JP2018020361A - アークスポット溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｃ量の高い鋼板を用いた場合においても、脆性破壊を防止して高い継手強度を得ることのできるアークスポット溶接方法、及びそれに好適に用いられる溶接ワイヤを提供すること。
【解決手段】炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭが０．３５以上である鋼板を用いたアークスポット溶接方法において、Ｆｅを９８．５質量％以上含有する溶接ワイヤを用い、かつ、前記鋼板の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭに対する、形成される溶接金属の炭素当量Ｃｅｑ_ＷＭの比であるＣｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭが０．２〜１．０であることを特徴とするアークスポット溶接方法。（なお、鋼板の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭ及び溶接金属の炭素当量Ｃｅｑ_ＷＭは明細書中に定義されている。）
【選択図】なし

Description

本発明は、アークスポット溶接方法に関する。

自動車分野においては、昨今の低燃費化や排出ガスの規制に伴って、車体の軽量化が進められている。これに伴い、車体部品に用いられる薄鋼板についても、引張強度が７８０ＭＰａを超えるような高強度鋼板が採用されることが増えてきており、今後もさらに高強度化が進むとされている。また、車体部品のような複雑な部品形状に成形される構造物には、高い強度とともに高いプレス成形性が要求される。

そこで、これらの性能を両立させるものとして、Ｃ量をより増加させた鋼板が用いられる傾向にある。一方、車体の組み立てや部品の接合には、主として抵抗スポット溶接が用いられている。ここで、鋼板へのＣの添加は鋼板の高強度化やプレス成形性の向上には有効であるものの、抵抗スポット溶接した際に熱影響部（ＨＡＺ）には溶接熱によりマルテンサイトが生じ、過度に硬化して脆化してしまうため、強度の低下や割れの発生など、溶接性が著しく低下してしまうという問題があった。

一方、抵抗スポット溶接に代わる溶接手法として、アークスポット溶接が知られている。例えば、特許文献１には、高張力鋼板が重ね合わせられてアークスポット溶接されたアークスポット溶接継手において、高張力鋼板の母材硬度と溶接金属硬度との関係を適正範囲に制御することすることにより、溶接金属の強度が確保でき、高い十字引張強さが得られ、継手強度に優れたアークスポット溶接継手が得られることが記載されている。

また、アークスポットに用いられるワイヤとして、一般汎用品であるＹＧＷ１１、ＹＧＷ１５、ＹＧＷ１８、ＹＧＷ１９に相当するＦｅが９８．５質量％未満であるワイヤを用いたアークスポット溶接が知られているが、Ｃ量をより増加させた鋼板では、ＨＡＺで脆性破壊に至り、十分なＣＴＳが得られないという問題があった。

特開平２０１３−１０１３９号公報

特許文献１では、溶接金属と鋼板の硬度を同等にすることにより継手強度を高められると記載されている。しかしながら、特許文献１においては、ＨＡＺの脆化については何ら考慮されていない。また、溶接ワイヤとしては、ＹＧＷ１１、ＹＧＷ１５、ＹＧＷ１８、ＹＧＷ１９のような汎用的な溶接ワイヤが用いられている。この場合において、母材としてＣ量の高い鋼板を用いると、ＨＡＺの脆化が顕著となり、十分な継手強度が得られることなく脆性破壊に至ると考えられる。

そこで、本発明は、Ｃ量の高い鋼板を用いた場合においても、脆性破壊を防止して高い継手強度を得ることのできるアークスポット溶接方法を提供することを目的とする。

本発明者らは前記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、Ｆｅを特定量以上含有する溶接ワイヤを用いるとともに、母材となる鋼板の炭素当量と形成される溶接金属の炭素当量の比を特定の範囲内に調整することにより当該目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、下記式（１）で表される炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭが０．３５以上である鋼板を用いたアークスポット溶接方法において、Ｆｅを９８．５質量％以上含有する溶接ワイヤを用い、かつ、前記鋼板の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭに対する、形成される溶接金属の下記式（２）で表される炭素当量Ｃｅｑ_ＷＭの比であるＣｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭが０．２〜１．０であることを特徴とするアークスポット溶接方法に関する。
Ｃｅｑ_ＢＭ＝［Ｃ］_ＢＭ＋［Ｍｎ］_ＢＭ／６＋（［Ｃｕ］_ＢＭ＋［Ｎｉ］_ＢＭ）／１５＋（［Ｃｒ］_ＢＭ＋［Ｍｏ］_ＢＭ＋［Ｖ］_ＢＭ）／５ （１）
（但し、［Ｃ］_ＢＭ、［Ｍｎ］_ＢＭ、［Ｃｕ］_ＢＭ、［Ｎｉ］_ＢＭ、［Ｃｒ］_ＢＭ、［Ｍｏ］_ＢＭ、及び［Ｖ］_ＢＭは、夫々、前記鋼板中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＶの含有量（質量％）を示す。）
Ｃｅｑ_ＷＭ＝［Ｃ］_ＷＭ＋［Ｍｎ］_ＷＭ／６＋（［Ｃｕ］_ＷＭ＋［Ｎｉ］_ＷＭ）／１５＋（［Ｃｒ］_ＷＭ＋［Ｍｏ］_ＷＭ＋［Ｖ］_ＷＭ）／５ （２）
（但し、［Ｃ］_ＷＭ、［Ｍｎ］_ＷＭ、［Ｃｕ］_ＷＭ、［Ｎｉ］_ＷＭ、［Ｃｒ］_ＷＭ、［Ｍｏ］_ＷＭ、及び［Ｖ］_ＷＭは、夫々、前記溶接金属中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＶの含有量（質量％）を示す。）

上記アークスポット溶接方法においては、前記溶接ワイヤの下記式（３）で表される炭素当量Ｃｅｑ_Ｗが０．３以下であってもよい。
Ｃｅｑ_Ｗ＝［Ｃ］_Ｗ＋［Ｍｎ］_Ｗ／６＋（［Ｃｕ］_Ｗ＋［Ｎｉ］_Ｗ）／１５＋（［Ｃｒ］_Ｗ＋［Ｍｏ］_Ｗ）／５ （３）
（但し、［Ｃ］_Ｗ、［Ｍｎ］_Ｗ、［Ｃｕ］_Ｗ、［Ｎｉ］_Ｗ、［Ｃｒ］_Ｗ、及び［Ｍｏ］_Ｗは、夫々、前記溶接ワイヤ中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、及びＭｏの含有量（質量％）を示す。）

上記アークスポット溶接方法においては、入熱量が５．５ｋＪ以下であってもよい。

上記アークスポット溶接方法においては、アークが照射される側の第１鋼板と、第２鋼板とを、前記第１鋼板の裏面と前記第２鋼板の表面とを重ね合わせてアークスポット溶接したときに、前記溶接金属の前記第１鋼板の表面におけるビード径をｒ１、前記溶接金属の前記第２鋼板の表面におけるビード径をｒ２として、ｒ１及びｒ２が下記式（４）を満たすとともに、前記溶接金属の中心を通り、前記鋼板の板厚に平行な方向における前記溶接金属の断面において、前記第１鋼板の表面から突出した前記溶接金属に相当する領域を第１領域とし、前記第２鋼板の裏面から突出した前記溶接金属に相当する領域を第２領域とし、前記第１領域及び前記第２領域以外の領域を第３領域としたときに、下記式（６）で表されるＸが０．２〜０．８であってもよい。
０．２≦（ｒ２／ｒ１）≦１．０ （４）
Ｘ＝（第１領域の面積＋第２領域の面積）／（第１領域の面積＋第２領域の面積＋第３領域の面積） （６）

上記アークスポット溶接方法においては、前記鋼板のビッカース硬さに対する前記溶接金属のビッカース硬さの比（前記溶接金属のビッカース硬さ／前記鋼板のビッカース硬さ）が０．３〜１．２であってもよい。

本発明のアークスポット溶接方法によれば、Ｃ量の高い鋼板を用いた場合においても、脆性破壊を防止して高い継手強度を得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るアークスポット溶接方法により得られる溶接構造物において、破壊の進展する方向を示す断面模式図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るアークスポット溶接方法により得られる溶接構造物において、破壊の進展する方向を示す断面模式図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るアークスポット溶接方法により得られる溶接構造物の断面模式図である。 図４は、十字引張試験の様子を表す概要図である。

以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本明細書において、質量を基準とする百分率（質量％）は、重量を基準とする百分率（重量％）と同義である。

本実施形態のアークスポット溶接方法（以下、本アークスポット溶接方法ともいう）は、下記式（１）で表される炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭが０．３５以上である鋼板を用いたアークスポット溶接方法において、Ｆｅを９８．５質量％以上含有する溶接ワイヤを用い、かつ、鋼板の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭに対する、形成される溶接金属の下記式（２）で表される炭素当量Ｃｅｑ_ＷＭの比であるＣｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭが０．２〜１．０であるものである。

Ｃｅｑ_ＢＭ＝［Ｃ］_ＢＭ＋［Ｍｎ］_ＢＭ／６＋（［Ｃｕ］_ＢＭ＋［Ｎｉ］_ＢＭ）／１５＋（［Ｃｒ］_ＢＭ＋［Ｍｏ］_ＢＭ＋［Ｖ］_ＢＭ）／５ （１）
（但し、［Ｃ］_ＢＭ、［Ｍｎ］_ＢＭ、［Ｃｕ］_ＢＭ、［Ｎｉ］_ＢＭ、［Ｃｒ］_ＢＭ、［Ｍｏ］_ＢＭ、及び［Ｖ］_ＢＭは、夫々、鋼板中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＶの含有量（質量％）を示す。）

Ｃｅｑ_ＷＭ＝［Ｃ］_ＷＭ＋［Ｍｎ］_ＷＭ／６＋（［Ｃｕ］_ＷＭ＋［Ｎｉ］_ＷＭ）／１５＋（［Ｃｒ］_ＷＭ＋［Ｍｏ］_ＷＭ＋［Ｖ］_ＷＭ）／５ （２）
（但し、［Ｃ］_ＷＭ、［Ｍｎ］_ＷＭ、［Ｃｕ］_ＷＭ、［Ｎｉ］_ＷＭ、［Ｃｒ］_ＷＭ、［Ｍｏ］_ＷＭ、及び［Ｖ］_ＷＭは、夫々、溶接金属中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＶの含有量（質量％）を示す。）

母材の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭは、溶接金属と母材の界面であるボンド部の脆化に大きな影響を及ぼす。ここで、鋼板の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭが０．３５以上の場合には、ボンド部近傍にマルテンサイトが生じる。マルテンサイトは硬度がＨｖ７００以上と非常に硬く、脆い性質を有しているため、大きな荷重がかかった際に、脆性破壊を誘起する原因となる。本アークスポット溶接方法は、このような場合においても脆性破壊を防止して高い継手強度を得ることを目的とするものであり、したがって、炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭが０．３５以上である鋼板（以下、高Ｃ鋼板ともいう）を母材として用いる場合を対象とする。

上記目的を達成するために、本アークスポット溶接方法では、Ｆｅを９８．５質量％以上含有する溶接ワイヤを用いる。Ｆｅを９８．５質量％以上含有する溶接ワイヤを用いることにより、形成される溶接金属を軟化することができる。この場合、応力がかかると溶接金属が選択的に変形するため、ボンド部での脆性破壊を抑制することが可能となる。溶接ワイヤ中のＦｅ量は、９９質量％以上であることが好ましい。

なお、溶接ワイヤに含まれうるＦｅ以外の化学成分としては、特に限定されるものではないが、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｂ、Ｔｉ等の任意成分の他、Ｓ、Ｐ等の不可避的不純物が挙げられる。

また、本アークスポット溶接方法では、鋼板の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭに対する溶接金属の炭素当量Ｃｅｑ_ＷＭの比であるＣｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭを０．２〜１．０とする。Ｃｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭが０．２未満の場合、高温割れにより、ＣＴＳが低下するおそれがある。したがって、Ｃｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭは０．２以上であり、好ましくは０．５以上である。また、Ｃｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭが１．０を超える場合、溶接金属が脆化するおそれがある。したがって、Ｃｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭは１．０以下であり、より好ましくは０．７以下である。

また、本アークスポット溶接方法においては、下記式（３）で表される溶接ワイヤの炭素当量Ｃｅｑ_Ｗが０．３以下であることが好ましい。

Ｃｅｑ_Ｗ＝［Ｃ］_Ｗ＋［Ｍｎ］_Ｗ／６＋（［Ｃｕ］_Ｗ＋［Ｎｉ］_Ｗ）／１５＋（［Ｃｒ］_Ｗ＋［Ｍｏ］_Ｗ）／５ （３）
（但し、［Ｃ］_Ｗ、［Ｍｎ］_Ｗ、［Ｃｕ］_Ｗ、［Ｎｉ］_Ｗ、［Ｃｒ］_Ｗ、及び［Ｍｏ］_Ｗは、夫々、溶接ワイヤ中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、及びＭｏの含有量（質量％）を示す。）

この理由としては以下のとおりである。
すなわち、溶接ワイヤの炭素当量Ｃｅｑ_Ｗも、鋼板の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭと同様に脆化に大きな影響を及ぼす。Ｃｅｑ_Ｗが０．３を超えると、溶接金属にマルテンサイトが生じ、溶接金属に脆化が起こり、十分な継手強度を得ることが困難となる。したがって、Ｃｅｑ_Ｗは０．３以下であることが好ましく、０．２以下であることがより好ましい。

本アークスポット溶接方法において、入熱量、シールドガス等の各溶接条件は特に限定されるものではなく、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜調整すればよい。
なお、入熱量については、特に限定されるものではないが、入熱量が増大すると母材−溶接金属のボンド部やＨＡＺにおけるマルテンサイト生成量が過大となり、脆化が促進されるため、本アークスポット溶接方法においては、入熱量は５．５ｋＪ以下であることが好ましく、２．５ｋＪ以下であることがより好ましい。一方、入熱量の下限値は特に限定されないが、下板を溶かすために必要とされる入熱量とする観点からは、たとえば、１．３ｋＪ以上であることが好ましい。

さらに、図１〜図２を参照して、本アークスポット溶接方法においては、アークが照射される側の第１鋼板１と、第２鋼板２とを、第１鋼板１の裏面１２と第２鋼板２の表面２１とを重ね合わせてアークスポット溶接したときに、溶接金属３の第１鋼板１の表面１１におけるビード径をｒ１、溶接金属３の第２鋼板２の表面２１におけるビード径をｒ２として、ｒ１及びｒ２が下記式（４）を満たすとともに、図３を参照して、溶接金属３の中心を通り、鋼板（第１鋼板１及び第２鋼板２）の板厚に平行な方向における溶接金属３の断面において、第１鋼板１の表面１１から突出した溶接金属３に相当する領域を第１領域５１とし、第２鋼板２の裏面２２から突出した溶接金属３に相当する領域を第２領域５２とし、第１領域５１及び第２領域５２以外の領域を第３領域５３としたときに、下記式（６）で表されるＸが０．２〜０．８であることが好ましい。この態様が好適である理由については後述する。
０．２≦（ｒ２／ｒ１）≦１．０ （４）
Ｘ＝（第１領域の面積＋第２領域の面積）／（第１領域の面積＋第２領域の面積＋第３領域の面積） （６）

また、溶接金属３の第２鋼板２の裏面２２におけるビード径をｒ３として、下記式（５）をさらに満たす場合はより適切な継手強度が得られるため、より好ましい。
０．５≦（ｒ２／ｒ３）≦１０．０ （５）

溶接金属３の形状は、引張荷重がかかったときの応力集中部位を決定する因子であり、破断位置にも寄与する重要な因子である。ここで、式（４）中のｒ２／ｒ１と、式（５）のｒ２／ｒ３は、破断部位と破壊進展方向の指標となる。

＜０．２≦（ｒ２／ｒ１）≦１．０ （４）＞
本態様において、ｒ２／ｒ１が０．２未満、あるいは１．０を超える場合、図１中に点Ａとして示される第１鋼板１側のボンド部（溶接金属３−ＨＡＺ４）に応力集中する形状となるため、引張応力がかかると、点Ａが破壊の起点となって、第１鋼板１側のボンド部（溶接金属３−ＨＡＺ４）で破壊が起こる。なお、この場合において、図１中の矢印の方向が、破壊の進展方向である。このような応力集中を緩和するためには、ｒ２／ｒ１は０．３〜０．８の範囲内であることが好ましく、０．４〜０．６の範囲内であることがより好ましい。

＜０．５≦（ｒ２／ｒ３）≦１０．０ （５）＞
本態様において、ｒ２／ｒ３が０．５未満、あるいは１０．０を超える場合、図２中に点Ｂとして示される第２鋼板２側のボンド部（溶接金属３−ＨＡＺ４）に応力集中する形状となるため、引張応力がかかると、点Ｂが破壊の起点となって、第２鋼板２側のボンド部（溶接金属３−ＨＡＺ４）で破壊が起こる。なお、この場合において、図２中の矢印の方向が、破壊の進展方向である。このような応力集中を緩和するためには、ｒ２／ｒ３は０．５〜１０．０の範囲内であることが好ましく、１．０〜８．０の範囲内であることがより好ましく、１．０〜５．０の範囲内であることがさらに好ましい。

＜０．２≦Ｘ≦０．８＞
上記したように、図３を参照して、Ｘは、溶接金属３の中心を通り、鋼板（第１鋼板１及び第２鋼板２）の板厚に平行な方向における溶接金属３の断面において、第１鋼板１の表面１１から突出した溶接金属３に相当する領域を第１領域５１とし、第２鋼板２の裏面２２から突出した溶接金属３に相当する領域を第２領域５２とし、第１領域５１及び第２領域５２以外の領域を第３領域５３としたときに、下記式（６）で表されるものである。なお、第１領域５１の面積、第２領域５２の面積及び第３領域５３の面積は、溶接金属３の中心を通り、鋼板（第１鋼板１及び第２鋼板２）の板厚に平行な方向における溶接金属３の断面積に相当する。
Ｘ＝（第１領域５１の面積＋第２領域５２の面積）／（第１領域５１の面積＋第２領域５２の面積＋第３領域５３の面積）

ここで、Ｘは、溶接金属の炭素当量や形状に寄与する因子である溶込み率の指標となる。Ｘが０．２未満の場合、溶接金属の形状が上記式（４）及び（５）に規定される範囲内に収まらず、上板（第１鋼板）と下板（第２鋼板）の重ね部において応力集中するような形状となる。したがって、Ｘは０．２以上であることが好ましく、０．４以上であることがより好ましい。

一方、Ｘが０．８を超える場合、母材の希釈率が増大し、鋼板中の成分が溶接金属中に溶込むことで、溶接金属中の炭素当量Ｃｅｑ_ＷＭが高くなり、脆化が促進される。また、上記において規定したＣｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭが０．２〜１．０の範囲外となる場合がある。したがって、Ｘは０．８以下であることが好ましく、０．７以下であることがより好ましく、０．６以下であることがさらに好ましい。

また、本アークスポット溶接方法においては、鋼板のビッカース硬さに対する溶接金属のビッカース硬さの比（溶接金属のビッカース硬さ／鋼板のビッカース硬さ）（以下において、硬さ比ともいう）が０．３〜１．２であることが好ましい。

硬さ比が０．３未満の場合、応力がかかった際に溶接金属が選択的に塑性変形し、母材の方は塑性変形し難くなる。母材と溶接金属の両方が塑性変形するためには、硬さ比が０．３以上であることが好ましく、０．５以上であることがより好ましい。

一方、硬さ比が１．２を超える場合、母材よりも溶接金属の方が硬いため、溶接金属は塑性変形し難くなる。溶接金属が塑性変形しないと、応力は溶接金属と母材の界面であるボンド部に集中する。このボンド部は母材組織と溶接金属の界面であり、且つ、熱影響部（ＨＡＺ）領域でもあるため、脆い性質を有している。硬さ比が１．２を超える場合には、この脆いボンド部を起点に破壊が起こるため、高い強度が得られにくい。したがって、硬さ比は１．２以下であることが好ましく、１．０以下であることがより好ましく、０．９以下であることがさらに好ましく、０．８以下であることがよりさらに好ましい。

本アークスポット溶接方法は、ＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のいずれであってもよい。
シールドガスとしては、ＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等の各溶接種類に応じて、ＡｒやＨｅ等の不活性ガス、ＣＯ_２、不活性ガスとＣＯ_２および／またはＯ_２との混合ガス等、炭酸ガス（１００％ＣＯ_２）の公知のものを適宜選択して用いることができるが、溶接作業性の観点からは、少なくともＡｒやＨｅ等の不活性ガスを混合したガスを用いることが好ましい。

以上詳述したように、本実施形態のアークスポット溶接方法によれば、Ｃ量の高い鋼板を用いた場合においても、脆性破壊を防止して高い継手強度を得ることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することが可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

まず、使用した鋼板について、組成、下記式（１）で表される炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭ、及びビッカース硬さＨｖを、表１に示した。なお、鋼板のビッカース硬さ（ＢＭ ＨＶ）は、ＪＩＳ Ｚ２２４４に準じて測定した。

Ｃｅｑ_ＢＭ＝［Ｃ］_ＢＭ＋［Ｍｎ］_ＢＭ／６＋（［Ｃｕ］_ＢＭ＋［Ｎｉ］_ＢＭ）／１５＋（［Ｃｒ］_ＢＭ＋［Ｍｏ］_ＢＭ＋［Ｖ］_ＢＭ）／５ （１）
（但し、［Ｃ］_ＢＭ、［Ｍｎ］_ＢＭ、［Ｃｕ］_ＢＭ、［Ｎｉ］_ＢＭ、［Ｃｒ］_ＢＭ、［Ｍｏ］_ＢＭ、及び［Ｖ］_ＢＭは、夫々、鋼板中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＶの含有量（質量％）を示す。）

（例１〜３９）
各例において、表２に示される鋼種及び表２に示される板厚を有し、穴加工を施した（穴２０４を設けた）２枚の鋼板に対して、表２に示される溶接条件でアークスポット溶接を実施して図４に示される形状の試験片を作製した。なお、上板側を第１鋼板２０１、下板側を第２鋼板２０２とし、第１鋼板２０１の表面２１１側からアーク（図示せず）を照射した。そして、作製した試験片について、図４中の矢印の方向に第１鋼板２０１及び第２鋼板２０２を引っ張ることによりＣＴＳ（十字引張試験）を実施して、破断荷重が７ｋＮ以上であるものを◎、５ｋＮ以上７ｋＮ未満であったものを○、５ｋＮ以下のものを×として評価した。なお、評価結果が◎又は○の場合を合格とする。評価結果を表３に示す。

ここで、溶接条件としては、溶接電流２００〜３００Ａ、アーク電圧１５〜２５Ｖの範囲とし、表２の記載の入熱量（ｋＪ）で溶接を行った。入熱量は入熱量（ｋＪ）＝溶接電流（Ａ）×アーク電圧（ｖ）／１０００で計算される。その他、シールドガスの種類、及び施工法についても表２に示した。なお、「施工法」の欄における、「パルス」、「短絡」、「ワイヤ送給制御」、「レーザーフィラー」、「ＴＩＧ」とは、それぞれ以下を表す。
パルス：ベース電流４００Ａ、ピーク電流４０Ａ、ピーク時間３．５ｍｓｅｃの条件で溶接を実施した。
短絡：直流電源を用いて、ワイヤが母材に接触することによる短絡状態と、アーク状態を繰り返しながら、溶接電流２３０Ａ、アーク電圧２２Ｖの条件で溶接を実施した。
ワイヤ送給制御：溶接状態が短絡状態になれば逆送を行い、溶接状態がアーク状態となれば正送を行うように、溶接状態に応じてワイヤの正送と逆送を行いながら、溶接電流２２０Ａ、アーク電圧２２．６Ｖの条件で溶接を実施した。
レーザーフィラー：ＹＡＧレーザを用い、４−７ｋＷのレーザビームを焦点距離２８０ｍｍにて０．６−０．９ｍｍ径に集光し、２−６ｍ／ｍｉｎで施工した。尚、熱源となるレーザの種類は特には問わず、例えば炭酸ガスレーザや固体レーザ等を用いてもよい。
ＴＩＧ：溶接電流１５０Ａ、アーク長３ｍｍ、フィラー送給速度２ｍ／ｍｉｎの条件でＴＩＧ溶接を実施した。

また、ワイヤ成分については、質量％で表される各成分量を表２に示す。

さらに、各例に用いたワイヤの炭素当量Ｃｅｑ_Ｗを下記式（３）により算出し、表２にあわせて示した。

Ｃｅｑ_Ｗ＝［Ｃ］_Ｗ＋［Ｍｎ］_Ｗ／６＋（［Ｃｕ］_Ｗ＋［Ｎｉ］_Ｗ）／１５＋（［Ｃｒ］_Ｗ＋［Ｍｏ］_Ｗ）／５ （３）
（但し、［Ｃ］_Ｗ、［Ｍｎ］_Ｗ、［Ｃｕ］_Ｗ、［Ｎｉ］_Ｗ、［Ｃｒ］_Ｗ、及び［Ｍｏ］_Ｗは、夫々、前記溶接ワイヤ中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、及びＭｏの含有量（質量％）を示す。）

また、表１と同様に、鋼板の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭを表２に示した。また、表２に示される、得られた溶接金属の化学成分組成（なお、残部はＦｅ及び不可避不純物である）から、下記式（２）で表される溶接金属の炭素当量Ｃｅｑ_ＷＭを算出し、表２にあわせて示した。さらに、Ｃｅｑ_ＷＭとＣｅｑ_ＢＭとの比であるＣｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭを算出し、表２にあわせて示した。

Ｃｅｑ_ＷＭ＝［Ｃ］_ＷＭ＋［Ｍｎ］_ＷＭ／６＋（［Ｃｕ］_ＷＭ＋［Ｎｉ］_ＷＭ）／１５＋（［Ｃｒ］_ＷＭ＋［Ｍｏ］_ＷＭ＋［Ｖ］_ＷＭ）／５ （２）
（但し、［Ｃ］_ＷＭ、［Ｍｎ］_ＷＭ、［Ｃｕ］_ＷＭ、［Ｎｉ］_ＷＭ、［Ｃｒ］_ＷＭ、［Ｍｏ］_ＷＭ、及び［Ｖ］_ＷＭは、夫々、前記溶接金属中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＶの含有量（質量％）を示す。）

また、アークが照射される側の第１鋼板２０１と、第２鋼板２０２とを、第１鋼板２０１の裏面２１２と第２鋼板２０２の表面２２１とを重ね合わせてアークスポット溶接したときの、溶接金属２０３の第１鋼板２０１の表面２１１におけるビード径をｒ１（ｍｍ）、溶接金属２０３の第２鋼板２０２の表面２２１におけるビード径をｒ２（ｍｍ）、溶接金属２０３の第２鋼板２０２の裏面２２２におけるビード径をｒ３（ｍｍ）とし、ｒ１、ｒ２、及びｒ３を表３に示した。また、ｒ１／ｒ２及びｒ３／ｒ２を算出し、表３にあわせて示した。

また、溶接金属２０３の中心を通り、鋼板（第１鋼板２０１及び第２鋼板２０２）の板厚に平行な方向における溶接金属２０３の断面において、第１鋼板２０１の表面２１１から突出した溶接金属２０３に相当する領域を第１領域と、第２鋼板２０２の裏面２２２から突出した溶接金属２０３に相当する領域を第２領域と、第１領域及び第２領域以外の領域を第３領域としてそれぞれ算出し、また、これらから下記式（６）で表されるＸを算出し、表３に示した。
Ｘ＝（第１領域の面積＋第２領域の面積）／（第１領域の面積＋第２領域の面積＋第３領域の面積） （６）

また、溶接金属のビッカース硬さ（ＷＭ Ｈｖ）と、母材である鋼板のビッカース硬さ（ＢＭ Ｈｖ）を表３に示す。なお、溶接金属のビッカース硬さ（ＷＭ Ｈｖ）は、鋼板のビッカース硬さ（ＢＭ Ｈｖ）と同様に、ＪＩＳ Ｚ２２４４により測定した。さらに、鋼板のビッカース硬さ（ＢＭ Ｈｖ）に対する溶接金属のビッカース硬さ（ＷＭ Ｈｖ）の比（ＷＭ Ｈｖ／ＢＭ Ｈｖ）を算出し、表３にあわせて示した。

例１〜例３５は実施例であり、例３６〜例３９は比較例である。
鋼板の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭが本発明に規定の範囲外である例３６では、十字引張試験において十分な強度は得られなかった。
また、溶接ワイヤ中のＦｅ量が本発明に規定の範囲外である例３７でも、十字引張試験において十分な強度は得られなかった。
また、溶接ワイヤ中のＦｅ量が本発明に規定の範囲外であり、Ｃｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭも本発明に規定の範囲外である例３８でも、十字引張試験において十分な強度は得られなかった。
さらに、アークスポット溶接方法を用いていない例３９でも、十字引張試験において十分な強度は得られなかった。
一方、本発明に規定の各要件を満足する例１〜３５では、十字引張試験において十分な強度が得られた。

１：第１鋼板
２：第２鋼板
３：溶接金属
４：ＨＡＺ（熱影響部）
１１：表面
１２：裏面
２１：表面
２２：裏面
５１：第１領域
５２：第２領域
５３：第３領域
１００：溶接構造物
２０１：第１鋼板
２０２：第２鋼板
２０３：溶接金属
２０４：穴
２１１：表面
２１２：裏面
２２１：表面
２２２：裏面

Claims (5)

1. 下記式（１）で表される炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭが０．３５以上である鋼板を用いたアークスポット溶接方法において、Ｆｅを９８．５質量％以上含有する溶接ワイヤを用い、かつ、
   前記鋼板の炭素当量Ｃｅｑ_ＢＭに対する、形成される溶接金属の下記式（２）で表される炭素当量Ｃｅｑ_ＷＭの比であるＣｅｑ_ＷＭ／Ｃｅｑ_ＢＭが０．２〜１．０であることを特徴とするアークスポット溶接方法。
   Ｃｅｑ_ＢＭ＝［Ｃ］_ＢＭ＋［Ｍｎ］_ＢＭ／６＋（［Ｃｕ］_ＢＭ＋［Ｎｉ］_ＢＭ）／１５＋（［Ｃｒ］_ＢＭ＋［Ｍｏ］_ＢＭ＋［Ｖ］_ＢＭ）／５ （１）
   （但し、［Ｃ］_ＢＭ、［Ｍｎ］_ＢＭ、［Ｃｕ］_ＢＭ、［Ｎｉ］_ＢＭ、［Ｃｒ］_ＢＭ、［Ｍｏ］_ＢＭ、及び［Ｖ］_ＢＭは、夫々、前記鋼板中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＶの含有量（質量％）を示す。）
   Ｃｅｑ_ＷＭ＝［Ｃ］_ＷＭ＋［Ｍｎ］_ＷＭ／６＋（［Ｃｕ］_ＷＭ＋［Ｎｉ］_ＷＭ）／１５＋（［Ｃｒ］_ＷＭ＋［Ｍｏ］_ＷＭ＋［Ｖ］_ＷＭ）／５ （２）
   （但し、［Ｃ］_ＷＭ、［Ｍｎ］_ＷＭ、［Ｃｕ］_ＷＭ、［Ｎｉ］_ＷＭ、［Ｃｒ］_ＷＭ、［Ｍｏ］_ＷＭ、及び［Ｖ］_ＷＭは、夫々、前記溶接金属中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＶの含有量（質量％）を示す。）
2. 前記溶接ワイヤの下記式（３）で表される炭素当量Ｃｅｑ_Ｗが０．３以下であることを特徴とする請求項１に記載のアークスポット溶接方法。
   Ｃｅｑ_Ｗ＝［Ｃ］_Ｗ＋［Ｍｎ］_Ｗ／６＋（［Ｃｕ］_Ｗ＋［Ｎｉ］_Ｗ）／１５＋（［Ｃｒ］_Ｗ＋［Ｍｏ］_Ｗ）／５ （３）
   （但し、［Ｃ］_Ｗ、［Ｍｎ］_Ｗ、［Ｃｕ］_Ｗ、［Ｎｉ］_Ｗ、［Ｃｒ］_Ｗ、及び［Ｍｏ］_Ｗは、夫々、前記溶接ワイヤ中のＣ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、及びＭｏの含有量（質量％）を示す。）
3. 入熱量が５．５ｋＪ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアークスポット溶接方法。
4. アークが照射される側の第１鋼板と、第２鋼板とを、前記第１鋼板の裏面と前記第２鋼板の表面とを重ね合わせてアークスポット溶接したときに、前記溶接金属の前記第１鋼板の表面におけるビード径をｒ１、前記溶接金属の前記第２鋼板の表面におけるビード径をｒ２として、ｒ１及びｒ２が下記式（４）を満たすとともに、
   前記溶接金属の中心を通り、前記鋼板の板厚に平行な方向における前記溶接金属の断面において、前記第１鋼板の表面から突出した前記溶接金属に相当する領域を第１領域とし、前記第２鋼板の裏面から突出した前記溶接金属に相当する領域を第２領域とし、前記第１領域及び前記第２領域以外の領域を第３領域としたときに、下記式（６）で表されるＸが０．２〜０．８であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアークスポット溶接方法。
   ０．２≦（ｒ２／ｒ１）≦１．０ （４）
   Ｘ＝（第１領域の面積＋第２領域の面積）／（第１領域の面積＋第２領域の面積＋第３領域の面積） （６）
5. 前記鋼板のビッカース硬さに対する前記溶接金属のビッカース硬さの比（前記溶接金属のビッカース硬さ／前記鋼板のビッカース硬さ）が０．３〜１．２であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアークスポット溶接方法。

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