JP5151615B2 - 高強度鋼板のスポット溶接方法 - Google Patents
高強度鋼板のスポット溶接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5151615B2 JP5151615B2 JP2008088579A JP2008088579A JP5151615B2 JP 5151615 B2 JP5151615 B2 JP 5151615B2 JP 2008088579 A JP2008088579 A JP 2008088579A JP 2008088579 A JP2008088579 A JP 2008088579A JP 5151615 B2 JP5151615 B2 JP 5151615B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- strength
- energization
- tensile strength
- spot welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Resistance Welding (AREA)
Description
一方、車体の組立てや部品の取付け等では、スポット溶接方法が主に用いられているが、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(溶接継手)の品質指標としては、引張強さと疲労強度が挙げられるが、前者は部材の強度を決定するパラメーターとして非常に重要である。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。
図5は、高張力鋼について引張剪断強さ(TSS)と十字引張強さ(CTS)とを対比して示す説明図である。横軸が試験加重(MPa)を示す。
高強度鋼板としては、980MPaクラス、1180MPaクラス、1470MPaクラスまでの鋼種が開発されているが、図5に示す如く引張剪断強さ(TSS)1470MPaクラスの高張力鋼であっても、十字引張強さ(CTS)は遙かに低い値を示し、300MPa程度の軟鋼板と同程度かあるいはそれよりも低い値を示す場合もあることが知られている。
これらの方法の他に、炭素等量の低い鋼板を使用することも考えられるが、鋼板成分の制限によって製造が困難になったり、必要な機械的特性が得られなかったりすることがある。また、1470MPa級のホットスタンピング鋼板(特許文献2参照)では、焼き入れが必要であるため、炭素等量を下げることは困難である。
高張力鋼における点溶接継手疲労強度の改善 「鉄と鋼 第68年(1982年)第9号 P318〜325」
次に、前述の抵抗スポット溶接打点数(ナゲット数)を増やす方法にあっては、継手に応力が負荷された場合、各溶接点(ナゲット)に必ずしも均等に応力がかからないため、応力分散効果が十分発揮されず、どちらかの溶接点に応力が集中する。その結果、溶接打点数を、例えば、1点から2点、3点と増やしたとしても、継手の疲労強度は、必ずしも2倍、3倍にはならない。
本発明では、炭素等量等に制限を設けることもなく、また、溶接プロセス全体の時間を長くすることもなく、実用の範囲内で通電パターンを変化させることによって、スポット溶接継手の十字引張強さを向上させることを目的とする。
(1)本発明は、引張強さが900〜1850MPaである高強度鋼板のスポット溶接方法において、溶接通電に引き続き、下記(1)式、(2)式を満たすように後加熱通電してスポット溶接継手の十字引張強さを向上させることを特徴とする。
0.70×WC≦PHC1≦0.90×WC ・・・・・(1)
40≦PHT1≦80 ・・・・・(2)
ただし、WC:溶接電流(kA)、PHC1:後加熱電流(kA)、PHT1:後加熱時間(ms)を示す。
従って、本発明の適用により、自動車分野などで高強度鋼板適用による安全性向上や軽量化による低燃料費、CO2排出量削減のメリットなどを十分に享受でき、社会的な貢献は多大である。
図1は本発明のスポット溶接方法を説明するための概念図である。まず、本実施形態に係るスポット溶接方法では、被接合材である2枚の高強度鋼板1を重ね合わせ、その重ね合わせ部分に対し、両側から(図1では上下方向から)挟み込むように銅などからなる溶接電極2、2を押し付けつつ通電し、2枚の高強度鋼板1の間に溶融金属部を形成させる。この溶融金属部は、スポット溶接通電終了後、水冷された電極への抜熱や高強度鋼板の熱伝導により急速に冷却されて凝固し、2枚の高強度鋼板1の間に図1に示す断面楕円形状のナゲット(溶接金属)3が形成されて2枚の高強度鋼板1が接合される。
本発明のスポット溶接においては、鋼板の種類について特に限定する必要がなく、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、いずれの型の鋼板であっても良い。鋼板の板厚についても、特に限定する必要はなく、本発明のスポット溶接方法の適用により、鋼板の特性を損なうことなく、優れた引張強さを有する継手を実現することができる。
鋼板の表層に施されるめっき層の種類も、Zn系のものなら特に限定するものではない。例えば、Zn、Zn−Fe、Zn−Ni、Zn−Al、Sn−Zn等いずれのもので良い。これらのめっき層の目付量は特に限定しないが、両面で100/100g/m2以下のものが望ましい。
また、本発明の方法は、同種同厚鋼板組合せに限定されるものではなく、規定を満たしているのであれば、同種異厚、異種同厚、異種異厚組合せであっても良い。
この場合に適用する高強度鋼板は、引張強さが900〜1850MPaである高強度鋼板とする。この第1の例では初期通電は通常の電流でスポット溶接通電を行い、次いで、下記(1)式、(2)式を満たすように後加熱通電する。
0.70×WC≦PHC1≦0.90×WC ・・・・・(1)
40≦PHT1≦80 ・・・・・(2)
ただし、WC:溶接電流(kA)、PHC1:後加熱電流(kA)、PHT1:後加熱時間(ms)を示す。
PHC1(後加熱電流)を前述の範囲としたのは、溶接電流の70%〜90%の範囲の後加熱通電条件でCTSの向上効果を得られるからである。PHT1(後加熱時間)を前述の範囲としたのは、40ms以上でCTS向上効果があり、また、80msを超えて長くなっても生産性が落ちるからである。
この第2の例の場合に適用する高強度鋼板は、引張強さが900〜1850MPaである高強度鋼板とする。この第2の例では初期通電は通常の電流で溶接通電を行い、次いで、溶接通電直後に下記(3)式を満たす冷却時間をおいた後、引き続き下記(4)式、(5)式を満たすように後加熱通電する。
20≦CT≦40 ・・・・・(3)
0.40×WC≦PHC2≦0.70×WC ・・・・・(4)
40≦PHT2≦200 ・・・・・(5)
ただし、CT:冷却時間(ms)、PHC2:冷却後後加熱電流(kA)、PHT2:冷却後後加熱時間(ms)を示す。
この第2の例において冷却時間CTを20ms以上とするのは、20ms以上でCTS向上効果があり、また、40ms以上の停止では生産性が低下するためである。また、冷却後の後加熱電流(PHC2)は溶接電流の40%以上70%以下の範囲で十字引張強さ(CTS)の向上効果がある。更に、冷却後後加熱時間は40ms以上でCTS向上効果があり、200msを超えると生産性が低下するために好ましくない。
即ち、この第3の例では、溶接通電に引き続き、下記(6)式、(7)式および(8)式、(9)式を満たすように2段階で後加熱通電する。
0.85×WC≦PHC3≦0.95×WC ・・・・・(6)
40≦PHT3≦80 ・・・・・(7)
0.70×WC≦PHC4≦0.80×WC ・・・・・(8)
40≦PHT4≦80 ・・・・・(9)
ただし、PHC3:溶接後後加熱電流(kA)、PHT3:溶接後後加熱時間(ms)、PHC4:溶接後後加熱電流(kA)、PHT4:溶接後後加熱時間(ms)を示す。
この第3の例において1段目の後加熱電流を溶接電流の85%以上、95%以下としたのはこの範囲でCTSの向上効果があるからであり、1段目の後加熱時間は40ms以上でCTS向上効果があり、80msを超えると生産性が低下する。また、2段目の後加熱電流を溶接電流の70%以上、80%以下としたのはこの範囲でCTSの向上効果があるからであり、2段目の後加熱時間は40ms以上でCTS向上効果があり、80msを超えると生産性が低下する。
下記(10)式は溶接部の硬さに関わる炭素当量であり、また、(11)式は溶接部の靭性に関わる炭素当量である。一般的に、鋼板の引張強さが増加すると、(10)式、(11)式で示される炭素当量の値が増加し、その結果、溶接部の硬さは増加し靭性は低下する。靭性が低下すると、十字引張試験のようにナゲットの周囲で高い応力集中が起こる場合には、ナゲット内で亀裂が発生し易くなり、その結果、十字引張強さは低い値を示すようになるのである。特に、下記(11)式の値が0.24を超える場合には、ナゲット内で亀裂が発生し、十字引張強さは低下する。
Ceq.=C+Si/40+Cr/20 ・・・・・(10)
Ceq.=C+Si/30+Mn/20+2P+4S ・・・・・(11)
なお、上記の(10)式、(11)式で、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。
そして、この構造を有するスポット溶接品は、高強度鋼板1、1を互いに剥離する方向に引き剥がす十字引張試験を行った場合、通常はナゲット3の外周縁部分から上下方向に伸びる亀裂ライン1aを生成するように剥離破壊される。
本発明の実施後の溶接部の金属組織は、通常のスポット溶接方法の場合に得られるマルテンサイト組織になると想定できるが、後加熱通電処理により冷却速度を少し緩やかにしているので、マルテンサイトの性状が異なり、硬度が僅かに低下して亀裂感受性が鈍くなり、結果的に十字引張強さ(CTS)が向上したものと思われる。
即ち、本発明方法によれば、ナゲット3と熱影響部3aとの境界部分及びその周囲領域において、特にマルテンサイトの性状が異なり、硬度が僅かに低下して亀裂感受性が鈍くなっているものと思われる。
なおまた、従来知られていたスポット溶接後の後加熱処理ではスポット溶接時間に対して更に長い時間焼鈍するなどの処理が必要であったので、本願発明の概念とは全く異なる処理方法である。また、従来知られていたスポット溶接後の後加熱処理は疲労強度を高めるための処理であって、本願の如く十字引張強さを向上させるための処理ではなく、本願発明の如く短時間の後通電加熱により十字引張強さを向上できる技術は全く新規であって優れた技術であると把握することができる。
また、トータルとしてのスポット溶接の通電時間は板厚に関係する。この関係はWT+PHT≦1.5t(tは板厚)で表記することができる。従って板厚に応じてトータルのスポット溶接時間をこの範囲内とすることが好ましい。
(実施例1)
表1に示す板厚:1.6mm、引張強さ:298〜1907MPaの軟鋼板(270E)、焼入れ型鋼板(1470HP、1760HP、1900HP)、2相組織型鋼板(980Y、1180Y、1470Y)から(いずれも冷延鋼板)、抵抗スポット溶接継手の十字引張試験方法(JIS Z3137:「ISO/DIS14272:Specimen dimensions and procedure for cross tension testing resistance spot and embossed projection weldsと一部規定の除き同一」)に基づいて十字引張試験片を作製した。
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、表1の溶接条件でスポット溶接し溶接継手を作製した。次に、得られた溶接継手について、抵抗スポット溶接継手の十字引張試験方法(JIS Z3137)に基づき、図4に示すように剥離方向(図4の符号5で示す如く上側の高強度鋼板を上方向に下側の高強度鋼板を下側に相互に剥離する方向)に負荷して十字引張試験を実施した。表1にその結果を示す。なお、表1に示す鋼種において、270E、980Yは日本鉄鋼連盟規格品を示し、1470HPは特開2000−234153号等に開示されているホットプレス品を示す。
請求項1において規定した条件範囲内で2段通電して溶接した場合(条件No.1〜No.9)には、通常の1段通電で溶接した場合(条件No.10〜No.16)に比べて、いずれの鋼種でも、十字引張強さ(CTS)は向上していた。また、請求項1の条件範囲外で2段通電して溶接した場合(条件No.17〜No.21)には、いずれの鋼種でも、十字引張強さ(CTS)は向上していなかった。
これらに対して前述の条件、0.70×WC≦PHC1≦0.90×WC・・・・・(1)、
40≦PHT1≦80・・・・・(2)の関係を満たした試料はCTS向上効果が17〜30%程度得られた。
表2に示す、実施例1と同様の鋼板から、十字引張試験片を作製した。
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、表2の溶接条件でスポット溶接し溶接継手を作製した。次に、得られた溶接継手について、図4に示すように剥離方向に負荷して十字引張試験を実施した。表2にその結果を示す。
第2の例に記載の条件範囲内で、1段目と2段目の間に休止時間を設け、2段通電して溶接した場合(条件No.1〜No.12)には、通常の1段通電で溶接した場合(条件No.13〜No.19)に比べて、いずれの鋼種でも、十字引張強さ(CTS)は向上していた。また、CTSの値は、実施例1の場合より高い値を示した。一方、第2の例の条件範囲外で溶接した場合(条件No.20〜No.26)には、いずれの鋼種でも、十字引張強さ(CTS)は向上していなかった。
これらに対して前述の条件、20≦CT≦40・・・・・(3)、0.40×WC≦PHC2≦0.70×WC・・・・・(4)、40≦PHT2≦200・・・・・(5)の関係を満たした試料はCTS向上率として20〜70%の極めて大きな値を示した。
表3に示す、実施例1と同様の鋼板から、十字引張試験片を作製した。
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、表3の溶接条件でスポット溶接し溶接継手を作製した。次に、得られた溶接継手について、図4に示すように剥離方向に負荷して十字引張試験を実施した。表3にその結果を示す。
第3の例に記載の条件範囲内で、3段通電して溶接した場合(条件No.1〜No.9)には、通常の1段通電で溶接した場合(条件No.10〜No.16)に比べて、いずれの鋼種でも、十字引張強さ(CTS)は向上していた。一方、第3の例の条件範囲外で溶接した場合(条件No.17〜No.25)には、いずれの鋼種でも、十字引張強さ(CTS)は向上していなかった。
これらに対して前述の条件、0.85×WC≦PHC3≦0.95×WC・・・・・(6)、40≦PHT3≦80・・・・・(7)、0.70×WC≦PHC4≦0.80×WC・・・・・(8)、40≦PHT4≦80・・・・・(9)の関係を満たした試料はCTS向上効果が25〜41%程度得られた。
1a…破断線
2…溶接電極
3…ナゲット
3a…熱影響部
4…溶接部
5…十字引張試験での負荷方向
Claims (1)
- 引張強さが900〜1850MPaである高強度鋼板のスポット溶接方法において、溶接通電に引き続き、下記(1)式、(2)式を満たすように後加熱通電してスポット溶接継手の十字引張強さを向上させることを特徴とする高強度鋼板のスポット溶接方法。
0.70×WC≦PHC1≦0.90×WC ・・・・・(1)
40≦PHT1≦80 ・・・・・(2)
ただし、WC:溶接電流(kA)、PHC1:後加熱電流(kA)、PHT1:後加熱時間(ms)を示す。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008088579A JP5151615B2 (ja) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | 高強度鋼板のスポット溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008088579A JP5151615B2 (ja) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | 高強度鋼板のスポット溶接方法 |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012123311A Division JP5429326B2 (ja) | 2012-05-30 | 2012-05-30 | 高強度鋼板のスポット溶接方法 |
JP2012123312A Division JP5429327B2 (ja) | 2012-05-30 | 2012-05-30 | 高強度鋼板のスポット溶接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009241086A JP2009241086A (ja) | 2009-10-22 |
JP5151615B2 true JP5151615B2 (ja) | 2013-02-27 |
Family
ID=41303615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008088579A Expired - Fee Related JP5151615B2 (ja) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | 高強度鋼板のスポット溶接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5151615B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5299257B2 (ja) * | 2009-05-27 | 2013-09-25 | 新日鐵住金株式会社 | 高強度鋼板のスポット溶接方法 |
JP5494065B2 (ja) * | 2010-03-17 | 2014-05-14 | 新日鐵住金株式会社 | スポット溶接方法及びスポット溶接継手 |
JP5513962B2 (ja) * | 2010-04-15 | 2014-06-04 | 株式会社神戸製鋼所 | 異材接合方法 |
JP5333560B2 (ja) | 2011-10-18 | 2013-11-06 | Jfeスチール株式会社 | 高張力鋼板の抵抗スポット溶接方法及び抵抗スポット溶接継手 |
JP2014028392A (ja) | 2012-06-29 | 2014-02-13 | Kobe Steel Ltd | スポット溶接方法 |
KR101744427B1 (ko) | 2012-09-24 | 2017-06-07 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법 |
KR101805284B1 (ko) * | 2013-06-05 | 2017-12-05 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 스폿 용접 조인트 및 스폿 용접 방법 |
JP2015044215A (ja) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 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方法 |
KR102306924B1 (ko) | 2018-02-09 | 2021-09-29 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 저항 스폿 용접 방법, 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법 |
JP6958765B1 (ja) | 2020-03-05 | 2021-11-02 | Jfeスチール株式会社 | 抵抗スポット溶接方法および抵抗スポット溶接継手の製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3320515B2 (ja) * | 1993-09-01 | 2002-09-03 | 本田技研工業株式会社 | スポット溶接の後処理方法 |
JP2002103048A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-09 | Nippon Steel Corp | 高強度鋼板のスポット溶接方法 |
JP2002103054A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-09 | Nippon Steel Corp | 高強度鋼板のスポット溶接方法 |
-
2008
- 2008-03-28 JP JP2008088579A patent/JP5151615B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009241086A (ja) | 2009-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5151615B2 (ja) | 高強度鋼板のスポット溶接方法 | |
JP6194765B2 (ja) | 高強度鋼板のスポット溶接方法 | |
KR101805284B1 (ko) | 스폿 용접 조인트 및 스폿 용접 방법 | |
JP5429327B2 (ja) | 高強度鋼板のスポット溶接方法 | |
JP6447752B2 (ja) | 抵抗溶接部を有する自動車用部材 | |
WO2013161937A1 (ja) | スポット溶接継手 | |
JP4724535B2 (ja) | 高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上方法 | |
JP2011067853A (ja) | 高強度鋼板のスポット溶接方法 | |
JP6379819B2 (ja) | 重ね溶接部材、重ね溶接部材の重ね抵抗シーム溶接方法及び重ね溶接部を備える自動車用重ね溶接部材 | |
JP5613521B2 (ja) | 溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法 | |
KR20230169330A (ko) | 자동차용 부재 및 그 저항 스폿 용접 방법 | |
JP5168204B2 (ja) | 鋼板のスポット溶接方法 | |
EP3736076B1 (en) | Resistance spot welding method, and method for producing resistance-spot-welded joint | |
JP2005074467A (ja) | スポット溶接方法およびスポット溶接された鋼板部材 | |
Hou | Resistance spot welding and in-process heat treatment of hot stamped boron steel | |
JP5429326B2 (ja) | 高強度鋼板のスポット溶接方法 | |
JP3875878B2 (ja) | 溶接部の疲労強度特性に優れた高強度鋼板のスポット溶接方法 | |
JP7473009B2 (ja) | 抵抗スポット溶接継手およびその抵抗スポット溶接方法 | |
JP7473861B1 (ja) | 抵抗スポット溶接方法 | |
WO2024111224A1 (ja) | 抵抗スポット溶接方法 | |
JP7468825B1 (ja) | 抵抗スポット溶接継手の製造方法 | |
JP7151762B2 (ja) | スポット溶接継手、スポット溶接継手を備える自動車骨格部品、及びスポット溶接継手の製造方法 | |
WO2023063098A1 (ja) | 抵抗スポット溶接継手およびその抵抗スポット溶接方法 | |
JP2004122153A (ja) | 高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上方法 | |
WO2024127865A1 (ja) | 抵抗スポット溶接継手の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120329 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120403 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120530 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121119 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151214 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5151615 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151214 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |