CN117042909A - 电阻点焊接头以及电阻点焊接头的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一方式涉及的电阻点焊接头,是具备重叠的多个钢板、和焊接部的电阻点焊接头,所述焊接部具有将所述钢板接合的熔核以及形成于所述熔核的周围的塑性金属环区和热影响区,所述多个钢板之中的1个以上是抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板,所述多个钢板之中的1个以上是具有锌系镀层的镀层钢板,所述高强度钢板和所述锌系镀层在重叠面处邻接,所述热影响区的直径为所述熔核的直径的1.5倍以上,在所述热影响区分布40个/100μm2以上的等效圆直径为0.1μm以上的碳化物,在所述塑性金属环区内,所述锌系镀层的η相的量为20面积%以下。
Description
技术领域
本发明涉及电阻点焊接头以及电阻点焊接头的制造方法。
背景技术
近年来,在汽车领域,为了低油耗化以及CO2排出量的削减等,要求使车身轻量化。而且,在汽车领域,为了提高碰撞安全性,要求使车身构件高强度化。为了满足这些要求,将车身构件等各种部件的材料设为高强度钢板是有效的。
另外,从车身的高防锈化的观点出发,需要用耐蚀性优异的钢板构成构件。众所周知,锌系镀层钢板的耐蚀性良好。从上述的轻量化以及高强度化的观点出发,作为汽车用途使用的锌系镀层钢板通常与高强度钢板接合、或其镀覆原板被设为高强度钢板。
在汽车的车身的组装以及部件的安装等工序中,主要使用电阻点焊。电阻点焊是用将顶端适当地整形了的电极的顶端夹住被重叠的母材,对比较小的部分集中电流以及加压压力来局部地加热,同时用电极加压来进行的电阻焊接。为了将电阻点焊应用于高强度钢板的接合,曾提出了各种方法。
在专利文献1中公开了一种高强度钢板的点焊方法,其是将高强度钢板进行点焊的高强度钢板的点焊方法,通过具备使对所述高强度钢板的通电电流渐变性地上升来进行熔核生成的第1步骤、在所述第1步骤后使电流下降的第2步骤、和在所述第2步骤后使电流上升来进行正式焊接、并且使通电电流渐变性地下降的第3步骤的工序来进行点焊。
在专利文献2中公开了一种镀铝钢板的点焊方法,将作为被焊接材料的镀铝钢板彼此或者镀铝钢板和其他金属板重叠,将它们在用一对电极头夹着的状态下进行加压,在所述电极头之间通电从而利用焦耳热将被焊接材料的焊接部熔融,然后,通过停止通电而使所述焊接部冷却、凝固从而形成熔核,该点焊方法的特征在于,作为对所述焊接部以恒定的交流周期通电的正式焊接工序的前工序,附加使通电量逐渐增加的上坡工序,使所述焊接部的升温速度平稳。
在专利文献3中公开了一种钢/铝接合结构体的制造方法,其特征在于,在将铝材料和热浸镀铝钢板重叠并通过点焊来进行一体化时,以将从通电开始至焊接电流到达设定值W为止的上坡期间的累计电流Q1相对于恒电流焊接期间的累计电流Q2之比Q1/Q2设为0.05~3.0、将和Q1+Q2设为1~5kA·秒的通电模式向被焊接材料供给焊接电流。
然而,当对具有锌系镀层的高强度钢板或与锌系镀层钢板接触的高强度钢板进行电阻点焊时,存在发生由液体金属脆化(Liquid Metal Embrittlement:LME)所致的裂纹这一问题。LME裂纹是由于熔融而成为液体的锌侵入到钢板的晶界而产生的晶界裂纹。
LME裂纹被认为在以下的因素齐全时容易产生。
(A)在钢板的重叠面配置有锌系镀层;
(B)重叠面的锌系镀层设置于高强度钢板、或者设置于与高强度钢板重叠的钢板并与高强度钢板接触(以下,将该状态称为“高强度钢板和锌系镀层邻接”)。
(C)在熔核形成后钢板以及熔核被冷却的过程中,在熔核的周边附加了高的拉伸应力。
而且,作为附加高的拉伸应力的原因,例如已知有专利文献4的0021段落和图4~图7中所记载的4种干扰。当在这些因素齐全的状态下进行电阻点焊时,熔融了的锌侵入到高强度钢板的晶界,在晶界中产生裂纹。拉伸应力促进液体锌向晶界侵入。
在汽车车身中,存在焊接部位的裂纹显著和构件强度降低这样的问题。因此,需要尽可能地抑制LME裂纹的发生。然而,通过控制钢板或锌系镀层的成分来抑制LME裂纹会降低汽车车身的材料选定的自由度,因此不优选。因此,探求着能够抑制LME裂纹的电阻点焊方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本国特开2003-236674号公报
专利文献2:日本国特开2006-212649号公报
专利文献3:日本国特开2006-224127号公报
专利文献4:日本国专利第6108017号公报
发明内容
作为防止LME裂纹的手段之一,有延长加压保持时间的技术。长时间的加压保持意指将在形成熔核时对钢板施加的加压压力在通电结束后也保持规定时间。由此,能够防止形成在熔核的周边的塑性金属环区的外缘附近的LME裂纹C(参照图1A)。再者,在熔核比较小的情况、或者打角、余隙(clearance)、板间的间隙这些干扰的程度大且塑性金属环区的半径小的情况下容易发生该塑性金属环区中的裂纹。
然而,已知道即使通过进行上述的长时间加压保持的电阻点焊也难以完全防止LME裂纹。本发明人对LME裂纹的形态反复进行了调查,结果判明了:加压保持不具有抑制熔核周边的塑性金属环区中的LME裂纹C(参照图1B)的效果。
上述的专利文献中所记载的电阻点焊方法,都是特征在于将通电模式最佳化。然而,在这些文献中对于LME裂纹都没有考虑。另外,由本发明人确认到:在将上述的专利文献中所记载的电阻点焊方法应用于将锌系镀层和高强度钢板组合了的板组的情况下,不能够抑制熔核周边的塑性金属环区中的LME裂纹。
鉴于以上的情况,本发明的课题是提供尽管锌系镀层和高强度钢板在重叠面处邻接,但是不会发生塑性金属环区中的LME裂纹的电阻点焊接头以及电阻点焊接头的制造方法。
本发明的要旨如下。
(1)本发明的一方式涉及的电阻点焊接头,是具备重叠的多个钢板、和焊接部的电阻点焊接头,所述焊接部具有将所述钢板接合的熔核以及形成于所述熔核的周围的塑性金属环区和热影响区,
所述多个钢板之中的1个以上是抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板,
所述多个钢板之中的1个以上是具有锌系镀层的镀层钢板,
所述高强度钢板和所述锌系镀层在重叠面处邻接,
所述热影响区的直径为所述熔核的直径的1.5倍以上,
在所述热影响区分布40个/100μm2以上的等效圆直径为0.1μm以上的碳化物,
在所述塑性金属环区内,所述锌系镀层的η相的量为20面积%以下。
(2)根据上述(1)所述的电阻点焊接头,也可以满足以下的3个要件之中的任意1个以上。
1:焊接部肩部的隆起部比形成有所述隆起部的所述钢板的表面向外侧突出0.1mm以上;
2:所述熔核的长径方向与所述焊接部的周边的所述钢板的表面构成的角度为2°以上;
3:在所述高强度钢板和所述锌系镀层邻接的所述重叠面处的翘离(sheetseparation)为0.3mm以上。
(3)本发明的另一方式涉及的电阻点焊接头的制造方法,具备:
使用相向的一对电极将重叠的多个钢板进行加压的工序;
通过一边将所述钢板进行加压一边在所述电极之间通电来形成熔核以及塑性金属环区的工序;和
一边维持对所述钢板的加压一边使所述电极之间的电流值降低至0的工序,
所述多个钢板之中的1个以上具有锌系镀层,
所述多个钢板之中的1个以上是抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板,
使所述高强度钢板和所述锌系镀层在重叠面处邻接,
在所述熔核的形成完成的时间点下的所述电极之间的电流值I和从所述熔核的形成完成的所述时间点到使所述电流值成为0的时间点为止的期间即第1期间中的所述电极之间的电流值的平均值Iave满足0.30×I≤Iave≤0.90×I的关系,
将从使所述电流值成为0.90×I的时间点到使所述电流值成为0.30×I的时间点为止的期间即第2期间的长度设为420毫秒以上,并且,
将所述第1期间中的加压压力设为在所述熔核的形成完成的所述时间点下的加压压力P的1.1倍以上。
(4)根据上述(3)所述的电阻点焊接头的制造方法,
将所述钢板的以mm单位计的合计板厚的1/2定义为tm,
在使所述电极之间的所述电流值降低至0时,也可以将所述电极之间的电流值在从I×0.9到I×0.3的范围内以恒定值保持265×tm毫秒以上且420毫秒以上的期间。
(5)根据上述(3)或(4)所述的电阻点焊接头的制造方法,也可以在使所述电极之间的所述电流值降低至0的工序之后,还具备以下工序:在使所述电极之间的所述电流值成为0的状态下,将所述加压压力在0.8×P以上保持0.04秒以上且0.4秒以下。
(6)根据上述(3)~(5)的任一项所述的电阻点焊接头的制造方法,所述Iave和所述I也可以满足0.45×I≤Iave≤0.85×I的关系。
(7)根据上述(3)~(6)的任一项所述的电阻点焊接头的制造方法,将所述钢板的以mm单位计的合计板厚的1/2定义为tm,将所述第2期间的长度设为265×tm毫秒以上且420毫秒以上。
根据本发明,能够提供尽管锌系镀层和高强度钢板在重叠面处邻接,但是不会发生塑性金属环区中的LME裂纹的电阻点焊接头以及电阻点焊接头的制造方法。
附图说明
图1A是在塑性金属环区的外缘附近产生的LME裂纹的概略图。
图1B是在塑性金属环区的内部产生的LME裂纹的概略图。
图2A是示出本发明的一方式涉及的电阻点焊接头的制造方法中的工序S1的概略图。
图2B是示出本发明的一方式涉及的电阻点焊接头的制造方法中的工序S2~S4的概略图。
图3是概略地示出本发明的一方式涉及的电阻点焊接头的制造方法中的电流和加压压力的经时变化的图。
图4是概略地示出本发明的一方式涉及的电阻点焊接头的制造方法中的电流和加压压力的经时变化的图。
图5A是检验了为了使电流值减少而需要的时间对塑性金属环区中的拉伸应力造成的影响的模拟结果的图。
图5B是检验了为了使电流值减少而需要的时间对塑性金属环区中的拉伸应力造成的影响的模拟结果的图。
图5C是将图5A和图5B的图重叠而成的图。
图6A是采用各种条件制造的电阻点焊接头的截面照片。
图6B是根据各种条件制造的电阻点焊接头的截面照片。
具体实施方式
本发明人对抑制LME裂纹、特别是熔核周边的塑性金属环区中的LME裂纹的方法反复进行了研究。再者,熔核意指在重叠电阻焊接(搭接电阻焊接:lap resistance welding)中在焊接部产生的熔融凝固了的部分(JIS Z 3001-6:2013)。另外,为方便起见,熔融凝固之前的熔融金属也称为熔核。塑性金属环区意指在重叠电阻焊接中在熔核的周边产生的固相焊接了的环状的部分(JIS Z 3001-6:2013)。另外,在本实施方式中,术语“焊接部”意指具有熔核、塑性金属环区以及热影响区的区域。
而且,本发明人发现:在电阻点焊中,在对钢板进行加压以及通电从而形成熔核之后,在使加压压力上升了的状态下使电流值逐渐地减少,由此能够抑制熔核周边的塑性金属环区中的LME裂纹。具体而言,在熔核形成后,通过
(1)使熔核的形成完成时的电流值I和第1期间中的电流值的平均值Iave满足0.30×I≤Iave≤0.90×I的关系,
(2)将第2期间的长度设为420毫秒以上,并且,
(3)将第1期间中的加压压力总是设为在熔核的形成完成的时间点下的加压压力P的1.1倍以上,
能够抑制LME裂纹。在此,如图3所示,“第1期间”是从熔核的形成完成的时间点到使电流值成为0的时间点为止的期间。另外,如图3所示,“第2期间”是在一边维持对钢板的加压一边使电极之间的电流值降低至0的工序中,从使电流值成为0.90×I的时间点到使电流值成为0.30×I的时间点为止的期间。再者,在图3中,在熔核形成后电流值持续逐渐地减少,但是,只要满足上述要件,则也可以在熔核形成后具有电流值为恒定的期间。例如,在第2期间的一部分或全部中,电流值可以为恒定。例如,熔核形成后的通电模式也可以是后述的图4那样的阶梯状模式(2阶段电流下降模式)。在该情况下,在第2期间的全部中电流值为恒定,而且,第1期间和第2期间一致。另外,熔核形成后的通电模式也可以包含在比电流值I低的任意的电流值Ia下的电流值保持、和在比电流值Ia低的任意的电流值Ib下的电流值保持(3阶段电流下降模式)。
LME裂纹是由于成为液体的锌侵入到晶界而产生的。第2期间是锌液化、LME裂纹的发生风险高的期间。直觉上认为通过尽可能缩短该期间能够抑制LME裂纹的发生。但是,在现实上,当在熔核形成后将熔核急冷时,反而促进塑性金属环区中的LME裂纹的生成。而且,本发明人得出如下结论:应将熔核进行缓慢冷却、将第2期间设为420毫秒以上。
这样的焊接条件抑制塑性金属环区中的LME裂纹的原因目前尚不明确,但本发明人推定是由于以下的机制所致。
本发明人推定为:熔核周边的塑性金属环区中的应力以及温度的经时变化影响到该部位的LME裂纹。然而,难以实测塑性金属环区中的温度以及拉伸应力的大小的经时变化。因此,本发明人对于电阻点焊时塑性金属环区附近的温度和应力的经时变化实施了各种模拟。其结果判明:在满足上述的条件(1)~(3)的电阻点焊中,在第1期间,在距熔核1mm以内的范围的塑性金属环区中,在温度为907℃~420℃的范围内的区域产生的拉伸应力与以往相比极其降低的盖然性高。以下,将“在距熔核1mm以内的范围的塑性金属环区中,处于907℃~420℃的范围内的区域”称为高裂纹风险区域。这是因为,在高裂纹风险区域中,高强度钢板和液体锌接触,因此熔融了的锌侵入到高强度钢板的晶界的危险极高。
高裂纹风险区域的形状经时性地变化。塑性金属环区的温度不均一,越靠近熔核形成部位则温度越高。因此,在熔融金属的凝固进行的过程中,在与熔核邻接的部位(塑性金属环区、其外侧的极近的附近),锌液化,形成高裂纹风险区域。再者,认为:熔核形成部位处的锌,在该部位处的钢板熔融以前,在加热初期阶段熔融并蒸发,大致全部散逸到该部位的外侧。因此,推定为熔核形成部位处的锌不会成为问题。
接着,随着焊接部的温度降低,在与熔核邻接的部位(是塑性金属环区、其外侧的极近的附近,也包含在本实施方式涉及的电阻点焊方法中特别是作为改善对象的、距熔核1mm以内的范围整体)处,锌凝固,高裂纹风险区域消失。
本发明人模拟的结果,推定为:在熔核形成后,使加压压力上升至1.1×P以上的值并维持,并且将第2期间的长度设为420毫秒以上的情况下,在高裂纹风险区域产生的拉伸应力大体上被抑制在200MPa以下。在此,如上所述,符号P意指在熔核的形成完成的时间点下的加压压力。拉伸应力促进液体锌向晶界侵入。因此,推定为:高裂纹风险区域中的拉伸应力的缓和大大有助于抑制LME裂纹发生。这与抑制LME裂纹的发生这一事实完全一致。
(第1实施方式)
根据以上的知见而得到的本发明的一方式涉及的电阻点焊接头的制造方法(电阻点焊方法),具备:
(S1)使用相向的一对电极A将重叠的2个以上的钢板11进行加压的工序;
(S2)通过一边将钢板11进行加压一边在电极A之间通电来形成熔核13以及塑性金属环区14的工序;和
(S3)一边维持对钢板11的加压一边使电极A之间的电流值降低至0的工序,
将1个以上的钢板11设为抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板11’,在1个以上的钢板11的表面配置锌系镀层12,使高强度钢板11’和锌系镀层12在重叠面15处邻接,在从熔核13的形成完成的时间点下的电极A之间的电流值I和从熔核13的形成完成的时间点到使电流值成为0的时间点为止的期间即第1期间中的电极A之间的电流值的平均值Iave满足0.30×I≤Iave≤0.90×I的关系,将从使电流值成为0.90×I的时间点到使电流值成为0.30×I的时间点为止的期间即第2期间的长度设为420毫秒以上,并且,将第1期间中的加压压力总是设为在熔核13的形成完成的时间点下的加压压力P的1.1倍以上。以下,对本实施方式涉及的电阻点焊接头的制造方法进行详细说明。
(工序S1)
在工序S1中,使用相向的一对电极A将重叠的2个以上的钢板11进行加压。在此,将钢板11之中的1个以上设为抗拉强度为780MPa以上的钢板。以下,将抗拉强度为780MPa以上的钢板称为高强度钢板11’。另外,将钢板11之中的1个以上设为锌系镀层钢板。在此,锌系镀层12可以配置于高强度钢板11’的表面,也可以配置于抗拉强度小于780MPa的钢板的表面。另外,锌系镀层12可以配置于钢板11的一面,也可以配置于其两面。在图2A以及图2B所例示的电阻点焊方法中,高强度钢板11’不具有锌系镀层12,抗拉强度小于780MPa的钢板11(低强度钢板)在其两面具有锌系镀层12。
而且,在将钢板11重叠时,使高强度钢板11’和锌系镀层12在钢板的重叠面15处邻接。在此,所谓高强度钢板11’和锌系镀层12邻接的状态意指:锌系镀层12配置于高强度钢板11’的表面的状态、以及锌系镀层12配置于与高强度钢板11’重叠的钢板且该锌系镀层12与高强度钢板11’接触着的状态这两者。在图2A以及图2B所例示的电阻点焊方法中,通过锌系镀层12配置于与高强度钢板11’重叠的钢板,来使高强度钢板11’和锌系镀层12在钢板的重叠面15处邻接。
在以使高强度钢板11’和锌系镀层12在钢板11的重叠面15处邻接的方式将钢板11重叠并进行电阻点焊的情况下,液体锌会与高强度钢板11’接触。这是产生LME裂纹的因素之一。本实施方式涉及的电阻点焊接头,其课题在于抑制LME裂纹,因此使高强度钢板11’和锌系镀层12在钢板11的重叠面15处邻接。由此,能够提高通过电阻点焊而制造的机械部件的设计的自由度。
而且,使用相向的一对电极A将重叠的2个以上的钢板11进行加压。电极A的形状以及结构等没有特别限定,只要适当使用通常的电阻点焊中所使用的电极即可。加压压力也没有特别限定,只要在通常的范围内适当设定与作为接合对象的钢板11的板厚、个数以及材质相应的值即可。能够将为了形成熔核13而优选的各种加压条件应用于工序S1。另外,钢板11的成分、金属组织、抗拉强度以外的机械特性、以及形状也没有特别限定,能够根据电阻点焊接头的用途来适当选择。锌系镀层12的种类也没有特别限定,能够适当选择热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层、以及电镀锌层等形态。锌系镀层12的附着量也没有特别限定。
(工序S2)
接着,在工序S2中,通过一边将钢板11进行加压一边在电极A之间通电,来形成熔核13以及塑性金属环区14。
通电时间以及电流值没有特别限定,只要在通常的范围内适当设定与作为接合对象的钢板11的板厚、个数以及材质相应的值即可。再者,在图3中,工序S2中的电流值在通电开始后立即成为最大值。然而,也可以在工序S2中使电流值逐渐增加从而到达最大值(所谓的上坡通电)。另外,也可以在用于形成熔核13的大电流的通电(正式通电)之前,进行用于将钢板11预加热的小电流的通电(预通电)。能够将为了形成熔核13而优选的各种通电条件应用于工序S2。
另外,加压压力也没有特别限定,只要在通常的范围内适当设定与作为接合对象的钢板11的板厚、个数以及材质相应的值即可。在图3中,工序S2中的加压压力被设为恒定,但也可以使其在能够形成良好的熔核13的范围内适当变化。能够将为了形成熔核13而优选的各种条件应用于工序S2。另外,也设想到起因于电阻点焊装置的精度,加压压力意外地变动的情况,但是,在能够形成良好的熔核13的范围内,这样的加压压力的变动也被容许。
(工序S3)
接着,在工序S3中,使电极A之间的电流值降低至0。该工序S3对于抑制在塑性金属环区的内部产生的LME裂纹极其重要。在通常的电阻点焊中,在通过通电而形成熔核13之后,使电极A之间的电流值立即降低至0。有时为了对熔核13进行回火等热处理而在形成熔核13之后进行后通电,但此时也暂时使电流值降低至0或其附近,来使熔融金属部分或全部凝固后,进行再通电。另一方面,在本实施方式涉及的电阻点焊中,如图3所示,在使电极A之间的电流值降低至0时,满足以下的3个条件。
(1)使熔核13的形成完成时的电流值I和第1期间中的电流值的平均值Iave满足0.30×I≤Iave≤0.90×I的关系,
(2)将第2期间的长度设为420毫秒以上,并且,
(3)将第1期间中的加压压力总是设为在熔核13的形成完成的时间点下的加压压力P的1.1倍以上。
在此,“第1期间”是从熔核的形成完成的时间点到使电流值成为0的时间点为止的期间。“第2期间”是在一边维持对钢板的加压一边使电极之间的电流值降低至0的工序中,从使电流值成为0.90×I的时间点到使电流值成为0.30×I的时间点为止的期间。“熔核13的形成完成的时间点”是指在工序S2中钢板11的熔融部的大小到达应得到的熔核13的大小的时间点。再者,也可以将工序S2亦即正式通电完成的时间点视为“熔核13的形成完成的时间点”。
根据本发明人的实验结果,通过一边维持使加压压力上升了的状态,一边使电流值逐渐地降低,能够有效地抑制塑性金属环区14中的LME裂纹。推定为其原因如以下所述。
认为在高强度钢板11’和液体锌接触、且拉伸应力施加于高强度钢板11’时产生LME裂纹。已知:在电阻点焊中,向塑性金属环区14导入应力主要是在由电极A施加的加压被解放时。另外,在塑性金属环区14中,高强度钢板11’和液体锌能够接触是在塑性金属环区14的温度为907℃(具有锌蒸气液化的可能性的温度)以下且420℃(具有液体锌凝固的可能性的温度)以上时。因此,通过将由电极A施加的加压压力维持在1.1×P以上的值直至塑性金属环区14的温度低于约420℃,能够某种程度地缓和在高强度钢板11’和液体锌接触的期间在塑性金属环区14中产生的拉伸应力。
再者,在锌系镀层12为合金化热浸镀锌层的情况下,有时镀层中的铁浓度例如成为10%左右。这样的合金化热浸镀锌层的熔点为约600℃。因此,在塑性金属环区14发生LME裂纹的下限温度依赖于形成于该钢板11的锌系镀层的成分。纯锌的熔点为420℃,在使用未将镀层合金化的热浸镀锌钢板时,420℃成为LME发生的下限温度。但是,即使是热浸镀锌钢板,在焊接的加热中也进行一些合金化,因此可以认为实际的镀层的熔点超过420℃。因此,根据钢板以及锌系镀层的种类、以及焊接条件等,也有时LME发生的下限温度成为450℃、或500℃、或550℃等。
另一方面,虽然纯锌的沸点为907℃,但是若铁和锌混合,则其沸点上升。但是,钢板的温度越高,则钢板的屈服强度、抗拉强度越低。因此,认为在800℃以上的温度下在焊接部产生的拉伸应力实质上低于200MPa。因此,在工业性地使用的高强度钢板的范畴内,也有时LME发生的上限温度成为850℃或800℃等。
然而,本发明人详细地模拟了点焊时的应力分布以及热分布,结果知晓了:即便将由电极A施加的加压压力维持在1.1×P以上,在使电极间的电流值减少的过程中也会向塑性金属环区14导入拉伸应力。认为这是因为,在电极A的内部总是流通着冷却介质,若在通电结束后将由电极A施加的加压压力维持在1.1×P以上,则焊接部被急冷从而收缩。由于焊接部被其周围的钢板11约束着,因此若焊接部收缩,则焊接部因其周围的钢板11而受到拉伸应力。
另一方面,知晓了:若将使电极A之间的电流值从I×0.9降低至I×0.3的期间即第2期间的长度设为420毫秒以上、且满足0.30×I≤Iave≤0.90×I的关系,则在使电极间的电流值减少的过程中,向塑性金属环区14导入的拉伸应力减少。
在将第2期间的长度、和第1期间中的电流值的平均值Iave设为上述的范围内的情况下,电流值会在熔核13形成后逐渐地减少。在此,图5A~图5C示出推定在使电流值急速地减少的情况和使电流值逐渐地减少的情况下的塑性金属环区14的拉伸应力的推移的模拟结果。作为解析条件,使用2个板厚1.6mm的980MPa级锌系镀层钢板,作为干扰条件,给出板间的间隙2mm、和余隙0.5mm。在熔核的形成完成的时间点下的加压压力P设为3.9kN,第1期间中的加压压力设为4.5kN,电流设为6kA,通电时间设为320毫秒。
图5A的图是示出在通电结束后将加压压力在1.1×P以上保持10周期(cycles)(=0.2秒)的条件下的塑性金属环区的温度和应力的经时变化的模拟结果。再者,在图中,将纵轴设为塑性金属环区的应力,将横轴设为塑性金属环区的温度。关于应力,正侧为拉伸应力,负侧表示压缩应力。在图5A中示出了:首先,钢板在室温的状态下被电极加压从而塑性金属环区中的拉伸应力增大,接着,伴随着温度上升,拉伸应力减少,进而,伴随着温度减少,拉伸应力再次增大这一模拟结果。预想为:在温度降低至约700℃的时间点下电极被解放从而拉伸应力大幅增大。
图5B的图是将电极A之间的电流值设为下坡30周期(即,电流值从I降低至0所需要的时间设为30周期(=600毫秒))、以及将加压压力保持在1.1×P以上的时间设为10周期(=200毫秒)的情况下的应力模拟结果。此时,第2期间的长度设为360毫秒。预想为:图5B中的塑性金属环区的应力以及温度的变化,直到途中是与图5A同样的。但是,也预想为:在图5B中,在温度降低至约700℃的时间点,与图5A相比,拉伸应力的增大被抑制。
图5C是为了参考而将图5A和图5B叠加而示出的图。根据图5C,通过追加电流值的下坡,在模拟中清楚地显示出冷却时的拉伸应力的增大被更加抑制。这样,在模拟结果中显示出:在使电流值逐渐地减少的情况下,与使电流值急速地减少的情况相比,拉伸应力大幅降低。
若在熔核的形成完成的时间点下的电流值I和第1期间中的电流值的平均值Iave满足0.30×I≤Iave≤0.90×I的关系、且将第2期间的长度设为420毫秒以上,则焊接部的冷却速度降低。另外,在该情况下,由电极A所致的排热变小,从焊接部向其周围的钢板11的热转移被促进。其结果,在焊接部的温度降低时,焊接部的收缩变得缓慢,另一方面,焊接部周围的钢板11对焊接部的约束力变小。本发明人推测为:通过这样的机制,焊接部中的拉伸应力被更加降低。Iave和I也可以满足0.45×I≤Iave≤0.85×I的关系。
再者,本发明人将应控制电极A之间的电流值的期间设定为从电极A之间的电流值成为I×0.9起直到其降低至I×0.3为止的期间。这是因为推定为:电极A之间的电流值为I×0.9时的塑性金属环区14的温度大体上与锌的沸点一致,在电极A之间的电流值为I×0.3时,塑性金属环区14的温度大体上与锌的熔点一致。基于该推定,第2期间是使LME裂纹产生的熔融锌存在于熔核13的周围的期间。在现实中,通过控制这样地设定的第2期间的长度,确认到抑制塑性金属环区中的LME裂纹的效果。
另外,根据本发明人的实验结果,第2期间越长,则塑性金属环区14中的LME裂纹的发生频度越低。因此,也可以将第2期间的长度规定为450毫秒、480毫秒以上、500毫秒以上、600毫秒以上、或800毫秒以上。
另外,优选:钢板的板厚越大,则使第2期间越长。因此,也可以根据钢板的板厚来设定第2期间的长度。例如,在将以mm单位计的钢板的合计板厚的1/2的值定义为“tm”的情况下,也可以将第2期间的长度设定为以毫秒单位计的265×tm以上、且420毫秒以上。换言之,也可以将第2期间的长度的下限值设定为与板厚相应的下限值265×tm(毫秒)和上述的下限值420毫秒之中的长的一方。
第1期间中的加压压力总是被设为1.1×P以上。这是因为预想为:在第1期间中包含加压压力低于0.1×P的期间的情况下,产生拉伸应力向焊接部的导入,促进LME裂纹。如图3和图4所例示的那样,第1期间中的加压压力,也可以与形成熔核的工序S2的结束同时地使其上升至1.1×P以上的值,然后保持在恒定值。另一方面,在与形成熔核的工序S2的结束同时地使其上升至1.1×P以上的值之后,加压压力在第1期间中在1.1×P以上的范围内变动也被容许。
在一边将对钢板的加压维持在1.1×P以上一边使电极之间的电流值降低至0的工序S3中,电流值的减少速度可以如图3所示的那样为恒定,也可以有变动。这是因为,为了在液体锌能够存在的期间降低拉伸应力,只要花费规定的时间或更长的时间来使电流值降低就足够了。
例如,如图4的阶梯状曲线所示,在使电流值减少时,也可以设置使电流值恒定的时间。具体而言,在使电极之间的电流值降低至0时,也可以设定为:将电极之间的电流值在从I×0.9至I×0.3的范围内以恒定值保持以毫秒单位计的265×tm以上、且420毫秒以上的期间。换言之,也可以将第2期间的长度的下限值设为与板厚相应的下限值265×tm(毫秒)和上述的下限值420毫秒之中的长的一方。也可以将第1期间中的电流例如以前半为I×0.8、后半为I×0.6这样的方式划分为2个、或3个以上的部分。但是,例如在包含形成熔核13的正式通电、和将熔核13暂时冷却后再加热的后通电的焊接条件下,不容许在正式通电后将焊接部急冷并在后通电后如上述那样将焊接部缓慢冷却。这是因为在正式通电后的急冷时产生LME裂纹。即,在形成熔核13后最初使电流值成为I×0.9以下时,需要进行基于上述条件的缓慢冷却。
(工序S4)
本实施方式涉及的电阻点焊方法,也可以继一边将对钢板的加压维持在1.1×P以上一边使电极之间的电流值降低至0的工序S3之后进一步包含在使电极A之间的电流值成为0的状态下将由电极A施加的加压压力保持在0.8×P以上的工序S4(所谓的保持时间)。由此,能够抑制塑性金属环区14和其外侧的LME裂纹,因此能够更可靠地防止LME裂纹。
在实际的生产中干扰比设想的大的情况下,即使在熔核形成后将第1期间的长度设为420毫秒以上,也有塑性金属环区的温度不低于420℃的可能性。在那样的情况下,若在电流值刚成为0后就解放电极,则有在塑性金属环区14以及塑性金属环区14的外侧发生LME裂纹的可能性。认为通过在经过第1期间后不完全解放电极而如上述那样将加压压力保持在0.8×P以上,能够更可靠地避免在液体锌残存的状态下解放加压从而导入拉伸应力的情况。
在工序S4中,优选在使电极A之间的电流值成为0之后将加压压力保持在0.8×P以上的期间的长度设为0.04秒(40毫秒)以上。从抑制LME裂纹的观点出发,认为保持时间越长则越优选。因此,在工序S4中也可以使将加压压力保持在0.8×P以上的时间为0.04秒(40毫秒)以上、0.06秒(60毫秒)以上、或0.08秒(80毫秒)以上。然而,当过于延长保持时间时,抑制LME裂纹的效果饱和,另一方面,焊接效率降低。而且,若将加压压力维持在0.8×P以上的时间超过400毫秒,则在电极解放后,在降低电流的过程中淬火了的熔核的自动回火(自回火)未进行,接头强度、耐氢脆特性有可能降低。因此,在工序S4中也可以使将加压压力保持在0.8×P以上的时间为0.4秒(400毫秒)以下、0.3秒(300毫秒)以下、或0.2秒(200毫秒)以下。
在工序S4中,也可以将加压压力维持在0.9×P以上、1.0×P以上、1.1×P以上、或1.2×P以上。另外,在工序S4中,也可以将加压压力如图3所例示的那样设为恒定值。另一方面,也容许加压压力在保持期间中在0.8×P以上的范围内变动。
接着,对本发明的另一方式涉及的电阻点焊接头进行说明。本发明的另一方式涉及的电阻点焊接头1,是具备重叠的多个钢板11、和焊接部的电阻点焊接头,所述焊接部具有将钢板11接合的熔核13、以及形成于熔核13的周围的塑性金属环区14和热影响区16,多个钢板11之中的1个以上是抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板11’,多个钢板11之中的1个以上是具有锌系镀层12的镀层钢板11,高强度钢板11’和锌系镀层12在重叠面15处邻接,热影响区16的直径为熔核13的直径的1.5倍以上,在热影响区16分布40个/100μm2以上的等效圆直径(当量圆直径)为0.1μm以上的碳化物,在塑性金属环区14内,锌系镀层12的η相的量为20面积%以下。
本实施方式涉及的电阻点焊接头1,具有重叠的多个钢板11,这些钢板之中的1个以上被设为抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板11’。钢板11的成分、金属组织、抗拉强度以外的机械特性、以及形状没有特别限定,能够根据电阻点焊接头的用途来适当选择。
在本实施方式涉及的电阻点焊接头1中,1个以上的钢板11在其表面具有锌系镀层12。锌系镀层12的种类也没有特别限定,能够适当选择热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层、以及电镀锌层等形态。锌系镀层12的附着量也没有特别限定。
在本实施方式涉及的电阻点焊接头1中,高强度钢板11’和锌系镀层12在1个以上的重叠面15处邻接。在此,所谓高强度钢板11’和锌系镀层12邻接的状态意指下述的两者:
(a)高强度钢板11’在其表面具有锌系镀层12的状态;以及
(b)与高强度钢板11’重叠的抗拉强度小于780MPa的钢板具有锌系镀层12,且该锌系镀层12与高强度钢板11’接触着的状态。
本实施方式涉及的电阻点焊接头1具备焊接部17,所述焊接部17具有将钢板11接合的熔核13、以及形成于熔核13的周围的塑性金属环区14和热影响区(HAZ)16。
在该焊接部17中,热影响区16的直径被设为熔核13的直径的1.5倍以上。在此,所谓热影响区16以及熔核13的直径是在与钢板11的板面垂直且通过熔核13的中心的切断面中观察到的值。而且,在该热影响区16中分布40个/100μm2以上的等效圆直径为0.1μm以上的碳化物。而且,在本实施方式涉及的电阻点焊接头1的塑性金属环区14中,锌系镀层的η相的量为20面积%以下。锌系镀层12的η相意指以Zn为主体且以固溶状态包含Fe等其他元素的相。
如上述那样,在本实施方式涉及的电阻点焊接头1的制造方法中,在进行形成熔核的通电之后,使电流值从I×0.9降低至I×0.3的期间(即第2期间)比通常的电阻点焊长。当在这样的条件下进行电阻点焊时,热量输入比以往增大,热影响区16(在焊接中,温度到达Ac1点以上且熔点以下的区域)的直径扩大。而且,由于电极解放后的冷却速度变得缓慢,因此在冷却中在形成于热影响区16的马氏体中进行自动回火(自回火)。其结果,在热影响区16分布等效圆直径为0.1μm以上的碳化物,其密度成为40个/100μm2以上。而且,当在这样的条件下进行电阻点焊时,热量输入比以往增大,锌系镀层与钢板的合金化发展。其结果,在塑性金属环区14中,以锌为主体的η相的量成为20面积%以下。换言之,推定为:热影响区16的大小、热影响区16具有的等效圆直径为0.1μm以上的碳化物的个数密度、以及塑性金属环区14中的锌系镀层的η相的量在上述的范围内的电阻点焊接头,是根据上述的本实施方式涉及的电阻点焊接头的制造方法来得到的。碳化物的分布密度优选为45个/100μm2以上,进一步优选为50个/100μm2以上。
热影响区16的直径以及熔核13的直径的测定方法如下。首先,用通过熔核13的中心且与板面垂直的面切断电阻点焊接头。接着,研磨截面,使用苦味酸水溶液腐蚀研磨面。由此,能够视认熔核13以及热影响区16的外缘。使用光学显微镜,在10~50倍的范围内适当放大腐蚀面来进行观察,由此能够测定热影响区16的直径以及熔核13的直径。
热影响区16中的等效圆直径为0.1μm以上的碳化物的个数密度的测定方法如下。与熔核13等的直径的测定步骤同样地,切断电阻点焊接头,对其截面进行研磨并使其腐蚀。选择10处在腐蚀面中的热影响区16内的5μm×5μm的测定区域,使用扫描型电子显微镜(SEM)拍摄倍率为20000倍的照片。碳化物在该SEM照片中能够容易地视认。于是,使用图像处理装置,测定上述的测定区域中所包含的每个碳化物的面积。然后,将碳化物的形状视为圆,根据碳化物的面积算出每个碳化物的直径。然后,计数直径为0.1μm以上的碳化物的个数,通过该个数除以测定区域的合计面积而能够得到碳化物的个数密度。塑性金属环区14中的锌系镀层12的η相的面积率的测定方法如下。利用SEM-EDS拍摄焊接部截面中的塑性金属环区的Zn、Fe元素分布像。将该像中的η相定义为Zn浓度为95%以上且Fe浓度为5%以下的区域。利用图像解析软件将满足该定义的部分和其以外的部分进行二值化,算出在塑性金属环区内的镀层中η相所占的面积率。η相的面积率可以遍及塑性金属环区的整个区域地进行测定,也可以选择例如如塑性金属环区的两端和中央那样的3处或更多处的代表性的部位来进行测定。
本实施方式涉及的电阻点焊接头1也可以满足以下列举的要件之中的任意1个以上。
1:焊接部17的肩部18的隆起部比形成有该隆起部的钢板11的表面向外侧突出0.1mm以上。
若在电阻点焊时存在干扰,则钢板11的肩部18在该外缘处会隆起一些。焊接部17的肩部18是指沿着钢板的厚度方向切断焊接部17而得到的面中的压痕部(压痕)的外缘(参照图2B)。在电阻点焊时没有干扰的情况下,肩部18不像图2B所记载的那样隆起。但是,若在电阻点焊时存在干扰,则在肩部18形成由电极A的加压引起的显著的隆起部(例如参照图6A的截面照片)。
在切断面中,有四处肩部18。这些肩部18中的隆起部的大小的评价,以形成有该隆起部的钢板11的表面为基准来评价。具体的隆起部的大小的测定方法如下。制作出与钢板的板面垂直并通过熔核的中心且通过焊接部的肩部的隆起部最大的部位的切断面。在该切断面中进行测定。将沿着焊接部17的外侧的形成有隆起部的钢板的表面的假想线记入切断面的照片中。然后,测定隆起部的顶点与假想线的距离。在该距离为0.1mm以上的情况下,判定为焊接部17的肩部18的隆起部比形成有隆起部的第1钢材11的表面向外侧突出0.1mm以上。当然,不可以将与形成有成为评价对象的隆起部的钢板表面不同一的钢板表面用作为评价隆起部的大小时的基准线。
2:熔核13的长径方向与焊接部17的周边的钢板11的表面构成的角度为2°以上。
熔核13的长径方向意指将熔核13的外缘视为椭圆的情况下的、与椭圆的长轴平行的方向。该长轴的倾角是由于干扰而产生的熔核13的倾角。长轴的倾角,以焊接部的周边(具体而言,距焊接部17的热影响区16的外缘20mm以内的区域)的钢板的表面为基准来进行测定。即,将焊接部的周边的钢板的表面与熔核13的长径方向构成的角度用作为评价熔核13的倾角的值。在熔核13的形状不为大致椭圆形状的情况下,在焊接部的截面中在熔核直径成为最大的部位划出直线,将该直线与焊接部周边的钢板表面构成的角度视为熔核13的倾角。在以远离焊接部17的部位的钢板表面为基准的情况下,钢板的变形有可能影响到熔核13的倾角的评价结果。熔核13的长径方向与焊接部17的周边的钢板11的表面构成的角度是在与钢板的板面垂直且通过熔核的中心的切断面中测定出的值。
3:在高强度钢板11’和锌系镀层12邻接的重叠面15处,翘离为0.3mm以上。
在此,所谓翘离是在重叠面15产生的、钢板11彼此的间隙的大小,定义为在与钢板11的板面垂直且通过熔核13的中心的切断面中,在距离塑性金属环区14的端部2mm的部位测定出的值。
如上述那样,电阻点焊时的干扰会使焊接部中的拉伸应力增大,促进LME裂纹。另外,干扰会使上述的钢板11的表面的隆起、熔核13的倾角、和/或翘离产生。因此,满足上述的3个要件之中的1个以上的电阻点焊接头1,可以说是在存在干扰、容易产生LME裂纹的条件下形成的。在通常的电阻点焊接头的制造中,若存在这样的干扰,则会产生LME裂纹,由此得到的接头被推定为不能构成作为机械部件的本体。然而,本实施方式涉及的电阻点焊接头1,由于是在使得热影响区16具有的规定的等效圆直径的碳化物的个数密度处于上述的范围内的条件下形成的,因此不会产生LME裂纹。因此,可以说满足上述要件之中的1个以上的本实施方式涉及的电阻点焊接头具有相对于通常的电阻点焊接头的进一步的优越性。
实施例
通过实施例来进一步具体地说明本发明的一方式的效果。但是,实施例中的条件只不过是为了确认本发明的可实施性以及效果而采用的一条件例。本发明并不被该一条件例限定。只要不脱离本发明的主旨并实现本发明的目的,本发明就能够采用各种的条件。
(实施例1)
通过包含以下工序的电阻点焊来制造了各种的电阻点焊接头:使用相向的一对电极来将重叠的2个钢板进行加压的工序;通过一边将所述钢板进行加压一边在所述电极之间通电来形成熔核以及塑性金属环区的工序;以及,一边维持对所述钢板的加压一边使所述电极之间的电流值降低至0的工序。
钢板大致水平地配置,一对电极以夹着该钢板的方式配置。将配置在钢板之上的电极作为可动电极,将配置在钢板之下的电极作为固定电极,通过使上方的电极朝向下方的电极移动,来将钢板进行加压。在通电开始时,使电流值瞬间地上升至规定值,然后,将电流值维持为恒定直至熔核完成。
其他的焊接条件如以下所示。所谓打角是可动电极的轴向与垂直于钢板的表面的方向构成的角度。所谓余隙是指专利文献4的0021段落中的(b)以及图5中所记载的干扰。打角以及余隙是电阻点焊的干扰要素,是使LME裂纹产生的因素。通过如以下说明的那样设定打角以及余隙,来使得容易产生LME裂纹。关于加压压力,在熔核形成后,在以下记载的期间中一直保持为P。
·焊接机:伺服加压定置式焊接机单相交流(频率50kHz)
·电极:圆顶半径(DR)Cr-Cu
·电极顶端的形状:R40mm
·在熔核的形成完成的时间点下的加压压力P:3.9kN
·在熔核的形成完成的时间点下的电流值I:6kA(形成4√t以下的熔核的条件),在此,t是在重叠的钢板之中最薄的板厚(mm)。
·形成熔核时的通电时间:15周期(0.3秒)
·从电流成为零的时间点起算的、加压压力的保持时间:4周期或99周期(0.08秒、或1.98秒)
·打角:3°
·余隙:0.3mm
·钢板的种类:2个都是合金化热浸镀锌(GA)980MPa级钢(在重叠面处,980MPa的高强度钢板与合金化镀锌层接触)
·钢板的厚度:2个都是1.6mm(tm=1.6)
·使形成熔核后的第2期间的长度在0~500毫秒的范围内变化。
·使形成熔核后的加压压力P’在P的1.0倍至P的1.4倍的范围内变化。
在每一条件下实施10次电阻点焊。将由此得到的电阻点焊接头用通过熔核的中心且与钢板表面垂直的面切断,并适当制备截面,用光学显微镜进行观察。观察结果示于图6A以及图6B。
在使电极之间的电流值降低至0时将使电极之间的电流值从I×0.9降低至I×0.3的期间(即第2期间)的长度设为小于420毫秒的比较例的电阻点焊中,散见到LME裂纹的产生。观察到该期间的长度越短,则LME裂纹的发生频度越高的倾向。另一方面,根据在使电极之间的电流值降低至0时将第2期间的长度设为420毫秒以上的发明例的电阻点焊,能够抑制LME裂纹。
对于本发明例之中的、采用第2期间的长度为420毫秒的条件而得到的电阻点焊接头进行了详细的观察。具体而言,评价了热影响区的直径与熔核的直径的比率、热影响区中的等效圆直径为0.1μm以上的碳化物的个数密度、焊接部肩部的隆起部的大小、熔核的长径方向与邻接于焊接部的重叠面构成的角度、以及翘离。
翘离、熔核的长径方向与邻接于焊接部的钢板的一侧的表面构成的角度、以及焊接部肩部的隆起部的高度,采用下述方法进行测量:用通过点焊部的熔核的中心、且通过焊接部肩部的隆起部最大的部位、且与板面垂直的面切断电阻点焊接头,研磨截面,使用苦味酸水溶液腐蚀研磨面,使用光学显微镜,在10~50倍的范围内适当放大腐蚀面来进行观察。再者,在通过外观目视未观察到焊接部肩部的隆起的情况下,只要用通过点焊部的熔核的中心、且与板面垂直的任意的面切断熔核来进行上述的测定即可。
热影响区的大小以及熔核直径(直径)通过用光学显微镜观察采用上述的步骤制作出的腐蚀面来进行测定。
等效圆直径为0.1μm以上的碳化物的密度从图像求出,所述图像是使用扫描型电子显微镜(SEM),选择10处采用上述的步骤制作出的腐蚀面中的热影响区内的5μm×5μm的区域,放大至20000倍来拍摄而得到的。在此,测定视野中所含的各碳化物的等效圆直径,通过使用图像处理装置求出各个碳化物的面积,并根据其值算出等效圆直径而求出。然后,确定等效圆直径为0.1μm以上的碳化物,通过它们的总个数除以所拍摄的区域的总面积,来算出碳化物的分布密度。
其结果,翘离为0.14mm。熔核的长径方向与邻接于焊接部的钢板母材法线构成的角度为3°。焊接部肩部的隆起部的高度为0.16mm。热影响区直径/熔核直径为2.3,粒径0.1μm以上的碳化物的密度为55个/100μm2。本发明的电阻点焊接头,由于产生了焊接部肩部的隆起、熔核的倾角、以及翘离,因此可以说是在容易产生LME裂纹的干扰条件下形成的,但是是在塑性金属环区没有LME裂纹的接头。
(实施例2)
对于表1中所记载的合金化热浸镀锌钢板,采用表2中所记载的条件来制造了各种的电阻点焊接头。再者,不论在哪个焊接接头中,2个钢板的种类都设为相同。另外,在每一条件下实施10次电阻点焊。通电轮廓线设为图4中所例示的那样的阶梯状。即,第二段的通电中的电流值设为恒定。然后,确认所制造的电阻点焊接头中的、产生了LME裂纹的熔核的个数,并记载于表2。而且,也测定塑性金属环区内的锌系镀层的η面积率,并记载于表1。
再者,表2的“电流I”相当于“在熔核的形成完成的时间点下的电极之间的电流值I”。表2的“第二段的加压压力”相当于“在第1期间中的加压压力”。表2的“第二段的电流”相当于“在第1期间中的电极之间的电流值的平均值Iave”。表2的“第二段的通电时间”相当于“第2期间的长度”。表2中未记载的焊接条件依照了上述的实施例1。S4工序的长度、即保持时间设为10周期(200毫秒)。另外,表2的“热影响区内的碳化物的个数密度”是指等效圆直径为0.1μm以上的碳化物的个数密度。
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条件4以及条件8是满足以下要件的焊接条件:
(1)在熔核的形成完成的时间点下的电极之间的电流值I和在第1期间中的电极之间的电流值的平均值Iave满足0.30×I≤Iave≤0.90×I的关系,
(2)将第2期间的长度设为420毫秒以上,并且,
(3)将在第1期间中的加压压力设为在熔核的形成完成的时间点下的加压压力P的1.1倍以上。
在采用所述条件4以及条件8来得到的电阻点焊接头中,裂纹数为0。即,满足上述的要件(1)~(3)的电阻点焊接头的制造方法,能够制造尽管锌系镀层和高强度钢板在重叠面处邻接,但是没有塑性金属环区中的LME裂纹的发生的电阻点焊接头。再者,在采用条件4或条件8来得到的电阻点焊接头中,
(A)热影响区的直径为熔核的直径的1.5倍以上,
(B)在热影响区分布40个/100μm2以上的等效圆直径为0.1μm以上的碳化物,
(C)在塑性金属环区内,锌系镀层的η相的量为20面积%以下。
另一方面,其他的焊接条件不满足上述的要件(1)~(3)之中的1个以上。
具体而言,在条件1中,第二段的加压压力(即在第1期间中的加压压力)以及第二段的通电时间(即第2期间的长度)这两者不足,不满足上述的要件(2)以及(3)。
在条件2中,第二段的通电时间(即第2期间的长度)不足,不满足上述的要件(2)。
在条件3中,第二段的通电时间(即第2期间的长度)不足,不满足上述的要件(2)。
在条件5中,第二段的电流(即在第1期间中的电极之间的电流值的平均值Iave)不足,不满足上述的要件(1)。
在条件6中,第二段的加压压力(即在第1期间中的加压压力)以及第二段的通电时间(即第2期间的长度)这两者不足,不满足上述的要件(2)以及(3)。
在条件7中,第二段的通电时间(即第2期间的长度)不足,不满足上述的要件(2)。
在采用这些条件来得到的电阻点焊接头中,发生了LME裂纹。再者,在采用这些条件来得到的电阻点焊接头中,(A)热影响区的直径、(B)热影响区中的碳化物的个数密度、以及(C)塑性金属环区内的η相的量之中的某1个以上在本发明的范围外。
产业上的可利用性
根据本发明,能够提供尽管锌系镀层和高强度钢板在重叠面处邻接,但是没有塑性金属环区中的LME裂纹的发生的电阻点焊接头以及电阻点焊接头的制造方法。因此,本发明在产业上具有高的可利用性。
附图标记说明
1 电阻点焊接头
11 钢板
11’ 高强度钢板
12 锌系镀层
13 熔核
14 塑性金属环区
15 重叠面
16 热影响区(HAZ)
17 焊接部
18 肩部
A 电极
C LME裂纹
Claims (7)
1.一种电阻点焊接头,是具备重叠的多个钢板、和焊接部的电阻点焊接头,所述焊接部具有将所述钢板接合的熔核以及形成于所述熔核的周围的塑性金属环区和热影响区,
所述多个钢板之中的1个以上是抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板,
所述多个钢板之中的1个以上是具有锌系镀层的镀层钢板,
所述高强度钢板和所述锌系镀层在重叠面处邻接,
所述热影响区的直径为所述熔核的直径的1.5倍以上,
在所述热影响区分布40个/100μm2以上的等效圆直径为0.1μm以上的碳化物,
在所述塑性金属环区内,所述锌系镀层的η相的量为20面积%以下。
2.根据权利要求1所述的电阻点焊接头,其特征在于,满足以下3个要件之中的任意1个以上,
1:焊接部肩部的隆起部比形成有所述隆起部的所述钢板的表面向外侧突出0.1mm以上;
2:所述熔核的长径方向与所述焊接部的周边的所述钢板的表面构成的角度为2°以上;
3:在所述高强度钢板和所述锌系镀层邻接的所述重叠面处的翘离为0.3mm以上。
3.一种电阻点焊接头的制造方法,具备:
使用相向的一对电极将重叠的多个钢板进行加压的工序;
通过一边将所述钢板进行加压一边在所述电极之间通电来形成熔核以及塑性金属环区的工序;和
一边维持对所述钢板的加压一边使所述电极之间的电流值降低至0的工序,
所述多个钢板之中的1个以上具有锌系镀层,
所述多个钢板之中的1个以上是抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板,
使所述高强度钢板和所述锌系镀层在重叠面处邻接,
在所述熔核的形成完成的时间点下的所述电极之间的电流值I和从所述熔核的形成完成的所述时间点到使所述电流值成为0的时间点为止的期间即第1期间中的所述电极之间的电流值的平均值Iave满足0.30×I≤Iave≤0.90×I的关系,
将从使所述电流值成为0.90×I的时间点到使所述电流值成为0.30×I的时间点为止的期间即第2期间的长度设为420毫秒以上,并且,
将所述第1期间中的加压压力设为在所述熔核的形成完成的所述时间点下的加压压力P的1.1倍以上。
4.根据权利要求3所述的电阻点焊接头的制造方法,其特征在于,
将所述钢板的以mm单位计的合计板厚的1/2定义为tm,
在使所述电极之间的所述电流值降低至0时,将所述电极之间的电流值在从I×0.9到I×0.3的范围内以恒定值保持265×tm毫秒以上且420毫秒以上的期间。
5.根据权利要求3或4所述的电阻点焊接头的制造方法,其特征在于,
在使所述电极之间的所述电流值降低至0的工序之后,还具备以下工序:在使所述电极之间的所述电流值成为0的状态下,将所述加压压力在0.8×P以上保持0.04秒以上且0.4秒以下。
6.根据权利要求3~5的任一项所述的电阻点焊接头的制造方法,其特征在于,所述Iave和所述I满足0.45×I≤Iave≤0.85×I的关系。
7.根据权利要求3~6的任一项所述的电阻点焊接头的制造方法,其特征在于,
将所述钢板的以mm单位计的合计板厚的1/2定义为tm,
将所述第2期间的长度设为265×tm毫秒以上且420毫秒以上。
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