(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張強さが２６０〜１５７０ＭＰａ、板厚が０．６〜３．３ｍｍの高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上方法において、スポット溶接後、溶接部表面の温度が３００℃以下に低下した後、先端の曲率半径が５０〜１２０ｍｍの円柱型ポンチを用い、該円柱型ポンチの中心を溶接部の中心に合わせ、溶接部上下の鋼板両面から、該円柱型ポンチの加圧力Ｐが前記高強度鋼板の引張強さＴＳおよび板厚ｔとの関係で下記（１）式を満たすように加圧することを特徴とする高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上方法。
０．０３１４×ｔ×ＴＳ≦Ｐ≦０．１５７１×ｔ×ＴＳ      ・・・・・（１）
ただし、
ｔ  ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ：高強度鋼板の引張強さ（ＭＰａ）
Ｐ  ：円柱型ポンチでの加圧力（ｋＮ）
【請求項２】
引張強さが２６０〜１５７０ＭＰａ、板厚が０．６〜３．３ｍｍの高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上方法において、スポット溶接後、溶接部表面の温度が３００℃以下に低下した後、突起先端の曲率半径が２．０〜７．０ｍｍ、突起高さが１．０〜３．０ｍｍのリング状突起を先端部に有し、該リング状突起の直径Ｄがナゲット径ＮＤとの関係で下記（２）を満たす突起型ポンチを用い、該突起型ポンチの中心を溶接部の中心に合わせ、溶接部上下の鋼板両面から、該突起型ポンチの加圧力Ｐが前記高強度鋼板の引張強さＴＳおよび板厚ｔとの関係で下記（３）式を満たすように加圧することを特徴とする高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上方法。
０．７０×ＮＤ≦Ｄ≦１．３０×ＮＤ                      ・・・・・（２）
０．０１５７×ｔ×ＴＳ≦Ｐ≦０．０７８６×ｔ×ＴＳ      ・・・・・（３）
ただし、
ＮＤ：ナゲット径（ｍｍ）
Ｄ：リング状突起の直径（ｍｍ）
ｔ  ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ：高強度鋼板の引張強さ（ＭＰａ）
Ｐ  ：突起型ポンチでの加圧力（ｋＮ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車用部品の取付けおよび車体の組立てなどに適用される高強度鋼板のスポット溶接方法に関し、特に、高い継手疲労強度特性が要求される高強度鋼板のスポット溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の低燃費化、ＣＯ2排出量削減および衝突安全性向上等の対策のため、自動車分野では、車体や部品などに、薄肉の高強度鋼板を使用するニーズが高まっている。
【０００３】
車体の組立てや部品の取付けなどでは、スポット溶接方法が主に用いられているが、高強度鋼板をスポット溶接する場合には、以下のような問題がある。
【０００４】
スポット溶接部（溶接継手）の品質指標としては、引張強さとともに疲労強度が重要となる。通常、溶接継手のせん断方向の引張強さは、鋼板の引張強さとともに増加するが、溶接継手のせん断方向の疲労強度は、鋼板の引張強さが増加してもほとんど増加しない。
【０００５】
例えば、引張強さが２９０ＭＰａの軟鋼板の代わりに、引張強さが５９０ＭＰａの高強度鋼板を用いれば、スポット溶接継手の引張せん断強さ（溶接継手のせん断方向に引張荷重を負荷した場合の引張強さ）はほぼ２倍になるが、溶接継手のせん断方向に繰り返し荷重を負荷した場合の疲労強度、例えば、応力負荷の回数が２×１０6回における荷重を疲労強度と定義すると、疲労強度は増加せず、軟鋼板の場合とほぼ同じ値を示す。
【０００６】
このように、疲労強度が低い値を示す原因としては、従来報告されているように、スポット溶接部のノッチ形状が考えられる。すなわち、図１で示したように、鋼板１の間に存在するナゲット２の端部３がノッチ形状になっているため、引張せん断方向（矢印方向）４に荷重を負荷して疲労試験を行った場合、引張強さが高い鋼板を用いても、このノッチ効果によって疲労強度が向上しないと考えられる。
【０００７】
特に、高強度鋼板を用いた場合には、軟鋼板を用いた場合に比べて、ナゲット部の硬さが増加するため、このノッチ効果は顕著になる。一方、溶接継手の剥離方向（引張せん断方向（矢印方向）４と垂直な方向）に荷重を負荷して疲労試験を行った場合にも、高強度鋼板の溶接継手の疲労強度は増加せず、軟鋼と同じである。
【０００８】
この場合には、ナゲット周辺部での応力集中が顕著であり、局部の応力負荷が高まり、そこでクラックが発生し易くなるため、引張せん断方向に繰り返し荷重を負荷した場合に比べて、疲労強度は一桁程度低下する。
【０００９】
一般に、鋼板の引張強さが増加するほど、下記式で示される溶接部の靭性に関係する炭素当量Ｃeqの値が高くなる傾向にあり、高強度鋼板のＣeqの値は、０．２を超えることが知られている。
Ｃeq＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ      
なお、上記式中、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、および、Ｓは、それぞれ、鋼中の炭素、珪素、マンガン、リン、硫黄の各含有量（質量％）を示す。
【００１０】
このように、高強度鋼板の引張強さが増加する程、その鋼板の炭素当量Ｃeqが高くなるため、引張強さが高い高強度鋼板ほど、スポット溶接部（ナゲット部）と熱影響部の硬さが増加し、その結果、靱性が低下して破壊が容易に起こり易くなる。
【００１１】
また、高強度鋼板では、軟鋼板に比べて、溶接時にスプリングバックが起こり易いため、スポット溶接部には引張の残留応力が発生して疲労強度が低下し易くなったり、また、割れが発生して疲労強度や静的強度が低下し易くなったりする。
【００１２】
以上の理由で、高強度鋼板スポット溶接部の疲労強度は、高強度鋼板の引張強さが増加しても増加せず、軟鋼板と同程度になると考えられる。
【００１３】
従来、スポット溶接継手の疲労強度を向上させる手段としては、継手疲労強度特性が優れた鋼板を用いてスポット溶接する方法が知られている（例えば、特許文献１〜６、参照）。しかし、これらの方法は、軟鋼板のスポット溶接継手に関するものであり、高強度鋼板のスポット溶接部の疲労強度を向上させる方法ではない。
【００１４】
高強度鋼板のスポット溶接において、溶接継手の疲労強度を向上させる手段としては、スポット溶接の際の通電が完了した後、一定時間非通電状態で冷却し、その後、テンパー通電を行い、スポット溶接部（ナゲット部）と熱影響部を焼鈍して硬さを低下させ、残留応力を変化させる方法が知られている（例えば、非特許文献１、参照）。
【００１５】
しかし、この方法は、テンパー通電の適正な条件範囲の幅が非常に狭く、また、操業条件の変化により再現性が乏しいという実用上の問題がある。特に、めっき鋼板を連続的に打点してスポット溶接する場合には、打点数の増加とともに、電極先端がめっきとの合金化反応によって劣化し、電極先端径が増大して電流密度が低下し、最適なテンパー通電条件から外れるため、安定的に継手の疲労強度を向上させることが困難となる。
【００１６】
高強度鋼板のスポット溶接において、溶接継手の疲労強度を向上させる別の手段としては、電極による加圧下で高強度鋼板同士をスポット溶接するとともに、スポット溶接後の電極に対する一時的通電（後通電）で、スポット溶接部を発熱させて焼き戻し、かつ、スポット溶接部の周囲の引張残留応力を、電極による加圧力の増加で減少させ、スポット溶接継手の疲労強度を増加させる方法が知られている（例えば、特許文献７、参照）。
【００１７】
しかし、この方法も、上記方法と同様で、テンパー通電の適正な条件範囲の幅が非常に狭く、また、操業条件の変化により再現性が乏しいという実用上の問題がある。また、巻き戻し後の加圧力が非常に高いため、電極寿命が非常に短くなり、また、溶接部の凹みが大きくなるという問題も生じる。
【００１８】
高強度鋼板スポット溶接部の疲労強度を向上させる方法としては、これ以外にも、スポット溶接後に、溶接部を非通電・非加圧で放置した後、さらに非通電で加圧して、スポット溶接部の疲労強度を向上させる方法が知られている（例えば、特許文献８、参照）。
【００１９】
しかし、この方法では、最適加圧条件が提示されておらず、引張強さの異なる各種高強度鋼板に対して、どのような加圧力で処理をすべきかが不明である。
【００２０】
また、高強度鋼板スポット溶接部の疲労強度を向上させる方法として、スポット溶接後に、スポット溶接部を加圧して、スポット溶接部の疲労強度を上げる方法が知られている（例えば、非特許文献２、参照）。
【００２１】
しかし、この方法は、軟鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上法に関するものであり、高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上法に関するものではない。また、スポット溶接部の加圧において、先端形状がどのようなツールを用い、強度が異なる各種高強度鋼板に対して、どのような加圧力で加圧するのかの検討は十分にされていない。
【００２２】
この他にも、抵抗スポット溶接部の疲労強度を向上させる方法として、抵抗スポット溶接部に超音波衝撃処理を施す方法が知られている（例えば、特許文献９、参照）。しかし、この方法は、溶接終了後に後処理行程が必要となり、その分、作業工程が増えて、経済的負荷も増加するので、作業性や経済性の点で好ましい方法ではない。
【００２３】
また、従来、溶接継手の疲労強度を向上させるために抵抗スポット溶接打点数（ナゲット数）を増やす方法も知られている。しかし、この方法は、溶接作業効率の低下、溶接施工コストの上昇、および、設計自由度の制約等の問題を抱えている。また、この方法は、抵抗スポット溶接打点数（ナゲット数）を増やすことで、継手における１個当たりのナゲット周辺部の応力集中を軽減することを狙うものである。
【００２４】
しかし、継手に応力が負荷された場合、各溶接点（ナゲット）に必ずしも均等に応力がかからないため、応力分散効果が十分発揮されず、どちらかの溶接点に応力が集中する。その結果、溶接打点数を、例えば、１点から２点、３点と増やしたとしても、継手の疲労強度は、必ずしも２倍、３倍にはならない。
【００２５】
【特許文献１】特開昭６３−３１７６２５号公報
【特許文献２】特開平２−１６３３２３号公報
【特許文献３】特開平５−２６３１８４号公報
【特許文献４】特開平９−２６８３４６号公報
【特許文献５】特開平１０−８１８７号公報
【特許文献６】特開平１１−２７９６８９号公報
【特許文献７】特開２００１−１７０７７６号公報
【特許文献８】特開２００１−３２１９５３号公報
【特許文献９】特開２００４−１２２１５２号公報
【非特許文献１】「鉄と鋼」第68巻（1982年）第９号、第1444〜1451頁
【非特許文献２】R. Spitsen, D. Kim, M. Ramulu, B. Flinn and E. T. Easterbrook, “THE EFFECTS OF POST-WELD COLD WORKING PROCESSES ON THE FATIGUE STRENGTH OF LOW CARBON STEEL RESISTANCE SPOT WELDS”, Proceedings of IMECE: 2004 ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
前述のように、従来の高強度鋼板のスポット溶接方法では、継手疲労強度は、軟鋼板をスポット溶接した場合の継手疲労強度と変わらないため、鋼板板厚により継手疲労強度を確保せざるを得ず、自動車分野において、高強度鋼板を用いることによる安全性向上や、軽量化による低燃費化、ＣＯ2排出量削減のメリットを十分に享受することができない。
【００２７】
本発明は、これらの従来技術における問題を解決するために、高強度鋼板のスポット溶接において、良好な溶接作業性を確保しつつ、溶接継手の疲労強度を向上することができる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】
【００２８】
本発明者らは、高強度鋼板のスポット溶接継手の疲労強度が低下する要因の一つであるナゲット周辺の残留応力状態を引張側から圧縮側にし、応力集中部となるナゲット周辺の残留応力状態を改善する手法について鋭意検討した。
【００２９】
その結果、スポット溶接部との接触状態が良好に維持される先端形状を有するポンチを用い、各高強度鋼板の引張強さおよび板厚に応じて最適な加圧力でナゲット周辺部に効率的に圧縮残留応力を導入することにより、高強度鋼板溶接継手の疲労強度を効果的に高め得ることを見出した。
【００３０】
本発明は、これらの知見に基づきなされたものであり、その要旨とするところは、以下の通りである。
【００３１】
（１）引張強さが２６０〜１５７０ＭＰａ、板厚が０．６〜３．３ｍｍの高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上方法において、スポット溶接後、溶接部表面の温度が３００℃以下に低下した後、先端の曲率半径が５０〜１２０ｍｍの円柱型ポンチを用い、該円柱型ポンチの中心を溶接部の中心に合わせ、溶接部上下の鋼板両面から、該円柱型ポンチの加圧力Ｐが前記高強度鋼板の引張強さＴＳおよび板厚ｔとの関係で下記（１）式を満たすように加圧することを特徴とする高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上方法。
【００３２】
０．０３１４×ｔ×ＴＳ≦Ｐ≦０．１５７１×ｔ×ＴＳ      ・・・・・（１）
ただし、
ｔ  ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ：高強度鋼板の引張強さ（ＭＰａ）
Ｐ  ：円柱型ポンチでの加圧力（ｋＮ）
【００３３】
（２）引張強さが２６０〜１５７０ＭＰａ、板厚が０．６〜３．３ｍｍの高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上方法において、スポット溶接後、溶接部表面の温度が３００℃以下に低下した後、突起先端の曲率半径が２．０〜７．０ｍｍ、突起高さが１．０〜３．０ｍｍのリング状突起を先端部に有し、該リング状突起の直径Ｄがナゲット径ＮＤとの関係で下記（２）を満たす突起型ポンチを用い、該突起型ポンチの中心を溶接部の中心に合わせ、溶接部上下の鋼板両面から、該突起型ポンチの加圧力Ｐが前記高強度鋼板の引張強さＴＳおよび板厚ｔとの関係で下記（３）式を満たすように加圧することを特徴とする高強度鋼板スポット溶接継手の疲労強度向上方法。
【００３４】
０．７０×ＮＤ≦Ｄ≦１．３０×ＮＤ                      ・・・・・（２）
０．０１５７×ｔ×ＴＳ≦Ｐ≦０．０７８６×ｔ×ＴＳ      ・・・・・（３）
ただし、
ＮＤ：ナゲット径（ｍｍ）
Ｄ：リング状突起の直径（ｍｍ）
ｔ  ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ：高強度鋼板の引張強さ（ＭＰａ）
Ｐ  ：突起型ポンチでの加圧力（ｋＮ）
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、自動車用部品の取付けおよび車体の組立てなどで用いる高強度鋼板のスポット溶接において、良好な溶接作業性を確保しつつ溶接継手の疲労強度を向上させることができる。したがって、本発明の適用により、自動車分野などで、高強度鋼板適用による安全性向上や、軽量化による低燃料費、ＣＯ2排出量削減のメリットなどを十分に享受でき、社会的な貢献は多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、本発明の詳細を説明する。
まず、高強度鋼板のスポット溶接継手の疲労強度を向上させる方法として、
（ａ）溶接金属（ナゲット）端部のノッチ形状を変えて、応力集中が起こり難くする方法、
（ｂ）溶接金属（ナゲット）部とその周辺の熱影響部（ＨＡＺ）の硬さを低下させる方法、および、
（ｃ）溶接金属（ナゲット）部周囲に圧縮残留応力を導入して、相対的に引張残留応力を低減させる方法、
の大きく３つの方法が考えられる。
【００３７】
（ａ）の方法については、例えば、非特許文献１に記載されているように、意図的に、溶接中に散り（通電中、鋼板間に生成された溶融部の直径が銅電極の先端直径より大きくなって、鋼板の隙間から溶融金属が飛散する現象）を発生させて、溶接金属（ナゲット）部の端部形状を変化させる方法が知られているが、この方法では、溶接金属（ナゲット）部の端部形状がばらつき、実際、疲労強度もかなりばらつくため、安定して継手疲労強度特性を向上させる手法として好ましくない。
【００３８】
（ｂ）の方法としては、非特許文献１や特許文献７に記載されているように、溶接終了後に一定時間非通電状態で冷却し、その後、再度、溶接部に一定時間通電（後通電）して、溶接部をテンパー処理する方法が知られている。しかし、この方法は、既に述べたように、溶接部のテンパー処理のための最適通電条件範囲が非常に狭く、また、操業条件の変化などにより再現性が乏しいという問題を抱えている。
【００３９】
また、（ｃ）の方法としては、特許文献８に記載されているように、スポット溶接後、所定時間経過した後に、非通電状態の電極で溶接部を加圧する方法、また、非特許文献２に記載されているように、スポット溶接後に電極以外の加圧治具で溶接部を加圧する方法が知られている。しかし、この方法では、高強度鋼板の継手疲労強度の向上に有効な加圧治具の先端形状や加圧条件を提示するものではなく、その効果は不十分であった。
【００４０】
また、特許文献９に記載されているように、スポット溶接継手の溶接部に超音波衝撃処理を施す方法も知られているが、後処理を前提とするため、作業性や製造コストの点で実用的な方法といて好ましくない。
【００４１】
本発明者らは、（ｃ）の方法として、スポット溶接部との接触状態が良好に維持される先端形状を有するポンチを用い、各高強度鋼板の引張強さおよび板厚に応じて、最適な加圧力でナゲット周辺部に、効率的に圧縮残留応力を導入することにより、高強度鋼板溶接継手の疲労強度を効果的に高め得ることを見出した。
【００４２】
本発明は、前述したように上記知見に基づいてなされたものである。以下、詳細に説明する。
【００４３】
図２は、本発明によるスポット溶接を説明するための図である。スポット溶接では、被接合材である２枚の高強度鋼板１同士を重ね合わせ、その重ね合わせ部を上下２つの銅製の溶接電極５を用いて、所定の加圧力６で加圧しながら上下方向に通電し、２枚の高強度鋼板１の間に溶融金属部を形成させる。
【００４４】
この溶融金属部は、溶接通電終了後、水冷された電極と接触した状態で、電極による抜熱や鋼板への熱伝導により冷却されて凝固し、２枚の高強度鋼板１の間にナゲット（溶接金属）２が形成される。
【００４５】
図３に、通電・冷却後のスポット溶接部を示す。２枚の高強度鋼板１の間には、ナゲット２の形成とともにその周囲に溶接入熱に起因した熱影響部（以下、ナゲットとその周囲の熱影響部を合わせて溶接部ということもある）が形成される。また、高強度鋼板１の上下の表裏面では、上下溶接電極による加圧によって溶接部が高温で塑性変形し、溶接部で窪み７が形成される。
【００４６】
スポット溶接により２枚の高強度鋼板１の間に形成された溶融金属は、凝固後の冷却過程でマルテンサイト変態により体積膨張を生じるが、その後、さらに室温までの冷却過程で熱収縮が起き、最終的に形成されたナゲット２の周辺８の残留応力は、引張の残留応力状態になる。このナゲット２の周辺８に導入された引張残留応力が、ナゲット端部のノッチ形状とともに、高強度鋼板のスポット溶接における継手疲労強度特性低下の主な原因となる。
【００４７】
本発明の第１の実施形態は、被溶接材（図２に示す高強度鋼板１）として、引張強さＴＳが２６０〜１５７０ＭＰａ、板厚ｔが０．６〜３．３ｍｍの範囲内の高強度鋼板を用い、スポット溶接後、溶接部表面の温度が３００℃以下に低下した後（冷却後）に、図４の（ａ）で示す、先端の曲率半径Ｒ１が５０〜１２０ｍｍの円柱型ポンチを用い、図５の（ａ）で示すように、該円柱型ポンチの中心を溶接部の中心に合わせ、スポット溶接部（ナゲット２）上下の高強度鋼板１の両面から該円柱型ポンチの加圧力Ｐ（１０）が、前記高強度鋼板の引張強さＴＳおよび板厚ｔとの関係で下記（１）式の条件を満足するように加圧を行い、ナゲット周囲に圧縮残留応力を導入して、溶接継手の疲労強度を向上させる。
【００４８】
０．０３１４×ｔ×ＴＳ≦Ｐ≦０．１５７１×ｔ×ＴＳ      ・・・・・（１）
ただし、
ｔ  ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ：高強度鋼板の引張強さ（ＭＰａ）
Ｐ  ：ポンチでの加圧力（ｋＮ）
【００４９】
以下、第１の発明の実施形態における、高強度鋼板の引張強さＴＳ、板厚ｔ、溶接後、ポンチで加圧する際の溶接部表面温度、ポンチの先端形状および加圧力の限定理由を説明する。
【００５０】
（高強度鋼板の引張強さＴＳ）
本発明では、被溶接材として用いる高強度鋼板の引張強さＴＳを２６０〜１５７０ＭＰａの範囲に規定した。引張強さＴＳの下限を２６０ＭＰａとしたのは、自動車用鋼板の引張強さの下限が、軟鋼板の２６０ＭＰａであるからであり、また、軟鋼板の溶接継手であっても本発明により疲労強度が向上するからである。
【００５１】
引張強さＴＳの上限を１５７０ＭＰａとしたのは、引張強さが１５７０ＭＰａより高い高強度鋼板を用いてスポット溶接すると、炭素当量Ｃeqの増加に起因した溶接部の硬さ上昇により、本発明の適用によっても継手疲労強度向上の十分な効果が得られないからである。また、ポンチでの加圧に高い加圧力を必要とするため、加圧設備が大がかりになるというデメリットも生じる。
【００５２】
なお、上記引張強さＴＳの下限を４４０ＭＰａとすれば、鋼板の降伏応力が増加して、十分な圧縮残留応力が導入されるようになるため、溶接継手において、良好な引張強さの向上と疲労強度の改善を図ることができる。また、引張強さの上限を９８０ＭＰａとすれば、溶接継手で、より良好な引張強さ向上と疲労強度向上効果を得ることができる。
【００５３】
（高強度鋼板の板厚ｔ）
本発明では、被溶接材として用いる高強度鋼板の板厚ｔを０．６〜３．３ｍｍの範囲に規定した。板厚ｔの下限を０．６ｍｍとしたのは、自動車用鋼板の板厚の下限が０．６ｍｍであるからであり、また、これより板厚が薄い鋼板をポンチで加圧すると、鋼板全体の変形が大きくなるからである。
【００５４】
板厚ｔの上限を３．３ｍｍとしたのは、自動車用鋼板の板厚の上限が３．３ｍｍであるからであり、また、これより板厚が厚い鋼板をポンチで加圧すると、ポンチでの加圧に高い加圧力を必要とするため、加圧設備が大がかりになるというデメリットが生じるからである。
【００５５】
なお、上記板厚ｔの下限を１．０ｍｍとすれば、鋼板全体の変形が少ない状態で、溶接継手において、良好な引張強さの向上と疲労強度の改善を図ることができる。また、板厚の上限を２．０ｍｍとすれば、適正なポンチによる加圧力で、溶接継手において、良好な疲労強度向上効果を得ることができる。
【００５６】
（溶接後、ポンチで加圧する際の溶接部表面温度）
本発明では、ポンチで加圧する際の溶接部表面温度を３００℃以下の範囲に規定した。溶接部表面温度を３００℃以下に規定したのは、溶接部の温度が高温になる程、図３のナゲット周辺８の温度が上昇してその部分の降伏応力が低下し、加圧によって圧縮残留応力が導入されにくくなるからである。
【００５７】
鋼板の降伏応力は４００℃を超えると急激に低下するため、出来るだけ低い温度で溶接部を加圧することが重要である。可能ならば、ポンチで加圧する際の溶接部の表面温度は、１００℃以下であることが望ましい。
【００５８】
（ポンチの先端形状）
通常のスポット溶接では、被溶接部は溶接時に電極により加圧されながら加熱されるため塑性変形し、図３で示すように、溶接部上下の高強度鋼板１両面には、窪み７が形成される。したがって、引張残留応力が生じやすいナゲット２の周囲８に効率的に圧縮残留応力を導入するためには、溶接部上下の高強度鋼板１両面に形成された窪み７の端部と良好な接触状態を保つことが可能な先端形状を有する円柱型ポンチを用いて加圧する必要性がある。
【００５９】
また、円柱型ポンチで加圧する際には、ポンチの中心を溶接部の中心に合わせることが必要である。なぜなら、中心がずれることにより、窪み７の端部と円柱型ポンチとの良好な接触状態を保つことが不可能になるからである。したがって、実際には、窪み７の中心とポンチの中心を合わせて加圧することが必要となる。この際、位置がずれることも考えられるが、窪み７の径に対して２０％程度のずれであれば問題はない。
【００６０】
本発明者らは、引張強さ：７８０ＭＰａ、板厚：１．２ｍｍの高強度鋼板（２相複合組織鋼）を用い、円柱型ポンチの先端形状と加圧力を様々に変化させて、上下鋼板表面の窪みの周囲９での塑性変形状態を目視で調べた。また、スポット溶接継手にせん断方向の荷重を負荷し、疲労強度（繰返し数が２×１０6回における荷重範囲）を調べ、軟鋼板の場合と比較した。
【００６１】
その結果、図４の（ａ）で示す、先端の曲率半径Ｒ１が５０〜１２０ｍｍである円柱型ポンチを用い、所定加圧力以上で加圧する場合に、図３で示す上下鋼板表面の窪みの周囲９（溶接部の周囲）の塑性変形が顕著になり、軟鋼板に比べ継手疲労強度が１０％以上向上することを見出した。
【００６２】
つまり、本発明者らの検討によれば、先端の曲率半径Ｒ１が５０〜１２０ｍｍである円柱型ポンチ用いて上下鋼板表面の窪みの周囲９を加圧する場合にのみ、ポンチ先端と上下鋼板表面の窪みの周囲９との接触状態を良好に維持しつつ加圧力を十分にかけることができるため、上下鋼板表面の窪みの周囲９に顕著な塑性変形が認められ、疲労強度が著しく向上した。
【００６３】
これは、上下鋼板表面の窪みの周囲９に加圧力が加わることによって塑性変形が起こり、間接的に、ナゲット２の周囲８に有効に圧縮残留応力が導入されたためと考えられる。
【００６４】
先端の曲率半径Ｒ１が５０ｍｍ未満では、円柱型ポンチの先端が上下鋼板表面の窪みと接触するようになって、上下鋼板表面の窪みの周囲９とポンチとが接触しなくなるため、円柱型ポンチの加圧力が上下鋼板表面の窪みの周囲９に十分に導入されず、上下鋼板表面の窪みの周囲９に顕著な塑性変形が認められなくなる。
【００６５】
また、先端の曲率半径Ｒ１が１２０ｍｍを超える場合には、円柱型ポンチの先端がほぼ平坦な形状になって、上下鋼板表面の窪みの周囲９とポンチとが接触しなくなるため、上下鋼板表面の窪みの周囲９で顕著な塑性変形が認められなくなる。
【００６６】
したがって、本発明では、円柱型ポンチの加圧力が上下鋼板表面の窪みの周囲９に十分に作用し、上下鋼板表面の窪みの周囲９で顕著な塑性変形が起こることにより、継手疲労強度を向上させるため、円柱型ポンチの先端の曲率半径Ｒ１が５０〜１２０ｍｍの範囲を満足するように規定する。
【００６７】
（ポンチの加圧力）
本発明者らは、板厚：１．２〜２．０ｍｍ、引張強さ：４４０〜１１８０ＭＰａの高強度鋼板（２相複合組織鋼）を用い、先端の曲率径Ｒ１が１００ｍｍの円柱型ポンチで加圧力を変化させて、上記と同様に、上下鋼板表面の窪みの周囲９での塑性変形状態を目視で調べ、また、継手の疲労強度を調べた。
【００６８】
その結果、円柱型ポンチの加圧力Ｐが下記（１）式を満たす場合には、上下鋼板表面の窪みの周囲９で顕著な塑性変形が認められ、継手の疲労強度が１０％以上向上することがわかった。
【００６９】
０．０３１４×ｔ×ＴＳ≦Ｐ≦０．１５７１×ｔ×ＴＳ      ・・・・・（１）
ただし、
ｔ  ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ：高強度鋼板の引張強さ（ＭＰａ）
Ｐ  ：円柱型ポンチでの加圧力（ｋＮ）
【００７０】
本発明において、円柱型ポンチの加圧力を規定する上記（１）式は、以下のように決められる。
【００７１】
図６と図７に、上記（１）式導出の根拠となった継手の疲労強度評価の例を示す。
【００７２】
図６は、板厚を１．２ｍｍに固定し、鋼板の強度を変化させて疲労強度を調べた例であり、図７は、鋼板の強度を７８０ＭＰａに固定し、鋼板の板厚を変化させて疲労強度を調べた例である。図中では、鋼板の強度と疲労強度評価結果との関係および鋼板の板厚と疲労強度評価結果との関係（図中の○印および×印）を示している。
【００７３】
図中において、溶接継手の疲労強度が引張強さ２９０ＭPaの軟鋼板を溶接した時の疲労強度に対して１０％以上向上したものを○、向上しないものを×で示した。
【００７４】
図６から、鋼板の板厚を一定とした時の最適加圧力と鋼板の引張強さとの関係式を求め、また、図７から、鋼板の引張強さを一定とした時の最適加圧力と鋼板の板厚との関係式を求めて（１）式を導出した。
【００７５】
図６と図７から、円柱型ポンチの加圧力Ｐを上記（１）式の関係を満足するように設定すれば、疲労強度が良好な溶接継手を形成させることが可能となる。
【００７６】
上記（１）式で規定する円柱型ポンチの加圧力Ｐの下限（０．０３１４×ｔ×ＴＳ）より低い加圧力Ｐでは、上下鋼板表面の窪みの周囲９で顕著な塑性変形が認められず、図３で示すナゲットの周囲８で十分な圧縮残留応力が導入されないため、疲労強度も向上しない。
【００７７】
一方、上記（１）式で規定する円柱型ポンチの加圧力Ｐの上限（０．１５７１×ｔ×ＴＳ）より高い加圧力の場合には、優れた継手疲労強度は確保できるものの、加圧力による圧縮残留応力の導入量が飽和し、継手疲労強度の向上量が飽和するだけでなく、さらに加圧力を増加させた場合には、上下鋼板表面の窪みが塑性変形量によって大きくなり板厚が薄くなるため、溶接部の継手の疲労強度は低下する傾向を示す。
【００７８】
また、大きな圧痕が生じて継手の外観形状を悪化させ、さらに、継手の静的強度も低下するため望ましくない。これに加え、溶接部でクラックが発生するなどの問題も生じやすくなる。
【００７９】
円柱型ポンチの加圧力Ｐが上記（１）式を満たす場合には、上下鋼板表面の窪みの周囲９に適正な加圧力が負荷され、上下鋼板表面の窪みの周囲９で適正な塑性変形が起こり、その結果、ナゲットの周囲８に十分な圧縮残留応力が導入されるため、疲労強度を著しく向上させることが可能となる。
【００８０】
したがって、本発明では、高強度鋼板のスポット溶接方法において、円柱型ポンチの加圧力Ｐが上記（１）式を満たすように加圧することとする。
【００８１】
次に、第２の発明の実施形態におけるポンチの先端形状と加圧力の限定理由を説明する。なお、高強度鋼板の引張強さＴＳ、板厚ｔ、溶接後、ポンチで加圧する際の溶接部表面温度を限定する理由は、第１の発明の実施形態で述べた理由と同じである。
【００８２】
（ポンチの先端形状）
上記で述べたように、スポット溶接継手の疲労強度を向上させるためには、図３で示す、引張残留応力が生じやすいナゲットの周囲８に、効率的に圧縮残留応力を導入する必要がある。
【００８３】
そこで、本発明者らは、第１の発明の実施形態で用いた円柱型ポンチの先端部にリング状突起を設けた突起型ポンチを用い、さらに、上下鋼板表面の窪みの周囲９と良好な接触状態を保ちながら加圧することで、ナゲットの周囲８により効率的に圧縮残留応力を導入するためのポンチの先端形状について検討した。
【００８４】
本発明者らは、上記第１の発明の実施形態と同様に、引張強さ：７８０ＭＰａ、板厚：１．２ｍｍの高強度鋼板（２相複合組織鋼）を用い、突起型ポンチの先端形状と加圧力を様々に変化させて、上下鋼板表面の窪みの周囲９での塑性変形状態を目視で調べた。
【００８５】
また、スポット溶接継手にせん断方向の荷重を負荷し、疲労強度（繰返し数が２×１０6回における荷重範囲）を調べ、軟鋼板の場合と比較した。
【００８６】
その結果、図４の（ｂ）で示した、円柱型ポンチの先端部に設けた突起先端の曲率半径Ｒ２が２．０〜７．０ｍｍ、突起高さＨが１．０〜３．０ｍｍ、突起位置がリング状突起の直径Ｄがナゲット径に対して下記（２）式を満たす突起型ポンチを用い、所定加圧力以上で加圧する場合に、上下鋼板表面の窪みの周囲９における塑性変形が顕著になり、軟鋼板に比べ、継手疲労強度が１０％以上向上することを見出した。
【００８７】
０．７０×ＮＤ≦Ｄ≦１．３０×ＮＤ                  ・・・・・（２）
ただし、
ＮＤ：ナゲット径（ｍｍ）
Ｄ：リング状突起の直径（ｍｍ）
【００８８】
なお、本発明において、リング状突起の直径Ｄは、リング状突起の頂点位置で測定される平均直径である。
【００８９】
図４の（ｂ）で示すリング状突起の先端曲率半径Ｒ２を２．０〜７．０ｍｍに限定したのは、下記の理由による。すなわち、突起先端の曲率半径Ｒ２が２．０ｍｍより小さくなると、突起と上下鋼板表面の窪みの周囲９との接触が局部的になり、その部分の塑性変形が起こり難くくなって、ナゲットの周囲８に有効に圧縮残留応力が導入されにくくなり、その結果、疲労強度が向上しなくなるからである。
【００９０】
一方、突起先端の曲率半径Ｒ２が７．０ｍｍより大きくなると、突起と上下鋼板表面の窪みの周囲９との接触部が大きくなって、その部分での面圧が低下し、その部分の塑性変形量が低下して、ナゲットの周囲８に有効に圧縮残留応力が導入されにくくなり、その結果、疲労強度が向上しなくなるからである。
【００９１】
図４の（ｂ）で示すリング状突起の高さＨを１．０〜３．０ｍｍに限定したのは、下記の理由による。すなわち、突起高さが１．０ｍｍより低くなると、上下鋼板表面の窪みの周囲９に集中的に加圧力を付加する作用効果が得られず、ナゲットの周囲８に効率良く圧縮残留応力を導入させることが困難となり、その結果、疲労強度を十分に向上させることが困難になるからである。
【００９２】
一方、突起高さＨが３．０ｍｍを超えて高くなり過ぎると、加圧時に安定感がなくなり、突起を破損する等の問題が生じるからである。
【００９３】
また、円柱型ポンチの先端部に設けたリング状突起の直径Ｄを上記（２）式で規定するのは、下記の理由による。
【００９４】
すなわち、リング状突起の直径Ｄが上記（２）式で規定する下限（０．７０×ＮＤ）より小さいまたは大きい場合には、位置ずれによって、リング状突起と上下鋼板表面の窪みの周囲９との接触が局部的になり、その部分で応力が集中しにくくなって、その部分で塑性変形が起こりにくくなり、ナゲットの周囲８で有効に圧縮残留応力が導入されにくくなるため、その結果、疲労強度を十分に向上させることが困難になるからである。
【００９５】
したがって、本発明では、引張残留応力が生じやすい、ナゲットの周囲８に効率的に圧縮残留応力を導入し、上下鋼板表面の窪みの周囲９で適正な塑性変形を生じさせ、疲労強度を効率的に向上させるために、円柱型ポンチの先端部に設けられた、リング状突起先端の曲率半径Ｒ２が２．０〜７．０ｍｍ、突起高さＨが１．０〜３．０ｍｍ、突起位置がリング状の突起の直径Ｄがナゲット径ＮＤとの関係で上記（２）式を満たす突起型ポンチとした。
【００９６】
（ポンチの加圧力）
本発明者らは、板厚：１．２〜２．０ｍｍ、引張強さ：４４０〜１１８０ＭＰａの高強度鋼板（２相複合組織鋼）を用い、図４の（ｂ）で示す、円柱型ポンチの先端部に突起先端の曲率半径Ｒ２が５．０ｍｍ、高さＨが２．０ｍｍのリング状突起を設けた突起型ポンチの加圧力を変化させて、上記と同様に、上下鋼板表面の窪みの周囲９での塑性変形状態を目視で調べ、また、継手の疲労強度を調べた。
【００９７】
その結果、突起型ポンチの加圧力Ｐが下記（３）式を満たす場合には、上下鋼板表面の窪みの周囲９で顕著な塑性変形が認められ、継手の疲労強度が１０％以上向上することがわかった。したがって、下記（３）式に従って加圧力を設定すれば、疲労強度が良好な溶接継手を形成させることが可能である。
【００９８】
０．０１５７×ｔ×ＴＳ≦Ｐ≦０．０７８６×ｔ×ＴＳ      ・・・・・（３）
ただし、
ｔ  ：高強度鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ：高強度鋼板の引張強さ（ＭＰａ）
Ｐ  ：突起型ポンチでの加圧力（ｋＮ）
【００９９】
上記（３）式を第１の発明の実施形態における（１）式と比較すればわかるように、第２の発明の実施形態における上記突起型ポンチを用いて加圧する場合には、第１の発明の実施形態における約半分の加圧力で、ナゲットの周囲８に圧縮残留応力を導入させ、十分に継手の疲労強度を向上させることが可能となる。
【０１００】
これは、図４の（ｂ）に示す突起型ポンチを使用して加圧すると、上下鋼板表面の窪みの周囲９で応力集中を高めることが可能となり、その結果、比較的低い加圧力で上下鋼板表面の窪みの周囲９を塑性変形させることができるようになるため、ナゲットの周囲８に圧縮残留応力が効率的に導入され、スポット溶接継手の疲労強度を向上させることが可能となることを意味している。
【０１０１】
上記（３）式で規定する突起型ポンチの加圧力Ｐの下限（０．０１５７×ｔ×ＴＳ）より低い加圧力Ｐでは、加圧力が低すぎて、上下鋼板表面の窪みの周囲９で十分な塑性変形が起こらず、ナゲットの周囲８で十分な圧縮残留応力が導入されないため、疲労強度も向上しない。
【０１０２】
一方、上記（３）式で規定する突起型ポンチの加圧力Ｐの上限（０．０７８６×ｔ×ＴＳ）より高い加圧力の場合には、優れた継手疲労強度は確保できるものの、加圧力による圧縮残留応力の導入量が飽和し、継手疲労強度の向上量が飽和するだけでなく、さらに加圧力を増加させた場合には、上下鋼板表面の窪みが塑性変形量によって大きくなり板厚が薄くなるため、溶接部の継手の疲労強度は低下する傾向を示す。
【０１０３】
また、大きな圧痕が生じて継手の外観形状を悪化させ、さらに、継手の静的強度も低下するため望ましくない。これに加え、溶接部でクラックが発生するなどの問題も生じやすくなる。
【０１０４】
突起型ポンチの加圧力Ｐが上記（３）式を満たす場合には、上下鋼板表面の窪みの周囲９に適正な加圧力が負荷され、上下鋼板表面の窪みの周囲９で適正な塑性変形が起こり、その結果、ナゲットの周囲８に十分な圧縮残留応力が導入されるため、疲労強度を著しく向上させることが可能となる。
【０１０５】
したがって、本発明では、高強度鋼板のスポット溶接方法において、突起型ポンチの加圧力Ｐが上記（３）式を満たすように加圧することとする。
【０１０６】
なお、上記で述べたように、本形状のポンチを用いて加圧を行う場合には、ポンチの中心と溶接部の中心を合わせる必要性がある。なぜなら、これを行わないと、折角突起間の距離が上記（２）式で規定されたポンチを用いても、溶接部の周囲で適正な接触状態にならないからである。
【０１０７】
したがって、実際には、窪み７の中心とポンチの中心を合わせて加圧することが必要となる。この際、位置がずれることも考えられるが、窪み７の径に対して１０％以下のずれで設定するのが望ましい。
【０１０８】
加圧に使うポンチの直径については特に規定しないが、効率よく残留応力を導入するためには、電極径と同等程度のものがよい。ポンチの材質についても特に規定しないが、加圧力に耐えることが可能なように、工具鋼等を用いるとよい。
【０１０９】
なお、電極形状としては、ＪＩＳ  Ｃ  ９３０４に規定されている、Ｆ型、Ｒ型、Ｄ型、ＤＲ型、ＣＦ型、ＣＲ型、ＥＦ型、ＥＲ型、Ｐ型のどれでもよいが、ポンチと溶接部の接触状態を良好にするため、可能であれば、ＤＲ型、ＣＦ型、ＣＲ型等が望ましい。
【０１１０】
電極先端径についても特に規定しないが、通常、板厚をｔ（ｍｍ）とした時に、５√ｔ〜６√ｔ（ｍｍ）のものが用いられており、本発明でも、この範囲の先端径を有する電極を使用することが望ましい。
【０１１１】
スポット溶接条件、すなわち、溶接時の溶接電流、溶接時間や、溶接後の電極保持時間などは、通常の溶接条件に準ずればよく、特に規定する必要はない。ナゲット径についても、特に規定しないが、通常のスポット溶接では、板厚をｔ（ｍｍ）とすると、３√ｔ〜６√ｔ（ｍｍ）にナゲット径が設定されており、これらのナゲット径を有するスポット溶接継手に本発明を適用するのが望ましい。
【０１１２】
鋼板の種類についても特に限定する必要がない。固溶型、析出型（例えば、Ｔｉ析出型、Ｎｂ析出型）、２相組織型（例えば、フェライト中にマルテンサイトを含む組織、フェライト中にベイナイトを含む組織）、加工誘起変態型（フェライト中に残留オーステナイトを含む組織）など、いずれの種類の鋼板にも本発明を適用できる。鋼板の製造方法は、熱間圧延法でも冷間圧延法でもよい。
【０１１３】
また、上記鋼板表層にめっきを施した高強度めっき鋼板を本発明法によりスポット溶接する場合も、高強度めっき鋼板の特性を損なうことなく、優れた疲労強度を有する継手を実現することができる。被覆するめっきの種類は、導伝性のものならいずれの種類（例えば、Ｚｎ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ａｌ、Ｓｎ−Ｚｎ、など）であってもよいが、目付量は両面で１００／１００ｇ／ｍ2以下のものが望ましい。
【０１１４】
また、本発明の方法は、同種同厚鋼板の組合せに限定されるものではなく、規定を満たしているのであれば、同種異厚、異種同厚、異種異厚組合せであってもよい。
【実施例】
【０１１５】
以下に実施例により本発明の効果を説明するが、本発明は、実施例で用いた条件に限定されるものではない。
【０１１６】
（実施例１）
表１に示す板厚：１．２、１．６ｍｍ、引張強さ：２９５〜１４７５ＭＰａの鋼板から、スポット溶接継手の疲れ試験方法（ＪＩＳ  Ｚ３１３８）に基づく引張せん断疲労試験片を作製した。
【０１１７】
鋼板の種類は、軟鋼（記号：２７０Ｓ）、固溶強化型高強度鋼（記号：４４０Ｓ）、析出強化型高強度鋼（記号：５９０Ｐ）、２相複合組織型高強度鋼（記号：５９０Ｄ、７８０Ｄ、９８０Ｄ、１１８０Ｄ）、加工誘起変態型複合組織高強度鋼（記号：５９０Ｔ、７８０Ｔ）、焼入れ強化型高強度鋼（記号：１４７０Ｈ）である。鋼板は全て裸鋼板であった。
【０１１８】
これらの試験片を、同鋼種・同板厚の組み合わせで重ね合わせ、図２に示すナゲット２の直径が、表１および表２に示す直径になるような溶接条件でスポット溶接を実施して、溶接継手を作製した。
【０１１９】
次に、一部の試験片に対して、油圧プレス機を用い、溶接部にポンチで両面から加圧を加えた。
【０１２０】
得られた溶接継手について、スポット溶接継手の疲れ試験方法（ＪＩＳ  Ｚ３１３８）に基づき、せん断方向に負荷して疲労試験を実施した。表１および表２に、その結果を示す。表１および表２に示す疲労強度は、応力比：０．０５、周波数：３０Ｈｚの条件で片振りの疲労試験を行った際の２×１０6回における疲労強度である。
【０１２１】
まず、板厚：１．２ｍｍの各種高強度鋼板継手を用いて、本発明の効果を検証した。表１に示すように、ポンチ先端の曲率半径が請求項１で規定する範囲内にあり、請求項１で規定する範囲内で上記ポンチを用い溶接部を加圧した場合には、ポンチ先端の曲率半径を変化させても（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）、また、様々な鋼種の継手で加圧力を変化させても（Ｎｏ．４〜Ｎｏ．１２）、加圧を実施しない軟鋼板継手（Ｎｏ．２６）や高強度鋼板継手（Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．３３）の場合に比べて、継手の疲労強度は著しく向上していた。
【０１２２】
次に、板厚：１．６ｍｍの高強度鋼板継手を用いて疲労強度を調査したが（Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８）、いずれの場合も、著しい疲労強度の向上が認められた。さらに、板厚：１．２ｍｍの軟鋼板継手（Ｎｏ．１９）、様々な高強度鋼板継手（Ｎｏ．２０〜Ｎｏ．２５）を用いて疲労強度を調査したが、いずれの場合も、加圧を実施しない軟鋼板継手（Ｎｏ．２６）や高強度鋼板継手（Ｎｏ．２７、Ｎｏ．２８、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３２、Ｎｏ．３４〜Ｎｏ．３５）に比べて、継手の疲労強度は著しく向上していた。
【０１２３】
一方、請求項１で規定する加圧力で加圧を実施したが、ポンチ先端での曲率半径が請求項１で規定する範囲外である場合（Ｎｏ．３６〜Ｎｏ．３７）には、疲労強度の向上は認められなかった。
【０１２４】
また、ポンチ先端での曲率半径は請求項１で規定する範囲内であるが、加圧力が請求項１で規定する値より低い場合（Ｎｏ．３８、Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４４）には、板厚：１．２ｍｍ、１．６ｍｍの場合とも、疲労強度の向上は認められなかった。
【０１２５】
さらに、ポンチ先端での曲率半径は請求項１で規定する範囲内であるが、加圧力が請求項１で規定する値より高い場合（Ｎｏ．３９、Ｎｏ．４１、Ｎｏ．４３、Ｎｏ．４５）には、板厚：１．２ｍｍ、１．６ｍｍの場合とも、疲労強度の向上は認められるが、溶接部表面の窪みが大きくなっており、それより加圧力が低い場合（Ｎｏ．６、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．１８）に比べて、疲労強度の向上率も低い値を示した。また、表面では、一部割れの発生も観察された。
【０１２６】
【表１】
0004724535.tif 000002
【０１２７】
次に、上記と同様に、板厚：１．２ｍｍの各種高強度鋼板継手を用いて、本発明の効果を検証した。
【０１２８】
表２で示すように、突起先端の曲率半径、突起の高さ、突起間の距離が請求項２で規定する範囲内にあり、請求項２で規定する範囲内で上記ポンチを用い溶接部を加圧した場合には、突起先端の曲率半径を変化させても（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）、突起の高さを変化させても（Ｎｏ．４〜Ｎｏ．５）、突起間の距離を変化させても（Ｎｏ．６〜Ｎｏ．７）、また、様々な鋼種の継手で加圧力を変化させても（Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１３）、加圧を実施しない軟鋼板継手（Ｎｏ．２７）や高強度鋼板継手（Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３２、Ｎｏ．３４）の場合に比べて、継手の疲労強度は著しく向上していた。
【０１２９】
次に、板厚：１．６ｍｍの高強度鋼板継手を用いて疲労強度を調査したが（Ｎｏ．１４〜Ｎｏ．１９）、いずれの場合も著しい疲労強度の向上が認められた。
【０１３０】
さらに、板厚：１．２ｍｍの軟鋼板継手（Ｎｏ．２０）、様々な高強度鋼板継手（Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２６）を用いて疲労強度を調査したが、いずれの場合も、加圧を実施しない軟鋼板継手（Ｎｏ．２７）や高強度鋼板継手（Ｎｏ．２８、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．３５〜Ｎｏ．３６）に比べて、継手の疲労強度は著しく向上していた。
【０１３１】
一方、請求項２で規定する加圧力で加圧を実施したが、突起先端の曲率半径が請求項２で規定する範囲外である場合（Ｎｏ．３７〜Ｎｏ．３８）や、突起の高さが請求項２で規定する範囲外である場合（Ｎｏ．３９〜Ｎｏ．４０）、突起間の距離が請求項２で規定する範囲外である場合（Ｎｏ．４１〜Ｎｏ．４２）には、疲労強度の向上は認められなかった。
【０１３２】
また、突起先端の曲率半径、突起の高さ、突起間の距離は請求項２で規定する範囲内であるが、加圧力が請求項２で規定する値より低い場合（Ｎｏ．４３、Ｎｏ．４５、Ｎｏ．４７、Ｎｏ．４９）には、板厚：１．２ｍｍ、１．６ｍｍの場合とも、疲労強度の向上は認められなかった。
【０１３３】
さらに、ポンチ先端での曲率半径は請求項２で規定する範囲内であるが、加圧力が請求項２で規定する値より高い場合（Ｎｏ．４４、Ｎｏ．４６、Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５０）には、板厚：１．２ｍｍ、１．６ｍｍの場合とも、疲労強度の向上は認められるが、溶接部表面の窪みが大きくなっており、それより加圧力が低い場合（Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１９）に比べて、疲労強度の向上率も低い値を示した。また、表面では、一部割れの発生も観察された。
【０１３４】
【表２】
0004724535.tif 000003
【０１３５】
さらに、様々な鋼種を用いても、鋼板の板厚を変化させても、結果は同様であった。さらに、めっき鋼板を用いても、また、めっき種、目付量等を変えて実験を実施しても、結果は同様であった。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明によれば、自動車用部品の取付けおよび車体の組立てなどで用いる高強度鋼板のスポット溶接において、良好な溶接作業性を確保しつつ溶接継手の疲労強度を向上させることができる。したがって、これにより、自動車分野などで高強度鋼板適用による安全性向上や軽量化による低燃料費、ＣＯ2排出量削減のメリットなどを十分に享受でき、社会的な貢献は多大である。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】スポット溶接継手の疲労試験を説明するための断面図である。
【図２】スポット溶接を説明するための断面図である。
【図３】スポット溶接部を説明するための断面図である。
【図４】本発明のポンチ形状を説明するための断面図である。
【図５】本発明のポンチによる加圧方法を説明するための断面図である。
【図６】高強度鋼板（板厚ｔ：１．２ｍｍ）のスポット溶接継手（ナゲット径ＮＤ：５．５ｍｍ）を加圧した際におけるポンチの加圧力Ｐおよび鋼板の引張強さＴＳと、溶接継手の疲労強度の評価結果（○、×）との関係を示す図である。
【図７】高強度鋼板（引張強さＴＳ：７８０ＭＰａ）のスポット溶接継手（ナゲット径ND：５．５ｍｍ）を加圧した際におけるポンチの加圧力Ｐおよび鋼板の板厚ｔと、溶接継手の疲労強度の評価結果（○、×）との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１    高強度鋼板
２    ナゲット
３    ナゲットの端部
４    疲労試験での負荷方向
５    溶接電極
６    電極の加圧力
７    溶接部表面の窪み
８    ナゲットの周囲
９    溶接部の周囲
１０    ポンチの加圧力
【図１】
0004724535.tif 000004
【図２】
0004724535.tif 000005
【図３】
0004724535.tif 000006
【図４】
0004724535.tif 000007
【図５】
0004724535.tif 000008
【図６】
0004724535.tif 000009
【図７】
0004724535.tif 000010