JP2011194411A - Spot welding method and spot welded joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スポット溶接方法及びスポット溶接継手に関し、特に、金属板をスポット溶接するために用いて好適なものである。 The present invention relates to a spot welding method and a spot welded joint, and is particularly suitable for use in spot welding a metal plate.
代表的な抵抗溶接手法として抵抗スポット溶接（以下の説明では、抵抗スポット溶接を必要に応じてスポット溶接と略称する）がある。スポット溶接は、鋼板等の金属板の接合に広く用いられている。このようなスポット溶接で溶接された継手の強度を大きくすることは、スポット溶接されることにより製造される金属製品の品質に大きく影響を与えるので、極めて重要である。
そこで、特許文献１では、高強度鋼板をスポット溶接した後、ナゲットが形成されている領域と、その周囲の両方又は片方に超音波衝撃処理を施すことにより、ナゲットが形成されている領域に圧縮残留応力を発生させて、相対的に残留引張応力を低減させるようにしている。このようにすれば、スポット溶接により形成された溶接継手の疲労強度を向上させることができる。
As a typical resistance welding method, there is resistance spot welding (in the following description, resistance spot welding is abbreviated as spot welding as necessary). Spot welding is widely used for joining metal plates such as steel plates. Increasing the strength of joints welded by such spot welding is extremely important because it greatly affects the quality of metal products produced by spot welding.
Therefore, in Patent Document 1, after high-strength steel plate is spot welded, the nugget is compressed into the region where the nugget is formed by applying ultrasonic shock treatment to the region where the nugget is formed and to both or one of its surroundings. Residual stress is generated to relatively reduce the residual tensile stress. If it does in this way, the fatigue strength of the welded joint formed by spot welding can be improved.
ところで、近年、鋼板のハイテン化（引張張力の向上）に伴い、炭素当量が高い鋼板が増えてきた。これにより、スポット溶接により形成された溶接継手の継手強度が、母材強度に比例しなくなるという知見が得られている。
しかしながら、前述した特許文献１に記載の技術では、溶接継手の疲労強度を向上させることはできるが、溶接継手の引張強度については考慮されていない。特許文献１に記載の技術では、溶接継手の引張強度は、鋼板の引張強度と共に増加することを前提とし、鋼板の引張強度に依存しない溶接継手の疲労強度の向上を図るようにしたものだからである。よって、前述した特許文献１に記載の技術では、スポット溶接により形成された溶接継手の強度を十分に向上させることが困難であった。また、特許文献１に記載の技術では、溶接後に溶接継手の強度を向上させるための後処理を行うことになる。このため、例えば、スポット溶接が数千点施される自動車の製造に、特許文献１に記載の技術を適用することは非現実的である。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、スポット溶接により形成された溶接継手の強度を、溶接後の後処理を行うことなく向上させることを目的とする。
By the way, in recent years, steel sheets having a high carbon equivalent have increased with the increase in tensile strength of steel sheets (improvement of tensile tension). Thereby, the knowledge that the joint strength of the welded joint formed by spot welding is not proportional to the base metal strength has been obtained.
However, although the technique described in Patent Document 1 described above can improve the fatigue strength of the welded joint, the tensile strength of the welded joint is not considered. In the technique described in Patent Document 1, it is assumed that the tensile strength of the welded joint increases with the tensile strength of the steel sheet, and is intended to improve the fatigue strength of the welded joint independent of the tensile strength of the steel sheet. is there. Therefore, with the technique described in Patent Document 1 described above, it has been difficult to sufficiently improve the strength of the welded joint formed by spot welding. Moreover, in the technique described in Patent Document 1, post-processing is performed to improve the strength of the welded joint after welding. For this reason, for example, it is impractical to apply the technique described in Patent Document 1 to the manufacture of an automobile in which several thousand spot weldings are performed.
This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at improving the intensity | strength of the welded joint formed by spot welding, without performing the post-process after welding.
本発明のスポット溶接方法は、金属板を重ねてスポット溶接するスポット溶接方法であって、前記金属板を介して上下で対向する一対の電極の通電を制御して、当該金属板の溶接予定箇所を溶融及び凝固させて溶接継手を形成する過程のうち、少なくとも当該溶接予定箇所が溶融状態から凝固組織に移行しているときに、少なくとも当該溶接予定箇所に対して機械的振動を与えて、当該溶接予定箇所の組織を微細化することを特徴とする。
本発明の及びスポット溶接継手は、前記スポット溶接方法を用いて形成されたことを特徴とする。
The spot welding method of the present invention is a spot welding method in which metal plates are overlapped and spot welded, and the energization of a pair of electrodes facing each other up and down through the metal plate is controlled, and the planned welding location of the metal plate In the process of forming a welded joint by melting and solidifying the material, at least when the planned welding location is shifted from the molten state to the solidified structure, at least mechanical welding is applied to the planned welding location, It is characterized by miniaturizing the structure of the planned welding location.
The spot welded joint of the present invention is formed using the spot welding method.
本発明によれば、スポット溶接により形成された溶接予定箇所が溶融状態から凝固組織に移行しているときに、少なくとも溶接予定箇所に対して機械的振動を与えて、溶接箇所の組織を微細化するようにした。したがって、従来の手法に比べ、溶接箇所のデンドライト状だった凝固組織（デンドライト）が細かい等軸状の組織となる。よって、溶接箇所の組織が均質になり、微細化されることで、溶接継手の強度を溶接後の後処理を行うことなく向上させることができる。 According to the present invention, when a planned welding spot formed by spot welding is shifted from a molten state to a solidified structure, at least the planned welding spot is subjected to mechanical vibration to refine the structure of the welding spot. I tried to do it. Therefore, compared with the conventional method, the solidified structure (dendrites) in a welded dendritic form becomes a fine equiaxed structure. Therefore, the structure of the welded portion becomes uniform and refined, so that the strength of the welded joint can be improved without performing post-treatment after welding.
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、スポット溶接装置の構成の一例を示す図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分のみを簡略化して示している。また、本実施形態では、スポット溶接の対象となる金属板が鋼板である場合を例に挙げて説明する。
図１において、スポット溶接装置は、電極１１ａ、１１ｂと、超音波衝撃装置１２と、制御装置１３とを有している。
電極１１ａ、１１ｂは、板面が相互に重なるように重ねられた２枚の鋼板１４ａ、１４ｂを介して上下で対向する一対の電極である。尚、ここでは、複数の鋼板１４ａ、１４ｂが２枚の場合を例に挙げて説明するが、これらの枚数は２枚に限定されるものではなく、３枚以上であってもよい。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a spot welding apparatus. In each drawing, only necessary portions are simplified for convenience of explanation. In the present embodiment, the case where the metal plate to be spot welded is a steel plate will be described as an example.
In FIG. 1, the spot welding apparatus has
The
超音波衝撃装置１２は、鋼板１４ａ、１４ｂをスポット溶接するための電極１１ａ、１１ｂの何れか一方に対して超音波衝撃を与えるものである。図１では、超音波衝撃装置１２が電極１１ａに対して超音波衝撃を与える場合を例に挙げて示している。
図２は、超音波衝撃装置１２を、その軸の方向に沿って切ったときの断面の一例を示す図である。
超音波衝撃装置１２は、トランスデューサー２１と、トランスデューサー２１の前面に設けられたウエーブガイド２２と、自由振動体（打撃ピン）２３と、ウエーブガイド２２の先端に設けられ、自由振動体（打撃ピン）２３を支持するホルダー２４と、ホルダー２４を支持する支持体２５と、後端にハンドル２６を有するケース２７と、ケーブル２８とを有している。
The
FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross section when the
The
ケーブル２８を介して外部（図１では、制御装置１３内の電源）から供給された電気エネルギーは、トランスデューサー２１により超音波領域の機械的振動（超音波振動）に変換される。トランスデューサー２１で発生した超音波振動は、トランスデューサー２１に接続されているウエーブガイド２２を伝播する。図２に示すように、ウエーブガイド２２の径は、前方に向かって絞られている。よって、超音波振動の伝播速度がウエーブガイド２２で変性され、超音波振動が増幅される。この超音波振動は、ウエーブガイド２２の先端からホルダー２４で支持されている自由振動体（打撃ピン）２３に伝わる。これにより、自由振動体（打撃ピン）２３が超音波振動する。この自由振動体（打撃ピン）２３を電極１１ａに押し当てた状態にして、自由振動体（打撃ピン）２３が電極１１ａを打撃することにより、電極１１ａが超音波振動し、鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所を含む領域に機械的振動（超音波衝撃）が与えられる。ここでは、振幅が10［μm］〜60［μm］、周波数が15［kHz］〜60［kHz］、パワー（出力）が0.2［kW］〜2［kW］の超音波衝撃を複数の鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所を含む領域に与えるようにしている。ここで、パワーの上限は、溶接機の耐久性と、電極で加圧された鋼板がずれないという条件で規定される。
尚、超音波衝撃装置は、例えば、特開２００６−５５８９９号公報に記載されており、公知の技術で実現できるので、ここでは概略のみを説明し、詳細な説明を省略する。
Electrical energy supplied from outside (in FIG. 1, the power source in the control device 13) via the
The ultrasonic impact device is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-55899, and can be realized by a known technique. Therefore, only an outline is described here, and a detailed description is omitted.
図１の説明に戻り、制御装置１３は、電極１１ａ、１１ｂと超音波衝撃装置１２とのそれぞれに交流電力を個別に供給する。制御装置１３は、予めユーザ等によって設定された溶接パターンに従って、電極１１ａ、１１ｂと超音波衝撃装置１２とのそれぞれに交流電力を供給する。制御装置１３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、各種のインターフェース、及び交流電源を備えた機器を用いることにより実現できる。
図３は、溶接パターンの一例を説明する図である。本実施形態では、制御装置１３が動作する前に、図１に示すように、超音波衝撃装置１２の自由振動体（打撃ピン）２３が電極１１ａに押し付けられた状態にしておく。ここで、超音波衝撃装置１２の軸１６の方向と、水平方向（鋼板１４ａ、１４ｂの板面方向）とのなす角度θは、例えば、０［°］〜４５［°］の間の角度となるようにするのが好ましい。この範囲であれば、超音波衝撃装置１２により発生した超音波衝撃（機械的振動）を効率よく電極１１ａに伝えることができるからである。
Returning to the description of FIG. 1, the
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a welding pattern. In the present embodiment, before the
図３において、まず、時間ｔ0になると、制御装置１３は、電極１１ａ、１１ｂを駆動して、鋼板１４ａ、１４ｂを加圧し、時間ｔ1で電極１１ａ、１１ｂが所定の加圧力で加圧されるようにする。
次に、時間ｔ1になると、制御装置１３は、電極１１ａ、１１ｂに値（大きさ）ＩAの溶接電流を流す。溶接電流の値ＩAは、鋼板１４ａ、１４ｂをスポット溶接するのに必要な値であり、鋼板１４ａ、１４ｂの材質・表面処理・厚み・枚数等に応じて、予めユーザによって設定される値である。そして、時間ｔ1〜ｔ2の間で、鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所（溶接継手となる箇所）が溶融し、ナゲット１５が形成される。時間ｔ1〜ｔ2は、複数の鋼板１４ａ、１４ｂをスポット溶接するのに必要な期間であり、鋼板１４ａ、１４ｂの材質・表面処理・厚み・枚数等に応じて、予めユーザによって設定される期間である。
In FIG. 3, first, at time t 0 , the
Next, at time t 1 , the
次に、時間ｔ2になると、制御装置１３は、超音波衝撃装置１２に、超音波衝撃装置１２の定格電力（交流電力）を供給する。すると、超音波衝撃装置１２は、予めユーザ等によって設定された「振幅、周波数、パワー」に従った機械的振動（超音波衝撃）を電極１１ａに与える。これにより、機械的振動（超音波衝撃）が電極１１ａを介して鋼板１４ａ、１４ｂに伝わり、鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所を含む領域に機械的振動（超音波衝撃）が与えられる。また、制御装置１３は、時間ｔ2になると、電極１１ａ、１１ｂに流す溶接電流の値を値ＩAから、値ＩAよりも小さい値ＩBに変更する。通常のスポット溶接では、時間ｔ2で溶接電流の値を０（ゼロ）にする。これに対し、本実施形態では、溶接電流の値を段階的に小さくするようにしている。これは、溶融した溶接予定箇所が急速に冷却され、急速に凝固することを防止するためである。すなわち、溶融した溶接予定箇所の凝固が開始する時間ｔ2から、小さな値ＩBの溶接電流を電極１１ａ、１１ｂ（鋼板１４ａ、１４ｂ）に流すことによって、溶融した溶接予定箇所をゆっくりと凝固させ、溶接予定箇所が凝固している間に、機械的振動（超音波衝撃）を溶接予定箇所に確実に与えるようにするためである。溶接電流の値ＩB及び時間ｔ2〜ｔ3は、このような目的を達成できるように、鋼板１４ａ、１４ｂの材質・表面処理・厚み・枚数等に応じて、予めユーザによって設定される。
Next, at time t 2 , the
次に、時間ｔ4になると、制御装置１３は、電極１１ａ、１１ｂを駆動して、鋼板１４ａ、１４ｂに対する加圧を止める。そして、制御装置１３は、超音波衝撃装置１２に供給している交流電力を遮断する。時間ｔ3〜ｔ4は、複数の鋼板１４ａ、１４ｂに対する加圧を保持する時間であり、鋼板１４ａ、１４ｂの材質・表面処理・厚み・枚数等に応じて、予めユーザによって設定される。
以上により、スポット溶接が完了し、複数の鋼板１４ａ、１４ｂに溶接継手１５が形成される。
Next, at time t 4 , the
By the above, spot welding is completed and the welded joint 15 is formed in the some
図４は、スポット溶接された溶接箇所の顕微鏡写真の一例を示す図である。
図４（ａ）は、本実施形態のように、２枚の鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所が溶融状態から凝固組織に移行しているときに、溶接予定箇所に対して超音波衝撃による機械的振動を与えた場合の溶接箇所の顕微鏡写真を示す図である。一方、図４（ｂ）は、このような機械的振動を与えない場合の溶接箇所の顕微鏡写真を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a micrograph of a spot welded spot.
FIG. 4 (a) shows a machine by ultrasonic impact on the planned welding location when the planned welding location of the two
具体的に、図４（ａ）は、引張強度が980［MPa］であり、厚みが1.2［mm］の２枚のDP鋼を重ね合わせたものに対し、溶接電流の値ＩAが5.0［kA］、時間ｔ1〜ｔ2が10［cycle］、溶接電流の値ＩBが4.0［kA］、時間ｔ2〜ｔ3が10［cycle］の条件でスポット溶接を行い、時間ｔ3〜ｔ4に相当する時間だけ加圧力を保持した結果を示すものである。ここでは、時間ｔ0〜ｔ4において、周波数＝27［kHz］、振幅＝25［μm］、出力＝0.9［kW］、振動時間＝65［cycle］（＝時間ｔ0〜ｔ4）、図１のθ＝30［°］の条件で超音波衝撃による機械的振動を電極１１ａに与えた。
一方、図４（ｂ）は、引張強度が980［MPa］であり、厚みが1.2［mm］の２枚のDP鋼を重ね合わせたものに対し、溶接電流の値ＩAが5.0［kA］、時間ｔ1〜ｔ2が10［cycle］の条件でスポット溶接を行い、時間ｔ2で溶接電流の値を０（ゼロ）にし、時間ｔ3〜ｔ4に相当する時間だけ加圧力を保持した結果を示すものである。ここでは、超音波衝撃による機械的振動を電極１１ａに与えていない。
Specifically, FIG. 4 (a) is a tensile strength 980 [MPa], to which thickness superposed two DP steel 1.2 [mm], the value I A of the welding current is 5.0 [ kA], the time t 1 ~t 2 is 10 [cycle], the value I B of the welding current is 4.0 [kA], subjected to spot welding under the conditions of the time t 2 ~t 3 is 10 [cycle], the time t 3 ~ The result of holding the applied pressure for the time corresponding to t 4 is shown. Here, at time t 0 to t 4 , frequency = 27 [kHz], amplitude = 25 [μm], output = 0.9 [kW], vibration time = 65 [cycle] (= time t 0 to t 4 ), FIG. Mechanical vibration due to ultrasonic impact was applied to the
On the other hand, FIG. 4 (b) is a tensile strength 980 [MPa], to which thickness superposed two DP steel 1.2 [mm], the value I A of the welding current is 5.0 [kA] Spot welding is performed under the condition that the time t 1 to t 2 is 10 [cycle], the welding current value is set to 0 (zero) at the time t 2 , and the applied pressure is maintained for the time corresponding to the time t 3 to t 4. The results are shown. Here, mechanical vibration due to ultrasonic impact is not applied to the
図４に示すように、本実施形態のようにして溶接予定箇所に対して超音波衝撃による機械的振動を与えると、溶接箇所のデンドライト成長が妨げられる。よって、溶接箇所の凝固組織は微細化し、細かい等軸状の組織となる。したがって、溶接箇所の組織が均質になり、微細化されることで、溶接箇所の強度を向上させることができる。すなわち、溶接箇所の凝固組織が細かい等軸状の組織となり、最終的な材料組織も微細化され、溶接箇所に初期き裂が入りにくくなる。よって、溶接継手の引張強度を向上させることができる。特に、図４に示したように、引張強度が980［MPa］のような高張力鋼板において以上のような傾向が高くなる。一方、溶接予定箇所に対して超音波衝撃による機械的振動を与えないと、溶接箇所の凝固組織が成長することにより、溶接箇所の凝固組織は斑で方向性を有し、柱状組織になる。したがって、溶接箇所の強度を十分に向上させることができない。 As shown in FIG. 4, when mechanical vibration due to ultrasonic impact is applied to the planned welding location as in the present embodiment, dendrite growth at the welding location is hindered. Therefore, the solidification structure of the welded portion is refined and becomes a fine equiaxed structure. Therefore, the structure of the welded portion becomes uniform and is refined, whereby the strength of the welded portion can be improved. That is, the solidified structure of the welded portion becomes a fine equiaxed structure, the final material structure is also refined, and the initial crack is less likely to enter the welded portion. Therefore, the tensile strength of the welded joint can be improved. In particular, as shown in FIG. 4, the above tendency becomes high in a high-tensile steel sheet having a tensile strength of 980 [MPa]. On the other hand, if mechanical vibration due to ultrasonic impact is not applied to the planned welding location, the solidified structure of the welded portion grows, and the solidified structure of the welded portion has spots and becomes a columnar structure. Therefore, the strength of the welded portion cannot be sufficiently improved.
以上のように本実施形態では、鋼板１４ａ、１４ｂをスポット溶接する際に、値ＩAの溶接電流を流して、鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所を溶融させた後、少なくとも当該溶接予定箇所が溶融状態から凝固組織に移行するときに、当該溶接予定箇所に対して超音波衝撃による機械的振動を与えて当該溶接箇所の組織を微細化するようにした。よって、従来の手法に比べ、溶接箇所のデンドライト状だった凝固組織が細かい等軸状の組織となる。よって、溶接箇所の組織が均質になり、微細化されることで、溶接継手の強度を溶接後の後処理を行うことなく向上させることができる。
In this embodiment as described above, the
尚、本実施形態では、鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所を含む領域に機械的振動（超音波衝撃）が与えられる期間を時間ｔ2〜ｔ4の間にした場合を例に挙げて説明した。しかしながら、鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所を含む領域に機械的振動（超音波衝撃）を与える期間は、当該溶接予定箇所が溶融状態から凝固組織に移行する期間を含んでいれば、どのような期間であってもよい。特に、鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所を含む領域に機械的振動（超音波衝撃）を与える期間は、当該溶接予定箇所が凝固を開始する時間ｔ2を含んでいるのが好ましい。例えば、制御装置１３は、時間ｔ0又はｔ1になると、超音波衝撃装置１２に、超音波衝撃装置１２の定格電力（交流電力）を供給するようにしてもよい。また、制御装置１３は、超音波衝撃装置１２に供給している交流電力を遮断するタイミングを、例えば時間ｔ3にしてもよい。
In the present embodiment was described taking a case in which between
また、本実施形態では、電極１１ａに超音波衝撃装置１２を押し付けて電極１１ａが機械的振動（超音波振動）を起こすようにしたが、機械的振動（超音波振動）を起こすための構成は、このようなものに限定されるものではない。例えば、電極１１ａ、１１ｂの少なくとも何れか一方に超音波振動子を取り付けて、電極１１ａ、１１ｂが機械的振動（超音波振動）を起こすようにしてもよい。
また、本実施形態では、複数の鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所を含む領域に与える機械的振動が、超音波衝撃を与えることによる振動である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、この機械的振動は、溶接箇所の組織を微細化するのに必要な「振幅・周波数・パワー」を有していれば、必ずしも、超音波衝撃を与えることによる振動であるである必要はない。例えば、前述した周波数よりも低い周波数の機械的振動を与えるようにしてもよい。
また、本実施形態では、複数の鋼板１４ａ、１４ｂをスポット溶接するのに必要な値ＩAの溶接電流を、時間ｔ1〜ｔ2だけ流した後、値ＩAよりも小さい値ＩBの溶接電流を時間ｔ2〜ｔ3だけ流すようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はなく、溶接電流を多段階に分けて徐々に低減させるようにしてもよい。また、溶接電流の値を、図３のようにステップ状に低減させるのではなく、滑らかに低減させるようにしてもよい。さらに、溶接予定箇所が凝固するのに要する時間は短くなるが、必ずしも値ＩBの溶接電流を流す必要はない。このようにする場合には、少なくとも、値ＩAの溶接電流を０（ゼロ）にした後に、鋼板１４ａ、１４ｂの溶接予定箇所を含む領域に機械的振動（超音波衝撃）が与えられているようにする。
In this embodiment, the
Moreover, in this embodiment, the case where the mechanical vibration given to the area | region containing the welding planned location of the some
Further, in the present embodiment, a plurality of
また、本実施形態では、１つの制御装置１３によって、電極１１ａ、１１ｂに通電する溶接電流と、超音波衝撃装置１２に与える電力とを個別に制御する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらを別々の装置で制御するようにしてもよい。また、電極１１ａ、１１ｂに通電する溶接電流と、超音波衝撃装置１２に与える電力との少なくとも何れか一方を、ユーザによる指示に従って与えるようにしてもよい。さらに、電極１１ａ、１１ｂに通電する溶接電流の値を、ユーザによる指示に従って変更するようにしてもよい。
また、スポット溶接を行うことができるものであれば、スポット溶接を行う対象は鋼板以外の金属板であってもよい。
Moreover, in this embodiment, the case where the welding current supplied to the
In addition, as long as spot welding can be performed, the target for spot welding may be a metal plate other than a steel plate.
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、超音波衝撃による機械的振動を電極１１ａに対して与え、この電極１１ａに与えられた機械的振動を鋼板１４ａ、１４ｂに伝えるようにした場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、超音波衝撃による機械的振動を鋼板１４ａ、１４ｂに対して直接与える場合について説明する。このように、本実施形態と第１の実施形態とは、超音波衝撃装置１２が超音波衝撃による機械的振動を与える場所が異なるだけであるので、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１〜４に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, as an example, mechanical vibration due to ultrasonic impact is applied to the
図５は、スポット溶接装置の構成の一例を示す図である。図５において、スポット溶接装置は、図１に示したものと同様に、電極１１ａ、１１ｂと、超音波衝撃装置１２と、制御装置１３とを有している。図１に示したものと異なる点は、超音波衝撃装置１２を配置する位置である。
本実施形態では、図５に示すように、超音波衝撃装置１２の軸１６の方向と、板面が相互に重なるように重ねられた２枚の鋼板５１ａ、５１ｂの板面方向とが平行になるようにして、複数の鋼板５１ａ、５１ｂの境界に自由振動体（打撃ピン）２３の先端を押し付けた状態で、超音波衝撃装置１２から複数の鋼板５１ａ、５１ｂに超音波衝撃による機械的振動を与えるようにしている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the spot welding apparatus. In FIG. 5, the spot welding apparatus has
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the direction of the
このようにした場合、鋼板５１ａ、５１ｂの境界のうち、少なくとも、鋼板５１ａ、５１ｂの「自由振動体（打撃ピン）２３が当たる領域」については、図５に示すようにして窪み５２が形成されるようにするのが好ましい。自由振動体（打撃ピン）２３の位置が機械的振動によってずれてしまうことを防止できるからである。
以上のようにしても第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、本実施形態においても、第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
In such a case, in at least the “region where the free vibration body (striking pin) 23 hits” of the
Even if it does as mentioned above, the same effect as a 1st embodiment can be acquired. Also in the present embodiment, various modifications described in the first embodiment can be employed.
（実施例）
次に、実施例について説明する。図６は、本発明の実施例と比較例とを表形式で示した図である。
ここでは、以下の被溶接材に対してＴＳＳ（Tensile Shear Strength）試験を行った。
（１） 被溶接材１（270MPa級軟鋼）；引張強度が270［MPa］、厚みが1.0［ｍｍ］の軟鋼を２枚重ねたもの
（２） 被圧延材２（590MPa級DP鋼）；引張強度が590［MPa］、厚みが1.0［ｍｍ］のDP鋼を２枚重ねたもの
（３） 被圧延材３（980MPa級DP鋼）；引張強度が980［MPa］、厚みが1.0［ｍｍ］のDP鋼を２枚重ねたもの
被溶接材１〜３のそれぞれを、８つずつ用意した。
(Example)
Next, examples will be described. FIG. 6 is a diagram showing an example of the present invention and a comparative example in a table format.
Here, a TSS (Tensile Shear Strength) test was performed on the following welded materials.
(1) Material to be welded 1 (270 MPa class mild steel); Two layers of mild steel with tensile strength of 270 [MPa] and thickness of 1.0 [mm] (2) Material to be rolled 2 (590 MPa class DP steel); Tensile Two layers of DP steel with a strength of 590 [MPa] and a thickness of 1.0 [mm] (3) Rolled material 3 (980 MPa class DP steel); Tensile strength of 980 [MPa] and thickness of 1.0 [mm] 8 pieces of each of the materials to be welded 1 to 3 were prepared.
また、以下の条件でＴＳＳ（Tensile Shear Strength）試験を行った。
（１） 加圧力；250［kgf］
（２） 電極；DR型・先端φ6R40・Cr-Cu製
（３） 初期加圧時間（時間ｔ0〜ｔ1）；25［cycle］
（４） 保持加圧時間（時間ｔ3〜ｔ4）；10［cycle］
Further, a TSS (Tensile Shear Strength) test was performed under the following conditions.
(1) Applied pressure: 250 [kgf]
(2) Electrode: DR type, tip φ6R40, made of Cr-Cu (3) Initial pressurization time (time t 0 to t 1 ); 25 [cycle]
(4) Holding pressurization time (time t 3 to t 4 ); 10 [cycle]
（５） 通電条件；
＜実施例＞
・270MPa級軟鋼
7.6［kA］（＝ＩA）・10［cycle］（＝時間ｔ1〜ｔ2）→6.1［kA］（＝ＩB）・10［cycle］（＝時間ｔ2〜ｔ3）
・590MPa級DP鋼
5.7［kA］（＝ＩA）・10［cycle］（＝時間ｔ1〜ｔ2）→4.6［kA］（＝ＩB）・10［cycle］（＝時間ｔ2〜ｔ3）
・980MPa級DP鋼
5.0［kA］（＝ＩA）・10［cycle］（＝時間ｔ1〜ｔ2）→4.0［kA］（＝ＩB）・10［cycle］（＝時間ｔ2〜ｔ3）
(5) Energization conditions;
<Example>
・ 270MPa grade mild steel
7.6 [kA] (= I A ) · 10 [cycle] (= time t 1 to t 2 ) → 6.1 [kA] (= I B ) · 10 [cycle] (= time t 2 to t 3 )
・ 590MPa class DP steel
5.7 [kA] (= I A ) · 10 [cycle] (= time t 1 to t 2 ) → 4.6 [kA] (= I B ) · 10 [cycle] (= time t 2 to t 3 )
・ 980MPa DP steel
5.0 [kA] (= I A ) · 10 [cycle] (= time t 1 to t 2 ) → 4.0 [kA] (= I B ) · 10 [cycle] (= time t 2 to t 3 )
＜比較例＞
・270MPa級軟鋼
7.6［kA］（＝ＩA）・10［cycle］（＝時間ｔ1〜ｔ2）
・590MPa級DP鋼
5.7［kA］（＝ＩA）・10［cycle］（＝時間ｔ1〜ｔ2）
・980MPa級DP鋼
5.0［kA］（＝ＩA）・10［cycle］（＝時間ｔ1〜ｔ2）
<Comparative example>
・ 270MPa grade mild steel
7.6 [kA] (= I A ) · 10 [cycle] (= time t 1 to t 2 )
・ 590MPa class DP steel
5.7 [kA] (= I A ) · 10 [cycle] (= time t 1 to t 2 )
・ 980MPa DP steel
5.0 [kA] (= I A ) · 10 [cycle] (= time t 1 to t 2 )
（６） 超音波衝撃
＜実施例＞
超音波衝撃装置（Applied Ultrasonics社製 UIT装置）；自由振動体（打撃ピン）の径＝3［mm］、周波数＝27［kHz］、振幅＝25［μm］、出力＝0.9［kW］、振動時間＝65［cycle］（＝時間ｔ0〜ｔ4）、図１のθ＝30［°］
＜比較例＞
なし
(6) Ultrasonic impact <Example>
Ultrasonic impact device (UIT device manufactured by Applied Ultrasonics); free vibration body (striking pin) diameter = 3 [mm], frequency = 27 [kHz], amplitude = 25 [μm], output = 0.9 [kW], vibration Time = 65 [cycle] (= time t 0 to t 4 ), θ = 30 [°] in FIG.
<Comparative example>
None
図６において、ＴＳＳの値は、各被溶接材についての４回のＴＳＳ試験の結果（溶接継手のせん断引張強度）の平均値である。
図６に示すように、引張強度が270［MPa］の被溶接材（鋼板）については、溶接継手の「せん断引張強度・破断形態」の観点からでは、実施例と比較例との間で明りょうな差異は見られなかった。これに対し、引張強度が上がるにつれて（590［MPa］、980［MPa］）、実施例の方が比較例よりも、溶接継手のせん断引張強度が大きくなる傾向が得られた。また、引張強度が980［MPa］のDP鋼では、４つのうち１つで溶接継手の破断形態がプラグ破断となった。したがって、溶接継手のせん断引張強度や破断形態の観点からでは、引張強度が590［MPa］以上の鋼板に、各実施形態で説明した手法を適用するのが望ましく、980［MPa］以上の鋼板に、各実施形態で説明した手法を適用するのがより望ましいことが分かる。
In FIG. 6, the value of TSS is an average value of the results of four TSS tests (shear tensile strength of welded joints) for each material to be welded.
As shown in FIG. 6, with respect to the material to be welded (steel plate) having a tensile strength of 270 [MPa], from the viewpoint of the “shear tensile strength / rupture mode” of the welded joint, it is clear between the example and the comparative example. There was no significant difference. On the other hand, as the tensile strength increased (590 [MPa], 980 [MPa]), there was a tendency that the shear tensile strength of the welded joint in the example was larger than that in the comparative example. Moreover, in DP steel with a tensile strength of 980 [MPa], the fracture form of the weld joint was plug fracture in one of the four. Therefore, from the viewpoint of the shear tensile strength and fracture mode of the welded joint, it is desirable to apply the method described in each embodiment to a steel sheet having a tensile strength of 590 [MPa] or higher, and to a steel sheet having a tensile strength of 980 [MPa] or higher. It can be seen that it is more desirable to apply the method described in each embodiment.
尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 It should be noted that the embodiments of the present invention described above are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
１１ 電極
１２ 超音波衝撃装置
１３ 制御装置
１４ 鋼板
１５ ナゲット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (4)
前記金属板を介して上下で対向する一対の電極の通電を制御して、当該金属板の溶接予定箇所を溶融及び凝固させて溶接継手を形成する過程のうち、少なくとも当該溶接予定箇所が溶融状態から凝固組織に移行しているときに、当該溶接予定箇所に対して機械的振動を与えて、当該溶接予定箇所の組織を微細化することを特徴とするスポット溶接方法。 A spot welding method in which metal plates are stacked and spot welded,
Controlling energization of a pair of electrodes facing each other up and down through the metal plate, and melting and solidifying the planned welding location of the metal plate to form a welded joint, at least the planned welding location is in a molten state A spot welding method characterized in that when moving from a solidified structure to a solidified structure, mechanical vibration is applied to the planned welding location to refine the microstructure of the planned welding location.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014148341A1 (en) | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 株式会社神戸製鋼所 | Spot welded joint |
| WO2015115603A1 (en) | 2014-01-31 | 2015-08-06 | 新日鐵住金株式会社 | Spot-welded joint and spot welding method |
| KR20170084295A (en) | 2014-12-12 | 2017-07-19 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | Power-source device, joining system, and conductive processing method |
| JP2022051421A (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-31 | フタバ産業株式会社 | Resistance spot welding method and resistance spot welding device |
| CN115803138A (en) * | 2020-07-14 | 2023-03-14 | 杰富意钢铁株式会社 | Resistance spot welding method and method for manufacturing welded joint |
| JP7243928B1 (en) * | 2021-07-14 | 2023-03-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Resistance spot welding method and method for manufacturing welded joints |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190047074A1 (en) * | 2016-02-15 | 2019-02-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Gripping device and welding device |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62248577A (en) * | 1986-04-18 | 1987-10-29 | Gunze Ltd | Resistance welding method for metal |
| JPH06114565A (en) * | 1992-09-25 | 1994-04-26 | Toyota Motor Corp | Spot welding method for dissimilar metal members |
| JP2000169976A (en) * | 1998-12-02 | 2000-06-20 | Natl Res Inst For Metals | High strength steel sheet and welding method |
| JP2004122152A (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Nippon Steel Corp | Method of improving fatigue strength of spot welded joint by ultrasonic impact treatment |
| JP2005311094A (en) * | 2004-04-22 | 2005-11-04 | Toshiba Corp | Thermoelectric conversion material manufacturing method, thermoelectric conversion material, and thermoelectric conversion module |
| JP2006102807A (en) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Toyota Motor Corp | Metal structure modification method |
| JP2009241086A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Nippon Steel Corp | Spot welding method for high-strength steel sheet |
-
2010
- 2010-03-17 JP JP2010061371A patent/JP5494065B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62248577A (en) * | 1986-04-18 | 1987-10-29 | Gunze Ltd | Resistance welding method for metal |
| JPH06114565A (en) * | 1992-09-25 | 1994-04-26 | Toyota Motor Corp | Spot welding method for dissimilar metal members |
| JP2000169976A (en) * | 1998-12-02 | 2000-06-20 | Natl Res Inst For Metals | High strength steel sheet and welding method |
| JP2004122152A (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Nippon Steel Corp | Method of improving fatigue strength of spot welded joint by ultrasonic impact treatment |
| JP2005311094A (en) * | 2004-04-22 | 2005-11-04 | Toshiba Corp | Thermoelectric conversion material manufacturing method, thermoelectric conversion material, and thermoelectric conversion module |
| JP2006102807A (en) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Toyota Motor Corp | Metal structure modification method |
| JP2009241086A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Nippon Steel Corp | Spot welding method for high-strength steel sheet |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014148341A1 (en) | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 株式会社神戸製鋼所 | Spot welded joint |
| WO2015115603A1 (en) | 2014-01-31 | 2015-08-06 | 新日鐵住金株式会社 | Spot-welded joint and spot welding method |
| KR20160067176A (en) | 2014-01-31 | 2016-06-13 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | Spot-welded joint and spot welding method |
| US10646949B2 (en) | 2014-01-31 | 2020-05-12 | Nippon Steel Corporation | Spot welded joint and spot welding method |
| KR20170084295A (en) | 2014-12-12 | 2017-07-19 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | Power-source device, joining system, and conductive processing method |
| US10603743B2 (en) | 2014-12-12 | 2020-03-31 | Nippon Steel Corporation | Power supply device, joining system, and electric processing method |
| CN115803138A (en) * | 2020-07-14 | 2023-03-14 | 杰富意钢铁株式会社 | Resistance spot welding method and method for manufacturing welded joint |
| JP2022051421A (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-31 | フタバ産業株式会社 | Resistance spot welding method and resistance spot welding device |
| JP7132300B2 (en) | 2020-09-18 | 2022-09-06 | フタバ産業株式会社 | Resistance spot welding method and resistance spot welding device |
| JP7243928B1 (en) * | 2021-07-14 | 2023-03-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Resistance spot welding method and method for manufacturing welded joints |
| EP4364879A4 (en) * | 2021-07-14 | 2024-11-13 | JFE Steel Corporation | RESISTANCE SPOT WELDING METHOD AND METHOD FOR MANUFACTURING A WELDED JOINT |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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