塗覆鋼板的焊接方法

2023-05-02 16:24:31

專利名稱：塗覆鋼板的焊接方法
技術領域：
本發明涉及對單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板的由絕緣覆膜覆蓋的面和與其接觸的金屬體進行通電並利用電阻焊接法進行接合的方法。
背景技術：
在金屬制結構體中，為了提高耐腐蝕性、改善外觀等而設置塗覆膜等絕緣覆膜的技術在各個方面以各種方式被應用。作為設置絕緣覆膜的方法，有直接用金屬板製作結構體，並在後續エ序中附加絕緣覆膜的情況，也有使用由絕緣覆膜覆蓋的金屬板來構建結構體的情況。在直接用金屬板製作結構體並在後續エ序中附加絕緣覆膜的情況下，多採用電阻焊接作為其組裝所需要的接合方法。但是，附加絕緣覆膜的後續エ序的成本與對預先附加有絕緣覆膜的金屬板進行組裝的情況相比，其價格提高。因此，希望使用預先附加有絕緣覆膜的金屬板來組裝結構體。作為這種情況下的接合方法，由於存在絕緣覆膜不能通電而不能進行電阻焊接，所以多採用利用鉚釘、螺釘螺母、或螺絲的接合方法。但是，採用了附屬部件的接合方法會増加接合後的結構體的重量，而且因附屬部件部分也有成本，使結構體的價格也相應地上漲。因此，即使是附加有絕緣覆膜的金屬體，也要考慮接合用的方法。例如，在專利文獻I中提出了如下方法，即在要接合的金屬體的一方的表面側存在絕緣覆膜的情況下，利用在要接合的兩個金屬體的有覆膜的一側設置有突起的電極和成對的電極從上下對兩個金屬體加壓，從而穿破覆膜而對金屬體通電並利用電阻焊接進行接
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ロ ο此外，在專利文獻2中提出了如下方法，即當在要接合的金屬體的一方的表面側存在絕緣覆膜的情況下，利用在要接合的兩個金屬體的有覆膜的一側設置有突起的金屬模具在覆膜上開孔，然後用ー對電極從上下對兩個金屬體加壓，從而對金屬體通電並利用電阻焊接進行接合。另外，在專利文獻3中提出了如下方法，S卩當在要接合的金屬體的一方的接合面上存在絕緣覆膜的情況下，在有覆膜的金屬體上開孔，在沒有覆膜的另ー個金屬體上設置錐體狀的突起，在以突起與孔的露出金屬體的部位相接觸的方式重疊的狀態下，利用ー對電極從上下對兩個金屬體加壓，從而對金屬體通電並利用電阻焊接進行接合。另外，在專利文獻4中提出了如下方法，即在要接合的金屬體的一方的接合面上存在絕緣覆膜的情況下，用尖頭的金屬模具在有覆膜的金屬體上開孔，在使金屬體的孔的穿破了覆膜的前端部分與可通電的另ー個金屬體接觸的狀態下，用ー對電極從上下對兩個金屬體加壓，從而對金屬體通電並利用電阻焊接進行接合。[在先技術文獻][專利文獻]專利文獻I :日本特開2000-263248號公報CN 102917832 A
書
明
說
2/9頁專利文獻2 :日本特開平7-9161號公報專利文獻3 :日本特開平5-154667號公報專利文獻4 :日本特開2007-125602號公報

發明內容
(發明要解決的問題)但是，在專利文獻I提出的方法中，穿破絕緣覆膜一側的電極必須是設置有前端為可穿破覆膜的程度的尖鋭形狀的突起的電極，而且電極的最前端必須是小點或細線。因此，無法流過電容蓄電式電阻焊接的情況那樣的急劇增大的焊接電流，而僅限於利用極小容量的焊接電流的電阻焊接。而且，由於在電阻焊接時對兩個焊接電極之間施加必要的最低限度的加壓力，所以因焊接電流和在焊接電極間施加的加壓カ而使電極的前端部易於損傷或變形，無法直接穿破覆膜，因此，必須頻繁更換電極，在實際的焊接作業中難以採用這樣的電阻焊接方法。此外，在金屬體薄的情況下，電極前端會因加壓カ而貫穿金屬體，使電流直接流過沒有覆膜的金屬體而不能進行焊接，因此，必須進行高精度的加壓カ控制。另外，即使是在金屬體的接合面上存在覆膜的情況下，也會由於電極前端穿過金屬體而在沒有覆膜的金屬體中直接流過電流，因此不能進行焊接。此外，在專利文獻2提出的方法中，利用金屬模具在要焊接的金屬體的表面的覆膜上開孔，用電極從上下加壓並對其通電來焊接，但在覆膜厚的情況或覆膜的柔軟性高的情況下，即使開孔也不能獲得焊接電極與覆膜內側的金屬體接觸的面積，難以進行基於通電的電阻焊接。而且，與專利文獻I相同，在金屬體的接合的面上存在覆膜的情況下，不能穿破覆膜而無法進行焊接。另外，在專利文獻3提出的方法中，利用金屬模具在存在覆膜ー側的金屬體上開孔，在另ー個要接合的無覆膜的金屬體上設置突起，使突起與孔的露出金屬體的部位接觸並通電來進行接合，但這種方法必須對要接合的兩個金屬體的雙方實施加工，因加工的エ夫及其所需要的作業時間的關係而使成本提高。此外，在存在多個接合部位的情況下，必須使對應的孔和突起的位置完全對準，因此要求高精度的加工。再者，在專利文獻4提出的方法中，用尖頭的工具在存在覆膜的ー側的金屬體上開孔，使露出金屬體的部位與另ー個金屬體的可通電的部位接觸來進行電阻焊接，基本上解決了上述專利文獻1、2、3的問題。但是，在開孔的金屬體的板厚厚等情況下，必須使工具旋轉，這就需要上下驅動的結構和旋轉驅動的結構，使設備費用變高。此外，眾所周知，接合強度與接合面積成比例，而為了增加接合強度，就必須將用尖頭的工具所開的孔擴大，並且増大接觸要接合的另ー個金屬體的可通電的部位的面積。但是，如果將用尖頭的工具所開的孔擴大至某種程度以上，則如圖I (a)所示，會導致孔裂開，這樣不僅不能増大接觸面積，而且通電時電流過度集中於裂開變尖的孔的前端部分，會產生火花而難以接合。此外，為了増大接觸面積，要使尖頭的工具上的突起的高度變高。在接合了高的突起的情況下，由於在接合的兩個金屬體之間殘留有相當於突起的高度的量的熔融金屬，所以會出現間隙。如果增大接合時的電極加壓力，則熔融金屬在接合時會被擠出而能夠進行無間隙的接合，但如果電極加壓カ高，則接觸面積會變得過大電壓
4也必須高，絕緣覆膜會因高電壓的熱輸入而受到損傷。本發明是為解決這些問題而提出的，其目的在於提供一種能夠對單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板的由絕緣覆膜覆蓋的面和與其接觸的面通電並將二者利用電阻焊接進行接合的方法。
(解決問題的措施)本發明的塗覆鋼板的焊接方法中，為了達成上述目的，在單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板上，用前端形狀平坦的衝壓器和與之成對的衝壓模從沒有絕緣覆膜的ー側對金屬體進行衝壓，由此使衝壓孔內表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面ー側露出，並使該露出部與要接合的金屬體接觸並通電，並利用電阻焊接進行結合。為了使衝壓孔內表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面ー側露出，進行衝壓的衝壓器和衝壓模的形狀優選為衝壓截面為圓形。此外，作為所使用的衝壓器，優選為前端平坦並且具有相當於該平坦面垂直地延伸的圓筒部和與該圓筒部接續的錐體部，或者前端平坦並且具有與該平坦面垂直地延伸的圓筒部和與其連續的錐體部，還具有與該錐體部連續的大直徑圓筒部。當如下述式(I)所示地定義了留空量時，優選為將對金屬帶進行衝壓時的上述衝壓器與上述衝壓模之間的留空量設為60 320%，更優選是設為60 100%。留空量(％)={(Dd —Dp)/2}/tX100 …(I)其中，Dd :衝壓模的直徑(mm) ,Dp :衝壓器的直徑(mm)，t :金屬板的板厚(mm)。(發明效果)根據本發明，能夠在單面被塗覆膜等絕緣覆膜覆蓋的金屬板的由絕緣覆膜覆蓋的面和與其接觸的面之間通電，並且僅採用電阻焊接法來接合二者，從而能夠容易地構建金屬結構體。而且，能夠確保用於通電的接觸面積大，井能夠穩定地進行後續的電阻焊接。因此，能夠以低成本提供在耐腐蝕性、外觀等方面優越，並且接合強度高的高品質的金屬結構體。


圖I是說明基於衝壓的突起物的形成方法的圖，Ca)是現有方法，(b)是本發明的方法。圖2是說明突起物形成用的衝壓器直徑與衝壓模直徑的關係的圖。圖3是說明増大從絕緣覆膜露出的環狀金屬體露出面積的方法的圖。圖4是說明在實施例中採用的突起物焊接法的概念圖。
具體實施例方式為了提高耐腐蝕性、外觀等，如果能夠將設置有塗覆膜等絕緣覆膜的金屬體在設置有絕緣覆膜的狀態下進行電阻焊接，則能夠以低成本提供在耐腐蝕性、外觀等方面優良的金屬體結構物。因此，本發明的發明人等反覆對用於能夠對單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板的由絕緣覆膜覆蓋的面和與其接觸的面通電並用電阻焊接來將二者接合的措施進行了各種研究。為了用電阻焊接來接合由絕緣覆膜覆蓋的面，必須使絕緣覆膜極其地薄或將其穿破而通電。由於為了使絕緣覆膜極其地薄，還需要將金屬板減薄，所以會大幅度地降低接合後的金屬板結構體的強度。作為穿破絕緣覆膜的方法，如上述專利文獻4所示，有將前端尖鋭的工具壓入到形成有覆膜的金屬體中並開孔，來露出金屬體的措施。
但是，當採用這種措施來開某種程度以上的大小的孔時，如圖I (a)所示，會導致孔裂開而使金屬體以前端尖鋭的形狀露出，在通電時在裂開且尖銳的孔的前端部分上電流過於集中，會產生火花而難以接合。若使用前端尖鋭的工具則會產生如上述的問題，因此，進行了對下述方法的研究使用前端平坦且為圓筒狀的衝壓器和衝壓模，從沒有絕緣覆膜的ー側對金屬板進行衝壓並開孔，以除去絕緣覆膜。但是，即使是使用前端平坦且為圓筒狀的衝壓器和衝壓模而單純地衝壓來除去絕緣覆膜，也會由幹與要接合的另ー個能通電的金屬板接觸的接觸面之間殘留有絕緣覆膜而無法通電。在通常的衝壓エ序中，由於衝壓器和衝壓模之間的留空量較小，所以所謂的「塌邊」、「毛邊」等較小，導致在貫通孔的前端殘留有絕緣覆膜。因此，相對於衝壓金屬模具的衝壓器，可以使用直徑與衝壓器的直徑相比相當大的衝壓模金屬模具，在所謂「塌邊」、「毛邊」等的形狀變大的條件下進行衝壓。通過在這種條件下進行衝孔，如圖I (b)所示，所謂「塌邊」、「毛邊」等的形狀變大，金屬體在貫通孔的前端露出為環狀。如果金屬體露出為環狀，則與對方的金屬部件的金屬部的接觸成為線狀的接觸，與現有的點狀接觸相比，能夠確保接觸面積大的通電面積，能夠進行穩定的電阻焊接。另外，衝壓模的直徑相對於所使用的衝壓器的直徑的關係優選為，形成於衝壓後的貫通孔上的、所謂「塌邊」、「毛邊」等的形狀越大越好。即，優選為將留空量設置得比較大。如果「毛邊」小，則露出的環狀的金屬體不會露出到絕緣覆膜的外側，金屬體與對方的金屬體彼此之間的接觸不充分。但是，如果留空量過大，則通過衝壓形成「塌邊」、「毛邊」等的範圍會過大而不能使金屬體充分露出。另外，在焊接時，會在電極的加壓下導致「塌邊」、「毛邊」等變形，通過衝壓而露出的可通電的部分不能與要接合的配對的金屬體的可通電的部分接觸。此外，衝壓的金屬板未與被衝壓的金屬板分離而是殘留下來，在進行用於接合的通電之前，必須用手工作業或機械操作等來除去，這樣會増加工夫而使成本上升。但是，眾所周知，電阻焊接的接合強度與接合面積成比例。在用前端為尖頭的金屬模具開孔的情況下，為了擴大孔，必須進行基於錐體的擴孔加工或基於衝緣加工的擴孔加工，但在本發明中，如果將衝壓金屬板的衝壓器和衝壓模的尺寸増大，則能夠増大接合面積。此外，在衝壓的金屬板的突起前端上可通電的部分露出得多則接合後的金屬板的強度高且穩定。如果將在貫通孔前端露出於絕緣覆膜的金屬體環的線寬度設置得更寬，就能夠使可通電的部分露出得更多。詳細內容在後面的實施例的記載中進行論述，而僅從焊接性的觀點看，留空量優選為60 320%。為了使衝掉的金屬板從被衝壓的金屬板分離,需要使上述留空量為60
100% ο
另外，如圖2所示，在設Dp為衝壓模的直徑(mm)、Dp為衝壓器的直徑(mm)、t為金屬板的板厚(mm)時，將留空量定義為下述(I)式。留空量(％)={(Dd —Dp)/2}/tX100 …(I)作為使可通電的部分露出得多的方法，有效的是具有從前端垂直的部位，用在該 部位上方設有錐體的衝壓器將衝壓孔的端面折彎，使可通電的部分與要接合的金屬板接觸得多。S卩，如圖3所示，使用前端平坦且具有與該平坦面垂直地延伸的圓筒部和與該圓筒部連續的錐體部的衝壓器，用錐體部將實施了開孔加工的部分的「塌邊」折彎而使可通電的部分露出得更多(圖3-a)，或者，使用具有與上述錐體部連續的大直徑圓筒部的衝壓器，用大直徑圓筒部邊捋「塌邊」邊進行衝緣加工(圖3-b)，由此，能夠使可通電的部分與要接合的金屬板接觸得多。為了擴大電阻焊接時的接觸面積，如圖3_b所示的衝緣加工是有效的，但如果通過衝緣使得捋量變大，則突起部的板厚減小，通電面積會減少。因此，接合面積減少、接合強度降低。詳細內容在後面的實施例中進行論述，但在使用具有小直徑圓筒部和大直徑圓筒部的衝壓器，並用大直徑圓筒部進行衝緣加工的情況下，大直徑圓筒部的留空量相對於小直徑圓筒部的留空量的比率優選為O. 9以下。但是，如果上述比率過小則金屬露出部會減少，所以其下限優選為O. 5左右。然後，說明電阻焊接的優選方式。優選地，採用在電阻焊接中焊接時間短，且絕緣覆膜受熱影響的時間短的電容式的凸焊法。如果通電方法是對ー個電極進行衝壓並從上方對突起物加壓，成對的電極能夠從與另一個電極相同的方向對要接合的另ー個鋼板加壓的間接方式進行通電，則能夠進行對絕緣覆膜沒有損傷的接合。如以上說明，如果在單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板上，用前端形狀平坦的衝壓器和與其成對的衝壓模從沒有絕緣覆膜的ー側對金屬體進行衝壓，由此，使衝壓孔內表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面ー側露出而能夠使該露出部與要接合的金屬體接觸並可通電，則能夠容易地利用電阻焊接法進行結合。實施例實施例I :作為用於凸焊的材料,使用僅在長70mm、寬40mm、板厚O. 8mm的熔融鍍鋅鋼板的單
面塗布了作為絕緣覆膜的有機類覆膜的鋼板。由於進行存在該覆膜的表面和沒有該覆膜的表面的接合，所以在覆膜位於接合面的一側的塗覆鋼板的接合部位，使用各種變更了留空量的衝壓器和衝壓模從沒有覆膜ー側對金屬體進行衝壓而設置突起物。在表I中表示所使用的衝壓器的直徑(Dp)、衝壓模的直徑(Dd)以及留空量。另外，衝壓器的前端形狀平坦並且直徑如表I所示。[表I]表I :使用的衝壓器、衝壓模和留空量(實施例I)
權利要求
1.ー種塗覆鋼板的焊接方法，其特徵在幹， 使用前端形狀平坦的衝壓器和與該衝壓器成對的衝壓模，對於單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板，從沒有絕緣覆膜的ー側對金屬體進行衝壓，由此使衝壓孔內表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面ー側露出，使該露出部與要接合的金屬體接觸並通電，並通過電阻焊接進行結合。
2.根據權利要求I所述的塗覆鋼板的焊接方法，其特徵在幹， 為了使衝壓孔內表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面ー側露出，衝壓的衝壓器和衝壓模的衝壓截面形狀為圓形。
3.根據權利要求I或2所述的塗覆鋼板的焊接方法，其特徵在幹， 使用的衝壓器為前端平坦並具有與該平坦面垂直地延伸的圓筒部和與該圓筒部連續的錐體部。
4.根據權利要求I或2所述的塗覆鋼板的焊接方法，其特徵在幹， 使用的衝壓器為前端平坦並具有與該平坦面垂直地延伸的圓筒部和與該圓筒部連續的錐體部，還具有與該錐體部連續的大直徑圓筒部。
5.根據權利要求I 4中任一項所述的塗覆鋼板的焊接方法，其特徵在幹， 在如下述式(I)所示地定義了留空量時，對金屬體衝壓時的上述衝壓器和上述衝壓模的留空量為60 320%， 留空量(％)= {(Dd —Dp)/2}/tX100 …(1)， 其中，Dd :衝壓模的直徑(mm), Dp :衝壓器的直徑(mm), t :金屬板的厚度(mm)。
6.根據權利要求I 4中任一項所述的塗覆鋼板的焊接方法，其特徵在幹， 在如下述式(I)所示地定義了留空量時，對金屬體衝壓時的上述衝壓器和上述衝壓模的留空量為60 100%， 留空量(％)= {(Dd —Dp)/2}/tX100 …(1)， 其中，Dd :衝壓模的直徑(mm), Dp :衝壓器的直徑(mm), t :金屬板的厚度(mm)。
全文摘要
對於單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板，使用前端形狀平坦的衝壓器和與該衝壓器成對的衝壓模，從沒有絕緣覆膜的一側對金屬體進行衝壓，由此使衝壓孔內表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面一側露出，使該露出部與要接合的金屬體接觸並通電，進行電阻焊接。
文檔編號B23K11/16GK102917832SQ201180024529
公開日2013年2月6日 申請日期2011年5月12日 優先權日2010年5月17日
發明者吉田剛之, 朝田博 申請人:日新制鋼株式會社