JPWO2015037432A1 - 抵抗スポット溶接方法および溶接構造物 - Google Patents

Abstract

鋼板１ａ，１ｂによって構成されかつ下記の（ｉ）式を満たす積層体１０を、一対の電極２ａ，２ｂで挟持し、押圧しつつ、通電して鋼板界面４に溶融部４ｂを形成することによって鋼板１ａ，１ｂを接合する。具体的には、鋼板界面４に通電ポイント４ａを形成し、該通電ポイント４ａからの水平方向の距離Ｗが２０ｍｍ以内の範囲に溶融部４ｂが形成されるようにスポット溶接を行う。（ＴＳ１×ｔ１＋ＴＳ２×ｔ２）／（ｔ１＋ｔ２）≧４４０ ・・・（ｉ）ただし、ＴＳ１は鋼板１ａの引張強度（ＭＰａ）、ｔ１は鋼板１ａの板厚（ｍｍ）、ＴＳ２は鋼板１ｂの引張強度（ＭＰａ）、ｔ２は鋼板１ｂの板厚（ｍｍ）をそれぞれ示す。

Description

本発明は、２枚の鋼板を接合するのに適した抵抗スポット溶接方法および該方法によって得られる溶接構造物に関する。

近年、自動車部品等の溶接工程においては、２枚の鋼板を積層した後、これを一対の電極で挟持し、押圧しつつ、通電して鋼板界面に溶融部（通常、「ナゲット」と呼ばれる。）を形成することによって鋼板を接合する抵抗スポット溶接方法が広く採用されている。

例えば、自動車ドア開口部には構造部材としてピラーおよびルーフレールがある。ピラー２０（例えば、図４参照）は、例えば、２枚の鋼板を重ねた積層体２１で構成されている。そして、図４に示すように、この積層体２１は、そのフランジ２２においてスポット溶接により所定間隔で溶接部２３が形成されて、接合される。

上記の積層体としては、２枚の鋼板の材質の選択により種々の組み合わせ（以下、「板組」と称する。）が想定される。抵抗スポット溶接を行う際には、それぞれの板組に対して適切な加圧力（押圧力）および通電量が設定される。ところで、一部の板組では、チリと呼ばれる溶損（スパッタ、爆飛などとも呼ばれる。）を生じさせることなく、健全なナゲットを得ることができる溶接電流（以下、適正電流と呼ぶ。）の範囲（以下、適正電流範囲と呼ぶ。）を十分確保することが困難な場合がある。ここで、健全なナゲットとは、溶融部が十分に大きく、接合体（継ぎ手）の引張試験等で十分な継手強度が得られるとされるナゲットである。十分大きな溶融部とは、例えば、４√ｔ（ｍｍ）（ｔは板組を構成する２枚の鋼板の最小板厚（ｍｍ））より大きな直径を有する溶融部である。適正電流範囲は、設備制約や生産制約等で決められた条件（加圧力および通電時間を組み合わせた条件）ごとに求められ、適正電流の上限値（以下、上限電流と呼ぶ。）と適正電流の下限値（以下、下限電流と呼ぶ。）との差として求めることができる。一般に、適正電流範囲が広いほど、溶接中に外乱（電流変動および電極先端の損耗など）が生じた場合にも、安定した溶接品質が確保できるため、望ましいとされる。

なお、溶接時にチリが生じると、作業環境を悪化させるとともに、製品表面への該スパッタの付着により製品品質の低下の原因にもなる。さらに、チリの発生量が過度の場合には、溶融接合部の体積が減少し、接合部における継手としての強度を著しく低下させる。これらのことから、可能な限りチリの発生を抑えることが望ましいとされる。

そこで、特許文献１、２、３、４では、鋼板同士の接触面のなじみ（接触状態）を改善し、通電中に十分な接触面積を確保することでチリの発生を抑制しつつナゲット径を拡大する技術が開示されている。これらの技術は、上限電流を拡大することが可能な技術と解釈できる。

また、特許文献５では、スポット溶接電極と被溶接材料との接触部分の周囲を絶縁体圧子によって押さえつけることによって、コロナボンド（ナゲットの周辺に生じる固相溶接されたリング状の部分：ＪＩＳ Ｚ ３００１−６ ２０１３参照）の面積を拡大する技術が開示されている。特許文献５には、コロナボンドの面積を拡大することによってナゲット直径を拡大したのと同様の効果が得られることが記載されている。この技術は、溶接電流を低く抑えることによって、チリの発生を防止することが可能な技術と解釈できる。

ところで、抵抗スポット溶接による自動車部品等の溶接工程では、設計上必要な個所に連続的に複数の溶接点を配置することが一般的である。したがって、ある部位を抵抗溶接するに際し、既に該部位の近傍に溶接点（以下、「既溶接点」とも称する。）が存在する場合には、既溶接点を通電経路として流れる分岐電流（以下、「分流」ともいう。）が生じる。このほか、部材の幾何学的な形状や他部材との空間配置の状況により、既溶接点以外にも通電経路が形成され、分流が生じるような場合も想定される。このように、溶接時に溶接電流の分流が生じると、溶融部の形成を遅延させ、健全なナゲットを得ることができなくなる。分流は、無効電流などと呼ばれ、その影響を制限する方法について多くの検討がなされてきた。

例えば、特許文献６には、無効電流を算出し、無効電流の分だけ増加させた電流を溶接電流として設定する発明が開示されている。また、特許文献７には、スリットを設けることにより無効電流の影響を低減して、健全なナゲットを得る方法が開示されている。

特開平１１−１０４８４９号公報 特開２００３−２３６６７４号公報 特開２０１０−２０７９０９号公報 特開２０１０−２４７２１５号公報 特開平７−１７８５６３号公報 特開平９−９９３７９号公報 特開２００９−２７９５９７号公報

特許文献１〜４に開示された技術では、いずれも溶接中の加圧力および／または通電量を溶接途中で２段階以上変更することが構成要件とされており、適正電流範囲の設定および管理が複雑になるという課題がある。特許文献５に開示された技術では、スポット溶接電極とは別に絶縁体圧子が必要になり、溶接機の構造が複雑になるという課題がある。

ところで、２枚の軟鋼板からなる板組をスポット溶接する場合には、特別な対策を施さなくても、鋼板同士の接触面積を十分に確保できる。そのため、上述のようなチリの発生は生じにくい。これに対して、高張力鋼板を含む板組をスポット溶接する場合には、チリが発生する確率が高くなる。このような現象が起きる原因について、本発明者らは以下のように考えた。すなわち、高張力鋼板を含む板組では、溶接中に鋼板同士の接触界面で十分な接触面積を確保できない場合がある。この場合、鋼板同士の接触界面において抵抗発熱が過度になり、チリが発生しやすくなる。このような現象のため、高張力鋼板を含む板組では、チリが発生する電流（上限電流）を下限電流に対して十分に大きくすることが困難になる場合がある。すなわち、十分な適正電流範囲を確保することが困難になる場合がある。この場合、チリの発生を抑制しつつ十分な大きさの溶融部を形成することが困難になる。この点について本発明者らがさらに詳細に検討した結果、２枚の鋼板（以下、第１鋼板および第２鋼板と称する。）からなりかつ下記の（ｉ）式を満たす板組を、一対の電極で狭持してスポット溶接する際に、十分な適正電流範囲を確保することが困難になることがわかった。
（ＴＳ１×ｔ１＋ＴＳ２×ｔ２）／（ｔ１＋ｔ２）≧４４０ ・・・（ｉ）
ただし、（ｉ）式において、
ＴＳ１は第１鋼板の引張強度（ＭＰａ）を、
ｔ１は第１鋼板の板厚（ｍｍ）を、
ＴＳ２は第２鋼板の引張強度（ＭＰａ）を、
ｔ２は第２鋼板の板厚（ｍｍ）をそれぞれ示す。

特許文献６および７には、無効電流を解消するための方法が記載されている。しかしながら、上記（ｉ）式を満たす板組を一対の電極で狭持してスポット溶接を行うに際し、十分な適正電流範囲を確保するための条件については記載されていない。なお、特許文献７の表１には、ＳＰＣＣと６０ｋ析出鋼とをスポット溶接した例が記載され、表２には、６０ｋ析出鋼同士をスポット溶接した例が記載されている。しかしながら、上記の表１の例は、上記式（ｉ）を満たす板組を溶接した例ではない。また、上記の表２の例は、片側スポット溶接によって板組を溶接した例であり、一対の電極で板組を狭持してスポット溶接を行った例ではない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、溶接中の加圧力および／または通電量を溶接途中で２段階以上変更することを必要とせず、溶接機の構造を複雑にすることなく、かつ鋼板溶接時のチリの発生を抑制しつつ十分な大きさの溶融部を形成することができる抵抗スポット溶接方法および該方法によって得られる溶接構造物を提供することを目的としている。

本発明は、下記の抵抗スポット溶接方法および溶接構造物を要旨としている。

（１）第１鋼板および第２鋼板によって構成されかつ下記の（ｉ）式を満たす積層体を、一対の電極で挟持し、押圧しつつ、通電して鋼板界面に溶融部を形成することによって鋼板を接合する抵抗スポット溶接方法であって、
前記積層体を、前記一対の電極で挟持し、押圧しつつ、通電して鋼板界面に通電ポイントを形成する予備工程と、
該通電ポイントからの水平方向の距離が２０ｍｍ以内の範囲に溶融部が形成されるようにスポット溶接を行う溶接工程を備える、抵抗スポット溶接方法。
（ＴＳ１×ｔ１＋ＴＳ２×ｔ２）／（ｔ１＋ｔ２）≧４４０ ・・・（ｉ）
ただし、（ｉ）式において、
ＴＳ１は第１鋼板の引張強度（ＭＰａ）を、
ｔ１は第１鋼板の板厚（ｍｍ）を、
ＴＳ２は第２鋼板の引張強度（ＭＰａ）を、
ｔ２は第２鋼板の板厚（ｍｍ）をそれぞれ示す。

なお、通電ポイントは十分な分流が得られる程度に抵抗が小さければよく、界面が溶融接合した通電ポイントでもよいし、界面が溶融しない圧接状態の通電ポイントでもよい。「圧接」とは、「加圧溶接（pressure welding）」を意味するのではなく、鋼板同士が互いを圧しつつ接触している状態を意味する。

（２）前記通電ポイントまたは前記溶融部からの水平方向の距離が２０ｍｍ以内の範囲に新たな溶融部が形成されるようにスポット溶接を繰り返し行う連続工程をさらに備える、上記（１）の抵抗スポット溶接方法。

（３）上記（１）または（２）の方法によって得られた溶接構造物。

本発明によれば、２枚の鋼板で構成される積層体に抵抗スポット溶接を行う際に、溶接中の加圧力および／または通電量を溶接途中で２段階以上変更することなく、溶接機の構造を複雑にすることなく、かつ鋼板界面におけるチリの発生を抑制しつつ十分な大きさの溶融部を形成できる。また、このような積層体が例えば長尺の自動車構造部材である場合には、本発明により、溶接部を長手方向に連続的に形成することで、高強度の構造部材を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る抵抗スポット溶接方法を説明するための図 本発明の一実施形態に係る抵抗スポット溶接方法を説明するための図 参考例に係る抵抗スポット溶接方法を説明するための図 自動車ドア開口部の構造部材を示す図

以下、本発明の抵抗スポット溶接方法を説明する。本発明の抵抗スポット溶接方法は、第１鋼板および第２鋼板からなりかつ下記の（ｉ）式を満たす積層体をスポット溶接する際に利用される。
（ＴＳ１×ｔ１＋ＴＳ２×ｔ２）／（ｔ１＋ｔ２）≧４４０ ・・・（ｉ）
ただし、（ｉ）式において、
ＴＳ１は第１鋼板の引張強度（ＭＰａ）を、
ｔ１は第１鋼板の板厚（ｍｍ）を、
ＴＳ２は第２鋼板の引張強度（ＭＰａ）を、
ｔ２は第２鋼板の板厚（ｍｍ）をそれぞれ示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る抵抗スポット溶接方法を説明するための図であり、（ａ）は、予備工程を例示する概念図であり、（ｂ）は溶接工程を例示する概念図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法の予備工程では、まず、板厚ｔ１の第１鋼板１ａ（以下、鋼板１ａと称する。）および板厚ｔ２の第２鋼板１ｂ（以下、鋼板１ｂと称する。）で構成された積層体１０を、溶接機の一対の電極２ａ，２ｂで挟持する。電極２ａ，２ｂは、互いに対向するように配置される。そして、電極２ａ，２ｂ間に通電（白抜き矢印Ｃ参照）して抵抗スポット溶接を行う。この予備工程によって、鋼板１ａ，１ｂの界面４（以下、鋼板界面４と称する。）に通電ポイント４ａが形成される。本実施形態では、通電ポイント４ａとして溶融部が形成される。電極２ａ，２ｂとしてはそれぞれ、例えば、先端径が６ｍｍのＤＲ型電極（ＤＲ４０）を用いることができる。

次に、図１（ｂ）に示すように、溶接工程として、通電ポイント４ａから水平方向に距離Ｗの位置に溶融部４ｂが形成されるように、電極２ａ，２ｂ間に通電（白抜き矢印Ｃ参照）し、スポット溶接を行う。このとき、電極２ａ，２ｂ間において溶接電流Ｃが分流し、その一部が通電ポイント４ａを流れる（白抜き矢印Ｃ２参照、Ｃ２＝Ｃ−Ｃ１）。具体的には、電極２ａ，２ｂ間には、電極２ａから直接的に電極２ｂに向かう電流Ｃ１と、電極２ａから通電ポイント４ａを通って電極２ｂに向かう電流Ｃ２とが流れる。このとき、電流Ｃ１によって、電極２ａ，２ｂ間の鋼板界面４に溶融部４ｂが形成され、鋼板１ａ，１ｂが接合される。

上記のように電極２ａ，２ｂ間において溶接電流Ｃの一部（電流Ｃ２）が通電ポイント４ａを通ることによって、溶融部４ｂ近傍の発熱を促進でき、溶融部４ｂ近傍において鋼板１ａ，１ｂを軟化させることができる。例えば、鋼板１ａ，１ｂが高強度鋼板である場合でも、溶接時には、溶融部４ｂ近傍において鋼板１ａ，１ｂの硬さを軟鋼と同程度の硬さにできる。これにより、溶融部４ｂ近傍において鋼板界面４を軟化させることができる。言い換えると、溶融部４ｂ近傍において鋼板界面４のなじみを改善（接触面積を拡大）することができる。したがって、十分な大きさの溶融部４ｂを形成しつつ、鋼板溶接時のチリの発生を抑制することができる。また、本実施形態によれば、電極２ａ，２ｂによるスポット溶接によって通電ポイント４ａを形成できる。したがって、通電ポイント４ａを形成するために別個の部材（例えば、圧子等）を設けなくてよい。すなわち、本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法によれば、溶接中の加圧力および／または通電量を溶接途中で２段階以上変更することなく、溶接機の構造を複雑にすることなく、かつ鋼板溶接時のチリの発生を抑制しつつ十分な大きさの溶融部４ｂを形成することができる。また、溶接時のチリの発生が抑制されるので、上限電流（チリを生じさせることなく健全なナゲットを得ることができる溶接電流の最大値）を下限電流（上記溶接電流の最小値）に対して十分に大きくできる。すなわち、適正電流範囲を十分に確保できる。

なお、本実施形態では、通電ポイント４ａからの水平方向の距離Ｗ（通電ポイント中心と溶融部中心との距離）が２０ｍｍ以内の範囲に溶融部４ｂを形成する。このように距離Ｗを設定することによって、溶融部４ｂ近傍の発熱を十分に促進でき、溶融部４ｂ近傍において鋼板１ａ，１ｂを効率よく軟化させることができる。

溶融部４ｂ近傍において鋼板１ａ，１ｂをより効率よく軟化させるためには、通電ポイント４ａからの水平方向の距離Ｗが１５ｍｍ以内の範囲に溶融部４ｂを形成することが好ましい。ただし、距離Ｗをあまりに狭くすると、通電ポイント４ａを流れる電流Ｃ２が過大となり、溶融部４ｂが小さくなるので、水平方向の距離Ｗは、１０ｍｍ以上とするのが好ましい。

溶接条件は、鋼板１ａ，１ｂの厚みおよび強度等に応じて適宜調整される。鋼板１ａ，１ｂがそれぞれ厚さ１．４ｍｍの５９０ＭＰａ級の高張力鋼板である場合には、例えば、予備工程において、電極２ａ，２ｂの押圧力（加圧力）が３．５ｋＮに設定され、電極２ａ，２ｂ間を流れる溶接電流Ｃが３．０ｋＡ〜４．０ｋＡに設定され、通電時間が１６サイクル（２６７ｍｓｅｃ）に設定され、通電後の保持時間が１０サイクル（１６７ｍｓｅｃ）に設定される。また、溶接工程において、電極２ａ，２ｂの押圧力（加圧力）が３．５ｋＮに設定され、電極２ａ，２ｂ間を流れる溶接電流Ｃが５．９ｋＡ〜９．４ｋＡに設定され、通電時間が１６サイクル（２６７ｍｓｅｃ）に設定され、保持時間が１０サイクル（１６７ｍｓｅｃ）に設定される。

なお、通電ポイント４ａの直径は、設計上、溶融部４ｂに求められる直径（例えば、４√ｔ。ただし、ｔは板組を構成する２枚の鋼板の最小板厚（ｍｍ））よりも小さくてもよく、大きくてもよい。ただし、通電ポイント４ａが小さくなり過ぎると、いわゆる「くびれ抵抗：constriction resistance」の影響が大きくなり、通電ポイント４ａに流れる分流を十分に得られないおそれがある。そのため、通電ポイント４ａの直径は、１ｍｍ以上とすることが好ましい。

抵抗スポット溶接を繰り返していく場合には、上記溶接工程に続く連続工程として、図２に示すように、通電ポイントを新たに形成することなく、既に形成されている溶融部４ｂを通電ポイントとして用いてスポット溶接を行うことができる。具体的には、溶融部４ｂからの水平方向の距離Ｗが２０ｍｍ以内（好ましくは、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以内）の範囲に新たな溶融部４ｃが形成されるように、電極２ａ，２ｂを配置し、通電する。この場合、電極２ａ，２ｂ間において溶接電流Ｃの一部（電流Ｃ２）が溶融部４ｂに流れるので、溶融部４ｃ近傍の発熱を促進でき、溶融部４ｃ近傍において鋼板１ａ，１ｂを軟化させることができる。これにより、溶融部４ｃ近傍において鋼板界面４における接触抵抗を小さくでき、溶融部４ｃにおいて発熱が過大になることを防止できる。その結果、鋼板溶接時のチリの発生を防止できる。連続工程では、さらに、溶融部４ｃを通電ポイントとして用いて、溶融部４ｃからの水平方向の距離Ｗが２０ｍｍ以内（好ましくは、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以内）の範囲に新たな溶融部（図示せず）が形成されるようにスポット溶接を行うことができる。以上のようにして、複数の溶融部を連続的に形成することができる。例えば、図４の自動車構造部材では、先に形成された溶融部の２０ｍｍ以内の範囲での抵抗スポット溶接を繰り返すことで製造することができる。なお、上記連続工程において、既に形成されている通電ポイント４ａを用いて、該通電ポイント４ａの周りに新たな溶融部を連続して形成してもよい。また、上記連続工程を実行せずに、新たな通電ポイント４ａを形成しつつ抵抗スポット溶接を繰り返してもよい。

上述の実施形態では、界面が溶融接合した通電ポイント４ａを形成する場合について説明したが、界面が溶融しない圧接状態の通電ポイントを形成してもよい。圧接状態の通電ポイントを形成する場合にも、上述の通電ポイント４ａと同様に、通電ポイントの直径を１ｍｍ以上にすることが好ましい。言い換えると、鋼板１ａと鋼板１ｂとの圧接部（鋼板界面のうち通電ポイントとなる部分）の大きさが、直径１ｍｍの円以上の大きさであることが好ましい。

＜参考例＞
以下、本発明の実施形態とは異なるが、通電ポイントを形成して板組を接合する抵抗スポット溶接方法の他の一例を参考例として説明する。図３は、参考例に係る抵抗スポット溶接方法を説明するための図である。本参考例では、例えば、図３（ａ）に示すように、鋼板１ａの下面に一対の突起部６ａ，６ｂを設け、突起部６ａ，６ｂを鋼板１ｂの上面に接触させた状態で、積層体１０を、電極２ａ，２ｂで挟持する。次に、図３（ｂ）に示すように、予備工程として一対の電極２ａ，２ｂで積層体１０を押圧しつつ、溶接工程として電極２ａ，２ｂ間に通電（白抜き矢印Ｃ参照）して鋼板界面４に溶融部４ｄを形成する。このようにして、鋼板１ａ，１ｂを接合することができる。

本参考例では、突起部６ａ，６ｂが鋼板１ｂに圧接されるので、突起部６ａ，６ｂと鋼板１ｂとの接触部に通電ポイント５ａ，５ｂが形成される。これにより、電極２ａ，２ｂ間において溶接電流Ｃが分流し、その一部が通電ポイント５ａ，５ｂを流れる（白抜き矢印Ｃ２，Ｃ３参照）。具体的には、電極２ａ，２ｂ間には、電極２ａから直接的に電極２ｂに向かう電流Ｃ１と、電極２ａから通電ポイント５ａを通って電極２ｂに向かう電流Ｃ２と、電極２ａから通電ポイント５ｂを通って電極２ｂに向かう電流Ｃ３とが流れる。このように電流Ｃ２，Ｃ３が通電ポイント５ａ，５ｂを流れるので、溶融部４ｄ近傍の発熱を促進でき、溶融部４ｄ近傍において鋼板１ａ，１ｂを軟化させることができる。これにより、溶融部４ｄ近傍において鋼板界面４における接触抵抗を小さくでき、溶融部４ｄにおいて発熱が過大になることを防止できる。その結果、鋼板溶接時のチリの発生を抑制しつつ十分な大きさの溶融部４ｄを形成することができる。なお、本参考例においても上述の連続工程を実行することによって、突起部６ａ，６ｂが形成されていない部分について連続的にスポット溶接を行うことができる。

本参考例においても、図１，２で説明した抵抗スポット溶接方法と同様に、通電ポイント５ａ，５ｂと溶融部４ｄとの水平方向の距離Ｗ（通電ポイント中心と溶融部中心との距離）は、２０ｍｍ以内に設定される。このように距離Ｗを設定することによって、溶融部４ｄ近傍の発熱を十分に促進でき、溶融部４ｄ近傍において鋼板１ａ，１ｂを効率よく軟化させることができる。本参考例では、電極２ａ，２ｂの軸心と突起部６ａの先端部（鋼板１ｂとの接触部）との水平方向の距離、および電極２ａ，２ｂの軸心と突起部６ｂの先端部（鋼板１ｂとの接触部）との水平方向の距離がそれぞれ２０ｍｍ以内に設定される。溶融部４ｄは、通電ポイント５ａ，５ｂからの水平方向の距離Ｗが１０ｍｍ以上１５ｍｍ以内の範囲に形成されることが好ましい。

上述の参考例では、鋼板１ａに突起部６ａ，６ｂが設けられる場合について説明したが、突起部は少なくとも一つの鋼板に設けられていればよい。したがって、鋼板１ａではなく鋼板１ｂに突起部が設けられてもよい。また、鋼板１ａ，１ｂにそれぞれ突起部が設けられてもよい。また、突起部の数は上述の例に限定されず、１つの突起部のみが設けられてもよく、３つ以上の突起部が設けられてもよい。

なお、突起部６ａ、６ｂと鋼板１ｂの圧接部が、溶接中に圧接状態から溶融接合状態に変化してもよく、この場合においても通電ポイント５ａ、５ｂの機能が維持される。また、突起部６ａ、６ｂの代わりに、突起部６ａ、６ｂと同様の大きさのスペーサーを配置して、当該スペーサーと鋼板１ａ，１ｂとを圧接させることによって通電ポイントを形成してもよい。

本発明の抵抗スポット溶接方法は、２枚の高張力鋼板からなりかつ上述の（ｉ）式を満たす積層体の溶接に好適に利用することができるし、軟鋼板と高張力鋼板とで構成されかつ上述の（ｉ）式を満たす積層体（例えば、自動車用鋼板）の溶接にも好適に利用できる。

本発明の効果を確認するべく、種々の構成の積層体を用意して、図１を用いて説明した方法で抵抗スポット溶接を行い、チリを発生させることなく十分な大きさの溶融部を形成できる電流値の範囲（適正電流範囲）を測定した。電極２ａ，２ｂとしてはそれぞれ、先端径が６ｍｍのＤＲ型電極（ＤＲ４０）を用いた。なお、以下の説明において、十分な大きさの溶融部とは、ナゲット径が４√ｔ（ｍｍ）以上の溶融部のことを意味する（ｔは、第１鋼板の板厚および第２鋼板の板厚のうちの最小値（ｍｍ）を意味する。）。

本実施例では、下記の表１に示すように、上記（ｉ）式の左辺の値が異なる４種類の積層体（積層体Ｎｏ．１〜４）を用意した。そして、各積層体において、距離Ｗ（図１（ｂ）参照）を１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍおよび３０ｍｍに設定して抵抗スポット溶接を行い、適正電流範囲を測定した。また、各積層体において単点溶接（予備溶接を行わない従来の抵抗スポット溶接）を行った場合の適正電流範囲も測定した。下記の表１に、各積層体の構成、溶接条件、および適正電流範囲の測定結果を示す。なお、表１では、単点溶接における適正電流範囲を１．００として、各条件での適正電流範囲を正規化して示している。本実施例では、適正電流範囲を単点溶接よりも２０％以上拡大することができた場合に、十分な適正電流範囲を確保できたと判断した。

表１に示すように、各積層体において、通電ポイントと溶融部との距離Ｗを２０ｍｍ以内に設定することによって適正電流範囲を単点溶接よりも２０％以上拡大できた。このことから、通電ポイントと溶融部との距離が２０ｍｍ以内に設定されることを一つの特徴とする本発明によれば、単点溶接に比べて適正電流範囲を十分に拡大できることがわかる。すなわち、本発明によれば、チリの発生を抑制しつつ十分な大きさの溶融部を容易に形成できることがわかる。

なお、前記の実施例では、いずれも通電条件として一段通電法を用いているが、本発明に係る抵抗スポット溶接方法の通電条件は、一段通電法に限定されるものではない。また、本発明を適用する板組（積層体）は、高張力鋼板のみからなる板組に限定されるものではない。すなわち、本発明によれば、上記（ｉ）式を満たす任意の板組に対して適正電流範囲を拡大する効果を得ることができる。

本発明によれば、２枚の鋼板で構成される積層体に抵抗スポット溶接を行う際に、溶接中の加圧力および／または通電量を溶接途中で２段階以上変更することなく、溶接機の構造を複雑にすることなく、かつ適正電流範囲を十分確保することができる。よって、この発明は、２枚の鋼板を積層した板組、特に、自動車構造部材を製造する際の抵抗スポット溶接に最適である。

１ａ，１ｂ 鋼板
２ａ，２ｂ 電極
４ 鋼板界面
４ａ，５ａ，５ｂ 通電ポイント
４ｂ，４ｃ，４ｄ 溶融部
６ａ，６ｂ 突起部
１０ 積層体
２０ ピラー
２１ 積層体
２２ フランジ
２３ 溶接部
Ｃ 溶接電流
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 電流
Ｗ 通電ポイントと溶融部との距離
ｔ１，ｔ２ 鋼板の厚み

Claims (3)

1. 第１鋼板および第２鋼板によって構成されかつ下記の（ｉ）式を満たす積層体を、一対の電極で挟持し、押圧しつつ、通電して鋼板界面に溶融部を形成することによって鋼板を接合する抵抗スポット溶接方法であって、
   前記積層体を、前記一対の電極で挟持し、押圧しつつ、通電して鋼板界面に通電ポイントを形成する予備工程と、
   該通電ポイントからの水平方向の距離が２０ｍｍ以内の範囲に溶融部が形成されるようにスポット溶接を行う溶接工程を備える、抵抗スポット溶接方法。
   （ＴＳ１×ｔ１＋ＴＳ２×ｔ２）／（ｔ１＋ｔ２）≧４４０ ・・・（ｉ）
   ただし、（ｉ）式において、
   ＴＳ１は第１鋼板の引張強度（ＭＰａ）を、
   ｔ１は第１鋼板の板厚（ｍｍ）を、
   ＴＳ２は第２鋼板の引張強度（ＭＰａ）を、
   ｔ２は第２鋼板の板厚（ｍｍ）をそれぞれ示す。
2. 前記通電ポイントまたは前記溶融部からの水平方向の距離が２０ｍｍ以内の範囲に新たな溶融部が形成されるようにスポット溶接を繰り返し行う連続工程をさらに備える、請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。
3. 請求項１または２に記載の方法によって得られた溶接構造物。

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