JP2020131273A - めっき鋼板の接合方法及び接合構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】少なくとも一方の鋼板がめっき鋼板である複数の鋼板を重ね合わせて溶接する際に、溶接品質劣化や製品寸法のズレを抑制しつつ、溶接部において発生するガスを確実に排出可能なギャップを設けて、気孔欠陥のない良好な接合構造体を得ることができる、めっき鋼板の接合方法を提供する。【解決手段】第１の鋼板１０における第２の鋼板２０との重ね合わせ面に、第１の鋼板１０の縁部１１に略垂直であり、かつ、該縁部１１に沿って並ぶ複数の突条部１２を形成する工程と、突条部１２が第２の鋼板２０との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０を重ね合わせる工程と、第１の鋼板１０の縁部１１を線状にアーク溶接する工程と、を備える、めっき鋼板の接合方法。【選択図】図１
Description
本発明は、めっき鋼板の接合方法及び接合構造体に関する。
少なくとも一方の鋼板表面に、防食を目的とした亜鉛めっきが施されている鋼板（亜鉛めっき鋼板）を重ね合わせて線状にアーク溶接する場合、鋼板の重ね面にアーク熱が加わると、めっきされた亜鉛が、その沸点を超えてガス化するおそれがある。この場合において、鋼板同士が密着していると、亜鉛ガスの逃げ場がないため、亜鉛ガスは、液体の鉄である溶融池内に侵入し、ブローホール、ピット、ピンホールと言われる気孔欠陥が発生する。気孔欠陥は継手強度を低下させるため、超ハイテン鋼板において気孔欠陥は溶接部の強度低下の大きな要因となり、問題視されている。
亜鉛めっき鋼板の溶接時の気孔低減技術としては、大きく分けて２つ知られている。第１の技術は、電流波形又は電圧波形や、シールドガス組成、溶接ワイヤ組成を最適化させる手段であり、例えば、特許文献１のような、ソリッドワイヤに含まれる各元素を所定量に制限するとともに、シールドガスとして所定量のＣＯ２ガスを含むＡｒガスを用いた、亜鉛めっき鋼板溶接用のソリッドワイヤ及びこれを用いたガスシールドアーク溶接方法が知られている。しかし、この技術による気孔欠陥の抑制効果は限定的であり、超ハイテン鋼板へ適用する場合、更なる改善が必要となっている。
第２の技術は、溶接の前処理工程において、亜鉛ガスの抜け道を積極的に設け、その抜け道から亜鉛ガスを逃がすことで、気孔欠陥の発生を防止する手段である。この手段の適用は、アーク溶接よりもレーザ溶接での検討例が多い。これは、レーザ溶接において、溶接条件についての調整融度がアーク溶接よりも小さいことが主因と考えられる。具体的には、（Ａ）プレス加工で溝を設ける、（Ｂ）鋼板にローレット加工で微細溝を付ける、（Ｃ）前処理レーザ溶接工程で歪み変形させる、といった手段が挙げられる。ただし、レーザ溶接の場合は貫通溶接が専門のため、アーク溶接で行われる縁のすみ肉溶接には適用できなかったり、適用できたとしても効果が少ないという問題がある。
なお、上記（Ｂ）における、ローレット加工で微細溝を付ける手段については、超ハイテン鋼板においてローレット加工により溝を付けることが難しく、コスト的にも非常に高くなる。また、アーク溶接は入熱量が高く、ローレット加工のような微細な溝では、溶接中の熱変形でギャップ（隙間）が閉じてしまい、高入熱に伴う大量の亜鉛ガスを円滑に排出することが困難である。
また、上記（Ｃ）における、レーザで歪み変形を起こさせる手段については、後工程の主溶接もレーザ溶接であるならば同じ設備が使えるというメリットがあるものの、主溶接がアーク溶接の場合は、別途、高価な設備投資が必要となり、コスト高となる。また、レーザ加熱による熱変形では、板端まで連続するギャップ、あるいは大きなギャップを確保することができず、大量の亜鉛ガスを円滑に排出することが困難である。
このような問題に対処するため、特許文献２に記載の重ね合わせアーク溶接方法が提案されている。特許文献２では、各母材の少なくともいずれか一方に対し、各母材をプレス加工する際に凸部を設け、溶接部周囲にギャップを形成した後、アーク溶接を行うことで、沸騰気化した被覆してある低沸点物質を溶接部周囲の隙間から外部に拡散して逃がして、溶接部に気化した低沸点物質が残ることが抑制されて良好な重ね合わせアーク溶接が行えるとしている。
しかしながら、特許文献２においては、凸部が溶接線（言い換えれば、亜鉛めっき鋼板のフランジ部の側端部）に対して平行な方向に延びるように設けられているため（特許文献２の第１図を参照）、溶接時における、クランプ等を用いた板組の拘束の際、板組のギャップがばらつきやすく、該ギャップが不安定となるため、溶接品質劣化の原因となっていた。また、溶接終了後における、クランプ等を解放する際のスプリングバックにより、製品寸法のズレの原因となっていた。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、少なくとも一方の鋼板がめっき鋼板である複数の鋼板を重ね合わせて溶接する際に、溶接品質劣化や製品寸法のズレを抑制しつつ、溶接部において発生するガスを確実に排出可能なギャップを設けて、気孔欠陥のない良好な接合構造体を得ることができる、めっき鋼板の接合方法及び接合構造体を提供することにある。
したがって、本発明の上記目的は、めっき鋼板の接合方法に係る下記（１）の構成により達成される。
（１） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板をアーク溶接する、めっき鋼板の接合方法であって、
前記第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に、前記第１の鋼板の縁部に略垂直であり、かつ、該縁部に沿って並ぶ複数の突条部を形成する工程と、
前記突条部が前記第２の鋼板との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板を重ね合わせる工程と、
前記第１の鋼板の前記縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部を、線状にアーク溶接する工程と、
を備える、めっき鋼板の接合方法。
（１） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板をアーク溶接する、めっき鋼板の接合方法であって、
前記第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に、前記第１の鋼板の縁部に略垂直であり、かつ、該縁部に沿って並ぶ複数の突条部を形成する工程と、
前記突条部が前記第２の鋼板との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板を重ね合わせる工程と、
前記第１の鋼板の前記縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部を、線状にアーク溶接する工程と、
を備える、めっき鋼板の接合方法。
めっき鋼板の接合方法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（２）〜（１０）に関する。
（２） 前記形成工程において、前記複数の突条部の形成は、前記第１の鋼板を所望の形状にプレス加工すると同時に行われる、上記（１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（３） 前記重ね合わせ工程において、前記複数の突条部間には、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との間隔が略一定である隙間が形成される、上記（１）又は（２）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（４） 前記突条部は、前記プレス加工時に設けられるロックビードである、上記（２）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（５） 前記突条部の高さは０．２〜１．０ｍｍである、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（２） 前記形成工程において、前記複数の突条部の形成は、前記第１の鋼板を所望の形状にプレス加工すると同時に行われる、上記（１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（３） 前記重ね合わせ工程において、前記複数の突条部間には、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との間隔が略一定である隙間が形成される、上記（１）又は（２）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（４） 前記突条部は、前記プレス加工時に設けられるロックビードである、上記（２）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（５） 前記突条部の高さは０．２〜１．０ｍｍである、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（６） 前記めっき鋼板は、引張強度が９８０ＭＰａ以上の亜鉛めっき鋼板である、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（７） 前記第１の鋼板は、ホットスタンプ用鋼板である、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（８） 前記プレス加工は、ホットスタンプである、上記（２）又は（４）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（９） 前記アーク溶接工程において、シールドガスは、Ａｒが８０体積％以下で、残りをＣＯ２とした混合ガス、又は１００体積％ＣＯ２ガスである、上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（１０） 前記アーク溶接工程において、溶接ワイヤは、正負の送給制御によって供給され、短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶融池に移行させる、上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（７） 前記第１の鋼板は、ホットスタンプ用鋼板である、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（８） 前記プレス加工は、ホットスタンプである、上記（２）又は（４）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（９） 前記アーク溶接工程において、シールドガスは、Ａｒが８０体積％以下で、残りをＣＯ２とした混合ガス、又は１００体積％ＣＯ２ガスである、上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（１０） 前記アーク溶接工程において、溶接ワイヤは、正負の送給制御によって供給され、短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶融池に移行させる、上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
また、本発明の上記目的は、接合構造体に係る下記（１１）の構成により達成される。
（１１） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板がアーク溶接される、接合構造体であって、
前記第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に、前記第１の鋼板の縁部に略垂直であり、かつ、該縁部に沿って並ぶ複数の突条部が形成され、
前記突条部が前記第２の鋼板との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板が重ね合わせられており、
前記第１の鋼板の前記縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部には、線状の溶接ビードが形成されている、接合構造体。
（１１） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板がアーク溶接される、接合構造体であって、
前記第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に、前記第１の鋼板の縁部に略垂直であり、かつ、該縁部に沿って並ぶ複数の突条部が形成され、
前記突条部が前記第２の鋼板との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板が重ね合わせられており、
前記第１の鋼板の前記縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部には、線状の溶接ビードが形成されている、接合構造体。
本発明のめっき鋼板の接合方法及び接合構造体によれば、溶接品質劣化や製品寸法のズレを抑制しつつ、溶接部において発生するガスを確実に排出可能なギャップを設けて、気孔欠陥のない良好な接合構造体を得ることができる。
以下、本発明の各実施形態に係るめっき鋼板の接合方法及び該接合方法により形成される接合構造体につき、図面に基づいて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
図１〜図３に示すように、接合構造体１００Ａは、重ね合わされた第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０が、溶接トーチ４０により、第１の鋼板１０の縁部（すなわち、側端部）１１に沿って、線状にアーク溶接（例えば、マグ溶接）されて形成される。第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０の少なくとも一方は、亜鉛めっきが施された亜鉛めっき鋼板である。亜鉛めっき鋼板としては、例えば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）などが挙げられる。また、亜鉛めっき鋼板の引張強度（ＴＳ）は特に限定されないが、例えば、９８０ＭＰａ以上、好ましくは１１８０ＭＰａ以上の高張力鋼板（Ｈｉｇｈ Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｓｔｅｅｌ：ＨＴＳＳ）である。
なお、亜鉛めっき鋼板は、片面めっき鋼板であっても、鋼板を処理浴中にドブ漬け（浸漬）して形成される両面めっき鋼板であってもよい。ただし、本実施形態においては、第１の鋼板１０における第２の鋼板２０と対面する表面、あるいは、第２の鋼板２０における第１の鋼板１０と対面する表面の少なくとも一方に、亜鉛めっきが施されている、
第１の鋼板１０には、第１の鋼板１０の縁部１１に対して略垂直方向（以後、「Ｙ方向」とも言う）に延び、かつ、該縁部１１に沿った方向（以後、「Ｘ方向」とも言う）に並ぶ、複数の突条部１２が形成されている。この突条部１２は、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に向かう方向（図１〜３における下方）に突出する略Ｖ字に形成されている。また、本実施形態において、突条部１２は、第１の鋼板１０をその用途に応じた所望の形状にプレス加工する際に同時に形成される。
このように、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０とを重ねて溶接する溶接工程の前に、突条部１２を第１の鋼板１０の成形加工（プレス加工）と同時に形成するため、突条部１２を形成するための特別な加工工程（専用工程）が必要なくなり、生産効率の向上とともに、製造コストが低減する。
なお、第１の実施形態において、突条部１２は略Ｖ字形を有しているが、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に対して突出していれば、特に形状は制限されない。例えば、Ｕ字形の形状を採用することもできる。
突条部１２を形成するタイミングは、第１の鋼板１０からブランク材を抜き加工する際であっても、該ブランク材を製品形状にプレス加工する際のいずれであってもよく、特に限定されない。これにより、突条部１２を形成するための特別の工程が不要となり、生産効率が向上すると共に、加工コストを低減することができる。
なお、突条部１２は、プレス加工の際に金属材料の流れ込みを抑制するため、不図示の金型に設けられた突起部（ロックビード形成部）により形成されるロックビードで代用することもできる。
さらに、第１の鋼板１０は、ホットスタンプ用鋼板であってもよく、その場合、プレス加工は、温間成形加工、又は熱間成形加工（ホットスタンプ）とすることができる。これにより、第１の鋼板１０が高張力鋼板であっても、プレス加工によって突条部１２を容易に形成することができる。
接合構造体１００Ａは、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０とを重ね合わせ、第１の鋼板１０の縁部１１に沿って線状にアーク溶接を行い、溶接部に線状の溶接金属（溶接ビード）５０を形成して、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０を溶接することで形成される。
次に、このような接合構造体１００Ａの接合方法について説明する。
まず、図１及び図２に示すように、縁部１１に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延び、かつ、該縁部１１に沿った方向（Ｘ方向）に並ぶ、略Ｖ字形の複数の突条部１２がプレス加工によって形成された第１の鋼板１０を、第２の鋼板２０に重ね合わせる。その際、第１の鋼板１０の複数の突条部１２は、第２の鋼板２０に向けて突出するように重ね合わせる。
そして、溶接トーチ４０を、第１の鋼板１０の縁部１１に沿って移動させながら、溶接トーチ４０から消耗式電極である溶接ワイヤ（フィラーワイヤ又は溶加棒）４１を送給し、シールドガスを流しながら、溶接トーチ４０と、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０との間でアークを発生させ、第１の鋼板１０の縁部１１に沿って線状にアーク溶接を行い、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０を接合する。これにより、図３に示すように、第１の鋼板１０の縁部１１と、第２の鋼板２０には、縁部１１に沿った線状の溶接金属５０が形成される。
本実施形態では、第１の鋼板１０における突条部１２は、第１の鋼板１０の縁部１１に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延び、かつ、該縁部１１に沿った方向（Ｘ方向）に複数形成されている。そして、この複数の突条部１２が、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に対して向かう方向に突出しており、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０とが、複数の突条部１２を介するようにして重ね合わされている。
ここで、溶接時にクランプ等により板組が拘束された場合、突条部１２は、第１の鋼板１０の縁部１１に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延びており、かつ、この突条部１２が複数形成されているため、クランプ時の板組（特に、突条部１２が形成された第１の鋼板１０）の変形に対する強度が向上し、重ね継手としての平行間隔を安定的に維持できるように隙間を管理することができ、溶接後の部品形状の精度が向上する。よって、溶接品質劣化や製品寸法のズレを抑制することができる。
ここで、溶接時にクランプ等により板組が拘束された場合、突条部１２は、第１の鋼板１０の縁部１１に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延びており、かつ、この突条部１２が複数形成されているため、クランプ時の板組（特に、突条部１２が形成された第１の鋼板１０）の変形に対する強度が向上し、重ね継手としての平行間隔を安定的に維持できるように隙間を管理することができ、溶接後の部品形状の精度が向上する。よって、溶接品質劣化や製品寸法のズレを抑制することができる。
シールドガスとしては、Ａｒが８０体積％以下、残りがＣＯ２である混合ガス、又は１００体積％ＣＯ２ガスが好ましい。ＣＯ２ガスは、アークを絞る効果があり、溶接深さを要する板厚が大きな継手の溶接において好適である。
亜鉛めっき鋼板の溶接においては、アーク溶接により亜鉛めっき鋼板が加熱されることで、沸点が略９００℃である亜鉛が蒸発して溶融池に侵入し、溶接部にブローホール、ピット、ピンホールなどの気孔欠陥が発生するおそれがある。
しかし、本実施形態の接合方法によれば、第１の鋼板１０の複数の突条部１２の間に形成されるギャップ（隙間）Ｇが、ガス抜き孔としての役割を果たすため、発生した亜鉛ガスはギャップＧからＹ方向に排出され、気孔欠陥の発生を防止することができる。また、突条部１２は、プレス加工により形成されるので、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０間に、亜鉛ガスを排出するのに十分な大きさのギャップＧを確保することができる。
ギャップＧは、発生する亜鉛ガスを十分に排出できる大きさであればよく、本実施形態の効果を得るためには、突条部１２の高さｈ（図２を参照）は０．２〜１．０ｍｍとするのが好ましい。一般的なローレット加工のように、突条部１２の高さｈが０．２ｍｍ未満であると、溶接中の熱変形によりギャップＧが容易に閉じてしまい、亜鉛ガスの排出が不十分となるおそれがある。また、突条部１２の高さｈが１．０ｍｍを超えると、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０間における、ギャップＧが大きくなって接合強度が低下するおそれがある。
なお、第１の鋼板１０における突条部１２の最先端部（すなわち、略Ｖ字の頂部）は、第２の鋼板２０とのギャップがゼロである特異点となるが、突条部１２の長手方向（Ｙ方向）に垂直な方向（Ｘ方向）にガスの逃げ場があること、また、略Ｖ字の頂部の長さは極めて短いことから、気孔欠陥を形成するには至らない。
また、溶接ワイヤ４１は、正負の送給制御によって供給されるのが好ましい。これにより短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶滴を溶融池に移行させて、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０への入熱を低下させることができ、亜鉛の蒸発量を抑制することが可能となる。
なお、本実施形態のめっき鋼板の接合方法では、溶接ワイヤ４１を送給しながら線状にするため、図３に示すように、第１の鋼板１０の縁部１１において、隣接する突条部１２間に形成されるギャップＧは、溶接金属５０によって埋められる。よって、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０との接合強度を十分に確保することができる。
高張力鋼板を用いた亜鉛めっき鋼板の場合、非常に高い圧力を付与する抵抗スポット溶接ではＬＭＥ割れ（溶融金属脆化割れ）と呼ばれる粒界脆化割れが起きやすいが、本実施形態のアーク溶接による接合方法では、加圧力が極めて小さいためＬＭＥ割れを原理的に発生することがなく、かつ、気孔欠陥も防ぐことができる。さらに、抵抗スポット溶接のように急冷凝固しないため、過剰な熱影響部硬度を呈せず、水素に起因する遅れ割れ感受性も下げることができる。
上記したように、第１の鋼板１０に、縁部１１に略垂直方向に延び、かつ、該縁部１１に沿って並ぶ、下方（すなわち、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に対して向かう方向）に突出する略Ｖ字形の複数の突条部１２を形成することで、突条部１２間には、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０との間に、複数の突条部１２によって、亜鉛ガスを排出するのに十分な大きさのギャップＧが形成され、該ギャップＧから亜鉛ガスが排出されて、溶接部に発生する気孔欠陥が防止される。
＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。
図４は、本発明の第２の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。
本実施形態の接合構造体１００Ｂでは、第１の鋼板１０に重ね合わされた第２の鋼板２０には、第２の鋼板２０の縁部２１に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延び、かつ、該縁部２１に沿って（Ｘ方向）並ぶ複数の突条部２２が形成されている。この突条部２２は、第１の鋼板１０との重ね合わせ面に向かう方向（図４における上方）に突出する略逆Ｖ字に形成されている。また、突条部１２は、第２の鋼板２０をプレス加工することにより形成される。
そして、接合構造体１００Ｂは、第２の鋼板２０の突条部２２を第１の鋼板１０に当接した状態で第１の鋼板１０と第２の鋼板２０が重ね合わされ、第１の鋼板１０の縁部１１に沿って線状にアーク溶接を行って、溶接部に線状の溶接金属（溶接ビード）５０を形成して第１の鋼板１０と第２の鋼板２０を溶接することで形成される。
第２の鋼板２０に、第１の鋼板１０に向かって上方に突出する略逆Ｖ字形の突条部２２を形成することで、第１の鋼板１０を第２の鋼板２０上に重ね合わせたとき、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０の間には、突条部２２の間にギャップＧが形成される。このギャップＧは、突条部２２の高さｈ（図２を参照）と同じであり、０．２〜１．０ｍｍとなっている。
その他の部分は、第１の実施形態に係る接合構造体１００Ａと同様であり、またその接合方法も同様である。
これにより、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０をアーク溶接する際に発生する亜鉛ガスは、隣接する突条部２２間に形成されるギャップＧからＹ方向に排出されるため、溶接部に発生する気孔欠陥が防止される。また、本実施形態においても第１の実施形態と同様、溶接時にクランプ等により板組が拘束された場合、突条部２２は、第２の鋼板２０の縁部２１に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延びており、かつ、この突条部２２が複数形成されているため、クランプ時の板組（特に、突条部２２が形成された第２の鋼板２０）の変形に対する強度が向上し、重ね継手としての平行間隔を安定的に維持できるように隙間を管理することができ、溶接後の部品形状の精度が向上する。よって、溶接品質劣化や製品寸法のズレを抑制することができる。
＜第３の実施形態＞
図５は、本発明の第３の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。
図５は、本発明の第３の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。
本実施形態の接合構造体１００Ｃでは、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０が、それぞれ断面略コの字形に形成されている。第１の鋼板１０の開口部の内幅Ｗ１は、第２の鋼板２０の開口部の外幅Ｗ２より僅かに大きく形成されて、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０とが、それぞれの開口部が対面するようにして組み合わされる。そして、第１の鋼板１０の縁部１１に沿ってアーク溶接され、溶接部に線状の溶接金属（溶接ビード）５０を形成して、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０が接合される。
第１の鋼板１０の開口部には、第１の鋼板１０の縁部１１に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延び、かつ、該縁部１１に沿って（Ｘ方向）並ぶ複数の突条部１２が形成されている。この突条部１２は、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に向かう方向に突出する断面略Ｖ字形であり、第１の鋼板１０を断面略コの字形にプレス成形する際に、同時に形成される。
本実施形態においても、第１の鋼板１０に、第２の鋼板２０に向かって突出する略Ｖ字形の突条部２２を形成することで、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０とを重ね合わせたとき、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０の間には、隣接する突条部２２の間にギャップＧが形成される。このギャップＧは、突条部２２の高さｈ（図２を参照）と同じであり、０．２〜１．０ｍｍとなっている。
その他の部分は、第１の実施形態に係る接合構造体１００Ａと同様であり、またその接合方法も同様である。
これにより、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０をアーク溶接する際に発生する亜鉛ガスは、隣接する突条部２２間に形成されるギャップＧからＹ方向に排出されるため、溶接部に発生する気孔欠陥が防止される。また、本実施形態においても第１の実施形態や第２の実施形態と同様、溶接時にクランプ等により板組が拘束された場合、突条部１２は、第１の鋼板１０の縁部１１に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延びており、かつ、この突条部１２が複数形成されているため、クランプ時の板組（特に、突条部１２が形成された第１の鋼板１０）の変形に対する強度が向上し、重ね継手としての平行間隔を安定的に維持できるように隙間を管理することができ、溶接後の部品形状の精度が向上する。よって、溶接品質劣化や製品寸法のズレを抑制することができる。
＜第４の実施形態＞
図６は、本発明の第４の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。また、図７は、図６のＣ−Ｃ断面図である。
図６は、本発明の第４の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。また、図７は、図６のＣ−Ｃ断面図である。
本実施形態の接合構造体１００Ｄでは、第１の鋼板１０に対して垂直方向に重ね合わされた第２の鋼板２０には、第２の鋼板２０の縁部２１に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延び、かつ、該縁部２１に沿って（Ｘ方向）並ぶ複数の突条部２２が形成されている。この突条部２２は、第１の鋼板１０との重ね合わせ面に向かう方向（図６における上方）に突出する略逆Ｖ字に形成されている。また、突条部１２は、第２の鋼板２０をプレス加工することにより形成される。
そして、接合構造体１００Ｄは、第２の鋼板２０の突条部２２を第１の鋼板１０の端部に当接した状態で第１の鋼板１０と第２の鋼板２０が重ね合わされ、第１の鋼板１０の縁部１１（本実施形態では、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０との間の隅部）に沿って線状にアーク溶接を行って、溶接部に線状の溶接金属（溶接ビード）５０を形成して第１の鋼板１０と第２の鋼板２０を溶接することで形成される。
第２の鋼板２０に、第１の鋼板１０に向かって上方に突出する略逆Ｖ字形の突条部２２を形成することで、第１の鋼板１０を第２の鋼板２０上に重ね合わせたとき、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０の間には、突条部２２の間にギャップＧが形成される。このギャップＧは、突条部２２の高さｈ（図７を参照）と同じであり、０．２〜１．０ｍｍとなっている。
その他の部分は、第１の実施形態に係る接合構造体１００Ａと同様であり、またその接合方法も同様である。
これにより、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０をアーク溶接する際に発生する亜鉛ガスは、隣接する突条部２２間に形成されるギャップＧからＹ方向に排出されるため、溶接部に発生する気孔欠陥が防止される。また、本実施形態においても第１〜第３の実施形態と同様、溶接時にクランプ等により板組が拘束された場合、突条部２２は、第２の鋼板２０の縁部２１に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延びており、かつ、この突条部２２が複数形成されているため、クランプ時の板組（特に、突条部２２が形成された第２の鋼板２０）の変形に対する強度が向上し、重ね継手としての平行間隔を安定的に維持できるように隙間を管理することができ、溶接後の部品形状の精度が向上する。よって、溶接品質劣化や製品寸法のズレを抑制することができる。
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板をアーク溶接する、めっき鋼板の接合方法であって、
前記第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に、前記第１の鋼板の縁部に略垂直であり、かつ、該縁部に沿って並ぶ複数の突条部を形成する工程と、
前記突条部が前記第２の鋼板との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板を重ね合わせる工程と、
前記第１の鋼板の前記縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部を、線状にアーク溶接する工程と、
を備える、めっき鋼板の接合方法。
（１） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板をアーク溶接する、めっき鋼板の接合方法であって、
前記第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に、前記第１の鋼板の縁部に略垂直であり、かつ、該縁部に沿って並ぶ複数の突条部を形成する工程と、
前記突条部が前記第２の鋼板との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板を重ね合わせる工程と、
前記第１の鋼板の前記縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部を、線状にアーク溶接する工程と、
を備える、めっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、溶接時にクランプ等により板組が拘束された場合、突条部は、第１の鋼板の縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部に対して略垂直方向に延びており、かつ、この突条部が複数形成されているため、クランプ時の板組の変形に対する強度が向上し、重ね継手としての平行間隔を安定的に維持できるように隙間を管理することができ、溶接後の部品形状の精度が向上する。よって、溶接品質劣化や製品寸法のズレを抑制することができる。また、アーク溶接によりめっき鋼板が加熱されることで発生するガスを、第１の鋼板の突条部で形成されるギャップ（隙間）から排出することができ、気孔欠陥の発生を防止することができる。
（２） 前記形成工程において、前記複数の突条部の形成は、前記第１の鋼板を所望の形状にプレス加工すると同時に行われる、上記（１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、突条部を形成するための特別な加工工程が不要となり、生産効率が向上するとともに、加工コストを低減することができる。
（３） 前記重ね合わせ工程において、前記複数の突条部間には、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との間隔が略一定である隙間が形成される、上記（１）又は（２）に記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、アーク溶接する際、突条部と第２の鋼板の上面とで画成される隙間を介して亜鉛ガスを排出することができ、溶接部の気孔欠陥を防止することができる。また、安定した溶接品質が得られる。
（４） 前記突条部は、前記プレス加工時に設けられるロックビードである、上記（２）に記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、突条部を形成するための特別な加工工程が不要となり、生産効率が向上すると共に、加工コストを低減することができる。
（５） 前記突条部の高さは０．２〜１．０ｍｍである、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、接合強度及び組立精度を低下させることなく、溶接時に発生するガスを確実に排出することができる。
（６） 前記めっき鋼板は、引張強度が９８０ＭＰａ以上の亜鉛めっき鋼板である、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、高張力鋼板である亜鉛めっき鋼板のアーク溶接が可能となる。
（７） 前記第１の鋼板は、ホットスタンプ用鋼板である、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、高張力鋼板のアーク溶接が可能となる。
（８） 前記プレス加工は、ホットスタンプである、上記（２）又は（４）に記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、第１の鋼板が高張力鋼板であっても、プレス加工によって突条部を容易に形成することができる。
（９） 前記アーク溶接工程において、シールドガスは、Ａｒが８０体積％以下で、残りをＣＯ２とした混合ガス、又は１００体積％ＣＯ２ガスである、上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、ＣＯ２ガスによってアークを絞ることができ、溶接深さが深い溶接を行うことができる。
（１０） 前記アーク溶接工程において、溶接ワイヤは、正負の送給制御によって供給され、短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶融池に移行させる、上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶滴を溶融池に移行させて、第１の鋼板及び第２の鋼板への入熱を低下させることができ、亜鉛の蒸発量を抑制することが可能となる。
（１１） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板がアーク溶接される、接合構造体であって、
前記第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に、前記第１の鋼板の縁部に略垂直であり、かつ、該縁部に沿って並ぶ複数の突条部が形成され、
前記突条部が前記第２の鋼板との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板が重ね合わせられており、
前記第１の鋼板の前記縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部には、線状の溶接ビードが形成されている、接合構造体。
前記第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に、前記第１の鋼板の縁部に略垂直であり、かつ、該縁部に沿って並ぶ複数の突条部が形成され、
前記突条部が前記第２の鋼板との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板が重ね合わせられており、
前記第１の鋼板の前記縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部には、線状の溶接ビードが形成されている、接合構造体。
この構成によれば、気孔欠陥がなく、接合強度に優れ、かつ、溶接後の組立精度が高い接合構造体が得られる。
１０ 第１の鋼板
１１，２１ 縁部
１２，２２ 突条部
２０ 第２の鋼板
４０ 溶接トーチ
４１ 溶接ワイヤ
５０ 溶接金属（溶接ビード）
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 接合構造体
Ｇ ギャップ（隙間）
ｈ 突条部の高さ
Ｗ１ 第１の鋼板の開口部の内幅
Ｗ２ 第２の鋼板の開口部の外幅
１１，２１ 縁部
１２，２２ 突条部
２０ 第２の鋼板
４０ 溶接トーチ
４１ 溶接ワイヤ
５０ 溶接金属（溶接ビード）
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 接合構造体
Ｇ ギャップ（隙間）
ｈ 突条部の高さ
Ｗ１ 第１の鋼板の開口部の内幅
Ｗ２ 第２の鋼板の開口部の外幅
Claims (11)
- 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板をアーク溶接する、めっき鋼板の接合方法であって、
前記第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に、前記第１の鋼板の縁部に略垂直であり、かつ、該縁部に沿って並ぶ複数の突条部を形成する工程と、
前記突条部が前記第２の鋼板との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板を重ね合わせる工程と、
前記第１の鋼板の前記縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部を、線状にアーク溶接する工程と、
を備える、めっき鋼板の接合方法。 - 前記形成工程において、前記複数の突条部の形成は、前記第１の鋼板を所望の形状にプレス加工すると同時に行われる、請求項１に記載のめっき鋼板の接合方法。
- 前記重ね合わせ工程において、前記複数の突条部間には、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との間隔が略一定である隙間が形成される、請求項１又は２に記載のめっき鋼板の接合方法。
- 前記突条部は、前記プレス加工時に設けられるロックビードである、請求項２に記載のめっき鋼板の接合方法。
- 前記突条部の高さは０．２〜１．０ｍｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
- 前記めっき鋼板は、引張強度が９８０ＭＰａ以上の亜鉛めっき鋼板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
- 前記第１の鋼板は、ホットスタンプ用鋼板である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
- 前記プレス加工は、ホットスタンプである、請求項２又は４に記載のめっき鋼板の接合方法。
- 前記アーク溶接工程において、シールドガスは、Ａｒが８０体積％以下で、残りをＣＯ２とした混合ガス、又は１００体積％ＣＯ２ガスである、請求項１〜８のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
- 前記アーク溶接工程において、溶接ワイヤは、正負の送給制御によって供給され、短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶融池に移行させる、請求項１〜９のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
- 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板がアーク溶接される、接合構造体であって、
前記第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に、前記第１の鋼板の縁部に略垂直であり、かつ、該縁部に沿って並ぶ複数の突条部が形成され、
前記突条部が前記第２の鋼板との重ね合わせ面に向かう方向に突出するように、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板が重ね合わせられており、
前記第１の鋼板の前記縁部又は前記第２の鋼板の前記縁部には、線状の溶接ビードが形成されている、接合構造体。
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