(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ねられた複数の鋼板の少なくとも一方の最外層に他の鋼板より板厚が薄い鋼板が重ねられている前記複数の鋼板の溶接に用いるスポット溶接電極において、少なくとも前記板厚が薄い鋼板に接触する一方のスポット溶接電極がくびれ部を有し、当該くびれ部の最小断面積をＢ［ｍｍ2］、くびれ部を有するスポット溶接電極の前記板厚が薄い鋼板との接触面積をＳ［ｍｍ2］、及び、前記くびれ部を有するスポット溶接電極の先端からくびれ部までの長さをＣ［ｍｍ］としたとき、下記（１）式の関係を満たすことを特徴とするスポット溶接電極。
（Ｂ÷Ｓ）≦６．２×ｅｘｐ（−０．５×Ｃ）                ・・・（１）
【請求項２】
請求項１に記載のスポット溶接電極を用いるスポット溶接方法であって、前記複数の金属板を前記スポット溶接電極で挟み込み、通電して溶接を行う際に、少なくとも前記板厚が薄い鋼板に前記くびれ部を有するスポット溶接電極を接触させることを特徴とするスポット溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の重ね合わせ抵抗スポット溶接電極に関し、特に、自動車分野の組み立て溶接において、板厚差の大きな２枚以上の鋼板を重ね合わせて抵抗スポット溶接する場合に、溶接強度を確保する上で必要なナゲットを接合箇所に容易に形成させることができるスポット溶接電極、及び、それを用いたスポット溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体の組立や部品の取付けなどにおいて、重ね合わされた鋼板同士の接合では、主として、抵抗スポット溶接が使用されている。スポット溶接は、２枚以上の鋼板を重ね合わせて、両側から、複数鋼板を挟み込むように、電極を押し付けつつ通電して、溶融金属を形成し、通電の終了後に電極による抜熱や鋼板自体への熱伝導によって、溶融金属を冷却凝固させ、鋼板の間に、断面楕円形状の溶接部（ナゲット）を形成する。
【０００３】
このようなスポット溶接では、総板厚の中心からナゲットが成長するため、たとえば、板厚差が小さい２枚の板組の場合、鋼板の重ね合わせ面とナゲットの成長起点がほぼ同じ位置となり、重ね合わせ面にナゲットが成長し、高い継手強度が得られる。
【０００４】
一方、自動車の車体では、板厚１ｍｍ以下の薄鋼板を外板パネルとし、内側に板厚が１ｍｍ超の厚鋼板をリインフォースメント、メンバー又は内板パネルとし、パネルとリインフォースメントとメンバー又は内板パネルとを重ね合わせた３枚以上の鋼板（板組）をスポット溶接する場合がある。
【０００５】
このような自動車の車体における板組のように、最外層（スポット電極側）に配置される鋼板の板厚が他の鋼板の板厚と比べて薄い場合（板厚差が大きい場合）、スポット溶接で形成されるナゲットは、総板厚の中心より成長し、接合強度を確保する上で重要な最外面の薄鋼板と厚鋼板との重ね合わせ面では、ナゲットが成長し難い。つまり、リインフォースメントとメンバー又は内板パネルとの間にはナゲットが形成される一方で、外板パネルにはナゲットが形成され難く、リインフォースメント及び内板と外板パネルとを溶接できないことが生じる。
【０００６】
このナゲットが成長し難い理由について図１を用いて説明する。図１に、従来のスポット溶接電極を用いて板厚差の大きな複数の鋼板をスポット溶接する状況を示す。従来のスポット溶接電極１は、たとえば、１対のスポット溶接電極１ａ、１ｂよりなる。なお、便宜上、薄鋼板と接触する側のスポット溶接電極１ａを上側スポット溶接電極、他方のスポット溶接電極１ｂを下側スポット溶接電極ということもある。図１は、薄鋼板２と厚鋼板３ａ、３ｂを重ね合わせた板組４を挟み込んで通電加熱してナゲット５を形成している状況を示している。なお、矢印は、電気の流れを示している。
【０００７】
スポット溶接電極１ａ、１ｂには、冷却手段６ａ、６ｂが内部に設けられている。板厚差が大きい板組の溶接において、板厚が同等である板組の溶接で用いられる、上下とも同一形状、同一材質のスポット溶接電極１ａ、１ｂを用いると、当該電極１ａ、１ｂから受ける冷却効果は上下とも等しいため、溶接箇所からスポット溶接電極１ａ、１ｂに熱の移動、つまり、抜熱が生じ、スポット溶接電極１ａに近い溶接箇所（薄鋼板２と厚鋼板３ａの重ね合わせ面）にはナゲット５が成長し難い。その結果、電極間の中央から発熱してナゲット５が形成される。
【０００８】
そこで、板厚差の大きな２枚以上の鋼板のスポット溶接において、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面にも所望のナゲットを形成するために、スポット溶接電極の形状を工夫した技術が報告されている。
【０００９】
特許文献１には、先端を凸曲面状とした電極を、最外層に配した薄板と接触させ、先端を窪ませた電極を、他方の最外層に配した、厚板と環状に接触させて、厚板側に比べて薄板側で電極との接触面積を小さくして抵抗スポット溶接を行うことで、薄板の側で電流密度を高くし、薄板側にまで到る大径のナゲットを形成する技術が開示されている。
【００１０】
特許文献２には、剛性が最も低い板材側に位置する一方の電極チップとワークとの接触面積を、他方の電極チップとワークとの接触面積よりも小さくし、剛性が最も低い板材と他の板材間の接触部の通電経路における電流密度を高くし、当該接触部に局所的に大電流を流して発熱量を多くして溶接することで、ワークの溶接強度を向上する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５１８７８０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１及び２に開示の技術は、板厚差の大きな２枚以上の鋼板のスポット溶接において、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面にも所望のナゲットが形成できる点で有効な技術である。しかし、特許文献１に開示の技術では、同一電極で、多くの打点を連続的にスポット溶接したとき、電極先端に形成した窪みが摩耗し、従来のスポット溶接電極と比較して、電極寿命が低下すること、つまり、スポット溶接で連続打点溶接した際、所定の溶接強度が得られなくなるまでの打点数が少なくなることが懸念される。
【００１３】
また、特許文献２に開示の技術では、スポット溶接で連続溶接したとき、薄鋼板と接触させる電極の先端が摩耗し、面積が大きくなり、厚鋼板と接触させる電極の先端の面積と差が少なくなることがあり、その場合、薄鋼板と厚鋼板にナゲットが形成されなくなることが懸念される。
【００１４】
そこで、本発明は、このような実状に鑑み、板厚差の大きな２枚以上の鋼板を重ね合わせてスポット溶接した際に、溶接継手の溶接強度を確保することができ、電極寿命が低下しないスポット溶接電極を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで、本発明者らは、上記課題を解決する方法について鋭意検討した。まず、スポット溶接電極による抜熱と鋼板中の通電経路の広がりを抑制（通電密度の低下を抑制）できる形状に、スポット溶接電極の形状を変更して、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面にナゲットを形成することを試みた。
【００１６】
本発明者らは、薄鋼板と接触させるスポット溶接電極の先端近傍に溝加工を施し、くびれ部を形成したところ、電極による抜熱を抑制でき、かつ、電極中での電流経路を絞る（電流密度を高め）ことができることを見出し、その結果、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面における電流経路の広がりが抑制され、薄鋼板と厚鋼板との重ね合わせ面でナゲットが形成されることを知見した。
【００１７】
さらに、スポット溶接電極のくびれ部の形状について、検討したところ、スポット溶接電極の薄鋼板との接触面積、スポット溶接電極の先端からくびれ部までの長さ、及び、くびれ部の最小断面積が特定の関係を満足する形状とすることで、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面でナゲットを安定して形成できることを見出した。
【００１８】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）重ねられた複数の鋼板の少なくとも一方の最外層に他の鋼板より板厚が薄い鋼板が重ねられている前記複数の鋼板の溶接に用いるスポット溶接電極において、少なくとも前記板厚が薄い鋼板に接触する一方のスポット溶接電極がくびれ部を有し、当該くびれ部の最小断面積をＢ［ｍｍ2］、くびれ部を有するスポット溶接電極の前記板厚が薄い鋼板との接触面積をＳ［ｍｍ2］、及び、前記くびれ部を有するスポット溶接電極の先端からくびれ部までの長さをＣ［ｍｍ］としたとき、下記（１）式の関係を満たすことを特徴とするスポット溶接電極。
（Ｂ÷Ｓ）≦６．２×ｅｘｐ（−０．５×Ｃ）                ・・・（１）
（２）前記（１）に記載のスポット溶接電極を用いるスポット溶接方法であって、前記複数の金属板を前記スポット溶接電極で挟み込み、通電して溶接を行う際に、少なくとも前記板厚が薄い鋼板に前記くびれ部を有するスポット溶接電極を接触させることを特徴とするスポット溶接方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電極寿命を低下させずに、最外層に薄鋼板を含む、２枚以上重ね合わせた複数の鋼板において、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面にナゲットを安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来のスポット溶接電極を用いて板厚差の大きな複数の鋼板をスポット溶接する状況を示す図である。
【図２】くびれ部を有するスポット溶接電極を用いて板厚差の大きな複数の鋼板をスポット溶接する状況を示す図である。
【図３】くびれ部を有するスポット溶接電極の概略を示す図である。
【図４】先端部長さＣ［ｍｍ］に対する、（くびれ部断面積Ｂ［ｍｍ2］）／（先端接触面積Ｓ［ｍｍ2］）の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のスポット溶接電極（以下、「本発明の溶接電極」ということもある）は、重ね合わせた複数の鋼板の少なくとも一方の最外層に他の鋼板（以下、「厚鋼板」ということもある）より板厚が薄い鋼板（以下、「薄鋼板」ということもある）を重ね合わせた複数の鋼板（以下、「板組」ということもある）のうち、溶接の際に薄鋼板に接触させるスポット溶接電極であって、くびれ部を有するものである。
【００２２】
そして、本発明の溶接電極は、スポット溶接電極のくびれ部の最小断面積をＢ［ｍｍ2］、スポット溶接電極の薄鋼板との接触面積をＳ［ｍｍ2］、及び、くびれ部を有するスポット溶接電極の先端から当該くびれ部までの長さをＣ［ｍｍ］としたとき、下記（１）式の関係を満足するものである。
（Ｂ÷Ｓ）≦６．２×ｅｘｐ（−０．５×Ｃ）                ・・・（１）
【００２３】
本発明の溶接電極は、鋼板との接触部の形状及び面積が、従来のスポット溶接電極で使用されるものと同等であるため、電極寿命を低下させずに、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面にナゲットを安定して形成することができるものである。
【００２４】
以下、本発明の溶接電極に至った検討の経緯について説明するとともに、本発明の溶接電極について説明する。
【００２５】
板厚差の大きな２枚以上の複数の鋼板のスポット溶接において、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面に所望のナゲットを安定して形成できる技術が望まれており、これまで、スポット溶接電極の先端部の形状を適切な構造とする技術が報告されている。スポット溶接電極の先端部の形状は、電極寿命と関係しており、電極寿命が低下しない形状とすることも考慮する必要があった。
【００２６】
そこで、本発明者らは、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面に所望のナゲットが形成できるスポット溶接電極の形状について検討したところ、スポット溶接電極の先端近傍に溝加工を施し、くびれ部を形成することを着想した。そこで、次のような試験を行った。
【００２７】
まず、板厚０．６ｍｍの薄鋼板を１枚と、板厚１．４ｍｍの鋼板（厚鋼板）を２枚用い、薄鋼板が最外層になるように３枚の鋼板を重ね合わせた板組を準備した。そして、くびれ部を有するスポット溶接電極を用いて、前記板組をスポット溶接した。作成した試験片をナゲットが含まれるように板厚方向に切断して、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面のナゲットの有無について拡大鏡で観察した。その結果、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面に所望のナゲットが形成されていた。
【００２８】
図２に、くびれ部を有するスポット溶接電極を用いて板厚差の大きな複数の鋼板をスポット溶接する状況を示す。くびれ部を有するスポット溶接電極１１は、従来のスポット溶接電極１と同様に、１対のスポット溶接電極１１ａ、１１ｂよりなる。なお、便宜上、薄鋼板と接触する側のスポット溶接電極１１ａを上側スポット溶接電極、他方のスポット溶接電極１１ｂを下側スポット溶接電極ということもある。
【００２９】
スポット溶接電極１１ａ、１１ｂには、それぞれ、冷却手段１６ｃ、１６ｄが内部に設けられており、また、矢印は、電気の流れを示している。スポット溶接電極１１ａは、電極本体部１７と、くびれ部１８と、先端部１９とを有する。くびれ部１８を有するスポット溶接電極１１ａを用いて、板組１４を通電加熱してナゲット１５を形成すると、ナゲット１５が総板厚の中心より成長するものの、くびれ部１８が形成されているため、溶接箇所からスポット溶接電極１１ａへの熱の移動量が抑制される。その結果、最外層の薄鋼板１２と厚鋼板１３ａの重ね合わせ面には、ナゲット１５が成長する。
【００３０】
また、くびれ部１８の形成により、電極本体部１７の通電経路がくびれ部１８で絞られ、それにより、薄鋼板１２及び厚鋼板１３ａの重ね合わせ面では、通電経路の広がりが抑制される。つまり、薄鋼板１２及び厚鋼板１３ａの重ね合わせ面における、電流密度が従来のスポット溶接電極を用いた場合と比較して高くなる。そのため、薄鋼板１２と厚鋼板１３ａの重ね合わせ面でナゲット１５の形成が促進される。
【００３１】
次に、スポット溶接電極に形成するくびれ部の形状と、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面でのナゲットの形成との関係について調査した。まず、図３に、くびれ部を有するスポット溶接電極の概略を示す。
【００３２】
くびれ部１８を有するスポット溶接電極１１aは、電極直径ＬEのＤＲ型電極に溝加工して作成した。スポット溶接電極１１aは、その軸方向に、電極本体部１７、くびれ部１８、先端部１９の順でつながり構成されるものである。くびれ部１８は、直径ＬBの円柱形状とした。先端部１９の先端には、緩やかな曲面により形成された、薄鋼板と接触する接触部２０を備える。接触部２０は、曲面径Ｌsを有する。
【００３３】
直径ＬBより求められる断面積を、くびれ部１８の最小断面積Ｂ［ｍｍ2］（以下、「くびれ部断面積」ということもある）とした。接触部２０を電極軸方向（電極本体部１７から先端部１９へ向かう方向）から平面視し、曲面径Ｌsの円の面積を、接触面積Ｓ［ｍｍ2］（以下、「先端接触面積」ということもある）とした。先端部１９の先端からくびれ部１８の端部までの間の長さを、先端部１９の長さＣ［ｍｍ］（以下、「先端部長さ」ということもある）とした。
【００３４】
詳細は、後述の実施例に示すが、板厚０．６ｍｍの薄鋼板を１枚と、板厚１．４ｍｍの鋼板（厚鋼板）を２枚用い、薄鋼板が最外層になるように３枚の鋼板を重ね合わせた板組を準備した。そして、くびれ部断面積Ｂ［ｍｍ2］、及び、先端部長さＣ［ｍｍ］を種々変更したスポット溶接電極を作成し、前記板組をスポット溶接した。作成した試験片をスポット打点の中心で板厚方向に切断して、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面のナゲットの有無やその長さ（ナゲット径）を拡大鏡で観察した。
【００３５】
図４に、先端部長さＣ［ｍｍ］に対する、（くびれ部断面積Ｂ［ｍｍ2］）／（先端接触面積Ｓ［ｍｍ2］）の関係を示す。図４において、ナゲットが形成されたときのデータを四角で表示し、ナゲットが形成されなかったときのデータをバツで表示している。図４に示す、曲線の式は、下記（２）式である。
（Ｂ÷Ｓ）＝６．２×ｅｘｐ（−０．５×Ｃ）                ・・・（２）
【００３６】
図４より、Ｃに対して、Ｂ／Ｓが特定の数値以下であればナゲットが形成されることを見出した。これを、ナゲットが形成される先端部長さＣ［ｍｍ］に対する（くびれ部断面積Ｂ［ｍｍ2］）／（先端接触面積Ｓ［ｍｍ2］）を数式で示すと、下記（１）式となる。
（Ｂ÷Ｓ）≦６．２×ｅｘｐ（−０．５×Ｃ）                ・・・（１）
【００３７】
本発明は、以上のような検討過程を経て上記（１）に記載の発明に至ったものであり、そのような本発明について、さらに、必要な要件や好ましい要件について順次説明する。
【００３８】
本発明の溶接電極は、たとえば、スポット溶接装置の溶接ロボットに搭載されるスポット溶接ガンの先端に取り付けられ、薄鋼板を少なくとも一方の最外層に重ね合わせた複数の鋼板のスポット溶接に用いるものである。そして、薄鋼板に接触するスポット溶接電極がくびれ部を有し、先端部長さＣ［ｍｍ］、くびれ部断面積Ｂ［ｍｍ2］、先端接触面積Ｓ［ｍｍ2］が上記（１）式の関係を満たすものであり、まず、スポット溶接電極について説明する。
【００３９】
＜スポット溶接電極＞
板組を挟み込み溶接するスポット溶接電極について、図２及び図３を用いて説明する。
スポット溶接電極１１は、上側スポット溶接電極１１ａと下側スポット溶接電極１１ｂとを有する。本発明の溶接電極では、最外層に重ね合わされた薄鋼板と接触するスポット溶接電極１１ａの構造に特徴を有する。上側スポット溶接電極１１ａは、電極本体部１７と、くびれ部１８と、先端部１９とを有する。なお、スポット溶接電極のうち、一方のスポット溶接電極にくびれ部を設け、最外層の薄鋼板と当該電極とを接触させることを例に以下説明するが、最外層の両面に薄鋼板を重ね合わせ、両方のスポット溶接電極にくびれ部を設け、スポット溶接することもできる。
【００４０】
（スポット溶接電極の電極本体部）
電極本体部１７は、形状など特に限定されるものでなく、たとえば、電極直径ＬEが１２〜１６ｍｍの円柱形状である。そして、電極本体部１７は、電極軸方向（電極本体部１７からくびれ部１８へ向かう方向）において、一端部がくびれ部１８と接続される。
【００４１】
（スポット溶接電極のくびれ部）
電極本体部１７の端部と接続するくびれ部１８は、電極本体部１７から先端部１９に向かって、電極本体部１７の直径ＬEが小さくなる部分から、直径が直径ＬEと同等になる部分（先端部１９の一端部）までの範囲である。くびれ部１８は、電極本体部１７の直径ＬEより小さい直径ＬBを有するものであり、電極軸方向に垂直な断面において、くびれ部１８の断面積は、電極本体部１７及び先端部１９の断面積より小さい。また、電極本体部１７と、くびれ部１８との断面積比率は、スポット溶接の加圧時の耐久強度から、０．０６以上０．８０以下が好ましい。０．３以上が更に好ましい。
【００４２】
また、くびれ部１８の断面積において、最小断面積Ｂを、上記（１）式の関係を満たすものとすれば、くびれ部１８の断面積は、くびれ部１８の電極軸方向にわたって同一であってもよいし、異なっていてもよい。くびれ部１８のうち最小の断面積となる箇所は、くびれ部のいかなる部分でもよい。また、くびれ部１８の断面形状は、特に限定されるものでなく、電極本体部１７と同様の形状、たとえば、円形状とすることができる。
【００４３】
（スポット溶接電極の先端部）
くびれ部１８と接続する先端部１９は、電極本体部１７と同等の形状の円柱形状の部分と、接触部２０とを有する。くびれ部１８は、先端部１９の円柱形状の部分と接続される。円柱形状の部分の直径は、電極本体部１７と同様に、たとえば、１２〜１６ｍｍである。先端部１９の先端からくびれ部１８の端部までの間の長さＣは、上記（１）式の関係を満たすものであれば、特に限定されるものでなく、１〜６ｍｍが例示され、２〜５ｍｍが好ましい。先端部長さＣが６ｍｍ超であると、通電経路の広がりが大きくなることがあり、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面にナゲットが形成できないことがある。１ｍｍ未満であると、耐久強度が低く、電極寿命が低下することがある。
【００４４】
先端部１９の接触部２０の形状は、特に限定されるものでなく、ＤＲ型、ＣＦ型、Ｄ型の電極などの先端部と同じ形状とすることができる。接触部１９の薄鋼板との接触面積（接触部２０の面積）を、上記（１）式の関係を満たすものとする。接触部２０の面積は、感圧紙を用いて、所定の加圧力を負荷し、感圧紙で得られた圧痕面積を測定して求めることができる。さらに、接触部２０が平坦な面である場合は、その平坦な面の面積としてもよい。接触部２０が曲面である場合は、曲面を所定半径の球面体の一部として、曲面径Ｌsを用いて接触部２０の面積を求めてもよい。ただし、接触部２０の形状がＤＲ型で、Ｒ４０以上の場合は、接触部２０の接触面を、電極軸方向から平面視したときの曲面径Ｌsの円として、当該円の面積を、接触面積としてもよい。
【００４５】
（Ｃに対するＢ／Ｓの関係）
スポット溶接電極は、先端部長さＣ［ｍｍ］に対して、（くびれ部断面積Ｂ［ｍｍ2］／先端接触面積Ｓ［ｍｍ2］）を下記（１）式の関係を満たすものとする。
（Ｂ÷Ｓ）≦６．２×ｅｘｐ（−０．５×Ｃ）                ・・・（１）
【００４６】
図４を用いて説明したように、（１）式の関係を満たす、スポット溶接電極とすることにより、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面にナゲットが形成される。また、Ｂ／Ｓの下限は、特に限定されていないが、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面における電流密度を高くするために、０．１以上とすることが好ましい。０．５以上とすることがさらに好ましい。
【００４７】
（スポット溶接電極の素材）
スポット溶接電極の素材は、特に限定されるものでなく、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｃｒ合金、アルミナ分散Ｃｕなどが例示される。
【００４８】
＜複数の鋼板＞
次に、スポット溶接される複数の鋼板（板組）について説明する。
板組は、薄鋼板を少なくとも一方の最外層に重ね合わせて含むものであれば、特に限定されるものでない。スポット溶接される各鋼板の板厚は、０．５〜２．６ｍｍとすることができ、複数の鋼板の総板厚は、１．０〜６．０ｍｍとすることができる。厚鋼板同士、薄鋼板同士の厚さは異なっていてもよいし、同じであってもよい。また、板厚比（総板厚／薄鋼板の板厚）は３〜８とすることができる。
【００４９】
スポット溶接される複数の鋼板として、図１及び図２では、３枚の鋼板を記載しているが、接合する構造部品の形態に応じて、２枚以上の複数の鋼板とすることができる。たとえば、自動車の車体に利用される板組としては、厚鋼板は、リインフォースメント、メンバー又は内板などであり、薄鋼板は、外板パネルなどである。
【００５０】
スポット溶接される鋼板は、少なくとも一部に板状部を有し、当該板状部が互いに積み重ね合わされる部分を有するものであればよく、全体が板でなくともよい。また、複数の鋼板は、別々の鋼板から構成されるものに限定されず、１枚の鋼板を管状などの所定の形状に成形したものを重ね合わせたものでもよい。
【００５１】
また、スポット溶接される複数の鋼板は、成分組成や、金属組織など、特に限定されるものでなない。たとえば、鋼板の強度レベルとしては、軟鋼から１５００ＭＰａ級の鋼板を対象とすることができる。また、各鋼板にめっきが被覆されていてもよいし、被覆されていなくてもよい。
【００５２】
（スポット溶接方法）
次に、本発明の溶接電極を用いたスポット溶接方法（以下、「本発明の溶接法」ということもある）について説明する。
まず、本発明の溶接法では、薄鋼板を少なくとも一方の最外層に重ね合わせた複数の鋼板（板組）を準備する。たとえば、引張強度２７０ＭＰａ、板厚０．６ｍｍの薄鋼板を１枚と、引張強度５９０ＭＰａ、板厚１．４ｍｍの厚鋼板を２枚準備する。
【００５３】
そして、両側から３枚の鋼板を挟み込むように、スポット溶接電極を押し付ける。その際、くびれ部を有するスポット溶接電極が、少なくとも薄鋼板に接触するようにする。そして、スポット溶接電極間を通電させて、溶融金属を形成し、通電の終了後に水冷されたスポット溶接電極による抜熱や鋼板自体への熱伝導によって、溶融金属を急速に冷却して凝固させ、鋼板の重ね合わせ面を含む箇所に、断面楕円形状のナゲットを形成する。
【００５４】
この際のスポット溶接の条件は、特に限定されるものでなく、たとえば、電極をＤＲ型の先端直径６〜８ｍｍのものとし、加圧力３００〜５００ｋｇｆ、通電時間０．２〜０．４ｓ、通電電流５〜１０ｋＡとすることができる。電流は、直流電流、交流電流のいずれも採用できるが、直流電流とすることが好ましい。また、電流波形は、単通電、多段通電のいずれも採用できる。
【実施例】
【００５５】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００５６】
まず、Ｃｕ−２％Ｃｒ合金製、電極直径ＬE１６ｍｍ、ＤＲ型で、曲面径Ｌs６ｍｍ、Ｒ４０の図１に示すような従来のスポット溶接電極を準備した。次に、表１に示す、先端部長さＣ［ｍｍ］、くびれ深さＤ［ｍｍ］となるように、前記スポット溶接電極を溝加工して、くびれ部を有するスポット溶接電極を作成した。表１に、くびれ部断面積Ｂ［ｍｍ2］、先端接触面積Ｓ［ｍｍ2］、電極本体部断面積Ａ［ｍｍ2］を示す。なお、先端接触面積Ｓは、接触部を電極軸方向から平面視した、曲面径Ｌsの円の面積を、接触面積とした。
【００５７】
【表１】
0006451463.tif 000002
【００５８】
次に、引張強度２７０ＭＰａ、板厚０．６ｍｍの薄鋼板を１枚と、引張強度５９０ＭＰａ、板厚１．４ｍｍの厚鋼板を２枚用い、薄鋼板が最外層になるように３枚の鋼板を重ね合わせた板組を準備した。くびれ部を有するスポット溶接電極が、少なくとも薄鋼板に接触するように、板組を挟み込んだ。そして、直流電流、通電時間３３０ｍｓ、加圧力３５０ｋｇｆにて、溶接電流を種々変化させて、スポット溶接を行い、チリの発生する電流値（チリ発生電流）を求めた。
【００５９】
チリ発生電流より、０．５ｋＡ低い電流で作成されたスポット溶接継手において、スポット打点の中心で板厚方向に切断して、その切断面を研磨し、ピクラールエッチング後、拡大鏡で観察した。ナゲット形成の評価は、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面に形成された部分のナゲット径が、薄鋼板の板厚をｔとして、３√t以上を「○」と判定した。また、表２に、Ｂ／Ｓ、６．２×ｅｘｐ（−０．５×Ｃ）、Ａ／Ｂ、ナゲット形成の評価を示す。
【００６０】
【表２】
0006451463.tif 000003
【００６１】
発明例１〜１０は、くびれ部を有するスポット溶接電極の構造が上述の（１）式を満足するため、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面にナゲットが形成された。一方、比較例１〜９は、くびれ部を有するスポット溶接電極の構造が上述の（１）式を満足しないため、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面に所定のナゲットが形成されなかった。また、発明例１〜４は、さらに、電極本体部断面積Ａに対するくびれ部断面積Ｂの比率（Ａ／Ｂ）が０．３以上０．８以下であるため、スポット溶接の加圧時の耐久強度が高いスポット溶接電極であった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、電極寿命を低下させずに、最外層に薄鋼板を含む、２枚以上重ね合わせた複数の鋼板において、薄鋼板と厚鋼板の重ね合わせ面にナゲットを安定して形成することができる。よって、本発明は、産業上の利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００６３】
１    スポット溶接電極
１ａ    スポット溶接電極
１ｂ    スポット溶接電極
２    薄鋼板
３ａ    厚鋼板
３ｂ    厚鋼板
４    板組
５    ナゲット
６ａ    冷却手段
６ｂ    冷却手段
１１    スポット溶接電極
１１ａ    スポット溶接電極
１１ｂ    スポット溶接電極
１２    薄鋼板
１３ａ    厚鋼板
１３ｂ    厚鋼板
１４    板組
１５    ナゲット
１６ａ    冷却手段
１６ｂ    冷却手段
１７    電極本体部
１８    くびれ部
１９    先端部
２０    接触部
ＬE    電極直径
ＬB    くびれ部直径
Ｌs    先端部の曲面径
Ｃ    先端部長さ
Ｄ    くびれ深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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