JP2011005544A - 高強度鋼板のスポット溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板厚の厚い高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法で接合した場合においても欠陥や割れが生じるのを防止でき、良好な作業性を確保しつつ、信頼性の高い溶接金属部を形成することが可能な高強度鋼板のスポット溶接方法を提供する。
【解決手段】引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板１Ａ、１Ｂを抵抗スポット溶接方法によって溶接する際、溶接電極２Ａ、２Ｂの高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対する加圧力ＥＦを次式｛１９６０×ｔ≦ＥＦ≦２９４０×ｔ｝で表される条件として溶接通電を行った後、引き続き、加圧力ＥＦをそのままとして、次式｛１６０≦ＨＴ≦３００｝で表される保持時間ＨＴで、溶接電極２Ａ、２Ｂで高強度鋼板１Ａ、１Ｂを保持する。但し、上記各式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＨＴ：保持時間（ｍｓ）、を示す。
【選択図】図１

Description

本発明は、高強度鋼板のスポット溶接方法に関するものであり、特に、自動車用部品の製造や車体の組立等の工程において、スポット溶接によって溶接金属部を形成する高強度鋼板のスポット溶接方法に関するものである。

近年、自動車分野においては、低燃費化や炭酸ガス（ＣＯ_２）の排出量削減を目的とした車体の軽量化および衝突安全性向上のために、車体や部品等に、高強度鋼板を使用するニーズが高まっている。一方、車体の組立や部品の取付け等の工程においては、主としてスポット溶接が用いられている（例えば、特許文献１〜３を参照）。

しかしながら、高強度鋼板、特に厚手の高強度鋼板をスポット溶接した場合には、以下のような問題が生じる。
スポット溶接部（溶接金属部：ナゲット）の品質指標としては、引張強さ（静的強度）と疲労強度が挙げられる。このような溶接継手の引張強さには、せん断方向に引張荷重を負荷して測定する引張せん断強さ（ＴＳＳ）と、剥離方向に引張荷重を負荷して測定する十字引張強さ（ＣＴＳ）がある。また、スポット溶接部の疲労強度には、せん断方向に引張荷重を負荷して測定する引張せん断疲労強度と、剥離方向に引張荷重を負荷して測定する十字引張疲労強度がある。一般に、静的引張強さおよび疲労強度の何れも、スポット溶接部に欠陥や割れが無い場合には、問題無く十分高い値が得られるが、これらの欠陥や割れが存在する場合には、著しい低下が生じるという問題がある。

ここで、下記（ａ）式は溶接部の硬さに関わる炭素当量Ｃｅｑｈを表す式であり、また、下記（ｂ）式は溶接部の靭性に関わる炭素当量Ｃｅｑｔを表す式である。
Ｃｅｑｈ ＝ Ｃ＋Ｓｉ／４０＋Ｃｒ／２０ ・・・・・（ａ）
Ｃｅｑｔ ＝ Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ ・・・・・（ｂ）
但し、上記（ａ）、（ｂ）式において、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、およびＳは、それぞれ、鋼板中の炭素、珪素、マンガン、リン、硫黄の各含有量（質量％）を示す。

一般的に、鋼板の引張強さが増加すると、上記（ａ）、（ｂ）式で示される炭素当量Ｃｅｑｈ、Ｃｅｑｔの値が増加し、その結果、溶接部の硬さが増加して靭性が低下する。このように、溶接部の硬さが増加して靭性が低下した場合、ナゲット内において割れが発生し易くなり、特に、上記（ｂ）式で表される炭素当量Ｃｅｑｔの値が０．２４を超える場合には、ナゲット内における割れが顕著に発生し易くなるという問題がある。

上述のような、スポット溶接部の欠陥や割れは、通電終了後の溶接金属の収縮によって起こると考えられる。即ち、従来のスポット溶接の条件では、図５のグラフに示すように、規定の時間（Ｔ）で、規定の電流値（Ｉ）を溶接電極に通電し、通電後に電流を遮断する通電パターンとしている。また、図５のグラフにおいて、電流の立ち上げ時、及び、立ち下げ時にスロープを設けた波形とすることもある。このような場合、溶接（ナゲット）部の中心においては、上下の電極からの抜熱によって上下方向の収縮が生じるが、通電終了後に急激な溶接金属の収縮が起こると、図３に示すように、溶接金属部（ナゲット１０３Ａ）の中心で収縮欠陥１０４が生じる。一方、溶接金属は横方向にも収縮するため、温度が上昇していない母材はその収縮に追従できず、その結果、図４に示すように、溶接金属は母材側から引張応力を受け、溶接金属部（ナゲット１０３Ｂ）において縦割れ１０５が生じる。

スポット溶接部に欠陥や割れが生じるのを防止する方法としては、溶接後に、鋼板に対する電極の加圧力を増加させる方法が知られている。しかしながら、この方法では非常に高い加圧力を必要とするため、剛性の高い溶接ガンが必要となることから実用には向かないという問題がある。また、溶接後に、引き続き後加熱通電を行うことによって溶接後の冷却速度を低下させ、溶接金属の収縮速度を低下させて欠陥や割れを防止する方法が知られている。しかしながら、この方法においても、自動車の補強部材等で用いられる、引張強さが９００ＭＰａ以上であり、且つ、板厚が１．８ｍｍ以上の高強度鋼板をスポット溶接する場合には、必ずしも有効ではなかった。

特開平１１−２７９６８２号公報 特公平６−４５８２７号公報 特開２００２−１０３０４８号公報

上述のように、高強度鋼板、特に、引張強さが９００ＭＰａ以上で炭素当量が高く、板厚が１．８ｍｍ以上である高強度鋼板をスポット溶接した場合には、通電終了後の溶接金属の急激な収縮により、溶接金属部の中心で収縮欠陥が生じる。また、溶接金属は横方向にも収縮するので、母材が溶接金属の収縮に追従できず縦割れが起こる。その結果、溶接金属部の信頼性が著しく低下するという問題があった。このため、高強度鋼板を溶接する場合でも、欠陥や割れが抑制され、信頼性の高い溶接金属部を形成させることが可能な方法が切に求められていた。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、特に、板厚の厚い高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法で溶接した場合においても、高強度鋼板の炭素当量に制限を設けることなく、また、溶接プロセス全体の時間を極端に長くすることもなく、実用の範囲内で電極での加圧力と保持時間を制御することにより、欠陥や割れが生じるのを防止でき、良好な作業性を確保しつつ、信頼性の高い溶接金属部を形成させることが可能な高強度鋼板のスポット溶接方法を提供することを目的とする。

本発明者等が上記問題を解決するために鋭意研究したところ、高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法によって溶接する際、鋼板に対する電極の加圧力と、溶接後の通電パターンを最適に制御することにより、板厚の厚い高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法で溶接する場合であっても、溶接金属部における収縮欠陥や割れの発生が抑制できることを知見した。即ち、溶接後の通電パターンを実用の溶接条件範囲内で制御することで、高強度鋼板の炭素当量に制限を設けることなく、信頼性の高い溶接金属部を形成させることが可能なことを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の要旨は以下のとおりである。

［１］ 引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法によって溶接する高強度鋼板のスポット溶接方法であって、溶接電極の前記高強度鋼板に対する加圧力を、下記（１）式で表される関係を満たす条件として溶接通電を行った後、引き続き、前記加圧力をそのままとして、下記（２）式で表される関係を満たす保持時間で、前記溶接電極で前記高強度鋼板を保持することを特徴とする高強度鋼板のスポット溶接方法。
１９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
１６０ ≦ ＨＴ ≦ ３００ ・・・・・（２）
｛但し、上記（１）、（２）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＨＴ：保持時間（ｍｓ）、を示す。｝

［２］ 引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法によって溶接する高強度鋼板のスポット溶接方法であって、溶接電極の前記高強度鋼板に対する加圧力を下記（１）式で表される関係を満たす条件とし、溶接通電を行った後、引き続き、下記（３）式で表される関係を満たす時間でダウンスロープ通電を行うことを特徴とする高強度鋼板のスポット溶接方法。
１９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
０．３０ × ＷＴ ≦ ＤＳＴ ≦ ０．５０ × ＷＴ ・・・・・（３）
｛但し、上記（１）、（３）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＷＴ：溶接時間（ｍｓ）、ＤＳＴ：ダウンスロープ通電時間（ｍｓ）を示す。｝

［３］ 引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法によって溶接する高強度鋼板のスポット溶接方法であって、
溶接電極の前記高強度鋼板に対する加圧力を下記（１）式で表される関係を満たす条件とし、溶接通電を行った後、引き続き、下記（４）、（５）式で表される各々の関係を満たす条件で後加熱通電を行うことを特徴とする高強度鋼板のスポット溶接方法。
１９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
０．５０ × ＷＣ ≦ ＰＨＣ１ ≦ ０．９０ × ＷＣ ・・・・・（４）
０．３０ × ＷＴ ≦ ＰＨＴ１ ≦ ０．５０ × ＷＴ ・・・・・（５）
｛但し、上記（１）、（４）、（５）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＰＨＣ１：後加熱電流（ｋＡ）、ＷＴ：溶接時間（ｍｓ）、ＰＨＴ１：後加熱時間（ｍｓ）を示す。｝

［４］ 引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法によって溶接する高強度鋼板のスポット溶接方法であって、溶接電極の前記高強度鋼板に対する加圧力を下記（１）式で表される関係を満たす条件とし、溶接通電を行った後、引き続き、下記（６）、（７）式で表される各々の関係を満たす条件で第１の後加熱通電を行ない、次いで、下記（８）、（９）式で表される各々の関係を満たす条件で第２の後加熱通電を行うことを特徴とする高強度鋼板のスポット溶接方法。
１９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
０．８５ × ＷＣ ≦ ＰＨＣ２ ≦ ０．９５ × ＷＣ ・・・・・（６）
０．２０ × ＷＴ ≦ ＰＨＴ２ ≦ ０．４０ × ＷＴ ・・・・・（７）
０．７０ × ＷＣ ≦ ＰＨＣ３ ≦ ０．８０ × ＷＣ ・・・・・（８）
０．２０ × ＷＴ ≦ ＰＨＴ３ ≦ ０．４０ × ＷＴ ・・・・・（９）
｛但し、上記（１）、（６）、（７）、（８）、（９）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＰＨＣ２：第１の後加熱電流（ｋＡ）、ＷＴ：溶接時間（ｍｓ）、ＰＨＴ２：第１の後加熱通電時間（ｍｓ）、ＰＨＣ３：第２の後加熱電流（ｋＡ）、ＰＨＴ３：第２の後加熱通電時間（ｍｓ）を示す。｝

本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法によれば、抵抗スポット溶接方法によって溶接する際、鋼板に対する溶接電極の加圧力と、溶接後の保持時間や通電パターンを最適に制御する上記方法とすることにより、高強度鋼板の炭素当量に制限を設けることなく、また、溶接プロセス全体の時間を極端に長くすることもなく、実用の範囲内の通電パターンで、溶接金属部における収縮欠陥や割れの発生が抑制でき、良好な作業性を確保しつつ、信頼性の高い溶接継手が得られる。従って、例えば、自動車用部品の製造や車体の組立等の工程において本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法を適用することにより、車体全体の軽量化による低燃費化や炭酸ガス（ＣＯ_２）の排出量削減、並びに衝突安全性の向上等のメリットを十分に享受することができ、その社会的貢献は計り知れない。

本発明に係る高強度鋼板のスポット溶接方法の一例を模式的に説明する図であり、抵抗スポット溶接方法によって溶接金属部を形成した状態を示す断面図である。 本発明に係る高強度鋼板のスポット溶接方法の一例を模式的に説明する図であり、図２（ａ）は本発明に係る高強度鋼板のスポット溶接方法の第１の実施形態の通電パターンを示すグラフ、図２（ｂ）は第２の実施形態の通電パターンを示すグラフ、図２（ｃ）は第３の実施形態の通電パターンを示すグラフである。 従来の高強度鋼板のスポット溶接方法を模式的に説明する図であり、抵抗スポット溶接方法によって溶接金属部を形成した際に発生する収縮欠陥を示す断面図である。 従来の高強度鋼板のスポット溶接方法を模式的に説明する図であり、抵抗スポット溶接方法によって溶接金属部を形成した際に発生する縦割れを示す断面図である。 従来の高強度鋼板のスポット溶接方法を模式的に説明する図であり、一般的な通電パターンを示すグラフである。

以下、本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法の第１〜第４の実施形態について、主に図１、２を参照しながら説明する（図３〜５の従来図も適宜参照）。なお、本実施形態は、本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り本発明を限定するものではない。

近年、特に自動車分野においては、低燃費化や炭酸ガス（ＣＯ_２）の排出量削減を目的とした車体の軽量化および衝突安全性向上のために、車体や部品等に、高強度鋼板を使用するニーズが高まっている。また、このような高強度鋼板が用いられてなる車体の組立や部品の取付け等を行う場合には、主としてスポット溶接方法が用いられるが、溶接金属部における収縮欠陥や縦割れを抑制でき、高い継手特性が実現できる方法に対するニーズが非常に高まっている。このようなニーズに対し、本発明では、上述したように、鋼板に対する溶接電極の加圧力と、溶接後の保持時間や通電パターンを最適に規定して抵抗スポット溶接を行う方法としている。これにより、通電パターンを実用の溶接条件範囲内で制御しながら上記各規定とするとともに、従来と同様の抵抗スポット溶接設備等を用いて、収縮欠陥や縦割れの発生が抑制された信頼性の高い溶接金属部を形成でき、高強度鋼板を溶接することが可能になるというものである。
以下、本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法の各実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
本実施形態の高強度鋼板のスポット溶接方法は、引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板１（１Ａ、１Ｂ）を抵抗スポット溶接方法によって溶接する方法であり、溶接電極２Ａ、２Ｂの高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対する加圧力ＥＦを、下記（１）式で表される関係を満たす条件として溶接通電を行った後、引き続き、加圧力ＥＦをそのままとして、下記（２）式で表される関係を満たす保持時間ＨＴで、溶接電極２Ａ、２Ｂで高強度鋼板１Ａ、１Ｂを保持する方法である。
１９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
１６０ ≦ ＨＴ ≦ ３００ ・・・・・（２）
但し、上記（１）、（２）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＨＴ：保持時間（ｍｓ）、を示す。

「抵抗スポット溶接方法」
図１は、本発明において高強度鋼板１を溶接するのに用いられる抵抗スポット溶接方法を説明するための模式図である。
本発明で用いられる抵抗スポット溶接方法とは、まず、被溶接材である２枚の高強度鋼板１Ａ、１Ｂ同士を重ね合わせる。そして、高強度鋼板１Ａ、１Ｂの重ね合わせ部分に対して両側から、即ち、図１に示す例では上下方向から挟み込むように、銅合金からなる溶接電極２Ａ、２Ｂを押し付けつつ通電することにより、２枚の高強度鋼板１Ａ、１Ｂの間に溶融金属部を形成させる。この溶融金属部は、溶接通電が終了した後、水冷された溶接電極２Ａ、２Ｂによる抜熱や高強度鋼板１Ａ、１Ｂの熱伝導によって急速に冷却されて凝固し、２枚の高強度鋼板１Ａ、１Ｂの間に、図示例のような断面楕円形状のナゲット（溶接金属）３が形成される。このようなナゲット３が形成されることにより、２枚の高強度鋼板１Ａ、１Ｂが溶接される。

本発明に係る高強度鋼板１のスポット溶接方法は、上述のような抵抗スポット溶接方法による溶接において、高強度鋼板１に対する溶接電極２の加圧力や溶接後の保持時間、溶接通電後の通電パターンを、以下に説明するような適正範囲に規定することにより、ナゲット３における収縮欠陥や縦割れ等の発生を防止できるという方法である。

「鋼板特性の限定理由」
以下に、本発明における被溶接物である高強度鋼板１（１Ａ、１Ｂ）の鋼板特性の限定理由について詳述する。

（引張強さ：９００〜１８５０ＭＰａ）
本発明では、被溶接物である高強度鋼板１（１Ａ、１Ｂ）の引張強さを９００〜１８５０ＭＰａの範囲に規定する。
一般に、高強度鋼板の引張強さが９００ＭＰａ以上である場合に、溶接後の溶接金属部において収縮欠陥や縦割れが発生し易いことから、この引張強さ以上である高強度鋼板が、本発明が適用される対象となる。また、高強度鋼板の引張強さが１８５０ＭＰａを超える場合には、本発明による収縮欠陥や縦割れの防止効果が得られ難くなる。

（板厚：１．８〜２．８ｍｍ）
本発明では、被溶接物である高強度鋼板１（１Ａ、１Ｂ）の板厚を１．８〜２．８ｍｍの範囲に規定する。
一般に、高強度鋼板の板厚が１．８ｍｍ以上である場合には、溶接後の溶接金属部において収縮欠陥や縦割れが発生することから、この板厚以上である高強度鋼板が、本発明が適用される対象となる。また、高強度鋼板の板厚が２．８ｍｍを超える場合には、本発明による収縮欠陥や縦割れの防止効果が得られ難くなる。

（鋼種）
本発明では、被溶接物である高強度鋼板をなす鋼種については特に限定されず、例えば、２相組織型（例えば、フェライト中にマルテンサイトを含む組織、フェライト中にベイナイトを含む組織）、加工誘起変態型（フェライト中に残留オーステナイトを含む組織）、微細結晶型（フェライト主体組織）等、何れの型の鋼板であっても良い。何れの鋼種からなる高強度鋼板であっても、本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法を適用することにより、スポット溶接の際に収縮欠陥や縦割れが発生するのを防止でき、鋼板の特性を損なうことなく、信頼性の高い溶接継手（溶接金属部）が得られる。

また、本発明のスポット溶接方法の適用は、同種同厚の鋼板の組合せに限定されるものではなく、各規定を満たす鋼板の溶接であれば、同種異厚、異種同厚、あるいは異種異厚の組合せで行うことも可能である。なお、異厚の２枚重ねや３枚以上重ねの場合には、全ての鋼板の板厚を加算し、２枚重ねとして平均した値を鋼板の板厚として、これが限定範囲内に入っているかどうかを判断すれば良い。

（めっき）
本発明では、高強度鋼板の表層に施されるめっき層の種類については、例えば、Ｚｎ系、Ｚｎ−Ｆｅ系、Ｚｎ−Ｎｉ系、Ｚｎ−Ａｌ系、Ｚｎ−Ｍｇ系、Ｐｂ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ａｌ-Ｓｉ系等、何れのめっき層であっても良い。また、めっき層の表層に無機系、有機系の皮膜（例えば、潤滑皮膜等）が施されていても良い。また、これらのめっき層の目付量についても、特に限定されないが、両面の目付け量で１００ｇ／１００ｇ／ｍ^２以下とすることが好ましい。めっきの目付け量が片面あたりで１００ｇ／ｍ^２を越えると、めっき層が溶接の際の障害となる場合がある。

「溶接条件の限定理由」
以下に、本実施形態で規定する抵抗スポット溶接の際の溶接条件について、その限定理由を詳述する。

（溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力：ＥＦ）
本実施形態では、溶接電極２Ａ、２Ｂの高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対する加圧力ＥＦ（Ｎ）を、下記（１）式で表される範囲に規定する。
１９６０×ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０×ｔ ・・・・・（１）
但し、上記（１）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）を示す。

上記（１）式で表されるように、加圧力ＥＦが｛１９６０×ｔ｝（Ｎ）以上であれば、溶接金属部で収縮欠陥や縦割れが発生するのを防止できる効果が得られる。
一方、加圧力ＥＦが｛２９４０×ｔ｝（Ｎ）を超えると、溶接部の凹みが大きくなって外観を損ねたり、継手強度が低下する等の問題が生じ、また、溶接ガン（溶接電極２Ａ、２Ｂ）の剛性を上げる必要性が生じる。
ここで、上述したように、異厚の２枚重ねや３枚以上重ねの場合には、全ての鋼板の板厚を加算し、２枚重ねとして平均した値を鋼板の板厚として、これが上記限定範囲内に入っているかどうかを判断すれば良い。

なお、本実施形態において、上記範囲の加圧力ＥＦ（Ｎ）で溶接電極２Ａ、２Ｂを高強度鋼板１Ａ、１Ｂに押し付けつつ通電する溶接時間（通電時間）は、高強度鋼板をスポット溶接する場合の一般的な実用の範囲内に設定すれば良い。

（溶接通電後に高強度鋼板を加圧する保持時間：ＨＴ）
本実施形態においては、上記（１）式で表される範囲の加圧力ＥＦとされた条件で溶接通電した後、引き続き、上記（２）式で表されるように、保持時間ＨＴを１６０〜３００ｍｓの範囲として、溶接電極２Ａ、２Ｂによって高強度鋼板１Ａ、１Ｂを保持する。
本実施形態において、溶接通電後の保持時間ＨＴを上記範囲としたのは、１６０ｍｓ以上保持することで溶接金属部の凝固が完了し、収縮欠陥や割れの防止に効果があるからである。また、保持時間ＨＴが３００ｍｓを超えると、生産性が低下する。

一般に、ナゲット（溶接金属部）における収縮欠陥や割れの発生は、溶接後の溶接金属部の凝固過程と深い繋がりがある。スポット溶接では、冷却速度が非常に速いため、凝固中に急激な収縮が起こる。その際、加圧力無しに溶接金属を自由凝固させると、板厚が厚い高強度鋼板では、最後に凝固する溶接金属の中央部で欠陥が発生したり、周囲の拘束によって割れが発生したりする場合がある。

これに対し、溶接通電後、十分な加圧力で溶接電極２Ａ、２Ｂを溶接金属の収縮過程に追従させると、溶接金属の中央部に残留した溶融金属を押し込むため、ナゲットにおける収縮欠陥の発生を抑制させ、また、割れの発生も抑制することが可能となる。ここで、溶接金属は、完全に凝固するまで、水冷された溶接電極２Ａ、２Ｂで加圧することが重要であり、そのためには、本実施形態で説明するように、保持時間ＨＴを適正範囲に設定することが重要となる。

本実施形態のスポット溶接方法によれば、上記条件で溶接通電を行った後、引き続き、上記（１）式で表される加圧力ＥＦで、上記（２）で表される保持時間ＨＴで高強度鋼板１Ａ、１Ｂを溶接電極２Ａ、２Ｂで加圧保持することにより、上述のような、溶接金属の中央部に残留した溶融金属を押し込む作用が得られる。これにより、ナゲットにおける収縮欠陥の発生を抑制させ、割れの発生も抑制することができる。

なお、本発明に係る高強度鋼板１のスポット溶接方法は、上述のように、溶接電極２の高強度鋼板１に対する加圧力ＥＦや、溶接通電後の保持時間ＨＴの他、詳細を後述するような溶接電極２への通電パターンの条件を最適化した方法なので、例えば、図１に例示するような溶接電極２が備えられた従来公知の抵抗スポット溶接設備を何ら制限無く採用することが可能である。
また、本実施形態のスポット溶接方法においては、溶接通電の際の溶接電流は、鋼板を溶接する抵抗スポット溶接方法において従来から採用されている電流値と同程度とすれば良い。

［第２の実施形態］
本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法の第２の実施形態について、以下に説明する。
なお、本実施形態では、上記第１の実施形態と同じ図面を参照してその構成を説明するとともに、共通する構成については同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

本実施形態の高強度鋼板１のスポット溶接方法は、上記第１の実施形態と同様、引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板１（１Ａ、１Ｂ）を抵抗スポット溶接方法によって溶接する方法であり、溶接電極２（２Ａ、２Ｂ）の高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対する加圧力ＥＦを下記（１）式で表される関係を満たす条件とし、溶接通電を行った後、引き続き、下記（３）式で表される関係を満たすダウンスロープ時間（時間）ＤＳＴでダウンスロープ通電を行う方法である。
１９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
０．３０ × ＷＴ ≦ ＤＳＴ ≦ ０．５０ × ＷＴ ・・・・・（３）
但し、上記（１）、（３）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＷＴ：溶接時間（ｍｓ）、ＤＳＴ：ダウンスロープ通電時間（ｍｓ）を示す。

本実施形態では、被溶接物である高強度鋼板１について、引張強さ、板厚、鋼種等の各種鋼板特性を、上記第１の実施形態と同様の理由により、同じ特性に規定している。
また、本実施形態では、溶接電極２Ａ、２Ｂの高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対する加圧力ＥＦを上記（１）式で表される関係を満たす条件とする点においても、上記第１の実施形態と同様である。

本実施形態の高強度鋼板１のスポット溶接方法は、上記条件で溶接通電を行った後、引き続き、ダウンスロープ通電時間ＤＳＴ（ｍｓ）を上記（３）式で表される条件として、ダウンスロープ通電を行う点で、上記第１の実施形態のスポット溶接方法とは異なる。

「溶接通電後のダウンスロープ通電の条件」
以下に、本実施形態で規定する溶接通電後のダウンスロープ通電の条件について、その限定理由を詳述する。
本実施形態では、上述したように、上記範囲の加圧力ＥＦとされた条件で、溶接電極２Ａ、２Ｂに溶接時間ＷＴ（ｍｓ）の時間で溶接通電した後、引き続き、下記（３）式で表される関係を満たす時間で規定されたダウンスロープ通電を行う。
０．３０ × ＷＴ ≦ ＤＳＴ ≦ ０．５０ × ＷＴ ・・・・・（３）
但し、上記（３）式において、ＷＴ：溶接時間（ｍｓ）、ＤＳＴ：ダウンスロープ通電時間（ｍｓ）を示す。

上記（３）式で表されるように、ダウンスロープ通電時間ＤＳＴ（ｍｓ）が、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）の０．３０〜０．５０倍の範囲であれば、溶接金属部のナゲット３に収縮欠陥や縦割れが発生するのを防止する効果が得られる。この場合の通電パターンは、図２（ａ）のグラフに示すように、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）で通電した後、溶接電極２Ａ、２Ｂに通電する電流値（Ｉ）を、一定の割合で減少させてゆくパターンとなる。
ダウンスロープ通電時間ＤＳＴ（ｍｓ）が、上記（３）式の規定範囲より短すぎる場合には、上記効果が得られ難くなり、また、長すぎる場合には生産性が低下する。

従来、一般的な抵抗スポット溶接方法を実施する場合には、図５のグラフに示すように、規定の時間（Ｔ）、規定の電流値（Ｉ）を溶接電極２Ａ、２Ｂに通電し、通電後に電流を遮断する通電パターンとしている。また、通電電流や通電時間は、通常、用いられる高強度鋼板の厚さや鋼種等に応じて適宜設定される。
ここで、スポット溶接を行う場合、溶接電極２Ａ、２Ｂは水冷手段によって冷却されているので、図５に示す通電パターンで通電を停止した場合には、高強度鋼板１Ａ、１Ｂの溶接金属部は急冷されて金属組織がマルテンサイト組織となり、強度（硬さ）が増加するという特徴がある。しかしながら、従来の条件で高強度鋼板をスポット溶接した場合、図３に示すように、溶接金属部であるナゲット１０３Ａの中心において、図示略の電極からの抜熱によって上下方向の収縮が生じ、通電終了後に急激な溶接金属の収縮が起こるため、ナゲット１０３Ａの中心で収縮欠陥１０４が生じる。また、溶接金属は横方向にも収縮するが、温度が上昇していない母材はその収縮に追従できないため、図４に示すように、溶接金属が母材側から引張応力を受け、強度（硬さ）が増加して伸び（変態能）が低下したナゲット１０３Ｂ内部において縦割れ１０５が生じるという問題があった。

これに対し、本実施形態のスポット溶接方法では、鋼板に対する溶接電極の加圧力と、溶接後の通電パターンを最適に制御する方法としている。本実施形態においては、溶接電極２（２Ａ、２Ｂ）の高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対する加圧力ＥＦを、次式｛１９６０×ｔ≦ＥＦ（Ｎ）≦２９４０×ｔ｝で表される関係を満たす条件とし、溶接通電を行った後、引き続き、次式｛０．３０×ＷＴ≦ＤＳＴ≦０．５０×ＷＴ｝で表される関係を満たす時間でダウンスロープ通電を行う方法としている。このような条件で高強度鋼板１Ａ、１Ｂを抵抗スポット溶接することにより、ナゲット３において、急激な溶接金属の収縮が生じるのが抑制され、収縮欠陥が生じるのを防止することが可能となる。またさらに、溶接金属が横方向に収縮するのも抑制されるので、ナゲット３に縦割れが生じるのを効果的に防止することが可能となる。

［第３の実施形態］
本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法の第３の実施形態について、以下に説明する。
なお、本実施形態では、上記第１及び第２の実施形態と同じ図面を参照してその構成を説明するとともに、共通する構成については同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

本実施形態の高強度鋼板のスポット溶接方法は、上記第１及び第２の実施形態と同様、引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板１Ａ、１Ｂを抵抗スポット溶接方法によって溶接する方法であり、溶接電極２Ａ、２Ｂの高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対する加圧力ＥＦを下記（１）式で表される関係を満たす条件とし、溶接通電を行った後、引き続き、溶接電流ＷＣ（ｋＡ）、後加熱電流ＰＨＣ１（ｋＡ）、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）、後加熱時間ＰＨＴ１（ｍｓ）を、下記（４）、（５）式で表される各々の関係を満たす条件として後加熱通電を行う方法である。
１９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
０．５０ × ＷＣ ≦ ＰＨＣ１ ≦ ０．９０ × ＷＣ ・・・・・（４）
０．３０ × ＷＴ ≦ ＰＨＴ１ ≦ ０．５０ × ＷＴ ・・・・・（５）
但し、上記（１）、（４）、（５）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＰＨＣ１：後加熱電流（ｋＡ）、ＷＴ：溶接時間（ｍｓ）、ＰＨＴ１：後加熱時間（ｍｓ）を示す。

本実施形態では、被溶接物である高強度鋼板１について、引張強さ、板厚、鋼種等の各種鋼板特性を、上記第１及び第２の実施形態と同様の理由により、同じ特性に規定している。
また、本実施形態では、溶接電極２Ａ、２Ｂの高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対する加圧力ＥＦを上記（１）式で表される関係を満たす条件とする点においても、上記第１の実施形態と同様である。

本実施形態の高強度鋼板１のスポット溶接方法は、上記条件で溶接通電を行った後、引き続き、溶接電流ＷＣ（ｋＡ）、後加熱電流ＰＨＣ１（ｋＡ）、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）、後加熱時間ＰＨＴ１（ｍｓ）を、上記（４）、（５）式で表される各々の関係を満たす条件として後加熱通電を行う点で、上記第１及び第２の実施形態のスポット溶接方法とは異なる。

「後加熱通電の条件」
以下に、本実施形態で規定する後加熱通電の条件について、その限定理由を詳述する。
本実施形態では、上述したように、上記（１）式で表される範囲の加圧力ＥＦとされた条件で、溶接電極２Ａ、２Ｂに溶接時間ＷＴの時間で溶接通電した後、引き続き、上記（４）式で表される関係を満たす後加熱電流ＰＨＣ１、及び、上記（５）式で表される関係を満たす後加熱時間ＰＨＴ１の各条件で規定された後加熱通電を行う。

（後加熱電流ＰＨＣ１）
本実施形態で規定する後加熱通電の際の後加熱電流ＰＨＣ１は、上記（４）式で表されるように、溶接電流ＷＣ（ｋＡ）の０．５０〜０．９０倍の範囲とする。
後加熱電流ＰＨＣ１を上記範囲とした上で、後述の後加熱時間ＰＨＴ１で後加熱通電を行うことにより、溶接金属部であるナゲット３において収縮欠陥や縦割れが発生するのを効果的に防止することが可能となる。後加熱電流ＰＨＣ１が上記（４）式の規定範囲外だと、上記効果が得られ難くなる場合がある。

（後加熱時間ＰＨＴ１）
本実施形態で規定する後加熱通電の際の後加熱時間ＰＨＴ１は、上記（５）式で表されるように、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）の０．３０〜０．５０倍の範囲の数値とする。後加熱時間ＰＨＴ１をこの範囲とするとともに、後加熱電流ＰＨＣ１を上記範囲として後加熱通電を行うことにより、溶接金属部であるナゲット３において収縮欠陥や縦割れが発生するのを効果的に防止することが可能となる。この場合の通電パターンは、図２（ｂ）のグラフに示すように、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）で通電した後、溶接電極２Ａ、２Ｂに通電する電流値（Ｉ）を下げ、一定の電流値（後加熱電流ＰＨＣ１）で所定時間（後加熱時間ＰＨＴ１）の通電を行うパターンとなる。
後加熱時間ＰＨＴ１が、上記（４）式の規定範囲外で、０．３０ＷＴを下回る場合には上記効果が得られ難くなり、また、０．５０ＷＴを超えると生産性が低下する。

なお、本実施形態のスポット溶接方法では、溶接金属部であるナゲット３の凝固時間を短縮するため、例えば、溶接時間ＷＴで行う溶接通電の直後に、１６〜４０ｍｓ程度の冷却時間（通電を行わない時間）を設けた通電パターンとしても良い。

従来から知られているスポット溶接後の後加熱（後通電）処理は、溶接後に比較的長い通電休止（冷却）時間と後加熱（後通電）時間が必要であるため、溶接時間全体が長くなる欠点があった。これに対し、本実施形態で規定する後加熱通電は、溶接電極２の加圧力ＥＦを適性範囲としたうえで、後加熱電流ＰＨＣ１及び後加熱時間ＰＨＴ１を適性範囲に制御する方法であり、従来の方法に比べて溶接時間が短く生産性が格段に優れている。また、従来から知られたスポット溶接後の後加熱（後通電）処理は、溶接金属部の疲労強度を向上させるための処理であったが、本実施形態の後加熱通電は、上記各条件により、生産性を低下させること無く、ナゲットにおける収縮欠陥や縦割れ等を防止する効果が得られる方法であり、その技術的思想が全く異なる方法である。

［第４の実施形態］
本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法の第４の実施形態について、以下に説明する。
本実施形態の高強度鋼板のスポット溶接方法は、上記第１の実施形態と同様、引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法によって溶接する方法であり、溶接電極２Ａ、２Ｂの高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対する加圧力ＥＦを下記（１）式で表される関係を満たす条件とし、溶接通電を行った後、引き続き、溶接電流ＷＣ（ｋＡ）、第１の後加熱電流ＰＨＣ２（ｋＡ）、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）、第１の後加熱時間ＰＨＴ２（ｍｓ）の各々を、下記（６）、（７）式で表される関係を満たす条件として第１の後加熱通電を行ない、次いで、第２の後加熱電流ＰＨＣ３（ｋＡ）、第２の後加熱時間ＰＨＴ３（ｍｓ）の各々を、下記（８）、（９）式で表される関係を満たす条件として第２の後加熱通電を行う方法である。
１９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
０．８５ × ＷＣ ≦ ＰＨＣ２ ≦ ０．９５ × ＷＣ ・・・・・（６）
０．２０ × ＷＴ ≦ ＰＨＴ２ ≦ ０．４０ × ＷＴ ・・・・・（７）
０．７０ × ＷＣ ≦ ＰＨＣ３ ≦ ０．８０ × ＷＣ ・・・・・（８）
０．２０ × ＷＴ ≦ ＰＨＴ３ ≦ ０．４０ × ＷＴ ・・・・・（９）
但し、上記（１）、（６）、（７）、（８）、（９）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＰＨＣ２：第１の後加熱電流（ｋＡ）、ＷＴ：溶接時間（ｍｓ）、ＰＨＴ２：第１の後加熱通電時間（ｍｓ）、ＰＨＣ３：第２の後加熱電流（ｋＡ）、ＰＨＴ３：第２の後加熱通電時間（ｍｓ）を示す。

本実施形態では、被溶接物である高強度鋼板１について、引張強さ、板厚、鋼種等の各種鋼板特性を、上記第１〜第３の実施形態と同様の理由により、同じ特性に規定している。
また、本実施形態では、溶接電極２Ａ、２Ｂの高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対する加圧力ＥＦを上記（１）式で表される関係を満たす条件とする点においても、上記第１〜第３の実施形態と同様である。

本実施形態の高強度鋼板１のスポット溶接方法は、上述したように、上記（１）式で表される範囲の加圧力ＥＦとされた条件で、溶接電極２Ａ、２Ｂに溶接時間ＷＴの時間で溶接通電した後、引き続き、溶接電流ＷＣ（ｋＡ）、第１の後加熱電流ＰＨＣ２（ｋＡ）、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）、第１の後加熱時間ＰＨＴ２（ｍｓ）の各々が上記（６）、（７）式で表される関係を満たす条件で第１の後加熱通電を行う。さらに、本実施形態では、上記条件とされた第１の後加熱通電に引き続き、第２の後加熱電流ＰＨＣ３（ｋＡ）、第２の後加熱時間ＰＨＴ３（ｍｓ）の各々を上記（８）、（９）式で表される関係を満たす条件として第２の後加熱通電と行う、２段階の通電パターンとしている点で、上記第２の実施形態で説明した後加熱通電とは異なる。

「２段階の後加熱通電の条件」
以下に、本実施形態で規定する後加熱通電の条件について、その限定理由を詳述する。

（第１の後加熱通電）
本実施形態の第１の後加熱通電における、第１の後加熱電流ＰＨＣ２（ｋＡ）は、上記（６）式で表されるように、溶接電流ＷＣ（ｋＡ）の０．８５〜０．９５倍の範囲とする。
第１の後加熱電流ＰＨＣ２を上記範囲としたうえで、後述の第１の後加熱時間ＰＨＴ２で第１の後加熱通電を行うことにより、溶接金属部であるナゲット３において収縮欠陥や縦割れが発生するのを効果的に防止することが可能となる。第１の後加熱電流ＰＨＣ２が上記（６）式の規定範囲外だと、上記効果が得られ難くなる。

また、本実施形態の第１の後加熱通電における、第１の後加熱時間ＰＨＴ２（ｍｓ）は、上記（７）式で表されるように、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）の０．２０〜０．４０倍の範囲とする。第１の後加熱時間ＰＨＴ２をこの範囲とするとともに、第１の後加熱電流ＰＨＣ２を上記範囲として第１の後加熱通電を行うことにより、溶接金属部であるナゲット３において収縮欠陥や縦割れが発生するのを効果的に防止することが可能となる。第１の後加熱時間ＰＨＴ２が、上記（７）式の規定範囲外で、０．２０ＷＴを下回る場合には上記効果が得られ難くなり、また、０．４０ＷＴを超えると生産性が低下する。

（第２の後加熱通電）
本実施形態の第２の後加熱通電における、第２の後加熱電流ＰＨＣ３（ｋＡ）は、上記（８）式で表されるように、溶接電流ＷＣ（ｋＡ）の０．７０〜０．８０倍の範囲とする。
第２の後加熱電流ＰＨＣ３を上記範囲としたうえで、後述の第２の後加熱時間ＰＨＴ３で第２の後加熱通電を行うことにより、溶接金属部であるナゲット３において収縮欠陥や縦割れが発生するのを効果的に防止することが可能となる。第２の後加熱電流ＰＨＣ３が上記（８）式の規定範囲外だと、上記効果が得られ難くなる場合がある。

また、本実施形態の第２の後加熱通電における、第２の後加熱時間ＰＨＴ３（ｍｓ）は、上記（９）式で表されるように、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）の０．２０〜０．４０倍の範囲とする。第２の後加熱時間ＰＨＴ３をこの範囲とするとともに、第２の後加熱電流ＰＨＣ３を上記範囲として第２の後加熱通電を行うことにより、溶接金属部であるナゲット３において収縮欠陥や縦割れが発生するのを効果的に防止することが可能となる。第２の後加熱時間ＰＨＴ３が、上記（９）式の規定範囲外で、０．２０ＷＴを下回る場合には上記効果が得られ難くなり、また、０．４０ＷＴを超えると生産性が低下する。

本実施形態のような２段階の後加熱通電を行う場合の通電パターンは、例えば、図２（ｃ）のグラフに示すように、まず、溶接時間ＷＴ（ｍｓ）で通電した後、溶接電極２Ａ、２Ｂに通電する電流値（Ｉ）を第１の後加熱電流ＰＨＣ２まで下げ、第１の後加熱時間ＰＨＴ２で通電することにより、第１の後加熱通電を行う。そして、上記条件の第１の後加熱通電に引き続いて、溶接電極２Ａ、２Ｂに通電する電流値（Ｉ）を、さらに第２の後加熱電流ＰＨＣ３まで下げ、第２の後加熱時間ＰＨＴ３の通電を行うパターンとなる。

なお、本実施形態のスポット溶接方法では、上記第２の実施形態のスポット溶接方法と同様、溶接金属部であるナゲット３の凝固時間を短縮するため、溶接時間ＷＴで行う溶接通電の直後に、１６〜４０ｍｓ程度の冷却時間（通電を行わない時間）を設けた通電パターンとしても良い。

本実施形態では、上記第３の実施形態が１段階の後加熱通電を行う方法であるのに対し、第１の後加熱通電を行った後、さらに、電流値（Ｉ）を下げて第２の後加熱通電を行う、２段階の後加熱通電方法としている。本実施形態によれば、後加熱通電を２段階とすることにより、溶接通電を終了した後のナゲット３における熱履歴は、緩い冷却速度で温度が低下する状況であると考えられる。
ここで、本実施形態で規定する２段階の後加熱通電を実施した後の溶接金属部の組織は、通常の抵抗スポット溶接方法で溶接した場合に得られるマルテンサイト組織とほぼ同じ組織になっているものと考えられる。しかしながら、本実施形態では、２段階の後加熱通電を実施することで溶接金属部の冷却速度を緩やかにしていることから、従来の溶接に比べて、急冷による溶接金属部の収縮や、その収縮による欠陥発生が起こり難く、また、急激な収縮による縦割れが起こり難くなっているものと考えられる。その結果、本実施形態では、溶接金属部であるナゲット３に収縮欠陥や縦割れが発生するのを防止する効果が、より顕著に得られるものと考えられる。

以上説明したように、本実施形態の高強度鋼板１のスポット溶接方法によれば、抵抗スポット溶接方法によって高強度鋼板１Ａ、１Ｂを溶接する際、鋼板に対する溶接電極２Ａ、２Ｂの加圧力ＥＦと、溶接後の保持時間ＨＴや通電パターンを最適に制御する上記方法とすることにより、高強度鋼板の炭素当量に制限を設けることなく、また、溶接プロセス全体の時間を極端に長くすることもなく、実用の範囲内の通電パターンで、溶接金属部であるナゲット３における収縮欠陥や割れの発生が抑制でき、良好な作業性を確保しつつ、信頼性の高い溶接継手が得られる。従って、例えば、自動車用部品の製造や車体の組立等の工程において本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法を適用することにより、車体全体の軽量化による低燃費化や炭酸ガス（ＣＯ_２）の排出量削減、並びに衝突安全性の向上等のメリットを十分に享受することができ、その社会的貢献は計り知れない。

以下、本発明に係る高強度鋼板のスポット溶接方法の実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、もとより下記実施例に限定されるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

［実施例１］
下記表１に示すような、板厚：１．８〜３．０ｍｍ、引張強さ：９８６〜１９０７ＭＰａの焼入れ型鋼板（１４７０ＨＰ、１７６０ＨＰ、１９００ＨＰ：特開２０００−２３４１５３号の実施例に記載の発明例を参照）、２相組織型鋼板（日本鉄鋼連盟規格：９８０Ｙ、１１８０Ｙ、１４７０Ｙ）を用い（板厚１．８、２．３ｍｍは冷延鋼板、板厚２．８、３．０ｍｍは熱延鋼板）、４０×４０ｍｍの組織観察用試験片を作製した。

次いで、作製した組織観察用試験片を、図１に示すように同鋼種の組合せで重ね合わせ、下記表１に示す条件（本発明の請求項１に記載の溶接条件）で、抵抗スポット溶接方法によって試験片同士を溶接した。

そして、上記手順で得られた溶接継手について、光学顕微鏡を用いて断面のマクロ組織観察を行い、溶接金属部（ナゲット部）における収縮欠陥の有無と、割れの有無を観察した。また、溶接部の窪みの程度を目視で観察した。
下記表１に、各試験片の作製条件並びに観察結果の一覧を示す。

表１の結果に示すように、本発明で規定する鋼材特性を備える高強度鋼板を、本発明の請求項１で規定する溶接条件で抵抗スポット溶接を行った、条件Ｎｏ.１〜１１の本発明例においては、何れの鋼種を用いた場合でも、収縮欠陥や割れが発生せず、また、溶接部における窪みも小さいことが確認できた。
一方、本発明の請求項１で規定する範囲外の溶接条件で抵抗スポット溶接を行った、条件Ｎｏ.１２〜２４の比較例においては、何れの鋼種を用いた場合においても、収縮欠陥あるいは割れが発生し、また、加圧力を本発明で規定する範囲を超えて大きく設定した場合には、溶接部における窪みが大きくなっていることが確認された。

［実施例２］
下記表２に示すような、上記実施例１と同様の各種鋼板を用い、実施例１と同様の手順で組織観察用試験片を作製した。
次いで、これらの試験片を、図１に示すように同鋼種の組合せで重ね合わせ、下記表２に示す溶接条件（本発明の請求項２に記載の溶接条件）で、上記実施例１と同様の手順で、抵抗スポット溶接方法によって試験片同士を溶接した。
そして、上記手順で得られた溶接継手について、上記実施例１と同様の方法を用いて、溶接金属部における収縮欠陥の有無、割れの有無、及び、溶接部の窪みの程度を観察し、結果を下記表２に示した。

表２の結果に示すように、本発明で規定する鋼材特性を備える高強度鋼板を、本発明の請求項２で規定する溶接条件で抵抗スポット溶接を行った、条件Ｎｏ.２５〜３５の本発明例においては、何れの鋼種を用いた場合でも、収縮欠陥や割れが発生せず、また、溶接部における窪みも小さいことが確認できた。
一方、本発明の請求項２で規定する範囲外の溶接条件で抵抗スポット溶接を行った、条件Ｎｏ.３６〜４６の比較例においては、何れの鋼種を用いた場合においても、収縮欠陥あるいは割れが発生し、また、加圧力を本発明で規定する範囲を超えて大きく設定した場合には、溶接部における窪みが大きくなっていることが確認された。

［実施例３］
下記表３に示すような、上記実施例１、２と同様の各種鋼板を用い、実施例１、２と同様の手順で組織観察用試験片を作製した。
次いで、これらの試験片を、図１に示すように同鋼種の組合せで重ね合わせ、下記表３に示す溶接条件（本発明の請求項３に記載の溶接条件）で、上記実施例１と同様の手順で、抵抗スポット溶接方法によって試験片同士を溶接した。
そして、上記手順で得られた溶接継手について、上記実施例１と同様の方法を用いて、溶接金属部における収縮欠陥の有無、割れの有無、及び、溶接部の窪みの程度を観察し、結果を下記表３に示した。

表３の結果に示すように、本発明で規定する鋼材特性を備える高強度鋼板を、本発明の請求項３で規定する溶接条件で抵抗スポット溶接を行った、条件Ｎｏ.４７〜６０の本発明例においては、何れの鋼種を用いた場合でも、収縮欠陥や割れが発生せず、また、溶接部における窪みも小さいことが確認できた。
一方、本発明の請求項３で規定する範囲外の溶接条件で抵抗スポット溶接を行った、条件Ｎｏ.６１〜７４の比較例においては、何れの鋼種を用いた場合においても、収縮欠陥あるいは割れが発生し、また、加圧力を本発明で規定する範囲を超えて大きく設定した場合には、溶接部における窪みが大きくなっていることが確認された。

［実施例４］
下記表４に示すような、上記実施例１〜３と同様の各種鋼板を用い、実施例１〜３と同様の手順で組織観察用試験片を作製した。
次いで、これらの試験片を、図１に示すように同鋼種の組合せで重ね合わせ、下記表４に示す溶接条件（本発明の請求項４に記載の溶接条件）で、上記実施例１〜３と同様の手順で、抵抗スポット溶接方法によって試験片同士を溶接した。
そして、上記手順で得られた溶接継手について、上記実施例１〜３と同様の方法を用いて、溶接金属部における収縮欠陥の有無、割れの有無、及び、溶接部の窪みの程度を観察し、結果を下記表４に示した。

表４の結果に示すように、本発明で規定する鋼材特性を備える高強度鋼板を、本発明の請求項４で規定する溶接条件で抵抗スポット溶接を行った、条件Ｎｏ.７５〜９２の本発明例においては、何れの鋼種を用いた場合でも、収縮欠陥や割れが発生せず、また、溶接部における窪みも小さいことが確認できた。
一方、本発明の請求項４で規定する範囲外の溶接条件で抵抗スポット溶接を行った、条件Ｎｏ.９３〜１１０の比較例においては、何れの鋼種を用いた場合においても、収縮欠陥あるいは割れが発生し、また、加圧力を本発明で規定する範囲を超えて大きく設定した場合には、溶接部における窪みが大きくなっていることが確認された。

なお、上記実施例１〜４においては、鋼板の板厚を変更して実験を行った場合も、また、めっき種や目付量等を変更して実験を行った場合も、結果は上記同様であり、収縮欠陥や割れの発生を防止する本発明の効果が得られた。

以上説明した実施例の結果より、本発明の高強度鋼板のスポット溶接方法を用いることにより、抵抗スポット溶接方法によって高強度鋼板を溶接した場合に、溶接金属部に縮小欠陥や割れ等が発生することが無く、信頼性の高い溶接継手が得られることが明らかとなった。

本発明によれば、自動車用部品の製造や車体の組立等で用いる高強度鋼板をスポット溶接する際、良好な溶接作業性を確保しつつ、溶接金属部の収縮欠陥や割れの発生を防止することができる。従って、自動車分野等で高強度鋼板を適用することによる、車体全体の軽量化に伴う低燃費化や炭酸ガス（ＣＯ_２）の排出量削減、並びに衝突安全性の向上等のメリットを十分に享受することができ、その社会的貢献は計り知れない。

１、１Ａ、１Ｂ…高強度鋼板、２、２Ａ、２Ｂ…溶接電極、３…ナゲット

Claims (4)

1. 引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法によって溶接する高強度鋼板のスポット溶接方法であって、
   溶接電極の前記高強度鋼板に対する加圧力を、下記（１）式で表される関係を満たす条件として溶接通電を行った後、引き続き、前記加圧力をそのままとして、下記（２）式で表される関係を満たす保持時間で、前記溶接電極で前記高強度鋼板を保持することを特徴とする高強度鋼板のスポット溶接方法。
   １９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
   １６０ ≦ ＨＴ ≦ ３００ ・・・・・（２）
   ｛但し、上記（１）、（２）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＨＴ：保持時間（ｍｓ）、を示す。｝
2. 引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法によって溶接する高強度鋼板のスポット溶接方法であって、
   溶接電極の前記高強度鋼板に対する加圧力を下記（１）式で表される関係を満たす条件とし、溶接通電を行った後、引き続き、下記（３）式で表される関係を満たす時間でダウンスロープ通電を行うことを特徴とする高強度鋼板のスポット溶接方法。
   １９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
   ０．３０ × ＷＴ ≦ ＤＳＴ ≦ ０．５０ × ＷＴ ・・・・・（３）
   ｛但し、上記（１）、（３）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＷＴ：溶接時間（ｍｓ）、ＤＳＴ：ダウンスロープ通電時間（ｍｓ）を示す。｝
3. 引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法によって溶接する高強度鋼板のスポット溶接方法であって、
   溶接電極の前記高強度鋼板に対する加圧力を下記（１）式で表される関係を満たす条件とし、溶接通電を行った後、引き続き、下記（４）、（５）式で表される各々の関係を満たす条件で後加熱通電を行うことを特徴とする高強度鋼板のスポット溶接方法。
   １９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
   ０．５０ × ＷＣ ≦ ＰＨＣ１ ≦ ０．９０ × ＷＣ ・・・・・（４）
   ０．３０ × ＷＴ ≦ ＰＨＴ１ ≦ ０．５０ × ＷＴ ・・・・・（５）
   ｛但し、上記（１）、（４）、（５）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＰＨＣ１：後加熱電流（ｋＡ）、ＷＴ：溶接時間（ｍｓ）、ＰＨＴ１：後加熱時間（ｍｓ）を示す。｝
4. 引張強さが９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍである高強度鋼板を抵抗スポット溶接方法によって溶接する高強度鋼板のスポット溶接方法であって、
   溶接電極の前記高強度鋼板に対する加圧力を下記（１）式で表される関係を満たす条件とし、溶接通電を行った後、引き続き、下記（６）、（７）式で表される各々の関係を満たす条件で第１の後加熱通電を行ない、次いで、下記（８）、（９）式で表される各々の関係を満たす条件で第２の後加熱通電を行うことを特徴とする高強度鋼板のスポット溶接方法。
   １９６０ × ｔ ≦ ＥＦ ≦ ２９４０ × ｔ ・・・・・（１）
   ０．８５ × ＷＣ ≦ ＰＨＣ２ ≦ ０．９５ × ＷＣ ・・・・・（６）
   ０．２０ × ＷＴ ≦ ＰＨＴ２ ≦ ０．４０ × ＷＴ ・・・・・（７）
   ０．７０ × ＷＣ ≦ ＰＨＣ３ ≦ ０．８０ × ＷＣ ・・・・・（８）
   ０．２０ × ＷＴ ≦ ＰＨＴ３ ≦ ０．４０ × ＷＴ ・・・・・（９）
   ｛但し、上記（１）、（６）、（７）、（８）、（９）式において、ｔ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）、ＥＦ：溶接電極の高強度鋼板に対する加圧力（Ｎ）、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＰＨＣ２：第１の後加熱電流（ｋＡ）、ＷＴ：溶接時間（ｍｓ）、ＰＨＴ２：第１の後加熱通電時間（ｍｓ）、ＰＨＣ３：第２の後加熱電流（ｋＡ）、ＰＨＴ３：第２の後加熱通電時間（ｍｓ）を示す。｝

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