CN111132793A - 搭接角焊接头的锤击处理方法及焊接结构物 - Google Patents

搭接角焊接头的锤击处理方法及焊接结构物 Download PDF

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Abstract

提供一种锤击处理方法，其中，将打击销(5)的前端在与焊接方向垂直的方向的垂直截面上的曲率半径设为0.05～0.50mm且为上述焊接止端部(4)的曲率半径以下，将由上述打击销(5)产生的打击设为一连串的打击，沿从焊接方向倾斜的方向连续地施加，并且，将上述一连串的打击沿焊接方向反复进行，此时，由通过上述一连串的打击形成的多个打击痕(10)构成的打击痕组(12)与相邻的打击痕组(12)在至少一部分相互重叠，另一方面，该打击痕组(12)的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组(12)的与焊接方向垂直的方向的端部分离，由此能够充分地提高以薄钢板为母材的搭接角焊接头的疲劳特性。

Description

搭接角焊接头的锤击处理方法及焊接结构物
技术领域
本发明涉及以薄钢板为母材的搭接角焊接头的锤击处理方法及焊接结构物，特别是能够提高搭接角焊接头的疲劳特性的技术。
背景技术
通常，汽车的行走部件的大多数通过将各种构件由搭接角焊接头接合而形成。而且，在汽车的行走部件上，在使用中反复作用有载荷，因此已知接头部分容易产生疲劳破坏的情况。
在此，在搭接角焊接头产生的疲劳破坏的破坏模式的大部分是沿着与焊接方向平行的方向进展的裂纹引起的破坏模式。该破坏模式由与焊接方向垂直的方向的应力引起。因此，搭接角焊接头的疲劳特性对于汽车的行走部件来说成为大的问题。
作为改善焊接接头的疲劳特性的技术，如图1所示，使用打击销5向焊接止端部4施加打击，由此，提出了使焊接止端部4的形状变形，缓和反复弯曲产生的应力集中，同时赋予由塑性变形产生的压缩残留应力的锤击处理方法。
图中，标号1及2是薄钢板，3是焊接金属，6是打击销前端。
作为这样的锤击处理方法，例如，专利文献1提出了
“一种焊接接头的疲劳强度提高法，是通过锤打击装置对焊接钢结构物中的焊接接头的焊接堆高止端部进行锤打击处理而提高焊接接头的疲劳强度的方法，其特征在于，使用前端半径为1.0～2.8mm的锤头，以打击压力3～5kg/cm2、锤打击角度30～50度的条件反复进行2～3次打击，由此向焊接堆高止端部表面赋予与母材的屈服点相同程度的压缩残留应力。”。
另外，专利文献2提出了
“一种锤击处理方法，是通过由空气驱动的构件向打击销的基端赋予打击力，利用该打击销的前端对焊接部位进行锤击处理的方法，其特征在于，将打击销的前端的曲率半径调整成1.5～3.0mm，至少在焊接止端部形成有在与焊接方向垂直的截面上的曲率半径为1.5～3.0mm且深度成为0.5mm以下的打击痕。”。
然而，在专利文献1及2的方法中，仅通过使打击销(锤)沿焊接止端部在焊接方向上移动而进行打击，因此产生图2所示那样的塑性流动引起的焊接止端部折入瑕疵7，产生以该焊接止端部折入瑕疵7为起点的疲劳破坏，其结果是，存在疲劳特性未充分提高这样的问题。
图中，标号8是打击痕端的折入瑕疵。
另外，专利文献3提出了
“一种焊接止端部的超声波冲击处理方法，是向设置于前端部的销施加超声波振动，通过该销向焊接止端部施加超声波冲击的超声波冲击处理方法，其特征在于，将所述销的前端部的曲率半径设为1.0mm以上且2.0mm以下，在焊接止端部的与焊接方向垂直的截面形成有曲率半径为1.5mm以上且小于2.5mm的凹形状。”。
此外，专利文献4提出了
“一种耐疲劳特性优异的焊接接头，是向焊接止端部实施了锤击处理的焊接接头，其特征在于，实施锤击处理之前的、所述焊接止端部的半径ρ(mm)、侧面角度θ(°)、及锤击处理使用的振动端子的前端部的曲率半径r(mm)的各自的关系满足下述(1)、(2)式，且在锤击处理后的所述焊接止端部未形成由锤击处理时的塑性加工引起的折入瑕疵。
ρ/θ≥r/100……(1)
2≤r≤10……(2)
{其中，在上述(1)、(2)式中，ρ：表示锤击处理前的焊接止端部的半径(mm)，θ：表示锤击处理前的焊接止端部的侧面角度(°)，r：表示锤击处理中使用的振动端子的前端部曲率半径(mm)。}”。
此外，专利文献5提出了
“一种使用了超声波打击装置的加工方法，是使用了对材料表面实施超声波打击处理来改善残留应力的超声波打击装置的加工方法，其特征在于，所述超声波打击装置将向材料表面施加超声波打击的多根销排列成一列，沿着与该销的排列方向倾斜的方向使销扫描来对材料表面进行超声波打击处理，所述销的排列方向与该销的扫描方向所成的角度是通过1根销的打击而在材料表面凸起并产生的缘和通过与该销相邻的销的打击而在材料表面凸起并产生的缘重叠的角度，在与想要改善残留应力的方向垂直的方向的材料表面上，使所述多根销扫描而形成基于超声波打击处理的多条的加工带，在该加工带之中至少沿着与加工带垂直的方向形成3处以上的缘。”。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3002229号公报
专利文献2：日本特开2014-008507号公报
专利文献3：日本专利第4837428号公报
专利文献4：日本特开2013-071140号公报
专利文献5：日本专利第4392337号公报
非专利文献
非专利文献1：“基于FPB处理的疲劳特性的改善”(精密工学会刊Vol.72,No.9(2006)P.1071-1074)
非专利文献2：“对焊接头堆高止端部形状和疲劳强度”(焊接学会刊第40卷(1971)第8号P.723-735)
发明内容
发明要解决的课题
然而，在将专利文献3的方法适用于以板厚较薄的钢板特别是板厚：3.5mm以下的薄钢板为母材的搭接角焊接头的情况下，仍然会产生焊接止端部折入瑕疵，无法使疲劳特性充分提高。
另外，专利文献4的方法基于规定的关系式来调整振动端子(打击销)的前端的曲率半径和锤击处理前的焊接止端部的半径及侧面角度，但是如果基于该关系式，则例如在锤击处理前的焊接止端部的曲率半径为0.3mm的情况下，需要使焊接止端部的侧面角度为15°以下。然而，焊接止端部的侧面角度典型地为60°左右，在实际的施工中，存在无法适用于大部分的焊接接头的问题。
此外，如专利文献3及4那样增大打击销的前端的曲率半径时，由于为了赋予用于施加塑性变形的压力而所需的驱动力增大，因此在母材为高强度材料的情况下，需要使用空气驱动式或超声波式等的高价且大型的装置，另一方面，在母材的刚性低的情况下，存在母材变形这样的问题。
此外，在专利文献5的方法中，无法充分抑制与焊接方向垂直的方向的应力引起的裂纹进展，搭接角焊接头的疲劳特性的提高效果无法说是充分的。
需要说明的是，非专利文献1虽然提出了使直径50～100μm的微粒子与被处理材料碰撞而使被处理材料发生塑性变形的表面改性处理法(微粒子碰撞处理方法(FPB处理法))，但是存在装置大型，需要微粒子的飞散防止措施，及对于角焊接头的焊接止端部那样的复杂的构造难以局部性地实施加工这样的问题。
本发明是鉴于上述的现状而开发的发明，其目的在于提供一种能够充分提高以薄钢板为母材的搭接角焊接头的疲劳特性的锤击处理方法。
另外，本发明的目的在于提供一种通过上述的锤击处理方法而能得到的焊接构造体。
用于解决课题的方案
以往，在焊接止端部的曲率半径为1.0mm以下时，无法充分缓和应力集中，因而，为了充分得到应力集中的缓和效果，可认为打击销的前端在与焊接方向垂直的方向的垂直截面上的曲率半径(以下，也称为打击销前端的曲率半径)需要增大一定程度。
关于这一点，发明者们为了解决上述的课题，反复进行了仔细研讨时，得到了以下的见解。
(1)在焊接止端部，由于焊接后的冷却而应力残留，并且产生图3所示那样的直径：0.05mm以下的微小凹凸(以下，也称为焊波)9，特别是在将抗拉强度为780MPa以上的高强度材料作为母材的焊接接头中，这些成为使疲劳特性恶化的要因。
(2)关于这一点，通过锤击处理，向焊接止端部赋予由塑性变形产生的压缩应力，并且如果将焊波压扁而进行平坦化，则即使减小打击销前端的曲率半径，也能缓和应力集中。
(3)特别是如果使打击销前端的曲率半径小于焊接止端部的曲率半径，则能够有效地防止上述的图2所示的焊接止端部折入瑕疵7的产生。
然而，仅是使打击销前端的曲率半径比焊接止端部的曲率半径小的话，疲劳特性的提高效果无法说是充分的。
因此，发明者们进一步反复进行了研讨时，得到了以下的见解。
(4)图2所示的打击痕端的折入瑕疵8有时会成为疲劳破坏的起点，特别是如图4所示，如果沿着搭接角焊接头的焊接止端部在焊接方向上连续地施加打击，则打击痕端的折入瑕疵8沿应力负载方向的垂直方向，即焊接方向连续地相连，其结果是，应力扩大系数增大，会助长裂纹的进展，使疲劳特性下降(需要说明的是，图4中，标号10为打击痕，11为焊道)。
(5)为了防止这样的疲劳特性的下降，防止打击痕端的折入瑕疵8沿焊接方向连续地相连的情况有效。
(6)具体而言，如下所述的(a)或(b)的处理有效。
(a)将由打击销产生的打击设为一连串的打击，夹着焊接止端部沿从焊接方向倾斜的方向连续地施加，并将一连串的打击沿焊接方向反复进行，此时，使由通过一连串的打击形成的多个打击痕构成的打击痕组与相邻的打击痕组在至少一部分相互重叠，另一方面，使该打击痕组的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组的与焊接方向垂直的方向的端部分离，由此形成图5所示那样的由多个打击痕10构成的打击痕组12。
(b)使打击销夹着焊接止端部沿与焊接方向垂直的方向以一定的宽度摆动，并沿焊接方向行进，通过上述打击销施加打击，由此如图6所示，形成具有多个打击痕10的打击区域13，在该打击区域13中，使位于打击区域13的宽度端部的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部和与该打击痕10重叠的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者位于打击区域13的宽度最端部的、打击痕10的焊接方向上的端部彼此的相连设为3个打点以下。
(7)通过上述的(a)、(b)中任一处理，能够没有翘曲等的母材的变形而大幅地提高以薄钢板为母材的搭接角焊接头的疲劳特性。
此外，发明者们反复进行了研讨的结果是，知晓了如本发明那样使用前端半径比较小的打击销5的情况下，作为被打击部的焊接止端部4与打击销前端6的接触面积减小，其结果是，用于保证打击压力的打击销5的打击载荷可以减小。
然而，另一方面，得到了如下见解：如图8所示，在利用打击工具保持部18将在前端安装有打击销5的打击工具17固定，并向焊接止端部4按压的情况下，在按压载荷高于打击销5的打击载荷的情况下，打击销前端6与焊接止端部4紧贴，得不到打击的效果。
因此，发明者们为了解决该课题而反复进行了研讨，其结果是查明了，在利用打击工具保持部18将打击工具17固定时，如图9所示，利用粘弹性体20夹持打击工具17，由此打击工具保持部18与打击销5的振动产生不匹配，即使在按压载荷高的情况下，焊接止端部4与打击销前端6也不会紧贴，能得到充分的打击效果。
本发明是基于上述的见解，并进一步加入研讨而完成的发明。
即，本发明的主旨结构如下所述。
1.一种搭接角焊接头的锤击处理方法，使用在打击工具的前端安装的打击销向搭接角焊接头的焊接止端部施加打击，其特征在于，
上述打击销的前端在与焊接方向垂直的方向的垂直截面上的曲率半径为0.05～0.50mm且为上述焊接止端部的曲率半径以下，
另外，将由上述打击销产生的打击设为一连串的打击，夹着上述焊接止端部沿从焊接方向倾斜的方向连续地施加，并且，
将上述一连串的打击沿焊接方向反复进行，
此时，由通过上述一连串的打击形成的多个打击痕构成的打击痕组与相邻的打击痕组在至少一部分相互重叠，另一方面，该打击痕组的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组的与焊接方向垂直的方向的端部分离。
2.根据所述1记载的搭接角焊接头的锤击处理方法，其特征在于，进行所述一连串的打击时的从焊接方向的倾斜角度设为30～45°。
3.根据所述1或2记载的搭接角焊接头的锤击处理方法，其特征在于，在所述打击工具的保持部中，利用粘弹性体夹持该打击工具。
4.一种焊接结构物，具备搭接角焊接头，其特征在于，
上述焊接结构物具备多个打击痕组，该打击痕组夹着上述搭接角焊接头的焊接止端部，并由多个打击痕从焊接方向倾斜地相连而成，
上述打击痕在与焊接线方向垂直的截面上的曲率半径为0.05～0.50mm，
另外，上述打击痕组与相邻的打击痕组在至少一部分相互重叠，另一方面，该打击痕组的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组的与焊接方向垂直的方向的端部分离。
5.根据所述4记载的焊接结构物，其特征在于，在所述打击痕组中，所述打击痕从焊接方向倾斜30～45°地相连。
6.根据所述4或5记载的焊接结构物，其特征在于，所述搭接角焊接头的母材的抗拉强度为780MPa以上。
7.一种搭接角焊接头的锤击处理方法，使用在打击工具的前端安装的打击销，向搭接角焊接头的焊接止端部施加打击，其特征在于，
上述打击销的前端在与焊接方向垂直的方向的垂直截面上的曲率半径为0.05～0.50mm且为上述焊接止端部的曲率半径以下，
使上述打击销夹着焊接止端部沿与焊接方向垂直的方向摆动，并沿焊接方向行进，利用上述打击销施加打击，
此时，将以上述焊接止端部为中心的上述打击销的摆动幅度设为每1个打点的打击痕的宽度的2倍以上，并且，在根据上述打击销的摆动幅度而划定的打击区域中，位于该打击区域的宽度端部的打击痕的与焊接方向垂直的方向的端部和与该打击痕相互重叠的打击痕的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者位于该打击区域的宽度端部并与焊接方向垂直的方向的端部的打击痕彼此的相连设为3个打点以下。
8.根据所述7记载的锤击处理方法，其特征在于，在所述打击工具的保持部，利用粘弹性体夹持该打击工具。
9.一种焊接结构物，具备搭接角焊接头，其特征在于，
上述焊接结构物具备夹着上述搭接角焊接头的焊接止端部且具有相连的多个打击痕的打击区域，
在上述打击区域中，
上述打击痕的焊接止端部上的总计长度为上述焊接止端部的全长的50％以上，并且，
上述打击区域的宽度为每1个打点的打击痕的宽度的2倍以上，
另外，在上述打击区域中，位于上述打击区域的宽度端部的打击痕的与焊接方向垂直的方向的端部和与该打击痕相互重叠的打击痕的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者位于上述打击区域的宽度端部并与焊接方向垂直的方向的端部的打击痕彼此的相连为3个打点以下。
10.根据所述9记载的焊接结构物，其特征在于，所述搭接角焊接头的母材的抗拉强度为780MPa以上。
发明效果
根据本发明，能够大幅地提高以薄钢板为母材的搭接角焊接头的疲劳特性。
另外，与空气驱动式、超声波式相比可以使用小型的工具，因此也能够进行向以往由于工具大而受到姿势或重量的制约而无法处理的位置的锤击处理，同时作业性、生产性也提高。此外，即使对于以往由于存在变形的可能性而无法进行锤击处理的刚性低的焊接结构物，也能够没有翘曲等的母材的变形地大幅地提高疲劳特性。此外，也不需要专利文献4的权利要求2提案那样的研磨等前处理，在这一点上，作业性、生产性也提高。
此外，通过将本发明的焊接结构物适用于例如汽车部件，能够实现向要求优异的疲劳特性的汽车部件适用高强度材料，通过这一点，能够实现汽车的燃油经济性的改善。
附图说明
图1是表示一般的锤击处理的一例的示意图。
图2是表示在锤击处理时产生的折入瑕疵的一例的示意图。
图3是表示搭接角焊接头的焊接止端部的一例的微观照片。
图4是表示通过以往的锤击处理方法形成的打击痕和代表性的疲劳破坏模式的应力负载方向的示意图。
图5是表示通过本发明的一实施方式的锤击处理方法形成的打击痕(打击痕组)和代表性的疲劳破坏模式的应力负载方向的示意图。
图6是表示通过本发明的另一实施方式的锤击处理方法形成的打击痕(打击区域)和代表性的疲劳破坏模式的应力负载方向的示意图。
图7是表示试验片的形状的图。
图8是表示打击工具保持部的打击工具的保持要领的示意图。
图9是图8的A-A剖视图。
具体实施方式
基于实施方式来说明本发明。
[第一实施方式]
第一实施方式的搭接角焊接头的锤击处理方法是使用在打击工具的前端安装的打击销5向搭接角焊接头的焊接止端部4施加打击的锤击处理方法，其中，上述打击销5的前端在与焊接方向垂直的方向的垂直截面上的曲率半径为0.05～0.50mm且为上述焊接止端部4的曲率半径以下，而且，将由上述打击销5产生的打击设为一连串的打击，夹着上述焊接止端部4沿着从焊接方向倾斜的方向连续地施加，并将上述一连串的打击设为沿焊接方向反复进行的打击，此时，由通过上述一连串的打击而形成的多个打击痕10构成的打击痕组12与相邻的打击痕组12在至少一部分相互重叠，另一方面，该打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部分离。
以下，说明该第一实施方式的搭接角焊接头的锤击处理方法。
打击销前端6的曲率半径：为0.05～0.50mm且为焊接止端部4的曲率半径以下
如上所述，如果将在焊接时形成于焊接止端部4的焊波9压扁而进行平坦化，则即便减小打击销前端6的曲率半径，也能缓和应力集中，而且，也能够有效地防止焊接止端部折入瑕疵7的产生。因此，打击销前端6的曲率半径设为0.50mm以下且实施锤击处理之前的焊接接头的焊接止端部4的曲率半径以下。而且，从将焊波9有效地压扁的观点出发，打击销前端6的曲率半径需要设为0.05mm以上。
例如，在以板厚是3.6mm以下的薄钢板为母材的搭接角焊接头的情况下，焊接止端部4的曲率半径通常为0.50～1.0mm左右，因此在该情况下使用的打击销前端6的曲率半径成为0.05～0.50mm。
另外，在第一实施方式的搭接角焊接头的锤击处理方法中，将由打击销5产生的打击设为一连串的打击，夹着上述焊接止端部4而沿着从焊接方向倾斜的方向连续地施加，并将上述一连串的打击设为沿焊接方向反复进行的打击，此时，由通过上述一连串的打击形成的多个打击痕10构成的打击痕组12与相邻的打击痕组12在至少一部分相互重叠，另一方面，该打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部分离的情况至关重要。
在此，打击痕组12是指图5所示那样的多个打击痕10从焊接方向以规定的倾斜角度相连的一连串的打击痕。
另外，打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部是指从打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端至打击痕组12的宽度的1％为止的区域。
即，如上所述，存在图2所示的打击痕端的折入瑕疵8成为疲劳破坏的起点的情况，特别是如图4所示，沿着搭接角焊接头的焊接止端部4在焊接方向上连续地施加打击时，打击痕端的折入瑕疵8沿着应力负载方向的垂直方向，即沿着焊接方向连续地相连，其结果是，应力扩大系数增大，会助长裂纹的进展，使疲劳特性下降。为了防止这样的疲劳特性的下降，防止打击痕端的折入瑕疵8沿焊接方向连续地相连的情况有效。
因此，在本发明的第一实施方式的锤击处理方法中，将由打击销5产生的打击设为一连串的打击，夹着上述焊接止端部4沿着从焊接方向倾斜的方向连续地施加(换言之，以打击痕10重叠且这些打击痕10的中心线从焊接方向倾斜的方式施加打击)，并且将上述一连串的打击沿焊接方向反复进行。并且，此时，将由通过上述一连串的打击形成的多个打击痕10构成的打击痕组12与相邻的打击痕组12在至少一部分相互重叠，另一方面，使该打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部分离，由此形成图5所示那样的由多个打击痕10构成的打击痕组12。
在此，在施加一连串的打击时，从焊接方向的倾斜角度θ(以下，也称为扫描角度)优选设为30～45°。
如果将扫描角度设为30°以上，则能够特别有利地防止打击痕端的折入瑕疵8沿焊接方向连续地相连的情况，因此疲劳特性的提高效果增大。另一方面，当扫描角度超过45°时，会导致作业效率的下降。
此外，一连串的打击的与焊接方向垂直的方向上的扫描距离(以下，也称为扫描宽度)只要打击痕组12夹着焊接止端部4形成即可，没有特别限定，但是优选设为1.0mm以上。关于上限没有特别限定，但是从作业效率的点出发而优选设为3.0mm左右。
另外，一连串的打击优选在焊接方向的垂直方向上，至少对于以焊接止端部4为中心而向焊接金属侧及母材侧分别至0.5mm左右的区域施加，特别优选以焊接止端部4为中心施加。
此外，相邻的打击痕组12的焊接止端部4上的中心间距离优选设为由1次的打击产生的打击痕10的焊接方向上的长度的0.70～0.99倍。由此，能够更有利地使由通过一连串的打击形成的多个打击痕10构成的打击痕组12与相邻的打击痕组12在至少一部分相互重叠，另一方面，能够使该打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部分离。
此外，关于上述以外的锤击处理条件没有特别限定，只要遵照常用方法即可。例如，一连串的打击中的打击频率及扫描速度分别只要设为50～300Hz及3～30mm/s即可。而且，打击销5的打击角度(在与焊接方向垂直的面上，打击销5的中心线和搭接角焊接头的焊接止端部4的与母材(薄钢板)表面垂直的直线所成的角度)优选设为30～60°。
如上所述，通过向搭接角焊接头的焊接止端部4施加打击，能得到如下第一实施方式的焊接结构物：是具备图5所示那样的搭接角焊接头的焊接结构物，上述焊接结构物具备多个打击痕组12，该多个打击痕组12是通过多个打击痕10夹着上述搭接角焊接头的焊接止端部4从焊接方向倾斜地相连而形成的，上述打击痕10的在与焊接方向垂直的截面上的曲率半径为0.05～0.50mm，而且，上述打击痕组12与相邻的打击痕组12在至少其一部分相互重叠，另一方面，该打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部分离。
需要说明的是，打击痕组12的从焊接方向的倾斜角度(打击痕组12中的打击痕10的相连方向与焊接方向所成的角度)：θ及打击痕组12的宽度(与焊接方向垂直的方向的宽度)：L1分别通常与上述的扫描角度及扫描宽度相同，它们的优选范围也为30～45°及1.0～3.0mm。
[第二实施方式]
第二实施方式的搭接角焊接头的锤击处理方法是使用在打击工具的前端安装的打击销5向搭接角焊接头的焊接止端部4施加打击的锤击处理方法，上述打击销5的前端在与焊接方向垂直的方向的垂直截面上的曲率半径为0.05～0.50mm且为上述焊接止端部4的曲率半径以下，使上述打击销5夹着焊接止端部4沿着与焊接方向垂直的方向摆动，并沿焊接方向行进，通过上述打击销5施加打击，此时，以上述焊接止端部为中心的上述打击销5的摆动幅度设为每一个打点的打击痕10的宽度的2倍以上，并且在根据上述打击销5的摆动幅度而划定的打击区域13中，位于该打击区域13的宽度端部的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部和与该打击痕10相互重叠的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者将位于该打击区域13的宽度端部且与焊接方向垂直的方向的端部的打击痕10彼此的相连设为3个打点以下。
以下，说明该第二实施方式的搭接角焊接头的锤击处理方法。
打击销前端6的曲率半径：0.05～0.50mm且焊接止端部4的曲率半径以下
如上所述，如果将在焊接时形成于焊接止端部4的焊波9压扁而进行平坦化，则即使减小打击销前端6的曲率半径，也能缓和应力集中，而且，也能够有效地防止焊接止端部折入瑕疵7的产生。因此，打击销前端6的曲率半径设为0.50mm以下且实施锤击处理之前的焊接接头的焊接止端部4的曲率半径以下。而且，从将焊波9有效地压扁的观点出发，打击销前端6的曲率半径需要设为0.05mm以上。
例如，在以板厚为3.6mm以下的薄钢板为母材的搭接角焊接头的情况下，焊接止端部4的曲率半径通常为0.50～1.0mm左右，因此在该情况下使用的打击销前端6的曲率半径成为0.05～0.50mm。
另外，在第二实施方式的搭接角焊接头的锤击处理方法中，使打击销5夹着焊接止端部4沿与焊接方向垂直的方向摆动，并沿焊接方向行进，通过上述打击销5施加打击，此时，上述打击销5的摆动幅度设为每1个打点的打击痕10的宽度即每一个打击痕的宽度(与焊接方向垂直的方向的宽度)的2倍以上。
即，如上所述，存在图2所示的打击痕端的折入瑕疵8成为疲劳破坏的起点的情况，特别是如图4所示，当沿着搭接角焊接头的焊接止端部4连续地施加打击时，打击痕端的折入瑕疵8沿着应力负载方向的垂直方向，即焊接方向连续地相连，其结果是，应力扩大系数增大，会助长裂纹的进展，使疲劳特性下降。
因此，在第二实施方式的搭接角焊接头的锤击处理方法中，使打击销5夹着焊接止端部4沿与焊接方向垂直的方向摆动(换言之，打击销5将焊接止端部4横截规定次数以上，且利用打击形成的打击痕10相互重叠)，并沿焊接方向行进，通过上述打击销5施加打击。并且，此时，如图6所示，(与焊接方向垂直的方向的)打击销5的摆动幅度设为每一个打击痕的宽度：L0的2倍以上，优选设为2.5倍以上，由此形成具有多个打击痕10的打击区域13，使位于打击区域13的宽度端部的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部和相互重叠的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者将位于该打击区域13的宽度端部并与焊接方向垂直的方向的端部的打击痕10彼此的相连设为3个打点以下。
另外，在此所说的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部是指从打击区域13的宽度端部侧的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端至打击痕10的宽度的1％为止的区域。
由此，防止打击痕端的折入瑕疵8沿焊接方向连续地相连的情况，能够实现疲劳特性的提高。
关于摆动幅度的上限没有特别限定，但是从作业效率的观点出发而优选设为3.0mm。
另外，摆动范围优选包含沿着焊接方向的垂直方向，至少以焊接止端部4为中心向焊接金属侧及母材侧分别直至0.5mm左右为止的区域，特别是更优选以焊接止端部4为中心。
此外，打击频率、摆动频率及在焊接方向上的扫描速度分别优选设为50～300Hz、1～20Hz及0.1～20mm/s。
需要说明的是，关于上述以外的处理条件没有特别限定，只要遵照常用方法即可。
如上所述，通过向搭接角焊接头的焊接止端部4施加打击，能得到如下第二实施方式的焊接结构物：为具备搭接角焊接头的焊接结构物，上述焊接结构物具备打击区域13，该打击区域13具有夹着上述搭接角焊接头的焊接止端部4且相连的多个打击痕10，在上述打击区域13中，上述打击痕10的焊接止端部4上的总计长度为上述焊接止端部4的全长的50％以上且上述打击区域13的宽度为每1个打点的打击痕10的宽度的2倍以上，而且，在上述打击区域13中，位于上述打击区域13的宽度端部的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部和与该打击痕10相互重叠的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者位于上述打击区域13的宽度端部并与焊接方向垂直的方向的端部的打击痕10彼此的相连为3个打点以下。
在此，打击区域13如图6那样被划定作为相连(相互重叠)的多个打击痕10所在的范围的最大宽度(与焊接方向垂直的方向的最大宽度)：L2的区域。
但是，从充分得到锤击产生的应力缓和效果的观点出发，需要将打击区域13的打击痕10的焊接止端部4上的总计长度设为焊接止端部4的全长的50％以上。优选为70％以上，更优选为90％以上。而且，也可以为100％。
需要说明的是，如果将打击频率、摆动频率及在焊接方向上的扫描速度调整成上述的范围，则可以如图6那样，打击区域13的打击痕10的焊接止端部4上的总计长度设为焊接止端部4的全长的50％以上，且在打击区域13中，位于打击区域13的宽度端部的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部和与该打击痕10相互重叠的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者位于上述打击区域13的宽度端部并与焊接方向垂直的方向的端部的打击痕10彼此的相连设为3个打点以下。
另外，特别是如果将打击频率、摆动频率及在焊接方向上的扫描速度分别调整为50～150Hz、1～10Hz及0.1～5mm/s，则可以将打击区域的打击痕的焊接止端部上的总计长度设为焊接止端部的全长的90％以上。
此外，从疲劳特性提高的观点出发，将相互重叠的打击痕10的中心间连结的直线优选不与焊接方向平行，为此，优选打击频率f1与摆动频率f2不匹配，具体而言将f1/f2设为非整数。
需要说明的是，打击区域13的宽度：L2通常成为与上述的摆动幅度相同，由此，打击区域13的宽度也成为每一个打击痕的宽度的2倍以上。优选每一个打击痕的宽度的2.5倍以上。而且，打击区域13的宽度：L2优选为3.0mm以下，更优选为1.0mm以下。
以上，说明了本发明的第一实施方式及第二实施方式，但是遵照上述的实施方式的锤击处理都特别优选适用于使用板厚：1.0～3.6mm(更优选为2.0～3.0mm)且抗拉强度：780MPa以上的薄钢板作为母材的搭接角焊接头。
另外，打击销5的前端形状只要其曲率半径为焊接止端部4的曲率半径以下即可，没有特别限定，例如，可以使用半圆筒形、半球形、半椭圆形、大致半圆柱形的形状等。
此外，在进行遵照上述的实施方式的锤击处理时，不仅可以使用空气驱动式的装置、超声波式的装置，而且也可以使用电动式的装置，因此在作业性等的方面也非常有利。
此外，关于焊接方法没有特别限定，在通过电弧焊或激光焊接等焊接而得到的任意的焊接接头中都能够适用上述的锤击处理方法。
此外，关于打击工具17的保持方法没有特别指定，但是如图8所示，在使用打击工具保持部18将打击工具17向焊接止端部4按压的情况下，从前述的理由出发，如图9所示，优选利用粘弹性体20夹持打击工具17。图中，编号19为螺栓。
需要说明的是，关于粘弹性体20的材质，只要是具有使打击工具保持部18与打击销5的振动产生不匹配的粘度的材质即可，没有特别限定，但是优选橡胶、凝胶等高分子物质。
实施例
(实施例1)
说明遵照第一实施方式的实施例。
从各种钢材切出300mm×70mm的钢板(板厚：2.9mm)，将切出的2张钢板通过夹具固定，以表1所示的条件进行搭接角弧焊，制成了各种搭接角弧焊接头。接下来，对于制成的搭接角弧焊接头的焊接止端部4，使用电动式或空气式(气压：0.5MPa)的装置，以表2及表4～6所示的条件进行锤击处理，在搭接角弧焊接头上形成了图5所示那样的打击痕10。
在此，锤击处理都进行至焊接止端部4表面的焊渣被破坏而内部的金属光泽露出为止。而且，在此，将由打击销5产生的打击设为一连串的打击，夹着焊接止端部4沿从焊接方向倾斜的方向连续地施加，并将一连串的打击沿焊接方向反复进行，此时，使由通过一连串的打击形成的多个打击痕10构成的打击痕组12与相邻的打击痕组12在至少一部分相互重叠，另一方面，使该打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部分离。而且，打击销5使用其前端形状成为半球形的结构，一连串的打击中的扫描速度都为10mm/s。
需要说明的是，表4～6的焊接止端部4的曲率半径遵照非专利文献2，每1个焊接接头测定5处，并求出其平均值。
从锤击处理后的搭接角弧焊接头，以焊道11成为试验片中央部的方式选取图7的形状的试验片，使用该试验片，以表3所示的条件进行遵照JIS Z 2275的平面弯曲疲劳试验，按照以下的基准评价了疲劳特性。
合格(特别优异)：疲劳寿命超过300万次(在应力反复次数为300万次时未达到断裂的情况下，判断为疲劳寿命超过300万次)
合格(优异)：疲劳寿命为200万次以上且300万次以下
不合格：疲劳寿命小于200万次
评价结果一并记载在表4～6中。
[表1]
表1
Figure BDA0002426601590000201
[表2]
表2
Figure BDA0002426601590000202
[表3]
表3
Figure BDA0002426601590000211
[表4]
Figure BDA0002426601590000221
[表5]
Figure BDA0002426601590000231
[表6]
Figure BDA0002426601590000241
如表4～表6所示可知，在发明例中都能得到优异的疲劳寿命。
另外，如表5所示可知，在将从焊接方向的倾斜角度控制为30～45°的情况下，能得到特别优异的疲劳寿命。
此外，如表6所示可知，即使在将抗拉强度为780MPa以上的钢板作为母材的情况下，也能够有利地改善疲劳特性。
(实施例2)
说明遵照上述的第二实施方式的实施例。
从各种钢材切出300mm×70mm的钢板(板厚：2.9mm)，将切出的2张钢板通过夹具固定，以表1所示的条件进行搭接角弧焊，制成了各种搭接角弧焊接头。接下来，对于制成的搭接角弧焊接头的焊接止端部4，使用电动式或空气式(气压：0.5MPa)的装置，以表2及表7～9所示的条件，一边使打击销5以焊接止端部4为中心沿着与焊接方向垂直的方向摆动，一边进行了锤击处理。在此，锤击处理都进行至焊接止端部4表面的焊渣被破坏而内部的金属光泽露出为止。而且，打击销5使用了其前端形状成为半球形的结构。
需要说明的是，表7～9的焊接止端部4的曲率半径遵照非专利文献2，每1个焊接接头测定5处，并求出了其平均值。
另外，在进行了打击销5的摆动的例子中，都是在根据打击销5的摆动幅度而划定的打击区域13中，位于打击区域13的宽度端部的打击痕的与焊接方向垂直的方向的端部和与打击痕10相互重叠的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者位于打击区域13的宽度端部且与焊接方向垂直的方向的端部的打击痕10彼此的相连为3个打点以下。
从锤击处理后的搭接角弧焊接头，以焊道11成为试验片中央部的方式选取图7的形状的试验片，使用该试验片，以表3所示的条件进行遵照JIS Z 2275的平面弯曲疲劳试验，通过以下的基准评价了疲劳特性。
合格(特别优异)：疲劳寿命超过300万次(在应力反复次数为300万次时未达到断裂的情况下，判断为疲劳寿命超过300万次)
合格(优异)：疲劳寿命为200万次以上且300万次以下
不合格：疲劳寿命小于200万次
评价结果一并记载在表7～9中。
[表7]
Figure BDA0002426601590000271
[表8]
Figure BDA0002426601590000281
[表9]
Figure BDA0002426601590000291
如表7～9所示可知，在发明例中都能得到优异的疲劳寿命。
另外，如表8所示可知，在将打击销5的摆动幅度设为每一个打击痕的宽度的2.5倍以上的情况下，能得到特别优异的疲劳寿命。
此外，如表9所示可知，即使在将抗拉强度为780MPa以上的钢板作为母材的情况下，也能够有利地改善疲劳特性。
(实施例3)
在利用保持夹具将打击工具固定时，为了验证利用粘弹性体夹持打击工具的情况的效果，将打击工具以图8、9所示的要领保持，并利用遵照第一实施方式的方法进行了锤击处理。以下说明该方法。
对于钢板(板厚：2.9mm)，以表1所示的条件进行搭接角弧焊，制成了各种搭接角弧焊接头。接下来，对于制成的搭接角弧焊接头的焊接止端部4，使用空气驱动式(气压：0.5MPa)的装置，以表2及表11所示的条件进行锤击处理，在搭接角弧焊接头形成了图5所示那样的打击痕10。
关于粘弹性体20对打击工具17的夹持，如图8、9所示，在具有使打击销5振动的机构的打击工具17与打击工具保持部18之间插入粘弹性体20，通过将螺栓19拧紧而利用粘弹性体20夹持打击工具17。在本实施例中，作为粘弹性体20，使用了硅制的凝胶片。
在此，锤击处理都进行至焊接止端部4表面的焊渣被破坏而内部的金属光泽露出为止。而且，在此，将由打击销5产生的打击设为一连串的打击，夹着焊接止端部4沿从焊接方向倾斜的方向连续地施加，并且将一连串的打击沿焊接方向反复进行。此时，使由通过一连串的打击形成的多个打击痕10构成的打击痕组12与相邻的打击痕组12在至少一部分相互重叠，另一方面，使该打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组12的与焊接方向垂直的方向的端部分离。而且，打击销5使用了其前端形状成为半球形的结构，一连串的打击中的扫描速度都为5mm/s。
需要说明的是，表11的焊接止端部4的曲率半径遵照非专利文献3，每一个焊接接头测定5处，并求出了其平均值。
从锤击处理后的搭接角弧焊接头，以焊道11成为试验片中央部的方式选取图7的形状的试验片，使用该试验片，以表10所示的条件进行遵照JIS Z 2275的平面弯曲疲劳试验，通过以下的基准评价了疲劳特性。
合格(特别优异)：疲劳寿命超过300万次(在应力反复次数为300万次时未达到断裂的情况下，判断为疲劳寿命超过300万次)
合格(优异)：疲劳寿命为200万次以上且300万次以下
不合格：疲劳寿命小于200万次
评价结果一并记载在表11中。
[表10]
表10
Figure BDA0002426601590000311
[表11]
Figure BDA0002426601590000321
如表11所示可知，在利用粘弹性体夹持了打击工具的情况下，能得到特别优异的疲劳寿命。
(实施例4)
与实施例3同样，在利用保持夹具将打击工具固定时，为了验证利用了粘弹性体的情况的效果，以图8、9所示的要领保持打击工具，并利用遵照第二实施方式的方法进行了锤击处理。以下说明该方法。
对于钢板(板厚：2.9mm)，以表1所示的条件进行搭接角弧焊，制成了各种搭接角弧焊接头。接下来，对于制成的搭接角弧焊接头的焊接止端部4，使用空气驱动式(气压：0.5MPa)的装置，以表2及表12所示的条件，使打击销5以焊接止端部4为中心沿与焊接方向垂直的方向摆动，并进行了锤击处理。
在此，锤击处理都进行至焊接止端部4表面的焊渣被破坏而内部的金属光泽露出为止。而且，打击销5使用了其前端形状成为半球形的结构。
关于粘弹性体20对打击工具17的夹持，如图8、9所示，在具有使打击销5振动的机构的打击工具17与打击工具保持部18之间插入粘弹性体20，通过将螺栓19拧紧而利用粘弹性体20夹持打击工具17。在本实施例中，使用了硅制的凝胶片作为粘弹性体20。
需要说明的是，表12的焊接止端部4的曲率半径是如下值：遵照非专利文献3，对每一个焊接接头测定5处，并作为其平均值而求出。
另外，在进行了打击销5的摆动的例中，都是在根据打击销5的摆动幅度而划定的打击区域13中，位于打击区域13的宽度端部的打击痕的与焊接方向垂直的方向的端部和与打击痕10相互重叠的打击痕10的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者位于打击区域13的宽度端部并与焊接方向垂直的方向的端部的打击痕10彼此的相连为3个打点以下。
从锤击处理后的搭接角弧焊接头，以焊道11成为试验片中央部的方式选取图7的形状的试验片，使用该试验片，以表10所示的条件进行遵照JIS Z 2275的平面弯曲疲劳试验，通过以下的基准评价了疲劳特性。
合格(特别优异)：疲劳寿命超过300万次(在应力反复次数为300万次时未达到断裂的情况下，判断为疲劳寿命超过300万次)
合格(优异)：疲劳寿命为200万次以上且300万次以下
不合格：疲劳寿命小于200万次
评价结果一并记载在表12中。
[表12]
Figure BDA0002426601590000351
如表12所示可知，在夹持了粘弹性体的情况下，能得到特别优异的疲劳寿命。
标号说明
1：薄钢板(母材)
2：薄钢板(母材)
3：焊接金属
4：焊接止端部
5：打击销
6：打击销前端
7：焊接止端部折入瑕疵
8：打击痕端的折入瑕疵
9：焊波
10：打击痕
11：焊道
12：打击痕组
13：打击区域
17：打击工具
18：打击工具保持部
19：螺栓
20：粘弹性体。

Claims (10)

1.一种搭接角焊接头的锤击处理方法，使用在打击工具的前端安装的打击销向搭接角焊接头的焊接止端部施加打击，所述搭接角焊接头的锤击处理方法的特征在于，
上述打击销的前端在与焊接方向垂直的方向的垂直截面上的曲率半径为0.05～0.50mm且为上述焊接止端部的曲率半径以下，
将由上述打击销产生的打击设为一连串的打击，夹着上述焊接止端部沿从焊接方向倾斜的方向连续地施加，并且，
将上述一连串的打击沿焊接方向反复进行，
此时，由通过上述一连串的打击形成的多个打击痕构成的打击痕组与相邻的打击痕组在至少一部分相互重叠，另一方面，该打击痕组的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组的与焊接方向垂直的方向的端部分离。
2.根据权利要求1所述的搭接角焊接头的锤击处理方法，其特征在于，
进行所述一连串的打击时的从焊接方向的倾斜角度设为30～45°。
3.根据权利要求1或2所述的搭接角焊接头的锤击处理方法，其特征在于，
在所述打击工具的保持部中，利用粘弹性体夹持该打击工具。
4.一种焊接结构物，具备搭接角焊接头，所述焊接结构物的特征在于，
上述焊接结构物具备多个打击痕组，该打击痕组夹着上述搭接角焊接头的焊接止端部，并由多个打击痕从焊接方向倾斜地相连而成，
上述打击痕在与焊接线方向垂直的截面上的曲率半径为0.05～0.50mm，
上述打击痕组与相邻的打击痕组在至少一部分相互重叠，另一方面，该打击痕组的与焊接方向垂直的方向的端部和该相邻的打击痕组的与焊接方向垂直的方向的端部分离。
5.根据权利要求4所述的焊接结构物，其特征在于，
在所述打击痕组中，所述打击痕从焊接方向倾斜30～45°地相连。
6.根据权利要求4或5所述的焊接结构物，其特征在于，
所述搭接角焊接头的母材的抗拉强度为780MPa以上。
7.一种搭接角焊接头的锤击处理方法，使用在打击工具的前端安装的打击销，向搭接角焊接头的焊接止端部施加打击，所述搭接角焊接头的锤击处理方法的特征在于，
上述打击销的前端在与焊接方向垂直的方向的垂直截面上的曲率半径为0.05～0.50mm且为上述焊接止端部的曲率半径以下，
使上述打击销夹着焊接止端部沿与焊接方向垂直的方向摆动，并沿焊接方向行进，利用上述打击销施加打击，
此时，将以上述焊接止端部为中心的上述打击销的摆动幅度设为每1个打点的打击痕的宽度的2倍以上，并且，在根据上述打击销的摆动幅度而划定的打击区域中，位于该打击区域的宽度端部的打击痕的与焊接方向垂直的方向的端部和与该打击痕相互重叠的打击痕的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者位于该打击区域的宽度端部并与焊接方向垂直的方向的端部的打击痕彼此的相连设为3个打点以下。
8.根据权利要求7所述的搭接角焊接头的锤击处理方法，其特征在于，
在所述打击工具的保持部，利用粘弹性体夹持该打击工具。
9.一种焊接结构物，具备搭接角焊接头，所述焊接结构物的特征在于，
上述焊接结构物具备夹着上述搭接角焊接头的焊接止端部且具有相连的多个打击痕的打击区域，
在上述打击区域中，
上述打击痕的焊接止端部上的总计长度为上述焊接止端部的全长的50％以上，并且，
上述打击区域的宽度为每1个打点的打击痕的宽度的2倍以上，
在上述打击区域中，位于上述打击区域的宽度端部的打击痕的与焊接方向垂直的方向的端部和与该打击痕相互重叠的打击痕的与焊接方向垂直的方向的端部分离，或者位于上述打击区域的宽度端部并与焊接方向垂直的方向的端部的打击痕彼此的相连为3个打点以下。
10.根据权利要求9所述的焊接结构物，其特征在于，
所述搭接角焊接头的母材的抗拉强度为780MPa以上。
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