(57)【要約】 【課題】複雑な制御を必要とすることなく、容易かつ確実にチリの発生を防止し、スポット溶接の適正電流範囲を拡大しうるスポット溶接方法を提供する。【解決手段】2枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極1と、該電極の先端外周からの距離が5mm以内で、該電極1の先端外周の全周囲の20%以上の領域[a1+a2+a3]において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極1の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域[b1,b2,b3]が、連続して該電極の先端外周の全周囲の30%以下(0%を含む)となる加圧部材2と、を備えたスポット溶接装置を用いて、前記重ね合わせ部を、前記一対の電極1にて100N以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材2にて前記電極1の周りを前記一対の電極1による荷重の5〜1000%の荷重で加圧し、前記電極1から前記重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合する。【選択図】図１
2014028392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、
前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極と、
該電極の先端外周からの距離が５ｍｍ以内で、該電極の先端外周の全周囲の２０％以上の領域において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域が、連続して該電極の先端外周の全周囲の３０％以下（０％を含む）となる加圧部材と、
を備えたスポット溶接装置を用いて、
前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧し、前記電極から前記重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合することを特徴とするスポット溶接方法。
【請求項２】
２枚以上重ねた鋼板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、
前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極と、
該電極の先端外周からの距離が５ｍｍ以内で、該電極の先端外周の全周囲の２０％以上の領域において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域が、連続して該電極の先端外周の全周囲の２０％以下（０％を含む）となる加圧部材と、
を備えたスポット溶接装置を用いて、
前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧しておく電極外周加圧工程と、
前記電極から前記重ね合わせ部に溶接通電を施す本通電工程と、
その直後に、下記式（１）を満たす通電待機時間を置く通電待機工程と、
引き続き下記式（２）および式（３）を満たすように前記電極から前記重ね合わせ部に後通電してスポット溶接継手の強度を向上させる後通電工程と、
を備えたことを特徴とするスポット溶接方法。
０≦ＷＴ≦２００  ・・・式（１）
０．２０×ＷＣ≦ＰＣ≦０．９０×ＷＣ  ・・・式（２）
１０≦ＰＴ≦２００  ・・・式（３）
ただし、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＷＴ：通電待機時間（ｍｓ）、ＰＣ：後通電電流（ｋＡ）、ＰＴ：後通電時間をそれぞれ示す。
【請求項３】
２枚以上重ねた鋼板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、
前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極と、
該電極の先端外周からの距離が５ｍｍ以内で、該電極の先端外周の全周囲の２０％以上の領域において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域が、連続して該電極の先端外周の全周囲の２０％以下（０％を含む）となる加圧部材と、
を備えたスポット溶接装置を用いて、
前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧しておく外周加圧工程と、
前記電極から前記重ね合わせ部に溶接通電を施す本通電工程と、
その直後に、下記式（４）を満たす通電待機時間を置く通電待機工程、ならびにそれに引き続き下記式（５）および式（６）を満たすように前記電極から前記重ね合わせ部に後通電する後通電工程の組み合わせを、下記式（７）を満たすようにＮ回（ただし、Ｎは２〜５）繰り返してスポット溶接継手の強度を向上させる後処理工程と、
を備えたことを特徴とするスポット溶接方法。
０≦ＷＴｉ≦２００  ・・・式（４）
０．２０×ＷＣ≦ＰＣｉ≦０．９０×ＷＣ  ・・・式（５）
１０≦ＰＴｉ≦２００  ・・・式（６）
ＴＴ＝Σ（ＷＴｉ＋ＰＴｉ）≦５００  ・・・式（７）
ただし、ｉ：１〜Ｎの整数、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＷＴｉ：ｉ回目の通電待機時間（ｍｓ）、ＰＣｉ：ｉ回目の後通電電流（ｋＡ）、ＰＴｉ：ｉ回目の後通電時間、ＴＴ：後処理合計時間をそれぞれ示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接方法に関し、詳しくは、２枚以上重ねた金属板の両面を一対の電極で挟み込んで通電することにより金属板を接合するスポット溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接は、一般に２枚以上の金属板を重ねたのち、その重ね合わせ部の両面から一対の電極で挟み込み、電流を流して抵抗発熱により金属板の接合界面を溶融させて接合するものである。
【０００３】
スポット溶接では、電極を金属板に押し付ける加圧力、電流値、通電時間が主要な３つの制御因子である。
【０００４】
このうち、電流値は特に重要な因子である。電流値が低すぎると、溶融して形成されるナゲットの径が小さく、接合強度が不足する。一方、電流値が高すぎると、チリが発生しナゲット径は大きくなるが、継手強度がばらつくため好ましくない。このため、ナゲット径が確保できる電流値から、チリが発生し始める電流値までが、スポット溶接の適正電流範囲となる。この適正電流範囲を広げることができるとスポット溶接が容易となる。
【０００５】
スポット溶接の適正電流範囲を広げるために、従来種々の提案がなされている。
【０００６】
［従来技術１］
例えば、特許文献１には、高張力鋼板をスポット溶接する高張力鋼板のスポット溶接方法であって、上記高張力鋼板への通電電流を漸変的に上昇させることによりナゲット生成を行なう第１ステップと、上記第１ステップの後に電流下降させる第２ステップと、上記第２ステップ後に電流上昇させて本溶接すると共に、漸変的に通電電流を下降させる第３ステップとを備えた工程によりスポット溶接を行なう高張力鋼板のスポット溶接方法が開示されている。
【０００７】
この方法は、スポット溶接において多用される、予備通電と本通電とを組み合わせた２段通電方式を改良したものであり、チリの発生抑制、ナゲット径の確保、チリ発生限界の拡大等の効果が得られるとしている。しかしながら、この方法は、複雑な制御を必要とすることに加え、溶接時間が長くなるため、生産性が劣る欠点を有する。
【０００８】
［従来技術２］
一方、特許文献２には、２枚以上重ねた被溶接部材に溶接電流を流すスポット溶接方法において、前記被溶接部材の被溶接部に当接して、前記被溶接部材に電流を流す電極と、前記被溶接部から一定距離はなれた位置において、２枚以上重ねた前記被溶接部材の前記被溶接部が互いに離れないように保持する保持部材とを備えたスポット溶接装置を用いて、前記電極及び前記保持部材を前記被溶接部材に当接して加圧し、前記電極から前記被溶接部材に溶接電流を通電後、前記被溶接部の硬度を得るための冷却時間経過後に、前記電極を前記被溶接部材から離し、前記電極を前記被溶接部材から離してから所定時間経過後に、前記保持部材を前記被溶接部材から離すスポット溶接方法が開示されている。
【０００９】
この方法は、電極による加圧に加えて、電極とは別の保持部材で加圧した状態で通電する点で、本願発明のスポット溶接方法と一見近似している。しかしながら、本願発明のスポット溶接方法は、後述するように、電極とは別の加圧部材で電極の外周近傍の一定領域を所定荷重で加圧した状態にて通電することで、溶融部が金属板の間から飛び出すのを阻止することにより中チリの発生を防止するとともに、電極周囲から冷却することにより表チリの発生を防止することを特徴とするものである。これに対し、特許文献２に開示されたスポット溶接方法は、通電後に電極を離間させた後も電極から一定距離はなれた位置を保持部材で加圧し続けることで、急冷により被溶接部材が反るのを防止するとともに、硬度が高い反面、伸び性能が低い高張力鋼材を溶接した場合であっても、被溶接部材の被溶接部が凝固するまで保持部材によって加圧しつつ自然冷却できるので、被溶接部材の冷却を緩やかにして、クラックの発生を抑制することを特徴とするものである。したがって、引用文献２に開示されたスポット溶接方法は、本願発明のスポット溶接方法とは技術的思想を全く異にし、同文献に記載された保持部材と本願発明の加圧部材とは、作用機能が異なるものである。
【００１０】
［従来技術３］
また、特許文献３には、薄板、該薄板より板厚が大きい第１厚板、第２厚板を順に重ね合わせた被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接方法において、上記第２厚板に当接する第１溶接電極と該第１溶接電極と対向して上記薄板に当接する第２溶接電極及び該第２溶接電極に隣接して上記薄板に当接する制御加圧付与手段とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第２溶接電極と第１溶接電極との間で通電してスポット溶接するスポット溶接方法が開示されている。
【００１１】
この方法も、電極による加圧に加えて、電極とは別の制御加圧付与手段で加圧した状態で通電する点で、本願発明のスポット溶接方法と一見近似している。しかしながら、本願発明のスポット溶接方法は、後述するように、電極とは別の加圧部材で電極の外周近傍の一定領域を所定荷重で加圧した状態にて通電することで、溶融部が金属板の間から飛び出すのを阻止することにより中チリの発生を防止するとともに、電極周囲から冷却することにより表チリの発生を防止することを特徴とするものである。これに対し、特許文献３に開示されたスポット溶接方法は、薄板と２枚の厚板（第１厚板、第２厚板）を順に重ね合わせた３枚重ねの被溶接部材の薄板側において電極に隣接した位置を制御加圧手段により加圧しつつ通電することで、薄板と厚板との間の電流密度を相対的に高くすることにより、薄板から第２厚板に亘って溶け込み量に偏りのない良好なナゲットを形成させることを特徴とするものである。したがって、引用文献３に開示されたスポット溶接方法は、本願発明のスポット溶接方法とは技術的思想を全く異にし、同文献に記載された制御加圧付与手段と本願発明の加圧部材とは、作用機能が異なるものである。
【００１２】
一方、特許文献４には、高強度鋼板をスポット溶接して形成させた溶接継手の十字引張強さを向上させる手段として、スポット溶接の通電時において、一定の条件下で２段通電、冷却を挟んだ２段通電、あるいは３段通電するスポット溶接方法が開示されている。
【００１３】
この方法は、後加熱通電処理により通常の溶接通電後の冷却速度を緩和することで、冷却時に生成するマルテンサイトの硬度を僅かに低下させて亀裂感受性を鈍化させることによりスポット溶接継手の十字引張強さを向上させる効果があるとしている。しかしながら、同文献には、チリの発生抑制、ナゲット径の確保、チリ発生限界の拡大等、スポット溶接の適正電流範囲を広げる手段については何ら言及がなく、この方法では、スポット溶接継手の強度の向上には限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−２３６６７４号公報
【特許文献２】特開２０１２−５５９４１号公報
【特許文献３】特開２００６−５５９２４号公報
【特許文献４】特開２００９−２４１０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、複雑な制御を必要とすることなく、容易かつ確実にチリの発生を防止することができ、スポット溶接の適正電流範囲を拡大しうるスポット溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１発明に係るスポット溶接方法は、２枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極と、該電極の先端外周からの距離が５ｍｍ以内で、該電極の先端外周の全周囲の２０％以上の領域において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域が、連続して該電極の先端外周の全周囲の３０％以下（０％を含む）となる加圧部材と、を備えたスポット溶接装置を用いて、前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧し、前記電極から前記重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合することを特徴とするスポット溶接方法である。
【００１７】
本発明の第２発明に係るスポット溶接方法は、２枚以上重ねた鋼板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極と、該電極の先端外周からの距離が５ｍｍ以内で、該電極の先端外周の全周囲の２０％以上の領域において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域が、連続して該電極の先端外周の全周囲の２０％以下（０％を含む）となる加圧部材と、を備えたスポット溶接装置を用いて、前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧しておく電極外周加圧工程と、前記電極から前記重ね合わせ部に溶接通電を施す本通電工程と、その直後に、下記式（１）を満たす通電待機時間を置く通電待機工程と、引き続き下記式（２）および式（３）を満たすように前記電極から前記重ね合わせ部に後通電してスポット溶接継手の強度を向上させる後通電工程と、を備えたことを特徴とする。
０≦ＷＴ≦２００  ・・・式（１）
０．２０×ＷＣ≦ＰＣ≦０．９０×ＷＣ  ・・・式（２）
１０≦ＰＴ≦２００  ・・・式（３）
ただし、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＷＴ：通電待機時間（ｍｓ）、ＰＣ：後通電電流（ｋＡ）、ＰＴ：後通電時間をそれぞれ示す。
【００１８】
本発明の第３発明に係るスポット溶接方法は、２枚以上重ねた鋼板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極と、該電極の先端外周からの距離が５ｍｍ以内で、該電極の先端外周の全周囲の２０％以上の領域において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域が、連続して該電極の先端外周の全周囲の２０％以下（０％を含む）となる加圧部材と、を備えたスポット溶接装置を用いて、前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧しておく外周加圧工程と、前記電極から前記重ね合わせ部に溶接通電を施す本通電工程と、その直後に、下記式（４）を満たす通電待機時間を置く通電待機工程、ならびにそれに引き続き下記式（５）および式（６）を満たすように前記電極から前記重ね合わせ部に後通電する後通電工程の組み合わせを、下記式（７）を満たすようにＮ回（ただし、Ｎは２〜５）繰り返してスポット溶接継手の強度を向上させる後処理工程と、を備えたことを特徴とする。
０≦ＷＴｉ≦２００  ・・・式（４）
０．２０×ＷＣ≦ＰＣｉ≦０．９０×ＷＣ  ・・・式（５）
１０≦ＰＴｉ≦２００  ・・・式（６）
ＴＴ＝Σ（ＷＴｉ＋ＰＴｉ）≦５００  ・・・式（７）
ただし、ｉ：１〜Ｎの整数、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＷＴｉ：ｉ回目の通電待機時間（ｍｓ）、ＰＣｉ：ｉ回目の後通電電流（ｋＡ）、ＰＴｉ：ｉ回目の後通電時間、ＴＴ：後処理合計時間をそれぞれ示す。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１発明に係るスポット溶接方法によれば、電極による加圧に加えて、電極とは別の加圧部材で電極の外周近傍の一定領域を所定の荷重で加圧した状態にて通電することで、溶融部が金属板の間から飛び出すのを阻止することにより中チリの発生を防止するとともに、電極周囲から冷却することにより表チリの発生を防止することができ、スポット溶接の適正電流範囲を拡大できようになった。
【００２０】
また、本発明の第２、第３発明に係るスポット溶接方法によれば、電極による加圧に加えて、電極とは別の加圧部材で電極の外周近傍の一定領域を所定の荷重で加圧した状態にて本通電した後、一定の条件下で後通電することで、本通電中は、溶融部が金属板の間から飛び出すのを阻止することにより中チリの発生を防止すると同時に、電極周囲から冷却することにより表チリの発生を防止することができ、スポット溶接の適正電流範囲を拡大できるようになるとともに、後通電により本通電後の急冷を緩和する、あるいは、本通電後に急冷されたとしてもその後に焼戻しすることで、ナゲット部の延性を高めることによりスポット溶接継手の強度をさらに向上させることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に用いるスポット溶接装置の一実施形態に係る電極および加圧部材の概略構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】実施例１で用いた試験装置の概略構成を示す部分縦断面図である。
【図３】実施例２で用いた試験装置の概略構成を示す部分縦断面図である。
【図４】実施例２で用いた別の試験装置の概略構成を示す部分縦断面図である。
【図５】本発明に用いるスポット溶接装置の別の実施形態に係る電極および加圧部材の概略構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
上記課題を解決するため、本発明者らは、まず、チリ発生のメカニズムについて検討を行った。すなわち、チリの種類には、重ね合わせた板間から発生する「中チリ」と、金属板の表面から発生する「表チリ」とがある。このうち、「中チリ」は、２枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部を表裏から一対の電極で押さえ込んで通電した際に、溶融領域が大きくなりすぎるとその体積膨張により重ね合わせ部の板同士の間隔（以下、「板間」という。）が広がり、溶融物の一部がその板間から外に飛び出すことで発生する。一方、「表チリ」は、金属板の表面（重ね合わせ面でない面）まで溶融領域が広がることで発生する。
【００２３】
したがって、本発明者らは、電極で加圧しつつ通電することで形成される溶融領域の周囲を加圧することで、溶融物の一部が板間から飛び出すのを阻止することにより中チリの発生を防止することができ、一方、電極周囲から冷却することで、電極周囲の金属板表面まで溶融領域が広がることを阻止することにより表チリの発生を防止することができるのではないかと考えた。
【００２４】
そして、上記溶融物の板間からの飛び出し阻止および金属板表面までの溶融領域の拡大阻止という２種類の相異なる作用を同時に奏させるためには、具体的には、電極外周面のごく近傍に電極とは別に加圧部材を設けておき、電極により金属板の重ね合わせ部を加圧しつつ通電する際に、加圧部材で電極周りの重ね合わせ部を加圧することで実現できると考えた。
【００２５】
そこで、後記［実施例１］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、第１発明を完成するに至った。
【００２６】
また、電極周りの重ね合わせ部を加圧部材で加圧すると、その電極周囲からの冷却作用により、電極周囲の鋼板表面まで溶融領域が広がることを阻止することで表チリの発生を防止できる一方、電極自体も水冷構造により冷却されているので、通電終了後に、上記水冷された電極による冷却作用と、上記電極周囲からの加圧部材による冷却作用とが合わさって過度に急冷され、ナゲット部が硬化しすぎて、溶接継手の強度が十分に向上しない場合があり、さらなる改善の余地があることがわかった。
【００２７】
そこで、本通電後に後通電を行うことで、冷却速度を緩和する、あるいは、本通電後に急冷されたとしてもその後に焼戻しすることにより、ナゲット部の延性を高めることができ、溶接継手の強度をさらに向上できると考えた。
【００２８】
そこで、後記［実施例２］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、第２、第３発明を完成するに至った。
【００２９】
本発明の第１発明に係るスポット溶接方法は、２枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極と、該電極の先端外周からの距離が５ｍｍ以内で、該電極の先端外周の全周囲の２０％以上の領域において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域が、連続して該電極の先端外周の全周囲の３０％以下（０％を含む）となる加圧部材と、を備えたスポット溶接装置を用いて、前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧し、前記電極から前記重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合することを特徴とする。
【００３０】
本発明の第２発明に係るスポット溶接方法は、２枚以上重ねた鋼板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極と、該電極の先端外周からの距離が５ｍｍ以内で、該電極の先端外周の全周囲の２０％以上の領域において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域が、連続して該電極の先端外周の全周囲の２０％以下（０％を含む）となる加圧部材と、を備えたスポット溶接装置を用いて、前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧しておく電極外周加圧工程と、前記電極から前記重ね合わせ部に溶接通電を施す本通電工程と、その直後に、下記式（１）を満たす通電待機時間を置く通電待機工程と、引き続き下記式（２）および式（３）を満たすように前記電極から前記重ね合わせ部に後通電してスポット溶接継手の強度を向上させる後通電工程と、を備えたことを特徴とする。
０≦ＷＴ≦２００  ・・・式（１）
０．２０×ＷＣ≦ＰＣ≦０．９０×ＷＣ  ・・・式（２）
１０≦ＰＴ≦２００  ・・・式（３）
ただし、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＷＴ：通電待機時間（ｍｓ）、ＰＣ：後通電電流（ｋＡ）、ＰＴ：後通電時間をそれぞれ示す。
【００３１】
本発明の第３発明に係るスポット溶接方法は、上記第１発明に記載の本通電工程の直後に、下記式（４）を満たす通電待機時間を置く通電待機工程、ならびにそれに引き続き下記式（５）および式（６）を満たすように前記電極から前記重ね合わせ部に後通電する後通電工程の組み合わせを、下記式（７）を満たすようにＮ回（ただし、Ｎは２〜５）繰り返してスポット溶接継手の強度を向上させる後処理工程と、を備えたことを特徴とする。
０≦ＷＴｉ≦２００  ・・・式（４）
０．２０×ＷＣ≦ＰＣｉ≦０．９０×ＷＣ  ・・・式（５）
１０≦ＰＴｉ≦２００  ・・・式（６）
ＴＴ＝Σ（ＷＴｉ＋ＰＴｉ）≦５００  ・・・式（７）
ただし、ｉ：１〜Ｎの整数、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＷＴｉ：ｉ回目の通電待機時間（ｍｓ）、ＰＣｉ：ｉ回目の後通電電流（ｋＡ）、ＰＴｉ：ｉ回目の後通電時間、ＴＴ：後処理合計時間をそれぞれ示す。
【００３２】
以下、本発明について図面を参照しつつさらに詳細に説明する。
【００３３】
〔第１実施形態〕
まず、上記第１発明に係る実施形態について説明する。
【００３４】
図１に、本発明の第１発明に用いるスポット溶接装置の一実施形態に係る電極および加圧部材の概略構成を示す。ここに、符号１は電極を示し、先端の直径Ｄの円柱状である先端平滑型電極を例示している。また、符号２は加圧部材を示し、中心角ａ１、ａ２、ａ３で厚みｔの扇形断面を有する瓦状の部材３枚からなる例を示している。この３枚の加圧部材２は、平面視で、電極１の先端外周から距離ｃだけ間を空けるとともに、電極１の中心軸廻りに中心角ｂ１、ｂ２、ｂ３ずつ間隔を置いて、電極１の周囲を取り囲むように配置されている。なお、電極１および３枚の加圧部材２は、本例では、それぞれ上下一対ずつで構成されているが、いずれも上下対象に配置されているので、図１（ａ）では、上半分のみの配置を示し、下半分は図示を省略した。
【００３５】
［電極］
まず、電極１は、上下一対で構成され、２枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部の両面（本例では上下）から当接して該重ね合わせ部に電流を流すものである。電極１の形状としては、ＤＲ型、先端平滑型など、スポット溶接で一般的に用いられる電極形状を用いることができる。また、電極１の材料としては、純銅、クロム銅、アルミナ分散銅など、スポット溶接で一般的に用いられる電極材料を用いることができる。なお、本発明の第１発明に係るスポット溶接方法で接合される、２枚以上重ねた金属板としては、すべてが鋼板の場合が代表的であるが、すべてがアルミニウム合金板の場合や、鋼板とアルミニウム合金板とを混合した場合なども挙げられる。
【００３６】
［加圧部材］
つぎに、加圧部材２は、電極１の先端外周からの距離ｃが５ｍｍ以内で、該電極１の先端外周の全周囲の２０％以上の領域〔ａ１＋ａ２＋ａ３〕において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極１の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域〔ｂ１，ｂ２，ｂ３〕が、連続して該電極１の先端外周の全周囲の３０％以下（０％を含む）となるように構成する。
【００３７】
＜電極１の先端外周からの距離ｃが５ｍｍ以内を加圧＞
加圧部材２を電極１に可能な限り近接して配置し、通電中において電極１の先端外周のごく近傍を加圧部材２により冷却することで、溶融領域が金属板の表面まで拡がることを阻止し、表チリの発生を防止するためである。このような効果を有効に発揮させるためには、距離ｃを５ｍｍ以内とする。加圧部材２の材料としては、通電時の高温状態における耐荷重強度を必要とするため、電極１と同様の純銅、クロム銅の他、チタン、窒化アルミニウム、窒化シリコンなどが挙げられる。なお、加圧部材２は電極１の先端外周と接する状態（すなわち、距離ｃ＝０ｍｍ）としてもよいが、その場合には、加圧部材２を介して金属板に電流が流れないように、加圧部材２自体をセラミックスなどの絶縁材料で製作するか、電極１と接する側の加圧部材２表面に絶縁材料を被覆するなどの方策が必要となる。
【００３８】
＜該電極１の先端外周の全周囲の２０％以上の領域〔ａ１＋ａ２＋ａ３〕を加圧＞
電極周囲のできるだけ広い領域を加圧することで、電極１周囲を押さえ付けて中チリの発生を防止すると同時に、電極１周囲を冷却して表チリの発生を防止するためである。図１に示すように、加圧領域を分割して、加圧部材２を複数個（本例では３個）設けてもよいが、上記効果を有効に発揮させるためには、加圧領域の合計Ａ〔＝ａ１＋ａ２＋ａ３〕を全周囲（中心角で３６０°）の２０％以上（中心角で７２°以上）とする必要がある。もちろん、加圧領域を全周囲の１００％とするのが、チリ発生の防止の観点からは最も好ましい。この場合、加圧部材２は、円周方向に切れ目のない、円環状断面を有する円筒状の部材１つだけで構成されることとなる。
【００３９】
＜該電極１の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域Ｂ〔＝ｂ１，ｂ２，ｂ３のうち最大のもの〕が、連続して該電極１の先端外周の全周囲の３０％以下（０％を含む）となるように構成＞
また、図１に示すように、加圧領域を分割して、加圧部材２を複数個（本例では３個）設ける場合には、加圧しない連続領域、すなわち、ｂ１，ｂ２，ｂ３のうち最大のものが、全周囲の３０％以下（中心角で１０８°以下）となるようにすることで、重ね合わせた金属板同士の隙間の拡大を抑制して板間からの溶融物の飛び散りを阻止するためである。
【００４０】
＜加圧部材２の厚みｔ＞
加圧部材２の厚みｔは、通電時の高温状態における荷重に耐えるように、該加圧部材２の材料の種類や荷重の大きさに応じて０．１〜２．０ｍｍの範囲で適宜設定すればよい。
【００４１】
＜前記一対の電極１にて１００Ｎ以上の荷重ＦＣで挟み込むとともに、前記加圧部材２にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重ＦＣの５〜１０００％の荷重ＦＥで加圧＞
スポット溶接後に十分な継手強度が得られるように、一対の電極１による荷重ＦＣは１００Ｎ以上とする。そして、加圧部材２によるＦＥは、中チリの発生を防止するため、前記一対の電極による荷重ＦＣの５％以上とする。加圧部材２による荷重ＦＥは、中チリ発生防止の観点からは大きければ大きいほど好ましいが、その上限は、スポット溶接機の設備能力で制約され、荷重ＦＣの１０００％とした。
【００４２】
〔第２実施形態〕
次に、上記第２発明に係る実施形態について説明する。
【００４３】
（スポット溶接装置の構成）
本発明の第２発明に用いるスポット溶接装置の一実施形態に係る電極および加圧部材の概略構成は、上記第１実施形態と同じく、図１に示すとおりであるので、説明を省略する。
【００４４】
［電極］
まず、電極１は、上記実施形態１と同様に、上下一対で構成され、２枚以上重ねた鋼板の重ね合わせ部の両面（本例では上下）から当接して該重ね合わせ部に電流を流すものである。電極１の形状としては、ＤＲ型、先端平滑型など、スポット溶接で一般的に用いられる電極形状を用いることができる。また、電極１の材料としては、純銅、クロム銅、アルミナ分散銅など、スポット溶接で一般的に用いられる電極材料を用いることができる。なお、被溶接金属板としては、上記実施形態１では、すべてが鋼板の場合の他、すべてがアルミニウム合金板、鋼板とアルミニウム合金板とを混合した場合なども対象としたが、本実施形態では、すべてが鋼板の場合のみを対象とする。本発明の第２発明に係るスポット溶接方法で接合される、２枚以上重ねた鋼板としては、その種類について特に限定する必要がなく、ＤＰ鋼板、ＴＲＩＰ鋼板、熱間プレス鋼板等、いずれの種類の鋼板であってもよい。また、鋼板の板厚についても、特に限定する必要はないが、スポット溶接に適した０．３〜３．０ｍｍの範囲のものが推奨される。引張強度については、９００〜１８５０ＭＰａの範囲の高強度鋼板に対して特に強度向上効果が大きい。また、鋼板の表面に施されるめっきの種類についても、Ｚｎ系のものであれば、特に限定するものではなく、例えば、Ｚｎ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ａｌ、Ｓｎ−Ｚｎ等いずれのものでもよい。また、めっき付与の方法についても、電気めっき、溶融めっき、合金化溶融めっき等いずれの方法でもよい。また、同種同板厚同士の組み合わせに限定されるものではなく、同種異板厚、異種同板厚、異種異板厚のいずれの組み合わせであってもよい。
【００４５】
［加圧部材］
加圧部材２は、上記実施形態１と同じく、電極１の先端外周からの距離ｃは５ｍｍ以内で、該電極１の先端外周の全周囲の２０％以上の領域〔ａ１＋ａ２＋ａ３〕において前記重ね合わせ部を加圧するとともに、該電極１の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域〔ｂ１，ｂ２，ｂ３〕が、上記実施形態１と少し異なり、連続して該電極１の先端外周の全周囲の２０％以下（０％を含む）となるように構成する。
【００４６】
＜電極１の先端外周からの距離ｃが５ｍｍ以内を加圧＞
上記実施形態１と同じく、加圧部材２を電極１に可能な限り近接して配置し、通電中において電極１の先端外周のごく近傍を加圧部材２により冷却することで、溶融領域が金属板の表面まで拡がることを阻止し、表チリの発生を防止するためである。このような効果を有効に発揮させるためには、距離ｃを５ｍｍ以内とする。加圧部材２の材料としては、通電時の高温状態における耐荷重強度を必要とするため、電極１と同様の純銅、クロム銅の他、チタン、窒化アルミニウム、窒化シリコンなどが挙げられる。なお、加圧部材２は電極１の先端外周と接する状態（すなわち、距離ｃ＝０ｍｍ）としてもよいが、その場合には、加圧部材２を介して金属板に電流が流れないように、加圧部材２自体をセラミックスなどの絶縁材料で製作するか、電極１と接する側の加圧部材２表面に絶縁材料を被覆するなどの方策が必要となる。
【００４７】
＜該電極１の先端外周の全周囲の２０％以上の領域〔ａ１＋ａ２＋ａ３〕を加圧＞
上記実施形態１と同じく、電極周囲のできるだけ広い領域を加圧することで、電極１周囲を押さえ付けて中チリの発生を防止すると同時に、電極１周囲を冷却して表チリの発生を防止するためである。図１に示すように、加圧領域を分割して、加圧部材２を複数個（本例では３個）設けてもよいが、上記効果を有効に発揮させるためには、加圧領域の合計Ａ〔＝ａ１＋ａ２＋ａ３〕を全周囲（中心角で３６０°）の２０％以上（中心角で７２°以上）とする必要がある。もちろん、加圧領域を全周囲の１００％とするのが、チリ発生の防止の観点からは最も好ましい。この場合、加圧部材２は、円周方向に切れ目のない、円環状断面を有する円筒状の部材１つだけで構成されることとなる。
【００４８】
＜該電極１の先端外周の全周囲のうち加圧しない領域Ｂ〔＝ｂ１，ｂ２，ｂ３のうち最大のもの〕が、連続して該電極１の先端外周の全周囲の２０％以下（０％を含む）となるように構成＞
また、図１に示すように、加圧領域を分割して、加圧部材２を複数個（本例では３個）設ける場合には、加圧しない連続領域、すなわち、ｂ１，ｂ２，ｂ３のうち最大のものが、上記実施形態１と少し異なり、全周囲の２０％以下（中心角で７２°以下）となるようにすることで、重ね合わせた金属板同士の隙間の拡大を抑制して板間からの溶融物の飛び散りをより確実に阻止するためである。
【００４９】
＜加圧部材２の厚みｔ＞
加圧部材２の厚みｔは、上記実施形態１と同じく、通電時の高温状態における荷重に耐えるように、該加圧部材２の材料の種類や荷重の大きさに応じて０．１〜２．０ｍｍの範囲で適宜設定すればよい。
【００５０】
（スポット溶接条件）
［電極外周加圧工程］
上記実施形態１と同じく、前記一対の電極１にて１００Ｎ以上の荷重ＦＣで挟み込むとともに、前記加圧部材２にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重ＦＣの５〜１０００％の荷重ＦＥで加圧しておく。
スポット溶接後に十分な継手強度が得られるように、一対の電極１による荷重ＦＣは１００Ｎ以上とする。そして、加圧部材２によるＦＥは、中チリの発生を防止するため、前記一対の電極による荷重ＦＣの５％以上とする。加圧部材２による荷重ＦＥは、中チリ発生防止の観点からは大きければ大きいほど好ましいが、その上限は、スポット溶接機の設備能力で制約され、荷重ＦＣの１０００％とした。
【００５１】
［本通電工程］
これより以降は上記実施形態１と異なり、前記電極から前記重ね合わせ部に溶接通電を施す。溶接電流ＷＣ（単位：ｋＷ）および本通電時間（単位：ｍｓ）は、接合する鋼板の材質・厚さなどに応じて、チリが発生しない範囲でナゲット径が確保できるように適宜設定すればよい。
【００５２】
［通電待機工程］
上記本通電工程の終了直後に、下記式（１）を満たす通電待機時間ＷＴ（単位：ｍｓ）を置く。
０≦ＷＴ≦２００  ・・・式（１）
ここに、ＷＴ＝０は、通電待機時間を設けずに、本通電終了ののち直ちに後通電を行うことを意味する。通電待機時間が短くても、あるいは、通電待機時間を設けなくても、急速冷却に対する緩和作用が得られるので、通電待機時間ＷＴの下限は０ｍｓとした。ただし、１点あたりのスポット溶接にかける時間を長くしすぎることは溶接作業全体の生産性低下に繋がるため、通電待機時間ＷＴの上限は２００ｍｓとした。
【００５３】
［後通電工程］
上記通電待機工程に引き続き下記式（２）および式（３）を満たすように前記電極から前記重ね合わせ部に後通電してスポット溶接継手の強度を向上させる。
０．２０×ＷＣ≦ＰＣ≦０．９０×ＷＣ  ・・・式（２）
１０≦ＰＴ≦２００  ・・・式（３）
ただし、ＰＣ：後通電電流（ｋＡ）、ＰＴ：後通電時間をそれぞれ示す。
後通電電流が低すぎると加熱が不足し急冷緩和作用や焼戻し作用が十分に発揮されなくなり、一方、後通電電流が高すぎるとナゲット部が再溶融したり逆変態したりして、その後、再度急速冷却されることでナゲット部が脆くなり、いずれの場合も後通電の効果が得られなくなる。したがって、後通電電流ＰＣは、溶接電流ＷＣの２０〜９０％の範囲とした。
また、後通電時間が短すぎると加熱が不足し急冷緩和作用や焼戻し作用が十分に発揮されなくなり、一方、後通電時間が長すぎるとナゲット部が再溶融したり逆変態したりして、その後、再度急速冷却されることでナゲット部が脆くなり、いずれの場合も後通電の効果が得られなくなる。したがって、後通電時間ＰＴは、１０〜２００ｍｓの範囲とした。
【００５４】
〔第３実施形態〕
つぎに、上記第３発明に係る実施形態について説明する。
上記第２実施形態においては後通電を１回だけ付与する場合について例示したが、本実施形態では、後通電を複数回に分けて付与する場合について例示する。なお、スポット溶接装置の構成および本通電工程までは、上記実施形態２と共通であるので説明を省略し、以下、後処理工程（「通電工程＋後通電工程」の複数回繰り返しの工程）についてのみ説明を行う。
【００５５】
［後処理工程］
上記本通電工程の終了直後に、下記式（４）を満たす通電待機時間を置く通電待機工程、ならびにそれに引き続き下記式（５）および式（６）を満たすように前記電極から前記重ね合わせ部に後通電する後通電工程の組み合わせを、下記式（７）を満たすようにＮ回（ただし、Ｎは２〜５）繰り返してスポット溶接継手の強度を向上させる。
０≦ＷＴｉ≦２００  ・・・式（４）
０．２０×ＷＣ≦ＰＣｉ≦０．９０×ＷＣ  ・・・式（５）
１０≦ＰＴｉ≦２００  ・・・式（６）
ＴＴ＝Σ（ＷＴｉ＋ＰＴｉ）≦５００  ・・・式（７）
ただし、ｉ：１〜Ｎの整数、ＷＣ：溶接電流（ｋＡ）、ＷＴｉ：ｉ回目の通電待機時間（ｍｓ）、ＰＣｉ：ｉ回目の後通電電流（ｋＡ）、ＰＴｉ：ｉ回目の後通電時間、ＴＴ：後処理合計時間をそれぞれ示す。
このように、後通電を複数回に分けて繰り返し行うことで、冷却速度をよりきめ細かく制御できるとともに、焼入れ・焼戻し効果がより確実に得られるようになり、スポット溶接継手の強度をさらに向上させることができる。ただし、繰り返しの回数Ｎを多くしすぎると１回あたりのスポット溶接の時間が長くなりすぎ、溶接作業全体の生産性が低下するので、その上限は５回とした。また、本通電後の後処理の時間が長くなりすぎると、同じくスポット溶接の時間が長くなりすぎて溶接作業全体の生産性が低下するので、後処理合計時間ＴＴの上限は５００ｍｓとした。
なお、上記式（４）、式（５）および式（６）における数値限定の理由は、上記実施形態２における上記式（１）、式（２）および式（３）における数値限定の理由と同じである。
【００５６】
なお、前記第１〜第３発明のすべてに共通するが、前記電極と前記加圧部材２とは、上記実施形態１〜３の説明に用いた図１や、後記実施例１および実施例２で用いる図２〜４に示すように、それぞれ別個に構成しても良いが、図５に例示するように、両者を一体化した形状に構成しても本発明の効果を発揮することができる。
【実施例１】
【００５７】
本発明の第１発明に係るスポット溶接方法の適用性について確証するため、スポット溶接機を用いて以下の模擬実験を行った。
【００５８】
図２に実験装置の概略を示す。接合対象の金属板３，３としては、板厚１ｍｍの９８０ＭＰａ級鋼板を２枚重ねしたものを用いた。電極１としては、ベース条件として用いた、電極形状がＤＲ型（先端ラジアス径Ｄ＝７ｍｍ）で、電極材料がクロム銅製のものを例示した。そして、加圧部材２としては、その荷重調整機能を模擬するため、２枚の厚鋼板２１，２１のおのおのについて、中央部に電極１が通過する電極通過孔２２を設け、その電極通過孔２２の周囲に厚みｔで、電極１の先端ラジアスの外周から距離ｃだけ間を空けた位置に互いに向き合うように平面視で円環状または複数の扇形の突起２３を溶接して設け、さらに、電極通過孔２２から四方離れた位置にそれぞれボルト穴２４を設けておき、２枚の厚鋼板２１，２１の対向するボルト穴２４，２４にボルト２５を貫通させてナット２６で締結したものを用いた。
【００５９】
そして、電極１による荷重ＦＣはスポット溶接機の加圧力調整機能を用いて設定した。また、加圧部材２による荷重ＦＥは、ボルト２５とナット２６の締結力をトルクメータで測定しながら調整することで設定した。
【００６０】
そして、電極１の形状および材料、加圧部材２（突起）の材料、電極１からの距離ｃ、加圧領域の範囲（中心角）Ａおよび加圧しない連続領域の最大範囲（中心角）Ｂ、ならびに、電極１による荷重ＦＣおよび加圧部材２による荷重ＦＥのそれぞれを種々変更した各条件下にて、溶接電流を低電流側から順次増加させてスポット溶接を行い、チリが発生し始める限界電流を求めた。また、そのチリが発生した試験で得られた継手を断面観察してチリの種類を特定した。
【００６１】
下記表１に試験条件および測定結果を示す。
【００６２】
同表において、試験Ｎｏ．１は、加圧部材を設けない従来のスポット溶接に相当する参考例である。この参考例のチリ限界電流は６．５ｋＡであった。
【００６３】
そして、試験Ｎｏ．２〜４、８〜１６は、本発明の要件を全て満たす発明例である。いずれの発明例も、チリ限界電流は８．５ｋＡ以上に達しており、上記参考例のチリ限界電流よりも大幅に上昇していることがわかる。
【００６４】
これに対して、試験Ｎｏ．５〜７は、本発明の要件のいずれかを満たさない比較例である。これらの比較例のチリ限界電流は６．５〜７ｋＡであり、上記参考例のチリ限界電流とほぼ同等であり、ほとんど改善効果が得られないことがわかる。
【００６５】
以上の結果より明らかなように、本発明の第１発明に係るスポット溶接方法を適用することで、複雑な制御を必要とすることなく、容易かつ確実にチリの発生を防止することができるようになり、その結果、チリ限界電流が大幅に上昇し、スポット溶接の適正電流範囲を拡大できることが確認された。
【００６６】
【表１】
2014028392.tif 000003
【実施例２】
【００６７】
本発明の第２、第３発明に係るスポット溶接方法の適用性について確証するため、スポット溶接機を用いて以下の模擬実験を行った。
【００６８】
図３に実験装置の概略を示す。接合対象の鋼板３，３としては、板厚１．２ｍｍの１４７０ＭＰａ級の熱間プレス鋼板を２枚重ねしたものを用いた。電極１としては、ベース条件として用いた、電極形状がＣＲ型（先端ラジアス径Ｄ＝７ｍｍ）で、電極材料がクロム銅製のものを例示した。そして、加圧部材２としては、その荷重調整機能を模擬するため、２枚の厚鋼板２１，２１のおのおのについて、中央部に電極１の先端ラジアスが通過する、円錐台状の電極通過孔２２を設け、その電極通過孔２２の周囲に厚みｔで、電極１の先端ラジアスの外周から距離ｃだけ間を空けた位置に互いに向き合うように平面視で円環状または複数の扇形の突起２３を溶接して設け、さらに、電極通過孔２２から四方離れた位置にそれぞれボルト穴２４を設けておき、２枚の厚鋼板２１，２１の対向するボルト穴２４，２４にボルト２５を貫通させてナット２６で締結したものを用いた。
【００６９】
図４に別の実験装置の概略を示す。接合対象の鋼板３，３としては、上記と同じく、板厚１．２ｍｍの１４７０ＭＰａ級の熱間プレス鋼板を２枚重ねしたものを用いた。電極１としては、電極形状は、上記ベース条件のものと異なりＤＲ型（先端ラジアス径Ｄ＝７ｍｍ）で、電極材料はクロム銅製のものを用いた。加圧部材２としては、上記ベース条件のものと同様に構成した（ただし、電極通過孔２２は円筒状に形成した）ものを用いた。
【００７０】
そして、上述の、図３または図４に示す実験装置を使用し、電極１による荷重ＦＣはスポット溶接機の加圧力調整機能を用いて設定した。また、加圧部材２による荷重ＦＥは、ボルト２５とナット２６の締結力をトルクメータで測定しながら調整することで設定した。
【００７１】
そして、電極１の形状および材料、加圧部材２（突起）の材料、電極１からの距離ｃ、加圧領域の範囲（中心角）Ａおよび加圧しない連続領域の最大範囲（中心角）Ｂ、ならびに、電極１による荷重ＦＣおよび加圧部材２による荷重ＦＥのそれぞれを種々変更した各条件下にて、溶接電流を低電流側から順次増加させてスポット溶接を行い、チリが発生し始める限界電流（以下、「チリ限界流量」ともいう。）を求めた。
【００７２】
つぎに、上記各条件下にて、溶接電流ＷＣ、通電待機時間ＷＴ、後通電電流ＰＣ（またはＰＣｉ）、後通電時間ＰＴ（またはＰＴｉ）、「通電待機＋後通電」の繰り返し回数Ｎ等を種々変更して溶接継手を作製し、ＪＩＳ  Ｚ３１３６に基づき、せん断引張試験を行い、継手強度を測定した。なお、本通電時間は、全ての試験において６０ｍｓ一定とした。
【００７３】
なお、溶接電流ＷＣについては、試験Ｎｏ．１０４を除いて、いずれもチリ限界電流以下の範囲で設定したが、試験Ｎｏ．１０４では意図的にチリ限界電流を超える溶接電流を用いた。このため、試験Ｎｏ．１０４ではチリが発生したが、溶接継手の断面観察によってそのチリの種類を特定した。
【００７４】
下記表２〜４に試験条件を、表５に測定結果をそれぞれ示す。
【００７５】
これらの表において、試験Ｎｏ．１０１および１２９は、加圧部材を設けずに後通電も行わないで、電極による荷重のみをそれぞれ３０００Ｎおよび４０００Ｎと変えた、標準条件（それぞれ標準条件１および２）のスポット溶接である。また、試験Ｎｏ．１０２〜１２４は、電極と加圧部材による合計荷重が、上記試験Ｎｏ．１０１の電極による荷重と等しい加圧条件で行った試験であり、試験Ｎｏ．１２５〜１２８、１３０は、電極と加圧部材による合計荷重が、上記試験Ｎｏ．１２９の電極による荷重と等しい加圧条件で行った試験である。そして、表５には、上記標準条件１または２と同一の合計荷重で実施された各試験で得られたせん断継手強度が、その標準条件１または２のせん断継手強度を基準として、何％上昇したかを併記し、これをスポット溶接継手の強度向上効果の評価指標とした。そして、３０％以上の強度上昇効果が得られた試験条件を合格と判定し、４０％以上の強度上昇効果が得られた試験条件をより好ましい例とした。
【００７６】
表２、５に示すとおり、試験Ｎｏ．１０５〜１０８、１１１、１１２、１１４、１１６、１１９〜１２４は、本発明の第２発明の要件を全て満たす発明例である。いずれの発明例も、チリ限界電流は８．５ｋＡ以上に達しており、試験Ｎｏ．１０１（標準条件１）のチリ限界電流（６．５ｋＡ）よりも大幅に上昇していることがわかる。また、いずれの発明例も、せん断継手強度は合格基準を満たしており、スポット溶接継手の強度が試験Ｎｏ．１０１（標準条件１）に比べ大幅に向上していることがわかる。
【００７７】
また、表４、５に示すとおり、試験Ｎｏ．１３０も、本発明の第２発明の要件を全て満たす発明例である。この発明例は、チリ限界電流が１１．０ｋＡに達しており、試験Ｎｏ．１２９（標準条件２）のチリ限界電流（８．０ｋＡ）よりも大幅に上昇していることがわかる。また、この発明例は、せん断継手強度も合格基準を満たしており、スポット溶接継手の強度が試験Ｎｏ．１２９（標準条件２）に比べ大幅に向上していることがわかる。
【００７８】
また、表３、５に示すとおり、試験Ｎｏ．１２５〜１２８は、本発明の第３発明の要件を全て満たす発明例である。これらの発明例は、チリ限界電流が９．５ｋＡに達しており、試験Ｎｏ．１２９（標準条件２）のチリ限界電流（８．０ｋＡ）よりも大幅に上昇していることがわかる。また、これらの発明例は、せん断継手強度も合格基準を満たしており、スポット溶接継手の強度が試験Ｎｏ．１２９（標準条件２）に比べ大幅に向上していることがわかる。
【００７９】
これに対して、試験Ｎｏ．１０２〜１０４、１０９、１１０、１１３、１１５、１１７、１１８は、本発明の第２発明の要件のいずれかを満たさない比較例である。
【００８０】
まず、試験Ｎｏ．１０２では、加圧部材を設けずに、溶接電流をチリ限界電流と等しくしたうえで後通電を行ったが、加圧部材による電極外周部の加圧を行っていないため、チリ限界電流は標準状態１と同じく低く、溶接電流を十分に高くできなかったため、せん断継手強度の向上効果が不足した。
【００８１】
そこで、試験Ｎｏ．１０３では、同じく加圧部材を設けずに、溶接電流をチリ限界電流を超えて高くしたうえで後通電を行ったが、本通電時に中チリが発生してしまったため、やはりせん断継手強度の向上効果が不足した。
【００８２】
そこで、試験Ｎｏ．１０４では、加圧部材を設けて電極外周部を加圧することでチリ限界電流を標準条件１より大幅に上昇させたうえで溶接電流をそのチリ限界電流とほぼ等しくして本通電のみを行ったが、後通電を行わなかったため、やはりせん断継手強度の向上効果が不足した。
【００８３】
そこで、試験Ｎｏ．１０９では、加圧部材を設けて電極外周部を加圧することでチリ限界電流を標準条件１より大幅に上昇させたうえで溶接電流をそのチリ限界電流とほぼ等しくして本通電を施した後、さらに後通電を行ったが、後通電電流を高くしすぎたため、やはりせん断継手強度の向上効果が不足した。
【００８４】
一方、試験Ｎｏ．１１０では、加圧部材を設けて電極外周部を加圧することでチリ限界電流を標準条件１より大幅に上昇させたうえで溶接電流をそのチリ限界電流とほぼ等しくして本通電を施した後、さらに後通電を行ったが、後通電時間を長くしすぎたため、やはりせん断継手強度の向上効果が不足した。
【００８５】
一方、試験Ｎｏ．１１３では、加圧部材を設けて電極外周部を加圧しつつ、第２発明で規定する条件で本通電さらには後通電を行ったが、加圧部材による荷重を大きくしすぎたため、チリ限界電流を標準条件１からあまり高めることができず、溶接電流を十分に高くできなかったことにより、やはりせん断継手強度の向上効果が不足した。
【００８６】
一方、試験Ｎｏ．１１５では、加圧部材を設けて電極外周部を加圧しつつ、第２発明で規定する条件で本通電さらには後通電を行ったが、電極先端外周から加圧部材までの距離ｃが離れすぎていたため、チリ限界電流を標準条件１より高めることができず、溶接電流を十分に高くできなかったことにより、やはりせん断継手強度の向上効果が不足した。
【００８７】
一方、試験Ｎｏ．１１７では、加圧部材を設けて電極外周部を加圧しつつ、第２発明で規定する条件で本通電さらには後通電を行ったが、加圧部材による合計加圧領域が不足していたため、チリ限界電流を標準条件１より高めることができず、溶接電流を十分に高くできなかったことにより、やはりせん断継手強度の向上効果が不足した。
【００８８】
一方、試験Ｎｏ．１１８では、加圧部材を設けて電極外周部を加圧しつつ、第２発明で規定する条件で本通電さらには後通電を行ったが、加圧部材での最大連続無加圧領域が大きすぎたため、チリ限界電流を標準条件１より高めることができず、溶接電流を十分に高くできなかったことにより、やはりせん断継手強度の向上効果が不足した。
【００８９】
以上の結果より明らかなように、本発明の第２、第３発明に係るスポット溶接方法を適用することで、複雑な制御を必要とすることなく、容易かつ確実にチリの発生を防止することにより、チリ限界電流が大幅に上昇し、スポット溶接の適正電流範囲を拡大でき、その結果スポット溶接継手の強度が大幅に向上することが確認された。
【００９０】
【表２】
2014028392.tif 000004
【００９１】
【表３】
2014028392.tif 000005
【００９２】
【表４】
2014028392.tif 000006
【００９３】
【表５】
2014028392.tif 000007
【符号の説明】
【００９４】
１…電極
２…加圧部材
３…金属板（鋼板）
２１…厚鋼板
２２…電極通過孔
２３…突起
２４…ボルト穴
２５…ボルト
２６…ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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