(57)【要約】【課題】高い強度を実現した鋼板溶接部材の提供。【解決手段】引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板１Ａ、１Ｂが重ね合わされ、複数の箇所でスポット溶接された鋼板溶接部材であって、ナゲット径Ｄｎが式（Ａ）を満たす大径スポット溶接部４を２つ以上有し、２つ以上の大径スポット溶接部４は、幅が１００μｍを超えるひけ巣５をナゲット３内に有するとの条件、及び複数のひけ巣をナゲット３内に有しかつ該複数のひけ巣の幅の総和が１００μｍを超えるとの条件の少なくとも一方を満たす確率が７０％以下である鋼板溶接部材。式（Ａ）：Ｄｎ≧２．５√ｈ（ｈは重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の１／２を表す。）【選択図】図１
2018140431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板が重ね合わされ、複数の箇所でスポット溶接された鋼板溶接部材であって、
ナゲット径Ｄｎが下記式（Ａ）を満たすナゲット部を有する大径スポット溶接部を２つ以上有し、
２つ以上の前記大径スポット溶接部は、幅が１００μｍを超えるひけ巣をナゲット部内に有するとの条件、及び複数のひけ巣をナゲット部内に有しかつ該複数のひけ巣の幅の総和が１００μｍを超えるとの条件の少なくとも一方を満たす確率が７０％以下である鋼板溶接部材。
式（Ａ）：Ｄｎ≧２．５√ｈ
（ここで、ｈは重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の１／２を表す。）
【請求項２】
前記大径スポット溶接部の少なくとも１つが、板厚方向の片側表面又は両側表面にくぼみを有し、片側表面にのみ前記くぼみを有する場合には該くぼみの深さが、両側表面に前記くぼみを有する場合には両方の該くぼみの深さの総和が、重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の５％以上である請求項１に記載の鋼板溶接部材。
【請求項３】
引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板を重ね合わせる重合せ工程と、
前記複数枚の鋼板の重ね合わせた部分を両側から溶接電極で挟み、前記溶接電極による加圧力Ｆｅ及びナゲット径Ｄｎが下記条件（Ｂ１）又は条件（Ｂ２）を満たすよう、前記溶接電極に通電してスポット溶接を行うスポット溶接工程と、
を有するスポット溶接方法。
条件（Ｂ１）：Ｆｅ≧５００ｋｇｆ、及びＤｎ≧２．５√ｈ
条件（Ｂ２）：Ｆｅ≧１００ｋｇｆ、及びＤｎ≧４√ｈ
（ここで、ｈは重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の１／２を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の製造分野等において複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接するスポット溶接方法、及び複数枚の鋼板をスポット溶接した鋼板溶接部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車分野では、低燃費化やＣＯ２排出量削減の観点で車体の軽量化を実現しつつ、一方で衝突安全性の向上の観点で車体部材を高強度化することが求められている。そのため、車体や部品等に高強度鋼板が使用されている。
なお、車体の組立や部品の取付けには抵抗溶接の一種であるスポット溶接を用いることが多いが、特に高強度鋼板をスポット溶接によって溶接する場合、接合部分の強度の向上が求められる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電槽のセル間隔壁に形成された透孔を通じて、このセル間隔壁の両側のセルに収納された発電要素の正負いずれかの極板に接続されたストラップの接続部間を溶接する隔壁貫通溶接工程と、この隔壁貫通溶接工程によってセル間隔壁の透孔内で一旦溶融した後に凝固したストラップの接続部間を両側から押圧する溶接ナゲット押圧工程とを有する鉛蓄電池の製造方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ワークの溶接部位に、前記ワークの片側からのみ電極を当てて溶接する片側スポット溶接方法であって、前記電極により前記ワークを前記片側から加圧しつつ、前記ワークに所定の電流値で本通電を行うナゲット形成工程と、前記ナゲット形成工程後、前記電極により前記ワークを前記片側から加圧しつつ、前記ワークに前記所定の電流値よりも低い電流値で通電を行う徐冷工程と、を含む片側スポット溶接方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献３には、抵抗スポット溶接ガンによりアルミニウム合金板材を溶接するにおいて、アルミニウム合金板材を所要の溶接加圧力にて溶接加圧時間ＳＴ１で加圧し、この溶接加圧時間ＳＴ１のタイムアップで溶接電流を流して溶接時間ＷＴ１で溶接する条件と、前記溶接時間ＷＴ１のタイムアップで所要の鍛造加圧力にて加圧し、かつディケィ時間ＷＴ２でディケィ電流を流して鍛造加圧させ、前記ディケィ時間ＷＴ２のタイムアップの後に所要の保持時間ＨＴ１で保持して鍛造加圧を終了させる条件とにより溶接を完了するアルミニウム合金板材の抵抗スポット溶接方法が提案されている。
【０００６】
また、特許文献４には、有機物を含む被覆層を有するアルミニウム薄板またはアルミニウム合金薄板の抵抗スポット溶接方法であって、溶接電流の通電に先だって電流値が前記溶接電流の５〜６０％の範囲内の予通電をする有機被覆されたアルミニウム薄板およびアルミニウム合金薄板の溶接方法が提案されている。
【０００７】
さらに、特許文献５には、シーム電極輪を介して被溶接物を加圧し、ヒート・クールを繰り返し断続通電し前記電極輪を回転駆動してシーム溶接する抵抗シーム溶接方法において、溶接通電時のヒート・クールタイミングのクールタイムの電流値をゼロまで落とさずに連続した高低の電流波形を生成して被溶接物をシーム溶接する抵抗シーム溶接方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３１３３１０号公報
【特許文献２】特開２０１３−６６９３２号公報
【特許文献３】特開２００３−１４５２７７号公報
【特許文献４】特開平８−２５０６０号公報
【特許文献５】特開平１１−７７３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来においても、スポット溶接の際にナゲット内に生じるひけ巣に着目した提案はあったが、高強度鋼板を用いた鋼板溶接部材の強度向上の観点でこのひけ巣を細かく制御することを試みた例はなく、この点にさらなる改善の余地がある。
【００１０】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、高い強度を実現した鋼板溶接部材、並びに、ひけ巣発生の抑制及び発生したひけ巣の大きさの低減を実現したスポット溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接により継手（溶接部分）を形成したとき、スポット溶接部分に形成されるナゲットの中央付近に「ひけ巣」とよばれる空隙が生じることがある。従来は、比較的引張強度ＴＳが小さい鋼板を用いた場合、こうしたひけ巣について強度の観点であまり問題とされることはなかった。
しかし、引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上という高強度の鋼板を１枚以上用い、複数の箇所でスポット溶接を行って鋼板溶接部材を作製した場合に、サイズの大きいひけ巣を有するスポット溶接部が増え過ぎると、鋼板溶接部材としての高い強度が得難いことが分かった。
【００１２】
また、ひけ巣は、特に引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上という高強度の鋼板を１枚以上用いてスポット溶接を行った場合により発生し易く、かつより大きいひけ巣が生じ易いことが分かった。
【００１３】
なお、上記のようにスポット溶接の条件を調整する提案は、特許文献１〜５にも示すように、従来においても幾つかなされている。しかし、特許文献１〜５においてはスポット溶接により得られた鋼板溶接部材についてサイズの大きいひけ巣の発生度合いが強度向上に寄与する点には着目がなく、またスポット溶接の際の加圧力及びナゲット径がひけ巣発生の抑制やその大きさの低減に寄与する点には着目がない。
【００１４】
そこで、本発明者らは、引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を１枚以上用いてスポット溶接を行うときに、ひけ巣の発生を抑制しかつ発生したひけ巣についてもその大きさを低減し得るスポット溶接方法について検討した。また、高い強度を得る観点で、鋼板溶接部材におけるひけ巣の発生度合い及び発生したひけ巣の大きさについて検討した。
【００１５】
その結果、大きなひけ巣が存在する確率が鋼板溶接部材の強度に寄与し、またスポット溶接の際の溶接電極による加圧力及びナゲット径が、ひけ巣の発生や発生したひけ巣の大きさに寄与することが知見された。
本発明は、以上の検討を重ねることにより完成するに至ったものである。
すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。
【００１６】
＜１＞  引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板が重ね合わされ、複数の箇所でスポット溶接された鋼板溶接部材であって、
ナゲット径Ｄｎが下記式（Ａ）を満たすナゲット部を有する大径スポット溶接部を２つ以上有し、
２つ以上の前記大径スポット溶接部は、幅が１００μｍを超えるひけ巣をナゲット部内に有するとの条件、及び複数のひけ巣をナゲット部内に有しかつ該複数のひけ巣の幅の総和が１００μｍを超えるとの条件の少なくとも一方を満たす確率が７０％以下である鋼板溶接部材。
式（Ａ）：Ｄｎ≧２．５√ｈ
（ここで、ｈは重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の１／２を表す。）
【００１７】
＜２＞  前記大径スポット溶接部の少なくとも１つが、板厚方向の片側表面又は両側表面にくぼみを有し、片側表面にのみ前記くぼみを有する場合には該くぼみの深さが、両側表面に前記くぼみを有する場合には両方の該くぼみの深さの総和が、重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の５％以上である前記＜１＞に記載の鋼板溶接部材。
【００１８】
＜３＞  引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板を重ね合わせる重合せ工程と、
前記複数枚の鋼板の重ね合わせた部分を両側から溶接電極で挟み、前記溶接電極による加圧力Ｆｅ及びナゲット径Ｄｎが下記条件（Ｂ１）又は条件（Ｂ２）を満たすよう、前記溶接電極に通電してスポット溶接を行うスポット溶接工程と、
を有するスポット溶接方法。
条件（Ｂ１）：Ｆｅ≧５００ｋｇｆ、及びＤｎ≧２．５√ｈ
条件（Ｂ２）：Ｆｅ≧１００ｋｇｆ、及びＤｎ≧４√ｈ
（ここで、ｈは重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の１／２を表す。）
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高い強度を実現した鋼板溶接部材、並びに、ひけ巣発生の抑制及び発生したひけ巣の大きさの低減を実現したスポット溶接方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】スポット溶接により形成されたスポット溶接部のナゲット及びひけ巣の一例を模式的に示す図である。
【図２】スポット溶接を開始する際の２枚の鋼板と溶接電極の配置の一例を示す図である。
【図３】２枚の鋼板がスポット溶接された本実施形態に係る鋼板溶接部材の一例を模式的に示す図である。
【図４】スポット溶接により形成されたスポット溶接部のナゲット及びひけ巣の一例を示す画像である。
【図５】スポット溶接により形成されたスポット溶接部のナゲット及びひけ巣の他の一例を示す画像である。
【図６】スポット溶接に用いる溶接電極の先端形状の各種の例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のスポット溶接用鋼板の選択方法の一実施形態について、説明する。
【００２２】
なお、本明細書中において、「〜」を用いて表される数値範囲は、特に断りの無い限り、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。ただし、「超」及び「未満」等の断りがある場合は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値の少なくとも一方として含まないことを意味する。
【００２３】
〔鋼板溶接部材〕
本実施形態に係る鋼板溶接部材は、引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板が重ね合わされ、複数の箇所でスポット溶接された部材である。
【００２４】
なお、スポット溶接された複数の箇所（スポット溶接部）のうちの２つ以上の箇所において、ナゲット径Ｄｎが下記式（Ａ）を満たすナゲット部を有する大径スポット溶接部を有する。
式（Ａ）：Ｄｎ≧２．５√ｈ
（ここで、ｈは重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の１／２を表す。）
【００２５】
また、２つ以上存在する前記大径スポット溶接部は、下記条件Ｉ及び条件IIの少なくとも一方を満たす確率（以下、単に「大径ひけ巣存在確率」とも称す）が７０％以下である。
条件Ｉ：幅が１００μｍを超えるひけ巣をナゲット部内に有する
条件II：複数のひけ巣をナゲット部内に有しかつ該複数のひけ巣の幅の総和が１００μｍを超える
【００２６】
従来から、様々な分野において鋼板が用いられており、例えば自動車分野においてはＣＯ２排出量の低減等の目的から車体の軽量化が求められている一方で、衝突安全性等の強度の向上を両立することが求められている。そこで、軽量化と強度の向上とを両立するため、自動車車体への高強度鋼板の適用が有効であり、この高強度鋼板を複数枚重ねて溶接により組み立てた鋼板溶接部材が実用化されている。なお、こうした鋼板溶接部材は自動車分野に限らず、様々な分野において用いられている。
そして、軽量化と強度の向上との両立が求められる高強度鋼板の鋼板溶接部材では、溶接によって繋ぎ合わせた継手（溶接部分）においても高い強度が求められており、それに合わせて、こうした高い強度を実現するための溶接条件の確立が重要となっている。
【００２７】
ここで、鋼板の重ね合せ部分にスポット溶接により継手（溶接部分）を形成したとき、スポット溶接部分に形成されるナゲットの中央付近に「ひけ巣」とよばれる空隙が生じることがある。図１は、２枚の鋼板１Ａ、１Ｂを重ね合せ、両側から溶接電極２Ａ、２Ｂで挟んで加圧しながら通電することでスポット溶接を行った鋼板溶接部材を示す図であり、大径スポット溶接部（熱影響部）４のナゲット３の中に、ひけ巣５が生じた状態を示している。なお、ひけ巣５が発生する原因としては、一般的に通電終了後におけるナゲットの凝固収縮によるものとされている。
【００２８】
ただし、従来、比較的引張強度ＴＳが小さい鋼板を用いた鋼板溶接部材では、こうしたひけ巣５について強度の観点であまり問題とされることはなかった。しかし、引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上という高強度の鋼板を１枚以上用いて、複数の箇所でスポット溶接により溶接が行われた鋼板溶接部材において、サイズの大きいひけ巣を有するスポット溶接部が増え過ぎると、鋼板溶接部材としての高い強度が得難いことが分かった。
これに対し、本実施形態に係る鋼板溶接部材は、ナゲット径Ｄｎが前記式（Ａ）を満たす大径スポット溶接部を２つ以上有し、これらの大径スポット溶接部のうち、前記条件Ｉを満たすひけ巣、つまり幅が１００μｍを超えるひけ巣が形成されたり、前記条件IIを満たすひけ巣、つまりひけ巣が複数存在しその幅の総和が１００μｍを超えるひけ巣が形成された大径スポット溶接部が存在する確率（大径ひけ巣存在確率）が７０％以下に抑制されている。これにより、本実施形態では鋼板溶接部材としての高い強度が得られ、例えば優れた耐衝撃性や、耐疲労破壊性が得られる。
【００２９】
・大径ひけ巣存在確率
本実施形態の鋼板溶接部材は、複数存在するスポット溶接部のうちの少なくとも２つ以上においてナゲット径Ｄｎが前記式（Ａ）を満たす大径スポット溶接部を有する。そして、この２つ以上存在する大径スポット溶接部のうち、前記条件Ｉ及び条件IIの少なくとも一方を満たす大径スポット溶接部の数の割合（大径ひけ巣存在確率）が７０％以下である。大径ひけ巣存在確率が７０％以下に抑制されていることで、鋼板溶接部材としての高い強度が実現され、例えば優れた耐衝撃性や耐疲労破壊性が得られる。
なお、この大径ひけ巣存在確率は、さらに５０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましい。
【００３０】
ここで、上記大径ひけ巣存在確率の算出は、鋼板溶接部材が有する大径スポット溶接部（ナゲット径Ｄｎが前記式（Ａ）を満たすスポット溶接部）の中から任意の１０箇所についてひけ巣総幅（ひけ巣が１つのみの場合そのひけ巣の幅、複数の場合それらのひけ巣の幅の総和）を測定することで算出する。なお、鋼板溶接部材が大径スポット溶接部を上記の数有していない場合には、その全ての大径スポット溶接部についてひけ巣総幅を測定することで算出する。
【００３１】
大径スポット溶接部を２つ以上有する鋼板溶接部材において、大径ひけ巣存在確率を上記範囲に制御する方法としては、特に限定されるものではないが、後述する本実施形態に係るスポット溶接方法により鋼板溶接部材を製造する方法が挙げられる。
【００３２】
・ナゲット径Ｄｎの測定及びひけ巣の幅の測定
ナゲット径Ｄｎの測定、及びひけ巣の幅の測定は、以下の方法により行われる。
まず、スポット溶接部を板厚方向に切断して埋め込み試料を作製し、研磨およびエッチング処理した断面を、光学顕微鏡を用いて観察する。ナゲット径Ｄｎは、この断面画像においてナゲットの板厚方向と直交する方向の長さを測定することで得る。
【００３３】
なお、大径スポット溶接部はそのナゲット径Ｄｎが前記式（Ａ）（Ｄｎ≧２．５√ｈ）を満たすスポット溶接部であり、式（Ａ）中の「ｈ」は、重ね合わされた複数枚の鋼板の総厚の１／２を表す。仮に、スポット溶接部が片側表面又は両側表面にくぼみを有している場合には、このくぼみが存在しない箇所での総厚の１／２を「ｈ」とする。
【００３４】
また、ひけ巣の幅も、上記で得た断面画像についてひけ巣の板厚方向と直交する方向の長さを測定することで得られる。
ここで、ひけ巣が発生した断面画像の例を図４及び図５に示す。図４に示すように、ナゲット３の中央付近に一カ所のみひけ巣５が観察される場合もあれば、図５に示すように、ナゲット３内に複数個のひけ巣５Ａ、５Ｂが分散して観察される場合もある。そのため、ナゲット内に観察されるひけ巣が一カ所のみの場合にはそのひけ巣の幅（例えば図４では幅Ｗ）をひけ巣総幅とする。一方、ナゲット内に複数のひけ巣が観察される場合には各ひけ巣の幅（例えば図５では幅Ｗ１及び幅Ｗ２）の総和をひけ巣総幅とする。つまり、前記条件Ｉ及び条件IIの少なくとも一方を満たすか否かは、このひけ巣総幅が１００μｍを超えるか否かによって判断される。
【００３５】
・くぼみの深さ
本実施形態の鋼板溶接部材では、大径スポット溶接部（ナゲット径Ｄｎが前記式（Ａ）を満たすスポット溶接部）の少なくとも１つにおいて、板厚方向の片側表面又は両側表面にくぼみを有していてもよい。
ここで、くぼみが生じた断面図の例を図３に示す。図３は、大径スポット溶接部（熱影響部）４の板厚方向の両側表面にくぼみ６Ａ、６Ｂが生じた状態を示す。くぼみ６Ａは深さ（くぼみが存在しない箇所との板厚方向の高さの差）がＤ１であり、一方くぼみ６Ｂは深さがＤ２である。
【００３６】
そして、片側表面にのみくぼみを有する場合には該くぼみの深さが、両側表面にくぼみを有する場合には両方の該くぼみの深さの総和（例えば図３に示すくぼみ６Ａ及び６Ｂの場合であれば深さＤ１と深さＤ２との総和）が、重ね合わされた複数枚の鋼板の総厚（くぼみが存在しない箇所での総厚）の５％以上であることが好ましい。
くぼみの深さ（くぼみの深さの総和）の鋼板の総厚に対する割合が上記範囲であることで、前述の大径ひけ巣存在確率が前記範囲に制御され易く、その結果鋼板溶接部材としての高い強度が実現され易く、優れた耐衝撃性や耐疲労破壊性を達成し易い。
【００３７】
なお、前記くぼみの深さ（くぼみの深さの総和）の鋼板の総厚に対する割合の上限値としては、３０％以下が好ましく、２５％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましい。
【００３８】
本実施形態の鋼板溶接部材では、２つ以上存在する大径スポット溶接部のうち少なくとも１つにおいて、前記くぼみの深さ（くぼみの深さの総和）の要件を満たすことが好ましいが、より多くの大径スポット溶接部において前記くぼみの深さ（くぼみの深さの総和）の要件を満たすことがより好ましい。例えば、全ての大径スポット溶接部のうち前記くぼみの深さ（くぼみの深さの総和）の要件を満たす数の割合は、半分以上であることが好ましく、８割以上であることがより好ましく、全てで満たすことがさらに好ましい。
【００３９】
なお、くぼみの深さは、前述のナゲット径Ｄｎの測定で得た断面画像について、くぼみの最深部とくぼみが存在しない箇所との板厚方向の高さの差を測定することで得られる。
【００４０】
〔スポット溶接方法〕
本実施形態に係るスポット溶接方法は、以下の各工程を有する。
・重合せ工程
引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板を重ね合わせる工程。
・スポット溶接工程
前記複数枚の鋼板の重ね合わせた部分を両側から溶接電極で挟み、前記溶接電極による加圧力Ｆｅ及びナゲット径Ｄｎが下記条件（Ｂ１）又は条件（Ｂ２）を満たすよう、前記溶接電極に通電してスポット溶接を行う工程。
条件（Ｂ１）：Ｆｅ≧５００ｋｇｆ、及びＤｎ≧２．５√ｈ
条件（Ｂ２）：Ｆｅ≧１００ｋｇｆ、及びＤｎ≧４√ｈ
（ここで、ｈは重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の１／２を表す。）
【００４１】
前述の通り、鋼板の重ね合せ部分にスポット溶接により継手（溶接部分）を形成したとき、スポット溶接部分に形成されるナゲットの中央付近に「ひけ巣」とよばれる空隙が生じることがある。このひけ巣の発生原因としては、一般的に通電終了後におけるナゲットの凝固収縮によるものとされている。
なお、このひけ巣は、特に引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上という高強度の鋼板を１枚以上用いてスポット溶接を行った場合に、引張強度ＴＳがより小さい鋼板のみを用いた場合に比べて、より発生しやすく、かつより大きいひけ巣が生じ易いことが分かった。
【００４２】
これに対し、本実施形態のスポット溶接方法では、加圧力Ｆｅ及びナゲット径Ｄｎが前記条件（Ｂ１）又は条件（Ｂ２）を満たすようスポット溶接を行うことで、ひけ巣の発生を抑制し、また発生したひけ巣についてもその大きさを低減することができる。
その理由は、以下のように推察される。
【００４３】
通電終了後に生じるナゲットの収縮は、冷却がより早く進行するナゲット内の外側から発生し始める。この収縮がナゲット内の外側から内側に向かって順次進行することで、最終的に収縮による体積の減少分がナゲットの中央付近に空隙として残り、ひけ巣の発生に繋がると考えられる。
これに対し、前記条件（Ｂ１）を満たす場合には、通電終了後にナゲットの収縮が生じるときに、電極から高い加圧力が加えられることで、ナゲットが中央方向に押し込められ、収縮による体積の減少分がナゲット中央付近に空隙として残ることが抑制されるためと考えられる。
また、前記条件（Ｂ２）を満たす場合には、大きなナゲットが形成されることで電極からの加圧力によってこのナゲットがより中央方向に押し込められ易くなり、その結果収縮による体積の減少分がナゲット中央付近に空隙として残ることが抑制されるためと考えられる。
【００４４】
こうして、本実施形態のスポット溶接方法によれば、ひけ巣の発生が抑制され、また発生したひけ巣についてもその大きさが低減される。
【００４５】
次いで、本実施形態に係るスポット溶接方法が有する各工程について、詳しく説明する。
【００４６】
本実施形態に係るスポット溶接方法は、重合せ工程、及びスポット溶接工程を有する。なお、スポット溶接工程は溶接電極から通電を行う通電工程を有しており、さらにこの通電工程の前にスクイズ工程を有していてもよく、また通電工程の後に保持工程を有していてもよい。
【００４７】
・重合せ工程
重合せ工程では、引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板を準備し、スポット溶接により溶接する箇所を重ね合わせる。例えば、図２に示すように、引張強度ＴＳ８００ＭＰａ以上の２枚の高強度鋼板１Ａ、１Ｂを準備し、スポット溶接を実施する箇所を重ね合わせる。
なお、ここで用いる上記の高強度鋼板については、後に詳述する。
【００４８】
・スポット溶接工程
スポット溶接工程では、まず複数枚の鋼板の重ね合わせた部分を両側から溶接電極で挟み込む。例えば、図２に示すように、重ね合わせた２枚の高強度鋼板１Ａ、１Ｂを、溶接電極２Ａ、２Ｂによって両側から挟み込む。
次いで、溶接電極により加圧しながら通電してスポット溶接を行う。例えば、図１に示すように、重ね合わせた２枚の高強度鋼板１Ａ、１Ｂに対し、両側から挟み込んだ溶接電極２Ａ、２Ｂにより矢印Ｃ１方向及び矢印Ｃ２方向にそれぞれ圧力を掛ける。なお、溶接電極による圧力の付与は、一方の溶接電極（例えば下側の溶接電極２Ｂ）を固定した状態でもう一方の溶接電極（例えば上側の溶接電極２Ａ）から圧力を掛けてもよい。そして、この溶接電極２Ａ、２Ｂに通電を行いスポット溶接を実施することで、継手となるスポット溶接部４を形成する。
【００４９】
このとき、溶接電極による加圧力Ｆｅ及びナゲット径Ｄｎが下記条件（Ｂ１）又は条件（Ｂ２）を満たすよう制御する。
−条件（Ｂ１）−
Ｆｅ≧５００ｋｇｆ、及びＤｎ≧２．５√ｈ
（ここで、ｈは重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の１／２を表す。）
【００５０】
なお、条件（Ｂ１）に関し、加圧力Ｆｅは、Ｆｅ≧５００ｋｇｆを満たし、Ｆｅ≧６００ｋｇｆを満たすことがより好ましい。一方その上限値としては、特に定めないが、電極や溶接機の強度内であれば問題はない。
また、条件（Ｂ１）に関し、ナゲット径Ｄｎは、Ｄｎ≧２．５√ｈを満たす。一方その上限値としては、特に定めないが、チリの発生が大きく、溶接不良にならない範囲であれば問題はない。
【００５１】
−条件（Ｂ２）−
Ｆｅ≧１００ｋｇｆ、及びＤｎ≧４√ｈ
（ここで、ｈは重ね合わされた前記複数枚の鋼板の総厚の１／２を表す。）
【００５２】
なお、条件（Ｂ２）に関し、加圧力Ｆｅは、Ｆｅ≧１００ｋｇｆを満たし、Ｆｅ≧２５０ｋｇｆを満たすことがより好ましい。一方その上限値としては、特に定めないが、電極や溶接機の強度内であれば問題はない。
また、条件（Ｂ２）に関し、ナゲット径Ｄｎは、Ｄｎ≧４√ｈを満たす。一方その上限値としては、特に定めないが、チリの発生が大きく、溶接不良にならない範囲であれば問題はない。
【００５３】
さらには、上記条件（Ｂ１）及び条件（Ｂ２）を共に満たすことが好ましく、つまり「Ｆｅ≧５００ｋｇｆ、及びＤｎ≧４√ｈ」の条件を満たすことが好ましい。
【００５４】
なお、加圧力Ｆｅとは、重ね合わされた鋼板に挟み込んでいる溶接電極から加えられる圧力（ｋｇｆ）を指す。
【００５５】
ナゲット径を制御する手段としては、例えば、通電の際の電流値の調整、通電時間の調整、溶接電極の接触面積の調整、溶接電極からの加圧力の調整等の手段が挙げられる。
【００５６】
−その他の条件−
通電の際の電流値は、求められるナゲット径や板厚等に応じて調整され、例えば４．０ｋＡ〜１０．０ｋＡの範囲とすることが好ましく、チリが発生しない電流値以下にすることがより好ましい。
通電時間は、板厚等に応じて調整され、例えば０．１ｓ〜０．８ｓの範囲とすることが好ましい。
【００５７】
また、スポット溶接工程では、通電工程の前にスクイズ工程を有していてもよい。スクイズ工程は、溶接電極からの通電を行なう前に、加圧力Ｆｅを保持したまま溶接電極による挟み込みを行なう工程である。スクイズ工程におけるスクイズ時間は、特に限定されるものではないが、加圧力が一定値に到達する時間よりも長くすることが好ましい。
また、スポット溶接工程では、通電工程の後に保持工程を有していてもよい。保持工程は、溶接電極からの通電を終えた後に、さらに加圧力Ｆｅを保持したまま溶接電極による挟み込みを継続する工程である。保持工程における保持時間は、例えばナゲットの凝固収縮が完了するまで実施することが好ましく、特に限定されるものではないが具体的には０．１ｓ以上とすることが好ましく、０．３ｓ以上とすることがより好ましく、１．３ｓ以上とすることがさらに好ましい。保持時間の上限は、主に生産性の観点から設定すればよい。
【００５８】
スポット溶接工程を経た後、溶接電極による加圧を解き鋼板から溶接電極を離すことで、スポット溶接が完了する。
【００５９】
−溶接電極−
溶接電極としては、例えば一対の円筒状の電極が用いられる。例えば、図１に示すように円筒状の電極２Ａ、２Ｂの先端を両側から押し付けることで重ね合わせた鋼板を挟み込み、スポット溶接を実施することができる。
【００６０】
なお、円筒状の電極の先端形状としては、例えば図６に示すように、（Ａ）フラット形状、（Ｂ）ラジアス形状（円弧状）、（Ｃ）ドームラジアス形状（接触面が平面状又は緩やかな曲率（例えばＲ４０）を有する曲面状であり、その周囲が円弧状である形状）、（Ｄ）コーンフラット形状（接触面が平面状又は緩やかな曲率を有する曲面状でその周囲がテーパ状である形状）、及び（Ｅ）ポイント形状（接触面が平面状又は緩やかな曲率を有する曲面状でその周囲が急角度のテーパ状である形状）等が一般的に用いられる。
これらの中でも、接触面が平面状又は緩やかな曲率を有する曲面状である（Ａ）フラット形状、（Ｃ）ドームラジアス形状、（Ｄ）コーンフラット形状、（Ｅ）ポイント形状がより好ましく、（Ｃ）ドームラジアス形状がさらに好ましく、接触面が緩やかな曲率（例えばＲ４０）を有する曲面状である（Ｃ）ドームラジアス形状が特に好ましい。
【００６１】
円筒状の電極の先端形状が、接触面として平面状又は緩やかな曲率を有する曲面状である場合（つまり前記（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）、及び（Ｅ）の形状の場合）、この先端部分（つまり平面状又は緩やかな曲率を有する曲面状の部分）の直径φは、求められるナゲット径や板厚等に応じて調整され、例えば４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲が好ましい。
【００６２】
なお、図１〜図３では２枚の鋼板を重ね合せてスポット溶接する例を示したが、少なくとも１枚の高強度鋼板を含む３枚以上の鋼板をスポット溶接する場合であっても、上記に示す方法と同一の方法でスポット溶接を行うことができる。
【００６３】
（高強度鋼板）
次いで、本実施形態に係る鋼板溶接部材及びスポット溶接方法に用いられる高強度鋼板（引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の鋼板）について説明する。
【００６４】
・引張強度ＴＳ
本実施形態では、重ね合せる複数の鋼板のうち少なくとも１枚について、引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いる。
【００６５】
鋼板における引張強度ＴＳは、引張試験をＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１年）に準拠して行うことで測定される。
【００６６】
なお、重ね合せる複数の鋼板のうち、高強度鋼板が２枚以上であることがより好ましく、全てが高強度鋼板であることがさらに好ましい。
【００６７】
・組成
ここで、本実施形態に用いられる鋼板（特に引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上の高強度鋼板）の組成は、特に限定されるものではないが、例えば以下の組成であることが好ましい。
【００６８】
質量％で、
Ｃ：０．１００％〜０．４００％、
Ｓｉ：０．３０％〜３．００％、
Ｍｎ：１．００％〜１０．００％、
Ｐ：０％〜０．０１０％、
Ｓ：０％〜０．００５０％、
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼板、又は前記Ｆｅの一部がその他の添加元素に置き換えられた鋼板。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７０】
・鋼板
表１に、用いた「鋼板１〜４」中に含まれるＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの成分組成とその引張強度ＴＳを示す。なお、各鋼板はめっき無しの冷間圧延材であり、板厚１．６ｍｍの鋼板である。
【００７１】
【表１】
2018140431.tif 000003
【００７２】
＜実施例Ａ：ナゲット径の影響＞
まず、ナゲット径がひけ巣の発生及び大きさに与える影響を、下記実施例にて示す。
下記の通り、各鋼板についてナゲット径（狙い値）を３√ｈ、４√ｈ、５√ｈと変更した際のひけ巣を観察した。
【００７３】
−スポット溶接−
まず、前記鋼種１の鋼板（板厚１．６ｍｍ、引張強度ＴＳ５９０ＭＰａ）を２枚用い、板同士を重ね合わせ（重合せ工程）、両側から溶接電極で挟みこの溶接電極に通電してスポット溶接を行った（スポット溶接工程）。
なお、用いた溶接機は定置型、直流インバータ、エア加圧式の溶接機、用いた溶接電極はＤＲ−φ６−Ｒ４０（材質Ｃｒ−Ｃｕ、電極先端径φ６ｍｍ、接触面が緩やかな曲率（Ｒ４０）を有する曲面状のドームラジアス形状）とし、電極間の加圧力を４００ｋｇｆ、スクイズ時間０．６ｓ、通電時間０．３６ｓ、保持時間（電極からの通電を終えた後さらに加圧力を保持したまま電極による挟み込みを継続する時間）０．４０ｓの条件とした。
また、ナゲット径（狙い値）が「３√ｈ」（ここで、ｈは重ね合わされた２枚の鋼板の総厚の１／２、つまり「１．６ｍｍ」を指す）となるよう電極からの電流値を制御した。
【００７４】
なお、この鋼種１を用いたナゲット径（狙い値）３√ｈのスポット溶接を、３回（３箇所）実施した。
【００７５】
３回実施した各スポット溶接部について、それぞれナゲット径を測定した結果（実測値）を下記表２に示す。
【００７６】
・ひけ巣の観察（ひけ巣総幅の測定）
上記の通り３回実施した各スポット溶接部を、切断して埋め込み試料を作製し、光学顕微鏡を用いて研磨およびエッチング処理した断面を観察した。ひけ巣が観察された場合には、そのひけ巣の幅（ひけ巣総幅）を測定した。
なお、ひけ巣はナゲット中央の一カ所のみに観察される場合もあれば、複数個が分散して観察される場合もあった。そのため、ナゲット内に観察されるひけ巣が一カ所のみの場合にはそのひけ巣の幅をひけ巣総幅とし、ナゲット内に複数のひけ巣が観察される場合には各ひけ巣の幅の総和をひけ巣総幅とした。
結果を下記表２に示す。なお、ひけ巣が観察されなかった場合は「ひけ巣なし」と表記し、観察された場合にはその「ひけ巣総幅」を表示する。
【００７７】
さらに、ナゲット内に観察されるひけ巣が一カ所でかつそのひけ巣の幅が１００μｍを超えるとの条件、又は観察されるひけ巣が複数でかつそのひけ巣総幅（各ひけ巣の幅の総和）が１００μｍを超えるとの条件を満たす確率、つまり上記の通り３箇所で実施した各スポット溶接部のうち上記条件を満たすスポット溶接部の数の割合（大径ひけ巣存在確率）を、算出した。結果を下記表２に示す。
【００７８】
−ナゲット径及び鋼種を変更した例−
次いで、鋼種１を２枚用い、ナゲット径（狙い値）を「４√ｈ」、「５√ｈ」に変更したスポット溶接を、それぞれ３回ずつ実施した。なお、具体的には、電流値を５．１ｋＡ〜７．５ｋＡの範囲で調整することで、ナゲット径が３√ｈ、４√ｈ、５√ｈとなるよう制御した。
【００７９】
さらに、用いた鋼板の種類を鋼種２（板厚１．６ｍｍ、引張強度ＴＳ９８０ＭＰａ）、鋼種３（板厚１．６ｍｍ、引張強度ＴＳ１１８０ＭＰａ）、鋼種４（板厚１．６ｍｍ、引張強度ＴＳ１３１０ＭＰａ）に変更して、上記鋼種１の場合と同様にナゲット径が３√ｈ、４√ｈ、５√ｈとなるようスポット溶接をそれぞれ３回ずつ実施した。
なお、ナゲット径の制御は、鋼種２を用いた例では電流値を４．６ｋＡ〜６．８ｋＡの範囲で調整することで、鋼種３を用いた例では電流値を４．５ｋＡ〜６．７ｋＡの範囲で調整することで、鋼種４を用いた例では電流値を４．６ｋＡ〜７．０ｋＡの範囲で調整することで、実施した。
【００８０】
これらについても、ナゲット径の実測値、ひけ巣の観察（ひけ巣総幅の測定）の結果、３箇所のスポット溶接部においてひけ巣総幅が１００μｍを超える確率（大径ひけ巣存在確率）、を下記表２に示す。
【００８１】
【表２】
2018140431.tif 000004
【００８２】
引張強度ＴＳが５９０ＭＰａである鋼種１を用いた各「参考例」では、ひけ巣は認められなかった。
一方、引張強度ＴＳが８００ＭＰａ以上となる鋼種２、３、及び４を用いかつナゲット径（狙い値）が３√ｈである各「比較例」では、ひけ巣が認められた。
なお、鋼種２、３、及び４を用いかつナゲット径（狙い値）が４√ｈ又は５√ｈである各「実施例」では、上記比較例に比べて、ひけ巣が縮小する傾向が認められる。
【００８３】
＜実施例Ｂ：加圧力の影響＞
次いで、電極間の加圧力がひけ巣の発生及び大きさに与える影響を、下記実施例にて示す。
下記の通り、鋼板４について加圧力を４００ｋｇｆ、６００ｋｇｆと変更した際のひけ巣を観察した。
【００８４】
−スポット溶接−
まず、前記鋼種４の鋼板（板厚１．６ｍｍ、引張強度ＴＳ１３１０ＭＰａ）を２枚重ね合わせ（重合せ工程）、次いで両側から溶接電極で挟みこの溶接電極に通電してスポット溶接を行った（スポット溶接工程）。
なお、用いた溶接機及び溶接電極は、前記実施例Ａと同じである。
ナゲット径（狙い値）が「３√ｈ」（ｈは１．６ｍｍ）となるよう電極からの電流値を制御した。
また、電極間の加圧力が４００ｋｇｆの場合（比較例）、及び６００ｋｇｆの場合（実施例）について実施した。
スクイズ時間０．６ｓ、通電時間０．３６ｓとし、保持時間は０．１６ｓ〜１．９８ｓの間で変更した。
それぞれについて、スポット溶接を３回（３箇所）実施した。
【００８５】
各３回実施したスポット溶接部について、それぞれナゲット径の実測値、ひけ巣の観察（ひけ巣総幅の測定）の結果、３箇所のスポット溶接部においてひけ巣総幅が１００μｍを超える確率（大径ひけ巣存在確率）、を下記表３及び表４に示す。
【００８６】
【表３】
2018140431.tif 000005
【００８７】
【表４】
2018140431.tif 000006
【００８８】
電極間の加圧力が４００ｋｇｆであり保持時間を０．１６ｓ〜１．９８ｓの間で変更した各「比較例」では、ひけ巣総幅は平均２４０μｍ程度であったのに対し、加圧力が６００ｋｇｆであり保持時間を０．１６ｓ〜１．９８ｓの間で変更した各「実施例」では、ひけ巣総幅は平均１５μｍ程度であった。つまり、加圧力６００ｋｇｆである各「実施例」では、加圧力４００ｋｇｆである各「比較例」に比べて、ひけ巣が縮小する傾向が認められる。
【００８９】
＜実施例Ｃ：くぼみの影響＞
次いで、くぼみの大きさがひけ巣の発生及び大きさに与える影響を、下記実施例にて示す。
下記の通り、鋼板４について加圧力を４００ｋｇｆ、６００ｋｇｆと変更した際のくぼみの大きさ、及びひけ巣を観察した。
【００９０】
−スポット溶接−
まず、前記鋼種４の鋼板（板厚１．６ｍｍ、引張強度ＴＳ１３１０ＭＰａ）を２枚重ね合わせ（重合せ工程）、次いで両側から溶接電極で挟みこの溶接電極に通電してスポット溶接を行った（スポット溶接工程）。
なお、用いた溶接機及び溶接電極は、前記実施例Ａと同じである。
ナゲット径（狙い値）を「３√ｈ」、「４√ｈ」、「５√ｈ」（ｈは１．６ｍｍ）となるよう変更し、また電極間の加圧力を４００ｋｇｆ、及び６００ｋｇｆに変更して実施した。
スクイズ時間０．６ｓ、通電時間０．３６ｓ、保持時間は０．４ｓとした。
それぞれについて、スポット溶接を３回（３箇所）実施した。
【００９１】
各３回実施したスポット溶接部について、それぞれナゲット径の実測値、くぼみの深さ、ひけ巣の観察（ひけ巣総幅の測定）の結果、３箇所のスポット溶接部においてひけ巣総幅が１００μｍを超える確率（大径ひけ巣存在確率）、を下記表５に示す。
なお、くぼみの深さは、ひけ巣観察の際の断面写真から測定した。
【００９２】
【表５】
2018140431.tif 000007
【００９３】
ナゲット径が大きくなる程、つまりナゲット径（狙い値）が３√ｈ、４√ｈ、５√ｈと大きくなる程、くぼみが深くなる傾向が認められる。また、電極間の加圧力が大きくなる程、つまり加圧力が４００ｋｇｆ、６００ｋｇｆと大きくなる程、くぼみが深くなる傾向が認められる。
そして、くぼみが深くなる程、ひけ巣が縮小する傾向が認められる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明を活用すれば、複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接により接合された、高い強度を有する鋼板溶接部材、及び、複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接する際、ひけ巣発生の抑制及び発生したひけ巣の大きさの低減を実現したスポット溶接方法を提供できる。そのため、本発明は、スポット溶接で鋼製品を製造する産業において利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００９５】
１Ａ、１Ｂ  高強度鋼板
２Ａ、２Ｂ  溶接電極
３  ナゲット
４  スポット溶接部（熱影響部）
５、５Ａ、５Ｂ  ひけ巣
６Ａ、６Ｂ  くぼみ
【図１】
2018140431.tif 000008
【図２】
2018140431.tif 000009
【図３】
2018140431.tif 000010
【図４】
2018140431.tif 000011
【図５】
2018140431.tif 000012
【図６】
2018140431.tif 000013