KR101819475B1 - 저항 스폿 용접 방법 - Google Patents

Abstract

표면에 아연을 주성분으로 하는 도금층을 갖는 강판을 적어도 1매 포함하는, 복수매의 강판을 서로 겹친 판조를, 저항 스폿 용접함에 있어서, (1) 서로 겹친 각 강판의 합계 두께를 t, 상하 전극의 중심간의 거리를 L로 했을 때, 당해 t와 L이, 다음의 관계식 0.9×t≤L≤1.1×t를 만족하는 상태로 통전을 개시하고, (2) 통전을, 본통전과 거기에 앞서는 초기 통전으로 나눔과 함께, 초기 통전을 2단 통전으로 하여, 초기 통전의 1단째의 통전에 있어서의 전류값 I₁을, 본통전에 있어서의 전류값 I_m과의 관계에서 I_m×1.1≤I₁≤15.0㎄를 만족하는 범위로 하고, 계속되는 2단째의 통전에 있어서의 전류값 I₂를, 0≤I₂≤I_m×0.7을 만족하는 무통전 또는 저전류 통전으로 함으로써, 흩어짐의 발생 없이, 안정적이고 충분한 지름의 너깃을 형성한다.

Description

저항 스폿 용접 방법{RESISTANCE SPOT WELDING METHOD}

본 발명은, 겹침 저항 용접법의 일종인 저항 스폿 용접 방법에 관한 것이다. 특히 피처리재 중에, 표면에 아연 도금을 갖는 아연 도금 강판이나 인장 강도가 780㎫ 이상인 고강도 강판 등을 포함하는 경우, 나아가서는 강판간에 의도하지 않는 극간(gap; 판극(sheet gap)이라고도 함)이 존재하는 경우라도, 흩어짐 등의 발생 없이 적정한 크기의 용융부(너깃)의 형성을 도모하고자 하는 것이다.

최근, 차체의 신뢰성 향상과, 대기 오염 물질의 삭감을 목적으로 한 차체 중량의 경감을 아울러 달성하기 위해, 강판의 고강도화가 진행되고 있다. 이러한 고강도 강판의 채용에 의해, 종래 강에 비해 박육화, 경량화를 해도 동일한 정도의 차체 강성이 얻어진다. 그러나, 몇 가지의 과제도 지적되고 있다. 그 하나가, 차체 조립에 있어서의 용접부의 품질이, 고강도화함에 따라 저하된다는 것이다.

저항 스폿 용접은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 서로 겹친 2매 이상의 강판(여기에서는, 아래의 강판(1)과 위의 강판(2)의 2매조)의 판조(sheet combination; 3)를, 상하 한 쌍의 전극(아래의 전극(4)과 위의 전극(5))으로 사이에 끼워, 가압, 통전함으로써 접촉부를 용융시키고, 필요 사이즈의 너깃(6)을 형성하여, 용접 조인트를 얻는 것이다.

이와 같이 하여 얻어진 조인트의 품질은, 너깃 지름의 크기, 혹은 전단 인장 강도(shear tensile strength; 조인트의 전단 방향으로 인장 시험을 했을 때의 강도)나 십자 인장 강도(cross tensile strength; 조인트의 박리 방향으로 인장 시험을 했을 때의 강도), 피로 강도의 크기 등으로 평가되고 있다.

고강도 강판을 사용한 경우에 조인트 강도를 확보하기 위한 수단으로서는, 용접법의 관점에서는, 타점수의 증가나 너깃 지름의 확대가 생각된다. 그러나, 타점수를 증가시키면 분류(shunt current)의 영향이 커지는 것 외에, 작업 시간의 증가로 이어져 생산성을 악화시킨다. 또한, 너깃 지름을 확대하려면, 전극을 크게 하거나, 용접 금속의 비산(흩어짐)을 방지하기 위해 가압력을 증가시키지 않으면 안 된다. 이는, 장치적인 제약이 클 뿐만 아니라, 열영향부가 확대되기 때문에 모재 성상(base material properties)이 손상되는 불리함도 있다.

특히 자동차에 적용하는 경우에는, 강판의 표면에, 방청을 목적으로 하여, 아연을 주성분으로 하는 아연 도금 처리가 행해진다. 그리고, 이러한 아연 도금층을 갖는 경우에는, 한층 더 흩어짐이 발생하기 쉬워지는 점에서, 너깃의 형성에 악영향을 미치는 것이 알려져 있다.

종래 기술로서, 특허문헌 1에는, 3매 겹침의 강판에 있어서 너깃을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 의하면, 1단째의 용접을 행한 후, 2단째 이후를 냉각·통전의 펄세이션 형상으로 함으로써, 박판·후판·후판이라는 3매 겹침의 판조에 있어서도 충분한 너깃 지름을 형성할 수 있다고 되어 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, Fe를 원자수비(比)로 50％ 이상 80％ 이하 함유하는 합금화 알루미늄 도금층을 갖는 강판을 용접함에 있어서, 업 슬로프 및 일정한 전류로 유지하는 시간을 판두께에 의해 규정함으로써, 안정적인 너깃을 형성할 수 있다고 되어 있다.

또한, 특허문헌 3에서는, 아연계 도금 강판에 있어서 예비적인 통전과 너깃 형성의 시간비를 한정함으로써, 일정한 크기의 너깃을 확보할 수 있다고 되어 있다.

특허문헌 4에서는, 아연계 도금 강판에 있어서, 예비적인 통전을 행한 후, 그 전류값보다도 높은 전류값으로 냉각·통전을 반복함으로써, 일정한 크기의 너깃을 확보할 수 있다고 되어 있다.

일본특허공보 제4728926호 일본공개특허공보 2011-167742호 일본특허공보 제3849539호 일본특허공보 제3922263호

그러나, 실제의 자동차 조립에 있어서의 용접 현장에서는, 부재 위치는 반드시 안정되어 있지는 않으며, 강판의 가압 상태도 일정하다고는 할 수 없다. 이 점, 특허문헌 1∼4에 기재된 방법은, 판조가 전극에 의해 충분히 가압·접촉하고 있는 상태를 전제로 하고 있기 때문에, 강판간에 의도하지 않는 극간(판극)이 존재하고 있었던 경우에는, 흩어짐이 발생하여, 만족스러운 너깃 지름의 확보가 어렵다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기의 문제를 유리하게 해결하는 것으로, 판조의 일부에 아연 도금 강판이나 고장력 강판을 포함하고, 또한 강판간에 의도하지 않는 극간, 그것도 크기가 상이한 여러 가지의 극간이 존재하는 경우, 즉 조판의 판극이 상이한 경우라도, 흩어짐의 발생 없이, 안정적이고 충분한 지름의 너깃을 형성할 수 있는 저항 스폿 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그래서, 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해, 고장력 아연 도금 강판을 포함하는 판조의 저항 스폿 용접에 있어서의 판극의 영향에 대해서 검토를 거듭했다.

즉, 판극을 모의하여, 도 2에 나타내는 바와 같이, 강판(1, 2)간의 편측에 절연체(7)를 사이에 끼워, 각 전류값으로의 용접 시험 및 그때의 수치 해석을 행했다.

그 결과, 판극이 크고, 충분히 가압·접촉하고 있지 않은 상태에서, 낮은 전류값을 인가한 경우에는, 강판이 가열, 연화하여 충분한 가압 상태가 되기까지 상당한 시간이 필요해진다. 한편, 높은 전류값을 인가한 경우에는, 그 통전 시간이 짧으면, 흩어짐은 발생하지 않고, 전극 직하 및 강판 접촉면의 외연부(outer edge)에서 급격하게 발열하여 강판이 연화된다는 현상이 보였다. 이는, 특히 통전 초기에는, 강판 온도는 실온이나, 기타 용접점으로부터의 영향을 받았다고 하더라도 충분히 낮기 때문에, 고유 저항이 낮고, 고전류 통전을 인가한 경우에는 전류 밀도에 의한 발열이 현저해지기 때문으로 생각된다.

그래서, 다음으로 발명자들은, 상기의 현상을 활용하여, 너깃을 형성하기 위한 본통전(main current)에 앞서, 소정의 전류를 인가함으로써, 흩어짐의 발생 없이 강판간의 접촉을 확보할 수 없는가에 대해서 검토를 행했다. 이때, 고전류를 장시간 인가하는 것은, 당연, 흩어짐의 발생 원인이 되는 점에서, 도중에 전류를 내리는 바와 같은 2단 통전의 효과에 대해서 검토했다.

공시(test) 강판으로서는, 인장 강도가 780∼1180㎫, 판두께가 1.0∼1.6㎜인 고장력 용융 아연 도금 강판을 이용했다. 또한, 강판간 거리 혹은 전극간 거리를 조정하기 위해, 도 2에 나타낸 바와 같은 소정의 두께의 절연물(7)을 강판(1, 2)간에 끼워 넣어, 실험을 행했다.

그 결과, 너깃을 형성하는 데에 필요한 전류보다 상대적으로 높은 전류값을 단시간 통전함으로써, 전극간의 거리를 폭 넓게 줄일 수 있고, 또한 그 고전류 통전 후에, 무통전 혹은 저전류 통전으로 해도 그 효과는 유지되는 것이 판명되었다. 이는, 최초의 고전류 통전에 의해 전극 직하에 전류 밀도에 의한 발열이 일어난 후에, 그 열이 전열(heat transfer)에 의해 강판 내에 전해지는 것에 의한 것으로 생각된다.

또한, 상기한 고전류 단시간 통전시의 전류 밀도에 의한 발열을 활용하려면, 판조를 구성하는 강판의 합계 두께와 전극간의 거리도 중요하고, 고전류 단시간 통전에 앞서, 이들의 관계를 적정 범위로 조정해둘 필요가 있는 것도 판명되었다.

본 발명은, 상기의 지견에 입각하는 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 표면에 아연을 주성분으로 하는 도금층을 갖는 아연 도금 강판 또는 고장력 강판을 적어도 1매 포함하는, 복수매의 강판을 서로 겹친 판조를, 한 쌍의 전극에 의해 사이에 끼우고, 가압하면서 통전하여 접합하는 저항 스폿 용접에 있어서,

(1) 서로 겹친 각 강판의 합계 두께를 t, 전극대(pair of electrodes)의 중심간의 거리를 L로 했을 때, 당해 t와 L이, 다음의 관계식

0.9×t≤L≤1.1×t

를 만족하는 상태로 통전을 개시하는 것 및,

(2) 통전을, 본통전과 그에 앞서는 초기 통전으로 나눔과 함께, 초기 통전을 2단 통전으로 하여, 초기 통전의 1단째의 통전에 있어서의 전류값 I₁을, 본통전에 있어서의 전류값 I_m과의 관계에서

I_m×1.1≤I₁≤15.0㎄

를 만족하는 범위로 하고, 2단째의 통전에 있어서의 전류값 I₂를,

0≤I₂≤I_m×0.7

을 만족하는 무통전 또는 저전류 통전으로 하는 저항 스폿 용접 방법.

2. 상기 1에 기재된 저항 스폿 용접 방법에 있어서, 초기 통전의 1단째의 통전에 있어서의 통전 시간 T₁ 및 계속되는 2단째의 통전에 있어서의 통전 시간 또는 무통전 시간 T₂가

10㎳≤T₁≤100㎳

10㎳≤T₂≤100㎳

의 범위를 만족하는 저항 스폿 용접 방법.

3. 상기 1 또는 2에 기재된 저항 스폿 용접 방법에 있어서, 초기 통전을 2k단(k: 2 이상의 정수)의 통전으로 하는 저항 스폿 용접 방법.

4. 상기 3에 기재된 저항 스폿 용접 방법에 있어서, 2k단(k: 2 이상의 정수)의 통전이 되는 초기 통전을 시행함에 있어서,

초기 통전의 2n＋1단째(n: 1에서 k－1까지의 정수)의 통전에 있어서의 전류값 I_(2n＋1)이, 2n－1단째의 통전에 있어서의 전류값 I_(2n－1) 및 본통전에 있어서의 전류값 I_m에 대하여,

I_m≤I_(2n＋1)≤I_(2n－1)

의 관계를 만족하는 저항 스폿 용접 방법.

5. 상기 1 내지 4의 어느 하나에 기재된 저항 스폿 용접 방법에 있어서, 복수매의 강판 중, 적어도 어느 1매가 인장 강도 780㎫ 이상의 고장력 아연 도금 강판인 저항 스폿 용접 방법.

본 발명에 의하면, 아연 도금 강판이나 고장력 강판을 적어도 1매 포함하는, 복수매의 강판을 서로 겹친 판조에 대하여 저항 스폿 용접 방법을 시행함에 있어서, 적층 강판간에 판극이 발생하고 있었던 경우라도, 흩어짐의 발생이 없이 충분한 지름의 너깃을 형성할 수 있다. 이는 산업상 매우 유용하다.

도 1은 저항 스폿 용접의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 강판간의 편측에 절연체를 끼워 넣은 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 강판의 합계 두께 t와 상하 전극의 중심간 거리 L을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라, 2단계 통전이 되는 초기 통전 및 본통전에 있어서의 전류 파형을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라, 2단계 통전이 되는 초기 통전을 반복한 경우의 전류 파형을 나타낸 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하, 본 발명의 일 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

본 발명의 저항 스폿 용접 방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 아연 도금 강판이나 고장력 강판을 포함하는 복수매의 강판을 서로 겹친 판조(3)를, 상하 한 쌍의 전극(4, 5)으로 끼워 넣고, 가압하면서 통전하여, 필요 사이즈의 너깃(6)을 형성하여 용접 조인트를 얻는 것이다. 또한, 여기에서는 아래의 강판(1)과 위의 강판(2)의 2매 중, 강판(1)이 고장력 아연 도금 강판이다.

본 발명에 있어서, 그 대상을, 판조 중 적어도 1매를 아연 도금 강판 또는 고장력 강판으로 했다. 이는, 아연 도금 강판이나 고장력 강판은, 통상의 강판에 비하면, 판극에 기인한 흩어짐이 발생하기 쉽기 때문이다. 본 발명은, 판조에, 아연 도금 강판이나 고장력 강판을 2매 이상 포함하는 경우에, 보다 유효한 것이다.

이러한 스폿 용접의 실시에 제공하여 적합한 용접 장치는, 상하 한 쌍의 전극을 구비하고, 한 쌍의 전극으로 용접하는 부분을 끼워 넣어, 가압, 통전할 수 있는 것이고, 그리고 용접 중에 가압력 및 용접 전류를 각각 임의로 제어 가능한 가압력 제어 장치 및 용접 전류 제어 장치를 갖고 있으면 좋다. 가압 기구(에어 실린더나 서보 모터 등)나, 전류 제어 기구(교류나 직류 등), 형식(정치식, 로봇 건 등) 등은 특별히 한정되지 않는다.

본 발명에서는, 통전 개시시에, 도 3(a)에 나타내는 서로 겹친 각 강판의 합계 두께 t와 도 3(b)에 나타내는 상하 전극의 중심간 거리 L이, 다음 식

0.9×t≤L≤1.1×t

의 관계를 만족하는 상태로 해 두는 것이 중요하다.

L/t가 0.9를 하회하면 전극 접촉부가 넓은 상태이며, 통전에 의한 발열 효과가 작아진다. 한편, L/t가 1.1을 상회하면 발열에 의한 연화를 발생시켰더라도 판조간의 접촉부를 확보할 수 없다는 불편이 발생한다. 바람직하게는 0.9×t≤L≤1.0×t의 범위이다.

상기의 설정은, 강판간에 판극이 존재하고 있는 경우를 상정하고 있지만, 이러한 판극의 원인으로서는, 예를 들면 차체에 있어서는 형상 부정합에 의한 플랜지의 판극 등이 생각된다. 단, L/t＞1.0의 경우는, 용접점 근방에 강판의 접촉부 혹은 기(旣)용접점, 또는 부재 전체가 도체인 등의 어떠한 전류 경로가 있는 것을 전제로 하고 있다. 전류 경로가 존재하지 않는 경우는 통전할 수 없기 때문에, 본 발명에 의해서도 용접하는 것은 곤란하다.

한편, 통전 개시 후의 L/t에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 통상은, 통전에 의한 강판의 연화에 수반하여 L/t는 점차 저하되어 가고, 통전 후반에서는 형성된 용융부(너깃)의 팽창에 기인하여 L/t는 약간 커지는 과정을 거친다.

또한, 통전 개시시에 부가되는 가압력은, 통상, 3.5∼7.0kN 정도이다.

또한, 본 발명의 통전은, 적정 지름의 너깃을 형성하기 위한 본통전과, 그에 앞서 강판의 접촉 면적을 확보하기 위한 초기 통전으로 이루어진다.

또한, 본 발명에서는, 상기의 초기 통전을 2단 통전으로 하고, 1단째의 통전에서는 고전류를 단시간 흘려, 전극 직하에 전류 밀도에 의한 발열을 발생하게 하여 강판을 연화함으로써, 전극간의 거리를 줄인다. 계속해서 2단째의 통전으로서 무통전 혹은 저전류를 단시간 흘리고, 상기한 전류 밀도에 의한 발열을 강판 내에 전파시켜 한층 더 연화, 나아가서는 한층 더 전극간 거리의 단축화를 도모한다.

여기에서, 초기 통전의 1단째의 통전은, 그 전류값 I₁을 본통전의 전류값 I_m과의 관계에서

I_m×1.1≤I₁≤15.0㎄

를 만족하는 고전류 통전으로 하고, 계속되는 2단째의 통전은, 그 전류값 I₂를

0≤I₂≤I_m×0.7

을 만족하는 무통전 또는 저전류 통전으로 한다.

이러한 실시 형태에 있어서의 전류 파형을 도 4에 나타낸다.

동(同) 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는, 통전 전류 I_m, 통전 시간 T_m으로 이루어지는 본통전에 앞서, 전류값 I₁, 통전 시간 T₁의 1단째의 통전과, 전류값 I₂, 통전 시간 T₂의 둘째 단의 통전으로 이루어지는 초기 통전을 시행한다.

또한, 본통전을, 2단 또는 3단으로 제어하는 경우, 본통전에 있어서의 통전 전류 I_m은 그 평균값을 취하는 것으로 한다.

여기에서, 초기 통전의 1단째의 통전에 있어서의 전류값 I₁이, I_m×1.1을 만족시키지 않으면, 전류 밀도에 의한 충분한 발열이 얻어지지 않는다. 한편, I₁이 15.0㎄를 초과하면, 적어도 아연 도금층을 갖는 고장력 강판에서는 흩어짐의 발생을 피할 수 없다. 입열(heat input) 과잉을 억제한다는 관점에서는, 적합하게는 I_m×1.1≤I₁≤12.0㎄의 범위이다. 또한, 초기 통전의 2단째의 통전에 있어서의 전류값 I₂가 I_m×0.7을 초과하면, 과도한 온도 상승을 수반하는 일이 없는 적합한 전열을 바랄 수 없다. 따라서, 2단째의 통전의 전류값 I₂는, I₂＝0의 무통전으로 하거나, I₂≤I_m×0.7을 만족하는 저전류 통전으로 한다. 보다 바람직하게는 0≤I₂≤I_m×0.5의 범위이다.

또한, 초기 통전의 1단째의 통전에 있어서의 통전 시간 T₁ 및 2단째의 통전에 있어서의 통전 시간 또는 무통전 시간 T₂는 각각

10㎳≤T₁≤100㎳

10㎳≤T₂≤100㎳

의 범위로 하는 것이 바람직하다.

T₁이 10㎳를 만족시키지 않으면 전류 밀도에 의한 충분한 발열이 얻어지지 않고, 한편 100㎳를 초과하면, 아연 도금 강판에서는 흩어짐 발생의 우려가 크다. 또한, T₂가 10㎳에 미달하면 충분한 발열이 얻어지지 않고, 또한 연화시키는 것이 곤란하고, 한편 100㎳를 초과하면 입열이 과대해짐으로써 흩어짐 발생의 문제가 발생한다.

T₁ 및 T₂의 보다 적합한 범위는, 각각

10㎳≤T₁≤60㎳

10㎳≤T₂≤60㎳

이다.

또한, 본 발명에서는, 전술한 바와 같은 초기 통전을 2k단(k: 2 이상의 정수)으로 해도 좋고, 이러한 2k단의 초기 통전에 의해 초기의 판극이 커도 흩어짐의 발생을 억제하면서 강판을 연화시켜, 너깃의 확대를 도모할 수 있다. 이 실시 형태에 있어서의 전류 파형을 도 5에 나타낸다.

이러한 2k단의 초기 통전을 시행하는 경우에는, 초기 통전의 2n＋1단째(n: 1에서 k－1까지의 정수)의 통전에 있어서의 전류값 I_(2n＋1)은, 2n－1단째의 통전에 있어서의 전류값 I_(2n－1) 및 본통전의 전류값 I_m에 대하여,

I_m≤I_(2n＋1)≤I_(2n－1)

의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

그렇다는 것은, 전류값 I_(2n＋1)이 전류값 I_(2n－1)보다도 커지면, 급격한 입열에 의해 흩어짐 발생의 우려가 발생하기 때문이다.

또한, 초기 통전의 2n＋2단째(n: 1에서 k－1까지의 정수)의 통전에 있어서의 전류값 I_(2n＋2)가 I_m×0.7을 초과하면, 과도한 온도 상승을 수반하는 일이 없는 적합한 전열을 바랄 수 없다. 따라서, 2n＋2단째의 통전의 전류값 I_(2n＋2)는, I_(2n＋2)＝0의 무통전으로 하거나, I_(2n＋2)≤I_m×0.7을 만족하는 저전류 통전으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0≤I_(2n＋2)≤I_m×0.5의 범위이다.

또한, 초기 통전의 2n＋1단째(n: 1에서 k－1까지의 정수)의 통전에 있어서의 통전 시간 T_(2n＋1) 및 2n＋2단째의 통전에 있어서의 통전 시간 또는 무통전 시간 T_(2n＋2)는 각각

10㎳≤T_(2n＋1)≤100㎳

10㎳≤T_(2n＋2)≤100㎳

의 범위로 하는 것이 바람직하다.

T_(2n＋1)이 10㎳를 만족시키지 않으면 전류 밀도에 의한 충분한 발열이 얻어지지 않고, 한편 100㎳를 초과하면, 아연 도금 강판에서는 흩어짐 발생의 우려가 크다. 또한, T_(2n＋2)가 10㎳를 만족시키지 않으면 충분한 발열이 얻어지지 않고, 또한 연화시키는 것이 곤란하고, 한편 100㎳를 초과하면 입열이 과대해짐으로써 흩어짐 발생의 문제가 발생한다.

T_(2n＋1) 및 T_(2n＋2)의 보다 적합한 범위는, 각각

10㎳≤T_(2n＋1)≤60㎳

10㎳≤T_(2n＋2)≤60㎳

이다.

또한, 상기한 바와 같이, 2k단(k: 2 이상의 정수)의 초기 통전을 시행하는 경우에는, 너깃의 형성도 서서히 진행되고 있기 때문에, 그만큼, 본통전의 통전 시간을 짧게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 아연을 주성분으로 하는 도금층이란, 종래부터 공지의 아연 도금층을 모두 의미하고, 용융 아연 도금층이나 전기 아연 도금층을 비롯하여, Zn-Al 도금층이나 Zn-Ni층 등을 포함하는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서, 고장력 강판이란, 인장 강도가 780㎫ 이상인 고장력 강판을 대상으로 한다.

실시예

(실시예 1)

본 발명의 실시예로서, 전술의 도 1에 나타낸 바와 같이, 2매의 강판(아래의 강판(1), 위의 강판(2))을 겹친 판조(3)에 대해서, C건에 부착된 서보 모터 가압식으로 직류 전원을 갖는 저항 용접기를 이용하여 저항 스폿 용접을 행하고, 저항 스폿 용접 조인트를 제작했다.

이때의 통전은, 도 4에 나타낸 바와 같은 전류 파형(초기 통전을 2단으로 실시)으로 하고, 표 1에 나타내는 조건으로 행했다. 또한, 가압력은 4.5kN, 본통전시간 T_m은 14사이클(280㎳)의 일정으로 했다. 또한, 실험시에 있어서는, 강판간에 절연체(7)를 삽입하여, 전극간 거리가 소정의 거리가 되도록 조정했다.

또한, 전극(4, 5)으로서는, 선단의 곡률 반경 R40, 선단경 6㎜의 알루미나 분산동(alumina-dispersed copper)의 DR형 전극을 이용했다. 또한, 시험편으로서는, 780㎫급에서 1470㎫급까지의 1.0㎜ 내지 1.2㎜의 아연 도금 강판을 사용했다.

표 1에, 용접을 행했을 때의 흩어짐 발생의 유무 및, 너깃 지름에 대해서 조사한 결과를 나타낸다. 또한, 너깃 지름은, 절단 단면(斷面)의 에칭 조직으로 평가했다. 너깃 지름은 t를 판두께로 하여 5√t 이상을 ◎, 4√t 이상 5√t 미만을 ○, 4√t 미만을 ×로 했다. 여기에서, 너깃 지름이 4√t 이상이면, 충분한 접합 강도가 얻어지기 때문에, 4√t 이상을 적정 지름으로 했다.

[표 1]

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 저항 스폿 용접을 행한 경우는, 비교예에 비하면, 흩어짐의 발생이 없고, 또한 적정 지름의 너깃이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일하게 하여 저항 스폿 용접을 행하고, 저항 스폿 용접 조인트를 제작했다.

단, 이때의 통전은, 도 4 또는 도 5에 나타낸 바와 같은 전류 파형(초기 통전을 2단 또는 4단으로 실시)으로 하고, 표 2-1 및 표 2-2에 나타내는 조건으로 행했다. 또한, 가압력은 4.5kN, 본통전 시간 T_m은 10∼14사이클(200∼280㎳)이다. 그리고, 강판간에 절연체를 삽입하여, 전극간 거리가 소정의 거리가 되도록 조정했다.

사용한 전극은 실시예 1의 경우와 동일하다. 강판은 합금화 용융 아연 도금층을 갖는 연강(mild steel) 1매와 용융 아연 도금층을 갖는 고강도 강판 2매의 3매 겹침으로 했다.

표 2-2에, 용접을 행했을 때의 흩어짐 발생의 유무 및, 너깃 지름에 대해서 조사한 결과를 나타낸다. 너깃 지름은 t를 판두께로 하여 5√t 이상을 ◎, 4√t 이상 5√t 미만을 ○, 4√t 미만을 ×로 했다. 4√t 이상이 적정 지름이다.

[표 2-1]

[표 2-2]

표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 저항 스폿 용접을 행한 경우는, 비교예에 비하면, 흩어짐의 발생이 없고, 또한 적정 지름의 너깃이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 2단계 초기 통전을 1회밖에 행하지 않은 실시예 1에 비하면, 실시예 2는 조건에 따라서는, 최후의 본통전 전류값이 낮았다고 하더라도, 큰 너깃 지름을 얻을 수 있는 점에서 우수하다.

(실시예 3)

실시예 1과 동일하게 하여 저항 스폿 용접을 행하고, 저항 스폿 용접 조인트를 제작했다.

단, 이때의 통전은, 도 4 또는 도 5에 나타낸 바와 같은 전류 파형(초기 통전을 2단, 4단 또는 6단으로 실시)으로 하고, 표 3-1 및 표 3-2에 나타내는 조건으로 행했다. 또한, 가압력은 5.5kN, 본통전 시간 T_m은 10∼18사이클(200∼360㎳)로 했다. 그리고, 강판간에 절연체를 삽입하여, 전극간 거리가 소정의 거리가 되도록 조정했다.

사용한 전극 및 강판은 실시예 1의 경우와 동일하다.

표 3-2에, 용접을 행했을 때의 흩어짐 발생의 유무 및 너깃 지름에 대해서 조사한 결과를 나타낸다. 너깃 지름은 t를 판두께로 하여 5√t 이상을 ◎, 4√t 이상 5√t 미만을 ○, 4√t 미만을 ×로 하고, 특히 5.5√ 이상의 경우를 「◎＞5.5」로 했다. 4√t 이상이 적정 지름이다.

[표 3-1]

[표 3-2]

표 3-2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 저항 스폿 용접을 행한 경우는, 비교예에 비하면, 흩어짐의 발생이 없고, 또한 적정 지름의 너깃이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 2단계 초기 통전을 1회 또는 2회밖에 행하지 않은 실시예 1, 2에 비하면, 너깃 지름이 확대되는 효과가 얻어지는 점에서 보다 우수한 효과가 얻어졌다.

1, 2 : 강판
3 : 판조
4, 5 : 전극
6 : 너깃
7 : 절연체

Claims (7)

1. 표면에 아연 도금층을 갖는 아연 도금 강판 또는 고장력 강판을 적어도 1매 포함하는, 복수매의 강판을 서로 겹친 판조(sheet combination)를, 한 쌍의 전극에 의해 끼워 넣고, 가압하면서 통전하여 접합하는 저항 스폿 용접에 있어서,
   (1) 서로 겹친 각 강판의 합계 두께를 t, 전극대(pair of electrodes)의 중심간의 거리를 L로 했을 때, 당해 t와 L이, 다음의 관계식
   0.9×t≤L≤1.1×t
   를 만족하는 상태로 통전을 개시하는 것 및,
   (2) 통전을, 본통전과 그에 앞서는 초기 통전으로 나눔과 함께, 초기 통전을 2단 통전으로 하여, 초기 통전의 1단째의 통전에 있어서의 전류값 I₁을, 본통전에 있어서의 전류값 I_m과의 관계에서
   I_m×1.1≤I₁≤15.0㎄
   를 만족하는 범위로 하고, 2단째의 통전에 있어서의 전류값 I₂를,
   0≤I₂≤I_m×0.7
   을 만족하는 무통전 또는 저전류 통전으로 하는 저항 스폿 용접 방법.
2. 제1항에 있어서,
   초기 통전의 1단째의 통전에 있어서의 통전 시간 T₁ 및 계속되는 2단째의 통전에 있어서의 통전 시간 또는 무통전 시간 T₂가
   10㎳≤T₁≤100㎳
   10㎳≤T₂≤100㎳
   의 범위를 만족하는 저항 스폿 용접 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   초기 통전을 2k단(k: 2 이상의 정수)의 통전으로 하는 저항 스폿 용접 방법.
4. 제3항에 있어서,
   2k단(k: 2 이상의 정수)의 통전이 되는 초기 통전을 시행함에 있어서, 초기 통전의 2n＋1단째(n: 1에서 k－1까지의 정수)의 통전에 있어서의 전류값 I_(2n＋1)이, 2n－1단째의 통전에 있어서의 전류값 I_(2n－1) 및 본통전에 있어서의 전류값 I_m에 대하여,
   I_m≤I_(2n＋1)≤I_(2n－1)
   의 관계를 만족하는 저항 스폿 용접 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   복수매의 강판 중, 적어도 어느 1매가 인장 강도 780㎫ 이상의 고장력 아연 도금 강판인 저항 스폿 용접 방법.
6. 제3항에 있어서,
   복수매의 강판 중, 적어도 어느 1매가 인장 강도 780㎫ 이상의 고장력 아연 도금 강판인 저항 스폿 용접 방법.
7. 제4항에 있어서,
   복수매의 강판 중, 적어도 어느 1매가 인장 강도 780㎫ 이상의 고장력 아연 도금 강판인 저항 스폿 용접 방법.

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