CN112313026A - 接合结构体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有高接合强度，并且，可以低成本制造的接合结构体及其制造方法。钢制的第一板状构件，和重叠于第一板状构件且形成为长条状的钢制的第二板状构件接合而成的接合结构体，第一板状构件的表面和第二板状构件的沿着纵长方向的两边缘部被焊接金属接合。

Description

接合结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及接合结构体及其制造方法，更详细地说，例如，涉及适合汽车用结构构件的接合结构体及其制造方法。
背景技术
近年来，为了实现以削减CO2排放量为目的的车体轻量化，同时实现碰撞安全性的强化，已知有采用高张力钢板，或用加强材部分性地加强必要位置的方法。在专利文献1和2中，公开一种接合体，其通过激光焊接将2个金属构件，即第一金属构件与第二金属构件加以接合而制造。在此，专利文献1中公开了激光焊接的焊接痕是一对或多对相互平行的直线。另外，在专利文献2中公开了激光焊接的焊接痕，具有连续配置的多个C字状部，邻接的C状部的一部分重叠。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特表2001－507993号公报
专利文献2：日本国特开2014－15206号公报
专利文献1或2所公开的接合体，在第一金属构件与第二金属构件的接合强度方面依然存在改善的余地。因此，这些接合体，例如不适合热冲压(热压)加工。即，若以热冲压加工这些接合体，则接合强度的不足，特别是由于第一金属构件与第二金属构件的边缘部的接合部的接合强度不足，导致第一金属构件和第二金属构件有可能部分或整体地从边缘部剥离。
另外，在碰撞事故时，若对上述热冲压零件施加外力，则第一金属零件和第二金属零件会发生剥离，因此不能取得充分的加强效果。另外，因为激光加工设备昂贵，所以成为制品成本增加的要因。
发明内容
本发明鉴于前述的课题而成，其目的在于，提供一种具有高接合强度，并且，可以低成本制造的接合结构体及其制造方法。
本发明由下述(1)的结构构成。
(1)一种接合结构体，其特征在于，是钢制的第一板状构件，和重叠于所述第一板状构件，形成为长条状的钢制的第二板状构件接合而成的接合结构体，
所述第一板状构件的表面和所述第二板状构件的沿着纵长方向的两边缘部，被焊接金属接合。
另外，本发明的优选的实施方式，由下述(2)～(5)的结构构成。
(2)根据(1)所述的接合结构体，其特征在于，在所述第一板状构件与所述第二板状构件的重叠面，形成弯曲部。
(3)根据(1)或(2)所述的接合结构体，其特征在于，在所述第一板状构件和所述第二板状构件的重叠面内，所述第一板状构件与所述第二板状构件彼此被进一步接合。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的接合结构体，其特征在于，所述第一板状构件和所述第二板状构件中的至少一个是热冲压用钢材。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的接合结构体，其特征在于，所述接合结构体是汽车用结构构件。
另外，本发明由下述(6)的结构构成。
(6)一种接合结构体的制造方法，其特征在于，是钢制的第一板状构件，和重叠于所述第一板状构件，且形成为长条状的钢制的第二板状构件接合而成的接合结构体的制造方法，具备如下工序：
使所述第一板状构件和所述第二板状构件重叠的工序；
将所述第二板状构件的沿着纵长方向的两边缘部，通过电弧焊或激光－电弧复合焊接，分别接合于所述第一板状构件的焊接工序。
另外，本发明的优选的实施方式，由下述(7)～(10)的结构构成。
(7)根据(6)所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，在所述第一板状构件与所述第二板状构件的重叠面上，进行弯曲加工。
(8)根据(6)或(7)所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，在所述第一板状构件和所述第二板状构件的重叠面内，所述第一板状构件与所述第二板状构件彼此，通过激光焊接、等离子体焊接、TIG焊接、及激光-TIG复合焊接中的任意一种焊接被进一步接合。
(9)根据(6)～(8)中任一项所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，所述第一板状构件和所述第二板状构件中的至少一个是热冲压用钢材。
(10)根据(6)～(9)中任一项所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，所述接合结构体是汽车用结构构件。
根据本发明的接合结构体及其制造方法，接合结构体具有高接合强度，并且，能够以低成本制造该接合结构体。
附图说明
图1是本发明的实施方式的接合结构体的立体图。
图2A是本发明的实施方式的接合结构体的变形例的立体图。
图2B是图2A的A－A剖视图。
图3是按图2A的B－B线进行了弯曲加工的接合结构体的立体图。
图4是本发明的实施方式的接合结构体的其他变形例的剖视图。
图5是表示对于本发明的实施方式的接合结构体进行热冲压加工而制造的B柱的一例的立体图。
图6是表示对于本发明的实施方式的接合结构体进行热冲压加工而制造的B柱的另一例的立体图。
具体实施方式
以下，基于附图，详细地说明本发明的接合结构体的一个实施方式。
图1是由本实施方式的接合结构体的制造方法制造而成的接合结构体的立体图。如图1所示，接合结构体10具备：钢制的第一板状构件11；形成为比第一板状构件11a宽度窄的长条状的、作为加强材的钢制的第二板状构件12。
第二板状构件12，重叠在第一板状构件11的表面11a上。而后，沿着第二板状构件12的纵长方向(图中，X方向)的两边缘部12a与第一板状构件11的表面11a，被电弧焊或激光－电弧复合焊接所形成的焊接金属(焊道)13接合。还有，焊接金属(焊道)13，可以沿着两边缘部12a连续形成，也可以断续形成。但是，如后述，沿着设定在重叠面14上的虚拟线B(参照图2A)实施弯曲加工时，为了对应弯曲加工时所发生的应力，优选焊接金属(焊道)13连续地形成。
还有，作为钢制的第一板状构件11和第二板状构件12的材质，如果是纯铁和铁合金，则没有特别限制，例如，可列举软钢、碳钢、不锈钢等。
另外，以防锈等为目的，也能够对于第一板状构件11和第二板状构件12实施形成电气方面贱的元素、加工物、绝缘性物质和钝态的皮膜的表面处理。例如，可是列举镀锌、镀铬、镀镍、镀铝、镀锡(tin)、树脂涂装、陶瓷涂层等。
第二板状构件12的两边缘部12a和第一板状构件11的表面11a，由电弧焊或激光－电弧复合焊接产生的熔填金属(焊丝)接合。因此，例如，与点焊和激光焊接等进行的接合比较，能够以大面积，并且将第二板状构件12的两边缘部12a进行接合，接合强度提高。另外，通过适宜选择熔填金属的成分，可以进行接合部的接合强度设计。关于熔填金属的材质，只要焊接金属13是Fe系合金，则可以适用一般所用的焊丝或焊条。
还有，激光－电弧复合焊接，是在作为热源和焊丝供给法的电弧焊法中，作为热源添加了激光的焊接方法。该方法与通常的电弧焊法相比，在焊接速度高这一点上有利。
另外，在图1所示的实施方式中，沿着第二板状构件12的纵长方向的两边缘部12a，通过电弧焊或激光－电弧复合焊接被焊接于第一板状构件11上，在与第二板状构件12的两边缘部12a交叉的方向(横宽方向)上延伸的边缘部12b，也可以通过电弧焊或激光－电弧复合焊接与第一板状构件11焊接。如此，通过以边缘部12a、12b的全周范围而将第二板状构件12与第一板状构件11焊接，由此能够防止侵入到第一板状构件11与第二板状构件12的间隙中的水等，耐腐蚀性大幅提高。
被电弧焊或激光－电弧复合焊接焊接的第一板状构件11和第二板状构件12，有为了成为成形品而进行弯曲加工的情况。根据弯曲加工的程度和接合结构体10所要求的强度，在只有第二板状构件12的两边缘部12a被电弧焊或激光－电弧复合焊接焊接而成的接合结构体10中，存在接合强度和弯曲强度不足的情况。特别是第二板状构件12的宽度大，两边缘部12a间的距离大时，有可能强度不足。
图2A是变形例的接合结构体10A的立体图，其中第一板状构件11的表面11a，与第二板状构件12的两边缘部12a，通过电弧焊或激光－电弧复合焊接被接合，并且，第一板状构件11与第二板状构件12的重叠面14彼此通过激光焊接被接合。另外，图2B是图2A的A－A线的剖视图。
本变形例的接合结构体10A，如图2A和图2B所示，通过电弧焊或激光－电弧复合焊接两边缘部12a被接合在第一板状构件11上的、第一板状构件11与第二板状构件12的重叠面14彼此，通过激光焊接，由沿着第二板状构件12的纵长方向(图2A中为X方向)，并且，在第二板状构件12的宽度方向上对置形成的多对的接合部15接合。由此，第一板状构件11与第二板状构件12的接合强度进一步提高。
如此形成的接合结构体10A，沿着设定在重叠面14上的虚拟线B(参照图2A)进行弯曲加工，形成弯曲部16，从而被加工成图3所示的成形品20。
还有，弯曲部16(虚拟线B)，优选以通过在第二板状构件12的宽度方向上对置形成的一对接合部15的大体中央的方式设定。由此，弯曲成形时的作用力左右均等地作用，成形品20的形状精度提高。
伴随弯曲加工，剪切力作用于第一板状构件11与第二板状构件12的接合部。第一板状构件11与第二板状构件12，只通过点焊或激光焊接接合时，第二板状构件12的边缘部12a与第一板状构件11的接合强度有可能弱，存在第二板状构件12从该边缘部12a发生剥离的可能性。
但是，在本实施方式的接合结构体10A中，关于第一板状构件11和第二板状构件12，第二板状构件12的两边缘部12a通过电弧焊或激光－电弧复合焊接被接合，并且，第一板状构件11与第二板状构件12的重叠面14彼此，通过激光焊接在多处被接合。因此，接合强度强，可防止由于弯曲加工导致第一板状构件11和第二板状构件12剥离。
接合结构体10、10A，例如，作为柱等要求有高强度的汽车用结构构件时，作为第一板状构件11和第二板状构件12，例如，优选使用热冲压用钢材。接合结构体10、10A由热冲压用钢材构成时，弯曲加工通过在被加热至800℃以上的温度状态下实施加工的热冲压(热加工)来进行。由此，可以进行高精度的成形。
图4是另一变形例的接合结构体的剖视图，其中，边缘部12a被电弧焊或激光－电弧复合焊接接合的第一板状构件11与第二板状构件12的重叠面14彼此，通过等离子体焊接、TIG焊接或激光-TIG复合焊接被接合。
本变形例的接合结构体10B中，第一板状构件11与第二板状构件12的两边缘部12a，被电弧焊或激光－电弧复合焊接形成的焊接金属13接合，并且，第一板状构件11与第二板状构件12的重叠面14彼此在多处被等离子体焊接、TIG焊接或激光-TIG复合焊接形成的接合部17牢固地接合。
如此，第一板状构件11和第二板状构件12，因为两边缘部12a通过电弧焊或激光－电弧复合焊接被接合于第一板状构件11，并且，第一板状构件11与第二板状构件12的重叠面14彼此在多处通过激光焊接、等离子体焊接、TIG焊接、和激光-TIG复合焊接中的任意一种被牢固地接合，所以可以由热冲压进行成形加工，适合作为汽车用结构构件使用。
还有，激光-TIG复合焊接，是在作为热源和焊丝供给法的TIG焊接法中作为热源添加了激光的焊接方法。该方法与通常的TIG焊接法相比，在熔深(2张板的贯通性)深，另外，焊接速度高的方面有利。
例如，图5表示以热冲压加工接合结构体10、10A、10B而制造的B柱30(汽车用结构构件的一例)的一例。该B柱30，在第一板状构件11的需要加强的部位，由焊接接合1片第二板状构件12之后，以热冲压进行一体成形而被形成。
另外，图6所示的B柱30中，2枚第二板状构件12，分别在作为B柱30的棱线部的位置与第一板状构件11接合，在第一板状构件11和第二板状构件12的重叠面14，通过热冲压被弯曲加工而形成。
还有，作为接合结构体10、10A、10B可以适用的汽车用结构构件，除了B柱30以外，还可列举侧梁、地板横梁、车顶纵梁、中央通道盖等。
还有，本发明不受前述的实施方式和变形例限定，而是可以适宜进行变形、改良等。
如以上，本说明书中公开有以下事项。
(1)一种接合结构体，其特征在于，是钢制的第一板状构件，和重叠于所述第一板状构件，且形成为长条状的钢制的第二板状构件接合而成的接合结构体，
所述第一板状构件的表面和所述第二板状构件的沿着纵长方向的两边缘部，被焊接金属接合。
据此构成，能够低成本制造具有高接合强度的接合结构体。
(2)根据(1)所述的接合结构体，其特征在于，在所述第一板状构件与所述第二板状构件的重叠面，形成弯曲部。
据此构成，对于第一板状构件和第二板状构件经由焊接接合而成的接合结构体进行弯曲加工，能够制造强度得到加强的成形品。
(3)根据(1)或(2)所述的接合结构体，其特征在于，在所述第一板状构件和所述第二板状构件的重叠面内，所述第一板状构件与所述第二板状构件彼此被进一步接合。
据此构成，能够更牢固地接合第一板状构件和第二板状构件。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的接合结构体，其特征在于，所述第一板状构件和所述第二板状构件的至少一个是热冲压用钢材。
据此构成，能够以超高强度钢板形成接合结构体。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的接合结构体，其特征在于，所述接合结构体是汽车用结构构件。
据此构成，能够制造可以作为汽车用结构构件使用的接合结构体。
(6)一种接合结构体的制造方法，其特征在于，是钢制的第一板状构件，和重叠于所述第一板状构件，且形成为长条状的钢制的第二板状构件接合而成的接合结构体的制造方法，具备如下工序：
使所述第一板状构件和所述第二板状构件重叠的工序；
将所述第二板状构件的沿着纵长方向的两边缘部，通过电弧焊或激光－电弧复合焊接，分别接合于所述第一板状构件的焊接工序。
据此构成，将第一板状构件和第二板状构件，通过电弧焊或激光－电弧复合焊接进行接合，由此能够以低成本制造接合强度高的接合结构体。
(7)根据(6)所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，在所述第一板状构件与所述第二板状构件的重叠面上进行弯曲加工。
据此构成，对于第一板状构件与第二板状构件被焊接接合而成的接合结构体进行弯曲加工，能够制造强度得到加强的成形品。
(8)根据(6)或(7)所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，在所述第一板状构件和所述第二板状构件的重叠面内，所述第一板状构件与所述第二板状构件彼此，通过激光焊接、等离子体焊接、TIG焊接、及激光-TIG复合焊接中的任意一种焊接被进一步接合。
据此构成，能够将第一板状构件和第二板状构件更牢固地接合。
(9)根据(6)～(8)中任一项所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，所述第一板状构件和所述第二板状构件的至少一个是热冲压用钢材。
据此构成，能够以超高强度钢板形成接合结构体。
(10)根据(6)～(9)中任一项所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，所述接合结构体是汽车用结构构件。
据此构成，能够制造可以作为汽车用结构构件使用的接合结构体。
以上，一边参照附图，一边对于各种实施的方式进行了说明，但本发明当然不受这样的例子限定。显然，如果是从业者，则能够在专利要求的范围所述的范畴内，想到各种变更例或修改例，关于这些，当然也理解为属于本发明的技术的范围。另外，在不脱离发明的宗旨的范围，也可以将上述实施方式的各构成要素任意组合。
还有，本申请基于2018年6月29日申请的日本专利申请(特愿2018－124515)，其内容在本申请之中作为参照援引。
符号说明
10、10A、10B 接合结构体
11 第一板状构件(热冲压用钢材)
11a 表面
12 第二板状构件(热冲压用钢材)
12a、12b 边缘部
13 焊接金属(焊道)
14 重叠面
15 接合部
16 弯曲部
17 接合部
20 成形品(汽车用结构构件)
30 B柱

Claims (10)

1.一种接合结构体，其特征在于，是钢制的第一板状构件和重叠于所述第一板状构件且形成为长条状的钢制的第二板状构件接合而成的接合结构体，
所述第一板状构件的表面和所述第二板状构件的沿着纵长方向的两边缘部被焊接金属接合。
2.根据权利要求1所述的接合结构体，其特征在于，
在所述第一板状构件与所述第二板状构件的重叠面，形成弯曲部。
3.根据权利要求1或2所述的接合结构体，其特征在于，在所述第一板状构件和所述第二板状构件的重叠面内，所述第一板状构件与所述第二板状构件彼此被进一步接合。
4.根据权利要求1或2所述的接合结构体，其特征在于，所述第一板状构件和所述第二板状构件中的至少一个是热冲压用钢材。
5.根据权利要求1或2所述的接合结构体，其特征在于，所述接合结构体是汽车用结构构件。
6.一种接合结构体的制造方法，其特征在于，是钢制的第一板状构件和重叠于所述第一板状构件且形成为长条状的钢制的第二板状构件接合而成的接合结构体的制造方法，具备如下工序：
使所述第一板状构件和所述第二板状构件重叠的工序；
将所述第二板状构件的沿着纵长方向的两边缘部，通过电弧焊或激光－电弧复合焊接，分别接合于所述第一板状构件的焊接工序。
7.根据权利要求6所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，在所述第一板状构件与所述第二板状构件的重叠面上，进行弯曲加工。
8.根据权利要求6或7所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，在所述第一板状构件和所述第二板状构件的重叠面内，所述第一板状构件与所述第二板状构件彼此，通过激光焊接、等离子体焊接、TIG焊接及激光-TIG复合焊接中的任意一种焊接被进一步接合。
9.根据权利要求6或7所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，所述第一板状构件和所述第二板状构件中的至少一个是热冲压用钢材。
10.根据权利要求6或7所述的接合结构体的制造方法，其特征在于，所述接合结构体是汽车用结构构件。
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