BR112015026225B1

BR112015026225B1 - Método de soldagem por pontos

Info

Publication number: BR112015026225B1
Application number: BR112015026225-2A
Authority: BR
Inventors: Seiji Furusako; Fuminori Watanabe; Yasunobu Miyazaki; Tohru Okada; Tasuku ZENIYA; Koichi Sato
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2020-03-03
Also published as: KR20150137104A; BR112015026225A2; EP2987581B1; EP2987581A1; CA2909397C; EP2987581A4; CN105142847A; RU2633409C2; MY172299A; KR101725707B1; TWI573647B; CN105142847B; ZA201508151B; RU2015148145A; MX2015014507A; ES2657122T3; WO2014171495A1; JP6107939B2; US20160067814A1; TW201501847A

Abstract

resumo patente de invenção: "método de soldagem por pontos". em um método de soldagem por pontos para uma chapa de aço de alta resistência tendo um teor de carbono de 0,15% em massa ou mais e uma resistência à tração de 980 mpa ou mais, um objetivo é obter altas, estáveis características de resistência à fratura retardada enquanto é suprimida a variação na redução da dureza pela têmpera. o método de soldagem por pontos é um método de execução de soldagem por pontos para obter uma junta soldada por pontos, o método incluindo uma soldagem por pontos com soldagem em duas etapas, ajustando-se a razão (i2/i1) de uma corrente i2 de um segundo processo de soldagem para uma corrente i1 de um primeiro processo de soldagem para 0,5 a 0,8, ajustando o tempo tc de um processo de resfriamento dentro de uma faixa de 0,8 × tmin a 2,5 × tmin onde tmin é calculado usando-se a equação (0,2 × h2) de acordo com a espessura h das chapas de aço, ajustando o tempo de soldagem t2 de um segundo processo de soldagem dentro de uma faixa de 0,7 × tmin a 2,5 × tmin, e ajustando-se a pressão desde o processo de resfriamento em diante para maior que a pressão até o primeiro processo de soldagem.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO DE SOLDAGEM POR PONTOS.

CAMPO TÉCNICO [0001] A presente invenção se refere a um método de soldagem por pontos que emprega uma chapa de aço de alta resistência tendo uma resistência à tração de 980 MPa ou mais, usado no campo automotivo e similares.

ANTECEDENTES [0002] Recentemente, nos campos automotivos, há demanda para chassis de veículos mais leves para alcançar menor consumo de combustível e uma redução nas emissões de CO2, e há também demanda para maior rigidez do chassi do veículo para melhorar a segurança na colisão. Para alcançar essas demandas, a necessidade de empregar chapas de aço de alta resistência em chassis de veículos, componentes e similares está em crescimento.

[0003] Processos na montagem do chassi do veículo, conexão dos componentes, etc., empregam predominantemente soldagem por pontos. Entretanto, tem havido até aqui problemas em relação à resistência à tração de juntas, particularmente quando a soldagem por pontos é usada nas chapas de aço de alta resistência tendo uma alta resistência à tração. [0004] Há uma grande quantidade de carbono etc. contida no material base de uma chapa de aço de alta resistência para atingir sua resistência. Além disso, na soldagem por pontos, o resfriamento rápido é executado imediatamente após aquecer a porção de solda, de modo que a porção de solda adote a estrutura martensita, aumentando a dureza da porção de solda e a zona afetada pelo calor, e reduzindo a ductilidade.

[0005] Na soldagem por pontos de chapas de aço de alta resistência, métodos usando uma soldagem de duas etapas, nos quais uma soldagem pós-aquecimento é executada após uma soldagem principal, existem como métodos para melhorar a ductilidade da porção de solda por pontos

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2/22 e garantir a resistência da junção.

[0006] Por exemplo, no Pedido de Patente Japonesa Aberto a

Inspeção Pública (JP-A) No. 2002-103048, uma soldagem de revenido é executada uma vez que uma duração fixa que passou após a soldagem por pontos tenha terminado. A porção de solda por pontos (a porção da pepita e a zona afetada pelo calor) é recozida, reduzindo a dureza da porção soldada. A JP-A No. 2010-115706 descreve um método no qual, após formar a pepita com uma soldagem principal, uma soldagem pósaquecimento é executada com um valor de corrente do principal valor de corrente de soldagem ou maior.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO [0007] Recentemente, problemas de fratura retardada (fragilização pelo hidrogênio) estão emergindo como problemas quando uma chapa de aço de alta resistência tendo uma alta resistência à tração foi soldada por pontos. Uma chapa de aço de alta resistência tendo um teor de carbono de 0,15% em massa ou mais e uma resistência à tração de 980 MPa ou mais inclui uma grande quantidade de elementos em adição ao C, tais como Si e Mn, de modo que o resfriamento rápido e o endurecimento ocorram quando as porções de solda por pontos são aquecidas e resfriadas durante a soldagem. Além disso, em um processo de resfriamento com contração térmica, a porção de solda é puxada de sua periferia, de modo que há uma distribuição de tensões de tensão residual à temperatura ambiente.

[0008] Três fatores principais que governam a fratura retardada são a dureza da chapa de aço, a tensão residual, e o teor de hidrogênio do aço. As porções de solda por pontos na chapa de aço de alta resistência têm alta dureza e as distribuições de tensões de tensão residual como descrito acima, e há, portanto, locais vulneráveis à fratura retardada se ocorrer a penetração de hidrogênio.

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3/22 [0009] Entretanto, os métodos de soldagem de duas etapas convencionais não dão qualquer consideração à melhoria das características da resistência à fratura retardada da porção de solda.

[00010] Consequentemente, um objetivo da presente invenção é um método de soldagem por pontos para uma chapa de aço de alta resistência tendo um teor de carbono de 0,15% em massa ou mais e uma resistência à tração de 980 MPa ou mais, na qual altas características estáveis de resistência à fratura retardada são obtidas enquanto se suprime a variação na redução da dureza pelo encruamento.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [00011] Para melhorar as características de resistência à fratura retardada das juntas soldadas por pontos, os inventores consideraram muito importante executar o amaciamento entre a parte de contato das chapas pressionadas (também referida como corona bond), e a porção extrema da pepita, onde as fraturas se desenvolvem e se propagam. Devido a essa consideração, a investigação foi executada correspondentemente às condições de amolecimento entre a parte de contato das chapas pressionadas e a porção extrema da pepita, e melhorando as características de resistência à fratura retardada pelo uso de uma soldagem em duas etapas na qual uma soldagem pósaquecimento é executada após uma soldagem principal.

[00012] Como resultado, foi descoberto que juntas soldadas com características melhoradas de resistência à fratura retardada podem ser obtidas ajustando-se condições adequadas para a pressão para a soldagem principal, para a pressão após a soldagem principal, para o tempo de resfriamento, e para a soldagem pós-aquecimento.

[00013] O esboço da presente invenção que surge de tal investigação é como segue.

[00014] Um método de soldagem por pontos no qual chapas de aço de alta resistência tendo cada uma um teor de carbono de 0,15% em massa

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4/22 ou mais e uma resistência à tração de 980 MPa ou mais são sobrepostas e soldadas por pontos para obter uma junta soldada por pontos, o método de soldagem por pontos incluindo: um processo de soldagem por pontos que é dividido em três processos: compreendendo um primeiro processo que forma uma pepita; um processo de resfriamento que segue o primeiro processo de soldagem e durante o qual a corrente de soldagem é zero; e um segundo processo de soldagem que segue o processo de resfriamento e no qual a pepita é amolecida, e onde, durante a soldagem por pontos, I2/I1 é ajustado para 0,5 a 0,8 onde I1 é a corrente no primeiro processo de soldagem e I2 é a corrente no segundo processo de soldagem, um tempo tc (s) do processo de resfriamento é ajustado dentro de uma faixa de 0,8 χ tmin a 2,5 χ tmin onde tmin é calculado usando-se a Equação (1) abaixo conforme a espessura H (mm) das chapas de aço, o tempo de soldagem t2 (s) do segundo processo de soldagem é ajustado dentro de uma faixa de 0,7 χ tmin a 2,5 χ tmin, e a pressão aplicada pelos eletrodos do processo de resfriamento daqui em diante é ajustada para ser maior que a pressão aplicada pelos eletrodos até o primeiro processo de soldagem.

tmin = 0,2 χ H² ...(1) [00015] O método de soldagem por pontos do item [1], onde as chapas de aço de alta resistência são chapas de aço revestidas.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [00016] A presente invenção é um método de soldagem por pontos para uma chapa de aço de alta resistência tendo um teor de carbono de 0,15% em massa ou mais e uma resistência à tração de 980 MPa ou mais, permitindo que seja suprimida a variação na redução da dureza pelo encruamento e permitindo que sejam obtidas características estáveis de alta resistência à fratura retardada, enquanto reduz o tempo de soldagem. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00017] A Fig. 1 é um gráfico ilustrando exemplos de mudança na

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5/22 dureza Vickers nas porções de solda por pontos usando-se uma soldagem de uma etapa e uma soldagem de duas etapas.

[00018] A Fig. 2 é um diagrama para explicar o conceito básico de uma soldagem e de padrão de aplicação de pressão na soldagem por pontos. [00019] A Fig. 3 é um diagrama para explicar a faixa para o teste de dureza Vickers e nas porções da extremidade da pepita posicionadas na parte frontal e na parte traseira de uma linha de fusão de uma porção de solda por pontos e em uma porção de contato da prensa com a chapa de aço.

[00020] A Fig. 4 é um gráfico de linha ilustrando a relação entre a espessura da chapa, e tmin e 2,5 χ tmin.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES [00021] Segue a explicação referente a uma modalidade exemplar da presente invenção em relação aos desenhos anexos.

[00022] Quando se executa soldagem por pontos em chapas de aço de alta resistência tendo um teor de carbono de 0,15% em massa ou mais e resistência a tração de 980 MPa ou mais, a porção da solda por pontos configurada por uma pepita e uma zona afetada pelo calor é endurecida pelo encruamento no processo de aquecimento e resfriamento da soldagem. Além disso, na contração térmica no processo de resfriamento, a porção da solda é puxada de sua periferia, de modo que haja uma distribuição de tensões de tensão residual à temperatura ambiente. Para chassis de veículos, por exemplo, o hidrogênio pode penetrar as porções de solda e provocar fraturas retardadas (fratura por fragilização pelo hidrogênio) durante a produção do chassi do veículo, ou quando funcionando em ambientes corrosivos.

[00023] Na soldagem por pontos com uma soldagem em duas etapas, os inventores tentaram melhorar as características de resistência à fratura retardada usando-se uma soldagem posterior para temperar a estrutura martensita na vizinhança da borda (linha de fusão) entre a pepita formada

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6/22 pela soldagem principal e o material base, para formar martensita temperada. Especificamente, os inventores produziram numerosas amostras de teste ajustando variadamente a razão da quantidade de corrente na soldagem principal da soldagem de duas etapas, ajustando o tempo de resfriamento após a soldagem, e ajustando o tempo de soldagem da soldagem posterior. Como ilustrado na Fig. 3, os inventores testaram então a dureza Vickers ao longo das superfícies de superposição das chapas de aço, nas porções das extremidades da pepita posicionadas na frente e atrás da linha de fusão e na porção de contato da prensa com a chapa de aço, e investigaram a relação entre as condições de soldagem e a dureza Vickers. Os inventores também investigaram a relação entre a dureza Vickers e as características de resistência á fratura retardada na frente e atrás da linha de fusão.

[00024] Como resultado, foi descoberto que alcançar uma estrutura martensita temperada em uma faixa em um dos lados frontal ou traseiro da linha de fusão, e fazer a dureza Vickers de 400 ou menos, permite que sejam obtidas juntas soldadas com excelentes características de resistência à fratura retardada.

[00025] A Fig. 1 ilustra um exemplo de resultados de tais testes. No exemplo da Fig. 1, a soldagem por pontos foi executada empregando-se chapas de aço tendo C: 0,22% em massa, uma resistência à tração de 1510 MPa, e uma espessura de chapa de 2 mm. A origem 0 do eixo horizontal na Fig. 1 indica a interseção entre faces sobrepostas das chapas de aço que formam uma porção de contato da prensa com a chapa de aço, e a linha de fusão da pepita. O lado positivo indica a distância da origem na direção das faces sobrepostas, e o lado negativo indica a distância da origem na direção da pepita. Os círculos pretos se referem a um exemplo no qual apenas uma soldagem principal foi executada e a soldagem posterior não foi executada, e os círculos brancos e os triângulos se referem a exemplos que usam a soldagem em

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7/22 duas etapas, nas quais a soldagem posterior foi executada após a soldagem principal com um período de resfriamento executado entre elas. Os círculos broncos indicam um exemplo, e os triângulos indicam um exemplo no qual a soldagem foi executada sob condições inadequadas. [00026] Como ilustrado na Fig. 2, a soldagem de duas etapas empregou um padrão de soldagem na qual a soldagem principal (um primeiro processo de soldagem) é executado a uma corrente Ii, então é executado o resfriamento por um tempo de resfriamento tc, durante o qual a corrente de soldagem é zero, e então a soldagem posterior (um segundo processo de soldagem) é executada a uma corrente I2 por um tempo de soldagem de t2. As condições de soldagem A no caso dos triângulos foram I2/I1: 0,6, tc: 0,6 s, t2: 2,0 s, e as condições de soldagem B no caso dos círculos brancos foram I2/I1: 0,6, tc: 1,2 s, t2: 1,2 s.

[00027] Pode ser visto da Fig. 1 que quando a soldagem por pontos é executada usando-se um padrão de soldagem no qual apenas a soldagem principal é executada, e a soldagem posterior não é executada,a dureza Vickers tem um alto valor na vizinhança da extremidade da pepita; entretanto, a dureza na vizinhança da extremidade da pepita diminui quando a soldagem usa a soldagem em duas etapas. Mesmo quando se emprega a soldagem em duas etapas, a quantidade de amolecimento varia dependendo das condições de soldagem. Há uma pequena quantidade de amolecimento no caso de condições inadequadas de soldagem A, com pequena diferença para quando a soldagem posterior não é empregada. Entretanto, há uma grande quantidade de amolecimento no caso de condições adequadas de soldagem B, e pode ser visto que a dureza Vickers é grandemente reduzida na vizinhança da extremidade da pepita.

[00028] Como resultado da investigação das características de resistência à fratura retardada das juntas soldadas sob as condições de soldagem A e B usando-se o teste de decapagem com ácido clorídrico,

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8/22 que será descrito mais tarde, foi observada fratura na porção de solda sob a condição de soldagem A que deu uma pequena quantidade de amolecimento na vizinhança da extremidade da pepita. Entretanto, sob as condições de soldagem B que deram uma grande quantidade de amolecimento, a fratura não foi observada na porção soldada.

[00029] Com base nos resultados acima, os inventores produziram então numerosas amostras de teste com diferentes quantidades de amolecimento, pelo ajuste das condições de soldagem e pressão, e investigaram a relação entre a dureza na vizinhança da extremidade da pepita e a estrutura metálica e as características de resistência à fratura retardada. Como resultado, foi descoberto que a estrutura do metal teve uma estrutura de martensita temperada em uma faixa de -L a +L a partir da extremidade da pepita, onde L é o comprimento da porção de contato da prensa com a chapa de aço, e o valor médio da dureza Vickers nesta faixa foi de 400 ou menos, permitindo que juntas soldadas por pontos com excelentes características de resistência à fratura retardada fossem obtidas.

[00030] A presente invenção foi desenvolvida com base em tais resultados das investigações. Segue a explicação em relação às condições necessárias para a presente invenção.

CHAPA DE AÇO ALMEJADA [00031] A junta soldada por pontos almejada da presente invenção é uma junta formada soldando-se por pontos chapas de aço de alta resistência tendo um teor de carbono de 0,15% em massa ou mais, e tendo uma resistência à tração de 980 MPa ou mais.

[00032] Isto é devido ao fato de que alguma ou toda a estrutura do material base de tal chapa de aço tem uma estrutura de martensita. Após a soldagem por pontos, toda a pepita e a zona afetada pelo calor na vizinhança da pepita têm uma estrutura martensita, dando origem a problemas de fratura retardada na junta.

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9/22 [00033] Note que não há limite superior particular para a resistência à tração; entretanto, em relação à capacidade de soldagem por pontos, o limite superior da resistência à tração é atualmente de aproximadamente 2000 MPa.

[00034] Estrutura do metal e dureza na vizinhança da extremidade da pepita [00035] Para evitar fratura retardada das porções soldadas por pontos, há a necessidade de reduzir a dureza e a resistência à tração residual na vizinhança da extremidade da pepita. Em particular, é muito importante executar o amolecimento entre a chapa de aço e a porção de contato com a prensa e a porção da extremidade da pepita, onde as fraturas se desenvolvem e propagam.

[00036] Na presente invenção, como resultado das investigações tais como as descritas acima, foi descoberto que a estrutura do metal em uma faixa de -L a +L teve uma estrutura martensita temperada em uma seção transversal da junta soldada incluindo a pepita, onde a origem (ponto 0) é a interseção entre a porção de contato da chapa de aço pressionada e a linha de fusão da pepita, e L é o comprimento da parte de contato das chapas pressionadas, como ilustrado na Fig. 3. Além disso, a dureza Vickers dentro dessa faixa teve um valor médio de 400 ou menos, permitindo uma melhoria marcante nas características de resistência à fratura retardada.

[00037] Na presente invenção, imagina-se que usar a soldagem posterior que segue a soldagem principal para aquecer a pepita e a zona afetada pelo calor da soldagem para reduzir a dureza na vizinhança da extremidade da pepita pela faixa descrita acima, permitiu uma redução nas tensões de tensão residual a ser alcançado ao mesmo tempo, e com isso melhorou as características de resistência à fratura retardada.

[00038] Note que a dureza Vickers pode ser testada usando-se um método tal como o que segue.

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10/22 [00039] Inicialmente, uma junta soldada por pontos formada por soldagem por pontos é cortada para dar uma seção transversal que seja ortogonal à superfície da chapa de aço e que passe através do centro da pepita. Uma peça de amostra incluindo a pepita é cortada da peça cortada, é embutida em uma resina ou similar e a face da seção transversal é polida. Então, como ilustrado na Fig. 3, a dureza Vickers Hv é testada a partir do interior da pepita até uma posição que virtualmente não tenha sofrido amolecimento, ao longo de uma linha que corre paralela às faces da superposição da porção de contato chapa de aço-prensa, a um deslocamento de 0,2 mm a partir das faces da superposição.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CHAPA DE AÇO [00040] A composição química da chapa de aço não é particularmente limitada em outros elementos que não o teor de carbono, e é empregado um material estampado a quente conhecido, uma chapa de aço fina referida como de tensão super alta, ou uma chapa de aço fina revestida. Como um exemplo mais específico, uma chapa de aço tendo uma composição química tal como a abaixo pode ser empregada.

[00041] Por exemplo, pode ser empregada uma chapa de aço que seja composta de, em porcentagem em massa, de C: de 0,15% a 0,50%, Si: de 0,01% a 2,50%, Mn: de 1,0% a 3,0%, P: 0,03% ou menos, S: 0,01% ou menos, N: 0,0100% ou menos, O: 0,007% ou menos, e Al: 1,00% ou menos, com o restante sendo Fe e as inevitáveis impurezas, e também incluindo elementos selecionados do grupo consistindo dos itens (a) a (c) abaixo, se necessário.:

(a) Um, ou dois ou mais elementos selecionados entre Ti: de 0,005% a 0,10%, Nb: de 0,005% a 0,10%, e V: de 0,005% a 0,10% (b) Um, ou dois ou mais elementos selecionados entre B: de 0,0001% a 0,01%, Cr: de 0,01% a 2,0 %, Ni: de 0,01% a 2,0%, Cu: de 0,01% a 2,0%, Mo: de 0,01% a 0,8%.

(c) Pelo menos um elemento do grupo consistindo de Ca, Ce,

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Mg, e metais terras raras (REM), até um total de 0,0001% a 0,5%. MÉTODO DE PRODUÇÃO DA JUNTA SOLDADA POR PONTOS [00042] A soldagem por pontos é executada como a seguir para formar a junta soldada por pontos descrita acima.

[00043] A Fig. 2 ilustra um exemplo de um padrão de soldagem em um processo de soldagem por pontos. Nesse padrão atual, inicialmente um primeiro processo de soldagem é executado para formar a pepita com uma corrente principal Ii como soldagem, principal, enquanto se aplica uma pressão específica P1. Então uma pressão P2, que é maior que a pressão que foi aplicada até o primeiro processo de soldagem, é aplicada, a soldagem é interrompida completamente, e após o processo de resfriamento no tempo de resfriamento tc ter passado, um segundo processo de soldagem é executado para amolecer a pepita e sua periferia com uma soldagem posterior a uma corrente secundária I2 por um tempo de soldagem t2. Então, após completar a soldagem do segundo processo de soldagem, os eletrodos de soldagem são removidos das chapas de aço no ponto em que tenha passado o tempo de retenção específico, e a pressão é aliviada. P2 - P1 > 50 kgf (490N). A diferença (P2-P1) entre as pressões não tem um limite superior especificado, mas é ajustada dentro de uma faixa na qual não há mossas óbvias (entalhes) na chapa de aço.

[00044] No exposto acima, as condições de soldagem são ajustadas dentro das seguintes faixas:

I2/I1: de 0,5 a 0,8 tc: de 0,8 x tmin a 2,5 x tmin t2: de 0,7 x tmin a 2,5 x tmin [00045] Note que tmin em relação à espessura da chapa H (mm) é expressa pela Equação (1) a seguir.

tmin = 0.2 x H² [00046] As razões para essas condições de soldagem são explicadas abaixo.

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I2/I1: de 0,5 a 0,8 [00047] Para amolecer a porção de solda com a soldagem posterior e alcançar a distribuição de dureza com um valor médio de dureza Vickers de 400 ou menos na faixa de -L a +L, é necessário ajustar a corrente I2 na soldagem posterior dentro de uma faixa de (0,5 a 0,8) χ Ii em relação à corrente Ii.

[00048] Se I2/I1 estiver abaixo de 0,5, a temperatura de aquecimento durante a soldagem posterior é baixa, e o grau de amolecimento na porção de solda é insuficiente, ou a região que é amolecida não cobre toda a faixa de -L a +L. O efeito de melhoria das características de resistência à fratura retardada é, consequentemente, pequeno. Entretanto, se I2/I1 exceder 0,8 , então a pepita formada pela soldagem principal e a zona afetada pelo calor (HAZ) são reaquecidas para a região da fase austenita, e ocorre a têmpera no processo de resfriamento subsequente. Uma vez que o amolecimento, portanto, não pode ser alcançado, uma melhoria nas características de resistência à fratura retardada não pode ser alcançada.

[00049] Mesmo se I2/I1 exceder 0,8, a porção de solda pode algumas vezes ser trazida à faixa de temperaturas na qual o amolecimento ocorre se t2 for ajustado para uma duração muito curta. Entretanto, se a variação ocorre no vão entre as chapas de aço, ou no estado de contato entre os eletrodos e as chapas de aço, algumas vezes a porção de solda se desvia da temperatura correta e o amolecimento não pode ser alcançado. Isto é, o amolecimento estável é difícil de alcançar.

[00050] I2/I1 está preferivelmente dentro de uma faixa de 0,55 a 0,75, isto sendo desejável do ponto de vista de alcançar um amolecimento estável e adequado.

[00051] Note que I1 é determinado conforme o diâmetro de pepita desejado.

tc: de 0,8 χ tmin a 2,5 χ tmin

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13/22 [00052] Para amolecer a porção de solda na soldagem posterior e alcançar a distribuição de dureza requerida, é necessário ajustar o tempo de resfriamento tc após a soldagem principal para dentro de uma faixa de 0,8 χ tmin a 2,5 χ tmin, calculado de acordo com a espessura H da chapa de aço usando a equação (0,2 χ H²).

[00053] Se tc estiver abaixo de 0,8 χ tmin, a queda de temperatura durante o processo de resfriamento após a soldagem principal é insuficiente, e há pouca ou nenhuma geração de martensita dentro da pepita e da HAZ (isto é, a maioria ou o total está presente ainda como austenita). O amolecimento (têmpera) durante a soldagem posterior é, consequentemente, algumas vezes inalcançável.

[00054] Entretanto, se tc estiver acima de 2,5 χ tmin, bem como transmitir uma produtividade reduzida, a têmpera é também insuficiente a menos que a duração da soldagem posterior subsequente é feita muito longa, e algumas vezes a fratura retardada não pode ser evitada. A faixa de tc é, consequentemente, ajustada para de 0,8 χ a 2,5 χ tmin.

[00055] Note que em casos nos quais a espessura da chapa de aço para soldagem por pontos varia, a espessura média da chapa é tomada como H.

t2: de 0,7 χ tmin a 2,5 χ tmin [00056] Para amolecer a porção de solda e alcançar a distribuição de dureza requerida na soldagem posterior, é necessário ajustar o tempo t2 da soldagem posterior após o processo de resfriamento para de 0,7 χ tmin a 2,5 χ tmin.

[00057] Se t2 for menor que 0,7 χ tmin, o aumento da temperatura durante a soldagem posterior é insuficiente, e algumas vezes o amolecimento (têmpera) da martensita dentro da pepita e da HAZ é inalcançável. Entretanto, uma vez que o amolecimento pela têmpera depende mais pesadamente da temperatura do que da duração do tempo em que o material é mantido, mesmo se tc exceder 2,5 χ tmin, a

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14/22 distribuição de temperatura da porção de solda atinge um estado estável, com pouca mudança na distribuição de dureza da porção da solda, e também com redução na produtividade. A faixa de t2 é consequentemente ajustada para de 0,7 χ a 2,5 χ tmin.

[00058] A Fig. 4 ilustra a relação entre a espessura da chapa, e tmin e

2,5 χ tmin. A faixa da espessura da chapa corresponde, por exemplo, à faixa da espessura da chapa de aço automotiva.

[00059] A presente invenção é configurada conforme descrito acima. Além disso, segue a explicação em relação à capacidade de implementação e aos efeitos vantajosos da presente invenção usando exemplos.

EXEMPLOS EXEMPLO 1 [00060] Chapas de aço laminadas a frio tendo C: 0,22% em massa, espessura da chapa: 2 mm, e resistência à tração: 1510 MPa foram preparadas. As chapas de aço foram superpostas e a soldagem por pontos foi executada sob as condições listadas na Tabela 1 usando uma máquina de soldagem servo-gun, para produzir amostras de juntas soldadas por pontos (número n=30) para testes de dureza Vickers. As condições da soldagem principal foram mantidas constantes. O tempo de compressão entre a aplicação da pressão e a soldagem, e o tempo de retenção da pressão após a soldagem posterior, foram também mantidos constantes. A pressão até a o processo de soldagem principal foi ajustada para 450 kgf (4410N). A pressão desde o processo de resfriamento em diante foi ajustada para três valores de 450 kgf (4420N), 500 kgf (4900N), e 650 kgf (6370N).

[00061] Note que um teste preliminar foi executado antes da soldagem por pontos e, com base nos resultados dos testes preliminares, a quantidade de corrente da soldagem principal na soldagem por pontos foi ajustada de modo que o diâmetro da pepita atingiu um valor de 4,5 vezes

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15/22 a raiz quadrada da espessura de uma única chapa de aço (4,5^t). [00062] Como ilustrado na Fig. 3, a dureza Vickers dentro da pepita e na zona afetada pelo calor foi testada a um espaçamento de 500 μm ao longo da interface da junta de uma seção transversal cortada na direção da espessura da chapa no centro da largura da chapa da amostra produzida acima. Note que o teste de dureza Vickers foi executado com base na norma JIS-Z2244 sob uma carga de 200 gf (1,96133N).

[00063] Para o teste de decapagem com ácido clorídrico, uma chapa de aço tendo uma espessura de 1,4 mm foi inserida entre ambas as bordas da chapa de aço laminada a frio mencionada acima para abrir um vão na porção central da soldagem por pontos, e a soldagem por pontos foi executada similarmente ao acima na porção central em um estado contido de ambas as bordas, de modo a produzir corpos de prova em um estado com tensões aplicadas à porção soldada. A presença ou ausência de fraturas foi investigada após decapar os corpos de prova em 0,15 N (normalidade) de ácido clorídrico por 100 horas. A presença ou ausência de fraturas foi confirmada cortando-se para dar uma seção transversal da junta soldada por pontos formada pela soldagem por pontos ortogonal à superfície da chapa e passando através do centro da pepita, cortando uma amostra incluindo a pepita a partir da peça cortada, embutindo a amostra em resina ou similar, polindo-se a face da seção transversal, e inspecionando-se a seção transversal polida usando-se um microscópio ótico.

[00064] Os resultados dos testes e a avaliação dos resultados estão também listados na Tabela 1. Note que L foi 0,6 mm.

[00065] Como demonstrado na Tabela 1, nos exemplos da presente invenção, a fratura não ocorre no teste de decapagem com ácido clorídrico, e juntas soldadas por pontos com excelentes características de resistência à fratura retardada foram obtidas.

[00066] Entretanto, em um exemplo comparativo que não satisfez as

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16/22 condições da presente invenção em relação à pressão no processo de resfriamento a seguir, a fratura foi observada no teste de decapagem com ácido clorídrico, e juntas soldadas por pontos com excelentes características de resistência à fratura retardada não foram obtidas.

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TABELA 1

Pressão até o processo de soldage m principal (kgf)	Pressão do processo de resfriament o em diante (kgf)	Corrente da soldage m principal Ii (kA)	Tempo da soldage m principal t1 (s)	Tempo de resfriame nto tc (s)	tmin (s)	Corrente da soldage m posterior I2 (kA)	I2/I1	Tempo da soldage m posterio r t2 (s)	2,5 χ tmin (s)	Dureza média na faixa de - L a + L (Hv)	Resultado do ensaio de decapage m com ácido clorídrico (número de trincas, n = 30)	Comentário s
450	500	8.0	0.36	1.2	0.8	4.8	0.60	1.2	2	370	0/30	Exemplo da presente invenção
450	650	8.0	0.36	1.2	0.8	4.8	0.60	1.2	2	365	0/30	Exemplo da presente invenção
450	450	8.0	0.36	1.2	0.8	4.8	0.60	1.2	2	373	3/30	Exemplo comparativo

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EXEMPLO 2 [00067] Foram preparadas chapas de aço laminadas a frio tendo C: 0,22% em massa, espessura da chapa: 2 mm, e resistência à tração: 1510 MPa. As chapas de aço foram sobrepostas e foi executada a soldagem por pontos similarmente ao Exemplo 1, sob as condições listadas na Tabela 2. Foram executados o teste de dureza Vickers e a decapagem com ácido clorídrico. A pressão até o processo de soldagem principal foi ajustada para 450 kgf (4410 N). A pressão desde o processo de resfriamento em diante foi ajustada para 550 kgf (5390N).

[00068] Os resultados dos testes e a avaliação desses resultados estão também listados na Tabela 2. Note que L foi 0,8 mm.

[00069] Como demonstrado na Tabela 2, nos exemplos da presente invenção, a fratura não ocorreu no teste de decapagem com ácido clorídrico, e foram obtidas juntas soldadas por pontos com excelentes características de resistência à fratura retardada [00070] Entretanto, para exemplos comparativos nos quais a soldagem posterior não foi executada, ou o tempo do resfriamento e o tempo da soldagem posterior não satisfazem as condições da presente invenção, a fratura foi observada no teste de decapagem com ácido clorídrico, e juntas soldadas por pontos com excelentes características de resistência à fratura retardada não foram obtidas.

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TABELA 2

Espe ssura da chap a (mm)	Resist ência do materi al base (MPa)	Pressão até o processo de soldagem principal (kgf)	Pressão desde o processo de resfriame nto em diante (kgf)	Corrent e de soldage m principal Ii (kA)	Tempo da soldage m principal t1(s)	Tempo de resfria mento tc (s)	Tmi n (s)	Corrente de soldagem posterior I2 (kA)	I2/I1	Tempo da soldage m posteri or t2 (s)	2,5 x Tmi n (s)	Dure za médi a na faixa de -L a +L (Hv)	Resultad o do teste de decapage m com ácido clorídrico	Comentá rios
2	1510	450	550	8.0	0.36	-	0.8	-	-	-	2	485	B (fratura presente)	Ex. Comparat ivo
2	1510	450	550	8.0	0.36		0.8	4.8	0.60	2	2	450	B (fratura presente)	Ex. Comparat ivo
2	1510	450	550	8.0	0.36	3	0.8	4.8	0.60	0.8	2	410	B (fratura presente)	Ex. Comparat ivo
2	1510	450	550	8.0	0.36	1.2	0.8	4	0.50	3	2	435	B (fratura presente)	Ex. Comparat ivo
2	1510	450	550	8.0	0.36	1.2	0.8	4.8	0.60	0^	2	420	B (fratura presente)	Ex. Comparat ivo
2	1510	450	550	8.0	0.36	1.2	0.8	4.8	0.60	1.2	2	370	G (sem fratura)	Ex.da invenção
2	1510	450	550	8.0	0.36	1.2	0.8	5.2	0.65	1.2	2	365	G (sem fratura)	Ex. da invenção

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EXEMPLO 3 [00071] Foram preparadas chapas de aço laminadas a frio tendo C: 0,21% em massa, espessura da chapa: 1,2 mm, e resistência à tração: 1486 MPa (número n = 3). As chapas de aço foram sobrepostas e a soldagem por pontos foi executada similarmente ao Exemplo 1, sob as condições listadas na Tabela 3. O teste de dureza Vickers e o teste de decapagem com ácido clorídrico foram executados. A pressão até o processo de soldagem principal foi ajustada para 350 kgf (3430N). A pressão desde o processo de resfriamento em diante foi ajustada para 450 kgf (4410N).

[00072] Os resultados dos testes e os resultados de suas avaliações estão também listados na Tabela 3. Note que L foi 0,5 mm.

[00073] Como demonstrado ma Tabela 3, no presente Exemplo, nos exemplos da presente invenção, a fratura não ocorreu no teste de decapagem com ácido clorídrico, e juntas soldadas por pontos com excelentes características de resistência á fratura foram obtidas.

[00074] Entretanto, para exemplos comparativos nos quais a soldagem posterior não foi executada, ou o tempo de resfriamento e as condições de corrente da soldagem posterior não satisfizeram as condições da presente invenção, a fratura foi observada no teste de decapagem com ácido clorídrico, e juntas soldadas por pontos com excelentes características de resistência à fratura retardada não foram obtidas.

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TABELA 3

Espessu ra da chapa (mm)	Resistê ncia do material base (Mpa)	Pressão até o process o de soldage mprinci pal (kgf)	Pressão desde o processo de resfriame nto em diante (kgf)	Corrent e de soldage m principa l Ii (kA)	Tempo da soldage m principa l t1 (s)	Tempo de resfria mento tc (s)	Tmin (s)	Corrent e de soldage m posterio r I2 (kA)	I2/I1	Tempo da soldage m posterio r t2 (s)	2,5 x Tmin (s)	Dureza média na faixa de -L a +L (Hv)	Resultad o do teste de decapage m com ácido clorídrico	Coment ários
1.2	1486	350	450	6.5	0.36	-	0.29	-	-	-	0.72	480	B (fratura presente)	Ex. Compar ativo
1.2	1486	350	450	6.5	0.36	02	0.29	4	0.62	0.7	0.72	465	B (fratura presente)	Ex. Compar ativo
1.2	1486	350	450	6.5	0.36	2	0.29	4	0.62	0.3	0.72	412	B (fratura presente)	Ex. Compar ativo
1.2	1486	350	450	6.5	0.36	0.5	0.29	3	0.46	2	0.72	427	B (fratura presente)	Ex. Compar ativo
1.2	1486	350	450	6.5	0.36	0.5	0.29	4	0.62	0.10	0.72	423	B (fratura presente)	Ex. Compar ativo
1.2	1486	350	450	6.5	0.36	0.5	0.29	4	0.62	0.5	0.72	386	G (sem fratura)	Ex.da invenção
1.2	1486	350	450	6.5	0.36	0.5	0.29	4.5	0.69	0.5	0.72	359	G (sem fratura)	Ex. da invenção

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22/22 [00075] Como pode ser visto dos resultados da avaliação dos

Exemplos acima, na soldagem por pontos, quando a pressão P2 aplicada pelos eletrodos desde o processo de resfriamento em diante é ajustada para ser maior que a pressão P1 aplicada pelos eletrodos até o primeiro processo de soldagem, a superfície de contato entre os eletrodos e as chapas de aço aumenta, aumentando o efeito de extração de calor das chapas de aço. O tempo até que a temperatura caia até um ponto Ms (a temperatura na qual aparece a martensita), isto é, a duração requerida do processo de resfriamento é, assim, reduzida. Além disso, a variação pode ser suprimida na redução da segregação de solidificação e na redução na dureza pelo encruamento, permitindo que a variação nos resultados da avaliação da fratura retardada sejam similarmente suprimidos. Isto permite, portanto, a supressão estável da fratura retardada (fratura pela fragilização pelo hidrogênio).

[00076] Reduzir o tempo necessário para o processo de resfriamento permite uma redução no tempo total necessário para a soldagem por pontos. Além disso, o tempo economizado no processo de resfriamento pode ser alocado para o segundo processo de soldagem, e o tempo de têmpera pode ser aumentado, permitindo uma redução estável na dureza. A expulsão do hidrogênio da porção de solda por pontos é também promovida.

[00077] Todo o teor da descrição da Pedido de Patente Japonesa No. 2013-86837, registrada em 17 de Abril de 2013, está incorporado como referência na presente invenção.

[00078] Todas as publicações, pedidos de patente, e normas técnicas mencionadas na presente invenção estão incorporadas como referência na presente invenção na mesma extensão que cada publicação, pedido de patente ou norma técnica individual é indicada especificamente e individualmente para estar incorporada como referência.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de soldagem por pontos no qual chapas de aço de alta resistência tendo, cada uma, um teor de carbono de 0,15% em massa ou mais e uma resistência à tração de 980 MPa ou mais são sobrepostas e soldadas por ponto para obter uma junta soldada por pontos, caracterizado pelo fato de que compreende:

um processo de soldagem por pontos que é dividido em três processos, compreendendo:

um primeiro processo de soldagem que forma uma pepita;

um processo de resfriamento que segue o primeiro processo de soldagem e durante o qual a corrente de soldagem é zero; e um segundo processo de soldagem que segue o processo de resfriamento, em que, no segundo processo de soldagem, uma estrutura de martensita formada pelo primeiro processo de soldagem e pelo processo de resfriamento é temperada para formar estrutura de martensita temperada e a pepita é amaciada, e em que, durante o processo de soldagem por pontos,

I2/I1 é ajustado para 0,5 a 0,8 onde I1 é uma corrente no primeiro processo de soldagem e I2 é uma corrente no segundo processo de soldagem, um tempo tc (s) do processo de resfriamento é ajustado dentro de uma faixa de 0,8 χ tmin a 2,5 χ tmin onde tmin é calculado usando-se a Equação (1) abaixo conforme a espessura da chapa H (mm) das chapas de aço, um tempo de soldagem t2 (s) do segundo processo de soldagem é ajustado dentro de uma faixa de 0,7 χ tmin a 2,5 χ tmin, e uma pressão aplicada por eletrodos do processo de resfriamento em diante é ajustado para ser maior que a pressão

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2/2 aplicada pelos eletrodos até o primeiro processo de soldagem tmin = 0,2 χ H² (1).

2. Método de soldagem por pontos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as chapas de aço de alta resistência são chapas de aço revestidas.
3. Método de soldagem por pontos de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma estrutura metálica da junta soldada por pontos em uma faixa de -L a +L em uma seção transversal da junta soldada por pontos inclui uma estrutura de martensita temperada quando a origem (ponto 0) é fixada em uma interseção entre uma porção de contato de prensagem de chapa de aço e uma linha de fusão da pepita e L é ajustada para um comprimento da porção de contato de prensagem de chapa de aço e uma dureza de Vickers na faixa de -L a +L na seção transversal da junta soldada por pontos tem uma valor médio de 400 ou menos.
4. Método de soldagem por pontos de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que quando a pressão aplicada pelos eletrodos até ao primeiro processo de soldagem é ajustada para P1 e a pressão aplicada pelos eletrodos do processo de resfriamento em diante é ajustada para P2,

P2 - P1 > 490N.
5. Método de soldagem por pontos de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a espessura da chapa é de 1,2 mm ou mais.