JP2010188408A

JP2010188408A - 抵抗溶接の通電方法

Info

Publication number: JP2010188408A
Application number: JP2009038009A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Miyamoto; 聖宣宮本; Masato Sasaki; 正人佐々木; Takeya Ishikawa; 雄也石川; Katsusato Honda; 克吏本多; Shinsuke Nakamura; 慎介中村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-09-02
Also published as: GB2468011B; GB201001545D0; GB2468011A

Abstract

【課題】ハイテン材またはホットスタンプ材を接合する場合に、チリが発生しにくく、連続打点性を向上させることのできる抵抗溶接の通電方法を提供すること。
【解決手段】抵抗溶接の通電方法は、少なくとも一つの板材がハイテン材１，２である板組の抵抗溶接の通電方法であって、ハイテン材の接合する部位の表面を軟化させる程度の電流値ｉｐを初期通電時間帯Ｔｐ継続して通電するステップＳ１，Ｓ２と、初期通電時間帯Ｔｐが経過した時点で、電流値ｉｐから接合する部位にナゲット６を成長させる電流値ｉｍへ通電量を切り換えるステップＳ３と、電流値ｉｍを後期通電時間帯Ｔｍ継続して通電するステップＳ４，Ｓ５と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、抵抗溶接の通電方法に関する。詳しくは、ハイテン材またはホットスタンプ材を接合する場合のスポット溶接などの抵抗溶接の通電方法に関する。

スポット溶接は、重ね合せた鋼板を加圧して溶接電流を流すことで、鋼板どうしの接合する部位にナゲットが成長して溶接が行われるものである。

このようなスポット溶接における一般的な通電パターンには、図５（ａ）に示す矩形波形状の通電パターン、図５（ｂ）に示す台形波形状の通電パターン、図５（ｃ）に示すパルス波形状の通電パターン（特許文献１参照）、が知られている。

矩形波形状の通電パターンは、図５（ａ）に示すように、通電初期から通電終期までの一定時間一定の電流値を維持する。
すなわち、時刻ｔ０で電流値ｉａの通電を開始する。この電流値ｉａを時刻ｔａまで継続して維持する。そして、時刻ｔａで電流値ｉａの通電を終了する。
つまり、通電時間帯Ｔａを通じて電流値ｉａが継続されるように通電する。

台形波形状の通電パターンは、図５（ｂ）に示すように、通電初期から徐々に電流値を上昇させていき、一定の電流値に達したらその電流値を通電終期までの一定時間維持する。
すなわち、時刻ｔ０から時刻ｔｂ１までの間、電流値をｉ０からｉｂまで一定の割合で上昇させる。時刻ｔｂ１から時刻ｔｂ２まで電流値ｉｂを継続して維持する。そして、時刻ｔｂ２で電流値ｉｂの通電を終了する。
つまり、通電時間帯Ｔｂ１を通じて電流値が一定割合で上昇し、上昇した電流値ｉｂが通電時間帯Ｔｂ２を通じて継続されるように通電する。

パルス波形状の通電パターンは、図５（ｃ）に示すように、通電初期から通電終期まで一定の電流値の通電、遮断を繰り返す。
すなわち、時刻ｔ０で電流値ｉｃの通電を開始し、この電流値ｉｃを時刻ｔｃ１まで継続して維持する。時刻ｔｃ１で電流値ｉｃの通電を終了し、時刻ｔｃ２まで電流値ｉ０を維持する。以後同様にして、電流値ｉｃの通電、遮断を繰り返す。
つまり、通電時間帯Ｔｃ１，Ｔｃ３，Ｔｃ５，Ｔｃ７，Ｔｃ９をそれぞれ通じて電流値ｉｃが継続されるように通電する。各通電時間帯Ｔｃ１，Ｔｃ３，Ｔｃ５，Ｔｃ７，Ｔｃ９間には、通電休止時間帯Ｔｃ２，Ｔｃ４，Ｔｃ６，Ｔｃ８がそれぞれ介在される。

特開２００６−１８１６２１号公報

しかしながら、図５（ａ）に示す矩形波形状の通電パターンには、つぎのような課題がある。
すなわち、例えばホットスタンプ材のように、表面のメッキ層が非常に硬く粗いため、重ね合せて加圧するだけでは安定した通電経路が得られにくい材料を接合する場合は、局部的な通電となり、必要以上の発熱が生じ、ナゲットが急激に成長しやすく、チリが発生しやすい。

また、図５（ｂ）に示す台形波形状の通電パターンには、つぎのような課題がある。
すなわち、例えばホットスタンプ材を接合する場合は、通電時間帯Ｔｂ１を通じて表面のメッキ層の軟化が進まない状況で、通電時間帯Ｔｂ２でナゲットが急速に成長し、チリが発生しやすい。

また、図５（ｃ）に示すパルス波形状の通電パターンには、つぎのような課題がある。
すなわち、例えばホットスタンプ材を接合する場合は、加熱と冷却の繰り返しにより表面のメッキの溶融と固化が繰り返されることで、電極チップに接している部分のメッキが電極チップに付着して蓄積するため、連続打点性が大きく損なわれる。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ハイテン材またはホットスタンプ材を接合する場合に、チリが発生しにくく、連続打点性を向上させることのできる抵抗溶接の通電方法を提供することを目的とする。

本発明の抵抗溶接の通電方法は、少なくとも一つの板材がハイテン材（例えば、後述のハイテン材１，２）である板組の抵抗溶接の通電方法であって、前記ハイテン材の接合する部位の表面を軟化させる程度の第１の電流値（例えば、後述の電流値ｉｐ）を第１の所定時間（例えば、後述の初期通電時間帯Ｔｐ）継続して通電する第１の工程（例えば、後述のステップＳ１，Ｓ２）と、前記第１の所定時間が経過した時点で、前記第１の電流値から前記接合する部位にナゲットを成長させる第２の電流値（例えば、後述の電流値ｉｍ）へ通電量を切り換える第２の工程（例えば、後述のステップＳ３）と、前記第２の電流値を第２の所定時間（例えば、後述の後期通電時間帯Ｔｍ）継続して通電する第３の工程（例えば、後述のステップＳ４，Ｓ５）と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、第１の電流値を第１の所定時間継続して通電することにより、ハイテン材の接合する部位の表面が馴染むまで充分に軟化し、接合する部位の接触不良が解消されて、安定した通電経路が確保される。
第２の電流値を第２の所定時間継続して通電することにより、ハイテン材の接合する部位に安定した溶接状態が確保され、ナゲットが適正に成長し、チリが発生しにくい。

本発明の抵抗溶接の通電方法は、少なくとも一つの板材がホットスタンプ材（例えば、後述のホットスタンプ材１，２）である板組の抵抗溶接の通電方法であって、前記ホットスタンプ材の接合する部位のメッキ層を軟化させる程度の第１の電流値を第１の所定時間継続して通電する第１の工程（例えば、後述のステップＳ１１，Ｓ１２）と、前記第１の所定時間が経過した時点で、前記第１の電流値から前記接合する部位にナゲットを成長させる第２の電流値へ通電量を切り換える第２の工程（例えば、後述のステップＳ１３）と、前記第２の電流値を第２の所定時間継続して通電する第３の工程（例えば、後述のステップＳ１４，Ｓ１５）と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、第１の電流値を第１の所定時間継続して通電することにより、ホットスタンプ材の接合する部位のメッキ層が充分に軟化し、接合する部位の接触不良が解消されて、安定した通電経路が確保される。
第２の電流値を第２の所定時間継続して通電することにより、ホットスタンプ材の接合する部位に安定した溶接状態が確保され、ナゲットが適正に成長し、チリが発生しにくい。
また、ホットスタンプ材のメッキが溶融、固化を繰り返すことがないため、電極チップへのメッキの付着を防止することができ、連続打点性を向上させることができる。

本発明によれば、ハイテン材またはホットスタンプ材を接合する場合に、ハイテン材の接合する部位の表面またはホットスタンプ材の接合する部位のメッキ層が充分に軟化し、接合する部位の接触不良が解消されて、安定した通電経路が確保される。これにより、接合する部位に安定した溶接状態が確保され、ナゲットが適正に成長し、チリが発生しにくい。また、ホットスタンプ材のメッキが溶融、固化を繰り返すことがないため、電極チップへのメッキの付着を防止することができ、連続打点性を向上させることができる。

本発明に係る抵抗溶接の通電方法を実施するスポット溶接装置の概略的説明図である。本発明に係る抵抗溶接の通電方法の一実施形態を示すフローチャートである。上記実施形態に係る抵抗溶接の通電方法における通電パターンを示すタイムチャートである。本発明に係る抵抗溶接の通電方法の他の実施形態を示すフローチャートである。従来の抵抗溶接の通電方法における通電パターンの各例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る抵抗溶接の通電方法を実施するスポット溶接装置１０の概略的説明図である。
スポット溶接装置１０は、重ね合せた被溶接板材１，２を加圧して溶接電流を流す一対の電極チップ３，４と、電極チップ３，４に所望の加圧力を与える加圧装置（不図示）と、加圧装置により加圧された被溶接板材１，２に電極チップ３，４を介して所望の溶接電流を供給する電力供給装置（不図示）と、これらを制御する制御装置５とを備える。

このように構成されたスポット溶接装置１０において、溶接条件によってあらかじめ設定された溶接電流をあらかじめ設定された通電時間だけ、電極チップ３，４を介して被溶接板材１，２に流すことで、ナゲット６が所定の速度で成長して、溶接が行われる。
制御装置５は、図２のフローチャートに従って、または図４のフローチャートに従って、溶接電流の通電量および通電時間を制御する。

図２は、本発明に係る抵抗溶接の通電方法の一実施形態を示すフローチャートである。本実施形態の通電方法では、被溶接板材１，２がいずれもハイテン材である。

まず、ステップＳ１では、制御装置５により、ハイテン材１，２の接合する部位の表面を軟化させる程度の第１の電流値としての低い電流値を通電する。この電流値を、例えばｉｐとする。

ステップＳ２では、制御装置５により第１の所定時間としての初期通電時間が経過したか否かを判定する。ここで、初期通電時間は、電流値ｉｐの通電によりハイテン材１，２の接合する部位の表面を充分に軟化させるために必要な時間帯として設定される。この初期通電時間帯を、例えばＴｐとする。
この判定がＮＯの場合は、ステップＳ１に戻り、ＹＥＳの場合は、ステップＳ３に移る。

ステップＳ３では、制御装置５により溶接電流の通電量を切り換える。すなわち、通電量を初期通電時間帯Ｔｐの電流値ｉｐから、後述する後期通電時間帯の電流値へ一度だけ切り換える。

ステップＳ４では、制御装置５により、ハイテン材１，２の接合する部位にナゲット６を成長させる第２の電流値としての高い電流値を通電する。この電流値を、例えばｉｍとする。

ステップＳ５では、制御装置５により第２の所定時間としての後期通電時間が経過したか否かを判定する。ここで、後期通電時間は、電流値ｉｍの通電によりハイテン材１，２の接合する部位にナゲット６を成長させるために必要な時間帯として設定される。この後期通電時間帯を、例えばＴｍとする。
この判定がＮＯの場合は、ステップＳ４に戻り、ＹＥＳの場合は、終了する。

図３は、上記実施形態に係る抵抗溶接の通電方法における通電パターンを示すタイムチャートである。
図３に示すように、制御装置５は図２に示すフローチャートに従ってつぎのように通電を制御する。

すなわち、時刻ｔ０で電流値ｉｐの通電を開始する。この電流値ｉｐを時刻ｔｐまでの初期通電時間帯Ｔｐを通じて維持する。
初期通電時間帯Ｔｐを通じて電流値ｉｐを維持することは、ハイテン材１，２の接合する部位に予備加熱を加えることを意味する。そのため、第１の所定時間としての初期通電時間帯Ｔｐは、予備加熱時間帯と表現することもできる。

つぎに、時刻ｔｐで電流値がｉｐからｉｍへ変更されるように通電量を切り換える。

つぎに、切り換えた電流値ｉｍを時刻ｔｍまでの後期通電時間帯Ｔｍを通じて維持する。
後期通電時間帯Ｔｍを通じて電流値ｉｍを維持することは、ハイテン材１，２の接合する部位に主加熱を加えることを意味する。そのため、第２の所定時間としての後期通電時間帯Ｔｍは、主加熱時間帯と表現することもできる。
そして、時刻ｔｍで電流値ｉｍの通電を終了する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。

（１）低い電流値ｉｐを初期通電時間帯Ｔｐの間維持することにより、ハイテン材１，２の接合する部位の表面が馴染むまで充分に軟化し、接合する部位の接触不良が解消されて、安定した通電経路が確保される。
（２）高い電流値ｉｍを後期通電時間帯Ｔｍの間維持することにより、ハイテン材１，２の接合する部位に安定した溶接状態が確保され、ナゲット６が適正に成長し、チリが発生しにくい。

図４は、本発明に係る抵抗溶接の通電方法の他の実施形態を示すフローチャートである。本実施形態の通電方法では、被溶接板材１，２がいずれもホットスタンプ材である。

まず、ステップＳ１１では、制御装置５により、ホットスタンプ材１，２の接合する部位のメッキ層を軟化させる程度の第１の電流値としての低い電流値を通電する。この電流値は、例えばｉｐになる。

ステップＳ１２では、制御装置５により第１の所定時間としての初期通電時間が経過したか否かを判定する。ここで、初期通電時間は、電流値ｉｐの通電によりホットスタンプ材１，２の接合する部位のメッキ層を充分に軟化させるために必要な時間帯として設定される。この初期通電時間帯は、例えばＴｐになる。
この判定がＮＯの場合は、ステップＳ１１に戻り、ＹＥＳの場合は、ステップＳ１３に移る。

ステップＳ１３では、制御装置５により溶接電流の通電量を切り換える。すなわち、通電量を初期通電時間帯Ｔｐの電流値ｉｐから、後述する後期通電時間帯の電流値へ一度だけ切り換える。

ステップＳ１４では、制御装置５により、ホットスタンプ材１，２の接合する部位にナゲット６を成長させる第２の電流値としての高い電流値を通電する。この電流値は、例えばｉｍになる。

ステップＳ１５では、制御装置５により第２の所定時間としての後期通電時間が経過したか否かを判定する。ここで、後期通電時間は、電流値ｉｍの通電によりホットスタンプ材１，２の接合する部位にナゲット６を成長させるために必要な時間帯として設定される。この後期通電時間帯は、例えばＴｍになる。
この判定がＮＯの場合は、ステップＳ１４に戻り、ＹＥＳの場合は、終了する。

本実施形態の場合も、制御装置５は図３に示すタイムチャートの通電パターンに従って通電を制御する。この通電制御について、上述と同様の説明をすることは省略する。

本実施形態の場合、具体的には、初期通電時間帯Ｔｐの電流値ｉｐを、例えば４．０ｋＡとする。この場合、後期通電時間帯Ｔｍの電流値ｉｍは、例えば６．０ｋＡ＜ｉｍ＜９．０ｋＡの範囲で設定することができる。

実際は、後期通電時間帯Ｔｍの電流値ｉｍは、６．５ｋＡ≦ｉｍ≦８．０ｋＡの範囲で設定することが好ましい。つまり、後期通電時間帯Ｔｍの電流値ｉｍは、初期通電時間帯Ｔｐの電流値ｉｐの１．６倍〜２．０倍の範囲で設定することが好ましい。

とりわけ、後期通電時間帯Ｔｍの電流値ｉｍは、７．０ｋＡ≦ｉｍ≦８．０ｋＡの範囲で設定することが特に好ましい。つまり、後期通電時間帯Ｔｍの電流値ｉｍは、初期通電時間帯Ｔｐの電流値ｉｐの１．７倍〜２．０倍の範囲で設定することが特に好ましい。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（３）低い電流値ｉｐを初期通電時間帯Ｔｐの間維持することにより、ホットスタンプ材１，２の接合する部位のメッキ層が充分に軟化し、接合する部位の接触不良が解消されて、安定した通電経路が確保される。
（４）高い電流値ｉｍを後期通電時間帯Ｔｍの間維持することにより、ホットスタンプ材１，２の接合する部位に安定した溶接状態が確保され、ナゲット６が適正に成長し、チリが発生しにくい。
（５）ホットスタンプ材１，２のメッキが溶融、固化を繰り返すことがないため、電極チップ３，４へのメッキの付着を防止することができ、連続打点性を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

１，２…被溶接板材（ハイテン材、ホットスタンプ材）
３，４…電極チップ
５…制御装置
６…ナゲット
１０…スポット溶接装置

Claims

少なくとも一つの板材がハイテン材である板組の抵抗溶接の通電方法であって、
前記ハイテン材の接合する部位の表面を軟化させる程度の第１の電流値を第１の所定時間継続して通電する第１の工程と、
前記第１の所定時間が経過した時点で、前記第１の電流値から前記接合する部位にナゲットを成長させる第２の電流値へ通電量を切り換える第２の工程と、
前記第２の電流値を第２の所定時間継続して通電する第３の工程と、
を含むことを特徴とする抵抗溶接の通電方法。
少なくとも一つの板材がホットスタンプ材である板組の抵抗溶接の通電方法であって、
前記ホットスタンプ材の接合する部位のメッキ層を軟化させる程度の第１の電流値を第１の所定時間継続して通電する第１の工程と、
前記第１の所定時間が経過した時点で、前記第１の電流値から前記接合する部位にナゲットを成長させる第２の電流値へ通電量を切り換える第２の工程と、
前記第２の電流値を第２の所定時間継続して通電する第３の工程と、
を含むことを特徴とする抵抗溶接の通電方法。