JP7247768B2 - 高強度鋼板の抵抗溶接方法 - Google Patents
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Description
上記高強度鋼板における上記複数の鋼板のうちの他の鋼板と溶接すべき部位及びそのまわりを、一対の加熱用電極によって挟み加圧しながら通電することによって発熱させて、上記部位及びそのまわりの延性を増大させる上記高強度鋼板単独での熱処理工程と、
上記熱処理を施した上記高強度鋼板を含む上記複数の鋼板を重ね合わせ、この複数の鋼板の溶接すべき部位を、一対の溶接用電極によって挟み加圧しながら通電することによって発熱させて当該鋼板間に溶接ナゲットを形成する溶接工程とを備え、
上記加熱用電極の上記鋼板に接触する先端径Dhは、上記溶接用電極の上記鋼板に接触する先端径Dwよりも大きいことを特徴とする。
図1に示すように、鋼母材4の表面にAl合金めっき層5を有する高強度鋼板3に対して、該高強度鋼板1単独で熱処理を施す。具体的には、高強度鋼板3における他の鋼板と溶接すべき部位及びそのまわりを、一対の加熱用電極1,1によって挟み、加圧しながら通電することによって発熱させる。これにより、図3に示すように、高強度鋼板3の溶接部位3a及びそのまわり3bにおいて、鋼母材4に延性が増大した軟化組織部4aを形成するとともに、溶接部位3aの表層部3cを均質化させる。
図5は加熱用電極1,1による高強度鋼板3の熱処理における通電制御の一例を示す。この例では、加熱用電極1,1による高強度鋼板3に対する通電に、電源周波数50Hz又は60Hzの直流インバータ式スポット溶接機を利用し、第1通電制御、クーリング及び第2通電制御を行なっている。
ここに、ホットスタンプにより成形と焼入れとが行なわれた高強度鋼板3は、その母材4がマルテンサイト組織になっている一方、表層部(めっき層5部分)は、Al-Fe合金相の形成及びクラック等により、通電抵抗にばらつきがある状態である。
表1の条件で高強度鋼板3の同一部位に繰り返して熱処理を行なったときの加熱用電極1,1間の通電抵抗の波形を図6に示す。高強度鋼板3としては、引張強度1.8GPaのAl合金めっき鋼板(板厚;1.6mm,めっき目付量;70/70(g/m2)を使用した。
図7に示す通電制御例は、第1通電制御として、パルセーション制御により、高強度鋼板3の同一部位に加圧を行ないながら複数回以上同一電流を通電するパルセーション通電を採用するケースである。第2通電制御及びその後のホールド期間の設定については先に説明した図5に示す制御と同じである。第1通電制御と第2通電制御の間には必要に応じてクーリング期間を設ける。
図2に示すように、加熱用電極1を用いて熱処理を施した高強度鋼板3を他の鋼板6と重ね合わせる。この両鋼板3,6の溶接すべき部位を一対の溶接用電極2,2によって挟み、加圧しながら通電することによって発熱させて当該鋼板3,6間に溶接ナゲット7を形成する。図2は、高強度鋼板3と普通鋼板6を重ね合わせ溶接する例を示す。
図2に示す溶接例は、ホットスタンプで得られた高強度鋼板3と普通鋼板6の溶接であるが、図10に示すように、高強度鋼板3同士の重ね合わせ溶接であっても、この両高強度鋼板3各々の溶接部位に上記熱処理工程を実行した後、両者を上記溶接工程の実行によって溶接することができる。或いは、図11に示すように、2枚の高強度鋼板3,3と1枚の普通鋼板6aとを重ね合わせ溶接するケースにおいても、両高強度鋼板3各々の溶接部位に上記熱処理工程を実行した後、当該3枚の鋼板3,6aを重ね合わせ上記溶接工程の実行によって溶接することができる。
図12に示すように、溶接品(上記熱処理工程及び上記溶接工程を経た、複数の鋼板3,6の重ね合わせ溶接品)の溶接部を上記一対の判定用電極11,11で挟み、加圧しながら通電して通電抵抗を測定する。本例の判定用電極11は、上記加熱用電極1と同じく、鋼板3,6に接触する先端径が溶接用電極2の先端径Dwよりも大きいフラット形電極である。なお、判定用電極11としては、上記加熱用電極1を用いてもよい。
品質判定工程において溶接不良が判定されたときは、図14に示すように、一対の手直し用電極12,12による溶接手直しを行なうことができる。本例の手直し用電極12は、上記加熱用電極1と同じく、鋼板3,6に接触する先端径が溶接用電極2の先端径Dwよりも大きいフラット形電極である。なお、手直し用電極12としては、上記加熱用電極1を用いてもよい。
2 溶接用電極
3 高強度鋼板
3a 溶接部位
3b 溶接部位のまわり
4 母材
4a 軟化組織部
5 めっき層
6 普通鋼板
7 溶接ナゲット
8 圧痕(凹み)
11 判定用電極
12 手直し用電極
Claims (11)
- 複数の重ね合わせた鋼板を溶接する方法であって、且つ当該複数の鋼板のうちの少なくとも1枚は引張強度が1GPaを超える強度を有する高強度鋼板であり、
上記高強度鋼板における上記複数の鋼板のうちの他の鋼板と溶接すべき部位及びそのまわりを、一対の加熱用電極によって挟み加圧しながら通電することによって発熱させて、上記部位及びそのまわりの延性を増大させる上記高強度鋼板単独での熱処理工程と、
上記熱処理を施した上記高強度鋼板を含む上記複数の鋼板を重ね合わせ、この複数の鋼板の溶接すべき部位を、一対の溶接用電極によって挟み加圧しながら通電することによって発熱させて、当該鋼板間に溶接ナゲットを形成する溶接工程とを備え、
上記加熱用電極の上記鋼板に接触する先端径Dhは、上記溶接用電極の上記鋼板に接触する先端径Dwよりも大きいことを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。 - 請求項1において、
上記高強度鋼板は、溶接される面にめっき層を有し、マルテンサイト組織を主とする鋼板であることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。 - 請求項2において、
上記高強度鋼板は、ホットスタンプにより成形と焼入れとが行なわれた鋼板であることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。 - 請求項2又は請求項3において、
上記熱処理工程において、上記高強度鋼板における上記溶接すべき部位及びそのまわりを焼き戻しマルテンサイト組織とすることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
上記加熱用電極の先端径Dhは、上記溶接用電極の先端径Dwの2倍以上4倍以下である、若しくは上記溶接用電極によって上記複数の鋼板間に形成する溶接ナゲットの径の2倍以上4倍以下であることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
上記加熱用電極による熱処理は、上記高強度鋼板における当該熱処理部からその周囲の非熱処理部に向かって硬度が漸次変化した状態になるように、上記通電による発熱量を制御することを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。 - 請求項6において、
上記加熱用電極による熱処理は、上記高強度鋼板における当該熱処理部からその周囲の非熱処理部に向かって硬度が漸次変化した状態になるように、通電電流を漸減するダウンスロープ制御を行なうことによって、当該通電を終了させることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
上記溶接工程の後に、上記鋼板に接触する先端径が上記溶接用電極の上記鋼板に接触する先端径Dwよりも大きい一対の判定用電極によって上記複数の鋼板の溶接部を挟み、加圧しながら通電して通電抵抗を測定し、該通電抵抗が基準値と比較することによって溶接品質の良否を判定する品質判定工程を備えていることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
上記溶接工程の後に、一対の判定用電極によって上記複数の鋼板の溶接部を挟み、加圧したときの当該一対の電極の電極間距離の変化量を測定し、該変化量を基準値と比較することによって溶接品質の良否を判定する品質判定工程を備えていることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。 - 請求項8又は請求項9において、
上記品質判定工程において、上記溶接品質の不良が判定されたときに、上記複数の鋼板の溶接部を、上記鋼板に接触する先端径が上記溶接用電極の上記鋼板に接触する先端径Dwよりも大きい一対の手直し用電極によって挟み、加圧しながら通電することによって発熱させて、上記溶接ナゲットを成長させる手直し工程を備えていることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。 - 請求項1乃至請求項10のいずれか一において、
上記加熱用電極は、上記鋼板に接触する面が平坦面であることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。
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