CN104411441B

CN104411441B - 点焊方法

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Publication number: CN104411441B
Application number: CN201380033885.9A
Authority: CN
Inventors: 村上俊夫
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2033-06-24
Also published as: CN104411441A; JP2014028392A; EP2868419A4; US20150174689A1; EP2868419A1; KR20150013884A; WO2014002947A1; US10040144B2; KR101738225B1

Abstract

本发明提供一种点焊方法，为了提供一种无需复杂控制就能容易且可靠地防止飞溅的发生、可扩大点焊的适当电流范围的点焊方法，在本发明的点焊方法中，利用一对电极(1)以100N以上的负荷夹住两片以上重叠的金属板的叠合部，并利用在电极(1)的前端外周的整周的20％以上的区域(a1、a2、a3)中对叠合部进行加压、电极(1)的前端外周的整周之中不加压的区域(b1、b2、b3)连续且在电极的前端外周的整周的30％以下(包含0％)的加压部件(2)，以一对电极(1)所带来的负荷的5～1000％的负荷对电极(1)的周围进行加压，从电极(1)向叠合部通电焊接电流来进行接合。

Description

点焊方法

技术领域

本发明涉及点焊方法，详细而言涉及用一对电极夹住两片以上重叠的金属板的两面并进行通电来接合金属板的点焊方法。

背景技术

点焊一般在重叠两片以上的金属板之后从其叠合部的两面用一对电极夹住并流过电流，通过电阻发热而使金属板的接合界面熔融来进行接合。

在点焊中主要的三个控制因素是将电极按在金属板上的加压力、电流值、通电时间。

其中，电流值是尤为重要的因素。若电流值过低，则熔融而形成的熔核的直径小，接合强度不足。另一方面，若电流值过高，则发生飞溅(splash)而熔核直径变大，但是由于接头强度出现偏差，因而并不优选。所以，从能确保熔核直径的电流值至开始发生飞溅的电流值为止成为点焊的适当电流范围。如果能够扩宽该适当电流范围，则点焊变得容易。

为了扩宽点焊的适当电流范围，以往提出了各种方案。

[现有技术1]

例如，在专利文献1中公开了对高张力钢板进行点焊的高张力钢板的点焊方法。该方法具有包括下述步骤的工序，上述步骤为：第1步骤，通过使向高张力钢板通电的通电电流逐渐上升来进行熔核生成；第2步骤，在第1步骤之后使电流下降；和第3步骤，在第2步骤之后使电流上升来进行正式焊接，并且使通电电流逐渐下降。

关于该方法记载了如下内容，即，是对在点焊中被经常使用的组合了预备通电和正式通电的两级通电方式进行改良之后的方法，可获得抑制飞溅的发生、确保熔核直径、扩大飞溅发生界限等效果。然而，该方法除了需要复杂的控制之外焊接时间也变长，具有生产率差的缺陷。

[现有技术2]

另一方面，在专利文献2中公开了一种在两片以上重叠的被焊接部件中流动焊接电流的点焊方法。在此，使用的点焊装置具备：电极，其与被焊接部件的被焊接部抵接而使被焊接部件中流动电流；和保持部件，其在与被焊接部分离一定距离的位置处进行保持而使两片以上重叠的被焊接部件的所述被焊接部相互不分离。而且，将电极以及保持部件与被焊接部件抵接并加压，从电极向被焊接部件通电焊接电流之后，经过用于获得被焊接部的硬度的冷却时间后，使电极从所述被焊接部件分离。在使电极从被焊接部件分离之后经过给定时间后，使保持部件从所述被焊接部件分离。

在专利文献2所公开的点焊方法中，在除了基于电极的加压之外还利用与电极不同的保持部件进行了加压的状态下通电。由此，在通电之后使电极分离开后，还在与电极分离一定距离的位置利用保持部件来持续加压，以防止因骤冷而导致被焊接部件翘曲。进而，即便在对硬度高而伸缩性能低的高张力钢材进行了焊接的情况下，直至被焊接部件的被焊接部凝固为止，也能够一面通过保持部件进行加压一面进行自然冷却，所以使得被焊接部件的冷却放缓，裂缝的产生被抑制。然而，在引用文献2中，关于抑制飞溅的发生、确保熔核直径、扩大飞溅发生界限等扩宽点焊的适当电流范围的手段却没有任何提及。

[现有技术3]

此外，在专利文献3中公开了对按照薄板、板厚比该薄板大的第1厚板、以及第2厚板的顺序叠合后的被焊接部件进行点焊的点焊方法。在此，通过与第2厚板抵接的第1焊接电极、与第1焊接电极对置并与薄板抵接的第2焊接电极、以及与该第2焊接电极相邻并与薄板抵接的控制加压赋予单元来夹持加压被焊接部件。而且，通过在夹持加压状态下在第2焊接电极与第1焊接电极之间通电来进行点焊。

在专利文献3所公开的点焊方法中也是在除了基于电极的加压之外还利用与电极不同的控制加压赋予单元进行了加压的状态下通电。此外，在将薄板和两片厚板(第1厚板、第2厚板)按顺序叠合后的三片重叠的被焊接部件的薄板侧，一面通过控制加压单元对与电极相邻的位置进行加压一面进行通电，从而薄板与厚板之间的电流密度相对变高。由此，可形成从薄板至第2厚板而熔深量没有偏倚的良好熔核。然而，在引用文献3中，关于抑制飞溅的发生、确保熔核直径、扩大飞溅发生界限等扩宽点焊的适当电流范围的手段却没有任何提及。

另一方面，在专利文献4所公开的点焊方法中，作为提升对高强度钢板进行点焊而形成的焊接接头的十字拉伸强度的手段，在点焊的通电时，在一定的条件下进行两级通电、隔着冷却的两级通电、或者三级通电。

关于该方法记载了具有下述效果，即，通过后加热通电处理来缓和通常的焊接通电后的冷却速度，由此使在冷却时生成的马氏体的硬度略微下降而使裂纹敏感性变迟钝，从而使点焊接头的十字拉伸强度得以提升。然而，在专利文献4中，关于抑制飞溅的发生、确保熔核直径、扩大飞溅发生界限等扩宽点焊的适当电流范围的手段却没有任何提及，在该方法中点焊接头的强度的提升是有限的。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-236674号公报

专利文献2：日本特开2012-55941号公报

专利文献3：日本特开2012-55924号公报

专利文献4：日本特开2009-241086号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明正是为了解决上述问题点而完成的，其目的在于提供一种无需复杂控制，能够容易且可靠地防止飞溅发生，可扩大点焊的适当电流范围的点焊方法。

用于解决课题的手段

本发明的第1发明所涉及的点焊方法对两片以上重叠的金属板的叠合部通电焊接电流来进行接合，其特征在于，使用了具备一对电极和加压部件的点焊装置，其中，所述一对电极从所述叠合部的两面进行抵接而在所述叠合部中流动电流，所述加压部件与所述电极的前端外周相距的距离为5mm以内，并且在所述电极的前端外周的整周的20％以上的区域中对所述叠合部进行加压，所述电极的前端外周的整周之中不加压的区域连续且在所述电极的前端外周的整周的30％以下(包含0％)，利用所述一对电极以100N以上的负荷夹住所述叠合部，利用所述加压部件以所述一对电极所带来的负荷的5～1000％的负荷对所述电极的周围进行加压，从所述电极向所述叠合部通电焊接电流来进行接合。

本发明的第2发明所涉及的点焊方法对两片以上重叠的钢板的叠合部通电焊接电流来进行接合，其特征在于，使用了具备一对电极和加压部件的点焊装置，其中，所述一对电极从所述叠合部的两面进行抵接而在所述叠合部中流动电流，所述加压部件与所述电极的前端外周相距的距离为5mm以内，并且在所述电极的前端外周的整周的20％以上的区域中对所述叠合部进行加压，所述电极的前端外周的整周之中不加压的区域连续且在所述电极的前端外周的整周的20％以下(包含0％)，所述点焊方法包括：电极外周加压工序，利用所述一对电极以100N以上的负荷夹住所述叠合部，利用所述加压部件以所述一对电极所带来的负荷的5～1000％的负荷对所述电极的周围进行加压；正式通电工序，从所述电极向所述叠合部施加焊接通电；通电待机工序，在所述正式通电工序的紧后面隔开满足下述式(1)的通电待机时间；和后续通电工序，继所述通电待机工序之后，按照满足下述式(2)以及式(3)的方式从所述电极向所述叠合部进行后续通电，

0≤WT≤200···式(1)

0.20×WC≤PC≤0.90×WC···式(2)

10≤PT≤200···式(3)

其中，WC表示焊接电流(kA)，WT表示通电待机时间(ms)，PC表示后续通电电流(kA)，PT表示后续通电时间(ms)。

本发明的第3发明所涉及的点焊方法对两片以上重叠的钢板的叠合部通电焊接电流来进行接合，其特征在于，使用了具备一对电极和加压部件的点焊装置，其中，所述一对电极从所述叠合部的两面进行抵接而在所述叠合部中流动电流，所述加压部件与所述电极的前端外周相距的距离为5mm以内，并且在所述电极的前端外周的整周的20％以上的区域中对所述叠合部进行加压，所述电极的前端外周的整周之中不加压的区域连续且在所述电极的前端外周的整周的20％以下(包含0％)，所述点焊方法包括：外周加压工序，利用所述一对电极以100N以上的负荷夹住所述叠合部，利用所述加压部件以所述一对电极所带来的负荷的5～1000％的负荷对所述电极的周围进行加压；正式通电工序，从所述电极向所述叠合部施加焊接通电；和后续处理工序，将通电待机工序和后续通电工序的组合按照满足下述式(7)的方式反复执行N次，其中，所述通电待机工序是在通电的紧后面隔开满足下述式(4)的通电待机时间的工序，所述后续通电工序是继所述通电待机工序之后以满足下述式(5)以及式(6)的方式从所述电极向所述叠合部进行后续通电的工序，N在2以上且5以下，

0≤WTi≤200···式(4)

0.20×WC≤PCi≤0.90×WC···式(5)

10≤PTi≤200···式(6)

TT＝∑(WTi+PTi)≤500···式(7)

其中，i表示1～N的整数，WC表示焊接电流(kA)，WTi表示第i次的通电待机时间(ms)，PCi表示第i次的后续通电电流(kA)，PTi表示第i次的后续通电时间(ms)，TT表示后续处理合计时间(ms)。

[发明效果]

根据本发明的第1发明所涉及的点焊方法，除了基于电极的加压之外，还利用与电极不同的加压部件以给定的负荷对电极的外周附近的一定区域进行加压，在该状态下进行通电。由此，通过阻止熔融部从金属板之间飞出，从而能够防止中间飞溅的发生，并且通过从电极周围进行冷却，能够防止表面飞溅的发生，能够扩大点焊的适当电流范围。

此外，根据本发明的第2、第3发明所涉及的点焊方法，除了基于电极的加压之外，还利用与电极不同的加压部件以给定的负荷对电极的外周附近的一定区域进行加压，在该状态下进行正式通电，然后在一定的条件下进行后续通电。由此，在正式通电中，通过阻止熔融部从金属板之间飞出，能够防止中间飞溅的发生，与此同时通过从电极周围进行冷却，能够防止表面飞溅的发生，能够扩大点焊的适当电流范围。此外，通过后续通电来缓和正式通电后的骤冷、或者即使在正式通电后被骤冷也会在其后进行回火，由此来提高熔核部的延展性，能够进一步提升点焊接头的强度。

附图说明

图1是表示在本发明中使用的点焊装置的一实施方式所涉及的电极以及加压部件的示意构成的图，图1(a)为纵剖视图，图1(b)为俯视图。

图2是表示在实施例1以及实施例2中所使用的试验装置的示意构成的部分纵剖视图。

图3是表示在实施例2中所使用的试验装置的示意构成的部分纵剖视图。

图4是表示在本发明中使用的点焊装置的另一实施方式所涉及的电极以及加压部件的示意构成的纵剖视图。

具体实施方式

为了解决上述课题，本发明者们首先对飞溅发生的机理进行了研究。飞溅的种类有：从叠合的板间发生的“中间飞溅(expulsion at edge)”、和从金属板的表面发生的“表面飞溅(surface flash)”。将两片以上重叠的金属板的叠合部从表面和背面利用一对电极压住来进行通电之际，若熔融区域变得过大，则因其体积膨胀而使得叠合部的板彼此的间隔(以下称作“板间”)扩展。“中间飞溅”是因熔融物的一部分从该板间向外飞出而发生的。另一方面，“表面飞溅”是因熔融区域扩展至金属板的表面(非叠合面的面)而发生的。

因此，本发明者们认为通过对一面利用电极加压一面通电而形成的熔融区域的周围进行加压，来阻止熔融物的一部分从板间飞出，从而能够防止中间飞溅的发生。此外，本发明者们认为通过从电极周围进行冷却，来阻止熔融区域扩展至电极周围的金属板表面，从而能够防止表面飞溅的发生。

而且，本发明者们为了同时起到阻止上述熔融物从板间的飞出、以及阻止熔融区域扩大至金属板表面这两种不同的作用，考虑了具体方法。并且，本发明者们认为通过预先在电极外周面的极近处与电极独立地设置加压部件，一面通过电极对金属板的叠合部进行加压一面进行通电之际，利用加压部件对电极周围的叠合部进行加压，由此能够实现该目的。

为此，本发明者们进行了在后述[实施例1]中说明的证实试验，其结果得到了确证，所以进一步加以研讨，完成了第1发明。

此外得知了：若利用加压部件对电极周围的叠合部进行加压，则通过来自该电极周围的冷却作用，阻止熔融区域扩展至电极周围的钢板表面，从而能够防止表面飞溅的发生，另一方面，电极自身也通过水冷构造被冷却，所以在通电结束之后上述被水冷的电极所引起的冷却作用、和来自上述电极周围的加压部件所引起的冷却作用合在一起而会过度地骤冷，熔核部过于硬化，有时焊接接头的强度无法充分地提升，因而存在进一步改善的余地。

为此，本发明者们认为在正式通电之后进行后续通电来缓和冷却速度，或者即使在正式通电之后被骤冷也会在其后进行回火，能够提高熔核部的延展性，从而能够进一步提升焊接接头的强度。

为此，本发明者们进行了在后述[实施例2]中说明的证实试验，其结果得到了确证，所以进一步加以研讨，完成了第2、第3发明。

在本发明的第1发明所涉及的点焊方法中，对两片以上重叠的金属板的叠合部通电焊接电流来进行接合，使用了具备一对电极和加压部件的点焊装置，其中，所述一对电极从所述叠合部的两面进行抵接而在所述叠合部中流动电流，所述加压部件与所述电极的前端外周相距的距离为5mm以内，并且在所述电极的前端外周的整周的20％以上的区域中对所述叠合部进行加压，所述电极的前端外周的整周之中不加压的区域连续且在所述电极的前端外周的整周的30％以下(包含0％)。而且，本发明的第1发明所涉及的点焊方法，其特征在于，利用所述一对电极以100N以上的负荷夹住所述叠合部，利用所述加压部件以所述一对电极所带来的负荷的5～1000％的负荷对所述电极的周围进行加压，从所述电极向所述叠合部通电焊接电流来进行接合。

本发明的第2发明所涉及的点焊方法对两片以上重叠的钢板的叠合部通电焊接电流来进行接合，使用了具备一对电极和加压部件的点焊装置，其中，所述一对电极从所述叠合部的两面进行抵接而在所述叠合部中流动电流，所述加压部件与所述电极的前端外周相距的距离为5mm以内，并且在所述电极的前端外周的整周的20％以上的区域中对所述叠合部进行加压，所述电极的前端外周的整周之中不加压的区域连续且在所述电极的前端外周的整周的20％以下(包含0％)。而且，本发明的第2发明所涉及的点焊方法，其特征在于，具备：电极外周加压工序，利用所述一对电极以100N以上的负荷夹住所述叠合部，并且利用所述加压部件以所述一对电极所带来的负荷的5～1000％的负荷对所述电极的周围进行加压；正式通电工序，从所述电极向所述叠合部施加焊接通电；通电待机工序，在所述正式通电工序的紧后面隔开满足下述式(1)的通电待机时间；和后续通电工序，继所述通电待机工序之后，按照满足下述式(2)以及式(3)的方式从所述电极向所述叠合部进行后续通电，

0≤WT≤200···式(1)

0.20×WC≤PC≤0.90×WC···式(2)

10≤PT≤200···式(3)

本发明的第3发明所涉及的点焊方法，其特征在于，具备：后续处理工序，将通电待机工序和后续通电工序的组合按照满足下述式(7)的方式反复执行N次，其中，所述通电待机工序是在上述第1发明所记载的正式通电工序的紧后面隔开满足下述式(4)的通电待机时间的工序，所述后续通电工序是继所述通电待机工序之后以满足下述式(5)以及式(6)的方式从所述电极向所述叠合部进行后续通电的工序，N在2以上且5以下，

0≤WTi≤200···式(4)

0.20×WC≤PCi≤0.90×WC···式(5)

10≤PTi≤200···式(6)

TT＝∑(WTi+PTi)≤500···式(7)

以下，参照附图来进一步详细地说明本发明。

〔第1实施方式〕

首先，说明上述第1发明所涉及的实施方式。

图1表示在本发明的第1发明中使用的点焊装置的一实施方式所涉及的电极以及加压部件的示意构成。符号1表示电极。在此，例示出前端为直径D的圆柱状的前端平滑型电极。此外，符号2表示加压部件。在此，例示出作为具有中心角为a1、a2、a3的扇形剖面、且具有厚度t的三个柱状部件的加压部件2。这三个加压部件2在俯视的情况下被配置为与电极1的前端外周空出距离c的空间，并且绕着电极1的中心轴而各隔开中心角b1、b2、b3的间隔，并围绕电极1的周围。另外，电极1以及三片加压部件2在本例中分别上下各一对地构成，但均上下对称地配置，所以在图1(a)中示出只有上半部分的配置，下半部分省略了图示。

[电极]

电极1由上下一对来构成，从两片以上重叠的金属板的叠合部的两面(在本例中为上下)与金属板抵接，使叠合部中流动电流。作为电极1的形状，能够使用DR型、前端平滑型等在点焊中一般采用的电极形状。此外，作为电极1的材料，能够使用纯铜、铬铜、氧化铝分散铜等在点焊中一般采用的电极材料。另外，作为利用本发明的第1发明所涉及的点焊方法接合的、两片以上重叠的金属板，全部为钢板的情况具有代表性，但是也可列举全部为铝合金板的情况、混合了钢板和铝合金板的情况等。

[加压部件]

加压部件2被构成为：与电极1的前端外周相距的距离c为5mm以内，并且在电极1的前端外周的整周的20％以上的区域〔a1+a2+a3〕对叠合部进行加压。进而，加压部件2被构成为：在电极1的前端外周的整周之中不加压的区域〔b1，b2，b3〕连续且在电极1的前端外周的整周的30％以下(包含0％)。

<加压与电极1的前端外周相距的距离c为5mm以内的区域>

需要将加压部件2尽可能地靠近电极1来配置，在通电中通过加压部件2来冷却电极1的前端外周的极近处，由此来阻止熔融区域扩展至金属板的表面，防止表面飞溅的发生。为了有效地发挥这种效果，距离c设为5mm以内。作为加压部件2的材料，由于需要通电时的高温状态下的耐负荷强度，因此除了与电极1相同的纯铜、铬铜之外还可列举钛、氮化铝、氮化硅等。另外，加压部件2也可以设为与电极1的前端外周相接的状态(即，距离c＝0mm)。然而，在该情况下，为避免经由加压部件2而在金属板中流动电流，需要利用陶瓷等绝缘材料来制作加压部件2自身、或者在与电极1相接的一侧的加压部件2表面被覆绝缘材料等对策。

<加压电极1的前端外周的整周的20％以上的区域〔a1+a2+a3〕>

需要通过加压电极周围的尽可能宽的区域，由此压住电极1的周围来防止中间飞溅的发生，与此同时冷却电极1周围来防止表面飞溅的发生。因而，如图1所示，分割加压区域来设置多个(在本例中为三个)加压部件2是有效的。进而，为了有效地发挥上述效果，将加压区域的合计A〔＝a1+a2+a3〕设为整周(中心角为360°)的20％以上(中心角为72°以上)。当然，从防止飞溅发生的观点出发，将加压区域设为整周的100％是最优选的。在该情况下，加压部件2仅利用一个在圆周方向上无断开处的具有圆环状剖面的圆筒状的部件来构成。

<电极1的前端外周的整周中不加压的区域B〔＝b1，b2，b3之中最大的区域〕连续且在电极1的前端外周的整周的30％以下(包含0％)>

此外，如图1所示，在分割加压区域来设置多个(在本例中为三个)加压部件2的情况下，不加压的连续区域、即b1、b2、b3之中最大的区域成为整周的30％以下(中心角为108°以下)。由此，能够抑制叠合的金属板彼此的间隙的扩大来阻止熔融物从板间的飞散。

<加压部件2的厚度t>

加压部件2的厚度t只要根据该加压部件2的材料的种类、负荷的大小而在0.1～2.0mm的范围内适当设定以耐得住通电时的高温状态下的负荷即可。

<利用一对电极1以100N以上的负荷F_C夹住，并且利用加压部件2以一对电极所带来的负荷F_C的5～1000％的负荷F_E来加压电极的周围>

为了在点焊后获得充分的接头强度，一对电极1所带来的负荷F_C设为100N以上。而且，为了防止中间飞溅的发生，加压部件2所带来的F_E设为所述一对电极所带来的负荷F_C的5％以上。虽然从防止中间飞溅发生的观点出发优选加压部件2所带来的负荷FE越大越好，但其上限受到点焊机的设备能力制约，设为负荷F_C的1000％。

〔第2实施方式〕

下面，说明上述第2发明所涉及的实施方式。

(点焊装置的构成)

在本发明的第2发明中使用的点焊装置的一实施方式所涉及的电极以及加压部件的示意构成与上述第1实施方式相同，如图1所示那样，所以省略说明。

[电极]

首先，电极1与上述第1实施方式同样地由上下一对来构成，从两片以上重叠的钢板的叠合部的两面(在本例中为上下)与钢板抵接，使该叠合部中流动电流。作为电极1的形状，能够使用DR型、前端平滑型等在点焊中一般采用的电极形状。此外，作为电极1的材料，能够使用纯铜、铬铜、氧化铝分散铜等在点焊中一般采用的电极材料。另外，作为被焊接金属板，在本实施方式中仅将全部为钢板的情况作为对象。作为利用本发明的第2发明所涉及的点焊方法接合的两片以上重叠的钢板，关于其种类无需特别限定，也可以是DP钢板、TRIP钢板、热轧钢板等任何种类的钢板。此外，关于钢板的板厚也无需特别限定，但推荐适于点焊的0.3～3.0mm的范围的板厚。关于钢板的拉伸强度，如果为900～1850MPa的范围的高强度钢板，则强度提升效果尤为大。此外，在钢板的表面被实施的镀覆的种类只要为Zn系的种类，则并不特别限定，例如也可以为Zn、Zn-Fe、Zn-Ni、Zn-Al、Sn-Zn等任何种类。此外，赋予镀覆的方法也可以为电气镀覆、熔融镀覆、合金化熔融镀覆等任何方法。此外，两片以上重叠的钢板并不限定为相同种类相同板厚彼此的组合，也可以是相同种类不同板厚、不同种类相同板厚、不同种类不同板厚的任何组合。

[加压部件]

加压部件2与上述第1实施方式相同，与电极1的前端外周相距的距离c为5mm以内，并且在电极1的前端外周的整周的20％以上的区域〔a1+a2+a3〕中对所述叠合部进行加压。另一方面，电极1的前端外周的整周之中不加压的区域〔b1，b2，b3〕与上述第1实施方式略有不同，构成为连续且在电极1的前端外周的整周的20％以下(包含0％)。

<加压与电极1的前端外周相距的距离c为5mm以内的区域>

与上述第1实施方式同样地将加压部件2尽可能靠近电极1来配置，在通电中通过加压部件2来冷却电极1的前端外周的极近处，由此来阻止熔融区域扩展至金属板的表面，防止表面飞溅的发生。为了有效地发挥这种效果，距离c设为5mm以内。作为加压部件2的材料，由于需要通电时的高温状态下的耐负荷强度，因此除了与电极1相同的纯铜、铬铜之外还可列举钛、氮化铝、氮化硅等。另外，加压部件2也可以设为与电极1的前端外周相接的状态(即，距离c＝0mm)。在该情况下，为了避免经由加压部件2而在金属板中流动电流，需要利用陶瓷等绝缘材料来制作加压部件2自身、或者利用绝缘材料来被覆与电极1相接的一侧的加压部件2的表面等对策。

<加压电极1的前端外周的整周的20％以上的区域〔a1+a2+a3〕>

与上述第1实施方式同样地，需要通过加压电极周围的尽可能宽的区域，由此压住电极1周围来防止中间飞溅的发生，与此同时冷却电极1周围来防止表面飞溅的发生。此外，与上述第1实施方式相同，如图1所示，也可以分割加压区域来设置多个(在本例中为三个)加压部件2。然而，为了有效地发挥上述效果，将加压区域的合计A〔＝a1+a2+a3〕设为整周(中心角为360°)的20％以上(中心角为72°以上)。当然，从防止飞溅发生的观点出发，将加压区域设为整周的100％是最优选的。在该情况下，加压部件2仅利用一个在圆周方向上无断开处的具有圆环状剖面的圆筒状的部件来构成。

<电极1的前端外周的整周中不加压的区域B〔＝b1，b2，b3之中最大的区域〕连续且在电极1的前端外周的整周的20％以下(包含0％)>

如图1所示，在分割加压区域而设置多个(在本例中为三个)加压部件2的情况下，不加压的连续区域、即b1、b2、b3之中最大的区域成为整周的20％以下(中心角为72°以下)。由此，能够抑制叠合的金属板彼此的间隙的扩大来更可靠地阻止熔融物从板间的飞散。

<加压部件2的厚度t>

加压部件2的厚度t与上述第1实施方式同样只要根据加压部件2的材料的种类、负荷的大小而在0.1～2.0mm的范围内适当设定以耐得住通电时的高温状态下的负荷即可。

(点焊条件)

[电极外周加压工序]

与上述第1实施方式同样地利用一对电极1以100N以上的负荷F_C夹住，并且利用加压部件2以一对电极所带来的负荷F_C的5～1000％的负荷F_E来加压电极1的周围。

为了在点焊后获得充分的接头强度，一对电极1所带来的负荷F_C设为100N以上。而且，为了防止中间飞溅的发生，加压部件2所带来的F_E设为一对电极1所带来的负荷F_C的5％以上。从防止中间飞溅发生的观点出发优选加压部件2所带来的负荷FE越大越好，但其上限受到点焊机的设备能力制约，设为负荷F_C的1000％。

[正式通电工序]

自此以后，与上述第1实施方式不同，从电极向叠合部施加焊接通电。焊接电流WC(单位：kW)以及正式通电时间(单位：ms)只要根据要接合的钢板的材质·厚度等来适当设定以使能够在不发生飞溅的范围内确保熔核直径即可。

[通电待机工序]

在上述正式通电工序刚刚结束之后，设置满足下述式(1)的通电待机时间WT(单位：ms)。

0≤WT≤200···式(1)

在此，WT＝0意味着不设置通电待机时间，在正式通电结束之后立即进行后续通电。即便通电待机时间短、或者即便不设置通电待机时间，也可获得针对急速冷却的缓和作用，所以通电待机时间WT的下限设为0ms。其中，过于延长每1点的点焊所花费的时间将导致整个焊接作业的生产率下降，因此通电待机时间WT的上限设为200ms。

[后续通电工序]

继上述通电待机工序之后，按照满足下述式(2)以及式(3)的方式从电极向叠合部进行后续通电，以提升点焊接头的强度。

0.20×WC≤PC≤0.90×WC···式(2)

10≤PT≤200···式(3)

其中，PC表示后续通电电流(kA)，PT表示后续通电时间。

若后续通电电流过低，则加热不足，骤冷缓和作用、回火作用变得无法充分发挥。另一方面，若后续通电电流过高，则熔核部会再熔融或者发生逆转变，然后再次被急速冷却，使得熔核部变脆。即，无论后续通电电流是过高还是过低，均无法获得后续通电的效果。因此，后续通电电流PC设为焊接电流WC的20～90％的范围。

此外，若后续通电时间过短，则加热不足，骤冷缓和作用、回火作用变得无法充分发挥。另一方面，若后续通电时间过长，则熔核部会再熔融或者发生逆转变，然后再次被急速冷却，使得熔核部变脆。即，无论后续通电时间过短还是过长，均无法获得后续通电的效果。因此，后续通电时间PT设为10～200ms的范围。

〔第3实施方式〕

下面，说明上述第3发明所涉及的实施方式。

在上述第2实施方式中，例示了仅赋予一次后续通电的情况，但是在本实施方式中例示将后续通电划分为多次来赋予的情况。另外，本实施方式中的点焊装置的构成以及至正式通电工序为止与上述第2实施方式相同，所以省略说明。以下仅关于后续处理工序(“通电工序+后续通电工序”的多次反复的工序)进行说明。

[后续处理工序]

在上述正式通电工序结束之后紧接着进行后续处理工序。后续处理工序是隔开满足下述式(4)的通电待机时间的通电待机工序、和继该工序之后按照满足下述式(5)以及式(6)的方式从电极向叠合部进行后续通电的后续通电工序的组合。按照满足下述式(7)的方式反复N次(其中，N在2以上且5以下)该后续处理工序。由此，使得点焊接头的强度得以提升。

0≤WTi≤200···式(4)

0.20×WC≤PCi≤0.90×WC···式(5)

10≤PTi≤200···式(6)

TT＝∑(WTi+PTi)≤500···式(7)

其中，i表示1～N的整数，WC表示焊接电流(kA)，WTi表示第i次的通电待机时间(ms)，PCi表示第i次的后续通电电流(kA)，PTi表示第i次的后续通电时间，TT表示后续处理合计时间。

如此，通过将后续通电划分为多次来反复进行，能够极其精细地控制冷却速度，并且能够更可靠地获得淬火·回火效果，能够使得点焊接头的强度进一步提升。其中，若反复的次数N过多，则每一次的点焊的时间变得过长，整个焊接作业的生产率下降。因此，反复的次数N的上限设为5次。此外，若正式通电后的后续处理的时间变得过长，则同样地点焊的时间变得过长，整个焊接作业的生产率下降。因此，后续处理合计时间TT的上限设为500ms。

另外，上述式(4)、式(5)以及式(6)中的数值限定的理由与上述第2实施方式中的上述式(1)、式(2)以及式(3)中的数值限定的理由相同。

另外，在所述第1～第3发明中均相同，电极1以及加压部件2可以如在上述第1～3实施方式的说明中使用的图1、在后述实施例1以及实施例2中使用的图2或图3所示那样分别独立地构成，也可以如图4所例示的那样构成为使两者一体化的形状。这种构成的电极1以及加压部件2也还能发挥本发明的效果。

[实施例1]

为了证实本发明的第1发明所涉及的点焊方法的适用性，使用点焊机进行了以下的模拟实验。

图2表示实验装置的概要。作为接合对象的金属板3、3，使用的是重叠了两片板厚为1mm的980MPa级钢板的板。作为电极1，例示的是在后述的参考例(试验No.1)中使用的电极形状为DR型(前端径向径D＝7mm)、且电极材料为铬铜制的电极。作为加压部件2，使用两片厚钢板21、21而对负荷调整功能进行了模拟。具体而言，首先关于两片厚钢板21、21的各个板，在中央部设置电极1通过的电极通过孔22。在电极通过孔22的周围，分别按照在与电极1的前端径向的外周空出距离c的空间的位置处相互面对的方式，焊接设置在俯视的情况下为圆环状或者多个扇形的厚度为t的突起23。进而，预先在与电极通过孔22四面远离的位置处分别设置螺栓孔24，通过使螺栓25贯通两片厚钢板21、21的对置的螺栓孔24、24，从而利用螺母26来紧固厚钢板21、21。

而且，电极1所带来的负荷F_C是使用点焊机的加压力调整功能来设定的。此外，加压部件2所带来的负荷F_E是一边利用转矩仪测量螺栓25和螺母26的紧固力一边进行调整来设定的。

而且，对电极1的形状以及材料、加压部件2(突起)的材料、与电极1相距的距离c、加压区域的范围(中心角)A以及不加压的连续区域的最大范围(中心角)B、和电极1所带来的负荷F_C以及加压部件2所带来的负荷F_E的每一个分别进行种种变更。并且，在各条件下，使焊接电流从低电流侧依次增加来进行点焊，求出开始发生飞溅的界限电流。此外，对在发生了该飞溅的试验中所获得的接头的剖面进行观察，来确定飞溅的种类。

表1示出试验条件以及测量结果。

[表1]

在表1中，试验No.1是相当于不设置加压部件的现有的点焊的参考例。该参考例的飞溅界限电流为6.5kA。

而且，试验No.2～4、8～16是满足本发明的所有要件的发明例。可知任何发明例均为：飞溅界限电流达8.5kA以上，与上述参考例的飞溅界限电流相比大幅上升。

相对于此，试验No.5～7是不满足本发明的任一个要件的比较例。这些比较例的飞溅界限电流为6.5～7kA，与上述参考例的飞溅界限电流大致同等。因此，可知在这些比较例中几乎没有获得改善效果。

如根据以上的结果可明确的那样，通过应用本发明的第1发明所涉及的点焊方法，从而无需复杂控制，能够容易且可靠地防止飞溅的发生。即，根据以上的结果确认出：飞溅界限电流大幅上升，能扩大点焊的适当电流范围。

[实施例2]

为了证实本发明的第2、第3发明所涉及的点焊方法的适用性，使用点焊机进行了以下的模拟实验。

图3表示实验装置的概要。作为接合对象的钢板3、3，使用的是重叠了两片板厚为1.2mm的1470MPa级的热轧钢板的板。作为电极1，例示的是在后述的标准条件1以及2(试验No.101以及129)中使用的电极形状为CR型(前端径向径D＝7mm)、且电极材料为铬铜制的电极。作为加压部件2，使用两片厚钢板21、21而对负荷调整功能进行了模拟。具体而言，首先，关于两片厚钢板21，21的各个板，在中央部设置电极1的前端径通过的截圆锥状的电极通过孔22。在电极通过孔22的周围，分别按照在与电极1的前端径向的外周空出距离c的空间的位置处相互面对的方式，焊接设置在俯视的情况下为圆环状或者多个扇形的厚度为t的突起23。进而，预先在与电极通过孔22四面远离的位置处分别设置螺栓孔24，通过使螺栓25贯通两片厚钢板21、21的对置的螺栓孔24、24，从而利用螺母26来紧固厚钢板21、21。

此外，在该模拟实验中，与上述相同，将重叠了两片板厚为1.2mm的1470MPa级的热轧钢板的板作为接合对象的钢板3、3来使用，另一方面，与上述不同，将图2所示的DR型(前端径向径D＝7mm)的电极形状进一步作为电极1来使用。电极1的电极材料使用的是铬铜制的材料。加压部件2使用与上述同样构成的(其中，电极通过孔22形成为圆筒状)部件。

而且，使用了上述的图2或图3所示的实验装置。电极1所带来的负荷F_C是使用点焊机的加压力调整功能来设定的。此外，加压部件2所带来的负荷F_E是一边利用转矩仪测量螺栓25和螺母26的紧固力一边进行调整来设定的。

而且，对电极1的形状以及材料、加压部件2(突起)的材料、与电极1相距的距离c、加压区域的范围(中心角)A以及不加压的连续区域的最大范围(中心角)B、和电极1所带来的负荷F_C以及加压部件2所带来的负荷F_E的每一个分别进行种种变更。并且，在各条件下，使焊接电流从低电流侧依次增加来进行点焊，求出开始发生飞溅的界限电流(以下也称作“飞溅界限流量”。)。

然后，在上述各条件下，对焊接电流WC、通电待机时间WT、后续通电电流PC(或PCi)、后续通电时间PT(或PTi)、“通电待机+后续通电”的反复次数N等进行种种变更，并制作了焊接接头。而且，基于JISZ3136来进行剪切拉伸试验，并测量了剪切接头强度。另外，在所有试验中，设正式通电时间恒定为60ms。

另外，关于焊接电流WC，除了试验No.103之外，均在飞溅界限电流以下的范围内进行了设定，但是在试验No.103中有意地使用了超过飞溅界限电流的焊接电流。因而，在试验No.103中发生了飞溅，所以通过观察焊接接头的剖面，确定出该飞溅的种类。

表2～4示出试验条件，表5示出测量结果。

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

(*：本发明的范围外，-：适用外)

在这些表中，试验No.101以及129是不设置加压部件也不进行后续通电的标准条件(分别为标准条件1以及2)的点焊。试验No.101以及129只有电极所带来的负荷F_C不同，分别为3000N以及4000N。试验No.102～124是在电极和加压部件所带来的合计负荷变得与试验No.101的电极所带来的负荷相等的加压条件下进行的试验。试验No.125～128、130是在电极和加压部件所带来的合计负荷变得与试验No.129的电极所带来的负荷相等的加压条件下进行的试验。而且，在表5中，将利用与上述标准条件1或标准条件2相同的合计负荷实施的各试验中获得的剪切接头强度，以该标准条件1或标准条件2的剪切接头强度作为基准，一并记载了上升几％。将该剪切接头强度的提升率设为点焊接头的强度提升效果的评价指标。而且，将获得了30％以上的强度上升效果的试验条件判定为合格，将获得了40％以上的强度上升效果的试验条件设为更优选的例子。

如表2、5所示，试验No.105～108、111、112、114、116、119～124是满足本发明的第2发明的所有要件的发明例。可知任何发明例均为：飞溅界限电流达8.5kA以上，与试验No.101(标准条件1)的飞溅界限电流(6.5kA)相比大幅上升。此外，可知任何发明例均为：剪切接头强度满足合格基准，点焊接头的强度与试验No.101(标准条件1)相比大幅提升。

此外，如表4、5所示，试验No.130也是满足本发明的第2发明的所有要件的发明例。可知该发明例为：飞溅界限电流达11.0kA，与试验No.129(标准条件2)的飞溅界限电流(8.0kA)相比大幅上升。此外，可知，该发明例为：剪切接头强度也满足合格基准，点焊接头的强度与试验No.129(标准条件2)相比大幅提升。

此外，如表3、5所示，试验No.125～128是满足本发明的第3发明的所有要件的发明例。可知这些发明例均为：飞溅界限电流达9.5kA，与试验No.129(标准条件2)的飞溅界限电流(8.0kA)相比大幅上升。此外，可知这些发明例均为：剪切接头强度也满足合格基准，点焊接头的强度与试验No.129(标准条件2)相比大幅提升。

相对于此，试验No.102～104、109、110、113、115、117、118为不满足本发明的第2发明的任一个要件的比较例。

首先，在试验No.102中，未设置加压部件，使焊接电流与飞溅界限电流相等地进行了后续通电。然而，由于未进行加压部件对电极外周部的加压，因此飞溅界限电流与标准状态1同样地低，无法充分地提高焊接电流，因而剪切接头强度的提升效果不足。

在试验No.103中，同样未设置加压部件，虽然使焊接电流高于飞溅界限电流来进行了后续通电，但是在正式通电时会发生中间飞溅，因此剪切接头强度的提升效果仍然不足。

在试验No.104中，设置加压部件来对电极外周部进行加压，从而使飞溅界限电流比标准条件1大幅上升，使焊接电流与该飞溅界限电流大致相等地仅进行了正式通电。然而，由于在试验No.104中未进行后续通电，因此剪切接头强度的提升效果仍然不足。

在试验No.109中，设置加压部件来对电极外周部进行加压，从而使飞溅界限电流比标准条件1大幅上升，使焊接电流与该飞溅界限电流大致相等地实施了正式通电。在试验No.109中，虽然之后进一步进行了后续通电，但是由于过于提高后续通电电流，因此剪切接头强度的提升效果仍然不足。

另一方面，在试验No.110中，设置加压部件来对电极外周部进行加压，从而使飞溅界限电流比标准条件1大幅上升，使焊接电流与该飞溅界限电流大致相等地实施了正式通电。在试验No.110中，虽然之后进一步进行了后续通电，但是由于过于延长后续通电时间，因此剪切接头强度的提升效果仍然不足。

另一方面，在试验No.113中，一面设置加压部件来对电极外周部进行加压，一面以第2发明所规定的条件进行了正式通电以及后续通电。然而，在试验No.113中，由于过于增大了加压部件所带来的负荷，因此将飞溅界限电流比标准条件1提高得不太高，未能充分地提高焊接电流，剪切接头强度的提升效果不足。

另一方面，在试验No.115中，一面设置加压部件来对电极外周部进行加压，一面以第2发明所规定的条件进行了正式通电以及后续通电。然而，在试验No.115中，由于过于增大了从电极前端外周至加压部件为止的距离c，因此无法使飞溅界限电流比标准条件1有所提高，未能充分地提高焊接电流，剪切接头强度的提升效果不足。

另一方面，在试验No.117中，一面设置加压部件来对电极外周部进行加压，一面以第2发明所规定的条件进行了正式通电以及后续通电。然而，在试验No.117中，由于基于加压部件的合计加压区域不足，因此无法使飞溅界限电流比标准条件1有所提高，未能充分地提高焊接电流，剪切接头强度的提升效果不足。

另一方面，在试验No.118中，一面设置加压部件来对电极外周部进行加压，一面以第2发明所规定的条件进行了正式通电以及后续通电。然而，在试验No.118中，由于加压部件中的最大连续无加压区域过大，因此无法使飞溅界限电流比标准条件1有所提高，未能充分地提高焊接电流，剪切接头强度的提升效果不足。

如根据以上的结果所明确的那样，确认出：通过应用本发明的第2、第3发明所涉及的点焊方法，无需复杂控制就能够容易且可靠地防止飞溅的发生。此外，确认出：飞溅界限电流大幅上升，能扩大点焊的适当电流范围，其结果为点焊接头的强度大幅提升。

以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于上述的实施方式，只要记载于权利要求书当中，则可以进行种种变更并加以实施。本申请基于2012年6月29日提出申请的日本专利申请(特愿2012-146480)，其内容以参考的形式援引于此。

符号说明

1...电极

2...加压部件

3...金属板(钢板)

21...厚钢板

22...电极通过孔

23...突起

24...螺栓孔

25...螺栓

26...螺母

Claims

1.一种点焊方法，对两片以上重叠的金属板的叠合部通电焊接电流来进行接合，所述点焊方法的特征在于，

使用了具备一对电极和加压部件的点焊装置，其中，所述一对电极从所述叠合部的两面进行抵接而在所述叠合部中流动电流，所述加压部件与所述电极的前端外周相距的距离为5mm以内，并且在所述电极的前端外周的整周的20％以上的区域中对所述叠合部进行加压，所述电极的前端外周的整周之中不加压的区域连续且在所述电极的前端外周的整周的30％以下，该30％以下包含0％，

利用所述一对电极以100N以上的负荷夹住所述叠合部，利用所述加压部件以所述一对电极所带来的负荷的5～1000％的负荷对所述电极的周围进行加压，从所述电极向所述叠合部通电焊接电流来进行接合。

2.一种点焊方法，对两片以上重叠的钢板的叠合部通电焊接电流来进行接合，所述点焊方法的特征在于，

使用了具备一对电极和加压部件的点焊装置，其中，所述一对电极从所述叠合部的两面进行抵接而在所述叠合部中流动电流，所述加压部件与所述电极的前端外周相距的距离为5mm以内，并且在所述电极的前端外周的整周的20％以上的区域中对所述叠合部进行加压，所述电极的前端外周的整周之中不加压的区域连续且在所述电极的前端外周的整周的20％以下，该20％以下包含0％，

所述点焊方法包括：

电极外周加压工序，利用所述一对电极以100N以上的负荷夹住所述叠合部，利用所述加压部件以所述一对电极所带来的负荷的5～1000％的负荷对所述电极的周围进行加压；

正式通电工序，从所述电极向所述叠合部施加焊接通电；

通电待机工序，在所述正式通电工序的紧后面设置满足下述式(1)的通电待机时间；和

后续通电工序，继所述通电待机工序之后，按照满足下述式(2)以及式(3)的方式从所述电极向所述叠合部进行后续通电，

0≤WT≤200···式(1)

0.20×WC≤PC≤0.90×WC···式(2)

10≤PT≤200···式(3)

其中，WC表示焊接电流，单位是kA；WT表示通电待机时间，单位是ms；PC表示后续通电电流，单位是kA；PT表示后续通电时间，单位是ms。

3.一种点焊方法，对两片以上重叠的钢板的叠合部通电焊接电流来进行接合，所述点焊方法的特征在于，

所述点焊方法包括：

外周加压工序，利用所述一对电极以100N以上的负荷夹住所述叠合部，利用所述加压部件以所述一对电极所带来的负荷的5～1000％的负荷对所述电极的周围进行加压；

正式通电工序，从所述电极向所述叠合部施加焊接通电；和

后续处理工序，将通电待机工序和后续通电工序的组合按照满足下述式(7)的方式反复执行N次，其中，所述通电待机工序是在通电的紧后面设置满足下述式(4)的通电待机时间的工序，所述后续通电工序是继所述通电待机工序之后以满足下述式(5)以及式(6)的方式从所述电极向所述叠合部进行后续通电的工序，N在2以上且5以下，

0≤WTi≤200···式(4)

0.20×WC≤PCi≤0.90×WC···式(5)

10≤PTi≤200···式(6)

TT＝∑(WTi+PTi)≤500···式(7)

其中，i表示1～N的整数；WC表示焊接电流，单位是kA；WTi表示第i次的通电待机时间，单位是ms；PCi表示第i次的后续通电电流，单位是kA；PTi表示第i次的后续通电时间，单位是ms；TT表示后续处理合计时间，单位是ms。