JPWO2019124467A1 - 抵抗スポット溶接継手の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
その結果、先端径が大きな電極を用い、鋼板への加圧力を高めた条件の下で、特許文献1〜4のように、本通電の前に予備通電を実施すると、表層の電気抵抗の高い物質を効果的に分散または移動させることができ、このため本通電でのチリの発生電流が上昇し、適正な溶接電流範囲を拡大できることを見出した。
そして、電極の先端径、鋼板への加圧力、予備通電の通電条件についてさらに検討した結果、表層の電気抵抗の高い物質を分散または移動させてチリを抑制し、安定してナゲット径を確保できる条件を見出した。
そのようにしてなされた本発明の要旨は、以下のとおりである。
前記電極の先端表面の曲率半径が40mm以上の表面領域が前記電極の加圧方向に対して垂直な面へ投影された領域の面積と、面積が等価な円の直径である電極の先端部直径が、8.0mm以上であり、
5.5kN以上の加圧力で前記電極を加圧しつつ電流Ia(t)(kA)を以下の式(1)、(2)を満たすように通電時間ta秒の間通電する予備通電工程と、
前記予備通電工程後に5.0kN以上で前記電極を加圧しつつ通電する本通電工程とを備え、
前記予備通電工程および本通電工程の電流はすべて直流であり、
前記予備通電時間taおよび本通電工程の通電時間のそれぞれの80%以上の通電方式が連続的に通電する連続通電であることを特徴とする抵抗スポット溶接継手の製造方法。
Ia(t)≦6.0(kA)・・・式(1)
本発明は、高強度鋼からなる素材鋼板(例えば、電気めっき鋼板または溶融めっき鋼板を含む薄鋼板)を、焼き入れ可能な温度まで加熱しオーステナイト化した後、金型でプレス成形と同時に冷却し焼き入れするホットスタンプされた鋼板(以下、ホットスタンプ鋼板という。)であって、表面に、高温に加熱した時に鉄スケールの発生を防止するための亜鉛系めっき、アルミニウム系めっきなどの表面処理が施された素材鋼板を用いてホットスタンプされたホットスタンプ鋼板をスポット溶接の主な対象とする。本発明はホットスタンプ鋼板以外の鋼板にも適用可能であり、特にホットスタンプ鋼板に限定される必要はない。
2枚以上の鋼板を重ね合わせる際の板組みは、電極の当たる側の鋼板の少なくとも1枚が表面処理ホットスタンプ鋼板を含むことが好ましい。表面処理ホットスタンプ鋼板に組合わされる鋼板としては、表面処理ホットスタンプ鋼板や590MPa級以上の高張力鋼板を含む組み合わせが好ましい。通常の自動車車体の組立てでは、これらの鋼板を2枚または3枚の鋼板を重ね合わせた板組みに対して抵抗スポット溶接が行われる。
本発明では、電極の先端表面の曲率半径が40mm以上の表面領域(ただし、電極の最先端部を含む表面領域とする。)が電極の加圧方向(通常は電極の長さ方法と同じになる。)に対して垂直な面へ投影された領域の面積Aと、面積が等価な円の直径(いわゆる、等価円相当径)を、電極の先端部直径dと定義する。つまり、電極の先端部直径dは、2√(A/π)として算出される。この定義によると、例えば、図3のように、曲率半径が40mm以上の表面領域が、電極の鋼板の重ね合わせ部への加圧方向(通常は電極の長さ方法と同じになる。)に対して垂直な面へ投影された領域が、円形の場合、その円の直径が電極の先端部直径dとなる。
スポット溶接における通電は、インバータ直流方式などの直流の溶接電源を用いて通電する。インバータ直流方式はトランスを小さくでき、可搬重量の小さいロボットに搭載できるメリットがあるため、特に自動化ラインで多く用いられる。
図2に、スポット溶接における通電パターンの基本的な例をタイムチャートで示す。この通電パターンでは、まず、所定の加圧力を鋼板の重ね合わせ部に印加しながら電流値Iaで通電する予備通電を行い、次いで、電流値Ibで通電して、ナゲットが所定の径になるよう本通電を行う。ここで、IbはIaよりも高いことが好ましい。そして、本通電の通電が終了した後、所定のホールド時間が経過した時点で電極を鋼板から離間し、加圧力を解放する。
予備通電での通電時間は、鋼板表面の酸化物層を分離・排除できる時間以上で、電流値Ia(t)との関係で上記関係を満たすように通電する。
本通電をアップスロープ通電で開始することにより、ナゲットの急成長を抑制することができる。また、途中で電流を増加させることにより通電時間を短縮することができる。
まず、一定電流の通電で1段階の通電の場合(連続通電又はパルセーション通電であろうとも、また通電休止時間の有無および通電休止時間の長さにかかわらず)、予備通電はなく本通電のみとする。一定電流の通電後に異なる一定電流の通電の段階の通電の場合(連続通電又はパルセーション通電であろうとも、また通電休止時間の有無および通電休止時間の長さにかかわらず)、1段階目を予備通電と、2段階目を本通電とする。
接触抵抗の測定方法を図6に示す。鋼板2(めっき層3はなくてもよい)を1枚スポット溶接用電極1a、1bで挟む。前記溶接用電極1a、1bに1Aの電流Iを通電する。上側電極1aと鋼板2との間の電圧V1、下側電極1bと鋼板2との間の電圧V2を測定する。
上側電極1aと鋼板間の電気抵抗をR1、下側電極1bと鋼板間の電気抵抗をR3、鋼板バルク(母材)そのものの固有抵抗に起因する抵抗をR2とする。R2はゼロと近似できる。また、上下の電極1a、1bの抵抗もゼロと近似できる。よって、測定された電圧V1、V2と電気抵抗R1、R3との間の関係は次のように近似できる。
V1= (R1+R2)×I ≒ R1×I = R1×1(A)= R1
V2= (R2+R3)×I ≒ R3×I = R3×1(A)= R3
R1、R3のいずれか大きいほうの抵抗値を本発明での接触抵抗とする。
本発明では、接触抵抗が1mΩ以上の鋼板を主な適用対象とするが、接触抵抗が1mΩ未満の鋼板にも適用可能であり、接触抵抗が1mΩ以上の鋼板に限定される必要はない。必要に応じて、接触抵抗の下限を2mΩ、5mΩ、8mΩ又は10mΩに限定してもよい。接触抵抗の上限を特に定める必要はないが、その上限を100mΩ、50mΩ、30mΩ又は20mΩとしてもよい。
処理番号13において、taのうち、一定の電流で連続通電した後、最後の0.11秒はパルセーション方式(0.04sの通電と、0.015sの通電休止を2回繰り返した(表1の*6))とした。
1a 上側電極
1b 下側電極
2 鋼板
3 めっき層
Claims (6)
- 2枚以上の鋼板を重ね合わせ、その重ね合わせ部を電極により加圧して通電する抵抗スポット溶接継手の製造方法であって、
前記電極の先端表面の曲率半径が40mm以上の表面領域が前記電極の加圧方向に対して垂直な面へ投影された領域の面積と、面積が等価な円の直径である電極の先端部直径が、8.0mm以上であり、
5.5kN以上の加圧力で前記電極を加圧しつつ電流Ia(t)(kA)を以下の式(1)、(2)を満たすように通電時間ta秒の間通電する予備通電工程と、
前記予備通電工程後に5.0kN以上で前記電極を加圧しつつ通電する本通電工程とを備え、
前記予備通電工程および前記本通電工程の電流はすべて直流であり、
前記通電時間taおよび本通電工程の通電時間のそれぞれの80%以上の通電方式が連続的に通電する連続通電であることを特徴とする抵抗スポット溶接継手の製造方法。
Ia(t)≦6.0(kA)・・・式(1)
- 前記予備通電工程において電流を増大させることを特徴とする請求項1に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
- 前記本通電工程において電流を増大させることを特徴とする請求項1または2に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
- 前記予備通電工程が連続通電であることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
- 前記本通電工程が連続通電であることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
- 前記鋼板の少なくとも1枚の鋼板の接触抵抗が1mΩ以上であることを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
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