KR20150137104A - 스폿 용접 방법 - Google Patents

Abstract

탄소를 0.15질량％ 이상 포함하고, 인장 강도가 980㎫ 이상의 고강도 강판의 스폿 용접을 2단 통전으로 행하여, 제1 통전 공정의 전류 I₁과 제2 통전 공정의 전류 I₂의 비(I₂／I₁)를 0.5 내지 0.8로 하고, 냉각 공정의 시간 tc를, 강판 판두께 H에 따라, 식(0.2×H²)으로 계산되는 0.8×tmin 이상, 2.5×tmin 이하의 범위로 하고, 또한 제2 통전 공정의 통전 시간 t2를 0.7×tmin 이상, 2.5×tmin 이하의 범위로 하고, 상기 제1 통전 공정까지의 가압력보다, 상기 냉각 공정 이후에 있어서의 가압력을 크게해서 용접함으로써, 템퍼링에 의한 경도 저감의 편차를 억제하면서, 높은 내지연 파괴 특성을 안정되게 얻는다.

Description

스폿 용접 방법{SPOT WELDING METHOD}

본 발명은 자동차 분야 등에서 사용되는 인장 강도 980㎫ 이상의 고강도 강판을 이용하는 스폿 용접 방법에 관한 것이다.

최근, 자동차 분야에서는, 저연비화나 CO₂ 배출량 삭감을 달성하기 위한 차체의 경량화나, 충돌 안전성을 향상시키기 위한 차체의 고강성화가 보다 요구되고 있고, 그 요구를 충족시키기 위해, 차체나 부품 등에 고강도 강판을 사용하는 요구가 높아지고 있다.

한편, 차체의 조립이나 부품의 설치 등의 공정에 있어서는, 주로 스폿 용접이 사용되고 있지만, 특히 인장 강도가 높은 고강도 강판을 스폿 용접한 경우에는, 종래, 조인트부의 인장 강도가 문제되고 있었다.

고강도 강판은 그 강도를 달성하기 위해 모재의 탄소 등량이 커지고 있고, 또한 스폿 용접에서는 용접부는 가열 후 즉시 급냉되므로, 용접부는 마르텐사이트 조직이 되고, 용접부 및 열영향부에 있어서 경도가 상승하고, 인성이 저하되게 된다.

고강도 강판의 스폿 용접에 있어서, 스폿 용접부의 인성을 개선해서 조인트 강도를 확보하는 방법으로서, 본 통전의 후에 다시 후 가열 통전을 행하는 2단 통전에 의한 방법이 있다.

예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2002－103048호 공보에는, 스폿 용접의 통전이 종료해서 일정 시간이 경과한 후에 템퍼 통전을 행하고, 스폿 용접부(너깃부 및 열영향부)를 어닐링해서 용접부의 경도를 저하시키고 있다. 일본 특허 출원 공개 제2010－115706호 공보에는, 본 통전에 의한 너깃 형성의 후에, 본 통전 전류값 이상의 전류값에서 후 가열 통전한다고 하는 방법이 기재되어 있다.

인장 강도가 높은 고강도 강판을 스폿 용접한 경우의 문제로서, 최근에는, 지연 파괴(수소 취화)의 문제가 더욱 발생해 왔다. 탄소를 0.15질량％ 이상 포함하고, 인장 강도가 980㎫ 이상의 고강도 강판은, C 이외에도 Si, Mn 등의 켄칭성 원소를 많이 함유하므로, 그 스폿 용접부는 용접의 가열 냉각 과정을 거쳐 켄칭되어 경화된다. 또한, 용접부는 열수축하는 냉각 과정에서 그 주위로부터 인장되고, 실온에 있어서 인장 잔류 응력이 분포하게 된다.

지연 파괴는, 강판의 강도, 잔류 응력 그리고 강 중의 수소량의 3인자에 주로 지배된다. 고강도 강판의 스폿 용접부는, 전술한 바와 같이 경도가 높고, 인장 잔류 응력이 분포하고 있으므로, 수소 침입이 일어나면 지연 파괴를 야기하기 쉬운 부위로 되어 있다.

그러나, 종래의 2단 통전에 의한 방법에서는, 용접부의 내지연 파괴 특성을 향상시키는 것에 대해서는, 전혀 고려되어 있지 않다.

따라서, 본 발명에서는, 탄소를 0.15질량％ 이상 포함하고, 인장 강도가 980㎫ 이상의 고강도 강판의 스폿 용접 방법에 있어서, 템퍼링에 의한 경도 저감의 편차를 억제하면서, 높은 내지연 파괴 특성을 안정되게 얻을 수 있는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 스폿 용접 조인트의 내지연 파괴 특성을 향상시키기 위해서는, 파괴가 발생 및 전파되는 강판 압접부(코로나 본드라고도 함)로부터 너깃의 단부까지의 사이를 연화하는 것이 매우 중요하다고 생각했다. 이 생각 하에, 본 통전 후에 다시 후 가열 통전을 행하는 실시하는 2단 통전에 의해, 강판 압접부로부터 너깃의 단부까지의 사이를 연화시키고, 내지연 파괴 특성을 향상시키는 스폿 용접부의 조건에 대해 검토했다.

그 결과, 본 통전까지의 가압력, 본 통전 후의 가압력, 냉각 기간 및 후 가열 통전을 적절한 조건으로 행함으로써, 내지연 파괴 특성을 향상시킨 용접 조인트를 얻을 수 있는 것을 발견했다.

그러한 검토의 결과, 이루어진 본 발명의 요지는 다음과 같다.

[1] 탄소를 0.15질량％ 이상 포함하고, 인장 강도가 980㎫ 이상인 고강도 강판을 중첩하여 스폿 용접하는 방법이며, 스폿 용접 공정을, 너깃을 형성하는 제1 통전 공정, 제1 통전 공정에 이어서 무통전으로 하는 냉각 공정, 냉각 공정에 이어서 너깃을 연화시키는 제2 통전 공정의 3공정으로 나누어 행하고, 그 때, 제1 통전 공정의 전류를 I₁, 제2 통전 공정의 전류를 I₂로 할 때, I₂／I₁을 0.5 내지 0.8로 하고, 또한 냉각 공정의 시간 tc(sec)를, 강판 판두께 H(㎜)에 따라, 다음의 (1) 식으로 계산되는 0.8×tmin 이상, 2.5×tmin 이하의 범위로 하고, 또한 제2 통전 공정의 통전 시간 t2(sec)를, 0.7×tmin 이상, 2.5×tmin 이하의 범위로 하고, 제1 통전 공정까지의 전극의 가압력보다, 냉각 공정 이후에 있어서의 전극의 가압력을 크게 해서 용접하여 스폿 용접 조인트를 얻는, 스폿 용접 방법.

tmin＝0.2×H² …(1)

[2] 상기 고강도 강판이 도금 강판인 상기 [1]에 기재된 스폿 용접 방법.

본 발명에 따르면, 탄소를 0.15질량％ 이상 포함하고, 인장 강도가 980㎫ 이상의 고강도 강판의 스폿 용접 방법에 있어서, 템퍼링에 의한 경도 저감의 편차를 억제하고, 용접 시간을 단축하면서, 높은 내지연 파괴 특성을 안정되게 얻을 수 있다.

도 1은 1단 통전과 2단 통전의 경우에 있어서의 스폿 용접부의 비커스 경도의 변화의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 스폿 용접의 통전 및 가압 패턴의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 스폿 용접부의 융합선의 전후에 위치하는 너깃 단부와 강판 압접부에 대한 비커스 경도를 측정하는 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 판두께와 tmin, 2.5×tmin과의 관계를 도시하는 선도이다.

이하, 첨부의 도면을 참조해 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

탄소가 0.15질량％ 이상이고, 인장 강도가 980㎫ 이상인 고강도 강판을 스폿 용접하면, 너깃 및 열영향부로 이루어지는 스폿 용접부는, 용접의 가열 냉각 과정을 거쳐 켄칭 경화된다. 또한, 용접부는, 열수축하는 냉각 과정에서 그 주위로부터 인장되어, 실온에 있어서 인장 잔류 응력이 분포하게 된다. 예를 들어, 자동차 차체의 경우에는, 차체 제조 시, 혹은 부식 환경에 있는 주행 시에, 수소가 용접부에 침입해서 지연 파괴(수소 취화 균열)가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명자들은, 2단 통전에 의한 스폿 용접 시에, 본 통전에 의해 형성된 너깃과 모재의 경계(융합선) 근방의 마르텐사이트 조직을, 후 통전에 의해 탬퍼링하여 탬퍼링 마르텐사이트로 함으로써, 내지연 파괴 특성을 개선하는 것을 시도했다. 구체적으로는, 본 발명자들은, 2단 통전에 있어서의 본 통전의 전류량에 대한 후 통전의 전류량의 비, 용접 후 냉각 시간과 후 통전의 통전 시간을 다양하게 바꾸어 다수의 시험편을 작성했다. 다음에, 본 발명자들은, 융합선의 전후에 위치하는 너깃 단부와 강판 압접부에 있어서, 도 3에 도시한 바와 같이 강판의 겹침면을 따라 비커스 경도를 측정하고, 통전 조건과 비커스 경도의 관계를 조사했다. 또한, 본 발명자들은, 융합선 전후에 있어서의 비커스 경도와 내지연 파괴 특성의 관계를 더 조사했다.

그 결과, 융합선을 사이에 둔 전후의 범위를 템퍼링 마르텐사이트 조직으로 함과 함께, 비커스 경도를 400 이하로 함으로써, 내지연 파괴 특성이 우수한 용접 조인트로 할 수 있는 것을 발견했다.

도 1에 그러한 시험 결과의 일례를 나타낸다. 도 1은, C：0.22질량％, 인장 강도가 1510㎫, 판두께 2㎜의 강판을 사용해 스폿 용접한 예이다. 도 1의 횡축의 원점 0은, 강판 압접부를 형성하는 강판 겹침면과 너깃의 융합선의 교점을 나타내며, ＋는 원점으로부터 겹침면 방향으로의 거리, －는 너깃 방향으로의 거리를 나타낸다. 또한, ●(black circles)은 본 통전만을 행하고, 후 통전을 행하지 않았던 예이고, ○(white circles)와 △(triangles)는, 본 통전의 후에, 냉각 시간을 사이에 끼워 후 통전을 행하는 2단 통전에 의한 예이며, ○(white circles)는 적절한 조건으로 용접한 예, △(triangles)는 부적당한 조건으로 용접한 예를 각각 나타낸다.

2단 통전은, 도 2에 도시한 바와 같이, 전류 I₁에서 본 통전(제1 통전 공정)을 행하고, 다음에, 무통전으로서 냉각 시간 tc의 냉각을 행한 후, 전류 I₂에서 통전 시간 t2의 후 통전(제2 통전 공정)을 행하는 통전 패턴을 사용했다. △(triangles)의 통전 조건 A는, I₂／I₁：0.6, tc：0.6sec, t2：2.0sec이고, ○(white circles)의 통전 조건 B는, I₂／I₁：0.6, tc：1.2sec, t2：1.2sec이다.

도 1로부터, 본 통전만을 행하고, 후 통전을 행하지 않는 통전 패턴으로 스폿 용접한 경우에서는, 너깃 단부 근방의 비커스 경도의 값이 크지만, 2단 통전에 의해 용접함으로써 너깃 단부 근방의 경도가 저하되는 것을 알 수 있다. 또한, 2단 통전한 경우에서도, 통전 조건에 의해 연화량은 다르고, 부적합한 통전 조건 A의 경우에는 연화량이 작고, 후 통전 없음의 경우와의 차이가 작다. 이에 대해, 적절한 통전 조건 B의 경우에는, 연화량이 크고, 너깃 단부 근방의 비커스 경도가 크게 저하되고 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 통전 조건 A와 B로 행한 용접 조인트의 내지연 파괴 특성을, 후술하는 염산 침지 시험에 의해 조사한 결과, 너깃 단부 근방의 연화량이 작은 통전 조건 A의 경우에는, 용접부에 균열이 확인되었다. 이에 대해, 연화량이 컸던 통전 조건 B에서는, 용접부에 균열은 확인되지 않았다.

이상의 결과를 바탕으로, 또한 본 발명자들은, 통전 조건이나 가압력을 변화시켜 상기 연화량이 다른 다수의 시료를 작성하고, 너깃 단부 근방의 경도나 금속 조직과 내지연 파괴 특성과의 관계를 조사했다. 그 결과, 강판의 압접부의 길이를 L로 했을 때, 상기 너깃단부로부터 －L 내지 ＋L의 범위에 있어서의 금속 조직이 템퍼링 마르텐사이트 조직을 갖고, 또한, 그 범위의 비커스 경도의 평균값을 400 이하로 함으로써, 내지연 파괴 특성이 우수한 스폿 용접 조인트를 얻을 수 있는 것을 발견했다.

본 발명은, 이와 같은 검토 결과에 기초해서 이루어진 것이고, 이하 본 발명에 필요한 요건에 대해 순차 설명한다.

(대상으로 하는 강판)

본 발명의 스폿 용접 조인트는, 탄소를 0.15질량％ 이상 포함하고, 인장 강도가 980㎫ 이상의 고강도 강판을 스폿 용접해 형성된 조인트를 대상으로 한다.

그와 같은 강판은 모재 조직의 일부 또는 전부가 마르텐사이트 조직으로 되어 있고, 한편, 스폿 용접 후, 너깃 및 너깃 근방의 열영향부는 모두 마르텐사이트 조직이 되어, 조인트부의 지연 파괴가 문제가 되기 때문이다.

또한, 인장 강도의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 스폿 용접성과의 관련으로 현상태에서는 상한의 인장 강도는 2000㎫ 정도가 된다.

(너깃 단부 근방의 금속 조직과 경도)

스폿 용접부의 지연 파괴를 방지하기 위해서는, 너깃 단부 근방의 경도나 인장 잔류 응력을 저하시키는 것이 필요하다. 특히, 파괴가 발생 및 전파하는 강판 압접부로부터 너깃 단부를 연화하는 것이 매우 중요하다.

본 발명에서는, 전술한 바와 같은 검토의 결과, 너깃을 포함하는 용접 조인트의 단면에 있어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 강판 압접부와 너깃의 융합선의 교점을 원점(0점)으로 하고, 강판 압접부의 길이를 L로 할 때에, －L 내지 ＋L의 범위에 있어서의 금속 조직이 템퍼링 마르텐사이트 조직을 갖고, 또한, 상기 범위의 비커스 경도의 평균값을 400 이하로 함으로써, 내지연 파괴 특성을 현저하게 향상될 수 있는 것을 발견했다.

본 발명에서는, 너깃 및 용접열 영향부를 본 통전에 계속되는 후 통전에 의해 가열함으로써, 너깃 단부 근방의 경도를 상기의 범위까지 저하시킴으로써, 동시에 인장 잔류 응력도 저하시킬 수 있고, 내지연 파괴 특성이 향상될 것으로 생각할 수 있다.

또한, 비커스 경도의 측정은 다음과 같은 방법에 의해 행할 수 있다.

우선, 스폿 용접해서 형성된 스폿 용접 조인트를, 판 표면에 수직으로 너깃의 중심을 통과하는 단면으로 절단한다. 이 절단편으로부터 너깃을 포함하는 시험편을 잘라내고, 이를 수지 등에 매립해서 절단면을 연마한다. 그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 강판 압접부의 겹침면에 평행하고, 겹침면에서 0.2㎜ 어긋난 선을 따라, 너깃 내부로부터 대부분 연화되지 않는 위치까지의 비커스 경도 Hv를 측정해서 구한다.

(강판의 화학 조성)

강판의 화학 조성에 대해서는, 탄소량 이외 특별히 한정되는 것이 아니고, 공지의 핫 스탬프재나 초하이텐으로 불리는 박강판이나 도금된 박강판이 사용되지만, 구체적으로 예시하면, 다음과 같은 화학 조성을 갖는 강판이 들 수 있다.

예를 들어, 질량％로, C：0.15 내지 0.50％, Si：0.01 내지 2.50％, Mn：1.0 내지 3.0％, P：0.03％ 이하, S：0.01％ 이하, N：0.0100％ 이하, O：0.007％ 이하, Al：1.00％ 이하이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판을 기본으로 하고, 또한 하기의 (a) 내지 (c)의 군으로부터 선택된 원소를 필요에 따라 함유하는 강판이 들 수 있다.

(a) Ti：0.005 내지 0.10％, Nb：0.005 내지 0.10％, 및 V：0.005 내지 0.10％의 1종 또는 2종 이상

(b) B：0.0001％ 내지 0.01％, Cr：0.01％ 내지 2.0％, Ni：0.01％ 내지 2.0％, Cu：0.01％ 내지 2.0％, Mo：0.01％ 내지 0.8％로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상

(c) Ca, Ce, Mg, 및 희토류 금속(REM)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을, 합계로 0.0001％ 내지 0.5％.

(스폿 용접 조인트의 제조 방법)

이상 설명한 스폿 용접 조인트를 형성하기 위한 스폿 용접은 다음과 같이 행하여진다.

도 2에, 스폿 용접 공정에 있어서의 통전 패턴의 예를 나타낸다. 이 통전 패턴에서는, 우선, 소정의 가압력 P1을 인가하면서 일차 전류 I₁로 본 통전해서 너깃을 형성하는 제1 통전 공정을 행한다. 다음에, 제1 통전 공정까지의 가압력보다 큰 가압력 P2를 인가하고, 통전을 완전히 정지해서 냉각 시간 tc의 냉각 공정을 거친 후, 2차 전류 I₂ 및 통전 시간 t2로 후 통전하고, 너깃 및 그 주변을 연화시키는 제2 통전 공정을 행한다. 그리고, 제2 통전 공정의 통전이 종료된 후, 소정의 홀드 시간이 경과된 시점에서 용접용의 전극을 강판으로부터 이간하고, 가압력을 해방한다. P2－P1≥50kgf(490N)이다. 가압력의 차이(P2－P1)의 상한은 특별히 정해지지 않지만, 강판의 오목부(인덴테이션)가 현저하게 되지 않는 범위로 설정된다.

그 때, 통전 조건은 다음과 같은 범위로 한다.

I₂／I₁：0.5 내지 0.8

tc：0.8×tmin 내지 2.5×tmin

t2：0.7×tmin 내지 2.5×tmin

여기서, tmin은, 판두께 H(㎜)에 대해 아래와 같이 (1) 식으로 표시된다.

tmin＝0.2×H² … (1)

이와 같은 통전 조건으로 한 것은 이하의 이유에 의한다.

(I₂／I_1：0.5 내지 0.8)

후 통전에 있어서 용접부를 연화하고, －L 내지 ＋L의 범위에 있어서의 비커스 경도의 평균값을 400 이하로 하는 경도 분포를 실현하기 위해서는, 후 통전시의 전류 I₂를, 본 통전의 전류 I₁에 대해 (0.5 내지 0.8) I₁의 범위로 할 필요가 있다.

I₂／I₁이 0.5 미만에서는, 후 통전시의 가열 온도가 낮고 용접부의 연화 정도가 불충분, 또는 연화되는 영역이 －L 내지 ＋L의 범위를 만족하지 않으므로, 내지연 파괴 특성의 향상 효과가 작다. 한편, I₂／I₁이 0.8을 넘으면, 본 통전으로 형성된 너깃이나 용접열 영향부(HAZ)가 다시 오스테나이트 단상 영역까지 가열되고, 그 후의 냉각 과정에서 켄칭 연화를 실현할 수 없으므로, 내지연 파괴 특성은 향상될 수 없다.

I₂／I₁이 0.8을 넘어도, t2를 매우 단시간으로 하면, 용접부를 연화가 일어나는 온도 범위로 할 수 있는 경우가 있다. 그러나, 강판 사이의 극간이나 전극과 강판의 접촉 상태가 변동된 경우에 용접부가 적정한 온도로부터 벗어나 연화를 실현할 수 없는 경우가 있다. 즉, 안정되게 연화를 달성하는 것이 곤란하다.

I₂／I₁은, 바람직하게는, 0.55 내지 0.75의 범위로 하는 것이 안정되고, 또한 충분한 연화를 실현하는데 있어서 바람직하다.

또한, I₁은 목표로 하는 너깃 직경에 의해 결정한다.

(tc：0.8×tmin 내지 2.5×tmin)

후 통전에 있어서 용접부를 연화하고, 필요 경도 분포를 실현하기 위해서는, 본 통전후의 냉각 시간 tc를, 강판 판두께 H에 따라, 식(0.2×H²)으로 계산되는 0.8×tmin 이상, 2.5×tmin 이하의 범위로 할 필요가 있다.

tc가 0.8×tmin 미만에서는 본 통전후의 냉각 과정에 있어서의 온도 저하가 불충분하고, 너깃이나 HAZ 내의 마르텐사이트 생성이 적든지, 전혀 일어나지 않으므로(즉, 대부분 혹은 모두 오스테나이트인 채로 존재함), 후 통전시의 연화(템퍼링)를 실현할 수 없는 경우가 있다.

한편, tc가 2.5tmin을 넘어도 생산성의 저하를 초래하고, 그 후의 후 통전 시간을 매우 길게 하지 않으면 템퍼링이 불충분해지고, 지연 파괴의 방지를 할 수 없는 경우가 발생한다. 따라서, tc의 범위를 tmin의 0.8 내지 2.5배로 규정했다.

또한, 스폿 용접하는 강판의 판두께가 다른 경우, H는 평균의 판두께로 한다.

(t2：0.7×tmin 내지 2.5×tmin)

후 통전에 있어서 용접부를 연화하고, 필요한 경도 분포를 실현하기 위해서는, 냉각 후의 후 통전의 시간 t2를, 0.7×tmin 이상, 2.5×tmin 이하로 할 필요가 있다.

t2가 0.7×tmin 미만에서는 후 통전시의 온도 상승이 불충분하고, 너깃이나 HAZ 내의 마르텐사이트가 연화(템퍼링)할 수 없는 경우가 있다. 한편, 템퍼링에 의한 연화는 유지 시간보다 온도에 의해 강하게 의존하므로, tc가 2.5tmin을 초과해도 용접부의 온도 분포는 정상 상태가 되어 용접부의 경도 분포는 크게 변화되지 않게 되어, 생산성의 저하를 더욱 초래한다. 따라서, t2의 범위를 tmin의 0.7 내지 2.5배로 규정했다.

도 4에, 판두께와 tmin, 2.5×tmin의 관계를 나타낸다. 판두께의 범위는, 예를 들어 자동차용 강판의 판두께의 범위에 대응하고 있다.

본 발명은, 이상 설명한 바와 같이 구성되는 것이지만, 이하, 실시예를 사용하여, 본 발명의 실시 가능성 및 효과에 대해 더 설명한다.

실시예

(실시예 1)

C：0.22질량％, 판두께：2㎜, 인장 강도：1510㎫의 냉연 강판을 준비하고, 그 강판을 중첩하여, 표 1에 나타낸 바와 같은 조건으로, 서보 건 타입의 용접기를 사용하여, 스폿 용접을 행하고, 비커스 경도 측정용의 스폿 용접 조인트의 시험편을 제작했다(n수＝30). 그 때, 본 통전의 조건은 일정하게 했다. 또한, 가압하고 나서 통전할 때까지의 스퀴즈 시간과 후 통전 후의 가압의 홀드 시간도 일정하게 했다. 본 통전 공정까지의 가압력은 450kgf(4410N)로 했다. 냉각 공정 이후의 가압력은 450kgf(4410N), 500kgf(4900N), 650kgf(6370N)의 3가지로 했다.

또한, 스폿 용접의 전에 예비 실험을 행하여 두고, 이 예비 실험의 결과에 기초하여, 스폿 용접 시의 본 통전의 전류량을, 너깃 직경이 1매의 강판의 판두께의 평방근의 4.5배가 되는 값(4.5√t)으로 설정했다.

너깃 내 및 열영향부에 있어서의 비커스 경도는, 상기 작성한 시험편을 판폭 중심으로 판두께 방향으로 절단하고, 도 3에 도시한 바와 같이 그 단면을 접합 계면을 따라 500㎛ 피치로 측정했다. 또한, 비커스 경도의 측정은 JIS－Z2244에 기초하여, 하중 200gf(1.96133N)로 행하였다.

또한, 염산 침지 시험은, 상기 냉연 강판의 양단부에 판두께 1.4㎜의 강판을 삽입하고, 중앙의 타점부에 간격이 개방하도록 하고, 양단부를 구속한 상태에서 중앙부를 상기와 마찬가지로 스폿 용접하고, 용접부에 응력이 부가되는 상태의 시험편을 작성하고, 그 시험편을 0.15 규정의 염산중에 100시간 침지한 후의 균열의 유무를 조사하는 것으로 행하였다. 균열의 유무는, 스폿 용접해서 형성된 스폿 용접 조인트를, 판 표면에 수직으로 너깃의 중심을 통과하는 단면에서 절단하고, 이 절단편으로부터 너깃을 포함하는 시험편을 잘라내고, 이를 수지 등에 매립해서 절단면을 연마해서, 연마된 절단면을 광학 현미경으로 관찰해서 행하였다.

이와 같은 측정 결과 및 평가 결과를 같이 표 1에 나타낸다. 또한, L은 0.6㎜였다.

표 1에 도시한 바와 같이, 본 발명예에서는, 염산 침지 시험에서는 균열의 발생은 없고, 지연 파괴성이 우수한 스폿 용접 조인트가 얻어졌다.

이에 대해, 냉각 공정 이후의 가압력이 본 발명의 조건을 만족하지 않는 비교예에서는 염산 침지 시험에서는 균열의 발생이 확인되고, 내지연 파괴 특성이 우수한 스폿 용접 조인트가 얻어지지 않았다.

(실시예 2)

C：0.22질량％, 판두께：2㎜, 인장 강도：1510㎫의 냉연 강판을 준비하고, 그 강판을 중첩하여 표 2에 나타내는 조건으로, 실시예 1과 마찬가지로 스폿 용접을 행하여, 비커스 경도의 측정과 염산 침지 시험을 행하였다. 또한, 본 통전 공정까지의 가압력은 450kgf(4410N)로 했다. 냉각 공정 이후의 가압력은 550kgf(5390N)로 했다.

이들 측정 결과 및 평가 결과를 동일하게 표 2에 나타낸다. 또한, L은 0.8㎜였다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명예에서는, 염산 침지 시험에서는 균열의 발생은 없고, 지연 파괴성이 우수한 스폿 용접 조인트를 얻을 수 있었다.

이에 대해, 후 통전을 실시하지 않았던 비교예나, 냉각 시간이나 후 통전 시간이 본 발명의 조건을 만족하지 않는 비교예에서는 염산 침지 시험에서는 균열의 발생이 확인되고, 내지연 파괴 특성이 우수한 스폿 용접 조인트를 얻을 수 없었다.

(실시예 3)

C：0.21질량％, 판두께：1.2㎜, 인장 강도：1486㎫의 냉연 강판을 준비하고(n수＝3), 그 강판을 중첩하여 표 3에 나타내는 조건으로, 실시예 1과 마찬가지로 스폿 용접을 행하여, 비커스 경도의 측정과 염산 침지 시험을 행하였다. 또한, 본 통전 공정까지의 가압력은 350kgf(3430N)로 했다. 냉각 공정 이후의 가압력은 450kgf(4410N)로 했다.

이들 측정 결과 및 평가 결과를 마찬가지로 표 3에 나타낸다. 또한, L은 0.5㎜였다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 있어서도, 본 발명예에서는 염산 침지 시험에서는 균열의 발생은 없고, 내지연 파괴 특성이 우수한 스폿 용접 조인트를 얻을 수 있었다. 이에 대해, 후 통전을 실시하지 않았던 비교예나, 냉각 시간이나 후 통전의 통전 조건이 본 발명의 조건을 만족하지 않는 비교예에서는 염산 침지 시험에서는 균열의 발생이 확인되고, 내지연 파괴 특성이 우수한 스폿 용접 조인트를 얻을 수 없었다.

상기 실시예의 평가 결과로부터도 알 수 있는 바와 같이, 스폿 용접에 있어서, 제1 통전 공정까지의 전극의 가압력 P1보다, 냉각 공정 이후에 있어서의 전극의 가압력 P2를 크게 하면, 전극과 강판의 접촉 면적이 증대되어, 강판으로부터의 발열 효과가 높아진다. 이에 의해, Ms점(마르텐사이트가 출현하는 온도)까지 온도가 저하될 때까지의 시간, 즉 냉각 공정에 필요로 하는 시간이 단축된다. 또한, 템퍼링에 의한 응고 편석을 저감시켜 경도 저감의 편차를 억제할 수 있고, 지연 파괴 평가의 결과의 편차도 억제할 수 있다. 이에 의해, 지연 파괴(수소 취화 균열)를 안정되어 억제할 수 있다.

냉각 공정에 필요로 하는 시간이 단축됨으로써, 스폿 용접에 필요로 하는 전체의 시간을 단축할 수 있다. 또한, 냉각 공정으로 단축된 시간을 제2 통전 공정에 충당하고, 템퍼링의 시간을 길게 하고, 강도를 안정되게 저하시킬 수 있다. 스폿 용접부로부터의 수소의 방출도 촉진된다.

2013년 4월 17일에 출원된 일본 특허 출원 제2013－86837호의 개시는, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격이 참조에 의해 포함되는 것이 구체적이고 개개에 기재된 경우와 동일한 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 포함된다.

Claims (2)

1. 탄소를 0.15질량％ 이상 포함하고, 인장 강도가 980㎫ 이상인 고강도 강판을 중첩하여 스폿 용접하는 방법이며,
   스폿 용접 공정을, 너깃을 형성하는 제1 통전 공정, 제1 통전 공정에 이어서 무통전으로 하는 냉각 공정, 냉각 공정에 이어서 너깃을 연화시키는 제2 통전 공정의 3공정으로 나누어 행하고, 그 때, 제1 통전 공정의 전류를 I₁, 제2 통전 공정의 전류를 I₂로 할 때, I₂／I₁을 0.5 내지 0.8로 하고, 또한 냉각 공정의 시간 tc(sec)를, 강판 판두께 H(㎜)에 따라, 다음의 (1) 식으로 계산되는 0.8×tmin 이상, 2.5×tmin 이하의 범위로 하고, 또한 제2 통전 공정의 통전 시간 t2(sec)를, 0.7×tmin 이상, 2.5×tmin 이하의 범위로 하고, 상기 제1 통전 공정까지의 전극의 가압력보다, 상기 냉각 공정 이후에 있어서의 전극의 가압력을 크게 해서 용접하여 스폿 용접 조인트를 얻는, 스폿 용접 방법.
   tmin＝0.2×H² … (1)
2. 제1항에 있어서, 상기 고강도 강판은 도금 강판인, 스폿 용접 방법.

Images