JP2021126702A - スポット溶接継手の製造方法、及びスポット溶接継手 - Google Patents

Abstract

【課題】板厚比が高く、しかも最も薄い金属板が最表面に配された板組の溶接に際して、広い適正電流範囲ΔＩを確保可能な、スポット溶接継手の製造方法を提供する。さらに、板厚比が高く、しかも最も薄い金属板が最表面に配された板組を溶接して得られる、高い十字引張強さを有するスポット溶接継手を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係るスポット溶接継手は、複数枚の金属板を重ね合わせた板組と、板組を接合するナゲットとを備え、板組の板厚比が４．０以上であり、第１の金属板は、板組の一方の最表面に配置され、観察用断面において観察される、ナゲットの外縁が、第１の金属板の内部に達しており、第１の金属板に面する領域において、第１の金属板からナゲットの板厚方向中央に向かって凹んでいる形状を有する。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、スポット溶接継手の製造方法、及びスポット溶接継手に関する。

近年、特に自動車分野等において、車体の組立や部品の取付け等の工程で鋼板同士を溶接する際、主としてスポット溶接が用いられており、種々の手順や条件が提案されている。スポット溶接とは、重ね合わせた母材（複数枚の金属板）を、先端を適正に整形した電極の先端（電極チップ）で挟み、比較的小さい部分に電流及び加圧力を集中して局部的に加熱し、同時に電極で加圧して行う抵抗溶接である（ＪＩＳ Ｚ ３００１−６）。

スポット溶接を行うにあたっては、複数の金属板を組み合わせて構成される板組の、板厚比に応じた溶接条件を検討することが必要となる。板厚比とは、板組の総板厚Ｔを、板組における最も薄い金属板の板厚ｔによって割ることで算出される値である（図１参照）。

板組の板厚比が高く、さらに最も薄い金属板が板組の表面に配されている場合、溶接不良が生じやすくなる。何故なら、板組を接合するナゲット（スポット溶接などの重ね抵抗溶接において，溶接部に生じる溶融凝固した部分）は、水冷された電極から最も離れた箇所、即ち板組の中央部を起点として生成されるからである。溶接時の電流密度が低すぎる場合、板組の中央部から開始する溶融が、最も薄い金属板まで及ばない場合がある。この場合、最も薄い金属板まで及ぶナゲットが形成されず、最も薄い金属板とその他の金属板とが接合されない（図２参照）。

このような溶接不良を避けるための手段として、溶接電流値を高めることが考えられる。しかしながら、溶接電流値が高すぎる場合、散り（スポット溶接などの重ね抵抗溶接において，金属板などの母材が局部的に過熱されて溶融飛散する現象、又はその金属）が発生し、これが接合不良を招く。

複数の金属板のすべてを接合しうるナゲット径を確保可能な溶接電流値（即ち、溶接電流値の下限値）と、散り発生を抑制可能な溶接電流値（即ち、溶接電流値の上限値）との差を、以下、適正電流範囲ΔＩと称する。板組における板厚比が大きいほど、適正電流範囲ΔＩが小さくなる。即ち、板厚比が大きいほど、溶接条件のロバスト性が小さくなる。

一方、機械構造部品の設計の自由度を高めるためには、高い板厚比を許容するスポット溶接が必須となる。例えば、厚い高強度鋼板を骨格部品として使用し、薄い低強度鋼板を外装部材として使用する自動車部品においては、板厚比を高くするほど、低強度鋼板の厚さが低減され、ひいては部品の重量が削減されて、燃費向上などの効果が得られる。

スポット溶接に関する先行技術として、例えば特許文献１は、複数個のワークが積層されて形成された積層体に対してスポット溶接を施す際、ワーク同士の接触面にナゲットを十分に成長させることを課題として、積層体を第１溶接チップ及び第２溶接チップで挟持するとともに、積層体の最外に位置して第１溶接チップが当接した最外ワークに対して加圧部材を当接させ、加圧部材によって最外ワーク側から積層体を加圧する工程と、加圧部材による加圧を維持して第１溶接チップと第２溶接チップとの間に通電を行う工程とを有するスポット溶接方法を開示している。

特許文献２は、板隙等の外乱の影響を抑制し、３枚以上の金属板を安定して溶接することを課題として、３枚以上の金属板の複数の界面に溶融部を形成するための加圧力及び通電する電流値を含む加工条件を、複数の界面それぞれに対して設定する加工条件設定工程と、加工条件設定工程で設定した各加工条件を、一対の電極による加圧力が高い加工条件又は通電する電流値が小さい加工条件から順番に組み合わせて、複数段階の加工条件で構成した複合条件を設定する複合条件設定工程と、複合条件設定工程で設定した複合条件に基づいて３枚以上の金属板を溶接する溶接工程とを含む抵抗スポット溶接方法を開示している。

特許文献３は、複数の鋼板を重ね合わせたスポット溶接において、鋼板間に間隙が最大２ｍｍ程度あり、さらに板厚比（重ね合わせた鋼板の板厚の総和／一番薄い鋼板の板厚）が大きい場合でも、適切な溶接継手を得ることを課題として、徐々に電流を負荷する予備通電工程と、電流値Ｉ１で一定通電を行う第一通電工程と、その後、電流値Ｉ２で通電を行う第２通電工程と、さらにその後、電流値Ｉ３で通電を行う第３通電工程を有し、Ｉ１＞Ｉ２、およびＩ２＜Ｉ３の関係であり、第３通電工程中に、スポット溶接電極による加圧力を減少させるスポット溶接方法を開示している。

特許文献４は、板厚比の大きな板組みにおいても必要サイズのナゲットを散り発生なく形成できる、抵抗スポット溶接方法を提供することを課題とし、重ね合わせた２枚以上の厚金属板の一方に薄金属板を重ね合わせた板組みを一対の電極チップで挟み、第一段および第二段の二段階からなる抵抗スポット溶接するにあたり、一対の電極チップのうちの一方の、薄板に接する電極チップを先端が、好ましくは６０ｍｍ以上の曲率半径Ｒ１を有する曲面である電極チップとし、他方の厚板に接する電極チップを先端が平面又は薄板に接する電極チップの先端の曲率半径Ｒ１より大きな曲率半径を有する曲面である電極チップとし、抵抗スポット溶接を、第二段の溶接が第一段の溶接に比べ高加圧力の溶接とする抵抗スポット溶接方法を開示している。

しかしながら、特許文献１〜４に開示された技術は、溶接条件が複雑であったり、特別な電極チップ及び溶接装置等を必要としたりする点で好ましくない。

特開２０１２−６６２８４号公報 特開２０１４−２００７９７号公報 特開２０１８−３０１７８号公報 特開２００６−５５８９８号公報

本発明は、板厚比が高く、しかも最も薄い金属板が最表面に配された板組の溶接に際して、広い適正電流範囲ΔＩを確保可能な、スポット溶接継手の製造方法を提供する。さらに本発明は、板厚比が高く、しかも最も薄い金属板が最表面に配された板組を溶接して得られる、高い十字引張強さを有するスポット溶接継手を提供する。

本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係るスポット溶接継手は、複数枚の金属板を重ね合わせた板組と、前記板組を接合するナゲットとを備え、前記板組における最も薄い金属板を、第１の金属板と定義したとき、前記第１の金属板は、前記板組の一方の最表面に配置され、前記板組の総板厚を前記第１の金属板の板厚によって割ることで算出される、前記板組の板厚比が４．０以上であり、前記板組の表面に垂直であり、かつ前記ナゲットの平面視での中心軸を通る観察用断面において観察される、前記ナゲットの外縁が、前記第１の金属板の内部に達しており、前記観察用断面において観察される、前記ナゲットの前記外縁が、前記第１の金属板に面する領域において、前記第１の金属板から前記ナゲットの板厚方向中央に向かって凹んでいる形状を有する。
（２）上記（１）に記載のスポット溶接継手では、前記金属板の枚数が３枚以上であり、前記観察用断面において測定される、前記第１の金属板と、これに隣接する金属板との接触面におけるナゲット径が、その他の金属板同士の接触面におけるナゲット径よりも大きくてもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載のスポット溶接継手では、前記金属板の枚数が３枚以上であり、前記板組の他方の最表面に配置される前記金属板を、第２の金属板と定義し、前記第２の金属板に隣接する前記金属板を、第３の金属板と定義し、前記第２の金属板及び前記第３の金属板のうち薄い方の板厚を、ｔ´と定義したとき、前記観察用断面において測定される、前記第２の金属板と前記第３の金属板との接触面におけるナゲット径が、３√ｔ´以上であってもよい。
（４）本発明の別の態様に係るスポット溶接継手の製造方法は、複数枚の金属板を重ね合わせた板組を、対向する第１の電極チップ及び第２の電極チップを用いて挟んでスポット溶接を行う工程を備え、前記板組の総板厚を、前記板組における最も薄い金属板の板厚によって割ることで算出される、前記板組の板厚比を４．０以上とし、最も薄い前記金属板を、前記板組の最表面に配置し、前記第２の電極チップを、最も薄い前記金属板が配置された側に配置し、前記第１の電極チップ、及び前記第２の電極チップを前記板組に押し付けて加圧力を加える際に、最も薄い前記金属板と前記第２の電極チップとの接触面積Ｓ２と、前記第１の電極チップと前記金属板との接触面積Ｓ１の比Ｓ２／Ｓ１を、０．１０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９０とする。
（５）上記（４）に記載のスポット溶接継手の製造方法では、前記第１の電極チップ、及び前記第２の電極チップを前記板組に押し付けて加圧力を加える際に、前記板組を前記第２の電極チップに向けて曲げることにより、Ｓ２／Ｓ１を０．１０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９０としてもよい。
（６）上記（５）に記載のスポット溶接継手の製造方法では、前記金属板の枚数を３枚以上とし、前記板組の板厚比を５．０以上とし、前記第１の電極チップ、及び前記第２の電極チップを前記板組に押し付けて加圧力を加える際に、前記最も薄い金属板と、これに接触する前記金属板との接触面積Ｓ４、及び、前記第１の電極チップと接する前記金属板と、これに接触する金属板との間の接触面積Ｓ３を、Ｓ４＜Ｓ３の関係を満たすようにしてもよい。
（７）上記（５）又は（６）に記載のスポット溶接継手の製造方法では、前記複数枚の前記金属板を重ね合わせた前記板組を、対向する前記第１の電極チップ及び前記第２の電極チップを用いて挟む前に、前記第１の電極チップを前記板組の一方の表面に接触させる工程と、前記第２の電極チップを、前記板組の他方の表面から離した状態で配置する工程と、前記第１の電極チップを前記板組に押し付けて加圧力を加え、これにより前記第２の電極チップと前記板組の前記他方の表面とを接触させる工程とをさらに備えてもよい。
（８）上記（７）に記載のスポット溶接継手の製造方法では、前記第２の電極チップが配された電極を固定電極とし、前記第１の電極チップが配された電極を可動電極としてもよい。
（９）上記（７）又は（８）に記載のスポット溶接継手の製造方法では、板組固定手段を用いて前記板組の溶接点の周囲を固定してもよい。
（１０）上記（９）に記載のスポット溶接継手の製造方法では、前記板組固定手段を、２つの板組固定手段とし、前記溶接点を、２つの前記板組固定手段によって固定された２箇所がなす直線上に配置してもよい。
（１１）上記（９）に記載のスポット溶接継手の製造方法では、前記板組固定手段を、３つ以上の板組固定手段とし、前記板組固定手段を用いて前記板組を固定する箇所が正多角形を構成するように、３つ以上の前記板組固定手段を配置し、前記溶接点を、前記正多角形の内部に配置してもよい。
（１２）上記（９）に記載のスポット溶接継手の製造方法では、前記板組固定手段を用いて前記板組を固定する箇所が円形、又は楕円形を構成するように前記板組固定手段を配置し、前記溶接点を、前記円形又は楕円形の内部に配置してもよい。
（１３）上記（５）〜（１１）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手の製造方法では、前記第１の電極チップ、及び前記第２の電極チップの先端形状を実質的に同一としてもよい。
（１４）上記（７）〜（１３）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手の製造方法では、前記第１の電極チップを前記板組に接触させ、加圧を開始する段階での、前記第２の電極チップの先端と前記板組との間の隙間の大きさであるクリアランスを、０．５〜２．５ｍｍとしてもよい。
（１５）上記（５）〜（１３）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手の製造方法では、前記板組を前記第２の電極チップに向けて曲げる量を、０．５〜２．５ｍｍとしてもよい。

本発明によれば、板厚比が高く、しかも最も薄い金属板が最表面に配された板組の溶接に際して、広い適正電流範囲ΔＩを確保可能な、スポット溶接継手の製造方法を提供することができる。さらに本発明によれば、板厚比が高く、しかも最も薄い金属板が最表面に配された板組を溶接して得られる、高い十字引張強さを有するスポット溶接継手を提供することができる。

板厚比を説明するための、板組の断面模式図である。 接合不良が生じたスポット溶接継手の断面模式図である。 本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法によって得られたスポット溶接継手の一例の断面写真である。 本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法によって得られたスポット溶接継手の一例の断面模式図である。 対向する第１の電極チップ及び第２の電極チップを用いて板組を挟んだ状態の一例を説明する断面模式図である。 第２の電極チップに向けて板組を曲げた状態の一例を説明する断面模式図である。 Ｓ１〜Ｓ４を測定する箇所の一例を図示した、板組の断面模式図である。 Ｓ１〜Ｓ４を測定する箇所の一例を図示した、板組の断面模式図である。 第２の電極チップに向けて板組を曲げるための各工程における、板組の断面模式図である。 板組固定手段の形状の一例を説明する斜視図である。 例３のスポット溶接継手のナゲットの断面模式図である。 例４のスポット溶接継手のナゲットの断面模式図である。 例５のスポット溶接継手のナゲットの断面模式図である。

本発明者らは、板厚比が高く、しかも最も薄い金属板が最表面に配された板組の溶接において、適正電流範囲ΔＩを拡大する手段について検討を重ねた。そして本発明者らは、電極チップと板組との接触面積を、板組の第１面と第２面とで相違させた場合に、ナゲットの形状が非対称となることを知見した。

電極チップと板組との接触面積が狭いほど、電流密度が高くなり、金属板の温度上昇量が大きくなる。そのため、対向する第１の電極チップ及び第２の電極チップを用いて板組を挟んでスポット溶接を行うに際し、第１の電極チップの接触面積を第２の電極チップの接触面積より大きくすると、ナゲットは第２の電極チップに向けて偏って形成されると推定された。

この知見によって得られた、ナゲットを一方の板組表面に偏らせて形成する方法を、本発明者らは、板厚比が大きい板組のスポット溶接に適用した。最も薄い金属板と電極チップとの接触面積を減少させ、ナゲットを最も薄い金属板の方に偏らせて形成することで、低い電流値であっても最も薄い金属板を他の金属板と接合することが可能となった。

さらに本発明者らは、一方の電極チップと板組との間にクリアランスを設けた状態（即ち、一方の電極チップが板組と離隔され、他方の電極チップが板組と接触した状態）で、板組への加圧をすることで、電極チップの接触面積を好ましく制御できることを知見した。これは、クリアランスを設けた状態で加圧をすると板組が曲がり、これにより電極チップの接触面積が変化するからであると推定される。

通常のスポット溶接では、一対の電極チップを上下に配置し、板組を下側の電極チップ上に載置し、次いで上側の電極チップを下方に動かして、板組に加圧する。従って通常のスポット溶接では、加圧の時点でクリアランスが存在せず、板組が曲げられることはない。また、板組を曲げた状態でスポット溶接をした場合、継手に歪みが生じたり、ＬＭＥ（液体金属脆化）が生じたりすることが懸念されてきた。一方、板組を曲げた状態でスポット溶接をすることの利点は何ら認識されていなかった。以上の理由により、電極チップと板組との間のクリアランスは、解消されるべき外乱要素であると当業者の間では考えられてきた。しかしながら、本発明者らの知見によれば、板組を曲げることにより、適正電流範囲ΔＩを拡大することができる。ただし、板組を過剰に曲げると散りが発生しやすくなり、適正電流範囲ΔＩが狭まることも判明した。

上述の知見によって得られた、本発明の一態様に係るスポット溶接継手の製造方法は、複数枚の金属板を重ね合わせた板組を、対向する第１の電極チップ及び第２の電極チップを用いて挟んでスポット溶接を行う工程を備え、板組の総板厚を、板組における最も薄い金属板の板厚によって割ることで算出される、板組の板厚比を４．０以上とし、最も薄い金属板を、板組の最表面に配置し、第２の電極チップを、最も薄い金属板が配置された側に配置し、第１の電極チップ、及び第２の電極チップを板組に押し付けて加圧力を加える際に、最も薄い金属板と第２の電極チップとの接触面積Ｓ２と、第１の電極チップと金属板との接触面積Ｓ１の比Ｓ２／Ｓ１を０．１０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９０とする。以下、本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法について詳細に説明する。

本実施形態に係るスポット溶接継手１の製造方法は、複数枚の金属板１１１を重ね合わせた板組１１を、対向する第１の電極チップＡ及び第２の電極チップＢを用いて挟んでスポット溶接を行う工程を含む。ここで、複数枚の金属板１１１の材質は特に限定されない。例えば、金属板１１１が鋼板であってもよい。少なくとも１枚以上の鋼板を、引張強さが７８０ＭＰａ以上、又は９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板とすると、スポット溶接継手１の強度を飛躍的に高めることができるので好ましい。一方、金属板１１１がアルミ板などであってもよい。また、金属板１１１がその表面にめっき層を有していてもよい。また、複数枚の金属板１１１の引張強さが異なっていてもよい。複数の金属板１１１の枚数は、２枚以上の任意の値とすることができる。

複数枚の金属板１１１の厚さは、これを重ね合わせた板組１１の板厚比が４．０以上となるように適宜選択される。板厚比とは、板組１１の総板厚Ｔ（即ち、複数枚の金属板１１１の板厚の合計値）を、板組１１における最も薄い金属板１１１_ｍｉｎの板厚ｔによって割ることで算出される値である。また、図６に示されるように、この最も薄い金属板１１１_ｍｉｎが、板組１１の最表面に配置される。

このような板組１１のスポット溶接にあたり、溶接電流値が低すぎる場合、板組１１の中央部から開始する溶融が、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎまで及ばない。この場合、図２に示されるように、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎまで及ぶナゲット１２が形成されず、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎとその他の金属板１１１とが接合されない。一方、溶接電流値が高すぎる場合、散りが発生し、これが接合不良を招く。複数の金属板１１１のすべてを接合しうるナゲット径を確保可能な溶接電流値（即ち、溶接電流値の下限値）と、散り発生を抑制可能な溶接電流値（即ち、溶接電流値の上限値）との差を、以下、適正電流範囲ΔＩと称する。板組における板厚比が大きいほど、適正電流範囲ΔＩが小さくなる。即ち、板厚比が大きいほど、溶接条件のロバスト性が小さくなる。

一方、機械構造部品の設計の自由度を高めるためには、高い板厚比を許容するスポット溶接が必須となる。例えば、厚い高強度鋼板を骨格部品として使用し、薄い低強度鋼板を外装部材として使用する自動車部品においては、板厚比を高くするほど、低強度鋼板の厚さが低減され、ひいては部品の重量が削減されて、燃費向上などの効果が得られる。以上の理由により、本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法では、板組１１の板厚比を４．０以上と定めた。板厚比は４．５以上、５．０以上、５．５以上、又は６．０以上であってもよい。板厚比の上限は特に設けないが、例えば板厚比を８．０以下、７．５以下、又は７．０以下としてもよい。

板厚比が高い板組を確実に接合するために、本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法では、第２の電極チップＢを、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎが配置された側に配置し、第１の電極チップＡ、及び第２の電極チップＢを板組１１に押し付けて加圧力を加える際に、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎと第２の電極チップＢとの接触面積Ｓ２と、第１の電極チップＡと金属板１１１との接触面積Ｓ１の比Ｓ２／Ｓ１を０．１０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９０とすることが良いことが、種々実験することによって明らかになった。ここで「接触面積」とは、後述する感圧紙を用いて測定される値である。また、Ｓ１及びＳ２の測定箇所は、図６において破線で囲まれた箇所である。

スポット溶接の際、電流は、一方の電極チップから板組１１を経由して他方の電極チップに流れる。この電流が流れる経路（電流経路）が狭いほど、電流密度が高くなり、溶接の際の金属板１１１の最高温度が上昇する。ここで、通常のスポット溶接においては、一方の電極及び板組表面の接触面積と、他方の電極及び板組表面の接触面積とは実質的に等しい。従って、板組１１はほぼ均一に加熱される。

一方、本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法では、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎと第２の電極チップＢとの接触面積Ｓ２が、第１の電極チップＡと金属板１１１との接触面積Ｓ１の９０％以下とされる。これにより、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎと第２の電極チップＢとの接触面は、第１の電極チップＡと金属板１１１との接触面よりも強く加熱されることとなる。その結果、本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法によって得られたナゲット１２は、図３Ａ及び図３Ｂに例示されるように、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎの側に偏って形成される。このような条件の下でナゲット１２を形成することで、比較的低い電流値のスポット溶接において、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎを他の金属板１１１と確実に接合することができるようになる。換言すると、Ｓ２／Ｓ１≦０．９０の関係式を満たすことにより、板厚比が高い板組１１のスポット溶接における適正電流範囲ΔＩを大幅に拡大することができる。Ｓ２／Ｓ１≦０．８、Ｓ２／Ｓ１≦０．７、又はＳ２／Ｓ１≦０．６であってもよい。

ただし、Ｓ２／Ｓ１が小さすぎると、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎと第２の電極チップＢとの接触面において散りが発生しやすくなり、適正電流範囲ΔＩが狭くなる。従って、０．１０≦Ｓ２／Ｓ１とする。０．２０≦Ｓ２／Ｓ１、０．３０≦Ｓ２／Ｓ１、又は０．４０≦Ｓ２／Ｓ１であってもよい。

Ｓ２／Ｓ１を上述の範囲内に制御する手段は特に限定されない。例えば図４に示されるように、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎに接触する第２の電極チップＢのサイズを、第１の電極チップＡのサイズより小さくすることにより、Ｓ２／Ｓ１を０．１０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９０とすることができる。この手段によれば、既存のスポット溶接設備に大きな変更を加えることなく、本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法を行なうことができる。

また、例えば図５に示されるように、第１の電極チップＡ、及び第２の電極チップＢを板組１１に押し付けて加圧力を加える際に、板組１１を第２の電極チップＢに向けて（第２の電極チップＢ側に凸になるように）曲げてもよい。これにより、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎと第２の電極チップＢとの接触面積Ｓ２を減少させ、かつ、第１の電極チップＡと金属板１１１との接触面積Ｓ１を増大させることができる。この際の、板組１１の曲率半径は特に限定されない。電極チップ形状などに応じて、Ｓ２／Ｓ１を０．１０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９０とすることができる板組１１の曲率半径を、適宜選択すれば良い。この手段によれば、第１の電極チップＡ及び第２の電極チップＢの先端形状を実質的に同一としながら、本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法を行なうことができる。これにより、溶接作業環境を簡素化することができる。

板組１１を第２の電極チップＢに向けて曲げる量（換言すると、第１の電極チップＡを板組１１に押し付ける際の、第１の電極チップＡの移動距離）も特に限定されない。しかし、例えば、板組１１を第２の電極チップＢに向けて曲げる量を０．５〜２．５ｍｍとすることが好ましい。板組１１を第２の電極チップＢに向けて曲げる量を０．５ｍｍ以上とすることにより、Ｓ２／Ｓ１を一層好ましい範囲内とすることができる。また、板組１１を第２の電極チップＢに向けて曲げる量を２．５ｍｍ以下とすることにより、スポット溶接継手の接合強度を一層高めることができる。後述するように、スポット溶接継手の接合強度を一層高めるためには、板組１１の一方の最表層に配された最も薄い金属板１１１_ｍｉｎを他の金属板１１１と接合することに加えて、板組の他方の最表層に配された金属板と他の金属板１１１との接合強度も高めることが好ましい。板組１１を第２の電極チップＢに向けて曲げる量を２．５ｍｍ以下とすることにより、板組の他方の最表面に配置される金属板のナゲット径を大きくして、板組の他方の最表層に配された金属板と他の金属板１１１との接合強度を一層高めることができる。

板組１１を曲げることによって電極チップと板組表面との接触面積を制御する場合であって、かつ、金属板１１１の枚数が３枚以上である場合、板組１１の内部における金属板１１１同士の接触面積をさらに制御することが好ましい。例えば、第１の電極チップＡ、及び第２の電極チップＢを板組１１に押し付けて加圧力を加える際に、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎと、これに接触する金属板１１１との接触面積Ｓ４、及び、第１の電極チップＡと接する前記金属板１１１_Ａと、これと接触する金属板１１１との間の接触面積Ｓ３を、Ｓ４＜Ｓ３の関係を満たすようにしてもよい。この場合、板組１１の板厚比を５．０以上としてもよい。

板組１１を構成する金属板の枚数が３枚である場合、図６に示されるように、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎに接触する金属板１１１と、第１の電極チップＡと接する前記金属板１１１_Ａに接触する金属板１１１とは同一である。一方、板組１１を構成する金属板の枚数が４枚以上である場合、図７に示されるように、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎに接触する金属板１１１と、第１の電極チップＡと接する前記金属板１１１_Ａに接触する金属板１１１とは異なるものとなる。なお、図７では金属板の枚数を４枚としているが、当然ながら、金属板の枚数を５枚以上にすることも妨げられない。参考のために、Ｓ１〜Ｓ４に該当する接触面を図６及び図７に示す。

０．１０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９０の関係、及びＳ４＜Ｓ３の関係の両方を満たすように板組１１を曲げると、ナゲットの形成箇所を、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎに向けて一層顕著に偏らせることができる。従って、板厚比が高い板組のスポット溶接における適正電流範囲ΔＩを一層拡大することができる。
なお、板組１１において、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎが２枚以上となることも許容される。最も薄い金属板１１１_ｍｉｎが板組に複数含まれる場合、板組の最表面にないもの（即ち板組の内部にあるもの）は、接合不良の原因とならないので、他の金属板と同様に取り扱うことができる。
最も薄い金属板１１１_ｍｉｎが板組に複数含まれ、且つ、板組１１の両方の最表面に最も薄い金属板１１１_ｍｉｎが配されている場合は、２枚の最も薄い金属板１１１_ｍｉｎのうち一方に対して、上述した手順でのスポット溶接を行い、次いで他方の最も薄い金属板１１１_ｍｉｎに対して再度、上述した手順でのスポット溶接を行えばよい。これにより、接合強度を確保することができる。同一箇所に２回のスポット溶接を行ったとしても、接合強度は損なわれない。また、部品の構造及び用途次第で、すべての金属板の接合強度が確保されていなくともよい場合もある。この場合は、接合強度が要求される側の最表面に配された最も薄い金属板１１１_ｍｉｎのみに対して、上述のスポット溶接を実施してもよい。換言すると、板組の２つの最表面のうち、１以上の最表面に対して上述のスポット溶接を実施するスポット溶接継手の製造方法は、本実施形態に係る製造方法とみなすことができる。

接触面積は、感圧紙を用いて測定する。例えば電極チップと金属板との接触面積を測定する場合は、電極チップと金属板との間に感圧紙を挟んだ状態で、電極チップを金属板に所定圧力で押し付ける。その後、電極チップを金属板から離隔させ、感圧紙を回収し、変色箇所の面積を測定すれば、電極チップと金属板との接触面積を推定することができる。金属板同士の接触面積を測定する場合は、金属板の間に感圧紙を挟んだ状態で電極チップを金属板に所定圧力で押し付け、その後感圧紙を回収して、変色箇所の面積を測定すればよい。加圧力と接触面積との関係をスポット溶接の実施前に調査することで、スポット溶接時の接触面積を推定することができる。

板組１１を第２の電極チップＢに向けて曲げる手段は特に限定されない。例えば図８に示されるように、複数枚の金属板１１１を重ね合わせた板組１１を、対向する第１の電極チップＡ及び第２の電極チップＢを用いて挟む前に、第１の電極チップＡを板組１１の一方の表面に接触させる工程ｓ１と、第２の電極チップＢを、板組１１の他方の表面から離した状態で配置する工程ｓ２と、第１の電極チップＡを板組１１に押し付けて加圧力を加え、これにより第２の電極チップＢと板組１１の他方の表面とを接触させる工程ｓ３とを、さらにスポット溶接継手の製造方法に設けることにより、板組１１を第２の電極チップＢに向けて曲げてもよい。この場合、第２の電極チップＢが配された電極を固定電極とし、第１の電極チップＡが配された電極を可動電極とすることが好ましい。なお、第２の電極チップＢを、板組１１の他方の表面から離した状態で配置する工程ｓ２の後で、第１の電極チップＡを板組１１の一方の表面に接触させるｓ１を実施してもよい。

図８に示される手順で板組１１を曲げるにあたり、板組固定手段Ｃを用いて、板組１１の溶接点の周囲を固定することが好ましい。溶接点とは、板組１１における、第１の電極チップ及び第２の電極チップが接触する箇所のことである。板組固定手段Ｃの構成は特に限定されないが、好ましい実施形態を以下に例示する。

板組固定手段Ｃの構成は、例えば板組１１を固定することが可能なクランプ、及び板組１１を載置することが可能な載置面を備えるものとすることができる。図８において、板組固定手段Ｃは、板組１１の下側に配置されているが、上側に配置されてもよい。また、図８において板組固定手段Ｃは第１の電極チップＡと対向するように配置されているが、第２の電極チップＢと対向するように配置されてもよい。

図８において、板組固定手段Ｃは２つ設けられ、これらが板組１１を２点支持している。この場合、溶接点を、２つの板組固定手段Ｃによって固定された２箇所がなす直線上に配置することが好ましい。これにより、安定的に板組への加圧を行うことができる。さらに好ましくは、溶接点を、２つの板組固定手段Ｃによって固定された２箇所の中点に配置する。

板組固定手段Ｃの数を３以上にすることも妨げられない。この場合、板組固定手段Ｃを用いて板組１１を固定する箇所が正多角形を構成するように、３つ以上の板組固定手段Ｃを配置し、溶接点を、正多角形の内部に配置することが好ましい。さらに好ましくは、溶接点を、正多角形の重心に配置する。また、板組固定手段Ｃの数が４つである場合、板組固定手段Ｃを用いて板組１１を固定する箇所がなす図形が正方形ではなくひし形であってもよい。

一方、板組固定手段Ｃが、電極チップを収納可能な円形、楕円形、又は多角形の穴を有する載置面を備えてもよい。このような載置面を備える板組固定手段Ｃによれば、板組１１の加圧の際に、溶接点の周囲が、載置面の穴Ｃ１の端部において固定されることとなる。換言すると、板組固定手段Ｃを用いて板組１１を固定する箇所が円形、楕円形、又は多角形を構成することとなり、溶接点は、円形、楕円形、又は多角形の内部に配置されることとなる。好ましくは、溶接点は、円形または楕円形の中心や、多角形の重心に配置される。このような構成によれば、電極チップを用いた板組１１の加圧が一層安定する。図９は、穴Ｃ１が円形である板組固定手段Ｃの例である。

クリアランス、即ち、第１の電極チップを板組に接触させ、加圧を開始する段階での、第２の電極チップの先端と板組との間の隙間の大きさは特に限定されない。しかし、例えば、クリアランスを０．５〜２．５ｍｍとすることが好ましい。クリアランスを０．５ｍｍ以上とすることにより、Ｓ２／Ｓ１を一層好ましい範囲内とすることができる。また、クリアランスを２．５ｍｍ以下とすることにより、スポット溶接継手の接合強度を一層高めることができる。後述するように、スポット溶接継手の接合強度を一層高めるためには、板組の一方の最表層に配された最も薄い金属板１１１_ｍｉｎを他の金属板１１１と接合することに加えて、板組の他方の最表層に配された金属板と他の金属板１１１との接合強度も高めることが好ましい。クリアランスを２．５ｍｍ以下とすることにより、板組の他方の最表面に配置される金属板のナゲット径を大きくして、板組の他方の最表層に配された金属板と他の金属板１１１との接合強度を一層高めることができる。なお、クリアランスは、上述された、板組１１を第２の電極チップＢに向けて曲げる量と略同一である。

次に、本発明の別の態様に係るスポット溶接継手１について説明する。本発明の別の態様に係るスポット溶接継手１は、上述された本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法によって得られるスポット溶接継手の一例である。ただし、以下に説明する要件を満たすスポット溶接継手１は、その製造方法にかかわらず、高い十字引張強さを有するので、本実施形態に係るスポット溶接継手とみなされることに留意されたい。

図３Ａ及び図３Ｂに例示されるように、本実施形態に係るスポット溶接継手１は、複数枚の金属板１１１を重ね合わせた板組１１と、板組１１を接合するナゲット１２とを備え、板組１１における最も薄い金属板１１１_ｍｉｎを、第１の金属板１１１_ｍｉｎと定義したとき、第１の金属板１１１_ｍｉｎは、板組１１の一方の最表面に配置され、板組１１の総板厚を第１の金属板１１１_ｍｉｎの板厚によって割ることで算出される、板組１１の板厚比が４．０以上であり、板組１１の表面に垂直であり、かつナゲット１２の平面視での中心軸を通る観察用断面において観察される、ナゲット１２の外縁が、第１の金属板１１１_ｍｉｎの内部に達しており、観察用断面において観察される、ナゲット１２の外縁が、第１の金属板１１１_ｍｉｎに面する領域において、第１の金属板１１１_ｍｉｎからナゲット１２の板厚方向中央に向かって凹んでいる形状を有する。

複数枚の金属板１１１の材質、及び厚さは特に限定されない。上述した本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法において例示された事項を、適宜適用することができる。なお、板組１１において、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎが２枚以上となることも許容される。板組１１の内部に配された金属板は、たとえ板厚が小さくとも、板組１１の接合の妨げとはならない。また、最も薄い金属板１１１_ｍｉｎが、その両方の最表面に配される板組１１は、より高い十字引張強さが求められる一方の最表面について本実施形態を適用しても良く、両方の最表面について本実施形態を適用しても良い。上述したように、本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法を、同一箇所に２回実施することにより、両方の最表面について本実施形態を適用して、全ての金属板の強度を高めることができる。一方、部品の構造及び用途次第で、すべての金属板の接合強度が確保されていなくともよい場合もある。この場合は、接合強度が要求される側の最表面に配された最も薄い金属板１１１_ｍｉｎのみに対して、本実施形態の構成を適用してもよい。換言すると、板組の２つの最表面のうち、１以上の最表面における最も薄い金属板１１１_ｍｉｎが上述の要件を満たすスポット溶接継手は、本実施形態に係るスポット溶接継手とみなすことができる。

板組１１の板厚比が４．０以上とされる理由、及び最も薄い金属板である第１の金属板１１１_ｍｉｎが板組１１の一方の最表面に配置される理由は、上述した本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法において説明された通りである。また、本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法において例示された好ましい板厚比を、本実施形態に係るスポット溶接継手１に適宜適用することができる。

本実施形態に係るスポット溶接継手１では、金属板１１１の表面に垂直かつナゲット１２の中心軸を通る断面において観察されるナゲット１２の外縁が、第１の金属板１１１_ｍｉｎの内部に達している。これにより、本実施形態に係るスポット溶接継手１は、板組１１の一方の最表面に配された第１の金属板１１１_ｍｉｎを、他の金属板１１１と確実に接合することができる。

また、本実施形態に係るスポット溶接継手１では、観察用断面において観察されるナゲット１２の外縁が、第１の金属板１１１_ｍｉｎに面する領域において、第１の金属板１１１_ｍｉｎからナゲット１２の板厚方向中央に向かって凹んでいる形状を有する。ここで、観察用断面とは、板組１１の表面に垂直であり、かつナゲット１２の平面視での中心軸を通る断面を意味する。通常のナゲット１２の断面は楕円形を有するので、断面形状の観点から、本実施形態に係るスポット溶接継手１のナゲット１２は、通常のものとは著しく異なる。この凹みは、例えば上述された本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法の過程で形成されるものである。

スポット溶接装置において用いられる電極チップは、その内部に冷媒が流通する構成を有している。従って、電極チップは、スポット溶接の際に、金属板１１１を冷却する。しかしながら、Ｓ２／Ｓ１を０．１０〜０．９０の範囲内としてスポット溶接継手１を製造した場合、最も薄い金属板（即ち第１の金属板１１１_ｍｉｎ）と第２の電極チップＢとの接触面の周囲は、第２の電極チップＢによる冷却効果を受け難い。そのため、Ｓ２／Ｓ１を０．１０〜０．９０の範囲内としてスポット溶接継手１を製造した場合、第１の金属板１１１_ｍｉｎと第２の電極チップＢとの接触面の直下よりも、その周囲の方が、金属板１１１の溶融が進展しやすい。本実施形態に係るスポット溶接継手１のナゲット１２の外縁は、上述の理由により、その中心に向けて凹んだ形状を有しうるのである。換言すると、本実施形態に係るスポット溶接継手１のナゲット１２の外縁は、第１の金属板１１１_ｍｉｎに面する領域において、板組１１の外部に向けて延伸する２つの突起を有しうる。これにより、本実施形態に係るスポット溶接継手１は、板組１１の一方の最表面に配された第１の金属板１１１_ｍｉｎを、他の金属板１１１と確実に接合することができる。

金属板１１１の枚数が３枚以上である場合、観察用断面において測定される、第１の金属板１１１_ｍｉｎと、これに隣接する金属板１１１との接触面Ｐにおけるナゲット径Ｄ１が、第１の金属板１１１_ｍｉｎ以外の金属板１１１同士の接触面ｐにおけるナゲット径よりも大きいことが好ましい。接触面Ｐにおけるナゲット径Ｄ１とは、観察用断面において測定される、接触面Ｐとナゲット１２の外縁との２つの交点間の距離である。同様に、接触面ｐにおけるナゲット径とは、観察用断面において測定される、接触面ｐとナゲット１２の外縁との２つの交点間の距離である。金属板１１１の枚数が４枚以上である場合、接触面ｐの数は２以上となるが、この場合においては、全ての接触面ｐにおけるナゲット径よりも接触面Ｐにおけるナゲット径が大きければ、上述の要件は満たされる。

上述されたように、Ｓ２／Ｓ１を０．１０〜０．９０の範囲内としてスポット溶接継手を製造した場合、第１の金属板１１１_ｍｉｎと第２の電極チップＢとの接触面の直下よりも、その周囲の方が、金属板１１１の溶融が進展しやすい。そのため、本実施形態に係るスポット溶接継手１のナゲット１２の外縁は、第１の金属板１１１_ｍｉｎに向かって広がる形状を有しうる。これにより、本実施形態に係るスポット溶接継手１は、板組１１の一方の最表面に配された第１の金属板１１１_ｍｉｎを、他の金属板１１１と、一層確実に接合することができる。

また、金属板１１１の枚数が３枚以上である場合、板組１１の他方の最表面（即ち、第１の金属板１１１_ｍｉｎが配される最表面とは反対側の最表面）に配置される金属板を、第２の金属板１１１_Ａと定義し、第２の金属板１１１_Ａに隣接する金属板を第３の金属板１１１_Ｂと定義し、第２の金属板１１１_Ａ及び第３の金属板１１１_Ｂのうち薄い方の板厚をｔ´と定義したとき、前記観察用断面において測定される、第２の金属板１１１_Ａと第３の金属板１１１_Ｂとの接触面におけるナゲット径Ｄ２が、３√ｔ´以上であることが好ましく、３．５√ｔ´以上または４√ｔ´以上であることがより好ましい。なお、第２の金属板は、上述された第１の電極チップＡと接する金属板１１１_Ａと同じである。また、第２の金属板１１１_Ａ及び第３の金属板１１１_Ｂの板厚が同一である場合、第２の金属板１１１_Ａ及び第３の金属板１１１_Ｂの板厚がｔ´と定義される。
スポット溶接継手１の十字引張試験において最も剥離が生じやすいのは、第１の金属板１１１_ｍｉｎと、これに隣接する金属板１１１との界面である。２番目に剥離が生じやすいのは、第２の金属板１１１_Ａと、これに隣接する第３の金属板１１１_Ｂとの界面である。従って、最も剥離が生じやすい界面におけるナゲット径Ｄ１に加えて、二番目に剥離が生じやすい界面におけるナゲット径Ｄ２を増大させ、３√ｔ´以上とすることにより、スポット溶接継手１の十字引張強さを一層高めることができる。例えば、スポット溶接継手１の製造の際に、板組１１を第２の電極チップＢに向けて曲げる量（又はクリアランス）を２．５ｍｍ以下とすることにより、第２の金属板１１１_Ａとこれに隣接する第３の金属板１１１_Ｂとの界面におけるナゲット径Ｄ２を大きくして、これらの接合強度を一層高めることができる。
本実施形態に係るスポット溶接継手、及びスポット溶接継手の製造方法では、板組１１の最表面にある金属板よりも、板組１１の内部にある金属板の方が薄い構成も許容される。板組１１の内部に配された金属板は、たとえ板厚が小さくとも、板組１１の接合の妨げとはならないからである。この場合、第１の金属板は、「最も薄い金属板」ではなく、「板組の最表面に配された金属板のうち薄い方」であると定義される（板組の最表面に配された金属板２枚が同一板厚である場合は、本実施形態では考慮しない）。従ってこの場合、本実施形態に係るスポット溶接継手は、複数枚の金属板を重ね合わせた板組と、板組を接合するナゲットと有し、板組の最表面に配された金属板のうち薄い方を、第１金属板と定義したとき、板組の総板厚を第１の金属板の板厚によって割ることで算出される、板組の板厚比が４．０以上であり、板組の表面に垂直であり、かつナゲットの平面視での中心軸を通る観察用断面において観察される、ナゲットの外縁が、第１の金属板の内部に達しており、観察用断面において観察される、ナゲットの外縁が、第１の金属板に面する領域において、第１の金属板からナゲットの板厚方向中央に向かって凹んでいる形状を有し、最も薄い金属板が板組の内部に配されていてもよい。

（実施例１）
以下の条件で、種々のスポット溶接継手を作製した。
−溶接機：定置式交流スポット溶接機
−板組：（１）薄板（板厚０．７ｍｍ） ＳＣＧＡ２７０Ｃ
（２）厚板（板厚１．６ｍｍ） ＳＣＧＡ７８０ＤＰ
（３）厚板（板厚２．３ｍｍ） ＳＣＧＡ９８０ＤＰ
（上記１〜３の順番で重ね合わせた）
−電極：ＤＲ６φ−４０Ｒ（第１及び第２の電極チップの両方）
−加圧力：４００ｋｇｆ（３．９２ｋＮ）
−スクイズ：５０ｃｙｃ
−通電：２８ｃｙｃ
−保持：１８ｃｙｃ
−クリアランス：０〜２．８ｍｍの範囲内
−板組固定手段同士の間隔：６０ｍｍ

接触面積は、感圧紙（市販の圧力・面圧測定フィルム）を各板の間に挟み、電流を流さずに加圧だけを行うことによって、測定した。
板厚から算出される、上記板組の板厚比は６．６であった。また、上記板組において、最も薄い金属板である薄板（１）は、板組の最表面に配された。なお、クリアランスとは、第１の電極チップを板組に接触させ、加圧を開始する段階での、第２の電極チップの先端と板組との間の隙間の大きさを意味する。クリアランスが存在する条件で第１の電極チップを板組に押し付けて加圧力を加え、これにより第２の電極チップと板組の他方の表面とを接触させると、板組が第２の電極チップに向けて曲げられることとなる。

溶接の際の接触面積、及び適正電流範囲ΔＩを表１に示す。なお、ΔＩ_薄／厚とは、薄板と厚板との間の適正電流範囲（即ち、上記鋼板１及び２の間の適正電流範囲）を示し、ΔＩ_厚／厚とは、厚板と厚板との間の適正電流範囲（即ち、上記鋼板２及び３の間の適正電流範囲）を示す。

例４は、クリアランスを設けずにスポット溶接を行った例である。これは、従来技術によるスポット溶接に相当する。ここでは、Ｓ１及びＳ２が実質的に等しく、Ｓ_２／Ｓ_１が１．００となった。従って、板厚比が６．６である板組に対しては、ΔI_薄/厚に関して、極めて狭い適正電流範囲しか確保することができなかった。従来技術によるスポット溶接では、このため、板厚比を低い値に抑制することが通常である。
一方、クリアランスを設けた例１、２、５及び６では、板厚比が６．６である板組に対しても、広い適正電流範囲を確保することができた。この例１、例２、例５及び例６では、Ｓ_２／Ｓ_１が０．１０以上０．９０以下の範囲内に制御されていた。また、Ｓ３＞Ｓ４の条件をさらに満たす例２と例６では、例１、例５と比較して一層広い適正電流範囲が確保されていた。
例３では、クリアランスを設けたことによって、薄板と厚板との間の適正電流範囲を一層高めることができた。しかしながら、例３では、厚板と厚板との間の適正電流範囲が狭くなった。これは、Ｓ_２／Ｓ_１が０．１０未満となったことにより、散りが発生しやすくなったからである。
以上の結果によれば、Ｓ_２／Ｓ_１を０．１０以上０．９０以下の範囲内に制御することにより、板厚比が高く、しかも最も薄い金属板が最表面に配された板組の溶接に際して、広い適正電流範囲ΔＩを確保可能であることが示された。

（実施例２）
表２に示す条件で、種々のスポット溶接継手を作製した。なお、表２に示される電極の種類、及びクリアランス以外の溶接条件は、実施例１における溶接条件と同一とした。

表２の条件で製造されたスポット溶接継手に対し、十字引張試験を実施して、十字引張強さを測定し、その結果を表３に記載した。十字引張試験は、ＪＩＳ Ｚ ３１３７：１９９９「抵抗スポット及びプロジェクション溶接継手の十字引張試験に対する試験片寸法及び試験方法」に準拠して実施した。試験の際、引張応力は、薄板（１）と厚板（２）との間に加えた。従って、この試験によって得られた十字引張強さは、薄板（１）及び厚板（２）の接合力の評価指標となる。十字引張強さが３．４ｋＮ以上のスポット溶接継手を、十字引張強さに優れたスポット溶接継手と判断した。

また、表２の条件で製造されたスポット溶接継手を、板面の表面に垂直かつナゲットの平面視での中心軸を通る面において切断した。そして、これにより得られた観察用断面においてナゲット形状を評価し、その結果を表３に記載した。具体的には、以下に挙げる要素の測定をした。
−最も薄い金属板（第１の金属板）と、これに隣接する金属板との接触面におけるナゲット径（表３において「薄厚ナゲット」と表記）
−第１の金属板が配される最表面とは反対側の最表面に配された金属板（第２の金属板）と、これに隣接する金属板との接触面におけるナゲット径（表３において「厚厚ナゲット」と表記）
−ナゲットの外縁のうち、第１の金属板に面する領域の曲率半径Ｒの逆数（表３において「１／Ｒ」と記載）
なお、ナゲットの外縁がナゲット中心から離れる方向に凸である場合、１／Ｒを正の値で表記し、ナゲットの外縁がナゲット中心に近づく方向に凸である場合、１／Ｒを負の値で表記した。曲率半径が０である場合、１／Ｒは算出できないので、表３には「−」と表記した。１／Ｒが負の値である場合、ナゲットの外縁が、第１の金属板に面する領域において、ナゲットの中心に向けて凹んでいる形状を有することになる。
また、ナゲットの外縁が、第１の金属板の内部に達していない場合、薄厚ナゲットＤ１の値は「０」と表記した。
また、厚厚ナゲットのナゲット径Ｄ２が、上述の３√ｔ´（ｍｍ）以上であるかも判定した。厚厚ナゲットを形成する両金属板（２，３）の板厚はそれぞれ１．６ｍｍと２．３ｍｍであるから、薄い方の板厚ｔ´は１．６ｍｍとなり、３√ｔ´は３．８ｍｍとなる。Ｄ２が３．８ｍｍ以上である場合、「Ｄ２＞３√ｔ´」の欄に「〇」と記載し、それ以外の場合は同欄に「×」と記載した。
さらに、薄厚ナゲットＤ１及び厚厚ナゲットＤ２の大小関係も評価した。薄厚ナゲットＤ１が厚厚ナゲットＤ２よりも大きい場合、「Ｄ１＞Ｄ２」欄に「〇」と記載し、それ以外の場合は同欄に「×」と記載した。

例１及び例２のスポット溶接継手においては、ナゲットの外縁が第１の金属板の内部に達しており、さらに、第１の金属板に面する領域において、ナゲットの中心に向けて凹んでいる形状を有していた。そのため、例１及び例２のスポット溶接継手は、十字引張強さに優れた。また、例１のスポット溶接継手は、薄厚ナゲットＤ１が、その他の金属板同士の接触面におけるナゲット径厚厚ナゲットＤ２よりも大きいので、十字引張強さが一層優れた。
例３及び例４のスポット溶接継手においては、ナゲットの外縁が第１の金属板の内部に達しておらず、さらに、第１の金属板に面する領域において、ナゲットの中心に向けて凹んでいなかった。そのため、例３及び例４のスポット溶接継手は、十字引張強さが不足した。
例５のスポット溶接継手においては、ナゲットの外縁が第１の金属板の内部に達し、十字引張強さも判定基準を満たしていたものの、第１の金属板に面する領域において、ナゲットの中心に向けて凹んでおらず、本実施形態に係るナゲット形状とはならない。また、例５で使用される先端にＷ（タングステン）を埋め込んだ電極は高価であり、コスト面のデメリットがある。タングステン電極を用いることによって、例５のスポット溶接継手は、例３及び例４よりも若干十字引張強さを高めることができた。しかしながら、例５のスポット溶接継手は、クロム銅電極を用いた発明例１及び２よりも十字引張強さが低かった。
参考のために、例３、例４、及び例５のスポット溶接継手の断面模式図を図１０Ａ〜図１０Ｃに示す。例３（図１０Ａ）及び例４（図１０Ｂ）では、ナゲットの外縁が第１の金属板の内部に達していなかった。例５（図１０Ｃ）では、ナゲットの外縁が第１の金属板の内部に達していたが、ナゲットが凹みを有しなかった。

本発明によれば、板厚比が高く、しかも最も薄い金属板が最表面に配された板組の溶接に際して、広い適正電流範囲ΔＩを確保可能な、スポット溶接継手の製造方法を提供することができる。さらに本発明によれば、板厚比が高く、しかも最も薄い金属板が最表面に配された板組を溶接して得られる、高い十字引張強さを有するスポット溶接継手を提供することができる。従って、本発明は高い産業上の利用可能性を有する。

１ スポット溶接継手
１１ 板組
１１１ 金属板
１１１_ｍｉｎ 最も薄い金属板（第１の金属板）
１１１_Ａ 第１の電極チップＡと接する金属板（第２の金属板）
１１１_Ｂ 第３の金属板
１２ ナゲット
Ａ 第１の電極チップ
Ｂ 第２の電極チップ
Ｃ 板組固定手段
Ｃ１ 穴
Ｄ１ 第１の金属板と、これに隣接する金属板との接触面におけるナゲット径
Ｄ２ 第２の金属板と、これに隣接する金属板との接触面におけるナゲット径

Claims (15)

1. 複数枚の金属板を重ね合わせた板組と、
   前記板組を接合するナゲットと
   を備え、
   前記板組における最も薄い金属板を、第１の金属板と定義したとき、
   前記第１の金属板は、前記板組の一方の最表面に配置され、
   前記板組の総板厚を前記第１の金属板の板厚によって割ることで算出される、前記板組の板厚比が４．０以上であり、
   前記板組の表面に垂直であり、かつ前記ナゲットの平面視での中心軸を通る観察用断面において観察される、前記ナゲットの外縁が、前記第１の金属板の内部に達しており、
   前記観察用断面において観察される、前記ナゲットの前記外縁が、前記第１の金属板に面する領域において、前記第１の金属板から前記ナゲットの板厚方向中央に向かって凹んでいる形状を有する
   スポット溶接継手。
2. 前記金属板の枚数が３枚以上であり、
   前記観察用断面において測定される、前記第１の金属板と、これに隣接する金属板との接触面におけるナゲット径が、その他の金属板同士の接触面におけるナゲット径よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接継手。
3. 前記金属板の枚数が３枚以上であり、
   前記板組の他方の最表面に配置される前記金属板を、第２の金属板と定義し、前記第２の金属板に隣接する前記金属板を、第３の金属板と定義し、前記第２の金属板及び前記第３の金属板のうち薄い方の板厚を、ｔ´と定義したとき、
   前記観察用断面において測定される、前記第２の金属板と前記第３の金属板との接触面におけるナゲット径が、３√ｔ´以上である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスポット溶接継手。
4. 複数枚の金属板を重ね合わせた板組を、対向する第１の電極チップ及び第２の電極チップを用いて挟んでスポット溶接を行う工程を備え、
   前記板組の総板厚を、前記板組における最も薄い金属板の板厚によって割ることで算出される、前記板組の板厚比を４．０以上とし、
   最も薄い前記金属板を、前記板組の最表面に配置し、
   前記第２の電極チップを、最も薄い前記金属板が配置された側に配置し、
   前記第１の電極チップ、及び前記第２の電極チップを前記板組に押し付けて加圧力を加える際に、最も薄い前記金属板と前記第２の電極チップとの接触面積Ｓ２と、前記第１の電極チップと前記金属板との接触面積Ｓ１の比Ｓ２／Ｓ１を、０．１０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９０とする
   スポット溶接継手の製造方法。
5. 前記第１の電極チップ、及び前記第２の電極チップを前記板組に押し付けて加圧力を加える際に、前記板組を前記第２の電極チップに向けて曲げることにより、Ｓ２／Ｓ１を０．１０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９０とする
   ことを特徴とする請求項４に記載のスポット溶接継手の製造方法。
6. 前記金属板の枚数を３枚以上とし、
   前記板組の板厚比を５．０以上とし、
   前記第１の電極チップ、及び前記第２の電極チップを前記板組に押し付けて加圧力を加える際に、
   前記最も薄い金属板と、これに接触する前記金属板との接触面積Ｓ４、及び、
   前記第１の電極チップと接する前記金属板と、これに接触する金属板との間の接触面積Ｓ３
   を、Ｓ４＜Ｓ３の関係を満たすようにする
   ことを特徴とする請求項５に記載のスポット溶接継手の製造方法。
7. 前記複数枚の前記金属板を重ね合わせた前記板組を、対向する前記第１の電極チップ及び前記第２の電極チップを用いて挟む前に、
   前記第１の電極チップを前記板組の一方の表面に接触させる工程と、
   前記第２の電極チップを、前記板組の他方の表面から離した状態で配置する工程と、
   前記第１の電極チップを前記板組に押し付けて加圧力を加え、これにより前記第２の電極チップと前記板組の前記他方の表面とを接触させる工程と
   をさらに備えることを特徴とする請求項５又は６に記載のスポット溶接継手の製造方法。
8. 前記第２の電極チップが配された電極を固定電極とし、前記第１の電極チップが配された電極を可動電極とすることを特徴とする請求項７に記載のスポット溶接継手の製造方法。
9. 板組固定手段を用いて前記板組の溶接点の周囲を固定することを特徴とする請求項７又は８に記載のスポット溶接継手の製造方法。
10. 前記板組固定手段を、２つの板組固定手段とし、
    前記溶接点を、２つの前記板組固定手段によって固定された２箇所がなす直線上に配置する
    ことを特徴とする請求項９に記載のスポット溶接継手の製造方法。
11. 前記板組固定手段を、３つ以上の板組固定手段とし、
    前記板組固定手段を用いて前記板組を固定する箇所が正多角形を構成するように、３つ以上の前記板組固定手段を配置し、
    前記溶接点を、前記正多角形の内部に配置する
    ことを特徴とする請求項９に記載のスポット溶接継手の製造方法。
12. 前記板組固定手段を用いて前記板組を固定する箇所が円形、又は楕円形を構成するように前記板組固定手段を配置し、
    前記溶接点を、前記円形又は楕円形の内部に配置する
    ことを特徴とする請求項９に記載のスポット溶接継手の製造方法。
13. 前記第１の電極チップ、及び前記第２の電極チップの先端形状を実質的に同一とすることを特徴とする請求項５〜１１のいずれか一項に記載のスポット溶接継手の製造方法。
14. 前記第１の電極チップを前記板組に接触させ、加圧を開始する段階での、前記第２の電極チップの先端と前記板組との間の隙間の大きさであるクリアランスを、０．５〜２．５ｍｍとすることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか一項に記載のスポット溶接継手の製造方法。
15. 前記板組を前記第２の電極チップに向けて曲げる量を、０．５〜２．５ｍｍとすることを特徴とする請求項５〜１３のいずれか一項に記載のスポット溶接継手の製造方法。

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