点焊用电极、使用该点焊用电极的焊接装置以及焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及点焊装置，特别涉及用于在电阻点焊中获得具有稳定的外径的焊接部 的装置。
【背景技术】
[0002] 点焊是指:使两张待焊接材重合，并使圆柱状电极从上下方与焊接位置接触，一边 施加压力一边流过电流，由此利用由通电路径的电阻产生的焦耳热来形成焊接部（以下称 为"恪核部"）。
[0003] 近年来，为了对应车身的安全标准和实现降低环境负荷之类的性能，使用具有 1500MPa以上的抗拉强度的高强度钢板。
[0004] 然而，例如非专利文献1就报道了：虽然点焊接头的抗拉剪切强度(TSS)显示随着 钢板强度的增加而增加的倾向，但是当钢板强度为780MPa以上时，点焊接头的十字抗拉强 度(CTS)降低;对钢板强度为780MPa以上的高强度钢板来说，提高点焊接头的十字抗拉强度 (CTS)是迫切问题。
[0005] 本发明的点焊用电极不需要将待焊接材限定为钢板，但本说明书以待焊接材为钢 板来进行说明。
[0006] 点焊接头的十字抗拉强度(CTS)在熔核部的外周长变大时提高为人所知，一直以 来进行了使熔核变大的研究开发。然而，若想要使熔核变大，则点焊所需的电流也会变大， 其结果是要面临不得不增大点焊装置之类的问题。
[0007] 因此，为了实现通过使用适当大小的点焊装置来得到实现适当的点焊接头的十字 抗拉强度(CTS)的熔核部，进行了研究开发。
[0008] 专利文献1公开了一种焊接电极，其目的是:通过使熔核为环状，在面积不改变的 情况下增加周长，从而使点焊接头的十字抗拉强度(CTS)提高。具体而言，专利文献1公开了 一种点焊用电极，其以能够构成环状(圈状)的熔核部的方式，将电极形状制成环状，以其中 央部不与钢板接触的方式设置了圆筒状的中空部。
[0009] 图18表示具有现有的点焊用电极的点焊装置的概念图；图19表示现有的点焊用电 极的概念图。
[0010]图18中，140为具有现有的点焊电极的点焊装置，50为钢板，100为现有的点焊电 极。
[0011] 图19中，与钢板接触通电的接触通电部分104所具有的接触通电面105例如形成了 环状（圆环状）的突起，通过该突起与钢板接触，形成所谓环状熔核。本说明书中，将具有环 状的接触通电部的电极称为环状电极。
[0012] 专利文献2公开了通过对是否适当地生成熔核部进行判定来管理点焊品质的方 法。专利文献2记载了 ：作为进行点焊的一对焊接电极之中的至少一个焊接电极，使用电极 面为大致凸曲面并且当以点焊在电极面中心部良好地形成熔核时形成设定成规定深度的 凹陷的焊接电极，该规定深度是形成在金属体表面的焊痕达到最深部的规定深度，由此进 行点焊，并根据焊接时的电阻值能否达成平衡状态来判定在该点焊部是否适当地形成了熔 核。
[0013] 现有技术文献
[0014] 专利文献
[0015] 专利文献1:日本特开2010-131666号公报 [0016] 专利文献2:日本特开2007-253166号公报 [0017] 专利文献3:日本特开2010-247176号公报 [0018]非专利文献
[0019] 非专利文献1:古迫诚司等，《汽车车身接合技术中近期的问题以及其对策技术-前 编》，新日铁技报，2012年，第393号，第69页~75页
【发明内容】
[0020] 发明所要解决的问题
[0021] 理想情况下，点焊优选相对置的电极的轴（以下称为电极轴）与钢板正交。这是因 为，由此会使得与钢板的两面接触的电极的位置一致，能够得到理想的熔核。但是，现实情 况是钢板罕有与电极的轴正交的。
[0022] 在电极形状为点状的情况下，就算钢板不与电极轴正交，点接触后的电极之间也 会流过电力，因此能够大致稳定地得到熔核形状。但是，在环状电极的情况下，由于电极本 身具有面积，因此若钢板不与电极轴正交，则会成为所谓"局部接触"状态。此时，由于钢板 两面的电极的接触状态不固定，因此其结果是熔核形状不稳定。
[0023] 通常来说，由于钢板具有各种形状和弯曲，因此电极轴并不一定都与钢板正交，所 以当使用环状电极时，就会频频产生这种"局部接触"状态。因此，就算使用环状电极，大多 也得不到适当的环状熔核，从而得不到充分的十字抗拉强度(CTS)。
[0024] 作为就算钢板相对于电极略微倾斜的情况下也能够提高焊接性的技术，公开了对 多点同时焊接用电极架添加了摆动机构的技术(专利文献3)。但是，电极本身为点状电极而 不是环状电极(专利文献3)。当为点状电极时，与钢板为点接触，因此点状电极之间导通，不 会有恪核不稳定的情况。
[0025] 另一方面，在环状电极的情况下，由于电极本身为面状，因此与待焊接材的接触状 态不固定，熔核形状变得不稳定。例如专利文献3中虽然使用了环状电极，也不能多点同时 消除"局部接触"。
[0026] 而且，在环状电极的情况下，点焊时钢板变形，有时与电极中央部的凹型凹陷部分 接触。此时，尽管为环状电极，还是会发生从电极中央部就通电的异常通电，得不到环状熔 核。
[0027] 即，为了得到稳定的环状熔核，由钢板不与电极轴正交引起的"局部接触"和由钢 板变形引起的中央部的异常导通是个问题。
[0028] 本发明所要解决的问题在于消除上述问题。
[0029] 即，所要解决的问题在于:在通过环状电极进行点焊时，就算在钢板不与相对置的 一对点电极的轴（电极轴)正交的情况下或者在钢板不平坦而存在略微倾斜或弯曲的情况 下，也能够稳定得到显示高CTS值的熔核。
[0030] 进而，所要解决的问题在于:得到一种点焊用电极，其在点焊时就算钢板变形，环 状电极中央部也没有异常导通，能够得到稳定的熔核。而且，其目的在于:就算是抗拉强度 为780MPa以上的高强度钢板的点焊接头，也能够确保充分强度的十字抗拉强度(CTS)。
[0031] 用于解决问题的手段
[0032] 本申请的发明者们进行了潜心的研究开发，结果发现:通过对环状电极本身添加 可动机构，能够飞跃性地提高对钢板的追随性，使环状的接触通电部整面与钢板接触。例 如，通过由电极前端部和电极支撑部构成电极，使电极前端部能够相对于电极支撑部摇动， 由此电极前端部能够仿钢板的倾斜度在环电极整面与钢板接触。此时，发现:相对置的两个 电极各自的接触通电部的中心线(通电中心线)并不一定是一致的（图7)，但就算有一定程 度的偏差，也可以得到良好的环状熔核。本申请的发明者们的实验中，确认到了：就算钢板 相对于与电极轴正交的基准面倾斜20°左右，也能够得到稳定的环状熔核。另外，确认了：能 够确保钢板倾斜20°时的本发明电极的CTS值为比钢板不倾斜时的常规电极（点状电极）的 CTS值高的值。此外，接触通电部不限于环状，也可以为闭合曲线。特别是，可以为凸多边形、 正多边形状的闭合曲线。以下，本说明书将这些闭合曲线形状总称为环状来进行说明。
[0033] 进而，本申请的发明者们进行了潜心的研究，结果发现:通过在环电极的中心部配 置绝缘材，就算钢板发生变形，也能够防止待焊接材不与电极中央部接触而异常通电。
[0034] 本发明是基于这些见解而完成的，其主旨如下。
[0035] (1) -种点焊用电极，其特征在于，其具有:具有环状的接触通电部的电极前端部； 以及支撑电极前端部的电极支撑部，其中，上述电极前端部与上述电极支撑部以可动的方 式接触。
[0036] (2)根据上述（1)所述的点焊用电极，其特征在于，上述电极前端部与上述电极支 撑部以能够摇动的方式接触。
[0037] (3)根据上述（2)所述的点焊用电极，其特征在于，构成上述电极前端部与上述电 极支撑部的接触部的电极前端部的尾部和电极支撑部的头部为球冠状。
[0038] (4)根据上述(3)所述的点焊用电极，其特征在于，上述电极前端部的尾部和上述 电极支撑部的头部的曲率半径r为4mm~20mm，上述电极前端部的尾部的曲率半径为上述电 极支撑部头部的曲率半径-5%~+10%。
[0039] (5)根据上述(1)~(4)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，上述接触通电部 中与待焊接材接触并通电的接触通电面的面积为12mm 2~70mm2,包容全部上述接触通电面 的最小圆的直径D为8mm~20mm。
[0040] (6)根据上述(1)~(5)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，上述接触通电部 中与待焊接材接触并通电的接触通电面是宽度为〇 . 3mm~2.5mm的圆环、椭圆环或η边形(η 2 3)的闭合曲线。
[0041] (7)根据上述(1)~(6)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，在上述环状的接 触通电部的中央部设置有绝缘体。
[0042] 或者，根据上述(1)~(6)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，上述前端部的 头部的除了接触通电面以外的部分具有绝缘物。
[0043] (8)根据上述(1)~(7)中任一项所述的点焊用电极，其特征在于，用于上述电极前 端部和上述电极支撑部的金属为铜或铜合金。
[0044] (9)根