JP7476957B2 - 抵抗スポット溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、抵抗スポット溶接方法に関する。

一般に、２枚以上の鋼板を重ね合わせた鋼板同士の接合には、重ね抵抗溶接方法の一種である抵抗スポット溶接方法が用いられている。この溶接方法は、図１に示すように、重ね合わせた２枚の鋼板１、２を板組とし、その板組の上下側を一対の電極３、４により挟み、その板組の上下側から一対の電極３、４で加圧しつつ、上下電極間に溶接電流を通電して鋼板同士を接合する方法である。溶接電流を流すことで発生する抵抗発熱を使用して、点状の溶接部５を得る。この点状の溶接部５はナゲットと呼ばれ、重ね合わせた鋼板に溶接電流を流した際に鋼板の接触箇所で両鋼板１、２が溶融し、凝固した部分であり、これにより鋼板同士が点状に接合される。なお、図１には、一例として２枚の鋼板を重ね合わせたものを示している。

しかしながら、表面処理鋼板を含む複数の鋼板を重ね合わせた板組の抵抗スポット溶接では、溶接部に割れが生じることがあるという問題がある（図５を参照）。ここで、表面処理鋼板とは、電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき（合金化溶融亜鉛めっきを含む）に代表される亜鉛めっきや、亜鉛のほかにアルミニウムやマグネシウムなどの元素を含んだ亜鉛合金めっきなどの金属めっき層を、母材（下地鋼板）の表面上に有する鋼板を言う。亜鉛めっきや亜鉛合金めっきの融点は、母材の融点よりも低いため、溶接部に割れが生じやすい。

この溶接部の割れは、溶接中に鋼板表面の低融点の金属めっき層が溶融し、電極による加圧力や鋼板の熱膨張および収縮による引張応力が溶接部に加わった際に、溶融した低融点の金属が表面処理鋼板の母材の結晶粒界に侵入して粒界強度を低下させ、割れを引き起こす、いわゆる液体金属脆性に起因する割れであると考えられている。

このような割れは、溶接部に大きな変形が加わる場合に発生しやすく、例えば散りが発生するような条件で溶接した場合に図５のような電極３、４と接する側の鋼板１、２の表面において発生しやすくなる。一方で、継手強度の確保の観点からは、ナゲット径の大きなナゲットを確保することが重要となる。実施工においては、溶接時に、溶接したい領域の近傍に存在する溶接打点への分流や、連続打点による電極の損耗などの施工外乱の影響により、溶接したい領域に十分な電流密度が確保できない場合がある。そのような場合には入熱量が減少するため、所定のナゲット径を確保することが困難となる。上記の入熱量が減少するケースを考慮したうえで溶接時の電流値を大きく設定することで、径の大きなナゲットを確保することが可能となる。しかし、その場合には散りの発生に代表されるような、溶接部の大きな変形が発生し、割れ発生のリスクが高まる。以上のように、実施工において溶接時の割れの発生を抑制しつつ、径の大きなナゲットを安定して確保することは難しく、表面処理鋼板の実用上の課題となっている。

このような課題への対策として、例えば特許文献１～３に記載の技術が挙げられる。特許文献１では、高強度めっき鋼板のスポット溶接において、溶接通電時間および溶接通電後の保持時間を適正に調整することで、割れの発生を抑制する方法が提案されている。

また、特許文献２では、通電パターンを３段以上の通電とし、適正電流範囲（所望のナゲット径以上で、かつ溶融残圧が０．０５ｍｍ以上であるナゲット径を安定して形成できる電流範囲）が１．０ｋＡ以上、好ましくは２．０ｋＡ以上となるように、通電時間、溶接電流などの溶接条件を調整し、各段の間に冷却時間を設ける。これにより、割れの発生を抑制する方法が提案されている。

また、特許文献３では、通電後の保持時間を適正に調整することで、割れの発生を抑制する方法が提案されている。

特開２００３－１０３３７７号公報 特開２００３－２３６６７６号公報 特開２０１７－４７４７６号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２では、施工外乱の影響については検討されておらず、自動車組み立て時の実施工を考慮すると、対策としては不十分な場合があった。また、特許文献３は通電終了後から電極開放までの時間に発生する割れを抑止できる技術であり、通電中に発生する割れについては言及されておらず、このような割れを抑止することは困難な場合があった。

なお、このような表面処理鋼板において溶接時の割れの発生を抑制しつつ、径の大きなナゲットを安定して確保することが難しいという問題は、自動車用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、かかる事情に鑑みてなされたものであって、表面処理鋼板の溶接時の割れを抑制しつつ、径の大きなナゲットを安定して確保することが可能な、抵抗スポット溶接方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた。

溶接時の割れは、溶接部に大きな変形が発生した場合に生じやすい。本発明者らは、変形を最小限に抑えつつナゲットを拡大させることができれば、割れを抑制し、かつ径の大きなナゲットを安定して確保することができることを明らかにした。

溶接時の通電工程を第１通電工程と第２通電工程の２工程に分ける。第１通電工程では、極端な変形が起こらない範囲で通電し、ある程度の径のナゲットを形成する。この際、変形を抑えるために電流値および通電時間を調整することから、一定以上の大きなナゲットは形成されない。しかし、例えばナゲット径を小さくするような外乱が存在する場合には所定のナゲット径となるナゲットを確保できない問題が生じる場合がある。そこで、第２通電工程では、溶接部に大きな変形を発生させないように通電条件を調整してナゲットを拡大させる。これにより、溶接時の割れの発生を抑制しつつ、径の大きなナゲットを安定して確保することが可能であることが分かった。

以下に、第２通電工程における通電条件について示す。第２通電工程では、第１通電工程における電流値Ｉ１（ｋＡ）以上の電流値Ｉ２（ｋＡ）で通電することでナゲットを拡大させることができる。しかし、長時間の通電を行うと、入熱が過大となり溶接部に大きな変形が発生してしまう。そこで、短時間通電と短時間冷却を繰り返す通電パターンとすることで、ナゲットを段階的に拡大させつつ、溶接部の変形を抑えることができるため、溶接時の割れの発生を抑制することが可能となる。このような通電パターンは、たとえ散りが発生した場合においても、短時間通電によりその規模（散りによって飛散する溶融金属の量）を小さく抑えることができる。このため、溶接部の変形が小さくなり、その結果、溶接時の割れの発生を抑えることが可能となる。

本発明は、以上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］ 少なくとも１枚の亜鉛系めっき鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせて板組とし、該板組を１対の溶接電極で挟持し、加圧しながら通電して前記鋼板を接合する抵抗スポット溶接方法であって、
前記通電は、第１通電工程と第２通電工程とを有し、
前記第１通電工程では、重ね合わせた鋼板のうち、最も薄い鋼板の板厚をｔとするとき、３√ｔ以上４．５√ｔ以下のナゲット径となるナゲットを電流値Ｉ１（ｋＡ）と通電時間を設定することで形成し、
前記第２通電工程では、１０ｍｓ以上１６０ｍｓ未満の間、無通電状態を保持する冷却工程と、２０ｍｓ以上２００ｍｓ未満の間、前記電流値Ｉ１（ｋＡ）以上の電流値Ｉ２（ｋＡ）で通電する通電工程とを繰り返すことで前記ナゲットを拡大する、抵抗スポット溶接方法。
［２］ 前記第２通電工程における前記冷却工程と前記通電工程との繰り返し数が、２回以上１０回以下である、［１］に記載の抵抗スポット溶接方法。
［３］ 前記第１通電工程の終了後に形成されるナゲット径をＮ１（ｍｍ）、前記第１通電工程および前記第２通電工程の終了後に形成されるナゲット径をＮ２（ｍｍ）とするとき、
（Ｎ２－Ｎ１）で表される前記第２通電工程でのナゲット径の拡大量が０．１√ｔ以上である、［１］または［２］に記載の抵抗スポット溶接方法。
［４］ 前記亜鉛系めっき鋼板は、（１）式で表されるＣｅｑが０．２０％以上であり、引張強さが７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である、［１］～［３］のいずれか１つに記載の抵抗スポット溶接方法。
Ｃｅｑ（％）＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ （１）
ここで、（１）式中の元素記号は、各元素の含有量（質量％）を示す。

本発明によれば、表面処理鋼板の溶接時の割れ発生を抑制しつつ、径の大きなナゲットを安定的に形成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、本発明の抵抗スポット溶接の例を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の実施例における抵抗スポット溶接の試験片を示す図であり、上側が平面図、下側が側面図である。 図３は、本発明の実施例における抵抗スポット溶接の試験片を示す図であり、上側が平面図、下側が側面図である。 図４は、本発明の実施例における抵抗スポット溶接の試験片を示す図であり、上側が平面図、下側が側面図である。 図５は、従来の抵抗スポット溶接の例を模式的に示す断面図である。

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。

本発明は、２枚以上の鋼板を重ね合わせて板組とし、この板組に対して上下方向に配置する１対の溶接電極で板組を挟持し、加圧しながら後述する通電パターンで通電してナゲットを形成すると共に、鋼板同士を接合する抵抗スポット溶接方法である。

例えば、図１に示すように、２枚の鋼板を重ね合わせた板組を抵抗スポット溶接する場合、１対の溶接電極、すなわち板組の下側に配置される溶接電極４（以下、下電極と称する場合もある）および板組の上側に配置される溶接電極３（以下、上電極と称する場合もある）で、重ね合わせた鋼板（下鋼板２と上鋼板１）を挟持して、加圧しながら通電する。

なお、本発明の抵抗スポット溶接方法を実施する装置は、下電極と上電極によって加圧し、且つその加圧力を制御する構成であればよく、この構成は特に限定されない。例えば、エアシリンダやサーボモータ等の機器が使用できる。電流値を制御する構成は特に限定されず、直流、交流のいずれにも本発明を適用できる。交流の場合は、「電流」は「実効電流」を意味する。

また、下電極や上電極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。各電極の先端径は、例えば４ｍｍ～１６ｍｍである。曲率半径は例えば１０ｍｍ～４００ｍｍであり、先端が平坦なＦｌａｔ型電極とすることもできる。

このように、重ね合わせた鋼板１、２（板組）を１対の溶接電極３、４で挟持した状態で加圧しながら通電して、抵抗発熱によって必要なサイズのナゲット５を形成すると共に、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。

本発明は、板組の上側および下側に配置される各溶接電極と接する板組の両面、もしくは片面のいずれか一方が、金属めっき層を有する表面処理鋼板である板組における抵抗スポット溶接方法に適用される。ここで、上記の「各溶接電極と接する板組の両面」とは、上電極および下電極と接する、複数の鋼板で構成される板組のうち最も外側に配置される２枚の鋼板を指す。また、上記の「各溶接電極と接する板組の片面のいずれか一方」とは、上電極あるいは下電極と接する、複数の鋼板で構成される板組のうち最も外側に配置される２枚の鋼板のいずれか一方の鋼板を指す。なお、金属めっき層の融点は、表面処理鋼板の母材の融点よりも低いものを対象とすることが好ましい。

上述のように、表面処理鋼板とは、電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき（合金化溶融亜鉛めっきを含む）に代表される亜鉛めっきや、亜鉛のほかにアルミニウムやマグネシウムなどの元素を含んだ亜鉛合金めっきなどの金属めっき層を、母材（下地鋼板）の表面上に有する鋼板を言う。ここでは、このような表面処理鋼板を「亜鉛系めっき鋼板」と称する。したがって、本発明では、上記の板組を構成する複数の鋼板のうち、少なくとも１枚が亜鉛系めっき鋼板とする。

上記の亜鉛系めっき鋼板は、以下に示す（１）式で表される炭素当量（Ｃｅｑ）（％）が０．２０％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（％）＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ （１）
ここで、（１）式中の元素記号は、各元素の含有量（質量％）を示す。

高強度鋼板は割れに対する感受性が高く、溶接時の割れ発生が問題になりやすいため、上述の高強度鋼板を適用することで本発明の効果をより一層発揮することができる。炭素当量が０．２０％未満、または引張強さが７８０ＭＰａ未満の鋼板は割れ感受性が低く、そもそも溶接時の割れ発生が問題になりにくい。炭素当量（Ｃｅｑ）は、好ましくは０．３０％以上である。炭素当量（Ｃｅｑ）の上限は特に規定しない。炭素当量の極端に高い、すなわち割れに対する感受性が極端に高い鋼板は、本発明の通電パターンを適用しても割れ抑止効果を十分に得られない場合があることから、炭素当量Ｃｅｑは０．６０％以下とすることが好ましく、０．５０％以下とすることがより好ましい。

なお、本発明において、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。

抵抗スポット溶接する２枚以上の鋼板は、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。また、金属めっき層を有する表面処理鋼板と金属めっき層を有さない鋼板と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。

本発明では、少なくとも１枚の亜鉛系めっき鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせて板組とし、該板組を１対の溶接電極で挟持し、加圧しながら通電することで、ナゲットを形成すると供に鋼板を接合する。上記の通電は、第１通電工程と第２通電工程とを有する。本発明では、この通電を以下に説明する特定パターンで行う。

まず、第１通電工程では、重ね合わせた鋼板のうち、最も薄い鋼板の板厚をｔとするとき、３√ｔ以上４．５√ｔ以下のナゲット径となるナゲットを、少なくとも電流値Ｉ１（ｋＡ）と通電時間を設定し、通電することで形成する。この際、散りを発生させることなくナゲットを形成する。

形成するナゲット径が３√t未満の場合は、第１通電工程において形成されるナゲット径が小さすぎるため、後の第２通電工程においてナゲットを十分に拡大することが難しくなり、その結果、大きなナゲット径の確保が困難となる。また、形成するナゲット径が４．５√ｔを超える場合は、通電による入熱が過大となり溶接部が変形し、割れが発生しやすい。したがって、第１通電工程で形成するナゲット径は、３√ｔ以上４．５√ｔ以下とする。

第１通電工程で形成するナゲット径は、４√ｔ～４．５√ｔの範囲とすることが好ましい。４√ｔ～４．５√ｔの範囲であるならば、後の第２通電工程においてナゲット径を拡大させる効果をより顕著に得ることができる。

なお、上記「t」は鋼板の板厚を指す。具体的には、板組を構成する重ね合わせた鋼板のうち、最も薄い鋼板の板厚をｔとする。例えば、板組を構成する複数の鋼板の板厚がそれぞれ異なる場合には、その中で最も薄い鋼板の板厚をtとする。

第１通電工程における電流値、通電時間および加圧力は、上記のナゲット径を確保することが可能な条件を適宜選択することができる。本発明では、散りを発生させることなく上記のナゲット径となるナゲットを形成する観点から、第１通電工程における抵抗スポット溶接の条件として、電流値Ｉ１は４～１０ｋＡ、通電時間は１００～５００ｍｓ、加圧力は１．５ｋＮ～８．０ｋＮの範囲とすることが好ましい。
なお、上記のナゲット径（３√ｔ以上４．５√ｔ以下）を形成するための第１通電工程における電流値Ｉ１および通電時間は、板組に用いる鋼板の鋼種によって変動することがある。そのため、本発明を適用する上で要求される上記のナゲット径を確保することができれば、第１通電工程における電流値Ｉ１および通電時間は、上記数値範囲と比較して短くても、あるいは長くても構わない。

第１通電工程を行わずに第２通電工程のみを実施した場合、第１通電工程における初期ナゲットを形成する効果を得られないままで第２通電工程の短時間繰り返し通電を行うことになる。そのため、大きなナゲット径を安定して確保する効果を得ることが難しい。

上述の第１通電工程の後、第２通電工程を行う。第２通電工程では、１０ｍｓ以上１６０ｍｓ未満の間、無通電状態を保持する冷却工程と、２０ｍｓ以上２００ｍｓ未満の間、第１通電工程の電流値Ｉ１（ｋＡ）以上の電流値Ｉ２（ｋＡ）で通電する通電工程とを繰り返すことで、ナゲットを拡大する。冷却工程と通電工程の繰り返し数は、１回以上とする。

なお、本発明では、十分な継手強度を確保するために、第２通電工程後に得られる溶接部のナゲット径は、４．５√t～６√tの範囲を目標径とすることが好ましい。

冷却工程における無通電時間が１０ｍｓ未満の場合には、溶接部は十分な冷却効果を得ることができず、後の通電工程の際に溶接部の大きな変形が発生しやすくなる。その結果、溶接部に割れが発生しやすい。一方、冷却工程における無通電時間が１６０ｍｓ以上の場合には、冷却時のナゲット縮小の影響が大きすぎるため、冷却工程と通電工程とを繰り返し通電することによるナゲットの拡大効果を十分に得られない。したがって、冷却工程における無通電時間は、１０ｍｓ以上１６０ｍｓ未満とする。冷却工程における無通電時間は、１５０ｍｓ以下が好ましく、１００ｍｓ以下がより好ましい。

通電工程における通電時間が２０ｍｓ未満の場合には、入熱不足によりナゲットの拡大効果を十分に得られない。一方、通電工程における通電時間が２００ｍｓ以上の場合には、一度の通電で過大な入熱を加えることにより溶接部の大きな変形が発生しやすく、溶接部の割れが発生しやすい。したがって、通電工程における通電時間は、２０ｍｓ以上２００ｍｓ未満とする。通電工程における通電時間は、１８０ｍｓ以下が好ましく、１５０ｍｓ以下がより好ましい。

溶接部の変形を抑えつつ、ナゲット径を安定的に拡大する効果を、より顕著に得たい場合には、冷却工程の無通電時間を１０～８０ｍｓとし、通電工程の通電時間を２０～１００ｍｓとすることが好ましい。通電工程の通電時間は、より好ましくは４０ｍｓ以上とする。

また、通電工程における電流値Ｉ２（ｋＡ）が第１通電工程の電流値Ｉ１（ｋＡ）未満の場合には、入熱不足により、ナゲットを拡大する効果が得られない。したがって、通電工程における電流値Ｉ２（ｋＡ）は、第１通電工程の電流値Ｉ１（ｋＡ）以上とする。通電工程における電流値Ｉ２の上限は、特に規定しない。極端に電流が大きい条件では、入熱過多により溶接部の変形が大きくなり、割れが発生する場合があるため、電流値Ｉ２（ｋＡ）は（３×I１）（ｋＡ）以下とすることが好ましい。電流値Ｉ２（ｋＡ）は、（２×I１）（ｋＡ）以下とすることがより好ましい。

第２通電工程における加圧力は、上記の作用効果を確保することが可能な条件を適宜選択することができる。第２通電工程における加圧力は、１．５ｋＮ～８．０ｋＮの範囲とすることが好ましい。

本発明では、第２通電工程における冷却工程と通電工程の繰り返し数は、２回以上１０回以下とすることが好ましい。繰り返し数が２回未満の場合には、ナゲット径を拡大する効果が十分に得られない可能性がある。繰り返し数が１０回を超える場合には、ナゲットの拡大効果が飽和するため大きな効果を得られにくい。そのため、溶接工程全体の総時間が長くなることから、施工効率の観点では１０回以下が好ましい。より好ましい繰り返し回数は、５回以下とする。

また、本発明で径の大きなナゲットを確保する観点からは、第１通電工程終了後に形成されるナゲット径をＮ１（ｍｍ）、第１通電工程および第２通電工程終了後に形成されるナゲット径をＮ２（ｍｍ）とするとき、第２通電工程でのナゲット径の拡大量である（Ｎ２－Ｎ１）の値は０．１√ｔ以上であることが好ましい。（Ｎ２－Ｎ１）の値は、より好ましくは０．３√ｔ以上であり、さらに好ましくは０．５√ｔ以上である。また、第２通電工程でのナゲット径の拡大が極端に大きい場合は、入熱過多により溶接部の変形が大きくなり、割れが発生する場合があるため、上記拡大量は３．０√ｔ以下とすることが好ましい。（Ｎ２－Ｎ１）の値は、より好ましくは２．５√ｔ以下であり、さらに好ましくは２．０√ｔ以下である。

以上の説明では、２枚の鋼板を重ね合わせて抵抗スポット溶接する場合について主に述べたが、本発明は３枚以上の鋼板を重ね合わせて溶接する場合についても、同様に適用可能であり、同様に上述の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。

本実施例では、少なくとも１枚の亜鉛系めっき鋼板を含む２枚の鋼板を使用し、該鋼板を重ね合わせて板組とした。ここでは、上鋼板および下鋼板として、上述の（１）式で表される炭素当量（Ｃｅｑ）、引張強さ、および鋼板の板厚が表１－１に示した値となる合金化溶融亜鉛めっき（ＧＡ）鋼板を用いた。このほか、表１－１に示す各鋼板（冷延鋼板）を用いて、板組とした。板組に対して表１－２に示す条件で抵抗スポット溶接を行い、溶接継手を作製した。第１通電工程および第２通電工程における加圧力は、表中のナゲット径となるナゲットを形成するために、１．５ｋＮ～８．０ｋＮの範囲で適宜設定した。

抵抗スポット溶接は常温で行い、溶接電極（下電極、上電極）を常に水冷した状態で行った。下電極と上電極は、いずれも先端の直径（先端径）が６ｍｍ、曲率半径が４０ｍｍとし、クロム銅製のＤＲ形電極とした。また、上電極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、通電の際には直流電源を供給した。

溶接継手は、１つの溶接条件につき「外乱なし」、「板隙あり」、「既打点あり」の３つの外乱条件で作製し、得られた各溶接継手を用いてナゲット径（Ｎ１、Ｎ２）、第２通電工程でのナゲット径の拡大量（Ｎ２－Ｎ１）および割れ（ＬＭＥ割れ）の発生有無を観察した。

ここで、図２～図４を参照して、上記の３つの外乱条件で溶接継手を作製する場合について説明する。各図には抵抗スポット溶接の鋼板を重ね合わせた状態の試験体を示しており、上側の図がその平面図であり、下側の図がその側面図である。

外乱条件が「外乱なし」の溶接継手については、次のように作製した。図２に示すように、上記の鋼板（ＧＡ、冷延鋼板）から作製した３０ｍｍ×１００ｍｍ（短辺×長辺）の大きさの鋼板（上鋼板１、下鋼板２）を２枚準備した。該鋼板を重ね合わせて試験体とし、試験体中央の溶接部６を表１－２に示す条件で溶接して溶接継手を作製した。得られた溶接継手の溶接部６を用いて、ナゲット径、上記拡大量および割れの発生有無を観察した。

外乱条件が「板隙あり」の溶接継手については、次のように作製した。図３に示すように、上記の鋼板（ＧＡ、冷延鋼板）から作製した３０ｍｍ×１００ｍｍ（短辺×長辺）の大きさの鋼板（上鋼板１、下鋼板２）を２枚準備した。該鋼板の２枚の間で該鋼板の両端部分に、厚さが１．６ｍｍで３０ｍｍ×２５ｍｍ（長辺×短辺）の大きさのスペーサ７、８を挟み込んで試験体とした。試験体中央の溶接部６を表１－２に示す条件で溶接して溶接継手を作製した。得られた溶接継手の溶接部６を用いて、ナゲット径、上記拡大量および割れの発生有無を観察した。

外乱条件が「既打点あり」の試験体については、次のように作製した。図４に示すように、上記の鋼板（ＧＡ、冷延鋼板）から作製した３０ｍｍ×１００ｍｍ（短辺×長辺）の大きさの鋼板（上鋼板１、下鋼板２）を２枚準備し、該鋼板を重ね合わせて試験体とした。試験体中央から長手方向に２０ｍｍ離れた位置にそれぞれナゲット径５ｍｍとなる既溶接点９、１０を配置し、その後、試験体中央の溶接部６を表１－２に示す条件で溶接して溶接継手を作製した。得られた溶接継手の溶接部６を用いて、ナゲット径、上記拡大量および割れの発生有無を観察した。

ナゲット径、上記拡大量および割れの発生有無の評価、および判定は、以下の通り行った。
〔ナゲット径および上記拡大量の評価〕
第１通電工程後のナゲット径（Ｎ１）については、各外乱条件における試験で、第１通電工程のみの溶接試験を事前に実施し、断面観察を行うことでナゲット径を測定した。ここでは、溶接部を切断した断面をエッチング後、光学顕微鏡により観察し、鋼板間におけるナゲット径を測定した。得られた測定値を、表２中の「第１通電工程後のナゲット径Ｎ１」欄にそれぞれ示した。

第２通電工程後のナゲット径（Ｎ２）については、上記の３つの外乱条件で溶接試験を実施して得られた各溶接継手を用い、上述と同様の方法で測定した。得られた測定値を、表２中の「第２通電工程後のナゲット径Ｎ２」欄にそれぞれ示した。
また、第２通電工程でのナゲット径の拡大量を示す（Ｎ２－Ｎ１）で算出される値を、表２中の「Ｎ２－Ｎ１」欄にそれぞれ示した。

〔割れの評価〕
割れ（ＬＭＥ割れ）の評価は、上記の３つの外乱条件で溶接試験を実施して得られた各溶接継手を用いて行った。溶接部断面を光学顕微鏡で観察した結果、溶接部表面に２００μｍ以上の割れが観察された場合に、「割れあり（表２中の「あり」）」と評価した。一方、２００μｍ以上の割れが観察されなかった場合に、「割れなし（表２中の「なし」）」と評価した。評価結果を表２に示した。

〔判定〕
判定については、上記の３つの外乱条件の全てで、ナゲット径（Ｎ２）が４．５√ｔ以上、かつ割れが発生しなかったものを「〇（合格）」と評価した。一方、それ以外のものを「×（不合格）」と評価した。評価結果を表２に示した。

表２から明らかなように、本発明例では外乱の条件に関わらず、割れがなく、かつナゲット径が目標径を確保された良好な溶接継手を得られたのに対して、比較例では良好な溶接継手が得られなかった。

１ 上鋼板
２ 下鋼板
３ 上電極
４ 下電極
５ ナゲット
６ 溶接部
７、８ スペーサ
９、１０ 既溶接点

Claims (3)

1. 少なくとも１枚の亜鉛系めっき鋼板を含む２枚以上の鋼板を重ね合わせて板組とし、該板組を１対の溶接電極で挟持し、加圧しながら通電して前記鋼板を接合する抵抗スポット溶接方法であって、
   前記通電は、第１通電工程と第２通電工程とを有し、
   前記第１通電工程では、重ね合わせた鋼板のうち、最も薄い鋼板の板厚をｔとするとき、３√ｔ以上４．５√ｔ以下のナゲット径となるナゲットを電流値Ｉ１（ｋＡ）と通電時間を設定することで形成し、
   前記第２通電工程では、１０ｍｓ以上８０ｍｓ以下の間、無通電状態を保持する冷却工程と、２０ｍｓ以上１００ｍｓ以下の間、前記電流値Ｉ１（ｋＡ）以上の電流値Ｉ２（ｋＡ）で通電する通電工程とを繰り返すことで前記ナゲットを拡大し、
   前記第１通電工程と前記第２通電工程の加圧力を同じとし、
   前記亜鉛めっき鋼板は、（１）式で表されるＣｅｑが０．２０％以上であり、引張強さが７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である、抵抗スポット溶接方法。
   Ｃｅｑ（％）＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ （１）
   ここで、（１）式中の元素記号は、各元素の含有量（質量％）を示す。
2. 前記第２通電工程における前記冷却工程と前記通電工程との繰り返し数が、２回以上１０回以下である、請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。
3. 前記第１通電工程の終了後に形成されるナゲット径をＮ１（ｍｍ）、前記第１通電工程および前記第２通電工程の終了後に形成されるナゲット径をＮ２（ｍｍ）とするとき、
   （Ｎ２－Ｎ１）で表される前記第２通電工程でのナゲット径の拡大量が０．１√ｔ以上である、請求項１または２に記載の抵抗スポット溶接方法。

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