(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板のそれぞれの端部を互いに重ね合わせてその重ね合わせ領域につき、それを両側で挟持する回転電極を転動させて両鋼板を相互に接合するマッシュシーム溶接を実施するに当たり、
接合すべき鋼板のMn含有量に基づいて下記式に従い最適溶接電流密度を求め、前記最適溶接電流密度に基づき溶接電流値を設定することを特徴とするマッシュシーム溶接方法。
記
ｉ２  ＝Ａ×Mn（mass％）＋Ｂ
ｉ：最適溶接電流密度（ｋＡ／（mm２・min））
Ａ、Ｂ：定数
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板の端部を相互に重ねあわせ、その重ね合わせ領域にて回転電極を転動させて抵抗溶接により鋼板同士を接合するマッシュシーム溶接方法に関し、かかる溶接法を適用する場合の最適溶接電流密度を容易な手法の基に導き出し、最適溶接電流値を設定しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鋼帯の連続処理ラインにおいて先行する鋼帯と後行する鋼帯をその端部でもって溶接により接合する場合、鋼帯の各端部を極わずかに重ね合わせ、その領域に回転電極を配置、転動させて抵抗溶接を行なうマッシュシーム溶接技術が広く適用されている。
【０００３】
マッシュシーム溶接において溶接状態を決定付ける溶接条件としては、溶接電流値と電極の加圧力が重要であることが知られており、接合すべき板材の厚さ、化学組成、材質等により溶接条件を適宜に変更する必要がある。
【０００４】
溶接条件が不適切であると、溶接部に穴があいたり、それがひどい場合には溶接部が破断して連続処理ラインが停止することとなり、生産性が著しく低下するため大きな問題となる。
【０００５】
とくに、連続処理ラインが溶融亜鉛めっきラインの場合、板が破断してラインが停止するとめっき不良が避けられないため、生産性の低下を招くばかりか、大量のスクラップ部分が生じるため歩留りの低下が著しい。
【０００６】
従来、この種の溶接において設定される最適な溶接条件は、接合対象となる板材につき、数多くの溶接テストを行い、得られた溶接部の断面写真を観察して各鋼種における溶接条件への影響の程度を把握し、それに基づいて溶接条件の鋼種別の水準を予め決定する。そして、この水準を基にして溶接すべき板材の板厚及び電極の移動速度から溶接電流値を設定するようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の溶接条件の設定要領では、同一の鋼種のものについては板厚に違いがあったとしても、その設定要領に従い電流値を決定して溶接しても何ら問題はないものの、近年、多用されるようになってきた、Mn、Si、Ｐなどの強化元素を含む高張力鋼においては、板厚が同じであっても各種元素の含有量が多少異なるだけで最適電流値が大きく異なる場合があり溶接不良の発生が懸念された。
【０００８】
とりわけ、上記高張力鋼は自動車用鋼板への用途として、近年、多種多様なものが開発されており、かかる鋼板を用いた溶接を行なうには、各鋼種別、板厚別に溶接テストを行い最適な溶接条件を設定しなければならない状況にあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、マッシュシーム溶接法を適用した鋼板の接合において、鋼種の違いに係わらず最適な溶接条件を、対象板材毎に溶接テストを実施することなしに簡便に決定できる新規な方法を提案するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはマッシュシーム溶接の際の溶接不良の原因を種々検討した結果、最適溶接電流値に対して、鋼板中のMn含有量の影響が非常に大きく、Mn含有量と最適溶接電流値の二乗が比例関係にあり、さらにＭｎ含有量と最適溶接電流密度ｉの二乗が比例関係にあり、
ｉ２＝Ａ×Mn含有量（mass％）＋Ｂ
Ａ、Ｂ：定数
として、接合対象となる鋼板の化学組成に対する最適電流密度への影響を一義的に考慮できることを見出したものである。
なお、ここで最適溶接電流密度は単位溶接時間、電極と鋼板との単位接触面積あたりの最適溶接電流値を意味する。
すなわち、本発明は、鋼板のそれぞれの端部を互いに重ね合わせてその重ね合わせ領域につき、それを両側で挟持する回転電極を転動させて両鋼板を相互に接合するマッシュシーム溶接を実施するに当たり、
接合すべき鋼板のMn含有量に基づいて下記式に従い最適溶接電流密度を求め、前記最適溶接電流密度に基づき溶接電流値を設定することを特徴とするマッシュシーム溶接方法である。
【００１１】
記
ｉ２  ＝Ａ×Mn（mass％）＋Ｂ
ｉ：最適溶接電流密度（ｋＡ／（mm２・min））
Ａ、Ｂ：定数
【００１２】
【発明の実施の形態】
マッシュシーム溶接は抵抗溶接であって抵抗値によって発熱（溶接温度）が異なってくる。つまり、高い電気抵抗を示す材料ならば、同一の目標温度に上昇するまでに要する電流値は少なくてよいとになる（発熱の式Ｑ＝ＲＩ2ｔにおいてＱ＝constとして抵抗率がMnの含有量に比例して大きくなる）。そこで、鋼中成分の中でも抵抗率の著しく高いMnについて着目した。
【００１３】
図１は、表１に示す成分組成になる鋼板（厚さ1．0mm）について、溶接速度を10mm／min（mpm）、電極幅を７mmとしてマッシュシーム溶接を実施した場合におけるMn％とI２の関係をグラフで表示したものであり、ここに、I２＝−91.6×Mn（％）＋331の関係にあることが明らかとなった。なお、ここで、最適溶接電流値I（kA）は、溶接テストで得られた最適な値であり、具体手的には溶接温度が900°Ｃ±50°Ｃ程度でかつ、断面組織写真からナゲットの溶け込みが適正であると判断された値である。
【００１４】
【表１】
0003800071.tif 000002
【００１５】
図１において、鋼に含まれるMnの含有量と最適電流値の二乗とは直線関係にあり、Mnの含有量のみに着目すれば化学組成による最適電流値の影響を考慮できることが明らかである。
さらに、溶接速度、電極幅の影響を検討した結果、最適溶接電流値はこれら溶接速度、電極幅に対して比例関係にあり、一定時間（単位時間）、一定の接触面積（単位面積）あたりの最適溶接電流値である最適溶接電流密度iの二乗がMnの含有量と直線関係にあり、i2 ＝Ａ×Mn（％）＋Ｂ（ｉ：最適電流密度（kA／mm２・min）、Ａ,Ｂ：定数）の関係にあることが判明した。
【００１６】
すなわち、最適溶接電流密度についても、被溶接材である鋼板の化学成分による影響はＭｎの含有量のみに着目すれば良く、例えば図１のＭｎ％とI２の関係からＭｎ％とi２は
ｉ２＝−1.87×10−８×Mn（％）＋6.76×10−８
（ｉ：最適溶接電流密度（kA／（mm２・min））
の関係にある。
本発明は上記の関係式を利用してマッシュシーム溶接において最適溶接電流密度を簡易に求め、求めた最適溶接電流密度に基づき最適溶接電流値を設定しようとするものである。
【００１７】
上記の関係式を使用してパソコンで最適溶接電流密度を計算して溶接条件のプリセットテーブルに入力するか、プロセスコンピュータで成分系から最適溶接電流密度を計算して溶接条件をセットすることができる。
【００１８】
また、ｉ2＝Ａ×Mn（％）＋ＢのＡ、Ｂは溶接機によって変るものであるが、Ａ、Ｂについては数回の溶接テストで求めるようにすればよい。
【００１９】
本発明において対象とする鋼板は、低炭素鋼板、高張力鋼板（引張強さ270〜1180MPa）を溶接する場合にとくに有利に適合する。
【００２０】
具体的な成分組成としては、Ｃ：0.003〜0.1％、Si：0.01〜0.6％、Mn：0.01〜2.5％、Ｐ：0.01〜0.3％を含む鋼板が主たるを対象となる。
【００２１】
接合すべき鋼板のそれぞれにつき、Mn含有量が異なる場合には、その含有量の平均値を基準にして最適溶接電流密度を設定する。
【００２２】
溶接速度は、接合すべき鋼板のMn含有量や板厚に応じて通常の溶接速度の範囲である1〜20mpmの範囲で設定すればよい。
【００２３】
なお、最適溶接電流値は板厚の影響を受けるが、最適溶接電流密度は板厚水準毎に求めておけばよい。すなわち、マッシューム溶接では、板厚が0.8〜2.2ｍｍ程度の板材の接合を対象とするものであり、本発明では接合対象である板厚0.8〜2.2ｍｍ程度の範囲において、各板厚でのデータを予め用意しておき、接合対象となる板材に応じてかかるデータを用いて最適溶接電流密度を求めるようにすればよい。
【００２４】
なお、種々の板厚について最適溶接電流密度との関係を検討したところ、板厚が変化すると、ｉ２＝Ａ×Ｍｎ（％）＋Ｂの関係式において、主としてＢが変化し、Ａへの影響が小さいことが判明した。したがって、接合にかかる鋼板の厚さにつきそれと適合するデータがない場合には、予め得られた２水準以上の板厚データから、上記関係式に従い、板厚によりＢが変化するものとして、厚さの変化に応じて最適電流密度を求めるようにすればよい。なお、厚さの異なる材料同士を接合するに当っては、その板厚の平均値を基準にする。
【００２５】
【実施例】
厚さが何れも１mmで、Mn含有量が0.5％になる低炭素鋼板とMn含有量が2.0％になる高張力鋼板を接合すべく、上掲図１に従い最適溶接電流密度を求めて、溶接速度：１２m／min，電極幅：７mmの条件のもとでマッシュシーム溶接を行い、得られた溶接部の品質について調査したところ、溶接部には何ら不良部分が見られなかった。
かかる鋼板を溶融亜鉛めっきラインで処理した場合、従来は溶接トラブルが月一回は発生するのが避けられなかったが、本発明によれば溶接トラブルは全くなく、めっき不良部分の削減により月20ｔ程度の歩留り向上効果があることが確認できた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、マッシュシーム溶接において最適溶接電流密度を簡便に見つけ出すことができるので、鋼板の効率的な接合が可能になる。
【００２７】
また、本発明によれば、本発明にしたがって求めた最適溶接電流密度に基づき設定される最適溶接電流値と、従来から知られている最適電流値を照らし合わせることにより、従来から使用されていた最適溶接電流値につき、不適切な値を見つけ出すことが可能となり、溶融亜鉛めっきライン等においての板の破断を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  最適電流密度と鋼中のMn含有量の関係を示したグラフである。
【図１】
0003800071.tif 000003