CN117412833A - 构造部件的设计方法、钢板的制造方法、拼焊板的制造方法、构造部件及其制造方法 - Google Patents

构造部件的设计方法、钢板的制造方法、拼焊板的制造方法、构造部件及其制造方法 Download PDF

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铃木利哉
巽雄二郎
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Abstract

本发明涉及构造部件的设计方法、钢板的制造方法、拼焊板的制造方法、构造部件及其制造方法。该构造部件的设计方法是通过对拼焊板进行成型而得到的构造部件的设计方法，包括：焊接部设定工序，对上述构造部件的分析模型实施基于数值模拟的碰撞分析，并设定上述焊接部的位置，以使得第1区域的断裂指标为规定值以上，上述第1区域以外的剩余的全部区域的上述断裂指标小于上述规定值；以及除去区域设定工序，在上述焊接部设定工序之后，将上述被接合端部中包括相当于上述第1区域的部分的区域设定为形成上述露出部的除去区域。

Description

构造部件的设计方法、钢板的制造方法、拼焊板的制造方法、 构造部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及构造部件的设计方法、钢板的制造方法、拼焊板的制造方法、构造部件的制造方法以及构造部件。
本申请基于2021年8月3日向日本提交的特愿2021-127370号主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
近年来，为了通过削减CO2气体排出量来保护地球环境，在汽车领域中汽车车身的轻量化成为紧迫的课题。为了解决该课题，正在积极地进行应用高强度钢板的研究。钢板(镀敷钢板)的强度逐渐变高。
作为成型汽车用部件的技术之一，热冲压(以下，有时称作“热压”。)受到注目。在热压中，将钢板加热到高温，在Ar3相变温度以上的温度区域中进行冲压成型。进而，在热压中，通过基于模具的散热来急速地冷却冲压成型后的钢板，在施加了冲压压力的状态下使相变与成型同时产生。热压是能够通过以上的工序制造出高强度且形状固定性优异的热冲压成型品(以下，有时称作“热压成型品”。)的技术。
此外，为了提高汽车用部件的冲压成型品的成品率以及功能性，将至少两张钢板的端面对接并通过激光焊接、等离子焊接等接合后的拼焊板应用为冲压用原料。在拼焊板中，根据目的而接合多张钢板，因此在一个构件中能够使板厚以及强度自由地变化。其结果，通过使用拼焊板，能够提高汽车用部件的功能性以及削减汽车用部件的构件个数。此外，通过对拼焊板进行热压，由此能够制造出使板厚、强度等自由地变化的高强度的冲压成型品。
在将拼焊板用作为冲压用原料、并通过热压对汽车用部件进行成型的情况下，拼焊板例如被加热到800℃～1000℃的温度区域。因此，作为热压用的拼焊板，使用进行了镀层沸点比Zn系镀敷高的Al-Si等铝镀敷的镀敷钢板的情况较多。
当对进行了镀铝的镀敷钢板进行对接焊接时，焊接部的铝浓度变高，淬火性降低。其结果，存在焊接部的强度降低这样的问题。
为了解决该问题，存在如下技术：在进行了镀铝的镀敷钢板的要对接焊接的区域中，除去铝镀层。
在专利文献1公开了如下方法：片状金属片的一个以上包括涂层材料层以及焊接凹口，此处，在焊接前从边缘区域至少去除涂层材料层的一部分，以使焊接接合部实质上没有涂层材料层的构成物质。
在专利文献2中公开了如下技术：通过钢基板以及预涂层来构成板，上述预涂层由与上述基板相接并载置有金属合金层的金属间合金层构成，在上述板的至少一个有预涂层的表面上，一个区域没有上述金属合金层，上述区域位于上述板周围。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6034490号公报
专利文献2：日本专利第5237263号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1以及2所记载的技术中，由于将焊接预定区域整个区域的铝镀层除去，因此存在铝镀层的除去加工花费时间这样的问题。
本发明是鉴于上述课题而完成的发明，其目的在于提供构造部件的设计方法、钢板的制造方法、拼焊板的制造方法、构造部件的制造方法以及构造部件，能够抑制构造部件的断裂、能够缩短铝镀层的除去加工的时间且能够使工具长寿命化。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明提出了以下手段。
(1)本发明的方式1的构造部件的设计方法，是通过对拼焊板进行成型而得到的构造部件的设计方法，其中，
上述拼焊板具备将两个以上钢板进行对接焊接而形成的线状的焊接部，
对接焊接前的上述钢板为，在母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次设置有金属间化合物层、铝镀层的镀敷钢板的被对接焊接的被接合端部的一部分，具备上述母材钢板露出的露出部，
上述构造部件的设计方法包括：
焊接部设定工序，对上述构造部件的分析模型实施基于数值模拟的碰撞分析，并设定上述焊接部的位置，以使得上述焊接部的延伸方向的至少一部分区域即第1区域的断裂指标为规定值以上，上述焊接部中的上述第1区域以外的剩余的全部区域的上述断裂指标小于上述规定值；以及
除去区域设定工序，在上述焊接部设定工序之后，将上述被接合端部中包括相当于上述第1区域的部分的区域设定为形成上述露出部的除去区域。
(2)本发明的方式2也可以为，在方式1的构造部件的设计方法中，
上述构造部件具备与其他部件接合的凸缘部，
上述第1区域位于凸缘部。
(3)本发明的方式3的钢板的制造方法，用于通过方式1或者2的构造部件的设计方法设计出的构造部件的制造，包括：
提供在上述母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次设置有上述金属间化合物层、上述铝镀层的镀敷钢板的工序；以及
除去工序，在上述除去区域中，除去上述铝镀层以及上述金属间化合物层的一部分，形成使上述母材钢板露出的露出部、在上述母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次残存有金属间化合物层，铝镀层的第1镀敷部、以及在上述母材钢板的表面上残存有金属间化合物层以及铝镀层的第2镀敷部，
在上述除去工序中，除去上述铝镀层以及上述金属间化合物层的一部分，以使得在与上述镀敷钢板的厚度方向垂直且在俯视时从上述镀敷钢板的中央部朝向上述镀敷钢板的一端缘的第1方向上，在上述母材钢板的一个表面上依次配置有上述第1镀敷部、上述露出部、上述第2镀敷部、上述镀敷钢板的上述端缘，并且在上述第1方向上，在上述母材钢板的另一个表面上至少依次配置有上述第1镀敷部、上述露出部、上述镀敷钢板的上述端缘。
(4)本发明的方式4的钢板的制造方法，用于通过方式1或者2的构造部件的设计方法设计出的构造部件的制造，包括：
提供在上述母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次配置有上述金属间化合物层、上述铝镀层的镀敷钢板的工序；以及
除去工序，在上述除去区域中，通过除去上述铝镀层以及上述金属间化合物层的一部分，形成使上述母材钢板露出的露出部、以及在上述母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次残存有金属间化合物层、铝镀层的第1镀敷部，
在上述除去工序中，除去上述铝镀层以及上述金属间化合物层的一部分，以使得在与上述镀敷钢板的厚度方向垂直且在俯视时从上述镀敷钢板的中央部朝向上述镀敷钢板的一端缘的第1方向上，在上述母材钢板的一个表面上依次配置有上述第1镀敷部、上述露出部、上述镀敷钢板的上述端缘，并且在上述第1方向上，在上述母材钢板的另一个表面上至少依次配置有上述第1镀敷部、上述露出部、上述镀敷钢板的上述端缘。
(5)本发明的方式5的拼焊板的制造方法，包括将通过方式3或者4的钢板的制造方法制造出的钢板进行对接焊接的工序。
(6)本发明的方式6的构造部件的制造方法，包括对通过方式5的拼焊板的制造方法制造出的拼焊板进行热冲压加工的工序。
(7)本发明的方式7的构造部件，形成有线状的焊接部，其中，
上述构造部件具备通过上述焊接部接合的两个以上的钢部件，
上述钢部件具备：
母材；以及
镀敷层，设置在上述母材的表面上，
上述钢部件在沿着上述焊接部而邻接的区域中具备上述母材露出的露出部，
上述露出部在上述焊接部的延伸方向上局部地存在。
(8)本发明的方式8也可以为，在方式7的构造部件中，上述露出部存在于与上述构造部件中的断裂假定部分对应的部分。
(9)本发明的方式9也可以为，在方式7或者8的构造部件中，
上述构造部件具有：
顶板部；
一对纵壁部，从上述顶板部的端部弯曲并连接；
第1棱线部，将上述顶板部与上述纵壁部连接；
一对凸缘部，从上述纵壁部的端部弯曲并连接；以及
第2棱线部，将上述纵壁部与上述凸缘部连接，
上述露出部存在于上述纵壁部以外的部分。
(10)本发明的方式10也可以为，在方式9的构造部件中，
上述露出部仅位于上述凸缘部。
发明的效果
根据本发明的上述方式，能够提供具有凸缘部的构造部件的设计方法、钢板的制造方法、拼焊板的制造方法、具有凸缘部的构造部件的制造方法，能够抑制具有凸缘部的构造部件的断裂、能够缩短铝镀层的除去加工的时间、且能够使工具长寿命化。
附图说明
图1是表示构造部件的一例的立体图。
图2是沿着图1的构造部件的A-A线的截面图。
图3是本发明的构造部件的设计方法的流程图。
图4是用于说明碰撞分析的说明图。
图5是表示碰撞分析的结果的图。
图6是用于说明除去区域的示意图。
图7是表示用于本发明的凸缘用构造部件的钢板中的具有母材钢板的露出部与第2镀敷部的端部的一例的概要截面图。
图8是本发明的钢板的制造方法以及拼焊板的制造方法的流程图。
图9是说明本发明的钢板的制造方法中的低部形成工序的截面图。
图10是说明本发明的钢板的制造方法中的低部形成工序的截面图。
图11是说明本发明的钢板的制造方法中的低部形成工序的截面图。
图12是说明本发明的钢板的制造方法中的切削工序的截面图。
图13是说明本发明的钢板的制造方法中的切削工序的截面图。
图14是说明本发明的钢板的制造方法中的切削工序的截面图。
图15是本发明的拼焊板的截面示意图。
图16是沿着图1的构造部件的B-B线的截面图。
图17是实施例1的除去区域的说明图。
图18是表示实施例2的分析结果的图。
图19是实施例2的除去区域的说明图。
图20是比较例1的除去区域的说明图。
图21是表示实施例以及比较例的距车辆下端的高度与侵入量之间的关系的图。
具体实施方式
本发明人进行深入研究而得知：在对拼焊板进行成型而得到的构造部件中，在碰撞时遍及线状的焊接部的整个区域未负载拉伸力。因此，在构造部件中存在不需要除去铝镀层以及金属间化合物层的区域。在本发明中，通过使用数值模拟来进行对拼焊板进行成型而得到的构造部件的碰撞分析，由此对构造部件进行设计，以使得在焊接部中负载拉伸力、局部的弯曲变形而断裂的风险较高的部分仅成为焊接部的其延伸方向的至少一部分区域即第1区域。通过如此设计构造部件，能够使除去铝镀层以及金属间化合物层的范围仅为第1区域。由此，在负载较高的第1区域中能够保持焊接部的强度。在负载较小的区域中，不除去铝镀层以及金属间化合物层即可，因此能够缩短铝镀层以及金属间化合物层的除去所花费的加工时间，能够使工具长寿命化。
<构造部件的设计方法>
以下，参照附图对本发明的构造部件的设计方法进行说明。
本发明的构造部件例如是汽车用构造部件，可举出B柱、保险杠以及侧梁等。在图1以及图2中举出了本发明的构造部件的一例，但本发明的构造部件并不限定于图1以及图2的形状。图1是构造部件的立体图。图2是沿着图1的构造部件10的A-A线的截面图。图1以及图2的构造部件10是具备部件(钢部件)10A、部件(钢部件)10B以及将部件10A与部件10B连接的线状的焊接部150的B柱。关于构造部件10将后述。构造部件10至少具备凸缘部1、第1棱线部2、纵壁部3、第2棱线部4以及顶板部5。部件10A与部件10B的抗拉强度以及厚度等可以相同、也可以不同。另外，构造部件10是通过对拼焊板进行热压而得到的。此外，用于构造部件10的拼焊板具备将两个以上钢板(对接焊接用钢板)进行对接焊接而形成的线状的焊接部。用于拼焊板的制造的钢板(对接焊接前的钢板)为，在母材钢板的表面上从母材钢板侧设置有金属间化合物层、铝镀层的镀敷钢板的端部(被对接焊接的被接合端部)的一部分具备母材钢板露出的露出部。关于本发明的拼焊板所使用的钢板将后述。以下，对构造部件的设计方法进行说明。在本说明书中，“工序”这个用语的含义不仅包括独立的工序，即使在与其他工序无法明确地区分的情况下，只要能够实现该工序的预期目的则包含在该用语的含义中。
使用图3对本发明的构造部件的设计方法S10进行说明。图3是本发明的构造部件的设计方法的流程图。本发明的构造部件的设计方法S10包括：焊接部设定工序S5，对构造部件10的分析模型实施基于数值模拟的碰撞分析，对焊接部的位置进行设定，以使得焊接部150的其延伸方向的至少一部分区域即第1区域的断裂指标为规定值以上，焊接部150中的除第1区域以外的剩余的全部区域的断裂指标小于规定值；以及除去区域设定工序，在焊接部设定工序S5之后，将被接合端部中包括对应于第1区域的部分的区域设定为形成露出部的除去区域。例如，在仅将凸缘部分设为第1区域的情况下，例如构造部件的设计方法S10具备：焊接部设定工序S5，对构造部件10实施基于数值模拟的碰撞分析，对焊接部150的位置进行设定，以使得焊接部150中的构造部件10的凸缘部1的断裂指标为规定值以上，焊接部150中的构造部件10的凸缘部1以外的部分的断裂指标小于规定值；以及除去区域设定工序S6，在焊接部设定工序S5之后，将至少包括在碰撞分析中断裂指标成为规定值以上且与形成上述焊接部的区域对应的镀敷钢板的端部的区域，设定为除去铝镀层以及上述金属间化合物层的除去区域。以下，以第1区域仅为凸缘部1的情况为例进行说明，但本发明并不限定于此。第1区域例如也可以位于凸缘部1、第1棱线部2、第2棱线部4以及顶板部5的任一个以上。能够适当地设定第1区域。第1区域优选仅位于凸缘部1。当预定除去镀敷层的第1区域位于凸缘部1时，能够避免与其他部件接合的凸缘部1中的焊接部150过早断裂。因此，在施加了负载的情况下能够尽量维持与其他部件的接合。由此，能够提高具有在构造部件的凸缘部接合了其他部件的构造的例如汽车的骨架部件等部件的耐负载性能。
(焊接部设定工序)
在焊接部设定工序S5中，首先对构造部件10实施碰撞分析(S1)。具体而言，对构造部件10的分析模型实施基于数值模拟的碰撞分析。使用图4对碰撞分析进行说明。图4的(a)表示构造部件10与碰撞用屏障之间的位置关系，图4的(b)表示碰撞时的弯曲力矩以及拉伸力的方向。在图4的例子中，碰撞用屏障碰撞的部分成为能量吸收区域，该部分承受大变形。具体而言，碰撞部分的顶板部5与纵壁部3承受弯曲变形、压坏变形。此时，由于凸缘部1一般配置在弯曲外侧，所以会产生拉伸应变。另一方面，关于构造部件10的上侧，随着碰撞用屏障的侵入而承受弯曲力矩。因此，位于上侧的凸缘部1与位于构造部件10的下部侧的凸缘部1相同，由于位于弯曲外侧，所以会产生拉伸应变。因此，凸缘部1遍及全长产生拉伸应变。因此，无论焊接部处于哪个位置，断裂危险性都变高。另一方面，如果在凸缘部1以外的部分(例如，顶板部5)也在产生弯曲变形的位置存在焊接部，则断裂危险性变高。通过改变焊接部的位置，能够避免该断裂。为了掌握第1区域(此处为凸缘部1)以外的部分的断裂危险性，而进行碰撞分析。
在碰撞分析S1中，对构造部件的分析模型通过数值模拟进行碰撞分析。数值模拟没有特别限定，例如能够使用有限元法、差分法、边界元法等。碰撞分析例如能够使用LS-DYNA(注册商标)等软件来执行，断裂指标的分析能够使用NSafe(注册商标)-MAT来实施。图5是表示碰撞分析的结果的图。如图5所示，通过进行碰撞分析，能够确定断裂指标较高的部分(断裂风险较高的部分)。作为断裂指标，例如可举出应变、应力、板厚减少率等。作为断裂指标，优选为应变。
用于碰撞分析的条件(碰撞方向、碰撞速度、构造部件的抗拉强度等)没有特别限定，能够根据使用构造部件的用途适当地设定。例如，在构造部件10的情况下，例如使用全车模型进行侧面碰撞中的分析。
在进行碰撞分析(S1)之后，在焊接部150中，在第1区域以外的部分提取断裂指标较大的部位(S2)。其次，确认在S2中提取出的所有部位的断裂指标是否小于规定值。即，确认断裂指标为规定值以上的区域(有时称作断裂假定部分)是否仅为焊接部150的第1区域(此处为凸缘部1)(S3)。此处，规定值例如是断裂指标中的产生断裂的阈值。在焊接部150中，在第1区域以外的剩余的全部区域中存在断裂指标为规定值以上的区域的情况下，变更焊接部150的位置(S4)，再次进行碰撞分析(S1)。在断裂指标为规定值以上的区域仅为焊接部150的第1区域的情况下，进行除去区域设定工序S6。焊接部150的位置的变更方法没有特别限定。例如，在具备门铰链安装部那样的情况下，能够变更成焊接部150不进入门铰链安装部。
在除去区域设定工序S6中，在焊接部设定工序S5之后，将与在碰撞分析中断裂指标成为规定值以上且形成有焊接部150的区域(高负载区域)对应的钢板(对接焊接用钢板)的端部的区域，设定为除去铝镀层以及金属间化合物层的除去区域。换言之，在除去区域设定工序S6中，将被接合端部中至少包括对应于第1区域的部分的区域设定为形成露出部的除去区域。图6是用于说明除去区域170的示意图。此处，高负载区域为第1区域180。成为部件10A的钢板120与成为部件10B的钢板110的形状被设定为，通过热冲压成型成为构造部件10的形状，且焊接预定位置160成为在焊接部设定工序S5中设定的焊接部150的位置。沿着焊接预定位置160的钢板110的端部110a以及钢板120的端部120a是要对接焊接的被接合端部130。除去区域170包括高负载区域。除去区域的长度方向的长度L1优选为高负载区域的长度方向的长度的3倍以下。更优选为高负载区域的长度方向的长度的2倍以下。除去区域170也可以与高负载区域的长度相等。即，除去区域也可以仅为高负载区域。除去区域的与长度方向垂直的方向的长度W1优选比预定形成焊接部150的区域的宽度(焊接部的与长度方向垂直的方向的长度)长。除了除去区域以外，不除去铝镀层以及金属间化合物层16，因此用于构造部件10的钢板的量产性提高。
<钢板>
其次，对图6的钢板110以及钢板120进行说明。本发明的钢板(对接焊接用钢板)110以及120是通过与其他钢板对接焊接而形成拼焊板的钢板。
另外，在本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指将“～”前后记载的数值作为下限值以及上限值而包含在内的范围。
在本说明书中，关于成分(元素)的含有量，例如在C(碳)的含有量的情况下，有时表记为“C量”。此外，对其他元素的含有量有时也同样地表记。
在本发明中，“母材钢板”、“金属间化合物层”、“铝镀层”的用语将在第1方式中后述的“母材钢板、金属间化合物层以及铝镀层的范围的规定”中进行说明。
在本发明中，钢板(对接焊接用钢板)的“截面”的用语是指在钢板的厚度(板厚)方向上切断的截面。具体而言，在图7中，将钢板100的厚度方向设为Z，将露出部22的长度方向(与图7的显示面正交的方向)设为X。并且，将与方向Z以及方向X分别正交的方向设为Y。此时，截面是指通过YZ平面切断的截面。
在本发明中，“厚度方向”的用语是指测定钢板的板宽中央部的板厚的方向。
在本发明中，“镀敷厚度”的用语是指从第1镀敷部或者第2镀敷部的表面到母材钢板的钢板的厚度方向的长度。
在本发明中，“钢板的端面”的用语是指钢板的表面中的朝向与厚度方向正交的方向露出的面。
在本发明中，“钢板的端缘”的用语是指与钢板的端面邻接的部位。
在本发明中，“钢板的端部”的用语是指位于钢板周围的区域、且是相对于钢板的对置的宽度(即，从对置的钢板的端缘到端缘的长度)从钢板的端面起为20％以内的范围的区域。
本发明的钢板通过对端部的端面与其他钢板的端面进行对接焊接而形成拼焊板。此处，对接焊接的两个钢板的方式可以采用以下所示的多个方式的任一个方式。
用于本发明的构造部件的钢板具有母材钢板、金属间化合物层以及铝镀层。并且，本发明的钢板在母材钢板的表面上具有从母材钢板侧起依次设置有金属间化合物层、铝镀层的第1镀敷部。此外，本发明的钢板在通过除去区域设定工序S6设定的除去区域170中具有母材钢板露出的露出部。此外，本发明的钢板在通过除去区域设定工序S6设定的除去区域170中，在母材钢板的表面上具有从母材钢板侧起依次设置有金属间化合物层、铝镀层的第2镀敷部。
此处，将与钢板的厚度方向垂直且从第1镀敷部朝向钢板的一个端缘的方向(Y方向)设为第1方向(第1朝向)。在本发明的钢板中，在第1方向上，在母材钢板的至少一个表面上，第1镀敷部、露出部、第2镀敷部、钢板的端缘按照第1镀敷部、露出部、第2镀敷部、钢板的端缘的顺序配置。此外，在本发明的钢板中，在第1方向上，在母材钢板的另一个表面上至少依次配置有第1镀敷部、露出部、钢板的端缘。
另外，在第1方向上，在母材钢板的另一个表面上也可以依次配置第1镀敷部、露出部、第2镀敷部、钢板的端缘。
另外，本发明的钢板通过其端部的端面与其他钢板的端面对接焊接而形成拼焊板。其他钢板的形状没有特别限定。
图7是用作为在图6中使用的钢板110以及120的钢板的一例。图7是表示在本发明的钢板的一个表面上设置有第1镀敷部、母材钢板的露出部、以及设置有金属间化合物层和铝镀层的第2镀敷部，在另一个表面上设置有第1镀敷部和露出部的端部的一例的概要截面图。即，在图7中示出了在钢板的一个表面上具有第1镀敷部、露出部以及第2镀敷部，在第2镀敷部设置有金属间化合物层以及铝镀层的方式。或者，在图7所示的钢板的另一个表面上的端部设置有第1镀敷部以及露出部，但不设置第2镀敷部，露出部延伸设置到钢板的端缘。
在图7中，100是钢板，12表示母材钢板，14表示铝镀层，16表示金属间化合物层，22表示露出部，24表示第2镀敷部，26表示第1镀敷部。
此外，100A表示钢板100的端缘。100B表示处于第1镀敷部26与露出部22的边界上的第1镀敷部26的端缘。100C表示处于第2镀敷部24与露出部22的边界上的第2镀敷部24的端缘。
本发明的钢板100具有母材钢板12、金属间化合物层16以及铝镀层14。并且，本发明的钢板100在母材钢板12的表面上具有从母材钢板12侧依次设置有金属间化合物层16、铝镀层14的第1镀敷部26。此外，本发明的钢板100在除去区域中具有母材钢板12露出的露出部22。此外，本发明的钢板100在母材钢板12的表面上具有设置有金属间化合物层16和铝镀层14的第2镀敷部24。
此处，将与钢板100的厚度方向垂直且从第1镀敷部26朝向钢板100的一端缘100A的方向设为第1方向F1。在本发明的钢板100中，在第1方向F1上，第1镀敷部26、露出部22、第2镀敷部24、钢板100的端缘100A按照第1镀敷部26、露出部22、第2镀敷部24、钢板100的端缘100A的顺序配置在同一面上。
从第1镀敷部26的端缘100B到第2镀敷部24与露出部22的边界的端缘100C之间的区域形成露出部22。露出部22形成在第1镀敷部26与第2镀敷部24之间。
包括钢板100的端缘100A的区域形成第2镀敷部24。在第1方向F1上，钢板100的端缘100A与第2镀敷部24邻接。从钢板100的端缘100A到第2镀敷部24与露出部22的边界的端缘100C之间的区域形成第2镀敷部24。
在钢板100的端部的一个表面上形成有上述的第2镀敷部24、露出部22以及第1镀敷部26，在端部的另一个表面上形成有露出部22以及第1镀敷部26。
在本发明的钢板100中，如图7所示，在钢板100的端部，母材钢板12露出的露出部22处的母材钢板12的厚度也可以与第1镀敷部26处的母材钢板12的厚度相同。此外，在本发明的钢板100中，在钢板100的端部，母材钢板12露出的露出部22处的母材钢板12的厚度也可以小于第1镀敷部26处的母材钢板12的厚度。
以上，参照图7对本发明的钢板进行了说明，但本发明的钢板并限定于这些。
<母材钢板>
在母材钢板12的表面上设置有铝镀层14。母材钢板12只要通过包括热轧工序、冷轧工序、镀敷工序等的通常方法得到即可，没有特别限定。母材钢板可以是热轧钢板和冷轧钢板中的任一个。
此外，母材钢板12的厚度只要设为与目的相应的厚度即可，没有特别限定。例如，对于母材钢板12的厚度，作为设置铝镀层14后的镀敷钢板(形成露出部22等前的钢板)整体的厚度，可以是成为0.8mm以上那样的厚度，进而，也可以是成为1mm以上那样的厚度。此外，母材钢板12的厚度可以是成为4mm以下那样的厚度，也可以是成为3mm以下那样的厚度。
作为母材钢板12，例如可以使用形成为具有较高机械强度(例如，是指抗拉强度、屈服点、伸长、拉深、硬度、冲击值、疲劳强度等与机械变形以及破坏相关的各种性质。)的钢板。具体而言，例示了目前容易获得的抗拉强度400～2700MPa的钢板，但并不限定于此。板厚例如为0.7mm～3.2mm。另外，作为母材钢板12，也可以使用具有较低机械强度的钢板。具体而言，是1300MPa级、1200MPa级、1000MPa级、600MPa级或者500MPa级等。例如，在汽车的B柱的情况下，从想要防止变形的上部到中央部使用抗拉强度较高的钢板，在作为能量吸收部的下部使用抗拉强度比其低的钢板。优选从上部到中央部，在目前容易获得的钢板中使用1500～2700MPa级的钢板。下部优选使用抗拉强度500MPa级～1800MPa级的钢板。更优选下部是600MPa级～1300MPa级的钢板。在B柱的钢板的板厚中，优选上部为1.4mm～2.6mm，下部为1.0mm～1.6mm。
作为母材钢板12的优选的化学组成的一例，例如可举出以下的化学组成。
母材钢板12以质量％计，具有由C：0.02％～0.58％、Mn：0.20％～3.00％、Al：0.005％～0.06％、P：0.03％以下、S：0.010％以下、N：0.010％以下、Ti：0％～0.20％、Nb：0％～0.20％、V：0％～1.0％、W：0％～1.0％、Cr：0％～1.0％、Mo：0％～1.0％、Cu：0％～1.0％、Ni：0％～1.0％、B：0％～0.0100％、Mg：0％～0.05％、Ca：0％～0.05％、REM：0％～0.05％、Sn：0％～0.5％、Bi：0％～0.05％、Si：0％～2.00％、以及剩余部分：Fe及杂质构成的化学组成。
另外，以下，表示成分(元素)的含有量的“％”是指“质量％”。
(C：0.02％～0.58％)
C是提高母材钢板12的淬火性且主要决定淬火后强度的重要元素。进而，C是降低A3点、促进淬火处理温度的低温化的元素。如果C量小于0.02％，则有时其效果不充分。因而，C量优选为0.02％以上。另一方面，如果C量超过0.58％，则淬火部的韧性劣化变得显著。因而，C量优选为0.58％以下。C量优选为0.45％以下。
(Mn：0.20％～3.00％)
Mn是对于提高母材钢板12的淬火性且稳定地确保淬火后强度非常有效的元素。如果Mn量小于0.20％，则有时其效果不充分。因而，Mn量优选为0.20％以上。Mn量优选为0.80％以上。另一方面，如果Mn量超过3.00％，则不仅其效果饱和，而且有时反而在淬火后难以确保稳定的强度。因而，Mn量优选为3.00％以下。Mn量优选为2.40％以下。
(Al：0.005％～0.06％)
Al作为脱氧元素发挥功能，具有使母材钢板12健全化的作用。如果Al量小于0.005％，则有时难以得到上述作用带来的效果。因而，Al量优选为0.005％以上。另一方面，如果Al量超过0.06％，则上述作用带来的效果饱和，在成本方面不利。因而，Al量优选为0.06％以下。Al量优选为0.05％以下。或者，Al量优选为0.01％以上。
(P：0.03％以下)
P是作为杂质而含有的元素。如果过剩地含有P，则母材钢板12的韧性容易降低。因而，P量优选为0.03％以下。P量优选为0.01％以下。P量的下限不需要特别规定，但从成本的观点出发，下限优选为0.0002％。
(S：0.010％以下)
S是作为杂质而含有的元素。S具有形成MnS并使母材钢板12脆化的作用。因而，S量优选为0.010％以下。S量更优选为0.004％以下。S量的下限不需要特别规定，但从成本的观点出发，下限优选为0.0002％。
(N：0.010％以下)
N是在母材钢板12中作为杂质而含有的元素。进而，N是在母材钢板12中形成夹杂物并使热冲压成型后的韧性劣化的元素。因而，N量优选为0.010％以下。N量优选为0.008％以下，更优选为0.005％以下。N量的下限不需要特别规定，但从成本的观点出发，下限优选为0.0002％。
(Ti：0％～0.20％、Nb：0％～0.20％、V：0％～1.0％、W：0％～1.0％)
Ti、Nb、V以及W是促进铝镀层与母材钢板12中的Fe以及Al的相互扩散的元素。因而，也可以在母材钢板12中含有Ti、Nb、V以及W中的至少1种或者2种以上。但是，如果1)Ti量以及Nb量超过0.20％或者2)V量以及W量超过1.0％，则上述作用带来的效果饱和，在成本方面不利。因而，Ti量以及Nb量优选为0.20％以下，V量以及W量优选为1.0％以下。Ti量以及Nb量优选为0.15％以下，V量以及W量优选为0.5％以下。为了更可靠地得到上述作用带来的效果，优选将Ti量以及Nb量的下限值设为0.01％，将V量以及W量的下限值设为0.1％。
(Cr：0％～1.0％、Mo：0％～1.0％、Cu：0％～1.0％、Ni：0％～1.0％、B：0％～0.0100％)
Cr、Mo、Cu、Ni以及B是对于提高母材钢板12的淬火性且稳定地确保淬火后强度有效的元素。因而，也可以在母材钢板12中含有这些元素中的1种或者2种以上。但是，即使Cr、Mo、Cu以及Ni的含有量超过1.0％，B量超过0.0100％，上述效果也会饱和，在成本方面不利。因而，Cr、Mo、Cu以及Ni的含有量优选为1.0％以下。此外，B量可以为0.0100％以下，优选为0.0080％以下。为了更可靠地得到上述效果，优选满足Cr、Mo、Cu以及Ni的含有量为0.1％以上和B的含有量为0.0010％以上中的任一个。
(Ca：0％～0.05％、Mg：0％～0.05％、REM：0％～0.05％)
Ca、Mg以及REM具有使钢中的夹杂物的形态微细化并防止因夹杂物而在热冲压成型时产生裂纹的作用。因而，也可以在母材钢板12中含有这些元素的1种或者2种以上。但是，如果过剩地添加，则使母材钢板12中的夹杂物的形态微细化的效果饱和，只会导致成本增加。因而，Ca量为0.05％以下，Mg量为0.05％以下，REM量为0.05％以下。为了更可靠地得到上述作用带来的效果，优选满足Ca量为0.0005％以上、Mg量为0.0005％以上以及REM量为0.0005％以上中的任一个。
此处，REM是指Sc、Y以及镧系元素的17种元素，上述REM的含有量是指这些元素的合计含有量。在镧系元素的情况下，在工业上以混合稀土的形式添加到母材钢板12中。
(Sn：0％～0.5％)
Sn是提高露出部22的耐腐蚀性的元素。因而，也可以在母材钢板12中含有Sn。但是，如果在母材钢板12中含有超过0.5％的Sn，则会导致母材钢板12的脆化。因而，Sn量为0.5％以下。Sn量优选为0.3％以下。另外，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，则Sn量优选为0.02％以上。Sn量更优选为0.04％以上。
(Bi：0％～0.05％)
Bi在钢液的凝固过程中成为凝固核，是具有通过减小枝晶的二次臂间隔来抑制在枝晶的二次臂间隔内偏析的Mn等的偏析的作用的元素。因而，也可以在母材钢板12中含有Bi。特别是对于热冲压用钢板那样经常含有大量Mn的钢板，Bi对于抑制因Mn的偏析而引起的韧性劣化有效。因而，优选在这样的钢种中含有Bi。
但是，即使在母材钢板12中含有超过0.05％的Bi，上述作用带来的效果也饱和，会导致成本的增加。因而，Bi量为0.05％以下。Bi量优选为0.02％以下。另外，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，Bi量优选为0.0002％以上。Bi量更优选为0.0005％以上。
(Si：0％～2.00％)
Si是固溶强化元素，在含有至2.00％时能够有效地活用。但是，如果在母材钢板12中含有超过2.00％的Si，则担心在镀敷性上产生不良情况。因而，在母材钢板12含有Si的情况下，Si量优选为2.00％以下。上限优选为1.40％以下，更优选为1.00％以下。下限没有特别限定，但为了更可靠地得到上述作用带来的效果，下限优选为0.01％。
(剩余部分)
剩余部分是Fe以及杂质。此处，作为杂质，例示了矿石、废料等原材料中含有的成分或者在制造过程中混入钢板的成分。杂质是指并非有意地使钢板含有的成分。
<铝镀层>
铝镀层14形成在母材钢板12的两面。形成铝镀层14的方法没有特别限定。例如，铝镀层14也可以通过熔融镀敷法(使母材钢板12浸渍在作为主体而含有铝的熔融金属浴中而使其形成铝镀层的方法)形成在母材钢板12的两面。
此处，铝镀层14是作为主体而含有铝的镀敷层，只要含有50质量％以上的铝即可。根据目的，铝镀层14可以包含铝以外的元素(例如，Si等)，也可以包含在制造的过程等中混入的杂质。具体而言，铝镀层14例如也可以具有以质量％计含有5％～12％的Si(硅)、剩余部分由铝以及杂质构成的化学组成。此外，铝镀层14也可以具有以质量％计含有5％～12％的Si(硅)、2％～4％的Fe(铁)、剩余部分由铝以及杂质构成的化学组成。
当在上述范围内使铝镀层14含有Si时，能够抑制加工性以及耐腐蚀性的降低。此外，能够减小金属间化合物层的厚度。
第1镀敷部26中的铝镀层14的厚度没有特别限定，但例如按照平均厚度可以为8μm(微米)以上，优选为15μm以上。此外，第1镀敷部26中的铝镀层14的厚度，例如按照平均厚度可以为50μm以下，优选为40μm以下，更优选为35μm以下，进一步优选为30μm以下。
另外，铝镀层14的厚度表示钢板100的第1镀敷部26中的平均厚度。
铝镀层14防止母材钢板12腐蚀。此外，在通过热冲压成型对母材钢板12进行加工的情况下，即使母材钢板12被加热到高温，铝镀层14也能够防止由于母材钢板12的表面氧化而产生氧化皮(铁的化合物)。此外，在铝镀层14中，沸点以及熔点比基于有机系材料的镀敷被覆、基于其他金属系材料(例如，锌系材料)的镀敷被覆高。因而，当通过热冲压成型对热冲压成型品进行成型时，由于被覆不会蒸发，所以表面的保护效果较高。
通过熔融镀敷时的加热，铝镀层14可以与母材钢板12中的铁(Fe)合金化。
<金属间化合物层>
金属间化合物层16是在母材钢板12上设置铝镀层时在母材钢板12与铝镀层14之间的边界形成的层。具体而言，通过作为主体而含有铝的熔融金属浴中的母材钢板12的铁(Fe)与含有铝(Al)的金属之间的反应，来形成金属间化合物层16。金属间化合物层16主要由以FexAly(x、y表示1以上)表示的多种化合物形成。在铝镀层含有Si(硅)的情况下，金属间化合物层16由以FexAly以及FexAlySiz(x、y、z表示1以上)表示的多种化合物形成。
第1镀敷部26中的金属间化合物层16的厚度没有特别限定，但例如按照平均厚度可以为1μm以上，优选为3μm以上，更优选为4μm以上。此外，第1镀敷部26中的金属间化合物层16的厚度例如按照平均厚度可以为10μm以下，优选为8μm以下。另外，金属间化合物层16的厚度表示第1镀敷部26中的平均厚度。
另外，金属间化合物层16的厚度能够通过作为主体而含有铝的熔融金属浴的温度与浸渍时间来控制。
此处，关于母材钢板12、金属间化合物层16及铝镀层14的确认、以及金属间化合物层16及铝镀层14的厚度的测定，通过以下那样的方法来进行。
以使钢板100的截面露出的方式进行切断，对钢板100的截面进行研磨。另外，露出的钢板100的截面的朝向没有特别限定。但是，钢板100的截面优选为与露出部22的长度方向正交的截面。
对于研磨后的钢板100的截面，通过电子探针显微分析仪(Electron Probe MicroAnalyser：FE-EPMA)从钢板100的表面到母材钢板12为止进行线分析，测定铝浓度以及铁浓度。铝浓度以及铁浓度优选为3次测定而得到的平均值。
测定条件为，加速电压15kV、射束直径100nm左右、每1点的照射时间1000ms、测定间距60nm。测定距离只要能够测定镀敷层的厚度即可，例如测定距离为从钢板100的表面到母材钢板12为止在厚度方向上设为30μm～80μm左右。母材钢板12的厚度优选通过光学显微镜使用标尺进行测定。
<母材钢板、金属间化合物层以及铝镀层的范围的规定>
作为钢板100(镀敷钢板)的截面的铝浓度的测定值，将铝(Al)浓度小于0.06质量％的区域判断为母材钢板12，将铝浓度为0.06质量％以上的区域判断为金属间化合物层16或者铝镀层14。此外，将金属间化合物层16以及铝镀层14中的铁(Fe)浓度超过4质量％的区域判断为金属间化合物层16，将铁浓度为4质量％以下的区域判断为铝镀层14。
另外，将从母材钢板12与金属间化合物层16的边界到金属间化合物层16与铝镀层14的边界的距离设为金属间化合物层16的厚度。此外，将从金属间化合物层16与铝镀层14的边界到铝镀层14的表面的距离设为铝镀层14的厚度。
对于铝镀层14的厚度以及金属间化合物层16的厚度，从钢板100的表面到母材钢板12的表面(母材钢板12以及金属间化合物层16的边界)为止进行线分析，并如以下那样进行测定。
例如，在测定第1镀敷部26的厚度的情况下，求出在露出部22的长度方向(例如设为图1的X方向，以下称作第3方向)上将第1镀敷部26的第3方向的全长(以下的全长的规定也相同)6等分的5处位置的铝镀层14的厚度，将对所求出的值进行平均而得到的值设为铝镀层14的厚度。此处，关于第1方向上的厚度的测定位置，在5处截面的各自中在第1镀敷部26的宽度的1/2位置处进行(以下，厚度的测定也同样地进行)。另外，第1镀敷部26的宽度表示第1方向F1上的第1镀敷部26的端缘间的距离，以下也简称为第1镀敷部26的宽度。关于厚度测定的时的铝镀层14、金属间化合物层16、母材钢板12的区别，按照上述判断基准进行判断。另外，在露出部22延伸设置为曲线的情况下，在将沿着曲线的全长6等分的部位求出厚度。
同样，在测定金属间化合物层16的厚度的情况下，在第3方向上将金属间化合物层16的全长(以下的全长的规定也相同)6等分的5处位置求出金属间化合物层16的厚度，将对所求出的值进行平均而得到的值设为金属间化合物层16的厚度。在测定第1镀敷部26的金属间化合物层16的厚度的情况下，与测定铝镀层14的厚度时相同，在第1镀敷部26的宽度的1/2位置处进行。或者，对于厚度测定时的铝镀层14、金属间化合物层16、母材钢板12的区别，按照上述判断基准判断。
<露出部>
如图7所示，钢板100在除去区域170中，在端部的两面具有露出部22。在设置有第2镀敷部24的面上，露出部22在除去区域170的端部设置在第1镀敷部26与第2镀敷部24之间。在未设置第2镀敷部24的面上，露出部22在除去区域170的端部设置在第1镀敷部26与钢板100的端缘100A之间。
此处，参照图7，在形成有第2镀敷部24的情况下，露出部22形成在从第2镀敷部24与露出部22的边界的端缘100C到第1镀敷部26的端缘100B的范围内。此外，在未形成第2镀敷部24的情况下，露出部22形成在从钢板100的端缘100A到第1镀敷部26的端缘100B的范围内。
第1方向F1上的露出部22的宽度(第1方向F1上的从第2镀敷部24到第1镀敷部26的距离。以下，也简称为露出部22的宽度)例如按照平均值可以为0.1mm以上。通过将露出部22的宽度设为0.1mm以上，由此在拼焊板的焊接时在焊接部的端部能够不残留铝。露出部22的宽度按照平均值可以为5.0mm以下。通过将露出部22的宽度设为5.0mm以下，能够抑制涂装后的耐腐蚀性的劣化。在对接焊接为激光焊接的情况下，露出部22的宽度优选为0.5mm以上，露出部22的宽度优选为1.5mm以下。在对接焊接为等离子焊接的情况下，露出部22的宽度优选为1.0mm以上，露出部22的宽度优选为4.0mm以下。即，优选将露出部22的宽度设为0.1mm以上且将露出部22的宽度设为5.0mm以下(平均)的范围。对于露出部22的宽度，例如从将露出部22在第3方向(X方向)上的全长6等分的5处截面利用显微镜使用标尺来测定露出部22的宽度，并取其平均值(以下，宽度的测定方法也相同)。
<第2镀敷部>
第2镀敷部24与露出部22相同，形成在除去区域的端部且是设置有露出部22的端部。并且，第2镀敷部24优选在位于钢板100周围的端部的至少一面上，设置在比露出部22靠钢板100的端缘侧且包括钢板100的端缘100A的区域中。即，第2镀敷部24优选在除去区域的端部沿着钢板100的端缘100A设置。
第2镀敷部24优选形成在包括钢板100的端缘的区域中，以便在对接焊接之后包含在焊接部中。为了成为该状态，第2镀敷部24在钢板100的端部的至少一面上沿着钢板100的端缘设置。
在第1方向F1上，第2镀敷部24(的全部)优选存在于从钢板100的端缘100A到0.9mm的范围。当第2镀敷部24存在于该范围时，第2镀敷部24容易在对接焊接之后包含在焊接部中。或者，通过将第2镀敷部24的存在区域设为该范围，由此至少从钢板100的端缘100A向第1镀敷部侧超过0.9mm的区域成为露出部22。由此，至少能够将对接焊接后的焊接金属与焊接热影响部之间的表面上设为不生成硬质的金属间化合物的区域。如此，通过规定第2镀敷部24的宽度以及露出部22的位置，能够将为了提高焊接金属的涂装后耐腐蚀性而需要的Al供给到焊接金属，并且能够防止在焊接金属与焊接热影响部的边界生成使疲劳强度降低的金属间化合物。第2镀敷部24优选存在于从钢板100的端缘100A到0.5mm的范围，更优选存在于从钢板100的端缘100A到0.4mm的范围，进一步优选为存在于从钢板100的端缘100A到0.3mm的范围。
例如，第2镀敷部24的宽度优选根据对接焊接后的拼焊板中的焊接部150的宽度来设定。焊接部150的宽度例如为0.4mm～6mm。在焊接部150的宽度为0.4mm的情况下，第2镀敷部24的宽度优选为0.04mm以上且小于0.2mm，第2镀敷部24的宽度与露出部22的宽度的合计优选为0.5mm以上。在焊接部150的宽度为1mm的情况下，第2镀敷部24的宽度优选为0.3mm以下，第2镀敷部24的宽度与露出部22的宽度的合计优选为0.8mm以上。在焊接部的宽度为2mm的情况下，第2镀敷部24的宽度优选为0.8mm以下，第2镀敷部24的宽度与露出部22的宽度的合计优选为1.3mm以上。在焊接部150的宽度为6mm的情况下，第2镀敷部24的宽度优选为0.9mm以下，第2镀敷部24的宽度与露出部22的宽度的合计优选为3.3mm以上。焊接部150的宽度根据焊接方法而变化。因此，例如，在对接焊接为激光焊接的情况下，第2镀敷部24的宽度优选为0.05mm以上，第2镀敷部24的宽度优选为0.40mm以下。在用于等离子焊接的情况下，第2镀敷部24的宽度优选为0.10mm以上，第2镀敷部24的宽度优选为0.60mm以下。
此处，露出部22的宽度是在5处测定了露出部22的宽度而得到的平均值，第2镀敷部24的宽度是在5处测定了第2镀敷部24的宽度而得到的平均值。露出部22以及第2镀敷部24的测定部位分别是在露出部22的长度方向上将露出部22的X方向的全长6等分的5处位置。
露出部22的宽度以及第2镀敷部24的宽度的测定方法如以下所述。
在5处采集测定用试样，该测定用试样包括能够观察到形成在钢板100的端部的露出部22以及第2镀敷部24的整个宽度的截面(例如，在钢板100的俯视时沿着第1方向F1的截面)。从将形成在沿着钢板100的端缘100A的方向上的露出部22的长度6等分的5处位置采集测定用试样。其次，进行切断以使钢板100的截面露出。之后，将切断的测定用试样埋入树脂，进行研磨，通过显微镜放大截面。并且，对于1个试样，测定从第2镀敷部24到第1镀敷部26的距离即露出部22的宽度。此外，对于各试样，测定第2镀敷部24的两端缘之间的距离。在图7的情况下，除去区域的宽度w1成为第2镀敷部24的宽度与露出部22的宽度的合计。
<钢板的制造方法>
其次，对本发明的钢板的制造方法的一例进行说明。要制造的钢板是用于通过上述设计方法设计出的构造部件的制造的钢板。图8是表示本发明的拼焊板的制造方法S11的流程图。
首先，在钢板(对接焊接用钢板)的制造方法S11中，进行镀敷钢板制造工序S12。在镀敷钢板制造工序S12中制造图9所示的镀敷钢板101。在镀敷钢板制造工序S12中，通过公知的方法来制造在母材钢板12的各表面上从母材钢板12侧起依次设置有金属间化合物层16、铝镀层14的镀敷钢板101。镀敷钢板101相对于上述钢板100没有形成露出部22以及第2镀敷部24。
此处，将镀敷钢板101的厚度设为tμm。另外，镀敷钢板101的厚度等于第1镀敷部26处的钢板100的厚度。
当镀敷钢板制造工序S12结束时，转移到步骤S14的除去工序S14。另外，除去工序S14是机械地除去铝镀层14以及金属间化合物层16的工序。在除去工序S14中，将铝镀层14以及金属间化合物层16的一部分除去，以便在与镀敷钢板101的厚度方向垂直且在俯视时从镀敷钢板101的中央部朝向镀敷钢板101的一端缘的第1方向F1上，在母材钢板12的一个表面上依次配置有第1镀敷部26、露出部22、第2镀敷部24、镀敷钢板101的端缘100C，并且在第1方向F1上，在母材钢板12的另一个表面上至少依次配置有第1镀敷部26、露出部22、镀敷钢板的端缘100C。
其次，在除去工序S14中进行低部形成工序S15。
在低部形成工序S15中，如图10所示，切断镀敷钢板101而使镀敷钢板101的一部分变形，在镀敷钢板101的母材钢板12的表面上形成低部区域R2。低部区域R2形成在母材钢板12的端缘。在该镀敷钢板101的切断时，也可以将镀敷钢板101切断成为构造部件10的形状。
此处，规定第1方向F1。第1方向F1是与镀敷钢板101的厚度方向垂直且在俯视时从镀敷钢板101的中央部朝向镀敷钢板101的一端缘的方向。该第1方向F1与镀敷钢板101被加工而成为钢板100时的钢板100的上述第1方向F1一致。此处所说的低部区域R2是指，位于在厚度方向上比沿着第1方向F1延长了母材钢板12中在切断时未变形的部分(例如，露出部22)的表面而得到的假想面T1靠母材钢板12的内部侧的铝镀层14以及金属间化合物层16的区域。另外，当在与厚度方向垂直的截面中观察假想面T1时，成为假想线。
在该例子中，在低部形成工序S15中，通过作为机械方法的剪切加工(Shearing)来切断镀敷钢板101，并在镀敷钢板101上形成低部区域R2。另外，也可以代替剪切加工而使用冲裁加工(blanking)在镀敷钢板101上形成低部区域R2。此处所说的机械方法是指，使工具与镀敷钢板101直接接触，通过所接触的工具对镀敷钢板101进行加工的方法。
在低部形成工序S15中，具体而言，如图9所示，在剪切装置400的支承台401的上表面401a上放置镀敷钢板101。上表面401a平坦且配置成沿着水平面。此时，配置成镀敷钢板101的端部从支承台401突出。
剪切装置400的刃部402在比支承台401的上表面401a靠上方的位置，从支承台401沿着上表面401a隔开一定间隔S配置。
使刃部402朝向下方移动，如图10所示，当沿着镀敷钢板101的厚度方向切断镀敷钢板101时，镀敷钢板101的端部被切断。此时，在镀敷钢板101的第1面101A上形成有作为塌边的低部区域R2。在镀敷钢板101的下方的面上形成有作为飞边(毛刺)的突出部38。
此处，将低部区域R2的最深的低部深度设为x(μm)。低部深度x表示从假想面T1到低部区域R2中的母材钢板12的表面为止的距离(的最大值)。另外，低部深度x能够通过公知的激光轮廓仪等测定。
通过调节镀敷钢板101的材质、间隔S等，有时在形成突出部38的同时，如图10中双点划线所示那样，镀敷钢板101的下表面变形而形成低部区域R3。另外，双点划线表示镀敷钢板101的下表面的形状。
在该情况下，在低部形成工序S15中，在镀敷钢板101的上表面形成低部区域R2，在下表面形成低部区域R3。例如，可以认为由于在形成突出部38时，形成镀敷钢板101的材料由于镀敷钢板101的刚性而被向突出部38侧拉拽，因此形成低部区域R3。
当低部形成工序S15结束时，转移到步骤S17。
其次，在切削工序(削除工序)S17中，使用作为机械方法的切削加工对镀敷钢板101的除去区域170的母材钢板12以及金属间化合物层16的一部分进行切削，形成露出部22以及第2镀敷部24而制造出钢板100。在本发明中，在切削加工中使用立铣刀，通过立铣刀至少对存在于比假想面T1在厚度方向上靠镀敷钢板101的外侧且处于除去区域170的铝镀层14以及金属间化合物层16进行切削而除去。使围绕轴线旋转的立铣刀的刃与镀敷钢板101直接接触，而对镀敷钢板101进行切削。
在切削加工S17中，除了立铣刀以外，例如使用车刀、立铣刀、金属锯等。另外，在削除工序中，也可以对铝镀层14以及金属间化合物层16进行研磨而除去。在研削中使用砂轮、研磨机等。
在切削工序S17中，切削从镀敷钢板101的端缘起到朝向与第1方向F1相反方向超过低部区域R2的超越位置P为止的区域R5。超越位置P是在后续工序中成为第1镀敷部26的端缘100B的位置，低部区域R2与超越位置P之间的范围成为露出部22。此时，对镀敷钢板101的区域R5进行切削的深度是恒定的。由此，能够抑制切削所需的制造成本。另外，也可以不切削区域R5中的低部区域R2上的铝镀层14以及金属间化合物层16。
切削镀敷钢板101的深度小于铝镀层14的厚度a、金属间化合物层16的厚度b以及低部深度x的合计值。即，以至少使位于低部区域R2的金属间化合物层16与铝镀层14的一部分残存的方式进行切削。通过上述切削而形成露出部22以及第2镀敷部24，同样对于另一个面也通过将除去区域170的范围的母材钢板12以及金属间化合物层16除去来形成露出部22，由此制造出钢板100。
另外，在本发明的钢板的制造方法中，也可以如以下那样在除去区域170中形成露出部22以及第2镀敷部24。
如图11所示，在支承台420的上表面420a上放置镀敷钢板101。使用通过加压辊等按压部件425沿着镀敷钢板101的厚度方向按压镀敷钢板101的端部这样的机械方法，在镀敷钢板101的上表面上形成低部区域R7。低部区域R7形成在镀敷钢板101的端缘。另外，由按压部件425按压的方向也可以相对于厚度方向倾斜。
在低部区域R7中，凹陷最深的部分位于镀敷钢板101的端缘。
其次，当进行切削工序S17时，如图12那样，制造出形成有露出部22以及第2镀敷部42的钢板102。
此外，在本发明的制造方法中，也可以在除去区域170中仅形成露出部22。即，在除去工序S14中，也可以除去铝镀层14以及金属间化合物层16的一部分，以便在与镀敷钢板101的厚度方向垂直且在俯视时从镀敷钢板101的中央部朝向镀敷钢板101的一端缘的第1方向F1上，在母材钢板12的一个表面上依次配置有第1镀敷部26、露出部22、镀敷钢板的端缘100C，且在第1方向F1上，在母材钢板12的另一个表面上至少依次配置有第1镀敷部26、露出部22、镀敷钢板101的端缘100C。
在该例子中，使用不是机械方法的激光加工方法。如图13所示，从激光加工装置430向镀敷钢板101的端部沿着镀敷钢板101的厚度方向照射激光L7。由此，镀敷钢板101的端部被切断，但镀敷钢板101未形成低部区域。之后，通过与上述同样地使用立铣刀等进行切削，由此如图14那样，得到在除去区域170中仅形成有露出部22的钢板103。
<拼焊板的制造方法>
本发明的拼焊板的制造方法具备通过公知的方法对本发明的钢板进行对接焊接的工序。具体而言，如图6那样，将钢板110以及120的具备露出部的端部彼此在对接的状态下配置，例如使用公知的激光焊接装置(未图示)进行钢板110以及120的对接焊接。由此，形成焊接部150，得到图15的拼焊板300。焊接部150形成于在焊接部设定工序S5中设定的位置。
<构造部件的制造方法>
本发明的构造部件的制造方法具备对通过上述制造出的拼焊板300进行热冲压加工的工序。通过进行热冲压加工，例如能够得到成型为图1以及2的构造的构造部件10。
<构造部件>
对本发明的构造部件10进行说明。图16是沿着图1的构造部件10的B-B线的截面图。本发明的构造部件10是形成有线状的焊接部150的构造部件10。构造部件10具备通过焊接部150接合的两个以上钢部件10A、10B。构造部件10具有顶板部5、从顶板部5的端部弯曲且连接的一对纵壁部3、将顶板部5与纵壁部3连接的第1棱线部2、从纵壁部3的端部弯曲且连接的一对凸缘部1、以及将纵壁部3与凸缘部1连接的第2棱线部4。钢部件10A、10B具备母材12A以及设置在母材12A的表面上的镀敷层36。在本发明的构造部件10中，镀敷层36例如是金属间化合物层。钢部件10A、10B在沿着焊接部150邻接的区域中具备母材12A露出的露出部22。露出部22在焊接部150的延伸方向上局部地存在。
露出部22存在于构造部件10中的与断裂假定部分对应的部分。断裂假定部分是在特定的负载输入条件下对构造部件10施加了负载的情况下在焊接部中应力最集中的部分。关于断裂假定部分，可以凭经验来判断凸缘部等应力容易集中的部分，也可以设为在碰撞分析中断裂指标成为规定值以上的区域。作为通过碰撞分析来确定构造部件10的断裂假定部分的方法，存在以下的方法。对于构造部件10，例如使用三维扫描仪或者从CAD数据取得三维的形状数据，基于该形状数据与材料的机械特性来制作具备焊接部的构造物模型。对于所得到的构造物模型，在不形成露出部分的条件下，在特定的负载输入条件下进行碰撞分析，确定断裂指标较高的区域。断裂指标优选为应变。如果构造物模型的网格尺寸变大，则即使在网格内局部地产生较大的应变，应变也会分散到该网格的区域中，因此存在网格尺寸越大则产生断裂的等效塑性应变越小的倾向。例如，只要是网格尺寸为1mm～4mm的分析，则决定断裂假定部分时的等效塑性应变的阈值便能够设定为5～20％。具体而言，在构造物模型的网格尺寸为2mm的情况下，能够将等效塑性应变成为10％以上的区域决定为断裂假定部分。
露出部22优选存在于纵壁部3以外的部分。通过在纵壁部3以外的部分存在露出部22，能够维持断裂危险性较高的部分的强度，并且能够减小除去铝镀层以及金属间化合物层的区域。露出部22存在于凸缘部1、第1棱线部2、第2棱线部4以及顶板部5中的任一个以上。露出部22优选存在于顶板部5、凸缘部1、或者顶板部5以及凸缘部1。露出部22特别优选仅处于凸缘部1。通过仅处于凸缘部22，能够抑制与其他部件连接的凸缘部1的断裂，能够提高构造部件10的耐负载性能。
如以上说明的那样，根据本发明的构造部件的设计方法、钢板的制造方法、拼焊板的制造方法、构造部件的制造方法以及构造部件，能够抑制构造部件的断裂，且能够缩短铝镀层的除去加工的时间。
另外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。在上述事例中，形成低部区域而形成第2镀敷部，但也可以使用激光除去铝镀层的一部分，由此不形成低部区域而形成第2镀敷部。
在构造部件10的俯视中，构造部件10的长度方向与凸缘部的焊接线所成的角度优选为80°以下。在构造部件10的长度方向与凸缘部的焊接线所成的角度为80°以下的情况下，在凸缘部1也可以没有露出部22。
此外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当将上述实施方式中的构成要素置换成公知的构成要素，此外也可以适当组合上述变形例。
【实施例】
其次，对本发明的实施例进行说明，但实施例中的条件是为了确认本发明的可实施性以及效果而采用的一个条件例，本发明并不限定于该一个条件例。本发明只要不脱离本发明的主旨且实现本发明的目的，则能够采用各种条件。
(焊接部的设计)
使用LS-DYNA(注册商标)来执行碰撞分析，使用NSafe(注册商标)-MAT来实施断裂指标的分析。对图1的B柱的形状进行碰撞分析，并决定焊接部的位置，以便在焊接部中，第1区域的断裂指标(应变)成为断裂阈值以上，第1区域以外的断裂指标(应变)成为小于断裂阈值。使用全车模型，将屏障设为IIHS侧面碰撞蜂窝屏障，台车重量设为1500kg，碰撞速度设为50km/h，而进行碰撞分析。部件A的抗拉强度为2000MPa，板厚为2.2mm。部件B的抗拉强度为1300MPa，板厚为1.6mm。
(实施例1)
在实施例1中，将第1区域仅设为凸缘部。对于如图17那样形成的两张镀敷钢板(铝镀层30μm、金属间化合物层8μm)，以单侧长度25mm(上表面以及下表面合计：100mm)对仅成为断裂危险性较高的凸缘部的部分的铝镀层以及金属间化合物层进行切削而进行了分析。
(实施例2)
在实施例2中，将第1区域设为凸缘部、棱线部以及顶板部。如图18所示那样决定焊接部，以使凸缘部、棱线部以及顶板部的断裂指标变高。对于如图19那样形成的两张镀敷钢板(铝镀层30μm、金属间化合物层8μm)，以上表面以及下表面合计为380mm对成为断裂危险性较高的凸缘部、棱线部、顶板部的部分的铝镀层以及金属间化合物层进行切削而进行了分析。
(比较例1)
对于如图20那样形成的两张镀敷钢板(铝镀层30μm、金属间化合物层8μm)，对预定形成焊接部的整个区域(上表面以及下表面合计为700mm)的铝镀层以及金属间化合物层进行切削而进行了分析。
(比较例2)
对于与图17相同形状的两张镀敷钢板，不进行切削而进行了分析。
(侵入量分析)
在实施例1、2以及比较例1、2的条件下进行碰撞分析，以距车辆下端的高度不同的5个点的侵入量进行了评价。通过LS-DYNA来执行碰撞时的分析，断裂指标的分析使用了NSafe-MAT。使用全车模型，将屏障设为IIHS侧面碰撞蜂窝屏障，台车重量设为1500kg，碰撞速度设为50km/h，进行了碰撞分析。部件A的抗拉强度为2000MPa，板厚为2.2mm。部件B的抗拉强度为1300MPa，板厚为1.6mm。
在图21中示出所得到的结果。实施例1以及实施例2与除去了整个区域的比较例1相同，构造部件没有断裂，能够抑制侵入量。另一方面，未进行切削的比较例2产生了断裂。
(作业时间以及工具寿命)
设为扫描速度6m/min、旋转速度40000rpm、工具直径端部R0.5mm、工具寿命为加工长度300m，对实施例以及比较例求出加工时间和工具寿命。在表1中示出所得到的结果。表1的“-”表示不进行加工。
【表1】
备注 加工时间(秒/每) 工具寿命(张) TWB的断裂
实施例1 仅切削凸缘 1 3000 无
实施例2 凸缘+顶板一部分+棱线 3.8 789 无
比较例1 切削整个宽度 7 428 无
比较例2 不切削 0 － 有
如表1所示，在实施例1中，加工范围仅为凸缘部分，因此加工时间较短且工具的寿命也较长。此外，对凸缘部、顶板部、棱线部进行了切削的实施例2，与实施例1相比工具寿命变短，但与比较例1相比工具寿命变长。根据以上结果能够确认，通过使用本发明的构造部件的设计方法，能够抑制构造部件的断裂，且能够缩短铝镀层的除去加工的时间。
符号的说明
1：凸缘部；2：第1棱线部；3：纵壁部、第2棱线部；5：顶板部；10：构造部件；12：母材钢板；14：铝镀层；16：金属间化合物层；22：露出部；26：第1镀敷部；42：第2镀敷部。

Claims (10)

1.一种构造部件的设计方法，是通过对拼焊板进行成型而得到的构造部件的设计方法，其中，
上述拼焊板具备将两个以上钢板进行对接焊接而形成的线状的焊接部，
对接焊接前的上述钢板为，在母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次设置有金属间化合物层、铝镀层的镀敷钢板的被对接焊接的被接合端部的一部分，具备上述母材钢板露出的露出部，
上述构造部件的设计方法包括：
焊接部设定工序，对上述构造部件的分析模型实施基于数值模拟的碰撞分析，并设定上述焊接部的位置，以使得上述焊接部的延伸方向的至少一部分区域即第1区域的断裂指标为规定值以上，上述焊接部中的上述第1区域以外的剩余的全部区域的上述断裂指标小于上述规定值；以及
除去区域设定工序，在上述焊接部设定工序之后，将上述被接合端部中包括相当于上述第1区域的部分的区域设定为形成上述露出部的除去区域。
2.根据权利要求1所述的构造部件的设计方法，其中，
上述构造部件具备与其他部件接合的凸缘部，
上述第1区域位于凸缘部。
3.一种钢板的制造方法，用于通过权利要求1或2所述的构造部件的设计方法设计出的构造部件的制造，包括：
提供在上述母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次设置有上述金属间化合物层、上述铝镀层的镀敷钢板的工序；以及
除去工序，在上述除去区域中，除去上述铝镀层以及上述金属间化合物层的一部分，形成使上述母材钢板露出的露出部、在上述母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次残存有金属间化合物层，铝镀层的第1镀敷部、以及在上述母材钢板的表面上残存有金属间化合物层以及铝镀层的第2镀敷部，
在上述除去工序中，除去上述铝镀层以及上述金属间化合物层的一部分，以使得在与上述镀敷钢板的厚度方向垂直且在俯视时从上述镀敷钢板的中央部朝向上述镀敷钢板的一端缘的第1方向上，在上述母材钢板的一个表面上依次配置有上述第1镀敷部、上述露出部、上述第2镀敷部、上述镀敷钢板的上述端缘，并且在上述第1方向上，在上述母材钢板的另一个表面上至少依次配置有上述第1镀敷部、上述露出部、上述镀敷钢板的上述端缘。
4.一种钢板的制造方法，用于通过权利要求1或2所述的构造部件的设计方法设计出的构造部件的制造，包括：
提供在上述母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次配置有上述金属间化合物层、上述铝镀层的镀敷钢板的工序；以及
除去工序，在上述除去区域中，通过除去上述铝镀层以及上述金属间化合物层的一部分，形成使上述母材钢板露出的露出部、以及在上述母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次残存有金属间化合物层、铝镀层的第1镀敷部，
在上述除去工序中，除去上述铝镀层以及上述金属间化合物层的一部分，以使得在与上述镀敷钢板的厚度方向垂直且在俯视时从上述镀敷钢板的中央部朝向上述镀敷钢板的一端缘的第1方向上，在上述母材钢板的一个表面上依次配置有上述第1镀敷部、上述露出部、上述镀敷钢板的上述端缘，并且在上述第1方向上，在上述母材钢板的另一个表面上至少依次配置有上述第1镀敷部、上述露出部、上述镀敷钢板的上述端缘。
5.一种拼焊板的制造方法，其中，
包括对通过权利要求4所述的钢板的制造方法制造出的钢板进行对接焊接的工序。
6.一种构造部件的制造方法，其中，
包括对权利要求5所述的拼焊板的制造方法制造出的拼焊板进行热冲压加工的工序。
7.一种构造部件，形成有线状的焊接部，其中，
上述构造部件具备通过上述焊接部接合的两个以上的钢部件，
上述钢部件具备：
母材；以及
镀敷层，设置在上述母材的表面上，
上述钢部件在沿着上述焊接部而邻接的区域中具备上述母材露出的露出部，
上述露出部在上述焊接部的延伸方向上局部地存在。
8.根据权利要求7所述的构造部件，其中，
上述露出部存在于与上述构造部件中的断裂假定部分对应的部分。
9.根据权利要求7所述的构造部件，其中，
上述构造部件具有：
顶板部；
一对纵壁部，从上述顶板部的端部弯曲并连接；
第1棱线部，将上述顶板部与上述纵壁部连接；
一对凸缘部，从上述纵壁部的端部弯曲并连接；以及
第2棱线部，将上述纵壁部与上述凸缘部连接，
上述露出部存在于上述纵壁部以外的部分。
10.根据权利要求9所述的构造部件，其中，
上述露出部仅位于上述凸缘部。
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