(57)【要約】【課題】ホットスタンピング成形された高張力鋼の成形品に溶接時に、母材との硬度差及び母材の表面に形成されたＡｌ−Ｓｉコーティング層による溶接性の低下を防止するウエルドナットを提供する。【解決手段】  母材に形成されるナット挿入ホールを通じて溶接されるウエルドナットにおいて、外形を形成するナット本体と、前記ナット本体の一面から一体に突出形成されて前記ナット挿入ホールに挿入される挿入部と、前記挿入部と共に前記ナット本体の中央を貫いて形成されるボルト締結ホールと、を含み、  前記挿入部は、前記ナット本体の一面で前記母材の厚さより薄い厚さに突出形成され、円形を含む多角形状に形成され、突出した一端の外周面が円周方向に沿ってラウンドに形成され、前記ナット本体と連結する他端は、一端から前記ナット本体の外側に向かって傾くように形成されることを特徴とする。 【選択図】図３
2017044330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材に形成されるナット挿入ホールを通じて溶接されるウエルドナットにおいて、
外形を形成するナット本体と、
前記ナット本体の一面から一体に突出形成されて前記ナット挿入ホールに挿入される挿入部と、
前記挿入部と共に前記ナット本体の中央を貫いて形成されるボルト締結ホールと、
を含むことを特徴とするウエルドナット。
【請求項２】
前記挿入部は、前記ナット本体の一面で前記母材の厚さより薄い厚さに突出形成されることを特徴とする請求項１に記載のウエルドナット。
【請求項３】
前記挿入部は、円形を含む多角形状に形成され、突出した一端の外周面が円周方向に沿ってラウンドに形成され、前記ナット本体と連結する他端は、一端から前記ナット本体の外側に向かって傾くように形成されることを特徴とする請求項１に記載のウエルドナット。
【請求項４】
前記挿入部は鍛造成形によって形成されることを特徴とする請求項１に記載のウエルドナット。
【請求項５】
前記ボルト締結ホールは、前記挿入部の中央で前記ナット本体の円筒部の中心線上の長さ方向に形成され、内周面にはねじタップが形成されることを特徴とする請求項１に記載のウエルドナット。
【請求項６】
前記母材は、ホットスタンピング成形されたボロン鋼板であることを特徴とする請求項１に記載のウエルドナット。
【請求項７】
前記ナット本体は、その外形が円形を含む多角形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のウエルドナット。
【請求項８】
母材に形成されるナット挿入ホールに対応する位置で前記母材に溶接されて外形を形成するナット本体と、前記ナット本体の円筒部の中心線上の長さ方向に形成されるボルト締結ホールと、を含むウエルドナットにおいて、
前記ナット挿入ホールに対応して前記ナット本体の一面には前記ナット挿入ホールに挿入される挿入部が一体に突出形成されることを特徴とするウエルドナット。
【請求項９】
前記挿入部は、前記ナット本体の一面で前記母材の厚さより薄い厚さに突出形成されることを特徴とする請求項８に記載のウエルドナット。
【請求項１０】
前記挿入部は、円形を含む多角形状に形成され、突出した一端の外周面が円周方向に沿ってラウンドに形成され、前記ナット本体と連結する他端は、一端から前記ナット本体の外側に向かって傾くように形成されることを特徴とする請求項８に記載のウエルドナット。
【請求項１１】
前記挿入部は鍛造成形によって形成されることを特徴とする請求項８に記載のウエルドナット。
【請求項１２】
前記ボルト締結ホールは前記挿入部の中央を貫いて形成され、内周面にはねじタップが形成されることを特徴とする請求項８に記載のウエルドナット。
【請求項１３】
前記ナット本体は、その外形が円形を含む多角形状に形成されることを特徴とする請求項８に記載のウエルドナット。
【請求項１４】
前記母材はホットスタンピング成形されたボロン鋼板であることを特徴とする請求項８に記載のウエルドナット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウエルドナットに係り、より詳しくは、ホットスタンピング成形された高張力鋼の成形品への溶接時に、母材との硬度差及び母材の表面に形成されたＡｌ−Ｓｉコーティング層による溶接性の低下を防止するウエルドナットに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近は、車両の燃費節減の要請に応じて、剛性と軽量化を同時に満足する新成形工法及び高強度・超軽量新素材に関する研究が集中的に行われており、このような研究開発の一環として、ボロン鋼板を利用した熱間プレス成形技術であるホットスタンピング（ｈｏｔ  ｓｔａｍｐｉｎｇ）技術が活発に研究されている。
ここで、ホットスタンピング技術とは、ボロン鋼板を適正温度（約９００℃）に加熱して、プレス金型内でプレス成形により一度に成形した後、急速冷却して高強度部品を製造する成形技術である。
ここに適用されるボロン鋼板は、微量のボロン（ｂｏｒｏｎ、Ｂ）を添加した鋼板で、前記適正温度条件におけるオーステナイト結晶粒界でボロンが原子状態で偏析して、オーステナイト結晶粒界の自由エネルギーを下げることで、初析フェライト核生成を抑制させて鋼の硬化能（クエンチングする時、マルテンサイト形成で硬化する鋼の能力）を顕著に改善させる。
【０００３】
このようなボロン鋼板を利用したホットスタンピング成形は、従来の高強度鋼を利用した成形法とは異なって、成形前５００〜８００ＭＰａ程度の引張強度を有するフェライト組織のボロン鋼板を９００℃以上の高温でオーステナイト化して高温成形した後、急速冷却させて１３００〜１６００ＭＰａ程度の高引張強度を有するマルテンサイト組織の成形品を得るものである。
上記ホットスタンピング成形品は一般の鋼板部品より強度が４〜５倍高く、さらに重量は従来のそれに比べて最大４０％まで減少させることができ、前記のような車体の軽量化と強度向上を同時に達成することができる利点があった。
しかし、このようなホットスタンピング成形品は、他の部品との連結のためにウエルドナット（ｗｅｌｄ  ｎｕｔ）を溶接するとき、ホットスタンピング成形品の母材とウエルドナットとの硬度差によって二つの素材を同時に溶融させるのが困難であるという問題点があった。
【０００４】
すなわち、母材の硬度を考慮した溶接条件はウエルドナットの変形を起こし、ウエルドナットの硬度を考慮した溶接条件では高い硬度の母材が溶融できず、ボルティング時、ナットの溶接部が分離する問題点があった。
このような問題点を解消するために、従来は作業員１人を配置してＣＯ２溶接を追加実施したが、これは作業を複雑にし、かつ均一な溶接品質が得られないという問題点もあった。
また、ホットスタンピング成形の特性上、成形過程で発生する酸化被膜を防止するために表面にＡｌ−Ｓｉコーティング層を形成するが、このようなＡｌ−Ｓｉコーティング層はむしろウエルドナットとの溶接性能を低下させ、クラックを誘発してウエルドナットの溶接部の接合強度を低下させる問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２６３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ホットスタンピング成形された高張力鋼の成形品に溶接時に、母材との硬度差及び母材の表面に形成されたＡｌ−Ｓｉコーティング層による溶接性の低下を防止するように、母材に形成されたナット挿入ホールに挿入部が一定部分挿入された状態で溶接を施すことにより、締め付けトルクに対する溶接部の接合強度を維持するように均一な溶接品質を確保し、溶接時に発生するスパッタを低減させるようにするウエルドナットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の実施形態に係るウエルドナットは、母材に形成されるナット挿入ホールを通じて溶接されるウエルドナットにおいて、外形を形成するナット本体と、前記ナット本体の一面から一体に突出形成されて前記ナット挿入ホールに挿入される挿入部と、前記挿入部と共に前記ナット本体の中央を貫いて形成されるボルト締結ホールと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
前記挿入部は、前記ナット本体の一面で前記母材の厚さより小さい厚さに突出形成されることを特徴とする。
【０００９】
前記挿入部は円形を含む多角形状に形成され、突出した一端の外周面が円周方向に沿ってラウンドに形成され、前記ナット本体と連結する他端は、一端から前記ナット本体の外側に向かって傾いて形成されることを特徴とする。
【００１０】
前記挿入部は鍛造成形によって形成されることを特徴とする。
【００１１】
前記ボルト締結ホールは、前記挿入部の中央で前記ナット本体の円筒部中心線上の長さ方向に形成され、内周面にはねじタップが形成されることを特徴とする。
【００１２】
前記母材は、ホットスタンピング成形されたボロン鋼板であることを特徴とする。
【００１３】
前記ナット本体は、その外形が円形を含む多角形状に形成されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、母材に形成されるナット挿入ホールに対応する位置で前記母材に溶接されて外形を形成するナット本体と、前記ナット本体の円筒部の中心線上の長さ方向に形成されるボルト締結ホールと、を含むウエルドナットにおいて、
前記ナット挿入ホールに対応して前記ナット本体の一面には前記ナット挿入ホールに挿入される挿入部が一体に突出形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のウエルドナットによれば、ホットスタンピング成形された高張力鋼の成形品への溶接時に、母材との硬度差、及び母材の酸化防止のために表面に形成されたＡｌ−Ｓｉコーティング層による溶接性の低下を防止するために、母材に形成されたナット挿入ホールに挿入部が一定部分挿入された状態で溶接を施すことにより、溶接性の向上及び溶接品質が確保できるとともに、従来のウエルドナットに比べて溶着強度を向上させることができ、挿入部が締め付けトルクを吸収して溶接部１４の接合強度を維持することができる。
また、ナット挿入ホールに一定部分挿入される挿入部を通じて母材との接触面積を増加させることができ、同一体積を溶接するとき、低電流溶接が可能となり、スパッタの発生が低減できる。これにより、スパッタによるねじタップ不良のためにボルティングが行われない現象を未然に防止して品質問題を改善することができる。
さらに、ウエルドナットが母材にさらに安定して溶接されることにより、母材とウエルドナット間の水密性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るウエルドナットの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るウエルドナットの背面斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るウエルドナットの側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るウエルドナットの断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るウエルドナットが母材に結合された形状を示す断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付した図面に基づいて詳細に説明する。
本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似する構成要素に対しては同一の参照符号を付した。
図面における各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために任意に示しており、本発明が必ずしも図面に示されたものに限定されることではなく、種々の部分及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。
そして、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは、特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。
また、明細書に記載された「・・・ユニット」、「・・・手段」、「・・・部」、「・・・部材」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作をする包括的な構成の単位を意味する。
【００１８】
図１と図２は、本発明の実施形態に係るウエルドナットの斜視図及び背面斜視図であり、図３は、側面図であり、図４は、断面図である。
図面に示す通り、ウエルドナット１００は、ホットスタンピング成形された高張力鋼の成形品への溶接時に、母材１０との硬度差及び母材１０の表面に形成されたＡｌ−Ｓｉコーティング層による溶接性の低下を防止するために、母材１０に形成されたナット挿入ホール１２に挿入部１２０が一定部分挿入された状態で溶接を施すことにより、締め付けトルクに対する溶接部の接合強度を維持するように均一な溶接品質を確保し、溶接時に発生するスパッタを低減させることができる。
【００１９】
このために、ウエルドナット１００は、母材１０に形成されるナット挿入ホール１２を通じて溶接されるものであって、図１ないし図４に示したように、ナット本体１１０、挿入部１２０、及びボルト締結ホール１３０を含んで構成される。
一方、ウエルドナット１００が溶接される母材１０は、ホットスタンピング成形された高張力のボロン鋼板で形成され、前記ナット挿入ホール１２は円形に形成されて母材１０に貫通形成される。
本実施形態において、前記ナット本体１１０は外形を形成する。
このようなナット本体１１０は、その外形が円形を含む多角形状に形成され、本実施形態では円形に形成されるのを一実施形態として説明する。
【００２０】
挿入部１２０は、ナット挿入ホール１２に向かうナット本体１１０の一面から一体に突出形成して、ナット挿入ホール１２に挿入される。
このような挿入部１２０は、ナット本体１１０の一面中央でナット挿入ホール１２と対応するサイズに形成され、挿入部１２０の厚さＤ１は、ナット本体１１０の一面で母材１０の厚さＤ２より薄い厚さ（Ｄ１＜Ｄ２）に突出形成される。
また、挿入部１２０の形状はナット挿入ホール１２に対応する形状に形成するが、円形を含む多角形状に形成されることもでき、ナット本体１１０の一面に鍛造成形によって形成される。
【００２１】
これと同時に、挿入部１２０は、ナット挿入ホール１２に円滑に挿入されるように、ナット本体１１０から突出した終端である一端の外周面が円周方向に沿ってラウンドに形成され、ナット本体１１０と連結される挿入部１２０の他端は、突出した一端からナット本体１１０の外側に向かって傾いた傾斜面１２２に形成される。
ボルト締結ホール１３０は、挿入部１２０と共にナット本体１１０の中央を貫いて形成され、他部品をウエルドナット１００に連結または締結するようにボルト（図示せず）が締結される。
このようなボルト締結ホール１３０は、挿入部１２０の中央でナット本体１１０の円筒部の中心線上で長さ方向に形成され、内周面にはボルトを含む締結部品がねじ締結されるようにねじタップが形成される。
【００２２】
以下、本発明のウエルドナット１００の使用方法について、図５を参照して詳細に説明する。
図５は、ウエルドナットが母材に結合された形状を示す断面斜視図である。
本発明のウエルドナット１００の溶接は、ナット溶接機と、ナット溶接機にウエルドナット１００を供給するナットフィーダーを利用して行われる。
使用者または作業者は、車両の車体パネルである母材１０をナット溶接機の下部ホルダーにローディングさせた状態で、ナットフィーダーから供給されるウエルドナット１００をナット挿入ホール１２の上部に対応して挿入部１２０が下面に向かうように配置させて、ナット挿入ホール１２に挿入する。
その後、ナット溶接機の上部ホルダーを下降させてウエルドナット１００の上部を母材１０に加圧した状態で、所定時間電流を通電させる。
【００２３】
このことにより、挿入部１２０の傾斜面１２２と接触するナット挿入ホール１２の上端内周面の角部が、通電した電流で発生する熱によって傾斜面１２２と共に溶融して、母材１０に溶接が行われる。
すなわち、挿入部１２０がナット挿入ホール１２に挿入されると、傾斜面１２２がナット挿入ホール１２の上端で内周面の角部と接触する。
このような状態で、上部ホルダーを通じてウエルドナット１００の上部を加圧した状態に維持しながら電流を所定時間通電させると、挿入部１２０の傾斜面１２２とナット挿入ホール１２の上段部とが一定部分共に溶融することにより、ウエルドナット１００はナット本体１１０の一面と、挿入部１２０及び傾斜面１２２がナット挿入ホール１２と母材１０の上面に密着した状態で溶着される。
【００２４】
その後、上部ホルダーは上昇し、ウエルドナット１００は、挿入部１２０が形成されていない一般のウエルドナットに比べて母材１０との間で溶融面積が増加することにより、溶着強度が向上する。
ウエルドナット１００は、挿入部１２０が傾斜面１２２を通じてナット挿入ホール１２に安定的に溶接されることにより、ナット挿入ホール１２に対する締め付けトルクを吸収して溶接部１４の溶着強度を確保することができ、母材１０の表面に酸化防止のために形成されたＡｌ−Ｓｉコーティング層の影響を受けずに、均一な溶接品質を確保することができる。
【００２５】
したがって、ウエルドナット１００を適用すると、ホットスタンピング成形された高張力鋼の成形品への溶接時に、母材１０との硬度差、及び母材１０の酸化防止のために表面に形成されたＡｌ−Ｓｉコーティング層による溶接性の低下を防止するために、母材１０に形成されたナット挿入ホール１２に挿入部が一定部分挿入された状態で溶接を施すことにより、溶接性の向上及び溶接品質を確保すると同時に、従来のウエルドナットに比べて溶着強度を向上させることができ、挿入部１２０が締め付けトルクを吸収して溶接部１４の接合強度を維持することができる。
また、ナット挿入ホール１２に一定部分挿入される挿入部１２０を通じて母材１０との接触面積を増加させることができて、同一体積を溶接するとき、低電流溶接が可能なので、スパッタの発生が低減する。これにより、スパッタによるねじタップの不良のためにボルティングが行われない現象を未然に防止して、品質問題を改善することができる。
【００２６】
また、ウエルドナット１００が母材１０にさらに安定して溶接されることにより、母材１０とウエルドナット１００間の水密性を確保することができる。
一方、本発明の実施形態においては、ウエルドナット１００が母材１０に溶接によって装着されるのを一実施形態として説明しているが、これに限定されず、ボルトが母材１０に溶接によって装着される場合、母材１０と接触するボルトのヘッド部に挿入部が一体に形成されることができる。
すなわち、本発明の実施形態に係る挿入部１２０はナットまたはボルトのいずれにも適用可能である。
【００２７】
以上、本発明の好ましい実施例を図示して説明したが、本発明は前述した特定の実施例に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１０：母材
１２：ナット挿入ホール
１４：溶接部
１００：ウエルドナット
１１０：ナット本体
１２０：挿入部
１２２：傾斜面
１３０：ボルト締結ホール
【図１】
2017044330.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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