(57)【要約】【課題】ミッションオイルパン素材等、金属板に設けた穴に当該穴を塞ぐように取り付けた口金等の金属体を密封溶接する際、この金属体を金属板の穴に、強固に、かつ高い密封度で溶接接合する。【解決手段】金属板に打抜き穴を開け、当該打抜き穴に金属体を差し込んだ後、当該金属体と前記金属板との間に溶接電流を流して両者を抵抗溶接する溶接方法であって、打抜き穴があけられた金属板の前記打抜き穴に下方より上方にパンチを押込むことによって穴拡げ加工を施して前記打抜き穴の端面を金属体の差し込み方向に開口させて開口部を形成した後、差し込み方向の先端に段差部を形成した金属体を前記開口部に押し込んで当該開口部を前記金属体で閉じた状態とする過程で、押し込み中もしくは押し込んだ後に両者間に、好ましくは電極により加圧した状態で溶接通電する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板に打抜き穴を開け、当該打抜き穴に金属体を差し込んだ後、当該金属体と前記金属板との間に溶接電流を流して両者を抵抗溶接する溶接方法であって、打抜き穴があけられた金属板の前記打抜き穴に下方より上方にパンチを押込むことによって穴拡げ加工を施して前記打抜き穴の端面を金属体の差し込み方向に開口させて開口部を形成した後、差し込み方向の先端に段差部を形成した金属体を前記開口部に押し込んで当該開口部を前記金属体で閉じた状態とする過程で、押し込み中もしくは押し込んだ後に両者間に溶接通電することを特徴とする金属板への金属体の溶接接合方法。
【請求項２】
通電の際、被接合金属板と金属体を電極で挟み、電極により加圧した状態で溶接電流を流す請求項１に記載の金属板への金属体の溶接接合方法。
【請求項３】
前記金属体として、差し込み方向の先端に段差部を形成した金属体の段差部の被溶接金属板打抜き穴端面との当接面に、金属体段差部を取り囲むように設けられた突起を有する金属体を用いる請求項１又は２に記載の金属板への金属体の溶接接合方法。
【請求項４】
前記金属板としてめっき鋼板を用いる請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属板への金属体の溶接接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板に設けた穴に、当該穴を塞ぐように取り付けた金属体を密封溶接する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばミッションオイルパン等においては、所要の容器形状に成形した金属板の所要個所に口金が密封接合されている。密封接合する理由は、接合部からオイル類が漏出することを避けるためであり、そのための接合法としてはプロジェクション溶接が採用される。このとき、一般的にはオイルパンに穴を開け、この穴の上に環状の突起（プロジェクション）を接合面に設けた口金を配置し、電気抵抗による発熱と加圧力によって突起が溶融することによって、口金とオイルパンの間を密封溶接するのである。また、予め所望の形状に成形された金属板に溶接することが多くなっている。
【０００３】
通常、金属体に付与される円周状の突起は接合面に対して平行となるように設計される。
一般的に、金属板に強固に、かつ高い密封度で溶接接合するには、金属板に対して円周形状の突起が隙間なく当接し、かつ、溶接時に接合部材同士の接合部全体に溶接用電極の加圧が均等に加わるようにすることが肝要である。しかし、金属板は事前に成形を受けているため、円周形状の突起に対して均等な加圧を得ることは困難である。
【０００４】
そこで、例えば特許文献２では、同文献の図１に示すように、突合せ接合する接合部材１，２の一方の端部に傾斜面または凸形状で２面以上の傾斜面もしくはＲ面を有し、他方の接合部材の端部が当該凸形状で２面以上の傾斜面またはＲ面に突合せられた状態で電極３，４により加圧し、溶接電流を通電して発熱させて溶融接合することを提案している。
この特許文献２の方法では、先ず凸形状部の突合せ面が接合部材の電気抵抗と接合部材同士の接触抵抗で発熱して溶融し、ついで接合面全体が発熱し接合部材の接合面全体が軟化または溶融する。この時に接合面の形状は変形とともに滑りが発生し形状が変化し接合面全体が接合する、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４２３６１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７７７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献２に記載の方法を採用しようとすると、少なくともどちらか一方の接合面に凸形状部や傾斜面を設ける機械加工が必要となり、溶接前の工程が増えて手間がかかり、結果的にコスト高となってしまう。また、接合部材がある程度の板厚を有する材料でなければ、端面に凸形状部や傾斜面を設ける機械加工を行うことは難しいという問題もある。また、溶融して接合している面積を広く確保しないと、接合力が得られない。接合面積を広く確保するためには、通電電流を大きくしたり、通電サイクル数を増やしたりしている。このため、溶接による入熱を大きくすることになっている。
【０００７】
溶接入熱を大きくすると、金属板側がめっき鋼板の場合には、溶接部近傍でめっき鋼板の表面粗れや溶融、合金化などの悪影響につながることがある。殊に、被溶接製品がミッションオイルパン等であって、口金部を溶接した箇所が、流体（溶液や、油、ガソリンなど）に対する封止性を要求される場合、めっき表面の粗れはシール性の低下につながる虞がある。
本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、ミッションオイルパン素材等、金属板に設けた穴に当該穴を塞ぐように取り付けた口金等の金属体を密封溶接するに当たって、この金属体を金属板の穴に、強固に、かつ高い密封度で溶接接合する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の金属板への金属体の溶接接合方法は、その目的を達成するため、金属板に打抜き穴を開け、当該打抜き穴に金属体を差し込んだ後、当該金属体と前記金属板との間に溶接電流を流して両者を抵抗溶接する溶接方法であって、打抜き穴があけられた金属板の前記打抜き穴に下方より上方にパンチを押込むことによって穴拡げ加工を施して前記打抜き穴の端面を金属体の差し込み方向に開口させて開口部を形成した後、差し込み方向の先端に段差部を形成した金属体を前記開口部に押し込んで当該開口部を前記金属体で閉じた状態とする過程で、押し込み中もしくは押し込んだ後に両者間に溶接通電することを特徴とする。
【０００９】
通電の際、被接合金属板と金属体を電極で挟み、電極により加圧した状態で溶接電流を流すことが好ましい。
また、前記金属体として、差し込み方向の先端に段差部を形成した金属体の段差部の被溶接金属板打抜き穴端面との当接面に、金属体段差部を取り囲むように設けられた突起を有する金属体を用いることが好ましい。
なお、金属板としてめっき鋼板を用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の金属板への金属体の溶接接合方法では、予め開けられた金属板の穴を拡げてから、その穴に金属体を差し込んで通電し溶接している。このため、強固な接合力を、より広い溶接条件範囲で得ることができる。また、金属板としてめっき鋼板を用いた場合であっても、予め穴を開けることにより、端面はめっき層がなくなり鋼材が露出するため、通電溶接においてめっきの影響を受けることがない。
さらに、差し込む金属体側の相手金属板側と当接する部分に突起（プロジェクション）を設けておくと、この突起が金属体と金属板の突合せ面において点接触部となるから、まず、この点接触部から発熱、溶融が開始し、加圧によって溶融部が変形した後、接合面全体が発熱、溶融することになるため、強固な接合部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明方法を説明する概念図
【図２】本発明方法の手順を説明する概念図
【図３】本発明方法に用いる金具の他の形状を説明する図
【図４】本発明方法の変形量について定義する
【図５】押込み試験の概要を説明する図
【図６】本発明方法における突起付与の効果を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記したように、例えばミッションオイルパン等を作製するに当たっては、平らな金属板に穴を開け、金属体に穴径より大きな円周状の突起を設け、その突起と金属板の接触部で抵抗発熱による接合を行っている。また、予め所望の形状に成形された金属板に溶接することが多くなっている。そして、金属板の所要個所に口金を密封接合する方法として抵抗溶接法が採用されている。
金属体に付与される円周状の突起は接合面に対して平行となるように設計される。
一般的に、金属板に強固に、かつ高い密封度で溶接接合するには、金属板に対して円周形状の突起が隙間なく当接し、かつ、溶接時に接合部材同士の接合部全体に溶接用電極の加圧が均等に加わるようにすることが肝要である。しかし、金属板は事前に成形を受けているため、円周形状の突起に対して均等な加圧を得ることは困難である。
【００１３】
また、特に金属板としてめっき鋼板を用いてミッションオイルパン等を製造しようとした場合、口金となる金属体を溶接した箇所が、流体（溶液や、油、ガソリンなど）に対する封止性を要求される場合、めっき表面の粗れはシール性の低下につながる虞がある。
そこで、本発明者らは、口金等の金属体を金属板の穴に、強固に、かつ高い密封度で、しかも素材金属板としてめっき鋼板を使用した場合にあっても、めっき層に悪影響を及ぼすことなく溶接接合する方法について鋭意検討を重ねる過程で、本発明に到達した。
以下にその詳細を説明する。
【００１４】
まず、金属板に設けた打抜き穴の打抜き端面と金属体の側面との当接を密に行わせるために、図１に示すように、金属板に設ける打抜き穴の内径DOを、差し込む金属体の外径DNよりも僅かに小さくすることにした。
予め設けた打抜き穴は、単に打ち抜いただけの垂直端面でよい。すなわち、前記特許文献２で見られたような、溶接前に凸形状部や傾斜面を設ける機械加工は不要である。
また、金属板がめっき層を有するものであっても、打抜き端面にはめっき層がない状態となる。これにより、めっき付着量の影響を受けることなく、溶接条件を決められる。
【００１５】
そして、金属体を差し込み易くするために、図１に示すように、金属体の外径よりも小さな打抜き穴があけられた金属板A0の前記打抜き穴に下方より上方にパンチを押込むことによって穴を拡げ（径：DI）、穴拡げされた金属板A1の打抜き穴の端面を金属体の差し込み方向に開口させた開口部を形成する。
予め設けた打抜き穴に穴広げ加工を施す際、穴広げ開口部の径は、DI（穴広げ内径）＞DN（金属体の下端外径）＞DO（打抜き穴内径）とする。
金属板の打抜き穴に下方より上方にパンチを押込むことによって穴を拡げると、金属板は、打抜き穴周辺で富士山状に盛り上がることになる。
【００１６】
次に、富士山状に盛り上がった穴に金属体を差し込むのであるが、穴広げして径が拡大した打抜き穴に金属体の先端を差し込む。予め設けた打抜き穴の径DOは、金属体の下端外径DNより小さいが、穴広げ加工により開口部の径はDIに拡大しているので、金属体を容易に差し込むことができる。
差し込んだ際に金属板と金属体とが密に当接し、差し込んだ金属体が金属板の裏面にまで突出することがないようにする。このため、金属体の差し込み方向の先端に段差部を形成しておく。その段差部の高さは金属板の厚さと同程度としておくことが好ましい。そして先端の外径は前記のDNとしておく。
【００１７】
その後、金属体を穴拡げ加工した開口部に押し込んで、すなわち富士山状に盛り上がった穴周辺を元に戻すように押し込んで穴拡げ加工した開口部を縮小させることにより、金属板と金属体の嵌め合せ部を確実に面接触させる。その状態で通電して溶接することにより、強固で密封度の高い溶接接合部が得られる。
上記一連の手順は、図２に示す通りである。
抵抗溶接は、通常、被接合体を二つの電極間に挟んだ状態で通電し、被接合体の接触部から発熱、溶融が開始し、その後、接合面全体が発熱、溶融して溶融部が変形することで接合部を得ることになるが、通電の際、被接合金属板と金属体を電極で挟み、電極により加圧した状態で溶接電流を流すことにより、溶融部の変形が広い範囲に及んでさらに強固な接合部を得ることができる。
【００１８】
なお、金属体として、差し込み方向の先端に段差部を形成した金属体の段差部の被溶接金属板打抜き穴端面との当接面に、図３に示すように、金属体段差部を取り囲むように設けられた環状の突起を有するものを用いることが好ましい。
環状の突起を設けることにより、金属板の端面と金属板外側面の当接は線接触となる。このため、低電流であっても確実に初期の発熱・溶融部ができる。これにより、適正溶接条件範囲は低電流、短時間側に拡大できるので、低電流は電極寿命の延長、短時間はタクトタイムの短縮につながる。
【００１９】
溶接接合する金属板、金属体の材質に制限はない。通常の電流、電圧で抵抗溶接できる金属、合金であれば種類を問わない。鋼材同士であってもよいし、例えば鋼板に銅合金製の口金を溶接接合するような鋼材‐銅合金の接合でも良い。
また、金属板としてめっき鋼板を用いることもできる。金属板がめっき層を有するものであっても、打抜き端面にはめっき層がない状態となる。打抜き穴周辺は、穴拡げ加工により富士山状に盛り上がった形状となり、この状態で金属体が差し込まれるため、金属板がめっき鋼板であっても富士山状に盛り上がっためっき鋼板の開口部の端面は金属体の外側面に確実に当接する態様となる。このため溶接電流を流してもめっき層に影響されることなく、接触部が加熱される。すなわち、素材金属板がめっき鋼板であっても、めっき鋼板の溶接部近傍での表面粗れや溶融、合金化などの悪影響を及ぼすことは抑制される。
【実施例】
【００２０】
図１に示す形状で、DN＝18mmとした金属体に対して、D0＝15、16、17mmのめっき鋼板を穴拡げした後、接合試験を行った。
先端角が60°のパンチを用いて、D1＝18mmになるまで穴拡げを行った。図４に示すように変形量Hを定義するとD0＝15mmの方が変形量Hは大きくなった。
各D0量で同じ条件を用いて溶接した。図５に示す押込み試験により強度の評価を行った結果、D0が小さい方が接合強度は高くなった。
図３に示す形状で、DN＝18mmの段差部に0.5mm高さの環状の突起を付与した金属体に対して、D0＝16、17、18mmのめっき鋼板を穴拡げした後、接合試験を行った。
先端角が60°のパンチを用いて、D1＝19mm（＝DN+0.5×2）になるまで穴拡げを行った。D0＝16mmの方が変形量Hは大きくなった。
各D0量で同じ条件を用いて溶接した。押込み試験により強度の評価を行った結果、D0が小さい方が接合強度は高くなった。
図６に示すように、縮径量＝D1−D0とし、同じ縮径量で比較すると、突起を付与することで接合強度は約3倍高くなった。
【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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