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特開2024-8814アルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法及び溶接継手
(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】P2024008814
(43)【公開日】2024-01-19
(54)【発明の名称】アルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法及び溶接継手
(51)【国際特許分類】
B23K 11/18 20060101AFI20240112BHJP
B23K 11/11 20060101ALI20240112BHJP
【ＦＩ】
B23K11/18
B23K11/11 540
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023033101
(22)【出願日】2023-03-03
(31)【優先権主張番号】P 2022109323
(32)【優先日】2022-07-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】山路 幸毅
(72)【発明者】
【氏名】岩瀬 哲
【テーマコード（参考）】
4E165
【Ｆターム（参考）】
4E165AA12
4E165AB02
4E165AB11
4E165BB02
4E165BB12
4E165CA05
4E165CA13
4E165EA14
(57)【要約】
【課題】低電流での溶接が可能であり、所定の縁距離を確保する必要がなく、安価な設備で容易にアルミニウム合金板の重ね溶接を実現することができるアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法を提供する。
【解決手段】アルミニウム合金からなる第１板材２１と第２板材２３とを重ね合わせる工程と、鋼板２２の端面を第１板材２１の端面に突合せて配置し、鋼板２２と第１板材２１との間に突合せ部２４を形成する鋼板配置工程と、一対の電極の間に、鋼板２２及び第１板材２１と、第２板材２３とを重ね合わせた状態で配置する電極配置工程と、一対の電極の間を通電し、第１板材２１と第２板材２３との間にナゲット２５を形成する通電工程と、鋼板２２を取り外す鋼板除去工程と、を有し、電極配置工程において、突合せ部２４の少なくとも一部が、一対の電極により通電される領域に含まれるように、一対の電極の位置を調整する。
【選択図】図２
【解決手段】アルミニウム合金からなる第１板材２１と第２板材２３とを重ね合わせる工程と、鋼板２２の端面を第１板材２１の端面に突合せて配置し、鋼板２２と第１板材２１との間に突合せ部２４を形成する鋼板配置工程と、一対の電極の間に、鋼板２２及び第１板材２１と、第２板材２３とを重ね合わせた状態で配置する電極配置工程と、一対の電極の間を通電し、第１板材２１と第２板材２３との間にナゲット２５を形成する通電工程と、鋼板２２を取り外す鋼板除去工程と、を有し、電極配置工程において、突合せ部２４の少なくとも一部が、一対の電極により通電される領域に含まれるように、一対の電極の位置を調整する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１板材と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２板材とを重ね合わせて配置する重ね合わせ工程と、
鋼板の端面を前記第１板材の端面に突合せて配置し、前記鋼板と前記第１板材との間に突合せ部を形成する鋼板配置工程と、
対向して配置された一対の電極の間に、前記鋼板及び前記第１板材と、前記第２板材とを重ね合わせた状態で配置する電極配置工程と、
前記一対の電極の間を通電し、前記第１板材と前記第２板材との間にナゲットを形成する通電工程と、
前記鋼板を取り外す鋼板除去工程と、を有し、
前記電極配置工程において、前記突合せ部の少なくとも一部が、前記一対の電極により通電される領域に含まれるように、前記一対の電極の位置を調整することを特徴とする、アルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
鋼板の端面を前記第１板材の端面に突合せて配置し、前記鋼板と前記第１板材との間に突合せ部を形成する鋼板配置工程と、
対向して配置された一対の電極の間に、前記鋼板及び前記第１板材と、前記第２板材とを重ね合わせた状態で配置する電極配置工程と、
前記一対の電極の間を通電し、前記第１板材と前記第２板材との間にナゲットを形成する通電工程と、
前記鋼板を取り外す鋼板除去工程と、を有し、
前記電極配置工程において、前記突合せ部の少なくとも一部が、前記一対の電極により通電される領域に含まれるように、前記一対の電極の位置を調整することを特徴とする、アルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【請求項2】
前記電極配置工程において、前記一対の電極における対向する面の中心を結ぶ線が、前記突合せ部よりも前記鋼板側に配置されるように、前記一対の電極の位置を調整することを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【請求項3】
前記電極配置工程と、前記通電工程とを、複数の箇所で繰り返し実施し、複数のナゲットを形成することを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【請求項4】
前記通電工程は、前記突合せ部からアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯が突出しないように、通電条件を調整する工程を有することを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【請求項5】
前記通電条件を調整する工程において、前記一対の電極と前記突合せ部との相対位置、電流及び通電時間から選択された少なくとも１種を調整することを特徴とする、請求項４に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【請求項6】
前記鋼板配置工程の前に、前記鋼板の端面に切り欠きを形成する切り欠き形成工程を有し、
前記鋼板配置工程において、前記鋼板の切り欠きの部分と前記第１板材の端面との間に空隙部が形成されるように前記鋼板と前記第１板材とを配置し、
前記突合せ部は前記空隙部を含み、前記電極配置工程において、前記空隙部の少なくとも一部が、前記一対の電極の間に位置するように、前記一対の電極の位置を調整することを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
前記鋼板配置工程において、前記鋼板の切り欠きの部分と前記第１板材の端面との間に空隙部が形成されるように前記鋼板と前記第１板材とを配置し、
前記突合せ部は前記空隙部を含み、前記電極配置工程において、前記空隙部の少なくとも一部が、前記一対の電極の間に位置するように、前記一対の電極の位置を調整することを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【請求項7】
前記通電工程において、前記第１板材及び前記鋼板と前記第２板材とは、前記一対の電極により厚さ方向に押圧されており、
前記通電工程における前記一対の電極による圧力を、加圧力Ｐ１とする場合に、
前記通電工程と前記鋼板除去工程との間に、前記加圧力Ｐ１よりも高い加圧力Ｐ２で前記一対の電極により前記第１板材及び前記鋼板と前記第２板材を押圧する鍛圧工程を有することを特徴とする、請求項６に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
前記通電工程における前記一対の電極による圧力を、加圧力Ｐ１とする場合に、
前記通電工程と前記鋼板除去工程との間に、前記加圧力Ｐ１よりも高い加圧力Ｐ２で前記一対の電極により前記第１板材及び前記鋼板と前記第２板材を押圧する鍛圧工程を有することを特徴とする、請求項６に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【請求項8】
前記通電工程において、前記第１板材及び前記鋼板と前記第２板材とは、前記一対の電極により厚さ方向に押圧されており、
前記一対の電極に押圧されることにより前記第１板材及び前記鋼板に形成される圧痕の直径がＲ（ｍｍ）となるように前記通電工程における条件を設定した場合に、
前記鋼板の端面において、前記鋼板の厚さ方向に直交する方向における前記切り欠きの幅を、Ｒ（ｍｍ）以上とすることを特徴とする、請求項６に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
前記一対の電極に押圧されることにより前記第１板材及び前記鋼板に形成される圧痕の直径がＲ（ｍｍ）となるように前記通電工程における条件を設定した場合に、
前記鋼板の端面において、前記鋼板の厚さ方向に直交する方向における前記切り欠きの幅を、Ｒ（ｍｍ）以上とすることを特徴とする、請求項６に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか１項に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法により接合された溶接継手であって、
重ね合わされた前記第１板材と前記第２板材との間に、前記第１板材と前記第２板材とを接合するナゲットを有し、
前記ナゲットは前記第１板材の端面に露出していることを特徴とする、溶接継手。
重ね合わされた前記第１板材と前記第２板材との間に、前記第１板材と前記第２板材とを接合するナゲットを有し、
前記ナゲットは前記第１板材の端面に露出していることを特徴とする、溶接継手。
【請求項10】
前記ナゲットは、前記第１板材における前記第２板材に対向する面と反対側の面に露出していないことを特徴とする、請求項９に記載の溶接継手。
【請求項11】
請求項６～８のいずれか１項に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法により接合された溶接継手であって、
重ね合わされた前記第１板材と前記第２板材との間に、前記第１板材と前記第２板材とを接合するナゲットを有するとともに、
前記第１板材の端面に、前記端面から突出した突起部を有し、
前記ナゲットは前記第１板材の端面に露出しており、
前記突起部は、前記ナゲットの少なくとも一部を含むことを特徴とする、溶接継手。
重ね合わされた前記第１板材と前記第２板材との間に、前記第１板材と前記第２板材とを接合するナゲットを有するとともに、
前記第１板材の端面に、前記端面から突出した突起部を有し、
前記ナゲットは前記第１板材の端面に露出しており、
前記突起部は、前記ナゲットの少なくとも一部を含むことを特徴とする、溶接継手。
【請求項12】
前記ナゲットは、前記第１板材における前記第２板材に対向する面と反対側の面に露出していないことを特徴とする、請求項１１に記載の溶接継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法及び該スポット溶接方法により得られる溶接継手に関する。
【背景技術】
【0002】
アルミニウム又はアルミニウム合金材は、機械的強度を有し、かつ軽量であるため、自動車のドアなどの様々な構造体の部品として適用されている。以下、本明細書において、アルミニウム又はアルミニウム合金を単にアルミニウム合金ということがある。
【0003】
アルミニウム合金材からなる構造体を組み立てる際には、これらのアルミニウム合金材からなる部材同士を接合する必要がある。従来より、アルミニウム合金材の隅肉溶接として、レーザ溶接や、レーザ溶接とアーク溶接とを併せた溶接方法が一般的に使用されている。
【0004】
例えば、特許文献１には、アルミニウムに対する吸収率の高いレーザダイオード光を照射して溶接位置を溶融し、ＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）アークを発生させて溶接を行うアルミニウムの溶接方法であって、薄板のアルミニウムを高速で溶接する溶接方法が開示されている。なお、上記特許文献１には、アルミニウム合金等の上板と、アルミニウム合金等の下板とを重ね合わせたときの重ね隅肉溶接について、記載されている。
【0005】
また、特許文献２には、レーザ光を照射させる位置を規定して重ね隅肉溶接を行うレーザ溶接方法が提案されている。上記特許文献２に記載の方法によると、溶接設備の大型化や複雑化を招くことなく良好な溶接品質を確保することができる。
【0006】
上記特許文献１及び２に記載の溶接方法は、いずれもレーザを使用するものであるが、レーザ溶接は設備が高価であるとともに溶接作業が煩雑である。そこで、設備が安価であり、容易に溶接を実施することができる抵抗スポット溶接を、アルミニウム板の重ね溶接に対して適用する技術も公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００３－１７０２８５号公報
【特許文献2】特開２０１９－０００８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、アルミニウム合金板同士の重ね抵抗溶接においては、ＪＩＳ Ｚ ３００１－６：２０１３に縁距離についての記載がある。縁距離とは、溶接点中心位置から部材の最も近い端までの距離を表し、一般的に、重ね合わせた一対のアルミニウム合金板を抵抗スポット溶接により接合する場合には、所定の縁距離が必要となる。
【0009】
すなわち、狭隘な場所での溶接や、板材の端面近傍での溶接が必要となった場合に、縁距離を確保することができないため、抵抗スポット溶接を使用することができない。具体的には、板材の端面近傍で抵抗スポット溶接を実施しようとすると、板材の厚さ方向に直線的に通電されず、端面に近づくほど熱だまりが大きくなり、散りが発生してしまう。
【0010】
また、アルミニウム合金板同士を重ね合わせてスポット溶接する場合に、アルミニウムは鉄と比較して体積抵抗が小さいため、溶接に大電流が必要となる。
【0011】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、低電流での溶接が可能であり、所定の縁距離を確保する必要がなく、安価な設備で容易にアルミニウム合金材の重ね溶接を実現することができるアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法、及びこの溶接方法により得られる溶接継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の上記目的は、アルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法に係る下記（１）の構成により達成される。
【0013】
（１） アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１板材と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２板材とを重ね合わせて配置する重ね合わせ工程と、
鋼板の端面を前記第１板材の端面に突合せて配置し、前記鋼板と前記第１板材との間に突合せ部を形成する鋼板配置工程と、
対向して配置された一対の電極の間に、前記鋼板及び前記第１板材と、前記第２板材とを重ね合わせた状態で配置する電極配置工程と、
前記一対の電極の間を通電し、前記第１板材と前記第２板材との間にナゲットを形成する通電工程と、
前記鋼板を取り外す鋼板除去工程と、を有し、
前記電極配置工程において、前記突合せ部の少なくとも一部が、前記一対の電極により通電される領域に含まれるように、前記一対の電極の位置を調整することを特徴とする、アルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
鋼板の端面を前記第１板材の端面に突合せて配置し、前記鋼板と前記第１板材との間に突合せ部を形成する鋼板配置工程と、
対向して配置された一対の電極の間に、前記鋼板及び前記第１板材と、前記第２板材とを重ね合わせた状態で配置する電極配置工程と、
前記一対の電極の間を通電し、前記第１板材と前記第２板材との間にナゲットを形成する通電工程と、
前記鋼板を取り外す鋼板除去工程と、を有し、
前記電極配置工程において、前記突合せ部の少なくとも一部が、前記一対の電極により通電される領域に含まれるように、前記一対の電極の位置を調整することを特徴とする、アルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【0014】
また、アルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（２）～（８）に関する。
【0015】
（２） 前記電極配置工程において、前記一対の電極における対向する面の中心を結ぶ線が、前記突合せ部よりも前記鋼板側に配置されるように、前記一対の電極の位置を調整することを特徴とする、（１）に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【0016】
（３） 前記電極配置工程と、前記通電工程とを、複数の箇所で繰り返し実施し、複数のナゲットを形成することを特徴とする、（１）又は（２）に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【0017】
（４） 前記通電工程は、前記突合せ部からアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯が突出しないように、通電条件を調整する工程を有することを特徴とする、（１）～（３）のいずれか１つに記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【0018】
（５） 前記通電条件を調整する工程において、前記一対の電極と前記突合せ部との相対位置、電流及び通電時間から選択された少なくとも１種を調整することを特徴とする、（４）に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【0019】
（６） 前記鋼板配置工程の前に、前記鋼板の端面に切り欠きを形成する切り欠き形成工程を有し、
前記鋼板配置工程において、前記鋼板の切り欠きの部分と前記第１板材の端面との間に空隙部が形成されるように前記鋼板と前記第１板材とを配置し、
前記突合せ部は前記空隙部を含み、前記電極配置工程において、前記空隙部の少なくとも一部が、前記一対の電極の間に位置するように、前記一対の電極の位置を調整することを特徴とする、（１）～（５）のいずれか１つに記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
前記鋼板配置工程において、前記鋼板の切り欠きの部分と前記第１板材の端面との間に空隙部が形成されるように前記鋼板と前記第１板材とを配置し、
前記突合せ部は前記空隙部を含み、前記電極配置工程において、前記空隙部の少なくとも一部が、前記一対の電極の間に位置するように、前記一対の電極の位置を調整することを特徴とする、（１）～（５）のいずれか１つに記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【0020】
（７） 前記通電工程において、前記第１板材及び前記鋼板と前記第２板材とは、前記一対の電極により厚さ方向に押圧されており、
前記通電工程における前記一対の電極による圧力を、加圧力Ｐ１とする場合に、
前記通電工程と前記鋼板除去工程との間に、前記加圧力Ｐ１よりも高い加圧力Ｐ２で前記一対の電極により前記第１板材及び前記鋼板と前記第２板材を押圧する鍛圧工程を有することを特徴とする、（６）に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
前記通電工程における前記一対の電極による圧力を、加圧力Ｐ１とする場合に、
前記通電工程と前記鋼板除去工程との間に、前記加圧力Ｐ１よりも高い加圧力Ｐ２で前記一対の電極により前記第１板材及び前記鋼板と前記第２板材を押圧する鍛圧工程を有することを特徴とする、（６）に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
【0021】
（８） 前記通電工程において、前記第１板材及び前記鋼板と前記第２板材とは、前記一対の電極により厚さ方向に押圧されており、
前記一対の電極に押圧されることにより前記第１板材及び前記鋼板に形成される圧痕の直径がＲ（ｍｍ）となるように前記通電工程における条件を設定した場合に、
前記鋼板の端面において、前記鋼板の厚さ方向に直交する方向における前記切り欠きの幅を、Ｒ（ｍｍ）以上とすることを特徴とする、（６）又は（７）に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
また、本発明の上記目的は、溶接継手に係る下記（９）の構成により達成される。
前記一対の電極に押圧されることにより前記第１板材及び前記鋼板に形成される圧痕の直径がＲ（ｍｍ）となるように前記通電工程における条件を設定した場合に、
前記鋼板の端面において、前記鋼板の厚さ方向に直交する方向における前記切り欠きの幅を、Ｒ（ｍｍ）以上とすることを特徴とする、（６）又は（７）に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法。
また、本発明の上記目的は、溶接継手に係る下記（９）の構成により達成される。
【0022】
（９） （１）～（８）のいずれか１つに記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法により接合された溶接継手であって、
重ね合わされた前記第１板材と前記第２板材との間に、前記第１板材と前記第２板材とを接合するナゲットを有し、
前記ナゲットは前記第１板材の端面に露出していることを特徴とする、溶接継手。
重ね合わされた前記第１板材と前記第２板材との間に、前記第１板材と前記第２板材とを接合するナゲットを有し、
前記ナゲットは前記第１板材の端面に露出していることを特徴とする、溶接継手。
【0023】
また、溶接継手に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（１０）～（１１）に関する。
【0024】
（１０） （６）～（８）のいずれか１つに記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法により接合された溶接継手であって、
重ね合わされた第１板材と第２板材との間に、前記第１板材と前記第２板材とを接合するナゲットを有するとともに、
前記第１板材の端面に、前記端面から突出した突起部を有し、
前記ナゲットは前記第１板材の端面に露出しており、
前記突起部は、前記ナゲットの少なくとも一部を含むことを特徴とする、溶接継手。
重ね合わされた第１板材と第２板材との間に、前記第１板材と前記第２板材とを接合するナゲットを有するとともに、
前記第１板材の端面に、前記端面から突出した突起部を有し、
前記ナゲットは前記第１板材の端面に露出しており、
前記突起部は、前記ナゲットの少なくとも一部を含むことを特徴とする、溶接継手。
【0025】
（１１） 前記ナゲットは、前記第１板材における前記第２板材に対向する面と反対側の面に露出していないことを特徴とする、（９）又は（１０）に記載の溶接継手。
【発明の効果】
【0026】
本発明のアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法によれば、低電流での溶接が可能であり、所定の縁距離を確保する必要がなく、安価な設備で容易にアルミニウム合金材の重ね溶接を実現することができる。また、本発明のアルミニウム又はアルミニウム合金材の溶接継手によれば、安価な設備で容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【発明を実施するための形態】
【0028】
本願発明者らは、アルミニウム合金材の重ね溶接において、一方のアルミニウム合金材の端面近傍をスポット溶接により接合する溶接方法について、鋭意検討を行った。まず、一対の電極を、一般的に重ね溶接において必要とされる縁距離、例えば１５ｍｍよりも端面に近づけた位置に配置し、スポット溶接を実施した。その結果、電極を端面に近づけるにしたがって、ナゲットの形状が悪くなり、散りが発生して溶接が不可能となる。なお、電極を端面により一層近づけても溶接が可能となる溶接条件について検討を実施したが、一方のアルミニウム合金材の端面近傍では、溶接条件を種々に調整しても、重ね合わせたアルミニウム合金材を接合することはできなかった。
【0029】
次に、本願発明者らは、鉄の抵抗発熱を利用する方法について、検討を行った。その結果、一方のアルミニウム合金材の端面に鋼板の端面を突合せて、この突合せ部を通電することにより、鉄の抵抗発熱を利用することができ、重ね合わせたアルミニウム合金材の間にナゲットを形成することができることを見出した。
【0030】
以下、本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法、及び溶接継手の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。
【0031】
［スポット溶接方法］
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るアルミニウム合金材のスポット溶接方法を示す模式図である。また、図２は、図１の一部を拡大して示す断面図である。図１を用いて、まず、スポット溶接装置について簡単に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るアルミニウム合金材のスポット溶接方法を示す模式図である。また、図２は、図１の一部を拡大して示す断面図である。図１を用いて、まず、スポット溶接装置について簡単に説明する。
【0032】
スポット溶接装置１１は、一対の電極（第１電極１３及び第２電極１５）と、第１電極１３及び第２電極１５に接続された溶接トランス部１７と、電源部１８と、溶接トランス部１７に電源部１８からの溶接電力を供給する制御部１９と、第１電極１３及び第２電極１５を軸方向に移動させる電極駆動部２０とを備える。制御部１９は、電流値、通電時間、電極の加圧力、通電タイミング、加圧タイミングを統合的に制御する。
【0033】
第１電極１３の先端面１３ａ及び第２電極１５の先端面１５ａは、例えば、ドームラジアス形（ＤＲ形）の電極である。溶接トランス部１７は、第１電極１３と第２電極１５との間を通電する。
【0034】
スポット溶接装置１１は、第１電極１３と第２電極１５との間に、溶接対象となる部材を挟み込む。本実施形態においては、アルミニウム合金からなる第１板材２１と、アルミニウム合金からなる第２板材２３とを接合するが、接合補助部材として鋼板２２を使用する。スポット溶接方法の詳細については後述する。
【0035】
そして、電極駆動部２０による第１電極１３及び第２電極１５の駆動によって、第１板材２１及び鋼板２２と、第２板材２３とを板厚方向に加圧する。この加圧状態で、制御部１９からの指令に基づいて溶接トランス部１７が第１電極１３と第２電極１５との間で通電する。これにより、第１板材２１と第２板材２３との境界部２９における、第１電極１３と第２電極１５とで挟まれた領域にナゲット２５が形成され、第１板材２１と第２板材２３とが一体化された溶接継手２７が得られる。
【0036】
図２を用いて、本発明の第１実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法について、さらに詳細に説明する。
【0037】
（重ね合わせ工程）
図１に示すように、アルミニウム合金材からなる第１板材２１と、アルミニウム合金材からなる第２板材２３とを準備し、第２板材２３を下板として配置した後、第２板材２３の上の接合予定位置に、第１板材２１を重ね合わせて配置する。
図１に示すように、アルミニウム合金材からなる第１板材２１と、アルミニウム合金材からなる第２板材２３とを準備し、第２板材２３を下板として配置した後、第２板材２３の上の接合予定位置に、第１板材２１を重ね合わせて配置する。
【0038】
（鋼板配置工程）
その後、第１板材２１と同一の板厚を有する鋼板２２の端面２２ａを、第１板材２１の端面２１ａに突合せて配置し、鋼板２２と第１板材２１との間に、端面２２ａと端面２１ａとにより構成される突合せ部２４を形成する。なお、本明細書において、第１板材２１の端面２１ａとは、第１板材２１における第２板材２３に対向する面に直交する面を表す。言い換えると、第１板材２１の端面２１ａは、第１板材２１の板厚方向に平行な面を表す。同様に、鋼板２２の端面２２ａとは、鋼板２２における第２板材２３に対向する面に直交する面、すなわち、鋼板２２の板厚方向に平行な面を表す。
なお、鋼板配置工程は重ね合わせ工程の前に実施してもよい。
その後、第１板材２１と同一の板厚を有する鋼板２２の端面２２ａを、第１板材２１の端面２１ａに突合せて配置し、鋼板２２と第１板材２１との間に、端面２２ａと端面２１ａとにより構成される突合せ部２４を形成する。なお、本明細書において、第１板材２１の端面２１ａとは、第１板材２１における第２板材２３に対向する面に直交する面を表す。言い換えると、第１板材２１の端面２１ａは、第１板材２１の板厚方向に平行な面を表す。同様に、鋼板２２の端面２２ａとは、鋼板２２における第２板材２３に対向する面に直交する面、すなわち、鋼板２２の板厚方向に平行な面を表す。
なお、鋼板配置工程は重ね合わせ工程の前に実施してもよい。
【0039】
（電極配置工程）
対向して配置された第１電極１３と第２電極１５との間に、鋼板２２及び第１板材２１と、第２板材２３とを重ね合わせた状態で配置する。このとき、突合せ部２４の少なくとも一部が、一対の電極（第１電極１３及び第２電極１５）により通電される領域に含まれるように、第１電極１３と第２電極１５との位置を調整する。本実施形態において、第１電極１３及び第２電極１５により通電される領域は、図２における破線ｂ１と破線ｂ２との間の領域である。
対向して配置された第１電極１３と第２電極１５との間に、鋼板２２及び第１板材２１と、第２板材２３とを重ね合わせた状態で配置する。このとき、突合せ部２４の少なくとも一部が、一対の電極（第１電極１３及び第２電極１５）により通電される領域に含まれるように、第１電極１３と第２電極１５との位置を調整する。本実施形態において、第１電極１３及び第２電極１５により通電される領域は、図２における破線ｂ１と破線ｂ２との間の領域である。
【0040】
（通電工程）
突合せ及び重ね合わせて配置した鋼板２２、第１板材２１及び第２板材２３を第１電極１３と第２電極１５とで挟み込んで加圧しながら、溶接トランス部１７によって、第１電極１３と第２電極１５との間を通電する。なお、上記電極配置工程において、突合せ部２４の少なくとも一部が破線ｂ１と破線ｂ２との間の領域に含まれるように、第１電極１３と第２電極１５との位置を調整しているため、この通電工程において、突合せ部２４の少なくとも一部が通電される。
突合せ及び重ね合わせて配置した鋼板２２、第１板材２１及び第２板材２３を第１電極１３と第２電極１５とで挟み込んで加圧しながら、溶接トランス部１７によって、第１電極１３と第２電極１５との間を通電する。なお、上記電極配置工程において、突合せ部２４の少なくとも一部が破線ｂ１と破線ｂ２との間の領域に含まれるように、第１電極１３と第２電極１５との位置を調整しているため、この通電工程において、突合せ部２４の少なくとも一部が通電される。
【0041】
具体的には、鋼板２２及び第２板材２３を介して、第１電極１３と第２電極１５との間が通電されるとともに、第１板材２１及び第２板材２３を介して、第１電極１３と第２電極１５との間が通電される。鋼板２２は、アルミニウム合金材からなる第１板材２１よりも電流が流れにくい性質を有しているため、鋼板２２が通電されることにより抵抗発熱が発生する。また、第１板材２１及び第２板材２３が通電されることにより、鋼板２２の発熱温度より低いが、第１板材２１と第２板材２３との間にも抵抗発熱が発生する。そして、これらの抵抗発熱により、第１板材２１の端面２１ａを含む端面近傍と、この端面近傍に対向する領域における第２板材２３の一部とが溶融し、第１板材２１と第２板材２３との境界部２９にナゲット２５が形成される。したがって、第１板材２１と第２板材２３とが、第１板材２１の端面近傍で接合される。
【0042】
なお、上記電極配置工程と上記通電工程とを、複数の箇所で繰り返し実施し、複数のナゲット２５を形成することもできる。このように、複数のナゲット２５により第１板材２１と第２板材２３とを接合すると、接合強度を著しく向上させることができる。
【0043】
（鋼板除去工程）
その後、第１板材２１の端面２１ａに突合せて配置されている鋼板２２を取り外す。
図３は、本発明の第１実施形態に係るスポット溶接方法により得られた溶接継手を示す図面代用写真である。鋼板２２を取り外すことにより、図３に示すように、第１板材２１と第２板材２３とがナゲット２５により接合された溶接継手２７が得られる。
その後、第１板材２１の端面２１ａに突合せて配置されている鋼板２２を取り外す。
図３は、本発明の第１実施形態に係るスポット溶接方法により得られた溶接継手を示す図面代用写真である。鋼板２２を取り外すことにより、図３に示すように、第１板材２１と第２板材２３とがナゲット２５により接合された溶接継手２７が得られる。
【0044】
上記本実施形態に係るスポット溶接方法によると、鋼板２２の抵抗発熱を利用してアルミニウム合金からなる第１板材２１と第２板材２３とを溶融させる。したがって、鋼板２２の端面２２ａに接触していた第１板材２１の端面２１ａのうち、特に第２板材２３との境界部２９に近い位置から温度が上昇し、境界部２９に沿ってナゲット２５が形成される。したがって、アルミニウム合金板同士を一般的な方法でスポット溶接する場合と比較して、鋼板同士を接合する場合と同様の安価な設備で、低電流での溶接が可能となる。
【0045】
例えば、通常のアルミニウム合金材をスポット溶接する場合に、５０００系では、１７ｋＡの溶接電流が必要であり、６０００系では、１９ｋＡ以上の大電流が必要である。これに対して、本実施形態では、鉄用の電源装置を使用してもアルミニウム合金材をスポット溶接することが可能となり、例えば、１５ｋＡ以下の溶接電流でアルミニウム合金材の端部を溶接することができる。
【0046】
さらに、本実施形態によると、鋼板２２から発生した熱を利用するため、所定の縁距離を確保する必要がなく、容易にアルミニウム合金材の重ね溶接を実現することができる。
【0047】
次に、本実施形態において使用することができる第１板材２１、第２板材２３及び鋼板２２について、以下に説明する。
【0048】
（第１板材、第２板材）
本実施形態において、第１板材２１及び第２板材２３は、いずれもアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものである。第１板材２１及び第２板材２３の組成は特に限定されないが、純アルミニウムからなる板材としては、１０００系のものが挙げられる。また、アルミニウム合金からなる板材としては、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系のアルミニウム合金からなるものが挙げられる。第１板材２１及び第２板材２３の形状は、平板状である必要はなく、一般的にスポット溶接が可能な形状であって、第１板材２１の端面２１ａに鋼板の端面を突合せることができればよい。
本実施形態において、第１板材２１及び第２板材２３は、いずれもアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものである。第１板材２１及び第２板材２３の組成は特に限定されないが、純アルミニウムからなる板材としては、１０００系のものが挙げられる。また、アルミニウム合金からなる板材としては、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系のアルミニウム合金からなるものが挙げられる。第１板材２１及び第２板材２３の形状は、平板状である必要はなく、一般的にスポット溶接が可能な形状であって、第１板材２１の端面２１ａに鋼板の端面を突合せることができればよい。
【0049】
（鋼板）
本実施形態において、鋼板２２の組成は特に限定されないが、冷間圧延鋼鈑（ＳＰＣＣ：Ｓｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｃｏｌｄ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ）、ハイテンを使用することができる。鋼板２２の形状は、その端面２２ａを第１板材２１の端面２１ａに突合せることができる形状であればよい。また、本実施形態において、鋼板２２と第１板材２１との突合せ部２４を第１電極１３と第２電極１５とにより挟むため、鋼板２２の端面２２ａにおける板厚は、第１板材２１の端面２１ａにおける板厚と同一であることが好ましい。ただし、所望の領域に電流を流すことができれば、鋼板２２の端面２２ａにおける板厚と、第１板材２１の端面２１ａにおける板厚とは、若干異なっていてもよい。
本実施形態において、鋼板２２の組成は特に限定されないが、冷間圧延鋼鈑（ＳＰＣＣ：Ｓｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｃｏｌｄ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ）、ハイテンを使用することができる。鋼板２２の形状は、その端面２２ａを第１板材２１の端面２１ａに突合せることができる形状であればよい。また、本実施形態において、鋼板２２と第１板材２１との突合せ部２４を第１電極１３と第２電極１５とにより挟むため、鋼板２２の端面２２ａにおける板厚は、第１板材２１の端面２１ａにおける板厚と同一であることが好ましい。ただし、所望の領域に電流を流すことができれば、鋼板２２の端面２２ａにおける板厚と、第１板材２１の端面２１ａにおける板厚とは、若干異なっていてもよい。
【0050】
（スポット溶接条件）
本実施形態において、溶接条件については特に限定されないが、第１板材２１と第２板材２３とを接合するナゲット２５が形成されるように、溶接電流、通電時間、並びに第１電極及び第２電極の位置を適切に調整することが好ましい。本実施形態に係るスポット溶接方法において、好ましい電極位置について、図２を用いて以下に説明する。
本実施形態において、溶接条件については特に限定されないが、第１板材２１と第２板材２３とを接合するナゲット２５が形成されるように、溶接電流、通電時間、並びに第１電極及び第２電極の位置を適切に調整することが好ましい。本実施形態に係るスポット溶接方法において、好ましい電極位置について、図２を用いて以下に説明する。
【0051】
図２においては、第１電極１３の先端面１３ａの中心と、第２電極１５の先端面１５ａの中心とを結ぶ線が、突合せ部２４に一致している。上述のとおり、本実施形態においては、第１電極１３と第２電極１５とにより通電される領域、すなわち、破線ｂ１と破線ｂ２との間に、突合せ部２４の少なくとも一部が含まれるように、第１電極１３及び第２電極１５の位置を調整する。したがって、これらの電極の位置は、図２に示すマイナス（－）側、すなわち、鋼板２２側に移動させてもよいし、図２に示すプラス（＋）側、すなわち、第１板材２１側に移動させてもよい。
【0052】
例えば、所定の範囲内で、第１電極１３及び第２電極１５の位置を鋼板２２側に移動させると、鋼板２２側に通電される電流が増加するため、発熱量が増加し、少ない通電時間で所望のナゲットを形成することができる。したがって、第１電極１３と第２電極１５とにより通電される領域に、突合せ部２４の少なくとも一部が含まれる条件の範囲内で、第１電極１３及び第２電極１５の位置は、鋼板２２側に配置することが好ましい。
なお、第１電極１３及び第２電極１５の位置を第１板材２１側に移動させた場合であっても、鋼板２２に通電されれば発熱するため、電流や通電時間を増加させることにより、所望のナゲットを形成することができる。
なお、第１電極１３及び第２電極１５の位置を第１板材２１側に移動させた場合であっても、鋼板２２に通電されれば発熱するため、電流や通電時間を増加させることにより、所望のナゲットを形成することができる。
【0053】
ただし、電流や通電時間を増加させすぎると、溶接継手の形状不良が発生することがある。図４は、形状不良が発生した溶接継手の例を示す断面図である。また、図５は、図４に示す溶接継手の上面図である。例えば、同一の電極位置に設定した状態で通電時間を長くすると、溶接の途中で鋼板２２と第１板材２１との間の突合せ部２４から溶湯が飛び出すことがある。そして、飛び出した溶湯が冷却された後、鋼板２２を取り外すと、図４及び図５に示すように、第１板材２１の端面２１ａにおいて、ナゲット２５から突出した突出部２８が形成され、溶接継手２７の外観が劣化することがある。突出部２８は、鋼板除去工程の後に除去することができるが、突出部２８を除去するための工程が必要となり、製造コストが増加する。また、飛び出した溶湯の量によっては接合強度が低下することがある。
【0054】
また、同一の通電時間に設定した状態で電流を大きくした場合であっても、上記のような突出部２８が形成されると考えられる。したがって、鋼板２２と第１板材２１との間の突合せ部２４から溶湯が飛び出さないように、電極位置、電流及び通電時間を調整することが好ましい。具体的に、溶湯が飛び出した場合には、電極位置を第１板材２１側に移動させる、電流を小さくする、通電時間を短くする等の調整をすることにより、溶湯の飛び出しを抑制し、突出部２８の形成を防止することができる。
【0055】
本実施形態において、第１電極１３及び第２電極１５の形状は特に限定されない。上記実施形態では、ドームラジアス形（ＤＲ形）の電極を用いたが、ラジアス形（Ｒ形）、フラット形（Ｆ形）、コーンフラット形（ＣＦ形）、ポイント形（Ｐ形）等、種々の形状の電極を使用することができる。
【0056】
＜第２実施形態＞
図６Ａは、本発明の第２実施形態に係るアルミニウム合金材のスポット溶接方法において、鋼板配置工程の前の切り欠き形成工程を示す上面図である。また、図６Ｂは、電極配置工程を示す上面図である。なお、図６Ａ及び図６Ｂに示す第２実施形態において、図１及び図２に示すものと同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
図６Ａは、本発明の第２実施形態に係るアルミニウム合金材のスポット溶接方法において、鋼板配置工程の前の切り欠き形成工程を示す上面図である。また、図６Ｂは、電極配置工程を示す上面図である。なお、図６Ａ及び図６Ｂに示す第２実施形態において、図１及び図２に示すものと同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
【0057】
（切り欠き形成工程）
まず、上記鋼板配置工程の前に、図６Ａに示すように、使用する鋼板２２の端面２２ａに、切り欠き５０を形成する。本実施形態において、切り欠き５０の形状は、平面視で鋼板２２の端面２２ａ側が長辺となる台形状であり、鋼板２２の厚さ方向に貫通している。なお、切り欠き５０の幅（鋼板２２の端面２２ａにおける、鋼板２２の厚さ方向に直交する方向の切り欠きの長さ）は、例えば６．０ｍｍとし、切り欠き５０の奥行き（鋼板２２の端面２２ａに直交する方向の切り欠きの長さ）は、例えば１．０ｍｍとする。切り欠き５０の好ましいサイズについては、後述する。
まず、上記鋼板配置工程の前に、図６Ａに示すように、使用する鋼板２２の端面２２ａに、切り欠き５０を形成する。本実施形態において、切り欠き５０の形状は、平面視で鋼板２２の端面２２ａ側が長辺となる台形状であり、鋼板２２の厚さ方向に貫通している。なお、切り欠き５０の幅（鋼板２２の端面２２ａにおける、鋼板２２の厚さ方向に直交する方向の切り欠きの長さ）は、例えば６．０ｍｍとし、切り欠き５０の奥行き（鋼板２２の端面２２ａに直交する方向の切り欠きの長さ）は、例えば１．０ｍｍとする。切り欠き５０の好ましいサイズについては、後述する。
【0058】
（鋼板配置工程）
その後、図６Ｂに示すように、鋼板２２の端面２２ａを、第１板材２１の端面２１ａに突合せて配置する。これにより、鋼板２２の切り欠き５０の部分と第１板材２１との間に、空隙部４２が形成される。また、端面２２ａと端面２１ａとの突合せ面、及び空隙部４２により、突合せ部２４が構成される。
その後、図６Ｂに示すように、鋼板２２の端面２２ａを、第１板材２１の端面２１ａに突合せて配置する。これにより、鋼板２２の切り欠き５０の部分と第１板材２１との間に、空隙部４２が形成される。また、端面２２ａと端面２１ａとの突合せ面、及び空隙部４２により、突合せ部２４が構成される。
【0059】
（電極配置工程）
その後、対向して配置された一対の電極（図２に示す第１電極１３と第２電極１５）の間に、第１板材２１及び鋼板２２と、図６Ｂでは不図示の第２板材（図２に示す第２板材２３）とを重ね合わせた状態で配置する。
その後、対向して配置された一対の電極（図２に示す第１電極１３と第２電極１５）の間に、第１板材２１及び鋼板２２と、図６Ｂでは不図示の第２板材（図２に示す第２板材２３）とを重ね合わせた状態で配置する。
【0060】
その後、第１実施形態と同様に、一対の電極によって鋼板２２及び第１板材２１と第２板材とを押圧しつつ、一対の電極間を通電する通電工程を実施する。このとき、第１板材２１の一部が通電により溶融し、溶湯（溶融アルミニウム合金）が空隙部４２に流れ込む。そして、第１板材２１と第２板材との間だけでなく、空隙部４２に流れ込んだ溶湯と第２板材との間に抵抗発熱が発生する。したがって、第１板材２１及び空隙部４２に流れ込んだ溶湯と第２板材との境界部にナゲットが形成され、第１板材２１と第２板材とが、第１板材２１の端面近傍で接合される。
【0061】
上記第２実施形態によると、溶融したアルミニウム合金が空隙部４２に流れ込み、この部分にも第２板材との境界部にナゲットが形成されるため、第１実施形態と比較して、継手強度を向上させることができる。
【0062】
なお、上記第２実施形態に示すように、鋼板２２に切り欠き５０を形成した場合であっても、電極を配置する位置によっては、第１実施形態と同等の継手強度となることがある。そのような場合には、溶接条件を調整することにより継手強度を向上させる効果を得ることができる。溶接条件を調整する方法について、第３実施形態として以下に説明する。
【0063】
＜第３実施形態＞
図７Ａは、本発明の第３実施形態に係るアルミニウム合金材のスポット溶接方法において、通電工程を示す断面図である。また、図７Ｂは、通電工程後の鍛圧工程を示す断面図である。さらに図８は、縦軸を電極間の加圧力及び電流値とした場合の、第３実施形態の各工程における溶接条件を示すグラフ図である。第３実施形態は、上記第２実施形態の変形例であるため、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、図１、図２、図６Ａ及び図６Ｂに示すものと同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
図７Ａは、本発明の第３実施形態に係るアルミニウム合金材のスポット溶接方法において、通電工程を示す断面図である。また、図７Ｂは、通電工程後の鍛圧工程を示す断面図である。さらに図８は、縦軸を電極間の加圧力及び電流値とした場合の、第３実施形態の各工程における溶接条件を示すグラフ図である。第３実施形態は、上記第２実施形態の変形例であるため、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、図１、図２、図６Ａ及び図６Ｂに示すものと同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
【0064】
（電極配置工程）
図７Ａ及び図８に示すように、第２実施形態と同様に、対向して配置された第１電極１３と第２電極１５との間に、切り欠き５０が形成された鋼板２２及び第１板材２１と、第２板材２３とを重ね合わせた状態で配置する。その後、これらを挟むように第１電極１３と第２電極１５とを配置し、加圧力Ｐ１（例えば２．５ｋＮ）となるまで第１電極１３と第２電極１５とを互いに近づける方向に加圧する。
図７Ａ及び図８に示すように、第２実施形態と同様に、対向して配置された第１電極１３と第２電極１５との間に、切り欠き５０が形成された鋼板２２及び第１板材２１と、第２板材２３とを重ね合わせた状態で配置する。その後、これらを挟むように第１電極１３と第２電極１５とを配置し、加圧力Ｐ１（例えば２．５ｋＮ）となるまで第１電極１３と第２電極１５とを互いに近づける方向に加圧する。
【0065】
（通電工程）
次に、加圧力Ｐ１で鋼板２２、第１板材２１及び第２板材２３を押圧しつつ、例えば１５ｋＡの電流で２５０ｍｓの間、通電する。これにより、第１板材２１の一部が溶融し、切り欠き５０と第１板材２１との間に形成された空隙部４２に溶湯４３が流れ込む。なお、第１電極１３及び第２電極１５を加圧力Ｐ１で加圧した場合に、破線ｂ１と破線ｂ２との間の領域に対して加圧力Ｐ１が印加されるとともに、通電される。このとき、切り欠き５０の奥行きによっては、溶湯と第２板材２３との間に内部欠陥３１が形成され、継手強度を向上させる効果が得られないことがある。このような場合に、内部欠陥３１の形成を抑制するため、次の鍛圧工程を実施することが好ましい。
次に、加圧力Ｐ１で鋼板２２、第１板材２１及び第２板材２３を押圧しつつ、例えば１５ｋＡの電流で２５０ｍｓの間、通電する。これにより、第１板材２１の一部が溶融し、切り欠き５０と第１板材２１との間に形成された空隙部４２に溶湯４３が流れ込む。なお、第１電極１３及び第２電極１５を加圧力Ｐ１で加圧した場合に、破線ｂ１と破線ｂ２との間の領域に対して加圧力Ｐ１が印加されるとともに、通電される。このとき、切り欠き５０の奥行きによっては、溶湯と第２板材２３との間に内部欠陥３１が形成され、継手強度を向上させる効果が得られないことがある。このような場合に、内部欠陥３１の形成を抑制するため、次の鍛圧工程を実施することが好ましい。
【0066】
（鍛圧工程）
図７Ｂ及び図８に示すように、上記通電工程の終了後に、加圧力Ｐ１よりも高い加圧力Ｐ２（例えば５．０ｋＮ）で例えば２００ｍｓの間、第１電極１３及び第２電極１５により、第１板材２１及び鋼板２２と第２板材２３を押圧する。その結果、破線ｂ１と破線ｂ２との間隔が広くなり、第１電極１３と第２電極１５により加圧される面積が広がる。したがって、溶湯４３が冷却されることにより形成される突起部４４の内部や、突起部４４と第２板材２３との間の内部欠陥を低減することができ、第１実施形態と比較して、継手強度をより一層向上させることができる。
図７Ｂ及び図８に示すように、上記通電工程の終了後に、加圧力Ｐ１よりも高い加圧力Ｐ２（例えば５．０ｋＮ）で例えば２００ｍｓの間、第１電極１３及び第２電極１５により、第１板材２１及び鋼板２２と第２板材２３を押圧する。その結果、破線ｂ１と破線ｂ２との間隔が広くなり、第１電極１３と第２電極１５により加圧される面積が広がる。したがって、溶湯４３が冷却されることにより形成される突起部４４の内部や、突起部４４と第２板材２３との間の内部欠陥を低減することができ、第１実施形態と比較して、継手強度をより一層向上させることができる。
【0067】
上記のように通電工程及び通電工程後における電極間の加圧力を調整すると、切り欠き５０の奥行きを例えば１．５ｍｍとした場合等においても、第１実施形態と比較して、継手強度を向上させる効果を得ることができる。
【0068】
第２実施形態及び第３実施形態において、継手強度を向上させるための切り欠き５０のサイズについては特に限定しないが、優れた外観を有する溶接継手を得ることができる切り欠き５０の好ましいサイズについて、以下に説明する。
【0069】
上記通電工程においては、第１板材２１及び鋼板２２と第２板材２３とが、第１電極１３及び第２電極１５により厚さ方向に押圧されている。これにより、図６Ｂに示すように、第１板材２１及び鋼板２２の上面には、第１電極１３の押圧による圧痕４１が形成される。圧痕４１の直径は、第１電極１３及び第２電極１５による加圧力や、第１電極１３及び第２電極１５の直径によって変化する。上記第１～第３実施形態においては、第１板材２１と第２板材２３とを接合するために、接合補助部材として鋼板２２を使用しているが、鋼板２２を繰り返し使用すると、第１電極１３及び第２電極１５の加圧力によって鋼板２２が変形する。その結果、鋼板２２と第１板材２１との間の突き合わせ部に隙間が生じ、その隙間にアルミニウム又はアルミニウム合金が流動して、溶湯が飛び出す虞がある。
【0070】
上記第２実施形態及び第３実施形態に示すように、鋼板２２に切り欠き５０を形成していると、継手強度を向上させることができるとともに、溶湯のはみ出しを抑制することもできる。さらに、圧痕４１の直径がＲ（ｍｍ）となるように通電工程における条件を設定した場合に、切り欠き５０の幅をＲ（ｍｍ）以上とすると、溶湯の第１板材２１と鋼板２２との間からのはみ出しをより一層抑制することができる。
【0071】
一方、切り欠き５０の幅がＲ（ｍｍ）よりも大きすぎる場合であっても、溶湯のはみ出しが発生することがある。また、切り欠き５０の奥行きが大きすぎると、切り欠き５０に溶湯が充填されず、突起部４４の形状が奇形になることがある。したがって、優れた外観を有する溶接継手を得る観点から、具体的な切り欠き５０の幅は、例えば（Ｒ＋２．０）ｍｍ未満とすることが好ましく、（Ｒ＋１．５）ｍｍ以下とすることがより好ましく、（Ｒ＋１．０）ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。また、切り欠き５０の奥行きは、３．０ｍｍ以下とすることが好ましく、１．８ｍｍ以下とすることがより好ましく、１．５ｍｍ以下とすることがさらに好ましく、１．０ｍｍ以下とすることが特に好ましい。
【0072】
なお、電極を配置する位置が、切り欠き５０の幅方向に鋼板側にずれている場合であっても、切り欠き５０の幅方向の両端部５０ａ、５０ｂが、圧痕４１の外径の円周上にあるか、又はそれよりも外方にあると、はみ出しを抑制する効果を高めることができる。
【0073】
［溶接継手］
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る溶接継手２７は、上記第１実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法により接合されたものである。具体的には、アルミニウム合金からなる第１板材２１とアルミニウム合金からなる第２板材２３とが重ね溶接により接合された溶接継手である。図３に示すように、第１板材２１と第２板材２３との間に、第１板材と第２板材とを接合するナゲット２５が形成されており、ナゲット２５は第１板材２１の端面２１ａに露出し、ナゲット露出部２６を確認することができる。なお、溶接継手２７を製造する際の溶接条件によっては、ナゲット２５が大きくなることがあるが、基本的には、第１板材２１における第２板材に対向する面と反対側の面２１ｂには、ナゲット２５が露出していないことが好ましい。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る溶接継手２７は、上記第１実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材のスポット溶接方法により接合されたものである。具体的には、アルミニウム合金からなる第１板材２１とアルミニウム合金からなる第２板材２３とが重ね溶接により接合された溶接継手である。図３に示すように、第１板材２１と第２板材２３との間に、第１板材と第２板材とを接合するナゲット２５が形成されており、ナゲット２５は第１板材２１の端面２１ａに露出し、ナゲット露出部２６を確認することができる。なお、溶接継手２７を製造する際の溶接条件によっては、ナゲット２５が大きくなることがあるが、基本的には、第１板材２１における第２板材に対向する面と反対側の面２１ｂには、ナゲット２５が露出していないことが好ましい。
【0074】
このように構成された溶接継手においては、第１板材２１の端面２１ａの近傍でナゲット２５を形成することができるため、狭隘な領域での接合を実現することができ、複雑な形状の溶接継手２７を得ることができる。また、低電流での溶接が可能であり、安価な設備で容易に製造することができるため、製造コストを低下させることができる。
【0075】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係るスポット溶接方法により得られた溶接継手を示す図面代用写真である。図９において、図３に示す溶接継手２７と同一物には同一符号を付して、詳細な説明は省略又は簡略化する。なお、図９においては、鋼板２２が配置されていた位置を破線で示している。また、図９において、第１板材２１と第２板材２３との間に形成されている色の濃い領域がナゲット２５である。図９に示すように、第１板材２１と第２板材２３とは、ナゲット２５により接合されている。本実施形態においては、切り欠き５０を有する鋼板２２を用いているため、空隙部に溶湯が流れ込み、これが冷却されることにより突起部４４が形成されている。なお、突起部４４が形成されている場合であっても、第１実施形態と同様に、第１板材２１（突起部４４）の端面２１ａにナゲット２５が露出しており、ナゲット露出部２６を確認することができる。また、第１板材２１における第２板材２３に対向する面と反対側の面には、ナゲット２５が露出していない。
図９は、本発明の第２実施形態に係るスポット溶接方法により得られた溶接継手を示す図面代用写真である。図９において、図３に示す溶接継手２７と同一物には同一符号を付して、詳細な説明は省略又は簡略化する。なお、図９においては、鋼板２２が配置されていた位置を破線で示している。また、図９において、第１板材２１と第２板材２３との間に形成されている色の濃い領域がナゲット２５である。図９に示すように、第１板材２１と第２板材２３とは、ナゲット２５により接合されている。本実施形態においては、切り欠き５０を有する鋼板２２を用いているため、空隙部に溶湯が流れ込み、これが冷却されることにより突起部４４が形成されている。なお、突起部４４が形成されている場合であっても、第１実施形態と同様に、第１板材２１（突起部４４）の端面２１ａにナゲット２５が露出しており、ナゲット露出部２６を確認することができる。また、第１板材２１における第２板材２３に対向する面と反対側の面には、ナゲット２５が露出していない。
【実施例0076】
［第１実施例］
＜スポット溶接＞
図２に示すように、アルミニウム合金からなる第１板材２１と、アルミニウム合金からなる第２板材２３とを重ね合わせて配置するとともに、鋼板２２の端面２２ａを第１板材２１の端面２１ａに突合せて配置した。次に、鋼板２２及び第１板材２１と、第２板材２３とを重ね合わせた状態で、第１電極１３と第２電極１５との間に配置した。その後、第１電極１３と第２電極１５との間を種々の条件で通電し、第１板材２１と第２板材２３との間にナゲット２５を形成した後、鋼板２２を取り外すことにより、溶接継手２７を製造した。第１板材２１、第２板材２３及び鋼板２２の種類、並びに電極の種類及び形状を以下に示す。なお、鋼板はＪＩＳに準拠したものを使用した。
＜スポット溶接＞
図２に示すように、アルミニウム合金からなる第１板材２１と、アルミニウム合金からなる第２板材２３とを重ね合わせて配置するとともに、鋼板２２の端面２２ａを第１板材２１の端面２１ａに突合せて配置した。次に、鋼板２２及び第１板材２１と、第２板材２３とを重ね合わせた状態で、第１電極１３と第２電極１５との間に配置した。その後、第１電極１３と第２電極１５との間を種々の条件で通電し、第１板材２１と第２板材２３との間にナゲット２５を形成した後、鋼板２２を取り外すことにより、溶接継手２７を製造した。第１板材２１、第２板材２３及び鋼板２２の種類、並びに電極の種類及び形状を以下に示す。なお、鋼板はＪＩＳに準拠したものを使用した。
【0077】
第１板材：Ａ５１８２材 板厚１．０ｍｍ
第２板材：Ａ５１８２材 板厚２．０ｍｍ
鋼板：冷間圧延鋼鈑（ＳＰＣＣ） 板厚１．０ｍｍ
電極：クロム銅（ＣｕＣｒ） 電極径１６ｍｍ－先端径６ｍｍ
電極形状：ドームラジアス形（ＤＲ形） 先端の曲率半径４０ｍｍ
第２板材：Ａ５１８２材 板厚２．０ｍｍ
鋼板：冷間圧延鋼鈑（ＳＰＣＣ） 板厚１．０ｍｍ
電極：クロム銅（ＣｕＣｒ） 電極径１６ｍｍ－先端径６ｍｍ
電極形状：ドームラジアス形（ＤＲ形） 先端の曲率半径４０ｍｍ
【0078】
また、比較例として、鋼板を使用せず、アルミニウム合金からなる第１板材の端面に電極を配置し、一般的な条件を使用してスポット溶接を実施した。
【0079】
＜溶接継手の評価＞
通電工程において溶湯の突出の有無を観察するとともに、得られた溶接継手について、ナゲットの形成の有無を観察した。また、接合された第１板材と第２板材とを引き剥がして、破断部の面積を測定し、破断面積とした。
通電工程において溶湯の突出の有無を観察するとともに、得られた溶接継手について、ナゲットの形成の有無を観察した。また、接合された第１板材と第２板材とを引き剥がして、破断部の面積を測定し、破断面積とした。
【0080】
図１０は、破断面積の測定方法を示す模式図である。図２及び図１０に示すように、第１板材２１と第２板材２３とを引き剥がすと、ナゲット２５が破断し、第２板材２３の表面に破断部２５ａを観察することができる。破断部２５ａは、第１板材２１が重なっていた領域に形成されており、半楕円形状である。本実施例においては、破断部２５ａから仮想の楕円を想定して、長径Ｄ２及び短径（２×Ｄ１）より仮想の楕円の面積を算出し、これを１／２とすることにより、破断面積を算出した。通電工程における通電条件及び各評価結果を下記表１に示す。
【0081】
なお、下記表１の電極位置の欄において、－０．５～－２．０とは、第１電極１３の先端面１３ａの中心と、第２電極１５の先端面１５ａの中心とを結ぶ線が、突合せ部２４よりも鋼板２２側に配置されていることを示す。一方、電極位置の欄において、＋７．０とは、第１電極１３の先端面１３ａの中心と、第２電極１５の先端面１５ａの中心とを結ぶ線が、突合せ部２４よりも第１板材２１側に配置されていることを示す。
【0082】
【表1】
【0083】
［せん断試験］
上記発明例と同様の方法で、加圧力を４（ｋＮ）、電流値を１３～１５（ｋＡ）、通電時間を４０～１５０（ｍｓ）の間で種々に変化させて、複数の溶接継手を作製し、破断面積とせん断強度との関係を調査した。図１１は、せん断試験に利用する溶接継手を得るためのスポット溶接方法を示す断面図である。図１１に示す溶接継手において、図２に示す溶接継手と異なる点は、第１板材２１及び第２板材２３の相対位置及びサイズのみであるため、図１１において、図２と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
上記発明例と同様の方法で、加圧力を４（ｋＮ）、電流値を１３～１５（ｋＡ）、通電時間を４０～１５０（ｍｓ）の間で種々に変化させて、複数の溶接継手を作製し、破断面積とせん断強度との関係を調査した。図１１は、せん断試験に利用する溶接継手を得るためのスポット溶接方法を示す断面図である。図１１に示す溶接継手において、図２に示す溶接継手と異なる点は、第１板材２１及び第２板材２３の相対位置及びサイズのみであるため、図１１において、図２と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0084】
図１１に示すように、第１板材２１と第２板材２３と重ね合わせるとともに、鋼板２２を第１板材２１に突合せて配置し、これらを第１電極１３と第２電極１５とで挟み、通電することによりナゲット２５を形成した。次に、鋼板２２を取り外した後、得られた溶接継手から、１８０ｍｍ×４０ｍｍ（ラップ幅：１０ｍｍ）の試験片を採取し、チャック間距離１００ｍｍ、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件でせん断試験を実施した。
【0085】
図１２は、縦軸をせん断強度とし、横軸を破断面積として、せん断強度と破断面積との関係を示すグラフ図である。図１２に示すように、破断面積とせん断強度との間には相関関係があり、破断面積が大きくなるほど、概してせん断強度が向上していることが示された。すなわち、表１に示す発明例においても、破断面積が大きい方が概してせん断強度が高いことが推測される。
【0086】
上記表１に示すように、比較例Ｎｏ．１は、溶接ができず、第１板材２１と第２板材２３とを接合することができなかった。
これに対し、発明例Ｎｏ．１～１２は、いずれも、縁距離を確保することなく、第１板材２１の端面２１ａを含む端面近傍にナゲット２５を形成することができ、第１板材２１と第２板材２３とをスポット溶接により接合することができた。また、鋼板２２の抵抗発熱を利用しているため、所定の縁距離を確保したうえでアルミニウム板同士を抵抗スポット溶接する場合と比較して、低電流で容易にナゲット２５を形成でき、安価な設備を使用することができたため、製造コストが低いものとなった。
これに対し、発明例Ｎｏ．１～１２は、いずれも、縁距離を確保することなく、第１板材２１の端面２１ａを含む端面近傍にナゲット２５を形成することができ、第１板材２１と第２板材２３とをスポット溶接により接合することができた。また、鋼板２２の抵抗発熱を利用しているため、所定の縁距離を確保したうえでアルミニウム板同士を抵抗スポット溶接する場合と比較して、低電流で容易にナゲット２５を形成でき、安価な設備を使用することができたため、製造コストが低いものとなった。
【0087】
特に、発明例Ｎｏ．１～３、５～７及び９は、電極位置が鋼板２２側に寄りすぎておらず、また、通電時間も長すぎない設定としているため、溶湯の突出がなく、後処理工程が不要で外観が優れた溶接継手を得ることができた。
【0088】
なお、電極位置、加圧力及び電流値が互いに同一である発明例Ｎｏ．１～４、発明例Ｎｏ．５～８、発明例Ｎｏ．９～１１をそれぞれ比較すると、通電時間を増加させるにしたがって、破断面積が大きくなり、せん断強度も向上することが推測された。また、加圧力、電流値及び通電時間が互いに同一である発明例Ｎｏ．１と７、発明例Ｎｏ．２と８、発明例Ｎｏ．５と１０、発明例Ｎｏ．６と１１についてそれぞれ比較すると、ほとんどの組み合わせにおいて、電極位置が突合せ部２４から鋼板２２側に離隔しているほど、破断面積が大きくなり、せん断強度も向上することが推測された。電流値のみを変化させた例はないが、一般的に、電流値を上昇させるにしたがって、破断面積が大きくなり、せん断強度が向上することが推測される。
【0089】
［第２実施例］
＜複数打点でのスポット溶接＞
第２実施例では、第１板材２１と第２板材２３との間に複数のナゲット２５を形成した溶接継手と、レーザ溶接により得られた溶接継手とに対して、せん断強度を比較した。図１３は、複数のナゲットを形成するためのスポット溶接方法を示す模式図である。図１４は、比較例として実施したレーザ溶接方法を示す模式図である。
＜複数打点でのスポット溶接＞
第２実施例では、第１板材２１と第２板材２３との間に複数のナゲット２５を形成した溶接継手と、レーザ溶接により得られた溶接継手とに対して、せん断強度を比較した。図１３は、複数のナゲットを形成するためのスポット溶接方法を示す模式図である。図１４は、比較例として実施したレーザ溶接方法を示す模式図である。
【0090】
図１３に示すように、第１板材２１と第２板材２３と重ね合わせるとともに、鋼板２２を第１板材２１に突合せて配置し、予め設定した３箇所の溶接予定位置３０のうち１箇所を選択して、第１電極１３と第２電極１５とで挟み、通電することによりナゲット（図示せず）を形成した。また、溶接を実施していない溶接予定位置３０の１箇所を選択して、上記の方法と同様にして通電を繰り返すことにより、３つのナゲット（図示せず）を形成した。なお、３箇所の溶接予定位置３０間の間隔は、１０ｍｍ以上に設定した。
【0091】
一方、比較例として、図１４に示すように、第１板材２１と第２板材２３と重ね合わせて配置し、第１板材２１の端面２１ａに平行な方向で設定した溶接予定線４０に沿って、第１板材２１の上面からレーザ３３を照射し、第１板材２１と第２板材２３とを２６ｍｍ接合した。
【0092】
＜溶接継手の評価＞
得られた発明例の溶接継手について、上記第１実施例と同様の方法で、せん断強度を測定するとともに、破断面積を測定した。破断面積は、接合された第１板材と第２板材とを引き剥がした際に観察される破断部を楕円と近似して、測定した短辺と長辺から算出した値である。また、比較例の溶接継手について、せん断強度を測定した。スポット溶接を実施した発明例の溶接条件及び測定結果を下記表２に示し、レーザ溶接を実施した比較例の溶接条件及び測定結果を下記表３に示す。なお、下記表２に示す破断面積１～３とは、それぞれ、１箇所目～３箇所目のスポット溶接により得られたナゲットの破断面積を表す。また、下記表３におけるラップ幅とは、第１板材２１の端面２１ａから第２板材２３の端面２３ａまでの距離を表す。
得られた発明例の溶接継手について、上記第１実施例と同様の方法で、せん断強度を測定するとともに、破断面積を測定した。破断面積は、接合された第１板材と第２板材とを引き剥がした際に観察される破断部を楕円と近似して、測定した短辺と長辺から算出した値である。また、比較例の溶接継手について、せん断強度を測定した。スポット溶接を実施した発明例の溶接条件及び測定結果を下記表２に示し、レーザ溶接を実施した比較例の溶接条件及び測定結果を下記表３に示す。なお、下記表２に示す破断面積１～３とは、それぞれ、１箇所目～３箇所目のスポット溶接により得られたナゲットの破断面積を表す。また、下記表３におけるラップ幅とは、第１板材２１の端面２１ａから第２板材２３の端面２３ａまでの距離を表す。
【0093】
【表2】
【0094】
【表3】
【0095】
上記表１～表３及び図１２に示すように、複数の箇所で繰り返しスポット溶接を実施し、複数のナゲットを形成した発明例Ｎｏ．１３～１５は、１箇所のみでスポット溶接を実施した発明例Ｎｏ．１～１２と比較して、せん断強度が著しく高くなった。
また、レーザ溶接を実施した比較例Ｎｏ．２～４は、ビードの裏抜けが発生し、裏面まで貫通した健全な溶接継手が得られたが、これらの比較例Ｎｏ．２～４と比較して、発明例Ｎｏ．１３～１５は、高いせん断強度を得ることができた。
また、レーザ溶接を実施した比較例Ｎｏ．２～４は、ビードの裏抜けが発生し、裏面まで貫通した健全な溶接継手が得られたが、これらの比較例Ｎｏ．２～４と比較して、発明例Ｎｏ．１３～１５は、高いせん断強度を得ることができた。
【0096】
［第３実施例］
第３実施例では、種々のサイズの切り欠きを有する鋼板、及び切り欠きを形成してない鋼板を使用して製造した溶接継手に対して、せん断強度を比較した。図１５は、鋼板の切り欠きのサイズを説明するための図である。また、図１６は、せん断試験後の破断面積を測定するための位置を示す模式図である。図２に示す第１実施例と同様にして、第１板材２１と第２板材２３との間にナゲットを形成し、鋼板を取り外すことにより溶接継手を製造した。第１板材２１、第２板材２３及び鋼板２２の種類、電極の種類及び形状、並びに溶接条件等を以下に示す。なお、鋼板はＪＩＳに準拠したものを使用した。
第３実施例では、種々のサイズの切り欠きを有する鋼板、及び切り欠きを形成してない鋼板を使用して製造した溶接継手に対して、せん断強度を比較した。図１５は、鋼板の切り欠きのサイズを説明するための図である。また、図１６は、せん断試験後の破断面積を測定するための位置を示す模式図である。図２に示す第１実施例と同様にして、第１板材２１と第２板材２３との間にナゲットを形成し、鋼板を取り外すことにより溶接継手を製造した。第１板材２１、第２板材２３及び鋼板２２の種類、電極の種類及び形状、並びに溶接条件等を以下に示す。なお、鋼板はＪＩＳに準拠したものを使用した。
【0097】
第１板材：Ａ５１８２材 板厚１．２ｍｍ
第２板材：Ａ５１８２材 板厚２．０ｍｍ
鋼板：冷間圧延鋼鈑（ＳＰＣＣ） 板厚１．０ｍｍ
通電方式：直流インバータ
電極：クロム銅（ＣｕＣｒ） 電極径１６ｍｍ－先端径６ｍｍ
電極形状：ドームラジアス形（ＤＲ形） 先端の曲率半径４０ｍｍ
通電時の加圧力Ｐ１：２．５ｋＮ
通電時間：２５０ｍｓ
溶接位置：－１ｍｍ（第１板材の端面から鋼板側に１ｍｍ移動させた位置）
第２板材：Ａ５１８２材 板厚２．０ｍｍ
鋼板：冷間圧延鋼鈑（ＳＰＣＣ） 板厚１．０ｍｍ
通電方式：直流インバータ
電極：クロム銅（ＣｕＣｒ） 電極径１６ｍｍ－先端径６ｍｍ
電極形状：ドームラジアス形（ＤＲ形） 先端の曲率半径４０ｍｍ
通電時の加圧力Ｐ１：２．５ｋＮ
通電時間：２５０ｍｓ
溶接位置：－１ｍｍ（第１板材の端面から鋼板側に１ｍｍ移動させた位置）
【0098】
なお、参考例として、切り欠きを形成していない鋼板を使用し、発明例と同様にしてスポット溶接を実施した。図１５に示す種々の鋼板における切り欠きのサイズを下記表５に示す。
【0099】
＜溶接継手の評価＞
得られた溶接継手に対して、第１板材と第２板材とを引き剥がして、破断部の面積を測定し、破断面積とした。図２及び図１６に示すように、第１板材２１と第２板材２３とを引き剥がすと、ナゲット２５が破断し、第２板材２３の表面に破断部４５を観察することができる。破断部４５は、第１板材２１と第２板材２３とが重なっていた領域である半楕円部４５ａと、突起部４４と第２板材２３とが重なっていた領域である台形部４５ｂとにより構成されている。
得られた溶接継手に対して、第１板材と第２板材とを引き剥がして、破断部の面積を測定し、破断面積とした。図２及び図１６に示すように、第１板材２１と第２板材２３とを引き剥がすと、ナゲット２５が破断し、第２板材２３の表面に破断部４５を観察することができる。破断部４５は、第１板材２１と第２板材２３とが重なっていた領域である半楕円部４５ａと、突起部４４と第２板材２３とが重なっていた領域である台形部４５ｂとにより構成されている。
【0100】
第３実施例においては、半楕円部４５ａから仮想の楕円を想定して、長径Ｄ２及び短径（２×Ｄ１）より仮想の楕円の面積を算出し、これを１／２とすることにより、半楕円部４５ａの面積を算出した。また、台形部４５ｂの面積は、互いに平行な一対の辺の合計（Ｄ３＋Ｄ４）に、台形部４５ｂの高さ（ｔ）を乗じて、これを１／２とすることにより算出した。そして、半楕円部４５ａの面積と、台形部４５ｂの面積とを合計することにより、破断部４５の面積を算出した。
【0101】
また、上記破断部の面積を算出した各溶接継手と同様に溶接継手を製造し、得られた各溶接継手から、１８０ｍｍ×４０ｍｍ（ラップ幅：１０ｍｍ）の試験片を採取して、チャック間距離１００ｍｍ、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件でせん断試験を実施した。各溶接継手の破断部のサイズ、破断面積及びせん断強度を下記表６に示す。
【0102】
【表4】
【0103】
【表5】
【0104】
【表6】
【0105】
上記表４～表６に示すように、切り欠きを有する鋼板を使用した発明例Ｎｏ．１～１８において、せん断強度の平均値は、参考例Ｎｏ．１～９のせん断強度の平均値と比較して向上した。図１７は、縦軸をせん断強度とし、横軸を半楕円部の面積として、参考例と切り欠きの幅を種々に変更した発明例とのせん断強度を示すグラフ図である。なお、図１７において、発明例は切り欠きの幅を１ｍｍとしたものである。図１７に示すように、切り欠きの奥行きＮ４を１ｍｍとした発明例Ｎｏ．１～３、７～９、及び１３～１５と、参考例Ｎｏ．１～９とを比較すると、発明例は全てせん断強度が２０００Ｎを超え、参考例と比較して強度が著しく向上した。
【0106】
［第４実施例］
第４実施例では、上記鋼板番号Ｓ６を使用した発明例Ｎｏ．１０～１２と、通電工程後の加圧力Ｐ２を通電工程における加圧力Ｐ１よりも大きくして製造した溶接継手とについて、せん断強度を比較した。第１板材、第２板材及び鋼板の種類、電極の種類及び形状等は上記第３実施例と同様とした。溶接条件を下記表７に示し、破断部のサイズ及び評価結果を下記表８に示す。
第４実施例では、上記鋼板番号Ｓ６を使用した発明例Ｎｏ．１０～１２と、通電工程後の加圧力Ｐ２を通電工程における加圧力Ｐ１よりも大きくして製造した溶接継手とについて、せん断強度を比較した。第１板材、第２板材及び鋼板の種類、電極の種類及び形状等は上記第３実施例と同様とした。溶接条件を下記表７に示し、破断部のサイズ及び評価結果を下記表８に示す。
【0107】
【表7】
【0108】
【表8】
【0109】
上記表４、表７及び表８に示すように、切り欠きの奥行きＮ４を１．５ｍｍとした場合で比較すると、通電工程後に５ｋＮの加圧力で鍛圧工程を実施することにより、せん断強度の平均値が著しく向上した。上記第３実施例及び第４実施例から、切り欠きを形成していない鋼板を使用する場合と比較して、切り欠きを有する鋼板を使用して溶接を実施した溶接継手は、総合的に優れた強度を有することが示された。なお、切り欠きのサイズによって、強度の向上度合いは変化するが、通電工程後に、通電工程時よりも大きい加圧力Ｐ２を印加する鍛圧工程を実施することにより、溶接継手の強度をより一層向上させることができた。
【0110】
［第５実施例］
第５実施例では、上記表４に示す種々のサイズの切り欠きを有する鋼板を使用して製造した溶接継手に対して、外観を観察した。第１板材、第２板材及び鋼板の種類、電極の種類及び形状等は上記第３実施例と同様とした。図１８～図２２は、種々のサイズの切り欠きを有する鋼板を使用した場合の溶接継手の外観を示す図面代用写真である。なお、本実施例では、第１板材及び鋼板に形成される圧痕４１の直径が６ｍｍとなるように、通電工程における条件を設定している。図１８～図２２に示すように、切り欠きの幅Ｎ１を６．０ｍｍ、６．５ｍｍ、７．０ｍｍとした発明例は、溶湯の飛び出しによる突出部２８が形成されず、優れた外観を得ることができた。また、切り欠きの奥行きＮ４を１．０ｍｍ、１．５ｍｍとした発明例は、切り欠きの部分に溶湯が充填され、突起部４４の形状も優れたものとなった。
第５実施例では、上記表４に示す種々のサイズの切り欠きを有する鋼板を使用して製造した溶接継手に対して、外観を観察した。第１板材、第２板材及び鋼板の種類、電極の種類及び形状等は上記第３実施例と同様とした。図１８～図２２は、種々のサイズの切り欠きを有する鋼板を使用した場合の溶接継手の外観を示す図面代用写真である。なお、本実施例では、第１板材及び鋼板に形成される圧痕４１の直径が６ｍｍとなるように、通電工程における条件を設定している。図１８～図２２に示すように、切り欠きの幅Ｎ１を６．０ｍｍ、６．５ｍｍ、７．０ｍｍとした発明例は、溶湯の飛び出しによる突出部２８が形成されず、優れた外観を得ることができた。また、切り欠きの奥行きＮ４を１．０ｍｍ、１．５ｍｍとした発明例は、切り欠きの部分に溶湯が充填され、突起部４４の形状も優れたものとなった。
【符号の説明】
【0111】
１３ 第１電極
１３ａ 先端面
１５ 第２電極
１５ａ 先端面
２１ 第１板材
２２ 鋼板
２３ 第２板材
２４ 突合せ部
２５ ナゲット
２７ 溶接継手
２８ 突出部
２９ 境界部
３３ レーザ
４１ 圧痕
４２ 空隙部
４４ 突起部
５０ 切り欠き
１３ａ 先端面
１５ 第２電極
１５ａ 先端面
２１ 第１板材
２２ 鋼板
２３ 第２板材
２４ 突合せ部
２５ ナゲット
２７ 溶接継手
２８ 突出部
２９ 境界部
３３ レーザ
４１ 圧痕
４２ 空隙部
４４ 突起部
５０ 切り欠き
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
