成される。以上のようにすることで、溶接部の機械的強度のばらつきを抑制できる効果がある。この理由は現在解析中であるが、突起部の頂角を50°〜80°とすることにより、通電初期の接触抵抗のばらつきを抑制できるものと推察している。
In order to achieve this object, according to the projection welding method of
即ち、プロジェクション溶接は、突起部を第2部材に接触させた後、第1部材と第2部材とを加圧しながら通電することで、突起部と第2部材とをジュール熱によって発熱させ溶融させる方法である。発熱に寄与する抵抗には、材料(第1部材および第2部材)の固有抵抗と、突起部と第2部材との接触抵抗とがある。通電初期は接触抵抗により発熱し、次に固有抵抗により発熱が増大する。固有抵抗は温度上昇に伴い加速度的に増大するので、短時間のうちに材料の融点に到達する。これにより第1部材と第2部材とが接合される。 That is, in the projection welding, after the protrusion is brought into contact with the second member, the first member and the second member are energized while being pressurized, so that the protrusion and the second member generate heat by Joule heat and are melted. Is the method. The resistance that contributes to heat generation includes the specific resistance of the material (first member and second member) and the contact resistance between the protrusion and the second member. At the beginning of energization, heat is generated by contact resistance, and then heat generation is increased by specific resistance. Since the specific resistance increases at an accelerated rate as the temperature rises, it reaches the melting point of the material in a short time. Thereby, the 1st member and the 2nd member are joined.
ここで、亜鉛系めっき鋼板が後処理被膜を有する場合には、後処理被膜が亜鉛系めっき鋼板の接触抵抗を上昇させる。そのため、突起部を第2部材に接触させた後、第1部材と第2部材とを加圧しても突起部と第2部材との接触抵抗が安定せず、接触抵抗にばらつきが生じる。そうすると通電初期の発熱速度にばらつきが生じ、その影響がその後の温度上昇による到達温度の差となる。所定の溶接時間が経過したときに到達温度に差があると、溶接部の機械的強度のばらつきとなって現れる。 Here, when the galvanized steel sheet has a post-treatment film, the post-treatment film increases the contact resistance of the galvanized steel sheet. For this reason, even if the first member and the second member are pressed after the protrusion is brought into contact with the second member, the contact resistance between the protrusion and the second member is not stable, and the contact resistance varies. If it does so, dispersion | variation will arise in the heat_generation | fever rate at the initial stage of electricity supply, and the influence will become the difference in the ultimate temperature by a subsequent temperature rise. If there is a difference in the reached temperature when the predetermined welding time has elapsed, it will appear as variations in the mechanical strength of the weld.
これに対し、突起部の頂角を50°〜80°とすると、加圧力が突起部へ集中する効果が高まり、通電初期の接触抵抗のばらつきを抑制できるものと推察される。その結果、通電初期の発熱速度のばらつきが少なくなり、その後の温度上昇による到達温度の差を小さくできる。これにより溶接部の機械的強度のばらつきを抑制できるものと推察される。 On the other hand, when the apex angle of the protrusion is set to 50 ° to 80 °, it is presumed that the effect of concentrating the applied pressure on the protrusion is increased, and variation in contact resistance in the initial energization can be suppressed. As a result, the variation in the heat generation rate at the initial stage of energization is reduced, and the difference in the reached temperature due to the subsequent temperature rise can be reduced. It is presumed that this can suppress variations in the mechanical strength of the weld.
請求項2記載のプロジェクション溶接方法によれば、突起部は、先端に向かうにつれ漸次縮径すると共に先端が丸みを帯びる円錐台状に形成されるので、突起部の先端に電流と加圧力とを集中させることができ、通電初期の接触抵抗のばらつきを抑制できる。これにより、請求項1の効果に加え、溶接部の機械的強度のばらつきを抑制できる効果がある。
According to the projection welding method of the second aspect, since the protruding portion is formed in a truncated cone shape that gradually decreases in diameter toward the tip and the tip is rounded, current and pressure are applied to the tip of the protruding portion. It is possible to concentrate, and it is possible to suppress variations in contact resistance in the initial energization. Thereby, in addition to the effect of
また、突起部の形状を先端が丸みを帯びる円錐台状とすることにより、突起部形成工程におけるプレス加工による突起部の形成を容易にすることができ、請求項1の効果に加え、突起部の形成作業性を向上できる効果がある。
In addition to the effects of
請求項3記載のプロジェクション溶接方法によれば、突起部は、傾斜面に連設される球面状の先端面を備え、先端面の曲率中心は突起部内に位置するので、傾斜面および先端面の表面積を大きくすることができる。その結果、初期通電時における突起部と第2部材との接触面積を広くすることができる。これにより、通電初期の接触抵抗のばらつきを小さくでき、請求項1又は2の効果に加え、溶接部の機械的強度のばらつきを抑制できる効果がある。
According to the projection welding method of the third aspect, the projecting portion includes a spherical tip surface continuous to the inclined surface, and the center of curvature of the tip surface is located in the projecting portion. The surface area can be increased. As a result, the contact area between the protrusion and the second member during initial energization can be increased. Thereby, the variation in contact resistance in the initial stage of energization can be reduced, and in addition to the effect of
請求項4記載のプロジェクション溶接方法によれば、第1部材および第2部材は、第1部材および第2部材に貫通形成されると共に締結部材が挿通される貫通孔と、貫通孔の周囲に位置し締結部材の座面が係合される係合部を備え、係合部を板厚方向に投影した領域およびその領域の周囲の少なくとも一部にナゲットが形成される。また、第1部材の厚さをT(mm)とすると、突起部の直径D(mm)を1.5T1/2〜2.0T1/2に抑えることができるので、溶接部の機械的強度を確保しつつナゲットの直径を比較的小さくできる。貫通孔はナゲットを回避して形成されるので、ナゲットの直径を小さくできれば、貫通孔および係合部を形成できるスペースを広く確保できる。これにより、請求項1から3のいずれか1項の効果に加え、溶接部の機械的強度を確保できると共に、第1部材および第2部材の設計の自由度を向上できる効果がある。
According to the projection welding method of claim 4, the first member and the second member are formed in the first member and the second member so as to penetrate therethrough, and the fastening member is inserted therethrough, and the first member and the second member are positioned around the through hole. An engagement portion with which the seating surface of the fastening member is engaged is provided, and a nugget is formed in at least a part of the region where the engagement portion is projected in the plate thickness direction and the periphery of the region. Further, when the thickness of the first member is T (mm), the diameter D (mm) of the protrusion can be suppressed to 1.5T 1/2 to 2.0T 1/2 , so that the mechanical part of the welded part The diameter of the nugget can be made relatively small while ensuring the strength. Since the through hole is formed avoiding the nugget, if the diameter of the nugget can be reduced, a wide space for forming the through hole and the engaging portion can be secured. Thereby, in addition to the effect of any one of
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態におけるプロジェクション溶接方法が適用される防振装置10の一部を切断して表した部分断面図である。防振装置10は、車両(図示せず)のサスペンション機構におけるショックアブソーバのピストンロッド11の上端部を車体パネル(図示せず)に対して弾性的に結合するためのアッパーサポート(ストラットマウント)である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a part of a
防振装置10は、ピストンロッド11の上端部が下方から差し入れられて固定される内筒金具20と、その外周を取り囲み車体パネル(図示せず)に取付固定される外側金具30と、内筒金具20と外側金具30との間に介設されて両者を結合するゴム状弾性材から構成される防振基体40とを備え、ピストンロッド11が挿通されたコイルスプリング(図示せず)の上端部が、外側金具30によって受け止め支持される構造を有している。
The
内筒金具20は、伏し椀状に形成された第1内筒部材21と、その第1内筒部材21に対して互いの底面同士で固定された有底筒状の第2内筒部材22と、その第2内筒部材22が内側に圧入されると共に外周面に防振基体40が加硫接着される円筒状の第3内筒部材23とを備えている。
The
第1内筒部材21及び第2内筒部材22は、プロジェクション溶接により溶接部が形成され溶融凝固したナゲットNにより底面同士が接合されている。そして、第1内筒部材21と第2内筒部材22との底面同士が重ね合わされたところに、ナゲットNを回避して、ピストンロッド11の上端部のボルト12が挿通される貫通孔20aが貫通形成されている。その貫通孔20aに下方から挿通されたボルト12がナット13で締結固定される。その結果、第1内筒部材21及び第2内筒部材22に貫通形成された貫通孔20aの周囲の係合部21a,22aに、ボルト12の座面12a及びナット13の座面13aがそれぞれ係合される。これにより内筒金具20がピストンロッド11に固定される。なお、ナゲットNは、係合部21a,22aを板厚方向(図1上下方向)に投影した領域S及びその領域Sの周囲に形成されている。
The bottom surfaces of the first
なお、第1内筒部材21及び第2内筒部材22は、クロメートを含有する後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板により形成されており、第1内筒部材21は請求項1記載の第1部材に該当し、第2内筒部材22は請求項1記載の第2部材に該当する。また、ボルト12及びナット13は請求項4記載の締結部材に該当する。
In addition, the 1st
また、内筒金具20の第2内筒部材22には、上端開口縁から外側金具30の上方に張り出すリバウンドストッパ22bが設けられている。リバウンドストッパ22bは、第2内筒部材22の上端開口縁からフランジ状に折曲形成され、第2内筒部材22の全周に亘って形成されている。
In addition, the second
外側金具30は、車体パネル(図示せず)に固定される第1外側部材31と、その下面に重ねて固設される第2外側部材32とを備えている。第1外側部材31は、上方ほど小径のテーパ筒状に形成されると共に、リバウンドストッパ22bを受け止めるストッパ受部31aが折曲形成され、それらが防振基体40の外周部に加硫接着されている。ストッパ受部31aは、第1外側部材31の内周にリング状に設けられており、その上面にリバウンドストッパ22bに対するストッパゴム部41が加硫成形されている。
The outer metal fitting 30 includes a first
第2外側部材32は、外周側が第1外側部材31の下面に固設されると共に、下端から外側に向けて折曲形成されたバウンド側ストッパ受部32aを備えている。バウンド側ストッパ受部32aは、第1内筒部材21の外周部に設けられたバウンド側ストッパ部21bの上方への変位を受け止めて、バウンド側のストッパ作用を発揮するものである。バウンド側ストッパ受部32aの下面には、防振基体40に連設されたバウンド側ストッパゴム部42が加硫成形されている。
The second
次に図2を参照して、以上のように構成される防振装置10の第1内筒部材21及び第2内筒部材22を接合するプロジェクション溶接方法について説明する。図2は第1部材(第1内筒部材21)及び第2部材(第2内筒部材22)の接合前の断面図である。
Next, a projection welding method for joining the first
図2に示すように、第1内筒部材21は塑性変形により底面に凹部23が形成され、その凹部23により第2内筒部材22に向かって突出する突起部24が複数個所に形成される。なお、凹部23は、先端が円錐台形状のパンチ(図示せず)によりプレス加工によって形成される。これにより突起部24の形状を、先端が丸みを帯びる円錐台状にすることができる。また、パンチプレス装置を用いて突起部24を形成する加工ができるので、突起部24の形成作業性を向上できる。なお、突起部24の数量を任意に設定することにより、単点溶接や多点溶接を行うことができる。
As shown in FIG. 2, the first
第1内筒部材21に突起部24を形成した後、第1内筒部材21及び第2内筒部材22の底面同士が重ね合わされ、突起部24が第2内筒部材24に接触される。そして、重ね合わされた第1内筒部材21及び第2内筒部材22を、電極(図示せず)により加圧しながら通電するとジュール熱によって発熱する。通電初期は突起部24と第2内筒部材22との接触抵抗により発熱し、次に第1内筒部材21及び第2内筒部材22の固有抵抗により発熱が増大する。第1内筒部材21及び第2内筒部材22の固有抵抗は温度上昇に伴い加速度的に増大するので、短時間のうちに第1内筒部材21及び第2内筒部材22の融点に到達する。これにより第1内筒部材21と第2内筒部材22との溶接部に溶融凝固したナゲットNが形成され、第1内筒部材21と第2内筒部材22とが接合される。
After forming the
次に図3を参照して突起部24について説明する。図3は突起部24を拡大して示した第1部材(第1内筒部材21)の部分断面図である。図3に示すように、突起部24は、凹部23の裏側の第1内筒部材21に形成されており、先端に向かうにつれ漸次縮径すると共に、先端が丸みを帯びる円錐台状に形成されている。突起部24は、詳細には、第1内筒部材21の表面21cと滑らかに連続し所定の曲率で形成される裾部24aと、第1内筒部材21の表面21c及び裾部24aに連設される傾斜面24bと、その傾斜面24bと滑らかに連続する球面状の先端面24cとを備えている。
Next, the
傾斜面24bは、第1内筒部材21にプレス加工により形成される部位であり、プレス方向(図3上下方向)に平行な断面(図3紙面)内における頂角が50°〜80°の任意の角度に設定される。頂角θは、図3に示すように、2つの傾斜面24bに連なる仮想面が交わる頂点における角度である。なお、突起部24の頂角θは、第1内筒部材21の厚さT、凹部23を形成するパンチやダイの形状や大きさ等により決定することができる。
The
ここで、第1内筒部材21及び第2内筒部材22は、クロメートを含有する後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板により形成されている。亜鉛系めっき層に一次防錆性を付与するためである。しかし、後処理被膜は亜鉛系めっき鋼板の接触抵抗を上昇させる。従って、突起部24を第2内筒部材22に接触させた後、第1内筒部材21と第2内筒部材22とを加圧しても、突起部24と第2内筒部材22との接触抵抗にばらつきが生じる。そのため、通電初期の発熱速度にばらつきが生じ、その影響が、その後の固有抵抗に依存する温度上昇による到達温度の差となる。所定の溶接時間が経過したときに到達温度に差があると、溶接部の機械的強度のばらつきとなって現れる。
Here, the 1st
これに対し、突起部24の頂角θを50°〜80°とすることにより、電極(図示せず)による加圧力を突起部24へ集中させる効果を高められる。その結果、通電初期の接触抵抗のばらつきを抑制できる。これにより、通電初期の発熱速度のばらつきが少なくなり、その後の温度上昇による到達温度の差を小さくできる。その結果、溶接部の機械的強度のばらつきを抑制できるものと推察される。
On the other hand, by setting the apex angle θ of the
なお、突起部24の頂角θが80°を超えて大きくなるにつれ、溶接部の機械的強度のばらつきが大きくなる傾向がみられる。また、突起部24の頂角θを小さくするには、凹部23を形成するパンチ(図示せず)の直径(特にパンチ先端部の直径)を細くする必要がある。頂角θを50°未満にするためには、特に細いパンチが必要となる。そのため、突起部24の頂角θが50°より小さくなるにつれ、プレス加工時にパンチが損傷し易くなり、突起部24の形成作業性が低下する傾向がみられる。これに対し、突起部24の頂角θの下限を50°とすることで、プレス加工時のパンチの損傷や破損を抑制できるので、突起部24の成形作業性を確保できる。
As the apex angle θ of the
先端面24cは、曲率中心Cが突起部24内(表面21cの仮想平面上またはその仮想平面より凹部23の反対側に離れる)に位置するように形成されている。なお、先端面24cの曲率中心Cの位置は、凹部23を形成するパンチやダイの形状や大きさ等により決定することができる。先端面23cの曲率中心Cを突起部24内に位置させることで、曲率中心Cが突起部24の外(即ち、曲率中心Cが第1内筒部材21の表面21cに連なる仮想平面より下方の凹部23側)に位置する場合と比較して、傾斜面24b及び先端面24cの表面積を大きくすることができる。その結果、初期通電時における突起部24と第2内筒部材22との接触面積を広くすることができる。これにより、通電初期の接触抵抗のばらつきを小さくでき、溶接部の機械的強度のばらつきを抑制できる。
The
また、第1内筒部材21の厚さTは1〜4mmに形成されるのが好適である。第1内筒部材21の厚さTを1〜4mmとすることで、突起部形成工程において、頂角θが50°〜80°の傾斜面24bを有する突起部24をプレス加工により比較的容易に形成することができる。さらに、その後の溶接工程において、従来とほぼ同様の溶接条件(加圧力、溶接電流、通電時間および電極先端径)により第1内筒部材21及び第2内筒部材22を接合することができ、溶接部の機械的強度を確保できる。
Moreover, it is suitable that the thickness T of the first
また、突起部24の直径D(mm)は、1.5T1/2〜2.0T1/2が好適とされる(但し、Tは第1内筒部材21の厚さ(mm))。なお、突起部24の直径Dは、図3に示すように、第1内筒部材21の表面21cに連なる仮想平面と、傾斜面24bに連なる仮想面とが交わる円の直径である。直径Dが1.5T1/2より小さい条件では、ナゲットN(図1参照)の直径が小さくなり、溶接部の機械的強度を低下させる原因となる。
The diameter D (mm) of the
直径Dが2.0T1/2より大きい条件では、接合界面の面積が大きくなり、その接合界面に所定の溶け込みが必要となることから、溶接電流を供給する電源が大型化すると共に、溶接後の第1内筒部材21及び第2内筒部材22の表面性状が劣化するおそれがある。溶接後の第1内筒部材21及び第2内筒部材22の表面性状が劣化し、そこに締結部材(ボルト12及びナット13)の座面12a,13aが係合する係合部21a,22aが位置すると、締結部材の締め付け力が緩む初期緩みが発生したり、締結部材の座面陥没が生じたりする。
When the diameter D is larger than 2.0T1 / 2 , the area of the joint interface becomes large, and a predetermined penetration is required in the joint interface. The surface properties of the first
また、ナゲットNの直径が大きくなるため、ナゲットNを回避して貫通形成する必要のある貫通孔20a(図1参照)及び貫通孔20aの周囲の係合部21a,22aを設ける位置が制約を受ける。その結果、第1内筒部材21及び第2内筒部材22の設計の自由度が低下する。
Further, since the diameter of the nugget N is increased, the positions where the through
これに対し本実施の形態では、突起部24の直径Dが1.5T1/2〜2.0T1/2とされるので、ナゲットNの直径を小さくすることができると共に、溶接部の機械的強度を確保できる。さらに、係合部21a,22aを板厚方向(図1上下方向)に投影した領域S及びその領域Sの周囲にナゲットNが形成されるが、溶接部の機械的強度を確保しつつナゲットNの直径を小さくできるので、貫通孔20a及び係合部21a,22aを形成できるスペースを広く確保できる。これにより、第1内筒部材21及び第2内筒部材22の設計の自由度を向上できる。さらに、締結部材の初期緩みや座面陥没を防止できる。
On the other hand, in the present embodiment, since the diameter D of the
次に、引張強度の試験結果に基づき、本発明の効果を具体的に説明する。なお、本発明のプロジェクション溶接方法はこの試験方法に限定されるものではない。まず、図4を参照して試験片50について説明する。図4は引張強さを測定する試験片50の正面図である。試験片50を構成する第1部材51及び第2部材52として、亜鉛系めっき鋼板の表面に、黒色3価クロム化成処理による後処理被膜が形成された板材(厚さ3mm)を用意した。
Next, the effect of the present invention will be specifically described based on the tensile strength test results. The projection welding method of the present invention is not limited to this test method. First, the
第1部材51は湾曲板状に形成し、第2部材52は略コ字状に形成した。先端が円錐台形状の種々のパンチ及びダイを用いてプレス加工を行うことにより、第1部材51の中央の一箇所に、頂角θが40°,50°,60°,70°,80°及び90°の傾斜面を有する突起部を形成した。なお、突起部は、頂角θは異なるが、他の条件を同じくするために、第1部材51の表面に連なる仮想平面で切断したと仮定したときの体積は同一になるようにした。
The
ここで、頂角θが50°,60°,70°,80°及び90°の突起部はプレス加工により問題なく形成できたが、頂角θが40°の突起部を形成するときには、パンチが何本か破損した。これは、頂角θが40°の突起部を形成するためのパンチの直径が細いためであると思われた。頂角θが40°の突起部を形成する場合は、量産性を確保し難いと判断された。そこで、頂角θが40°の突起部に関する試験はここで中止し、頂角θが50°,60°,70°,80°及び90°の突起部について試験を継続した。これらは量産性を確保できるからである。 Here, the protrusions having apex angles θ of 50 °, 60 °, 70 °, 80 °, and 90 ° could be formed without problems by press working, but when forming the protrusions having apex angle θ of 40 °, Some were damaged. This seemed to be because the diameter of the punch for forming the protrusion having the apex angle θ of 40 ° was thin. In the case of forming a protrusion having an apex angle θ of 40 °, it was determined that it was difficult to ensure mass productivity. Therefore, the test for the protrusions having an apex angle θ of 40 ° was stopped here, and the tests were continued for the protrusions having apex angles θ of 50 °, 60 °, 70 °, 80 °, and 90 °. This is because mass productivity can be secured.
まず、第1部材51の突起部を第2部材52に接触させると共に、電極(図示せず)で加圧しながら通電することにより第1部材51と第2部材52とを溶融凝固させナゲットNを形成し、第1部材51と第2部材52とを接合した。なお、全ての試験片50を作成するときの溶接条件(加圧力、溶接電流、通電時間および電極先端径)は同一条件とした。第1部材51と第2部材52とをプロジェクション溶接(単点溶接)により接合した後、第1部材51及び第2部材52に添え板53,54をそれぞれアーク溶接により接合した。添え板53,54は、第1部材51及び第2部材52を引張試験装置(図示せず)に取着するための部材である。なお、試験片50は頂角θ毎に20個ずつ作成した。
First, the projecting portion of the
次いで、JIS Z2241に規定された装置および方法に従い、各試験片50の引張強度試験を行い、各試験片50が破断するまでの最大引張荷重を測定した。破断した試験片50から溶接径(ナゲット径)を求め、得られた最大引張荷重および溶接径から各試験片50の引張強さを算出した。次に、頂角θ毎に、試験片50(n=20)の引張強さの平均と範囲(引張強さの最大値から最小値を減算した値)とを求めた。そして、頂角θが60°,70°,80°及び90°のときの引張強さの平均および範囲を、頂角θが50°のときの引張強さの平均および範囲で除算することにより、頂角θ=50°の値を基準にして(1として)、頂角θが60°,70°,80°及び90°の値と比較した。
Subsequently, according to the apparatus and method prescribed | regulated to JISZ2241, the tensile strength test of each
その計算結果を図5に示す。図5は溶接部の引張強さの試験結果を示す図である。図5に示すように、引張強さの平均は、頂角θにほとんど依存しないことが確認された。一方、引張強さの範囲(ばらつき)は、頂角θが増加するにつれ次第に増加し、90°のときに著しく大きくなった。この結果、突起部の頂角θを50°〜80°とすることにより、量産性を確保できると共に、溶接部の機械的強度(引張強さ)のばらつきを抑制できることが明らかとなった。 The calculation result is shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing the test results of the tensile strength of the welded portion. As shown in FIG. 5, it was confirmed that the average tensile strength hardly depends on the apex angle θ. On the other hand, the range (variation) of the tensile strength gradually increased as the apex angle θ increased, and increased remarkably at 90 °. As a result, it has been clarified that, by setting the apex angle θ of the protrusion to 50 ° to 80 °, mass productivity can be ensured and variation in the mechanical strength (tensile strength) of the welded portion can be suppressed.
なお、突起部の頂角θが50〜80°の範囲で良好な結果が得られたが、図5に示すように、頂角θが小さいほど溶接部の機械的強度(引張強さ)のばらつきを小さくできるので、より好ましくは頂角θを50〜70°とするのが良い。 In addition, although the favorable result was obtained in the range whose apex angle (theta) of a protrusion part is 50-80 degrees, as shown in FIG. 5, the mechanical strength (tensile strength) of a welding part is so small that apex angle (theta) is small. Since the variation can be reduced, the apex angle θ is more preferably set to 50 to 70 °.
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。 The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be easily guessed.
例えば、上記実施の形態で挙げた数値(例えば、各構成の数量や寸法等)は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。 For example, the numerical values (for example, the number and size of each component) given in the above embodiment are merely examples, and other numerical values can naturally be adopted.
また、上記実施の形態で説明したプロジェクション溶接方法は、溶接点(突起部)が1点以上、何点あっても良い。また、溶接部に後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板を1枚以上含んでいれば、何枚重ねの溶接構造であっても良い。さらに、後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板以外のその他の材料を溶接部に含んでいても良い。例えば、後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板を鋼材にプロジェクション溶接することは当然可能である。 In addition, the projection welding method described in the above embodiment may have one or more welding points (protrusions). Further, as long as one or more zinc-based plated steel sheets having a post-treatment coating are included in the welded portion, a multi-layered welded structure may be used. Furthermore, other materials other than the galvanized steel sheet having a post-treatment film may be included in the welded portion. For example, it is naturally possible to perform projection welding of a zinc-based plated steel sheet having a post-treatment coating to a steel material.
上記実施の形態では、後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板に突起部を形成する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板以外のその他の材料を溶接部に含んでいる場合には、その他の材料を第1部材として、これに突起部を形成することは当然可能である。この場合も同様の効果を実現できる。 In the said embodiment, although the case where a projection part was formed in the galvanized steel plate which has a post-processing film was demonstrated, it is not necessarily restricted to this, Other materials other than the galvanized steel plate which has a post-processing film When the welding portion includes the other member as a first member, it is naturally possible to form a protrusion on the first member. In this case, the same effect can be realized.
なお、詳細は解析中であるが、後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板に頂角θが50°〜80°の突起部を形成することによって、突起部の先端面の後処理被膜が破れ、通電初期の接触抵抗が安定し、その結果、溶接部の機械的強度のばらつきが小さくなった可能性もある。突起部の先端面の後処理被膜が破れることによって通電初期の接触抵抗が安定し、その結果、機械的強度のばらつきが小さくなったのであれば、後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板以外のその他の材料を溶接部に含んでいる場合には、後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板を第1部材として、これに突起部を形成することが好ましい。 In addition, although the details are under analysis, the post-treatment film on the tip surface of the protrusion is broken by forming the protrusion with the apex angle θ of 50 ° to 80 ° on the galvanized steel sheet having the post-treatment film. There is a possibility that the contact resistance at the beginning of energization is stabilized, and as a result, the variation in mechanical strength of the welded portion is reduced. If the contact resistance at the initial stage of energization is stabilized by breaking the post-treatment film on the tip end surface of the protrusion, and as a result, the variation in mechanical strength is reduced, other than the zinc-based plated steel sheet having the post-treatment film In the case where the above material is included in the welded portion, it is preferable that a zinc-based plated steel sheet having a post-treatment film is used as the first member and a protrusion is formed on this.
また、本発明が適用可能な亜鉛系めっき鋼板としては、電気めっき、溶融めっき、蒸着めっき、無電解めっき等の方法により作製された純亜鉛めっき鋼板、亜鉛とニッケル、鉄、アルミニウム、クロム、チタン、マグネシウム、マンガン、コバルト、錫、鉛、シリコン等の1種又は2種以上の元素との合金めっき鋼板を挙げることができる。さらに、これらのめっき層に他の元素、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の無機物、又は有機化合物の1種又は2種以上を意図的にもしくは不純物として不可避的に含有するめっき鋼板に適用することは可能である。さらには、上述の2種類以上のめっきを複層有するめっき鋼板等に適用することは当然可能である。めっき付着量も、実用されている範囲のものであれば、低付着量のものでも高付着量のものであっても良く、特に限定されるものではない。 Moreover, as the zinc-based plated steel sheet to which the present invention can be applied, pure galvanized steel sheet produced by methods such as electroplating, hot dipping, vapor deposition plating, electroless plating, zinc and nickel, iron, aluminum, chromium, titanium An alloy-plated steel sheet with one or more elements such as magnesium, manganese, cobalt, tin, lead, and silicon. Furthermore, these plating layers should be applied to plated steel sheets that intentionally or inevitably contain one or more of inorganic elements such as silica, alumina, titania, zirconia, or organic compounds as impurities. Is possible. Furthermore, it is naturally possible to apply the present invention to a plated steel sheet having two or more types of plating as described above. The plating adhesion amount may be a low adhesion amount or a high adhesion amount as long as it is in a practical range, and is not particularly limited.
上記実施の形態では、亜鉛系めっき鋼板の後処理被膜としてクロメートを含有するものについて説明したが、めっきに一次防錆性を付与するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、クロメートを含有する被膜として、無水クロム酸の水溶液に微量の硫酸を添加した後、電解処理することで形成される電解型クロメート被膜や、部分還元クロム酸の水溶液にシリカ、アルミナ等の無機微粒子、りん酸、硝酸等の鉱酸及びその化合物、アクリル系樹脂等の酸性樹脂、Co、Ni等の金属イオン等から選ばれる添加物の内1種又は2種以上を添加した後、亜鉛系めっき鋼板に塗布、乾燥して得られる塗布型クロメート被膜等が挙げられる。 Although the said embodiment demonstrated what contained chromate as a post-processing film of a zinc-plated steel plate, it will not specifically limit if primary rust prevention property is provided to plating. For example, as a film containing chromate, an electrolytic chromate film formed by adding a small amount of sulfuric acid to an aqueous solution of chromic anhydride and then performing an electrolytic treatment, or an inorganic solution such as silica or alumina in an aqueous solution of partially reduced chromic acid After adding one or more of additives selected from fine particles, mineral acids such as phosphoric acid and nitric acid and their compounds, acidic resins such as acrylic resins, and metal ions such as Co and Ni, zinc-based Examples thereof include a coated chromate film obtained by applying and drying a plated steel sheet.
また、クロメートを含有しない有機系被膜としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂等の内のいずれか、もしくは2つ以上を複合して用いた被膜であって、これらに、シリカ、アルミナ等の無機微粒子、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等のカップリング剤、タンニン酸、フィチン酸等の有機インヒビター等の内1種又は2種以上を添加した被膜が例示できる。 In addition, as an organic coating that does not contain chromate, any one of acrylic resin, urethane resin, polyester resin, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, etc., or a combination of two or more may be used. These coatings include inorganic fine particles such as silica and alumina, coupling agents such as silane coupling agents and titanate coupling agents, and organic inhibitors such as tannic acid and phytic acid, etc. A film to which more than seeds are added can be exemplified.
さらに、クロメートを含有しない無機系被膜として、バナジウム、チタン、セリウム等の金属を含有する化合物、特にこれらの酸素酸化合物やフッ化物、シリカ、アルミナ等の無機微粒子、りん酸、硝酸等の鉱酸及びその化合物、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のシリケート、次亜りん酸ソーダ等の無機インヒビター等の内1種又は2種以上を含有する被膜が例示できる。 Furthermore, as inorganic coatings that do not contain chromate, compounds containing metals such as vanadium, titanium, cerium, in particular these inorganic acids such as oxygen acid compounds, fluorides, silica, and alumina, mineral acids such as phosphoric acid and nitric acid And a film containing one or more of these compounds, silicates such as lithium, sodium and calcium, and inorganic inhibitors such as sodium hypophosphite.
また、後処理被膜は単層のもののみならず、上記のうちの2つ以上からなる複層構造を有する後処理被膜であってもよい。例えば、下地処理層として無機系非クロメート被膜、上層として有機系非クロメート被膜を有するもの等がその例である。但し、後処理被膜の全膜厚が2μmを越えると、表面抵抗が過度に高くなり、本発明によってもばらつきなくプロジェクション溶接することが困難となる。より好適には1.5μm以下である。 The post-treatment film is not limited to a single layer, and may be a post-treatment film having a multilayer structure composed of two or more of the above. Examples thereof include those having an inorganic non-chromate film as the base treatment layer and an organic non-chromate film as the upper layer. However, when the total film thickness of the post-treatment film exceeds 2 μm, the surface resistance becomes excessively high, and it becomes difficult to perform projection welding without variations even according to the present invention. More preferably, it is 1.5 μm or less.
上記実施の形態では、防振装置10の第1内筒部材21及び第2内筒部材22とを接合する場合のプロジェクション溶接方法について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、後処理被膜を有する亜鉛系めっき鋼板を1枚以上含んで溶接部が構成されるものであれば、防振装置10以外においても当然に適用可能である。
In the said embodiment, although the projection welding method in the case of joining the 1st
12 ボルト(締結部材)
12a 座面
13 ナット(締結部材)
13a 座面
20a 貫通孔
21 第1内筒部材(第1部材)
21a 係合部
21c 表面
22 第2内筒部材(第2部材)
22a 係合部
24 突起部
24b 傾斜面
24c 先端面
51 第1部材
52 第2部材
C 曲率中心
N ナゲット
S 領域
θ 頂角
12 bolt (fastening member)
Claims (4)
前記第1部材をプレス加工により塑性変形させ、プレス方向に平行な断面内において傾斜面により作られる頂角が50°〜80°の突起部を形成する突起部形成工程と、
前記突起部形成工程により形成された突起部を前記第2部材に接触させ、前記第1部材と前記第2部材とを重ね合わせて加圧しながら通電し、前記第1部材と前記第2部材とが溶融凝固したナゲットを形成する溶接工程とを備えていることを特徴とするプロジェクション溶接方法。 A projection welding method for welding a first member and a second member, at least one of which is formed of a zinc-based plated steel sheet to which primary rust prevention property has been imparted by a post-treatment film,
A projecting part forming step of plastically deforming the first member by pressing and forming a projecting part having an apex angle of 50 ° to 80 ° formed by an inclined surface in a cross section parallel to the pressing direction;
The projection formed by the projection formation step is brought into contact with the second member, and the first member and the second member are energized while being superposed and pressurized, and the first member and the second member And a welding process for forming a melt-solidified nugget.
前記係合部を板厚方向に投影した領域および前記領域の周囲の少なくとも一部に前記ナゲットが形成されるものであり、
前記突起部は、前記第1部材の厚さをT(mm)とすると、直径D(mm)が1.5T1/2〜2.0T1/2であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のプロジェクション溶接方法。 The first member and the second member are formed through the first member and the second member and through which a fastening member is inserted, and a seating surface of the fastening member located around the through hole Comprising an engaging portion to be engaged,
The nugget is formed in at least a part of the area where the engaging portion is projected in the thickness direction and the periphery of the area,
The protrusion has a diameter D (mm) of 1.5T1 / 2 to 2.0T1 / 2 , where T (mm) is the thickness of the first member. 4. The projection welding method according to any one of 3 above.
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