JP2021079416A - Resistance spot welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は抵抗スポット溶接方法に係る。特に、本発明は、他の鋼板に対して電気抵抗値が異なる少なくとも１枚の鋼板を含む３枚以上の鋼板を互いに重ね合わせて接合する抵抗スポット溶接方法の改良に関する。 The present invention relates to a resistance spot welding method. In particular, the present invention relates to an improvement of a resistance spot welding method for joining three or more steel sheets including at least one steel sheet having a different electric resistance value from other steel sheets by superimposing them on each other.
従来、自動車の車体等を製造するに当たり、複数の金属板を互いに接合する手段として抵抗スポット溶接が利用されている。この抵抗スポット溶接は、一対の電極で複数の金属板（被溶接材）を挟持しながら通電を行い、金属板自身の電気抵抗等により発生するジュール熱を利用して金属板同士を溶融させて接合するものである。 Conventionally, resistance spot welding has been used as a means for joining a plurality of metal plates to each other in manufacturing an automobile body or the like. In this resistance spot welding, a plurality of metal plates (materials to be welded) are sandwiched between a pair of electrodes while energization is performed, and the metal plates are melted by using Joule heat generated by the electric resistance of the metal plates themselves. It is to be joined.
抵抗スポット溶接において溶接品質を良好に得るためにはスパッタ（溶融金属が飛散する散り）の発生を抑制する必要がある。 In order to obtain good welding quality in resistance spot welding, it is necessary to suppress the occurrence of spatter (scattering of molten metal).
特許文献１には、スパッタの発生を抑制することを目的とした亜鉛めっき高張力鋼板の抵抗スポット溶接方法が開示されている。この特許文献１では、抵抗スポット溶接時におけるスパッタの発生を抑制することを目的として、電極間の本通電に先立って行われる初期通電に際し、重ね合わせた各金属板（鋼板）の合計厚みと電極対の中心間距離との関係を定めることが開示されている。
しかしながら、他の鋼板に対して電気抵抗値（以下、単に抵抗という場合もある）が異なる少なくとも１枚の鋼板を含む３枚以上の鋼板を互いに重ね合わせて抵抗スポット溶接を行う場合、初期通電を開始した際、材料抵抗差が大きくなっている鋼板同士の間の界面にあっては、他の鋼板同士の間の界面よりも抵抗が大きくなることに伴って発熱量が大きくなる。その結果、この界面の周辺では他の界面の周辺よりも早期に溶接ナゲットの成形が開始されることになる。そして、材料抵抗は温度が高いほど大きくなるため、この早期に溶接ナゲットが成形される部分（発熱量が大きくなっている部分）では、その後の本通電の開始に伴って溶接ナゲットが更に拡大し、スパッタが発生してしまう可能性がある。 However, when three or more steel sheets including at least one steel sheet having a different electric resistance value (hereinafter, may be simply referred to as resistance) from other steel sheets are superposed on each other and resistance spot welding is performed, initial energization is applied. At the start, at the interface between the steel sheets having a large difference in material resistance, the amount of heat generated increases as the resistance increases as compared with the interface between the other steel sheets. As a result, the welding nugget is started to be formed around this interface earlier than around other interfaces. Since the material resistance increases as the temperature rises, the welding nugget expands further in the part where the welding nugget is formed at this early stage (the part where the calorific value increases) with the subsequent start of main energization. , Spatter may occur.
図９は、従来の抵抗スポット溶接における溶接電流値の推移（図９における上側の図）、および、それに伴う電気抵抗値および温度の変化の一例（図９における下側の図）を示す図である。下側の図における太い実線は電気抵抗値の変化を示し、細い実線は温度の変化を示している。この図９に示すように、抵抗スポット溶接では、初期通電が所定期間行われた後（図中のタイミングｔ１〜ｔ２）、連続して本通電（図中のタイミングｔ２〜ｔ４）が行われる。初期通電では、徐々に溶接電流値を高くしていく。また、本通電は、初期通電の通電期間における最大電流値よりも高い電流値で行われる。このような従来の溶接電流値の推移にあっては、前述したように材料抵抗差が大きくなっている鋼板同士の間の界面の周辺において早期に溶接ナゲットの成形が開始され、本通電の開始に伴って当該溶接ナゲットが更に拡大し、抵抗が大きくなることに伴う発熱量の増大に起因して本通電の実施期間中にスパッタが発生してしまう可能性がある。図９にあっては、本通電の実施期間中におけるタイミングｔ３でスパッタが発生している。 FIG. 9 is a diagram showing a transition of the welding current value in the conventional resistance spot welding (upper figure in FIG. 9) and an example of the accompanying change in the electric resistance value and the temperature (lower figure in FIG. 9). is there. The thick solid line in the lower figure shows the change in electrical resistance, and the thin solid line shows the change in temperature. As shown in FIG. 9, in resistance spot welding, after the initial energization is performed for a predetermined period (timing t1 to t2 in the figure), the main energization (timing t2 to t4 in the figure) is continuously performed. In the initial energization, the welding current value is gradually increased. Further, the main energization is performed at a current value higher than the maximum current value in the energization period of the initial energization. In such a conventional transition of the welding current value, as described above, the forming of the welding nugget is started early around the interface between the steel plates having a large difference in material resistance, and the main energization is started. As a result, the welding nugget further expands, and spatter may occur during the main energization period due to an increase in the amount of heat generated as the resistance increases. In FIG. 9, spatter occurs at the timing t3 during the main energization period.
このため、スパッタの発生を抑制するためには、本通電における溶接電流値を低く抑える必要がある。つまり、本通電での溶接電流値におけるスパッタ発生限界（スパッタの発生を抑制するための本通電での溶接電流値の上限）が低くなってしまい、抵抗スポット溶接に要する時間が長くなってしまう。 Therefore, in order to suppress the occurrence of spatter, it is necessary to keep the welding current value in the main energization low. That is, the spatter generation limit (the upper limit of the welding current value in the main energization for suppressing the occurrence of spatter) in the welding current value in the main energization becomes low, and the time required for resistance spot welding becomes long.
このため、従来技術にあっては、スパッタの発生を抑制しながらも効率良く溶接ナゲットを成形することが困難であった。 For this reason, in the prior art, it has been difficult to efficiently form a weld nugget while suppressing the generation of spatter.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スパッタの発生を抑制しながらも効率良く溶接ナゲットを成形することが可能な抵抗スポット溶接方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a resistance spot welding method capable of efficiently forming a welding nugget while suppressing the generation of spatter. is there.
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、他の鋼板に対して電気抵抗値が異なる少なくとも１枚の鋼板を含む３枚以上の鋼板を互いに重ね合わせ、これら鋼板を電極によって挟持し、該電極間に、徐々に溶接電流値を高くしていく初期通電を行った後、該初期通電の通電期間における最大電流値よりも高い電流値で本通電を行うことで前記鋼板同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接方法を前提とする。そして、この抵抗スポット溶接方法は、前記初期通電により、前記各鋼板の延在方向に平行な方向での溶接ナゲットの外形寸法、および、該溶接ナゲットの外側に成形され且つ前記各鋼板の表面に存在するめっき層の構成材料と鉄とで成る合金層における前記方向での外形寸法の関係が、以下の式（１）
１．２≦合金層の外形寸法／溶接ナゲットの外形寸法≦１．５ …（１）
となっている状態で、前記電極間の通電を停止することにより、前記初期通電と前記本通電との間に通電の停止期間であるインターバルを設けることを特徴とする。
The solution of the present invention for achieving the above object is to superimpose three or more steel plates including at least one steel plate having a different electric resistance value from other steel plates on top of each other, and sandwich these steel plates by electrodes. After performing initial energization between the electrodes to gradually increase the welding current value, the steel plates are melted by performing main energization at a current value higher than the maximum current value during the energization period of the initial energization. It is assumed that the resistance spot welding method is used for joining. Then, in this resistance spot welding method, the external dimensions of the welding nugget in the direction parallel to the extending direction of each steel plate and the outer dimensions of the welding nugget are formed by the initial energization and are formed on the surface of each steel plate. The relationship between the external dimensions of the existing plating layer constituent material and the alloy layer made of iron in the above direction is expressed by the following equation (1).
1.2 ≤ Alloy layer external dimensions / Welded nugget external dimensions ≤ 1.5 ... (1)
By stopping the energization between the electrodes in this state, an interval, which is an energization stop period, is provided between the initial energization and the main energization.
他の鋼板に対して電気抵抗値が異なる少なくとも１枚の鋼板を含んでいることに伴って材料抵抗差が大きくなっている鋼板同士の間の界面にあっては、他の鋼板同士の間の界面よりも抵抗が大きくなる。これに伴って、初期通電を開始した際には、この界面（材料抵抗差が大きくなっている鋼板同士の間の界面）の周辺での発熱量が大きくなる。その結果、この界面の周辺では他の界面の周辺よりも早期に溶接ナゲットの成形が開始されることになる。このような状況において、前記式（１）が成立した状態にあっては、合金層の外形寸法と溶接ナゲットの外形寸法との比が適正に維持される（鋼板同士の接合強度を十分に確保しながらも溶接ナゲットが大きくなり過ぎる状態にはない）ことによってスパッタは発生し難くなっている。また、この状態で電極間の通電を停止し、この通電の停止期間である所定のインターバルが経過するまで本通電の開始を遅延させているため、前記成形された溶接ナゲットが、このインターバルの間に冷却されることになる。つまり、この溶接ナゲットが成形されている領域での電気抵抗値が低くなる。このため、その後に本通電を開始しても、電気抵抗値が高いことに起因して局部的に溶接ナゲットが拡大してしまうといったことは抑制されて、スパッタの発生を抑制することができる。つまり、本通電での溶接電流値におけるスパッタ発生限界を高くすることができ（従来技術に比べてスパッタ発生限界を高くすることができ）、スパッタの発生を抑制しながらも効率良く溶接ナゲットを成形することが可能になる。 At the interface between steel sheets whose material resistance difference is large due to the inclusion of at least one steel sheet having an electric resistance value different from that of other steel sheets, between the other steel sheets. The resistance is higher than the interface. Along with this, when the initial energization is started, the amount of heat generated around this interface (the interface between the steel plates having a large material resistance difference) increases. As a result, the welding nugget is started to be formed around this interface earlier than around other interfaces. In such a situation, when the above formula (1) is established, the ratio between the external dimensions of the alloy layer and the external dimensions of the weld nugget is properly maintained (sufficient joint strength between the steel plates is secured). However, the welding nugget is not too large), which makes it difficult for spatter to occur. Further, in this state, the energization between the electrodes is stopped, and the start of the main energization is delayed until a predetermined interval, which is the stop period of the energization, elapses. Will be cooled to. That is, the electric resistance value in the region where the welding nugget is formed becomes low. Therefore, even if the main energization is started after that, it is possible to suppress the local expansion of the welding nugget due to the high electric resistance value, and it is possible to suppress the occurrence of spatter. That is, it is possible to raise the spatter generation limit at the welding current value in the main energization (the spatter generation limit can be raised as compared with the conventional technique), and the welding nugget can be efficiently molded while suppressing the spatter generation. Will be possible.
本発明では、初期通電において、以下の式（１）
１．２≦合金層の外形寸法／溶接ナゲットの外形寸法≦１．５ …（１）
となっている状態で、電極間の通電を停止することにより、初期通電と本通電との間に通電の停止期間であるインターバルを設けるようにしている。これにより、前記インターバルの間に溶接ナゲットが冷却されることになり、この溶接ナゲットが成形されている領域での電気抵抗値を低くすることができる。このため、その後に本通電を開始しても局部的な溶接ナゲットの拡大は抑制されて、スパッタの発生を抑制することができる。従って、本通電での溶接電流値におけるスパッタ発生限界を高くすることができ、スパッタの発生を抑制しながらも効率良く溶接ナゲットを成形することが可能になる。
In the present invention, in the initial energization, the following equation (1)
1.2 ≤ Alloy layer external dimensions / Welded nugget external dimensions ≤ 1.5 ... (1)
By stopping the energization between the electrodes in this state, an interval, which is an energization stop period, is provided between the initial energization and the main energization. As a result, the welding nugget is cooled during the interval, and the electric resistance value in the region where the welding nugget is formed can be lowered. Therefore, even if the main energization is started after that, the local expansion of the welding nugget can be suppressed, and the generation of spatter can be suppressed. Therefore, it is possible to raise the spatter generation limit at the welding current value in the main energization, and it is possible to efficiently mold the welding nugget while suppressing the spatter generation.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、亜鉛を主成分とするめっき層（より具体的には、溶融亜鉛めっき層）を有する３枚の鋼板を重ね合わせて抵抗スポット溶接（以下、単に溶接という場合もある）する場合を例に挙げて説明する。一例として、自動車の車体の製造において３枚の鋼板同士を抵抗スポット溶接する場合が挙げられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, three steel plates having a zinc-based plating layer (more specifically, a hot-dip galvanizing layer) are superposed and resistance spot welded (hereinafter, may be simply welded). Will be described as an example. As an example, there is a case where three steel plates are spot-welded to each other in the manufacture of an automobile body.
−抵抗スポット溶接装置の構成−
抵抗スポット溶接方法について説明する前に、この抵抗スポット溶接方法を実施するための抵抗スポット溶接装置の概略について説明する。
-Structure of resistance spot welding equipment-
Before explaining the resistance spot welding method, the outline of the resistance spot welding apparatus for carrying out this resistance spot welding method will be described.
図１は本実施形態に係る抵抗スポット溶接装置の溶接ガンＧを示す概略構成図である。また、図２は、溶接ガンＧの制御に用いる制御装置１０の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a welding gun G of the resistance spot welding apparatus according to the present embodiment. Further, FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a
溶接ガンＧは、ロボットアームＲＡに保持されたガン本体１と、上部電極２と、ガン本体１の下部１ａに立設された下部電極３と、上部電極２を保持して昇降させる電動式の上部電極昇降装置（以下、単に電極昇降装置という）４と、電極位置検出装置５と、上部電極２と下部電極３との間に流す溶接電流値（以下、単に電流値という場合もある）を調整する電流調整装置６とを主要構成要素として構成されている。
The welding gun G is an electric type that holds and raises and lowers the
なお、図１において、溶接される３枚の鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は、例えば最も上側に位置する鋼板Ｗ１が溶融亜鉛めっき層を有するホットスタンプ材（超高張力鋼板）であり、下側に位置する２枚の鋼板Ｗ２，Ｗ３が合金化溶融亜鉛めっき層を有する所謂ＧＡ材である。また、本実施形態では、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の板厚寸法は共に同一である（例えば１．２ｍｍ）。なお、本発明にあっては、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３それぞれの種類は前述したものには限定されず、適宜選択が可能である。また、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の板厚寸法は必ずしも同一である必要はない。例えば、特定の１枚の鋼板Ｗ１の板厚寸法に対する他の鋼板Ｗ２，Ｗ３の板厚寸法の比がそれぞれ０．７〜１．５の範囲となっている鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が適用可能である。 In FIG. 1, the three steel plates W1, W2, and W3 to be welded are, for example, a hot stamping material (ultra-high tension steel plate) in which the steel plate W1 located on the uppermost side has a hot-dip galvanized layer, and is on the lower side. The two steel sheets W2 and W3 located are so-called GA materials having an alloyed hot-dip galvanized layer. Further, in the present embodiment, the plate thickness dimensions of the steel plates W1, W2, and W3 are the same (for example, 1.2 mm). In the present invention, the types of the steel sheets W1, W2, and W3 are not limited to those described above, and can be appropriately selected. Further, the thickness dimensions of the steel plates W1, W2, and W3 do not necessarily have to be the same. For example, steel plates W1, W2, and W3 in which the ratio of the thickness dimensions of the other steel plates W2 and W3 to the thickness dimension of one specific steel plate W1 are in the range of 0.7 to 1.5, respectively, can be applied. Is.
また、各亜鉛めっき層は、溶融めっきによって成形されたものに限らず、電気めっきによって成形されたものであってもよい。つまり、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３としては、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気合金亜鉛めっき鋼板の何れであっても本発明に係る抵抗スポット溶接方法を適用することが可能である。なお、本発明にあっては、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の種類や枚数はこれに限定されるものではない。また、前記めっき層を構成する材料（本実施形態にあっては亜鉛）は、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の基材を構成している鉄（Ｆｅ）よりも融点の低い材料が採用される。 Further, each zinc plating layer is not limited to the one formed by hot-dip plating, and may be formed by electroplating. That is, as the steel sheets W1, W2, and W3, the resistance spot welding method according to the present invention is applied to any of hot-dip galvanized steel sheets, alloyed hot-dip galvanized steel sheets, electrogalvanized steel sheets, and electroalloy galvanized steel sheets. It is possible to do. In the present invention, the type and number of each steel plate W1, W2, W3 are not limited to this. Further, as the material (zinc in the present embodiment) constituting the plating layer, a material having a melting point lower than that of iron (Fe) constituting the base material of each of the steel plates W1, W2, W3 is adopted. ..
ガン本体１は、図１に示すように、概略コ字状の部材とされ、その下部１ａの上面に下部電極３が着脱自在に立設されている。また、ガン本体１の上部１ｂの先端には、電極昇降装置４が装着されている。
As shown in FIG. 1, the
電極昇降装置４は、ガン本体１の上部１ｂの先端に装着されているサーボモータ４１と、このサーボモータ４１の駆動軸（図示省略）と結合している昇降部材４２とを備えており、この昇降部材４２の下端部４２ａに上部電極２が着脱自在に装着されている。
The
電極位置検出装置５は、例えばエンコーダによって構成され、前記サーボモータ４１の上端部４１ａに装着されている。そして、その検出値は制御装置１０へ送信される。
The electrode
電流調整装置６は、制御装置１０から送信される電流指令値に応じて上部電極２と下部電極３との間に流す電流値を調整するものである。この電流調整装置６としては、例えば可変抵抗器を備えたものやコンバータを備えたもの等の周知の装置が適用される。
The
制御装置１０は、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の板厚等を入力する入力装置７（図２を参照）からの情報を取得する入力部１１と、電極位置検出装置５の検出値により電極位置を算出する電極位置算出部１２と、上部電極２と下部電極３との間に通電を行う際の電流値を算出する電流値算出部１３と、溶接に必要な加圧力（上部電極２と下部電極３とによる鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３への加圧力）を設定する加圧力設定部１４と、前記電流値算出部１３で算出された電流値の情報および加圧力設定部１４で設定された加圧力の情報を出力する出力部１５とを主要部として備えている。
The
この制御装置１０は、ＣＰＵを中心としてＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を備えて成るものに、前記機能に対応したプログラムをＲＯＭに格納することにより実現される。また、ＲＡＭには電極位置検出装置５からの検出値や板厚等の情報が一時的に格納される。なお、制御装置１０のその他の構成は、従来より溶接ガンＧについて用いられているものと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
The
−抵抗スポット溶接方法−
次に、本実施形態の特徴である抵抗スポット溶接方法について説明する。
-Resistance spot welding method-
Next, the resistance spot welding method, which is a feature of this embodiment, will be described.
この抵抗スポット溶接方法では、電極昇降装置４の作動によって上部電極２と下部電極３との間で鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を所定の加圧力（加圧力設定部１４によって設定された加圧力）で挟持することにより、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３同士が隙間無く密着（各電極２，３の先端径以内の範囲で密着）された状態で、電流値算出部１３で算出された電流値による通電を行う。
In this resistance spot welding method, the steel plates W1, W2, and W3 are pressed between the
図３は、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が上部電極２および下部電極３によって挟持された状態を示す断面図である。この状態で、上部電極２と下部電極３との間の通電として、初期通電（プレ通電とも呼ばれる）と本通電とが行われる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the steel plates W1, W2, and W3 are sandwiched by the
初期通電は、例えば鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の表面に酸化膜（電気抵抗が高い膜）が存在する場合に、この酸化膜を除去または小さくして本通電での鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の溶融を容易にすること等を目的として実施される。また、この初期通電は、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３同士の当接部分に、後述する合金層の成形を開始させると共に、溶接ナゲットの成形を開始させるために実施される。 In the initial energization, for example, when an oxide film (a film having high electrical resistance) exists on the surface of the steel sheets W1, W2, W3, the oxide film is removed or reduced to melt the steel sheets W1, W2, W3 in the main energization. It is carried out for the purpose of facilitating. Further, this initial energization is carried out in order to start the molding of the alloy layer described later and also to start the molding of the welding nugget at the contact portion between the steel plates W1, W2 and W3.
また、本通電は、鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を溶融させて接合させるための通電であって、前記合金層および溶接ナゲットを成長させるために実施される。また、この本通電における溶接電流値は、前記初期通電での溶接電流値よりも高く設定される。これら初期通電および本通電それぞれの形態（電流値および移行タイミング）については後述する。 Further, the main energization is an energization for melting and joining the steel plates W1, W2 and W3, and is carried out for growing the alloy layer and the weld nugget. Further, the welding current value in this main energization is set higher than the welding current value in the initial energization. Each form (current value and transition timing) of these initial energization and main energization will be described later.
図４は、これら初期通電と本通電とが行われたことで、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が互いに接合された状態を示す断面図である。この図４に示すように、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の接合部分（溶接部分）にあっては、溶接ナゲットＮと、該溶接ナゲットＮの外周側に成形された（溶接ナゲットＮの外周囲を囲むように成形された）合金層Ａとが存在している。溶接ナゲットＮは、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の基材を構成している鉄（Ｆｅ）が溶融した後に冷却されることで成形される。合金層Ａは、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の表面のめっき層を構成している亜鉛と各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の基材を構成している鉄とが高温反応することによって成形される（これら溶接ナゲットＮおよび合金層Ａの成形過程およびその成長については後述する）。なお、図４における寸法Ｔ１は合金層の外形寸法であり、寸法Ｔ２は溶接ナゲットの外形寸法である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the steel plates W1, W2, and W3 are joined to each other by performing the initial energization and the main energization. As shown in FIG. 4, in the joint portion (welded portion) of each of the steel plates W1, W2, W3, the weld nugget N and the outer periphery of the weld nugget N are formed (outer circumference of the weld nugget N). There is an alloy layer A (formed so as to surround the). The weld nugget N is formed by melting the iron (Fe) constituting the base material of each of the steel plates W1, W2, and W3 and then cooling the weld nugget N. The alloy layer A is formed by a high-temperature reaction between zinc constituting the plating layer on the surface of each of the steel sheets W1, W2 and W3 and iron constituting the base material of each of the steel sheets W1, W2 and W3. (The molding process of these weld nuggets N and the alloy layer A and their growth will be described later). The dimension T1 in FIG. 4 is the external dimension of the alloy layer, and the dimension T2 is the external dimension of the weld nugget.
以下、初期通電と本通電とが順に行われることに伴う合金層Ａおよび溶接ナゲットＮの成形過程の概略について説明する。図５は、溶接電流値（初期通電での電流値および本通電での電流値）の推移（図５における上側の図）、および、それに伴う溶接ナゲットＮの成形領域での電気抵抗値および温度の変化の一例（図５における下側の図）を示す図である。下側の図では、本実施形態における電気抵抗値を太い実線で示し、温度を細い実線で示している。また、従来技術との比較を容易にするために、上側の図では、従来技術における溶接電流値の推移を破線で示し、下側の図では、従来技術における電気抵抗値を太い破線で示し、温度を細い破線で示している。 Hereinafter, the outline of the molding process of the alloy layer A and the weld nugget N that accompanies the initial energization and the main energization in order will be described. FIG. 5 shows the transition of the welding current value (current value at the initial energization and the current value at the main energization) (upper figure in FIG. 5), and the electric resistance value and temperature in the molding region of the welding nugget N accompanying it. It is a figure which shows an example (lower figure in FIG. 5) of the change of. In the lower figure, the electric resistance value in this embodiment is shown by a thick solid line, and the temperature is shown by a thin solid line. Further, in order to facilitate comparison with the prior art, the upper figure shows the transition of the welding current value in the prior art with a broken line, and the lower figure shows the electric resistance value in the prior art with a thick dashed line. The temperature is indicated by a thin dashed line.
先ず、初期通電が開始され（図５におけるタイミングｔ１０）、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が加熱されて、上部電極２と下部電極３との間の領域において各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３同士の境界部分の温度が上昇していく。この初期通電にあっては溶接電流値が予め設定された勾配によって次第に上昇（漸増）される（図５におけるタイミングｔ１０〜ｔ１１）。この際、実際には、材料抵抗差が大きくなっている鋼板Ｗ１，Ｗ２同士の間の界面において抵抗が大きくなることに伴って発熱量が大きくなっている。
First, the initial energization is started (timing t10 in FIG. 5), the steel plates W1, W2, and W3 are heated, and the boundary between the steel plates W1, W2, and W3 is formed in the region between the
この初期通電の具体的な一例としては、１〜５０ｃｙｃ（サイクル）、好ましくは２〜４０ｃｙｃの時間で、１．５〜１０ｋＡ、好ましくは２〜８ｋＡの範囲の所定の電流値から通電が開始され、この初期通電の開始時の電流値に対して１．０５〜２．５倍程度の電流値まで次第に上昇されるものとなっている。これらの値はこれに限定されるものではなく、初期通電の通電期間において要求される合金層Ａおよび溶接ナゲットＮそれぞれの大きさや成長速度が達成できるように実験やシミュレーションによって適宜設定される。 As a specific example of this initial energization, energization is started from a predetermined current value in the range of 1.5 to 10 kA, preferably 2 to 8 kA in a time of 1 to 50 cyc (cycle), preferably 2 to 40 cycl. The current value is gradually increased to about 1.05 to 2.5 times the current value at the start of this initial energization. These values are not limited to this, and are appropriately set by experiments and simulations so that the sizes and growth rates of the alloy layer A and the welding nugget N required in the energization period of the initial energization can be achieved.
そして、この初期通電による各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３同士の境界部分の温度上昇に伴い、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の表面のめっき層を構成している亜鉛と各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の基材を構成している鉄とが高温反応することで合金が生成される。具体的には表面層（めっき層）の主成分である亜鉛を各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の基材（鉄）に拡散させ、両成分から決定される固相線温度を上昇させることにより行われる。 Then, as the temperature of the boundary portion between the steel plates W1, W2, and W3 rises due to this initial energization, the zinc forming the plating layer on the surface of each steel plate W1, W2, W3 and the steel plates W1, W2, W3 An alloy is produced by the high temperature reaction with the iron constituting the base material. Specifically, zinc, which is the main component of the surface layer (plating layer), is diffused into the base material (iron) of each steel sheet W1, W2, W3, and the solidus temperature determined from both components is raised. It is said.
この初期通電が継続されることで、この合金によって成形される合金層Ａが成長していき、該合金層Ａの外形寸法が大きくなっていく。 By continuing this initial energization, the alloy layer A formed by this alloy grows, and the external dimensions of the alloy layer A increase.
更に初期通電が継続されると、合金層Ａの中央部において鉄が溶融することによる溶接ナゲットＮの生成が開始される。つまり、溶融金属の中心部分には鉄による溶接ナゲットＮ（溶融状態の鉄）が、該溶接ナゲットＮの外周側には合金層Ａがそれぞれ生成され、これら溶接ナゲットＮおよび合金層Ａが拡大していくことになる。なお、この溶接ナゲットＮ（溶融状態の鉄）の領域では温度が約１４００℃程度になっている。 When the initial energization is further continued, the formation of the weld nugget N is started by melting the iron in the central portion of the alloy layer A. That is, a weld nugget N (iron in a molten state) made of iron is generated in the central portion of the molten metal, and an alloy layer A is generated on the outer peripheral side of the weld nugget N, and these weld nuggets N and the alloy layer A are expanded. I will go. In the region of the weld nugget N (iron in a molten state), the temperature is about 1400 ° C.
そして、図５におけるタイミングｔ１１において初期通電が終了し、この時点から電極間の通電を停止する。この電極間の通電を停止する目的は、前記成形された溶接ナゲットＮの冷却期間を設け、これによって、この溶接ナゲットＮが成形されている領域での電気抵抗値を低くすることである。図５の下側の図からも解るように、初期通電が終了し電極間の通電を停止した時点から温度が低下し始め、それに伴って電気抵抗も低下している。 Then, the initial energization ends at the timing t11 in FIG. 5, and the energization between the electrodes is stopped from this point. The purpose of stopping the energization between the electrodes is to provide a cooling period for the molded weld nugget N, thereby lowering the electrical resistance value in the region where the weld nugget N is molded. As can be seen from the lower part of FIG. 5, the temperature starts to decrease from the time when the initial energization is completed and the energization between the electrodes is stopped, and the electric resistance also decreases accordingly.
この初期通電を終了させるタイミング（図５におけるタイミングｔ１１）としては、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の延在方向に平行な方向での溶接ナゲットＮの外形寸法および合金層Ａの外形寸法の関係が、以下の式（１）
１．２≦合金層の外形寸法／溶接ナゲットの外形寸法≦１．５ …（１）
となっている状態で、初期通電を終了させるように設定されている。
The timing for ending the initial energization (timing t11 in FIG. 5) is the relationship between the external dimensions of the weld nugget N and the external dimensions of the alloy layer A in the direction parallel to the extending direction of each of the steel plates W1, W2, and W3. , The following equation (1)
1.2 ≤ Alloy layer external dimensions / Welded nugget external dimensions ≤ 1.5 ... (1)
It is set to end the initial energization in the state of.
具体的には、前述したように溶接ナゲットＮの成形が開始されると、合金層Ａの成長と共に溶接ナゲットＮも成長していく。溶接ナゲットＮの成形が開始された初期時にあっては、溶接ナゲットＮの外形寸法に対して合金層Ａの外形寸法が大幅に大きくなっている。そして、溶接ナゲットＮの成形が開始された後、所定期間を経過すると、合金層Ａの外形寸法の拡大速度に対して、溶接ナゲットＮの外形寸法の拡大速度が大きくなっていき、溶接ナゲットＮの外形寸法に対する合金層Ａの外形寸法の比率が１．５以下の値となる。本実施形態では、この溶接ナゲットＮの外形寸法に対する合金層Ａの外形寸法の比率が１．２以上で且つ１．５以下の範囲にある状態で初期通電を終了させるようにしている。例えば前記比率が１．３となったタイミングで初期通電を終了させるようにしている。この初期通電を終了させるタイミングは前記比率が１．３となったタイミングに限定されるものではなく、前述したように１．２以上で且つ１．５以下の範囲における任意の値に設定可能である。 Specifically, when the molding of the weld nugget N is started as described above, the weld nugget N also grows as the alloy layer A grows. At the initial stage when the molding of the welding nugget N was started, the external dimensions of the alloy layer A were significantly larger than the external dimensions of the welding nugget N. Then, when a predetermined period of time elapses after the molding of the welding nugget N is started, the expansion speed of the external dimensions of the welding nugget N becomes larger than the expansion speed of the external dimensions of the alloy layer A, and the welding nugget N becomes larger. The ratio of the external dimensions of the alloy layer A to the external dimensions of is 1.5 or less. In the present embodiment, the initial energization is terminated when the ratio of the external dimensions of the alloy layer A to the external dimensions of the weld nugget N is 1.2 or more and 1.5 or less. For example, the initial energization is terminated when the ratio reaches 1.3. The timing to end this initial energization is not limited to the timing when the ratio becomes 1.3, and as described above, it can be set to an arbitrary value in the range of 1.2 or more and 1.5 or less. is there.
初期通電を終了させるタイミングにおける溶接ナゲットＮの外形寸法に対する合金層Ａの外形寸法の比率を式（１）のように規定した理由について説明すると、この比率が１．２未満であった場合には、本通電の開始に伴って溶接ナゲットＮが更に拡大することに起因してスパッタが発生してしまう可能性があるためであり、この値は実験やシミュレーションによって求められた値である。また、この比率が１．５を超えている場合には、本通電によって十分な大きさの溶接ナゲットＮを成形することが困難になり、鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３同士の接合強度を十分に確保することができないためであり、この値も実験やシミュレーションによって求められた値である。 Explaining the reason why the ratio of the external dimension of the alloy layer A to the external dimension of the welding nugget N at the timing of ending the initial energization is specified as in the equation (1), when this ratio is less than 1.2, This is because there is a possibility that spatter may occur due to the further expansion of the welding nugget N with the start of the main energization, and this value is a value obtained by experiments and simulations. Further, when this ratio exceeds 1.5, it becomes difficult to form a welding nugget N having a sufficient size by the main energization, and sufficient bonding strength between the steel plates W1, W2, and W3 is secured. This is because it cannot be done, and this value is also a value obtained by experiments and simulations.
また、この初期通電の終了時点において要求される溶接ナゲットＮの外形寸法は、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の材質、板厚、要求される接合強度等に応じて予め実験的に設定されている。例えば、最終的に得ようとする溶接ナゲットＮの外形寸法（本通電終了時の外形寸法）に対して約１／２程度の外形寸法に達するまで初期通電は継続されることになる。この値はこれに限定されるものではなく、適宜設定される。 Further, the external dimensions of the welding nugget N required at the end of the initial energization are experimentally set in advance according to the material, thickness, required joint strength, etc. of each of the steel plates W1, W2, W3. .. For example, the initial energization is continued until the outer dimension of the weld nugget N to be finally obtained (the outer dimension at the end of the main energization) reaches about 1/2. This value is not limited to this, and is set as appropriate.
このようにして前記比率が１．２以上で且つ１．５以下の範囲となっている状態で初期通電を終了させ、この時点から電極間の通電を停止する。つまり、初期通電と本通電との間に通電の停止期間であるインターバルを設ける。このインターバル（通電の停止期間；図５におけるタイミングｔ１１〜ｔ１２）は、例えば５〜２０ｃｙｃ、好ましくは８〜１５ｃｙｃの時間に設定される。これら値はこれに限定されるものではない。 In this way, the initial energization is terminated in a state where the ratio is 1.2 or more and 1.5 or less, and the energization between the electrodes is stopped from this point. That is, an interval, which is a stop period of energization, is provided between the initial energization and the main energization. This interval (stopping period of energization; timings t11 to t12 in FIG. 5) is set to a time of, for example, 5 to 20 cycls, preferably 8 to 15 cycls. These values are not limited to this.
そして、所定のインターバルが経過した後、本通電が開始される（タイミングｔ１２）。この本通電での電流値は、初期通電の通電期間における最大電流値よりも高い電流値に設定されている。つまり、前述の如く所定の勾配で上昇されていく初期通電の電流値の最終電流値に対し、更に電流値が上昇されることで本通電に移行されることになる。この本通電での電流値として具体的には、初期通電の最終電流値に対して０．１〜８．０ｋＡの範囲、好ましくは１．０〜５．０ｋＡの範囲から設定される所定値だけ高い値に設定される。この最終電流値の具体的な一例としては、表面抵抗の高い材料の場合は、小さい値を用いるのが好適である。この値はこれに限定されるものではなく、所定期間内に所定の大きさの合金層Ａおよび溶接ナゲットＮが成形されるように実験やシミュレーションによって適宜設定される。 Then, after the predetermined interval has elapsed, the main energization is started (timing t12). The current value in this main energization is set to a higher current value than the maximum current value in the energization period of the initial energization. That is, as described above, the current value is further increased with respect to the final current value of the initial energization current value that is increased with a predetermined gradient, so that the current energization is started. Specifically, as the current value in this main energization, only a predetermined value set from the range of 0.1 to 8.0 kA, preferably 1.0 to 5.0 kA with respect to the final current value of the initial energization. Set to a high value. As a specific example of this final current value, in the case of a material having a high surface resistance, it is preferable to use a small value. This value is not limited to this, and is appropriately set by experiments and simulations so that the alloy layer A and the welding nugget N having a predetermined size are formed within a predetermined period.
この本通電が開始されることにより、更に溶接ナゲットＮおよび合金層Ａが拡大していく。また、この本通電に先立って前述したインターバルが設けられて、温度の低下および電気抵抗の低下がなされていることにより、当該本通電の実施期間中においても温度や電気抵抗の過上昇は抑えられることになる。 When this main energization is started, the welding nugget N and the alloy layer A are further expanded. Further, the above-mentioned interval is provided prior to the main energization to reduce the temperature and the electric resistance, so that the excessive rise in the temperature and the electric resistance can be suppressed even during the implementation period of the main energization. It will be.
そして、この本通電が所定期間継続（図５におけるタイミングｔ１２〜ｔ１３）されることで、所定の外形寸法を有する溶接ナゲットＮおよび合金層Ａが成形されることになる。例えば、各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３全体の板厚寸法をｔとした場合に、溶接ナゲットＮの外形寸法が３√ｔ以上に達するまで本通電が継続されることになる。その後、本通電が終了され、溶接ナゲットＮおよび合金層Ａが凝固し、所定の溶接部分が成形されることになる。 Then, when this main energization is continued for a predetermined period (timings t12 to t13 in FIG. 5), the weld nugget N and the alloy layer A having the predetermined external dimensions are formed. For example, when the thickness of each of the steel plates W1, W2, and W3 is t, the main energization is continued until the external dimension of the weld nugget N reaches 3√t or more. After that, the main energization is completed, the weld nugget N and the alloy layer A are solidified, and a predetermined welded portion is formed.
前記インターバルが経過した後に実施される本通電では、前述したように初期通電の通電期間における最大電流値よりも僅かに高い電流値であって、一定の溶接電流が通電され、これによって、前述したように、溶接ナゲットＮおよび合金層Ａが更に拡大していく。この際の本通電での溶接電流値の値は、前記式（１）が成立し続けるように、つまり、溶接ナゲットＮの外形寸法に対する合金層Ａの外形寸法の比率が１．２を下回ることがないように、予め実験またはシミュレーションによって設定されている。 In the main energization carried out after the interval has elapsed, as described above, a constant welding current having a current value slightly higher than the maximum current value in the energization period of the initial energization is energized, thereby as described above. As described above, the welding nugget N and the alloy layer A are further expanded. At this time, the value of the welding current value in the main energization is such that the above equation (1) continues to hold, that is, the ratio of the external dimension of the alloy layer A to the external dimension of the welding nugget N is less than 1.2. It is set in advance by experiment or simulation so that there is no such thing.
従来技術にあっては、他の鋼板に対して電気抵抗値が異なる少なくとも１枚の鋼板を含む３枚以上の鋼板を互いに重ね合わせて抵抗スポット溶接を行う場合、初期通電を開始した際、材料抵抗差が大きくなっている鋼板同士の間の界面にあっては、他の鋼板同士の間の界面よりも抵抗が大きくなることに伴って発熱量が大きくなる。その結果、この界面の周辺では他の界面の周辺よりも早期に溶接ナゲットの成形が開始されることになる。そして、材料抵抗は温度が高いほど大きくなるため、この早期に溶接ナゲットが成形される部分（発熱量が大きくなっている部分）では、その後の本通電の開始に伴って溶接ナゲットが更に拡大し、スパッタが発生してしまう可能性があった。このため、スパッタの発生を抑制するためには、本通電における溶接電流値を低く抑える必要があった。つまり、本通電での溶接電流値におけるスパッタ発生限界が低くなってしまい、効率良く溶接ナゲットを成形することが困難であった。 In the prior art, when three or more steel plates including at least one steel plate having a different electric resistance value from other steel plates are superposed on each other and resistance spot welding is performed, the material is used when the initial energization is started. At the interface between steel sheets having a large resistance difference, the amount of heat generated increases as the resistance increases as compared with the interface between other steel sheets. As a result, the welding nugget is started to be formed around this interface earlier than around other interfaces. Since the material resistance increases as the temperature rises, the welding nugget expands further in the part where the welding nugget is formed at this early stage (the part where the calorific value increases) with the subsequent start of main energization. , Spatter may occur. Therefore, in order to suppress the occurrence of spatter, it is necessary to keep the welding current value in the main energization low. That is, the spatter generation limit at the welding current value in the main energization becomes low, and it is difficult to efficiently form the welding nugget.
これに対し、本実施形態にあっては、前述したように、前記式（１）が成立した状態にあっては、合金層Ａの外形寸法Ｔ１と溶接ナゲットＮの外形寸法Ｔ２との比が適正に維持される（鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３同士の接合強度を十分に確保しながらも、溶接ナゲットＮが大きくなり過ぎる状態にはない）ことによってスパッタは発生し難くなっている。また、この状態で電極間の通電を停止し、この通電の停止期間である所定のインターバルが経過するまで本通電の開始を遅延させているため、前記成形された溶接ナゲットＮが、このインターバルの間に冷却されることになる。つまり、この溶接ナゲットＮが成形されている領域での電気抵抗値が低くなる。このため、その後に本通電を開始しても、電気抵抗値が高いことに起因して局部的に溶接ナゲットＮが拡大してしまうといったことは抑制されて、スパッタの発生を抑制することができる。つまり、本通電での溶接電流値におけるスパッタ発生限界を高くすることができ（従来技術に比べてスパッタ発生限界を高くすることができ）、スパッタの発生を抑制しながらも効率良く溶接ナゲットＮを成形することが可能になる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, in the state where the above formula (1) is established, the ratio of the external dimension T1 of the alloy layer A to the external dimension T2 of the weld nugget N is Spatter is less likely to occur because it is properly maintained (while ensuring sufficient joint strength between the steel plates W1, W2, W3, the welding nugget N is not in a state of becoming too large). Further, in this state, the energization between the electrodes is stopped, and the start of the main energization is delayed until a predetermined interval, which is the stop period of the energization, elapses. It will be cooled in the meantime. That is, the electric resistance value in the region where the welding nugget N is formed becomes low. Therefore, even if the main energization is started after that, it is possible to suppress the local expansion of the welding nugget N due to the high electric resistance value, and it is possible to suppress the occurrence of spatter. .. That is, it is possible to raise the spatter generation limit at the welding current value in the main energization (the spatter generation limit can be raised as compared with the conventional technique), and the welding nugget N can be efficiently produced while suppressing spatter generation. It becomes possible to mold.
−実験例−
次に、前述した効果を確認するために行った実験例について説明する。この実験例では、前記インターバルを設けない場合とインターバルを設けた場合とのそれぞれについて合金層Ａおよび溶接ナゲットＮの形状を比較するものとした。
-Experimental example-
Next, an example of an experiment conducted to confirm the above-mentioned effect will be described. In this experimental example, the shapes of the alloy layer A and the weld nugget N are compared between the case where the interval is not provided and the case where the interval is provided.
図６は、比較例として初期通電と本通電との間にインターバルを設けない場合における、溶接電流値の推移（図６（ａ））、合金層Ａおよび溶接ナゲットＮの形状の一例を示す各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の断面図（図６（ｂ））である。また、図７は、初期通電と本通電との間にインターバルを設けた場合であって、そのインターバルを比較的短くした場合における、溶接電流値の推移（図７（ａ））、合金層Ａおよび溶接ナゲットＮの形状の一例を示す各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の断面図（図７（ｂ））である。また、図８は、初期通電と本通電との間にインターバルを設けた場合であって、そのインターバルを比較的長くした場合における、溶接電流値の推移（図８（ａ））、合金層Ａおよび溶接ナゲットＮの形状の一例を示す各鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の断面図（図８（ｂ））である。また、これら比較例および各実施形態にあっては、初期通電の期間を互いに同一（例えば２０ｃｙｃ）とし、本通電の期間も互いに同一（例えば３０ｃｙｃ）とした。 As a comparative example, FIG. 6 shows a transition of the welding current value (FIG. 6A), an example of the shapes of the alloy layer A and the welding nugget N when no interval is provided between the initial energization and the main energization. It is sectional drawing (FIG. 6 (b)) of the steel plate W1, W2, W3. Further, FIG. 7 shows a transition of the welding current value (FIG. 7A) and the alloy layer A when an interval is provided between the initial energization and the main energization and the interval is relatively short. FIG. 7B is a cross-sectional view (FIG. 7 (b)) of each steel plate W1, W2, W3 showing an example of the shape of the weld nugget N. Further, FIG. 8 shows a transition of the welding current value (FIG. 8A) and the alloy layer A when an interval is provided between the initial energization and the main energization and the interval is relatively long. It is sectional drawing (FIG. 8B) of each steel plate W1, W2, W3 which shows an example of the shape of the welding nugget N. Further, in these comparative examples and each embodiment, the initial energization period was set to be the same as each other (for example, 20 cycls), and the main energization period was also set to be the same as each other (for example, 30 cycls).
また、溶接電流値として具体的には、図６の比較例にあっては、初期通電の開始電流値を２．０ｋＡ、最終電流値を５．０ｋＡとし、本通電の電流値を５．５ｋＡとした。図７の実施形態にあっては、初期通電の開始電流値を２．０ｋＡ、最終電流値を５．０ｋＡとし、本通電の電流値を６．０ｋＡとした。また、インターバルを９ｃｙｃとした。図８の実施形態にあっては、初期通電の開始電流値を２．０ｋＡ、最終電流値を５．０ｋＡとし、本通電の電流値を７．０ｋＡとした。また、インターバルを１０ｃｙｃとした。比較例および各実施形態それぞれにおける本通電の電流値は、スパッタ発生限界に相当する値としてそれぞれ規定されたものである。 Specifically, as the welding current value, in the comparative example of FIG. 6, the start current value of the initial energization is 2.0 kA, the final current value is 5.0 kA, and the current value of the main energization is 5.5 kA. And said. In the embodiment of FIG. 7, the start current value of the initial energization was 2.0 kA, the final current value was 5.0 kA, and the current value of the main energization was 6.0 kA. The interval was set to 9 cyc. In the embodiment of FIG. 8, the start current value of the initial energization was 2.0 kA, the final current value was 5.0 kA, and the current value of the main energization was 7.0 kA. The interval was set to 10 cyc. The current value of the main energization in the comparative example and each embodiment is defined as a value corresponding to the spatter generation limit.
各図における溶接ナゲットＮの形状を比較すると、図６の比較例のものに比べて図７の実施形態のものの方が大型の溶接ナゲットＮが成形されている。具体的に、図６の比較例にあっては溶接ナゲットＮの外形寸法が約４．０ｍｍであり、図７の実施形態にあっては溶接ナゲットＮの外形寸法が約５．２ｍｍであった。つまり、図６の比較例のものでは、スパッタを発生させないために初期通電の最終電流値に対して本通電での電流値を０．５ｋＡしか高めることができないのに対し、図７の実施形態のものでは、初期通電の最終電流値に対して本通電での電流値を１．０ｋＡ高めることができ、これによって、大型の（外形寸法が大きい）溶接ナゲットＮを成形することができている。 Comparing the shapes of the welding nuggets N in each figure, a larger welding nugget N is formed in the embodiment shown in FIG. 7 than in the comparative example shown in FIG. Specifically, in the comparative example of FIG. 6, the external dimension of the weld nugget N was about 4.0 mm, and in the embodiment of FIG. 7, the external dimension of the weld nugget N was about 5.2 mm. .. That is, in the comparative example of FIG. 6, the current value in the main energization can be increased by only 0.5 kA with respect to the final current value in the initial energization in order not to generate spatter, whereas in the embodiment of FIG. In the case of the above, the current value in the main energization can be increased by 1.0 kA with respect to the final current value in the initial energization, whereby a large-sized (large external dimension) welding nugget N can be formed. ..
また、図７の実施形態のものに比べて図８の実施形態のものの方が大型の溶接ナゲットＮが成形されている。具体的に、図８の実施形態にあっては溶接ナゲットＮの外形寸法が約５．８ｍｍであった。つまり、図８の実施形態のものでは、初期通電の最終電流値に対して本通電での電流値を２．０ｋＡ高めることができ、これによって、より大型の（外形寸法が大きい）溶接ナゲットＮを成形することができている。 Further, a larger welding nugget N is formed in the embodiment shown in FIG. 8 than in the embodiment shown in FIG. 7. Specifically, in the embodiment of FIG. 8, the external dimension of the weld nugget N was about 5.8 mm. That is, in the embodiment of FIG. 8, the current value in the main energization can be increased by 2.0 kA with respect to the final current value in the initial energization, whereby a larger (larger external dimension) welding nugget N can be obtained. Can be molded.
このように、インターバルを設けないものに比べてインターバルを設けた方がスパッタ発生限界の電流値が高くなることで溶接ナゲットＮの大型化を図ることができ、また、インターバルを長く設けるほどスパッタ発生限界の電流値が高くなることで溶接ナゲットＮの更なる大型化を図ることができることが確認できた。これにより、本実施形態の効果を確認することができた。 In this way, the welding nugget N can be made larger by providing the interval as compared with the case without the interval because the current value of the spatter generation limit becomes higher, and the longer the interval, the more spatter occurs. It was confirmed that the welding nugget N can be further increased in size by increasing the limit current value. As a result, the effect of this embodiment could be confirmed.
−他の実施形態−
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。
-Other embodiments-
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and all modifications and applications included in the claims and the range equivalent to the claims can be applied.
例えば、前記実施形態では、自動車の車体の製造に利用される抵抗スポット溶接に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、その他の製品の製造に利用される抵抗スポット溶接に対しても適用が可能である。 For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to resistance spot welding used in the manufacture of an automobile body has been described. The present invention is not limited to this, and can be applied to resistance spot welding used in the manufacture of other products.
また、前記実施形態では、亜鉛を主成分とするめっき層を有する鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３同士を抵抗スポット溶接する場合について説明した。本発明はこれに限らず、Ａｌ−Ｓｉめっき層を有する鋼板同士を抵抗スポット溶接する場合にも適用することが可能である。また、亜鉛酸化膜を表面層として有する鋼板同士を抵抗スポット溶接する場合にも適用することが可能である。 Further, in the above-described embodiment, a case where steel plates W1, W2, and W3 having a plating layer containing zinc as a main component are spot-welded to each other has been described. The present invention is not limited to this, and can be applied to the case of resistance spot welding of steel sheets having an Al—Si plating layer. It can also be applied to resistance spot welding of steel sheets having a zinc oxide film as a surface layer.
また、前記実施形態では、全ての鋼板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が、その表面にめっき層を有するものであった。本発明はこれに限らず、一部の鋼板のみが、その表面にめっき層を有するものであってもよい。 Further, in the above-described embodiment, all the steel plates W1, W2, and W3 have a plating layer on their surfaces. The present invention is not limited to this, and only some steel sheets may have a plating layer on the surface thereof.
本発明は、他の鋼板に対して電気抵抗値が異なる少なくとも１枚の鋼板を含む３枚以上の鋼板を互いに重ね合わせて接合する抵抗スポット溶接方法に適用可能である。 The present invention is applicable to a resistance spot welding method in which three or more steel sheets including at least one steel sheet having a different electric resistance value from other steel sheets are superposed and joined to each other.
２ 上部電極
３ 下部電極
６ 電流調整装置
１０ 制御装置
１３ 電流値算出部
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ 鋼板
Ｎ 溶接ナゲット
Ａ 合金層
2
Claims (1)
前記初期通電により、前記各鋼板の延在方向に平行な方向での溶接ナゲットの外形寸法、および、該溶接ナゲットの外側に成形され且つ前記各鋼板の表面に存在するめっき層の構成材料と鉄とで成る合金層における前記方向での外形寸法の関係が、以下の式（１）
１．２≦合金層の外形寸法／溶接ナゲットの外形寸法≦１．５ …（１）
となっている状態で、前記電極間の通電を停止することにより、前記初期通電と前記本通電との間に通電の停止期間であるインターバルを設けることを特徴とする抵抗スポット溶接方法。 Three or more steel plates including at least one steel plate having a different electric resistance value from other steel plates are superposed on each other, these steel plates are sandwiched between electrodes, and the welding current value is gradually increased between the electrodes. In the resistance spot welding method in which the steel plates are melted and joined by performing the main energization at a current value higher than the maximum current value in the energization period of the initial energization after the initial energization.
By the initial energization, the external dimensions of the weld nugget in the direction parallel to the extending direction of each steel plate, and the constituent material and iron of the plating layer formed on the outside of the weld nugget and existing on the surface of each steel plate. The relationship between the external dimensions of the alloy layer consisting of and in the above direction is expressed by the following equation (1).
1.2 ≤ Alloy layer external dimensions / Welded nugget external dimensions ≤ 1.5 ... (1)
A resistance spot welding method, characterized in that an interval, which is an energization stop period, is provided between the initial energization and the main energization by stopping the energization between the electrodes in the state of.
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