JP5505369B2 - Laser welded joint with excellent joint strength and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、高張力鋼板を複数枚重ね合わせ、レーザで接合した重ね継手に関し、特に、溶接ビードの品質を向上し、継手強度に優れたレーザ溶接継手に関する。   The present invention relates to a lap joint in which a plurality of high-strength steel plates are overlapped and joined by laser, and more particularly to a laser weld joint that improves the quality of weld beads and has excellent joint strength.

近年、自動車の燃費の改善や安全性の向上といった要求に対応するため、高強度の薄鋼板が自動車車体に多く使用されるようになっており、レーザ溶接を用いてこれらの鋼板を溶接することが求められている。さらに、高強度薄鋼板を重ね合わせて溶接する方法において、安定して、高い接合部の強度が得られるレーザ溶接方法が望まれている。   In recent years, in order to meet the demands of improving the fuel efficiency and safety of automobiles, high-strength thin steel sheets are often used in automobile bodies, and these steel sheets must be welded using laser welding. Is required. Furthermore, a laser welding method that stably obtains high strength of the joint is desired in the method of superposing and welding high-strength thin steel plates.

レーザ溶接は、レーザ光を熱源とするので、TIG溶接やMIG溶接などのアーク溶接に比べて入熱量の制御が確実かつ容易である。このため、溶接速度やレーザビームの照射出力、さらにはシールドガス流量などの溶接条件を適切に設定することによって、熱変形を小さくできる。また、レーザ溶接は、片側から溶接できるので、自動車の車体など複雑な部材の組付溶接に好適である。さらに、近年では、ミラーによりレーザビームを高速で位置決めし、溶接箇所間の移動を短時間に行う、高効率なリモート溶接が普及しつつある。   Since laser welding uses laser light as a heat source, control of the heat input is more reliable and easier than arc welding such as TIG welding and MIG welding. For this reason, thermal deformation can be reduced by appropriately setting welding conditions such as welding speed, laser beam irradiation output, and shield gas flow rate. Also, laser welding can be welded from one side, and is therefore suitable for assembly welding of complex members such as automobile bodies. Furthermore, in recent years, high-efficiency remote welding in which a laser beam is positioned at a high speed by a mirror and the movement between welding points is performed in a short time is becoming widespread.

実際、レーザ溶接は、自動車製造業や電気機器製造業、その他の分野において、薄鋼板を成形加工した部材の溶接に多く採用されている。また、これに関連して、溶接継手強度に優れた重ね継手のレーザ溶接方法が提案されている。   In fact, laser welding is widely used for welding members formed from thin steel sheets in the automobile manufacturing industry, electrical equipment manufacturing industry, and other fields. In relation to this, a laser welding method of a lap joint excellent in weld joint strength has been proposed.

例えば、特許文献1には、1本目のビードを2本目のビードの熱により焼戻し、品質改善することで、成形時の容易なビードの破断を防止し、成形能を向上する方法が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a method of preventing easy bead breakage during molding by improving the quality by tempering the first bead with the heat of the second bead and improving the quality. Yes.

特開2009−000721号公報JP 2009-000721 A

しかしながら、鋼板が高強度化するに伴い、溶接部のさらなる強度向上が求められており、従来の技術では溶接部の強度が不十分となる場合があった。   However, as the strength of the steel plate increases, further strength improvement of the welded portion is required, and the strength of the welded portion may be insufficient with conventional techniques.

本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであって、従来よりも継手強度に優れたレーザ溶接継手の提供を課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser-welded joint that is superior in joint strength to the conventional one.

本発明者らは、溶接部の強度を高めるレーザ溶接方法について鋭意検討した。その結果、閉ループ又は閉ループ状のビードを形成する溶接において、1本目のビードを形成した後に、その内側に、1本目のビードに焼戻しを施すことを目的とした2本目のビードを形成することにより、継手強度に優れたレーザ溶接継手が得られることが分かった。   The present inventors diligently studied a laser welding method for increasing the strength of the welded portion. As a result, by forming a second bead for the purpose of tempering the first bead after forming the first bead in welding for forming a closed loop or a closed loop bead. It was found that a laser welded joint excellent in joint strength can be obtained.

しかしながら、特に、Pの含有量[P]とSの含有量[S]が、[P]+5[S]≧0.026質量%を満たす鋼板の重ね溶接では、単に焼戻しのためのビードを形成した場合、ビードに縦割れが生じることがあり、破面を観察したところ凝固割れであることが分かった。この理由は、以下のように考えられる。   However, in particular, in the lap welding of steel sheets in which the P content [P] and the S content [S] satisfy [P] +5 [S] ≧ 0.026 mass%, a bead for simply tempering is formed. In this case, vertical cracks may occur in the bead, and the fracture surface was observed and found to be solidification cracks. The reason is considered as follows.

閉ループ又は閉ループ状の1本目のビードを形成すると、ビードに囲まれた領域では、板厚方向に垂直な面内において、溶接線と直角方向に引張の残留応力場が生じる。すなわち、2本目のビード形成の際、引張の残留応力場が生じている状態で溶接が行われることとなるので、2本目のビードにおいて、凝固完了前に割れが発生する。   When the first bead of closed loop or closed loop shape is formed, a tensile residual stress field is generated in a direction perpendicular to the plate thickness direction in a region surrounded by the bead in a plane perpendicular to the plate thickness direction. That is, when the second bead is formed, welding is performed in a state where a tensile residual stress field is generated. Therefore, the second bead is cracked before solidification is completed.

また、割れ発生の傾向は、閉ループ又は閉ループ状のビード長が長くなるほど、すなわち、閉ループ又は閉ループ状のビードの外接円が大きくなるほど顕著になり、特に外接円の直径が10mm以上になると顕著であることが分かった。また、割れの発生は、鋼板のC量が0.05%以上になると特に顕著であるが、C量が0.002%程度であっても、割れが発生することがあることが分かった。   In addition, the tendency of cracking becomes more prominent as the closed loop or closed loop bead length becomes longer, that is, as the circumscribed circle of the closed loop or closed loop bead becomes larger, particularly when the diameter of the circumscribed circle is 10 mm or more. I understood that. The occurrence of cracks is particularly noticeable when the C content of the steel sheet is 0.05% or more, but it has been found that cracks may occur even when the C content is about 0.002%.

本発明者らは、この問題を解決するために、さらに検討した。その結果、1本目のビードに焼戻しを施すことを目的としたビードを形成する前に、焼戻しを施すことを目的としたビードを形成する位置よりも内側に、熱膨張により圧縮歪を形成するためのビードを形成することにより、焼戻しビードの割れを防止することができることを見出した。   The present inventors have further studied to solve this problem. As a result, before forming a bead intended for tempering the first bead, a compressive strain is formed by thermal expansion inside a position where the bead intended for tempering is formed. It was found that cracking of a tempered bead can be prevented by forming a bead of.

すなわち、圧縮歪を形成するためのビードによる圧縮歪によって、1本目のビードによる引張歪をごく短時間ではあるが、相殺又は大幅に低減できるので、ビードに割れを生じさせることなく、焼戻しを施すことを目的としたビードを形成することができることが分かった。   That is, the tensile strain due to the first bead can be canceled or greatly reduced by the compressive strain due to the bead for forming the compressive strain, so that the bead is tempered without causing cracking. It has been found that a bead intended for that purpose can be formed.

本発明は、上記の知見に基づきなされたものであって、その要旨は、以下のとおりである。   The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.

(1)Pの含有量[P]と、Sの含有量[S]が、[P]+5[S]≧0.026質量%を満たす鋼板を複数枚重ねて、レーザにより接合したレーザ溶接継手であって、
平均ビード幅がWで、閉ループ又は閉ループ状の本ビードと、
上記本ビードの外側の止端から内側にW超、2.2W以下の距離に内側の止端が配置された、閉ループ又は閉ループ状の焼戻しビードと、
上記本ビードの外側の止端から内側に1.5W超、4.0W以下の距離に外側の止端が配置された、閉ループ又は閉ループ状の圧縮場付与ビード
を有することを特徴とするレーザ溶接継手。
(1) A laser welded joint in which a plurality of steel plates satisfying [P] +5 [S] ≧ 0.026 mass% in P content [P] and S content [S] are overlapped and joined by laser Because
An average bead width of W, and a closed loop or closed loop bead;
A closed loop or closed loop tempered bead in which the inner toe is disposed at a distance of more than W and not more than 2.2 W from the outside toe of the bead;
Laser welding characterized by having a closed loop or closed loop compression field applying bead in which the outer toe is disposed at a distance of more than 1.5 W and not more than 4.0 W from the outside toe of the main bead. Fittings.

(2)前記圧縮場付与ビードは、前記焼戻しビードと重なることなく配置されたことを特徴とする前記(1)のレーザ溶接継手。   (2) The laser weld joint according to (1), wherein the compression field imparting bead is arranged without overlapping the tempering bead.

(3)前記閉ループ状の本ビード、焼戻しビード、及び、圧縮場付与ビードが、各々1つ以上の開口部を有し、各々のビードにおける開口部の長さの合計は、各々のビードの外接円相当径の3/4以下であることを特徴とする前記(1)又は(2)のレーザ溶接継手。   (3) Each of the closed-loop main bead, the tempered bead, and the compression field imparting bead has one or more openings, and the total length of the openings in each bead is the circumscribing of each bead. The laser welded joint according to (1) or (2) above, which is 3/4 or less of the equivalent circle diameter.

(4)前記本ビードの平均ビッカース硬度が、前記焼戻しビードの平均ビッカース硬度よりも低いことを特徴とする前記(1)〜(3)のレーザ溶接継手。   (4) The laser welded joint according to any one of (1) to (3), wherein an average Vickers hardness of the bead is lower than an average Vickers hardness of the tempered bead.

(5)前記本ビードの平均ビッカース硬度が、前記焼戻しビードの平均ビッカース硬度よりも15以上低いことを特徴とする前記(1)〜(4)のレーザ溶接継手。   (5) The laser welded joint according to any one of (1) to (4), wherein an average Vickers hardness of the main bead is 15 or more lower than an average Vickers hardness of the tempered bead.

(6)前記圧縮場付与ビード及び前記焼戻しビードからなる組を、2組以上有することを特徴とする前記(1)〜(5)のレーザ溶接継手。   (6) The laser welded joint according to any one of (1) to (5) above, wherein there are two or more sets of the compression field imparting bead and the tempered bead.

(7)前記(1)〜(5)のいずれかのレーザ溶接継手の製造方法であって、
(a)平均ビード幅がWの閉ループ又は閉ループ状の本ビードを形成する工程と、
(b)上記本ビードの温度がMs点−50℃以下となった後に、上記本ビードの外側の止端から内側に1.5W超、4.0W以下の距離に外側の止端が配置された、閉ループ又は閉ループ状の圧縮場付与ビードする工程と、
(c)上記圧縮場付与ビードの形成開始時刻から0.3〜3.5secの間に、上記本ビードの温度が400℃以上、Ac点+50℃以下となるように、上記本ビードの外側の止端から内側にW超、2.2W以下の距離に内側の止端が配置された、閉ループ又は閉ループ状の焼戻しビードを形成する工程
を、順に備えることを特徴とするレーザ溶接継手の製造方法。
(7) A method for producing a laser welded joint according to any one of (1) to (5),
(A) forming a closed-loop or closed-loop main bead having an average bead width of W;
(B) After the temperature of the main bead becomes Ms point −50 ° C. or lower, the outer toe is arranged at a distance of more than 1.5 W and 4.0 W or less inward from the outer toe of the main bead. And a closed loop or closed loop compression field applying bead,
(C) During the period from 0.3 to 3.5 sec from the formation start time of the compression field imparting bead, the outside of the main bead is adjusted so that the temperature of the main bead is 400 ° C. or higher and Ac point + 50 ° C. or lower. A method of manufacturing a laser welded joint comprising sequentially forming a closed loop or a closed loop tempered bead in which an inner toe is disposed at a distance of greater than W and not more than 2.2 W from the toe to the inside. .

(8)本ビード及び焼戻しビードが閉ループであり、
ビードの中心と本ビードの始終端を結んだ線分と、ビードの中心と焼戻しビードの始終端を結んだ線分がなす角度を10°以上とする
ことを特徴とする前記(7)のレーザ溶接継手の製造方法。
(8) This bead and tempered bead are closed loop,
The laser according to (7), wherein an angle formed by a line segment connecting the center of the bead and the start and end of the bead and a line segment connecting the center of the bead and the start and end of the tempered bead is 10 ° or more. A method for manufacturing a welded joint.

(9)前記(6)のレーザ溶接継手の製造方法であって、
前記(c)の工程の後に、さらに、前記(b)の工程、及び、前記(c)の工程を順に含む工程を、1回以上備えることを特徴とする前記(7)又は(8)のレーザ溶接継手の製造方法。
(9) The method for producing a laser welded joint according to (6) above,
The step (7) or (8), further comprising one or more steps of the step (b) and the step (c) in order after the step (c). Manufacturing method of laser welded joint.

(10)複数枚重ねた鋼板に、複数の溶接継手を形成する際に、
本ビードを複数形成し、その後、
温度がMs点−50℃以下となった本ビードに対して、圧縮場付与ビード、及び、焼戻しビードを形成することを特徴とする前記(7)〜(9)のいずれかのレーザ溶接継手の製造方法。
(10) When forming a plurality of welded joints on a plurality of stacked steel plates,
Form multiple beads and then
The laser weld joint according to any one of (7) to (9) above, wherein a compression field imparting bead and a tempering bead are formed on the bead having a temperature of Ms point −50 ° C. or lower. Production method.

本発明によれば、従来よりも継手強度に優れたレーザ溶接継手を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a laser welded joint having a joint strength superior to that of the conventional one.

本発明に係るレーザ溶接継手の概略を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)のA−A’断面を示す図である。It is a figure which shows the outline of the laser welding joint which concerns on this invention, (a) is a perspective view, (b) is a figure which shows the A-A 'cross section of (a). 本発明に係るレーザ溶接継手の、本ビードの幅の測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method of the width | variety of this bead of the laser welded joint which concerns on this invention. 本発明に係る閉ループ状のレーザ溶接継手におけるビード形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the bead shape in the closed loop laser welded joint which concerns on this invention. 本発明に係る溶接継手の、本ビードと焼戻しビードの硬さ測定の方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of the hardness measurement of this bead and tempering bead of the welded joint concerning the present invention. 本発明に係る溶接継手で、本ビードと焼戻しビードが溶融し一体となったときの、本ビードの平均ビード幅の測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method of the average bead width | variety of this bead when this bead and a temper bead fuse | melt and united with the welded joint which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ溶接継手の他の例の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the other example of the laser welded joint which concerns on this invention.

以下、本発明の溶接継手について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下、単に「%」と記載した場合は、「質量%」を表すものとする。   Hereinafter, the welded joint of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, when simply described as “%”, it means “mass%”.

図1は、本発明のレーザ溶接継手の概略を示す図である。図1の(b)は、(a)のA−A’断面である。   FIG. 1 is a diagram showing an outline of a laser welded joint of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG.

本発明のレーザ溶接継手1は、高張力鋼板5を複数枚重ね合わせて接合してなる。図1は、2枚重ね合わせた例である。   The laser welded joint 1 of the present invention is formed by superposing and joining a plurality of high-tensile steel plates 5. FIG. 1 shows an example in which two sheets are overlapped.

特に、高張力鋼板5に、Pの含有量[P]と、Sの含有量[S]が、[P]+5[S]≧0.026質量%を満たす鋼板を用いると、ビードの中央に板厚方向の凝固割れが発生しやすくなる。凝固割れが発生した溶接部に荷重が負荷されると、ビードの融合線と鋼板の重ね部が交差する部位の近傍に発生する応力の値が、割れが発生しない場合に比べ高くなるので、継手強度、特に剥離方向の荷重に対する強度の確保が困難となる。   In particular, when a steel sheet in which the P content [P] and the S content [S] satisfy [P] +5 [S] ≧ 0.026 mass% is used as the high-tensile steel plate 5, Solidification cracks in the thickness direction are likely to occur. When a load is applied to a welded part where solidification cracking has occurred, the stress value generated near the intersection of the bead fusion line and the overlapped part of the steel sheet will be higher than when no cracking occurs. It is difficult to ensure strength, particularly strength against a load in the peeling direction.

本発明の溶接継手は、従来に比べ、継手強度を向上させるものである。レーザ溶接継手1を形成するビードは、閉ループ又は閉ループ状であり、外側から、本ビード10、焼戻しビード20、圧縮場付与ビード30を有する。   The welded joint of the present invention improves joint strength compared to the prior art. The beads forming the laser welded joint 1 are in a closed loop or closed loop shape, and have a main bead 10, a tempered bead 20, and a compression field imparting bead 30 from the outside.

焼戻しビード20は、本ビード10の平均ビード幅をWとすると、焼戻しビード20の内側の止端20bが、本ビード10の外側の止端10aから内側にW超、2.2W以下となる位置に配置される。   In the tempered bead 20, when the average bead width of the main bead 10 is W, the toe 20 b on the inner side of the tempered bead 20 is inward from the outer toe 10 a of the main bead 10 to be more than W and 2.2 W or less. Placed in.

本ビード10の平均ビード幅Wは、鋼板の重なり部分で測定する。複数の鋼板を重ね合わせて溶接した場合は、それぞれの重なり部分のビード幅の平均値とする。図2は、4枚の鋼板を重ね合わせて溶接した例であり、平均ビード幅Wは、W1、W2、W3の平均値である。   The average bead width W of the bead 10 is measured at the overlapping portion of the steel plates. When a plurality of steel plates are overlapped and welded, the average value of the bead widths of the respective overlapping portions is used. FIG. 2 shows an example in which four steel plates are overlapped and welded, and the average bead width W is an average value of W1, W2, and W3.

焼戻しビード20は、本ビード10を焼き戻すことを目的に形成される。これにより、溶接の重ね部の延性が向上し、荷重付加時の重ね部の応力集中が緩和できる。焼戻しビード20は、本ビード10の内側に形成されるので、荷重付加の際に受ける応力は、本ビード10と比べて低くなる。   The temper bead 20 is formed for the purpose of tempering the bead 10. Thereby, the ductility of the overlap part of welding improves and the stress concentration of the overlap part at the time of load addition can be relieved. Since the tempered bead 20 is formed inside the main bead 10, the stress received when a load is applied is lower than that of the main bead 10.

圧縮場付与ビード30は、圧縮場付与ビード30の外側の止端30aが、本ビード10の外側の止端10aから内側に1.5W超、4.0W以下となる位置に配置される。   The compression field imparting bead 30 is disposed at a position where the outer toe 30a of the compression field imparting bead 30 is more than 1.5 W and less than 4.0 W inward from the outer toe 10a of the bead 10.

圧縮場付与ビード30は、本ビード10の形成により生じた引張歪を、圧縮歪により相殺するために、焼戻しビード20の形成の前に形成する。これにより、引張歪のない状態で焼戻しビード20が形成されるので、焼戻しビード形成時に割れが生じることがなくなる。   The compression field imparting bead 30 is formed before the tempering bead 20 is formed in order to cancel the tensile strain generated by the formation of the main bead 10 by the compression strain. Thereby, since the tempered bead 20 is formed without a tensile strain, cracks do not occur when the tempered bead is formed.

圧縮場付与ビード30と焼戻しビード20を重ねて配置すると、圧縮場付与ビード近傍の高温で大きく膨張した領域が焼戻しビードにより溶融されるので、圧縮歪付与の効果が小さくなる。その結果、焼戻しビードに割れが生じる可能性が高くなるので、圧縮場付与ビード30と焼戻しビード20は、重なることなく配置するのが好ましい。   If the compression field imparting bead 30 and the tempering bead 20 are arranged in an overlapping manner, the region that has expanded greatly at a high temperature in the vicinity of the compression field imparting bead is melted by the tempering bead, so that the effect of imparting compressive strain is reduced. As a result, there is a high possibility that cracks will occur in the tempered bead. Therefore, it is preferable that the compression field imparting bead 30 and the tempered bead 20 are arranged without overlapping.

閉ループ状のビードとは、例えば、図3に示すように、本ビード、焼戻しビード、及び、圧縮場付与ビードに、1つ以上の、ビードが形成されない開口部を有し、開口部の長さの合計が、各々のビードの外接円相当径の3/4以下である形状のビードをいう。   For example, as shown in FIG. 3, the closed-loop bead has one or more openings in which no beads are formed in the main bead, the tempered bead, and the compression field imparting bead, and the length of the opening. Is a bead having a shape that is 3/4 or less of the circumscribed circle equivalent diameter of each bead.

図3は、開口部を有するビード形状の例であり、実線がビード、破線が開口部を示している。単純化のため、図3では、本ビードのみを描いている。図3に示したビード形状は、例示であり、閉ループ状のビード形状がこれに限定されるものではない。   FIG. 3 shows an example of a bead shape having an opening, where a solid line indicates a bead and a broken line indicates an opening. For simplicity, only this bead is depicted in FIG. The bead shape shown in FIG. 3 is an example, and the closed loop bead shape is not limited to this.

また、例えば、亜鉛めっき鋼板を重ね合わせて溶接する際、鋼板間のめっきは沸点に達して蒸発し、急激に体積が膨張する。開口部を設ける理由は、ビードに囲まれた領域で蒸気又は気体となっためっきの通り道がないと、鋼板間の圧力が高まって、溶接中に溶融池が吹き飛び、ビードに欠陥が生じるからである。   Further, for example, when the galvanized steel sheets are overlapped and welded, the plating between the steel sheets reaches the boiling point and evaporates, and the volume rapidly expands. The reason for providing the opening is that if there is no metal or metal plating path in the region surrounded by the bead, the pressure between the steel plates increases, the molten pool blows out during welding, and the bead is defective. is there.

本発明の溶接継手では、本ビードの平均ビッカース硬度が、焼戻しビードの平均ビッカース硬度よりも低い。ビードの平均ビッカース硬度は、それぞれのビードの溶融境界の間を4等分した位置(境界を除く)で測定した硬さの平均値とする。   In the welded joint of the present invention, the average Vickers hardness of the present bead is lower than the average Vickers hardness of the tempered bead. The average Vickers hardness of the bead is an average value of hardness measured at a position (excluding the boundary) obtained by dividing the interval between the melt boundaries of each bead into four equal parts.

これを図4(a)を用いて説明する。本ビードの平均ビッカース硬さは、図4(a)の本ビードの溶融境界10cの間を4等分したh11、h12、h13で測定した硬さの平均値、焼戻しビードの平均ビッカース硬さは、図4(a)の焼戻しビードの溶融境界20cの間を4等分したh21、h22、h23で測定した硬さの平均値とする。   This will be described with reference to FIG. The average Vickers hardness of this bead is the average value of the hardness measured at h11, h12, and h13 obtained by dividing the space between the melt boundaries 10c of the main bead in FIG. 4 (a) into four equal parts, and the average Vickers hardness of the tempered bead is The average value of the hardness measured by h21, h22, and h23 obtained by dividing the space between the melting boundaries 20c of the tempered beads in FIG.

本ビードと焼戻しビードは、溶融して一体となることもある。本ビードと焼戻しビードが一体となったときの硬さは、一体となったビードの中央部(本ビードの溶融境界と焼戻しビードの溶融境界の間を2等分した位置)と、それぞれのビードの溶融境界の間を4等分した位置(境界を除く)で測定した硬さの平均値とする。   The bead and the tempered bead may be melted together. When the bead and the tempered bead are integrated, the hardness of the integrated bead is the center of the integrated bead (the position where the gap between the melting boundary of the bead and the tempering bead is divided into two equal parts) and each bead. It is set as the average value of the hardness measured in the position (except for a boundary) which equally divided between the fusion boundaries.

これを、図4(b)を用いて説明する。本ビードの平均ビッカース硬さは、一体となったビードの中央部60と、本ビードの溶融境界10cとの間を4等分した、h14、h15、h16で測定した硬さの平均値とする。焼戻しビードの平均ビッカース硬さは、一体となったビードの中央部60と、焼戻しビードの溶融境界20cとの間を4等分した、h24、h25、h26で測定した硬さの平均値とする。   This will be described with reference to FIG. The average Vickers hardness of the bead is an average value of the hardness measured at h14, h15, and h16, which is obtained by dividing the space between the central portion 60 of the integrated bead and the melting boundary 10c of the bead into four equal parts. . The average Vickers hardness of the tempered bead is the average value of the hardness measured at h24, h25, and h26, which is divided into four equal parts between the central portion 60 of the integrated bead and the melting boundary 20c of the tempered bead. .

本ビードと焼戻しビードが一体となった場合であっても、上で定義した本ビードの硬さが、焼戻しビードの硬さよりも低ければ、本発明の効果は得られるので、本ビードと焼戻しビードは溶融として一体となってもかまわない。   Even when the bead and the tempered bead are integrated, the effect of the present invention can be obtained if the hardness of the bead defined above is lower than the hardness of the tempered bead. May be integrated as a melt.

本ビードと焼戻しビードが一体となった場合、図4(b)に示したように、外観上は1本のビードに見える。しかし、単に1本のビードを形成する溶接を行った場合には、上で説明したような硬さ分布は得られず、本発明の効果も得られない。   When the main bead and the tempered bead are integrated, as shown in FIG. 4B, it appears as one bead in appearance. However, when welding is performed to form only one bead, the hardness distribution as described above cannot be obtained, and the effects of the present invention cannot be obtained.

本ビードの平均ビッカース硬さと焼戻しビードの平均ビッカース硬さは、継手強度の向上の観点からは、本ビードの平均ビッカース硬さが、焼戻しビードの平均ビッカース硬さよりも、15以上小さくなるように、焼戻しビードを形成するのが好ましい。   From the viewpoint of improving the joint strength, the average Vickers hardness of the bead and the average Vickers hardness of the tempered bead are such that the average Vickers hardness of the bead is 15 or more smaller than the average Vickers hardness of the tempered bead. It is preferred to form a tempered bead.

一般にレーザ溶接の際、ビードは、冷却に際して、溶融境界から凝固し、結晶がビード中央部に向かって成長するので、ミクロ組織の観察により、最終凝固部となるビード中央部を知ることは容易である。   In general, during laser welding, the bead solidifies from the melting boundary during cooling, and the crystal grows toward the center of the bead, so it is easy to know the center of the bead that will be the final solidified part by observing the microstructure. is there.

したがって、本ビードと焼戻しビードが一体となり、本ビードが焼戻しビードで隠れた場合でも、図5(a)のように、本ビードがビード幅方向に半分以上残っている場合は、最終凝固部10dから溶融境界10cまでの距離を2倍すれば本ビードの平均ビード幅Wを求めることができる。例えば、図5(a)の場合には、2Wh1、2Wh2、2Wh3、の平均値となる。 Therefore, even when the main bead and the tempered bead are integrated and the main bead is hidden by the tempered bead, when the main bead remains more than half in the bead width direction as shown in FIG. The average bead width W of this bead can be obtained by doubling the distance from the melting boundary 10c. For example, in the case of FIG. 5A, the average value of 2W h1 , 2W h2 , 2W h3 is obtained.

一方、レーザ溶接において、レーザビームが板厚方向に複数の板を貫通するキーホール溶接では、ビード幅は主にビーム径によって決まる。コストの面から、通常、本ビードと焼戻しビードは、同じ光学系を用いて形成することが多いと考えられるので、ほぼ同じビーム径を有すると考えてよい。また、本ビードを焼戻すには、本ビードと同程度のビード幅を形成可能な焼戻しビードで溶接する必要がある。   On the other hand, in laser welding, in keyhole welding in which a laser beam penetrates a plurality of plates in the plate thickness direction, the bead width is mainly determined by the beam diameter. From the viewpoint of cost, it is generally considered that the present bead and the tempered bead are often formed using the same optical system, so that it may be considered that they have substantially the same beam diameter. Moreover, in order to temper this bead, it is necessary to weld with the tempering bead which can form bead width comparable as this bead.

したがって、図5(b)に示すように、本ビードのビード中央部が焼戻しビードによって隠れ、元の本ビードのビード幅が分からない場合には、本ビードのビード幅を焼戻しビードの平均ビード幅で代替すればよい。   Accordingly, as shown in FIG. 5B, when the bead center portion of the main bead is hidden by the tempered bead and the bead width of the original main bead is not known, the bead width of the main bead is set to the average bead width of the tempered bead. Can be substituted.

本発明の溶接継手は、図6に示すように、圧縮場付与ビードと焼戻しビードからなる組を、2組以上有してもよい。これにより、本ビードの焼戻しをさらに進め、また、1本目の焼戻しビードも、2本目の焼戻しビードにより焼戻されるので、剥離方向の継手強度をより向上させることが可能となる。また、鋼板間を繋ぐビードの断面積が増えるので、板厚方向と垂直な方向に荷重が負荷された場合のせん断強度も向上させることが可能となる。   As shown in FIG. 6, the welded joint of the present invention may have two or more sets of compression field imparting beads and tempering beads. Thereby, the tempering of the present bead is further advanced, and the first tempered bead is also tempered by the second tempered bead, so that the joint strength in the peeling direction can be further improved. Moreover, since the cross-sectional area of the beads connecting the steel plates increases, it is possible to improve the shear strength when a load is applied in a direction perpendicular to the plate thickness direction.

図6では、本ビード10の内側に、焼戻しビード20、2本目の焼戻しビード21、圧縮場付与ビード30、2本目の圧縮場付与ビード31が順番に配置されている。1本目の焼戻しビードと2本目の焼戻しビード、1本目の圧縮場付与ビードと2本目の圧縮付与ビードの位置関係は、これに限定されるものではない。   In FIG. 6, the tempering bead 20, the second tempering bead 21, the compression field imparting bead 30, and the second compression field imparting bead 31 are sequentially arranged inside the main bead 10. The positional relationship between the first tempering bead, the second tempering bead, the first compression field imparting bead, and the second compression imparting bead is not limited to this.

次に、本発明による溶接方法について説明する。   Next, the welding method according to the present invention will be described.

本発明のレーザ溶接継手の製造に用いる装置は、従来のレーザ溶接継手を製造する装置と同様の装置を使用することができる。   The apparatus used for manufacturing the laser welded joint of the present invention can be the same apparatus as the apparatus for manufacturing a conventional laser welded joint.

本発明のレーザ溶接継手の製造では、本ビードを形成した後、本ビードの温度がMs点−50℃(Ms点:マルテンサイト変態開始温度)以下まで待機し、その後に、圧縮場付与ビード、及び、焼戻しビードの形成を開始する。   In the production of the laser welded joint according to the present invention, after forming the bead, the temperature of the bead is waited until the Ms point −50 ° C. (Ms point: martensite transformation start temperature) or lower, and then the compression field imparting bead And the formation of tempered beads is started.

本ビードの温度をMs点−50℃以下とすると、鋼板中に一定量以上のマルテンサイトが生成される。その後、圧縮場付与ビード、及び、焼戻しビードを順に形成することで、先のマルテンサイトが焼戻されて軟化し、継手強度が上昇する。   If the temperature of this bead is Ms point −50 ° C. or less, a certain amount or more of martensite is generated in the steel sheet. Thereafter, by forming the compression field imparting bead and the tempering bead in order, the martensite is tempered and softened, and the joint strength is increased.

本ビードの温度がMs点−50℃より高いうちに圧縮場付与ビード、及び、焼戻しビードの形成を開始すると、本ビードには十分なマルテンサイトが生成されない。さらに、続いて照射された、圧縮場付与ビード及び焼戻しビードの熱により、溶接部近傍の広い領域が軟化するので、継手強度が大幅に低下する。   If the formation of the compression field imparting bead and the tempering bead is started while the temperature of the bead is higher than the Ms point −50 ° C., sufficient martensite is not generated in the bead. Furthermore, since the wide area | region near a welding part softens with the heat | fever of the compression field provision bead and tempering bead which were irradiated subsequently, joint strength falls significantly.

圧縮場付与ビードの形成を開始するときの、本ビードの温度の下限は特に規定しないが、Ms点−250℃以上とするのが好ましい。Ms点−250℃で、一般の鋼板はマルテンサイト変態を終了するからである。Ms点−250℃未満まで待つことによるメリットは特になく、タクトタイムが増加し、生産コスト増となる。   The lower limit of the temperature of the bead when starting the formation of the compression field imparting bead is not particularly defined, but is preferably set to Ms point −250 ° C. or higher. This is because a general steel plate finishes the martensitic transformation at an Ms point of −250 ° C. There is no merit by waiting until the Ms point is less than −250 ° C., the tact time is increased, and the production cost is increased.

圧縮場付与ビードの外側の止端は、本ビードの外側の止端から内側に1.5W超、4.0W以下の距離に配置される。本ビードの外側の止端から圧縮場付与ビードの外側の止端までの距離が1.5W以下となると、圧縮場付与ビード近傍の高温で大きく膨張した領域が焼戻しビードにより溶融され、圧縮歪付与の効果が小さくなるので、焼戻しの際、ビードに割れが生じる可能性が高くなる。   The outer toe of the compression field imparting bead is disposed at a distance of more than 1.5 W and not more than 4.0 W inward from the outer toe of the bead. When the distance from the outer toe of the bead to the outer toe of the compression field imparting bead is 1.5 W or less, the region expanded greatly at a high temperature in the vicinity of the compression field imparting bead is melted by the tempering bead, and the compressive strain is imparted. Therefore, the possibility of cracking in the bead increases during tempering.

圧縮場付与ビードの外側の止端が、本ビードの外側の止端から4.0Wを超えると、本ビードより内側に位置する圧縮場付与ビードの総ビード長は短くなり、結果的に、鋼板へ与える総入熱量が減る。その結果、圧縮歪の総量が少なくなるので、本ビードの近傍に生じた引張歪を相殺できない。   When the outer toe of the compression field imparting bead exceeds 4.0 W from the outer toe of the main bead, the total bead length of the compression field imparting bead located inside the main bead is shortened. The total amount of heat input to is reduced. As a result, the total amount of compressive strain is reduced, so that the tensile strain generated in the vicinity of the bead cannot be offset.

また、焼戻しビードは、圧縮場付与ビードの形成開始時刻から、0.3〜3.5secの間に、本ビードの温度が400℃以上、Ac点+50℃以下となる条件で形成する。   Further, the tempered bead is formed under the condition that the temperature of the bead becomes 400 ° C. or higher and the Ac point + 50 ° C. or lower within 0.3 to 3.5 sec from the formation start time of the compression field imparting bead.

圧縮場付与ビードの形成開始時刻から0.3sec未満で焼戻しビードの形成を開始すると、圧縮歪が十分に付与されず、本ビード形成の際に生じた引張歪が相殺されないまま焼戻しビードが形成されることとなるので、ビードに割れが生じる可能性が高くなる。   When formation of a tempered bead is started in less than 0.3 sec from the formation start time of the compression field imparting bead, a compressive strain is not sufficiently imparted, and a tempered bead is formed without canceling out the tensile strain generated during the formation of this bead. Therefore, there is a high possibility that the bead is cracked.

圧縮場付与ビードの形成開始時刻から3.5secを超えると、圧縮場付与ビードの形成により上昇した温度が低下し、熱膨張が収縮に変わる。すると、焼戻しビードが形成される位置には引張歪が生じることとなり、焼戻しビード形成時に、ビードに割れが生じる可能性が高くなる。   When it exceeds 3.5 sec from the formation start time of the compression field imparting bead, the temperature increased by the formation of the compression field imparting bead is lowered, and the thermal expansion is changed to contraction. Then, tensile strain is generated at the position where the tempered bead is formed, and there is a high possibility that the bead is cracked when the tempered bead is formed.

ビードの温度は、鋼板表面の止端で測定した温度を代表値として用いることができる。温度は、放射温度計や熱電対を用いて測定することができる。Ms点は、鋼板の成分から、
Ms(℃)=550−361×(%C)−39×(%Mn)−35×(%V)
−20×(%Cr)−17(%Ni)−10×(%Cu)
−5×(%Mo+%W)+15×(%Co)+30×(%Al)
で推定することができる。(%C)等は、各元素の鋼板中の含有量を質量%で示した値である。
The temperature measured at the toe on the steel sheet surface can be used as a representative value for the bead temperature. The temperature can be measured using a radiation thermometer or a thermocouple. The Ms point is derived from the steel plate components.
Ms (° C.) = 550-361 × (% C) −39 × (% Mn) −35 × (% V)
−20 × (% Cr) -17 (% Ni) -10 × (% Cu)
−5 × (% Mo +% W) + 15 × (% Co) + 30 × (% Al)
Can be estimated. (% C) and the like are values indicating the content of each element in the steel sheet in mass%.

また、焼戻しビードは、本ビードの温度が400℃以上、Ac1点+50℃以下の範囲となる条件で加熱し、形成する。ビードの温度は上記のように、鋼板表面で測定可能である。   Further, the tempered bead is formed by heating under the conditions that the temperature of the bead is in the range of 400 ° C. or higher and Ac1 point + 50 ° C. or lower. The bead temperature can be measured on the surface of the steel sheet as described above.

焼戻しビードを形成する際に、本ビードの平均温度が400℃未満であると、本ビードは十分に焼戻しされず、軟化しないので、十分な継手強度が得られない。本ビードの温度がAc1点℃+50℃を超えると、本ビード中の組織に生成するオーステナイトの割合が増加し、冷却時に再び焼入れられ、マルテンサイト変態が起こり、軟化しないので、十分な継手強度が得られない。より好ましい温度範囲は、400℃以上、Ac1点未満である。   When forming the tempered bead, if the average temperature of the bead is less than 400 ° C., the bead is not sufficiently tempered and does not soften, so that sufficient joint strength cannot be obtained. When the temperature of the bead exceeds the Ac1 point ° C. + 50 ° C., the proportion of austenite formed in the structure in the bead increases, and it is quenched again during cooling, causing martensitic transformation and not softening. I can't get it. A more preferable temperature range is 400 ° C. or more and less than Ac1 point.

Ac1点は、鋼板の成分から、
Ac1(℃)=723−10.7×(%Mn)−16.9×(%Ni)
+29.1×(%Si)+16.9×(%Cr)+290×(%As)
+6.38×(%W)
で推定することができる。(%C)等は、各元素の鋼板中の含有量を質量%で示した値である。
Ac1 point is from the component of the steel plate,
Ac1 (° C.) = 723-10.7 × (% Mn) −16.9 × (% Ni)
+ 29.1 × (% Si) + 16.9 × (% Cr) + 290 × (% As)
+ 6.38 × (% W)
Can be estimated. (% C) and the like are values indicating the content of each element in the steel sheet in mass%.

さらに、焼戻しビードの内側の止端は、本ビードの外側の止端から内側にW超、2.2W以下の距離となるように配置する。本ビードの外側の止端から焼戻しビードの内側の止端までの距離がW以下だと、焼戻しビードを形成する際に、本ビードの外側の止端や重ね部の温度が、Ac3点以上となり、再び焼きが入るので、継手強度が向上しない。   Further, the inner toe of the tempered bead is arranged so that the distance from the outer toe of the bead to the inside is greater than W and 2.2 W or less. If the distance from the outer toe of the bead to the inner toe of the tempered bead is equal to or less than W, the temperature of the outer toe and the overlapping portion of the bead becomes Ac3 or higher when forming the tempered bead. The joint strength is not improved because it is baked again.

本ビードの外側の止端から焼戻しビードの内側の止端までの距離が、2.2Wより大きくなると、焼戻しビードを形成する際の熱が本ビードまで十分に伝導しないので、本ビードの焼戻しができず、継手強度が向上しない。   If the distance from the outer toe of the bead to the inner toe of the tempered bead is larger than 2.2 W, the heat generated when forming the tempered bead is not sufficiently conducted to the bead, so that the tempering of the bead is not performed. The joint strength cannot be improved.

本発明のレーザ溶接継手を形成するのに用いるレーザのパワー密度は、0.5MW/cm以上、500MW/cm以下の範囲が好ましい。パワー密度が0.5MW/cm以上、500MW/cm以下であれば、板厚方向にレーザビームが貫通するようなキーホール溶接が可能となり、ビードの焼戻しが広い溶接速度範囲で可能となる。 Power density of the laser used to form the laser weld joint of the present invention, 0.5 MW / cm 2 or more, 500 MW / cm 2 is preferably in a range of about. Power density 0.5 MW / cm 2 or more, if 500 MW / cm 2 or less, it is possible to keyhole welding as laser beam penetrates in the thickness direction, tempering of the bead can be performed with a wide welding speed range .

パワー密度が0.5MW/cmより低いと、キーホールが形成されないので、レーザビームの移動速度、すなわち、溶接速度を著しく低下させなければビードの焼戻しを実現できず、実生産では不利である。一方、パワー密度が500MW/cmより高い場合、ビーム照射部では、蒸発が支配的となるので、溶融溶接の熱源として利用できず、ビードを形成するのが困難になる。 If the power density is lower than 0.5 MW / cm 2 , the keyhole is not formed, so that the tempering of the beads cannot be realized unless the moving speed of the laser beam, that is, the welding speed is significantly reduced, which is disadvantageous in actual production. . On the other hand, when the power density is higher than 500 MW / cm 2 , evaporation is dominant in the beam irradiating portion, so that it cannot be used as a heat source for fusion welding, and it becomes difficult to form a bead.

レーザビームのパワー密度はレーザビームの出力をビーム面積で割ることで計算でき、さらに、ビーム面積はビーム径(ビーム中心からビーム中心の強度の1/eまで強度が減少する点までの距離(半径))を用いて求めることができる。 The power density of the laser beam can be calculated by dividing the output of the laser beam by the beam area. Further, the beam area can be calculated by dividing the beam diameter (the distance from the beam center to the point where the intensity decreases to 1 / e 2 of the beam center intensity ( Radius)).

始端と終端が一致する閉ループのビードを形成する場合は、終端に始端の熱が重畳して過加熱となり、溶鋼が垂れ落ちたり吹き飛んだりする場合がある。また、本ビードと焼戻しビードの始終端位置を近接させると、焼戻しビードの溶鋼の垂れ落ち、吹き飛びが、促進される場合がある。   When forming a closed-loop bead whose start end and end end coincide with each other, the heat at the start end is superposed on the end, resulting in overheating, and the molten steel may sag or blow off. Moreover, when the start and end positions of the bead and the tempered bead are brought close to each other, dripping and blowing off of the molten steel of the tempered bead may be promoted.

溶鋼の垂れ落ち等が生じると、継手強度の低下につながる。そのため、溶鋼の垂れ落ち、吹き飛びを抑制するために、本ビードと焼戻しビードの始終端位置をずらすことが好ましい。   If dripping of molten steel occurs, it will lead to a decrease in joint strength. Therefore, it is preferable to shift the start and end positions of the main bead and the tempered bead in order to prevent the molten steel from dripping and blowing off.

具体的には、ビードの中心から本ビードの始終端を結んだ線分と、ビードの中心から焼戻しビードの始終端を結んだ線分がなす角度が10°以上となるように、ビードを形成することが好ましい。ここで、ビードの中心とは、ビードの外接円の中心をいう。   Specifically, the bead is formed so that the angle formed by the line segment connecting the start and end of the bead from the center of the bead and the line segment connecting the start and end of the tempered bead from the center of the bead is 10 ° or more. It is preferable to do. Here, the center of the bead means the center of the circumscribed circle of the bead.

以上のように溶接ビードを形成することにより、良好な継手強度を有する溶接継手を製造することができる。   By forming the weld bead as described above, a welded joint having good joint strength can be manufactured.

なお、本発明の溶接継手を複数形成する際には、個々の溶接継手を順番に形成する必要はない。すなわち、まず、本ビードのみを複数形成し、次いで、最高点がMs点−50℃以下となった本ビードに対して、圧縮場付与ビード、及び、焼戻しビードを形成してもよい。   In addition, when forming two or more welded joints of this invention, it is not necessary to form each welded joint in order. That is, first, only a plurality of main beads may be formed, and then a compression field imparting bead and a tempering bead may be formed on the main beads having the highest point of Ms point −50 ° C. or lower.

このようにビードを形成することにより、本ビードの温度が低下するまでの時間を、他の本ビードの形成に使えるので、複数の溶接継手を効率良く形成することができる。   By forming the bead in this way, the time until the temperature of the main bead is reduced can be used for forming another main bead, so that a plurality of weld joints can be formed efficiently.

本発明のレーザ溶接継手は、板厚が0.5〜3.0mmの範囲の高張力鋼板の重ね合わせ溶接に好適である。板厚が0.5mm未満であっても、溶接部の強度向上の効果は得られるが、継手の強度が板厚に支配されるので、継手全体の強度向上の効果が小さくなり、部材の適用範囲が限定される。また、板厚が3.0mm超であっても、溶接部の強度向上の効果は得られるが、部材の軽量化の観点から、部材の適用範囲が限定される。   The laser welded joint of the present invention is suitable for lap welding of high-tensile steel sheets having a plate thickness in the range of 0.5 to 3.0 mm. Even if the plate thickness is less than 0.5 mm, the effect of improving the strength of the welded portion can be obtained, but the strength of the joint is governed by the plate thickness, so the effect of improving the strength of the entire joint is reduced, and the application of the member The range is limited. Moreover, even if the plate thickness exceeds 3.0 mm, the effect of improving the strength of the welded portion can be obtained, but the application range of the member is limited from the viewpoint of reducing the weight of the member.

板厚1.0mmの、鋼板の主成分が、C:0.12%、Si:0.5%、Mn:2.0%、P:0.01%、S:0.004%である高張力鋼板を2枚重ね合わせ、レーザ溶接により接合し、継手を作製した。溶接部のビードの形状は閉じた円状、又は、図3の(a)〜(e)に示す形状とした。   The main component of the steel sheet with a plate thickness of 1.0 mm is C: 0.12%, Si: 0.5%, Mn: 2.0%, P: 0.01%, S: 0.004% Two tension steel plates were superposed and joined by laser welding to produce a joint. The bead shape of the welded portion was a closed circle, or the shape shown in FIGS.

発明例の溶接部は、すべて、本ビード、焼戻しビード、及び、圧縮場付与ビードの3本のビードを有する。   The welds of the inventive examples all have three beads: a regular bead, a tempered bead, and a compression field imparting bead.

鋼板の成分から、Ms点、Ac1点は、それぞれ、429℃、716℃と推定される。   From the steel sheet components, the Ms point and Ac1 point are estimated to be 429 ° C. and 716 ° C., respectively.

レーザ溶接継手は、溶接ビードの形状、製造条件を、表1に示したように変えた、複数の種類を作製した。ビード形状の(a)〜(e)は、図3の(a)〜(e)の形状であることを示す。また、表1中の下線は、本発明で規定する範囲外であることを示す。   A plurality of types of laser welded joints were produced in which the shape and manufacturing conditions of the weld beads were changed as shown in Table 1. The bead shapes (a) to (e) indicate the shapes of (a) to (e) in FIG. Moreover, the underline in Table 1 shows that it is outside the range prescribed | regulated by this invention.

その他の溶接の条件は、レーザ出力を4.0kW、焦点位置を上側鋼板の表面、焦点位置におけるビームスポット直径を0.5mmとした。また、溶接速度は、本ビードと焼戻しビードを4m/min、圧縮場付与ビードを2m/min一定とした。   The other welding conditions were a laser output of 4.0 kW, a focal position at the surface of the upper steel plate, and a beam spot diameter at the focal position of 0.5 mm. The welding speed was constant at 4 m / min for the main bead and the tempered bead and 2 m / min for the bead applied with the compression field.

本ビードの温度は、本ビードの外側の止端の近傍に熱電対を貼り付け、測定した。   The temperature of the bead was measured by attaching a thermocouple in the vicinity of the outer end of the bead.

Figure 0005505369
Figure 0005505369

作製したレーザ溶接継手の十字引張強度、及び、本ビード、焼戻しビードの平均ビッカース硬さを測定した。   The cross tensile strength of the produced laser welded joint and the average Vickers hardness of the bead and the tempered bead were measured.

十字引張強度の測定方法や継手形状は、スポット溶接継手に関し規定した、JIS Z 3137に従った。十字継手をレーザ溶接によって作製し、所定の引張ジグを用い、引張速度を10mm/min一定として引張試験を実施し、そのときの最高荷重を十字引張強度と定義した。   The method of measuring the cross tensile strength and the joint shape were in accordance with JIS Z 3137 defined for spot welded joints. A cruciform joint was produced by laser welding, a tensile test was performed using a predetermined tensile jig and a tensile speed of 10 mm / min constant, and the maximum load at that time was defined as a cross tensile strength.

表2に、これらの結果を示す。ビードを1本のみ形成した場合(No.8)の十字引張強度を基準に、これの1.2倍以上となった場合を良好、十字引張強度の比が1.2倍未満となる場合を不良と判定した。   Table 2 shows these results. Based on the cross tensile strength when only one bead is formed (No. 8), it is good when it is 1.2 times or more of this, and the ratio of cross tensile strength is less than 1.2 times. Judged as bad.

Figure 0005505369
Figure 0005505369

表2の結果から分かるように、本発明によれば、ビードに割れを生じさせることなく、継手強度に優れたレーザ溶接継手を得ることができる。   As can be seen from the results in Table 2, according to the present invention, a laser welded joint excellent in joint strength can be obtained without causing cracks in the bead.

No.8は、1本の円形のビードで溶接継手を形成した比較例であり、発明例と比べると、十字引張強度が劣る。   No. 8 is a comparative example in which a welded joint is formed with a single circular bead, and the cross tensile strength is inferior to that of the inventive example.

No.9は、圧縮場付与ビードが本ビードから離れすぎているので、本ビードの近傍に生じた引張歪みを相殺できず、焼戻しビードに割れが生じた。   No. In No. 9, since the compression field imparting bead was too far from the main bead, the tensile strain generated in the vicinity of the main bead could not be offset, and the tempered bead was cracked.

No.10は、焼戻しビードが本ビードから遠すぎるので、本ビードに熱が十分に伝導せず、本ビードの焼戻しが不十分となり、継手強度が向上しなかった。   No. In No. 10, since the tempered bead was too far from the main bead, heat was not sufficiently conducted to the main bead, the tempering of the main bead was insufficient, and the joint strength was not improved.

No.11は、本ビードの温度が十分に下がらないうちに圧縮場付与ビードを形成したので、本ビードには十分なマルテンサイトが生成されず、過度に軟化され、十字引張強度が大幅に低下した。   No. No. 11 formed a compression field imparting bead before the temperature of the bead was sufficiently lowered, so that sufficient martensite was not generated in the bead and was excessively softened, and the cross tensile strength was greatly reduced.

No.12は、圧縮場付与ビードを形成してから、焼戻しビードを形成するまでの時間が長いので、圧縮場付与ビードの形成により上昇した温度が低下し、焼戻しビードの形成位置に引張歪が生じて、焼戻しビードに割れが生じた。   No. No. 12, since it takes a long time from forming the compression field imparting bead to forming the tempering bead, the temperature raised by the formation of the compression field imparting bead is lowered, and tensile strain is generated at the position where the tempering bead is formed. Cracking occurred in the tempered bead.

No.13は、圧縮場付与ビードが本ビードに近すぎるので、圧縮付与ビード近傍の高温で大きく膨張した領域が焼戻しビードにより溶融され、圧縮歪付与の効果が小さくなり、焼戻しビードに割れが生じた。   No. In No. 13, since the compression field imparting bead was too close to the main bead, the region greatly expanded at a high temperature in the vicinity of the compression imparting bead was melted by the tempering bead, the effect of imparting compressive strain was reduced, and the tempering bead was cracked.

No.14は、焼戻しビードが本ビードに近すぎるので、本ビードの温度が上昇しすぎて再び焼きが入り、焼戻しが不十分となり、十字引張強度が向上しなかった。   No. In No. 14, since the tempered bead was too close to the actual bead, the temperature of the actual bead was increased too much, so that tempering occurred again, tempering was insufficient, and the cross tensile strength was not improved.

No.15は、圧縮場付与ビードを形成してから、焼戻しビードを形成するまでの時間が短いので、圧縮歪が十分に付与されず、その結果、本ビード形成の際に生じた引張歪が相殺されず、焼戻しビードに割れが生じた。   No. No. 15, since the time from the formation of the compression field imparting bead to the formation of the tempered bead is short, the compressive strain is not sufficiently imparted, and as a result, the tensile strain generated during the formation of this bead is offset. The cracks occurred in the tempered beads.

本発明によれば、従来よりも継手強度に優れたレーザ溶接継手が得られ、自動車用部材等に適用できるので、産業上の利用可能性は大きい。   According to the present invention, a laser-welded joint having a joint strength superior to that of the conventional one can be obtained and applied to a member for an automobile and the like, and thus industrial applicability is great.

1 レーザ溶接継手
5 高張力鋼板
10 本ビード
10a 本ビードの外側の止端
10b 本ビードの内側の止端
10c 本ビードの溶融境界
10d 本ビードの最終凝固部(中央部)
20,21 焼戻しビード
20a 焼戻しビードの外側の止端
20b 焼戻しビードの内側の止端
20c 焼戻しビードの溶融境界
30,31 圧縮場付与ビード
30a 圧縮場付与ビードの外側の止端
30b 圧縮場付与の内側の止端
50 開口部
60 一体となったビードの中央部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welded joint 5 High-tensile steel plate 10 Bead 10a Toe outside this bead 10b Toe inside this bead 10c Melting boundary of this bead 10d Final solidification part (center part) of this bead
20, 21 Tempered bead 20a Outer end of tempered bead 20b Inner end of tempered bead 20c Melting boundary of tempered bead 30,31 Compressed field imparting bead 30a Outer toe 30b of compressive field imparted bead 30b Toe 50 Opening 60 Central part of integrated bead

Claims (10)

Pの含有量[P]と、Sの含有量[S]が、[P]+5[S]≧0.026質量%を満たす鋼板を複数枚重ねて、レーザにより接合したレーザ溶接継手であって、
平均ビード幅がWで、閉ループ又は閉ループ状の本ビードと、
上記本ビードの外側の止端から内側にW超、2.2W以下の距離に内側の止端が配置された、閉ループ又は閉ループ状の焼戻しビードと、
上記本ビードの外側の止端から内側に1.5W超、4.0W以下の距離に外側の止端が配置された、閉ループ又は閉ループ状の圧縮場付与ビード
を有することを特徴とする継手強度に優れたレーザ溶接継手。
A laser welded joint in which a plurality of steel sheets satisfying P content [P] and S content [S] satisfying [P] +5 [S] ≧ 0.026 mass% are joined by laser. ,
An average bead width of W, and a closed loop or closed loop bead;
A closed loop or closed loop tempered bead in which the inner toe is disposed at a distance of more than W and not more than 2.2 W from the outside toe of the bead;
A joint strength characterized by having a closed loop or closed loop compression field imparting bead in which the outer toe is disposed at a distance of more than 1.5 W and not more than 4.0 W on the inside from the outer toe of the bead. Excellent laser welded joint.
前記圧縮場付与ビードは、前記焼戻しビードと重なることなく配置されたことを特徴とする請求項1に記載の継手強度に優れたレーザ溶接継手。   The laser weld joint with excellent joint strength according to claim 1, wherein the compression field imparting bead is disposed without overlapping the tempering bead. 前記閉ループ状の本ビード、焼戻しビード、及び、圧縮場付与ビードが、各々1つ以上の開口部を有し、各々のビードにおける開口部の長さの合計は、各々のビードの外接円相当径の3/4以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の継手強度に優れたレーザ溶接継手。   Each of the closed-loop bead, the tempered bead, and the compression field imparting bead has one or more openings, and the total length of the openings in each bead is a diameter corresponding to the circumscribed circle of each bead. The laser welded joint excellent in joint strength according to claim 1 or 2, wherein the joint is 3/4 or less. 前記本ビードの平均ビッカース硬度が、前記焼戻しビードの平均ビッカース硬度よりも低いことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の継手強度に優れたレーザ溶接継手。   4. The laser welded joint having excellent joint strength according to claim 1, wherein an average Vickers hardness of the main bead is lower than an average Vickers hardness of the tempered bead. 前記本ビードの平均ビッカース硬度が、前記焼戻しビードの平均ビッカース硬度よりも15以上低いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の継手強度に優れたレーザ溶接継手。   The laser welded joint with excellent joint strength according to any one of claims 1 to 4, wherein the average bead hardness of the main bead is 15 or more lower than the average Vickers hardness of the tempered bead. 前記圧縮場付与ビード及び前記焼戻しビードからなる組を、2組以上有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の継手強度に優れたレーザ溶接継手。   The laser welded joint having excellent joint strength according to any one of claims 1 to 5, wherein two or more sets of the compression field imparting beads and the tempered beads are included. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のレーザ溶接継手の製造方法であって、
(a)平均ビード幅がWの閉ループ又は閉ループ状の本ビードを形成する工程と、
(b)上記本ビードの温度がMs点−50℃以下となった後に、上記本ビードの外側の止端から内側に1.5W超、4.0W以下の距離に外側の止端が配置された、閉ループ又は閉ループ状の圧縮場付与ビードする工程と、
(c)上記圧縮場付与ビードの形成開始時刻から0.3〜3.5secの間に、上記本ビードの温度が400℃以上、Ac1点+50℃以下となるように、上記本ビードの外側の止端から内側にW超、2.2W以下の距離に内側の止端が配置された、閉ループ又は閉ループ状の焼戻しビードを形成する工程
を、順に備えることを特徴とする継手強度に優れたレーザ溶接継手の製造方法。
It is a manufacturing method of the laser weld joint according to any one of claims 1 to 5,
(A) forming a closed-loop or closed-loop main bead having an average bead width of W;
(B) After the temperature of the main bead becomes Ms point −50 ° C. or lower, the outer toe is arranged at a distance of more than 1.5 W and 4.0 W or less inward from the outer toe of the main bead. And a closed loop or closed loop compression field applying bead,
(C) During the period from 0.3 to 3.5 sec from the formation start time of the compression field imparting bead, the outside of the main bead is adjusted so that the temperature of the main bead is 400 ° C. or higher and Ac1 point + 50 ° C. or lower. A laser excellent in joint strength characterized by comprising a step of forming a closed-loop or closed-loop tempered bead in which the inner toe is disposed at a distance greater than W and not more than 2.2 W inward from the toe. A method for manufacturing a welded joint.
本ビード及び焼戻しビードが閉ループであり、
ビードの中心と本ビードの始終端を結んだ線分と、ビードの中心と焼戻しビードの始終端を結んだ線分がなす角度を10°以上とする
ことを特徴とする請求項7に記載の継手強度に優れたレーザ溶接継手の製造方法。
The bead and tempered bead are closed loop,
The angle formed by a line segment connecting the center of the bead and the start and end of the bead and a line segment connecting the center of the bead and the start and end of the tempered bead is 10 ° or more. A method of manufacturing a laser welded joint with excellent joint strength.
請求項6に記載のレーザ溶接継手の製造方法であって、
前記(c)の工程の後に、さらに、前記(b)の工程、及び、前記(c)の工程を順に含む工程を、1回以上備えることを特徴とする請求項7又は8に記載の継手強度に優れたレーザ溶接継手の製造方法。
A method for manufacturing a laser welded joint according to claim 6,
The joint according to claim 7 or 8, further comprising, after the step (c), one or more steps including the step (b) and the step (c) in order. A method for manufacturing a laser welded joint with excellent strength.
複数枚重ねた鋼板に、複数の溶接継手を形成する際に、
本ビードを複数形成し、その後、
温度がMs点−50℃以下となった本ビードに対して、圧縮場付与ビード、及び、焼戻しビードを形成することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の継手強度に優れたレーザ溶接継手の製造方法。
When forming multiple welded joints on multiple steel plates,
Form multiple beads and then
The joint strength according to any one of claims 7 to 9, wherein a compression field imparting bead and a tempered bead are formed on the bead having a temperature Ms point of -50 ° C or lower. An excellent laser welded joint manufacturing method.
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