JPH1147946A - Production of tailored blank made of steel plate and aluminum alloy plate - Google Patents

Production of tailored blank made of steel plate and aluminum alloy plate

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JPH1147946A
JPH1147946A JP20894997A JP20894997A JPH1147946A JP H1147946 A JPH1147946 A JP H1147946A JP 20894997 A JP20894997 A JP 20894997A JP 20894997 A JP20894997 A JP 20894997A JP H1147946 A JPH1147946 A JP H1147946A
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JP
Japan
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aluminum alloy
welding
alloy plate
plate
thickness
Prior art date
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Application number
JP20894997A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Uchihara
正人 内原
Kiyoyuki Fukui
清之 福井
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of the tailored blank material, in which a steel plate and an aluminum alloy plate are joined by mush-seam welding, and which is excellent in joint performance and has a small step difference. SOLUTION: A production method of the tailored blank material is that the ends of a steel plate 3 and of an aluminum alloy plate 2 are overlapped and the overlapped part is subjected to mush-seam welding in a range of a welding force and a welding current in a formula of 0.2L+0.2T+0.1L.T+1<= welding force (KN)<=0.6+0.2T 0.2L.T+4 and a formula of 2L+6<= welding current (A)<=5L+4. Here, L is an initial overlap margin (mm), T is a plate thickness (mm) of the aluminum alloy plate. Further, mush-seam welding is conducted under the welding conditions that the initial overlap margin is >=1.5 times of the plate thickness of a thinner one out of the steel plate and the aluminum alloy plate, a reduction rate of a weld zone to the aluminum alloy plate is 20-50% and a thickness of a fused part of the weld zone of the aluminum alloy plate is <=50% of a thickness of the aluminum alloy plate of the weld zone after welding.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は自動車、鉄道車両、
船舶などの構造体において用いられる、鋼板とアルミニ
ウム合金板とを溶接した一体化成形用素材(以後、「テ
ーラードブランク材」と記す)の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automobile, a railway vehicle,
The present invention relates to a method for manufacturing a material for integrated molding (hereinafter, referred to as a “tailored blank”) in which a steel plate and an aluminum alloy plate are welded and used in a structure such as a ship.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車車体は、衝突時の乗員保護
のためにますます高い安全性が要求される傾向にある。
しかしながら、衝突安全対策が進むと車体は頑丈になる
が、反面、車体重量は増し、燃費が悪くなり、地球環境
に与える負荷が大きくなる。そこで、安全性も確保し、
かつ、車体の軽量化も実現するために、自動車車体にア
ルミニウム合金を適用する機運が高まっている。しかし
ながら、鋼とアルミニウム合金の接合が鋼同士の接合ほ
ど容易でないことが、アルミニウム合金の車体への適用
拡大の大きなネックとなっており、現在のところアルミ
ニウム合金の採用はごく一部にとどまっている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a tendency for automobile bodies to have higher and higher safety for protecting occupants in the event of a collision.
However, as the collision safety measures progress, the vehicle body becomes sturdier, but on the other hand, the vehicle body weight increases, fuel efficiency deteriorates, and the load on the global environment increases. So we also ensure safety,
In addition, in order to realize a lighter vehicle body, there is an increasing tendency to apply an aluminum alloy to a vehicle body. However, the fact that the joining of steel and aluminum alloy is not as easy as joining steel is a major bottleneck in expanding the application of aluminum alloy to vehicle bodies, and aluminum alloy is currently used only in a small part. .

【0003】最近の自動車車体の製造分野では、種々の
鋼板をレーザ溶接法やマッシュシーム溶接法によりテー
ラードブランク材を作製し、その後プレス成形するテー
ラードブランク材の利用技術が普及している。そこで、
鋼板とアルミニウム合金板を複合化するテーラードブラ
ンク材の製造方法が開発されると、アルミニウム合金の
適用部位が大きく拡大すると予想される。そのために鋼
板とアルミニウム合金板との溶接技術の確立が期待され
ている。一体成形を円滑に行うためには鋼板とアルミニ
ウム合金板とは突き合わせ溶接か、溶接部にあまり段差
の生じない重ね溶接法が必要であるが、今までのとこ
ろ、鋼板とアルミニウム合金板の突き合わせ溶接法は知
られていない。
[0003] In the recent field of automobile body manufacturing, the use of tailored blank materials, in which various steel plates are manufactured by laser welding or mash seam welding to produce tailored blanks and then press-formed, has become widespread. Therefore,
When a method for producing a tailored blank material that combines a steel sheet and an aluminum alloy sheet is developed, it is expected that the application site of the aluminum alloy will be greatly expanded. Therefore, it is expected to establish a welding technique for a steel sheet and an aluminum alloy sheet. For smooth molding, butt welding of the steel plate and the aluminum alloy plate or a lap welding method that does not cause a large difference in the welded portion is required. Until now, butt welding of the steel plate and the aluminum alloy plate has been required. The law is unknown.

【0004】鋼とアルミニウム合金の溶接が困難である
理由は、次の現象に起因する。
[0004] The reason why welding of steel and aluminum alloy is difficult is due to the following phenomena.

【0005】(a)鋼とアルミニウム合金は高温で反応
すると非常に脆い金属間化合物を生成するため、アーク
等による溶融溶接では溶接部に金属間化合物が生成し溶
接強度が確保できない。
[0005] (a) When a steel and an aluminum alloy react at a high temperature, a very brittle intermetallic compound is formed. Therefore, in fusion welding by an arc or the like, an intermetallic compound is formed in a welded portion, and welding strength cannot be secured.

【0006】(b)アルミニウム合金表面には強固な酸
化皮膜が存在し、接合性を阻害する。
(B) A strong oxide film exists on the surface of the aluminum alloy, which impairs the bondability.

【0007】このような原因を克服する接合方法とし
て、鋼板とアルミニウム合金板の重ね溶接法について、
次のような方法が提案されている。
As a joining method for overcoming such a cause, a lap welding method of a steel sheet and an aluminum alloy sheet has been proposed.
The following methods have been proposed.

【0008】圧延法で作製された鋼とアルミニウムの
クラッド材(複層鋼板)をインサート金属として、アル
ミニウム合金板側にはクラッドのアルミニウム面を、鋼
板側にはクラッドの鋼板面を合わせて間に挟み、抵抗ス
ポット溶接する方法(例えば、特開平6−63762号
公報)。
[0008] The clad material of steel and aluminum (multi-layer steel plate) produced by the rolling method is used as an insert metal, and the aluminum surface of the clad is aligned with the aluminum alloy plate and the steel plate of the clad is aligned with the steel plate. A method of pinching and resistance spot welding (for example, JP-A-6-63762).

【0009】直流電流を用い陽極をアルミニウム側、
陰極を鋼板側に配置するスポット溶接方法(特開平5−
111776号公報)。
Using a direct current, the anode is placed on the aluminum side,
Spot welding method in which the cathode is arranged on the steel plate side
No. 111776).

【0010】リベットを用いるなどした機械的接合方
法。
A mechanical joining method using a rivet or the like.

【0011】接着による接合方法。A bonding method by adhesion.

【0012】また、アルミニウム板と鋼板のクラッドを
作製するための接合法としては次のような圧延接合法が
知られている。
Further, as a joining method for producing a clad of an aluminum plate and a steel plate, the following rolling joining method is known.

【0013】前処理や圧延温度などに特徴を有する圧
延による接合法(特開平3−8587号公報)。
A joining method by rolling having characteristics such as pretreatment and rolling temperature (Japanese Patent Laid-Open No. 3-8587).

【0014】しかしながら、上記の〜の方法におい
てはいずれも、つぎのような大きな課題が残されてい
る。
However, the above-mentioned methods (1) to (6) have the following major problems.

【0015】の方法では溶接前にインサート材を挿入
する手間がかかり、また、インサート材がコストを押し
上げる要因となるため、自動車車体のような大量生産部
品には不向きな方法である。
In the method (1), it takes time and effort to insert an insert material before welding, and the insert material increases the cost. Therefore, this method is not suitable for mass-produced parts such as automobile bodies.

【0016】の方法では接合界面での金属間化合物の
生成が避けられず、溶接部の強度が不足し、高度の安全
性が要求される自動車車体製造への適用には問題があ
る。
In the method (1), formation of an intermetallic compound at the joint interface is unavoidable, the strength of the welded portion is insufficient, and there is a problem in application to the production of an automobile body requiring a high degree of safety.

【0017】の機械的接合方法は、リベットの頭の部
分の盛り上がりが一体成形には不向きであり、かつ外観
品質を劣化させる。また、コスト的にも高い方法であ
る。
In the mechanical joining method, the swelling of the rivet head portion is not suitable for integral molding, and the appearance quality is deteriorated. It is also a costly method.

【0018】の接着法は溶接法に比べて強度信頼性が
低く、また、経時劣化も懸念され、強度部材には用いる
ことができない。
[0018] The bonding method has a lower strength reliability than the welding method, and is susceptible to deterioration over time, and cannot be used for a strength member.

【0019】の圧延接合法は板材同士を合わせる接合
法であり、本発明のように鋼板とアルミニウム合金板の
接合継手の作製には適用できない。
The roll joining method is a joining method for joining sheet materials, and cannot be applied to the production of a joint between a steel sheet and an aluminum alloy sheet as in the present invention.

【0020】したがって、上記接合方法のいずれの方法
を用いても、高能率生産が要求される製造現場におい
て、アルミニウム合金板と鋼板からなるテーラードブラ
ンク材の製造方法として採用することはできない。
Therefore, any of the above joining methods cannot be adopted as a method for producing a tailored blank made of an aluminum alloy plate and a steel plate at a production site where high-efficiency production is required.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、マッシュシ
ーム溶接法の適用により鋼板とアルミニウム合金板の端
面同士を接合する、継手性能に優れ、かつ小さい段差の
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。より具体的には下記のテーラードブランク材の
製造方法の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of manufacturing a tailored blank material having excellent joint performance and a small step for joining end faces of a steel plate and an aluminum alloy plate by applying a mash seam welding method. The purpose is to: More specifically, an object of the present invention is to provide the following method for producing a tailored blank material.

【0022】鋼板とアルミニウム板またはアルミニウ
ム合金板を接合した複合材。
A composite material in which a steel plate and an aluminum plate or an aluminum alloy plate are joined.

【0023】上記複合材はプレス等により一体成形加
工に支障をきたさないほどの小さい段差の接合部を有す
ること。段差は、0.8mm以下とする。ここで、段差
とは溶接部の厚さとアルミニウム合金板または鋼板の厚
いほうの板厚との差である。
The composite material has a joint having a small step so as not to hinder the integral molding by pressing or the like. The step is set to 0.8 mm or less. Here, the step is the difference between the thickness of the welded portion and the thickness of the thicker aluminum alloy plate or steel plate.

【0024】接合部の引張試験において母材破断する
こと。
Breakage of base metal in tensile test of joint.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明者らは自動車車体
に用いることができるテーラードブランク材の製造方法
をマッシュシーム溶接法以外の溶接方法も含めて試験し
た結果、下記の事項を確認することができた。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention conducted a test of a method of manufacturing a tailored blank material usable for an automobile body, including welding methods other than the mash seam welding method, and confirmed the following. Was completed.

【0026】(a)強度的に信頼性が高く、かつ段差の
小さい溶接部を有する鋼板とアルミニウム合金板からな
るテーラードブランク材は、一定範囲の加圧力と電流を
適用したマッシュシーム溶接法によってのみ得ることが
できる。
(A) A tailored blank made of a steel plate and an aluminum alloy plate having a weld portion having high strength and having a small step can be obtained only by a mash seam welding method in which a certain range of pressing force and current are applied. Obtainable.

【0027】(b)溶接部の引張試験においてさらに安
定して溶接部破断を生じない接合継手を得るためには、
(b−1)接合界面の溶融を必要最小限にして、脆弱な金
属間化合物の生成を抑制すること、および(b−2)アル
ミニウム合金板表面の酸化皮膜を消失させること、の2
点が重要である。
(B) In order to further stably obtain a welded joint that does not cause a weld fracture in a tensile test of a weld,
(B-1) minimizing the melting of the bonding interface to minimize the formation of brittle intermetallic compounds, and (b-2) eliminating the oxide film on the surface of the aluminum alloy plate.
The point is important.

【0028】本発明は上記の事項を基にして実際の製造
ラインでの試作試験を経て完成されたもので、その要旨
は下記のテーラードブランク材の製造方法にある。
The present invention has been completed on the basis of the above items through trial production tests on an actual production line, and the gist of the invention lies in the following method for producing a tailored blank material.

【0029】(1)鋼板とアルミニウム合金板の端を重
ね合わせ、重ね合わせた部分を下記式および式の加
圧力および電流の範囲によりマッシュシーム溶接する鋼
板とアルミニウム合金板からなるテーラードブランク材
の製造方法(〔発明1〕とする)。
(1) Manufacture of a tailored blank material consisting of a steel plate and an aluminum alloy plate in which the ends of a steel plate and an aluminum alloy plate are overlapped, and the overlapped portion is subjected to mash seam welding according to the following formula and the range of the pressing force and current. Method (referred to as [Invention 1]).

【0030】 ここで、LおよびTは、それぞれ初期重ね代(mm)およ
びアルミニウム合金板の板厚(mm)を表す。
[0030] Here, L and T represent the initial overlap margin (mm) and the thickness (mm) of the aluminum alloy plate, respectively.

【0031】(2)鋼板とアルミニウム合金板の初期重
ね代を鋼板およびアルミニウム合金板のうちの薄い方の
板厚の1.5倍以上とし、溶接部のアルミニウム合金板
への圧下率が20〜50%、溶接部のアルミニウム合金
板の溶融部厚さが溶接後の溶接部のアルミニウム合金板
の厚さの50%以下となる溶接条件でマッシュシーム溶
接する鋼板とアルミニウム合金板からなるテーラードブ
ランク材の製造方法(〔発明2〕とする)。
(2) The initial overlap allowance of the steel plate and the aluminum alloy plate is 1.5 times or more the thinner of the steel plate and the aluminum alloy plate, and the rolling reduction of the welded part to the aluminum alloy plate is 20 to Tailored blank material consisting of a steel plate and an aluminum alloy plate to be mash seam-welded under welding conditions in which the fusion zone thickness of the aluminum alloy plate of the weld zone is 50% or less of the thickness of the aluminum alloy plate of the weld zone after welding (Hereinafter referred to as [Invention 2]).

【0032】上記の〔発明1〕および〔発明2〕におけ
る鋼板とは主成分が鉄である金属板を指し、ステンレス
鋼板もその範疇に含まれる。また、本発明におけるアル
ミニウム合金板とは、主成分がアルミであればどのよう
なアルミニウム合金板でもよい。本発明は鋼板やアルミ
ニウム合金板の化学成分の変動によって左右されるもの
ではない。
In the above [Invention 1] and [Invention 2], the steel plate refers to a metal plate whose main component is iron, and a stainless steel plate is also included in the category. The aluminum alloy plate in the present invention may be any aluminum alloy plate as long as the main component is aluminum. The present invention does not depend on the fluctuation of the chemical composition of the steel sheet or the aluminum alloy sheet.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の範囲を上記のよ
うに限定した理由について説明する。
Next, the reason why the scope of the present invention is limited as described above will be described.

【0034】1.マッシュシーム溶接 図1はマッシュシーム溶接法の概要を示す図である。マ
ッシュシーム溶接は抵抗溶接の一種であるが、図1に示
すように板の端部を重ね合わせ、その部分に上下一対の
電極輪1により板厚方向に圧下を加え潰しながら通電加
熱して、連続溶接する点に特徴がある。溶接部が潰され
るので、溶接後はあたかも突き合わせ溶接したような外
観を呈する。このとき、加圧により接合界面に強変形を
与えるので、アルミニウム合金表面の酸化皮膜を破壊
し、アルミニウム合金の清浄面と鋼の表面を接触、密着
させることができる。さらに、連続溶接であるので、ス
ポット溶接のような点溶接に比べ、溶接部全体としての
信頼性が高くなる。マッシュシーム溶接は、また、材料
の抵抗発熱を利用した加熱溶接法であるので、加熱を必
要最小限に抑え、脆弱な金属間化合物の生成を抑えるこ
とができる。
1. Mash seam welding FIG. 1 is a diagram showing an outline of a mash seam welding method. Mash seam welding is a type of resistance welding, but as shown in FIG. 1, the ends of the plates are overlapped, and the portion is pressed down in the plate thickness direction by a pair of upper and lower electrode wheels 1 while being crushed and energized and heated. It is characterized by continuous welding. Since the welded portion is crushed, after welding, it has the appearance of a butt weld. At this time, since a strong deformation is applied to the bonding interface by the pressure, the oxide film on the aluminum alloy surface is broken, and the clean surface of the aluminum alloy and the steel surface can be brought into contact with each other and adhered to each other. Furthermore, since it is continuous welding, the reliability of the entire welded portion is higher than that of spot welding such as spot welding. Mash seam welding is a heating welding method using resistance heat generation of a material, so that heating can be minimized to a minimum and generation of fragile intermetallic compounds can be suppressed.

【0035】〔発明1〕においては、上記のマッシュシ
ーム溶接において加圧力を式の範囲に、また電流を
式の範囲で行う。式および式の上限および下限の数
式はこれまでに行われた試験結果に基づいて設定された
式である。加圧力が、0.2・L+ 0.2・T + 0.1・L・T + 1(k
N)未満の場合には、溶接部が十分潰されず、段差を
0.8mm以下とすることができず、一体成形のとき金
型の損傷を早める。一方、加圧力が、0.6・L + 0.2・T +
0.2・L・T + 4(kN)を超えると溶接部のアルミニウム
合金の厚さが過度に薄くなり溶接部の強度を確保できな
くなる。
[Invention 1] In the above-mentioned mash seam welding, the pressing force is performed in the range of the formula and the current is performed in the range of the formula. The formulas and the upper and lower limits of the formulas are formulas set based on the test results performed so far. Pressing force is 0.2 ・ L + 0.2 ・ T + 0.1 ・ L ・ T + 1 (k
If it is less than N), the welded portion is not sufficiently crushed, the step cannot be reduced to 0.8 mm or less, and the damage to the mold during the integral molding is accelerated. On the other hand, the pressure is 0.6L + 0.2T +
If it exceeds 0.2 · L · T + 4 (kN), the thickness of the aluminum alloy at the welded portion becomes excessively thin, and the strength of the welded portion cannot be secured.

【0036】また、マッシュシーム溶接の電流値が、2・
L + 6(kA) 未満では、鋼板とアルミニウム合金板の
接合部分の加熱が十分行われないために破壊された酸化
皮膜の溶融排出が不十分となり、接合界面の強度が得ら
れない。一方、電流値が、5・L + 10(kA)を超えると
接合界面付近の加熱が過大となり、脆弱な金属間化合物
が接合界面付近に発生する。
The current value of the mash seam welding is 2.
If it is less than L + 6 (kA), the joint between the steel plate and the aluminum alloy plate is not sufficiently heated, so that the broken oxide film is not sufficiently melted and discharged, and the strength of the joint interface cannot be obtained. On the other hand, when the current value exceeds 5 · L + 10 (kA), heating near the bonding interface becomes excessive, and a fragile intermetallic compound is generated near the bonding interface.

【0037】鋼板とアルミニウム合金板からなる通常の
テーラードブランク材は、上記の〔発明1〕の方法によ
り製造することができる。
An ordinary tailored blank made of a steel plate and an aluminum alloy plate can be manufactured by the method of the above [Invention 1].

【0038】さらに高い接合強度を安定して確保する場
合には、つぎに述べる、初期重ね代、圧下率等の条件を
課した〔発明2〕のマッシュシーム溶接方法により行
う。
In order to stably secure a higher bonding strength, a mash seam welding method according to [Invention 2] described below, which imposes conditions such as an initial overlap margin and a reduction ratio, is used.

【0039】2.初期重ね代 図2はアルミニウム合金板と鋼板とのマッシュシーム溶
接部の縦断面図であり、(a)は溶接前、(b)は溶接
後を示す。
2. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a mash seam welded portion between an aluminum alloy plate and a steel plate, wherein (a) shows before welding and (b) shows after welding.

【0040】〔発明2〕においては、図2(a)に示す
初期重ね代4は、鋼板3およびアルミニウム合金板2の
うちの薄い方の板厚の1.5倍以上とする。初期重ね代
4が長いと溶接後の縦断面における接合界面長さも大き
くなるので、接合界面長さは長い方が継手強度の点から
望ましい。初期重ね代が上記の薄いほうの板厚の1.5
倍未満の場合には、接合界面の長さが小さくなり、単位
長さあたりの接合界面に負荷される荷重が大きくなり、
接合界面で剥離が生じやすい。より一層安定した継手強
度を得るためには、初期重ね代は鋼板およびアルミニウ
ム合金板のうち薄い方の2倍以上とすることが望まし
い。
In [Invention 2], the initial overlap margin 4 shown in FIG. 2A is 1.5 times or more the thinner of the steel plate 3 and the aluminum alloy plate 2. If the initial overlap margin 4 is long, the length of the joining interface in the longitudinal section after welding is also large. Therefore, it is desirable that the joining interface length be long from the viewpoint of joint strength. The initial overlapping allowance is 1.5 of the above thinner plate thickness
If it is less than twice, the length of the bonding interface becomes smaller, and the load applied to the bonding interface per unit length increases,
Separation easily occurs at the bonding interface. In order to obtain a more stable joint strength, the initial overlap margin is desirably at least twice the thinner of the steel plate and the aluminum alloy plate.

【0041】また、初期重ね代の上限は特に設定しない
が、重ね代が大きくなりすぎると、1回の接合では電極
輪1の圧下により段差を潰せない部分が生じ、テーラー
ドブランク材として一体成形等に不向きとなる。このよ
うな事態を避けるためには、初期重ね代は10mm程度
以下とすることが好ましい。
The upper limit of the initial overlapping margin is not particularly set. However, if the overlapping margin is too large, a portion that cannot be crushed due to the reduction of the electrode wheel 1 by one joining occurs, and is integrally formed as a tailored blank material. Unsuitable for In order to avoid such a situation, it is preferable to set the initial overlap margin to about 10 mm or less.

【0042】3.溶接部におけるアルミニウム合金板の
圧下率 マッシュシーム溶接法においては、鋼板に比べてアルミ
ニウム合金板の方が柔らかいので、ほとんどの変形はア
ルミニウム合金板で生じる。アルミニウム合金板の圧下
率が大きくなるほどアルミニウム合金板の溶接部での塑
性変形が大きくなるため、アルミニウム合金板表面の酸
化膜が破壊され、アルミニウム合金の清浄面が接合界面
上に露出する面積が多くなり好ましい。〔発明2〕にお
いては溶接部におけるアルミニウム合金板の圧下率は2
0〜50%とする。圧下率が20%未満では酸化膜の排
出が不十分となり良好な接合強度を得ることができな
い。さらに酸化膜の排出を徹底し、より高い接合強度を
得るためには圧下率は25%以上とするのがよい。
3. Reduction rate of aluminum alloy plate at welded part In the mash seam welding method, most deformation occurs in the aluminum alloy plate because the aluminum alloy plate is softer than the steel plate. As the rolling reduction of the aluminum alloy plate increases, the plastic deformation at the welded portion of the aluminum alloy plate increases, so the oxide film on the surface of the aluminum alloy plate is destroyed, and the area where the clean surface of the aluminum alloy is exposed on the bonding interface increases. It is preferable. In [Invention 2], the rolling reduction of the aluminum alloy plate at the welded portion is 2
0% to 50%. If the rolling reduction is less than 20%, the discharge of the oxide film becomes insufficient, so that good bonding strength cannot be obtained. Further, in order to thoroughly discharge the oxide film and obtain higher bonding strength, the rolling reduction is preferably set to 25% or more.

【0043】ここで、溶接部におけるアルミニウム合金
板の圧下率Rrは、つぎの式で示される。
Here, the rolling reduction Rr of the aluminum alloy plate at the welded portion is expressed by the following equation.

【0044】 Rr(%)={(T−Tw)/T}×100(%)・・・ Rr:アルミニウム合金板の圧下率(%) Tw:溶接部のアルミニウム合金板の厚さ T:アルミニウム合金板母材の厚さ(溶接部の最もアルミ
ニウム合金母材側で測定した厚さ) アルミニウム合金板の溶接部の圧下率が50%を超えて
大きくなりすぎると、溶接部のアルミ合金板側の断面積
が小さくなりすぎ溶接部で破断が生じ、溶接部の信頼性
を低下させる。
Rr (%) = {(T−Tw) / T} × 100 (%) Rr: Reduction ratio (%) of aluminum alloy plate Tw: Thickness of aluminum alloy plate at welded portion T: Aluminum Thickness of alloy plate base material (thickness measured on the aluminum alloy base material side of the welded part) If the rolling reduction of the welded part of the aluminum alloy plate exceeds 50% and becomes too large, the welded part on the aluminum alloy plate side The cross-sectional area becomes too small and breaks occur at the welded portion, lowering the reliability of the welded portion.

【0045】図3は、アルミニウム合金板への圧下率が
大きすぎる場合の縦断面図を示す。図3の場合、アルミ
合金板側の溶接部の止端で破断が生じるようになる。し
たがって、溶接部のアルミニウム合金板の圧下率は50
%以下とする。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a case where the rolling reduction to the aluminum alloy plate is too large. In the case of FIG. 3, a break occurs at the toe of the welded portion on the aluminum alloy plate side. Therefore, the rolling reduction of the aluminum alloy plate at the welded portion is 50
% Or less.

【0046】4.溶接部のアルミニウム合金板の溶融部
厚さ 図2(b)に示すアルミニウム合金板の溶融部5の厚さ
Tmは、溶接入熱と相関があり、入熱が高いほど溶融部
も厚くなる。溶融部厚さが大きい場合は、接合界面上に
生成する金属間化合物層も厚く、溶接継手の強度の信頼
性が低くなる。溶融部厚さTmと溶接部のアルミニウム
合金板の厚さTwとの比、(Tm/Tw)×100%を
溶融比Rm(%)という。後記する実施例の表2におい
ては溶融部厚さに関しては、この溶融比によって表示さ
れている。
4. The thickness Tm of the molten portion 5 of the aluminum alloy plate of the aluminum alloy plate shown in FIG. 2B has a correlation with welding heat input, and the higher the heat input, the thicker the molten portion. When the thickness of the fusion zone is large, the intermetallic compound layer generated on the bonding interface is also thick, and the reliability of the strength of the welded joint is low. The ratio of the thickness Tm of the fusion zone to the thickness Tw of the aluminum alloy plate at the weld zone, (Tm / Tw) × 100%, is referred to as the fusion ratio Rm (%). In Table 2 in Examples described later, the melted portion thickness is indicated by the melt ratio.

【0047】〔発明2〕においては、溶融部厚さは溶接
後の溶接部のアルミニウム合金板の厚さの50%以下、
好ましくは40%以下、すなわち溶融比Rmが50%以
下、好ましくは40%以下に抑える。これは金属間化合
物の生成を抑制するための範囲限定である。一方、溶融
部厚さの下限値は0mmでもよい。すなわち、溶接部に
は溶融部が生成していなくても、十分な接合強度を示す
場合が多い。しかし、溶接部の強度を確実にするためは
溶接部のアルミニウム合金板の厚さの10%程度は溶融
部厚さが生じることが望ましい。
In [Invention 2], the thickness of the molten portion is 50% or less of the thickness of the aluminum alloy plate in the welded portion after welding;
Preferably, the melting ratio Rm is controlled to 50% or less, preferably 40% or less. This is a range limitation for suppressing the formation of the intermetallic compound. On the other hand, the lower limit of the fusion zone thickness may be 0 mm. That is, even if no welded portion is formed in the welded portion, a sufficient bonding strength is often exhibited. However, in order to ensure the strength of the welded portion, it is desirable that the thickness of the fused portion be about 10% of the thickness of the aluminum alloy plate at the welded portion.

【0048】[0048]

【実施例】つぎに本発明の効果を実施例により説明す
る。
EXAMPLES Next, the effects of the present invention will be described with reference to examples.

【0049】[実施例1]最初に、〔発明1〕の効果を
試験した実施例1について説明する。
Embodiment 1 First, Embodiment 1 in which the effect of [Invention 1] was tested will be described.

【0050】板厚1.0mmおよび1.6mmの冷延鋼
板(SPCC)および板厚1.0mmおよび2.0mmのア
ルミニウム合金板(A5052 )を供試金属板としてマッシ
ュシーム溶接を行った。溶接条件は、溶接速度を4cm
/minと一定にして重ね代、電極加圧力および溶接電
流を変化させた。
Mash seam welding was performed using cold rolled steel sheets (SPCC) having a thickness of 1.0 mm and 1.6 mm and aluminum alloy plates (A5052) having a thickness of 1.0 mm and 2.0 mm as test metal plates. The welding condition is 4cm welding speed.
/ Min, and the overlap margin, electrode pressing force and welding current were changed.

【0051】表1は、実施例1における試験番号P1〜
P7の溶接条件の一覧表である。また、表2は、これら
溶接条件で溶接する場合の式でしめされる加圧力の上
限と下限を、また式の電流の上限と下限を示す。
Table 1 shows the test numbers P1 to P1 in Example 1.
It is a list of welding conditions of P7. Table 2 shows the upper and lower limits of the pressing force expressed by the equation when welding under these welding conditions, and the upper and lower limits of the current in the equation.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】溶接後に断面観察を行い、段差を測定する
とともに溶接部の性能を評価するために溶接線に垂直方
向の引張試験を行った。溶接性の良否の判定は、引張試
験後の破断位置で行った。すなわち、母材破断したもの
を合格とし、接合界面および溶接部内または溶接止端部
で破断したものを不合格とした。
After welding, a cross section was observed, a step was measured, and a tensile test in a direction perpendicular to the welding line was performed to evaluate the performance of the welded portion. The determination of the weldability was made at the fracture position after the tensile test. That is, the base material fractured was judged to be acceptable, and the one fractured at the joint interface and in the welded portion or at the weld toe was judged as unacceptable.

【0055】試験結果を表1に示す。Table 1 shows the test results.

【0056】比較例である試験番号P1、P5は加圧力
が小さいために溶接部の段差が大きい結果となった。ま
た、試験番号P1はそのうえ電流も小さいために接合界
面で破断した。試験番号P3、P7は加圧力が過大なた
めに溶接部のアルミニウム合金板の板厚が薄くなりすぎ
溶接部のアルミニウム側止端部で破断した。試験番号P
4は電流が過大であったために接合界面で破断した。
Test Nos. P1 and P5, which are comparative examples, resulted in a large step at the welded portion because the pressing force was small. Test No. P1 also broke at the joint interface because the current was small. In Test Nos. P3 and P7, since the pressing force was excessive, the thickness of the aluminum alloy plate in the welded portion was too thin, and the welded portion was broken at the toe portion on the aluminum side. Test number P
No. 4 broke at the joint interface due to excessive current.

【0057】これに対して本発明例である試験番号P
2、P6はいずれも健全な接合強度を有し、母材破断と
なった。
On the other hand, the test number P of the present invention example
2 and P6 each had a sound joining strength, and the base material was broken.

【0058】[実施例2]つぎの実施例は、〔発明2〕
の効果を説明するために行った実施例である。供試鋼板
として板厚1.0mmおよび1.6mmの冷延鋼板(S
PCC)と板厚1.0mmおよび2.0mmのアルミニ
ウム合金板(A5052)を用い、マッシュシーム溶接
を行った。溶接条件は、溶接速度を4m/minと一定
にして、重ね代、電極加圧力および溶接電流を変化させ
ることによりアルミニウム合金板の圧下率および溶融部
厚さを変化させた。圧下率および溶融部厚さを測定する
ために、溶接後に断面観察を行った。溶接部の性能を評
価するために溶接線に垂直方向の引張試験を行った。溶
接性の良否の判定は引張試験後の破断位置で行った。す
なわち、母材破断したものを合格とし、接合界面および
溶接部内および溶接止端部で破断したものを不合格とし
た。
[Embodiment 2] The following embodiment is directed to [Invention 2].
This is an example performed to explain the effect of (1). As test steel sheets, cold-rolled steel sheets having a thickness of 1.0 mm and 1.6 mm (S
Mash seam welding was performed using PCC) and aluminum alloy plates (A5052) having a plate thickness of 1.0 mm and 2.0 mm. The welding conditions were such that the welding speed was constant at 4 m / min, the overlap margin, the electrode pressing force, and the welding current were changed to change the rolling reduction and the thickness of the molten portion of the aluminum alloy plate. In order to measure the rolling reduction and the thickness of the fusion zone, a cross section was observed after welding. A tensile test perpendicular to the weld line was performed to evaluate the performance of the weld. The determination of the weldability was made at the fracture position after the tensile test. That is, the base material fractured was judged to be acceptable, and the joint interface, the welded part and the weld toe fractured were judged to be rejected.

【0059】表3にその試験結果を示す。Table 3 shows the test results.

【0060】[0060]

【表3】 [Table 3]

【0061】比較例である試験番号1、2、15、17
は、いずれも重ね代が小さいために接合界面で破断し
た。同じく比較例である試験番号4、5、12、13
も、溶接部のアルミ合金板の圧下率が小さいために接合
界面で破断した。なお、試験番号4、13は母材部で破
断する場合もありこの中では比較的高い接合強度を示し
た。試験番号8、11はアルミ合金板への圧下率が大き
すぎる条件で溶接したものである。そのうち、試験番号
11は溶接部のアルミ合金板側で破断した。一方、試験
番号8は、同時に溶融部厚さも過大となった例であり、
接合界面での破断が生じた。また、比較例の試験番号
7、9、19は、溶融部厚さが大きいために接合界面で
破断した。この中で、試験番号9は母材で破断する場合
もあり、比較的高い強度を示した。
Test Nos. 1, 2, 15, and 17 as Comparative Examples
All fractured at the joint interface because the overlap margin was small. Test numbers 4, 5, 12, and 13 which are also comparative examples
Also, the fracture occurred at the joint interface because the rolling reduction of the aluminum alloy plate at the weld was small. Test Nos. 4 and 13 sometimes broke at the base material and showed relatively high bonding strength. Test numbers 8 and 11 were obtained by welding under the condition that the rolling reduction to the aluminum alloy plate was too large. Among them, test No. 11 broke on the aluminum alloy plate side of the welded portion. On the other hand, Test No. 8 is an example in which the thickness of the melted portion was also excessively large at the same time.
Breakage occurred at the joint interface. In addition, Test Nos. 7, 9, and 19 of the comparative examples were broken at the joint interface because the thickness of the molten portion was large. Among them, Test No. 9 showed a relatively high strength in some cases where the base material was broken.

【0062】これに対して、本発明例である試験番号
3、6、10、14、16、18、20は、いずれも健
全な接合強度を有し、母材破断の結果が得られた。
On the other hand, Test Nos. 3, 6, 10, 14, 16, 18, and 20, which are examples of the present invention, all have sound bonding strength, and the result of base material fracture was obtained.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によって、高能率かつ安価に鋼板
とアルミニウム合金板とを溶接したテーラードブランク
材が製造できる。
According to the present invention, a tailored blank material in which a steel plate and an aluminum alloy plate are welded with high efficiency and at low cost can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】マッシュシーム溶接法の概要をあらわす図であ
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a mash seam welding method.

【図2】マッシュシーム溶接部の縦断面をあらわす図で
ある。(a)は溶接前、(b)は溶接後を示す。
FIG. 2 is a diagram showing a vertical section of a mash seam weld. (A) shows before welding and (b) shows after welding.

【図3】アルミニウム合金板の圧下率が大きくなりすぎ
た場合の縦断面を例示する図である。
FIG. 3 is a view exemplifying a vertical section when the rolling reduction of an aluminum alloy plate is too large.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電極輪 2…アルミニウム板 3…鋼板 4…初期重ね代 5…溶融部 T…アルミニウム板の厚さ Tw…溶接部のアルミニウム板厚さ Tm…アルミニウムの溶融部厚さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode wheel 2 ... Aluminum plate 3 ... Steel plate 4 ... Initial lap allowance 5 ... Molten part T ... Thickness of aluminum plate Tw ... Thickness of aluminum plate of welded part Tm ... Thickness of aluminum melted part

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】鋼板とアルミニウム合金板の端を重ね合わ
せ、重ね合わせた部分を下記式および式の加圧力お
よび電流の範囲によりマッシュシーム溶接することを特
徴とする鋼板とアルミニウム合金板からなるテーラード
ブランク材の製造方法。 ここで、LおよびTは、それぞれ初期重ね代(mm)およ
びアルミニウム合金板の板厚(mm)を表す。
1. A tailored steel plate and an aluminum alloy plate, wherein the ends of the steel plate and the aluminum alloy plate are overlapped, and the overlapped portion is subjected to mash seam welding according to the following formula and the range of the pressing force and current. Manufacturing method of blank material. Here, L and T represent the initial overlap margin (mm) and the thickness (mm) of the aluminum alloy plate, respectively.
【請求項2】鋼板とアルミニウム合金板の初期重ね代を
鋼板およびアルミニウム合金板のうちの薄い方の板厚の
1.5倍以上とし、溶接部のアルミニウム合金板への圧
下率が20〜50%、溶接部のアルミニウム合金板の溶
融部厚さが溶接後の溶接部のアルミニウム合金板の厚さ
の50%以下となる溶接条件でマッシュシーム溶接する
ことを特徴とする鋼板とアルミニウム合金板からなるテ
ーラードブランク材の製造方法。
2. The initial overlap allowance of the steel sheet and the aluminum alloy sheet is 1.5 times or more the thickness of the thinner of the steel sheet and the aluminum alloy sheet, and the rolling reduction of the welded part to the aluminum alloy sheet is 20 to 50. %, The mash seam welding under welding conditions in which the thickness of the welded aluminum alloy sheet is 50% or less of the thickness of the welded aluminum alloy sheet after welding. Manufacturing method of tailored blanks.
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JP2001253366A (en) * 2000-03-13 2001-09-18 Kikuchi Press Kogyo Kk Article made of tailored blank and method for manufacturing it
CN114850216A (en) * 2022-07-04 2022-08-05 太原理工大学 Method for preparing bimetal composite plate by electrically controlled micro-explosion forming

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