(57)【要約】 【課題】例えば狭い部位同士を接合するような場合でも、継手強度をさらに高めることが可能なスポット溶接方法を提供する。【解決手段】2枚以上重ねた金属板3の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極であって、金属板3との当接面1aの平面形状が、その図心を通る最短径DLと、DLに直交する最長径DHとの比DH/DLが1.2〜5.0の楕円形状である電極1,1と、該電極1の当接面1aの外周からの距離が5mm以内で、当接面1aの外周のうち、DLの両端を各々含み、当接面1aの全外周長のそれぞれ10%以上ずつを占める領域にて、前記重ね合わせ部を加圧する加圧部材2と、を備えたスポット溶接装置を用いて、前記重ね合わせ部を、電極1,1にて100N以上の荷重で挟み込むとともに、加圧部材2にて電極1の周りを電極1,1による荷重の5〜1000%の荷重で加圧し、電極1から前記重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合する。【選択図】図１
2016083676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、
前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極であって、前記金属板との当接面の平面形状が、その図心を通過する最短径をＤＬとし、その最短径に直交する最長径をＤＨとするとき、前記最長径と前記最短径との比ＤＨ／ＤＬが１．２〜５．０となる楕円形状をしてなる一対の電極と、
該電極の前記当接面の外周からの距離が５ｍｍ以内で、当該当接面の外周のうち、前記最短径の両端を各々含み、当該当接面の全外周長のそれぞれ１０％以上ずつを占める領域において、前記重ね合わせ部を加圧する加圧部材と、
を備えたスポット溶接装置を用いて、
前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧し、前記電極から前記重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合することを特徴とするスポット溶接方法。
ただし、「前記金属板との当接面」とは、前記電極の先端部が平坦面を有する場合には、その平坦面を意味し、該電極の先端部が電極最先端方向に向かう凸状曲面で構成される場合には、その電極最先端位置から０．２５ｍｍだけ電極後端方向までの曲面部分を意味する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接方法に関し、詳しくは、２枚以上重ねた金属板の両面を一対の電極で挟み込んで通電することにより金属板を接合するスポット溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接は、一般に２枚以上の金属板を重ねたのち、その重ね合わせ部の両面から一対の電極で挟み込み、電流を流して抵抗発熱により金属板の接合界面を溶融させて接合するものである。
【０００３】
スポット溶接では、電極を金属板に押し付ける加圧力、電流値、通電時間が主要な３つの制御因子である。
【０００４】
このうち、電流値は特に重要な因子である。電流値が低すぎると、溶融して形成されるナゲットの径が小さく、接合強度が不足する。一方、電流値が高すぎると、チリが発生しナゲット径は大きくなるが、継手強度がばらつくため好ましくない。このため、ナゲット径が確保できる電流値から、チリが発生し始める電流値までが、スポット溶接の適正電流範囲となる。この適正電流範囲を広げることができると、スポット溶接が容易となるとともに、継手強度を高めることが可能となる。
【０００５】
スポット溶接の適正電流範囲を広げ、継手強度を高めるために、従来種々の提案がなされている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００６】
［従来技術１］
例えば、特許文献１には、高張力鋼板をスポット溶接する高張力鋼板のスポット溶接方法であって、上記高張力鋼板への通電電流を漸変的に上昇させることによりナゲット生成を行なう第１ステップと、上記第１ステップの後に電流下降させる第２ステップと、上記第２ステップ後に電流上昇させて本溶接すると共に、漸変的に通電電流を下降させる第３ステップとを備えた工程によりスポット溶接を行なう高張力鋼板のスポット溶接方法が開示されている。
【０００７】
［従来技術２］
また、特許文献２には、２枚以上重ねた被溶接部材に溶接電流を流すスポット溶接方法において、前記被溶接部材の被溶接部に当接して、前記被溶接部材に電流を流す電極と、前記被溶接部から一定距離はなれた位置において、２枚以上重ねた前記被溶接部材の前記被溶接部が互いに離れないように保持する保持部材とを備えたスポット溶接装置を用いて、前記電極及び前記保持部材を前記被溶接部材に当接して加圧し、前記電極から前記被溶接部材に溶接電流を通電後、前記被溶接部の硬度を得るための冷却時間経過後に、前記電極を前記被溶接部材から離し、前記電極を前記被溶接部材から離してから所定時間経過後に、前記保持部材を前記被溶接部材から離すスポット溶接方法が開示されている。
【０００８】
［従来技術３］
また、特許文献３には、薄板、該薄板より板厚が大きい第１厚板、第２厚板を順に重ね合わせた被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接方法において、上記第２厚板に当接する第１溶接電極と該第１溶接電極と対向して上記薄板に当接する第２溶接電極及び該第２溶接電極に隣接して上記薄板に当接する制御加圧付与手段とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第２溶接電極と第１溶接電極との間で通電してスポット溶接するスポット溶接方法が開示されている。
【０００９】
［従来技術４］
また、本発明者らは、特許文献４に開示されるように、電極の外周部の一部を電極とは別の加圧部材を用いて加圧制御することで溶接電流を高めてもチリ発生を抑制し、大きなナゲット径を実現することが可能となるスポット溶接方法を提案した。
【００１０】
これらの技術を用いることで、適正電流範囲が広がり、スポット溶接の継手強度を高めることが可能となるが、近年、高強度鋼板の接合強度をさらに高める要望が高まっているため、更なる継手強度向上技術が求められている。
【００１１】
しかしながら、そのような課題に対応するためには、平面形状が真円である従来の電極を用いたスポット溶接では限界があると考えられる。すなわち、例えば、フランジ部同士のような幅の狭い部位同士をスポット溶接で接合する場合、平面形状が真円である従来の電極では、スポット溶接しようとする部位の幅が狭いため電極先端径の拡大に制約が生じ、１スポット当りの継手強度を十分に高められない問題があった。一方、フランジ部の長手方向にスポット点数を増やして全体の接合強度を高めることが考えられるが、その場合は生産性が低下し、溶接コストが上昇する問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２３６６７４号公報
【特許文献２】特開２０１２−５５９４１号公報
【特許文献３】特開２００６−５５９２４号公報
【特許文献４】特開２０１４−２８３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、例えば狭い部位同士を接合するような場合でも、継手強度をさらに高めることが可能なスポット溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るスポット溶接方法は、
２枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、
前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極であって、前記金属板との当接面の平面形状が、その図心を通過する最短径をＤＬとし、その最短径に直交する最長径をＤＨとするとき、前記最長径と前記最短径との比ＤＨ／ＤＬが１．２〜５．０となる楕円形状をしてなる一対の電極と、
該電極の前記当接面の外周からの距離が５ｍｍ以内で、当該当接面の外周のうち、前記最短径の両端を各々含み、当該当接面の全外周長のそれぞれ１０％以上ずつを占める領域において、前記重ね合わせ部を加圧する加圧部材と、
を備えたスポット溶接装置を用いて、
前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧し、前記電極から前記重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合することを特徴とする。
ただし、「前記金属板との当接面」とは、前記電極の先端部が平坦面を有する場合には、その平坦面を意味し、該電極の先端部が電極最先端方向に向かう凸状曲面で構成される場合には、その電極最先端位置から０．２５ｍｍだけ電極後端方向までの曲面部分を意味する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るスポット溶接方法によれば、電極先端部における金属板との当接面の平面形状を所定のアスペクト比（最長径／最短径）を有する楕円形状とするとともに、電極による加圧に加えて、電極とは別の加圧部材で前記当接面の外周近傍のうち最短径の両端を各々含む一定領域ずつを所定の荷重で加圧した状態にて通電することで、前記当接面の幅の狭い側の領域から優先的に溶融部が金属板の間から飛び出すのを阻止することにより中チリの発生を防止するとともに、電極周囲から冷却することにより表チリの発生を防止することができ、真円でない、楕円形状の平面形状を有する異型の電極を用いてもスポット溶接の適正電流範囲を十分に拡大できるようになり、１スポット当りの継手強度をさらに高めることが可能になった。この結果、例えば幅の狭い部位同士の接合の場合でも、それらの部位の長手方向に沿って、最長径ＤＨを該長手方向に合わせて複数のスポット溶接を施すことで、スポット点数を増やすことなく、すなわち生産性を低下させることなく、さらに高い接合強度が実現できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に用いるスポット溶接装置の一実施形態に係る電極および加圧部材の概略構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は電極先端方向から見た平面図である。
【図２】本発明に用いるスポット溶接装置の別の実施形態に係る電極および加圧部材の概略構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は電極先端方向から見た平面図である。
【図３】本発明に用いるスポット溶接装置のさらに別の実施形態に係る電極および加圧部材の概略構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は電極先端方向から見た平面図である。
【図４】実施例で用いた試験装置の概略構成を示す部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明者らは、まず、電極先端部の平面形状が楕円形状の場合（すなわち、真円でない場合）におけるチリ発生のメカニズムについて検討を行った。すなわち、チリの種類には、重ね合わせた板間から発生する「中チリ」と、金属板の表面から発生する「表チリ」とがある。このうち、「中チリ」は、２枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部を表裏から一対の電極で押さえ込んで通電した際に、金属板の重ね合わせ部の電極中心に相当する位置から同心円状に溶融領域が広がり、その溶融領域が電極幅の狭い側に達した際に、溶融物の一部がその板間から外に飛び出すことで発生する。一方、「表チリ」は、金属板の表面（重ね合わせ面でない面）まで溶融領域が広がることで発生する。
【００１８】
したがって、本発明者らは、楕円形状（すなわち、非真円）の平面形状を有する電極先端部の外周のうち、電極幅の狭い側の外周を優先的に加圧しつつ通電することで形成される溶融領域の周囲を加圧することで、形成される溶融領域が電極幅の狭い側へ成長することを抑制して、溶融物の一部が板間から飛び出すのを阻止することにより中チリの発生を防止することができ、一方、電極周囲から冷却することで、電極周囲の金属板表面まで溶融領域が広がることを阻止することにより表チリの発生を防止することができるのではないかと考えた。
【００１９】
そして、上記溶融物の板間からの飛び出し阻止および金属板表面までの溶融領域の拡大阻止という２種類の相異なる作用を同時に奏させるためには、具体的には、電極先端部の外周面のうち電極幅の狭い側の両側のごく近傍に電極とは別に加圧部材を設けておき、電極により金属板の重ね合わせ部を加圧しつつ通電する際に、加圧部材で電極周りの重ね合わせ部を加圧することで実現できると考えた。
【００２０】
そこで、後記［実施例］にて説明する実証試験を行った結果、確証が得られたので、さらに検討を加え、本発明を完成するに至った。
【００２１】
本発明に係るスポット溶接方法は、２枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合するスポット溶接方法であって、前記重ね合わせ部の両面から当接して該重ね合わせ部に電流を流す一対の電極であって、前記金属板との当接面の平面形状が、その図心を通過する最短径をＤＬとし、その最短径に直交する最長径をＤＨとするとき、前記最長径と前記最短径との比ＤＨ／ＤＬが１．２〜５．０となる楕円形状をしてなる一対の電極と、該電極の前記当接面の外周からの距離が５ｍｍ以内で、当該当接面の外周のうち、前記最短径の両端を各々含み、当該当接面の全外周長のそれぞれ１０％以上ずつを占める領域において、前記重ね合わせ部を加圧する加圧部材と、を備えたスポット溶接装置を用いて、前記重ね合わせ部を、前記一対の電極にて１００Ｎ以上の荷重で挟み込むとともに、前記加圧部材にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重の５〜１０００％の荷重で加圧し、前記電極から前記重ね合わせ部に溶接電流を通電して接合することを特徴とする。
ただし、「前記金属板との当接面」とは、前記電極の先端部が平坦面を有する場合には、その平坦面を意味し、該電極の先端部が電極最先端方向に向かう凸状曲面で構成される場合には、その電極最先端位置から０．２５ｍｍだけ電極後端方向までの曲面部分を意味する。
【００２２】
以下、本発明について図面を参照しつつさらに詳細に説明する。
【００２３】
図１に、本発明に用いるスポット溶接装置の一実施形態に係る電極および加圧部材の概略構成を示す。ここに、符号１は電極を示し、先端部に楕円形状の平坦面（金属板との当接面１ａに相当）を有する先端平滑型電極を例示している。また、符号２，２は加圧部材を示し、当接面１ａの全外周のａ１（％），ａ２（％）をそれぞれ占める、扇形断面を有する瓦状の部材２枚からなる例を示している。この２枚の加圧部材２は、電極先端方向からの平面視で、当接面１ａの外周から距離ｃだけ間を空けるとともに、当接面１ａの外周のうち最短径ＤＬの両端を各々含む所定領域をそれぞれ外から囲むように配置されている。なお、電極１および２枚の加圧部材２は、本例では、それぞれ上下一対ずつで構成されているが、いずれも上下対称に配置されているので、図１（ａ）では、上半分のみの配置を示し、下半分は図示を省略した。
【００２４】
［電極］
まず、電極１は、上下一対で構成され、２枚以上重ねた金属板の重ね合わせ部の両面（本例では上下）から当接して該重ね合わせ部に電流を流すものである。電極１の縦断面形状としては、平面形状が真円である従来の電極と同様、先端平滑型、ＤＲ型など、スポット溶接で一般的に用いられる電極形状を基本とする。一方、当該電極１と前記金属板との当接面１ａの平面形状は、図１（ｂ）に示すように、その平面形状が真円である従来の電極と異なり、当該平面形状の図心Ｏを通過する最短径をＤＬとし、その最短径に直交する最長径をＤＨとするとき、前記最長径と前記最短径との比ＤＨ／ＤＬ（いわゆるアスペクト比に相当）が１．２〜５．０となる楕円形状をしてなるものとする。
【００２５】
＜前記金属板との当接面１ａ＞
「前記金属板との当接面１ａ」は、図１（ａ）に例示するように、前記電極１の先端部が平坦面を有する先端平滑型などの場合には、その平坦面そのものに相当する。一方、図２（ａ）に別の実施形態として例示するように、該電極１の先端部が電極最先端方向に向かう凸状曲面で構成されているＤＲ型などの場合には、「前記金属板との当接面１ａ」は、その電極最先端位置から０．２５ｍｍだけ電極後端方向までの曲面部分に相当するものとみなした。ここで、電極先端部が曲面で構成されている場合に、電極最先端位置から０．２５ｍｍだけ電極後端方向までの曲面部分を前記金属板との当接面１ａとみなしたのは、以下の理由による。すなわち、従来、自動車業界で一般的に使用されている、電極径１６ｍｍ、ドーム部Ｒ８ｍｍ、先端部のみ径６ｍｍ、Ｒ４０ｍｍのＤＲ型電極においては、該先端部は、電極最先端位置から０．１１３ｍｍだけ電極後方方向までの曲面部分に相当する。しかしながら、上記寸法のＤＲ型電極を用いて実際に２枚重ねの鋼板をスポット溶接した場合、溶接部の断面観察より、電極が鋼板と当接する部位（当接面）は、上記先端部だけに留まらず、Ｒ８ｍｍのドーム部の一部も含まれ、この鋼板との当接面は、電極最先端位置から０．２５ｍｍ程度電極後端方向までの曲面部分に相当することがわかった。本発明に係る電極にもおいても同様の結果が得られると想定し、電極先端部が曲面で構成されている場合には、電極最先端位置から０．２５ｍｍだけ電極後端方向までの曲面部分を前記金属板との当接面１ａとみなすこととした。
【００２６】
＜前記最長径と前記最短径との比ＤＨ／ＤＬが１．２〜５．０＞
ＤＨ／ＤＬを１．２〜５．０としたのは以下の理由による。すなわち、ＤＨ／ＤＬを１．０に近づけすぎると、当接面１ａの平面形状が真円に近づくので、上述の従来技術４などを適用すればよく、本発明を適用するまでないため、その下限は、本発明の効果を有効に発揮し得る１．２、好ましくは１．４、さらに好ましくは１．６とした。一方、ＤＨ／ＤＬを大きくしすぎると、上下の電極１，１が片当りしやすくなり継手強度が低下する原因になるため、その上限は５．０、好ましくは４．０、さらに好ましくは３．０とした。
【００２７】
＜楕円形状＞
ここに、当接面の平面形状における「楕円形状」とは、図１（ｂ）に示すような、数学的な定義による厳密な意味での「楕円形」の他、図２（ｂ）に別の実施形態として例示するような、長方形の両側に半円をそれぞれ結合したような枕形の形状や、図示しないが、長方形の四隅をＲ状に丸めた形状などをも含むものとする。また、図１（ｂ）および図２（ｂ）では、図心Ｏ周りに点対称な楕円形状のみを例示したが、これに限定されるものではなく、上下および／または左右で非対称な楕円形状であってもよい。このように非対称な楕円形状の場合には、最長径ＤＨは、最短径ＤＬに直交するものの図心Ｏを通過しない場合がある。なお、電極１の先端部を除く後端側の横断面形状は、既存の溶接機に取り付けて使用できるように、従来の電極と同様、真円としておくとよい。
【００２８】
また、電極１の材料としては、純銅、クロム銅、アルミナ分散銅など、スポット溶接で一般的に用いられる電極材料を用いることができる。なお、本発明に係るスポット溶接方法で接合される、２枚以上重ねた金属板としては、すべてが鋼板の場合が代表的であるが、すべてがアルミニウム合金板の場合や、鋼板とアルミニウム合金板とを混合した場合なども挙げられる。
【００２９】
［加圧部材］
つぎに、加圧部材２は、当接面１ａの外周からの距離ｃが５ｍｍ以内で、当接面１ａの外周のうち、最短径ＤＬの両端を各々含み、当接面１ａの全外周長のそれぞれ１０％以上ずつの領域〔ａ１，ａ２〕において前記重ね合わせ部を加圧するように構成する。
【００３０】
＜当接面１ａの外周からの距離ｃが５ｍｍ以内を加圧＞
加圧部材２を電極１に可能な限り近接して配置し、通電中において当接面１ａの外周のごく近傍を加圧部材２により冷却することで、溶融領域が金属板の表面まで拡がることを阻止し、表チリの発生を防止するためである。このような効果を有効に発揮させるためには、距離ｃを５ｍｍ以内とする。加圧部材２の材料としては、通電時の高温状態における耐荷重強度を必要とするため、電極１と同様の純銅、クロム銅の他、チタン、窒化アルミニウム、窒化珪素などが挙げられる。なお、加圧部材２は電極１の先端外周（当接面１ａ）と接する状態（すなわち、距離ｃ＝０ｍｍ）としてもよいが、その場合には、加圧部材２を介して金属板に電流が流れないように、加圧部材２自体をセラミックスなどの絶縁材料で製作するか、電極１の先端外周と接する側の加圧部材２表面に絶縁材料を被覆するなどの方策が必要となる。加圧部材２の厚みは、通電時の高温状態における荷重に耐えるように、該加圧部材２の種類や荷重の大きさに応じて０．１〜２．０ｍｍの範囲で適宜設定すればよい。
【００３１】
＜当接面１ａの外周のうち、最短径ＤＬの両端を各々含み、当接面１ａの全外周長のそれぞれ１０％以上ずつの領域〔ａ１，ａ２〕を加圧＞
電極１先端部の幅の狭い側の両側を所定範囲加圧することで、接合面１ａの図心Ｏからの距離が小さい領域の周囲を押さえ付けて中チリの発生を防止すると同時に、電極１周囲を冷却して表チリの発生を防止するためである。上記効果を有効に発揮させるためには、加圧領域〔ａ１，ａ２〕を全周囲のそれぞれ１０％以上ずつ、好ましくはそれぞれ１２％以上ずつ、さらに好ましくはそれぞれ１５％以上ずつ占めるようにする。なお、ａ１とａ２とは必ずしも一致させる必要はなく、例えば当接面１ａの平面形状が左右で非対称であるような場合には、ａ１＝１０％、ａ２＝１５％のように異なる割合としてもよい。また、加圧領域に特に上限はなく、図３（ｂ）に例示するように、合計（ａ１＋ａ２）で全周囲の１００％としてもよいが、電極１先端部の幅の狭い側をより確実にしっかりと押えるため、加圧領域は合計で全周囲の７０％以下、さらには５０％以下に制限するのがより好ましい。なお、加圧領域を合計で全周囲の１００％とする場合、図３（ｂ）に例示するように、加圧部材２は、周方向に切れ目のない、環状断面を有する部材１つだけで構成されることとなる。
【００３２】
＜前記一対の電極１にて１００Ｎ以上の荷重ＦＣで挟み込むとともに、前記加圧部材２にて前記電極の周りを前記一対の電極による荷重ＦＣの５〜１０００％の荷重ＦＥで加圧＞
スポット溶接後に十分な継手強度が得られるように、一対の電極１による荷重ＦＣは１００Ｎ以上とする。そして、加圧部材２によるＦＥは、中チリの発生を防止するため、前記一対の電極による荷重ＦＣの５％以上とする。加圧部材２による荷重ＦＥは、中チリ発生防止の観点からは大きければ大きいほど好ましいが、その上限は、スポット溶接機の設備能力で制約され、荷重ＦＣの１０００％とした。
【実施例】
【００３３】
本発明に係るスポット溶接方法の適用性について確証するため、スポット溶接機を用いて以下の模擬実験を行った。
【００３４】
図４に実験装置の概略を示す。接合対象の金属板３，３としては、板厚１．０ｍｍの９８０ＭＰａ級鋼板を２枚重ねしたものを用いた。電極１としては、ベース条件として用いた、電極の縦断面形状がＤＲ型で、金属板との当接面の平面形状が、最短径ＤＬ＝６ｍｍ、最長径ＤＨ＝１２ｍｍの楕円形であり、電極材料がクロム銅製のものを例示した。そして、加圧部材２としては、その荷重調整機能を模擬するため、２枚の厚鋼板２１，２１のおのおのについて、中央部に電極１が通過する電極通過孔２２を設け、その電極通過孔２２の周囲に厚み１ｍｍで、電極１の当接面の外周から距離ｃだけ間を空けた位置に互いに向き合うように平面視で環状または複数の扇形の突起２３を溶接して設け、さらに、電極通過孔２２から四方離れた位置にそれぞれボルト穴２４を設けておき、２枚の厚鋼板２１，２１の対向するボルト穴２４，２４にボルト２５を貫通させてナット２６で締結したものを用いた。
【００３５】
そして、電極１による荷重ＦＣはスポット溶接機の加圧力調整機能を用いて設定した。また、加圧部材２による荷重ＦＥは、ボルト２５とナット２６の締結力をトルクメータで測定しながら調整することで設定した。
【００３６】
そして、電極１の形状および材料、加圧部材２（突起）の材料、電極１からの距離ｃ、および加圧領域の範囲、ならびに、電極１による荷重ＦＣおよび加圧部材２による荷重ＦＥのそれぞれを種々変更した各条件下にて、溶接電流を低電流側から順次増加させてスポット溶接を行い、チリが発生し始める限界電流（チリ限界電流）を求めた。また、そのチリが発生した試験で得られた継手を断面観察してチリの種類を特定した。
【００３７】
継手強度の評価には、板厚１．０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ×幅３０ｍｍの鋼板サンプル２枚を長さ２０ｍｍずつ重ね合わせ、この重ね合わせ部の中心に電極のＤＨ方向が鋼板サンプルの長手方向に直角になるようにセットして、上記各加圧条件下で上記で求めた各チリ限界電流にてスポット溶接を行い、溶接継手サンプルを作製した。そして、各溶接継手サンプルについて、ＪＩＳ  Ｚ３１３６に基づき、せん断引張試験を行い、継手強度を測定した。
【００３８】
下記表１に試験条件および測定結果を示す。
【００３９】
同表において、試験Ｎｏ．１は、加圧部材を設けず、横断面形状が真円の電極を用いた、従来のスポット溶接に相当する参考例である。この参考例のチリ限界電流は６．０ｋＡであり、せん断継手強度は１２．５ｋＮであった。また、試験Ｎｏ．２は、横断面形状は本発明の要件を満たすものの、加圧部材を設けていない電極を用いた標準条件のスポット溶接である。この標準条件のスポット溶接におけるチリ限界電流は６．０ｋＡであり、せん断継手強度は１５．３ｋＮであった。
【００４０】
そして、試験Ｎｏ．３〜７、９、１３、１４は、本発明の要件を全て満たす発明例である。なお、試験Ｎｏ．６、７は、加圧部材が電極の先端外周と接する状態となる（ｃ＝０ｍｍ）ため、加圧部材として、絶縁材料である、窒化珪素や窒化アルミニウムまたは電極より電気伝導度の低いＳＵＳ３０４等を用いた。いずれの発明例も、チリ限界電流は７．５ｋＡ以上に達しており、上記標準条件のスポット溶接におけるチリ限界電流よりも大幅に上昇しており、せん断継手強度も１７．３ｋＮ以上が得られており、上記標準条件のスポット溶接で得られるせん断継手強度よりも大幅に上昇していることがわかる。
【００４１】
これに対して、試験Ｎｏ．８、１０〜１２、１５は、本発明の要件のいずれかを満たさない比較例である。なお、試験Ｎｏ．１０は、加圧領域ａ１、ａ２を、最短径ＤＬの両端を含む領域でなく、最長径ＤＨの両端を含む領域とした例である。これらの比較例のチリ限界電流は５．０〜６．０ｋＡであり、上記標準条件のスポット溶接におけるチリ限界電流と同等ないし劣っており、また、せん断継手強度も１３．１〜１４．７ｋＮであり、上記標準条件のスポット溶接で得られるせん断継手強度よりも劣っており、改善効果が得られないことがわかる。
【００４２】
以上の結果より明らかなように、本発明に係るスポット溶接方法を適用することで、電極先端部の当接面の平面形状を楕円形状とした場合であっても、容易かつ確実にチリの発生を防止することができるようになり、その結果、チリ限界電流が大幅に上昇し、スポット溶接の適正電流範囲を拡大でき、継手強度をさらに向上しうることが確認された。
【００４３】
【表１】
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【符号の説明】
【００４４】
１…電極
１ａ…当接面（平坦面）
２…加圧部材
３…金属板（鋼板）
２１…厚鋼板
２２…電極通過孔
２３…突起
２４…ボルト穴
２５…ボルト
２６…ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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