CN105873715B - 搭接焊方法、搭接接头、搭接接头的制造方法、以及汽车用部件 - Google Patents

搭接焊方法、搭接接头、搭接接头的制造方法、以及汽车用部件 Download PDF

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Abstract

本发明以抑制龟裂所导致的破裂为课题，该龟裂是指为了使包含高强度钢板的多个钢板叠合而成为代替电阻点焊的、大致圆状的激光搭接焊中的HAZ软化部引起的龟裂。为了解决该课题发现了下述搭接焊方法，该方法为使多个钢板叠合并照射激光从而形成大致圆状的激光焊接部(1)的搭接焊方法，在该方法中，从所述大致圆状的激光焊接部(1)的外缘通过并直线状地照射激光，从而在钢板上形成淬火部(8)，由此抑制由HAZ软化部引起的龟裂产生。

Description

搭接焊方法、搭接接头、搭接接头的制造方法、以及汽车用 部件
技术领域
本发明涉及多个钢板的搭接焊方法、由该搭接焊方法形成的搭接接头及其制造方法、以及具有该搭接焊接头的汽车用部件。
背景技术
至今，在使用多个钢板构件构成的构造物中，为了使对应于功能、使用环境的钢板构件叠合而进行电阻点焊。通过形成具有熔核的点焊部，从而广泛地进行多个钢板构件的搭接焊构件的构成。例如，在具有无骨架式车身构造的汽车车身中，为了提高碰撞安全性以及燃油费，一般进行使高强度钢板与钢板叠合、并对法兰(叠合部)进行电阻点焊。
近年，在汽车车身的组装中，代替以往一直使用的电阻点焊而使用长距离激光焊接。长距离激光焊接能够驱动电流计反射镜(galvanometer mirror)在规定的立体区域内自由地焊接。在长距离激光焊接中，由于通过安装于机械臂的前端的电流计反射镜，能够在焊接点间高速移动，因此变得能够大幅缩短焊接的生产间隔时间。此外，在长距离激光焊接中，如电阻点焊那样不发生既存的向焊接部的焊接电流的分流，因此能够缩短焊接部之间的间距，通过多点焊接也可提高车身刚性。
由于长距离激光焊接作为替代电阻点焊而使用，故通常使用大致圆状的激光焊接部，即圆状、椭圆状、圆环状、椭圆环状、“C”字状、长“C”字状、甚至多重圆环状等焊接形状。
另一方面，作为汽车车身的构成材料，近年来推进了高强度钢板的应用，抗拉强度为1500MPa等的1180MPa以上级的高强度钢板的冷压制品、热压制品(烫印(hot-stamp)制品)也被逐渐使用。为此，今后需求对于1180MPa以上级的高强度钢板的长距离激光焊接的应用。
然而，由于这种高强度钢板具有淬火过的马氏体(martensite)主体的金属组织，激光焊接部周围被回火，从而生成回火马氏体，硬度下降。例如，在1500MPa级高强度钢板的情况下，母材的硬度为Hv460左右，但激光焊接部周围的热影响部(heat-affected zone，以下称作“HAZ”)的硬度局部性地下降至Hv300左右，该部分软化。将该局部性软化了的部分称作HAZ软化部。
像这样的HAZ软化部在车辆的碰撞时，有时成为构成车身的钢板的断裂的起点。例如，将1500MPa级的钢板作为加强构件对法兰进行激光焊接而成的中柱的情况下，在侧面碰撞实验中，存在从法兰的HAZ软化部起产生龟裂、中柱断裂的情况。
以基于该种激光焊接的HAZ软化部为起点的断裂现象明显发生于抗拉强度超过1180MPa的高强度钢板。特别是，在通过具有水冷功能的连续退火设备形成了淬火组织的抗拉强度1180MPa以上的高强度钢板、以及通过烫印(热压)成形的高强度钢板的激光焊接部中较明显。由于长距离激光焊接能够缩短焊接部之间的间距，故可在法兰形成多个焊接部。然而，由于形成多个激光焊接部也会形成多个HAZ软化部，因此断裂风险增大。
由在高强度钢板形成的HAZ软化部导致的断裂的对策至今未有报告。但报告有在电阻点焊的情况下发生了类似的现象。
在非专利文献1中公开有如下内容，通过对具有断裂的危险的部分，在烫印时进行的热处理使母材的强度下降，从而抑制基于电阻点焊的HAZ软化，上述断裂的危险是由烫印形成的A柱中的碰撞导致的。由此，能够防止以HAZ软化部为起点的构造构件的断裂。
在非专利文献2中公开有如下内容，通过基于对由烫印形成的B柱的法兰部高频加热造成的回火使母材的强度下降，即使进行电阻点焊也不发生HAZ软化，从而防止以HAZ软化部为起点的构造构件的断裂。
此外，作为类似的技术，例如，在专利文献1中公开了如下技术，在焊接高强度钢板来形成汽车用构造构件时，通过并用激光焊接与点焊，缓和焊接部的应力且抑制延迟破裂。在专利文献2中公开了如下技术，作为提高焊接部的接合的技术，沿点焊部在金属构件上形成基于激光焊接的连续焊接部。并且，在专利文献3中公开了如下技术，作为提高焊接部的接合力的技术，在点焊部或点焊部周围进行激光焊接。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-178905号公报
专利文献2：日本特开2009-241116号公报
专利文献3：日本特开2010-264503号公报
非专利文献
非专利文献1：Tailored Properties for Press-hardened body partsDr.Camilla Wastlund,Automotive Circle International,Insight edition 2011Ultra-high strength steels in car body lightweight design-current challengesand future potential
非专利文献2：Tempering of hot-formed steel using induction heating,Olof Hedegard,Martin Aslund,Diploma work No.54/2011Chalmers University ofTechnology,Gothenburg,Sweden(URL:http://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/144308.pdf))
发明内容
发明所要解决的课题
如非专利文献1公开的那样，在按A柱的每个部位调整强度的方法中，在A柱的比较宽的范围内不可避免地形成低强度部。为此，不能充分享有获得高强度这一烫印的效果，轻量化的效果也被限制。除此之外，在该方法中，淬火区域与未淬火区域之间的过渡区域扩大，强度特性变得不均等，有可能对A柱的碰撞性能产生不均匀。
如非专利文献2公开的那样，通过在烫印后高频加热而回火的方法有如下的可能性，由于高频加热而产生的热扭曲导致B柱变形、尺寸精度下降。不止是B柱，A柱、配置在称作上边梁(roof rail)的门开口部周边的构造构件，例如有必要确保尺寸精度以使与门板的间隙在门板整周内成为均等。若在门开口部周边配置的构造构件的尺寸精度下降，则变得无法确保车辆的外观品质。为此，非专利文献2所公开的技术难以应用于门开口部周边的构造构件。
另外，也考虑将B柱等的构造构件设计为，在碰撞时点焊部的HAZ软化部不至于断裂扭曲。然而，进行该种设计，由于与构成构造构件的钢板的板厚的增加、加强构件的追加相关联，汽车车身的成本及重量增加，因此不优选此方式。
专利文献1公开的技术是抑制由在用于使钢板叠合的连续激光焊接紧后发生的氢脆所导致的、延迟破裂的技术。氢脆(hydrogen embrittlement)是由于伴随焊接的残留应力、扭曲集中于激光焊接的始端部及终端部，钢中的溶解氢集中于该处而引起的。因此，提出了为了防止钢板的变形，缓和残留应力、扭曲，因此，在激光焊接施工的预定位置，进行基于焊接等的定位焊从而抑制钢板的变形。即，该技术是关于抑制由于连续激光焊接而产生的钢板的变形、由氢脆导致的延迟破裂的对策的技术，并不是关于代替电阻点焊、用于叠合钢板的、大致圆状的激光焊接部周围的HAZ软化部所引起的断裂的对策。
专利文献2公开的技术也是作为在进行连续激光焊接之前进行电阻点焊由此作为叠合部分的固定手段而发挥功能的技术。即，该技术也是抑制由连续激光焊接产生的钢板的变形的技术，并不是关于代替电阻点焊、用于叠合钢板的、大致圆状的激光焊接部周围的HAZ软化部所引起的断裂的对策。
专利文献3公开的技术中，依次进行点焊工序与激光焊接工序，两个以上的钢板之间，即使在与表面侧钢板邻接的高板厚钢板和表面侧钢板之间未形成有点焊部的情况下，也可通过激光焊接将表面侧钢板与高板厚钢板焊接，可靠地进行搭接焊。即，该技术也不是关于代替电阻点焊、用于叠合钢板的、大致圆状的激光焊接部周围的HAZ软化部所引起的断裂的对策的技术。
如以上所述，作为用于使包含高强度钢板(特别是，1180MPa以上级的钢板)的钢板叠合的接合，在需求代替电阻点焊的激光焊接的应用中，没有针对HAZ软化部所引起的断裂的有效的对策。
本发明鉴于该种状况而作出，并将如下内容作为课题：即使在为了使包含高强度钢板的多个钢板叠合而进行了激光焊接的情况下，也可抑制由HAZ软化部所引起的龟裂导致的破裂。特别是对于如下紧要的课题，即，获得在应用于汽车的柱等耐碰撞构造构件时，抑制因低扭曲而破裂的有效的解决对策。
以下，在本说明书中，将用于使钢板叠合的激光焊接称作“激光搭接焊”，将其焊接部分称作“激光搭接焊部”。此外，在本说明书中，只要未特别说明，则将1180MPa以上级的钢板称作“高强度钢板”。
用于解决课题的手段
本案发明者们，为了解决上述课题而致力于研讨的结果是发现了，横割大致圆状的激光搭接焊部，并照射激光束至HAZ的最软化部的外方，从而形成再淬火部，由此能够抑制扭曲在HAZ软化部的集中，并能够抑制在HAZ软化部的断裂。本发明者们进一步详细地研讨而得出了以下的见解。
(a)发现了：通过激光照射对由激光搭接焊产生的HAZ软化部进行再加热、淬火，由此提高暂时软化了的部分的硬度，软化部被消除，从而能够抑制以HAZ软化部为起点的破裂。
这也发现了通过基于激光照射的再加热，对HAZ软化部进行淬火便足够。也就是说，可以通过激光照射使其暂时熔融凝固即可，但无需一定使其熔融凝固。在本说明书中，将通过激光照射进行淬火称作“激光淬火”，此外将淬火过的部分称作“激光淬火部”。
(b)发现了基于再加热的淬火相对主应力方向，形成为大致直线状即可。
在本说明书中，将最大应力方向称作主应力方向，将此时的应力称作主应力。通常，以高强度钢板作为加强构件的耐冲击构件其冲击应力施加的方向大体已确定。在汽车的柱等的构件中，法兰的长度方向成为主应力方向。因此，针对该方向采取抑制龟裂的产生的对策即可。
(c)发现了：在激光淬火部的周边也形成软化部，其末端部分(终端部分)成为新的龟裂的起点，但其末端部分的曲率小于激光搭接焊部的HAZ软化部分，因此明显地抑制了龟裂的产生。
即，由于沿主应力方向直线状地进行激光照射，因此成为龟裂的起点的部分成为在激光淬火部的末端形成的软化部。发明者们通过实验，确认了在激光淬火部的1mm左右外侧形成软化部。也就是说，末端部的软化部的曲率径依赖于激光照射宽度。与大致圆形状的激光搭接焊部的圆当量径(曲率径)相比，激光淬火部的末端部的曲率径(激光照射宽度)较小。以一定的中心角观察时的弧的长度与曲率径成比例。因此，设为与激光搭接焊的HAZ软化部的、硬度恢复后的部分的中心角相同的中心角时的激光淬火部的末端部的弧的长度与HAZ软化部的硬度恢复后的部分的长度相比明显变短。因此，通过沿主应力方向直线状地进行激光淬火，能够明显抑制龟裂的产生。
通常，以大致圆形状进行的激光搭接焊部的直径为2～15mm左右。另一方面，再加热的激光照射宽度(与激光束径相同。)为0.15～0.9mm左右。
因此，若再加热时的激光照射宽度小于激光搭接焊的直径(淬火部通过的部分的曲率径)，则能够得到龟裂抑制效果。特别是，若激光照射宽度为激光搭接焊部的直径(曲率径)的50％以下，则能够显著地抑制由软化部引起的龟裂产生。更优选的是设为40％以下，更进一步优选的是30％以下。
另一方面，若使激光照射宽度过窄，则HAZ软化部的龟裂产生的抑制效果下降。为此，将激光照射宽度设为激光搭接焊的直径(淬火部穿过的部分的曲率径)的10％以上即可。更优选的是20％以上。
(d)激光搭接焊的最软化部形成于从熔融部起1～2mm左右外侧。为此，需要使激光淬火部的长度从激光搭接焊部的外缘起3mm以上。优选的是，激光淬火部的长度从激光搭接焊部的外缘起5mm以上，尽可能6mm以上。
(e)基于激光照射的再加热温度(淬火温度)为钢板的A3点以上即可。这是因为在用激光照射进行加热的情况下，若停止照射则迅速被冷却，因此暂时成为A3点以上的温度则被淬火。此外，被暂时熔融也没有问题。若暂时熔融，虽然在组合的钢板间产生成分稀释，但在外周部形成的最软化部分产生应力集中，成为龟裂的起点这一问题不会改变。
(f)基于以上的见解，制作横割激光搭接焊的HAZ软化部并沿主应力方向直线状地照射激光而成的样本，进行抗张实验时，与仅进行激光搭接焊的情况相比，确认了断裂延伸增大(图4)。即，确认了能够消除低扭曲破裂。
本发明基于上述见解而作成，其主旨如以下所述。
(1)一种搭接焊方法，其特征在于，上述搭接焊方法是使多个钢板叠合并照射激光来形成大致圆状的激光焊接部的方法，在上述搭接焊方法中，从所述大致圆状的激光焊接部的外缘通过并直线状地照射激光，从而在钢板上形成淬火部。
(2)如(1)所述的搭接焊方法，其特征在于，所述直线状的激光照射沿事先求得的主应力方向照射。
(3)如(1)或(2)所述的搭接焊方法，其特征在于，所述直线状的激光照射从所述大致圆状的激光焊接部的外缘起至少照射3mm以上。
(4)如(1)至(3)中任一项所述的搭接焊方法，其特征在于，所述大致圆状为圆状、椭圆状、圆环状、椭圆环状、“C”字状、长“C”字状或多重圆环状。
(5)如(1)至(4)中任一项所述的搭接焊方法，其特征在于，所述直线状的激光照射部分的照射宽度比所述大致圆状的激光焊接部外缘中的所述直线状的激光照射所通过的部分的曲率直径小。
(6)如(1)至(5)中任一项所述的搭接焊方法，其特征在于，所述多个钢板中，是具有马氏体组织的钢板。
(7)如(6)所述的搭接焊方法，其特征在于，具有所述马氏体组织的钢板是具有抗拉强度1180MPa以上的钢板。
(8)一种搭接接头，其特征在于，上述搭接接头是使多个钢板叠合并照射激光来形成大致圆状的激光焊接部，从而接合所述多个钢板而成的搭接接头，所述搭接接头具备从所述大致圆状的激光焊接部的外缘通过并照射激光从而形成为直线状的淬火部。
(9)如(8)所述的搭接接头，其特征在于，所述形成为直线状的淬火部沿事先求得的主应力方向形成。
(10)如(8)或(9)所述的搭接接头，其特征在于，所述形成为直线状的淬火部从所述大致圆状的激光焊接部的外缘起至少形成为3mm以上。
(11)如(8)至(10)中任一项所述的搭接接头，其特征在于，所述大致圆状为圆状、椭圆状、圆环状、椭圆环状、“C”字状、长“C”字状或多重圆环状。
(12)如(8)至(11)中任一项所述的搭接接头，其特征在于，所述形成为直线状的淬火部的宽度比作为所述大致圆状的激光焊接部外缘且所述直线状的淬火部所交叉或相接的部分的曲率直径小。
(13)如(8)至(12)中任一项所述的搭接接头，其特征在于，所述钢板中的至少一个钢板是具有马氏体组织的钢板。
(14)如(13)所述的搭接接头，其特征在于，具有所述马氏体组织的钢板是具有抗拉强度1180MPa以上的钢板。
(15)一种搭接接头的制造方法，其特征在于，上述搭接接头是使多个钢板叠合并照射激光来形成大致圆状的激光焊接部而制造成的搭接接头，在上述制造方法中，从所述大致圆状的激光焊接部的外缘通过并直线状地照射激光，从而在钢板上形成淬火部。
(16)一种汽车用部件，其特征在于，所述汽车用部件具备(8)～(14)中任一项所述的搭接接头。
另外，本发明涉及的激光搭接焊的形状无特别限定。然而，成为代替通常电阻点焊的激光搭接焊的形状为大致圆状。在这里所说的大致圆状是指，圆状、椭圆状、圆环状、椭圆环状、“C”字状、长“C”字状等圆弧系列，进而有多重圆环状、圆弧系列为多重的形成。此外，填涂这些形状的内部而进行的激光焊接也能够应用本发明。
进一步，一般虽不被使用，但即使不是大致圆状的形状也能够应用本发明。例如，也可以是三角形、四边形等多边形。
发明的效果
根据本发明，即使是叠合多个钢板构件并通过激光搭接焊而接合的情况下，激光搭接焊部周围的HAZ软化部中也不会成为龟裂的起点，能够避免因低扭曲导致的断裂。因此，能够提供例如具有在碰撞时乘员保护性能优越的耐冲击性且高强度的汽车用部件。
附图说明
图1表示抗张样本，图1(a)为表示整体的图，图1(b)为表示样本中心线处的截面的图。
图2(a)为表示1310MPa级钢板中圆状的激光焊接部的硬度调査位置的图，图2(b)为表示圆状的激光焊接部的硬度分布的图。
图3为表示在圆状的激光焊接部的HAZ软化部处的断裂的图。
图4(a)为表示抗张实验的比较例的激光焊接接头的图，图4(b)为表示本发明例1的激光焊接接头的图，图4(c)为表示本发明例2的激光焊接接头的图，图4(d)为表示抗张实验中的比较例、本发明例1、本发明例2的负荷-延伸线的图。
图5(a)为表示本发明例1的抗张实验中的断裂位置的图，图5(b)为表示抗张实验中的本发明例2的断裂位置的图。
图6(a)～图6(g)是表示本发明的实施方式例的图。
图7(a)～图7(j)也是表示本发明的实施方式例的图。
图8为表示将本发明应用于中柱的例子的图。
图9为表示将本发明应用于下纵梁的例子的图。
图10为表示将本发明应用于A柱～上边梁的例子的图。
图11(a)为表示基于“C”字型激光搭接焊的抗张样本的图，图11(b)为表示比较例的激光搭接焊部的图，图11(c)为表示本发明例涉及的激光搭接焊部的图，图11(d)为表示抗张实验结果的图表。
图12(a)为表示比较例的断裂位置的图，图12(b)为表示本发明例的断裂位置的图。
图13为表示本发明例的“C”字状的激光搭接接头的硬度分布的图，图13(a)为表示本发明涉及的搭接接头的硬度分布的测定位置的图，图13(b)为表示线状的激光照射部末端部分的硬度分布的图，图13(c)为表示线状的激光照射部的中间部分的图，图13(d)为表示大致圆状的激光搭接焊部的硬度分布的图。
具体实施方式
首先，对基于激光束的本发明涉及的焊接方法进行说明。
不特别限定激光焊接机。作为一例，可使用盘形激光器、纤维激光器、YAG激光器、二氧化碳气体激光器。示出束径范围设为0.15～0.9mm，输出范围设为1～10kW，并且，焊接速度范围设为1～25m/min的例子。激光焊接的条件根据钢板的种类、钢板的厚度等而适当决定，并不限于上述例示。
焊接可以是由在机械手上搭载的一般的焊枪(torch)进行的焊接，但优选的是利用电流计反射镜的长距离激光焊接。长距离激光焊接是如下所述的技术，对专用扫描镜组合长焦点聚焦透镜，进行激光束的空间传递，并高速扫描激光光斑(laser spot)从而焊接。与在以往的激光焊接中使用的机械手、NC装置相比，由于光束移动时间几乎为零，因此能够进行高效率的焊接。该系统具有几乎无需光斑从处于加工中的焊接位置向其他焊接位置的移动时间的优点。
在淬火部的形成工序中，在向叠合部照射激光束、形成了大致圆状的激光焊接部后，将形成于大致圆状的激光焊接部周围(外周部)的HAZ软化部横割，形成直线状的淬火部，从而使大致圆状的激光焊接部周围的HAZ软化部硬化。因此，能够以通过激光搭接焊部的外缘，直线状地进行激光照射，从而分割HAZ软化部的方式，来形成淬火部。在这里“通过激光搭接焊部的外缘”表示与激光搭接焊部的外缘交叉或相接的状态。
激光搭接焊部是如图2(b)所示那样的熔融凝固部。因此，激光搭接焊部的外缘表示熔融凝固部与母材金属的边界。图2表示使圆状的中心部也熔融凝固的例子。图13虽为“C”字状，但在该情况下激光搭接焊部也为熔融凝固部，观点相同。
图13(a)表示以横穿“C”字状的激光搭接焊部的方式进行激光淬火的例子。并示出图13(a)中以虚线表示的方向的钢板表面的硬度分布。图13(b)、(c)、(d)分别表示激光淬火部末端部(终端部)、激光淬火部、激光搭接焊部的钢板表面硬度分布。
如图13(c)所示那样，淬火部表示横穿激光淬火部而测定硬度分布时，由夹着激光照射部出现的、硬度的极大点所夹的区域。
在淬火部的周边形成基于淬火时的热输入的软化部。在图13(c)中，在硬度的峰值的外侧，存在表示硬度的极小值的部分。这是基于激光淬火的软化部。
表示激光淬火部的末端部(终端部)的硬度状况的图为图13(b)。图13(b)为表示激光照射方向的硬度分布的图。图13(b)的硬度的极大点是淬火部的末端(终端部)，其右侧成为淬火部。根据图13(b)也可知，在紧挨着硬度的极大点的外侧存在表示极小点的部分。这是基于激光淬火的软化部。
此外，淬火部的形成优选为高强度钢板(特别是包含马氏体组织的钢板)的板厚的50％以上。
此外，直线状的淬火部的位置为碰撞时假定的主应力方向，或可将在法兰状的钢板构件进行激光焊接时，该法兰延伸的方向设为主应力方向。由于激光焊接的精度等关系，即使偏离主应力方向，优选其偏离角较小，因此直线状的淬火部优选形成在相对于主应力方向±30°以内的范围。若淬火部形成在相对于主应力方向±30°以内的范围，则可看作形成在主应力方向上。更优选的是，相对于主应力方向±15°以内的范围。更进一步优选的是，相对于主应力方向±10°以内的范围。
另外，主应力方向可在设计阶段事先求得。不限定事先求得主应力方向的方法。例如有限单元法(FEM)等能够通过仿真求得。或者，也可以通过模型、实际形状的实验构件进行实验而求得。
主应力方向也可以是多个。这种情况下，配合各主应力方向，直线状地进行激光照射来形成淬火部即可。
通过用于再加热的激光照射来形成直线状的淬火部，从而大致圆状的激光搭接焊部周围的HAZ软化部被分割，主应力方向上的HAZ软化部所引起的强度下降被抑制。另外，由直线状的淬火部分割激光搭接焊部的HAZ软化部即可，因此在激光搭接焊部的内部，无需一定连续形成为直线状亦可。
不对本发明能够应用的钢板进行限定。但在具有马氏体组织的钢中明显产生HAZ软化，对该种钢板应用本发明时，其效果显著。作为具有马氏体组织的钢板有，具有1180MPa以上的抗张应力的高强度钢。该种高强度钢应用于烫印(热压成形)的情况较多，有时也被称作烫印用钢。
此外，有无电镀都可。
本发明涉及的搭接接头可用于任意的钢制构件。特别是，应用于需求耐冲击性的汽车构件时得到的效果显著。
基于具体例来说明本发明。
若碰撞例如汽车的中柱时，则对搭接焊有内侧板与外侧板的法兰部施加抗张负荷。因此，扭曲集中于在法兰形成的圆状的激光搭接焊部的HAZ软化部从而断裂。发明者们假定该种情况而进行了实验。
图1为表示抗张样本的说明图。
将440MPa级钢板(板厚1.2mm)、1310MPa级钢板(板厚1.4mm)、以及270MPa级合金化熔融镀锌钢板(板厚0.7mm)叠合，通过电阻点焊固定到样本的保持部，对样本的中央部实施圆状的激光搭接焊。利用纤维激光，以束径0.6mm、输出2.0kW、焊接速度2.0m/min的条件进行激光焊接，形成具有激光搭接焊部的样本，激光搭接焊部在图4(a)所示的直径为约7mm的圆状且圆内部也进行了焊接。
图2(a)为表示1310MPa级钢板中的圆状的激光焊接部的硬度调査位置的说明图，图2(b)为表示圆状的激光焊接部的硬度分布的说明图。
如图2(a)以及图2(b)所示，在1310MPa级钢板的圆状的激光焊接中，淬火部周围的HAZ被回火而软化。
图3为表示圆状的激光搭接焊接头的断裂位置的说明图。如图3所示可知，进行抗张实验时，扭曲集中于1310MPa级钢板的激光焊接部周围的HAZ软化部而断裂。
图4包括抗张实验的比较例(图4(a))、本发明例1(图4(b))、以及本发明例2(图4(c))的负荷-延伸线图(图4(d))。比较例(图4(a))仅为激光搭接焊的情况。本发明例1(图4(b))为从激光搭接焊的外缘起沿样本的轴向(主应力方向)直线状地进行激光照射而形成淬火部的情况。激光照射从离开搭接焊部边缘12mm的点起横穿激光搭接焊部，至离开搭接焊部边缘12mm的点为止的长度遍及31mm且直线状地进行激光照射。本发明例2(图4(c))为将激光淬火部形成至样本的保持部的情况，是以激光淬火部的末端部不会成为龟裂的起点的方式形成的样本。将制作的焊接部设为标距长度(gauge length)50mm、以抗张速度3mm/min实施了抗张实验。
图5为表示本发明例1(图5(a))、本发明例2(图5(b))的断裂位置的说明图。
在图4(d)中示出断裂延伸(break elongation)测定结果。可知“比较例”的断裂延伸较小为2.3％左右，且发生低扭曲破裂。
本发明例1的断裂延伸为4.3％，与比较例相比，断裂延伸与比较例相比提高了约87％。此外确认了断裂位置是在激光淬火部的末端部断裂(图5(a))。该结果确认了本发明例1与比较例相比，消除了低扭曲破裂。另外，搭接焊部的熔融金属部由于各钢板的元素混合而软化，但该部分由3张钢板叠合而板厚较厚，因此在熔融金属部不发生断裂。
对于本发明例2，断裂延伸为7.3％左右，与比较例相比提高了约317％。确认了断裂位置在激光淬火部的中部断裂(图5(b))。也就是说，确认了不在搭接焊的HAZ软化部断裂。该结果确认了本发明例2与比较例及发明例1相比，消除了低扭曲破裂。
另外，关于断裂面的观察，观察了样本中的、高强度钢板(上述样本中为1310MPa级钢板)的断裂面。
图6(a)～图6(g)为表示假定为法兰的各种大致圆状的激光搭接焊部1～7的说明图。这种情况下，主应力方向为法兰的长度方向(图中的左右方向)。如图6(a)～图6(g)所示，本发明可使用于圆状1、椭圆状2、“C”字状3、长“C”字状4、圆环状5、椭圆环状6、双重圆环状7的激光搭接焊。
图7(a)～图7(j)为表示将在圆状的激光搭接焊部1周围形成的HAZ软化部横割而形成的线状的激光淬火部8的说明图。图7也假定为法兰，与图6同样地主应力方向为法兰的长度方向(图中的左右方向)。
如图7(a)所示，线状的激光淬火部8无需一定穿过圆状的激光焊接部1的中央亦可。
如图7(b)所示，线状的激光淬火部8的形成方向相对于假定主应力方向在30°以内即可。
如图7(c)所示，线状的激光淬火部8的左右的长度无需一定为相同长度亦可，但有必要使激光淬火部8形成至从大致圆状的激光焊接部1的端部起向外方离开3mm以上的位置。
如图7(d)所示，线状的激光淬火部8的端为了抑制应力集中也可以扩大。但有必要为小于圆状的激光焊接部1的尺寸。
如图7(e)所示，线状的激光淬火部8只要相对于假定主应力方向在±30°以内也可以弯曲。
如图7(f)所示，也可以通过1个线状激光焊接部8将多个圆状的激光淬火部1、1连续地连结。
如图7(g)与图(h)所示，直线状的激光淬火部8无需一定贯通圆状的激光搭接焊部1的内部亦可。
如图7(i)所示，激光淬火部8可以是多个。若主应力方向为多个，则分别在其方向形成激光淬火部即可。
如图7(j)所示，激光淬火部的宽度也可以变化。特别是如图7(i)所示那样，激光淬火部的宽度可以设为在激光搭接焊部的外缘处较宽，在末端部较窄。
对将本发明应用于汽车用部件的状况进行说明。
图8为表示将本发明应用于中柱9的状况的说明图。
在侧板的制造工序中，通过分别将由270MPa级合金化熔融镀锌钢板构成的侧板-外(未图示)、由烫印构件构成的中柱加强件10、以及由590MPa级钢板构成的中柱-内(未图示)与在它们各自的缘部形成的法兰叠合，并进行电阻点焊，由点焊部11临时固定。
装配后的侧板在主车身线与车身底部组装，在被临时固定后，通过长距离激光焊接加固。
此时如图8所示，实施圆状的激光搭接焊从而形成激光搭接焊部1，之后，实施用于分割圆状的激光搭接焊部1周围的HAZ软化部的、线状的激光照射从而形成激光淬火部8。
另外，如图8所示，用于分割圆状的激光搭接焊部1周围的HAZ软化部的激光照射无需对所有的激光搭接焊部1实施，可仅对HAZ软化部中有断裂的可能性的激光搭接焊部1实施。
图9为表示将本发明应用于下纵梁12的状况的说明图。
下纵梁12也与中柱9同样地，在主车身线与车身底部组装，被临时固定后，通过长距离激光焊接加固。下纵梁12是通过分别将梁内侧板、梁内加固件、以及梁外侧板与在它们各自的缘部形成的法兰叠合而构成，其中，梁内侧板由590MPa级合金化熔融镀锌钢板构成，梁内加固件由1180MPa级合金化熔融镀锌钢板构成，梁外侧板由270MPa级合金化熔融镀锌钢板构成。此时进行圆状的激光焊接而形成了激光搭接焊部1后，进行用于分割HAZ软化部的线状的激光照射从而形成线状的激光淬火部8。
图10表示将本发明应用于A柱13～上边梁14的状况的说明图。
如图10所示，A柱13～上边梁14也与中柱9同样地，包含A柱13～上边梁14的侧板在主车身线与车身底部组装，并通过长距离激光焊接加固。A柱13、上边梁14分别通过由2个烫印构件构成的模制板(molded panel)与270MPa级合金化熔融镀锌钢板这三者重合而构成。此时，进行圆状的激光焊接而形成了激光搭接焊部1后，进行用于分割圆状的激光搭接焊部1周围的HAZ软化部的激光照射从而形成激光淬火部8。
以上，基于具有圆状的激光搭接焊部的汽车构件的例子对本发明进行了说明。如上所述，本发明的实施方式不限定于上述例子。只要是包含本发明必要条件的方式，则可实现本发明的效果，且包含于本发明的范围内。
以下，介绍与上述不同的方式有关的实施例。
实施例1
実施例1为对“C”字形状的激光搭接焊应用本发明的例子。
图11(a)为表示抗张样本的说明图，图11(b)为表示比较例的激光焊接部的说明图，图11(c)为表示本发明例的激光焊接部的说明图，图11(d)为表示抗张实验结果的图表。
对于抗张样本，将板厚为0.7mm的270MPa级合金化熔融镀锌钢板、板厚为1.4mm的1310MPa级钢板、板厚为1.2mm的440MPa级钢板这三者按该顺序叠合，并对样本的保持部进行电阻点焊来制作图11(a)所示的抗张样本。
接下来，利用纤维激光，以束径0.6mm、输出2.7kW、焊接速度2.0m/min的条件并利用电流计反射镜，来制作图11(b)所示的、形成了直径约7mm的“C”字状的激光焊接部的样本(比较例)，以及图11(c)所示的、在形成了“C”字状的焊接部后实施线状的激光照射而成的样本(本发明例)。
将制作的焊接部设为标距长度50mm、以抗张速度3mm/min实施了抗张实验。
图12(a)为表示比较例的断裂位置的说明图，图12(b)为表示本发明例的断裂位置的说明图。
如图11(d)所示，在比较例的“C”字状的激光焊接中断裂延伸为2.7％。并且，如图12(a)所示，沿“C”字状的外周断裂。
与此相对，在本发明例中，如图11(d)所示，断裂延伸为4.3％。并且，如图12(b)所示，断裂位置为激光淬火部的前端(末端部)。
像这样，本发明例的断裂延伸与比较例相比提高了约60％。
产业上的可利用性
本发明能够利用于组合了包含高强度钢板的钢板后的搭接接头。特别是能够利用于汽车部件等的机械构造部件。
符号说明
1 大致圆状(圆状)的激光焊接部
2 大致圆状(椭圆状)的激光焊接部
3 大致圆状(“C”字状)的激光焊接部
4 大致圆状(长“C”字状)的激光焊接部
5 大致圆状(圆环状)的激光焊接部
6 大致圆状(椭圆环状)的激光焊接部
7 大致圆状(双重圆环状)的激光焊接部
8 直线状的淬火部
9 中柱
10 中柱加强件
11 点焊部
12 下纵梁
13 A柱
14 上边梁

Claims (12)

1.一种搭接焊方法，其特征在于，上述搭接焊方法是使多个钢板叠合并照射激光来形成大致圆状的激光焊接部的方法，所述多个钢板中的至少一个钢板是具有马氏体组织的钢板，
在上述搭接焊方法中，从所述大致圆状的激光焊接部的外缘通过并从所述大致圆状的激光焊接部的外缘起至少3mm以上地直线状地照射激光，从而在钢板上形成淬火部。
2.如权利要求1所述的搭接焊方法，其特征在于，
所述直线状的激光照射沿事先求得的主应力方向照射。
3.如权利要求1或2所述的搭接焊方法，其特征在于，
所述大致圆状为圆状、椭圆状、圆环状、椭圆环状、“C”字状、长“C”字状或多重圆环状。
4.如权利要求1或2所述的搭接焊方法，其特征在于，
所述直线状的激光照射部分的照射宽度比所述大致圆状的激光焊接部外缘中的所述直线状的激光照射所通过的部分的曲率直径小。
5.如权利要求1或2所述的搭接焊方法，其特征在于，
具有所述马氏体组织的钢板是具有抗拉强度1180MPa以上的钢板。
6.一种搭接接头，其特征在于，上述搭接接头是使多个钢板叠合并照射激光来形成大致圆状的激光焊接部，从而接合所述多个钢板而成的搭接接头，所述多个钢板中的至少一个钢板是具有马氏体组织的钢板，所述搭接接头具备从所述大致圆状的激光焊接部的外缘通过并从所述大致圆状的激光焊接部的外缘起至少3mm以上地照射激光从而形成为直线状的淬火部。
7.如权利要求6所述的搭接接头，其特征在于，
所述形成为直线状的淬火部沿事先求得的主应力方向形成。
8.如权利要求6或7所述的搭接接头，其特征在于，
所述大致圆状为圆状、椭圆状、圆环状、椭圆环状、“C”字状、长“C”字状或多重圆环状。
9.如权利要求6或7所述的搭接接头，其特征在于，
所述直线状的淬火部的宽度比作为所述大致圆状的激光焊接部外缘且所述直线状的淬火部所交叉或相接的部分的曲率直径小。
10.如权利要求6或7所述的搭接接头，其特征在于，
具有所述马氏体组织的钢板是具有抗拉强度1180MPa以上的钢板。
11.一种搭接接头的制造方法，其特征在于，上述搭接接头是使多个钢板叠合并照射激光来形成大致圆状的激光焊接部而制造成的搭接接头，所述多个钢板中的至少一个钢板是具有马氏体组织的钢板，
在上述制造方法中，从所述大致圆状的激光焊接部的外缘通过并从所述大致圆状的激光焊接部的外缘起至少3mm以上地直线状地照射激光，从而在钢板上形成淬火部。
12.一种汽车用部件，其特征在于，
具备权利要求6～10中任一项所述的搭接接头。
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