JP6443319B2 - Lap laser spot welded joint and method of manufacturing the welded joint - Google Patents
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Description
本発明は、重ねレーザスポット溶接継手および該溶接継手の製造方法に関する。 The present invention relates to a lap laser spot welded joint and a method for manufacturing the welded joint.
フランジ部分を持った自動車の構造部材の溶接には、従来、抵抗スポット溶接が行われている。しかし、抵抗スポット溶接には、溶接に時間がかかるという問題、分流のためにピッチを狭くすることができないという問題、さらには溶接機本体による空間的な制約があるという問題等がある。そのため、近年、従来の抵抗スポット溶接の他に、レーザ溶接の検討がなされている。 Conventionally, resistance spot welding is performed for welding structural members of automobiles having flange portions. However, resistance spot welding has a problem that it takes time to weld, a problem that the pitch cannot be narrowed due to the diversion, and a problem that there is a spatial restriction due to the welding machine body. For this reason, in recent years, laser welding has been studied in addition to conventional resistance spot welding.
図8は、従来のレーザ溶接法で溶接した場合の継手の断面図を示す。図8では、複数の鋼板22、23が積層されており、各鋼板22、23表面に溶融部24が形成された従来のレーザ溶接継手21が示されている。このレーザ溶接継手21では、積層する鋼板22、23の板隙間が大きい場合には、図8に示すように溶け落ちが発生し、接合強度が低下する。そこで、生産性を低下させず、高接合強度を確保することが可能なレーザ溶接法の技術が検討されている。
FIG. 8 shows a cross-sectional view of the joint when welded by a conventional laser welding method. FIG. 8 shows a conventional laser welded
特許文献1では、鉄道車両構体における非長尺面域で重なり合う複数の板部材の相互を、最外面板への溶け込みが貫通または非貫通なようにレーザ溶接した重ねレーザ溶接継手であって、非長尺面域内で、レーザビームを、一重を超える渦巻き線を描くように走査しながら連続照射して、渦巻き線状にレーザ溶接してあることを特徴とする重ねレーザ溶接継手の技術について開示されている。 Patent Document 1 is a lap laser welded joint in which a plurality of plate members overlapping in a non-long surface area in a railway vehicle structure are laser welded so that the penetration into the outermost plate penetrates or does not penetrate, A technique of a lap laser welded joint is disclosed in which a laser beam is continuously irradiated in a long surface area while scanning so as to draw a spiral line exceeding one layer, and laser welding is performed in a spiral line shape. ing.
また、特許文献2では、レーザ発振器からレーザを発振し、レーザを集光レンズによって集束し、積層した複数枚の板に照射して、積層した複数枚の板を溶接するレーザ溶接方法であって、レーザを複数枚の板に照射して、積層した複数の板に溶融池を形成し、溶融池にレーザを照射して溶融池を流動させることで積層した複数枚の板を溶接する、自動車車体等に対するレーザ溶接方法の技術について開示されている。
また、特許文献3では、ガスタービン燃焼器内筒を構成する軸方向並びの複数の内筒リングの各隣接リング嵌合端部を波形板を介し重ね溶接するにあたり、レーザ加工機によるレーザスポット溶接を用い重ね溶接部のビードパターンを中心から外部へ移行する方形渦巻形状とするガスタービン燃焼器のレーザスポット溶接方法の技術について開示されている。
In
特許文献1〜3に記載の技術等の従来のレーザスポット溶接法で溶接した場合の継手の断面図を図9に示す。図9では、複数の鋼板32、33が積層されており、各鋼板32、33表面に溶融部34が形成された従来のレーザスポット溶接継手31の一例が示されている。
FIG. 9 shows a cross-sectional view of a joint when welding is performed by a conventional laser spot welding method such as the techniques described in Patent Documents 1 to 3. FIG. 9 shows an example of a conventional laser spot welded
確かに上記の特許文献1〜3に記載の技術では、夫々、レーザにより溶接を行うことで、大きな板隙間であっても接合強度が低下することがない継手が提案されている。 Certainly, in the techniques described in Patent Documents 1 to 3 above, joints have been proposed in which welding strength is not reduced even by a large plate gap by welding with a laser.
しかしながら、図9に示すように、上記の特許文献1〜3の技術では、高張力鋼板を含む板組みでの溶接時に溶接中央部の最終凝固部等において溶接欠陥が発生してしまうという問題があった。 However, as shown in FIG. 9, in the techniques of Patent Documents 1 to 3 described above, there is a problem that a welding defect occurs in the final solidified portion or the like of the weld center during welding with a plate assembly including a high-tensile steel plate. there were.
そこで、本発明では、高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止した重ねレーザスポット溶接継手および該継手の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a lap laser spot welded joint that has high joint strength and prevents the occurrence of welding defects, and a method for manufacturing the joint.
本発明者らは、高合金系の高張力鋼板でレーザを用いた中実円形の溶接を行うと、溶融部中央に凝固割れが発生してしまう点に着目した。そして、本発明者らは、鋭意検討の結果、溶接する鋼板の総板厚に応じて、溶融部の長軸と短軸の長さを調整し、その長さを一定の範囲に調整することで、高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止した重ねレーザスポット溶接継手が得られることを知見した。 The inventors of the present invention have focused on the point that solid-solid cracking occurs at the center of the melted part when laser welding is performed on a high-alloy high-tensile steel plate. And as a result of intensive studies, the inventors adjust the lengths of the major axis and the minor axis of the molten part according to the total thickness of the steel plates to be welded, and adjust the length to a certain range. Thus, it has been found that a lap laser spot welded joint can be obtained which has high joint strength and prevents the occurrence of welding defects.
本発明は上記の知見に基づいて完成したものであり、その要旨は、以下の通りである。
[1]積層された複数の鋼板と、
前記複数の鋼板のうちの少なくとも1つの鋼板を貫通し、前記複数の鋼板夫々を接合する溶融部と、
を備え、
前記複数の鋼板の総板厚Tが2mm≦T≦4mmであり、
前記複数の鋼板の最外層表面上の前記溶融部の表面は楕円形状を有し、
前記楕円形状の短軸Sの長さが2T≦S≦3Tであり、
前記楕円形状の長軸Lの長さが3T≦L≦4.5Tであり、
前記Lに対する前記Sの比であるS/Lが0.50以上0.80以下である重ねレーザスポット溶接継手。
[2]前記複数の鋼板のうち少なくとも1つの鋼板は、
質量%で、
C:0.07%超え0.25%以下、
P+S:0.03%未満、
Mn:1.8%以上3.0%以下、
Si:1.2%超え1.8%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
引張強さTSが980MPa以上である前記[1]に記載の重ねレーザスポット溶接継手。
[3]前記[1]または[2]に記載の重ねレーザスポット溶接継手の製造方法であり、
複数の鋼板を積層し、
各鋼板に楕円状の溶融部を形成するように、最外層の鋼板表面に渦巻き状にレーザを照射するレーザスポット溶接を行うことで継手を得る工程を含む重ねレーザスポット溶接継手の製造方法。
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
[1] a plurality of laminated steel plates;
A molten part that penetrates at least one of the plurality of steel plates and joins each of the plurality of steel plates;
With
The total thickness T of the plurality of steel plates is 2 mm ≦ T ≦ 4 mm,
The surface of the molten part on the outermost surface of the plurality of steel plates has an elliptical shape,
The length of the elliptical minor axis S is 2T ≦ S ≦ 3T,
The length of the elliptical major axis L is 3T ≦ L ≦ 4.5T,
A lap laser spot welded joint in which S / L, which is the ratio of S to L, is 0.50 or more and 0.80 or less.
[2] At least one of the plurality of steel plates is
% By mass
C: 0.07% to 0.25% or less,
P + S: less than 0.03%,
Mn: 1.8% to 3.0%,
Si: more than 1.2% and 1.8% or less, having a component composition consisting of the balance Fe and inevitable impurities,
The lap laser spot welded joint according to [1], wherein the tensile strength TS is 980 MPa or more.
[3] A method for producing a lap laser spot welded joint according to [1] or [2],
Laminating multiple steel plates,
A method of manufacturing a lap laser spot welded joint including a step of obtaining a joint by performing laser spot welding in which a laser beam is irradiated in a spiral manner on the surface of the outermost steel sheet so as to form an elliptical melted part in each steel sheet.
本発明によれば、高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to obtain high joint strength and to prevent occurrence of welding defects.
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
<重ねレーザスポット溶接継手>
図1および図2は、夫々、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1の一例を示す図である。図1および図2では、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1を適用する部品の例として、断面形状が略ハット形状のフレーム部品のフランジ部と、該フランジ部に対向して配置される他のフレーム部品またはパネル部品とが溶接されて閉断面を構成する自動車用骨格部品を示す。以下では、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1としては、このようなフランジ部とフレーム部品またはパネル部品とが溶接されたものを含め、鋼板2、3が積層されたものという表現を用いて説明する。また、以下では、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1としては、2枚の鋼板2、3が積層される場合を例に説明するが、3枚以上の鋼板が積層されていてもよい。
<Laminated laser spot welded joint>
1 and 2 are views showing an example of the lap laser spot welded joint 1 of the present invention. 1 and 2, as an example of a part to which the lap laser spot welded joint 1 of the present invention is applied, a flange part of a frame part having a substantially hat-shaped cross section and other parts arranged opposite to the flange part. Fig. 3 shows an automobile skeleton part in which a frame part or a panel part is welded to form a closed section. Hereinafter, the lap laser spot welded joint 1 of the present invention will be described using the expression that the
以下では、2枚の鋼板が積層される場合について説明する。図1および図2に示すように、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1は、複数の鋼板2、3が積層されており、複数の鋼板2、3のうちの少なくとも1つは鋼板を貫通し、複数の鋼板2、3を接合する溶融部4が形成されており、溶融部4の表面の寸法が特定の範囲に調整されていることを特徴とする。具体的には、まず、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1では、積層される複数の鋼板2、3の総板厚Tが2mm≦T≦4mmである。また、上記の溶融部4については、複数の鋼板2、3の最外層表面上の溶融部4表面は楕円形状を有する。そして、この楕円については、短軸Sが2T≦S≦3Tであり、長軸Lが3T≦L≦4.5Tであり、Lに対するSの比であるS/Lが0.50以上0.80以下である。このような構成であるため、高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止することができる。なお、本発明でいう、高接合強度とは、L字に曲げた鋼板同士を図2のように重ね合わせて溶接を行い、両側から引張荷重を負荷するL字引張試験に基づいた剥離強度が4.0kN以上であることを指す。
Below, the case where two steel plates are laminated is explained. As shown in FIGS. 1 and 2, the lap laser spot welded joint 1 of the present invention has a plurality of
[複数の鋼板]
本発明の重ねレーザスポット溶接継手1では、複数の鋼板2、3が積層されている。この複数の鋼板2、3については、少なくとも1つの鋼板の引張強さTSが980MPa以上であっても、重ねレーザスポット溶接継手1は、高接合強度を得ると共に、溶接欠陥の発生を防止することができる。そのため、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1では、複数の鋼板2、3のうち少なくとも1つの鋼板は、引張強さTSが980MPa以上である高張力鋼板であることが好ましい。なお、複数の鋼板は、同種、同形状の鋼板であってもよいし、異種、異形状の鋼板であってもよい。
[Multiple steel plates]
In the lap laser spot welded joint 1 of the present invention, a plurality of
また、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1の鋼板は、たとえば、質量%で、C:0.07%超え0.25%以下、P+S:0.03%未満、Mn:1.8%以上3.0%以下、Si:1.2%超え1.8%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するものとすることができる。以下、各成分組成における%とは、質量%のことを指す。 Moreover, the steel plate of the lap laser spot welded joint 1 of the present invention is, for example, in mass%, C: more than 0.07% and 0.25% or less, P + S: less than 0.03%, Mn: 1.8% or more 3 0.0% or less, Si: more than 1.2% and 1.8% or less, and having a component composition consisting of the balance Fe and inevitable impurities. Hereinafter,% in each component composition refers to mass%.
(C:0.07%超え0.25%以下)
C含有量が0.07%以下であると、析出強化の効果を得ることができなくなる場合がある。一方、C含有量が0.25%超えであると、粗大な炭化物の析出を招き、所望の高強度、加工性を確保できなくなる場合がある。そのため、C含有量は0.07%超え0.25%以下とすることが好ましい。
(C: 0.07% to 0.25% or less)
If the C content is 0.07% or less, the effect of precipitation strengthening may not be obtained. On the other hand, if the C content exceeds 0.25%, coarse carbides may be precipitated, and desired high strength and workability may not be ensured. Therefore, the C content is preferably 0.07% to 0.25% or less.
(P+S:0.03%未満)
P含有量とS含有量の合計量(P+S)が0.03%以上であると、延靱性が低下し、所望の高強度、加工性を確保できなくなる場合がある。そのため、P含有量とS含有量の合計量(P+S)は0.03%未満とすることが好ましい。
(P + S: less than 0.03%)
If the total amount (P + S) of the P content and the S content is 0.03% or more, the ductility may be lowered, and desired high strength and workability may not be ensured. Therefore, the total amount (P + S) of the P content and the S content is preferably less than 0.03%.
(Mn:1.8%以上3.0%以下)
Mn含有量が1.8%未満であると、十分な焼入れ性が確保できず粗大な炭化物が析出してしまう場合がある。一方、Mn含有量が3.0%以下であると、粒界脆化感受性が増加して靱性、耐低温割れ性が劣化する場合がある。そのため、Mn含有量は1.8%以上3.0%以下とすることが好ましい。Mn含有量は2.5%以下であることがより好ましい。
(Mn: 1.8% to 3.0%)
If the Mn content is less than 1.8%, sufficient hardenability cannot be ensured and coarse carbides may precipitate. On the other hand, if the Mn content is 3.0% or less, the grain boundary embrittlement susceptibility increases and the toughness and cold cracking resistance may deteriorate. Therefore, the Mn content is preferably 1.8% or more and 3.0% or less. The Mn content is more preferably 2.5% or less.
(Si:1.2%超え1.8%以下)
Si含有量が1.2%以下であると、固溶して鋼の強度を増加させる効果が十分に得られない場合がある。一方、Si含有量が1.8%超えであると、溶接熱影響部の硬化が大きくなり、溶接熱影響部の靱性、耐低温割れ性が劣化する場合がある。そのため、Si含有量は1.2%超え1.8%以下とすることが好ましい。Si含有量は1.5%以下であることがより好ましい。
(Si: 1.2% to 1.8% or less)
If the Si content is 1.2% or less, the effect of increasing the strength of the steel by solid solution may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the Si content exceeds 1.8%, the hardening of the weld heat-affected zone increases, and the toughness and cold crack resistance of the weld heat-affected zone may deteriorate. For this reason, the Si content is preferably 1.2% to 1.8%. The Si content is more preferably 1.5% or less.
(残部Feおよび不可避的不純物)
上記成分組成以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Al:0.0015〜0.0050%、N:0.002〜0.005%等が挙げられる。
(Remainder Fe and inevitable impurities)
The balance other than the above component composition is Fe and inevitable impurities. Inevitable impurities include Al: 0.0015 to 0.0050%, N: 0.002 to 0.005%, and the like.
[溶融部]
本発明の重ねレーザスポット溶接継手1では、鋼板2、3のうちの少なくとも1つの鋼板を貫通し、鋼板2、3夫々を接合する溶融部4が形成される。図3(A)は従来の重ねレーザスポット溶接継手の溶融部14を説明するための図であり、図3(B)は本発明の重ねレーザスポット溶接継手1の溶融部4を説明するための図である。また、図4は、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1の溶融部4を説明するための図であり、図5は、図4のA−A断面図である。
[Melting part]
In the lap laser spot welded joint 1 of the present invention, a
図3(A)に示すように、重ねレーザスポット溶接継手の溶融部14の表面形状が円形の場合、溶融部14の最終凝固部となる中心部15に溶融部外周側からの引張応力(図3(A)中、矢印Fa方向の力)が集中してかかり、凝固割れが発生し、溶接欠陥が発生することがある。
As shown in FIG. 3A, when the surface shape of the
これに対し、本発明では、図3(B)に示すように、溶融部4の表面形状が特定の楕円形状であるため、溶融部4外周側からの引張応力(図3(B)中、矢印Fb方向の力)を中心部5一箇所に集中させずに分散させることができ、凝固割れの発生を抑制し、溶接欠陥の発生を防止することができる。なお、レーザを外周から中心部5に向かって照射して溶接する場合のみならず、レーザを中心部5から外周に向かって照射して溶接する場合も、溶融部4の外周側の金属から冷却されていくため、中心部5が最終凝固部になる。
On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 3B, the surface shape of the melted
このような技術思想のもと、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1では、複数の鋼板2、3の総板厚Tを2mm≦T≦4mmとし、図4に示す溶融部4は、表面が楕円形状を有すること、この楕円は、短軸Sが2T≦S≦3Tであること、長軸Lが3T≦L≦4.5Tであること、S/Lが0.50以上0.80以下であることを特徴とする。これにより、図5に示すように、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1では、鋼板2、3間に大きな板隙間が存在しても高接合強度を得ると共に、溶融部4の溶接欠陥の発生を防止することができる。
Under such a technical idea, in the lap laser spot welded joint 1 of the present invention, the total thickness T of the plurality of
(短軸S:2T≦S≦3T)
楕円の短軸Sの長さが2T未満であると、溶融金属が足りず、溶接欠陥が発生しやすくなる。すなわち、レーザ溶接において、溶接開始時にスパッタとして多くの溶融金属が失われてしまうため、溶融部4の面積が小さい場合には、溶融池の溶融金属が足りず、溶接欠陥が発生しやすくなる。一方、短軸Sの長さが3T超えであると、溶融金属量が多くなり、溶け落ちが発生する。そのため、短軸Sの長さは2T以上3T以下とする。
(Short axis S: 2T ≦ S ≦ 3T)
If the length of the minor axis S of the ellipse is less than 2T, the molten metal is insufficient and a weld defect is likely to occur. That is, in laser welding, a lot of molten metal is lost as spatter at the start of welding. Therefore, when the area of the
(長軸L:3T≦L≦4.5T)
楕円の長軸Lの長さが3T未満であると、溶融金属が足りず、溶接欠陥が発生しやすくなる。一方、長軸Lの長さが4.5Tを超えると、溶け落ちが発生する。そのため、長軸Lの長さは3T以上4.5T以下とする。
(Long axis L: 3T ≦ L ≦ 4.5T)
If the length of the major axis L of the ellipse is less than 3T, the molten metal is insufficient, and welding defects are likely to occur. On the other hand, when the length of the long axis L exceeds 4.5T, the melt-out occurs. Therefore, the length of the long axis L is 3T or more and 4.5T or less.
(S/L:0.50以上0.80以下)
上記の長軸Lに対する短軸Sの比(S/L)が0.50未満であると、溶融部4の表面形状が細長くなり過ぎ、溶融部4の長軸方向に沿って溶接欠陥が発生する。一方、S/Lが0.80超えであると、溶融部4が円形に近くなることで、溶融部4中央に点状の溶接欠陥が発生する。このような溶接欠陥は外観不良ともなる。そのため、S/Lは0.50以上0.80以下とする。好ましくは、S/Lは0.60以上である。また、好ましくは、S/Lは0.70以下である。
(S / L: 0.50 to 0.80)
When the ratio (S / L) of the minor axis S to the major axis L is less than 0.50, the surface shape of the melted
<重ねレーザスポット溶接継手の製造方法>
次に、上述した本発明の重ねレーザスポット溶接継手1の製造方法について説明する。図6は、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1の溶接方法を説明するための図である。図6に示すように、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1は、複数の鋼板2、3を積層し、鋼板2、3に溶融部4を形成するように、最外層の鋼板2表面に渦巻き状にレーザビームLを照射するレーザスポット溶接を行うことで得ることができる。鋼板2、3は、たとえば前述した成分組成を有し、引張強さTSが980MPa以上である。
<Manufacturing method of lap laser spot welded joint>
Next, the manufacturing method of the lap laser spot welded joint 1 of the present invention described above will be described. FIG. 6 is a view for explaining a welding method of the lap laser spot welded joint 1 of the present invention. As shown in FIG. 6, the lap laser spot welded joint 1 of the present invention is spirally formed on the surface of the
上記のレーザスポット溶接は、レーザビームLを、渦巻き線、または一重を超える楕円を描くように走査しながら連続照射する。図6では渦巻き線の場合のみを例に示した。この場合、楕円の中心を溶接してから、外周部に向けて渦巻き状にレーザビームLを照射することが、中心部5(図3(B)再参照)への過剰な熱伝導を防ぎ、溶け落ちを防止するため、好ましい。 In the above laser spot welding, the laser beam L is continuously irradiated while scanning so as to draw a spiral line or an ellipse exceeding a single layer. FIG. 6 shows only the case of a spiral wire as an example. In this case, irradiating the laser beam L spirally toward the outer periphery after welding the center of the ellipse prevents excessive heat conduction to the center 5 (see FIG. 3B), This is preferable in order to prevent melting away.
レーザビームとしては、ファイバーレーザ、ディスクレーザ等を用いることができ、たとえば、ビーム径:0.4〜1.2mm、レーザ出力:2.0〜5.0kW、焦点位置:鋼板最外層表面上〜鋼板最外層表面から30mm上方、溶接速度:2.0〜5.0m/minとすることができる。 As the laser beam, a fiber laser, a disk laser, or the like can be used. For example, a beam diameter: 0.4 to 1.2 mm, a laser output: 2.0 to 5.0 kW, a focal position: on the outermost surface of the steel plate It can be 30 mm above the steel sheet outermost layer surface, welding speed: 2.0-5.0 m / min.
このような製造条件により、複数の鋼板2、3の総板厚Tが2mm≦T≦4mmであり、溶融部4の表面の楕円形状について、短軸Sが2T≦S≦3Tであり、長軸Lが3T≦L≦4.5Tであり、S/Lが0.50以上0.80以下である重ねレーザスポット溶接継手を得ることができる。
Under such manufacturing conditions, the total thickness T of the plurality of
次に、図7を参照しながら、本発明の重ねレーザスポット溶接継手における好適な溶接位置について説明する。図7は、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1の溶融部4の位置を説明するための図である。図7(A)は、2つの鋼板2、3の組み合わせを示す上面図であり、図7(B)は、図7(A)のB−B断面図である。なお、図7の説明では、2つの鋼板2、3を、それぞれフランジ部と他のフレーム部品またはパネル部品とも記す。
Next, a preferred welding position in the lap laser spot welded joint of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a view for explaining the position of the
図7(A)、(B)に示すように、フランジ部と他のフレーム部品またはパネル部品との接触位置の端部の位置座標を0とし、フランジ部のフランジ外端側を(−)、略ハット形状(図中では、一部の形状のみを示す。)における縦壁側を(+)とした座標系で表し、略ハット形状のフレーム部品の板厚をt(mm)とする。このとき、下記式(1)で表される溶接位置Xで片側溶接方法を適用し、溶接を行うことで、図1、図2に示したような、総板厚が2〜4mmであり、二枚重ねでフランジ長さ50mmのL字引張試験片の剥離強度を4.0kN以上にすることができる。
−2t≧X≧−4t ・・・(1)
Xを上式のように設定した理由は以下の通りである。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the position coordinates of the end portion of the contact position between the flange portion and another frame component or panel component are set to 0, and the flange outer end side of the flange portion is set to (−), The vertical wall side in a substantially hat shape (only a part of the shape is shown in the drawing) is represented by a coordinate system with (+), and the thickness of the substantially hat-shaped frame component is t (mm). At this time, by applying the one-side welding method at the welding position X represented by the following formula (1) and performing welding, the total plate thickness as shown in FIGS. 1 and 2 is 2 to 4 mm. The peel strength of the L-shaped tensile test piece having a flange length of 50 mm can be made 4.0 kN or more by stacking two sheets.
-2t ≧ X ≧ −4t (1)
The reason for setting X as in the above equation is as follows.
溶接位置Xを−2tよりもフランジ接触端部に近づけると、引張試験の際に溶接金属部より破断しやすくなり、剥離強度も低くなる場合がある。一方、溶接位置Xを−4tよりもフランジ端部から遠ざけると、溶融部にかかるモーメントが大きくなりやすく、剥離強度が低くなる場合がある。そのため、溶接位置Xは、上式(1)のように設定することが好ましい。 If the welding position X is closer to the flange contact end than -2t, the weld metal part is more likely to break during the tensile test, and the peel strength may be lowered. On the other hand, if the welding position X is further away from the flange end than −4t, the moment applied to the melted portion tends to increase, and the peel strength may decrease. Therefore, it is preferable to set the welding position X as shown in the above formula (1).
以上説明したように、本発明によれば、大きい板隙間であっても接合強度が低下することなく、また高張力鋼板を含む積層した鋼板の表裏面に溶接欠陥が発生することのないレーザスポット溶接継手を得ることができる。このような継手を用いることにより、耐食性の高い自動車用骨格部品等を得ることができる。 As described above, according to the present invention, a laser spot that does not cause a weld defect on the front and back surfaces of a laminated steel sheet including a high-strength steel sheet does not deteriorate even in a large sheet gap. A welded joint can be obtained. By using such a joint, it is possible to obtain an automotive framework component having high corrosion resistance.
そして、前述したように、本発明の重ねレーザスポット溶接継手1を適用する部品の例としては、断面形状が略ハット形状のフレーム部品のフランジ部と、該フランジ部に対向して配置される他のフレーム部品またはパネル部品とが溶接されて閉断面を構成する自動車用骨格部品を図1、図2に示す。 As described above, as an example of a part to which the lap laser spot welded joint 1 of the present invention is applied, a flange part of a frame part having a substantially hat-shaped cross section, and other parts arranged opposite to the flange part. FIGS. 1 and 2 show frame parts for automobiles in which the frame parts or panel parts are welded to form a closed cross section.
以下、実施例に基づき、本発明について説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
引張強さが980MPaクラス(C:0.13%、Si:1.40%、Mn:2.2%、P:0.015%、S:0.002%)、1180MPaクラス(C:0.13%、Si:1.40%、Mn:2.2%、P:0.012%、S:0.001%)、板厚が1.2mm、1.6mm、2.0mmの50mm幅の鋼板を用い、図7に示すとおりL字の断面形状に曲げ加工を施した。同じ鋼種・同じ板厚のL字の鋼板を2枚重ね合わせた後、フランジの重ね合わせ部分の長手方向に複数箇所レーザ溶接して、試験片を作製した。板隙間は0.4mmとした。上記の980MPaクラスの鋼板は、成分組成として、質量%で、C:0.13%、P:0.015%、S:0.002%、Mn:2.2%、Si:1.40%を有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、1180MPaクラスの鋼板は、成分組成として、質量%で、C:0.13%、Si:1.40%、Mn:2.2%、P:0.012%、S:0.001%を有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる。 Tensile strength is 980 MPa class (C: 0.13%, Si: 1.40%, Mn: 2.2%, P: 0.015%, S: 0.002%), 1180 MPa class (C: 0.00%). 13%, Si: 1.40%, Mn: 2.2%, P: 0.012%, S: 0.001%), plate thickness of 1.2 mm, 1.6 mm, 2.0 mm, 50 mm width Using a steel plate, the L-shaped cross-sectional shape was bent as shown in FIG. Two L-shaped steel plates of the same steel type and the same plate thickness were overlapped, and then laser-welded at a plurality of locations in the longitudinal direction of the overlapping portion of the flange to prepare a test piece. The board gap was 0.4 mm. The above-mentioned 980 MPa class steel sheet has a mass composition of C: 0.13%, P: 0.015%, S: 0.002%, Mn: 2.2%, Si: 1.40%. The 1180 MPa class steel sheet is composed of the balance Fe and inevitable impurities, and the component composition is C: 0.13%, Si: 1.40%, Mn: 2.2%, P: It has 0.012%, S: 0.001%, and consists of the balance Fe and inevitable impurities.
このとき、レーザ溶接によりフランジ部を形成する溶接ビードの条件は、表1に示すように、溶接位置座標を、試験片のフランジ部同士の接触位置の端部を0とし、試験片のフランジ外端側を(−)、試験片における縦壁側を(+)とした座標系で表した時の溶接位置X、溶融部表面の短軸S、長軸Lを種々変えて行った。 At this time, as shown in Table 1, the welding bead conditions for forming the flange portion by laser welding are set such that the welding position coordinate is 0 at the end of the contact position between the flange portions of the test piece, and the outside of the flange of the test piece. The welding position X, the minor axis S, and the major axis L of the surface of the melted part were variously changed in the coordinate system where the end side was (−) and the vertical wall side of the test piece was (+).
レーザ溶接にはファイバーレーザを用い、レーザ出力4.5kW、焦点位置のビーム直径を0.6mmφの一定とし、溶接速度、加工点距離を調節し、溶け込みを調整した。なお、溶接は大気中で行った。 A fiber laser was used for laser welding, the laser output was 4.5 kW, the beam diameter at the focal position was fixed at 0.6 mmφ, the welding speed and the processing point distance were adjusted, and the penetration was adjusted. The welding was performed in the atmosphere.
表1は、試験片サイズが試験片幅50mm、横壁長さ120mm、フランジ幅30mmの引張試験および外観の判定結果を示す。 Table 1 shows the results of the tensile test and the appearance determination when the test piece size is a test piece width of 50 mm, a lateral wall length of 120 mm, and a flange width of 30 mm.
なお、引張試験はJIS Z3136に基づき、10mm/minの速度で行い、外観の判定は3D計測器にて積層した鋼板の表裏面の凹凸を計測して行った。 The tensile test was performed at a speed of 10 mm / min based on JIS Z3136, and the appearance was determined by measuring the irregularities on the front and back surfaces of the steel plates laminated with a 3D measuring instrument.
また、剥離強度は、L字に曲げた鋼板同士を図2のように重ね合わせて溶接を行い、両側から引張荷重を負荷するL字引張試験にて測定した。剥離強度が4.0kN以上の場合に、高接合強度を有するものとして、合格とした。 Further, the peel strength was measured by an L-shaped tensile test in which steel plates bent in an L shape were overlapped and welded as shown in FIG. 2 and a tensile load was applied from both sides. When the peel strength was 4.0 kN or higher, it was judged as having passed the test as having high bonding strength.
また、溶接欠陥は、積層した鋼板表裏面の3D計測器による凹凸計測と浸透探傷試験の結果により評価した。 Moreover, the welding defect was evaluated by the result of the unevenness | corrugation measurement by the 3D measuring device of the laminated steel plate front and back, and the penetration test.
表1に示すように、本発明例の試験片は、剥離強度が4.0kN以上であり、溶接欠陥は発生しなかった。 As shown in Table 1, the test piece of the example of the present invention had a peel strength of 4.0 kN or more, and no welding defect occurred.
一方、比較例の試験片のうち、No.2は、短軸Sの長さが2T未満であり、剥離強度が4.0kN未満であり、溶接欠陥が発生した。 On the other hand, among the test pieces of the comparative examples, No. In No. 2, the length of the minor axis S was less than 2T, the peel strength was less than 4.0 kN, and welding defects occurred.
また、No.3は、長軸Lの長さが4.5Tを超えており、溶接欠陥が発生した。 No. In No. 3, the length of the long axis L exceeded 4.5T, and a welding defect occurred.
また、No.6は、S/Lが0.80を超えており、溶接欠陥が発生した。 No. In No. 6, S / L exceeded 0.80, and welding defects occurred.
また、No.8は、短軸Sの長さが2T未満であり、剥離強度が4.0kN未満であり、溶接欠陥が発生した。 No. In No. 8, the length of the short axis S was less than 2T, the peel strength was less than 4.0 kN, and welding defects occurred.
また、No.9は、長軸Lの長さが4.5Tを超えており、溶接欠陥が発生した。 No. In No. 9, the length of the long axis L exceeded 4.5T, and a welding defect occurred.
また、No.10は、長軸Lの長さが3T未満であり、S/Lが0.8を超えており、剥離強度が4.0kN未満であり、溶接欠陥が発生した。 No. In No. 10, the length of the long axis L was less than 3T, the S / L was more than 0.8, the peel strength was less than 4.0 kN, and welding defects occurred.
また、No.14は、短軸Sの長さが2T未満であり、溶接欠陥が発生した。 No. In No. 14, the length of the short axis S was less than 2T, and a weld defect occurred.
また、No.16は、S/Lが0.80を超えており、溶接欠陥が発生した。 No. No. 16 had an S / L exceeding 0.80, and a weld defect occurred.
また、No.17は、S/Lが0.50未満であり、溶接欠陥が発生した。 No. No. 17 had an S / L of less than 0.50, and a weld defect occurred.
また、No.20は、S/Lが0.80を超えており、溶接欠陥が発生した。 No. No. 20, S / L exceeded 0.80, and a weld defect occurred.
また、No.22は、長軸Lの長さが3T未満であり、S/Lが0.80を超えており、剥離強度が4.0kN未満であり、溶接欠陥が発生した。 No. In No. 22, the length of the long axis L was less than 3T, the S / L exceeded 0.80, the peel strength was less than 4.0 kN, and a weld defect occurred.
また、No.24は、S/Lが0.80を超えており、剥離強度が4.0kN未満であり、溶接欠陥が発生した。 No. No. 24 had an S / L exceeding 0.80, a peel strength of less than 4.0 kN, and a weld defect occurred.
1、21、31 重ねレーザスポット溶接継手
2、3、22、23、32、33 鋼板
4、14、24、34 溶融部
5、15 中心部
L レーザビーム
1, 21, 31 Lap laser spot welded joint 2, 3, 22, 23, 32, 33
Claims (3)
前記複数の鋼板のうちの少なくとも1つの鋼板を貫通し、前記複数の鋼板夫々を接合する溶融部と、
を備え、
前記複数の鋼板の総板厚Tが2mm≦T≦4mmであり、
前記複数の鋼板の最外層表面上の前記溶融部の表面は楕円形状を有し、
前記楕円の短軸Sの長さが2T≦S≦3Tであり、
前記楕円の長軸Lの長さが3T≦L≦4.5Tであり、
前記Lに対する前記Sの比であるS/Lが0.50以上0.80以下である重ねレーザスポット溶接継手。 A plurality of laminated steel plates;
A molten part that penetrates at least one of the plurality of steel plates and joins each of the plurality of steel plates;
With
The total thickness T of the plurality of steel plates is 2 mm ≦ T ≦ 4 mm,
The surface of the molten part on the outermost surface of the plurality of steel plates has an elliptical shape,
The length of the minor axis S of the ellipse is 2T ≦ S ≦ 3T;
The length of the major axis L of the ellipse is 3T ≦ L ≦ 4.5T;
A lap laser spot welded joint in which S / L, which is the ratio of S to L, is 0.50 or more and 0.80 or less.
質量%で、
C:0.07%超え0.25%以下、
P+S:0.03%未満、
Mn:1.8%以上3.0%以下、
Si:1.2%超え1.8%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
引張強さTSが980MPa以上である請求項1に記載の重ねレーザスポット溶接継手。 At least one of the plurality of steel plates is
% By mass
C: 0.07% to 0.25% or less,
P + S: less than 0.03%,
Mn: 1.8% to 3.0%,
Si: more than 1.2% and 1.8% or less, having a component composition consisting of the balance Fe and inevitable impurities,
The lap laser spot welded joint according to claim 1, wherein the tensile strength TS is 980 MPa or more.
複数の鋼板を積層し、
各鋼板に溶融部を形成するように、最外層の鋼板表面に渦巻き状または一重を超える楕円状にレーザを照射するレーザスポット溶接を行うことで継手を得る工程を含む重ねレーザスポット溶接継手の製造方法。 A method for producing a lap laser spot welded joint according to claim 1 or 2,
Laminating multiple steel plates,
Manufacture of lap laser spot welded joints, including a step of obtaining joints by performing laser spot welding that irradiates laser in a spiral shape or an elliptical shape exceeding a single layer on the surface of the outermost steel sheet so as to form a fusion zone in each steel sheet Method.
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