(57)【要約】  例えば、抵抗スポット溶接を含む溶接技術を使用して、２つ以上の金属シートを一緒に接合または溶接し得る。クランプ力（２０４）及び電流（２１２）を２つ以上のシートに加えて、２つのシートの材料を組み合わせる局所的な溶融を生じさせ得る。クランプ力（２０４）及び冷却電流（２２４）を加えることは、鍛造力を加えながら溶接部に加えられる電流の量を徐々に減少させることを含み得る。溶接部に加えられる電流の量を調節することにより、溶接部を徐々に冷却することが可能となり得、これにより熱応力が低減し得、鍛造力が亀裂、孔を閉鎖することを可能にし得、またはあるいは溶接部に形成される欠陥（１０２）を除去または防止するために使用され得る。【選択図】図１Ａ
2019508253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属シートを接合するための方法であって、
２つ以上の金属シートにクランプ力を加えることと、
前記２つ以上の金属シートに溶接電流を加えることであって、前記２つ以上の金属シートの一部が溶融金属を含むように前記溶接電流が前記２つ以上の金属シートを加熱する、加えることと、
前記２つ以上の金属シートに鍛造力を加えることと、
前記溶融金属の冷却速度を制御することと、を含み、
前記鍛造力が、前記クランプ力よりも大きく、前記溶融金属が凝固する前に前記２つ以上の金属シートに加えられ、前記溶融金属の前記冷却速度が、室温環境における前記溶融金属の冷却速度よりも遅く、前記鍛造力を加えること及び前記溶融金属の前記冷却速度を制御することが、前記溶融金属が凝固して溶接部になるまでの期間にわたって前記鍛造力を加えること及び前記冷却速度を制御することを含む、方法。
【請求項２】
前記溶融金属の前記冷却速度を制御することが、前記溶接電流を冷却電流に低減することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記冷却電流が、前記期間にわたって一定である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記冷却電流が、前記期間にわたって一定の速度で低減される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記冷却電流が、パルス幅変調電流を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記溶融金属の凝固を熱的にモデリングすることと、
前記溶融金属の前記熱的にモデリングされた凝固に従って前記期間にわたって前記冷却電流を調節して、前記溶融金属の前記冷却速度が前記溶接部における欠陥を低減することと、を更に含む、請求項２〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記期間が、およそ０．５秒〜およそ１０秒を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記鍛造力が、前記クランプ力の約１．１〜約２倍の力を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記鍛造力を加えることが、少なくとも２つの電極を用いて一定の圧縮力を前記２つ以上の金属シートに加えることを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記２つ以上の金属シートの各々が、アルミニウムシートまたはアルミニウム合金シートを含む、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
抵抗スポット溶接部における欠陥を防止するための方法であって、
前記抵抗スポット溶接部の凝固の前に前記抵抗スポット溶接部に鍛造力を加えることと、
前記抵抗スポット溶接部の冷却速度を制御することと、を含み、
前記鍛造力が、溶接中に加えられるクランプ力よりも大きく、前記抵抗スポット溶接部の前記冷却速度が、室温環境における前記抵抗スポット溶接部の冷却速度よりも遅く、前記鍛造力を加えること及び前記抵抗スポット溶接部の前記冷却速度を制御することが、前記抵抗スポット溶接部が凝固するまでの期間にわたって行われる、方法。
【請求項１２】
前記抵抗スポット溶接部の前記冷却速度を制御することが、溶接電流を冷却電流に低減することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記冷却電流が、前記期間にわたって一定である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記冷却電流が、前記期間にわたって一定の速度で低減される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記冷却電流が、パルス幅変調電流を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記抵抗スポット溶接部の凝固を熱的にモデリングすることと、
前記抵抗スポット溶接部の前記熱的にモデリングされた凝固に従って経時的に前記冷却電流を調節して、前記抵抗スポット溶接部の前記冷却速度が前記抵抗スポット溶接部における欠陥を低減することと、を更に含む、請求項１２〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記期間が、およそ０．５秒〜およそ１０秒を含む、請求項１１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記鍛造力が、溶接中に加えられる前記クランプ力の約１．１〜約２倍の力を含む、請求項１１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記鍛造力を加えることが、前記抵抗スポット溶接部に一定の圧縮変位を加えることを含む、請求項１１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記抵抗スポット溶接部が、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む、請求項１１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
第１の金属シートを第２の金属シートに接合して溶接金属シートを形成することと、
前記溶接金属シートに圧縮力及び電流を加えて、前記溶接金属シートにおける欠陥を除去または防止することと、を含む、方法。
【請求項２２】
前記第１の金属シートを前記第２の金属シートに接合することが、
前記第１の金属シート及び前記第２の金属シートを少なくとも２つの電極の間に配置することと、
前記第１の金属シート及び前記第２の金属シートに溶接圧縮力を加えることと、
前記第１の金属シート及び前記第２の金属シート上の位置で前記第１の金属シート及び前記第２の金属シートに溶接電流を加えて、前記第１の金属シートを前記第２の金属シートに接合することと、を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記溶接金属シートに前記圧縮力及び前記電流を加えて、前記溶接金属シートにおける欠陥を除去または防止することが、
前記溶接金属シートに第１の量の前記圧縮力を加えることと、
前記溶接金属シートに第１のレベルの電流を加えることと、
前記電流を前記第１のレベルの電流から第２のレベルの電流に調節することであって、前記第２のレベルの電流が、前記第２のレベルの電流よりも小さく、前記第１のレベルの電流または前記第２のレベルの電流が、電流の量及び熱の量に相当する、調節することと、を含む、請求項２１〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記電流を前記第１のレベルの電流から前記第２のレベルの電流に調節することが、ある期間にわたって前記電流を前記第１のレベルの電流から前記第２のレベルの電流に調節することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも２つの電極を使用して、第１及び第２の金属シートの一部が溶融金属を含むように、第１のレベルの電流を第１の金属シート及び第２の金属シートに加えて、前記第１の金属シート及び前記第２の金属シートを溶融させることであって、前記第１のレベルの電流が、電流の量または熱の量に相当する、溶融させることと、
前記少なくとも２つの電極を使用して、第１の量の圧縮力を前記第１の金属シート及び前記第２の金属シートに加えて、前記第１の金属シートを前記第２の金属シートに接合して溶接金属シートを形成することと、
溶融金属の冷却速度を制御することであって、前記溶融金属の前記冷却速度が、室温環境における前記溶融金属の冷却速度よりも遅い、制御することと、を含む、方法。
【請求項２６】
前記溶接金属シートに第２のレベルの電流を加えることであって、前記第２のレベルの電流が、前記第１のレベルの電流よりも小さい、加えることと、
第２の量の圧縮力を前記溶接金属シートに加えることであって、前記溶接金属シートが、前記第２のレベルの電流及び前記第２の量の圧縮力を加えることによって鍛造される、加えることと、を更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２の量の圧縮力を加えながら、前記電流を前記第２のレベルの電流から第３のレベルの電流に低減することであって、前記電流が、ある期間にわたって前記第２のレベルの電流から前記第３のレベルの電流に低減されること、を更に含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年２月１５日に出願された米国仮出願第６２／２９５，２６２号の利益を主張し、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は一般に抵抗スポット溶接に関する。より具体的には、しかし限定する目的ではなく、本開示は、溶接金属または金属合金シートにおける欠陥を除去することによって金属シートまたは金属合金シートを接合するための溶接の品質を改善することに関する。
【背景技術】
【０００３】
金属製造は、金属シートまたは金属合金シートを一緒に溶接して、最終製品の様々な部品または構成要素を形成することを含み得る。例えば、抵抗スポット溶接（「ＲＳＷ」）を含む様々な技術またはプロセスを使用して金属シートを溶接することができる。ＲＳＷは、電極間に金属シートを配置すること及び電極を使用してクランプ力及び電流を金属シートに加えることを含み得る。金属シートの電流に対する抵抗から生成される熱は、電極からのクランプ力と共に、金属シートを接合するために使用され得る。ＲＳＷプロセス中に、金属シートに加えられた電流は、金属シートの急速な熱膨張及び収縮を引き起こし得、これは、１つ以上の欠陥（例えば、亀裂、破損、または多孔）を溶接部に形成させ得る。
【発明の概要】
【０００４】
用語の実施形態及び同様の用語は、本開示の主題及び以下の特許請求の範囲の全てを広く指すことが意図されている。これらの用語を含有する記述は、本明細書に記載の主題を限定するものではなく、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものでもないと理解されるべきである。本明細書でカバーされる本開示の実施形態は、以下の特許請求の範囲によって定義され、この概要によって定義されるのではない。この概要は、本開示の様々な態様の高レベルの概説であり、以下の詳細な説明の節で更に説明される概念のいくつかを紹介する。この概要は、特許請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することは意図されておらず、特許請求される主題の範囲を決定するために孤立して使用されることも意図されていない。主題は、本開示の明細書全体、任意のまたは全ての図面、及び各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
【０００５】
本開示の所定の態様及び特徴は、溶接金属または金属合金シートにおける欠陥を除去することによって、溶接金属シートまたは金属合金シート（例えば、溶接アルミニウムシートまたはアルミニウム合金シート）の品質を改善することに関する。いくつかの例では、溶接技術（例えば、抵抗スポット溶接）を使用して、２つ以上の金属シートを一緒に接合または溶接して溶接金属シートを形成し得る。金属シートの各々は、任意のサイズのものであり得る。所望の場合には、金属シートの各々は、溶接される前に一緒に処理されて溶接金属シートを形成し得る。例えば、金属シートの各々は、任意の好適な質別（ｔｅｍｐｅｒ）を有し得る。
【０００６】
例えば、圧縮力（例えば、鍛造力）及び電流が溶接金属シートに加えられ得る。圧縮力及び電流を加えることは、ある量の圧縮力を溶接金属シートに加えながら、溶接金属シートに加えられる電流の量を徐々に調節する（例えば、増加させるまたは減少させる）ことを含み得る。溶接金属シートに加えられる電流の量を徐々に調節することで、溶接金属シートが冷める速度を制御し得る。例えば、溶接金属シートに加えられる電流の量を徐々に減少させることで、溶接金属シートを徐々に冷却することができる。溶接金属シートを徐々に冷却することは、周囲条件（例えば、およそ１５℃〜３０℃などの室温）で溶接金属シートが冷却されるであろう速度、または液体冷却電極（例えば、水、または水と冷却剤（例えば、グリコールを含む）との組み合わせで冷却された電極）との接触によって冷却される場合よりも遅い速度で溶接金属シートを冷却することを含み得る。圧縮力を加えながらそれと共に溶接金属シートを徐々に冷却することで、溶接金属シートに欠陥が形成することを防止し、及び／または溶接金属シートにおける欠陥を除去し得る。欠陥は、溶接金属シートにおける亀裂、破損、孔などを含み得る。欠陥は、溶接金属シートの表面または溶接金属シート内に形成し得、欠陥の存在は、溶接金属シートを横切断することによって確認され得る。いくつかの例では、圧縮力及び冷却電流（例えば、上述したように溶接金属シートを徐々に冷却する電流）を同時に加えることで、溶接金属シートに欠陥が形成することを防止し、または溶接金属シートに形成された欠陥を除去し得る。いくつかの例では、広い凍結範囲及び低い固相線温度（例えば、アルミニウムまたは７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金）を有する金属合金を含む金属シートは、溶接金属シートにおける欠陥の形成の影響を特に受けやすい場合がり、本明細書に記載の抵抗スポット溶接スケジュールから利益を受け得る。
【０００７】
１つの非限定的な例によれば、第１の金属シート及び第２の金属シートは、２つ以上の電極（例えば、限定されないが、銅、鋼、もしくはタングステン電極または所望の導電性を供給するための任意の電極）の間に配置され得る。第１及び第２の金属シートは、２つ以上の電極間で任意の向き、構成、または方向で配置され得る。例えば、第１及び第２の金属シートは、第１及び第２の金属シートが同じ方向を向くように、２つ以上の電極の間に配置され得る。別の例では、第１及び第２の金属シートは、第１の金属シートが第２の金属シートに対して垂直となるように、２つ以上の電極の間に配置され得る。更に別の例では、第１及び第２の金属シートは、第１の金属シートが第２の金属シートに対して平行となるように、２つ以上の電極の間に配置され得る。いくつかの例では、電極は、第１及び第２の金属シートの反対側に圧縮力及び電流を加えるために使用され得る。第１の量の圧縮力が第１及び第２の金属シートに加えられて、金属シートを一緒に圧迫し得る。第１の量の圧縮力を加えながら第１のレベルまたは第１の量の電流が第１及び第２の金属シートに加えられ得る。電流のレベルまたは量は、熱のレベルまたはエネルギーのレベルに相当し得、金属シートの状態を変えるのに十分であり得る。例えば、第１のレベルの電流は、第１及び第２の金属シートを溶融（例えば、液化）させるのに十分であり得る。第１の量の圧縮力を加えながら第１及び第２の金属シートを溶融させることで、第１及び第２の金属シートを一緒に溶接または接合して、溶接金属シートを形成し得る。
【０００８】
溶接シートに加えられる圧縮力の量及び電流のレベルは、溶接スケジュール内で調節され得る。例えば、溶接シートに加えられる圧縮力の量または電流のレベルは、徐々に、間欠的に、任意の増加または減少する曲線もしくは曲線プロファイルを伴って、または実質的に瞬間的に調節され得る。いくつかの例では、溶接シートに加えられる圧縮力の量及び電流のレベルは、独立して調節され得る。いくつかの例では、溶接金属シートに加えられる圧縮力の量及び電流のレベルは、使用者入力またはコマンド（例えば、溶接制御部からの入力）に基づいて調節され得る。例えば、圧縮力の量は、第１の量から第２の量に調節され得る。第２の量の圧縮力は、第１の量の圧縮力より大きい場合があり、溶接金属シートを鍛造するのに十分であり得る。第２の量の圧縮力を使用して溶接金属シートを鍛造しながら、電流は、ある期間にわたって第１のレベルから第２のレベルまで徐々に減少され得る。ある期間にわたって第１のレベルから第２のレベルまで電流のレベルを徐々に減少させることは、制御された下方傾斜電流を加えることと称され得る。制御された下方傾斜電流を溶接金属シートに加えることにより、溶接金属シートを徐々に冷却することが可能となり得、溶接金属シートの凝固の速度を低減し得る。制御された下方傾斜電流を溶接金属シートに加えながら溶接金属シートを鍛造する圧縮力を加えることにより、溶接金属シートにおける欠陥を除去し得、これにより溶接金属シートの品質（例えば、破損モード、強度、表面（ｃｏｓｍｅｔｉｃ）外観、腐食性能など）を改善し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】溶接部における欠陥の例を示す画像である。
【図１Ｂ】図１Ａの欠陥の別の光景を示す画像である。
【図２】本開示の一例に係る、溶接部から欠陥を防止または除去しつつ、溶接部を形成するために金属シートに加えられる圧縮力の量及び電流の量の両方を含む抵抗スポット溶接スケジュールの例を図示するグラフである。
【図３】本開示の一例に係る、溶接部における欠陥を防止するための例示的なプロセスを図示するフローチャートである。
【図４Ａ】欠陥を含む溶接部の概略斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの欠陥の概略斜視図である。
【図５Ａ】欠陥を含む別の溶接部の概略斜視図である。
【図５Ｂ】図４Ａの欠陥の概略斜視図である。
【図６】本開示の一例に係る、圧縮力及び制御された下方傾斜電流を加えた後の溶接部の概略斜視図である。
【図７】圧縮力及び制御された下方傾斜電流を金属シートに加えた後の３つの合金７０７５シートに形成された抵抗スポット溶接ナゲットの写真を含有する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
定義及び説明：
本明細書で使用される「発明」、「その発明」、「この発明」、及び「本発明」という用語は、本特許出願及び以下の特許請求の範囲の主題の全てを広く指すことが意図されている。これらの用語を含有する記述は、本明細書に記載された主題を限定するものでも、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものでもないと理解されるべきである。
【００１１】
本明細書では、「シリーズ」または「７ｘｘｘ」などのアルミニウム産業名称によって特定される合金について記述する。アルミニウム及びその合金の命名及び特定に最も一般的に使用される番号名称システムの理解については、いずれもＴｈｅ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎにより発行された「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｌｌｏｙ  Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｌｉｍｉｔｓ  ｆｏｒ  Ｗｒｏｕｇｈｔ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ａｎｄ  Ｗｒｏｕｇｈｔ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙｓ」または「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｒｄ  ｏｆ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ａｌｌｏｙ  Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  Ｌｉｍｉｔｓ  ｆｏｒ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｆｏｒｍ  ｏｆ  Ｃａｓｔｉｎｇｓ  ａｎｄ  Ｉｎｇｏｔ，」を参照。
【００１２】
本明細書で使用される場合、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、または「その（ｔｈｅ）」の意味は、文脈が他に明確に指示していない限り、単数及び複数の言及を含む。
【００１３】
本明細書で使用される場合、「室温」の意味は、約１５℃〜約３０℃の温度、例えば、約１５℃、１６℃、１７℃、１８℃、１９℃、２０℃、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃、２５℃、２６℃、２７℃、２８℃、２９℃、または３０℃を含み得る。本明細書で使用される場合、「周囲条件」の意味は、約室温の温度、約２０％〜約１００％の相対湿度、及び約９７５ミリバール（ｍｂａｒ）〜約１０５０ｍｂａｒの気圧を含み得る。例えば、相対湿度は、約２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％であり得る。例えば、気圧は、約９７５ｍｂａｒ、９８０ｍｂａｒ、９８５ｍｂａｒ、９９０ｍｂａｒ、９９５ｍｂａｒ、１０００ｍｂａｒ、１００５ｍｂａｒ、１０１０ｍｂａｒ、１０１５ｍｂａｒ、１０２０ｍｂａｒ、１０２５ｍｂａｒ、１０３０ｍｂａｒ、１０３５ｍｂａｒ、１０４０ｍｂａｒ、１０４５ｍｂａｒ、または１０５０ｍｂａｒであり得る。
【００１４】
本明細書に開示される全ての範囲は、その中に含まれる任意の及び全ての部分的範囲を包含するものと理解されたい。例えば、記述された「１〜１０」の範囲は、１の最小値と１０の最大値との間（及びそれを含む）の任意の及び全ての部分的範囲、すなわち、１以上、例えば１〜６．１の最小値で始まり、１０以下、例えば、５．５〜１０の最大値で終わる全ての部分範囲を含むものと考えられるべきである。
【００１５】
本発明の実施形態の主題は、法的要件を満たすために本明細書で具体的に説明されているが、この説明は必ずしも特許請求の範囲を限定することは意図されていない。特許請求された主題は、他の方法で具現化され得、異なる要素または工程を含み得、他の既存または将来の技術と共に使用され得る。本明細書は、個々の工程の順序または要素の配置が明示的に記載されている場合を除き、様々な工程または要素の中または間の任意の特定の順序または配置を意味するものとして解釈されるべきではない。              
【００１６】
本開示の所定の態様及び特徴は、溶接部における欠陥を除去または防止することによって、金属シートまたは金属合金シートにおける溶接部の品質を改善することに関する。金属または合金シートの例には、アルミニウムシートまたはアルミニウム合金シートが含まれるがこれらに限定されない。欠陥は、例えば、溶接部における亀裂、孔、または破損を含み得る。いくつかの例では、欠陥は、溶接部の表面または溶接部の本体部にあり得る。
【００１７】
いくつかの例では、クランプ力及び電流が２つ以上の金属シートに加えられて溶接部を形成し得る。例えば、クランプ力が金属シートに加えられて、金属シートを互いに接触させ得る。金属シートの一部を溶融するのに十分高い第１のレベルの電流を加えて、金属シートを局所的に溶融させ得、これは金属シートを一緒に溶接し得る。いくつかの例では、電流のレベルは、エネルギーの量または熱の量に相当し得る。金属シートの初期溶接の後、低減した電流と共に、鍛造力を溶接部に更に加えて、溶接部における欠陥を防止または除去し得る。低減した電流を溶接部に加えることは、制御された下方傾斜電流を溶接部に加えることを含み得る。制御された下方傾斜電流を加えることは、鍛造力を加えながら、初期溶接電流よりも低い第２のレベルの電流を溶接金属シートに加えることを含み得る。第２のレベルの電流は、溶接部を凝固（例えば、液相から固相への移行）し始めさせるレベルであり得る。制御された下方傾斜電流を加えることは、第２のレベルの電流から第３のレベルの電流まで電流を徐々に減少させることを更に含み得る。第３のレベルの電流は、第２のレベルの電流よりも低くすることができる。いくつかの例では、電流は、ある期間にわたって第１のレベルの電流から第３のレベルの電流まで徐々に減少され得る。制御された下方傾斜電流を加えることはまた、方形波が意図された形状、正弦波形状、または特定の用途または利用可能な制御によって必要に応じて任意の他の形状を有するパルス電流を加えることを含み得る。方形波または他のパルス電流は、単位時間当たりのパルスの数、パルス間の時間遅延、パルス継続時間、パルス振幅、またはそれらの任意の組み合わせを調節することによって、溶接部の加えられる電流、温度、及び／または冷却プロファイルを変化させ得る。
【００１８】
制御された下方傾斜電流を加えながら鍛造力を溶接部に加えることで、溶接部における欠陥を防止または除去し得る。別の例では、制御された下方傾斜電流を加えながら鍛造力を溶接部に加えることで、溶接金属シートに欠陥が形成することを防止し得る。溶接金属シートに欠陥が形成することを防止することで、溶接シートの強度、溶接金属シートの疲労、腐食、または表面特性を改善し得る。
【００１９】
これらの例示的な例は、本明細書で論じられる一般的な主題を読者に紹介するために提供され、開示された概念の範囲を限定することは意図されていない。以下の節は、図面を参照して様々な追加の特徴及び例を説明しており、その図面では、同様の符号が同様の要素を示しており、方向の説明は、事例を説明するために使用されているが、事例のように、本開示を限定するために使用されるべきではない。
【００２０】
図１Ａは、溶接部１００における欠陥１０２の例を示す画像である。図１Ａに図示される例では、溶接部１００は、アルミニウム溶接部またはアルミニウム合金溶接部であり得る。溶接部１００は任意の形状またはサイズのものであり得る。いくつかの例では、溶接部１００は、例えば、抵抗スポット溶接（「ＲＳＷ」）技術を含む、様々な溶接技術またはプロセスを使用して、２つ以上の金属シートを一緒に溶接することによって形成され得る。溶接部１００を形成するために使用される金属シートの各々は、任意のサイズまたは厚さを有し得る。一例として、溶接部１００を形成するために使用される金属シートの各々は、０ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有し得る。いくつかの例では、溶接される前に金属シートの各々が処理されて溶接部１００を形成し得る。いくつかの例では、溶接部１００を形成するために使用される金属シートの各々は、任意の好適な質別を有し得る。ＲＳＷは、２つ以上の金属シートに電流を加えて金属シートを溶融させ、シート間に溶接部を形成して、金属シートを一緒に接合して溶接部１００を形成することを含み得る。欠陥１０２は、溶接作業中の熱膨張及び／または収縮のため、溶接部１００内に形成され得る。例えば、金属シートうちの１つ以上の金属シートに加えられた電流に対する抵抗が熱を生成し得、これが溶接材料及び／または溶接部の周囲の金属シートにおいて熱膨張または収縮を引き起こし得、溶接部１００において欠陥１０２の形成を引き起こす。欠陥１０２の例には、溶接部１００における亀裂、破損、または多孔が含まれ得るがこれらに限定されない。
【００２１】
図１Ｂは、図１Ａの溶接部１００における欠陥１０２の拡大図を示す画像である。この例では、欠陥１０２は溶接部１００における亀裂である。
【００２２】
図１Ａ及び１Ｂを参照すると、多様な材料は、ＲＳＷ接合作業中に欠陥の影響を受けやすい場合がある。伝統的なスポット溶接プロセスの間に、接合されるべき金属シートは急速に加熱されて、シート材料の局所的溶融を生じさせ得る。次いで、金属シートの溶融金属が組み合わされて、金属シートを一緒に接合する溶接部１００を形成し得る。しかしながら、初期の溶接プロセスの後、溶接部１００は、周囲条件で（例えば、およそ１５℃〜３０℃などの室温で）急速に冷却され得るか、または液体冷却電極（例えば、水、または水と冷却剤（例えば、グリコールを含む）との組み合わせで冷却された電極）との接触によって冷却されると急速に冷却され得、これは、溶接部１００の不均一な凝固、熱応力、及び／または溶接部１００における亀裂、多孔、及び／または破損をもたらし得る他の条件をもたらし得る。いくつかの例では、固相線温度と液相線温度との間の比較的広い凍結範囲を有する、及び／または比較的低い固相線温度を有する材料は、欠陥（例えば、溶接部１００における欠陥１０２）の影響を特に受けやすい場合がある。所定の場合では、１ｘｘｘシリーズ、２ｘｘｘシリーズ、３ｘｘｘシリーズ、４ｘｘｘシリーズ、５ｘｘｘシリーズ、６ｘｘｘシリーズ、７ｘｘｘシリーズ、８ｘｘｘシリーズ、及び／または任意の他のアルミニウムまたはアルミニウム合金材料におけるアルミニウムまたはアルミニウム合金は、溶接部１００における欠陥１０２の影響を特に受けやすい場合があり、以下に記載する抵抗スポット溶接スケジュールから利益を受け得る。他の例では、任意の他の合金は、溶接部における欠陥の影響を受けやすい場合があり、以下に記載する抵抗スポット溶接スケジュールから利益を受け得る。以下に記載する抵抗スポット溶接スケジュールから利益を受け得る他の合金の非限定的な例には、Ｈｉｇｈ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ７ｘｘｘ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅと題された２０１５年１０月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／２４８，７９６号に開示された合金が含まれるがこれに限定されず、その開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００２３】
図２は、溶接部から欠陥を防止または除去しつつ、溶接部を形成するために金属シートに加えられる圧縮力２０２の量及び電流２１２の量の両方を含む抵抗スポット溶接スケジュール２００の例を図示するグラフである。溶接スケジュール２００は、任意の既存のスポット溶接装置で使用され得、抵抗スポット溶接プロセスに一般に関連するものを超える追加の機器、部品、または機械を必要としない。図２に図示される例では、ある量の圧縮力２０２及びある量の電流２１２が２つ以上の金属シートに加えられる。各金属シートは金属合金シートであり得る。いくつかの例では、圧縮力２０２の量Ｆ０−Ｆ２及び電流２１２のレベルＣ０−Ｃ３は、時間Ｔ０ーＴ６の期間にわたって金属シートに加えられ得る。圧縮力２０２の各量Ｆ０−Ｆ２は、金属シートを圧縮または圧迫するための任意の量の力であり得る。一例として、圧縮力２０２の各量Ｆ０−Ｆ２は、０ｌｂｆ〜３０００ｌｂｆであり得る。電流２１２の各レベルＣ０−Ｃ３は、任意の量の電流、任意の量のエネルギー、または任意の量の熱に相当し得る。一例として、電流２１２の各レベルＣ０−Ｃ３は、０キロアンペア（ｋＡ）〜６５ｋＡであり得る。時間Ｔ０−Ｔ６の期間は、任意のスパンまたは継続の時間であり得、各期間の間の時間のスパンは、例えば、最大で３０００ミリ秒（ｍｓ）で変化し得る。一例として、時間Ｔ０−Ｔ６の期間は、１５００ミリ秒の継続時間であり得る。
【００２４】
いくつかの例では、クランプ力２０４が最初に金属シートに加えられ得る。クランプ力２０４は、金属シートを一緒に圧迫するかまたは互いに接触させるための、金属シートに加えられる溶接力であり得る。非限定的な例として、クランプ力２０４は、およそ１２００ｌｂｆまたは任意の好適な量の力であり得る、量Ｆ１の圧縮力であり得る。クランプ力２０４を加えた後、電流２１２の量は、時間Ｔ１において溶接電流２１６まで量２１４だけ増加され得る。図２に図示される例では、電流２１２は、線形関数に対応する手法で増大され得る。別の例では、電流２１２は、任意の手法でまたは任意の関数、曲線、勾配、パルス、または変調された制御戦略に従って増加され得る。いくつかの例では、溶接電流２１６は、局所的溶融のために金属シートにおいて十分な熱を発生させるのに十分に高い。溶接電流２１６は、およそ３０ｋＡまたは任意の好適な電流であり得る、量Ｃ３であり得る。２つの金属シートにクランプ力２０４を加えながら金属シートを溶融させることで、時間Ｔ１から時間Ｔ２まで溶接電流２１６が金属シートに加えられている間に金属シートを一緒に溶接または接合し得る。
【００２５】
いくつかの例では、クランプ力２０４及び溶接電流２１６は、溶融材料が混合されるように金属シートを十分に溶融させた後、凝固して溶接部を形成する溶融金属のシートの間に溶接パドルが形成し得る。時間Ｔ２またはその付近で、クランプ力２０４は、２０６において鍛造力２０８まで増加され得る。所定の非限定的な例では、鍛造力２０８は量Ｆ２であり得、これはクランプ力２０４の１〜およそ４倍であり得る。別の例では、鍛造力は、金属シートを鍛造するのに十分な任意の量の力であり得る。圧縮力２０２が鍛造力２０８まで増加するにつれて、溶接電流２１６は２１８において初期冷却電流２２０まで低減され得る。溶接材料を周囲空気中で冷却するか、または液体冷却電極（例えば、水、または水と冷却剤（例えば、グリコールを含む）との組み合わせで冷却された電極）を使用して冷却する場合と同じ速度で冷却及び凝固が進行することを防止するため、初期冷却電流２２０は、溶接パドル全体を溶融状態で維持することができないが、溶接パドル全体において所定の量の熱を維持するのに十分に低いレベルまたは量の電流であり得る。一例として、初期冷却電流２２０は、およそ２０ｋＡ〜３０ｋＡまたは任意の好適な電流であり得る。周囲条件で（例えば、およそ１５℃〜３０℃の温度で）または液体冷却電極を使用して溶接材料を冷却すると、溶接部において欠陥を形成させ得る。初期冷却電流２２０は、２２６でゼロに低減される前に、２２２で最終冷却電流２２４まで低減され得る。一例として、最終冷却電流２２４は、およそ０ｋＡ〜１０ｋＡまたは任意の好適な電流であり得る。制御された下方傾斜２２２は、溶接部に加えられた熱の量を徐々に低減し得、それ故、時間Ｔ２から時間Ｔ６まで溶接部の温度の低下を制御する。温度の低下を制御することにより、溶接材料が周囲速度で（例えば、およそ１５℃〜３０℃を含む室温で）冷却されるかまたは液体冷却電極との接触によって冷却される場合よりも遅い速度で溶接部を冷却することが可能であり得る。２２２での電流下方傾斜の間、鍛造力２０８は、２１０での完成した溶接部の解放まで維持され得る。
【００２６】
一定量の圧縮力（例えば、鍛造力２０８）を加えながら溶接金属シート（例えば、２２０から２２４）に加えられる電流のレベルを徐々に減少させることにより、圧縮力を使用して溶接金属シートを鍛造しながら溶接金属シートをゆっくりと冷却することが可能となり得る。溶接金属シートがゆっくりと冷却されている間に溶接金属を鍛造することにより、圧縮力が、溶接金属シートにおける欠陥を軽減し、及び／または溶接金属シートに欠陥が形成することを防止し得る。溶接金属シートにおける欠陥を軽減し、及び／または溶接金属シートに欠陥が形成することを防止することで、改善した強度、破断効率、表面外観、または疲労及び腐食性能を有する溶接金属シートを生成し得る。
【００２７】
いくつかの例では、記載された抵抗スポット溶接スケジュール２００の効果は、初期溶接が時間Ｔ２で完了した後に、初期冷却電流２２０及び制御された下方傾斜２２２を加えることは、溶接材料の冷却速度を遅くして、亀裂、多孔、破損、及び／または任意の他の溶接欠陥をもたらし得る熱応力または不均一な冷却を防止する。更に、溶接材料が十分に凝固していないので、制御された冷却段階の間に鍛造力２０８を加えると圧縮応力を付与することができ、その圧縮応力は、溶接部を可塑的に変形させて、溶接材料が可鍛状態にある間に任意の亀裂、多孔、破損、及び／または他の欠陥を閉鎖し得る。次いで十分に凝固した溶接部は、亀裂、多孔、破損、及び／または任意の他の欠陥を含まなくてよいかまたは実質的に含まなくてよい。
【００２８】
依然として図２を参照すると、例示的な抵抗スポット溶接スケジュール２００の多数の変更または調節を使用して、特定の用途、溶接サイズ、材料、及び／または材料の厚さのためのプロセスを調節し得る。例えば、所定の場合では、クランプ力２０４から鍛造力２０８への増加２０６は、溶接電流２１６から初期冷却電流２２０への減少２１８よりも早くまたは遅くなるようにシフトされてよく、またはその逆もまた同様である。いくつかの場合では、鍛造力２０８は、示されているように一定であり得るか、または、任意の特定の材料、プロセス、または材料の厚さによって必要に応じて、およそ時間Ｔ２からＴ６まで増加、減少、または変化し得る。更に、鍛造力２０８は、鍛造変位によって決定され得、鍛造力２０８は、溶接電極間の特定の間隙または溶接材料内の特定の量の塑性または弾性変形を維持するように変更される。所定の場合では、鍛造力２０８は、クランプ力２０４のおよそ１〜４倍の範囲内にあり得、より具体的にはクランプ力２０４のおよそ１．５倍であり得る。
【００２９】
初期冷却電流２２０、電流下方傾斜２２２、及び／または最終冷却電流２２４はまた、大きさについて及び時間Ｔ２から時間Ｔ６まで変化し得る。例えば、初期冷却電流２２０は、電流下方傾斜２２２を伴わずに一定レベルで維持され得る。いくつかの場合では、電流下方傾斜２２２は一定であってよく、減衰してよく、傾斜が増加してよく、傾斜が減少してよく、一定の電流段階を伴う複数の下降段階を含んでよく、及び／または特定の用途によって所望または必要とされる任意の形状をとる。所定の場合では、電流下方傾斜２２２は任意の値を有し得る。一例として、電流下方傾斜２２２は、１秒当たり最大でおよそ９０ｋＡの値を有し得る。電流下方傾斜２２２はまた、パルス幅変調された電流であることで、溶接材料内に様々な量の電流、及び結果として熱を提供し得る。所定の場合では、初期冷却電流２２０、電流下方傾斜２２２、及び／または最終冷却電流２２４は、溶接スケジュール２００の間に、冷却速度、凝固、温度プロファイル、及び／または溶接材料の熱応力プロファイルの数学的モデルに応じて変更され得る。他の場合では、初期冷却電流２２０、電流下方傾斜２２２、及び／または最終冷却電流２２４は、溶接温度、溶接抵抗、電極温度、及び／または測定または計算され得る任意の他のプロセスパラメータの直接的な測定によって計算され得る。
【００３０】
溶接部に加えられるエネルギーの量を決定するために測定、計算、または使用されるパラメータにかかわらず、その方法は、欠陥及び／または不要の粒子構造を防止及び／または低減する速度での冷却を可能にする溶接部における経時的な温度変化を生成すべきである。同様に、図２における冷却時間の量であるＴ２〜Ｔ６もまた、使用される材料、用途、及び／または機器に応じて変化し得る。いくつかの場合では、鍛造力２０８、初期冷却電流２２０、電流下方傾斜２２２、及び／または最終冷却電流を加えることは、最大でおよそ１０秒の時間スパンにわたって行われ得る。所定の場合では、その時間スパンはおよそ１秒であり得る。
【００３１】
図３は、溶接部における欠陥を防止するための例示的なプロセスを図示するフローチャートである。ブロック３０２では、第１の量の圧縮力及び第１のレベルの電流が第１の金属シート及び第２の金属シートに加えられて溶接部を形成する。いくつかの例では、第１の金属シートまたは第２の金属シートは、アルミニウムシートまたはアルミニウム合金シートであり得る。第１及び第２の金属シートは、任意の形状またはサイズであり得る。例えば、第１及び第２の金属シートはそれぞれ、０ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有し得る。電流のレベルは、第１及び第２の金属シートに加えられる電流の量、熱の量、またはエネルギーの量に相当し得る。第１の量の圧縮力は、第１の金属シート及び第２の金属シートを圧縮するための任意の力の量であり得る。一例として、第１の圧縮力は、０ｌｂｆ〜３０００ｌｂｆであり得る。第１のレベルの電流は、第１の金属シート及び第２の金属シートを溶融させるための任意の電流の量であり得る。一例として、第１のレベルの電流は、０ｋＡ〜６５ｋＡであり得る。
【００３２】
例えば、第１及び第２の金属シートは、銅、鋼、またはタングステン電極など（これらに限定されない）の少なくとも２つの電極の間に配置され得る。電極は、第１の金属シート及び第２の金属シートの反対側に、ある量の圧力または圧縮力及びある量の電流を加えるために使用され得る。一例として、電極は、第１及び第２の金属シートに第１の量の圧縮力を加えて、第１及び第２の金属シートを一緒に圧迫するために使用され得る。電極はまた、第１のレベルの電流を第１及び第２の金属シートに加えて、第１及び第２の金属シートを所望の溶接位置で溶融させるために使用され得る。第１の量の圧縮力を加えながら第１及び第２の金属シートを溶融させることで、第１及び第２の金属シートを一緒に溶接または接合して、所望の溶接位置で溶接部を形成し得る。溶接部は任意の形状またはサイズのものであり得る。
【００３３】
いくつかの例では、第１及び第２の金属シートに第１のレベルの電流を加えることは、金属シートの各々において熱膨張または収縮を引き起こし得る。第１または第２の金属シートにおける熱膨張または収縮は、溶接金属シートの表面または溶接金属シートの本体部に欠陥（例えば、亀裂、破損、または多孔）を形成させ得る。
【００３４】
ブロック３０４では、第２の量の圧縮力及び第２のレベルの電流が、溶接部において第１及び第２の金属シートに加えられる。いくつかの例では、電極を使用して、第２の量の圧縮力及び第２のレベルの電流を溶接部に加えて、溶接部を鍛造または成形し得る。いくつかの例では、第２のレベルの電流は任意の量の電流であり得る。いくつかの例では、第２のレベルの電流は、電極を使用して加えられた前のレベルの電流未満（例えば、ブロック３０２で加えられた第１のレベルの電流未満）であり得る。第２の量の圧縮力は、第１及び第２の金属シートを圧縮するための任意の量の力であり得る。いくつかの例では、第２の量の圧縮力は、電極を使用して加えられた前の量の圧縮力を超え（例えば、ブロック３０２で加えられた第１の量の圧縮力を超え）得る。一例として、第２の量の圧縮力は、０ｌｂｆ〜３０００ｌｂｆ、または任意の好適な量であり得る。第２のレベルの電流は、０ｋＡ〜６５ｋＡ、または任意の好適なレベルであり得る。いくつかの例では、溶接部に加えられる電流のレベルを低減しながら溶接部に加えられる圧縮力の量を増加させることにより、増加した量の圧縮力が溶接部を鍛造または成形しながら溶接部が冷却または凝固し始めることを可能にし得る。
【００３５】
ブロック３０６では、溶接部に加えられる電流は、第２のレベルから第３のレベルの電流まで徐々に調節される。第３のレベルの電流は、任意の量の電流であり得る。例えば、第３のレベルは０ｋＡと６５ｋＡとの間であり得る。いくつかの例では、第３のレベル電流は、第２のレベルの電流よりも低くすることができる。電流は、ある期間にわたって第２のレベルから第３のレベルまで徐々に低減され得る。ある期間にわたって溶接部に加えられる電流を第２のレベルから第３のレベルに徐々に低減することは、制御された下方傾斜電流を加えることと称され得る。制御された下方傾斜電流を加えることにより、溶接材料を徐々に冷却することが可能となり得る一方で、圧縮力（例えば、ブロック３０４で加えられる第２の量の圧縮力）を使用して溶接部を鍛造し、発生し得る欠陥を防止または修繕する。溶接材料がゆっくりと冷却されている間に溶接金属を鍛造することにより、圧縮力が溶接部における欠陥を閉鎖することが可能となり得る。別の例では、溶接部が制御された様式で冷却されている間に溶接部に加えられる鍛造力により、圧縮力が溶接部に欠陥が形成するのを防止することが可能となり得る。いくつかの例では、電流のレベル及び圧縮力の量は低減され得、任意の欠陥が除去された後に溶接金属シートを電極間から除去するために電極を制御する顎部（ｊａｗ）が開かれ得る。例えば、溶接金属シートを電極間から除去するために、電流のレベルが０ｋＡに低減され得、圧縮力の量が０ｌｂｆに低減され得る。
【００３６】
図４Ａは、欠陥４０２を含む溶接部４００の概略斜視図である。図４に図示される例では、溶接部４００は、従来の溶接スケジュールに従って形成され得る。従来の溶接スケジュールは、周囲条件で溶接部を冷却すること（例えば、およそ１５℃〜３０℃などの室温で溶接部を冷却すること）または液体冷却電極を使用して溶接部を冷却することを含む溶接スケジュールを含み得る。欠陥４０２は、溶接部４００の表面上の亀裂であり得る。溶接部４００はまた、溶接部内の亀裂及び樹木状粒成長を含み得、これは、溶接部４００に追加の欠陥を形成させ得る。図４Ｂは、図４Ａの欠陥４０２の概略斜視図である。
【００３７】
図５Ａは、欠陥５０２を含む別の溶接部５００の概略斜視図である。図５Ｂは、図５Ａの欠陥５０２の概略斜視図である。
【００３８】
図６は、図２に関して上述した例示的な抵抗スポット溶接スケジュール２００と同様に、圧縮力及び制御された下方傾斜電流を金属シートに加えた後の溶接金属シート６００の概略斜視図である。図６に図示される例では、溶接金属シート６００はいかなる欠陥も含まない。例えば、上述のように鍛造力及び制御された下方傾斜電流を溶接金属シートに加えることによって欠陥が除去及び／または防止され得る。一例として、欠陥は、図３のフローチャートに図示された方法に従って溶接金属シートを形成することによって除去及び／または防止され得る。
【００３９】
図７は、本明細書に記載されているように圧縮力及び制御された下方傾斜電流を金属シートに加えた後に３つの７０７５アルミニウム合金シートに形成された抵抗スポット溶接ナゲットの写真を含有する。
【００４０】
以下の実施例は、本発明を更に例示する役割を果たすが、同時に、そのいかなる限定も構成しない。それどころか、本発明の趣旨から逸脱することなく、本明細書の記載を読んだ後に、当業者に示唆し得る様々な実施形態、変更、及び均等物が訴えられ得ることが明確に理解されるべきである。以下の実施例に記載された研究の間、他に記述されていない限り、従来の手順に従った。手順の一部は説明の目的で以下に記載されている。
【実施例】
【００４１】
実施例１
従来の抵抗スポット溶接は、７０７５アルミニウム合金から調製されたシートに対して実施した。具体的には、一対の対向する溶接電極を、正反対の共通スポットでシート金属層の反対側と接触させた。およそ３０ｋＡの電流と共に圧縮力を１２００ｌｂｆでシート金属に加えた。電流及び圧縮力を２５０ｍ秒の間、一定に保持し、溶融溶接プールを形成させた。次いで、電流を３０ｋＡから０ｋＡに実質的に瞬間的に低下させ、溶融した溶接プールを溶接ナゲットに凝固させた一方で、圧縮力を更に５０ミリ秒間一定に保持し、次いで追加の５０ミリ秒の期間にわたって１２００ｌｂｆから０ｌｂｆまで徐々に低下させた。図４Ａ−Ｂに示されるように、溶接から形成された溶接ナゲットは、溶接表面上及び溶接ナゲット内に溶接亀裂を含んでいた。そのため、７０７５アルミニウム合金上で従来の抵抗スポット溶接を実施すると、溶接部において欠陥（例えば、亀裂）の形成を引き起こし得る。
【００４２】
実施例２
従来の抵抗スポット溶接は、７０７５アルミニウム合金から調製されたシートに対して実施した。具体的には、一対の対向する溶接電極を、正反対の共通スポットでシート金属層の反対側と接触させた。およそ３０ｋＡの電流と共に圧縮力を１０００ｌｂｆでシート金属に加えた。電流及び圧縮力を２５０ｍ秒の間、一定に保持し、溶融溶接プールを形成させた。次いで、電流を３０ｋＡから０ｋＡに実質的に瞬間的に低下させ、溶融した溶接プールを溶接ナゲットに凝固させた一方で、圧縮力を更に５０ミリ秒間一定に保持し、次いで追加の５０ミリ秒の期間にわたって１２００ｌｂｆから０ｌｂｆまで徐々に低下させた。図５Ａ−Ｂに示されるように、溶接から形成された溶接ナゲットは、溶接表面上及び溶接ナゲット内に溶接亀裂を含んでいた。そのため、７０７５アルミニウム合金上で従来の抵抗スポット溶接を実施すると、溶接部において欠陥（例えば、亀裂）の形成を引き起こし得る。
【００４３】
実施例３
本明細書に記載の方法に従って７０７５アルミニウム合金から調製されたシートに対して抵抗スポット溶接を実施した。具体的には、一対の対向する溶接電極を、正反対の共通スポットでシート金属層の反対側と接触させた。およそ０ｋＡの電流と共に圧縮力を１２００ｌｂｆでシート金属に加えた。圧縮力を３００ミリ秒間１２００ｌｂｆで一定に保持した一方で、初期電流を１５０ミリ秒間０ｋＡで一定に保持した。最初の１５０ミリ秒後、次いである時間にわたって電流を０ｋＡからおよそ３０ｋＡに増加させた。次いで、電流を１５０ミリ秒の期間およそ３０ｋＡで一定に保持した。３００ミリ秒後、次に電流を実質的に瞬間的に３０ｋＡからおよそ２５ｋＡに低下させ、同時に圧縮力を１２００ｌｂｆから１８００ｌｂｆに増加させた。電流をおよそ１０００ミリ秒の期間にわたって２５ｋＡから５ｋＡに減少させたた一方で、圧縮力を１８００ｌｂｆで一定に保持した。次いで、電流を実質的に瞬間的に５ｋＡから０ｋＡに低下させ、５００ミリ秒間０ｋＡで保持した。次いで、その力を瞬間的に１８００ｌｂｆから０ｌｂｆに低下させた。図６に示されるように、本明細書に開示された溶接スケジュールに従って形成された溶接ナゲットは、いかなる欠陥も含んでいない。そのため、本明細書に記載の方法に従って７０７５アルミニウム合金シートに抵抗スポット溶接を実施することで、上述したように鍛造力及び制御された下方傾斜電流を溶接金属シートに加えることによって、溶接ナゲットに欠陥が形成することを防止することができ、または溶接ナゲットにおける欠陥を除去することができる。
【００４４】
実施例４
本明細書に記載の方法に従って７０７５アルミニウム合金から調製されたシートに対して抵抗スポット溶接を実施した。具体的には、一対の対向する溶接電極を、正反対の共通スポットでシート金属層の反対側と接触させた。およそ０ｋＡの電流と共に圧縮力を１２００ｌｂｆでシート金属に加えた。圧縮力を３００ミリ秒間１２００ｌｂｆで一定に保持した一方で、初期電流を１５０ミリ秒間０ｋＡで一定に保持した。最初の１５０ミリ秒後、次いである時間にわたって電流を０ｋＡからおよそ３０ｋＡに増加させた。電流を１５０ミリ秒の期間およそ３０ｋＡで一定に保持した。３００ミリ秒後、次に電流を実質的に瞬間的に３０ｋＡからおよそ２５ｋＡに低下させ、同時に圧縮力を１２００ｌｂｆから１８００ｌｂｆに増加させた。電流をおよそ１０００ミリ秒の期間にわたって２５ｋＡから５ｋＡに減少させたた一方で、圧縮力を１８００ｌｂｆで一定に保持した。次いで、電流を実質的に瞬間的に５ｋＡから０ｋＡに低下させ、５００ミリ秒間０ｋＡで保持した。次いで、その力を瞬間的に１８００ｌｂｆから０ｌｂｆに低下させた。シートの各々において溶接部から形成されたナゲットは、同様の直径及び窪みを有していた。図７に示されるように、本明細書に開示された溶接スケジュールに従って形成された溶接ナゲットは、いかなる欠陥も含んでいない。そのため、本明細書に記載の方法に従って７０７５アルミニウム合金シートに抵抗スポット溶接を実施することで、上述したように鍛造力及び制御された下方傾斜電流を溶接金属シートに加えることによって、溶接ナゲットに欠陥が形成することを防止することができ、または溶接ナゲットにおける欠陥を除去することができる。
【００４５】
例示された実施例を含む所定の例の前述の説明は、例示及び説明の目的でのみ提示されたものであり、網羅的であることも、本開示を開示された正確な形態に限定することも意図されていない。本開示の範囲から逸脱することなく、多くの変更、適合、及びその使用が当業者に明らかである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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