JPH10235477A

JPH10235477A - 中空フレームの抵抗溶接方法

Info

Publication number: JPH10235477A
Application number: JP9043708A
Authority: JP
Inventors: Yoshihaya Imamura; 美速今村; Kazuo Yonezawa; 和男米澤; Satoru Iwase; 哲岩瀬; Toru Hashimura; 徹橋村; Takahito Fujii; 孝人藤井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-09-08
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: JP3656687B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高加圧力を付加することを可能として、イン
サート材を使用することなく接合強度を高めることがで
きる中空フレームの抵抗溶接方法を提供する。【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金製中
空フレーム１の外表面にアルミニウム又はアルミニウム
合金製板材４を当て、１対の電極１１，１２により板材
４を中空フレーム１に押圧しつつ通電して両者を抵抗溶
接する。この場合に、中空フレーム１の内部には電極１
１，１２により押圧される部分間を連絡する中間壁２が
形成されている。中間壁２の厚さは抵抗溶接による溶融
径と実質的に同一である。また、中間壁の表面と前記中
空フレーム内面とは、１ｍｍ以上の曲率半径の丸みを有
して交差している。更に、板材４を挟んでその外側にダ
ミーの１対の部材５，７を配置し、この各ダミー部材
５，７は電極により溶接すべき部分の外面に予め凹部
９，１０が形成されており、その端部には相互に重ねら
れる部分６，８を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム又はア
ルミニウム合金製の中空フレームと板材とを抵抗スポッ
ト溶接等の抵抗溶接により溶接する中空フレームの抵抗
溶接方法に関し、特に、加圧力を高めることができる中
空フレームの抵抗溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】構造材として使用されるアルミニウム又
はアルミニウム合金製中空フレームと板材とは抵抗スポ
ット溶接により溶接される。この中空フレームと板材と
を抵抗スポット溶接により接合する際に、接合強度を高
めるためには、高加圧力にて溶接する必要がある。しか
し、この抵抗スポット溶接においては、中空フレームの
溶接しようとする面に板材を当て、その外側から１対の
電極で板材を中空フレームの表面に押圧する必要があ
り、このため加圧力が高いと、その加圧力により中空フ
レームの表面が撓み、中空フレームが鼓形に変形する。
このため、中空フレームを抵抗スポット溶接する際に、
加圧力を高めることができなかった。

【０００３】そこで、従来、低加圧力の下で中空フレー
ムを溶接するために、中空フレームと板材との間に、テ
ルミット反応が生じるように調整された組成を有するイ
ンサート材を介在させて抵抗溶接する技術が提案されて
いる（特開平８−１３２２５２号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、インサート材を中空フレームの表面
に塗布する作業と、塗布したインサート材を熱により硬
化させるための設備及びその管理とが必要である。この
ため、このインサート材を使用する従来の抵抗溶接方法
は処理コストが高いという欠点がある。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高加圧力を付加することを可能として、イ
ンサート材を使用することなく接合強度を高めることが
できる中空フレーム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】本発明に係る中空フレー
ムの抵抗溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウム合
金製中空フレームの外表面にアルミニウム又はアルミニ
ウム合金製板材を当て、１対の電極により前記板材を前
記中空フレームに押圧しつつ通電して両者を抵抗溶接す
る中空フレームの抵抗溶接方法において、前記中空フレ
ームの内部には前記電極により押圧される部分間を連絡
する中間壁が形成されていることを特徴とする。

【０００７】この中空フレームの抵抗溶接方法におい
て、前記中間壁の厚さは抵抗溶接による溶融径と実質的
に同一であることが好ましい。

【０００８】また、前記中間壁の表面と前記中空フレー
ム内面とは、１ｍｍ以上の曲率半径の丸みを有して交差
していることが好ましい。

【０００９】更に、前記板材を挟んでその外側にダミー
の１対の部材を配置し、このダミー材を含めて前記板材
と中空フレームとを溶接することが好ましい。各ダミー
部材は前記電極により押圧される面とそれに直交する面
とを覆う断面Ｌ字形をなし、両ダミー部材はその端部に
相互に重ねられる部分を有することが好ましい。

【００１０】更にまた、前記板材又はダミー部材は前記
電極により溶接すべき部分の外面に予め凹部が形成され
ていることが好ましい。

【００１１】本発明においては、中空フレームの内部
に、電極により加圧される部分間を連絡するように、中
間壁が設けられている。このため、電極により板材を中
空フレームに押圧しても、中空フレームが変形すること
はない。このため、本発明においては、接合強度上最適
な押圧力を印加して抵抗スポット溶接することができ
る。従って、本願発明においては、インサート材が不要
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の実施例を示す斜視図である。中空フレーム１は横断面
が日形をなし、中空内部に、フレームの上壁中央と下壁
中央とを連絡する中間壁２が形成されている。この中間
壁２の厚さは、溶接時の溶融ナゲット径と実質的に等し
い。そして、このフレーム内部の上壁及び下壁と中間壁
２との隅部３は、１ｍｍ以上の曲率半径で湾曲する丸み
を有している。このような形状の中空フレーム１はアル
ミニウム又はアルミニウム合金の押出成形により形成さ
れている。また、中間壁２の厚さは溶接時の溶融ナゲッ
トの大きさと実質的に同一の寸法を有する。

【００１３】この中空フレーム１の上壁の外面及び下壁
の外面には、夫々アルミニウム又はアルミニウム合金板
材４がその端部が中空フレーム１の上壁及び下壁から突
出しないように重ねられる。

【００１４】そして、これらの板材４を中空フレーム１
との間で挟むようにして、断面Ｌ字形のダミー部材５、
７が板材４の外側に配置される。このダミー部材５，７
はアルミニウム又はアルミニウム合金のプレス材、圧延
材又は押出材等である。そして、ダミー部材５，７は夫
々中空フレーム１の上面及び下面から９０°屈曲して側
面まで覆っており、特に、上方に配置されたダミー部材
５の側面延長部の先端部６は更に屈曲してダミー部材７
の側面延長部の先端部８に重ねられるようになってい
る。ダミー部材５，７の夫々上面及び下面（即ち、外
面）には、それらが中空フレーム１の上壁、下壁及び側
壁に重ねられて配置されたときに、中間壁２に整合する
ことになる位置に、この中間壁２に沿って線状に延びる
凹部９，１０が形成されている。

【００１５】次に、このような形状の中間フレーム１と
板材４，５とをダミー部材５，７を使用して抵抗スポッ
ト溶接する本実施例方法について説明する。先ず、板材
４を中空フレーム１の上下両面に重ね、更に、板材４の
上にダミー部材５，７をその先端部６が先端部８に嵌合
するように重ねる。

【００１６】次いで、上部電極１１及び下部電極１２を
ダミー部材５，７の凹部９，１０における所定の溶接箇
所に押しつけ、電極１１，１２をダミー部材５，７，板
材４及び中空フレーム１に所定の加圧力で押圧する。そ
して、この加圧状態で、電極１１，１２間に所定のパル
ス電流を所定のサイクルで印加し、ダミー部材５，７を
含めて、板材４及び中空フレーム１を抵抗スポット溶接
する。この場合に、本実施例においては、電極１１，１
２が加圧される中空フレーム１の部分に中間壁２が設け
られているので、電極１１，１２により接合強度上最適
な高い加圧力を中空フレーム１に印加しても、この中空
フレーム１の上壁及び下壁が撓み、変形する虞はない。
このように、十分に高い加圧力を印加した状態で抵抗ス
ポット溶接するので、極めて高い接合強度を得ることが
できる。

【００１７】また、中間壁２の厚さは、抵抗スポット溶
接のナゲット径と実質的に同一であるので、所望の接合
品質を容易に得ることができる。スポット溶接の構造設
計はナゲット径と溶接点数とにより実施される。このた
め、本実施例のように、ナゲット径が中間壁２の大きさ
によって限定されれば、所望の強度に応じて溶接点数の
みを決定すればよい。従って、所望の接合強度に応じて
溶接設計を容易に実施することができる。即ち、図２
は、この溶融ナゲット径と中間壁の厚さとの関係を示す
模式図である。但し、説明の簡単のために、ダミー部材
５，７は図示を省略している。電極１１の先端部１３が
板材４を中空フレーム１の上壁に押圧し、電極間に通電
することにより、板材４と中間フレーム１との接触部が
抵抗発熱して溶融し、溶融ナゲット１４が形成される。
この場合に、電極先端部１３と板材４との密着領域の径
ｄ₁と、中間壁２の厚さｄ₃とにより電流の通路が決ま
り、この電流通路内で板材４と中間フレーム１との密着
部が発熱し、溶融する。そこで、電極先端部１３がｄ₁
≧ｄ₃となるような曲率又は接触平面を有する電極１１
を使用すると、ナゲット径ｄ₂はｄ₂＝ｄ₃となり、ナゲ
ット径は中間壁２の厚さと等しくなる。従って、電極先
端部の曲率又は接触平面が上述のようにｄ₁≧ｄ₃となる
条件にしておけば、溶接条件としては、多少過電流気味
の条件を選定しておくことにより、溶接電流の大きさ等
を厳密に調整して溶接毎のナゲット径の大きさをコント
ロールする必要なく、容易にねらいとおりの溶接品質を
確保することができる。

【００１８】また、本実施例においては、隅部３の丸み
の曲率半径は１ｍｍ以上である。このように、隅部３に
丸みを設け、その曲率半径を１ｍｍ以上とすることによ
り、電極１１，１２の位置が中間壁２に対してずれた場
合の不都合を回避することができる。即ち、図３に示す
ように、中間フレーム１の内面と中間壁２とがなす隅部
に丸みがない場合は、電極先端部１３の中心が中間壁２
の中心位置から若干ずれたとき、電流の通路も中間壁２
の中心位置からずれ、中間壁２の中心方向に対して傾斜
したものとなる。このため、発熱部も中間壁２の中心方
向から外れたものとなる。一方、電極１１の押圧により
生じる板材４と中空フレーム１との間の密着部は中間壁
２の中心線上の位置に近いものであり、このため、発熱
部と密着部とがずれを生じ、密着度が低い部位で大きな
発熱が生じる。そうすると、爆飛が生じ、部材に穴が開
く虞がある。しかし、本実施例のように、中間フレーム
の内面と中間壁２の表面とが所定の曲率半径の丸みを有
して交差するようにしておくと、電極位置が若干ずれて
も、このような発熱部と密着部との間にずれが生じるこ
とが防止され、爆飛の危険性も解消される。

【００１９】更に、本実施例においては、ダミー部材
５，７を中空フレーム１に対して位置決めして配置する
と、その外面に形成された凹部９，１０が中間壁２に整
合する位置に位置する。このため、電極１１，１２の押
圧位置をこの凹部９，１０を目安として決めることによ
り、電極１１，１２を極めて容易に且つ高精度で中間壁
２と整合するように位置決めすることができる。特に、
本実施例のように、板材４の外方にダミー部材５，７が
配置されている場合は、中間壁２の位置を認識すること
が難しい。このため、ダミー部材５，７の外面に目印用
の凹部９，１０を形成しておくことは極めて有効であ
る。

【００２０】本実施例においては、本来溶接すべき中間
フレーム１及び板材４の他に、ダミー部材５，７も共に
溶接接合している。このため、ダミー部材４がない場合
に比して、電極１１，１２から溶接部に与えるべき電流
を低減することができる。中空フレーム１及び板材４は
アルミニウム又はアルミニウム合金製であるが、このア
ルミニウム又はアルミニウム合金は熱伝導率が高く、熱
が離散しやすいため、中空フレーム１と板材４との間で
所要の発熱量を得るためには、鋼材を抵抗スポット溶接
する場合の約３倍の電流値が必要である。しかし、本実
施例の場合は、板材４をダミー部材５及び７と中空フレ
ーム１とで挟む３層構造を有しているので、この板材４
はダミー部材５，７及び中空フレーム１の双方と接触面
を有し、ダミー部材５，７がない場合の２倍の接触面積
を有している。このため、各板材４について、その表裏
両面で発熱が生じるため、板材４を高効率で加熱し、溶
融させることができる。従って、投入すべき電流を低減
することができる。

【００２１】また、このダミー部材５，７はその先端部
６，８が相互に重ねられる形状を有しているので、この
ダミー部材５とダミー部材７との間隙から水等が内部に
侵入することを防止することができる。そして、下方の
ダミー部材７の先端部と、上方のダミー部材５との間に
若干の隙間１５を有している。このため、電極１１，１
２によりダミー部材５，７を押圧した場合に、中空フレ
ーム１が若干撓んでもその変形を隙間１５で吸収するこ
とができる。このように、ダミー部材５，７をコ字形の
一体物ではなく、Ｌ字形の分割形とすることにより、電
極押圧時にもダミー部材５．７はその溶接部が平行の状
態を維持することができ、溶接作業性を劣化させること
が防止される。

【００２２】このようにして、本実施例によれば、中空
フレームを変形させることなく、また、インサート材を
使用することなく、アルミニウム又はアルミニウム合金
製の中空フレームと板材とを高効率で抵抗溶接すること
ができる。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されない
ことは勿論である。例えば、中間壁は少なくとも溶接部
とその対向する部分とを連絡するように設ければよく、
この溶接部以外に別の中間壁を設けることも可能であ
る。例えば、中空フレームは上記実施例のように、日形
の断面形状に限らず、田形等種々の断面形状にすること
が可能である。また、上記実施例のように中空フレーム
の二面に板材を溶接することなく、板材は中空フレーム
の一面にのみ溶接することとしてもよい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明方法により実際に抵抗スポット
溶接試験した結果について、本発明の範囲に入る実施例
と本発明の範囲から外れる比較例とを比較して説明す
る。下記表１は各実施例及び比較例の溶接条件並びに破
断形態及び評価結果を示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】中間フレームはＡ６０６３−Ｔ５アルミニ
ウム合金の押出材であり、板材はＡ５１８０−Ｏ材であ
る。中間フレームの厚さは３ｍｍであり、その横断面は
１辺長が６０ｍｍの正方角筒である。電極はクロム銅製
であり、直径が１６ｍｍであり、先端部の曲率半径は８
０ｍｍである。

【００２７】実施例１は、図４に示すように、中間フレ
ーム２１に１枚の板材２２を抵抗スポット溶接したもの
である。実施例２は、図５に示すように、実施例１と加
圧力及び溶接電流が異なる。実施例３は、図６に示すよ
うに、板材２２の外側にダミー部材を模して別の板材２
３を配置し、３層重ねで抵抗スポット溶接したものであ
る。実施例４は、図７に示すように、この３層重ねの抵
抗スポット溶接を、中空フレームの上面及び下面の２面
で同時に行った場合のものである。

【００２８】これに対し、比較例１は、中間壁を有しな
い点を除いて図５と同じ条件で抵抗スポット溶接した場
合のものである。また、比較例２は、インサート材を使
用したこと以外は、比較例１と同一の条件で抵抗スポッ
ト溶接した場合のものである。

【００２９】その結果、表１に示すように、破断試験に
おいて、実施例１乃至４及び比較例２はいずれも母材で
破断し、溶接部では破断しなかった。従って、溶接強度
はいずれも優れたものであった。しかし、実施例１乃至
４はインサート材を使用しなかったが、比較例２はイン
サート材を使用したものであり、前述の如く、インサー
ト材を使用する場合の欠点を有するものである。そし
て、インサート材を使用しないがその他の条件は比較例
２と同様である比較例１は、溶接部の強度が低く、破断
試験において溶接部で破断した。このため、実施例１乃
至４の評価は○となっているのに対し、比較例１，２の
評価は×となっている。

【００３０】また、実施例１，２は溶接電流が高いのに
対し、実施例３，４は３層重ねで抵抗スポット溶接して
いるので、実施例１，２に比して溶接電流を低減するこ
とができた。

【００３１】以上のように、本発明の実施例１乃至４の
場合は、いずれも良好な作業性で良好な溶接品質の溶接
部を得ることができた。これに対し、比較例１，２の場
合は、溶接品質が低いか、又は溶接作業性が悪いもので
あった。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
中空フレームの内部に中間壁を設けたので、中空フレー
ムに板材を抵抗溶接する場合に、加圧力を十分高いもの
としても、中空フレームに変形が生じることがなく、接
合強度が高い溶接部を得ることができる。しかも、本発
明によれば、インサート材を使用する必要がないので、
その溶接作業性も優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図２】同じくその中間壁の厚さを説明する図である。

【図３】同じくその隅部の丸みがない場合の不都合を説
明する図である。

【図４】本発明の実施例１の溶接方法を説明する図であ
る。

【図５】本発明の実施例２の溶接方法を説明する図であ
る。

【図６】本発明の実施例３の溶接方法を説明する図であ
る。

【図７】本発明の実施例４の溶接方法を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１：中空フレーム２：中間壁３：隅部４：板材５，７：ダミー部材６，８：先端部９，１０：凹部１１，１２：電極１３：電極先端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋村徹兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者藤井孝人山口県下関市長府港町14番１号株式会社神戸製鋼所長府製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム又はアルミニウム合金製中
空フレームの外表面にアルミニウム又はアルミニウム合
金製板材を当て、１対の電極により前記板材を前記中空
フレームに押圧しつつ通電して両者を抵抗溶接する中空
フレームの抵抗溶接方法において、前記中空フレームの
内部には前記電極により押圧される部分間を連絡する中
間壁が形成されていることを特徴とする中空フレームの
抵抗溶接方法。
【請求項２】前記中間壁の厚さは抵抗溶接による溶融
径と実質的に同一であることを特徴とする請求項１に記
載の中空フレームの抵抗溶接方法。
【請求項３】前記中間壁の表面と前記中空フレーム内
面とは、１ｍｍ以上の曲率半径の丸みを有して交差して
いることを特徴とする請求項１又は２に記載の中空フレ
ームの抵抗溶接方法。
【請求項４】前記板材を挟んでその外側にダミーの１
対の部材を配置し、この各ダミー部材は前記電極により
押圧される面とそれに直交する面とを覆う断面Ｌ字形を
なし、両ダミー部材はその端部に相互に重ねられる部分
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１
項に記載の中空フレームの抵抗溶接方法。
【請求項５】前記板材は前記電極により溶接すべき部
分の外面に予め凹部が形成されていることを特徴とする
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の中空フレームの
抵抗溶接方法。
【請求項６】前記ダミー部材は前記電極により溶接す
べき部分の外面に予め凹部が形成されていることを特徴
とする請求項４に記載の中空フレームの抵抗溶接方法。