JPH05228643A - 異種金属の抵抗溶接方法 - Google Patents
異種金属の抵抗溶接方法Info
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- JPH05228643A JPH05228643A JP4069274A JP6927492A JPH05228643A JP H05228643 A JPH05228643 A JP H05228643A JP 4069274 A JP4069274 A JP 4069274A JP 6927492 A JP6927492 A JP 6927492A JP H05228643 A JPH05228643 A JP H05228643A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 異種金属を充分な強度で安定に抵抗溶接す
る。 【構成】 被溶接材１，２の接合面間に絶縁性粒子３を
介在させて、抵抗溶接を行う。絶縁性粒子３は、粒径７
０μｍ以下とし、１ｍｍ2 当り１〜２０個の量とする。
通電時間は、５０ｍＳ以下の極短時間とする。
る。 【構成】 被溶接材１，２の接合面間に絶縁性粒子３を
介在させて、抵抗溶接を行う。絶縁性粒子３は、粒径７
０μｍ以下とし、１ｍｍ2 当り１〜２０個の量とする。
通電時間は、５０ｍＳ以下の極短時間とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウムと鋼、鋼
とチタニウムのような異種金属の抵抗溶接方法に関す
る。
とチタニウムのような異種金属の抵抗溶接方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムと鋼、鋼とチタニウムのよ
うな異種金属の溶接では、接合界面に金属間化合物が形
成されて脆化が生じるために、満足な接合強度の得られ
ないことが知られている。抵抗溶接では更に、被接合材
の電気抵抗が異なるため、例えば、アルミ合金と鋼のス
ポット溶接の場合には、図３に示すように、電気抵抗の
大きい鋼板８の側に片寄ってナゲット９が形成され、電
気抵抗の小さいアルミ合金板７の側には、殆どナゲット
９が形成されないという問題もある。
うな異種金属の溶接では、接合界面に金属間化合物が形
成されて脆化が生じるために、満足な接合強度の得られ
ないことが知られている。抵抗溶接では更に、被接合材
の電気抵抗が異なるため、例えば、アルミ合金と鋼のス
ポット溶接の場合には、図３に示すように、電気抵抗の
大きい鋼板８の側に片寄ってナゲット９が形成され、電
気抵抗の小さいアルミ合金板７の側には、殆どナゲット
９が形成されないという問題もある。
【０００３】このような問題を解決するために、接合す
べきそれぞれの異種金属と同じ２種類の金属材料を両面
に持つクラッド材を使用することによって、異種金属の
接合を同種金属の溶接に置き換える異種金属の接合方法
が、例えば「軽金属」（ｖｏｌ．２７（１９８９）Ｖ
ｏ．１０）に開示されている。これによると、アルミ合
金と鋼のスポット溶接の場合には、図４に示すように、
アルミ合金と鋼のクラッド板６を用い、そのアルミ合金
側にアルミ合金板７がスポット溶接され、鋼側に鋼板８
がスポット溶接される。
べきそれぞれの異種金属と同じ２種類の金属材料を両面
に持つクラッド材を使用することによって、異種金属の
接合を同種金属の溶接に置き換える異種金属の接合方法
が、例えば「軽金属」（ｖｏｌ．２７（１９８９）Ｖ
ｏ．１０）に開示されている。これによると、アルミ合
金と鋼のスポット溶接の場合には、図４に示すように、
アルミ合金と鋼のクラッド板６を用い、そのアルミ合金
側にアルミ合金板７がスポット溶接され、鋼側に鋼板８
がスポット溶接される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】クラッド材を使用した
抵抗溶接では、溶接が同種金属の溶接となるので、接合
強度は充分となる。しかし、クラッド材の使用により、
継手部の大型化、重量増加を招き、異種金属を直接溶接
する場合に比して、様々な制約を受けることは言うまで
もない。また、コスト増加も避け得ない。
抵抗溶接では、溶接が同種金属の溶接となるので、接合
強度は充分となる。しかし、クラッド材の使用により、
継手部の大型化、重量増加を招き、異種金属を直接溶接
する場合に比して、様々な制約を受けることは言うまで
もない。また、コスト増加も避け得ない。
【０００５】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、異種金属を充分な強度で経済性よく接合できる異種
金属の抵抗溶接方法を提供することを目的とする。
で、異種金属を充分な強度で経済性よく接合できる異種
金属の抵抗溶接方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ところで、同種金属の抵
抗溶接でも、アルミニウム同士あるいはアルミ合金同士
の溶接では、材料の電気伝導度、熱伝導度が比較的高
く、発熱が少なく発生した熱が逃げやすいため、大電
流、短時間通電（通常１２０ｍｓ程度）による熱集中が
行われている。異種金属の抵抗溶接にこの熱集中を用い
た場合、接合界面に溶融層が瞬間的に薄く形成されるの
で、材料の電気抵抗、熱伝導率が異なっていても、片側
の材料にのみ厚いナゲットが形成されることはないと考
えられる。
抗溶接でも、アルミニウム同士あるいはアルミ合金同士
の溶接では、材料の電気伝導度、熱伝導度が比較的高
く、発熱が少なく発生した熱が逃げやすいため、大電
流、短時間通電（通常１２０ｍｓ程度）による熱集中が
行われている。異種金属の抵抗溶接にこの熱集中を用い
た場合、接合界面に溶融層が瞬間的に薄く形成されるの
で、材料の電気抵抗、熱伝導率が異なっていても、片側
の材料にのみ厚いナゲットが形成されることはないと考
えられる。
【０００７】本発明者は、この考えに基づいて、短時間
通電による異種金属の直接抵抗溶接を企画し、種々の実
験を行った。その結果、例えばアルミ合金と鋼のスポッ
ト溶接の場合には，ナゲットの均等形成のために５０μ
ｍ程度以下の極短時間通電を必要とすることが分かっ
た。しかし、同時に、このような極短時間通電では、熱
量が不足するおそれがあり、通電パスが不安定になるこ
ととあいまって、接合強度が安定しないことも明らかに
なった。そこで更に研究を続けた結果、被接合面間に微
細な絶縁性粒子を分散させておけば、極短時間通電で
も、接合界面への積極的な熱投与により、充分で安定な
接合強度の得られることが知見された。
通電による異種金属の直接抵抗溶接を企画し、種々の実
験を行った。その結果、例えばアルミ合金と鋼のスポッ
ト溶接の場合には，ナゲットの均等形成のために５０μ
ｍ程度以下の極短時間通電を必要とすることが分かっ
た。しかし、同時に、このような極短時間通電では、熱
量が不足するおそれがあり、通電パスが不安定になるこ
ととあいまって、接合強度が安定しないことも明らかに
なった。そこで更に研究を続けた結果、被接合面間に微
細な絶縁性粒子を分散させておけば、極短時間通電で
も、接合界面への積極的な熱投与により、充分で安定な
接合強度の得られることが知見された。
【０００８】本発明はかかる知見に基づきなされたもの
で、異種金属からなる被接合材の接合面間に粒径が７０
μｍ以下の絶縁性粒子を１ｍｍ2 当り１〜２０個介在さ
せた状態で、極短時間通電による抵抗溶接を行うことを
特徴とする異種金属の抵抗溶接方法を要旨とする。
で、異種金属からなる被接合材の接合面間に粒径が７０
μｍ以下の絶縁性粒子を１ｍｍ2 当り１〜２０個介在さ
せた状態で、極短時間通電による抵抗溶接を行うことを
特徴とする異種金属の抵抗溶接方法を要旨とする。
【０００９】
【作用】図１は本発明の一実施態様を表し、スポット溶
接の場合を示している。溶接の際には、まず、被接合材
１，２の間の少なくとも被溶接部に微細な絶縁性粒子３
を挟む。次いで、被接合材１，２を電極４，５で挟持し
て被溶接部に荷重を付加し、この状態で被溶接部に極短
時間の通電を行う。
接の場合を示している。溶接の際には、まず、被接合材
１，２の間の少なくとも被溶接部に微細な絶縁性粒子３
を挟む。次いで、被接合材１，２を電極４，５で挟持し
て被溶接部に荷重を付加し、この状態で被溶接部に極短
時間の通電を行う。
【００１０】図２は被溶接部の通電による状態変化を示
す。絶縁物３の存在のため、電極加圧時に、被接合材
１，２は、局部的に電気的接触部を介して電流を流すこ
とが可能になる。そして、絶縁物３が存在していない部
分で接合され、充分な強度が得られる。また、局部的に
通電させることができるため、従来より低電流での接合
も可能になる。
す。絶縁物３の存在のため、電極加圧時に、被接合材
１，２は、局部的に電気的接触部を介して電流を流すこ
とが可能になる。そして、絶縁物３が存在していない部
分で接合され、充分な強度が得られる。また、局部的に
通電させることができるため、従来より低電流での接合
も可能になる。
【００１１】絶縁性粒子は、電気抵抗（内部抵抗）が１
０8 Ω・ｍｍ以上のものであればよく、例えばＡｌ2 Ｏ
3 ，ＳｉＯ2 等のセラミックス、酸化物などを挙げるこ
とができ、プラスチックでもよい。粒径は、大きくなり
すぎると、被接合面に接触点が存在しなくなるので、７
０μｍ以下とする。しかし、極端に小さくなると、被接
合面の表面粗さより小さくなり、集中抵抗の効果がなく
なるので、通常は５μｍ以上とする。絶縁性粒子の量
は、多くなりすぎると通電が困難になり、逆に少なすぎ
る場合は集中抵抗の効果が少なくなるので、１ｍｍ2 あ
たり１〜２０個とする。被接合面間に絶縁性粒子を介在
させるには、例えば、片方の被接合材表面に絶縁性粒子
を散布して、もう片方の被接合材を重ねる。工業的に
は、粘着剤に絶縁性粒子を混ぜて被接合面に塗布するの
がよい。
０8 Ω・ｍｍ以上のものであればよく、例えばＡｌ2 Ｏ
3 ，ＳｉＯ2 等のセラミックス、酸化物などを挙げるこ
とができ、プラスチックでもよい。粒径は、大きくなり
すぎると、被接合面に接触点が存在しなくなるので、７
０μｍ以下とする。しかし、極端に小さくなると、被接
合面の表面粗さより小さくなり、集中抵抗の効果がなく
なるので、通常は５μｍ以上とする。絶縁性粒子の量
は、多くなりすぎると通電が困難になり、逆に少なすぎ
る場合は集中抵抗の効果が少なくなるので、１ｍｍ2 あ
たり１〜２０個とする。被接合面間に絶縁性粒子を介在
させるには、例えば、片方の被接合材表面に絶縁性粒子
を散布して、もう片方の被接合材を重ねる。工業的に
は、粘着剤に絶縁性粒子を混ぜて被接合面に塗布するの
がよい。
【００１２】溶接に際して被接合面間に付加する荷重
は、被接合材の板厚の組合せにも依存するが、例えば板
厚0.６〜1.０ｍｍの薄鋼板、板厚0.６〜1.２ｍｍのＡｌ
合金板では２００〜４５０ｋｇｆが望ましい。通電時間
は、両方の被接合面に均等にナゲットを形成するため
に、短くしなければならない。しかし、その時間は被接
合材の板厚等にも依存するので、具体的に特定すること
は難しいが、板厚が0.６〜1.２ｍｍの一般的なスポット
溶接では５０ｍＳ以下が望ましい。溶接電流は、同一板
厚でも加圧力を大きくすれば、電流を大きくする必要が
あるが、一般的に言って板厚が0.６〜1.２ｍｍの場合で
１２０００〜２５０００Ａである。
は、被接合材の板厚の組合せにも依存するが、例えば板
厚0.６〜1.０ｍｍの薄鋼板、板厚0.６〜1.２ｍｍのＡｌ
合金板では２００〜４５０ｋｇｆが望ましい。通電時間
は、両方の被接合面に均等にナゲットを形成するため
に、短くしなければならない。しかし、その時間は被接
合材の板厚等にも依存するので、具体的に特定すること
は難しいが、板厚が0.６〜1.２ｍｍの一般的なスポット
溶接では５０ｍＳ以下が望ましい。溶接電流は、同一板
厚でも加圧力を大きくすれば、電流を大きくする必要が
あるが、一般的に言って板厚が0.６〜1.２ｍｍの場合で
１２０００〜２５０００Ａである。
【００１３】使用する溶接機は、その種類を問わず、例
えば単相交流溶接機、コンデンサ式溶接機、インバータ
式直流溶接機等の汎用機を使用できる。ただし、所定の
時間内に必要な電流を供給できるものでなければならな
い。
えば単相交流溶接機、コンデンサ式溶接機、インバータ
式直流溶接機等の汎用機を使用できる。ただし、所定の
時間内に必要な電流を供給できるものでなければならな
い。
【００１４】異種金属としては、例えば鋼、アルミニウ
ム、チタニウム、ニッケルあるいはこれらの合金の組み
合わせを挙げることができる。
ム、チタニウム、ニッケルあるいはこれらの合金の組み
合わせを挙げることができる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【００１６】板厚が0.８ｍｍの鋼板（ＪＩＳ ＳＰＣＤ
Ｓ１０Ｃ）と同厚のアルミ合金板（ＪＩＳ ５０５
２）のスポット溶接において、その接合面間に、粒度調
整したＡｌ2 Ｏ3 からなる絶縁性粒子を介在させた。電
極は、クロム銅製で、先端形状がＣＦ型（先端径5.０ｍ
ｍ）のものを使用した。被溶接材は、幅３０ｍｍ×長さ
１００ｍｍの引張用試験片とし、重ね代３０ｍｍで溶接
を行った後、せん断引張試験に供して強度および破断位
置を調査した。サンプル数は、同一条件で５とした。Ｓ
ｉＯ2 からなる絶縁性粒子を使用した場合、鋼とチタニ
ウム、ニッケルとアルミ合金の組み合わせについても同
様の調査を行った。調査結果を表１に示す。破断状況Ａ
は接合せず、Ｂは界面破断（ナゲット内破断）、Ｃは母
材破断をそれぞれ表わす。
Ｓ１０Ｃ）と同厚のアルミ合金板（ＪＩＳ ５０５
２）のスポット溶接において、その接合面間に、粒度調
整したＡｌ2 Ｏ3 からなる絶縁性粒子を介在させた。電
極は、クロム銅製で、先端形状がＣＦ型（先端径5.０ｍ
ｍ）のものを使用した。被溶接材は、幅３０ｍｍ×長さ
１００ｍｍの引張用試験片とし、重ね代３０ｍｍで溶接
を行った後、せん断引張試験に供して強度および破断位
置を調査した。サンプル数は、同一条件で５とした。Ｓ
ｉＯ2 からなる絶縁性粒子を使用した場合、鋼とチタニ
ウム、ニッケルとアルミ合金の組み合わせについても同
様の調査を行った。調査結果を表１に示す。破断状況Ａ
は接合せず、Ｂは界面破断（ナゲット内破断）、Ｃは母
材破断をそれぞれ表わす。
【００１７】
【表１】
【００１８】アルミ合金同士は、１００ｍＳの短時間通
電で満足な接合が行われる（No. １）。しかし、鋼とア
ルミ合金は、１００ｍＳ程度の短時間通電では、満足な
接合は行われない（No. ２）。通電時間を５０ｍＳ以下
の極短時間にすると、試験片によっては接合強度がかな
り改善されるが、接合強度の安定性は極めて低い（No.
３，４）。
電で満足な接合が行われる（No. １）。しかし、鋼とア
ルミ合金は、１００ｍＳ程度の短時間通電では、満足な
接合は行われない（No. ２）。通電時間を５０ｍＳ以下
の極短時間にすると、試験片によっては接合強度がかな
り改善されるが、接合強度の安定性は極めて低い（No.
３，４）。
【００１９】これらの比較例に対し、Ａｌ2 Ｏ3 粒子と
極短時間通電とを組み合わせた本発明例では、充分な接
合強度が得られ、なおかつ、そのばらつきが小さい（N
o. ５〜７）。絶縁性粒子がＳｉＯ2 の場合、異種金属
が鋼とチタニウム、ニッケルとアルミ合金の場合も、同
様に充分かつ安定な接合強度が得られる（No. １２〜１
４）。ただし、Ａｌ2 Ｏ3 粒子の粒径が大きすぎる場合
やその量が不適当な場合は、試験片の一部または全部で
接合不良が生じ、通電時間が長すぎる場合も接合不良と
なる（No. ８〜１１）。
極短時間通電とを組み合わせた本発明例では、充分な接
合強度が得られ、なおかつ、そのばらつきが小さい（N
o. ５〜７）。絶縁性粒子がＳｉＯ2 の場合、異種金属
が鋼とチタニウム、ニッケルとアルミ合金の場合も、同
様に充分かつ安定な接合強度が得られる（No. １２〜１
４）。ただし、Ａｌ2 Ｏ3 粒子の粒径が大きすぎる場合
やその量が不適当な場合は、試験片の一部または全部で
接合不良が生じ、通電時間が長すぎる場合も接合不良と
なる（No. ８〜１１）。
【００２０】なお、上記実施例はスポット溶接方法であ
るが、本発明はこれに限らず、プロジェクション溶接、
シーム溶接等の各種抵抗溶接に適用できる。
るが、本発明はこれに限らず、プロジェクション溶接、
シーム溶接等の各種抵抗溶接に適用できる。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の異種金属の抵抗溶接方法は、これまで直接溶接が不可
能とされていた異種金属を、充分な強度で安定に直接溶
接する。そのため、インサート材を使用する溶接方法に
比して継手部が小型化され軽量化される。また、材料コ
ストも低減される。従って、大量の溶接部を必要とする
自動車、鉄道車両、造船、建材等の分野での複合材料構
造の導入推進に大きな効果が得られる。
の異種金属の抵抗溶接方法は、これまで直接溶接が不可
能とされていた異種金属を、充分な強度で安定に直接溶
接する。そのため、インサート材を使用する溶接方法に
比して継手部が小型化され軽量化される。また、材料コ
ストも低減される。従って、大量の溶接部を必要とする
自動車、鉄道車両、造船、建材等の分野での複合材料構
造の導入推進に大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示す模式図である。
【図２】本発明での接合状況を示す模式図である。
【図３】スポット溶接で異種金属を直接溶接した場合の
溶接部を示す模式図である。
溶接部を示す模式図である。
【図４】従来の異種金属の溶接方法を示す模式図であ
る。
る。
１，２ 被接合材 ３ 絶縁性粒子 ４，５ 電極
Claims (1)
- 【請求項１】 異種金属からなる被接合材の接合面間に
粒径が７０μｍ以下の絶縁性粒子を１ｍｍ2 当り１〜２
０個介在させた状態で、極短時間通電による抵抗溶接を
行うことを特徴とする異種金属の抵抗溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4069274A JPH05228643A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 異種金属の抵抗溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4069274A JPH05228643A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 異種金属の抵抗溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05228643A true JPH05228643A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=13397922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4069274A Pending JPH05228643A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 異種金属の抵抗溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05228643A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1728578A1 (en) | 2005-06-01 | 2006-12-06 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Steel sheet for dissimilar materials weldbonding to aluminum material and dissimilar materials bonded body |
| US7951465B2 (en) | 2004-04-21 | 2011-05-31 | Kobe Steel, Ltd. | Joined body of dissimilar materials comprising steel material and aluminum material, and joining method therefor |
| JP2011224577A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Kobe Steel Ltd | 異材接合方法 |
| US8487206B2 (en) | 2006-02-23 | 2013-07-16 | Kobe Steel, Ltd. | Joint product between steel product and aluminum material, spot welding method for the joint product, and electrode chip for use in the joint product |
| JP2014174148A (ja) * | 2013-03-13 | 2014-09-22 | Ntn Corp | 標準試験片、分析装置、機械部品および標準試験片の製造方法 |
| CN104625379A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-05-20 | 郑州大学 | 高体积分数增强相铝基复合材料的电阻点焊方法 |
| US20160200074A1 (en) * | 2015-01-14 | 2016-07-14 | GM Global Technology Operations LLC | Design of sandwich structures including a polymeric/electrically non-conducting core for weldability |
-
1992
- 1992-02-17 JP JP4069274A patent/JPH05228643A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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