CN105636735A - 电阻点焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电阻点焊方法，其中，将包括高张力钢板在内的多张钢板重合，并以逆变直流式点焊电源进行脉动通电，可变地对电流脉冲的通电时间、作为电流脉冲间隔的通电停止时间和以电流脉冲施加的焊接电流进行控制，由此能够得到最适合的焊接条件，在对热冲压钢板进行电阻点焊时，通过第二脉动工序的最小焊接电流比第一脉动工序的最大焊接电流高的电阻点焊，就算使用了逆变直流点焊电源，也抑制发生表喷溅和中喷溅，确保宽的合理电流范围。

Description

电阻点焊方法
技术领域
本发明涉及电阻点焊方法，特别涉及使用了逆变直流电源的电阻点焊方法。
背景技术
汽车车身主要是通过以电阻点焊对压制成型后的钢板进行接合来组装。就组装车身时所使用的电阻点焊而言，要求兼顾：确保与板厚相对应的熔核直径；以及抑制发生喷溅。
通常来说，将能得到例如(t表示板厚(mm))等基准熔核直径的电流值规定为下限(以下称为“下限电流”或“电流”)并且将发生喷溅(溅射)的电流值规定为上限(以下称为“上限电流”或“喷溅电流”)的范围(以下称为“合理电流范围”)据认为是与钢板的点焊性有关的重要指标。下限电流、上限电流是在试验片的理想状态下测定得到的。
就喷溅而言，有中喷溅(通过焊接而熔融后的母材金属由钢板的重合面散逸的现象)和表喷溅(通过焊接而熔融后的母材金属由钢板与电极的接触面散逸的现象)。它们均会散逸并附着在汽车车身上，由此使表面品质降低。此外，还会附着在焊接用机器人的可动部上，由此成为设备运转不良的主要原因。另外，以针状残留在点焊部表面上的表喷溅会成为损伤汽车线束等的原因，因此需要以研磨机进行研磨。由此，就电阻点焊而言，要求避免中喷溅和表喷溅，并且确保规定的熔核直径。
上述下限电流是在试验片水平的理想状态下评价的。但是，在对实际车身进行组装时，由于电极损耗、向已焊接点分流、压制构件之间的间隙等各种干扰因素，就算以试验片水平能得到的电流值对实际车身进行焊接，熔核直径有可能也低于由此，在大批量生产线中，需要将比以试验片水平能得到的电流高1.0kA以上、优选高1.5kA以上的电流值设定为切合实际的下限电流值。因此，想要以大批量生产线在不发生喷溅的情况下稳定地得到以上的熔核直径时，试验片水平的评价需要合理电流范围为1.0kA以上，优选为1.5kA以上。这是因为，若以试验片水平不能确保规定的合理电流范围，则为了以干扰多的实际现场的点焊来稳定地确保的熔核直径，就不得不将电流值设定到发生喷溅的电流。
近年来，在组装汽车时，多取代单相交流式而采用逆变直流方式的电阻点焊机。逆变直流方式具有能够减小变压器、能搭载在可搬运重量的小型机器人中的优点，因此特别在自动化生产线中大量使用。
逆变直流方式没有以往所采用的单相交流方式那样的电流通断，而是连续地赋予电流，因此发热效率高。由此，据报道：就算是在不易形成熔核的薄板软钢的锌镀覆材料的情况下，也会由低电流形成熔核，合理电流范围比单相交流方式宽。
另一方面，当以逆变直流电源对易于形成熔核的高张力钢板进行焊接时，与软钢板相反，发生喷溅的电流低。即，有时上限电流会变低，合理电流范围显著变窄。
就电阻点焊而言，汽车的电阻点焊多采用如图1所示仅进行一次通电的一段通电方式。然而，由于一段通电方式会使得合理电流范围变窄，因此报道了使合理电流范围变宽的通电方式。
专利文献1公开了如下方法：采用如图2所示在以预备通电使钢板的接触面彼此的磨合提高后进行正式通电的两段通电方式，由此抑制在高张力钢板的电阻点焊中发生喷溅。
专利文献2公开了如下方法：采用如图3所示在以预备通电使钢板的接触面彼此的磨合提高后停止通电、然后进行正式通电的通电方式，由此抑制在高张力钢板电阻点焊中发生喷溅。
如图4和5所示，专利文献3具有三阶段的通电工序。即，其由以下工序构成：形成熔核的第一工序即预备通电工序；在预备通电后使电流降低来实现扩大熔核周围的塑性金属环区直径的第二工序；以及在第二工序后流通比预备通电电流大的电流来扩大熔核直径的第三工序即正式通电工序。其公开了如下方法：在以预备通电使钢板的接触面彼此的磨合提高后降低电流，然后进行恒定电流的正式通电或脉动(pulsation)状的正式通电，由此抑制在高张力钢板的电阻点焊中发生喷溅。进而，专利文献3公开了：通过将第三工序设定为脉动通电方式，通电直径扩大效果变大，与连续通电方式相比更能抑制发生喷溅。
专利文献4公开了如下方法：通过如图6所示一边反复升降电流一边提高电流值的电阻点焊，抑制在高张力钢板的电阻点焊中发生喷溅。
非专利文献2公开了如下方法：如图7所示，在板厚为1.5mm以上的钢板中，反复进行120毫秒(在50Hz下六个循环)以上的通电和40毫秒(在50Hz下两个循环)的停止三次以上的电阻点焊方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-188408号公报
专利文献2：日本特开2003-236674号公报
专利文献3：日本特开2010-207909号公报
专利文献4：日本特开2006-181621号公报
非专利文献
非专利文献1：LAURENZ,etal：SchweissenSchneiden,64-10(2012),654-661.
非专利文献2：ISO18278-2Resistancewelding-Weldability-Part2Alternativeprocedurefortheassessmentofsheetsteelsforspotwelding
发明内容
发明所要解决的问题
近年来，对于汽车用钢板而言，为了实现车身的轻量化和提高冲撞安全性，正在扩大使用各种高张力钢板。此外，热冲压(也称为热锻压；其是在将钢板加热到能够淬火的温度而奥氏体化后在模具内与压制成型同时进行冷却淬火的方法)的使用扩宽，抗拉强度为1180～2000MPa级超高强度钢板的压制成型构件大多是通过热冲压来制造的。
热冲压中所使用的钢板的表面除了非镀覆的以外，有时为了防止在加热到高温时产生铁氧化皮，会实施锌系镀覆、铝系镀覆等表面处理。而且，热冲压后的钢板在多数情况下不是平板而是成型体。本说明书中，将包含作为成型体的情况在内的对高张力钢板进行了热冲压而成的钢板都称为“热冲压钢板”。此外，同样地，将对锌系镀覆钢板、铝系镀覆钢板或者就这些钢板进一步实施了表面涂布的钢板进行了热冲压的那些称为“表面处理热冲压钢板”。
在以逆变直流电源的电阻点焊机对热冲压钢板进行焊接时，与软钢板相反，有可能会引发在比使用了单相交流电源时更低的电流值下发生喷溅、合理电流范围变窄的现象。非专利文献1报道了例如铝镀覆热冲压钢板的电阻点焊会引发该现象。
特别是，对于表面处理热冲压钢板而言，在采用逆变直流电源时，表喷溅也容易与中喷溅一同出现，合理电流范围显著变窄。因此，在不发生喷溅的情况下得到的熔核直径也会减小。
它们的原因尚不清楚，但就发生中喷溅考虑如下。
点焊部在熔融凝固后的熔核的周围存在被电极加压过的压接部(塑性金属环区部)，将熔融金属封住。若熔融金属的内压超过作用于塑性金属环区部的外压，则就不能封住熔融金属而发生中喷溅。通常来说，若压接部变窄，则不能耐受内压，容易发生喷溅。因此，为了抑制发生喷溅，需要使钢板-钢板之间的磨合变好来使压接部变宽，并且避免急剧发热以使熔核缓慢生长。
表面处理热冲压钢板在钢板表面具有以来自镀覆的金属(例如，若是锌系镀覆则是指锌；若是铝系镀覆则是指铝)为主成分的氧化皮膜或来自表面涂布的氧化被膜。因此，与裸钢板相比，电流在钢板表面流动的位置为局部，由于电流密度集中而容易急剧发热。另一方面，热冲压工序中进行镀覆与钢的合金化，生成在钢板表面的合金的熔点也会达到接近铁的高温。由此，与加热前具备镀覆皮膜的钢板相比，钢板彼此的接触部不易软化，因此可抑制通电通路的扩大。特别是，逆变直流方式由于是投入连续电流而与单相交流相比发热效率高，因此通电初始的熔核的形成非常迅速。由此，可推定：熔核周围的压接部的生长没有跟上，变得不能封住熔融金属，发生中喷溅。
此外，发生表喷溅的发生原因也是同样的。由于氧化皮膜等的影响，钢与电极的接触部的电阻变高，发热量变大。而且，逆变直流方式由于是连续通电，而没有单相交流那样的电流停止时间，因此难以得到由铜电极带来的冷却效果。由此，可推定：熔核容易在板厚方向生长，熔融部达到钢板的最表层正下方，发生表喷溅。
专利文献1的方法是高张力钢板的电阻点焊方法。就表面处理热冲压钢板而言，以初始的第一通电能够在不产生喷溅的情况下赋予的电流值低，通过扩大通电路径、降低电流密度来抑制喷溅这一效果不充分。因此，若以后期的通电提高电流，则出现发生中喷溅和表喷溅的情况，对于确保合理电流范围来说是不充分的。
专利文献2的方法与专利文献1同样，就表面处理热冲压钢板而言，以初始的第一通电能够在不产生喷溅的情况下赋予的电流值低。与专利文献1相比，上限电流提高，但若以后期提高电流则出现发生中喷溅的情况，对于确保合理电流范围来说还是不充分的。
专利文献3的方法仅示出了单相交流点焊机的实施例，没有对逆变直流点焊机的情况进行确认。而且，实施例虽然对980MPa高张力钢的情况进行了说明，但对容易发生喷溅的表面处理热冲压材料的情况并没有进行说明。本申请的发明者们使用逆变直流点焊机对表面处理热冲压钢板就专利文献3的技术效果进行了调查，结果不能将由熔核直径为的电流到发生喷溅的合理电流范围确保在1.5kA以上，效果仍旧是不充分的。对于容易发生表面喷溅的表面处理热冲压钢板的电阻焊接，不能直接适用。另外，与单相交流电源方式相比，通过电流密度变高的逆变直流电源进行的电阻焊接更加不能适用。
专利文献4所述的通电方式对于到抗拉强度为980MPa级的钢材具有扩宽合理电流范围的效果，但对于更高强度的表面处理热冲压钢板而言，在第二、三次的电流增加时容易发生中喷溅、表喷溅，正式通电模式不适合热冲压材的焊接。
非专利文献2所公开的通电方式即使在通电最短时也为六个循环(120毫秒)。就表面处理热冲压钢板而言，由于比六个循环短的通电时间中会发生中喷溅，因此该通电方式不能使上限电流提高。因而，若缩短脉动中的通电时间，则上限电流提高，但因发热效率降低而使得下限电流提高，结果不能扩宽合理电流范围。因此，该方法也不恰当。
本发明的问题在于：将逆变直流电源适用于表面处理热冲压钢板、热冲压钢板的重合电阻点焊。即，其目的在于：提供抑制发生表喷溅和中喷溅并且能够确保宽的合理电流范围的逆变直电源方式电阻点焊方法。
用于解决问题的手段
发明人采用逆变直流式点焊电源，并采用1500MPa级的表面处理热冲压钢板来进行了研究，获得了以下见解。
(a)发明人发现：通过采用脉动通电方式而具有反复进行冷却和加热的效果，因此通过在逆变直流方式中采用脉动通电方式，能够缓和由高的发热效率造成的温度上升。即，发明人发现：通过控制脉动通电的通电时间、停止时间，能够控制焊接时的温度上升，控制熔核生长速度。由此，能够抑制急剧的熔核生长。
(b)同时，发明人发现：通过电极的加压力和脉动通电时的电流控制，还能够控制塑性金属环区的生长。即，由于通过脉动工序能够对接触面赋予由热膨张、收缩产生的振动，因此对于表面处理热冲压材料而言是特别显著的，能够有效地破坏高熔点的氧化物层，在电极-钢板之间和钢板-钢板之间的接触界面形成多个通电点(实际上电流流动的区域)，抑制接触界面上的电流密度提高，还能够抑制急剧的熔核生长。通过这些作用，能够抑制发生中喷溅、表喷溅，并且使磨合短时间提高。
(c)发明人发现：通过适当地控制熔核生长速度和塑性金属环区生长速度，能够不发生喷溅并且使得熔核直径增大。即，发明人发现：能够抑制上限电流的降低，确保合理电流范围。
(d)根据重合的钢板的板厚、硬度(抗拉强度)、形状等因素，最适合的通电模式会变化。当以逆变直流方式进行焊接时，需要适应上述这些各种条件。因此，发明人发现：通过控制每一个脉冲的通电时间、施加电流、脉冲间隔等，能够简便迅速地设定焊接条件，能够实施良好的电阻点焊。
(e)发明人发现：例如，当对相同板厚的表面处理热冲压钢板进行点焊时，可以如下实施两阶段脉动通电。即，以使钢板的接触面彼此的磨合提高从而使通电路径扩大为目的，实施反复进行通电和停止的第一脉动工序，然后以扩大熔核直径为目的，实施以比第一脉动工序高的电流反复进行通电和停止的第二脉动工序，此时能够抑制发生中喷溅和表喷溅，并且能够实施合理电流范围宽且稳定的电阻点焊。
这可以认为是：通过第一脉动工序，能够在使塑性金属环区生长的同时形成熔核。而且，可以认为：在第二脉动工序中进行正式通电，使熔核生长得较大，能够得到规定的熔核直径。
本发明是以上述见解为基础作出的，以下述电阻点焊方法为主旨。
(1)一种电阻点焊方法，其特征在于，其是通过将包括高张力钢板在内的多张钢板重合来进行焊接的电阻点焊方法，其中，通电方式为使用了逆变直流焊接电源的脉动通电，在构成脉动通电的多个电流脉冲中，可变地对各个电流脉冲的通电时间、作为电流脉冲间隔的通电停止时间和以电流脉冲施加的焊接电流进行控制。
(2)根据(1)所述的电阻点焊方法，其特征在于，其具有一个以上的脉动工序，上述脉动工序为在连续的多个电流脉冲中能够统一地表示上述通电时间和上述通电停止时间与上述焊接电流之间的关系的电流脉冲群。
(3)根据(2)所述的电阻点焊方法，其特征在于，其具有多个上述脉动工序，在作为最初的脉动工序的第一脉动工序和它之后的第二脉动工序中，上述第二脉动工序中的最小焊接电流比上述第一脉动工序中的最大焊接电流高。
(4)根据(3)所述的电阻点焊方法，其特征在于，上述第一脉动工序中具有两个以上的电流脉冲，电流脉冲的通电时间分别为5～60毫秒，通电停止时间分别为5～60毫秒，上述第二脉动工序中具有三个以上的电流脉冲，电流脉冲的通电时间分别为5～60毫秒，通电停止时间分别为5～60毫秒，其中，上述第一脉动工序与上述第二脉动工序之间的通电停止时间为5～120毫秒。
(5)根据(3)或(4)所述的电阻点焊方法，其特征在于，上述第一脉动工序中的焊接电流为5.0～14.0kA，上述第二脉动工序中的焊接电流大于5.0kA且为16.0kA以下。
(6)根据(3)～(5)中任一项所述的电阻点焊方法，其特征在于，上述第二脉动工序中的最小焊接电流比上述第一脉动工序中的最大焊接电流高0.5kA以上。
(7)根据(3)～(6)中任一项所述的电阻点焊方法，其特征在于，上述第一脉动工序中的焊接电流为固定值，并且上述第二脉动工序中的焊接电流为固定值。
(8)根据(1)～(7)中任一项所述的电阻点焊方法，其特征在于，上述高张力钢板的表面被锌系皮膜或铝系皮膜所覆盖。
(9)根据(1)～(8)中任一项所述的电阻点焊方法，其特征在于，上述高张力钢板为热冲压加工后的钢板。
发明效果
根据本发明，就高张力钢板的重合电阻点焊而言，就算在使用了逆变直流电源的情况下，也能够抑制发生表喷溅和中喷溅并且扩大熔核直径来进行电阻点焊。因此，只要使用本发明的电阻点焊方法，就算是包括非常容易发生喷溅的表面处理热冲压钢板等在内的钢板，也能够有效且稳定地进行电阻点焊。
附图说明
图1是示意性地表示只进行一次通电的一段通电方式的说明图。
图2是示意性地表示专利文献1中的通电方式的说明图。
图3是示意性地表示专利文献2中的通电方式的说明图。
图4是示意性地表示专利文献3中的通电方式的说明图。
图5是示意性地表示专利文献3中的通电方式的说明图。
图6是示意性地表示专利文献4中的通电方式的说明图。
图7是示意性地表示非专利文献2中的通电方式的说明图。
图8(a)是脉动通电中的电流脉冲的说明图。
图8(b)是示意性地表示本发明中的通电时间与电流之间的关系的说明图，并且表示电流脉冲任意变化的情况。
图8(c)是示意性地表示本发明中的通电时间与电流之间的关系的说明图，并且表示电流脉冲仿形时间的一次函数来变化的情况。
图8(d)是示意性地表示本发明中的通电时间与电流之间的关系的说明图，并且表示电流脉冲仿形二次函数来变化的情况。
图8(e)是示意性地表示本发明的一个方式的通电时间与电流之间的关系的说明图。
图9是示意性地表示本发明的第一脉动工序中的通电方式的说明图。
图10是示意性地表示本发明的第二脉动工序中的通电方式的说明图。
具体实施方式
以下，以组装汽车车身时被所广泛采用的电阻点焊为例，对用于实施本发明的方式进行说明。
本发明作为对象的板组是将包括至少一张590MPa级以上的高张力钢板在内的两张以上的钢板重合而成的板组。通常组装汽车车身时，对将两张或三张钢板重合而成的板组进行电阻点焊。
高张力钢板的种类没有特别限制，例如可使用沉淀硬化钢板(析出强化钢板)、DP钢板、TRIP(加工诱发相变)钢板、热冲压钢板等抗拉强度为590MPa以上的高张力钢板。本发明的电阻点焊方法通过对包括抗拉强度为980MPa以上的高张力钢板在内的板组实施，更能发挥效果。为了进一步获得本发明的作用效果，优选用于包括抗拉强度为1200MPa以上的高张力钢板在内的板组，更优选用于包括抗拉强度为1500MPa以上的高张力钢板在内的板组。
此外，高张力钢板可以为冷轧钢板，或者为热轧钢板。另外，镀覆可有可无，可以为镀覆钢板，也可以为没有镀覆的钢板。此外，在镀覆钢板的情况下，镀覆的种类也没有特别限制。
如上所述，本发明在各种高张力钢板中可以得到效果，但特别能发挥本发明的效果的是合理电流范围窄的表面处理热冲压钢板。就表面处理热冲压钢板而言，在其表面通过锌系(纯Zn、Zn-Fe、Zn-Ni、Zn-Al、Zn-Mg、Zn-Mg-Al等)或铝系(Al-Si等)的镀覆皮膜与基材的钢的合金化反应，形成了金属间化合物和铁基的固溶体。进而，在它们的表面上，形成了以锌或铝为主成分的氧化物层。此外，有时也在以铁和铝的金属间化合物为主成分的皮膜的表面上进一步形成以氧化锌为主成分的皮膜来提高耐蚀性。如上所述，可以认为表面处理热冲压钢板由于是包含这样的氧化物的表面状态，因此容易发生中喷溅和表喷溅；在使用了逆变直流电源的一段通电方式的情况下，合理电流范围多低于1kA。
高张力钢板的板厚没有特别限制。通常来说，汽车用构件或车身所使用的钢板的板厚为0.6～3.2mm，本发明的电阻点焊在该范围有充分的效果。
本发明中所使用的焊接机是逆变直流方式的电阻点焊机。就电阻点焊机而言，有单相交流方式和逆变直流方式。在对包含热冲压钢板等高张力钢板在内的板组进行焊接的情况下，采用单相交流方式与采用逆变直流方式相比，即使为高电流值也不易发生喷溅。另一方面，采用逆变直流方式时，尽管发挥高的发热效率，但在低电流值时容易发生中喷溅和表喷溅。因此，采用逆变直流方式时，合理电流范围变窄，就在实际现场对包括热冲压钢板等高张力钢板在内的板组进行焊接时的适用性差。本发明的电阻点焊方法的前提在于：解决逆变直流式点焊所具有的问题。
电阻点焊中的加压机构可以是基于伺服电机的加压，也可以是基于空气的加压，哪种都可以。此外，焊枪的形状可以采用定置式、C型、X型中的任一种。焊接时的加压力没有特别限制。电阻点焊中，可以是固定加压力，也可以在各工序中使加压力变化。加压力优选设定为200～600kgf。
电阻点焊的电极没有特别限制，可以列举出顶端直径为6～8mm的DR型电极。作为最有代表性的例子，有顶端直径为6mm、顶端为R40mm的DR型电极。作为电极材质，铬铜或氧化铝分散铜电极中的任一种均可，从防止熔敷和表喷溅的观点考虑，优选为氧化铝分散铜。
本发明中所使用的通电方式采用脉动通电方式。脉动通电是指在电阻点焊中一边向一定部位加压一边施加脉冲状的恒定电流，其由一个以上的电流脉冲构成。本发明中使用逆变直流电源，因此电流脉冲(以下也简称为“脉冲”)为矩形或梯形的脉冲波形。
图8(a)表示作为典型脉冲波形的矩形的脉冲。横轴表示时间，纵轴表示施加的焊接电流。与矩形的高度相当的Ia为施加的焊接电流。与矩形的宽度相当的ta为脉冲的通电时间；与相邻的脉冲的间隔ti为脉冲的通电停止时间，所谓的周期(interval)。本发明中的焊接方法能够就每个脉冲可变地对通电时间、通电停止时间、焊接电流进行控制。通过控制这些，能够实现适于焊接条件的通电模式。图8(b)是焊接电流在绘制了任意曲线时的脉冲变化的一个例子。
此外，脉冲的形状不限于矩形。升起部分或降下部分也可以相对于时间倾斜。即，可以为梯形，极端来说也可以为三角形。
本发明中，脉动工序是指：在连续的多个电流脉冲中，能够统一地表示通电时间和通电停止时间与上述焊接电流之间的关系的电流脉冲群。例如，就多个连续的脉冲而言，在通电时间ta和停止时间ti固定并且脉冲的焊接电流为时间的函数的情况下，能够以该函数表示的电流脉冲群为一个脉动工序。图8(c)表示通电时间ta和停止时间ti固定并且脉冲的焊接电流为时间的一次函数的脉动工序的例子。图8(d)表示通电时间ta和停止时间ti固定并且脉冲的焊接电流为时间的二次函数的脉动工序的例子。即，只要能够统一地表现脉冲之间的关系，就能够作为一群脉冲称作脉动工序。
图8(e)是示意性地表示本申请的发明者们所发现的适合于对常规的热冲压钢板或表面处理热冲压钢板进行电阻点焊的情况的通电模式的说明图。该电阻点焊方法具有多个脉动工序，其具备作为最初的工序的第一脉动工序和它之后的第二脉动工序，第二脉动工序中的最小焊接电流比第一脉动工序中的最大焊接电流高。其中，“第一脉动工序中的最大焊接电流”是指第一脉动工序中的各脉冲的焊接电流的最大值。同样地，“第二脉动工序中的最小焊接电流”是指第二脉动工序中的各脉冲的焊接电流的最小值。以下，对各工序进行详细叙述。
在脉动工序中，可根据材料的种类、板厚、板组，对通电时间、停止时间和脉冲次数进行调整。在本发明的电阻点焊方法中，首先通过第一脉动工序，发挥电极的冷却效果，并且以短时间使钢板的接触面彼此的磨合提高，能够扩大压接部。
而且，在最表层被氧化锌等电阻高的皮膜所覆盖的锌镀覆或铝镀覆的表面处理热冲压钢板的情况下，若以逆变直流电源连续通电，则钢板表面的氧化物层被局部破坏，氧化物层被破坏的部分的电流密度显著提高，由此发生急剧的熔融，容易发生喷溅。由于通过反复进行通电和停止的第一脉动工序，能够对接触面施加由热膨张、收缩产生的振动，因此能够有效地破坏高熔点的氧化物层。由此，能够在电极-钢板之间和钢板-钢板之间的接触界面形成多个通电点(实际上电流流动的区域)，能够抑制在接触界面上的电流密度的提高，抑制急剧的熔核生长。通过这些作用，能够抑制发生中喷溅、表喷溅，并且以短时间提高磨合。
第一脉动工序中的每一个脉冲的通电时间优选分别为5～60毫秒。当通电时间低于5毫秒时，加热时间短，发热不足；当超过60毫秒时，加热时间过长，从而有可能表喷溅和中喷溅的发生率会升高。通电时间更优选为15毫秒以上。此外，通电时间优选为45毫秒以下，更优选为25毫秒以下。
第一脉动工序中的焊接电流优选为5.0～14.0kA。通常若脉动中的通电时间增加，则上限电流降低。从与通电时间的平衡考虑，焊接电流优选以使在5.0～14.0kA的范围内第一脉动工序中不发生喷溅的方式进行适当调整。焊接电流在将第一脉动工序中的上限电流设定为I1(kA)时，优选设定在I1-3.0～I1-0.2kA的范围。此外，为了使点焊机的电流控制装置的设定简便，第一脉动工序中的焊接电流优选设定为固定值。
第一脉动工序中的通电停止时间(以下也称为“停止时间”)优选分别为5～60毫秒。当停止时间低于5毫秒时，停止短，冷却不充分，有可能发生中喷溅和表喷溅。另一方面，当停止时间超过60毫秒时，冷却效果变得过大，后述的第二脉动工序中的熔核形成有可能不充分。停止时间更优选为15毫秒以上。此外，停止时间更优选为45毫秒以下，进一步优选为25毫秒以下。
第一脉动工序中的电流波形优选为通电时间和停止时间为固定的矩形波形，但也可以包括增加(up-slope；升起部分相对于时间增加倾斜)或衰减(down-slope；降下部分相对于时间减少倾斜)在内的波形。将本发明的第一脉动工序中的通电方式表示在图9中。图9(a)为矩形波形；图9(b)为增加波形；图9(c)为包括增加后的矩形在内的波形。此外，图9(d)为矩形波形后的衰减波形；图9(e)为包括增加和衰减这两者在内的波形；图9(f)为仅第一次通电为增加的波形。
第一脉动工序中的脉冲次数优选至少设定为两次以上。这是因为，在表面处理热冲压钢板的情况下，若不进行两次以上的脉动，则有时得不到抑制喷溅的效果。脉冲次数更优选设定为三次以上。通常来说，总板厚越大越增加脉冲次数就行，但脉冲次数优选设定为50次以下。
在表面被氧化锌所覆盖的表面处理热冲压钢板中使用本发明的情况下，作为第一脉动工序，例如优选以8.3～20毫秒(在50Hz或60Hz下0.5～1个循环)反复进行5.5～12kA的通电和停止3～25次。
本发明的电阻点焊方法在第一脉动工序后具备第二脉动工序。通过实施第一脉动工序，能够使通电路径(塑性金属环区)扩大，之后，通过实施第二脉动工序，能够使熔核直径扩大。
第二脉动工序通过将电流设定为脉动状(脉冲状)，能够缓慢促进钢板的发热。而且，能够对接触面施加由热膨张、收缩产生的振动，因此能够有效地破坏高熔点的氧化物层。由此，能够在电极-钢板之间和钢板-钢板之间的接触界面形成多个通电点(实际上电流流动的区域)，能够抑制接触界面上的电流密度的提高，抑制急剧的熔核生长。通过这些作用，能够到高电流值也不发生中喷溅、表喷溅，能够将合理电流范围(不发生喷溅并且能得到以上的熔核的第二通电的电流范围)扩宽到1.5kA以上。
在第二脉动工序中，为了充分地增大熔核直径，优选使第二脉动工序中的最小焊接电流比第一脉动工序中的最大焊接电流高。如上所述，在实际的大批量生产线中，由于各种干扰因素，有时即使以试验片水平进行了评价的下限电流以上的电流值实施第二脉动，也得不到所期望的熔核直径。然而，通过将第二脉动工序中的最小焊接电流设定得比第一脉动工序中的最大焊接电流高，就能够更稳定地扩大熔核直径。第二脉动工序中的最小焊接电流优选比第一脉动工序中的最大焊接电流高0.5kA以上。
第二脉动工序中的每一个脉冲的通电时间优选分别为5～60毫秒。当通电时间小于5毫秒时，加热时间短，发热不充分；当超过60毫秒时，加热时间过长，从而表喷溅和中喷溅的发生率有可能升高。通电时间更优选为15毫秒以上。此外，通电时间更优选为45毫秒以下，进一步优选为25毫秒以下。
第二脉动工序中的焊接电流优选为5.0～16.0kA。通常，若脉动中的通电时间增加，则上限电流降低。从与通电时间的平衡考虑，焊接电流优选以使在5.0～16.0kA的范围内不发生喷溅的方式进行适当调整。在将第二脉动工序中的上限电流设定为I2(kA)时，焊接电流优选设定为I2-0.2kA以下的范围。此外，为了使点焊机的电流控制装置的设定简便，第二脉动工序中的焊接电流优选设定为固定值。
第二脉动工序中的通电停止时间除了最后以外，优选分别为5～60毫秒。当停止时间小于5毫秒时，停止短，冷却不充分，有可能发生中喷溅和表喷溅。另一方面，当停止时间超过60毫秒时，冷却效果变得过大，有可能难以扩大熔核直径。停止时间更优选为45毫秒以下，进一步优选为25毫秒以下。
第一脉动工序和第二脉动工序之间的通电停止时间优选为5～120毫秒。这是因为，在该停止时间小于5毫秒的情况下，第二脉动工序时发生过大的发热，即使在低电流值时也发生喷溅。另一方面，在该停止时间超过120毫秒的情况下，熔核被冷却，在第二脉动工序中，用于得到目标的熔核直径的下限电流提高，结果合理电流范围变窄。该工序之间的停止时间优选为10毫秒以上，更优选为15毫秒以上。此外，该工序之间的停止时间优选为60毫秒以下，更优选为50毫秒以下。
此外，在具有第二脉动工序之后的脉动工序的情况下，第二与第三脉动工序之间的停止时间没有特别设置规定。
第二脉动工序中的脉冲次数优选至少设定为三次以上。这是因为，在三次以下的情况下，有时无法充分地得到熔核直径的扩大效果。更优选为六次以上。通常来说，总板厚越大越增加脉冲次数就行，但如果进行脉动超过50次，则存在效果饱和的倾向，因此脉冲次数优选设定为50次以下。
在将热冲压钢板等高强度材料作为对象的情况下，以通过控制冷却过程来使熔核的韧性提高为目的，在第二脉动工序后还可以进行一次连续通电或脉动通电。通过在第二脉动工序后进行进一步的通电，缓和熔核内的磷凝固偏析，或者使熔核形成回火马氏体组织，由此提高熔核的韧性，可以得到能提高点焊接头强度的优点。
将本发明的第二脉动工序中的通电方式表示于图10。图10(a)为第二脉动中使用了增加的通电方式；图10(b)为使用了增加后的矩形波形的通电方式。此外，图10(c)为包括矩形波形后的衰减在内的波形；图10(d)为包括增加和衰减在内的波形。另外，图10(e)为仅第二脉动的最初进行了增加的波形。图10(f)为表示第二脉动通电后进一步进行脉动通电的模式的图。
本发明的电阻点焊方法也可以在上述第一脉动工序和第二脉动工序结束后，进一步具备在不流通电流的情况下以电极按压钢板的保持工序。通过设置保持工序，能够降低熔核内的凝固裂纹。设置保持工序时的保持时间没有特别限制，但若保持时间过长则会导致单件工时(takttime)的增加，因此优选设定为300毫秒以下。
以下，通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
使用具备顶端直径为6mm、顶端为R40mm的DR型电极(氧化铝分散铜)的空气加压式逆变直流点焊机，将板厚为1.0mm的1500MPa级的炉加热后的ZnO皮膜处理Al镀覆热冲压钢板两张重合，并实施电阻点焊。实施电阻点焊的试验片的形状设定为宽30mm、长100mm的长条状。此外，本实施例中所使用的ZnO皮膜处理Al镀覆热冲压钢板由下述方法制作。
使用板厚为1.0mm的冷轧钢板，并以森吉米尔法(Sendzimir法)镀覆Al。此时的退火温度为约800℃，Al镀覆浴含有9％的Si，此外，含有由钢带溶出的Fe。用气体擦拭法将镀覆附着量调整到单面为40g/m2。为了调整Al镀层的表面粗糙度，在镀覆后的冷却时喷雾状地喷雾水。在将Al镀覆钢板冷却后，以辊涂机涂布处理液，在约80℃下进行烧结。处理液以CI化成株式会社制造的nanotekslurry(纳米技术浆料)的ZnO为基础，在固体成分中最大添加30％的水溶性聚氨酯树脂作为粘合剂，在固体成分中最大添加10％的碳黑来着色。以Zn量的形式测定附着量，设定为0.8g/m2。在将如此制得的钢板以900℃进行5分钟炉加热(大气气氛加热)后，用水冷模具进行淬火，作为供试材。焊接方法表示于表1。此外，加压力在第一脉动工序和第二脉动工序中设定为固定值(350kgf)。
以表1所示的电流值实施第一脉动工序，然后使第二脉动工序中的电流值变化，对熔核直径和喷溅发生状况进行调查。第一脉动工序和第二脉动工序中的焊接电流分别设定为固定值。将各试验编号中的第二脉动工序的合理电流范围表示于表2。
由表2可知：本发明例就算将两张ZnO皮膜处理Al镀覆热冲压钢板重叠，也能够使第二脉动工序中的上限电流提高，因此能够在试验片水平得到比不具有脉动工序的一段通电的比较例范围更宽的超过1.5kA的宽合理电流范围。
由此，通过将第二脉动工序的电流值设定为电流+1.5kA～发生喷溅电流的值，就算在实际构件的焊接中也不发生喷溅，并且即使有分流、由电极损耗造成的干扰，也能够稳定地确保熔核直径为以上的点焊部。另一方面，比较例设定为电流+1.5kA的电流时，发生喷溅。
实施例2
使用具备顶端直径为6mm、顶端为R40mm的DR型电极(氧化铝分散铜)的空气加压式逆变直流点焊机，将板厚为0.7mm的270MPa级GA镀覆钢板、板厚为1.0mm的1500MPa级的炉加热后的ZnO皮膜处理Al镀覆热冲压钢板与板厚为1.2mm的440MPa级非镀覆钢板重合，并实施电阻点焊。实施电阻点焊的试验片的形状设定为宽30mm、长100mm的长条状。此外，ZnO皮膜处理Al镀覆热冲压钢板由与实施例1相同的方法制作。将焊接方法表示于表2。其中，加压力在第一脉动工序和第二脉动工序中设定为固定值(350kgf)。
与实施例1同样，以表1所示的电流值实施第一脉动工序，然后使第二脉动工序中的电流值变化，对熔核直径和喷溅发生状况进行调查。第一脉动工序和第二脉动工序中的焊接电流分别设定为固定值。各试验编号中的第二脉动工序的合理电流范围表示于表3。
由表3可知：本发明例能够使第二脉动工序中的上限电流提高，因此能够比在不具有脉动工序的情况下进行了一段通电的比较例得到范围更宽的合理电流范围。
本发明就算在设想了汽车的车顶纵梁、B柱、侧梁等门开口部周围的三张重叠的电阻点焊的板组中，也能够在试验片水平得到超过2.0kA的范围宽的合理电流范围。由此，在本发明中，通过将第二脉动工序的电流值设定为电流+1.5kA～喷溅发生电流的值，就算在实际构件的焊接中也不发生喷溅，并且即使有分流、由电极损耗造成的干扰，也能够稳定地确保熔核直径为以上的点焊部。另一方面，比较例设定为电流+1.5kA的电流时，发生喷溅。
实施例3
使用具备顶端直径为6mm、顶端为R40mm的DR型电极(铬铜)的伺服加压式逆变直流点焊机，将两张板厚为1.6mm的1500MPa级的GA镀覆热冲压钢板(热冲压前的镀覆附着量每一侧为55g/m2。加热条件为以900℃进行4分钟炉加热)重合，并实施电阻点焊。焊接方法表示于表3。实施电阻点焊的试验片的形状设定为宽30mm、长100mm的长条状。其中，加压力在第一脉动工序和第二脉动工序中设定为固定值(350kgf)。
与实施例1同样，以表1所示的电流值实施第一脉动工序，然后使第二脉动工序中的电流值变化，对熔核直径和喷溅发生状况进行调查。第一脉动工序和第二脉动工序中的焊接电流分别设定为固定值。各试验编号中的第二脉动工序的合理电流范围表示于表4。
由表4可知：本发明例由于能够使第二脉动工序中的上限电流提高，因此能够在试验片水平得到比在不具有脉动工序的情况下进行了一段通电的比较例范围更宽的1.5kA以上的合理电流范围。由此，在本发明中，通过将第二脉动工序的电流值设定为电流+1.5kA～喷溅发生电流的值，就算在实际构件的焊接中也不发生喷溅，并且即使有分流、由电极损耗造成的干扰，也能够稳定地确保熔核直径为以上的点焊部。另一方面，比较例设定为电流+1.5kA的电流时，发生喷溅。
表2
表3
表4
产业上的可利用性
根据本发明，在高张力钢板的重合电阻点焊中，就算在使用了逆变直流电源的情况下，也能够抑制发生表喷溅和中喷溅并且扩大熔核直径来进行电阻点焊。因此，只要采用本发明的电阻点焊方法，就算为包括容易发生喷溅的表面处理热冲压钢板等在内的钢板，也能够有效且稳定地进行电阻点焊。
另外，根据本发明的电阻点焊方法，通过抑制发生喷溅，能够提高侧面板等车身的外观品质。此外，由于能够防止附着在机器人的可动部上而能够提高机器人的运转率。而且，由于能够将伴随发生喷溅的去毛刺等后续工序省略掉，还能够实现提高作业效率。

Claims (9)

1.一种电阻点焊方法，其特征在于，其是通过将包括高张力钢板在内的多张钢板重合来进行焊接的电阻点焊方法，
其中，通电方式为使用了逆变直流焊接电源的脉动通电，在构成脉动通电的多个电流脉冲中，可变地对各个电流脉冲的通电时间、作为电流脉冲间隔的通电停止时间和以电流脉冲施加的焊接电流进行控制。
2.根据权利要求1所述的电阻点焊方法，其特征在于，其具有一个以上的脉动工序，所述脉动工序为在连续的多个电流脉冲中能够统一地表示所述通电时间和所述通电停止时间与所述焊接电流之间的关系的电流脉冲群。
3.根据权利要求2所述的电阻点焊方法，其特征在于，其具有多个所述脉动工序，在作为最初的脉动工序的第一脉动工序和它之后的第二脉动工序中，所述第二脉动工序中的最小焊接电流比所述第一脉动工序中的最大焊接电流高。
4.根据权利要求3所述的电阻点焊方法，其特征在于，所述第一脉动工序中具有两个以上的电流脉冲，电流脉冲的通电时间分别为5～60毫秒，通电停止时间分别为5～60毫秒，
所述第二脉动工序中具有三个以上的电流脉冲，电流脉冲的通电时间分别为5～60毫秒，通电停止时间分别为5～60毫秒，
其中，所述第一脉动工序与所述第二脉动工序之间的通电停止时间为5～120毫秒。
5.根据权利要求3或4所述的电阻点焊方法，其特征在于，所述第一脉动工序中的焊接电流为5.0～14.0kA，所述第二脉动工序中的焊接电流大于5.0kA且为16.0kA以下。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的电阻点焊方法，其特征在于，所述第二脉动工序中的最小焊接电流比所述第一脉动工序中的最大焊接电流高0.5kA以上。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的电阻点焊方法，其特征在于，所述第一脉动工序中的焊接电流为固定值，并且所述第二脉动工序中的焊接电流为固定值。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电阻点焊方法，其特征在于，所述高张力钢板的表面被锌系皮膜或铝系皮膜所覆盖。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的电阻点焊方法，其特征在于，所述高张力钢板为热冲压加工后的钢板。
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