CN111770807A - 电阻点焊方法和焊接部件的制造方法 - Google Patents

Abstract

进行主焊接和在主焊接之前的试焊接，并且以2种以上的焊接条件进行试焊接，试焊接中，针对每种焊接条件存储从开始通电开始前的被焊接材料的加压到达到设定加压力为止的加压力参数、以及瞬时发热量的时间变化曲线和累积发热量，而且，上述主焊接中，在通电开始前以与上述试焊接相同的条件进行被焊接材料的加压，将此时的加压力参数与上述试焊接中存储的参数按每种焊接条件进行比较，由此设定主焊接的瞬时发热量的时间变化曲线和累积发热量的目标值，根据该目标值，进行控制通电量的适应控制焊接。

Description

电阻点焊方法和焊接部件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种电阻点焊方法，目的在于尤其是在分流或板隙等扰动的影响较大的情况下，也能够在不发生离散的情况下稳定地确保熔核直径。

背景技术

一般，重叠的钢板彼此的接合采用作为搭接电阻焊接法之一的电阻点焊法。

该焊接法是将重叠的2个以上的钢板夹持并自其上下用一对电极进行加压，并且使高电流的焊接电流在上下电极间进行短时间通电来接合的方法，利用通过流过高电流的焊接电流所产生的电阻发热而得到点状的焊接部。该点状的焊接部被称为熔核，是使电流流过重叠的钢板时两钢板在钢板的接触位置熔融并凝固的部分。通过该熔核，钢板彼此接合成点状。

为了得到良好的焊接部件品质，重要的是熔核直径以适当范围形成。熔核直径根据焊接电流、通电时间、电极形状和加压力等焊接条件来确定。因此，为了形成适当的熔核直径，需要根据被焊接材料的材质、板厚和重叠张数等被焊接材料条件而适当地设定上述焊接条件。

例如，在制造汽车时，对每一台汽车实施多达数千点的点焊，另外需要对依次输送过来的被处理材料(工件)进行焊接。此时，如果各焊接位置的被焊接材料的材质、板厚和重叠张数等被焊接材料的状态相同，则焊接电流、通电时间和加压力等焊接条件也能够在相同的条件下得到相同的熔核直径。然而，在连续的焊接中，电极的被焊接材料接触面逐渐磨损而接触面积与初始状态相比逐渐扩大。如果在像这样接触面积扩大了的状态下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会降低，焊接部的温度上升会降低，因此熔核直径变小。因此，每进行几百～几千点的焊接时就要进行电极的研磨或更换，以免电极的前端直径过度扩大。

除此之外，一直以来使用具备如下功能(步进功能)的电阻焊接装置，即，进行预先确定了次数的焊接则使焊接电流值增加而补偿伴随着电极磨损的电流密度的降低。为了使用该步进功能，需要预先恰当地设定上述的焊接电流变化模式。然而，为了通过试验等导出与多个焊接条件和被焊接材料条件对应的焊接电流变化模式，需要大量的时间和成本。另外，在实际的施工中，由于电极磨损的进行状态存在偏差，所以预先确定的焊接电流变化模式无法说是始终适合的。

而且，在焊接时存在干扰的情况下，例如，在进行焊接的点附近既已存在已焊接的点(已焊接点)、或被焊接材料的表面凹凸大且在进行焊接的点附近存在被焊接材料的接触点等情况下，在焊接时电流向已焊接点或接触点分流。在这样的状态下，即使以规定的条件进行焊接，电极正下方的要焊接的位置处的电流密度也会降低，因此仍然无法得到所需直径的熔核。为了对该发热量不足进行补偿而得到所需直径的熔核，需要预先设定较高的焊接电流。

另外，在因表面凹凸、部件形状等而使焊接的点的周围被强烈约束或者在焊接点周围的钢板间夹有异物的情况下，钢板间的板隙会变大，由此钢板彼此的接触直径变窄，有时也容易发生离散。

为了解决上述问题，提出了以下所述的技术。

例如，专利文献1中记载了一种高张力钢板的点焊方法，通过具备如下工序进行点焊，从而抑制由通电初期的融合性不良引起的离散，所述工序具备如下步骤：通过使高张力钢板中的通电电流渐变地上升而进行熔核生成的第1步骤、在上述第1步骤后使电流下降的第2步骤、以及在上述第2步骤后使电流上升而进行主焊接且使通电电流渐变地下降的第3步骤。

专利文献2中记载了一种点焊的通电控制方法，其中，在通电时间的初期以规定时间维持在可抑制溅射发生的程度的电流值而使被焊接物的表面软化，之后，一边以规定时间维持较高的电流值而抑制溅射的发生，一边使熔核生长。

专利文献3中记载了一种电阻焊接机的控制装置，其中，通过将推算出的焊接部的温度分布与目标熔核进行比较而控制焊接机的输出，从而获得所设定的熔核直径。

专利文献4中记载了一种电阻焊接机的控制装置，其中，通过将推算出的焊接部的温度分布与目标熔核进行比较而控制焊接机的输出，从而获得所设定的熔核直径。

专利文献5中记载了一种电阻焊接系统，其中，通过使用进行下述处理的焊接系统，从而与被焊接物的种类、电极的磨耗状态无关地进行良好的焊接，所述处理是根据被焊接物的板厚和通电时间，从而计算可良好地焊接该被焊接物的单位体积的累积发热量，调整为可产生所算出的单位体积和单位时间的发热量的焊接电流或者电压。

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

然而，专利文献1和2所记载的技术中存在如下问题：认为因扰动的有无和大小而使适当的焊接条件发生变化，因此在产生预想以上的板隙、分流时，无法在不发生离散的条件下确保所期望的熔核直径。

另外，专利文献3和4所记载的技术中存在如下问题：为了基于热传导模型(热传导模拟)等来推定熔核的温度，需要进行复杂的计算处理，不仅使焊接控制装置的构成变得复杂，而且自身变得昂贵。

应予说明，专利文献5所记载的技术中，认为通过将累积发热量控制为目标值，从而即便电极发生了一定量磨损，也能够进行良好的焊接。然而，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时(例如在附近存在前述的已焊接点等的扰动时)、发热量的时间变化模式在短时间大大变化时(例如为单位面积重量大的热浸镀锌钢板的焊接时)等，适应控制无法追随，即便能够使最终的累积发热量与目标值相符，也会使发热的形态、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)，得不到所需的熔核直径，或者发生离散。

例如，分流的影响大的情况下，欲使累积发热量匹配时，存在如下问题：并非在钢板间而是在电极－钢板间附近的发热变得显著，容易发生从钢板表面的离散。

另外，对于专利文献3～5的技术，虽然均针对电极前端磨损时的变化在某种程度上是有效的，但未对与已焊接点的距离短的情况等分流的影响大的情况进行任何研究，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方案，发明人等之前开发出了以下方案，并在专利文献6中公开。

“一种电阻点焊方法，其特征在于，将重叠有多个金属板的被焊接材料用一对电极夹持，一边加压一边通电而进行接合，

将通电模式分割成2阶段以上的多阶段步骤来实施焊接，

首先，在主焊接之前进行试焊接，所述试焊接中，将各步骤根据通过恒定电流控制进行通电而形成适当的熔核时的电极间的电特性所算出的、每单位体积的瞬时发热量的时间变化和每单位体积的累积发热量作为目标值进行存储，

接下来，作为主焊接，以该试焊接中得到的每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线为基准而开始焊接，在任一步骤中，瞬时发热量的时间变化量偏离作为基准的时间变化曲线时，在该步骤的剩余的通电时间内对其差值进行补偿，进行如下适应控制焊接：以主焊接的累积发热量与试焊接中预先求出的累积发热量一致的方式控制通电量。”

根据专利文献6的技术，即便电极前端磨损，或者存在扰动的情况下，也能够得到良好直径的熔核。

然而，扰动的影响特别大的情况下，例如，需要确保较大熔核直径的情况下，在最近处存在已焊接点或者在焊接点的周围存在许多已焊接点的情况下，钢板间的板隙较大等情况下，有时会使电极附近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。

本发明是上述专利文献6的改良发明，目的在于提供一种电阻点焊方法，即便在如上述那样扰动的影响特别大的情况下，也能够在不发生离散、不增加通电时间的情况下得到适当直径的熔核。

另外，本发明的目的在于提供一种焊接部件的制造方法，通过上述的电阻点焊方法而将重叠的多个金属板接合。

为此，发明人等为了实现上述目的而反复进行深入研究。

如前所述，扰动的影响大、或者电极前端进一步磨损的情况下，按照专利文献6的技术，即便将试焊接中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，也存在发热的形态、即焊接部的温度分布的时间变化(以下，也称为热量模式)与目标条件(即，由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，因此得不到所需的熔核直径，或者发生离散。

该点，发明人等进行更详细的研究，结果得到了以下的见解。

即，在电阻点焊开始前和焊接初期，进行焊接的点的钢板间的电阻高，为通电直径未被确保的状态。因此，存在扰动时，例如分流的影响大的情况下，如果将试焊接中得到的瞬时发热量的时间变化曲线和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大大增加。因此，并非在钢板－钢板间而是在电极－钢板间附近的发热变得显著，导致试焊接与发热形态大为不同。

另外，特别是钢板间的板隙较大时，由于钢板沿着电极的形状而大大翘曲，因此与无板隙的情况相比电极－钢板间的接触面积变大。由此，电极附近的电流密度降低，而且还促进向电极的排热，因此在板厚方向的熔核生长受到阻碍，容易形成薄壁的熔核。

应予说明，有时会发生因熔融部的体积减少而使焊接部的电阻率降低、电极间电压降低的现象。如果电极间电压降低，则在将瞬时发热量的时间变化曲线和累积发热量设为目标值而进行适应控制焊接时，焊接控制装置会识别为发热量降低，因此虽然实际上得到了适当的熔核直径，但也会使焊接电流急剧增加，导致离散的产生。

鉴于到以上的情况，发明人等进一步进行反复研究，结果认为如下：

·在几种焊接条件下进行试焊接，分别存储每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量(以下，也简称为时间变化曲线等)，

·主焊接中，考虑扰动的状态等，如果将所存储的时间变化曲线等中的最佳值设定为目标值而进行适应控制焊接，则即便在扰动的影响大或者电极前端进一步磨损的情况下，也能够在不发生离散的情况下得到适当直径的熔核。

而且，发明人等进一步反复研究，结果得到以下见解：

·考虑扰动的影响，为了从多个时间变化曲线等中选择最佳值，有效的是将与从开始被焊接材料的加压直到通电开始时刻的设定加压力为止的加压力相关的参数(以下，也称为加压力参数)、具体而言、为从开始加压直到达到设定加压力为止的时间、加压力的变化率(增加速度)作为选择基准使用，

·由此，即便在扰动的影响大的情况下，也能够使适应控制焊接时的焊接部的热量模式按照试焊接中的热量模式，能够在不产生通电时间的增加、离散的的情况下得到适当直径的熔核，

·另外，汽车制造等实际作业中，虽然将依次输送过来的被处理材料连续焊接，但因施工条件、被处理材料的尺寸误差等，通常，扰动的状态根据焊接位置、被处理材料而变动，

·该方面，通过采用上述焊接方法，将加压力参数作为选择基准使用，一并考虑扰动的状态而设定时间变化曲线等，因此能够有效地应对扰动状态的变动而稳定地确保所期望的熔核直径，其结果，从提高实际作业中的作业效率、成品率的方面考虑也是极其有利的。

本发明是基于上述见解并进一步加以研究而完成的。

即，本发明的要旨构成如下。

1.一种电阻点焊方法，将重叠有多个金属板的被焊接材料用一对电极夹持，一边加压一边通电而进行接合，

进行主焊接和在该主焊接之前的试焊接，并且以2种以上的焊接条件进行该试焊接，

上述试焊接中，针对上述各焊接条件，存储从开始通电开始前的被焊接材料的加压直到达到设定加压力为止的加压力参数、以及根据通过恒定电流控制进行通电而形成适当的熔核时的电极间的电特性所算出的、每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量，

应予说明，上述主焊接中，在通电开始前以与上述试焊接相同的条件进行被焊接材料的加压，将从开始该加压直到达到设定加压力为止的加压力参数与上述试焊接中存储的加压力参数针对上述试焊接的各焊接条件进行比较，将其差值最小的焊接条件下存储的上述试焊接中的每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量设定为主焊接中的目标值，根据该目标值，进行控制通电量的适应控制焊接。

2.根据上述1所述的电阻点焊方法，其中，上述适应控制焊接中，将设定为上述目标值的每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和累积发热量作为基准进行焊接，每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，为了在剩余的通电时间内对其偏离量进行补偿，以上述主焊接的主通电中的每单位体积的累积发热量与设定为上述目标值的每单位体积的累积发热量一致的方式来控制通电量。

3.根据上述1或2所述的电阻点焊方法，其中，在上述试焊接中，在至少1个焊接条件下模拟扰动而进行焊接，并在另外的焊接条件下以没有扰动的状态进行焊接。

4.根据上述1～3中任一项所述的电阻点焊方法，其中，以3种以上的焊接条件进行上述试焊接。

5.根据上述1～4中任一项所述的电阻点焊方法，其中，在上述试焊接中的至少1个焊接条件下将通电模式分割成2阶段以上的多阶段步骤，

上述主焊接中，基于分割成上述多阶段步骤的焊接条件而设定上述适应控制焊接的目标值的情况下，将上述主焊接的适应控制焊接与上述试焊接中分割成多阶段步骤的焊接条件同样地分割成多阶段步骤而进行。

6.一种焊接部件的制造方法，通过上述1～5中任一项所述的电阻点焊方法而将重叠的多个金属板接合。

根据本发明，即便是需要较大熔核直径、或者在最近处存在已焊接点、或者在焊接点的周围存在多个已焊接点、或者金属板间的板隙较大这样的扰动的影响特别大的情况下，也能够在不产生离散、不增加通电时间的情况下得到良好的熔核。

另外，根据本发明，即便在汽车的制造等实际作业中将依次输送过来的被处理材料连续焊接(扰动的状态根据焊接位置、被处理材料而变动)的情况下，也能够有效地应对扰动状态的变动而稳定地确保所期望的熔核直径，其结果，在提高作业效率、成品率的方面上也是极其有利的。

附图说明

图1是示意地表示对2张重叠的板组以没有扰动的状态进行焊接时的一个例子的图。

图2是示意地表示对3张重叠的板组以没有扰动的状态进行焊接时的一个例子的图。

图3是示意地表示对具有板隙的2张重叠的板组进行焊接时的一个例子的图。

图4是示意地表示对具有板隙的3张重叠的板组进行焊接时的一个例子的图。

图5是示意地表示对具有已焊接点的2张重叠的板组进行焊接时的一个例子的图。

图6是示意地表示对具有已焊接点的3张重叠的板组进行焊接时的一个例子的图。

图7是示意地表示试焊接中的1阶段步骤的通电模式的一个例子的图。

图8是示意地表示试焊接中的2段步骤的通电模式的一个例子的图。

具体实施方式

基于以下的实施方式对本发明进行说明。

本发明的一个实施方式是一种电阻点焊方法，将重叠有多个金属板的被焊接材料用一对电极夹持，一边加压一边通电而进行接合，

进行主焊接和在该主焊接之前的试焊接，并且以2种以上的焊接条件进行该试焊接，

上述试焊接中，针对各上述焊接条件，存储从开始通电开始前的被焊接材料的加压直到达到设定加压力为止的加压力参数、以及根据通过恒定电流控制进行通电而形成适当的熔核时的电极间的电特性所算出的、每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量，

应予说明，上述主焊接中，在通电开始前以与上述试焊接相同的条件进行被焊接材料的加压，将从开始该加压直到达到设定加压力为止的加压力参数与上述试焊接中存储的加压力参数针对上述试焊接的各焊接条件进行比较，将其差值最小的焊接条件下存储的上述试焊接中的每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量设定为主焊接中的目标值，根据该目标值，进行控制通电量的适应控制焊接。

应予说明，作为可在本发明的一个实施方式的电阻点焊方法中使用的焊接装置，只要具有上下一对的电极，且能够在焊接中分别任意地控制加压力及焊接电流即可，加压机构(气缸、伺服马达等)、形式(定置式、机械手焊枪等)、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，对本发明的一个实施方式的电阻点焊方法的试焊接和主焊接进行说明。

·试焊接

试焊接中，首先，将被焊接材料加压到设定加压力，达到设定加压力后，通过恒定电流控制而进行通电。这样的试焊接以2种以上、优选3种以上的焊接条件(扰动的状态)进行。应予说明，上限没有特别限定，如果考虑效率性，则优选为10种。而且，试焊接中，针对各焊接条件，存储在通电开始前从开始被焊接材料的加压直到达到设定加压力为止的加压力参数。

这里，加压力参数是指例如从开始如图4和图5所示的加压直到达到设定加压力(通电开始时刻的设定(电极)加压力)：F为止的时间：T_F、从开始加压直到达到设定加压力为止的加压力的变化率(增加速度)：ΔF(＝F/T_F)。

另外，加压力参数也可以以伺服马达的转矩或旋转速度、电极或焊枪的应变、电极的位移等(以下，也称为伺服马达的转矩等)为依据进行设定。例如，可以将通电开始时刻的设定加压力以伺服马达的转矩等为依据进行设定，也可以将从开始加压直到伺服马达的转矩等达到设定值为止的时间、从开始加压直到达到设定值为止的伺服马达的转矩的变化率或旋转速度、以及电极的位移速度作为加压力参数。

例如，对于伺服马达的转矩，电极与作为被焊接材料的金属板接触时，转矩开始急剧增加，其后，在对钢板赋予足够的加压力的时刻，转矩达到稳定值而饱和。因此，只要将从转矩开始增加到饱和为止的时间设定为从开始加压直到达到设定加压力为止的时间即可。

另外，对于伺服马达的旋转速度，电极与作为被焊接材料的金属板接触时，旋转速度变得不稳定，其后，开始缓缓减小。而且，达到设定加压力时电极不动，因此旋转速度为0。因此，只要将从旋转速度变得不稳定开始减小直到达到0为止的时间设为从开始加压直到达到设定加压力为止的时间即可。

此外，可以将转矩的增加开始时刻判断为加压开始时刻，将旋转速度为0的时刻判断为达到设定加压力的时刻。

另外，作为加压力参数，可以使用如下参数：

·从开始加压(从加压开始时刻)到通电开始时刻为止的时间，

·从开始加压到达到设定加压力为止的焊枪的应变量，以及

·从开始加压到达到设定加压力为止的电极位移量。

例如，从开始加压直到通电开始时刻为止的时间由[从开始加压到达到设定加压力为止的时间]+[从达到设定加压力的时刻到通电开始时刻为止的时间]表示，因此通过考虑[从达到设定加压力的时刻到通电开始时刻为止的时间]，并且将主焊接时的该参数与试焊接中存储的该参数进行比较，能够考虑扰动的影响而从多个瞬时发热量的时间变化曲线等中选择最佳值作为目标值。

接下来，存储根据通过恒定电流控制进行通电而形成适当的熔核时的电极间的电特性所算出的、每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量。

应予说明，瞬时发热量的单位只要按照所使用的电阻点焊装置的设定(例如，J/cyc、J/ms)即可，没有特别限定。

这里，作为多个所存储的试焊接的焊接条件的组合，优选将模拟主焊接中假定的具有扰动的状态而进行焊接的至少1个焊接条件和以没有扰动的状态进行焊接的焊接条件组合。

应予说明，作为主焊接中假定的扰动，可举出如上所述的分流、板隙等扰动，具体而言，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接合面上的0.2mm以上的间隙等。

例如，假设作为被焊接材料的金属板彼此的接合面存在0.2mm以上的间隙，该间隙因焊接位置而变动的情况下，在试焊接的一个焊接条件下，以作为被焊接材料的金属板彼此的接合面存在0.2～3.0mm(优选0.5～3.0mm)的间隙的状态进行焊接，其它焊接条件下，优选在没有扰动的状态下进行焊接。应予说明，假定的作为被焊接材料的金属板彼此的接合面的间隙的上限现实上为3.0mm左右。

另外，金属板彼此的接合面的间隙是指通过电极进行加压之前的焊接位置上的金属板彼此的接合面的间隙(接合面间的距离)。

另外，特别是预测主焊接中扰动的变动较大的情况下，优选以3种以上的焊接条件进行试焊接，根据焊接条件而使模擬的扰动的状态不同。

该情况下，例如，想到将以没有扰动的状态进行焊接的焊接条件、在作为被焊接材料的金属板彼此的接合面设有0.5mm以上且小于1.5mm的间隙的焊接条件、以及在作为被焊接材料的金属板彼此的接合面设置有1.5mm以上且小于2.5mm的间隙的焊接条件组合。

此外，试焊接的通电模式可以为1阶段步骤，特别是焊接位置与已焊接点的距离近、向已焊接点的分流的影响大的情况下，优选分割成2阶段以上的多阶段步骤。步骤数的上限没有特别限定，通常为5阶段左右。

另外，各步骤的焊接条件没有特别限制，将试焊接的第1阶段的步骤的焊接电流设为I1、并将第2阶段以后的步骤的焊接电流设为Ix(x：2～n的整数，n：合计的步骤数)时，优选满足如下关系：

0.3×Ix≤I1＜Ix。

另外，可以在各步骤间设置冷却时间。

此外，达到设定加压力后，可以在通电开始前(分割成2阶段以上的多阶段步骤时，为第1阶段的步骤之前)进行预通电。预通电时的电流模式没有特别限定，作为恒定电流控制，可以为上坡状的通电模式。

应予说明，在试焊接中进行预通电，基于该试焊接条件而设定主焊接的适应控制焊接的目标值的情况下，主焊接中，以与该试焊接条件相同的条件进行预通电，或者将该试焊接条件中存储的预通电中的瞬时发热量的时间变化曲线和累积发热量设定为目标值，从而进行适应控制焊接。

另外，除上述以外的试焊接条件没有特别限定，只要将与被焊接材料相同的钢种、厚度的预焊接试验以没有扰动的状态和模拟如上所述的扰动的状态通过恒定电流控制在各种条件下进行，则可以适当地设定。

·主焊接

在上述试焊接后进行主焊接。

主焊接中，在通电开始前以与上述试焊接相同的条件进行被焊接材料的加压，将从开始该加压到达到设定加压力为止的加压力参数与上述试焊接中存储的加压力参数针对上述试焊接的各焊接条件进行比较，将其差值最小的焊接条件下存储的试焊接的主通电中的每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量(以下，也称为时间变化曲线等)设定为主焊接中的主通电的目标值。

这里，通过使用加压力参数，能够考虑扰动的影响而从多个瞬时发热量的时间变化曲线等中选择最佳值作为目标值，发明人等认为其理由如下。

例如，在金属板彼此的接合面中存在间隙时，为了进行通电，需要使金属板变形来消除间隙，使金属板彼此在焊接位置接触。此时，例如，压入上侧的电极的力首先用于使金属板变形，因此没有足够的力作用于下侧的电极。

因此，从开始加压到达到设定加压力：F为止的时间：T_F、从开始加压到达到设定加压力为止的加压力的变化率：ΔF这样的加压力参数根据金属板彼此的接合面的间隙这样的扰动的程度而变化。

因此，发明人等认为：通过使用上述加压力参数，能够考虑扰动的影响而从多个时间变化曲线等中选择最佳值作为目标值。

另外，以与试焊接相同的条件对被焊接材料进行加压是指以使通电开始时的设定加压力与试焊接的设定加压力相同的方式对与试焊接相同的条件(钢种和厚度)的被焊接材料进行加压。

应予说明，一般的电阻点焊装置中，有当到达在从加压开始时刻到达到设定加压力为止的期间的某个加压力(以下，也称为切换设定值)的时刻，将切换控制方式的设定(位置控制→转矩控制)，通常，如果使用相同的加压力机构，且使该切换设定值相同，则可以说在(以通电开始时的设定加压力相同为前提的)相同的条件下进行加压。

而且，主焊接中，根据如上所述设定的目标值，进行控制通电量的适应控制焊接。

该适应控制焊接中，例如，将设定为目标值的每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和累积发热量作为基准进行焊接，每单位体积的瞬时发热量的时间变化量按照作为基准的时间变化曲线的情况下，直接进行焊接而结束焊接。但是，每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，为了在剩余的通电时间内对其偏离量进行补偿，以主焊接的主通电中的每单位体积的累积发热量与设定为目标值的每单位体积的累积发热量一致的反射控制通电量。

应予说明，发热量的计算方法没有特别限制，专利文献5中公开了其中一个例子，本发明中也可以采用该方法。基于该方法的每单位体积和每单位时间的发热量q和每单位体积的累积发热量Q的计算要领如下。

将被焊接材料的合计厚度设为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接触的面积设为S。该情况下，焊接电流穿过横截面积为S、厚度t的柱状部分而产生电阻发热。该柱状部分的每单位体积和每单位时间的发热量q由下式(1)求出。

q＝(V·I)/(S·t)---(1)

另外，该柱状部分的电阻R由下式(2)求出。

R＝(r·t)/S---(2)

针对S解开式(2)并将其代入(1)式时，发热量q为下式(3)

q＝(V·I·R)/(r·t²)

＝(V²)/(r·t²)---(3)。

根据上述式(3)可知：每单位体积和每单位时间的发热量q可以由电极间电压V、被焊接物的合计厚度t和被焊接物的电阻率r而算出，不因电极与被焊接物接触的面积S而受到影响。应予说明，式(3)虽然由电极间电压V而算出发热量，但也可以由电极间电流I而算出发热量q，此时也无需使用电极与被焊接物接触的面积S。而且，如果将每单位体积和每单位时间的发热量q在通电期间累积，则得到焊接中所施加的每单位体积的累积发热量Q。根据式(3)可知：该每单位体积的累积发热量Q也可以在不另外使用电极与被焊接材料接触的面积S的情况下进行计算。

以上，对根据专利文献5所记载的方法而算出累积发热量Q的情况进行了说明，但当然也可以使用其它计算公式。

另外，如前所述，在试焊接中将通电模式分割为2阶段以上的多阶段步骤，基于分割成该多阶段步骤的焊接条件来设定适应控制焊接的目标值的情况下，优选进行如下的每一步骤的适应控制焊接：将主焊接的适应控制焊接与试焊接中分割成多阶段步骤的焊接条件同样地分割成多阶段步骤而进行。

每一步骤的适应控制焊接中，在任一步骤中每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，为了在该步骤的剩余的通电时间内对其偏离量进行补偿，以该步骤中的每单位体积的累积发热量与上述试焊接的该步骤中的每单位体积的累积发热量一致的方式来控制通电量。

特别是，因向已焊接点的分流而导致试焊接和主焊接的通电路径大大变化时，在1阶段步骤的适应控制焊接中，为了得到目标累积发热量，有时焊接电流在短时间急剧变化。

由此，在1阶段步骤的适应控制焊接中，有可能无法追随发热量的变化，或者发热形态相对于试焊接变化较大而发生离散、或者得不到目标熔核直径。

该方面上，通过将通电模式分割成2阶段以上的多阶段步骤，能够将目标累积发热量在每一步骤优化，结果，即便在扰动的变动、特别是向已焊接点的分流极大的情况下，也会应对扰动的变动而得到目标熔核直径。

应予说明，所使用的被焊接材料没有特别限制，也能够用于从软钢到超高张力钢板的具有各种强度的钢板和镀覆钢板、铝合金等的轻金属板的焊接，还能够用于重叠有3个以上的钢板的板组。

另外，在为了形成熔核而进行通电之后，也可以施加用于对焊接部的热处理的后通电。该情况下，通电条件没有特别限定，对与在此以前的步骤的焊接电流的大小关系也没有特别限定。应予说明，通电中的加压力可以是一定的，也可以适当地变化。

而且，通过使用上述电阻点焊方法将重叠的多个金属板接合，从而有效地应对扰动的状态的变动而稳定地确保所期望的熔核直径，同时制造各种焊接部件、特别是汽车部件等焊接部件。

实施例

对于表1中示出的2张重叠或3张重叠的金属板的板组，在表1所示的条件下进行试焊接，接着，对于表2所示的2张重叠或3张重叠的金属板的板组，在表2中示出的条件下进行主焊接，制作焊接接头(焊接部件)。

这里，试焊接和主焊接在如图1和图2所示的没有扰动的状态以及如图3～6所示的模拟扰动的状态下进行。图中，符号11、12和13为金属板，14为电极，15为隔离物，16为已焊接点。应予说明，在图3和图4中，通过向金属板11－12间和金属板12－13间插入隔离物15，从上下夹紧(未图示)，从而设置成为各种板隙厚度tg的板隙。应予说明，板间隙距离均为40mm。另外，如图5和图6所示，调整成已焊接点16为2点、焊接位置(电极间中心)在已焊接点彼此的中间(与已焊接点的距离L各自相同)。

另外，在试焊接中，存储从开始加压直到达到设定加压力：F为止的时间：T_F。另外，在图7或图8所示的通电模式下，针对各焊接条件通过恒定电流控制进行通电，存储每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量。

此外，主焊接中，进行如下适应控制焊接：在通电开始前以与试焊接相同的条件进行被焊接材料的加压，对于从开始加压直到达到设定加压力：F为止的时间：T_F，将主焊接中的数值与试焊接中存储的数值针对各焊接条件(表2中示出的进行比较的试焊接No.)进行比较，将在其差值最小的焊接条件下存储的每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量设定为主焊接中进行适应控制焊接时的目标值，根据该目标值，控制通电量。

应予说明，焊接机使用逆变直流电阻点焊机，电极使用DR形前端直径6mm的铬铜电极。

对于得到的各接头，将焊接部切断并对截面进行蚀刻后，利用光学显微镜进行观察，确认是否能够确保形成于金属板间的熔核直径为目标直径的

～(t′：相邻的2张金属板中的较薄的金属板的板厚(mm))，按照以下基准进行评价。应予说明，为3张重叠的板组时，通过在最薄的外侧的金属板和与其邻接的金属板之间形成的熔核直径而进行评价。

A(合格，特别优异)：无论是否存在扰动，都可在全部条件下确保目标熔核直径，且不发生离散

B(合格，优异)：在除了分流的影响极大时(与已焊接点的距离L＝10mm)以外的全部条件下，可确保目标熔核直径，且不发生离散

C(合格)：在除了扰动的影响极大时(与已焊接点的距离L＝10mm和板隙厚度tg＝2.0mm)以外的全部条件下，可确保目标熔核直径，且不发生离散

F(不合格)：在与已焊接点的距离L＝20mm、与已焊接点的距离L＝40mm、板隙厚度tg＝1.0mm、板隙厚度tg＝0.5mm和没有扰动中的至少1个条件下，无法确保目标熔核直径和/或发生离散。

表1

表2

表2(续)

发明例中均有效地应对大部分扰动的变动，在不发生离散的情况下得到目标熔核直径。特别是，No.3、4、6和8～11中，无论扰动的种类、程度如何，都有效地应对扰动的变动，在不发生离散的情况下得到目标熔核直径。

另一方面，比较例中，无法有效地应对扰动的变动，在扰动的影响特别大的情况下，发生离散或者无法形成足够直径的熔核。

另外，在试焊接中存储从开始加压直到达到设定加压力为止的加压力的变化率：ΔF，使用该ΔF来设定在主焊接中进行适应控制焊接时的瞬时发热量的时间变化曲线和累积发热量的目标值时，也得到与上述相同的结果。

符号说明

11、12：金属板

14：电极

15：隔离物

16：已焊接点

Claims (6)

1.一种电阻点焊方法，是将重叠有多个金属板的被焊接材料用一对电极夹持，一边加压一边通电而进行接合的电阻点焊方法，

其中，进行主焊接和在该主焊接之前的试焊接，并且以2种以上的焊接条件进行该试焊接，

所述试焊接中，针对每种所述焊接条件，存储加压力参数和每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量，所述加压力参数是从开始对通电开始前的被焊接材料加压到达到设定加压力为止的加压力参数、所述每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量是根据通过恒定电流控制进行通电来形成适当的熔核时的电极间的电特性而算出的，

而且，在所述主焊接中，在通电开始前以与所述试焊接相同的条件进行被焊接材料的加压，将从开始该加压到达到设定加压力为止的加压力参数与所述试焊接中存储的加压力参数按所述试焊接的每种焊接条件进行比较，将其差值最小的焊接条件下存储的所述试焊接中的每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和每单位体积的累积发热量设定为主焊接中的目标值，根据该目标值，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，其中，在所述适应控制焊接中，以设定为所述目标值的每单位体积的瞬时发热量的时间变化曲线和累积发热量为基准而进行焊接，当每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时，为了在剩余的通电时间内对该偏离量进行补偿，以所述主焊接的主通电中的每单位体积的累积发热量与设定为所述目标值的每单位体积的累积发热量一致的方式控制通电量。

3.根据权利要求1或2所述的电阻点焊方法，其中，在所述试焊接中，在至少1个焊接条件下模拟扰动而进行焊接，并在另外的焊接条件下以没有扰动的状态进行焊接。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电阻点焊方法，其中，以3种以上的焊接条件进行所述试焊接。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电阻点焊方法，其中，所述试焊接中，在至少1个焊接条件下将通电模式分割成2阶段以上的多阶段步骤，

所述主焊接中，基于分割成所述多阶段步骤的焊接条件设定所述适应控制焊接的目标值时，与所述试焊接中分割成多阶段步骤的焊接条件同样地分割成多阶段步骤而进行所述主焊接的适应控制焊接。

6.一种焊接部件的制造方法，通过权利要求1～5中任一项所述的电阻点焊方法而将重叠的多个金属板接合。

Images