CN115379915B - 电阻焊接构件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种电阻焊接构件的制造方法，能在包含镀覆钢板的3片以上的板组的点焊中，抑制熔核内裂纹以及塑性环内裂纹。具有：正式通电工序，对钢板以第一加压力(P1)进行加压的同时以第一电流值(I1)进行通电，由此形成熔核；后通电工序，在正式通电工序后，以比第一加压力(P1)高的第二加压力(P2)进行加压的同时以比第一电流值(I1)低的第二电流值(I2)进行通电；和电极保持工序，在后通电后，在维持第二加压力(P2)的状态下保持电极，第二加压力(P2)和总板厚(t)、第一电流值(I1)和第二电流值(I2)以及后通电时间(Tw2)和电极保持时间(Tht)分别满足给定的条件。
Description
技术领域
本发明涉及电阻焊接构件的制造方法，特别涉及通过将包含至少1片镀覆钢板的3片以上的板组的两面用一对电极夹入并通电来进行点焊的电阻焊接构件的制造方法。
背景技术
在镀覆高张力钢板中，起因于钢中成分，在焊接部产生熔融金属脆性裂纹(以下也称作LME裂纹)。特别是，若为3片以上的板组，就易于产生以熔核内裂纹、塑性环(CoronaBond)内部为起点的裂纹(以下也称作塑性环内裂纹)。在专利文献1中，记载了一种点焊方法，在包含锌系镀覆钢板的板组的点焊中，通过对应于钢板的总板厚设定从焊接电极间的焊接通电结束时起到使焊接电极和被焊接构件为非接触为止的焊接后保持时间，即使是存在外扰因子的情况，也能抑制紧靠塑性环外以及塑性环的熔核旁的裂纹，能得到高品质的点焊接缝。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2017-47475号公报
发明内容
发明要解决的课题
但在3片以上的板组的点焊中，仅控制专利文献1记载的焊接后保持时间难以防止LME裂纹。此外，在专利文献1中，关于加压控制的有无、后通电与保持时间的关系，并没有任何规定，尚有改善的余地。
本发明鉴于前述的课题而提出，其目的在于，提供一种电阻焊接构件的制造方法，在包含至少1片镀覆钢板的3片以上的板组的点焊中，能抑制熔核内裂纹以及塑性环内裂纹。
用于解决课题的手段
因此，本发明的上述目的通过电阻焊接构件的制造方法所涉及的下述(1)的结构达成。
(1)一种电阻焊接构件的制造方法，所述电阻焊接构件由包含至少1片母材强度为980MPa以上的镀覆高张力钢板的3片以上的钢板构成，所述电阻焊接构件的制造方法的特征在于，具有：正式通电工序，对所述钢板以第一加压力P1进行加压的同时以第一电流值I1进行通电，由此形成熔核；后通电工序，在所述正式通电工序后，以比所述第一加压力P1高的第二加压力P2进行加压的同时，以比所述第一电流值I1低的第二电流值I2进行通电；和电极保持工序，在所述后通电后，在维持第二加压力P2的状态下保持电极，在满足下述式(1)～(3)的条件下将所述钢板接合。
A≥1.4…式(1)
其中，A＝P2/t，P2：所述第二加压力[kN]，t：所述钢板的总板厚[mm]。
B＜0.7…式(2)
其中，B＝I2/I1，I1：所述第一电流值[kA]，I2：所述第二电流值[kA]。
C≤Tw2＜1000…式(3)
其中，C＝0.0039Tht2-2.51Tht+581.3，Tw2：所述后通电工序中的通电时间[ms]，Tht：所述电极保持工序中的电极保持时间[ms]。
此外，电阻焊接构件的制造方法所涉及的本发明的优选的实施方式涉及以下的(2)～(4)。
(2)在1)记载的电阻焊接构件的制造方法基础上，特征在于，所述Tw2以及所述Tht满足下述式(4)。
D≤Tw2＜1000…式(4)
其中，D＝0.0063Tht2-4.32Tht+923.87。
(3)在(1)或(2)记载的电阻焊接构件的制造方法基础上，所述第一电流值I1下的通电结束时与所述第二加压力P2下的加压开始时的时间差即加压上升延迟时间Tdl满足下述式(5)。
-100≤Tdl≤300…式(5)
其中，Tdl：所述加压上升延迟时间[ms]。
(4)在(1)～(3)中任一项记载的电阻焊接构件的制造方法基础上，特征在于，作为焊接机，使用伺服加压式焊接机，在所述电极对所述钢板的压痕深度成0.15mm以上时，进行用于使仅所述通电或所述通电以及所述加压强制地结束的控制。
发明的效果
根据本发明的电阻焊接构件的制造方法，设置：正式通电工序，对钢板以第一加压力P1进行加压的同时以第一电流值I1进行通电；后通电工序，在正式通电工序后，以比第一加压力P1高的第二加压力P2进行加压的同时以比第一电流值I1低的第二电流值I2进行通电；和电极保持工序，在后通电后，在维持第二加压力P2的状态下保持电极，在后通电工序中使加压力上升，因此，即使是将母材强度980MPa以上的镀覆高张力钢板点焊3片以上，也能抑制熔核的收缩，从而减少作用于焊接部的拉伸应力。
此外，通过进行控制，使得第二加压力P2和钢板的总板厚t、第一电流值I1和第二电流值I2、以及后通电的通电时间Tw2和后通电结束后的电极保持时间Tht分别满足给定的关系，能将电极开放时的焊接部温度和拉伸应力适合化，从而抑制熔核内裂纹以及塑性环内裂纹。
附图说明
图1是表示正式通电工序、后通电工序以及电极保持工序中的电流值与加压力的关系的通电图案的图表。
图2是表示电极保持时间Tht以及后通电时间Tw2、与LME裂纹的有无的关系的实验结果的图表。
图3是表示实施例1的焊接部的截面照片(图面代用照片)。
图4是表示比较例1的焊接部的截面照片(图面代用照片)。
图5是表示实施例6的焊接部的截面照片(图面代用照片)。
图6是表示实施例14的焊接部的截面照片(图面代用照片)。
图7是表示比较例2的焊接部的截面照片(图面代用照片)。
图8是表示比较例4的焊接部的截面照片(图面代用照片)。
图9是表示比较例6的焊接部的截面照片(图面代用照片)。
图10是表示比较例10的焊接部的截面照片(图面代用照片)。
图11是表示比较例11的焊接部的截面照片(图面代用照片)。
具体实施方式
以下基于附图来详细说明本发明所涉及的电阻焊接构件的制造方法。图1是表示本发明的电阻焊接构件的制造方法中的正式通电工序、后通电工序以及电极保持工序中的、电流值与加压力的关系的图表。
本发明所涉及的电阻焊接构件的制造方法，是对于包含至少1片母材强度为980MPa以上的镀覆高张力钢板的、由3片以上的镀覆高张力钢板构成的电阻焊接构件(被焊接构件)，经过正式通电工序、后通电工序以及电极保持工序来焊接上述电阻焊接构件的制造方法。
具体地，将3片以上的镀覆高张力钢板重合并用一对焊接电极进行夹持，在以第一加压力P1进行加压的同时，以第一电流值I1进行通电时间Tw1的期间的通电，来进行正式通电。接着，在以比第一加压力P1高的第二加压力P2进行加压的同时，以比第一电流值I1低的第二电流值I2进行通电时间Tw2的期间的通电，来进行后通电。然后，在维持第二加压力P2的状态下，在后通电结束时起经过电极保持时间Tht后，使焊接电极和镀覆高张力钢板为非接触状态(即，电极开放状态)，来对镀覆高张力钢板进行电阻焊接。
在本发明所涉及的电阻焊接构件的制造方法中，在上述的电阻焊接时，控制各参数，以使得满足下述式(1)～(3)。
A≥1.4…式(1)
其中，A＝P2/t，P2：第二加压力[kN]，t：钢板的总板厚[mm]。
B＜0.7…式(2)
其中，B＝I2/I1，I1：第一电流值[kA]，I2：第二电流值[kA]。
C≤Tw2＜1000…式(3)
其中，C＝0.0039Tht2-2.51Tht+581.3，Tw2：后通电工序中的通电时间[ms]，Tht：电极保持工序中的电极保持时间[ms]。
此外，在本发明所涉及的电阻焊接构件的制造方法中，在上述的电阻焊接时，作为优选的条件，控制各参数，以使得满足下述式(4)或(5)。
D≤Tw2＜1000…式(4)
其中，D＝0.0063Tht2-4.32Tht+923.87。
-100≤Tdl≤300…式(5)
其中，Tdl：第一电流值I1下的通电结束时与所述第二加压力P2下的加压开始时的时间差即加压上升延迟时间[ms]。
<关于式(1)>
在上述的电阻焊接时，通过在满足式(1)的条件下进行焊接，在3片以上的镀覆高张力钢板的电阻焊接中，也能充分抑制熔核的收缩，作为结果，在熔核、塑性环内部产生的拉伸应力减少。另外，第二加压力P2的上限并不特别确定，但由于若第二加压力P2为15kN以上，就存在焊接电极过度变形的可能性，因此优选设为P2＜15kN。
<关于式(2)>
在后通电中，有将焊接部徐冷的效果，由于接缝内的温度梯度变低，因此能减少在电极开放时的熔核、塑性环内部产生的拉伸应力。另外，若后通电时间Tw2过短，就得不到徐冷的效果。另一方面，若后通电时间Tw2过长，电极开放时的温度就会变高，焊接部的击穿应力就会变低。为此，后通电时间Tw2＜1000ms为好。
同样地，若后通电的第二电流值I2相对于正式通电的第一电流值I1过高，就得不到徐冷的效果。为此，第一电流值I1和第二电流值I2需要控制在式(2)的范围。第二电流值I2的下限并不特别确定，由于焊接机特性的原因，2kA以下难以控制，因此设为2kA＜I2。
<关于式(3)以及式(4)>
此外，若电极保持时间Tht长时间化，电极开放时的焊接部温度就会降低。其结果，成为裂纹的原因的熔融锌量减少，并且焊接部的击穿应力提高。另一方面，由于接缝内的温度梯度变大，因此电极开放时的在熔核、塑性环内部产生的拉伸应力变高。
出于上述的理由，如后述的实施例的结果(参考图2)所示那样，后通电时间Tw2和电极保持时间Tht存在适合的条件范围。该适合条件是满足式(3)的条件，优选是满足式(4)的条件。
<关于式(5)>
第一电流值I1下的通电结束时与第二加压力P2下的加压开始时的时间差即加压上升延迟时间Tdl优选控制在满足式(5)的条件范围。另外，关于加压上升延迟时间Tdl，在第一电流值I1下的通电结束之前第二加压力P2上升的情况下，设为负的值，在第一电流值I1下的通电结束之后第二加压力P2上升的情况下，设为正的值。
若上述Tdl不足-100ms，由于在熔核的收缩开始前引起加压力上升，因此，有可能得不到减少在热影响部产生的拉伸应力的效果。此外，若上述Tdl超过300ms，则熔核的凝固部分变多，刚性提高，变得抑制不住收缩，有可能得不到目标的效果。
<关于电极的位移量的控制>
若在通电中加压，则由于熔融的熔核的刚性低，因此会过度地让熔核被压坏，有可能产生熔融金属向外部排出的所谓的飞溅。同时，电极对钢板的压痕深度(即电极向钢板的压入量)变大，易于在电极压痕部以及其周围产生LME裂纹。为了有效果地将其防止，优选地，将电极的最大位移量预先设定为给定的数值，具体地，在电极对钢板的压痕深度成为0.15mm以上时，进行用于仅使通电或者通电以及加压强制结束的、使用伺服加压式焊接机作为焊接机的电的位移控制，抑制过度的熔核的变形，进而抑制与此相伴的压痕部的变形，从而抑制飞溅的产生。由此，在以上述第二加压力进行加压时也能有效果地防止飞溅产生。
实施例
为了确认本发明的效果，说明本发明的电阻焊接构件的制造方法所涉及的实施例、和与其该实施例进行比较的比较例。
[供试材]
作为焊接中所用的供试材，使用下述所示的2种镀覆钢板。
略号S1：980MPa级GA镀覆钢板(Ceq＝0.38)、板厚1.0mm
略号S2：980MPa级GA镀覆钢板(Ceq＝0.38)、板厚1.4mm
其中，设为碳当量Ceq＝C+Si/30+Mn/20+2P+4S。另外，上述式中的元素记号表征各元素的含有量(质量％)，在不含有的情况下设为0。
[焊接条件]
以下条件在全部实施例以及比较例中设为共通。
板组：同种材重叠3片
焊接机：伺服加压式单相交流焊接机
夹角：5°
板隙：在各板间1mm
电极：上下电极都是铬铜制的DR(圆角形)电极
(前端直径：6mm、前端曲率半径40mm)
此外，关于作为供试材的钢板的种类、重合的钢板的总板厚t、第一加压力P1[kN]、第二加压力P2[kN]、第一电流值I1[kA]、正式通电时间Tw1[ms]、第二电流值I2[kA]、后通电时间Tw2[ms]、加压上升延迟时间Tdl[ms]以及电极保持时间Tht[ms]，在各实施例以及比较例中如表1记载的那样。
另外，关于电极保持时间Tht，是实测值，将用内置于焊接机的称重传感器测定的加压力以及用WELDCHECK测定的电流值读入到数据记录仪中，将得到的电压值变换并进行测量。此外，将电流值的绝对值为0.1kA以下的时间点设为电极保持时间的开始时刻，将加压力成为1kN以下的时间点设为电极保持时间的结束时刻。
对所得到的电阻焊接接缝，通过利用了苦味酸饱和水溶液的蚀刻来进行截面宏观观察，调查熔核内裂纹以及塑性环内裂纹的有无。另外，观察倍率设为10倍。此外，关于熔核内裂纹以及塑性环内裂纹的评价，将未产生裂纹的设为“○”(良好)，将产生裂纹的设为“×”(不良)。
将各实施例以及比较例中的熔核内裂纹以及塑性环内裂纹的评价结果和上述焊接条件一起在表1中示出。此外，将各实施例以及比较例的一部分中的电极保持时间Tht以及后通电时间Tw2与裂纹的有无的关系在图2中示出。另外，图2中的“○”表示熔核内裂纹以及塑性环内裂纹都未产生的示例，“×”表示产生了熔核内裂纹以及塑性环内裂纹的至少一方的示例。进而，表1中的“A”～“D”如上述的式(1)～(4)说明的那样，分别表示下述。
A＝P2/t
]B＝I2/I1
C＝0.0039Tht2-2.51Tht+581.3
D＝0.0063Tht2-4.32Tht+923.87
[表1]
如表1所示那样，在实施例1～实施例17中，由于关于第二加压力P2、第一电流值I1、正式通电时间Tw1、第二电流值I2、后通电时间Tw2、电极保持时间Tht的各参数，均满足上述的式(1)～(3)的条件，因此熔核内裂纹以及塑性环内的裂纹都未产生。作为代表例，将表示实施例1、实施例6以及实施例14的焊接部的截面照片分别在图3、图5以及图6示出。
另一方面，比较例1以及比较例2在正式通电工序后，作为后通电工序，不以比第一加压力P1高的第二加压力P2进行加压，并且不以比第一电流值I1低的第二电流值I2进行通电，在这样的比较例1以及比较例2中，产生熔核内裂纹以及塑性环内裂纹的至少一方。
此外，比较例3在正式通电工序后，作为后通电工序，虽然以比第一电流值I1低的第二电流值I2进行通电，但未以比第一加压力P1高的第二加压力P2进行加压，在这样的比较例3中，产生塑性环内裂纹。
进而，在比较例4、比较例5以及比较例7～比较例10中，由于是C＞Tw2且不满足式(3)的条件，因此产生熔核内裂纹以及塑性环内裂纹的至少一方。此外，在比较例6中，由于是Tw2＝1000且不满足式(3)的条件，因此产生塑性环内裂纹。
作为代表例，将表示比较例1、比较例2、比较例4、比较例6、比较例10以及比较例11的焊接部的截面照片分别在图4、图7、图8、图9、图10以及图11示出。
另外，图2中的曲线C表示“Tw2＝0.0039Tht2-2.51Tht+581.3”，曲线D表示“Tw2＝0.0063Tht2-4.32Tht+923.87”。若参考图2的结果，就会理解满足上述的式(3)或式(4)的条件的技术上的意义。
本发明并不限定于前述的实施方式以及实施例，能适宜变形、改良等。
如以上那样，在本说明书中公开如下的事项。
(1)一种电阻焊接构件的制造方法，电阻焊接构件由包含至少1片母材强度为980MPa以上的镀覆高张力钢板的3片以上的钢板构成，该电阻焊接构件的制造方法的特征在于，具有：正式通电工序，对所述钢板以第一加压力P1进行加压的同时以第一电流值I1进行通电，由此形成熔核；后通电工序，在所述正式通电工序后，以比所述第一加压力P1高的第二加压力P2进行加压的同时，以比所述第一电流值I1低的第二电流值I2进行通电；和电极保持工序，在所述后通电后，在维持第二加压力P2的状态下保持电极，在满足下述式(1)～(3)的条件下，将所述钢板接合。
A≥1.4…式(1)
其中，A＝P2/t，P2：所述第二加压力[kN]，t：所述钢板的总板厚[mm]。
B＜0.7…式(2)
其中，B＝I2/I1，I1：所述第一电流值[kA]，I2：所述第二电流值[kA]。
C≤Tw2＜1000…式(3)
其中，C＝0.0039Tht2-2.51Tht+581.3，Tw2：所述后通电工序中的通电时间[ms]，Tht：所述电极保持工序中的电极保持时间[ms]。
根据该结构，在包含镀覆钢板的3片以上的板组的点焊中，能抑制熔核内裂纹以及塑性环内裂纹。
(2)在(1)记载的电阻焊接构件的制造方法基础上，特征在于，所述Tw2以及所述Tht满足下述式(4)。
D≤Tw2＜1000…式(4)
其中，D＝0.0063Tht2-4.32Tht+923.87。
根据该结构，通过将后通电时间Tw2和电极保持时间Tht控制在适合的范围内，能防止LME裂纹。
(3)在(1)或(2)记载的电阻焊接构件的制造方法基础上，特征在于，所述第一电流值I1下的通电结束时与所述第二加压力P2下的加压开始时的时间差即加压上升延迟时间Tdl满足下述式(5)。
-100≤Tdl≤300…式(5)
其中，Tdl：所述加压上升延迟时间[ms]。
根据该结构，能减少在热影响部产生的拉伸应力。
(4)在(1)～(3)中任一项记载的电阻焊接构件的制造方法基础上，特征在于，作为焊接机而使用伺服加压式焊接机，在所述电极对所述钢板的压痕深度为0.15mm以上时，进行用于使仅所述通电或所述通电以及所述加压强制地结束的控制。
根据该结构，在以第二加压力加压时，也能有效果地防止飞溅発生。
以上参考附图说明了各种实施方式，但本发明并不限定于相关的示例，这点不言自明。只要是本领域技术人员，能在记载于权利要求书的范畴内想到各种变更例或修正例，这点是显而易见的，关于这些，应当了解当然属于本发明的技术的范围。此外，也可以在不脱离发明的主旨的范围内任意组合上述实施方式中的各构成要素。
另外，本申请基于2020年4月15日申请的日本专利申请(特愿2020-073126)，将其内容作为引入到本申请中。
附图标记的说明
P1 第一加压力
P2 第二加压力
I1 第一电流值
I2 第二电流值
Tw1 正式通电时间
Tw2 后通电时间
Tht 电极保持时间
Claims (5)
1.一种电阻焊接构件的制造方法，所述电阻焊接构件由包含至少1片母材强度为980MPa以上的镀覆高张力钢板的3片以上的钢板构成，所述电阻焊接构件的制造方法的特征在于，具有：
正式通电工序，对所述钢板以第一加压力P1进行加压的同时以第一电流值I1进行通电，由此形成熔核；
后通电工序，在所述正式通电工序后，以比所述第一加压力P1高的第二加压力P2进行加压的同时，以比所述第一电流值I1低的第二电流值I2进行通电；和
电极保持工序，在所述后通电后，在维持第二加压力P2的状态下保持电极，
在满足下述式(1)～(3)的条件下将所述钢板接合，
A≥1.4 …式(1)
其中，A＝P2/t，P2：所述第二加压力[kN]，t：所述钢板的总板厚[mm]，
B＜0.7 …式(2)
其中，B＝I2/I1，I1：所述第一电流值[kA]，I2：所述第二电流值[kA]，
C≤Tw2＜1000 …式(3)
其中，C＝0.0039Tht2-2.51Tht+581.3，Tw2：所述后通电工序中的通电时间[ms]，Tht：所述电极保持工序中的电极保持时间[ms]。
2.根据权利要求1所述的电阻焊接构件的制造方法，其特征在于，
所述Tw2以及所述Tht满足下述式(4)，
D≤Tw2＜1000 …式(4)
其中，D＝0.0063Tht2-4.32Tht+923.87。
3.根据权利要求1或2所述的电阻焊接构件的制造方法，其特征在于，
所述第一电流值I1下的通电结束时与所述第二加压力P2下的加压开始时的时间差即加压上升延迟时间Tdl满足下述式(5)，
-100≤Tdl≤300 …式(5)
其中，Tdl：所述加压上升延迟时间[ms]。
4.根据权利要求1或2所述的电阻焊接构件的制造方法，其特征在于，
作为焊接机，使用伺服加压式焊接机，
在所述电极对所述钢板的压痕深度为0.15mm以上时，进行用于使仅所述通电或所述通电以及所述加压强制地结束的控制。
5.根据权利要求3所述的电阻焊接构件的制造方法，其特征在于，
作为焊接机，使用伺服加压式焊接机，
在所述电极对所述钢板的压痕深度为0.15mm以上时，进行用于使仅所述通电或所述通电以及所述加压强制地结束的控制。
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