JP6635235B1 - 重ねレーザ溶接継手、重ねレーザ溶接継手の製造方法および自動車用骨格部品 - Google Patents

Abstract

重ねレーザ溶接継手、重ねレーザ溶接継手の製造方法およびその重ねレーザ溶接継手を有する自動車用骨格部品を提供することを目的とする。本発明は、複数の鋼板を重ね合わせた重ね合わせ部に、重ねレーザ溶接により接合された溶接部を有する重ねレーザ溶接継手であって、溶接部は、重ね合わせ部の鋼板を貫通する本溶接部と、本溶接部の一端に形成されたクレータを有する終期溶接部とからなり、溶接部は、（１）式〜（４）式を満たす。
Ｌ≧１５．０ ・・・（１）
１０．０≧Ｌ２≧２ｌ_ｃ ・・・（２）
ｔ１≧２ｄ_ｃ ・・・（３）
ｗ_ｃ＞ｄ_ｃ ・・・（４）

Description

本発明は、重ねレーザ溶接継手、重ねレーザ溶接継手の製造方法およびその重ねレーザ溶接継手を有する自動車用骨格部品に関する。

従来より、フランジ部分を有する自動車の構造部材の溶接には、抵抗スポット溶接が用いられている。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、分流により発熱量が低下するためピッチを狭くすることができないという問題、さらには溶接機に設けたガンによる空間的な制約があるという問題がある。これらの問題を解決するため、近年では、従来の抵抗スポット溶接に加えて、重ねレーザ溶接を用いることが検討されている。ここで、重ねレーザ溶接とは、重ね合わせた複数枚の鋼板の表面にレーザビームを照射して、鋼板を接合する溶接方法をさす。

重ねレーザ溶接では、重ね合わせた複数枚の鋼板の表面に直線形状にレーザビームを照射し、レーザビームが照射された鋼板の照射部位を溶融および凝固させることにより、溶融部（溶接部）が形成される。これにより、重ね合わせた鋼板が接合されて重ねレーザ溶接継手を得ることができる。しかし、重ねレーザ溶接の場合には、直線形状の溶融部の終端側で割れが発生し易く、割れが発生すると溶融部の全長に亘って伝播するという問題がある。溶接金属に割れが発生し伝播すると、重ねレーザ溶接継手部のせん断および剥離強さといった静的強度が低下することに加え、割れからのき裂の進展により疲労強度が著しく低下することが懸念される。自動車車体部品、特に骨格部品では、近年、車体強度および剛性の向上のために、より高強度の高張力鋼板が使用されるようになっており、溶接部の割れによる継手の静的強度および疲労強度の低下は重大な問題となる。

そこで、重ね合わせた鋼板をレーザ溶接した場合に生じる、重ねレーザ溶接割れの発生および伝播を抑制する方法として、種々の技術が開示されている。

例えば、特許文献１には、重ね溶接の下側の鋼板を突出させ、かつ溶接開始位置をフランジ端部から離れた位置にすることで、溶接割れを防止する技術が開示されている。特許文献２には、重ね面の端部に斜めからレーザを照射して、溶接割れを防止する技術が開示されている。特許文献３、４には、一度溶接した部分やその溶接した部分の周囲を、再加熱あるいは溶接することで、溶接割れを防止する技術が開示されている。特許文献５には、重ね面を楕円形に溶接して溶接割れの発生を防止する技術が開示されている。

特開２００７−２２９７４０号公報 特開２００８−２９６２３６号公報 特開２０１２−２４００８３号公報 特開２０１２−２４００８６号公報 特開２０１７−１１３７８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、重ね溶接の下側の鋼板を突出させるため、突出させる部分が余分となり、部品設計が制約される問題がある。

特許文献２に記載の方法では、斜めからレーザを照射するため、重ね合わせた板に隙間が空いている場合には、重ね面で溶融部がうまく形成されない溶込み不足の状態となり、強度を確保することが難しい問題がある。

特許文献３、４に記載の方法では、一度溶接した部分もしくはその溶接した部分の周囲を、再加熱もしくは溶接するため、再加熱もしくは溶接をすることによりさらに溶接時間が必要となる問題がある。

特許文献５に記載の方法は、重ね面を楕円形に溶接するものであり、直線形状の溶接部の溶接割れには適用することができない。

本発明は係る問題を鑑み、溶融部の終端部で割れが発生することおよび割れが伝播することを抑制できる、溶接継手の剥離強度が良好な重ねレーザ溶接継手、この重ねレーザ溶接継手の製造方法、およびこの重ねレーザ溶接継手を有する自動車用骨格部品を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために検討した結果、以下の知見を得た。

本発明では、（ａ）溶融部の全長、（ｂ）終期溶接部の長さ、（ｃ）重ねレーザ溶接の終端部におけるクレータの長さ、深さおよび幅、（ｄ）重ね合わせた複数枚の鋼板のうち最上層の鋼板の板厚について、それぞれ注目した。そして、上記した（ａ）〜（ｄ）の全ての関係について制御すること、すなわち下記の（１）式〜（４）式を満たす溶接部を重ねレーザ溶接で形成することにより、溶接部の終端側での割れの発生および割れの伝播が抑制できることを知見した。なお、本発明では、溶融部と溶接熱影響部をあわせて、溶接部と称する。
Ｌ≧１５．０ ・・・（１）
１０．０≧Ｌ２≧２ｌ_ｃ ・・・（２）
ｔ１≧２ｄ_ｃ ・・・（３）
ｗ_ｃ＞ｄ_ｃ ・・・（４）
ここで、Ｌは溶接部の全長（単位：ｍｍ）、Ｌ２は終期溶接部の長さ（単位：ｍｍ）、ｌ_ｃは終期溶接部のクレータの長さ（単位：ｍｍ）、ｔ１は重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚（単位：ｍｍ）、ｄ_ｃは終期溶接部のクレータの深さ（単位：ｍｍ）、ｗ_ｃは終期溶接部のクレータの幅（単位：ｍｍ）である。

さらに、重ねた複数枚の鋼板の板厚の合計および重ねた複数枚の鋼板の間の隙間の大きさの合計を制御することで、重ね面における溶融部への応力集中を抑えることとなり、剥離強度をより向上できることが分かった。

本発明は、上述の知見に基づいて完成されたものであり、以下を要旨とするものである。
［１］ 複数の鋼板を重ね合わせた重ね合わせ部に、重ねレーザ溶接により接合された溶接部を有する重ねレーザ溶接継手であって、
前記溶接部は、前記重ね合わせ部の鋼板を貫通する本溶接部と、該本溶接部の一端に形成されたクレータを有する終期溶接部とからなり、
前記溶接部は、（１）式〜（４）式を満たす重ねレーザ溶接継手。
Ｌ≧１５．０ ・・・（１）
１０．０≧Ｌ２≧２ｌ_ｃ ・・・（２）
ｔ１≧２ｄ_ｃ ・・・（３）
ｗ_ｃ＞ｄ_ｃ ・・・（４）
ここで、Ｌは溶接部の全長（単位：ｍｍ）、Ｌ２は終期溶接部の長さ（単位：ｍｍ）、ｌ_ｃは終期溶接部のクレータの長さ（単位：ｍｍ）、ｔ１は重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚（単位：ｍｍ）、ｄ_ｃは終期溶接部のクレータの深さ（単位：ｍｍ）、ｗ_ｃは終期溶接部のクレータの幅（単位：ｍｍ）である。
［２］ 前記重ね合わせ部における、鋼板間の隙間の大きさの合計が、前記複数の鋼板の合計板厚に対して０％以上１５％以下である上記［１］に記載の重ねレーザ溶接継手。
［３］ 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２．５％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上記［１］または［２］に記載の重ねレーザ溶接継手。
［４］ 前記成分組成に加えて、さらに、以下のＡ群およびＢ群から選択される１つまたは２つを含有する上記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の重ねレーザ溶接継手。
Ａ群：質量％で、Ｔｉ：０．００５％以上０．０１％以下、およびＮｂ：０．００５％以上０．０５０％未満のうちから選択される１種または２種
Ｂ群：質量％で、Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、およびＢ：０．１０％以下のうちから選択される１種または２種以上
［５］ 前記複数の鋼板のうち少なくとも１つの鋼板が、引張強さ９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板である上記［１］〜［４］のいずれか１つに記載の重ねレーザ溶接継手。
［６］ 上記［１］〜［５］のいずれか１つに記載の重ねレーザ溶接継手の製造方法であって、
複数の鋼板を上下方向に重ね合わせ、
重ね合わせた前記複数の鋼板の重ね合わせ部のうち、最上層の鋼板表面にレーザを照射するレーザ溶接を行い、前記重ね合わせ部に溶接部を形成し、接合する重ねレーザ溶接継手の製造方法。
［７］ 前記レーザ溶接は、本溶接部を形成する本溶接工程と、クレータを有する終期溶接部を形成する終期溶接工程とを有し、
（１）式〜（４）式を満たす前記溶接部を形成するように、
（５）式〜（７）式を満たす条件で、前記終期溶接工程のレーザ出力、溶接速度、焦点位置およびビーム径のうち少なくとも１つを制御する［６］に記載の重ねレーザ溶接継手の製造方法。
Ｌ≧１５．０ ・・・（１）
１０．０≧Ｌ２≧２ｌ_ｃ ・・・（２）
ｔ１≧２ｄ_ｃ ・・・（３）
ｗ_ｃ＞ｄ_ｃ ・・・（４）
Ｐ_ｉ≧Ｐ_ｆ≧（１／４）Ｐ_ｉ ・・・（５）
ｖ_ｉ≧ｖ_ｆ≧（１／４）ｖ_ｉ ・・・（６）
ｆ_ｉ≦ｆ_ｆ≦２０．０ ・・（７）
ここで、Ｌは溶接部の全長（単位：ｍｍ）、Ｌ２は終期溶接部の長さ（単位：ｍｍ）、ｌ_ｃは終期溶接部のクレータの長さ（単位：ｍｍ）、ｔ１は重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚（単位：ｍｍ）、ｄ_ｃは終期溶接部のクレータの深さ（単位：ｍｍ）、ｗ_ｃは終期溶接部のクレータの幅（単位：ｍｍ）、Ｐ_ｉは本溶接工程のレーザ出力（単位：ｋＷ）、Ｐ_ｆは終期溶接工程のレーザ出力（単位：ｋＷ）、ｖ_ｉは本溶接工程の溶接速度（単位：ｍ／ｍｉｎ）、ｖ_ｆは終期溶接工程の溶接速度（単位：ｍ／ｍｉｎ）、ｆ_ｉは本溶接工程の焦点位置（単位：ｍｍ）、ｆ_ｆは終期溶接工程の焦点位置（単位：ｍｍ）である。
［８］ 上記［１］〜［５］のいずれか１つに記載の重ねレーザ溶接継手を有する自動車用骨格部品。

本発明によれば、重ね合わせた複数枚の鋼板の重ねレーザ溶接における、溶接部の終端部での割れの発生および割れの伝播を抑制できるため、剥離強度の良好な重ねレーザ溶接継手を製造できる。また、本発明の重ねレーザ溶接継手は外観にも優れるため、自動車の構造部材に好適であり、本発明の重ねレーザ溶接継手を有する自動車用骨格部品を製造できる。

図１は、本発明の重ねレーザ溶接継手の一例を示す斜視図である。 図２（Ａ）は従来の重ねレーザ溶接継手の溶接終端部を説明する概略図であり、図２（Ｂ）は本発明の重ねレーザ溶接継手の溶接終端部を説明する概略図である。 図３（Ａ）は、図２（Ａ）における重ねレーザ溶接継手のＡ−Ａ線断面図であり、図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）における重ねレーザ溶接継手のＢ−Ｂ線断面図である。 図４（Ａ）は従来の重ねレーザ溶接継手の溶接部を説明する上面図および断面図であり、図４（Ｂ）は本発明の重ねレーザ溶接継手の溶接部を説明する上面図および断面図である。 図５は、本発明の重ねレーザ溶接継手の溶接方法を説明する斜視図である。 図６（Ａ）は本発明の重ねレーザ溶接継手の溶接部（溶融部）の位置を説明する上面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。 図７は、本発明の実施例における重ねレーザ溶接継手の一例を示す図である。 図８は、本発明の重ねレーザ溶接継手の製造方法における重ねレーザ溶接条件の一例を示すグラフであり、図８（Ａ）はレーザ出力と溶接時間の関係を示し、図８（Ｂ）は溶接速度と溶接時間の関係を示し、図８（Ｃ）は焦点位置と溶接時間との関係を示す。

以下、各図を参照して、本発明の重ねレーザ溶接継手、重ねレーザ溶接継手の製造方法、および自動車用骨格部品について説明する。なお、本発明はこの実施形態に限定されない。

＜重ねレーザ溶接継手＞
本発明の重ねレーザ溶接継手は、複数の鋼板を重ね合わせた重ね合わせ部に、重ねレーザ溶接により接合された溶接部を有する。溶接部は、重ね合わせ部の鋼板を貫通する本溶接部と、該本溶接部の一端に形成されたクレータを有する終期溶接部とからなり、溶接部は、下記の（１）式〜（４）式を満たす。
Ｌ≧１５．０ ・・・（１）
１０．０≧Ｌ２≧２ｌ_ｃ ・・・（２）
ｔ１≧２ｄ_ｃ ・・・（３）
ｗ_ｃ＞ｄ_ｃ ・・・（４）
ここで、Ｌは溶接部の全長（単位：ｍｍ）、Ｌ２は終期溶接部の長さ（単位：ｍｍ）、ｌ_ｃは終期溶接部のクレータの長さ（単位：ｍｍ）、ｔ１は重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚（単位：ｍｍ）、ｄ_ｃは終期溶接部のクレータの深さ（単位：ｍｍ）、ｗ_ｃは終期溶接部のクレータの幅（単位：ｍｍ）である。

このような本発明の重ねレーザ溶接継手１の一実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明の重ねレーザ溶接継手１の一例を示す斜視図である。図２（Ａ）は従来の重ねレーザ溶接継手の溶接終端部を示す概略図であり、図２（Ｂ）は本発明の重ねレーザ溶接継手の溶接終端部を示す概略図である。図３（Ａ）は図２（Ａ）に示したＡ−Ａ線の断面図であり、図３（Ｂ）は図２（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線の断面図である。図４（Ａ）は従来の重ねレーザ溶接継手の溶接部を示す上面図および断面図であり、図４（Ｂ）は本発明の重ねレーザ溶接継手の溶接部を示す上面図および断面図である。

まず、図１を参照して、本発明の重ねレーザ溶接継手１について説明する。

本発明の重ねレーザ溶接継手１では、少なくとも二つの鋼板を重ね合わせる。図１に示した例では、縦壁部２ａおよび縦壁部２ａの先端から外側へ延びるフランジ部２ｂを有する断面形状が略ハット形状の鋼板２と、平らなパネル形状の鋼板３との２枚の鋼板を用いる。鋼板２と鋼板３は対向するように重ね合わせられ、鋼板２のフランジ部２ｂの領域（平坦な領域）が接合面となる。重ね合わせた２枚の鋼板２、３は、フランジ部２ｂで重ねレーザ溶接することにより接合される。重ねレーザ溶接では、鋼板２、３のうち少なくとも１枚の鋼板を貫通し、鋼板２、３を接合する溶融部が形成される。この溶融部およびこの溶融部の溶接熱影響部が、溶接部４となる。

なお、レーザ溶接は、縦壁部２ａに沿って、フランジ部２ｂを長手方向に移動しながら、断続的にレーザビーム７を照射して行なわれる。これにより、鋼板２、３の接合面には、図１に示すように、表面の形状が略直線の複数の溶接部４が形成される。ここでは、本発明の重ねレーザ溶接継手１として、２枚の鋼板２、３が重ね合される場合を例に説明するが、３枚以上の鋼板が重ね合されていてもよい。

次に、図２〜図４を参照して、本発明の技術思想および溶接部４の構成について説明する。図２（Ａ）、図３（Ａ）および図４（Ａ）には、従来の重ねレーザ溶接継手における溶接部１４とその周辺を、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）には、本発明の重ねレーザ溶接継手における溶接部４とその周辺を、それぞれ示す。

従来の重ねレーザ溶接方法では、一定の出力と速度で溶接して溶接部を形成する。そのため、溶融幅の支配因子であるキーホールの大きさは溶接後半まで同様の大きさとなり、一般的に図４（Ａ）に示した溶接部１４が形成される。具体的には、溶接部１４の幅Ｗは、溶接部１４の始端Ｓから終端Ｅまで略同じである。重ね合わせ部における鋼板２、３は、溶接により鋼板２、３の全てを貫通して溶融される。溶接部１４の終端Ｅでは、上側の鋼板２に断面積の大きなクレータ１５が形成される。

上記した従来の重ねレーザ溶接方法により溶接を行った重ねレーザ溶接継手では、溶接部１４の終端部分のクレータ１５の深さが最上層の鋼板の板厚よりも深くなる。具体的には、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、クレータ１５の深さｄ_ｃは、鋼板２を貫通しており、鋼板２の板厚以上となる。このような形状の場合、溶接部１４の終端Ｅにおいて最終凝固部となる中心部には、溶融部外周部分から外側に向かう引張応力（図２（Ａ）に示した矢印Ｆａ方向の力）が集中してかかる。これにより、溶接部１４の終端部分では凝固割れ１６が発生し、伝播する場合があることが分かった。

これに対し、後述する本発明の溶接部４の形状を形成する重ねレーザ溶接方法では、図４（Ｂ）に示すように、溶接部４の幅Ｗは、溶接部４の始端Ｓから所定の位置まで略同じに形成されるが、該所定の位置から終端Ｅにかけて段階的に狭くなるように形成される。重ね合わせ部における鋼板２、３は、上記した所定の位置までの溶接前半では鋼板２、３の全てを貫通して溶融されるが、上記した所定の位置以降の溶接後半では下側の鋼板３の溶融量は減少する。溶接部４の終端Ｅでは、上側の鋼板２に小さなクレータ５が形成される。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示したように、従来のクレータ１５に比べて、溶接部４の終端Ｅに形成されるクレータ５のサイズは最上層の鋼板の板厚よりも小さく（浅く）なる。具体的には、図２（Ｂ）および図３（Ｂ）に示すように、クレータ５の深さｄ_ｃは浅く、鋼板２を貫通しない。このような形状の場合、溶接部４の終端Ｅでは、溶融部の外周部分から外側に向かう引張応力（図２（Ｂ）に示した矢印Ｆｂ方向の力）の中心部（終端Ｅの最終凝固部の中心部）への集中が小さくなる。これにより、溶接部４の終端部分における凝固割れの発生を防止することができる。

上記した技術思想に基づき、本発明の重ねレーザ溶接継手１では、溶接部４の表面の寸法を、所定の範囲に調整する。特に、溶接終端部のクレータ５のサイズを小さくすることが重要である。

具体的には、図４（Ｂ）に示すように、溶接部４は、重ね合わせ部の鋼板を貫通する本溶接部４ａと、該本溶接部４ａの一端に続けて形成されたクレータ５を有する終期溶接部４ｂとから構成される。溶接部４は、上記した（１）式〜（４）式を満たす。

（溶接部４の全長Ｌ（ｍｍ）：Ｌ≧１５．０ｍｍ）
溶接部４の全長Ｌが、１５．０ｍｍより短い場合、後述する終期溶接部４ｂの長さＬ２（ｍｍ）が十分に確保できず、溶接割れが発生する。そのため、溶接部４の全長Ｌは１５．０ｍｍ以上（上記（１）式）とする。好ましくは２０．０ｍｍ以上とする。なお、特に溶接部４の全長Ｌの上限は規定しないが、部品の溶接時間が長くなるのを防ぐ観点より、４０．０ｍｍ以下とすることが好ましい。より好ましくは３０．０ｍｍ以下である。

（終期溶接部４ｂの長さＬ２（ｍｍ）：１０．０≧Ｌ２≧２ｌ_ｃ）
終期溶接部４ｂのクレータ５の長さｌ_ｃが、終期溶接部４ｂの長さＬ２の１／２より大きい場合、溶接部４の終端部分（終期溶接部４ｂ）に対するクレータ５の割合が大きいため、溶接割れの発生を抑えることができない。そのため、終期溶接部４ｂのクレータ５の長さｌ_ｃは終期溶接部４ｂの長さＬ２（ｍｍ）の１／２以下とする。すなわち、終期溶接部４ｂの長さＬ２は、終期溶接部４ｂのクレータ５の長さｌ_ｃの２倍以上（上記（２）式）とする。好ましくは７．０ｍｍ以上とする。なお、終期溶接部４ｂの長さＬ２の上限は、溶接割れの発生を抑える観点より、終期溶接部４ｂの長さＬ２は１０．０ｍｍ以下とする。好ましくは９．５ｍｍ以下とする。

（重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚ｔ１（ｍｍ）：ｔ１≧２ｄ_ｃ）
終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃが、重ね合わせ部のうち最上層（複数枚の鋼板を重ね合わせた部分のうち一番上部）の鋼板の板厚ｔ１の１／２より大きい場合、鋼板表面でのアンダーフィルが著しくなる。その結果、溶接部４の終端Ｅに引張応力がより集中し、溶接割れが発生しやすくなる。また、溶接割れが発生した場合、後述する本発明の実施例にも示すように、はく離強度を評価する試験において溶接割れ部分から破壊が起こりやすく、本発明で目的とするはく離強度が得られないことがある。そのため、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃは重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚ｔ１（ｍｍ）の１／２以下とする。すなわち、重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚ｔ１は、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃの２倍以上（上記（３）式）とする。
なお、以降の説明において、「重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚ｔ１」とは、図４（Ｂ）に示す例の場合には図中の「ｔ２」が上記ｔ１に相当する。

本発明では、特に終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃの下限は規定しないが、実施工上の観点より、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃは、重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚ｔ１（ｍｍ）の１／３以下とすることが好ましい。すなわち、重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚ｔ１は、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃの３倍以上（３ｄ_ｃ≦ｔ１）とすることが好ましい。より好ましくは、重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚ｔ１は０．７ｍｍ以上とする。
なお、レーザ出力をなるべく下げずに溶接を効率的に行う観点から、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃは、重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚ｔ１（ｍｍ）の１／１０以上とすることが好ましい。すなわち、重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚ｔ１は、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃの１０倍以下（１０×ｄ_ｃ≧ｔ１）とすることが好ましい。

（終期溶接部４ｂのクレータ５の幅ｗ_ｃ（ｍｍ）：ｗ_ｃ＞ｄ_ｃ）
終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃが上記した重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚ｔ１の１／２以下であっても、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃが終期溶接部４ｂのクレータ５の幅ｗ_ｃ以上の場合には、鋼板表面でのアンダーフィルが著しくなるため、溶接部４の終端Ｅに引張応力がより集中し、溶接割れが発生しやすくなる。また、溶接割れが発生した場合、後述する実施例にも示すように、はく離強度を評価する試験において溶接割れ部分から破壊が起こりやすく、本発明で目的とするはく離強度が得られないことがある。そのため、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃは終期溶接部４ｂのクレータ５の幅ｗ_ｃ未満とする。すなわち、終期溶接部４ｂのクレータ５の幅ｗ_ｃは、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃより大きい（上記（４）式）とする。好ましくは、終期溶接部４ｂのクレータ５の幅ｗ_ｃは、０．１５ｍｍ以上とする。
なお、特に終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃの下限は規定しないが、実施工上の観点より、好ましくは０．３０ｍｍ以上である。
なお、終期溶接部４ｂのクレータ５のサイズが大きくなると、アンダーフィルが大きくなるため、終期溶接部４ｂのクレータ５の幅ｗ_ｃは、２ｍｍ以下とすることが好ましい。

以上のように、本発明の溶接部４は、本溶接部４ａおよび終期溶接部４ｂを上記した所定の範囲に形成するため、クレータ５のサイズを小さくすることによる上記した効果を最大限に引出せる。その結果、溶接部４の終端Ｅへの過剰な応力集中を防ぎ、溶接割れの発生を防止することができる。これにより、溶接部４の全長Ｌの最小値が１５．０ｍｍと短い場合であっても溶接部終端での溶接欠陥の発生を防止することができる。

なお、本発明の重ねレーザ溶接継手１は、以上の構成により本発明で目的とする特性を得ることができるが、上記の構成に加えて、必要に応じて下記の構成を加えることができる。

（複数の鋼板の総板厚Ｔ（ｍｍ）に対する鋼板の間の隙間（ｍｍ）の大きさの合計：０％以上１５％以下）
本発明では、複数の鋼板を重ね合わせた重ね合わせ部における、鋼板の間の隙間の大きさの合計Ｇ（以下、総板隙と称する場合もある）が、複数の鋼板の総板厚Ｔ（ｍｍ）に対して０％以上１５％以下とすることができる。図４（Ｂ）に示した例では、鋼板の間の隙間（板隙）は鋼板２、３の間のみであるため、総板隙をＧｍｍとし、複数の鋼板の総板厚Ｔを（ｔ２＋ｔ３）ｍｍとしたとき、０％≦Ｇ／（ｔ２＋ｔ３）≦１５％と表される。複数の鋼板の総板厚Ｔ（ｍｍ）に対する総板隙Ｇ（ｍｍ）は、上記した範囲に調整することにより、アンダーフィルの量を抑え、重ね面に形成された溶接部への応力集中を抑えることとなり、溶接割れを抑制し、剥離強度をさらに向上させることが可能となる。より好ましくは、複数の鋼板の総板厚Ｔ（ｍｍ）に対する総板隙Ｇ（ｍｍ）は、５％以上とする。より好ましくは１０％以下とする。

（鋼板の成分組成）
本発明の重ねレーザ溶接継手１に用いる鋼板の成分組成は、特に限定されないが、重ね合わせる複数の鋼板のうち少なくとも１つの鋼板の成分組成が、例えば、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２．５％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避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。

（Ｃ：０．０７％超え０．２５％以下）
Ｃ含有量が０．０７％を超える場合、析出強化の効果を得ることが可能となる。一方、Ｃ含有量が０．２５％以下の場合、粗大な炭化物の析出を招くことがなく、所望の高強度、および加工性を確保することが可能となる。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。より好ましくは、Ｃ含有量は、０．１０％以上であり、０．２１％以下である。

（Ｐ＋Ｓ：０．０３％未満）
Ｐ含有量とＳ含有量の合計量（Ｐ＋Ｓ）が０．０３％未満の場合、延靱性が低下せず、所望の高強度および加工性を確保することが可能となる。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。

（Ｍｎ：１．８％以上３．０％以下）
Ｍｎ含有量が１．８％以上の場合、十分な焼入れ性が確保可能となるため、粗大な炭化物が析出し難くなる。一方、Ｍｎ含有量が３．０％以下の場合、粒界脆化感受性が増加し、靱性および耐低温割れ性が劣化し難くなる。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。より好ましくは、Ｍｎ含有量は、１．９％以上とする。Ｍｎ含有量は、より好ましくは２．７％以下とし、さらに好ましくは２．５％以下とする。

（Ｓｉ：１．２％超え２．５％以下）
Ｓｉ含有量が１．２％超えの場合、固溶して鋼の強度を増加させる効果を十分に得ることが可能となる。一方、Ｓｉ含有量が２．５％以下の場合、溶接熱影響部の硬化が大きくなり難く、溶接熱影響部の靱性および耐低温割れ性が劣化し難い。そのため、Ｓｉ含有量は１．２％超え２．５％以下とすることが好ましい。より好ましくは、Ｓｉ含有量は、１．３％以上とし、１．５％以下とする。

（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：０．０１５〜０．０５０％、Ｎ：０．００２〜０．００５％等が挙げられる。

その他、鋼板強度や剥離強度をより向上させるため、上記した成分組成に加えて、さらに、必要に応じて以下のＡ群およびＢ群から選択される１つまたは２つを含有することができる。

（Ａ群：質量％で、Ｔｉ：０．００５％以上０．０１％以下、およびＮｂ：０．００５％以上０．０５０％未満のうちから選択される１種または２種）
ＴｉやＮｂは、炭化物または窒化物として析出し、焼鈍中のオーステナイトの粗大化を抑制する作用を有する。したがって、Ｔｉ、Ｎｂを含有させる場合には、少なくとも１種を含有させることが好ましい。この効果を得るためにＴｉ、Ｎｂを含有させる場合には、それぞれ、Ｔｉは０．００５％以上、Ｎｂは０．００５％以上を含有させることが好ましい。しかし、これらの元素を過剰に含有させても上記作用による効果が飽和して不経済となる恐れがある。また、焼鈍時の再結晶温度が上昇し、焼鈍後の金属組織が不均一となり、伸びフランジ性も損なわれる恐れがある。さらには、炭化物または窒化物の析出量が増し、降伏比が上昇し、形状凍結性も劣化する恐れがある。したがって、Ｔｉ、Ｎｂを含有させる場合には、それぞれ、Ｔｉ含有量は０．０１％以下、Ｎｂ含有量は０．０５０％未満とすることが好ましい。より好ましくは、Ｔｉ含有量は０．００８０％未満とする。より好ましくは、Ｎｂ含有量は０．０４０％未満とする。

（Ｂ群：質量％で、Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、およびＢ：０．１０％以下のうちから選択される１種または２種以上）
Ｃｒ、ＭｏおよびＢは、鋼の焼入性を向上させる作用を有する元素である。したがってこれらの元素の１種類以上を含有させてもよい。しかしながら、これらの元素を過剰に含有させても上記した効果が飽和して不経済となる恐れがある。したがって、Ｃｒ、ＭｏおよびＢを含有させる場合には、それぞれ、Ｃｒ含有量は１．０％以下、Ｍｏ含有量は０．５０％以下、Ｂ含有量は０．１０％以下とする。より好ましくは、Ｃｒ含有量は０．５０％以下とする。より好ましくは、Ｍｏ含有量は０．１０％以下とする。より好ましくは、Ｂ含有量は０．０３％以下、さらに好ましくは、Ｂ含有量は０．００３０％以下とする。また、好ましくは、Ｃｒ含有量は０．０１％以上とする。好ましくは、Ｍｏ含有量は０．００４％以上とする。好ましくは、Ｂ含有量は、０．０００１％以上とする。

（鋼板の引張強さ）
本発明の重ねレーザ溶接継手１に用いる複数の鋼板のうち、少なくとも１つの鋼板の引張強さＴＳが、９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板とすることができる。少なくとも１つの鋼板が上記した高張力鋼板であっても、重ねレーザ溶接継手１は、高接合強度を得ることができると共に、溶接欠陥の発生を防止することができる。例えば、複数の鋼板のうち少なくとも１つの鋼板は、上記した成分組成を有し、引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上とすることが好ましい。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。

（鋼板の板厚）
本発明では、重ねレーザ溶接の対象である複数枚の鋼板の板厚ｔは、特に限定されないが、例えば０．５ｍｍ≦ｔ≦３．２ｍｍの範囲内であることが好ましい。板厚がこの範囲内である鋼板は、自動車用外板および自動車用骨格部材として好適に使用することができる。なお、複数の鋼板の板厚は、全て同じであってもよいし、異なっていてもよい。

具体的には、図１等に示した重ねレーザ溶接継手１の場合には、上側の鋼板２の板厚ｔ２が０．６ｍｍ≦ｔ２≦１．２ｍｍを満たし、下側の鋼板３の板厚ｔ３が１．０ｍｍ≦ｔ３≦２．５ｍｍとすることが好ましい。あるいは、上側の鋼板２の板厚ｔ２および下側の鋼板３の板厚ｔ３は、いずれも０．５ｍｍ≦ｔ２≦３．２ｍｍ、０．５ｍｍ≦ｔ３≦３．２ｍｍの範囲を満たすことが好ましい。

なお、本発明における「溶接割れ」とは、溶接部４の溶接終端部分で発生し、溶接終端Ｅから溶接始端Ｓまで伝播する低温割れをさす。溶接割れの発生の有無は、溶接後の溶接部４を切断し、割れの有無を確認することで判別できる。割れの有無の確認は、目視で確認することも可能である。より明瞭に判別する観点から、例えば溶接部の切断面を光学顕微鏡で１０倍程度に拡大して確認するとよい。溶接部の断面写真を撮影する場合には、精密切断機にて溶接終端部から５ｍｍ離れた箇所を溶接方向と垂直に切出す。なお、溶接割れは、溶接部４の表面から裏面まで貫通して観察される。

＜重ねレーザ溶接継手の製造方法＞
まず、図５を用いて、上述した本発明の重ねレーザ溶接継手１の製造方法について説明する。図５は、本発明の重ねレーザ溶接継手１の溶接方法の一例を説明するための図である。

本発明の重ねレーザ溶接継手１の製造方法は、上記した重ねレーザ溶接継手１の製造方法であって、複数の鋼板を上下方向に重ね合わせ、その後、重ね合わせた複数の鋼板の重ね合わせ部のうち、最上層の鋼板表面にレーザを照射する重ねレーザ溶接を行い、重ね合わせ部に溶接部４を形成し、接合する。

本発明では、積層した複数の鋼板に対して片側溶接を行う。片側溶接を行うことにより、自動車車体部品組み立てラインの省スペース化を実現できる。片側溶接は、積層した複数の鋼板のうち、板厚がより大きい方の鋼板側から重ねレーザ溶接を行うことが好ましい。これにより、溶落ちを防ぐことができる。鋼板の板厚が同一の場合には、いずれか一方側から順に重ねレーザ溶接を行なえばよい。

図５に示す例では、本発明の重ねレーザ溶接継手１は、複数の鋼板２、３を重ね合わせ、鋼板２、３に溶接部４を形成するように、最外層の鋼板２の表面に直線状にレーザビーム７を照射する重ねレーザ溶接を行うことで得ることができる。

上記した重ねレーザ溶接は、レーザビーム７を、直線状に走査しながら連続照射する。例えば、図５に示したように、本溶接部４ａおよび終期溶接部４ｂの形成を連続して行い、溶接部４を形成する。この場合、本溶接部４ａを形成する本溶接工程と終期溶接部４ｂを形成する終期溶接工程を連続して行うことにより、クレータ５のサイズを小さくする効果を最大限に引出せる。そのため、溶接部４の終端Ｅ（図２（Ｂ）および図３（Ｂ）を参照）への過剰な応力集中を防ぎ、割れの発生を防止できるため、好ましい。

本発明の重ねレーザ溶接は、本溶接部４ａを形成する本溶接工程と、クレータ５を有する終期溶接部４ｂを形成する終期溶接工程とを有する。本溶接工程とは、溶接前半の重ね合わせ部の鋼板の全てを貫通する本溶接である。終期溶接工程とは、本溶接工程に続いて、溶接部４の終端Ｅまで後述する溶接条件を調整しながら、溶接部４の終端Ｅに形成されるクレータ５のサイズを小さくすることを目的とした終期溶接である。本溶接部４ａおよびクレータ５を有する終期溶接部４ｂが、上記（１）式〜上記（４）式を満たす溶接部４を形成するように、終期溶接工程のレーザ出力、溶接速度、焦点位置およびビーム径のうち少なくとも１つを制御することが好ましい。なお、本溶接工程は一定の条件で溶接を行う。

例えば、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る。また、ビーム径：０．３〜０．８ｍｍ、レーザ出力：２．０〜５．０ｋＷ、焦点位置：鋼板最外層表面上から、鋼板最外層表面から０〜２０ｍｍ上方までの範囲、溶接速度：２．０〜５．０ｍ／ｍｉｎとすることが好ましい。

さらに好ましくは、本溶接部４ａの形成にあたり、ビーム径：０．５〜０．８ｍｍ、レーザ出力：２．５〜４．５ｋＷ、焦点位置：鋼板最外層表面上から、鋼板最外層表面から２０ｍｍ上方までの範囲、溶接速度：２．５〜４．５ｍ／ｍｉｎの範囲で制御することが好ましい。
また、終期溶接部４ｂの形成にあたり、ビーム径：０．２〜０．６ｍｍ、レーザ出力：０．５〜３．０ｋＷ、焦点位置：鋼板最外層表面上から、鋼板最外層表面から３０ｍｍ上方までの範囲、溶接速度：２．０〜４．０ｍ／ｍｉｎの範囲で制御することが好ましい。

より好ましくは、本溶接工程のレーザ出力Ｐｉ、溶接速度ｖｉおよび焦点位置ｆｉと、終期溶接工程のレーザ出力Ｐｆ、溶接速度ｖｆおよび焦点位置ｆｆとの関係が、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）の各グラフに示す関係となるように、レーザ出力、溶接速度および焦点位置を制御することが好ましい。具体的には、（５）式〜（７）式を満たす条件で、終期溶接工程のレーザ出力、溶接速度、焦点位置およびビーム径のうち少なくとも１つを制御することができる。
Ｐ_ｉ≧Ｐ_ｆ≧（１／４）Ｐ_ｉ ・・・（５）
ｖ_ｉ≧ｖ_ｆ≧（１／４）ｖ_ｉ ・・・（６）
ｆ_ｉ≦ｆ_ｆ≦２０．０ ・・（７）
ここで、Ｐ_ｉは本溶接工程のレーザ出力（単位：ｋＷ）、Ｐ_ｆは終期溶接工程のレーザ出力（単位：ｋＷ）、ｖ_ｉは本溶接工程の溶接速度（単位：ｍ／ｍｉｎ）、ｖ_ｆは終期溶接工程の溶接速度（単位：ｍ／ｍｉｎ）、ｆ_ｉは本溶接工程の焦点位置（単位：ｍｍ）、ｆ_ｆは終期溶接工程の焦点位置（単位：ｍｍ）である。

Ｐ_ｉ≧Ｐ_ｆ≧（１／４）Ｐ_ｉ ・・・（５）
終期溶接工程のレーザ出力Ｐ_ｆ（ｋＷ）が、本溶接工程のレーザ出力Ｐ_ｉ（ｋＷ）を超える場合、アンダーフィルが多くなり溶落ちが発生する恐れがある。より一層好ましくは、終期溶接工程のレーザ出力Ｐ_ｆは（Ｐｉ×０．５）以下とする。

一方、終期溶接工程のレーザ出力Ｐ_ｆが、本溶接工程のレーザ出力Ｐ_ｉの１／４倍未満の場合、レーザのパワーが足りず鋼板を溶かすことができない。このため、十分な溶接線長を確保できず、はく離強度不足となる恐れがある。より一層好ましくは、終期溶接工程のレーザ出力Ｐ_ｆは（Ｐｉ×１／３）以上とする。

ｖ_ｉ≧ｖ_ｆ≧（１／４）ｖ_ｉ ・・・（６）
終期溶接工程の溶接速度ｖ_ｆ（ｍ／ｍｉｎ）が、本溶接工程の溶接速度ｖ_ｉ（ｍ／ｍｉｎ）を超える場合、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃは深くなる恐れがある。より一層好ましくは、終期溶接工程の溶接速度ｖ_ｆは（ｖ_ｉ×０．８）以下とする。

一方、終期溶接工程の溶接速度ｖ_ｆが、本溶接工程の溶接速度ｖ_ｉの１／４倍未満の場合、終期溶接部４ｂのクレータ５のサイズが大きくなり、溶落ちが発生する恐れがある。より一層好ましくは、終期溶接工程の溶接速度ｖ_ｆは（ｖ_ｉ×１／２）以上とする。

ｆ_ｉ≦ｆ_ｆ≦２０．０ ・・（７）
終期溶接工程の焦点位置ｆ_ｆ（ｍｍ）が、本溶接工程の焦点位置ｆ_ｉ（ｍｍ）未満の場合、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さｄ_ｃが深くなる恐れがある。より一層好ましくは、終期溶接工程の焦点位置ｆ_ｆは（ｆ_ｉ×１．２）以上とする。

一方、終期溶接工程の焦点位置ｆ_ｆが、２０．０ｍｍを超える場合、レーザのパワー密度が足りず鋼板を溶かすことができない。このため、十分な溶接線長を確保できず、はく離強度不足となる恐れがある。より一層好ましくは、終期溶接工程の焦点位置ｆ_ｆは１５．０ｍｍ以下とする。

また、本発明の溶接方法では、鋼板２、３として、例えば上記した成分組成を有し、引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上の鋼板を用いることができる。また、複数の鋼板２、３の板厚ｔ２、ｔ３は、それぞれ０．５ｍｍ≦ｔ２≦３．２ｍｍ、０．５ｍｍ≦ｔ３≦３．２ｍｍであり、鋼板２、３の板隙は鋼板２、３の板厚の合計の０％以上１５％以下とすることができる。なお、これらの鋼板を適用する理由については上述と同様である。

次に、図６を用いて、本発明の重ねレーザ溶接継手１における好適な溶接位置の一例について説明する。

図６は、本発明の重ねレーザ溶接継手１における好適な溶接部（溶融部）４の位置の一例を説明する図である。図６（Ａ）は、２つの鋼板２、３の溶接部４の周辺を示す上面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図６の説明では、鋼板２をフランジ部２ｂ、鋼板３をフレーム部品とも記す。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示した例では、上側の鋼板２のフランジ部２ｂと下側の鋼板３のフレーム部品との接触位置の端部の位置座標を０とする。また、フランジ部２ｂの外端側を（−）、略ハット形状（図６には、略ハット形状の一部の形状のみを示す。）における縦壁部２ａ側を（＋）とした座標系で表す。略ハット形状のフランジ部２ｂにおいて、最も板厚の厚い部分の鋼板板厚をｔ（ｍｍ）とする。このとき、下記（８）式で表される溶接位置Ｘ（ｍｍ）で片側溶接方法を適用し、溶接を行うことが好ましい。これにより、図７に示したような、総板厚Ｔが２〜５ｍｍであり、二枚重ねでフランジ部２ｂの長さが５０ｍｍであるＬ字引張試験片の剥離強度を１．２ｋＮ以上にすることができる。
−２ｔ≧Ｘ≧−４ｔ ・・・（８）
ここで、Ｘを上記（８）式のように設定した理由を説明する。

溶接位置Ｘは、−２ｔよりもフランジ部２ｂの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は、−４ｔよりもフランジ部２ｂの接触端部から遠ざけると、溶接部４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、上記（８）式のように設定することが好ましい。

＜自動車用骨格部品＞
本発明の重ねレーザ溶接継手１を好適に用いることができる部品の一例として、自動車用骨格部品がある。上記の図１に示した自動車用骨格部品の場合には、断面形状が略ハット形状のフレーム部品である鋼板２と、パネル部品の鋼板３とが用いられる。自動車用骨格部品は、フレーム部品（図１に示す鋼板２）のフランジ部２ｂと、このフランジ部２ｂに対向して配置されるパネル部品（図１に示す鋼板３）とが上記した溶接方法により溶接されて上記した溶接部４を形成することにより、閉断面を構成する。

本発明の自動車用骨格部品は、例えば、センターピラー、ルーフレールなどに適用することが好ましい。これらの部品では、衝突安全性の観点から剥離強度を確保することが重要である。本発明の自動車骨格部品を適用したセンターピラーは、上述のように、十分な剥離強度を有する。

以上説明したとおり、本発明によれば、少なくとも１枚の高張力鋼板を含む複数枚の鋼板を重ね合わせ、溶接部４を形成して溶接接合することにより、鋼板の表裏面に溶接欠陥が発生することのない重ねレーザ溶接継手１を得ることができる。

本発明の溶接部４は、溶融部終端のクレータのサイズを小さくできるため、最終凝固部の中心部における引張応力の集中が小さくなる。これにより、溶融部終端側での割れの発生および伝播が抑制できるため、剥離強度が高く耐久性に優れた重ねレーザ溶接継手１を製造することができる。

また、従来の重ねレーザ溶接に比べて短い溶融部長（１５ｍｍ）であっても、溶接割れを抑制できる。このため、部材設計の自由度の向上や、より剥離強度が必要な部分を数多く溶接することによる強度向上も期待できる。

さらに、本発明の重ねレーザ溶接継手１は、外観に優れているため、自動車の構造部材に好適に用いることができる。例えば、接合する鋼板として高強度鋼板を用いることにより自動車用骨格部品とすることができる。このような重ねレーザ溶接継手１を用いることにより、剥離強度の高い自動車用骨格部品等を得ることができる。

以下、本発明の作用および効果について、実施例を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

本実施例では、供試材として表１に示す成分組成の鋼板を用いた。

鋼板の板厚は、１．２ｍｍ、１．６ｍｍおよび２．０ｍｍのいずれかであり、板幅は５０ｍｍである。これらの鋼板を用いて、図７に示すように、Ｌ字の断面形状に曲げ加工を施した。Ｌ字鋼板８は、長辺８ａと短辺８ｂを有する。なお、長辺８ａが、上記した図１に示した重ねレーザ溶接継手１の鋼板２の縦壁部２ａに相当し、短辺８ｂがフランジ部２ｂに相当する。

そして、同じ鋼種および同じ板厚のＬ字鋼板８を２枚用い、各短辺８ｂ同士を重ね合わせた。その後、重ね合わせた部分（図７に示す平坦な部分）を長手方向に複数箇所断続的に重ねレーザ溶接を行って溶接ビード（溶接部４）を形成し、Ｌ字試験片（以下、試験片と称する）を作製した。ここでは、試験片サイズは、長辺８ａ（縦壁長さ）が１２０ｍｍ、短辺８ｂ（試験片幅）が５０ｍｍ、重ね合わせた部分（フランジ幅）が３０ｍｍとした。上下のＬ字鋼板８間の隙間（板隙）Ｇは、板厚に合わせて０〜２０％の範囲内で適宜調整した。

重ねレーザ溶接により形成する溶接部４の条件を、表２−１および表２−２に示す。
図７に示すように、溶接位置を示す座標は、２つのＬ字鋼板８を重ね合わせた部分で縦壁に近い方の接触位置を０とし、試験片の重ね合わせた部分の外側を（−）、試験片における縦壁側を（＋）とした座標系で表す。この時の溶接位置をＸ、溶融部（溶接部）４の全長をＬ、溶接部４の終端（終期溶接部４ｂ）の長さをＬ２、終期溶接部４ｂのクレータ５の長さをｌ_ｃ、終期溶接部４ｂのクレータ５の深さをｄ_ｃ、終期溶接部４ｂのクレータ５の幅をｗ_ｃとし、それぞれの値を種々変えて試験を行った。

レーザ溶接には、焦点位置のビーム直径が０．６ｍｍφのファイバーレーザを用いた。終期溶接部４ｂのクレータ５のサイズは、レーザ出力、溶接速度、および焦点位置が図８（Ａ）〜図８（Ｃ）の各グラフに示した関係となるように、本溶接工程と終期溶接工程で調整した。加工点距離は、鋼板最外層表面上とした。なお、重ねレーザ溶接の焦点位置は、重ね合わせた鋼板の一番上側の鋼板表面（図７に示す例では、上側のＬ字鋼板８の表面）を０とし、Ｌ字鋼板８に対して鉛直上向き方向を正とした。溶接は大気中で行った。

なお、剥離強度は、Ｌ字に曲げた鋼板８同士を図７のように重ね合わせて重ねレーザ溶接を行い、溶接された鋼板の両側から引張荷重を負荷するＬ字引張試験で測定した。引張試験はＪＩＳ Ｚ３１３６に基づき、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で行った。剥離強度の評価は、剥離強度が１．２ｋＮ以上の場合に、高接合強度を有するものとして「合格」と評価した。

また、割れ発生の判定は、目視および浸透探傷試験により判定できる。本実施例では、上述したように、目視で割れ発生の判定を行った。具体的には、得られた試験片より、終期溶接部４ｂのクレータ５の中心から５ｍｍ溶接開始側に離れた位置を溶接方向と垂直になる方向に切断した。切断面は光学顕微鏡で１０倍に拡大して確認した。各条件で１本ずつ観察を行った。溶接部４の表面から裏面まで貫通していた場合に、溶接割れが有りと判定した。

得られた溶接割れおよび剥離強度の判定結果を、表２−１および表２−２に示す。

表２−１および表２−２に示すように、本発明例の試験片は、剥離強度が１．２ｋＮ以上であり、溶接欠陥は発生しなかった。

一方、比較例の試験片のうち、Ｎｏ．２、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１８、Ｎｏ．２６、Ｎｏ．３４、Ｎｏ．４２は、総板隙Ｇが総板厚Ｔの１５％より大きく、さらに溶接部４の終端Ｅのクレータ５の深さｄ_ｃが深い（値が大きい）ため、溶接割れが発生した。

また、Ｎｏ．４、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２８、Ｎｏ．３６、Ｎｏ．４４は、溶接部４の全長Ｌが１５．０ｍｍより短いため、溶接割れが発生した。

また、Ｎｏ．５、Ｎｏ．１３、Ｎｏ．２１、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３７、Ｎｏ．４５は、終期溶接部４ｂの長さＬ２が小さいため、溶接割れが発生した。

また、Ｎｏ．６、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．２２、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３８、Ｎｏ．４６は、溶接部４の終端Ｅのクレータ５の深さｄ_ｃが深い（値が大きい）ため、溶接割れが発生した。

また、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．２３、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．３９、Ｎｏ．４７は、溶接部４の終端Ｅのクレータ５の長さｌ_ｃが大きいため、溶接割れが発生した。

また、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１６、Ｎｏ．２４、Ｎｏ．３２、Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４８は、溶接部４の終端Ｅのクレータ５の幅ｗ_ｃが小さいため、溶接割れが発生した。

以上のとおり、上記した本発明に従い重ねレーザ溶接を行った本発明例では、本発明で目的とする特性を有する良好な重ねレーザ溶接継手が得られた。これに対し、本発明の上記した溶接条件を外れる比較例では、良好な重ねレーザ溶接継手が得られなかったことが分かる。

１ 重ねレーザ溶接継手
２ 鋼板
３ 鋼板
４ 溶接部
４ａ 本溶接部
４ｂ 終期溶接部
５ クレータ
７ レーザビーム
８ 鋼板
１４ 溶接部
１５ クレータ
１６ 割れ
Ｌ 溶接部の全長
Ｌ２ 終期溶接部の長さ
ｌ_ｃ クレータの長さ
ｄ_ｃ クレータの深さ
ｗ_ｃ クレータの幅
Ｗ 溶接部の幅
Ｇ 板隙

Claims (8)

1. 複数の鋼板を重ね合わせた重ね合わせ部に、レーザ溶接により接合された溶接部を有する重ねレーザ溶接継手であって、
   前記溶接部は、前記重ね合わせ部の鋼板を貫通する本溶接部と、該本溶接部の一端に形成されたクレータを有する終期溶接部とからなり、
   前記溶接部は、（１）式〜（４）式を満たす重ねレーザ溶接継手。
   Ｌ≧１５．０ ・・・（１）
   １０．０≧Ｌ２≧２ｌ_ｃ ・・・（２）
   ｔ１≧２ｄ_ｃ ・・・（３）
   ｗ_ｃ＞ｄ_ｃ ・・・（４）
   ここで、Ｌは溶接部の全長（単位：ｍｍ）、Ｌ２は終期溶接部の長さ（単位：ｍｍ）、ｌ_ｃは終期溶接部のクレータの長さ（単位：ｍｍ）、ｔ１は重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚（単位：ｍｍ）、ｄ_ｃは終期溶接部のクレータの深さ（単位：ｍｍ）、ｗ_ｃは終期溶接部のクレータの幅（単位：ｍｍ）である。
2. 前記重ね合わせ部における、鋼板間の隙間の大きさの合計が、前記複数の鋼板の合計板厚に対して０％以上１５％以下である請求項１に記載の重ねレーザ溶接継手。
3. 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２．５％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請求項１または２に記載の重ねレーザ溶接継手。
4. 前記成分組成に加えて、さらに、以下のＡ群およびＢ群から選択される１つまたは２つを含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の重ねレーザ溶接継手。
   Ａ群：質量％で、Ｔｉ：０．００５％以上０．０１％以下、およびＮｂ：０．００５％以上０．０５０％未満のうちから選択される１種または２種
   Ｂ群：質量％で、Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、およびＢ：０．１０％以下のうちから選択される１種または２種以上
5. 前記複数の鋼板のうち少なくとも１つの鋼板が、引張強さ９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板である請求項１〜４のいずれか１項に記載の重ねレーザ溶接継手。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の重ねレーザ溶接継手の製造方法であって、
   複数の鋼板を上下方向に重ね合わせ、
   重ね合わせた前記複数の鋼板の重ね合わせ部のうち、最上層の鋼板表面にレーザを照射するレーザ溶接を行い、前記重ね合わせ部に溶接部を形成し、接合する重ねレーザ溶接継手の製造方法。
7. 前記レーザ溶接は、本溶接部を形成する本溶接工程と、クレータを有する終期溶接部を形成する終期溶接工程とを有し、
   （１）式〜（４）式を満たす前記溶接部を形成するように、
   （５）式〜（７）式を満たす条件で、前記終期溶接工程のレーザ出力、溶接速度、焦点位置およびビーム径のうち少なくとも１つを制御する請求項６に記載の重ねレーザ溶接継手の製造方法。
   Ｌ≧１５．０ ・・・（１）
   １０．０≧Ｌ２≧２ｌ_ｃ ・・・（２）
   ｔ１≧２ｄ_ｃ ・・・（３）
   ｗ_ｃ＞ｄ_ｃ ・・・（４）
   Ｐ_ｉ≧Ｐ_ｆ≧（１／４）Ｐ_ｉ ・・・（５）
   ｖ_ｉ≧ｖ_ｆ≧（１／４）ｖ_ｉ ・・・（６）
   ｆ_ｉ≦ｆ_ｆ≦２０．０ ・・（７）
   ここで、Ｌは溶接部の全長（単位：ｍｍ）、Ｌ２は終期溶接部の長さ（単位：ｍｍ）、ｌ_ｃは終期溶接部のクレータの長さ（単位：ｍｍ）、ｔ１は重ね合わせ部のうち最上層の鋼板の板厚（単位：ｍｍ）、ｄ_ｃは終期溶接部のクレータの深さ（単位：ｍｍ）、ｗ_ｃは終期溶接部のクレータの幅（単位：ｍｍ）、Ｐ_ｉは本溶接工程のレーザ出力（単位：ｋＷ）、Ｐ_ｆは終期溶接工程のレーザ出力（単位：ｋＷ）、ｖ_ｉは本溶接工程の溶接速度（単位：ｍ／ｍｉｎ）、ｖ_ｆは終期溶接工程の溶接速度（単位：ｍ／ｍｉｎ）、ｆ_ｉは本溶接工程の焦点位置（単位：ｍｍ）、ｆ_ｆは終期溶接工程の焦点位置（単位：ｍｍ）である。
8. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の重ねレーザ溶接継手を有する自動車用骨格部品。

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