JP5713147B2 - 重ね合せ溶接部材、自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法 - Google Patents

重ね合せ溶接部材、自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5713147B2
JP5713147B2 JP2014529593A JP2014529593A JP5713147B2 JP 5713147 B2 JP5713147 B2 JP 5713147B2 JP 2014529593 A JP2014529593 A JP 2014529593A JP 2014529593 A JP2014529593 A JP 2014529593A JP 5713147 B2 JP5713147 B2 JP 5713147B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
energization
nugget
cyc
welding
steel plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014529593A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2014025063A1 (ja
Inventor
岡田 徹
徹 岡田
上田 秀樹
秀樹 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2014529593A priority Critical patent/JP5713147B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5713147B2 publication Critical patent/JP5713147B2/ja
Publication of JPWO2014025063A1 publication Critical patent/JPWO2014025063A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11Spot welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11Spot welding
    • B23K11/115Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006Vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18Sheet panels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008Martensite

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)

Description

本発明は、複数の鋼板部材の重ね合せ部がスポット溶接部で接合された重ね合せ溶接部材、重ね合せ溶接部材を有する自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法に関する。
本願は、2012年8月10日に、日本に出願された特願2012−178691号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、自動車分野では、車体の軽量化および衝突安全性の向上を目的として、高張力鋼板の適用が拡大している。
さらに、高張力鋼板の強度レベルも年々高まっており、例えば、1500MPa以上の引張強さを有するホットスタンプ材が実用化されている。ここで言うホットスタンプ材は、鋼板を約900℃に加熱して軟質化させた状態でプレス加工を行い、同時に金型との接触に伴う冷却効果(接触冷却)により焼き入れ強化することで、上述のような1500MPa級の引張強さと良好な寸法精度を実現するものである。
また、例えば、車体組立においては、鋼板から形成される鋼板部材を2枚以上重ね合せて電極で加圧しながら通電する抵抗スポット溶接が多用されている。
この抵抗スポット溶接によれば、通電加熱により楕円体の溶融凝固部、すなわち、ナゲットが重ね合せ部に形成され、これにより複数の鋼板部材を接合することができる。
例えば図1は、従来の通電条件を2つのTRIP(TRansformation Induced Plasticity)材S11、S12に適用した場合におけるスポット溶接部10の硬さ分布を概念的に示す図である。
より詳細には、図1の(a)は、TRIP材S11、S12の厚さ方向(すなわち、電極による加圧方向)を紙面上下方向としてスポット溶接部10の近傍を概念的に示す断面図である。なお、本願明細書の以下の説明においては、2つの重ね合わせた部材を図1の(a)と同様の断面で見た場合の図を、「スポット溶接部断面図」と称して説明する場合がある。
また、図1の(b)は、図1の(a)と対応させたビッカース硬さの分布を概念的に示すグラフである。
抵抗スポット溶接により生じた溶融金属は冷却速度が速いので、ナゲット12にはマルテンサイトを生じやすく、その結果、ナゲット12は母材部と比較して硬い組織になる。尚、一般的に、母材強度が高い場合には炭素当量が高いため、ナゲットのビッカース硬さが高くなる。
図1に示すように、スポット溶接部10は、ナゲット12とHAZ14を備えており、HAZ14は、ナゲット12と近接するHAZ硬化部14Hと、HAZ硬化部14Hの周囲に形成されるHAZ軟化部14Tとを有している。また、HAZ軟化部14Tの内周縁にはHAZ最軟化部14Lが存在する。
スポット溶接部の品質は、引張せん断強さ、および十字引張強さ(剥離方向の継手強度)により評価されることが多く、母材強度が増加すると、引張せん断強さが高くなることが知られている。
しかしながら、母材の引張強さが780MPa級より高い場合には、母材強度が高くなるにつれて、十字引張強さに代表される剥離強度が低下する傾向がある。
ここで、図2Aを参照して、十字引張強さを測定するための、JIS Z3137(1999年)に基づく十字引張試験の概略を説明する。
十字引張試験は、図2Aに示すように、鋼板からなる二つの試験片S21、S22を直交配置させて、抵抗スポット溶接によりナゲット12を有するスポット溶接部10を形成して接合する。
その後、試験片S21、S22を互いに剥離する方向に引っ張って、スポット溶接部10が破断するまでの剥離強度を測定する。
十字引張試験による破断形態は、
(a)ナゲット内の板−板間の界面で破断する界面破断と、
(b)図2Bに示すように、ナゲット12の内部(ナゲット端12Eよりも内方)にき裂が進展した後に板厚方向へ破断する部分プラグ破断と、
(c)図2Cに示すように、ナゲット12は破損せずにナゲット12の外周部分が板厚方向に破断するプラグ破断と、
に分類される。
図2Dは、母材引張強さと十字引張強さとの相関の一例を示す図である。
図2Dにおいて、「黒塗りの丸」はプラグ破断を、「白抜きの丸」は部分プラグ破断を示している。
図2Dに示すように、十字引張強さは、1500MPa級ホットスタンプ材(ホットスタンプにより引張強さ1500MPa級となるホットスタンプ用鋼板をホットスタンプした後の鋼板部材)では約9kNであり、1800MPa級ホットスタンプ材(ホットスタンプにより引張強さ1800MPa級となるホットスタンプ用鋼板をホットスタンプした後の鋼板部材)では約4kNである。
一方、980MPa級以下の高強度鋼板の十字引張強さは約8〜14kNである。
すなわち、1500MPa級以上のホットスタンプ材は、980MPa級以下の高強度鋼板と比較して、十字引張強さが大幅に低下する。
また、十字引張試験による破断形態は、980MPa級以下の高強度鋼板ではナゲット12の外方で破断するプラグ破断が主体であり、一方、1500MPa級ホットスタンプ材や1800MPa級ホットスタンプ材では、部分プラグ破断が主体である。
これは、1500MPa級以上のホットスタンプ材では、ナゲットの靱性が低いことによりナゲットに亀裂が生じやすいことを示している。
このように、高強度鋼板のスポット溶接において剥離強度が低下する主な原因は、ナゲットの硬さの上昇に伴って靭性が低下し、ナゲット内での破断(部分プラグ破断)が生じ易くなるためと考えられる。
一般に、ナゲット径が大きくなると、破断形態は部分プラグ破断よりもプラグ破断になりやすく、スポット溶接部の強度は上昇する。
従って、高張力鋼板のスポット溶接部の剥離強度の改善には、例えば、ナゲット径の拡大が有効である。
しかしながら、高張力鋼板を抵抗スポット溶接する場合には、軟鋼を抵抗スポット溶接する場合に比べて、チリと呼ばれる溶融金属の飛散が生じ易くなり、ナゲット径の拡大が困難な場合がある。
チリ発生の抑制には、例えば、電極による加圧力の増加が有効であるが、溶接ガンの剛性の限界といった設備上の制約を受ける。
また、スポット溶接の打点数を増やすことによりスポット溶接一点当たりの負荷応力を軽減することも考えられるが、生産性の低下が避けられない。
さらに、スポット溶接の打点間距離が短くなると、既に形成されたスポット溶接部への電流の分流が生じ、ナゲットを安定的に形成できないという課題が生じる。
すなわち、従来通りのナゲット径のまま、抵抗スポット溶接による重ね合せ溶接部材の強度を向上する技術が望まれる。
このような技術として、本通電によりナゲットを形成し、一旦冷却した後に再度通電を行う、後通電法が開示されている(例えば非特許文献1参照)。
後通電法では、例えば図3に示すように、抵抗スポット溶接において電極により所定の加圧力を付与した状態で、
(A)従来の通常条件により1回目の通電(本通電)を行ってナゲットを形成し、
(B)所定の休止時間を設けてナゲット周辺にマルテンサイトが形成されるまで冷却し、(C)2回目の通電(後通電)によりマルテンサイトを焼き戻す。
このような後通電法によれば、ナゲットおよびスポット溶接部の熱影響部(Heat-Affected Zone、以下HAZという)が焼き戻されて靭性が改善されることと、HAZが軟化されることによって変形し易くなることで、ナゲット端部領域における剥離時の応力が低減されることから、剥離強度を改善することが可能となると考えられている。
後通電を用いた抵抗スポット溶接では、本通電によりナゲットが形成された後に、溶融金属がMs点を通過してMf点以下になるまで急冷されてマルテンサイトが生じる。
ここで生じたマルテンサイトは、後通電の電流条件等を制御して入熱量を調整することで、焼き戻しが可能となる適正温度範囲(すなわち、図3に示すように、約550℃〜600℃以上かつAc1点以下)まで昇温されて、後通電が完了した後に冷却されることにより、焼き戻しマルテンサイトとなる。
図4は、図3に示した従来の抵抗スポット溶接における通常条件に基づき、DP(Dual
Phase)材又はTRIP材である試験片S31、S32を重ね合せてスポット溶接部10を形成し、後通電した後におけるスポット溶接部10の硬さ分布を概念的に説明する図である。
より詳細には、図4の(a)は、スポット溶接部断面図であり、図4の(b)は、図4の(a)の位置と対応させたビッカース硬さの分布を概念的に示すグラフである。
図3に示すような後通電を用いた抵抗スポット溶接により重ね合せ部を溶接する場合、まず本通電によりスポット溶接部10を形成する。
この時点では、図1の(b)に示すように、スポット溶接部10は、ナゲット12とHAZ14を備えており、HAZ14は、ナゲット12と近接するHAZ硬化部14Hと、HAZ硬化部14Hの周囲に形成されるHAZ軟化部14Tとを有している。また、HAZ軟化部14Tの内周縁にはHAZ最軟化部14Lが存在する。
そして、スポット溶接部10を後通電すると、図4に示すように、ナゲット12及びHAZ硬化部14Hが焼き戻されてナゲット12及びHAZ硬化部14Hの硬さが低下する。
しかしながら、HAZ硬化部14Hには、局所的に硬い部分14Pが残存するので、剥離時にHAZ14の硬い部分は変形せず、変形がナゲット端12Eの近傍に集中するため、ナゲット端12Eの応力集中を十分に改善することにはならない。
また、図5は、従来の通常条件による抵抗スポット溶接をホットスタンプ材の試験片S41、S42に適用してスポット溶接部10を形成し、このスポット溶接部10を後通電した場合の、スポット溶接部10におけるHAZ14の変化を概念的に説明する図である。
より詳細には、図5の(a)は、試験片S41、S42に対して単通電により形成したナゲット12を含むスポット溶接部断面図であり、図5の(b)は、図5の(a)と位置を対応させたビッカース硬さの分布を概念的に示すグラフである。
また、図5の(c)は、後通電後のナゲット12を含むスポット溶接部断面図であり、図5の(d)は、図5の(c)と位置を対応させたビッカース硬さの分布を概念的に示すグラフである。
なお、図5の(d)に示す二点鎖線は、本通電後であって後通電前の状態におけるビッカース硬さの分布を示している。
後通電が適正条件に基づき行われた場合には、図5の(d)に示すように、ナゲット12及びHAZ硬化部14Hの広い範囲で焼き戻しが促進されるが、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの間の焼き戻しを充分に行うことができず、ビッカース硬さが局所的に高い部分14Pが残留する。
すなわち、焼き戻しによる靭性向上効果が十分に得られないため、スポット溶接部10の剥離強度を充分に確保することは容易ではない。
また、後通電における入熱が過大である場合は、HAZ硬化部14Hの焼き戻しが促進されるが、ナゲット12が再焼入れされる。従って、HAZ硬化部14Hが焼き戻されてもナゲット12は再焼入れされるので、むしろナゲット12は硬化してしまう。
その結果、ナゲット12の靱性が低下して、スポット溶接部10の剥離強度は低下する。
上述の通り、従来の後通電法では、スポット溶接部の靭性の改善効果を十分に得ることが容易ではなく、また、溶接時間が長くなるという課題があることから、実用的ではないとの考えがあり、これら課題を解決するために、種々の技術が開示されている。
特許文献1には、数値計算により、板組に応じて後通電条件を決定する発明が開示されている。
特許文献2には、後通電を1回以上の短時間かつ高電流条件とすることにより、破断起点となる箇所を効果的に発熱し、溶接時間を短縮する発明が開示されており、さらに、広い適正条件範囲を有することができるとしている。
特許文献3には、後通電することにより、ナゲット周囲のHAZ軟化部の幅を幅広化し、ナゲットの硬度を維持しつつ組織を微細化することにより、接合部の破断強度を向上させる発明が開示されている。
特許文献4には、本通電とテンパ通電との組合せからなる単純な2段通電方式のスポット溶接にて、ナゲットの硬度を維持しつつHAZ部の硬度に極大点を生じさせることで、高張力鋼板に対して優れた引張強度を確保出来るスポット溶接に関する発明が開示されている。
日本国特開2002−103054号公報 日本国特開2010−115706号公報 日本国特開2012−187617号公報 日本国特開2008−229720号公報
「鉄と鋼」第68巻 第9号 1444〜1451頁
特許文献1に開示された技術によれば、スポット溶接部の剥離強度や疲労強度の改善を目的として、後通電の条件の最適化を図ることが出来きるとされている。しかしながら、残留応力を活用するものであるため効果は限定的である。
特許文献2に開示された技術によれば、溶接後の後通電の最適化を図ることで、破断起点となるナゲットおよびHAZの硬化部を軟化し靭性を向上させることができるとされている。
しかしながら、具体的に、軟化の状態は示されておらず、十字引張強さは改善するとされているものの、そのメカニズムは不明瞭であり、必ずしも剥離強度を十分に改善できなかった。
特許文献3に開示された技術によれば、HAZ部の広幅化により破断強度を向上できるとされているものの、後述のとおり、ひずみ集中の緩和に対しては、HAZ部の幅というより、HAZ軟化位置が重要であるため、ナゲット端部へのひずみ集中を十分に緩和できない場合がある。
特許文献4に開示された技術によれば、HAZ部の硬化部の分布を帰ることにより優れた引張強度を得られるとしているが、HAZ部へのひずみ集中を分散させることで継手強度の向上を図る技術であるので、ナゲット内で破断する場合には効果が得られにくい場合がある。
また、特許文献3、引用文献4に開示された技術は、本発明で対象とするような1500MPa級以上のホットスタンプ材等では、効果が得られない技術である。
以上の様に、マルテンサイトを含む高強度鋼板では、後通電によりスポット溶接部の剥離強度を改善することが困難であり、効果的な後通電方式が望まれていた。また、溶接時間が長くなるため生産性の劣る後通電に替わり、単通電にてスポット溶接部の剥離強度を改善する技術も望まれていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スポット溶接部における剥離強度を向上することが可能な重ね合せ溶接部材、重ね合せ溶接部材を有する自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法の提供を目的とする。
本発明の各態様は、以下の通りである。
(1)本発明の第一の態様は、複数の鋼板部材の重ね合せ部がスポット溶接部で接合された重ね合せ溶接部材であって、前記複数の鋼板部材のうちの少なくとも一つがマルテンサイトを含み;前記スポット溶接部が、スポット溶接により形成されたナゲットと、前記ナゲットの周囲に形成された熱影響部と、前記熱影響部内でビッカース硬さが最も低い最軟化部と、前記ナゲットの中心部と前記最軟化部との間に形成され、焼き戻しマルテンサイトからなるとともにそのビッカース硬さが前記最軟化部のビッカース硬さを100%とした場合に120%以下である焼き戻し領域と、を有する;重ね合せ溶接部材である。
(2)本発明の第二の態様は、複数の鋼板部材の重ね合せ部がスポット溶接部で接合された重ね合せ溶接部材であって、前記複数の鋼板部材のうちの少なくとも一つがマルテンサイトを含み;前記スポット溶接部が、抵抗スポット溶接により形成されたナゲットと、前記ナゲットの周囲に形成された熱影響部と、前記熱影響部内でビッカース硬さが最も低い最軟化部と、を有し;前記ナゲットの溶融境界部から前記最軟化部までの距離をD(mm)とし、前記複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚をt(mm)とする一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚をt(mm)とした場合に、下記(1)式を満足する;重ね合せ溶接部材である。
D≦t0.2 ・・・(1)式
(3)上記(1)又は(2)に記載の重ね合せ溶接部材では、前記複数の鋼板部材にホットスタンプ材が含まれていてもよい。
(4)本発明の第三の態様は、上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の重ね合せ溶接部材を含む自動車用部品である。
(5)本発明の第四の態様は、複数の鋼板部材の重ね合せ部に、ナゲットと、前記ナゲットの周囲に形成される熱影響部と、前記熱影響部内でビッカース硬さが最も低い最軟化部と、を有するスポット溶接部を抵抗スポット溶接により形成する抵抗スポット溶接工程と;前記ナゲットの中心部と、前記最軟化部との間に、焼き戻しマルテンサイトからなるとともにそのビッカース硬さが前記最軟化部のビッカース硬さを100%とした場合に120%以下である焼き戻し領域を形成する焼き戻し工程と;を備える重ね合せ部の溶接方法である。
(6)上記(5)に記載の重ね合せ部の溶接方法では、前記抵抗スポット溶接工程で、前記抵抗スポット溶接の通電時間をT(秒)とし、前記複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚をt(mm)とする一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚をt(mm)とし、前記抵抗スポット溶接の通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、下記(2)式を満たすように通電してもよい。
5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(2)式
(7)上記(5)に記載の重ね合せ部の溶接方法では、前記抵抗スポット溶接工程の前に、通電時間T(秒)と、通電1サイクルの時間cyc(秒)と、前記板厚t(mm)とが下記(3)式を満たした上で、予熱電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電する予熱通電工程をさらに備え;前記抵抗スポット溶接工程で、通電時間をT(秒)とし、前記抵抗スポット溶接の通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、下記(4)式を満たした上で、チリ発生電流以下の溶接電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電し;前記予熱電流I(kA)と前記溶接電流I(kA)とが、下記(5)式を満たしてもよい。
5t×cyc≦T≦(5t+8)×cyc ・・・(3)式
5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(4)式
0.3I≦I≦0.7I ・・・(5)式
(8)上記(5)に記載の重ね合せ部の溶接方法では、前記抵抗スポット溶接工程では、前記ナゲットの溶融境界部から前記最軟化部までの距離をD(mm)とし、前記複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚をt(mm)とする一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚をt(mm)とした場合に、下記(6)式を満足するように前記抵抗スポット溶接を行い;前記焼き戻し工程が、後通電により前記焼き戻し領域を形成する後通電工程であってもよい。
D≦t0.2 ・・・(6)式
(9)上記(8)に記載の重ね合せ部の溶接方法では、前記抵抗スポット溶接工程で、前記抵抗スポット溶接の通電時間をT(秒)とし、前記抵抗スポット溶接の通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、下記(7)式を満たすように通電してもよい。
5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(7)式
(10)上記(8)に記載の重ね合せ部の溶接方法では、前記抵抗スポット溶接工程の前に、通電時間T(秒)と、通電1サイクルの時間cyc(秒)と、前記板厚t(mm)とが下記(8)式を満たした上で、予熱電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電する予熱通電工程をさらに備え;前記抵抗スポット溶接工程で、通電時間をT(秒)とし、通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、下記(9)式を満たした上で、チリ発生電流以下の溶接電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電し;前記予熱電流I(kA)と、前記溶接電流I(kA)とが下記(10)式を満たしてもよい。
5t×cyc≦T≦(5t+8)×cyc ・・・(8)式
5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(9)式
0.3I≦I≦0.7I ・・・(10)式
(11)本発明の第五の態様は、複数の鋼板部材の重ね合せ部に、ナゲットと、前記ナゲットの周囲に形成される熱影響部と、前記熱影響部内でビッカース硬さが最も低い最軟化部と、を有するスポット溶接部を形成する抵抗スポット溶接工程を備え;前記抵抗スポット溶接工程では、前記ナゲットの溶融境界部から前記最軟化部までの距離をD(mm)とし、前記複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚をt(mm)とする一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚をt(mm)とした場合に、下記(11)式を満足するように前記抵抗スポット溶接を行う;重ね合せ部の溶接方法である。
D≦t0.2 ・・・(11)式
(12)上記(11)に記載の重ね合せ部の溶接方法では、前記抵抗スポット溶接工程で、前記抵抗スポット溶接の通電時間をT(秒)とし、前記抵抗スポット溶接の通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、下記(12)式を満たすように通電してもよい。
5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(12)式
(13)上記(11)に記載の重ね合せ部の溶接方法では、前記抵抗スポット溶接工程の前に、通電時間T(秒)と、通電1サイクルの時間cyc(秒)と、前記板厚t(mm)とが下記(13)式を満たした上で、予熱電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電する予熱通電工程をさらに備え;前記抵抗スポット溶接工程で、通電時間をT(秒)と、通電1サイクルの時間をcyc(秒)とが、下記(14)式を満たした上で、チリ発生電流以下の溶接電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電し;前記予熱電流I(kA)と、前記溶接電流I(kA)とが下記(15)式を満たしてもよい。
5t×cyc≦T≦(5t+8)×cyc ・・・(13)式
5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(14)式
0.3I≦I≦0.7I ・・・(15)式
(14)本発明の第六の態様は、複数の鋼板部材の重ね合せ部がスポット溶接部で接合された重ね合せ溶接部材の製造方法であって、前記複数の鋼板部材を、前記重ね合せ部の位置で重ね合せる、重ね合せ工程と;前記重ね合せ部を、上記(5)〜(13)のいずれか1項に記載の重ね合せ部の溶接方法により溶接する溶接工程と;を備える重ね合せ溶接部材の製造方法である。
なお、本明細書において「cyc」は、抵抗スポット溶接の通電に用いる電源の1サイクル(1/周波数)(秒)を意味し、60Hzの場合には、1×cycは(1/60)(秒)であり、50Hzの場合には1×cycは(1/50)(秒)である。
本発明に係る重ね合せ溶接部材、重ね合せ溶接部材を有する自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法によれば、スポット溶接部における剥離強度を向上することができる。
従来の通電条件をTRIP材に適用した場合の、スポット溶接部における硬さ分布を概念的に説明する図である。 十字引張試験の概略を説明する斜視図である。 十字引張試験によるスポット溶接部の破断形態を説明する図であり、部分プラグ破断を示す断面図である。 十字引張試験によるスポット溶接部の破断形態を説明する図であり、プラグ破断を示す断面図である。 母材引張強さと十字引張強さとの相関の一例を示す図である。 後通電法の概略を説明する図である。 図3に示した後通電法に基づき、試験片を重ね合せてスポット溶接部を形成し、後通電を施した後におけるスポット溶接部の硬さ分布を概念的に説明する図である。 ホットスタンプ材に形成したスポット溶接部を後通電した場合における、スポット溶接部のHAZの変化を概念的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る、ナゲットを有するスポット溶接部の概略構成を説明する図である。 同スポット溶接部におけるナゲットとHAZの概略構成を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る抵抗スポット溶接における通電条件を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るスポット溶接部の硬さ測定部位の概略を説明する図である。 ナゲットの溶融境界からの距離(mm)と、ビッカース硬さとの関係を示すグラフである。 ナゲット端からHAZ最軟化部までの距離を0.75mmとした短時間通電条件による解析モデルを説明する図である。 ナゲット端からHAZ最軟化部までの距離を1.5mmとした通常条件による解析モデルを説明する図である。 「(a)短時間通電条件」、「(b)通常条件」、「(c)HAZ軟化なし」による各スポット溶接部の解析モデルに関し、図10Aに示すPosition1におけるそれぞれの相当塑性ひずみを示すグラフである。 「(a)短時間通電条件」、「(b)通常条件」、「(c)HAZ軟化なし」による各スポット溶接部の解析モデルに関し、図10Aに示すPosition2におけるそれぞれの相当塑性ひずみを示すグラフである。 板厚tとナゲットの溶融境界からHAZ軟化部までの距離Dとの関係を示す図である。 ナゲットの溶融境界からHAZ軟化部までの距離Dと、十字引張強さとの関係を示す図である。 短時間通電条件、通常条件、2段通電条件を、板厚1.6mmの1800MPa級ホットスタンプ材に適用した場合におけるナゲット成長挙動を示すグラフである。 図14に示した条件により形成したスポット溶接部の硬さ分布を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る短時間通電条件をホットスタンプ材に適用した場合における、単通電後及び後通電後におけるスポット溶接部のHAZの変化を概念的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る短時間通電条件をホットスタンプ材に適用した場合における、単通電後及び後通電後におけるスポット溶接部のビッカース硬さの変化を概念的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る短時間通電条件と通常の通電条件を、板厚1.8mmの1800MPa級ホットスタンプ材に適用した場合の、単通電後におけるスポット溶接部の硬さ分布を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る短時間通電条件と通常の通電条件を、板厚1.8mmの1800MPa級ホットスタンプ材に適用した場合の、後通電後におけるスポット溶接部の硬さ分布を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る短時間通電条件と通常の通電条件によりスポット溶接部を形成した後に、後通電した場合における、スポット溶接部の硬さ分布の変化を概念的に説明する図である。 L字試験の概略を説明する斜視図である。
本発明者らは、マルテンサイトを含む鋼板部材を少なくとも一つ含む複数の鋼板部材を重ね合せ部でスポット溶接部により接合する場合における剥離強度の向上について鋭意研究した結果、電流値を高くして通電時間を従来よりも短くした短時間通電条件で1回通電(短時間単通電)をすることにより、HAZ硬化部が縮小されてナゲット端とHAZ最軟化部との距離が小さくなるとの知見を得た。
また、ナゲット端とHAZ最軟化部との距離を小さくすると、ナゲット端部領域の剥離方向への荷重時にかかる応力が緩和されて剥離強度が大きく改善するとの知見を得た。
この知見に基づき、時間がかかる従来方式の後通電に代わって単通電でも強度を改善できる方法を開発した。
更には、ナゲット端とHAZ最軟化部との距離を小さくして後通電することで、ナゲット及びHAZ硬化部が焼き戻されて、ナゲット端とHAZ最軟化部との間に局所的に硬い部分が形成されるのを抑制することが可能となり、従来方式の後通電よりもスポット溶接部の剥離強度が向上するとの知見も得た。
以下、図面を参照して、上述の知見に基づきなされた本発明を詳細に説明する。
図6は、本発明の一実施形態に係る、例えば自動車用部品として用いられる重ね合せ溶接部材に形成されるスポット溶接部10の概略構成を説明するスポット溶接部断面図である。
本実施形態に係る重ね溶接部材は、この図6に示すように、鋼板部材S1、S2がスポット溶接部10を介して接合されることにより形成される。
図6に示すように、ナゲット12は、鋼板部材S1、S2をそれらの厚さ方向に挟み込む一対の抵抗スポット溶接用の電極50、50からの通電により、電極50の中心線CLを中心として鋼板部材S1、S2の重ね合せ部に形成されている。
通電により生じた溶融金属は、電極50と接触している中心線CL近傍の領域では、電極50への抜熱により板厚方向に凝固が進行し、電極50の中心線CLから離れた領域では、板厚方向に加えてナゲット中心方向に向かって(電極の中心線CLに向かって)凝固が進行する。
その結果、ナゲット12は、デンドライトが板厚方向に成長する領域12Aと、デンドライトが板厚方向と交差して成長する領域12Bとを有することとなる。
本明細書においては、重ね合せ部を板厚方向からみて、ナゲット12が形成される際に溶融する最も外側の境界(すなわち、ナゲット12の溶融境界部)をナゲット端12Eといい、領域12Aと領域12Bの会合部12Cからナゲット端12Eまでの領域をナゲット端部領域12Bという。
図7は、重ね合せ部を溶接するスポット溶接部10を説明するスポット溶接部断面図であり、スポット溶接部10は、スポット溶接により形成されたナゲット12と、このナゲット12の周囲に形成された、スポット溶接によるHAZ14とを有する。
HAZ14は、ナゲット12に隣接して形成されたHAZ硬化部14Hと、HAZ硬化部14Hの周囲に形成されたHAZ軟化部14Tとを有している。
また、HAZ軟化部14Tにおける内周部近傍には、ビッカース硬さが最も低いHAZ最軟化部14Lが形成されている。
図7に示した符号Dは、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの距離を示している。
図8は、本実施形態に係る抵抗スポット溶接における通電条件を説明する図である。
本実施形態に係る短時間通電条件C11は、図8に示すように、通常通電条件C21の通電電流I21よりも高い通電電流I11でかつ従来の通常の通電時間T21よりも短い通電時間T11で電流を流す単通電を最初に行うことで、抵抗スポット溶接を行う。
図8において破線で示したのは、通常条件による1回目通電C21(電流値I21、通電時間T21)であり、電流値I11>電流値I21、通電時間T11(cyc)<通電時間T21(cyc)である。
また、図8において、短時間通電条件C11を、通常通電条件C21の時間軸の途中から示したのは、通電完了タイミングをそろえるためである。
本実施形態に係る短時間通電条件C11では、図8に示すように、通電によりナゲット12を形成する際に生じた溶融金属が、単通電の完了後に急速に冷却され、Ms点を通過してMf点以下まで温度が低下するため、マルテンサイトが生じる。
また、短時間通電条件C11におけるナゲット12の温度曲線H1と、通常通電条件C21におけるナゲットの温度曲線H2を比較すると、短時間通電条件C11では、通常通電条件C21よりも短時間で接合部が溶融してナゲット12が形成される。
そのため、短時間通電条件C11によれば、ナゲット12の周囲への過大な熱流が抑制されて、HAZ硬化部が縮小し、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの距離Dが小さくなる。
その結果、上記単通電のみで、剥離時にナゲット端部領域12B以外の部位にひずみを集中させることで、ナゲット端部領域12Bへの応力集中を緩和させることができ、剥離強度が向上する。
なお、短時間通電条件C11の単通電で形成したスポット溶接部10をそのまま使用してもよいし、さらには、形成したスポット溶接部10を、所定の休止時間Tsが経過した後に、後通電条件C12による後通電(すなわち、二回目の通電)を施してもよい。
短時間通電条件C11で形成したスポット溶接部10を、休止時間Tsの間、通電を休止した後に、後通電条件C12(電流値I12、通電時間T12)で通電すると、ナゲット12は、焼き戻し可能温度(約550〜600℃)以上、Ac以下まで温度が上昇し、その後、徐冷され、HAZ14を再焼入れさせることなく、焼き戻しマルテンサイトを得ることができる。
以上のように、短時間通電条件C11では、電流値I11を通常通電条件C21の電流値I21より大きくし、通電時間T11を通常通電条件C21の通電時間T21よりも短くするので、ナゲット12が短時間で昇温され、通電で発生した熱の周囲への熱伝導が促進されず、HAZ14の温度が通常条件に比較して高温になりにくい。
その結果、HAZ硬化部14Hの幅が小さくなり、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの間の距離Dが小さくなると考えられる。
上述のように、短時間通電条件C11によりナゲット12が形成されていれば、HAZ硬化部14Hの幅が小さいので、ナゲット12及びHAZ硬化部14Hが充分に焼き戻される。
このため、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの間にビッカース硬さが高い部分が形成されるのが抑制される。
すなわち、HAZ硬化部14Hが一様に軟化されることにより変形が容易となり、ナゲット端部領域12Bへの剥離時の応力が低減されるため、剥離強度を向上させることができる。
上述のように短時間通電条件C11及び後通電条件C12を採用することで、HAZ最軟化部14Lとナゲット端12Eとの間のビッカース硬さを、HAZ最軟化部14Lのビッカース硬さを100%とした場合に120%以下とすることができ、スポット溶接部10の靱性を充分に確保することができる。
以下、図9A、図9Bを参照して、ナゲット12の溶融境界からの距離(mm)と、ビッカース硬さとの関係を説明する。
図9A、図9Bは、本実施形態に係る「(a)短時間通電条件」と、「(b)通常条件」とを、板厚1.6mmの1500MPa級ホットスタンプ材に適用して1回目通電した場合を示す図であり、図9Aがスポット溶接部断面図であり、また図9Bがスポット溶接部10の硬さ分布を示すグラフである。
硬さ分布の測定については、図9Aに示すように、ビッカース硬さを、鋼板部材S1、S2との接合面から、鋼板部材S1側に、鋼板部材S1の内部側に板厚の1/4離れた位置において、0.5mmピッチでJIS Z 2244に基づき荷重9.8Nで測定した。
図9Bのグラフにおいて、「白抜きのダイヤ」は短時間通電条件を示し、「白抜きの丸」は通常通電条件を示している。
尚、短時間通電条件は通電時間:9×cyc、通常条件は通電時間:20×cycとし、それぞれのナゲット径が4√t(mm)(tは板厚)となるように電流値を調整した。
図9A、図9Bから、「(a)短時間通電条件」による1回目通電を行うことにより、ナゲット端12EからHAZ最軟化部14Lとの距離Dが小さくなっていることがわかる。
以下、図10A、図10B,図11、図12に基づき、短時間通電と通常条件による通電を行った場合における相当ひずみについて説明する。
短時間通電と通常条件を用いた弾塑性FEM解析にて、「(a)短時間通電条件」、「(b)通常条件」、「(c)HAZ軟化なし」の場合の相当塑性ひずみを求めた。以下詳細に説明を行う。
図10Aは、ナゲット端12EからHAZ最軟化部14Lまでの距離Dを0.75mmとして「(a)短時間通電条件」により1回目通電した単通電試験片の解析モデルを説明するスポット溶接部断面図である。
図10Bは、ナゲット端12EからHAZ最軟化部14Lまでの距離Dを1.5mmとして通常条件により1回目通電した単通電試験片の解析モデルを説明するスポット溶接部断面図である。
なお、解析モデルにおいて、HAZ軟化部の硬さ分布は、図9Bに示した測定結果に基づいて、最軟化部の硬さから母材部の硬さまで段階的に変化させた。
図10Aおよび図10BにおけるPosition1はHAZ最軟化部14Lを示し、Position2はナゲット端12Eを示す。
解析モデルは、図10Aに示す「(a)短時間通電条件」を模擬した場合と、図10Bに示す「(b)通常条件」を模擬した場合と、「(c)HAZ軟化なし」を模擬した場合の3パターンを用いた。
図11は、「(a)短時間通電条件」、「(b)通常条件」、「(c)HAZ軟化なし」、の各スポット溶接部からなる解析モデルに対し、「(b)通常条件」のスポット溶接部が十字引張試験により破断した荷重で十字引張試験した場合における、図10Aに示すPosition1におけるそれぞれの相当塑性ひずみを示すグラフである。
なお、図11において、「(c)HAZ軟化無し」の解析モデルにおけるPosition1は、「(b)通常条件」と同じ位置とした。
Position1における相当塑性ひずみは、図11のグラフに示されるように、「(a)短時間通電条件」では約0.032であり、「(b)通常条件」の0.013、「(c)HAZ軟化無し」の約0.018に比較して、大幅に増加した。
図12は、「(a)短時間通電条件」、「(b)通常条件」、「(c)HAZ軟化なし」、の各スポット溶接部からなる解析モデルに対し、(b)通常条件のスポット溶接部が十字引張試験により破断した荷重で十字引張試験した場合における、図10Aに示すPosition2におけるそれぞれの相当塑性ひずみを示すグラフである。
なお、図12において、「(c)HAZ軟化無し」の解析モデルにおけるPosition2は、「(b)通常条件」と同じ位置とした。
また、Position2における相当塑性ひずみは、図12のグラフに示されるように、「(a)短時間通電条件」では約0.010であり、「(b)通常条件」の0.0115、「(c)HAZ軟化無し」の約0.0118に比較して、減少した。
しかし、「(b)通常条件」と「(c)HAZ軟化なし」を比較すると、「(b)通常条件」のHAZ軟化位置では、ナゲットの端部領域の相当塑性ひずみに及ぼすHAZ軟化有無の影響はわずかであった。
すなわち、通常条件ではHAZ軟化部14Tは剥離時のナゲット端部領域12Bへのひずみ軽減効果はほとんどなく、ナゲット端部領域12BへHAZ軟化部14Tが接近することによって、HAZ軟化部14Tにひずみが集中する。その結果、ナゲット端部領域12Bへのひずみ集中が軽減されることが判明した。つまり、「短時間通電条件」を用いれば、この効果により、剥離強度を増大させることができるのである。
以下、図13A、図13Bを参照して、本実施形態に係る、複数の鋼板部材の重ね合せ部がスポット溶接部で接合された重ね合せ溶接部材について好適な条件を説明する。
図13Aは、重ね合せ部を構成する板厚t(mm)と、ナゲットの溶融境界(ナゲットの端)からHAZ最軟化部までの距離D(mm)との関係を示す図である。
図13Aにおいて、「白抜きの丸」は従来の単通電による980MPa級DP鋼を示している。
また、「白抜きのダイヤ」は従来の単通電による1500MPa級ホットスタンプ鋼を示している。
ここで、図13Aにおける板厚t(mm)は、複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚をt(mm)とし、一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚をt(mm)としている。
従来条件による単通電では、図13Aに示すように、2枚の鋼板の重ね合せ界面における、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの距離Dは、D(mm)=t0.2(mm)を超える範囲に形成されていた。 十字引張試験では、継手強度が低い鋼種と、継手強度が高い鋼種とを組み合わせた板組の場合、継手強度が低い鋼種側で破断する傾向がある。
例えば、母材強度が780MPa級より高い場合には、十字引張強さは母材強度が高いほうが低くなることから、母材強度が高いほうが破断する傾向にある。
また、同鋼種で板厚の異なる板組では、板厚が薄い鋼板側で破断する。
以上の理由より、最も薄い鋼板部材の板厚tを用いる。
図13Bは、1500MPa級ホットスタンプ材においてナゲット径が4√tである場合のスポット溶接部のナゲット端12EからHAZ軟化部までの距離Dと、十字引張強さの関係を説明する図である。
図13Bに示すように、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの距離D(mm)を、t0.2(mm)以下とすると、十字引張強さが約7kNまで向上し安定してプラグ破断とさせることができる。また、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの距離D(mm)を、0.75×(t0.2)(mm)以下とすると、十字引張強さが約8kNまで向上し、更に安定してプラグ破断とさせることができより好適である。
以上のように、スポット溶接部のナゲット端12EからHAZ軟化部14Tまでの距離Dを小さくすることにより十字引張強さが向上する。
さらに、これら2枚の鋼板部材の重ね合せ界面における、母材からナゲット端部領域12Bにかけて(ナゲット端部領域12Bを含む)の硬さは、HAZ最軟化部14Lに対してビッカース硬さにおける最大値が約115%の範囲でナゲット端12Eに向かって徐々に減少し、又はHAZ最軟化部14Lの硬さと同等である。
本実施形態に係る重ね合せ溶接部材では、HAZ軟化部14Tをナゲット端部領域12Bに近づけることによって、ナゲット内破断(界面破断、部分プラグ破断)の起点となるナゲット端部領域12Bへの応力集中を緩和し、これにより、継手強度を向上させることができる。
継手強度の向上の効果は、破断形態がナゲット内破断(界面破断、部分プラグ破断)からプラグ破断へと変わることにより顕著に表れる。
特に、ナゲット端部領域12Bへの応力集中を緩和しても、ナゲット12自体の靭性が不足するためにナゲット内へき裂進展しプラグ破断が得られない継手に対しては、HAZ軟化部14Tの適正化に加えて後通電を行うことにより、従来よりも顕著な継手強度の向上効果を得られる。
このメカニズムは上述した通りである。
上述の通り、ナゲット端12EからHAZ最軟化部14Lまでの距離D(mm)が、
D≦t0.2・・・(1)式
を満足することにより、継手強度の充分な向上が得られる。
そこで、本実施形態に係る重ね合せ溶接部材では、ナゲット端12EからHAZ最軟化部14Lまでの距離Dが上記(1)式を満足することを条件とする。
また、ナゲット端12EからHAZの最軟化部までの距離D(mm)が
D≦0.75×(t0.2)・・・(1A)式
を満足することにより、より確実に破断態様をプラグ破断とさせることができる点で好適である。
以下、抵抗スポット溶接工程と、焼き戻し工程とにより重ね溶接部を溶接する方法について詳細に説明する。
(抵抗スポット溶接工程)
抵抗スポット溶接工程では、複数の鋼板部材の重ね合せ部に、ナゲット12と、このナゲット12の周囲に形成されるHAZ14と、このHAZ14内でビッカース硬さが最も低い最軟化部14Lと、を有するスポット溶接部10を抵抗スポット溶接により形成する。
(焼き戻し工程)
焼き戻し工程では、上記抵抗スポット溶接工程で形成されたナゲット12の中心部と、最軟化部14Lとの間に、焼き戻しマルテンサイトからなるとともにそのビッカース硬さが最軟化部14Lのビッカース硬さを100%とした場合に120%以下である焼き戻し領域を形成する。
焼き戻し領域の形成は、後通電により行うことが好ましいが、後通電に限定されるものではなく、例えばレーザビームの照射により行うこともできる。
このような本実施形態に係る重ね合せ部の溶接方法によれば、焼き戻し領域であって、最軟化部14Lのビッカース硬さを100%とした場合に120%以下であるビッカース硬さを有する焼き戻し領域を、ナゲット12の中心部と最軟化部14Lとの間に形成させることができる。
また、上述の抵抗スポット溶接工程では、板厚をt(mm)とし、抵抗スポット溶接の通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、
5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(2)式
で表わされる通電時間Tでナゲット12を形成してもよい。
一般に、スポット溶接では板厚が厚くなるほど通電時間が長くなり、ナゲット端12EからHAZ最軟化部14Lとの距離Dは長くなる傾向にあるが、この(2)式を満足させることで、ナゲットを安定して形成できるとともに、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの距離D(mm)をより確実にt0.2以下とすることができる。
すなわち、スポット溶接部における剥離強度を安定して向上することが可能となる。
尚、ここでの板厚t(mm)についても、複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚をt(mm)とし、一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚をt(mm)とする。
(予熱通電工程)
上述のように、本実施形態で規定する通電時間を満足してスポット溶接すると、HAZ軟化部14Tの観点からは有効であるが、その一方、従来の通電条件に比べて適正電流範囲は狭くなる。
そこで、本発明者らは、上述の抵抗スポット溶接工程を行う前に予熱通電工程を行うことが、従来の条件と同等の適正電流範囲(チリ発生電流までの電流余裕度)を有しながら従来よりもHAZの最軟化部をナゲットの端部領域に接近させることができる点で好適であることを見出した。
ここで、図14、図15を参照して、予熱通電工程を行うことによる上記効果を説明する。
図14は、短時間通電条件(9×cyc)、通常条件(20×cyc)、2段通電条件(第1工程の通電時間11×cyc、溶接電流4kA、第2工程の通電時間9×cyc)を板厚1.6mmの1800MPa級ホットスタンプ材に適用した場合におけるナゲット成長挙動を示すグラフである。
また、図15は、図14に示した条件により形成したスポット溶接部のナゲット端からの距離に基づくビッカース硬さの分布を示すグラフである。
これらの図14、図15に示されるように、予熱通電と本通電による2段通電を行うことにより、従来とほぼ同等の適正電流範囲を有しながら、HAZ軟化位置を従来よりもナゲット端部領域12Bに接近させることができる。
以下、予熱通電工程の通電条件について詳細に説明する。
予熱通電工程では、通電時間T(秒)と、通電1サイクルの時間cyc(秒)と、板厚t(mm)とが
5t×cyc≦T≦(5t+8)×cyc ・・・(3式)
を満たした上で、予熱電流I(kA)を重ね合せ部に通電する。
そして、予熱通電工程を行った場合には、その後、抵抗スポット溶接工程で、通電時間をT(秒)とし、前記抵抗スポット溶接の通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、
5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(4)式
を満たした上で、チリ発生電流以下の溶接電流I(kA)を重ね合せ部に通電することで、ナゲットを形成する。
ここで、予熱電流I(kA)と溶接電流I(kA)との関係は、
0.3I≦I≦0.7I ・・・(5)式
を満たす。
上記予熱通電工程においては、通電時間T(秒)が5t×cyc以上であり、かつ、予熱電流I(kA)が0.3I以上、すなわち、ナゲットを形成する抵抗スポット溶接工程における溶接電流Iの30%以上であるので、予熱効果が充分となり、所望の適正電流範囲を確保できるので好ましい。
また、通電時間T(秒)が(5t+4)×cyc以下であり、かつ、予熱電流I(kA)が0.7I以下、すなわち、ナゲットを形成する抵抗スポット溶接工程における溶接電流Iの70%以下であるので、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lまでの距離Dを小さくすることができて好適である。
そして、予熱通電後に行う抵抗スポット溶接工程では、通電時間Tを5t×cyc以上、且つ、(5t+4)×cyc以下としているので、ナゲットを十分に形成させるとともに、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの距離D(mm)をt0.2以下とすることができ、スポット溶接部における剥離強度を安定して向上することが可能となる。
また、距離D(mm)が0.75×(t0.2)以下となるように通電時間を調整することで、より確実に、破断態様がプラグ破断となるスポット溶接部を得ることができ、剥離強度を向上させることができる。
このようにして得られた重ね溶接部に対して、ナゲット端部領域12Bが焼き戻されるように、上述の焼き戻し工程(例えば、後通電による焼き戻し)を適用することにより、焼き戻しマルテンサイトからなるとともにそのビッカース硬さが最軟化部14Lのビッカース硬さを100%とした場合に120%以下である焼き戻し領域をナゲット12の中心部と最軟化部14Lとの間に形成させることができる。
従って、従来通りのナゲット径で、剥離強度に優れ、高い継手強度を有する重ね合せ溶接部材を製造することができる。
このような効果を得るためにはナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとが近づくように、短時間通電条件を調整し、その後の焼き戻し工程で、焼き戻し領域のビッカース硬さを最軟化部14Lのビッカース硬さの120%以下とすることが必要である。しかしながら、より好適に効果を得るためには、焼き戻し領域のビッカース硬さを最軟化部14Lのビッカース硬さの115%以下とすることが好ましく、110%以下とすることがより好ましい。
尚、焼き戻し領域のビッカース硬さの下限値は規定されるものではない。
重ね合せ溶接部材は、母材引張強さ980MPa級以上になると界面破断や部分プラグ破断し易く、継手強度は低下する傾向にある。
本実施形態は、スポット溶接によりHAZ軟化する鋼板部材に対して効果を有するが、母材引張強さ980MPa級以上の高張力鋼板への適用が好ましい。
特に、ホットスタンプ材では、母材がフルマルテンサイトであるためHAZ軟化量が大きく、本実施形態の効果が顕著である。
また、本実施形態に係る重ね合せ溶接部材は、2枚以上の鋼板部材の重ね合せ部のそれぞれの鋼板部材の板厚、種類(例えばDP、TRIP等)、さらにはめっきの有無には限定されない。
また、後述する実施例では、同種の鋼板を2枚重ね合せる板組について説明しているが、これには限定されず、異材板組であっても、3枚以上の板組であっても効果を有する。
図16は、ホットスタンプ材を鋼板部材S1、S2として用いた場合の、本実施形態に係る通電条件により形成されるスポット溶接部10の概略構成を説明する図である。より詳細には、図16の(a)は短時間通電を行った後のスポット溶接部断面図であり、図16の(b)は、後通電を行った後のスポット溶接部断面図である。図16の(c)は、単通電後と後通電後についてビッカース硬さの分布を示すグラフである。
また、図17は、単通電後、及び、後通電後におけるスポット溶接部のビッカース硬さの変化を概念的に説明する図である。
短時間通電を行うことで、図16の(a)に示すように、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの距離Dは約1mmと小さくなる。
従来の通常条件による通電によるナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lとの距離Dが約1.5mmであるため、比較すると大幅に縮小した。
その結果、ナゲット端12E周辺における応力集中を緩和することができる。
また、更に後通電を施すことにより、図16の(b)のドットハッチングで示される範囲で、HAZ硬化部14Hを充分に焼き戻すことができる。
このように、本発明に係る通電条件をホットスタンプ材S1、S2に適用してスポット溶接部10を形成した場合、図17の(a)、(b)に示すように、短時間単通電を行うことで、HAZ硬化部14Hはナゲット12とほぼ同等のビッカース硬さとなる。
また、後通電をすると、図17の(c)に示すように、ナゲット12及びHAZ硬化部14Hは充分に焼き戻されて、HAZ最軟化部14Lとナゲット端12Eの間は、ビッカース硬さにおける硬さがHAZ最軟化部14Lと同様又は硬さの最大値がHAZ最軟化部14Lの約115%となり、ナゲット端部領域12Bの応力が充分に緩和される。
その結果、ホットスタンプ材におけるスポット溶接部10の剥離強度を向上させることができる。なお、ナゲット端部領域12Bが焼き戻されていれば、ナゲット12の全体が焼き戻されることは必要ではない。
このように、HAZ硬化部14Hが焼き戻されることにより、図16の(c)に示すように、ビッカース硬さにおいて、ナゲット12とHAZ最軟化部14Lとの間の最大の硬さが、HAZ最軟化部14Lに対して約120%以下の範囲とすることができる。
その結果、ナゲット12及びHAZ硬化部の靱性が向上して、剥離強度を向上することができる。
尚、ナゲット端12EとHAZ最軟化部14Lの間の最大のビッカース硬さが、HAZ最軟化部14Lのビッカース硬さの120%以下、好ましくは115%以下、より好ましくは110%以下であれば、ナゲット12全体が焼き戻されていなくても継手強度が向上する。
なお、短時間通電条件を調整して、ナゲット端とHAZ最軟化部を近づけて、後通電後におけるナゲット12の中心部とHAZ最軟化部14Lとの間のビッカース硬さにおける最大値を、HAZ最軟化部14Lに対して115%の範囲とすることが好ましい。
また、短時間通電条件を調整して、ナゲット端とHAZ最軟化部をさらに近づけて、後通電後におけるナゲットとHAZ最軟化部の間のビッカース硬さにおける最大値を、HAZ最軟化部14Lに対して110%の範囲とするとさらに好ましい。
図18は、本実施形態に係る短時間通電条件と通常の通電条件を板厚1.8mmの1800MPa級ホットスタンプ材に適用した場合の、1回通電におけるスポット溶接部の硬さ分布を示すグラフである。
また、図19は、本実施形態に係る短時間通電条件と通常の通電条件を板厚1.8mmの1800MPa級ホットスタンプ材に適用した場合の、後通電後におけるスポット溶接部の硬さ分布を示すグラフである。
図18において、「白抜きのダイヤ」は通電時間9×cyc(秒)の短時間通電条件を採用した本通電によりスポット溶接部を形成した場合の、スポット溶接部の硬さ分布を示す。また、「白抜きの丸」は通電時間22×cyc(秒)の通常条件を採用した本通電によりスポット溶接部を形成した場合の、スポット溶接部の硬さ分布を示す。
図19においては、「白抜きのダイヤ」は通電時間9×cyc(秒)の短時間通電条件を採用した本通電によりスポット溶接部を形成し、その後、後通電により焼き戻しを行った場合の、スポット溶接部の硬さ分布を示し、「白抜きの丸」は通電時間22×cyc(秒)の通常条件を採用した本通電によりスポット溶接部を形成し、その後、後通電により焼き戻しを行った場合の、スポット溶接部の硬さ分布を示す。
まず、図18のグラフに示すように、「白抜きのダイヤ」で示す短時間通電条件では「白抜きの丸」で示す通常条件と比べ、ナゲット端からHAZ最軟化部までの距離が接近する。
そして、後通電を行うと、図19のグラフに示すように、本通電時に通常条件を適用して形成されたスポット溶接部では、本通電時に形成されるHAZ最軟化部がナゲットの端部領域から遠いため、ナゲットと最軟化部との間(ナゲットの端部領域から約1mm程度の位置)に硬さが高い箇所が存在する。
これに対し、本通電時に短時間通電条件を適用して形成されたスポット溶接部では、本通電時に形成されるHAZ最軟化部がナゲットの端部領域に近いため、母材からナゲット端部領域12Bにかけての(ナゲット端部領域12Bも含む)HAZおよびナゲットのビッカース硬さをHAZ最軟化部の硬さの120%以下とすることができる。
すなわち、後通電を施した場合でも、本通電時に形成されるHAZ最軟化部がナゲット端12Eに近いほうがナゲット端12Eの周辺へのひずみ集中を緩和できる。
このように、ナゲット12の形成のための通電時間を短時間化すると、HAZ軟化位置をナゲットの端部領域に接近させて継手強度を向上させる観点から有効である。
図20は、本実施形態に係る短時間通電条件をDP材又はTRIP材に適用した場合における、単通電及び後通電の後におけるスポット溶接部のHAZの変化を概念的に説明する図である。
図20の(a)は、スポット溶接部断面図である。
図20の(b)に示すように、DP材又はTRIP材を鋼板部材S1、S2として用いた場合には、短時間単通電した状態で、HAZ硬化部14Hはナゲット12とビッカース硬さにおいてナゲットとほぼ同等となる。
この場合、ナゲット12及びHAZ硬化部14HはDP材又はTRIP材の母材と比較して非常に硬くなる点で、図17に示したホットスタンプ材の硬さ分布と異なる。
また、図20の(c)に示すように、後通電をすると、ナゲット12及びHAZ硬化部14Hは充分に焼き戻されて、HAZ最軟化部14Lとナゲット端12Eとの間は、ビッカース硬さにおける硬さがHAZ最軟化部14Lの約115%となり、ナゲット端部領域12Bの応力が充分に緩和される。
その結果、DP材又はTRIP材におけるスポット溶接部10の剥離強度を向上させることができる。
なお、ナゲット端部領域12Bが焼き戻されていれば、ナゲット12の全体が焼き戻されることは必要ではない。
なお、図20の(c)に示す二点鎖線は、後通電前の硬さ分布を示している。
なお、上記実施形態においては、HAZ硬化部14Hを後通電により焼き戻す場合について説明したが、短時間単通電によりスポット溶接部10を形成した後に、例えばレーザ照射することでナゲットおよびHAZ硬化部を焼き戻してもよい。
以下、剥離方向の継手強度の向上にはHAZ最軟化部をナゲット端部へ近づけることが有効であることを確認する。
通電時間を短時間化することで、HAZ最軟化部をナゲット端部へ近づけることができるが、ナゲット形成の観点からは、通電時間の短時間化により、適正電流範囲(一般に、ナゲット径4√tを得られる電流値からチリ発生までの電流範囲)が狭くなる。
そこで、通電初期を低電流とする予備通電で鋼板を加熱した後に、短時間高電流でナゲットを拡大する2段通電によって、HAZ軟化位置の制御と適正電流範囲の確保とを両立することを検討した。
板厚1.6mmの1800MPa級ホットスタンプ材により、表1に示す溶接条件を用いて調査した。条件(1)は短時間単通電条件、(2)は従来単通電条件、(3)が2段通電条件である。
図14に示すナゲット形成挙動と、図15に示すスポット溶接部の硬さ分布からわかるように、2段通電により、従来単通電と同等の適正電流範囲を有し、かつ、HAZ最軟化部をナゲット端部へ近づけることが可能となった。
溶接電流は、それぞれ4√t(mm)のナゲット径が得られるように調整した。後通電条件は、剥離強度の改善に有効な条件、すなわちナゲットの端部領域が軟化される条件を選定した。
板厚1.6〜2.0mmの980MPa級鋼板、1500MPa級ホットスタンプ材、および1800MPa級ホットスタンプ材を用い、十字引張強さとL字引張強さを調査した。用いた溶接条件を表2に示す。Iは本通電工程の電流値である。
条件aは従来単通電条件、条件bは従来後通電条件である。条件A1は短時間単通電条件、条件A2は2段電条件であり、条件B1、B2はそれぞれ条件A1、A2に対して後通電を行った。いずれの溶接条件においても、ナゲット径4√tが得られるように溶接電流を調整した。
継手強度は、十字継手の場合はJIS Z3137(1999年)に基づく十字引張試験により測定し、L字継手の場合は図21の概略図を示す試験により測定した。
より詳細には、L字引張試験は、図21に示すように、鋼板をL字に曲げて形成した二つの試験片の屈曲部分同士を互いに重ね合せて、重ね合せ部に抵抗スポット溶接によりナゲット12を有するスポット溶接部10を形成して接合し、その後、重ね合せ部が剥離する方向に引っ張って、スポット溶接部10が破断するまでの強度を継手強度として測定した。
まず、板厚1.6〜2.0mmの980MPa級DP鋼板、1500MPaおよび1800MPa級ホットスタンプ材を用いて、重ね合せ溶接部材の剥離強度および破断形態を調査した。溶接条件を表4に示す。tは鋼板の板厚、Iは各板組に対して、ナゲット径4√t(mm)が得られるように調整した。なお、距離Dはナゲット端部領域からHAZ最軟化部までの距離である。
表3に条件A1、A2による継手強度の改善効果をまとめた。表3は、単通電に関する実施例を説明する表である。
表3に示すように、いずれの鋼種、板厚においても、条件A1の短時間通電、A2の予備通電及び短時間通電により形成したスポット溶接部は、条件aの従来単通電条件と比較して、継手強度が向上した。これは、HAZ軟化位置がナゲット端部に近づくことにより、ナゲット端部への応力集中が緩和された効果と考えられる。
また、1800MPa級ホットスタンプ材におけるL字引張強度では、条件A1の短時間通電を行うことにより、条件aの場合と比較して、継手強度が、約25%向上した。
更に、板厚1.6〜2.0mmの980MPa級DP鋼板、1500MPaおよび1800MPa級ホットスタンプ材を用いて、重ね合せ溶接部材の剥離強度および破断形態を調査した。溶接条件を表4に示す。tは鋼板の板厚であり、Iは各板組に対して、ナゲット径4√t(mm)が得られるように調整した。なお、距離Dはナゲット端部領域からHAZ最軟化部までの距離である。
表4に条件B1、B2による継手強度の改善効果をまとめた。表4は、後通電を実施した場合における実施例を説明する表である。
表4に示すように、いずれの鋼種、板厚においても、条件aの従来単通電条件と比較して、継手強度が向上した。これは、従来後通電技術と同様にナゲット端部が焼戻され靭性が向上したことに加え、ナゲット端部への応力集中を緩和する最適な硬さ分布が得られた効果と考えられる。
また、1800MPa級ホットスタンプ材におけるL字引張強度では、条件B1の短時間通電と後通電を行うことにより、条件bの場合と比較して、破断形態が界面破断からプラグ破断となり、継手強度が、約114%向上した。
本発明によれば、複数の鋼板部材同士を重ね合せ部で接合し、前記複数の鋼板部材の少なくとも一つがマルテンサイトを含む重ね合せ部がスポット溶接部によって接合された重ね合せ溶接部材に関して、スポット溶接部における剥離強度を向上することができるので、産業上利用可能である。
10 スポット溶接部
12 ナゲット
12B ナゲット端部領域
12C 会合部
12E ナゲット端
14 HAZ
14H HAZ硬化部
14T HAZ軟化部
14L HAZ最軟化部

Claims (14)

  1. 複数の鋼板部材の重ね合せ部がスポット溶接部で接合された重ね合せ溶接部材であって、
    前記複数の鋼板部材のうちの少なくとも一つがマルテンサイトを含み;
    前記スポット溶接部が、
    スポット溶接により形成されたナゲットと、
    前記ナゲットの周囲に形成された熱影響部と、
    前記熱影響部内でビッカース硬さが最も低い最軟化部と、
    前記ナゲットの中心部と前記最軟化部との間に形成され、焼き戻しマルテンサイトからなるとともにそのビッカース硬さが前記最軟化部のビッカース硬さを100%とした場合に120%以下である焼き戻し領域と、
    を有する;
    ことを特徴とする重ね合せ溶接部材。
  2. 複数の鋼板部材の重ね合せ部がスポット溶接部で接合された重ね合せ溶接部材であって、
    前記複数の鋼板部材のうちの少なくとも一つがマルテンサイトを含み;
    前記スポット溶接部が、
    抵抗スポット溶接により形成されたナゲットと、
    前記ナゲットの周囲に形成された熱影響部と、
    前記熱影響部内でビッカース硬さが最も低い最軟化部と、
    を有し;
    前記ナゲットの溶融境界部から前記最軟化部までの距離をD(mm)とし、前記複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚をt(mm)とする一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚をt(mm)とした場合に、下記(1)式を満足する;
    ことを特徴とする重ね合せ溶接部材。
    D≦t0.2 ・・・(1)式
  3. 前記複数の鋼板部材にホットスタンプ材が含まれている
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の重ね合せ溶接部材。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の重ね合せ溶接部材を含む
    ことを特徴とする自動車用部品。
  5. 複数の鋼板部材の重ね合せ部に、ナゲットと、前記ナゲットの周囲に形成される熱影響部と、前記熱影響部内でビッカース硬さが最も低い最軟化部と、を有するスポット溶接部を抵抗スポット溶接により形成する抵抗スポット溶接工程と;
    前記ナゲットの中心部と、前記最軟化部との間に、焼き戻しマルテンサイトからなるとともにそのビッカース硬さが前記最軟化部のビッカース硬さを100%とした場合に120%以下である焼き戻し領域を形成する焼き戻し工程と;
    を備えることを特徴とする重ね合せ部の溶接方法。
  6. 前記抵抗スポット溶接工程で、
    前記抵抗スポット溶接の通電時間をT(秒)とし、
    前記複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚をt(mm)とする一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚をt(mm)とし、
    前記抵抗スポット溶接の通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、
    下記(2)式を満たすように通電する
    ことを特徴とする請求項5に記載の重ね合せ部の溶接方法。
    5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(2)式
  7. 前記抵抗スポット溶接工程の前に、
    通電時間T(秒)と、通電1サイクルの時間cyc(秒)と、板厚t(mm)とが下記(3)式を満たした上で、予熱電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電する予熱通電工程をさらに備え;
    前記板厚t(mm)として、前記複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚を用いる一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚を用い;
    前記抵抗スポット溶接工程で、
    通電時間をT(秒)とし、前記抵抗スポット溶接の通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、下記(4)式を満たした上で、チリ発生電流以下の溶接電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電し;
    前記予熱電流I(kA)と前記溶接電流I(kA)とが、下記(5)式を満たす;
    ことを特徴とする請求項5に記載の重ね合せ部の溶接方法。
    5t×cyc≦T≦(5t+8)×cyc ・・・(3)式
    5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(4)式
    0.3I≦I≦0.7I ・・・(5)式
  8. 前記抵抗スポット溶接工程では、前記ナゲットの溶融境界部から前記最軟化部までの距離をD(mm)とし、前記複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚をt(mm)とする一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚をt(mm)とした場合に、下記(6)式を満足するように前記抵抗スポット溶接を行い;
    前記焼き戻し工程が、後通電により前記焼き戻し領域を形成する後通電工程である;
    ことを特徴とする請求項5に記載の重ね合せ部の溶接方法。
    D≦t0.2 ・・・(6)式
  9. 前記抵抗スポット溶接工程で、
    前記抵抗スポット溶接の通電時間をT(秒)とし、前記抵抗スポット溶接の通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、下記(7)式を満たすように通電する
    ことを特徴とする請求項8に記載の重ね合せ部の溶接方法。
    5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(7)式
  10. 前記抵抗スポット溶接工程の前に、
    通電時間T(秒)と、通電1サイクルの時間cyc(秒)と、前記板厚t(mm)とが下記(8)式を満たした上で、予熱電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電する予熱通電工程をさらに備え;
    前記抵抗スポット溶接工程で、
    通電時間をT(秒)とし、通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、下記(9)式を満たした上で、チリ発生電流以下の溶接電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電し;
    前記予熱電流I(kA)と、前記溶接電流I(kA)とが下記(10)式を満たす;ことを特徴とする請求項8に記載の重ね合せ部の溶接方法。
    5t×cyc≦T≦(5t+8)×cyc ・・・(8)式
    5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(9)式
    0.3I≦I≦0.7I ・・・(10)式
  11. 複数の鋼板部材の重ね合せ部に、ナゲットと、前記ナゲットの周囲に形成される熱影響部と、前記熱影響部内でビッカース硬さが最も低い最軟化部と、を有するスポット溶接部を形成する抵抗スポット溶接工程を備え;
    前記抵抗スポット溶接工程では、
    前記ナゲットの溶融境界部から前記最軟化部までの距離をD(mm)とし、前記複数の鋼板部材のうち、最も引張強さの高い鋼板部材が単数であればその板厚をt(mm)とする一方、最も引張強さの高い鋼板部材が複数であればそれらの中で板厚が最も薄い鋼板部材の板厚をt(mm)とした場合に、下記(11)式を満足するように前記抵抗スポット溶接を行う;
    ことを特徴とする重ね合せ部の溶接方法。
    D≦t0.2 ・・・(11)式
  12. 前記抵抗スポット溶接工程で、
    前記抵抗スポット溶接の通電時間をT(秒)とし、
    前記抵抗スポット溶接の通電1サイクルの時間をcyc(秒)とした場合に、下記(12)式を満たすように通電する
    ことを特徴とする請求項11に記載の重ね合せ部の溶接方法。
    5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(12)式
  13. 前記抵抗スポット溶接工程の前に、
    通電時間T(秒)と、通電1サイクルの時間cyc(秒)と、前記板厚t(mm)とが下記(13)式を満たした上で、予熱電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電する予熱通電工程をさらに備え;
    前記抵抗スポット溶接工程で、
    通電時間をT(秒)と、通電1サイクルの時間をcyc(秒)とが、下記(14)式を満たした上で、チリ発生電流以下の溶接電流I(kA)を前記重ね合せ部に通電し;
    前記予熱電流I(kA)と、前記溶接電流I(kA)とが下記(15)式を満たす;ことを特徴とする請求項11に記載の重ね合せ部の溶接方法。
    5t×cyc≦T≦(5t+8)×cyc ・・・(13)式
    5t×cyc≦T≦(5t+4)×cyc ・・・(14)式
    0.3I≦I≦0.7I ・・・(15)式
  14. 複数の鋼板部材の重ね合せ部がスポット溶接部で接合された重ね合せ溶接部材の製造方法であって、
    前記複数の鋼板部材を、前記重ね合せ部の位置で重ね合せる、重ね合せ工程と;
    前記重ね合せ部を、請求項5〜13のいずれか1項に記載の重ね合せ部の溶接方法により溶接する溶接工程と;
    を備えることを特徴とする重ね合せ溶接部材の製造方法。
JP2014529593A 2012-08-10 2013-08-12 重ね合せ溶接部材、自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法 Active JP5713147B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014529593A JP5713147B2 (ja) 2012-08-10 2013-08-12 重ね合せ溶接部材、自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012178691 2012-08-10
JP2012178691 2012-08-10
JP2014529593A JP5713147B2 (ja) 2012-08-10 2013-08-12 重ね合せ溶接部材、自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法
PCT/JP2013/071841 WO2014025063A1 (ja) 2012-08-10 2013-08-12 重ね合せ溶接部材、自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5713147B2 true JP5713147B2 (ja) 2015-05-07
JPWO2014025063A1 JPWO2014025063A1 (ja) 2016-07-25

Family

ID=50068276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014529593A Active JP5713147B2 (ja) 2012-08-10 2013-08-12 重ね合せ溶接部材、自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10543562B2 (ja)
JP (1) JP5713147B2 (ja)
KR (1) KR101737712B1 (ja)
CN (1) CN104520052B (ja)
IN (1) IN2015DN00483A (ja)
MX (1) MX2015001640A (ja)
WO (1) WO2014025063A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023063097A1 (ja) 2021-10-12 2023-04-20 Jfeスチール株式会社 抵抗スポット溶接継手およびその抵抗スポット溶接方法
WO2023063098A1 (ja) 2021-10-12 2023-04-20 Jfeスチール株式会社 抵抗スポット溶接継手およびその抵抗スポット溶接方法

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014208747A1 (ja) * 2013-06-27 2014-12-31 高周波熱錬株式会社 溶接構造部材及び溶接方法
JP6379819B2 (ja) * 2014-07-31 2018-08-29 新日鐵住金株式会社 重ね溶接部材、重ね溶接部材の重ね抵抗シーム溶接方法及び重ね溶接部を備える自動車用重ね溶接部材
JP2016055337A (ja) 2014-09-11 2016-04-21 高周波熱錬株式会社 溶接方法及び溶接構造物
JP6179581B2 (ja) * 2014-12-09 2017-08-16 Jfeスチール株式会社 スポット溶接継手用薄鋼板、スポット溶接継手の破断様式の判定方法、スポット溶接継手のはく離破断強度の予測方法及びスポット溶接継手のプラグ破断強度の予測方法
CN104668798A (zh) * 2015-02-03 2015-06-03 上海诚烨汽车零部件有限公司 高强钢焊接工艺优化方法
BR112017020590A2 (pt) * 2015-03-30 2018-07-03 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp método de soldagem por pontos de chapa de aço chapeada
JP6451487B2 (ja) * 2015-05-12 2019-01-16 Jfeスチール株式会社 はく離破断強度に優れたスポット溶接部の判定方法
JP6451488B2 (ja) * 2015-05-12 2019-01-16 Jfeスチール株式会社 スポット溶接部材
JP5909014B1 (ja) 2015-06-08 2016-04-26 オリジン電気株式会社 接合部材の製造方法及び接合部材製造装置
US10272515B2 (en) * 2015-09-15 2019-04-30 GM Global Technology Operations LLC Power pulse method for controlling resistance weld nugget growth and properties during steel spot welding
EP3147065B1 (en) * 2015-09-23 2019-07-24 Neturen Co., Ltd. Welding method
CN108136535B (zh) * 2015-10-16 2020-06-12 日本制铁株式会社 点焊接头和点焊方法
CN105252152B (zh) * 2015-11-26 2017-08-01 重庆大江工业有限责任公司 一种减小装甲车车体变形的焊接加工方法
JP2017108595A (ja) * 2015-12-11 2017-06-15 日本電産株式会社 振動モータ
JP6055154B1 (ja) * 2016-08-29 2016-12-27 オリジン電気株式会社 接合部材の製造方法及び接合部材製造装置
US11235415B2 (en) * 2017-02-28 2022-02-01 Nippon Steel Corporation Fillet welded joint and method of manufacturing thereof
JP6665140B2 (ja) * 2017-09-13 2020-03-13 本田技研工業株式会社 抵抗溶接方法及び抵抗溶接装置
JP7112819B2 (ja) * 2017-11-29 2022-08-04 ダイハツ工業株式会社 スポット溶接方法及びスポット溶接装置
CN108161201B (zh) * 2017-12-12 2021-02-26 广州亨龙智能装备股份有限公司 电容储能焊工艺在销轴与热成形马氏体钢焊接的应用
MX2020012739A (es) * 2018-05-31 2021-02-22 Nippon Steel Corp Junta soldada por puntos, componente de bastidor del vehiculo provisto de junta soldada por puntos y metodo de fabricacion de junta soldada por puntos.
EP3766762B1 (en) * 2018-10-31 2023-07-26 Nippon Steel Corporation Automobile frame member
MX2021011062A (es) * 2019-03-14 2021-10-13 Nippon Steel Corp Metodo de fabricacion de junta soldada, junta soldada, dispositivo de templado y aparato de soldadura.
KR102619894B1 (ko) * 2019-03-26 2024-01-04 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 강판 및 부재
WO2020241500A1 (ja) * 2019-05-24 2020-12-03 日本製鉄株式会社 スポット溶接継手、及びスポット溶接継手の製造方法
KR102589430B1 (ko) * 2019-05-28 2023-10-13 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 저항 스폿 용접부 및 저항 스폿 용접 방법, 그리고 저항 스폿 용접 조인트 및 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법
CN113857636A (zh) * 2019-08-08 2021-12-31 沈阳大学 一种1800MPa级超高强度热成形钢板电阻点焊工艺
WO2021108768A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 Cascade Corporation Connection between forks and hangers on forks
US20230339037A1 (en) * 2020-03-05 2023-10-26 Jfe Steel Corporation Resistance spot welding method and method for manufacturing resistance spot welded joint
CN112222667B (zh) * 2020-09-07 2022-06-28 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种高强度钢板的点焊接头及其制造方法
JP7376458B2 (ja) * 2020-11-27 2023-11-08 トヨタ自動車株式会社 抵抗スポット溶接方法
WO2023181680A1 (ja) * 2022-03-25 2023-09-28 Jfeスチール株式会社 抵抗スポット溶接継手およびその製造方法
JP7480929B1 (ja) 2022-12-15 2024-05-10 Jfeスチール株式会社 抵抗スポット溶接継手およびその抵抗スポット溶接方法
WO2024127866A1 (ja) * 2022-12-15 2024-06-20 Jfeスチール株式会社 抵抗スポット溶接継手およびその抵抗スポット溶接方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002103054A (ja) 2000-09-29 2002-04-09 Nippon Steel Corp 高強度鋼板のスポット溶接方法
JP2008229720A (ja) 2007-02-22 2008-10-02 Kobe Steel Ltd 引張強度に優れた高張力鋼板スポット溶接継手、それを有する自動車部品、および高張力鋼板のスポット溶接方法
US7591173B2 (en) * 2007-03-06 2009-09-22 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for monitoring the restriction level of a vehicular air filter element
JP5210552B2 (ja) * 2007-06-19 2013-06-12 株式会社神戸製鋼所 高強度スポット溶接継手
JP2009000697A (ja) 2007-06-19 2009-01-08 Sumitomo Metal Ind Ltd レーザ溶接方法ならびにレーザ溶接品
JP5201116B2 (ja) 2008-10-16 2013-06-05 Jfeスチール株式会社 高強度鋼板の抵抗スポット溶接方法
EP2460613A4 (en) * 2009-07-31 2015-11-04 Neturen Co Ltd WELDED CONSTRUCTION ELEMENT AND WELDING METHOD
WO2011025015A1 (ja) * 2009-08-31 2011-03-03 新日本製鐵株式会社 スポット溶接継手およびスポット溶接方法
JP2012187617A (ja) 2011-03-11 2012-10-04 Nissan Motor Co Ltd 高張力鋼板の接合体、および高張力鋼板の抵抗溶接方法
DE102011113267A1 (de) 2011-09-13 2012-04-19 Daimler Ag Verfahren zur lokalen Wärmenachbehandlung thermischer Fügeverbindungen ultrahochfester Metallbauteile

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023063097A1 (ja) 2021-10-12 2023-04-20 Jfeスチール株式会社 抵抗スポット溶接継手およびその抵抗スポット溶接方法
WO2023063098A1 (ja) 2021-10-12 2023-04-20 Jfeスチール株式会社 抵抗スポット溶接継手およびその抵抗スポット溶接方法

Also Published As

Publication number Publication date
MX2015001640A (es) 2015-04-08
JPWO2014025063A1 (ja) 2016-07-25
CN104520052A (zh) 2015-04-15
WO2014025063A1 (ja) 2014-02-13
KR101737712B1 (ko) 2017-05-18
US20200156177A1 (en) 2020-05-21
CN104520052B (zh) 2017-04-19
US20150217396A1 (en) 2015-08-06
KR20150023926A (ko) 2015-03-05
IN2015DN00483A (ja) 2015-06-26
US10543562B2 (en) 2020-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5713147B2 (ja) 重ね合せ溶接部材、自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法
TWI601588B (zh) Resistance point welding method
JP5640410B2 (ja) 抵抗スポット溶接継手の製造方法
JP5714537B2 (ja) 高強度鋼板の抵抗スポット溶接方法
KR101588257B1 (ko) 고장력 강판의 저항 스폿 용접 방법 및 저항 스폿 용접 조인트
JP6226083B2 (ja) 抵抗スポット溶接方法
JP5210552B2 (ja) 高強度スポット溶接継手
JP5999253B2 (ja) アークスポット溶接継手の製造方法
JP6409470B2 (ja) スポット溶接方法
JP5942392B2 (ja) 高張力鋼板の抵抗スポット溶接方法
KR20220127335A (ko) 저항 스폿 용접 방법 및 저항 스폿 용접 이음매의 제조 방법
US10472698B2 (en) Method of production of brazed joint and such a brazed joint
JP2012187617A (ja) 高張力鋼板の接合体、および高張力鋼板の抵抗溶接方法
JP5573128B2 (ja) 抵抗スポット溶接方法
JP6168246B1 (ja) 抵抗スポット溶接方法および溶接部材の製造方法
JP6313921B2 (ja) 抵抗スポット溶接方法
JP5206448B2 (ja) 高強度薄鋼板の抵抗スポット溶接方法
JP5640409B2 (ja) 抵抗スポット溶接継手の製造方法
JP2019089076A (ja) 抵抗スポット溶接方法及び溶接継手
KR102010196B1 (ko) 저항 스폿 용접 방법
JP5995162B2 (ja) 焼入れ硬化性金属板の溶接方法
JP2020199522A (ja) 高強度鋼板の抵抗溶接方法

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20150203

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150210

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150223

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5713147

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350