抵抗スポット溶接電極：変数を理解する

高導電率電極材料（ISO 5182システムのグレード1および2）が低導電率ワークピースの溶接に理想的であることはよく知られています。 逆に、導電率の高い金属には、ISO 5182でクラス3電極と呼ばれる高融点金属電極など、導電率の低い電極が必要です。

たとえば、広く使用されている銅/クロムおよび銅/クロム/ジルコニウム電極は、軟鋼および高張力鋼に最適です。 この鉄金属ファミリーをスポット溶接するために、必要な材料硬度を達成するために銅を強化するためにさまざまな戦略が採用されました。 （高炭素ステンレス鋼には銅合金が依然として推奨されていることに注意してください。ただし、抵抗溶接プロセスは、必要な力と電流が低くなるように変更されています。あるいは、銅を溶接する場合は、導電率の低い金属（耐火金属など）純粋なタングステン、モリブデン、およびタングステン/銅電極を含む電極シリーズ）および他のいくつかのバリエーションが最適に機能します。

抵抗スポット溶接で導電率の低い金属を溶接すると、（溶接電極ではなく）ワークピースの材料が加熱されます。 銅は、電流と熱がワークピースに流れるので理想的です。 一方、導電性の高い金属を溶接すると、ワークピースが熱を放散し、ラジエーターとして機能します。 この場合、特に先端で熱を保持でき、電極とワークピース間の接触を最大化するために高温で位置を保持するのに十分な剛性を備えた電極が必要です。

これらの原理にもかかわらず、すべての用途でうまく機能する電極材料はありません。 たとえば、高融点金属電極は、熱サイクルのために先端で亀裂や層間剥離が発生すると誤って考えられることがよくありますが、特定の利点があります。 これは、スポット溶接の選択が高抵抗率のワークピース金属に本当に不適切である場合に当てはまりますが、チップの層間剥離を排除するための戦略があります。 成功したアプリケーションでは、高電流、高繰り返しサイクルに耐える耐火材料の利点により、それらは不可欠になります。

高導電率電極の問題は、クロム銅（CrCu）などの析出硬化合金に見られます。 使用中、熱サイクルを繰り返すと、堆積物が銅マトリックスにさらに拡散し、電極の硬度が増加し、最終的には導電率が低下することがわかっています。 ただし、この冶金学的遷移は使用中に制御でき、クラス1およびクラス2の利点は、適切に溶接されたワークピース金属にとって魅力的なままです。

抵抗スポット溶接アプリケーションに適した抵抗溶接電極の選択に関連する変数の詳細については、こちらをご覧ください。

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