JP2016194101A - レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体 - Google Patents

レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体 Download PDF

Info

Publication number
JP2016194101A
JP2016194101A JP2015073869A JP2015073869A JP2016194101A JP 2016194101 A JP2016194101 A JP 2016194101A JP 2015073869 A JP2015073869 A JP 2015073869A JP 2015073869 A JP2015073869 A JP 2015073869A JP 2016194101 A JP2016194101 A JP 2016194101A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel
laser
jis
laser welding
steel material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015073869A
Other languages
English (en)
Inventor
晃司 山口
Koji Yamaguchi
晃司 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Futaba Industrial Co Ltd
Original Assignee
Futaba Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Futaba Industrial Co Ltd filed Critical Futaba Industrial Co Ltd
Priority to JP2015073869A priority Critical patent/JP2016194101A/ja
Priority to EP16771931.9A priority patent/EP3279354A4/en
Priority to US15/562,615 priority patent/US20180104772A1/en
Priority to PCT/JP2016/054436 priority patent/WO2016158047A1/ja
Priority to CN201680020222.7A priority patent/CN107429361A/zh
Publication of JP2016194101A publication Critical patent/JP2016194101A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/244—Overlap seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236—Cold rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

【課題】レーザー溶接箇所におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を抑制できるレーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体を提供すること。
【解決手段】レーザー溶接用鋼材は、ＪＩＳ Ｇ ３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板及び鋼帯であり、かつ、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４〜１％（質量％、以下同じ）を含有する。レーザー溶接接合体１は、複数の鋼板２をレーザー溶接により接合してなる。鋼板２は、ｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４〜１％である。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体に関する。
鋼板等の鋼材同士の接合には、ＣＯ２レーザー溶接等のレーザー溶接が用いられる。例えば、重ね合わせた複数の鋼材の所定部位にレーザーを照射し、レーザーを照射した部分を溶融、凝固させ、溶接金属部を形成する。この溶接金属部を介して、鋼材同士を接合する（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３−１３２６８６号公報
しかしながら、レーザー溶接は、大気中で行うことができるという利点があるものの、レーザー照射によって溶融した金属に大気中の窒素や酸素が溶け込み、溶融した金属が凝固する際にその窒素や酸素が放出され、レーザー溶接箇所（溶接金属部）に、ピット、ブローホール等の溶接欠陥が発生することがある。このような溶接欠陥は、美観の低下、溶接強度の低下を招くおそれがある。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、レーザー溶接箇所におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を抑制できるレーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体を提供しようとするものである。
本発明の一の態様であるレーザー溶接用鋼材は、ＪＩＳ Ｇ ３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１４１（２０１１）に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１１３（２０１１）に規定される自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１３４（２０１１）に規定される自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１３５（２０１１）に規定される自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３４４５（２０１１）に規定される機械構造用炭素鋼鋼管からなる群より選択される１種の鋼材であり、かつ、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４〜１％（質量％、以下同じ）を含有する。
前記レーザー溶接用鋼材は、前記特定の鋼材であり、かつ、ｓｏｌ．Ａｌ（以下、適宜、固溶Ａｌという）の含有量を前記特定の範囲としている。そのため、例えば、鋼材同士をレーザー溶接する際に、溶融した金属に大気中の窒素や酸素が溶け込んだ場合、その窒素や酸素が鋼材中に含まれる微量の固溶Ａｌにトラップされる。この固溶Ａｌによる窒素や酸素のトラップ効果により、溶融した金属が凝固する際の窒素や酸素の放出が抑制され、最終的に、レーザー溶接箇所（溶接金属部）に、窒素や酸素に起因するピット、ブローホール等の溶接欠陥が発生することを抑制できる。
前記レーザー溶接用鋼材は、前記ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４〜０．１２％を含有していてもよい。この場合には、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できる。
本発明の他の態様であるレーザー溶接接合体は、複数の鋼板をレーザー溶接により接合してなるレーザー溶接接合体であって、前記鋼板は、ｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４〜１％（質量％、以下同じ）である。
前記レーザー溶接接合体は、レーザー溶接により接合する鋼板のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量を前記特定の範囲としている。そのため、鋼板同士をレーザー溶接する際に、溶融した金属に大気中の窒素や酸素が溶け込んだ場合、その窒素や酸素が鋼板中に含まれる微量の固溶Ａｌにトラップされる。この固溶Ａｌによる窒素や酸素のトラップ効果により、溶融した金属が凝固する際の窒素や酸素の放出が抑制され、最終的に、レーザー溶接箇所（溶接金属部）に、窒素や酸素に起因するピット、ブローホール等の溶接欠陥が発生することを抑制できる。
前記レーザー溶接接合体において、前記鋼板は、前記ｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４〜０．１２％であってもよい。この場合には、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できる。
このように、本発明によれば、レーザー溶接箇所におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を抑制できるレーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体を提供することができる。
レーザー溶接接合体を示す断面説明図である。
以下、本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施し得る。また、異なる実施態様を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の範疇に含まれる。
＜レーザー溶接用鋼材＞
本発明のレーザー溶接用鋼材は、レーザー溶接に用いられる鋼材である。レーザー溶接用鋼材は、例えば、鋼材同士をレーザー溶接により接合する際に用いられる鋼材である。レーザー溶接としては、例えば、ＣＯ２レーザー溶接、ＹＡＧレーザー溶接、半導体レーザー溶接、ＬＤ励起固体レーザー溶接（ディスクレーザー溶接を含む）、ファイバーレーザー溶接等が挙げられる。
レーザー溶接用鋼材に適用される鋼材は、ＪＩＳ Ｇ ３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１４１（２０１１）に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１１３（２０１１）に規定される自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１３４（２０１１）に規定される自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１３５（２０１１）に規定される自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３４４５（２０１１）に規定される機械構造用炭素鋼鋼管からなる群より選択される１種の鋼材である。
ＪＩＳ Ｇ ３１３１（２０１１）：熱間圧延軟鋼板及び鋼帯の種類としては、ＳＰＨＣ、ＳＰＨＤ、ＳＰＨＥ、ＳＰＨＦが挙げられる。各種類の化学成分は、以下の表１に示すとおりである。また、各種類の他の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
Figure 2016194101
ＪＩＳ Ｇ ３１４１（２０１１）：冷間圧延鋼板及び鋼帯の種類としては、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、ＳＰＣＦ、ＳＰＣＧが挙げられる。各種類の化学成分は、以下の表２に示すとおりである。また、各種類の他の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
Figure 2016194101
ＪＩＳ Ｇ ３１１３（２０１１）：自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯の種類としては、ＳＡＰＨ３１０、ＳＡＰＨ３７０、ＳＡＰＨ４００、ＳＡＰＨ４４０が挙げられる。各種類の化学成分は、以下の表３に示すとおりである。また、各種類の他の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
Figure 2016194101
ＪＩＳ Ｇ ３１３４（２０１１）：自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯の種類としては、ＳＰＦＨ４９０、ＳＰＦＨ５４０、ＳＰＦＨ５９０、ＳＰＦＨ５４０Ｙ、ＳＰＦＨ５９０Ｙが挙げられる。各種類の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
ＪＩＳ Ｇ ３１３５（２０１１）：自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯の種類としては、ＳＰＦＣ３４０、ＳＰＦＣ３７０、ＳＰＦＣ３９０、ＳＰＦＣ４４０、ＳＰＦＣ４９０、ＳＰＦＣ５４０、ＳＰＦＣ５９０、ＳＰＦＣ４９０Ｙ、ＳＰＦＣ５４０Ｙ、ＳＰＦＣ５９０Ｙ、ＳＰＦＣ７８０Ｙ、ＳＰＦＣ９８０Ｙ、ＳＰＦＣ３４０Ｈが挙げられ
る。各種類の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
ＪＩＳ Ｇ ３４４５（２０１１）：機械構造用炭素鋼鋼管の種類としては、ＳＴＫＭ１１Ａ、ＳＴＫＭ１２Ａ、ＳＴＫＭ１２Ｂ、ＳＴＫＭ１２Ｃ、ＳＴＫＭ１３Ａ、ＳＴＫＭ１３Ｂ、ＳＴＫＭ１３Ｃ、ＳＴＫＭ１４Ａ、ＳＴＫＭ１４Ｂ、ＳＴＫＭ１４Ｃ、ＳＴＫＭ１５Ａ、ＳＴＫＭ１５Ｃ、ＳＴＫＭ１６Ａ、ＳＴＫＭ１６Ｃ、ＳＴＫＭ１７Ａ、ＳＴＫＭ１７Ｃ、ＳＴＫＭ１８Ａ、ＳＴＫＭ１８Ｂ、ＳＴＫＭ１８Ｃ、ＳＴＫＭ１９Ａ、ＳＴＫＭ１９Ｃ、ＳＴＫＭ２０Ａが挙げられる。各種類の化学成分は、以下の表４に示すとおりである。なお、ＳＴＫＭ２０Ａについては、Ｎｂ及びＶの両方が含有されていてもよく、その場合にはＮｂ及びＶの含有量の和を０．０１５以下とすればよい。また、各種類の他の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
Figure 2016194101
前述したとおり、レーザー溶接用鋼材は、ＪＩＳで規定される複数の鋼材より選択される１種の鋼材であり、かつ、その鋼材のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４〜１％である。鋼材中に含まれる固溶Ａｌは、レーザー溶接時に、溶融金属に溶け込んだ大気中の窒素や酸素をトラップする（例えば、ＡｌとＮ２とが結合してＡｌＮを生成し、ＡｌとＯ２とが結合してＡｌ２Ｏ３を生成する）。この固溶Ａｌによる窒素や酸素のトラップ効果により、溶融金属が凝固する際の窒素や酸素の放出を抑制できる。その結果、レー
ザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を抑制できる。
また、リモート溶接（リモートレーザー溶接）の場合、レーザーの光源とワーク（鋼材）との間の距離が遠く、レーザー溶接の際に、シールドガス（Ａｒ、Ｈｅ等）を用いることが困難である。そのため、レーザー溶接時に、溶融した金属に大気中の窒素や酸素が溶け込みやすい。よって、前述した固溶Ａｌによる窒素や酸素のトラップ効果をより有効に発揮することができ、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できる。
レーザー溶接用鋼材中のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４％未満の場合には、前述した固溶Ａｌによる窒素や酸素のトラップ効果を十分に発揮することができず、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できない。また、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が１％を超える場合には、鋼材の製造管理が困難になったり、プレス等における加工性が低下したりする等の別の問題が生じる。
前述したとおり、レーザー溶接用鋼材は、ＪＩＳで規定される複数の鋼材より選択される１種の鋼材であり、かつ、その鋼材のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４〜１％である。ここで、鋼材に含有される各元素について説明する。
Ｃ：
Ｃは鋼材の強度を高める効果を有する。鋼材の強度を確保するため、鋼材中にＣを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＣの含有量が多くなると鋼材の溶接性が低下するおそれがあるため、Ｃの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
Ｓｉ：
Ｓｉは鋼材の強度を高める効果を有し、鋼材における脱酸剤としての効果を有するため、鋼材中にＳｉを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＳｉの含有量が多くなると鋼材の靱性及び溶接性が低下するおそれがあるため、Ｓｉの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
Ｍｎ：
Ｍｎは鋼材の強度を高める効果を有するため、鋼材中にＭｎを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＭｎの含有量が多くなると鋼材の靱性が低下するおそれがあるため、Ｍｎの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
Ｐ：
Ｐは鋼材の靱性を低下させるおそれがあるため、鋼材中のＰの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
Ｓ：
Ｓは鋼材の靱性を低下させるおそれがあるため、鋼材中のＳの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
Ｎｂ：
Ｎｂは鋼材中の結晶粒粗大化を抑制する効果があるため、鋼材中にＮｂを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＮｂの含有量が多くなると鋼材の靱性が低下するおそれがあるため、Ｎｂの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
Ｖ：
Ｖは鋼材中の結晶粒粗大化を抑制する効果があるため、鋼材中にＶを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＶの含有量が多くなると鋼材の靱性が低下するおそれがあるため、Ｖの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
ｓｏｌ．Ａｌ：
Ａｌは前述した効果に加えて、鋼材における脱酸剤としての効果を有するため、鋼材中にｓｏｌ．Ａｌを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＡｌの含有量が多くなると鋼材の靱性が低下するおそれがあるため、ｓｏｌ．Ａｌの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
＜レーザー溶接接合体＞
本発明のレーザー溶接接合体は、複数の鋼板をレーザー溶接により接合してなる。レーザー溶接接合体は、例えば、レーザー溶接により、重ね合わせた複数の鋼板の所定部位に溶接金属部を形成し、この溶接金属部を介して複数の鋼板を接合することによって得られる。レーザー溶接としては、例えば、前述した各種レーザー溶接等が挙げられる。
鋼板としては、前述した鋼材、具体的には、ＪＩＳ Ｇ ３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１４１（２０１１）に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１１３（２０１１）に規定される自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１３４（２０１１）に規定される自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１３５（２０１１）に規定される自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３４４５（２０１１）に規定される機械構造用炭素鋼鋼管等を用いることができる。
鋼板は、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４〜１％である。鋼板中に含まれる固溶Ａｌは、レーザー溶接時に、溶融金属に溶け込んだ大気中の窒素や酸素をトラップする（例えば、ＡｌとＮ２とが結合してＡｌＮを生成し、ＡｌとＯ２とが結合してＡｌ２Ｏ３を生成する）。この固溶Ａｌによる窒素や酸素のトラップ効果により、溶融金属が凝固する際の窒素や酸素の放出を抑制できる。その結果、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を抑制できる。
また、前述したとおり、リモート溶接（リモートレーザー溶接）の場合、レーザー溶接時に、溶融した金属に大気中の窒素や酸素が溶け込みやすい。よって、前述した固溶Ａｌによる窒素や酸素のトラップ効果をより有効に発揮することができ、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できる。
鋼板中のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４％未満の場合には、前述した固溶Ａｌによる窒素や酸素のトラップ効果を十分に発揮することができず、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できない。また、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が１％を超える場合には、鋼板の製造管理が困難になったり、プレス等における加工性が低下したりする等の別の問題が生じる。
鋼板の厚みは、０．４〜４ｍｍの範囲内としてもよい。鋼板の厚みをこのような特定の範囲内とすることにより、重ね合わせた複数の鋼板をレーザー溶接によって容易に接合できる。また、鋼板をこのような特定の範囲の厚みの薄板とすることにより、レーザー溶接時に、溶融金属に溶け込む大気中の窒素や酸素の量を抑制できる。そのため、固溶Ａｌによる窒素や酸素のトラップ効果を十分に発揮でき、レーザー溶接箇所におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できる。
鋼板の厚みが０．４ｍｍ未満の場合には、重ね合わせた鋼板同士の間の隙間が例えば０．１ｍｍ程度の隙間であっても、鋼板同士の溶接が不十分となるおそれがある。また、鋼板の厚みが４ｍｍを超える場合には、例えば、重ね合わせた複数の鋼板を貫通するように溶接金属部を形成することができず、複数の鋼板の溶接（例えば貫通溶接）が不十分となるおそれがある。
鋼板は、前述したＪＩＳで規定される複数の鋼材より選択される１種の鋼材を用いることができ、さらにｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４〜１％である。鋼板に含有される各元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｖ、ｓｏｌ．Ａｌ）については、前述したとおりである。
本発明のレーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体は、例えば、自動車等の陸上乗物用の部品、部材等として適用することができる。自動車等の陸上乗物用の部品、部材等には、レーザー溶接が用いられるため、本発明の効果を有効に発揮することができる。
なお、ＪＩＳとは日本工業規格（Ｊａｐａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）のことであり、ＪＩＳで規定されている内容（鋼材の種類、化学成分等）は、ＪＩＳハンドブック（２０１１年１月２１日発行）の記載に基づいている。
次に、本発明の実施例を、比較例と対比しながら説明し、本発明の効果を実証する。これらの実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明は何らこれらに限定されない。
（実施例１）
まず、下記の表５に示す化学成分を有する各種の鋼板（比較例である試料１、２、本発明の実施例である試料３）を準備した。表５において、「ｓｏｌ．Ａｌ」は固溶Ａｌ、「ｉｎｓ．Ａｌ」は非固溶Ａｌ、「Ｂａｌ．」は残余成分（Ｂａｌａｎｃｅ）である。
各種の鋼板は、ＪＩＳ Ｇ ３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板（種類：ＳＰＨＣ、板厚：２．３ｍｍ）であり、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量がそれぞれ異なる。すなわち、各種の鋼板は、Ｃ：０．１２％以下、Ｍｎ：０．６０％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）：所定量（試料１：０．０２％、試料２：０．０３％、試料３：０．０５％）を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。
Figure 2016194101
次に、各種の鋼板について、レーザー溶接による溶接欠陥の評価を行った。
具体的には、図１に示すように、アセトンを用いて表面を脱脂した同種の２枚の鋼板２を重ね合わせた。そして、重ね合わせた鋼板２の所定部位にレーザー３を照射し、レーザー３を照射した部分を溶融、凝固させ、重ね合わせた２枚の鋼板２を貫通するように溶接
金属部２１を形成した。なお、レーザー溶接は、リモートＣＯ２レーザー溶接により行った。溶接条件は、レーザー出力：３ｋＷ、ワークディスタンス（レーザー光源とワークとの距離）：９００ｍｍ、溶接速度：１ｍ／分とした。
これにより、溶接金属部２１を介して２枚の鋼板２を接合してなるレーザー溶接接合体１を得た。その後、レーザー溶接箇所である溶接金属部２１の表面にピット等の溶接欠陥が発生しているかどうかを目視により確認した。また、溶接金属部２１の化学成分についても調査した。
Figure 2016194101
表６に、レーザー溶接による溶接欠陥の評価を示す。
同表からわかるように、比較例である試料１、２の鋼板（レーザー溶接接合体）は、母材のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４％未満であるため、レーザー溶接箇所（溶接金属部）にピット等の溶接欠陥が発生した。試料１と試料２とを比較すると、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が多い試料２のほうが溶接欠陥の数が少なかった。表６には、「試料１：溶接欠陥有り（多）」、「試料２：溶接欠陥有り（少）」と表記した。
一方、本発明の実施例である試料３の鋼板（レーザー溶接接合体）は、母材のｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４％以上であるため、レーザー溶接箇所（溶接金属部）にピット等の溶接欠陥が発生しなかった。表６には「試料３：溶接欠陥無し」と表記した。
これは、鋼板中に含まれるｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）が、レーザー溶接時に、溶融金属に溶け込んだ大気中の窒素や酸素をトラップし、溶融金属が凝固する際の窒素や酸素の放出を抑制したことにより、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット等の溶接欠陥の発生を抑制できたと考えられる。
また、試料３は、溶接金属部のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が母材よりも低く、溶接金属部のｉｎｓ．Ａｌ（非固溶Ａｌ）の含有量が母材よりも高いことから、鋼材中のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）が何らかの状態変化を起こし、溶接金属部のｉｎｓ．Ａｌ（非固溶Ａｌ）の量だけ、窒素（Ｎ２）や酸素（Ｏ２）をトラップしたと考えられる。
なお、実施例１では、鋼材として、ＪＩＳ Ｇ ３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板（種類：ＳＰＨＣ）を用いたが、本発明に適用される各種鋼材（ＪＩＳ Ｇ
３１３１（２０１１）：熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１４１（２０１１）：冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１１３（２０１１）：自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１３４（２０１１）：自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１３５（２０１１）：自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３４４５（２０１１）：機械構造用炭素鋼鋼管）であれば、鋼材中のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量を調整することにより、実施例１と同様の結果が得られるものと推測される。
１…レーザー溶接接合体
２…鋼板（鋼材）
２１…溶接金属部

Claims (4)

  1. レーザー溶接用鋼材であって、
    ＪＩＳ Ｇ ３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ
    ３１４１（２０１１）に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１１３（２０１１）に規定される自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１３４（２０１１）に規定される自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３１３５（２０１１）に規定される自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ Ｇ ３４４５（２０１１）に規定される機械構造用炭素鋼鋼管からなる群より選択される１種の鋼材であり、かつ、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４〜１％（質量％、以下同じ）を含有することを特徴とするレーザー溶接用鋼材。
  2. 前記ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４〜０．１２％を含有することを特徴とする請求項１に記載のレーザー溶接用鋼材。
  3. 複数の鋼板をレーザー溶接により接合してなるレーザー溶接接合体であって、
    前記鋼板は、ｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４〜１％（質量％、以下同じ）であることを特徴とするレーザー溶接接合体。
  4. 前記鋼板は、前記ｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４〜０．１２％であることを特徴とする請求項３に記載のレーザー溶接接合体。
JP2015073869A 2015-03-31 2015-03-31 レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体 Pending JP2016194101A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015073869A JP2016194101A (ja) 2015-03-31 2015-03-31 レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体
EP16771931.9A EP3279354A4 (en) 2015-03-31 2016-02-16 Laser welding steel and laser welded joint
US15/562,615 US20180104772A1 (en) 2015-03-31 2016-02-16 Steel material for laser welding and laser-welded joined body
PCT/JP2016/054436 WO2016158047A1 (ja) 2015-03-31 2016-02-16 レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体
CN201680020222.7A CN107429361A (zh) 2015-03-31 2016-02-16 激光焊接用钢材以及激光焊接接合体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015073869A JP2016194101A (ja) 2015-03-31 2015-03-31 レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016194101A true JP2016194101A (ja) 2016-11-17

Family

ID=57004225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015073869A Pending JP2016194101A (ja) 2015-03-31 2015-03-31 レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180104772A1 (ja)
EP (1) EP3279354A4 (ja)
JP (1) JP2016194101A (ja)
CN (1) CN107429361A (ja)
WO (1) WO2016158047A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6898287B2 (ja) * 2018-10-19 2021-07-07 フタバ産業株式会社 溶接方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000109946A (ja) * 1998-10-05 2000-04-18 Nkk Corp レーザ溶接性に優れた造船用鋼板
JP2001329334A (ja) * 2000-05-17 2001-11-27 Nippon Steel Corp レーザー溶接性に優れた鋼板とその溶接方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2500817B2 (ja) * 1990-12-12 1996-05-29 株式会社神戸製鋼所 焼結材溶接用溶加材
JP4833645B2 (ja) * 2005-11-25 2011-12-07 新日本製鐵株式会社 レーザー・アークハイブリッド溶接性が優れた鋼板
JP5439799B2 (ja) * 2008-11-28 2014-03-12 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼中酸可溶性アルミニウムの迅速分析方法
WO2011155620A1 (ja) * 2010-06-07 2011-12-15 新日本製鐵株式会社 超高強度溶接継手およびその製造方法
KR101033767B1 (ko) * 2010-11-03 2011-05-09 현대하이스코 주식회사 열처리 경화 강판을 이용한 국부적으로 이종강도를 가지는 자동차 부품 제조방법
JP5880032B2 (ja) * 2011-12-27 2016-03-08 トヨタ自動車株式会社 レーザー溶接方法
DE102012111118B3 (de) * 2012-11-19 2014-04-03 Wisco Tailored Blanks Gmbh Verfahren zum Laserschweißen eines oder mehrerer Werkstücke aus härtbarem Stahl im Stumpfstoß

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000109946A (ja) * 1998-10-05 2000-04-18 Nkk Corp レーザ溶接性に優れた造船用鋼板
JP2001329334A (ja) * 2000-05-17 2001-11-27 Nippon Steel Corp レーザー溶接性に優れた鋼板とその溶接方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3279354A1 (en) 2018-02-07
CN107429361A (zh) 2017-12-01
EP3279354A4 (en) 2018-10-03
US20180104772A1 (en) 2018-04-19
WO2016158047A1 (ja) 2016-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5689492B2 (ja) 異材接合用溶加材及び異材溶接構造体の製造方法
JP2008105087A (ja) 鉄部材とアルミニウム部材の接合方法及び鉄−アルミニウム接合体
EP2460616A1 (en) Flux-cored wire for welding different materials, method for laser welding of different materials, and method for mig welding of different materials
JP5198528B2 (ja) 異材接合用溶加材及び異材接合方法
Katayama Defect formation mechanisms and preventive procedures in laser welding
JP2018034164A (ja) 異材接合用アークスポット溶接法、接合補助部材、及び、異材溶接継手
JP5466632B2 (ja) 異材接合方法
JP4299705B2 (ja) ＳｎまたはＰｂ系めっき鋼板のヘリ継ぎ手レーザー溶接方法
JP6729192B2 (ja) 溶接継手及びその製造方法
JP6719345B2 (ja) アルミニウム接合体の製造方法
JP2017213588A (ja) オーステナイト系ステンレス鋼溶接継手の製造方法
JPWO2018155492A1 (ja) レーザろう付け方法および重ね継手部材の製造方法
JP4614223B2 (ja) 異材接合用溶加材及び異材接合方法
JP2010201448A (ja) 異材接合用溶加材及び異材接合方法
JP4854327B2 (ja) 重ねレーザ溶接方法
WO2016158047A1 (ja) レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体
JP6236852B2 (ja) レーザ溶接方法及び溶接継手
JP2010279991A (ja) 薄鋼板のレーザ重ね溶接方法
JP5000578B2 (ja) 薄鋼板の重ねレーザ溶接方法
KR102061470B1 (ko) Mig 브레이징 방법, 겹치기 이음 부재의 제조방법, 및 겹치기 이음 부재
JP6859105B2 (ja) 重ねレーザスポット溶接継手および該溶接継手の製造方法
JP6782580B2 (ja) アークスポット溶接方法
JP3205449B2 (ja) レーザー溶接用フィラワイヤ
JP2019188407A (ja) レーザ溶接継手及びレーザ溶接継手の製造方法
Katayama et al. Laser weldability of aluminum alloy and steel

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181016

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181113

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190319