JPH1024374A

JPH1024374A - 滑らかな段差部を有する接合鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH1024374A
Application number: JP8182054A
Authority: JP
Inventors: Masato Uchihara; 正人内原; Michiyasu Takahashi; 通泰高橋; Kiyoyuki Fukui; 清之福井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】マッシュシーム溶接により発生する段差を軽減
した接合鋼板、例えば塗装後、段差部からの腐食防止が
可能なテーラードブランク材の製造方法の提供。【解決手段】鋼板の端部同士を重ね合わせ、マッシュシ
ーム溶接法により溶接した後、溶接部に生じた段差部の
少なくとも片方において鋼板端部を、少なくとも鋼板端
面から板厚の半分の幅までの部分を高エネルギー密度熱
源で溶融凝固させることにより段差に緩やかな勾配をつ
ける滑らかな段差部を有する接合鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マッシュシーム溶
接法により溶接された接合鋼板、例えば、自動車ボデー
の部材となる接合鋼板（テーラードブランク材）の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車ボデーの製造には、所定の
形状に切断された一枚の鋼板（ブランク）をプレス成形
する方法が一般的であった。近年、素材費の低減等の目
的から、プレス成形前のブランク材を複数素材の溶接に
よって作製する、テーラードブランク材を使用する技術
が普及しつつある。

【０００３】現在、テーラードブランク材の製造にはレ
ーザ溶接法とマッシュシーム溶接法が使用され実用化さ
れている。

【０００４】マッシュシーム溶接法は金属板の端部同士
を重ね合わせ、その部分を上下一対の円盤電極で挟み、
加圧、通電しながら円盤電極を重ね部に沿って回転さ
せ、連続溶接部を形成する溶接法である。

【０００５】この接合法は重ね溶接継手であるために溶
接部に段差が生じる。特に、板厚の異なる材料の溶接で
は、大きな段差が生じやすい。この段差は自動車ボデー
の塗装後における腐食の起点になり、また、プレス成形
時にはプレス金型に傷を付ける恐れがある。このような
理由から、段差をいかに押さえるかが課題となってい
る。

【０００６】図３はマッシュシーム溶接部の横断面を表
す図面である。（ａ）は段差のついたまま電着塗装を行
った断面であり、また、（ｂ）は後記する“局部溶融処
理”の後に電着塗装を行った断面である。マッシュシー
ム溶接部の塗装後の耐食性不良原因は、図３（ａ）に示
すように、塗料の表面張力の作用により、段差の角の部
分の塗装の膜厚が薄くなり、塗装欠陥部が発錆の起点と
なり、耐食性が劣化することにある。従って、段差部の
角の部分を滑らかに仕上げることができれば、塗膜の付
着量が角の部分でも確保され、耐食性が改善される。

【０００７】また、プレス金型の傷は、溶接部の段差部
の角の接触に起因するところが大きいために、段差部を
滑らかに仕上げることは、プレス金型の傷つき低減にも
有効である。

【０００８】この段差を無くす方法はいくつか提案され
ているが、その一つとして、鋼板製造プロセスにおいて
鋼板同士のマッシュシーム溶接に用いられる方法、例え
ば、特開昭６０−５４２８５号公報に開示されているよ
うな、溶接後、圧下ロールで溶接部をつぶして段差部を
平滑化する方法が知られている。

【０００９】しかしながら、この方法においては、完全
に段差を抑えるために非常に大きな力を要する。また、
溶接部が圧下によって加工硬化するため、その部分の伸
びが低下し、成形性が劣化するという問題があり、テー
ラードブランク材の製造には適した方法といえない。

【００１０】また、マッシュシーム溶接前に鋼板の端部
を軟化させることにより平滑な溶接部を得るという考え
に基づいて、レーザ等の高エネルギー密度熱源を板端部
に照射、加熱しながらマッシュシーム溶接を行う方法が
知られている（特開平３−６０８７４号公報）。

【００１１】しかし、この方法には、加熱に伴い被溶接
材の端部に変形が生じ、マッシュシーム溶接自体の制御
が不安定になるという問題がある。また、この方法の目
的は、接合強度を高めることであり、本発明の目的であ
る段差部を平滑化することとは相違する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来通りの
条件によりマッシュシーム溶接を行った後に、段差部を
処理することにより、塗装後段差部からの腐食発生等を
防止することができる接合鋼板、例えばテーラードブラ
ンク材の製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、課題を解決
するための手段として、マッシュシーム溶接後の段差部
をアークやレーザ等の高エネルギー密度熱源で局部的に
溶融させ、段差部の形状を滑らかにする方法を検討し、
下記の事項を確認することができた。

【００１４】（ａ）マッシュシーム溶接後、重ね合わせ
た鋼板の片側段差部の片方の鋼板の端部にレーザビーム
を照射してその端部を溶融させると表面張力等の作用に
より段差に緩やかな勾配がつく。

【００１５】（ｂ）その際、片方の鋼板端面から一定領
域を完全に溶融させることが必要である。完全に溶融し
ないと所望の滑らかな形状とならない。このため、完全
に溶接が終了した後に加熱しないと変形が大きくなり正
常な溶接部が形成されない。

【００１６】（ｃ）また、加熱する熱源は一定以上の高
熱エネルギー密度のものでないと、端部が溶融する前に
接合鋼板全体が変形してテーラードブランク材として使
用に耐えられなくなる。以後、高エネルギー密度熱源で
段差部を溶融することを“局部溶融処理”という。

【００１７】本発明は上記の事項を基に、種々の加熱装
置および加熱条件により段差部の鋼板端面を加熱し、塗
装後に後記する塩水噴霧試験により耐食性を確認するこ
とにより完成された。

【００１８】本発明はマッシュシーム溶接部に発生する
段差部を溶融凝固させ緩やかな勾配をつけた滑らかな段
差部を有する接合鋼板の製造方法を要旨とする。

【００１９】（１）鋼板の端部同士を重ね合わせ、マッ
シュシーム溶接法により溶接した後、溶接部に生じた段
差部の少なくとも片方において鋼板端部を、少なくとも
鋼板端面から板厚の半分の幅までの部分を高エネルギー
密度熱源で溶融凝固させることにより段差に緩やかな勾
配をつける滑らかな段差部を有する接合鋼板の製造方
法。

【００２０】上記（１）において、接合鋼板とはマッシ
ュシーム溶接により接合された薄鋼板をさし、例えばテ
ーラードブランク材、又は鋼板製造時にマッシュシーム
溶接された鋼板が該当する。マッシュシーム溶接によっ
て生じた段差部のうち滑らかにするのは、通常、片方の
段差部、例えば自動車ボデーの外表面となる片方の段差
部であるが、必ずしも片方に限定されず、両方の段差部
であってもよい。

【００２１】“鋼板端面から板厚の半分の幅までの部
分”とは、「鋼板端面」と「鋼板端面から板厚の半分の
長さだけ内に入った位置」との間の部分をさす。“溶
融”する深さは板厚表面のみでもよいし、後記するよう
により深く溶融させてもよい。

【００２２】高エネルギー密度熱源とは、数値で限定す
ることはできないが、例えばレーザ、電子ビーム、アー
ク等が該当する。

【００２３】“マッシュシーム溶接によって生じた段差
部を溶融凝固させる”とは、段差となっているその板
厚の一部もしくは片方の鋼板の端部の板厚全体又は
片方の鋼板のみならず他方の鋼板の板厚の一部もしくは
板厚全体をも溶融させる場合を指す。

【００２４】図４は、上記の鋼板の溶融の程度に応じた
段差部の断面図である。

【００２５】いずれの場合でも段差となっている片方の
鋼板の端部の角の部分は完全に溶融凝固させなければな
らない。凝固は、溶融した部分が流動変形して凝固する
ことをいう。

【００２６】

【発明の実施の形態】

１．溶融範囲溶融する領域は前記のように局部的とするが、少なくと
も鋼板端面から板厚の半分の幅までの部分は溶融させ
る。少なくともその部分を溶融しなければ、段差に緩や
かな勾配がつかず、目的とする品質向上が得られない。
しかし、溶融する領域が大きすぎると溶融処置中に溶け
落ちにより、穴が開くという問題がある。

【００２７】従って、より緩やかな勾配が得られ、溶け
落ちの懸念のない範囲として、鋼板の端面から板厚の１
〜３倍程度の幅までの部分を溶融させることが望まし
い。

【００２８】また、溶融する深さは、表面付近のみで
も、若しくは溶接部板厚全体にわたる深さでも、又は相
手の鋼板の一部も含んでも良いが、継手の接合強度をよ
り確実とするためには、片方の肉厚全体および他方の一
部もしくは全体を溶融させるほうが好ましい。

【００２９】この様な溶融を行うと溶融された部分は、
重力、表面張力等の作用を受けて変形し、段差に緩やか
な勾配がつき滑らかな形状となる。緩やかな勾配の目安
として、段差の上面（上の鋼板の上面）から段差の下面
（下の鋼板の上面）へは、少なくとも上の鋼板の板厚と
同じ長さの幅をもって移行する程度を基準とする。この
ときより緩やかな勾配が好ましい。

【００３０】また、この方法は同厚材同士の溶接部の段
差のみならず、異厚材の溶接部の段差でも効果を発揮す
るのは言うまでもない。

【００３１】２．方法この製造方法を適用する上で、アーク、電子ビーム、レ
ーザ等のエネルギー源をシーム溶接機本体に組み込んで
一つの溶接装置として、マッシュシーム溶接と局部溶融
処理を一回のプロセス中に行ってもよく、また、マッシ
ュシーム溶接後別のプロセスとして局部溶融処理を実施
しても良い。さらには、電着塗装後の耐食性のみを問題
とする場合にはマッシュシーム溶接した接合鋼板に対し
プレス成形を行った後、塗装前に局部溶融処理を行って
も良い。

【００３２】本発明は、テーラードブランク材の製造の
みならず、鋼板製造プロセスにおける鋼板（ストリッ
プ）同士の溶接でも有効であることは言うまでもない。

【００３３】

【実施例】つぎに実施例により本発明の効果を説明す
る。

【００３４】本実施例では、溶接される対の鋼板として
厚さ０．８ｍｍと１．６ｍｍの冷延鋼板を用いた。

【００３５】図１は、本発明の実施に用いた装置の概要
を表す。同図において、紙面の裏面から表面方向に鋼板
が移動している様子を表している。同図に示すように、
溶接は、まず、電流：１２ｋＡ（連続通電法式）、加圧
力：５００ｋｇｆ、速度：２．５ｍ／ｍｉｎ、重ね代：
３ｍｍの条件でマッシュシーム溶接を実施した後、溶接
部の段差部にＣＯ₂ レーザを照射し、局部溶融処理を施
し、板厚１．６ｍｍの上の鋼板の板厚の７０％に相当す
る端面から１．１ｍｍの幅までの部分の板厚全体を溶融
凝固させた。

【００３６】レーザの照射条件は出力：３ｋＷ、ワーク
移動速度：２．５ｍ／ｍｉｎとし、焦点距離５インチの
レンズを用い、焦点位置を母材表面から４ｍｍ上方とし
た。

【００３７】図２はレーザ照射前後の溶接部断面を示
す。（ａ）は照射前の、（ｂ）は照射後の溶接部断面で
ある。本発明方法に係るレーザ照射により断面の角部が
とれ、平滑な形状になることが明らかである。

【００３８】以上の方法で作製した接合鋼板を、直径５
０ｍｍの球頭にて張り出し高さ２０ｍｍまで張り出し加
工を行い、そのサンプルを脱脂した後、２０μｍの厚さ
の電着塗装を施した。電着塗装液は日本ペイント製Ｕ−
８０を使用した。電着塗装を施したサンプルは２００時
間の塩水噴霧試験を行いその耐食性を調べた。

【００３９】表１は塩水噴霧試験の結果を示す。マッシ
ュシーム溶接後の局部溶融処理を施したものは全く錆の
発生が認められないのに対して、局部溶融処理を施さな
い従来の方法では溶接部の段差部からの錆の発生が認め
られた。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】本発明方法によって得られる接合鋼板
は、マッシュシーム溶接部の段差部が滑らかなため、段
差に起因する不都合、例えば塗装後の腐食発生のような
溶接部の段差に起因した問題が解決される。本方法は比
較的簡便に条件設定ができ、しかもその効果は歴然とし
ているので、自動車業界等に非常に有益な製造方法を提
供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】マッシュシーム溶接後、溶接部をレーザ照射し
ている様子を表す。

【図２】溶接部の横断面を表す。（ａ）はマッシュシー
ム溶接後のままを、（ｂ）はマッシュシーム溶接後、局
部溶融処理した断面を示す。

【図３】溶接部の横断面における電着塗装の膜厚分布を
示す。（ａ）はマッシュシーム溶接まま電着塗装した場
合を、また（ｂ）はマッシュシーム溶接後、局部溶融処
理を行い、その後電着塗装した場合を示す。

【図４】局部溶融処理による鋼板の溶融の程度に応じた
段差部の断面図をあらわす。

【符号の説明】

１…レーザビーム２ａ、２ｂ…鋼板３…マッシュシーム溶接用上円盤電極４…マッシュシーム溶接用下円盤電極５…局部溶融部６…塗膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板の端部同士を重ね合わせ、マッシュシ
ーム溶接法により溶接した後、溶接部に生じた段差部の
少なくとも片方において鋼板端部を、少なくとも鋼板端
面から板厚の半分の幅までの部分を高エネルギー密度熱
源で溶融凝固させることにより段差に緩やかな勾配をつ
けることを特徴とする滑らかな段差部を有する接合鋼板
の製造方法。