本發(fā)明涉及使多個(gè)鋼板重合地接合的點(diǎn)焊方法。

背景技術(shù)：

以往，汽車領(lǐng)域的主要焊接法是點(diǎn)焊，通過(guò)點(diǎn)焊來(lái)將鋼板之間接合，進(jìn)行車體的組裝和零部件的制造。

例如，在汽車車體，成形性、涂裝性優(yōu)良的軟鋼板用作外側(cè)的設(shè)計(jì)性高的面板零部件，高張力鋼板用作確保內(nèi)部的強(qiáng)度/剛性的骨架零部件。通常，板厚比較薄的鋼板適用于軟鋼板，板厚比較厚的鋼板適用于高張力鋼板。

因此，會(huì)產(chǎn)生通過(guò)點(diǎn)焊將薄的軟鋼板和厚的高張力鋼鋼板接合的部位。此時(shí)，有時(shí)在薄板和厚板的界面，焊點(diǎn)(焊接金屬)形成得不充分。

在專利文獻(xiàn)1中提出以下方案：在通過(guò)電阻點(diǎn)焊將多張鋼板接合時(shí)，以兩階段來(lái)進(jìn)行電阻點(diǎn)焊，與第一階段的焊接相比，以高加壓力、低電流或相同的電流、長(zhǎng)通電時(shí)間或相同的通電時(shí)間來(lái)進(jìn)行第二階段的焊接。

但是，在專利文獻(xiàn)1的方法中，由于第一階段的焊接時(shí)的加壓力低，因此，在鋼板間存在板隙(鋼板間的間隙)，而且，在板厚比(＝總板厚(mm)/最薄板厚(mm))大的情況下，在薄板與厚板的界面，焊點(diǎn)形成得不充分，有時(shí)無(wú)法獲得所希望的接頭強(qiáng)度。

在專利文獻(xiàn)2中提出了將包含至少一張高張力鋼板的多個(gè)鋼板重合地進(jìn)行電阻焊接的高張力鋼板的電阻焊接方法。具體地講，提出了具有以下工序的高張力鋼板的電阻焊接方法：通過(guò)通電來(lái)形成具有以上且以下(t：鋼板的最小板厚(mm))的焊點(diǎn)直徑的焊點(diǎn)的第一工序；之后降低焊接電流的第二工序；再之后通電比第一工序的焊接電流大的焊接電流來(lái)擴(kuò)大上述焊點(diǎn)的第三工序。

專利文獻(xiàn)2的方法中在第二工序增大加壓力，但在存在板隙且板厚比高的情況下，難以確保所希望的焊點(diǎn)直徑。

在專利文獻(xiàn)3中提出了將包含至少一張高張力鋼板的多個(gè)鋼板重合地進(jìn)行電阻焊接的高張力鋼板的電阻焊接方法。具體地講，提出了具有以下工序的高張力鋼板的電阻焊接方法：第一工序，通過(guò)通電來(lái)形成具有規(guī)定的焊點(diǎn)直徑的焊點(diǎn)；第二工序，之后，降低焊接電流；第三工序，再之后，通電比第一工序的焊接電流大的焊接電流并賦予比第一工序的加壓力大的加壓力來(lái)擴(kuò)大焊點(diǎn)。

專利文獻(xiàn)3的方法中，為了擴(kuò)大焊點(diǎn)，在第三工序，賦予比第一工序的加壓力大的加壓力，但與專利文獻(xiàn)2的方法相同，在存在板隙且板厚比高的情況下，難以確保所希望的焊點(diǎn)直徑。

在專利文獻(xiàn)4中提出了通過(guò)多級(jí)通電來(lái)對(duì)在各鋼板間具有間隙G(≤2(mm))的三張以上的鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊的方法，該方法通過(guò)上行斜率通電來(lái)進(jìn)行第一通電，接著，以所需要的通電時(shí)間以及電流值來(lái)進(jìn)行第二通電。

專利文獻(xiàn)4的方法中，由于使第二階段的電流比第一階段的最大電流小，因此，薄板與厚板的界面的熔融不充分，有時(shí)不能獲得所需要的形狀的焊點(diǎn)，不能獲得所希望的接頭強(qiáng)度。

像這樣，在存在板隙、且板厚比高的多個(gè)鋼板重合的情況下，難以使薄鋼板與厚鋼板的接觸界面充分熔融并充分地形成焊點(diǎn)，因此，有時(shí)不能獲得所希望的接頭強(qiáng)度。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2005－262259號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2010－207909號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3日本特開(kāi)2010－247215號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4日本特開(kāi)2013－188752號(hào)公報(bào)

發(fā)明所要解決的問(wèn)題

在汽車部件中，將不僅板厚不同、而且像涂裝性和加工性良好的軟鋼和高張力鋼這樣強(qiáng)度不同的鋼板重合來(lái)進(jìn)行點(diǎn)焊(電阻焊接)的情況增多。(將重合的多個(gè)鋼板稱為板組。)即，薄板和厚板、軟鋼和高張力鋼被復(fù)雜地組合并焊接。在汽車部件中，使用被沖壓成各種形狀的鋼板。但是，在沖壓成形后會(huì)產(chǎn)生被稱為回彈的彈性變形。特別是在高張力鋼中，回彈大，鋼板重疊時(shí)板隙變大。在將鋼板重疊地進(jìn)行組合的情況下，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生最大2mm左右的板隙。點(diǎn)焊中，在板隙大、加壓力不足的情況下，通電前的鋼板的接觸面積變小。該情況下，通電路線狹，即電流密度變高，因此，存在熔融在局部急劇進(jìn)行而產(chǎn)生噴濺的問(wèn)題。

另一方面，在將多張鋼板重疊地進(jìn)行點(diǎn)焊的情況下，通常，在板厚方向的大致中心形成焊點(diǎn)。其主要原因是通過(guò)點(diǎn)焊電極排熱，越接近電極溫度越下降。因此，在將板厚薄的鋼板配置于電極側(cè)的情況下，難以在薄板和與其鄰接的鋼板的界面形成焊點(diǎn)。

在汽車部件的情況下，在表面存在配置薄的軟鋼的部位，與在其旁邊配置的高張力鋼的點(diǎn)焊性成為問(wèn)題所在。即，板厚比(重合的鋼板的板厚的總和/最薄的鋼板的板厚)大、且板厚最薄的鋼板配置于點(diǎn)焊的電極側(cè)的情況成為最大的問(wèn)題。專利文獻(xiàn)2、3在高張力鋼的點(diǎn)焊時(shí)，提出三工序的通電模式。即，通過(guò)預(yù)通電(第一工序)來(lái)確保鋼板的接觸面，由此消除通電初期的噴濺，通過(guò)降低了焊接電流的通電(第二工序)、進(jìn)而相對(duì)于第一工序提高了焊接電流的通電(第三工序)，抑制從通電中期至后期所產(chǎn)生的板間噴濺。但是，缺乏對(duì)關(guān)于板厚的課題的認(rèn)識(shí)，不能解決板厚比大的情況下的問(wèn)題。

專利文獻(xiàn)4提出具有板隙、并將板厚薄的鋼板配置于電極側(cè)的情況的點(diǎn)焊方法，由于降低了第二通電中的焊接電流，因此，不能確保適當(dāng)?shù)暮更c(diǎn)直徑，此外，由于焊接時(shí)間也變長(zhǎng)，因此，并不實(shí)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明以解決這些問(wèn)題作為課題。

即，其課題是：在使多個(gè)鋼板重合的點(diǎn)焊中，即使是在鋼板間存在最大2mm左右的間隙(板隙)，而且板厚比(重合的鋼板的板厚的總和/最薄的鋼板的板厚)大的情況下，也會(huì)獲得適當(dāng)?shù)暮附咏宇^。其目的在于：提供一種特別是以適用于汽車部件為目的，并且即使是在最外層(最接近電極側(cè))配置有比較薄的鋼板的情況下也能夠適用的點(diǎn)焊。

用于解決問(wèn)題的方案

本發(fā)明者們對(duì)解決上述課題的手法進(jìn)行了銳意探討。結(jié)果，得到以下見(jiàn)解。

(a)

考察點(diǎn)焊中焊點(diǎn)生成機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了不產(chǎn)生噴濺并適當(dāng)?shù)厣珊更c(diǎn)并使之成長(zhǎng)的通電模式。

·預(yù)通電：

其是以促進(jìn)鋼板間的接觸并減少板隙為目的，使焊接電流慢慢增加(例如，上行斜率狀)的通電方法。其是這樣的通電方法：若急劇地載荷電流則形成局部通電，此部分急速地熔融，由此產(chǎn)生噴濺，因此，預(yù)通電是慢慢(例如上行斜率狀)通電來(lái)避免局部加熱。

·第一通電：

其是這樣的通電方法：通過(guò)預(yù)通電，在鋼板間確保一定的接觸面，且在殘留接觸電阻的條件下，較高地通過(guò)固定的焊接電流，在抑制噴濺的同時(shí)，通過(guò)由鋼板間的電接觸電阻引起的發(fā)熱來(lái)使薄板―厚板間熔融。

·第二通電：

其是這樣的通電方法：采用比第一通電低的電流，在抑制板間噴濺的同時(shí)，使焊點(diǎn)主要在徑向成長(zhǎng)。

·第三通電：

其是這樣的通電方法：在第二通電工序，焊點(diǎn)直徑達(dá)到某一程度的大小后，采用比第二通電高的電流，使焊點(diǎn)不僅在徑向，特別是在板厚方向也成長(zhǎng)。

(b)

本發(fā)明者們通過(guò)許多實(shí)驗(yàn)，嘗試了將鋼板的板厚、板隙作為參數(shù)來(lái)規(guī)定各通電的通電時(shí)間和電流值。結(jié)果，在鋼板的點(diǎn)焊中，能夠規(guī)定適當(dāng)?shù)耐姇r(shí)間、焊接電流量。

另外，通電時(shí)間是由與交流電源頻率對(duì)應(yīng)的周期數(shù)規(guī)定的。熱輸入量與輸入電流值的積分成比例，因?yàn)檫@些依賴于交流電源頻率。例如，如果是50Hz的交流電源，則相當(dāng)于1周期＝1/50秒。

·預(yù)通電

tu≥2×Ta²×Tg

其中，Ta：平均板厚(mm)

(平均板厚Ta是由板厚的總和除以2而求得的值來(lái)定義的。)

Tg：板隙的最大值(mm)

tu：預(yù)通電時(shí)間(周期)。

板厚、板隙的單位是mm(以下相同。)。

電流值最大與第一通電的電流量相同。

·第一通電

1≤t1≤7×Ta

其中，t1：第一通電的固定通電時(shí)間(周期)

其中，I1是第一通電中的電流值，單位是kA。

·第二通電

1≤t2

其中，t2：第二通電時(shí)間(周期)

其中，I2是第二通電中的電流值，單位是kA。

·第三通電

5×Ta≤t3≤15×Ta

其中，t3：第三通電時(shí)間(周期)

其中，I3是第三通電中的電流值，單位是kA。

(C)

在第三通電中促進(jìn)焊點(diǎn)成長(zhǎng)時(shí)，急劇的成長(zhǎng)促進(jìn)與產(chǎn)生噴濺的危險(xiǎn)性相伴。因此，發(fā)現(xiàn)：即使在第三通電中，通過(guò)采用慢慢增加的通電模式(例如上行斜率狀)，也能夠一邊抑制產(chǎn)生噴濺，一邊促進(jìn)焊點(diǎn)成長(zhǎng)。

(D)

還發(fā)現(xiàn)：在焊點(diǎn)成長(zhǎng)時(shí)，并非僅以電流進(jìn)行控制，通過(guò)與焊點(diǎn)成長(zhǎng)相應(yīng)地使由電極產(chǎn)生的加壓力變化，能夠形成更適當(dāng)?shù)暮更c(diǎn)。

特別是，發(fā)現(xiàn)：通過(guò)在第三通電時(shí)降低加壓力，能夠減弱由電極產(chǎn)生的冷卻，并促進(jìn)焊點(diǎn)向板厚方向(電極方向)成長(zhǎng)。但是，若將加壓力降得過(guò)低，則會(huì)引起噴濺的產(chǎn)生，因此，理想的是：相對(duì)于第一通電和第二通電中的加壓力，采用1/2以上的加壓力。

(E)

而且，發(fā)現(xiàn)：若在第一通電工序和第二通電工序之間，以及第二通電工序與第三通電工序之間的任一個(gè)或雙方設(shè)置冷卻工序(時(shí)間)，則整個(gè)焊接部被冷卻，能夠暫時(shí)抑制焊點(diǎn)成長(zhǎng)，并具有抑制噴濺的效果。

本發(fā)明是基于上述見(jiàn)解而成的，其主旨如下。

(1)

一種將多個(gè)鋼板重疊地接合的點(diǎn)焊方法，其特征在于，具有：

慢慢地載荷電流的預(yù)通電工序；

以電流值I1進(jìn)行固定通電的第一通電工序；

然后以電流值I2進(jìn)行通電的第二通電工序；以及

再然后以電流值I3進(jìn)行通電的第三通電工序，

滿足的關(guān)系是：I1＞I2以及I2＜I3，

其中，I1、I2、I3的單位設(shè)為kA。

(2)

(1)中所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：上述多個(gè)鋼板的板厚的合計(jì)與上述多個(gè)鋼板中板厚最薄的鋼板的板厚的比即板厚比為大于等于4.5。

(3)

(1)或(2)中所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：上述多個(gè)鋼板以板厚最薄的鋼板處于最外側(cè)的方式重合。

(4)

(1)～(3)中的任一項(xiàng)所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：上述預(yù)通電工序使焊接電流呈上行斜率狀地增加。

(5)

(1)～(3)中的任一項(xiàng)所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：上述預(yù)通電工序?yàn)槊}沖通電。

(6)

(4)中所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：上述預(yù)通電工序的上行斜率通電的通電時(shí)間為1～30周期。

(7)

(5)中所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：上述預(yù)通電工序的脈沖通電的通電時(shí)間為1～10周期，休止時(shí)間為1～5周期。

(8)

(1)～(7)中的任一項(xiàng)所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：在將上述預(yù)通電工序的通電時(shí)間設(shè)為tu，將上述第一通電工序的通電時(shí)間設(shè)為t1，將鋼板的板厚的總和除以2而求得的值即平均板厚設(shè)為Ta，將鋼板間的間隙即板隙的最大值設(shè)為Tg時(shí)，滿足以下關(guān)系：

tu≥2Ta²Tg，

1≤t1≤7Ta

其中，tu以及t1的單位設(shè)為所施加的交流電流的周期數(shù)，Ta以及Tg的單位設(shè)為mm。

(9)

(8)中所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：

在將上述第二通電的通電時(shí)間設(shè)為t2時(shí)，滿足以下關(guān)系：

1≤t2

其中，t2的單位設(shè)為所施加的交流電流的周期數(shù)。

(10)

(8)或(9)中所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：

在將上述第三通電的通電時(shí)間設(shè)為t3時(shí)，滿足以下關(guān)系：

5Ta≤t3≤15Ta

其中，t3的單位設(shè)為所施加的交流電流的周期數(shù)。

(11)

(1)～(10)中的任一項(xiàng)所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：

在上述第三通電工序中，使焊接電流呈上行斜率狀地增加。

(12)

(1)～(11)中的任一項(xiàng)所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：

在上述第三通電工序中，使由點(diǎn)焊電極產(chǎn)生的加壓力減少。

(13)

(12)中所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：

在將上述減少后的加壓力設(shè)為P2，將減少前的加壓力設(shè)為P1時(shí)，

0.5×P1≤P2＜P1。

(14)

(1)～(13)中的任一項(xiàng)所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：

在上述第一通電工序與上述第二通電工序之間以及在上述第二通電工序與上述第三通電工序之間的至少任一方，具有不流過(guò)焊接電流的冷卻工序。

(15)

(14)中所述的點(diǎn)焊方法的特征在于：

上述冷卻工序的冷卻時(shí)間為小于等于10周期。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，其課題為：在使多個(gè)鋼板重合的點(diǎn)焊中，即使是在鋼板間存在間隙(板隙)，而且板厚比(重合的鋼板的板厚的總和/最薄的鋼板的板厚)大的情況下，也會(huì)獲得適當(dāng)?shù)暮附咏宇^。其目的在于：提供一種特別是以適用于汽車部件為目的，并且即使是在最外層(最接近電極側(cè))配置有比較薄的鋼板的情況下也能夠適用的點(diǎn)焊。

特別是，在多個(gè)鋼板包含高張力鋼板，而且使其以板厚最薄的鋼板配置于最外側(cè)的方式重合的點(diǎn)焊中，發(fā)揮其效果。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的通電方式的一例的圖。

圖2是示意地表示本發(fā)明的點(diǎn)焊接頭方式的一例的圖。

圖3是表示通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察本發(fā)明中所形成的焊接接頭的一個(gè)方式的剖面組織的圖。

圖4是表示本發(fā)明的通電方式與加壓力的關(guān)系的一個(gè)例子的圖。

圖5是表示本發(fā)明的通電方式與加壓力的關(guān)系的其他例子的圖。

圖6是表示本發(fā)明的通電方式與加壓力的關(guān)系的其他例子的圖。

圖7是表示本發(fā)明的通電方式與加壓力的關(guān)系的其他例子的圖。

圖8是表示在本發(fā)明的通電方式中具有冷卻工序的一個(gè)例子的圖。

圖9是表示在本發(fā)明的通電方式中具有冷卻工序的其他例子的圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的點(diǎn)焊方法(以下有時(shí)稱為“本發(fā)明焊接方法”。)是通過(guò)一對(duì)點(diǎn)焊電極(在本說(shuō)明書中，有時(shí)僅稱為“電極”。)夾持多個(gè)鋼板重疊而成的板組，一邊通過(guò)此電極進(jìn)行加壓一邊通電，使鋼板的接觸部熔融并進(jìn)行接合的點(diǎn)焊方法。

在本發(fā)明焊接方法中，所適用的鋼板在鋼種、形態(tài)、機(jī)械特性等方面并未特別限定。無(wú)論是怎樣的鋼種、形態(tài)以及/或者機(jī)械特性的鋼板，如果能通電，則為本發(fā)明焊接方法的適用對(duì)象。在鋼板的形態(tài)方面，例如，電鍍鋼板、熱浸鍍鋼板、合金化熱浸鍍鋼板也是本發(fā)明焊接方法的適用對(duì)象。

此外，在本發(fā)明方法中，焊接電源是能夠以所需要的周期數(shù)對(duì)鋼板通電的電源即可，并不限于特定的電源。除了單相交流、三相整流之外，直流變頻器也能夠作為焊接電源使用。在使用直流變頻器的情況下，也能夠達(dá)到本發(fā)明焊接方法的效果。

圖1中示出本發(fā)明焊接方法的通電方式的一個(gè)例子。

本發(fā)明的點(diǎn)焊方法由預(yù)通電工序、第一通電工序、第二通電工序、第三通電工序構(gòu)成。對(duì)于本發(fā)明中所用的記號(hào)，以下加以說(shuō)明。

[電流]

將第一通電工序中的電流值設(shè)為I1，將第二通電工序中的電流值設(shè)為I2，將第三通電工序中的電流值設(shè)為I3，單位均設(shè)為kA。

[通電時(shí)間]

將預(yù)通電工序的通電時(shí)間設(shè)為tu，將第一通電工序的通電時(shí)間設(shè)為t1，將第二通電工序的通電時(shí)間設(shè)為t2，將第三通電工序的通電時(shí)間設(shè)為t3，單位均設(shè)為周期數(shù)。在此，所謂周期數(shù)是與輸入相關(guān)的交流電源波形的周期數(shù)。熱輸入量與輸入電流值的積分成比例，因?yàn)檫@些依賴于交流電源頻率。例如，如果是50Hz的交流電源，則相當(dāng)于1周期＝1/50秒。在焊接電源為直流變頻器的情況下，設(shè)為根據(jù)輸入至變頻器的交流電源的頻率導(dǎo)出的周期數(shù)。

[板厚、板隙]

將鋼板的平均板厚設(shè)為Ta，將鋼板間的間隙的最大值設(shè)為Tg(本說(shuō)明書中有時(shí)稱為“板隙”。)，單位均設(shè)為mm。如上所述，在使三張以上的板重合的情況下，平均板厚Ta由板厚的總和除以2而求得的值來(lái)定義。

板隙Tg是進(jìn)行點(diǎn)焊的部分的鋼板間的間隙，而不考慮不進(jìn)行點(diǎn)焊的部分的鋼板間的間隙。

[板厚比]

板厚比是上述多個(gè)鋼板的板厚的合計(jì)與上述多個(gè)鋼板中板厚最薄的鋼板的板厚的比。

板厚比＝(多個(gè)鋼板的板厚的合計(jì))/(板厚最薄的鋼板的板厚)

在多個(gè)鋼板中配置有薄鋼板，特別是在最外側(cè)配置有薄鋼板的情況下，由于由電極產(chǎn)生的冷卻效果，因此，越接近電極溫度越降低，難以形成焊點(diǎn)。本發(fā)明是用于消除此情況的，如果板厚比為4.5以上，則此效果較大。雖未特別設(shè)定上限，但若在最外側(cè)配置最薄的鋼板，板厚比超過(guò)10，則其點(diǎn)焊性惡化，因此，也可將上限設(shè)為10。

接著，對(duì)通電工序加以說(shuō)明。

[預(yù)通電工序]

預(yù)通電工序是以慢慢地使鋼板間的接觸面擴(kuò)大為目的，慢慢地增加焊接電流的載荷量的工序(例如，上行斜率(up slope)狀)。預(yù)通電工序是這樣的通電方法：若急劇地載荷電流，則通過(guò)對(duì)局部接觸的部分集中地通電，此部分急速地熔融并產(chǎn)生噴濺，因此，以電流量慢慢增加的方式(例如上行斜率狀)通電來(lái)避免局部加熱。

慢慢地使焊接電流的載荷量增加的方法包括呈上行斜率狀(圖1、圖4、圖5、圖6、圖7)增加的方法。此外，該情況下，電流值可以從0開(kāi)始增加，也可以從某一特定的電流值開(kāi)始。

此外，例如脈沖通電也能夠適用。這是因?yàn)椋喝绻敲}沖通電，則交替地進(jìn)行通電和冷卻，通過(guò)調(diào)整通電時(shí)間和冷卻時(shí)間，能夠調(diào)整熱輸入量。

脈沖通電的電流I0設(shè)為小于第一通電工序的電流I1，在時(shí)間t0期間內(nèi)持續(xù)。優(yōu)選I0＝(0.5～0.8)·I1，但并不限于此?？梢詫㈦娏鱅0設(shè)定得較高，縮短持續(xù)時(shí)間t0，此外，也可以將電流I0設(shè)定得較低，延長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間t0。

例如，設(shè)為通電時(shí)間：1～10周期，休止時(shí)間：1～5周期，通過(guò)重復(fù)進(jìn)行通電和休止，能夠獲得與上行斜率通電相同的效果。另外，考慮所需要的效果的表現(xiàn)程度，適宜地設(shè)定通電時(shí)間以及休止時(shí)間即可。

通電時(shí)間tu為1周期以上即可。如果通電時(shí)間tu小于1周期，則無(wú)法獲得上行斜率的上述效果，因此，設(shè)為1周期以上。

優(yōu)選地，設(shè)為tu≥2×Ta²×Tg為好。本發(fā)明者們通過(guò)各種試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：通電時(shí)間與平均板厚以及最大板隙之間存在相關(guān)性，導(dǎo)出如上所述的關(guān)系。

[第一通電工序]

第一通電工序?yàn)?，通過(guò)預(yù)通電而在鋼板間確保一定的接觸面，且在接觸電阻殘存的條件下，一邊抑制噴濺，一邊通過(guò)由鋼板間的電接觸電阻產(chǎn)生的發(fā)熱使薄板－厚板間熔融，因此較高地通過(guò)固定的電流的工序。在電流通過(guò)上行斜率狀等的預(yù)通電而到達(dá)電流I1之后，繼續(xù)以時(shí)間t1通電電流I1。在電流I1、時(shí)間t1的通電中，利用鋼板間的接觸電阻，促進(jìn)薄板－厚板間的發(fā)熱(溫度上升)，擴(kuò)大熔融部。電流I1是考慮到對(duì)象板組的板厚而設(shè)定的。

通電時(shí)間t1設(shè)為確保所需要的發(fā)熱量且不產(chǎn)生噴濺的范圍的時(shí)間，至少1周期以上即可。這是因?yàn)椋粜∮?周期，則熱輸入量不足，有時(shí)不生成焊點(diǎn)。

優(yōu)選設(shè)為1≤t1≤7×Ta。本發(fā)明者們通過(guò)各種試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：通電時(shí)間t1與平均板厚Ta存在相關(guān)性，導(dǎo)出如上所述的關(guān)系。若T1比7×Ta大，則有時(shí)在通電時(shí)間t1期間會(huì)產(chǎn)生噴濺。

此外，通電電流I1并不特別限定。但是，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)了I1與平均板厚Ta存在相關(guān)性。即，優(yōu)先將I1設(shè)為(Ta)+2以下。這是因?yàn)?，若I1超過(guò)該值，則焊點(diǎn)急速成長(zhǎng)，容易產(chǎn)生噴濺。I1的下限也不特別限定。但是，優(yōu)選設(shè)為(Ta)－4以上為好。這是因?yàn)?，若I1過(guò)小，則無(wú)法促進(jìn)焊點(diǎn)的成長(zhǎng)，不能夠獲得足夠大小的焊點(diǎn)。

[第二通電工序]

第二通電工序是在第一通電工序中生成焊點(diǎn)，在使其成長(zhǎng)到某種程度之后，減少焊接電流，一邊抑制板間噴濺，一邊使焊點(diǎn)主要在徑向成長(zhǎng)的工序。因此，需要設(shè)為I2＜I1。電流I2為足以促進(jìn)鋼板的熔融的電流即可，但考慮對(duì)象板組的板厚來(lái)設(shè)定為好。根據(jù)該觀點(diǎn)，銳意求得與平均板厚的關(guān)聯(lián)，并發(fā)現(xiàn)：優(yōu)選設(shè)為(Ta)為好。下限如果是焊點(diǎn)會(huì)成長(zhǎng)的程度，則并不特別限定，但優(yōu)選設(shè)為(Ta)－6以上。

第二通電工序中的通電時(shí)間t2為1周期以上即可。這是因?yàn)?，在第一通電工序中生成焊點(diǎn)，并確保了某種程度的焊點(diǎn)直徑。對(duì)于上限，也并不特別限定，但優(yōu)選與接下來(lái)的第三通電工序配合地進(jìn)行設(shè)定。

[第三通電工序]

第三通電工序是在第二通電工序中焊點(diǎn)直徑達(dá)到某種程度的大小之后，設(shè)為比第二通電高的電流，使焊點(diǎn)不僅是在徑向、在板厚方向也成長(zhǎng)的工序。因此，在第三通電工序中，在時(shí)間t3的期間內(nèi)使比電流I2高的電流I3(＞I2)通過(guò)。在電流I3、時(shí)間t3的通電中，進(jìn)一步促進(jìn)鋼板的熔融，即，謀求焊點(diǎn)的擴(kuò)大(在橫向和板厚方向的雙方擴(kuò)大)。鋼板間的接觸和熔融進(jìn)行至第二通電工序結(jié)束，就是說(shuō)，通電面積增加得足夠大(電流密度降低)，因此，產(chǎn)生噴濺的電流I3的電平上升。因此，能夠使I3大于I2。

而且，本發(fā)明者們對(duì)I3進(jìn)行了探討。即，電流I3在不產(chǎn)生噴濺并且能夠使焊點(diǎn)形狀擴(kuò)大至所希望的形狀的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)定即可。由于電流I3受到總板厚的影響，因此，發(fā)現(xiàn)：考慮平均板厚來(lái)進(jìn)行設(shè)定即可。結(jié)果，可知：優(yōu)選設(shè)為(Ta)即可。I3的上限無(wú)需特別限定。設(shè)定為在點(diǎn)焊中不產(chǎn)生噴濺即可。

通電時(shí)間t2和通電時(shí)間t3的和(t2+t3)是在謀求鋼板間的接觸、焊點(diǎn)的擴(kuò)大這點(diǎn)上重要的指標(biāo)。

通常，在二張板的點(diǎn)焊中，公知以10×Ta(周期)或者10×Ta+2(周期)左右來(lái)表示升溫的飽和傾向。本發(fā)明者們根據(jù)該觀點(diǎn)，銳意求得平均板厚與通電時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)：將t2和t3的合計(jì)通電時(shí)間設(shè)為5Ta以上且15Ta以下為好。若t2和t3的合計(jì)通電時(shí)間比5Ta短，則焊點(diǎn)不會(huì)充分成長(zhǎng)，因此，無(wú)法獲得適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)焊。另一方面，若t2和t3的合計(jì)通電時(shí)間比15Ta長(zhǎng)，則溫度分布大致恒定，焊點(diǎn)直徑飽和，使生產(chǎn)性降低。

另一方面，也可以延長(zhǎng)第二通電工序，但與焊接電流比較小相應(yīng)地，焊點(diǎn)的成長(zhǎng)速度也鈍化。因此，用于得到適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)焊的焊接時(shí)間可能變長(zhǎng)。因此，可以使t3比t2長(zhǎng)。

在第三通電工序中，其目的是使焊點(diǎn)成長(zhǎng)，特別重要的是使其在板厚方向成長(zhǎng)。因此，并非急劇地加熱，而是和預(yù)加熱同樣地使熱輸入量慢慢增加，由此，能抑制噴濺的產(chǎn)生。使熱輸入量慢慢增加的方法并不特別限定，但優(yōu)選使焊接電流呈上行斜率狀增加。例如，將第三通電電流I3設(shè)為通電時(shí)間的函數(shù)為好。例如，通過(guò)設(shè)為通電時(shí)間的一次函數(shù)，能夠獲得單調(diào)增加的上行斜率狀的通電模式(圖6、圖7)。

通過(guò)使第三通電工序呈上行斜率狀，能夠慢慢地進(jìn)行焊點(diǎn)成長(zhǎng)，因此，也能夠兼顧第二通電工序。即，該情況下，能夠縮短第二通電工序的時(shí)間。例如，可以設(shè)為t2＝1(周期)。

而且，發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)使焊點(diǎn)在板厚方向成長(zhǎng)時(shí)，減少由電極產(chǎn)生的冷卻效果為好。即，由于電極自身被水冷，因此，板厚方向的溫度在與電極接觸的部分最低。所以，焊點(diǎn)難以向板厚方向成長(zhǎng)。

因此，發(fā)現(xiàn)：在第三通電工序中使焊點(diǎn)在板厚方向成長(zhǎng)時(shí)，會(huì)減少由電極產(chǎn)生的加壓力，減少電極與鋼板的接觸區(qū)域并提高電流密度，同時(shí)，通過(guò)減弱電極的冷卻效果，焊點(diǎn)將更有效地在板厚方向成長(zhǎng)(圖5、圖7)。并不隨著加壓力的減少而特別限定加壓力的下限值。但是，若加壓力過(guò)于減少，則會(huì)產(chǎn)生噴濺，因此，優(yōu)選將加壓力設(shè)為減少前的一半(1/2)以上。即，在減少加壓力之前，即若將第一通電工序、第二通電工序中的加壓力設(shè)為P1、將減少后的加壓力設(shè)為P2，則設(shè)成1/2P1≤P2＜P1為好。進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)成2/3P1≤P2＜P1為好。

減少后的加壓力P2的上限為小于P1即可，但為了可靠地獲得其效果，將0.9P1設(shè)為上限為好。

如果使加壓力減少的定時(shí)是在第三通電過(guò)程中，則不特別限定。但是，優(yōu)選在進(jìn)入作為焊點(diǎn)向板厚方向的成長(zhǎng)階段的第三通電之后，以盡可能早的定時(shí)來(lái)使加壓力減少。例如，在進(jìn)入第三通電之后的3周期以內(nèi)使加壓力減少為好，更優(yōu)選的是在1周期以內(nèi)。

圖4～7表示將通電模式與加壓力的模式進(jìn)行了組合的情況。圖4和圖5為第三通電工序是固定電流通電的情況，圖6和圖7為第三通電模式是上行斜率狀的情況。此外，圖4和圖6是加壓力固定的情況，圖5和圖7是在第三通電工序使加壓力減少的情況。

[冷卻工序]

可以在第一通電工序與第二通電工序之間、以及第二通電工序與第三通電工序之間的任一方或雙方設(shè)置不流過(guò)焊接電流的冷卻工序(圖8、圖9)。

通過(guò)設(shè)置冷卻工序，焊點(diǎn)的成長(zhǎng)放緩，抑制噴濺的產(chǎn)生，焊點(diǎn)形成穩(wěn)定。

若設(shè)置冷卻工序，則與連續(xù)進(jìn)行第一通電、第二通電以及第三通電的點(diǎn)焊相比，看起來(lái)焊接結(jié)束時(shí)間增長(zhǎng)了冷卻時(shí)間的量，生產(chǎn)性降低，但通過(guò)設(shè)置冷卻工序，能夠在第二通電工序以及/或者第三通電工序中，將電流I2以及/或者電流I3設(shè)定得較高，并縮短通電時(shí)間t2以及/或者通電時(shí)間t3，因此，生產(chǎn)性并沒(méi)有降低。

圖8中示出在圖1所示的通電模式中追加了冷卻工序的例子。圖9表示圖8的預(yù)通電工序?yàn)槊}沖通電的情況的一個(gè)例子。

圖2中示意地示出通過(guò)本發(fā)明焊接方法形成三張鋼板(在外側(cè)為薄鋼板)重疊的板組的焊接接頭的樣式。

在三張鋼板重疊的板組中，外側(cè)的鋼板的板厚最薄的情況下，有時(shí)該薄鋼板與鄰接鋼板的接觸界面處的接合不充分，但在本發(fā)明焊接方法中，即使在外側(cè)的鋼板的板厚最薄的情況下，也能夠使外側(cè)的薄鋼板與鄰接鋼板的接觸界面牢固地接合。

根據(jù)本發(fā)明，即使在鋼板間存在板隙，也會(huì)在薄板―厚板間可靠地形成焊點(diǎn)。焊點(diǎn)的大小能夠在點(diǎn)焊后，以通過(guò)點(diǎn)焊中心的線切割板組，并對(duì)切割面進(jìn)行研磨、刻蝕之后，通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察。

根據(jù)本發(fā)明焊接方法，如圖2所示，焊點(diǎn)4遍及薄鋼板和比較厚的二張鋼板地形成。圖3中示出通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察由本發(fā)明焊接方法形成的焊接接頭的剖面組織。能夠確認(rèn)：貫通三張鋼板地形成焊點(diǎn)，所有鋼板間的界面充分熔融。可知：特別是最薄的鋼板雖然位于外側(cè)，但包括此鋼板也形成有焊點(diǎn)。

[實(shí)施例]

接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以說(shuō)明，但實(shí)施例中的條件是為了確認(rèn)本發(fā)明的可實(shí)施性以及效果而采用的一個(gè)條件例，本發(fā)明并不限于該條件例。本發(fā)明在不脫離本發(fā)明的主旨，并達(dá)到本發(fā)明的目的的限度內(nèi)，能夠采用各種條件。

[實(shí)施例1]

使用表1所示的兩種板組來(lái)實(shí)施點(diǎn)焊。鋼板均為合金化熔融鍍鋅鋼板，每個(gè)單面的鍍層附著量為45g/m²。將點(diǎn)焊條件示于表2。焊接電源使用單相交流。

將標(biāo)稱直徑為16mm、頂端直徑為6mm、頂端R為40mm的Cr-Cu制DR形材料用于電極。三級(jí)通電后的電極保持時(shí)間均設(shè)為5周期。焊接后，沿著通過(guò)點(diǎn)焊的中心的線，切割板組。對(duì)切割面進(jìn)行研磨、刻蝕之后，通過(guò)光學(xué)顯微鏡對(duì)焊點(diǎn)的大小進(jìn)行測(cè)定。將測(cè)定結(jié)果與有無(wú)噴濺的產(chǎn)生一起示于表3。將(鋼板1－2間的焊點(diǎn)直徑)(鋼板1的板厚)的焊點(diǎn)判斷為合格。

[實(shí)施例2]

在與實(shí)施例1相同的條件下，以圖5的通電模式以及加壓力模式來(lái)實(shí)施點(diǎn)焊。將點(diǎn)焊條件和評(píng)價(jià)結(jié)果示于表4。焊接電源使用單相交流。

其結(jié)果，不產(chǎn)生噴濺，形成良好的焊點(diǎn)。另外，將各鋼板間的焊點(diǎn)直徑(鋼板1(最薄的鋼板)的板厚)的焊點(diǎn)判斷為合格。以下，實(shí)施例3、4、5也做出相同的判斷。

[實(shí)施例3]

在與實(shí)施例1相同的條件下，以圖6的通電模式以及加壓力模式來(lái)實(shí)施點(diǎn)焊。將點(diǎn)焊條件和評(píng)價(jià)結(jié)果示于表5。焊接電源使用單相交流。

其結(jié)果，不產(chǎn)生噴濺，形成良好的焊點(diǎn)。

[實(shí)施例4]

在與實(shí)施例1相同的條件下，以圖7的通電模式和以及加壓力模式來(lái)實(shí)施點(diǎn)焊。將點(diǎn)焊條件和評(píng)價(jià)結(jié)果示于表6。焊接電源使用單相交流。

其結(jié)果，不產(chǎn)生噴濺，形成良好的焊點(diǎn)。

[實(shí)施例5]

使用表7中所示的兩種板組，在與實(shí)施例1相同的條件下，實(shí)施設(shè)置了冷卻工序的點(diǎn)焊。表中的“cool”表示冷卻工序。鋼板均為合金化熔融鍍鋅鋼板，每個(gè)單面的鍍層附著量為45g/m²。

將點(diǎn)焊條件示于表8，將評(píng)價(jià)結(jié)果示于表9。焊接電源使用單相交流。

其結(jié)果，不產(chǎn)生噴濺，形成良好的焊點(diǎn)。

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

表9

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在包含高張力厚鋼板的板厚比高的三張板組中，即使在板組存在板隙，也能夠抑制噴濺的產(chǎn)生，并確保所需要的焊點(diǎn)直徑，穩(wěn)定地形成所需要的形狀的焊點(diǎn)，確保所希望的接頭強(qiáng)度。由此，本發(fā)明在焊接構(gòu)造物制造產(chǎn)業(yè)中的可利用性高。

符號(hào)的說(shuō)明

1 薄鋼板

2，3 鋼板

4 焊點(diǎn)