抵抗溶接は、2 つ以上の金属片を永久的に接合する信頼性が高く、低コストで効果的な方法です。抵抗溶接は実際の溶接プロセスですが、溶加材や溶接ガスは必要ありません。溶接後に除去する余分な金属はありません。この方法は大量生産に適しています。溶接はしっかりしていてほとんど目立ちません。

歴史的に、抵抗溶接は、鉄やニッケル合金などの高抵抗金属を接合するために効果的に使用されてきました。銅合金の高い電気伝導率と熱伝導率は、溶接をより複雑にしますが、従来の溶接装置は、多くの場合、これらを行う能力を持っています。適切な抵抗溶接技術を使用すると、ベリリウム銅をそれ自体、他の銅合金、および鋼に溶接できます。厚さ 1.00mm 未満の銅合金は、一般的に溶接が容易です。

ベリリウム銅部品の溶接、スポット溶接、プロジェクション溶接に一般的に使用される抵抗溶接プロセス。ワークピースの厚さ、合金材料、使用する機器、および必要な表面状態によって、それぞれのプロセスの適切性が決まります。火炎溶接、突き合わせ溶接、シーム溶接など、他の一般的に使用される抵抗溶接技術は、銅合金には一般的に使用されないため、説明しません。銅合金はろう付けが容易です。

抵抗溶接のポイントは、電流、圧力、時間です。電極の設計と電極材料の選択は、溶接品質の保証にとって非常に重要です。鋼の抵抗溶接に関する多くの文献があるため、ここで提示されているベリリウム銅の溶接に関するいくつかの要件は、同じ厚さを参照しています。抵抗溶接は正確な科学とは言えず、溶接装置と手順は溶接品質に大きな影響を与えます。したがって、ここではガイドとしてのみ提示しますが、一連の溶接試験を使用して、各用途に最適な溶接条件を決定できます。

ほとんどのワークピース表面の汚染物質は電気抵抗が高いため、表面を定期的にクリーニングする必要があります。汚染された表面は、電極の動作温度を上昇させ、電極チップの寿命を縮め、表面を使用不能にし、金属が溶接領域から逸脱する可能性があります。溶着不良や残留物の原因となります。表面にはごく薄い油膜や防腐剤が付着しており、一般的に抵抗溶接では問題なく、ベリリウム銅を表面に電気めっきしたものは溶接の問題がほとんどありません。

ベタつかない、またはフラッシングまたはスタンピング潤滑剤が過剰に付着したベリリウム銅は、溶剤洗浄することができます。表面の錆びがひどい場合や、軽い熱処理で表面が酸化した場合は、洗浄して酸化物を除去する必要があります。非常に目に見える赤褐色の酸化銅とは異なり、ストリップ表面の透明な酸化ベリリウム (不活性ガスまたは還元ガスでの熱処理によって生成される) は検出が困難ですが、溶接前に除去する必要があります。

ベリリウム銅合金

ベリリウム銅合金には2種類あります。高強度ベリリウム銅合金 (合金 165、15、190、290) は、どの銅合金よりも強度が高く、電気コネクタ、スイッチ、スプリングに広く使用されています。この高強度合金の電気伝導率と熱伝導率は、純銅の約 20% です。導電率の高いベリリウム銅合金 (合金 3.10 および 174) は強度が低く、電気伝導率は電源コネクタやリレーに使用される純銅の約 50% です。高強度ベリリウム銅合金は、導電率が低い (または抵抗率が高い) ため、抵抗溶接が容易です。

ベリリウム銅は熱処理後に高い強度が得られ、どちらのベリリウム銅合金も予熱または熱処理された状態で供給できます。溶接作業は、一般的に熱処理された状態で供給されるべきです。溶接作業は、通常、熱処理後に実施する必要があります。ベリリウム銅の抵抗溶接では、熱影響部は通常非常に小さく、溶接後の熱処理のためにベリリウム銅ワークピースを用意する必要はありません。合金 M25 は快削ベリリウム銅棒製品です。この合金には鉛が含まれているため、抵抗溶接には適していません。

抵抗スポット溶接

ベリリウム銅は、スチールよりも抵抗率が低く、熱伝導率が高く、膨張係数が高いです。全体として、ベリリウム銅は鋼と同等かそれ以上の強度を持っています。抵抗スポット溶接 (RSW) ベリリウム銅自体またはベリリウム銅とその他の合金を使用する場合は、溶接電流を高く (15%)、電圧を低く (75%)、溶接時間を短く (50%) します。ベリリウム銅は、他の銅合金よりも高い溶接圧力に耐えますが、圧力が低すぎると問題が発生することもあります。

銅合金で一貫した結果を得るには、溶接装置は時間と電流を正確に制御できる必要があり、AC 溶接装置は電極温度が低く、低コストであるため好まれます。4 ～ 8 サイクルの溶接時間で、より良い結果が得られました。同様の膨張係数を持つ金属を溶接する場合、傾斜溶接と過電流溶接は、金属の膨張を制御して、溶接亀裂の隠れた危険を制限することができます。ベリリウム銅などの銅合金を、傾けず、過電流で溶接します。傾斜溶接、過電流溶接の場合、ワークの板厚により回数が異なります。

ベリリウム銅と鋼、またはその他の高抵抗合金の抵抗スポット溶接では、ベリリウム銅の片側に小さな接触面を持つ電極を使用すると、より良い熱バランスが得られます。ベリリウム銅と接触する電極材料は、ワークピースよりも導電率が高い必要があります。RWMA2 グループの電極が適しています。耐熱金属電極 (タングステンとモリブデン) は非常に高い融点を持っています。ベリリウム銅に固執する傾向はありません。13極と14極の電極もご用意しています。高融点金属の利点は、耐用年数が長いことです。ただし、このような合金は硬度が高いため、表面が損傷する可能性があります。水冷電極は、先端温度を制御し、電極寿命を延ばすのに役立ちます。ただし、ベリリウム銅の非常に薄い部分を溶接する場合、水冷電極を使用すると金属が急冷される可能性があります。

ベリリウム銅と高抵抗合金の厚さの差が 5 を超える場合は、実際の熱バランスが取れないため、プロジェクション溶接を使用する必要があります。

抵抗プロジェクション溶接

抵抗スポット溶接におけるベリリウム銅の問題の多くは、抵抗プロジェクション溶接 (RpW) で解決できます。熱影響部が小さいため、複数回の作業が可能です。異なる厚さの異なる金属は簡単に溶接できます。抵抗プロジェクション溶接では、変形や溶着を低減するために、電極の幅を広げたり、さまざまな電極形状を採用したりしています。電極の導電性は、抵抗スポット溶接よりも問題になりません。一般的に使用されるのは、2、3、および 4 極の電極です。電極が硬いほど、寿命が長くなります。

より柔らかい銅合金は抵抗プロジェクション溶接を受けません。ベリリウム銅は十分に強く、早期のバンプの亀裂を防ぎ、非常に完全な溶接を提供します。ベリリウム銅は、0.25mm 未満の厚さでプロジェクション溶接することもできます。抵抗スポット溶接と同様に、通常はAC機器が使用されます。

異種金属をはんだ付けする場合、バンプは導電率の高い合金に配置されます。ベリリウム銅は、ほぼすべての凸形状をパンチまたは押し出すのに十分な可鍛性があります。非常にシャープな形状を含みます。割れを避けるために、ベリリウム銅ワークピースは熱処理前に成形する必要があります。

抵抗スポット溶接と同様に、ベリリウム銅の抵抗プロジェクション溶接プロセスでは、通常、より高いアンペア数が必要になります。電力は瞬間的に通電され、突起が割れる前に溶けるのに十分な高さでなければなりません。溶接圧力と時間を調整することで、バンプの破損を抑制します。溶接圧力と時間は、バンプの形状にも依存します。破裂圧力により、溶接前後の溶接欠陥が減少します。

ベリリウム銅の安全な取り扱い

多くの工業材料と同様に、ベリリウム銅は不適切に取り扱われた場合にのみ健康被害をもたらします。ベリリウム銅は、通常の固体状態、完成部品、およびほとんどの製造作業において完全に安全です。ただし、ごく一部の個人では、微粒子の吸入により肺の状態が悪化する可能性があります。細かい粉塵を発生させる換気操作などの簡単な工学的制御を使用することで、危険を最小限に抑えることができます。

溶接溶融物は非常に小さく、開いていないため、ベリリウム銅の抵抗溶接プロセスを制御する場合、特別な危険はありません。はんだ付け後に機械的洗浄プロセスが必要な場合は、ワークを微粒子環境にさらして行う必要があります。