KR101744427B1 - 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법 - Google Patents

Abstract

판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 2 이상, 5 이하의 범위로 되는, 인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하의 2매의 고강도 강판(1A, 1B)을 중첩하여 저항 스폿 용접할 때에 가압력 P1kN, 용접 전류 I1kA의 전통전인 제1 통전 공정과, 가압력 P2kN, 용접 전류 I2kA의 본통전인 제2 통전 공정을 행하고, 가압력 P1, P2를, 제1 통전 공정, 제2 통전 공정을 통하여 일정한 가압력 P＝P1＝P2로 함과 함께, 강판(1A, 1B)의 평균 판 두께를 t㎜으로 할 때, {0.5≤P≤3.0t^(1/3)}로 표시되는 범위로 하고, 용접 전류 I1을, 용접 전류 I2의 30％ 이상, 90％ 이하의 범위로 하고, 제1 통전 공정이 종료된 후, 0.1s 이내에 제2 통전 공정을 개시한다.

Description

조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법{SPOT WELDING METHOD FOR HIGH-STRENGTH STEEL SHEET EXCELLENT IN JOINT STRENGTH}

본 발명은, 예를 들어 자동차용 부품의 제조나 차체의 조립 등의 공정에서, 스폿 용접에 의해 용접부를 형성하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법에 관한 것이다.

최근, 자동차 분야에 있어서는, 저연비화나 탄산 가스(CO₂)의 배출량 삭감을 목적으로 한 차체의 경량화 및 충돌 안전성 향상을 위해, 차체나 부품 등에, 고강도 강판을 사용하는 요구가 높아지고 있다. 한편, 차체의 조립이나 부품의 설치 등의 공정에서는, 주로 스폿 용접이 사용되고 있다.

스폿 용접한 조인트(이하, 스폿 용접 조인트라고 칭함)에서 중요한 특성으로서는, 인장 강도와 피로 강도를 들 수 있지만, 우선 중요한 것은 인장 강도이다. 스폿 용접 조인트의 인장 강도에는, 전단 방향으로 인장 하중을 부하해서 측정하는 인장 전단 강도(TSS)와, 박리 방향으로 인장 하중을 부하해서 측정하는 십자 인장 강도(CTS)가 있다.

일반적으로, 스폿 용접 조인트의 인장 강도는 용접 금속(너깃) 내에 결함이나 균열이 없고, 용접 금속의 특성이 양호한 경우에는, 파단 형태가 양호하고 강도의 변동도 적어, 충분히 높은 값의 TSS나 CTS가 얻어진다. 또한, 스폿 용접 조인트의 인장 강도는, 그 너깃 직경(접합 면적) 등을 충분히 확보함으로써도 CTS를 향상시킬 수 있다.

고강도 강판을 스폿 용접해서 형성시킨 스폿 용접 조인트의 십자 인장 강도를 향상시키는 방법으로서, 용접 통전시에서 일정한 조건 하에 2단 통전, 냉각을 사이에 둔 2단 통전, 3단 통전하는 스폿 용접 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조).

또한, 단시간에 높은 조인트 강도가 얻어지는 스폿 용접 방법으로서, 소정 직경의 너깃을 얻는 본통전 공정과, 이 본통전 공정과 동일한 가압력으로 강판을 끼워 넣은 상태에서, 소정 사이클의 휴지와, 단시간 통전을 반복하는 후가열 통전 공정을 구비한 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2, 3을 참조).

또한, 높은 조인트 강도가 얻어지는 스폿 용접 방법으로서, 본통전에서 너깃을 형성하는 제1 스텝과, 이 제1 스텝의 종료 후, 전극에 의해 강판을 끼움 지지한 상태로 유지함으로써 용접부를 냉각하는 제2 스텝과, 이 제2 스텝의 종료 후, 매우 단시간에 스플래시가 발생하지 않는 범위에서 본통전보다도 높은 용접 전류를 통전하는 제3 스텝을 구비한 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 4를 참조).

또한, 높은 조인트 강도가 안정적으로 얻어지는 스폿 용접 방법으로서, 저항 스폿 용접을 제1단ㆍ제2단ㆍ제3단의 3단계로 이루어지는 용접으로 하고, 제2단의 용접은 상기 제1단의 용접에 비해, 고가압력, 저전류 또는 동일한 전류, 긴 통전 시간 또는 동일한 통전 시간의 용접으로 하고, 또한 제3단은 제2단보다도 고전류의 통전을 반복하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 5를 참조).

또한, 높은 조인트 강도가 안정적으로 얻어지는 스폿 용접 방법으로서, 저항 스폿 용접을 제1단ㆍ제2단ㆍ제3단의 3단계로 이루어지는 용접으로 하고, 제2단의 용접은 상기 제1단의 용접에 비해, 고가압력, 저전류 또는 동일한 전류, 긴 통전 시간 또는 동일한 통전 시간의 용접으로 하고, 또한 제3단은 제2단보다도 고가압력으로, 고전류의 통전을 반복하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 6을 참조).

여기서, 특히, 인장 강도가 780㎫ 이상의 고강도 강판을 스폿 용접했을 때, 용접부에 변위(하중)가 부하되면 용접 금속에 응력 집중되고, 또한, 용접 금속이 저연성ㆍ저인성이지만 충분한 조인트 강도가 얻어지지 않는다는 문제가 있다. 또한, 고강도 강판은 많은 합금 원소를 함유하기 때문에 고유 저항이 높으므로, 연강판의 경우와 동등한 용접 전류를 통한 경우라도, 연강판의 경우보다 발열량이 많아진다. 또한, 고강도 강판은 고강도이기 때문에 연강판과 비교해서 전극과 강판이 융합되기 어려워, 접촉 면적이 작아진다. 이와 같은 경우, 용접 중에서의 전극과 강판의 접촉 사이즈 이상으로 용융 직경이 성장하므로, 용융 금속이 강판의 중첩면으로부터 튀어나와, 소위 스플래시가 발생하게 된다. 이와 같은 스플래시의 발생은 용접 금속의 사이즈, 즉 접합 면적의 저하나 편차를 발생시켜, 조인트 강도도 저하시키게 된다고 하는 문제가 있다. 또한, 애당초, 스플래시를 발생시키지 않고 소정의 용접 금속 사이즈가 얻어지는 적정한 전류 범위가 좁은 것도, 실생산에 있어서 문제가 된다. 이로 인해, 일반적으로 고강도 강판의 스폿 용접에 있어서는, 전극에 의한 가압력을 높게 설정함으로써 전극과 강판의 접촉 사이즈(면적)의 증대를 도모하고, 스플래시가 발생하는 것을 방지하여 적정 전류 범위를 확대함으로써, 접합 면적을 안정적으로 확보하는 방법이 채용되고 있다.

그러나, 전극의 가압력을 높게 설정하여 고강도 강판을 스폿 용접한 경우, 중첩한 고강도 강판의 표면에, 소위 인덴테이션이라고 불리는, 소성 변형에 의한 오목부가 발생한다[도 1, 도 2의 인덴테이션(4)을 참조]. 이와 같이, 인덴테이션(오목부)이 지나치게 크면, 예를 들어 큰 직경의 너깃[도 1, 도 2의 너깃(3)을 참조]이 얻어진 경우라도, 반대로 조인트 강도가 저하되어 버린다고 하는 문제가 있다. 이로 인해, 고강도 강판을 스폿 용접하는 데 있어서, 큰 인덴테이션이 발생하는 것을 억제하므로, 소정의 접합 면적이 얻어지는 범위 내에서, 전극의 가압력을 적절하게 낮추는 경우도 검토되고 있다.

한편, 인덴테이션이 발생하는 것을 억제하기 위해 용접시의 가압력을 낮게 설정한 경우, 용접 초기의 전극과 강판의 접촉 면적이 감소하고, 용접 개소에서의 전류 밀도가 높아지기 때문에, 스플래시가 발생하기 쉬워진다. 스플래시는 스폿 용접시에 용융 금속의 일부가 강판의 중첩면으로부터 외부를 향해 비산하는 현상이다. 이 스플래시가 발생하면, 스폿 용접시에 필요한 사이즈의 너깃 직경을 확보하는 것이 곤란하게 됨과 함께, 오히려 인덴테이션의 발생이 조장되어 버리는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 조인트 강도가 저하되거나, 편차가 생기거나 하는 문제가 있다. 또한, 용접 개소의 주위에 스플래시가 부착되는 경우가 있고, 그 제거가 필요한 경우는 작업성이 저하된다고 하는 문제가 있다.

여기서, 스폿 용접시의 스플래시의 발생을 억제하는 방법으로서, 용접 전류를, 제1 공정과, 이 제1 공정의 20 내지 90％의 용접 전류를 통전하는 제2 공정과, 또한, 제1 공정보다도 큰 용접 전류를 통전하는 제3 공정으로 이루어지는 용접 통전 패턴을 채용한 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 7을 참조).

또한, 스폿 용접시의 스플래시의 발생을 억제하는 방법으로서, 용접 전류를, 제1 공정과, 이 제1 공정의 20 내지 90％의 용접 전류를 통전함과 함께, 전극의 가압력을 제1 공정보다도 크게 설정한 제2 공정과, 또한, 제1 공정보다도, 용접 전류 및 전극의 가압력을 크게 하는 제3 공정으로 이루어지는 용접 통전 패턴을 채용한 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 8을 참조).

또한, 판 두께가 1.8㎜ 이상으로, 인장 강도가 580㎫ 이상의 고장력 강판을 스폿 용접하는 방법으로서, 스폿 용접을 행할 때의 가압력, 용접 전류값을 소정의 식을 충족시키는 조건에 의해 행함과 함께, 그 스폿 용접은 스플래시를 발생시킨 상태에서 행하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 9를 참조).

또한, 중첩한 2매의 후판의 상면에 판 두께가 얇은 강판을 중첩하고, 또한 그 강판 사이에 판 간극이 있는 판 두께비가 큰 판 구조를 저항 스폿 용접하는 방법으로서, 사전 공정에서, 높은 가압력으로 가압하여, 판 간극을 찌부러뜨린 후, 가압력을 저하시키고, 본공정에서, 용접 초기에 저가압, 단시간, 고전류로 용접을 행하고, 용접 후기에 고가압력으로 용접을 행하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 10을 참조).

일본 특허 공개 제2009-241086호 공보 일본 특허 공개 제2010-115706호 공보 일본 특허 공개 제2010-149187호 공보 일본 특허 공개 제2010-172946호 공보 일본 특허 공개 제2010-240739호 공보 일본 특허 공개 제2010-240740호 공보 일본 특허 공개 제2010-207909호 공보 일본 특허 공개 제2010-247215호 공보 일본 특허 공개 제2009-190046호 공보 일본 특허 공개 제2009-241112호 공보

그러나, 상술한 어떤 방법에 있어서도, 큰 인덴테이션이 발생하는 것을 억제하는 기술에 대해서는 전혀 제안되어 있지 않았다. 또한, 이들 종래의 기술에 있어서, 인덴테이션의 발생을 억제하기 위해, 전극의 가압력을 낮게 하는 조건을 적용한 경우에는, 스플래시가 더 발생하기 쉬워진다고 하는 문제가 있었다. 이와 같은 경우에는, 접합 면적에 감소나 편차가 생기고, 또한, 인덴테이션의 발생이 조장되기 때문에, 조인트 강도의 저하나 편차가 생긴다고 하는 문제가 있었다.

한편, 스플래시의 발생을 억제하기 위해 전극의 가압력을 높인 경우에는, 큰 인덴테이션이 발생해서 조인트 강도가 저하된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 특히, 인장 강도가 높은 고강도 강판을 스폿 용접한 경우에서, 인덴테이션의 발생을 억제하면서 너깃 직경을 확보하고, 또한, 스플래시의 발생을 방지하는 것이 가능한, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들이 상기 문제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 특히, 인장 강도가 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하(이하, 780 내지 1850㎫로 기재함)인 고강도 강판을 저항 스폿 용접 방법에 의해 용접할 때, 우선, 전극의 가압력을 강판의 판 두께에 따른 적정한 범위로 하고, 또한, 통전 패턴을 적정 범위로 함으로써, 인덴테이션의 발생을 억제하면서 너깃 직경을 확보하고, 또한, 스플래시의 발생을 방지하는 것이 가능하게 되는 것을 지견했다. 즉, 전통전과 본통전으로 이루어지는 통전 패턴과 전극의 가압력을 최적으로 제어함으로써, 양호한 작업성을 유지하면서, 조인트 강도가 우수한 스폿 용접 조인트가 얻어지는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1]

복수의 강판을 중첩하여 저항 스폿 용접하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법이며,

상기 복수의 강판은,

인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 2매의 강판이며, 판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 2 이상, 5 이하의 범위로 되는 2매의 강판인,

혹은, 인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 3매의 강판, 또는, 인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 2매의 강판과 그 외측의 인장 강도가 780㎫ 미만인 1매의 강판이며, 판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 3 이상, 6 이하의 범위로 되는 3매의 강판이며,

상기 스폿 용접은, 가압력 P1(kN), 용접 전류 I1(kA)의 전통전인 제1 통전 공정과, 가압력 P2(kN), 용접 전류 I2(kA)의 본통전인 제2 통전 공정으로 이루어지고,

상기 가압력 P1, P2를, 상기 제1 통전 공정, 상기 제2 통전 공정을 통하여 일정한 가압력 P＝P1＝P2로 함과 함께, 상기 복수의 강판의 평균 판 두께를 t(㎜)로 할 때, 하기 수학식 1로 표시되는 범위로 하고,

상기 용접 전류 I1을, 상기 용접 전류 I2의 30％ 이상, 90％ 이하의 범위로 하고,

상기 제1 통전 공정이 종료된 후, 0.1(s) 이내에 상기 제2 통전 공정을 개시하는 것을 특징으로 하는 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법.

[2]

복수의 강판을 중첩하여 저항 스폿 용접하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법이며,

상기 복수의 강판은,

인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 2매의 강판이며, 판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 2 이상, 5 이하의 범위로 되는 2매의 강판인,

혹은, 인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 3매의 강판, 또는, 인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 2매의 강판과 그 외측의 인장 강도가 780㎫ 미만인 1매의 강판이며, 판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 3 이상, 6 이하의 범위로 되는 3매의 강판이며,

상기 스폿 용접은, 가압력 P1(kN), 용접 전류 I1(kA)의 전통전인 제1 통전 공정과, 가압력 P2(kN), 용접 전류 I2(kA)의 본통전인 제2 통전 공정으로 이루어지고,

상기 가압력 P1, P2를, 상기 복수의 강판의 평균 판 두께를 t(㎜)로 할 때, 수학식 2, 수학식 3으로 표시되는 범위로 하고,

상기 용접 전류 I1을, 상기 용접 전류 I2의 30％ 이상, 90％ 이하의 범위로 하고,

상기 제1 통전 공정이 종료된 후, 0.1(s) 이내에 상기 제2 통전 공정을 개시하는 것을 특징으로 하는 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법.

[3]

[1]에 기재된 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법에 있어서, 상기 중첩된 강판의 스폿 용접 전의 간극이 모두 0.5(㎜) 미만인 것을 특징으로 한다.

[4]

[2]에 기재된 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법에 있어서, 상기 중첩된 강판의 스폿 용접 전의 간극 중 적어도 1개소가 0.5(㎜) 이상인 것을 특징으로 한다.

[5]

[1] 또는 [2]에 기재된 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법에 있어서,

본통전인 상기 제2 통전 공정 후에, 후통전인 제3 통전 공정을 갖고,

상기 제3 통전 공정의 용접 전류를 I3(kA)으로 하고, 통전 시간을 T3(s)으로 하고, 상기 제2 통전 공정과 상기 제3 통전 공정 사이의 무통전 시간을 TC(s)로 표시했을 때,

상기 용접 전류 I3을 3(kA) 이상, 15(kA) 이하의 범위로 하고,

상기 무통전 시간 TC를 0(s) 이상, 0.2(s) 이내의 범위로 하고,

상기 용접 전류 I3과 상기 통전 시간 T3의 관계를 하기 수학식 4로 표시되는 범위로 하는

것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 스폿 용접 방법에 의해 고강도 강판을 용접할 때, 전극의 가압력을 강판의 판 두께에 따른 적정한 범위로 하고, 또한, 전통전과 본통전으로 이루어지는 통전 패턴을 최적으로 제어함으로써, 인덴테이션의 발생을 억제하면서 너깃 직경을 확보하고, 스플래시의 발생도 방지하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 양호한 작업성을 유지하면서, 신뢰성이 높고 조인트 강도가 우수한 스폿 용접 조인트를 형성시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 예를 들어, 자동차용 부품의 제조나 차체의 조립 등의 공정에서는, 차체 전체의 경량화에 의한 저연비화나 탄산 가스(CO₂)의 배출량 삭감 등의 장점을 충분히 향수할 수 있어, 그 사회적 공헌은 헤아릴 수 없다.

도 1은 저항 스폿 용접 방법에 의해 용접 금속부를 형성한 상태를 나타내고, 고강도 강판을 2매 겹침으로 한 경우의 단면도이다.
도 2는 저항 스폿 용접 방법에 의해 용접 금속부를 형성한 상태를 나타내고, 고강도 강판을 포함하는 강판을 3매 겹침으로 한 경우의 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서 저항 스폿 용접 방법에 의해 용접 금속부를 형성할 때의 가압력 및 통전 패턴의 예를 나타내는 그래프이다.
도 4는 제2 실시 형태에 있어서 저항 스폿 용접 방법에 의해 용접 금속부를 형성할 때의 가압력 및 통전 패턴의 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제3 실시 형태에 있어서 저항 스폿 용접 방법에 의해 용접 금속부를 형성할 때의 가압력 및 통전 패턴의 예를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 십자 인장 강도의 측정 방법을 도시하는 개략도이다.
도 6b는 십자 인장 강도의 측정 방법을 도시하는 개략도이다.
도 7은 실시예 1에 있어서의 각 시험편의 제작 조건 및 시험 결과의 일람을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시예 2에 있어서의 각 시험편의 제작 조건 및 시험 결과의 일람을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예 3에 있어서의 각 시험편의 제작 조건 및 시험 결과의 일람을 나타내는 도면이다.
도 10은 실시예 4에 있어서의 각 시험편의 제작 조건 및 시험 결과의 일람을 나타내는 도면이다.
도 11a는 십자 인장 강도의 측정 방법시에 스페이서용 강판을 사용한 상태를 도시하는 개략도이다.
도 11b는 십자 인장 강도의 측정 방법시에 스페이서용 강판을 사용한 상태를 도시하는 개략도이다.

이하, 본 발명에 관한 고강도 강판의 스폿 용접 방법에 대해, 제1 내지 제3 실시 형태를 예를 들어, 도 1 내지 도 6을 적절하게 참조하면서 설명한다. 본 발명에 있어서 고강도 강판이란, 인장 강도가 780 내지 1850㎫인 것을 말하는 것으로 한다. 또한, 각 실시 형태는, 본 발명의 취지를 보다 좋게 이해시키기 위해 상세하게 설명하는 것이기 때문에, 특별히 지정이 없는 한 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

[저항 스폿 용접 방법]

도 1, 도 2는 강판(1)을 용접하는 데 사용되는 저항 스폿 용접 방법을 설명하기 위한 모식도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 우선, 피용접재인 2매의 강판(1A, 1B)끼리를 중첩한다. 2매의 강판(1A, 1B)은 모두 고강도 강판이다. 그리고, 강판(1A, 1B)의 중첩 부분에 대해 양측으로부터, 즉, 도 1에 도시하는 바와 같이 상하 방향으로부터 끼워넣도록, 구리 합금으로 이루어지 전극(2A, 2B)을 가압하면서 통전함으로써, 2매의 강판(1A, 1B)의 사이에 용융 금속부를 형성시킨다. 이 용융 금속부는 용접 통전이 종료된 후, 수냉된 전극(2A, 2B)에 의한 발열이나 강판(1A, 1B)에의 열전도에 의해 급속하게 냉각되어 응고되고, 2매의 강판(1A, 1B)의 사이에, 단면 타원 형상의 너깃(용접 금속부)(3)이 형성된다. 이와 같은 너깃(3)이 형성됨으로써, 2매의 강판(1A, 1B)이 용접된다.

혹은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 3매의 강판(1A, 1B, 1C)을 중첩하고, 상기한 바와 마찬가지로 전극(2A, 2B)을 가압하면서 통전함으로써, 3매의 강판(1A 내지 1C)의 사이에 너깃(용융 금속부)(3)이 형성됨으로써, 3매의 강판(1A 내지 1C)이 용접된다. 3매의 강판(1A, 1B, 1C)은, 모두 고강도 강판이거나, 2매가 고강도 강판이며, 외측의 1매[강판(1A)]가 저강도 강판(인장 강도 780㎫ 미만)이다.

또한, 이하의 설명에서는, 편의상, 강판(1A 내지 1C)을 간단히 강판(1)으로서 기재하는 경우도 있다.

상술한 바와 같이 저항 스폿 용접에 의한 용접에 있어서, 전극(2A, 2B)에 의한 가압력, 전통전 내지 본통전(용접 통전), 나아가서는 후통전을 추가한 통전 패턴을, 이하에 설명하는 적정 범위로 규정한다. 이에 의해, 인덴테이션이 발생하는 것을 억제하면서, 스플래시가 발생하는 것을 방지하고, 양호한 작업성으로, 충분히 높은 강도를 가진 신뢰성이 높은 용접부를 형성시키는 것이 가능하게 된다.

[제1 실시 형태]

본 발명에 관한 고강도 강판의 스폿 용접 방법의 제1 실시 형태에 대해, 이하에 설명한다. 제1 실시 형태의 고강도 강판의 스폿 용접 방법은, 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같은 스폿 용접 조인트(10)를 얻는 데 있어서, 2매의 강판(1A, 1B), 혹은 3매의 강판(1A 내지 1C)을 저항 스폿 용접에 의해 용접하는 방법이다.

구체적으로는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 2매의 강판(1A, 1B)을 스폿 용접하는 경우, 이들 2매의 강판(1A, 1B)은 인장 강도가 모두 780 내지 1850㎫이다. 그리고, 판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 2 이상, 5 이하의 범위에 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 3매의 강판(1A 내지 1C)을 스폿 용접하는 경우, 이들 3매의 강판(1A 내지 1C)은 인장 강도가 모두 780 내지 1850㎫인, 또는, 2매의 인장 강도가 모두 780 내지 1850㎫이며, 그 외측의 1매의 인장 강도가 780㎫ 미만이다. 그리고, 판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 3 이상, 6 이하의 범위에 있다.

제1 실시 형태에서는, 중첩된 강판(1)의 스폿 용접 전의 간극(이하, 간단히 간극이라고 칭함)이 모두 0.5(㎜) 미만인 경우를 상정한다.

제1 실시 형태에서는, 스폿 용접은 가압력 P1(kN), 용접 전류 I1(kA)의 전통전인 제1 통전 공정과, 가압력 P2(kN), 용접 전류 I2(kA)의 본통전인 제2 통전 공정으로 이루어진다.

그리고, 가압력 P1, P2를, 제1 통전 공정, 제2 통전 공정을 통하여 일정한 가압력 P＝P1＝P2로 함과 함께, 복수의 강판(1)의 평균 판 두께를 t(㎜)로 할 때, 하기 수학식 1로 표시되는 범위로 한다.

[수학식 1]

또한, 용접 전류 I1을, 용접 전류 I2의 30％ 이상, 90％ 이하(이하, 30 내지 90％라고 기재함)의 범위로 한다.

또한, 제1 통전 공정이 종료된 후, 0.1(s) 이내에 제2 통전 공정을 개시한다.

「강판 특성의 한정 이유」

이하에, 피용접물인 강판(1)[도 1에 도시하는 고강도 강판(1A, 1B), 또는 도 2에 도시하는 강판(1A 내지 1C)]의 특성의 한정 이유에 대해 상세하게 설명한다.

(인장 강도:750 내지 1850㎫)

피용접물인 강판(1)에는, 1매당의 인장 강도가 780 내지 1850㎫의 고강도 강판이 2매 이상 포함된다.

강판의 강도는, 용접부에 있어서의 응력 집중 상태에도 큰 영향을 미치기 때문에, 파단 형태 열화나 그에 수반하는 강도 편차, 강도 저하에도 영향을 미친다. 강판의 인장 강도가 780㎫ 미만에서는, 이들 문제는 일어나기 어렵고, 또한, 1850㎫를 초과하면, 조인트 강도의 저하나 편차를 방지하기 위한 개선이 곤란해진다.

이와 같이, 인장 강도가 780 내지 1850㎫의 범위이며, 경량화나 충돌 안전성을 향상시키는 것이 가능한 고강도 강판이 포함되는 경우를 대상으로 하고 있다. 이와 같은 강판의 특성으로서는, 강도와 성형성의 양쪽을 확보하므로, 고강도와, 경우에 따라서는 고탄소당량이 기본이 된다. 그러나, 그 결과, 용접 금속부 및 열 영향부에 있어서, 단단한 마르텐사이트가 형성된다. 용접 금속부 주위의 열 영향부가 단단하고, 또한 모재의 강도가 높으면, 열 영향부나 그 주변의 모재 변형이 일어나기 어려워져, 용접 금속부에의 응력 집중이 일어나기 쉬워진다. 그와 같은 경우, 스폿 용접 조인트의 파단 형태 열화, 강도의 편차나 저하 등을 야기한다고 하는 문제가 있기 때문에, 실용화에 있어서는, 이 문제를 개선할 필요성이 있다.

따라서, 우선, 강판 특성을 이하에 설명하는 조건으로 규정한 후에, 상세를 후술하는 각 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한다. 이에 의해, 고강도 강판을 스폿 용접한 경우에서도, 스폿 용접 조인트의 파단 형태가 양호하고, 또한, 인덴테이션의 발생을 억제하면서 강도의 편차나 저하를 방지할 수 있어, 신뢰성이 높은 용접부를 형성시키는 것이 가능하게 된다.

(강종)

피용접물인 강판(1)의 강종에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 2상 조직형(예를 들어, 페라이트 중에 마르텐사이트를 포함하는 조직, 페라이트 중에 베이나이트를 포함하는 조직 등), 가공 유기 변태형(페라이트 중에 잔류오스테나이트를 포함하는 조직), 켄칭형(마르텐사이트 조직), 미세 결정형(페라이트 주체 조직) 등, 어느 형태의 강판이어도 좋다. 어느 강종으로 이루어지는 고강도 강판이어도, 본 발명을 적용함으로써, 강판의 특성을 손상시키지 않고, 스폿 용접시에, 인덴테이션의 발생을 억제하면서, 또한, 스플래시의 발생을 억제하면서, 고강도 강판을 용접할 수 있다. 이에 의해, 파단 형태가 양호하고 강도의 편차나 저하가 적어, 신뢰성이 높은 스폿 용접 조인트(용접부)가 얻어진다.

또한, 동종 동일 두께의 강판의 조합에 한정되는 것이 아니라, 각 규정을 만족하는 강판끼리의 용접이면, 동종 다른 두께, 이종 동일 두께, 혹은 이종 다른 두께의 조합으로 행하는 것도 가능하고, 또한, 도 1에 도시하는 2매 겹침 외에, 도 2에 도시하는 바와 같은 3매 겹침의 조합이어도 좋다.

(도금)

피용접물인 강판(1)의 표층에 실시되는 도금층의 종류에 대해서는, 예를 들어, Zn계, Zn-Fe계, Zn-Ni계, Zn-Al계, Zn-Mg계, Pb-Sn계, Sn-Zn계, Al-Si계 등, 어느 도금층이어도 좋다. 또한, 도금층의 표층에 무기계, 유기계의 피막(예를 들어, 윤활 피막 등)이 실시되어 있어도 좋다. 또한, 이들 도금층의 도포량에 대해서도, 특별히 한정되지 않지만, 양면의 도포량에서 100(g/㎡)/100(g/㎡) 이하로 하는 것이 바람직하다. 도금의 도포량이 편면당 100(g/㎡)을 초과하면, 도금층이 용접시의 장해가 되는 경우가 있다.

(판 두께)

피용접물인 강판(1)의 판 두께에 대해서는, 특별히 한정되지 않고, 자동차 차체 등의 분야에서 사용되는 일반적인 판 두께, 예를 들어, 0.6 내지 3.2(㎜) 정도의 판 두께의 강판이면, 본 발명을 적용함으로써 상기 효과가 안정적으로 얻어진다. 그러나, 판 두께의 증가와 함께 용접부에서의 응력 집중도 증가하므로, 강판(1)의 판 두께는, 0.6 내지 2.0(㎜)의 범위인 것이 보다 바람직하다.

「용접 조건의 한정 이유」

이하에, 저항 스폿 용접시의 용접 조건에 대해, 그 한정 이유를 상세하게 설명한다.

우선, 이하에 설명하는, 강판(1)을 저항 스폿 용접할 때의 통전 패턴을 도 3의 그래프에 나타낸다. 도 3에 도시하는 통전 패턴은, 본 발명의 스폿 용접 방법에 적용 가능한 통전 패턴의 일례이다. 또한, 도 3에 도시하는 그래프에 있어서, 종축은 용접 전류 I1, I2, 혹은, 가압력 P이며, 횡축은 시간 T이다.

제1 통전 공정에서 전통전을 행한 후, 0.1(s) 이내에 제2 통전 공정에 의한 본통전을 행한다. 즉, 제1 통전 공정의 후, 즉시 제2 통전 공정을 행하거나, 혹은, 0.1(s) 이내의 통전 휴지 시간의 후에 제2 통전 공정을 행하는 패턴으로 하고 있다. 그 때에, 제1 통전 공정의 용접 전류 I1을, 제2 통전 공정의 용접 전류 I2보다도 낮은 전류로 하고 있다. 여기서, 전류란, 교류 전원의 경우에는, 그 실효값을 표하는 것으로 한다.

또한, 전극(2A, 2B)에 의한 가압력 P는, 제1 통전 공정 및 제2 통전 공정을 통하여 일정하게 되어 있고, 또한, 제1 통전 공정과 제2 통전 공정 사이의 통전 휴지 시간에 있어서도 가압 상태로 되어 있다.

종래, 일반의 스폿 용접 방법에 의해 강판을 용접하는 경우에는, 상세한 도시를 생략하지만, 일정한 전류(I)에 의해 소정의 시간(T)에서 용접 통전한 후에 전류를 차단하는, 대략 직사각 형상의 전류 파형을 나타내는 통전 패턴으로 되어 있고, 이 사이의 가압력 P도 일정하게 되어 있다. 이에 대해, 제1 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 본통전인 제2 통전 공정 전에, 전통전인 제1 통전 공정을 형성한, 도 3에 도시하는 바와 같은 통전 패턴으로 하고 있다. 여기서, 제1 통전 공정을 개시할 때의 용접 전류 I1의 상승 패턴으로서는, 도 3의 그래프에 나타내는 바와 같은, 수직으로 설정의 용접 전류 I1까지 올리는 패턴으로 해도 좋고, 혹은, 업 슬로프 패턴(전류를 서서히 올리는 단계적인 패턴)으로 해도 좋다.

(전극의 고강도 강판에 대한 가압력:P)

제1 통전 공정 및 제2 통전 공정을 행할 때의, 용접 통전을 행할 때의, 전극(2A, 2B)의 강판(1)에 대한 가압력 P(kN)를, 하기 수학식 1로 표시되는 범위로 규정한다.

[수학식 1]

단, 상기 수학식 1에 있어서, P:전극(2A, 2B)에 의한 가압력(kN), t:강판(1)의 평균 판 두께(㎜)를 나타낸다.

전극(2A, 2B)의 가압력 P는, 인덴테이션의 발생에 수반하는 용접부의 강도, 특히 박리 방향의 강도 변화 외에, 용접 금속(너깃) 내에서의 결함이나 균열의 발생 등에도 큰 영향을 미친다. 따라서, 상기 수학식 1로 표시되는 바와 같이, 우선, 복수의 강판(1)의 평균 판 두께 t에 기초하여 가압력 P의 상한을 상기와 같이 제한하고, 너무 높지 않은 가압력으로 함으로써, 강판(1)의 표면에 인덴테이션이 발생하는 것을 억제한다. 한편, 가압력 P가 지나치게 낮아도, 스폿 용접시에 스플래시가 발생할 우려가 있기 때문에, 이 스플래시의 발생을 억제할 수 있는 가압력 P의 하한으로서는, 0.5(kN)로 했다.

한편, 가압력 P가 상기 범위의 상한을 초과하면, 전극(2A, 2B)에 의해 강판(1)의 표면이 오목해지므로 큰 인덴테이션이 발생하고, 조인트 강도가 저하됨과 함께, 외관을 손상시켜 버린다고 하는 문제가 있다. 또한, 가압력 P가 상기 범위의 하한을 하회하면, 접촉 면적이 작아지고, 전류 밀도가 높아져 스플래시가 발생하기 쉬워져 너깃 사이즈(접합 면적)의 감소나 편차가 발생하기 때문에, 조인트 강도의 저하나 편차가 발생한다.

제1 실시 형태에 있어서는, 전극(2A, 2B)에 의한 가압력 P를 상기 범위로 하고, 일반적인 가압력보다도 조금 낮은 범위로 규정하고 있다. 그리고, 상세를 후술하지만, 제2 통전 공정(본통전) 전에 제1 통전 공정(전통전)을 실시함으로써, 조금 낮은 용접 전류로, 스플래시의 발생을 억제하면서 전극(2A, 2B)과 강판(1)을 융합시키고, 또한 각 강판(1)끼리를 융합시킨 후, 제2 통전 공정에 의한 본통전을 행하는 패턴을 채용하고 있다.

(용접 전류:I1, I2)

전통전인 제1 통전 공정에서의 용접 전류 I1(kA)을, 본통전인 제2 통전 공정에서의 용접 전류 I2(kA)의 30 내지 90％의 범위로 규정하고 있다.

상술한 바와 같이 강판(1)의 평균 판 두께 t에 기초하여 가압력 P의 상한을 제한함으로써, 강판(1)의 표면에 큰 인덴테이션이 발생하는 것을 억제할 수 있는 한편, 접촉 면적이 감소함으로써 전류 밀도가 높아져, 스플래시가 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있다. 따라서, 통전 패턴을, 전통전인 제1 통전 공정과 본통전인 제2 통전 공정으로 나눈 패턴으로 한 후에, 제1 통전 공정에서의 용접 전류 I1을, 제2 통전 공정의 용접 전류 I2보다도 조금 낮다고 하고 있다. 이와 같이, 우선, 제1 통전 공정에 의한 전통전을 행함으로써, 초기 접촉 면적이 작아도 전류 밀도가 과도하게 상승하는 것을 억제하여 스플래시의 발생을 방지함과 함께, 전극(2A, 2B)과 강판(1)을 융합시키고, 또한 각 강판(1)끼리를 융합시킨다.

그리고, 제1 통전 공정에 비해 높은 용접 전류 I2가 된 제2 통전 공정을 행함으로써, 모재를 충분히 용융시킴으로써, 충분한 접합 면적을 확보하는 것이 가능하게 된다. 제1 통전 공정에 의한 저전류에서의 전통전에 의해, 전극(2A, 2B)과 강판(1)이 융합된 상태로 되고, 또한 각 강판(1)끼리가 융합된 상태로 되고, 접촉 면적이 충분히 확보되어 있으므로, 제2 통전 공정에서도 스플래시의 발생을 억제할 수 있다.

제1 통전 공정에서의 용접 전류 I1이, 제2 통전 공정에서의 용접 전류 I2에 대해 30％ 미만이면, 전통전에 의해 전극(2A, 2B)과 강판(1)을 융합시키고, 또한 각 강판(1)끼리를 융합시키는 효과가 얻어지기 어려워진다. 또한, 제1 통전 공정의 용접 전류 I1이, 제2 통전 공정의 용접 전류 I2에 대해 90％를 초과하면, 접합부에 있어서의 전류 밀도가 높아져, 스플래시가 발생할 우려가 있다.

(통전 휴지 시간)

전통전인 제1 통전 공정이 종료된 후, 0.1(s) 이내에 본통전인 제2 통전 공정을 개시한다. 즉, 제1 통전 공정의 후, 즉시 제2 통전 공정을 행하거나, 혹은, 0.1(s) 이내의 통전 휴지 시간의 후에 제2 통전 공정을 행하는 패턴으로 할 수 있다.

제1 통전 공정이 종료된 후, 제2 통전 공정을 개시할 때까지의 통전 휴지 시간이 0.1(s)을 초과하면, 제1 통전 공정의 전통전에 의한 예열 효과가 없어진다. 이로 인해, 제2 통전 공정에서의 용접 전류 I2를 증가시킬 필요가 생겨, 비효율적인 전류 공급이 됨과 함께, 공정 시간이 길어지기 때문에 생산성도 저하된다. 따라서, 이 휴지 시간은 짧을수록 바람직하고, 제1 통전 공정과 제2 통전 공정 사이에 휴지 시간이 없는 것이 보다 바람직하다.

여기서, 통전 휴지 시간의 상한ㆍ0.1(s)은, 예를 들어, 용접기의 전원으로서 50㎐의 상용 전원을 사용한 경우에서 5사이클[0.1(s)]의 휴지 시간이며, 60㎐의 상용 전원을 사용한 경우에는, 6사이클[0.1(s)]의 휴지 시간이 된다.

또한, 제1 통전 공정의 후, 즉시 제2 통전 공정을 개시하거나, 혹은, 상기와 같은 0.1(s) 이하의 통전 휴지 시간을 설치하는 방법을 설명하고 있지만, 이것으로는 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 통전 공정과 제2 통전 공정 사이를, 서서히 전류를 증가시키는 업 슬로프 패턴으로 하는 것도 가능하다.

(그 밖의 용접 조건)

용접 전류나 통전 시간 등의 구체적인 수치에 관해서는 특별히 한정되지 않고, 강판을 용접하는 저항 스폿 용접 방법에 있어서, 종래부터 채용되어 있는 전류값 및 통전 시간과 동일 정도로 하면 좋다.

또한, 예를 들어, 도 1에 예시하는 바와 같은 전극(2A, 2B)이 구비된 종래 공지의 저항 스폿 용접 설비를 전혀 제한 없이 채용하는 것이 가능하다. 또한, 전극(2A, 2B) 등에 대해서도, 종래부터 사용되고 있는 구성의 것을 사용하면 좋다. 또한, 전극(2A, 2B)에 전류를 공급하는 전원에 대해서도, 교류 전원 외에, 직류 인버터, 혹은, 교류 인버터 중 어느 것이어도 좋다. 또한, 전극(2A, 2B)으로서는, 그 사이즈나 형상은 특별히 한정되지 않지만, 전극 선단에 있어서의 면압을 적정하게 얻으므로, 전극 선단 직경이 6 내지 8(㎜) 정도의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

제1 실시 형태에 의하면, 상기한 바와 같이, 강판(1)의 각각의 사이의 간극이 0.5(㎜) 미만인 경우에, 전극(2A, 2B)의 가압력 P를 강판(1)의 평균 판 두께 t에 따라서 설정하고, 또한, 본통전인 제2 통전 공정에서의 용접 전류 I2보다도 낮은 용접 전류 I1에 의해 전통전을 행하는 제1 통전 공정을 갖는다. 그 때에, 가압력 P를, 너무 높지 않은 가압력으로 함으로써, 강판(1)에 인덴테이션이 발생하는 것을 억제하고, 또한, 가압력 P의 하한을 적정하게 함으로써, 스플래시의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 조건의 제1 통전 공정에 의한 전통전을 행함으로써, 인덴테이션의 발생을 억제하면서 너깃 직경을 확보하여, 충분한 조인트 강도가 얻어진다.

[제2 실시 형태]

본 발명에 관한 고강도 강판의 스폿 용접 방법의 제2 실시 형태에 대해, 이하에 설명한다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태와 동일한 도면을 참조하여 그 구성을 설명함과 함께, 공통되는 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제2 실시 형태의 고강도 강판의 스폿 용접 방법은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 2매의 강판(1A, 1B), 혹은 3매의 강판(1A 내지 1C)을 저항 스폿 용접에 의해 용접하는 방법이지만, 중첩된 강판(1)의 스폿 용접 전의 간극(이하, 간단히 간극이라고 칭함) 중 적어도 1개소가 0.5(㎜) 이상인 경우에, 제1 통전 공정에서의 전극(2A, 2B)의 가압력과, 제2 통전 공정에서의 가압력을 변화시키는 점에서, 상기 제1 실시 형태와는 다르다.

제2 실시 형태에서는, 스폿 용접은 가압력 P1(kN), 용접 전류 I1(kA)의 전통전인 제1 통전 공정과, 가압력 P2(kN), 용접 전류 I2(kA)의 본통전인 제2 통전 공정으로 이루어진다.

그리고, 가압력 P1, P2를, 복수의 강판(1)의 평균 판 두께를 t(㎜)로 할 때, 하기 수학식 2, 수학식 3으로 표시되는 범위로 한다.

[수학식 2]

[수학식 3]

또한, 용접 전류 I1을, 용접 전류 I2의 30 내지 90％의 범위로 한다.

또한, 제1 통전 공정이 종료된 후, 0.1(s) 이내에 제2 통전 공정을 개시한다.

일반적으로, 자동차의 차체 등을 용접하는 데 있어서는, 각 강판 사이에는 간극이 존재하는 경우가 있고, 그 중에는 0.5(㎜)를 초과하는 큰 간극이 존재하는 경우가 있다. 이와 같은 큰 간극을 매립하기 위해서는, 우선, 전통전인 제1 통전 공정에서, 본통전인 제2 통전 공정보다도 높은 가압력 P1, 구체적으로는, 제2 통전 공정의 가압력 P2의 1.0배 초과 2.0배 이하의 가압력 P1로 고강도 강판(1)을 가압한다. 용접 전류는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한, 제1 통전 공정의 용접 전류 I1(kA)과 동일한 조건으로 한다. 제2 실시 형태에서는, 우선, 상기 조건에 의해 제1 통전 공정의 전통전을 행함으로써, 강판 사이에 간극이 존재하는 각 강판(1)끼리나 전극(2A, 2B)과 강판(1) 사이에서 충분한 접촉 면적을 확보한다.

그리고, 제2 통전 공정에서, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 가압력 P와 동일한 가압력, 즉, 다음 식 {0.5≤P2≤3.0t^(1/3)}로 표시되는 범위의 가압력 P2로, 상기 마찬가지의 조건의 용접 전류 I2에 의해 본통전을 행한다. 이와 같이, 제2 실시 형태에서는, 제2 통전 공정에 관해서는, 상기 제1 실시 형태와 동일한 조건으로 규정하고 있다. 제2 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 높은 가압력 P1로 제1 통전 공정에서의 전통전을 행한 후, 제2 통전 공정을 행하는 방법을 채용하고 있다. 이에 의해, 제1 통전 공정에서 전극(2A, 2B)과 강판(1)의 접촉 면적이 충분히 확보되고, 그 후의 제2 통전 공정에서 스플래시의 발생이 억제되면서, 이 제2 통전 공정에서의 모재의 용융이 충분한 것으로 되어, 접합 면적을 충분히 확보하는 것이 가능하게 된다.

구체적으로는, 도 4의 그래프에 나타내는 바와 같이, 제2 실시 형태의 통전 패턴은, 상기 제1 실시 형태의 통전 패턴과 마찬가지로 되어 있다. 그리고, 도 4의 그래프에 나타내는 바와 같이, 제1 통전 공정 및 통전 휴지 시간에 있어서는, 전극(2A, 2B)에 의한 가압력을, 그 후의 제2 통전 공정에서의 가압력 P2보다도 조금 높은 가압력 P1로 한 가압력의 패턴을 채용하고 있다.

여기서, 제1 통전 공정에서의 가압력 P1이, 상기 수학식 3으로 규정하는 하한 미만, 즉, 제2 통전 공정의 가압력 P2의 1.0배 이하가 되면, 상기한 바와 같은, 강판 사이에 간극이 존재하는 각 강판(1)끼리의 접촉 면적을 확보하는 효과가 얻어지기 어려워진다. 또한, 가압력 P1이, 상기 수학식 3으로 규정하는 상한, 즉, 제2 통전 공정의 가압력 P2의 2.0배를 초과하면, 제1 통전 공정의 용접 전류 I1이 낮은 데다가 가압력이 너무 높기 때문에 전류 밀도가 저하되어 온도 상승이 불충분해지므로, 제1 통전 공정의 목적인 전극(2A, 2B)과 강판(1)의 접촉 면적의 확보가, 또한 각 강판(1)끼리의 접촉 면적의 확보가 불충분해지는 경우가 있다.

또한, 제2 통전 공정에서의 가압력 P2를 상기 수학식 2로 표시되는 범위로 함으로써, 이 제2 통전 공정에서의 모재의 용융이 충분한 것으로 되어, 접합 면적이나 너깃 직경을 확보할 수 있다. 또한, 제2 통전 공정에서의 가압력 P2가 상기 수학식 2로 규정하는 범위 외가 되는 경우에는, 상기 제1 실시 형태에서의 설명과 마찬가지의 문제가 생길 우려가 있다.

또한, 강판(1) 사이의 간극 치수는 0.5(㎜) 이상이라고 설명했지만, 이것은 자동차의 차체 등의 조립 공정에서 생기는 일반적인 간극과 동일 정도의 치수이다. 또한, 강판(1) 사이의 간극의 상한은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기 공정에서 생기는 간극은, 일반적으로는 2.0(㎜) 정도가 최대값이다. 또한, 각 강판(1) 사이의 간극이 0.5(㎜) 미만인 경우에는, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 각 조건을 적용함으로써, 조인트 강도 향상의 충분한 효과가 얻어진다.

제2 실시 형태에 의하면, 도 1, 도 2에 도시하는 예에 있어서, 강판(1)의 간극 중 적어도 1개소가 0.5(㎜) 이상인 경우에, 제1 통전 공정과 제2 통전 공정에서 전극(2A, 2B)의 가압력을 상기 조건에 의해 변화시킴으로써, 효과적으로 인덴테이션이 발생하는 것을 억제하면서, 충분한 접합 면적을 확보할 수 있으므로, 우수한 조인트 강도가 얻어진다. 또한, 상기 조건에 의해 스폿 용접을 행함으로써, 용접시의 스플래시의 발생을 효과적으로 방지하는 것이 가능하게 되어, 조인트 강도가 우수한 스폿 용접 조인트를, 양호한 작업성으로 얻는 것이 가능하게 된다.

[제3 실시 형태]

본 발명에 관한 고강도 강판의 스폿 용접 방법의 제3 실시 형태에 대해, 이하에 설명한다. 또한, 제3 실시 형태에서는, 상기 제1, 제2 실시 형태와 동일한 도면을 참조하여 그 구성을 설명함과 함께, 공통되는 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제3 실시 형태의 고강도 강판의 스폿 용접 방법은, 스폿 용접 조인트(10)를 얻는 데 있어서, 본통전인 제2 통전 공정이 종료된 후, 하기 조건의 제3 통전 공정을 갖는 점에서, 상기 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태와는 다르다.

구체적으로는, 상기 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태에서 설명한 방법에 있어서, 본통전인 제2 통전 공정 후에, 후통전인 제3 통전 공정을 형성하고 있다. 그리고, 이 제3 통전 공정에서는, 용접 전류를 I3(kA)으로 하고, 통전 시간을 T3(s)으로 하고, 제2 통전 공정과 제3 통전 공정 사이의 무통전 시간을 TC(s)로 표시했을 때, 용접 전류 I3을 3(kA) 이상, 15(kA) 이하[이하, 3 내지 15(kA)라고 기재함]의 범위로 한다.

또한, 무통전 시간 TC를 0(s) 이상, 0.2(s) 이내[이하, 0 내지 0.2(s)로 기재함]의 범위로 한다.

또한, 용접 전류 I3과 상기 통전 시간 T3의 관계를 하기 수학식 4로 표시되는 범위로 한다.

[수학식 4]

「전극의 가압력」

전극(2A, 2B)의 가압력에 대해서는, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 패턴(가압력 P), 혹은, 제2 실시 형태에 있어서의 패턴(가압력 P1, P2)과 마찬가지로 할 수 있다. 또한, 이들 가압력의 패턴을 채용하는 데 있어서, 제3 통전 공정에서의 가압력에 대해서는, 그 전의 제2 통전 공정에서의 가압력, 즉, 제1 실시 형태에 있어서의 가압력 P이거나, 혹은, 제2 실시 형태에 있어서의 가압력 P2와 동일한 가압력으로 할 수 있다.

도 5의 그래프에, 제3 실시 형태에 있어서의 통전 패턴과 가압력 패턴의 관계를 나타낸다. 도 5에 도시하는 예에 있어서는, 가압력의 패턴을, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 패턴, 즉, 제1 통전 공정, 통전 휴지 시간 및 제2 통전 공정에서 일정한 가압력 P로 한 후에, 또한, 그 후의 무통전 시간 및 제3 통전 공정에서도, 이 가압력 P로 일정하게 하고 있다. 그리고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 통전 공정, 통전 휴지 시간 및 제2 통전 공정에 대해서는, 상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지의 패턴이며, 그 후, 무통전 시간(TC) 및 제3 통전 공정이 설치되어 있다.

「제3 통전 공정(후통전)」

제1 통전 공정(전통전), 제2 통전 공정(본통전) 외에, 상기 조건의 제3 통전 공정(후통전)을 가짐으로써, 다단 통전에 의한 조인트 강도 향상의 효과가 현저하게 얻어진다. 이와 같은 후통전의 조건은, 용접 금속부나 열 영향부의 조직, 편석 상태에 큰 영향을 미친다. 제3 실시 형태에서는, 후통전인 제3 통전 공정의 각 조건을, 이하에 상세하게 설명하는 조건으로 이미 정했다.

(용접 전류:I3)

제3 통전 공정에서는, 우선, 용접 전류 I3을 3 내지 15(kA)의 범위의 범위로 규정한다. 이 용접 전류 I3은 용접 금속부나 열 영향부의 조직, 편석 상태에 대해, 특히 큰 영향을 미친다. 제3 통전 공정에서의 용접 전류 I3을 이 범위로 함으로써, 다단 통전에 의한 조인트 강도 향상의 효과가 보다 현저하게 얻어진다.

제3 통전 공정에서의 용접 전류 I3이 3(kA) 미만이면, 후통전에 의한 조인트 강도 향상의 효과가 얻어지기 어렵고, 또한, 15(kA)를 초과하면, 스플래시가 발생하기 쉬워져 상기 효과가 저감하게 된다.

(제2 통전 공정과 제3 통전 공정 사이의 무통전 시간:TC)

제3 통전 공정에서는, 제2 통전 공정과 제3 통전 공정 사이의 무통전 시간 TC를, 0 내지 0.2(s)의 범위, 즉, 제2 통전 공정이 종료된 후, 즉시 제3 통전 공정을 개시하거나, 혹은, 제2 통전 공정의 종료 후, 0.2(s) 이내에 제3 통전 공정을 개시하는 조건으로 이미 정했다.

무통전 시간 TC를 상기 범위로 규정함으로써, 후통전에 의해 조인트 강도를 향상시키는 효과가 보다 현저하게 얻어진다. 여기서, 제3 통전 공정에서의 무통전 시간 TC가 0.2(s)를 초과하면, 공정 시간이 길어져 생산성이 저하될 뿐만 아니라, 후통전에 의한 조인트 강도 향상의 효과도 저감될 우려가 있다.

또한, 제3 실시 형태에서는, 제2 통전 공정이 종료된 후, 즉시 제3 통전 공정을 개시하거나, 혹은, 소정 시간 이내에 제3 통전 공정을 개시하는 패턴을 설명하고 있지만, 이것으로는 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 통전 공정과 제3 통전 공정 사이를, 서서히 전류를 감소시키는 다운 슬로프 패턴으로 하는 것도 가능하다.

(용접 전류 I3과 통전 시간 T3의 관계)

제3 통전 공정에서는, 용접 전류 I3과 통전 시간 T3의 관계를, 다음 식 {I3×T3≤0.7+TC}로 표시되는 관계를 만족하는 범위, 즉, 용접 전류 I3과 통전 시간 T3을 곱해서 얻어지는 값의 범위를, 상기 무통전 시간 TC를 기초로 규정하고 있다.

여기서, 제3 통전 공정의 통전 시간 T3(s)은, 절대값으로서의 범위는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상술한 용접 전류 I3과 곱함으로써 얻어지는 계산값에 의해 규정된다. 또한, 이 통전 시간 T3은 용접 전류 I3과 마찬가지로, 용접 금속이나 열 영향부의 조직, 편석 상태에 대해, 특히 큰 영향을 미친다.

용접 전류 I3과 통전 시간 T3을 곱한 값이, 다음 식 {0.7+TC}로 구해지는 값을 초과하는 경우에는, 스플래시가 발생하기 쉬워져, 후통전에 의한 조인트 강도 향상의 효과가 저감하게 된다. 또한, 용접 전류 I3과 통전 시간 T3을 곱한 값의 하한은, 특별히 설정하지 않지만, 다음 식 {0.2+TC}로 구해지는 값 이상인 것이, 조인트 강도의 향상 효과가 현저해지는 점으로부터 보다 바람직하다.

제3 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 제1, 제2 실시 형태에서 설명한 조건 외에, 또한, 후통전인 제3 통전 공정을 가짐으로써, 조인트 강도를 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 제3 통전 공정에서의 용접 전류 I3과 통전 시간 T3을 곱한 값을 지표로 하고, 이 값을 상기 범위에서 최적으로 규정함으로써, 한층더 조인트 강도 향상의 효과가 얻어진다. 이와 같은 제3 통전에 의한 조인트 강도의 향상 효과가 얻어지는 이유는, 반드시 명확하지 않지만, 국소의 연화나 마이크로 편석의 완화가 진행되어, 연성ㆍ인성이 개선되기 때문이라고 추정된다.

이상 설명한 바와 같이, 스폿 용접 방법에 의해 강판(1)을 용접할 때, 전극(2A, 2B)의 가압력 P를 강판(1)의 평균 판 두께 t에 따른 적정한 범위로 하고, 또한, 제1 통전 공정(전통전)과 제2 통전 공정(본통전)으로 이루어지는 통전 패턴을 최적으로 제어함으로써, 인덴테이션의 발생을 억제하면서 너깃 직경을 확보하고, 스플래시의 발생도 방지하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 양호한 작업성을 유지하면서, 신뢰성이 높고 조인트 강도가 우수한 스폿 용접 조인트(10)를 형성시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 전통전인 제1 통전 공정에서의 가압력 P1을, 본통전인 제2 통전 공정에서의 가압력 P2보다도 높게 설정함으로써, 강판(1)의 간극 중 적어도 1개소가 0.5(㎜) 이상인 경우라도 간극을 매립하고, 또한, 접촉 면적을 확보할 수 있어, 충분한 접합 면적을 확보할 수 있음과 함께, 용접시의 스플래시의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 의해, 조인트 강도가 우수한 스폿 용접 조인트(10)를, 양호한 작업성으로 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 무통전 시간 TC, 용접 전류 I3 및 통전 시간 T3이 최적화된, 후통전인 제3 통전 공정을 가짐으로써, 조인트 강도가 더욱 향상된 스폿 용접 조인트(10)를 얻는 것이 가능하게 된다.

따라서, 예를 들어, 자동차용 부품의 제조나 차체의 조립 등의 공정에서는, 차체 전체의 경량화에 의한 저연비화나 탄산 가스(CO₂)의 배출량 삭감 등의 장점을 충분히 향수할 수 있어, 그 사회적 공헌은 헤아릴 수 없다.

[실시예]

이하, 본 발명에 관한 고강도 강판의 스폿 용접 방법의 실시예를 들어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은, 원래부터 하기 실시예로 한정되는 것이 아니라, 전기, 후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당하게 변경을 추가하여 실시하는 것도 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.

[실시예 1]

실시예 1은, 제1 실시 형태를 실증하기 위한 것이다.

도 7에 도시하는 바와 같은 판 두께, 강종의 강판을 사용해서, 40×40(㎜)의 조직 관찰용 시험편을 제작했다. 도 7에 도시하는 강종 중, CR1470HP나 CR1780HP는, 일본 특허 공개 제2000-234153호 공보 등에 개시되어 있는 핫 프레스(핫 스탬핑) 강판을 나타낸다. GA1180Y는 일본 철강 연맹 규격품(JAC1180Y)을 나타낸다. CR980Y는 일본 철강 연맹 규격품의 JSC980Y를, CR270D는 JSC270D를 각각 나타낸다. 또한, CR은 냉연 강판을, GA는 합금화 아연 도금 강판을 의미한다.

또한, 저항 스폿 용접 조인트의 십자 인장 시험 방법(JIS Z3137)에 기초하여, 십자 인장 시험편을 제작했다.

다음에, 상기 조직 관찰용 시험편을, 동일 강종 또는 다른 강종의 조합에 의해 2매 또는 3매로 중첩하고, 도 7에 도시하는 조건에 의해, 저항 스폿 용접 방법에 의해 용접하고, 용접 시험편을 제작했다. 그 때에, 용접부로부터의 스플래시의 발생 유무를 육안으로 확인했다.

그리고, 광학 현미경을 사용해서 단면의 매크로 조직 관찰을 행하여, 너깃 직경을 측정했다.

또한, 고강도 강판의 표면에 발생한 인덴테이션에 대해, 그 깊이를 용접부 단면에 의해 측정했다.

또한, 상기 십자 인장 시험편을 사용해서, 저항 스폿 용접 조인트의 십자 인장 시험 방법(JIS Z3137)에 기초하여, 도 6a, 도 6b에 도시하는 바와 같은 십자 형상으로 시험편을 중첩하고, 도 7에 도시하는 조건에 의해 스폿 용접을 행하고, 십자 인장 시험편을 제작했다. 또한, 십자 인장 시험편은, 마찬가지의 조건에 의해 3체, 제작했다.

그리고, 박리 방향, 즉, 도 6a, 도 6b의 부호 6에 나타내는 바와 같이, 상측의 시험편을 상방향으로, 하측의 시험편을 하방향으로, 서로 박리하는 방향으로 하중을 부가함으로써 십자 인장 시험을 실시하고, 십자 인장 강도(CTS)를 측정했다. 여기서, 일반적으로, 고강도 강판을 중첩하여 스폿 용접한 경우, 가장 얇은 강판의 판 두께 t가 0.7(㎜)인 경우에는, 십자 인장 강도가 2.5(kN) 이상이면, 충분한 CTS를 갖고 있다고 할 수 있다. 마찬가지로, 가장 얇은 강판의 판 두께 t가 1.0(㎜), 1.6(㎜), 2.0(㎜)인 경우에는, 각각 십자 인장 강도가 5(kN), 9(kN), 11(kN) 이상이면, 충분한 CTS를 갖고 있다고 할 수 있다.

상기의 순서로, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 내의 용접 조건에 의해 저항 스폿 용접을 행하고, 상기의 방법에 의해 각종 시험을 행했다(도 7의 본 발명예를 참조).

또한, 상기의 순서로, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 외의 용접 조건에 의해 저항 스폿 용접을 행하고, 상기의 방법에 의해 각종 시험을 행했다(도 7의 비교예를 참조).

도 7에, 각 시험편의 제작 조건 및 시험 결과의 일람을 나타낸다. 실시예 1은, 제1 실시 형태를 실증하기 위한 것이고, 각 조건 번호에서 가압력 P1, P2를 동일한 수치(가압력 P)로 하고 있다.

조건 번호 1 내지 5는, 판 두께 1.0(㎜)의 CR1470HP를 2매 또는 3매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 2 내지 4는, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 조건 번호 4는, 고강도 강판을 3매 겹침으로서 스폿 용접을 행한 예이다. 그에 대해, 조건 번호 1, 5는, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 가압력 P＝P1＝P2가 상기 수학식 1로 표시되는 범위로부터 벗어나 있다.

조건 번호 6 내지 8은, 판 두께 2.0(㎜)의 GA1180Y를 2매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 7은, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 6, 8은, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 가압력 P＝P1＝P2가 상기 수학식 1로 표시되는 범위로부터 벗어나 있다.

조건 번호 9 내지 11은, 판 두께 1.0(㎜)의 CR1780HP를 2매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 10은, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 9, 11은, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 용접 전류 I1을 용접 전류 I2의 30 내지 90％의 범위로 한다고 하는 조건으로부터 벗어나 있다.

조건 번호 12 내지 14는, 판 두께 0.7(㎜)의 CR980Y를 2매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 13은, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 12, 14는, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 가압력 P＝P1＝P2가 상기 수학식 1로 표시되는 범위로부터 벗어나 있다.

또한, 조건 번호 15는, 판 두께 0.7(㎜)의 CR980Y와, 판 두께 4.0(㎜)의 CR980Y를 2매 중첩하여 스폿 용접한 예이지만, 판 두께에 차가 지나치게 있어, 접합 자체가 불가능하였다.

조건 번호 16 내지 18은, 판 두께 1.6(㎜)의 2매의 CR980Y를 2매와, 그 외측의 판 두께 0.7(㎜)의 1매의 CR270D를 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 17은, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 16, 18은, 제1 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 가압력 P＝P1＝P2가 상기 수학식 1로 표시되는 범위로부터 벗어나 있다.

도 7의 결과에 나타내는 바와 같이, 조건 번호 2, 3, 4, 7, 10, 13, 17의 본 발명예에 있어서는, 어느 강종을 사용한 경우에서도, 인덴테이션의 깊이가 최대이어도 0.2(㎜)로 억제되어 있고, 또한, 너깃 직경도 모두 4.2(㎜) 이상으로 확보할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명예에 있어서는, 십자 인장 시험에 의한 십자 인장 강도(CTS)가, 판 두께 t가 0.7(㎜)인 경우에서 2.5(kN) 이상, 판 두께 t가 1(㎜)인 경우에서 5.0(kN) 이상, 판 두께 t가 1.6(㎜)인 경우에서 10(kN) 이상, 판 두께 t가 2.0(㎜)인 경우에서 11(kN) 이상이며, 조인트 강도가 우수한 것이 명확해졌다. 또한, 본 발명예에 있어서는, 스폿 용접시의 육안으로, 스플래시가 발생하고 있지 않은 것을 확인할 수 있었다.

한편, 조건 번호 1, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14, 16, 18의 비교예에 있어서는, 인덴테이션의 깊이가 커지는 한편, 너깃 직경이 작아지는 경향이 확인되었다. 또한, 비교예에 있어서는, 십자 인장 강도(CTS)가 상기 본 발명예에 비해 조금 낮고, 조인트 강도가 떨어진 것이 명확해졌다.

또한, 조건 번호 16 내지 18에서는, 너깃 직경은 고강도 강판인 CR980Y의 판 계면에서의 너깃 직경을 측정했다. 또한, 십자 인장 강도(CTS)도 CR980Y끼리를 분리하도록 인장값, 즉, CR980Y 사이의 용접부의 강도를 측정했다.

조건 번호 1의 비교예에서는, 가압력 P가 0.4(kN)와 제1 실시 형태에 의해 규정하는 범위를 하회하고 있으므로, 본 발명예 2, 3에 비교에 있어서, 너깃 직경이 3.1(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.4(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 1에서는, 십자 인장 강도가 2.1(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 1에서는, 가압력 P가 낮으므로, 스폿 용접시의 육안으로 스플래시가 발생하고 있는 것이 확인되었다.

또한, 조건 번호 5의 비교예에서는, 가압력 P가 4.0(kN)으로 제1 실시 형태에 의해 규정하는 범위를 초과하고 있으므로, 본 발명예 2, 3과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 5.3(㎜)으로 충분했지만, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 5에서는, 십자 인장 강도가 3.5(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다.

또한, 조건 번호 6의 비교예는, 가압력 P가 0.4(kN)로 제1 실시 형태에 의해 규정하는 범위를 하회하고 있으므로, 본 발명예 7과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 5.5(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 커졌다. 이로 인해, 조건 번호 6에서는, 십자 인장 강도가 7.0(kN)으로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 6에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

또한, 조건 번호 8의 비교예는, 가압력 P가 4.5(kN)로 제1 실시 형태에 의해 규정하는 범위를 초과하고 있으므로, 본 발명예 7과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 6.7(㎜)로 충분했지만, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 8에서는, 십자 인장 강도가 6.2(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다.

또한, 조건 번호 9의 비교예는, 용접 전류 I1이 용접 전류 I2의 30％를 하회하고 있으므로, 본 발명예 10과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 4.4(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 9에서는, 십자 인장 강도가 4.1(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 9에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

또한, 조건 번호 11의 비교예는, 용접 전류 I1이 용접 전류 I2의 90％를 상회하고 있으므로, 본 발명예 10과의 비교에 있어서, 너깃 직경은 4.9(㎜)로 충분했지만, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 커졌다. 이로 인해, 조건 번호 11에서는, 십자 인장 강도가 4.2(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다.

조건 번호 12의 비교예에서는, 가압력 P가 0.4(kN)로 제1 실시 형태에 의해 규정하는 범위를 하회하고 있으므로, 본 발명예 13과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 3.3(㎜)으로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 12에서는, 십자 인장 강도가 2.0(kN)으로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 12에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

또한, 조건 번호 14의 비교예에서는, 가압력 P가 3.5(kN)로 제1 실시 형태에 의해 규정하는 범위를 초과하고 있으므로, 본 발명예 13과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 4.4(㎜)로 충분했지만, 인덴테이션의 깊이가 0.2(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 14에서는, 십자 인장 강도가 1.9(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다.

조건 번호 16의 비교예에서는, 가압력 P가 0.3(kN)으로 제1 실시 형태에 의해 규정하는 범위를 하회하고 있으므로, 본 발명예 17과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 5.2(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 16에서는, 십자 인장 강도가 6.8(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 16에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

또한, 조건 번호 18의 비교예에서는, 가압력 P가 5.0(kN)으로 제1 실시 형태에 의해 규정하는 범위를 초과하고 있으므로, 본 발명예 17과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 6.4(㎜)로 충분했지만, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 18에서는, 십자 인장 강도가 7.3(kN)으로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다.

[실시예 2]

실시예 2는, 제2 실시 형태를 실증하기 위한 것이다.

도 8에 도시하는 바와 같은 판 두께, 강종의 강판을 사용해서, 실시예 1과 마찬가지의 순서로 조직 관찰용 시험편 및 십자 인장 시험편을 제작하고, 마찬가지의 방법으로 각종 시험을 행했다. 또한, 강판(1) 사이의 겹침 간극은, 소정의 간극에 상당하는 판 두께의 스페이서용 강판을 용접 평가되는 강판(1)의 사이에 끼워 넣음으로써 설정했다. 구체적으로는, 도 11a, 도 11b에 도시하는 바와 같이, 스페이서용 강판(11)을, 그 간격을 40㎜로서 평가되는 용접부의 양 외측에 배치하고, 강판(1) 사이에 소정의 간극을 확보했다.

도 8에, 각 시험편의 제작 조건 및 시험 결과의 일람을 나타낸다. 실시예 2는, 제2 실시 형태를 실증하기 위한 것이고, 제1 통전 공정(전통전)에서의 가압력 P1과, 제2 통전 공정(본통전)에서의 가압력 P2를 다른 수치로 하고 있다.

조건 번호 21 내지 26은, 판 두께 1.0(㎜)의 CR1470HP를 2매 또는 3매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 22, 25는, 제2 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 21, 23, 24, 26은, 제2 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 가압력 P1, P2의 관계가 상기 수학식 3으로 표시되는 범위로부터 벗어나 있다.

조건 번호 27 내지 29는, 판 두께 2.0(㎜)의 GA1180Y를 2매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 28은, 제2 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 27, 29는, 제2 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 가압력 P1, P2의 관계가 상기 수학식 3으로 표시되는 범위로부터 벗어나 있다.

조건 번호 30 내지 32는, 판 두께 1.0(㎜)의 CR1780HP를 2매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 31은, 제2 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 30, 32는, 제2 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 가압력 P1, P2의 관계가 상기 수학식 3으로 표시되는 범위로부터 벗어나 있다.

조건 번호 33 내지 35는, 판 두께 0.7(㎜)의 CR980Y를 2매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 34는, 제2 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 33, 35는, 제2 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 가압력 P1, P2의 관계가 상기 수학식 3으로 표시되는 범위로부터 벗어나 있다.

조건 번호 36 내지 38은, 판 두께 1.6(㎜)의 2매의 CR980Y를 2매와, 그 외측의 판 두께 0.7(㎜)의 1매의 CR270D를 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 37은, 제2 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 36, 38은, 제2 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 가압력 P1, P2의 관계가 상기 수학식 3으로 표시되는 범위로부터 벗어나 있다.

도 8의 결과에 나타내는 바와 같이, 조건 번호 22, 25, 28, 31, 34, 37의 본 발명예에 있어서는, 어느 강종을 사용한 경우에서도, 인덴테이션의 깊이가 최대이어도 0.2(㎜)로 억제되어 있고, 또한, 너깃 직경도 모두 4.2(㎜) 이상으로 확보할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명예에 있어서는, 십자 인장 시험에 의한 십자 인장 강도(CTS)가, 판 두께 t가 0.7(㎜)인 경우에서 2.5(kN) 이상, 판 두께 t가 1(㎜)인 경우에서 5.0(kN) 이상, 판 두께 t가 1.6(㎜)인 경우에서 10(kN) 이상, 판 두께 t가 2.0(㎜)인 경우에서 11(kN) 이상이며, 조인트 강도가 우수한 것이 명확해졌다. 또한, 본 발명예에 있어서는, 스폿 용접시의 육안으로, 스플래시가 발생하고 있지 않은 것을 확인할 수 있었다.

한편, 조건 번호 21, 23, 24, 26, 27, 29, 30, 32, 33, 35, 36, 38의 비교예에 있어서는, 인덴테이션의 깊이가 커지는 한편, 너깃 직경이 작아지는 경향이 확인되었다. 또한, 비교예에 있어서는, 십자 인장 강도(CTS)가 상기 본 발명예에 비해 조금 낮고, 조인트 강도가 떨어지는 것이 명확해졌다.

또한, 조건 번호 36 내지 38에서는, 너깃 직경은 고강도 강판인 CR980Y의 판 계면에서의 너깃 직경을 측정했다. 또한, 십자 인장 강도(CTS)도 CR980Y끼리를 분리하도록 인장값, 즉, CR980Y 사이의 용접부의 강도를 측정했다.

조건 번호 21의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 1.0으로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 하회하고 있으므로, 본 발명예 22와의 비교에 있어서, 너깃 직경이 3.2(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 21에서는, 십자 인장 강도가 2.4(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 21에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

또한, 조건 번호 23의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 2.4로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 상회하고 있으므로, 본 발명예 22와의 비교에 있어서, 너깃 직경이 4.7(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.2(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 23에서는, 십자 인장 강도가 4.2(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 23에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

조건 번호 24의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 1.0과 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 하회하고 있으므로, 본 발명예 25와의 비교에 있어서, 너깃 직경이 3.0(㎜)으로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.4(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 24에서는, 십자 인장 강도가 3.6(kN)으로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 24에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

또한, 조건 번호 26의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 2.2로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 상회하고 있으므로, 본 발명예 25와의 비교에 있어서, 너깃 직경이 4.3(㎜)으로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.4(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 26에서는, 십자 인장 강도가 3.7(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 26에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

조건 번호 27의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 1.0으로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 하회하고 있으므로, 본 발명예 28과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 3.7(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.4(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 27에서는, 십자 인장 강도가 5.5(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 27에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

또한, 조건 번호 29의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 2.7로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 상회하고 있으므로, 본 발명예 28과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 5.0(㎜)으로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.4(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 29에서는, 십자 인장 강도가 7.5(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 29에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

조건 번호 30의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 1.0으로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 하회하고 있으므로, 본 발명예 31과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 3.9(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.4(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 30에서는, 십자 인장 강도가 4.1(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 30에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

또한, 조건 번호 32의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 2.2로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 상회하고 있으므로, 본 발명예 31과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 4.7(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 32에서는, 십자 인장 강도가 4.8(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 32에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

조건 번호 33의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 1.0으로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 하회하고 있으므로, 본 발명예 34와의 비교에 있어서, 너깃 직경이 3.9(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.2(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 33에서는, 십자 인장 강도가 1.9(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 33에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

또한, 조건 번호 35의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 2.4로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 상회하고 있으므로, 본 발명예 34와의 비교에 있어서, 너깃 직경이 3.5(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.3(㎜)으로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 35에서는, 십자 인장 강도가 1.7(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 35에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

조건 번호 36의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 1.0으로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 하회하고 있으므로, 본 발명예 37과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 5.3(㎜)으로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.2(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 36에서는, 십자 인장 강도가 6.9(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 36에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

또한, 조건 번호 38의 비교예에서는, 가압력비 P1/P2가 2.2로 제2 실시 형태에서 설명하는 범위를 상회하고 있으므로, 본 발명예 37과의 비교에 있어서, 너깃 직경이 5.2(㎜)로 작고, 또한, 인덴테이션의 깊이가 0.2(㎜)로 큰 것으로 되었다. 이로 인해, 조건 번호 38에서는, 십자 인장 강도가 7.2(kN)로 조인트 강도가 낮은 것으로 되었다. 또한, 조건 번호 38에 있어서는, 스플래시의 발생이 확인되었다.

[실시예 3]

실시예 3은, 제3 실시 형태 중, 제1 실시 형태에 있어서의 제2 통전 공정 후에, 후통전인 제3 통전 공정을 갖도록 한 경우를 실증하기 위한 것이다.

도 9에 도시하는 바와 같은 판 두께, 강종의 강판을 사용해서, 실시예 1과 마찬가지의 순서로 조직 관찰용 시험편 및 십자 인장 시험편을 제작하고, 마찬가지의 방법으로 각종 시험을 행했다.

도 9에, 각 시험편의 제작 조건 및 시험 결과의 일람을 나타낸다. 실시예 3은, 제3 실시 형태를 실증하기 위한 것이고, 제1 통전 공정, 제2 통전 공정에서는 제1 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건을 만족하는 것으로 하고 있다.

조건 번호 41 내지 45는, 판 두께 1.0(㎜)의 CR1470HP를 2매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 41, 42, 45는, 제3 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 43, 44는, 제3 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 무통전 시간 TC, 제3 통전 공정에서의 용접 전류 I3 및 통전 시간 T3을 변화시킴으로써, 수학식 4의 좌변-우변이 0을 초과하고 있다.

조건 번호 46 내지 49는, 판 두께 1.0(㎜)의 CR1470HP를 3매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 46, 47은, 제3 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 48, 49는, 제3 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 무통전 시간 TC, 제3 통전 공정에서의 용접 전류 I3 및 통전 시간 T3을 변화시킴으로써, 수학식 4의 좌변-우변이 0을 초과하고 있다.

도 9의 결과에 나타내는 바와 같이, 조건 번호 41, 42, 45 내지 47의 본 발명예에 있어서는, 조건 번호 43, 44, 48, 49의 비교예에 비해, 십자 인장 시험에 의한 십자 인장 강도(CTS)가 높아지는 것이 명확해졌다.

또한, 조건 번호 41, 42, 45와, 조건 번호 2는 제3 통전 공정의 유무 이외는 동일한 조건이지만, 조건 번호 41, 42, 45에서는, 조건 번호 2에 비해 십자 인장 시험에 의한 십자 인장 강도(CTS)가 높아지는 것이 명확해졌다.

[실시예 4]

실시예 4는, 제3 실시 형태 중, 제2 실시 형태에 있어서의 제2 통전 공정 후에, 후통전인 제3 통전 공정을 갖도록 한 경우를 실증하기 위한 것이다.

도 10에 도시하는 바와 같은 판 두께, 강종의 강판을 사용해서, 실시예 1과 마찬가지의 순서로 조직 관찰용 시험편 및 십자 인장 시험편을 제작하고, 마찬가지의 방법으로 각종 시험을 행했다.

도 10에, 각 시험편의 제작 조건 및 시험 결과의 일람을 나타낸다. 실시예 4는, 제3 실시 형태를 실증하기 위한 것이고, 제1 통전 공정, 제2 통전 공정에서는 제2 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건을 만족하는 것으로 하고 있다.

조건 번호 51 내지 55는, 판 두께 1.0(㎜)의 CR1470HP를 2매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 51, 52, 55는, 제3 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 53, 54는, 제3 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 무통전 시간 TC, 제3 통전 공정에서의 용접 전류 I3 및 통전 시간 T3을 변화시킴으로써, 수학식 4의 좌변-우변이 0을 초과하고 있다.

조건 번호 56 내지 59는, 판 두께 1.0(㎜)의 CR1470HP를 3매 중첩하여 스폿 용접한 예이다. 이 중, 조건 번호 56, 57은, 제3 실시 형태에서 설명한 범위 내의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 본 발명예이다. 그에 대해, 조건 번호 58, 59는, 제3 실시 형태에서 설명한 범위 외의 스폿 용접 조건에 의해 스폿 용접을 행한 비교예이다. 구체적으로는, 무통전 시간 TC, 제3 통전 공정에서의 용접 전류 I3 및 통전 시간 T3을 변화시킴으로써, 수학식 4의 좌변-우변이 0을 초과하고 있다.

도 10의 결과에 나타내는 바와 같이, 조건 번호 51, 52, 55 내지 57의 본 발명예에 있어서는, 조건 번호 53, 54, 58, 59의 비교예에 비해, 십자 인장 시험에 의한 십자 인장 강도(CTS)가 높아지는 것이 명확해졌다.

또한, 조건 번호 51, 52, 55와, 조건 번호 22는 제3 통전 공정의 유무 이외는 동일한 조건이지만, 조건 번호 51, 52, 55에서는 조건 번호 22에 비해 십자 인장 시험에 의한 십자 인장 강도(CTS)가 높아지는 것이 명확해졌다.

마찬가지로, 조건 번호 56, 57과, 조건 번호 25는 제3 통전 공정의 유무 이외는 동일한 조건이지만, 조건 번호 56, 57에서는 조건 번호 25에 비해 십자 인장 시험에 의한 십자 인장 강도(CTS)가 높아지는 것이 명확해졌다.

또한, 상기 실시예 1 내지 3에 있어서는, 또한, 다른 강종에서, 판의 판 두께를 변경해서 실험을 행한 경우도, 또한, 도금종이나 도포량 등을 변경해서 실험을 행한 경우도, 결과는 상기와 마찬가지이며, 인덴테이션의 발생을 억제하면서 너깃 직경을 확보하고, 또한, 스플래시의 발생을 방지할 수 있어, 충분히 높은 강도를 갖는 신뢰성이 높은 용접 조인트를 형성시키는 것이 가능하게 되는 본 발명의 효과가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.

이상 설명한 실시예의 결과로부터, 본 발명의 고강도 강판의 스폿 용접 방법을 사용함으로써, 저항 스폿 용접 방법에 의해 강판을 용접한 경우에, 인덴테이션의 발생을 억제하면서 너깃 직경을 확보하고, 또한, 스플래시의 발생을 방지할 수 있어, 충분히 높은 강도를 갖는 신뢰성이 높은 스폿 용접 조인트를, 양호한 작업성으로 얻어지는 것이 명확해졌다.

이상, 본 발명을 다양한 실시 형태와 함께 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서 변경 등이 가능하다.

본 발명에 따르면, 자동차용 부품의 제조나 차체의 조립 등에서 사용하는 고강도 강판을 스폿 용접할 때, 인덴테이션의 발생을 억제하면서 너깃 직경을 확보하고, 또한, 스플래시의 발생을 방지할 수 있다. 이에 의해, 충분히 높은 강도를 갖는 신뢰성이 높은 용접 조인트를, 양호한 작업성으로 얻는 것이 가능하게 된다. 따라서, 자동차 분야 등에서 고강도 강판을 적용하는 것에 의한, 차체 전체의 경량화에 수반하는 저연비화나 탄산 가스(CO₂)의 배출량 삭감 등의 장점을 충분히 향수할 수 있어, 그 사회적 공헌은 헤아릴 수 없다.

Claims (6)

1. 복수의 강판을 중첩하여 저항 스폿 용접하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법이며,
   상기 복수의 강판은,
   인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 2매의 강판이며, 판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 2 이상, 5 이하의 범위로 되는 2매의 강판인,
   혹은, 인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 3매의 강판, 또는, 인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 2매의 강판과 그 외측의 인장 강도가 780㎫ 미만인 1매의 강판이며, 판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 3 이상, 6 이하의 범위로 되는 3매의 강판이며,
   상기 스폿 용접의 공정은,
   예열을 행하는 전통전으로서의 제1 통전 공정과,
   상기 제1 통전 공정에 이어서, 용접 통전을 행하여 너깃을 형성하는 본통전이며, 상기 복수의 강판인 모재를 용융시킴으로써 접합 면적을 확보하는 제2 통전 공정으로 이루어지고,
   상기 제1 통전 공정은, 가압력 P1(kN), 용접 전류 I1(kA)의 상기 전통전이고,
   상기 제2 통전 공정은, 가압력 P2(kN), 용접 전류 I2(kA)의 상기 본통전이고,
   상기 가압력 P1, P2를, 상기 제1 통전 공정, 상기 제2 통전 공정을 통하여 일정한 가압력 P＝P1＝P2로 함과 함께, 상기 복수의 강판의 평균 판 두께를 t(㎜)로 할 때, 하기 수학식 1로 표시되는 범위로 하고,
   [수학식 1]
   

   

   
   상기 용접 전류 I1을, 상기 용접 전류 I2의 30％ 이상, 90％ 이하의 범위로 하고,
   상기 제1 통전 공정이 종료된 후, 0.1(s) 이내에 상기 제2 통전 공정을 개시하는 것을 특징으로 하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법.
2. 복수의 강판을 중첩하여 저항 스폿 용접하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법이며,
   상기 복수의 강판은,
   인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 2매의 강판이며, 판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 2 이상, 5 이하의 범위로 되는 2매의 강판인,
   혹은, 인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 3매의 강판, 또는, 인장 강도가 모두 780㎫ 이상, 1850㎫ 이하인 2매의 강판과 그 외측의 인장 강도가 780㎫ 미만인 1매의 강판이며, 판 두께비＝{강판의 판 두께의 총합}/{얇은 측의 강판의 판 두께(동일 두께의 경우는 1매당의 판 두께)}가 3 이상, 6 이하의 범위로 되는 3매의 강판이며,
   상기 스폿 용접의 공정은,
   예열을 행하는 전통전으로서의 제1 통전 공정과,
   상기 제1 통전 공정에 이어서, 용접 통전을 행하여 너깃을 형성하는 본통전이며, 상기 복수의 강판인 모재를 용융시킴으로써 접합 면적을 확보하는 제2 통전 공정으로 이루어지고,
   상기 제1 통전 공정은, 가압력 P1(kN), 용접 전류 I1(kA)의 상기 전통전이고,
   상기 제2 통전 공정은, 가압력 P2(kN), 용접 전류 I2(kA)의 상기 본통전이고,
   상기 가압력 P1, P2를, 상기 복수의 강판의 평균 판 두께를 t(㎜)로 할 때, 하기 수학식 2, 수학식 3으로 표시되는 범위로 하고,
   [수학식 2]
   

   

   
   [수학식 3]
   

   

   
   상기 용접 전류 I1을, 상기 용접 전류 I2의 30％ 이상, 90％ 이하의 범위로 하고,
   상기 제1 통전 공정이 종료된 후, 0.1(s) 이내에 상기 제2 통전 공정을 개시하는 것을 특징으로 하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 중첩된 강판의 스폿 용접 전의 간극이 모두 0.5(㎜) 미만인 것을 특징으로 하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 중첩된 강판의 스폿 용접 전의 간극 중 적어도 1개소가 0.5(㎜) 이상인 것을 특징으로 하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법.
5. 제1항에 있어서,
   본통전인 상기 제2 통전 공정 후에, 후통전인 제3 통전 공정을 갖고,
   상기 제3 통전 공정의 용접 전류를 I3(kA)으로 하고, 통전 시간을 T3(s)으로 하고, 상기 제2 통전 공정과 상기 제3 통전 공정 사이의 무통전 시간을 TC(s)로 표시했을 때,
   상기 용접 전류 I3을 3(kA) 이상, 15(kA) 이하의 범위로 하고,
   상기 무통전 시간 TC를 0(s) 이상, 0.2(s) 이내의 범위로 하고,
   상기 용접 전류 I3과 상기 통전 시간 T3의 관계를 하기 수학식 4로 표시되는 범위로 하는
   [수학식 4]
   

   

   
   것을 특징으로 하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법.
6. 제2항에 있어서,
   본통전인 상기 제2 통전 공정 후에, 후통전인 제3 통전 공정을 갖고,
   상기 제3 통전 공정의 용접 전류를 I3(kA)으로 하고, 통전 시간을 T3(s)으로 하고, 상기 제2 통전 공정과 상기 제3 통전 공정 사이의 무통전 시간을 TC(s)로 표시했을 때,
   상기 용접 전류 I3을 3(kA) 이상, 15(kA) 이하의 범위로 하고,
   상기 무통전 시간 TC를 0(s) 이상, 0.2(s) 이내의 범위로 하고,
   상기 용접 전류 I3과 상기 통전 시간 T3의 관계를 하기 수학식 4로 표시되는 범위로 하는
   [수학식 4]
   

   

   
   것을 특징으로 하는, 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법.

Images