(57)【要約】【課題】片側スポット溶接において、被溶接材の溶接前の加工や、溶接中の加圧力制御などを必要とせずに、被溶接材同士の間や被溶接材の表面からのチリの発生を抑制し、所要のナゲット径を安定して確保する。【解決手段】複数の被溶接材を重ね合わせ、一方の被溶接材の被溶接部を溶接電極で押圧し、他方の被溶接材の被溶接部以外の位置にバック電極を配置し、溶接電極とバック電極の間を通電することにより複数の被溶接材を溶接する片側スポット溶接において、通電により被溶接材同士の間にナゲットを形成する第１通電と、この第１通電の電流よりも大きな電流を通電することによりナゲットを拡大する第２通電とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属製の被溶接材の重ね合わせた方向の最も外側に位置する二つの被溶接材のうち、一の被溶接材の被溶接部を溶接電極で押圧するとともに、他の一の被溶接材の被溶接部以外の位置にバック電極を配置し、前記溶接電極と前記バック電極との間に通電を行うことにより複数の前記被溶接材を溶接する片側スポット溶接により接合品を製造する際に、前記通電は、接触している前記被溶接材間に溶融したナゲットを形成する第１通電と、該第１通電の電流よりも大きな電流を通電することにより前記ナゲットを拡大する第２通電とを有することを特徴とする片側スポット溶接による接合品の製造方法。
【請求項２】
前記第１通電と前記第２通電との間で通電を休止する請求項１に記載された片側スポット溶接による接合品の製造方法。
【請求項３】
前記第１通電の溶接電流および／または通電時間を、前記溶接電極の先端に形成された湾曲面の周囲の肩部と前記一の被溶接材との接触を防止するように、調整する請求項１または請求項２に記載された片側スポット溶接による接合品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片側スポット溶接による接合品の製造方法に関し、具体的には、複数の金属製の被溶接材を重ね合わせ、一の被溶接材の被溶接部に溶接電極を配置し、他の一の被溶接材の被溶接部以外の位置にバック電極を配置して、両電極間に通電することによりこれらの被溶接材を溶接する、いわゆる片側スポット溶接による接合品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
板厚方向へ重ね合わせた複数の金属製の被溶接材を一対の溶接電極で挟み込んで通電し、抵抗発熱により溶融させて複数の金属製の被溶接材を接合するダイレクトスポット溶接では、被溶接材の一つが閉断面構造の部材であると溶接が難しい。そこで、このような被溶接材の溶接には、一方の被溶接材の被溶接部にドーム型の溶接電極を配置するとともに他方の被溶接材の被溶接部以外の位置にバック電極を配置し、溶接電極とバック電極との間を通電する片側スポット溶接が利用されている。
【０００３】
しかしながら、この片側スポット溶接法では、溶接電極からバック電極までの通電経路が長く、また部品の変形を避けるためダイレクトスポット溶接と比べて低い加圧力を用いることから、被溶接部を通らずにその他の接触箇所や被溶接材の内部を通ってバック電極に至る電流が生じ易い。この電流は、溶接点での溶融したナゲットの形成に寄与しない電流（無効電流）となる。
【０００４】
片側スポット溶接やシリーズ溶接のようなインダイレクトスポット溶接において無効電流の発生を抑制し、溶接点に溶融したナゲット（本明細書では「溶融ナゲット」という。）の形成を促進する方法として、種々の技術が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１〜３には、被溶接材の溶接位置に座面または突起を設けることにより、溶接位置における被溶接材同士の間の接触箇所を限定して電流を集中させる方法が開示されている。
【０００６】
また、無効分流を低減するために電極での加圧力を上げると部品に変形が生じ、この変形により生じた接触部がさらに無効分流を発生し易くする場合があることから、特許文献４には、閉断面構造部品の中にサポート部品を配置した状態で溶接する方法が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献５には、シリーズスポット溶接において、通電の初期に定常よりも高い加圧力を負荷して定常よりも高い電流を流して被溶接材同士の間に溶融ナゲットを設けることにより溶接電流の通電パスを確保した後、加圧力と電流を下げて通電して溶融ナゲットを拡大させる多段通電法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２３９７４２号公報
【特許文献２】特開２００７−３３１０１２号公報
【特許文献３】特開２００９−０９５８８１号公報
【特許文献４】特開２００７−８３３０１号公報
【特許文献５】特開平１１−３３３５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１〜３に開示された方法では、溶接前に被溶接材の加工を要するために、接合品の製造コストが上昇する。
また、特許文献４に開示された方法では、サポート機能を有する特殊な溶接機を用いるか、溶接前に閉断面部品の内部にサポート部品を配置する作業が必要となる。これは部品の形状に制限があることに加え、溶接による部品変形を伴う場合には、溶接後のサポート部品の除去が困難になることがある。
【００１０】
さらに、特許文献５に開示された方法では、溶接前の加工や準備作業を必要としない利点があるものの、溶接中の加圧力制御が可能な特殊な溶接機を用いる必要がある上、初期の高電流溶接時の被溶接材同士の間や、被溶接材と溶接電極との間からのスパッタを生じる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一般に抵抗溶接においては、溶接電流を増加させると溶融ナゲットも拡大するが、溶接電流が高くなり過ぎると被溶接材と被溶接材との間から溶融した金属が飛散するチリが発生する。片側スポット溶接では、溶接部の構成が上下で非対称であるために溶接電極側に偏った溶融ナゲットが形成され、電流を高くし過ぎた場合には、上記のような被溶接材と被溶接材との間からのチリや、溶接電極と被溶接材との間からチリ（表面チリ）が発生する場合もある。
【００１２】
このようなチリあるいは表面チリが発生した場合には、溶融ナゲットの体積が減少して継手品質が損なわれるとともに、飛散したチリにより溶接部やその周辺の外観品質が損なわれる。したがって、チリや表面チリの発生を伴わずに十分な大きさの溶融ナゲットを得られる溶接方法が必要である。
【００１３】
本発明者は、片側スポット溶接において、通電初期に低い電流で被溶接材と被溶接材との間に溶融ナゲットを形成して、溶接しようとする位置での被溶接材と被溶接材との間の通電パスを確保し、その後にこの溶融ナゲットを拡大させるための高い電流を通電する方法（以下「２段通電」という。）の基礎試験を行い、この２段通電によれば、通電開始から通電終了まで一定の溶接電流を付加する通電（以下「単通電」という。）よりも高い電流まで、チリを発生させずに安定した通電が可能であるか否かを検討した。
【００１４】
図１（ａ）は、２段通電の溶接電流および通電時間の関係を示す模式図であり、図１（ｂ）は、単通電の溶接電流および通電時間の関係を示す模式図である。なお、図１（ａ）に示す２段通電の模式図は、第１通電に継続して第２通電を行うケースであるが、第１通電と第２通電との間に通電を休止するケースも検討した。
【００１５】
基礎試験の結果を以下に説明する。
図２は、基礎試験の概要を示す説明図である。
図２（ａ）に示すように、引張り強さ５９０ＭＰａ、板厚１．６ｍｍの板状鋼板からなる試験体１と、母材引張り強さ１５００ＭＰａ、肉厚１．８ｍｍの角型鋼管からなる試験体２とを重ね併せて種々の条件で抵抗溶接し、ナゲット３の形成状況と、溶接中のチリ発生の有無とを評価するとともに、図２（ｂ）に示すように、溶接後に接合品４における試験体１を試験体２に対して捻って溶接部位（ナゲット３）を破断させ、図２（ｃ）に示すように、破断面を観察することにより破断径（接合径）ｄを測定した。
【００１６】
溶接の際には、溶接電極５を試験体１に当てるとともにバック電極６を試験体２に当てて、加圧および通電を行った。試験体１は、幅３０ｍｍ、長さ５０ｍｍであり、試験体２は、５０ｍｍ×７０ｍｍの断面形状を有し、試験体２の７０ｍｍ幅面を試験体１の長手方向に配置した試験（管幅７０ｍｍ）と、５０ｍｍ幅面を試験体１の長手方向に配置した試験（管幅５０ｍｍ）との両方を行った。
【００１７】
なお、溶接電極５として、後述する図７に示すように、湾曲した先端Ｒ部(湾曲面)２９ａと、先端Ｒ部２９ａに続く側壁部２９ｂと有するドーム状のチップ形状を有する溶接電極を用いた。先端Ｒ部２９ａと側壁部２９ｂとの境界を肩部２９ｃという。
【００１８】
表１に、第１通電終了時の被溶接材同士の間の接合状況、溶接中のチリ発生状況ならびに破断径を、溶接条件とともに示す。なお、第１通電終了時のナゲットの形成状況は、第１通電のみの溶接後に試験体１を試験体２に対して捻って破断させ、破断面を観察することにより調査した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
この基礎試験により下記の知見を得た。
（１）試験番号１〜４は、単通電、加圧力２５０ｋｇｆで溶接した結果であり、チリが発生しない限界電流は１１ｋＡであるとともにそのときの破断径は５．５ｍｍであった。
【００２１】
（２）試験番号５〜１３は、２段通電、加圧力２５０ｋｇｆで溶接した結果であり、チリが発生しない限界電流は１３ｋＡであるとともにそのときの破断径は６．７ｍｍであった。
【００２２】
（３）トータルの通電時間が同じあっても、２段通電によりチリが発生しない限界電流を高め、ナゲット径を拡大することができる。
（４）試験番号７、１１は、第２通電中にチリが発生した。この理由は、第１通電時の入熱量（溶接電流×通電時間）が過小であるため、第１通電終了時に試験体１、２の間に溶融ナゲットが形成されなかったため、第２通電時に溶接電流を被溶接部に集中させる効果を十分に得られなかったためと推察される。したがって、２段通電では、第１通電により試験体１、２の間に溶融ナゲット３を形成することが重要となる。
【００２３】
（５）試験番号１０は、第１通電時の溶接電流が過大であるため、第１通電時にチリが発生した。
（６）試験番号１３は、試験番号１２に比べて破断径が減少した。これは、第１通電時の入熱量（溶接電流×通電時間）が過大であるため、溶接電極５の押圧による試験体１、２の変形が大きく、試験体１、２の接触面積が過大となり、さらに溶接電極５の肩部が試験体１に触れる状態となったために、第２通電開始時の通電パスが溶接電極５の肩部に集中し、被溶接部の電流密度が低下したためと推察される。
【００２４】
（７）したがって、第１通電においてチリ発生限界電流未満の電流で試験体１、２の間に溶融ナゲット３を形成して試験体１、２の間の通電パスを確保し、次いで第２通電において溶融ナゲット３を成長させるための第１通電に比べて高い電流を通電することにより、単通電に比べてチリ発生限界電流が著しく高まり、ナゲット径が大幅に拡大する。これにより単通電に比べて破断径ｄが著しく大きくなる。
【００２５】
（８）試験番号１４、１５は、第１通電と第２通電の間に溶接電極５での加圧を保持したまま通電を停止する通電休止を設けたものであるが、いずれも第２通電終了時までチリ発生を伴うことなく、５．５ｍｍを超える破断径を得ることができた。
【００２６】
（９）試験番号１６、１７は、溶接時の加圧力を３５０ｋｇとしたものであり、試験番号１６は第１通電時の入熱量が過小であるため第１通電終了時に試験体１、２の間に溶融ナゲット３が形成されず、第２通電中にチリが発生した。一方、試験番号１７は第１通電終了時に試験体１、２の間に溶融ナゲット３が形成し、第２通電終了までチリ発生を伴うことなく、６ｍｍを超える破断径を得ることができた。
【００２７】
（１０）試験番号１８〜２２は、試験番号１〜１８とは異なる試験体２を用いた場合であるが、２段通電の有効性を確認した。
本発明は、上記基礎試験の知見（１）〜（１０）に基づいて完成されたものである。
【００２８】
本発明は、複数の金属製の被溶接材の重ね合わせた方向の最も外側に位置する二つの被溶接材のうち、一の被溶接材の被溶接部を溶接電極で押圧するとともに、他の一の被溶接材の被溶接部以外の位置にバック電極を配置し、溶接電極とバック電極との間に通電を行うことにより複数の被溶接材を溶接する片側スポット溶接により接合品を製造する際に、通電は、接触している被溶接材間に溶融ナゲットを形成する第１通電と、この第１通電の電流よりも大きな電流を通電することにより第１の通電により形成された溶融ナゲットを拡大する第２通電とを有することを特徴とする片側スポット溶接による接合品の製造方法である。
【００２９】
この本発明では、第１通電と第２通電との間で通電を休止することが望ましい。
これらの本発明では、第１通電の溶接電流および通電時間の一方または双方を、溶接電極の先端に形成された湾曲面の周囲の肩部と一の被溶接材との接触を防止するように、調整することが望ましい。
【００３０】
次に、本発明による溶接性の改善の機構を説明する。
図３は、被溶接材７、８に溶接電極９およびバック電極１０ａ、１０ｂを介して２段通電を行って溶接する場合における溶接電流の流れと、被溶接材７、８間のナゲット１１の形成状態とを模式的に示す説明図であり、図３（ａ）は、第１通電により溶融ナゲット１１が形成される場合であり、図３（ｂ）は、第１通電により溶融ナゲット１１が形成されない場合である。図３（ａ）および図３（ｂ）における（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、第１通電終了時、第２通電開始時、第２通電中を示す。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、第１通電時に被溶接材７、８の界面に溶融ナゲット１１が形成される場合には、この溶融ナゲット１１が被溶接材７、８間の通電パスとなるため、第２通電開始時に溶接電流１２が被溶接材７、８の界面に集中し、続く通電中に電流密度の高い被溶接材７、８間の溶融ナゲット１１が効率的に発熱し、チリ発生が抑制されながらナゲット径が拡大する。
【００３２】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、第１通電時に溶融ナゲット１１が形成されない場合には、第２通電の溶接電流１２が被溶接材７、８の界面に集中しないため、電流密度の高い溶接電極９側に片寄った溶け込みの浅い溶融ナゲット１１が形成され、さらに通電を続けても被溶接材７、８の界面の溶融ナゲット１１の径が拡大し難く、溶接電極９と被溶接材７との接触部から表面チリ１３が発生し易い。
【００３３】
なお、図３（ｂ）は２段通電において第１通電時に溶融ナゲット１１が形成されない場合であるが、単通電の場合にも同様の現象が見られる。
すなわち、第１通電により溶融ナゲット１１を形成することにより、単通電では被溶接材同士の間や、被溶接材と溶接電極との間からチリが発生するために不可となる高電流を、第２通電ではチリや表面チリの発生を伴わずに通電することができるようになり、単通電に比べて大きな溶融ナゲット１１を形成することが可能となる。したがって、本発明の２段通電により、所定のナゲット径を確保できる溶接電流の範囲が拡がり、安定した溶接が可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、片側スポット溶接により接合品を製造する際に、被溶接材の溶接前の加工や、溶接中の加圧力制御などを必要とせずに、被溶接材同士の間や被溶接材の表面からのチリの発生を抑制し、所望のナゲット径を有するナゲットを安定して形成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１（ａ）は、２段通電の電流および時間の関係を示す模式図であり、図１（ｂ）は、単通電の電流および時間の関係を示す模式図である。
【図２】図２は、基礎試験の概要を示す説明図である。
【図３】図３は、被溶接材に溶接電極およびバック電極を介して２段通電を行って溶接する場合における溶接電流の流れと被溶接材同士の間の溶融ナゲットの形成状態を模式的に示す説明図であり、図３（ａ）は、第１通電により溶融ナゲットが形成される場合であり、図３（ｂ）は、第１通電により溶融ナゲットが形成されない場合である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｆ）は、片側スポット溶接の形態例を模式的に示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の通電要領を模式的に示す説明図である。
【図６】図６は、第１通電終了時に被溶接材の界面に溶融ナゲットが形成された状態を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、第１通電終了時の被溶接材と溶接電極との接触状況を模式的に示す説明図であり、図７（ａ）は、溶接電極のチップ形状を示し、図７（ｂ）は第１通電終了時の被溶接材と溶接電極との接触領域が溶接電極の先端Ｒ部に限定される場合を示し、図７（ｃ）は、第１通電終了時の被溶接材と溶接電極との接触領域が溶接電極の肩部にまで及ぶ場合を示す。
【図８】図８は、通電休止によるナゲット径拡大のメカニズムを模式的に示す説明図であり、図８（ａ）は第１通電終了時の状態を示し、図８（ｂ）は通電休止中を示し、図８（ｃ）は第２通電開始時を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以降の説明では、二つの被溶接材を重ね合わせて溶接する場合を例にとるが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、三つ以上の複数の被溶接材を重ね合わせる場合にも同様に適用される。この場合、溶接電極、バック電極が接触するのは、重ね合わされた三つ以上の複数の被溶接材のうち、重ね合わせた方向の最も外側に位置する二つの被溶接材である。
【００３７】
＜片側スポット溶接＞
図４（ａ）〜図４（ｆ）は、片側スポット溶接の形態例を模式的に示す説明図である。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、シート状の被溶接材１４と閉断面部材の被溶接材１５とを、ドーム型溶接電極１７と、板状バック電極１８またはドーム型バック電極１９とを用いて片側スポット溶接することによって接合品１６を製造する状況を示す。また、図４（ｄ）〜図４（ｆ）は、シート状の被溶接材２０とシート状の被溶接材２１とを、ドーム型溶接電極１７と、板状バック電極２３または板状支持部品２４とを用いて片側スポット溶接することによって接合品２２を製造する状況を示す。
【００３８】
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、片側スポット溶接は、一方の被溶接材１４の被溶接部に溶接電極１７を押圧し、他方の被溶接材１５の被溶接部とは別の位置にバック電極１８または１９を配置し、溶接電極１７とバック電極１８または１９との間に溶接電流を通電し、抵抗発熱により被溶接部を溶融させて、被溶接材１４と被溶接材１５とを溶接して接合品１６を製造する。
【００３９】
また、図４（ｄ）〜図４（ｆ）に示すように、片側スポット溶接は、一方の被溶接材２０の被溶接部に溶接電極１７を押圧し、他方の被溶接材２１の被溶接部とは別の位置にバック電極２３を配置し、溶接電極１７とバック電極２３との間に溶接電流を通電し、抵抗発熱により被溶接部を溶融させて、被溶接材２０と被溶接材２１とを溶接して接合品２２を製造する。
【００４０】
バック電極１８、１９または２３の形状や取付け位置、被溶接材１４、１５、２０、２１の形状には、特に制限はない。
溶接電極１７として、例えば、後述する図７に示すように、湾曲した先端Ｒ部（湾曲面）２９ａと先端Ｒ部２９ａに続く側壁部２９ｂと、先端Ｒ部２９ａおよび側壁部２９ｂの境界である肩部２９ｃと有するドーム状のチップを有する溶接電極２９を用いることができる。
【００４１】
＜通電方法＞
図５は、本発明の通電要領を模式的に示す説明図である。
図５に示すように、本発明では、所定の加圧力を保持した状態で第１通電と第２通電とにより溶接を行う。第１通電と第２通電との間に通電を休止する通電休止を設けるのが望ましい。
【００４２】
なお、第１通電を開始する前に一定時間（スクイズ時間）加圧力を負荷し、第２通電を終えた後に一定時間加圧を保持（保持時間）してから加圧力を徐荷することが、通電中の加圧力が安定するので、望ましい。
【００４３】
以下、「第１通電」、「通電休止」、「第２通電」について説明する。
＜第１通電＞
図６は、第１通電終了時に被溶接材２５、２６の界面に溶融ナゲット２７が形成された状態を模式的に示す説明図である。なお、図６における符号２８は溶接電極を示し、バック電極は省略してある。
【００４４】
図６に示すように、第１通電により被溶接材２５、２６の間（界面）に溶融ナゲット２７が形成され、かつ第１通電中にチリが発生しないように、第１通電の溶接電流と通電時間が設定される。被溶接材２５、２６の形状や加圧力などの条件は、溶融ナゲット２７の形成やチリの発生に影響を及ぼすので、これらの条件を踏まえて第１通電の溶接電流と通電時間の適正範囲が決定される。
【００４５】
図７は、第１通電終了時の被溶接材３０と溶接電極２９との接触状況を模式的に示す説明図であり、図７（ａ）は、溶接電極２９のチップ形状を示し、図７（ｂ）は第１通電終了時の被溶接材３０と溶接電極２９との接触領域が溶接電極２９の先端Ｒ部２９ａに限定される場合を示し、図７（ｃ）は、第１通電終了時の被溶接材３０と溶接電極２９との接触領域が、溶接電極２９の肩部２９ｃを含む場合を示す。
【００４６】
被溶接材３０は、通電の際の溶接電極２９の押し込みにより、溶接電極２９の反対側にたわむ変形を生じる。この変形が過大となると、図７（ｃ）に示すように、溶接電極２９の肩部２９ｃを含む領域が被溶接材３０に接触するため、第２通電開始時の通電パスが肩部２９ｃに集中し、被溶接部の電流密度が低下する。したがって、この変形は、図７（ｂ）に示すように、肩部２９ｃを含む領域が被溶接材３０に接触するのを防止し、溶接電極２９と被溶接材３０とが先端Ｒ部２９ａでの接触を保つことができる範囲にするのが望ましい。
【００４７】
なお、溶接電極２９の先端Ｒ部２９ａと肩部２９ｃの両方が被溶接材３０に接触する場合にも、先端Ｒ部２９ａに比べ肩部２９ｃに荷重が集中するため、電極−板表面の接触抵抗が低くなり、肩部２９ｃは優先的な通電経路となり易い。したがって、先端Ｒ部２９ａと肩部２９ｃの両方が接触している状態でも、肩部２９ｃのみが接触している場合と同様に、被溶接部の電流密度が低下する。
【００４８】
第１通電の溶接電流が過小となるか、または通電時間が過小となると、第１通電終了時に被溶接材同士の間に溶融ナゲットが形成されず、第２通電開始時に通電パスが確保されないため、被溶接材同士の接合界面への電流集中が得られない。このため、溶接電極側の被溶接材が優先的に発熱して溶接電極側に片寄った溶融ナゲットが形成され、溶接電極と被溶接材との間からのチリ（表面チリ）が発生し易い。
【００４９】
一方、第１通電の通電時間が過大となると、第１通電終了時における電極の押し込みによる変形が大きくなり、溶接電極の先端Ｒ部のみならず肩部もが被溶接材に接触するようになるため、この位置での電流密度が増加して過剰に発熱し、肩部と被溶接材との間からのチリ（表面チリ）が発生し易い。したがって、第１通電終了時に被溶接材と肩部とが接触しないように、被溶接材の押し込みによる変形を抑制することが望ましい。
【００５０】
＜休止時間＞
図５に示すように、第１通電と第２通電との間に加圧力を保持したまま通電を停止する通電休止時間を設けることにより、２段通電によるナゲット径の拡大効果が一層大きくなる。したがって、通電休止時間を設けるのが望ましい。溶接能率の観点から、休止時間は最大２０サイクルとするのが望ましく、より望ましくは最大１０サイクルである。
【００５１】
通電休止によるナゲット径の拡大のメカニズムは、以下のように推察される。
図８は、本発明により被溶接材３１、３２を片側スポット溶接する場合における通電休止によるナゲット径の拡大のメカニズムを模式的に示す説明図であり、図８（ａ）は第１通電終了時の状態を示し、図８（ｂ）は通電休止中を示し、図８（ｃ）は第２通電開始時を示す。なお、図８における符号３３は溶接電極を示し、バック電極は省略してある。
【００５２】
片側スポット溶接では、図８（ａ）に示すように、第１通電により溶接電極３３側が広がった上下非対称の溶融ナゲット３４が形成されるが、通電停止に伴う溶接電極３３による被溶接材３１、３２の抜熱は溶接電極３３に接触する被溶接材３１のほうが大きいため、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示すように、凝固および収縮の過程で被溶接材３１が反って被溶接材３２との接触面積が減少し（シートセパレーション発生）、第２通電開始時の通電パスがさらに制限される。また、通電停止により溶融ナゲット３４が凝固し、溶融ナゲット３４の温度の低下に伴い、電気抵抗が下がるため、第２通電開始時の通電パスがさらに安定となる。
【００５３】
さらに、溶融ナゲット３４の外周にあたる被溶接材３１と被溶接材３２との界面には、溶融には至らないが高温で加圧保持され金属結合が生じた圧接部３５が存在するが、通電休止の過程でこの圧接部３５の結合強度が増すことにより、第２通電開始時の急激な温度上昇と、界面の溶融が生じた際の被溶接材３１と被溶接材３２との界面からのチリ発生とが抑制される。
【００５４】
＜第２通電＞
図５に示すように、第２通電では、第１通電よりも高い溶接電流を通電する。第２通電により、第１通電により形成された被溶接材同士の間の溶融ナゲットが成長し、単通電に比べてチリ発生限界電流が大きくなり、ナゲット径が拡大される。第１通電と第２通電との間に通電休止を設けることにより、上記効果は一層促進される。
【００５５】
＜加圧力＞
溶接中の加圧力は、接合しようとする部品の形状や寸法に基づき適正な範囲に選定される。加圧力が過大となると、第１通電において電極と被溶接材との接触面積が拡大し、電流密度が低下するため、被溶接材同士の間における溶融ナゲットの形成が困難となる。一方、加圧力が低過ぎる場合には、溶接電極側の被溶接材の表面からのチリ発生が低電流条件でも起こり易くなるため、第１通電の適正な電流範囲が狭くなり、安定した通電が難しくなる。なお、溶接中の加圧力は、図５に示すように一定とすることができるが、溶接中に加圧力変更を行う多段加圧としてもよい。
【００５６】
以上の説明では、二つの被溶接材を重ね合わせて溶接する場合を例にとったが、上述したように本発明はこの形態に限定されるものではなく、三つ以上の複数の被溶接材を重ね合わせる場合も同様に適用できる。
【実施例】
【００５７】
本発明を、実施例を参照しながら、具体的に説明する。
本発明による通電電流の適正範囲の拡大効果を確認するため、図２に示す要領で溶接試験を行った。
【００５８】
試験体１と試験体２には、それぞれ引張強度５９０ＭＰａの板厚１．６ｍｍの板状鋼板と、肉厚１．８ｍｍの高張力角型鋼管を用い、第１通電時の溶接電流９ｋＡ、通電時間１５サイクルで、休止時間、第２通電時の溶接電流を種々変更して、チリ発生状況を調査するとともに、溶接後に、前述の基礎試験と同様に試験体１を捻じって溶接部を破断させ、破断面を観察することにより破断径を測定した。
【００５９】
なお、比較のため、単通電による溶接試験も実施した。表２に試験結果を示す。
【００６０】
【表２】
2011177763.tif 000004
【００６１】
表２の試験番号２３〜２５に示すように、単通電では、溶接電流１２ｋＡでチリが発生し、溶接電流１１ｋＡで破断径は５．５ｍｍであった。
これに対し、試験番号２６〜３０に示すように、２段通電（通電休止無し）では、溶接電流１４ｋＡまでチリ発生を伴わずに通電が可能となり、溶接電流１４ｋＡで破断径は７．５ｍｍであった。
【００６２】
また、試験番号３１〜４０に示すように、２段通電（通電休止有り）では、溶接電流１５．５ｋＡまでチリ発生を伴わずに通電が可能となり、溶接電流１５．５ｋＡで破断径は７．７ｍｍであった。
【００６３】
表３は、上記試験結果に基づき、破断径が５．５ｍｍとなる電流からチリが発生する電流までの範囲を整理したものであり、この範囲が広いほど安定した通電が可能となる。
【００６４】
【表３】
2011177763.tif 000005
【００６５】
表３に示すように、チリが発生しない限界電流（チリ発生限界電流）は、単通電では１１ｋＡ、２段通電で休止なしでは１４ｋＡ、２段通電で休止有りでは１５．５ｋＡとなり、その結果、チリの発生を伴わずに５．５ｍｍ以上の破断径が得られる通電範囲は、単通電に比べ、２段通電では拡大し、特に２段通電で通電休止を設けることによりこの範囲がさらに拡大するため、安定した通電が可能であることが判った。
【符号の説明】
【００６６】
１  試験体
２  試験体
３  ナゲット
４  接合品
５  溶接電極
６  バック電極
７、８  被溶接材
９  溶接電極
１０ａ、１０ｂ  バック電極
１１  ナゲット
１２  溶接電流
１３  表面チリ
１４  被溶接材
１５  被溶接材
１６  接合品
１７  ドーム型溶接電極
１８  板状バック電極
１９  ドーム型バック電極
２０  シート状の被溶接材
２１  シート状の被溶接材
２２  接合品
２３  板状バック電極
２４  板状支持部品
２５、２６  被溶接材
２７  溶融ナゲット
２８  溶接電極
２９  溶接電極
２９ａ  先端Ｒ部
２９ｂ  側壁部
２９ｃ  肩部
３０  被溶接材
３１、３２  被溶接材
３３  溶接電極
３４  溶融ナゲット
３５  圧接部
【図１】
2011177763.tif 000006
【図２】
2011177763.tif 000007
【図３】
2011177763.tif 000008
【図４】
2011177763.tif 000009
【図５】
2011177763.tif 000010
【図６】
2011177763.tif 000011
【図７】
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【図８】
2011177763.tif 000013