JPH04371372A

JPH04371372A - 熱処理強化鋼板の溶接方法

Info

Publication number: JPH04371372A
Application number: JP3170431A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yamane; 誠山根
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1992-12-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理強化鋼板の溶接
方法に関し、とりわけ、スポット溶接部分を強化するこ
とができる熱処理強化鋼板の溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車にあっては、薄鋼板でモノ
コックボディを構成することが主流として行われるが、
このモノコックボディは多数のスポット溶接部分をもっ
て組み立てられる。また、かかるモノコックボディは高
強度鋼板（ハイテン材）を用いて薄肉化することにより
、車体の大幅な軽量化を達成することができる。しかし
、このように高強度鋼板を用いた場合にも、プレス成形
性とかスポット溶接部分の強度等の問題が存在する。

【０００３】即ち、スポット溶接は、例えば実開昭６３
−２５８０号公報に開示されるように、対向した一対の
電極間に溶接しようとする複数枚の鋼板を挾み込み、そ
して、電極間に電流を通電して高熱を発生させることに
より行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のスポット溶接では、一時的に高電流を流して溶着
するものであるため、このスポット溶接部分は溶接時の
熱により疲労強度が大幅に低下してしまう。従って、前
記モノコックボディの鋼板強度を高くしたとしても、前
記溶接部分によりボディ全体の強度低下となってしまう
。そこで、溶接部分の強度を増大するために、スポット
溶接箇所の数を増加することが考えられるが、このよう
に単にスポット溶接箇所を増加したとしても、溶接部分
の疲労により亀裂が発生することがある。このため、ボ
ディ鋼板の板厚を厚くせざるを得ず、延いては、車体重
量の増大を余儀無くされるという課題があった。

【０００５】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑み
て、スポット溶接の被加工物として熱処理強化鋼板を用
い、この熱処理強化鋼板のスポット溶接部分を熱処理す
ることにより、当該溶接部分の強度を著しく増大するこ
とができる熱処理強化鋼板の溶接方法を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明は、熱処理強化鋼板をスポット溶接する溶接
方法において、互いに溶接しようとする熱処理強化鋼板
をスポット溶接するための一次電流を通電する一次電流
通電工程と、一次電流の通電後、所定時間の後にスポッ
ト溶接部分に一次電流より低い二次電流を通電し、当該
スポット溶接部分を熱処理する二次電流通電工程と、を
備える。

【０００７】また、前記溶接方法を行うにあたって、熱
処理強化鋼板の両側に配置する電極を、同心状に配置す
る内側電極と外側電極とでそれぞれ構成し、一次電流通
電工程を内側電極で行うと共に、二次電流通電工程を外
側電極で行うことが望ましい。

【０００８】

【作用】以上の方法により本発明では、一次電流通電工
程で通常のスポット溶接を行い、鋼板同志を互いに溶着
する。次に、一次電流通電工程の所定時間後に二次電流
通電工程を行い、一次電流より低い二次電流をスポット
溶接部分に通電する。そして、この二次電流通電工程に
より、スポット溶接部分を加熱して熱処理する。すると
、このように熱処理した部分では熱処理強化鋼板に含有
されたＣｕが整合析出し、当該部分の強度を大幅に増大
することができる。従って、二次電流により熱処理した
スポット溶接部分では、溶接しない他の部分よりむしろ
強度を大きくすることができる。

【０００９】また、前記溶接方法を行うにあたって、熱
処理強化鋼板の両側に配置する電極を、同心状に配置す
る内側電極と外側電極とでそれぞれ構成し、一次電流通
電工程を内側電極で行うと共に、二次電流通電工程を外
側電極で行うことにより、二次電流による熱処理を効果
的に行うことができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図に基づいて詳細に説
明する。即ち、図１は本発明の溶接方法を行う際に用い
る溶接ガン１０の要部断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断
面図を示し、この溶接ガン１０は、互いに対向する第１
電極１２と第２電極１４とを備える。第１電極１２は図
２に示したように同心状に配置する内側電極１２ａと外
側電極１２ｂとにより構成する。また、第２電極１４は
図示は省略したが、前記第１電極１２と同様に同心状に
配置する内側電極１４ａと外側電極１４ｂとにより構成
する。

【００１１】前記第１電極１２と第２電極１４とは同一
中心線上で対向配置すると共に、両者間の間隔を図外の
駆動機構を介して近接および離反する。即ち、溶接時に
は離反状態にある第１，第２電極１２，１４を互いに近
接して、互いに重合した被加工物Ｗ１　，Ｗ２　を、こ
れら第１，第２電極１２，１４間に加圧状態で挾持し、
この状態で以下に示す方法により両電極間に通電する。また、それぞれの内側電極１２ａと１４ａおよび外側電
極１２ｂと１４ｂとは、それぞれ同一径として形成し、
両電極１２、１４間に被加工物Ｗ１　，Ｗ２　を加圧し
たときに、これら被加工物Ｗ１　，Ｗ２　の撓みを防止
する。

【００１２】また、それぞれの内側電極１２ａと１４ａ
は、中心部に冷却水の導入路１６，１８を形成し、この
導入路１６，１８内を循環する冷却水により、スポット
溶接時に内側電極１２ａ，１４ａに発生した熱を冷却す
る。

【００１３】前記被加工物Ｗ１　，Ｗ２　としては熱処
理強化鋼板を用いる。この熱処理強化鋼板は、鋼中にＣ
ｕ（銅）を含有すると共に、Ｃ（炭素）の含有率が著し
く低いことが特徴となっている。即ち、熱処理強化鋼板
の成分系を例示すると、鋼中に次の成分が含まれている
。

【００１４】Ｃ（０．０５ｗｔ％），Ｓｉ（０．０２ｗ
ｔ％），Ｍｎ（０．１４ｗｔ％），Ｐ（０．００６ｗｔ
％），Ｓ（０．００１ｗｔ％），Ａｌ（０．０５６ｗｔ
％），Ｎ（０．００４８ｗｔ％），Ｃｕ（１．６０ｗｔ
％）。

【００１５】ところで、前記熱処理強化鋼板に含有され
るＣｕの特徴としては、■鋼中の固溶量が温度により大
幅に異なる。■短時間に粒内，粒界に均一に整合析出す
る。■Ｃｕの原子半径が、Ｆｅの原子半径より大きい。 …等を列挙することができる。

【００１６】これら特徴を更に詳述すると、■の固溶量
は、高温で大きく、低温で小さくなる。■の整合析出は
、母格子と連続性を保って析出する。また、■のＣｕの
原子半径は０．１２８ｎｍ，Ｆｅの原子半径は０．１２
４ｎｍとなっている。

【００１７】ここで、前記溶接ガン１０を用いて本実施
例の溶接方法を図３の特性図を用いて述べる。まず、第
１電極１２と第２電極１４との間に前記熱処理強化鋼板
からなる被加工物Ｗ１　，Ｗ２　（例えば、板厚がそれ
ぞれ０．８ｍｍのものを使用）を挾持して加圧（加圧力
Ｐ）し、この状態でそれぞれの内側電極１２ａ，１４ａ
間に一次電流Ｉ１　を所定時間ｔ１　通電する一次電流
通電工程を行う。次に、前記一次電流Ｉ１　を通電した
後、所定時間ｔ２　経過後に、それぞれの外側電極１２
ｂ，１４ｂ間に二次電流Ｉ２　を所定時間ｔ３　通電す
る二次電流通電工程を行う。

【００１８】前記一次電流通電工程では、通常のスポッ
ト溶接を行って被加工物Ｗ１　、Ｗ２　を溶接し、その
通電時間ｔ１　としては極短い時間、例えば１３／６０
　ｓｅｃ．程度となる。このとき、前記被加工物Ｗ１　
、Ｗ２　間には、図１に示したように一次電流Ｉ１　に
よる発生熱でナゲットＮが形成される。前記一次電流Ｉ
１　としては、例えば、８０００〜１００００アンペア
程度に設定する。

【００１９】また、前記二次電流通電工程によって、二
次電流Ｉ２　を外側電極１２ｂ，１４ｂ間に通電すると
、図１に示したように抵抗値の関係から前記ナゲットＮ
の周縁部分を通るように分流して当該周縁部分を加熱し
、このときの発生熱で熱処理する。

【００２０】図４は熱処理強化鋼板を熱処理するときの
処理温度と、引張り強さとの関係を示す特性図、図５は
処理時間と引張り強さとの関係を示す特性図である。図
４の特性図から前記二次電流Ｉ２　を通電して熱処理す
る際の温度は約５５０〜６５０℃が適しており、また、
図５の特性図から処理時間は約３０ｓｅｃ．以上が望ま
しい。

【００２１】従って、前記二次電流Ｉ２　の電流値は約
５５０〜６５０℃の発生熱を得るように、上記一次電流
Ｉ１　の略半分の電流値、例えば、４０００〜５０００
アンペア程度として設定する。一方、熱処理するための
処理時間は図３中ｔ４　となり、このｔ４　が約３０ｓ
ｅｃ．以上となるように二次電流Ｉ２　の通電時間ｔ３
　を決定する。尚、一次電流Ｉ１　と二次電流Ｉ２　との間に無通電時
間ｔ２　が存在するが、これは一次電流Ｉ１　により発
生した高温の熱を、前記最適処理熱である約５５０〜６
５０℃まで低下させるための冷却時間である。

【００２２】以上の方法により、熱処理強化鋼板で形成
した被加工物Ｗ１　，Ｗ２　を一次電流通電工程および
二次電流通電工程を経てスポット溶接することにより、
二次電流Ｉ２　による熱処理を行ってスポット溶接部分
、つまり、ナゲットＮの周縁部の強度が著しく増大する
。即ち、二次電流Ｉ２　による熱処理で、Ｆｅより原子
半径が大きなＣｕが整合析出すると、析出したＣｕ粒が
周辺のＦｅ粒を圧縮して整合ひずみを生じることが、強
度増大の理由として考えられる。そして、このように最
適状態に熱処理したことにより、スポット溶接部分の強
度は、むしろ溶接以前の本来の強度より増大することが
確認された。

【００２３】従って、本実施例の溶接方法を車両のモノ
コックボディに適用した場合には、多数存在するスポッ
ト溶接部分により全体の強度をむしろ増大することがで
き、延いては、ボディの板厚の更なる薄肉化を達成して
、大幅な軽量化を図ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
示す熱処理強化鋼板の溶接方法にあっては、一次電流通
電工程で通常のスポット溶接を行い、次に、二次電流通
電工程でスポット溶接部分の熱処理を行うことにより、
熱処理した部分において熱処理強化鋼板に含有するＣｕ
が析出して、当該部分の強度を著しく増大することがで
きる。従って、スポット溶接部分がネックとなって製品
全体の強度が低下されてしまうのを防止し、延いては、
被加工物の板厚を薄肉化して、製品の軽量化を図ること
ができる。

【００２５】また、本発明の請求項２にあっては、熱処
理強化鋼板の両側に配置する電極を、同心状に配置する
内側電極と外側電極とで構成し、一次電流通電工程を内
側電極で行うと共に、二次電流通電工程を外側電極で行
うことにより、二次電流による熱処理を簡単かつ最適状
態で行うことができるという各種優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶接方法に用いる溶接ガンの一実
施例を示す要部断面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線からの断面図である。

【図３】本発明に係る溶接方法で一次電流と二次電流と
の通電時間と電流値との関係を概略的に示す特性図であ
る。

【図４】本発明に係る溶接方法で用いる熱処理強化鋼板
の熱処理温度と引張り強さとの関係を示す特性図である
。

【図５】本発明に係る溶接方法で用いる熱処理強化鋼板
の熱処理時間と引張り強さとの関係を示す特性図である
。

【符号の説明】

１０　　溶接ガン　　　　　　　　　　　　　　　　１
２　　第１電極１２ａ　　内側電極　　　　　　　　　
　　　　　１２ｂ　　外側電極１４　　第２電極　　　
　　　　　　　　　　　　　１４ａ　　内側電極１４ｂ
　　外側電極　　　　　　　　　　　　　　Ｉ１　　　
一次電流Ｉ２　二次電流　　　　　　　　　　　　　　
　　　　Ｗ１　，Ｗ２　　　被加工物（熱処理強化鋼板
）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　熱処理強化鋼板をスポット溶接する溶
接方法において、互いに溶接しようとする熱処理強化鋼
板をスポット溶接するための一次電流を通電する一次電
流通電工程と、一次電流の通電後、所定時間の後にスポ
ット溶接部分に一次電流より低い二次電流を通電し、当
該スポット溶接部分を熱処理する二次電流通電工程と、
を備えたことを特徴とする熱処理強化鋼板の溶接方法。
【請求項２】熱処理強化鋼板の両側に配置する電極を、
同心状に配置する内側電極と外側電極とでそれぞれ構成
し、一次電流通電工程を内側電極で行うと共に、二次電
流通電工程を外側電極で行うことを特徴とする請求項１
の熱処理強化鋼板の溶接方法。