接頭強度優(yōu)異的高強度鋼板的點焊方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在例如汽車用部件的制造或車身的組裝等工序中以點焊形成焊接部的接頭強度優(yōu)異的高強度鋼板的點焊方法。
【背景技術】
[0002]近年來，在汽車領域中，為了以低油耗化、削減二氧化碳氣體(CO2)的排出量為目的而將車身輕量化以及提高沖撞安全性，在車身或部件等中使用高強度鋼板的需求正在提高。另一方面，在車身的組裝、部件的安裝等工序中，主要使用了點焊。
[0003]對于點焊后的接頭(以下稱為點焊接頭)而言，其重要的特性可以列舉出抗拉強度和疲勞強度，但最為重要的是抗拉強度。點焊接頭的抗拉強度有通過在剪切方向施加抗拉載荷來測定的抗拉剪切強度(TSS)和通過在剝離方向施加抗拉載荷來測定的十字抗拉強度(CTS) O
[0004]通常對于點焊接頭的抗拉強度而言，在焊接金屬(熔核)內沒有缺陷和裂紋、焊接金屬的特性良好的情況下，斷裂形態(tài)良好且強度偏差也小，可以得到足夠高的值的TSS、CTSo另外，點焊接頭的抗拉強度還可以通過充分地確保其熔核直徑(接合面積)等來提高CTSo
[0005]作為用于提高以對高強度鋼板進行點焊而形成的點焊接頭的十字抗拉強度的方法，提出了在焊接通電時以一定條件進行兩階段通電、夾著冷卻的兩階段通電、三階段通電的點焊方法(例如參照專利文獻I)。
[0006]另外，作為能夠以短時間獲得高接頭強度的點焊方法，提出了具備主通電工序和后加熱通電工序的方法，其中，上述主通電工序為得到規(guī)定直徑的熔核的工序，上述后加熱通電工序為在以與上述主通電工序相同的加壓力夾持鋼板的狀態(tài)下反復進行規(guī)定周期的暫停和短時間通電的工序(例如參照專利文獻2、3)。
[0007]此外，作為能夠得到高接頭強度的點焊方法，提出了具備下述步驟的方法:第一步驟，在該步驟中，以主通電形成熔核；第二步驟，該步驟在上述第一步驟結束之后，通過以用電極夾持鋼板的狀態(tài)保持來冷卻焊接部；以及第三步驟，該步驟在上述第二步驟結束之后，在不出現(xiàn)噴濺的范圍以高于主通電的焊接電流通電極短時間(例如參照專利文獻4)。
[0008]另外，作為能夠穩(wěn)定地得到高接頭強度的點焊方法，提出了下述方法:將電阻點焊設定為包括第一階段、第二階段、第三階段這三階段的焊接，將第二階段的焊接設定為加壓力比上述第一階段的焊接高、電流比上述第一階段的焊接低或相同、通電時間比上述第一階段的焊接長或相同的焊接，而且第三階段反復進行電流比第二階段高的通電(例如參照專利文獻5)。
[0009]此外，作為能夠穩(wěn)定地得到高接頭強度的點焊方法，提出了下述方法:將電阻點焊設定為包括第一階段、第二階段、第三階段這三階段的焊接，將第二階段的焊接設定為加壓力比上述第一階段的焊接高、電流比上述第一階段的焊接低或相同、通電時間比上述第一階段的焊接長或相同的焊接，而且第三段以比第二段高的加壓力反復進行高電流的通電(例如參照專利文獻6) ο
[0010]這里，特別在對抗拉強度為780MPa以上的高強度鋼板進行點焊時，若對焊接部施加位移(載荷)，則應力會集中于焊接金屬，而且焊接金屬為低延展性、低韌性，因此有得不到足夠的接頭強度這樣的問題。另外，高強度鋼板含有大量合金元素從而固有電阻高，因此就算與軟鋼板通過同等的焊接電流，其也比軟鋼板發(fā)熱量多。此外，高強度鋼板為高強度，因此與軟鋼板相比，其電極和鋼板難以跑合，從而接觸面積變小。在這樣的情況下，熔融直徑會生長至焊接中的電極與鋼板的接觸尺寸以上，因此熔融金屬會從鋼板的重合面飛出，發(fā)生所謂的噴濺。發(fā)生這樣的噴濺有使焊接金屬的尺寸即接合面積降低或產(chǎn)生偏差并使接頭強度也降低這樣的問題。另外，能夠在不發(fā)生噴濺的情況下得到規(guī)定的焊接金屬尺寸的合適的電流范圍本來就狹窄，這在實際生產(chǎn)中也會成為問題。因此，通常對高強度鋼板的點焊采用下述方法:通過將由電極施加的加壓力設定得較高，實現(xiàn)電極與鋼板的接觸尺寸(面積)的增大，防止發(fā)生噴濺，從而將合適的電流范圍擴大，由此穩(wěn)定地確保接合面積。
[0011]然而，當在將電極的加壓力設定得較高的情況下對高強度鋼板進行了點焊時，重合了的高強度鋼板的表面會產(chǎn)生被稱為所謂壓陷(indentat1n)的因塑性變形而造成的凹陷(參照圖1、圖2的壓陷4)。這樣，若壓陷(凹陷)過大，則有接頭強度就算在例如得到大直徑的熔核(參照圖1、圖2的熔核3)的情況下也會相反地降低這樣的問題。因此，為了在對高強度鋼板進行點焊時抑制產(chǎn)生大的壓陷，還研宄了在得到規(guī)定的接合面積的范圍內將電極的加壓力適當?shù)亟档汀?br>[0012]另一方面，在為了抑制產(chǎn)生壓陷而將焊接時的加壓力設定得較低的情況下，焊接初始的電極與鋼板的接觸面積減少，焊接部位處的電流密度變高，因此容易發(fā)生噴濺。噴濺是點焊時熔融金屬的一部分從鋼板的重合面朝向外部飛散的現(xiàn)象。當發(fā)生上述噴濺時，難以確保點焊時所需尺寸的熔核直徑，并且相反有時還會助長壓陷的產(chǎn)生。在這樣的情況下，會有接頭強度降低或產(chǎn)生偏差這樣的問題。此外，噴濺有時會附著在焊接部位的周圍，在需要將其除去的情況下有作業(yè)性降低這樣的問題。
[0013]這里，作為抑制點焊時發(fā)生噴濺的方法，提出了采用了包括下述工序的焊接通電模式的方法:第一工序，在該工序中，通電焊接電流；第二工序，在該工序中，通電上述第一工序的20?90 %的焊接電流；以及第三工序，在該工序中，通電比第一工序大的焊接電流(例如參照專利文獻7)。
[0014]另外，作為抑制點焊時發(fā)生噴濺的方法，提出了采用了包括下述工序的焊接通電模式的方法:第一工序，在該工序中，通電焊接電流；第二工序，在該工序中，通電上述第一工序的20?90%的焊接電流，并且將電極的加壓力設定得大于第一工序；以及第三工序，在該工序中，使焊接電流和電極的加壓力比第一工序大(例如參照專利文獻8)。
[0015]此外，作為對板厚為1.8mm以上且抗拉強度為580MPa以上的高張力鋼板進行點焊的方法，提出了下述方法:以使進行點焊時的加壓力、焊接電流值滿足規(guī)定式的條件進行，并且該點焊是在發(fā)生了噴濺的狀態(tài)下進行(例如參照專利文獻9)。
[0016]另外，作為對在重合了的兩張厚板的上表面重合板厚度薄的鋼板并且上述鋼板之間具有板隙那樣的板厚比大的板組合進行電阻點焊的方法，提出了下述方法:在預備工序中，以高加壓力加壓，從而消除板隙，然后使加壓力降低；在主工序中，在焊接初始以低加壓、短時間、高電流進行焊接，在焊接后期以高加壓力進行焊接(例如參照專利文獻10)。
[0017]現(xiàn)有技術文獻
[0018]專利文獻
[0019]專利文獻1:日本特開2009-241086號公報
[0020]專利文獻2:日本特開2010-115706號公報
[0021]專利文獻3:日本特開2010-149187號公報
[0022]專利文獻4:日本特開2010-172946號公報
[0023]專利文獻5:日本特開2010-240739號公報
[0024]專利文獻6:日本特開2010-240740號公報
[0025]專利文獻7:日本特開2010-207909號公報
[0026]專利文獻8:日本特開2010-247215號公報
[0027]專利文獻9:日本特開2009-190046號公報
[0028]專利文獻10:日本特開2009-241112號公報

【發(fā)明內容】

[0029]發(fā)明所要解決的問題
[0030]然而，上述任一種方法都沒有提出抑制產(chǎn)生大的壓陷的技術。另外，這些現(xiàn)有技術在為了抑制產(chǎn)生壓陷而使用降低電極的加壓力的條件的情況下，有更容易發(fā)生噴濺這樣的問題。在這樣的情況下，接合面積減少或產(chǎn)生偏差，而且還會促進壓陷的產(chǎn)生，因此有接頭強度降低、產(chǎn)生偏差這樣的問題。
[0031]另一方面，在為了抑制噴濺的產(chǎn)生而提高電極的加壓力的情況下，有產(chǎn)生大的壓陷而使接頭強度降低這樣的問題。
[0032]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于:提供一種接頭強度優(yōu)異的高強度鋼板的點焊方法，該方法特別是在對抗拉強度高的高強度鋼板進行了點焊時能夠在抑制產(chǎn)生壓陷的同時確保熔核直徑，并且防止發(fā)生噴濺。
[0033]用于解決問題的手段
[0034]本發(fā)明的發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述問題而進行了深入研宄，結果發(fā)現(xiàn):特別是在以電阻點焊方法對抗拉強度為780MPa?1850MPa (以下記作780?1850MPa)的高強度鋼板進行焊接時，通過首先將電極的加壓力設定為與鋼板的板厚相對應的合適范圍，進而將通電模式設定為合適范圍，能夠在抑制產(chǎn)生壓陷的同時確保熔核直徑，并且防止發(fā)生噴濺。即，通過對包括前通電和主通電的通電模式以及電極的加壓力進行優(yōu)化控制，可以在維持良好的作業(yè)性的同時得到接頭強度優(yōu)異的點焊接頭，從而完成了本發(fā)明。
[0035]即，本發(fā)明的主旨如下。
[0036][I] 一種接頭強度優(yōu)異的高強度鋼板的點焊方法，其特征在于，其將多張鋼板重合并進行電阻點焊，其中，
[0037]上述多張鋼板為下述兩張鋼板或者下述三張鋼板:
[0038]上述兩張鋼板是抗拉強度都為780MPa?1850MPa的兩張鋼板，板厚比={鋼板的板厚的總和}/{薄側的鋼板的板厚(相同厚度時為每一張的板厚)}為2?5的范圍，
[0039]上述三張鋼板是抗拉強度都為780MPa?1850MPa的三張鋼板或抗拉強度都為780MPa?1850MPa的兩張鋼板與它們外側的抗拉強度小于780MPa的一張鋼板，板厚比={鋼板的板厚的總和}/{薄側的鋼板的板厚(相同厚度時為每一張的板厚)}為3?6的范圍，
[0040]上述點焊包括第一通電工序和第二通電工序，上述第一通電工序為加壓力?1(1^)、焊接電流11(1^)的前通電，上述第二通電工序為加壓力P2(kN)、焊接電流12 (kA)的主通電，
[0041]將上述加壓力P1、P2貫穿上述第一通電工序、上述第二通電工序設定為固定的加壓力P = P1 = P2，并且在將上述多張鋼板的平均板厚表示為t (mm)時設定為由下述(I)式所示的范圍，
[0042]0.5 彡 P 彡 3.0t(1/3)(I)
[0043]將上述焊接電流Il設定為上述焊接電流12的30%?90%的范圍，
[0044]上述第一通電工序結束后0.1 (秒)以內開始上述第二通電工序。
[0045][2] 一種接頭強度優(yōu)異的高強度鋼板的點焊方法，其特征在于，其將多張鋼板重合并進行電阻點焊，其中，
[0046]上述多張鋼板為下述兩張鋼板或者下述三張鋼板:
[0047]上述兩張鋼板是抗拉強度都為780MPa?1850MPa的兩張鋼板，板厚比={鋼板的板厚的總和}/{薄側的鋼板的板厚(相同厚度時為每一張的板厚)}為2?5的范圍，
[0048]上述三張鋼板是抗拉強度都為780MPa?1850MPa的三張鋼板或抗拉強度都為780MPa?1850MPa的兩張鋼板與它們外側的抗拉強度小于780MPa的一張鋼板，板厚比={鋼板的板厚的總和}/{薄側的鋼板的板厚(相同厚度時為每一張的板厚)}為3?6的范圍，
[0049]上述點焊包括第一通電工序和第二通電工序，上述第一通電工序為加壓力?1(1^)、焊接電流11(1^)的前通電，上述第二通電工序為加壓力P2(kN)、焊接電流12 (kA)的主通電，
[0050]在將上述多張鋼板的平均板厚表示為t (mm)時，將上述加壓力Pl、P2設定為由下述⑵式、⑶式所示的范圍，
[0051]0.5 ^ P2 ^ 3.0t(1/3)(2)
[0052]1.0 XP2 < Pl 彡 2.0 XP2(3)
[0053]將上述焊接電流Il設定為上述焊接電流12的30%?90%的范圍，
[0054]上述第一通電工序結束后0.1 (秒)以內開始上述第二通電工序。