CN110997210B - 电阻点焊方法及焊接构件的制造方法 - Google Patents

Abstract

进行正式焊接和正式焊接前的试焊接，并且，在两种以上的焊接条件下进行试焊接，在试焊接中，进行基于恒定电流控制的预备通电和正式通电，并存储预备通电时的电极间的电特性、及正式通电时的单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线等，在正式焊接中，以与试焊接相同的通电模式进行基于恒定电流控制的预备通电，针对各焊接条件，将该预备通电中的电极间的电特性与在试焊接的预备通电中所存储的电极间的电特性进行比较，从而设定正式焊接中的正式通电的目标值，接下来，作为正式通电，进行控制通电量的适应控制焊接。

Description

电阻点焊方法及焊接构件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种电阻点焊方法，特别地，即使在分流、板隙等干扰的影响大的情况下，也可以在不发生离散的状态下稳定地确保熔核(nugget)直径。

背景技术

一般而言，在叠合了的钢板彼此的接合中，使用了作为搭接电阻焊接法的一种的电阻点焊法。

此焊接法是将叠合了的两张以上的钢板进行夹持、从其上下由一对电极进行加压、并且在上下电极之间将高电流的焊接电流进行短时间通电从而进行接合的方法。而且，在该焊接法中，利用通过流过高电流的焊接电流而产生的电阻发热，获得点状的焊接部。该点状的焊接部是被称为熔核的、使得电流流过叠合了的钢板之时两钢板在钢板的接触部位发生熔融、凝固而成的部分。利用该熔核，将钢板彼此点状地接合。

为了获得良好的焊接部品质，重要的是以适当的范围形成熔核直径。熔核直径由焊接电流、通电时间、电极形状以及加压力等焊接条件决定。因此，为了形成合适的熔核直径，需要根据被焊接材料的材质、板厚以及重叠张数等被焊接材料条件来适当地设定上述的焊接条件。

例如，在制造汽车时，在每一台汽车上就实施了数千点的点焊，另外，需要将陆续输送来的被处理材料(工件)进行焊接。此时，如果各焊接部位处的被焊接材料的材质、板厚以及重叠张数等被焊接材料的状态是相同的，则可在焊接电流、通电时间以及加压力等焊接条件都相同的条件下获得相同的熔核直径。但是，就连续进行的焊接而言，电极的被焊接材料接触面逐渐磨损而使得接触面积较之初始状态而言逐渐变大。在像这样接触面积变大的状态下，若流过与初始状态相同值的焊接电流，则被焊接材料中的电流密度降低，焊接部的温度升高量变低。其结果，熔核直径变小。因此，每经过数百～数千点的焊接后，进行电极的研磨或者更换，以使得电极的前端直径不过于扩大。

此外，以往使用了具备下述功能(步进功能(stepper function))的电阻焊接装置，即：进行预先所确定的次数的焊接后增加焊接电流值，从而补偿随着电极的磨损而发生的电流密度的降低。为了使用此步进功能，需要预先适当地设定上述的焊接电流变化模式。但是，由此，为了通过试验等而提供与大量焊接条件以及被焊接材料条件相对应的焊接电流变化模式，需要花费很多的时间与成本。另外，在实际的施工中，在电极磨损的发展状态上存在偏差，因而不能说预先确定的焊接电流变化模式总是合适的。

此外，在焊接时存在干扰的情况下，例如，在要焊接的点的附近存在已经焊接了的点(已焊接点)的情况下、在被焊接材料的表面凹凸大而在要焊接的点的附近存在被焊接材料的接触点的情况下，在焊接时电流会分流到已焊接点、接触点。在这样的状态下，即使在规定的条件下焊接，电极正下方的待焊接位置处的电流密度也会降低，因而仍然无法获得所需直径的熔核。为了补偿此发热量不足、获得所需直径的熔核，需要预先设定高焊接电流。

另外，在因表面凹凸、构件的形状等而使得要焊接的点的周围被牢固地束缚的情况下、在焊接点周围的钢板间夹持有异物的情况下，有时也会因钢板间的板隙变大而导致钢板彼此的接触直径变窄，变得容易发生离散。

作为解决上述问题的方案，提出了以下所述的技术。

例如，专利文献1中提出了：“高张力钢板的点焊方法，其为对高张力钢板进行点焊的高张力钢板的点焊方法，其利用具备以下步骤的工序进行点焊：通过将施加至上述高张力钢板的通电电流渐变性地升高从而生成熔核的第1步骤；在上述第1步骤之后降低电流的第2步骤；和在上述第2步骤后升高电流而进行正式焊接、并且渐变性地降低通电电流的第3步骤”。

在专利文献2中提出了：“点焊的通电控制方法，其在由一对相对的电极夹持被焊接物、以加压的状态使焊接电流流过所述电极间以对所述被焊接物进行点焊的点焊装置中，在通电时间的初期以规定时间维持为可抑制喷溅发生的程度的电流值从而使被焊接物的表面软化，之后，一边以规定时间较高地维持电流值而抑制喷溅的发生，一边使熔核生长。”。

专利文献3中提出了：“电阻焊接机的控制装置，其具备：焊接电流检测机构；电极间电压检测机构；温度分布推算机构，其根据由所述检测机构检测到的焊接电流及电极间电压的经时变化推算焊接部的温度分布1；电感特性值运算机构，其根据所述焊接电流及所述电极间电压的经时变化计算焊接部的电感特性值；调节机构，其根据将由所述温度分布推算机构推算的温度分布1与使用所述电感特性值推算的温度分布2比较的结果，对所述温度分布推算机构进行调节；以及控制机构，其使用所述温度分布1对作为焊接条件的焊接电流、焊接时间或加压力中的至少一项进行控制。”

专利文献4中提出了：“电阻焊接机的焊接条件控制方法，其特征在于，对焊接电流和芯片间电压进行检测，使用根据两个检测值通过热传导计算进行焊接部的模拟的热传导模拟器，推定表示焊接中的焊接部的熔核形成状况的状态量，将所述状态量与推定时刻的基准状态量进行比较，根据其比较结果进行焊接条件的修正，并且，根据表示焊接开始后的焊接状况的监控值进行插入界面电阻等对热传导模拟器的构成进行修正，从而使所述状态量与基准状态量一致。”。

专利文献5中提出了：“电阻焊接系统，其特征在于，具备：夹持被焊接物的一对电极；使焊接电流流过所述一对电极之间的电源装置；以及对所述电源装置进行控制的控制装置，所述电阻焊接系统中实施下述处理步骤，在该处理步骤中，根据良好焊接所述被焊接物的单位体积的累积发热量计算单位体积·单位时间的发热量，调节为产生所算出的单位体积·单位时间的发热量的焊接电流或电压。”。

现有技术文献

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2006-43731号公报

专利文献3：日本特开平9-216071号公报

专利文献4：日本特开平10-94883号公报

专利文献5：日本特开平11-33743号公报

专利文献6：国际公开2014/136507号

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1和2中记载的技术中存在下述问题：认为因干扰的有无以及大小而导致合适的焊接条件发生变化，因此，在产生了预料以外的板隙、分流之时，无法在不发生离散的状态下确保所期望的熔核直径。

另外，在专利文献3和4中记载的技术中存在下述问题：为了基于热传导模型(热传导模拟)等而推定熔核的温度，因而需要进行复杂的计算处理，不仅使得焊接控制装置的结构变复杂，而且焊接控制装置自身变得昂贵。

此外，在专利文献5中记载的技术中，认为通过将累积发热量控制为目标值，从而即使电极发生了一定量的磨损，也可进行良好的焊接。但是，在所设定的被焊接材料条件与实际的被焊接材料条件大为不同的情况下(例如在附近存在前述的已焊接点等干扰的情况下)、在发热量的时间变化模式在短时间大幅变化的情况下(例如在单位面积重量大的熔融镀锌钢板的焊接的情况下)等等，适应控制(adaptive control)无法追随，即使可使得最终的累积发热量与目标值一致，也会使得发热的形态、即焊接部的温度分布的时间变化偏离目标热量模式(所述热量模式可得到良好的焊接部)，得不到必需的熔核直径、或者发生离散。

例如，在想要在分流的影响大的情况下调节累积发热量，存在下述问题：电极-钢板间(而不是钢板间)附近处的发热变显著，容易发生从钢板表面的离散。

此外，关于专利文献3～5的技术，虽然均针对电极前端发生了磨损的情况下的变化而在某种程度上是有效的，但未对分流的影响大的情况(与已焊接点的距离短的情况等)进行任何研究，存在实际上适应控制不起作用的情况。

因此，作为解决上述问题的技术，本申请发明人此前开发了以下技术，并且公开在专利文献6中，所述技术为：

“电阻点焊方法，其为利用一对电极将叠合了多张金属板的被焊接材料夹持、一边加压一边通电而进行接合的电阻点焊方法，其特征在于，

将通电模式分为两阶段以上的多阶段步骤来实施焊接，

首先，在正式焊接之前进行试焊接，试焊接中，针对各个步骤，将由利用恒定电流控制进行通电从而形成适当的熔核的情况下的电极间的电特性而算出的、单位体积的瞬间发热量的时间变化以及单位体积的累积发热量作为目标值而存储，

接着，作为正式焊接，以通过该试焊接而获得的单位体积的瞬间发热量的时间变化曲线为基准而开始焊接，在任一个步骤中，在瞬间发热量的时间变化量偏离作为基准的时间变化曲线的情况下，为了在该步骤的剩余的通电时间内对其差进行补偿，进行下述适应控制焊接，即，控制通电量，以使得正式焊接的累积发热量与在试焊接中预先求出的累积发热量相一致。”。

利用专利文献6的技术，即使在电极前端发生磨损、或者存在干扰那样的情况下，也可获得直径良好的熔核。

但是，在干扰的影响特别大的情况下，例如，在需要确保大的熔核直径的情况下，在紧挨的附近处存在已焊接点、或者在焊接点的周围存在多个已焊接点的情况下，在钢板间的板隙大的情况下等等，有时会使得电极附近处的发热变得过大而发生离散，存在仍然无法获得令人满意的熔核直径的情况。

本发明涉及上述专利文献6的改良发明，目的在于提供一种电阻点焊方法，其即使在如上所述那样干扰的影响特别大的情况下，也可在不发生离散、不增加通电时间的情况下获得合适直径的熔核。

另外，本发明的目的在于提供使用上述电阻点焊方法的焊接构件的制造方法。

用于解决课题的方案

本申请发明人为了实现上述目的，反复进行了深入研究。

如前文所述，在干扰的影响大、或者进一步在电极前端发生了磨损的情况下，即使按照专利文献6的技术将通过试焊接而得到的累积发热量设定为目标值而进行所谓的适应控制焊接，也仍然存在发热的形态、即焊接部的温度分布的时间变化(以下，亦称为热量模式)与目标条件(即，利用试焊接而得到良好焊接部时的焊接部的温度分布的时间变化)不同的情况，由此，无法得到所需要的熔核直径、或者发生离散。

关于该方面，本申请发明人进一步详细地进行了研究，结果得到以下见解。

即，在电阻点焊开始前以及焊接初期，为焊接点处的钢板间的电阻高、即通电直径未被确保的状态。因此，在存在干扰的情况下(例如在分流的影响大的情况下)，若将通过试焊接得到的累积发热量设定为目标值而进行适应控制焊接，则在焊接初期的钢板间的通电直径未被确保的状态下，焊接电流过大。因此，电极-钢板间(而不是钢板-钢板间)附近处的发热变显著，从而发热形态与试焊接大为不同。

另外，特别是在钢板间的板隙大的情况下，由于钢板沿着电极的形状而大幅翘曲，因而较之不存在板隙的情况而言，电极-钢板间的接触面积变大。由此，电极附近的电流密度降低，而且向电极的排热也被促进，因而熔核在板厚方向上的生长受到阻碍，容易形成薄的熔核。

此外，有时会发生因熔融部的体积减少而使得焊接部的固有电阻降低、电极间电压降低这样的现象。若电极间电压降低，则在将单位体积的瞬间发热量的时间变化以及单位体积的累积发热量设为目标值而进行适应控制焊接的情况下，焊接控制装置会识别为发热量降低。其结果为，即使实际上得到了合适的熔核直径，焊接控制装置也仍然会急剧地增加焊接电流，从而招致离散的发生。

考虑到上述情况，本申请发明人进一步反复进行了研究，结果认为：

·在若干个焊接条件下进行试焊接，分别存储单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量(以下也简称为时间变化曲线等)，

·在正式焊接中，若考虑干扰的状态等、从所存储的时间变化曲线等中将最优曲线设定为目标值并进行适应控制焊接，则即使在干扰的影响大、或者进一步地在电极前端磨损了的情况下，也能够不发生离散而获得合适直径的熔核。

并且，本申请发明人进一步反复进行了研究，结果获得下述见解：

·为了从多个时间变化曲线等中选择最优曲线，将在通电的最初期出现的干扰的影响设为设定指标，具体来说，在正式通电之前进行预备通电并根据该预备通电时的电极间的电特性选择设为目标值的时间变化曲线等是有效的，

·由此，即使在干扰的影响特别大的情况下，也可使得适应控制焊接时的焊接部的热量模式遵循试焊接中的热量模式，可在不增加通电时间、不发生离散的情况下获得合适直径的熔核，

·另外，在汽车制造等实际作业中，对陆续输送来的被处理材料进行连续焊接，但由于施工条件、被处理材料的尺寸误差等，通常干扰的状态会根据各焊接位置、被处理材料而变化，

·就这一点而言，根据上述的焊接方法，由于根据预备通电时的电极间的电特性并考虑干扰的状态来设定时间变化曲线等，因此能够有效应对干扰的状态变化而稳定地确保希望的熔核直径，其结果为，从实际作业的作业效率、成品率提高的角度非常有利。

本发明是基于上述见解并经过进一步研究而完成的。

即，本发明的要旨构成如下。

1.电阻点焊方法，其利用一对电极将叠合了多张金属板的被焊接材料夹持，一边加压一边通电而进行接合，在该电阻点焊方法中，

进行正式焊接和所述正式焊接前的试焊接，并且，在两种以上的焊接条件下进行所述试焊接，

在所述试焊接中，针对各所述焊接条件：

以相同的通电模式进行基于恒定电流控制的预备通电，并且，存储所述预备通电时的电极间的电特性，

接下来，在正式通电中，通过恒定电流控制进行通电，存储由形成适当熔核的情况下的电极间的电特性算出的、单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量，

进而，在所述正式焊接中：

以与所述试焊接相同的通电模式进行基于恒定电流控制的预备通电，针对各所述焊接条件，将该预备通电中的电极间的电特性与所述试焊接的预备通电中所存储的电极间的电特性进行比较，将在其差最小的焊接条件下所存储的所述试焊接的正式通电中的单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量设定为正式焊接中的正式通电的目标值，

接下来，作为正式通电，按照该目标值进行控制通电量的适应控制焊接。

2.根据前述1所述的电阻点焊方法，其中，在所述适应控制焊接中，以作为所述目标值所设定的单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及累积发热量为基准进行焊接，在单位体积的瞬时发热量的时间变化量偏离作为基准的时间变化曲线的情况下，对通电量进行控制以在剩余的通电时间内对其偏离量进行补偿，从而使所述正式焊接的正式通电中的单位体积的累积发热量与作为所述目标值所设定的单位体积的累积发热量一致。

3.根据前述1或2所述的电阻点焊方法，其中，在所述试焊接中，在至少一个焊接条件下模拟干扰并进行焊接，在其他焊接条件下以无干扰状态进行焊接。

4.根据前述1～3中任一项所述的电阻点焊方法，其中，在三种以上的焊接条件下进行所述试焊接。

5.根据前述1～4中任一项所述的电阻点焊方法，其中，在将所述试焊接中的预备通电的设定加压力设为Fp、将正式通电的设定加压力设为Fm时，满足Fp＜Fm的关系。

6.焊接构件的制造方法，其中，通过前述1～5中任一项所述的电阻点焊方法将叠合了的多张金属板接合。

发明效果

根据本发明，即使在需要大的熔核直径、在紧挨的附近处存在已焊接点、在焊接点的周围存在多个已焊接点、或者钢板间的板厚大这样的、干扰的影响特别大的情况下，也可在不发生离散、不增加通电时间的情况下获得良好的熔核。

另外，根据本发明，即使在汽车制造等实际作业中对陆续输送来的被处理材料进行连续焊接(干扰的状态根据各焊接位置、被处理材料而变化)的情况下，也能够有效应对干扰的状态变化，稳定地确保希望的熔核直径，其结果在作业效率、成品率提高方面也非常有利。

附图说明

图1是示意性示出针对两张重叠的板组以无干扰状态进行试焊接的情况的一例的图。

图2是示意性示出针对三张重叠的板组以无干扰状态进行试焊接的情况的一例的图。

图3是示意性示出针对存在已焊接点的两张重叠的板组进行试焊接的情况的一例的图。

图4是示意性示出针对存在已焊接点的三张重叠的板组进行试焊接的情况的一例的图。

图5是示意性示出针对存在板隙的两张重叠的板组进行试焊接的情况的一例的图。

图6是示意性示出针对存在板隙的三张重叠的板组进行试焊接的情况的一例的图。

图7是示意性示出试焊接中的通电模式(正式通电是一阶段通电、预备通电和正式通电中设定加压力相同的情况)的一例的图。

图8是示意性示出试焊接中的通电模式(正式通电是两阶段通电、预备通电和正式通电中设定加压力相同的情况)的一例的图。

图9是示意性示出试焊接中的通电模式(正式通电是一阶段通电、预备通电和正式通电中设定加压力不同的情况)的一例的图。

图10是示意性示出试焊接中的通电模式(正式通电是两阶段通电、预备通电和正式通电中设定加压力不同的情况)的一例的图。

具体实施方式

基于以下的实施方式来说明本发明。

本发明的一个实施方式是一种电阻点焊方法，其为利用一对电极将叠合了多张金属板的被焊接材料夹持，一边加压一边通电而进行接合的电阻点焊方法，所述电阻点焊方法中，

进行正式焊接和所述正式焊接前的试焊接，并且，在两种以上的焊接条件下进行所述试焊接，

在所述试焊接中，针对各所述焊接条件：

以相同的通电模式进行基于恒定电流控制的预备通电，并且，存储所述预备通电时的电极间的电特性，

接下来，在正式通电中，通过恒定电流控制进行通电，存储由形成适当熔核的情况下的电极间的电特性算出的、单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量，

进而，在所述正式焊接中：

以与所述试焊接相同的通电模式进行基于恒定电流控制的预备通电，针对各所述焊接条件，将该预备通电中的电极间的电特性与所述试焊接的预备通电中存储的电极间的电特性进行比较，将在其差最小的焊接条件下所存储的所述试焊接的正式通电中的单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量设定为正式焊接中的正式通电的目标值，

接下来，作为正式通电，按照该目标值进行控制通电量的适应控制焊接。

需要说明的是，关于在本发明的一个实施方式中涉及的电阻点焊方法中可使用的焊接装置，具备上下一对电极、可在焊接中分别对加压力以及焊接电流任意进行控制即可，加压机构(气缸、伺服电机等)、类型(定置式、机器人焊枪等)、电极形状等没有特别限定。

另外，电极间的电特性是指电极间电阻或电极间电压。

以下说明本发明一个实施方式的电阻点焊方法的试焊接和正式焊接。

·试焊接

试焊接在两种以上、优选三种以上的焊接条件下进行，另外，针对各焊接条件进行预备通电和正式通电。

预备通电通过恒定电流控制进行，存储该预备通电时的电极间的电特性。

接下来，作为正式通电，通过恒定电流控制进行通电，存储由形成适当熔核的情况下的电极间电特性算出的、单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量。

在此，作为所存储的多个试焊接的焊接条件的组合，优选将模拟在正式焊接中存在所设想的干扰的状态而进行焊接的至少一个焊接条件、与以无干扰状态进行焊接的焊接条件进行组合。

需要说明的是，作为正式焊接中所设想的干扰，能够举出上述的分流、板隙等干扰，具体来说是位于距焊接位置(电极中心位置)40mm以内的已焊接点、作为被焊接材料的钢板彼此的对合面处的0.2mm以上的间隙等。

例如，在设想在距焊接位置40mm以内存在已焊接点且其距离根据焊接位置而变化的情况下，优选在试焊接的一个焊接条件下以在距焊接位置为6～30mm(优选为6～20mm)的部位存在已焊接点的状态进行焊接，其他焊接条件以无干扰状态进行焊接。另外，通常，所设想的焊接位置到已焊接点的距离的下限为6mm左右。此外，试焊接中模拟的已焊接点的数量可以是一点，也可以是两点以上。另外，在试焊接中模拟的已焊接点的数量的上限没有特别限定，优选为所设想的已焊接点数量中的最多的点数(具体来说为3点)。此外，在试焊接中模拟的已焊接点的大小为与所设想的已焊接点的大小相同程度的大小即可。

需要说明的是，此处所说的焊接位置与已焊接点的距离是各自的中心间距离。

而且，在设想作为被焊接材料的金属板彼此的对合面处存在0.2mm以上的间隙且该间隙根据各焊接位置而变化的情况下，优选在试焊接的一个焊接条件下，在作为被焊接材料的金属板彼此的对合面处存在0.2～3.0mm(优选为0.5～3.0mm)的间隙的状态下进行焊接，在其他焊接条件下，以无干扰状态进行焊接。需要说明的是，所设想的作为被焊接材料的金属板彼此的对合面的间隙的上限实际上是3.0mm左右。

另外，所谓金属板彼此的对合面的间隙，是通过电极进行加压前的焊接位置处的金属板彼此的对合面的间隙(对合面间的距离)。

此外，根据所设想的干扰的变化状况等，优选在试焊接的一个焊接条件下，以如上所述存在已焊接点的状态进行焊接，在另一焊接条件下，以在作为被焊接材料的金属板彼此的对合面处如上所述存在间隙的状态进行焊接，在又一焊接条件下，以无干扰状态进行焊接。由此，能够有效应对各种干扰状态来选择合适的时间变化曲线。

另外，预备通电时的通电模式只要是恒定电流控制则没有特别限制，正式焊接的正式通电中的目标值对应于该预备通电时的电极间的电特性等而设定。由此，试焊接中的预备通电时的通电模式(焊接电流、通电时间及设定加压力)在全部焊接条件下相同。需要说明的是，对于焊接电流、通电时间及设定加压力各自而言，分别能够允许5％左右的误差。

但是，为了防止焊接时间增加、预备通电时过度发热，优选预备通电的通电时间Tp为400ms以下。更加优选为200ms以下。预备通电的通电时间Tp的下限并无特别限定，优选为10ms。此外，在预备通电中形成熔核的情况下，优选所形成的熔核直径(mm)为4√t以下(t：最薄钢板的板厚(mm))。此外，优选在预备通电与其后的正式通电之间设置20ms以上、1000ms以下的通电休止时间Tc。

需要说明的是，正式通电的通电模式没有特别限制，也可以将通电模式分割为两个步骤以上，针对每个步骤存储单位体积的累积发热量。需要说明的是，所分割的步骤数通常为5个步骤以下。

另外，试焊接中的预备通电的设定加压力可以与正式通电的设定加压力相同，在将试焊接中的预备通电的设定加压力设为Fp、将正式通电的设定加压力设为Fm时，优选满足Fp＜Fm的关系。

即，如前所述，特别是在钢板间的板隙大的情况下，向板厚方向上的熔核成长受阻，容易形成薄的熔核。另外，溶融部的体积减小，由此焊接部的固有电阻易于减小。由此，电极间电压下降，而若电极间电压下降，则在以单位体积的瞬时发热量的时间变化及单位体积的累积发热量为目标值进行适应控制焊接的情况下，焊接控制装置识别为发热量减少。因此，存在即使实际上获得了合适的熔合直径，焊接控制装置也使焊接电流急剧增加而导致发生离散的情况。

就这一点而言，在本发明中，重要的是，在正式通电之前进行预备通电，根据考虑了上述钢板间板隙等干扰的影响的、预备通电时的电极间的电特性，选择正式焊接的正式通电时设为目标值的时间变化曲线等。

但是，若使试焊接中的预备通电的设定加压力Fp增大、特别是使其大于正式通电的设定加压力Fm，则有板隙情况下的预备通电时的通电状态(具体来说是钢板-钢板间的接触直径)与无板隙情况下的预备通电时的通电状态接近，干扰的影响无法充分反映到预备通电时的电极间的电特性中，结果，存在难以适当地选择正式焊接的正式通电时设为目标值的时间变化曲线等的可能。

另一方面，若使试焊接中的预备通电的设定加压力Fp小于正式通电的设定加压力Fm，则干扰的影响适当地反映到预备通电时的电极间的电特性中，能够更加适当地选择正式焊接的正式通电时设为目标值的时间变化曲线等。

因此，优选满足Fp＜Fm的关系。特别是，更加优选满足Fp＜O.9×Fm的关系。Fp的下限并无特别限定，优选设为0.1×Fm。

需要说明的是，正式通电的设定加压力Fm优选设为1.0～10.0kN的范围。

另外，在将试焊接中的预备通电的焊接电流设为Ip，将正式通电的焊接电流设为Im时，从防止预备通电时发生离散的观点出发，优选满足Ip＜Im的关系。

特别是，在对合适电流范围窄的高张力钢板等进行焊接时，更加优选满足Ip＜0.8×Im的关系。

需要说明的是，在将正式通电的通电模式分割为两个步骤以上的情况下，Im设为全部通电步骤的焊接电流的平均值。例如，在分割为两个步骤的情况下，Im＝(I1+I2)/2。在此，I1及I2分别是第1及第2通电步骤的焊接电流。Ip的下限并无特别限定，优选设为0.2×Im。

另外，正式通电的焊接电流Im优选设为4.0～12.0kA的范围。

关于上述以外的试焊接条件没有特别限定，通过以无干扰状态及模拟上述干扰的状态使用恒定电流控制在各种条件下进行与被焊接材料相同钢种、厚度的预备焊接试验，从而适当设定即可。

·正式焊接

在上述的试焊接后进行正式焊接。

在正式焊接中，首先以与试焊接相同的通电模式进行基于恒定电流控制的预备通电，针对各所述焊接条件，将该预备通电中的电极间的电特性与在所述试焊接的预备通电中存储的电极间的电特性进行比较，将在其差最小的焊接条件下所存储的试焊接的正式通电中的单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量设定为正式焊接中的正式通电的目标值。

在此，在发生向已焊接点的分流的情况下，通常与未发生分流的情况相比，电极间电压降低。由此，例如将在试焊接的各焊接条件的预备通电中存储的从预备通电开始到经过一定时间(100ms)为止的电极间电压的平均值，与正式焊接的从预备通电开始到经过100ms的时刻为止的电极间电压的平均值分别进行比较，将在其差最小的焊接条件下所存储的正式通电的单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量设定为正式焊接中的正式通电的目标值。

另外，也可以将电极间电压的最大值、时间变化量或电极间电阻的平均值、最大值、时间变化量或预备通电的累积发热量等设为正式通电中的目标值的设定指标。

需要说明的是，所谓“以与试焊接相同的通电模式进行基于恒定电流控制的预备通电”，是指使焊接电流、通电时间及设定加压力与试焊接的预备通电时的焊接电流、通电时间及设定加压力相同，进行基于恒定电流控制的正式焊接的预备通电。但是，对于焊接电流、通电时间及设定加压力各自而言，分别能够允许5％左右的误差。

接下来，作为正式通电，按照经上述预备通电而设定的目标值，进行控制通电量的适应控制焊接。

在该正式通电的适应控制焊接中，例如以经上述预备通电而设定为目标值的单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及累积发热量为基准进行焊接，在单位体积的瞬时发热量的时间变化量沿着作为基准的时间变化曲线的情况下，直接进行焊接并使焊接结束。但是，在单位体积的瞬时发热量的时间变化量偏离作为基准的时间变化曲线的情况下，对通电量进行控制以在剩余的通电时间内对其偏离量进行补偿，从而使正式焊接的正式通电中的单位体积的累积发热量与作为目标值所设定的单位体积的累积发热量一致。

需要说明的是，对发热量的计算方法没有特别限制，专利文献5中公开了其一个例子，在本发明中也可采用此方法。基于此方法的单位体积·单位时间的发热量q以及单位体积的累积发热量Q的计算要点如下所述。

将被焊接材料的总厚度设为t，将被焊接材料的电阻率设为r，将电极间电压设为V，将焊接电流设为I，将电极与被焊接材料相接触的面积设为S。在此情况下，焊接电流从横截面积为S并且厚度为t的柱状部分中通过而产生电阻发热。此柱状部分的单位体积·单位时间的发热量q由下式(1)求出。

q＝(V·I)/(S·t)---(1)

另外，该柱状部分的电阻R按下式(2)求算。

R＝(r·t)/S---(2)

若对(2)式关于S进行求解，并将其代入(1)式，则发热量q成为下式(3)

q＝(V·I·R)/(r·t²)

＝(V²)/(r·t²)---(3)。

根据上述式(3)可知，单位体积·单位时间的发热量q能够根据电极间电压V、被焊接物的总厚度t和被焊接物的电阻率r而算出，不受电极与被焊接物相接触的面积S的影响。需要说明的是，(3)式中，根据电极间电压V而计算了发热量，但是也可根据电极间电流I而计算发热量q，此时也不需要使用电极与被焊接物相接触的面积S。并且，如果将单位体积·单位时间的发热量q在整个通电期间进行累积，则可获得焊接中所施加的单位体积的累积发热量Q。根据(3)式可知，此单位体积的累积发热量Q也能够在不使用电极与被焊接材料相接触的面积S的情况下算出。

以上，对根据专利文献5记载的方法计算累积发热量Q的情况进行了说明，但当然也可以使用其他算式。

另外，在如前所述在试焊接的正式通电中将通电模式分割为两级以上的多步，并基于分割为该多步的焊接条件设定适应控制焊接的目标值的情况下，优选与在试焊接中分割为多步的焊接条件同样地，将正式焊接的正式通电的适应控制焊接分割为多步并进行针对各步的适应控制焊接。

在针对各步的适应控制焊接中，在某一步骤中单位体积的瞬时发热量的时间变化量偏离作为基准的时间变化曲线的情况下，对通电量进行控制以在该步骤的剩余通电时间内对其偏离量进行补偿，从而使得该步骤中的单位体积的累积发热量与所述试焊接的该步骤中的单位体积的累积发热量一致。

此外，正式通电的设定加压力Fm′基本上设为与正式焊接中的正式通电的目标值的试焊接条件相同即可，但也可以根据需要设为与该试焊接条件不同的设定加压力。另外，在将正式焊接中的预备通电的设定加压力设为Fp′、将正式通电的设定加压力设为Fm′时，优选满足Fp′＜Fm′的关系。特别是，更加优选满足Fp′＜0.9×Fm′的关系。Fp′的下限并无特别限定，优选设为O.1×Fm′。

需要说明的是，正式通电的设定加压力Fm′优选设为1.0～10.0kN的范围。

需要说明的是，所使用的被焊接材料没有特别限制，可适用于从软钢至超高张力钢板的具有各种强度的钢板以及镀覆钢板、铝合金等轻金属板的焊接，也可适用于将三张以上的钢板进行重叠而得到的板组。

另外，在用于形成熔核的通电之后，也可施加用于焊接部的热处理的后续通电。在此情况下，通电条件没有特别限定，与其以前的步骤的焊接电流的大小关系也没有特别限定。此外，也可以设为上行斜率状、下行斜率状的通电模式。而且，通电中的加压力可以恒定，也可以适当变化。

另外，通过使用上述电阻点焊方法将叠合了的多张金属板接合，从而能够有效应对干扰的状态变化，稳定地确保希望的熔核直径，并能够制造各种焊接构件特别是汽车部件等焊接构件。

实施例

针对表1所示的两张重叠或三张重叠的金属板的板组，在表1所示的条件下进行试焊接，接下来，针对表2所示的两张重叠或三张重叠的金属板的板组，在表2所示的条件下进行正式焊接，制作焊接接头。

在此，试焊接及正式焊接以图1及图2所示的无干扰的状态、以及图3～6所示的模拟干扰的状态进行。在图中，附图标记11、12及13是金属板，14是电极，15是间隔物，16是已焊接点。需要说明的是，如图3及图4所示，已焊接点16设为两点，并且以焊接位置(电极间中心)成为已焊接点彼此的中间(与已焊接点间的距离L分别相同)的方式进行调节。另外，在图5及图6中，通过向金属板11-12间及金属板12-13间插入间隔物15并从上下夹紧(未图示)，从而设置成为各种板隙厚度tg的板隙。需要说明的是，板间隙距离均为40mm。

另外，在试焊接中，以图7～10所示的通电·加压模式，针对各焊接条件通过恒定电流控制进行预备通电和正式通电。其中，在表1的试焊接No.D中未进行预备通电。

此外，在正式焊接中，首先在与试焊接相同的通电模式下进行基于恒定电流控制的预备通电，关于成为正式通电的目标值的设定指标的、电极间电压(平均值)，针对各焊接条件(表2所示的所比较的试焊接No.)将正式焊接的预备通电中的数值与在试焊接的预备通电中存储的数值进行比较，将在其差最小的焊接条件下所存储的单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量设定为正式焊接中的正式通电的目标值，接下来，作为正式通电，按照该目标值进行控制通电量的适应控制焊接。其中，在表2的No.3中未进行预备通电。另外，正式通电中的通电时间、加压力、预备通电与正式通电之间的通电休止时间等条件在试焊接和正式焊接中相同。另外，在基于分割为多步的试焊接条件设定适应控制焊接的目标值的情况下，正式焊接的正式通电中的适应控制焊接也进行针对各步骤的适应控制焊接。

需要说明的是，焊接机使用逆变直流电阻点焊机，电极使用了DR形前端直径为6mm的铬铜电极。

关于得到的各接头，将焊接部切断并且将剖面蚀刻后，利用光学显微镜进行观察，将在各金属板间形成的熔核直径为作为目标直径的4.5√t′以上(t′：相邻的两张金属板之中较薄的金属板的板厚(mm))、且没有发生离散的情况评价为○。另一方面，将熔核直径小于4.5√t′、或者发生了离散的情况评价为×。需要说明的是，在三张重叠的板组的情况下，根据在最薄的外侧金属板与该金属板相邻的金属板之间形成的熔核直径进行了评价。

[表1]

[表2]

表2

表2(续)

在任意发明例中，无论干扰的状态如何，均没有发生离散、获得了具有4.5√t′以上直径的熔核。另一方面，在比较例中，虽然在无干扰的状态下没有发生离散、获得了具有4.5√t′以上直径的熔核，但在干扰的影响变大的情况下会发生离散或未形成充分直径的熔核。

另外，在下述情况下，也获得了与上述相同的结果，该情况为：在试焊接的预备通电中存储电极间电阻的平均值，并针对各焊接条件、对正式焊接的预备通电中的电极间电阻的平均值与在试焊接的预备通电中存储的电极间电阻的平均值进行比较，设定在正式焊接的正式通电中进行适应控制焊接时的瞬时发热量的时间变化曲线及累积发热量的目标值。

附图标记说明

11、12、13：金属板

14：电极

15：间隔物

16：已焊接点

Claims (8)

1.电阻点焊方法，其利用一对电极将叠合了多张金属板的被焊接材料夹持，一边加压一边通电而进行接合，在所述电阻点焊方法中，

进行正式焊接和所述正式焊接前的试焊接，并且，在两种以上的焊接条件下进行所述试焊接，

在所述试焊接中，针对各所述焊接条件：

以相同的通电模式进行基于恒定电流控制的预备通电，并且，存储所述预备通电时的电极间的电特性，

接下来，在正式通电中，通过恒定电流控制进行通电，存储由形成适当熔核的情况下的电极间的电特性算出的、单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量，

进而，在所述正式焊接中：

以与所述试焊接的预备通电相同的通电模式进行基于恒定电流控制的预备通电，针对各所述焊接条件，将所述预备通电中的电极间的电特性与所述试焊接的预备通电中所存储的电极间的电特性进行比较，将在其差最小的焊接条件下所存储的所述试焊接的正式通电中的单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及单位体积的累积发热量设定为正式焊接中的正式通电的目标值，

接下来，作为正式通电，按照所述目标值进行控制通电量的适应控制焊接。

2.根据权利要求1所述的电阻点焊方法，在所述适应控制焊接中，以作为所述目标值所设定的单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线及累积发热量为基准进行焊接，在单位体积的瞬时发热量的时间变化量偏离作为基准的时间变化曲线的情况下，对通电量进行控制以在剩余的通电时间内对其偏离量进行补偿，从而使所述正式焊接的正式通电中的单位体积的累积发热量与作为所述目标值所设定的单位体积的累积发热量一致。

3.根据权利要求1所述的电阻点焊方法，在所述试焊接中，在至少一个焊接条件下模拟干扰并进行焊接，在其他焊接条件下以无干扰状态进行焊接。

4.根据权利要求2所述的电阻点焊方法，在所述试焊接中，在至少一个焊接条件下模拟干扰并进行焊接，在其他焊接条件下以无干扰状态进行焊接。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电阻点焊方法，其中，在三种以上的焊接条件下进行所述试焊接。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的电阻点焊方法，其中，在将所述试焊接中的预备通电的设定加压力设为Fp、将正式通电的设定加压力设为Fm时，满足Fp＜Fm的关系。

7.根据权利要求5所述的电阻点焊方法，其中，在将所述试焊接中的预备通电的设定加压力设为Fp、将正式通电的设定加压力设为Fm时，满足Fp＜Fm的关系。

8.焊接构件的制造方法，其通过权利要求1～7中任一项所述的电阻点焊方法将叠合了的多张金属板接合。

Images