JP6310605B1 - Laser-welded section and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

【課題】溶接部の強度、特に疲労強度に優れるレーザ溶接形鋼を提供する。【解決手段】鋼板からなるウェブ材(4)およびフランジ材(3)により形成されたレーザ溶接形鋼(1)であって、鋼板の組成、およびウェブ材(4)とフランジ材(3)との接合部分である溶接部(2)の硬さが所定の条件を満たすとともに、溶接部(2)におけるレーザ光源側の表面(2a)は全て、ウェブ材(4)の表面(4a)を含む平面よりもレーザ光源側に位置している。Ceql=C+(Si/50)+(Mn/25)+(P/2)+(Cr/25)+Ti・・・(1)【選択図】図2The present invention provides a laser welded shape steel having excellent weld strength, particularly fatigue strength. A laser welded shape steel (1) formed of a web material (4) and a flange material (3) made of a steel plate, the composition of the steel plate, and the web material (4) and the flange material (3). The hardness of the welded portion (2) that is the joint portion of the laser beam satisfies the predetermined condition, and the surface (2a) on the laser light source side in the welded portion (2) all includes the surface (4a) of the web material (4). It is located closer to the laser light source than the plane. Ceql = C + (Si / 50) + (Mn / 25) + (P / 2) + (Cr / 25) + Ti (1) [Selection] FIG.

Description

本発明は、レーザ溶接形鋼およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a laser welded shape steel and a method for producing the same.

従来、建築物の構造材等の様々な用途に、T字形鋼やH形鋼等の形鋼が用いられている。このような形鋼を製造する方法の一つとして、レーザ溶接法が挙げられる。レーザ溶接法では、フランジ材にウェブ材の端部を垂直に突き合わせて形成されるT字継手部にレーザ光を照射して、フランジ材とウェブ材とが互いに溶接される。   Conventionally, shape steels such as T-shaped steel and H-shaped steel have been used for various applications such as structural materials for buildings. One of the methods for producing such a shape steel is a laser welding method. In the laser welding method, the flange material and the web material are welded to each other by irradiating laser light to a T-shaped joint portion formed by vertically butting the end of the web material against the flange material.

レーザ溶接法によって、所望の性質を満たす形鋼を効率的に形成する技術が各種提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。   Various techniques for efficiently forming a shaped steel satisfying desired properties by laser welding have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

また、特許文献4には、ウェブ材の幅方向の端部に、座屈変形させることなく肉厚増大部を形成するウェブエッジプリアプセット方法が記載されている。この方法により、高周波電流を流してフランジ材とウェブ材との接触部を溶着する高周波溶接を行うに際して、当該接触部の面積を大きくすることができる。   Further, Patent Document 4 describes a web edge pre-upsetting method in which a thickened portion is formed at the end in the width direction of the web material without buckling deformation. By this method, when performing high-frequency welding in which a contact portion between the flange material and the web material is welded by flowing a high-frequency current, the area of the contact portion can be increased.

特開2009−119485号公報(2009年6月4日公開)JP 2009-119485 A (released on June 4, 2009) 特開2011−83781号公報(2011年4月28日公開)JP2011-83781A (released on April 28, 2011) 特開2012−152820号公報(2012年8月16日公開)JP 2012-152820 A (released on August 16, 2012) 特開2003−285136号公報(2003年10月7日公開)JP 2003-285136 A (released on October 7, 2003)

近年、レーザ溶接法により製造されたレーザ溶接形鋼の強度をさらに向上させることが求められている。レーザ溶接形鋼の強度を向上させるためには、(i)フランジ材およびウェブ材の素材自体の強度を向上させること、並びに、(ii)当該素材は、レーザ溶接により形成される溶接部の強度および加工性を満足するものであること、の両方が求められる。   In recent years, there has been a demand for further improving the strength of laser welded sections manufactured by laser welding. In order to improve the strength of the laser welded shape steel, (i) to improve the strength of the flange material and the web material itself, and (ii) the strength of the welded portion formed by laser welding. And satisfying workability are required.

ここで、一般に、レーザ溶接法では、溶接部(溶接ビード)に窪みが形成されることがある。これは、スパッタによる溶融金属の飛散、およびレーザを照射する側とは反対側の溶接ビードの垂れ下がり等に起因する。このような窪みは応力集中部となり得る。   Here, generally, in the laser welding method, a recess may be formed in a welded portion (weld bead). This is caused by spattering of the molten metal due to sputtering, drooping of the weld bead on the side opposite to the laser irradiation side, and the like. Such a depression can be a stress concentration part.

それゆえ、溶接部の疲労強度を向上させるためには、上記窪みが形成されないようにフランジ材およびウェブ材を溶接することが好ましい。   Therefore, in order to improve the fatigue strength of the welded portion, it is preferable to weld the flange material and the web material so that the above-described depression is not formed.

本発明はこのような現状に鑑み、溶接部の強度、特に疲労強度に優れるレーザ溶接形鋼を提供することを目的とする。   In view of such a current situation, an object of the present invention is to provide a laser welded shape steel having excellent weld strength, particularly fatigue strength.

上記の課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討したところ、以下の(A)および(B)の知見を得て、本発明を完成させるに至った。すなわち、(A)素材としての鋼板自体の強度を向上させることと、レーザ溶接部の強度を向上させることとの両方を実現することができる、上記鋼板の組成条件およびレーザ溶接部の条件を見出した。一般に、レーザ溶接法では、溶接部に形成される突出部がアーク溶接法等に比べて小さくなる。そのような突出部が小さい(断面積が少ない)溶接部を有するレーザ溶接形鋼であっても、本発明者らが見出した条件を満たすことにより、レーザ溶接部の強度を向上させることができる。そして、本発明者らはさらに検討を重ね、(B)上記窪みが形成することを、フィラーワイヤ(溶加材)等を用いたり、溶接1パスに対して複数のレーザ発振器を設置したりすることなく、防止し得る方法を見出した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied. As a result, the following findings (A) and (B) were obtained, and the present invention was completed. That is, (A) The composition condition of the said steel plate and the conditions of the laser welding part which can implement | achieve both improving the intensity | strength of the steel plate itself as a raw material and improving the intensity | strength of a laser welding part are discovered. It was. In general, in the laser welding method, the protruding portion formed in the welded portion is smaller than in the arc welding method or the like. Even in the case of a laser-welded steel having a weld with such a small protrusion (small cross-sectional area), the strength of the laser weld can be improved by satisfying the conditions found by the present inventors. . Then, the present inventors have further studied, and (B) the formation of the depression is made by using a filler wire (filler material) or installing a plurality of laser oscillators for one welding pass. The present inventors have found a method that can be prevented without any problem.

すなわち、本発明は、以下の発明を含むものである。   That is, the present invention includes the following inventions.

〔1〕鋼板からなるウェブ材およびフランジ材により形成されたレーザ溶接形鋼であって、前記鋼板は、式(1)で与えられる炭素当量Ceqlが0.07以上0.12以下、かつTi含有量が0.01質量%以上0.1質量%以下であり、前記ウェブ材と前記フランジ材との接合部分である溶接部の硬さは、前記鋼板の硬さの1.2倍以上2.8倍以下であり、前記ウェブ材におけるレーザが照射された面を第1面とし、前記ウェブ材を基準として前記第1面が位置する側を第1の側とし、前記第1の側における前記溶接部の表面は全て、前記ウェブ材の前記第1面を含む平面よりも前記第1の側に位置していることを特徴とするレーザ溶接形鋼。 [1] A laser welded shape steel formed of a web material and a flange material made of a steel plate, wherein the steel plate has a carbon equivalent C eql given by the formula (1) of 0.07 or more and 0.12 or less, and Ti The content is 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and the hardness of the welded portion which is a joint portion between the web material and the flange material is 1.2 times or more the hardness of the steel plate 2 .8 times or less, the surface of the web material irradiated with laser is the first surface, the side on which the first surface is located with respect to the web material as the first side, and the first side All the surfaces of the welded part are located on the first side with respect to a plane including the first surface of the web material.

〔2〕前記第1の側における前記フランジ材から突出している溶接部の長さをα、前記第1面から前記第1の側に突出している溶接部の長さをγ、前記ウェブ材を基準として前記第1の側の反対側である第2の側における前記フランジ材から突出している溶接部の長さをβ、前記ウェブ材の前記第1面と反対側の第2面から前記第2の側に突出している溶接部の長さをδとすると、α、β、γ、およびδで示される、突出している溶接部の長さが何れも1mm以下であることを特徴とする〔1〕に記載のレーザ溶接形鋼。   [2] The length of the welded portion protruding from the flange material on the first side is α, the length of the welded portion protruding from the first surface to the first side is γ, and the web material is As a reference, the length of the welded portion protruding from the flange material on the second side opposite to the first side is β, and the length of the web material from the second surface opposite to the first surface is the first. When the length of the welded portion protruding to the side 2 is δ, the length of the protruding welded portion represented by α, β, γ, and δ is 1 mm or less. 1] The laser welded shape steel according to item 1.

〔3〕前記ウェブ材は、板厚が6mm以下であることを特徴とする〔1〕または〔2〕に記載のレーザ溶接形鋼。   [3] The laser welded section steel according to [1] or [2], wherein the web material has a plate thickness of 6 mm or less.

〔4〕鋼板からなるウェブ材およびフランジ材により形成されたレーザ溶接形鋼の製造方法であって、前記ウェブ材の端部を、該端部の板厚が前記ウェブ材の板幅方向における中央部の板厚に対して100%を超えるように増肉加工する増肉工程と、前記増肉工程の後、前記ウェブ材と前記フランジ材とをレーザ溶接により接合する接合工程とを含み、前記鋼板は、式(1)で与えられる炭素当量Ceqlが0.07以上0.12以下、かつTi含有量が0.01質量%以上0.1質量%以下であり、前記ウェブ材と前記フランジ材との接合部分である溶接部の硬さは、前記鋼板の硬さの1.2倍以上2.8倍以下であり、前記接合工程において、前記ウェブ材にレーザが照射される面を第1面とし、前記ウェブ材を基準として前記第1面が位置する側を第1の側とし、前記第1の側における前記溶接部の表面が全て、前記ウェブ材の前記第1面を含む平面よりも前記第1の側に位置するようにレーザ溶接することを特徴とするレーザ溶接形鋼の製造方法。 [4] A method of manufacturing a laser welded shape steel formed of a web material made of a steel plate and a flange material, wherein the end portion of the web material has a thickness at the center in the plate width direction of the web material. Including a thickness increasing step for increasing the thickness to exceed 100% with respect to the plate thickness of the part, and a joining step for joining the web material and the flange material by laser welding after the thickness increasing step, The steel sheet has a carbon equivalent C eql given by formula (1) of 0.07 to 0.12 and a Ti content of 0.01% to 0.1% by mass, and the web material and the flange The hardness of the welded portion, which is a joining portion with the material, is 1.2 times or more and 2.8 times or less of the hardness of the steel plate, and in the joining step, the surface on which the web material is irradiated with laser is the first. The first surface is based on the web material. Laser welding is performed such that the position on the first side is the first side and the surface of the welded portion on the first side is located on the first side with respect to the plane including the first surface of the web material. A method for producing a laser-welded section.

本発明の一態様によれば、溶接部の強度、特に疲労強度に優れるレーザ溶接形鋼を提供することができるという効果を奏する。   According to one aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to provide a laser welded shape steel having excellent weld strength, particularly fatigue strength.

一般的なレーザ溶接法にて製造したレーザ溶接形鋼の溶接部を、長手方向に垂直な平面にて切断した断面を示す写真の一例である。It is an example of the photograph which shows the cross section which cut | disconnected the welding part of the laser welded shape steel manufactured with the general laser welding method in the plane perpendicular | vertical to a longitudinal direction. (a)は、本発明の実施の形態におけるレーザ溶接形鋼の長手方向に垂直な断面を示す図である。(b)は、(a)に示すレーザ溶接形鋼における溶接部を示す断面写真の一例である。(A) is a figure which shows the cross section perpendicular | vertical to the longitudinal direction of the laser welded shape steel in embodiment of this invention. (B) is an example of the cross-sectional photograph which shows the welding part in the laser welded shape steel shown to (a). 炭素当量Ceqlと溶接部の硬さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between carbon equivalent Ceql and the hardness of a welding part. 図2に示したレーザ溶接形鋼の長手方向に垂直な断面における溶接部の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the welding part in the cross section perpendicular | vertical to the longitudinal direction of the laser welded shape steel shown in FIG. 形鋼が建築物等の構造部材として使用される場合の一例を示す図であり、(a)は、比較例としての軽量溶接形鋼を、(b)は、本発明の実施の形態におけるレーザ溶接形鋼を示している。It is a figure which shows an example in case a shape steel is used as structural members, such as a building, (a) is the lightweight welded shape steel as a comparative example, (b) is the laser in embodiment of this invention The welded shape steel is shown. マッシャーロールの押し当てによってウェブ材の端面を平滑化および増肉化する方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the method of smoothing and thickening the end surface of a web material by pressing a masher roll. レーザ溶接方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the laser welding method. 溶接部の表面における窪み量を測定する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of measuring the amount of depressions in the surface of a welding part. 実施例における疲労試験の模式図である。It is a schematic diagram of the fatigue test in an Example. (a)および(b)は、実施例における斜め割れ試験の模式図である。(A) And (b) is a schematic diagram of the diagonal crack test in an Example.

以下、本発明の実地の形態について、図面を参照し詳細に説明する。なお、以下の記載は発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A〜B」とは、A以上B以下であることを示している。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description is for better understanding of the gist of the invention and does not limit the present invention unless otherwise specified. Further, unless otherwise specified in the present specification, “A to B” representing a numerical range indicates that it is A or more and B or less.

(レーザ溶接形鋼の比較例)
本発明の実施の形態におけるレーザ溶接形鋼についての理解を容易にするため、先ず、比較例としての一般的なレーザ溶接形鋼について、図1に基づいて説明する。
(Comparative example of laser welded section)
In order to facilitate understanding of the laser welded shape steel in the embodiment of the present invention, first, a general laser welded shape steel as a comparative example will be described with reference to FIG.

図1は、一般的なレーザ溶接法にて製造したレーザ溶接形鋼100の溶接部を、長手方向に垂直な平面にて切断した断面写真の一例である。通常、レーザ溶接形鋼100は以下のように製造される。先ず、フランジ材110を、その短手方向が重力方向に沿った方向となるように配置し、フランジ材110の板面にウェブ材120の端面を押し当てる。フランジ材110とウェブ材120との当接部に、図1における上側から斜めにレーザ光を照射する。これにより、レーザ溶接部130が形成される。   FIG. 1 is an example of a cross-sectional photograph of a welded portion of a laser welded shape steel 100 manufactured by a general laser welding method, cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction. Usually, the laser welded shape steel 100 is manufactured as follows. First, the flange member 110 is arranged such that the short side direction is along the direction of gravity, and the end surface of the web member 120 is pressed against the plate surface of the flange member 110. Laser light is irradiated obliquely from the upper side in FIG. 1 to the contact portion between the flange member 110 and the web member 120. Thereby, the laser welding part 130 is formed.

図1に示すように、レーザ溶接形鋼100は、レーザ溶接部130に、深さ0.2mm程度の窪み140が生じている。この窪み140が発生する原因は、(i)ウェブ材120のスリットエッジ(切断端面)の形状が平滑でないことにより押し当て部(当接部)に空隙が生じること、(ii)レーザ光によって溶融した溶融金属が重力によって垂下すること、が挙げられる。また、他にも、(iii)フランジ材110にウェブ材120を押し当てる力(アプセット)の不足、(iv)スパッタによる溶融金属の飛散、および(v)シールドガスの噴きつけによる溶融部へのガス圧の影響、等も原因として挙げられる。   As shown in FIG. 1, the laser welded shape steel 100 has a recess 140 having a depth of about 0.2 mm in the laser welded portion 130. The reason why the dent 140 is generated is that (i) the slit edge (cut end surface) of the web material 120 is not smooth, so that a gap is generated in the pressing portion (contact portion), and (ii) the laser beam melts. The molten metal drooped by gravity. In addition, (iii) Insufficient force (upset) to press the web material 120 against the flange material 110, (iv) Spattering of molten metal by sputtering, and (v) Spraying of shield gas to the molten portion The influence of gas pressure, etc. can be cited as a cause.

レーザ溶接部130に窪み140が生じることは、好ましいことではないため公言されることは少ない。しかしながら、実際上、上記(i)〜(v)等の理由により、一般的なレーザ溶接法にて製造したレーザ溶接形鋼100には、窪み140が必然的に生じ得る。   The formation of the depression 140 in the laser weld 130 is not preferred and is therefore rarely declared. However, in practice, for reasons such as (i) to (v) above, indentations 140 may inevitably occur in the laser welded shape steel 100 manufactured by a general laser welding method.

<レーザ溶接形鋼1>
以下に、本発明の実施の形態におけるレーザ溶接形鋼1について説明する。図2の(a)は、本実施の形態におけるレーザ溶接形鋼1の長手方向に垂直な断面を示す図である。図2の(b)は、(a)に示すレーザ溶接形鋼1における溶接部2を示す断面写真の一例である。
<Laser welded section 1>
Below, the laser welded shape steel 1 in embodiment of this invention is demonstrated. (A) of FIG. 2 is a figure which shows the cross section perpendicular | vertical to the longitudinal direction of the laser welded shape steel 1 in this Embodiment. FIG. 2B is an example of a cross-sectional photograph showing the welded portion 2 in the laser welded shape steel 1 shown in FIG.

図2の(a)に示すように、レーザ溶接形鋼1は、鋼板からなる2つのフランジ材3と、フランジ材3同士を繋ぐ、鋼板からなるウェブ材4とがレーザ溶接により接合されたH形鋼である。なお、本実施形態では、レーザ溶接形鋼1が、長手方向に垂直な断面がH形であるH形鋼である場合について述べるが、これに限られるものでは無い。すなわち、レーザ溶接形鋼1は、レーザ溶接により製造されたT字状の継手部を有している形鋼であればよく、I形鋼、T形鋼等の各種形鋼であってもよい。なお、以下では、フランジ材3およびウェブ材4を母材と称することがある。また、レーザ溶接形鋼1の溶接部2について、レーザ溶接部と称することがある。   As shown in FIG. 2 (a), the laser welded shape steel 1 includes two flange members 3 made of steel plates and a web member 4 made of steel plates that connect the flange members 3 to each other by laser welding. Shape steel. In addition, although this embodiment describes the case where the laser-welded shape steel 1 is an H-section steel whose cross section perpendicular to the longitudinal direction is an H-shape, the present invention is not limited to this. That is, the laser welded shape steel 1 may be a shape steel having a T-shaped joint portion manufactured by laser welding, and may be various shape steels such as an I-shaped steel and a T-shaped steel. . Hereinafter, the flange material 3 and the web material 4 may be referred to as a base material. Further, the welded portion 2 of the laser welded shape steel 1 may be referred to as a laser welded portion.

レーザ溶接形鋼1は、フランジ材3とウェブ材4との接合部分に、フランジ材3とウェブ材4とが溶融して形成された溶接部2を有する。   The laser welded shape steel 1 has a welded portion 2 formed by melting the flange material 3 and the web material 4 at a joint portion between the flange material 3 and the web material 4.

図2の(b)に示すように、本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1は、溶接部2のうち最も窪んだ部位であっても、当該部位の窪みの頂点の位置が、ウェブ材4の非溶接部である表面の延長線よりウェブ材4の内部側に位置しないように溶接部2が形成されている。なお、このような溶接部2を形成する方法については、本実施形態のレーザ溶接形鋼1の製造方法の説明にて後述する。   As shown in (b) of FIG. 2, even if the laser welded shape steel 1 in the present embodiment is the most depressed portion of the welded portion 2, the position of the apex of the depression of the portion is that of the web material 4. The welded portion 2 is formed so as not to be positioned on the inner side of the web material 4 from the extended line of the surface which is a non-welded portion. In addition, about the method of forming such a weld part 2, it mentions later by description of the manufacturing method of the laser welded shape steel 1 of this embodiment.

レーザ溶接形鋼1における溶接部2の形状について、より詳しく説明すれば以下のとおりである。   It will be as follows if the shape of the welding part 2 in the laser welded shape steel 1 is demonstrated in detail.

フランジ材3とウェブ材4とをレーザ溶接する前において、フランジ材3の板面にウェブ材4の端面を当接させて当接部(図示せず)が形成される。この当接部に、図2の(a)および(b)における上側から斜めにレーザが照射されて溶接部2が形成される。   Before laser welding the flange material 3 and the web material 4, the end surface of the web material 4 is brought into contact with the plate surface of the flange material 3 to form a contact portion (not shown). The contact portion is irradiated with laser obliquely from the upper side in FIGS. 2A and 2B to form the welded portion 2.

ここで、上記当接部にレーザが照射される際に、当該レーザを出射するレーザ発振器(図示せず)が配置される側をレーザ光源側(第1の側)とする。換言すれば、レーザ光源側とは、ウェブ材4におけるレーザが照射された面を第1面とし、ウェブ材4を基準として当該第1面が位置する側のことある。また、ウェブ材4における上記第1面を表面4aとし、溶接部2における上記レーザ光源側に位置する表面を表面2aとする。   Here, when a laser is irradiated onto the contact portion, a side on which a laser oscillator (not shown) that emits the laser is arranged is a laser light source side (first side). In other words, the laser light source side is the side on which the laser beam of the web material 4 is irradiated as the first surface, and the first surface is located with respect to the web material 4 as a reference. Moreover, the said 1st surface in the web material 4 is made into the surface 4a, and the surface located in the said laser light source side in the welding part 2 is made into the surface 2a.

本実施形態のレーザ溶接形鋼1において、溶接部2の表面2aは全て、ウェブ材4の表面4aを含む平面よりも上記レーザ光源側に位置している。   In the laser welded shape steel 1 of the present embodiment, the surface 2a of the welded portion 2 is all located closer to the laser light source than the plane including the surface 4a of the web material 4.

また、溶接部2の形状について、図2の(b)に示す断面に基づいて、以下のように表現することもできる。   Further, the shape of the welded portion 2 can be expressed as follows based on the cross section shown in FIG.

ここで、レーザ溶接する前において、フランジ材3にウェブ材4の端面を当接させることにより、フランジ材3の板面とウェブ材4の表面4aとによって隅部が形成される。レーザ溶接後のレーザ溶接形鋼1を、上記隅部の線の延びる方向に垂直な平面で切断したときの溶接部2の断面が、図2の(b)に示す断面である。レーザ溶接形鋼1は、上記隅部の線に沿った任意の位置において切断した場合であっても、上記断面において、溶接部2の表面2aは全て、ウェブ材4の表面4aを含む平面よりも上記レーザ光源側に位置している。   Here, before laser welding, a corner is formed by the plate surface of the flange material 3 and the surface 4 a of the web material 4 by bringing the end surface of the web material 4 into contact with the flange material 3. The cross section of the welded portion 2 when the laser welded steel 1 after laser welding is cut along a plane perpendicular to the direction in which the corner line extends is a cross section shown in FIG. Even when the laser welded shape steel 1 is cut at an arbitrary position along the line of the corner, in the cross section, the surface 2a of the welded portion 2 is entirely from a plane including the surface 4a of the web material 4. Is also located on the laser light source side.

また、より詳しくは、本実施形態のレーザ溶接形鋼1における溶接部2は、仮に表面2aに窪みが形成されていた場合であっても、最も深い窪みの底がウェブ材4の表面4aを含む平面よりも深くなることがない、換言すれば最も深い窪みの頂点が表面4aを含む平面よりもウェブ材4の内部側に位置することがない。   More specifically, in the welded portion 2 of the laser welded structural steel 1 according to the present embodiment, even if a depression is formed on the surface 2 a, the bottom of the deepest depression forms the surface 4 a of the web material 4. It does not become deeper than the plane including it, in other words, the vertex of the deepest depression is not located on the inner side of the web member 4 than the plane including the surface 4a.

以上のように、レーザ溶接形鋼1の溶接部2は、前述した一般的なレーザ溶接形鋼100における窪み140を有していない。そのため、応力集中が抑制され、溶接部2の疲労強度を向上させることができる。   As described above, the welded portion 2 of the laser welded shape steel 1 does not have the recess 140 in the general laser welded shape steel 100 described above. Therefore, stress concentration is suppressed and the fatigue strength of the welded portion 2 can be improved.

また、本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1は、ウェブ材4を基準として上記レーザ光源側の反対側(第2の側)においても、以上に説明したことと同様に、応力集中部となり得る窪みが形成されていない。具体的には、ウェブ材4を基準として上記レーザ光源側の反対側を非レーザ照射側(第2の側)とし、ウェブ材4における非レーザ照射側に位置する面を表面4b(第2面)とし、溶接部2における非レーザ照射側に位置する表面を表面2bとする。   Further, in the laser welded shape steel 1 in the present embodiment, a recess that can be a stress concentration portion on the opposite side (second side) of the laser light source side with respect to the web material 4 as described above. Is not formed. Specifically, with the web material 4 as a reference, the side opposite to the laser light source side is defined as the non-laser irradiation side (second side), and the surface of the web material 4 positioned on the non-laser irradiation side is the surface 4b (second surface). The surface located on the non-laser irradiation side in the welded portion 2 is defined as a surface 2b.

上記非レーザ照射側において、溶接部2の表面2bは全て、ウェブ材4の表面4bを含む平面よりも、上記非レーザ照射側に位置している。レーザ溶接形鋼1は、長手方向のいずれの位置で切断した場合であっても、その断面において、溶接部2の表面2bは全て、ウェブ材4の表面4bを含む平面よりも上記非レーザ照射側に形成されている。   On the non-laser irradiation side, the surface 2b of the welded portion 2 is all located on the non-laser irradiation side with respect to the plane including the surface 4b of the web material 4. Even when the laser welded shape steel 1 is cut at any position in the longitudinal direction, the surface 2b of the welded portion 2 is not irradiated with the non-laser than the plane including the surface 4b of the web member 4 in the cross section. Formed on the side.

また、本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1は、表面4aから上記レーザ光源側に突出している溶接部2の長さ(図4を参照して後述する長さγ)が、表面4bから上記非レーザ照射側に突出している溶接部2の長さ(図4を参照して後述する長さδ)よりも大きくなっている。換言すれば、溶接部2は、上記レーザ光源側の突出量が、上記非レーザ照射側の突出量よりも大きくなっている。   Further, in the laser welded steel 1 in the present embodiment, the length of the welded portion 2 protruding from the surface 4a to the laser light source side (the length γ described later with reference to FIG. 4) is different from the surface 4b. It is larger than the length of the welded portion 2 protruding to the laser irradiation side (length δ described later with reference to FIG. 4). In other words, in the welded part 2, the amount of protrusion on the laser light source side is larger than the amount of protrusion on the non-laser irradiation side.

次に、本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1を形成する母材である鋼板の組成について、以下に説明する。   Next, the composition of a steel plate that is a base material for forming the laser welded structural steel 1 in the present embodiment will be described below.

一般にレーザ溶接法に使用される鋼板として、例えば、400MPa級の引張強度を示すC−Mn系の鋼板が知られている。母材の強度をさらに向上させるには、母材の組成におけるC(炭素)の含有量を増やすことが一つの方策として考えられる。   As a steel plate generally used for laser welding, for example, a C-Mn steel plate showing a 400 MPa class tensile strength is known. In order to further improve the strength of the base material, increasing the C (carbon) content in the composition of the base material is considered as one measure.

しかしながら、レーザ溶接部は急熱急冷組織であるため、その部分の硬度は母材に含有されるC量の影響を大きく受ける。そのため、母材中のC含有量が多くなると、それに伴ってレーザ溶接部が硬くなる。その結果、レーザ溶接部が脆くなり得る。つまり、母材の組成におけるC含有量を高くすると、母材強度は向上するが、その一方で、溶接部の割れが生じやすくなる。それゆえ、母材中のC含有量を高くしてレーザ溶接形鋼の強度を向上させることには限界がある。   However, since the laser welded portion has a rapid heating and quenching structure, the hardness of the portion is greatly affected by the amount of C contained in the base material. Therefore, when the C content in the base material increases, the laser weld becomes harder accordingly. As a result, the laser weld can become brittle. That is, when the C content in the composition of the base material is increased, the strength of the base material is improved, but on the other hand, cracking of the welded portion is likely to occur. Therefore, there is a limit to increasing the C content in the base material and improving the strength of the laser welded shape steel.

そこで、本発明者らは、鋭意検討を行い、その結果、下記の条件を満たすことにより母材強度およびレーザ溶接部の強度を向上させることができることを見出した。   Therefore, the present inventors have intensively studied and, as a result, found that the base material strength and the laser weld strength can be improved by satisfying the following conditions.

すなわち、本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1の溶接部2は、下記式(1)で示される炭素当量Ceqlが0.07以上0.12以下、かつTi含有量が0.01質量%以上0.1質量%以下である。なお、下記式(1)において、それぞれの元素記号は、溶接部2における各元素の質量%濃度を表している。 That is, in the welded portion 2 of the laser welded steel 1 in the present embodiment, the carbon equivalent C eql represented by the following formula (1) is 0.07 or more and 0.12 or less, and the Ti content is 0.01 mass% or more. It is 0.1 mass% or less. In the following formula (1), each element symbol represents the mass% concentration of each element in the weld zone 2.

ここで、溶接部2における炭素当量Ceqlは、溶接部2における各元素の濃度を直接測定することで求めてもよいが、ウェブ材4およびフランジ材3における各元素の質量%濃度を用いてもよい。これは、レーザ溶接は、アーク溶接とは異なり、フィラーワイヤを用いないため、ウェブ材4およびフランジ材3と同じ組成の溶接部2が形成されるためである。なお、ウェブ材4とフランジ材3とで組成の異なる鋼板を使用する場合には、その平均値を溶接部2の組成とすればよい。 Here, the carbon equivalent C eql in the welded part 2 may be obtained by directly measuring the concentration of each element in the welded part 2, but using the mass% concentration of each element in the web material 4 and the flange material 3. Also good. This is because, unlike arc welding, laser welding does not use filler wires, so that a weld 2 having the same composition as the web material 4 and the flange material 3 is formed. In addition, what is necessary is just to let the average value be a composition of the welding part 2 when using the steel plate from which a composition differs by the web material 4 and the flange material 3. FIG.

図3は、式(1)で示される炭素当量Ceqlと溶接部2の硬さとの関係を示す図である。式(1)で示される炭素当量Ceqlは、本願発明者が鋭意検討の結果見出したものであり、図3に示すように、炭素当量Ceqlと溶接部2の硬さとの間には、相関が見られることが分かる。 FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the carbon equivalent C eql represented by the formula (1) and the hardness of the welded portion 2. The carbon equivalent C eql represented by the formula (1) was found by the inventors of the present invention as a result of intensive studies. As shown in FIG. 3, between the carbon equivalent C eql and the hardness of the weld 2, It can be seen that there is a correlation.

母材の組成が0.01質量%以上0.1質量%以下のTiを含むことにより、C含有量を低く抑えつつ、母材および溶接部2の両方の強度を向上させることができる。具体的には、母材が590MPa級の引張強度を有するようにすることができる。そのことに加えて、溶接部2の引張強度が母材よりも大きいようにすることができるとともに、溶接部2が過度に硬くなって脆くなることを防止することができる。   When the base material contains 0.01 mass% or more and 0.1 mass% or less of Ti, the strength of both the base material and the welded portion 2 can be improved while keeping the C content low. Specifically, the base material can have a tensile strength of 590 MPa class. In addition to that, the tensile strength of the welded portion 2 can be made larger than that of the base material, and the welded portion 2 can be prevented from becoming excessively hard and fragile.

ここで、レーザ溶接法は、めっき鋼板を素材とした形鋼の製造に好適に用いられる。これは、高周波溶接やアーク溶接等に比べて、溶接する際のめっき層への影響を小さくし得るためである。母材の組成がTiを含むことによって、溶融金属脆化割れ(Liquid Metal Embrittlement Cracking:LMEC)を防止する作用(LMEC防止効果)も奏することができる。そのため、母材としてめっき鋼板を用いる場合において、レーザ溶接形鋼1をより一層好適に製造することができる。さらに、母材の組成が、Tiとの共添加によってLMEC防止効果を促進し得る他の元素(例えばB)を含んでいてもよい。   Here, the laser welding method is suitably used for manufacturing a shaped steel made of a plated steel plate. This is because the influence on the plating layer at the time of welding can be reduced as compared with high-frequency welding or arc welding. When the composition of the base material contains Ti, an effect of preventing liquid metal embrittlement cracking (LMEC) (LMEC prevention effect) can also be achieved. Therefore, when using a plated steel plate as a base material, the laser welded shape steel 1 can be manufactured more suitably. Furthermore, the composition of the base material may contain another element (for example, B) that can promote the effect of preventing LMEC by co-addition with Ti.

図3に示すように、式(1)で示される炭素当量Ceqlが0.07以下の場合、溶接部2の強度は充分でない。このことは、引張試験において溶接部2が破断し得ることから確認された。また、式(1)で示される炭素当量Ceqlが0.12以上の場合、溶接部2が過度に硬くなって脆くなる。このことは、斜め割れ試験において、溶接部2に割れが発生し得ることから確認された。 As shown in FIG. 3, when the carbon equivalent C eq1 represented by the formula (1) is 0.07 or less, the strength of the welded portion 2 is not sufficient. This was confirmed from the fact that the weld 2 can break in the tensile test. Moreover, when the carbon equivalent Ceql shown by Formula (1) is 0.12 or more, the weld 2 becomes excessively hard and brittle. This was confirmed from the fact that cracks could occur in the welded part 2 in the oblique crack test.

なお、母材の組成が0.1質量%以上のTiを含むと、母材の引張強さが過剰に上昇すると共に伸び値が低下し、母材の加工性、靭性が低下する。そのため、母材中のTi含有量は、0.1質量%以下であることが好ましい。   When the composition of the base material contains 0.1% by mass or more of Ti, the tensile strength of the base material is excessively increased, the elongation value is decreased, and the workability and toughness of the base material are decreased. Therefore, the Ti content in the base material is preferably 0.1% by mass or less.

また、本実施形態に係るレーザ溶接形鋼1は、溶接部2の硬さが、ウェブ材4およびフランジ材3からなる母材の硬さの1.2倍以上2.8倍以下である。また、溶接部2の硬さは、母材の硬さの1.6倍以上2.5倍以下であることが好ましい。なお、本実施形態でいう硬さとは、ビッカース硬度(Hv0.2)である。溶接部2の硬さとは、溶接部2におけるウェブ材4とフランジ材3との突き当て部(当接部)であって、ウェブ材4の厚み方向の中心である位置における硬さである。例えば、溶接部2における硬さとは、後述する図4に示す、位置2cにおける硬さである。また、ウェブ材4の硬さとフランジ材3の硬さとが異なる場合には、その平均値を母材の硬さとする。   Further, in the laser welded shape steel 1 according to this embodiment, the hardness of the welded portion 2 is 1.2 times or more and 2.8 times or less of the hardness of the base material composed of the web material 4 and the flange material 3. Moreover, it is preferable that the hardness of the welding part 2 is 1.6 times or more and 2.5 times or less of the hardness of a base material. In addition, the hardness as used in this embodiment is Vickers hardness (Hv0.2). The hardness of the welded part 2 is the abutting part (contact part) between the web material 4 and the flange material 3 in the welded part 2 and is the hardness at the center of the web material 4 in the thickness direction. For example, the hardness in the welded part 2 is the hardness at the position 2c shown in FIG. Moreover, when the hardness of the web material 4 and the hardness of the flange material 3 differ, let the average value be the hardness of a base material.

レーザ溶接形鋼1において、(溶接部2の硬さ)/(母材の硬さ)で示される硬さ比は、母材の組成およびレーザ溶接の条件等により制御することができる。   In the laser welded shape steel 1, the hardness ratio represented by (hardness of welded portion 2) / (hardness of base material) can be controlled by the composition of the base material, laser welding conditions, and the like.

上記硬さ比が2.8よりも大きい場合、溶接部2が過度に硬くなり、斜め割れ試験において、溶接部2に割れが発生し得る。また、硬さ比が1.2未満である場合、引張強度および疲労強度が低くなり、引張試験および疲労試験にて溶接部2が破断し得る。   When the said hardness ratio is larger than 2.8, the welding part 2 will become hard too much and a crack may generate | occur | produce in the welding part 2 in an oblique crack test. When the hardness ratio is less than 1.2, the tensile strength and fatigue strength are lowered, and the weld 2 can be broken in the tensile test and fatigue test.

なお、本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1に用いられる鋼板(フランジ材3およびウェブ材4)は、焼き入れや焼き戻し等の調質処理を施した鋼板であってもよく、また、調質処理を施していない非調質の鋼板であってもよい。   In addition, the steel plate (flange material 3 and web material 4) used for the laser welded shape steel 1 in the present embodiment may be a steel plate that has been subjected to a tempering treatment such as quenching or tempering. It may be a non-tempered steel sheet that has not been treated.

(レーザ溶接形鋼1の利点)
以上のように、本実施形態のレーザ溶接形鋼1における母材の組成は、式(1)で与えられる炭素当量Ceqlが0.07以上0.12以下であり、かつTi含有量が0.01質量%以上0.1質量%以下である。また、溶接部2の硬さは、母材の硬さの1.2倍以上2.8倍以下である。そして、溶接部2は、応力集中部となるような窪みを有していない。
(Advantages of laser welded section 1)
As described above, the composition of the base material in the laser welded shape steel 1 of the present embodiment is such that the carbon equivalent C eql given by the formula (1) is 0.07 or more and 0.12 or less, and the Ti content is 0. It is 0.01 mass% or more and 0.1 mass% or less. Moreover, the hardness of the welding part 2 is 1.2 times or more and 2.8 times or less of the hardness of a base material. And the welding part 2 does not have a hollow which becomes a stress concentration part.

これにより、レーザ溶接形鋼1の強度を向上させることができる。そのため、レーザ溶接形鋼1は、高い負荷応力が掛かった場合でも破壊し難い。そして、母材よりも先に溶接部2が破断すること、および溶接部2に割れが生じることが抑制される。したがって、レーザ溶接形鋼1は、設計強度と同等の強度を有しており、強度の信頼性を高くすることができる。   Thereby, the intensity | strength of the laser welded shape steel 1 can be improved. Therefore, the laser welded shape steel 1 is difficult to break even when a high load stress is applied. And it is suppressed that the welding part 2 fractures | ruptures ahead of a base material, and a crack arises in the welding part 2. FIG. Therefore, the laser welded shape steel 1 has a strength equivalent to the design strength, and the reliability of the strength can be increased.

特に、溶接部2の疲労特性が良好であるため、繰返し荷重を受ける場合であっても、設計荷重以内の荷重であれば破壊しない。この設計荷重(設計のための基本荷重)は、例えば母材の引張強さ規格の70%以内とすることができる。   In particular, since the fatigue characteristics of the welded portion 2 are good, even if it is subjected to repeated loads, it will not break if it is within the design load. This design load (basic load for design) can be, for example, within 70% of the tensile strength standard of the base material.

また、レーザ溶接形鋼1は、LMEC防止効果を有しているので、他の部材との溶接性にも優れている。つまり、レーザ溶接形鋼1の母材、またはレーザ溶接形鋼1と溶接される他の部材がめっき層を有している場合であっても、めっき金属によるLMECが生じ難い。   Moreover, since the laser welded shape steel 1 has an LMEC prevention effect, it is excellent in weldability with other members. That is, even when the base material of the laser welded shape steel 1 or another member welded to the laser welded shape steel 1 has a plating layer, LMEC due to the plated metal is unlikely to occur.

(その他の構成)
さらに、本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1は、以下のような構成を有していることが好ましい。
(Other configurations)
Furthermore, it is preferable that the laser welded structural steel 1 in the present embodiment has the following configuration.

図4は、レーザ溶接形鋼1における溶接部2の部分拡大図である。   FIG. 4 is a partially enlarged view of the welded portion 2 in the laser welded structural steel 1.

レーザ溶接形鋼1は、溶接部2の突出量が1mm以下であり、0.75mm以下であることが好ましい。溶接部2の突出量とは、レーザ溶接形鋼1の長手方向に垂直な任意の断面において、フランジ材3から突出している溶接部2の長さ、およびウェブ材4から突出している溶接部2の長さのうち、最大のものの長さである。   In the laser welded shape steel 1, the protruding amount of the welded portion 2 is 1 mm or less, and preferably 0.75 mm or less. The protruding amount of the welded portion 2 is the length of the welded portion 2 protruding from the flange material 3 and the welded portion 2 protruding from the web material 4 in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction of the laser welded structural steel 1. Is the length of the largest one of the lengths.

すなわち、図4に示すように、溶接部2の突出量とは、上記レーザ光源側におけるフランジ材3から突出している溶接部2の長さα、上記非レーザ照射側におけるフランジ材3から突出している溶接部2の長さβ、ウェブ材4の表面4aから上記レーザ光源側に突出している溶接部2の長さγ、およびウェブ材4の反対側の表面4bから上記非レーザ照射側に突出している溶接部2の長さδのうち、最大の長さのものである。本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1は、任意の箇所の断面において、α、β、γ、およびδで示される、突出している溶接部の長さが何れも1mm以下であることが好ましい。   That is, as shown in FIG. 4, the protruding amount of the welded portion 2 is the length α of the welded portion 2 protruding from the flange material 3 on the laser light source side, and the protruding amount from the flange material 3 on the non-laser irradiation side. The length β of the welded portion 2, the length γ of the welded portion 2 projecting from the surface 4 a of the web material 4 to the laser light source side, and the surface 4 b on the opposite side of the web material 4 projecting to the non-laser irradiation side. Of the length δ of the welded portion 2, the maximum length. In the laser welded steel 1 in the present embodiment, it is preferable that the length of the protruding welded portion indicated by α, β, γ, and δ is 1 mm or less in any cross section.

ここで、ウェブ材4の板厚は、6mm以下であることが好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、ウェブ材4の板厚が6mmを超えると、レーザ溶接を用いてフランジ材3とウェブ材4とを溶接する際に、入熱量を多くする必要がある。その結果、溶接部2の突出量、特に図4において、βおよびδで示される裏ビードの長さが、1mmを越えてしまうことがあるからである。なお、フランジ材3の板厚は、特に限定されるものでは無い。   Here, the thickness of the web material 4 is preferably 6 mm or less. This is due to the following reason. That is, when the thickness of the web material 4 exceeds 6 mm, it is necessary to increase the amount of heat input when the flange material 3 and the web material 4 are welded using laser welding. As a result, the protruding amount of the welded portion 2, particularly the length of the back bead indicated by β and δ in FIG. 4, may exceed 1 mm. In addition, the plate | board thickness of the flange material 3 is not specifically limited.

このようなレーザ溶接形鋼1の利点について、図5を用いて以下に説明する。図5は、形鋼が建築物等の構造部材として使用される場合の一例を示す図であり、(a)は、比較例としての軽量溶接形鋼を、(b)は、本発明例としてのレーザ溶接形鋼1を示している。   Advantages of the laser welded shape steel 1 will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of the case where the shape steel is used as a structural member such as a building, where (a) shows a lightweight welded shape steel as a comparative example, and (b) shows an example of the present invention. The laser welded shape steel 1 is shown.

従来用いられている軽量溶接形鋼等の形鋼は、高周波溶接法やアーク溶接法によって製造される。図5の(a)に示すように、このような軽量溶接形鋼では、ウェブ材とフランジ材との接合部分に突出部が形成される。ところで、このような形鋼は、建築物等の構造部材として使用される場合には、ウェブ材とフランジ材とで囲まれる部分に、補強部材を配置して使用されることがある。そのような場合に、従来用いられている軽量溶接形鋼等の形鋼では、ウェブ材とフランジ材との接合部分に突出部が形成されており、補強部材の配置や形状が制限されてしまう。また、切り欠きのような応力集中部が形成され得る。そして、突出部を切削等により除去すると、強度が低下してしまうという問題がある。   Conventionally used shape steels such as lightweight welded shape steels are manufactured by a high frequency welding method or an arc welding method. As shown to (a) of FIG. 5, in such a lightweight welded shape steel, a protrusion part is formed in the junction part of a web material and a flange material. By the way, when such a shape steel is used as a structural member such as a building, a reinforcing member may be disposed in a portion surrounded by the web material and the flange material. In such a case, in a conventionally used shape steel such as a light-weight welded shape steel, a protruding portion is formed at the joint portion between the web material and the flange material, which restricts the arrangement and shape of the reinforcing member. . Further, a stress concentration portion such as a notch can be formed. And if a protrusion part is removed by cutting etc., there exists a problem that intensity | strength will fall.

一方、図5の(b)に示すように、本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1では、溶接部2の突出量が1mm以下であるため、補強部材の配置や形状の自由度が高い。また、このような形鋼は、他の部材と接合して使用される場合もある。そのような場合においても、溶接部2の突出量が1mm以下であるため、溶接部2が他の部材との接合を阻害することはない。このように、本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1は、従来の形鋼に比べて、構造部材として使用する場合において、設計・施工面で有利である。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, in the laser welded steel 1 according to the present embodiment, since the protruding amount of the welded portion 2 is 1 mm or less, the degree of freedom of the arrangement and shape of the reinforcing member is high. Moreover, such a shaped steel may be used by joining with other members. Even in such a case, since the protruding amount of the welded portion 2 is 1 mm or less, the welded portion 2 does not hinder the joining with other members. Thus, the laser welded structural steel 1 in this embodiment is more advantageous in terms of design and construction when used as a structural member than the conventional structural steel.

本実施形態におけるレーザ溶接形鋼1は、溶接部2の突出量が1mm以下であっても、上述のように溶接部の強度、特に疲労強度に優れるレーザ溶接形鋼を提供することができる。   The laser welded shape steel 1 in this embodiment can provide a laser welded shape steel having excellent weld strength, particularly fatigue strength, as described above, even when the amount of protrusion of the weld 2 is 1 mm or less.

<レーザ溶接形鋼の製造方法>
本実施形態のレーザ溶接形鋼1の製造方法について、図6および図7を用いて以下に説明する。図6は、マッシャーロールの押し当てによってウェブ材4の端面を平滑化および増肉化する方法を説明する模式図である。図7は、レーザ溶接方法を示す模式図である。
<Laser welded section manufacturing method>
A method for manufacturing the laser welded shape steel 1 of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of smoothing and increasing the thickness of the end face of the web material 4 by pressing a masher roll. FIG. 7 is a schematic diagram showing a laser welding method.

ここで、例えば、特許文献1に記載のレーザ溶接形鋼の製造方法では、溶接部2に窪みが生じることを抑制するために、ウェブ材の端部をフランジ材に押圧し、ウェブ材自身を多く溶融させ、継手部における接合金属の不足を補うようになっている。しかし、この場合、以下のような問題を有する。   Here, for example, in the laser welded shape manufacturing method described in Patent Document 1, in order to suppress the formation of a dent in the welded portion 2, the end of the web material is pressed against the flange material, and the web material itself is A large amount is melted to compensate for the shortage of joining metal in the joint. However, this case has the following problems.

すなわち、ウェブ材のスリットエッジは必ずしも平坦ではなく、また、ウェブ材の端部をフランジ材に押圧することにより、重力方向の下方への溶接部の垂下が促進され得る。そのため、継手部における接合金属の不足を補うためにウェブ材の端部をフランジ材に押圧してウェブ材を多く溶融させようとしても、ウェブ材のスリットエッジが必ずしも平坦でないため、ウェブ材の溶融量や、下方への突出量をコントロールすることが難しい。   That is, the slit edge of the web material is not necessarily flat, and by pressing the end of the web material against the flange material, the drooping of the welded portion downward in the direction of gravity can be promoted. Therefore, even when trying to melt a large amount of web material by pressing the end of the web material against the flange material in order to compensate for the shortage of joining metal in the joint, the web material is not always flat, so the web material is melted. It is difficult to control the amount and the downward protrusion amount.

そこで、本発明者らは、溶接部2の強度を低下させることおよび突出量が増大することを抑制しつつ、かつ溶接部2に応力集中部となり得る窪みが生じることを防止することができる手法を種々検討した。その結果、ウェブ材4の端面をマッシャーロールにて適度に平滑化および増肉化することにより、上記の目的を達成することができるという知見を得た。   Therefore, the present inventors can prevent the depression of the welded portion 2 from becoming a stress concentrated portion while suppressing the decrease in the strength of the welded portion 2 and the increase in the amount of protrusion. Various studies were conducted. As a result, it has been found that the above object can be achieved by appropriately smoothing and increasing the thickness of the end face of the web material 4 with a masher roll.

(増肉工程)
本実施形態のレーザ溶接形鋼1の製造方法では、レーザ溶接を行う前に、ウェブ材4の端部を増肉する加工を行う増肉工程を含む。
(Thickening process)
In the manufacturing method of the laser welded shape steel 1 of this embodiment, the thickness increasing process which performs the process which increases the thickness of the edge part of the web material 4 is included before performing laser welding.

図6に示すように、本実施形態のレーザ溶接形鋼1の製造方法における増肉工程では、スリットにより所定の板幅に裁断されたウェブ材4について、そのスリットエッジ(切断端面)10にマッシャーロール9を押し当てる。これにより、スリットエッジ10の平滑化および増肉化を行う。上記マッシャーロールの直径は、例えば100mmである。   As shown in FIG. 6, in the thickening step in the method for manufacturing the laser welded shape steel 1 of the present embodiment, the web material 4 cut to a predetermined plate width by the slit is masked on the slit edge (cut end face) 10. The roll 9 is pressed. Thereby, the slit edge 10 is smoothed and thickened. The diameter of the masher roll is, for example, 100 mm.

スリットにより所定の板幅に裁断されたままのウェブ材4は、スリットエッジ10の形状が平滑ではないことがある。上記増肉工程により、ウェブ材4の端面が平滑化されるとともに、増肉化される。具体的には、増肉工程において、ウェブ材4の端部を、該端部の板厚がウェブ材4の板幅方向における中央部の板厚に対して100%を超えるように増肉する。   The web material 4 that has been cut into a predetermined plate width by the slit may not have a smooth shape of the slit edge 10. The end face of the web material 4 is smoothed and thickened by the above-described thickening process. Specifically, in the thickness increasing step, the end portion of the web material 4 is increased in thickness so that the thickness of the end portion exceeds 100% with respect to the thickness of the central portion in the plate width direction of the web material 4. .

レーザ溶接形鋼1の製造方法において、ウェブ材4の端部の増肉率を、「(増肉工程後のウェブ材4の端部の板厚)/(ウェブ材4の板幅方向における中央部の板厚)」にて規定する。当該増肉率は、マッシャーロールの押圧力および増肉工程前後のウェブ材4の板幅の減少率によって調節することができる。増肉率が100%を超えることにより、増肉工程の後のレーザ溶接の際に、溶接部2に窪みが生じることを抑制することができる。   In the manufacturing method of the laser welded shape steel 1, the thickness increase rate of the end portion of the web material 4 is expressed as “(plate thickness of the end portion of the web material 4 after the thickness increasing process) / (center in the plate width direction of the web material 4). Part thickness) ”. The thickness increase rate can be adjusted by the pressing force of the masher roll and the reduction rate of the width of the web material 4 before and after the thickness increase process. When the thickness increase rate exceeds 100%, it is possible to suppress the formation of a dent in the welded portion 2 during laser welding after the thickness increasing step.

また、増肉率は、以下のように設定することが好ましい。   Moreover, it is preferable to set the thickness increase rate as follows.

一般に、母材の強度が向上するように材質を選択した場合、溶接部2の疲労強度も材料強度に伴って向上することが期待されるが、実際上、溶接部2の形状の影響が大きく、疲労強度は理論どおりには向上し難い。そのため、母材の材質の材料強度が高いほど、増肉率を高くする。これにより、溶接部2の接合幅を確保して、溶接部2の疲労強度を適切に向上させることができる。   In general, when the material is selected so that the strength of the base material is improved, the fatigue strength of the welded portion 2 is also expected to improve with the material strength, but in practice, the influence of the shape of the welded portion 2 is large. Fatigue strength is difficult to improve as expected. Therefore, the thickness increase rate is increased as the material strength of the base material is higher. Thereby, the joining width of the welding part 2 can be ensured and the fatigue strength of the welding part 2 can be improved appropriately.

なお、溶接部2の接合幅とは、ウェブ材4の端面がフランジ材3の表面と溶接により接合されている部分の長さであり、図4を用いて説明すると、ウェブ材4の表面4aからレーザ光源側に突出している溶接部の長さγと、ウェブ材4の板厚と、ウェブ材4の表面4bから非レーザ照射側に突出している溶接部の長さδの和である。   In addition, the joining width of the welding part 2 is the length of the part by which the end surface of the web material 4 is joined with the surface of the flange material 3 by welding, and if it demonstrates using FIG. Is the sum of the length γ of the weld protruding from the laser light source side, the plate thickness of the web material 4, and the length δ of the weld protruding from the surface 4b of the web material 4 to the non-laser irradiation side.

具体的には、
(i)母材の引張強度が400N/mmの場合、接合幅はウェブ材4の板厚以上とするとよい。例えば、ウェブ材4の板厚が2.3mmであれば、接合幅を2.3mm以上とする。そのためには、ウェブ材4の増肉率は100%より大きくするのがよい。
In particular,
(I) When the tensile strength of the base material is 400 N / mm 2 , the joining width may be equal to or greater than the thickness of the web material 4. For example, if the thickness of the web material 4 is 2.3 mm, the joining width is set to 2.3 mm or more. For this purpose, the thickness increase rate of the web material 4 should be greater than 100%.

(ii)母材の引張強度が490N/mmの場合、例えば、ウェブ材4の板厚が2.3mmであれば、接合幅を2.4mm以上とする。そのためには、ウェブ材4の増肉率は104.5%以上とするのがよい。 (Ii) When the tensile strength of the base material is 490 N / mm 2 , for example, if the thickness of the web material 4 is 2.3 mm, the joining width is set to 2.4 mm or more. For this purpose, the thickness increase rate of the web material 4 is preferably 104.5% or more.

(iii)母材の引張強度が590N/mmの場合、例えば、ウェブ材4の板厚が2.3mmであれば、接合幅を2.52mm以上とする。そのためには、ウェブ材4の増肉率は109.5%以上とするのがよい。 (Iii) When the tensile strength of the base material is 590 N / mm 2 , for example, if the thickness of the web material 4 is 2.3 mm, the joining width is set to 2.52 mm or more. For this purpose, the thickness increase rate of the web material 4 is preferably 109.5% or more.

なお、増肉工程は、マッシャーロール以外の装置を用いて行ってもよい。また、レーザ溶接を行う溶接ラインにおいて、増肉工程が行われる箇所および時点は、上記接合工程の前の箇所および時点であればよく、溶接ラインの設計者によって任意に設定されてよい。或いは、スリットエッジの増肉加工が行われた後のウェブ材4としての鋼板を一旦保管した後、該鋼板がレーザ溶接ラインに投入されてもよい。   In addition, you may perform a thickening process using apparatuses other than a masher roll. Moreover, in the welding line which performs laser welding, the location and time at which the thickening step is performed may be any location and time before the joining step, and may be arbitrarily set by the designer of the welding line. Or after storing the steel plate as the web material 4 after the thickness increase process of the slit edge once, this steel plate may be thrown into the laser welding line.

(接合工程)
そして、本実施形態のレーザ溶接形鋼1の製造方法は、上記増肉工程の後、ウェブ材4とフランジ材3とをレーザ溶接により接合する接合工程を含む。
(Joining process)
And the manufacturing method of the laser welded shape steel 1 of this embodiment includes the joining process of joining the web material 4 and the flange material 3 by laser welding after the said thickness increasing process.

図7に示すように、接合工程では、フランジ材3の板面とウェブ材4の端面とを突き合わせて、レーザ溶接する。例えば、図示しないファイバーレーザ溶接機を用い、レーザトーチ6からレーザ光5を照射することにより、レーザ溶接を行う。一般に、レーザは、安全性の観点から、重力方向における上側から下側へ向かって照射される。この点は、本実施形態のレーザ溶接形鋼1の製造方法においても同じである。つまり、図7における上下方向は重力方向である。それゆえ、溶接部2は非レーザ照射側に垂下し易く、窪みが生じ易い。   As shown in FIG. 7, in the joining step, the plate surface of the flange material 3 and the end surface of the web material 4 are brought into contact with each other and laser welding is performed. For example, laser welding is performed by irradiating the laser beam 5 from the laser torch 6 using a fiber laser welding machine (not shown). In general, the laser is irradiated from the upper side to the lower side in the direction of gravity from the viewpoint of safety. This point is the same also in the manufacturing method of the laser welded shape steel 1 of this embodiment. That is, the vertical direction in FIG. 7 is the direction of gravity. Therefore, the welded portion 2 is likely to hang down to the non-laser irradiation side, and a dent is likely to occur.

本実施形態のレーザ溶接形鋼1の製造方法では、接合工程において、レーザ光源側における溶接部2の表面2aが全て、ウェブ材4の表面4aを含む平面よりもレーザ光源側に突出するように、溶接部2を形成する。これにより、溶接部2に応力集中部となる窪みを有さないレーザ溶接形鋼1を製造することができる。なお、非レーザ照射側においても同様に、溶接部2に窪みが形成されないようにする。   In the manufacturing method of the laser welded shape steel 1 according to the present embodiment, in the joining step, all the surfaces 2a of the welded portion 2 on the laser light source side protrude from the plane including the surface 4a of the web material 4 to the laser light source side. The weld 2 is formed. Thereby, the laser welded shape steel 1 which does not have the hollow used as a stress concentration part in the welding part 2 can be manufactured. It should be noted that a recess is not formed in the welded portion 2 on the non-laser irradiation side as well.

上記接合工程において、フランジ材3とウェブ材4との突合せ状態には、スクイズロールにより多少のアプセット力が付与されていることが好ましい。また、レーザの狙い位置はデフォーカスすることが好ましい。これにより、溶接部2に窪みが生じることをより一層確実に防止することができる。   In the joining step, it is preferable that some upset force is applied to the butted state of the flange member 3 and the web member 4 by a squeeze roll. Further, it is preferable to defocus the laser target position. Thereby, it can prevent more reliably that a hollow arises in the welding part 2. FIG.

つまり、本実施形態のレーザ溶接形鋼1の製造方法では、ウェブ材4をフランジ材3に押付けるだけでなく、ウェブ材4のスリットエッジを平滑にする、増肉させる、という技術も組み合わせることにより、窪みのない、きれいな形状の溶接部2を安定して形成させることができる。   That is, in the manufacturing method of the laser welded shape steel 1 of the present embodiment, not only the web material 4 is pressed against the flange material 3, but also the technology of smoothing and increasing the thickness of the slit edge of the web material 4 is combined. As a result, it is possible to stably form the welded portion 2 having a clean shape and no depression.

これに対して、従来の方法(例えば特許文献1に記載の方法)にて製造したレーザ溶接形鋼では、以下のような問題があった。例えば、ウェブ材をフランジ材に強力に押付けることによる方法を用いて、レーザ溶接形鋼を複数個製造した場合、窪みを有さないレーザ溶接形鋼が得られることは有り得る。しかしながら、そのようなレーザ溶接形鋼が安定して得られるわけではなく、実際上、ウェブ材をフランジ材に押付けることによって溶接金属を補うことだけでは、きれいな形状の溶接部を安定して形成させることは困難であった。この理由については、前述したとおりである。また、ウェブ材をフランジ材に強力に押付けることによって、溶接部が重力下方に垂下すると、溶接部の突出長が大きくなってしまい、補強部材の配置や形状の自由度が低下するという問題も生じ得る。   On the other hand, the laser welded shape steel manufactured by the conventional method (for example, the method described in Patent Document 1) has the following problems. For example, when a plurality of laser welded shape steels are manufactured by using a method in which the web material is strongly pressed against the flange material, it is possible that a laser welded shape steel having no depression is obtained. However, such a laser-welded section is not stably obtained. In practice, a clean weld can be stably formed simply by supplementing the weld metal by pressing the web material against the flange material. It was difficult to do. The reason for this is as described above. In addition, if the welded part hangs down under the force of gravity by pressing the web material strongly against the flange material, the protruding length of the welded part increases, and the degree of freedom of the arrangement and shape of the reinforcing member decreases. Can occur.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and the present invention is also applied to an embodiment obtained by appropriately combining technical means disclosed in the embodiment. It is included in the technical scope of the invention.

以下、実施例および比較例により、本発明のレーザ溶接形鋼についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, although the laser welded shape steel of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, the present invention is not limited to these Examples.

表1に示すような炭素当量Ceqlを有するウェブ材およびフランジ材を用いて、レーザ溶接により幅100mm、高さ100mmのH字状の形鋼を作成した(実施例1〜15および比較例1〜20)。 Using a web material and a flange material having a carbon equivalent C eql as shown in Table 1, an H-shaped shape steel having a width of 100 mm and a height of 100 mm was prepared by laser welding (Examples 1 to 15 and Comparative Example 1). ~ 20).

ここで、フランジ材としては、幅100mm、長さ4mの鋼板を用いた。ウェブ材としては、長さが4mの鋼板を使用した。また、ウェブ材の幅については、マッシャーロールによる増肉工程の有無に関わらず、接合工程の直前における幅が、〔100−(2枚のフランジ材の板厚の合計)/2〕mmであるとした。使用したフランジ材およびウェブ材の板厚および母材強度は、表1に示す通りである。   Here, a steel plate having a width of 100 mm and a length of 4 m was used as the flange material. As the web material, a steel plate having a length of 4 m was used. Moreover, about the width | variety of a web material, regardless of the presence or absence of the thickness increase process by a masher roll, the width | variety just before a joining process is [100- (total of plate | board thickness of two flange materials) / 2] mm. It was. Table 1 shows the thickness and base material strength of the flange material and web material used.

接合工程の前に、実施例1〜15、比較例9〜11、および比較例13〜20については、増肉工程としてマッシャーロールを用いた増肉加工を行った。   Prior to the joining step, Examples 1-15, Comparative Examples 9-11, and Comparative Examples 13-20 were subjected to thickening using a masher roll as the thickening step.

レーザ溶接は、図7に示すように、ウェブ材4をフランジ材3に対して突き当て、ファイバーレーザ溶接機を用い、レーザトーチ6から4.0kW〜5.2kWの出力で、ビームスポット径0.6mmのレーザ光5を照射することにより行った。また、溶接速度を4m/minとし、フランジ材3に対するレーザ光5の照射角度θを10°とした。   In the laser welding, as shown in FIG. 7, the web material 4 is abutted against the flange material 3, a fiber laser welding machine is used, and the beam spot diameter is set to 0.4 mm to 5.2 kW from the laser torch 6. This was performed by irradiating 6 mm of laser light 5. Further, the welding speed was 4 m / min, and the irradiation angle θ of the laser beam 5 on the flange material 3 was 10 °.

そして、実施例1〜15および比較例1〜20について、T字状の形鋼の長手方向に垂直な任意の断面における溶接部の表側の表面(表ビード)の窪み量を測定した。   And about Examples 1-15 and Comparative Examples 1-20, the amount of depressions of the surface (surface bead) on the front side of the welded part in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction of the T-shaped shaped steel was measured.

ここで、表ビードの窪み量の測定方法の一例について、図8を用いて説明する。図8に示す断面は、レーザ溶接形鋼1の溶接部2を、長手方向に垂直な平面にて切断した断面である。図8に示すように、ウェブ材4の表面4aの垂直上方から、レーザ距離計7を用いて、溶接部2の表面2aの位置を測定する。図8に示す断面において、ウェブ材4の表面4aに平行な方向をx軸とし、表面4aに垂直な方向をy軸とする。また、ウェブ材4の表面4a(増肉部ではないところ)の位置を基準位置(y=0)とする。   Here, an example of a method for measuring the amount of depression of the front bead will be described with reference to FIG. The cross section shown in FIG. 8 is a cross section obtained by cutting the welded portion 2 of the laser welded structural steel 1 along a plane perpendicular to the longitudinal direction. As shown in FIG. 8, the position of the surface 2 a of the welded portion 2 is measured from above the surface 4 a of the web member 4 using a laser distance meter 7. In the cross section shown in FIG. 8, the direction parallel to the surface 4a of the web material 4 is taken as the x-axis, and the direction perpendicular to the surface 4a is taken as the y-axis. Further, the position of the surface 4a of the web material 4 (where it is not a thickened portion) is defined as a reference position (y = 0).

レーザ距離計7またはレーザ溶接形鋼1をx軸方向に動かして、レーザ距離計7を用いて溶接部2の表面2aの各点の高さ(位置)を測定する。そして、表面2aにおける最も窪んでいた箇所の高さ(位置)を、窪み量として記録する。最も窪んでいた箇所とは、yの値が負の場合は、絶対値が最も大きかった位置であり、yの値が正の場合は、x−y平面において表面2aが形作る曲線における下に凸の変曲点(極小となる点)の位置である。   The laser distance meter 7 or the laser welded shape steel 1 is moved in the x-axis direction, and the height (position) of each point on the surface 2 a of the welded portion 2 is measured using the laser distance meter 7. Then, the height (position) of the most depressed portion on the surface 2a is recorded as the amount of depression. The most depressed portion is the position where the absolute value is the largest when the value of y is negative, and is convex downward in the curve formed by the surface 2a in the xy plane when the value of y is positive. This is the position of the inflection point (minimum point).

なお、レーザ距離計7ではなく、ゲージの片面を研削して尖らせたダイヤルゲージを用いて、窪み量を測定してもよい。窪み量を測定するための方法は、特に限定されるものではない。   In addition, you may measure the amount of depressions using the dial gauge which grind | polished and sharpened the single side | surface of the gauge instead of the laser distance meter 7. FIG. The method for measuring the amount of depressions is not particularly limited.

増肉工程の有無および溶接部の表ビードの窪み量の測定結果を表2に示す。   Table 2 shows the measurement results of the presence or absence of the thickening step and the amount of depression of the front bead of the weld.

次に、実施例1〜15および比較例1〜20について、溶接部の硬さと、フランジ材およびウェブ材(母材)の硬さとを測定し、溶接部硬さ/母材硬さで示される硬さ比を算出した。   Next, about Examples 1-15 and Comparative Examples 1-20, the hardness of a weld part and the hardness of a flange material and a web material (base material) are measured, and it shows by weld part hardness / base material hardness. The hardness ratio was calculated.

また、実施例1〜15および比較例1〜20の形鋼に対して、疲労試験、引張試験、および斜め割れ破壊試験を行った。それぞれの試験の内容は、以下のとおりである。   Moreover, the fatigue test, the tensile test, and the diagonal crack fracture test were done with respect to the shape steel of Examples 1-15 and Comparative Examples 1-20. The contents of each test are as follows.

〔疲労試験〕
図9は、疲労試験の模式図である。図9に示すように、フランジ材3と試験機基部13とが平行となるように、フランジ材3を固定ボルト12で試験機基部13に固定する。そして、ウェブ材4をチャック11で把持し、ウェブ材4に対して4回/秒で、母材強度の10〜80%の引張荷重を加え、完全片振りで試験を行った。疲労試験において、形鋼が破断した位置を表3に示す。
[Fatigue test]
FIG. 9 is a schematic diagram of a fatigue test. As shown in FIG. 9, the flange material 3 is fixed to the test machine base 13 with fixing bolts 12 so that the flange material 3 and the test machine base 13 are parallel to each other. And the web material 4 was hold | gripped with the chuck | zipper 11, the tensile load of 10 to 80% of base material strength was applied with respect to the web material 4 4 times / second, and the test was done by complete swing. Table 3 shows the positions at which the section steel fractured in the fatigue test.

〔引張試験〕
引張試験は、JIS G 3353に準拠して行い、破断位置を測定した。測定結果を表3に示す。
[Tensile test]
The tensile test was performed according to JIS G 3353, and the breaking position was measured. Table 3 shows the measurement results.

〔斜め割れ試験〕
図10は、斜め割れ試験の模式図である。図10の(a)に示すように、まず、下材15と上材16との間に、T字状の形鋼を、フランジ材3およびウェブ材4がともに下材15に接するように斜めに載置した。そして、上材16に対して下材15に向けた方向の荷重を加え、フランジ材3が上材16と密着し、ウェブ材4が下材15と密着するまで圧縮した(図10の(b)参照)。そして、試験後の溶接部の割れの有無を測定した。測定結果を表3に示す。
[Slant crack test]
FIG. 10 is a schematic diagram of an oblique crack test. As shown in FIG. 10A, first, a T-shaped shape steel is slanted between the lower member 15 and the upper member 16 so that both the flange member 3 and the web member 4 are in contact with the lower member 15. Placed on. Then, a load in a direction toward the lower material 15 is applied to the upper material 16, and the flange material 3 is in close contact with the upper material 16 and compressed until the web material 4 is in close contact with the lower material 15 ((b in FIG. 10). )reference). And the presence or absence of the crack of the weld part after a test was measured. Table 3 shows the measurement results.

なお、レーザ溶接形鋼では、レーザが照射された側が上方となるように載置する場合と、レーザが照射された側を下方となるように載置する場合との2通りの載置方法が考えられる。しかしながら、何れの方法で載置して試験を行ったとしても、溶接部の割れの有無は変化しないため、載置方法は特に限定されるものではない。   In laser welded shape steel, there are two mounting methods: a case where the laser-irradiated side is placed on the upper side and a case where the laser-irradiated side is placed on the lower side. Conceivable. However, the mounting method is not particularly limited because the presence or absence of cracks in the welded portion does not change regardless of which method is used for testing.

表3に示すように、マッシャーロールによる加工処理を行っていない比較例1〜8および比較例12は、表ビードに応力集中部となる窪みが生じ、疲労試験において溶接部が破断し易いことが分かる。また、マッシャーロールによる加工処理を行った比較例9および比較例10において、表ビードに応力集中部となる窪みが生じ、疲労試験において溶接部が破断した。これは、マッシャーロールによる増肉工程の条件の設定が不十分であったため、表ビードに窪みが生じたためである。表ビードに窪みが生じないように、増肉工程および接合工程を適切に行うことが重要であることがわかる。   As shown in Table 3, in Comparative Examples 1 to 8 and Comparative Example 12 in which the processing by the masher roll is not performed, a recess that becomes a stress concentration portion is generated in the front bead, and the welded portion is easily broken in the fatigue test. I understand. Moreover, in Comparative Example 9 and Comparative Example 10 in which processing by a masher roll was performed, a recess that was a stress concentrated portion was generated in the front bead, and the weld was broken in the fatigue test. This is because the setting of the conditions for the thickening process by the masher roll was insufficient, and a depression was generated in the front bead. It can be seen that it is important to appropriately perform the thickness increasing process and the joining process so that the front bead is not depressed.

また、炭素当量Ceqlが0.07未満である比較例11〜13は、マッシャーロールによる加工処理の有無に関わらず、引張試験において溶接部で破断しやすいことが分かる。
さらに、炭素当量Ceqlが0.12より大きい比較例15〜20は、マッシャーロールによる加工処理を行っていても、斜め割れ試験において割れが発生しやすいことが分かる。このように、炭素当量Ceqlは、0.07以上0.12以下とする必要があることが確認できた。
Moreover, it turns out that the comparative examples 11-13 whose carbon equivalent Ceql is less than 0.07 are easy to fracture | rupture in a weld part in a tensile test irrespective of the presence or absence of the processing by a masher roll.
Furthermore, it turns out that the comparative examples 15-20 with a carbon equivalent Ceql larger than 0.12 are easy to generate | occur | produce a crack in an oblique crack test, even if it processes with a masher roll. Thus, it was confirmed that the carbon equivalent C eql needs to be 0.07 or more and 0.12 or less.

また、硬さ比が2.8を超える比較例15〜17は、斜め割れ試験において割れが発生している。このことから、硬さ比は2.8以下とする必要が有ることが確認できた。   In Comparative Examples 15 to 17 having a hardness ratio exceeding 2.8, cracks occurred in the oblique crack test. From this, it has been confirmed that the hardness ratio needs to be 2.8 or less.

また、硬さ比が1.2未満である比較例14は、疲労試験において溶接部が破断し、また、引張試験においても溶接部で破断していることが分かる。このことから、硬さ比は1.2以上とする必要が有ることが確認できた。   Further, it can be seen that in Comparative Example 14 in which the hardness ratio is less than 1.2, the welded portion is broken in the fatigue test and also in the tensile test. From this, it was confirmed that the hardness ratio should be 1.2 or more.

表3に示すように、母材の炭素当量Ceqlを0.07以上0.12以下かつTi含有量が0.01質量%以上0.1質量%以下とし、溶接部の硬さを、母材の硬さの1.2倍以上2.8倍以下とし、表ビードが応力集中部となる窪みを有さないことで、引張試験において溶接部が破断することなく、斜め割れ試験において溶接部に割れが発生することなく、また疲労寿命に優れたレーザ溶接形鋼とすることができることが確認できた。 As shown in Table 3, the carbon equivalent C eql of the base material is 0.07 or more and 0.12 or less, and the Ti content is 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less. The hardness of the material is not less than 1.2 times and not more than 2.8 times, and the front bead does not have a recess that becomes a stress concentration part, so that the welded part does not break in the tensile test and the welded part in the oblique crack test. It was confirmed that a laser welded shape steel having excellent fatigue life can be obtained without cracking.

また、ウェブ材の板厚が6mmを超える実施例4は、ウェブ材の板厚が6mm以下である実施例1〜3、5〜15に比べて溶接部の突出量が多く、このことから、ウェブ材の板厚は6mm以下が好ましいことが確認できた。   Further, in Example 4 in which the plate thickness of the web material exceeds 6 mm, the protruding amount of the welded portion is larger than in Examples 1 to 3 and 5 to 15 in which the plate thickness of the web material is 6 mm or less. It was confirmed that the thickness of the web material is preferably 6 mm or less.

1 レーザ溶接形鋼
2 溶接部
3 フランジ材
4 ウェブ材
9 マッシャーロール
10 スリットエッジ(切断端面)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welding shape steel 2 Welding part 3 Flange material 4 Web material 9 Masher roll 10 Slit edge (cut end surface)

Claims (4)

鋼板からなるウェブ材およびフランジ材により形成されたレーザ溶接形鋼であって、
前記鋼板は、式(1)で与えられる炭素当量Ceqlが0.07以上0.12以下、かつTi含有量が0.01質量%以上0.1質量%以下であり、
前記ウェブ材と前記フランジ材との接合部分である溶接部の硬さは、前記鋼板の硬さの1.2倍以上2.8倍以下であり、
前記ウェブ材におけるレーザが照射された面を第1面とし、前記ウェブ材を基準として前記第1面が位置する側を第1の側とし、
前記第1の側における前記溶接部の表面は全て、前記ウェブ材の前記第1面を含む平面よりも前記第1の側に位置していることを特徴とするレーザ溶接形鋼。
A laser welded shaped steel formed by a web material and a flange material made of a steel plate,
The steel sheet has a carbon equivalent C eql given by the formula (1) of 0.07 to 0.12, and a Ti content of 0.01% by mass to 0.1% by mass,
The hardness of the welded portion that is a joint portion between the web material and the flange material is 1.2 times or more and 2.8 times or less the hardness of the steel plate,
The surface of the web material irradiated with the laser is the first surface, and the side on which the first surface is located with respect to the web material is the first side,
The surface of the welded portion on the first side is located on the first side with respect to the plane including the first surface of the web material.
前記第1の側における前記フランジ材から突出している溶接部の長さをα、前記第1面から前記第1の側に突出している溶接部の長さをγ、前記ウェブ材を基準として前記第1の側の反対側である第2の側における前記フランジ材から突出している溶接部の長さをβ、前記ウェブ材の前記第1面と反対側の第2面から前記第2の側に突出している溶接部の長さをδとすると、α、β、γ、およびδで示される、突出している溶接部の長さが何れも1mm以下であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ溶接形鋼。   The length of the welded portion protruding from the flange material on the first side is α, the length of the welded portion protruding from the first surface to the first side is γ, and the web material is used as a reference. The length of the welded portion protruding from the flange material on the second side opposite to the first side is β, the second side from the second surface opposite to the first surface of the web material The length of the protruding welded portion is represented by α, β, γ, and δ, and the length of the protruding welded portion is 1 mm or less. The laser welded shape steel described. 前記ウェブ材は、板厚が6mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ溶接形鋼。   The laser welded section steel according to claim 1 or 2, wherein the web material has a plate thickness of 6 mm or less. 鋼板からなるウェブ材およびフランジ材により形成されたレーザ溶接形鋼の製造方法であって、
前記ウェブ材の端部を、該端部の板厚が前記ウェブ材の板幅方向における中央部の板厚に対して100%を超えるように増肉加工する増肉工程と、
前記増肉工程の後、前記ウェブ材と前記フランジ材とをレーザ溶接により接合する接合工程とを含み、
前記鋼板は、式(1)で与えられる炭素当量Ceqlが0.07以上0.12以下、かつTi含有量が0.01質量%以上0.1質量%以下であり、
前記ウェブ材と前記フランジ材との接合部分である溶接部の硬さは、前記鋼板の硬さの1.2倍以上2.8倍以下であり、
前記接合工程において、前記ウェブ材にレーザが照射される面を第1面とし、前記ウェブ材を基準として前記第1面が位置する側を第1の側とし、前記第1の側における前記溶接部の表面が全て、前記ウェブ材の前記第1面を含む平面よりも前記第1の側に位置するようにレーザ溶接することを特徴とするレーザ溶接形鋼の製造方法。
A method of manufacturing a laser welded shape steel formed of a web material and a flange material made of a steel plate,
A thickening step of increasing the thickness of the end portion of the web material so that the thickness of the end portion exceeds 100% with respect to the thickness of the central portion in the width direction of the web material;
After the thickness increasing step, including a joining step of joining the web material and the flange material by laser welding,
The steel sheet has a carbon equivalent C eql given by the formula (1) of 0.07 to 0.12, and a Ti content of 0.01% by mass to 0.1% by mass,
The hardness of the welded portion that is a joint portion between the web material and the flange material is 1.2 times or more and 2.8 times or less the hardness of the steel plate,
In the joining step, a surface on which the web material is irradiated with a laser is a first surface, a side on which the first surface is located with respect to the web material is a first side, and the welding on the first side is performed. The method of manufacturing a laser-welded section steel, characterized in that laser welding is performed so that all surfaces of the portions are located on the first side with respect to a plane including the first surface of the web material.
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