JP5428881B2 - Tailored blank and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、テーラードブランクおよびその製造方法に関し、具体的には、生産管理が容易で良好な溶接品質を確実に得ることができる、例えば厚板のテーラードブランクおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a tailored blank and a method for manufacturing the tailored blank. Specifically, the present invention relates to a tailored blank made of, for example, a thick plate and a method for manufacturing the same.

図10は、鋼板1、2の突合せ溶接部のアンダーフィルを示す説明図である。
突合せレーザ溶接の素材である鋼板1、2は、その端面を切断される際における切断クリアランスの変動に対する切断端面の変化、例えば、刃の摩耗や金型のたわみによって、シャープな切断端面が得られないことがある。このため、この鋼板1、2を突合せレーザ溶接により接合する際に、突き合わせた部分に大きな隙間3が生じ、溶接時に隙間3を埋めるための溶融金属の体積が不足するために溶接部に穴あきや凹み(アンダーフィル;(T−Tw)/T×100((%))が生じやすい。凹みはプレス品の疲労強度を低下させる。このように、2枚の鋼板を突合せレーザ溶接により接合する場合、安定した溶接品質を確保することは容易ではなかった。
FIG. 10 is an explanatory view showing the underfill of the butt welds of the steel plates 1 and 2.
The steel plates 1 and 2 that are the materials for butt laser welding have sharp cut end faces due to changes in the cut end face due to fluctuations in the cut clearance when the end faces are cut, for example, blade wear and mold deflection. There may not be. For this reason, when the steel plates 1 and 2 are joined by butt laser welding, a large gap 3 is formed in the abutted portion, and the weld metal is perforated due to insufficient molten metal volume to fill the gap 3 during welding. Dents (underfill; (T-Tw) / T × 100 ((%)) are likely to occur. The dents reduce the fatigue strength of the pressed product. In this way, two steel plates are joined by butt laser welding. In that case, it was not easy to ensure stable welding quality.

従来より、テーラードブランクの溶接部の品質を確保するためには、突き合わされる鋼板の端面を精度良く切断することが重要であることが知られている。例えば、切断方向への直線精度をできるだけ高めること、端面におけるバリやダレの発生が小さいこと、さらには鋼板の端面が鋼板の表面に対して直角であることが望ましい。   Conventionally, in order to ensure the quality of the welded portion of the tailored blank, it is known that it is important to accurately cut the end faces of the steel plates to be abutted. For example, it is desirable that the straight line accuracy in the cutting direction is increased as much as possible, the occurrence of burrs and sagging on the end face is small, and the end face of the steel sheet is perpendicular to the surface of the steel sheet.

図11は、鋼板4の切断の状況を模式的に示す説明図であり、図12は、鋼板4の切断端面を示す説明図である。図11、12を参照しながら金型切断を説明する。
図11、12に示すように、プレスやシャーリングによって鋼板4に施されるせん断切断では、下降する上刃5によってせん断面Sが形成され、さらに上刃5と下刃6の先端からそれぞれクラックが発生および成長し、これらが会合することにより破断面Bが形成されて、切断に至る。
FIG. 11 is an explanatory view schematically showing a state of cutting the steel plate 4, and FIG. 12 is an explanatory view showing a cut end face of the steel plate 4. The die cutting will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 11 and 12, in the shear cutting performed on the steel plate 4 by pressing or shearing, a shear surface S is formed by the descending upper blade 5, and further cracks are generated from the tips of the upper blade 5 and the lower blade 6, respectively. The fracture surface B is formed by the generation and growth, and the association thereof, leading to cutting.

通常、図11に示す板抑え7がある側の切断端面が切断長手方向の直線性が高い端面が得られるため、溶接する端面として使用される。上刃5と下刃6のクリアランスCl{(上刃5および下刃6の、切断方向と直交する方向の間隔/板厚)×100(%)}が広くなると、破断面Bの角度θ(面ダレ角)が大きくなって突合せ時に相手材と接触しない隙間8(以降、「端面隙」という)が形成されるため、突合せ溶接時に溶接金属の体積が不足し、溶接金属部の表裏面が凹形状となるアンダーフィルが発生する。   Usually, the cut end face on the side having the plate restraint 7 shown in FIG. 11 is used as an end face to be welded because an end face having high linearity in the cutting longitudinal direction is obtained. When the clearance Cl {(the distance between the upper blade 5 and the lower blade 6 in the direction perpendicular to the cutting direction / plate thickness) × 100 (%)} between the upper blade 5 and the lower blade 6 becomes wider, the angle θ ( Since the gap 8 (surface sag angle) becomes large and a gap 8 (hereinafter referred to as “end face gap”) that does not come into contact with the mating material is formed at the time of butting, the volume of the weld metal is insufficient at the time of butt welding, A concave underfill occurs.

非特許文献1には、成形性の観点から母材板厚に対して溶接部肉厚が0.8以上(本明細書で規定するアンダーフィル20%以下)とすること、レーザ溶接における溶接品質を確保するために、板厚1.2mm以下の場合にはせん断面率(せん断長さ/板厚)を0.8より大きくすること、さらには板厚が1.2mmより大きい場合にはせん断面率を0.2より大きくすることが開示されている。   Non-Patent Document 1 states that the weld thickness is 0.8 or more (underfill 20% or less as defined in this specification) with respect to the base metal plate thickness from the viewpoint of formability, and welding quality in laser welding. If the plate thickness is 1.2 mm or less, the shear area ratio (shear length / plate thickness) should be greater than 0.8, and if the plate thickness is greater than 1.2 mm It is disclosed that the cross-sectional ratio is larger than 0.2.

したがって、テーラードブランクの生産においては、図12に示す、面ダレ角θが小さくなるように、切断時の刃のクリアランスを小さくする条件で切断される。具体的には、クリアランスが10%以下での切断が行われている場合が多い。しかし、厚板、特に高張力厚鋼板では、切断金型や刃の管理上、このように小さいクリアランスでの切断は困難である。   Therefore, in the production of tailored blanks, cutting is performed under the condition that the clearance of the blade at the time of cutting is reduced so that the surface sag angle θ shown in FIG. 12 is reduced. Specifically, cutting is often performed with a clearance of 10% or less. However, with a thick plate, particularly a high-tensile thick steel plate, it is difficult to cut with such a small clearance in terms of management of the cutting die and blade.

特許文献1には、固定刃側に残る板の切断端面を用い、片側の板を表裏反転し、ダレ面(せん断面)とカエリ面(破断面)とを突き合わせることによって、突き合わせ部の隙間が小さく、良好な溶接部が得られることが開示されている。また、特許文献1には、固定刃に残る側の切断端面と移動刃により切り落とされる端面とを突き合わせることによって、板を表裏反転させることなく、ダレ面とカエリ面を突き合わせて溶接することが開示されている。   In Patent Document 1, the cut end surface of the plate remaining on the fixed blade side is used, the plate on one side is turned upside down, and the sag surface (shear surface) and the burr surface (fracture surface) are abutted to form a gap between the abutting portions. Is small, and it is disclosed that a good weld can be obtained. Further, in Patent Document 1, by welding the cutting end surface on the side that remains on the fixed blade and the end surface that is cut off by the moving blade, the sag surface and the burr surface are abutted and welded without turning the plate upside down. It is disclosed.

特開2001−205432号公報JP 2001-205432 A

プレス技術、第40巻、第10号(2002年10月号) 49〜53頁Press Technology, Vol. 40, No. 10 (October 2002) 49-53

本発明者らの検討結果によれば、特許文献1により開示された発明に基づいても必ずしも良好な溶接品質を得ることができないことが判明した。   According to the examination results of the present inventors, it has been found that even with the invention disclosed in Patent Document 1, good welding quality cannot always be obtained.

本発明は、面ダレ角が5°以上である破断面およびせん断面により構成される端面を有する第1の鋼板と、面ダレ角が5°以上である破断面およびせん断面により構成される端面を有する第2の鋼板とを、それぞれの端面同士を突き合わせて突き合わせ面を形成し、高エネルギービームを照射することにより突き合わせ面を溶接してテーラードブランクを製造する方法であって、突き合わせ面が、第1の鋼板におけるせん断面と、第2の鋼板における破断面とが対向するとともに、突き合わせ面の長手方向の少なくとも1箇所以上において第1の鋼板における破断面と第2の鋼板における破断面とが接触して、形成されること、および、高エネルギービームを、第1の鋼板および第2の鋼板のうちの板厚が薄い鋼板のせん断面側を高エネルギービームの照射側に配置するとともに、2枚の鋼板の照射側の表面の高さ方向位置をほぼ一致させて、照射することを特徴とするテーラードブランクの製造方法である。 The present invention relates to a first steel plate having an end surface constituted by a fracture surface and a shear surface having a surface sag angle of 5 ° or more, and an end surface constituted by a fracture surface and a shear surface having a surface sag angle of 5 ° or more. And a second steel plate having a face to face each other to form a butt face, and irradiating a high energy beam to weld the butt face to produce a tailored blank, wherein the butt face is The shear surface in the first steel plate and the fracture surface in the second steel plate are opposed to each other, and the fracture surface in the first steel plate and the fracture surface in the second steel plate are at least one place in the longitudinal direction of the butt surface. Forming a high energy beam on the shear surface side of the thin steel plate of the first steel plate and the second steel plate with high energy. The tailored blank manufacturing method is characterized in that the irradiation is performed while being arranged on the beam irradiation side and with the surface in the height direction of the irradiation side of two steel plates substantially matched .

本発明では、第1の鋼板および第2の鋼板それぞれの端面におけるせん断面比率が35%以下であることが望ましい In the present invention, it is desirable that the shear plane ratio at the end face of each of the first steel plate and the second steel plate is 35% or less .

これらの本発明では、第1の鋼板および第2の鋼板は、いずれも、移動刃に対向して設けられた板支持手段と固定刃に対向して設けられた板抑え手段とにより狭持されながら移動刃と固定刃とにより切断された鋼板であることが望ましい。In the present invention, the first steel plate and the second steel plate are both sandwiched between the plate supporting means provided facing the moving blade and the plate restraining means provided facing the fixed blade. However, it is desirable that the steel plate is cut with a moving blade and a fixed blade.

別の観点からは、本発明は、上述した本発明に係るテーラードブランクの製造方法により製造され、アンダーフィル量が25%以下であることを特徴とするテーラードブランクである。   From another viewpoint, the present invention is a tailored blank manufactured by the above-described method for manufacturing a tailored blank according to the present invention, wherein the underfill amount is 25% or less.

なお、面ダレ角とは破断面角ともいう。   The surface sag angle is also called a fracture surface angle.

本発明によれば、生産管理が容易で良好な溶接品質を確実に得ることができる、例えば厚板のテーラードブランクおよびその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, production management is easy and it can provide favorable welding quality reliably, for example, can provide the tailored blank of a thick board, and its manufacturing method.

図1は、図11に示す構造の上刃と下刃とを有する金型を用いて板厚2.3mmの780MPa級熱延鋼板を切断したときのクリアランスとせん断端面の品質との関係を示すグラフである。FIG. 1 shows the relationship between the clearance and the quality of the shear end face when a 780 MPa grade hot-rolled steel sheet having a thickness of 2.3 mm is cut using a mold having an upper blade and a lower blade having the structure shown in FIG. It is a graph. 図2は、鋼板のせん断面同士を突き合わせて溶接した場合の突き合わせ部の隙間の面積(隙面積)とアンダーフィルとの関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the area of the gap (gap area) of the butted portion and the underfill when the shear surfaces of the steel plates are butted and welded. 図3(a)および図3(b)は、刃のクリアランスが大きい場合で、かつ、せん断面比率の小さい端面の突き合わせ状態を示す説明図である。FIG. 3A and FIG. 3B are explanatory views showing a butted state of end faces having a small blade clearance and a small shear plane ratio. 図4(a)および図4(b)は、せん断面の大きさの違いと突き合わせ状態を示す説明図である。FIG. 4A and FIG. 4B are explanatory views showing the difference in the size of the shearing surface and the butt state. 図5(a)は、上刃の下に支持機構を配置しない従来の切断方法の切断機構を示す説明図であり、図5(b)は、上刃の下に支持機構を配置する本発明の切断方法の切断機構を示す説明図である。FIG. 5 (a) is an explanatory view showing a cutting mechanism of a conventional cutting method in which a support mechanism is not disposed under the upper blade, and FIG. 5 (b) is a diagram illustrating the present invention in which the support mechanism is disposed under the upper blade. It is explanatory drawing which shows the cutting mechanism of this cutting method. 図6(a)は、図5(b)に示す支持機構を配置しないで板厚2.6mmの440MPa級の熱延鋼板(JSH440)を切断した場合の切断端面形状(せん断面率、ダレ角度)とクリアランスとの関係を示すグラフであり、図6(b)は、この支持機構を配置してこの熱延鋼板を切断した場合の切断端面形状(せん断面率、ダレ角度)とクリアランスとの関係を示すグラフである。FIG. 6A shows a cut end face shape (shear surface ratio, sagging angle) when a 440 MPa class hot-rolled steel sheet (JSH440) having a thickness of 2.6 mm is cut without arranging the support mechanism shown in FIG. 5B. ) And the clearance, and FIG. 6B is a graph showing the relationship between the cut end face shape (shear surface ratio, sagging angle) and the clearance when this support mechanism is disposed and this hot-rolled steel sheet is cut. It is a graph which shows a relationship. 図7(a)〜図7(c)は、いずれも、板厚が相違する第1の鋼板および第2の鋼板の突き合わせの形態を示す説明図である。FIG. 7A to FIG. 7C are explanatory views showing the form of butting of the first steel plate and the second steel plate, which have different plate thicknesses. 図8は、疲労強度に及ぼすアンダーフィルの影響を示す疲労試験結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the fatigue test results showing the influence of underfill on the fatigue strength. 図9は、板送り方向からみた支持機構を模式的に示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory view schematically showing the support mechanism as seen from the plate feed direction. 図10は、鋼板の突合せ溶接部のアンダーフィルを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing the underfill of the butt weld of the steel plate. 図11は、鋼板の切断の状況を模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory view schematically showing a state of cutting a steel plate. 図12は、鋼板の切断端面を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory view showing a cut end face of a steel plate.

本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。はじめに、本発明の技術思想を説明する。
プレスやシャーリングによって鋼板に施されるせん断切断では、刃と接触した箇所からせん断面が形成され、その後クラックが発生および成長して破断面を形成し、切断に至る。
A mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the technical idea of the present invention will be described.
In shear cutting performed on a steel sheet by pressing or shearing, a shear surface is formed from a position in contact with the blade, and then cracks are generated and grow to form a fracture surface, leading to cutting.

図1は、図11に示す構造の上刃(移動刃)5と下刃(固定刃)6とを有する金型を用いて板厚2.3mmの780MPa級熱延鋼板4を切断したときのクリアランスとせん断端面の品質との関係を示すグラフである。なお、図1において、せん断端面とは、板押さえ7と下刃6とにより挟まれた側の端面であるとともに、「ダレ角度」とは面ダレ角θを意味する。   FIG. 1 shows a state where a 780 MPa class hot rolled steel sheet 4 having a thickness of 2.3 mm is cut using a mold having an upper blade (moving blade) 5 and a lower blade (fixed blade) 6 having the structure shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between clearance and the quality of a shear end face. In FIG. 1, the shear end surface is an end surface on the side sandwiched between the plate presser 7 and the lower blade 6, and the “sag angle” means a surface sag angle θ.

図1にグラフで示すように、上刃5と下刃6との間隔(クリアランス)が広くなると、面ダレ角が大きくなるとともに、せん断面率も大きくなる。
図2は、鋼板9、10のせん断面同士を突き合わせて溶接した場合の突き合わせ部の隙間の面積(隙面積)とアンダーフィルとの関係を示すグラフである。なお、隙間の量は切断端面の断面写真から測定した値であり、切断時の刃のクリアランスを変化させることによって端面状態、すなわち突き合わせ時の隙間を変化させた。
As shown in the graph of FIG. 1, when the distance (clearance) between the upper blade 5 and the lower blade 6 is increased, the surface sag angle is increased and the shear surface ratio is also increased.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the area of the gap (gap area) and the underfill when the shear surfaces of the steel plates 9 and 10 are butted and welded. The amount of the gap is a value measured from a cross-sectional photograph of the cut end face, and the end face state, that is, the gap at the time of matching is changed by changing the clearance of the blade at the time of cutting.

図2にグラフで示すように、溶接金属のアンダーフィルは、突き合わせ時の隙間に依存し、隙間量を小さくすることがアンダーフィルの抑制に有効であることがわかる。
図3(a)および図3(b)は、刃のクリアランスが大きい場合で、かつ、せん断面比率の小さい端面の突き合わせ状態を示す説明図である。
As shown in the graph of FIG. 2, it can be seen that the underfill of the weld metal depends on the gap at the time of butting, and reducing the gap amount is effective for suppressing the underfill.
FIG. 3A and FIG. 3B are explanatory views showing a butted state of end faces having a small blade clearance and a small shear plane ratio.

図3(a)に示すように、鋼板9、10のせん断面同士および破断面同士が対向するように端面を突き合わせた場合、突き合わせ部の破断面の部分に大きい隙間11が生じる。このような箇所をレーザ溶接した場合、溶融金属が不足してアンダーフィルが生じやすい。これに対し、図3(b)に示すように、鋼板9の破断面と鋼板10のせん断面とが対向し、かつ鋼板9、10の破断面同士が接触するように突き合わせた場合、隙間12は小さく、アンダーフィルの防止に有効である。   As shown to Fig.3 (a), when the end surfaces are faced | matched so that the shearing surfaces and fracture surfaces of the steel plates 9 and 10 may oppose, the big clearance gap 11 will arise in the part of the fracture surface of abutting part. When such a part is laser-welded, molten metal is insufficient and underfill is likely to occur. On the other hand, as shown in FIG. 3 (b), when the fracture surface of the steel plate 9 and the shear surface of the steel plate 10 face each other and the fracture surfaces of the steel plates 9, 10 are in contact with each other, the gap 12 Is small and effective in preventing underfill.

図4(a)および図4(b)は、せん断面の大きさの違いと突き合わせ状態を示す説明図である。
図4(a)に示すように、鋼板9、10のせん断面比率が小さい場合には、鋼板9の破断面と鋼板10のせん断面とが対向し、かつ鋼板9、10の破断面同士が接触するように、鋼板9、10を突き合わせることによって隙間12が小さくなる。しかし、図4(b)に示すように、鋼板9、10のせん断面比率が大きくなると、鋼板9の破断面と鋼板10のせん断面とが対向するように鋼板9、10を突き合わせようとしても、鋼板9、10のせん断面同士が突き当り、破断面の面ダレに起因する隙間13がそのまま残存するため、溶融金属が不足してアンダーフィルが生じやすい。
FIG. 4A and FIG. 4B are explanatory views showing the difference in the size of the shearing surface and the butt state.
As shown to Fig.4 (a), when the shear plane ratio of the steel plates 9 and 10 is small, the fracture surface of the steel plate 9 and the shear surface of the steel plate 10 oppose, and the fracture surfaces of the steel plates 9 and 10 are mutually adjacent. The gap 12 is reduced by bringing the steel plates 9 and 10 into contact with each other. However, as shown in FIG. 4B, when the shear plane ratio of the steel plates 9 and 10 is increased, the steel plates 9 and 10 may be abutted so that the fracture surface of the steel plate 9 and the shear plane of the steel plate 10 face each other. Since the shearing surfaces of the steel plates 9 and 10 abut each other and the gap 13 resulting from the surface sag of the fractured surface remains as it is, the molten metal is insufficient and underfill is likely to occur.

つまり、切断刃の品質維持のために大きなクリアランスを設定しても、通常の切断方法ではせん断面が大きくなるため、たとえ、鋼板9、10のせん断面と破断面とが突き当たるようにしても溶接品質の向上にはつながらない。   That is, even if a large clearance is set in order to maintain the quality of the cutting blade, the shear surface becomes large in the normal cutting method. Therefore, even if the shear surface of the steel plates 9 and 10 abut against the fracture surface, welding is performed. It does not lead to quality improvement.

したがって、鋼板9の破断面と鋼板10のせん断面とが対向し、かつ鋼板9、10の破断面同士が接触するように、鋼板9、10を突き合わせることによって、アンダーフィルが小さい良好な溶接品質を得るためには、刃のクリアランスが大きい条件でも、せん断面が小さい切断端面を得られることが重要である。そのためには、クリアランスが大きい条件でも、せん断面が生じにくい切断方法が有効である。   Therefore, by welding the steel plates 9 and 10 so that the fracture surface of the steel plate 9 and the shear surface of the steel plate 10 face each other and the fracture surfaces of the steel plates 9 and 10 are in contact with each other, good welding with small underfill is achieved. In order to obtain quality, it is important to obtain a cut end face with a small shear surface even under conditions where the blade clearance is large. For this purpose, a cutting method in which a shear surface hardly occurs even under a condition with a large clearance is effective.

図5(a)は、上刃の下に支持機構を配置しない従来の切断方法の切断機構を示す説明図であり、図5(b)は、上刃の下に支持機構を配置する本発明の切断方法の切断機構を示す説明図である。   FIG. 5 (a) is an explanatory view showing a cutting mechanism of a conventional cutting method in which a support mechanism is not disposed under the upper blade, and FIG. 5 (b) is a diagram illustrating the present invention in which the support mechanism is disposed under the upper blade. It is explanatory drawing which shows the cutting mechanism of this cutting method.

図5(a)に示すように、従来の切断方法では、鋼板14を板抑え15および下刃16により挟持しながら、上刃17の下に鋼板14の支持機構を配置せずに上刃17を下降させることによって、鋼板14の切断が行われる。   As shown in FIG. 5A, in the conventional cutting method, the upper blade 17 is not disposed below the upper blade 17 while the steel plate 14 is sandwiched between the plate retainer 15 and the lower blade 16. Is lowered, the steel plate 14 is cut.

本発明者らは切断方法を鋭意検討した結果、図5(b)に示すように、移動刃である上刃17に対向して鋼板14を支持する支持機構18を配置し、板押さえ15と下刃16とにより鋼板14を狭持するとともに上刃17と支持機構18とにより鋼板14を狭持しながら、上刃17および支持機構18を下降して鋼板14を切断することによって、刃のクリアランスが大きい場合であってもせん断面が生じにくい切断面が得られることを知見した。   As a result of intensive studies on the cutting method, the present inventors have arranged a support mechanism 18 that supports the steel plate 14 facing the upper blade 17 that is a moving blade, as shown in FIG. While holding the steel plate 14 with the lower blade 16 and holding the steel plate 14 with the upper blade 17 and the support mechanism 18, the upper blade 17 and the support mechanism 18 are lowered to cut the steel plate 14. It has been found that even when the clearance is large, it is possible to obtain a cut surface in which a shear surface is hardly generated.

すなわち、図5(a)に示すように、上刃17に対向して支持機構18を配置しない場合には、刃のクリアランスが大きいと、切断の際に鋼板14の曲がり変形が生じ、鋼板14にせん断変形を伴いながら、上刃17が大きく食い込むために、せん断面が大きくなる。これに対し、図5(b)に示すように、上刃17に対向して支持機構18を配置する場合は、上刃17が鋼板14に食い込んだ後の鋼板14の曲がり変形が支持機構18により抑制されるため、上刃17の刃先先端部が接触する部分の鋼板14が容易に破断限界に達し、小さいせん断面が生じた後に破断が生じ、破断面が大きくなる。   That is, as shown in FIG. 5A, when the support mechanism 18 is not disposed facing the upper blade 17, if the blade clearance is large, the steel plate 14 is bent and deformed during cutting, and the steel plate 14. Since the upper blade 17 bites greatly while accompanying shear deformation, the shear surface becomes large. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the support mechanism 18 is disposed facing the upper blade 17, the bending deformation of the steel plate 14 after the upper blade 17 bites into the steel plate 14 is caused by the support mechanism 18. Therefore, the portion of the steel plate 14 in contact with the tip end of the upper blade 17 easily reaches the breaking limit, breaks after a small shear surface occurs, and the fracture surface becomes large.

図6(a)は、図5(b)に示す支持機構18を配置しないで板厚2.6mmの440MPa級の熱延鋼板(JSH440)を切断した場合の切断端面形状(せん断面率、ダレ角度)とクリアランスとの関係を示すグラフであり、図6(b)は、この支持機構18を配置してこの熱延鋼板を切断した場合の切断端面形状(せん断面率、ダレ角度)とクリアランスとの関係を示すグラフである。   FIG. 6A shows a cut end face shape (shear surface ratio, sag) when a 440 MPa class hot rolled steel sheet (JSH440) having a thickness of 2.6 mm is cut without the support mechanism 18 shown in FIG. 5B. FIG. 6B is a graph showing the relationship between the angle) and the clearance, and FIG. 6B shows the cut end face shape (shear surface ratio, sag angle) and clearance when the support mechanism 18 is disposed and the hot-rolled steel sheet is cut. It is a graph which shows the relationship.

図6(a)および図6(b)にグラフで示すように、図5(b)に示す支持機構18を配置して鋼板を切断することにより、クリアランスが大きい条件でもせん断面の小さい端面を得られることがわかる。   As shown in the graphs of FIGS. 6A and 6B, by arranging the support mechanism 18 shown in FIG. 5B and cutting the steel plate, an end face having a small shearing surface can be obtained even under a large clearance condition. It turns out that it is obtained.

以上説明したように、本発明は、図5(b)に示す支持機構を配置して鋼板を切断することにより、クリアランスが大きい条件であってもせん断面の小さい端面を得ることが可能となるので、このようにして得られた、せん断面が小さい端面を有する第1の鋼板および第2の鋼板を用い、第1の鋼板の破断面と第2の鋼板のせん断面とが対向し、かつ第1の鋼板および第2の鋼板それぞれの破断面同士が接触するように、第1の鋼板および第2の鋼板を突き合わせることによって、突き合わせ部の隙間を小さくすることができる、という技術思想に基づくものである。   As described above, according to the present invention, by arranging the support mechanism shown in FIG. 5B and cutting the steel plate, it is possible to obtain an end surface with a small shear surface even under a condition where the clearance is large. Therefore, using the first steel plate and the second steel plate having end faces with a small shear surface obtained in this manner, the fracture surface of the first steel plate and the shear surface of the second steel plate are opposed to each other, and The technical idea is that the gap between the butted portions can be reduced by abutting the first steel plate and the second steel plate so that the fracture surfaces of the first steel plate and the second steel plate contact each other. Is based.

次に、本発明に関わる規定を説明する。
<板厚>
第1の鋼板、第2の鋼板それぞれの板厚が大きくなると、刃に加える荷重が大きくなり、クリアランスを小さくすると、刃の損耗が激しくなる。このため、クリアランスを大きくした切断が指向され、大きなアンダーフィルが発生しやすい。したがって、本発明における第1の鋼板および第2の鋼板は、いずれも、板厚が2mm以上であることが望ましい。板厚の上限は特に制限されないが、テーラードブランクとして適用が想定される自動車部品では6mm程度が上限である。
Next, rules relating to the present invention will be described.
<Thickness>
When the thickness of each of the first steel plate and the second steel plate is increased, the load applied to the blade is increased, and when the clearance is decreased, the wear of the blade is increased. For this reason, cutting with a large clearance is directed and large underfill is likely to occur. Therefore, both the first steel plate and the second steel plate in the present invention desirably have a thickness of 2 mm or more. The upper limit of the plate thickness is not particularly limited, but the upper limit is about 6 mm in automobile parts that are assumed to be applied as tailored blanks.

<引張強さ、材質>
母材である第1の鋼板、第2の鋼板の引張強さや材質は特に限定を要さない。本発明は、自動車用鋼板として用いられるあらゆる種類の鋼板に適用可能である。具体的には、冷間圧延鋼板、熱間圧延鋼板、また、これらの表面にめっきを施した合金化溶融亜鉛めっき鋼板や、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板さらにはアルミめっき鋼板等が例示される。
<Tensile strength, material>
The tensile strength and material of the first steel plate and the second steel plate as the base material are not particularly limited. The present invention is applicable to all types of steel plates used as automotive steel plates. Specific examples include cold-rolled steel sheets, hot-rolled steel sheets, alloyed hot-dip galvanized steel sheets plated on these surfaces, hot-dip galvanized steel sheets, electrogalvanized steel sheets, and aluminum-plated steel sheets. Is done.

<突き合わせ面の形成>
本発明では、図3(b)に示すように、第1の鋼板9の端面における破断面と、第2の鋼板10の端面におけるせん断面とが対向し、かつ第1の鋼板9の端面に形成された破断面と第2の鋼板10の端面に形成された破断面とが端面の長手方向(溶接方向)の少なくとも一箇所以上の領域で接触するように、第1の鋼板9および第2の鋼板10を突き合わせて突き合わせ面を形成する。
<Formation of butt surface>
In the present invention, as shown in FIG. 3 (b), the fracture surface at the end surface of the first steel plate 9 and the shear surface at the end surface of the second steel plate 10 face each other, and the end surface of the first steel plate 9 faces the end surface. The first steel plate 9 and the second steel plate 9 and the second steel plate 9 so that the formed fracture surface and the fracture surface formed on the end surface of the second steel plate 10 are in contact with each other in at least one region in the longitudinal direction (welding direction) of the end surface. The steel plates 10 are butted together to form a butted surface.

板厚方向の接触する個所は、破断面全体である必要はなく、少なくとも破断面同士が一箇所接触していればよい。例えば、一方の鋼板の破断面とせん断面との境界が他方の鋼板の破断面に接触する状態や、一方の鋼板の破断面の表面側端部が他方の破断面に接触する状態でもよい。   The part contacting in the thickness direction does not need to be the entire fractured surface, and at least one fractured surface may be in contact with each other. For example, the state where the boundary between the fracture surface of one steel plate and the shear plane is in contact with the fracture surface of the other steel plate, or the surface side end of the fracture surface of one steel plate may be in contact with the other fracture surface.

このようにして突き合わせ面を形成することにより、突き合わせた際の隙間が小さくなり、アンダーフィルの発生を抑制することができる。好ましくは、長手方向の複数箇所以上の領域で、第1の鋼板9および第2の鋼板10それぞれの破断面同士が接触するように、第1の鋼板9および第2の鋼板10を突き合わせる。   By forming the butt surface in this way, the gap at the time of butting is reduced, and the occurrence of underfill can be suppressed. Preferably, the 1st steel plate 9 and the 2nd steel plate 10 are faced | matched so that the torn surfaces of each of the 1st steel plate 9 and the 2nd steel plate 10 may contact in the area | region of the multiple places of a longitudinal direction.

図3(a)に示すように、第1の鋼板9および第2の鋼板10それぞれのせん断面同士が対向するように第1の鋼板9および第2の鋼板10を突き合わせて突き合わせ面を形成すると、破断面側に大きな隙間が生じるので、溶接部の体積が不足し、良好な溶接品質は望めない。   As shown in FIG. 3A, when the first steel plate 9 and the second steel plate 10 are abutted so that the shear surfaces of the first steel plate 9 and the second steel plate 10 face each other, a butt surface is formed. Since a large gap is generated on the fracture surface side, the volume of the welded portion is insufficient, and good welding quality cannot be expected.

<突き合わせの形態>
図7(a)〜図7(c)は、いずれも、板厚が相違する第1の鋼板19および第2の鋼板20の突き合わせの形態を示す説明図である。
<Matching form>
FIG. 7A to FIG. 7C are explanatory views showing the form of butting of the first steel plate 19 and the second steel plate 20 with different plate thicknesses.

図7(a)に示すように、突き合わせる第1の鋼板19および第2の鋼板20の板厚が異なる場合であって、第1の鋼板19および第2の鋼板20のうち板厚が厚い第1の鋼板19のせん断面側の表面19aを高エネルギービームの照射側に配置するときは、第1の鋼板19および第2の鋼板20の反照射側の表面19b、20bの高さ方向位置をほぼ一致させて高エネルギービームを照射することが望ましい。   As shown to Fig.7 (a), it is a case where the board thickness of the 1st steel plate 19 and the 2nd steel plate 20 to match is different, Comprising: Thickness is thick among the 1st steel plate 19 and the 2nd steel plate 20. As shown in FIG. When the surface 19a on the shear surface side of the first steel plate 19 is disposed on the irradiation side of the high energy beam, the positions in the height direction of the surfaces 19b, 20b on the counter-irradiation side of the first steel plate 19 and the second steel plate 20 It is desirable to irradiate a high-energy beam with substantially the same.

また、図7(c)に示すように、突き合わせる第1の鋼板19および第2の鋼板20の板厚が異なる場合であって、板厚が厚い第1の鋼板19の破断面側の表面19bを高エネルギービームの照射側に配置するときは、第1の鋼板19および第2の鋼板20の反照射側の表面19a、20aの高さ方向位置をほぼ一致させて高エネルギービームを照射するのが望ましい。   Moreover, as shown in FIG.7 (c), it is a case where the plate | board thickness of the 1st steel plate 19 and the 2nd steel plate 20 to match is different, Comprising: The surface by the side of the fracture surface of the 1st steel plate 19 with thick plate | board thickness When the 19b is arranged on the irradiation side of the high energy beam, the high energy beam is irradiated with the positions in the height direction of the surfaces 19a, 20a on the opposite side of the first steel plate 19 and the second steel plate 20 substantially coincided with each other. Is desirable.

図7(a)、図7(c)に示すように第1の鋼板19および第2の鋼板20を配置することにより、第1の鋼板19および第2の鋼板20それぞれの破断面同士が接触する板厚方向の長さが大きくなるので、突き合わせた際の隙間を小さくすることができる。なお、板厚が薄い第2の鋼板20の表面が、板厚が厚い第1の鋼板19の表面よりも外側に出て存在すると、目違いという溶接不良となるので、このような配置は避けるべきである。   By disposing the first steel plate 19 and the second steel plate 20 as shown in FIGS. 7A and 7C, the fracture surfaces of the first steel plate 19 and the second steel plate 20 are in contact with each other. Since the length in the plate thickness direction is increased, the gap at the time of butting can be reduced. It should be noted that if the surface of the second steel plate 20 having a small plate thickness is present outside the surface of the first steel plate 19 having a large plate thickness, a welding failure such as a misunderstanding will occur, so such arrangement is avoided. Should.

これに対し、図7(b)に示すように、板厚が厚い第1の鋼板19の破断面側の表面19bを高エネルギービームの照射側に配置し、第1の鋼板19および第2の鋼板20の反照射側の表面19a、20aの高さ方向位置をほぼ一致させると、第1の鋼板19のせん断面と第2の鋼板20のせん断面とが接触する板厚方向の長さが短くなり、隙間が大きくなる。   On the other hand, as shown in FIG. 7B, the surface 19b on the fracture surface side of the first steel plate 19 having a large plate thickness is arranged on the irradiation side of the high energy beam, and the first steel plate 19 and the second steel plate 19 are arranged. When the positions in the height direction of the surfaces 19a, 20a on the counter-irradiation side of the steel plate 20 are substantially matched, the length in the plate thickness direction where the shear surface of the first steel plate 19 and the shear surface of the second steel plate 20 are in contact with each other. Shortens and gaps increase.

<せん断面比率>
第1の鋼板および第2の鋼板それぞれのせん断面比率(せん断面長さ/板厚×100)は35%以下とすることが望ましい。これにより、第1の鋼板および第2の鋼板それぞれの破断面同士を確実に接触させることが可能となり、突き合わせの際の隙間を小さくすることができる。せん断面比率が過大となると、第1の鋼板の破断面と第2の鋼板のせん断面とが相対するような配置で第1の鋼板および第2の鋼板を突き合わせても、形成される隙間が大きくなり、良好な溶接品質が得られない。通常、テーラードブランクでは、板厚差が1.5倍程度が想定され、その場合、せん断比率が35%以下であれば本発明の効果を安定して得ることができる。
<Shear plane ratio>
The shear plane ratio (shear plane length / plate thickness × 100) of each of the first steel plate and the second steel plate is preferably 35% or less. Thereby, it becomes possible to contact each fracture surface of a 1st steel plate and a 2nd steel plate reliably, and the clearance gap in the case of abutting can be made small. When the shear surface ratio is excessive, the gap formed is not limited even if the first steel plate and the second steel plate are abutted with each other so that the fracture surface of the first steel plate and the shear surface of the second steel plate face each other. It becomes large and good welding quality cannot be obtained. Usually, in a tailored blank, the plate thickness difference is assumed to be about 1.5 times. In this case, the effect of the present invention can be stably obtained if the shear ratio is 35% or less.

なお、せん断面比率が35%より大きいと、突き合わせの際に第1の鋼板および第2の鋼板の高さ方向のセットの不可避的なばらつきにより、第1の鋼板および第2の鋼板それぞれのせん断面同士が突き当たるおそれが高まり、溶接部品質のばらつきにつながる。せん断面比率は小さいほうがよく、より好ましくは30%以下である。なお、せん断面比率の下限は特に規定する必要なないが、実質的にはせん断面比率の下限は10%程度である。   If the shear plane ratio is greater than 35%, the first steel plate and the second steel plate may not be connected due to unavoidable variations in the set of the first steel plate and the second steel plate in the height direction at the time of matching. The risk that the cross sections will collide with each other increases, leading to variations in weld quality. The shear surface ratio should be small, more preferably 30% or less. The lower limit of the shear plane ratio is not particularly required, but the lower limit of the shear plane ratio is substantially about 10%.

<破断面の角度(面ダレ角)>
図1にグラフで示したように、破断面の角度は刃のクリアランスに依存し、クリアランスが大きいほど破断面の角度が大きくなる。
<Fracture surface angle (sag angle)>
As shown in the graph of FIG. 1, the angle of the fracture surface depends on the clearance of the blade, and the larger the clearance, the larger the angle of the fracture surface.

従来からアンダーフィルの小さい良好な溶接部を得るために、クリアランスを小さくして破断面の角度の小さい切断が指向される。しかし、厚板の切断では、クリアランスを小さく管理することは容易でない。   Conventionally, in order to obtain a good weld with a small underfill, the clearance is reduced and cutting with a small angle of the fracture surface is directed. However, when cutting a thick plate, it is not easy to manage the clearance to be small.

本発明の方法は、工業的に管理が容易な、比較的大きなクリアランス、具体的には10%以上のクリアランスで切断した端面を有する鋼板を用いることを前提とする。ただし、設定クリアランスが小さくとも、型や刃のたわみにより実質クリアランスが大きくなったり、刃の消耗により実質クリアランスが大きくなることもある。そこで、本発明では、クリアランスではなく、クリアランスと相関関係がある破断面の角度を用いて間接的に、クリアランスが大きい状態を規定する。   The method of the present invention is premised on the use of a steel plate having an end face cut with a relatively large clearance, specifically, a clearance of 10% or more, which is industrially easy to manage. However, even if the set clearance is small, the substantial clearance may increase due to the deflection of the mold or the blade, or the substantial clearance may increase due to the consumption of the blade. Therefore, in the present invention, a state in which the clearance is large is indirectly defined using not the clearance but the angle of the fracture surface having a correlation with the clearance.

図1にグラフで示すように、10%以上のクリアランスでは破断面の角度は5°以上となる。したがって、本発明では破断面の角度を5°以上と規定する。なお、破断面の角度の上限は特に限定を要さない。破断面の角度が大きい場合でも本発明の効果は得られる。しかし、実験によれば、切断条件を変更しても破断面の角度は40度が上限でそれ以上の破断面が生じることはない。   As shown in the graph of FIG. 1, when the clearance is 10% or more, the angle of the fracture surface is 5 ° or more. Therefore, in this invention, the angle of a torn surface is prescribed | regulated as 5 degrees or more. The upper limit of the fracture surface angle is not particularly limited. The effect of the present invention can be obtained even when the angle of the fracture surface is large. However, according to experiments, even if the cutting conditions are changed, the fracture surface angle is 40 degrees as the upper limit, and no further fracture surface is produced.

<アンダーフィル>
溶接部のアンダーフィルが過大となると、成形品の疲労強度が大きく低下する。アンダーフィル部が応力集中部となり、アンダーフィルが大きいほど応力集中が大きくなるからである。したがって、溶接金属のアンダーフィルは25%以下とすることが望ましい。以下、詳細に説明する。
<Underfill>
If the underfill of the weld is excessive, the fatigue strength of the molded product is greatly reduced. This is because the underfill portion becomes a stress concentration portion, and the stress concentration increases as the underfill increases. Therefore, the underfill of the weld metal is desirably 25% or less. Details will be described below.

図8は、疲労強度に及ぼすアンダーフィルの影響を示す疲労試験結果を示すグラフである。疲労試験では、図5(a)に示すように、板厚が2.6mmと2.3mmの780MPa級の熱延鋼板14をクリアランス10%で切断し、板押さえ15側の2.6mmと2.3mmの鋼板14、14を突き合わせ、突き合わせの際の隙間量を0〜0.15mmに変化させて、出力4.5kW、速度4m/minでレーザにて突き合わせ溶接してアンダーフィルが異なる疲労試験片を製作し、この疲労試験片を用いて周波数約30Hzの両振り平面曲げ試験を行った。   FIG. 8 is a graph showing the fatigue test results showing the influence of underfill on the fatigue strength. In the fatigue test, as shown in FIG. 5A, a 780 MPa class hot rolled steel sheet 14 having a thickness of 2.6 mm and 2.3 mm is cut with a clearance of 10%, and 2.6 mm and 2 on the sheet presser 15 side. .3 Fatigue test with different underfill by butt-welding 3mm steel plates 14, 14 and changing the gap amount during butt to 0-0.15mm, butt welding with laser at output 4.5kW, speed 4m / min A piece was manufactured, and a double swing plane bending test with a frequency of about 30 Hz was performed using this fatigue test piece.

同じアンダーフィルを有する試験片を種々の応力で疲労試験を行い、破断する繰り返し数(破断寿命)を求め、応力と破断寿命から疲労強度特性線図(SN線図)を作成した。SN線図から、各アンダーフィルでの100万回破断応力を求めた。   Fatigue tests were performed on test pieces having the same underfill under various stresses, the number of repetitions (breaking life) was determined, and a fatigue strength characteristic diagram (SN diagram) was created from the stress and the breaking life. From the SN diagram, the breaking stress at 1 million times for each underfill was determined.

図8に示すように、アンダーフィルの増大と共に疲労強度は低下する。アンダーフィルが20%から30%にかけて疲労強度が大きく低下する。このため、アンダーフィルは25%以下とすることが望ましい。アンダーフィルが過大となると溶接部の穴明き欠陥が発生しやすい。さらに望ましくは、アンダーフィルは20%以下である。   As shown in FIG. 8, the fatigue strength decreases as the underfill increases. The fatigue strength is greatly reduced when the underfill is 20% to 30%. For this reason, the underfill is preferably 25% or less. When the underfill is excessive, a hole in the welded portion is likely to occur. More desirably, the underfill is 20% or less.

<溶接方法>
溶接方法として、レーザ溶接や電子ビーム溶接のような溶融部が小さい高エネルギービーム溶接法を用いることが効果的である。
<Welding method>
As a welding method, it is effective to use a high energy beam welding method having a small melting portion such as laser welding or electron beam welding.

<支持機構>
第1の鋼板および第2の鋼板は、いずれも、図5(b)に示すように、移動刃である上刃17に対向して鋼板14を支持する支持機構18を備える切断装置を用いて切断されることが望ましい。
<Support mechanism>
As shown in FIG. 5B, the first steel plate and the second steel plate both use a cutting device including a support mechanism 18 that supports the steel plate 14 so as to face the upper blade 17 that is a moving blade. It is desirable to be cut.

図9は、板送り方向からみた支持機構18を模式的に示す説明図である。
支持機構18は、ブロック状やピン状の金属体や硬質ゴムからなる支持部材21を、エアースプリング等の付勢部材22により鋼板14に押し付ける構造とすることが例示される。
FIG. 9 is an explanatory view schematically showing the support mechanism 18 as viewed from the plate feed direction.
The support mechanism 18 is exemplified by a structure in which a support member 21 made of a block-like or pin-like metal body or hard rubber is pressed against the steel plate 14 by an urging member 22 such as an air spring.

移動刃17に対向して支持機構18を配置することにより、常時、鋼板14が移動刃17の下面に押し付けられ、移動刃17の下降による鋼板14の曲がり変形(折れ変形)が抑制される。なお、図9に示すように、切断刃あるいは移動刃17がシャー角(せん断刃と移動刃がなす角度)を有する場合には、ブロック状の支持部材21を配置することができないので、ピン状の支持部材21を用いることが例示される。ピン状の支持部材21における隣接するピンの間隔は、広すぎると十分な効果が得られないため、50mm以内とすることが好ましい。   By disposing the support mechanism 18 so as to face the moving blade 17, the steel plate 14 is always pressed against the lower surface of the moving blade 17, and bending deformation (bending deformation) of the steel plate 14 due to the lowering of the moving blade 17 is suppressed. As shown in FIG. 9, when the cutting blade or the moving blade 17 has a shear angle (an angle formed by the shearing blade and the moving blade), the block-shaped support member 21 cannot be disposed, so that the pin shape Using the support member 21 is exemplified. If the interval between adjacent pins in the pin-shaped support member 21 is too wide, a sufficient effect cannot be obtained.

支持部材21の支持領域は、できるだけ、切断刃あるいは移動刃17の近傍まで支持することが好ましい。切断刃あるいは移動刃17から離れていると鋼板14の曲がり変形が発生しやすく、支持機構18の狙いの効果が奏され難い。好ましくは、切断刃あるいは移動刃17から10mm以内の位置まで支持することであり、さらに好ましくは2mm以内である。   The support region of the support member 21 is preferably supported as close to the cutting blade or the moving blade 17 as possible. If it is away from the cutting blade or the moving blade 17, the steel plate 14 is likely to be bent and deformed, and the aiming effect of the support mechanism 18 is hardly achieved. Preferably, the cutting blade or the moving blade 17 is supported to a position within 10 mm, and more preferably within 2 mm.

支持機構18に作用させる支持荷重は、鋼板14の強度や板厚に応じて設定される。支持荷重が不十分であると曲がり変形が発生し、十分な効果を得られない。支持荷重は、例えば、鋼板14の単位幅当たり1kgf/mm以上であることが望ましい。   The support load that acts on the support mechanism 18 is set according to the strength and thickness of the steel plate 14. If the supporting load is insufficient, bending deformation occurs and a sufficient effect cannot be obtained. For example, the support load is desirably 1 kgf / mm or more per unit width of the steel plate 14.

なお、以上の説明では、移動刃17が上方から下方へ移動する場合を例にとったが、切断装置の構造によっては移動刃17が下方から上方へ移動する場合がある。この場合、移動刃17の上方に、鋼板を上方から下方に押し付ける支持機構を配置すればよいことは、いうまでもない。   In the above description, the case where the movable blade 17 moves from above to below is taken as an example. However, depending on the structure of the cutting device, the movable blade 17 may move from below to above. In this case, needless to say, a support mechanism that presses the steel plate downward from above may be disposed above the movable blade 17.

<板抑え>
固定刃に対向して配置する板抑えは、従来から固定刃に対向して配置されている板押さえを用いればよい。
<Sheet board>
For the plate restraint disposed to face the fixed blade, a plate retainer conventionally disposed to face the fixed blade may be used.

<適用部品>
本発明に係るテーラードブランクの適用対象は、特に限定されないが、例えば、ホイール、サスペンションアームさらにはサスペンションメンバ等の自動車足廻り部品の製造に好適である。自動車足廻り部品は、板厚が厚く、端面を精度良く切断することが困難であり、本発明がより有効となるからである。
<Applicable parts>
Although the application object of the tailored blank which concerns on this invention is not specifically limited, For example, it is suitable for manufacture of vehicle suspension parts, such as a wheel, a suspension arm, and a suspension member. This is because an automobile undercarriage part has a large plate thickness and it is difficult to cut the end face with high accuracy, and the present invention becomes more effective.

板厚:2.9mm、板幅:100mmである780MPa級の熱延鋼板と、板厚:2.3mm、板幅:100mmである780MPa級の熱延鋼板とを種々のクリアランスで切断し、板抑え側の鋼板を用いて、種々の突き合わせ形態(破断面配置、板揃え位置)にて板端面同士が接触するように突き合わせて溶接試験を行った。   A 780 MPa class hot rolled steel sheet having a plate thickness of 2.9 mm and a sheet width of 100 mm and a 780 MPa class hot rolled steel sheet having a sheet thickness of 2.3 mm and a sheet width of 100 mm are cut with various clearances to obtain a plate. A welding test was performed by using the steel plate on the restraining side so that the plate end surfaces were in contact with each other in various butt forms (fracture surface arrangement, plate alignment position).

熱延鋼板の切断は、図5(a)に示す機構のシャー切断機を用いた。溶接はYAGレーザを用い、出力:4.5kW、溶接速度:4.5m/min、ビーム焦点径:0.6mmで厚板側表面に焦点を合わせた。   For cutting the hot-rolled steel sheet, a shear cutting machine having a mechanism shown in FIG. Welding was performed using a YAG laser and focused on the thick plate side surface at an output of 4.5 kW, a welding speed of 4.5 m / min, and a beam focal spot diameter of 0.6 mm.

切断により得られた端面形状は、切断端面を研磨し、その輪郭を測定することにより求めた。溶接部のアンダーフィル量は溶接部厚さをマイクロメータで測定し、薄板側の板厚、すなわち下式のように2.3mmに対する溶接部厚さの比として算出した。アンダーフィル量が25%以下の溶接部を良好とした。   The end face shape obtained by cutting was determined by polishing the cut end face and measuring its contour. The underfill amount of the welded portion was measured by measuring the welded portion thickness with a micrometer, and was calculated as the thickness of the thin plate side, that is, the ratio of the welded portion thickness to 2.3 mm as shown in the following equation. A weld with an underfill amount of 25% or less was considered good.

(アンダーフィル(%)=(2.3−溶接部肉厚)/2.3×100)
表1に溶接試験結果を、端面形状および突き合わせ形態とともに示す。
(Underfill (%) = (2.3-Weld thickness) /2.3×100)
Table 1 shows the welding test results together with the end face shape and the butt form.

Figure 0005428881
Figure 0005428881

表1における番号A、Bは、いずれも参考例であり、切断刃のクリアランスが5%、10%と小さいため、破断面の角度が小さいシャープな端面が得られている。破断面が下同士で突き合わせて溶接したが、溶接部のアンダーフィルは小さい。   The numbers A and B in Table 1 are both reference examples, and since the clearance of the cutting blade is as small as 5% and 10%, a sharp end face with a small angle of the fracture surface is obtained. The fracture surfaces are butted against each other and welded, but the underfill at the weld is small.

番号1は比較例であり、クリアランス15%の条件で切断し、破断面角度11度の破断面が共に下側となるように突き合わせて溶接したところ、大きな量のアンダーフィルが生じた。   No. 1 is a comparative example, which was cut under the condition of a clearance of 15%, and butt-welded so that the fracture surfaces with a fracture surface angle of 11 degrees were both on the lower side. As a result, a large amount of underfill occurred.

番号2は、参考例であり、番号1と同じ条件で切断して番号1と同様の端面形状を得て、図7(a)に示すように厚板側の破断面を下に、薄板側の破断面を上に、かつ2枚の鋼板の下面の高さを揃えて配置して溶接を行った。厚板側の破断面と薄板側の破断面とが接触した状態で溶接され、番号Bに匹敵する小さいアンダーフィルで、十分な疲労強度の確保が可能となる良好な溶接品質が得られた。 No. 2 is a reference example, and the same end face shape as No. 1 is obtained by cutting under the same conditions as No. 1, with the broken surface on the thick plate side as shown in FIG. Welding was carried out with the fractured surface of the steel plate placed on the top and the bottom surfaces of the two steel plates aligned at the same height. Welding was performed in a state in which the fracture surface on the thick plate side and the fracture surface on the thin plate side were in contact with each other, and good welding quality was obtained with a small underfill comparable to No. B, which could ensure sufficient fatigue strength.

番号3は、図7(b)に示すように、厚板側の破断面を上に、薄板側の破断面を下に配置し、破断面同士を接触させた以外の条件は番号2と同じ条件の参考例であり、比較的良好な溶接部が得られたが、アンダーフィルは番号2よりやや大きい。 No. 3 is the same as No. 2 except that the broken surface on the thick plate side is placed up, the broken surface on the thin plate side is placed down, and the broken surfaces are brought into contact with each other, as shown in FIG. Although it is a reference example of conditions, a relatively good weld was obtained, but the underfill is slightly larger than number 2.

番号4は、図(c)に示すように、2枚の鋼板の上面の高さを揃えて配置した以外は番号3と同様の条件の本発明例であり、アンダーフィルが小さい良好な溶接部が得られた。 No. 4, as shown in FIG. 7 (c), except that Aligns the height of the upper surface of the two steel plates are examples of the present invention under the same conditions as the number 3, good welding underfill is small Part was obtained.

番号5は比較例であり、クリアランス20%の条件で切断し、厚板側の破断面を下に、薄板側の破断面を上に配置したが、溶接部に穴あきが発生した。薄板側のせん断面比率が35%超であり、破断面同士が非接触となり、溶接金属の体積が著しく不足したものと考えられる。   No. 5 is a comparative example, which was cut under the condition of a clearance of 20%, and the fracture surface on the thick plate side was placed on the bottom and the fracture surface on the thin plate side was placed on the top, but a hole was generated in the weld. It is considered that the shear plane ratio on the thin plate side is more than 35%, the fracture surfaces are not in contact with each other, and the volume of the weld metal is remarkably insufficient.

番号6は、番号5に比べて、薄板側のクリアランスを小さく切断し、薄板側のせん断面比率を35%以下としで破断面同士を接触させたものであり、アンダーフィル25%以下の溶接部が得られた。   No. 6 is obtained by cutting the clearance on the thin plate side smaller than that of No. 5, bringing the shear plane ratio on the thin plate side to 35% or less and bringing the fracture surfaces into contact with each other, and a welded portion having an underfill of 25% or less. was gotten.

参考例1Reference example 1

板厚:2.6mm、板幅:100mmの440MPa級の熱延鋼板を用い、図5(b)に示すように、可動刃となる上刃17に対向して支持機構18を配置し、固定刃である下刃16に対向して設けた板押さえ15と支持機構18とにより鋼板14を狭持しながら、上刃17と下刃16とにより切断した。   Using a hot-rolled steel plate of 440 MPa class with a plate thickness of 2.6 mm and a plate width of 100 mm, as shown in FIG. 5 (b), a support mechanism 18 is arranged facing the upper blade 17 serving as a movable blade and fixed. The upper blade 17 and the lower blade 16 were cut while the steel plate 14 was held between the plate presser 15 and the support mechanism 18 provided to face the lower blade 16 as the blade.

次いで同一条件で切断した、板抑え側の鋼板14、14同士を突き合わせて溶接した。突き合わせは、せん断面と破断面とが相対するように配置し、クリアランスを12%〜19%とした。溶接は、YAGレーザを用い、出力:4.5kW、溶接速度:4m/min、ビーム焦点径:0.6mmで表面に焦点を合わせた。突き合わせ時は板端面同士が接触するように突き合わせた。   Next, the steel plates 14 and 14 on the plate restraining side cut under the same conditions were butted together and welded. The butting was arranged so that the shear plane and the fracture surface face each other, and the clearance was 12% to 19%. For welding, a YAG laser was used and the surface was focused at an output of 4.5 kW, a welding speed of 4 m / min, and a beam focal spot diameter of 0.6 mm. At the time of butting, the plate end faces were brought into contact with each other.

切断には、移動刃である上刃17の下をせん断刃先から2mm〜22mm位置までの20mmを支持するブロック状の支持具21を有する支持機構18を備えた切断金型を用いた。この支持具21は、エアースプリング22で支持し、支持荷重は鋼板14の単位幅辺り10kgf/mmに設定した。また、この試験型のシャー角は0とした。   For cutting, a cutting die provided with a support mechanism 18 having a block-like support tool 21 that supports 20 mm from the shearing blade tip to a position of 2 mm to 22 mm under the upper blade 17 that is a moving blade was used. The support 21 was supported by an air spring 22 and the support load was set to 10 kgf / mm per unit width of the steel plate 14. Further, the shear angle of this test mold was set to zero.

端面形状は、鋼板14の切断端面断面を研磨し、その輪郭から形状を測定した。アンダーフィル量は溶接部厚さを先端の鋭利なマイクロメータで測定し、下式でアンダーフィル量を算出した。アンダーフィル量が25%以下の溶接部を良好とした。
(アンダーフィル(%)=(2.6−溶接部肉厚)/2.6×100)
表2に溶接試験結果を端面形状とともに示す。
The end face shape was obtained by polishing a cross section of the cut end face of the steel plate 14 and measuring the shape from the contour. The underfill amount was determined by measuring the weld thickness with a sharp micrometer at the tip and calculating the underfill amount using the following equation. A weld with an underfill amount of 25% or less was considered good.
(Underfill (%) = (2.6-welded wall thickness) /2.6×100)
Table 2 shows the welding test results together with the end face shape.

Figure 0005428881
Figure 0005428881

番号1は参考例であるが、支持機構18は用いていない。クリアランスが比較的小さく破断面角度が小さいので、アンダーフィルは25%以下であった。
番号2は比較例であり、番号1に対してクリアランスが大きい条件である。番号1同様、支持機構18は用いていない。切断端面はせん断面比率が大きく、破断面角度が大きい。溶接を行った結果、穴あきが生じ連続した溶接部が得ることができなかった。
Reference numeral 1 is a reference example, but the support mechanism 18 is not used. Since the clearance was relatively small and the fracture surface angle was small, the underfill was 25% or less.
No. 2 is a comparative example, which is a condition where the clearance is larger than that of No. 1. Like number 1, the support mechanism 18 is not used. The cut end surface has a large shear surface ratio and a large fracture surface angle. As a result of welding, a hole was formed and a continuous weld could not be obtained.

番号3は、参考例であり、番号1の参考例に対して支持機構18を用いたものである。番号1と比較してアンダーフィルがやや小さい。
番号4、5は、参考例であり、支持機構18を使用している。破断面角度が大きくなるが、せん断面は小さく、その結果、溶接部も穴あき不良は発生せず、連続した溶接部が得られた。
Reference numeral 3 is a reference example, and the support mechanism 18 is used for the reference example of number 1. Compared with No. 1, the underfill is slightly smaller.
Reference numerals 4 and 5 are reference examples, and the support mechanism 18 is used. Although the fracture surface angle was increased, the shearing surface was small, and as a result, no welded holes were generated in the welded portion, and a continuous welded portion was obtained.

1、2 鋼板
3 隙間
4 鋼板
5 上刃
6 下刃
7 板抑え
8 隙間
9、10 鋼板
11〜13 隙間
14 鋼板
15 板抑え
16 下刃
17 上刃
18 支持機構
19 第1の鋼板
20 第2の鋼板
21 支持部材
22 付勢部材
1, 2 Steel plate 3 Gap 4 Steel plate 5 Upper blade 6 Lower blade 7 Plate restraint 8 Clearance 9, 10 Steel plate 11-13 Gap 14 Steel plate 15 Plate restraint 16 Lower blade 17 Upper blade 18 Support mechanism 19 First steel plate 20 Second Steel plate 21 Support member 22 Biasing member

Claims (4)

面ダレ角が5°以上である破断面およびせん断面により構成される端面を有する第1の鋼板と、面ダレ角が5°以上である破断面およびせん断面により構成される端面を有する第2の鋼板とを、それぞれの前記端面同士を突き合わせて突き合わせ面を形成し、高エネルギービームを照射することにより前記突き合わせ面を溶接してテーラードブランクを製造する方法であって、
前記突き合わせ面は、前記第1の鋼板における前記せん断面と、前記第2の鋼板における前記破断面とが対向するとともに、前記突き合わせ面の長手方向の少なくとも1箇所以上において前記第1の鋼板における前記破断面と前記第2の鋼板における前記破断面とが接触して、形成されること、および、
前記高エネルギービームを、前記第1の鋼板および前記第2の鋼板のうちの板厚が薄い鋼板のせん断面側を高エネルギービームの照射側に配置するとともに、前記2枚の鋼板の照射側の表面の高さ方向位置をほぼ一致させて、照射すること
を特徴とするテーラードブランクの製造方法。
A first steel plate having an end surface constituted by a fracture surface and a shear surface having a surface sag angle of 5 ° or more, and a second steel plate having an end surface constituted by a fracture surface and a shear surface having a surface sag angle of 5 ° or more. A steel sheet, and abutting each of the end faces to form a butt face, and irradiating a high energy beam to manufacture the tailored blank by welding the butt face,
The abutting surface is such that the shear surface in the first steel plate and the fracture surface in the second steel plate are opposed to each other, and the at least one location in the longitudinal direction of the abutting surface is the first steel plate. The fracture surface and the fracture surface of the second steel plate are in contact with each other and formed ; and
The high energy beam is arranged on the irradiation side of the high energy beam while the shear surface side of the thin steel plate of the first steel plate and the second steel plate is disposed on the irradiation side of the two steel plates. A method for producing a tailored blank, characterized by irradiating with the surface in the height direction being substantially matched .
前記第1の鋼板および前記第2の鋼板それぞれの前記端面におけるせん断面比率が35%以下である請求項1に記載のテーラードブランクの製造方法。   The method for manufacturing a tailored blank according to claim 1, wherein a shear plane ratio at the end face of each of the first steel plate and the second steel plate is 35% or less. 前記第1の鋼板および第2の鋼板は、いずれも、移動刃に対向して設けられた板支持手段と固定刃に対向して設けられた板抑え手段とにより狭持されながら前記移動刃と前記固定刃とにより切断された鋼板である請求項1または請求項2に記載のテーラードブランクの製造方法。   Both the first steel plate and the second steel plate are sandwiched between the plate support means provided facing the moving blade and the plate restraining means provided facing the fixed blade. The method for manufacturing a tailored blank according to claim 1, wherein the steel plate is cut by the fixed blade. 請求項1から請求項までのいずれか1項に記載されたテーラードブランクの製造方法により製造され、アンダーフィル量が25%以下であることを特徴とするテーラードブランク。 A tailored blank manufactured by the method for manufacturing a tailored blank according to any one of claims 1 to 3 , wherein an underfill amount is 25% or less.
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