KR20180011320A - 저항 스폿 용접 방법 - Google Patents

Abstract

연속해서 수백 점의 타점으로 용접을 실행하는 경우에도, 큰 너깃 직경을 안정적으로 형성하고, 충분한 십자 인장 강도를 확보할 수 있는 저항 스폿 용접 방법을 제공한다.　본 발명에 관한 저항 스폿 용접 방법 강판을 중첩한 판 겹이음을 저항 스폿 용접하는 방법으로서, 본 통전과, 본 통전보다 전에 예비 통전과, 본 통전 후에 후 통전을 실행하고, 상기 각 통전의 사이에 통전을 휴지하는 무통전 시간을 마련하고, 예비 통전 및 후 통전의 전류값은 본 통전의 전류값보다 높고, 또한 가압력을 2단으로 하고, 적어도 예비 통전 종료까지의 전단의 가압력을 F1(kN), 상기 전단 후의 후단의 가압력을 F2(kN)로 하여, 예비 통전 종료 후에서 본 통전 종료까지 F2/F1≤0.9를 만족시키도록, 가압력을 제어한다.

Description

저항 스폿 용접 방법

본 발명은 중첩 저항 용접법의 일종인 저항 스폿 용접 방법에 관한 것으로서, 특히, 흩어짐 등의 발생없이 직경이 큰 너깃(용융부)의 형성을 도모하고자 하는 기술에 관한 것이다.

근래, 차체의 신뢰성 향상과, 대기오염 물질의 삭감을 목적으로 한 차체 중량의 경감을 아울러 달성하기 위해, 강판의 고강도화가 진행되고 있다. 고강도 강판의 채용에 의해, 종래 강에 비해 박육화, 경량화를 해도 동일 정도의 차체 강성이 얻어진다. 그러나, 몇 개의 과제도 지적되고 있다. 그 중 하나가 차체 조립에 있어서의 용접부의 품질이 고강도화됨에 따라 저하한다고 하는 것이다.

저항 스폿 용접은 도 1에 나타내는 바와 같이, 중첩한 2개 이상의 강판(여기서는 하부 강판(1)과 상부 강판(2)의 2개조)의 판 겹이음(3)을 상하 한 쌍의 전극(하부 전극(4)과 상부 전극(5))으로 협치하고, 가압하면서 통전하는 것에 의해서 협지 부분을 용융시키고, 필요 사이즈의 너깃(용융부)(6)을 형성하여, 용접 이음매를 얻는 것이다.

이와 같이 해서 얻어진 용접 이음매의 품질은 너깃 직경의 크기, 혹은 전단 인장 강도(이음매의 전단 방향으로 인장 시험을 했을 때의 강도)나 십자 인장 강도(이음매의 박리 방향으로 인장 시험을 했을 때의 강도), 피로 강도의 크기 등으로 평가되어 있다. 특히, 강판의 강도와 연성을 확보함에 있어서, 강판 중의 C량은 증가하는 경향에 있지만, C의 함유 성분량이 많은 고강도 강판에서는 십자 인장 강도가 저하하는 것이 알려져 있다.

고강도 강판을 포함하는 판 겹이음을 용접해서 얻어진 용접 이음매의 십자 인장 강도를 확보하는 수단으로서는 종래보다 직경이 큰 너깃을 형성하는 것이 고려된다. 종래에서는 판 두께를 t로 했을 때에, 너깃 직경은 5√t로 충분하다고 고려되고 있었지만, 시공시의 안정성을 생각하면 더욱 큰 너깃 직경이 필요하게 되어 있다고 할 수 있다. 특히, 시공시에는 연속한 수백 점의 타점에서 용접을 실행하지만, 그 중에서 전극 선단이 손모되고, 얻어지는 너깃 직경이 점차 축소한다는 현상이 알려져 있다. 이 문제는 더욱 큰 너깃 직경을 설정함으로써 해결할 수 있다.

큰 너깃 직경을 얻기 위한 과제의 하나로서, 시공시에, 강판 사이에 판 간극이 존재함으로써, 충분한 강판 사이의 가압 상태가 얻어지지 않고, 흩어짐이 발생해 버려, 충분한 너깃 직경을 확보할 수 없다고 하는 문제가 있다. 이것은 고강도 강판을 포함하는 판 겹이음에서 특히 현저한 과제이다.

또한, 고강도 강판을 포함하는 판 겹이음에 있어서 형성된 너깃은 소정의 너깃 직경을 확보했다고 해도, 박리 방향 하중에 대해 취성적으로 파단되고, 십자 인장 강도가 낮아진다고 하는 과제도 지적되고 있다. 이것은 고강도 강판을 포함하는 판 겹이음에 있어서 형성된 너깃은 담금질됨으로써 경질화되고, 인성이 저하하기 때문이다.

이러한 과제에 대해, 종래부터 다양한 저항 스폿 용접 방법이 제안되고 있다.

특허문헌 1에는 용접을 3스텝으로 나누고, 너깃 생성을 실행하는 제 1 스텝에서는 점차 전류값을 증가시키는 것에 의해, 급격한 발열에 의한 흩어짐의 발생을 억제하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2 및 3에는 너깃을 형성하는 제 1 공정과, 제 1 공정보다 용접 전류를 하강시키는 제 2 공정과, 너깃을 확대시키는 제 3 공정으로 이루어지는 통전 공정을 갖고, 제 1 공정 및 제 2 공정의 전류값을 제 3 공정의 전류값에 대해 낮게 함으로써, 제 3 공정의 통전시의 흩어짐을 억제하고, 제 3 공정에서는 전류를 맥동으로 함으로써, 흩어짐의 발생을 억제하면서 너깃을 더욱 확대하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 4의 용접 방법은 2단 또는 3단의 통전 방식이며, 너깃을 형성하는 본 통전인 제 2 통전 공정에 대해, 전 통전인 제 1 통전 공정을 저전류로 함으로써 흩어짐의 억제를, 또한 후 통전인 제 3 통전 공정을 저전류로 함으로써 십자 인장 강도의 향상을 달성할 수 있다고 하고 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 제2003-236674호 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2010-207909호 특허문헌 3: 일본국 특허공개공보 제2010-247215호 특허문헌 4: 일본국 특허공보 제5418726호

그러나, 특허문헌 1 내지 4에 기재된 저항 스폿 용접 방법에서는 큰 직경의 너깃을 안정적으로 형성하고, 충분한 십자 인장 강도를 확보할 수 없으며, 특히, 연속해서 수백 점의 타점에서 용접을 실행하는 경우에, 이와 같은 문제가 현저하게 된다.

본 발명은 이러한 문제점에 대해 이루어진 것이며, 연속해서 수백 점의 타점에서 용접을 실행하는 경우에도, 큰 직경의 너깃을 안정적으로 형성하고, 충분한 십자 인장 강도를 확보할 수 있는 저항 스폿 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은 상기의 과제를 해결하기 위해, 고장력 강판을 포함하는 판 겹이음의 저항 스폿 용접 이음매에 대해 검토를 거듭하였다. 발명자들은 용접 이음매를 구성하는 고강도 강판의 경도 분포와, 흩어짐의 발생의 관계에 주목하였다.

즉, 도 2에 나타내는 전극측 표면 부근 A의 경도 분포와, 판 겹이음 중앙 부근 B의 경도 분포를 조사하고, 흩어짐의 발생과의 관계를 검토하였다. 또한, A는 강판(2)의 전극측 표면으로부터 0.2㎜이내의 영역을 나타내고, B는 강판(2)에 있어서의 판 겹이음(3)의 중앙으로부터 0.2㎜이내의 영역을 나타내고 있다.

그 결과, 용접 이음매를 구성하는 고강도 강판의 전극측 표면 부근 A의 경도 분포와 판 겹이음 중앙 부근 B의 경도 분포의 관계와, 흩어짐의 발생 전류값의 사이에 상관이 있는 것을 찾아내었다.

전극측 표면 부근 A와, 판 겹이음 중앙 부근 B의 경도 분포를 비교한 경우에, 용접의 열 영향을 받은 영역(열 영향부)과, 상기 열 영향부 중 용접의 열 영향에 의해 모재보다 연화한 영역(이하, 연화부)에 주목하면, 판 겹이음 중앙 부근 B에 비해 전극측 표면 부근 A의 열 영향부 직경(열 영향부의 판면 방향의 폭)이 넓으면, 흩어짐의 발생이 없어 큰 너깃 직경을 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다.

전극측 표면 부근 A의 열 영향부 직경을 판 겹이음 중앙 부근 B의 열 영향부 직경보다 넓게 형성하면,이하와 같은 작용 효과가 얻어진다고 생각된다.

너깃을 형성하기 전에, 판 겹이음 중앙 부근 B에 비해 전극측 표면 부근 A에 대한 열 영향을 넓게 주는, 즉 판 겹이음 중앙 부근 B에 비해 전극측 표면 부근 A를 광범위하게 가열할 수 있으면, 전극과 접촉하는 강판 표면이 충분히 연화한다. 이것에 의해, 전극(4)과 강판(1) 및, 전극(5)과 강판(2)이 충분히 접촉하고, 강판(1, 2) 사이에 가압력이 널리 전해져, 결과적으로 너깃(6)의 형성시에, 흩어짐의 발생이 억제된다고 고려된다.

또한, 전극과 접촉하는 강판 표면이 충분히 연화하고, 전극과 강판의 접촉 범위가 넓어지는 것에 의해, 전극 개방시의 전극(동 전극) 및 강판 표면의 도금층의 접촉부에 있어서의 온도도 저온측으로 변화한다. 전극과 강판의 접촉 범위가 좁은 경우에는 용접 완료 후의 냉각이 충분하지 않고, 상기 도금층과 동 전극이 화학적으로 반응함으로써, 전극 개방시에 동 전극의 마모의 원인으로 되지만, 전극과 접촉하는 강판 표면을 충분히 연화하고, 전극과 강판의 접촉 범위를 넓힘으로써 이 반응이 억제되고, 양호한 전극 상태를 유지할 수 있는 것으로 생각된다. 이것에 의해, 연속 타점 시험에 있어서도 양호한 전극 상태를 유지할 수 있는 것으로 추측된다.

상기는 용접중의 변화이지만, 형성된 이음매의 파단 강도에 관해서도 발명자들은 또한 상기 연화부의 영향을 찾아내었다. 즉, 연화부를 확대하고, 연화부의 판면 방향의 폭(이하, 연화 폭)을 증대시킴으로서 십자 인장 시험에 있어서의 파단을 억제할 수 있다. 십자 인장 시험과 같은 이음매의 박리 방향이 하중 방향의 경우, 연화부가 항복하는 것에 의해, 너깃 단부에 부하되는 개구 응력이 경감한다. 이것에 의해, 연화 폭을 확대하는 것에 의해, 너깃에서의 파단을 억제하고, 결과적으로 십자 인장 강도를 향상시킬 수 있다. 이 연화 폭의 확대는 너깃 형성 후에 후 통전을 적절히 실행하는 것에 의해 얻어지는 것을 찾아내었다.

또, 너깃 형성 후의 후 통전시에, 고온 가열하는 것에 의해, 너깃 단부의 P편석을 확산시켜 저감시킴으로써, 십자 인장 강도를 향상시킬 수도 있다.

이와 같이 전극측 표면 부근 A를 판 겹이음 중앙 부근 B보다 넓게 연화시키고, 흩어짐의 발생을 억제하면서 안정적으로 너깃을 형성함으로써, 연속된 수백 점의 타점에서 용접하는 바와 같은 경우에도, 충분한 너깃 직경을 확보할 수 있는 것을 찾아내었다.

이미 기술한 바와 같이, 너깃 형성 전후에 전극측 표면 부근 A를 연화시키기 위해서는 너깃(6)의 형성 전후에, 너깃(6)을 형성하는 본 통전의 전류값보다 높은 전류값으로 예비 통전 및 후 통전을 실행하는 것에 의해 달성할 수 있다.

그를 위해서는 너깃 형성 전의 예비 통전을 고전류화하는 것에 의해, 전극 근방을 고전류 밀도화한다. 그 결과로서, 전극 근방에 있어서 소정의 발열량을 얻어, 너깃 형성 전에 전극측 표면 부근 A를 연화시킨다. 또한, 연화부를 확대하기 위해서는 적절한 무통전(냉각) 시간을 각 통전의 사이에 설정할 필요가 있다. 이것은 무통전 시간의 동안에, 전열에 의해 주위의 온도가 승온함으로써, 전극에서 떨어진 부분이 연화되고, 연화부가 확대하기 때문이다.

이 효과를 또한 얻기 위해서는 예비 통전에서는 가압력을 본 통전의 가압력보다 높게 설정할 필요가 있다. 초기의 고전류 통전에 의한 발열을 더욱 넓게 얻기 위해, 예비 통전에서의 가압력을 고가압으로 함으로써 전극과 강판의 접촉부를 넓게 확보하기 위함이다.

또, 너깃 형성 후에, 너깃(6)을 형성하는 전류값보다 높은 전류값으로 후 통전함으로써, 마찬가지로 전극 근방이 고전류 밀도화되고, 그 결과로서, 전극 근방에 있어서 소정의 발열량이 얻어지고, 너깃 형성 후에도, 전극측 표면 부근 A를 연화시킬 수 있다고 고려된다. 또한, 상기 후 통전에 의해 너깃 형성 후에 연화부를 확대시킬 때에, 너깃(6)을 고온으로 가열하여, 너깃 단부의 P편석을 완화시킬 수 있다. 또, 본 통전과, 너깃 형성 후의 후 통전의 사이에 적절한 무통전(냉각)을 배치하는 것에 의해, 전극 근방을 저온으로 유지하고, 경화시키지 않도록 할 수 있다.

본 발명은 이러한 검토의 결과 얻어진 것이며, 그 요지 구성은 다음과 같다.

[1] 강판을 중첩한 판 겹이음을 저항 스폿 용접하는 방법으로서, 본 통전과, 본 통전보다 전에 예비 통전과, 본 통전 후에 후 통전을 실행하고, 상기 각 통전의 사이에는 통전을 휴지하는 무통전 시간이 마련되고, 예비 통전 및 후 통전의 전류값은 본 통전의 전류값보다 높고, 또한 가압력을 2단으로 하고, 적어도 예비 통전 종료까지의 전단의 가압력을 F1(kN), 상기 전단 후의 후단의 가압력을 F2(kN)로 하여, 예비 통전 종료 후에 식 (1)을 만족시키도록 가압력을 제어하는 저항 스폿 용접 방법:

F2/F1≤0.9 (1).

[2] 식 (2)를 더 만족시키는 [1]에 기재된 저항 스폿 용접 방법:

0.5≤F2/F1 (2).

[3] 본 통전의 전류값을 Im[kA], 통전 시간을 Tm[ms]로 하고, 예비 통전의 전류값을 Ip[kA], 통전 시간을 Tp[ms], 예비 통전과 본 통전의 사이의 무통전 시간을 Tcp[ms], 후 통전의 전류값을 Ir[kA], 통전 시간을 Tr[ms], 본 통전과 후 통전의 사이의 무통전 시간을 Tcr[ms]로 했을 때, 이하의 식 (3)∼(8)을 만족시키는 [1] 또는 [2]에 기재된 저항 스폿 용접 방법:

1.05×Im≤Ip≤2.0×Im (3)

1.05×Im≤Ir≤2.0×Im (4)

40ms≤Tp≤100ms (5)

40ms≤Tr≤100ms (6)

10ms≤Tcp≤60ms (7)

80ms≤Tcr≤300ms (8).

[4] 이하의 식 (9) 및 식 (10)을 더 만족시키는 [3]에 기재된 저항 스폿 용접 방법:

160ms≤Tm≤500ms (9)

0.25≤Rpm≤0.95 (10)

단, Rpm=(Ip/Im)²×(Tp/Tm).

[5] 이하의 식 (11)을 더 만족시키는 [3] 또는 [4]에 기재된 저항 스폿 용접 방법:

0.10≤Rmr≤1.50 (11)

단, Rmr=(Ir/Im)²×(Tr/Tm).

[6] 예비 통전을 2회 이상 실행하고, 각 예비 통전의 사이에는 통전을 휴지하는 무통전 시간이 마련되고, 2회째 이후의 예비 통전을, 전회의 예비 통전의 전류값 이하의 전류값으로 실행하는 [1] 내지 [5] 중의 어느 하나에 기재된 저항 스폿 용접 방법.

[7] 후 통전을 2회 이상 실행하고, 각 후 통전의 사이에는 통전을 휴지하는 무통전 시간이 마련되는 [1] 내지 [6] 중의 어느 하나에 기재된 저항 스폿 용접 방법.

[8] 판 겹이음 중의 적어도 1개의 강판은 인장 강도 780MPa이상을 갖는 고강도 강판인 [1] 내지 [7] 중의 어느 하나에 기재된 저항 스폿 용접 방법.

본 발명에 따르면, 흩어짐의 발생을 억제하면서 직경이 큰 너깃을 안정적으로 형성하고, 충분한 십자 인장 강도를 확보할 수 있는 저항 스폿 용접 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 저항 스폿 용접의 개요를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 관한 저항 스폿 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 관한 저항 스폿 용접 방법의 통전 시간과 전류값의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명의 저항 스폿 용접 방법은 도 1에 나타낸 바와 같이, 복수개의 강판(하부 강판(1), 상부 강판(2))을 중첩한 판 겹이음(3)을 상하 한 쌍의 전극(4, 5) 사이에 배치하고, 가압하면서 통전하여, 필요 사이즈의 너깃(6)을 형성하여 용접 이음매를 얻는 것이다.

이러한 스폿 용접 방법은 상하 한 쌍의 전극(4, 5)을 구비하고, 한 쌍의 전극(4, 5) 사이에 용접하는 부분을 배치함으로써, 가압하면서 통전할 수 있고, 또 용접 중에 가압력 및 용접 전류를 각각 임의로 제어 가능한 가압력 제어 기능 및 용접 전류 제어 기능을 갖는 용접 장치를 이용해서 실시할 수 있다. 용접 장치의 가압 기구(에어 실린더나 서보 모터 등)나 전류 제어 기구(교류나 직류 등), 형식(정치식, 로봇 건 등)은 특히 한정되지 않는다.

본 발명의 저항 스폿 용접 방법에서는 너깃(6)을 소정의 직경으로 성장시키는 본 통전과, 본 통전보다 전에 예비 통전과, 본 통전 후에 후 통전을 각각 실행한다.

본 발명에 관한 저항 스폿 용접 방법에서는 너깃(6)을 형성하는 본 통전의 전류값보다 높은 전류값으로 예비 통전을 실행함으로써, 너깃 형성 전에, 도 2에 나타내는 전극측 표면 부근 A를 충분히 연화시킨다. 그리고, 예비 통전 후에, 통전을 휴지함으로써, 무통전시에 전열에 의해 주위의 온도를 승온시켜, 전극에서 떨어진 부분을 연화하고, 너깃 형성 전에, 전극측 표면 부근 A의 연화부를 확대한다.

이것에 의해, 너깃(6)을 형성하는 본 통전시에 있어서, 전극측 표면 부근 A가 충분히 연화되고, 전극(4)과 강판(1) 및 전극(5)과 강판(2)을 충분히 접촉시킬 수 있다.

도 3의 (a)는 본 발명에 관한 저항 스폿 용접 방법의 일예의 통전 시간과 전류값의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명에서는 너깃 형성 전후에 있어서, 전극측 표면 부근 A를 충분히 연화시키기 위해, 예비 통전과 후 통전의 전류값은 모두 본 통전의 전류값보다 높게 설정한다. 본 발명은 또한 가압력을 2단으로 하고, 적어도 예비 통전 종료까지의 전단의 가압력을 F1(kN)로 하고, 전단 후의 후단의 가압력을 F2(kN)로 하여, 예비 통전 종료 후에 식 (1)을 만족시키도록 가압력을 제어한다. 가압력을 감소시키는 타이밍은 예비 통전 종료 후부터 본 통전 종료까지의 사이가 바람직하다. 즉, 예비 통전 종료 후부터 본 통전 종료까지의 사이에 식 (1)을 만족시키도록 가압력을 제어하는 것이 바람직하다.

F2/F1≤0.9 (1)

F2/F1>0.9의 경우에는 전극과 강판 표면의 접촉 면적에 있어서 유의한 차가 얻어지지 않기 때문이다. 또한, F1은 특히 한정되지 않지만, 전극과 강판 표면의 접촉 면적을 충분히 확보하는 점에서, 3kN이상인 것이 바람직하고, 4kN이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, F1은 특히 한정되지 않지만, 너깃 형성의 관점에서, 10kN이하인 것이 바람직하고, 9kN이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 식 (2)를 만족시키는 것이 바람직하다.

0.5≤F2/F1 (2)

F2/F1<0.5의 경우, 너깃 근방의 가압이 충분하지 않으며, 흩어짐 발생의 원인으로 된다. F2/F1은 0.6이상이 더욱 바람직하며, 0.7이상이 더욱 바람직하다.

또한, 본 통전의 전류값을 Im[kA], 통전 시간을 Tm[ms], 예비 통전의 전류값을 Ip[kA], 통전 시간을 Tp[ms], 예비 통전과 본 통전의 사이의 무통전 시간을 Tcp[ms], 후 통전의 전류값을 Ir[kA], 통전 시간을 Tr[ms], 본 통전과 후 통전의 사이의 무통전 시간을 Tcr[ms]로 했을 때, 본 발명의 저항 스폿 용접 방법은 이하의 식 (3)∼(8)을 만족시키는 것이 바람직하다.

1.05×Im≤Ip≤2.0×Im (3)

1.05×Im≤Ir≤2.0×Im (4)

예비 통전의 전류값 Ip가 1.05×Im이상이면, 전극측 표면 부근 A의 연화 효과가 더욱 높아진다. 또, 후 통전의 전류값 Ir이 1.05×Im이상이면, 전극측 표면 부근 A의 연화 효과가 더욱 높아지고, 또, 너깃 단부의 P의 편석을 완화한다는 후 통전의 효과를 더욱 높인다. 예비 통전의 전류값 Ip 및 후 통전의 전류값 Ir이 2.0×Im이하이면, 용융이 적당하게 되고 흩어짐의 발생을 더욱 억제하기 쉬워진다. Ip, Ir은 각각 1.80×Im이하가 더욱 바람직하고, 1.60×Im이하가 더욱 바람직하다.

40ms≤Tp≤100ms (5)

40ms≤Tr≤100ms (6)

마찬가지로, 예비 통전의 통전 시간 Tp가 40ms이상이면, 전극측 표면 부근 A의 연화 효과가 더욱 높아진다. 또, 후 통전의 통전 시간 Tr이 40ms이상이면, 전극측 표면 부근 A의 연화 효과가 더욱 높아지고, 또, 너깃 단부의 P의 편석을 완화한다고 하는 후 통전의 효과를 더욱 높인다. 예비 통전의 통전 시간 Tp 및 후 통전의 통전 시간 Tr이 100ms이하이면, 용융이 적당하게 되고 흩어짐의 발생을 더욱 억제하기 쉬워진다.

10ms≤Tcp≤60ms (7)

무통전 시간 Tcp가 10ms이상이면, 다음의 통전에 의해 발열이 과대하게 되는 것을 억제할 수 있으며, 연화의 효과가 더욱 높아진다. 무통전 시간 Tcp가 60ms이하이면, 냉각이 너무 진행하지 않고, 본 통전에서 재가열하는 시간이 과도하게 되지 않는다.

80ms≤Tcr≤300ms (8)

무통전 시간 Tcr이 80ms이상이면, 후 통전에 있어서 너무 고온으로 되어 재용융하는 것에 의해 흩어짐이 발생하는 것을 억제하기 쉬워진다. 무통전 시간 Tcr이 300ms이하이면, 후 통전에서 재가열하는 시간이 과도하게 되지 않는다.

또한, 본 통전의 통전 시간 Tm은 식 (9)를 만족시키는 것이 바람직하다.

160ms≤Tm≤500ms (9)

통전 시간 Tm이 160ms이상이면, 너깃의 형성이 안정화되고, 필요한 너깃 직경을 더욱 얻을 수 있기 쉬워진다. Tm은 200ms이상이 더욱 바람직하다. 통전 시간 Tm이 500ms보다 커지면, 용접 시간이 길어지고, 생산성이 나빠질 우려가 있다.

또한, 식 (10)을 만족시키는 것이 바람직하다.

0.25≤Rpm≤0.95 (10)

단, Rpm=(Ip/Im)²×(Tp/Tm)로 한다.

Rpm은 본 통전의 입력 에너지에 대한 예비 통전의 입력 에너지의 비를 의미한다. Rpm이 0.25이상이면, 발열이 충분히 얻어지고 연화의 효과가 더욱 높아진다. Rpm이 0.95이하이면, 급준한 발열에 기인하는 흩어짐의 발생을 더욱 억제하기 쉬워진다. Rpm은 0.85이하가 더욱 바람직하며, 0.75이하가 더욱 바람직하다.

후 통전에 관해, 식 (11)을 만족시키는 것이 바람직하다.

0.10≤Rmr≤1.50 (11)

단, Rmr=(Ir/Im)²×(Tr/Tm)로 한다.

Rmr은 본 통전의 입력 에너지에 대한 후 통전의 입력 에너지의 비를 의미한다. Rmr이 0.10이상이면, 발열이 너무 과소하게 되지 않아 편석 완화의 효과가 더욱 높아진다. Rmr이 1.50이하이면, 급준한 발열에 의한 재용융을 더욱 억제하기 쉬워진다. Rmr은 0.15이상이 더욱 바람직하고, 0.20이상이 더욱 바람직하다. 또, Rmr은 1.25이하가 더욱 바람직하며, 1.00이하가 더욱 바람직하다.

또, 필요에 따라, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 예비 통전을 2회 이상 실행하고, 각 예비 통전의 사이에 무통전(냉각)을 마련하고, 2회째 이후의 예비 통전을 전회의 예비 통전의 전류값 이하의 전류값으로 실행한다. 이것에 의해, 본 통전에 의한 너깃 형성 전에 전극측 표면 부근 A를 연화하는 효과가 더욱 높아진다. 상기 각 예비 통전의 사이의 무통전의 시간은 예비 통전과 본 통전의 사이의 무통전 시간(Tcp)과 마찬가지로, 즉 10ms이상 60ms이하인 것이 바람직하다.

또, 본 통전 후의 후 통전을 2회 이상 실행하고, 각 후 통전의 사이에 무통전(냉각)을 마련함으로써, 전극측 표면 부근 A를 연화하는 효과가 더욱 높아지고, 너깃 단부의 P의 편석을 완화하는 효과가 더욱 높아진다. 상기 각 후 통전의 사이의 무통전의 시간은 본 통전과 후 통전의 사이의 무통전 시간(Tcr)과 마찬가지로, 즉 80ms이상 300ms이하인 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에서는 예비 통전에서 가압력을 높게 설정함으로써, 초기의 고전류 통전에 의한 발열을 더욱 넓게 얻을 수 있고, 도 2에 나타내는 전극측 표면 부근 A를 충분히 연화시킬 수 있다.

또, 본 발명에서는 예비 통전의 통전 시간 Tp 및 전류값 Ip를 적절히 제어함으로써, 너깃 형성 전에 전극측 표면 부근 A를 더욱 충분히 연화시키고, 본 통전에 있어서, 충분한 가압력을 확보하고, 통전 경로를 넓혀, 흩어짐의 발생을 더욱 억제하면서 더욱 안정적으로 큰 너깃 직경을 얻을 수 있다. 이에 부가하여, 예비 통전 후의 무통전 시간을 적절히 제어함으로써, 너깃 형성 전에, 전극측 표면 부근 A의 연화부를 더욱 확대시킬 수 있다.

특히, 차체 조립시에는 연속해서 수십 점∼수백 점을 용접하지만, 그 중에서 전극 선단이 손모되고, 얻어지는 너깃 직경이 점차 축소한다. 이것에 대해, 본 발명을 적용함으로써, 연속해서 수백 점의 타점에서 용접을 실행하는 바와 같은 경우에 있어서도, 안정하게 큰 너깃 직경을 얻을 수 있다.

본 발명은 적어도 1개의 고강도 강판을 포함하는 판 겹이음(3)의 용접에 적용하는 것이 바람직하다. 고강도 강판은 통상의 강판에 비하면, 판 간극에 기인한 흩어짐이 발생하기 쉽다. 따라서, 본 발명을 이러한 판 겹이음의 용접에 적용함으로써 본 발명의 효과를 더욱 누릴 수 있다. 구체적으로는 판 겹이음 중의 적어도 1개의 강판이 인장 강도 780MPa이상을 갖는 고강도 강판인 경우에, 본 발명을 적용하는 것이 바람직하다.

실시예

본 발명의 실시예로서, 전술한 도 1에 나타낸 바와 같이, 2개의 강판(하부 강판(1), 상부 강판(2))을 중첩한 판 겹이음(3)에 대해 저항 스폿 용접을 실행하고, 저항 스폿 용접 이음매를 제작하였다. 저항 스폿 용접에 이용한 장치는 서보 모터에 의해 전극을 가압하는 C건 타입의 용접 장치이다. 또한, 전원은 직류 전원이다.

이 때의 통전은 표 1에 나타내는 조건으로 실행하였다.

또, 전극(4, 5)으로서는 선단의 곡률 반경 R40, 선단 직경 8㎜의 알루미나 분산 동의 DR형 전극을 이용하였다.

표 1에, 너깃 직경(표 중 「직경」으로 표기)에 대해 조사한 결과를 나타낸다. 또한, 너깃 직경은 절단 단면(JIS Z 3139의 기재에 준거하여, 판의 표면에 수직이고 또한 용접점의 대략 중심을 통과하도록 절단한 단면)의 에칭 조직에서 평가하였다. 너깃 직경은 t를 판 두께로 하여 5.5√t이상을 ◎, 5.0√t이상 5.5√t미만을 ○, 5.0√t미만을 ×로 하였다. 또한, JIS Z 3137에 준거하여, 십자 인장 강도(CTS)를 평가하였다. 또한, 동일한 강판을 20㎜피치로 300타점의 용접을 실행한 후에, 마찬가지로 너깃 직경을 평가하고, 그 변화를 평가하였다. 또, 표 1 중의 Tf는 가압력 F1로 예비 통전을 개시하고 나서 상기 F1에서의 가압을 정지했을 때까지의 시간(ms)를 나타낸다.

[표 1]

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 저항 스폿 용접을 실행한 경우에는 비교예에 비하면, 연속 타점을 실행한 후에도, 흩어짐의 발생이 없어 5.0√t이상의 큰 너깃 직경이 형성되고, 십자 인장 강도도 다른 조건에 비해 높은 것을 알 수 있다.

1; 하부 강판 2 상부 강판
3; 판 겹이음 4; 하부 전극
5; 상부 전극 6; 너깃

Claims (8)

1. 강판을 중첩한 판 겹이음을 저항 스폿 용접하는 방법으로서,
   본 통전과, 본 통전보다 전에 예비 통전과, 본 통전 후에 후 통전을 실행하고, 상기 각 통전의 사이에는 통전을 휴지하는 무통전 시간이 마련되고,
   예비 통전 및 후 통전의 전류값은 본 통전의 전류값보다 높고,
   또한 가압력을 2단으로 하고, 적어도 예비 통전 종료까지의 전단의 가압력을 F1(kN), 상기 전단 후의 후단의 가압력을 F2(kN)로 하여, 예비 통전 종료 후에 식 (1)을 만족시키도록 가압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접 방법:
   F2/F1≤0.9 (1).
2. 제 1 항에 있어서,
   식 (2)를 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접 방법:
   0.5≤F2/F1 (2).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   본 통전의 전류값을 Im[kA], 통전 시간을 Tm[ms]로 하고,
   예비 통전의 전류값을 Ip[kA], 통전 시간을 Tp[ms],
   예비 통전과 본 통전의 사이의 무통전 시간을 Tcp[ms],
   후 통전의 전류값을 Ir[kA], 통전 시간을 Tr[ms],
   본 통전과 후 통전의 사이의 무통전 시간을 Tcr[ms]로 했을 때,
   이하의 식 (3)∼(8)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접 방법:
   1.05×Im≤Ip≤2.0×Im (3)
   1.05×Im≤Ir≤2.0×Im (4)
   40ms≤Tp≤100ms (5)
   40ms≤Tr≤100ms (6)
   10ms≤Tcp≤60ms (7)
   80ms≤Tcr≤300ms (8).
4. 제 3 항에 있어서,
   이하의 식 (9) 및 식 (10)을 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접 방법:
   160ms≤Tm≤500ms (9)
   0.25≤Rpm≤0.95 (10)
   단, Rpm=(Ip/Im)²×(Tp/Tm).
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   이하의 식 (11)을 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접 방법:
   0.10≤Rmr≤1.50 (11)
   단, Rmr=(Ir/Im)²×(Tr/Tm).
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   예비 통전을 2회 이상 실행하고,
   각 예비 통전의 사이에는 통전을 휴지하는 무통전 시간이 마련되고,
   2회째 이후의 예비 통전을, 전회의 예비 통전의 전류값 이하의 전류값으로 실행하는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   후 통전을 2회 이상 실행하고,
   각 후 통전의 사이에는 통전을 휴지하는 무통전 시간이 마련되는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   판 겹이음 중의 적어도 1개의 강판은 인장 강도 780MPa이상을 갖는 고강도 강판인 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접 방법.

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