溶接ファスナーの設計とテスト

薄板とその他の部品を接続するために使用できる溶接留め具です。耐荷重キャリアとしての白いボディには、多数のスタッド、ボルト、ナットが溶接されており、室内装飾、電気配線ハーネス、ブレーキ ラインなどの取り付けポイントとなります。シャーシのサブフレームにも多くのスタッドとナットが溶接されており、他のアセンブリの取り付けポイントとなります。

日常生活では、溶接された留め具の溶接品質が悪く、位置決めが悪く、締め付けトルクが不十分であるように見えることがよくあります。ここでは、溶接ファスナーの設計や試験において満たすべき要件と確保すべき対策について説明します。

溶接対象となるファスナー製品の種類を下表に示します。寸法と技術的な詳細は、自動車の標準マニュアルに記載されています。

02 溶接ファスナー 溶接ファスナー製品の寸法および形状公差要件と保証措置

めねじについては 2 つの確実な対策が採用されており、その目的は、コーティング後にねじ山が基本歯型の寸法線を超えないようにすることです。

ａ．より大きなギャップを使用し、非標準雌ねじ公差 6E を使用します。

b.電気泳動コーティング中に糸が電気泳動層に付着しないように、糸に接着剤を塗布します。おねじに関しては、機械的強度を確保しつつ、コーティング前の公差6eまたは6fを採用することができます。

03 溶接ファスナーの機械的性能要件

04 溶接ファスナーの材質と表面処理

溶接部品に使用されるファスナーの材質は、炭素含有量が 0.25% 以下である必要があり、溶接性を備えた鋼の一種です。快削鋼は使用できません。

ボルトスタッドに一般的に使用される材料グレードは 10B21 です。ナットに一般的に使用される材料グレードは 10B21 です。

表面処理は防錆油または亜鉛不動態処理を施します。

05 溶接板厚と溶接留め具の穴径

06 溶接ファスナーと対応部品 — 多層板金部品の穴設計原則

板金部品用プロジェクション溶接ナットの下穴およびビア穴の寸法仕様の設計要件

特記事項:

ａ．構造設計上、多層基板の溶接は極力避ける必要があります。基板を重ねるたびにビアホールのサイズと位置が一致して穴径が大きくなり、ボルトの重なりが不十分になります。

b.大きなビア直径をカバーするためにワッシャーを使用する場合、オーバーラップ量を考慮することに加えて、ボルト接続が効果的であることを確認するために、吊り下げられたワッシャーのせん断応力とサポート剛性をチェックする必要があります。

特記事項:

ａ．溶接ボルトの仕様が大きいものは使用しないでください。自動車規格マニュアルにおける最大の仕様はM12であり、M16などの仕様には溶接スタッドが存在します。

b.ボルト頭下の移行円が鋼板と干渉しないように、下穴DはMプラス0.2とし、誤トルクの発生を避ける必要があります。

c.構造設計の観点から、多層基板の溶接は極力避けなければなりません。基板の層が追加されるたびに、サイズと位置の一致によりビア ホールのサイズを大きくする必要があり、その結果、ボルトのオーバーラップが不十分になります。

d.ワッシャーを使用して、より大きなビア直径をカバーします。このとき、オーバーラップの数と大きさを考慮することに加えて、ボルト接続が効果的な特性を持っていることを確認するために、吊り下げられたワッシャーのせん断応力とサポート剛性もチェックする必要があります。

07 板金プロジェクション溶接ファスナーの端面と鋼板の間のギャップ要件と管理

この構造を選択する場合は、次の 3 つの点に注意する必要があります。

ａ．トルクを計算する際は、ギャップを解消するために必要な消費トルクを考慮してください。

b.溶接鋼板の構造剛性と塑性変形の確率を考慮します。

c.溶接ギャップを小さくするためにサプライヤーと交渉する

08 溶接ナットと板金部品のプロジェクション溶接後の同軸度

M5以下のナット仕様の場合、Sは0.2mm以下を推奨します。 M6以上のナット仕様の場合、Sは0.5mm以上を推奨します。丸頭溶接ナットの場合、Sは0.2mm以下を推奨します。

新エネルギー関連部門では、同軸度の管理がうまくいかず、ボルト表面のダクロメットコーティングが削れ、試験車両に錆が発生するケースがあった。

S値が大きすぎるとボルトのネジ山が滑って誤ったトルクが発生し、ねじ込めなくなる場合があります。

09 溶接留め具のトルク試験

溶接締結品のトルク試験は非破壊試験と破壊試験に分けられます。両者の試験方法は同じです。非破壊テストの場合、指定された最小トルクに達する前に接続ポイントが剪断されたり裂けたりすることはありません。

M14 および M14 仕様を超えるボルトとナットの場合、溶接構造の使用は推奨されません。これが必要な場合は、試験を通じてトルク値を決定する必要があります。

10 溶接ファスナーの押出試験

適切な試験装置を取り出し、測定が必要な接続点に接続点が離れるまで力を加えて、押出強度を試験します。実験装置は写真の通りです。

測定された FA は最小押出力を満たしている必要があり、溶接が完了したかどうかを判断するために破面を評価する必要があり、試験装置のスリーブのサイズと材質が要件を満たしている必要があります。