CN107206858B - 冲压成形部件的接合构造、具有该接合构造的汽车用构造部件以及接合部件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的冲压成形部件的接合构造是将通过冲压成形制作的在截面的至少一边具有开口部的两个部件以使所述开口部相对的方式组合并进行接合而成的，该冲压成形部件的接合构造如下地形成，针对接合面的一部分或全部，在下侧部件(3)中的纵壁部(3a)的前端部通过成形向外侧突出的弯曲凸部(5)而设置台阶部(7)，使比台阶部(7)靠前端侧的部位与上侧部件(9)的开口部嵌合，利用电弧焊对下侧部件(3)的台阶部(7)和上侧部件(9)的纵壁部(9a)的前端进行线接合。

Description

冲压成形部件的接合构造、具有该接合构造的汽车用构造部 件以及接合部件的制造方法

技术领域

本发明涉及利用焊接将在截面的至少一边具有开口部的两个冲压成形(pressforming)部件(part)接合而成的冲压成形部件的接合构造(welding structures)、具有该接合构造的汽车用构造部件(structural parts for automotive body)以及接合部件(welding parts)的制造方法。

背景技术

在利用焊接对两个部件进行线接合来制造构造部件之际，重要的是形成为耐疲劳特性(fatigue resistance)优异的高强度的(high-strength)接合构造。例如作为即使在汽车的构造部件中也是需要高强度的部件的悬架臂(suspension arm)、悬架框架(suspension frame)、底盘车架(chassis frame)等为了确保更高强度的特性，将截面的至少一边开口的两个部件接合而形成为闭合截面(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-82341号公报

专利文献2：日本特开2014-4607号公报

专利文献3：日本特开2012-213803号公报

专利文献4：日本特开平10-193164号公报

非专利文献

非专利文献1：焊接学会杂志、一般社团法人焊接学会、1993年、第62卷、第8号、p.595

发明内容

利用焊接而被接合的构造部件的破损大多起因于疲劳(fatigue)。因而，防止疲劳起因的破损于未然在部件设计中极其重要。通常，疲劳裂纹(fatigue crack)易于从被焊接母材(welding base material)与焊接金属(weld metal)之间的边界部产生。与焊接接头(welded joints)的疲劳强度(fatigue strength)相关的此前的见解指出：焊接部的疲劳强度降低的主要原因并非残余应力(residual stress)、金相组织(metallographicstructure)的因子，而是由焊接金属的余高(excess weld metal)形状导致的应力集中(stress concentration)(参照非专利文献1)。

另外，在利用电弧焊(arc welding)对两个部件进行了角焊(fillet welding)的情况下，焊接部的焊趾(weld toe)易于在耐久性试验(durability test)中成为裂纹(crack)的开端。因而，一直以来，进行了利用搭接角焊(lap fillet welding)的多层化(参照专利文献2)、保护气体成分的改善(参照专利文献3)、焊接部周边的残余应力的去除(参照专利文献4)等各种方法使焊接部的疲劳强度提高的研究。然而，这些方法耗费工时、成本，因此，现状是没有恰当的疲劳强度提高的手段。

本发明是为了解决该课题而做成的，目的在于提供一种冲压成形部件的接合构造、具有该接合构造的汽车用构造部件以及接合部件的制造方法，在该冲压成形部件的接合构造中，在将通过冲压成形制作的截面的至少一边开口的两个部件组合并利用电弧焊进行线接合(搭接角焊)的情况下，能够不增加工时、成本地提高疲劳强度。

为了解决上述课题、达成目的，本发明的冲压成形部件的接合构造是将通过冲压成形制作的在截面的至少一边具有开口部的两个部件以使所述开口部相对的方式组合并进行接合而成的，其特征在于，该冲压成形部件的接合构造如下地形成，针对接合面的一部分或全部，在一个部件中的纵壁部(side wall portion)的前端部通过成形向外侧突出的弯曲凸部(projection)而设置台阶部，使比该台阶部靠前端侧的部位与另一部件的开口部嵌合，利用电弧焊对所述一个部件的台阶部和所述另一部件的纵壁部的前端进行线接合。

本发明的冲压成形部件的接合构造的特征在于，在上述发明中，所述一个部件与所述另一部件的线接合以焊接金属的余高部(excess weld metal portion)处于所述台阶部的斜面部的方式接合。

本发明的冲压成形部件的接合构造的特征在于，在上述发明中，在将所述台阶部的高度设为D、将所述另一部件的板厚设为t2时，满足0.5＊t2≤D≤2＊t2的关系。

为了解决上述课题、达成目的，本发明的汽车用构造部件的特征在于，具有上述冲压成形部件的接合构造。

为了解决上述课题、达成目的，本发明的接合部件的制造方法是将通过冲压成形制作的在截面的至少一边具有开口部的两个部件以使所述开口部相对的方式组合并进行接合而成的接合部件的制造方法，该接合部件的制造方法的特征在于，具备以下工序：弯曲凸部成形工序，在该弯曲凸部成形工序中，通过在一个部件的坯料中的与纵壁部的前端部相当的部位成形弯曲凸部而设置台阶部；第一冲压成形工序，在该第一冲压成形工序中，在成形有所述弯曲凸部的坯料上成形纵壁部而制造具有开口部的一个部件；第二冲压成形工序，在该第二冲压成形工序中，在坯料上成形纵壁部而制造具有开口部的另一部件；和接合工序，在该接合工序中，使所述一个部件的比所述台阶部靠前端侧的部位与另一部件的开口部嵌合，利用电弧焊对所述一个部件的台阶部和所述另一部件的纵壁部的前端进行线接合。

发明效果

在本发明的接合构造中，将通过冲压成形制作的在截面的至少一边具有开口部的两个部件以使所述开口部相对地组合而成为闭合截面的方式接合之际，在一个部件的纵壁部的前端部通过成形向外侧突出的弯曲凸部而设置台阶部，使比该台阶部靠前端侧的部位与另一部件的开口部嵌合，利用电弧焊对所述一个部件的台阶部和所述另一部件的纵壁部的前端进行线接合。由此，本发明的接合构造成为由焊接金属的终端部(terminalportion)和部件形成的形状部的应力集中系数(stress concentration factor)被抑制的形状，因此，能够防止自焊接部起的破坏，能够使接合部件的疲劳强度提高。

附图说明

图1是本发明的冲压成形部件的接合构造的剖视图。

图2是具有本发明的冲压成形部件的接合构造的汽车用悬架部件(suspensionparts)的一个例子的立体图。

图3是说明本发明的接合构造和以往的接合构造的剖视图。

图4是说明应力集中系数K_t的计算式的记号的意思的图。

图5是说明实施方式1的冲压成形部件的接合构造的图。

图6是实施方式2的接合部件的制造方法的说明图(其1)。

图7是实施方式2的接合部件的制造方法的说明图(其2)。

图8是实施例1中的试验片的制备方法的说明图。

图9是实施例1中的平面弯曲(plane bending)疲劳试验(fatigue test)片的形状的说明图。

图10是实施例1中的疲劳试验的方法的说明图。

图11是实施例2的悬架臂的说明图。

图12是实施例2的接合部件的剖视图。

图13是实施例2中的疲劳试验的方法的说明图。

具体实施方式

[实施方式1]

作为例子，本发明的实施方式1的冲压成形部件的接合构造1(以下简称为“接合构造1”)是图1所示那样的将通过冲压成形制作的在截面的至少一边具有开口部的两个部件以使所述开口部相对的方式组合并进行接合而成的。

如图1所示，在接合构造1中，在一个部件(下侧部件3)的纵壁部3a的前端部通过成形向外侧突出的弯曲凸部5而设置有台阶部7。并且，在接合构造1中，比台阶部7靠前端侧的部位与另一部件(上侧部件9)的开口部嵌合，上侧部件9的纵壁部9a的前端部和下侧部件3的台阶部7利用电弧焊进行线接合。

作为具有接合构造1的接合部件，存在例如图2所示那样的悬架臂21。悬架臂21是从车身起像臂那样延伸并控制车轮(wheel)的运动的悬架部件，例如在通过制动而停止之际作用于车身的前后方向的载荷成为作用于悬架臂21的最大载荷。

在此，基于图3和图4说明通过设置图1所示那样的台阶部7并进行电弧焊从而疲劳强度提高的理由。

在以往的搭接角焊的情况下，如图3的(a)所示，金属板重叠的部分的截面形状如在图3的(a)中以虚线所示那样，成为下侧部件10的金属板的表面与上侧部件9的金属板的板厚边缘呈直角的形状。并且，要焊接的部位成为直角部的中心(角部)，堆焊部(weldingbuildup)在其与下侧部件3的金属板的表面部的交点和其与上侧部件9的金属板的表面部的交点分别成为焊趾11和焊趾12。此时，焊趾11与焊趾12之间的距离必然至少成为与上侧部件9的板厚相应的量以上的长度。这样的形状能够视作厚度在板宽度方向上不同、且由焊脚(fillet)连结的部件，需要考虑应力集中于该焊脚的情况下的应力集中系数。

另一方面，在设置台阶部7来进行焊接的本发明的情况下，如图3的(b)所示，下侧部件3侧的焊趾11必然成为相对于倾斜的平板的堆焊部。这样的形状能够视作在板宽度方向上具有凹口(notch)的部件，需要考虑应力集中于该凹口的情况下的应力集中系数。

应力集中系数K_t的计算式在以往的搭接角焊的情况下成为下式(1)，在设置台阶部7的焊接的情况下成为下式(2)。此外，各式的记号的意义如式后的附录和图4所记载那样。

[式1]

需要说明的是，φ是余高角(excess metal angle)，ρ是曲率半径(radius ofcurvature)，T是重叠部的厚度，t是下板的厚度，h是焊道高度(bead height)。

[式2]

需要说明的是，φ是余高角，ρ是曲率半径，t₁是设置有台阶部的板的厚度，t₂是平板的厚度，h是焊道高度。

如式(1)和式(2)所示，可知在这些式中均是：若图4所示的焊道(bead)高度h较小，则应力集中系数K_t变小，应力集中被缓和。

另一方面，在焊接金属的钢液的润湿性(wettability)、堆焊(cladding)量相同的情况下，堆焊部的形状对焊接金属的熔融固化后的形状造成影响。因此，与图4的(a)所示的以往的搭接角焊相比，设置图4的(b)所示那样的台阶部7来进行焊接的本发明的焊道高度h明显较小。因而，本发明与以往的搭接角焊相比应力集中系数K_t得到缓和。并且，与通过以往的搭接角焊缝进行焊接而成的接合构造相比较，设置台阶部7来进行焊接而成的本发明的接合构造1的疲劳强度提高。

另外，在以往的搭接角焊的情况下，存在如下问题：易于在电弧焊的焊接方向上产生不均(welding irregularities)，易于以焊接的钢液(molten steel)不足的部分为起点而产生疲劳破坏，期望的是能够实现在焊接方向上均匀的焊接的方法。此外，电弧焊以焊接部件的表面与地面大致平行的方式放置焊接部件来进行。

在以往的搭接角焊中，如图3的(a)所示，焊接的部位是上侧部件9的前端部端面与下侧部件10的纵壁部10a的表面相交叉的直角部的中心(角部)。因此，焊趾11和焊趾12分别成为堆焊部与下侧部件10的金属板表面之间的交点、和堆焊部与上侧部件9的金属板表面之间的交点。因而，金属的钢液成为在重力作用下易于向下侧部件10的金属板表面流动的状态，若焊接条件、金属板表面状态存在微小的偏差，则焊接金属的钢液的润湿性变化，易于产生焊接不均。

与此相对，在本发明的情况下，如图3的(b)所示，在下侧部件3具有台阶部7，因此，一个焊趾11处于台阶部7的倾斜面上，另一焊趾12成为上侧部件9的纵壁部9a的外表面的前端，由下侧部件3和上侧部件9形成槽形状。并且，电弧焊沿着该槽形状进行，因此，即使焊接条件、金属板的表面状态存在稍微的偏差，焊接的钢液也在重力作用下以积存于该槽的方式流动。因此，即使在焊接方向上产生钢液的不均，在钢液的界面张力(interfacialtension)、重力作用下也会对钢液自身发挥使不均均等化的作用。因而，在本发明中，能够进行难以产生焊接不均的稳定的焊接，其结果是，焊接部的疲劳强度提高。

而且，在焊接部在与板的表面平行的方向上反复受到应力的情况下，疲劳破坏易于从焊趾产生，裂纹沿着大致板厚方向传播(propagation)。在此，在以往的搭接角焊(参照图4的(a))和设置台阶部7来进行焊接的本发明(参照图4的(b))中，一个焊趾12成为与堆焊部和上侧部件9的金属板表面之间的交点相同的位置。在以往的搭接角焊的情况下，另一焊趾11成为下侧部件3的表面(参照图4的(a))。因此，在以往的搭接角焊中，裂纹的传播方向与下侧部件3的表面大致垂直，该裂纹的传播方向成为与疲劳的反复应力的方向(与下侧部件3的表面平行的方向)大致垂直的关系，因此，裂纹的传播长度(propagation length)变短。

与其相比，在设置台阶部7来进行焊接的本发明中，下侧部件3的表面倾斜(参照图4的(b))，裂纹与上侧部件9的板厚方向大致平行地传播。因此，在本发明中，在台阶部7处裂纹与板厚方向倾斜地传播，因此，传播长度比以往的搭接角焊的传播长度长。其结果是，本发明的接合构造1的疲劳寿命比以往的搭接角焊的疲劳寿命提高。

另外，与以往的搭接角焊相比，本发明的接合构造1的部件的刚性也提高。即，若上侧部件9的形状与以往例相同、且在下侧部件3设置有台阶部7，则下侧部件3的截面必然变大。在承载有相同的转矩(moment)时，相同位置的截面中的最大产生应力在截面系数(section modulus)大时变小。截面系数是由截面的形状决定的数值，若为相同的板厚，则截面大时截面系数大。所以，本发明的接合构造1的截面系数变大，最大产生应力变小，因此刚性提高。

接着，基于图5对台阶部7的优选的形状进行说明。图5是将图1中的上侧部件9与下侧部件3嵌合(fitting)的部位放大地表示的图。在图5中，将下侧部件3的板厚设为t1，将上侧部件9的板厚设为t2，将台阶部7的高度(弯曲凸部的高度)设为D，将上侧部件9的前端与台阶部7的倾斜面下端之间的距离设为L1，将下侧部件3与上侧部件9的嵌合长度设为L2，将台阶部7的倾斜角度设为θ。

首先，对于台阶部7的高度D与上侧部件9的板厚t2之间的关系，优选设为0.5＊t2≤D≤2＊t2。在本发明中，无需使台阶部7的高度D与对象侧部件(上侧部件9)的板厚t2相等(D＝t2)，即使台阶部7的高度D是对象侧部件(上侧部件9)的板厚t2的一半、或者两倍，也能获得规定的效果，因此也可以设为0.5＊t2≤D≤2＊t2。其原因在于，若将台阶部7设定成某一恒定量以上的高度，则与搭接角焊的焊接金属相比，形状被可靠地缓和。

而且，若使台阶部7的高度超过2＊t2，则难以进行上侧部件9的成形、上侧部件9与下侧部件3的组装，因此并不优选。

对象侧部件(上侧部件9)的前端与台阶部7的倾斜面下端之间的距离L1优选设为对象侧部件(上侧部件9)的板厚t2以下。其原因在于，若距离L1比板厚t2大，则台阶部7侧的焊趾11不是处于台阶部7的倾斜面而是处于下侧部件3的表面，因此，由与图3的(a)和图3的(b)进行比较的形状之差产生的效果变小。另外，出于这样的原因，只要是上侧部件9的前端不处于台阶部7的倾斜面的范围，则优选距离L1更短。另外，台阶部7的倾斜面与对象侧部件(上侧部件9)的接合面所成的倾斜角度θ优选为90°≤θ≤150°。

下侧部件3的与上侧部件9的嵌合长度L2越大，上侧部件9与下侧部件3的金属板重叠的部分越多，不仅该部分而且部件本身的刚性越大、且承载相同的转矩的状态下的产生应力越小。因而，嵌合长度L2越大，对疲劳强度提高越理想。

在上述的说明中，示出了通过在下侧部件3的纵壁部3a的长度方向(与纸面垂直的方向)整体成形弯曲凸部5来设置台阶部7的例子，但也可以在纵壁部3a的长度方向的一部分设置本发明的层差形状。

另外，在本发明的接合构造1中，通过在一个部件(下侧部件3)中的左右两方的纵壁部3a成形弯曲凸部5来设置台阶部7，但也可以通过在纵壁部3a的左侧或右侧中的任一侧成形弯曲凸部5来设置台阶部7，并与另一部件的纵壁部接合。

而且，在上述的说明中，示出了在下侧部件3设置台阶部7并将下侧部件3的前端嵌合并接合于上侧部件9中的例子，但也可以与此相反地在上侧部件9设置台阶部7并将上侧部件9的前端嵌合并接合于下侧部件3中。

[实施方式2]

本发明的实施方式2的接合部件的制造方法主要以具有图1所示的接合构造1的接合部件(其是将在至少一边具有开口部的两个部件以使上述开口部相对的方式组合并进行接合而成的)为对象，如图6所示，该制造方法具备弯曲凸部成形工序(S1)、第一冲压成形工序(S3)、第二冲压成形工序(S5)、以及接合工序(S7)。以下，基于图7具体地说明各工序。

＜弯曲凸部成形工序>

弯曲凸部成形工序S1是在上述接合部件中的、一个部件的坯料13中的与纵壁部3a的前端部相当的部位成形弯曲凸部5的工序(参照图7的(a-1)、图7的(a-2))。

在弯曲凸部5的高度D与对象侧部件(上侧部件9)的板厚t2之间的关系中，优选设为0.5＊t2≤D≤2＊t2。另外，利用弯曲凸部5设置的台阶部7的倾斜面与对象侧部件(上侧部件9)的接合面所成的倾斜角度θ优选设为90°≤θ≤150°。

＜第一冲压成形工序>

第一冲压成形工序S3是利用冲头15和冲模17对在弯曲凸部成形工序S1中成形了弯曲凸部5的坯料13进行冲压成形、获得具有纵壁部3a的下侧部件3的工序(参照图7的(a-3))。

在该工序中成形出的纵壁部3a的前端部具有在弯曲凸部成形工序S1中成形的向外侧突出的弯曲凸部5。另外，通过成形出纵壁部3a，在该工序中制作的下侧部件3成为在下侧部件3的截面的至少一边具有开口部的日文コ字截面(U-shaped cross section)形状。在该工序中成形纵壁部3a之前，在弯曲凸部成形工序S1中成形弯曲凸部5，由此能够容易地成形在前端部具有弯曲凸部5的纵壁部3a。

＜第二冲压成形工序>

第二冲压成形工序S5是利用冲头15和冲模17对坯料13进行冲压成形、获得具有纵壁部9a的上侧部件9的工序(参照图7的(b-1)、图7的(b-2))。通过成形出纵壁部9a，在该工序中制作的上侧部件9成为在至少一边具有开口部的日文コ字截面形状。

＜接合工序>

接合工序S7是使在第一冲压成形工序S3中获得的下侧部件3的比台阶部7靠前端侧的部位与在第二冲压成形工序S5中制作的上侧部件9的纵壁部9a嵌合、并利用电弧焊进行线接合的工序。

在使上侧部件9和下侧部件3嵌合而进行接合之际，优选将上侧部件9的板的前端与台阶部7的倾斜面下端之间的距离L1设为上侧部件9的板厚t2以下，对于距离L1，只要是在上侧部件9的前端不处于台阶部7的倾斜面上的范围内，就期望距离L1更短。

下侧部件3的与上侧部件9的嵌合长度L2越大，上侧部件9与下侧部件3的金属板重叠的部分越多，不仅该部分而且部件本身的刚性(stiffness)越大、且承载相同的转矩的状态下的产生应力越小。因而，嵌合长度L2越大，对疲劳强度提高越理想。

本实施方式2具有以下的效果。例如汽车用的悬架臂与在本实施方式2中设为对象的接合部件同样地，是将通过冲压成形制作的在截面的至少一边具有开口部的两个部件以使上述开口部相对的方式组合并进行接合而成的。不过，该两个部件不是在一个工序中被冲压成形的，作为对该两个部件的纵壁部进行冲压成形的前工序，进行提供于冲压成形的坯料的拉深工序(drawing process)、冲裁工序(without process)。

通过将本发明的弯曲凸部成形工序编入这些拉深工序、冲裁工序而对弯曲凸部进行成形，不会增加工序数，另外，无需特别的冲压成形装置，不有损生产率，能够制造经济性优异、且疲劳强度高的接合部件。

实施例1

进行用于确认本发明的作用效果的实验。以下，对该实验内容进行说明。在此，对于汽车车辆(automotive body)所使用的部件的耐久性能的评价，存在将部件装入实际的车辆而形成车身整体(full vehicle)进行的评价、以部件单位进行的评价、以更小单位的材料(试验片)的基础疲劳试验进行的评价等。在本实施例1中，进行通过本发明的设置台阶部的焊接(参照图8的(a))和现有技术的搭接角焊(参照图8的(b))制作的试验片的基础疲劳试验，评价了接合构造的性能。

＜试样>

试样设为板厚t2是2.3mm的980MPa级热轧钢板(hot-rolled steel sheet)。

＜试验片的制作方法>

从上述试样切出250mm×175mm的尺寸的钢板(steel sheet)。在图8的(a)中作为本发明例而示出设置台阶部7而进行了焊接的试验片的焊接截面。在本发明例中，在一个切出来的钢板的长度250mm侧的端部附近通过使用了折弯机(bender)的弯曲成形(bendingand forming)成形出了弯曲凸部5。此时，利用成形出的弯曲凸部5设置的台阶部7的高度(深度)D设为与试样的板厚t2相等的2.3mm，由弯曲凸部5形成的台阶部7的倾斜角度θ设为135°，上侧部件9的前端与台阶部7的倾斜面下端之间的距离L1设为2mm。

接着，将切出来的原样的钢板的端部重叠于成形出了弯曲凸部5的钢板的端部侧，对切出来的原样的钢板侧的端面进行MAG电弧焊，制作了具有本发明的接合构造的试验片。并且，从该试验片切出宽度30mm的长方形，从该长方形制作了平面弯曲疲劳试验片19。如图9所示，平面弯曲疲劳试验片19的长度是90mm，宽度是30mm，中央部的宽度是22mm。

在图8的(b)中作为比较例而示出通过现有技术的搭接角焊制作的试验片的焊接截面。在比较例中，将从试样切出来的原样的钢板彼此重叠，利用MAG电弧焊进行了制作。并且，从焊接后的钢板切出宽度30mm的长方形，制作了图9所示的形状的平面弯曲疲劳试验片19。

本发明例和比较例都将钢板彼此重叠的重叠量(嵌合长度)L2设为5mm。另外，焊道(weld bead)宽度W以在本发明例和比较例中相同的方式设为5.5mm或7mm。

在本发明例和比较例中，电弧焊条件均是，将焊接电流设为185A或205A，将电压设为19V或23V，将焊接速度设为85cm/min，将保护气体设为Ar-20％CO₂，焊丝使用了直径1.2mm的780MPa级高张力钢用。将电弧焊条件示于表1中。

[表1]

＜疲劳试验方法>

以脉动平面弯曲(pulsating plane bending)进行了疲劳试验(参照图10)。试验机使用东京衡机制PBF-30，以平面弯曲疲劳试验片19的焊道朝向下侧的方式设置于上述试验机。此时，将上板固定于试验机的驱动臂侧，将下板固定于试验机的计量摆臂侧，以下板的板厚中央成为弯曲中立面的方式设置了平面弯曲疲劳试验片19。以经由上述驱动臂对平面弯曲疲劳试验片19施加目标应力的方式施加反复载荷，进行了试验直到平面弯曲疲劳试验片19产生裂纹。施加于平面弯曲疲劳试验片19的应力通过经由计量臂计量出的转矩以及平面弯曲疲劳试验片19的板厚和板宽(上板和下板的平均值)求出。对于疲劳试验条件，将应力比设为0(脉动)，将试验频率设为20Hz，疲劳试验以最长1000万次结束。

＜疲劳试验结果>

将疲劳试验结果示于后述的表3中。本发明例是设置台阶部7的焊接，比较例是以往的搭接角焊。如表3所示，无论焊接条件如何，均成为本发明例的疲劳寿命大幅度超过比较例的疲劳寿命的结果。

实施例2

一般而言，汽车用的悬架臂要求强度，因此，大多是使通过冲压成形进行加工且具有开口部的两个部件彼此嵌合而形成闭合截面形状。因此，在实施例2中，以图11所示的悬架臂21为对象，实施对两个部件的接合部(台阶部设定部P1、P2、P3)利用现有技术的搭接角焊或本发明的设置台阶部的焊接而制作的悬架臂21的疲劳试验，对本发明和现有技术进行了比较。

＜供试接合部件>

构成悬架臂21的两个部件是将板厚t2为2.3mm的980MPa级热轧钢板冲压成形为截面日文コ字状而成的，将一个部件29在发明例和以往例中设为相同形状。对于电弧焊条件，将焊接电流设为185A，将电压设为23V，将焊接速度设为85cm/min，将保护气体设为Ar-20％CO₂，焊丝使用了直径1.2mm的780MPa级高张力钢用。

在以往例中，在另一部件23不设置台阶部27，在全部的接合部(图11中的P1～P3)处进行了搭接角焊。另一方面，在本发明例中，通过在另一部件23的纵壁部成形弯曲凸部来设置台阶部27，并与部件29嵌合而利用电弧焊进行了线接合。

在本发明例中，将在另一部件23成形弯曲凸部25而设置的台阶部27的高度D在图12的(b)中设为板厚t2的两倍(D＝2＊t2)，在图12的(c)中设为板厚t2的一半(D＝0.5＊t2)。对于成形弯曲凸部25而设定了台阶部27的部位，设为图11所示的台阶部设定部P1、P2和P3的全部的情况、和仅台阶部设定部P3的情况这两个条件。在表2中示出本实施例中的台阶部高度和台阶部设定部的条件。

[表2]

	台阶部高度D(mm)	台阶部设定部
			以往例	-	-
本发明例1	1.15	P1、P2、P3
			本发明例2	4.60	P3
本发明例3	2.30	P1、P2、P3

＜疲劳试验方法>

如图13所示，在疲劳试验中，对悬架臂21的车身安装侧进行约束(约束点A1和A2)，将车轮(wheel)安装侧设为载荷输入(输入点B)。作为约束条件，在约束点A1(横衬套(bush))，对X轴方向(车辆前后方向)、Y轴方向(车宽度方向)和Z轴方向(车辆铅垂方向)的平移运动(translational motion)(位移(displacement))进行约束而仅容许绕各轴的旋转运动(rotary motion)。在约束点A2(纵衬套)，对Y、Z轴方向的位移进行约束，容许X轴方向的位移和绕各轴线的旋转。

作为载荷条件，在输入点B，沿着X轴方向施加载荷大小为8000N且频率为2.5Hz的反复载荷，对Y、Z轴方向的位移进行约束，容许X轴方向的位移和全部方向的旋转。利用由于上述反复载荷而在上述两个部件的接合部产生了裂纹的反复次数进行了疲劳试验的评价。

＜疲劳试验结果>

将疲劳试验的结果示于表3中。

[表3]

如表3所示，获得了如下结果：设置台阶部27而进行了焊接的本发明例与以往例相比，直到裂纹产生为止的反复次数增大，通过设置台阶部27而将两个部件接合，疲劳寿命增加。

根据以上内容证实了如下效果：通过在将两个部件接合的部位设置台阶部来进行接合，与以往的搭接角焊相比，焊接部的疲劳强度增加且接合部件的疲劳寿命增加。另外，为了设置台阶部而成形弯曲凸部，由此，接合部件的截面系数(section modulus)增加，因此，也有助于刚性的增加，还能够期待轻量化(weight reduction of automotive body)效果。

而且，本实施例以悬架臂为对象进行了疲劳试验，但本发明也能够容易地适用于将两个部件接合而具有闭合截面形状的接合部件中的需要高强度的悬架框架、底盘车架的制造，能够获得疲劳强度和刚性的提高。

工业实用性

本发明能够使接合部件的疲劳强度提高，因此，能够适用于冲压成形部件的接合构造、具有该接合构造的汽车用构造部件以及接合部件的制造方法。

附图标记说明

1 接合构造

3 下侧部件

3a 纵壁部(下侧部件)

5 弯曲凸部

7 台阶部

9 上侧部件

9a 纵壁部(上侧部件)

10 下侧部件

10a 纵壁部(下侧部件)

11 焊趾(下侧部件侧)

12 焊趾(上侧部件侧)

13 坯料

15 冲头

17 冲模

19 平面弯曲疲劳试验片

21 悬架臂

23 部件

25 弯曲凸部

27 台阶部

29 部件

Claims (5)

1.一种冲压成形部件的接合构造，其是将通过冲压成形制作的在截面的至少一边具有开口部的两个部件以使所述开口部相对的方式组合并进行接合而成的，其特征在于，

该冲压成形部件的接合构造如下地形成，针对接合面的一部分或全部，在一个部件中的纵壁部的外表面的前端部通过成形向外侧突出的弯曲凸部而设置台阶部，使比该台阶部靠前端侧的部位与另一部件的开口部嵌合，

利用电弧焊对所述外表面且所述一个部件的台阶部和所述另一部件的纵壁部的前端进行线接合，使一个焊趾处于所述台阶部的斜面上且使另一焊趾成为所述纵壁部的外表面的前端、并形成槽形状而进行接合，

所述槽形状能够视作在板宽度方向上具有凹口的部件，应力集中于该凹口的情况下的应力集中系数K_t与下述式相当，

其中，φ是余高角，ρ是曲率半径，t₁是设置有台阶部的板的厚度，t₂是平板的厚度，h是焊道高度。

2.根据权利要求1所述的冲压成形部件的接合构造，其特征在于，

所述一个部件和所述另一部件的线接合以焊接金属的余高部处于所述台阶部的斜面部的方式接合。

3.根据权利要求1或2所述的冲压成形部件的接合构造，其特征在于，

在将所述台阶部的高度设为D、将所述另一部件的板厚设为t2时，满足0.5＊t2≤D≤2＊t2的关系。

4.一种汽车用构造部件，其具有权利要求1～3中任一项所述的冲压成形部件的接合构造。

5.一种接合部件的制造方法，该接合部件是将通过冲压成形制作的在截面的至少一边具有开口部的两个部件以使所述开口部相对的方式组合并进行接合而成的，该接合部件的制造方法的特征在于，具备以下工序：

弯曲凸部成形工序，在该弯曲凸部成形工序中，通过在一个部件的坯料中的与纵壁部的外表面的前端部相当的部位成形弯曲凸部，而设置台阶部；

第一冲压成形工序，在该第一冲压成形工序中，在成形有所述弯曲凸部的坯料上成形纵壁部而制造具有开口部的一个部件；

第二冲压成形工序，在该第二冲压成形工序中，在坯料上成形纵壁部而制造具有开口部的另一部件；和

接合工序，在该接合工序中，使所述一个部件的比所述台阶部靠前端侧的部位与另一部件的开口部嵌合，利用电弧焊对所述外表面且所述一个部件的台阶部和所述另一部件的纵壁部的前端进行线接合，使一个焊趾处于所述台阶部的斜面上且使另一焊趾成为所述纵壁部的外表面的前端、并形成槽形状而进行接合，

所述槽形状能够视作在板宽度方向上具有凹口的部件，应力集中于该凹口的情况下的应力集中系数K_t与下述式相当，

其中，φ是余高角，ρ是曲率半径，t₁是设置有台阶部的板的厚度，t₂是平板的厚度，h是焊道高度。

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