專利名稱：金屬構件的焊接裝置以及金屬構件的焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬構件的焊接裝置以及金屬構件的焊接方法。更詳細來說，本發(fā)明涉及一種用來自點焊接用電源的電力在作為金屬構件的工件上形成熔核(Nugget)，并且用來自高頻電源的電力對工件進行加熱的金屬構件的焊接裝置以及金屬構件的焊接方法。
背景技術：
點焊接裝置用于對重疊的鋼板之間進行焊接。圖M是示意性地表示鋼板50之間的點焊接的截面圖。如圖M所示，鋼板50之間的點焊接是用一對電極52夾持鋼板50彼此重疊的部分，該電極52在箭頭方向上作用規(guī)定的力來對鋼板50彼此加壓。接著，通過以下方式進行保持加壓狀態(tài)并對電極52流通kA數(shù)量級的大電流，通過焦耳發(fā)熱使鋼板50彼此壓接的部分瞬間熔融，來形成被稱為熔核M的具有規(guī)定直徑的熔融后的塊(例如參照非專利文獻1)。但是，近年來在車輛生產線上使用的點焊接中，為了實現(xiàn)車輛的輕便化以及安全性而將超高張力鋼板用作車體用材料。圖25是在為了檢驗高張力鋼板的點焊接強度而進行的拉伸試驗中所使用的試樣的俯視圖，圖25的(A)表示重疊接頭的試樣，圖25的(B)表示十字接頭的試樣。在如圖25 的(A)所示的重疊接頭的試樣中，兩片長方形的鋼板50在長度方向的端部處重疊，在端部處被點焊接。在如圖25的(B)所示的十字接頭的試樣中，將兩片偏長方形的鋼板50交叉成十字形狀，該交叉的位置被點焊接。用虛線包圍的大致橢圓形狀部位是通過焊接形成的熔核M，在拉伸試驗中用箭頭表示被施加的力56。關于高張力鋼板的點焊接強度的報告顯示伴隨著材料強度的增加其抗拉伸強度也提高，但是十字接頭的抗剝離強度難以伴隨著材料強度的增加而繼續(xù)增強，想要得到更加穩(wěn)定的強度變得更難。關于在十字接頭的剝離型的負荷下無法得到穩(wěn)定的拉伸強度的理由，考慮到如下原因熔核M的圓周上的應力集中的程度非常高，同時由于構件材料的強度變高導致點焊接M的周圍的約束力增加。由于這樣的情況導致如下現(xiàn)狀，當為了確保焊接區(qū)域強度的韌性而將強度較高的鋼板應用于實際的車體上時，由于焊接區(qū)域不夠硬而碳含量在固定水平以下等而在組分方面造成限制。另一方面，使用高張力鋼板是能夠有效地使車體輕便化的方法，而且期望使用能夠使強度和韌性兩者都提高的高張力鋼板。能夠預計到，通過進一步提高車體用鋼板的強度可進一步輕便化。通過提高車體用鋼板的韌性能夠確保壓制成型性、成品狀態(tài)下發(fā)生沖突時足夠的變形能力。普通車體用鋼板呈現(xiàn)出強度提高時韌性降低的傾向。為了同時提高車體用鋼板的強度和韌性而提高材料的碳含量是有效的方法，但是點焊接區(qū)域會明顯變硬、變脆因而難以得到足夠穩(wěn)定的強度。至今為止，希望通過焊接方法來解決這種點焊接部強度的措施有很多種。例如，將熔融接合部形成為規(guī)定的大小后，嘗試通過后通電來實施回火處理。然而，在組裝車體的電阻點焊接中，要求進行一個打點所需要的工序時間多在一秒以內，在以現(xiàn)有的焊接設備利用后通電等進行回火的情況下，該回火效果被極端地限制?；蛘?，在想要通過回火得到充分效果的情況下，需要大幅超出處理所要求的工序時間。這是因為如下電阻焊接的基本問題而產生從形成熔核M開始隨著通電面積的增加焊接部的電流密度也降低，因此在短時間內不能有效率地進行發(fā)熱。而且，在專利文獻1中公開了為了提高高張力鋼板的點焊接部的耐疲勞強度而具備有點焊接機和高頻感應加熱單元的點焊接裝置。該高頻感應加熱單元由以下部分構成 加熱線圈，其對工件的被焊接部分進行感應加熱；以及高頻電源，其將高頻電力提供給加熱線圈。專利文獻1 日本特開2005-211934號公報非專利文獻1 社團法人焊接學會編、“焊接/接合一覽”、丸善責任有限公司、平成 2 年 9 月 30 日、pp. 392-398

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題在將一對電極夾在金屬構件上加熱并進行焊接的裝置中，只是加熱位置將電極的中心作為頂點的方法，并且溫度分布只是單一的分布。例如，在專利文件1的點焊接裝置中，需要用于設置加熱線圈的空間，該加熱線圈對工件的被焊接部分進行感應加熱。然而， 點焊接裝置的電極的周圍非常狹小，因此另行設置新的加熱單元非常困難。即加熱線圈比點焊接機的電極直徑還大。因此，存在不能僅僅對最需要再加熱的熔核M的外圍進行加熱的問題。本發(fā)明的一個目的是鑒于上述問題而完成的，提供一種在點焊接中能夠進行部分升溫的回火處理等加熱處理的金屬構件焊接裝置。本發(fā)明的其它目的在于提供一種在短時間內對金屬構件進行預熱、對點焊接后的熔核外圍區(qū)域進行加熱處理的焊接方法。用于解決問題的方案為了達成上述目的，本發(fā)明的金屬構件的焊接裝置，用一對電極夾持金屬構件，在將一對電極維持在同一位置上的狀態(tài)下對金屬構件進行通電并對金屬構件的不同區(qū)域進行加熱，其特征在于，具備第一加熱單元，其將第一頻率的電力施加到連接在一對電極上的金屬構件并對規(guī)定區(qū)域進行加熱；第二加熱單元，其將第二頻率的電力施加到連接在一對電極上的金屬構件并對與規(guī)定區(qū)域不同的區(qū)域進行加熱；以及通電控制部，其將第一加熱單元以及第二加熱單元分別獨立控制。在上述結構中，由上述第一加熱單元來加熱上述金屬構件的上述規(guī)定區(qū)域的內部區(qū)域，由上述第二加熱單元來加熱上述金屬構件的上述規(guī)定區(qū)域的附近區(qū)域，由上述通電控制部獨立控制由上述第一加熱單元進行的加熱和由上述第二加熱單元進行的加熱。第一加熱單元是對將上述電極的軸截面投影到金屬構件而得到的圓形的內部區(qū)域進行加熱的加熱單元，第二加熱單元是對將上述電極的軸截面投影到上述金屬構件而得到的區(qū)域附近呈環(huán)狀的區(qū)域進行加熱的加熱單元，由通電控制部獨立控制由上述第一加熱單元進行的加熱和由第二加熱單元進行的加熱。與第二頻率相比第一頻率的頻率較低，也可以通過向金屬構件通第一頻率的電力來焊接圓形內部。與第一頻率相比第二頻率的頻率比較高，也可以通過向金屬構件通第二頻率的電力，成為環(huán)狀的區(qū)域被電阻加熱或者被電阻加熱以及高頻感應加熱。為了達成上述目的，本發(fā)明的金屬構件的焊接裝置具備一對電極，其以夾持金屬構件的方式而配置；焊接用電源，其將焊接用電力提供給一對電極；以及高頻電源，其向一對電極提供高頻電力，其特征在于，焊接用電源和高頻電源分別并聯(lián)連接在一對電極上，在焊接用電源和一對電極之間連接電流阻止用電感，在高頻電源和一對電極之間連接有電流阻止用電容器，電流阻止用電感阻止從高頻電源提供給一對電極的高頻電流不流入焊接用電源，電流阻止用電容器阻止從焊接用電源提供給一對電極的電流不流入高頻電源側。電流防止用電感也可以利用焊槍槍桿的寄生電感。根據上述結構，能夠得到以下焊接裝置，其具有點焊接用電源，其通過電流阻止用電感而連接；以及高頻電源，其通過電流阻止用電容器連接在一對電極上，由點焊接用電源和高頻電源分別向金屬構件提供電力。因此，通過用于點焊接的一對電極能夠施加高頻電壓，并由電極外周的直接通電對金屬構件進行加熱。而且，金屬構件的焊接裝置具備焊槍槍桿，點焊接用電源和高頻電源也可以通過焊槍槍桿連接在一對電極上。也可以具備分別對于焊接用電源和高頻電源控制輸出時間以及輸出電流的通電控制部。焊接用電源也可以是低頻電源。該低頻電源能夠構成為通過變壓器連接到一對電極上，旁路電容器并列連接在變壓器的一對電極側的線圈上。焊接用電源也可以是直流電源。由電流阻止用電容器和電流阻止用電感能夠構成串聯(lián)諧振電路。也能夠通過連接在電流阻止用電感和焊槍槍桿的上部以及下部的并聯(lián)諧振用電容器構成并聯(lián)諧振電路。電流阻止用電感能夠使用焊槍槍桿的寄生電感。高頻電源可以通過電流阻止用電容器直接向上述電極側供電，也可以從焊槍槍桿側根源來供電。根據上述結構，根據金屬構件的材質進行點焊接，并且通過高頻電源對由金屬構件的點焊接而形成的熔核的外圍直接進行加熱并在短時間內高效率地進行。為了達成上述其它目的，本發(fā)明的金屬構件的焊接方法是用一對電極夾持金屬構件來通電并對金屬構件進行加熱的焊接方法，其特征在于，包括第一步驟，其通過向一對電極進行第一通電而對金屬構件的規(guī)定區(qū)域進行加熱；以及第二步驟，在將用一對電極夾壓金屬構件的位置維持在與第一步驟相同的位置上的狀態(tài)下，通過向一對電極進行第二通電對與第一步驟不同的區(qū)域進行加熱，分別獨立控制第一步驟和第二步驟的加熱時間并進行焊接。在上述第一步驟中，通過第一加熱單元對金屬構件的規(guī)定區(qū)域的內部進行加熱， 在第二步驟中，通過第二加熱單元對金屬構件的規(guī)定區(qū)域的附近進行加熱，也可以通過獨立控制第一加熱單元的加熱和第二加熱單元的加熱來進行焊接。通過第一加熱單元進行加熱的規(guī)定區(qū)域是將電極的軸截面投影到金屬構件上的圓形的內部，通過第二加熱單元進行加熱的上述不同的區(qū)域是沿著將電極的軸截面投影到金屬構件的圓形的環(huán)狀的附近區(qū)域，也可以獨立控制第一加熱單元和第二加熱單元。以比第一加熱單元的加熱頻率還高的高頻進行第二加熱單元的加熱，由此能夠對環(huán)狀的區(qū)域進行電阻加熱或者進行電阻加熱以及高頻感應加熱。以比第二加熱單元的加熱頻率還低的低頻進行第一加熱單元的加熱，由此能夠對圓形內部進行焊接。為了達到其它目的，本發(fā)明的金屬構件的焊接方法還包括以下步驟用一對電極夾持焊接的金屬構件，對一對電極之間提供焊接用電力，并對金屬構件進行點焊接；以及， 對一對電極之間提供高頻電力，并對金屬構件的被焊接的區(qū)域或者應該被焊接的區(qū)域進行加熱處理。具體地本發(fā)明的金屬構件的焊接方法還包括以下步驟焊接步驟，其用一對電極夾持焊接的金屬構件，對一對電極之間提供焊接用電力，并對金屬構件進行點焊接；以及加熱處理步驟，其對供給時間和供給量進行控制并向一對電極提供高頻電力，對金屬構件的被點焊接的區(qū)域進行加熱處理。在焊接步驟中，在終止提供焊接用電力前，也可以開始向加熱處理步驟的一對電極提供高頻電力。本發(fā)明的金屬構件的焊接方法，其包括以下步驟預熱步驟，其用一對電極夾持焊接的金屬構件，在該一對電極之間提供高頻電力，并對金屬構件的應該焊接的區(qū)域進行預熱；以及焊接步驟，其在一對電極之間提供焊接用電力，對金屬構件進行點焊接。在預熱步驟中，在終止供給高頻電力前，也可以開始向焊接步驟中的一對電極之間提供焊接用電力。焊接步驟后也可以包括以下步驟對供給時間以及供給量進行控制并向一對電極提供高頻電力，對金屬構件的被點焊接的區(qū)域進行加熱處理。本發(fā)明的金屬構件的焊接方法是，用一對電極夾持焊接的金屬構件，并對一對電極提供焊接用電力，并對供給時間以及供給量進行控制來將高頻電力重疊提并供給該一對電極。根據上述結構，通過焊接用電力以及高頻電力向金屬構件分別提供電力，并且能夠通過用于點焊接的一對電極向金屬構件施加高頻電力，對電極外圍附近進行直接通電并對金屬構件進行加熱處理。而且，根據金屬構件的材質進行點焊接，并且能夠在短時間內直接通過高頻電源對在金屬構件的點焊接中形成的熔核的外圍區(qū)域高效率地進行通電加熱。發(fā)明的效果根據本發(fā)明，提供一種金屬構件的焊接裝置，通過簡單的裝置結構來將高頻電源連接在金屬構件的焊接裝置的電極上并通過同一電極對電極的外圍進行加熱，并能夠在短時間內對點焊接的熔核的外圍進行熱處理。而且，通過使高頻電力的頻率發(fā)生變化能夠自由地進行加熱處理。根據本發(fā)明的金屬構件的焊接方法，能夠將高頻電源連接到點焊接用的電極上并通過電極對金屬構件進行加熱，能夠在短時間內對金屬構件進行預熱、對點焊接的熔核的外圍區(qū)域進行加熱處理。


圖1是示意性地示出本發(fā)明實施方式所涉及的金屬構件的焊接裝置的結構的一例的圖。圖2是圖1示出的金屬構件的焊接裝置的電路圖。圖3是表示金屬構件的焊接裝置的變形例1的電路圖。圖4是表示金屬構件的焊接裝置的變形例2的電路圖。圖5的㈧是示意性地表示同時從低頻電源和高頻電源向重疊的兩片鋼板施加電
7力時在鋼板上產生的電流分布的截面圖，(B)是表示在三片鋼板重疊的情況下的高頻電流的加熱狀態(tài)的截面圖。圖6是表示鋼板的加熱狀態(tài)的圖。圖7是表示通過來自低頻電源的電力和來自高頻電源的電力同時進行點焊接和加熱處理的情況下的加熱波形的圖。圖8是表示施加來自低頻電源的電力之后施加來自高頻電源的電力的情況下的加熱波形的圖。圖9是表示在施加來自低頻電源的電力之前使用高頻電源進行預熱的情況下的加熱波形的圖。圖10是表示連續(xù)進行使用高頻電源的預熱、使用低頻電源的加熱以及使用高頻電源的后加熱的情況下的加熱波形的圖。圖11是表示在使用高頻電源進行預熱的同時使用高頻電源和低頻電源部分性地進行同時加熱的情況下的加熱波形的圖。圖12是表示進行使用低頻電源的加熱和使用高頻電源的后加熱，而且使用低頻電源和高頻電源部分性地進行同時加熱的情況下的加熱波形的圖。圖13是表示金屬構件的焊接裝置的變形例3的電路圖。圖14是表示金屬構件的焊接裝置的變形例4的電路圖。圖15是表示使用直流電源和高頻電源同時進行加熱的加熱波形的圖。圖16是表示為了進行后加熱而使用高頻電源的加熱波形的圖。圖17是表示為了進行預熱而使用高頻電源的加熱波形的圖。圖18是表示連續(xù)進行使用高頻電源的預熱、使用直流電源的加熱以及使用高頻電源的后加熱的情況下的加熱波形的圖。圖19是表示通過高頻電源進行預熱并且使用高頻電源和直流電源部分性地進行加熱的情況下的加熱波形的圖。圖20是表示使用高頻電源和直流電源部分性地進行同時加熱并通過高頻電源進行后加熱的情況下的加熱波形的圖。圖21是示意性地說明施加來自低頻電源和高頻電源的電力的圖。圖22是表示進行實施例4的淬火處理的鉻鉬鋼(SCM435)表面的硬度分布的圖。圖23是表示進行實施例5的淬火處理的鉻鉬鋼(SCM435)表面的硬度分布的圖。圖M是示意性地表示鋼板彼此間點焊接的截面圖。圖25是在為了檢驗高張力鋼板的點焊接強度而進行的拉伸試驗中所使用的試樣的平面圖，(A)表示重疊接頭的試樣，(B)表示十字接頭的試樣。附圖標記說明1、25、30、35、40 金屬構件的焊接裝置；1A、25A、30A、!35A、40A 焊接裝置的焊接用電路圖；1B、25B、30B、35B、40B 焊接裝置的焊接部；2 焊槍槍桿；2A 焊槍槍桿的上部；2B 焊槍槍桿的下部；3 電極支承部；4 電極；5 寄生電感；6 低頻電源；7 匹配電容器；8 高頻電源；9 工件-M 圓形內部；9B 環(huán)狀區(qū)域；10 通電控制部；11 旁路電容器；12 商用電源；13 高頻電流阻止電感；14 低頻電源控制部；16 焊接變壓器；18 振蕩器；20 匹配變壓器；22 高頻電流低頻電流；26 直流電流；36 直流電源。
具體實施例方式以下，參照附圖按照實施方式對本發(fā)明進行說明。(金屬構件的焊接裝置)圖1是示意性地示出本發(fā)明實施方式所涉及的金屬構件的焊接裝置1的結構的一例的圖。金屬構件的焊接裝置1構成為包括電極臂2、分別連接在電極臂2的上部2A — 端、下部2B的一端的電極支承部3、分別連接在各個電極支承部3的另外一端的一對電極 4、通過阻抗5連接在電極臂2的焊接用電源6、通過電容器7連接到電極臂2的高頻電源 8、對焊接用電源6以及高頻電源8的各個輸出進行控制的通電控制部10。此外，雖然圖中未示出，但金屬構件的焊接裝置1還具備以下機構等固定基部， 其支承電極臂2 ；驅動機構，其驅動電極臂2 ；以及按壓機構(未圖示)，其從電極支承部3 將一側的電極4押出來。按壓機構使用于通過電極4、4對下述的成為被焊接部件的金屬構件9進行加壓。電極臂2具備上部2A和下部2B，通過各個電極支承部3分別與電極4、4相連接。 電極臂2也被稱之為焊槍槍桿。圖示的焊槍槍桿2具有所謂的C字形狀，因此也被稱之為 C型焊槍槍桿。在便攜式、機器人型等的焊接裝置中，除C型焊槍槍桿2以外也可以使用X 型槍等。電極臂2的形狀也可以應用在任何焊接裝置上，在以下的說明中將C型焊槍槍桿作為前提來說明。在一對電極4、4之間具有間隙且一對電極相向，在該間隙之間插入兩片鋼板9作為金屬構件9。電極4例如是銅材，呈圓形、橢圓形狀、桿狀。圖2是圖1示出的金屬構件的焊接裝置1的電路圖。如圖2所示，金屬構件的焊接裝置1的電路由用虛線包圍的焊接用電路部IA和焊接部IB構成。焊接用電路部IA由焊接用電源6、高頻電源8、電感5、電容器7、以及對焊接用電源6和高頻電源8的各個輸出進行控制的通電控制部10等電路構成。焊接部IB是電連接在焊接用電路部IA上的電路， 由焊槍槍桿2、電連接在焊槍槍桿2上的一對電極4、4以及被一對電極4、4夾持的金屬構件 9構成。焊接用電源6是低頻電源，例如由以下部分構成商用電源12，例如輸出頻率是 50Hz或者60Hz ；低頻電源控制部14，其連接在商用電源12的一端；焊接變壓器16，其連接在商用電源12的另一端和低頻電源控制部14的輸出端。焊接變壓器16的次級線圈的兩端分別連接在C型焊槍槍桿2的上部2A的左側端部以及下部2B的左側端部。低頻電源控制部14由晶閘管等電力控制用半導體元件以及柵極驅動電路等構成，并控制從商用電源 12向電極4進行通電等。旁路電容器11并聯(lián)連接在焊接變壓器16的C型焊槍槍桿2側即次級側線圈16A。 旁路電容器11具有比高頻電源8的頻率低的容量性阻抗。因此，將來自高頻電源8的高頻電壓施加到次級側線圈16A上的電壓變?yōu)樽钚∠薅龋軌蚪档秃附幼儔浩?6的初級側的高頻感應電壓。高頻電源8由振蕩器18和連接在振蕩器18的輸出端的匹配變壓器20構成。匹配變壓器20的一端與C型焊槍槍桿2的上部2A連接。匹配變壓器20的另外一端通過電容器7與C型焊槍槍桿2的下部2B連接。該電容器7能夠還作為后述的串聯(lián)諧振電路的匹配用電容器。電容器7的容量值依賴于振蕩器18的震蕩頻率和C型焊槍槍桿2的寄生電感5。振蕩器18由使用了各種晶體管的變換器等構成，控制高頻電源8向電極4流通電力等。如圖2所示，從連接在焊接變壓器16的次級線圈上的C型焊槍槍桿至電極4、4的路徑具有電感5。電感5能夠利用由C型焊槍槍桿2形成的寄生電感。在電容器7還作為匹配用電容器的情況下，也可以構成該匹配用電容器7和電感 5的串聯(lián)諧振電路。(金屬構件的焊接裝置的變形例1)圖3是表示金屬構件的焊接裝置的變形例1的電路圖。在圖2所示的金屬構件的焊接裝置1的電路中，高頻電源8通過C型焊槍槍桿2連接在電極4、4上，與之相對，圖3所示的金屬構件的焊接裝置25的電路不通過C型焊槍槍桿2就直接連接在一對電極4、4上。 高頻電源8也可以通過電容器7連接在電極4、4的根部上。其它的電路結構與圖2所示的電路相同，因此省略說明。(金屬構件的焊接裝置的變形例2)圖4是表示金屬構件的焊接裝置的變形例2的電路圖。圖4所示的金屬構件的焊接裝置30的電路中，在一對電極4、4之間并聯(lián)連接并聯(lián)諧振用的電容器32，這一點與圖2 所示的金屬構件的焊接裝置1不同。即并聯(lián)諧振用的電容器32并聯(lián)連接在C型焊槍槍桿 2的上部2A和下部2B之間。由此，并聯(lián)諧振用的電容器32和電感5構成并聯(lián)諧振電路。 在這種情況下，電容器7具有阻止來自低頻電源6的低頻電流的作用。其它電路結構與圖 2所示的電路相同，因此省略說明。(低頻電源6和高頻電源8的分離)對低頻電源6和高頻電源8之間的關系進行說明。在低頻電源6和高頻電源8之間連接有電感5和電容器7，低頻率(fj的電感5 (L) 形成的感抗4( = 2Jif山，在此&是低頻電源6的頻率，L是電感5的值。)在低頻率時比較小。另一方面，電容器7(C)的容量電抗Χ。(Χ。= 1Λ2 Jif^C))在低頻率(fL)中變?yōu)檩^大的值。因此，低頻電源6向高頻電源8泄漏的電流被低頻率(fj的電容器7的較大的容抗X。所阻止。即電容器7變?yōu)榈皖l電流阻止用電容器。從高頻電源8觀察低頻電源6的情況下的阻抗內，高頻率(fH)的容抗X。(X。= 1/ (2 π fH C)在此，fH是高頻電源8的頻率)在高頻率中變?yōu)檩^小的值。另一方面，在高頻率中，電感5的感抗=2JifHL，在此fH是高頻電源8的頻率)變?yōu)檩^大的值。因此，高頻電源8向低頻電源6泄漏的電流被高頻率(fH)的電感5的較大的感抗&所阻止。即電感5變?yōu)楦哳l電流阻止用電感。在金屬構件的焊接裝置1、25、30中，電容器7作為對從低頻電源6向高頻電源8 的電流進行阻止的電流阻止用電容器而發(fā)揮作用，電容器5作為對從高頻電源8向低頻電源6的電流進行阻止的電流阻止用電感而發(fā)揮作用，即起到扼流線圈的作用。C型焊槍槍桿2根據點焊接的鋼板9的大小而使用各種形狀。因此，C型焊槍槍桿 2的寄生電感5不大的情況下，在金屬構件的焊接裝置1、25、30中，也可增加高頻電流阻止用的電感13以使得在高頻中變?yōu)橐?guī)定的感抗&。該外部電感13例如能夠連接在低頻電源 6側的焊接變壓器16的次級線圈側。
本發(fā)明的金屬構件的焊接裝置1、25、30的特征在于以下兩點用電感5和電容器 7分離低頻電源6和高頻電源8 ；將低頻電源6和高頻電源8這兩個頻率不同的電源同時施加到電極4上。(在鋼板上產生的電流分布)圖5的㈧是示意性地示出由低頻電源6和高頻電源8同時向重疊的兩片鋼板9 施加電力時在鋼板上產生的電流分布的截面圖。圖6是表示鋼板9的加熱狀態(tài)的圖。在圖5的㈧中，實線表示高頻電源8的高頻電流22，虛線表示低頻電源6的低頻電流對。電極4由銅組成，直徑是6mm，低頻電源6的頻率是50Hz。一片鋼板9的厚度是 2mm,高頻電源8的頻率是40kHz。低頻電流M流過電極4、4的內部整體，鋼板9大致在熔核直徑的截面面積寬度上被通電。圖6的㈧是表示僅僅由低頻電流對對鋼板9進行加熱的區(qū)域的平面圖，將電極 4的軸截面投影到鋼板9上得到的圓形內部9A成為主要的加熱區(qū)域。圖6的⑶是圖6的 (A)的X-X方向上的溫度分布，在鋼板9中，將電極4的軸截面投影到鋼板9上得到的圓形內部9被集中加熱。另一方面，高頻電流22的電流集中在電極4的表面以及熔核外圍區(qū)域。低頻電流 M與高頻電流22的分布不同的是因為所謂趨膚厚度(表皮厚 )的關系。圖6的(C)是表示僅僅通過高頻電流22對鋼板9進行加熱的加熱區(qū)域的俯視圖， 電極4的軸截面投影到鋼板9上的外圓周以及外圓周附近即變?yōu)槌森h(huán)狀的圓形外部的環(huán)狀的附近區(qū)域9Β成為主要的加熱區(qū)域。圖6的⑶是圖6的(C)的X-X方向的溫度分布，在鋼板9中電極4的軸截面投影到鋼板9上的外圓周以及外圓周附近而得到的大致成環(huán)狀的區(qū)域被電阻加熱。在這種情況下，高頻電流22的加熱也包含由流過電極4的表面的高頻電流22對接近的鋼板9感應加熱的區(qū)域。該感應加熱與使用了感應加熱線圈的通常的感應加熱不同。因此，通過高頻電流22對投影到鋼板9上的外圓周以及外圓周附近而得到的環(huán)狀區(qū)域9Β的加熱能夠通過高頻電流22的電阻加熱來進行，或者通過上述高頻感應加熱與上述電阻加熱的同時重疊的加熱來進行。在圖6的(D)中，還通過使高頻電流8的動作頻率發(fā)生變化而使環(huán)狀區(qū)域9Β的寬度發(fā)生變化。實際上流通低頻電流M來進行點焊接的情況下，如果使高頻電源8的動作頻率發(fā)生變化，則也能夠確認熔核外圍區(qū)域的高溫區(qū)域的寬度也發(fā)生變化。因此，通過高頻電流22對投影到鋼板9的外圓周以及外圓周附近而得到的環(huán)狀區(qū)域9Β的加熱通過高頻電流 22的電阻加熱而進行，或者通過在上述高頻感應加熱的同時重疊上述電阻加熱的加熱而進行。因此，如圖6的(E)所示，由低頻電源6和高頻電源8同時向重疊的兩片鋼板9施加電力時，鋼板9的加熱區(qū)域是重疊了成為低頻電流M的通過區(qū)域的圓形內部9Α和成為高頻電流22的通過區(qū)域的環(huán)狀區(qū)域9Β的區(qū)域。而且，如圖6的(F)所示，因這些電流22、 M而產生的鋼板9的溫度分布是重疊了低頻電流M的溫度分布(參照圖6的(B))和高頻電流22的溫度分布(參照圖6的(D))的溫度分布的區(qū)域。即在鋼板9中將電極4的軸截面投影到鋼板9上得到的圓形內部9Α和將電極4的軸截面投影到鋼板9上的外圓周以及外圓周附近得到的環(huán)狀區(qū)域9Β被加熱。(趨膚厚度)
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趨膚厚度(δ)用下述(1)式來表示。δ = 503. 3 X ( P / ( μ X f))1/2 (m)(1)在此，ρ是材料的電阻率(Ω · m)，μ是材料的相對磁導率，f是頻率(Hz)。趨膚厚度以頻率的次方發(fā)生變化，因此如果是同一種材料的話，則低頻率時趨膚厚度變厚，高頻率時趨膚厚度變薄。通常點焊接用的電源如果是是50Hz或者60Hz直徑為6mm左右的電極，則電流在電極整體流過。另一方面，僅對鋼板9的表面進行加熱的情況下能夠通過上述(1)式以使趨膚厚度變?yōu)橐?guī)定的趨膚厚度的方式來設定高頻電源8的頻率。因此，也可以是為了選擇熔核外圍區(qū)域的加熱寬度而設定頻率。即，通過改變高頻電流22的頻率，能夠改變熔核外圍區(qū)域的加熱寬度，能夠在環(huán)狀區(qū)域9B上進行回火等的加熱處理。因此，作為鋼板9使用比較柔軟的材料例如S20C韌煉材的情況下，能夠使環(huán)狀區(qū)域9B軟化。此外，在材料內部，趨膚厚度的深度方向的高頻電流22的大小是最外部表層的1/ e (在此e是自然對數(shù))即大約是1/3左右。鋼板9的趨膚厚度在頻率是50Hz的情況下大約是9. 3mm，在頻率是40kHz的情況下大約是0. 3mm。(高頻電源的頻率選定)高頻電源8的頻率由連接在焊接變壓器16的次級線圈側的電感5、根據需要而再插入的電感13以及匹配電容器7的容量來決定。焊槍槍桿的寄生電感作為電感5使用的情況下，電感5由焊槍槍桿2的形狀所決定。因此，決定頻率的因素變?yōu)槠ヅ潆娙萜?的值。 當提高頻率時在趨膚效應的影響下外圍區(qū)域的加熱寬度變小，升溫圖案受限。但是，焊槍槍桿2的電感5 (coL)與頻率成比例，因此匹配電容器7的電壓也上升。從高頻電源8觀察電極4、4的電路是串聯(lián)諧振電路。在串聯(lián)諧振頻率下，電感5的電壓和匹配電容器7的電壓變?yōu)橄嗤?，因此如果匹配電容?的電壓上升，低頻和高頻這兩個頻率的合成變得困難，需要較大的電流阻止用電感5、電感13。較大的電流阻止用電感5、13對低頻電流M也產生影響，需要大幅提高現(xiàn)有的點焊接機的二次電壓。相反，如果串聯(lián)諧振頻率下降，則熔核外圍區(qū)域的升溫圖案中加熱寬度變大，匹配電容器7的電壓變低因此容易合成兩個頻率。另外，在焊槍槍桿2上需要安裝焊接變壓器 16、旁路電容器11以及根據需要的電流阻止用電感13。在這其中焊接變壓器16的重量最重。焊接變壓器16的重量與頻率成反比。如果考慮以上因素，則動作頻率最適合在5kHz 至40kHz之間。但是，并不僅限于未將焊槍槍桿2安裝在焊接機器等的焊接裝置上的情況。 另外，從兩個頻率合成電路的觀點出發(fā)優(yōu)選低頻頻率和高頻頻率相差10倍以上。(使用金屬構件的焊接裝置的加熱處理)對本發(fā)明的金屬構件的焊接裝置1、25、30的點焊接以及加熱處理進行說明。通過用一對電極4、4夾持金屬構件9進行通電來對金屬構件9進行加熱從而進行金屬構件9的焊接。作為一例，也可以包括以下步驟第一步驟，通過向一對電極4、4進行第一通電來對金屬構件9的規(guī)定區(qū)域進行加熱；以及第二步驟，在將夾持金屬構件9的一對電極4、4的位置維持為與第一步驟中相同的位置的狀態(tài)下，通過向一對電極4、4進行第二通電來對與第一步驟中不同的區(qū)域進行加熱。在此，第一步驟和第二步驟的加熱時間能夠分別獨立進行控制。在第一通電是來自低頻電源6的通電的情況下，第一通電的金屬構件的規(guī)定加熱區(qū)域是上述圓形內部9A。第二通電是來自高頻電源8的通電的情況下，第二通電的金屬構件9的規(guī)定的加熱區(qū)域是上述環(huán)狀區(qū)域9B。也可以組合上述第一步驟以及第二步驟。圖7 圖9是示意性地示出流過一對電極4、4的電流波形的圖。在圖7 圖8中， 橫軸表示時間(任意刻度)，縱軸表示由低頻電源6以及高頻電源8施加的電流波形22、 24(任意刻度)。圖7是表示通過來自低頻電源6的電力和來自高頻電源8的電力同時進行點焊接和加熱處理的情況下的加熱波形的圖。如圖7所示，通過來自低頻電源6的電力對由焊接所形成的熔核整體進行加熱，并且同時通過來自高頻電源8的電力對熔核外圍區(qū)域加熱。在此，熔核整體與將電極4的軸截面投影到鋼板9上而得到的圓形內部9A相對應。另外，熔核外圍區(qū)域與將電極4的軸截面投影到鋼板9上的外圓周以及外圓周附近而得到的環(huán)狀區(qū)域9B相對應。根據本發(fā)明的金屬構件的焊接裝置1、25、30，根據同時施加來自低頻電源6和高頻電源8的電力時的電流分布，可通過低頻電源6進行鋼板彼此間的點焊接，并且可通過高頻電源8在與兩片鋼板9的電極4不相接的區(qū)域的電極外圓周面上進行加熱。圖8是表示在施加來自低頻電源6的電力之后施加來自高頻電源8的電力的情況下的加熱波形的圖。如圖8所示，在由低頻電源6施加電力并停止施加電力后由高頻電源 8施加電力的情況下，由低頻· BR > G電源6施加電力，由此鋼板9彼此被點焊接。然后， 由高頻電源8施加電力，由此與兩片鋼板9的熔核外圍區(qū)域的電極4不相接的區(qū)域的表面也被加熱。由此，根據本發(fā)明的金屬構件的焊接裝置1、25、30，在施加來自低頻電源6的電力之后施加來自高頻電源8的電力，由此能夠對點焊接后形成的熔核的外圍區(qū)域進行加熱處理(有時也稱為退火)。通過調整該加熱處理的溫度和加熱時間，能夠應用到鋼板9等的回火處理等加熱處理。圖9是表示在由低頻電源6施加電力之前使用高頻電源8進行預熱的情況下的加熱波形的圖。如圖9所示，由高頻電源8施加電力之后由低頻電源6施加電力的情況下，最初鋼板9彼此間沒有被點焊接的區(qū)域的表面即與銅電極4不相接的附近區(qū)域被加熱。在該預備加熱后通過施加來自低頻電源6的電力來對兩片鋼板9進行點焊接。這樣，根據本發(fā)明的金屬構件的焊接裝置1、25、30，在由高頻電源8施加電力之后由低頻電源6施加電力，也能夠在焊接之前對點焊接的區(qū)域的附近進行預備加熱。通過調整預備加熱的溫度和加熱時間能夠防止在點焊接中發(fā)生淬火。對將兩片鋼板重疊時在鋼板9中生成的電流分布進行說明，也對將多片鋼板9重疊時在鋼板9中生成的電流分布進行說明。圖5的(B)是表示將三片鋼板9重疊的情況下的利用高頻電流22加熱的加熱狀態(tài)的截面圖。如圖5的(B)所示，在將三片鋼板9重疊的情況下，利用高頻電流22對由兩個位置的環(huán)狀區(qū)域B和兩個位置的鋼板9的接合面的端部C組成的4個位置的環(huán)狀區(qū)域進行加熱。(趨膚厚度)向鋼板9施加低頻電力或者高頻電力的情況下的趨膚厚度以頻率的-1/2次方進行變化，因此如果是同一種材料的話，則低頻時趨膚厚度變厚，高頻時趨膚厚度變薄。因為通常點焊接用的電源是50Hz或者60Hz所以如果電極直徑為6mm左右，則電流流過電極整體。另一方面，僅僅對鋼板9的表面進行加熱的情況下，能夠以設為規(guī)定的趨膚厚度的方式來設定高頻電源18的頻率。因此，也可以是為了選擇外圍區(qū)域的加熱寬度而設定頻率。即通過改變高頻電流22的頻率，來改變外圍區(qū)域的加熱寬度，在環(huán)狀區(qū)域B上進行回火等的加熱處理來使環(huán)狀區(qū)域2B軟化。此外，在鋼板9等的材料內部，趨膚厚度的深度方向的高頻電流22的大小大約是最外部表面的Ι/e (在此e是自然對數(shù))即1/3左右。在頻率是50Hz的情況下鋼板2的趨膚厚度是9. 3mm，在頻率是40kHz的情況下鋼板2的趨膚厚度是0. 3mm。(使用金屬構件的焊接裝置的加熱處理的變形例)還對金屬構件的焊接裝置1的其它加熱方法進行說明。圖10 圖12是表示流過一對電極的電流波形的一例的圖。橫軸表示時間(任意刻度)，縱軸表示由低頻電源6以及高頻電源8施加到一對電極上的電流波形22、24(任意刻度)。圖10是表示連續(xù)進行使用高頻電源8的預熱、使用低頻電源6的加熱以及使用高頻電源8的后加熱的情況下的加熱波形的圖。后加熱的意思為在預熱后進行加熱。即后加熱表示在使用低頻電源6對鋼板9進行點焊接之后的加熱處理。在施加來自高頻電源8的電力之后施加來自低頻電源6的電力的情況下，最初鋼板9彼此間沒有被點焊接的區(qū)域的表面被加熱。該預備加熱后由低頻電源6施加電力，由此兩片鋼板9被點焊接。而且，通過由高頻電源8的電力進行后加熱能夠對由點焊接形成的熔核的外圍區(qū)域進行加熱處理。通過調整該加熱處理的溫度和加熱時間，能夠應用到鋼板9等的回火處理等熱處理中。圖11是表示在使用高頻電源8進行預熱并且使用高頻電源8和低頻電源6部分地進行加熱的情況下的加熱波形的圖。如圖11所示，在預熱的時間和緊接在由低頻電源6 施加電力的時間之后的規(guī)定時間施加來自高頻電源8的電力。即只在由低頻電源6施加電力的施加時間的初期重疊來自高頻電源8的電力。預熱的效果與圖6的加熱方法具有同樣的效果。另外，來自低頻電源6以及高頻電源8的電力被部分性地重疊并施加到鋼板9上， 因此與圖7的同時加熱方法一樣進行點焊接并且通過來自高頻電源8的電力對兩片鋼板9 的與電極4不相接的區(qū)域的電極4的外圍表面進行加熱。圖12是表示進行使用低頻電源6的加熱和使用高頻電源8的后加熱并且使用低頻電源6和高頻電源8部分地進行同時加熱的情況下的加熱波形的圖。如圖12所示在低頻電源6終止施加前的規(guī)定時間和之后的后加熱時間施加來自高頻電源8的電力。來自低頻電源6的電力與來自高頻電源8的電力部分性地重疊，因此與圖7的加熱波形一樣進行點焊接，并且通過高頻電源8對兩片鋼板9的與電極4不相接的區(qū)域的電極4的外圍表面進行加熱。后加熱的效果與圖8的加熱方法具有相同的效果。能夠通過通電控制部10對用上述高頻電源8加熱鋼板9的加熱時間進行控制，因此能夠僅僅使點焊接的鋼板9等的點焊接位置處部分升溫，由此能夠降低加熱所需要的電力消耗。(金屬構件的焊接裝置的變形例3)
接著，示出金屬構件的焊接裝置的變形例3。圖13是表示金屬構件的焊接裝置的變形例3的電路圖。圖13示出的金屬構件的焊接裝置35與圖2示出的金屬構件的焊接裝置1不同點是點焊接用電源6不是使用低頻電源而是使用直流電源36。直流電源36由使用了變換器等的直流電源構成，由通電控制部 10控制直流電流的大小、通電時間等。其它結構與金屬構件的焊接裝置1相同因此省略說明。(金屬構件的焊接裝置的變形例4)接著，表示金屬構件的焊接裝置的變形例4。圖14是表示金屬構件的焊接裝置的變形例4的電路圖。圖14示出的金屬構件的焊接裝置40與圖4示出的金屬構件的焊接裝置30不同點是將低頻電源6作為直流電源 36。直流電源36由使用了變換器等的電源構成，通過通電控制部10控制直流電流的大小、 通電時間等。其它結構與金屬構件的焊接裝置30 —樣因此省略說明。在金屬構件的焊接裝置35、40中，電容器7起到對從直流電源36向高頻電源8的電流進行阻止的電流阻止用電容器的作用，電感5起到對從高頻電源8向直流電源36的電流進行阻止的電流阻止用電感即扼流線圈的作用。根據金屬構件的焊接裝置35、40，電流流向電極4、4進行點焊接，因此與使用了低頻電源6的情況不同，沒有趨膚效應因此能夠根據工件9選定電極4、4的大小。(將直流電源作為焊接用電源使用的情況下的加熱方法)在將直流電源36作為焊接用電源6使用的金屬構件的焊接裝置35、40中也能夠采用與金屬構件的焊接裝置1、25、30相同的加熱方法。圖15 圖19是表示金屬構件的焊接裝置35、40的加熱波形的圖。各個圖的橫軸表示時間(任意刻度)，縱軸表示由直流電源36以及高頻電源8施加的電流波形沈、22 (任意刻度)。圖15是表示使用直流電源36和高頻電源8的同時加熱的加熱波形的圖。同時加熱的效果與使用圖7所示的低頻電源6和高頻電源8的同時加熱的效果相同。圖16是表示為了進行后加熱而使用高頻電源8的加熱波形的圖。高頻電源8的后加熱的效果與使用圖8所示的高頻電源8的后加熱的效果相同。圖17是表示為了進行預熱而使用高頻電源8的加熱波形的圖。高頻電源8的預熱的效果與使用圖9所示的高頻電源8的預熱的效果相同。圖18是表示連續(xù)進行使用高頻電源8的預熱、使用直流電源36的加熱和使用高頻電源8的后加熱的情況下的加熱波形的圖。該情況下的加熱效果與圖10所示的加熱方法的效果相同。圖19是表示在通過高頻電源8進行預熱的同時使用高頻電源8和直流電源36部分性地進行同時加熱的情況下的加熱波形的圖。在這種情況下，使用高頻電源8進行預熱而且在緊接施加來自直流電源36的電力之后的規(guī)定時間施加高頻電源8。即僅僅在由低頻電源6施加電力的時間的初期由高頻電源8重疊電力。預熱的效果與圖11的加熱方法相同。圖20是表示使用高頻電源8和直流電源36部分地進行同時加熱并通過高頻電源 8進行后加熱的情況下的加熱波形的圖。在這種情況下，高頻電源8在施加來自直流電源36的電力終止之后的規(guī)定時間上施加電力。即由低頻電源6終止施加電力的時間之前重疊來自高頻電源8的電力。預熱的效果與圖12的加熱方法相同。由通電控制部10對用上述高頻電源8加熱鋼板9的加熱時間進行控制，因此能夠僅僅使點焊接的鋼板9等的點焊接位置部分升溫，因此能夠降低加熱所需要的電力消耗。根據本發(fā)明，通過金屬構件的焊接裝置1、25、30、35、40的電極4、4將高頻電源8 連接在工件9上，由此能夠對不接觸的附近區(qū)域進行部分加熱。工件9的高頻加熱能夠選定在施加來自低頻電源6或者直流電源36的電力之前或者之后，或者低頻電源6或直流電源36施加的同時進行的方法等。金屬構件的焊接裝置1、25、30、35、40焊接后的快速冷卻導致對鋼板9淬火。在這種情況下，作為冷卻方向存在來自鋼板9上的橫向(參照圖7)的放熱和來自電極4、4的縱向的熱移動。來自電極4、4的縱向的熱移動作為對電極4、4進行水冷的效果比較好。蓄熱的具體例是在點焊接后進行高頻通電，在熔核外圍區(qū)域進行蓄熱，通過向電極4、4的縱向進行熱移動而進行熔核的冷卻。由此，在沒有進行高頻通電的情況下產生的向縱向和橫向方向上的熱移動變?yōu)閮H僅向縱向移動，因此能夠控制鋼板9在凝固時的組織形成。在現(xiàn)有的點焊接機中，鋼板9的升溫分布在連接電極4、4和鋼板9的中央區(qū)域內重疊有鋼板9的區(qū)域變?yōu)樽罡邷囟?，在變?yōu)樵摐囟鹊膮^(qū)域上形成熔核。即在現(xiàn)有的點焊接機中加熱電極4、4的正下方區(qū)域。但是，向電極4、4上通以高頻電流22時，由于趨膚效應高頻電流22在電極4、4的表面上集中，該高頻電流22如果與鋼板9相接觸則由于趨膚效應而流過鋼板9的表面。由于該電流路徑，鋼板9的最能夠升溫的區(qū)域變?yōu)殡姌O4、4的外圍即熔核的外圍區(qū)域。這樣，對電極4、4流通由高頻電源8供給的高頻電流22，從而能夠只對熔核的外圍區(qū)域進行部分加熱，該部分加熱范圍變?yōu)樯郎刈羁斓姆秶?。另外，通過縮小部分加熱范圍會得到與加熱電極4、4的下方整體相比效率更好的加熱方法。高頻通電以電極4、4的外圓周狀進行加熱，因此能夠較熱地形成井的狀態(tài)。因此，能夠在抑制鋼板9的板面內排熱的狀態(tài)下熔融凝固因此在短時間內能夠焊接。由此，通過高頻通電選擇性地對決定焊接區(qū)域強度的熔核外圍區(qū)域進行加熱處理，由此即使鋼板的碳含有量較高在短時間內也能夠作成足夠強度的點焊接接合部。根據金屬構件的焊接裝置1、25、30、35、40，通過進行兩個頻率的通電，由點焊接用電源6施加的電力主要用于形成鋼板9的熔融凝固部，使用高頻電源8的加熱能夠對決定強度的熔核外圍區(qū)域的圓部集中進行加熱處理。因此，能夠對鋼板9的焊接位置集中地獨立加熱，并以在現(xiàn)有的點焊接中不能得到的壓倒性的較短時間內得到期望的點焊接品質。在使用了現(xiàn)有式的晶閘管相位控制方式的點焊接中，存在電流被中途切斷的部分，焊接品質并不好，但根據金屬構件的焊接裝置1、25、30、35、40，能夠進行高頻電流22的振幅控制，因此高頻電流22不會被中途切斷，能夠提高鋼板9的點焊接的品質。(本發(fā)明中能夠使用的工件)在上述說明中，表示了點焊接的金屬構件9例如是鋼板9的情況，但只要是金屬構件9可以是任何材料。另外，工件9的形狀不限于板狀也可以是任何的形狀。另外，表示了將兩片鋼板9進行點焊接的例子，也可以是將多個板子進行焊接。而且，點焊接的金屬構件9也可以是相互不同的金屬構件彼此間的點焊接。
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(本發(fā)明中能夠使用的電極)在上述說明中，例示了將電極4的軸截面投影到鋼板9上的區(qū)域的形狀是圓形的情況，但電極4的軸截面不限于是圓形，也可以是橢圓、角是圓的四角、三角等的多角形狀。實施例1以下，對通過本發(fā)明的金屬構件的焊接裝置1對鋼板9進行點焊接的具體例進行詳細地說明。進行兩片鋼板9的點焊接。圖21是示意性地說明由低頻電源6和高頻電源8施加電力的圖。使用的鋼板9、低頻電源6、高頻電源8等的條件如以下所示。鋼板 9 厚度 2mm，大小 5cmX 15cm低頻電源6 :50Hz，銅制的電極4的直徑為6mm，電源容量50kVA低頻電源6的通電時間0. 3 0. 5秒高頻電源8 30kHz，50kW輸出高頻電源8的通電時間0. 3 0.6秒作為鐵以外的成分鋼板9的組成中C(碳)含有量為0. 19% 0. %重量百分比。如圖21所示，最初通過來自高頻電源8的電力進行0. 3秒鐘的預熱。高頻的接通電力從4. 9kff變化為37kW。接著，由低頻電源6施加電力后進行焊接。如圖18所示，低頻電源8的接通通過第一電流以及第二電流的兩階段的通電而進行。設第一電流的出現(xiàn)為1周期，設第一通電為2周期，第一電流值為llkA。1周期的冷卻后，設第二電流值為8kA而通電16周期。低頻電源6的兩個階段的通電包含冷卻等階段是20次采樣，焊接時間是0. 4秒。實施例2在實施例2中，在由高頻電源6施加電力的同時由高頻電源8施加電力0. 3秒。高頻的接通電力從2. 7kW變化至39. 9kW。由低頻電源6通以電力與實施例1相同。實施例3在實施例3中，在終止由低頻電源6通以電力之后由高頻電源8通以電力0. 3秒。 高頻的接通電力從2. 7kW變化至39. 9kW。低頻電源6的通電與實施例1相同。(比較例)對于實施例1 3的比較例，不施加高頻電源8通過低頻電源6的通電進行焊接。 即進行一般的點焊接。進行實施例以及比較例的焊接試樣的十字拉伸試驗，求得斷裂負荷。表1表示實施例以及比較例的焊接試樣的高頻通電模式、高頻接通電力、斷裂負荷以及平均斷裂負荷。[表1]
權利要求
1.一種金屬構件的焊接裝置，其由一對電極夾持金屬構件，在將該一對電極維持在相對于金屬構件的同一位置上的狀態(tài)下進行通電，來對上述金屬構件的不同區(qū)域進行加熱， 上述金屬構件的焊接裝置的特征在于，具備第一加熱單元，其與上述一對電極相連接，對上述金屬構件施加第一頻率的電力，來對規(guī)定區(qū)域進行加熱；第二加熱單元，其與上述一對電極相連接，對上述金屬構件施加第二頻率的電力，來對與上述規(guī)定區(qū)域不同的區(qū)域進行加熱；以及通電控制部，其分別獨立控制上述第一加熱單元以及上述第二加熱單元。
2.根據權利要求1所述的金屬構件的焊接裝置，其特征在于，由上述第一加熱單元來加熱上述金屬構件的上述規(guī)定區(qū)域的內部區(qū)域， 由上述第二加熱單元來加熱上述金屬構件的上述規(guī)定區(qū)域的附近區(qū)域， 由上述通電控制部獨立控制由上述第一加熱單元進行的加熱和由上述第二加熱單元進行的加熱。
3.根據權利要求2所述的金屬構件的焊接裝置，其特征在于，上述第一加熱單元是對將上述電極的軸截面投影到上述金屬構件而得到的圓形的內部區(qū)域進行加熱的加熱單元，上述第二加熱單元是對將上述電極的軸截面投影到上述金屬構件而得到的區(qū)域附近呈環(huán)狀的區(qū)域進行加熱的加熱單元，由上述通電控制部獨立控制由上述第一加熱單元進行的加熱和由上述第二加熱單元進行的加熱。
4.根據權利要求3所述的金屬構件的焊接裝置，其特征在于，上述第一頻率比上述第二頻率低，通過向上述金屬構件施加第一頻率的電力，對上述圓形的內部區(qū)域進行焊接。
5.根據權利要求3所述的金屬構件的焊接裝置，其特征在于，上述第二頻率比上述第一頻率高，通過向上述金屬構件施加該第二頻率的電力，對上述呈環(huán)狀的區(qū)域進行電阻加熱，或者進行電阻加熱和感應加熱。
6.根據權利要求1所述的金屬構件的焊接裝置，其特征在于， 上述第一加熱單元是對上述一對電極提供電力的焊接用電源， 上述第二加熱單元是對上述一對電極提供高頻電力的高頻電源， 在上述一對電極上分別并聯(lián)連接有上述焊接用電源和上述高頻電源， 在上述焊接用電源與上述一對電極之間連接有電流阻止用電感，在上述高頻電源與上述一對電極之間連接有電流阻止用電容器， 上述電流阻止用電感進行阻止以避免從上述高頻電源提供給上述一對電極的高頻電流流入上述焊接用電源，上述電流阻止用電容器進行阻止以避免從上述焊接用電源提供給上述一對電極的電流流入上述高頻電源側。
7.根據權利要求6所述的金屬構件的焊接裝置，其特征在于， 還具備焊槍槍桿，上述點焊接用電源和上述高頻電源通過該焊槍槍桿與上述一對電極相連接。
8.根據權利要求6或7所述的金屬構件的焊接裝置，其特征在于，上述焊接用電源是低頻電源或者是直流電源。
9.根據權利要求8所述的金屬構件的焊接裝置，其特征在于，上述低頻電源通過變壓器與上述一對電極相連接，該變壓器的上述一對電極側的繞組上并聯(lián)連接有旁路電容器。
10.一種金屬構件的焊接方法，其由一對電極夾持金屬構件并進行通電來對金屬構件進行加熱，其特征在于，包括第一步驟，通過向上述一對電極進行第一通電來對上述金屬構件的規(guī)定區(qū)域進行加熱；以及第二步驟，在將夾持上述金屬構件的上述一對電極維持在與上述第一步驟相同的位置上的狀態(tài)下，通過向上述一對電極進行第二通電來對與上述第一步驟中的加熱區(qū)域不同的區(qū)域進行加熱，分別獨立控制上述第一步驟和上述第二步驟的加熱時間。
11.根據權利要求10所述的金屬構件的焊接方法，其特征在于，在上述第一步驟中，由上述第一加熱單元對上述金屬構件的上述規(guī)定區(qū)域的內部區(qū)域進行加熱，在上述第二步驟中，由上述第二加熱單元對上述金屬構件的上述規(guī)定區(qū)域的附近區(qū)域進行加熱，獨立控制由上述第一加熱單元進行的加熱和由上述第二加熱單元進行的加熱。
12.根據權利要求11所述的金屬構件的焊接方法，其特征在于，由上述第一加熱單元進行加熱的上述規(guī)定區(qū)域是上述電極的軸截面投影到上述金屬構件而得到的圓形的內部區(qū)域，由上述第二加熱單元進行加熱的上述不同的區(qū)域是將上述電極的軸截面投影到上述金屬構件而得到的圓形區(qū)域附近呈環(huán)狀的區(qū)域，獨立控制由上述第一加熱單元進行的加熱和由上述第二加熱單元進行的加熱。
13.根據權利要求12所述的金屬構件的焊接方法，其特征在于，與由上述第二加熱單元進行的加熱相比，以更低頻率的低頻進行由上述第一加熱單元進行的加熱，從而對上述圓形的內部區(qū)域進行焊接。
14.根據權利要求12所述的金屬構件的焊接方法，其特征在于，與由上述第一加熱單元進行的加熱相比，以更高頻率的高頻進行由上述第二加熱單元進行的加熱，由此對上述呈環(huán)狀的區(qū)域進行電阻加熱或者進行電阻加熱和感應加熱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在點焊接中能夠進行部分升溫的回火處理等的加熱處理的金屬構件的焊接裝置。該金屬構件的焊接裝置由一對電極(4、4)夾持金屬構件(9)，在將一對電極(4、4)維持在相對于金屬構件(9)的同一區(qū)域的狀態(tài)下進行通電，并對金屬構件(9)的不同區(qū)域進行加熱，具備第一加熱單元(6)，其連接在一對電極(4、4)上，向金屬構件(9)施加較低的第一頻率的電力，并對電極的軸截面投影到金屬構件上的圓形內部進行加熱來焊接；第一加熱單元(8)，其施加比第一頻率高的第二頻率并對沿著上述圓形成環(huán)狀的區(qū)域進行加熱；以及通電控制部(10)，其分別獨立控制第一以及第二加熱單元(6、8)。
文檔編號B23K11/11GK102227283SQ20098014794
公開日2011年10月26日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權日2008年9月30日
發(fā)明者中西榮三郎, 八田宗久, 吉田健, 川嵜一博, 早川正夫, 板垣孟彥, 生田文昭, 金井隆彥, 長井壽 申請人:獨立行政法人物質·材料研究機構, 高周波熱煉株式會社