电阻点焊方法与流程

本发明涉及电阻点焊方法。

背景技术：

如图1所示，电阻点焊是将重叠2张以上的钢板(这里为下方的钢板1和上方的钢板2的2张组合)的板组合(被焊接材料)3，用上下一对电极(下方的电极4和上方的电极5)夹持，进行加压、通电而使接触部熔融，形成所需尺寸的熔核6，得到焊接接头。应予说明，图中，t是板组合3的厚度。

这样得到的焊接接头的品质是通过熔核直径的大小、熔深或者剪切拉伸强度(沿接头的剪切方向进行拉伸试验时的强度)、十字拉伸强度(沿接头的剥离方向进行拉伸试验时的强度)、疲劳强度的大小等来进行评价的。其中，以剪切拉伸强度、十字拉伸强度为代表的静态强度被视为非常重要的接头品质的指标。

该静态强度中，剪切拉伸强度有随着母材钢板的拉伸强度增加而增加的趋势。但是，对于十字拉伸强度，即便母材钢板的拉伸强度增加也几乎不增加，反而有减少的趋势。

作为其原因，认为是由于由熔核的固化或p和s的凝固偏析导致的韧性的降低。加之，还认为因熔核和焊接热影响部(haz)的固化而抑制塑性变形，其结果，开口应力在熔核端部集中也是其原因，。

为了解决这样的问题，例如，专利文献1和2中公开了在形成熔核的主通电之后，再次进行通电(后通电)，使熔核软化的电阻点焊方法。

另外，专利文献3中公开了为了抑制在熔核端部的p、s之类的脆化元素的偏析，在点焊的通电之后，暂时使熔核的端部凝固，其后，在规定的条件下使电流流过熔核而加热熔核的焊接方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭58-003792号公报

专利文献2：日本特开昭58-003793号公报

专利文献3：日本再公表专利2013-161937号公报

技术实现要素：

然而，近年来，受到汽车部件的高强度化、薄壁化等的期望，一直研究应用与以往相比含有大量的mn的钢板。

但是，现状是专利文献1～3中公开的焊接方法中，将含有大量的mn的钢板作为被焊接材料时，十字拉伸试验中有时不能得到良好的断裂形态，要求这方面的改善。

本发明是鉴于上述的现状而开发的，目的在于提供抑制电阻点焊方法，其即便将含有大量的mn的钢板作为被焊接材料时，在十字拉伸试验中也能够实现良好的断裂形态的。

因此，发明人等为了实现上述的目的，反复深入进行了研究。

首先，发明人等将对mn量和p量进行了各种改变而得的钢板作为被焊接材料进行电阻点焊，对将含有大量的mn的钢板作为被焊接材料的情况下无法得到良好的断裂形态的理由进行了调查。

其结果，发现不只是p量多的钢板，mn量多的钢板，也在十字拉伸试验时在熔核发生脆性界面断裂。对由该mn量的增加所致的界面断裂的产生原因进行了详细研究，其结果认为其原因是由焊接后的凝固导致mn浓缩和与之伴随的脆化部的产生以及随着mn量的增加而助长属于脆化元素的p的偏析带来的影响的协同效果所导致的。

因此，发明人等为了防止这样的界面断裂的产生，进一步进行研究，结果得到了如下见解：进行主通电和后通电，并且，在主通电与后通电之间设置一定时间以上的通电休止时间，这时，根据后通电的通电时间、通电休止时间以及作为被焊接材料的钢板的mn量和p量，适当地控制后通电的电流值与主通电的电流值之比，从而即便将含有大量的mn的钢板作为被焊接材料时，也能够抑制熔核端部上的脆化部的产生，防止脆性的界面断裂的产生。

本发明是基于上述见解并进一步研究而完成的。

即，本发明的要旨构成如下。

1.一种电阻点焊方法，是对重叠了2张以上的钢板的被焊接材料进行接合的电阻点焊方法，

上述钢板中的mn量最高的钢板的成分组成满足0.050％≤c≤0.250％、3.50％≤mn≤12.00％、0.001％≤si≤2.000％、0.001％≤p≤0.025％以及0.0001％≤s≤0.0020％的范围，并且，上述电阻点焊方法中，进行主通电和后通电，并且，在该主通电与该后通电之间设置0.01s以上的通电休止时间，

并且，该电阻点焊方法中，将上述主通电的电流值设为i(ka)，将上述后通电的电流值和通电时间分别设为ip(ka)和tp(s)，将上述通电休止时间设为t(s)时，上述后通电的电流值与上述主通电的电流值之比ip/i在上述tp和t以及由上述成分组成的mn量和p量所定义的常数a的关系中，根据该常数a满足下述式(1)～(3)中的任一个：

·a≤0.04的情况

(0.41+a)×(1+t)/(1+tp)≤ip/i≤(2.04-a)×(1+t)/(1+tp)(1)；

·0.04＜a≤0.09的情况

(0.402+1.2×a)×(1+t)/(1+tp)≤ip/i≤(2.08-2×a)×(1+t)/(1+tp)(2)；

·0.09＜a≤0.155的情况

(0.393+1.3×a)×(1+t)/(1+tp)≤ip/i≤(2.17-3×a)×(1+t)/(1+tp)(3)；

另外，上述常数a根据mn量由下式(4)～(6)中的任一个所定义：

·3.5％≤mn≤4.5％的情况

a＝(mn+1.5)/200+p(4)；

·4.5％＜mn≤7.5％的情况

a＝(mn-1.5)/100+p(5)；

·7.5％＜mn≤12.0％的情况

a＝(mn-3.9)/60+p(6)；

这里，(4)～(6)式中，mn和p分别为上述成分组成的mn量和p量。

根据本发明，即便将含有大量的mn的钢板作为被焊接材料时，也能够可靠地确保充分的十字拉伸强度，在汽车部件的高强度化、薄壁化方面极其有利。

附图说明

图1是表示电阻点焊的一个例子的示意图。

图2是以横轴为mn量、以纵轴为ip/i，对十字拉伸强度的评价结果绘制曲线而得的图。

图3是以横轴为常数a、以纵轴为ip/i，对十字拉伸强度的评价结果绘制曲线而得的图。

具体实施方式

根据以下的实施方式对本发明进行说明。

本发明的一个实施方式是对重叠了2张以上的钢板的被焊接材料进行接合的电阻点焊方法，

上述钢板中的mn量最高的钢板的成分组成满足0.050％≤c≤0.250％、3.50％≤mn≤12.00％、0.001％≤si≤2.000％、0.001％≤p≤0.025％以及0.0001％≤s≤0.0020％的范围，并且，上述电阻点焊方法中，进行主通电和后通电，并且，在该主通电与该后通电之间设置0.01s以上的通电休止时间，

并且，将上述主通电的电流值设为i(ka)，将上述后通电的电流值和通电时间分别设为ip(ka)和tp(s)，将上述通电休止时间设为t(s)时，上述后通电的电流值与上述主通电的电流值之比ip/i在上述tp和t以及由上述成分组成的mn量和p量定义的常数a的关系中，根据该常数a满足下式(1)～(3)中的任一个：

·a≤0.04的情况

(0.41+a)×(1+t)/(1+tp)≤ip/i≤(2.04-a)×(1+t)/(1+tp)(1)；

·0.04＜a≤0.09的情况

(0.402+1.2×a)×(1+t)/(1+tp)≤ip/i≤(2.08-2×a)×(1+t)/(1+tp)(2)；

·0.09＜a≤0.155的情况

(0.393+1.3×a)×(1+t)/(1+tp)≤ip/i≤(2.17-3×a)×(1+t)/(1+tp)(3)；

另外，上述常数a根据上述mn量由下式(4)～(6)中的任一个所定义：

·3.5％≤mn≤4.5％的情况

a＝(mn+1.5)/200+p(4)；

·4.5％＜mn≤7.5％的情况

a＝(mn-1.5)/100+p(5)；

·7.5％＜mn≤12.0％的情况

a＝(mn-3.9)/60+p(6)；

这里，(4)～(6)式中，mn和p分别为上述成分组成的mn量和p量。

首先，对导出上述(1)～(3)式的实验进行说明。

[实验]

使用对mn和p量进行了各种改变的钢板，重叠2张的该钢板而得到板组合，使用该板组合进行由主通电和后通电构成的电阻点焊，制成各种焊接接头。这时，将后通电的电流值与主通电的电流值之比ip/i进行各种改变。应予说明，在主通电与后通电之间均设置0.1s的通电休止时间，并且，分别将主通电和后通电的通电时间设为0.4s和0.2s。另外，加压力是恒定(3.5kn)的。

接着，对得到的各接头根据jisz3137(1999)实施十字拉伸试验，按以下的基准进行评价。

◎：断裂形态为塞型断裂，并且塞直径为所形成的熔核直径的110％以上的情况

○：断裂形态为塞型断裂，并且塞直径为所形成的熔核直径的100％以上且小于110％的情况

×：上述◎和○以外的情况(断裂形态为部分塞型断裂或者界面断裂的情况)

以横轴为mn量、以纵轴为ip/i，将评价结果示于图2。

根据图2，可知ip/i的适正范围随着mn量而变化。因此，发明人等基于该评价结果进一步反复研究，考虑mn量和p量对熔核的脆化效果的影响时，发现：

·mn量为3.50％≤mn≤4.50％的范围时，mn的影响与p的影响相比相对小，

·mn量为4.50％＜mn≤7.50％的范围时，mn的影响与p的影响相比相对大，

·mn量为7.50％＜mn≤12.00％的范围时，mn的影响与p的影响相比特别大。

因此，得到了如下设想：如果对应上述的范围设定反映mn的影响和p的影响的参数，基于该参数控制ip/i，则即便以含有大量的mn的钢板作为被焊接材料时，也能够可靠地确保充分的十字拉伸强度。

基于该设想，发明人等进一步反复研究，得到了如下见解：

·作为反映mn的影响和p的影响的参数，最佳的是使用根据mn量由上述(4)～(6)式中的任一个定义的常数a，

·另外，如图3所示，以根据该常数a满足上述(1)～(3)式中的任一个的方式控制ip/i，则即便将含有大量的mn的钢板作为被焊接材料时，也能够确保充分的十字拉伸强度，从而完成了本发明。

这里，图3是以横轴为常数a、以纵轴为ip/i，对上述的评价结果绘制曲线而得的。

应予说明，如上所述，常数a是根据构成被焊接材料的钢板中的mn量最高的钢板(以下，有时简称为钢板)的mn量，由上述(4)～(6)式中的任一个导出的。必须根据该钢板的mn量改变常数a的导出方法的理由为如下：

即，如上述(4)～(6)式所示，常数a由钢板的mn量和p量规定，技术上表示mn量和p量对熔核的韧性降低的影响。如前所述，随着mn量增加，存在进一步助长p的影响的趋势，因此需要以随着mn量的增加，mn量的影响呈相对增强的方式设定常数a。因此，需要根据钢板的mn量改变常数a的导出方法。

此外，以构成被焊接材料的钢板中的mn量最高的钢板为基准来设定常数a是因为熔核的组成受到最高的mn量的钢板的影响。

另外，a≤0.04的情况下，p对熔核的韧性降低的影响是有限的，即便使后通电的电流值，进而使上述后通电的电流值与主通电的电流值之比ip/i在常数a的关系中使其不那么大，也能够抑制熔核的韧性降低。另一方面，如果后通电的电流值变得过大，则导致产生散射。从这样的观点考虑，a≤0.04的情况下，满足上述(1)式。

这里，上述(1)式的优选的下限是(0.45+a)×(1+t)/(1+tp)，更优选的下限是(0.49+a)×(1+t)/(1+tp)。另外，上述(1)式的优选的上限是(1.94-a)×(1+t)/(1+tp)，更优选的上限是(1.84-a)×(1+t)/(1+tp)。

接下来，0.04＜a≤0.09的情况下，p的偏析对熔核的韧性降低的影响大，如果不使后通电的电流值，进而不使上述后通电的电流值与主通电的电流值之比ip/i成为大到在常数a的关系中的程度，则无法抑制由p的偏析所致的熔核的韧性降低。另一方面，0.04＜a≤0.09的情况下，由于mn量增加，所以随着p的偏析熔核的熔点也降低。熔核因后通电而再熔融时，得不到由后通电带来的韧性改善效果，因此需要将后通电的电流值限制为一定值以下。从这样的观点考虑，0.04＜a≤0.09的情况下，满足上述(2)式。

这里，上述(2)式的优选的下限是(0.442+1.2×a)×(1+t)/(1+tp)，更优选的下限是(0.482+1.2×a)×(1+t)/(1+tp)。另外，上述(2)式的优选的上限是(1.98-2×a)×(1+t)/(1+tp)，更优选的上限是(1.88-2×a)×(1+t)/(1+tp)。

另外，0.09＜a≤0.155的情况下，p的偏析对熔核的韧性降低的影响变得更大，需要使后通电的电流值，进而使上述后通电的电流值与主通电的电流值之比ip/i在常数a的关系中设为更大。另一方面，从由后通电得到韧性改善效果的观点出发，需要进一步降低后通电的电流值。从这样的观点考虑，0.09＜a≤0.155的情况下，满足上述(3)式。

这里，上述(3)式的优选的下限为(0.433+1.3×a)×(1+t)/(1+tp)，更优选的下限为(0.473+1.3×a)×(1+t)/(1+tp)。另外，上述(3)式的优选的上限为(2.07-3×a)×(1+t)/(1+tp)，更优选的上限为(1.97-3×a)×(1+t)/(1+tp)。

应予说明，从抑制p的偏析的观点考虑，需要在主通电与后通电之间设置0.01s(秒)以上(优选为0.04～0.5s)的通电休止时间。但是，如果通电休止时间变长，则后通电开始时刻的熔核温度降低。因此，需要根据该通电休止时间调整后通电的焊接条件，需要将t和tp的关系纳入上述(1)～(3)式中。

以上对本发明的一个实施方式所涉及的电阻点焊方法中，根据由上述(4)～(6)式中的任一个定义的常数a，设为满足上述(1)～(3)式的技术意义进行了说明，但上述以外的焊接条件没有特别限制，根据常规方法即可。

例如，主通电和后通电的通电时间分别优选为0.2～1.5s和0.04～1.0s。

另外，主通电和后通电都通过恒定电流控制来进行，其电流值分别优选在4.0～15.0ka的范围进行选择。并且，加压力优选设为2.0～7.0kn。应予说明，加压力在主通电和后通电可以是相同的，也可以是不同值。

其中，主通电时产生散射等而焊接困难的情况下，可以在主通电之前进行预备通电，或者进行缓缓增加电流的上坡形状的通电。另外，可以设置通电休止并分多次进行主通电，或者通电中使电流值变化的由多段步骤构成的主通电。这些情况下，使用对形成熔核起主要作用的通电的电流值作为主通电的电流值来规定后通电的电流值即可。

另外，为了更有利地得到后通电的效果，可以反复多次主通电后的通电休止和后通电的组合。但是，如果反复次数过多，则增加焊接时间，使施工性恶化，因此优选反复次数最多为9次。

应予说明，本发明的一个实施方式所涉及的电阻点焊方法中，可以使用具备上下一对电极且焊接中能够分别任意控制加压力和焊接电流的焊接装置，对加压机构(气缸、伺服马达等)、形式(固定式、机枪等)，电极形状等没有特别限定。

另外，作为被焊接材料的钢板，mn量最高的钢板的成分组成满足0.050％≤c≤0.250％、3.50％≤mn≤12.00％、0.001％≤si≤2.000％、0.001％≤p≤0.025％以及0.0001％≤s≤0.0020％的范围即可。如果满足该范围，则能够有效应用本发明的一个实施方式所涉及的电阻点焊方法。另外，上述mn量优选为4.50％以上，更优选为4.80％以上，进一步优选为5.00％以上的情况下应用本焊接方法，则特别有利。

而且，上述成分组成中，作为上述以外的成分，可以含有选自ti：0.001～0.200％、al：0.001～0.200％、b：0.0001～0.0020％、n：0.0010～0.0100％中的1种或者2种以上。

应予说明，这些以外的成分为fe和不可避免的杂质。

另外，如果mn量最高的钢板的成分组成满足上述的范围，则对其以外的被焊接材料的钢板的成分组成没有特别限制，可以使用具有从软钢到超高张力钢板的各种强度的钢板。此外，作为板组合使用的钢板，可以使用多张相同成分组成的钢板。

并且，钢板的板厚没有限定，优选为0.8～2.3mm。板组合的厚度没有限定，优选为1.6～6.0mm。

而且，本发明的一个实施方式所涉及的电阻点焊方法可以应用于重叠3张以上而得的钢板的板组合。

实施例

对使用了表1所示的成分组成的钢板的、表2所示的重叠2张或者重叠3张的钢板的板组合，在表2所示的条件下进行电阻点焊，制成焊接接头。

应予说明，表1所示的以外的成分是fe和不可避免的杂质。

另外，焊接机使用逆变直流电阻点焊机，电极使用dr型尖端直径6mm的铬铜电极。

对得到的各焊接接头根据jisz3137(1999)实施十字拉伸试验，按以下的基准进行评价。

◎：断裂形态为塞型断裂，并且塞直径为所形成的熔核直径的110％以上的情况

○：断裂形态为塞型断裂，并且塞直径为所形成的熔核直径的100％以上且小于110％的情况

×：上述◎和○以外的情况(断裂形态为部分塞型断裂或界面断裂的情况)

将评价结果一并记于表2。

发明例中均是断裂形态为塞型断裂。另外，发明例都得到了充分的熔核直径，未见到发生散射。另一方面，比较例都是断裂形态为部分塞型断裂或者塞型断裂(界面断裂)，未能得到良好的断裂形态。

符号说明

1，2：钢板

3：板组合(被焊接材料)

4，5：电极

6：熔核