CN108025387A

CN108025387A - 点焊方法

Info

Publication number: CN108025387A
Application number: CN201680050588.9A
Authority: CN
Inventors: 吉永千智; 宫崎康信; 林邦夫; 川田裕之; 泰山正则
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2036-09-02
Also published as: EP3345711A1; US20180243853A1; RU2689293C1; US11007598B2; WO2017038981A1; EP3345711A4; KR20180034561A; TW201718144A; KR102057893B1; MX2018002598A; TWI622445B; EP3345711B1; CN108025387B; CA2996492A1

Abstract

一种点焊方法，是对由至少焊接部位重叠的多个钢板构成的被焊接构件进行点焊的方法，就所述多个钢板的至少一个而言，至少所述焊接部位的重叠面被锌系镀层被覆，所述多个钢板的总板厚t(mm)为1.35mm以上，从使焊接电极接触到所述被焊接构件起直到开始焊接通电为止的预压时间St(秒)满足0.020≤St，并且，从所述焊接电极间的焊接通电结束时起直到使所述焊接电极和所述被焊接构件不接触为止的焊后保持时间Ht(秒)满足0.015t²+0.020≤Ht。

Description

点焊方法

技术领域

本发明涉及包含锌系镀层钢板的多个钢板的点焊方法。

背景技术

近年来在汽车领域为了低油耗化、削减CO₂排放量，为了将车体轻量化、提高碰撞安全性，要求将车体构件高强度化。为了满足这些要求，车体构件和各种部件等使用高强度钢板是有效的。

另外，从车体的高防锈化的观点出发，需要用耐蚀性优异的钢板构成构件。锌系镀层钢板的耐蚀性良好，这已广为人知，从上述的轻量化和高强度化的观点出发，对于作为汽车用途而使用的锌系镀层钢板而言，使用了将高强度钢板作为待镀原板的锌系镀层高强度钢板。

在汽车的车体的组装和部件的安装等中，主要采用点焊。但是，当对锌系镀层高强度钢板进行点焊时，存在从与焊接电极接触的钢板的外侧表面朝向熔核产生裂纹的问题。图1表示对锌系镀层钢板进行了点焊的情况下的焊接部位的裂纹的概略。已知：当对锌系镀层钢板1进行点焊时，产生从与焊接电极接触的钢板1的外侧表面朝向熔核2扩展的裂纹3、从电极肩部向热影响区4扩展的裂纹5。

一般认为该裂纹是起因于所谓的液态金属脆性的裂纹，即，电极的加压压力、由钢板的热膨胀、收缩所产生的拉伸应力施加于焊接部位，在该焊接部位的钢板表面熔融了的锌、锌与电极的铜的合金侵入到钢板的晶界，使晶界强度降低从而引起。对于汽车车体而言，如果焊接部位的裂纹显著，则存在强度降低的问题，已知通过控制钢板的成分组成、组织来抑制焊接部位的裂纹的技术。

例如，专利文献1公开了以下技术：调整钢板的成分组成，使在点焊时生成的奥氏体相成为微细的晶粒，从而具有其与其他相的晶粒复杂地相互纠结的金属组织，由此使熔融锌向晶界的扩散渗入路径复杂，使熔融锌难以侵入，从而防止点焊时的液态金属脆化裂纹。

另外，专利文献2记载了以下内容：当仅是通过钢板的组织控制来使晶界复杂化时，有时不能够充分抑制焊接部(焊接区)的裂纹产生。专利文献2公开了以下技术：调整钢板的成分组成，使热轧钢板的晶界氧化深度为5μm以下，通过对合金化热浸镀锌处理前的冷轧钢板进行Fe系电镀处理来使合金化热浸镀锌钢板的晶界侵蚀深度为5μm以下，由此抑制合金化热浸镀锌钢板的焊接部位的裂纹的产生。

另外，专利文献3公开了以下技术：在由施加了锌等的镀层的钢板制造电焊钢管时，为了防止液态金属脆化，而将带钢端部的对接部的镀层除去。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本国特开2006－265671号公报

专利文献2:日本国特开2008－231493号公报

专利文献3:日本国特开平05－277552号公报

发明内容

这样，虽然研究了点焊部位的裂纹的对策，但是在一部分的锌系镀层钢板的点焊接头中，或者，在一部分的无镀层钢板与锌系镀层钢板的点焊接头中，有时依然不能得到所希望的抗拉强度。于是，本发明人对其原因进行了调查。

图2表示对锌系镀层钢板进行点焊之后的焊接部位的、包含熔核的板厚方向的截面的概略图。如图2所示，在得不到所希望的抗拉强度的点焊接头中，产生了钢板的重叠面的塑性金属环区外侧附近(紧外侧)的裂纹6。另外，也有时产生塑性金属环区的熔核边缘的裂纹7。

而且，已知：在即将点焊之前的焊接电极与被焊接构件的位置关系上，存在下面的(a)～(d)那样的干扰因子的状态下进行焊接的情况下，容易产生在钢板所重叠的内表面侧产生的塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。

(a)为焊接电极的轴芯和与该焊接电极接触的钢板表面的垂线不平行的状态；

(b)为从一个焊接电极的顶端部到一个钢板表面的距离与从另一焊接电极的顶端部到另一钢板表面的距离不同的状态；

(c)为相对于一个上述焊接电极的轴芯的延长线，另一个上述焊接电极的轴芯发生了错位的状态；

(d)为在焊接部位的重叠面之间具有间隙的状态。

在存在如上述那样的干扰因子的情况下，在焊接电极的加压保持结束后(电极开放后)，在塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘产生残余应力变高的部位。对于该现象，本发明者人认为，熔融了的锌系镀层侵入到该部位的钢板的晶界中，使晶界强度降低，产生了塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。

以往，在焊接电极间的通电结束后立即使钢板和焊接电极不接触。但是，在通电结束后继续焊接电极的加压保持，在电极开放前使熔融了的锌系镀层凝固的结果，发现有时产生塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。另外，发现：在将从使焊接电极接触到作为被焊接构件的钢板起直到开始焊接通电为止的预压时间设为规定的时间以上时，有时即使是存在上述那样的干扰因子的情况也不产生塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。

进而，本发明者人发现了如果继续加压保持则接头强度降低的倾向，研究了能够抑制裂纹、并且接头强度也不降低的加压保持的时间，发现：通过使焊接电极的加压保持的时间以及预压时间成为总板厚的函数，能够抑制裂纹、并且得到充分的接头强度。

本发明的目的是提供点焊方法，即使是在包含锌系镀层钢板的板组的点焊中存在各种干扰因子的情况，也能够抑制在钢板的重叠面的塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘产生裂纹，并形成高品质的点焊接头。

(1)本发明的一方式涉及的点焊方法，是对由至少焊接部位重叠的多个钢板构成的被焊接构件进行点焊的方法，上述被焊接构件包含至少一个下述钢板，所述钢板是至少上述焊接部位的重叠面被锌系镀层被覆了的钢板，上述多个钢板的总板厚t(mm)为1.35mm以上，从使焊接电极接触到上述被焊接构件起直到对上述焊接电极开始焊接通电为止的预压时间St(秒)满足下述式1，并且，从上述焊接电极间的焊接通电结束时起直到使上述焊接电极和上述被焊接构件不接触为止的焊后保持时间Ht(秒)满足下述式2。

0.020≤St···式1

0.015t²+0.020≤Ht···式2

根据上述方案的点焊方法，能够抑制塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，并确保接头强度。

(2)根据本发明的另一方式，在上述(1)所述的点焊方法中，上述焊接保持时间Ht(秒)以及上述预压时间St(秒)也可以进一步满足下述式3。

Ht+St≤0.20t²－0.40t+1.50···式3

上述方式不仅能够抑制塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，还能够确保生产率并且得到所希望的接头强度。

(3)根据本发明的另一方式，在上述(1)或(2)所述的点焊方法中，也可以在即将使上述焊接电极接触上述被焊接构件之前满足下述条件之中的一个或两个以上。

(c)为相对于一个上述焊接电极的轴芯的延长线，另一上述焊接电极的轴芯发生了错位的状态；

(d)为在焊接部位的重叠面之间具有间隙的状态。

在存在上述方式中所规定的干扰因子的情况下，塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹变得显著，但根据上述(1)或(2)的点焊方法，能够抑制这样的裂纹、并且确保接头强度。

(4)根据本发明的另一方式，在上述(1)～(3)的任一项所述的点焊方法中，上述多个钢板中的至少一个是抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板。

上述方式通过使钢板为抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板，能够实现被焊接构件的轻量化、高强度化。

(5)根据本发明的另一方式，在上述(1)～(4)的任一项所述的点焊方法中，也可以在上述焊接通电之前还进行前通电，且上述焊接通电开始时为该前通电的通电开始时。

(6)根据本发明的另一方式，在上述(1)～(4)的任一项所述的点焊方法中，也可以在上述焊接通电之后还进行后通电，且上述焊接通电结束时为该后通电的通电结束时。

(7)根据本发明的另一方式，在上述(1)～(4)的任一项所述的点焊方法中，也可以在上述焊接通电之前还进行前通电，上述焊接通电开始时为该前通电的通电开始时，并且，在上述焊接通电之后还进行后通电，上述焊接通电结束时为该后通电的通电结束时。

该方式能够确保包含高强度钢板的点焊接头的更高的强度和韧性。

根据本发明的上述方式，在包含锌系镀层钢板的板组的点焊中，即使是存在干扰因子的情况，也能够抑制塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹、且确保接头强度。

附图说明

图1是表示对锌系镀层钢板进行了点焊的情况下的焊接部位的板厚方向的截面中的裂纹的概略的图。

图2是表示对锌系镀层钢板进行了点焊的情况下的焊接部位的板厚方向的截面中的塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹的概略图。

图3是表示点焊时的焊接电极的打角以及预压时间与应力变化的关系性的曲线图。

图4是表示与塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹相关的、总板厚t与焊后保持时间Ht的关系的曲线图。

图5是表示与十字抗拉强度(CTS)相关的、焊后保持时间Ht与预压时间St之和相对于总板厚t的关系的曲线图。

图6是用于说明焊接电极的轴芯和与该焊接电极接触的钢板表面的垂线不平行的状态的概略图。

图7是用于说明从对向的焊接电极的各顶端部到各钢板表面的各距离不同的状态的概略图。

图8是用于说明相对于一个上述焊接电极的轴芯的延长线，另一上述焊接电极的轴芯发生了错位的状态的概略图。

图9是用于说明在焊接部位的重叠面之间具有间隙的状态的概略图。

图10是在焊接电极的轴芯和与该焊接电极接触的钢板表面的垂线不平行的状态下进行了点焊的情况下的焊接部位的截面照片。

图11是在从对向的焊接电极的各顶端部到各钢板表面的各距离不同的状态下进行了点焊的情况下的焊接部位的截面照片。

图12是在相对于一个上述焊接电极的轴芯的延长线，另一上述焊接电极的轴芯发生了错位的状态下进行了点焊的情况下的焊接部位的截面照片。

图13是在焊接部位的重叠面之间具有间隙的状态下进行了点焊的情况下的焊接部位的截面照片。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式，但不言而喻本发明不只限于这些实施方式。

(第1实施方式)

本实施方式涉及的点焊方法，是对由至少焊接部位重叠的多个钢板构成的被焊接构件进行点焊的方法。在该点焊方法中，就上述多个钢板的至少一个而言，至少上述焊接部位的重叠面被锌系镀层被覆。另外，在该点焊方法中，上述多个钢板的总板厚t(mm)为1.35mm以上。

本实施方式涉及的点焊方法，从使焊接电极接触到上述被焊接构件起直到开始焊接通电为止的预压时间St(秒)满足下述式1，并且，从上述焊接电极间的焊接通电结束时起直到使上述焊接电极和上述被焊接构件不接触为止的焊后保持时间Ht(秒)满足下述式2。

0.020≤St···式1

0.015t²+0.020≤Ht···式2

在本实施方式中，所谓预压时间St，意指从使焊接电极接触到作为被焊接构件的钢板的表面的时间点起直到开始焊接通电的时间点为止的时间。开始焊接通电的时间点，意指被焊接的钢板的重叠面彼此在焊接部位接触、电极的加压压力上升的时间点。

在本实施方式涉及的点焊方法中，预压时间St设为用式1定义的0.020秒以上的范围。该式子是实验性地求得的式子，如果预压时间St为式1的范围，则即使在焊接电极的轴芯相对于钢板的表面有倾斜度的情况、和在焊接部位的重叠面之间具有间隙的情况下，也充分具有削减这些干扰因子的影响的效果。其结果，能够缓和在焊接后将焊接电极解放时的拉伸应力，能够抑制塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。

在此，关于将作为干扰因子的焊接电极的打角(焊接电极的轴芯相对于钢板表面的垂线所构成的角度)设定为5度来进行点焊时的应力变化的实验例示于图3。在图3中，示出在没有干扰因子的状态、和有干扰因子(打角为5度)且预压时间St为0.01秒以及0.10秒的状态下，在焊接后将焊接电极解放前后的应力的变化。

如从图3所知的那样，由于有干扰因子，在电极解放时产生拉伸应力，但通过将预压时间St设为用式1定义的范围，能够缓和该拉伸应力。

接着，对式2进行说明。在本实施方式涉及的点焊方法中，如用式2定义的那样，保持时间Ht作为多个钢板的总板厚t的函数来定义。

定义总板厚t和焊后保持时间Ht的关系的式2，是实验性地求得的式子。图4示出与塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹相关的、总板厚t和焊后保持时间Ht的关系。图4是根据后述的实施例以及各种板组的实验结果制成的。另外，由于在总板厚小于1.35mm的被焊接构件中，塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹的发生率少，因此式1适用于总板厚为1.35mm以上的情况。

在实施例中会详述，图4所示的结果，是在使用两个被覆有锌系镀层的各种钢种的钢板进行点焊时，对钢板的总板厚t、和从焊接电极间的焊接通电结束时起直到使焊接电极和被焊接构件不接触为止的焊后保持时间Ht进行各种变更来实施所得到的结果。而且，对于所得到的焊接接头，确认了塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹的有无。再者，塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，通过观察包含熔核的板厚方向的截面来进行了确认。

在图4所示的、圆圈标记的总板厚t和焊后保持时间Ht下，在焊接接头中没有塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。与此相对，在四角形标记的总板厚t和焊后保持时间Ht下，观察到了塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。由该结果可知，能够用式1定义产生塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹的边界(圆圈标记与四角形标记的边界)。

通过相对于总板厚t，使焊后保持时间Ht为用式1定义的范围，变得没有塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，其原因可以考虑如下。

首先，塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的焊接残余应力变高的部位，在点焊时被焊接电极压溃的过程中处于压缩状态，但当焊接电极从钢板表面离开时就变为拉伸状态，产生拉伸应力。这从前述的图3也可知。塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹的产生，是由于在塑性金属环区外侧附近熔融了的锌系镀层金属侵入至焊接后塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的焊接残余应力高的部位的钢板的晶界，使晶界强度降低从而引起的。

由于产生残余应力变高的部位是在焊接电极从钢板表面离开后(电极开放后)，因此通过在通电结束后继续焊接电极的加压保持(将焊后保持时间Ht延长)，并在电极开放前使熔融了的锌系镀层凝固，由此熔融了的锌系镀层不会侵入至焊接残余应力高的部位的钢板的晶界，能够抑制裂纹。而且，锌系镀层的凝固与钢板的冷却容易度、亦即被焊接构件的总板厚t有关系，因此通过将焊接电极的焊后保持时间Ht作为总板厚t的函数来调整，能够抑制塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。

根据上述实施方式涉及的点焊方法，能够抑制塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹、且确保接头强度。

(第2实施方式)

接着，对本发明涉及的另一实施方式进行说明。该实施方式涉及的点焊方法，基本上与上述第1实施方式同样。

本实施方式涉及的点焊方法，是对由至少焊接部位重叠的多个钢板构成的被焊接构件进行点焊的方法，就上述多个钢板的至少一个而言，至少上述焊接部位的重叠面被锌系镀层被覆，上述多个钢板的总板厚t(mm)为1.35mm以上，从使焊接电极接触到上述被焊接构件起直到对上述焊接电极开始焊接通电为止的预压时间St(秒)满足下述式1，并且，从上述焊接电极间的焊接通电结束时起直到使上述焊接电极和上述被焊接构件不接触为止的焊后保持时间Ht(秒)满足下述式2，上述焊接保持时间Ht(秒)以及上述预压时间St(秒)还满足下述式3。

0.020≤St···式1

0.015t²+0.020≤Ht···式2

Ht+St≤0.20t²－0.40t+1.50···式3

在本实施方式涉及的点焊方法中，保持时间Ht和预压时间St之和如用式3定义的那样被定义作为多个钢板的总板厚t的函数。

定义焊接保持时间Ht以及预压时间St的式3是实验性地求得的式子。图5表示与焊接后的被焊接构件的接头强度相关的、焊后保持时间Ht和预压时间St之和相对于总板厚t的关系。图5是根据后述的实施例以及各种板组下的实验结果制成的图，各种条件与第1实施方式同样。图5针对所得到的焊接接头，示出确认在剥离方向负载拉伸载荷来测定的十字抗拉强度(CTS)的结果。再者，十字抗拉强度(CTS)采用JIS Z3137所规定的方法来确认。

在图5的四角形标记的相对于总板厚t的焊后保持时间Ht和预压时间St之和下，在焊接接头中没有塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，但CTS的降低较大。由该结果可知，能够用式3定义能得到充分的CTS的边界(四角形标记与圆圈标记的边界)。

如上述那样可知，在实验上相对于总板厚t的焊后保持时间Ht和预压时间St之和满足式3的情况下，CTS的降低更小。通过相对于总板厚t，使焊后保持时间Ht和预压时间St之和在用式3定义的范围，能够得到充分的CTS，其原因可以考虑如下。

在预压时间St长的情况下，抑制干扰因子的效果变大。在该情况下，通过保持时间Ht变短，焊接部的冷却速度没有过于变快，熔核和热影响区的硬度没有增加，因此十字抗拉强度没有降低。另一方面，在预压时间St短的情况下，生产率提高，并且，通过使保持时间Ht较长，能得到充分的韧性，能够得到充分的接头强度。

即，根据上述方案的点焊方法，不仅能够抑制塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，还能够确保生产率且得到所希望的接头强度。

在上述第1实施方式或第2实施方式涉及的点焊方法中，即使是在即将使焊接电极接触被焊接构件之前满足以下的干扰因子(a)～(d)条件之中的一个或两个以上的条件，也能够抑制塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，并且确保接头强度。

干扰因子(a)：为焊接电极的轴芯和与该焊接电极接触的钢板表面的垂线不平行的状态

在点焊中，基本上使焊接电极垂直地触碰钢板表面。但是，有时在被焊接构件上有多个焊接部位，需要进行在各种焊接位置下的焊接。在这样的情况下，有时由于点焊机的示教(teaching)不良、作业时间的制约等，不能够确保矫正焊接位置的时间，从而在焊接电极的轴芯和与该焊接电极接触的钢板表面偏离垂直的状态下进行点焊。图6的(a)表示焊接电极8的轴芯9和与该焊接电极8接触的钢板1的表面的垂线10不平行的状态的概略图。

如上述那样，在焊接电极8的轴芯9和与该焊接电极8接触的钢板1的表面所成的角度偏离了垂直的状态下进行焊接的情况下，相对于与该焊接电极8接触的钢板1的表面的垂线10，焊接电极8的轴芯9具有称为打角的角度。如果在该打角大于0度的状态(焊接电极8的轴芯9不垂直于钢板1的表面的状态)下使焊接电极8接触钢板1的表面，则如图6的(b)那样钢板1发生变形。通过这样的变形，在塑性金属环区的附近产生应力变得较高的部位，在该部位容易产生裂纹。

在打角为3度以上的情况下，特别容易产生塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，但上述第1实施方式或第2实施方式的点焊方法具有抑制这些裂纹的效果。另外，在打角为5度以上的情况下，进而具有产生塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹从而接头强度显著降低的倾向，但上述第1实施方式或第2实施方式的点焊方法也能够抑制这样的品质降低。

干扰因子(b)：为从一个焊接电极的顶端部到一个钢板表面的距离与从另一焊接电极的顶端部到另一钢板表面的距离不同的状态

在点焊中，为了相对于焊接电极的夹持，维持被保持的板的中心位置，有时设置均衡(equalizing)机构。在设置均衡机构的情况下，相应地点焊枪大型化，必须使焊接机器人与之对应，焊接机器人的成本提高。因此，有时在点焊枪上不设置均衡机构而进行焊接。

在该情况下，如图7的(a)所示，在即将使焊接电极8接触被焊接构件(钢板1)之前，处于从一个焊接电极8的顶端部到离该顶端部最近的钢板1的表面的距离和从另一焊接电极8的顶端部到离该顶端部最近的钢板1的表面的距离不同的状态。如果在这样的状态下进行焊接电极8的接触和加压，则如图7的(b)所示，在焊接部位，一个钢板1(在图7的情况下为上侧的钢板1)会向另一钢板1侧变形。如果在这样变形了的状态下进行焊接，则在塑性金属环区的附近产生局部的应力。而且，在该部位容易产生裂纹。

如上述那样，在点焊枪没有设置均衡机构而进行焊接的情况、和在被焊接构件的构成上不能够适当地设定焊接电极与钢板表面的距离的情况下，在焊接电极的轴芯方向上点焊枪和被焊接构件的错位未被吸收，容易产生塑性金属环区外侧附近和/或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。即使是这样的情况，上述第1实施方式或第2实施方式的点焊方法也具有抑制塑性金属环区外侧附近和/或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹的效果。

干扰因子(c)：为相对于一个上述焊接电极的轴芯的延长线，另一上述焊接电极的轴芯发生了错位的状态

当对多个打点进行焊接时，有时由于焊接电极轴的挫曲、点焊枪的可动部的磨损，导致如图6的(a)所示那样，相对于一个上述焊接电极8的轴芯9的延长线，另一上述焊接电极8的轴芯9错开(错位)，产生电极芯错位。如果在发生了这样的电极芯错位的状态下进行焊接，则有时会给予如图6(b)所示那样的变形，在塑性金属环区的附近产生应力。

在焊接电极的电极芯错位为0.5mm以上的情况下，特别容易产生塑性金属环区外侧附近和/或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。但是，上述第1实施方式或第2实施方式的点焊方法具有抑制这些裂纹的效果。另外，在焊接电极的电极芯错位为1mm以上、产生更大的应力的情况下，上述第1实施方式或第2实施方式的点焊方法也具有抑制裂纹的效果。

干扰因子(d)：为在焊接部位的重叠面之间具有间隙的状态

如图9的(a)所示，有在钢板1之间***了其他的构件11的情况等的、在焊接部位的重叠面的钢板1之间有间隙(以下也称为“板隙”)的状态下进行点焊的情况。当在存在这样的板隙的状态下进行接触和加压时，如图9的(b)所示，在焊接部位可看到钢板1的局部的变形。如果以这样变形了的状态进行焊接，则在塑性金属环区的附近产生局部的应力。而且，在该部位容易产生裂纹。

在被焊接构件中，焊接电极的打点位置处的轴芯方向的板隙为0.2mm以上的情况下，特别容易产生塑性金属环区外侧附近和/或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。即使是这样的情况，上述第1实施方式或第2实施方式的点焊方法也具有抑制这样的裂纹的效果。另外，在板隙为1mm以上、进而为2mm以上，产生更大的应力的情况下，上述第1实施方式或第2实施方式的点焊方法也具有抑制裂纹的效果。

接着，对于上述实施方式涉及的点焊方法，进而对于必要的要件和优选的要件，依次进行说明。首先，对被焊接构件进行说明。

(被焊接构件)

在上述实施方式涉及的点焊方法中，作为被焊接构件优选准备下述被焊接构件，所述被焊接构件为焊接部位重叠的多个钢板，其中的至少1个以上的钢板是被覆有锌系镀层的钢板。例如，可以准备两个被覆有锌系镀层的、抗拉强度为780MPa以上、Ceq为0.15质量％以上、板厚为0.5～3.0mm的钢板。

在对被焊接构件进行点焊的情况下，将两个钢板重叠，以从两侧夹住两个钢板的方式按压由铜合金等制成的电极，并且进行通电，形成熔融金属，在通电结束后通过由水冷了的电极进行的排热和向钢板自身的热传导，将熔融金属快速冷却从而使其凝固，在钢板之间形成截面为椭圆形状的熔核。

作为点焊条件的一例，可以将电极设为圆顶半径(dome radius)型的顶端直径为6～8mm的电极、加压压力设为1.5～6.0kN、通电时间设为5～50周期(电源频率50Hz)、通电电流设为4～15kA。

被点焊的被焊接构件，如果由至少焊接部位重叠的多个钢板构成，并在其中的至少1个以上的钢板的重叠面被覆有锌系镀层，则并不特别限定。例如，可例示在全部的被点焊的钢板的重叠面被覆有锌系镀层的多个钢板、包含在被点焊的钢板的重叠面被覆有锌系镀层的钢板和在被点焊的钢板上没有被覆锌系镀层的钢板的多个钢板等。

另外，对于在被点焊的重叠面被覆有锌系镀层的钢板而言，在被点焊的钢板的与其重叠面相反侧的面、即与焊接电极接触的面，可以被覆有锌系镀层，也可以没有被覆锌系镀层。但是，如果考虑点焊接头的耐蚀性，则优选在与焊接电极接触的面也被覆有锌系镀层。

作为被点焊的多个钢板，在图6～9中记载了两个钢板的例子，但可根据进行接合的结构部件的形态设为3个以上的多个钢板。被点焊的各钢板的板厚并不特别限定，可设为0.5～3.0mm。另外，多个钢板的总体的总板厚t设为1.35mm以上，上限并不特别限定，可将总板厚t设为7.0mm以下。

更优选的总板厚t的下限值为2.4mm以上，进一步优选为2.7mm以上。更优选的总板厚t的上限值为4.0mm以下，进一步优选为3.2mm以下。通过使总板厚t在该范围，能抑制塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，确保接头强度，进而能谋求被焊接构件的轻量化和高强度化。

另外，钢板只要至少一部分具有板状部、且具有该板状部被相互重叠的部分即可，即使整体不为板也可以。另外，多个钢板不限定于由各自分开的钢板构成，也可以是重叠了下述成形物的，所述成形物是将1个钢板成形为管状等规定的形状而成的。

另外，被点焊的被焊接构件的钢板，其成分组成、金属组织等并不特别限定。但是，对于在被焊接的重叠面被覆有锌系镀层的钢板、或与被覆有锌系镀层的钢板隔着锌系镀层而重叠的钢板，当为TRIP钢板等时，特别容易产生上述的裂纹，但在使用在其以外的高强度钢板中Ceq为0.15质量％以上的钢板时等也容易产生在塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，因此在本发明的焊接法中，特别是也可以将这样的钢板作为对象。

Ceq如下述式4那样被定义。

Ceq＝[C]+[Si]/30+[Mn]/20+2[P]+4[S]···式4

其中，[C]、[Si]、[Mn]、[P]、[S]为C、Si、P、以及S的含量(质量％)。

从轻量化以及高强度化的观点出发，优选的Ceq为0.18质量％以上，更优选的Ceq为0.20质量％以上。

另外，被覆于被焊接的钢板上的锌系镀层，如果是含锌的镀层，就并不特别限定，例如，作为镀层种类，可例示合金化热浸镀锌层、热浸镀锌层、电镀锌层、锌镍镀层。另外，也可以包括锌铝镁系的镀层。

(前通电以及后通电)

在上述第1实施方式或第2实施方式涉及的点焊方法中，也可以在焊接通电之前还进行前通电。关于前通电，在焊接通电之前，将作为被焊接构件的两个钢板重叠，以从两侧夹住两个钢板的方式利用焊接电极来加压，使电流值为前通电电流I_f(kA)，来进行将电流值为前通电电流I_f(kA)的状态保持前通电时间t_f(毫秒)的前通电。前通电电流I_f(kA)以及前通电时间t_f(毫秒)并不特别限定，为了抑制喷溅的产生，前通电电流I_f(kA)可例示为焊接通电的电流I_W(kA)的0.4倍以上、且低于焊接通电的电流I_W(kA)，前通电时间t_f(毫秒)可例示为20毫秒以上。

当经过前通电时间t_f(毫秒)时，在保持焊接电极的加压的状态下使电流值成为0(零)，并将电流值为0(零)的状态保持前通电后冷却时间t_C(毫秒)。前通电后冷却时间t_C(毫秒)可例示为0毫秒以上且低于250毫秒。再者，在前通电开始时也可以不使电流值立即成为前通电电流I_f(kA)，而使电流值从0(零)渐增(上升)直到电流值变为前通电电流I_f(kA)为止。也可以在冷却后在保持焊接电极的加压的状态下使电流值成为焊接通电的电流I_W(kA)来进行焊接。

在进行前通电的情况下，焊接通电开始时为前通电的通电开始时。

在上述第1实施方式或第2实施方式涉及的点焊方法中，也可以在焊接通电之后还进行后通电。关于后通电，在焊接通电结束之后，在保持焊接电极的加压的状态下使电流值成为0(零)，并将电流值为0(零)的状态保持焊接通电后的冷却时间(凝固时间)t_S(毫秒)，从熔融金属的外周进行凝固，形成在内侧残留有未凝固域的壳状的凝固域。冷却的时间不特别限定，为了通过后述的后通电使热影响区的韧性提高，可例示为1～300毫秒。当经过焊接通电后的冷却时间t_S(毫秒)时，在保持焊接电极的加压的状态下，在存在着未凝固域时使电流值为后通电电流I_P(kA)，将电流值为后通电电流I_P(kA)的状态保持后通电时间t_P(毫秒)，来进行后通电。后通电电流I_P(kA)以及后通电时间t_P(毫秒)不特别限定，为了减轻大大影响到热影响区的韧性的P、S等的偏析，后通电电流I_P(kA)可例示为焊接通电的电流I_W(kA)的0.6倍以上、焊接通电的电流I_W(kA)以下，后通电时间t_P(毫秒)可例示为1～500毫秒。

再者，为了提高点焊的连续打点性，可以将使电流值为0(零)的冷却和后通电作为一个工序，并反复进行两次以上。在反复进行两次以上时，如果使第1次工序的冷却时间t_S、后通电电流I_P、后通电时间t_P和其以后的工序中的这些项的条件相同，则在作业效率上是优选的。另外，后通电中的各后通电时间t_P的合计优选为80～2000毫秒。

在进行后通电的情况下，焊接通电结束时为该后通电的通电结束时。在上述第1实施方式或第2实施方式涉及的点焊方法中，也可以进行上述的前通电和后通电这两者。

(预先进行的点焊)

对被焊接构件预先进行在焊接电极间的焊接通电结束后立即使焊接电极和被焊接构件不接触的点焊，来确认塑性金属环区外侧附近的裂纹以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，在产生了裂纹时，以后在对其焊接部位的焊接中采用上述第1实施方式或第2实施方式涉及的点焊方法实施焊接即可。

对被焊接构件预先进行的点焊，在焊接电极间的焊接通电结束后，立即使焊接电极和被焊接构件不接触，不延长焊后保持时间Ht，与上述的点焊同样地将两个钢板重叠，并以从两侧夹住两个钢板的方式按压电极，并且进行通电，形成截面为椭圆形状的熔核。此时的点焊的条件可采用与上述同样的条件。

然后，确认有无产生重叠面的塑性金属环区外侧附近的裂纹以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹。裂纹的确认，例如，通过以包含熔核的方式在板厚方向上进行切断，并对其截面进行确认来进行。如图2所示那样，在重叠面的塑性金属环区外侧附近和/或塑性金属环区的熔核边缘确认到裂纹时，也可以使得满足上述第1实施方式或第2实施方式所规定的条件来再次实施点焊。

在要确认点焊接头的塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘有无产生裂纹的情况下，有无产生裂纹的确认方法并不特别限定。可以采用：观察包含熔核的板厚方向上的截面来进行的方法；实施点焊接头的拉伸试验，根据是否能得到规定的抗拉强度进行判定从而进行的方法。或者，由于根据包含点焊部的板厚方向上的截面的切断位置，也有时不能观察到塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，因此也可以进行X射线透射试验来确认裂纹。

塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹产生于被覆有锌系镀层的钢板的重叠面、或者与被覆有锌系镀层的钢板隔着锌系镀层而重叠的钢板的面上。而且，产生于这些钢板的面之中的塑性金属环区内及其附近。所谓塑性金属环区内及其附近，是指上述钢板的面之中的、从塑性金属环区的熔核侧端部到塑性金属环区直径Dc的约1.2倍的范围。

实施例

接着，对本发明的实施例进行说明，实施例中的条件是为了确认本发明的可实施性以及效果而采用的一条件例，本发明并不被该一条件例限定。只要不脱离本发明的要旨，并达到本发明的目的，本发明就可以采用各种条件。

(实施例1)

表1示出供试验的钢板A～I。表1所示的钢板A～F、H以及I都是合金化热浸镀锌钢板，在其两面被覆有镀锌层。施加于钢板A～F、H以及I的合金化热浸镀锌层这一被覆层，经过在退火后浸渍于镀锌浴中后进行合金化、或者浸渍于镀锌浴中后热压(hot stamp)、或者浸渍于镀锌浴中这样的过程而形成。

表1

钢板

钢种

强度等级

板厚[mm]

C量[质量％]

Ceq

镀层

A

热压

1470MPa

2.0

0.210

0.34

锌系

B

热压

1470MPa

1.6

0.190

0.35

锌系

C

冷轧

1180MPa

1.2

0.220

0.44

锌系

D

冷轧

980MPa

1.4

0.240

0.43

锌系

E

冷轧

590MPa

1.2

0.090

0.18

锌系

F

冷轧

2000MPa

1.4

0.420

0.54

锌系

G

冷轧

1180MPa

1.6

0.210

0.39

无

H

冷轧

270MPa

0.7

0.003

0.08

锌系

I

冷轧

1470MPa

1.4

0.390

0.56

锌系

Ceq＝[C]+[Si]/30+[Mn]/20+2[P]+4[S]

[C]、[Si]、[Mn]、[P]、[S]为C、Si、P、以及S的质量％

关于如表2所示那样的钢板的组合，在表2所示的各种的焊接条件和干扰因子下，使用伺服枪型的焊机进行了点焊。另外，在全部的点焊中，使用顶端的曲率半径为40mm的铜制的圆顶半径型、顶端直径为8mm的电极来进行了焊接。再者，在加压中不改变加压压力。

表2

然后，通过将所得到的各个焊接接头沿着焊接部的中心线切断，并观察截面，来判定裂纹的有无。进而，采用相同焊接条件，采用JIS Z 313 7所规定的方法测定了点焊接头的CTS(十字抗拉强度)。表3示出用式2定义的焊后保持时间Ht的下限值(Ht分钟)、用式3定义的“保持时间Ht和预压时间St之和”的最大值(Ht+St max)、以及裂纹的有无、C TS以及焊接接头强度比的结果。

焊接接头强度比，是以将焊后保持时间Ht、预压时间St以外的焊接条件以及干扰因子设为相同而形成的点焊接头的CTS为基准的比。例如，号码1a的焊接接头强度比是：从在除了焊后保持时间Ht以外其他相同的焊接条件下形成了点焊接头的号码1的CTS，减去号码1a的CTS，然后除以号码1的CTS，所得到的值乘以100而得到的数值。同样地，号码2b的焊接接头强度比是以号码2的CTS为基准而计算出的值。再者，在焊接接头强度比为30％以上的情况下，判定为CTS降低了。

表3

由表3可知，就号码1～16、号码1a～6a以及号码10a～16a的结果而言，在塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘没有产生裂纹。认为这是由于预压时间St满足式1，并且总板厚t和焊后保持时间Ht的关系满足式2的缘故。

与此相对，号码1b～9b以及号码12b～16b，在塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘产生了裂纹。存在由于该裂纹而导致也产生了CTS的降低的情况。认为这是由于总板厚t和焊后保持时间Ht的关系不满足式2的缘故。

另外可知，号码1c、3c、10c以及11c，在塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘产生了裂纹，不能得到充分的CTS。认为这是由于预压时间St不满足式1的缘故。在号码11c的实验例中，预压时间St不满足式1，并且总板厚t和焊后保持时间Ht的关系不满足式2。

再者，就号码1a～6a以及号码10a～16a的结果而言，虽然没有确认到塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，但是接合强度比高，存在与号码1～16相比CTS低的倾向。认为这是由于总板厚t和“焊后保持时间Ht+预压时间St”的关系不满足式3的缘故。

(实施例2)

表4示出供试验的钢板A。钢板A是合金化热浸镀锌钢板，在其两面被覆有镀锌层。施加于钢板A的合金化热浸镀锌层这一被覆层、以及被覆层的组成与实施例1同样。

如表5所示，对于两个钢板A的组合，在各种的焊接条件和干扰因子下，使用伺服枪型的焊机进行了点焊。另外，在全部的点焊中，使用顶端的曲率半径为40mm的铜制的圆顶半径型、且顶端直径为8mm的电极进行了焊接。再者，在加压中不改变加压压力。

表4

钢板

钢种

强度等级

板厚[mm]

C量[质量％]

Ceq

镀层

A

冷轧

1180MPa

1.2

0.150

0.25

锌系

Ceq＝[C]+[Si]/30+[Mn]/20+2[P]+4[S]

[C]、[Si]、[Mn]、[P]、[S]为C、Si、P、以及S的质量％

然后，采用与实施例1同样的方法，进行了点焊接头有无裂纹的确认、和CTS的测定。表6示出用式2定义的焊后保持时间Ht的下限值(Ht分钟)、用式3定义的“保持时间Ht和预压时间St之和”的最大值(Ht+St max)、以及裂纹的有无、CTS以及焊接接头强度比。再者，在焊接接头强度比为30％以上的情况下，判定为CTS降低了。

表6

由表6可知，就号码1～8以及号码1a～8a的结果而言，在塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘没有产生裂纹。认为这是由于预压时间St满足式1，并且总板厚t和焊后保持时间Ht的关系满足式2的缘故。

与此相对，号码1b～8b，在塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘产生了裂纹。认为这是由于总板厚t和焊后保持时间Ht的关系不满足式2的缘故。

另外，号码1c～8c也在塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘产生了裂纹。认为是由于预压时间St不满足式1的缘故。在号码8c的实验例中，预压时间St不满足式1，并且总板厚t和焊后保持时间Ht的关系不满足式2。

再者，就号码1a～8a的结果而言，虽然没有确认到塑性金属环区外侧附近或塑性金属环区的熔核边缘的裂纹，但是接合强度比高，存在与号码1～8相比CTS低的倾向。认为这是由于总板厚t和“焊后保持时间Ht+预压时间St”的关系不满足式3的缘故。

接着，对由各干扰因子所致的焊接部位的变形方式进行说明。图10是在光学显微镜下拍摄以5度的打角进行点焊后的焊接部位的在板厚方向上的截面的截面照片。可知：通过具有打角，熔核左右的钢板变形的样子不同。

图11是未设置均衡机构、且在钢板和电极之间设有1mm的间隙而进行了点焊的情况下的截面照片。可知：在焊接部位，下侧的钢板和上侧的钢板的变形的样子不同。

图12是在焊接电极的轴芯错位了1.5mm的状态下进行了点焊的情况下的截面照片。可知上下的压痕(indentation)不对称。

图13是在下述状态下进行了点焊的情况下的截面照片，所述状态是在焊接部位的重叠面之间，在一侧距离打点20mm的地方具有高度为2mm的板隙的状态。可知：熔核左右的钢板变形的样子不同。

产业上的可利用性

根据本发明，在点焊中，将焊接电极的焊后保持时间作为总板厚的函数，因此能够抑制塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘的裂纹、且确保接头强度。特别是涉及能够将包含汽车用的锌系镀层高强度钢板的多个钢板作为对象，防止对接头的强度给予直接影响的、在钢板的重叠面的塑性金属环区外侧附近以及塑性金属环区的熔核边缘产生的液态金属裂纹、且确保接头强度的点焊方法。因此，本发明在产业上的可利用性很高。

附图标记说明

1 钢板

2 熔核

3 从钢板的表面朝向熔核扩展的裂纹

4 热影响区

5 从肩部朝向热影响区扩展的裂纹

6 塑性金属环区外侧附近的裂纹

7 塑性金属环区的熔核边缘的裂纹

8 焊接电极

9 轴芯

10 垂线

11 其他的构件

Dc 塑性金属环区直径

Claims

1.一种点焊方法，其特征在于，是对由至少焊接部位重叠的多个钢板构成的被焊接构件进行点焊的方法，

所述被焊接构件包含至少一个下述钢板，所述钢板是至少所述焊接部位的重叠面被锌系镀层被覆了的钢板，所述多个钢板的总板厚t(mm)为1.35mm以上，

从使焊接电极接触到所述被焊接构件起直到开始焊接通电为止的预压时间St满足下述式1，并且，从所述焊接电极间的焊接通电结束时起直到使所述焊接电极和所述被焊接构件不接触为止的焊后保持时间Ht满足下述式2，

0.020≤St···式1

0.015t²+0.020≤Ht···式2

其中，St和Ht的单位均为秒。

2.根据权利要求1所述的点焊方法，其特征在于，所述焊接保持时间Ht和所述预压时间St满足下述式3，

Ht+St≤0.20t²－0.40t+1.50···式3

其中，St和Ht的单位均为秒。

3.根据权利要求1或2所述的点焊方法，其特征在于，在即将使所述焊接电极接触所述被焊接构件之前满足下述(a)～(d)条件之中的一个或两个以上，

(a)为所述焊接电极的轴芯和与所述焊接电极接触的钢板表面的垂线不平行的状态；

(b)为从一个所述焊接电极的顶端部到一个钢板表面的距离与从另一所述焊接电极的顶端部到另一钢板表面的距离不同的状态；

(c)为相对于一个所述焊接电极的轴芯的延长线，另一所述焊接电极的轴芯发生了错位的状态；以及

(d)为在所述焊接部位的重叠面之间具有间隙的状态。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的点焊方法，其特征在于，所述多个钢板中的至少一个是抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的点焊方法，其特征在于，在所述焊接通电之前还进行前通电，所述焊接通电开始时为该前通电的通电开始时。

6.根据权利要求1～4的任一项所述的点焊方法，其特征在于，在所述焊接通电之后还进行后通电，所述焊接通电结束时为该后通电的通电结束时。

7.根据权利要求1～4的任一项所述的点焊方法，其特征在于，

在所述焊接通电之前还进行前通电，所述焊接通电开始时为该前通电的通电开始时，并且，

在所述焊接通电之后还进行后通电，所述焊接通电结束时为该后通电的通电结束时。