CN105555458A

CN105555458A - 点焊用电极、使用该点焊用电极的焊接装置以及焊接方法

Info

Publication number: CN105555458A
Application number: CN201480051906.4A
Authority: CN
Inventors: 渡边史德; 冈田徹; 古迫诚司
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-12-05
Also published as: JPWO2015083835A1; US10668557B2; CN105555458B; KR101913479B1; KR20160045897A; JP6327256B2; WO2015083835A1; MX2016006346A; US20160271721A1

Abstract

本发明的环状的点焊用电极具有电极前端部(1)和电极支撑部(2)，其中，上述电极前端部(1)与上述电极支撑部(2)以可动的方式接触，由此飞跃性地提高环状电极对钢板的追随性，能够使环状的接触通电部(14)整面与钢板(50)接触，因此就算钢板(50)倾斜，也确保高点焊接头的十字抗拉强度(CTS)。

Description

点焊用电极、使用该点焊用电极的焊接装置以及焊接方法

技术领域

本发明涉及点焊装置，特别涉及用于在电阻点焊中获得具有稳定的外径的焊接部的装置。

背景技术

点焊是指：使两张待焊接材重合，并使圆柱状电极从上下方与焊接位置接触，一边施加压力一边流过电流，由此利用由通电路径的电阻产生的焦耳热来形成焊接部(以下称为“熔核部”)。

近年来，为了对应车身的安全标准和实现降低环境负荷之类的性能，使用具有1500MPa以上的抗拉强度的高强度钢板。

然而，例如非专利文献1就报道了：虽然点焊接头的抗拉剪切强度(TSS)显示随着钢板强度的增加而增加的倾向，但是当钢板强度为780MPa以上时，点焊接头的十字抗拉强度(CTS)降低；对钢板强度为780MPa以上的高强度钢板来说，提高点焊接头的十字抗拉强度(CTS)是迫切问题。

本发明的点焊用电极不需要将待焊接材限定为钢板，但本说明书以待焊接材为钢板来进行说明。

点焊接头的十字抗拉强度(CTS)在熔核部的外周长变大时提高为人所知，一直以来进行了使熔核变大的研究开发。然而，若想要使熔核变大，则点焊所需的电流也会变大，其结果是要面临不得不增大点焊装置之类的问题。

因此，为了实现通过使用适当大小的点焊装置来得到实现适当的点焊接头的十字抗拉强度(CTS)的熔核部，进行了研究开发。

专利文献1公开了一种焊接电极，其目的是：通过使熔核为环状，在面积不改变的情况下增加周长，从而使点焊接头的十字抗拉强度(CTS)提高。具体而言，专利文献1公开了一种点焊用电极，其以能够构成环状(圈状)的熔核部的方式，将电极形状制成环状，以其中央部不与钢板接触的方式设置了圆筒状的中空部。

图18表示具有现有的点焊用电极的点焊装置的概念图；图19表示现有的点焊用电极的概念图。

图18中，140为具有现有的点焊电极的点焊装置，50为钢板，100为现有的点焊电极。

图19中，与钢板接触通电的接触通电部分104所具有的接触通电面105例如形成了环状(圆环状)的突起，通过该突起与钢板接触，形成所谓环状熔核。本说明书中，将具有环状的接触通电部的电极称为环状电极。

专利文献2公开了通过对是否适当地生成熔核部进行判定来管理点焊品质的方法。专利文献2记载了：作为进行点焊的一对焊接电极之中的至少一个焊接电极，使用电极面为大致凸曲面并且当以点焊在电极面中心部良好地形成熔核时形成设定成规定深度的凹陷的焊接电极，该规定深度是形成在金属体表面的焊痕达到最深部的规定深度，由此进行点焊，并根据焊接时的电阻值能否达成平衡状态来判定在该点焊部是否适当地形成了熔核。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-131666号公报

专利文献2：日本特开2007-253166号公报

专利文献3：日本特开2010-247176号公报

非专利文献

非专利文献1：古迫诚司等，《汽车车身接合技术中近期的问题以及其对策技术-前编》，新日铁技报，2012年，第393号，第69页～75页

发明内容

发明所要解决的问题

理想情况下，点焊优选相对置的电极的轴(以下称为电极轴)与钢板正交。这是因为，由此会使得与钢板的两面接触的电极的位置一致，能够得到理想的熔核。但是，现实情况是钢板罕有与电极的轴正交的。

在电极形状为点状的情况下，就算钢板不与电极轴正交，点接触后的电极之间也会流过电力，因此能够大致稳定地得到熔核形状。但是，在环状电极的情况下，由于电极本身具有面积，因此若钢板不与电极轴正交，则会成为所谓“局部接触”状态。此时，由于钢板两面的电极的接触状态不固定，因此其结果是熔核形状不稳定。

通常来说，由于钢板具有各种形状和弯曲，因此电极轴并不一定都与钢板正交，所以当使用环状电极时，就会频频产生这种“局部接触”状态。因此，就算使用环状电极，大多也得不到适当的环状熔核，从而得不到充分的十字抗拉强度(CTS)。

作为就算钢板相对于电极略微倾斜的情况下也能够提高焊接性的技术，公开了对多点同时焊接用电极架添加了摆动机构的技术(专利文献3)。但是，电极本身为点状电极而不是环状电极(专利文献3)。当为点状电极时，与钢板为点接触，因此点状电极之间导通，不会有熔核不稳定的情况。

另一方面，在环状电极的情况下，由于电极本身为面状，因此与待焊接材的接触状态不固定，熔核形状变得不稳定。例如专利文献3中虽然使用了环状电极，也不能多点同时消除“局部接触”。

而且，在环状电极的情况下，点焊时钢板变形，有时与电极中央部的凹型凹陷部分接触。此时，尽管为环状电极，还是会发生从电极中央部就通电的异常通电，得不到环状熔核。

即，为了得到稳定的环状熔核，由钢板不与电极轴正交引起的“局部接触”和由钢板变形引起的中央部的异常导通是个问题。

本发明所要解决的问题在于消除上述问题。

即，所要解决的问题在于：在通过环状电极进行点焊时，就算在钢板不与相对置的一对点电极的轴(电极轴)正交的情况下或者在钢板不平坦而存在略微倾斜或弯曲的情况下，也能够稳定得到显示高CTS值的熔核。

进而，所要解决的问题在于：得到一种点焊用电极，其在点焊时就算钢板变形，环状电极中央部也没有异常导通，能够得到稳定的熔核。而且，其目的在于：就算是抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板的点焊接头，也能够确保充分强度的十字抗拉强度(CTS)。

用于解决问题的手段

本申请的发明者们进行了潜心的研究开发，结果发现：通过对环状电极本身添加可动机构，能够飞跃性地提高对钢板的追随性，使环状的接触通电部整面与钢板接触。例如，通过由电极前端部和电极支撑部构成电极，使电极前端部能够相对于电极支撑部摇动，由此电极前端部能够仿钢板的倾斜度在环电极整面与钢板接触。此时，发现：相对置的两个电极各自的接触通电部的中心线(通电中心线)并不一定是一致的(图7)，但就算有一定程度的偏差，也可以得到良好的环状熔核。本申请的发明者们的实验中，确认到了：就算钢板相对于与电极轴正交的基准面倾斜20°左右，也能够得到稳定的环状熔核。另外，确认了：能够确保钢板倾斜20°时的本发明电极的CTS值为比钢板不倾斜时的常规电极(点状电极)的CTS值高的值。此外，接触通电部不限于环状，也可以为闭合曲线。特别是，可以为凸多边形、正多边形状的闭合曲线。以下，本说明书将这些闭合曲线形状总称为环状来进行说明。

进而，本申请的发明者们进行了潜心的研究，结果发现：通过在环电极的中心部配置绝缘材，就算钢板发生变形，也能够防止待焊接材不与电极中央部接触而异常通电。

本发明是基于这些见解而完成的，其主旨如下。

(1)一种点焊用电极，其特征在于，其具有：具有环状的接触通电部的电极前端部；以及支撑电极前端部的电极支撑部，其中，上述电极前端部与上述电极支撑部以可动的方式接触。

(2)根据上述(1)所述的点焊用电极，其特征在于，上述电极前端部与上述电极支撑部以能够摇动的方式接触。

(3)根据上述(2)所述的点焊用电极，其特征在于，构成上述电极前端部与上述电极支撑部的接触部的电极前端部的尾部和电极支撑部的头部为球冠状。

(4)根据上述(3)所述的点焊用电极，其特征在于，上述电极前端部的尾部和上述电极支撑部的头部的曲率半径r为4mm～20mm，上述电极前端部的尾部的曲率半径为上述电极支撑部头部的曲率半径-5％～+10％。

(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，上述接触通电部中与待焊接材接触并通电的接触通电面的面积为12mm²～70mm²，包容全部上述接触通电面的最小圆的直径D为8mm～20mm。

(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，上述接触通电部中与待焊接材接触并通电的接触通电面是宽度为0.3mm～2.5mm的圆环、椭圆环或n边形(n≥3)的闭合曲线。

(7)根据上述(1)～(6)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，在上述环状的接触通电部的中央部设置有绝缘体。

或者，根据上述(1)～(6)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，上述前端部的头部的除了接触通电面以外的部分具有绝缘物。

(8)根据上述(1)～(7)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，用于上述电极前端部和上述电极支撑部的金属为铜或铜合金。

(9)根据上述(1)～(8)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，其具有使上述电极前端部和上述电极支撑部相互保持的单元(以下称为“前端部支撑部相互保持单元”)。

(10)根据上述(1)～(9)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，上述前端部支撑部相互保持单元为弹簧挂。

(11)一种点焊装置，其特征在于，其是对至少两张钢板进行点焊的点焊装置，其中，点焊用电极中的至少任一个具有(1)～(10)中任一项所述的点焊用电极。

(12)一种点焊方法，其特征在于，其是对至少两张钢板进行点焊的点焊方法，其中，点焊用电极中的至少任一个使用(1)～(11)中任一项所述的点焊用电极。

发明效果

通过使用本发明的环状点焊用电极，就算在钢板不与上下一对点电极的轴正交而倾斜的情况下或者在钢板不平坦而具有略微的倾斜或弯曲的情况下，点焊用电极与钢板也为面接触，能够稳定地得到环状熔核。由此，实现在钢板强度为780MPa以上的所谓高强度钢板中使点焊接头的十字抗拉强度(CTS)提高的显著效果。

附图说明

图1是表示本发明的点焊用电极的一个实施方式的概念图。此时，接触通电部为分割圆环状，电极前端部尾部为凹型球冠。图1(a-1)为由接触通电部侧俯瞰电极前端部时的图。图1(a-2)是沿电极前端部的电极轴的剖视图，为图1(a-1)的A-A的剖视图。图1(b)是表示电极支撑部的图。

图2是表示本发明的点焊用电极的一个实施方式的概念图。此时，接触通电部为弧状，电极前端部尾部为凸型球冠。图2(a-1)是由接触通电部侧俯瞰电极前端部时的图。图2(a-2)是沿电极前端部的电极轴的剖视图，为图2(a-1)的B-B的剖视图。图2(b)是表示电极支撑部的图。

图3是表示本发明的点焊用电极的一个实施方式的概念图。此时，接触通电部为弧状，电极前端部尾部为比半球大的凹型球冠。图3(a-1)、图3(a-2)、图3(b)的说明基于图1。

图4是表示本发明的点焊用电极的一个实施方式的概念图。此时，接触通电部为弧状，电极前端部尾部为比半球大的凸型球冠。图4(a-1)、图4(a-2)、图4(b)的说明基于图2。

图5是对作为本发明的点焊用电极的具有弹簧保持机构的点焊用电极的一个实施方式进行说明的图。

图6是对作为本发明的点焊用电极的具有弹簧保持机构的点焊用电极的一个实施方式进行说明的图。

图7是表示以本发明的点焊用电极夹持倾斜了的钢板时的概念的图。

图8是表示本发明的点焊用电极的一个实施方式的概念图。此时，接触通电部为圆环状，电极前端部尾部为凹型球冠。图8(a-1)、图8(a-2)、图8(b)的说明基于图1。

图9是表示本发明的点焊用电极的一个实施方式的概念图。此时，接触通电部为圆环状，电极前端部尾部为凸型球冠。图9(a-1)、图9(a-2)、图9(b)的说明基于图1。

图10是表示本发明的点焊用电极的一个实施方式的概念图。此时，接触通电部为六边形状，电极前端部尾部为凹型球冠。图10(a-1)、图10(a-2)、图10(b)的说明基于图1。

图11是表示本发明的点焊用电极的一个实施方式的概念图。此时，接触通电部为六边形状，电极前端部尾部为凹型球冠。图11(a-1)、图11(a-2)、图11(b)的说明基于图1。

图12是表示本发明的点焊用电极的一个实施方式的概念图。此时，接触通电部为分离圆环状，电极前端部尾部为凹型球冠。图12(a-1)、图12(a-2)、图12(b)的说明基于图1。

图13是表示本发明的点焊用电极的一个实施方式的概念图。此时，接触通电部为分离圆环状，电极前端部尾部为凹型球冠。图13(a-1)、图13(a-2)、图13(b)的说明基于图1。

图14是对装备本发明的点焊用电极的装置的概念进行说明的图。图14(a)记载了在上下方装备图1所示的点焊用电极的情况；图14(b)对在一方装备图1所示的点焊用电极、另一方装备现有的点焊用电极的情况进行了说明。

图15是对装备本发明的点焊用电极的装置的概念进行说明的图。图15(a)记载了在上下方装备图2所示的点焊用电极的情况；图15(b)对在一方装备图2所示的点焊用电极、另一侧装备现有的点焊用电极的情况进行了说明。

图16是对使用本发明的点焊用电极的例子进行说明的图。图16(a)记载了在上下方使用图1所示的点焊用电极的情况；图16(b)对在一方使用图1所示的点焊用电极、另一侧使用现有的点焊用电极的情况进行了说明。

图17是对使用本发明的点焊用电极的例子进行说明的图。图17(a)记载了在上下方使用图2所示的点焊用电极的情况；图17(b)对在一方使用图2所示的点焊用电极、另一侧使用现有的点焊用电极的情况进行了说明。

图18是对使用了现有的点焊用电极的点焊装置的概念进行说明的图。

图19是对现有的点焊用电极的概念进行说明的图。图19(a)记载了由头部观察现有的点焊用电极时的图；图19(b)记载了图19(a)的K-K剖面。

图20是表示钢板的倾斜角与点焊后的CTS值之间的关系的图。

具体实施方式

以下，对本发明的详细情况进行说明。如上所述，本说明书以待焊接材为钢板来进行说明。

本发明的点焊用电极具有电极前端部和支撑该电极前端部的电极支撑部。

在电极前端部的一端具有用于与钢板接触并使电力通过的接触通电部。本发明的电极的接触通电部为了得到环状熔核而设定为环状形状。在此，环状是指：具有不为零的宽度的连续闭合曲线或者存在于闭合曲线上的多个具有不为零的宽度的圆弧或线段组。当然，也包括圆弧连续的圆环状(全圆周)、存在于同一圆上的多个圆弧群(也称为分离圆环)、椭圆形状以及多边形(特别优选凸多边形)。其中，在被分割为存在于闭合曲线上的多个具有不为零的宽度的圆弧或线段的情况下，优选分割数不多；具体来说，优选分割数为四以下。

电极支撑部被电极架支撑，电极支撑部的轴与点焊电极的轴(电极轴)一致。就点焊电极来说，由于以一对电极相对置的方式夹住钢板，在两电极之间通电并加热，因此通常一对相对置的电极轴一致。

电极前端部被电极支撑部的一端支撑，并且成为相对于电极支撑部可动的结构。电极前端部可动是指：就算钢板相对于与电极轴正交的面(基准面)倾斜，电极前端部也以能够对钢板进行仿形追随的方式运动。由此，接触通电部整面能够与钢板接触。只要是能够追随倾斜了的钢板的结构，其结构就没有特别限定。

特别是，只要是电极前端部能够以电极轴为中心摇动的结构，电极前端部就能够以电极轴为中心旋转可动，就算是相对于基准面倾斜了的钢板也能够追随。

例如，作为电极前端部与电极支撑部的接触部分的电极前端部的尾部和电极支撑部的头部可以为相互嵌合的球冠状。例如，如图1所示，可以为电极前端部的尾部为凹型球冠状、电极支撑部的头部为凸型球冠状并且相互嵌合、能够滑动的结构。当为该结构时，电极前端部以形成电极支撑部的头部的球冠的曲率中心为中心，能够在所有方向上摇动，能够追随相对于基准面倾斜了的钢板。图2～图4是其应用例。

图7表示使图1所示的点焊用电极相对置、以电极夹持相对于基准面倾斜了的钢板的状态。电极前端部追随钢板倾角θ而相对于电极轴仅摇动θ，处于电极前端部的一端的接触通电部前表面与钢板接触。此时，由图7也可知：相对置的电极的接触通电部的中心线(通电中心线)不一致。因此，根据钢板的倾斜角θ，熔核形成的稳定性变化。本申请的发明者们通过实验对钢板的倾斜角和熔核形成的稳定性进行了调查。

图20表示使用本发明的点焊用电极、现有的环状电极、现有的点状电极对钢板的倾斜角和熔核形成的稳定性进行了调查的结果。本发明的电极使用了表2的No.5。现有的环状电极使用了表2的No.2。现有的点电极为通常市售的电极。熔核形成的稳定性的指标设定为点焊后的CTS值。

由图20可知：在钢板没有倾斜(θ＝0)时设定为环状电极，由此CTS值相对于现有的点电极约为1.8倍，环状的效果得以验证。但是，随着钢板倾斜增加，环状电极成为局部接触状态，变为点接触，因此CTS值急剧地降低，为5°左右的倾斜，与现有的点状电极等同。

与此相对，当本发明的电极为5°左右时，钢板倾斜几乎没有影响。随着钢板倾斜增加，通电中心的偏差增大，因此CTS值降低。但是，其降低微小，就算钢板倾斜角为20°(θ＝20°)，也不过降低约17％，与点状电极或现有的环状电极相比，可以得到约五倍的CTS值。

在此，对本发明的电极的几何学上的关系进行验证。

将相对置的接触通电部的中心线间距离(通电中心偏差)设定为L，将接触通电部(环状)的半径设定为A，将电极前端部的最小厚度(球冠部的顶点与接触通电部的前端部分的距离)设定为h，将钢板板厚设定为t，将电极支撑部的头部的球冠的曲率半径设定为a。点焊的钢板为相同厚度，并且设定为两张重叠焊接。此时，几何学上成立以下关系。

L＝(2a+2h+2t)tanθ

当投影在钢板的表里的接触通电部至少不重叠时，熔核形成变得不稳定。因此，需要以下关系。

2A＞L

即，为了形成熔核，需要满足以下关系。

A＞(a+h+t)tanθ

例如，实验中所使用的表2的No.5的电极在a＝8mm、h＝3mm、A＝6mm、t＝2.6mm的情况下，为tanθ＜0.44。即，可知：只要θ＜23.8°，熔核形成就稳定，可以得到高CTS。

如上所述，可知：虽然根据电极、钢板厚度等形状上的条件也会有所不同，但只要是本发明的点焊电极，只要至少钢板倾斜角为至10°左右，熔核形成就稳定，而且可以得到宽周长的熔核，因此能够确保高的CTS值。

接着，对抑制由点焊中的钢板变形引起异常通电的对策进行说明。

就算使用了本发明的电极，随着钢板板厚变薄，点焊时的钢板变形也不可避免。因此，变得容易与环状的接触通电部的中央部(凹型凹陷)接触。此外，当环状接触通电部的直径增大时，接触变得更容易。当钢板与环状接触通电部的中央部接触而使得在中央部也发生通电(异常通电)时，熔核形成不稳定，导致CTS值降低。事实上，就算在薄钢板的点焊实验中，也以数％的发生概率发生上述异常通电。该异常通电使点焊的可靠性降低。因此，本申请的发明者们通过在环状接触通电部的中央部(凹型凹陷部分)配置绝缘体，设定为就算钢板变形也不发生通电的结构，由此解决了该问题。在此，绝缘体优选内部电阻率为10⁵/Ωm以上的材料。这是因为，当低于10⁵/Ωm时，在点焊中使用的电压下可能会发生绝缘破坏而导通。绝缘体的厚度优选0.1mm以上。这是因为，当厚度低于0.1mm时，绝缘物可能会由于焊接时的热造成的损耗而消失。

接着，使用实施方式的例子对本发明的电极进行说明。

[第一实施方式]

本发明的第一实施方式为具有电极前端部和电极支撑部的金属制焊接用电极，其中，电极前端部的尾部为凹型。

图1和图3记载了电极前端部的尾部为凹型的点焊用电极。

图1记载了电极前端部的尾部13与电极支撑部的头部23机械地接触、滑动面为比半球小的球冠状的电极前端部的尾部凹型的点焊用电极。图3记载了电极前端部的尾部13和电极支撑部的头部23机械地接触、滑动面为比半球大的球冠状的电极前端部的尾部为凹型的点焊用电极，其不同点仅在于电极前端部的尾部13与电极支撑部的头部23机械地接触的滑动面积。

因此，为了避免重复说明，以下根据图1进行说明。

＜支撑部＞

图1(b)记载了电极支撑部，23为电极支撑部的头部，22为支撑部的尾部。

(a)形态和功能

电极支撑部的头部23的功能为由电极前端部的尾部13支撑电极前端部1。

电极支撑部2的形态具有所谓子弹状的形态。电极支撑部的头部具有曲率半径为4～20mm的凸形球冠状(图中为半球状)，其他部分为圆筒状。

电极支撑部的头部23接触并支撑在电极前端部1的尾部13上。

电极支撑部的头部23的曲率半径为4～20mm的凸形状的理由在于：当曲率半径低于4mm时，1)电极支撑部的头部23与电极前端部的尾部13电接触的区域变狭，有可能会熔敷；2)电极支撑部的头部23和电极前端部的尾部13耐受不了由按压电极带来的负荷。另外，当曲率半径超过20mm时，电极前端部1的位移变大，电极前端部1的位移变得难以控制。

虽然没有图示，但电极支撑部的尾部22与外部电源连接。

(b)金属材质

构成电极支撑部的金属的材质要求电导率高并且为高强度，因此优选纯Cu或Cu合金。Cu-Cr合金也是一个优选方案。

＜前端部＞

(a)形态和功能

在电极前端部的头部11具有接触通电部14，由此对钢板供给电流。将接触通电部14中与钢板接触并通电的部分称为接触通电面15。

电极前端部的尾部13被电极支撑部的头部23支撑，并且由电极支撑部2供给电流。

电极前端部的尾部13具有曲率半径为支撑部2的电极支撑部的头部23所具有的曲率半径-5％～+10％的凹部。这是因为，当曲率半径超过10％时，电极前端部的尾部13与电极支撑部的头部23电接触的区域变小，由于电流集中而可能会发生熔敷。另一方面，当小于-5％时，电极前端部的尾部13和电极支撑部的头部23在其中心，接触电阻变大，电流难以流过。

就算在相对置的点电极的电极轴未对齐的情况下，通过电极前端部在电极支撑部的头部23上滑动，接触通电面与钢板也能够均匀地接触。

这样，通过由接触通电面15供给的电流，外周长的熔核稳定地形成在钢板上。

(b)金属材质

构成电极前端部1的金属的材质要求电导率高并且为高强度，因此优选为纯Cu或Cu合金。Cu-Cr合金为一个优选方案。

＜接触通电面等＞

(a)形状

位于电极前端部的头部11的接触通电部14的接触通电面的面积总计(以下称为接触通电面的面积)S只要为12mm²～70mm²就行。

这是因为，当接触通电面的面积低于12mm²时，接触通电部分的电流密度变高，由于发热造成的电极的损耗加剧。另一方面，当超过70mm²时，电流密度降低而得不到熔融所需的发热密度(钢材每单位体积的发热量)。

接触通电面的面积优选为20mm²～60mm²，更加优选设定为30mm²～40mm²。

接触通电面15的形状优选为如图8所示的圆或椭圆或者如图10所示的n边形(n≥3)那样的闭合曲线。

(b)最小包容圆的直径

包容全部接触通电面的最小圆(以下称为“最小包容圆”)的直径D是重要要素。

图1是接触通电部14以岛状散落的情况。由虚线16绘制的圆为最小包容圆，最小包容圆的直径D只要为8mm～20mm就行。

当最小包容圆的直径为8mm以下时，无法构成足够大小的熔核。另一方面，当超过20mm时，会导致钢板的焊接面积变大而变得没有效率。

最小包容圆的直径优选为10mm～16mm，更优选设定为12mm～15mm。

(c)绝缘物

在接触通电面15绘制成闭合曲线的情况下，闭合曲线的内侧所具有的空间除了空气以外，可以具有陶瓷等耐热性高的绝缘体。通过具有绝缘体，能够防止由于点焊时的钢板变形，钢板与闭合曲线内侧(也称为中央部)的凹部接触而发生异常通电。

进而，通过在中央部具有绝缘体，接触通电面15和中央部被拉平(成为同一平面)，接触通电面15与钢板接触时的冲击得以缓和。以图8的电极为例子来示出在接触通电部14的内部配置有绝缘体32的例子。

＜保持用弹簧＞

图5是对装备有保持用弹簧的本发明的点焊用电极进行说明的图。

图5中，19为电极前端部保持用弹簧挂，29为电极支撑部保持用弹簧挂，39为保持用弹簧。

如图5所示，通过保持用弹簧39，能够将电极前端部1按压在电极支撑部2上。

[第二实施方式]

本发明的第二实施方式为具有电极前端部和电极支撑部的金属制焊接用电极，其为电极前端部的尾部凸型。

图2和图4记载了电极前端部的尾部凹型的点焊用电极。

图2的电极在电极前端部的尾部为凹型这一点上与图1的电极不同，但除此以外的条件和实质功能与图1的电极相同。同样地，图4的电极在电极前端部的尾部为凹型这一点上与图3的电极不同，但除此以外的条件和实质功能与图4的电极相同。

在此，避免重复说明，第一实施方式的电极与第二实施方式的电极实质上具有相同的功能。

＜点焊装置＞

图14是使用了第一实施方式的电极的点焊装置的概念图；图15是使用了第二实施方式的电极的点焊装置的概念图。

如图14(a)、图15(a)所示，有时在相对置的电极的双方都采用本发明的电极；如图14(b)、图15(b)所示，有时仅在一方采用。

就算在电极架本身变形、相对置的两个电极轴斜交的情况下，通过一个电极采用本发明的电极，两电极也能够与钢板适当地接触。

如图14、图15所示，通过在相对置的两个电极中的至少一个使用本发明的点焊用电极，就算为环状电极，也能够得到稳定的熔核。

[点焊方法]

图16是使用了第一实施方式的电极的点焊方法的概念图；图17是使用了第二实施方式的电极的点焊方法的概念图。

如图16(a)、图17(a)所示，有时在相对置的电极的双方都采用本发明的电极；如图16(b)、图17(b)所示，有时仅在一方采用。

如图16、图17所示，通过在相对置的两个电极中的至少一个使用本发明的点焊用电极，就算为环状电极，也能够得到稳定的熔核。

实施例

以表1、表2所示的条件实施了点焊。

比较时，将钢板倾斜角变更为0°、5°、10°以及20°，测量了CTS。CTS根据JISZ3137(1999年)进行了试验。

在使用了本发明的电极的情况下，如图7所示，钢板倾斜角是指：与电极轴(相对置的电极的中心轴)正交的平面和钢板所成的角度θ。

接触通电部以环状(图8、图9所示的圆环状)为基础，设定为分离圆环(如图12、图13所示，将圆环分割后的形状)、六角环(图10、图11所示的六边形状)。

No.1、No.2是比较例。现有的点焊用电极中，将点状电极(接触通电部为圆盘状)作为No.1；将环状(圆环状)电极作为No.2。

作为No.3～No.9、No.14～No.29、No.34、No.35的本发明例或比较例，使用了图8所示的接触通电面为环状(圆环状)并且电极前端部的尾部为凹型(第一实施方式)的本发明的点焊用电极。

此外，No.34、No.35的本发明例是接触通电面15的由正上方观察前端部1时的形状绘制成闭曲面的情况，设定为在闭曲面的内侧所具有的空间内具有绝缘体。

在No.34的本发明例的情况下，装备云母；在No.35的本发明例的情况下，装备氮化硅。

实施例所使用的钢板、焊接条件示于表1。另外，实施例所使用的电极的各种要素示于表2。

实施结果表示于表3。

评价时，将就No.1的通常使用的点状电极而言钢板倾斜角为0°时的CTS[kN]＝7.1作为基数，将相对于该基数的增减作为基数比[％]。另外，就各试验电极而言，将倾斜角为0°时的CTS值与倾斜角为5°、10°、20°时的各CTS值之比作为“CTS比(％)”。当CTS比为60％以上时，评价为合格(○)；除此以外评价为不合格(×)。

＜本发明例的情况＞

No.4～8、11、12、15～17、20～24、26～35是本发明例。

根据表3，确认到：当采用本发明的点电极(电极前端部的尾部凹部型)时，就算钢板倾斜角为20°左右，也能够防止CTS劣化。

＜比较例的情况＞

No.1、2、3、9、10、13、14、18、19、25是比较例。

根据表3，No.14和18的滑动部熔敷而无法焊接；No.19的接触部分熔损而无法焊接；No.25没能形成熔核。

另外，确认到：就算在焊接了的情况下，当倾斜角为20°左右时，CTS相对于基数大幅劣化。

此外，上述这些结果绘制成图为图20。

前面进行了描述，但由图20也可知：通过在钢板没有倾斜(θ＝0)的情况下设定为环状电极，CTS值相对于现有的点电极约为1.8倍，环状的效果得以验证。但是，随着钢板倾斜增加，环状电极成为局部接触状态而变为点接触，因此CTS值急剧降低，5°左右的倾斜时与现有的点状电极等同。

与此相对，本发明的电极在5°左右时，钢板倾斜几乎没有影响。随着钢板倾斜增加，通电中心偏差增大，因此CTS值降低。但是，该降低微小，就算钢板倾斜角为20°(θ＝20°)，也不过降低约17％，与点状电极或现有的环状电极相比，得到约五倍的CTS值。

以上，对本发明进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，只要满足本发明的条件，就能够得到其效果。

表1

钢板强度	980MPa级
		板厚	1.2mm
加压力	3kN
		电流值	8kA
通电时间	300毫秒

产业上的可利用性

本发明能够用于一直以来就被实用的点焊电极。因此，不需要高额的设备投资，通过适用于现有装置，就能够享受其效果。

符号说明

1电极前端部

2电极支撑部

11电极前端部的头部

13电极前端部的尾部

14接触通电部

15接触通电面

16最小包容圆

19电极前端部保持用弹簧挂

22电极支撑部的尾部

23电极支撑部的头部

29支撑部保持用弹簧挂

31电极轴

32绝缘体

39保持用弹簧

50钢板(待焊接材)

100现有的点焊用电极

101现有的点焊用电极的头部

102现有的点焊用电极的尾部

104现有的点焊用电极的接触通电部

105现有的点焊用电极的接触通电面

131现有的点焊用电极的中心轴

140现有的点焊装置

Claims

1.一种点焊用电极，其特征在于，其具有：具有环状的接触通电部的电极前端部；以及支撑电极前端部的电极支撑部，其中，所述电极前端部与所述电极支撑部以可动的方式接触。

2.根据权利要求1所述的点焊用电极，其特征在于，所述电极前端部与所述电极支撑部以能够摇动的方式接触。

3.根据权利要求2所述的点焊用电极，其特征在于，构成所述电极前端部与所述电极支撑部的接触部的电极前端部的尾部和电极支撑部的头部为球冠状。

4.根据权利要求3所述的点焊用电极，其特征在于，所述电极前端部的尾部和所述电极支撑部的头部的曲率半径r为4mm～20mm，所述电极前端部的尾部的曲率半径为所述电极支撑部头部的曲率半径-5％～+10％。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，所述接触通电部中与待焊接材接触并通电的接触通电面的面积为12mm²～70mm²，包容全部所述接触通电面的最小圆的直径D为8mm～20mm。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，所述接触通电部中与待焊接材接触并通电的接触通电面是宽度为0.3mm～2.5mm的圆环、椭圆环或n边形的闭合曲线。其中，n≥3。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，在所述环状的接触通电部的中央部设置有绝缘体。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，用于所述电极前端部和所述电极支撑部的金属为铜或铜合金。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，其具有使所述电极前端部和所述电极支撑部相互保持的单元。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，所述使前端部支撑部相互保持的单元为弹簧挂。

11.一种点焊装置，其特征在于，其是对至少两张钢板进行点焊的点焊装置，其中，点焊用电极中的至少任一个具有权利要求1～10中任一项所述的点焊用电极。

12.一种点焊方法，其特征在于，其是对至少两张钢板进行点焊的点焊方法，其中，点焊用电极中的至少任一个使用权利要求1～11中任一项所述的点焊用电极。