電阻點焊裝置、復(fù)合電極以及電阻點焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電阻點焊的技術(shù)，特別是，設(shè)及對包括層疊起來的多個金屬板的板組 進行焊接的電阻點焊裝置。另外，本發(fā)明設(shè)及用于該電阻點焊的復(fù)合電極W及電阻點焊方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] W汽車為首的輸送用機械、工業(yè)用機械等由多個結(jié)構(gòu)件構(gòu)成。在多數(shù)情況下，在制 造結(jié)構(gòu)件時可使用電阻點焊（W下也簡稱為"點焊"）。
[0003] 通常，點焊按照W下運樣進行。作為原材料準(zhǔn)備板組。板組具有多個金屬板層疊起 來的部分。接著，利用一對電極夾持板組，將各電極按壓于板組。然后，一邊通過各電極的按 壓來對板組進行加壓，一邊對電極之間施加電流。由此，在板組中，隨著電極的加壓，鄰接的 金屬板彼此接觸，在該接觸區(qū)域W及其附近的區(qū)域流動有電流。運些區(qū)域因由電阻產(chǎn)生的 焦耳熱而烙融，烙融的區(qū)域凝固而形成烙核。由于烙核的形成，板組的金屬板彼此接合而接 在一起，制造結(jié)構(gòu)件。
[0004] 作為電極，可使用扁平型電極頭、DR(雙3:歹方瓜7-瓜）型電極頭、SR(單R:シシ ク/レア一/レ)型電極頭等。扁平型電極頭是圓柱狀，且具有平坦的頂端面。DR型電極頭是頂 端部呈凸形狀突出的大致圓柱狀，且其頂端面形成為曲率半徑較大的凸曲面。SR型電極頭 是大致圓柱狀，且具有曲率半徑較大的凸曲面的頂端面。
[0005] 近年來，結(jié)構(gòu)件的輕量化得到推進，作為構(gòu)成板組的金屬板，采用高張力鋼即所謂 的高強度鋼材的情況較多。高強度鋼材、特別是抗拉強度為590MPa~780MPa級W上的高強 度鋼材(W下也稱為"超高強度鋼材"）難W塑性變形，電阻大。
[0006] 因運樣的材料性質(zhì)，在超高強度鋼材的點焊中，存在對電極施加的焊接電流值的 適用范圍下也稱為"適用電流范圍"）變窄的傾向。適用電流范圍是指從可獲得根據(jù)設(shè)計 規(guī)格設(shè)定的基準(zhǔn)烙核直徑的最小的電流值到不產(chǎn)生噴瓣的最大的電流值為止的電流值范 圍。適用電流范圍越寬，對點焊的穩(wěn)定操作W及確保烙核直徑越有利。
[0007] 另外，在超高強度鋼材中，點焊的接頭的強度難W提高。例如，當(dāng)母材（高強度鋼 材)的抗拉強度超過590~780MPa時，作為焊接接頭強度之一的剝離方向上的抗拉強度即所 謂的交叉抗拉強度（Cross-Tension S化ength:CTS)不僅不會提高，反倒是存在降低的傾 向。
[0008] 因而，在超高強度鋼材的點焊中，適用電流范圍變窄W及CTS降低成為問題，要求 在擴大適用電流范圍的同時提高焊接接頭強度。
[0009] 作為謀求適用電流范圍的擴大的對策，想到了在將電極按壓于板組時提高加壓 力、或在對電極之間施加電流時W多階段進行通電。但是，提高加壓力的方法在裝置的剛度 方面上存在極限。另外，當(dāng)進行多階段通電時，焊接時間增加，生產(chǎn)率降低。因而，運些對策 均缺乏實用性。
[0010] 另一方面，作為謀求焊接接頭強度的提高的對策，想到了在形成烙核之后進行追 加的后續(xù)通電、或謀求烙核直徑的擴大。后續(xù)通電使所形成的烙核回火軟化而改善其初性。 由此，可謀求焊接接頭強度的提高。但是，當(dāng)進行后續(xù)通電時，結(jié)果焊接時間增加，生產(chǎn)率降 低。因而，后續(xù)通電缺乏實用性。
[0011] 另外，烙核直徑的擴大有效地幫助焊接接頭強度提高。其原因在于，與烙核直徑的 擴大相應(yīng)地，焊接接頭強度提高。作為謀求烙核直徑的擴大的對策，想到了 W多階段向電極 之間通電、或擴大電極頂端面的直徑。但是，多階段通電是使烙核的生長逐漸進展的處理， 焊接時間增加，生產(chǎn)率降低。因而，多階段通電缺乏實用性。
[0012] 電極頂端直徑的擴大存在W下所示的問題。例如，在采用扁平型電極頭作為電極 的情況下，需要使擴大后的平坦的頂端面與板組均勻地接觸。因此，對電極頂端面的平坦度 要求極高的尺寸精度。另一方面，在采用DR型電極頭作為電極的情況下，需要使擴大后的凸 曲面的頂端面較大程度地壓入板組而在整個區(qū)域與板組接觸。但是，當(dāng)壓入量變大時，產(chǎn)生 翅離，通電路徑受到限制，因此，烙核直徑的擴大存在極限。因而，在扁平型電極頭、DR型電 極頭等的情況下，很難說是電極頂端直徑的單純擴大具有實用性。
[0013] 相對于運些措施，在日本特開2012-55896號公報(專利文獻1)提出了根據(jù)另一觀 點謀求烙核直徑的擴大的技術(shù)。專利文獻1公開了一種電阻點焊裝置，該電阻點焊裝置包 括:一對主電極，其W將板組夾在彼此之間的方式相對；W及圓環(huán)狀的輔助電極，其W包圍 該主電極中的一個主電極(為了方便說明，W下也稱為"第1主電極"）的方式配置。在專利文 獻1中所公開的技術(shù)中，將輔助電極的極性設(shè)為與第1主電極的極性相反的極性，對一對主 電極之間W及第1主電極和輔助電極之間施加電流。由此，電流除了在主電極之間流動之 夕h電流也在第1主電極和輔助電極之間流動。
[0014] 在第1主電極W及輔助電極所接觸的金屬板的厚度較薄的情況下，該較薄的金屬 板和與其鄰接的金屬板之間的接觸區(qū)域靠近第1主電極W及輔助電極，因此，電流在該接觸 區(qū)域中大范圍地流動。作為其結(jié)果，在專利文獻1中，形成烙核直徑較大的烙核。
[0015] 但是，在專利文獻1所公開的技術(shù)中，在第1主電極W及輔助電極所接觸的金屬板 的厚度較厚的情況下，烙核直徑不會變大。其原因在于，厚度較厚的金屬板和與其鄰接的金 屬板之間的接觸區(qū)域遠離第1主電極W及輔助電極，在該接觸區(qū)域中流動的電流的通電范 圍不寬。
[0016] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 [0017]專利文獻
[001引專利文獻1:日本特開2012-55896號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 發(fā)明要解決的問題
[0020] 如上所述，在超高強度鋼材的點焊中，要求擴大適用電流范圍并且提高焊接接頭 強度。不過，上述對策均不具有實用性。另外，在焊接接頭強度的提高方面擴大烙核直徑是 有效的，但烙核直徑的擴大即使采用所述專利文獻1所公開的技術(shù)也是不充分的。
[0021] 本發(fā)明的目的在于提供具有如下特性的電阻點焊裝置、復(fù)合電極W及電阻點焊方 法：
[0022] ?在超局強度鋼材的點焊中，擴大適用電流范圍；
[0023] ?在超高強度鋼材的點焊中，提高焊接接頭強度。
[0024] 用于解決問題的方案
[0025] 本發(fā)明的一實施方式的電阻點焊裝置是用于對板組進行電阻點焊的裝置，該板組 包括層疊起來的多個金屬板，其中，
[0026] 該電阻點焊裝置具有一對復(fù)合電極，該一對復(fù)合電極W將所述板組夾在彼此之間 的方式相對配置。
[0027] 所述一對復(fù)合電極中的各復(fù)合電極包括：
[0028] 電極體，其為棒狀，且頂端面與所述板組接觸并被按壓于所述板組；
[0029] 剛性體，其是具有供所述電極體插入的貫通孔、且頂端面與所述板組接觸并被按 壓于所述板組的剛性體，其包括相對于所述電極體絕緣的導(dǎo)電體；W及
[0030] 彈性體，其與所述剛性體的后端相連結(jié)，隨著所述電極體W及所述剛性體的向所 述板組的按壓而對所述剛性體施加按壓壓力。
[0031] 在上述的電阻點焊裝置中，能夠設(shè)為所述剛性體的所述頂端面的局部或全部是導(dǎo) 電體的結(jié)構(gòu)。
[0032] 在上述的電阻點焊裝置中，優(yōu)選的是，所述剛性體是圓筒狀。也能夠設(shè)為所述剛性 體的所述頂端面的內(nèi)周緣的形狀是圓形、所述頂端面的外周緣的形狀是楠圓形、長圓形或 大致四邊形的結(jié)構(gòu)。
[0033] 在上述的電阻點焊裝置中，能夠設(shè)為所述彈性體是壓縮螺旋彈黃的結(jié)構(gòu)、或設(shè)為 所述彈性體是圓筒狀的樹脂成形體的結(jié)構(gòu)。
[0034] 上述的電阻點焊裝置均優(yōu)選的是，所述電極體的所述頂端面的外周緣和所述剛性 體的所述頂端面的內(nèi)周緣之間的間隔是7mm W下。
[0035] 上述的電阻點焊裝置均優(yōu)選的是，具有用于對所述剛性體進行冷卻的冷卻機構(gòu)。
[0036] 本發(fā)明的一實施方式的復(fù)合電極是用于板組的電阻點焊的復(fù)合電極，該板組包括 層疊起來的多個金屬板，該復(fù)合電極包括：
[0037] 電極體，其為棒狀，且頂端面與所述板組接觸并被按壓于所述板組；
[0038] 剛性體，其是具有供所述電極體插入的貫通孔、且頂端面與所述板組接觸并被按 壓于所述板組的剛性體，其包括相對于所述電極體絕緣的導(dǎo)電體；W及
[0039] 彈性體，其與所述剛性體的后端相連結(jié)，隨著所述電極體W及所述剛性體的向所 述板組的按壓而對所述剛性體施加按壓壓力。
[0040] 在上述的復(fù)合電極中，能夠設(shè)為所述剛性體的所述頂端面的局部或全部是導(dǎo)電體 的結(jié)構(gòu)。
[0041] 在上述的復(fù)合電極中，優(yōu)選的是所述剛性體是圓筒狀。也能夠設(shè)為所述剛性體的 所述頂端面的內(nèi)周緣的形狀是圓形、所述頂端面的外周緣的形狀是楠圓形或大致四邊形的 結(jié)構(gòu)。
[0042] 在上述的復(fù)合電極中，能夠設(shè)為所述彈性體是壓縮螺旋彈黃的結(jié)構(gòu)、或所述彈性 體是圓筒狀的樹脂成形體的結(jié)構(gòu)。
[0043] 上述的復(fù)合電極均優(yōu)選的是，所述電極體的所述頂端面的外周緣和所述剛性體的 所述頂端面的內(nèi)周緣之間的間隔是7mm W下。
[0044] 上述的復(fù)合電極均優(yōu)選的是，具有用于對所述剛性體進行冷卻的冷卻機構(gòu)。
[0045] 本發(fā)明的一實施方式的電阻點焊方法是對板組進行電阻點焊的方法，該板組包括 層疊起來的多個金屬板，該電阻點焊方法包括第1工序、第2工序和第3工序運一連串的工 序。
[0046] 在第1工序中，將棒狀的第1電極體和棒狀的第2電極體W將所述板組夾在彼此之 間的方式相對配置，并且使第1剛性體和第2剛性體相對配置，該第1剛性體具有供所述第1 電極體插入的貫通孔，該第1剛性體的后端