點(diǎn)焊接頭以及點(diǎn)焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通過(guò)使多片鋼板重合并進(jìn)行點(diǎn)焊而形成的接頭。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，在汽車(chē)領(lǐng)域中，為了實(shí)現(xiàn)低燃料消耗量化和C02排放量的削減，需要將車(chē) 身輕量化。另外，為了提高膨脹安全性，需要將車(chē)身部件高強(qiáng)度化。為了滿足這些要求，在 車(chē)身、部件等處使用高強(qiáng)度鋼板是有效的。車(chē)身的組裝、部件的安裝等主要使用了點(diǎn)焊。在 對(duì)至少包括一片抗拉強(qiáng)度為750MPa以上的鋼板的多片鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊的情況下，焊接接頭 的強(qiáng)度成為問(wèn)題。
[0003] 對(duì)于使多片鋼板重合并進(jìn)行點(diǎn)焊而形成的接頭（以下也稱(chēng)為"點(diǎn)焊接頭"）而言， 抗拉強(qiáng)度是重要的特性。上述抗拉強(qiáng)度有在剪切方向負(fù)載拉伸載荷而測(cè)定的拉伸剪切力 (TSS)和在剝離方向負(fù)載拉伸載荷而測(cè)定的十字拉伸力（CTS)。另外，拉伸剪切力和十字拉 伸力的測(cè)定方法在JISZ3136,JISZ3137中進(jìn)行了規(guī)定。
[0004] 由抗拉強(qiáng)度為270MPa~600MPa的多片鋼板形成的點(diǎn)焊接頭的CTS伴隨鋼板的強(qiáng) 度的增加而增加。因此，由抗拉強(qiáng)度為270MPa~600MPa的鋼板形成的點(diǎn)焊接頭不易產(chǎn)生 與接頭強(qiáng)度相關(guān)的問(wèn)題。但是，對(duì)于由至少包括一片抗拉強(qiáng)度為750MPa以上的鋼板的多片 鋼板形成的點(diǎn)焊接頭處的CTS而言，盡管鋼板的抗拉強(qiáng)度增加，其也不增加或減少。
[0005] 通常，對(duì)于由至少包括一片抗拉強(qiáng)度為750MPa以上的鋼板的多片鋼板形成的點(diǎn) 焊接頭而言，CTS易于降低。其理由是由于變形能力的降低而對(duì)焊接部的應(yīng)力集中增高、由 于對(duì)焊接部淬火而焊接部的韌性降低。因此，需要提高由至少包括一片抗拉強(qiáng)度為750MPa 以上的鋼板的多片鋼板形成的點(diǎn)焊接頭處的CTS。
[0006] 作為確保由至少包括一片抗拉強(qiáng)度為750MPa以上的鋼板的多片鋼板形成的點(diǎn)焊 接頭處的強(qiáng)度和韌性的方法，有在主通電之后進(jìn)行后通電的兩階段通電方法。
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了下述方法：在自主通電結(jié)束起經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，進(jìn)行回火通電， 由此對(duì)點(diǎn)焊接頭（焊點(diǎn)部以及熱影響部）進(jìn)行退火，由此使硬度降低。
[0008] 但是，該方法在進(jìn)行回火通電之前，需要使得馬氏體相變大致完成。因此，在主通 電結(jié)束后，需要冷卻長(zhǎng)時(shí)間。進(jìn)而，在該方法中，焊點(diǎn)軟化而剪切力降低。
[0009] 另外，作為確保由至少包括一片抗拉強(qiáng)度為750MPa以上的鋼板的多片鋼板形成 的點(diǎn)焊接頭處的強(qiáng)度和韌性的方法，有在焊接后通過(guò)除了焊接之外的其他加熱手段來(lái)加熱 焊接部的方法。專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了在焊接后通過(guò)高頻加熱焊接部來(lái)進(jìn)行回火處理的方法。 [0010] 但是，該方法在焊接后需要?jiǎng)e的工序，作業(yè)工序變得繁雜。另外，該方法需要用于 利用高頻的特殊裝置。進(jìn)而，就該方法而言，焊點(diǎn)軟化而剪切力降低。
[0011] 另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)3公開(kāi)了在通過(guò)主焊接形成焊點(diǎn)后以主焊接電流以上的電流進(jìn)行 后通電的方法。
[0012] 但是，就該方法而言，在延長(zhǎng)后通電時(shí)間的情況下，僅僅焊點(diǎn)直徑擴(kuò)大，組織與通 常的焊接相同。
[0013] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4公開(kāi)了對(duì)抗拉強(qiáng)度為440MPa以上的鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊的方法。該方法限 定鋼板的成分組成為CXP彡0.0025、P:0.015%以下、S:0.01 %以下。而且，在焊接后，對(duì) 焊接部實(shí)施300°CX20分左右的熱處理。
[0014] 但是，該方法可適用的鋼板受到限定。進(jìn)而，該方法在焊接上需要長(zhǎng)時(shí)間，從而生 產(chǎn)率低。
[0015] 專(zhuān)利文獻(xiàn)5公開(kāi)了對(duì)焊點(diǎn)外層區(qū)域的微組織和微組織中的碳化物的平均粒徑以 及個(gè)數(shù)密度進(jìn)行了規(guī)定的高強(qiáng)度鋼板（抗拉強(qiáng)度為750~1850MPa，碳當(dāng)量Ceq為0. 22~ 0.55質(zhì)量％ )的點(diǎn)焊接頭。
[0016] 但是，在焊點(diǎn)的外側(cè)斷裂的情況下，焊點(diǎn)的組織沒(méi)有任何作用，因此與微組織相關(guān) 的規(guī)定是沒(méi)有意義的。
[0017] 專(zhuān)利文獻(xiàn)6公開(kāi)了對(duì)抗拉強(qiáng)度為900~1850MPa、板厚為1. 8~2. 8mm的鋼板進(jìn)行 點(diǎn)焊的方法。就該方法而言，在焊接后，繼續(xù)以焊接電流的〇. 5倍~0. 9倍的電流、焊接時(shí) 間的0. 3倍~0. 5倍的時(shí)間進(jìn)行后通電。
[0018] 但是，該方法對(duì)主焊接和后通電之間的時(shí)間未進(jìn)行充分的研究，并不有助于提高 接頭強(qiáng)度。
[0019] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [0020] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0021] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2002-103048號(hào)公報(bào)
[0022] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2009-125801號(hào)公報(bào)
[0023] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2010-115706號(hào)公報(bào)
[0024] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2010-059451號(hào)公報(bào)
[0025] 專(zhuān)利文獻(xiàn)5:國(guó)際公開(kāi)第2011-025015號(hào)
[0026] 專(zhuān)利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)2011-5544號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0028] 從上述那樣的背景考慮，以往由至少包含一片抗拉強(qiáng)度為750MPa~2500MPa的鋼 板的多片鋼板形成的點(diǎn)焊接頭的韌性易不足，難以確保足夠高的十字拉伸力。
[0029] 因此，本發(fā)明的目的在于：提高由至少包含一片750MPa~2500MPa的鋼板的多片 鋼板形成的點(diǎn)焊接頭的十字拉伸力。
[0030] 用于解決問(wèn)題的手段
[0031] 本發(fā)明的點(diǎn)焊接頭的特征在于，其為通過(guò)使多片鋼板重合并進(jìn)行點(diǎn)焊而形成的點(diǎn) 焊接頭，所述多片鋼板中的至少一片鋼板是抗拉強(qiáng)度為750MPa~2500MPa的高強(qiáng)度鋼板， 所述高強(qiáng)度鋼板的由下述（A)式表示的碳當(dāng)量Ceq為0. 20質(zhì)量％~0. 55質(zhì)量％，在從由于 所述點(diǎn)焊而形成在所述鋼板的表面上的焊接痕的中心通過(guò)并且沿著所述鋼板的板厚方向 切開(kāi)的截面處的熱影響部?jī)?nèi)的區(qū)域、即將所述鋼板的板厚方向、板面方向分別設(shè)定為縱向、 橫向的一邊為1〇(μπι)的正方形區(qū)域內(nèi)，最長(zhǎng)部的長(zhǎng)度為0. 1(μπι)以上的鐵系碳化物存在 10個(gè)以上，所述正方形區(qū)域的中心位置為在所述截面中自焊點(diǎn)的端部位置起沿與示出所述 焊點(diǎn)的端部的線在所述位置處的切線垂直的方向距離1〇〇(μπι)的位置，所述焊點(diǎn)的端部 位置為在示出所述焊點(diǎn)的端部的線上的位置之中以所述點(diǎn)焊接頭的所述板厚方向的中心 為中心沿所述板厚方向處于具有作為所述多片鋼板的板厚的總值的總板厚的1/4倍的長(zhǎng) 度的范圍內(nèi)的位置，
[0032] Ceq= [C] + [Si] /30+ [Μη] /20+2 [Ρ] +4 [S] (A)
[0033] 所述（A)式中的[C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分別為C、Si、Mn、P以及S的各含 量（質(zhì)量％ )。
[0034] 本發(fā)明的點(diǎn)焊方法的第一個(gè)例子的特征在于，其為使多片鋼板重合并進(jìn)行點(diǎn)焊的 點(diǎn)焊方法，所述多片鋼板中的至少一片鋼板是抗拉強(qiáng)度為750MPa~2500MPa的高強(qiáng)度鋼 板，所述高強(qiáng)度鋼板的由下述（A)式表示的碳當(dāng)量Ceq為0. 20質(zhì)量％~0. 55質(zhì)量％，所述 點(diǎn)焊方法包括下述工序：進(jìn)行主焊接的工序，在該工序中，在通過(guò)焊接電極對(duì)所述重合的多 片鋼板以滿足下述（B)式的加壓力FE(N)進(jìn)行了加壓的狀態(tài)下以主焊接電流Iw(kA)對(duì)所述 焊接電極進(jìn)行通電；當(dāng)所述主焊接結(jié)束時(shí)進(jìn)行主焊接后冷卻的工序，在該工序中，保持滿足 下述（B)式的加壓力FE(N)，并以滿足下述（C)式的主焊接后冷卻時(shí)間心（毫秒）對(duì)所述多 片鋼板進(jìn)行冷卻；當(dāng)所述主焊接后冷卻結(jié)束時(shí)進(jìn)行后通電的工序，在該工序中，保持滿足下 述⑶式的加壓力匕㈨，并以滿足下述⑶式的后通電電流IP(kA)、滿足下述（E)式的后 通電時(shí)間tP (毫秒）對(duì)所述焊接電極進(jìn)行通電；以及當(dāng)所述后通電結(jié)束時(shí)釋放加壓的工序， 在該工序中，以滿足下述（F)式的保持時(shí)間tH(毫秒）保持滿足所述（B)式的加壓力Fe(N)， 然后釋放所述加壓力Fe(N)下的加壓，
[0035] Ceq= [C] + [Si] /30+ [Μη] /20+2 [Ρ] +4 [S] (A)
[0036] 1960Xh^FE^ 3920Xh(B)
[0037] 7Xh+5 ^ts^ 300 (C)
[0038] 0· 66XIW彡IP<Iw (D)
[0039] 48/{(IP/Iw)2-0.44}^tP (E)
[0040] 0 彡 tH彡 300 (F)
[0041] 所述㈧式中的[C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分別為C、Si、Mn、P以及S的各含 量（質(zhì)量％ )，所述⑶式和所述（C)式中的h為所述鋼板的板厚（mm)。
[0042] 本發(fā)明的點(diǎn)焊方法的第二個(gè)例子的特征在于，其為使多片鋼板重合并進(jìn)行點(diǎn)焊的 點(diǎn)焊方法，所述多片鋼板中的至少一片鋼板是抗拉強(qiáng)度為750MPa~2500MPa的高強(qiáng)度鋼 板，所述高強(qiáng)度鋼板的由下述（A)式表示的碳當(dāng)量Ceq為0. 20質(zhì)量％~0. 55質(zhì)量％，所述點(diǎn) 焊方法包括下述工序：進(jìn)行前通電的工序，在該工序中，在通過(guò)焊接電極對(duì)所述重合的多片 鋼板以滿足下述（B)式的加壓力FE(N)進(jìn)行了加壓的狀態(tài)下以滿足下述（C)式的前通電電 流If (kA)、滿足下述（D)式的前通電時(shí)間tf (毫秒）對(duì)所述焊接電極進(jìn)行通電；當(dāng)所述前通 電結(jié)束時(shí)進(jìn)行前通電后冷卻的工序，在該工序中，保持滿足下述（B)式的加壓力FE(N)，并以 滿足下述（E)式的前通電后冷卻時(shí)間、（毫秒）對(duì)所述多片鋼板進(jìn)行冷卻；當(dāng)所述前通電后 冷卻結(jié)束時(shí)進(jìn)行主焊接的工序，在該工序中，保持滿足下述（B)式的加壓力FE(N)，并以主焊 接電流Iw(kA)對(duì)所述焊接電極進(jìn)行通電；當(dāng)所述主焊接結(jié)束時(shí)進(jìn)行主焊接后冷卻的工序， 在該工序中，保持滿足下述（B)式的加壓力FE(N)，并以滿足下述（F)式的主焊接后冷卻時(shí) 間心（毫秒）對(duì)所述多片鋼板進(jìn)行冷卻；當(dāng)所述主焊接后冷卻結(jié)束時(shí)進(jìn)行后通電的工序，在 該工序中，保持滿足下述（B)式的加壓力FE(N)，并以滿足下述（G)式的后通電電流IP(kA)、 滿足下述（Η)式的后通電時(shí)間tP (毫秒）對(duì)所述焊接電極進(jìn)行通電；以及當(dāng)所述后通電結(jié) 束時(shí)釋放加壓的工序，在該工序中，以滿足下述（I)式的保持時(shí)間tH(毫秒）保持滿足所述 (B)式的加壓力FE(N)，然后釋放所述加壓力FE(N)下的加壓，
[0043] Ceq= [C] + [Si] /30+ [Μη] /20+2 [Ρ] +4 [S] (A)
[0044] 1960Xh^FE^ 3920Xh(B)
[0045] 0·40XIW彡If<Iw (C)
[0046] 20彡tf (D)
[0047] 0 ^ tc< 200+7Xh (E)
[0048] 7Xh+5彡ts彡300 (F)
[0049] 0· 66XIW彡IP<Iw (G)
[0050] 48/{(IP/Iw)2-0.4} ^tP (H)
[0051] 0 彡tH彡300 (I)
[0052]所述（A)式中的[C]、[Si]、[Μη]、[P]以及[S]分別為C、Si、Mn、P以及S的各含 量（質(zhì)量％ )，所述⑶式、所述（E)式以及所述（F)式中的h為所述鋼板的板厚（mm)。
[0053] 發(fā)明效果
[0054] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提高由至少包含一片750MPa~2500MPa的鋼板的多片鋼板形成 的點(diǎn)焊接頭的十字拉伸力。
【附圖說(shuō)明】
[0055] 圖1是表示開(kāi)始點(diǎn)焊時(shí)的兩片鋼板和焊接電極的配置的一個(gè)例子的圖。
[0056] 圖2是示意性地表示通過(guò)點(diǎn)焊形成的焊點(diǎn)和熱影響部的一個(gè)例子的圖。
[0057] 圖3是表示通電模式的第一方案例的圖。
[0058] 圖4是示意性地表示凝固而成為焊點(diǎn)的熔融部的凝固中途的形態(tài)的一個(gè)例子的 圖。
[0059] 圖5是表示主焊接后冷卻時(shí)間與鋼板的板厚之間的關(guān)系的一個(gè)例子的圖。
[0060] 圖6是表示后通電時(shí)間與后通電電流除以主焊接電流而得到的值的平方值之間 的關(guān)系的第一個(gè)例子的圖。
[0061] 圖7是概念性表示后通電時(shí)間與焊點(diǎn)的外周部以及熱影響部的脆化程度之間的 關(guān)系的一個(gè)例子的圖。
[0062] 圖8是表示通電模式的第二方案例的圖。
[0063] 圖9是表示前通電后冷卻時(shí)間與鋼板的板厚之間的關(guān)系的一個(gè)例子的圖。
[0064] 圖10是表示后通電時(shí)間與后通電電流除以主焊接電流而得到的值的平方值之間 的關(guān)系的第二個(gè)例子的圖。
[0065] 圖11A是表示非通常焊接的焊接接頭的熱影響部的組織的一個(gè)例子的圖（照片）。
[0066] 圖11B是表示通常焊接的焊接接頭的熱影響部的組織的一個(gè)例子的圖（照片）。
[0067]圖12A是對(duì)鐵系碳化物析出條件的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0068] 圖12B是放大表示圖12A的區(qū)域A的局部的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0069] 本發(fā)明的發(fā)明者們對(duì)在主焊接之后進(jìn)行后通電的現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法充分提高由至少 包含一片抗拉強(qiáng)度為750MPa~2500MPa的鋼板的多片鋼板形成的點(diǎn)焊接頭的十字拉伸力 (CTS)的理由，從冶金學(xué)的觀點(diǎn)以及力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行了深入的研究。此外，以下的說(shuō)明 根據(jù)需要將抗拉強(qiáng)度為750MPa~2500MPa的鋼板稱(chēng)為"高強(qiáng)度鋼板"。
[0070] 其結(jié)果發(fā)現(xiàn)：如上述現(xiàn)有技術(shù)那樣，僅僅改善焊點(diǎn)內(nèi)的韌性，在十字拉伸試驗(yàn) 時(shí)，就算抑制了焊點(diǎn)的內(nèi)部所產(chǎn)生的低載荷斷裂，也無(wú)法充分抑制