(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電面積を拡大しながらも、散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させるために、溶接母材と対向する対向面上に突出し、前記対向面の中央部を囲む環状の突起構造体を含み、
前記突起構造体は、前記対向面に平行な方向への断面直径が一定に延びる第１部分と、前記第１部分の端部に形成されて、前記溶接母材に接触される部分であって、曲率半径Ｒを有する第２部分と、を含み、
溶接の繰り返し遂行によって発生した汚染皮膜を除去するドレッシング工程を容易にするために、前記対向面の中心で前記溶接母材と逆方向に凹部が形成され、
前記突起構造体に対応する前記溶接母材にナゲットが形成されるように、前記突起構造体を通じて前記溶接母材に圧力が印加され、接触通電がなされ、
前記突起構造体は、下記の数式１ないし数式４の関係を同時にいずれも満足する抵抗スポット溶接電極。
【数１】
0005897770.tif 000012
【数２】
0005897770.tif 000013
【数３】
0005897770.tif 000014
【数４】
0005897770.tif 000015
ｗ５：前記対向面の中心を基準とする前記突起構造体の内径
ｗ６：前記対向面の中心を基準とする前記突起構造体の外径
【請求項２】
前記突起構造体の外径は、前記対向面の外径よりもさらに小径である請求項１に記載の抵抗スポット溶接電極。
【請求項３】
前記突起構造体の外径は、前記対向面の外径と同径である請求項１に記載の抵抗スポット溶接電極。
【請求項４】
前記突起構造体の内径は、前記凹部の直径よりもさらに大きく、前記突起構造体の外径は、前記対向面の外径よりもさらに小径である請求項１に記載の抵抗スポット溶接電極。
【請求項５】
前記突起構造体の内径は、前記凹部の直径よりもさらに大きく、前記突起構造体の外径は、前記対向面の外径と同径である請求項１に記載の抵抗スポット溶接電極。
【請求項６】
前記突起構造体の内径は、前記凹部の直径と同一であり、前記突起構造体の外径は、前記対向面の外径よりもさらに小径である請求項１に記載の抵抗スポット溶接電極。
【請求項７】
通電面積を拡大しながらも、散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させるために、溶接母材と対向する対向面上に突出し、前記対向面の中央部を囲む環状の突起構造体を含み、前記突起構造体は、前記対向面に平行な方向への断面直径が一定に延びる第１部分と、前記第１部分の端部に形成されて、前記溶接母材に接触される部分であって、曲率半径Ｒを有する第２部分と、を含み、溶接の繰り返し遂行によって発生した汚染皮膜を除去するドレッシング工程を容易にするために、前記対向面の中心で前記溶接母材と逆方向に凹部が形成され、前記突起構造体に対応する前記溶接母材にナゲットが形成されるように、前記突起構造体を通じて前記溶接母材に圧力が印加され、接触通電がなされ、前記突起構造体は、下記の数式１ないし数式４の関係を同時にいずれも満足する第１抵抗スポット溶接電極を前記溶接母材の両面上にそれぞれ配置する段階と、
前記第１抵抗スポット溶接電極を用いて前記溶接母材内にナゲットを形成する段階と、
を含む抵抗スポット溶接方法。
【数５】
0005897770.tif 000016
【数６】
0005897770.tif 000017
【数７】
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【数８】
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ｗ５：前記対向面の中心を基準とする前記突起構造体の内径
ｗ６：前記対向面の中心を基準とする前記突起構造体の外径
【請求項８】
前記第１抵抗スポット溶接電極を前記溶接母材の両面上にそれぞれ配置する段階は、
前記溶接母材の一面上に配された前記突起構造体と、前記溶接母材の他面上に配された前記突起構造体とを前記溶接母材を基準に互いに対応して対称的に配置する段階を含む請求項７に記載の抵抗スポット溶接方法。
【請求項９】
通電面積を拡大しながらも、散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させるために、溶接母材と対向する対向面上に突出し、前記対向面の中央部を囲む環状の突起構造体を含み、前記突起構造体は、前記対向面に平行な方向への断面直径が一定に延びる第１部分と、前記第１部分の端部に形成されて、前記溶接母材に接触される部分であって、曲率半径Ｒを有する第２部分と、を含み、溶接の繰り返し遂行によって発生した汚染皮膜を除去するドレッシング工程を容易にするために、前記対向面の中心で前記溶接母材と逆方向に凹部が形成され、前記突起構造体に対応する前記溶接母材にナゲットが形成されるように、前記突起構造体を通じて前記溶接母材に圧力が印加され、接触通電がなされ、前記突起構造体は、下記の数式１ないし数式４の関係を同時にいずれも満足する第１抵抗スポット溶接電極を前記溶接母材の一面上に配置する段階と、
前記溶接母材と対向する対向面が平坦であり、前記溶接母材と直接接触する第２抵抗スポット溶接電極を前記溶接母材の他面上に配置する段階と、
前記第１抵抗スポット溶接電極及び前記第２抵抗スポット溶接電極を用いて前記溶接母材内にナゲットを形成する段階と、
を含む抵抗スポット溶接方法。
【数９】
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【数１０】
0005897770.tif 000021
【数１１】
0005897770.tif 000022
【数１２】
0005897770.tif 000023
ｗ５：前記対向面の中心を基準とする前記突起構造体の内径
ｗ６：前記対向面の中心を基準とする前記突起構造体の外径
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接電極及びそれを利用した溶接方法に係り、さらに詳細には、抵抗スポット溶接電極、及びそれを利用した抵抗スポット溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗溶接法には、プロジェクション（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）溶接、抵抗シーム（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｓｅａｍ）溶接、抵抗バット（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｂｕｔｔ）溶接、バットシーム（ｂｕｔｔ  ｓｅａｍ）溶接、スポット（ｓｐｏｔ）溶接などがある。特に、電極の形状によって電流密度を高めるスポット溶接と溶接母材の形状によって電流密度を高めるプロジェクション溶接とが多く使われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の抵抗スポット溶接では、溶接過程でナゲットを大きく誘導するほど、高い接合強度を有するので、溶接電流を上げるか、通電時間を長くして、ナゲットを成長させようと試みるが、ナゲットが過度に大きくなれば、散り（ｅｘｐｕｌｓｉｏｎ）が発生して、ナゲット内部の溶融金属が２つの金属素材の間に爆発して飛んでしまうので、むしろ接合部の強度が落ちる問題点を有する。
【０００４】
これにより、本発明は、前述した問題点を解決するために案出されたものであって、通電面積を拡大しながらも、散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させるための抵抗スポット溶接電極、及び抵抗スポット溶接方法を提供する。このような本発明の課題は、例示的に提示され、したがって、本発明が、このような課題に制限されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点による抵抗スポット溶接電極が提供される。前記抵抗スポット溶接電極は、溶接母材と対向する対向面上に突出し、前記対向面の中央部を囲む環状の突起構造体を含み、前記溶接母材と接触する前記突起構造体の端部は、曲率半径Ｒを有し、前記突起構造体は、下記の数式１ないし数式３の関係を満足する。ここで、ｗ５は、前記対向面の中心を基準とする前記突起構造体の内径であり、ｗ６は、前記対向面の中心を基準とする前記突起構造体の外径である。
【数１】
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【数２】
0005897770.tif 000003
【数３】
0005897770.tif 000004
【０００６】
前記抵抗スポット溶接電極で、前記突起構造体は、前記対向面の中央部を囲む環状の突起構造体を含みうる。
【０００７】
前記抵抗スポット溶接電極で、前記突起構造体は、前記突起構造体の前記端部の曲率半径Ｒは、下記の数式４の関係をさらに満足することができる。
【数４】
0005897770.tif 000005
【０００８】
前記抵抗スポット溶接電極で、前記突起構造体の外径は、前記対向面の外径よりもさらに小さい。
【０００９】
前記抵抗スポット溶接電極で、前記突起構造体の外径は、前記対向面の外径と同一であり得る。
【００１０】
前記抵抗スポット溶接電極で、前記対向面の中心で前記溶接母材と逆方向に凹部が形成されうる。この場合、前記突起構造体の内径は、前記凹部の直径よりもさらに大きく、前記突起構造体の外径は、前記対向面の外径よりもさらに小さいか、それと同じであり得る。または、前記突起構造体の内径は、前記凹部の直径と同一であり、前記突起構造体の外径は、前記対向面の外径よりもさらに小さい。
【００１１】
前記突起構造体に対応する前記溶接母材にナゲット（ｎｕｇｇｅｔ）が形成されるように、前記突起構造体を通じて前記溶接母材に圧力が印加され、接触通電がなされうる。
【００１２】
本発明の他の観点による抵抗スポット溶接方法が提供される。前記抵抗スポット溶接方法は、溶接母材と対向する対向面上に突出し、前記対向面の中央部を囲み、前記溶接母材と接触することができる端部が曲率半径Ｒを有し、前記数式１ないし数式３の関係を満足する突起構造体を備える第１抵抗スポット溶接電極を前記溶接母材の両面上にそれぞれ配置する段階と、前記第１抵抗スポット溶接電極を用いて前記溶接母材内にナゲットを形成する段階と、を含む。
【００１３】
前記抵抗スポット溶接方法で、前記突起構造体の前記端部の曲率半径Ｒは、前記数式４の関係をさらに満足することができる。
【００１４】
前記抵抗スポット溶接方法で、前記第１抵抗スポット溶接電極を前記溶接母材の両面上にそれぞれ配置する段階は、前記溶接母材の一面上に配された前記突起構造体と、前記溶接母材の他面上に配された前記突起構造体とを前記溶接母材を基準に互いに対応して対称的に配置する段階を含みうる。
【００１５】
前記抵抗スポット溶接方法で、前記溶接母材内にナゲットを形成する段階は、前記突起構造体に対応する前記溶接母材に前記ナゲットが形成されるように、前記突起構造体を通じて前記溶接母材に圧力が印加され、接触通電を行う段階を含みうる。
【００１６】
本発明のさらに他の観点による抵抗スポット溶接方法が提供される。前記抵抗スポット溶接方法は、溶接母材と対向する対向面上に突出し、前記対向面の中央部を囲み、前記溶接母材と接触することができる端部が曲率半径Ｒを有し、前記数式１ないし数式３の関係を満足する突起構造体を備える第１抵抗スポット溶接電極を前記溶接母材の一面上に配置する段階と、前記溶接母材と対向する対向面が平坦であり、前記溶接母材と直接接触する第２抵抗スポット溶接電極を前記溶接母材の他面上に配置する段階と、前記第１抵抗スポット溶接電極及び前記第２抵抗スポット溶接電極を用いて前記溶接母材内にナゲットを形成する段階と、を含む。
【００１７】
前記抵抗スポット溶接方法で、前記突起構造体の前記端部の曲率半径Ｒは、前記数式４の関係をさらに満足することができる。
【００１８】
前記抵抗スポット溶接方法で、前記溶接母材内にナゲットを形成する段階は、前記突起構造体に対応する前記溶接母材に前記ナゲットが形成されるように、前記突起構造体を通じて前記溶接母材に圧力が印加され、接触通電を行う段階を含みうる。
【発明の効果】
【００１９】
前記のようになされた本発明の一実施形態によれば、通電面積を拡大しながらも、散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させるための抵抗スポット溶接電極、及び抵抗スポット溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接方法を図解する断面図である。
【図２】溶接母材の界面で発生したナゲットを図式的に図解した部分切開斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態による抵抗スポット溶接方法を図解する断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する断面図である。
【図５】図４のＱ−Ｑラインに沿って切り取った断面を図解する断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する切開斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する断面図である。
【図８】図７のＱ−Ｑラインに沿って切り取った断面を図解する断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する切開斜視図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する断面図である。
【図１１】図１０のＱ−Ｑラインに沿って切り取った断面を図解する断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する切開斜視図である。
【図１３】表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の引張強度を図式的に図解した図面である。
【図１４Ａ】表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の表面写真を図式的に図解した図面である。
【図１４Ｂ】表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の表面写真を図式的に図解した図面である。
【図１５Ａ】表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部のピールテストの結果を図式的に図解した図面である。
【図１５Ｂ】表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部のピールテストの結果を図式的に図解した図面である。
【図１６Ａ】表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の断面を図式的に図解した図面である。
【図１６Ｂ】表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の断面を図式的に図解した図面である。
【図１７Ａ】本発明の実験例と比較するために、ドーム型電極の扁平部の直径が６ｍｍの場合の溶接部の引張強度とナゲットのサイズとを評価した結果を図式的に図解した図面である。
【図１７Ｂ】本発明の実験例と比較するために、ドーム型電極の扁平部の直径が８ｍｍの場合の溶接部の引張強度とナゲットのサイズとを評価した結果を図式的に図解した図面である。
【図１８】本願の一実施形態による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した連続打点による溶接部の引張強度を図式的に図解した図面である。
【図１９Ａ】ドーム型電極を使って抵抗スポット溶接を行った後、引張せん断試験を評価した条件及び結果を図式的に図解した図面である。
【図１９Ｂ】ドーム型電極を使って抵抗スポット溶接を行った後、引張せん断試験を評価した溶接部の断面写真を図式的に図解した図面である。
【図２０】本願の一実施形態による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した引張せん断強度、溶接部の圧痕、溶接部の断面写真、ピールテストの結果を図式的に図解した図面である。
【図２１】突起構造体の端部の形状が平らな抵抗スポット溶接電極を図解する断面図である。
【図２２Ａ】突起構造体の端部の形状が平らな抵抗スポット溶接電極を利用した連続打点電極寿命評価で打点数による溶接部の表面を図式的に図解した図面である。
【図２２Ｂ】突起構造体の端部の形状が平らな抵抗スポット溶接電極を利用した連続打点電極寿命評価で打点数による溶接部の表面を図式的に図解した図面である。
【図２２Ｃ】突起構造体の端部の形状が平らな抵抗スポット溶接電極を利用した連続打点電極寿命評価で打点数による溶接部の引張強度を図式的に図解したグラフである。
【図２２Ｄ】突起構造体の端部の形状が平らな抵抗スポット溶接電極を利用した連続打点電極寿命評価で打点数によるピールテストの結果を図式的に図解した図面である。
【図２３】表２の実験番号１１ないし２２による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の引張強度を図式的に図解した図面である。
【図２４Ａ】表２の実験番号１１ないし２２による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の表面写真を図式的に図解した図面である。
【図２４Ｂ】表２の実験番号１１ないし２２による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の表面写真を図式的に図解した図面である。
【図２５Ａ】表２の実験番号１１ないし２２による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部のピールテストの結果を図式的に図解した図面である。
【図２５Ｂ】表２の実験番号１１ないし２２による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部のピールテストの結果を図式的に図解した図面である。
【図２６】表２の実験番号２３ないし２６による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の引張強度を図式的に図解した図面である。
【図２７Ａ】表２の実験番号２３ないし２６による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の表面写真を図式的に図解した図面である。
【図２７Ｂ】表２の実験番号２３ないし２６による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部のピールテストの結果を図式的に図解した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明による望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現され、単に本実施形態は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。図面で、構成要素は、説明の便宜上、その大きさが誇張または縮小されうる。
【００２２】
本実施形態を説明する過程で言及する“上の”または“下の”のような用語は、図面で図解されているように、他の要素に対するある要素の相対的な関係を記述するために使われる。すなわち、相対的用語は、図面で描写される方向と別途に構造体の他の方向を含むものと理解されることもある。例えば、図面で構造体の上下がひっくり返されれば、他の要素の上面上に存在するものと描写される要素は、前記他の要素の下面上に方向を有する。したがって、例として挙げた“上の”という用語は、図面の特定の方向に依存して“上の”及び“下の”方向いずれもを含みうる。
【００２３】
また、本実施形態を説明する過程で、如何なる構成要素が他の構成要素“上に”位置するか、他の構成要素に“（電気的に）連結”されると言及する時は、前記構成要素は、前記他の構成要素の直上に位置するか、前記他の構成要素に直接（電気的に）連結されることを意味するが、さらに、１つまたは２つ以上の介在する構成要素が、その間に存在することをも意味する。しかし、如何なる構成要素が他の構成要素の“直上に”位置するか、他の構成要素に“直接（電気的に）連結”されるか、または他の構成要素に“直接接触”すると言及する時は、別途の言及がなければ、その間に介在する構成要素が存在しないということを意味する。
【００２４】
以下の実施形態で、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、直交座標系上の３つの軸に限定されず、それを含む広い意味として解釈されうる。例えば、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、互いに直交してもよく、互いに直交しない互いに異なる方向を称してもよい。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接方法を図解する断面図であり、図２は、溶接母材の界面で発生したナゲットを図式的に図解した部分切開斜視図である。
【００２６】
図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接方法で、一対の抵抗スポット溶接電極２０が溶接母材１２、１４の上面及び下面上に対称的に配される。抵抗スポット溶接は、上下の電極２０間に導電性の溶接母材１２、１４を重ねて配置した後で、適切な圧力を印加した状態で一定時間上下の電極２０に電圧を供給して、溶接母材１２、１４に電流を通電させて溶接する方法である。電流の経路のうち、２つの溶接母材１２、１４の界面１５で抵抗が相対的に高いので、適切な条件下では、溶接母材１２、１４の界面１５で抵抗発熱による溶融混合領域であるナゲット１６が発生する。
【００２７】
抵抗スポット溶接でナゲット１６のサイズは、接合強度と比例すると知られている。ナゲット１６を拡大するためには、通電面積を増大することが最も効果的である。通電面積が広くなれば、電流密度が低くなって、同じ溶接電流で溶融が発生しなくなる。したがって、通電面積を広げてナゲット１６を成長させようとすれば、面積に比例する量ほど溶接電流をさらに増加させなければならない。しかし、ナゲット１６が大きくなれば、より大きくなった溶融物質に圧力が加えられ、また電流の二乗に比例する電磁気力によって溶融物質が爆発する散りが発生して、むしろ接合強度が低くなる。溶融領域が一箇所にのみ発生して、電磁気力や圧力のような外力が作用する時、容易に爆発する原因を提供し、爆発が発生すれば、ナゲット１６の相当量の溶融物質が溶接母材１２、１４の間に飛散して、ナゲット１６の一部領域に大きな気孔が発生しうる。
【００２８】
したがって、抵抗スポット溶接において、最も重要な制御技術は、ナゲット１６を大きく成長させることと散りとを抑制することである。本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接方法では、通電面積を拡大しながらも、散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させるための抵抗スポット溶接電極２０を提供する。
【００２９】
抵抗スポット溶接電極２０は、溶接母材１２、１４と対向する対向面２５上に突出する突起構造体２４を含む。対向面２５は、抵抗スポット溶接電極の下面に該当するが、溶接母材１２、１４と直接接触せず、所定の距離を置いて溶接母材１２、１４と離隔している。
【００３０】
対向面２５上に突出する突起構造体２４は、対向面２５の少なくとも一部、例えば、対向面２５の中央部を囲む構造を有しうる。一例として、突起構造体２４は、対向面２５の中心を囲む環状の突起構造体を含みうる。しかし、本発明の技術的思想による突起構造体は、環状の突起構造体に限定されず、任意の形状を有しうるが、例えば、対向面２５の中心を囲む楕円形、多角形または非定型の突起構造体を含みうる。一方、突起構造体２４は、対向面２５の中央部を連続して、または不連続的に囲みうる。
【００３１】
突起構造体２４は、対向面２５から突出して延びる第１部分２４ａと溶接母材１２、１４と直接接触される第２部分２４ｂとを含みうる。突起構造体２４の第１部分２４ａは、対向面２５と直ちに連結される部分である。一方、突起構造体２４の第２部分２４ｂは、第１部分２４ａと溶接母材１２、１４との間に介在され、溶接母材１２、１４と接触することができる部分に対応し、突起構造体２４の端部に該当する。この際、突起構造体２４の端部に該当する第２部分２４ｂは、平らな面を有さず、ラウンド（ｒｏｕｎｄ）状を有する。変形された実施形態で、突起構造体２４は、第１部分２４ａがなしにラウンド状を有した第２部分２４ｂのみで構成することもできる。
【００３２】
突起構造体２４を通じて溶接母材１２、１４に圧力が印加され、接触通電がなされる。溶接母材１２、１４の界面１５に発生するナゲット１６は、溶接母材１２、１４の上下に対称的に配された突起構造体２４間に対応して位置しうる。突起構造体２４は、対向面２５の中心から離隔して突出した構造体を含みうる。
【００３３】
抵抗スポット溶接電極２０は、対向面２５で溶接母材１２、１４と逆方向にリセス（ｒｅｃｅｓｓ）された凹部２２が形成されうる。凹部２２は、突起構造体２４内の対向面２５の特定位置、例えば、対向面２５の中心で、溶接母材１２、１４と逆方向に伸びるように抵抗スポット溶接電極２０のボディー部２６内に形成されうる。凹部２２は、溶接母材１２、１４と接触するか、隣接した抵抗スポット溶接電極２０の部分が汚染された場合に行われるドレッシング工程を容易にする。
【００３４】
一般的に、抵抗スポット溶接を繰り返して行えば、発生する高熱によって抵抗スポット溶接電極２０の対向面２５と突起構造体２４の表面とに汚染皮膜が形成されうる。ドレッシング工程は、前記汚染皮膜を研磨して除去する工程を含む。このようなドレッシング工程を行うためのドレッシング装置（図示せず）は、抵抗スポット溶接電極２０の対向面２５と突起構造体２４とを前記ドレッシング装置の収容部内に収容した後で、高速で回転して抵抗スポット溶接電極２０の対向面２５と突起構造体２４とに形成された汚染皮膜を研磨して除去することができる。
【００３５】
しかし、突起構造体２４の内部に、例えば、対向面２５の中心部上に、形成された汚染皮膜は、突出した突起構造体２４によって研磨されて除去することが容易ではない。これは、対向面２５上に突出した突起構造体２４に起因して、ドレッシング装置の研磨部が対向面２５の中心部と接触することが容易ではないためである。このような点を考慮する時、対向面２５の中心で溶接母材１２、１４と逆方向に伸びるように、抵抗スポット溶接電極２０のボディー部２６内に形成された凹部２２がある場合、少なくとも凹部２２が形成された部分では、汚染皮膜を除去する必要がないので、ドレッシング工程を相対的に容易にする。
【００３６】
一方、抵抗スポット溶接電極２０は、溶接母材１２、１４に圧力を印加し、電流を供給できるように構成された所定の装置部２８をさらに含みうる。
【００３７】
図３は、本発明の他の実施形態による抵抗スポット溶接方法を図解する断面図である。
【００３８】
図３を参照すれば、本発明の他の実施形態による抵抗スポット溶接方法で溶接母材１２上に第１抵抗スポット溶接電極２０が配され、溶接母材１４上に第２抵抗スポット溶接電極３０が配される。第１抵抗スポット溶接電極２０は、図１で説明した抵抗スポット溶接電極２０と同一である。第２抵抗スポット溶接電極３０は、溶接母材１４と直接接触する対向面３５が突起構造体を有さないながらも、全面に亙って平坦な（ｆｌａｔ）構造を有しうる。すなわち、第２抵抗スポット溶接電極３０は、第１抵抗スポット溶接電極２０と異なって、突起構造体を有さない。第２抵抗スポット溶接電極３０の装置部３８、凹部３２は、第１抵抗スポット溶接電極２０の装置部２８、凹部２２と同一なので、重複説明は省略する。
【００３９】
本発明の変形された実施形態による抵抗スポット溶接方法では、溶接母材１２、１４の上面及び下面のうちから何れか１つの面と接触する抵抗スポット溶接電極でのみ端部がラウンド状を有する突起構造体を提供することができる。このような抵抗スポット溶接方法でも、通電面積を拡大しながらも、散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく改善することができるということを確認した。
【００４０】
以下、本発明の多様な実施形態による抵抗スポット溶接電極の構成と、これによる実験例を提供する。但し、下記の実験例は、本発明の理解を助けるためのものであり、本発明が、下記の実験例によって限定されるものではない。
【００４１】
図４は、本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する断面図であり、図５は、図４のＱ−Ｑラインに沿って切り取った断面を図解する断面図であり、図６は、本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する切開斜視図である。
【００４２】
図４ないし図６を参照すれば、抵抗スポット溶接電極２０は、対向面２５の中心に第１長さｗ１を直径とする凹部２２が形成される。対向面２５上で第４長さｗ４を高さとし、第３長さｗ３を断面の幅として有する突起構造体２４が提供される。突起構造体２４は、第１距離ｗ１の内径を有し、第６距離ｗ６の外径を有する。突起構造体２４の第１部分２４ａは、対向面２５と直ちに連結される部分である。突起構造体２４の第１部分２４ａの断面（ｚｘ平面に平行な断面）の直径は、第３長さｗ３に該当する。突起構造体２４の第２部分２４ｂは、第１部分２４ａと溶接母材との間に介在され、突起構造体２４の端部に該当し、ラウンド状を有する。抵抗スポット溶接電極２０の全体外径は、第８距離ｗ８を有する。第８距離ｗ８と第６距離ｗ６との差は、第７距離ｗ７の２倍に該当する。突起構造体２４の外径ｗ６は、対向面２５の直径ｗ８よりも小さい。
【００４３】
図４ないし図６による本発明の他の実施形態による抵抗スポット溶接電極で、突起構造体２４の内径は、凹部２２の直径（すなわち、第１長さｗ１）と同一になるように、凹部２２の側面と突起構造体２４の側面は、同一面を形成する。
【００４４】
図７は、本発明の他の実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する断面図であり、図８は、図７のＱ−Ｑラインに沿って切り取った断面を図解する断面図であり、図９は、本発明の他の実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する切開斜視図である。
【００４５】
図７ないし図９を参照すれば、抵抗スポット溶接電極２０は、対向面２５の中心に第１長さｗ１を直径とする凹部２２が形成される。突起構造体２４は、凹部２２の側面で第２長さｗ２ほど離隔して配される。対向面２５上で第４長さｗ４を高さとし、第３長さｗ３を断面の幅として有する突起構造体２４が提供される。突起構造体２４は、第５距離ｗ５の内径を有し、第６距離ｗ６の外径を有する。突起構造体２４の第１部分２４ａは、対向面２５と直ちに連結される部分である。突起構造体２４の第１部分２４ａの断面（ｚｘ平面に平行な断面）の直径は、第３長さｗ３に該当する。突起構造体２４の第２部分２４ｂは、第１部分２４ａと溶接母材との間に介在され、突起構造体２４の端部に該当し、ラウンド状を有する。突起構造体２４の第２部分２４ｂは、一定の曲率半径Ｒを有する。突起構造体２４の第２部分２４ｂのこのような曲率半径Ｒは、図４及び図１０でも適用可能である。抵抗スポット溶接電極２０の全体外径は、第８距離ｗ８を有する。第８距離ｗ８と第６距離ｗ６との差は、第７距離ｗ７の２倍に該当する。
【００４６】
図７ないし図９による本発明のさらに他の実施形態による抵抗スポット溶接電極で、突起構造体２４の内径である第５距離ｗ５は、凹部２２の直径である第１長さｗ１よりもさらに大きく、突起構造体２４の外径である第６距離ｗ６は、抵抗スポット溶接電極２０の全体外径である第８距離ｗ８よりもさらに小さいように、突起構造体２４が構成される。
【００４７】
図１０は、本発明のさらに他の実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する断面図であり、図１１は、図１０のＱ−Ｑラインに沿って切り取った断面を図解する断面図であり、図１２は、本発明のさらに他の実施形態による抵抗スポット溶接電極を図解する切開斜視図である。
【００４８】
図１０ないし図１２を参照すれば、抵抗スポット溶接電極２０は、対向面２５の中心に第１長さｗ１を直径とする凹部２２が形成される。突起構造体２４は、凹部２２の側面で第２長さｗ２ほど離隔して配される。対向面２５上で第４長さｗ４を高さとし、第３長さｗ３を断面の幅として有する突起構造体２４が提供される。突起構造体２４は、第５距離ｗ５の内径を有し、第６距離ｗ６の外径を有する。突起構造体２４の第１部分２４ａは、対向面２５と直ちに連結される部分である。突起構造体２４の第１部分２４ａの断面（ｚｘ平面に平行な断面）の直径は、第３長さｗ３に該当する。突起構造体２４の第２部分２４ｂは、第１部分２４ａと溶接母材との間に介在され、突起構造体２４の端部に該当し、ラウンド状を有する。
【００４９】
図１０ないし図１２による本発明のさらに他の実施形態による抵抗スポット溶接電極で、突起構造体２４の内径である第５距離ｗ５は、凹部２２の直径である第１長さｗ１よりもさらに大きく、突起構造体２４の外径である第６距離ｗ６は、抵抗スポット溶接電極２０の全体外径と同一になるように、突起構造体２４が構成される。
【００５０】
表１は、本発明の多様な実施形態による抵抗スポット溶接電極の構成及び抵抗スポット溶接方法の構成を具現した実験例を表わしたものである。本発明による抵抗スポット溶接方法は、少なくとも１つの第１抵抗スポット溶接電極２０を含むが、表１では、便宜上、ラウンド電極と表示した。第１抵抗スポット溶接電極２０の構成要素に対する寸法である第１長さｗ１ないし第８長さｗ８も共に表示した。表１で記載した寸法の単位は、ミリメートル（ｍｍ）である。
【００５１】
【表１】
0005897770.tif 000006
【００５２】
図１３は、表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の引張強度を図式的に図解した図面であり、図１４Ａ及び図１４Ｂは、表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の表面写真を図式的に図解した図面であり、図１５Ａ及び図１５Ｂは、表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部のピールテスト（ｐｅｅｌ  ｔｅｓｔ）の結果を図式的に図解した図面であり、図１６Ａ及び図１６Ｂは、表１による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の断面を図式的に図解した図面である。
【００５３】
一方、図１７Ａ及び図１７Ｂは、本発明の実験例と比較するために、ドーム型電極の扁平部の直径がそれぞれ６ｍｍ及び８ｍｍである場合の溶接部の引張強度とナゲットのサイズとを評価した結果を図式的に図解した図面である。
【００５４】
図１３ないし図１７Ｂを参照して説明する本発明の実験例と比較例で、溶接母材は、１１８０ＭＰａ級超高強度メッキ鋼板（ＧＡ）１．２ｍｍ厚さの素材を使い、この鋼板の最小引張せん断強度は、９．７ｋＮである。加圧力は、３００Ｋｇｆを印加し、溶接時間は、２１ｃｙｃｌｅの条件を適用した。
【００５５】
まず、図１７Ａを参照すれば、扁平部の直径が６ｍｍである場合、適正溶接電流の範囲が６〜７ｋＡで溶接部の引張せん断強度が１０．２〜１２．７ｋＮであることを確認することができた（規格要求強度１０．７ｋＮ）。溶接電流が８ｋＡになれば、散りが発生するということが分かる。一方、図１７Ｂを参照すれば、扁平部の直径が８ｍｍである場合、接触面積が増加するにつれて、適正溶接電流の区間が７〜８ｋＡに増加するということが分かり、またナゲットのサイズが増加するにつれて、引張せん断強度も、約１４ｋＮまで増加するということが分かる。しかし、ナゲットの成長は、散りの発生と密接して溶接電流が９ｋＡになれば、散りが発生する。したがって、ナゲットをさらに大きく成長させようとしても、散りが発生して、強度増加に制約がかかることが分かる。
【００５６】
次いで、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照すれば、環状の突起構造体を含む電極形状全体が溶接母材に接触、通電されていない部分が多くあるということが分かる。しかし、図１３でのように、引張せん断強度の評価結果によれば、接触通電が多少少なくとも、全体的な溶接の面積と長さとが増加するために、強度値は顕著に上昇するということが分かる。特に、一部適正区間では、従来の引張せん断強度の２倍以上の値を表わすということが分かり、また、散りが発生する領域においても、溶融金属が一箇所に凝集されていないために、飛散して飛ばされる量も少なくなって、強度の低下が全く発生しないことが分かる。一方、図１７Ａ及び図１７Ｂで示された比較例に比べて、適正溶接区間が非常に広くなって、最適溶接条件の選定による品質偏差も非常に少なくなるということが分かる。
【００５７】
一方、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すれば、溶融部位が環状電極の環状に溶融されるために、断面写真では、中心部の溶融はなく、中心を対称に両側に溶融されたナゲットが存在することが分かる。溶接電流の増加と共に、ナゲットが成長し、特に、中心方向に成長も発生するために、環状突起の直径が小さい場合、中心部の溶融を誘発することもできる。しかし、本発明は、中心の溶融を可能な限り起こさないようにしながら、総ナゲットの面積を大きく作って、溶接部の引張せん断強度を増加させることであって、技術的意義がある。
【００５８】
図１５Ａ及び図１５Ｂを参照すれば、溶接後、破断形状を見るためのピールテストした結果を示し、それによれば、ほとんどの溶接において、ボタン（ｂｕｔｔｏｎ）破断が発生した。これは、母材または熱影響部で破断が発生したことを意味し、従来のドーム型電極を使って１１８０ＭＰａ級超高強度メッキ鋼板を溶接した時、よく発生する２つの試験片の界面が分離される界面破断の発生がほとんどない。
【００５９】
図１８は、本願の一実施形態による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した連続打点による溶接部の引張強度を図式的に図解した図面である。評価試片は、表１の実験番号８による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて９８０ＭＰａ級超高強度メッキ鋼板の連続打点抵抗スポット溶接試験を行った。
【００６０】
図１８を参照すれば、従来の６ｍｍドーム型電極の場合、５００打点になるまで、１４ｋＮ程度の強度を有することが分かるが、本実施形態による電極は、１７〜１８ｋＮで３８０打点まで高い強度を有することが分かる。現場では、２５０打点ごとに電極をドレッシングするので、３８０打点まで高強度を有すれば、現場適用性でも問題がない。
【００６１】
前述した内容のように、一定直径を有する環状の突起状を有する抵抗スポット溶接電極は、既存の電極に比べて、鋼板の溶接部の強度が著しく優れていることを確認することができた。以下、これを検証することができる他の比較例を説明する。
【００６２】
図１９Ａは、従来のドーム型電極を使って抵抗スポット溶接を行った後、引張せん断試験を評価した条件及び結果を図式的に図解した図面であり、図１９Ｂは、従来のドーム型電極を使って抵抗スポット溶接を行った後、引張せん断試験を評価した溶接部の断面写真を図式的に図解した図面である。前記評価で使った溶接母材は、４４０ＭＰａ級１．２ｍｍｔのメッキ鋼板である。
【００６３】
図２０は、本願の一実施形態による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した引張せん断強度、溶接部の圧痕、溶接部の断面写真、ピールテストの結果を図式的に図解した図面である。評価試片は、表１の実験番号９による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて４４０ＭＰａ級１．２ｍｍｔをメッキ鋼板で行った。
【００６４】
全般的に、溶接部の引張せん断強度は、ほぼ７．５ｋＮに比べて、１２ｋＮ程度なので、比較例に比べて、６０％程度の強度が増加するということが分かる。また、破断形状も、ボタン破断がよく発生し、溶接部の断面は、中心部位が溶接されず、環状の突起部分が溶接されて、全体的に強度を増加させることが分かる。結果的に、一定直径を有する環状の突起状を有する抵抗スポット溶接電極は、既存の電極に比べて、低強度及び高強度鋼板の溶接部の強度が著しく優れていることが分かる。
【００６５】
一方、発明者は、突起構造体を有する抵抗スポット溶接電極でも、突起構造体の端部の形状によって連続打点による電極の寿命、溶接部の引張強度、溶接部の接合状態が顕著に影響を受けることを見つけた。突起構造体の端部が扁平状である時よりもラウンド状を有する場合で、連続打点による電極の寿命、溶接部の引張強度及び溶接部の接合状態の側面で有利であることを確認した。
【００６６】
図２１は、突起構造体の端部の形状が平らな抵抗スポット溶接電極を図解する断面図であり、図２２Ａは、突起構造体の端部の形状が平らな抵抗スポット溶接電極を利用した連続打点電極寿命評価で打点数による溶接部の表面を図式的に図解した図面であり、図２２Ｂは、突起構造体の端部の形状が平らな抵抗スポット溶接電極を利用した連続打点電極寿命評価で打点数による溶接部の表面を図式的に図解した図面であり、図２２Ｃは、突起構造体の端部の形状が平らな抵抗スポット溶接電極を利用した連続打点電極寿命評価で打点数による溶接部の引張強度を図式的に図解したグラフであり、図２２Ｄは、突起構造体の端部の形状が平らな抵抗スポット溶接電極を利用した連続打点電極寿命評価で打点数によるピールテストの結果を図式的に図解した図面である。
【００６７】
図２１を参照すれば、抵抗スポット溶接電極２１は、溶接母材と対向する対向面２５から突出した突起構造体２４を含む。突起構造体２４の端部２４ｂは、溶接母材と広い面積を有し、接触できるように平らな面を有する。溶接母材は、１１８０ＭＰａ級超高強度メッキ鋼板（ＧＡ）１．２ｍｍｔ厚さの素材を使い、この鋼板の最小引張せん断強度は、９．７ｋＮである。溶接電流は、１２ｋＡであり、加圧力は、３００Ｋｇｆを印加し、溶接時間は、２１ｃｙｃｌｅの条件を適用した。まず、連続打点試片に３０ｍｍ間隔で７回溶接を行い、８打点以後にピールテストを行い、９打点以後にナゲットサイズを評価し、１０打点以後に溶接部の引張強度を評価した。このような作業を繰り返して、最大２００打点の溶接を行った。
【００６８】
図２２Ａ及び図２２Ｂを参照すれば、図２１の環状の突起構造体を含む電極形状全体が溶接母材に接触、通電されていない部分が多くあるということが分かる。また、図２２Ｃでのように、引張せん断強度の評価結果によれば、溶接部の引張強度が連続打点数によって一定していない問題点を露出した。結局、全体的な溶接の面積と長さとが増加することができなかったと推定され、散りが発生する領域においても、溶融金属が一箇所に凝集されていて、飛散して飛ばされる量が多くて、強度の低下が発生すると推定される。また、適正溶接区間が非常に狭くて、溶接条件の選定による品質偏差も非常に大きく表われる問題点を有している。図２２Ｄを参照すれば、あらゆる打点で界面破断が発生することを確認することができたが、これは、抵抗スポット溶接工程で接合状態が改善されなければならない余地が多いことを意味する。結局、環状の突起構造体の端部が扁平状よりもラウンド状を有する時、抵抗スポット溶接の品質が顕著に改善されることを確認することができた。
【００６９】
表２は、本発明の多様な実施形態による抵抗スポット溶接電極の構成を具現した他の実験例を表わしたものである。表２のような実験例で、抵抗スポット溶接電極２０は、図７ないし図９に示された構成を適用し、抵抗スポット溶接方法は、図１に示された構成を適用した（もちろん、本実験例による技術的思想が、図１に示された構成に限定されるものではなく、図３に示された構成に適用されることもある）。表２に開示された抵抗スポット溶接電極２０の構成要素に対する寸法である第１長さｗ１ないし第１２長さｗ１２及び突起構造体２４の半径Ｒの単位は、ミリメートル（ｍｍ）である。
【００７０】
【表２】
0005897770.tif 000007
【００７１】
本発明者は、通電面積を拡大しながらも、同時に散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させる抵抗スポット溶接電極の突起構造体の形態を下記の数式１ないし数式４によって提案しようとし、これを表２による多様な実験例で具体的に確認した。下記の数式で、ｗ５は、抵抗スポット溶接電極２０の対向面２５の中心を基準とする突起構造体２４の内径であり、ｗ６は、抵抗スポット溶接電極２０の対向面２５の中心を基準とする突起構造体２４の外径であり、Ｒは、突起構造体２４の端部の曲率半径である。
【００７２】
【数５】
0005897770.tif 000008
【００７３】
【数６】
0005897770.tif 000009
【００７４】
【数７】
0005897770.tif 000010
【００７５】
【数８】
0005897770.tif 000011
【００７６】
数式１によれば、通電面積を拡大しながらも、同時に散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させる抵抗スポット溶接電極の突起構造体の形態を具現するために、突起構造体２４の内径ｗ５は、突起構造体２４の外径ｗ６に比べて、２５％以上であるものが要求される。表２に表われた実験例によれば、実験番号１１ないし実験番号２４、及び実験番号２６が、数式１の条件を満足する。
【００７７】
一方、突起構造体２４の内径ｗ５は、突起構造体２４の外径ｗ６に比べて、２５％未満である場合は、表２の実験番号２５の条件で溶接試験した。その結果を、図２６、図２６Ａ及び図２７Ｂにそれぞれ示した。結果を説明すれば、図２６で溶接が全くなされなくて、引張強度がほとんどない結果を示し、図２７Ａで溶接部に圧痕がほとんど発生せず、図２７Ｂで母材が分離されて結果を示すことができない程度の問題が発生した。
【００７８】
また、数式２によれば、通電面積を拡大しながらも、同時に散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させる抵抗スポット溶接電極の突起構造体の形態を具現するために、突起構造体２４の内径ｗ５は、４ｍｍ以上であり、同時に突起構造体２４の外径ｗ６よりは小さなものが要求される。表２に表われた実験例によれば、実験番号１１ないし実験番号２４、及び実験番号２６が、数式２の条件を満足する。
【００７９】
突起構造体２４の内径ｗ５が４ｍｍ未満である場合には、実際適用性に問題が発生することを確認したが、具体的に説明すれば、表１の実験番号１の場合、突起部分が折れる結果が発生し、表１の実験番号２の場合、突起部分が溶接部に埋め込まれて、溶接後、抜け出すことができない結果を引き起こす問題点が発生した。
【００８０】
また、数式３によれば、通電面積を拡大しながらも、同時に散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させる抵抗スポット溶接電極の突起構造体の形態を具現するために、突起構造体２４の厚さ（すなわち、突起構造体２４の外径ｗ６と突起構造体２４の内径ｗ５との差の半分）は、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲を有するものが要求される。表２に表われた実験例によれば、実験番号１５ないし実験番号２４及び実験番号２６が、数式３の条件を満足する。
【００８１】
突起構造体２４の厚さが２ｍｍ未満である場合には、表２の実験番号１１、１２、１３、１４及び２５の条件で溶接実験した。これについての溶接実験の結果を、図２４Ａに示した。図２４Ａ及び図２７Ａから分かるように、これら条件では、溶接がよくできないか、あるいは適正溶接区間が非常に狭く、溶接部の強度も相対的に非常に低く表われていることが分かる。
【００８２】
さらに、数式４によれば、通電面積を拡大しながらも、同時に散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させる抵抗スポット溶接電極の突起構造体の形態を具現するために、突起構造体２４の端部の曲率半径Ｒは、前記突起構造体２４の厚さの半分よりも大きく、前記突起構造体２４の厚さ以下であるものが要求される。表２に表われた実験例によれば、実験番号１５ないし実験番号２２が、数式４の条件を満足する。
【００８３】
突起構造体２４の端部の曲率半径Ｒが、前記突起構造体２４の厚さの半分以下である場合には、突起構造体２４上にまた１つの突起を形成して、溶接時、曲率部（図７の２４ｂ）だけではなく、突起部分（図７の２４ａ）まで接触が発生して、溶接品質に重大な影響を及ぼす。一方、曲率半径が、前記突起構造体２４の厚さよりも大きな場合に対して、表２の実験番号２３、２４、２５、２６のように実験した。その結果を、図２６と図２７Ａ、図２７Ｂとに整理した。結果を説明すれば、突起構造体２４の厚さｗ３が相対的に厚い場合で、曲率を全く与えない場合（実験番号２３）は、図２６でのように、溶接がほとんど行われず、引張強度が非常に低いことが分かる。また、例えば、実験番号２４ないし２６のように、１０または１００の値を有する曲率半径でも、引張強度はある程度高い値を有するが、適正溶接範囲が非常に狭く、他の適正な曲率半径（実験番号１５ないし実験番号２２）での結果に比べて、相対的に低い強度を表わすことが分かる。
【００８４】
表２による多様な形態の抵抗スポット溶接電極を利用した溶接部の引張強度、溶接部の表面様態、溶接部のピルテストの結果を下記で説明する。
【００８５】
図２３は、表２による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の引張強度を図式的に図解した図面であり、図２４Ａ及び図２４Ｂは、表２による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部の表面写真を図式的に図解した図面であり、図２５Ａ及び図２５Ｂは、表２による抵抗スポット溶接方法及び電極を用いて評価した溶接部のピールテストの結果を図式的に図解した図面である。
【００８６】
図２３ないし図２５Ｂを参照して説明する本発明の実験例で、溶接母材は、ＧＩ９８０ＣＰ鋼板で１．０ｍｍ厚さの素材を使い、この鋼板に要求される引張強度は、６．６ｋＮである。加圧力は、３００Ｋｇｆを印加し、溶接時間は、２１ｃｙｃｌｅの条件を適用した。
【００８７】
まず、図２３を参照すれば、表２の実験番号１１及び実験番号１２による抵抗スポット溶接電極を使った場合、溶接電流が１６ｋＡ〜１８ｋＡである場合でも、引張強度の要求条件を満足することができないことを確認した。一方、表２の実験番号１５ないし実験番号２２による抵抗スポット溶接電極を使った場合、適正溶接電流の範囲で引張強度の要求条件をほとんど満足することを確認した。一方、表２の実験番号１３ないし実験番号２２による抵抗スポット溶接電極を使った場合、溶接電流が高い条件で一部散りが発生することがあるが、ボタン破断が同時に表われるので、界面破断が発生しないことを確認することができた。
【００８８】
一方、図２４Ａ及び図２４Ｂを参照すれば、環状の突起構造体を含む電極形状全体が溶接母材に接触、通電されていない部分があっても、図２３でのように、引張せん断強度の評価結果によれば、接触通電が多少少なくとも全体的な溶接の面積と長さとが増加するために、強度値は顕著に上昇するということが分かる。また、散りが発生する領域においても、溶融金属が一箇所に凝集されていないために、飛散して飛ばされる量も少なくなって、強度の低下が全く発生しないことが分かる。
【００８９】
図２５Ａ及び図２５Ｂを参照すれば、溶接後、破断形状を見るためのピールテストした結果を表わし、それによれば、表２の実験番号１３ないし実験番号２２の溶接において、ボタン破断が発生した。これは、母材または熱影響部で破断が発生したことを意味し、従来の電極を使ってＧＩ９８０ＣＰ鋼板を溶接した時、よく発生する２つの試験片の界面が分離される界面破断の発生がほとんどなかった。但し、表２の実験番号１１及び実験番号１２では、溶接電流がそれぞれ２２ｋＡ及び１９ｋＡである場合でボタン破断が発生せずとも、散りが発生したので、界面破断が発生すると確認した。
【００９０】
前述した内容を整理すれば、通電面積を拡大しながらも、同時に散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させるために、本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接電極で突起構造体２４の内径ｗ５は、突起構造体２４の外径ｗ６に比べて、２５％以上であるものが要求されている。または、本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接電極で突起構造体２４の内径ｗ５は、４ｍｍ以上であり、同時に突起構造体２４の外径ｗ６よりは小さなものが要求されている。または、本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接電極で突起構造体２４の厚さ（すなわち、突起構造体２４の外径ｗ６と突起構造体２４の内径ｗ５との差の半分）は、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲を有するものが要求されている。さらに、通電面積を拡大しながらも、同時に散りの発生を最小化させ、同時に溶接部の強度を大きく増加させるために、本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接電極で突起構造体２４の端部の曲率半径Ｒは、前記突起構造体２４の厚さの半分よりも大きく、前記突起構造体２４の厚さ以下であるものが要求されている。
【００９１】
発明の特定の実施形態についての以上の説明は、例示及び説明を目的として提供された。したがって、本発明は、前記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想内で当業者によって、前記実施形態を組み合わせて実施するなどさまざまな多くの修正及び変更が可能であるということは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、抵抗スポット溶接電極、及びそれを利用した抵抗スポット溶接方法関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
２０：抵抗スポット溶接電極
２４：突起構造体
２４ｂ：突起構造体の端部
１２、１４：溶接母材
１６：ナゲット
【図１】
0005897770.tif 000024
【図２】
0005897770.tif 000025
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005897770.tif 000029
【図７】
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【図８】
0005897770.tif 000031
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２１】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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