(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴あけ加工した鋼製燃料タンク本体に、鋼製フランジにリングプロジェクションを有する鋼製パイプを燃料タンク本体に連通するように取り付け、上下より燃料タンク本体とフランジとを電極で加圧し、通電することで前記リングプロジェクションに熱および圧力を集中させて、燃料タンク本体にフランジを溶接するリングプロジェクション溶接に用いるフランジにリングプロジェクションを有する燃料タンク用パイプにおいて、該リングプロジェクションはエンボス形状を有するプロジェクションであって、プロジェクション溶接前のリングプロジェクションの断面形状が、電極に接触するフランジ面が台形の凹形状で、台形の角度θが６０〜１２０度の角度であり、かつ、被溶接部側のフランジ面形状がＲ状の突起形状で、フランジ厚さをｔとするとき、突起の幅Ｗが１．５〜３．０ｔ、突起の高さＨが０．３〜１．０ｔである断面形状であり、リングプロジェクション外周からフランジ端までの距離をｄｆとするとき、ｄｆが１．０〜１０．０ｔであり、さらにリングプロジェクションの外周径ｄｐと燃料タンク本体の穴の径ｄｔとが下記式（１）の関係を満たすことを特徴とするフランジにリングプロジェクションを有する燃料タンク用パイプ。
ｄｐ＝ｄｔ＋ｗ＋ｎ×ｔｂ  ・・・・  式（１）
（ここで、ｎは２〜２０の整数、ｔｂはタンク本体の板厚、ｗはリングプロジェクション巾を意味する）
【請求項２】
請求項１に記載のフランジにリングプロジェクションを有する燃料タンク用パイプのリングプロジェクションを燃料タンク壁面に溶接することを特徴とするリングプロジェクション溶接方法。
【請求項３】
リングプロジェクション溶接で接合部にナゲットを形成させることを特徴とする請求項２に記載のリングプロジェクション溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リングプロジェクション溶接に適したリングプロジェクション形状を有する燃料タンク用パイプおよびそれを用いる溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用燃料タンクには給油パイプ、ブリーザーパイプなどが取り付けられるが従来は
ロウ付け、ハンダ付け、アーク溶接などが用いられてきた。これらの溶接法は溶接部分に
熱を加えるため、溶接部の耐食性を低下させる懸念があった。この問題を解決する方法と
してリングプロジェクション溶接法が提案され、広く実生産に用いられるようになってき
た。
【０００３】
リングプロジェクション溶接とは、穴あけ加工した燃料タンク本体に、フランジにリングプロジェクション（円環状の突起）形状を設けたパイプを取り付け、上下より銅系電極で加圧し、通電することで前記プロジェクションに熱および圧力を集中させて鍛接状態を形成させるのがリングプロジェクション溶接である。この方法は、リング状の突起、すなわちリングプロジェクションを介して燃料タンク本体とパイプを抵抗溶接するもので、生産性の高い特徴も有している。
【０００４】
リングプロジェクション溶接用の突起の形状には、種々のものがある。たとえば、断面形状が半円状あるいは三角形状のプロジェクションを有するリングプロジェクション溶接が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このプロジェクションはパイプフランジ部の端末を折り曲げる形で加工されるためコイニング型プロジェクションとも呼ばれる。また、据えこみ型と呼ばれる圧縮加工を利用した半円状のプロジェクション形状も広く実用に供されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
リングプロジェクション溶接において求められる特性は、接合部の「強度」と「パイプの気密性」である。両特性は溶接電流量の影響を受けることから、図１にその状況を模式的に示した。
【０００６】
強度（押し込み強度）は、図８に示されるように、燃料タンクの内部から外部に向けてパイプを押し込む時の最大荷重で定義される。その破断形態は、接合界面での破断いわゆるシャー破断は不合格とされ、母材破断が合格とされることが多い。図１（ａ）に示したように電流量を上げることで強度は向上し、シャー破断から母材破断に破断形態が変わる。このときの荷重を最小電流値（例えば、５００Ａ）と規定することができる。パイプの種類によっては必要強度が変わることもあるので、その場合はシェア破断であっても必要強度を満足していれば、合格と判断することもできる。
【０００７】
図１（ａ）に示すように電流を上げれば押し込み強度は向上するが、ある電流値（例えば、１０００Ａ）からチリが発生する。チリは溶接突起（プロジェクション）の一部が溶融と同時に飛び散る爆飛現象であり、母材への溶融金属の溶け込みを減少させるとともに、接合する部分の面積をも減少させることから、接合強度の低下を招く結果となる。さらには、貫通穴につながり、パイプの気密性に悪影響を与える懸念がある。「パイプの気密性」とはリングの円周方向で貫通した穴欠陥の無いことを意味し、完全な接合が達成できないとパイプの気密性が悪くなり、その溶接部から内容物である燃料が漏れ出す結果を招くこととなる。
【０００８】
気密性試験法は、例えば図９に示した治具を用い、パイプの内部から圧力を掛け石鹸水を用いて接合部からの漏れを調べる方法がある。図１（ｂ）に示すようにチリが発生すると、気密性試験で不合格となる。このように適正電流の上限はチリ発生電流で規定されるのである。
【０００９】
以上をまとめると次のようになる。
【００１０】
接合強度を高めるための高電流でのリングプロジェクション溶接では、溶鋼の飛散という現象が生じ、気密性（チリ発生による漏れ）が悪くなるので、これを防止するため、溶接電流を小さくしてリングプロジェクション溶接を行うことが考えられる。ところが、溶接電流を低電流とすると母材までの充分な溶け込みが達成できず、接合強度が低下するという問題が生じる。つまり、リングプロジェクション溶接では、気密性と接合強度とは相反する性質であって、両立させることは困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−２１０７７５号公報
【特許文献２】特開平１０−６０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決し、リングプロジェクション溶接法における溶接電流の適正範囲を飛躍的に広げ、溶接部の強度と気密性を両立させることができるリングプロジェクションを有する燃料タンク用パイプおよびその燃料タンク用パイプのリングプロジェクション溶接方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究し、リングプロジェクション形状に着目し、プロジェクション形状をエンボス型のプロジェクション形状とすることで、リングプロジェクション溶接をスポット溶接時の電極に近い働きで行なうことができることを知見した。
【００１４】
すなわち、スポット溶接法ではナゲット形成が前提であることから、その適正電流範囲は比較的広い。スポット溶接では鋼板と鋼板の間に電流を流し、それら界面で溶鋼を形成させるが、溶鋼の外周を鋼板で包んでいることから、溶鋼が外に漏れることなく、ナゲットを形成させうる。しかし、従来のプロジェクション溶接法の場合、ナゲット形成域はすなわちチリ発生域となるため、鍛接（圧接）形成範囲のみが最適範囲となり、適正電流範囲は狭いと言わざるを得ない。加えて、最近では耐食性確保の観点から、亜鉛、アルミ、スズなどの耐食性に優れた金属をパイプや燃料タンクにメッキ被覆する傾向にあるが、これらの金属は銅系電極に付着して接触抵抗を上昇させる影響がある。電極の汚染や損耗は円周方向での溶接の均一性を阻害するばかりでなく、溶接適正範囲を低電流側にシフトさせる。このことにより電極交換直後では適正に溶接がなされていたものが、打点を重ねる毎にチリ発生の懸念が高まり、電極のメンテナンスを比較的早期に行なう必要があったのである。
【００１５】
ところが、本発明のエンボス型のプロジェクション形状とすると、溶接初期では突起先端で発熱するが、熱により突起先端が軟化すると周囲のエンボス部分が最も発熱した部分を包み込む形となる。よって、中央部に溶鋼すなわちナゲットが形成してもチリの発生なく、通電を続けることができるのである。通電末期になり、パイプフランジと燃料タンク本体が接触すると電流密度は極端に低下し、チリが発生することなく通電が終了することとなることを知見した。
【００１６】
本発明は、これらの知見に基づいて完成したもので、その発明の要旨は次の通りである。
【００１７】
（１）  穴あけ加工した鋼製燃料タンク本体に、鋼製フランジにリングプロジェクションを有する鋼製パイプを燃料タンク本体に連通するように取り付け、上下より燃料タンク本体とフランジとを電極で加圧し、通電することで前記リングプロジェクションに熱および圧力を集中させて、燃料タンク本体にフランジを溶接するリングプロジェクション溶接に用いるフランジにリングプロジェクションを有する燃料タンク用パイプにおいて、該リングプロジェクションはエンボス形状を有するプロジェクションであって、プロジェクション溶接前のリングプロジェクションの断面形状が、電極に接触するフランジ面が台形の凹形状で、台形の角度θが６０〜１２０度の角度であり、かつ、被溶接部側のフランジ面形状がＲ状の突起形状で、フランジ厚さをｔとするとき、突起の幅Ｗが１．５〜３．０ｔ、突起の高さＨが０．３〜１．０ｔである断面形状であり、リングプロジェクション外周からフランジ端までの距離をｄｆとするとき、ｄｆが１．０〜１０．０ｔにあり、さらにリングプロジェクションの外周径ｄｐと燃料タンク本体の穴の径ｄｔとが下記式（１）の関係を満たすことを特徴とするフランジにリングプロジェクションを有する燃料タンク用パイプ。
ｄｐ＝ｄｔ＋ｗ＋ｎ×ｔｂ  ・・・・  式（１）      
（ここで、ｎは２〜２０の整数、ｔｂはタンク本体の板厚、ｗはリングプロジェクション巾を意味する）
【００１９】
（２）  上記（１）に記載のフランジにリングプロジェクションを有する燃料タンク用パイプのリングプロジェクションを燃料タンク壁面に溶接することを特徴とするリングプロジェクション溶接方法。
【００２０】
（３）  リングプロジェクション溶接で接合部にナゲットを形成させることを特徴とする上記（２）に記載のリングプロジェクション溶接方法
【発明の効果】
【００２１】
これまでのリングプロジェクション溶接法では圧接領域の溶接電流でしか溶接できなかったものが、本発明ではプロジェクションにエンボス加工による台形の凹形状の空間を電極に接触するフランジ面に設け、かつ先端をＲ状に加工したため、溶接時にこの空間で内圧を吸収しプロジェクションが溶鋼を包み込む形で圧潰され、チリの発生を抑制することができ、最後まで圧潰されると、フランジと燃料タンク本体が接触し、通電面積が増大することで、電流密度が急激に低下して溶接が完了する。このため本発明ではナゲット形成領域の溶接電流でも溶接が可能となるので、溶接部にナゲットを形成させることができ、プロジェクション溶接に要求される溶接強度と気密性を同時に両立させることができる。
【００２２】
このことは、本発明では、プロジェクション溶接法の溶接電流の適正範囲も大きく広げることができ、その結果、溶接部の強度を飛躍的に向上でき、溶接部の強度と気密性を両立させることができることになる。そして、電極のメンテナンス頻度を飛躍的に伸ばすことにも繋がるのである。また、プロジェクション溶接では打点を重ねることにチリ発生領域に近づいて行くため、電極の寿命は自ずと判明する。すなわち、十分な強度が得られるように電流をセットしておけば、品質上問題となる領域はチリ発生により察知することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】リングプロジェクション溶接において求められる「強度」と「パイプの気密性」とに及ぼす溶接電流量の影響を示す模式図で、（ａ）は溶接電流と強度の関係、（ｂ）は溶接電流と気密性との関係を示す図である。
【図２】従来のリングプロジェクション溶接法における溶接過程を模式的に示す図である。
【図３】本発明のエンボス型プロジェクションの溶接過程を模式的に示す図である。
【図４】本発明のエンボス加工したパイプフランジ部のプロジェクションの形状を示す図で、（ａ）はパイプフランジ部に形成したプロジェクションの位置を示し、（ｂ）はパイプフランジ部に形成したプロジェクションの断面形状を示す図である。
【図５】リングプロジェクションの外周径を説明するための図で、（ａ）はパイプが燃料タンク内部まで達していない場合の図で、（ｂ）はパイプが燃料タンク内部まで達している場合の図ある。
【図６】リングプロジェクション溶接前後の断面形態の模式図を示す図で、（ａ）（ｂ）は本発明例、（ｃ）（ｄ）は従来例を示す図である。
【図７】実施例で用いたプロジェクションの形状を示す図で、（ａ）はエンボス型プロジェクション、（ｂ）は従来のコイニング型プロジェクション、（ｃ）は従来の据え込み型プロジェクションを示す図である。
【図８】押し込み強度試験を示す図である。
【図９】気密性試験を示す図である。
【図１０】プロジェクションの断面形状およびナゲットの断面形状の関係を示す図で、（ａ）はプロジェクションの断面形状、（ｂ）はナゲットの断面形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下図を参酌して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
現行のプロジェクション形状を用いるリングプロジェクション溶接の場合、接合部にナゲットが形成されることはまれである。リングプロジェクション溶接法では、被溶接物を上下の電極で押さえ加圧し接合するのであるが、加圧部分が局所的であるため、その界面に溶鋼状態が生ずると、チリの形で溶鋼が溶融と同時にパイプの内部や外部に飛散するためである。この状況を図２に示した。
【００２６】
図２は従来のリングプロジェクション溶接法における溶接の過程を示している。燃料タンク本体１とプロジェクション２を有するパイプのフランジ部３を上下の銅合金電極４で挟み加圧を付与する。リング全周に均一な加圧が掛かるまで、通電は行わない。これを初期加圧時間と呼び、通常は１秒程度を必要とする。プロジェクション先端には局部的に高い面圧が掛けられ、この部位を通じて電気が流れることになる。
【００２７】
初期加圧の後に通電される。通電初期は高面圧部に発熱が生じ、鋼の融点付近まで昇温される。この熱により接触部の鋼硬度は軟化する。熱と加圧により界面の鋼原子は拡散状態となり、接合状態が形成される。理想的には、溶接電流を高くし発熱量を多くすることで、この界面にナゲットを形成すべきであるが、加圧部位が局所的であるため、溶鋼５が形成されると、そのまま溶鋼はチリとして周囲に飛散する。このチリは溶接欠陥として貫通穴６になることが多く、リングプロジェクション溶接の二つの目的、すなわち「強度」と「気密性」の内、後者が満たされないことになる。換言すると強度と気密性とは相反する特性であり、両立させる溶接条件は狭く、特に電極を汚損させやすいメッキ種で被覆された鋼材を接合する場合、電極のメンテナンスを頻繁に行わないと、連続溶接の中で比較的早い段階でチリ発生を生じるという問題があった。
【００２８】
本発明は、プロジェクション形状に着目し、エンボス型のプロジェクション形状とすることで、リングプロジェクション溶接をスポット溶接時の電極に近い働きで行なうことができること等を知見し、リングプロジェクション溶接に要求される強度と気密性を両立させ、溶接の適正範囲を飛躍的に広げることができるリングプロジェクションを燃料タンク用パイプのパイプフランジ部に形成したものである。
【００２９】
本発明におけるプロジェクションを形成するための加工法は従来のコイニング型や据え込み型に換え、エンボス型である。このエンボス型プロジェクションの溶接過程を模式的に表したものが図３である。
【００３０】
本発明のリングプロジェクションの溶接方法では、図３に示すように、燃料タンク本体１とエンボス型プロジェクション７を有するパイプのフランジ部３を上下の銅合金電極４で挟み加圧を付与する。リング全周に均一な加圧が掛かるまで、通電は行わない。これを初期加圧時間と呼び、通常は１秒程度を必要とする。プロジェクション先端には局部的に高い面圧が掛けられ、この部位を通じて電気が流れることになる。
【００３１】
初期加圧の後に通電される。通電初期は高面圧部に発熱が生じ、鋼の融点付近まで昇温される。この熱により接触部の鋼硬度は軟化する。プロジェクション先端部と燃料タンク本体の界面に熱が発生すると、プロジェクション先端は圧潰される。ここまでの過程は図２に示す従来と同様である。溶接電流が高いと先端界面に溶鋼５が形成され、接触部の金属が固体から液体に変化することで内圧が発生するが、従来法は内圧を封印することができず、チリが発生していた。本特許ではエンボス加工による空間があるため、この内圧を吸収することができるのである。先端がＲ状に加工されたプロジェクションは溶鋼を包み込む形で圧潰され、チリの発生を抑制する。最後まで圧潰されると、フランジと燃料タンク本体が接触し、通電面積が増大することで、電流密度が急激に低下して溶接が完了するものである。このように本発明では溶接部にナゲット８を形成させることにより溶接強度と気密性を同時に両立させることができる。
【００３２】
本発明でのリングプロジェクションの形成はパイプフランジ部へのエンボス加工によるプレス加工により行う。
【００３３】
本発明のエンボス加工により形成したリングプロジェクションの位置および形状について説明する。
【００３４】
図４は本発明のエンボス加工したパイプフランジ部の好ましいプロジェクションの位置および形状を示す図で、（ａ）は燃料タンク用パイプに設けたフランジ部に、エンボス加工によりプロジェクションを形成した図で、（ｂ）はプロジェクションの断面形状を示している。
【００３５】
エンボス加工したリングプロジェクションの位置は、リングプロジェクションの外周（フランジのリングプロジェクションの外周に相当する）とフランジ端との距離ｄｆが、二つの意味で重要である。その一つは溶接中のエンボスの強度を確保するためである。この距離が短いと、フランジの外周部が溶接中に変形し、適正な溶接が成されなくなる。もう一つの重要性は冷却フインとしての機能である。ｄｆが短すぎるとプロジェクション先端に発生した熱がこもり界面温度が急激に上昇してチリを発生させる。ｄｆを適正に設定することで、放熱が適度に起こり、界面温度の急上昇を抑制する。また、フランジ部の温度上昇が制御されることで、プロジェクション先端への適正な加圧が達成されるのである。ここでｄｆは、ｄｆ≧ｔ（ｔ：フランジの板厚）とする。ｄｆは広い方がその機能を果たすことができるが、大きすぎるとその周辺部分への干渉が起きる可能性がある。また、強度保持や冷却効果が飽和するばかりでなく、フランジ部の重量増が生じる。そのため、ｄｆ≦１０ｔとすることが好ましい。したがって、ｄｆ＝１ｔ〜１０ｔ（ｔ：フランジの板厚）としたが、５ｔ〜１０ｔとすることが望ましい。
【００３６】
適正なリングプロジェクションの外周径ｄｐの設定の方法について述べる。
【００３７】
リングプロジェクションの外周径ｄｐについては特に限定するものではないが、リングプロジェクション溶接の目的を達成するために、図５に模式的に示すように、適正な径を設定しなければならない。燃料タンク本体１に開ける穴の径ｄｔは燃料が通過するあるいは燃料蒸気圧を逃がすという機能上、パイプ径ｄ以上が必要である。図５（ａ）に示すように、パイプＰが燃料タンク内部まで達していない場合には、パイプを取り付ける際の作業バラツキを考慮して、パイプ径ｄに対して５ｍｍ以上の穴の径ｄｔとすることが好ましい。このパイプＰは燃料タンク本体１の穴を通過して、燃料タンク内部に達している場合がある。その場合、図５（ｂ）に示すように、燃料タンク本体（シエル）１とパイプＰとが接触し、溶接通電中にショートすることが考えられ、その防止の観点からもパイプ径ｄに対して適正な取り付け穴の径ｄｔを設定しなければならない。穴の径ｄｔがパイプ径ｄよりも２０ｍｍを超えて大きいとリングプロジェクションの外周径ｄｐは必然的に大きくなり、溶接に必要な電流量が増えるばかりでなく、周長が長くなることでチリや未溶接の懸念が増す。よって、穴の径ｄｔはパイプ径に対しプラス５ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましい。
【００３８】
このため、リングプロジェクションの外周径ｄｐはタンク本体の穴の径ｄｔよりも更に大きい必要がある。ｄｐは次の式（１）で規定される。
ｄｐ＝ｄｔ＋ｗ＋ｎ×ｔｂ  ・・・式（１）
（ここで、ｎは整数、ｔｂはタンク本体の板厚、ｗはリングプロジェクション巾を意味する）
プロジェクション部分がタンク本体の穴に接触してはならない。接触を防ぐためにｄｔにプロジェクション巾ｗを加え、更にタンク本体の板厚ｔｂに応じた径を加える。通電中はタンク本体も過剰な発熱を防止するために冷却フィンとしての機能がある。そこで整数ｎは２以上２０以下が好ましい。
【００３９】
次に、プロジェクションの形状について説明する。
【００４０】
プロジェクションの断面形状は、図４（ｂ）に示すように、断面形状台形の金型（ダイ）でエンボス加工を行なうことによって、ダイ側（加圧した側）には断面形状が台形の凹部が形成され、反対側には断面形状が半円（又は円形）状の突起形状１０が付与される。このとき台形凹部の左右の傾斜面１１によって形成する角度θは、６０度〜１２０度とする。下限を６０度としたのには二つの理由がある。一つはプレス加工時に加工されたフランジが金型から脱離しやすくするためである。もう一つは、溶接時にエンボスの圧潰を促すためである。６０度未満の場合には、突起の強度が強すぎて溶鋼を封入しにくくなるからである。一方、上限を１２０度とした理由も二つある。一つは、１２０度を超えると突起（プロジェクション）高さＨを確保し難くなることである。もう一つは突起の強度が低くなり、適正な溶接がなされる前にフランジと燃料タンクが接触し、溶接密度が急激に低下するためである。
【００４１】
突起の幅（エンボスの幅）Ｗと先端形状については、本発明ではリングプロジェクション溶接部にチリの発生を抑制しナゲットを形成させることを目的としていることよりして、図１０に金型（ダイ）２３でエンボス加工を行なったプロジェクション１４の断面形状およびナゲット８の断面形状の関係に示すように、フランジ３と燃料タンク本体１との接合部に形成されるナゲットの幅は特に規定するものではないがフランジの板厚ｔを狙いとすることが好ましい。リングプロジェクション溶接では電極の溶接面の反対側を水冷するが、その間隔すなわち電極高さがスポット溶接などに比較して高く、冷却が十分には行われない。
【００４２】
そのため、ナゲットは板厚方向に成長しやすい。ナゲット８が球形に形成し、溶け込み率５０％を狙い値とするとナゲット径はフランジの板厚１．５ｔとなる。図１０（ｂ）に示すようにナゲット径の周辺を熱で変形したプロジェクション部が包み込まなければならないことから、突起の幅（エンボスの幅）Ｗは、次の要件を満たす必要がある。
【００４３】
１．５ｔ≦突起の幅（エンボスの幅）Ｗ≦３．０ｔ（ｔ：フランジの板厚）
エンボスの先端形状は円形（楕円も含む）が望ましい。さもなければ、先端は、通電中に形成している溶鋼を周辺から包み込むことが難しくなる。この点、円形であれば通電中の圧潰率が増すとプロジェクション先端接触幅が三角形状より長くなり、溶鋼をより包み込みやすくなる。このように先端形状を円形とした場合、突起の幅が３．０ｔを超えると、燃料タンク本体とエンボス部の接触長が大きくなり、ナゲット形成に大きな電流を必要とすること、また、溶接機の能力によってはナゲット形成に必要な電流を流すことができなくなる。そのため、突起の幅は１．５〜３．０ｔとした。
【００４４】
突起の高さ（フランジ面より突出するエンボスの高さ）Ｈとしては、次のように定義する。
０．３ｔ≦突起の高さ（エンボス高さ）Ｈ≦１．０ｔ（ｔ：フランジの板厚）
突起の高さ（エンボス高さ）の下限を０．３ｔとしたのは、溶接強度を確保するためである。これより低い高さでは、プロジェクションの僅かな圧潰でフランジと燃料タンク本体が接触し、電流密度が急激に低下して適切な溶接が成されなくなるからである。１．０ｔ超ではエンボス加工が難しくなることと、溶接品質の観点から不適切である。すなわち、プロジェクション部が完全に圧潰されるとフランジと燃料タンク本体が接触し、急激に電流密度が低下して溶接が完了するのに対して、エンボス高さが高すぎると電流密度が高いまま維持され溶接中の溶鋼が成長しチリが発生しやすくなる。また、溶接後のフランジと燃料タンク本体の隙間が広くなり、溶接強度低下やその隙間に水が浸入して腐食を起こす懸念もある。したがって、突起の高さＨを０．３〜１．０ｔとしたが、０．４〜０．９ｔとすることが好ましい。
【００４５】
図６に本発明および従来のリングプロジェクション溶接前後の断面形態の模式図を示した。本発明ではパイプフランジ部に突起を設けるにはエンボス加工を行なう。よって、図６（ａ）の溶接前の断面形状に示すように電極に接触するパイプフランジ面には台形の凹部９及びその反対の凸側に突起１０の形状が形成される。溶接後は（ｂ）に示すように燃料タンク本体に接触した凸側の突起１０が凹み側に埋没する形となるが、それでも電極に接触するパイプフランジ面には凹部の痕跡１２は残る。
【００４６】
一方、従来法の（ｃ）に示す据え込み型リングプロジェクションでは電極に接触するパイプフランジ面は平坦１３であるので、（ｄ）に示すように溶接後のその表面は平坦１３である。このように溶接後であっても、電極にあたるパイプフランジ面の表面あるいは断面を観察することにより本特許と従来法を見分けることは可能である。
【００４７】
リングプロジェクションを用いる溶接法では接合される両部材は耐食性確保のために表面処理が施されるのが普通である。フランジ付きパイプ部材では、前もって表面処理された鋼材を加工する場合と、冷延鋼板を部材に加工した後に表面処理される場合もある。表面処理される金属種としては鉛−スズ合金、スズ、スズ亜鉛合金、亜鉛、亜鉛ニッケル合金、ニッケルなどが上げられるが、本発明では特に表面処理する金属種を規定するものではない。
【００４８】
燃料タンク側は表面処理鋼板のプレスパネルが部材として使われる。かつては鉛−スズ合金めっき鋼板や亜鉛めっき鋼板が主に使われていたが、最近では鉛フリー環境対応のため、スズ亜鉛合金めっき鋼板やアルミシリコン合金めっき鋼板が使われる。また、スズや亜鉛ニッケル合金めっき鋼板も使用されることがある。これも本発明ではめっき種を規定するものではない。
【実施例】
【００４９】
以下実施例に基づいて本発明の効果を説明する。
【００５０】
リングプロジェクション溶接は、三相整流式プロジェクション溶接機を用いて試験を実施した。初期加圧時間は５０サイクル一定とし、加圧力、通電サイクルはパイプの径に応じて適正と思われる値を選び表１に示した。
【００５１】
（パイプ形状）
パイプフランジ板厚（ｔ）、パイプ外径（ｄ）、リングプロジェクション径（ｄｐ）、エンボス押し込み角度（θ）、突起（エンボス）の幅（W）、突起の高さ（Ｈ）も表１に示した。比較例として、図７（ａ）に示す本発明のエンポス型プロジェクションと対比して従来のプロジェクション形状である図７（ｂ）に示すコイニング型プロジェクションや図７（ｃ）に示す据え込み型プロジェクションも加えた。
【００５２】
これらのパイプおよびそのフランジには冷延鋼板を用い、所定の加工を施した後に、電気スズ亜鉛メッキを厚さ２０μｍ施し試験に供した。
【００５３】
（鋼板）
溶融スズ亜鉛メッキを施した鋼板を１５０×１５０ｍｍに加工し、中央部にパイプ外径＋１０ｍｍの円形の穴を明け、試験に供した。そのメッキ厚は４μであり、板厚は表１に示した。
【００５４】
（試験方法）
低電流から２００A毎に電流を上げながら試験片を作成し、評価に供試した。なお、溶接界面より激しいチリが発生した時点で溶接試験を終了した。評価試験としては、次の四つを実施した。
【００５５】
押し込み強度試験は、図８に示すように、パイプＰのフランジ部が溶接により接合部１７で接合されている燃料タンク本体１を押さえ冶具１９により固定し、燃料タンク内から押し込み冶具２０をパイプｐ内に矢印の方向に速度６ｍｍ/分で押し込み、固定用加圧力１８を付加して破断するまでの最大荷重を求めた。また、破断形態も観察し、接合界面部からのシェア破断を不合格、母材破断を合格とした。
【００５６】
気密性試験は、図９に示すように、パイプＰのフランジ部が溶接により接合部１７で接合されている燃料タンク本体１にＯリング２１を介して押さえ冶具２２気密に固定し、かつパイプの開口部をゴム栓２３で密封する。次いで、パイプ内部に１ｋＰａの空気圧を掛け、パイプフランジ部周囲に石鹸水を噴霧して気泡の発生の有無を調べた。漏れ発生ありを不合格、漏れなしを合格とした。
【００５７】
そして、適正溶接電流範囲での押し込み強度および気密性を両立し得る溶接電流範囲を求め、次の方法で×、○および△により指標化した。
×：５００A未満、
△：５００以上１５００A未満、
○：１５００A以上
【００５８】
連続打点性は、適正溶接電流範囲の内、最小電流＋５００Aで連続溶接試験を行なった。それらの溶接物の押し込み強度と気密性を評価し、何れかが不合格となるまで連続して溶接を行なった。連続打点性は、×、○および△により指標化した。
×：３０点未満、
△：３０点以上１００点未満、
○：１００点以上
これらの試験の評価の結果を表２にまとめた。
表１、表２から明らかなように、本発明の要件を満たす実施例１〜３は、いずれも適正溶接電流範囲での押し込み強度および気密性を両立し得るもので、連続打点性も良好であった。
【００５９】
これに対して、エンボス幅が大きすぎる比較例１、フランジ端ｄｆ値が小さい比較例２、エンボス高さが高すぎる比較例４、およびエンボス角度が大きすぎる比較例６は、いずれも本発明の実施例よりも劣っていた。また、エンボス角度が大きすぎ、かつエンボス高さが高すぎる比較例７は、最も悪い結果となっていた。さらに、コイニング型プロジェクションの比較例３および据え込み型プロジェクションの比較例５も本発明よりも劣る結果となっていた。
【００６０】
【表１】
0005573171.tif 000002
【００６１】
【表２】
0005573171.tif 000003
【符号の説明】
【００６２】
１  燃料タンク本体
２  プロジェクション
３  パイプフランジ部
４  電極
５  溶鋼
６  貫通穴
７  エンボス型プロジェクション
８  ナゲット
９  凹部
１０  突起
１１  傾斜面
１２  凹部の痕跡
１３  平坦
１４  エンボス型プロジェクション
１５  コイニング型プロジェクション
１６  据え込み型プロジェクション
１７  接合部
１８  固定用加圧力
１９  押さえ冶具
２０  押し込み冶具
２１  Ｏリング
２２  押さえ冶具
２３  金型
２４  ゴム栓
Ｒ  リングプロジェクション
Ｐ  パイプ
ｄ  パイプ外径
ｄｐ  リングプロジェクションの外周径
ｄｔ  タンク本体の穴の径
ｔ  板厚
θ  凹部（エンボス）の角度
Ｗ  突起（エンボス）の幅
Ｈ  突起（エンボス）の高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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