JP6584728B1 - Method of manufacturing resistance spot welded joint - Google Patents

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Abstract

少なくとも一枚のホットスタンプ鋼板を含む鋼板のスポット溶接の際、チリの発生を抑制できる抵抗スポット溶接継手の製造方法であって、2枚以上の鋼板を重ね合わせ、その重ね合わせ部を抵抗スポット溶接する際に、電極加圧力を3.9kN以上、電流Ia(t)(kA)、時間ta(sec)の予備通電工程と本通電工程の2段通電で行う。予備通電及び本通電の電流はすべて直流であり、予備通電の時間の80%以上を連続通電とし、Ia(t)、ta(sec)は、Ia(t)≦6.0(kA)、を満たし、本通電をパルセーション通電とする。A method of manufacturing a resistance spot welded joint that can suppress the occurrence of dust during spot welding of a steel sheet including at least one hot stamped steel sheet, wherein two or more steel sheets are overlapped, and the overlap portion is resistance spot welded In this case, the electrode pressing force is 3.9 kN or more, the current Ia (t) (kA), and the time ta (sec), the preliminary energization process and the main energization process are performed in two stages. The pre-energization and main energization currents are all direct current, and 80% or more of the pre-energization time is continuous energization. Satisfy and make this energization pulsation energization.

Description

本発明は、鋼板の抵抗スポット溶接継手の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a resistance spot welded joint for steel plates.

自動車の車体はプレス成形された鋼板を、主に抵抗溶接によるスポット溶接にて接合することで組み立てられる。スポット溶接では、板厚に応じたナゲット径の確保とチリ(散り)の発生抑制の両立が求められる。   The body of an automobile is assembled by joining press-formed steel sheets mainly by spot welding using resistance welding. In spot welding, it is required to secure both the nugget diameter according to the plate thickness and the suppression of dust generation.

近年、自動車の分野では、車体の軽量化と衝突安全性を確保するため、骨格部品に高強度鋼板の採用が拡大しつつある。中でも、高強度鋼板を用いて熱間成形したホットスタンプ鋼板は高い成形精度と低いプレス荷重を両立できるため、その採用が進んでいる。   In recent years, in the field of automobiles, the use of high-strength steel plates for frame parts has been increasing in order to ensure the weight reduction and collision safety of the vehicle body. Among them, a hot stamped steel sheet hot-formed using a high-strength steel sheet can adopt both a high forming accuracy and a low press load.

しかし、高強度鋼板を1段通電方式でスポット溶接する場合ではチリが発生しやすく、適正電流範囲の確保が困難となる。また、ホットスタンプ用鋼板の表層に亜鉛めっきやアルミめっきがあると、加熱中にめっきの酸化が進んで酸化亜鉛や酸化アルミなどが形成される。これら酸化物が成長すると鋼板の接触抵抗が上昇する。その結果、車体のスポット組付溶接においてチリが発生しやすくなり、ナゲット径の安定確保が困難となるという問題もある。   However, when spot-welding a high-strength steel sheet by a one-stage energization method, dust is likely to occur, and it is difficult to ensure an appropriate current range. In addition, when zinc plating or aluminum plating is present on the surface layer of the steel sheet for hot stamping, oxidation of the plating proceeds during heating to form zinc oxide, aluminum oxide, or the like. As these oxides grow, the contact resistance of the steel sheet increases. As a result, there is a problem that dust is easily generated in spot assembly welding of the vehicle body, and it is difficult to ensure the stability of the nugget diameter.

このような問題に対して、特許文献1には、予備通電により鋼板の接触面同士のなじみを向上させた後に本通電を行う2段通電方法を採用することによって、高張力鋼板のスポット溶接におけるチリの発生を抑制するスポット溶接方法が開示されている。   For such problems, Patent Document 1 discloses that in spot welding of high-strength steel sheets by adopting a two-stage energization method in which main energization is performed after improving the familiarity between the contact surfaces of the steel sheets by preliminary energization. A spot welding method that suppresses generation of dust is disclosed.

特許文献2には、予備通電により3√t〜5√tの径を有するナゲットを形成させた後に電流値を下げ、その後、再び電流値を上げて一定電流の本通電又はパルス状の本通電を行う通電方式を採用することによって、高張力鋼板のスポット溶接におけるチリの発生を抑制するスポット溶接方法が開示されている。   In Patent Document 2, a nugget having a diameter of 3√t to 5√t is formed by preliminary energization, and then the current value is decreased, and then the current value is increased again to perform constant energization or pulsed energization. A spot welding method that suppresses generation of dust in spot welding of a high-tensile steel sheet by adopting an energization method that performs the above is disclosed.

また、そのような予備通電、本通電による2段通電方法をホットスタンプ鋼板のスポット溶接に適用した例として、特許文献3では、酸化亜鉛等の電気抵抗が高い皮膜で覆われたホットスタンプ鋼板をスポット溶接する際、予備通電を、電極で鋼板を加圧しながら通電と通電休止を複数回繰り返すパルセーション通電で行い、その後に、パルセーション通電時の最大通電時間よりも長時間連続的に本通電するようにしたスポット溶接方法が開示されている。   In addition, as an example in which such a two-stage energization method using preliminary energization and main energization is applied to spot welding of a hot stamped steel sheet, Patent Document 3 discloses a hot stamped steel sheet covered with a film having a high electrical resistance such as zinc oxide. During spot welding, pre-energization is performed by pulsation energization that repeats energization and de-energization several times while pressing the steel plate with electrodes, and then the main energization is continued continuously for longer than the maximum energization time during pulsation energization. A spot welding method is disclosed.

さらに、特許文献4では、特許文献3と同様の鋼板をスポット溶接する際、予備通電と本通電を、パルセーション通電で行い、かつ、本通電の最大電流を予備通電の最大電流より高く通電するようにしたスポット溶接方法が開示されている。   Further, in Patent Document 4, when spot-welding the same steel plate as Patent Document 3, preliminary energization and main energization are performed by pulsation energization, and the maximum current of main energization is higher than the maximum current of pre-energization. A spot welding method as described above is disclosed.

この特許文献3、4に開示の方法では、予備通電のパルセーション通電時に、通電と通電休止とが繰り返されることにより、熱膨張、収縮による振動を鋼板の電極接触面に与えて、高融点の酸化物層を効果的に溶接部の外側に排除することができるとともに、パルセーション通電の通電休止により電極の冷却効果を十分に働かせて、溶接部の急激な温度上昇を抑制できる。このため、チリの発生を抑制しつつ、短時間で鋼板の接触面同士のなじみを向上させる効果を得ることができ、接触界面での電流密度の上昇を抑制し急激なナゲット成長を抑制することができる。その結果、ホットスタンプ鋼板のスポット溶接におけるチリの発生を抑制することができる。   In the methods disclosed in Patent Documents 3 and 4, energization and energization stop are repeated during pre-energization pulsation energization, so that vibration due to thermal expansion and contraction is given to the electrode contact surface of the steel sheet, and a high melting point is obtained. The oxide layer can be effectively removed outside the welded part, and the cooling effect of the electrode can be sufficiently exerted by stopping energization of the pulsation energization to suppress a rapid temperature rise of the welded part. For this reason, while suppressing the generation of dust, it is possible to obtain the effect of improving the familiarity between the contact surfaces of the steel plates in a short time, suppressing the increase in current density at the contact interface and suppressing rapid nugget growth. Can do. As a result, generation of dust in spot welding of a hot stamped steel plate can be suppressed.

特許文献5には、電極の加圧力を鋼板の板厚に応じた適正な範囲とし、さらに、通電パターンを適正範囲とすることで、インデンテーションの発生を抑制しつつナゲット径を確保し、かつ、散りの発生を防止するスポット溶接方法が開示されている。   In Patent Document 5, the nugget diameter is ensured while suppressing the occurrence of indentation by making the pressure of the electrode an appropriate range according to the plate thickness of the steel sheet, and further by making the energization pattern an appropriate range, and A spot welding method for preventing the occurrence of scattering is disclosed.

特開2010−188408号公報JP 2010-188408 A 特開2010−207909号公報JP 2010-207909 A 国際公開第2015/005134号International Publication No. 2015/005134 国際公開第2015/093568号International Publication No. 2015/093568 国際公開第2014/045431号International Publication No. 2014/045431

ホットスタンプに用いる鋼板は、高温に加熱した時に鉄スケールの発生を防止するため、亜鉛系めっき、アルミニウム系めっきなどの表面処理が施されたものが多い。そのような表面処理鋼板をホットスタンプすると、加熱中にめっきの酸化が進んで酸化亜鉛や酸化アルミなどの酸化物層が形成される。これら酸化物層が成長すると、ホットスタンプ後の鋼板(ホットスタンプ鋼板)では接触抵抗が1mΩ以上に上昇する。そのようなホットスタンプ鋼板を用いた車体のスポット組付溶接において、チリの発生が容易となり、ナゲット径の安定確保が困難となるという問題もある。   Steel plates used for hot stamping are often subjected to surface treatments such as zinc plating and aluminum plating in order to prevent the generation of iron scale when heated to a high temperature. When such a surface-treated steel sheet is hot stamped, oxidation of the plating proceeds during heating, and an oxide layer such as zinc oxide or aluminum oxide is formed. When these oxide layers grow, the contact resistance increases to 1 mΩ or more in the steel plate after hot stamping (hot stamping steel plate). In spot assembly welding of a vehicle body using such a hot stamped steel plate, there is a problem that dust is easily generated and it is difficult to ensure a stable nugget diameter.

特許文献3、4に開示の技術は、インバータ直流の溶接電源を用いたパルセーション通電(通電及び通電休止を短時間に複数回繰り返す通電)の作用によって、高融点の酸化物層を溶接部の外側に排除することにより、予備通電時における鋼板の接触面同士のなじみを向上させるものである。しかし、酸化物層が厚い場合など効果が十分でない場合があり、そのような場合でもさらにチリの発生を抑制できることが望まれる。また、電流が小さいなどの利点があるために最近は主流となりつつあるインバータ直流では、特許文献4の開示されているように、交流より適正電流範囲が狭くなるという問題がある。   The techniques disclosed in Patent Documents 3 and 4 are based on the effect of pulsation energization (energization in which energization and deactivation are repeated a plurality of times in a short time) using an inverter DC welding power source. By excluding it on the outside, the familiarity between the contact surfaces of the steel plates during preliminary energization is improved. However, the effect may not be sufficient, for example, when the oxide layer is thick. Even in such a case, it is desired that generation of dust can be further suppressed. In addition, inverter DC, which has recently become mainstream due to advantages such as a small current, has a problem that the appropriate current range is narrower than AC, as disclosed in Patent Document 4.

特許文献5に開示の技術は、板厚に応じて加圧力を変え、さらに通電パターンを適正な範囲とすることにより、ナゲット径を確保し、チリの発生も抑制するものであるが、酸化物層が厚い場合など効果が十分でない場合があり、そのような場合でもさらにチリの発生を抑制できることが望まれる。   The technique disclosed in Patent Document 5 is to change the applied pressure according to the plate thickness, and further to set the energization pattern within an appropriate range, thereby securing the nugget diameter and suppressing the generation of dust. In some cases, such as when the layer is thick, the effect may not be sufficient.

本発明では、このような実情に鑑み、少なくとも一枚のホットスタンプ鋼板を含む鋼板のスポット溶接の際、チリの発生を抑制できるスポット溶接技術を提供することを課題とする。   In the present invention, in view of such a situation, it is an object to provide a spot welding technique capable of suppressing generation of dust during spot welding of a steel sheet including at least one hot stamped steel sheet.

表層に酸化亜鉛などの電気抵抗の高い物質が形成されている接触抵抗の高い鋼板同士を組合せてスポット溶接する場合において、表層の電気抵抗の高い物質を分散又は移動させてチリを抑制し、安定してナゲット径を確保する手段について検討した。   When spot welding is performed by combining steel plates with high contact resistance that have high electrical resistance such as zinc oxide formed on the surface layer, the material with high electrical resistance on the surface layer is dispersed or moved to suppress dust and stabilize Then, the means for securing the nugget diameter was examined.

その結果、特許文献1〜5のように本通電の前に予備通電を実施する際に、電極の加圧力を高めた条件の下で予備通電を実施すると、表層の電気抵抗の高い物質を効果的に分散又は移動させることができ、さらに本通電をパルセーション通電とすることにより、酸化物が分散・移動する領域が徐々に拡大し、本通電でのチリの発生電流が上昇し、適正な溶接電流範囲を拡大することができることを見出した。   As a result, when pre-energization is performed under conditions where the applied pressure of the electrode is increased when pre-energization is performed before the main energization as in Patent Documents 1 to 5, a substance having a high electrical resistance on the surface layer is effective. In addition, by making the main energization a pulsation energization, the region where the oxide is dispersed and moved gradually expands, and the generation current of dust increases during the main energization. It has been found that the welding current range can be expanded.

そして、電極加圧力、予備通電の通電条件についてさらに検討した結果、表層の電気抵抗の高い物質を分散又は移動させてチリを抑制し、安定してナゲット径を確保できる条件を見出した。   As a result of further examination of the electrode pressing force and the energization conditions of the preliminary energization, the present inventors have found a condition in which the nugget diameter can be stably ensured by dispersing or moving a substance having a high surface resistance to suppress dust.

そのようにしてなされた本発明の要旨は、以下のとおりである。   The gist of the present invention thus made is as follows.

[1]2枚以上の鋼板を重ね合わせ、その重ね合わせ部を電極により加圧して通電する抵抗スポット溶接継手の製造方法であって、3.9kN以上の加圧力で前記電極により前記重ね合わせ部を加圧しつつ電流Ia(t)(kA)を以下の式(1)、(2)を満たすように通電時間ta(sec)の間通電する予備通電工程と、前記予備通電工程後に本通電工程を備え、前記予備通電工程及び前記本通電工程の電流はすべて直流であり、前記予備通電工程において、前記通電時間taの80%以上の通電方式が連続的に通電する連続通電であり、前記本通電工程の通電方式は通電と通電休止とを複数回繰り返すパルセーション通電であることを特徴とする抵抗スポット溶接継手の製造方法。   [1] A method of manufacturing a resistance spot welded joint in which two or more steel plates are overlapped and the overlapped portion is pressurized with an electrode and energized, and the overlapped portion is applied by the electrode with a pressure of 3.9 kN or more A pre-energization step of energizing the current Ia (t) (kA) during the energization time ta (sec) so as to satisfy the following formulas (1) and (2), and a main energization step after the preliminary energization step The pre-energization step and the main energization step are all direct current, and in the pre-energization step, the energization method of 80% or more of the energization time ta is continuous energization, and the book A method of manufacturing a resistance spot welded joint, wherein the energization method of the energization process is pulsation energization in which energization and energization stop are repeated a plurality of times.

Ia(t)≦6.0(kA) ・・・式(1)

Figure 0006584728
Ia (t) ≦ 6.0 (kA) (1)
Figure 0006584728

[2]前記予備通電工程において電流を増大させることを特徴とする前記[1]の抵抗スポット溶接継手の製造方法。   [2] The method of manufacturing a resistance spot welded joint according to [1], wherein the current is increased in the preliminary energization step.

[3]前記本通電工程において電流を増大させることを特徴とする前記[1]又は[2]の抵抗スポット溶接継手の製造方法。   [3] The method of manufacturing a resistance spot welded joint according to [1] or [2], wherein a current is increased in the main energization step.

[4]前記鋼板の少なくとも1枚の鋼板の接触抵抗が1mΩ以上であることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれかの抵抗スポット溶接継手の製造方法。   [4] The method of manufacturing a resistance spot welded joint according to any one of [1] to [3], wherein the contact resistance of at least one of the steel plates is 1 mΩ or more.

本発明によれば、ホットスタンプ鋼板のように、表層に電気抵抗の高い物質が存在している鋼板のスポット溶接に対し、チリを抑制し、安定してナゲット径を確保できる溶接方法を提供する。   According to the present invention, there is provided a welding method capable of suppressing dust and stably securing a nugget diameter with respect to spot welding of a steel plate having a material having a high electrical resistance on the surface layer, such as a hot stamped steel plate. .

板厚1.4mmの1800MPa級ホットスタンプ材を、通電パターンを変化させてスポット溶接した場合におけるナゲット成長挙動を示すグラフである。It is a graph which shows the nugget growth behavior at the time of carrying out spot welding of the 1800MPa class hot stamp material with a plate thickness of 1.4 mm while changing the energization pattern. スポット溶接の通電パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electricity supply pattern of spot welding. 電極先端部の直径を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the diameter of an electrode front-end | tip part. スポット溶接の通電パターンの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the electricity supply pattern of spot welding. スポット溶接の通電パターンのさらに他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the further another example of the electricity supply pattern of spot welding. 接触抵抗の測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measuring method of contact resistance.

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

溶融めっきなどの表面処理がなされた鋼板をホットスタンプした後のホットスタンプ鋼板(表面処理ホットスタンプ鋼板)を抵抗スポット溶接すると、低い電流値でも中チリと共に表チリも出やすくなり、適正電流範囲が著しく狭くなり、チリの発生する電流が低くなる。このため適正電流範囲内(ただし、適正電流範囲の上限付近の電流を除く。)の電流値でチリを発生せずに溶接すると、得られるナゲット径も小さくなる。   When a hot stamped steel sheet (surface-treated hot stamped steel sheet) after hot stamping a surface-treated steel sheet such as hot-dip plated is resistance spot welded, surface dust is easily generated together with medium dust even at low current values, and the appropriate current range is It becomes extremely narrow and the current generated by dust becomes low. For this reason, when welding is performed without generating dust at a current value within the appropriate current range (excluding current near the upper limit of the appropriate current range), the nugget diameter obtained is also reduced.

ここで、「適正電流範囲」とは、少しずつ電流を上げていき、スポット溶接される鋼板の板厚の平均値をtとしたときに、ナゲット径が4√t以上となる最初の電流(以下「4√t電流」という)から、チリが初めて発生する電流までの範囲をいう。   Here, the “appropriate current range” means that the current is increased little by little, and when the average value of the plate thickness of the spot welded steel plate is t, the first current (when the nugget diameter becomes 4√t or more ( (Hereinafter referred to as “4√t current”) to the current at which dust occurs for the first time.

表面処理ホットスタンプ鋼板を抵抗スポット溶接すると、チリが出やすくなり、適正電流範囲が狭くなる原因については次のように考えられる。   When the surface-treated hot stamped steel sheet is resistance spot welded, dust is likely to be generated and the appropriate current range is narrowed as follows.

表面処理ホットスタンプ鋼板は、めっき金属と基材の鋼との合金化反応によって、金属間化合物及び鉄基の固溶体がその表面に形成されており、さらにその外面にめっきに由来する金属(例えば、Zn)を主成分とする酸化皮膜を有している。そのため、表面処理ホットスタンプ鋼板は冷間でプレスした鋼板と比べて、鋼板同士の接触部での抵抗が高く発熱量が大きい。   In the surface-treated hot stamped steel sheet, an intermetallic compound and an iron-based solid solution are formed on the surface by an alloying reaction between the plated metal and the base steel, and a metal derived from plating on the outer surface (for example, It has an oxide film mainly composed of Zn). Therefore, the surface-treated hot stamped steel sheet has a higher resistance at the contact portion between the steel sheets and a larger calorific value than a steel sheet cold-pressed.

一方、ホットスタンプ工程でめっき金属と鋼との合金化が進行し、表面近傍の融点も鉄に近い高い値となっているので、ホットスタンプ前のめっき鋼板と比較して、鋼板同士の接触部が軟化しにくく通電パスの拡大が抑制される。特に、インバータ直流方式の通電では単相交流に比べ発熱効率が高いため、通電初期のナゲットの形成が非常に急激となる。このためナゲットの周囲における圧接部の成長が追い付かず溶融金属を閉じ込めることができなくなり、中チリが発生するものと推定される。   On the other hand, the alloying of plated metal and steel has progressed in the hot stamping process, and the melting point near the surface has a high value close to that of iron. Is difficult to soften, and the expansion of the energization path is suppressed. In particular, since the heating efficiency of the inverter direct current method is higher than that of the single-phase alternating current, the formation of the nugget at the initial stage of energization becomes very rapid. For this reason, the growth of the pressure contact portion around the nugget cannot catch up and the molten metal cannot be confined, and it is estimated that medium dust is generated.

また、直流は単相交流のような電流休止時間がないため、電極による冷却効果が得られにくい。このため、ナゲットが板厚方向に成長しやすく、鋼板の最表層まで溶融部が達して、表チリが発生するものと推定される。本発明において、「直流」とは、交流のようにプラス/マイナスが逆転するような通電は含まないこととする。このため、連続通電のように常に電流が流れている通電だけではなく、通電及び通電休止を短時間に複数回繰り返すパルセーション通電も、プラス/マイナスが逆転しない限り、直流と判定する。   Further, since direct current does not have a current pause time unlike single-phase alternating current, it is difficult to obtain a cooling effect by the electrodes. For this reason, it is presumed that nuggets are likely to grow in the thickness direction, the molten portion reaches the outermost layer of the steel plate, and surface dust is generated. In the present invention, “direct current” does not include energization in which plus / minus is reversed as in alternating current. For this reason, not only energization in which current always flows like continuous energization but also pulsation energization that repeats energization and energization stop multiple times in a short time is determined to be direct current unless plus / minus is reversed.

本発明者らは、2段通電によるスポット溶接の際に、酸化物層の厚みなどによらず、酸化物層を分断し、その一部を溶接部の外側に確実に排除して、急激な溶融金属の成長を抑制する手段について検討した。   In spot welding by two-stage energization, the present inventors divide the oxide layer regardless of the thickness of the oxide layer, etc., and reliably remove a part of the oxide layer outside the welded portion, thereby rapidly Means to suppress the growth of molten metal were investigated.

その結果、予備通電において、高めの加圧力をホットスタンプ鋼板に作用させた状態で、適正な電流を流すことにより、予備通電における酸化物の分散・移動(排除)効果が増すとともに、本通電でのパルセーション通電により、酸化物が分散・移動する領域が徐々に拡大するとともに、急激な溶融金属の成長が抑制され、チリの抑制が可能となることを見出した。   As a result, in the pre-energization, by applying an appropriate current with a high pressure applied to the hot stamped steel plate, the effect of dispersing and moving (excluding) oxides in the pre-energization is increased, and in the main energization, It has been found that the pulsation energization of the steel gradually expands the region in which the oxide is dispersed and moves, suppresses the rapid growth of molten metal, and makes it possible to suppress dust.

図1にそのような知見を得た試験結果の一例を示す。   FIG. 1 shows an example of a test result obtained from such knowledge.

試験では、ホットスタンプされた板厚1.4mmの亜鉛めっき鋼板(ホットスタンプ鋼板)を2枚重ね合わせ、本通電のみの1段通電でスポット溶接した場合と、予備通電及び本通電の2段通電でスポット溶接した場合において、本通電の電流値をチリが発生するまで増加させたときのナゲットの拡大挙動を調べた。   In the test, two hot-stamped galvanized steel sheets with a thickness of 1.4 mm (hot stamped steel sheets) were superposed and spot-welded with one-stage energization with only main energization, and pre-energization and 2-stage energization with main energization. In the case of spot welding, the expansion behavior of the nugget was investigated when the current value of main energization was increased until dust was generated.

1段通電では、本通電を電流一定の通電パターンとした。2段通電では、電流値Ia:3.5kAで、通電時間ta:0.4secの予備通電を行い、続いて、図2に示すようなパルセーション通電による本通電を行う通電パターンと、電流一定の本通電を行う通電パターンを用いた。パルセーション通電は、予備通電後、休止時間なくただちに、0.06sの通電を6回、0.02sの休止を5回、交互に繰り返した。   In the one-stage energization, the main energization is an energization pattern with a constant current. In the two-stage energization, a pre-energization with a current value Ia: 3.5 kA and an energization time ta: 0.4 sec, followed by an energization pattern in which main energization by pulsation energization as shown in FIG. The energization pattern for performing the main energization was used. In the pulsation energization, 0.06 s energization was repeated 6 times and 0.02 s energization was alternately repeated 5 times immediately after the preliminary energization without any rest time.

電極には、先端部の曲面が、図3に示すような先端曲面部(初期接触部)とコーナー曲面部よりなるDR(ドームラジアス)型で、後述の電極先端部直径dが6mmのものを用いた。通電中の加圧力は450kgf(4.4kN)とし、予備通電から本通電にいたるまで一定で行った。   The electrode has a DR (dome radius) type having a tip curved surface (initial contact portion) and a corner curved surface as shown in FIG. 3, and an electrode tip diameter d (described later) of 6 mm. Using. The applied pressure during energization was 450 kgf (4.4 kN), and was constant from the preliminary energization to the main energization.

図1に、電流一定の本通電のみのパターン、予備通電+電流一定の本通電のパターン、及び予備通電+パルセーション通電による本通電のパターンで、それぞれスポット溶接した結果を示す。図1中のE点は、チリが発生した実験点を示す。   FIG. 1 shows the results of spot welding in a main current only pattern with a constant current, a pre-energization + main current pattern with a constant current, and a main current pattern with pre-energization + pulsation current. The point E in FIG. 1 indicates the experimental point where dust is generated.

図1に示されるように、本通電のみの通電パターンで溶接した場合に対し、予備通電と本通電の2段通電によって溶接することによりチリの発生する上限電流値が上昇するが、2段通電で本通電をパルセーション通電により行う場合は、本通電を電流一定で行う場合に対して、さらにチリの発生する上限電流値が5√t以上にまで大きく上昇し、適正な溶接電流範囲が拡大することが確認された。   As shown in FIG. 1, the upper limit current value for generating dust increases when welding is carried out by two-stage energization of preliminary energization and main energization, compared to the case of welding with the energization pattern of only main energization. When the main energization is performed by pulsation energization, the upper limit current value for generating dust increases further to 5√t or more compared to the case where the main energization is performed at a constant current, and the appropriate welding current range is expanded. Confirmed to do.

以上の知見をもとに、さらに本発明者らは、通電を予備通電と本通電の2段通電で行うことを前提として、電極の加圧力及び予備通電の通電条件を変化させて、チリを抑制して、必要なナゲット径を得られる条件を検討した結果、少なくとも前記(1)及び(2)で規定した条件とすることにより、チリを発生させないで、必要とするナゲット径が得られる適正な溶接電流範囲が拡大することを見出した。   Based on the above knowledge, the present inventors further changed the pressure applied to the electrodes and the energization conditions of the pre-energization on the premise that energization is performed in two stages of pre-energization and main energization. As a result of studying the conditions for suppressing and obtaining the necessary nugget diameter, it is possible to obtain the necessary nugget diameter without generating dust by setting at least the conditions specified in (1) and (2) above. It has been found that a wide welding current range is expanded.

本発明は、このような検討結果に基づいてなされたものであり、以下本発明に必要な要件や好ましい要件についてさらに説明する。   The present invention has been made based on such examination results, and the requirements and preferable requirements necessary for the present invention will be further described below.

(スポット溶接の対象とする鋼板)
本発明は、高強度鋼よりなる素材鋼板(たとえば、電気めっき鋼板又は溶融めっき鋼板を含む薄鋼板)を、焼入れ可能な温度まで加熱しオーステナイト化した後、金型でプレス成形と同時に冷却し焼き入れするホットスタンプされた鋼板(以下「ホットスタンプ鋼板」という)であって、表面に、高温に加熱した時に鉄スケールの発生を防止するための亜鉛系めっき、アルミニウム系めっきなどの表面処理が施された素材鋼板を用いてホットスタンプされたホットスタンプ鋼板をスポット溶接の主な対象とする。本発明はホットスタンプ鋼板以外の鋼板にも適用可能であり、特にホットスタンプ鋼板に限定される必要はない。
(Steel plate subject to spot welding)
In the present invention, a raw steel plate made of high-strength steel (for example, a thin steel plate including an electroplated steel plate or a hot dip plated steel plate) is heated to a quenchable temperature and austenitized, and then cooled and baked simultaneously with press molding in a mold. Hot stamped steel sheet (hereinafter referred to as “hot stamped steel sheet”) to be placed, and the surface is subjected to surface treatment such as zinc plating or aluminum plating to prevent the generation of iron scale when heated to high temperatures. The hot stamped steel sheet hot stamped using the formed material steel sheet is the main target of spot welding. The present invention is applicable to steel plates other than hot stamped steel plates, and is not particularly limited to hot stamped steel plates.

なお、ホットスタンプ鋼板は、多くの場合、平板ではなく成形加工された成形体であるが、要は、重ね合わされる部分が板状であればよいので、本発明では、成形体である場合も含めて「ホットスタンプ鋼板」という。また、亜鉛系めっき鋼板やアルミニウム系めっき鋼板をホットスタンプして得られるホットスタンプ鋼板を、以下の説明では「表面処理ホットスタンプ鋼板」という場合がある。   In many cases, the hot stamped steel sheet is not a flat plate but a molded body. However, in general, since the overlapped portion only needs to be a plate shape, the present invention may be a molded body. Including “hot stamped steel plate”. A hot stamped steel sheet obtained by hot stamping a zinc-based plated steel sheet or an aluminum-based plated steel sheet may be referred to as a “surface-treated hot stamped steel sheet” in the following description.

ホットスタンプ鋼板は、亜鉛系又はアルミニウム系のめっき皮膜と基材の鋼との合金化反応によって、金属間化合物及び鉄基の固溶体がその表面に形成されており、さらにその外面にめっきに由来する金属(例えば、亜鉛系めっきであれば亜鉛を指す。)を主成分とする酸化物層を有している。そのため、表面処理ホットスタンプ鋼板は裸の鋼板と比べて、接触抵抗が1mΩ以上と高く、通電による発熱量が大きい。また、ホットスタンプ鋼板は、ホットスタンプ工程でめっきと鋼との合金化が進行し、表面近傍の融点も鉄に近い高い値となっているので、加熱前のめっき皮膜を備える鋼板と比較して、鋼板同士の接触部が軟化しにくくなっている。本発明は、そのような接触抵抗が1mΩ以上の鋼板のスポット溶接に適用することにより特に効果を発揮する。なお、接触抵抗の測定方法については後述する。   The hot stamped steel sheet has an intermetallic compound and an iron-based solid solution formed on its surface by an alloying reaction between a zinc-based or aluminum-based plating film and the base steel, and is derived from plating on the outer surface. It has an oxide layer mainly composed of a metal (for example, zinc in the case of zinc-based plating). Therefore, the surface-treated hot stamped steel sheet has a high contact resistance of 1 mΩ or more and a large amount of heat generated by energization compared to a bare steel sheet. In addition, the hot stamped steel sheet has undergone alloying between plating and steel in the hot stamping process, and the melting point near the surface has a high value close to that of iron. The contact portion between the steel plates is difficult to soften. The present invention is particularly effective when applied to spot welding of a steel sheet having such a contact resistance of 1 mΩ or more. A method for measuring contact resistance will be described later.

鋼板の板厚について、特に制限はない。一般に、自動車用部品又は車体で使用される鋼板の板厚は0.6〜3.2mmであり、本発明の抵抗スポット溶接継手の製造方法は、この範囲において十分な効果を有する。   There is no restriction | limiting in particular about the plate | board thickness of a steel plate. In general, the thickness of a steel sheet used in automobile parts or a vehicle body is 0.6 to 3.2 mm, and the method of manufacturing a resistance spot welded joint according to the present invention has a sufficient effect in this range.

(板組)
2枚以上の鋼板を重ね合わせる際の板組みは、電極の当たる側の鋼板の少なくとも1枚が表面処理ホットスタンプ鋼板を含むことが好ましい。表面処理ホットスタンプ鋼板に組合わされる鋼板としては、表面処理ホットスタンプ鋼板や590MPa級以上の高張力鋼板を含む組み合わせが好ましい。通常の自動車車体の組立てでは、これらの鋼板を2枚又は3枚の鋼板を重ね合わせた板組みに対して抵抗スポット溶接が行われる。
(Board assembly)
As for the plate assembly when two or more steel plates are overlapped, it is preferable that at least one of the steel plates on the electrode contact side includes a surface-treated hot stamped steel plate. As the steel sheet combined with the surface-treated hot stamped steel sheet, a combination including a surface-treated hot stamped steel sheet or a high-tensile steel sheet of 590 MPa class or higher is preferable. In the assembly of a normal automobile body, resistance spot welding is performed on a plate assembly in which two or three steel plates are overlapped.

(電極)
本発明では、電極の先端表面の曲率半径が40mm以上の表面領域(ただし、電極の最先端部を含む表面領域とする。)が電極の加圧方向(通常は電極の長さ方法と同じになる。)に対して垂直な面へ投影された領域の面積Aと、面積が等価な円の直径(いわゆる、等価円相当径)を、電極先端部直径dと定義する。つまり、電極先端部直径dは、2√(A/π)として算出される。この定義によると、例えば、図3のように、曲率半径が40mm以上の表面領域が、電極の加圧方向(通常は電極の長さ方法と同じになる。)に対して垂直な面へ投影された領域が、円形の場合、その円の直径が電極先端部直径dとなる。
(electrode)
In the present invention, the surface area where the radius of curvature of the tip surface of the electrode is 40 mm or more (however, the surface area including the most advanced part of the electrode) is the same as the electrode pressing direction (usually the same as the electrode length method). The area A of the region projected onto a plane perpendicular to the surface and the diameter of a circle having an equivalent area (so-called equivalent circle equivalent diameter) is defined as the electrode tip portion diameter d. That is, the electrode tip diameter d is calculated as 2√ (A / π). According to this definition, for example, as shown in FIG. 3, a surface region having a radius of curvature of 40 mm or more is projected onto a plane perpendicular to the pressing direction of the electrode (usually the same as the electrode length method). When the formed area is circular, the diameter of the circle is the electrode tip diameter d.

電極の先端曲面部の直径dや曲率半径(先端R)は、特に限定されるものではないが、一般的には、直径は5〜6mm程度、曲率半径は40〜60mm程度が例示される。   The diameter d and the curvature radius (tip R) of the tip curved surface portion of the electrode are not particularly limited, but generally the diameter is about 5 to 6 mm and the curvature radius is about 40 to 60 mm.

電極としては、たとえば、JIS C9304:1999に規定されている電極を使用できる。たとえば、DR型先端曲面部の曲率Rが40〜60mmの電極が例示される。   As an electrode, the electrode prescribed | regulated to JISC9304: 1999 can be used, for example. For example, an electrode having a curvature radius R of 40 to 60 mm of the DR type tip curved surface portion is exemplified.

電極材質としては、クロム銅又はアルミナ分散銅が好ましい。溶着及び表チリを防止する観点ではアルミナ分散銅の方が望ましい。   As the electrode material, chromium copper or alumina-dispersed copper is preferable. From the viewpoint of preventing welding and surface dust, alumina-dispersed copper is preferable.

(溶接電源)
スポット溶接の通電には、インバータ直流方式などの直流の溶接電源を用いて通電する。インバータ直流方式はトランスを小さくでき、可搬重量の小さいロボットに搭載できるメリットがあるため、特に自動化ラインで多く用いられる。
(Welding power supply)
The spot welding is energized using a DC welding power source such as an inverter DC system. The inverter direct current method has the merit of being able to reduce the transformer and mounting it on a robot with a small payload, so it is often used especially in an automated line.

インバータ直流方式は、連続通電では、従来用いられてきた単相交流方式のような電流のオンオフがなく、連続的に電流を付与できるため、発熱効率が高い。また、パルセーション通電では、パルス電流波形を容易に制御できる。   The inverter DC method has high heat generation efficiency because continuous current can be applied without current on / off unlike the conventionally used single-phase AC method. Further, in pulsation energization, the pulse current waveform can be easily controlled.

(加圧・通電条件)
図2に、スポット溶接における通電パターンの基本的な例をタイムチャートで示す。この通電パターンでは、まず、所定の加圧力を印加しながら電流値Iaで通電する予備通電を行い、次いで、電流値Ibでパルセーション通電して、ナゲットが所定の径になるよう本通電を行う。そして、本通電の通電が終了した後、所定のホールド時間が経過した時点で電極を鋼板から離間し、加圧力を解放する。
(Pressurization / energization conditions)
FIG. 2 is a time chart showing a basic example of an energization pattern in spot welding. In this energization pattern, first, preliminary energization is performed with current Ia while applying a predetermined pressure, and then pulsation energization is performed with current Ib, and main energization is performed so that the nugget has a predetermined diameter. . Then, after the energization of the main energization is completed, the electrode is separated from the steel plate when a predetermined hold time has elapsed, and the applied pressure is released.

その際、前記のように電極加圧力、予備通電の通電条件を特定の条件とする。   At that time, as described above, the electrode pressing force and the energization condition of the pre-energization are set as specific conditions.

予備通電では、加圧力を増大させて、鋼板表面の酸化物層を破壊して分散させ、その一部を電極の接触範囲外の方向に移動(排除)させるようにして、表面の接触抵抗を低下させる。また、電流値を下げて、接触初期にナゲットの急速な成長を抑制し、チリが発生しないようにする。   In the pre-energization, the applied pressure is increased, the oxide layer on the steel sheet surface is broken and dispersed, and a part of it is moved (excluded) in the direction outside the contact range of the electrode, so that the surface contact resistance is reduced. Reduce. In addition, the current value is lowered to suppress the rapid growth of the nugget at the initial stage of contact so that dust does not occur.

そのために、加圧力を3.9kN以上とし、予備通電における電流Ia(kA)の最大値が、Ia≦6kA、を満足するようにする。このようにすることにより、チリを発生させないで、鋼板表面の接触抵抗を低下させることができる。   For this purpose, the applied pressure is set to 3.9 kN or more so that the maximum value of the current Ia (kA) in the pre-energization satisfies Ia ≦ 6 kA. By doing in this way, the contact resistance of the steel plate surface can be reduced without generating dust.

加圧力は、好ましくは4.4kN以上である。さらに好ましくは4.5kN以上、4.8kN以上、5.0kN以上、又は5.4kN以上である。加圧力が適正な範囲を超えて大きくなると、たとえば電極加圧部の凹みが大きくなって(局所的に板厚の薄い部分が形成されて)継手強度が低下したり、又は電流密度が極端に低下して本通電時のナゲット形成が困難になったりする場合があるため、加圧力は10kN以下、9.5kN以下、又は9.0kN以下とすることが好ましい。   The applied pressure is preferably 4.4 kN or more. More preferably, it is 4.5 kN or more, 4.8 kN or more, 5.0 kN or more, or 5.4 kN or more. When the applied pressure increases beyond the appropriate range, for example, the dent of the electrode pressurizing part becomes large (a part with a thin plate thickness is locally formed), the joint strength decreases, or the current density becomes extremely high. Since the pressure may decrease and it may be difficult to form a nugget during main energization, the applied pressure is preferably 10 kN or less, 9.5 kN or less, or 9.0 kN or less.

予備通電での通電時間は、鋼板表面の電極と接触する部分の酸化層を破壊し、一部を接触範囲外に排除するできる時間以上とする。具体的には、以下の式(1)、(2)を満たすようにta(sec)間通電する。   The energization time in the preliminary energization is set to be longer than the time during which the oxide layer in contact with the electrode on the surface of the steel sheet is destroyed and a part can be excluded from the contact range. Specifically, energization is performed for ta (sec) so as to satisfy the following expressions (1) and (2).

Ia(t)≦6.0(kA) ・・・式(1)

Figure 0006584728
Ia (t) ≦ 6.0 (kA) (1)
Figure 0006584728

ただし、式(1)及び式(2)中のIa(t)(kA)は予備通電開始からt(sec)経過時における予備通電の電流値である。   However, Ia (t) (kA) in the equations (1) and (2) is the current value of the pre-energization when t (sec) has elapsed since the start of the pre-energization.

予備通電の効果を発現させるため、以下の式(3)で定義される予備通電における電流積分値Sは、式(2)に示されるように、0.5kA・s以上とする。必要に応じて、前記電流積分値Sの下限を0.6kA・s、0.8kA・s、1.0kA・s又は1.2kA・sとしてもよい。予備通電工程の通電時間を特に定める必要はないが、0.05〜1sとなる場合が多い。必要に応じて、その通電時間の下限を0.1s、0.15s又は0.2sとしてもよい。その上限を0.9s、0.8s、0.7s又は0.8sとしてもよい。   In order to develop the effect of the preliminary energization, the current integrated value S in the preliminary energization defined by the following formula (3) is set to 0.5 kA · s or more as shown in the formula (2). If necessary, the lower limit of the current integral value S may be 0.6 kA · s, 0.8 kA · s, 1.0 kA · s, or 1.2 kA · s. The energization time in the preliminary energization process is not particularly required, but is often 0.05 to 1 s. If necessary, the lower limit of the energization time may be set to 0.1 s, 0.15 s, or 0.2 s. The upper limit may be 0.9 s, 0.8 s, 0.7 s, or 0.8 s.

Figure 0006584728
Figure 0006584728

なお、上述のとおり、本発明の実施形態においては、予備通電における電流(予備通電時に電流が変動する場合は、予備通電時の電流の最大値)は6kA以下である。予備通電の電流の下限を特に定める必要はないが、パルセーション通電も考慮すると、その下限は0kAである。必要に応じて、1kA又は2kAとしてもよい。   As described above, in the embodiment of the present invention, the current in the pre-energization (when the current fluctuates during the pre-energization, the maximum value of the current during the pre-energization) is 6 kA or less. Although it is not necessary to specifically define the lower limit of the pre-energization current, the lower limit is 0 kA in consideration of pulsation energization. It may be 1 kA or 2 kA as necessary.

予備通電では、鋼板表面の電極と接触する部分や鋼板同士が接触する部分の酸化層を破壊して分離し、一部を接触範囲外に移動させることを主な目的としているので、予備通電時にナゲットを形成しなくてもよい。   In the preliminary energization, the main purpose is to destroy and separate the oxide layer on the surface of the steel sheet and the part where the steel plates are in contact with each other, and move the part outside the contact range. Nuggets need not be formed.

予備通電での通電時間taは、鋼板表面の酸化物層の分離ができる時間以上、より好ましくは、電流値I(t)との関係で上記関係を満たすように通電する。   The energization time ta in the pre-energization is longer than the time during which the oxide layer on the steel sheet surface can be separated, and more preferably, the energization is performed so as to satisfy the above relationship in relation to the current value I (t).

予備通電での通電は、予備通電の時間のうち80%以上を連続通電とする。連続通電とは、直流電流の大きさが0アンペアにならないように通電することであり、一定の大きさの電流を継続して流すだけでなく、直流電流の大きさを時間の経過とともに増加させてもよく、また、直流電流の大きさが0アンペアにならないように、直流電流の大きさを時間の経過とともに増減させてもよい。ただし、通常のパルセーション通電ではない長時間の通電休止(例えば、1s以上の通電休止)がある通電は、連続通電に含まないこととする。また、予備通電での通電は、好ましくは、予備通電の時間のうち85%以上が連続通電であり、100%連続通電であってもよい。なお、パレセーション通電のような短時間(例えば、0.01〜0.1s程度)の通電休止時間は、通電時間に含むが、1s以上の通電休止時間は通電時間から除外する。   In the energization by the preliminary energization, 80% or more of the pre-energization time is continuous energization. Continuous energization refers to energization so that the magnitude of the DC current does not become 0 amperes. In addition to continuing to flow a constant current, the magnitude of the DC current is increased over time. Alternatively, the magnitude of the direct current may be increased or decreased over time so that the magnitude of the direct current does not become 0 amperes. However, continuous energization does not include energization that is not normal pulsation energization but has a long energization stop (for example, an energization stop of 1 s or longer). Moreover, it is preferable that 85% or more of the pre-energization time is continuous energization, and 100% continuous energization may be performed. It should be noted that a short time (for example, about 0.01 to 0.1 s) energization pause time such as pallet energization is included in the energization time, but an energization pause time of 1 s or more is excluded from the energization time.

予備通電に続く本通電では、図2に示すように、パルス電流を通電する期間t1と通電休止期間t0からなる周期を2回以上繰り返すパルセーション通電とする。   In the main energization subsequent to the pre-energization, as shown in FIG. 2, pulsation energization is performed by repeating a cycle consisting of a period t1 in which a pulse current is energized and an energization suspension period t0 twice or more.

パルセーション通電では、通電と通電休止の繰り返しに伴う熱膨張、収縮による振動を電極接触面に与えることができるため、予備通電における酸化物の分散・移動(排除)をさらに促進することができるとともに、通電休止により、本通電中の溶接部の急激な温度上昇を抑制でき、連続通電に比べて表チリの発生が抑制できる。   In pulsation energization, vibration due to thermal expansion and contraction due to repetition of energization and energization interruption can be given to the electrode contact surface, which can further promote oxide dispersion / migration (exclusion) during pre-energization. By stopping energization, it is possible to suppress a rapid temperature rise of the weld during main energization, and to suppress generation of surface dust compared to continuous energization.

パルセーション通電における通電条件は、チリを発生させずに所定の径のナゲットが得られる条件が採用される。一般的には、4√t以上のナゲット径が生産管理上の基準とされることが多い。本発明では、図1に示されるように、チリが発生することなくより大きいナゲット径(たとえば、4√t以上)を有する溶接継手を得ることができる。   As the energization condition in the pulsation energization, a condition in which a nugget having a predetermined diameter can be obtained without generating dust. In general, a nugget diameter of 4√t or more is often used as a standard for production management. In the present invention, as shown in FIG. 1, a welded joint having a larger nugget diameter (for example, 4√t or more) can be obtained without generation of dust.

なお、通電条件として、電流値Ibは、予備通電の電流値Iaよりも高い電流値、すなわちIb>Iaで通電するのが好ましい。また、通電期間t1と、休止期間t0の各時間については、例えば、0.06s通電後、0.02s休止とする通電方式が例示される。また、パルス電流の形状は、図2のような矩形に限らず、パルスの立ち上り部分や立ち下り部分が時間に対し傾斜する形状でもよい。   As the energization condition, the current value Ib is preferably energized at a current value higher than the pre-energization current value Ia, that is, Ib> Ia. Further, for each time of the energization period t1 and the rest period t0, for example, an energization method in which 0.02s is energized and then 0.02s is deactivated. Further, the shape of the pulse current is not limited to a rectangle as shown in FIG. 2, and the rising and falling portions of the pulse may be inclined with respect to time.

パルセーション通電の第1周期目は、図2では、予備通電に連続して通電されているが、図4のように、休止期間をおいてから第1周期目の通電を開始することもできる。   In FIG. 2, the first period of pulsation energization is energized continuously after the preliminary energization. However, as shown in FIG. 4, the energization of the first period can be started after a rest period. .

以上では、通電パターンとして、図2、3に示されるような、予備通電を一定の電流値でまた本通電を一定高さのパルス電流で通電するパターンを例に説明したが、一定の電流値ではなく、電流値を徐々に増加させることができる。電流値を徐々に増加させるのは、連続的であっても、段階的であってもよい。   The energization pattern has been described with reference to an example of a pattern in which preliminary energization is performed with a constant current value and main energization is performed with a pulse current having a constant height, as shown in FIGS. Instead, the current value can be gradually increased. Increasing the current value gradually may be continuous or stepwise.

図5(a)に、予備通電の開始初期に、電流を徐々に増大させる通電、すなわちアップスロープ通電を行う例を示す。実線は最初から、破線は途中の電流値からアップスロープ通電を行う例を示す。予備通電をアップスロープ通電で開始することにより、通電初期の接触抵抗が高い時期のナゲットの生成及び急成長を抑制することができる。   FIG. 5A shows an example in which energization for gradually increasing the current, that is, up-slope energization is performed at the beginning of preliminary energization. A solid line indicates an example in which up-slope energization is performed from the beginning and a broken line indicates an intermediate current value. By starting the pre-energization by up-slope energization, it is possible to suppress the generation and rapid growth of the nugget when the contact resistance at the initial energization is high.

また、図5(b)に本通電の開始初期に、ピーク電流を徐々に増大させるアップスロープ通電を行う例を、図5(c)に、本通電の途中でピーク電流を段階的に増加させる例をそれぞれ示す。   FIG. 5B shows an example in which up-slope energization is performed to gradually increase the peak current at the beginning of the main energization. FIG. 5C shows an example in which the peak current is increased stepwise during the main energization. Each example is shown.

本通電をアップスロープ通電で開始することにより、ナゲットの急成長を抑制することができる。また、途中で電流を増加させることにより通電時間を短縮することができる。   By starting the main energization with upslope energization, rapid growth of the nugget can be suppressed. Further, the energization time can be shortened by increasing the current halfway.

パルセーション通電による本通電における通電時間の合計は、通常の条件範囲内とすることができる。たとえば、通電時間の目安として一枚当たりの板厚の10倍(板厚1mmの鋼板同士の溶接であれば0.2s)程度が推奨される。本発明においても、本通電での通電時間の合計は板厚の10倍程度が例示される。しかし、予備通電によって鋼板温度が上昇し、条件によっては鋼板の界面が溶融するため、この目安時間よりも短縮することができる。すなわち、予備通電の条件に応じて、本通電時の通電時間合計は板厚の4〜8倍程度と短縮できる場合がある。   The total energization time in the main energization by the pulsation energization can be within a normal condition range. For example, as a guide for energization time, about 10 times the plate thickness per sheet (0.2 s for welding of steel plates having a thickness of 1 mm) is recommended. Also in the present invention, the total energization time in the main energization is exemplified by about 10 times the plate thickness. However, the temperature of the steel plate rises due to the preliminary energization, and the interface of the steel plate melts depending on the conditions. That is, depending on the pre-energization conditions, the total energization time during main energization may be shortened to about 4 to 8 times the plate thickness.

本発明において、予備通電と本通電の定義は下記のとおりとする。   In the present invention, the definitions of preliminary energization and main energization are as follows.

まず、一定電流の通電で1段階の通電の場合(連続通電又はパルセーション通電であろうとも、また通電休止時間の有無及び通電休止時間の長さにかかわらず)、予備通電はなく本通電のみとする。一定電流の通電後に異なる一定電流の通電の段階の通電の場合(連続通電又はパルセーション通電であろうとも、また通電休止時間の有無及び通電休止時間の長さにかかわらず)、1段階目を予備通電と、2段階目を本通電とする。前後の段階で電流が異なるものの各段階では一定電流の通電であり、かつ3段階以上の通電の場合(連続通電又はパルセーション通電であろうとも、また通電休止時間の有無及び通電休止時間の長さにかかわらず)、6kAを初めて超えた段階以降の通電をすべて本通電とし、本通電以前の通電をすべて予備通電とする(ただし、各段階の電流がすべて6kA未満の場合、最後の段階の通電を本通電とし、本通電以前の通電を予備通電とする。)。   First, in the case of single-stage energization with constant current energization (regardless of continuous energization or pulsation energization, whether or not there is an energization stop time and the length of the energization stop time), there is no preliminary energization and only main energization And In the case of energization at the stage of energizing different constant current after energization of constant current (regardless of continuous energization or pulsation energization, whether or not energization suspension time is present and the length of energization suspension time) Pre-energization and the second stage are main energization. Although current is different in the preceding and following stages, each stage is energized with a constant current, and in the case of energization with three or more stages (whether continuous energization or pulsation energization, the presence or absence of energization suspension time and the length of energization suspension time) Regardless of the current, all energization after the stage exceeding 6 kA for the first time is assumed to be main energization, and all energization before the main energization is assumed to be pre-energization (however, if the current at each stage is less than 6 kA, The energization is the main energization, and the energization before the main energization is the pre-energization.)

アップスロープ通電のように通電中の電流の増減がある場合(連続通電又はパルセーション通電であろうとも、また通電休止時間の有無及び通電休止時間の長さにかかわらず)、6kAを初めて超えた時点以降の通電をすべて本通電とし、本通電以前の通電をすべて予備通電とする。したがって、このようなアップスロープ通電のように通電中の電流の増減がある場合であり、かつ、電流がすべて6kA未満の場合、本発明の実施形態と判断しない。   When there is an increase / decrease in current during energization, such as up-slope energization (whether continuous energization or pulsation energization, regardless of energization stop time and length of energization stop time), it exceeded 6 kA for the first time All energization after the time is assumed to be main energization, and all energization before the main energization is assumed to be preliminary energization. Therefore, when there is an increase / decrease in current during energization as in such up-slope energization, and when all the current is less than 6 kA, it is not determined as an embodiment of the present invention.

(接触抵抗)
接触抵抗の測定方法を図6に示す。鋼板(めっきをしていてもしていなくてもよい)を1枚スポット溶接用電極で挟む。電極に1Aの電流Iを通電する。上側電極1aと鋼板2との間の電圧V1、下側電極1bと鋼板2との間の電圧V2を測定する。
(Contact resistance)
A method for measuring the contact resistance is shown in FIG. A steel plate (which may or may not be plated) is sandwiched between one spot welding electrode. A current I of 1 A is applied to the electrode. The voltage V1 between the upper electrode 1a and the steel plate 2 and the voltage V2 between the lower electrode 1b and the steel plate 2 are measured.

上側電極と鋼板間の電気抵抗をR1、下側電極と鋼板間の電気抵抗をR3、鋼板バルク(母材)そのものの固有抵抗に起因する抵抗をR2とする。R2はゼロと近似できる。また、上下の電極の抵抗もゼロと近似できる。よって、測定された電圧V1、V2と電気抵抗R1、R3との間の関係は次のように近似できる。   The electric resistance between the upper electrode and the steel plate is R1, the electric resistance between the lower electrode and the steel plate is R3, and the resistance resulting from the specific resistance of the steel plate bulk (base material) itself is R2. R2 can be approximated to zero. Also, the resistance of the upper and lower electrodes can be approximated to zero. Therefore, the relationship between the measured voltages V1 and V2 and the electric resistances R1 and R3 can be approximated as follows.

V1= (R1+R2)×I ≒ R1×I = R1×1(A)= R1
V2= (R2+R3)×I ≒ R3×I = R3×1(A)= R3
V1 = (R1 + R2) × I ≒ R1 × I = R1 × 1 (A) = R1
V2 = (R2 + R3) x I ≒ R3 x I = R3 x 1 (A) = R3

R1、R3のいずれか大きいほうの抵抗値を本発明での接触抵抗とする。   The larger one of R1 and R3 is the contact resistance in the present invention.

本発明では、接触抵抗が1mΩ以上の鋼板を主な適用対象とするが、接触抵抗が1mΩ未満の鋼板にも適用可能であり、接触抵抗が1mΩ以上の鋼板に限定される必要はない。必要に応じて、接触抵抗の下限を2mΩ、5mΩ、8mΩ又は10mΩに限定してもよい。接触抵抗の上限を特に定める必要はないが、その上限を100mΩ、50mΩ、30mΩ又は20mΩとしてもよい。   In the present invention, a steel sheet having a contact resistance of 1 mΩ or more is mainly applied, but the present invention can also be applied to a steel sheet having a contact resistance of less than 1 mΩ, and need not be limited to a steel sheet having a contact resistance of 1 mΩ or more. If necessary, the lower limit of the contact resistance may be limited to 2 mΩ, 5 mΩ, 8 mΩ, or 10 mΩ. Although it is not necessary to set the upper limit of contact resistance in particular, the upper limit may be 100 mΩ, 50 mΩ, 30 mΩ, or 20 mΩ.

本発明は、以上説明したように構成されるものであるが、以下、実施例を用いて、本発明の実施可能性及び効果についてさらに説明する。   Although the present invention is configured as described above, the feasibility and effects of the present invention will be further described below using examples.

先端曲面部の直径6mm、曲面部曲率半径(先端R)40mmのDR型電極(クロム銅)を備えた、サーボ加圧式インバータ直流スポット溶接機を用い、板厚2.0mmの1500MPa級のGAめっきホットスタンプ鋼板(ホットスタンプ前のめっき付着量:片側あたり55g/m、加熱条件:900℃で4分炉加熱)から作成した試験片を2枚重ね合わせて、抵抗スポット溶接を実施した。試験片の形状は、巾30mm、長さ50mmの短冊状とした。鋼板の接触抵抗を前記の方法で測定したところ、すべて12mΩであった。A 1500MPa class GA plating with a plate thickness of 2.0mm using a servo-pressurized inverter DC spot welder equipped with a DR-type electrode (chromium copper) with a diameter of 6mm at the tip curved surface and a radius of curvature (tip R) of 40mm at the curved surface. Two test pieces prepared from hot stamped steel sheets (plating adhesion amount before hot stamping: 55 g / m 2 per side, heating condition: 900 ° C. for 4 minutes furnace heating) were superposed and resistance spot welding was performed. The shape of the test piece was a strip having a width of 30 mm and a length of 50 mm. When the contact resistance of the steel sheet was measured by the above method, it was all 12 mΩ.

溶接条件を表1に示す。本通電の電流値は、4kAからちりが発生する電流値までふった。2段通電での加圧力は、予備通電から本通電にいたるまで一定で行った。いずれの条件においても、本通電での通電時間の合計が約0.4sとなるように設定した。すべての電源は、インバータ直流の電源とした。   Table 1 shows the welding conditions. The current value for this energization was varied from 4 kA to the current value at which dust was generated. The applied pressure in the two-stage energization was constant from the preliminary energization to the main energization. Under any condition, the total energization time in the main energization was set to be about 0.4 s. All power supplies were inverter DC power supplies.

溶接に当たっては、表1に示す電流値で本通電のみを行い、又は表1に示す電流値で予備通電工程を実施した後、本通電工程におけるパルセーション通電のパルス電流値などを変化させ、それぞれナゲット径及びチリ発生状況の調査を行った。各試験番号における供試鋼板の板厚、強度(引張強さ)、及び試験結果(本通電工程の適正電流範囲)を同じく表1に示す。   In welding, only the main energization is performed with the current values shown in Table 1, or after the preliminary energization process is performed with the current values shown in Table 1, the pulse current value of the pulsation energization in the main energization process is changed, The nugget diameter and the occurrence of dust were investigated. Table 1 also shows the plate thickness, strength (tensile strength), and test results (appropriate current range of the main energization process) of the test steel plates in each test number.

表1から分かるように、本発明例は、本通電工程での上限電流を上昇させることができるため、1段通電を行った比較例や、2段通電の本通電でパルセーション通電を行わなかった比較例よりも、幅広く1.5kA程度の適正電流範囲を試験片レベルで得ることができる。   As can be seen from Table 1, the present invention example can increase the upper limit current in the main energization process, so the comparative example in which the first stage energization is performed and the pulsation energization is not performed in the main energization in the second stage energization. Compared with the comparative example, a wider appropriate current range of about 1.5 kA can be obtained at the test piece level.

これにより、本発明では4√t電流以上、かつ、チリ発生電流以下の値に本通電工程の電流値を設定することで、実部品の溶接でもチリを発生させず、かつ、分流、電極損耗による外乱があってもナゲット径が4√t以上となるスポット溶接部を安定して確保することができる。一方、比較例では適正電流範囲が目標の1.5kA以上を満たさなかった。   Accordingly, in the present invention, the current value in the main energization process is set to a value not less than 4√t current and not more than the generation current of dust, so that no dust is generated even in welding of actual parts, and the current is shunted and the electrode is worn. Even if there is a disturbance due to, a spot weld with a nugget diameter of 4√t or more can be secured stably. On the other hand, in the comparative example, the appropriate current range did not satisfy the target of 1.5 kA or more.

Figure 0006584728
Figure 0006584728

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示にすぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

1 スポット溶接用電極
1a 上側電極
1b 下側電極
2 鋼板
3 めっき層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spot welding electrode 1a Upper electrode 1b Lower electrode 2 Steel plate 3 Plating layer

Claims (4)

2枚以上の鋼板を重ね合わせ、その重ね合わせ部を電極により加圧して通電する抵抗スポット溶接継手の製造方法であって、
3.9kN以上の加圧力で前記電極により前記重ね合わせ部を加圧しつつ電流Ia(t)(kA)を以下の式(1)、(2)を満たすように通電時間ta(sec)の間通電する予備通電工程と、
前記予備通電工程後に本通電工程
を備え、
前記予備通電工程及び前記本通電工程の電流はすべて直流であり、
前記予備通電工程において、前記通電時間taの80%以上の通電方式が連続的に通電する連続通電であり、
前記本通電工程の通電方式は通電と通電休止とを複数回繰り返すパルセーション通電である
ことを特徴とする抵抗スポット溶接継手の製造方法。
Ia(t)≦6.0(kA) ・・・式(1)
Figure 0006584728
A method of manufacturing a resistance spot welded joint in which two or more steel plates are overlapped, and the overlapped portion is pressurized with an electrode and energized,
During the energization time ta (sec) so that the current Ia (t) (kA) satisfies the following formulas (1) and (2) while pressurizing the overlapping portion with the electrode with a pressure of 3.9 kN or more. A pre-energization step for energization;
A main energization step is provided after the preliminary energization step,
The currents in the preliminary energization process and the main energization process are all direct current,
In the preliminary energization step, the energization method of 80% or more of the energization time ta is continuous energization in which energization is continuously performed,
The method of manufacturing a resistance spot welded joint, wherein the energization method of the main energization step is pulsation energization in which energization and energization stop are repeated a plurality of times.
Ia (t) ≦ 6.0 (kA) (1)
Figure 0006584728
前記予備通電工程において電流を増大させることを特徴とする請求項1に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。   2. The method of manufacturing a resistance spot welded joint according to claim 1, wherein the current is increased in the preliminary energization step. 前記本通電工程において電流を増大させることを特徴とする請求項1又は2に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。   3. The method of manufacturing a resistance spot welded joint according to claim 1, wherein the current is increased in the main energization step. 前記鋼板の少なくとも1枚の鋼板の接触抵抗が1mΩ以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。   The method of manufacturing a resistance spot welded joint according to any one of claims 1 to 3, wherein the contact resistance of at least one of the steel plates is 1 mΩ or more.
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