JP6796090B2 - フィラーワイヤ無しのアルミニウム合金製のモノリシック半完成品のレーザ溶接方法、対応する構造コンポーネントおよびテーラードブランク - Google Patents
フィラーワイヤ無しのアルミニウム合金製のモノリシック半完成品のレーザ溶接方法、対応する構造コンポーネントおよびテーラードブランク Download PDFInfo
- Publication number
- JP6796090B2 JP6796090B2 JP2017568044A JP2017568044A JP6796090B2 JP 6796090 B2 JP6796090 B2 JP 6796090B2 JP 2017568044 A JP2017568044 A JP 2017568044A JP 2017568044 A JP2017568044 A JP 2017568044A JP 6796090 B2 JP6796090 B2 JP 6796090B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- aluminum alloy
- content
- sheet metal
- finished products
- 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
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 25
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 title claims description 22
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 50
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 50
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 27
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 12
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical group [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 210000003660 reticulum Anatomy 0.000 description 2
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001203 Alloy 20 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100032257 E3 ubiquitin-protein ligase Mdm2 Human genes 0.000 description 1
- 108050002772 E3 ubiquitin-protein ligase Mdm2 Proteins 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019018 Mg 2 Si Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 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
- B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
-
- 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
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/22—Spot 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
-
- 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
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/006—Vehicles
-
- 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
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/18—Sheet panels
- B23K2101/185—Tailored blanks
-
- 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
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
- B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
本発明は、自動車用プレスまたは押出し成形部品の分野、特にフィラーワイヤ無しの遠隔レーザ溶接、すなわち「Ｒｅｍｏｔｅ ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ」による組立部品に関する。特に、硬化元素が添加され、自動車車両のホワイトボディのライニング、構造または補強部品のプレスによる製造のための、「アルミニウム協会」の呼称によるＡＡ６ｘｘｘ系合金製部品に関するものである。
前提として、下記の説明で問題とされる全てのアルミニウム合金の呼称は、相反する記載のないかぎり、「アルミニウム協会」によって、協会が定期的に発行する「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ Ｓｅｒｉｅｓ」中で規定された呼称にしたがったものである。
相反する記述の無いかぎり、合金の化学組成に関する表示は、合金の総重量に基づく重量％として示されており、「ｐｐｍ」は１００万分の１重量部を意味する。
冶金学的状態の規定は、欧州規格ＥＮ ５１５中で定義されている。
引張りにおける静的機械的特性、換言すると破壊強度Ｒｍ、０．２％伸びにおける従来の弾性限界Ｒｐ0.2および破壊伸びＡ％は、規格ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１にしたがった引張試験によって測定される。
アルミニウム合金は、自動車車両の製造において、その使用によって車両を軽量化し、したがって、燃料の消費および温室効果ガス排出を減少させることが可能であるので、ますます頻繁に使用されている。
アルミニウム合金製シートメタルは、特に「ホワイトボディ」の多数の部品の製造に使用され、それらの部品には、前方フェンダ、ルーフまたは天井、ボンネット、トランクまたはドアのスキンのようなボディスキン（またはボディのアウターパネル）部品；例えば、ドア、フェンダ、リヤハッチまたはボンネットのライニングのようなライニング部品；および、さらに例えば、サイド・メンバ、フロントシールド、積み荷フロアおよび前方、中央および後方脚部のような構造部品が挙げられる。
多数のスキン部品およびライニング部品は、既にアルミニウム合金製シートメタルで製造されている。
この種の用途では、下記のような、時には対立する特性の組み合わせが要求される：
−特にプレス作業のための送出質別、質別Ｔ４での高い成形性、
−成形時の弾性復帰を制御するための、シートメタルの送出質別で制御された弾性限界、
−部品の重量を最小化しながら、使用中に良好な機械強度を得るための、塗装焼付けおよび電気泳動後の高い機械強度、
−衝撃の場合の良好なエネルギー吸収能力、
−点による溶接、レーザ溶接、コラージュ、さらにクリンチ留めまたはリベット留めなどの自動車ボディに使用される様々な組立て方法における良好な挙動、
−特に完成部品の粒間腐食、応力腐食および糸状腐食に対する良好な腐食耐性、
−製造廃棄物またはリサイクル車両のリサイクル要求との適合性、
−大量生産での許容できるコスト。
−特にプレス作業のための送出質別、質別Ｔ４での高い成形性、
−成形時の弾性復帰を制御するための、シートメタルの送出質別で制御された弾性限界、
−部品の重量を最小化しながら、使用中に良好な機械強度を得るための、塗装焼付けおよび電気泳動後の高い機械強度、
−衝撃の場合の良好なエネルギー吸収能力、
−点による溶接、レーザ溶接、コラージュ、さらにクリンチ留めまたはリベット留めなどの自動車ボディに使用される様々な組立て方法における良好な挙動、
−特に完成部品の粒間腐食、応力腐食および糸状腐食に対する良好な腐食耐性、
−製造廃棄物またはリサイクル車両のリサイクル要求との適合性、
−大量生産での許容できるコスト。
従来の技術状態では、フィラーワイヤ無しのリモートレーザ溶接によって組立てが可能であり、自動車工業で広く使用されるアルミニウム合金製シートメタルに類似の、機械的特性、成形性および腐食性の特徴を示すモノリシックシートメタルからなる解決方法は存在しない。
さらに、特にアルミニウム合金の亀裂感度を減少させ、より一般的には溶接性をそれにより改良することが可能な公知の解決方法は、シリコン含有量を２％より大きく、マグネシウム含有量を５％より大きく、および、銅含有量を６％より大きくなるように増加させることである（図１を参照）。
ＡＡ６ＸＸＸ系合金の場合、フィラーワイヤは、レーザ溶接時の良好な耐亀裂性を確保するために使用される；このフィラーワイヤは、シリコン含有量が高い（例えば、１２％）のＡＡ４ＸＸＸ系合金またはＡＡ５ＸＸＸ系合金から構成される。「Ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｓｓｕｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ」、Ｈ．Ｚｈａｏ、Ｄ．Ｒ．Ｗｈｉｔｅ、およびＴ．ＤｅｂＲｏｙ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｖｉｅｗｓ、Ｖｏｌｕｍｅ ４４、Ｉｓｓｕｅ ６（０１ Ｊｕｎｅ １９９９）、ｐｐ．２３８〜２６６（図１はここから抜書き）に記載されているように、チタンおよびジルコニウムのような元素を添加することによって、固化構造を洗練させ、この事実からレーザ溶接時の亀裂感度を減少させることが公知である。
上述したように、共圧延された二つの合金によって構成される、または「二合金」の鋳造によって得られるモノリシックシートメタル、すなわち、非複合シートメタルのいかなる解決方法も、自動車におけるレーザ溶接によるアセンブリとして従来技術で公知でないとはいえ、モノリシックシートメタルは、「Ｓｋｙ」社によるＴＩＧ法およびＭＩＧ法にしたがったアーク溶接への用途で開発され、米国特許第４８９７１２４号明細書の目的とされた。図２に定義した前記シートメタルの組成の領域は、Ｆｅ含有量が０．０５％〜０．５％であり、下記の群の少なくとも一つの元素：０．６％未満の含有量のＭｎ、０．３％未満の含有量のＣｒ、そのうえ０．３％未満の含有量のＺｒである。改善された成形性および腐食耐性と同様に、改善された溶接性が特許請求されている。
また、「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ５ＸＸＸ ａｎｄ ６ＸＸＸ ｆｏｒ ｃｏｍｐｌｅｘ Ｄｏｏｒ Ｉｎｎｅｒ Ｐａｎｅｌｓ ａｎｄ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａｎ Ａｌｕｍｉｎｕｍ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ」、Ａ．Ｗａｌｋｅｒ、Ｇ．Ｆｌｏｒｅｙ−Ｎｏｖｅｌｉｓ Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ ＳＡ；Ｂａｄ Ｎａｕｈｅｉｍ−Ｄｏｏｒｓ ａｎｄ Ｃｌｏｓｕｒｅｓ ｉｎ Ｃａｒ Ｂｏｄｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１４および「Ｌａｓｅｒ Ｒｅｍｏｔｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｗｉｔｈｏｕｔ ｆｉｌｌｅｒ」、Ｒ．Ｂｒｏｃｋｍａｎｎ（Ｔｒｕｍｐｆ）、Ｃ．Ｂａｓｓｉ（Ｎｏｖｅｌｉｓ）２０１２／０４／１９に記載されているように、多層製品は、「Ｎｏｖｅｌｉｓ」社によって開発された。
これは、スキン状の、ＡＡ４ＸＸＸ系合金製シートメタルのプレート化された「Ｎｏｖｅｌｉｓ ６２００」合金製のコアまたは芯のあるシートメタル（Ｓｉの含有量は１２％で、共晶Ａｌ−Ｓｉの含有量よりわずかに少ない［Ｌａｓｅｒ Ｒｅｍｏｔｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｗｉｔｈｏｕｔ ｆｉｌｌｅｒ」；Ｒ．Ｂｒｏｃｋｍａｎｎ（Ｔｒｕｍｐｆ）、Ｃ．Ｂａｓｓｉ（Ｎｏｖｅｌｉｓ）２０１２／０４／１９を参照］）から構成されるアセンブリである。その商品名は、６２００ＲＷまたは「Ｎｏｖｅｌｉｓ Ａｄｖａｎｚ ｓ２００ ＲＷ」である。それは、「Ｌａｓｅｒ Ｒｅｍｏｔｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｗｉｔｈｏｕｔ ｆｉｌｌｅｒ」、Ｒ．Ｂｒｏｃｋｍａｎｎ（Ｔｒｕｍｐｆ）、Ｃ．Ｂａｓｓｉ（Ｎｏｖｅｌｉｓ）２０１２／０４／１９に詳細に記載されているように、フィラーワイヤ無しのリモートレーザ溶接のとき、改善された溶接性を示し、溶接されたジョイントでは亀裂を示さない。しかしながら、このタイプの非モノリシック製品は、コストおよびリサイクルの観点から理想的ではない。
特開２００６−１０４５８０号公報には、良好なパルスレーザ溶接性を示す３ＸＸＸ系アルミニウム合金製シートメタルが開示されており、その組成は、質量％表示で、Ｓｉ：０．２０超〜０．６０、Ｆｅ：０．２５〜０．５５、Ｃｕ：０．１０〜０．３５、Ｍｎ：０．９〜１．５、Ｍｇ：０．２５〜０．５５であり、残りはアルミニウムおよび不可避的不純物であり、Ｓｉ、Ｆｅ、ＣｕおよびＭｇの合計値は１．５質量％以下である。これらの３ＸＸＸ合金製シートメタルは、所望の機械特性を示さない。
米国特許出願公開第２００５／０１５５６７６号明細書には、Ｓｉ：２〜６、Ｍｇ＜０．４０、Ｃｕ＜０．３０、Ｚｎ＜０．３０、Ｆｅ＜０．５０、Ｔｉ＜０．３０、鋳型への接着性を減少させるためのＭｎ（０．３〜２）、Ｃｒ（０．１〜０．３）、Ｃｏ（０．１〜０．３）、Ｖ（０．１〜０．３）、またはＭｏ（０．１〜０．４）のような少なくとも一つの元素、および共晶を変更するためのＳｒ（５０〜５００ｐｐｍ）、Ｎａ（２０〜１００ｐｐｍ）またはＣａ（３０〜１２０ｐｐｍ）のような少なくとも一つの元素を含む合金で製作された圧力鋳造によって得られた安全部品または構造部品が記載されている。これらの鋳造製品は、所望の幾何学的および機械特性を示さない。
特開平７−１０９５３７号公報には、鋳造材、押出し材および鍛造材の何れにも適した亜共晶Ａｌ−Ｓｉ合金が記載されており、その組成は、重量％表示で、Ｓｉ：３．３〜５．５、Ｍｇ：０．２〜０．７、Ｔｉ：０．０１〜０．２、Ｂ：０．０００１〜０．０１、Ｆｅ≦０．２、Ｐ≦０．００５およびＣａ≦０．００５を含み、Ｐ／Ｃａの重量比≦１．０を満たす。これらの製品は、所望の幾何学的および機械特性を示さない。
米国特許出願公開第２００５／０１００４７３号明細書には、重量％表示で、Ｓｉ：４〜１２、Ｃｕ＜０．２、Ｍｇ：０．１〜０．５、Ｎｉ：０．２〜３．０、Ｆｅ：０．１〜０．７、Ｔｉ：０．１５〜０．３および残りはアルミニウムおよび不純物を含むアルミニウム合金および鋳造製品が記載されている。これらの鋳造製品は、所望の幾何学的および機械特性を示さない。
「Ｌａｓｅｒ Ｒｅｍｏｔｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｗｉｔｈｏｕｔ ｆｉｌｌｅｒ」、Ｒ．Ｂｒｏｃｋｍａｎｎ（Ｔｒｕｍｐｆ）、Ｃ．Ｂａｓｓｉ（Ｎｏｖｅｌｉｓ）２０１２／０４／１９
自動車工業で広く使用されるＡＡ６ＸＸＸ系アルミニウム合金は、レーザ溶接による組立時の亀裂感度が極めて高いことで知られており、特に溶接ビード中で致命的な亀裂を発生させることがある。
解決しようとする課題は、フィラーワイヤ無しのリモートレーザ溶接による組立時に致命的な亀裂を形成しないアルミニウム合金製シートメタルの開発である。このアルミニウム合金製シートメタルは、機械強度、成形性および腐食性において、現在広く使用されているアルミニウム合金と同じ性能を示さなければならない。シートメタルの機械特性は、好ましくは、送出質別Ｔ４で、下記のように、Ｒｐ0.2≦１６０ＭＰａ、Ａｇ≧１８％、Ａ８０≧２０％、および塗装焼付け後（１８０℃で２０分に続く２％引張り加工硬化）Ｒｐ0.2≧１９０ＭＰａおよびＲｍ≧２４０ＭＰａである。
本発明は、フィラーワイヤ無しのリモートレーザによるアルミニウム合金製モノリシック半完成品の溶接方法を目的とし、下記の段階を含む：
−少なくとも二つのアルミニウム合金製モノリシック半完成品の供給であって、その少なくとも一つは下記の組成（重量％）の圧延シートメタルである：
Ｓｉ：２．５〜１４、好ましくは２．５〜１０．０、さらに好ましくは２．７〜５．０
Ｆｅ：０．０５〜０．８０、好ましくは０．１５〜０．６０
Ｃｕ：≦０．２０、好ましくは≦０．１０さらに≦０．０５、および≦２００ｐｐｍさらに≦１００ｐｐｍでさえある
Ｍｇ：０．０５〜０．８、好ましくは０．２０〜０．８０、さらに好ましくは０．２０〜０．４０
Ｍｎ：≦０．７０、好ましくは≦０．３０
Ｃｒ：≦０．３５
Ｔｉ：０．０２〜０．３０
Ｓｒは５００ｐｐｍまで
Ｎａは２００ｐｐｍまで
Ｓｂは０．１５％まで、
他の元素は各々０．０５未満で総量０．１５未満、残りはアルミニウム、
但し、条件は、５．２Ｆｅ＋１．９５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−Ｍｇ≧７．０
−フィラーワイヤ無しのリモートレーザによるアルミニウム合金製半完成品の溶接。
−少なくとも二つのアルミニウム合金製モノリシック半完成品の供給であって、その少なくとも一つは下記の組成（重量％）の圧延シートメタルである：
Ｓｉ：２．５〜１４、好ましくは２．５〜１０．０、さらに好ましくは２．７〜５．０
Ｆｅ：０．０５〜０．８０、好ましくは０．１５〜０．６０
Ｃｕ：≦０．２０、好ましくは≦０．１０さらに≦０．０５、および≦２００ｐｐｍさらに≦１００ｐｐｍでさえある
Ｍｇ：０．０５〜０．８、好ましくは０．２０〜０．８０、さらに好ましくは０．２０〜０．４０
Ｍｎ：≦０．７０、好ましくは≦０．３０
Ｃｒ：≦０．３５
Ｔｉ：０．０２〜０．３０
Ｓｒは５００ｐｐｍまで
Ｎａは２００ｐｐｍまで
Ｓｂは０．１５％まで、
他の元素は各々０．０５未満で総量０．１５未満、残りはアルミニウム、
但し、条件は、５．２Ｆｅ＋１．９５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−Ｍｇ≧７．０
−フィラーワイヤ無しのリモートレーザによるアルミニウム合金製半完成品の溶接。
好ましい一実施形態によると、前記半完成品は自動車の構造コンポーネント、さらに、自動車車両のスキンコンポーネントおよび自動車車両のドアコンポーネントも含む自動車のホワイトボディコンポーネントを形成する。
結局、本発明の目的は、少なくとも一つが上に定義したような組成を有し、前記に定義したような方法によって組み立てられる複数の半完成品から形成された、自動車車両の構造、ホワイトボディ、スキンまたはドアコンポーネントを同様に含む。
さらに、本発明の目的は、本発明による方法により得られるテーラードブランクである。
本発明による方法は、典型的には圧延シートメタルまたは押出形鋼である、アルミニウム合金製モノリシック半完成品の供給を含む。半完成品の少なくとも一つは圧延シートメタルである。本発明の一実施形態では、二つの半完成品の少なくとも二つは圧延シートメタルである。本発明の別の実施形態では、少なくとも一つの第二の半完成品は押出形鋼である。
モノリシックシートメタルの製造方法は、典型的には、鋳造、再加熱／均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化処理および焼入れを含む。
鋳造は、一般的にプレートの鉛直方向の半連続型でスカルピングが続くか、または場合によっては連続型である。
プレートの再加熱は、典型的には、約５５０℃の温度で少なくとも４時間実施され、それによって、シリコン含有量が１．２％より大きいとき、過剰なシリコン粒子を小球化し、外観が円形で、シートメタルの厚さ内に均質に分布する粒子が得られる。この温度は、好ましくは、考察する合金のソルバスとソリダスの間にある。
再加熱後、プレートは、典型的には、熱間圧延、次に冷間圧延を受ける。熱間圧延は、例えば、ドアの補強に使用されるＡＡ６ＸＸＸ系合金の冷間圧延と異ならない。
冷間圧延に続く溶体化処理は、典型的には、約５５０℃の温度で実施され、それによって、焼入れ前にＭｇおよび遊離Ｓｉを全て再結晶化し、再溶体化処理する。この温度は有利には、再加熱の場合と同様に、合金のソルバスとソリダスの間にある。
第二の半完成品が形鋼である場合、典型的な製造段階は類似している。
ビレットの鋳造はまた一般的に鉛直方向の半連続型であり、場合によってはスカルピングが続く。
その長さの切断前または後のビレットの再加熱は、典型的には、約５５０℃の温度で実施される。この温度は、好ましくは、考察する合金のソルバスとソリダスの間にある。
再加熱後、ビレットは、プレス上または別々に、焼入れおよび溶体化処理を伴って糸状にされる。
この場合、溶体化処理は、典型的には、約５５０℃の温度で実施され、それによって、焼入れ前にＭｇおよび遊離Ｓｉを全て再溶体化処理する。この温度は、より好ましくは、再加熱の場合と同様に、合金のソルバスとソリダスの間にある。
本発明による方法の前記圧延シートメタルの化学組成を下記に示す（重量％）：
Ｓｉ：２．５〜１４、好ましくは２．５〜１０．０、さらに好ましくは２．７〜５．０
Ｆｅ：０．０５〜０．８０、好ましくは０．１５〜０．６０
Ｃｕ：≦０．２０、好ましくは≦０．１０さらに≦０．０５、および≦２００ｐｐｍさらに≦１００ｐｐｍでさえある
Ｍｇ：０．０５〜０．８、好ましくは０．２０〜０．８０、さらに好ましくは０．２０〜０．４０
Ｍｎ：≦０．７０、好ましくは、≦０．３０
Ｃｒ：≦０．３５
Ｔｉ：０．０２〜０．３０
Ｓｒは５００ｐｐｍまで
Ｎａは２００ｐｐｍまで
Ｓｂは０．１５％まで、
他の元素は各々０．０５未満で総量０．１５未満、残りはアルミニウム、
但し、条件は、５．２Ｆｅ＋１．９５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−Ｍｇ≧７．０
Ｓｉ：２．５〜１４、好ましくは２．５〜１０．０、さらに好ましくは２．７〜５．０
Ｆｅ：０．０５〜０．８０、好ましくは０．１５〜０．６０
Ｃｕ：≦０．２０、好ましくは≦０．１０さらに≦０．０５、および≦２００ｐｐｍさらに≦１００ｐｐｍでさえある
Ｍｇ：０．０５〜０．８、好ましくは０．２０〜０．８０、さらに好ましくは０．２０〜０．４０
Ｍｎ：≦０．７０、好ましくは、≦０．３０
Ｃｒ：≦０．３５
Ｔｉ：０．０２〜０．３０
Ｓｒは５００ｐｐｍまで
Ｎａは２００ｐｐｍまで
Ｓｂは０．１５％まで、
他の元素は各々０．０５未満で総量０．１５未満、残りはアルミニウム、
但し、条件は、５．２Ｆｅ＋１．９５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−Ｍｇ≧７．０
このタイプの合金の構成元素に課される濃度範囲は、下記の理由で説明される。
Ｓｉ：最小含有量が２．５％のシリコンの存在によって、溶接性の顕著な改善を得ることが可能である。含有量が５％を超えると、成形性が減少し始め、１４％を超えると、および場合によっては１０．０％を超えると、問題になる。
シリコンの好ましい含有量は２．７〜５．０％である。
シリコンの好ましい含有量は２．７〜５．０％である。
Ｆｅ：最小含有量が０．０５％のＦｅによって、予想外に溶接性を改善することができるが、一方、含有量が０．８０％を超えると、成形性が顕著に劣化する。
鉄の好ましい含有量は０．１５〜０．６０％である。
鉄の好ましい含有量は０．１５〜０．６０％である。
さらに、本出願人は、以下「条件Ａ」と呼ぶ条件「５．２Ｆｅ＋１．９５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−Ｍｇ≧７．０」が溶接性に特に好都合であることに気づいた。この式において、「Ｆｅ」、「Ｓｉ」、「Ｃｕ」および「Ｍｇ」は、重量％で表示したそれぞれ鉄、シリコン、銅およびマグネシウムの含有量である。
Ｃｕ：含有量が０．２０％を超えると、溶接性が明らかに劣化する。
好ましくは、銅の含有量は、≦０．１０％、さらに≦０．０５、および≦２００ｐｐｍさらに≦１００ｐｐｍでさえある。
好ましくは、銅の含有量は、≦０．１０％、さらに≦０．０５、および≦２００ｐｐｍさらに≦１００ｐｐｍでさえある。
Ｍｇ：０．０５％、および好ましくは０．２０％であるＭｇの最小含有量が、Ｍｇ2Ｓｉ沈殿物を十分に形成して、塗装焼付け後要求される機械特性を得るために必要である。溶接に対するその負の影響から、最大含有量は０．８０％に制限される。
マグネシウムの好ましい含有量は０．２０〜０．４０％である。
マグネシウムの好ましい含有量は０．２０〜０．４０％である。
Ｃｒ：その含有量は０．３５％に制限される。
０．０５％またはそれ以上添加すると、硬化作用があるが、０．３５％を超えると、クロムは有害な金属間相を形成する。
クロムの好ましい含有量は０．０５〜０．２５％である。
０．０５％またはそれ以上添加すると、硬化作用があるが、０．３５％を超えると、クロムは有害な金属間相を形成する。
クロムの好ましい含有量は０．０５〜０．２５％である。
Ｍｎ：その含有量は、０．７０％に制限される。マンガンを０．０５％より多く添加すると、固体溶液作用によって機械特性を増大させることが可能であるが、０．７０％を超えると、極めて強く成形性を劣化させ、その現象は既に０．３０％を超えると知覚できる。Ｍｎの好ましい含有量は０．０５〜０．３０％である。本発明の一実施形態では、Ｍｎの最大含有量は０．２％である。
Ｔｉ：この元素は固化構造を洗練させ、したがって、亀裂感度を減少させる作用があることが注目された。したがって、Ｔｉの最小含有量は０．０２％であることが必要である。反対に、鉛直方向の鋳造のとき、機械特性および成形性に有害な作用を有する一次相を形成しないように、０．３０％の最大含有量が要求される。
Ｓｒ：Ｓｒの添加は任意である。５００ｐｐｍ未満の含有量で、固化のときの共晶Ａｌ−Ｓｉの形状に作用することが可能であり、再加熱後および熱間圧延前に外観が円形で、均質に分配されたＳｉ粒子を得るのに好都合である。それを超えると、鋳造プレートでのガス発生作用が顕著になる。
ストロンチウムの好ましい含有量は、２００〜４００ｐｐｍである。
ストロンチウムの好ましい含有量は、２００〜４００ｐｐｍである。
含有量が２００ｐｐｍ以下（好ましくは２０〜２００ｐｐｍ）のナトリウムＮａまたは含有量が０．１５％以下（好ましくは０．０４〜０．１５％）のアンチモンＳｂのような、いわゆる「調節剤」の他の元素の使用もまた可能である。
Ｎａの好ましい含有量は２０〜２００ｐｐｍである。
Ｓｂの好ましい含有量は０．０４〜０．１５％である。
好ましい一実施形態では、Ｓｒの添加のみが選択される。
Ｎａの好ましい含有量は２０〜２００ｐｐｍである。
Ｓｂの好ましい含有量は０．０４〜０．１５％である。
好ましい一実施形態では、Ｓｒの添加のみが選択される。
本発明による方法で使用される圧延シートメタルの機械特性は、好ましくは、下記のように、送出質別Ｔ４で、Ｒｐ0.2≦１６０ＭＰａ、Ａｇ≧１８％、Ａ８０≧２０％、および２％引張り加工硬化に続く塗装焼付けの代表的な処理である１８０℃で２０分後、Ｒｐ0.2≧１７０ＭＰａ、および好ましくはＲｐ0.2≧１９０ＭＰａおよびＲｍ≧２４０ＭＰａである。好ましくは、使用される圧延シートメタルの厚さは０．５〜３ｍｍ、より好ましくは１〜２ｍｍである。
本発明による方法は特に、図３に図示したように重ね合わせによる溶接、または図７に図示したように突合せ配置の溶接で使用することが可能である。さらに、本発明による組成の前記圧延シートメタルを溶接のとき他の一つまたは複数の半完成品上、すなわち、レーザビームの衝撃の側に配置するとき、溶接時の亀裂傾向が明らかに小さくなることが分かった。この利点は、重ね合わせによる溶接の場合に得られる。したがって、好ましい一実施形態では、本発明による組成の圧延シートメタルは、レーザビームの衝撃の側に配置される。
好ましくは、突合せ溶接の配置によって、溶接後、好ましくは前記半完成品のうちの少なくとも二つが異なる厚さおよび／または異なる機械強度を有することを特徴とするテーラードブランクが得られる。
本発明は、また、複数の半完成品から構成されるテーラードブランクであって、その少なくとも一つが本発明による組成を有する圧延シートメタルであり、本発明によるフィラーワイヤ無しの溶接方法による突合せ溶接によって組立てられるテーラードブランクに関する。本発明によるテーラードブランクは有利であり、特に、溶接後のＲｍ／質別Ｔ４におけるＲｍの比は０．８より大きく、溶接後のＲｍは、図８に図示されるような、圧延方向に垂直な向きで採取した試験片について測定されている。
本発明の本質的な利点は、「リモートレーザ溶接」の名称で当業者に広く公知の溶接方法である、フィラーワイヤ無しのリモートレーザによる溶接のとき特に改善された溶接性、および、自動車部品に従来から使用されているＡＡ６ＸＸＸ系の合金の特性に少なくとも匹敵する成形特性および腐食耐性の特性を示す、モノリシック圧延シートメタルを使用する可能性である。
目的とする用途は、ホワイトボディ部品、スキン部品またはドア部品と同様に構造部品もカバーする。
前記半完成品が自動車構造コンポーネントまたは自動車ホワイトボディコンポーネントまたは自動車車両スキンコンポーネントまたは自動車車両ドアコンポーネントから形成される本発明による方法は有利である。
［実施例］
テストした化学組成は下記の表１に要約される。
テストした化学組成は下記の表１に要約される。
参照番号２５および２６は、自動車ボディに極めて広く使用されているＡＡ６０１６型合金に対応することが分かるであろう。
製造／方法パラメータは下記の表２に要約される。
［溶接試験］
レーザ溶接は、図３および４の概略図に応じて、１．２ｍｍのシートメタルによって、同一の化学組成の１．７ｍｍのシートメタルを被覆することによって実施される。
各合金について、１６の溶接ビードが形成される。
使用するレーザ溶接パラメータを下記に示す：
−レーザ電力：３ｋＷ
−溶接速度：３．４ｍ／分
−フィラーワイヤ無し
−保護ガス無し
レーザ溶接は、図３および４の概略図に応じて、１．２ｍｍのシートメタルによって、同一の化学組成の１．７ｍｍのシートメタルを被覆することによって実施される。
各合金について、１６の溶接ビードが形成される。
使用するレーザ溶接パラメータを下記に示す：
−レーザ電力：３ｋＷ
−溶接速度：３．４ｍ／分
−フィラーワイヤ無し
−保護ガス無し
［亀裂の評価］
各溶接ビードについて、横断面を作成する。
コーティングおよび研磨後、各断面を光学顕微鏡で観察して、ビード内に生じ得る亀裂のサイズを測定する。
次に、１６の断面について平均を作成して、平均亀裂を得る。
また、長さが一定の長さより大きい亀裂部分を測定することも可能である。
この場合、各合金について、亀裂の平均長さ、長さが上のシートメタルの厚さの０．２倍を超える亀裂部分、および長さが上のシートメタルの厚さの０．４倍を超える亀裂部分が測定される。
この全体は下記の表３に要約される。
各溶接ビードについて、横断面を作成する。
コーティングおよび研磨後、各断面を光学顕微鏡で観察して、ビード内に生じ得る亀裂のサイズを測定する。
次に、１６の断面について平均を作成して、平均亀裂を得る。
また、長さが一定の長さより大きい亀裂部分を測定することも可能である。
この場合、各合金について、亀裂の平均長さ、長さが上のシートメタルの厚さの０．２倍を超える亀裂部分、および長さが上のシートメタルの厚さの０．４倍を超える亀裂部分が測定される。
この全体は下記の表３に要約される。
最初に、約５％さらにそれ以上の含有量までＳｉを添加するとき従来のＡＡ６ＸＸＸ系の合金に類似の特性の保持は、先行技術では先験的に知られておらず、この作用に言及するいかなる例も本出願人による文献に挙げられていなかったことに注目することがふさわしい。
実施例１７、１８、１９および２０の比較は、Ｓｉの含有量をほぼ２から４．５％に増加させると、亀裂の平均長さが０．５３から０．０６に減少し、溶接時の長さが上のシートメタルの厚さの０．２倍を超える亀裂部分は、０．５６から０に減少することを示す。
さらに、含有量が１．２％を超えると、１０μｍまで測定可能である、Ｓｉダイアモンド粒子が微細構造内に形成される。文献のいかなる結果もそのような化学組成およびそのような微細構造を有する特性を示さない。
他方、溶接性に対する鉄のこの作用は、先行技術との別の相違点を構成する：実施例２１、１８および２２の比較はＦｅの興味深い作用を特に示している。実際、制限されたＳｉ含有量（２．７％）では、Ｆｅの含有量を０．２５％から０．５９％に移行すると、溶接性を改善することが可能である：亀裂の平均長さは０．５９から０．１４に減少し、溶接時の長さが上のシートメタルの厚さの０．４倍を超える亀裂部分は、０．６９から、０．２５を通過して、０に減少する。
この作用は、いかなる参照文献にも説明を見つけることができないし、亀裂感度の減少に対する鉄のポジティブな影響の証拠さえも見つけることができない。
同様に、実施例２１、２２および２３を特に実施例４、１６および２１と比較すると、条件Ａの溶接について、極めてポジティブな作用が実証される。
さらに、表３の実施例１９の結果を実施例２３および２４と比較すると、銅の負の作用が示される。
［引張り試験］
常温での引張り試験は、規格ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１によって、シートメタルとして広く使用されており、規格の添付書類Ｂの表Ｂ．１の試験片２タイプに対応する幾何学の非比例試験片で実施された。これらの試験片は特に幅２０ｍｍであり、較正された長さ１２０ｍｍである。破損後の伸びパーセントは、８０ｍｍベースの伸縮計を使用して測定され、したがって、規格に応じてＡ80と記される。
常温での引張り試験は、規格ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１によって、シートメタルとして広く使用されており、規格の添付書類Ｂの表Ｂ．１の試験片２タイプに対応する幾何学の非比例試験片で実施された。これらの試験片は特に幅２０ｍｍであり、較正された長さ１２０ｍｍである。破損後の伸びパーセントは、８０ｍｍベースの伸縮計を使用して測定され、したがって、規格に応じてＡ80と記される。
規格ＩＳＯ ６８９２−１：２００９（Ｆ）（１９頁）の段落２０．３の注に記載されているように、「伸びパーセントの比較は、指標間の長さまたは伸縮計のベースの長さ、横断面の形状および面積が同じとき、または、比例係数ｋが同じときのみ可能である」ことに言及されるのは重要である。
特に、５０ｍｍの伸縮計をベースにして測定した伸びパーセントの値Ａ50を８０ｍｍの伸縮計をベースにして測定した伸びパーセントの値Ａ80と直接比較することは不可能である。同じ材料から採取した同じ幾何学形状の試験片の特定の場合では、伸びパーセントの値Ａ50は伸びパーセントの値Ａ80より高く、下記の関係Ａ50＝Ａｇ＋（Ａ80−Ａｇ）*８０／５０（但し、％表示のＡｇは最大力に対する塑性伸張であり、「一般化された伸び」または「締め付け伸び」とも呼ばれる）によって与えられる。
結果は下記の表４に要約される。
特に実施例３、６、およびとりわけ２０および２２で、「解決しようとする課題」の段落で要求される機械特性条件を大きく変更することなく、溶接品質の改善が実現されることが注目される。
［ＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）の測定］
ＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）のこれらの測定は、この実施例の様々なシートメタルのプレス性能を特徴付けるために実施された。
ＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）のこれらの測定は、この実施例の様々なシートメタルのプレス性能を特徴付けるために実施された。
パラメータＬＤＨは、厚さ０．５〜３．０ｍｍのシートメタルのプレス適性の評価に広く使用される。それは多数の出版物、とくにＲ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、「Ｔｈｅ ＬＤＨ ｔｅｓｔ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ−Ｆｉｎａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ＬＤＨ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｅｅｐ Ｄｒａｗｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒｏｕｐ」、ＳＡＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｄｅｔｒｏｉｔ、１９９３、ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ Ｎｏ．９３０８１５の対象となった。これは、フレームで周縁部が固定されたブランクのプレス試験である。ブランク締め圧力はフレーム内でのスライドを防止するように制御される。サイズ１２０×１６０ｍｍのブランクは平面ひずみに類似した方法で負荷をかけられる。使用されるパンチは半球体である。
図５は、このテストを実施するために使用されるツールのサイズを詳細に示している。
パンチおよびシートメタル間の潤滑化はグラファイトグリース（グリースＳｈｅｌｌ ＨＤＭ２）によって確実にされる。パンチの降下速度は５０ｍｍ／分である。いわゆるＬＤＨ値は破損でのパンチの移動値、すなわち、プレスの深さ限界である。それは、実際、三つの試験の平均に対応し、測定０．２ｍｍについて９５％の信頼区間を与える。
下記の表５は、厚さ２．５ｍｍの前述のシートメタルから裁断した１２０×１６０ｍｍの試験片で、１６０ｍｍのサイズは圧延方向に平行に配置して得られたパラメータＬＤＨ値を示す。
特に実施例３、６、２０および２２で、「ＬＤＨ」値によって表される成形性を大きく変更することなく、溶接品質の改善が実現されることが注目される。
また、参照番号２５および２６は、自動車ボディに極めて広く使用されているＡＡ６０１６型合金に対応することが思い出される。
［腐食耐性の評価］
規格ＩＳＯ １１８６４による粒間腐食試験は、周囲温度でホットソーダ（５質量％）および硝酸（７０質量％）でのストリッピング後、（乾燥保温器での維持により得られる）温度３０℃で２４時間、塩化ナトリウム（３０ｇ／ｌ）および塩酸（１０ｍｌ／ｌ）の溶液中に図６による試験片を浸漬させることからなる。サンプルのサイズは４０ｍｍ（圧延方向）×３０ｍｍ×厚さである。
規格ＩＳＯ １１８６４による粒間腐食試験は、周囲温度でホットソーダ（５質量％）および硝酸（７０質量％）でのストリッピング後、（乾燥保温器での維持により得られる）温度３０℃で２４時間、塩化ナトリウム（３０ｇ／ｌ）および塩酸（１０ｍｌ／ｌ）の溶液中に図６による試験片を浸漬させることからなる。サンプルのサイズは４０ｍｍ（圧延方向）×３０ｍｍ×厚さである。
発生する腐食の深さのタイプは、金属の顕微鏡写真断面の検討によって決定される。各サンプルについて、腐食の深さの中央値および最大値を測定する。
結果は下記の表６に要約される。
特に、実施例１、２、３および６および、とりわけ１８、１９および２０、同様に２２、２３および２４において、特に腐食耐性を変更せずに溶接品質の改善が実現されることが再度注目される。
［突合せ溶接試験］
テーラードブランクを得るための突合せ溶接試験は、図７の概略図にしたがって実施された。厚さ１．２ｍｍのシートメタルおよび厚さ１．７ｍｍのシートメタルを使用した。本発明による合金２０製のアセンブリおよび参照例の合金２６製のアセンブリをテストした。
使用するレーザ溶接パラメータを下記に示す：
−レーザ電力：３ｋＷ
−溶接速度：３．４ｍ／分
−フィラーワイヤ無し
−保護ガス無し
テーラードブランクを得るための突合せ溶接試験は、図７の概略図にしたがって実施された。厚さ１．２ｍｍのシートメタルおよび厚さ１．７ｍｍのシートメタルを使用した。本発明による合金２０製のアセンブリおよび参照例の合金２６製のアセンブリをテストした。
使用するレーザ溶接パラメータを下記に示す：
−レーザ電力：３ｋＷ
−溶接速度：３．４ｍ／分
−フィラーワイヤ無し
−保護ガス無し
引張り試験を実施するために、図８にしたがって、サンプルを採取した。ＲＤは圧延方向を示す。
得られた機械特性は、下記の表７で与えられる。
本発明による合金製のアセンブリは、溶接後のＲｍ／Ｒｍ Ｔ４の比によって評価された溶接性能が０．８より大きく、参照例の合金より３０％高いことを示す。さらに、溶接されたアセンブリの全体の伸びは、本発明による製品では０．５％から２．６％に増大する。
１ レーザ溶接ビード
２ レーザ溶接装置
２ レーザ溶接装置
Claims (14)
- フィラーワイヤ無しのレーザによるアルミニウム合金製モノリシック半完成品の溶接方法であって、下記の段階：
−少なくとも二つのアルミニウム合金製モノリシック半完成品の供給であって、その少なくとも一つは下記の組成（重量％）の圧延シートメタルである：
Ｓｉ：２．５〜１４
Ｆｅ：０．１５〜０．６０
Ｃｕ：≦０．２０
Ｍｇ：０．０５〜０．８０
Ｍｎ：≦０．７０
Ｃｒ：≦０．３５
Ｔｉ：０．０２〜０．３０
Ｓｒは５００ｐｐｍまで
Ｎａは２００ｐｐｍまで
Ｓｂは０．１５％まで、
他の元素は各々０．０５未満で総量０．１５未満、残りはアルミニウム、
但し、５．２Ｆｅ＋１．９５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−Ｍｇ≧７．０という条件があり、
−フィラーワイヤ無しのレーザによるアルミニウム合金製モノリシック半完成品の溶接、
を含む方法。 - 前記圧延シートメタルの機械特性は、送出質別Ｔ４で、Ｒｐ０．２≦１６０ＭＰａ、Ａｇ≧１８％、Ａ８０≧２０％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記圧延シートメタルは、２％引張り加工硬化に続く塗装焼付けの代表的な処理である１８０℃で２０分後、Ｒｐ０．２≧１７０ＭＰａおよびＲｍ≧２４０ＭＰａを示すことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- Ｍｇの含有量は０．２０〜０．８０％の範囲にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
- Ｓｉの含有量は２．５〜１０．０％の範囲にあることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
- Ｓｒの含有量は２００〜４００ｐｐｍの範囲にあり、および／またはＮａの含有量は２０〜２００ｐｐｍの範囲にあり、および／またはＳｂの含有量は０．０４〜０．１５％の範囲にあることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
- Ｃｕ≦０．１０％であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
- 前記圧延シートメタルが溶接時にレーザビームの衝撃の側に配置されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
- 前記アルミニウム合金製モノリシック半完成品のフィラーワイヤ無しのレーザ溶接は、突合せ溶接で実施されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
- 溶接後得られた製品は、テーラードブランクであることを特徴とし、前記アルミニウム合金製モノリシック半完成品のうちの少なくとも二つが、異なる厚さおよび／または異なる機械強度を有することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
- 前記アルミニウム合金製モノリシック半完成品から、自動車構造コンポーネントまたは自動車ホワイトボディコンポーネントまたは自動車車両スキンコンポーネントまたは自動車車両ドアコンポーネントを形成するための、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
- 請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法によって組み立てられることを特徴とする、自動車車両の構造コンポーネント、ホワイトボディコンポーネント、スキンコンポーネントまたはドアコンポーネント。
- 請求項９に記載の方法による突合せ溶接によって組立てられることを特徴とする、テーラードブランク。
- 前記アルミニウム合金製モノリシック半完成品の少なくとも二つが異なる厚さおよび／または異なる機械強度を有することを特徴とする、請求項１３に記載のテーラードブランク。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1556273 | 2015-07-02 | ||
| FR1556273A FR3038242B1 (fr) | 2015-07-02 | 2015-07-02 | Alliage d'aluminium pour soudage par laser sans fils d'apport |
| PCT/FR2016/051648 WO2017001790A1 (fr) | 2015-07-02 | 2016-06-30 | Procede de soudage par laser sans fil d'apport de semi produits monolithiques en alliage d'aluminium; composant de structure et flanc raboute correspondants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018526529A JP2018526529A (ja) | 2018-09-13 |
| JP6796090B2 true JP6796090B2 (ja) | 2020-12-02 |
Family
ID=54145875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017568044A Active JP6796090B2 (ja) | 2015-07-02 | 2016-06-30 | フィラーワイヤ無しのアルミニウム合金製のモノリシック半完成品のレーザ溶接方法、対応する構造コンポーネントおよびテーラードブランク |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10661389B2 (ja) |
| EP (1) | EP3317041B1 (ja) |
| JP (1) | JP6796090B2 (ja) |
| KR (1) | KR20180021894A (ja) |
| CN (1) | CN107708917B (ja) |
| AR (1) | AR105168A1 (ja) |
| DE (1) | DE16741669T1 (ja) |
| FR (1) | FR3038242B1 (ja) |
| RU (1) | RU2017145926A (ja) |
| WO (1) | WO2017001790A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017120117A1 (en) | 2016-01-08 | 2017-07-13 | Arconic Inc. | New 6xxx aluminum alloys, and methods of making the same |
| JP6719345B2 (ja) * | 2016-09-13 | 2020-07-08 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム接合体の製造方法 |
| FR3060606B1 (fr) * | 2016-12-19 | 2018-12-07 | Constellium Neuf-Brisach | Alliage d’aluminium pour soudage par laser sans fil d’apport |
| DE102018207439A1 (de) * | 2018-05-14 | 2019-11-14 | Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Verfahren zur Herstellung einer Schweißbaugruppe und Schweißbaugruppe |
| JP7086773B2 (ja) * | 2018-07-25 | 2022-06-20 | 株式会社東芝 | 溶接方法、溶接物の製造方法、及び溶接物 |
| WO2020123308A1 (en) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | Yazaki Corporation | Additive manufacturing techniques for producing a network of conductive pathways on a substrate |
| FR3092777A1 (fr) * | 2019-02-15 | 2020-08-21 | C-Tec Constellium Technology Center | Procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'aluminium |
| JP6871990B2 (ja) | 2019-10-09 | 2021-05-19 | 株式会社Uacj | アルミニウム合金板及びその製造方法 |
| JP2023527566A (ja) * | 2020-06-01 | 2023-06-29 | アルコア ユーエスエイ コーポレイション | アルミニウム－ケイ素－鉄の鋳造合金 |
| TW202321475A (zh) * | 2021-11-16 | 2023-06-01 | 財團法人工業技術研究院 | 用於雷射積層製造的鋁合金粉末與鋁合金燒熔體 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4897124A (en) | 1987-07-02 | 1990-01-30 | Sky Aluminium Co., Ltd. | Aluminum-alloy rolled sheet for forming and production method therefor |
| JPH07109537B2 (ja) | 1990-04-26 | 1995-11-22 | 日本ビクター株式会社 | 集団学習装置 |
| JP3335732B2 (ja) * | 1993-10-12 | 2002-10-21 | 日本軽金属株式会社 | 亜共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金及びその鋳造法 |
| JP3267811B2 (ja) * | 1994-08-30 | 2002-03-25 | 本田技研工業株式会社 | 高エネルギービームを用いた突合せ溶接方法 |
| FR2809647B1 (fr) | 2000-05-31 | 2002-08-30 | Air Liquide | Procede de soudage hybride laser-arc avec melange gazeux approprie |
| FR2827306B1 (fr) * | 2001-07-10 | 2004-10-22 | Pechiney Aluminium | Alliage d'aluminium a haute ductilite pour coulee sous pression |
| JP2003073764A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 成形加工用アルミニウム合金板及びその製造方法 |
| FR2835533B1 (fr) * | 2002-02-05 | 2004-10-08 | Pechiney Rhenalu | TOLE EN ALLIAGE Al-Si-Mg POUR PEAU DE CARROSSERIE AUTOMOBILE |
| DE602004004028T2 (de) * | 2003-10-17 | 2007-07-05 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho, Nagakute | Aluminium-Gusslegierung, Aluminium-Gusslegierungen und deren Herstellungsverfahren |
| JP4274170B2 (ja) * | 2005-11-09 | 2009-06-03 | 日本軽金属株式会社 | パルスレーザー溶接性に優れたアルミニウム合金板 |
| JP5057448B2 (ja) * | 2007-09-12 | 2012-10-24 | 住友軽金属工業株式会社 | 電池ケース蓋用アルミニウム合金板材 |
| RU2596509C2 (ru) * | 2011-11-11 | 2016-09-10 | Новелис Инк. | Алюминиевый сплав |
| WO2013141060A1 (ja) * | 2012-03-23 | 2013-09-26 | 住友軽金属工業株式会社 | リチウムイオン電池用アルミニウム合金板材およびその製造方法 |
| US20160030992A1 (en) * | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Ford Global Technologies, Llc | Hot-stamping tailor-welded blanks of aluminum sheet |
-
2015
- 2015-07-02 FR FR1556273A patent/FR3038242B1/fr active Active
-
2016
- 2016-06-28 AR ARP160101945A patent/AR105168A1/es unknown
- 2016-06-30 KR KR1020187003113A patent/KR20180021894A/ko unknown
- 2016-06-30 DE DE16741669.2T patent/DE16741669T1/de active Pending
- 2016-06-30 RU RU2017145926A patent/RU2017145926A/ru not_active Application Discontinuation
- 2016-06-30 WO PCT/FR2016/051648 patent/WO2017001790A1/fr active Application Filing
- 2016-06-30 US US15/741,072 patent/US10661389B2/en active Active
- 2016-06-30 EP EP16741669.2A patent/EP3317041B1/fr active Active
- 2016-06-30 CN CN201680039334.7A patent/CN107708917B/zh active Active
- 2016-06-30 JP JP2017568044A patent/JP6796090B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107708917A (zh) | 2018-02-16 |
| KR20180021894A (ko) | 2018-03-05 |
| DE16741669T1 (de) | 2018-09-20 |
| EP3317041B1 (fr) | 2019-08-14 |
| US20180185962A1 (en) | 2018-07-05 |
| FR3038242A1 (fr) | 2017-01-06 |
| CN107708917B (zh) | 2020-03-20 |
| FR3038242B1 (fr) | 2017-06-23 |
| RU2017145926A (ru) | 2019-08-05 |
| EP3317041A1 (fr) | 2018-05-09 |
| AR105168A1 (es) | 2017-09-13 |
| US10661389B2 (en) | 2020-05-26 |
| JP2018526529A (ja) | 2018-09-13 |
| WO2017001790A1 (fr) | 2017-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6796090B2 (ja) | フィラーワイヤ無しのアルミニウム合金製のモノリシック半完成品のレーザ溶接方法、対応する構造コンポーネントおよびテーラードブランク | |
| US9926619B2 (en) | Aluminum alloy | |
| CA3061497C (en) | Clad aluminum alloy products | |
| EP3265264B1 (en) | Process for manufacturing welded parts comprising arc-welded wrought components made of 6xxx series aluminium alloy using a 5xxx series aluminium filler wire | |
| KR20180016375A (ko) | 높은 기계적 강도를 갖는 자동차 차체용 금속 시트 | |
| JP4789253B2 (ja) | 成形性に優れたアルミニウム合金接合材およびその製造方法 | |
| JP4933891B2 (ja) | 耐応力腐食割れ性に優れた溶接可能な鍛造用アルミニウム合金およびそれを用いた鍛造品 | |
| US11524362B2 (en) | Aluminium alloy for laser welding without filler wire | |
| EP2837704B1 (en) | Aluminium alloy | |
| JP4933890B2 (ja) | 耐応力腐食割れ性に優れた溶接可能な鍛造用アルミニウム合金およびそれを用いた鍛造品 | |
| JPH042741A (ja) | 耐応力腐食割れ性に優れた溶接構造材用高力アルミニウム合金 | |
| Das | Automotive Alloys 1999: Symposium Proceedings Held During the 1999 TMS Annual Meeting in San Diego, CA, February 28-March 4, 1999 | |
| JPH0413832A (ja) | 耐応力腐食割れ性に優れた溶接構造材用高力アルミニウム合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190419 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200121 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200218 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200513 |
|
| 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: 20201027 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201113 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6796090 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |