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WO2014148341A1 - スポット溶接継手 - Google Patents

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WO2014148341A1
WO2014148341A1 PCT/JP2014/056566 JP2014056566W WO2014148341A1 WO 2014148341 A1 WO2014148341 A1 WO 2014148341A1 JP 2014056566 W JP2014056566 W JP 2014056566W WO 2014148341 A1 WO2014148341 A1 WO 2014148341A1
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WO
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nugget
welded joint
joint
spot
strength
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PCT/JP2014/056566
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English (en)
French (fr)
Inventor
村上　俊夫
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Priority to US14/777,656 priority patent/US20160144450A1/en
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Definitions

  • the present invention relates to a spot welded joint, and more particularly, to a welded joint in which two thin steel plates are overlapped and spot welded.
  • Resistance spot welding is most commonly used for joining thin steel plates.
  • the strength has been increased in order to achieve both weight reduction and safety, and it is necessary to add various alloy elements to realize it.
  • the weldability has deteriorated, and it is required to ensure the mechanical characteristics (hereinafter also simply referred to as “characteristics”) of the welded joint even in a high-strength steel sheet.
  • Patent Document 1 discloses a spot welding method that enables joining of two or three metal plates, dissimilar metals, or the like by controlling the pressure applied by the electrodes and the energization pattern.
  • the shape of the nugget formed on the welded joint by this method is a normal meteorite shape having a small radius of curvature at both ends in the radial direction, as shown in FIGS. I can not expect.
  • Patent Document 2 discloses a spot welding method that improves the strength of a welded joint by refining the structure of the nugget end by applying vibration due to ultrasonic impact during solidification after melting. .
  • this method requires special equipment and is difficult to apply in practice.
  • Patent Document 3 discloses a welded joint by enlarging the corona bond portion formed around the nugget by spot welding while reducing the periphery of the contact portion between the electrode and the material to be welded using an indenter during energization.
  • a joining method for improving strength is disclosed. In this method, in order to corona bond the area being reduced by the indenter arranged around the electrode, it is necessary to heat this area, so the indenter arranged around the electrode is not actively cooled. . Therefore, in the welded joint formed by this method, as shown in FIGS.
  • the corona bond portion is enlarged, but the shape of the nugget has a radius of curvature at both ends in the radial direction as in the conventional case. It is a small meteorite shape. Therefore, by actively cooling the outer pressure part around the electrode, the shape of the nugget formed in the welded joint is a pill case shape whose radius of curvature at both ends in the radial direction is significantly larger than usual. This invention is completely different from the technical idea of the present invention.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a spot-welded joint that is excellent in joint strength even if it is a welded joint in which high-strength steel plates are spot-welded to each other.
  • the spot welded joint of the present invention is A welded joint in which two steel plates having thicknesses t 1 and t 2 are overlapped and spot welded,
  • the diameter of the nugget formed by spot welding is 3 ⁇ ⁇ (t 1 + t 2 ) / 2 ⁇ or more (the nugget diameter, and the units of t 1 and t 2 are all mm)
  • the radius of curvature of both end portions in the radial direction of the nugget in the plate thickness direction cross section is 0.3 (t 1 + t 2 ) or more.
  • the two steel plates are in% by mass (hereinafter the same in component composition).
  • C 0.01 to 0.80%
  • Si 3% or less
  • Mn 0.2 to 10%
  • It has a component composition consisting of the balance Fe and inevitable impurities.
  • the component composition of the two steel plates is further Cr: 0.01 to 1.50%, Mo: 0.01 to 1.50%, Ni: 0.01 to 1.50%, Cu: 0.01 to 1.50%, B: Contains at least one selected from the group consisting of 0.0001 to 0.010%.
  • Ti 0.001 to 0.20%
  • Nb 0.001 to 0.20%
  • V It contains at least one selected from the group consisting of 0.001 to 0.20%.
  • the shape of the nugget formed by spot welding is not a conventional meteorite shape, but a pill case shape (substantially cylindrical shape).
  • the nugget diameter is 3 ⁇ ⁇ (t 1 + t 2 ) / 2 ⁇ or more (the nugget diameter, t 1 and t 2 are all in mm), and the radius of curvature at both ends of the nugget radial direction in the cross section in the thickness direction is 0.3 (t 1 + t 2 ) or more.
  • FIG. 3 schematically shows the case of a conventional welded joint shear tensile test.
  • FIG. 3A when a shear tensile load is applied to the welded joint, (b) and (c) As shown in FIG. 5, there is a tendency to break in the direction of 45 ° with respect to the tensile direction (that is, the direction along the joint surface) along the outer periphery of the nugget.
  • the present inventor decided that the shape of the nugget and the shape of the HAZ portion in the welded joint portion is not a conventional meteorite shape but a pill case shape (substantially cylindrical shape) as shown in FIGS. 2 (a) to (c). Then, in the nugget HAZ boundary portion and the HAZ softened portion, there is no portion extending along the stress maximizing direction, so the crack propagation direction is greatly deviated from the stress maximizing direction, and the joint strength is reduced. I thought it could be improved.
  • the fracture mode is not button fracture but peeling fracture, so the joint strength is determined only by the nugget diameter without depending on the nugget shape. For this reason, in order to enjoy the effect of joint strength improvement by changing the nugget shape, the nugget diameter needs to be sufficiently large.
  • Spot welded joint according to the present invention is a welded joint thickness is spot welded by superposing two steel plates 1 and 2 of t 1 and t 2, the diameter D N of the nugget 3 formed by spot welding Is 3 ⁇ ⁇ (t 1 + t 2 ) / 2 ⁇ or more (the nugget diameter, and the units of t 1 and t 2 are all mm), and the radii of curvature at both radial ends of the nugget 3 in the cross section in the plate thickness direction R NE is 0.3 (t 1 + t 2 ) or more (see FIG. 1).
  • the nugget diameter DN is a parameter that defines the size of the nugget. As described above, if the nugget is small, peeling fracture occurs, so that the joint strength cannot be ensured and the effect of changing the nugget shape cannot be obtained.
  • the nugget diameter DN is 3 ⁇ ⁇ (t 1 + t 2 ) / 2 ⁇ or more, preferably 3.5 ⁇ ⁇ (t 1 + t 2 ) / 2 ⁇ or more, more preferably 4 ⁇ ⁇ (t 1 + t 2 ) / 2 ⁇ or more.
  • the joint strength is generally managed by the nugget diameter.
  • the nugget diameter is 4 ⁇ t or more. Alternatively, it is required to be 5 ⁇ t or more.
  • the nugget diameter in the present invention is defined by using an equation of a ⁇ t or more (a: constant) according to this, and using an average plate thickness (t 1 + t 2 ) / 2 as the plate thickness t.
  • the value of the constant a is determined so that the joint strength can be secured.
  • the radius of curvature R NE is 0.3 (t 1 + t 2 ) or more, preferably 0.4 (t 1 + t 2 ) or more, more preferably 0.5 (t 1 + T 2 ) or more.
  • the radius of curvature R NE is defined by an inequality including (t 1 + t 2 ) is as follows. That is, the shape of the nugget according to the present invention can be substantially specified by the curvature radius R NE and the nugget thickness. The nugget thickness is required to occupy a substantially constant ratio of about several tens of percent of the total plate thickness (t 1 + t 2 ).
  • the radius of curvature R NE is considered may be defined by the ratio between the total thickness (t 1 + t 2), the provision of the radius of curvature R NE is b (t 1 + t 2 ) or more (b: constant) is adopted, and the value of the constant b is determined so that a predetermined joint strength can be secured.
  • the welded joint according to the present invention is intended for joining thin steel plates, and the thicknesses t 1 and t 2 of the two steel plates may be the same or different, but both are 0.10 to 5.0 mm. It is recommended that the range be in the range of 0.2 to 3.0 mm.
  • the presence or absence of surface treatment such as a cold-rolled steel plate, a galvanized steel plate, an alloyed galvanized steel plate, an aluminum-plated steel plate, etc. is not ask
  • the two steel plates may be the same or different as long as the component composition is within the above-described component range, and the types may be the same or different.
  • C 0.01 to 0.80% C is an important element for ensuring the strength of the base material and the welded joint.
  • the C content is preferably 0.01% or more.
  • the upper limit of the C content is preferably 0.80%.
  • a more preferable lower limit of the C content is 0.03%, and a more preferable upper limit is 0.40%.
  • Si 3% or less Si functions as a deoxidizer and is an effective element for securing the strength of the weld metal and reducing oxygen. Such an effect increases as the content thereof increases. However, if the Si content is excessive, the hot dipping property is lowered, so that it is preferably 3% or less, more preferably 2% or less.
  • Mn 0.2 to 10%
  • Mn is an element effective for improving the strength of the base material. Such an effect increases as the content thereof increases. However, if the Mn content is excessive, dust is easily generated during spot welding, and welding workability is deteriorated. The following is preferable.
  • Fe and inevitable impurities are used.
  • the above-described two steel plates may include (i) Cr: 0.01 to 1.50%, Mo: 0.01 to 1.50%, Ni: 0.01 to 1.50% as necessary.
  • the characteristics of the welded joint may be Further improvement.
  • each element is contained in the lower limit value or more. However, if excessively contained, the welded portion becomes brittle and joint strength deteriorates. Therefore, it is preferable that each element is contained in an amount not exceeding the upper limit.
  • the nugget diameter is When performing spot welding using a conventional electrode tip (see FIG. 4 (a)) such as a DR type or a smooth tip type and sandwiching the overlapped portion of the steel plates with a pair of electrode tips as in the past, the nugget diameter is When the welding current is increased to increase the nugget, the nugget is formed while the region heated and melted by the resistance heating spreads outward along the overlapping surface of the two steel plates. In the cross section, a meteorite-like nugget having a small radius of curvature at both ends in the nugget radial direction is formed.
  • the electrode tip is divided into a tip central portion and a tip outer peripheral portion, and the tip tip is made of a copper-based material similar to a conventional electrode tip, and the tip outer peripheral portion is made of a highly heat conductive material.
  • an electrode chip in this specification, “outer peripheral part pressurizing type” is configured such that a non-conductive film is interposed between the central part and the outer peripheral part, and the central part and the outer peripheral part can be independently adjusted. (Referred to as “electrode tip”) (see FIG. 4B).
  • the weld joint which concerns on this invention can be produced by adjusting an electric current value and the applied pressure of a center part and an outer peripheral part independently.
  • the chip center is energized, and heat is generated between the contact surfaces of the two steel plates to form a nugget, while the outer periphery of the chip is insulated from the chip center by a non-conductive film, A material having high thermal conductivity is brought into contact with the steel sheet without being energized, and is sandwiched with an appropriate pressure while removing heat.
  • the shape of the nugget is not a conventional meteorite shape, but a pill case shape in which the end portion in the nugget radial direction is crushed toward the central portion, and the nugget diameter and the curvature of both end portions in the nugget radial direction specified in the present invention A welded joint with a radius is obtained.
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional shape (a) a normal chrome-copper alloy DR electrode tip, or (b) outer periphery processing. What attached one of the pressure type electrode tips was used.
  • the tip central portion is made of a chrome copper alloy, and various materials having different thermal conductivities are used for the tip outer peripheral portion. For example, an AlN film is used as the non-conductive film at the tip center.
  • the chip was electrically insulated from the outer peripheral part of the chip, and the center part of the chip and the outer peripheral part of the chip were slidably fastened with a spring. By changing the spring constant of this spring, the distribution of the applied pressure between the tip central portion and the tip outer peripheral portion can be freely changed.
  • the welding pressure and current value during energization were the conditions shown in Table 2, and the energization time was 10 cycles (0.2 s; constant), and spot welding was performed.
  • the curvature radius in a nugget radial direction both ends it calculated
  • a welded joint manufactured under the same conditions as described above was separately subjected to a shear tensile test, and the joint strength at break was measured.
  • the joint strength is greatly influenced not only by the nugget diameter and the radius of curvature of the end portion of the nugget diameter but also by the steel plate strength and thickness of the base material, and therefore it is difficult to evaluate the effect of the invention by its absolute value.
  • the base material steel type, plate thickness, welding conditions (total applied pressure, welding current) are equivalent, and the electrode tip is based on the joint strength when using a conventional DR type, Only the type of the electrode tip and the ratio between the central part pressure and the peripheral part pressure were changed to change the nugget shape, and the resulting joint strength was 15% or more higher than the reference.
  • the case shown was judged as acceptable (O) as a welded joint having excellent joint strength was obtained, and the case of less than 15% was judged as unacceptable (x).
  • a value higher by 20% or more than the above standard it is indicated by ⁇ that a welded joint having better joint strength was obtained, and a value higher by 25% or more than the above standard is indicated. In this case, it was distinguished by being marked with ⁇ because particularly excellent joint strength was obtained.
  • the weld joints 1-2, 2-2, 4-2, 5-2, 5-3, 6-2, 7-2, and 8-2 are examples of the invention that satisfy all the requirements of the present invention.
  • the joint strength is 15% or more higher than the standard, and it can be seen that the joint strength is greatly improved.
  • test no. 1-1, 2-1, 3-1, 4-1, 5-1, 6-1, 7-1, 8-1 are welded joints, which are the standards produced using ordinary DR type electrode tips. This is a welded joint (comparative example).
  • the nugget diameter may meet the requirements of the present invention, but the radius of curvature at both ends in the nugget radial direction does not meet the requirements of the present invention, and the joint strength is sufficiently high. Is not obtained.
  • the weld joints 3-2 and 5-4 to 5-6 are manufactured using outer peripheral pressure type electrode tips, but are comparative examples that do not satisfy any of the requirements of the present invention. It can be seen that the joint strength of the weld joints of these comparative examples is less than 15% of the improvement effect from the joint strength of the standard weld joint, and the improvement effect is insufficient.
  • the weld joint of 3-2 employs an outer periphery pressurization type electrode tip, so that the radius of curvature at both ends in the nugget radial direction meets the provisions of the present invention, but the welding current is too low, so the nugget diameter is sufficiently large. In other words, a sufficient effect of improving the joint strength is not obtained.
  • the welded joints of 5-4 to 5-6 employ an outer periphery pressurization type electrode tip and are joined with a sufficiently high welding current, so that the nugget diameter meets the provisions of the present invention.
  • the cooling action is insufficient, so that the radius of curvature at both ends in the nugget radial direction is not sufficiently increased, and a sufficient effect of improving the joint strength is not obtained.
  • FIG. 5 shows a comparison of the cross-sectional states of the welded joints of (a) the comparative example (test No. 5-1) and (b) the invention example (test No. 5-2).
  • the nugget of the welded joint produced with a conventional electrode tip has a sufficiently large nugget diameter, but has a small radius of curvature at both ends in the nugget radial direction and is a meteorite shape.
  • the nugget of the welded joint produced with the outer peripheral pressure type electrode tip has almost the same nugget diameter as the conventional one, but the radius of curvature at both ends in the nugget radial direction is extremely large, and the pill case It is clear that the shape is substantially cylindrical.

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Abstract

　本発明は、高強度鋼板同士をスポット溶接した溶接継手であっても、継手強度に優れるスポット溶接継手を提供することを目的とし、スポット溶接継手において、板厚がｔ１およびｔ２の２枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接した溶接継手であって、スポット溶接で形成されたナゲットの径が３√｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝以上（ナゲットの径、ｔ１およびｔ２の単位はすべてｍｍ）であり、板厚方向断面における、前記ナゲットの径方向両端部の曲率半径が０．３（ｔ１＋ｔ２）以上であることを特徴とするスポット溶接継手とした。

Description

スポット溶接継手
　本発明は、スポット溶接継手に関し、詳しくは、２枚の薄鋼板を重ね合わせてスポット溶接した溶接継手に関する。
　薄鋼板同士の接合には、抵抗スポット溶接が最も汎用的に活用されている。一方、自動車用の薄鋼板の場合、軽量化と安全性の両立のため、高強度化が進んでおり、それを実現するために各種合金元素の添加が必要となっている。その結果、溶接性が劣化してきており、高強度鋼板においても、溶接継手の機械的特性（以下、単に「特性」ともいう。）を確保することが求められている。
　このため、スポット溶接継手の特性を向上すべく、種々の接合方法が提案されている。
［従来技術１］
　例えば、特許文献１には、電極による加圧力と通電パターンを制御することで、２枚、３枚重ねの金属板や、異種金属等の接合を可能にするスポット溶接方法が開示されている。しかしながら、この方法により溶接継手に形成されたナゲットの形状は、同文献の図８、図９に示すとおり、その径方向両端部の曲率半径が小さい通常の碁石状であり、十分な特性向上効果が期待できない。
［従来技術２］
　一方、特許文献２には、溶融後の凝固時に超音波衝撃による振動を加えることで、ナゲット端部の組織を微細化することにより、溶接継手の強度を向上させるスポット溶接方法が開示されている。しかしながら、この方法は、特殊な設備が必要であり、実際の適用が難しい。
［従来技術３］
　また、特許文献３には、通電時に電極と被溶接材料の接触部分周囲を圧子を用いて圧下しつつスポット溶接することで、ナゲット周りに形成されるコロナボンド部を拡大することにより溶接継手の強度を向上させる接合方法が開示されている。この方法では、電極周囲に配した圧子で圧下している領域をコロナボンド化するために、この領域を加熱する必要があるため、電極周囲に配した圧子については積極的な冷却を行っていない。そのため、この方法で形成された溶接継手では、同文献の図１、図５に示すように、コロナボンド部は拡大するが、ナゲットの形状は従来と同様、その径方向両端部の曲率半径が小さい碁石状である。したがって、電極周囲の外加圧部を積極的に冷却することで、溶接継手に形成されるナゲットの形状が、その径方向両端部の曲率半径が通常より大幅に大きい、ピルケース状であることを特徴とする本願発明とは、技術的思想を全く異にするものである。
日本国特開２０１０－２４０７４０号公報 日本国特開２０１１－１９４４１１号公報 日本国特開平７－１７８５６３号公報
　本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、高強度鋼板同士をスポット溶接した溶接継手であっても、継手強度に優れるスポット溶接継手を提供することにある。
　本発明のスポット溶接継手は、
　板厚がｔ１およびｔ２の２枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接した溶接継手であって、
　スポット溶接で形成されたナゲットの径が３√｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝以上（ナゲットの径、ｔ１およびｔ２の単位はすべてｍｍ）であり、
　板厚方向断面における、前記ナゲットの径方向両端部の曲率半径が０．３（ｔ１＋ｔ２）以上である
　ことを特徴とする。
　また、上記構成において、
　前記２枚の鋼板は、質量％で（以下、成分組成で同じ。）、
　Ｃ：０．０１～０．８０％、
　Ｓｉ：３％以下、
　Ｍｎ：０．２～１０％、
　残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するものである。
　また、上記構成において、
　前記２枚の鋼板の成分組成が、さらに、
　Ｃｒ：０．０１～１．５０％、
　Ｍｏ：０．０１～１．５０％、
　Ｎｉ：０．０１～１．５０％、
　Ｃｕ：０．０１～１．５０％、
　Ｂ：０．０００１～０．０１０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種
　を含むものである。
　また、上記構成において、
　Ｔｉ：０．００１～０．２０％、
　Ｎｂ：０．００１～０．２０％、
　Ｖ：０．００１～０．２０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種
　を含むものである。
　本発明によれば、スポット溶接で形成されたナゲットの形状を、従来の碁石状でなく、ピルケース状（略円筒状）、具体的には、ナゲット径を３√｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝以上（ナゲット径、ｔ１およびｔ２の単位はすべてｍｍ）とするとともに、板厚方向断面における、ナゲット径方向両端部の曲率半径を０．３（ｔ１＋ｔ２）以上とすることで、溶接継手部に引張荷重が掛かったときに、脆化しやすい領域やＨＡＺ軟化部（ＨＡＺ：熱影響部）の伸びる方向を、応力が最大化する４５°の方向からずらすことにより、高強度鋼板同士をスポット溶接した溶接継手であっても、継手強度に優れるスポット溶接継手を提供できるようになった。
２枚の重ね合わせ鋼板からなるスポット溶接継手の概略構成を示す縦断面図である。 本発明のスポット溶接継手における破壊形態を模式的に説明するための縦断面図であり、（ａ）は継手にせん断引張荷重が掛かった状態、（ｂ）はＨＡＺと母材部との境界に割れ経路が発生する状態、（ｃ）はナゲットとＨＡＺとの境界に割れ経路が発生する状態をそれぞれ示す。 従来のスポット溶接継手における破壊形態を模式的に説明するための縦断面図であり、（ａ）は継手にせん断引張荷重が掛かった状態、（ｂ）はＨＡＺと母材部との境界に割れ経路が発生する状態、（ｃ）はナゲットとＨＡＺとの境界に割れ経路が発生する状態をそれぞれ示す。 実施例で使用した溶接チップ先端部の概略形状を示す部分縦断面図であり、（ａ）は比較例で使用したもの、（ｂ）は発明例で使用したものである。 実施例で作製したスポット溶接継手の断面を示す写真であり、（ａ）は比較例、（ｂ）は発明例である。
　本発明者は、上記課題を解決するため、まず、せん断引張試験および十字引張試験における、従来の溶接継手部の破壊形態について調査を行った。例えば、図３に、従来の溶接継手せん断引張試験の場合を模式的に示すが、（ａ）に示すように、溶接継手部にせん断引張の荷重が掛かったとき、（ｂ）および（ｃ）に示すように、ナゲットの外周に沿って引張方向（すなわち接合面に沿う方向）に対して４５°の方向に破断する傾向がある。また、図示しないが、十字引張試験の場合にも、同様に、ナゲットの外周に沿って、引張方向（すなわち接合面に垂直な方向）に対して４５°の方向に破断する傾向がある。このように、従来の溶接継手部において、せん断引張試験、十字引張試験ともに、ナゲットの外周に沿って引張方向に対して４５°の方向に破断するのは、以下のメカニズムによると想定される。
　すなわち、材料力学の技術常識として、材料の引張方向に対して４５°方向に応力・ひずみが最大化することが知られている。また、従来の溶接継手ではナゲットの形状が碁石状になるため、その径方向両端部近傍のナゲット－ＨＡＺ境界部の脆化しやすい領域や、ＨＡＺ軟化部において、上記応力最大化方向である引張方向と４５°をなす方向に沿って伸びる部分が存在する。したがって、ナゲット－ＨＡＺ境界部やＨＡＺ軟化部において、上記応力最大化方向に沿って割れが進展し、ボタン破断に至るため、このため継手強度の向上が困難であった。
　そこで、本発明者は、溶接継手部における、ナゲットの形状やＨＡＺ部の形状を、図２（ａ）～（ｃ）に示すように、従来の碁石状でなく、ピルケース状（略円筒状）とすれば、ナゲットＨＡＺ境界部やＨＡＺ軟化部において、上記応力最大化方向に沿って伸びる部分が存在しなくなるため、割れの進展方向が上記応力最大化方向から大きくずれることになり、継手強度を向上できると考えた。
　なお、ナゲット径が小さい場合は、破断モードがボタン破断でなく、剥離破断となるため、ナゲットの形状に依存せず、ナゲット径のみによって継手強度が決定される。このため、ナゲット形状の変更による継手強度向上の効果を享受するためには、ナゲット径は、十分に大きくする必要がある。
　上記思考研究に基づき、後記［実施例］にて説明する実証試験を行った結果、確証が得られたので、さらに検討を加え、本発明を完成するに至った。
　本発明に係るスポット溶接継手は、板厚がｔ１およびｔ２の２枚の鋼板１，２を重ね合わせてスポット溶接した溶接継手であって、スポット溶接で形成されたナゲット３の径ＤＮが３√｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝以上（ナゲットの径、ｔ１およびｔ２の単位はすべてｍｍ）であり、板厚方向断面における、前記ナゲット３の径方向両端部の曲率半径ＲＮＥが０．３（ｔ１＋ｔ２）以上であることを特徴とする（図１参照）。
　以下、本発明を規定する要件について詳細に説明する。
〔ナゲット径ＤＮ：３√｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝以上（ナゲット径ＤＮ、ｔ１およびｔ２の単位はすべてｍｍ）〕
　ナゲット径ＤＮは、ナゲットの大きさを規定するパラメータである。上述したように、ナゲットが小さいと剥離破断が発生するため、継手強度が確保できないし、ナゲット形状変更の効果が得られない。
　剥離破断を防止して、ナゲット形状変更の効果を得るため、ナゲット径ＤＮは、３√｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝以上、好ましくは３．５√｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝以上、さらに好ましくは４√｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝以上とする。ここで、スポット溶接では継手強度をナゲット径で管理することが一般的に行われており、板厚ｔ（単位：ｍｍ）の薄鋼板同士の重ね合わせスポット溶接では、ナゲット径を４√ｔ以上あるいは５√ｔ以上とすることが要求されている。本発明における上記ナゲット径の規定は、これに倣ってａ√ｔ以上（ａ：定数）の形の式を採用し、板厚ｔとして平均板厚（ｔ１＋ｔ２）／２を用い、所定の継手強度が確保できるように定数ａの値を定めたものである。
〔板厚方向断面における、ナゲットの径方向両端部の曲率半径ＲＮＥ：０．３（ｔ１＋ｔ２）以上〕
　板厚方向断面における、ナゲットの径方向両端部の曲率半径ＲＮＥは、ナゲット形状を規定するパラメータである。曲率半径ＲＮＥを大きくすることで（すなわち、ナゲットの断面形状を、その径方向両端部が尖っている碁石状から、その径方向両端部が中心部方向にひしゃげているピルケース状に変更することで）、ボタン破断時における亀裂の伝播方向を応力が最大化する４５°方向からずらすことにより、破壊の進行を抑制し、継手強度を向上させることができる。
　上記作用を有効に発揮させるためには、曲率半径ＲＮＥは、０．３（ｔ１＋ｔ２）以上、好ましくは０．４（ｔ１＋ｔ２）以上、さらに好ましくは０．５（ｔ１＋ｔ２）以上とする。
　ここで、曲率半径ＲＮＥを（ｔ１＋ｔ２）を含む不等式で規定することとしたのは、以下の理由による。すなわち、本発明に係るナゲットの形状は、上記曲率半径ＲＮＥとナゲット厚みとでほぼ特定できる。また、ナゲット厚みは、合計板厚（ｔ１＋ｔ２）の数１０％程度のほぼ一定の比率を占めることが求められる。したがって、ナゲット形状特定のためには、上記曲率半径ＲＮＥは、合計板厚（ｔ１＋ｔ２）との比率で規定すればよいと考え、上記曲率半径ＲＮＥの規定には、ｂ（ｔ１＋ｔ２）以上（ｂ：定数）の形の式を採用し、所定の継手強度が確保できるように定数ｂの値を定めたものである。
〔２枚の鋼板の板厚ｔ１，ｔ２〕
　本発明に係る溶接継手は、薄鋼板の接合を対象としており、２枚の鋼板の板厚ｔ１，ｔ２は、同じでも、異なっていてもよいが、ともに０．１０～５．０ｍｍの範囲、さらには、ともに０．２～３．０ｍｍの範囲とするのが推奨される。
〔２枚の鋼板の成分組成等〕
　本発明の作用効果は、低強度の鋼板のスポット溶接継手に対しても発現するが、上述したように、継手強度劣化の問題は高強度鋼板のスポット溶接で顕著に現れることから、本発明は、特に高強度の鋼板に適用するのが推奨される。
　すなわち、上記２枚の鋼板としては、質量％で（以下、成分組成で同じ。）、Ｃ：０．０１～０．８０％、Ｓｉ：３％以下、Ｍｎ：０．２～１０％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、引張強度が５９０ＭＰａ以上の高強度のものが推奨される。また、鋼板の種類としては、冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板、合金化亜鉛めっき鋼板、アルミめっき鋼板等、表面処理の有無、相違を問わない。なお、２枚の鋼板は、その成分組成については上記成分範囲内であれば、同一でも異なっていてもかまわないし、その種類についても同じでも異なっていてもかまわない。
Ｃ：０．０１～０．８０％
　Ｃは、母材および溶接継手の強度を確保するために重要な元素である。これらの強度を確保するためには、Ｃ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。しかしながら、Ｃ含有量が過剰になると、溶融部（すなわち、ナゲット部）にブローホールやクラックが発生しやすくなって、強度（特に接合強度）を却って低下させることになる。このため、Ｃ含有量の上限は０．８０％とするのが好ましい。なお、Ｃ含有量のより好ましい下限は０．０３％であり、より好ましい上限は０．４０％である。
Ｓｉ：３％以下
　Ｓｉは、脱酸剤として機能し、溶接金属の強度確保と酸素低減に有効な元素である。こうした効果は、その含有量が増加するにつれて増大するが、Ｓｉ含有量が過剰になると溶融めっき性が低下するので３％以下、さらには２％以下とするのが好ましい。
Ｍｎ：０．２～１０％
　Ｍｎは、母材の強度を向上させるのに有効な元素である。こうした効果は、その含有量が増加するにつれて増大するが、Ｍｎ含有量が過剰になると、スポット溶接時にチリが発生しやすくなって、溶接作業性が劣化するので、１０％以下、さらには５％以下とするのが好ましい。
　上記基本成分の他は、Ｆｅおよび不可避不純物（Ｐ，Ｓ，Ｎ，Ｏ等）からなるものである。
　また、上記２枚の鋼板には、必要に応じて、（ｉ）Ｃｒ：０．０１～１．５０％、Ｍｏ：０．０１～１．５０％、Ｎｉ：０．０１～１．５０％、Ｃｕ：０．０１～１．５０％、Ｂ：０．０００１～０．０１０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種、（ｉｉ）Ｔｉ：０．００１～０．２０％、Ｎｂ：０．００１～０．２０％、Ｖ：０．００１～０．２０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種；をさらに含有させてもよく、これらの含有成分の種類に応じて、溶接継手の特性がさらに改善される。
（ｉ）Ｃｒ：０．０１～１．５０％、Ｍｏ：０．０１～１．５０％、Ｎｉ：０．０１～１．５０％、Ｃｕ：０．０１～１．５０％、Ｂ：０．０００１～０．０１０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種
　これらの元素は、溶接部の焼入れ性を高め、継手強度の向上に寄与する有用な元素である。
　上記作用を有効に発揮させるためには、各元素とも下限値以上含有させるのが好ましい。ただし、過剰に含有させると、溶接部が脆化して継手強度が劣化するので、各元素とも上限値以下の含有とするのが好ましい。
（ｉｉ）Ｔｉ：０．００１～０．２０％、Ｎｂ：０．００１～０．２０％、Ｖ：０．００１～０．２０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種
　これらの元素は、溶接部を析出強化することで、継手強度の向上に寄与する有用な元素である。
　上記作用を有効に発揮させるためには、各元素とも下限値以上含有させるのが好ましい。ただし、過剰に含有させると、溶接部が脆化して継手強度が劣化するので、各元素とも上限値以下の含有とするのが好ましい。
　つぎに、本発明に係る溶接継手の好ましい作製方法を説明する。
〔本発明に係る溶接継手の好ましい作製方法〕
　従来のように、ＤＲ型や先端平滑型などの通常の電極チップ（図４（ａ）参照）を用い、鋼板の重ね合わせ部を一対の電極チップで挟み込んでスポット溶接を行う場合、ナゲット径を大きくするために溶接電流を高めていくと、抵抗発熱により加熱されて溶融した領域が２枚の鋼板の重ね合わせ面に沿って外方向に向かって広がりながらナゲットが形成されるため、板厚方向断面における、ナゲット径方向両端部の曲率半径が小さな、碁石状のナゲットが形成される。また、上記溶融領域を鋼板の重ね合わせ面から外方向に広がらせないようにしようとして、電極チップによる加圧力を高めると、電極チップの周りの２枚の鋼板の間が開いてしまい、その開いた隙間を通じて溶融物が外方向にはみ出すため、却って中チリの発生につながり、接手強度が劣化してしまう問題がある。したがって、従来の電極チップを用い、溶接電流や加圧力を制御する方法では、本発明で規定するナゲット径とナゲット径方向両端部の曲率半径の要件をともに満たす溶接継手を作製することは困難である。
　そこで、本発明者は、本発明で規定するナゲット径とナゲット径方向両端部の曲率半径の要件をともに満たす溶接継手を作製する手段について種々検討した結果、例えば、以下の手段により容易かつ確実に本発明に係る溶接継手を作製できることを見出した。
　すなわち、電極チップを、チップ中心部とチップ外周部に分けて別体で構成し、チップ中心部は従来の電極チップと同様の銅系材料からなり、チップ外周部は高熱伝導性材料からなるものとし、さらに中心部と外周部の間に非電導性膜を介在させ、中心部と外周部とを独立して加圧力が調整できるように構成した電極チップ（本明細書では「外周部加圧型電極チップ」と呼ぶ。）を用いる（図４（ｂ）参照）。そして、スポット溶接に際し、電流値と、中心部および外周部の加圧力とを独立して調整することで、本発明に係る溶接継手を作製できる。
　つまり、チップ中心部に通電し、２枚の鋼板の接触面間で発熱させてナゲットを形成させる一方、チップ外周部には、非電導性膜でチップ中心部との間を絶縁することで、通電させず、かつ、熱伝導性の高い材料を鋼板に接触させて抜熱しながら適度な加圧力で挟みつける。
　これにより、鋼板の合わせ面からの溶融物のはみ出しを防止することで中チリの発生を抑制して、十分に大きなナゲット径を確保するとともに、形成されたナゲットの周囲を冷却することで、２枚の鋼板の重ね合わせ面に沿う方向へのナゲットの優先的な成長を抑制し、板厚方向へのナゲットの成長を促すことになる。
　この結果、ナゲットの形状が、従来の碁石状でなく、ナゲット径方向端部が中心部方向に押しつぶされたようなピルケース状になり、本発明で規定するナゲット径およびナゲット径方向両端部の曲率半径を満たす溶接継手が得られる。
　以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
　スポット溶接で接合する２枚の鋼板として、表１に示す成分組成を有する、軟鋼、５９０ＭＰａ級鋼板、９８０ＭＰａ級鋼板、１４７０ＭＰａ級鋼板を用い、表２に示す鋼種および板厚の２枚の鋼板を種々組み合わせて重ね合わせスポット溶接を行った。
　溶接装置としては、単相交流式抵抗スポット溶接機（５０Ｈｚ）を用い、図４に概略の断面形状を示す（ａ）通常のクロム銅合金製のＤＲ型電極チップ、または、（ｂ）外周加圧型電極チップのいずれかを取り付けたものを用いた。（ｂ）の外周加圧型電極チップとしては、チップ中心部はクロム銅合金製とし、チップ外周部には熱伝導率の異なる種々の材料を用い、非導電性膜として、例えばＡｌＮ膜をチップ中心部に被覆することで、チップ外周部とを電気的に絶縁し、チップ中心部とチップ外周部とを摺動可能にバネで締結したものを用いた。そして、このバネのバネ定数を変更することにより、チップ中心部とチップ外周部とによる加圧力の分配を自在に変更することができるように構成されている。
　通電時における加圧力および電流値は表２に示す条件とし、通電時間は１０サイクル（０．２ｓ；一定）としてスポット溶接を行った。
　試験結果を表３に示す。
　ここに、スポット溶接後の溶接接手について、ナゲットの平面視中心を通る板厚方向断面を切り出し、同断面の画像を撮影したものを画像解析することにより、ナゲット径と、ナゲット径方向両端部における曲率半径を測定した。
　なお、ナゲット径方向両端部における曲率半径については、具体的には以下のようにして求めた。すなわち、ナゲット径方向の両端部のそれぞれについて、２枚の鋼板１，２の界面とナゲット外周との交点と、２枚の鋼板１，２の界面から鋼板１の板厚方向にｔ１／４、鋼板２の板厚方向にｔ２／４それぞれ離れた２つの面とナゲット外周との交点の合計３つの交点を通過する円を描き、その円の半径をナゲット径方向の片端部における曲率半径と定義する。このようにして、ナゲット径方向の両端部のそれぞれについて求めた２つの曲率半径を算術平均し、これをナゲット径方向両端部における曲率半径とした。
　また、上記と同一条件で作製した溶接接手について、別途、せん断引張試験を実施し、破断時の継手強度を測定した。
　継手強度は、ナゲット径、ナゲット径端部の曲率半径だけでなく、母材の鋼板強度、板厚等にも大きく影響を受けるため、その絶対値で発明の効果を評価することが難しい。
　そこで、本実施例では、母材の鋼種、板厚、溶接条件（全加圧力、溶接電流）が同等で、電極チップとして、従来のＤＲ型のものを用いたときの継手強度を基準とし、電極チップの形式、および、中心部加圧力と外周部加圧力との比率のみを変更して、ナゲット形状を変化させ、その結果得られた継手強度が前記基準に対して１５％以上高い値を示した場合を、優れた継手強度を有する溶接継手が得られたとして合格（○）と判定し、１５％に満たない場合を不合格（×）と判定した。さらに、前記基準に対して２０％以上高い値を示した場合には、より優れた継手強度を有する溶接継手が得られたとして◎で表示し、前記基準に対して２５％以上高い値を示した場合には、特に優れた継手強度が得られたとして◎◎で表示して区別した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３において、試験Ｎｏ．１－２、２－２、４－２、５－２、５－３、６－２、７－２、８－２の溶接継手は、本発明の要件を全て満たす発明例である。いずれの発明例の溶接継手も、継手強度は、基準より１５％以上高くなっており、継手強度が大幅に改善されていることがわかる。
　これに対して、試験Ｎｏ．１－１、２－１、３－１、４－１、５－１、６－１、７－１、８－１の溶接継手は、通常のＤＲ型電極チップを用いて作製した基準となる溶接継手（比較例）であり、溶接条件によっては、ナゲット径は本発明の規定を満たす場合があるものの、ナゲット径方向両端部の曲率半径は本発明の規定を満たさず、十分に高い継手強度が得られていない。
　また、試験Ｎｏ．３－２、５－４～５－６の溶接継手は、外周加圧式の電極チップを用いて作製したものであるが、本発明の要件のいずれかを満たさない比較例である。これらの比較例の溶接継手の継手強度は、基準の溶接継手の継手強度からの向上効果が１５％に満たず、改善効果が不足していることがわかる。
　例えば、試験Ｎｏ．３－２の溶接継手は、外周加圧式の電極チップを採用したことで、ナゲット径方向両端部の曲率半径は本発明の規定を満たすものの、溶接電流が低すぎたため、ナゲット径が十分に大きくならず、十分な継手強度の向上効果が得られていない。
　また、試験Ｎｏ．５－４～５－６の溶接継手は、外周加圧式の電極チップを採用し、十分に高い溶接電流で接合したことで、ナゲット径は本発明の規定を満たすものの、電極チップの外周部に熱伝導性の低い材料を用いたことで、冷却作用が不足したため、ナゲット径方向両端部の曲率半径は十分に大きくならず、やはり十分な継手強度の向上効果が得られていない。
　参考として、図５に、（ａ）比較例（試験Ｎｏ．５－１）と（ｂ）発明例（試験Ｎｏ．５－２）の溶接継手の断面の様子を比較して示す。この図に示すように、従来の電極チップで作製した溶接継手のナゲットは、十分な大きさのナゲット径が得られているものの、ナゲット径方向両端部の曲率半径が小さく、碁石状である。これに対し、外周加圧型電極チップで作製した溶接継手のナゲットは、ナゲット径は従来のものとほとんど同じ大きさであるものの、ナゲット径方向両端部の曲率半径は極端に大きくなっており、ピルケース状（略円筒状）になっていることが明らかである。
　以上の結果より明らかなように、本発明を適用することで、高強度鋼板同士をスポット溶接した溶接継手であっても、継手強度に優れるスポット溶接継手を提供できることが確認された。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１３年３月１９日出願の日本特許出願（特願２０１３－０５６６５９）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１，２…鋼板
３…ナゲット

Claims (4)

  1. 　板厚がｔ１およびｔ２の２枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接した溶接継手であって、
    　スポット溶接で形成されたナゲットの径が３√｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝以上（ナゲットの径、ｔ１およびｔ２の単位はすべてｍｍ）であり、
    　板厚方向断面における、前記ナゲットの径方向両端部の曲率半径が０．３（ｔ１＋ｔ２）以上である
    　ことを特徴とするスポット溶接継手。
  2. 　前記２枚の鋼板は、質量％で、
    　Ｃ：０．０１～０．８０％、
    　Ｓｉ：３％以下、
    　Ｍｎ：０．２～１０％、
    　残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するものである
    　請求項１に記載のスポット溶接継手。
  3. 　前記２枚の鋼板の成分組成が、質量％で、さらに、
    　Ｃｒ：０．０１～１．５０％、
    　Ｍｏ：０．０１～１．５０％、
    　Ｎｉ：０．０１～１．５０％、
    　Ｃｕ：０．０１～１．５０％、
    　Ｂ：０．０００１～０．０１０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種
    　を含むものである請求項２に記載のスポット溶接継手。
  4. 　前記２枚の鋼板の成分組成が、質量％で、さらに、
    　Ｔｉ：０．００１～０．２０％、
    　Ｎｂ：０．００１～０．２０％、
    　Ｖ：０．００１～０．２０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種
    　を含むものである請求項２または３に記載のスポット溶接継手。
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WO (1) WO2014148341A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2524178A (en) * 2014-03-12 2015-09-16 Schenck Rotec Gmbh Device for attaching corrective weights by electric resistance pressure welding
EP3147065A1 (en) * 2015-09-23 2017-03-29 Neturen Co., Ltd. Welding method and weld structure
US10301692B2 (en) 2014-09-11 2019-05-28 Neturen Co., Ltd. Welding method and weld structure
WO2025158861A1 (ja) * 2024-01-24 2025-07-31 日本製鉄株式会社 スポット溶接継手、及びスポット溶接継手の製造方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6149522B2 (ja) * 2013-04-22 2017-06-21 新日鐵住金株式会社 高強度鋼板の重ね溶接部材およびその製造方法
JP6044579B2 (ja) * 2014-04-22 2016-12-14 トヨタ自動車株式会社 溶接方法及び溶接構造体
WO2016139951A1 (ja) * 2015-03-05 2016-09-09 Ｊｆｅスチール株式会社 抵抗スポット溶接方法および溶接継手
EP3266554B1 (en) 2015-03-05 2021-08-11 JFE Steel Corporation Resistance spot welding device
JP6108049B2 (ja) * 2015-03-30 2017-04-05 新日鐵住金株式会社 めっき鋼板のスポット溶接方法
JP7075296B2 (ja) * 2018-06-29 2022-05-25 本田技研工業株式会社 接合装置及び接合方法
CN110814497A (zh) * 2019-11-22 2020-02-21 吉林大学 薄膜绝缘芯部不导电电极帽及环状熔核电阻点焊方法
EP4119277A4 (en) * 2020-03-13 2023-11-29 Osaka University SOLID-PHASE SPOT WELDING METHOD AND SOLID-PHASE SPOT WELDING DEVICE

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2001688A (en) * 1932-05-28 1935-05-14 Budd Edward G Mfg Co Method of welding
US2109461A (en) * 1936-07-17 1938-03-01 Jesse J Brown Resistance welding method
US3689731A (en) * 1971-09-07 1972-09-05 Gen Motors Corp Resistance welding electrode
US4831228A (en) * 1987-10-02 1989-05-16 Ford Motor Company Electrical resistance welding guns having workpiece clamping and independent electrode biasing
DE4039270C1 (en) * 1990-12-08 1992-02-27 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De Spatter protection device for spot welding electrode - consisting of skirt of insulating material pref. plastic axially held by spring in guide bush
DE4323148A1 (de) * 1993-07-10 1995-01-12 Audi Ag Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von Blechen
JPH07178563A (ja) 1993-12-24 1995-07-18 Nippon Steel Corp 圧接を併用したスポット溶接による接合方法および接合構造体
US20050029234A1 (en) * 2003-08-04 2005-02-10 Feng Lu Resistance spot welding electrode
JP2010240740A (ja) 2009-03-17 2010-10-28 Jfe Steel Corp 抵抗スポット溶接継手の製造方法
US20110073572A1 (en) * 2008-09-30 2011-03-31 Gm Global Technology Operations, Inc. Method to reduce thermal degradation of adhesive in weldbonding
JP2011194411A (ja) 2010-03-17 2011-10-06 Nippon Steel Corp スポット溶接方法及びスポット溶接継手
JP2012502801A (ja) * 2008-10-06 2012-02-02 ホルツハウア ゲーエムベーハ ウント コムパニ ケーゲー 抵抗溶接電極

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1944106A (en) * 1930-10-28 1934-01-16 Budd Edward G Mfg Co Method and product of electric welding
CN2865977Y (zh) * 2005-12-19 2007-02-07 天津大学 防止熔核飞溅的电阻点焊电极
EP2460613A4 (en) * 2009-07-31 2015-11-04 Neturen Co Ltd WELDED CONSTRUCTION ELEMENT AND WELDING METHOD
JP5043236B2 (ja) * 2009-08-31 2012-10-10 新日本製鐵株式会社 スポット溶接継手およびスポット溶接方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2001688A (en) * 1932-05-28 1935-05-14 Budd Edward G Mfg Co Method of welding
US2109461A (en) * 1936-07-17 1938-03-01 Jesse J Brown Resistance welding method
US3689731A (en) * 1971-09-07 1972-09-05 Gen Motors Corp Resistance welding electrode
US4831228A (en) * 1987-10-02 1989-05-16 Ford Motor Company Electrical resistance welding guns having workpiece clamping and independent electrode biasing
DE4039270C1 (en) * 1990-12-08 1992-02-27 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De Spatter protection device for spot welding electrode - consisting of skirt of insulating material pref. plastic axially held by spring in guide bush
DE4323148A1 (de) * 1993-07-10 1995-01-12 Audi Ag Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von Blechen
JPH07178563A (ja) 1993-12-24 1995-07-18 Nippon Steel Corp 圧接を併用したスポット溶接による接合方法および接合構造体
US20050029234A1 (en) * 2003-08-04 2005-02-10 Feng Lu Resistance spot welding electrode
US20110073572A1 (en) * 2008-09-30 2011-03-31 Gm Global Technology Operations, Inc. Method to reduce thermal degradation of adhesive in weldbonding
JP2012502801A (ja) * 2008-10-06 2012-02-02 ホルツハウア ゲーエムベーハ ウント コムパニ ケーゲー 抵抗溶接電極
JP2010240740A (ja) 2009-03-17 2010-10-28 Jfe Steel Corp 抵抗スポット溶接継手の製造方法
JP2011194411A (ja) 2010-03-17 2011-10-06 Nippon Steel Corp スポット溶接方法及びスポット溶接継手

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2977138A4

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2524178A (en) * 2014-03-12 2015-09-16 Schenck Rotec Gmbh Device for attaching corrective weights by electric resistance pressure welding
US9782854B2 (en) 2014-03-12 2017-10-10 Schenck Rotec Gmbh Device for attaching corrective weights by electric resistance pressure welding
GB2524178B (en) * 2014-03-12 2020-05-13 Schenck Rotec Gmbh Device for attaching corrective weights by electric resistance pressure welding
US10301692B2 (en) 2014-09-11 2019-05-28 Neturen Co., Ltd. Welding method and weld structure
EP3147065A1 (en) * 2015-09-23 2017-03-29 Neturen Co., Ltd. Welding method and weld structure
WO2025158861A1 (ja) * 2024-01-24 2025-07-31 日本製鉄株式会社 スポット溶接継手、及びスポット溶接継手の製造方法
JP7723337B1 (ja) * 2024-01-24 2025-08-14 日本製鉄株式会社 スポット溶接継手、及びスポット溶接継手の製造方法

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Publication number Publication date
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