JP2004050280A - プロジェクション溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接強度の更なる向上、溶接強度のバラツキ低減を図ることができ、溶接の高品質化を図ることができるプロジェクション溶接方法を提供する。
【解決手段】鋼系の第１のワーク１と、多数の突起３をもつ鋼系の第２のワーク２とを準備する。第２のワーク２の突起３を第１のワーク１の板状部１０に押しつけるように、第１のワーク１及び第２のワーク２のうちの少なくとも一方を加圧する。加圧操作を行いつつ、溶接電流Ｉ１、通電時間Ｔ１の条件で通電する第１通電操作を実施し、その後、溶接電流Ｉ２、通電時間Ｔ２の条件で通電する第２通電操作を実施する。第１通電操作の溶接電流Ｉ１は第２通電操作の溶接電流Ｉ２よりも小さく、第１通電操作の通電時間Ｔ１は第２通電操作の通電時間Ｔ２よりも小さく設定されている。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の突起をもつワークを相手のワークに溶接するプロジェクション溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼系の第１のワークと、複数の突起をもつ鋼系の第２のワークとを用い、第２のワークの複数の突起を第１のワークに押しつけつつ溶接するプロジェクション溶接方法が知られている。プロジェクションは突起を意味する。突起はワークの種類によっても相違するものの、複数個（一般的には３個以上）設けられている。
【０００３】
プロジェクション溶接方法によれば、第１のワークと第２のワークとが対面する面積が大きいにもかかわらず、突起が集中的な導電経路を形成するため、突起における電流密度を高めることができ、集中的な抵抗発熱により突起を効率よく溶融させることができ、以て第１のワークと第２のワークとを良好に溶接することができ、溶接強度が確保される。
【０００４】
またプロジェクションを用いないスポット溶接に関する技術であるが、特開昭５８−２３５７９号公報には、棒状電極間に２枚以上の薄鋼板を積層し、前期通電時間以内で１回以上の散りを発生させる電流を通電した後に、引き続き、後期通電として散りを発生させない電流を通電する技術が開示されている。この技術によれば、前期通電で通電する電流は、後期通電で通電する電流よりも大きく設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したプロジェクション溶接方法によれば、前述したように、突起が集中的な導電経路を形成するため、突起における電流密度を高めることができ、集中的な抵抗発熱により第１のワークと第２のワークとを良好に溶接することができる。しかしながら産業界では、上記したプロジェクション溶接方法において、高品質化のために溶接強度の更なる向上、溶接強度のバラツキ低減の要請がますます強くなっている。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、溶接強度の更なる向上、溶接強度のバラツキ低減、溶接痕の低減を図ることができ、溶接の高品質化を図ることができるプロジェクション溶接方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者はプロジェクション溶接方法について鋭意開発を進めている。そして、本発明者は、第１のワーク及び第２のワークのうちの少なくとも一方を加圧する加圧操作を行いつつ、第１のワークと第２のワークとの間に溶接電流Ｉ１、通電時間Ｔ１の条件で通電する第１通電操作を実施し、その後、第１のワークと第２のワークとの間に溶接電流Ｉ２、通電時間Ｔ２の条件で通電する第２通電操作を実施し、第１通電操作の溶接電流Ｉ１を第２通電操作の溶接電流Ｉ２よりも小さく、且つ、第１通電操作の通電時間Ｔ１を第２通電操作の通電時間Ｔ２よりも短く設定すれば、溶接強度の更なる向上、溶接強度のバラツキ低減を図ることができ、溶接の高品質化を図ることができることを知見し、試験で確認し、本発明に係るプロジェクション溶接方法を完成した。
【０００８】
このように溶接強度の更なる向上、溶接強度のバラツキ低減を図ることができる理由としては、次のように推察される。第１のワーク及び第２のワークは工業製品であり、第２のワークに形成されている各突起の突出量が公差内でばらつくことがあり、また、第１のワークの溶接部の平坦度の高精度化には限界がある。
このようなときには、複数の突起間における電流配分の均一性が低下し易い。この場合には、導電経路を形成する突起の一部の過電流集中に起因して初期散りが溶接時に多発し易く、溶接ナゲット径のバラツキが発生し、これが溶接強度の低下及び溶接強度のバラツキの要因となるものと推察される。そこで上記した第１通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第２のワークの複数の突起の圧潰の均等化を図ることができる。このため、本溶接工程において第２通電操作を実施するとき、複数の突起間における電流配分の均等化が図られ、ひいては各突起の溶融の均等化が図られ、各突起の溶接の均等化が図られるものと推察される。
【０００９】
即ち、本発明に係るプロジェクション溶接方法は、板状をなす板状部をもつ鋼系の第１のワークと、複数の突起をもつ鋼系の第２のワークとを準備する準備工程と、前記第２のワークの前記突起を前記第１のワークの前記板状部に押しつけるように、前記第１のワーク及び前記第２のワークのうちの少なくとも一方を加圧する加圧操作を行いつつ、前記第１のワークと前記第２のワークとの間に溶接電流Ｉ１、通電時間Ｔ１の条件で通電する第１通電操作を実施し、その後、前記第１のワークと前記第２のワークとの間に溶接電流Ｉ２、通電時間Ｔ２の条件で通電する第２通電操作を実施し、前記第１通電操作の溶接電流Ｉ１は前記第２通電操作の溶接電流Ｉ２よりも小さく、且つ、前記第１通電操作の通電時間Ｔ１は前記第２通電操作の通電時間Ｔ２よりも短く設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
第２通電操作は、第２のワークを第１のワークの板状部に溶接する本溶接工程として機能することができる。第１通電操作は、本溶接工程の前において第２のワークの複数の突起を均等に圧潰し、本溶接工程における溶接むらを抑える突起圧潰均等化工程として機能することができる。第２のワークは工業製品であり、第２のワークに形成されている各突起の突出量が公差内でばらつくことがある。
また第１のワークの溶接部の平坦度が必ずしも充分でないときがある。このようなときには、複数の突起間における電流配分が不均一となり易い。この点本発明方法によれば、第１通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第２のワークの複数の突起の圧潰の均等化を図ることができる。このため本溶接工程において第２通電操作を実施するとき、複数の突起間における電流配分の均等化が図られ、ひいては各突起の溶融の均等化が図られ、各突起の溶接の均等化が図られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明方法によれば、準備工程では、板状をなす板状部をもつ鋼系の第１のワークと、複数の突起をもつ鋼系の第２のワークとを準備する。第１のワークは鋼系であり、板状をなす板状部をもつ。第１のワークとしては、引張強度が大きなハイテン鋼を例示することができ、なかでも超ハイテン鋼を例示することができる。ハイテン鋼は高張力鋼を意味し、その材料の引張強度は一般的に４００ＭＰａ以上であり、４００〜１０００ＭＰａである。超ハイテン鋼はハイテン鋼よりも引張強度が大きい超高張力鋼を意味し、その材料の引張強度は一般的に１０００ＭＰａ以上、または１３００ＭＰａ以上である。ハイテン鋼では通常の炭素鋼に比較して炭素、シリコン、マンガン及びクロムから選ばれる１種または２種以上の合金元素が増加され、引張強度が高められている。超ハイテン鋼では通常の炭素鋼に比較して炭素、シリコン、マンガン及びクロムから選ばれる１種または２種以上の合金元素が増加されており、一般的には焼き入れ処理などの熱処理により引張強度が更に高められている。ハイテン鋼または超ハイテン鋼においては、例えば、重量比で、炭素を０．１３〜０．２３％、シリコンを０．１５〜０．３５％、マンガンを１．１０〜１．５０％、クロムを０．１５〜０．２５％含有することができる。第１のワークの板状部の厚みとしては特に限定されるものではないが、０．１〜５．０ｍｍ程度、０．６〜２．６ｍｍ程度を例示できる。第１のワークとしては車体の補強系部品、排気系部品、吸気系部品、駆動系部品などを例示できる。補強系部品としては、シートベルトリンフォースメンバーなどのリンフォース、ドアビーム、バンパ等を例示できる。
【００１２】
第２のワークは鋼系であり、溶接部となる複数の突起をもつ。第２のワークとしては一般的な炭素鋼系を例示することができる。
【００１３】
第２のワークにおいては、例えば、重量比で、炭素を０．０４〜０．５％、シリコンを０．１５〜０．６％、マンガンを０．２５〜１．１％、クロムを０．０１〜０．２５％含有することができる。一般的には、第１のワークについては、高張力化のため、第２のワークよりも、炭素、シリコン、マンガン及びクロムの１種または２種以上を増加させることができる。第２のワークとしては、例えば４５０ＭＰａ以下の引張強度をもつ炭素鋼系とすることができる。
【００１４】
第２のワークの突起の数は適宜選択することができ、一般的には３個以上、あるいは４個以上とすることができ、第２のワークが大きい場合には５個以上、あるいは７個以上とすることもできる。第２のワークの突起としては、第２のワークの成形時に一体成形されていても良く、あるいは、後付けされていても良い。
第２のワークとしてはナット、突起を有する板状部を例示できる。ナットとしてはＭ４〜Ｍ１６（ＪＩＳ）を例示できるが、これに限定されるものではない。ナットは雌ねじ部を有する部材を意味する。
【００１５】
本発明方法によれば、第２のワークの突起を第１のワークの板状部に押しつけるように、第１のワーク及び第２のワークのうちの少なくとも一方を加圧する加圧操作を行なう。加圧操作の荷重としては、第１のワーク及び第２のワークの種類によっても相違するものの、０．０５〜５．０ＭＰａの範囲、０．２〜２．０ＭＰａの範囲、０．２〜１．０ＭＰａの範囲を例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
本発明方法によれば、加圧操作を行いつつ、第１のワークと第２のワークとの間に溶接電流Ｉ１、通電時間Ｔ１の条件で通電する第１通電操作を実施し、その後、第１のワークと第２のワークとの間に溶接電流Ｉ２、通電時間Ｔ２の条件で通電する第２通電操作を実施する。第１通電操作の溶接電流Ｉ１は第２通電操作の溶接電流Ｉ２よりも小さく設定されており、且つ、第１通電操作の通電時間Ｔ１は第２通電操作の通電時間Ｔ２よりも短く設定されている。第２通電操作は、第２のワークの突起を第１のワークの板状部に強固に溶接する本溶接工程として機能することができる。第１通電操作は、本溶接工程の前において第２のワークの複数の突起を均等に圧潰し、本溶接工程における溶接むらを抑える圧潰均等化工程として機能することができる。
【００１７】
各突起の突出量がばらついているときであっても、あるいは、第１のワークの板状部の平坦度が必ずしも充分でないときであっても、第１通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第２のワークの複数の突起の圧潰の均等化を図ることができる。このため本溶接工程において第２通電操作を実施するとき、第２のワークの複数の突起間における電流配分の均等化を図ることができ、ひいては各突起の溶融の均等化を図ることができ、各突起による溶接ナゲット部の均等化を図ることができる。
【００１８】
本発明方法によれば、通電時間Ｔ１が長すぎると、突起が圧潰され過ぎるため、次工程の本溶接工程を良好な状態で行うことができなくなる。このため本発明方法によれば、好ましくは、第１通電操作に係る通電時間Ｔ１は７００ミリ秒以下に、通電時間Ｔ２は１０００ミリ秒以下に設定されている。ここで、通電時間Ｔ１としては５００ミリ秒以下、３００ミリ秒以下、２００ミリ秒以下、殊に１００ミリ秒以下に設定することができる。通電時間Ｔ１が短すぎると、各突起の圧潰の均等化を図りにくくなる。このため通電時間Ｔ１の最小値としては、溶接電流Ｉ１の大きさにもよるが、一般的には１０ミリ秒は必要である。
【００１９】
なお、第２通電操作に係る通電時間Ｔ２としては、高い溶接強度を確保できるように各突起の必要溶融度を確保する必要があり、従って１０００ミリ秒以下、５００ミリ秒以下、２００ミリ秒以下に設定することができる。通電時間Ｔ２が短すぎると、本溶接において各突起の溶融が不充分となり、溶接強度が確保されにくい。従って通電時間Ｔ２としては溶接電流Ｉ１の大きさにもよるが、５０ミリ秒は必要である。なお、第２通電操作に係る通電時間Ｔ２が長すぎると、第１のシートの板状部が過剰に軟化するおそれがあり、第１のシートの板状部の強度が低下するおそれがある。
【００２０】
本発明方法によれば、溶接電流Ｉ１と溶接電流Ｉ２との比Ｉ２／Ｉ１としては、第１のワーク及び第２のワークの種類にもよるが、第１通電操作における突起の圧潰性、本溶接工程での溶接強度の増加を考慮すると、一般的には１．２〜４．０の範囲内に設定することができる。殊に１．２〜３．０の範囲内に設定することができる。但しこれに限定されるものではない。
【００２１】
本発明方法によれば、好ましくは、第１通電操作の終了時に、第１のワークと第２のワークとの間の通電を停止し、且つ、第２通電操作の開始時に、第１のワークと第２のワークとの間の通電を再開する。この場合、第１のワークと第２のワークとの間の通電を停止している間に、第１通電操作により変形または部分的に溶融した各突起の状態の安定化を図ることができ、その後に実施される第２通電操作による本溶接工程を良好に行うことができる。第１通電操作と第２通電操作との間の通電停止時間をＴｓとすると、第１のワーク及び第２のワークの種類によって多少相違するものの、Ｔｓを５００ミリ秒以下、１００ミリ秒以下、５０ミリ秒以下に設定することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１〜図５を参照して具体的に説明する。本実施例によれば、準備工程では、図１に示すように、板状をなす板状部１０をもつ鋼系の第１のワーク１と、複数の突起３をもつ鋼系の第２のワーク２とを準備する。第１のワーク１は鋼系であり、板状をなす平坦な板状部１０（厚みｔ１：例えば０．３〜２．５ｍｍ）をもつ。板状部１０はボルト等の部材を挿通させる貫通孔１２を有する。第１のワーク１は、具体的には、引張強度が大きな超ハイテン鋼で形成されている。超ハイテン鋼はハイテン鋼よりも引張強度が大きい超高張力鋼を意味し、その材料の引張強度は１５００ＭＰａ級である。超ハイテン鋼は通常の炭素鋼に比較して炭素、シリコン、マンガン及びクロムから選ばれる１種または２種以上の合金元素を増加しており、焼き入れ処理としてのダイクエンチ処理により引張強度が高められると共に、焼き入れ処理によって表面に酸化層が形成されている。この超ハイテン鋼においては、高張力化すべく、重量比で、炭素を０．２０７％、シリコンを０．２１５％、マンガンを１．１８％、クロムを０．１９３％、ニッケルを０．０１９％、チタン０．０１３％、リンを０．０１％、イオウを０．００５％以下分有している。超ハイテン鋼で形成されている第１のワーク１は、本溶接での溶接時間が長くなると、熱の影響を受けて軟化が過剰に進行し、超ハイテン鋼本来の引張強度が低下するおそれがあり、このため本溶接を迅速に行うことが好ましい。
【００２３】
第２のワーク２は炭素鋼系の平面略四角形状をなす溶接用ナット（厚みｔ２：例えば４．７〜７．５ｍｍ）であり、雌ねじ部２１をもつ貫通状態のねじ孔２２を有すると共に、周縁部に複数（４個）の突起３をもつ。溶接用ナットの厚みｔ２と板状部１０の厚みｔ１とを比較すると、ｔ２＞ｔ１とされている。
【００２４】
突起３は、第２のワーク２の下面２５の隅部に下方に突出した状態で、鍛造成形等の成形により一体的に形成されている。第２のワーク２のねじ孔２２は第１のワーク１の貫通孔１２に対面する。第２のワーク２は一般的な炭素鋼系で形成されており、重量比で、炭素を０．０９７％、シリコンを０．００１％、マンガンを０．２６％、クロムを０．０２％、ニッケルを０．０１３％、リンを０．０１６％、イオウを０．０１８％以下含有している。なお、第２のワーク２を形成する鋼は引張強度が２５０ＭＰａ級とされている。
【００２５】
本実施例によれば、図１に示すように、互いに対面するように配置された棒状の第１電極５及び棒状の第２電極６と、第１電極５及び第２電極６間に交流電流を通電する交流給電部７とを有する溶接装置を用いる。第１電極５は固定されており、平坦な加圧面５ａと、貫通孔１２及びねじ孔２２に挿入される位置決め用の突出部５ｂとをもつ。第２電極６は平坦な加圧面６ａをもつ。そして図１に示すように、第１のワーク１及び第２のワーク２を第１電極５及び第２電極６で挟んだ状態で、通電の前に、第２電極６に加圧力Ｐを加える。これにより第２のワーク２の複数の突起３を第１のワーク１の板状部１０に押しつけるように、第１のワーク１及び第２のワーク２を第１電極５及び第２電極６で加圧する加圧操作を行なう。加圧力Ｐとしては、０．１〜５ＭＰａ程度、殊に０．３〜３ＭＰａ程度とすることができる。加圧力Ｐが大きすぎると、第２のワーク２の雌ねじ部２１が変形してしまうおそれがある。加圧力Ｐが小さすぎると、第１のワーク１と第２のワーク２との接合が充分でなくなるおそれがある。なお図２において、第１通電操作を実施する前の状態において、第２のワーク２の下面２５と第１のワーク１との間隔はＢ１として示される。
【００２６】
上記したように加圧操作を行いつつ、第１のワーク１と第２のワーク２との間に溶接電流Ｉ１、通電時間Ｔ１の条件で交流電流（６０サイクル）を通電する第１通電操作を実施する。第１通電操作を実施すれば、図３に示すように、複数の各突起３は均等に圧潰される。第１通電操作を実施した後の状態において、第２のワーク２の下面２５と第１のワーク１との間隔Ｂ２（図３参照）は、間隔Ｂ１よりも小さくなり、Ｂ２＜Ｂ１の関係とされている。
【００２７】
その後、第１のワーク１と第２のワーク２との間に溶接電流Ｉ２、通電時間Ｔ２の条件で交流電流（６０サイクル）を通電する第２通電操作を実施し、本溶接工程を行う。このように第２通電操作を実施すれば、図４に示すように、複数の各突起３は第１のワーク１に溶接される。溶接完了時には、突起３の圧潰は更に進行している。このとき第２のワーク２の下面２５と第１のワーク１との間には微小隙間１ｍが形成されている。第２通電操作を実施した後の状態において、第２のワーク２の下面２５と第１のワーク１との間隔Ｂ３（図４参照）は、間隔Ｂ２よりも小さくなり、Ｂ３＜Ｂ２＜Ｂ１の関係とされている。
【００２８】
図５は本実施例に係る溶接過程を示す。図５に示すように、加圧操作は時刻Ａ１で開始され、時刻Ａ８で加圧力Ｐは解除され、加圧操作は終了される。加圧力Ｐの大ききは、第１通電操作及び第２通電操作を実施している間において、均一または実質的に均一とされている。図５に示すように、第１通電操作は時刻Ａ２で開始され、時刻Ａ３で終了される。第２通電操作は時刻Ａ４で開始され、時刻Ａ５で終了される。時間経過によれば、時刻Ａ１→時刻Ａ２→時刻Ａ３→時刻Ａ４→時刻Ａ５→時刻Ａ８の順とされている。
【００２９】
本実施例によれば、図５に示すように、第１通電操作の溶接電流Ｉ１は第２通電操作の溶接電流Ｉ２よりも小さく、且つ、第１通電操作の通電時間Ｔ１は第２通電操作の通電時間Ｔ２よりも短く設定されている。第２通電操作は、第２のワーク２を第１のワーク１の板状部１０に強固に溶接する本溶接工程として機能することができる。第１通電操作は、本溶接工程の前において第２のワーク２の複数の突起３を塑性変形させて均等に少量圧潰し、本溶接工程における溶接むらを抑える突起圧潰均等化工程として機能することができる。このように第１通電操作を行えば、第２のワーク２の各突起３の突出量がばらついているときであっても、あるいは、第１のワークの板状部１０の平坦度が必ずしも充分でないときであっても、本溶接工程の前において第２のワーク２の複数の突起３の圧潰の均等化を効果的に図ることができる。第１通電操作では、第２のワーク２の突起３は溶融せずに軟化して圧潰される形態でも良いし、あるいは、部分的に溶融して圧潰される形態でも良い。このため本溶接工程において第２通電操作を実施するとき、第２のワーク２の各突起３は第１のワーク１に確実に接触されているため、複数の突起３間の電流配分の均一性が向上し、ひいては第２通電操作において各突起３の溶融の均等化が図られ、各突起３の溶接の均等化が図られる。このように複数の各突起３が均一に溶接されれば、第１のワーク１と第２のワーク２との溶接強度を効果的に高めることができる。
【００３０】
本実施例によれば、第１通電操作に係る通電時間Ｔ１は２００ミリ秒以下、殊に１５０ミリ秒以下に設定されている。通電時間Ｔ１が短すぎると、各突起３の圧潰が充分でなくなり、各突起３の圧潰の均等化を図りにくくなる。このため通電時間Ｔ１の最小値としては、一般的には１０ミリ秒は必要である。従って通電時間Ｔ１としては１０〜２００ミリ秒、１０〜１５０ミリ秒とすることができる。
【００３１】
第２通電操作に係る通電時間Ｔ２としては、高い溶接強度を確保できるように各突起３を充分に溶融させる必要があり、５００ミリ秒以下、殊に４００ミリ秒以下、３００ミリ秒以下に設定されている。通電時間Ｔ２が短すぎると、本溶接時における各突起３の溶融が不充分となり、充分な溶接強度が得られにくい。従って通電時間Ｔ２としては溶接電流Ｉ１の大きさにもよるが、２０ミリ秒、２５ミリ秒は必要である。従って通電時間Ｔ２としては１０〜５００ミリ秒、１０〜４００ミリ秒、１０〜３００ミリ秒とすることができる。
【００３２】
本実施例によれば、溶接電流Ｉ１については、突起３の過剰圧潰、過剰溶融を防止すべく、３０００〜１５０００Ａとされている。溶接電流Ｉ２については、溶接強度を確保すべく、９０００〜２００００Ａ、殊に１１０００〜１６０００Ａとされている。溶接電流Ｉ２との比Ｉ２／Ｉ１としては、溶接電流Ｉ１及び溶接電流Ｉ２の大きさにもよるが、２．０〜４．０の範囲内に設定されている。
【００３３】
本実施例によれば、図５に示すように、第１通電操作の終了時（時刻Ａ３）に、第１のワーク１と第２のワーク２との間の通電を停止し、且つ、第２通電操作の開始時（時刻Ａ４）に、第１のワーク１と第２のワーク２との間の通電を再開する。第１のワーク１と第２のワーク２との間の通電を停止している通電停止時間Ｔｓ（時刻Ａ３〜時刻Ａ４）において、第１通電操作により変形または部分的に溶融した突起３の状態の安定化を図ることができ、第２通電操作による本溶接を良好に行うことができる。本実施例によれば、通電停止時間Ｔｓにおいても加圧力Ｐは加えられているため、突起３と第１のワーク１の板状部１０との離脱は抑止され、突起３の状態の安定化を効果的に図ることができる。なお、第１通電操作と第２通電操作との間の通電停止時間Ｔｓは、５００ミリ秒以下に設定されており、溶接時間Ｔ１と同程度とすることができる。
【００３４】
以上説明したように本実施例によれば、第１通電操作は、本溶接工程の前において第２のワーク２の複数の突起３を均等に圧潰し、本溶接工程における溶接むらを抑える突起圧潰均等化工程として機能する。このように第１通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第２のワーク２の複数の突起３の圧潰の均等化を図ることができる。このため各突起３の突出量がばらついているときであっても、あるいは、第１のワーク１の板状部１０の平坦度が必ずしも充分ではないときであっても、本実施例によれば第１通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第２のワーク２の複数の突起３の圧潰の均等化を良好に図ることができる。このため第２通電操作を行って本溶接工程を実施するとき、第２のワーク２の複数の突起３間の電流配分の均一化が図られ、ひいては各突起３の溶融の均等化が図られ、各突起３の溶接の均等化が図られる。
【００３５】
本実施例によれば上記したように第１通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第２のワーク２の複数の突起３を潰す際に、突起３の圧潰の均等化を図ることができる。このため第２通電操作を行って本溶接工程を実施するとき、本溶接工程に必要とされる時間もできるだけ短縮することができる。このように第２通電操作に係る通電時間Ｔ２を短くできるため、超ハイテン鋼で形成されている板状の第１のワーク１の軟化を極力抑えることができ、超ハイテン鋼本来の強度を低下させるおそれを解消できる。更に第２通電操作に係る通電時間Ｔ２を短くできるため、第２のワーク２の雌ねじ部２１の変形も抑えることができ、雌ねじ部２１の寸法も良好に維持することができる。故に第２のワーク２の雌ねじ部２１にセンサ等の取付部材を良好に螺着させることができる。
【００３６】
第２通電操作を行って本溶接を行う場合、第１のワーク１の軟化が過剰に進行したときには、第１のワーク１の厚みは薄いために加圧力Ｐの影響を受け易く、第１のワーク１のうち第２のワーク２に背面する裏面１ｘに、溶接痕となる凸状部が発生し易い。この点本実施例によれば、前述したように、本溶接工程に相当する第２通電操作に係る通電時間Ｔ２を短くできるため、本溶接時における第１のワーク１の軟化の進行を抑えることができ、第１のワーク１の裏面１ｘにおける溶接痕の発生も抑制することができる。
【００３７】
本実施例によれば、第１通電操作の終了時に、第１のワーク１と第２のワーク２との間の通電を停止し、且つ、第２通電操作の開始時に、第１のワーク１と第２のワーク２との間の通電を再開する。この場合、第１のワーク１と第２のワーク２との間の通電を停止している通電停止時間Ｔｓの間に、第１通電操作により変形または部分的に溶融して圧潰した突起３の状態の安定化を図ることができ、第２通電操作による本溶接を良好に行うことができる。第１通電操作と第２通電操作との間の通電停止時間Ｔｓは、１／６０サイクル、つまり約１６ミリ秒とされている。
【００３８】
（試験例）
上記した実施例に基づいて試験を行った。各試験例ごとに１０個づつ行った。
試験条件及び試験結果を表１に示す。本試験例によれば、第１通電操作と第２通電操作との間の通電停止時間Ｔｓは、約１７ミリ秒（１／６０サイクル）に設定されており、溶接電流Ｉ１，Ｉ２の大きさは交流電流の実効値を意味する。表１に示すように、Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３、更にＮｏ．１−５〜Ｎｏ．１−８は、通電操作を１回のみ行っており、第１通電操作及び第２通電操作の双方を実施しておらず、比較例に相当する。またＮｏ．２−１〜Ｎｏ．２−１６、更にＮｏ．３−１〜Ｎｏ．３−３は、第１通電操作及び第２通電操作の双方を実施しており、実施例に相当する。
【００３９】
Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３、Ｎｏ．２−１〜Ｎｏ．２−９、更にＮｏ．３−１〜Ｎｏ．３−３については、第１のワーク１の板状部１０の材質は引張強度が１５００ＭＰａの超ハイテン鋼であり、その厚みｔは１．２ｍｍであり、第２のワーク２はＭ８のナットであった。またＮｏ．１−５〜Ｎｏ．１−８、Ｎｏ．２−１０〜Ｎｏ．２−１６については、第１のワーク１の板状部１０の材質は１５００ＭＰａの超ハイテン鋼であり、その厚みｔは１．６ｍｍであり、第２のワーク２はＭ６のナットであった。
【００４０】
表１に示すように、実施例に相当するＮｏ．２−１〜Ｎｏ．２−９、更にＮｏ．３−１〜Ｎｏ．３−３によれば、第１通電操作における溶接電流Ｉ１は２０００〜１００００Ａとし、溶接時間Ｔ１は５０〜１００ミリ秒とした。第２通電操作における溶接電流Ｉ１は１１５００〜１４５００Ａとし、溶接時間Ｔ２は１２０〜１７０ミリ秒とした。
【００４１】
また表１に示すように、実施例に相当するＮｏ．２−１０〜Ｎｏ．２−１６によれば、第１通電操作における溶接電流Ｉ１は７０００Ａとし、溶接時間Ｔ１は５０ミリ秒とした。第２通電操作における溶接電流Ｉ１は１１０００〜１４０００Ａとし、溶接時間Ｔ２は１２０〜３００ミリ秒とした。
【００４２】
試験結果としては、実施例に相当するＮｏ．２−１〜Ｎｏ．２−９，更にＮｏ．３−１〜Ｎｏ．３−３については、溶接部の剥離荷重が大きく、つまり溶接部の溶接強度が高かった。更に剥離荷重のばらつき（ΔＸ＝最大値−最小値）も小さかった。実施例に相当するＮｏ．２−１０〜Ｎｏ．２−１６についても、溶接部の剥離荷重が大きく、つまり溶接強度が高かった。更に剥離荷重のばらつき（ΔＸ＝最大値−最小値）も小さかった。上記した実施例に相当する試験例では、第１のワーク１の裏面１ｘにも溶接痕については、認められないか、または、ほとんど認められなかった。
【００４３】
これに対して、比較例に相当するＮｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３，Ｎｏ．１−５〜Ｎｏ．１−８については、剥離荷重が小さく、超ハイテン鋼に対する溶接強度としては必ずしも充分ではなかった。しかも第１のワーク１の裏面１ｘに溶接痕が認められるものもあった。
【００４４】
【表１】

【００４５】
（第２実施例）
図６は第２実施例に係る溶接過程を示す。第２実施例は第１実施例と基本的には共通の構成であり、基本的には共通の作用効果を奏する。本実施例においても、第２のワーク２の複数の突起３を第１のワーク１の板状部１０に押しつけるように、第１のワーク１及び第２のワーク２を加圧する加圧操作を行なう。このような加圧操作を行いつつ、第１のワーク１と第２のワーク２との間に溶接電流Ｉ１、通電時間Ｔ１の条件で通電する第１通電操作を実施する。第１通電操作を実施すれば、複数の各突起３は均等に圧潰される。その後、第１のワーク１と第２のワーク２との間に溶接電流Ｉ２、通電時間Ｔ２の条件で通電する第２通電操作を実施する。第２通電操作を実施すれば、前述したように複数の各突起３は第１のワーク１に強固に溶接される。
【００４６】
第１のワーク１が超ハイテン鋼である場合には、溶接条件の如何によっては、溶接時の急熱急冷の影響を受けて低温割れが発生するおそれがある。そこで本実施例によれば、第２通電操作後に第３通電操作を行う。即ち、第１のワーク１と第２のワーク２との間に溶接電流Ｉ３、通電時間Ｔ３の条件で通電する第３通電操作を実施する。第３通電操作を実施すれば、突起３による溶接ナゲット部の急冷が抑えられ、低温割れ発生が抑えられ、溶接の信頼性を一層高めることができる。溶接電流Ｉ３は、第１通電操作の溶接電流Ｉ１よりも小さくできる。溶接時間Ｔ３は、第１通電操作の溶接時間Ｔ１よりも長くできる。なお、溶接電流Ｉ３は、第１通電操作の溶接電流Ｉ１と同じ程度とすることもできる。溶接時間Ｔ３は、第１通電操作の溶接時間Ｔ１と同じ程度とすることもできる。
【００４７】
図６に示すように、第２通電操作は時刻Ａ５で終了される。第３通電操作は時刻Ａ６で開始され、時刻Ａ７で終了される。第２通電操作を終了してから時刻Ａ５〜時刻Ａ６の間は、通電はいったん停止される。時間経過によれば、時刻Ａ１→時刻Ａ２→時刻Ａ３→時刻Ａ４→時刻Ａ５→時刻Ａ６→時刻Ａ７→時刻Ａ８の順とされている。
【００４８】
（その他）
上記した実施例においては、第１のワーク１は貫通孔１２を有するが、貫通孔１２を有しないものでも良い。第１のワーク１、第２のワーク２の組成、サイズについては、上記したものに限定されるものではない。その他、本発明方法は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。発明の実施の形態、実施例に記載の語句は一部であっても、請求項に記載できるものである。
【００４９】
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
（付記項１）ハイテン鋼または超ハイテン鋼で形成された板状をなす板状部をもつ第１のワークと、複数の突起をもつ炭素鋼系のナット形状をなす第２のワークとを準備する準備工程と、前記第２のワークの前記突起を前記第１のワークの前記板状部に押しつけるように、前記第１のワーク及び前記第２のワークのうちの少なくとも一方を加圧する加圧操作を行いつつ、前記第１のワークと前記第２のワークとの間に溶接電流Ｉ１、通電時間Ｔ１の条件で通電する第１通電操作を実施し、その後、前記第１のワークと前記第２のワークとの間に溶接電流Ｉ２、通電時間Ｔ２の条件で通電する第２通電操作を実施し、前記第１通電操作の溶接電流Ｉ１は前記第２通電操作の溶接電流Ｉ２よりも小さく、且つ、前記第１通電操作の通電時間Ｔ１は前記第２通電操作の通電時間Ｔ２よりも短く設定されていることを特徴とするハイテン鋼または超ハイテン鋼用のプロジェクション溶接方法。ハイテン鋼または超ハイテン鋼の強度を損なうことを抑えつつ、ハイテン鋼または超ハイテン鋼の溶接を行うことができる。更にハイテン鋼または超ハイテン鋼の過剰軟化も抑制できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明方法によれば、第２のワークの各突起の突出量がばらついているときであっても、あるいは、第１のワークの板状部の平坦度が必ずしも充分でないときであっても、第１通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第２のワークの複数の突起の圧潰の均等化を図ることができる。このため、本溶接工程である第２通電操作を実施するとき、第２のワークの複数の突起間における電流配分の均等化を図ることができ、ひいては各突起の溶接時の溶融の均等化が図られる。故に、各突起による溶接ナゲット部の径を均等化でき、第１のワークと第２のワークとの溶接強度を高めることができる。
【００５１】
上記したように本溶接工程である第２通電操作を実施するとき、第２のワークの複数の突起間における電流配分の均等化を図ることができるため、本溶接工程である第２通電操作の通電時間Ｔ２の短縮化を図ることができ、第１のワークの過剰軟化に起因して第１のワークの裏面に過剰な溶接痕が形成されることを抑制することができる。このため第１のワークが５００ＭＰａ以上の引張強度をもつハイテン鋼または超ハイテン鋼で形成されているとき、ハイテン鋼または超ハイテン鋼の溶接時の過剰軟化を抑えることができ、これにより第１のワークの裏面における過剰な溶接痕の形成を抑制しつつ、溶接を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】突起をもつ第２のワークを第１のワークに載せた状態を電極と共に示す斜視図である。
【図２】突起をもつ第２のワークを第１のワークに載せる状態を示す断面図である。
【図３】第１のワーク及び第２のワークを電極で挟持した状態で第１通電操作を実施した後の状態の断面図である。
【図４】第１のワーク及び第２のワークを電極で挟持した状態で第２通電操作を実施した後の状態の断面図である。
【図５】溶接過程を示すグラフである。
【図６】第２実施例に係り、溶接過程を示すグラフである。
【符号の説明】
図中、１は第１のワーク、２は第２のワーク、３は突起を示す。

Claims (6)

1. 板状をなす板状部をもつ鋼系の第１のワークと、複数の突起をもつ鋼系の第２のワークとを準備する準備工程と、
   前記第２のワークの前記突起を前記第１のワークの前記板状部に押しつけるように、前記第１のワーク及び前記第２のワークのうちの少なくとも一方を加圧する加圧操作を行いつつ、
   前記第１のワークと前記第２のワークとの間に溶接電流Ｉ１、通電時間Ｔ１の条件で通電する第１通電操作を実施し、
   その後、前記第１のワークと前記第２のワークとの間に溶接電流Ｉ２、通電時間Ｔ２の条件で通電する第２通電操作を実施し、
   前記第１通電操作の溶接電流Ｉ１は前記第２通電操作の溶接電流Ｉ２よりも小さく、且つ、前記第１通電操作の通電時間Ｔ１は前記第２通電操作の通電時間Ｔ２よりも短く設定されていることを特徴とするプロジェクション溶接方法。
2. 請求項１において、前記通電時間Ｔ１は７００ミリ秒以下に、前記通電時間Ｔ２は１０００ミリ秒以下に設定されていることを特徴とするプロジェクション溶接方法。
3. 請求項１または請求項２において、前記溶接電流Ｉ１と前記溶接電流Ｉ２との比Ｉ２／Ｉ１は、１．２〜４．０の範囲内に設定されていることを特徴とするプロジェクション溶接方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項において、前記第１通電操作の終了時に、前記第１のワークと前記第２のワークとの間の通電を停止し、且つ、前記第２通電操作の開始時に、前記第１のワークと前記第２のワークとの間の通電を再開することを特徴とするプロジェクション溶接方法。
5. 請求項４において、前記第１通電操作と前記第２通電操作との間の通電停止時間をＴｓとすると、Ｔｓは５００ミリ秒以下に設定されていることを特徴とするプロジェクション溶接方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項において、前記第１のワークは引張強度が５００ＭＰａ以上のハイテン鋼または超ハイテン鋼であることを特徴とするプロジェクション溶接方法。

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