JPH0455066A - アルミニウム系材と鋼系材との重ね抵抗溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はアルミニウム又はその合金からなるアルミニウ
ム系材と炭素鋼又はステンレス鋼などの鋼系材との異種
金属を抵抗溶接するアルミニウム系材と鋼系材との重ね
抵抗溶接方法に関するものである。 （従来の技術） 従来、異種金属溶接継手の接合方法、特にアルミニウム
又はその合金からなるアルミニウム系材（以下、単に「
アルミニウム材」という）と、炭素鋼又はステンレス鋼
などの鋼系材（以下、単に「鋼材」という）とを抵抗ス
ポット溶接する方法として、以下の方法が知られている
。 まず、第３図に示すように、鋼板の一方の表面にアルミ
ニウム被膜１０を形成した。いわゆるアルミナイズド鋼
板をインサート材２０として使用し、このインサート材
２０を鋼材３０とアルミニウム材４０との間にアルミニ
ウム同士及び鋼同士が接触するように挿入して接合する
方法がある。 また、第３図に示したアルミニウム被膜１０の替わりに
亜鉛又は錫のメツキを施し、このメツキ層を介してアル
ミニウム材と鋼材とを接合する方法もある。 更に、５０重量％の亜鉛を含有するアルミニウムー亜鉛
合金をインサート材として使用して鋼材とアルミニウム
材とを接合する方法もある。 更にまた、鋼とアルミニウムとのクラッド材をインサー
ト材とし、被溶接材及びインサート材の同種金属同士を
接触させて接合する方法がある。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、これらのいずれの方法においても、得ら
れた溶接継手部は、強度のバラツキが大きく、更に延性
が低いという問題点がある。 前述の種々の方法の中では、鋼とアルミニウムのクラッ
ド材をインサートする方法が最も安定的ではあるが、そ
れでも、従来の１パス通電では、以下のような問題点が
あった。 すなわち、鋼とアルミニウムの固有抵抗の違いからアル
ミニウム材を接合するに必要な電流は同一板厚の場合で
鋼の３〜５倍となり、鋼にとってみれば過大電流による
過大発熱が生じ、散り、割れ、変色、ひいてはクラッド
材の鋼・アルミニウム界面への熱影響により脆い金属間
化合物の生成を促進させてしまう可能性があり、大きな
問題であった。 一般に構造物への適用を考えると、強度的には鋼材の方
がアルミニウム材よりも強度が高いために、板厚構成と
しては、アルミニウム材は鋼材よりも厚くなるのが一般
的であり、したがって、前述の問題点が更に助長される
こととなり、工業的には大きな問題点であった。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、アルミニウ
ム系材と鋼系材との重ね抵抗溶接に際して、散り、割れ
、変色、溶接継手部の劣化等を効果的に防止し得る溶接
方法を提供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ね
た結果、アルミニウム系材と鋼系材との間に、アルミニ
ウム系と鋼系のクラッド材を同種系金属が対向するよう
な形で介装して重ね合わせて重ね抵抗溶接に際し、鋼系
材並びにアルミニウム系材のそれぞれの溶接入熱を考慮
した２ステップ通電方式を見い出し、ここに本発明をな
したものである。 すなわち１本発明は、アルミニウム系材と鋼系材との間
に、アルミニウム系と鋼系のクラッド材を同種系金属が
対向するように介装して重ね合わせ、溶接電流を通電す
るアルミニウム系材と鋼系材との重ね抵抗溶接方法にお
いて、鋼系材の溶接入熱に合わせた電流をまず通電し、
しかる後にアルミニウム系材の溶接入熱に合わせた電流
を通電する２ステップ通電を行うことを特徴とするアル
ミニウム系材と鋼系材との重ね抵抗溶接方法を要旨とす
るものである。 以下に本発明を更に詳述する。 （作用） 本発明においては、予め他の方法にて接合された鋼系と
アルミニウム系のクラッド材を被溶接材である鋼系材並
びにアルミニウム系材の間に介装するが、その際、クラ
ッド材の鋼系を被溶接材の鋼系材に、またクラッド材の
アルミニウム系を被溶接材のアルミニウム系材にそれぞ
れ対向させて配置させることを前提としている。 その後、これらの材料を抵抗スポット溶接電極間に挾み
込んで通電するが、通電方式は２ステップ通電を採用す
る。 まず、銅系材料の組合せ、すなわち、被溶接材の鋼系材
の種類、板厚並びにクラッド材を構成している鋼系の種
類、板厚などから考えられる適正な溶接電流条件にて通
電する。 その後、アルミニウム系材料の組合せ、すなわち被溶接
材のアルミニウム系材の種類、板厚並びにクラッド材を
構成しているアルミニウム系の種類、板厚などから考え
られる適正な溶接電流条件にて通電する。 この方法によれば、まず銅系材料同士が溶融接合し、次
のステップでアルミニウム材料同士が溶融接合すること
となる。 ここで、この方法によらず、従来の１パス溶接を行うと
、本発明における第１ステップ通電がないため、被溶接
材の鋼系材とクラッド材を構成している鋼系との界面が
未だ金属的に接合していないために、その界面における
いわゆる界面抵抗が大きく存在し、被溶接材のアルミニ
ウム系材とクラッド材を構成しているアルミニウム系を
接合させ得る条件下では、過大に発熱し、散り、割れ、
変色などの欠陥が発生することとなる。しかし、本発明
の方法によれば、鋼材料同士を先ず接合させることを目
的とした第１ステツプの通電を行うことにより、予め鋼
材料界面が溶融接合するので、上記問題の発生原因にな
る鋼材料間の界面抵抗を抑えることができるのである。 また、一般に通電方向に関し、直流型溶接機の場合には
プラス側の電極に近い側が発熱し易いことが経験される
ところであるが、本発明のように第１ステツプ、第２ス
テツプの各ステップ毎に溶融接合させる目的の部位が異
なる場合は、このことをより積極的に利用することが可
能である。すなわち、第１ステツプで鋼材料同士を溶融
接合させる場合は鋼材側をプラス側に配置し、その後の
第２ステツプでアルミニウム材料同士を溶融接合させる
場合は、アルミニウム材側をプラス側に配置する方法で
ある。 交流式溶接機の場合は、この方法は採用されないが、コ
ンデンサー式、整流式、低周波式の場合は可能であり、
通電方向が固定の場合は材料の反転により可能であり、
通電方向が反転する場合は１回の加圧サイクルの中で可
能となる。 本発明における被溶接材、クラッド材の種類としては各
種の材料が使用できることは云うまでもない。 次に本発明の実施例を示す、なお１本例は抵抗スポット
溶接の場合であるが、シーム溶接又はプロジェクシ目ン
溶接等の他の重ね合わせ抵抗溶接についても容易に本発
明を適用できることは云うまでもない。 （実施例） 第１表に示す被溶接材、インサート材（クラッド材）を
用い、これらを第１図及び第２図に示す要領にて重ね合
わせて、第１表に示す通電方式により抵抗スポット溶接
試験を行った。 なお、他の溶接条件として、加圧力は３００ｋｇ、通電
電流、通電時間は１ステツプ１２〜１４ｋＡ、４サイク
ル、２ステツプ２３〜２５ｋＡ、４サイクル、電極の形
状寸法は先端曲率半径１００■のＲ型電極とした。 試験結果を第１表に併記する。 第１表より明らかなように１本発明例は、いずれも散り
１割れ、変色、継手の変形などがなく、優れた結果が得
られている。これは１本発明法が銅系材料にとって過大
入熱とならないような手段であり、そのために散り、割
れ、鋼表面の変色並びにクラッド界面への余分な熱によ
る継手部の変形能の劣化を抑制したためである。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、アルミニウム系
材と鋼系材との異種金属の重ね抵抗溶接に際して、鋼系
材及びアルミニウム系材の溶接入熱を考慮した通電方式
を採るので、散り、割れ、変色、溶接継手部の劣化等を
効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における被溶接材及びクラッド材の配置
を説明する断面図、第２図は本発明による通電要領を説
明する断面図、第３図は従来例のの被溶接材及びインサ
ート材の配置を説明する断面図である。 １・・・被溶接材（鋼系材）、２・・・被溶接材（アル
ミニウム系材）、３・・・クラッド材、４・・・クラッ
ド材（鋼系）、５・・・クラッド材（アルミニウム系）
、６・・・電極。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム系材と鋼系材との間に、アルミニウ
   ム系と鋼系のクラッド材を同種系金属が対向するように
   介装して重ね合わせ、溶接電流を通電するアルミニウム
   系材と鋼系材との重ね抵抗溶接方法において、鋼系材の
   溶接入熱に合わせた電流をまず通電し、しかる後にアル
   ミニウム系材の溶接入熱に合わせた電流を通電する２ス
   テップ通電を行うことを特徴とするアルミニウム系材と
   鋼系材との重ね抵抗溶接方法。
2. （２）電流の通電方向として、鋼系材の溶接入熱に合わ
   せて通電する場合は鋼材側から通電し、アルミニウム系
   材の溶接入熱に合わせた電流を通電する場合はアルミニ
   ウム材側から通電する請求項１に記載の方法。