JPWO2018123350A1 - 抵抗スポット溶接方法 - Google Patents

Abstract

溶接時の散り発生や溶接部板厚の減少が抑制され且つ溶接継手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を提供する。
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ナゲットを形成すると共に鋼板を接合する抵抗スポット溶接方法であって、鋼板を第一加圧力Ｆ_１（ｋＮ）で加圧しながら第一電流Ｉ_１（ｋＡ）で通電をすることによりナゲット部を形成する主通電工程と、主通電工程に引き続き（１）式で表される第二電流Ｉ_２（ｋＡ）で（２）式で表される通電時間ｔ_ａ（ｍｓ）の間通電してナゲット部を冷却する後通電工程とを有し、後通電工程が、後通電工程開始から（３）式で表される加圧遅れ時間ｔ_ｂ（ｍｓ）の間第一加圧力Ｆ_１を維持する第一加圧工程と、第一加圧工程に引き続き（４）式で表される第二加圧力Ｆ_２（ｋＮ）で加圧する第二加圧工程とを有する抵抗スポット溶接方法。

Description

本発明は、抵抗スポット溶接方法に関する。

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とによって、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、水分や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、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。

このように、高強度鋼板を抵抗スポットで溶接すると、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っている。したがって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。

このような溶接部の遅れ破壊を防止する方法として、特許文献１には、溶接通電（主通電）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、特許文献２には、溶接通電（主通電）直後に加圧力を上昇させると共に無通電の冷却時間経過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。しかしこれらの技術は、溶接部の水素量を低減するものではなく、また、溶接通電直後のナゲットが溶融した状態で加圧力を上昇させるため、散りが発生し易いという問題や、溶接部の板厚が減少し易く得られる溶接継手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。また、特許文献１では、溶接通電後の無通電の冷却時間経過後に加圧力を上昇させる技術も開示されている。しかし、この技術では、無通電の冷却時間により溶接部が急速に冷却されることから、多くの水素がナゲット内から拡散することなく残存しナゲット内の残存水素量が多くなるため、遅れ破壊を抑制し難い。

また、特許文献３には、溶接通電後に無通電で溶接通電時の加圧力を保持する加圧力保持時間を設け、その後無通電のまま加圧力を上昇させることで、溶接継手の強度を向上する技術が開示されている。しかしこの技術は、無通電の加圧力保持時間により溶接部が急速に冷却されることから、ナゲット内の残存水素量が多くなり、遅れ破壊が発生し易い。

なお、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や、散りが発生するという問題、さらには溶接部の板厚が減少するという問題は、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。

特開２０１５−９３２８２号公報 国際公開番号ＷＯ２０１４／１７１４９５ Ａ１ 特開２０１０−１１０８１６号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、溶接時の散り発生や溶接部板厚の減少が抑制され且つ溶接継手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を提供することを目的とする。

本発明者は、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。

まず、上述したように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し、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。

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。

溶接工程で溶接通電（主通電）後に後通電を付与し、水素が拡散し易い高温状態を維持することで、溶接部からの水素の拡散が促進され、溶接継手の耐遅れ破壊性が向上することが分かった。加えて、後通電工程において加圧力を上昇させることで、溶接部を高温状態で且つ水素がより排出されやすい大きな圧縮応力状態に維持することが可能であることが分かった。

しかし、溶接通電直後に加圧力を上昇させると、ほぼ剛性を持たない溶融状態のナゲットに大きな力が加わることになり、溶接時の散り発生や溶接部の板厚減少といった問題が生じる場合があった。溶融部の凝固が開始され、剛性が回復する温度まで溶融部が冷却されてから加圧力を上昇させると、上記のような問題が生じるのが抑制され且つ大きな圧縮応力を付与し水素を排出できることが分かった。

本発明は以上のような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対の溶接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、
前記鋼板を第一加圧力Ｆ_１（ｋＮ）で加圧しながら第一電流Ｉ_１（ｋＡ）で通電をすることによりナゲット部を形成する主通電工程と、
該主通電工程に引き続き下記（１）式で表される第二電流Ｉ_２（ｋＡ）で下記（２）式で表される通電時間ｔ_ａ（ｍｓ）の間通電してナゲット部を冷却する後通電工程とを有し、
該後通電工程が、該後通電工程開始から下記（３）式で表される加圧遅れ時間ｔ_ｂ（ｍｓ）の間第一加圧力Ｆ_１（ｋＮ）を維持する第一加圧工程と、該第一加圧工程に引き続き下記（４）式で表される第二加圧力Ｆ_２（ｋＮ）で加圧する第二加圧工程とを有する抵抗スポット溶接方法。
０＜Ｉ_２＜Ｉ_１ （１）
２０≦ｔ_ａ≦４００ （２）
１０≦ｔ_ｂ≦ｔ_ａ （３）
Ｆ_１＜Ｆ_２≦３Ｆ_１ （４）
［２］ 前記鋼板の少なくとも１枚が、下記（５）式で表される炭素当量Ｃｅｑ（％）が０．２％以上であり、引張強さが７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である［１］に記載の抵抗スポット溶接方法。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ （５）
（（５）式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を示す。）
［３］ 前記後通電工程が、下記（６）式で表されるダウンスロープ通電時間ｔ_ｃ（ｍｓ）の間電流値を第一電流Ｉ_１（ｋＡ）から徐々に減少させるダウンスロープ通電工程、および、
該ダウンスロープ通電工程に引き続き下記（７）式で表される後期通電時間ｔ_ｄ（ｍｓ）の間ダウンスロープ通電工程終了時の電流値を維持する後期通電工程からなる［１］または［２］に記載の抵抗スポット溶接方法。
２０≦ｔ_ｃ≦ｔ_ａ （６）
ｔ_ｄ＝ｔ_ａ−ｔ_ｃ （７）
［４］ 前記第二加圧工程が、下記（８）式で表されるアップスロープ加圧時間ｔ_ｅの間加圧力を第一加圧力Ｆ_１（ｋＮ）から徐々に増加させるアップスロープ加圧工程、および、
該アップスロープ加圧工程に引き続き下記（９）式で表される後期加圧時間ｔ_ｆ（ｍｓ）の間アップスロープ加圧工程終了時の加圧力を維持する後期加圧工程からなる［１］〜［３］のいずれか一つに記載の抵抗スポット溶接方法。
０＜ｔ_ｅ≦２００ （８）
０≦ｔ_ｆ （９）

本発明によれば、高強度鋼板の抵抗スポット溶接を行う場合であっても、溶接時の散り発生や溶接部板厚減少といった施工上の問題が抑制され且つ得られる溶接継手の遅れ破壊を防止することができる、すなわち、溶接時に散りを発生させずに、継手強度が高く溶接部の外観が良好で耐遅れ破壊性に優れた溶接継手を得ることができるので、産業上格段の効果を奏する。

図１は、抵抗スポット溶接方法の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明に係る抵抗スポット溶接方法の通電パターンおよび加圧パターンの一例を示すグラフである。 図３は、本発明に係る抵抗スポット溶接方法の通電パターンおよび加圧パターンの一例を示すグラフである。 図４は、本発明に係る抵抗スポット溶接方法の通電パターンおよび加圧パターンの一例を示すグラフである。 図５は、本発明に係る抵抗スポット溶接方法の通電パターンおよび加圧パターンの一例を示すグラフである。 図６は、抵抗スポット溶接の試験片を示す平面図および側面図である。

本発明の抵抗スポット溶接方法は、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ナゲットを形成すると共に前記鋼板を接合する抵抗スポット溶接方法であって、該鋼板を第一加圧力Ｆ_１（ｋＮ）で加圧しながら第一電流Ｉ_１（ｋＡ）で通電をすることによりナゲット部を形成する主通電工程と、該主通電工程に引き続き下記（１）式で表される第二電流Ｉ_２（ｋＡ）で下記（２）式で表される通電時間ｔ_ａ（ｍｓ）の間通電してナゲット部を冷却する後通電工程とを有し、該後通電工程が、該後通電工程開始から下記（３）式で表される加圧遅れ時間ｔ_ｂ（ｍｓ）の間第一加圧力Ｆ_１（ｋＮ）を維持する第一加圧工程と、該第一加圧工程に引き続き下記（４）式で表される第二加圧力Ｆ_２（ｋＮ）で加圧する第二加圧工程とを有することを特徴とする。
０＜Ｉ_２＜Ｉ_１ （１）
２０≦ｔ_ａ≦４００ （２）
１０≦ｔ_ｂ≦ｔ_ａ （３）
Ｆ_１＜Ｆ_２≦３Ｆ_１ （４）
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は、抵抗スポット溶接方法の一例を模式的に示す断面図であり、２枚の鋼板の抵抗スポット溶接を行う例を示している。以下に図１を参照して、本発明の抵抗スポット溶接方法を説明する。

まず、２枚以上の鋼板を重ね合わせる。図１においては、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）とを重ね合わせる。

本発明において抵抗スポット溶接する鋼板の鋼種は特に限定されないが、少なくとも１枚が下記（５）式で表される炭素当量Ｃｅｑ（％）が０．２％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。図１においては、下鋼板１および／または上鋼板２が、下記（５）式で表される炭素当量が０．２％以上であり引張強さが７８０ＭＰａ以上の高強度鋼鈑であることが好ましい。Ｃｅｑ（％）が０．２％以上で引張強さが７８０ＭＰａ以上の鋼板では、抵抗スポット溶接部の遅れ破壊が問題になりやすいためである。勿論、Ｃｅｑ（％）が０．２％未満や引張強さが７８０ＭＰａ未満の鋼板に、本発明の抵抗スポット溶接に適用することもできる。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ （５）
（（５）式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を示す。）
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が、例えば１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ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。

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。めっきとしては、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、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、Ａｌ−Ｓｉ系めっき（例えば、１０〜２０質量％のＳｉを含むＡｌ−Ｓｉ系めっき）などが例示できる。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。

なお、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く、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。

次いで、１対の溶接電極、すなわち下側に配置される電極（以下、下電極４という）および上側に配置される電極（以下、上電極５という）で、重ね合わせた鋼板（下鋼板１と上鋼板２）を挟持して、加圧しながら通電する。下電極４と上電極５によって加圧し、且つその加圧力を制御する構成は特に限定されず、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。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。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ず、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。電極の先端径は、例えば４ｍｍ〜１６ｍｍである。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。

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ことで、溶接継手が得られる。本発明においては、この加圧および通電を特定パターンで行う。具体的には、本発明においては、例えば、図２に示すように、重ね合わせた鋼板を第一加圧力Ｆ_１（ｋＮ）で加圧しながら第一電流Ｉ_１（ｋＡ）で通電をすることによりナゲット部を形成する主通電工程と、該主通電工程に引き続き上記（１）式で表される第二電流Ｉ_２（ｋＡ）で上記（２）式で表される通電時間ｔ_ａ（ｍｓ）の間通電してナゲット部を冷却する後通電工程とを有する。後通電工程終了後は、通電を停止する。図２〜図５は、本発明に係る抵抗スポット溶接方法の通電パターンおよび加圧パターンの一例を示すグラフである。図２〜図５に示す通電パターンおよび加圧パターンは、縦軸は電流値または加圧力であり、電流値および加圧力ともにグラフ上で軸方向の上側にいくにつれて大きくなる。

主通電工程は、凝固するとナゲット３となるナゲット部を形成する工程であり、そのナゲット部を形成するための通電条件、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、第一電流Ｉ_１は１．０ｋＡ以上１５ｋＡ以下であり、第一加圧力Ｆ_１は２．０ｋＮ以上７．０ｋＮ以下である。主通電工程の時間も特に限定されず、例えば、１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下である。「ナゲット」とは、重ね抵抗溶接において溶接部に生じる溶融凝固した部分であり、「ナゲット部」とは、凝固するとナゲットになる溶融部（すなわち凝固する前の溶融部）である。

後通電工程では、主通電工程に引き続き（１）式で表される第二電流Ｉ_２（ｋＡ）で上記（２）式で表される通電時間ｔ_ａ（ｍｓ）の間通電してナゲット部を冷却する。すなわち、電流値を第一電流Ｉ_１（ｋＡ）未満の第二電流Ｉ_２（ｋＡ）に減少させ、上記（２）式で表される通電時間ｔ_ａ（ｍｓ）の間通電を行って、ナゲット部を冷却する。つまり、後通電工程を行うことで、ナゲット部の凝固を開始させ、且つ水素拡散が促進できる温度域を長時間維持する。なお、上記（１）式における第一電流Ｉ_１は、主通電工程終了時の電流値である。

第二電流Ｉ_２が第一電流Ｉ_１以上の場合は、後通電工程においてもナゲット部が凝固を開始せず溶融した状態のままとなるので、後述する第二加圧工程で第一加圧工程よりも加圧力を増加させると散り発生や溶接部（溶接金属および熱影響部）の板厚の減少といった問題が起こり、得られる溶接継手強度が低下したり溶接部の外観を損ねたりして、良好な溶接継手が得られない。

また、後通電工程の通電時間ｔ_ａが２０ｍｓ未満の場合は、水素拡散が促進できる温度域である高温状態を長時間維持できないため、溶接部の水素を効率よく排出する効果が得られない。また、通電時間ｔ_ａが４００ｍｓ以上の場合は、溶接工程自体の総時間が長くなって生産性が低下する。

そして、後通電工程は、該後通電工程開始から上記（３）式で表される加圧遅れ時間ｔ_ｂ（ｍｓ）の間第一加圧力Ｆ_１を維持する第一加圧工程と、該第一加圧工程に引き続き上記（４）式で表される第二加圧力Ｆ_２で加圧する第二加圧工程とを有する。すなわち、後通電工程における加圧力は、後通電工程開始から上記（３）式で表される加圧遅れ時間ｔ_ｂの間は主通電工程での加圧力である第一加圧力Ｆ_１のままにし、電流値の第一電流Ｉ_１から第二電流Ｉ_２への減少に遅れて、加圧遅れ時間ｔ_ｂ経過後に、上記（４）式で表される第二加圧力Ｆ_２（ｋＮ）に増加させる。上記（４）式における第一加圧力Ｆ_１や第一加圧工程の第一加圧力Ｆ_１は、主通電工程終了時の加圧力である。第二加圧力Ｆ_２は（４）式を満たせばよいが、第二加圧工程において加圧力が一定の場合は１．２０Ｆ_１≦Ｆ_２を満たすことが好ましく、詳しくは後述するアップスロープ加圧工程を有する場合等加圧力が一定ではない場合は、第二加圧工程において１．２０Ｆ_１≦Ｆ_２を満たす時間がアップスロープ加圧工程の２０％以上であることが好ましい。

加圧遅れ時間ｔ_ｂが１０ｍｓ未満の場合は、ナゲット部が凝固をほとんど開始せず溶融した状態で高い加圧力を付与することとなり、散り発生や溶接部の板厚の減少といった問題が起こり、良好な溶接継手が得られない。また、加圧遅れ時間ｔ_ｂが通電時間ｔ_ａよりも大きいと、ナゲット部の温度が低下しすぎるので、圧縮応力状態が導入されず溶接部水素を効率よく排出する効果が得られない。

第二加圧力Ｆ_２が第一加圧力Ｆ_１以下の場合は、ナゲット部内に大きな圧縮応力が付与できず、溶接部の水素を効率よく排出できない。第二加圧力Ｆ_２が３Ｆ_１より大きい場合は、溶接部に過大なくぼみが形成され、継手強度の低下や外観を損ねるといった問題が生じる。

特許文献１のように、溶接通電後の無通電の冷却時間経過後に加圧力を上昇させると、無通電の冷却時間により溶接部が急速に冷却される。したがって、多くの水素が溶接金属の凝固に巻き込まれナゲット部内から拡散することなく残存しナゲット内の残存水素量が多くなり、遅れ破壊が生じやすい。

本発明においては、上記特定の主通電工程および後通電工程とすることにより、溶接時の散り発生や溶接部板厚の減少が抑制され且つ溶接継手の遅れ破壊を抑制することができる。高強度鋼板についても、本発明の抵抗スポット溶接方法を適用すれば溶接時の散り発生や溶接部板厚の減少が抑制され且つ溶接継手の遅れ破壊を抑制することができるため、本発明の抵抗スポット溶接方法は、自動車用の高強度鋼板の溶接に好適である。

第二電流Ｉ_２、第二加圧力Ｆ_２、通電時間ｔ_ａや加圧遅れ時間ｔ_ｂは、上記条件を満たせば特に限定されない。

図３に示すように、後通電工程が、下記（６）式で表されるダウンスロープ通電時間ｔ_ｃ（ｍｓ）の間電流値を第一電流Ｉ_１から徐々に減少（例えば漸次減少、または段階的に減少させる多段通電）させるダウンスロープ通電工程、および、該ダウンスロープ通電工程に引き続き下記（７）式で表される後期通電時間ｔ_ｄ（ｍｓ）の間ダウンスロープ通電工程終了時の電流値を維持する後期通電工程からなるようにしてもよい。すなわち、後通電工程で、下記（６）式で表されるダウンスロープ通電時間ｔ_ｃ（ｍｓ）の間電流値を第一電流Ｉ_１から徐々に減少させるダウンスロープ通電を行った後に、該ダウンスロープ通電に引き続き下記（７）式で表される後期通電時間ｔ_ｄ（ｍｓ）の間ダウンスロープ通電終了時の電流値を維持するようにしてもよい。なお、ｔ_ａ＝ｔ_ｃの場合は、後期通電工程は行われず後通電工程の電流はダウンスロープ通電工程のみからなる。
２０≦ｔ_ｃ≦ｔ_ａ （６）
ｔ_ｄ＝ｔ_ａ−ｔ_ｃ （７）
このように、後通電工程の開始部分に電流値の急激な変化を抑制できるダウンスロープ通電工程を行うことにより、水素拡散が促進できる温度域である高温状態をより長時間保持し効率よく水素を排出することができる。この場合、後期通電工程の第二電流Ｉ_２が０．３Ｉ_１≦Ｉ_２＜０．９５Ｉ_１（式中の第一電流Ｉ_１は主通電工程終了時の電流値である。）を満足し、加圧遅れ時間ｔ_ｂがｔ_ｂ≧２０を満足することが好ましい。ダウンスロープ通電工程での第二電流Ｉ_２は、上記（１）式を満たし且つ第一電流Ｉ_１から徐々に減少させればよい。

図４に示すように、後通電工程の第二加圧工程が、下記（８）式で表されるアップスロープ加圧時間ｔ_ｅ（ｍｓ）の間加圧力を第一加圧力Ｆ_１から徐々に増加（漸次増加、または段階的に増加させる多段加圧）させるアップスロープ加圧工程、および、該アップスロープ加圧工程に引き続き下記（９）式で表される後期加圧時間ｔ_ｆ（ｍｓ）の間アップスロープ加圧工程終了時の加圧力を維持する後期加圧工程からなるようにしてもよい。すなわち、第二加圧工程が、下記（８）式で表されるアップスロープ加圧時間ｔ_ｅの間加圧力を第一加圧力Ｆ_１から徐々に増加させるアップスロープ加圧を行った後に、該アップスロープ加圧に引き続き下記（９）式で表される後期加圧時間ｔ_ｆの間アップスロープ加圧終了時の加圧力を維持するようにしてもよい。なお、ｔ_ｆ＝０の場合は、後期加圧工程は行われず第二加圧工程の加圧力はアップスロープ加圧工程のみからなる。ｔ_ｆの上限値は特に制限されないが、好ましくはｔ_ｆ≦４００である。
０＜ｔ_ｅ≦２００ （８）
０≦ｔ_ｆ （９）
このように、第二加圧工程の開始部分に加圧力の急激な変化を抑制できるアップスロープ加圧工程を行うことにより、溶接部に過度な力を加えることなく水素拡散が促進できる温度域である高温状態で加圧を行って水素排出の効果をより顕著に発揮することができる。この場合、第二加圧力Ｆ_２が後期加圧工程では１．２０Ｆ_１≦Ｆ_２（式中の第一加圧力Ｆ_１は、主通電工程終了時の加圧力である。）を満足することが好ましい。アップスロープ加圧工程での第二加圧力Ｆ_２は、上記（４）式を満たし且つ第一加圧力Ｆ_１から徐々に増加させればよい。

図５に示すように、電流値に関しては、後通電工程が、上記（６）式で表されるダウンスロープ通電時間ｔ_ｃ（ｍｓ）の間電流値を第一電流Ｉ_１から徐々に減少させるダウンスロープ通電工程、および、該ダウンスロープ通電工程に引き続き上記（７）式で表される後期通電時間ｔ_ｄ（ｍｓ）の間ダウンスロープ通電工程終了時の電流値を維持する後期通電工程からなり、且つ、加圧力に関しては、後通電工程の第二加圧工程が、上記（８）式で表されるアップスロープ加圧時間ｔ_ｅの間加圧力を第一加圧力Ｆ_１から徐々に増加させるアップスロープ加圧工程、および、該アップスロープ加圧工程に引き続き上記（９）式で表される後期加圧時間ｔ_ｆの間アップスロープ加圧工程終了時の加圧力を維持する後期加圧工程からなるようにしてもよい。

加圧力は主通電工程開始と同時に付与してもよく、また、図２〜図５に示すように主通電工程前から付与してもよい。加圧力は、後通電工程終了と同時に付与を停止（電極を鋼板から離す）してもよく、また、図２〜図５に示すように後通電工程終了後に無通電状態で加圧力を保持してもよい。

主通電工程の電流値（第一電流Ｉ_１）は、図２〜図５に示すように一定でもよく、また、主通電工程中に徐々に増加（漸次増加、または、段階的に増加させる多段通電）させるようにしてもよい。

主通電工程の加圧力（第一加圧力Ｆ_１）は、図２〜図５に示すように一定でもよく、また、主通電工程中に徐々に増加（漸次増加、または、段階的に増加させる多段通電）させるようにしてもよい。

以上では、２枚の鋼板を溶接する場合について主に述べたが、３枚以上の鋼板を溶接する場合についても、同様に適用可能である。

以下に、本発明の更なる理解のために実施例を用いて説明するが、実施例はなんら本発明を限定するものではない。

（本発明例および比較例）
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、電極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。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。下鋼板１と上鋼板２として、試番１〜２８では鋼種Ａ（引張強さ１４７０ＭＰａ、（５）式で表されるＣｅｑ（％）が０．４％、長辺１００ｍｍ、短辺３０ｍｍ、板厚１．６ｍｍ、めっき処理無し）を用い、試番２９〜５６では鋼種Ｂ（引張強さ１４７０ＭＰａ、（５）式で表されるＣｅｑ（％）が０．４％、長辺１００ｍｍ、短辺３０ｍｍ、板厚１．６ｍｍ、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））を用いた。引張強さは、各鋼板から、圧延方向に対して平行方向にＪＩＳ５号引張試験片を作製し、ＪＩＳ（日本工業規格） Ｚ ２２４１：２０１１の規定に準拠して引張試験を実施して求めた引張強さである。

抵抗スポット溶接は、図６に示すように、上記鋼板（長手方向１００ｍｍ、短手方向３０ｍｍ）２枚の間に、厚さ１．６ｍｍで３０ｍｍ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中心を上記および表１−１および表１−２に記載する条件で溶接した。図６は、抵抗スポット溶接の試験片を示す平面図（図６（ａ））および側面図（図６（ｂ））であり、図６中の符号７は溶接点、８は仮溶接点である。なお、全ての試番（発明例および比較例）において、主通電工程での第一電流Ｉ_１を一定値とした。そして、後通電工程において、試番２〜９、１６〜２３、３０〜３７、４４〜５１ではダウンスロープ通電を行わず第二電流Ｉ_２を一定値とし、試番１０〜１２、２４〜２６、３８〜４０、５２〜５４では直線的に電流値を減少させるダウンスロープ通電を行い、ダウンスロープ通電後の第二電流Ｉ_２は一定値とした。後通電工程において、試番１３〜１４、２７〜２８、４１〜４２、５５〜５６は、無通電とした後の通電の電流値は一定とした。全ての試番（発明例および比較例）において、主通電工程および後通電工程の第一加圧工程の第一加圧力Ｆ_１を一定値とした。試番２〜８、１０、１１、１３、１６〜２２、２４、２５、２７、３０〜３６、３８〜３９、４１、４４〜５０、５２〜５３、５５ではアップスロープ加圧を行わず第二加圧力Ｆ_２を一定値とし、試番９、１２、１４、２３、２６、２８、３７、４０、４２、５１、５４、５６では第二加圧工程において直線的に加圧力を増加させるアップスロープ加圧を行い、アップスロープ加圧後の第二加圧力Ｆ_２は一定値とした。ダウンスロープ通電または無通電を行った場合は、表１−１および表１−２において、第二電流の欄に、「ダウンスロープ通電」または「無通電」とその後の電流値とをこの順に記載し、通電時間の欄に、ダウンスロープ通電または無通電の時間とその後の通電時間とをこの順に記載した。同様に、アップスロープ加圧を行った場合は、表１−１および表１−２において、第二加圧力の欄に、「アップスロープ加圧」とその後の加圧力とをこの順に記載し、加圧時間の欄に、アップスロープ加圧の時間とその後の加圧時間をこの順に記載した。表１−１および表１−２では時間の単位として、上記の単相交流（周波数５０Ｈｚ）のサイクルで記した値と、ｍｓに換算した値（１サイクルは２０ｍｓ）を併記した。

表１−１および表１−２の比較例のうち、試番１、１５、２９、４３は後通電工程を行わない例である。試番３、１７、３１、４５は後通電工程で電流を増加させた例である。試番７、２１、３５、４９は第二加圧工程で加圧力を低下させた例である。試番８、１１、２５、３６、３９、５３は主通電工程終了直後に加圧力を増加させた例である。試番１３〜１４、２７〜２８、４１〜４２、５５〜５６は、主通電工程の直後に無通電とした例である。

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、溶接部のくぼみ深さ、遅れ破壊の有無を調査した。溶接継手の評価には、溶接部のくぼみ深さ、溶接時の散り発生の有無、溶接後の遅れ破壊の３項目で評価し、結果を表１−１および表１−２に示す。くぼみ深さについては溶接後の板厚が溶接前の７０％以上のものを○、７０％未満のものを×とした。散りについては、溶接時に散りが発生しなかったものを○、発生したものを×とした。遅れ破壊については、２４時間静置後に遅れ破壊が発生しなかったものを○、発生したものを×とした。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た。以上の評価項目のうち、いずれも○の結果となったものを良好な溶接継手として判定欄に○を記載した。また、得られた溶接継手のナゲット径も表１−１および表１−２に記載する。ナゲット径は、２枚の鋼板の合わせ面における最大径であり、ｔは重ね合わせた鋼板のうち最も薄い鋼板の板厚（ｍｍ）である。

表１−１および表１−２から明らかなように、発明例では全て良好な溶接継手が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 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対の溶接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、
   前記鋼板を第一加圧力Ｆ_１（ｋＮ）で加圧しながら第一電流Ｉ_１（ｋＡ）で通電をすることによりナゲット部を形成する主通電工程と、
   該主通電工程に引き続き下記（１）式で表される第二電流Ｉ_２（ｋＡ）で下記（２）式で表される通電時間ｔ_ａ（ｍｓ）の間通電してナゲット部を冷却する後通電工程とを有し、
   該後通電工程が、該後通電工程開始から下記（３）式で表される加圧遅れ時間ｔ_ｂ（ｍｓ）の間第一加圧力Ｆ_１（ｋＮ）を維持する第一加圧工程と、該第一加圧工程に引き続き下記（４）式で表される第二加圧力Ｆ_２（ｋＮ）で加圧する第二加圧工程とを有する抵抗スポット溶接方法。
   ０＜Ｉ_２＜Ｉ_１ （１）
   ２０≦ｔ_ａ≦４００ （２）
   １０≦ｔ_ｂ≦ｔ_ａ （３）
   Ｆ_１＜Ｆ_２≦３Ｆ_１ （４）
2. 前記鋼板の少なくとも１枚が、下記（５）式で表される炭素当量Ｃｅｑ（％）が０．２％以上であり、引張強さが７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板である請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。
   Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ （５）
   （（５）式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を示す。）
3. 前記後通電工程が、下記（６）式で表されるダウンスロープ通電時間ｔ_ｃ（ｍｓ）の間電流値を第一電流Ｉ_１（ｋＡ）から徐々に減少させるダウンスロープ通電工程、および、
   該ダウンスロープ通電工程に引き続き下記（７）式で表される後期通電時間ｔ_ｄ（ｍｓ）の間ダウンスロープ通電工程終了時の電流値を維持する後期通電工程からなる請求項１または２に記載の抵抗スポット溶接方法。
   ２０≦ｔ_ｃ≦ｔ_ａ （６）
   ｔ_ｄ＝ｔ_ａ−ｔ_ｃ （７）
4. 前記第二加圧工程が、下記（８）式で表されるアップスロープ加圧時間ｔ_ｅの間加圧力を第一加圧力Ｆ_１（ｋＮ）から徐々に増加させるアップスロープ加圧工程、および、
   該アップスロープ加圧工程に引き続き下記（９）式で表される後期加圧時間ｔ_ｆ（ｍｓ）の間アップスロープ加圧工程終了時の加圧力を維持する後期加圧工程からなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接方法。
   ０＜ｔ_ｅ≦２００ （８）
   ０≦ｔ_ｆ （９）

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