初めての人も、技術者も理解できる抵抗スポット溶接技術の基礎とアルミ合金・異材接合への応用

商品説明

発行：2020年6月5日

本書の特徴
➢ 新潮流になる鉄鋼/アルミ合金の異材抵抗スポット溶接！
➢ 抵抗スポット溶接に関する基礎的事項を解説！
➢ 自動車関連やエレクトロニクス関連の適用分野を詳述！
➢ 軟鋼、アルミニウム合金、異材溶接への応用を紹介！
➢ 初めての人も、技術者も理解できるレポート！

発刊にあたって

　抵抗溶接機は先ず同じ断面積の棒を突き合わせて抵抗溶接するバット溶接機が1世紀半前に発明され、抵抗スポット溶接機は1世紀前に発明された。溶接には種々の方法があるが、その中では抵抗スポット溶接は比較的新しい方法である。戦後は抵抗溶接技術が飛躍的に発達し、自動車、鉄道車両、家電製品などの多くの産業分野で使用され、ロボットなどの普及により自動化も進んでいる。現在は、自動車や車両は、燃費向上のため軽量化が推進されており、そのためにアルミニウム合金が適用されているが、アルミニウム合金はその堅固な酸化皮膜のため接合が難しい。自動車パネル用のアルミニウム合金の接合には、リベットや摩擦撹拌と比べて容易さの面で抵抗スポット溶接が適している。
　また、構造的に安全性確保のため高強度鋼を使用せざるを得ないため、どうしても鉄鋼／アルミ合金の異材抵抗　　スポット溶接も必要になると考えられる。しかし、異材抵抗スポット溶接についてはまだ不明な点が多く、これからの新しい技術であると考えられる。
　今まで、抵抗溶接については出版された書物はあるが、アルミニウム合金や、鉄鋼／アルミニウム合金の異材抵抗スポット溶接に絞って分かりやすく説明された専門書はほとんどない。従って、本書では、アルミニウム合金の抵抗スポット溶接技術について、更にはこれから必要になる技術である鉄鋼／アルミニウム合金などの異材抵抗スポット溶接について、現場で製造に関わっている技術者、溶接技術関係の仕事をされている技術者、また将来これらの分野に進まれる予定の学生を対象にして、抵抗スポット溶接の基礎的な知識(溶接装置、溶接現象、溶接部組織など)から小職が今まで抵抗スポット溶接技術関係で研究してきた専門的な内容（アルミニウム合金、鉄鋼／アルミニウム合金の異材接合）まで幅広く解説した。
　1章では、アルミニウム抵抗スポット溶接機の構成、分類、電源方式(直流、交流式)、通電方式、電極、制御方法、力率、容量、適用分野などの抵抗スポット溶接に関する基礎的事項を説明してある。
　2章では、アルミニウム合金の種類と特徴、アルミニウム合金を抵抗スポット溶接する場合の原理、フリンジング現象、電流密度、接触抵抗、溶接部の冷却機構などの溶接現象について説明し、溶接部の特徴や溶接欠陥とその対策についても述べた。また、溶接条件(電流、加圧力、通電時間)の設定方法、表面処理の影響などについて説明した。更に、溶接部の接合強度の評価方法、抵抗スポット溶接部の品質モニタリング方法についても述べた。
　3章では、先ず、鉄鋼へ抵抗スポット溶接を適用した場合の、溶接条件が接合部ナゲット形状に及ぼす影響、更にマルテンサイトなどの組織形態が溶接部の強度に及ぼす影響について述べた。次に、アルミニウム合金へ抵抗スポット溶接を応用した場合の溶接条件が接合部ナゲット形状に及ぼす影響、更にナゲット形態と溶接部の強度との相関性を、鉄鋼の抵抗スポット溶接と比較することにより説明した。最後に、鉄鋼／アルミニウム合金の異材重ね接手に抵抗スポット溶接を応用した場合に溶接条件が接合部ナゲット形状に及ぼす影響、組織形態が溶接部の強度に及ぼす影響について述べた。異材接合で問題となる金属間化合物生成による接合強度低下や、アルミニウム合金で発生しやすいミクロ割れ等についても考察したので説明した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　園家啓嗣

執筆者
　園家 啓嗣
　 ソノヤラボ㈱　代表　（山梨大学名誉教授）

内容紹介

第1章　抵抗スポット溶接機
　1. 抵抗溶接の歴史
　2. 抵抗溶接機の分類
　3. 重ね抵抗溶接機
　　3.1　溶接装置の機械的形態から分類
　　　(1) 定置式
　　　(2) ポータブル式
　　　(3) ロボット式
　　　(4) 特殊機
　　3.2　溶接装置の電源方式からの分類
　　　(1) 交流式
　　　(2) 直流式
　　　(3) コンデンサ式
　　3.3　交流式と直流式の電気的特性の相違
　　3.4　コンデンサ式の電気的特性
　4. 抵抗スポット溶接機
　　4.1　定置式抵抗スポット溶接機
　　4.2　ポータブル抵抗スポット溶接機
　　4.3　マルチ・抵抗スポット溶接機
　5. 抵抗スポット溶接の通電方式
　　5.1　ダイレクト・抵抗スポット溶接
　　5.2　インダイレクト・抵抗スポット溶接
　　5.3　シリ－ズ・抵抗スポット溶接
　　5.4　ツイン・抵抗スポット溶接
　6. 抵抗スポット溶接の溶接ガン
　　6.1　機器構成
　　6.2　トランス付ガン
　　6.3　加圧方式
　7. 抵抗スポット溶接の電極チップ
　　7.1　役目と必要特性
　　7.2　電極チップ形状および材質
　　7.3　電極の冷却
　8. 溶接用制御装置
　　8.1　動作および時間の制御
　　8.2　溶接電流の制御
　　　(1) 位相制御による方法
　　　(2) タップ切替えによる方法
　　　(3) その他
　　8.3　溶接制御装置の進化と種類
　9. 二次回路のインピーダンスおよび力率
　10. 溶接機の許容使用率と定格容量
　11. 溶接機の電源容量
　12. 抵抗スポット溶接機の適用分野
　　12.1　自動車関連
　　12.2　土木、建築関連
　　12.3　家電製品、エレクトロニクス関連
　　12.4　鉄道車両関連　参考文献　
　
第2章　アルミニウム合金の抵抗スポット溶接
　1. アルミニウム合金の種類と特徴
　2. 抵抗スポット溶接の原理および特性
　　2.1　溶接の原理
　　2.2　溶接部の電流密度
　　2.3　接触抵抗
　　2.4　溶接部の冷却
　3. 抵抗スポット溶接部の特徴
　4. 抵抗スポット溶接の3大条件とその設定
　　4.1　溶接電流
　　4.2　通電時間
　　4.3　電極加圧力
　　4.4　その他
　5. 異なる板厚・材質の組み合わせ
　　5.1　異なる板厚の場合
　　5.2　異なる材質の場合
　6. 熱時間定数と冷却特性
　7. 熱的相似則
　　7.1　偏微分方程式に基づく相似則
　　7.2　積分方程式に基づく相似則
　8. 極性効果
　　8.1　ナゲット形成への影響
　　8.2　被溶接材表面への電極銅の付着とその影響
　9. 表面処理
　　9.1　黒皮の抵抗スポット溶接部への影響
　　9.2　酸化皮膜除去
　　9.3　表面処理後の放置時間の影響
　　9.4　連続打点性に及ぼす表面処理の影響
　10. 溶接部に発生するブローホールおよび割れとその防止策
　11. 接合強度
　　11.1　引張せん断強さ
　　　(1) シャー破断（界面破断）
　　　(2) プラグ破断
　　　(3) ティア破断　
　　11.2　十字引張強さ
　12. 疲れ強さ
　13. 鋼材とアルミニウム合金の異材接合
　14. 溶接品質モニタリング
　　14.1　電極変位による方法
　　14.2　電極間電圧または電極間抵抗による方法
　　14.3　超音波による方法　参考文献　
　
第3章　軟鋼、アルミニウム合金、異材溶接への応用
　1. 軟鋼への応用
　　1.1　供試材
　　1.2　抵抗スポット溶接装置及び溶接条件
　　1.3　評価方法
　　1.4　得られた結果
　　　(1) 溶接部の外観及び断面マクロ観察
　　　(2) ナゲット径に及ぼす抵抗　スポット溶接条件の影響
　　　(3) 抵抗スポット溶接部のミクロ組織
　　　(4) 抵抗スポット溶接部の硬さ分布
　　　(5) 引張せん断強さと抵抗スポット溶接条件の相関性
　　　(6) 引張せん断強さに及ぼす抵抗スポット溶接部のミクロ組織の影響
　　　(7) 引張せん断強さに及ぼすナゲット径の影響
　　1.5　まとめ
　　　(1) 電流値変化の影響
　　　(2) 通電時間変化の影響
　　　(3) 引張せん断強さに及ぼす抵抗スポット溶接部のミクロ組織の影響
　　　(4) 引張せん断強さに及ぼすナゲット径の影響
　　参考文献
　2. アルミニウム合金への応用
　　2.1　供試材料
　　2.2　接合方法及び評価法
　　2.3　得られた結果
　　　(1) 溶接条件とナゲット径の関係
　　　(2) 断面マクロ、ミクロ組織観察結果
　　　(3) 十字引張試験結果
　　　(4) 十字引張試験での抵抗スポット溶接部の破断形態
　　　(5) アルミニウム合金スポット溶接部と軟鋼スポット溶接部の引張破断形態の比較
　　　(6) 溶接電流と引張破断形態の関係
　　　(7) 電流値増加に伴うHAZのミクロ割れの変化
　　　(8) アルミニウム合金抵抗スポット溶接と軟鋼抵抗スポット溶接の引張破断メカニズムの違い
　　2.4.　まとめ
　　　(1) 溶接条件とナゲット形態の相関性
　　　(2) 溶接電流値の増加に伴うスポット溶接部の引張破断形態の推移
　　　(3) HAZのミクロ割れ
　　　(4) アルミニウム合金抵抗スポット溶接部の十字引張破断のメカニズム
　　参考文献
　3. 軟鋼板／アルミニウム合金（異材）への適用
　　3.1　供試材料
　　3.2　接合方法及び評価法
　　3.3　得られた結果
　　　(1) 溶接条件とナゲット径の関係
　　　(2) ナゲット部のSEM観察結果
　　　(3) 十字引張試験結果
　　　(4) 十字引張試験での溶接部の破断形態
　　　(5) 溶接電流と引張破断形態の関係
　　　(6) 溶接電流増加に伴うHAZのミクロ割れの変化
　　　(7) 異材抵抗スポット溶接部の引張破断メカニズム
　　3.4　まとめ
　　　(1) 溶接条件とナゲット形態の相関性
　　　(2) 溶接電流値の増加に伴う抵抗スポット溶接部の引張破断形態の推移
　　　(3) 抵抗スポット溶接部界面に生じるIMC
　　　(4) HAZの共晶融解及びミクロ割れ
　　　(5) 異材抵抗スポット溶接部の引張破断メカニズム
　参考文献