(57)【要約】【課題】錫・亜鉛めっきされたインレットロアおよびブリーザチューブを、アルミニウムめっきされたフューエルタンクに、安定、かつ、確実にプロジェクション溶接する。【解決手段】プロジェクションを有し錫・亜鉛めっきされたインレットロアおよびブリーザチューブを、第１段階▲１▼の小電流（Ｉ１）かつ中時間（Ｔ１）通電によって、リング状のプロジェクションの全周にわたって通電路を確保し、第２段階▲２▼の大電流（Ｉ２）かつ短時間（Ｔ２）通電によって、めっき表面の酸化物などの介在物を破壊して、インレットロアまたはブリーザチューブとフューエルタンク本体との金属間相互拡散により気密性を確保すると共に、第３段階▲３▼の中電流（Ｉ３）かつ長時間（Ｔ３）通電によって、プロジェクションの溶融部分およびそれによる金属間相互拡散部分を拡大して、溶接強度を増大する。【選択図】　　　図１
2004042089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方がアルミニウムめっきされた一方部材と他方部材とを溶接するに際して、
溶接工程を、小電流の第１段階と、大電流の第２段階と、中電流の第３段階との３段階に区分することを特徴とするプロジェクション溶接方法。
【請求項２】
一方部材がフューエルタンクのインレットロアで、他方部材がアルミニウムめっきされたフューエルタンク本体であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクション溶接方法。
【請求項３】
前記一方部材がブリーザチューブで、他方部材がアルミニウムめっきされたフューエルタンク本体であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクション溶接方法。
【請求項４】
前記一方部材が錫・亜鉛めっきされていることを特徴とする請求項２または３に記載のプロジェクション溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクション溶接方法に関し、例えば、自動車のフューエルタンク本体にインレットロアおよび／またはブリーザチューブを溶接する場合に好適なプロジェクション溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すように、自動車の燃料であるガソリンを収容するフューエルタンク１０は、タンク本体１１に、ガソリンの給油用入口部材であるインレットロア１２および空気抜き用部材であるブリーザチューブ１３が、それぞれプロジェクション溶接されている。タンク本体１１は、インレットロア１２およびブリーザチューブ１３をプロジェクション溶接するために、インレットロア１２側半体１１ａと、ブリーザチューブ１３側半体１１ｂとを、それぞれのフランジ部１１ｃ，１１ｄで溶接して構成されている。
【０００３】
インレットロア１２およびブリーザチューブ１３は、それぞれ図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、筒状部１２ａ，１３ａとフランジ部１２ｂ，１３ｂとを有し、各フランジ部１２ｂ，１３ｂの下面にリング状のプロジェクション１２ｃ，１３ｃが形成されている。
【０００４】
前記タンク本体１１とインレットロア１２（またはブリーザチューブ１３）とのプロジェクション溶接に際しては、図５に示すように、タンク本体１１の半体１１ａとインレットロア１２のフランジ部１２ｂ（またはブリーザチューブ１３のフランジ部１３ｂ）とを、半体１１ａの孔１１ｅ（または半体１１ｂの孔１１ｆ）とインレットロア１２（またはブリーザチューブ１３）との中心軸線を一致させて重ね合わせて、これらを上部溶接電極１４および下部溶接電極１５で挟んで、加圧しながら通電することによって、プロジェクション１２ｃ（または１３ｃ）に電流を集中的に流して溶接している。
【０００５】
図６（Ａ）に示すように、当初はプロジェクション１２ｃ（または１３ｃ）の先端部（図の下端部）がタンク本体１１の半体１１ａ（または半体１１ｂ）にリング状に線接触しており、溶接電極１４，１５による加圧および通電電流のプロジェクション１２ｃ（または１３ｃ）への集中によるプロジェクション１２ｃ（または１３ｃ）の溶融およびフランジ部１２ｂ（または１３ｂ）とタンク本体１１の半体１１ａ（または半体１１ｂ）との金属間相互拡散によって、図６（Ｂ）に示すように、フランジ部１２ｂ（または１３ｂ）とタンク本体１１の間に溶接部１６が形成されることによって、インレットロア１２（またはブリーザチューブ１３）とタンク本体１１の半体１１ａ（または半体１１ｂ）とが溶接される。
【０００６】
これらのタンク本体１１，インレットロア１２およびブリーザチューブ１３は、それぞれめっき鋼板で形成されており、従来、鉛めっき鋼板あるいは鉛・錫めっき鋼板など用いられていたが、最近は鉛による環境汚染の問題から、世界的規模で鉛の使用が規制されるようになってきており、鉛を使用しない代替めっき、所謂、鉛フリーめっきが検討されて来ており、タンク本体１１ではアルミニウムめっきが、また、インレットロア１２およびブリーザチューブ１３では、錫・亜鉛めっきが代替めっきとして考えられるようになってきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、代替めっきとして、タンク本体１１にアルミニウムめっきを、また、インレットロア１２およびブリーザチューブ１３に錫・亜鉛めっきを施した場合に、従来の鉛めっきや鉛・錫めっきの場合のプロジェクション溶接条件である、図７の２点鎖線に示すような、一定の溶接電流Ｉ４を所定時間（ｔ１〜ｔ２）通電する方法をそのまま適用すると、アルミニウムめっきの融点が低いことおよびアルミニウムめっき表面に酸化物が形成され易いことに起因して、従来の鉛めっきや鉛・錫めっきのプロジェクション溶接時に比較して、タンク本体１１とインレットロア１２およびブリーザチューブ１３との溶接が不安定、かつ、不確実になって、その溶接強度が不足することが分かった。また、酸化物を破壊して溶接強度を増大するため、図７の実線に示すように、溶接電流をＩ５に増大すると、スパッタが発生して、気密不良が発生すると共に、上下部溶接電極１４，１５の損耗が激しくなることが判明し、その溶接条件の改善が必要になった。
【０００８】
そこで、本発明は、少なくとも一方がアルミニウムめっきされた一方部材と他方部材とをプロジェクション溶接するに際して、安定、かつ、確実に溶接が行なえるプロジェクション溶接方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載されたプロジェクション溶接方法は、少なくとも一方がアルミニウムめっきされた一方部材と他方部材とをプロジェクション溶接するに際して、溶接工程を、小電流の第１段階と、大電流の第２段階と、中電流の第３段階との３段階に区分することを特徴とすものである。
【００１０】
ここで、プロジェクション溶接は、前述のように、プロジェクションに溶接電流を集中させてプロジェクションを溶融させることによって、一方部材と他方部材との金属間相互拡散によって接合するものであるから、プロジェクションを出来るだけ小さい電流でしかも確実に溶融させるとともに、一方部材と他方部材との金属間相互拡散を生じさせるためには、プロジェクションは熱容量が小さい方の部材に形成することが望ましい。
【００１１】
また、本発明において、上記の「小電流」「大電流」「中電流」なる用語は、第１段階、第２段階、第３段階における溶接電流の大きさを比較した場合の大小関係を意味するものであり、特に、「中電流」なる用語は、「小電流」「大電流」との中間値を有することは勿論であるが、一方部材および他方部材をプロジェクション溶接できる適正な電流値であることを意味する。
【００１２】
上記のプロジェクション溶接方法によれば、第１段階の小電流通電工程によって、プロジェクションを潰すことなく通電路をプロジェクション全周において確保し、第２段階の大電流通電工程によって、一方部材および／または他方部材のアルミニウムめっき表面の酸化物などの介在物を破壊すると共に、プロジェクションを溶融させて一方部材と他方部材とを金属間相互拡散により気密かつ強固に固定し、さらに第３段階の適正な溶接電流値である中電流通電工程によって、プロジェクションの溶融部分およびそれによる金属間相互拡散部分を拡大して、溶接部分の強度を向上させることが出来、その結果、少なくとも一方がアルミニウムめっきされた一方部材と他方部材とを、安定、かつ、確実にプロジェクション溶接することが出来る。
【００１３】
また、第１段階でプロジェクションの全周にわたって通電路が確保されることによって、第２段階で大電流通電を行なってもスパッタが発生せず、したがって、溶接電極の損耗が少なく長寿命になるので、消耗品としての溶接電極の削り加工頻度が低減されると共に、溶接電極の溶接装置からの取外しおよび再組付け作業頻度が低減されることによって、加工費および交換保守費用が低減出来、しかも溶接装置の稼働率が向上する。
【００１４】
本発明の請求項２に記載されたプロジェクション溶接方法は、一方部材がフューエルタンクのインレットロアで、他方部材がアルミニウムめっきされたフューエルタンク本体であることを特徴とするものである。
【００１５】
上記のプロジェクション溶接方法によれば、第１段階の小電流通電工程により、インレットロアのプロジェクションを潰すことなく通電路をプロジェクション全周において確保し、第２段階の大電流通電工程により、インレットロアやフューエルタンク本体表面の酸化物などの介在物を破壊すると共に、プロジェクションを溶融させてインレットロアとフューエルタンク本体とを金属間相互拡散により強固に固定し、さらに第３段階の中電流通電工程により、プロジェクションの溶融部分およびそれによる金属間相互拡散部分を拡大して、溶接部分の強度を向上させることが出来、その結果、インレットロアを、アルミニウムめっきが施されたフューエルタンク本体に、安定、かつ、確実にプロジェクション溶接することが出来る。
【００１６】
本発明の請求項３に記載されたプロジェクション溶接方法は、前記一方部材がブリーザチューブで、他方部材がルミニウムめっきされたフューエルタンク本体であることを特徴とするものである。
【００１７】
上記のプロジェクション溶接方法によれば、第１段階の小電流通電工程により、ブリーザチューブのプロジェクションを潰すことなく通電路をプロジェクション全周において確保し、第２段階の大電流通電工程により、ブリーザチューブやフューエルタンク本体表面の酸化物などの介在物を破壊すると共に、プロジェクションを溶融させてブリーザチューブとフューエルタンク本体とを金属間相互拡散により強固に固定し、さらに第３段階の中電流通電工程により、プロジェクションの溶融部分およびそれによる金属間相互拡散部分を拡大して、溶接部分の強度を向上させることが出来、その結果、ブリーザチューブを、アルミニウムめっきが施されたフューエルタンク本体に、安定、かつ、確実にプロジェクション溶接することが出来る。
【００１８】
本発明の請求項４に記載されたプロジェクション溶接方法は、前記一方部材が錫・亜鉛めっきされていることを特徴とするものである。
【００１９】
上記のプロジェクション溶接方法によれば、錫・亜鉛めっきされているインレットロアおよび／またはブリーザチューブを、アルミニウムめっきされたフューエルタンク本体に、安定、かつ、確実にプロジェクション溶接することが出来る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るプロジェクション溶接方法について、図面を参照して説明する。
【００２１】
インレットロア１２およびブリーザチューブ１３は、錫・亜鉛めっき鋼板で形成されており、インレットロア１２やブリーザチューブ１３に形成するプロジェクションは、図２（Ａ）に示すように、フランジ部１２ｂ（または１３ｂ）の外周端部に断面形状が三角形状に形成してもよいし、図２（Ｂ）に示すように、フランジ部１２ｂ（または１３ｂ）の外周端部から若干中心に向かって入った個所に、断面形状が三角形状に形成してもよいし、図２（Ｃ）に示すように、フランジ部１２ｂ（または１３ｂ）の外周端部から若干中心に向かって入った個所に、断面形状が台形状に形成してもよいし、図２（Ｄ）に示すように、フランジ部１２ｂ（または１３ｂ）の外周端部を下側に巻き込んで、断面形状が略半円形状に形成してもよい。
【００２２】
フューエルタンク本体１１の半体１１ａ，１１ｂは、アルミニウムめっき鋼板で形成されており、それぞれインレットロア１２の溶接部分およびブリーザチューブ１３の溶接部分には、孔１１ｅ，１１ｆ（図５参照）が穿設されている。
【００２３】
図１は本発明によるインレットロア１２とフューエルタンク本体１１とのプロジェクション溶接方法における通電時間−溶接電流図で、第１段階▲１▼と、第２段階▲２▼と、第３段階▲３▼との３段階に区分されている。第１段階▲１▼は小電流（Ｉ１）かつ中時間（Ｔ１＝ｔ１〜ｔ２）通電工程であり、第２段階▲２▼は大電流（Ｉ２）かつ短時間（Ｔ２＝ｔ２〜ｔ３）通電工程であり、第３段▲３▼は中電流（Ｉ３）かつ長時間（Ｔ３＝ｔ３〜ｔ４）通電工程である。
【００２４】
なお、各段階の溶接電流値は、図示するように矩形状に変化する場合のみならず、階段状に漸増または漸減するようにしてもよい。また、それぞれの溶接電流値および通電時間はインレットロア１２およびフューエルタンク本体１１の大きさや熱容量などによって適宜設定される。
【００２５】
第１段階▲１▼では、小電流かつ中時間通電によって、プロジェクション１２ｃは潰さないで、通電路をリング状のプロジェクション１２ｃの全周において確保し、プロジェクション１２ｃの位置による溶接条件のばらつきを無くす。
【００２６】
第２段階▲２▼では、大電流かつ短時間通電によって、インレットロア１２の錫・亜鉛めっき表面および／またはフューエルタンク本体１１のアルミニウムめっき表面に形成されている酸化物などの介在物を破壊すると共に、プロジェクション１２ｃの先端部を確実に溶融させ、インレットロア１２とフューエルタンク本体１１との金属間相互拡散を進行させて、溶接部の気密化を行ない、かつ、溶接部の強度を確保する。
【００２７】
また、第３段階▲３▼では、中電流かつ長時間通電によって、プロジェクション１２ｃの溶融部分およびそれによる金属間相互拡散部分を拡大して、溶接部１６｛図６（Ｂ）参照｝を拡大し、気密性をより確実化すると同時に、溶接強度を向上させる。
【００２８】
図示は省略するが、ブリーザチューブ１３とフューエルタンク本体１１とのプロジェクション溶接方法においては、同様に第１段階▲１▼と、第２段階▲２▼と、第３段階▲３▼との３段階に区分するが、第１段階▲１▼は小電流かつ短時間（Ｔ４）通電工程であり、第２段階▲２▼は大電流（Ｉ２）かつ中時間（Ｔ５＞Ｔ４）通電工程であり、第３段▲３▼は中電流（Ｉ３）かつ長時間（Ｔ６＞Ｔ５＞Ｔ４）通電工程である。それぞれの溶接電流値および通電時間はブリーザチューブ１３およびフューエルタンク本体１１の大きさや熱容量などによって適宜設定される
【００２９】
第１段階▲１▼では、小電流かつ短時間通電によって、プロジェクション１３ｃは潰さないで、通電路をリング状のプロジェクション１３ｃの全周において確保し、プロジェクション１３ｃの位置による溶接条件のばらつきを無くす。
【００３０】
第２段階▲２▼では、大電流かつ短時間通電によって、ブリーザチューブ１３の錫・亜鉛めっき表面および／またはフューエルタンク本体１１のアルミニウムめっき表面に形成されている酸化物などの介在物を破壊すると共に、プロジェクション１３ｃを確実に溶融させ、ブリーザチューブ１３とフューエルタンク本体１１との金属間相互拡散を進行させて、溶接部の気密化を行ない、かつ、溶接部の強度を確保する。
【００３１】
また、第３段階▲３▼では、中電流かつ長時間通電によって、プロジェクション１３ｃの溶融部分およびそれによる金属間相互拡散部分を拡大して、溶接部１６｛図６（Ｂ）参照｝を拡大し、気密性をより確実化すると同時に、溶接強度を向上させる。
【００３２】
［実施例］
以下、本発明の実施例について説明する。なお、プロジェクション１２ｃ（または１３ｃ）の断面形状は、図２（Ｄ）の半円形状のものを用いたが、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）のいずれでもよい。
【００３３】
［実施例１］
アルミニウムめっき鋼板で形成されたフューエルタンク本体１１に対して、錫・亜鉛めっき鋼板で形成されプロジェクション１２ｃ（直径寸法がφ５０ｍｍ）を有するインレットロア１２を、加圧力３０，９９０Ｎの下で、第１段階▲１▼を２０ｋＡ、１０サイクル通電工程とし、第２段階▲２▼を１０５ｋＡ、３サイクル通電工程とし、さらに、第３段階▲３▼を９０ｋＡ、２５サイクル通電工程とする３段階の溶接工程を経てプロジェクション溶接したところ、全期間にわたってスパッタが発生しないで、溶接部１６全体が均一、かつ、確実にプロジェクション溶接できた。また、溶接電極の損耗が少なく、溶接電極の交換頻度を１／１０に低減でき、溶接電極の損耗による溶接電極費および削り加工費を８６％に低減できた。
【００３４】
なお、上記の実施例１の第２段階▲２▼における溶接電流を、１００〜１２０ｋＡに変更し、通電時間を３〜５サイクルに変更しても、スパッタが発生しないで、溶接部１６全体が均一、かつ、確実にプロジェクション溶接出来た。溶接電流が１００ｋＡ未満では、プロジェクションの溶融が不十分で溶接部１６の溶接強度が不足し、溶接電流が１２０ｋＡを超えると、スパッタが発生して気密漏れが発生した。
【００３５】
［実施例２］
アルミニウムめっき鋼板で形成されたフューエルタンク本体１１に対して、錫・亜鉛めっき鋼板で形成されたプロジェクション１３ｃ（直径寸法がφ２８ｍｍ）を有するブリーザチューブ１３を、加圧力２１，５７５Ｎの下で、第１段階▲１▼を２０ｋＡ、３サイクル通電工程とし、第２段階▲２▼を５５ｋＡ、５サイクル通電工程とし、さらに、第３段階▲３▼を４５ｋＡ、１５サイクル通電工程とする３段階の溶接工程を経てプロジェクション溶接したところ、全期間にわたってスパッタが発生しないで、溶接部１６全体が均一、かつ、確実にプロジェクション溶接出来た。また、溶接電極の損耗が少なく、溶接電極の交換頻度を１／１０に低減でき、溶接電極の損耗による溶接電極費および削り加工費を８６％に低減できた。
【００３６】
なお、上記の実施例２の第２段階▲２▼における溶接電流を、５０〜６０ｋＡに変更し、通電時間を５〜８サイクルに変更しても、スパッタが発生しないで、溶接部１６全体が均一、かつ、確実にプロジェクション溶接出来た。溶接電流が５０ｋＡ未満では、プロジェクションの溶融が不十分で溶接部１６の溶接強度が不足し、溶接電流が６０ｋＡを超えると、スパッタが発生して気密漏れが発生した。
【００３７】
上記実施形態および実施例１，２は、特定のフューエルタンク本体１１とインレットロア１２およびブリーザチューブ１３とをプロジェクション溶接する場合について説明したが、本発明はこの条件に限定されるものではなく、リング状のプロジェクションの直径寸法や、インレットロア１２および／またはブリーザチューブ１３、フューエルタンク本体１１の厚さ寸法（熱容量）などに応じて、第１段階〜第３段階の電流値および／または通電時間を適宜設定することは勿論である。
【００３８】
また、上記の実施形態および実施例では、一方部材であるインレットロア１２および／またはブリーザチューブ１３に、錫・亜鉛めっきを施した場合について説明したが、インレットロア１２および／またはブリーザチューブ１３に、フューエルタンク本体１１と同様にアルミニウムめっきを施してもよい。
【００３９】
さらに、本発明は、上記の実施形態および実施例に示した、フューエルタンク１１とインレットロア１２および／またはブリーザチューブ１３とのプロジェクション溶接に限定されるものではなく、少なくとも一方がアルミニウムめっきされた一方部材と他方部材とをプロジェクション溶接する場合には、全て適用が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、少なくとも一方がアルミニウムめっきされた一方部材と他方部材とをに溶接するに際して、溶接工程を、小電流の第１段階と、大電流の第２段階と、中電流の第３段階との３段階に区分することを特徴とするものであるから、第１段階の小電流通電工程によって、プロジェクションの高さ寸法のバラツキを吸収して、プロジェクションの全周に通電路を確保することが出来、第２段階の大電流通電工程によって、めっき表面の酸化物などの介在物を破壊して、一方部材と他方部材の金属間相互拡散により、気密化を確保すると共に溶接部の強度を向上させ、さらに、第３段階の中電流通電工程によって、プロジェクションの溶融部分およびそれによる金属間相互拡散部分の拡大により、気密性および溶接強度を向上させて、少なくとも一方がアルミニウムめっきされた一方部材と他方部材とを、安定、かつ、確実にプロジェクション溶接することができる。
【００４１】
また、スパッタが発生せず、溶接電極の損耗が少ないので、溶接電極の削り加工頻度が少なく、溶接電極を溶接装置から取外したり、溶接装置に取付けたりする工数を低減でき、溶接電極費用および溶接電極のメンテナンス費用を低減することができ、さらに、溶接装置の稼働率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクション溶接方法における溶接時間−溶接電流図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）はプロジェクションの各種断面形状図である。
【図３】フューエルタンクの要部斜視図である。
【図４】（Ａ）はインレットロアの拡大断面図、
（Ｂ）はブリーザチューブの拡大断面図である。
【図５】フューエルタンク本体とインレットロアとのプロジェクション溶接時の状態を示す拡大断面図である。
【図６】（Ａ）はプロジェクション溶接前の断面図、
（Ｂ）はプロジェクション溶接後の断面図である。
【図７】従来のプロジェクション溶接方法における溶接時間−溶接電流図である。
【符号の説明】
▲１▼　第１段階
▲２▼　第２段階
▲３▼　第３段階
１０　フューエルタンク
１１　フューエルタンク本体（他方部材）
１１ａ，１１ｂ　半体
１２　インレットロア（一方部材）
１２ａ　筒状部
１２ｂ　フランジ部
１２ｃ　プロジェクション
１３　ブリーザチューブ（一方部材）
１３ａ　筒状部
１３ｂ　フランジ部
１３ｃ　プロジェクション
１４　上部溶接電極
１５　下部溶接電極
１６　溶接部
Ｉ１　小電流
Ｉ２　大電流
Ｉ３　中電流
Ｔ１　中時間
Ｔ２　短時間
Ｔ３　長時間
【図１】
2004042089.tif 000003
【図２】
2004042089.tif 000004
【図３】
2004042089.tif 000005
【図４】
2004042089.tif 000006
【図５】
2004042089.tif 000007
【図６】
2004042089.tif 000008
【図７】
2004042089.tif 000009