JPH0671469A - 溶接継手部の加工性改善に優れるレーザ溶接方法および溶接継手部加工性の評価方法 - Google Patents
溶接継手部の加工性改善に優れるレーザ溶接方法および溶接継手部加工性の評価方法Info
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- JPH0671469A JPH0671469A JP4228396A JP22839692A JPH0671469A JP H0671469 A JPH0671469 A JP H0671469A JP 4228396 A JP4228396 A JP 4228396A JP 22839692 A JP22839692 A JP 22839692A JP H0671469 A JPH0671469 A JP H0671469A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れた加工性を示す溶接継手部が得られる、
レーザによる突合わせ溶接方法について提案する。 【構成】 複数枚の鋼板をレーザによる突合わせ溶接す
るに当たり、鋼板表面のビード幅Wb(mm)および板厚ｔ(m
m)の比Wb／ｔと、Ｃ＋Mn/6＋Si/24 ＋Ni/40 （wt％）で
定義される、鋼板中の炭素当量Ｃeq * との積が、0.09以
下となる条件にて溶接を行う。
レーザによる突合わせ溶接方法について提案する。 【構成】 複数枚の鋼板をレーザによる突合わせ溶接す
るに当たり、鋼板表面のビード幅Wb(mm)および板厚ｔ(m
m)の比Wb／ｔと、Ｃ＋Mn/6＋Si/24 ＋Ni/40 （wt％）で
定義される、鋼板中の炭素当量Ｃeq * との積が、0.09以
下となる条件にて溶接を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザを用いた突合わ
せ溶接方法および溶接継手部加工性の評価方法に関し、
特に溶接継手部の加工性を改善させるための技術につい
て提案する。
せ溶接方法および溶接継手部加工性の評価方法に関し、
特に溶接継手部の加工性を改善させるための技術につい
て提案する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、溶接継手部は、硬化部あるいは
軟化部の存在やビード形状などの影響によって、母材に
比べて加工性が劣化する。そのため、曲げ、絞りおよび
プレスなどの塑性加工により、大型あるいは自動車外板
のような複雑な形状の製品を製作する場合には、複数の
鋼板を個々に塑性加工した後に各種接合法により１つの
製品に組立てる方法、または接合を行わずに、塑性加工
後に所望形状の製品となるように予め１枚の鋼板を切断
加工しておく方法などが、採用されている。
軟化部の存在やビード形状などの影響によって、母材に
比べて加工性が劣化する。そのため、曲げ、絞りおよび
プレスなどの塑性加工により、大型あるいは自動車外板
のような複雑な形状の製品を製作する場合には、複数の
鋼板を個々に塑性加工した後に各種接合法により１つの
製品に組立てる方法、または接合を行わずに、塑性加工
後に所望形状の製品となるように予め１枚の鋼板を切断
加工しておく方法などが、採用されている。
【０００３】とりわけ、ビード幅、すなわち熱影響幅の
狭いレーザ溶接を用いることにより、溶接継手部の加工
性低下を抑制し得ることから、複数の鋼板をレーザによ
り突合わせ溶接した後、曲げ、絞りおよびプレスなどに
より、成形する方法が、採用されるようになってきてい
る。
狭いレーザ溶接を用いることにより、溶接継手部の加工
性低下を抑制し得ることから、複数の鋼板をレーザによ
り突合わせ溶接した後、曲げ、絞りおよびプレスなどに
より、成形する方法が、採用されるようになってきてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】たしかに、レーザ溶接
によれば、溶接継手部の加工性低下をある程度抑制する
ことができる。しかしながら、このような溶接継手部の
加工性というのは、母材に比べると常に劣化するのが普
通である。しかも、溶接継手部の加工性低下は、主に溶
接金属が溶接により、急速加熱、そして急速冷却され
て、硬度の上昇と延性の低下が生じるために起こるが、
その度合いは鋼種や溶接条件によって変化し、定量的評
価はなされていない。従って、レーザ溶接後の塑性加工
に対して、十分な加工性を示す溶接継手部が得られるか
どうかを、予め判断することができないという問題を抱
えていた。
によれば、溶接継手部の加工性低下をある程度抑制する
ことができる。しかしながら、このような溶接継手部の
加工性というのは、母材に比べると常に劣化するのが普
通である。しかも、溶接継手部の加工性低下は、主に溶
接金属が溶接により、急速加熱、そして急速冷却され
て、硬度の上昇と延性の低下が生じるために起こるが、
その度合いは鋼種や溶接条件によって変化し、定量的評
価はなされていない。従って、レーザ溶接後の塑性加工
に対して、十分な加工性を示す溶接継手部が得られるか
どうかを、予め判断することができないという問題を抱
えていた。
【０００５】また、レーザ溶接の場合、突合わせギャッ
プを確保するため、レーザビームスポットをスキャンま
たはデフォーカスして溶接を行うと、溶接ビード幅、す
なわち硬化部の幅が拡がり、上記の問題はさらに助長さ
れるという問題もあった。
プを確保するため、レーザビームスポットをスキャンま
たはデフォーカスして溶接を行うと、溶接ビード幅、す
なわち硬化部の幅が拡がり、上記の問題はさらに助長さ
れるという問題もあった。
【０００６】本発明は、上記の問題を解消することがで
きる技術の提案、すなわち、優れた溶接継手部加工性を
確保し得るのに有効なレーザ突合わせ溶接方法につい
て、提案することを目的とする。また、本発明の他の目
的は、継手部の加工性を容易に知ることのできる、新規
な継手部の加工性の評価方法について、提案することに
ある。
きる技術の提案、すなわち、優れた溶接継手部加工性を
確保し得るのに有効なレーザ突合わせ溶接方法につい
て、提案することを目的とする。また、本発明の他の目
的は、継手部の加工性を容易に知ることのできる、新規
な継手部の加工性の評価方法について、提案することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼板の突合わ
せ溶接をするに当たり、この鋼板表面のビード幅Wb(mm)
および板厚ｔ(mm)の比Wb／ｔと、Ｃ＋Mn/6＋Si/24 ＋Ni
/40 （wt％）で定義される、鋼板中の炭素当量Ｃeq * と
の積：Wb/t×Ｃeq * ＝0.09以下となる条件にて、レーザ
による溶接を行うことを特徴とする溶接継手部の加工性
改善に優れるレーザ溶接方法である。
せ溶接をするに当たり、この鋼板表面のビード幅Wb(mm)
および板厚ｔ(mm)の比Wb／ｔと、Ｃ＋Mn/6＋Si/24 ＋Ni
/40 （wt％）で定義される、鋼板中の炭素当量Ｃeq * と
の積：Wb/t×Ｃeq * ＝0.09以下となる条件にて、レーザ
による溶接を行うことを特徴とする溶接継手部の加工性
改善に優れるレーザ溶接方法である。
【０００８】また、本発明は、複数枚の鋼板を突合わせ
溶接した後、この鋼板表面のビード幅Wb(mm)を測定し、
該ビード幅Wbおよび鋼板の厚みｔ(mm)の比Wb／ｔと、Ｃ
＋Mn/6＋Si/24 ＋Ni/40 （wt％）で定義される鋼板中の
炭素当量Ｃeq * との積を算出し、その算出結果によって
溶接継手部の加工性を評価することを特徴とする溶接継
手部加工性の評価方法である。
溶接した後、この鋼板表面のビード幅Wb(mm)を測定し、
該ビード幅Wbおよび鋼板の厚みｔ(mm)の比Wb／ｔと、Ｃ
＋Mn/6＋Si/24 ＋Ni/40 （wt％）で定義される鋼板中の
炭素当量Ｃeq * との積を算出し、その算出結果によって
溶接継手部の加工性を評価することを特徴とする溶接継
手部加工性の評価方法である。
【０００９】
【作用】本発明では、上述したように、（Wb／ｔ）×Ｃ
eq * ≦0.09となる条件で、レーザによる突合わせ溶接を
行うようにし、継手部の母材に比べた加工性の低下を防
止するようにしたため、突合わせ溶接後に、プレス、絞
りおよび曲げなどの塑性加工を行う際に、継手部に割れ
等の欠陥を生じることがなく、高い加工性を維持するこ
とが可能となる。
eq * ≦0.09となる条件で、レーザによる突合わせ溶接を
行うようにし、継手部の母材に比べた加工性の低下を防
止するようにしたため、突合わせ溶接後に、プレス、絞
りおよび曲げなどの塑性加工を行う際に、継手部に割れ
等の欠陥を生じることがなく、高い加工性を維持するこ
とが可能となる。
【００１０】ここで、Ｃeq * は一種の炭素当量であり、
このＣeq * と溶接金属の硬さとの間には強い相関関係が
ある。すなわち、溶接金属の硬さは、溶接継手部の加工
性に影響を与える重要因子であり、硬さが高いほど溶接
金属の延性は低下して加工性は低下する。硬さに影響を
与える因子としては、溶接条件あるいは溶接時の冷却速
度も考えられるが、特にレーザ溶接における、溶接金属
の冷却速度は、毎秒、数百度以上と極めて速いため、溶
接速度およびレーザ出力などの条件を変化させても、溶
接金属の硬さには大きな変化はなく、従って溶接金属の
硬さの指標として、Ｃeq * を用いることは適切である。
このＣeq * と溶接金属の硬さとの間には強い相関関係が
ある。すなわち、溶接金属の硬さは、溶接継手部の加工
性に影響を与える重要因子であり、硬さが高いほど溶接
金属の延性は低下して加工性は低下する。硬さに影響を
与える因子としては、溶接条件あるいは溶接時の冷却速
度も考えられるが、特にレーザ溶接における、溶接金属
の冷却速度は、毎秒、数百度以上と極めて速いため、溶
接速度およびレーザ出力などの条件を変化させても、溶
接金属の硬さには大きな変化はなく、従って溶接金属の
硬さの指標として、Ｃeq * を用いることは適切である。
【００１１】一方、硬化部である溶接ビードの幅Wbが大
きくなると、それに伴い溶接継手部の加工性は低下す
る。また、プレス、絞りなどの加工においては、一般に
板厚ｔが厚いほど、その加工限界は高くなる。
きくなると、それに伴い溶接継手部の加工性は低下す
る。また、プレス、絞りなどの加工においては、一般に
板厚ｔが厚いほど、その加工限界は高くなる。
【００１２】そこで、発明者らは、上記の３つのパラメ
ータを、継手部の加工性に影響を与える重要因子と考
え、種々の鋼板において種々の溶接を行った。その結果
を、図１に整理して示すように、 （Wb／ｔ）×Ｃeq * ≦0.09 を満たす範囲で溶接を行うと、溶接継手部においても母
材の加工性の90％以上の加工性を確保できることが判明
した。ここに、同図に示す結果は、溶接後の継手部のエ
リクセン値Ｅw を、JIS Ｚ2247に従って測定し、同様に
母材（鋼板）のエリクセン値Ｅb を測定し、両者の比Ｅ
w ／Ｅb が0.9 以上を白丸で、また比が0.9 未満を黒丸
で示したものである。
ータを、継手部の加工性に影響を与える重要因子と考
え、種々の鋼板において種々の溶接を行った。その結果
を、図１に整理して示すように、 （Wb／ｔ）×Ｃeq * ≦0.09 を満たす範囲で溶接を行うと、溶接継手部においても母
材の加工性の90％以上の加工性を確保できることが判明
した。ここに、同図に示す結果は、溶接後の継手部のエ
リクセン値Ｅw を、JIS Ｚ2247に従って測定し、同様に
母材（鋼板）のエリクセン値Ｅb を測定し、両者の比Ｅ
w ／Ｅb が0.9 以上を白丸で、また比が0.9 未満を黒丸
で示したものである。
【００１３】なお、本発明の突合わせ溶接に供する鋼板
としては、Ｃ：0.002 〜0.07wt％（以下、単に％と示
す）、Si：1.5 ％以下、Mn：0.01〜0.50％、Ｐ：0.2 ％
以下、Ｓ：0.1 ％以下、Ni：0.005 〜0.020 ％、Al：0.
01〜0.10％、Ti：0.1 ％以下、Ｂ：0.005 ％以下および
Nb：0.05％以下を含み、残部実質的に鉄および不可避的
不純物からなり、板厚は0.5 〜2.5 mmのものが、有利に
適合する。このような成分組成の鋼板は、伸び, ｒ値が
高く、いわゆる深絞り鋼板と呼ばれるものであって、プ
レス, 曲げ, 絞りなどの塑性加工用として好適な鋼板で
ある。
としては、Ｃ：0.002 〜0.07wt％（以下、単に％と示
す）、Si：1.5 ％以下、Mn：0.01〜0.50％、Ｐ：0.2 ％
以下、Ｓ：0.1 ％以下、Ni：0.005 〜0.020 ％、Al：0.
01〜0.10％、Ti：0.1 ％以下、Ｂ：0.005 ％以下および
Nb：0.05％以下を含み、残部実質的に鉄および不可避的
不純物からなり、板厚は0.5 〜2.5 mmのものが、有利に
適合する。このような成分組成の鋼板は、伸び, ｒ値が
高く、いわゆる深絞り鋼板と呼ばれるものであって、プ
レス, 曲げ, 絞りなどの塑性加工用として好適な鋼板で
ある。
【００１４】すなわち、本発明は、溶接継手の加工性が
母材に比べて低下するのを防止するものであるから、母
材の方もある程度以上の加工性がないと、その意味を成
さない。そこで、本発明の突合わせ溶接に供する鋼板と
しては、ｒ値が 1.5以上で、伸び35％以上を示すものを
用いることが望ましい。
母材に比べて低下するのを防止するものであるから、母
材の方もある程度以上の加工性がないと、その意味を成
さない。そこで、本発明の突合わせ溶接に供する鋼板と
しては、ｒ値が 1.5以上で、伸び35％以上を示すものを
用いることが望ましい。
【００１５】次に、この溶接に供する鋼板の板厚は、プ
レス, 曲げ, 絞りなどの塑性加工を比較的容易に行うこ
とができるものを用いる。例えば、 2.5mmを超える板厚
では、曲げ加工時などに外表面側に大きな歪がかかり、
特に、溶接部にその歪が集中した場合には、本発明の効
果が及ばないことがあるので、2.5 mm以下のものを用い
ることが望ましい。
レス, 曲げ, 絞りなどの塑性加工を比較的容易に行うこ
とができるものを用いる。例えば、 2.5mmを超える板厚
では、曲げ加工時などに外表面側に大きな歪がかかり、
特に、溶接部にその歪が集中した場合には、本発明の効
果が及ばないことがあるので、2.5 mm以下のものを用い
ることが望ましい。
【００１６】また、図１に示したところから、上記３つ
のパラメーターによって、溶接継手部の加工性の評価が
可能であることも新たに判明した。すなわち、溶接後に
鋼板表面のビード幅Wbを測定し、このビード幅Wbと、さ
らに鋼板の厚みｔおよび鋼板中のＣeq * とから、（Wb／
ｔ）×Ｃeq * を算出し、この算出結果を“0.09”と対比
すれば、加工性の良否を判断することができる。
のパラメーターによって、溶接継手部の加工性の評価が
可能であることも新たに判明した。すなわち、溶接後に
鋼板表面のビード幅Wbを測定し、このビード幅Wbと、さ
らに鋼板の厚みｔおよび鋼板中のＣeq * とから、（Wb／
ｔ）×Ｃeq * を算出し、この算出結果を“0.09”と対比
すれば、加工性の良否を判断することができる。
【００１７】
【実施例】表１に示す、Ｃ量、Ｃeq * および板厚になる
２枚の鋼板を、表１に示す条件にて、それぞれ突合わせ
溶接した。なお、鋼板は、表１に示す含有量のＣに加
え、Si：0.004 〜0.980 ％、Mn：0.078 〜0.330 ％、
Ｐ：0.009 〜0.100 ％、Ｓ：0.005 〜0.013 ％、Ni：0.
01〜0.09％、Al：0.02〜0.06％、Cu：0.01％以下、Ti：
0.05％以下、Ｂ：０〜0.0012％およびNb：０〜0.022 ％
を含む成分組成になるものを用いる。
２枚の鋼板を、表１に示す条件にて、それぞれ突合わせ
溶接した。なお、鋼板は、表１に示す含有量のＣに加
え、Si：0.004 〜0.980 ％、Mn：0.078 〜0.330 ％、
Ｐ：0.009 〜0.100 ％、Ｓ：0.005 〜0.013 ％、Ni：0.
01〜0.09％、Al：0.02〜0.06％、Cu：0.01％以下、Ti：
0.05％以下、Ｂ：０〜0.0012％およびNb：０〜0.022 ％
を含む成分組成になるものを用いる。
【００１８】次いで、溶接後の鋼板について、その母材
および継手部のエリクセン値を、JIS Ｚ2247に規定のエ
リクセン試験Ｂ方法によって測定した。すなわち、母材
の場合を図２(a) に示すように、ポンチによる突起１に
割れ２が生じたときまでの、ポンチの移動量を測定し、
継手部の場合は、同図(b) に示すように、溶接ビード３
がポンチの中央に当たるようにして、同様に測定した。
その測定結果を、母材のエリクセン値Ｅb および継手部
のエリクセン値Ｅw と、両者の比Ｅr （＝Ｅw／Ｅb ）
とを、表１に併記する。
および継手部のエリクセン値を、JIS Ｚ2247に規定のエ
リクセン試験Ｂ方法によって測定した。すなわち、母材
の場合を図２(a) に示すように、ポンチによる突起１に
割れ２が生じたときまでの、ポンチの移動量を測定し、
継手部の場合は、同図(b) に示すように、溶接ビード３
がポンチの中央に当たるようにして、同様に測定した。
その測定結果を、母材のエリクセン値Ｅb および継手部
のエリクセン値Ｅw と、両者の比Ｅr （＝Ｅw／Ｅb ）
とを、表１に併記する。
【００１９】
【表１】
【００２０】同表から、（Wb／ｔ）×Ｃeq * ≦0.09の条
件でレーザ溶接を行った鋼板の継手部は、母材の90％以
上の加工性をそなえることがわかる。
件でレーザ溶接を行った鋼板の継手部は、母材の90％以
上の加工性をそなえることがわかる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋼
板の厚みおよび鋼板中の炭素当量に基づいて、ビード幅
を調節することによって、加工性の優れた溶接継手部を
確実に得ることができる。また、溶接後に塑性加工を行
う場合、適正な鋼種および溶接条件を事前に判断するこ
とが可能となる。
板の厚みおよび鋼板中の炭素当量に基づいて、ビード幅
を調節することによって、加工性の優れた溶接継手部を
確実に得ることができる。また、溶接後に塑性加工を行
う場合、適正な鋼種および溶接条件を事前に判断するこ
とが可能となる。
【図１】鋼板の厚み、鋼板中の炭素当量およびビード幅
が溶接継手部の加工性に及ぼす影響を示すグラフであ
る。
が溶接継手部の加工性に及ぼす影響を示すグラフであ
る。
【図２】エリクセン試験を説明する模式図である。
１ 突起 ２ 割れ ３ 溶接ビード
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼板の突合わせ溶接をするに当たり、こ
の鋼板表面のビード幅Wb(mm)および板厚ｔ(mm)の比Wb／
ｔと、Ｃ＋Mn/6＋Si/24 ＋Ni/40 （wt％）で定義され
る、鋼板中の炭素当量Ｃeq * との積：Wb/t×Ｃeq * ＝0.
09以下となる条件にて、レーザによる溶接を行うことを
特徴とする溶接継手部の加工性改善に優れるレーザ溶接
方法。 - 【請求項２】 複数枚の鋼板を突合わせ溶接した後、こ
の鋼板表面のビード幅Wb(mm)を測定し、該ビード幅Wbお
よび鋼板の厚みｔ(mm)の比Wb／ｔと、Ｃ＋Mn/6＋Si/24
＋Ni/40 （wt％）で定義される鋼板中の炭素当量Ｃeq *
との積を算出し、その算出結果によって溶接継手部の加
工性を評価することを特徴とする溶接継手部加工性の評
価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4228396A JPH0671469A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 溶接継手部の加工性改善に優れるレーザ溶接方法および溶接継手部加工性の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4228396A JPH0671469A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 溶接継手部の加工性改善に優れるレーザ溶接方法および溶接継手部加工性の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0671469A true JPH0671469A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=16875817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4228396A Pending JPH0671469A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 溶接継手部の加工性改善に優れるレーザ溶接方法および溶接継手部加工性の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671469A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4821504A (en) * | 1987-06-25 | 1989-04-18 | Howa Machinery, Ltd. | System for controlling displacement of carriage working machines |
| US6066828A (en) * | 1997-04-24 | 2000-05-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Laser beam welding method for carbon steels |
| CN101966622A (zh) * | 2010-04-27 | 2011-02-09 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种Ti3Al基合金激光焊接及焊后热处理方法 |
-
1992
- 1992-08-27 JP JP4228396A patent/JPH0671469A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4821504A (en) * | 1987-06-25 | 1989-04-18 | Howa Machinery, Ltd. | System for controlling displacement of carriage working machines |
| US6066828A (en) * | 1997-04-24 | 2000-05-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Laser beam welding method for carbon steels |
| CN101966622A (zh) * | 2010-04-27 | 2011-02-09 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种Ti3Al基合金激光焊接及焊后热处理方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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