CN110087812B - 焊接部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以热浸镀锌钢板为基材，耐腐蚀性优异，并且焊缝的剪切强度优异的焊接部件及其制造方法。焊接部件(10)是将作为热浸镀锌钢板的下板(3)以及上板(1)重叠并进行电弧焊接而制成的，其中焊缝(2)被形成为截面宽度W满足下述公式(1)，并且下述公式(2)所示的气孔占有率Br小于或等于50％。2T≦W≦6T......(1)，Br＝(∑di/L)×100……(2)。(其中，T：热浸镀锌钢板的厚度，di：在X射线透射试验中观察到的第i个气孔的长度，L：焊缝的长度)。

Description

焊接部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种将热浸镀锌钢板彼此进行电弧焊接而制成的焊接部件及其制造方法。

背景技术

热浸镀锌钢板(热浸镀锌类钢板)具有良好的耐腐蚀性，因此被用于以建筑部件或汽车部件为首的广泛的应用中。其中，含有1质量％以上的热浸镀Zn-Al-Mg钢板长期保持优异的耐腐蚀性，因此作为替代现有的、镀层以锌为主要成分的热浸镀锌钢板的材料而需求不断增加。另外，现有的热浸镀锌钢板的镀层中Al的浓度通常为0.3质量％以下(请参考JISG3302)。

当将热浸镀锌钢板用于建筑部件或汽车部件等时，大多情况下会使用电弧焊接对它们对进行组装。但是，当对热浸镀锌钢板进行电弧焊接时，通常会很明显地产生气孔，并且电弧焊接性差。所谓气孔是指包含在焊缝(焊接时一部分基材和熔敷金属熔合后冷却凝固的部分)中的气孔。

由于Zn的沸点比Fe的熔点(约1538℃)低约906℃，因此在进行电弧焊接时产生Zn蒸气，并且该Zn蒸汽被封闭在焊缝中，从而产生气孔。当气孔显著产生时，会出现焊接强度降低的问题。

下面使用图8(a)～(c)对由于该气孔的产生导致焊接强度的降低进行进一步的描述。图8(a)～(c)是示意性地示出了通过搭接接头进行角焊的焊接部件的立体图。这种焊接部件经常被用于建筑部件或汽车部件。另外，为了便于描述，图8(b)、(c)将焊接部件在上板与下板之间分开示出。

如图8(a)所示，当将拉伸负荷P施加到通过将下板110和上板130配置在搭接接头进行角焊而形成的焊接部件100时，可以进行以下描述。即，在这种情况下，如图8(b)所示，剪切应力τ作用在下板110的表面位置处的焊缝120的剪切面S上。当对焊接部件100施加过大的负荷时，如果焊缝120的剪切强度大于剪切应力τ，则作为基材的上板130或下板110断裂(基材断裂)而焊缝120不断裂。因此，可以获得所设计的接头强度。

但是，如图8(c)所示，当焊缝120中产生气孔B时，剪切面S的面积减小。因此，当对焊接部件100施加过大的负荷时，焊缝120的剪切强度小于剪切应力τ，焊缝120断裂，基材不断裂。在该情况下，出现不能获得所设计的接头强度的问题。

特别是，对于要求长期耐用性的部件使用镀层附着量大于或等于90g/m²厚度的热浸镀锌钢板。在这种情况下，会出现以下问题：随着厚度的增加，电弧焊接时的Zn蒸气量也增加，因此，气孔的产生变得更加显著，并且焊缝120的剪切强度也容易降低。

因此，提出一种将焊丝作为电极的脉冲电弧焊接方法，作为抑制在对热浸镀锌钢板焊接时发生溅射或产生气孔的方法。根据这种脉冲电弧焊接方法，在通过脉冲弧搅拌熔池(凝固前的焊缝部分)的同时，下压熔池，熔池变薄，促进Zn蒸汽的排出，抑制气孔的产生。

例如，专利文献1公开了一种脉冲电弧焊接方法，其控制焊丝组分以及保护气体组分，以及诸如峰值电流、峰值期、以及频率等的脉冲电流波形等，以抑制溅射和气孔的产生。现有技术文献

现有专利文献

专利文献

专利文献1：日本公开专利公报“特开2013-184216号公报(2013年9月19日公开)”

发明内容

发明所要解决的问题

然而，即使使用脉冲电弧焊接方法，也不能完全抑制气孔的产生。特别是，当对耐腐蚀性优异的厚重的热浸镀锌钢板彼此进行焊接时，容易产生气孔，并且焊接接头的强度也会降低。

本发明鉴于这种情况，其目的在于提供一种以热浸镀锌钢板为基材，耐腐蚀性优异，并且焊缝的剪切强度优异的焊接部件及其制造方法。

用于解决问题的方案

本发明人进行了深入研究，结果发现即使是当对单面镀层附着量为15～250g/m²的热镀锌钢材彼此例如通过搭接接头进行角焊时产生一些气孔的情况，通过将下板的表面位置处的焊缝的截面宽度以及气孔占有率Br设定在适当的范围内，焊缝也仍具有优异的剪切强度，从而完成本发明。

即，本发明的一个方面的焊接部件是在第一热浸镀锌钢板的第一板面上重叠热浸镀锌钢板并进行电弧焊接而制成的，其特征在于：在所述第一板面上形成将所述第一热浸镀锌钢板和第二热浸镀锌钢板彼此接合的焊缝，所述第一热浸镀锌钢板和第二热浸镀锌钢板的单面镀层附着量为15～250g/m²，所述焊缝被形成为在由垂直于该焊缝延伸方向的平面切断时的截面上，所述第一板面上的、镀锌层和焊缝之间的边界的一侧到另一侧的截面宽度W满足下述公式(1)，并且下述公式(2)所示的气孔占有率Br小于或等于50％。

2T≦W≦6T……(1)

Br＝(∑di/L)×100……(2)

(其中，

T：所述热浸镀锌钢板的厚度，所述第一热浸镀锌钢板的厚度与第二热浸镀锌钢板的厚度彼此不同时较薄一方的厚度

di：在X射线透射试验中观察到的第i个气孔的长度

L：焊缝的长度)。

另外，本发明的一个方面的焊接部件的制造方法，该焊接部件是在第一热浸镀锌钢板的第一板面上重叠第二热浸镀锌钢板，并通过交替地供给峰值电流和基极电流产生电弧的脉冲电弧焊接方法进行电弧焊接而制成的，所述焊接部件的制造方法，其特征在于，包括：焊接工序，在所述第一板面上形成将所述第一热浸镀锌钢板和第二热浸镀锌钢板相互接合的焊缝，所述第一热浸镀锌钢板和第二热浸镀锌钢板的单面镀层附着量为15～250g/m²，所述焊缝工序中，将所述焊缝形成为在由垂直于该焊缝延伸方向的平面切断时的截面上，所述第一板面上的、镀锌层和焊缝之间的边界的一侧到另一侧的截面宽度W满足下述公式(1)，并且下述公式(2)所示的气孔占有率Br小于或等于50％。

2T≦W≦6T……(1)

Br＝(∑di/L)×100……(2)

(其中，

T：所述截面上钢板的厚度，所述第一热浸镀锌钢板的厚度与第二热浸镀锌钢板的厚度彼此不同时较薄一方的厚度

di：在X射线透射试验中观察到的第i个气孔的长度

L：焊缝的长度)。

发明效果

根据本发明的一个方面，可得到如下效果：能够提供一种以热浸镀锌钢板为基材，耐腐蚀性优异，并且焊缝的剪切强度优异的焊接部件及其制造方法。

附图说明

图1是示出了本发明的实施方式中焊接部件的、垂直于焊缝延伸的方向的截面的示意图。

图2是用于描述上述焊接部件的气孔占有率的测量方法的平面图。

图3是示意性地示出了脉冲电弧焊接方法中的脉冲电流波形的图。

图4是示意性地示了出脉冲电弧焊接时的焊接部附近的状态的截面图。

图5是示出了本发明的实施方式中的焊接部件的截面的光学显微镜照片。

图6是示出了使用常规电弧焊接方法制成的焊接部件的截面的光学显微镜照片。

图7是示出了使用常规电弧焊接方法制成的焊接部件的截面的光学显微镜照片。

图8(a)是示意性地示出了通过搭接接头进行角焊接而制成的焊接部件的立体图，图8b是示意性地示出了当拉伸负荷施加到上述焊接部件时，将上述焊接部件在上板和下板之间分开，剪切应力发生作用的状态的立体图，图8c是示意性地示出了上述焊接部件中的产生气孔的焊缝的截面的立体图。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式进行描述。另外，以下描述是为了更好地理解本发明的内容，除非另有说明，否则限制本发明。另外，在本申请中，示出了“A～B”为大于或等于A且小于或等于B。

到目前为止，已经提出各种措施来抑制焊接时产生气孔，但当镀层厚时等，很难抑制气孔的产生，并且焊接部的强度也会降低。

在这种情况下，本发明人进行了深入研究，结果获得了以下新想法。即，在对单面镀层附着量为15～250g/m²的热镀锌钢材彼此进行电弧焊接时，发现了新的见解：(i)通过扩大焊缝的后续截面宽度W，可以增加焊缝剪切面S(请参照图8(b))的面积，(ii)即使是产生一些气孔的情况，只要后续气孔占有率Br小于或等于50％就可以防止剪切强度的降低。

本发明人基于这一新发现，使用例如脉冲电弧焊接方法作为能够抑制气孔产生并扩大上述截面宽度W的焊接方法，进行了进一步的研究，结果，完成了本发明。下面详细描述本发明的一实施方式。

〔焊接部件〕

图1是示出了本实施方式中焊接部件10的、由垂直于焊缝2延伸方向的平面切断焊接部件10时的焊接部件10的截面(下面称为接头截面)的示意图。如图1所示，焊接部件10是在下板3(第一热浸镀锌钢板)的上方将上板1(第二热浸镀锌钢板)配置在搭接接头上，并且进行角焊而制成的搭接接头焊接部件。在焊接部件10中，形成有焊缝2作为角焊后的焊接部件。将上板1和下板3所具有的宽表面中的、在图1中位于上方的表面称为上表面，将与该表面相对的表面称为下表面。在焊接部件10中，上板1和下板3被配置为上板1的下表面和下板3的上表面相接触。

另外，在本实施方式中，作为本发明的焊接部件的一个实例，对使用脉冲电弧焊接方法，通过搭接接头进行角焊所制成的焊接部件进行描述，但是本发明的焊接部件并不一定限于此。例如，焊接部件的接头形状可以是垫片接头，焊接也可以是槽焊。另外，焊接方法不限于脉冲电弧焊接方法，只要可以制造本发明的一个方面中的焊接部件即可。在下板3上配置经受热浸镀锌的部件并进行焊接的情况下，通过应用本发明，可以获得焊缝的剪切强度优异的焊接部件。

下板3和上板1分别是热浸镀锌钢板。除形成焊缝2的部分之外，下板3以及上板1的表面覆盖有镀锌层4。另外，下面将下板3以及上板1称为基材。

焊缝2通过对下板3的上表面(第一板面)和垂直于上板1的上表面的纵向方向的侧表面进行脉冲电弧焊接而形成，是焊接时熔化的下板3、上板1、镀锌层4、以及熔敷金属(焊丝)熔合后冷却凝固而成的部分。该焊缝2例如使用脉冲磁铁焊接方法形成。

(焊缝的截面宽度)

如图1所示，将由包括下板3的上表面的虚拟平面切断焊缝2时的剪切面作为剪切面S(请参照图8(b))。

本实施方式的焊接部件10被形成为垂直于焊缝2延伸方向的接头截面的、上述剪切面S的宽度(下面称为截面宽度)满足下述公式(1)。

2T≦W≦6T……(1)

其中，上述T是热浸镀锌钢板的厚度，是下板3的厚度T2和上板1的厚度T1彼此不同时较薄一方的厚度。这是由于以下原因。即，当下板3的厚度T2和上板1的厚度T1彼此不同时，如果焊缝2的剪切强度大于剪切应力τ，则上板1或下板3其中较薄一方的基材断裂。也就是说，当对焊接部件10施加过大的负荷导致基材断裂时，其接头强度(基材断裂的负荷)取决于上板1或下板3其中较薄一方的厚度。因此，当对焊接部件10施加过大的负荷时，为了基材断裂焊缝而不断裂，将下板3的厚度T2和上板1的厚度T1中较薄一方的厚度作为T，上述公式(1)所示的截面宽度W只要满足大于或等于2T即可。假设上板1或下板3其中较厚一方的厚度为T，则截面宽度W增大超出所需。

焊缝2的截面宽度W即使在该焊缝2延伸的方向的任意位置处也满足上述公式(1)。

如果截面宽度W小于板厚的2倍，则剪切面S的截面积变小，剪切强度变得不足。

另一方面，如果截面宽度W超过板厚的6倍时，则焊缝2的体积变得过大超出所需，导致进行焊接处理的成本增加，难以实施。另外，焊缝2的表面由于没有涂覆Zn镀层，因此耐腐蚀性差。因此，如果截面宽度W超过板厚的6倍，则焊缝2的表面积增加超出所需，因此这不是优选的。

换而言之，上述截面宽度W是指在上述接头截面上，包括下板3的上表面的虚拟平面上的、镀锌层4和焊缝2之间的一个边界b1到另一个边界b2的距离。其中，边界b2是靠近上板1的边界，并且是覆盖上板1的下表面的镀锌层4与焊缝2之间的边界。

(气孔占有率)

如上所述，在热浸镀锌钢板的电弧焊接中，一些气孔B是不可避免的，特别是镀锌层4厚、或者镀层中的Al浓度高时(是耐腐蚀性优异的热浸镀锌钢板时)，容易产生气孔B。

在本实施方式的焊接部件10中，允许产生一些气孔B。对于该焊缝2中的气孔B的数量，使用气孔占有率这一指标进行描述。图2是用于描述本实施方式中焊接部件10的气孔占有率的测量方法的平面图。其中，示出了上述剪切面S作为焊缝2的截面。

如图2所示，在焊缝2的内部形成有气孔B。将焊缝2的纵向(焊丝方向)长度设为L，将焊缝2的一端部到第i个气孔的长度设为di。该各气孔的长度di例如可以通过X射线透射试验来观察。

气孔占用率是参照建筑用薄板焊接接合部设计以及施工手册(建筑用薄板焊接接合部设计以及施工手册编辑委员会)被规定如下的气孔的评估方法。即，气孔占有率Br利用测量并累计图2示意性示出的焊缝2的剪切面S上的所有气孔B的长度所获得的累计值∑di(mm)的测量值，通过下述公式(2)来规定。

Br＝(∑di/L)×100……(2)

本实施方式的焊接部件10中，焊缝2的气孔占有率Br小于或等于50％。在这种情况下，如上所述，通过将焊缝2的截面宽度W设为热浸镀锌钢板厚度(上板1和下板3的厚度不同时，较薄一方的厚度)的2倍或以上，从而能够确保剪切面S的截面积，并且焊缝2具有优异的剪切强度。因此，可以防止焊接部件10的剪切强度降低。

另一方面，如果气孔B大量产生并且气孔占有率Br增加，则会导致剪切面S的截面积显著变小。当气孔占有率Br超过50％时，即使是截面宽度W满足上述公式(1)的情况，焊缝2的剪切强度也降低，并且施加拉伸负荷P时焊缝2也会断裂。

另外，认为焊缝2中的气孔B的分布大致均匀，并且剪切面S以外的位置处的气孔占有率Br与剪切面S的气孔占有率Br大致相同。因此，可以通过剪切面S的气孔占有率Br来估算焊缝2中的气孔B的量。

(镀层附着量)

当热浸镀锌钢板的镀层附着量小时，不利于长时间保持镀层表面的耐腐蚀性以及牺牲防腐作用。通过进行各种研究，结果，单面镀层附着量大于或等于15g/m²更有效。另一方面，如果镀层附着量超过250g/m²，则Zn蒸气的产生量过大，并且气孔占有率超过50％。因此，本实施方式的焊接部件10的焊接附着量小于或等于250g/m²。

因此，本实施方式的焊接部件10是使用脉冲电弧法，通过搭接接头对单面镀层附着量为15～250g/m²的热浸镀锌钢板彼此进行角焊而形成的，焊缝2的截面宽度W满足上述公式(1)。另外，本实施方式的焊接部件10中，焊缝2的气孔占有率Br为小于或等于50％。

在本实施方式的焊接部件10中，为了确保焊缝2的剪切强度，不需要在焊接时显著地抑制气孔B的产生。也就是说，即使是在焊接时容易产生气孔B的条件下进行焊接产生了一些气孔B的情况，通过使截面宽度W满足上述公式(1)也可以防止焊接部件10的剪切强度降低。

因此，可以制造以热浸镀锌钢板为基材，耐腐蚀性优异，并且焊缝2的剪切强度优异的焊接部件10。从而能够防止焊缝比基材先断裂，并且可以获得具有所设计强度的焊接部件10。

(焊缝的截面形状)

另外，优选的是，本实施方式的焊接部件10在焊缝2内形成有如下突出部。下面再次参照图1对该突出部进行描述。

如图1所示，在本实施方式的焊接部件10中，焊缝2具有2个突出到下板2中的突出部。将这些突出部分别设为突出部P1、P2。其中，将靠近上板1的突出部设为突出部P2。另外，将突出部P1的、从剪切面S到突出部P1的顶点之间的距离设为突出长度PL1，将突出部P2的、从剪切面S到突出部P2的顶点的距离设为突出长度PL2。

本实施方式的焊接部件10中，上述突出长度PL1和突出长度PL2均大于或等于0.2mm，并且，突出长度PL1以及突出长度PL2中的任一较长的一方小于或等于下板3的厚度T2。从而本实施方式中的焊接部件10可以使焊缝2的剪切强度更优异。这是因为突出部P1、P2增大了锚固效果。也就是说，突出部P1、P2增加了焊缝2与下板3的内部之间的边界面BS的面积。

另外，在边界b2处，通过突出部P2在焊缝2上形成倾斜，换而言之，在边界b2处，由焊缝2的表面和剪切面S(或下板3的上表面)形成的锐角变大。由此，例如当施加将图1中上板1向左方向拉伸，将下板3向右方向拉伸的拉伸负荷P时，在边界b2上，由于突出部P2卡住，因此能够增加剪切强度。

因此，优选的是，突出部P2的突出长度大于突出部P1的突出长度，即，突出长度PL2＞突出长度PL1。

另外，当在边界面BS上将拉伸负荷P分解到该边界面BS的切线方向以及垂直方向上时，由于突出部P1、P2，使得边界面BS的倾斜部分较多，角度较陡，因此，可以减小作用在边界表面BS的切线方向(大致面内方向)的力。

另一方面，当突出长度PL1和突出长度PL2中的任何一个小于0.2mm时，该部分的剪切强度变小，并且焊缝2比上板1或下板3的基材先断裂。相反，如果突出部P1、P2中的任何一个很深地形成在下板3内，并且突出长度PL1或突出长度PL2超过下板3的厚度，则焊缝2穿过下板3的背面并暴露出来。当产生这种背面焊缝时，焊接部的外观降低，因此出现无法满足作为产品要求的质量的情况。另外，需要磨削背面焊缝工序，导致成本增加。

另外，本发明的一个方面中的焊接部件可以具有至少一个上述突出部，并且可以形成2个或更多突出部。另外，形成的至少2个突出部的突出长度均大于或等于0.2mm，并且，只要最长的突出部的突出长度小于或等于下板3的厚度即可。

另外，本发明的一个方面中的焊接部件即使在焊缝2延伸方向的任一位置上，其焊缝2的突出部也都满足上述条件。

(热浸镀锌钢板的种类)

在本发明的一个方面的焊接部件10中，热浸镀锌类钢板是指热浸镀锌钢板、合金化热浸镀锌钢板、热浸镀Zn-Al钢板、热浸镀Zn-Al-Mg钢板等镀层以Zn为主要成分的热浸镀锌钢板。

在热浸镀锌钢板中，镀锌层4以Zn为主要成分，可以含有1.0质量％～22.0质量％的Al。即使镀锌层4中的Al浓度为1质量％以上，即Al浓度高，本实施方式的焊接部件10的焊缝2的剪切强度也很优异。这是因为即使由于焊接时镀层的举动变化导致气孔B在某种程度上增加，焊缝2的气孔占有率Br也仍小于或等于50％，并且满足上述公式(1)，从而可以防止剪切强度降低。

另外，在热浸镀锌钢板中，热浸镀Zn-Al-Mg钢板优选含有1.0～22.0质量％的Al、0.05～10.0质量％的Mg，耐腐蚀性优异。在这种情况下，焊接部件的耐腐蚀性优异，并且焊接部的剪切强度也优异。

而且，优选的是，热浸镀Zn-Al-Mg钢板的镀层含有0.002～0.1质量％的Ti或0.001～0.05质量％的B，以抑制Zn₁₁Mg₂相的形成和生长，该Zn₁₁Mg₂相导致镀层的外观和耐腐蚀性降低。

另外，热浸镀Zn-Al-Mg钢板的镀层可以含有2.5质量％以下的Si，以抑制在镀层基板表面以及镀层的界面上生成的Fe-Al合金层的过度生长，从而提高了加工时的镀层的粘附性。

另外，热浸镀Zn-Al-Mg钢板的镀层可以含有2.5质量％以下的Fe。

上述情况可以如下所示。即，热浸镀Zn-Al-Mg钢板的镀层优选满足选自Ti：0.002～0.1质量％、B：0.001～0.05质量％、Si：0～2.0质量％、Fe：0～2.5质量％构成的组的一个或多个条件。

(热浸镀锌钢板的板厚)

在本发明的一个方面的焊接部件10中，热浸镀锌钢板的板厚(厚度)没有特别限制。根据焊接部件10的用途适当地选择板厚。

[焊接部件的制造方法]

本发明的实施方式中的焊接部件10例如可以使用脉冲电弧焊接方法进行制造。下面使用图3和图4对本实施方式的焊接部件10的制造方法进行描述。

图3是示意性地示出脉冲电弧焊接方法中的脉冲电流波形的图。图4是示意性地示出脉冲电弧焊接时的焊接部附近的状态的截面图。

如图3所示，脉冲电弧焊接方法是指交替地重复供给峰值电流IP和基极电流IB的电弧焊接方法，其中峰值电流IP被设定为大于或等于熔滴喷射过渡的临界电流。将峰值电流IP流动的时间设为峰值期PP，将由峰值电流IP和基极电流IB组成的脉冲电流的脉冲周期设为周期PFQ。

如图4所示，当通过增加从焊丝5的尖端到熔池6的距离即电弧长度，将峰值电流IP设定为大于或等于临界电流时，产生电磁力拉下焊丝尖端的熔滴的效应(电磁箍缩效应)，并且电磁箍缩效应引起焊丝5的尖端处的熔滴颈缩，并且熔滴小粒化并在每个脉冲周期内进行极其规律的熔滴过渡(喷射过渡)。从而熔滴平稳地过渡到熔池6中。

根据这种脉冲电弧焊接方法，由于电弧长度较长，因此电弧8扩散使熔池6的宽度变宽，能够容易在下述公式(1)的范围内形成由熔池6凝固而成的焊缝2的截面宽度W(焊接工序)。

2T≦W≦6T……(1)

另外，脉冲电弧焊接方法可以促进Zn蒸气的排放，抑制气孔的产生，因此可以降低气孔占有率Br。因此当使用脉冲电弧焊接方法对单面镀层附着量为15～250g/m²的热浸镀锌钢材彼此进行电弧焊接时，将焊缝2形成为满足上述公式(1)，并且气孔占有率Br小于或等于50％，从而可以防止焊缝2的剪切强度降低。

此外，控制脉冲电弧焊接方法的各种条件以在熔池6中形成通过电弧加热制成的深熔部P1，和由熔滴7的喷射过渡形成的深熔透部P2，。该深熔部P1，、P2，在熔池6凝固之后，成为焊缝2的突出部P1、P2，并且通过锚固效果提高了焊接部件10的剪切强度。

在本实施方式中，脉冲电弧焊接条件没有特别限制，只要能够获得本实施方式的焊接部件10即可，可以适当地选择诸如电弧长度、峰值电流IP、周期PFQ、峰值期PP等脉冲电弧焊接条件。

在本实施方式的脉冲电弧焊接方法中，使用Ar-CO₂气体作为保护气体以便熔滴喷射过渡。CO₂浓度优选为1体积％～30体积％，更优选为5体积％～20体积％。如果CO₂浓度过高，则熔滴很难进行喷射过渡。另一方面，如果CO₂浓度过低，则电弧8扩散，截面宽度W会变得很大超出所需。

另外，在本实施方式的脉冲电弧焊接方法中，使用JIS Z3312中规定的各种实心线作为焊丝。例如，可以使用JIS Z3312YGW12。可以使用焊丝的线直径为1.2mm的焊丝，也可以使用线直径0.8～1.6mm范围内的焊丝。

在常规的电弧焊接方法中，由于熔滴过渡是短路过渡，并且电弧长度短，所以在本发明的范围内难以加宽焊缝2的截面宽度W。如果为了加宽截面宽度W而增加焊接电流和焊接电压，则会产生焊缝或发生烧穿。另外，在常规的电弧焊接方法中，下板3中的焊缝2的突出部可以只有一处，并且锚固效果较小。

(总结)

如上所述，本发明的一个方面的焊接部件中，所述焊缝即使在由垂直于焊缝延伸方向的平面切断时的截面上，也具有突出到第一热浸镀锌钢板中的突出部，所述突出部在第一热浸镀锌钢板中的突出长度为大于或等于0.2mm，并且突出长度优选为小于或等于第一热浸镀锌钢板的厚度。

另外，本发明的一个方面的焊接部件中，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层以Zn为主要成分，可以含有1.0质量％～22.0质量％的Al。

另外，本发明的一个方面的焊接部件中，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层优选含有0.05质量％～10.0质量％的Mg。

另外，本发明的一个方面的焊接部件中，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层优选满足选自由Ti:0.002～0.1质量％、B:0.001～0.05质量％、Si:0～2.0质量％、Fe:0～2.5质量％构成的组的一个或多个条件。

另外，本发明的一个方面的焊接部件的制造方法中，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层以Zn为主要成分，可以含有1.0质量％～22.0质量％的Al。

另外，本发明的一个方面的焊接部件的制造方法中，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层优选含有0.05质量％～10.0质量％的Mg。

另外，本发明的一个方面的焊接部件的制造方法中，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层的组分满足选自由Ti:0.002～0.1质量％、B:0.001～0.05质量％、Si:0～2.0质量％、Fe:0～2.5质量％构成的组的一个或多个条件。

本发明不限于上述实施方式，可以在权利要求所示的范围内进行各种修改，并且通过适当地组合不同实施例中分别公开的技术手段而获得的实施例也包括在本发明的技术范围内。

实施例

下面通过实施例以及比较例更详细地描述本发明的一个方面的焊接部件10，但是本发明不限于这些实施例。

<第一实施例>

使用板厚2.3mm、宽100mm、以及长100mm的热浸Zn-6质量％Al-3质量％Mg镀层钢板作为上板以及下板，并采用脉冲电弧焊接或常规的电弧焊接方法通过搭接接头进行角焊。焊丝使用直径为1.2mm的JIS Z3312YGW12，并且搭接接头的重叠余量为30mm。

对搭接角焊后的各个样品(下面，焊接样品)进行X射线透射试验，测量气孔占有率。在进行X射线透射试验之后，从焊接样品的中心取出50mm宽的拉伸试验片。对于该拉伸试验片，在剪切焊缝的方向上施加拉伸负荷P，进行拉伸试验，并查看断裂位置。以3mm/min的拉伸速度进行拉伸试验。

另外，从取出拉伸试验片的部分的极端部分附近取出截面观察用样品，并使用显微镜进行观察，从而查看处焊缝的截面宽度W和突出部的突出长度。表1示出了查看结果。

[表1]

其中，No.1实施例中脉冲电弧焊接方法的焊接电流以及焊接电压分别表示峰值以及基值的积分值。另外，No.1实施例中突出部的突出长度表示2个突出部中较短突出部的突出长度。No.2以及No.3比较例中，突出部只形成1个。另外，表1中镀层附着量表示单面镀层附着量。

如表1所示，在使用脉冲电弧焊接方法的第一实施例中，热浸镀锌钢板的单面镀层附着量、焊缝的截面宽度W、以及气孔占有率Br均在本发明的范围内，拉伸试验的结果表明，下板基材断裂。另外，断裂负荷为54kN。通过本发明可以获得焊缝的剪切强度优异的焊接部件。

另一方面，在使用常规电弧焊接方法的No.2比较例中，焊缝的截面宽度W小于本发明的范围，拉伸试验结果表明，焊缝断裂。另外，断裂负荷为12kN。从No.2比较例可知，即使是镀层附着量较小为45g/m²，气孔占有率较小为15％的情况，在焊缝的截面宽度较窄时，焊缝的剪切强度也会降低，并且焊缝会断裂。

另外，在No.3比较例中，通过增加焊接电流以及焊接电压大于No.2比较例进行常规的电弧焊接，从而能够增加焊缝的截面宽度W大于No.2比较例，但是突出部的突出长度以及气孔占有率增加。在No.3比较例中，焊缝的截面宽度W满足上述公式(1)，但气孔占有率高达78％，并且在本发明的范围之外。因此，拉伸试验结果表明，焊缝断裂。另外，断裂负荷为16kN。

从No.3比较例中可知，当对镀层附着量大且为190g/m²的热浸镀锌钢板，使用常规电弧焊接方法，增大焊接电流以及焊接电压并进行电弧焊接时，可以如下所述。即，在这种情况下，虽然可以增加截面宽度W，但是由于容易产生气孔，所以气孔占有率Br显著增(大于50％)，拉伸试验的结果表明，焊缝2断裂。另外，在这种情况下，突出部的突出长度变长，并且产生背面焊缝。

下面使用图5～图7进一步描述上述No.1实施例以及No.2～No.3比较例。图5是示出了No.1实施例中焊接部件附近的截面的光学显微镜照片。图6是示出了No.2比较例中焊接部附近的截面的光学显微镜照片。图7是示出了No.3比较例中焊接部附近的截面的光学显微镜照片。

如图5所示，在No.1实施例中，由于焊缝的截面宽度W为9.2mm，气孔占有率Br为45％，并且在本发明的范围内，因此确保了剪切面S的截面积。因此，No.1实施例中焊接部件的焊缝2的剪切强度优异。另外，由于下板3中形成有2个(P1、P2)焊缝突出部，并且较短突出部P1的突出部的深度变深达0.8mm，因此增大了锚固效果，焊缝2的剪切强度也更加优异。

另一方面，如图6所示，在No.6比较例中，焊缝2的截面宽度W变窄至3.7mm。虽然气孔占用率低至15％，但在这种No.2比较例中，不能充分确保剪切面S的截面积。另外，突出部的熔深深度变浅至0.1mm。

如图7所示，在使用镀层附着量较大且为190g/m²的热浸镀锌钢板，增加焊接电流、焊接电压使其大于No.2比较例的No.3比较例中，焊缝2的截面宽度W增加至5.9mm，并且在上述公式(1)的范围内，但是产生大量气孔B，并且气孔占有率Br在本发明的范围之外。另外，在焊接时熔化到下板3的背面，产生背面焊缝。

<第二实施例>

接着，使用各种镀层组成的热浸镀锌钢板，利用脉冲电弧焊接方法，通过搭接接头进行角焊，以制造焊接样品。脉冲电弧焊接条件如表2所示。

[表2]

焊丝	1.2mmφ、JIS Z3312 YGW12
		焊接速度(m/min)	0.4
保护气体	Ar-5～20体积％CO<sub>2</sub>
		焊接电流(A)	140～220
焊接电压(V)	20～30
		峰值电流(A)	350～600
周期(ms)	1～20
		电弧长	2～20

其中，表2所示的脉冲电弧焊接条件下的、焊接电流以及焊接电压分别表示峰值以及基值的积分值。

对于各焊接样品，利用与上述第一实施例相同的方法，查看焊缝截面宽度W、气孔占有率Br、剪切强度。该结果如表3所示。

[表3]

其中，表3所示的突出部的突出长度中，No.4～16、18～25示出了较短突出部的突出长度，No.17示出了较长突出部的突出长度。

另外，可以通过在表2所示的范围内改变各种焊接条件来调整焊接样品的焊缝的截面宽度以及突出部的突出长度。其中，在某些焊接条件下通过脉冲电弧焊接获得的焊接样品的上述截面宽度以及突出长度可根据热浸镀锌钢板的种类(基材组分、镀层组分)、镀层附着量、板厚、电弧焊接装置的特性等各种条件而变化。

例如，在No.5实施例中，上板以及下板均为镀层附着量为60g/m²的合金化的热浸镀锌钢板，板厚均为2.3mm，在以下焊接条件下进行脉冲电弧焊接。即，在焊接电流：160A、焊接电压：20V、保护气体：Ar-10％体积CO₂的焊接条件下进行脉冲电弧焊接。在该情况下，如表3所示，得到焊缝的截面宽度：6.4mm、突出部的突出长度：0.5mm、气孔占有率：12％这一结果。

作为影响焊接样品的截面宽度和突出长度的因素之一，举出了焊接中的热输入。例如，在上述No.5实施例的情况下，热输入可以表示如下。

热输入＝(160A×20V)÷(40cm/60s)＝4800(J/cm)

其中，为了调整单位，将焊接速度：0.4m/min描述为(40cm/60s)。

因此，上述No.5实施例中，例如在板厚2.3mm的情况下，设定焊接条件，以获得热输入≥4800(J/cm)的热输入范围。由此，焊缝的截面宽度可以设为大于或等于6.4mm，突出部的突出长度可以设为大于或等于0.5mm，可以认为是焊缝剪切强度优异的焊接部件。但是，可以理解如果热输入过多，则截面宽度以及突出量会变得过大。并且，优选的热输入范围根据板厚度而变化，板厚度越薄，优选的热输入范围越低，板厚越厚，优选的热输入范围越高。

在制造本实施例的焊接部件时，可以在上述表2的范围内适当地设定焊接条件，以使焊缝的截面宽度以及突出部的突出长度在本发明的范围内。例如，可以通过进行初步实验并根据其结果调整焊接条件来设定这种焊接条件。

如表3所示，在No.4～17实施例中，热浸镀锌钢板的单面镀层附着量、焊缝的截面宽度W、以及气孔占有率Br均在本发明的范围内，并且拉伸试验的结果表明，上板或下板的基材均断裂，剪切强度优异。

另外，在No.17实施例中，熔深过大导致突出部的突出长度超过下板的厚度，产生背面焊缝。在该情况下，根据作为产品要求的质量，有必要研磨背面焊缝。

另一方面，在No.18～25比较例中，热浸镀锌钢板的单面镀层附着量、焊缝的截面宽度W、以及气孔占有率Br均在本发明的范围内，拉伸试验结果表明，焊缝断裂，焊缝的剪切强度降低。

符号说明

1 上板(第二热浸镀锌钢板)

2 焊缝

3 下板(第一热浸镀锌钢板)

4 镀锌层

10 焊接部件

B 气孔

P1、P2 突出部

S 剪切面

W 截面宽度

Claims (9)

1.一种焊接部件，其是在第一热浸镀锌钢板的第一板面上重叠第二热浸镀锌钢板并进行电弧焊接而制成的，其特征在于：

在所述第一板面上形成将所述第一热浸镀锌钢板和第二热浸镀锌钢板相互接合的焊缝，

所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的单面镀层附着量为15～250g/m²，

所述焊缝被形成为在由垂直于该焊缝延伸方向的平面切断时的截面上，所述第一板面上的、镀锌层和焊缝之间的边界的一侧到另一侧的截面宽度W满足下述公式(1)，并且下述公式(2)所示的气孔占有率Br小于或等于50％，

所述焊缝在所述截面上具有突出到所述第一热浸镀锌钢板中的突出部，

在所述截面中形成有至少2个所述突出部，

所述突出部在所述第一热浸镀锌钢板中的突出长度均大于或等于0.2mm、且均小于或等于所述第一热浸镀锌钢板的厚度，

所述第一板面与所述第二热浸镀锌钢板的第二板面接触，

2T≦W≦6T……(1)

Br＝(∑di/L)×100……(2)

其中，

T：所述热浸镀锌钢板的厚度，所述第一热浸镀锌钢板的厚度与第二热浸镀锌钢板的厚度彼此不同时较薄一方的厚度；

di：在X射线透射试验中观察到的第i个气孔的长度；

L：焊缝的长度。

2.根据权利要求1所述的焊接部件，其特征在于，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层以锌(Zn)为主要成分，含有1.0质量％～22.0质量％的Al。

3.根据权利要求2所述的焊接部件，其特征在于，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层含有0.05质量％～10.0质量％的Mg。

4.根据权利要求3所述的焊接部件，其特征在于，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层的组分满足选自由Ti：0.002～0.1质量％、B：0.001～0.05质量％、Si：0～2.0质量％、Fe：0～2.5质量％构成的组的一个或多个条件。

5.一种焊接部件的制造方法，该焊接部件是在第一热浸镀锌钢板的第一板面上重叠第二热浸镀锌钢板，并通过交替地供给峰值电流和基极电流产生电弧的脉冲电弧焊接方法进行电弧焊接而制成的，所述焊接部件的制造方法，其特征在于，包括：

焊接工序，在所述第一板面上形成将所述第一热浸镀锌钢板和第二热浸镀锌钢板相互接合的焊缝，

所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的单面镀层附着量为15～250g/m²，

所述焊接工序中，使用CO₂浓度为5～20体积％的Ar－CO₂气体作为保护气体而进行脉冲电弧焊接，

所述焊接工序中，将所述焊缝形成为在由垂直于该焊缝延伸方向的平面切断时的截面上，所述第一板面上的、镀锌层和焊缝之间的边界的一侧到另一侧的截面宽度W满足下述公式(1)，并且下述公式(2)所示的气孔占有率Br小于或等于50％，

所述焊缝在所述截面上具有突出到所述第一热浸镀锌钢板中的突出部，所述突出部在所述第一热浸镀锌钢板中的突出长度大于或等于0.2mm、且小于或等于所述第一热浸镀锌钢板的厚度，

在所述焊接工序中使用的焊丝是实心焊丝，

2T≦W≦6T……(1)

Br＝(∑di/L)×100……(2)

其中，

T：所述热浸镀锌钢板的厚度，所述第一热浸镀锌钢板的厚度与第二热浸镀锌钢板的厚度彼此不同时较薄一方的厚度；

di：在X射线透射试验中观察到的第i个气孔的长度；

L：焊缝的长度。

6.根据权利要求5所述的焊接部件的制造方法，其特征在于，所述焊接工序中，将所述焊缝形成为在所述截面中具备至少2个所述突出部。

7.根据权利要求5或6所述的焊接部件的制造方法，其特征在于，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层以锌(Zn)为主要成分，含有1.0质量％～22.0质量％的Al。

8.根据权利要求7所述的焊接部件的制造方法，其特征在于，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层含有0.05质量％～10.0质量％的Mg。

9.根据权利要求8所述的焊接部件的制造方法，其特征在于，所述第一热浸镀锌钢板以及第二热浸镀锌钢板的镀锌层的组分满足选自由Ti：0.002～0.1质量％、B：0.001～0.05质量％、Si：0～2.0质量％、Fe：0～2.5质量％构成的组的一个或多个条件。

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