JP6828831B1 - 抵抗スポット溶接方法、抵抗スポット溶接継手の製造方法 - Google Patents

Abstract

抵抗スポット溶接方法、抵抗スポット溶接継手の製造方法の提供を目的とする。本発明は、２枚以上の鋼板を重ね合わせて１対の溶接電極で挟持し、加圧しながら通電して接合する抵抗スポット溶接方法であって、通電として、初期通電工程と、所定のナゲット径を有するナゲットを形成する本通電工程と、を有し、初期通電工程内でスパッタを発生させるものである。

Description

本発明は、抵抗スポット溶接方法、抵抗スポット溶接継手の製造方法に関する。

自動車などの車体の組み立てには抵抗スポット溶接が広く使用されており、１台の車体で数千点に及ぶ抵抗スポット溶接が行われる。抵抗スポット溶接は、２枚以上の鋼板を重ね合わせて、上下１対の溶接電極で挟持して加圧しながら通電する。これにより、鋼板の接合部に所定の大きさのナゲットを形成すると共に鋼板を接合して、溶接継手を得るものである。

近年、環境保護の観点から自動車のＣＯ_２排出量の低減が要求されており、車体に高強度鋼板を採用して薄肉化することによって、車体の軽量化、すなわち燃費の向上を図っている。しかし、高強度鋼板は、一般的に多量のＣのみならず種々の合金元素を添加して強度を高めたものであり、水素脆化感受性が大きくなる。また、抵抗スポット溶接では、鋼板表面の防錆油、水分、およびめっき層等が溶接時の溶融凝固過程で溶接金属内(溶融部)に巻き込まれることにより、冷却後に遅れ破壊発生の要因である水素源として残存する。

このため、高強度鋼板を抵抗スポット溶接で溶接すると、得られる溶接継手の溶接部では、溶接時に水素脆化感受性の高い溶接金属内に水素が侵入することによる、遅れ破壊の発生が問題となる。

溶接部の遅れ破壊を防止する方法として、例えば、特許文献１には、溶接通電（主通電）の直後に加圧力を上昇させると共に電流を減少させることで、溶接部の残留応力を制御し、遅れ破壊を防止する技術が開示されている。また例えば、特許文献２には、溶接通電（主通電）の直後に加圧力を上昇させると共に無通電の冷却時間を経た後に通電することで、溶接部の組織や硬さを制御し、遅れ破壊を防止する技術が開示されている。

特開２０１５−９３２８２号公報 国際公開第２０１４／１７１４９５号公報

上述のように、高強度鋼板の抵抗スポット溶接では溶接金属内に水素が侵入する問題がある。このため、高強度鋼板の抵抗スポット溶接では、溶接継手の強度を高める一方で、遅れ破壊を防止するために溶接部に残存する水素量を低減することが重要となる。

しかしながら、特許文献１および特許文献２の技術は、遅れ破壊を防止するために溶接部の水素量を低減するものではない。また、これらの技術では、溶接通電直後のナゲットが溶融した状態で加圧力を過度に上昇させた場合に、溶接部の板厚が減少し易く、得られる溶接継手の強度を低下させたり、溶接部の外観を損ねるといった問題がある。

そして、このような溶接時に水素脆化感受性の高い溶接金属内に水素が侵入することにより遅れ破壊が発生するという問題は、自動車用の高強度鋼板を抵抗スポット溶接する場合に限らず、その他の鋼板の抵抗スポット溶接においても同様に存在する。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであって、溶接部の遅れ破壊を抑制することが可能な抵抗スポット溶接方法、抵抗スポット溶接継手の製造方法の提供を目的とする。

本発明者らは、引張強さの大きい高強度鋼板を抵抗スポット溶接して得られる溶接継手の遅れ破壊を抑制するために、遅れ破壊の要因である溶接時に溶接金属内に侵入する水素の挙動について調査し、以下のような知見を得た。

上述したように、まず、溶接時に溶接部内に水素が侵入する。水素は低温状態ほど拡散が遅くなるため、溶接後の急冷によって多くの水素がナゲット内から拡散することなく残存する。その後、時間の経過とともに、ナゲット端部のノッチ形状に代表される大きな引張応力が集中する部分に水素が集積することにより、遅れ破壊が発生する。

そのため、溶接時にナゲット内から、より多くの水素を排出し、残存する水素量を低減することが、遅れ破壊の抑制に有効である。

そこで、本発明者らは、溶接部の残存水素量を低減できる好適な抵抗スポット溶接条件について鋭意検討した。その結果を以下に説明する。

通電工程では、まず、鋼板の合わせ面からスパッタを発生させることで、鋼板の合わせ面に存在している水素源をスパッタとして排出することが可能である。その結果、以降の通電工程におけるナゲットへの水素の混入を低減させることが可能であり、溶接継手の耐遅れ破壊特性が向上することが分かった。しかし、通電工程の後期にスパッタが発生した場合、このスパッタが発生する以前にナゲット内に混入した水素を低減することが困難となる。その結果、遅れ破壊を抑制することができない場合や、ナゲットの成長に影響を及ぼし、大きなナゲット径を確保することができない場合があった。

そこで、通電工程を２段階に分けること、具体的には、スパッタを発生させることを目的とする第１通電工程（後述する初期通電工程）と、その後にナゲット形成を目的とする第２通電工程（後述する本通電工程）とに分けることで、通電工程の初期段階でスパッタを発生させ、且つ通電工程の後期でスパッタを抑制することが可能となることが分かった。

さらに、上述のような第１通電工程（初期通電工程）を設けることで、鋼板合わせ面に存在する水分や油分、もしくは汚れなどの付着物を、スパッタとともに排出することにより鋼板合わせ面を清浄に保つこと、および通電加熱によりナゲット形成前に鋼板を適度に軟化させることができる。これにより、鋼板同士の接触状態を良好に保つことが可能であり、耐遅れ破壊特性を向上させる効果を得られることが分かった。さらに、第２通電工程（本通電工程）においてナゲット径の大きなナゲットを、より安定的に形成する効果も同時に得られることが分かった。

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであり、要旨は以下のとおりである。
［１］ ２枚以上の鋼板を重ね合わせて１対の電極で挟持し、加圧しながら通電して接合する抵抗スポット溶接方法であって、
前記通電として、初期通電工程と、
所定のナゲット径を有するナゲットを形成する本通電工程と、を有し、
前記初期通電工程内でスパッタを発生させる抵抗スポット溶接方法。
［２］ 前記スパッタが発生した時点の溶接電圧Ｖｓ（Ｖ）が、下記（１）式を満足する［１］に記載の抵抗スポット溶接方法。
Ｖｓ≧０．７×Ｖａ ・・・（１）
ここで、Ｖａ：スパッタ発生の５ｍｓ前の溶接電圧（Ｖ）、
Ｖｓ：スパッタ発生時点の溶接電圧（Ｖ）、とする。
［３］ 前記初期通電工程における電流値Ｉ１（ｋＡ）が、下記（２）式を満足する［１］または［２］に記載の抵抗スポット溶接方法。
１．１×Ｉ２≦Ｉ１≦５×Ｉ２ ・・・（２）
ここで、Ｉ１：初期通電工程における電流値（ｋＡ）、
Ｉ２：本通電工程における電流値（ｋＡ）、とする。
［４］ 前記初期通電工程と前記本通電工程の間に、さらに、下記（３）式を満足する電流値Ｉｃ（ｋＡ）で通電してナゲットを冷却する冷却工程を有する［１］〜［３］のいずれか１つに記載の抵抗スポット溶接方法。
０≦Ｉｃ≦Ｉ１ ・・・（３）
ここで、Ｉｃ：冷却工程における電流値（ｋＡ）、
Ｉ１：初期通電工程における電流値（ｋＡ）、とする。
［５］ ［１］〜［４］のいずれか１つに記載の抵抗スポット溶接方法を用いた抵抗スポット溶接継手の製造方法。

本発明によれば、溶接部の遅れ破壊を抑制することができるので、産業上格段の効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る抵抗スポット溶接を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の実施例で用いる溶接継手の一例を説明する図であり、図２（ａ）はその平面図であり、図２（ｂ）はその側面図である。 図３は、本発明の抵抗スポット溶接方法における通電パターンの一例を示すグラフである。

以下、各図を参照して、本発明の抵抗スポット溶接方法、抵抗スポット溶接継手の製造方法について説明する。なお、本発明はこの実施形態に限定されない。

最初に、図１を参照して、本発明の抵抗スポット溶接方法について説明する。

本発明は、２枚以上の鋼板を抵抗スポット溶接によって接合するものである。図１には、抵抗スポット溶接方法の一例を模式的に示す。図１では２枚の鋼板に抵抗スポット溶接を行う例を示している。

まず、２枚以上の鋼板を重ね合わせる。図１に示す例では、下側に配置される鋼板（以下、下鋼板１という）と上側に配置される鋼板（以下、上鋼板２という）の２枚の鋼板を重ね合わせる。

次いで、上下方向に配置する１対の溶接電極（電極）４、５で、重ね合わせた鋼板（下鋼板１と上鋼板２）を挟持して、加圧しながら後述する通電パターンで通電する。図１に示す例では、鋼板の下側に配置される電極を下電極４といい、鋼板の上側に配置される電極を上電極５という。

このように重ね合わせた鋼板を１対の溶接電極で挟持した状態で加圧しながら通電して、抵抗発熱により必要なサイズのナゲット３を形成し、重ね合わせた鋼板を接合することで、溶接継手が得られる。図示はしないが、本発明では、３枚以上の鋼板を重ね合わせて抵抗スポット溶接を行ってもよく、この場合も上記した溶接方法と同様にして溶接継手を得ることができる。

なお、本発明の抵抗スポット溶接方法を実施する装置は、下電極４と上電極５によって加圧し、且つその加圧力を任意に制御できる構成であればよく、特に限定されない。例えば、エアシリンダやサーボモータ等の従来から知られている機器が使用できる。また、通電の際に電流を供給し、且つ電流値を制御する構成も特に限定されず、従来から知られている機器が使用できる。また、直流、交流のいずれにも本発明を適用できる。なお、交流の場合は、「電流」は「実効電流」を意味する。

下電極４や上電極５の先端の形式も特に限定されない。例えば、ＪＩＳ Ｃ ９３０４：１９９９に記載されるＤＲ形（ドームラジアス形）、Ｒ形（ラジアス形）、Ｄ形（ドーム形）等が挙げられる。また、下電極４および上電極５の先端径は、例えば４ｍｍ〜１６ｍｍである。なお、電極が常に水冷されている状態で抵抗スポット溶接を行う。

本発明では、抵抗スポット溶接する鋼板の鋼種は特に限定されない。重ね合わせる鋼板のうち少なくとも１枚が、下記（７）式で表される炭素当量Ｃｅｑ（％）が０．１７％以上であり、引張強さが７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であることが好ましい。Ｃｅｑ（％）が０．１７％以上で、引張強さが７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板では、抵抗スポット溶接部の遅れ破壊が特に問題になりやすく、本発明の効果がより有効に得られるためである。なお、Ｃｅｑ（％）が０．６０（％）を超えると、抵抗スポット溶接部の遅れ破壊感受性が高すぎて、本発明の方法を用いた場合においても遅れ破壊の抑制が困難となる。このため、Ｃｅｑ（％）が０．６０％以下であることが好ましい。

勿論、Ｃｅｑ（％）が０．１７％未満や引張強さが７８０ＭＰａ未満の鋼板であっても、本発明の抵抗スポット溶接方法を適用することはできる。図１に示す例では、下鋼板１および／または上鋼板２が、下記（７）式で表される炭素当量Ｃｅｑ（％）が０．１７％以上であり、引張強さが７８０ＭＰａ以上である高強度鋼鈑とする。
Ｃｅｑ（％）＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ ・・・（７）
ただし、（７）式中の元素記号は、各元素の含有量（質量％）を示し、含有しない元素は０とする。

また、抵抗スポット溶接する鋼板の板厚は、特に限定されない。例えば０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。板厚がこの範囲内である鋼板は、自動車用部材として好適に使用することができるからである。

また、抵抗スポット溶接する鋼板は、めっき処理されて表面にめっき層を有するものであってもよい。本発明では、めっきとして、例えば、Ｚｎ系めっきやＡｌ系めっき系が挙げられる。Ｚｎ系めっきとしては、例えば溶融亜鉛めっき（ＧＩ）、Ｚｎ−Ｎｉ系めっき、Ｚｎ−Ａｌ系めっきなどが挙げられる。また、Ａｌ系めっきとしては、例えばＡｌ−Ｓｉ系めっき（例えば、１０〜２０質量％のＳｉを含むＡｌ−Ｓｉ系めっき）などが挙げられる。溶融めっき層は、合金化された合金化溶融めっき層であってもよい。合金化溶融めっき層としては、例えば、合金化溶融亜鉛めっき（ＧＡ）層が挙げられる。

また、抵抗スポット溶接する２枚以上の鋼板は、同じでも異なっていてもよい。すなわち、同種および同形状の鋼板であってもよいし、異種や異形状の鋼板であってもよい。めっき層を有する表面処理鋼板とめっき層を有さない鋼板を重ね合わせてもよい。

次いで、本発明の抵抗スポット溶接方法における通電パターンについて説明する。

本発明は、２枚以上の鋼板を重ね合わせて１対の電極で挟持し、加圧しながら通電してナゲットを形成すると共に、重ね合わせた鋼板を接合する抵抗スポット溶接方法である。図１に示す例では、電極４および電極５で挟持した鋼板１、２に対して、加圧しながら通電を特定のパターンで行う。本発明の通電は、初期通電工程と、所定のナゲット径を有するナゲットを形成することを目的とする本通電工程を有する。

まず、初期通電工程では、本通電工程よりも高い電流値で通電することにより、該工程内でスパッタを発生させる。すなわち、初期通電工程において鋼板合わせ面に存在する水素源をスパッタとともに排出し、且つ鋼板同士の良好な接触状態を確保する。

本発明では、初期通電工程内でスパッタを発生させることが重要である。スパッタの発生が初期通電工程以降の工程（例えば、後述の冷却工程や本通電工程）であった場合、スパッタ発生以前にナゲット内に多くの水素が混入する。このため、スパッタによる水素低減効果を得ることが困難となり、遅れ破壊抑制効果が得られない。また、水素低減効果をより顕著に発揮させたい場合には、スパッタ発生前の通電時間を短くし、水素の混入を最小限に抑えることが効果的である。

本発明では、初期通電工程の通電開始から２００ｍｓ以内に上記スパッタを発生させることが好ましい。より好適には、初期通電工程の通電開始から１００ｍｓ以内にスパッタを発生させることが好ましい。

また、初期通電工程で発生させるスパッタは、後述の本通電工程において径の大きなナゲットを安定的に形成するために、規模の小さなスパッタ（以下、小さなスパッタと称する場合もある。）とすることが好ましい。抵抗スポット溶接において電極間の電圧を測定した場合、スパッタが発生すると電極間抵抗が低下するため、電圧の降下が測定値に現れる。本発明では、このスパッタ発生時の電圧降下量によって、スパッタの大きさを制御する。具体的には、スパッタが発生した時点の電極間電圧Ｖｓ（Ｖ）が、下記（１）式を満足するように初期通電工程の電流値、加圧力を設定することが好ましい。（１）式を満足するように通電して発生したスパッタが、本発明でいう小さなスパッタを指す。
Ｖｓ≧０．７×Ｖａ・・・（１）
ここで、Ｖａ：スパッタ発生の５ｍｓ前の電極間電圧（Ｖ）、
Ｖｓ：スパッタ発生時点の電極間電圧（Ｖ）、とする。

スパッタが発生した時点の電極間電圧Ｖｓ（Ｖ）が、（０．７×Ｖａ）未満であった場合、スパッタの規模が大きく、本通電工程で良好な通電状態を確保できないため、ナゲット径（以下、径と称する場合もある。）の大きなナゲットを安定的に形成することができない。よって、スパッタが発生した時点の電極間電圧Ｖｓ（Ｖ）は、（０．７×Ｖａ）以上とする。なお、鋼板同士の接触状態を良好に保ち、本通電工程で径の大きなナゲットを安定的に形成する効果をより顕著に発揮したい場合には、スパッタの規模を極力小さく抑えることが効果的であるため、スパッタが発生した時点の電極間電圧Ｖｓ（Ｖ）を（０．８×Ｖａ）以上とすることが好ましい。また、上述したように、一般的にスポット溶接においてスパッタが発生した場合には電極間電圧が降下する。すなわち、スパッタ発生を要因として電極間電圧が増大することはないため、上記（１）式において（１．０×Ｖａ）以上は想定できないと考えられる。

その後、上述のような初期通電工程の後に、所定の径のナゲットを形成することを目的とする本通電工程を行う。本通電工程において、そのナゲットを形成するための電流値、通電時間等の通電条件および加圧条件は特に限定されず、従来から用いられている溶接条件を採用することができる。

例えば、適切な径のナゲットを形成する観点からは、本通電工程の電流値は１．０ｋＡ以上１５．０ｋＡ以下であることが好ましく、本通電工程の加圧力は１．０ｋＮ以上９．０ｋＮ以下であることが好ましい。本通電工程の通電時間は１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下であることが好ましい。また、本通電工程は、電流値、加圧力が本通電工程内で変化する多段通電、多段加圧工程であっても良い。

本発明において、上記した所定のナゲット径を有するナゲットとは、ナゲット径が３√ｔ〜６√ｔ（t：板厚）（ｍｍ）であることが好ましい。

なお、本発明では、上述の初期通電工程と本通電工程の間に、さらに後述する冷却工程を有することができる。

次いで、本発明の抵抗スポット溶接方法を実現するための初期通電工程の具体的な通電条件について説明する。

初期通電工程では、電流値Ｉ１（ｋＡ）が、下記（２）式を満足するように設定することが好ましい。
１．１×Ｉ２≦Ｉ１≦５×Ｉ２ ・・・（２）
ここで、Ｉ１：初期通電工程における電流値（ｋＡ）、
Ｉ２：本通電工程における電流値（ｋＡ）、とする。

初期通電工程における電流値Ｉ１（ｋＡ）が、（１．１×Ｉ２）未満であった場合、初期通電工程でスパッタを発生させることが困難となるおそれがある。その結果、ナゲット内の水素を低減させることができず、遅れ破壊を抑制する効果が得られない。また、電流値Ｉ１（ｋＡ）が、（５×Ｉ２）を超える値であった場合、発生するスパッタの規模が大きくなり、後の本通電工程で径の大きなナゲットを安定的に形成することが困難となるおそれがある。なお、初期通電工程において小さなスパッタを発生させ、遅れ破壊を抑制する効果および本通電工程で径の大きなナゲットを安定的に形成する効果をより顕著に得たい場合には、初期通電工程における電流値Ｉ１について、１．３×Ｉ２≦Ｉ１に設定することがより好ましく、Ｉ１≦３×Ｉ２に設定することがより好ましい。

また、初期通電工程における通電時間は、３００ｍｓ以下とすることが好ましい。３００ｍｓを超える時間の通電を行うと、規模の大きなスパッタが発生する可能性が高まり、後の本通電工程で径の大きなナゲットを安定的に形成することが困難となる場合がある。より好ましくは１４０ｍｓ以下とする。

次いで、図３を参照して、本発明の抵抗スポット溶接方法の好適条件である冷却工程について説明する。図３には、冷却工程を有する通電パターンの一例を示す。

上述のように、本発明では、初期通電工程と本通電工程との間に、下記（３）式を満足する電流値Ｉｃ（ｋＡ）で通電してナゲットを冷却する冷却工程を設けても良い。
０≦Ｉｃ≦Ｉ１ ・・・（３）
ここで、Ｉｃ：冷却工程における電流値（ｋＡ）、
Ｉ１：初期通電工程における電流値（ｋＡ）、とする。

冷却工程を設けることで、スパッタの発生により一時的に乱れた鋼板同士の接触状態を再び安定化させることが可能となり、後の本通電工程においてナゲットをより安定的に形成する効果が得られる。冷却工程における電流値Ｉｃ（ｋＡ）が初期通電工程における電流値Ｉ１（ｋＡ）を超える値であると、冷却工程内でスパッタが発生する可能性が高まり、鋼板同士の接触状態を確保する効果が得られない場合がある。また、この冷却工程は、スパッタを発生させずに鋼板同士の接触状態を安定化させることが目的であるため、冷却工程における電流値Ｉｃが（３）式を満たす範囲であれば冷却工程の通電パターンは特に限定されず、通電を行わない無通電工程や多段通電工程、もしくはダウンスロープ通電工程であっても良い。

また、冷却工程の時間は５００ｍｓ以下とすることが好ましい。一方、冷却工程において５００ｍｓを超える時間の通電を行うと、溶接工程自体の総時間が長くなって生産性が低下する恐れがある。

図３には、初期通電工程と本通電工程との間に冷却工程を有する通電パターンの一例を示す。図３に示す例では、電流値Ｉ１（ｋＡ）、通電時間ｔ１（ｍｓ）の初期通電工程後に、電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間ｔｃ（ｍｓ）の冷却工程を行い、その後、電流値Ｉ２（ｋＡ）、通電時間ｔ２（ｍｓ）の本通電工程を行う。ここでは冷却工程として（３）式を満たす電流で一定時間通電する場合を示すが、上述のように無通電工程や多段通電工程、もしくはダウンスロープ通電工程でも良い。

次に、抵抗スポット溶接継手の製造方法について説明する。

本発明は、上述した抵抗スポット溶接方法を用いた抵抗スポット溶接継手の製造方法である。本発明の抵抗スポット溶接継手の製造方法では、例えば、２枚以上の鋼板を重ね合わせて一対の溶接電極で狭持し、加圧しながら上記した各工程の溶接条件で通電する抵抗スポット溶接を行い、必要サイズのナゲットを形成し、抵抗スポット溶接継手を得る。なお、鋼板や溶接条件等は上述の説明と同様であるため、説明は省略する。

以上説明したように、本発明によれば、溶接部の遅れ破壊を抑制できる。さらに、初期通電工程内で上記した電極間電圧の条件を満たす規模の小さなスパッタを発生させるため、その後の本通電工程では、径の大きなナゲットを安定的に形成することができる。

また、本発明によれば、水素脆化感受性の高い溶接金属内に水素が侵入することを効果的に抑制できるため、自動車用の高強度鋼板に抵抗スポット溶接する場合に限らず、その他の鋼板の抵抗スポット溶接においても同様に、上記した効果を得ることができる。

以下、本発明の作用および効果について、実施例を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

本発明の実施例では、上述の図１に示すように、下鋼板１と上鋼板２を重ね合わせて、抵抗スポット溶接を行った。抵抗スポット溶接は常温で行い、下電極４および上電極５を常に水冷した状態で行った。下電極４と上電極５は、いずれも先端の直径（先端径）６ｍｍ、曲率半径４０ｍｍとし、クロム銅製のＤＲ形電極とした。また、下電極４と上電極５をサーボモータで駆動することによって加圧力を制御し、通電の際には周波数５０Ｈｚの単相交流を供給した。被溶接鋼板には以下の２鋼種を使用した。

（鋼種Ｉ）引張強さが１３２０ＭＰａであり、（７）式で表されるＣｅｑ（％）が０．３７％であり、長辺が１５０ｍｍ、短辺が５０ｍｍ、板厚が１．４ｍｍであり、めっき処理無しの鋼板
（鋼種II）引張強さが１４７０ＭＰａであり、（７）式で表されるＣｅｑ（％）が０．４０％であり、長辺が１５０ｍｍ、短辺が５０ｍｍ、板厚が１．４ｍｍであり、めっき処理有り（溶融亜鉛めっき（ＧＩ）、付着量は片面当たり５０ｇ／ｍ^２）の鋼板
溶接の際の板組は、鋼種Ｉの同種２枚合わせを板組Ａとし、鋼種IIの同種２枚合わせを板組Ｂとし、鋼種Ｉと鋼種IIの異種２枚合わせを板組Ｃとして、遅れ破壊特性およびナゲット安定性の評価を目的として試験を実施した。

ここで、図２を参照して、試験に用いる溶接継手について説明する。図２（ａ）は溶接継手の平面図であり、図２（ｂ）はその側面図である。抵抗スポット溶接は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、上記した鋼種の鋼板１、２（長手方向の長さが１５０ｍｍ、短手方向の長さが５０ｍｍ）の２枚の間に、厚さが２．０ｍｍで５０ｍｍ四方のスペーサ６を両側に挟み込んで仮溶接し、２枚の鋼板を重ね合わせた板組の中心を表１に記載する条件で、それぞれ溶接した。なお、図２（ｂ）に示すように、板組の両端の仮溶接個所を仮溶接点８とし、板組の中心の溶接個所を溶接点７とした。

溶接の際は、全条件でナゲット径が３．５√ｔ（t：板厚）（ｍｍ）程度となるよう、電流値を調整して実施した。板厚が１．４ｍｍの鋼板の場合、３．５√ｔ＝４．１４ｍｍである。

遅れ破壊特性の評価は、次の通り行った。
得られた溶接継手を常温（２０℃）で大気中に静置して、２４時間経過した後に、溶接部の遅れ破壊の有無を調査した。溶接は全条件ｎ＝３で実施し、２４時間静置後に遅れ破壊が発生しなかったものには記号の「○」を、発生したものには記号の「×」を、それぞれ表２に記載した。
遅れ破壊の判定については、溶接後にナゲットの剥離（接合界面でナゲットが二つに剥離する現象）が目視で観察されたものを、遅れ破壊が発生したものとして判定した。遅れ破壊特性の最終判定としては、ｎ＝３のうち３体とも遅れ破壊が発生しなかった条件に記号の「◎」を、遅れ破壊の発生がｎ＝３のうち１体のみであった条件に記号の「○」を、遅れ破壊の発生がｎ＝３のうち２体以上であった条件に記号の「×」を、それぞれ表２に記載した。

また、同試験体を用いて、ナゲット安定性の評価を行った。
ナゲット安定性の評価は、次の通り行った。ナゲット安定性については、ｎ＝３のすべてにおいて３．５√ｔ以上のナゲット径を得られたものには記号の「◎」を、ｎ＝３のうちｎ＝２で３．５√ｔ以上のナゲット径を得られたものには記号の「○」を、３．５√ｔ以上のナゲット径を得られたものがｎ＝３のうちｎ＝１以下であったものには記号の「△」を、それぞれ表２に記載した。なお、表２に示す「（↓）」は、３．５√t未満のナゲット径であることを示す。
本実施例では、ナゲット径については、溶接後に溶接部中央にて切断を行い、得られた断面にピクリン酸水溶液を用いたエッチングを施した後に、腐食されたナゲット組織の長さを測定することで算出した。

表２から明らかなように、発明例では、溶接継手において遅れ破壊の発生は抑制された。発明例のうち、発生させるスパッタが小さなスパッタであったものは、遅れ破壊抑制効果に加えて、さらにナゲットを安定的に形成する効果も得られていた。特に、冷却工程を設けた実施例では、ナゲット径がｎ＝３すべてにおいて３．５√ｔ以上であり、ナゲットをより安定的に形成する効果も得られていることがわかった。

これに対して、比較例では、遅れ破壊を抑制することができなかった。

１ 下鋼板
２ 上鋼板
３ ナゲット
４ 下電極
５ 上電極
６ スペーサ
７ 溶接点
８ 仮溶接点

Claims (4)

1. ２枚以上の鋼板を重ね合わせて１対の電極で挟持し、加圧しながら通電して接合する抵抗スポット溶接方法であって、
   前記通電として、初期通電工程と、
   所定のナゲット径を有するナゲットを形成する本通電工程と、を有し、
   前記初期通電工程内でスパッタを発生させ、
   前記スパッタが発生した時点の溶接電圧Ｖｓ（Ｖ）が、下記（１）式を満足する抵抗スポット溶接方法。
   Ｖｓ≧０．７×Ｖａ ・・・（１）
   ここで、Ｖａ：スパッタ発生の５ｍｓ前の溶接電圧（Ｖ）、
   Ｖｓ：スパッタ発生時点の溶接電圧（Ｖ）、とする。
2. 前記初期通電工程における電流値Ｉ１（ｋＡ）が、下記（２）式を満足する請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。
   １．１×Ｉ２≦Ｉ１≦５×Ｉ２ ・・・（２）
   ここで、Ｉ１：初期通電工程における電流値（ｋＡ）、
   Ｉ２：本通電工程における電流値（ｋＡ）、とする。
3. 前記初期通電工程と前記本通電工程の間に、さらに、下記（３）式を満足する電流値Ｉｃ（ｋＡ）で通電してナゲットを冷却する冷却工程を有する請求項１または２に記載の抵抗スポット溶接方法。
   ０≦Ｉｃ≦Ｉ１ ・・・（３）
   ここで、Ｉｃ：冷却工程における電流値（ｋＡ）、
   Ｉ１：初期通電工程における電流値（ｋＡ）、とする。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の抵抗スポット溶接方法を用いた抵抗スポット溶接継手の製造方法。

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