JP7453515B2 - 抵抗スポット溶接継手の製造方法、抵抗スポット溶接方法、抵抗スポット溶接継手、自動車部材、及びハット型部材 - Google Patents

Description

本発明は、抵抗スポット溶接継手の製造方法、抵抗スポット溶接方法、抵抗スポット溶接継手、自動車部材、及びハット型部材に関する。

複数の鋼板から構成される自動車部材の製造において、鋼板の接合手段のひとつとして、抵抗スポット溶接が用いられる。抵抗スポット溶接は、重ね合わせた母材を、先端を適当に成形した電極の先端で挟み、比較的小さい部分に電流及び加圧力を集中して局部的に加熱し、同時に電極で加圧して行う抵抗溶接である。抵抗スポット溶接は、溶接速度が速く、さらに自動化が容易であるので、製造効率に優れる。

近年、車体の剛性向上、及び溶接部強度の確保等を目的として、抵抗スポット溶接部の間隔を狭めることが求められている。しかしながら、抵抗スポット溶接部の間隔を狭めた場合、分流が発生する。用語「分流（分流電流）」は、「主な溶接電流のほかに，既溶接点及び被溶接物が形成する並列回路に流れる電流」と定義されている（ＪＩＳ Ｚ ３００１－６：２０１３「溶接用語－第６部：抵抗溶接」）。抵抗スポット溶接部の間隔を狭めた場合は、既溶接点における分流が増大し、溶接点に流れる溶接電流が小さくなる。これにより、新たな溶接点（以下「新溶接点」と称する）におけるナゲット径が所望の値を下回り、接合強度が不足する。既溶接点と新溶接点とで溶接条件が同一であった場合、新溶接点におけるナゲット径は、既溶接点におけるナゲット径を下回る。分流による問題は、溶接打点間隔（近接した溶接点間の各溶接点中心位置間の距離）が２０ｍｍ以下となる場合に、特に顕著に生じる。

この問題を解決する手段として、新溶接点における溶接電流値を、既溶接点における溶接電流値よりも大きくすることが考えられた。しかしながら、溶接電流値の増大は、表散りの発生を招くおそれがある。散りとは、重ね抵抗溶接において、母材が局部的に過熱されて溶融飛散する現象、又はその金属のことである。表散りとは、電極チップ及び接する母材の外表面に生じる散りのことである。表散りは、表面抵抗が高い鋼板に、溶接打点間隔が小さい抵抗スポット溶接をしたときに、特に生じやすい。これは、既溶接点への分流が生じ、かつ表面抵抗が高いことに起因して、鋼板の表層での発熱量が増大するからである。これにより、鋼板の表層が溶融し、表散りの発生に至る。直流インバータ電源を用いて抵抗スポット溶接をしたときに、特に表散りの発生が顕著となる。

抵抗スポット溶接に関する技術として、例えば特許文献１には、重ね合わせた２枚以上の厚板の少なくとも一方に薄板を重ね合わせた板厚比：３超の板組みを、一対の電極によって挟み、加圧しながら通電して接合する、本溶接工程をそなえ、上記本溶接工程では、通電－加圧パターンを２段以上の多段ステップに分割して、溶接を行うものとし、その際、第１ステップの加圧力：Ｆ１と第２ステップの加圧力：Ｆ２とが、Ｆ１＞Ｆ２の関係を満足する、抵抗スポット溶接方法が開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、板厚比の大きい３枚重ね以上の板組みにおいて、分流や板隙などの外乱の有無に関わらず、散りの発生なしに良好なナゲットを得ることができるとされている。しかしながら、特許文献１では、溶接打点間隔を２０ｍｍ以下とするような、分流が極めて発生しやすい条件での抵抗スポット溶接について何ら検討されていない。

国際公開第２０１６／０８８３１９号

本発明の課題は、分流に起因するナゲット径の減少、及び表散り発生を抑制しながら、溶接打点間隔を２０ｍｍ以下とすることが可能な抵抗スポット溶接継手の製造方法、及び抵抗スポット溶接方法を提供することである。また、本発明の課題は、分流に起因するナゲット径の減少が抑制され、且つ溶接打点間隔が２０ｍｍ以下である抵抗スポット溶接継手、自動車部品、及びハット型部材を提供することである。

本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係る抵抗スポット溶接継手の製造方法は、複数の鋼板を重ね合わせる工程と、複数回の抵抗スポット溶接により、複数のナゲットを形成する工程と、を備え、式１及び式２を満たす。
Ｐｎ≧４×Ｌｎ^{（－０．４）}×Ｐ１ ＜式１＞
Ｌｎ≦２０ ＜式２＞
Ｐ１：１回目の前記抵抗スポット溶接における単位ｋＮでの加圧力
Ｐｎ：ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接における単位ｋＮでの加圧力
Ｌｎ：ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接の溶接点の中心と、これに最も近接する既溶接点の中心との、単位ｍｍでの間隔
（２）上記（１）に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法では、ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接における通電が、電流値を単位ｋＡでＩｐｒｅとする予備通電と、電流値を単位ｋＡでＩｍａｉｎとする本通電とを含み、Ｉｐｒｅ及びＩｍａｉｎが式３を満たしてもよい。
Ｉｐｒｅ≦α ＜式３＞
ここで、αは、０．９×Ｉｍａｉｎ及び７．０ｋＡのうち小さい値である。
（３）上記（１）または（２）に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法では、ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接における通電が、アップスロープ通電であって、アップスロープの終点の電流値をＩｍａｉｎとし、前記アップスロープにおける平均電流値を単位ｋＡでＩｐｒｅ－ａｖｅとする予備通電と、電流値を単位ｋＡでＩｍａｉｎとする本通電とを含み、Ｉｐｒｅ－ａｖｅ及びＩｍａｉｎが式４を満たしてもよい。
Ｉｐｒｅ－ａｖｅ≦α ＜式４＞
ここで、αは、０．９×Ｉｍａｉｎ及び７．０ｋＡのうち小さい値である。
（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法では、前記複数の前記鋼板それぞれの板厚を０．６～３．６ｍｍとしてもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法では、１枚以上の前記鋼板の引張強さを７８０ＭＰａ以上としてもよい。
（６）上記（１）～（５）のいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法では、前記抵抗スポット溶接継手の表面に位置する前記鋼板のうち１枚以上において、電極と前記鋼板との接触抵抗を１ｍΩ以上としてもよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法では、前記１回目の前記抵抗スポット溶接によって得られる１回目の前記ナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄ１と、その他の前記ナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄとが、式５を満たしてもよい。
｜Ｄ１－Ｄ｜／Ｄ１≦０．１ ＜式５＞
（８）本発明の別の態様に係る抵抗スポット溶接方法は、上記（１）～（７）のいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法である。
（９）本発明の別の態様に係る抵抗スポット溶接継手は、重ね合わされた複数の鋼板と、複数のナゲットとを備え、隣り合う前記ナゲットの中心間の間隔が２０ｍｍ以下であり、圧痕の深さが最も小さい前記ナゲットの上下位置にある前記圧痕よりも、その他の前記ナゲットの上下位置にある圧痕が５％以上深く、前記圧痕の前記深さが最も小さい（浅い）前記ナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄ１と、その他の前記ナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄとが、式６を満たす。
｜Ｄ１－Ｄ｜／Ｄ１≦０．１ ＜式６＞
（１０）本発明の別の態様に係る自動車部材は、上記（９）に記載の抵抗スポット溶接継手を有する。
（１１）本発明の別の態様に係るハット型部材は、上記（９）に記載の抵抗スポット溶接継手をフランジ部において有する。

本発明によれば、分流に起因するナゲット径の減少、及び表散り発生を抑制しながら、溶接打点間隔を２０ｍｍ以下とすることが可能な抵抗スポット溶接継手の製造方法、及び抵抗スポット溶接方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、分流に起因するナゲット径の減少が抑制され、且つ溶接打点間隔が２０ｍｍ以下である抵抗スポット溶接継手、自動車部品、及びハット型部材を提供することができる。

抵抗スポット溶接時の加圧力と、抵抗スポット溶接によって得られるナゲットの径との関係の概略図である。 予備通電（アップスロープ通電）及び本通電を含む抵抗スポット溶接における、通電時間と電流値との関係を説明する概略図である。 圧痕及びその深さＸを説明するための、抵抗スポット溶接継手の断面図である。

本発明者らは、チリ発生及びナゲット径の減少を抑制しながら、溶接打点間隔を２０ｍｍ以下とする手段について鋭意検討を重ねた。そして本発明者らは、溶接打点間隔を２０ｍｍ以下とした場合に、加圧力の増大に伴ってナゲット径が増大することを知見した。これは、従来の知見とは全く異なる現象である。

図１に、抵抗スポット溶接時の加圧力と、抵抗スポット溶接によって得られるナゲットの径との関係を概略的に示す。実線は、溶接打点間隔が２０ｍｍ以下となる既溶接点が存在する状態での、加圧力－ナゲット径関係の模式図である。破線は、既溶接点が存在しない状態での、加圧力－ナゲット径関係の模式図である。

通常であれば、電流と通電時間を一定にした場合、図１に示される点線のように、加圧力が増大するほどナゲット径が減少する。これは、加圧力の増大に伴い、溶接点において電極と鋼板との接触面積、及び鋼板同士の接触面積が増大するからである。これら接触面積の増大により、溶接点における電流経路が広くなり、抵抗スポット溶接時の電流密度が低下する。そのため、溶接点での加熱が緩やかとなり、また到達最高温度も低下するため、ナゲットが小さくなる。

しかし本発明者らは、溶接打点間隔が２０ｍｍ以下となる既溶接点が存在する状態では、従来の技術常識に反し、加圧力が増大するほどナゲット径が増大する範囲があることを知見した。この現象を図示すると、図１の実線のようになる。

本発明者らは、この現象が、既溶接点における分流の減少によって生じるものと推定している。抵抗スポット溶接において、電流は、抵抗が少ない箇所に優先的に流れる。溶接打点間隔が２０ｍｍ以下となる既溶接点が存在する場合、ナゲットが形成されて電流経路が確立されている既溶接点に溶接電流が分流することとなる。一方、加圧力の増大に伴い、溶接点において電極と鋼板との接触面積、及び鋼板同士の接触面積が増大し、溶接点に電流が流れやすくなる。従って、加圧力の増大は、分流を低減する効果があると推定される。そして、加圧力増大による分流低減効果が、加圧力増大に伴う電流密度低下効果を上回る範囲内において、ナゲット径の増大がもたらされるものと推定される。

加圧力増大によってナゲット径を増大させる場合、溶接電流を増大させる必要がないので、表散りの発生率が増大することはない。本発明者らは、この知見に基づき一層の検討を重ね、分流に起因するナゲット径の減少及び表散り発生の両方を確実に抑制可能となる溶接条件を見出し、本発明を完成させた。

以下に、本発明の一態様に係る抵抗スポット溶接継手の製造方法について説明する。本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手の製造方法は、複数の鋼板を重ね合わせる工程と、複数回の抵抗スポット溶接により、複数のナゲットを形成する工程と、を備え、式１及び式２を満たす。
Ｐｎ≧４×Ｌｎ^{（－０．４）}×Ｐ１ ＜式１＞
Ｌｎ≦２０ ＜式２＞
Ｐ１：１回目の前記抵抗スポット溶接における単位ｋＮでの加圧力
Ｐｎ：ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接における単位ｋＮでの加圧力
Ｌｎ：ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接の溶接点の中心と、これに最も近接する既溶接点の中心との、単位ｍｍでの間隔

本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手の製造方法（即ち、抵抗スポット溶接方法）では、まず、被溶接材である複数の鋼板を重ね合わせる。鋼板の種類、及び重ね合わせの条件は特に限定されない。例えば、鋼板のうち１枚以上を引張強さ７８０ＭＰａ以上、又は９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板とすると、抵抗スポット溶接継手を含む部材の強度特性が極めて高くなるので好ましい。また、鋼板の板厚も特に限定されない。例えば、複数の鋼板のうち一枚以上、または複数の鋼板それぞれの板厚を０．６～３．６ｍｍとしてもよい。複数の鋼板のうち１枚以上に、めっき等の表面処理が施されていてもよい。

次に、複数回の抵抗スポット溶接により、鋼板に複数のナゲットを形成する。ナゲットによって、複数の鋼板が接合される。ここで、ナゲットの位置が、下記式２を満たすようにする。
Ｌｎ≦２０ ＜式２＞
ここで、Ｌｎは、ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接の溶接点の中心と、これに最も近接する既溶接点の中心との、単位ｍｍでの間隔を意味する。Ｌｎ≦２０が満たされるようにナゲットを形成するということは、２回目以上の任意の抵抗スポット溶接の際に、その溶接打点と、隣り合うナゲットのうち最も近いナゲットの中心との間隔（溶接打点間隔）を２０ｍｍ以下とすることを意味する。これにより、抵抗スポット溶接継手の剛性向上、及び溶接部強度向上が達成される。溶接打点間隔Ｌｎを１９ｍｍ以下、１８ｍｍ以下、又は１６ｍｍ以下としてもよい。溶接打点間隔Ｌｎの下限値は特に制限されないが、例えば溶接打点間隔Ｌｎを６ｍｍ以上、又は３ｍｍ以上として、ナゲットの一部が重なってもよい。

複数回の抵抗スポット溶接を行うにあたり、１回目の抵抗スポット溶接の条件、例えば加圧力Ｐ１は特に限定されず、目的に応じた種々の条件を採用することができる。１回目の抵抗スポット溶接の際は、既溶接点が存在せず、分流によるナゲット径の減少を考慮する必要がない。従って、１回目の抵抗スポット溶接の際は、必要とされるナゲット径を確保可能な加圧力Ｐ１、並びに電流値、及び通電時間等を適宜設定することができる。換言すると、１回目の抵抗スポット溶接の条件は、必要とされるナゲット径を確保するための基準条件となる。例えば、Ｐ１を２．２ｋＮ以上、２．５ｋＮ以上、又は３．０ｋＮ以上と規定してもよい。

上述のように、本実施形態における抵抗スポット溶接継手の製造方法では、溶接打点間隔Ｌｎを２０ｍｍ以下とする。従って、２回目の抵抗スポット溶接の溶接点の中心と、これに最も近接する既溶接点（即ち、１回目の抵抗スポット溶接の溶接点）の中心との間隔Ｌ２は、必然的に２０ｍｍ以下となる。この２回目の抵抗スポット溶接の加圧力Ｐ２は、式Ａを満たす必要がある。

Ｐ２≧４×Ｌ２^{（－０．４）}×Ｐ１ ＜式Ａ＞
Ｐ１：１回目の抵抗スポット溶接における単位ｋＮでの加圧力
Ｐ２：２回目の抵抗スポット溶接における単位ｋＮでの加圧力
Ｌ２：２回目の抵抗スポット溶接の溶接点の中心と、１回目の抵抗スポット溶接の既溶接点の中心との、単位ｍｍでの間隔

２回目の抵抗スポット溶接においては、式Ａを満たすように加圧力Ｐ２を設定する必要がある。これにより、２回目の抵抗スポット溶接における溶接電流が、１回目の抵抗スポット溶接の溶接点（１つめの溶接点）に分流することを防止し、１回目の抵抗スポット溶接のナゲットと同等のサイズを有するナゲットを形成することができる。

３回目以降の抵抗スポット溶接においても、２回目以降の抵抗スポット溶接と同じように、１回目の抵抗スポット溶接の加圧力Ｐ１を基準として加圧力を定めればよい。Ｐ１は分流が生じない場合において好ましいナゲット径が得られる条件である。そのため、分流が生じる場合には、Ｐ１を基準として、分流の程度に応じた加圧力増大をすればよいのである。従って、ｎ回目（ｎ＝２以上）の抵抗スポット溶接における加圧力Ｐｎは、下記式１を満たすものとすればよい。
Ｐｎ≧４×Ｌｎ^{（－０．４）}×Ｐ１ ＜式１＞
Ｐ１：１回目の抵抗スポット溶接における単位ｋＮでの加圧力
Ｐｎ：ｎ回目（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接における単位ｋＮでの加圧力
Ｌｎ：ｎ回目（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接の溶接点の中心と、これに最も近接する既溶接点の中心との、単位ｍｍでの間隔

なお、溶接打点間隔Ｌｎを、ｎ回目の抵抗スポット溶接の溶接点の中心と、これに最も近接する既溶接点の中心との間隔と定めた理由は、ｎ回目の抵抗スポット溶接の溶接点に最も近接する既溶接点において最も分流が生じやすいことによる。通常、抵抗スポット溶接は、直線状に順次行われる。この場合であれば、ｎ回目の抵抗スポット溶接の溶接点に最も近接する既溶接点は、ｎ－１回目の抵抗スポット溶接の溶接点となる。

ｎ回目の抵抗スポット溶接における、加圧力Ｐｎの上限値は特に規定されない。例えば、加圧力Ｐｎを８以下とすると、電流密度の低下によるナゲット径の減少、及び圧痕による継手強度低下を一層確実に抑止することができるので、好ましい。

ｎ回目の抵抗スポット溶接における、加圧力以外の条件は特に限定されない。例えば、ｎ回目の抵抗スポット溶接における溶接電流値Ｉｎは、Ｉ１と実質的に同じにする（即ち、全ての抵抗スポット溶接を実質的に同じ電流値で行う）ことが、作業効率を考慮すると望ましい。一方、抵抗スポット溶接の形状が一様ではない場合は、その形状に応じて溶接電流値を変更することも妨げられない。

また、新溶接点を溶接する際は、抵抗スポット溶接における通電を、多段通電又はアップスロープ通電とすることが好ましい。以下、多段通電及びアップスロープ通電について説明する。

２回目以降の任意の抵抗スポット溶接、即ちｎ回目（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接における通電を、予備通電及び本通電を含む多段通電としてもよい。予備通電及び本通電の間に、無通電時間（クールダウン）があってもよい。また、通電がアップスロープ通電であってもよい。なお、アップスロープ制御とは、設定された時間に、あらかじめ決められた値又はゼロから電流を連続的に増加させる制御である。アップスロープ通電とは、このような制御がなされた通電である。

ｎ回目（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接における通電を、電流値を単位ｋＡでＩｐｒｅとする予備通電と、電流値を単位ｋＡでＩｍａｉｎとする本通電とを含む多段通電とした場合、Ｉｐｒｅ及びＩｍａｉｎが式３を満たすことが一層好ましい。
Ｉｐｒｅ≦α ＜式３＞
ここで、αは、０．９×Ｉｍａｉｎ及び７．０ｋＡのうち小さい値である。また、Ｉｍａｉｎ及びＩｐｒｅは一定値である。Ｉｐｒｅをα以下に抑制することにより、表散りの発生を一層効果的に抑制することができる。なお、表散りの発生を抑制する観点からは、Ｉｐｒｅは低いほうが好ましい。一方、Ｉｐｒｅが低いほど、予備通電時間が長くなり、生産性が低下する場合がある。生産性を確保する観点からは、Ｉｐｒｅを３ｋＡ以上とすることが好ましい。ｎ回（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接のうち、１回以上で上記要件を満たせば表散り抑制効果が得られる。従って、「ｎ回目（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接における通電」との用語は、２回目以降の抵抗スポット溶接のうち任意の１回以上における通電を意味する。この事項は、後述するアップスロープ通電に関する実施形態においても適用される。一方、ｎ回（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接の全てにおいて、上記要件を満たすものとしてもよい。

また、ｎ回目（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接における通電を、アップスロープ通電である予備通電と、定電流通電である本通電とを含むものとしてもよい。この場合、通電条件が下記式４を満たすことが好ましい。
Ｉｐｒｅ－ａｖｅ≦α ＜式４＞
ここで、αは、０．９×Ｉｍａｉｎ及び７．０ｋＡのうち小さい値である。Ｉｍａｉｎは本通電における電流値であり、且つ予備通電（アップスロープ）の終点の電流値である（図２参照）。Ｉｐｒｅ－ａｖｅは、予備通電における平均電流値（予備通電の開始から終了までの電流値を時間積分した値を、予備通電時間で割った値）である。なお、電流値がＩｍａｉｎとなった時点を、予備通電の終了及び本通電の開始とみなす。

Ｉｐｒｅ－ａｖｅをα以下に抑制することにより、表散りの発生を一層効果的に抑制することができる。なお、表散りの発生を抑制する観点からは、Ｉｐｒｅ－ａｖｅは低いほうが好ましい。一方、Ｉｐｒｅ－ａｖｅが低いほど、予備通電時間が長くなり、生産性が低下する場合がある。生産性を確保する観点からは、Ｉｐｒｅ－ａｖｅを３ｋＡ以上とすることが好ましい。また、予備通電時間は、表散りの発生を一層効果的に抑制する観点から、６０ｍｓ以上、又は１００ｍｓ以上とすることが好ましい。生産性を考慮すると、予備通電時間は６００ｍｓ以下とすることが望ましい。ｎ回（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接のうち、１回以上で上記要件を満たせば表散り抑制効果が得られる。一方、ｎ回（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接の全てにおいて、上記要件を満たすものとしてもよい。

以上述べたように、ｎ回目（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接における通電を、式３を満たす多段通電、又は式４を満たすアップスロープ通電とすることが好ましい。ここで、１回目の抵抗スポット溶接における通電は特に限定されない。１回目の抵抗スポット溶接を、通常の一段通電としてもよいし、式３を満たす多段通電、又は式４を満たすアップスロープ通電としてもよい。また、２回目以降の抵抗スポット溶接において、多段通電をする抵抗スポット溶接と、アップスロープ通電をする抵抗スポット溶接とを混在させることも妨げられない。

また、抵抗スポット溶接継手の表面に位置する鋼板のうち１枚以上において、電極と鋼板との接触抵抗を１ｍΩ以上としてもよい。通常であれば、接触抵抗が増大すると、分流及び表散りの影響が著しくなり、スポット溶接の正常な実施が難しくなる。しかし本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手の製造方法によれば、接触抵抗が１ｍΩでも正常にスポット溶接を実施することができる。
なお、電極と鋼板との接触抵抗は、
（Ｓ１）鋼板を一対の電極で挟み、
（Ｓ２）一方の電極Ａと他方の電極Ｂとの間に１Ａの電流を通電し、
（Ｓ３）通電の際の、電極Ａとこれに接する鋼板との間の電圧値Ｅ_Ａ、及び、電極Ｂとこれに接する鋼板との間の電圧値Ｅ_Ｂを測定する
ことによって求められる。

電圧値Ｅ_Ａが、電極Ａとこれに接する鋼板との接触抵抗値Ｒ_Ａに相当する。厳密には、電圧値Ｅ_Ａは、（Ａ）電極Ａの内部抵抗と、（Ｂ）電極Ａに接する鋼板の内部抵抗と、（Ｃ）接触抵抗値Ｒ_Ａとの総和である。しかし、（Ａ）及び（Ｂ）は無視できる程度に小さいので、電圧値Ｅ_Ａを（Ｃ）接触抵抗値Ｒ_Ａとみなすことができる。同様に、電圧値Ｅ_Ｂが、電極Ｂとこれに接する鋼板との接触抵抗値Ｒ_Ｂに相当する。

また、接触抵抗値Ｒ_Ａと接触抵抗値Ｒ_Ｂとが相違する場合がある。「抵抗スポット溶接継手の表面に位置する鋼板のうち１枚以上において、電極と鋼板との接触抵抗を１ｍΩ以上」との記載は、接触抵抗Ｒ_Ａ及び接触抵抗Ｒ_Ｂの一方又は両方が１ｍΩ以上であることを意味する。

さらに、本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手の製造方法では、１回目の抵抗スポット溶接によって得られる１回目のナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄ１と、その他のナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄとが、式５を満たすことが好ましい。
｜Ｄ１－Ｄ｜／Ｄ１≦０．１ ＜式５＞
ここで、ナゲットの直径とは、抵抗スポット溶接継手を鋼板の表面に垂直かつナゲットの中心を通る面で切断し、切断面をエッチングすることにより観察可能な、溶融凝固部の長径を意味する。

式５を満たす抵抗スポット溶接継手の製造方法では、分流の影響がない１回目の抵抗スポット溶接によって得られるナゲットの直径Ｄ１に対し、分流の影響を受ける２回目の抵抗スポット溶接によって得られるナゲットの直径Ｄの増減が、±１０％の範囲内に収まる。これにより、抵抗スポット溶接継手の継手強度及び部材の剛性を、その接合部全体にわたって一層高めることができる。

なお、抵抗スポット溶接継手の製造方法において、全ての抵抗スポット溶接が、上述した式１及び式２等の要件を満たす必要はない。例えば、上述の要件を満たすように複数回の抵抗スポット溶接をした上で、加圧力を小さくして（即ち式１を満たさないようにして）追加の抵抗スポット溶接を行うことも、又は既溶接点の中心との間の距離を２０ｍｍ超として（即ち式２を満たさないようにして）追加の抵抗スポット溶接を行うことも妨げられない。

次に、本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手について説明する。本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手１は、例えば上述された抵抗スポット溶接方法によって得られるものであり、重ね合わされた複数の鋼板１１と、複数のナゲット１２とを備え、隣り合うナゲット１２の中心間の間隔が２０ｍｍ以下であり、圧痕１２１が最も小さいナゲット１２の上下位置にある圧痕１２１よりも、その他のナゲット１２の上下位置にある圧痕１２１が５％以上深い。

複数の鋼板１１の構成は特に限定されない。例えば、複数の鋼板１１を、本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手の製造方法の説明において例示されたものとすることができる。

複数のナゲット１２に関しては、隣り合うナゲット１２の中心間の間隔が２０ｍｍ以下とされる。これにより、上述のように、継手強度及び剛性を高めることができる。なお、「隣り合うナゲット１２の中心間の間隔が２０ｍｍ以下」とは、任意のナゲットと、これに最も近接する他のナゲットとの中心間の間隔が２０ｍｍ以下であるという意味である。隣り合うナゲット１２の中心間の間隔が２０ｍｍ以下である場合、任意のナゲットの中心から半径２０ｍｍの円の中に、１つ以上の別のナゲットの中心が含まれることとなる。

さらに、複数のナゲット１２においては、その上下位置にある圧痕１２１の深さＸが所定の要件を満たす必要がある。圧痕１２１とは、図３に示される、ナゲット１２の上下位置にある、鋼板表裏面に形成される窪みのことである。圧痕１２１の深さとは、ナゲット１２が形成された溶接点における最も深い箇所と、鋼板１１の板面との距離である。圧痕１２１は、抵抗スポット溶接の際に電極が鋼板１１を加圧することによって形成される。加圧力が高いほど、圧痕１２１が深くなる。

本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手では、分流の影響がない１回目の抵抗スポット溶接によって得られるナゲットの上下位置にある圧痕１２１の深さＸ１は、通常の抵抗スポット溶接継手のそれと同等となる。一方、分流の影響があるｎ回目（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接によって得られるナゲットの上下位置にある圧痕１２１の深さＸｎは、通常の抵抗スポット溶接継手のそれよりも深くされる。何故なら、分流の影響があるｎ回目（ｎ≧２）の抵抗スポット溶接では、分流の影響がない１回目の抵抗スポット溶接での加圧力Ｐ１よりも大きくすることにより、ナゲット１２の径の減少を防止することができるからである。加圧力Ｐｎを上述の式を満たすように設定した場合、ＸｎはＸ１より５％以上深さが大きくなる。即ち、本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手１において、Ｘｎ及びＸ１は以下の式を満たす。
（Ｘ１－Ｘｎ）／Ｘ１≧０．０５

隣り合うナゲット１２の中心間の間隔が２０ｍｍ以下である抵抗スポット溶接継手を製造する際は、ナゲット１２の径を保つために、電流値を増大させることが必要であると考えられている。しかしながら、電流値の増大は表散りの発生を招く。しかしながら、本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手では、圧痕１２１の深さが上述の如く制御されるように、適宜加圧力が制御されている。そのため、本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手は、表散りを発生させることなく、ナゲット径の減少を抑制することができる。

なお、製造条件の記録がない抵抗スポット溶接継手において、１回目の抵抗スポット溶接によって得られるナゲットは、その上下位置にある圧痕１２１の深さＸによって特定される。具体的には、一つの抵抗スポット溶接継手の中で最も圧痕１２１の深さＸが小さいナゲット１２が、１回目の抵抗スポット溶接によって得られるナゲット１２であると推定される。従って、本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手では、圧痕１２１の深さが最も小さいナゲット１２の深さＸを、Ｘ１とみなす。

さらに、本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手１では、圧痕の深さが最も小さい（浅い）ナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄ１と、その他のナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄとが、式６を満たすことが好ましい。
｜Ｄ１－Ｄ｜／Ｄ１≦０．１ ＜式６＞

圧痕の深さが最も小さいナゲットは、１回目の抵抗スポット溶接によって得られるナゲットであるとみなされる。式６を満たす抵抗スポット溶接継手の製造方法では、分流の影響がない１回目の抵抗スポット溶接によって得られるナゲットの直径Ｄ１に対し、分流の影響を受ける２回目の抵抗スポット溶接によって得られるナゲットの直径Ｄの増減が、±１０％の範囲内に収まる。これにより、抵抗スポット溶接継手の継手強度を、その接合部全体にわたって一層高めることができる。

なお、抵抗スポット溶接継手の全てのナゲットが、上述した要件を満たす必要はない。例えば、複数回の抵抗スポット溶接をした上で、加圧力を小さくして追加の抵抗スポット溶接を行い、これにより圧痕が浅い別のナゲットを追加することも、又は他のナゲットとの中心間距離が２０ｍｍ超である別のナゲットを追加することも妨げられない。

本発明の別の態様に係る自動車部材（自動車部品）は、本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手を有する。また、本発明の別の態様に係るハット型部材は、そのフランジ部において、本実施形態に係る抵抗スポット溶接継手を有する。本実施形態に係る自動車部品、及びハット型部材は、隣り合うナゲットの中心間の間隔が２０ｍｍ以下とされているので、継手強度及び部材の剛性に優れる。また、本実施形態に係る自動車部品、及びハット型部材は、圧痕の深さが所定範囲内となるように加圧力が調整されているので、表散りを発生させることなく、ナゲット径の減少を抑制することができる。

表１に示す第１の鋼板及び第２の鋼板を重ね合わせて、ここに、２回の抵抗スポット溶接により２個のナゲットを形成した。２回目の抵抗スポット溶接の溶接点の中心と、これに最も近接する既溶接点（即ち１回目の抵抗スポット溶接の溶接点）の中心との間隔は、表３に示されるように２０ｍｍ以下とした。溶接条件、及びナゲットの評価結果を表２以降に示す。

比較例１、２、及び６は、２回目以降の抵抗スポット溶接において加圧力が不足していた。そのため、比較例１、２、及び６では、２回目の抵抗スポット溶接におけるナゲット径を確保することができなかった。一方、２回目の抵抗スポット溶接における加圧力が式１を満たしていた（即ち、表３に記載の加圧力下限値を上回る加圧力で第２のナゲットを製造した）発明例では、２回目の抵抗スポット溶接におけるナゲット径を確保することができた。特に、発明例７においては、２回目の抵抗スポット溶接における本通電の電流値Ｉｍａｉｎが、１回目の抵抗スポット溶接における電流値と同一であったのに、ナゲット径の増減がほとんど見られなかった。従って、本発明例は、分流に起因するナゲット径の減少、及び表散り発生を抑制しながら、溶接打点間隔を２０ｍｍ以下とすることが可能な抵抗スポット溶接継手の製造方法であるといえる。

本発明によれば、分流に起因するナゲット径の減少、及び表散り発生を抑制しながら、溶接打点間隔を２０ｍｍ以下とすることが可能な抵抗スポット溶接継手の製造方法、及び抵抗スポット溶接方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、分流に起因するナゲット径の減少が抑制され、且つ溶接打点間隔が２０ｍｍ以下である抵抗スポット溶接継手、自動車部品、及びハット型部材を提供することができる。本発明によれば、抵抗スポット溶接継手、自動車部品、及びハット型部材の継手強度及び剛性を飛躍的に高めことができる。従って、本発明は高い産業上の利用可能性を有する。

１ 抵抗スポット溶接継手
１１ 鋼板
１２ ナゲット
１２１ 圧痕
Ｘ 圧痕深さ

Claims (11)

1. 複数の鋼板を重ね合わせる工程と、
   複数回の抵抗スポット溶接により、複数のナゲットを形成する工程と、
   を備え、
   式１、及び式２を満たす
   ことを特徴とする抵抗スポット溶接継手の製造方法。
   Ｐｎ≧４×Ｌｎ^{（－０．４）}×Ｐ１ ＜式１＞
   Ｌｎ≦２０ ＜式２＞
   Ｐ１：１回目の前記抵抗スポット溶接における単位ｋＮでの加圧力
   Ｐｎ：ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接における単位ｋＮでの加圧力
   Ｌｎ：ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接の溶接点の中心と、これに最も近接する既溶接点の中心との、単位ｍｍでの間隔
2. 前記ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接における通電が、
   電流値を単位ｋＡでＩｐｒｅとする予備通電と、
   電流値を単位ｋＡでＩｍａｉｎとする本通電と
   を含み、
   Ｉｐｒｅ及びＩｍａｉｎが式３を満たす
   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。
   Ｉｐｒｅ≦α ＜式３＞
   ここで、αは、０．９×Ｉｍａｉｎ及び７．０ｋＡのうち小さい値である。
3. 前記ｎ回目（ｎ≧２）の前記抵抗スポット溶接における通電が、
   アップスロープ通電であって、アップスロープの終点の電流値をＩｍａｉｎとし、前記アップスロープにおける平均電流値を単位ｋＡでＩｐｒｅ－ａｖｅとする予備通電と、
   電流値を単位ｋＡでＩｍａｉｎとする本通電と
   を含み、
   Ｉｐｒｅ－ａｖｅ及びＩｍａｉｎが式４を満たす
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
   Ｉｐｒｅ－ａｖｅ≦α ＜式４＞
   ここで、αは、０．９×Ｉｍａｉｎ及び７．０ｋＡのうち小さい値である。
4. 前記複数の前記鋼板それぞれの板厚を０．６～３．６ｍｍとす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。
5. １枚以上の前記鋼板の引張強さを７８０ＭＰａ以上とすることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
6. 前記抵抗スポット溶接継手の表面に位置する前記鋼板のうち１枚以上において、電極と前記鋼板との接触抵抗を１ｍΩ以上とする
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
7. 前記１回目の前記抵抗スポット溶接によって得られる１回目の前記ナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄ１と、その他の前記ナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄとが、式５を満たすことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
   ｜Ｄ１－Ｄ｜／Ｄ１≦０．１ ＜式５＞
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接方法。
9. 重ね合わされた複数の鋼板と、複数のナゲットとを備え、
   隣り合う前記ナゲットの中心間の間隔が２０ｍｍ以下であり、
   圧痕の深さが最も小さい前記ナゲットの上下位置にある前記圧痕よりも、その他の前記ナゲットの上下位置にある圧痕が５％以上深く、
   前記圧痕の前記深さが最も小さい前記ナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄ１と、その他の前記ナゲットの単位ｍｍでの直径Ｄとが、式６を満たす
   ことを特徴とする抵抗スポット溶接継手。
   ｜Ｄ１－Ｄ｜／Ｄ１≦０．１ ＜式６＞
10. 請求項９に記載の抵抗スポット溶接継手を有する自動車部材。
11. 請求項９に記載の抵抗スポット溶接継手をフランジ部において有するハット型部材。

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