CN112584959A - 电阻点焊构件及其制造方法 - Google Patents

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CN112584959A CN201980053050.7A CN201980053050A CN112584959A CN 112584959 A CN112584959 A CN 112584959A CN 201980053050 A CN201980053050 A CN 201980053050A CN 112584959 A CN112584959 A CN 112584959A
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Abstract

本发明提供通过改善熔核端部的组织而使耐延迟断裂特性优良的电阻点焊构件及其制造方法。本发明涉及一种电阻点焊构件,其具备两张以上钢板和形成在钢板之间的点焊部,钢板中的至少一张钢板的拉伸强度为980MPa以上,将钢板中X=[C]+[Si]/40+[Mn]/200所表示的系数X最大的钢板的X设为Xmax、Y=[P]+3×[S]所表示的系数Y最小的钢板的Y设为Ymin时,点焊部的熔核端部的维氏硬度Hn(Hv)为Hob=(800×Xmax+300)/(0.7+20×Ymin)所表示的Hob(Hv)以下,点焊部的焊接热影响区的最软化部的维氏硬度Hmin(Hv)满足0.4×Hn≤Hmin≤0.9×Hn

Description

电阻点焊构件及其制造方法
技术领域
本发明涉及电阻点焊构件及其制造方法。
背景技术
为了兼顾用于提高汽车的燃料效率的汽车车身的轻量化和碰撞安全性的提高,持续进行着将所使用的钢板高强度化而减小其板厚的努力。但是,随着汽车用钢板的向拉伸强度980MPa级以上的高强度化,产生了对焊接部的耐延迟断裂特性降低的担心。
详细而言,在汽车的生产工序中主要使用的焊接方法是电阻点焊,但该电阻点焊的焊接部由于熔融的部分被骤冷而容易发生马氏体相变,成为硬的组织。另外,在该焊接部,由于冷却过程的热收缩而产生拉伸残余应力。此外,有时在焊接中氢从钢板表面的镀层、钢板表面的油或水分等混入焊接金属内,或者氢从使用环境(例如酸性环境下)进入焊接部。因此,从耐延迟断裂特性的观点出发,电阻点焊的焊接部有时成为非常不利的状态。
以往,钢板强度不是那么高,因此,向焊接部的应力集中比较小,延迟断裂不会被视为问题。但是,在钢板的拉伸强度为980MPa级以上的高强度钢板中,含有大量碳等淬透性元素,因此,熔核及其附近变得非常硬,成为容易发生延迟断裂的状态。
另外,这样的熔核非常硬的电阻点焊部对成为使熔核组织的晶界强度降低的主要原因的元素即P、S的敏感性高。因此,在含有大量这些元素的钢板的电阻点焊构件中,熔核的强度降低,成为更容易发生延迟断裂的状态。对于该电阻点焊构件的延迟断裂的问题,如果是包含高强度钢板的板组,则即使是与软钢的组合板组有时也会产生上述问题。另外,对于该高强度钢板而言,由于难以进行加压成形,因此在将高强度钢板重叠时在钢板之间容易产生间隙。因此认为,在利用一对相对的电极将该间隙强制地压扁而进行焊接的电阻点焊中,在熔核的端部追加因该钢板的间隙引起的拉应力,成为进一步容易发生延迟断裂的状态。
作为防止这样的焊接部的延迟断裂的方法,在专利文献1中公开了如下技术:在焊接通电(主通电)之后立即使加压力升高,并且使电流减少,由此控制焊接部的组织、硬度,防止延迟断裂。
另外,在专利文献2中公开了如下技术:在焊接通电(主通电)之后立即使加压力升高,并且在经过无通电下的冷却时间后进行通电,由此控制焊接部的组织、硬度,防止延迟断裂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-93282号公报
专利文献2:WO2014/171495号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是,对于这些技术,为了得到防止延迟断裂的效果,需要长时间的后通电。因此,在投入热量过多的情况下,热影响区因过度软化而强度降低,有时在低应力下从热影响区起发生断裂。另外,这些技术对于成为熔核的强度降低的主要原因的元素即P、S的影响没有任何考虑。
需要说明的是,这样的焊接时由于氢侵入氢脆敏感性高的焊接金属内而发生延迟断裂的问题不限于对汽车用高强度钢板进行电阻点焊的情况,在其它钢板的电阻点焊中也同样存在。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供通过改善熔核的端部(熔核端部)的组织而使耐延迟断裂特性优良的电阻点焊构件及其制造方法。
用于解决问题的方法
本发明人认为,通过改善作为延迟断裂的发生起点的熔核端部的组织,从而调整点焊部的硬度,即使在包含拉伸强度为980MPa以上的钢板的板组的情况下,也能够提供耐延迟断裂特性优良的点焊构件。
因此,对作为延迟断裂的主要原因的熔核端部的硬度以及成为晶界强度降低的主要原因的元素P、S进行了调查,得出以下见解。
作为对熔核的硬度产生影响的钢板中的合金元素,可以列举C、Mn、Si。钢板中的这些元素的含量越多,则电阻点焊构件的延迟断裂敏感性越高。但是,通过根据这些元素的含量降低熔核端部的硬度,能够改善包含上述钢板的板组的电阻点焊构件的耐延迟断裂特性。
但是,在钢板含有大量P、S的情况下,熔核端部的P、S的浓度变高,成为更容易发生延迟断裂的状态。另外,熔核是多张被焊接钢板熔融而形成的组织。因此,即使在高强度钢板不含有大量P、S的情况下,例如在板组中所包含的其它钢板的P、S的含量大的情况下,也同样地成为容易发生延迟断裂的状态。因此,不仅需要考虑钢板的C、Mn、Si的含量,还需要考虑P、S的含量来适当地控制熔核端部的硬度,由此能够制作耐延迟断裂特性优良的电阻点焊构件。
另外,作为控制熔核端部的硬度的方法,在电阻点焊工艺中,在用于形成熔核的主通电工序结束之后,赋予以回火为目的的后通电工序是有效的方法。但是,在用于使熔核端部回火的后通电工序为长时间的情况下,有时后通电所引起的回火一直影响到熔核的外侧的热影响区(以下有时也称为焊接热影响区)、以及发生过度软化所引起的强度降低。因此,需要在主通电工序之后进行主通电工序中的电流值以上的高电流的通电,在短时间内将回火所需的热量投入到熔核端部,由此不使热影响区过度软化地控制熔核端部的硬度。
本发明是基于如上所述的见解而完成的,其主旨如下所述。
[1]一种电阻点焊构件,其具备两张以上钢板和形成在上述钢板之间的点焊部,其中,上述两张以上钢板中的至少一张钢板的拉伸强度为980MPa以上,将上述两张以上钢板中下述(1)式所表示的系数X最大的钢板的X设为Xmax、下述(2)式所表示的系数Y最小的钢板的Y设为Ymin时,上述点焊部的熔核的端部的维氏硬度Hn(Hv)为下述(3)式所表示的Hob(Hv)以下,上述点焊部的焊接热影响区的最软化部的维氏硬度Hmin(Hv)满足下述(4)式。
X=[C]+[Si]/40+[Mn]/200 (1)
Y=[P]+3×[S] (2)
Hob=(800×Xmax+300)/(0.7+20×Ymin) (3)
0.4×Hn≤Hmin≤0.9×Hn (4)
在上述(1)式和(2)式中,[C]、[Si]、[Mn]、[P]和[S]为各元素的含量(质量%)。但是,不含有时设为0。
[2]一种电阻点焊构件的制造方法,其具有:
主通电工序,将包含至少一张拉伸强度为980MPa以上的钢板的两张以上钢板重叠后,利用一对焊接电极夹持,在进行加压的同时进行通电,形成熔核;
冷却工序,在上述主通电工序之后,在下述(5)式、(6)式所表示的冷却时间Ct(ms)期间,利用上述焊接电极对钢板进行加压保持,将熔核冷却;以及
后通电工序,在上述冷却工序之后,以满足下述(7)式的电流值Ip(kA)进行通电。
Ct≥160×t2(t≤1.6) (5)
Ct≥256×t(t>1.6) (6)
0.8×Imin≤Ip<1.5×Imax (7)
在上述(5)式、(6)式、(7)式中,
t:被接合钢板的平均板厚(mm)
Imax:主通电工序中的最大电流值(kA)
Imin:主通电工序中的最小电流值(kA)。
[3]如[2]所述的电阻点焊构件的制造方法,其中,具有在上述后通电工序之后进行n次冷却通电和再后通电的反复通电工序,所述冷却通电是进行冷却并在满足下述(8)式的条件下进行通电,所述再后通电是在上述冷却通电后在满足下述(9)式的条件下进行再后通电。
0≤Inc≤Imax (8)
0.8×Imin≤Inr<1.5×Imax (9)
在上述(8)式、(9)式中,
Inc:第n次冷却通电中的电流值(kA)
Inr:第n次再后通电中的电流值(kA)
Imax:主通电工序中的最大电流值(kA)
Imin:主通电工序中的最小电流值(kA)
n:1以上的自然数。
发明效果
根据本发明,能够得到即使在进行高强度钢板的电阻点焊的情况下也可防止热影响区的软化所引起的强度降低并且改善熔核端部的组织、从而使耐延迟断裂特性优良的电阻点焊构件。
附图说明
图1是用于说明点焊部的示意图。
图2是示意性地表示电阻点焊的例子的截面图。
图3(a)~图3(c)是表示电阻点焊的试验片的图,图3(a)为平面图,图3(b)和图3(c)为侧面图。
图4是说明本发明的熔核端部的截面图。
图5(a)是说明本发明的焊接热影响区的最软化部的截面图,图5(b)是表示熔核端部和焊接热影响区的维氏硬度的图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是,本发明不限于以下的实施方式。
本发明的电阻点焊构件具有两张以上钢板和点焊部。按照两张以上钢板、点焊部的顺序进行说明。
钢板
两张以上钢板包含拉伸强度为980MPa以上的钢板(有时称为“高强度钢板”)。使用拉伸强度为980MPa以上的钢板时,点焊部的延迟断裂容易成为问题。但是,如后所述,本发明的电阻点焊构件进行了点焊部的硬度的调整,因此,即使使用高强度钢板,点焊部的耐延迟断裂特性也良好。需要说明的是,拉伸强度为980MPa以上的钢板的使用量(使用张数)越多,越容易发生延迟断裂时间的问题,因此,本发明的效果在两张以上钢板中的一半以上钢板的拉伸强度为980MPa以上的情况下更显著地体现。
另外,只要钢板的张数为2以上,则上限没有特别限定,如果考虑焊接的容易度等,则钢板的张数优选为4以下。
上述两张以上钢板的成分组成没有特别限定,优选以质量%计含有C:0.6%以下、Si:3.0%以下、Mn:20.0%以下、P:1.0%以下、S:0.8%以下、Al:3.0%以下、余量为Fe和不可避免的杂质的成分组成。
上述两张以上钢板的全部或一部分可以进行镀覆处理而在表面具有镀层。作为镀层,可以列举例如Zn系镀层、Al系镀层。作为Zn系镀层,可以列举热镀锌层(GI)、Zn-Ni系镀层、Zn-Al系镀层等。另外,作为Al系镀层,可以例示Al-Si系镀层(例如含有10~20质量%的Si的Al-Si系镀层)等。热镀层可以是合金化的合金化热镀层。作为合金化热镀层,可以列举例如合金化热镀锌(GA)层。
上述两张以上钢板的板厚没有特别限定,例如优选为0.5mm以上且2.0mm以下的范围内。板厚在该范围内的钢板能够适合用作汽车用构件。
两张以上钢板可以相同也可以不同,可以是相同种类和相同形状的钢板,也可以是不同种类或不同形状的钢板。
两张以上钢板是构成电阻点焊构件的钢板,因此成为重叠的状态。在重叠的钢板之间形成下述点焊部。
点焊部
如图1所示,点焊部12形成在两张以上钢板15之间,由中央的熔核13、熔核的外侧的焊接热影响区14构成。熔核13与焊接热影响区14的边界可以通过在点焊部的板厚截面实施使用苦味酸水溶液的腐蚀来目视判定。
将两张以上钢板中下述(1)式所表示的系数X最大的钢板的X设为Xmax、下述(2)式所表示的系数Y最小的钢板的Y设为Ymin时,点焊部的熔核端部的维氏硬度Hn(Hv)为下述(3)式所表示的Hob(Hv)以下。
X=[C]+[Si]/40+[Mn]/200 (1)
Y=[P]+3×[S] (2)
Hob=(800×Xmax+300)/(0.7+20×Ymin) (3)
在(1)式中,[C]、[Si]、[Mn]、[P]和[S]为各元素的含量(质量%)。但是,不含有时设为0。
点焊部的硬度受C、Si、Mn的影响,因此需要考虑C、Si、Mn。在本发明中,通过X=[C]+[Si]/40+[Mn]/200(上述(1)式)来考虑C、Si、Mn的影响。另外,P、S是成为熔核组织的强度降低的主要原因的元素。因此,在改善延迟断裂的本发明中,需要考虑P、S的影响。因此,在本发明中,通过Y=[P]+3×[S](上述(2)式)来考虑S、P的影响。需要说明的是,X、Y中的各元素的系数是考虑到各元素所带来的影响的大小而决定的。
点焊部的熔核端部的维氏硬度Hn(Hv)为下述(3)式所表示的Hob(Hv)以下。在熔核端部的维氏硬度超过式(3)所表示的Hob(Hv)的情况下,容易发生延迟断裂。
在想要更显著地发挥使耐延迟断裂特性提高的效果的情况下,更优选将熔核端部的维氏硬度Hn(Hv)设定为下述(10)式所表示的Hob2(Hv)以下、或者设定为(0.95×Hob)以下。
Hob2=(800×Xmax+300)/(0.7+20×Ymax) (10)
在此,在(10)式中,Ymax为上述(2)式所表示的系数Y最大的钢板的Y。
需要说明的是,熔核端部的维氏硬度Hn优选设定为(0.4×Hob)以上。熔核端部的维氏硬度Hn小于(0.4×Hob)时,有可能熔核的强度本身降低,接头强度等耐延迟断裂特性以外的接头性能降低。
在此,使用图4对熔核端部进行说明。图4也示出将点焊部12中的熔核端部16放大的图。如图4所示,熔核端部16是指在电阻点焊构件的从熔核13的中央通过的板厚截面中自熔核13与焊接热影响区14的边界起朝向熔核13的中央50μm的位置。另外,熔核端部16是在从熔核13的中央通过的板厚截面中自钢板15之间的边界线与熔核13的两个交点起分别朝向熔核13的中央50μm的位置两处,将其中维氏硬度的值较小者定义为熔核端部的维氏硬度Hn。需要说明的是,在维氏硬度的值相同的情况下,将该值定义为熔核端部的维氏硬度Hn
需要说明的是,在本发明中,如果将自上述边界起朝向熔核13的中央50μm的位置作为中心而在一定范围内具有上述维氏硬度Hn(HV),则同样能够得到上述效果。该一定范围内是指自上述边界起朝向熔核中央40~60μm的区域。因此,“熔核端部”包括自上述边界起朝向熔核中央40~60μm的区域。
在将三张以上钢板进行焊接的情况下,形成多个熔核端部,但只要在包含拉伸强度为980MPa以上的钢板的板组中的至少一个熔核端部满足(3)式即可。
在本发明中,点焊部的焊接热影响区的最软化部的维氏硬度Hmin(Hv)满足下述(4)式。
0.4×Hn≤Hmin≤0.9×Hn (4)
焊接热影响区的最软化部的维氏硬度Hmin(Hv)小于(0.4×Hn)(Hv)时,由于焊接热影响区的过度软化,容易引起强度降低。另外,焊接热影响区的最软化部的维氏硬度Hmin(Hv)超过(0.9×Hn)(Hv)时,在熔核端部局部地集中高应力,容易发生延迟断裂。另外,在想要不引起强度降低而更显著地发挥抑制延迟断裂的效果的情况下,焊接热影响区的最软化部的维氏硬度Hmin优选为(0.5×Hn)以上,优选为(0.8×Hn)以下。
在此,使用图5(a)和图5(b),对点焊部的焊接热影响区的最软化部进行说明。图5(a)是从熔核13的中央通过的板厚方向的截面图,图5(b)是表示熔核与焊接热影响区的边界周围的、距边界的距离(mm)和维氏硬度(HV)的图。
如图5(a)和图5(b)所示,点焊部12的焊接热影响区14的最软化部是指如下位置。是指:在穿过熔核13的中央和上述熔核端部16(未图示)的直线上,对于自熔核13与焊接热影响区14的边界起在熔核13的外侧3mm的区域,从上述边界起以150μm间隔进行测定的情况下显示出最软的硬度的部分(位置)。需要说明的是,硬度可以通过后述实施例中记载的方法进行测定。
接着,对本发明的电阻点焊构件的制造方法进行说明。本发明的制造方法具有主通电工序、冷却工序和后通电工序。使用图1、2来说明本发明的制造方法。
主通电工序是指如下工序:将包含至少一张拉伸强度为980MPa以上钢板的两张以上钢板重叠,利用一对焊接电极夹持,在进行加压的同时进行通电,形成熔核。
如图2所示,将配置在下侧的钢板(以下称为下钢板1)与配置在上侧的钢板(以下称为上钢板2)重叠。此时,将下钢板1、上钢板2中的至少一张设定为拉伸强度为980MPa以上的钢板。接着,利用一对焊接电极、即配置在下侧的电极(以下称为下电极4)和配置在上侧的电极(以下称为上电极5)夹持重叠的钢板(下钢板1和上钢板2),在进行加压的同时进行通电。利用下电极4和上电极5进行加压并且控制其加压力的构成没有特别限定,可以使用气缸、伺服电机等以往已知的设备。另外,通电时供给电流并且控制电流值的构成也没有特别限定,可以使用以往已知的设备。另外,在直流、交流中的任一种情况下都能够应用本发明。需要说明的是,在交流的情况下,“电流”是指“有效电流”。另外,下电极4、上电极5的前端的形式也没有特别限定,可以列举例如JIS C9304:1999中记载的DR形(圆顶倒圆形)、R形(倒圆形)、D形(圆顶形)等。另外,电极的前端直径(前端的直径)例如为4mm~16mm。
以上述方式进行的主通电工序是使钢板熔融而形成熔核的工序。用于形成该熔核的通电条件、加压条件没有特别限定,可以采用以往使用的焊接条件。例如,电流值为1.0kA以上且15.0kA以下,加压力为2.0kN以上且7.0kN以下。另外,通电时间也没有特别限定,例如为100ms以上且1000ms以下。需要说明的是,“熔核”是指在搭接电阻焊中在点焊部产生的熔融凝固的部分。
在上述主通电工序之后,进行如下的冷却工序:在下述(5)式、(6)式所表示的冷却时间Ct(ms)期间,将钢板在利用焊接电极进行加压的同时保持,将熔核冷却。
Ct≥160×t2(t≤1.6) (5)
Ct≥256×t(t>1.6) (6)
在(5)式、(6)式中,t为被接合钢板的平均板厚(mm)。
冷却工序是用于通过后述的后通电工序而得到回火的效果的必要工序。在冷却时间Ct(ms)不满足(5)式、(6)式的情况下,熔核端部在未被充分冷却的状态下通过之后的后通电被加热。这样,得不到回火的效果,不能降低熔核端部的硬度。冷却时间Ct(ms)依赖于钢板的板厚,在将板厚不同的钢板接合的情况下,设定为各钢板的板厚的平均值。另外,在想要将熔核端部更充分地冷却、更显著地发挥之后的后通电中的回火的效果的情况下,优选在t≤1.6时设定为Ct≥200×t2、在t>1.6时设定为Ct≥320×t。
在本发明中,冷却时间Ct(ms)的上限没有特别规定,优选设定为Ct<800×t。Ct为(800×t)以上时,焊接工序本身的总时间变长,生产率降低。
如上所述,在本发明的制造方法中,在经过基于(5)式和(6)式决定冷却时间的条件的过程之后,进行冷却工序。需要说明的是,被接合钢板的平均板厚是指被焊接的全部钢板的板厚的平均值。
在上述冷却工序之后进行后通电工序。后通电工序是指以满足下述(7)式的电流值Ip(kA)进行通电的工序。
0.8×Imin≤Ip<1.5×Imax (7)
在(7)式中,Imax为主通电工序中的最大电流值(kA),Imin为主通电工序中的最小电流值(kA)。
后通电工序是对熔核端部进行再加热而通过回火使熔核端部的硬度降低的工序。后通电工序中的电流值Ip(kA)小于(0.8×Imin)时,投入热量不足,不能降低熔核端部的硬度。另外,后通电工序中的电流值Ip(kA)为(1.5×Imax)以上时,投入热量过多,超过得到熔核端部的回火的效果的温度范围,因此不能降低熔核端部的硬度。另外,在想要降低熔核端部的硬度、更显著地发挥提高耐延迟断裂特性的效果的情况下,优选后通电工序中的电流值Ip(kA)满足0.95×Imin≤Ip<1.2×Imax。另外,后通电工序中的电流值Ip(kA)的下限更优选设定为(1.0×Imin)以上。如上所述,在本发明的制造方法中,在经过基于(7)式决定电流值Ip的条件的过程之后,进行后通电工序。
后通电工序的通电时间小于20ms时,有时熔核不会被充分加热,不能得到回火的效果。后通电工序的通电时间超过200ms时,投入热量变得充分,熔核端部的硬度降低,但有时热影响区由于过度软化而强度降低,在低应力下从热影响区起发生断裂。另外,在后通电工序中的电流值高、投入热量过多的情况下,有时熔核再次熔融,得不到回火的效果,产生零星发生等问题。因此,后通电工序的通电时间优选为20~200ms的范围内。更优选为20~100ms。
另外,也可以在上述后通电工序之后进行反复通电工序。反复通电工序是指在后通电工序之后进行n次冷却通电和再后通电的工序,所述冷却通电是进行冷却并在满足下述(8)式的条件下进行通电,所述再后通电是在上述冷却通电后在满足下述(9)式的条件下进行再后通电。
0≤Inc≤Imax (8)
0.8×Imin≤Inr<1.5×Imax (9)
在(8)式、(9)式中,Inc为第n次冷却通电中的电流值(kA),Inr为第n次再后通电中的电流值(kA),n为1以上的自然数。Imax、Imin与(7)式同样。
通过进行反复通电工序,能够更显著地发挥熔核端部的回火所带来的硬度降低的效果,能够进一步提高焊接构件的耐延迟断裂特性。
在反复通电工序中,通过反复进行冷却和加热,能够使熔核端部长时间维持在适当的温度范围,能够进一步发挥回火的效果。另外,冷却通电是将熔核端部冷却的过程,因此也可以在不通电的条件下进行。另外,冷却通电中的电流值Inc(kA)超过Imax时,得不到将熔核端部冷却的效果,通过之后的再后通电不能维持适当的温度范围。另外,在想要更显著地发挥通过冷却通电将熔核端部冷却、并通过之后的再后通电保持在适当的温度范围的效果的情况下,优选冷却通电中的电流值Inc(kA)满足0≤Inc≤0.5×Imax
另外,再后通电中的电流值Inr(kA)小于(0.8×Imin)时,不能充分地对熔核端部进行再加热,不能保持适当的温度范围。另外,再后通电中的电流值Inr(kA)为(1.5×Imax)以上时,投入热量过多,熔核再次熔融,得不到回火的效果。另外,在想要更显著地发挥通过再后通电使熔核端部保持在适当的温度范围的效果的情况下,优选再后通电中的电流值Inr(kA)满足0.95×Imin≤Inr<1.2×Imax。另外,再后通电工序中的通电时间优选设定为20ms~200ms的范围内。更优选为20ms~100ms。
需要说明的是,在本发明中,反复通电工序中的冷却通电的通电时间的上限没有特别规定,优选设定为(800×t)以下。超过(800×t)时,有时焊接工序本身的总时间变长,生产率降低。
另一方面,冷却通电的通电时间的下限也没有特别规定,优选设定为20ms以上。小于20ms时,有时得不到将熔核端部冷却的效果,通过之后的再后通电不能维持适当的温度范围。
在反复通电工序中,反复进行n次上述冷却通电和再后通电。在进行多次的情况下,各次的条件只要在上述范围内则可以相同也可以不同。但是,由于反复进行后通电工序,焊接工序本身的时间变长,导致电阻点焊的施工效率的降低。因此,后通电工序的反复数n优选为3以下。
以上主要对将两张钢板进行焊接的情况进行了说明,但对于将三张以上钢板进行焊接的情况也同样地能够应用本发明的制造方法。
需要说明的是,在电极始终被水冷的状态下进行电阻点焊。
实施例
以下,使用实施例来说明本发明。需要说明的是,本发明不限于以下的实施例。
在两张板组和三张板组的各条件下,进行电阻点焊。电阻点焊在常温下进行,在使电极始终处于水冷的状态下进行。下电极4和上电极5均是前端的直径(前端直径)为6mm、曲率半径为40mm的铬铜制DR形电极。另外,通过利用伺服电机驱动下电极4和上电极5来控制加压力,在通电时供给频率为50Hz的单相交流电。在两张板组的情况下设定为下钢板1和上钢板2,在三张板组的情况下设定为下钢板9、中钢板10、上钢板11。作为板组,设定为下述(A)、(B)、(C)。
(A):作为下钢板1和上钢板2,使用拉伸强度为1470MPa、(1)式所表示的X为0.24、(2)式所表示的Y为0.020的有镀覆处理(热镀锌(GI)、附着量为每单面50g/m2))的板厚1.4mm的钢板。
(B):作为下钢板1,使用拉伸强度为1470MPa、(1)式所表示的X为0.24、(2)式所表示的Y为0.020的有镀覆处理(热镀锌(GI)、附着量为每单面50g/m2))的板厚1.6mm的钢板,作为上钢板2,使用拉伸强度为1180MPa、(1)式所表示的X为0.20、(2)式所表示的Y为0.024的无镀覆处理的板厚2.0mm的钢板。
(C):作为下钢板9和中钢板10,使用拉伸强度为1470MPa、(1)式所表示的X为0.22、(2)式所表示的Y为0.024的无镀覆处理的板厚1.4mm的钢板,作为上钢板11,使用拉伸强度为270MPa、(1)式所表示的X为0.027、(2)式所表示的Y为0.044的有镀覆处理(热镀锌(GA)、附着量为每单面45g/m2)的板厚0.7mm的钢板。
在(A)的情况下,Xmax=0.24、Ymin=0.020;在(B)的情况下,Xmax=0.24、Ymin=0.020;在(C)的情况下,Xmax=0.22、Ymin=0.024。拉伸强度是指由各钢板沿相对于轧制方向平行的方向制作JIS 5号拉伸试验片、依据JIS Z 2241:2011的规定实施拉伸试验而求出的拉伸强度。
关于电阻点焊,在两张板组的情况下,如图3(a)和图3(b)所示,在上述钢板(长边方向的长度:150mm、短边方向的长度:50mm)的两张之间,在两侧夹入厚度1.6mm且50mm见方的隔板6,进行临时焊接,在上述和表1-1中记载的条件下对将两张钢板重叠的板组的中心进行焊接,制作焊接接头。图3(a)~图3(c)是表示电阻点焊的试验片的平面图(图3(a))和侧面图(图3(b)、图3(c)),图3(a)~图3(c)中的符号7为焊接点,符号8为临时焊接点。另外,在三张板组的情况下,如图3(c)所示,将下钢板9、中钢板10、上钢板11重叠,在下钢板9与中钢板10之间在两侧夹入隔板6,进行焊接。需要说明的是,钢板、隔板的尺寸与上述两张板组的情况同样。
将所得到的焊接接头在常温(20℃)下在大气中静置,经过24小时后,调查延迟断裂的有无。将结果示于表1-2中。关于延迟断裂,对于静置24小时后没有发生延迟断裂的试样记载符号“○”,对于发生了断裂的试样记载符号“×”。关于延迟断裂的判定,将在焊接后目视观察到熔核的剥离(在接合界面处熔核剥离为两个的现象)的试样设为发生了延迟断裂。
另外,与延迟断裂试验分开地,以相同条件和相同形状制作焊接接头。对于所得到的焊接接头,在熔核中央切断,用苦味酸进行蚀刻而使熔融部的边界线清晰后,在载荷200gf、载荷保持时间15s的条件下测定熔核端部和最软化部的维氏硬度。熔核端部的硬度设定为自熔融部的边界线起50μm熔核内侧部分的硬度测定值。最软化部的硬度设定为从熔核端部起在熔核外侧以150μm间隔测定距熔核端部3mm的长度的区域时的最软化部分的测定值。
另外,与延迟断裂试验分开地,利用在相同条件下制作的焊接接头实施十字拉伸试验。关于十字拉伸试验,利用基于JISZ 3137的形状的试验体来实施。与不进行后通电而只利用主通电工序进行焊接时的接头强度进行比较,对于强度降低10%以上的试样记载符号“×”,对于强度没有降低10%以上的试样记载符号“○”。
将各评价中得到的结果示于表1-2中。在表1-2所示的“判定”一栏中,对于“延迟断裂”和“接头强度”两者都为“〇”的试样记载符号“〇”,对于“延迟断裂”和“接头强度”中的至少一者为“×”的试样记载符号“×”。由表1-2明显可知,在发明例中全部得到了接头强度没有降低、耐延迟断裂特性优良的焊接接头,与此相对,在比较例中没有得到良好的焊接接头。
Figure BDA0002940595820000181
[表1-2]
Figure BDA0002940595820000191
下划线是指在本发明范围外。
符号说明
1 下钢板
2 上钢板
3 熔核
4 下电极
5 上电极
6 隔板
7 焊接点
8 临时焊接点
9 下钢板
10 中钢板
11 上钢板
12 点焊部
13 熔核
14 焊接热影响区
15 钢板
16 熔核端部

Claims (3)

1.一种电阻点焊构件,其具备两张以上钢板和形成在所述钢板之间的点焊部,其中,
所述两张以上钢板中的至少一张钢板的拉伸强度为980MPa以上,
将所述两张以上钢板中下述(1)式所表示的系数X最大的钢板的X设为Xmax、下述(2)式所表示的系数Y最小的钢板的Y设为Ymin时,所述点焊部的熔核的端部的维氏硬度Hn(Hv)为下述(3)式所表示的Hob(Hv)以下,
所述点焊部的焊接热影响区的最软化部的维氏硬度Hmin(Hv)满足下述(4)式,
X=[C]+[Si]/40+[Mn]/200 (1)
Y=[P]+3×[S] (2)
Hob=(800×Xmax+300)/(0.7+20×Ymin) (3)
0.4×Hn≤Hmin≤0.9×Hn (4)
在所述(1)式和(2)式中,[C]、[Si]、[Mn]、[P]和[S]为各元素的含量(质量%),但不含有时设为0。
2.一种电阻点焊构件的制造方法,其具有:
主通电工序,将包含至少一张拉伸强度为980MPa以上的钢板的两张以上钢板重叠,利用一对焊接电极夹持,在进行加压的同时进行通电,形成熔核;
冷却工序,在所述主通电工序之后,在下述(5)式、(6)式所表示的冷却时间Ct(ms)期间,利用所述焊接电极对钢板进行加压保持,将熔核冷却;以及
后通电工序,在所述冷却工序之后,以满足下述(7)式的电流值Ip(kA)进行通电,
Ct≥160×t2(t≤1.6) (5)
Ct≥256×t(t>1.6) (6)
0.8×Imin≤Ip<1.5×Imax (7)
在所述(5)式、(6)式、(7)式中,
t:被接合钢板的平均板厚(mm)、
Imax:主通电工序中的最大电流值(kA)、
Imin:主通电工序中的最小电流值(kA)。
3.如权利要求2所述的电阻点焊构件的制造方法,其中,具有在所述后通电工序之后进行n次冷却通电和再后通电的反复通电工序,所述冷却通电是进行冷却并在满足下述(8)式的条件下进行通电,所述再后通电是在所述冷却通电后在满足下述(9)式的条件下进行再后通电,
0≤Inc≤Imax (8)
0.8×Imin≤Inr<1.5×Imax (9)
在所述(8)式、(9)式中,
Inc:第n次冷却通电中的电流值(kA)、
Inr:第n次再后通电中的电流值(kA)、
Imax:主通电工序中的最大电流值(kA)、
Imin:主通电工序中的最小电流值(kA)、
n:1以上的自然数。
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