專利名稱：電阻焊接用電極、電阻焊接方法及焊接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及點(diǎn)焊的改良技術(shù)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)有各種焊接方法得到實(shí)際應(yīng)用。其中，點(diǎn)焊由于可以迅速接合薄板，所以在汽車的車體制造中被廣泛采用。
點(diǎn)焊法是電阻焊接方法的一種，利用一對(duì)電極夾持被焊材料，一面加壓一面通電，由此在金屬板之間產(chǎn)生熔融部，通過使該熔融部凝固，將金屬板彼此接合在一起。
但是，在點(diǎn)焊中，在焊接時(shí)火花向周圍飛散，產(chǎn)生被稱為飛濺的現(xiàn)象。這種飛濺現(xiàn)象被推測(cè)為由于短時(shí)間內(nèi)在極小的面積上集中大電流進(jìn)行熔融，膨脹作用和熔核生長(zhǎng)之間的平衡被破壞，造成熔融金屬的一部分飛散。這樣，所投入的電能的一部分形成浪費(fèi)，并且產(chǎn)生焊接熔核的形狀不穩(wěn)定的問題。
作為這種飛濺的對(duì)策，公知有在電極形狀上下功夫的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
日本特開平11-342477號(hào)公報(bào)(圖3)根據(jù)


專利文獻(xiàn)1。
圖21是說明現(xiàn)有技術(shù)的基本原理的圖，使下部電極101形成為凸?fàn)?，使上部電極102形成為凹狀，在一對(duì)電極101、102之間，將鋼板103和鋁板104重疊配置，并連接直流電源105以向一對(duì)電極101、102通電。由于上部電極102為凹狀，上面的鋁板104局部向上鼓起，在板103、104之間產(chǎn)生間隙106。即使產(chǎn)生飛濺，也能夠把該飛濺封閉在間隙106中(參照專利文獻(xiàn)1第0017段)。
專利文獻(xiàn)1如其權(quán)利要求1所述，是以接合鋁和鋼那樣熔點(diǎn)不同的板為目的的發(fā)明。
因此，不適合鋼板與鋼板的接合。
并且，由于把飛濺封閉在間隙中，所以焊接結(jié)構(gòu)看起來不完美。但是，如果產(chǎn)生飛濺，則導(dǎo)致焊接熔核不穩(wěn)定，使強(qiáng)度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是提供一種可以良好地防止產(chǎn)生飛濺的電阻焊接技術(shù)。
本發(fā)明之一的電阻焊接用電極在疊合金屬板作為被焊材料、并通過在利用一對(duì)電極壓接該被焊材料的狀態(tài)下向所述電極通電來焊接所述被焊材料時(shí)使用，其特征在于，該電阻焊接用電極的至少一個(gè)電極的前端面為凹面。
本發(fā)明之二的電阻焊接用電極在疊合金屬板作為被焊材料、并通過在利用一對(duì)電極壓接該被焊材料的狀態(tài)下向所述電極通電來焊接所述被焊材料時(shí)使用，其特征在于，該電阻焊接用電極的至少一個(gè)電極的前端面為凹面，在該凹面上具有使焊接電流分流的槽。
本發(fā)明之三的電阻焊接用電極在疊合金屬板作為被焊材料、并通過在利用一對(duì)電極壓接該被焊材料的狀態(tài)下向所述電極通電來焊接所述被焊材料時(shí)使用，其特征在于，該電阻焊接用電極的一個(gè)電極的前端面為凹面，在該凹面上具有使焊接電流分流的槽，另一個(gè)電極的前端面為凸?fàn)睢?br> 本發(fā)明之四的電阻焊接用電極，其特征在于，所述槽是通過所述凹面的底部中心的放射槽。
本發(fā)明之五的電阻焊接方法，其特征在于，包括如下的步驟準(zhǔn)備由前端面為凹面的一個(gè)電極和前端為凸?fàn)畹牧硪粋€(gè)電極構(gòu)成的一對(duì)電極、把一個(gè)電極相對(duì)地按壓在另一個(gè)電極上的按壓?jiǎn)卧?、向所述電極提供焊接電流的供電單元、金屬板疊合而成的被焊材料；利用一對(duì)電極夾持所述被焊材料，使被焊材料塑性變形；向電極間施加預(yù)定的按壓并通電，從而實(shí)施焊接。
本發(fā)明之六的電阻焊接方法，其特征在于，包括如下的步驟準(zhǔn)備由前端面為凹面且在凹面上具有放射槽的一個(gè)電極和前端為凸?fàn)畹牧硪粋€(gè)電極構(gòu)成的一對(duì)電極、把一個(gè)電極相對(duì)按壓在另一個(gè)電極上的按壓?jiǎn)卧?、向所述電極提供焊接電流的供電單元、金屬板疊合而成的被焊材料；利用一對(duì)電極夾持所述被焊材料，使被焊材料塑性變形；向電極間施加預(yù)定的按壓并通電，從而實(shí)施焊接，其中，在利用所述槽使焊接電流分流的同時(shí)進(jìn)行焊接。
本發(fā)明之七的焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括金屬板疊合而成的被焊材料；接合該被焊材料的焊接熔核；在所述被焊材料的一個(gè)外表面上、在與焊接熔核對(duì)應(yīng)的部位突起的凸部。
本發(fā)明之八的焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括金屬板疊合而成的被焊材料；接合該被焊材料的焊接熔核；在所述被焊材料的一個(gè)外表面上、在與焊接熔核對(duì)應(yīng)的部位突起的凸部；從該凸部進(jìn)一步突起的凸筋部。
在本發(fā)明之一中，在電極前端設(shè)置凹面。通過使電極的前端形成為凹面，從電極側(cè)看來，可以使疊合的被焊材料之間形成大面積的接觸面。
另一方面，在以往的點(diǎn)焊中，從電極側(cè)看來，在被焊材料之間形成點(diǎn)狀接觸面。點(diǎn)狀接觸面的接觸面積較小，電流集中在該較小的接觸面上，所以產(chǎn)生飛濺。
在本發(fā)明中，可以利用大面積的接觸面抑制電流的過度集中，所以不會(huì)產(chǎn)生飛濺，能夠提高焊接強(qiáng)度。
在本發(fā)明之二中，在電極的前端設(shè)置凹面，并且在凹面上設(shè)置槽。
在以往的點(diǎn)焊中，在一對(duì)電極之間產(chǎn)生一處熔融部并生長(zhǎng)，形成焊接熔核，但在該過程中產(chǎn)生飛濺。
在本發(fā)明中，利用槽對(duì)焊接電極進(jìn)行分流，所以在一對(duì)電極之間產(chǎn)生多處熔融部并生長(zhǎng)，并且生長(zhǎng)為一體，形成焊接熔核。因此，不會(huì)產(chǎn)生飛濺，能夠提高焊接強(qiáng)度。
在本發(fā)明之三中，和本發(fā)明之二相同，通過槽對(duì)焊接電極進(jìn)行分流，所以在一對(duì)電極之間產(chǎn)生多處熔融部并生長(zhǎng)，并且生長(zhǎng)為一體，形成焊接熔核。因此，不會(huì)產(chǎn)生飛濺，能夠提高焊接強(qiáng)度。
在本發(fā)明之四中，槽形成為通過凹面中心的放射槽。如果是放射槽，則能夠?qū)ΨQ地劃分曲面，能夠使焊接電流更加均勻地分流。
在本發(fā)明之五中，在焊接步驟之前追加了對(duì)被焊材料進(jìn)行塑性加工的步驟。通過實(shí)施塑性加工，可以提高金屬板之間的緊密接觸性，所以在連續(xù)的焊點(diǎn)之間，板與板之間不會(huì)產(chǎn)生間隙，特別對(duì)提高由多個(gè)焊點(diǎn)構(gòu)成的焊接結(jié)構(gòu)的焊接強(qiáng)度非常有效。
另外，采用前端為凹面的電極實(shí)施焊接。通過使電極的前端形成為凹面，從電極側(cè)看來，可以在疊合的被焊材料之間形成大面積的接觸面。如果是大面積的接觸面，則可以擴(kuò)大接觸面積。通過這種較大的接觸面可以抑制電流的過度集中，所以不會(huì)產(chǎn)生飛濺，能夠提高焊接強(qiáng)度。
在本發(fā)明之六中，在焊接步驟之前追加了對(duì)被焊材料進(jìn)行塑性加工的步驟。通過實(shí)施塑性加工，可以提高金屬板之間的緊密接觸性，所以在連續(xù)的焊點(diǎn)之間，板與板之間不會(huì)產(chǎn)生間隙，特別對(duì)提高由多個(gè)焊點(diǎn)構(gòu)成的焊接結(jié)構(gòu)的焊接強(qiáng)度非常有效。
另外，采用前端為凹面并且在該凹面上具有槽的電極實(shí)施焊接?？梢酝ㄟ^槽對(duì)焊接電極進(jìn)行分流，所以與本發(fā)明之五相比更加有效地提高焊接強(qiáng)度，并且不會(huì)產(chǎn)生飛濺。
在本發(fā)明之七中，在焊接結(jié)構(gòu)上，除焊接熔核外，在被焊材料的一個(gè)外表面上、在對(duì)應(yīng)焊接熔核的部位形成凸部。該凸部發(fā)揮提高剛性的作用，有助于焊接結(jié)構(gòu)的焊接部以及其周邊的強(qiáng)度提高和沖擊吸收性的提高。
在本發(fā)明之八中，在焊接結(jié)構(gòu)上，除焊接熔核外，在被焊材料的一個(gè)外表面上、在對(duì)應(yīng)焊接熔核的部位形成凸部，在該凸部還形成凸筋部。凸部發(fā)揮提高剛性的作用。此外，凸筋部發(fā)揮加強(qiáng)筋的作用，有助于焊接結(jié)構(gòu)的焊接部以及其周邊的強(qiáng)度提高和沖擊吸收性的提高。
因此，本發(fā)明之七和之八的焊接結(jié)構(gòu)是比以往的點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更大的部件。結(jié)果，能夠容易地實(shí)現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)的薄壁化、緊湊化、輕量化和高剛性化。

圖1是本發(fā)明的電阻焊接裝置的原理圖。
圖2是本發(fā)明的下部電極的詳細(xì)圖。
圖3是本發(fā)明的電阻焊接方法的步驟圖。
圖4是利用本發(fā)明的電阻焊接方法制造的焊接結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖5是為了焊接實(shí)驗(yàn)而準(zhǔn)備的電極的形狀圖。
圖6是用于測(cè)量剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)片的立體圖。
圖7是用于測(cè)量十字強(qiáng)度的試驗(yàn)片和試驗(yàn)夾具的立體圖。
圖8是圖7的作用說明圖。
圖9是比較例1和實(shí)施例1～5的剪切強(qiáng)度比較圖。
圖10是比較例1和實(shí)施例1～5的十字強(qiáng)度比較圖。
圖11是比較例2和實(shí)施例6～10的剪切強(qiáng)度比較圖。
圖12是比較例2和實(shí)施例6～10的十字強(qiáng)度比較圖。
圖13是本發(fā)明的電極的變更實(shí)施例圖。
圖14是加壓力測(cè)量法的原理圖。
圖15是所測(cè)量的加壓力的曲線圖。
圖16是接觸面積的示意圖。
圖17是焊接熔核的比較圖。
圖18是所得到的焊接結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖19是圖18的主要部分剖面圖。
圖20是本發(fā)明的電極的其他變更實(shí)施例圖。
圖21是說明現(xiàn)有技術(shù)的基本原理的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。
另外，圖13(b)、(c)用于說明本發(fā)明之一，圖2和圖20用于說明本發(fā)明之二和三，圖2和圖20(b)用于說明本發(fā)明之四，圖14用于說明本發(fā)明之五，圖3用于說明本發(fā)明之六，圖18用于說明本發(fā)明之七，圖4用于說明本發(fā)明之八。
圖1是本發(fā)明的電阻焊接裝置的原理圖，電阻焊接裝置10由以下部分構(gòu)成可以安裝在機(jī)器人的臂上的コ形架11；固定在該コ形架11上的作為一個(gè)電極的下部電極12；安裝在コ形架11上并且可以在圖中上下移動(dòng)的作為另一個(gè)電極的上部電極13；向著下部電極12按壓該上部電極13的按壓?jiǎn)卧?5；向一對(duì)電極12、13供電的供電單元16。
上部電極13是前端為凸?fàn)畹钠胀姌O。與此相對(duì)，下部電極12是前端為凹面的特殊電極。詳細(xì)說明下部電極12的形狀。
圖2是本發(fā)明的下部電極的詳細(xì)圖。
(b)是剖面圖，下部電極12的特征是，前端面(在圖中為上面)是球面形狀的凹面17，在該凹面17上具有對(duì)焊接電流進(jìn)行分流的槽18。
(a)是俯視圖，槽18是通過凹面17的中心19的十字槽。由于該槽18的存在，凹面17被劃分為4個(gè)弧面21…(…表示多個(gè)。以下相同)。
由于槽18通過中心19向外直線延伸，所以稱為放射槽。通過中心19的放射槽如I、Y、十、*那樣，槽的數(shù)量可以任意選擇。
槽18的主要目的是對(duì)焊接電流進(jìn)行分流，其剖面可以是矩形槽、U形槽、V形槽等任意形狀。
圖3是本發(fā)明的電阻焊接方法的步驟圖。
在(a)中，在下部電極12上疊放兩個(gè)金屬板23、24。并且，強(qiáng)力按壓上部電極13。
按照(b)所示，金屬板23、24沿著凹面17產(chǎn)生塑性變形。
在(c)中，開始通電時(shí)，電流分為弧面21a和弧面21b而流過。結(jié)果，產(chǎn)生多個(gè)(在本示例中為4個(gè))熔融部25a、25b。
隨著通電的進(jìn)行，如(d)所示，熔融部25a、25b生長(zhǎng)并合并，形成熔融部25。
熔融部25a、25b、25是由于金屬板的電阻乘以電流值的平方得到的焦耳熱超過金屬的熔點(diǎn)而產(chǎn)生的。因此，熔融部25成為局部高溫。
但是，由于金屬板23、24與溫度成比例地膨脹，所以在以往的點(diǎn)焊中熔融部受到約束，熔融部25形成高壓，如假想線所示的箭頭y那樣產(chǎn)生飛濺，并認(rèn)為是熔融部25的一部分飛散。
這一點(diǎn)，在本實(shí)施例中，利用凹凸的塑性變形，密封高壓化的熔融部，可以抑制熔融部的飛散。此外，在帶有槽的情況下，如(d)所示，可以使金屬板23在槽18中鼓起。槽18發(fā)揮所謂膨脹分散作用。
利用該作用，通電初期的多個(gè)熔融部流動(dòng)并相互成為一體，緩和熔融部的高壓化。
在(e)中，伴隨焊接結(jié)束，使上部電極13上升。在金屬板23、24之間，金屬板23的一部分在槽18中伸出。結(jié)果，熔融部25(參照(d))不會(huì)產(chǎn)生使其破裂的高壓，可以在不破裂的情況下凝固，成為焊接熔核26。
對(duì)以上步驟整理如下。
如圖1、2和3(a)所示，其特征在于，包括如下步驟準(zhǔn)備由前端面為凹面17并且在凹面17上具有放射槽18的一個(gè)電極12、和前端為凸?fàn)畹牧硪粋€(gè)電極13構(gòu)成的一對(duì)電極，把一個(gè)電極12相對(duì)按壓在另一方電極13上的按壓?jiǎn)卧?5，向所述電極12、13提供焊接電流的供電單元16，金屬板23、24疊合而成的被焊材料；利用一對(duì)電極12、13夾持所述被焊材料，使金屬板23、24塑性變形(參照?qǐng)D3(a)、(b))；和向電極12、13間施加預(yù)定按壓并通電，從而實(shí)施焊接(參照?qǐng)D3(c)、(d))，在利用所述槽對(duì)焊接電流進(jìn)行分流的同時(shí)進(jìn)行焊接。
圖4是利用本發(fā)明的電阻焊接方法制造的焊接結(jié)構(gòu)的立體圖，示出了焊接結(jié)構(gòu)30可以在金屬板23的外表面形成凸部31，并且從該凸部31進(jìn)一步突起十字形的凸筋部32。
即，焊接結(jié)構(gòu)30的特征是，由以下部分構(gòu)成金屬板23、24疊合而成的被焊材料；接合該被焊材料的焊接熔核26(圖3(e)所示)；在被焊材料的一個(gè)外表面上而且在對(duì)應(yīng)焊接熔核的部位突起的凸筋部32。
考慮兩個(gè)金屬板23、24的彎曲強(qiáng)度，在偏離彎曲中心的部位存在筋時(shí)，截面系數(shù)和截面二次矩增大。
在本發(fā)明中，可以在充分偏離兩個(gè)金屬板23、24的接合面的位置上形成十字的凸筋部32，所以能夠提高焊接部的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度及剛性。
(實(shí)驗(yàn)例)以下敘述本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)例。另外，本發(fā)明不限于實(shí)驗(yàn)例。在實(shí)驗(yàn)之前，說明實(shí)驗(yàn)用的電極和試驗(yàn)片的形狀。
圖5是為了焊接實(shí)驗(yàn)而準(zhǔn)備的電極的形狀圖。
(a)所示的上部電極13在直徑16mm的圓棒下部形成半徑8mm的半球，下部電極12也在直徑16mm的圓棒上部形成半徑8mm的半球，相當(dāng)于普通的一對(duì)電極。
(b)所示的上部電極13在直徑16mm的圓棒下部形成半徑20mm的球面。下部電極12在直徑16mm的圓棒上部形成邊緣部直徑為10mm、半徑為30mm的球狀凹部，在其底部形成十字槽。
(c)所示的上部電極13在直徑16mm的圓棒下部形成半徑25mm的球面。下部電極12在直徑16mm的圓棒上部形成邊緣部直徑為10mm、半徑為30mm的球狀凹部，在其底部形成十字槽。
(d)所示的上部電極13在直徑16mm的圓棒下部形成半徑8mm的半球，在該半球上再形成邊緣部直徑為10mm、半徑為15mm的球面。
下部電極12在直徑16mm的圓棒上部形成邊緣部直徑為10mm、半徑為30mm的球狀凹部，在其底部形成十字槽。
(e)所示的上部電極13在直徑16mm的圓棒下部形成半徑8mm的半球，在該半球上再形成邊緣部直徑為10mm、半徑為20mm的球面。
下部電極12在直徑16mm的圓棒上部形成邊緣部直徑為10mm、半徑為20mm的球狀凹部，在其底部形成十字槽。
(f)所示的上部電極13在直徑16mm的圓棒下部形成半徑15mm的球面。
下部電極12在直徑16mm的圓棒上部形成邊緣部直徑為10mm、半徑為20mm的球狀凹部，在其底部形成十字槽。
圖6是用于測(cè)量剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)片的立體圖，試驗(yàn)片35是在將40mm寬的金屬板23、24搭接40mm的狀態(tài)下進(jìn)行焊接，并通過焊接熔核26接合而得到的。按照空心箭頭所示進(jìn)行拉伸，把焊接熔核26剪切破壞時(shí)的力定義為“剪切強(qiáng)度”。
一般情況下，剪切強(qiáng)度是將力除以截面積而得到的值，但由于不能確定焊接熔核26的截面積，所以在點(diǎn)焊中為了方便起見，把剪切力稱為剪切強(qiáng)度。
圖7是用于測(cè)量十字強(qiáng)度的試驗(yàn)片和試驗(yàn)夾具的立體圖，試驗(yàn)片37是將50mm寬的金屬板23、24交叉，對(duì)其交點(diǎn)實(shí)施焊接，并通過焊接熔核26接合而得到的。
試驗(yàn)夾具40由以下部分構(gòu)成具有把持片41的寬50mm的下部板42；具有把持片43的寬50mm的下部板44；50mm×50mm的壓片45～48；固定螺釘49…。
把金屬板23放在下部板42上，把壓片45、46放在該金屬板23上，利用固定螺釘49…把這些壓片45、46連接在下部板42上。
然后，把上部板44放在試驗(yàn)片37的金屬板24上，使壓片47、48接觸該金屬板24的下表面，利用固定螺釘49…把這些壓片47、48連接在上部板44上。
圖8是圖7的作用說明圖。
在(a)中，向下拉把持片41，向上拉把持片43。當(dāng)增加拉伸力時(shí)，焊接熔核26破碎。
(b)表示由于焊接熔核26破碎，金屬板23和金屬板24上下分開的狀態(tài)。
由于壓片45～48不干涉焊接熔核26，所以能夠準(zhǔn)確求出使焊接熔核26破碎時(shí)的力。由于以十字形試驗(yàn)片為對(duì)象，所以把此時(shí)的破碎力稱為“十字強(qiáng)度”。為了方便起見而把力稱為強(qiáng)度的理由如上所述。
使用以上所述的電極，制造多個(gè)剪切強(qiáng)度測(cè)量用試驗(yàn)片35…和十字強(qiáng)度測(cè)量用試驗(yàn)片37…。其焊接條件、測(cè)量強(qiáng)度如下所述。
○比較例1、實(shí)施例1～實(shí)施例5·金屬板的種類270N鋼·金屬板的厚度1.6mm
·焊接時(shí)的加壓力400kgf·焊接電流參見表。
表1一覽地表示比較例1和實(shí)施例1～實(shí)施例5中使用的電極形狀(參照?qǐng)D5)、焊接電流、由試驗(yàn)片得到的剪切強(qiáng)度、十字強(qiáng)度。
用圖表來表示該剪切強(qiáng)度、十字強(qiáng)度。
表1

圖9是比較例1和實(shí)施例1～5的剪切強(qiáng)度比較圖，可以確認(rèn)出與比較例1相比，實(shí)施例1～5的強(qiáng)度提高了10～30％。
因此，在利用270N鋼實(shí)施點(diǎn)焊時(shí)，通過采用本發(fā)明的電極，可以確認(rèn)剪切強(qiáng)度的大幅增加。
圖10是比較例1和實(shí)施例1～5的十字強(qiáng)度比較圖，可以確認(rèn)與比較例1相比，實(shí)施例1～5的強(qiáng)度提高了10～20％。
因此，在利用270N鋼實(shí)施點(diǎn)焊時(shí)，通過采用本發(fā)明的電極，可以確認(rèn)十字強(qiáng)度的大幅增加。
○比較例2、實(shí)施例6～實(shí)施例10·金屬板的種類600N鋼·金屬板的厚度1.6mm·焊接時(shí)的加壓力400kgf·焊接電流參見表。
表2一覽地表示比較例2和實(shí)施例6～實(shí)施例10中使用的電極形狀(參照?qǐng)D5)、焊接電流、由試驗(yàn)片得到的剪切強(qiáng)度、十字強(qiáng)度。
用圖表來表示該剪切強(qiáng)度、十字強(qiáng)度。
表2

圖11是比較例2和實(shí)施例6～10的剪切強(qiáng)度比較圖，可以確認(rèn)與比較例2相比，實(shí)施例6～10的強(qiáng)度提高了約20％。
因此，在利用600N鋼實(shí)施點(diǎn)焊時(shí)，通過采用本發(fā)明的電極，可以確認(rèn)剪切強(qiáng)度的大幅增加。
圖12是比較例2和實(shí)施例6～10的十字強(qiáng)度比較圖，實(shí)施例6～9的十字強(qiáng)度小于比較例2，實(shí)施例10和比較例2相同。
600N鋼被認(rèn)為對(duì)于焊接條件的變化比較敏感，需要通過調(diào)整電極形狀、加壓力、焊接電流諸因素來提高十字強(qiáng)度。
說明變更實(shí)施例和其實(shí)驗(yàn)。
圖13是本發(fā)明的電極的變更實(shí)施例圖。
(a)表示為了比較實(shí)驗(yàn)而準(zhǔn)備的比較例3的下部電極12B、上部電極13B，下部電極12B和上部電極13B為形狀相同的部件，形成為電極直徑為16mm、前端中央直徑為6mm、曲率半徑為40mm的緩?fù)姑?，并通過曲率半徑為8mm的圓角對(duì)該緩慢凸面的邊緣進(jìn)行了倒角。即，比較例3中的電極12B、13B是以往公知的普通電極。
(b)表示本發(fā)明的實(shí)施例11的下部電極12、上部電極13。上部電極13是和(a)所示上部電極13B形狀相同的部件。下部電極12是電極直徑為16mm、前端中央直徑為6mm、曲率半徑為20mm的凹面17的電極。
(c)是(b)所示的下部電極12的立體圖，可知在前端中央設(shè)有凹面17。
圖14是加壓力測(cè)量法的原理圖，在金屬板23和金屬板24之間夾著感壓薄片51，利用下部電極12和上部電極13進(jìn)行加壓。
金屬板23、24是1.6mm厚的600N鋼板。
感壓薄片51可以是感壓紙，根據(jù)被施加的壓力而形成不同的顏色。因此，可以通過顏色計(jì)測(cè)加壓力。
圖15是所測(cè)量的加壓力的曲線圖，橫軸表示距電極中心的距離(右側(cè)表示正，左側(cè)表示負(fù))，縱軸表示加壓力。
利用較細(xì)的實(shí)線表示的比較例3、即圖13(a)的電極12B、13B的加壓力分布為，頂部的寬度d1較小，擴(kuò)展寬度d2不足10mm。由比較例3可知，在偏離中心5mm以上的部位，加壓力為“0”。
利用較粗的實(shí)線表示的實(shí)施例11、即圖13(b)的電極12、13的加壓力分布為，頂部的寬度D1較大，擴(kuò)展寬度D2約為20mm。由實(shí)施例11可知，直到偏離中心10mm的部位，加壓作用都有效。
圖16是接觸面積的示意圖，是根據(jù)圖15作成的示意圖。
(a)表示比較例3的接觸面52B，接觸面52B的直徑d3較小。
(b)表示實(shí)施例11的接觸面52，接觸面52的直徑D3非常大。
圖17是焊接熔核的比較圖，使用比較例3和實(shí)施例11的電極，在加壓力1kN、焊接電流7kA的條件下實(shí)施了焊接，觀察其焊接熔核的斷面。
(a)表示比較例3的焊接熔核26B的斷面，尺寸d4為2.85mm。
(b)表示實(shí)施例11的焊接熔核26的斷面，尺寸D4為4.43mm。
焊接強(qiáng)度可以利用在圖中表里方向延伸的焊接熔核26B或26的截面積來評(píng)價(jià)。截面積在比較例3中視為2.852，在實(shí)施例11中視為4.432。這樣，根據(jù)實(shí)施例11的焊接強(qiáng)度/比較例3的焊接強(qiáng)度＝4.432/2.852＝2.4的計(jì)算，如果采用實(shí)施例11，則可以得到比較例3的2.4倍的焊接強(qiáng)度。
即，實(shí)施例11的電阻焊接用電極12、13是在將金屬板23、24疊合作為被焊材料，通過在利用一對(duì)電極壓接該被焊材料的狀態(tài)下向電極通電來焊接被焊材料時(shí)使用的電阻焊接用電極，其特征在于，該電阻焊接用電極12、13的至少一個(gè)電極的前端面為凹面17(參照?qǐng)D13(b)、(c))。
并且，實(shí)施例11如以上說明的那樣，可以提高焊接強(qiáng)度。這被認(rèn)為是由于能夠通過大面積的接觸面(參照?qǐng)D16(b)的符號(hào)52)來抑制電流的過度集中。
圖18是所得到的焊接結(jié)構(gòu)的立體圖，焊接結(jié)構(gòu)30表示在金屬板23的外表面突起了凸部31。
圖19是圖18的主要部分剖面圖，焊接結(jié)構(gòu)30的特征是由以下部分構(gòu)成金屬板23、24疊合而成的被焊材料；接合該被焊材料的焊接熔核26；在被焊材料的一個(gè)外表面突起的凸部31。
在考慮兩個(gè)金屬板23、24的彎曲強(qiáng)度的情況下，如果在偏離彎曲中心的部位存在凸部31，則截面系數(shù)和截面二次矩增大。
在本發(fā)明中，可以在充分偏離兩個(gè)金屬板23、24的接合面的位置上形成凸部31，所以能夠提高焊接部的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度及剛性。
下面，說明其他變更實(shí)施例。
圖20是本發(fā)明的電極的其他變更實(shí)施例圖。
(a)表示為了實(shí)驗(yàn)而準(zhǔn)備的實(shí)施例12的下部電極12、上部電極13，上部電極13形成為電極直徑為16mm、前端中央直徑為6mm、曲率半徑為40mm的緩?fù)姑?，并利用曲率半徑?mm的圓角對(duì)該緩?fù)姑娴倪吘夁M(jìn)行了倒角。
下部電極12形成為電極直徑為16mm、前端中央直徑6mm、曲率半徑20mm的凹面17，并且還設(shè)有多個(gè)槽18。
(b)是下部電極12的立體圖，表示設(shè)有從凹部中心19呈放射狀延伸的8個(gè)槽18。
使用以上電極進(jìn)行了飛濺產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)。另外，為了比較，也對(duì)實(shí)施例11(參照?qǐng)D13(b))中使用的電極進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
○實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2·金屬板的種類600N鋼·金屬板的厚度1.6mm·焊接時(shí)的加壓力參見表·焊接電流10.5kA。
表3×產(chǎn)生飛濺○沒有產(chǎn)生飛濺

在實(shí)驗(yàn)1中，使用圖13(b)的電極，設(shè)電流為10.5kA，分階段地改變加壓力進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1kN和2kN時(shí)產(chǎn)生了飛濺。原因是加壓力不足。因此，在把加壓力增加到2.9kN時(shí)，抑制了飛濺的產(chǎn)生。
在實(shí)驗(yàn)2中，使用圖20(a)的電極，設(shè)電流為10.5kA，分階段地改變加壓力進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1kN時(shí)產(chǎn)生了飛濺。因此，在把加壓力增加到2kN時(shí)，抑制了飛濺的產(chǎn)生。
實(shí)驗(yàn)1的下部電極是沒有槽的電極，實(shí)驗(yàn)2的下部電極是有槽的電極，所以可以說通過設(shè)置槽，能夠?qū)⑺璧募訅毫?.9kN降低到2kN。
○實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4·金屬板的種類600N鋼·金屬板的厚度1.6mm·焊接時(shí)的加壓力3.9kN·焊接電流參見表。
表4×產(chǎn)生飛濺○沒有產(chǎn)生飛濺

在實(shí)驗(yàn)3中，使用圖13(b)的電極，設(shè)加壓力為3.9kN，分階段地改變焊接電流進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在11kA和11.5kA時(shí)沒有產(chǎn)生飛濺，但在12kA時(shí)產(chǎn)生了飛濺。
在實(shí)驗(yàn)4中，使用圖20(a)的電極，設(shè)加壓力為3.9kN，分階段地改變焊接電流進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)，結(jié)果一直到12kA也沒有產(chǎn)生飛濺。
實(shí)驗(yàn)3的下部電極是沒有槽的電極，實(shí)驗(yàn)4的下部電極是有槽的電極，所以可以說通過設(shè)置槽，能夠?qū)⒑附与娏鲝?1.5kA提高到12kA。
在金屬板的焊接中，焊接電流越小越能夠節(jié)約電能，并且能夠抑制焊接部產(chǎn)生受熱變形，能夠減小焊接后的變形。并且，所需的加壓力越小，越能夠?qū)崿F(xiàn)焊接裝置的小型、輕量化。
因此，如果對(duì)前端具有凹部的電極附加槽，可以實(shí)現(xiàn)小焊接電流和低加壓力的雙贏效果。
另外，金屬板是以疊放兩個(gè)為基準(zhǔn)，但當(dāng)然可以疊放3個(gè)或3個(gè)以上。
本發(fā)明適合于點(diǎn)焊用電極及點(diǎn)焊方法。
權(quán)利要求
1.一種電阻焊接用電極，在疊合金屬板作為被焊材料，并通過在利用一對(duì)電極壓接該被焊材料的狀態(tài)下向所述電極通電，來焊接所述被焊材料時(shí)使用，其特征在于，該電阻焊接用電極的至少一個(gè)電極的前端面為凹面。
2.一種電阻焊接用電極，在疊合金屬板作為被焊材料，并通過在利用一對(duì)電極壓接該被焊材料的狀態(tài)下向所述電極通電，來焊接所述被焊材料時(shí)使用，其特征在于，該電阻焊接用電極的至少一個(gè)電極的前端面為凹面，在該凹面上具有使焊接電流分流的槽。
3.一種電阻焊接用電極，在疊合金屬板作為被焊材料，并通過在利用一對(duì)電極壓接該被焊材料的狀態(tài)下向所述電極通電，來焊接所述被焊材料時(shí)使用，其特征在于，該電阻焊接用電極的一個(gè)電極的前端面為凹面，在該凹面上具有使焊接電流分流的槽，另一個(gè)電極的前端面為凸?fàn)睢?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電阻焊接用電極，其特征在于，所述槽是通過所述凹面的底部中心的放射槽。
5.一種電阻焊接方法，其特征在于，包括如下的步驟準(zhǔn)備由前端面為凹面的一個(gè)電極和前端為凸?fàn)畹牧硪粋€(gè)電極構(gòu)成的一對(duì)電極、把一個(gè)電極相對(duì)地按壓在另一個(gè)電極上的按壓?jiǎn)卧⑾蛩鲭姌O提供焊接電流的供電單元、金屬板疊合而成的被焊材料；利用一對(duì)電極夾持所述被焊材料，使被焊材料塑性變形；向電極間施加預(yù)定的按壓并通電，從而實(shí)施焊接。
6.一種電阻焊接方法，其特征在于，包括如下的步驟準(zhǔn)備由前端面為凹面且在凹面上具有放射槽的一個(gè)電極和前端為凸?fàn)畹牧硪粋€(gè)電極構(gòu)成的一對(duì)電極、把一個(gè)電極相對(duì)按壓在另一個(gè)電極上的按壓?jiǎn)卧?、向所述電極提供焊接電流的供電單元、金屬板疊合而成的被焊材料；利用一對(duì)電極夾持所述被焊材料，使被焊材料塑性變形；向電極間施加預(yù)定的按壓并通電，從而實(shí)施焊接，并且，在利用所述槽使焊接電流分流的同時(shí)進(jìn)行焊接。
7.一種焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括金屬板疊合而成的被焊材料；接合該被焊材料的焊接熔核；在所述被焊材料的一個(gè)外表面上、在與焊接熔核對(duì)應(yīng)的部位突起的凸部。
8.一種焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括金屬板疊合而成的被焊材料；接合該被焊材料的焊接熔核；在所述被焊材料的一個(gè)外表面上、在與焊接熔核對(duì)應(yīng)的部位突起的凸部；從該凸部進(jìn)一步突起的凸筋部。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠良好地防止產(chǎn)生飛濺的電阻焊接技術(shù)。金屬板(23、24)沿著凹面(17)產(chǎn)生塑性變形。在開始通電時(shí)，電流分為弧面(21a)和弧面(21b)而流過。結(jié)果，產(chǎn)生多個(gè)熔融部(25a、25b)。隨著通電的進(jìn)行，熔融部(25)生長(zhǎng)。熔融部(25)是因金屬板的電阻乘以電流值的平方得到的焦耳熱超過金屬的熔點(diǎn)而產(chǎn)生的。即，熔融部(25)成為局部高溫。由于金屬板(23、24)與溫度成比例地膨脹，所以在以往的點(diǎn)焊中熔融部受到約束，熔融部(25)產(chǎn)生高壓，如假想線所示的箭頭y那樣產(chǎn)生飛濺，熔融部(25)的一部分飛散。這一點(diǎn)，在本發(fā)明中，如(d)所示，可以使金屬板(23)在槽(18)中鼓起。槽(18)發(fā)揮所謂膨脹分散作用。結(jié)果，可以良好地防止產(chǎn)生飛濺。
文檔編號(hào)B23K33/00GK1810437SQ200510112889
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者上田孝治, 柳田章 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社