JP6662396B2 - レーザ溶接継手の製造方法 - Google Patents
レーザ溶接継手の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6662396B2 JP6662396B2 JP2017562099A JP2017562099A JP6662396B2 JP 6662396 B2 JP6662396 B2 JP 6662396B2 JP 2017562099 A JP2017562099 A JP 2017562099A JP 2017562099 A JP2017562099 A JP 2017562099A JP 6662396 B2 JP6662396 B2 JP 6662396B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bead
- welding
- laser
- steel plate
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 232
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 167
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 143
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 143
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 22
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 3
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/244—Overlap seam welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
- B62D25/04—Door pillars ; windshield pillars
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Body Structure For Vehicles (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Description
本発明は、レーザ溶接継手の製造方法、レーザ溶接継手および自動車用骨格部品に関する。
従来、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や分流のためピッチを狭く出来ないという問題、さらには溶接機のガンによる空間的な制約があるという問題がある。そのため、近年、従来のスポット溶接に加えて、重ね合わせた鋼板の表面にレーザビームを照射して鋼板を接合するレーザ溶接の検討が行われてきている。レーザ溶接では、重ね合わせた鋼板の表面にレーザビームを照射して鋼板のレーザビーム照射部位を溶融および凝固させることによってビードが形成されると共に鋼板が接合されてレーザ溶接継手が得られる。しかし、ビードの終端側で割れが発生するという問題があり、割れが発生すると外観が悪くなる。外観が優れていることが求められている自動車の構造部材としては、該割れにより外観が悪くなったレーザ溶接継手は使い難い。また、割れが発生すると、レーザ溶接継手の剥離強度が低くなるという問題もある。
このビード終端側で割れが発生するという問題は、重ね合わせた鋼板の間に隙間がある場合に特に顕著になる。このような重ね合わせた鋼板の間に隙間がある状態でレーザ溶接する方法として、種々の技術が開示されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特許文献１の方法は、板と板の隙間の小さいほうから大きいほうに向けて溶接を行う方法であり、特殊なクランプ治具が必要な上、あらかじめ決められた溶接経路しか溶接することができないという問題がある。また、外観に関しては検討されていない。
また、特許文献２の方法は、溶接線をラップさせて溶接始終端部を再溶融させることで、溶接外観を向上させる方法であるが、溶接に時間がかかるという問題があり用い難い。
なお、このようなビード終端部に割れが生じて外観が悪くなるという問題は、自動車の構造部材に限らず、その他の用途に用いられるレーザ溶接継手においても同様に存在する。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ビード終端部での割れの発生が抑制され外観が優れたレーザ溶接継手の製造方法、レーザ溶接継手および自動車用骨格部品を提供することを目的とする。
上述したように、特に重ねた鋼板の間に隙間がある鋼板のレーザ溶接では、溶接終端部（ビード終端部）に、割れや欠陥が発生しやすい。本発明者らは上記課題を解決するために検討した。その結果、以下の知見を得た。
溶接終了時は、ビード終端部での割れの発生防止のために、入熱を減らさなければならない。入熱を減らす方法としては、溶接終了時のレーザ出力を減らす方法と溶接速度を上げる方法が考えられる。しかしながら、溶接速度を上げる方法は、スパッタ発生量の増加が考えられる。そこで、溶接終了時のレーザ出力を減らす方法に着目し、ビード終端部での割れの発生防止を検討した。さらには、重ね合わせた鋼板の間に隙間がある場合は、定常時は隙間分（板隙分）のレーザ出力を増加させているので、溶接終了時には隙間分（板隙分）のレーザ出力を減少させる必要がある。
以上を考慮した結果、本発明者らは、２枚の鋼板の板厚、２枚の鋼板の間の隙間の大きさ、レーザ出力、これらの関係を制御する、すなわち、下記式（１）を満たすようにすることにより、ビード終端側での割れの発生が抑制できることを知見し、本発明を完成させた。
０．８((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ＜Ｐｆ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ (1)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａ （単位：ｍｍ）である。また、上側の鋼板の板厚をｔ１（ｍｍ）、下側の鋼板の板厚をｔ２（ｍｍ）、上側の鋼板と下側の鋼板との隙間の大きさをａ（ｍｍ）、初期溶接および本溶接でのレーザ出力をＰ（ｋＷ）、終期溶接でのレーザ出力をＰｆ（ｋＷ）とする。
０．８((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ＜Ｐｆ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ (1)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａ （単位：ｍｍ）である。また、上側の鋼板の板厚をｔ１（ｍｍ）、下側の鋼板の板厚をｔ２（ｍｍ）、上側の鋼板と下側の鋼板との隙間の大きさをａ（ｍｍ）、初期溶接および本溶接でのレーザ出力をＰ（ｋＷ）、終期溶接でのレーザ出力をＰｆ（ｋＷ）とする。
上記式（１）を満たすことで、溶接終了時は溶融部分を小さくしておき、凝固時に溶接欠陥が発生しないように溶融部を安定させる。その結果、ビード終端部での割れの発生を防止する。
さらには、溶接始端部（ビード始端部）において、ビート幅が細くなってしまう場合がある。溶接開始時は、鋼板表面を溶融させるため、入熱増としなければならない。すなわち、鋼板表面を溶かすためにエネルギーが必要なため、溶接が安定しない。その結果、ビード始端部のビート幅が細くなってしまうことがわかった。入熱を増やす方法としては、溶接開始時のレーザ出力を増やす方法と溶接速度を下げる方法が考えられる。しかしながら、レーザ出力を増やす方法は、スパッタ発生量の増加が考えられる。そこで、溶接開始時の溶接速度を下げる方法に着目し、ビード始端部のビート幅が細くなるのを防止することを検討した。さらには、重ね合わせた鋼板の間に隙間がある場合のエネルギーロスも考慮する必要がある。
以上を考慮した結果、本発明者らは、２枚の鋼板の板厚、２枚の鋼板の間の隙間の大きさ、溶接速度、これらの関係を制御する、すなわち、下記式（２）を満たすようにすることにより、ビード始端部のビート幅が細くなることを抑制できることを知見した。
０．７５((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ＜ｖｉ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ (2)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａである。また、上側の鋼板の板厚をｔ１（ｍｍ）、下側の鋼板の板厚をｔ２（ｍｍ）、上側の鋼板と下側の鋼板との隙間の大きさをａ（ｍｍ）、本溶接および終期溶接での溶接速度をｖ（ｍ／ｍｉｎ）、初期溶接での溶接速度をｖｉ（ｍ／ｍｉｎ）とする。
０．７５((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ＜ｖｉ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ (2)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａである。また、上側の鋼板の板厚をｔ１（ｍｍ）、下側の鋼板の板厚をｔ２（ｍｍ）、上側の鋼板と下側の鋼板との隙間の大きさをａ（ｍｍ）、本溶接および終期溶接での溶接速度をｖ（ｍ／ｍｉｎ）、初期溶接での溶接速度をｖｉ（ｍ／ｍｉｎ）とする。
上記式（２）を満たすことで、溶融池が溶接直後でも安定する。その結果、ビード始端部のビート幅が細くなることを抑制できる。
本発明は上記の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は次のとおりである。
［１］ ２枚の鋼板をその間に隙間を有するように上下に重ね合わせた状態でレーザビームを上側の鋼板表面に照射してレーザビームが照射された部位を溶融および凝固させてビードを形成すると共に２枚の鋼板を接合するレーザ溶接により２枚の鋼板が接合されたレーザ溶接継手を得るレーザ溶接継手の製造方法であって、
上側の鋼板の板厚をｔ１（ｍｍ）、下側の鋼板の板厚をｔ２（ｍｍ）、上側の鋼板と下側の鋼板との隙間の大きさをａ（ｍｍ）とし、
ビード始端からビード全長の１／５近傍までビードを形成する工程を初期溶接、該初期溶接に続いてビード全長の４／５近傍までビードを形成する工程を本溶接、該本溶接に続いてビード終端までビードを形成する工程を終期溶接とし、
前記初期溶接および前記本溶接でのレーザ出力をＰ（ｋＷ）、前記終期溶接でのレーザ出力をＰｆ（ｋＷ）としたときに、
下記式（１）を満たすことを特徴とするレーザ溶接継手の製造方法。
０．８((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ＜Ｐｆ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ (1)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａ （単位：ｍｍ）である。
上側の鋼板の板厚をｔ１（ｍｍ）、下側の鋼板の板厚をｔ２（ｍｍ）、上側の鋼板と下側の鋼板との隙間の大きさをａ（ｍｍ）とし、
ビード始端からビード全長の１／５近傍までビードを形成する工程を初期溶接、該初期溶接に続いてビード全長の４／５近傍までビードを形成する工程を本溶接、該本溶接に続いてビード終端までビードを形成する工程を終期溶接とし、
前記初期溶接および前記本溶接でのレーザ出力をＰ（ｋＷ）、前記終期溶接でのレーザ出力をＰｆ（ｋＷ）としたときに、
下記式（１）を満たすことを特徴とするレーザ溶接継手の製造方法。
０．８((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ＜Ｐｆ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ (1)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａ （単位：ｍｍ）である。
［２］ 前記本溶接および前記終期溶接での溶接速度をｖ（ｍ／ｍｉｎ）、前記初期溶接での溶接速度をｖｉ（ｍ／ｍｉｎ）としたときに、
下記式（２）を満たすことを特徴とする［１］に記載するレーザ溶接継手の製造方法。
０．７５((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ＜ｖｉ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ (2)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａである。
下記式（２）を満たすことを特徴とする［１］に記載するレーザ溶接継手の製造方法。
０．７５((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ＜ｖｉ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ (2)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａである。
［３］ ２枚の鋼板からなるレーザ溶接継手であって、
前記２枚の鋼板の間に隙間を有し、
前記隙間の大きさが、２枚の鋼板のうち薄い方の板厚の１０％〜５０％であり、
前記２枚の鋼板のうち上側の鋼板表面に形成されたビードが、
ビード始端からビート全長の１／５の位置であるビード始端１／５部近傍と、ビード終端からビード全長の１／５の位置であるビード終端１／５部近傍と、の間をビード本体とし、
ビード終端からビード全長の１／１０の位置をビード終端１／１０部とし、
ビード本体のビード幅をＷ、ビード終端１／１０部でのビード幅をＷｆとしたときに、
下記式（３）を満たすことを特徴とするレーザ溶接継手。
0.80≦Ｗｆ／Ｗ≦1.20 (3)
［４］ ビード始端からビート全長の１／１０の位置をビード始端１／１０部とし、
ビード始端１／１０部でのビード幅をＷｉとしたときに、
下記式（４）を満たすことを特徴とする［３］に記載するレーザ溶接継手。
0.80≦Ｗｉ／Ｗ≦1.20 (4)
［５］ ［３］または［４］に記載するレーザ溶接継手であって、前記２枚の鋼板はそれぞれ引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であるレーザ溶接継手を有することを特徴とする自動車用骨格部品。
前記２枚の鋼板の間に隙間を有し、
前記隙間の大きさが、２枚の鋼板のうち薄い方の板厚の１０％〜５０％であり、
前記２枚の鋼板のうち上側の鋼板表面に形成されたビードが、
ビード始端からビート全長の１／５の位置であるビード始端１／５部近傍と、ビード終端からビード全長の１／５の位置であるビード終端１／５部近傍と、の間をビード本体とし、
ビード終端からビード全長の１／１０の位置をビード終端１／１０部とし、
ビード本体のビード幅をＷ、ビード終端１／１０部でのビード幅をＷｆとしたときに、
下記式（３）を満たすことを特徴とするレーザ溶接継手。
0.80≦Ｗｆ／Ｗ≦1.20 (3)
［４］ ビード始端からビート全長の１／１０の位置をビード始端１／１０部とし、
ビード始端１／１０部でのビード幅をＷｉとしたときに、
下記式（４）を満たすことを特徴とする［３］に記載するレーザ溶接継手。
0.80≦Ｗｉ／Ｗ≦1.20 (4)
［５］ ［３］または［４］に記載するレーザ溶接継手であって、前記２枚の鋼板はそれぞれ引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であるレーザ溶接継手を有することを特徴とする自動車用骨格部品。
［６］ 前記２枚の鋼板は、それぞれ、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、下記Ａ群および下記Ｂ群の少なくとも一方を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、板厚が１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする［５］に記載する自動車用骨格部品。
Ａ群： Ｔｉ：０．００５％以上０．０１％以下およびＮｂ：０．００５％以上０．０５０％未満の少なくとも一方
Ｂ群： Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下およびＢ：０．１０％以下から選択される少なくとも一種
Ａ群： Ｔｉ：０．００５％以上０．０１％以下およびＮｂ：０．００５％以上０．０５０％未満の少なくとも一方
Ｂ群： Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下およびＢ：０．１０％以下から選択される少なくとも一種
本発明によれば、隙間を有するように重ね合わせた２枚の鋼板のレーザ溶接におけるビード終端側での割れの発生が抑制されるため、外観に優れたレーザ溶接継手を製造することができる。また、割れの発生が抑制されるため、剥離強度が高く安全性に優れたレーザ溶接継手を製造することができる。また、特許文献２のようにビード始終端部を再溶融させる必要がないため、短時間でレーザ溶接継手を製造することができる。
さらに、ビード幅をビード全体に亘って均一にすることができ、より外観が優れたレーザ溶接継手を製造することができる。
また、本発明のレーザ溶接継手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、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。
本発明のレーザ溶接継手の製造方法は、２枚の鋼板をその間に隙間を有するように上下に重ね合わせた状態でレーザビームを上側の鋼板表面に照射してレーザビームが照射された部位を溶融および凝固させてビードを形成すると共に２枚の鋼板を接合するレーザ溶接により２枚の鋼板が接合されたレーザ溶接継手を得るものである。そして、上側の鋼板の板厚をｔ１（ｍｍ）、下側の鋼板の板厚をｔ２（ｍｍ）、上側の鋼板と下側の鋼板との隙間の大きさをａ（ｍｍ）とし、ビード始端からビード全長の１／５近傍までビードを形成する工程を初期溶接、該初期溶接に続いてビード全長の４／５近傍までビードを形成する工程を本溶接、該本溶接に続いてビード終端までビードを形成する工程を終期溶接とし、初期溶接および本溶接でのレーザ出力をＰ（ｋＷ）、終期溶接でのレーザ出力をＰｆ（ｋＷ）としたときに、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
０．８((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ＜Ｐｆ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ (1)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａ （単位：ｍｍ）である。
０．８((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ＜Ｐｆ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))Ｐ (1)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａ （単位：ｍｍ）である。
このような本発明のレーザ溶接継手１の製造方法について、本発明の一例である図１〜図３を用いて以下に詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明のレーザ溶接継手の製造方法で製造される本発明のレーザ溶接継手の外観を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の要部拡大図である。図２は、本発明のレーザ溶接継手の製造方法で製造されるレーザ溶接継手の断面拡大図である。図３は、本発明のレーザ溶接継手の製造方法で製造されるレーザ溶接継手の上側の鋼板の表面に形成されたビードを示す上面図である。
本発明のレーザ溶接継手の製造方法では、まず、２枚の鋼板として、例えば図１（ａ）に示すように、ハット形状の鋼板（ハット部上板）４および鋼板（ハット部下板）５を、その間に隙間を有するように上下に重ね合わせる。
本発明においてレーザ溶接する対象は、鋼板（鋼板４、鋼板５）である。鋼板４および鋼板５の種類は特に限定されないが、例えば引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であることが好ましい。９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板は、炭素等量が比較的高いためビード終端側に割れが発生しやすい。しかしながら、本発明のレーザ溶接継手の製造方法ではビード終端側の割れの発生が抑制でき、高強度鋼板を用いても割れの発生が抑制され優れた外観を有するレーザ溶接継手を製造することができる。このように例えば引張強度９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板のレーザ溶接継手とすることにより、強度が求められる自動車用骨格部材として好適に使用することができる。
鋼板４および鋼板５の成分組成は特に限定されないが、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１．８％以下を含有し、下記Ａ群および下記Ｂ群の少なくとも一方を含有し、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。
Ａ群： Ｔｉ：０．００５％以上０．０１％以下およびＮｂ：０．００５％以上０．０５０％未満の少なくとも一方
Ｂ群： Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下およびＢ：０．１０％以下から選択される少なくとも一種
（Ｃ：０．０７％超え０．２５％以下）
Ｃ含有量が０．０７％超えであると、析出強化の効果を得ることができなくなる場合がない。一方、Ｃ含有量が０．２５％以下であると、粗大な炭化物の析出を招くことがなく、所望の高強度、加工性を確保できる。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。
Ａ群： Ｔｉ：０．００５％以上０．０１％以下およびＮｂ：０．００５％以上０．０５０％未満の少なくとも一方
Ｂ群： Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下およびＢ：０．１０％以下から選択される少なくとも一種
（Ｃ：０．０７％超え０．２５％以下）
Ｃ含有量が０．０７％超えであると、析出強化の効果を得ることができなくなる場合がない。一方、Ｃ含有量が０．２５％以下であると、粗大な炭化物の析出を招くことがなく、所望の高強度、加工性を確保できる。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。
（Ｐ＋Ｓ：０．０３％未満）
Ｐ含有量とＳ含有量の合計量（Ｐ＋Ｓ）が０．０３％未満であると、延性および靱性が低下せず、所望の高強度、加工性を確保できる。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含有量とＳ含有量の合計量（Ｐ＋Ｓ）が０．０３％未満であると、延性および靱性が低下せず、所望の高強度、加工性を確保できる。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％以上であると、十分な焼入れ性が確保でき、粗大な炭化物が析出しない。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しない。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含有量が１．８％以上であると、十分な焼入れ性が確保でき、粗大な炭化物が析出しない。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しない。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。
（Ｓｉ：１．２％超え１．８％以下）
Ｓｉ含有量が１．２％超えであると、固溶して鋼の強度を増加させる効果が十分に得られる。一方、Ｓｉ含有量が１．８％以下であると、溶接熱影響部の硬化が大きくならず、溶接熱影響部の靱性、耐低温割れ性が劣化しない。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含有量が１．２％超えであると、固溶して鋼の強度を増加させる効果が十分に得られる。一方、Ｓｉ含有量が１．８％以下であると、溶接熱影響部の硬化が大きくならず、溶接熱影響部の靱性、耐低温割れ性が劣化しない。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。
（Ａ群： Ｔｉ：０．００５％以上０．０１０％以下およびＮｂ：０．００５％以上０．０５０％未満の少なくとも一方）
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、これらの元素の少なくとも１種を含有させることが好ましい。この効果を得るには、Ｔｉは０．００５％以上、Ｎｂは０．００５％以上含有させる。しかし、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。そればかりか、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。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。したがって、Ｔｉ含有量は０．０１０％以下、Ｎｂ含有量は、０．０５０％未満とする。Ｔｉ含有量は好ましくは０．００８％未満であり、Ｎｂ含有量は好ましくは０．０４０％未満とする。
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、これらの元素の少なくとも１種を含有させることが好ましい。この効果を得るには、Ｔｉは０．００５％以上、Ｎｂは０．００５％以上含有させる。しかし、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。そればかりか、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。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。したがって、Ｔｉ含有量は０．０１０％以下、Ｎｂ含有量は、０．０５０％未満とする。Ｔｉ含有量は好ましくは０．００８％未満であり、Ｎｂ含有量は好ましくは０．０４０％未満とする。
（Ｂ群： Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下およびＢ：０．１０％以下から選択される少なくとも一種）
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の効果が飽和して不経済となる。したがって、これらの元素を含有させる場合には、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。Ｃｒ含有量は好ましくは０．５０％以下であり、Ｍｏ含有量は好ましくは０．１０％以下であり、Ｂ含有量は好ましくは０．０３０％以下である。Ｃｒ含有量は好ましくは０．０１％以上であり、Ｍｏ含有量は好ましくは０．００４％以上であり、Ｂ含有量は好ましくは０．０００１％以上である。
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の効果が飽和して不経済となる。したがって、これらの元素を含有させる場合には、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。Ｃｒ含有量は好ましくは０．５０％以下であり、Ｍｏ含有量は好ましくは０．１０％以下であり、Ｂ含有量は好ましくは０．０３０％以下である。Ｃｒ含有量は好ましくは０．０１％以上であり、Ｍｏ含有量は好ましくは０．００４％以上であり、Ｂ含有量は好ましくは０．０００１％以上である。
（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。
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。
本発明においてレーザ溶接する対象である２枚の鋼板の板厚は特に限定されないが、例えば１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。さらに好ましくは、１．２ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である。板厚がこの範囲内である鋼板は、自動車用骨格部材として好適に使用することができる。具体的には上側の鋼板４の板厚ｔ１は１．０ｍｍ≦ｔ１≦２．０ｍｍを満たし、下側の鋼板４の板厚ｔ２は１．０ｍｍ≦ｔ２≦２．０ｍｍを満たすことが好ましい。上側の鋼板４の板厚ｔ１は１．２ｍｍ≦ｔ１≦１．８ｍｍを満たし、下側の鋼板４の板厚ｔ２は１．２ｍｍ≦ｔ２≦１．８ｍｍを満たすことがさらに好ましい。
なお、２枚の鋼板４および鋼板５は、同じでも異なっていてもよく、鋼板４および鋼板５が、同種および同形状の鋼板であってもよいし、異種や異形状の鋼板であってもよい。
そして、本発明においては、図２に示すように、レーザ溶接前の鋼板４と鋼板５との間には隙間Ａが存在する。
レーザ溶接前の鋼板４と鋼板５との隙間Ａの大きさａ（ｍｍ）、すなわち、鋼板４と鋼板５との隙間Ａの鋼板の板厚方向の大きさは、０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下を満たす必要がある。換言すると、レーザ溶接前の鋼板４と鋼板５との隙間Ａの大きさａは、上側の鋼板４の板厚ｔ１が下側の鋼板５の板厚ｔ２よりも小さい場合はａ≦０．５ｔ１を満たし、下側の鋼板５の板厚ｔ２が上側の鋼板４の板厚ｔ１よりも小さい場合はａ≦０．５ｔ２を満たし、ｔ１＝ｔ２の場合はａ≦０．５ｔ１＝０．５ｔ２を満たす。隙間Ａの大きさａがこの範囲外であると、割れが発生する。隙間Ａの大きさａは、上記範囲内であれば特に限定されないが、例えば０．１ｍｍ以上０．９ｍｍ以下であることが好ましい。例えば自動車用骨格部品の素材として好適に用いられる板厚１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の鋼板を用いて本発明のレーザ溶接継手の製造方法によりレーザ溶接継手を製造すると、隙間Ａの大きさａが０．９ｍｍより大きいと、溶接時に融落ちが発生してしまう場合があるからである。なお、レーザ溶接前の鋼板４と鋼板５との隙間Ａの大きさａは、レーザ溶接方向（上側の鋼板４の表面に照射するレーザビームを上側の鋼板４表面で移動させる方向）に亘って均一であり、隙間Ａを空けて重ね合わせた鋼板４および鋼板５を拘束治具等で固定し隙間Ａを保持した状態でレーザ溶接する。
このように上下に重ね合わせた状態でレーザ溶接するときに、２枚の鋼板４、５の間に隙間Ａがあると、得られるレーザ溶接継手のビード７の終端側に割れが生じやすい。特に、隙間Ａの大きさａが大きい場合、ビード終端側の割れが発生しやすい。しかしながら、本発明においては、式（１）を満たすレーザ溶接でレーザ溶接継手を製造するため、後述する実施例に示すように、割れの発生が抑制されたレーザ溶接継手を得ることができる。なお、レーザ溶接することにより得られるレーザ溶接継手の鋼板４と鋼板５との隙間の大きさ（鋼板の板厚方向の大きさ）は、レーザ溶接前の鋼板４と鋼板５との隙間Ａの大きさａよりも狭くなり、本発明のレーザ溶接継手の製造方法によって得られる本発明のレーザ溶接継手の鋼板４と鋼板５との隙間は、例えば、２枚の鋼板のうち薄い方の板厚の１０％〜５０％、具体的には、例えば０．１ｍｍ以上０．９ｍｍ以下である。
このように、２枚の鋼板４および鋼板５をその間に隙間Ａを有するように重ね合わせた状態で、レーザ溶接で接合する。具体的には、重ね合わせた鋼板のうち上側の鋼板４の表面にレーザビーム３を照射すると共に、レーザビーム３を重ね合わせた状態のままの鋼板４および鋼板５に対して相対的に移動させる。これにより、鋼板４および鋼板５のうちレーザビーム３で照射された部位が溶融して溶融部が形成され、その後溶融部が凝固してビード（溶接線）７が形成される。
本発明においては、このレーザ溶接条件が上記式（１）を満たす。具体的には、図３に示すように、ビード始端Ｘからビード全長の１／５近傍までビードを形成する工程を初期溶接Ｓｉ、初期溶接Ｓｉに続いてビード全長の４／５近傍までビードを形成する工程を本溶接Ｓ、本溶接Ｓに続いてビード終端Ｙまでビードを形成する工程を終期溶接Ｓｆとし、初期溶接Ｓｉおよび本溶接Ｓでのレーザ出力をＰ（ｋＷ）としたときに、終期溶接Ｓｆでのレーザ出力Ｐｆ（ｋＷ）は上記式（１）満たす。ビード全長の１／５近傍とは、ビード全長の１／５±ビード全長の３／４０の範囲内、すなわち、ビード全長の５／４０からビード全長の１１／４０までの範囲内である。また、ビード全長の４／５近傍とは、ビード全長の４／５±ビード全長の３／４０の範囲内、すなわち、ビード全長２９／４０からビード全長の３５／４０までの範囲内である。図３においては、ビード全長の１／５近傍をビード全長の１／５とし、また、ビード全長の４／５近傍をビード全長の４／５とした例を示している。
ビード全長は、レーザビーム３が上側の鋼板４の表面を移動する方向における、ビード始端から終端までの長さである。例えば図３に示すような直線状のビード７では、ビード全長は、ビード始端Ｘとビード終端Ｙとの直線距離であり、ビード７の長手方向の長さである。また、図４に示すようにＣ形状のビード７ａの場合や、図５に示すようにＳ形状のビード７ｂの場合は、ビード全長は、上側の鋼板４の表面における、レーザビーム３の軌跡上のビード始端からビード終端までの長さである。
このように、式（１）を満たす、すなわち、溶接終了付近の特定範囲の溶接（終期溶接Ｓｆ）におけるレーザ出力Ｐｆを、それより前の溶接（初期溶接Ｓｉおよび本溶接Ｓ）におけるレーザ出力Ｐに対して特定の範囲内の値にすることにより、ビード終端側での割れの発生を抑制することができる。ここで、終期溶接Ｓｆで形成される、ビード始端Ｘからビード全長の４／５の位置近傍〜ビードの終端Ｙまで、すなわち、ビード終端Ｙからビード全長の１／５の位置であるビード終端１／５部近傍までのビード７には、隙間Ａがあることにより発生する割れが集中しやすいが、この割れが生じやすい箇所を上記式（１）を満たす条件で溶接することにより、割れの発生を抑制することができる。なお、上記式（１）を満たす溶接工程が、ビード終端Ｙからビード全長の１／５近傍よりも短い場合は、本発明に比べて割れの発生を抑制する効果は小さくなり、また、ビード幅が広がったり、割れが生じるという不具合が生じる。一方、ビード終端Ｙからビード全長の１／５近傍よりも長い場合は、ビード幅が狭くなり、溶接継手強度が低くなるという不具合が生じる。
また、式（１）を満たすと割れの発生が抑制されるため、剥離強度が高く安全性に優れたレーザ溶接継手となる。
また、上記条件で溶接を行うことにより、ビード幅を均一にすることができる。例えば、ビード始端Ｘからビート全長の１／５の位置であるビード始端１／５部近傍と、ビード終端Ｙからビード全長の１／５の位置であるビード終端１／５部近傍との間をビード本体Ｂ、ビード本体Ｂのビード幅をＷとし、ビード終端Ｙからビード全長の１／１０の位置をビード終端１／１０部Ｂｆ、ビード終端１／１０部Ｂｆでのビード幅をＷｆとしたときに、下記式（３）を満たすことができる。なお、ビード本体Ｂは本溶接Ｓで形成されるビードであり、安定した溶接が行われて形成されるため、割れは生じず且つビード幅Ｗは均一である。
また、上記と同様に、ビード始端Ｘからビート全長の１／５の位置であるビード始端１／５部近傍とは、ビード始端Ｘからビート全長の１／５の位置であるビード始端１／５部±ビード全長の３／４０の範囲内、すなわち、ビード始端Ｘからビート全長の５／４０の位置〜ビード始端Ｘからビード全長の１１／４０の位置の範囲内である。また、ビード終端Ｙからビード全長の１／５の位置であるビード終端１／５部近傍とは、ビード終端Ｙからビード全長の１／５の位置であるビード終端１／５部±ビード全長の３／４０の範囲内、すなわち、ビード終端Ｙからビート全長の５／４０の位置〜ビード終端Ｙからビード全長の１１／４０の位置の範囲内である。
0.80≦Ｗｆ／Ｗ≦1.20 (3)
一方、式（１）を満たさない場合は、ビード終端側で、割れが生じたり、ビード幅が太くなったり細くなったりする。
0.80≦Ｗｆ／Ｗ≦1.20 (3)
一方、式（１）を満たさない場合は、ビード終端側で、割れが生じたり、ビード幅が太くなったり細くなったりする。
照射するレーザビーム３は特に限定されず、例えばファイバーレーザ、ディスクレーザ等を用いることができる。レーザビームは、例えば、ビーム径：０．２〜１．０ｍｍ、焦点位置：鋼板４の表面〜鋼板４の表面から３０ｍｍ上方とすることができる。入熱効率を高くするために、焦点位置を鋼板４の表面とすることが好ましい。
初期溶接Ｓｉおよび本溶接Ｓでのレーザ出力Ｐは、例えば２．０ｋＷ以上５．０ｋＷ以下であり、３．０ｋＷ以上４．０ｋＷ以下が好ましい。レーザ出力Ｐが２．０ｋＷ以上であると、レーザ出力が低すぎることがないため、貫通溶接が可能となる。一方、レーザ出力Ｐが５．０ｋＷ以下であると、レーザ出力が高すぎることがないため、溶融金属がスパッタとして飛散して溶接部にアンダーフィルが発生することがない。なお、初期溶接Ｓｉおよび本溶接Ｓでのレーザ出力Ｐが２．０ｋＷ以上５．０ｋＷ以下で且つＰｆが式（１）を満たすと、他のレーザ溶接条件にも依るが、形成されるビート７が鋼板４を貫通しなかったり、ビード７が溶け落ちるという問題も全く生じない。
本溶接Ｓおよび終期溶接Ｓｆでの溶接速度ｖは、例えば、１．０ｍ／ｍｉｎ以上４．０ｍ／ｍｉｎ以下、好ましくは２．０ｍ／ｍｉｎ以上３．０ｍ／ｍｉｎ以下である。溶接速度ｖが１．０ｍ／ｍｉｎ以上とすると、溶接速度が遅すぎることがないため、鋼板が融け落ちて欠陥となってしまう場合がない。一方、ｖを４．０ｍ／ｍｉｎ以下とすると溶接速度が速すぎることがないため、溶融池が安定しなくなってしまう場合がない。
初期溶接Ｓｉでの溶接速度ｖｉ（ｍ／ｍｉｎ）は特に限定されず、例えば本溶接Ｓおよび終期溶接Ｓｆでの溶接速度ｖと同じでもよいが、初期溶接Ｓ１での溶接速度ｖｉは下記式（２）を満たすことが好ましい。
０．７５((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ＜ｖｉ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ (2)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａである。
０．７５((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ＜ｖｉ＜((ｔ１＋ｔ２)／(Ｋ＋ｔ１＋ｔ２))ｖ (2)
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａである。
ビード始端側（初期溶接Ｓ１で形成されるビード）のビード幅は、本溶接Ｓで形成されるビード本体Ｂのビード幅よりも細くなる傾向があり、従来はビード７全体に亘って均一なビード幅を有するものは得難かった。しかしながら、本発明においては、上記式（２）を満たす、すなわち、溶接開始付近の特定範囲の溶接（初期溶接Ｓｉ）における溶接速度ｖｉを、それより後の溶接（本溶接Ｓおよび終期溶接Ｓｆ）の溶接速度ｖに対して特定の範囲内の値にすることにより、ビード始端側でビード幅が細くなる現象を抑制することができる。ビード始端Ｘからビード全長の１／５近傍までのビード７には、隙間Ａがあることによりビード本体Ｂよりもビード幅が細くなりやすいが、このビード幅が細くなりやすい箇所を上記式（２）を満たす条件で溶接することにより、ビード本体Ｂと同程度のビード幅にすることができ、ビード幅をビード全体に亘って均一にすることができる。なお、上記式（２）を満たす溶接工程が、ビード始端Ｘからビード全長の１／５の位置近傍までよりも短い場合や長い場合は、上記式（２）を満たす場合と比べてビード幅を均一にする効果は小さくなる。
上記式（２）を満たすことにより、例えば、ビード始端Ｘからビート全長の１／１０の位置をビード始端１／１０部Ｂｉとし、ビード始端１／１０部Ｂｉでのビード幅をＷｉとしたときに、下記式（４）を満たすことができる。例えば式（３）および式（４）を同時に満たすことにより、ビード全体に亘って幅が均一なビードになり、外観に優れたレーザ溶接継手を製造することができる。
0.80≦Ｗｉ／Ｗ≦1.20 (4)
一方、式（２）を満たさない場合は、ビード始端側でビードが細くなったり太くなったりする。
0.80≦Ｗｉ／Ｗ≦1.20 (4)
一方、式（２）を満たさない場合は、ビード始端側でビードが細くなったり太くなったりする。
なお、レーザ溶接継手に複数のビードが形成される場合は、全てのビードにおいて、ビードを形成する溶接条件が式（１）や式（２）を満たすことが好ましい。また、得られたレーザ溶接継手に形成された全てのビードが式（３）や式（４）を満たすことが好ましい。
上記レーザ溶接継手は、自動車用骨格部品として用いることができる。すなわち、本発明の自動車用骨格部品は、２枚の鋼板４および鋼板５として、それぞれ、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板を用いた上記本発明のレーザ溶接継手である。また、本発明の自動車用骨格部品は、２枚の鋼板４および鋼板５として、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、上記Ａ群および上記Ｂ群の少なくとも一方を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、板厚が１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下（さらに好ましくは、１．２ｍｍ以上１．８ｍｍ以下）のものを用いたものであることが好ましい。このような本発明の自動車用骨格部品は、高強度で且つ外観に優れているため、センターピラーに適用することができる。センターピラーでは、剥離強度を確保することが重要であり、本発明の自動車用骨格部品を適用したセンターピラーは、十分な剥離強度を有する。
以下に、本発明の更なる理解のために実施例を用いて説明するが、実施例はなんら本発明を限定するものではない。
（本発明例および比較例）
レーザ溶接する鋼板として、鋼種Ｉ（引張強さが９８３ＭＰａ、成分組成が質量％でＣ：０．１３％、Ｓｉ：１．４０％、Ｍｎ：２．２％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００２％、Ｔｉ：０．００５％、Ｃｒ：０．０２１％、Ｍｏ：０．００４％、Ｂ：０．０００２％）または鋼種II（引張強さが１１８４ＭＰａ、成分組成が質量％でＣ：０．１３％、Ｓｉ：１．４０％、Ｍｎ：２．２％、Ｐ：０．０１２％、Ｓ：０．００１％、Ｔｉ：０．００５％、Ｃｒ：０．０１７％、Ｍｏ：０．００４％、Ｂ：０．０００３％）で、板厚が１．６ｍｍまたは１．８ｍｍで幅が５０ｍｍの鋼板を用いた。なお、引張強さは、各鋼板から、圧延方向に対して平行方向にＪＩＳ５号引張試験片を作製し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１の規定に準拠して引張試験を実施して求めた引張強度である。
レーザ溶接する鋼板として、鋼種Ｉ（引張強さが９８３ＭＰａ、成分組成が質量％でＣ：０．１３％、Ｓｉ：１．４０％、Ｍｎ：２．２％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００２％、Ｔｉ：０．００５％、Ｃｒ：０．０２１％、Ｍｏ：０．００４％、Ｂ：０．０００２％）または鋼種II（引張強さが１１８４ＭＰａ、成分組成が質量％でＣ：０．１３％、Ｓｉ：１．４０％、Ｍｎ：２．２％、Ｐ：０．０１２％、Ｓ：０．００１％、Ｔｉ：０．００５％、Ｃｒ：０．０１７％、Ｍｏ：０．００４％、Ｂ：０．０００３％）で、板厚が１．６ｍｍまたは１．８ｍｍで幅が５０ｍｍの鋼板を用いた。なお、引張強さは、各鋼板から、圧延方向に対して平行方向にＪＩＳ５号引張試験片を作製し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１の規定に準拠して引張試験を実施して求めた引張強度である。
この鋼板をＬ字の断面形状に曲げ加工を施してフランジ部を有する鋼板４を作製した。同じ鋼種・同じ板厚のＬ字の鋼板５を、実施例および比較例の試験片を示す斜視図である図６に示すように、隙間Ａを空けて重ね合わせた状態で拘束治具に固定した後、フランジの重ね合わせ部分を長手方向にレーザ溶接し、レーザ溶接後拘束治具をはずして、試験片幅５０ｍｍ、横壁長さ１２０ｍｍ、フランジ幅３０ｍｍのＬ字の試験片（レーザ溶接継手）を作製した。
この際、レーザ溶接条件を、レーザ溶接前の鋼板４と鋼板５のフランジの重ね合わせ部分の隙間Ａの大きさａ、本溶接Ｓおよび終期溶接Ｓｆの溶接速度ｖ、初期溶接Ｓｉおよび本溶接Ｓのレーザ出力Ｐ、初期溶接Ｓｉの溶接速度ｖｉ、終期溶接Ｓｆのレーザ出力Ｐｆを、表１に示すように種々変えて行った。本発明例および比較例では、ビード全長の１／５近傍をビード全長の１／５とし、また、ビード全長の４／５近傍をビード全長の４／５とした。すなわち、ビード始端Ｘからビード全長の１／５までビードを形成する工程を初期溶接Ｓｉ、初期溶接Ｓｉに続いてビード全長の４／５までビードを形成する工程を本溶接Ｓ、本溶接Ｓに続いてビード終端Ｙまでビードを形成する工程を終期溶接Ｓｆとした。なお、レーザ溶接前のフランジの重ね合わせ部分の隙間Ａの大きさａは、レーザ溶接方向に亘って均一であった。
レーザ溶接にはファイバーレーザを用い、焦点位置のビーム直径を０．６ｍｍφの一定とした。溶接は大気中で行い、レーザ溶接時の焦点位置は、鋼板４のフランジ部の鋼板表面とした。
得られたＬ字のレーザ溶接継手のビードの外観を観察した結果を表１に示す。具体的には、ビードの割れの有無を、目視により観察した。また、ビード本体Ｂのビード幅Ｗ、ビード始端１／１０部Ｂｉでのビード幅Ｗｉ、および、ビード終端１／１０部Ｂｆでのビード幅Ｗｆを測定し、ビード幅比Ｗｉ／ＷおよびＷｆ／Ｗを求めた。なお、本発明例および比較例においては、ビード本体Ｂは、ビード始端Ｘからビート全長の１／５の位置であるビード始端１／５部とビード終端Ｙからビード全長の１／５の位置であるビード終端１／５部との間である。そして、式（３）および式（４）の両方を満たす場合を「○」、式（３）および式（４）のいずれか一方を満たす場合を「△」、式（３）および式（４）のいずれも満たさない場合を「×」として、ビード幅の均一性を評価した。なお、ビード本体Ｂの幅Ｗは、いずれのレーザ溶接継手においてもビード本体Ｂ全体に亘って一定であった。また、レーザ溶接継手の隙間の大きさはビード始端Ｘからビード全長方向に５ｍｍ離れた位置とビード終端Ｙからビード全長方向に５ｍｍ離れた位置の隙間の大きさを測定し、その平均値を求めた。
また、得られたＬ字のレーザ溶接継手の隙間の、鋼板の板厚方向の大きさを測定した。
また、得られたＬ字のレーザ溶接継手に対して、両側から引張荷重を負荷するＬ字引張試験にて、剥離強度を測定した。なお、引張試験は１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で行った。結果を表１に示す。
表１に示すように、式（１）を満たす溶接条件で行った本発明例は、ビード終端部等ビード全体に亘って割れが無く、また、ビード幅比Ｗｆ／Ｗも０．８０以上１．２０以下であり、外観が優れていた。そして、式（１）を満たす溶接条件で行った本発明例は、剥離強度が４．０ｋＮ以上であり、高強度接合されていた。また、特に、式（１）および式（２）の両方を満たす本発明例は、ビード幅比Ｗｉ／Ｗも０．８０以上１．２０以下であり、ビード全長に亘って均一な幅を有していた。
１ レーザ溶接継手
３ レーザビーム
４、５ 鋼板
７、７ａ、７ｂ ビード
Ａ 隙間
Ｂ ビード本体
Ｓｉ 初期溶接
Ｓ 本溶接
Ｓｆ 終期溶接
Ｗ ビード幅
Ｘ ビード始端
Ｙ ビード終端
３ レーザビーム
４、５ 鋼板
７、７ａ、７ｂ ビード
Ａ 隙間
Ｂ ビード本体
Ｓｉ 初期溶接
Ｓ 本溶接
Ｓｆ 終期溶接
Ｗ ビード幅
Ｘ ビード始端
Ｙ ビード終端
Claims (2)
- ２枚の鋼板をその間に隙間を有するように上下に重ね合わせた状態でレーザビームを上側の鋼板表面に照射してレーザビームが照射された部位を溶融および凝固させてビードを形成すると共に２枚の鋼板を接合するレーザ溶接により２枚の鋼板が接合されたレーザ溶接継手を得るレーザ溶接継手の製造方法であって、
上側の鋼板の板厚をｔ１（ｍｍ）、下側の鋼板の板厚をｔ２（ｍｍ）、上側の鋼板と下側の鋼板との隙間の大きさをａ（ｍｍ）とし、
ビード始端からビード全長の１／５近傍までビードを形成する工程を初期溶接、該初期溶接に続いてビード全長の４／５近傍までビードを形成する工程を本溶接、該本溶接に続いてビード終端までビードを形成する工程を終期溶接とし、
前記初期溶接および前記本溶接でのレーザ出力をＰ（ｋＷ）、前記終期溶接でのレーザ出力をＰｆ（ｋＷ）としたときに、
下記式（１）を満たすことを特徴とするレーザ溶接継手の製造方法。
０．８（（ｔ１＋ｔ２）／（Ｋ＋ｔ１＋ｔ２））Ｐ＜Ｐｆ＜（（ｔ１＋ｔ２）／（Ｋ＋ｔ１＋ｔ２））Ｐ （１）
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａ （単位：ｍｍ）である。 - 前記本溶接および前記終期溶接での溶接速度をｖ（ｍ／ｍｉｎ）、前記初期溶接での溶接速度をｖｉ（ｍ／ｍｉｎ）としたときに、
下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載するレーザ溶接継手の製造方法。
０．７５（（ｔ１＋ｔ２）／（Ｋ＋ｔ１＋ｔ２））ｖ＜ｖｉ＜（（ｔ１＋ｔ２）／（Ｋ＋ｔ１＋ｔ２））ｖ （２）
ただし、ａは０．５ｔ１と０．５ｔ２のうちの小さい方以下であり、Ｋ＝（ｔ２／ｔ１）ａである。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016192071 | 2016-09-29 | ||
| JP2016192071 | 2016-09-29 | ||
| PCT/JP2017/029899 WO2018061526A1 (ja) | 2016-09-29 | 2017-08-22 | レーザ溶接継手の製造方法、レーザ溶接継手および自動車用骨格部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2018061526A1 JPWO2018061526A1 (ja) | 2018-09-27 |
| JP6662396B2 true JP6662396B2 (ja) | 2020-03-11 |
Family
ID=61762843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017562099A Active JP6662396B2 (ja) | 2016-09-29 | 2017-08-22 | レーザ溶接継手の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6662396B2 (ja) |
| KR (3) | KR102412797B1 (ja) |
| CN (2) | CN109641321B (ja) |
| WO (1) | WO2018061526A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019188407A (ja) * | 2018-04-19 | 2019-10-31 | 株式会社神戸製鋼所 | レーザ溶接継手及びレーザ溶接継手の製造方法 |
| MX2020012334A (es) * | 2018-05-21 | 2021-01-29 | Jfe Steel Corp | Junta superpuesta soldada con laser, metodo para producir la junta superpuesta soldada con laser y componente de bastidor de automovil. |
| KR102164134B1 (ko) * | 2018-12-18 | 2020-10-12 | 주식회사 포스코 | 고탄소 박강판의 레이저 용접 방법 |
| WO2020194687A1 (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 重ねレーザスポット溶接継手とその製造方法および自動車車体用構造部材 |
| JP6583657B1 (ja) * | 2019-03-28 | 2019-10-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 重ねレーザ溶接継手とその製造方法および自動車車体用構造部材 |
| WO2020217085A1 (en) | 2019-04-23 | 2020-10-29 | Arcelormittal | Tunnel having integrated lateral reinforcements |
| CN110560876A (zh) * | 2019-09-23 | 2019-12-13 | 南昌航空大学 | 一种带冷却用扰流柱结构的双层板及真空电子束加工方法 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1389011A (en) | 1971-04-02 | 1975-04-03 | Ici Ltd | Oxochlorination process |
| JP4017571B2 (ja) * | 2003-07-02 | 2007-12-05 | 大陽日酸株式会社 | 鋼板のレーザー溶接方法 |
| JP2006142917A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Nippon Steel Corp | 衝撃吸収特性に優れた衝撃吸収部材およびその溶接方法 |
| JP2007000888A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Nisshin Steel Co Ltd | レーザー溶接方法 |
| JP2008142731A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ溶接方法、レーザ溶接装置およびレーザ重ね溶接継手 |
| JP4968201B2 (ja) * | 2008-07-04 | 2012-07-04 | 住友金属工業株式会社 | レーザ溶接構造部材およびその製造方法 |
| JP5267317B2 (ja) * | 2008-12-09 | 2013-08-21 | 新日鐵住金株式会社 | 高強度薄鋼板のレーザ重ね溶接継手及びその製造方法 |
| ES2617438T3 (es) * | 2009-12-04 | 2017-06-19 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Junta soldada a tope y método para fabricarla |
| JP5609632B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2014-10-22 | スズキ株式会社 | レーザ重ね溶接方法 |
| KR20120079628A (ko) * | 2011-01-05 | 2012-07-13 | 주식회사 세원정공 | 차체부품용 아연도금강판 맞대기 레이저 용접방법 |
| JP2012170989A (ja) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Suzuki Motor Corp | レーザ重ね溶接方法 |
| KR101272050B1 (ko) * | 2011-11-11 | 2013-06-07 | 주식회사 성우하이텍 | 레이저 용접방법 |
| JP2013215755A (ja) | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | レーザ溶接方法、重ね溶接継手、及びレーザ溶接装置 |
| JP2013233557A (ja) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | Jfe Steel Corp | レーザ・アークハイブリッド溶接方法 |
| ES2768603T3 (es) * | 2012-08-08 | 2020-06-23 | Nippon Steel Corp | Método para soldar una parte solapada, método para fabricar un miembro de soldadura a solape, miembro de soldadura a solape y componente para automóvil |
| CN103273199B (zh) * | 2013-04-07 | 2017-06-09 | 深圳市三森科技有限公司 | 一种可提高激光焊接强度的加工方法 |
| JP6203647B2 (ja) * | 2014-01-21 | 2017-09-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 高強度鋼板のレーザ溶接継手およびその製造方法 |
| JP6048623B2 (ja) * | 2014-06-23 | 2016-12-21 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度鋼板 |
| JP6324885B2 (ja) * | 2014-12-12 | 2018-05-16 | 近畿車輌株式会社 | 溶接方法 |
-
2017
- 2017-08-22 KR KR1020207033067A patent/KR102412797B1/ko active IP Right Grant
- 2017-08-22 KR KR1020217024757A patent/KR102425207B1/ko active IP Right Grant
- 2017-08-22 CN CN201780050173.6A patent/CN109641321B/zh active Active
- 2017-08-22 KR KR1020197004575A patent/KR102184912B1/ko active IP Right Grant
- 2017-08-22 WO PCT/JP2017/029899 patent/WO2018061526A1/ja active Application Filing
- 2017-08-22 JP JP2017562099A patent/JP6662396B2/ja active Active
- 2017-08-22 CN CN202011472962.9A patent/CN112743228B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018061526A1 (ja) | 2018-04-05 |
| KR20200133391A (ko) | 2020-11-27 |
| KR20190029688A (ko) | 2019-03-20 |
| CN109641321B (zh) | 2021-01-05 |
| KR102184912B1 (ko) | 2020-12-01 |
| KR102425207B1 (ko) | 2022-07-27 |
| KR102412797B1 (ko) | 2022-06-23 |
| KR20210099210A (ko) | 2021-08-11 |
| CN112743228B (zh) | 2022-11-01 |
| JPWO2018061526A1 (ja) | 2018-09-27 |
| CN112743228A (zh) | 2021-05-04 |
| CN109641321A (zh) | 2019-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6662396B2 (ja) | レーザ溶接継手の製造方法 | |
| CN108025400B (zh) | 用于由具有铝基或铝硅基镀层的可淬火钢生产半成品板的激光焊接方法 | |
| KR102088470B1 (ko) | 경화가능한 강의 하나 이상의 피용접재를 필러 와이어를 사용하는 맞대기 이음으로 레이저 용접하기 위한 방법 | |
| CN109790592B (zh) | 钢铁零件及其制造方法和钢铁零件用的钢板 | |
| JP5842734B2 (ja) | 継手強度に優れたアークスポット溶接継手およびその製造方法 | |
| Guo et al. | Laser welding of high strength steels (S960 and S700) with medium thickness | |
| JP6635235B1 (ja) | 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 | |
| CN114905149B (zh) | 一种涂层钢的激光填粉焊接及热处理方法 | |
| US20220258283A1 (en) | Method for producing a coated tailored welded blank by means of laser-beam welding or hybrid laser/gas-metal-arc welding and filler wire and use thereof for this purpose | |
| JP7211491B2 (ja) | 重ねレーザスポット溶接継手とその製造方法および自動車車体用構造部材 | |
| JP2010279991A (ja) | 薄鋼板のレーザ重ね溶接方法 | |
| JP6583657B1 (ja) | 重ねレーザ溶接継手とその製造方法および自動車車体用構造部材 | |
| JP2000015353A (ja) | プレス成形性に優れた溶接接合金属板およびその製造方法 | |
| JP3740725B2 (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼のレーザ溶接用フィラー材料 | |
| KR102407608B1 (ko) | 겹침 레이저 용접 조인트, 겹침 레이저 용접 조인트의 제조 방법 및 자동차용 골격 부품 | |
| JP2019188407A (ja) | レーザ溶接継手及びレーザ溶接継手の製造方法 | |
| JP2005288504A (ja) | 疲労強度に優れた溶接継手およびその溶接方法 | |
| US20230105155A1 (en) | Welded member having excellent fatigue strength of welded portion and method for manufacturing same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171129 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20180502 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20180509 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190115 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190228 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20190327 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190730 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190819 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200114 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200127 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6662396 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |