特開 2020-199522 高強度鋼板の抵抗溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-199522(P2020-199522A)

(43)【公開日】2020年12月17日

(54)【発明の名称】高強度鋼板の抵抗溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/11 20060101AFI20201120BHJP

   B23K 11/16 20060101ALI20201120BHJP

   B23K 11/24 20060101ALI20201120BHJP

【ＦＩ】

   B23K11/11 540

   B23K11/16 311

   B23K11/24 338

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-107742(P2019-107742)

(22)【出願日】2019年6月10日

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村上 士嘉

【テーマコード（参考）】

4E165

【Ｆターム（参考）】

4E165AA02

4E165AA03

4E165AA31

4E165AB02

4E165AB03

4E165BB02

4E165BB12

4E165BB25

4E165CA02

4E165CA12

4E165CA13

4E165CA28

4E165DA11

4E165EA03

4E165EA12

4E165EA13

(57)【要約】

【課題】引張強度が１ＧＰａを超える強度を有する高強度鋼板３の抵抗溶接において、ＨＡＺ軟化によって割れ感受性が高くなる問題を解決する。
【解決手段】高強度鋼板３における他の鋼板と溶接すべき部位及びそのまわりを一対の加熱用電極によって挟み、加圧しながら通電することによって発熱させて延性を増大させる熱処理工程を高強度鋼板単独で行ない、しかる後に、この高強度鋼板３を他の鋼板と重ね、一対の溶接用電極による加圧通電によって当該鋼板間に溶接ナゲットを形成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の重ね合わせた鋼板を溶接する方法であって、且つ当該複数の鋼板のうちの少なくとも１枚は引張強度が１ＧＰａを超える強度を有する高強度鋼板であり、
上記高強度鋼板における上記複数の鋼板のうちの他の鋼板と溶接すべき部位及びそのまわりを、一対の加熱用電極によって挟み加圧しながら通電することによって発熱させて、上記部位及びそのまわりの延性を増大させる上記高強度鋼板単独での熱処理工程と、
上記熱処理を施した上記高強度鋼板を含む上記複数の鋼板を重ね合わせ、この複数の鋼板の溶接すべき部位を、一対の溶接用電極によって挟み加圧しながら通電することによって発熱させて、当該鋼板間に溶接ナゲットを形成する溶接工程とを備え、
上記加熱用電極の上記鋼板に接触する先端径Ｄｈは、上記溶接用電極の上記鋼板に接触する先端径Ｄｗよりも大きいことを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【請求項2】

請求項１において、
上記高強度鋼板は、溶接される面にめっき層を有し、マルテンサイト組織を主とする鋼板であることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【請求項3】

請求項２において、
上記高強度鋼板は、ホットスタンプにより成形と焼入れとが行なわれた鋼板であることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【請求項4】

請求項２又は請求項３において、
上記熱処理工程において、上記高強度鋼板における上記溶接すべき部位及びそのまわりを焼き戻しマルテンサイト組織とすることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
上記加熱用電極の先端径Ｄｈは、上記溶接用電極の先端径Ｄｗの２倍以上４倍以下である、若しくは上記溶接用電極によって上記複数の鋼板間に形成する溶接ナゲットの径の２倍以上４倍以下であることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
上記加熱用電極による熱処理は、上記高強度鋼板における当該熱処理部からその周囲の非熱処理部に向かって硬度が漸次変化した状態になるように、上記通電による発熱量を制御することを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【請求項7】

請求項６において、
上記加熱用電極による熱処理は、上記高強度鋼板における当該熱処理部からその周囲の非熱処理部に向かって硬度が漸次変化した状態になるように、通電電流を漸減するダウンスロープ制御を行なうことによって、当該通電を終了させることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【請求項8】

請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
上記溶接工程の後に、上記鋼板に接触する先端径が上記溶接用電極の上記鋼板に接触する先端径Ｄｗよりも大きい一対の判定用電極によって上記複数の鋼板の溶接部を挟み、加圧しながら通電して通電抵抗を測定し、該通電抵抗が基準値と比較することによって溶接品質の良否を判定する品質判定工程を備えていることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【請求項9】

請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
上記溶接工程の後に、一対の判定用電極によって上記複数の鋼板の溶接部を挟み、加圧したときの当該一対の電極の電極間距離の変化量を測定し、該変化量を基準値と比較することによって溶接品質の良否を判定する品質判定工程を備えていることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【請求項10】

請求項８又は請求項９において、
上記品質判定工程において、上記溶接品質の不良が判定されたときに、上記複数の鋼板の溶接部を、上記鋼板に接触する先端径が上記溶接用電極の上記鋼板に接触する先端径Ｄｗよりも大きい一対の手直し用電極によって挟み、加圧しながら通電することによって発熱させて、上記溶接ナゲットを成長させる手直し工程を備えていることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【請求項11】

請求項１乃至請求項１０のいずれか一において、
上記加熱用電極は、上記鋼板に接触する面が平坦面であることを特徴とする高強度鋼板の抵抗溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は高強度鋼板の抵抗溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼板の重ね合わせ部のスポット溶接に関し、特許文献１には、通電加熱工程とスポット溶接工程の２工程をとることが記載されている。通電加熱工程では、２枚の鋼板を重ね合わせた状態で、一対の円環状電極による通電によって溶接予定部の周囲に焼き戻しによる軟化部が形成される。続く、スポット溶接工程において、一対の溶接用電極によって溶接予定部のスポット溶接が行なわれる。

【0003】

また、特許文献２には、アルミめっき鋼板のスポット溶接に関し、一対の溶接用電極による通電制御によって、溶接予定部の鋼板間のめっき層を軟化・溶融させて鋼板間から排出することが記載されている。めっき層を介さずに鋼板同士を直接触させた状態にすることにより、散りの発生なく安定してスポット溶接できるようにされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７−１３１９１６号公報

【特許文献2】特許５３９２１４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、環境保護等の観点から鋼板の薄肉化及び高強度化が進められている。例えば、自動車にあっては、燃費改善を目的とした軽量化のために、車体部品に高強度鋼板を用いることが検討されている。しかし、高強度鋼板をスポット溶接すると、溶接ナゲットが形成される部分の周囲（ＨＡＺ（熱影響部））が焼戻され軟化すると共に、鋼板の溶融・凝固に伴う大きな引張残留応力が残存する。そのＨＡＺ軟化部は、自動車の場合、衝突時に応力の集中起点となるため、破断が生じ易くなる。また、残留応力の増加は水素脆化起因の遅れ割れの発生リスクを増大させる。

【0006】

本発明は、引張強度が１ＧＰａを超える強度を有する高強度鋼板の抵抗溶接において、ＨＡＺ軟化部によって割れ感受性が高くなる問題を解決する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するために、溶接前に、高強度鋼板単独で一対の加熱用電極による熱処理を施すようにした。

【0008】

ここに開示する高強度鋼板の抵抗溶接方法は、複数の重ね合わせた鋼板を溶接する方法であって、且つ当該複数の鋼板のうちの少なくとも１枚は引張強度が１ＧＰａを超える強度を有する高強度鋼板であり、
上記高強度鋼板における上記複数の鋼板のうちの他の鋼板と溶接すべき部位及びそのまわりを、一対の加熱用電極によって挟み加圧しながら通電することによって発熱させて、上記部位及びそのまわりの延性を増大させる上記高強度鋼板単独での熱処理工程と、
上記熱処理を施した上記高強度鋼板を含む上記複数の鋼板を重ね合わせ、この複数の鋼板の溶接すべき部位を、一対の溶接用電極によって挟み加圧しながら通電することによって発熱させて当該鋼板間に溶接ナゲットを形成する溶接工程とを備え、
上記加熱用電極の上記鋼板に接触する先端径Ｄｈは、上記溶接用電極の上記鋼板に接触する先端径Ｄｗよりも大きいことを特徴とする。

【0009】

この方法によれば、引張強度が１ＧＰａを超える強度有する高強度鋼板は、一対の加熱用電極を用いた加圧通電による熱処理によって、溶接すべき部位（以下、「溶接部位」という。）及びそのまわりの延性が増大する。加熱用電極の先端径Ｄｈは溶接用電極の先端径Ｄｗよりも大きいから、高強度鋼板には、溶接ナゲットが形成される部分から周囲に拡がる延性増大部が形成される。よって、溶接ナゲットまわりにおいて高強度鋼板に局部的に応力が集中することが緩和され、溶接割れの防止に有利になる。

【0010】

加えて、高強度鋼板の溶接部位及びそのまわりには、上記加熱用電極による加圧通電によって軟化した状態で、当該加圧により圧縮応力が付与される。この圧縮応力の付与により、その後の溶接に伴う引張残留応力が低減され、水素脆化に起因する遅れ割れの防止に有利になる。

【0011】

一実施形態では、上記高強度鋼板は、溶接される面にめっき層を有し、マルテンサイト組織を主とする鋼板であり、例えば、ホットスタンプにより成形と焼入れとが行なわれた鋼板である。

【0012】

このような高強度鋼板の抵抗溶接において、上記熱処理工程により、その溶接部位及びそのまわりを焼き戻しマルテンサイト組織に変化させて延性を向上させる。或いは、当該熱処理工程により、溶接部位の周囲に軟化領域を形成して、その延性を向上させる。この溶接部位まわりの延性向上により、得られる溶接品は、外部荷重による応力集中が緩和される。同時に、当該溶接部位まわりの軟化・延性向上により、溶接残留応力が低減するため、遅れ割れも避けられる。

【0013】

ところで、ホットスタンプ工法は、鋼板を金型で熱間成形した状態で冷媒によって急冷して焼入れするものであり、形状凍結性が高く高強度な部品が得られる。この工法では、安定した焼入れ強度を得るために、鋼板は成形前にＡｃ３変態点以上の高温に加熱される。その際に鋼板表面に酸化スケールが発生することを抑制するために、鋼板表面に例えばアルミ合金めっきが施されている。

【0014】

このようなめっき鋼板は、ホットスタンプにおける昇温速度、到達温度、保持時間等の加熱条件によってアルミめっきの層構造が変化する。その結果、通電抵抗が高いＦｅ−Ａｌ合金相を生じてスポット溶接性が悪くなるという問題がある。また、Ｆｅ−Ａｌ合金相の生成程度が部分的に異なることで、通電抵抗のばらつきも生じ易くなる。

【0015】

さらに、このＦｅ−Ａｌ合金相は、非常に硬く脆い為 熱間成形時にめっき層にクラックが入ったり、金型との擦過によって剥離したりすることがある。そのため、溶接に適した均質な表面状態を確保することは難しい。鋼板の表面性状が均質でないときは、スポット溶接時の接触抵抗が部分的に異なり（ばらつき）、そのため、発熱量が部分的に異なる結果、良好な溶接ナゲットが得られなくなるという問題が従来あった。

【0016】

特許文献１に記載された溶接方法では、円環状電極による焼き戻しによって溶接部周辺に延性が得られるため、ＨＡＺ軟化部の応力集中による割れの抑制及び残留応力の低減については効果が得られる。しかし、高強度鋼板のめっき層がスポット溶接に悪影響を及ぼす問題を解決するものではない。

【0017】

特許文献２に記載された溶接方法では、鋼板間のアルミ層は排出することができても、Ｆｅ−Ａｌ合金相をなくすことは難しく、また、鋼板を重ね合わせた状態の通電制御では、その合わせ面の表面性状を均質にすることも実際には難しい。

【0018】

これに対して、本発明に係る方法の重要な特徴は、高強度鋼板に対する上記熱処理を、鋼板同士を重ね合わせた状態ではなく、この高強度鋼板単独で且つ上記加熱用電極による加圧通電によって行なう点である。これにより、高強度鋼板の溶接面のめっき層が均質化される。すなわち、高強度鋼板の溶接部位のめっき層は、通電による発熱で軟化ないしは溶融し、加圧されることにより、押し潰されて均質化する。例えば、めっき層のクラックは、軟化溶融しためっき金属で埋められ、加圧されることで消滅していく。これは、めっき層の表面性状の均質化である。

【0019】

よって、高強度鋼板の溶接部位の通電抵抗のばらつきが少なくなるため、良好な溶接ナゲットの生成に有利になる。

【0020】

一実施形態では、上記加熱用電極の先端径Ｄｈは、上記溶接用電極の先端径Ｄｗの２倍以上４倍以下である、若しくは上記溶接用電極によって上記複数の鋼板間に形成する溶接ナゲットの径の２倍以上４倍以下である。

【0021】

これにより、上記高強度鋼板の溶接部位のまわりの延性を確実に向上させることができる。

【0022】

一実施形態では、上記加熱用電極による熱処理は、上記高強度鋼板における当該熱処理部からその周囲の非熱処理部に向かって硬度が漸次変化した状態になるように、上記通電による発熱量を制御する。例えば、上記加熱用電極による通電電流を漸減するダウンスロープ制御を行なうことによって、当該通電を終了させるようにする。

【0023】

これにより、溶接ナゲットまわりにおいて、溶接品に対して外部荷重が加わったときの応力集中が避けられ、溶接品の破断防止に有利になる。

【0024】

一実施形態では、上記溶接工程の後に、上記鋼板に接触する先端径が上記溶接用電極の上記鋼板に接触する先端径Ｄｗよりも大きい一対の判定用電極によって上記複数の鋼板の溶接部を挟み、加圧しながら通電して通電抵抗を測定し、該通電抵抗を基準値と比較することによって溶接品質の良否を判定する品質判定工程を備えている。

【0025】

以下、具体的に説明する。溶接工程では、複数の重ね合わされた鋼板を一対の溶接用電極によって挟み、加圧しながら通電するため、鋼板の表面における溶接用電極が接触した部位に多少の圧痕（凹み）を生ずる。この鋼板の圧痕を生じた部分に判定用電極を当てると、該判定用電極は鋼板の表面における圧痕まわりに接触することになる。

【0026】

溶接工程において散りの発生があったときは、鋼板の溶接部位の溶融物が噴出することによって欠肉を生ずる。従って、溶接用電極の鋼板への沈み込みは散りがない場合に比べて大きくなる。すなわち、溶接用電極による鋼板表面の圧痕が大きくなる。この圧痕が大きくなるほど、判定用電極は鋼板表面の圧痕まわりに対する接触面積に小さくなる。また、散りの発生があったときは溶接ナゲットの大きさも小さくなる。

【0027】

従って、溶接工程において散りの発生があったとき、溶接後の判定用電極による通電においては、上記接触面積が小さいため、また、溶接ナゲットが小さいため、通電抵抗が大きくなる。よって、溶接後の判定用電極による通電時の通電抵抗の大きさを測定することによって、溶接品質の良否（通電抵抗が基準値よりも大きいときに溶接不良）を判定することができる。従って、従来のタガネ試験の様に溶接部に衝撃荷重を入力することなく品質判定が行える為、タガネ試験により発生する溶接部周辺のクラック等の欠陥抑制効果をも得ることが可能となる。

【0028】

一実施形態では、上記溶接工程の後に、上記一対の判定用電極によって上記複数の鋼板の溶接部を挟み、加圧したときの上記一対の判定用電極の電極間距離の変化量を測定し、該変化量を基準値と比較することによって溶接品質の良否を判定する品質判定工程を備えている。

【0029】

上述の如く、溶接工程において散りの発生があったときは欠肉を生ずるため、重ね合わされた複数の鋼板の溶接部分の厚さは、散りがない場合に比べて薄くなる。すなわち、溶接された複数の鋼板の溶接部分を一対の判定用電極で挟んで加圧したときの、両加熱用電極の電極間距離は散りの発生の有無によって異なる。よって、溶接後の判定用電極による通電時の電極間距離の変化量を測定することによって、溶接品質の良否（電極間距離の変化量が基準値よりも大きいときに溶接不良）を判定することができる。

【0030】

一実施形態では、上記品質判定工程において、上記溶接品質の不良が判定されたときに、上記複数の鋼板の溶接部を、上記鋼板に接触する先端径が上記溶接用電極の上記鋼板に接触する先端径Ｄｗよりも大きい一対の手直し用電極によって挟み、加圧しながら通電することによって発熱させて、上記溶接ナゲットを成長させる手直し工程を備えている。

【0031】

品質判定工程において溶接不良が判定されたとき、すなわち、溶接ナゲットが小さいときは、通電抵抗が大きくなる。従って、当該手直し用電極による加圧通電において、複数の鋼板間の通電抵抗が大きい溶接ナゲット部位で発熱が大きくなり、鋼板が溶融して溶接ナゲットが成長することになる。

【0032】

一実施形態では、上記加熱用電極は、上記鋼板に接触する面が平坦面になったフラット形電極である。これにより、高強度鋼板の溶接部位及びそのまわりの加熱が容易になる。

【0033】

一実施形態では、上記判定用電極及び上記手直し用電極各々は、上記鋼板に接触する面が平坦面になったフラット形電極である。これにより、品質判定の信頼性向上、溶接不良手直しに有利になる。

【0034】

上記加熱用電極、上記判定用電極及び上記手直し用電極各々は、フラット形電極に代えて、先端半径が大きなラジアス形電極を用いることもできる。

【0035】

また、上記判定用電極及び上記手直し用電極としては、上記加熱用電極を用いるようにしてもよい。

【0036】

上記溶接用電極としては、上記鋼板に接触する面がドーム状に突き出した周知のドームラジアス形電極を用いることが好適であり、或いはコーンフラット形電極など他の形状の電極を用いることもできる。

【発明の効果】

【0037】

本発明によれば、抵抗溶接前の一対の加熱用電極による高強度鋼板単独での熱処理（加圧通電）により、高強度鋼板に溶接ナゲットが形成される部分から周囲に拡がる延性増大部が形成されるため、溶接割れの防止に有利になり、また、溶接残留応力が低減されることから、遅れ割れの防止に有利になる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】加熱用電極による高強度鋼板単独での熱処理態様を示す断面図。

【図2】溶接用電極による鋼板の重ね合わせ溶接の態様を示す断面図。

【図3】高強度鋼板の熱処理部分を示す断面図。

【図4】加熱用電極と溶接用電極を示す正面図。

【図5】加熱用電極による通電制御例を示すグラフ図。

【図6】加熱用電極の電極間抵抗の経時変化を示すグラフ図。

【図7】加熱用電極による通電制御の別の例を示すグラフ図。

【図8】加熱用電極による通電制御のさらに別の例を示すグラフ図。

【図9】加熱用電極による通電制御のさらに別の例を示すグラフ図。

【図10】溶接用電極による鋼板の重ね合わせ溶接の別の例を示す断面図。

【図11】溶接用電極による鋼板の重ね合わせ溶接のさらに別の例を示す断面図。

【図12】判定用電極による溶接品質判定の態様（溶接良の例）を示す断面図。

【図13】判定用電極による溶接品質判定の態様（溶接不良例）を示す断面図。

【図14】手直し用電極による溶接手直しの態様（手直し開始時）を示す断面図。

【図15】手直し用電極による溶接手直しの態様（手直し終了時）を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0040】

本実施形態の高強度鋼板の抵抗溶接方法は、複数の重ね合わせた鋼板を溶接する方法である。複数の鋼板のうちの少なくとも１枚は、引張強度が１ＧＰａを超える強度を有するとともに、溶接される面にＡｌ合金めっき層を有する高強度鋼板であり、ホットスタンプ工法で得られたものである。

【0041】

本実施形態の抵抗溶接方法では、図１に示す一対の加熱用電極１，１による熱処理工程と、図２に示す一対の溶接用電極２，２による溶接工程とを実行する。さらに、必要に応じて、溶接工程の後に、図１２，１３に示す一対の判定用電極１１，１１による溶接品質判定工程を実行し、さらに、必要に応じて、溶接品質判定工程の後に、図１４，１５に示す一対の手直し用電極１２，１２による溶接手直し工程を実行する。

【0042】

＜熱処理工程について＞
図１に示すように、鋼母材４の表面にＡｌ合金めっき層５を有する高強度鋼板３に対して、該高強度鋼板１単独で熱処理を施す。具体的には、高強度鋼板３における他の鋼板と溶接すべき部位及びそのまわりを、一対の加熱用電極１，１によって挟み、加圧しながら通電することによって発熱させる。これにより、図３に示すように、高強度鋼板３の溶接部位３ａ及びそのまわり３ｂにおいて、鋼母材４に延性が増大した軟化組織部４ａを形成するとともに、溶接部位３ａの表層部３ｃを均質化させる。

【0043】

図４に示すように、加熱用電極１は、高強度鋼板３に接触する面１ａが平坦面になったフラット形電極であり、溶接用電極２は鋼板に接触する面２ａがドーム状に突き出したドームラジアス形電極である。加熱用電極１の鋼板に接触する先端径Ｄｈは溶接用電極の鋼板に接触する先端径Ｄｗよりも大きい。好ましいのは、４×Ｄｗ≧Ｄｈ≧２×Ｄｗである。

【0044】

［加熱用電極１，１による通電制御例］
図５は加熱用電極１，１による高強度鋼板３の熱処理における通電制御の一例を示す。この例では、加熱用電極１，１による高強度鋼板３に対する通電に、電源周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの直流インバータ式スポット溶接機を利用し、第１通電制御、クーリング及び第２通電制御を行なっている。

【0045】

第１通電制御では、通電電流を漸増させるアップスロープ通電期間ＵＳを１０サイクル以上とり、これに続く電流値２〜５ｋＡの定電流通電期間Ｃを１０〜２０サイクルとり、通電電流を漸減させるダウンスロープはせずに、定電流通電期間Ｃで通電を終了している。そして、第１通電制御から数サイクルのクーリング期間をおいて、第２通電制御に入っている。

【0046】

第２通電制御では、アップスロープ通電期間ＵＳを５〜１０サイクルとり、これに続いて電流値５〜１０ｋＡの定電流通電期間Ｃを１０〜２０サイクルとり、ダウンスロープ期間ＤＳを１０サイクル以上とって、通電を終了している。

【0047】

第２通電制御終了後、加熱用電極１による鋼板に対する加圧力を保持したまま、熱処理部を冷却するホールド期間を設け、しかる後に、当該加圧力を開放して加熱用電極１を高強度鋼板３から離す。

【0048】

［通電制御の意義］
ここに、ホットスタンプにより成形と焼入れとが行なわれた高強度鋼板３は、その母材４がマルテンサイト組織になっている一方、表層部（めっき層５部分）は、Ａｌ−Ｆｅ合金相の形成及びクラック等により、通電抵抗にばらつきがある状態である。

【0049】

第１通電制御は、加熱用電極１と高強度鋼板３の接触状態を安定にする処理である。従って、高い電流をいきなり印加するのではなく、散りが発生しないように、アップスロープ通電期間ＵＳを設け、電流値も低めに抑えている。

【0050】

第１通電制御と第２通電制御の間のクーリング期間は、高強度鋼板３の状態や処理条件に応じて適宜設定するものであり、必ずしも設けることを要しない。但し、このクーリング期間を設けると、高強度鋼板３に対する電極１，１の接触状態を安定化させる上で有利になる。

【0051】

第２通電制御は、高強度鋼板３の溶接部位３ａ及びそのまわり３ｂの母材４の焼きを戻して焼戻しマルテンサイト組織（軟化組織部４ａ）にするとともに、めっき層５を軟化・溶融させ、押し潰して、高強度鋼板３の溶接部位３ａの表層部３ｃを均質にする処理である。そのため、定電流制御期間Ｃの電流値は第１通電制御よりも高くしている。

【0052】

第２通電制御では、溶接部位３ａ及びそのまわり３ｂの焼戻しマルテンサイト組織（軟化組織部４ａ）とその外側の母材４の焼入れマルテンサイト組織の間に急激な硬度変化点を生じないようにする。すなわち、第２通電制御による熱処理部からその周囲の非熱処理部に向かって硬度が漸次変化した状態になるようにする。そのために、上述の如く、通電電流を漸減するダウンスロープ通電期間を設けて通電を終了することが好ましい。

【0053】

第２通電制御ではアップスロープ期間は必ずしも設ける必要がないが、設ける方が散り発生の防止に有利になる。

【0054】

第１通電制御開始からホールド期間終了までの上記加圧力は、例えば、２．４５〜５．８８ｋＮ程度とすることができる。この加圧力は、上記表層部の均質化を安定して行うための重要な条件の一つであり、ホットスタンプに伴う高強度鋼板３の状態、すなわち、表面の損傷度合、めっき目付量、板厚、Ａｌ−Ｆｅ合金化度合等を考慮して設定する。高強度鋼板３の状態によってはさらに高い加圧力を設定することもできる。

【0055】

第１通電制御及び第２通電制御各々の上記電流値及び上記通電時間（サイクル数）は一例であり、上記加圧力と同じく、高強度鋼板３の状態に応じて適宜設定することができる。

【0056】

上記ホールド期間は、めっき層が電極１に凝着ないしは溶着して引き剥がされないように、熱処理部を冷却させて高強度鋼板３の表層部を安定化させるものである。なお、ホールド期間は、溶接時の導電抵抗の安定化の観点からは必ずしも設けることを要しないが（めっき層が剥がれてなくなれば、通電抵抗は低下するため）、耐食性の面では不利になるため、設けることが好ましい。

【0057】

［熱処理工程の効果の確認］
表１の条件で高強度鋼板３の同一部位に繰り返して熱処理を行なったときの加熱用電極１，１間の通電抵抗の波形を図６に示す。高強度鋼板３としては、引張強度１．８ＧＰａのＡｌ合金めっき鋼板（板厚；１．６ｍｍ，めっき目付量；７０／７０（ｇ／ｍ^２）を使用した。

【0058】

【表1】

【0059】

図６によれば、１回目と２回目以降の電極間抵抗の波形を比較すると、１回目に比べて２回目は第１通電制御期間（０〜２０サイクル）の電極間抵抗が大きく減少している。そして、２回目以降は電極間抵抗の波形が略同じになっている。これは、１回目の熱処理により高強度鋼板３の表層部３ｃの通電抵抗が低下したことを意味する。すなわち、当該熱処理を１回行なうだけで、高強度鋼板３の溶接部位表面の均質化が達成され、接触抵抗が安定するということである。

【0060】

軟化組織部４ａの形成及び表層部３ａの均質化は、接触抵抗が安定した後の第２通電制御による処理となるため、電極間抵抗は鋼板３の固有抵抗に依存し、１回目と２回目以降とに大差はない。しかし、通電による発熱は安定して得られていること、すなわち、熱処理効果が得られることが図６からわかる。

【0061】

［加熱用電極１，１による他の通電制御例］
図７に示す通電制御例は、第１通電制御として、パルセーション制御により、高強度鋼板３の同一部位に加圧を行ないながら複数回以上同一電流を通電するパルセーション通電を採用するケースである。第２通電制御及びその後のホールド期間の設定については先に説明した図５に示す制御と同じである。第１通電制御と第２通電制御の間には必要に応じてクーリング期間を設ける。

【0062】

パルセーション通電においても、散りを発生させることなく、加熱用電極１と高強度鋼板３の接触状態を安定にすることができる。

【0063】

図８に示す通電制御例は、図５に示す通電制御例と基本的には同じであるが、第１通電制御における定電流制御期間Ｃの電流値を図５に示す制御例よりも低くし、第２通電制御における定電流制御期間Ｃの電流値を図５に示す制御例よりも高くしている。ホールド期間の設定については先に説明した図５に示す制御と同じである。

【0064】

高強度鋼板３の表面状態が比較的均質であるときは第１通電制御における定電流制御期間Ｃの電流値を低くしても加熱用電極１と高強度鋼板の接触状態を安定化させることができる。高強度鋼板３のめっき目付量が多いとき、或いは高強度鋼板３の板厚が大きいときは、図８に示す制御例のように、第２通電制御における定電流制御期間Ｃの電流値を高くすればよい。

【0065】

図９に示す制御例は、第１通電制御は図８に示す制御例と同じであるが、第２通電制御ではパルセーション通電を採用している。但し、パルセーション通電の電流値は、第２通電制御の上述の目的（意義）の観点から、図７に示す第１通電制御に係るパルセーション通電の電流値よりも高くしている。ホールド期間の設定については先に説明した図５に示す制御と同じである。

【0066】

パルセーション通電は、散りの発生を招くことなく、高強度鋼板３の溶接部位の加熱する上で有用であり、また、ダウンスロープ通電と同じく、熱処理部からその周囲の非熱処理部に向かって硬度が漸次変化した状態にすることができる。

【0067】

＜溶接工程＞
図２に示すように、加熱用電極１を用いて熱処理を施した高強度鋼板３を他の鋼板６と重ね合わせる。この両鋼板３，６の溶接すべき部位を一対の溶接用電極２，２によって挟み、加圧しながら通電することによって発熱させて当該鋼板３，６間に溶接ナゲット７を形成する。図２は、高強度鋼板３と普通鋼板６を重ね合わせ溶接する例を示す。

【0068】

溶接には、例えば、電源周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの直流インバータ式スポット溶接機を利用する。一例を説明すると、まず、両鋼板３，６を溶接用電極２，２によって挟んで加圧を開始し、電極２と鋼板３，６の接触状態及び加圧状態を安定にする（スクイズ期間）。スクイズ期間に続いて、通電制御に入る。すなわち、散りその他の欠陥を防止するためのアップスロープ通電期間、定電流通電期間及びダウンスロープ通電期間をとって、通電を終了する。しかる後、所定のホールド期間を経た後、加圧力を開放して、電極２を鋼板３，６から離す。

【0069】

高強度鋼板３の溶接部位３ａは、加熱用電極１による加圧熱処理により、その表層部３ｃが表面性状を含めて均質化されている。また、当該加圧によって、表層部３ｃのＡｌ−Ｆｅ合金相は押し潰されて周囲に拡がり、その厚さが薄くなっている。つまり、表層部３ｃの通電抵抗が熱処理前に比べて低下している。

【0070】

従って、溶接用電極２による加圧通電において、集中抵抗（電流が局部的に集中して流れて抵抗が大きくなること）を生ずることが緩和され、また、皮膜抵抗のばらつきも少なくなくなる。よって、散りを生ずることなく、溶接ナゲット７が成長し易く、安定した均一な溶接が図れる。

【0071】

次に、高強度鋼板３は、加熱用電極１による加圧熱処理により、溶接部位３ａ及びそのまわり３ｂにおいて母材４に軟化組織部（焼戻しマルテンサイト組織）４ａが形成されて延性が向上している。さらに、軟化組織部４ａが溶接部位３ａからその周囲に向かって硬度の急激な変化点を生じないように広がっている。従って、溶接ナゲット７の周囲にＨＡＺ軟化による応力集中を招き易い部分を生ずることがなくなり、溶接品の外力による破壊防止に有利になる。

【0072】

また、高強度鋼板３の溶接部位３ａ及びそのまわり３ｂには、加熱用電極１による加圧熱処理により、圧縮応力が付与される。従って、この圧縮応力の付与により、溶接に伴って生ずる引張残留応力が低減されるから、水素脆化に起因する遅れ割れの防止に有利になる。

【0073】

［他の溶接例］
図２に示す溶接例は、ホットスタンプで得られた高強度鋼板３と普通鋼板６の溶接であるが、図１０に示すように、高強度鋼板３同士の重ね合わせ溶接であっても、この両高強度鋼板３各々の溶接部位に上記熱処理工程を実行した後、両者を上記溶接工程の実行によって溶接することができる。或いは、図１１に示すように、２枚の高強度鋼板３，３と１枚の普通鋼板６ａとを重ね合わせ溶接するケースにおいても、両高強度鋼板３各々の溶接部位に上記熱処理工程を実行した後、当該３枚の鋼板３，６ａを重ね合わせ上記溶接工程の実行によって溶接することができる。

【0074】

図２、図１０及び図１１に示す溶接例に限らず、本発明が、少なくとも１枚の高強度鋼板３を含む複数の鋼板を重ね合わせ溶接するケースに利用できることは勿論である。

【0075】

＜溶接品質判定工程＞
図１２に示すように、溶接品（上記熱処理工程及び上記溶接工程を経た、複数の鋼板３，６の重ね合わせ溶接品）の溶接部を上記一対の判定用電極１１，１１で挟み、加圧しながら通電して通電抵抗を測定する。本例の判定用電極１１は、上記加熱用電極１と同じく、鋼板３，６に接触する先端径が溶接用電極２の先端径Ｄｗよりも大きいフラット形電極である。なお、判定用電極１１としては、上記加熱用電極１を用いてもよい。

【0076】

先の溶接工程では、溶接用電極２，２によって鋼板３，６に加圧しながら通電するため、鋼板３，６の表面の溶接用電極２が接触した部位に圧痕（凹み）８を生ずる。鋼板３，６の圧痕８を生じた部分に判定用電極１１を当てると、判定用電極１１は鋼板３，６の表面における圧痕８まわりに接触する。一方、溶接工程において散りがあったときは、鋼板３，６の溶接部位の溶融物が噴出することによって欠肉を生ずる。従って、溶接用電極２の鋼板３，６への沈み込みは散りがない場合に比べて大きくなる。

【0077】

図１２は散りがなかったケースであり、図１３は散りがあったケースである。溶接用電極２の鋼板３，６への沈み込みの大きさに対応して、散りが発生した図１３のケースでは、散りがない図１２のケースに比べて、圧痕１１が大きく（深く）なる。その結果、判定用電極１１の圧痕８まわりに対する接触面積は、散りが発生した図１３のケースでは、散りがない図１２のケースに比べて、小さくなる。また、散りを生じたとき（図１３）は、溶接ナゲット７の大きさも、散りがないとき（図１２）に比べて小さくなる。

【0078】

従って、溶接後の判定用電極１１による通電においては、散りを生じたとき（図１３）は、判定用電極１１の鋼板に対する接触面積が小さいため、また、溶接ナゲット７が小さいため、通電抵抗が大きくなる。よって、溶接後の加熱用電極による通電時の抵抗の大きさを測定することによって、溶接品質の良否（通電抵抗が基準値よりも大きいときに溶接不良）を判定することができる。

【0079】

また、溶接工程において散りが発生したときは欠肉を生ずるため、重ね合わされた鋼板３，６の溶接部の厚さは、散りがない場合に比べて薄くなる。すなわち、鋼板３，６の溶接部を一対の判定用電極１１，１１で挟んで加圧したときの、両判定用電極１１，１１の電極間距離は散りの発生の有無によって異なる。よって、溶接後の判定用電極１１による通電時の電極間距離の変化量を測定することによって、溶接品質の良否（電極間距離の変化量が基準値よりも大きいときに溶接不良）を判定することができる。

【0080】

図１２，１３は高強度鋼板３と普通鋼板６の溶接例であるが、上記溶接品質判定は、図１０に示す高強度鋼板３，３同士の溶接例や、図１１に示す２枚の高強度鋼板３，３と１枚の普通鋼板６ａの重ね合わせ溶接など、少なくとも１枚の高強度鋼板３を含む複数の鋼板の重ね合わせ溶接品において実行することができる。

【0081】

＜溶接手直し工程＞
品質判定工程において溶接不良が判定されたときは、図１４に示すように、一対の手直し用電極１２，１２による溶接手直しを行なうことができる。本例の手直し用電極１２は、上記加熱用電極１と同じく、鋼板３，６に接触する先端径が溶接用電極２の先端径Ｄｗよりも大きいフラット形電極である。なお、手直し用電極１２としては、上記加熱用電極１を用いてもよい。

【0082】

溶接手直し工程では、複数の鋼板の重ね合わせ溶接品の溶接部を一対の手直し用電極１２，１２によって挟み、加圧しながら通電することによって発熱させて、溶接ナゲット７を成長させる。図１４は、２枚の高強度鋼板３，３と１枚の薄い普通鋼板６ａの重ね合わせ溶接において、高強度鋼板３と普通鋼板６の間の溶接ナゲット７が予定よりも小さくなったケースである。

【0083】

先に説明したように、溶接ナゲット７が小さいときは、通電抵抗が大きくなる。従って、当該手直し用電極１２による加圧通電において、当該小径の溶接ナゲット７の部位で発熱が大きくなり、図１５に示すように、鋼板３，６ａが溶融して当該溶接ナゲット７の成長が促進される。

【0084】

当該溶接手直し工程は、図１４に示すケースに限らず、図２や図１０に示す溶接例など、少なくとも１枚の高強度鋼板３を含む複数の鋼板の重ね合わせ溶接品において実行することができる。

【符号の説明】

【0085】

１ 加熱用電極
２ 溶接用電極
３ 高強度鋼板
３ａ 溶接部位
３ｂ 溶接部位のまわり
４ 母材
４ａ 軟化組織部
５ めっき層
６ 普通鋼板
７ 溶接ナゲット
８ 圧痕（凹み）
１１ 判定用電極
１２ 手直し用電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】