JP2013252543A - シリーズスポット溶接法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＳが 980 MPa級までの高張力鋼板に適用した場合であっても、高温割れ、溶落ち等の不良がなく、健全な溶接部を得ることができるシリーズスポット溶接方法を提供する。
【解決手段】重ね合わせた少なくとも２枚の鋼板に対し、同一面側から離隔した位置に一対の電極を押し当てて溶接を行うシリーズスポット溶接法であって、特定の先端形状を有する電極を用い、特定の加圧力Ｆ（N）により加圧し、且つ通電時間を２つの時間帯ｔ_１，ｔ_２に区分し、各時間帯ｔ_１，ｔ_２においてそれぞれ電流値Ｃ_１，Ｃ_２で通電するものであり、ｔ_１，ｔ_２，Ｃ_１，Ｃ_２についての適正化を図ることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋼板のシリーズスポット溶接法に関するものである。

自動車部品の溶接に際しては、従来からスポット溶接、主にダイレクトスポット溶接が使用されてきたが、最近では、特に自動車のボディーやドアのヘミングプレス部等の溶接に際しては、シリーズスポット溶接法やインダイレクトスポット溶接法等が使用されるようになっている。

上記した３種類のスポット溶接の特徴を、図１を用いて説明する。
いずれのスポット溶接も、重ね合わせた２枚の鋼板を溶接により接合する点では変わりはない。
図１（ａ）は、ダイレクトスポット溶接法を示したものであるが、この溶接は、同図に示すとおり、重ね合わせた２枚の鋼板１，２を挟んでその上下から一対の電極３，４を加圧しつつ電流を流し、鋼板の抵抗発熱を利用して、点状の溶接部５を得る方法である。なお、電極３，４はいずれも、加圧制御装置６，７および電流制御装置８をそなえており、これらによって加圧力と通電する電流値が制御できる仕組みになっている。

図１（ｂ）に示すシリーズスポット溶接法は、重ね合わせた２枚の鋼板１１，１２に対し、離隔した位置で、同一面側（同一方向）から一対の電極１３，１４を加圧しつつ電流を流し、点状の溶接部１５−１，１５−２を得る方法である。

図１（ｃ）に示すインダイレクトスポット溶接法も、重ね合わせた２枚の鋼板２１，２２に対し、離隔した位置で同一面側から電流を流す点ではシリーズスポット溶接法と同様であるが、一対の電極２３，２４のうち片方の電極２３は鋼板の重ね合わせた重合部に配置するのに対し、もう片方の電極２４は単板部（この例で鋼板２２）に配置させ、これらの間で通電することにより、上記重合部に点状の溶接部２５を形成する方法である。

上記した３種類の溶接法のうち、スペース的に余裕があり、鋼板を上下から挟む開口部が得られる場合には、ダイレクトスポット溶接法が用いられる。
しかしながら、実際の溶接に際しては、十分なスペースがない、閉断面構造で鋼板を上下から挟むことができない場合も多く、かような場合には、シリーズスポット溶接法やインダイレクトスポット溶接法が用いられる。
特にシリーズスポット溶接法は、２点を同時に溶接することができることから、溶接の高速化が図れるという利点がある。

しかしながら、シリーズスポット溶接法は、電極を一方向から加圧する形式であるため、ダイレクトスポット溶接法のように十分な加圧力が得られず、また離隔した位置間での通電であるため、重ね合わせた鋼板の内部で電流の流れが不均一になり易く、十分な溶接強度が得られない場合があった。

上記の問題を解決するものとして、特許文献１には、「シリーズスポット溶接又はインダイレクトスポット溶接の通電時に、電流値を高く維持する時間帯と電流値を低く維持する時間帯を交互に繰り返す」ことからなる溶接法、及び、「電流値を高く維持する時間帯と電流値を低く維持する時間帯を交互に繰り返すにつれて、電流値を高く維持する時間帯の電流値を徐々に高くする」ことからなる溶接法が開示されている。

特許文献１に開示の溶接法により、シリーズスポット溶接において金属板の重合部に良好なナゲットを形成することが可能となり、金属板の溶接に十分な溶接強度を確保することができるようになった。

ところで、最近では、地球環境の保全という観点から、自動車の燃費改善が要求され、また車両衝突時に乗員を保護する観点から、自動車車体の安全性向上も要求されている。このため、自動車車体の軽量化および強化の双方を図るための検討が積極的に進められている。
自動車車体の軽量化と強化を同時に達成するには、部品素材を高強度化することが効果的であると言われており、最近では引張強さ（ＴＳ）が440 MPa以上の高張力鋼板が自動車部品に使用されるようになった。すなわち、高張力鋼板を適用して、使用する鋼板の薄肉化を図り、これにより自動車車体の軽量化と強化を同時に達成しようとするものである。

ただし、上述したような高張力薄鋼板を、シリーズスポット溶接やインダイレクトスポット溶接で接合しようとする場合、高張力鋼板はＣやSiなどの電気抵抗率を上げる元素を比較的多量に含有しているため発熱しやすく、電流経路の不均一性と相乗して局部的な発熱を助長させることから、高温割れ、溶落ちが顕著になる。このため、上掲した特許文献１に開示の溶接法を用いたとしても、必ずしも健全な溶接部が得られないという問題があった。

上記の問題を解決するものとして、特許文献２には、「重ね合わせた少なくとも２枚の鋼板に対し、同一面側から離隔した位置に一対の電極を押し当てて溶接を行うシリーズスポット溶接またはインダイレクトスポット溶接により、高張力鋼板を溶接するに際し、通電時間を４つの時間帯ｔ_1-1，ｔ_1-2，ｔ_1-3，ｔ_1-4に分割し、まず最初の時間帯ｔ_1-1において電流Ｃ_1-1を通電したのち、時間帯ｔ_1-2では電流Ｃ_1-1よりも高い電流Ｃ_1-2を通電し、ついで時間帯ｔ_1-3では通電電流をＣ_1-2から段階的または連続的に増大し、その後時間帯ｔ_1-4では時間帯ｔ_1-3で到達した最高電流Ｃ_1-3以上の電流Ｃ_1-4を通電する」ことからなる高張力鋼板の溶接法が開示されている。

特開２００６−１９８６７６号公報 特開２００９−２４１１３６号公報

しかしながら、特許文献２の技術では、シリーズスポット溶接またはインダイレクトスポット溶接によって、ＴＳが 440 MPa級以上の高張力鋼板を健全に溶接することはできるものの、例えばＴＳが980MPa級の高張力鋼板の溶接を考慮に入れると、必ずしも健全な溶接部が得られるとは限らず、さらなる技術の改善が望まれていた。

ＴＳが 440 MPa級以上の高張力鋼板は勿論のこと、ＴＳが 980 MPa級までの高張力鋼板などに適用した場合であっても、高温割れ、溶落ち等の不良がなく、健全な溶接部を得ることができるシリーズスポット溶接法を提案することを本発明の目的とする。

発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、次に述べる知見を得た。
ａ）高張力鋼板は普通鋼よりも電気抵抗が高く発熱し易いため、普通鋼の場合と同じように電流を通電すると、鋼板が局部的な発熱と過度の変形を受け、甚だしい場合には高温割れや溶け落ちが生じる。
ｂ）上記弊害を解決するためには、重ね合わせた鋼板間の界面において満足な強度が得られる接合径及び接合状態を形成するための十分な発熱を確保しつつ、接合部周辺において高温割れや溶け落ちが生じるような過度の発熱とならないよう制御する必要がある。
ｃ）また、高温割れ発生に関しては、接合時の温度と歪みが影響すると考えられる。すなわち、高温かつ高歪となる位置において高温割れが発生しやすい。
特許文献１及び特許文献２に開示のシリーズスポット溶接では、接合中に通電による抵抗発熱で鋼板を軟化させ電極を徐々に沈み込ませながら接合を行うことから、ダイレクトスポット溶接と比較すると、接合部に大きな変形が導入されることとなる。また、重ね合わせた鋼板の電極を押し当てる面とは反対側において、電極先端の平坦部の外縁付近で高温割れが発生しやすいことがわかり、数値解析を行った結果、この部位（電極先端の平坦部の外縁付近）における接合時の歪みが顕著に大きくなっていることが明らかとなった。
ｄ）以上のことを踏まえ、接合部形成のために接合界面での十分な発熱を確保しつつ、さらに、接合部周辺において高温割れや溶け落ちの生じるおそれがある過度の発熱及び変形を抑制できる通電パターンについて検討を行った結果、低電流で長時間通電した後、高電流で短時間通電を行って接合を終了することが有効であると判明した。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．重ね合わせた少なくとも２枚の鋼板に対し、同一面側から離隔した位置に一対の電極を押し当てて溶接を行うシリーズスポット溶接法であって、
円錐角が120〜165°である円錐状の先端形状を有し、該円錐の先端中心部に直径が1.5〜3mmの平坦部が形成された電極を用い、
下記式（１）で表される加圧力Ｆ（N）により加圧し、且つ通電時間を２つの時間帯ｔ_１，ｔ_２に区分し、各時間帯ｔ_１，ｔ_２においてそれぞれ電流値Ｃ_１，Ｃ_２で通電するものであり、最初の時間帯ｔ_１（ｓ）は下記式（２）で表され、該時間帯ｔ_１において通電される電流値Ｃ_１（kA）は下記式（３）で表され、その後の時間帯ｔ_２は0.02〜0.06sであり、該時間帯ｔ_２において通電される電流値Ｃ_２（kA）は下記式（４）で表されることを特徴とするシリーズスポット溶接方法。
記
93Ｔ≦Ｆ≦ 220Ｔ ・・・（１）
0.125Ｔ≦ｔ_１≦0.375Ｔ ・・・（２）
1.25Ｔ≦Ｃ_１≦2.5Ｔ ・・・（３）
3.5Ｔ≦Ｃ_２≦7.5Ｔ ・・・（４）
ただし、Ｔは、重ね合わせた金属板の総板厚(mm)である。

２．前記時間帯ｔ_１に先立って、時間帯ｔ_ｐｒを設け、該時間帯ｔ_ｐｒにおいて電流値Ｃ_ｐｒで通電を行い、該時間帯ｔ_ｐｒ（s）は下記式（５）で表され、電流値Ｃ_ｐｒ（kA）は下記式（６）で表されることを特徴とする上記１に記載のシリーズスポット溶接方法。
記
0.025Ｔ≦ｔ_ｐｒ≦0.075Ｔ ・・・（５）
0.7Ｃ_１≦Ｃ_ｐｒ≦1.5Ｃ_１ ・・・（６）
ただし、Ｔは、重ね合わせた金属板の総板厚(mm)である。

３．前記時間帯ｔ_２の後に続いて、時間帯ｔ_ｐｏを設け、該時間帯ｔ_ｐｏにおいて電流値Ｃ_ｐｏで通電を行い、該時間帯ｔ_ｐｏ（s）は下記式（７）で表され、電流値Ｃ_ｐｏ（kA）は下記式（８）で表されることを特徴とする上記１に記載のシリーズスポット溶接方法。
記
0.125Ｔ≦ｔ_ｐｏ≦0.375Ｔ ・・・（７）
0.8Ｃ_１≦Ｃ_ｐｏ≦1.2Ｃ_１ ・・・（８）
ただし、Ｔは、重ね合わせた金属板の総板厚(mm)である。

４．前記鋼板は、引張強さ（ＴＳ）が980MPa以下の高張力鋼板であり、重ね合わせた金属板の総板厚Ｔが、1.0〜4.0mmであることを特徴とする上記（１）に記載のシリーズスポット溶接方法。

本発明によれば、シリーズスポット溶接を、ＴＳが 980 MPa級までの高張力鋼板に適用した場合であっても、高温割れ、溶落ち等の不良がなく、健全な溶接部を得ることが可能となる。

ダイレクトスポット溶接法（ａ）、シリーズスポット溶接法（ｂ）及びインダイレクトスポット溶接法（ｃ）の溶接要領の説明図である。 通電時間と通電電流との関係を示した図である。 板厚0.8mmのSPC440を２枚重ねた板組みに対し、加圧力245N、第１通電の時間帯ｔ_１の長さが0.3s、電流Ｃ_１が3kA、第２通電の時間帯ｔ_２の長さが0.06s、電流Ｃ₂が6kAの条件で溶接した際の、（ａ）は接合部断面を示した図であり、（ｂ）は（ａ）と同様の断面において相当歪分布を数値解析により算出した図であり、（ｃ）は（ａ）と同様の断面において温度分布を数値解析により算出した図である。 実施例１における鋼板間のスペーサの配置条件を示した図である。 本発明に用いられる電極の先端の上面及び側面を示した図である。

以下、本発明を図面に従い具体的に説明する。
本発明は、重ね合わせた少なくとも２枚の鋼板に対し、同一面側から離隔した位置に一対の電極を押し当てて溶接を行うシリーズスポット溶接法である。
そして、本発明は、特定の先端形状を有する電極を用い、電極の加圧に関しては、溶接中に一定の加圧力Ｆで加圧し、通電する電流値に関しては、通電時間を２つの時間帯に区分し、それぞれの時間帯において通電する電流を制御することを特徴とする。

使用する電極は、図５に示すように、円錐角が120〜165°である円錐状の先端形状を有し、該円錐の先端中心部に直径が1.5〜3mmの平坦部が形成されたものを用いる。
初期に電極を重ね合わせた鋼板の一方の面側に押し当て、徐々に電極先端が沈み込み、重ね合わせた鋼板を変形させながら密着させることで、鋼板間に不純物のない清浄面を接触させることができるようにするためである。
前記円錐角を120〜165°としたのは、円錐角が120°未満の場合、通電中に電極が鋼板に急激に沈み込み、過度に鋼板が変形する結果、高温割れが発生しやすくなるからであり、一方、円錐角が165°を超えると、接合部を形成するために必要な鋼板間の清浄面が得られないからであり、好ましくは130〜155°、より好ましくは135〜150°である。
前記円錐の先端中心部に直径が1.5〜3mmの平坦部を形成したのは、通電初期に適度な発熱により鋼板を軟化させて徐々に電極を沈み込ませるためである。なお、前記平坦部の直径が1.5mm未満の場合、通電初期における電極と鋼板の接触面積が小さくなって電流密度が過度になるため、鋼板の溶融、飛散が起こり、溶接部の外観や性能を損なうおそれがあるからであり、一方、前記平坦部の直径が3mmを超えると、電極と鋼板の接触面積が大きすぎ電流密度が低下し、鋼板を軟化させるために十分な発熱が得られないためであり、好ましくは1.7〜2.7mm、より好ましくは1.8〜2.5mmである。

前記電極の加圧力Ｆは、重ね合わせた鋼板の厚みと相関関係にあることが判明した。そこで、発明者らは、鋼板の厚みを加味した加圧力Ｆ（N）の適正値について検討したところ、この加圧力Ｆ（N）は、鋼板の総厚みとの関係で、次式（１）の条件を満足するように制御することで、健全な溶接部を得ることが可能となることを見出した。
93Ｔ≦Ｆ≦ 220Ｔ ・・・（１）
ただし、Ｔは、重ね合わせた鋼板の総板厚(mm)である。
前記加圧力Ｆが93Ｔ未満の場合、加圧力が小さすぎるため電極の沈み込みが不十分となり、健全な接合を得ることができない。一方、前記加圧力Ｆが220Ｔを超えると、加圧力が大きくなりすぎるため、電極先端の平坦部の外縁付近での歪みが大きくなり、高温割れや溶け落ちが発生するおそれがある。

本発明のシリーズスポット溶接方法は、通電する電流値に関し、通電時間を２つの時間帯ｔ_１，ｔ_２に区分し、各時間帯ｔ_１，ｔ_２において、通電するそれぞれの電流値Ｃ_１，Ｃ_２を制御する。

図２に、本発明の基本的な通電時間と通電電流との関係を示す。
本発明において、最初の時間帯ｔ_１では、電流Ｃ_１を通電する。この時間帯ｔ_１は、重ね合わせた鋼板間の界面において満足な強度が得られる接合径を確保するため、低電流で長時間通電し、電極と接触する鋼板を軟化させて鋼板間に適正な大きさの接触部を得る時間帯である。すなわち、通電により鋼板を軟化して、電極先端を沈み込ませ、２枚の鋼板を密着させる。溶接前に、鋼板間に隙間がある場合でも、この時間帯ｔ_１で解消することができる。

前記時間帯ｔ_１の長さ（s）は、短すぎると満足な強度が得られる接合径を確保するための接触面積が得られず、長すぎると接触面積が過大となりその後の過程で満足な接合強度を確保する接合状態が得られないため、適宜選択する必要がある。そして、この時間帯ｔ_１の長さ（s）は、重ね合わせた鋼板の厚みと相関関係にあり、鋼板の総厚みとの関係で次式（２）の範囲に制御すべきことが究明された。

0.125Ｔ≦ｔ_１≦0.375Ｔ ・・・（２）
ただし、Ｔは、重ね合わせた鋼板の総板厚(mm)である。
前記ｔ_１（s）が0.125Ｔよりも小さい場合、通電時間が短すぎるため、満足な強度が得られる接合径を確保するための接触面積が得られない。一方、前記ｔ_１（s）が0.375Ｔを超えると、通電時間が長すぎるため、鋼板同士の接触面積が過大となり、満足な接合強度を確保する接合状態が得られない。

また、前記時間帯ｔ_１における電流値Ｃ_１（kA）は、適切な範囲に制御することで、鋼板の表面が発熱により軟化し、鋼板の表面に電極の先端が徐々に沈み込み、鋼板と電極との接触面積が広くなる。電流値Ｃ_１が低過ぎると満足な強度が得られる接合径を確保するための接触面積が得られず、高すぎると接触面積が過大となりその後の過程で満足な接合強度を確保する接合状態が得られないばかりか、スパッタが発生する不具合を生じやすくなるため適宜選択する必要がある。そして、この電流Ｃ_１は、重ね合わせた鋼板の厚みと相関関係にあり、鋼板の総厚みとの関係で次式（３）の範囲に制御すべきことが究明された。
1.25Ｔ≦Ｃ_１≦2.5Ｔ ・・・（３）
ただし、Ｔは、重ね合わせた鋼板の総板厚(mm)である。
前記Ｃ_１（kA）が1.25Ｔよりも小さい場合、電流が弱すぎるため、満足な強度が得られる接合径を確保するための接触面積が得られない。一方、前記Ｃ_１（kA）が2.5Ｔを超えると、電流が強すぎるため、鋼板同士の接触面積が過大となり、満足な接合強度を確保する接合状態が得られない。

本発明のシリーズスポット溶接方法は、次いで、時間帯ｔ₂において、電流Ｃ₂を通電する。
この時間帯ｔ₂は、高電流・短時間通電し、時間帯ｔ_１で形成した鋼板間の接触部に、満足な強度が得られる接合状態を形成するための時間帯である。すなわち、時間帯ｔ_１から急激に電流を上昇させ鋼板間の接触部を抵抗発熱により高温にし、溶融接合状態もしくは溶融接合と同等の強度を有する固相接合状態を形成する。
特に、高張力鋼板については、普通鋼に比べて電気抵抗が高く発熱しやすいため、高温割れや溶け落ちが生じるという問題がある。このような課題を解決するには、重ね合わせた鋼板間の界面において満足な強度が得られる接合径と接合状態を形成する上で十分な発熱を確保しつつ、接合部周辺において高温割れや溶け落ちが生じるような過度の発熱を抑制する必要がある。

上記高温割れ発生に関しては、接合時の温度と歪みが影響すると考えられ、本発明では接合中に通電による抵抗発熱で鋼板を軟化させ電極を徐々に沈み込ませながら接合を行うため、接合部にはダイレクトスポット溶接と比較すると大きな変形が導入される。特に、図３（ａ）に示すように重ね合わせた鋼板の電極を押し当てる面側とは反対側で、極先端平坦部の外縁付近で高温割れが発生しやすいが、図３（ｂ）に示すように数値解析を行った結果、この部位で接合時の相当塑性歪が顕著に大きくなることが明らかとなった。そのため、図３（ｃ）に示すように、接合部形成のために接合界面において十分な発熱を確保しつつ、上述したような接合部周辺において高温割れや溶け落ちが生じるような過度の発熱と変形を抑制することが重要である。接合部の温度分布は、通電による抵抗発熱と水冷電極による伐熱により熱的にバランスをとっている。

ここで、時間帯ｔ_２（s）が長すぎると、電極近傍の鋼板間の接合部を形成すべき部位が水冷電極による伐熱で十分に高温に達することができないばかりか、接合部周辺が過度に高温となり、電極が鋼板に沈み込み鋼板の変形が大きくなるため、高温割れが発生しやすくなる。また、ｔ_２（s）が短すぎると満足な強度が得られる接合状態を確保するための発熱が得られない。
そのため、時間帯ｔ_２の長さ（s）を適宜選択することによって、電極近傍の鋼板間の接合部を形成すべき部位を満足な接合状態を形成する上で十分な高温状態とすることができ、かつ接合部周辺が過度に高温となることを抑制し、さらに上記の相当塑性歪が顕著に大きくなる部位の相当塑性歪を低く抑えることができるため、高温割れを回避することが可能となる。
そして、この時間帯ｔ_２の長さは、重ね合わせた鋼板の厚みにかかわらず、0.02〜0.06sとすべきであることが究明された。ｔ_２（s）が0.02s未満の場合、満足な強度が得られる接合状態を確保するための発熱が得られず、一方、ｔ_２（s）が0.06sを超えると、接合部周辺が過度に高温となり、電極が鋼板に沈み込み鋼板の変形が大きくなるため、高温割れが発生することとなる。

また、前記鋼板の厚みＴによる発熱量の過不足をなくすべく、前記時間帯ｔ_２において通電される電流値Ｃ₂について、鋼板の総厚みとの関係で次式（４）の範囲に制御すべきことが究明された。
3.5Ｔ≦Ｃ_２≦7.5Ｔ ・・・（４）
ただし、Ｔは、重ね合わせた鋼板の総板厚(mm)である。
前記電流値Ｃ₂が3.5Ｔ未満の場合、満足な強度が得られる接合状態を確保するための発熱が得られず、一方、前記電流値Ｃ₂が7.5Ｔを超えると、接合部周辺が過度に高温となり、電極が鋼板に沈み込み鋼板の変形が大きくなるため、高温割れが発生する。

また、本発明のシリーズスポット溶接方法は、時間帯ｔ_１及び時間帯ｔ₂から構成されるが、接合時のスパッタを抑制する接合部の隙間を解消するため、前記時間帯ｔ_１に先立って、下式（５）で表される長さ（s）の時間帯ｔ_ｐｒを設け、該時間帯ｔ_ｐｒにおいて、下式（６）で表される大きさ（kA）の電流値Ｃ_ｐｒで通電を行うことが好ましい。
0.025Ｔ≦ｔ_ｐｒ≦0.075Ｔ ・・・（５）
0.7Ｃ_１≦Ｃ_ｐｒ≦1.5Ｃ_１ ・・・（６）
ただし、Ｔは、重ね合わせた鋼板の総板厚(mm)である。
前記時間帯ｔ_ｐｒの長さが0.025Ｔ未満の場合、前記スパッタを抑制する効果及び前記接合部の隙間を解消する効果に乏しく、一方、前記時間帯ｔ_ｐｒの長さが0.075Tを超えると、時間帯ｔ_１の効果を損なうおそれがある。前記電流値Ｃ_ｐｒの大きさが0.7Ｃ_１未満の場合、前記スパッタを抑制する効果及び前記接合部の隙間を解消する効果に乏しく0、一方、前記電流値Ｃ_ｐｒの大きさが1.5Ｃ_１を超えると、時間帯ｔ_ｐｒの効果を損なうおそれがある。

さらに、本発明のシリーズスポット溶接方法は、鋼板の接合部において過度に硬質となる組織の発生を抑制するべく、前記時間帯ｔ_２の後に続いて、下式（７）で表される長さ（s）の時間帯ｔ_ｐｏを設け、該時間帯ｔ_ｐｏにおいて、下式（８）で表される大きさ（kA）の電流値Ｃ_ｐｏで通電を行うことが好ましい。
0.125Ｔ≦ｔ_ｐｏ≦0.375Ｔ ・・・（７）
0.8Ｃ_１≦Ｃ_ｐｏ≦1.2Ｃ_１ ・・・（８）
ただし、Ｔは、重ね合わせた鋼板の総板厚(mm)である。
前記時間帯ｔ_ｐｏの長さが0.125Ｔ未満の場合、時間が短すぎるため前記接合部の硬質部を解消することができないおそれがあり、一方、前記時間帯ｔ_ｐｏの長さが0.375Tを超えると、時間が長すぎるため高温割れや溶け落ちを引き起こすおそれがある。前記電流値Ｃ_ｐｏの大きさが0.8Ｃ_１未満の場合、電流が小さすぎるため前記接合部の硬質部を解消することができないおそれがあり、一方、前記電流値Ｃ_ｐｏの大きさが1.2Ｃ_１を超えると、高温割れや溶け落ちを引き起こすおそれがある。

なお、本発明のシリーズスポット溶接方法に用いられる鋼板については、特に限定はされないが、本発明の引張強さの大きい高張力鋼板に適用した場合であっても、高温割れ、溶落ち等の不良がなく、健全な溶接部を得ることが可能となるという効果を最も顕著に発揮できる観点からは、引張強さ（ＴＳ）が980MPa以下の高張力鋼板であり、重ね合わせた金属板の総板厚Ｔが、1.0〜4.0mmの範囲であることが好ましい。

また、本発明のシリーズスポット溶接方法における他の条件については、特に限定はされない。公知の技術を、適宜選択して用いることができる。

図１（ｂ）に示すシリーズスポット溶接において、表１に示した条件で、鋼板１１を上板、鋼板１２を下板とした板組みをサンプルとして用意し、該板組みに対して、表２に示す加圧力、第１通電、第２通電の通電時間及び電流値の条件で溶接を行った。ここで、溶接については、50Hzの交流インバータ電源を用いて行っており、cycは通電時間を設定する単位であり、１cycは1/50秒である。
また、円錐角が140°である円錐状の先端形状を有し、該円錐の先端中心部に直径が2mmの平坦部が形成された電極を用い、さらに溶接割れ、溶け落ちの傾向を意図的に助長させることを目的とし、鋼板１１と鋼板１２の間に図４に示すように厚さ：0.5mmのスペーサを配置し、板隙のある状態で溶接を行った。
なお、表２において、発明例１〜８は請求項１を満たすものであるのに対し、比較例１〜８は加圧力、第１通電及び第２通電の通電時間、電流値のいずれかが請求項１を満たさないものである。

（評価）
各発明例及び比較例によって得られたサンプルについて、溶接継手の外観観察により割れ、溶け落ちを確認した。
また、JIS Z 3137(1990)「スポット溶接継手の引張試験方法」に準拠する方法でＵ字引張試験に供した。表３に、表２に示す通電パターンで溶接したときの各継手の下板割れ、溶け落ちの観察結果及びＵ字引張強度の測定を行った。なお、比較例１〜８において、下板割れ、溶け落ちの発生した継手については、Ｕ字引張試験を実施しなかった。
外観観察及びＵ時引張試験の結果を表３に示す。

表3に示したとおり、発明例１〜８のサンプルについては、下板割れ及び溶け落ちのいずれもなく、かつ良好な継手引張強度が得られた。
一方、比較例２、３、６、７及び８については、下板割れ、溶け落ちが確認され、比較例１、４及び５のサンプルについては、下板割れ、溶け落ちは発生しなかったものの、良好な継手引張強度が得られなかった。

本発明によれば、ＴＳが 980 MPa級までの高張力鋼板に適用した場合であっても、高温割れ、溶落ち等の不良がなく、健全な溶接部を得ることができるシリーズスポット溶接方法を提供できる。その結果、従来技術に比べてより健全な溶接部を有する高張力鋼板の板組みについても提供が可能となる。

１，２ 金属板
３，４ 電極
５ 溶接部
６，７ 加圧制御装置
８ 電流制御装置
１１，１２ 金属板
１３，１４ 電極
１５−１，１５−２ 溶接部
２１，２２ 金属板
２３ 電極
２４ 給電端子
２５ 溶接部

Claims (4)

1. 重ね合わせた少なくとも２枚の鋼板に対し、同一面側から離隔した位置に一対の電極を押し当てて溶接を行うシリーズスポット溶接法であって、
   円錐角が120〜165°である円錐状の先端形状を有し、該円錐の先端中心部に直径が1.5〜3mmの平坦部が形成された電極を用い、
   下記式（１）で表される加圧力Ｆ（N）により加圧し、且つ通電時間を２つの時間帯ｔ_１，ｔ_２に区分し、各時間帯ｔ_１，ｔ_２においてそれぞれ電流値Ｃ_１，Ｃ_２で通電するものであり、最初の時間帯ｔ_１（s）は下記式（２）で表され、該時間帯ｔ_１において通電される電流値Ｃ_１（kA）は下記式（３）で表され、その後の時間帯ｔ_２は0.02〜0.06sであり、該時間帯ｔ_２において通電される電流値Ｃ_２（kA）は下記式（４）で表されることを特徴とするシリーズスポット溶接方法。
   記
   93Ｔ≦Ｆ≦ 220Ｔ ・・・（１）
   0.125Ｔ≦ｔ_１≦0.375Ｔ ・・・（２）
   1.25Ｔ≦Ｃ_１≦2.5Ｔ ・・・（３）
   3.5Ｔ≦Ｃ_２≦7.5Ｔ ・・・（４）
   ただし、Ｔは、重ね合わせた金属板の総板厚(mm)である。
2. 前記時間帯ｔ_１に先立って、時間帯ｔ_ｐｒを設け、該時間帯ｔ_ｐｒにおいて電流値Ｃ_ｐｒで通電を行い、該時間帯ｔ_ｐｒ（s）は下記式（５）で表され、電流値Ｃ_ｐｒ（kA）は下記式（６）で表されることを特徴とする請求項１に記載のシリーズスポット溶接方法。
   記
   0.025Ｔ≦ｔ_ｐｒ≦0.075Ｔ ・・・（５）
   0.7Ｃ_１≦Ｃ_ｐｒ≦1.5Ｃ_１ ・・・（６）
   ただし、Ｔは、重ね合わせた金属板の総板厚(mm)である。
3. 前記時間帯ｔ_２の後に続いて、時間帯ｔ_ｐｏを設け、該時間帯ｔ_ｐｏにおいて電流値Ｃ_ｐｏで通電を行い、該時間帯ｔ_ｐｏ（s）は下記式（７）で表され、電流値Ｃ_ｐｏ（kA）は下記式（８）で表されることを特徴とする請求項１に記載のシリーズスポット溶接方法。
   記
   0.125Ｔ≦ｔ_ｐｏ≦0.375Ｔ ・・・（７）
   0.8Ｃ_１≦Ｃ_ｐｏ≦1.2Ｃ_１ ・・・（８）
   ただし、Ｔは、重ね合わせた金属板の総板厚(mm)である。
4. 前記鋼板は、引張強さ（ＴＳ）が980MPa以下の高張力鋼板であり、重ね合わせた金属板の総板厚Ｔが、1.0〜4.0mmであることを特徴とする請求項１に記載のシリーズスポット溶接方法。