СПОСОБ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ
SPOT WELDING METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к способу точечной сварки для множества стальных листов, включающего в себя оцинкованный стальной лист.
СВЯЗАННЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
2
[0002] В последние годы в области автомобильной промышленности появились требования снижения веса кузова транспортного средства с целью повышения эффективности использования топлива и уменьшения количества выбросов CO и повышения прочности элементов кузова транспортного средства с целью повышения безопасности при столкновении. Для соответствия этим требования эффективно использование высокопрочных стальных листов для элементов кузова транспортного средства, различных компонентов и подобного.
[0003] В дополнение, с точки зрения улучшения антикоррозийных свойств кузова транспортного средства требуются элементы из стальных листов, имеющих отличную коррозионную стойкость. Широко известно, что оцинкованные стальные листы имеют хорошую коррозионную стойкость. С точки зрения снижения веса и повышения прочности в качестве оцинкованных стальных листов, используемых для автомобилей, используются высокопрочные оцинкованные стальные листы с использованием высокопрочных стальных листов для покрытых стальных листов.
[0004] В процессах сборки кузова транспортного средства, крепления компонентов и подобного в основном применяется точечная сварка. Однако в случае высокопрочных оцинкованных стальных листов, сваренных точечной сваркой, имеется проблема возникновения растрескивания от внешней поверхности стальных листов в контакте со сварочными электродами к ядру сварной точки. Фиг. 1 схематически показывает растрескивание в зоне сварки в случае оцинкованных стальных листов, сваренных точечной сваркой. Известно, что в случае оцинкованных стальных листов 1, сваренных точечной сваркой, происходит растрескивание 3, которое распространяется от внешних поверхностей стальных листов 1 в контакте со сварочными электродами к ядру 2 сварной точки, и растрескивание 5, которое распространяется от выступающих участков электрода к зоне 4 термического влияния.
[0005] Такое растрескивание считается растрескиванием из-за так называемого охрупчивания жидким металлом. Считается, что вследствие приложения сварочного давления электродов или растягивающего напряжения из-за теплового расширения или сжатия стальных листов в зоне сварки цинк или сплав цинка и меди электродов, расплавленный на поверхности стального листа в зоне сварки, проникает в границы зерен стальных листов и снижает прочность границ зерен. В кузовах транспортных средств в случае существенного растрескивания в зоне сварки появляется проблема снижения прочности. Известны технологии предотвращения растрескивания в зоне сварки путем регулировки состава или микроструктуры стальных листов.
[0006] Для примера патентный документ 1 раскрывает технологию регулировки состава стальных листов, преобразования аустенитной фазы, образованной во время точечной сварки, в мелкие зерна, и сложного включения зерен аустенитной фазы в зерна других фаз в металлографической структуре, чтобы тем самым усложнить пути диффузии и проникновения расплавленного цинка в границы зерен и затруднить проникновение расплавленного цинка и, следовательно, предотвратить растрескивание из-за охрупчивания жидким металлом во время точечной сварки.
[0007] Дополнительно, патентный документ 2 раскрывает, что только за счет усложнения границ зерен путем управления микросоставом стальных листов невозможно надлежащим образом предотвращать возникновение растрескивания в зоне сварки. В патентном документе 2 раскрыта технология регулировки состава стальных листов, обеспечения глубины окисления границ зерен горячекатаных стальных листов, составляющей 5 мкм или менее, и выполнения обработки гальваническим покрытием железом на холоднокатаном стальном листе перед цинкованием с отжигом для обеспечения глубины эрозии границ зерен отожженного стального листа, составляющей 5 мкм или менее, и тем самым предотвращения возникновения растрескивания в зоне сварки отожженных стальных листов.
[0008] В дополнение, патентный документ 3 раскрывает технологию удаления покрытия упорного участка концевого участка полосы для предотвращения охрупчивания жидким металлом в случае стальной трубы, сваренной методом электрического сопротивления, изготовленной из стального листа, покрытого цинком или подобного.
Документы известного уровня техники
Патентные документы
[0009] [Патентный документ 1] Нерассмотренная заявка на патент Японии, Первая публикация № 2006-265671
[Патентный документ 2] Нерассмотренная заявка на патент Японии, Первая публикация № 2008-231493
[Патентный документ 3] Нерассмотренная заявка на патент Японии, Первая публикация № H5-277552
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачи, решаемые изобретением
[0010] Таким образом, изучаются меры противодействия растрескиванию в зонах точечной сварки. Однако в некоторых точечных сварных соединениях оцинкованных стальных листов или в некоторых точечных сварных соединениях непокрытого стального листа и оцинкованных стальных листов все еще не может быть получена требуемая прочность на растяжение. Авторы настоящего изобретения исследовали причины этого.
[0011] Фиг. 2 представляет собой схематический вид, показывающий разрез, включающий в себя ядро сварной точки в зоне сварки в направлении толщины листа после точечной сварки оцинкованных стальных листов. Как показано на Фиг. 2, в точечном сварном соединении, в котором не может быть получена требуемая прочность на растяжение, растрескивание 6 произошло прямо снаружи уплотняющего пояска (короны) на перекрывающихся поверхностях стальных листов. В дополнение, растрескивание 7 произошло на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки.
[0012] Таким образом, в отношении взаимного расположения между сварочными электродами и свариваемым элементом непосредственно перед точечной сваркой, обнаружено, что растрескивание легко происходит прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки, образованного со стороны внутренних поверхностей стальных листов, которые перекрываются друг с другом, в случае выполнения сварки в состоянии, в котором имеются факторы отклонения, например, в следующих состояниях (a)-(d):
(a) состояние, в котором ось стержня сварочного электрода и вертикальная линия к поверхности стального листа, которая приводится в контакт со сварочным электродом, не параллельны друг другу;
(b) состояние, в котором расстояние от переднего концевого участка одного сварочного электрода до поверхности одного стального листа и расстояние от переднего концевого участка другого сварочного электрода до поверхности другого стального листа отличаются друг от друга;
(c) состояние, в котором ось стержня одного сварочного электрода смещен от продолженной линии оси стержня другого сварочного электрода; и
(d) состояние, в котором между перекрывающимися поверхностями в зоне сварки обеспечен зазор.
[0013] В случае наличия вышеописанных факторов отклонения после прекращения удержания давления сварочных электродов (после отпускания электродов) прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки образуется место, в котором имеется высокое остаточное механическое напряжение. Что касается этого явления, авторы настоящего изобретения полают, что расплавленное цинковое покрытие проникает в границы зерен стальных листов в этом месте, и прочность границ зерен снижается, тем самым вызывая растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки.
[0014] В связанном уровне техники сразу после прекращения прохождения электрического тока для сварки между сварочными электродами стальные листы и сварочные электроды выводятся из контакта. Однако обнаружено, что в случае продолжения удержания давления сварочных электродов после прекращения прохождения электрического тока для сварки и затвердевания расплавленного цинкового покрытия до отпускания электродов, существует случай, в котором растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки не происходит. В дополнение, в случае, в котором время прижима с момента приведения сварочных электродов в контакт со стальными листами, которые являются свариваемым элементом, до момента начала прохождения электрического тока для сварки установлено на заданный период времени или более, даже в случае наличия вышеописанных факторов отклонения существует случай, в котором растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки не происходит.
Дополнительно, авторы настоящего изобретения обнаружили, что в случае продолжения удержания давления прочность соединения, как правило, снижается. В результате изучения времени удержания давления, которое позволяет предотвращать растрескивание и не снижать прочность соединения, обнаружено, что при использовании времени удержания давления сварочных электродов и времени прижима в зависимости от общей толщины листа растрескивание может быть предотвращено, и может быть получена достаточная прочность соединения.
[0015] Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа точечной сварки, выполненного с возможностью предотвращения возникновения растрескивания прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки на перекрывающихся поверхностях стальных листов и образования высококачественного точечного сварного соединения при точечной сварке множества листов, включающего в себя оцинкованный стальной лист, даже в случае наличия факторов отклонения.
Средство решения задачи
[0016] (1) Способ точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения представляет собой способ точечной сварки для свариваемого элемента, состоящего из множества стальных листов, которые перекрываются по меньшей мере в зоне сварки, в котором свариваемый элемент включает в себя по меньшей мере один стальной лист, который покрыт цинковым покрытием на по меньшей мере перекрывающейся поверхности в зоне сварки, и общая толщина t листа (мм) множества стальных листов составляет 1,35 мм или более, время St прижима (секунды) с момента приведения сварочных электродов в контакт со свариваемым элементом до момента начала прохождения электрического тока для сварки на сварочных электродах удовлетворяет Выражению 1, и время Ht удержания (секунды) после сварки с момента прекращения прохождения электрического тока для сварки между сварочными электродами до момента выведения сварочных электродов и свариваемого элемента из контакта удовлетворяет Выражению 2:
0,020≤St (Выражение 1),
2
0,015t+0,020≤Ht (Выражение 2).
В соответствии со способом точечной сварки вышеописанной конфигурации можно предотвращать растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки и обеспечивать прочность соединения.
[0017] (2) В соответствии с аспектом настоящего изобретения в способе точечной сварки по пункту (1) время Ht удержания (секунды) после сварки и время St прижима (секунды) могут удовлетворять Выражению 3.
2
Ht+St≤0,20t-0,40t+1,50 (Выражение 3)
В вышеописанном аспекте можно не только предотвращать растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки, но и получать требуемую прочность соединения, обеспечивая эффективность.
[0018] (3) В соответствии с аспектом настоящего изобретения в способе точечной сварки по пункту (1) или (2) непосредственно перед приведением сварочных электродов в контакт со свариваемым элементом могут удовлетворяться одно или два или более следующих далее условий (a)-(d):
(a) состояние, в котором ось стержня сварочного электрода и перпендикулярная линия к поверхности стального листа, которая приводится в контакт со сварочным электродом, не параллельны друг другу;
(b) состояние, в котором расстояние от переднего концевого участка одного сварочного электрода до поверхности одного стального листа и расстояние от переднего концевого участка другого сварочного электрода до поверхности другого стального листа отличаются друг от друга;
(c) состояние, в котором ось стержня одного сварочного электрода смещена от продолженной линии оси стержня другого сварочного электрода; и
(d) состояние, в котором между перекрывающимися поверхностями в зоне сварки обеспечен зазор.
В случае наличия фактора отклонения, определенного вышеуказанным аспектом, растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки становится заметным, но в соответствии со способом точечной сварки по пункту (1) или (2), можно подавлять такое растрескивание и обеспечивать прочность соединения.
[0019] (4) В соответствии с аспектом настоящего изобретения в способе точечной сварки по любому из пунктов (1)-(3) по меньшей мере один из множества стальных листов может представлять собой высокопрочный стальной лист, имеющий прочность на растяжение 780 MПа или более.
В вышеуказанном аспекте можно снижать вес и повышать прочность свариваемого элемента путем использования высокопрочного стального листа, имеющего прочность на растяжение 780 MПа или более, в качестве стального листа.
[0020] (5) В соответствии с аспектом настоящего изобретения в способе точечной сварки по любому из пунктов (1)-(4) перед началом прохождения электрического тока для сварки может быть дополнительно выполнена предварительная подача питания, и время начала прохождения электрического тока для сварки может представлять собой время начала подачи питания при предварительной подаче питания.
(6) В соответствии с аспектом настоящего изобретения в способе точечной сварки по любому из пунктов (1)-(4) после прекращения прохождения электрического тока для сварки может быть дополнительно выполнена последующая подача питания, и время прекращения прохождения электрического тока для сварки может представлять собой время прекращения подачи питания при последующей подаче питания.
(7) В соответствии с аспектом настоящего изобретения в способе точечной сварки по любому из пунктов (1)-(4) перед началом прохождения электрического тока для сварки может быть дополнительно выполнена предварительная подача питания, и время начала прохождения электрического тока для сварки может представлять собой время начала подачи питания при предварительной подаче питания, и после прекращения прохождения электрического тока для сварки может быть дополнительно выполнена последующая подача питания, и время прекращения прохождения электрического тока для сварки может представлять собой время прекращения подачи питания при последующей подаче питания.
В этом аспекте можно обеспечивать более высокую прочность и ударную вязкость точечного сварного соединения, включающего в себя высокопрочный стальной лист.
Эффекты изобретения
[0021] В соответствии с аспектами настоящего изобретения можно предотвращать растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки и обеспечивать высокую прочность соединения при точечной сварке множества листов, включающего в себя оцинкованный стальной лист, даже в случае наличия факторов отклонения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0022] Фиг. 1 представляет собой вид, схематически показывающий растрескивание в разрезе зоны сварки сваренных точечной сваркой оцинкованных стальных листов в направлении толщины листа.
Фиг. 2 представляет собой схематический вид, показывающий растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки в зоне сварки сваренных точечной сваркой оцинкованных стальных листов в направлении толщины листа.
Фиг. 3 представляет собой график, показывающий зависимость между углом наклона сварочного электрода, временем прижима и изменением напряжения во время точечной сварки.
Фиг. 4 представляет собой график, показывающий зависимость между общей толщиной t листа и временем Ht удержания после сварки в отношении растрескивания прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки.
Фиг. 5 представляет собой график, показывающий зависимость между суммой времени Ht удержания после сварки и времени St прижима и общей толщиной t листа в отношении поперечной прочности на растяжение (CTS).
Фиг. 6 представляет собой схематический вид, показывающий состояние, в котором ось стержня сварочного электрода и перпендикулярная линия к поверхности стального листа, которая приводится в контакт со сварочным электродом, не параллельны друг другу.
Фиг. 7 представляет собой схематический вид, показывающий состояние, в котором соответствующие расстояния от каждого переднего концевого участка обращенных друг к другу сварочных электродов до поверхности каждого стального листа отличаются.
Фиг. 8 представляет собой схематический вид, показывающий состояние, в котором ось стержня одного сварочного электрода смещен относительно продолженной линии оси стержня другого сварочного электрода.
Фиг. 9 представляет собой схематический вид, показывающий состояние, в котором между перекрывающимися поверхностями в зоне сварки обеспечен зазор.
Фиг. 10 представляет собой фотографию разреза зоны сварки, в которой точечная сварка выполнена в состоянии, в котором ось стержня сварочного электрода и перпендикулярная линия к поверхности стального листа, которая приводится в контакт со сварочным электродом, не параллельны друг другу.
Фиг. 11 представляет собой фотографию разреза зоны сварки, в которой точечная сварка выполнена в состоянии, в котором соответствующие расстояния от каждого переднего концевого участка обращенных друг к другу сварочных электродов до поверхности каждого стального листа отличаются.
Фиг. 12 представляет собой фотографию разреза зоны сварки, в которой точечная сварка выполнена в состоянии, в котором ось стержня одного сварочного электрода смещена относительно продолженной линии оси стержня другого сварочного электрода.
Фиг. 13 представляет собой фотографию разреза зоны сварки, в которой точечная сварка выполнена в состоянии, в котором между перекрывающимися поверхностями в зоне сварки обеспечен зазор.
ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0023] Далее будут описаны варианты выполнения настоящего изобретения. Однако следует четко понимать, что настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами выполнения.
[0024] Первый вариант выполнения
Способ точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения представляет собой способ точечной сварки для свариваемого элемента, состоящего из множества стальных листов, которые перекрываются друг с другом в по меньшей мере зоне сварки. В способе точечной сварки по меньшей мере перекрывающаяся поверхность по меньшей мере одного из множества стальных листов в зоне сварки покрыта цинковым покрытием. В дополнение, в способе точечной сварки общая толщина t листа (мм) множества стальных листов составляет 1,35 мм или более.
[0025] В способе точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения время St прижима (секунды) с момента приведения сварочных электродов в контакт со свариваемым элементом до момента начала прохождения электрического тока для сварки удовлетворяет Выражению 1, и время Ht удержания (секунды) после сварки с момента прекращения прохождения электрического тока для сварки между сварочными электродами до момента выведения сварочных электродов и свариваемого элемента из контакта удовлетворяет Выражению 2:
0,020≤St (Выражение 1),
2
0,015t+0,020≤Ht (Выражение 2).
[0026] В варианте выполнения время St прижима означает период времени с момента приведения сварочных электродов в контакт с поверхностью стального листа, который представляет собой свариваемый элемент, до момента начала прохождения электрического тока для сварки. Время начала прохождение сварочного электрического тока для сварки означает время с момента приведения перекрывающихся поверхностей свариваемых стальных листов в контакт друг с другом в зоне сварки и увеличения сварочного давления электродов.
[0027] В способе точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения время St прижима установлено в диапазоне 0,020 секунды или более, как определено Выражением 1. Это выражение является экспериментально полученным выражением, и при условии, что время St прижима находится в диапазоне, определенном Выражением 1, в случае наклона оси стержня сварочного электрода к поверхности стального листа и в случае наличия зазора между перекрывающимися поверхностями в зоне сварки, надлежащим образом достигается эффект уменьшения влияния этих факторов отклонения. В результате растягивающее напряжение при отпускании сварочных электродов после сварки может быть снято, и растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки может быть предотвращено.
[0028] В настоящем документе примеры испытаний в отношении изменения напряжения во время выполнения точечной сварки, когда угол наклона сварочного электрода в качестве фактора отклонения (угол оси стержня сварочного электрода относительно перпендикулярной линии к поверхности стального листа) установлен на 5 градусов, показаны на Фиг. 3. На Фиг. 3 показано изменение напряжения до и после отпускания сварочных электродов после сварки в состоянии, в котором отсутствует фактор отклонения, и в состоянии, в котором имеется фактор отклонения (угол наклона, составляющий 5 градусов), и время St прижима составляет 0,01 секунды и 0,10 секунды.
Как показано на Фиг. 3, из-за наличия фактора отклонения во время отпускания электродов создается растягивающее напряжение. Однако путем установки времени St прижима в диапазоне, определенном Выражением 1, растягивающее напряжение может быть снято.
[0029] Далее будет описано Выражение 2. В способе точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения, как определено Выражением 2, время Ht удержания определяется в зависимости от общей толщины t листа из множества стальных листов.
Выражение 2 для определения зависимости между общей толщиной t листа и временем Ht удержания после сварки является экспериментально полученным выражением. Фиг. 4 показывает зависимость между общей толщиной t листа и временем Ht удержания после сварки в отношении растрескивания прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. Фиг. 4 представляет собой график, построенный на основе результатов испытаний примеров и различных наборов листов, описанных позже. В дополнение, в свариваемом элементе, имеющем общую толщину листа менее 1,35 мм, скорость возникновения растрескивания прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки является низкой, и, следовательно, Выражение 1 применяется в случае, когда общая толщина листа составляет 1,35 мм или более.
[0030] Хотя подробная информация описана в примерах, результаты, показанные на Фиг. 4, получены на основе испытаний, в которых в случае выполнения точечной сварки с использованием двух разных видов оцинкованных стальных листов, общая толщина t листа из стальных листов и время Ht удержания после сварки с момента прекращения прохождения электрического тока для сварки между сварочными электродам до момента выведения сварочных электродов и свариваемого элемента из контакта меняются различным образом. Таким образом, в отношении полученных сварных соединений подтверждается возникновение растрескивания прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. Растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки подтверждается путем наблюдения разреза, включающего в себя ядро сварной точки, в направлении толщины листа.
[0031] Как показано на Фиг. 4, при общей толщине t листа и времени Ht удержания после сварки, показанных круглыми метками, растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки не возникает в сварных соединениях. В отличие от этого, при общей толщине t листа и времени Ht удержания после сварки, показанных квадратными метками, наблюдается растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. В результате обнаружено, что граница, при которой происходит растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки (граница между круглыми метками и квадратными метка), может быть определена Выражением 1.
[0032] Причина предотвращения растрескивания прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки путем установки времени Ht удержания после сварки в зависимости от общей толщины t листа в диапазоне, определенном Выражением 1, рассматривается следующим образом.
[0033] Первоначально места, в которых увеличивается сварочное остаточное напряжение, прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки находятся в сжатом состоянии в процессе прижатия места сварочными электродами во время точечной сварки, но состояние места переходит в разжатое состояние при отделении сварочных электродов от поверхности стального листа, тем самым создавая растягивающее напряжение. Это также понятно из Фиг. 3, описанной выше. Растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки обусловлено снижением прочности границ зерен, которое происходит в случае проникновения металла цинкового покрытия, расплавленного прямо снаружи уплотняющего пояска, в границы зерен стального листа в местах высокого сварочного остаточного напряжения прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки после сварки.
[0034] Поскольку места, в которых увеличивается сварочное остаточное напряжение, образуются после отделения сварочных электродов от поверхности стального листа (после отпускания электродов), удержание давления сварочных электродов продолжается после прекращения прохождения электрического тока для сварки (время Ht удержания после сварки увеличивается), и до отпускания электродов расплавленное цинковое покрытие затвердевает. Таким образом, расплавленное цинковые покрытие не проникает в границы зерен стального листа в местах высокого сварочного остаточного напряжения, и, следовательно, растрескивание может быть предотвращено. Поскольку затвердевание цинкового покрытия связано простотой охлаждения стального листа, то есть с общей толщиной t листа свариваемого элемента, время Ht удержания после сварки сварочного электрода регулируется в зависимости от общей толщины t листа, и, следовательно, растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки может быть предотвращено.
[0035] В способе точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения можно обеспечивать прочность соединения путем предотвращения растрескивания прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки.
[0036] Второй вариант выполнения
Далее будет описан другой вариант выполнения в соответствии с настоящим изобретением. Способ точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения по существу является таким же, как способ точечной сварки в соответствии с первым вариантом выполнения.
Способ точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения представляет собой способ точечной сварки для свариваемого элемента, состоящего из множества стальных листов, перекрывающихся друг с другом в по меньшей мере зоне сварки, в котором по меньшей мере перекрывающаяся поверхность по меньшей мере одного из множества стальных листов в зоне сварки покрыта цинковым покрытием, общая толщина t листа (мм) множества стальных листов составляет 1,35 мм или более, время St прижима (секунды) с момента приведения сварочных электродов в контакт со свариваемым элементом до момента начала прохождения электрического тока для сварки между сварочными электродами удовлетворяет Выражению 1, время Ht удержания (секунды) после сварки с момента прекращения прохождения электрического тока для сварки между сварочными электродами до момента выведения сварочных электродов и свариваемого элемента из контакта удовлетворяет Выражению 2, и время Ht удержания (секунды) после сварки и время St прижима (секунды) дополнительно удовлетворяют Выражению 3:
0,020≤St (Выражение 1),
2
0,015t+0,020≤Ht (Выражение 2),
2
Ht+St≤0,20t-0,40t+1,50 (Выражение 3).
[0037] В способе точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения сумма времени Ht удержания и времени St прижима определяется в зависимости от общей толщины t листа множества стальных листов, как определено Выражением 3.
[0038] Выражение 3 для определения времени Ht удержания после сварки и времени St прижима является экспериментально полученным выражением. Фиг. 5 показывает зависимость между суммой времени Ht удержания после сварки и времени St прижима и общей толщиной t листа в отношении прочности соединения свариваемого элемента после сварки. Фиг. 5 построена на основе результатов испытаний примеров и различных наборов листов, описанных позже, и различные условия являются такими же, как в первом варианте выполнения. Фиг. 5 показывает результаты, в которых подтверждается поперечная прочность на растяжение (CTS), измеренная путем приложения растягивающей нагрузки к каждому из полученных сварных соединений в направлении отслаивания. Поперечная прочность на растяжение (CTS) подтверждается способом, определенным в документе JIS Z3137.
[0039] При сумме времени Ht удержания после сварки и времени St прижима относительно общей толщины t листа, показанной квадратными метками на Фиг. 5 растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки не происходит в сварном соединении, но CTS относительно значительно уменьшается. В результате обнаружено, что граница, при которой достигается достаточная CTS (граница между квадратными метками и круглыми метками), может быть определена Выражением 3.
[0040] Как описано выше, экспериментально обнаружено, что в случае, когда сумма времени Ht удержания после сварки и времени St прижима относительно общей толщины t листа удовлетворяет Выражению 3, CTS снижается в меньшей степени. Причина достижения достаточной CTS путем установки суммы времени Ht удержания после сварки и времени St прижима относительно общей толщины t листа в диапазоне, определенном Выражением 3, рассматривается следующим образом.
[0041] В случае длительного времени St прижима эффект подавления фактора отклонения возрастает. В этом случае, поскольку скорость охлаждения в сварном участке чрезмерно увеличивается за счет уменьшения времени Ht удержания и твердости ядра сварной точки, а зона термического влияния не увеличивается, поперечная прочность на растяжение не уменьшается. С другой стороны, в случае короткого времени St прижима эффективность повышается, и за счет увеличения времени Ht удержания достигается достаточная ударная вязкость. Таким образом, может быть получена достаточная прочность соединения.
То есть в соответствии со способом точечной сварки, включающим в себя вышеописанные конфигурации, растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки может быть предотвращено, а также требуемая прочность соединения может быть получена при обеспечении эффективности.
[0042] В способах точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения даже в случае удовлетворения одного или двух или более условий из условий следующих факторов отклонения (a)-(d) непосредственно перед приведением сварочных электродов в контакт со свариваемым элементом, предотвращается растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки, и может быть обеспечена прочность соединения.
[0043] Фактор отклонения (a): состояние, в котором ось стержня сварочного электрода и перпендикулярная линия к поверхности стального листа, которая приводится в контакт со сварочным электродом, не параллельны друг другу.
При точечной сварке сварочный электрод, как правило, перпендикулярно приводится в контакт с поверхностью стального листа. Однако свариваемый элемент имеет множество зон сварки, и в некоторых случаях требуется сварка в различных положениях сварки. В этом случае из-за ошибки обучения машины для точечной сварки, ограничения рабочего времени и т.п., не может быть обеспечено время для корректировки положения сварки, и в некоторых случаях точечная сварка выполняется в состоянии, в котором ось стержня сварочного электрода наклонена к поверхности стального листа, которая приводится в контакт со сварочным электродом, относительно перпендикулярной линии. Часть (a) на Фиг. 6 показывает схематический вид состояния, в котором ось 9 стержня сварочного электрода 8 и перпендикулярная линия 10 к поверхности стального листа 1, с которой контактирует сварочный электрод 8, не параллельны друг другу.
[0044] Как описано выше, в случае выполнения сварки в состоянии, в котором угол, образованный между осевым стержнем 9 сварочного электрода 8 и поверхностью стального листа 1, с которой приводится в контакт сварочный электрод 8, отклонен относительно перпендикулярной линии, ось 9 стержня сварочного электрода 8 имеет угол, называемый углом наклона, относительно перпендикулярной линии 10 к поверхности стального листа 1, с которой сварочный электрод 8 приводится в контакт. В случае, когда сварочный электрод 8 приводится в контакт с поверхностью стального листа 1 в состоянии, в котором угол наклона больше 0 градусов (состояние, в котором ось 9 стержня сварочного электрода 8 не перпендикулярна поверхности стального листа 1), стальной лист 1 деформируется, как показано в части (b) на Фиг. 6. Из-за такой деформации вблизи уплотняющего пояска образуется место относительно высокого напряжения, и, следовательно, в этом месте легко происходит растрескивание.
[0045] В случае угла наклона 3 градуса или более, в частности, легко происходит растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. Однако в способе точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения достигается эффект предотвращения растрескивания. В дополнение, в случае угла наклона 5 градусов или более, растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки происходит еще легче, и, следовательно, прочность соединения, как правило, значительно снижается. Однако в способе точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения можно предотвращать такое снижение качества.
[0046] Фактор отклонения (b): состояние, в котором расстояние от переднего концевого участка одного сварочного электрода до поверхности одного стального листа и расстояние от переднего концевого участка другого сварочного электрода до поверхности другого стального листа отличаются друг от друга.
Во время точечной сварки обеспечивают выравнивающий механизм для сохранения центрального положения листов, удерживаемых между сварочными электродами, для зажатия листов между сварочными электродами. В случае обеспечения выравнивающего механизма клещи для точечной сварки увеличиваются на размер выравнивающего механизма, и сварочный робот также должен быть увеличен в соответствии с увеличением размера, и в результате стоимость сварочного робота возрастает. В связи с этим имеется случай выполнения сварки без обеспечения выравнивающего механизма в клещах для точечной сварки.
[0047] В этом случае, как показано в части (a) на Фиг. 7, непосредственно перед приведением сварочных электродов 8 в контакт со свариваемым элементом (стальные листы 1) расстояние от переднего концевого участка одного сварочного электрода 8 до поверхности стального листа 1, ближайшей к переднему концевому участку, отличается от расстояния от переднего концевого участка другого сварочного электрода 8 до поверхности стального листа 1, ближайшей к переднему концевому участку. В случае, когда сварочные электроды 8 приводятся в контакт со стальными листами и прижимаются в этом состоянии, как показано в части (b) на Фиг. 7, один стальной лист 1 (в случае, показанном на Фиг. 7, верхний стальной лист 1) деформируется в направлении другого стального листа 1 в зоне сварки. В случае выполнения сварки в состоянии такой деформации, вблизи уплотняющего пояска создается локальное напряжение. Следовательно, в этом месте легко происходитрастрескивание.
[0048] Как описано выше, в случае выполнения сварки без обеспечения выравнивающего механизма в клещах для точечной сварки и в случае, когда расстояния между сварочными электродами и поверхностями стальных листов не могут быть установлены надлежащим образом из-за конфигурации свариваемого элемента в направлении оси стержня сварочного электрода, смещение клещей для точечной сварки и свариваемого элемента не поглощается, и легко происходит растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. Даже в таком случае в способе точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения достигается эффект предотвращения растрескивания прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки.
[0049] Фактор отклонения (c): состояние, в котором ось стержня одного сварочного электрода смещена относительно продолженной линии оси стержня другого сварочного электрода.
В случае сварки большого количества точек из-за деформации оси сварочного электрода и износа подвижной части клещей для точечной сварки, как показано в части (a) на Фиг. 6, ось 9 стержня одного сварочного электрода 8 смещается относительно продолженной линии оси 9 стержня другого сварочного электрода 8, и происходит смещение стержней электродов. В случае выполнения сварки в состоянии возникновения смещения стержней электродов происходит деформация, показанная в части (b) на Фиг. 6, и в некоторых случаях вблизи уплотняющего пояска создается напряжение.
[0050] В случае, когда смещение стержней сварочных электродов составляет 0,5 мм или более, в частности, легко происходит растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. Однако в способе точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения достигается эффект предотвращения растрескивания. В дополнение, в случае, когда смещение осей стержней сварочных электродов составляет 1 мм или более, и создается сильное напряжение, достигается эффект предотвращения растрескивания с использованием способа точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения.
[0051] Фактор отклонения (d): состояние, в котором между перекрывающимися поверхностями в зоне сварки обеспечен зазор.
Как показано в части (a) на Фиг. 9, в случае вставки другого элемента 11 между стальными листами 1 и т.п. в некоторых случаях точечная сварка выполняется в состоянии, в котором между перекрывающимися поверхностями стальных листов 1 в зоне сварки обеспечен зазор (далее также называемый «зазором между листами»). В случае, когда сварочные электроды 8 приводятся в контакт со стальными листами и прижимаются в состоянии наличия зазора между листами, как показано в части (b) на Фиг. 9, в зоне сварки наблюдается локальная деформация стальных листов 1. В случае выполнения сварки в деформированном состоянии, как описано выше, вблизи уплотняющего пояска создается локальное напряжение. Следовательно, в этом месте легко происходитрастрескивание.
В случае, когда зазор между листами в положении сварочных электродов в направлении оси стержня составляет 0,2 мм или более в свариваемом элементе, в частности, легко происходит растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. Даже в этом случае в способе точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения достигается эффект предотвращения растрескивания. В дополнение, в случае, когда зазор между листами составляет 1 мм или более и составляет 2 мм или более, и создается сильное напряжение, достигается эффект предотвращения растрескивания с использованием способа точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения.
[0052] Далее будут дополнительно описаны условия, необходимые для способа точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения, а также предпочтительные условия. Сначала будет описан свариваемый элемент.
[0053] Свариваемый элемент
В способе точечной сварки в соответствии с вариантом выполнения в качестве свариваемого элемента предпочтительно подготавливают элемент, состоящий из множества стальных листов, которые перекрываются друг с другом в зоне сварки, причем по меньшей мере один из стальных листов представляет собой стальной лист, покрытый цинковым покрытием. Например, могут быть подготовлены два или более стальных листов, покрытых цинковым покрытием, имеющих прочность на растяжение 780 MПа или более, Ceq 0,15 масс.% или более, и имеющих толщину листа 0,5-3,0 мм.
[0054] В случае выполнения точечной сварки на свариваемом элементе два стальных листа перекрываются, и при прижатии электродов, выполненных из медного сплава или т.п., к двум стальным листам с обеих сторон так, чтобы зажимать два стальных листа между ними, начинается прохождение электрического тока для сварки для образования расплавленного металла. После прекращения прохождения электрического тока для сварки тепло отводится электродами с водяным охлаждением, и происходит теплообмен со стальными листами, в результате чего расплавленный металл быстро охлаждается и затвердевает, и между стальными листами образуется ядро сварной точки эллиптического сечения.
[0055] Например, для условий точечной сварки электроды могут быть выполнены в виде купола с диаметром переднего конца 6-8 мм, сварочное давление может быть установлено на 1,5-6,0 кН, время подачи питания может быть установлено на 5-50 циклов (частота источника питания 50 Гц), и электрический ток для сварки может быть установлен на 4-15 кА.
[0056] Свариваемый элемент, который подвергается точечной сварке, особо не ограничен при условии, что свариваемый элемент состоит из по меньшей мере множества стальных листов, которые перекрываются в зоне сварки, и перекрывающаяся поверхность по меньшей мере одного из множества стальных листов покрыта цинковым покрытием. Например, может быть использовано множество стальных листов для точечной сварки, все из которых имеют перекрывающиеся поверхности, покрытые цинковым покрытием, и множество стальных листов, включающее в себя стальной лист для точечной сварки, который имеет перекрывающуюся поверхность, покрытую цинковым покрытием, и стальной лист для точечной сварки, который не покрыт цинковым покрытием.
[0057] В дополнение, в стальном листе для точечной сварки, который имеет перекрывающуюся поверхность, покрытую цинковым покрытием, поверхность, противоположная перекрывающейся поверхности стального листа для точечной сварки, то есть поверхность контакта со сварочным электродом, может быть покрыта цинковым покрытием или может быть не покрыта цинковым покрытием. Однако с учетом коррозионной стойкости точечного сварного соединения поверхность контакта со сварочным электродом предпочтительно покрыта цинковым покрытием.
[0058] В качестве множества стальных листов для точечной сварки на Фиг. 6-9 показано два стальных листа, но в зависимости от формы соединяемых структурных компонентов может быть использовано множество из трех или более стальных листов. Толщина соответствующих стальных листов, которые подвергаются точечной сварке, особе не ограничена и может составлять 0,5-3,0 мм. В дополнение, общая толщина t листа множества стальных листов составляет 1,35 мм или более, и верхний предел особо не ограничен. Общая толщина t листа может составлять 7,0 мм или менее.
Нижний предел общей толщины t листа более предпочтительно составляет 2,4 мм или более и еще более предпочтительно 2,7 мм или более. Верхний предел общей толщины t листа более предпочтительно составляет 4,0 мм или менее и еще более предпочтительно 3,2 мм или менее. Путем установки общей толщины t листа в этом диапазоне предотвращается растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки, обеспечивается прочность соединения, и дополнительно обеспечиваются снижение веса и повышение прочности свариваемого элемента.
[0059] В дополнение, стальные листы могут иметь листовые участки по меньшей мере на своей части, и листовые участки могут быть взаимно наложены друг на друга. Стальные листы могут не быть листами, выполненными как одно целое. В дополнение, множество стальных листов не ограничивается множеством, состоящим из отдельных стальных листов, а также может быть образовано одним стальным листом, образованным в трубчатой форме или другой заданной форме и затем образующим перекрытие.
[0060] Дополнительно, стальные листы свариваемого точечной сваркой элемента особо не ограничены по составу, металлографической структуре и т.п. Однако для стальных листов, свариваемая перекрывающаяся поверхность которых покрыта цинковым покрытием, или для стальных листов, перекрывающихся со стальными листами, покрытыми цинковым покрытием путем цинкования, вышеуказанное растрескивание легко возникает, в частности, в стальном листе TRIP или т.п. Однако в высокопрочных стальных листах, отличных от вышеописанных стальных листов, в случае использования высокопрочного стального листа, имеющего Ceq 0,15 масс.% или более или т.п., легко происходит растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки, и, следовательно, способ сварки в соответствии с настоящим изобретением может быть особенно эффективен для таких стальных листов.
[0061] Ceq определяется Выражением 4.
Ceq=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+2[P]+4[S] (Выражение 4)
Здесь [C], [Si], [Mn], [P] и [S] представляют количества (масс.%) C, Si, P и S.
С точки зрения снижения веса и повышения прочности, Ceq предпочтительно составляет 0,18 масс.% или более, и Ceq более предпочтительно составляет 0,20 масс.% или более.
[0062] В дополнение, цинковое покрытие, покрывающее свариваемые стальные листы, особо не ограничено при условии, что покрытие содержит цинк. Например, в качестве типа покрытия могут быть приведены примеры покрытия, нанесенного методом горячего цинкования, отожженного покрытия, покрытия, нанесенного методом электролитического цинкования, и цинко-никелевого покрытия, нанесенного методом электроосаждения. Дополнительно, можно включать покрытие из системы цинк-алюминий-магний.
[0063] Предварительная подача питания (предварительный нагрев) и последующая подача питания (последующий нагрев)
f
f
f
f
f
f
W
W
f
В способе точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения перед началом прохождения электрического тока для сварки может быть дополнительно выполнен предварительный нагрев (предварительная подача питания). При предварительной подаче питания перед началом прохождения электрического тока для сварки два стальных листа, которые представляют собой свариваемые элементы, перекрываются друг с другом, и с помощью сварочных электродов с обеих сторон прикладывается давление так, чтобы зажимать два стальных листа между ними. Значение электрического тока устанавливается на ток I предварительной подачи питания (кА), и выполняется предварительная подача питания, при которой в течение времени t предварительной подачи питания (мс) поддерживается состояние, в котором значение электрического тока представляет собой ток I предварительной подачи питания (кА). Ток I предварительной подачи питания (кА) и время t предварительной подачи питания (мс) особо не ограничены и для предотвращения появления выплеска, например, ток I предварительной подачи питания (кА) составляет 0,4 или более от электрического тока I для сварки (кА) и меньше электрического тока I для сварки (кА), и время t предварительной подачи питания (мс) составляет 20 мс или более.
f
C
C
f
f
W
[0064] В случае истечения времени tпредварительной подачи питания (мс), при удержании прижатия сварочных электродов значение электрического тока устанавливается на 0 (ноль) и состояние, в котором значение электрического тока составляет 0 (ноль) поддерживается в течение времени t охлаждения после предварительной подачи питания (мс). Время t охлаждения после предварительной подачи питания (мс) составляет, например, 0 мс или более и 250 мс или менее. Во время начала предварительной подачи питания значение электрического тока не сразу устанавливается на ток I предварительной подачи питания (кА), и значение электрического тока может постепенно увеличиваться (увеличиваться по шаблону нарастания) от 0 (ноль) до тех пор, пока значение электрического тока не достигнет тока I предварительной подачи питания (кА). После охлаждения, при удержании прижатия сварочных электродов может выполняться сварка путем установки значения электрического тока на электрический ток I для сварки (кА).
В случае выполнения предварительной подачи питания время начала прохождения электрического тока для сварки представляет собой время начала подачи питания при предварительной подаче питания.
S
S
P
P
P
P
P
P
W
W
P
[0065] В способе точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения после прекращения прохождения электрического тока для сварки может дополнительно выполняться последующий нагрев (последующая подача питания). При последующей подаче питания после прекращения прохождения электрического тока для сварки при удержании прижатия сварочных электродов значение электрического тока устанавливается на 0 (ноль). Состояние, в котором значение электрического тока составляет 0 (ноль), поддерживается в течение времени t охлаждения (времени затвердевания) (мс) после прекращения прохождения электрического тока для сварки, и расплавленный металл затвердевает с внешней периферии, образуя затвердевшую область в форме оболочки с оставшейся незатвердевшей областью внутри. Время охлаждения особо не ограничено и составляет, например, 1-300 мс для повышения ударной вязкости зоны термического влияния путем последующей подачи питания, описанной позже. В случае истечения времени t охлаждения (мс) после прекращения прохождения электрического тока для сварки при удержании прижатия сварочных электродов и наличии незатвердевшей области значение электрического тока устанавливается на ток I последующей подачи питания (кА), и состояние, в котором значение электрического тока представляет собой ток I последующей подачи питания (кА), поддерживается в течение времени t последующей подачи питания (мс) для выполнения последующей подачи питания. Ток I последующей подачи питания (кА) и время t последующей подачи питания (мс) особо не ограничены и для уменьшения осаждения P, S и т.п., которое оказывает существенное влияние на ударную вязкость зоны термического влияния, например, ток I последующей подачи питания (кА) составляет 0,6 или более от электрического тока I для сварки (кА) и равен или меньше электрического тока I для сварки (кА), и время t последующей подачи питания (мс) составляет 1-500 мс.
S
P
P
P
[0066] Для улучшения свойств непрерывности точек точечной сварки охлаждение и последующая подача питания, при которых значение электрического тока устанавливается на 0 (ноль), могут быть выполнены как один процесс, и этот процесс может повторяться два или более раз. В случае повторения этого процесса два или более раз предпочтительно устанавливать время t охлаждения, ток I последующей подачи питания и время t последующей подачи питания в первом процессе, и эти условия в следующем процессе должны быть такими же с точки зрения рабочей эффективности. В дополнение, в общем каждое время t последующей подачи питания при последующей подаче питания предпочтительно составляет 80-2000 мс.
В случае выполнения последующей подачи питания время прекращения прохождения электрического тока для сварки представляет собой время прекращения подачи питания при последующей подаче питания. В способе точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения может выполняться как предварительная подача питания, так и последующая подача питания.
[0067] Предварительно выполненная точечная сварка
Точечная сварка для выведения сварочных электродов и свариваемого элемента из контакта выполняется на свариваемом элементе предварительно сразу после прекращения прохождения электрического тока для сварки между сварочными электродами, и подтверждается растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. В случае возникновения растрескивания при сварке в зоне сварки сварка может выполняться способом точечной сварки в соответствии с первым или вторым вариантом выполнения.
[0068] При точечной сварке, которая выполняется на свариваемом элементе предварительно сразу после завершения прохождения электрического тока для сварки между сварочными электродами, сварочные электроды и свариваемый элемент выводятся из контакта без увеличения времени Ht удержания после сварки, как при вышеописанной точечной сварке, два стальных листа перекрываются, и пока электроды прижимаются с обеих сторон так, чтобы зажимать два стальных листа, выполняется подача питания для образования ядра сварной точки эллиптического сечения. В качестве условий точечной сварки могут быть приняты те же условия, что описаны выше.
[0069] Таким образом, подтверждается возникновение растрескивания прямо снаружи уплотняющего пояска и растрескивания на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки на перекрывающихся поверхностях. Подтверждение растрескивания выполняется, например, путем разрезания стальных листов в направлении толщины листа, включая ядро сварной точки, и подтверждения разреза. Как показано на Фиг. 2, в случае подтверждения растрескивания по меньшей мере в одном из места прямо снаружи уплотняющего пояска и места на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки на перекрывающихся поверхностях, точечная сварка может выполняться снова так, чтобы удовлетворять условиям, определенным в первом или втором варианте выполнения.
[0070] В случае подтверждения появления растрескивания прямо снаружи уплотняющего пояска и растрескивания на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки в точечном сварном соединении, способ подтверждения возникновения растрескивания особо не ограничен. Может быть использован способ наблюдения разреза, включающего в себя ядро сварной точки в направление толщины листа, и способ определения, достигнута ли заданная прочность на растяжение путем проведения испытания на растяжение для точечного сварного соединения. Поскольку имеется случай, в котором растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки может не наблюдаться в зависимости от положения разреза, включающего в себя участок точечной сварки, в направлении толщины листа, для подтверждения растрескивания может быть проведено испытание на передачу рентгеновских лучей.
[0071] Растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки происходит на перекрывающихся поверхностях стальных листов, покрытых цинковым покрытием, или на поверхностях стальных листов, перекрывающихся со стальными листами, покрытыми цинковым покрытием путем цинкования. Дополнительно, растрескивание происходит внутри уплотняющего пояска и вблизи него на этих поверхностях стальных листов. Выражение «внутри уплотняющего пояска и вблизи него» означает место от концевого участка уплотняющего пояска со стороны ядра сварной точки до диапазона около 1,2 диаметра Dc уплотняющего пояска на этих поверхностях стальных листов.
Примеры
[0072] Далее будут описаны примеры настоящего изобретения. Однако условия в примерах являются иллюстрациями условий, используемых для подтверждения работоспособности и эффектов настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается этими иллюстрациями условий. Настоящее изобретение может применять различные условия, если они не отклоняются от сущности настоящего изобретения и решают задачи настоящего изобретения.
[0073] Пример 1
Таблица 1 показывает стальные листы A-I, используемые в испытаниях. Все стальные листы A-F, H и I, показанные в Таблице 1, представляют собой отожженные стальные листы, и обе их поверхности гальванизированы. Нанесенный слой покрытия, полученного цинкованием с отжигом, который выполнен на каждом из стальных листов A-F, H и I, образован с помощью процесса погружения стального листа в гальваническую ванну после отжига и последующего легирования, процесса погружения стального листа в гальваническую ванну и последующей горячей штамповки, или процесса погружения стального листа в гальваническую ванну.
[0074] [Таблица 1]
Стальной лист
Вид стали
Класс прочности
Толщина листа [мм]
Количество C [масс.%]
Ceq
Покрытие
A
Горячештампованная
1470 MПа
2,0
0,210
0,34
Цинковое
B
Горячештампованная
1470 MПа
1,6
0,190
0,35
Цинковое
C
Холоднокатаная
1180 MПа
1,2
0,220
0,44
Цинковое
D
Холоднокатаная
980 MПа
1,4
0,240
0,43
Цинковое
E
Холоднокатаная
590 MПа
1,2
0,090
0,18
Цинковое
F
Холоднокатаная
2000 MПа
1,4
0,420
0,54
Цинковое
G
Холоднокатаная
1180 MПа
1,6
0,210
0,39
Нет
H
Холоднокатаная
270 MПа
0,7
0,003
0,08
Цинковое
I
Холоднокатаная
1470 MПа
1,4
0,390
0,56
Цинковое
Ceq=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+2[P]+4[S]
[C], [Si], [Mn], [P] и [S] представляют количества (масс.%) C, Si, P и S
[0075] Что касается комбинации стальных листов, которая показана в Таблице 2, точечная сварка выполняется с использованием сварочной машины с клещами с сервоприводом в различных условиях сварки и с факторами отклонения, показанными в Таблице 2. В дополнение, при каждой точечной сварке для сварки использован медный электрод куполообразного типа с радиусом переднего конца 40 (мм) и диаметром переднего конца 8 (мм). Во время прижатия сварочное давление не изменялось.
[0076]
[0077] Каждое полученное сварное соединение было разрезано вдоль центральной линии сварного участка, и разрез был изучен для определения возникновения растрескивания. Дополнительно, поперечная прочность на растяжение (CTS) каждого точечного сварного соединения была измерена способом, определенным в соответствии с документом JIS Z 3137, в тех же условиях сварки. В Таблице 3 показаны результаты нижнего предела времени Ht удержания после сварки (Ht min), определенного Выражением 2, абсолютное максимальное значение «суммы времени Ht удержания и времени St прижима», определенное Выражением 3 (Ht+St max), возникновение растрескивания, CTS и отношение прочностей сварных соединений.
[0078] Отношение прочностей сварных соединений представляет собой отношение точечных сварных соединений, образованных в одних и тех же условиях сварки, кроме времени Ht удержания после сварки или времени St прижима, и с теми же факторами отклонения на основе CTS. Например, отношение прочностей сварных соединений № 1a представляет собой числовое значение, полученное вычитанием CTS № 1a из CTS № 1, имеющего точечное сварное соединение, образованное в тех же условиях сварки, кроме времени Ht удержания после сварки, деления полученного значения на CTS № 1, и умножения полученного значения на 100. Таким же образом, отношение прочностей сварных соединений № 2b представляет собой значение, вычисленное на основе CTS № 2. В случае отношения прочностей сварных соединений 30% или более, определено, что CTS уменьшилась.
[0079]
[0080] Как видно из Таблицы 3, в результатах № 1-16, 1a-6a и 10a-16a растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки не произошло. Считается, что это связано с тем, что время St прижима удовлетворяет Выражению 1, и зависимость между общей толщиной t листа и временем Ht удержания после сварки удовлетворяет Выражению 2.
[0081] В отличие от этого, в результатах № 1b-9b и 12b-16b произошло растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. Из-за растрескивания CTS иногда снижалась. Считается, что это связано с тем, что зависимость между общей толщиной t листа и временем Ht удержания после сварки не удовлетворяет Выражению 2.
В дополнение, в результатах № 1c, 3c, 10c и 11c, обнаружено, что произошло растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки, и достаточная CTS не получена. Считается, что это связано с тем, что время St прижима не удовлетворяет Выражению 1. В примере испытания № 11c время St прижима не удовлетворяет Выражению 1, и зависимость между общей толщиной t листа и временем Ht удержания после сварки не удовлетворяет Выражению 2.
[0082] В результатах № 1a-6a и 10a-16a, пока растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки не было подтверждено, отношение прочностей соединений имело тенденцию к увеличению, а CTS имело тенденцию к уменьшению по сравнению с результатами № 1-16. Считается, что это связано с тем, что зависимость между общей толщиной t листа и «суммой времени Ht удержания после сварки и времени St прижима» не удовлетворяет Выражению 3.
[0083] Пример 2
Стальной лист A, использованный в испытаниях, показан в Таблице 4. Стальной лист A представляет собой отожженный стальной лист, и обе его поверхности его гальванизированы. Покрывающий слой и состав покрывающего слоя при цинковании с отжигом, примененном в отношении стального листа A, являются такими же, как в Примере 1.
Как показано в Таблице 5, в отношении комбинации двух стальных листов A в разных условиях сварки и с разными факторами отклонения, точечная сварка выполнялась с использованием сварочной машины с клещами с сервоприводом. В дополнение, при каждой точечной сварке для сварки использован медный электрод куполообразного типа с радиусом переднего конца 40 (мм) и диаметром переднего конца 8 (мм). Во время прижатия сварочное давление не изменялось.
[0084] [Таблица 4]
Стальной лист
Вид стали
Класс прочности
Толщина листа [мм]
Количество C [масс.%]
Ceq
Покрытие
A
Холоднокатаная
1180 MПа
1,2
0,150
0,25
Цинковое
Ceq=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+2[P]+4[S]
[C], [Si], [Mn], [P] и [S] представляют количества (масс.%) C, Si, P и S.
[0085]
[0086] Таким же способом, как в Примере 1, было выполнено подтверждение возникновения растрескивания при точечной сварке и измерение CTS. В Таблице 6 показаны нижний предел времени Ht удержания после сварки (Ht min), определенный Выражением 2, абсолютное максимальное значение «суммы времени Ht удержания и времени St прижима» (Ht+St max), определенное Выражением 3, возникновение растрескивания, CTS и отношение прочностей сварных соединений. В случае отношения прочностей сварных соединений 30% или более, определено, что CTS уменьшилась.
[0087]
[0088] Как показано в Таблице 6, в результатах № 1-8 и 1a-8a растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки не произошло. Считается, что это связано с тем, что время St прижима удовлетворяет Выражению 1, и зависимость между общей толщиной t листа и временем Ht удержания после сварки удовлетворяет Выражению 2.
[0089] В отличие от этого, в результатах № 1b-8b произошло растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. Считается, что это связано с тем, что зависимость между общей толщиной t листа и временем Ht удержания после сварки не удовлетворяет Выражению 2.
В дополнение, в результатах № 1c-8c произошло растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки. Считается, что это связано с тем, что время St прижима не удовлетворяет Выражению 1. В примере испытания № 8c время St прижима не удовлетворяет Выражению 1, и зависимость между общей толщиной t листа и временем Ht удержания после сварки не удовлетворяет Выражению 2.
[0090] В результатах № 1a-8a, пока растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска или на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки не было подтверждено, отношение прочностей соединений имело тенденцию к увеличению, а CTS имело тенденцию к уменьшению по сравнению с результатами № 1-8. Считается, что это связано с тем, что зависимость между общей толщиной t листа и «суммой времени Ht удержания после сварки и времени St прижима» не удовлетворяет Выражению 3.
[0091] Далее будут описаны аспекты деформации зоны сварки вследствие каждого фактора отклонения. Фиг. 10 представляет собой фотографию разреза, полученную путем разреза стальных листов в зоне сварки, сваренных точечной сваркой с углом наклона 5 градусов, в направлении толщины листа с помощью оптического микроскопа. Обнаружено, что путем обеспечения угла наклона аспекты деформации стальных листов с правой и левой сторон ядра сварной точки отличаются.
Фиг. 11 представляет собой фотографию разреза в случае выполнения точечной сварки с обеспечением зазора 1 мм между стальными листами и с помощью электродов без выравнивающего механизма. В зоне сварки обнаружено, что аспекты деформации нижнего стального листа и верхнего стального листа отличаются.
[0092] Фиг. 12 представляет собой фотографию разреза в случае выполнения точечной сварки в состоянии, в котором осевые стержни сварочных электродов смещены друг от друга на 1,5 мм. Обнаружено, что верхняя и нижняя вмятины асимметричны.
Фиг. 13 представляет собой фотографию разреза в случае выполнения точечной сварки в состоянии, в котором зазор между листами высотой 2 мм образован в месте, находящемся на расстоянии 20 мм от точки одной из перекрывающихся поверхностей в зоне сварки. Обнаружено, что аспекты деформации с левой и правой сторон ядра сварной точки отличаются.
Промышленная применимость
[0093] В соответствии с настоящим изобретением, поскольку при точечной сварке время удержания сварочных электродов после сварки используется в зависимости от общей толщины листа, растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки может быть предотвращено, и может быть обеспечена прочность соединения. В частности, настоящее изобретение относится к способу точечной сварки множества стальных листов, включающего в себя высокопрочные оцинкованные стальные листы для автомобилей, имеющему прямое влияние на прочность соединения и выполненному с возможностью предотвращения растрескивания из-за охрупчивания жидким металлом, возникающего прямо снаружи уплотняющего пояска и на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки на перекрывающихся поверхностях стальных листов, и обеспечения прочности соединения. Таким образом, настоящее изобретение имеет высокую промышленную применимость.
Краткое описание ссылочных позиций
[0094]
1 Стальной лист
2 Ядро сварной точки
3 Растрескивание, которое распространяется от поверхности стального листа к ядру сварной точки
4 Зона термического влияния
5 Растрескивание, которое распространяется от выступающего участка к зоне термического влияния
6 Растрескивание прямо снаружи уплотняющего пояска
7 Растрескивание на границе уплотняющего пояска с ядром сварной точки
8 Сварочный электрод
9 Ось стержня
10 Перпендикулярная линия
11 Другой элемент
Dc Диаметр уплотняющего пояска