JP2018108602A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止した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を提供する。
【解決手段】積層された複数の鋼板２、３と、複数の鋼板２、３のうちの少なくとも１つの鋼板を貫通し、複数の鋼板２、３夫々を接合する溶融部４と、を備え、複数の鋼板２、３の総板厚Ｔが２ｍｍ≦Ｔ≦４ｍｍであり、複数の鋼板２、３の総板隙ＧがＧ≦８／Ｔであり、複数の鋼板２、３の最外層表面上の溶融部４の最小厚みａの値が０．５０≦ａ／（Ｔ＋Ｇ）≦０．８０を満たし、複数の鋼板２、３の最外層表面上の溶融部４の表面は楕円形状を有し、楕円の短軸Ｓの長さが２Ｔ≦Ｓ≦３Ｔであり、楕円の長軸Ｌの長さが３Ｔ≦Ｌ≦４．５Ｔであり、Ｌに対するＳの比であるＳ／Ｌが０．５０以上０．８０以下である重ねレーザスポット溶接継手１。
【選択図】図１

Description

本発明は、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に関する。

フランジ部分を持った自動車の構造部材の溶接には、従来、抵抗スポット溶接が行われている。しかし、抵抗スポット溶接には、溶接に時間がかかるという問題、分流のためにピッチを狭くすることができないという問題、さらには溶接機本体による空間的な制約があるという問題等がある。そのため、近年、従来の抵抗スポット溶接の他に、レーザ溶接の検討がなされている。

図９は、従来のレーザ溶接法で溶接した場合の継手の断面図を示す。図９では、複数の鋼板２２、２３が積層されており、各鋼板２２、２３表面に溶融部２４が形成された従来のレーザ溶接継手２１が示されている。このレーザ溶接継手２１では、積層する鋼板２２、２３の板隙間が大きい場合には、図９に示すように溶け落ちが発生し、接合強度が低下する。そこで、生産性を低下させず、高接合強度を確保することが可能なレーザ溶接法の技術が検討されている。

特許文献１では、鉄道車両構体における非長尺面域で重なり合う複数の板部材の相互を、最外面板への溶け込みが貫通または非貫通なようにレーザ溶接した重ねレーザ溶接継手であって、非長尺面域内で、レーザビームを、一重を超える渦巻き線を描くように走査しながら連続照射して、渦巻き線状にレーザ溶接してあることを特徴とする重ねレーザ溶接継手の技術について開示されている。

また、特許文献２では、レーザ発振器からレーザを発振し、レーザを集光レンズによって集束し、積層した複数枚の板に照射して、積層した複数枚の板を溶接するレーザ溶接方法であって、レーザを複数枚の板に照射して、積層した複数の板に溶融池を形成し、溶融池にレーザを照射して溶融池を流動させることで積層した複数枚の板を溶接する、自動車車体等に対するレーザ溶接方法の技術について開示されている。

また、特許文献３では、ガスタービン燃焼器内筒を構成する軸方向並びの複数の内筒リングの各隣接リング嵌合端部を波形板を介し重ね溶接するにあたり、レーザ加工機によるレーザスポット溶接を用い、重ね溶接部のビードパターンを中心から外部へ移行する方形渦巻形状とする、ガスタービン燃焼器のレーザスポット溶接方法の技術について開示されている。

特開２００９−１５４１９４号公報 特開２０１２−２２８７１５号公報 特開平１−３２１０８４号公報

特許文献１〜３に記載の技術等の従来のレーザスポット溶接法で溶接した場合の継手の断面図を図１０に示す。図１０では、複数の鋼板３２、３３が積層されており、各鋼板３２、３３表面に溶融部３４が形成された従来のレーザスポット溶接継手３１の一例が示されている。

確かに上記の特許文献１〜３に記載の技術では、夫々、レーザにより溶接を行うことで、大きな板隙間であっても接合強度が低下することがない継手が提案されている。

しかしながら、図１０に示すように、上記の特許文献１〜３の技術では、高張力鋼板を含む板組みでの溶接時に溶接中央部の最終凝固部等において溶接欠陥が発生してしまうという問題があった。

そこで、本発明では、高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止した重ねレーザスポット溶接継手および該継手の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、高合金系の高張力鋼板でレーザを用いた中実円形の溶接を行うと、溶融部中央に凝固割れが発生してしまう点に着目した。そして、本発明者らは、鋭意検討の結果、溶接する鋼板の総板厚に応じて、溶融部の長軸と短軸の長さを調整し、その長さを一定の範囲に調整し、さらには総板隙、溶融部の最小厚みを一定の範囲に調整することで、高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止した重ねレーザスポット溶接継手が得られることを知見した。

本発明は上記の知見に基づいて完成したものであり、その要旨は、以下の通りである。
［１］積層された複数の鋼板と、
前記複数の鋼板のうちの少なくとも１つの鋼板を貫通し、前記複数の鋼板夫々を接合する溶融部と、
を備え、
前記複数の鋼板の総板厚Ｔが２ｍｍ≦Ｔ≦４ｍｍであり、
前記複数の鋼板の総板隙ＧがＧ≦８／Ｔであり、
前記複数の鋼板の最外層表面上の前記溶融部の最小厚みａの値が０．５０≦ａ／（Ｔ＋Ｇ）≦０．８０を満たし、
前記複数の鋼板の最外層表面上の前記溶接部の表面は楕円形状を有し、
前記楕円形状の短軸Ｓの長さが２Ｔ≦Ｓ≦３Ｔであり、
前記楕円形状の長軸Ｌの長さが３Ｔ≦Ｌ≦４．５Ｔであり、
前記Ｌに対する前記Ｓの比であるＳ／Ｌが０．５０以上０．８０以下である重ねレーザスポット溶接継手。
［２］前記複数の鋼板のうち少なくとも１つの鋼板は、
質量％で、
Ｃ：０．０７％超え０．２５％以下、
Ｐ＋Ｓ：０．０３％未満、
Ｍｎ：１．８％以上３．０％以下、
Ｓｉ：１．２％超え１．８％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上である前記［１］に記載の重ねレーザスポット溶接継手。
［３］前記［１］または［２］に記載の重ねレーザスポット溶接継手の製造方法であり、
複数の鋼板を積層し、
各鋼板に楕円状の溶融部を形成するように、最外層の鋼板表面に渦巻き状または一重を超える楕円状にレーザを照射するレーザスポット溶接を行うことで継手を得る工程を含む重ねレーザスポット溶接継手の製造方法。

ここで、上記の総板隙Ｇとは、溶接前の上記複数枚の鋼板の最外層表面から最外層裏面までの距離から総板厚Ｔを差し引いた値のことを指し、各鋼板は平行に配置されていると仮定し、溶接前にノギスで調査することにより測定できる。

また、上記の最小厚みａは、上記溶融部で最も板厚方向の厚みが薄い部分の厚みを指し、三次元形状測定機により上記複数枚の鋼板の最外層表面と溶接部表面の凹凸（高低差ｂ）および上記複数枚の鋼板の最外層裏面と溶接部裏面の凹凸（高低差ｃ）を測定することにより評価できる（図６参照）。

本発明によれば、高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止することができる。

本発明の重ねレーザスポット溶接継手の一例を示す図である。 本発明の重ねレーザスポット溶接継手の一例を示す図である。 （Ａ）は従来の重ねレーザスポット溶接継手の溶融部を説明するための図であり、（Ｂ）は本発明の重ねレーザスポット溶接継手の溶融部を説明するための図である。 本発明の重ねレーザスポット溶接継手の溶融部を説明するための図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 本発明のＧ、Ｔ、ａを説明するための図である。 本発明の重ねレーザスポット溶接継手の溶接方法を説明するための図である。 本発明の重ねレーザスポット溶接継手の溶融部の位置を説明するための図である。 従来の重ねレーザ溶接法で溶接した場合の継手の断面図を示す。 従来の重ねレーザスポット溶接法で溶接した場合の継手の断面図を示す。

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。

＜重ねレーザスポット溶接継手＞
図１および図２は、夫々、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１の一例を示す図である。図１および図２では、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１を適用する部品の例として、断面形状が略ハット形状のフレーム部品のフランジ部と、該フランジ部に対向して配置される他のフレーム部品またはパネル部品とが溶接されて閉断面を構成する自動車用骨格部品を示す。以下では、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１としては、このようなフランジ部とフレーム部品またはパネル部品とが溶接されたものを含め、鋼板２、３が積層されたものという表現を用いて説明する。また、以下では、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１としては、２枚の鋼板２、３が積層される場合を例に説明するが、３枚以上の鋼板が積層されていてもよい。

以下では、２枚の鋼板が積層される場合について説明する。図１および図２に示すように、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１は、複数の鋼板２、３が積層されており、複数の鋼板２、３のうちの少なくとも１つは鋼板を貫通し、複数の鋼板２、３を接合する溶融部４が形成されており、溶融部４の表面の寸法が特定の範囲に調整されていることを特徴とする。具体的には、まず、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１では、積層される複数の鋼板２、３の総板厚Ｔが２ｍｍ≦Ｔ≦４ｍｍであり、総板隙ＧがＧ≦Ｔ／８である。また、上記の溶融部４については、最小厚みａの値が０．５０≦ａ／（Ｔ＋Ｇ）≦０．８０であり、複数の鋼板２、３の最外層表面上の溶融部４表面は楕円形状を有する。そして、この楕円については、短軸Ｓが２Ｔ≦Ｓ≦３Ｔであり、長軸Ｌが３Ｔ≦Ｌ≦４．５Ｔであり、Ｌに対するＳの比であるＳ／Ｌが０．５０以上０．８０以下である。このような構成であるため、高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止することができる。なお、本発明でいう、高接合強度とは、Ｌ字に曲げた鋼板同士を図２のように重ね合わせて溶接を行い、両側から引張荷重を負荷するＬ字引張試験に基づいた剥離強度が４．０ｋＮ以上であることを指す。

［複数の鋼板］
本発明の重ねレーザスポット溶接継手１では、複数の鋼板２、３が積層されている。この複数の鋼板２、３については、少なくとも１つの鋼板の引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上であっても、重ねレーザスポット溶接継手１は、高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止することができる。そのため、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１では、複数の鋼板２、３のうち少なくとも１つの鋼板は、引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上である高張力鋼板であることが好ましい。なお、複数の鋼板は、同種、同形状の鋼板であってもよいし、異種、異形状の鋼板であってもよい。

さらに、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１の鋼板は、たとえば、質量％で、Ｃ：０．０７％超え０．２５％以下、Ｐ＋Ｓ：０．０３％未満、Ｍｎ：１．８％以上３．０％以下、Ｓｉ：１．２％超え１．８％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するものとすることができる。以下、各成分組成における％とは、質量％のことを指す。

（Ｃ：０．０７％超え０．２５％以下）
Ｃ含有量が０．０７％以下であると、析出強化の効果を得ることができなくなる場合がある。一方、Ｃ含有量が０．２５％超えであると、粗大な炭化物の析出を招き、所望の高強度、加工性を確保できなくなる場合がある。そのため、Ｃ含有量は０．０７％超え０．２５％以下とすることが好ましい。

（Ｐ＋Ｓ：０．０３％未満）
Ｐ含有量とＳ含有量の合計量（Ｐ＋Ｓ）が０．０３％以上であると、延性、靱性が低下し、所望の高強度、加工性を確保できなくなる場合がある。そのため、Ｐ含有量とＳ含有量の合計量（Ｐ＋Ｓ）は０．０３％未満とすることが好ましい。

（Ｍｎ：１．８％以上３．０％以下）
Ｍｎ含有量が１．８％未満であると、十分な焼入れ性が確保できず粗大な炭化物が析出してしまう場合がある。一方、Ｍｎ含有量が３．０％超えであると、粒界脆化感受性が増加して靱性、耐低温割れ性が劣化する場合がある。そのため、Ｍｎ含有量は１．８％以上３．０％以下とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は２．５％以下であることがより好ましい。

（Ｓｉ：１．２％超え１．８％以下）
Ｓｉ含有量が１．２％以下であると、固溶して鋼の強度を増加させる効果が十分に得られない場合がある。一方、Ｓｉ含有量が１．８％超えであると、溶接熱影響部の硬化が大きくなり、溶接熱影響部の靱性、耐低温割れ性が劣化する場合がある。そのため、Ｓｉ含有量は１．２％超え１．８％以下とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は１．５％以下であることがより好ましい。

（残部Ｆｅおよび不可避的不純物）
上記成分組成以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｎ：０．００２〜０．００５％等が挙げられる。

［溶融部］
本発明の重ねレーザスポット溶接継手１では、鋼板２、３のうちの少なくとも１つの鋼板を貫通し、鋼板２、３夫々を接合する溶融部４が形成される。図３（Ａ）は従来の重ねレーザスポット溶接継手の溶融部１４を説明するための図であり、図３（Ｂ）は本発明の重ねレーザスポット溶接継手１の溶融部４を説明するための図である。また、図４は、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１の溶融部４を説明するための図であり、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。また、図６は本発明のＧ、Ｔ、ａを説明するための図である。

図３（Ａ）に示すように、重ねレーザスポット溶接継手の溶融部１４の表面形状が円形の場合、溶融部１４の最終凝固部となる中心部１５に溶融部外周側からの引張応力（図３（Ａ）中、矢印Ｆａ方向の力）が集中してかかり、凝固割れが発生し、溶接欠陥が発生することがある。

これに対し、本発明では、図３（Ｂ）に示すように、溶融部４の表面形状が特定の楕円形状であるため、溶融部４外周側からの引張応力（図３（Ｂ）中、矢印Ｆｂ方向の力）を中心部５一箇所に集中させずに分散させることができ、凝固割れの発生を抑制し、溶接欠陥の発生を防止することができる。なお、レーザを外周から中心部５に向かって照射して溶接する場合のみならず、レーザを中心部５から外周に向かって照射して溶接する場合も、溶融部４の外周側の金属から冷却されていくため、中心部５が最終凝固部になる。

このような技術思想のもと、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１では、複数の鋼板２、３の総板厚Ｔを２ｍｍ≦Ｔ≦４ｍｍとし、板隙（総板隙）ＧがＴ／８以下であり、図４に示す溶融部４は、最小厚みａの値が０．５０≦ａ／（Ｔ＋Ｇ）≦０．８０であり、表面が楕円形状を有すること、この楕円は、短軸Ｓが２Ｔ≦Ｓ≦３Ｔであること、長軸Ｌが３Ｔ≦Ｌ≦４．５Ｔであること、Ｓ／Ｌが０．５０以上０．８０以下であることを特徴とする。これにより、図５に示すように、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１では、鋼板２、３間に大きな板隙間が存在しても高接合強度を得ると共に、溶融部４の溶接欠陥の発生を防止することができる。

（総板厚Ｔ：２ｍｍ≦Ｔ≦４ｍｍ）
総板厚Ｔが２ｍｍ未満であると溶融金属量が少なく、溶接部表面の凹凸が大きくなってしまう。一方、総板厚Ｔが４ｍｍより大きいと、溶接金属量が多く、溶落ちが発生しやすくなる。よって、本発明では、総板厚Ｔは２ｍｍ≦Ｔ≦４ｍｍとする。

（板隙（総板隙）Ｇ：Ｇ≦Ｔ／８）
板隙ＧがＴ／８より大きいと、溶け落ちが発生する。よって、本発明では、板隙（総板隙）Ｇ≦Ｔ／８とする。
ここで、上記の板隙Ｇとは、溶接前の複数枚（本実施形態では２枚）の鋼板の最外層表面から最外層裏面までの距離から総板厚Ｔを差し引いた値のことを指し、各鋼板は平行に配置されていると仮定し、溶接前にノギスで調査することにより測定できる。

（（鋼板の最外層表面上の）溶融部の最小厚みａ：０．５０≦ａ／（Ｔ＋Ｇ）≦０．８０）
ａ／（Ｔ＋Ｇ）が０．８０より大きいと、スパッタとしての板厚減少があるため、ａ／（Ｔ＋Ｇ）は０．８０以下とする。また、ａ／（Ｔ＋Ｇ）が０．５０よりも小さいと継手強度が低下する。そのため、ａ／（Ｔ＋Ｇ）は０．５０以上とする。
ここで、上記の最小厚みａは、上記溶接部で最も板厚方向の厚みが薄い部分の厚みを指し、三次元形状測定機により上記複数枚の鋼板の最外層表面と溶接部表面の凹凸（高低差ｂ）および上記複数枚の鋼板の最外層裏面と溶接部裏面の凹凸（高低差ｃ）を測定することにより評価できる（図６参照）。

（短軸Ｓ：２Ｔ≦Ｓ≦３Ｔ）
楕円の短軸Ｓの長さが２Ｔ未満であると、溶融金属が足りず、溶接欠陥が発生しやすくなる。すなわち、レーザ溶接において、溶接開始時にスパッタとして多くの溶融金属が失われてしまうため、溶融部４の面積が小さい場合には、溶融池の溶融金属が足りず、溶接欠陥が発生しやすくなる。一方、短軸Ｓの長さが３Ｔ超えであると、溶融金属量が多くなり、溶け落ちが発生する。そのため、短軸Ｓの長さは２Ｔ以上３Ｔ以下とする。

（長軸Ｌ：３Ｔ≦Ｌ≦４．５Ｔ）
楕円の長軸Ｌの長さが３Ｔ未満であると、溶融金属が足りず、溶接欠陥が発生しやすくなる。一方、長軸Ｌの長さが４．５Ｔを超えると、溶け落ちが発生する。そのため、長軸Ｌの長さは３Ｔ以上４．５Ｔ以下とする。

（Ｓ／Ｌ：０．５０以上０．８０以下）
上記の長軸Ｌに対する短軸Ｓの比（Ｓ／Ｌ）が０．５０未満であると、溶融部４の表面形状が細長くなり過ぎ、溶融部４の長軸方向に沿って溶接欠陥が発生する。一方、Ｓ／Ｌが０．８０超えであると、溶融部４が円形に近くなることで、溶融部４中央に点状の溶接欠陥が発生する。このような溶接欠陥は外観不良ともなる。そのため、Ｓ／Ｌは０．５０以上０．８０以下とする。好ましくは、Ｓ／Ｌは０．６０以上である。また、好ましくは、Ｓ／Ｌは０．７０以下である。

＜重ねレーザスポット溶接継手の製造方法＞
次に、上述した本発明の重ねレーザスポット溶接継手１の製造方法について説明する。図７は、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１の溶接方法を説明するための図である。図７に示すように、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１は、複数の鋼板２、３を積層し、鋼板２、３に溶融部４を形成するように、最外層の鋼板２表面に渦巻き状または一重を超える楕円状にレーザビームＬを照射するレーザスポット溶接を行うことで継手を得る工程を含む。鋼板２、３は、たとえば前述した成分組成を有し、引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上である。

上記のレーザスポット溶接は、レーザビームＬを、渦巻き線、または一重を超える楕円を描くように走査しながら連続照射する。図６では渦巻き線の場合のみを例に示した。この場合、楕円の中心を溶接してから、外周部に向けて渦巻き状にレーザビームＬを照射することが、中心部５（図３（Ｂ）再参照）への過剰な熱伝導を防ぎ、溶け落ちを防止するため、好ましい。

レーザビームとしては、ファイバーレーザ、ディスクレーザ等を用いることができ、たとえば、ビーム径：０．４〜１．２ｍｍ、レーザ出力：２．０〜５．０ｋＷ、焦点位置：鋼板最外層表面上〜鋼板最外層表面から３０ｍｍ上方、溶接速度：２．０〜５．０ｍ／ｍｉｎとすることができる。

このような製造条件により、複数の鋼板２、３の総板厚Ｔが２ｍｍ≦Ｔ≦４ｍｍであり、総板隙ＧがＧ≦Ｔ／８であり、溶融部４の最小厚みａの値が０．５０≦ａ／（Ｔ＋Ｇ）≦０．８０を満たし、溶融部４の表面の楕円形状について、短軸Ｓが２Ｔ≦Ｓ≦３Ｔであり、長軸Ｌが３Ｔ≦Ｌ≦４．５Ｔであり、Ｓ／Ｌが０．５０以上０．８０以下である重ねレーザスポット溶接継手を得ることができる。

次に、図８を参照しながら、本発明の重ねレーザスポット溶接継手における好適な溶接位置について説明する。図８は、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１の溶融部４の位置を説明するための図である。図８（Ａ）は、２つの鋼板２、３の組み合わせを示す上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、図８の説明では、２つの鋼板２、３を、それぞれフランジ部と他のフレーム部品またはパネル部品とも記す。

図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、フランジ部と他のフレーム部品またはパネル部品との接触位置の端部の位置座標を０とし、フランジ部のフランジ外端側を（−）、略ハット形状（図中では、一部の形状のみを示す。）における縦壁側を（＋）とした座標系で表し、略ハット形状のフレーム部品の板厚をｔ（ｍｍ）とする。このとき、下記式（１）で表される溶接位置Ｘで片側溶接方法を適用し、溶接を行うことで、図１、図２に示したような、総板厚が２〜４ｍｍであり、二枚重ねでフランジ長さ５０ｍｍのＬ字引張試験片の剥離強度を４．０ｋＮ以上にすることができる。
−２ｔ≧Ｘ≧−４ｔ ・・・（１）

Ｘを上式のように設定した理由は以下の通りである。
溶接位置Ｘを−２ｔよりもフランジ接触端部に近づけると、引張試験の際に溶接金属部より破断しやすくなり、剥離強度も低くなる場合がある。一方、溶接位置Ｘを−４ｔよりもフランジ接触端部から遠ざけると、溶融部にかかるモーメントが大きくなりやすく、剥離強度が低くなる場合がある。そのため、溶接位置Ｘは、上式（１）のように設定することが好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、大きい板隙間であっても接合強度が低下することなく、また高張力鋼板を含む積層した鋼板の表裏面に溶接欠陥が発生することのないレーザスポット溶接継手を得ることができる。このような継手を用いることにより、剛性の高い自動車用骨格部品等を得ることができる。

そして、前述したように、本発明の重ねレーザスポット溶接継手１を適用する部品の例としては、断面形状が略ハット形状のフレーム部品のフランジ部と、該フランジ部に対向して配置される他のフレーム部品またはパネル部品とが溶接されて閉断面を構成する自動車用骨格部品を図１、図２に示す。

以下、実施例に基づき、本発明について説明する。

引張強さが９８０ＭＰａクラス、１１８０ＭＰａクラス、板厚が１．２ｍｍ、１．６ｍｍ、２．０ｍｍの５０ｍｍ幅の鋼板を用い、図８に示すとおりＬ字の断面形状に曲げ加工を施した。同じ鋼種・同じ板厚のＬ字の鋼板を２枚重ね合わせた後、フランジの重ね合わせ部分の長手方向に複数箇所レーザ溶接して、試験片を作製した。板隙間は０．４ｍｍとした。上記の９８０ＭＰａクラスの鋼板は、成分組成として、質量％で、Ｃ：０．１３％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００２％、Ｍｎ：２．２％、Ｓｉ：１．４０％を有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、１１８０ＭＰａクラスの鋼板は、成分組成として、質量％で、Ｃ：０．１３％、Ｓｉ：１．４０％、Ｍｎ：２．２％、Ｐ：０．０１２％、Ｓ：０．００１％を有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる。

このとき、レーザ溶接によりフランジ部を形成する溶接ビードの条件は、表１に示すように、溶接位置座標を、試験片のフランジ部同士の接触位置の端部を０とし、試験片のフランジ外端側を（−）、試験片における縦壁側を（＋）とした座標系で表した時の溶接位置Ｘ、溶融部表面の短軸Ｓ、長軸Ｌを種々変えて行った。

レーザ溶接にはファイバーレーザを用い、レーザ出力４．５ｋＷ、焦点位置のビーム直径を０．６ｍｍφの一定とし、溶接速度、加工点距離を調節し、溶け込みを調整した。なお、溶接は大気中で行った。

表１は、試験片サイズが試験片幅５０ｍｍ、横壁長さ１２０ｍｍ、フランジ幅３０ｍｍの引張試験および外観の判定結果を示す。

なお、引張試験はＪＩＳ Ｚ３１３６に基づき、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で行い、外観の判定は、三次元形状測定機にて積層した複数枚の鋼板の最外層表面と溶接部表面の凹凸（高低差ｂ）および積層した複数枚の鋼板の最外層裏面と溶接部裏面の凹凸（高低差ｃ）を測定することにより評価した（図６参照）。

また、剥離強度は、Ｌ字に曲げた鋼板同士を図２のように重ね合わせて溶接を行い、両側から引張荷重を負荷するＬ字引張試験にて測定した。剥離強度が４．０ｋＮ以上の場合に、高接合強度を有するものとして、合格とした。

また、溶接欠陥は、浸透探傷試験の結果により評価した。

表１に示すように、本発明例の試験片は、剥離強度が４．０ｋＮ以上であり、溶接欠陥は発生しなかった。

一方、比較例の試験片のうち、Ｎｏ．２は、短軸Ｓの長さが２Ｔ未満であり、剥離強度が４．０ｋＮ未満であり、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．３は、長軸Ｌの長さが４．５Ｔを超えており、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．６は、Ｓ／Ｌが０．８を超えており、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．８は、短軸Ｓの長さが２Ｔ未満であり、剥離強度が４．０ｋＮ未満であり、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．９は、長軸Ｌの長さが４．５Ｔを超えており、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．１０は、長軸Ｌの長さが３Ｔ未満であり、Ｓ／Ｌが０．８を超えており、剥離強度が４．０ｋＮ未満であり、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．１４は、短軸Ｓの長さが２Ｔ未満であり、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．１６は、Ｓ／Ｌが０．８０を超えており、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．１７は、Ｓ／Ｌが０．５０未満であり、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．２０は、Ｓ／Ｌが０．８０を超えており、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．２２は、長軸Ｌの長さが３Ｔ未満であり、Ｓ／Ｌが０．８０を超えており、剥離強度が４．０ｋＮ未満であり、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．２４は、Ｓ／Ｌが０．８０を超えており、剥離強度が４．０ｋＮ未満であり、溶接欠陥が発生した。

また、Ｎｏ．２６、２８、３０、３２、３４、３６は、ａ／（Ｔ＋Ｇ）が０．５０未満であり、剥離強度が４．０ｋＮ未満であった。

また、Ｎｏ．２５、２７、２９、３１、３３、３５は、板隙ＧがＴ／８を超えており、ａ／（Ｔ＋Ｇ）が０．５０未満であり、剥離強度が４．０ｋＮ未満であり、溶接欠陥が発生した。

１、２１、３１ 重ねレーザスポット溶接継手
２、３、２２、２３、３２、３３ 鋼板
４、１４、２４、３４ 溶融部
５、１５ 中心部
Ｌ レーザビーム

Claims (3)

1. 積層された複数の鋼板と、
   前記複数の鋼板のうちの少なくとも１つの鋼板を貫通し、前記複数の鋼板夫々を接合する溶融部と、
   を備え、
   前記複数の鋼板の総板厚Ｔが２ｍｍ≦Ｔ≦４ｍｍであり、
   前記複数の鋼板の総板隙ＧがＧ≦Ｔ／８であり、
   前記複数の鋼板の最外層表面上の前記溶融部の最小厚みａの値が０．５０≦ａ／（Ｔ＋Ｇ）≦０．８０を満たし、
   前記複数の鋼板の最外層表面上の前記溶融部の表面は楕円形状を有し、
   前記楕円の短軸Ｓの長さが２Ｔ≦Ｓ≦３Ｔであり、
   前記楕円の長軸Ｌの長さが３Ｔ≦Ｌ≦４．５Ｔであり、
   前記Ｌに対する前記Ｓの比であるＳ／Ｌが０．５０以上０．８０以下である重ねレーザスポット溶接継手。
2. 前記複数の鋼板のうち少なくとも１つの鋼板は、
   質量％で、
   Ｃ：０．０７％超え０．２５％以下、
   Ｐ＋Ｓ：０．０３％未満、
   Ｍｎ：１．８％以上３．０％以下、
   Ｓｉ：１．２％超え１．８％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
   引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上である請求項１に記載の重ねレーザスポット溶接継手。
3. 請求項１または２に記載の重ねレーザスポット溶接継手の製造方法であり、
   複数の鋼板を積層し、
   各鋼板に溶融部を形成するように、最外層の鋼板表面に渦巻き状または一重を超える楕円状にレーザを照射するレーザスポット溶接を行うことで継手を得る工程を含む重ねレーザスポット溶接継手の製造方法。

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