專利名稱：涂覆鋼板的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)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(jìn)行通電并利用電阻焊接法進(jìn)行接合的方法。
背景技術(shù)：
在金屬制結(jié)構(gòu)體中，為了提高耐腐蝕性、改善外觀等而設(shè)置涂覆膜等絕緣覆膜的技術(shù)在各個(gè)方面以各種方式被應(yīng)用。作為設(shè)置絕緣覆膜的方法，有直接用金屬板制作結(jié)構(gòu)體，并在后續(xù)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(lái)構(gòu)建結(jié)構(gòu)體的情況。在直接用金屬板制作結(jié)構(gòu)體并在后續(xù)エ序中附加絕緣覆膜的情況下，多采用電阻焊接作為其組裝所需要的接合方法。但是，附加絕緣覆膜的后續(xù)エ序的成本與對(duì)預(yù)先附加有絕緣覆膜的金屬板進(jìn)行組裝的情況相比，其價(jià)格提高。因此，希望使用預(yù)先附加有絕緣覆膜的金屬板來(lái)組裝結(jié)構(gòu)體。作為這種情況下的接合方法，由于存在絕緣覆膜不能通電而不能進(jìn)行電阻焊接，所以多采用利用鉚釘、螺釘螺母、或螺絲的接合方法。但是，采用了附屬部件的接合方法會(huì)増加接合后的結(jié)構(gòu)體的重量，而且因附屬部件部分也有成本，使結(jié)構(gòu)體的價(jià)格也相應(yīng)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(xiàn)I中提出了如下方法，即在要接合的金屬體的一方的表面?zhèn)却嬖诮^緣覆膜的情況下，利用在要接合的兩個(gè)金屬體的有覆膜的一側(cè)設(shè)置有突起的電極和成對(duì)的電極從上下對(duì)兩個(gè)金屬體加壓，從而穿破覆膜而對(duì)金屬體通電并利用電阻焊接進(jìn)行接
ム
ロ ο此外，在專利文獻(xiàn)2中提出了如下方法，即當(dāng)在要接合的金屬體的一方的表面?zhèn)却嬖诮^緣覆膜的情況下，利用在要接合的兩個(gè)金屬體的有覆膜的一側(cè)設(shè)置有突起的金屬模具在覆膜上開(kāi)孔，然后用ー對(duì)電極從上下對(duì)兩個(gè)金屬體加壓，從而對(duì)金屬體通電并利用電阻焊接進(jìn)行接合。另外，在專利文獻(xiàn)3中提出了如下方法，S卩當(dāng)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(kāi)孔，在沒(méi)有覆膜的另ー個(gè)金屬體上設(shè)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(tài)下，利用ー對(duì)電極從上下對(duì)兩個(gè)金屬體加壓，從而對(duì)金屬體通電并利用電阻焊接進(jìn)行接合。另外，在專利文獻(xiàn)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(kāi)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(gè)金屬體接觸的狀態(tài)下，用ー對(duì)電極從上下對(duì)兩個(gè)金屬體加壓，從而對(duì)金屬體通電并利用電阻焊接進(jìn)行接合。[在先技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)]專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2000-263248號(hào)公報(bào)CN 102917832 A
書(shū)
明
說(shuō)
2/9頁(yè)專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平7-9161號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)平5-154667號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)2007-125602號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問(wèn)題)但是，在專利文獻(xiàn)I提出的方法中，穿破絕緣覆膜一側(cè)的電極必須是設(shè)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(diǎn)或細(xì)線。因此，無(wú)法流過(guò)電容蓄電式電阻焊接的情況那樣的急劇增大的焊接電流，而僅限于利用極小容量的焊接電流的電阻焊接。而且，由于在電阻焊接時(shí)對(duì)兩個(gè)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于損傷或變形，無(wú)法直接穿破覆膜，因此，必須頻繁更換電極，在實(shí)際的焊接作業(yè)中難以采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(huì)因加壓カ而貫穿金屬體，使電流直接流過(guò)沒(méi)有覆膜的金屬體而不能進(jìn)行焊接，因此，必須進(jìn)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(huì)由于電極前端穿過(guò)金屬體而在沒(méi)有覆膜的金屬體中直接流過(guò)電流，因此不能進(jìn)行焊接。此外，在專利文獻(xiàn)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(kāi)孔，用電極從上下加壓并對(duì)其通電來(lái)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(kāi)孔也不能獲得焊接電極與覆膜內(nèi)側(cè)的金屬體接觸的面積，難以進(jìn)行基于通電的電阻焊接。而且，與專利文獻(xiàn)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(wú)法進(jìn)行焊接。另外，在專利文獻(xiàn)3提出的方法中，利用金屬模具在存在覆膜ー側(cè)的金屬體上開(kāi)孔，在另ー個(gè)要接合的無(wú)覆膜的金屬體上設(shè)置突起，使突起與孔的露出金屬體的部位接觸并通電來(lái)進(jìn)行接合，但這種方法必須對(duì)要接合的兩個(gè)金屬體的雙方實(shí)施加工，因加工的エ夫及其所需要的作業(yè)時(shí)間的關(guān)系而使成本提高。此外，在存在多個(gè)接合部位的情況下，必須使對(duì)應(yīng)的孔和突起的位置完全對(duì)準(zhǔn)，因此要求高精度的加工。再者，在專利文獻(xiàn)4提出的方法中，用尖頭的工具在存在覆膜的ー側(cè)的金屬體上開(kāi)孔，使露出金屬體的部位與另ー個(gè)金屬體的可通電的部位接觸來(lái)進(jìn)行電阻焊接，基本上解決了上述專利文獻(xiàn)1、2、3的問(wèn)題。但是，在開(kāi)孔的金屬體的板厚厚等情況下，必須使工具旋轉(zhuǎn)，這就需要上下驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，使設(shè)備費(fèi)用變高。此外，眾所周知，接合強(qiáng)度與接合面積成比例，而為了增加接合強(qiáng)度，就必須將用尖頭的工具所開(kāi)的孔擴(kuò)大，并且増大接觸要接合的另ー個(gè)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(kāi)的孔擴(kuò)大至某種程度以上，則如圖I (a)所示，會(huì)導(dǎo)致孔裂開(kāi)，這樣不僅不能増大接觸面積，而且通電時(shí)電流過(guò)度集中于裂開(kāi)變尖的孔的前端部分，會(huì)產(chǎn)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，由于在接合的兩個(gè)金屬體之間殘留有相當(dāng)于突起的高度的量的熔融金屬，所以會(huì)出現(xiàn)間隙。如果增大接合時(shí)的電極加壓力，則熔融金屬在接合時(shí)會(huì)被擠出而能夠進(jìn)行無(wú)間隙的接合，但如果電極加壓カ高，則接觸面積會(huì)變得過(guò)大電壓
4也必須高，絕緣覆膜會(huì)因高電壓的熱輸入而受到損傷。本發(fā)明是為解決這些問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種能夠?qū)蚊姹唤^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并將二者利用電阻焊接進(jìn)行接合的方法。
(解決問(wèn)題的措施)本發(fā)明的涂覆鋼板的焊接方法中，為了達(dá)成上述目的，在單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板上，用前端形狀平坦的沖壓器和與之成對(duì)的沖壓模從沒(méi)有絕緣覆膜的ー側(cè)對(duì)金屬體進(jìn)行沖壓，由此使沖壓孔內(nèi)表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面ー側(cè)露出，并使該露出部與要接合的金屬體接觸并通電，并利用電阻焊接進(jìn)行結(jié)合。為了使沖壓孔內(nèi)表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面ー側(cè)露出，進(jìn)行沖壓的沖壓器和沖壓模的形狀優(yōu)選為沖壓截面為圓形。此外，作為所使用的沖壓器，優(yōu)選為前端平坦并且具有相當(dāng)于該平坦面垂直地延伸的圓筒部和與該圓筒部接續(xù)的錐體部，或者前端平坦并且具有與該平坦面垂直地延伸的圓筒部和與其連續(xù)的錐體部，還具有與該錐體部連續(xù)的大直徑圓筒部。當(dāng)如下述式(I)所示地定義了留空量時(shí)，優(yōu)選為將對(duì)金屬帶進(jìn)行沖壓時(shí)的上述沖壓器與上述沖壓模之間的留空量設(shè)為60 320%，更優(yōu)選是設(shè)為60 100%。留空量(％)={(Dd —Dp)/2}/tX100 …(I)其中，Dd :沖壓模的直徑(mm) ,Dp :沖壓器的直徑(mm)，t :金屬板的板厚(mm)。(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，能夠在單面被涂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，并且僅采用電阻焊接法來(lái)接合二者，從而能夠容易地構(gòu)建金屬結(jié)構(gòu)體。而且，能夠確保用于通電的接觸面積大，井能夠穩(wěn)定地進(jìn)行后續(xù)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(yōu)越，并且接合強(qiáng)度高的高品質(zhì)的金屬結(jié)構(gòu)體。


圖I是說(shuō)明基于沖壓的突起物的形成方法的圖，Ca)是現(xiàn)有方法，(b)是本發(fā)明的方法。圖2是說(shuō)明突起物形成用的沖壓器直徑與沖壓模直徑的關(guān)系的圖。圖3是說(shuō)明増大從絕緣覆膜露出的環(huán)狀金屬體露出面積的方法的圖。圖4是說(shuō)明在實(shí)施例中采用的突起物焊接法的概念圖。
具體實(shí)施例方式為了提高耐腐蝕性、外觀等，如果能夠?qū)⒃O(shè)置有涂覆膜等絕緣覆膜的金屬體在設(shè)置有絕緣覆膜的狀態(tài)下進(jìn)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(yōu)良的金屬體結(jié)構(gòu)物。因此，本發(fā)明的發(fā)明人等反復(fù)對(duì)用于能夠?qū)蚊姹唤^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并用電阻焊接來(lái)將二者接合的措施進(jìn)行了各種研究。為了用電阻焊接來(lái)接合由絕緣覆膜覆蓋的面，必須使絕緣覆膜極其地薄或?qū)⑵浯┢贫?。由于為了使絕緣覆膜極其地薄，還需要將金屬板減薄，所以會(huì)大幅度地降低接合后的金屬板結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度。作為穿破絕緣覆膜的方法，如上述專利文獻(xiàn)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并開(kāi)孔，來(lái)露出金屬體的措施。
但是，當(dāng)采用這種措施來(lái)開(kāi)某種程度以上的大小的孔時(shí)，如圖I (a)所示，會(huì)導(dǎo)致孔裂開(kāi)而使金屬體以前端尖鋭的形狀露出，在通電時(shí)在裂開(kāi)且尖銳的孔的前端部分上電流過(guò)于集中，會(huì)產(chǎn)生火花而難以接合。若使用前端尖鋭的工具則會(huì)產(chǎn)生如上述的問(wèn)題，因此，進(jìn)行了對(duì)下述方法的研究使用前端平坦且為圓筒狀的沖壓器和沖壓模，從沒(méi)有絕緣覆膜的ー側(cè)對(duì)金屬板進(jìn)行沖壓并開(kāi)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沖壓器和沖壓模而單純地沖壓來(lái)除去絕緣覆膜，也會(huì)由干與要接合的另ー個(gè)能通電的金屬板接觸的接觸面之間殘留有絕緣覆膜而無(wú)法通電。在通常的沖壓エ序中，由于沖壓器和沖壓模之間的留空量較小，所以所謂的“塌邊”、“毛邊”等較小，導(dǎo)致在貫通孔的前端殘留有絕緣覆膜。因此，相對(duì)于沖壓金屬模具的沖壓器，可以使用直徑與沖壓器的直徑相比相當(dāng)大的沖壓模金屬模具，在所謂“塌邊”、“毛邊”等的形狀變大的條件下進(jìn)行沖壓。通過(guò)在這種條件下進(jìn)行沖孔，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(huán)狀。如果金屬體露出為環(huán)狀，則與對(duì)方的金屬部件的金屬部的接觸成為線狀的接觸，與現(xiàn)有的點(diǎn)狀接觸相比，能夠確保接觸面積大的通電面積，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的電阻焊接。另外，沖壓模的直徑相對(duì)于所使用的沖壓器的直徑的關(guān)系優(yōu)選為，形成于沖壓后的貫通孔上的、所謂“塌邊”、“毛邊”等的形狀越大越好。即，優(yōu)選為將留空量設(shè)置得比較大。如果“毛邊”小，則露出的環(huán)狀的金屬體不會(huì)露出到絕緣覆膜的外側(cè)，金屬體與對(duì)方的金屬體彼此之間的接觸不充分。但是，如果留空量過(guò)大，則通過(guò)沖壓形成“塌邊”、“毛邊”等的范圍會(huì)過(guò)大而不能使金屬體充分露出。另外，在焊接時(shí)，會(huì)在電極的加壓下導(dǎo)致“塌邊”、“毛邊”等變形，通過(guò)沖壓而露出的可通電的部分不能與要接合的配對(duì)的金屬體的可通電的部分接觸。此外，沖壓的金屬板未與被沖壓的金屬板分離而是殘留下來(lái)，在進(jìn)行用于接合的通電之前，必須用手工作業(yè)或機(jī)械操作等來(lái)除去，這樣會(huì)増加工夫而使成本上升。但是，眾所周知，電阻焊接的接合強(qiáng)度與接合面積成比例。在用前端為尖頭的金屬模具開(kāi)孔的情況下，為了擴(kuò)大孔，必須進(jìn)行基于錐體的擴(kuò)孔加工或基于沖緣加工的擴(kuò)孔加工，但在本發(fā)明中，如果將沖壓金屬板的沖壓器和沖壓模的尺寸増大，則能夠増大接合面積。此外，在沖壓的金屬板的突起前端上可通電的部分露出得多則接合后的金屬板的強(qiáng)度高且穩(wěn)定。如果將在貫通孔前端露出于絕緣覆膜的金屬體環(huán)的線寬度設(shè)置得更寬，就能夠使可通電的部分露出得更多。詳細(xì)內(nèi)容在后面的實(shí)施例的記載中進(jìn)行論述，而僅從焊接性的觀點(diǎn)看，留空量?jī)?yōu)選為60 320%。為了使沖掉的金屬板從被沖壓的金屬板分離,需要使上述留空量為60
100% ο
另外，如圖2所示，在設(shè)Dp為沖壓模的直徑(mm)、Dp為沖壓器的直徑(mm)、t為金屬板的板厚(mm)時(shí)，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(shè)有錐體的沖壓器將沖壓孔的端面折彎，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(xù)的錐體部的沖壓器，用錐體部將實(shí)施了開(kāi)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(xù)的大直徑圓筒部的沖壓器，用大直徑圓筒部邊捋“塌邊”邊進(jìn)行沖緣加工(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(kuò)大電阻焊接時(shí)的接觸面積，如圖3_b所示的沖緣加工是有效的，但如果通過(guò)沖緣使得捋量變大，則突起部的板厚減小，通電面積會(huì)減少。因此，接合面積減少、接合強(qiáng)度降低。詳細(xì)內(nèi)容在后面的實(shí)施例中進(jìn)行論述，但在使用具有小直徑圓筒部和大直徑圓筒部的沖壓器，并用大直徑圓筒部進(jìn)行沖緣加工的情況下，大直徑圓筒部的留空量相對(duì)于小直徑圓筒部的留空量的比率優(yōu)選為O. 9以下。但是，如果上述比率過(guò)小則金屬露出部會(huì)減少，所以其下限優(yōu)選為O. 5左右。然后，說(shuō)明電阻焊接的優(yōu)選方式。優(yōu)選地，采用在電阻焊接中焊接時(shí)間短，且絕緣覆膜受熱影響的時(shí)間短的電容式的凸焊法。如果通電方法是對(duì)ー個(gè)電極進(jìn)行沖壓并從上方對(duì)突起物加壓，成對(duì)的電極能夠從與另一個(gè)電極相同的方向?qū)σ雍系牧愆`個(gè)鋼板加壓的間接方式進(jìn)行通電，則能夠進(jìn)行對(duì)絕緣覆膜沒(méi)有損傷的接合。如以上說(shuō)明，如果在單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板上，用前端形狀平坦的沖壓器和與其成對(duì)的沖壓模從沒(méi)有絕緣覆膜的ー側(cè)對(duì)金屬體進(jìn)行沖壓，由此，使沖壓孔內(nèi)表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面ー側(cè)露出而能夠使該露出部與要接合的金屬體接觸并可通電，則能夠容易地利用電阻焊接法進(jìn)行結(jié)合。實(shí)施例實(shí)施例I :作為用于凸焊的材料,使用僅在長(zhǎng)70mm、寬40mm、板厚O. 8mm的熔融鍍鋅鋼板的單
面涂布了作為絕緣覆膜的有機(jī)類(lèi)覆膜的鋼板。由于進(jìn)行存在該覆膜的表面和沒(méi)有該覆膜的表面的接合，所以在覆膜位于接合面的一側(cè)的涂覆鋼板的接合部位，使用各種變更了留空量的沖壓器和沖壓模從沒(méi)有覆膜ー側(cè)對(duì)金屬體進(jìn)行沖壓而設(shè)置突起物。在表I中表示所使用的沖壓器的直徑(Dp)、沖壓模的直徑(Dd)以及留空量。另外，沖壓器的前端形狀平坦并且直徑如表I所示。[表I]表I :使用的沖壓器、沖壓模和留空量(實(shí)施例I)
權(quán)利要求
1.ー種涂覆鋼板的焊接方法，其特征在干， 使用前端形狀平坦的沖壓器和與該沖壓器成對(duì)的沖壓模，對(duì)于單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板，從沒(méi)有絕緣覆膜的ー側(cè)對(duì)金屬體進(jìn)行沖壓，由此使沖壓孔內(nèi)表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面ー側(cè)露出，使該露出部與要接合的金屬體接觸并通電，并通過(guò)電阻焊接進(jìn)行結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的涂覆鋼板的焊接方法，其特征在干， 為了使沖壓孔內(nèi)表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面ー側(cè)露出，沖壓的沖壓器和沖壓模的沖壓截面形狀為圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的涂覆鋼板的焊接方法，其特征在干， 使用的沖壓器為前端平坦并具有與該平坦面垂直地延伸的圓筒部和與該圓筒部連續(xù)的錐體部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的涂覆鋼板的焊接方法，其特征在干， 使用的沖壓器為前端平坦并具有與該平坦面垂直地延伸的圓筒部和與該圓筒部連續(xù)的錐體部，還具有與該錐體部連續(xù)的大直徑圓筒部。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的涂覆鋼板的焊接方法，其特征在干， 在如下述式(I)所示地定義了留空量時(shí)，對(duì)金屬體沖壓時(shí)的上述沖壓器和上述沖壓模的留空量為60 320%， 留空量(％)= {(Dd —Dp)/2}/tX100 …(1)， 其中，Dd :沖壓模的直徑(mm), Dp :沖壓器的直徑(mm), t :金屬板的厚度(mm)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的涂覆鋼板的焊接方法，其特征在干， 在如下述式(I)所示地定義了留空量時(shí)，對(duì)金屬體沖壓時(shí)的上述沖壓器和上述沖壓模的留空量為60 100%， 留空量(％)= {(Dd —Dp)/2}/tX100 …(1)， 其中，Dd :沖壓模的直徑(mm), Dp :沖壓器的直徑(mm), t :金屬板的厚度(mm)。
全文摘要
對(duì)于單面被絕緣覆膜覆蓋的金屬板，使用前端形狀平坦的沖壓器和與該沖壓器成對(duì)的沖壓模，從沒(méi)有絕緣覆膜的一側(cè)對(duì)金屬體進(jìn)行沖壓，由此使沖壓孔內(nèi)表面下端部的金屬體在絕緣覆膜形成面一側(cè)露出，使該露出部與要接合的金屬體接觸并通電，進(jìn)行電阻焊接。
文檔編號(hào)B23K11/16GK102917832SQ201180024529
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者吉田剛之, 朝田博 申請(qǐng)人:日新制鋼株式會(huì)社