KR102055764B1 - 강판의 겹침 용접 방법 및 겹침 용접 조인트 - Google Patents

Abstract

이 강판의 겹침 용접 방법은, 제1 강판 부재(1X)에 대하여, 플랜지부(2) 및 종벽부(4)를 갖는 제2 강판 부재(1Y)의 상기 플랜지부(2)를 중첩한 상태에서 스폿 용접함으로써, 상기 제1 강판 부재(1X) 및 상기 플랜지부(2) 사이에 너깃(110)을 형성하는 스폿 용접 공정과; 상기 스폿 용접 공정 후에, 상기 종벽부(4)의 R 곡선 종점(3a)과 상기 너깃(110)의 사이의 영역에, 레이저 용접에 의해 용접 비드(120)를 형성하는 레이저 용접 공정;을 갖고, 상기 용접 비드(120)는, 길이 치수(L)가 상기 너깃(110)의 직경(Dn) 이상이고, 또한 폭 치수(W)가 0.5 내지 3.0mm이다.

Description

강판의 겹침 용접 방법 및 겹침 용접 조인트

본 발명은 강판의 겹침 용접 방법 및 겹침 용접 조인트에 관한 것이다.

본원은 2015년 9월 16일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2015-182846호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

근년, 자동차 분야에서는, 저연비화 및 CO₂ 배출량 삭감을 위해, 차체를 경량화할 것, 및 충돌 안전성 향상을 위해, 차체 부재를 고강도화할 것이 요구되고 있다. 그리고, 이들 요구를 충족시키기 위해, 차체 부재 및 각종 부품 등에 고강도 강판이 사용되고 있다.

고강도 강판으로 이루어지는 차체 부재의 제조 공정, 및 고강도 강판으로 이루어지는 부품의 설치 공정에서는, 주로, 저항 스폿 용접(이하, 간단히 스폿 용접이라고도 칭함)이 널리 보급되어 있다. 예를 들어, 차체를 구성하는 기본 구조 부재로서, 강판의 겹침 용접 조인트가 사용되고 있고, 이 겹침 용접 조인트는, 해트 형상을 갖는 2매의 강판 부재를 중첩하고, 이 중첩부를 스폿 용접함으로써 제조된다. 도 16a는, 종래의 강판의 겹침 용접 조인트(60)를 도시하는 횡단면도이며, 종래의 강판의 겹침 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 16b는, 도 16a의 부분 확대도이다. 또한, 도 16b에서는, 한 쌍의 용접 전극(90) 중 한쪽의 도시를 생략하고 있다.

도 16a에 도시하는 바와 같이, 종래의 겹침 용접 방법에서는, 한 쌍의 플랜지부(72), 및 이들 플랜지부(72)로부터 상승되는 한 쌍의 종벽부(74)를 갖는, 단면 해트 형상의 2매의 강판 부재(70)를 중첩한 후, 이들 강판 부재(70)의 플랜지부(72)를 한 쌍의 용접 전극(90) 사이에 끼워, 스폿 용접함으로써, 플랜지부(72) 사이에 용융 응고부(80)(이하, 「너깃」이라고 함)를 형성한다.

스폿 용접에 사용되는 용접 전극(90)은, 도 16a 및 도 16b에 도시하는 바와 같이, 원기둥상의 본체부(92)와, 선단을 향하여 끝이 가늘어지는 테이퍼부(94)를 갖고 있다. 또한, 본체부(92)의 직경 φ는, 예를 들어 16mm이며, 테이퍼부의 선단면(94a)의 직경 φ'는, 예를 들어 6mm이다. 또한, 강판 부재(70)의 플랜지부(72)의 폭 w는, 예를 들어 15 내지 20mm이다. 그리고, 테이퍼부(94)의 선단면(94a)이, 강판 부재(70)의 플랜지부(72)에 접촉함으로써, 플랜지부(72)에 전류가 흐르고, 너깃(80)이 형성된다. 즉, 용접 전극(90)의 선단면(94a)의 직경 φ'는, 통전 직경을 규정하고, 얻어지는 최대 너깃 직경과 거의 일치하게 된다.

용접 전극(90)을 사용하여 2매의 강판 부재(70)를 스폿 용접하는 경우, 강판 부재(70)의 종벽부(74)와 용접 전극(90)이 접촉하면, 종벽부(74)와 용접 전극(90)이 통전해 버려, 강판 부재(70)의 플랜지부(72)를 용접하지 못할 우려가 있다. 그 때문에, 강판 부재(70)를 스폿 용접할 때에는, 종벽부(74)와 용접 전극(90)의 사이에, 간섭을 피하기 위한 간극을 형성할 필요가 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 용접 전극(90)은, 선단을 향하여 끝이 가늘어지는 테이퍼부(94)를 갖고 있다. 이들에 의해, 너깃(80)은, 종벽부(74)로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치에 형성되게 된다.

종래의 겹침 용접 방법에 의해 얻어진 겹침 용접 조인트(60)에서는, 상술한 바와 같이 너깃(80)이 종벽부(74)로부터 이격된 위치에 형성되기 때문에, 인장 응력이 작용한 경우, 2매의 강판 부재(70)의 플랜지부(72)가 서로 이격되는 방향의 변형(즉, 개방 변형)이 용이하게 발생하여, 그 결과, 너깃(80)의 단부에 응력이 집중하여 조인트 강도가 저하된다. 또한, 겹침 용접 조인트(60)의 중심축선 CL의 주위에 비틀림 모멘트가 작용한 경우에도, 개방 변형이 용이하게 발생하여, 비틀림 강성이 낮아진다.

여기서, 특허문헌 1에서는, 스폿 용접 조인트의 인장 전단 강도를 크게 하기 위해, 너깃의 외주단으로부터 2 내지 5mm의 폭으로 ?칭 처리를 행하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 2매의 강판 부재의 플랜지끼리를 레이저 용접하여 용접 비드를 형성할 때, 용접 비드의 형성이 예정된 용접 예정 위치 상에, 스폿 용접 등으로 예비 설치하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2013-223872호 공보 일본 특허 공개 제2008-178905호 공보

그러나, 특허문헌 1은, 너깃의 외주단으로부터 2 내지 5mm의 폭으로 ?칭 처리를 행함으로써, 너깃 단부 근방의 경도를 크게 하는 것이기 때문에, 해트 형상의 강판 부재의 플랜지부와, 다른 강판 부재의 중첩부를 스폿 용접함으로써 얻어지는 겹침 용접 조인트에 있어서, 상기 개방 변형을 억제하기가 어렵다. 그 때문에, 특허문헌 1의 기술에서는, 상기 겹침 용접 조인트의 조인트 강도, 및 비틀림 강성을 향상시키기가 어렵다.

또한, 특허문헌 2에서는, 플랜지의 긴 변 방향을 따라 형성된 복수의 예비 설치 개소 상에, 레이저 용접에 의한 용접 비드가 형성된다. 그 때문에, 특허문헌 2에서는, 특허문헌 1과 마찬가지로, 상기의 개방 변형을 억제하기가 어렵다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 플랜지부 및 종벽부를 갖는 강판 부재를 다른 강판 부재에 용접하여 얻어지는 겹침 용접 조인트에 있어서, 조인트 강도 및 비틀림 강성을 향상시키는 것이 가능한, 강판의 겹침 용접 방법 및 겹침 용접 조인트의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하를 채용한다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 강판의 겹침 용접 방법은, 제1 강판 부재에 대하여, 상기 제1 강판 부재에 중첩되는 플랜지부, 및 상기 플랜지부로부터 상승되는 종벽부를 갖는 제2 강판 부재를 겹쳐 용접하는 방법이며, 상기 제1 강판 부재에 대하여 상기 플랜지부를 중첩한 상태에서 스폿 용접함으로써, 상기 제1 강판 부재 및 상기 플랜지부 간에 너깃을 형성하는 스폿 용접 공정과; 상기 스폿 용접 공정 후에, 상기 종벽부의 R 곡선 종점과 상기 너깃의 사이의 영역에, 레이저 용접에 의해 용접 비드를 형성하는 레이저 용접 공정;을 갖고, 상기 용접 비드는, 상기 플랜지부의 긴 변 방향에 있어서의 치수가 상기 너깃의 직경 이상이고, 또한 폭 치수가 0.5 내지 3.0mm이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 형태에 있어서, 상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점과, 상기 너깃의 사이의 최단 거리를 D1(mm)로 하고, 상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점과, 상기 용접 비드의 사이의 최단 거리를 D2(mm)로 하였을 때, D1에 대한 D2의 비율 D2/D1이 1/2 이하여도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 형태에 있어서, 상기 레이저 용접 공정에서, 상기 용접 비드의 폭 방향에 있어서의 단부가, 상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점에 형성되도록, 상기 용접 비드를 형성해도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 용접 비드의 형상이 직선상, U자상, 또는 물결상이어도 된다.

(5) 본 발명의 다른 형태에 관한 강판의 겹침 용접 조인트는, 제1 강판 부재와; 상기 제1 강판 부재에 대하여 중첩되는 플랜지부, 및 상기 플랜지부로부터 상승되는 종벽부를 갖는 제2 강판 부재와; 상기 제1 강판 부재와 상기 플랜지부를 접합하는 너깃과; 상기 제1 강판 부재와 상기 플랜지부를 접합함과 함께, 상기 종벽부의 R 곡선 종점과 상기 너깃의 사이의 영역에 형성된 용접 비드;를 구비하고, 상기 용접 비드는, 상기 플랜지부의 긴 변 방향에 있어서의 치수가 상기 너깃의 직경 이상이고, 또한 폭 치수가 0.5 내지 3.0mm이다.

(6) 상기 (5)에 기재된 형태에 있어서, 상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점과, 상기 너깃의 사이의 최단 거리를 D1(mm)로 하고, 상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점과, 상기 용접 비드의 사이의 최단 거리를 D2(mm)로 하였을 때, D1에 대한 D2의 비율 D2/D1이 1/2 이하여도 된다.

(7) 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 형태에 있어서, 상기 용접 비드의 폭 방향에 있어서의 단부가, 상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점에 형성되어 있어도 된다.

(8) 상기 (5) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 용접 비드는 직선상, U자상, 또는 물결상의 형상을 가져도 된다.

본 발명의 상기 각 형태에 따르면, 플랜지부 및 종벽부를 갖는 강판 부재를 다른 강판 부재에 용접하여 얻어지는 겹침 용접 조인트에 있어서, 조인트 강도 및 비틀림 강성을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 해트 형상의 강판 부재를 도시하는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 강판의 겹침 용접 조인트를 도시하는 사시도이다.
도 3은, 상기 겹침 용접 조인트를 도시하는 도면이며, 긴 변 방향에 수직이고, 또한 너깃(110)의 단부(110a)를 포함하는 단면에서 본 경우의 단면도이다.
도 4a는, 도 3의 부호(P)로 나타낸 부분의 확대도이다.
도 4b는, 도 4a의 부호(Q)로 나타낸 부분의 확대도이다.
도 5는, 상기 겹침 용접 조인트의 부분 확대 평면도이다.
도 6은, 도 5의 부호(S)로 나타낸 부분의 확대도이다.
도 7은, 상기 겹침 용접 조인트의 제1 변형예를 도시하는 부분 확대 평면도이다.
도 8은, 상기 겹침 용접 조인트의 제2 변형예를 도시하는 부분 확대 평면도이다.
도 9는, 도 5의 부호(S)로 나타낸 부분의 확대도이며, 상기 겹침 용접 조인트의 제3 변형예를 도시하는 도면이다.
도 10은, 도 5의 부호(S)로 나타낸 부분의 확대도이며, 상기 겹침 용접 조인트의 제4 변형예를 도시하는 도면이다.
도 11은, 도 5의 부호(S)로 나타낸 부분의 확대도이며, 상기 겹침 용접 조인트의 제5 변형예를 도시하는 도면이다.
도 12는, 상기 겹침 용접 조인트의 제6 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 13은, 상기 겹침 용접 조인트의 제7 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 14는, 상기 겹침 용접 조인트의 제8 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 15는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 강판의 겹침 용접 조인트를 도시하는 부분 단면도이다.
도 16a는, 종래의 강판의 겹침 용접 조인트를 도시하는 횡단면도이며, 종래의 강판의 겹침 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16b는, 도 16a의 부분 확대도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 각 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써, 그들의 중복 설명을 생략한다.

(제1 실시 형태)

도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 강판의 겹침 용접 조인트(100)(이하, 간단히 겹침 용접 조인트(100)라고도 칭함)를 도시하는 사시도이다. 겹침 용접 조인트(100)는, 한 쌍의 강판 부재(1)를 스폿 용접 및 레이저 용접함으로써 얻어진다. 이하에서는, 우선, 강판 부재(1)에 대하여 설명한다.

도 1은, 겹침 용접 조인트(100)의 강판 부재(1)를 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 강판 부재(1)는, 일방향으로 길고, 또한 긴 변 방향에 수직인 단면이 해트상이며, 서로 평행한 한 쌍의 플랜지부(2)와, 이들 한 쌍의 플랜지부(2)로부터 대략 수직으로 상승되는 한 쌍의 종벽부(4)와, 이들 한 쌍의 종벽부(4) 사이를 접속하고, 또한 플랜지부(2)에 평행인 횡벽부(5)를 구비하고 있다. 강판 부재(1)는, 예를 들어 1매의 강판을 프레스 성형에 의해 절곡하여 제조된다. 즉, 강판 부재(1)에서는, 플랜지부(2)와 종벽부(4)가 연속됨과 함께, 종벽부(4)와 횡벽부(5)가 연속되어 있고, 또한 특히 플랜지부(2)의 표면에 구멍 등이 형성되어 있지 않기 때문에, 강도 저하를 방지할 수 있다.

또한, 도 1에 있어서, 부호 X는, 강판 부재(1)의 중심축선을 나타내고 있다. 그리고, 중심축선 X의 방향은, 강판 부재(1)의 긴 변 방향과 일치하고 있다.

강판 부재(1)의 종벽부(4)는, 강판 부재(1)의 플랜지부(2)에 접속되고, 또한 소정의 곡률 반경을 갖는 R부(3)를 갖고 있다. R부(3)의 곡률 반경은, 예를 들어 3 내지 6mm이다.

강판 부재(1)의 판 두께는, 예를 들어 0.5 내지 3.2mm이다. 또한, 강판 부재(1)의 플랜지부(2)의 폭(플랜지부(2)의 판 두께 방향 및 긴 변 방향에 직교하는 방향의 길이)은, 예를 들어 10 내지 20mm이다.

강판 부재(1)의 성분 조성은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 용도에 따른 기계 특성 등이 얻어지도록 적절하게 설정하면 된다. 또한, 강판 부재(1)가 0.10질량％ 이상의 탄소를 함유하는 경우, 인장 강도가 현저하게 향상된다. 그 때문에, 강판 부재(1)의 탄소 함유량은, 0.10질량％ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 강판 부재(1)는, 양면 또는 편면에 표면 처리 피막이 형성되어 있어도 된다. 표면 처리 피막은, 예를 들어 도금 피막 또는 도장 피막 등이다. 도금 피막으로서는, 예를 들어 아연 도금, 알루미늄 도금, 아연ㆍ니켈 도금, 아연ㆍ철 도금, 아연ㆍ알루미늄ㆍ마그네슘계 도금 등이며, 도금의 제조 방법으로서는, 용융 도금 또는 전기 도금 등이다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 겹침 용접 조인트(100)에 대하여 설명한다. 도 2는, 겹침 용접 조인트(100)의 사시도이고, 도 3은, 겹침 용접 조인트(100)의 긴 변 방향에 수직이고, 또한 너깃(110)의 단부(110a)를 포함하는 단면에서 본 경우의 단면도이다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 겹침 용접 조인트(100)는, 중심축선 X의 방향으로 길고, 또한, 중심축선 X(긴 변 방향)에 수직인 단면이 중공 단면이고, 서로 대향하는 한 쌍의 강판 부재(1)와, 이들 한 쌍의 강판 부재(1)의 플랜지부(2)끼리를 스폿 용접함으로써 형성된 복수의 너깃(110)과, 이들 한 쌍의 강판 부재(1)의 플랜지부(2)끼리를 레이저 용접함으로써 형성된 복수의 용접 비드(120)를 구비하고 있다. 또한, 도 2 및 도 3에 있어서, 부호 1X는, 상측에 배치된 강판 부재(1)를 나타내고, 부호 1Y는, 하측에 배치된 강판 부재(1)를 나타내고 있다.

도 4a는, 도 3의 부호(P)로 나타내는 부분의 확대도이다. 도 3 및 도 4a에 도시하는 바와 같이, 너깃(110)은, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)를 스폿 용접함으로써, 이들 플랜지부(2) 사이에 형성되고, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)를 접합하고 있다. 바꾸어 말하면, 너깃(110)은, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)의 중첩면에 형성되어 있다.

용접 비드(120)는, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)의 상측으로부터 레이저 빔을 조사하여 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)를 용접함으로써, 이들 플랜지부(2) 사이에 형성되고, 이들 플랜지부(2)를 서로 접합하고 있다. 바꾸어 말하면, 용접 비드(120)는, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)의 외면(판 두께 방향에 있어서의 2면 중, 외측을 향하는 면)으로부터 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)의 내부에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 용접 비드(120)는, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)의 외면과 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)의 외면을 관통하고 있어도 되고, 관통하고 있지 않아도 된다.

또한, 용접 비드(120)는, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 강판 부재(1X)의 R부(3)의 R 곡선 종점(3a)과 너깃(110)의 사이의 영역에 형성되어 있다. 구체적으로는, 용접 비드(120)에 있어서의 플랜지부(2)의 폭 방향 내측의 단부(120a)(R 곡선 종점(3a)에 가장 가까운, 용접 비드(120)의 폭 방향의 단부)가, R 곡선 종점(3a)보다 플랜지부(2)의 폭 방향 외측에 위치하고 있다. 또한, 용접 비드(120)에 있어서의 플랜지부(2)의 폭 방향 외측의 단부(120b)(R 곡선 종점(3a)에 가장 먼, 용접 비드(120)의 폭 방향의 단부)가, 너깃(110)에 있어서의 플랜지부(2)의 폭 방향 내측의 단부(110a)(R 곡선 종점(3a)에 가장 가까운, 너깃(110)의 단부)보다 플랜지부(2)의 폭 방향 내측에 위치하고 있다. 또한, 용접 비드(120)의 단부(120a)가 너깃(110)의 단부(110a)보다 플랜지부(2)의 폭 방향 내측에 위치하고, 또한 용접 비드(120)의 단부(120b)가 너깃(110)의 단부(110a)보다 플랜지부(2)의 폭 방향 외측에 위치하고 있어도 된다. 즉, 용접 비드(120)의 일부가 너깃(110) 상에 형성되어 있어도 된다.

여기서, R 곡선 종점(3a)에 대하여, 도 4a 및 도 4b를 사용하여 설명한다. 또한, 도 4b는, 도 4a의 부호(Q)로 나타내는 부분의 확대도이다. 도 4a 및 도 4b에 도시하는 바와 같이, R 곡선 종점(3a)은, R부(3)로부터 플랜지부(2)로의 이행 개소이다. 구체적으로는, 플랜지부(2)의 면 상에, 플랜지부(2)의 단부로부터 강판 부재(1X)의 폭 방향 내측을 향하여 직선(Y1)을 긋고, 또한 강판 부재(1X)의 R부(3) 상의 임의의 점(A)으로부터, 직선(Y1)에 직교하도록 수선을 긋는다. 그리고, 직선(Y1)과 상기 수선의 교점(B)과, 점(A)의 거리 d가 0.1mm로 되는 R부(3) 상의 점(A)을 R 곡선 종점(3a)으로 하고 있다.

상술한 바와 같이, 용접 비드(120)는, R 곡선 종점(3a)과 너깃(110)의 사이에 형성되어 있기 때문에, R 곡선 종점(3a)과 너깃(110)의 사이의 거리 D1(mm)은, R 곡선 종점(3a)과 용접 비드(120)의 사이의 거리 D2(mm)보다 크게 되어 있다. 또한, 거리 D1은, 너깃(110)의 단부(110a)로부터 직선(Y2)에 대하여 직교하도록 그은 수선과 직선(Y2)의 교점과, R 곡선 종점(3a)의 사이의 거리를 의미한다. 즉, 거리 D1은, R 곡선 종점(3a)과 너깃(110)의 사이의 최단 거리이다.

또한, 거리 D2는, 용접 비드(120)의 단부(120a)로부터 직선(Y2)에 대하여 직교하도록 그은 수선과 직선(Y2)의 교점과, R 곡선 종점(3a)의 사이의 거리를 의미한다. 즉, 거리 D2는, R 곡선 종점(3a)과 용접 비드(120)의 사이의 최단 거리이다.

또한, 상술한 바와 같이, 겹침 용접 조인트(100)에서는, 용접 비드(120)의 단부(120a)가 R 곡선 종점(3a)보다 플랜지부(2)의 폭 방향 외측에 위치하고, 용접 비드(120)의 단부(120b)가 너깃(110)의 단부(110a)보다 플랜지부(2)의 폭 방향 내측에 위치하고 있기 때문에, 거리 D1은, 거리 D2보다 크고(D1>D2), 또한 거리 D2와 용접 비드(120)의 폭 W(mm)의 합보다 크게 되어 있다(D1>D2+W). 한편, 용접 비드(120)의 단부(120a)가 R 곡선 종점(3a)보다 플랜지부(2)의 폭 방향 외측에 위치하고, 용접 비드(120)의 단부(120b)가 너깃(110)의 단부(110a)보다 플랜지부(2)의 폭 방향 외측에 위치하고 있는 경우에는, 거리 D1은, 거리 D2보다 크고(D1>D2), 또한 거리 D2와 폭 W의 합보다 작아진다(D1<D2+W).

도 5는, 겹침 용접 조인트(100)의 평면도이며, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)의 부분 확대도이다. 또한, 도 6은, 도 5의 부호(S)로 나타내는 부분의 확대도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이(즉, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)를 평면으로 본 경우), 복수의 너깃(110) 및 복수의 용접 비드(120)는, 각각 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)의 긴 변 방향을 따라 일렬로 형성되어 있다. 그리고, 복수의 용접 비드(120)는, 복수의 너깃(110)보다 플랜지부(2)의 폭 방향 내측에 위치하고, 또한 플랜지부(2)의 폭 방향에 있어서 복수의 너깃(110)과 대향하고 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 너깃(110)은, 평면으로 보아, 예를 들어 원형, 타원형 또는 장원형 등이며, 그의 직경 Dn은, 예를 들어 3√t 내지 5√t(mm)이다. 또한, 너깃(110)의 직경 Dn이란, 플랜지부(2)의 긴 변 방향에 있어서의, 너깃(110)의 길이를 의미하고 있다. 또한, 상기의 t(mm)는, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)의 판 두께, 및 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)의 판 두께 중, 얇은 쪽의 판 두께이다.

용접 비드(120)는, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)의 긴 변 방향을 따라 연장되는 직선상이며, 길이 L(mm)(플랜지부(2)의 긴 변 방향에 있어서의 길이)이 너깃(110)의 직경 Dn 이상이다. 즉, 용접 비드(120)는, 플랜지부(2)의 긴 변 방향에 있어서의 너깃(110)의 양단부에 걸치도록 형성되어 있다. 또한, 용접 비드(120)의 길이 L은, 용접 비드(120)의 전체 길이를 나타내고 있다. 또한, 용접 비드(120)는, 폭 W(플랜지부(2)의 폭 방향에 있어서의 길이)가 0.5 내지 3.0mm이다.

용접 비드(120)의 길이 L의 상한은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 큰 쪽이 조인트 강도 및 비틀림 강성의 관점에서 바람직하다.

또한, 용접 비드(120)의 폭 W는, 용접 비드를 형성하는 작업의 효율을 고려하여, 0.8 내지 1.5mm인 것이 바람직하다.

이상에 설명한 본 실시 형태에 관한 겹침 용접 조인트(100)에 따르면, 너깃(110)과, 종벽부(4)의 R부(3)의 R 곡선 종점(3a)의 사이의 영역에, 길이 L이 너깃(110)의 직경 Dn 이상인 용접 비드(120)를 형성하고 있으므로, 중심축선 X의 주위의 비틀림 모멘트 및 인장 응력에 대하여, 너깃(110) 주위의 개방 변형을 억제할 수 있다. 또한, 용접 비드(120)의 폭 W를 0.5 내지 3.0mm로 하고 있으므로, 플랜지부(2)의 개방 변형을 억제하기 위한 충분한 강도를 용접 비드(120)에 부여할 수 있다. 따라서, 비틀림 강성 및 조인트 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 도 4a 및 도 6에 도시하는 거리 D1 및 거리 D2에 관하여, 거리 D1에 대한 거리 D2의 비율 D2/D1이, 1/2 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 용접 비드(120)가 R 곡선 종점(3a)에 근접하기 때문에, 너깃(110) 주위의 개방 변형이 더 억제되고, 비틀림 강성 및 조인트 강도를 더 향상시킬 수 있다. 또한, 상기의 관점에서는, 용접 비드(120)의 폭 방향 내측의 단부가 R 곡선 종점(3a)에 형성되어 있는 것(즉, D2=0(mm))이 더욱 바람직하다. 이 경우, 비틀림 강성 및 조인트 강도를 더 향상시킬 수 있다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 강판의 겹침 용접 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 강판의 겹침 용접 방법은, 강판 부재(1X 및 1Y)로부터, 겹침 용접 조인트(100)를 얻기 위한 방법이다. 우선, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 강판 부재(1X 및 1Y)가 서로 대향하도록 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)를 중첩한다.

이어서, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)를 중첩한 상태에서, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)를 스폿 용접하고, 플랜지부(2)의 긴 변 방향을 따라, 복수의 너깃(110)을 형성한다. 이때, 스폿 용접의 조건 등에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 DR형이고 직경 16mm 정도인 전극을 사용하고, 가압력 300 내지 500kgf, 통전 시간 0.2 내지 0.4s, 통전 전류 5 내지 10kA로 할 수 있다. 또한, 전류는, 직류 전류 및 교류 전류 중 어느 것이어도 되며, 전류 파형은, 단통전 및 다단 통전 중 어느 것이어도 된다.

또한, 너깃(110)의 직경 Dn에 관하여, 용접 조건과 얻어지는 너깃 직경 Dn의 관계를, 쿠폰(시험편)을 사용하여 미리 구해 둠으로써, 강판 부재(1X 및 1Y)에 원하는 직경을 갖는 너깃(110)을 형성할 수 있다. 또한, 너깃(110)의 직경 Dn은, 너깃(110)을 포함하는 판 두께 방향의 단면의 관찰 등에 의해 구할 수 있다.

강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)를 스폿 용접한 후, 이들 플랜지부(2)를 레이저 용접하여, 강판 부재(1X)의 R부(3)의 R 곡선 종점(3a)과 너깃(110)의 사이의 영역에, 길이 L이 너깃(110)의 직경 Dn 이상이고, 또한 폭 W가 0.5 내지 3.0mm인 용접 비드(120)를 플랜지부(2)의 긴 변 방향을 따라 복수 형성한다.

이때, 레이저 용접의 조건 등에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 리모트 레이저 용접 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 리모트 레이저 용접 장치는, 로봇 아암의 선단에 설치한 갈바노 미러에 의해, 레이저광을 용접 타점의 사이로 고속으로 이동시키는 것이며, 용접의 작업 시간을 대폭 단축하는 것이 가능해지기 때문이다. 또한, 레이저 발진기로서는, 예를 들어 CO₂ 레이저, YAG 레이저, 파이버 레이저, DISK 레이저, 또는 반도체 레이저 등의 레이저를 사용할 수 있다. 또한, 레이저 용접은, 예를 들어 레이저 출력 2 내지 10kW, 집광면의 빔 직경 0.3 내지 3.0mm, 용접 속도 0.1 내지 20m/min의 조건에서 행할 수 있다.

상술한 바와 같이 강판 부재(1X 및 1Y)를 스폿 용접하는 경우에는, 스폿 용접의 제약(용접 전극과 강판 부재(1X 및 1Y)의 종벽부(4)의 접촉을 피할 필요가 있는 등의 제약)에 의해, R 곡선 종점(3a)으로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치에 너깃(110)을 형성할 필요가 있다. 이에 비해, 레이저 용접에서는, 상기와 같은 제약이 없고, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)의 용접 위치를, R 곡선 종점(3a)에 접근시킬 수 있다. 즉, 레이저 용접에 의해 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)를 용접하므로, 종벽부(4)의 R부(3)의 R 곡선 종점(3a)과 너깃(110)의 사이에 용접 비드(120)를 형성할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 강판 부재(1X 및 1Y)를 용접할 때에는, 우선, 스폿 용접을 행한다. 그리고, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 스폿 용접을 행한 후이며, 또한 레이저 용접을 행하기 전의 상태에서는, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2), 및 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)의 용접 부분의 주위에는, 강판 부재(1X 및 1Y)의 소성 유동에 수반하여 들뜸 현상(이하, 「시트 세퍼레이션 현상」이라고 함)이 발생하고, 이 시트 세퍼레이션 현상에 의해, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)와, 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2)의 사이에는, 예를 들어 0.05 내지 0.4mm의 간극 G가 발생한다. 이 간극 G는, 비교적 균일하게 형성되므로, 레이저 용접을 행할 때의 용접 조건의 안정화에 기여한다.

즉, 아연 도금이 실시되어 있는 강판 부재(1X 및 1Y)를 레이저 용접하는 경우, 레이저 빔에 의해 가열되어 발생하는 아연 증기는, 용강의 비산(스퍼터링)을 야기하는 경우가 있다. 그러나, 아연 도금이 실시되어 있는 강판 부재(1X 및 1Y)를 사용한 경우라도, 레이저 용접할 때에는, 상기 시트 세퍼레이션 현상에 의해 0.05 내지 0.4mm 정도의 간극 G가 형성되어 있기 때문에, 이 간극 G를 통하여 아연 증기가 배출되고, 용강의 비산(스퍼터링)을 억제할 수 있다.

또한, 너깃(110)의 근방은, 시트 세퍼레이션 현상에 의해 간극 G가 확보되어 있지만, 너깃(110)으로부터 이격된 곳에서는, 강판 부재(1X 및 1Y)의 플랜지부(2)끼리 접촉하거나, 간극 G가 작아지는 경우가 있다. 그 때문에, 용접 비드(120)와 너깃(110)의 사이를 4 내지 5mm 정도로 되도록 조정하면 비산을 억제할 수 있어 바람직하다. 바꾸어 말하면, 도 4a에 있어서, 거리 D1이, 거리 D2와 폭 W의 합에 대하여, 4 내지 5mm 정도 큰 것이 바람직하다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 강판의 겹침 용접 방법에 따르면, 강판 부재(1X 및 1Y)를 스폿 용접하고, 그 후, 레이저 용접하기 때문에, 너깃(110)과 R 곡선 종점(3a)의 사이에 용접 비드(120)를 형성할 수 있다. 또한, 강판 부재(1X 및 1Y)를 스폿 용접하고, 그 후, 레이저 용접하기 때문에, 아연 도금이 실시되어 있는 강판 부재(1X 및 1Y)를 용접하는 경우라도, 상기 시트 세퍼레이션 현상에 의해, 용강의 비산(스퍼터링)을 억제할 수 있다.

[제1 실시 형태의 변형예]

본 실시 형태에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 복수의 너깃(110)에 대향하도록, 복수의 용접 비드(120)를 형성하는 경우를 나타내었다. 그러나, 도 7에 도시하는 바와 같이, 1개 간격의 너깃(110)에 대하여 대향하도록, 용접 비드(120)를 형성해도 된다. 바꾸어 말하면, 플랜지부(2)를 평면으로 본 경우에, 플랜지부(2)의 긴 변 방향을 따라, 용접 비드(120)와 대향하는 너깃(110)과, 용접 비드(120)와 대향하지 않는 너깃(110)이 교대로 존재해도 된다. 이 경우, 용접 비드(120)의 수를 저감할 수 있기 때문에, 레이저 용접 작업의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 너깃(110)의 수에 따라, 2개 간격 이상의 너깃(110)에 대하여 대향하도록, 용접 비드(120)를 형성해도 된다.

또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 모든 너깃(110)에 대하여 대향하도록, 1개의 용접 비드(120)를 형성해도 된다. 단, 도 8에 도시하는 변형예에 대하여, 본 실시 형태(도 5 참조) 쪽이, 용접 비드(120)의 총 체적이 작아지기 때문에, 용접에 의한 강판 부재(1X 및 1Y)의 열변형을 저감할 수 있다. 또한, 본 실시 형태(도 5 참조)에서는, 플랜지부(2)의 긴 변 방향을 따라 본 경우에, 복수의 용접 비드(120)가 간격을 두고 형성되어 있고, 강도가 높은 부분과 낮은 부분이 교대로 존재하기 때문에, 자동차 차체에 겹쳐 용접 조인트(100)를 적용한 경우에, 충돌 안전성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 이들의 관점에서는, 본 실시 형태(도 5 참조)와 같이, 복수의 너깃(110)에 대하여 복수의 용접 비드(120)가 대향하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 용접 비드의 증대에 대하여 부재의 강성은 포화 경향을 나타내기 때문에, 본 실시 형태(도 5 참조)와 같이 복수의 용접 비드(120)가 간격을 두고 설치되어 있어도, 일정 이상의 용접 비드 길이가 있으면 조인트 강도의 향상 및 부재 강성의 향상의 양쪽의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 직선상의 용접 비드(120)를 형성하는 경우를 나타내었다. 그러나, 도 9에 도시하는 바와 같이, 평면으로 보아 U자상의 용접 비드(121)를 형성해도 된다. 이 경우, 용접 종시 단부의 응력 집중을 보다 완화할 수 있다.

또한, 도 10에 도시하는 바와 같이, 평면으로 보아 물결상의 용접 비드(122)를 형성해도 된다. 이 경우, 접합 면적을 보다 크게 할 수 있기 때문에, 조인트 강도를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 평면으로 보아 타원상의 용접 비드(123)를 형성해도 된다. 이 경우, 도 9의 변형예와 마찬가지로, 용접 종시 단부의 응력 집중을 보다 완화할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 단면이 해트 형상인 강판 부재(1X)와 강판 부재(1Y)를 용접하는 경우를 나타내었다. 그러나, 도 12에 도시하는 바와 같이, 강판 부재(1X)와, 평판상의 강판(10)을 용접해도 된다.

또한, 도 13에 도시하는 바와 같이, 하나의 플랜지부(2)와, 하나의 종벽부(4)와, 플랜지부(2)에 평행인 하나의 횡벽부(5)를 갖는 강판 부재(20)를, 강판(10)에 용접해도 된다.

또한, 도 14에 도시하는 바와 같이, 강판 부재(1X)와, 이것과 크기가 상이한 강판 부재(1X')를, 이들 플랜지부(2), 종벽부(4) 및 횡벽부(5)가 서로 중첩되도록 용접해도 된다.

(제2 실시 형태)

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 겹침 용접 조인트(200)에 대하여 설명한다.

도 15는, 본 실시 형태에 관한 겹침 용접 조인트(200)를 도시하는 횡단면도(긴 변 방향에 수직인 단면도)이다. 상기 제1 실시 형태에서는, 겹침 용접 조인트(100)가, 2매의 강판 부재(1X 및 1Y)로 구성되는 경우를 나타내었다. 이에 비해, 도 15에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 겹침 용접 조인트(200)가, 강판 부재(1X 및 1Y)에 추가하여, 단면 해트 형상이고, 또한 강판 부재(1X 및 1Y)보다 판 두께가 얇은 강판 부재(30)로 구성된다.

자동차 차체를 구성하는 강판 부품에서는, 3매 이상으로 이루어지는 강판 부재에 있어서, 가장 외측에 배치되는 강판 부재의 판 두께가 다른 강판 부재의 판 두께와 비교하여 얇은 경우(높은 판 두께비의 경우)가 있다. 이 경우, 스폿 용접으로 형성되는 너깃은, 총 판 두께의 중심으로부터 성장하기 때문에, 가장 외측에 배치된 얇은 강판 부재와, 이것보다 내측에 배치된 다른 강판 부재의 중첩면에서는, 너깃이 성장하기 어렵다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 겹침 용접 조인트(200)는, 상기 제1 실시 형태에 관한 강판의 겹침 용접 방법과 마찬가지로, 3매의 강판 부재(1X, 1Y 및 30)를 스폿 용접 및 레이저 용접함으로써 얻을 수 있다. 그리고, 도 15에 도시하는 바와 같이, 겹침 용접 조인트(200)에서는, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2), 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2), 및 강판 부재(30)의 플랜지부(32)가 중첩되고, 스폿 용접에 의해 너깃(110)이 형성되고, R부(33)의 R 곡선 종점(33a)과, R 곡선 종점(33a)측의 너깃(110)의 사이에, 레이저 용접에 의해 용접 비드(120)가 형성되어 있다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 높은 판 두께비의 강판 부재를 용접하는 경우, 스폿 용접에 의해 형성된 너깃(110)이 총 판 두께의 중심으로부터 성장하고, 가장 외측에 배치된, 판 두께가 얇은 강판 부재(30)의 플랜지부(32)와, 이것보다 판 두께가 두꺼운 강판 부재(1X)의 플랜지부(2)의 중첩면에 있어서, 너깃이 성장하지 않거나, 또는 거의 성장하지 않는 경우가 있다.

그러나, 겹침 용접 조인트(200)에서는, 상기 제1 실시 형태에 관한 강판의 겹침 용접 방법과 마찬가지로, 스폿 용접과 레이저 용접을 순차적으로 행하므로, 레이저 용접에 의해 형성된 용접 비드(120)가, 강판 부재(1X, 1Y 및 30)에 걸쳐 형성된다. 그 때문에, 겹침 용접 조인트(200)에서는, 강판 부재(1X, 1Y 및 30)의 중첩면에 있어서, 충분히 너깃(110)이 성장하지 않은 부분이 있어도, 충분한 조인트 강도를 얻을 수 있다.

또한, 겹침 용접 조인트(200)에서는, 상기 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 우선 스폿 용접을 행하기 때문에, 강판 부재(1X)의 플랜지부(2), 강판 부재(1Y)의 플랜지부(2), 및 강판 부재(30)의 플랜지부(32)의 용접 부분의 주위에는, 강판 부재의 소성 유동에 수반하여 시트 세퍼레이션 현상이 발생한다. 그리고, 이 시트 세퍼레이션 현상에 의해, 이들 플랜지부의 사이에 간극 G가 발생한다. 따라서, 겹침 용접 조인트(200)에 있어서도, 아연 도금이 실시된 강판 부재(1X, 1Y 및 30)를 레이저 용접하는 경우, 시트 세퍼레이션 현상에 의해, 0.05 내지 0.4mm 정도의 간극 G가 형성되어 있기 때문에, 간극 G를 통하여 아연 증기가 배출되고, 용강의 비산(스퍼터링)을 억제할 수 있다.

<실시예>

이어서, 본 발명의 작용 효과를 확인하기 위해 행한 실시예에 대하여 설명한다.

판 두께 1.2mm, 인장 강도 612MPa의 강판을 L자 형상 및 해트 형상으로 성형한 강판 부재를 준비하였다. 인장 시험편으로 하기 위해, L자 형상의 2매의 강판 부재를, 그 플랜지부를 중첩하여 스폿 용접을 행하였다. 또한, 비틀림 강성 시험편으로 하기 위해, 도 2에 도시하는 바와 같이, 해트 형상의 2매의 강판 부재를, 이들 플랜지부를 중첩하여, 스폿 용접을 행하였다. 스폿 용접은, 너깃 직경이 5.5mm로 되도록, 직경 16mm의 DR형 전극에서, 2매의 강판 부재의 플랜지부를 사이에 끼워, 가압력 4kN으로 압박하면서, 통전 시간 14사이클, 통전 전류 7.5kA로 하여 행하였다. 또한, 스폿 용접은 40mm의 피치로 행하였다.

이어서, 갈바노 미러를 갖는 리모트 레이저 용접 장치를 사용하여, 파이버 레이저에 의해 플랜지부에 용접을 행하였다. 또한, 레이저 용접의 용접 비드의 형상 및 배치를, 도 5에 도시하는, 용접 비드의 형상 및 배치로 하였다. 또한, 레이저의 가공점 출력은 3kW로 고정하고, 용접 속도를 변경하여, 용접 비드의 폭을 조정하였다. 하기 표 1에, R 곡선 종점에서 너깃까지의 거리 D1(도 4a 참조), R 곡선 종점에서 용접 비드까지의 거리 D2, 용접 비드의 길이 L, 스폿 용접의 피치 P, 및 용접 비드의 폭 W를 나타낸다. 또한, 시험 No.1 내지 11의 각각에 있어서, 인장 시험편 및 비틀림 강성 시험편을 제작하였다.

표 1에 있어서, 시험 No.1은, 스폿 용접만을 행한 경우(즉, 레이저 용접을 행하지 않은 경우)의 비교예를 나타내고 있다. 시험 No.2는, D2=0, 즉 R 곡선 종점(3a)에 가장 가까운 용접 비드의 단부를, R 곡선 종점(3a) 상에 형성한 경우의 발명예를 나타내고 있다. 시험 No.3 내지 4, 8 내지 9 및 11은, D1이, D2와 W의 합보다 크고(D1>D2+W), 도 4에 도시하는 바와 같이, 용접 비드(120)의 단부(120b)를 너깃(110)의 단부(110a)보다 폭 방향 내측에 형성한 경우의 발명예를 나타내고 있다. 시험 No.5는, D1이, D2보다 크고(D1>D2), D2와 W의 합보다 작게 되어 있고(D1<D2+W), 용접 비드의 일부를 너깃 상에 형성한 경우의 발명예를 나타내고 있다.

한편, 시험 No.6은, D1이 D2보다 작은 경우(D1<D2), 즉 너깃과 R 곡선 종점의 사이의 영역에 용접 비드가 형성되어 있지 않은 비교예를 나타내고 있다. 또한, 시험 No.7은, 너깃의 직경 Dn(도 6 참조)이 5.5mm인 것에 비해, 용접 비드의 길이 L이 5mm로 되어 있고, L이 Dn보다 작은 경우, 즉 비교예를 나타내고 있다. 또한, 시험 No.10은, 용접 비드의 폭 W가 0.4mm로 되어 있고, 본 발명의 범위(W=0.5 내지 3.0mm)를 만족하지 않는 비교예를 나타내고 있다.

그리고, 제작된 시험편의 조인트 강도와 비틀림 강성을 측정하였다. 조인트 강도(최대 하중)는, 인장 시험기를 사용하여 인장 시험편의 양단을 인장하고, 파단시킴으로써 구하였다. 한편, 비틀림 강성은, 비틀림 강성 시험편의 일단을 고정하고, 타단에 부하되는 비틀림 모멘트 및 타단에서 측정되는 비틀림 각도의 관계에 의해 구하였다.

하기 표 2에, 조인트 강도, 조인트 강도비, 비틀림 강성 및 비틀림 강성비를 나타낸다. 조인트 강도비 및 비틀림 강성비는, 각각 시험 No.1인 경우(즉, 스폿 용접 단독의 경우)의 조인트 강도 및 비틀림 강성에 대한 비이다. 또한, 조인트 강도비 및 비틀림 강성비는 1.10 이상을 합격으로 판정하였다.

시험 No.2 내지 5, 8, 9 및 11은, 본 발명의 구성을 모두 만족하기 때문에, 조인트 강도비 및 비틀림 강성비가 1.10 이상으로 되어 있다. 즉, 스폿 용접만을 행한 시험 No.1과 비교하여, 조인트 강도 및 비틀림 강성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 시험 No.2 내지 4, 8, 9 및 11은, D2/D1이 0.5 이하이고, 조인트 강도비 및 비틀림 강성비가 보다 높아짐을 확인할 수 있었다.

한편, 시험 No.6은, R 곡선 종점과 너깃의 사이에 용접 비드가 형성되어 있지 않기 때문에, 조인트 강도비 및 비틀림 강성비가 1.10 미만으로 되어 있다. 또한, 시험 No.7은, 용접 비드의 길이 L이 너깃 직경 Dn보다 짧기 때문에, 비틀림 강성비가 1.10 미만으로 되어 있다. 또한, 시험 No.10은, 용접 비드의 폭 W가 0.5mm 미만이기 때문에, 조인트 강도비가 1.10 미만으로 되어 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 상기 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 본 발명의 범위가 상기 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 상기 실시 형태나 그의 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 청구범위에 기재된 발명과 그의 균등의 범위에 포함된다.

예를 들어, 겹침 용접 조인트(100 및 200)에 있어서의, 각 강판 부재의 종류, 성분 조성 및 판 두께는, 모두 동일하게 해도 되고, 일부 동일하게 해도 되고, 서로 상이해도 된다.

또한, 예를 들어 겹침 용접 조인트(100)에 있어서, 플랜지부마다 너깃과 용접 비드의 배치를 바꾸어도 되고, 또한 하나의 플랜지부에 있어서, 용접 개소를 복수의 구획으로 나누어, 구획마다 너깃과 용접 비드의 배치를 바꾸어도 된다.

또한, 예를 들어 상기 제1 실시 형태의 변형예에서는, 하나의 용접 비드(120)가, 복수의 너깃(110)에 걸쳐 형성되는 경우를 나타내었다(도 8 참조). 그러나, 복수의 너깃(110)에 걸치는 용접 비드(120)를 복수 형성해도 된다.

또한, 예를 들어 상기 제1 실시 형태의 변형예에서는, 평면으로 보아 용접 비드(123)의 형상이 타원상인 경우를 나타내었다(도 11 참조). 그러나, 용접 비드(123)의 형상을 원 형상으로 해도 된다.

또한, 예를 들어 상기 제1 실시 형태의 변형예에서는, 단면이 해트 형상인 강판 부재(1X 및 1X')를 용접하는 경우를 나타내었다(도 14 참조). 그러나, 이들 강판 부재(1X 및 1X')에, 강판(10)(도 13 참조)을, 강판 부재(1X')의 하측으로부터 중첩하여, 3매의 강판 부재로 구성된 겹침 용접 조인트로 해도 된다.

본 발명에 따르면, 플랜지부 및 종벽부를 갖는 강판 부재를 다른 강판 부재에 용접하여 얻어지는 겹침 용접 조인트에 있어서, 조인트 강도 및 비틀림 강성을 향상시키는 것이 가능한, 강판의 겹침 용접 방법 및 겹침 용접 조인트를 제공할 수 있다.

1: 강판 부재
1X: 강판 부재
1Y: 강판 부재
3: R부
3a: R 곡선 종점
4: 종벽부
5: 횡벽부
100: 강판의 겹침 용접 조인트
110: 너깃
120: 용접 비드
Dn: 너깃의 직경
G: 간극
L: 용접 비드의 길이
W: 용접 비드의 폭
X: 중심축선

Claims (8)

1. 제1 강판 부재와;
   상기 제1 강판 부재에 대하여 중첩되는 플랜지부, 및 상기 플랜지부로부터 상승되는 종벽부를 갖는 제2 강판 부재와;
   상기 제1 강판 부재와 상기 플랜지부를 접합하는 너깃과;
   상기 제1 강판 부재와 상기 플랜지부를 접합함과 함께, 상기 종벽부의 R 곡선 종점과 상기 너깃의 사이의 영역에 형성된 용접 비드;
   를 구비하고,
   상기 너깃은, 상기 플랜지부의 긴 변 방향을 따라 복수 형성되고;
   상기 용접 비드는, 상기 플랜지부의 긴 변 방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되고;
   상기 용접 비드는, 상기 플랜지부의 긴 변 방향에 있어서의 치수가 상기 너깃의 직경 이상이고, 또한 폭 치수가 0.5 내지 3.0mm이고;
   상기 플랜지부의 긴 변 방향에 수직이고 또한 상기 너깃의 단부를 포함하는 단면에서 본 경우에, 상기 용접 비드가 상기 너깃보다 상기 플랜지부의 폭 방향 내측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 강판의 겹침 용접 조인트.
2. 제1항에 있어서, 상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점과, 상기 너깃의 사이의 최단 거리를 D1(mm)로 하고,
   상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점과, 상기 용접 비드의 사이의 최단 거리를 D2(mm)로 하였을 때,
   D1에 대한 D2의 비율 D2/D1이 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 강판의 겹침 용접 조인트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용접 비드의 폭 방향에 있어서의 단부가, 상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강판의 겹침 용접 조인트.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용접 비드는 직선상, U자상, 또는 물결상의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 강판의 겹침 용접 조인트.
5. 제1 강판 부재에 대하여, 상기 제1 강판 부재에 중첩되는 플랜지부, 및 상기 플랜지부로부터 상승되는 종벽부를 갖는 제2 강판 부재를 겹쳐 용접함으로써 제1항의 강판의 겹침 용접 조인트를 제조하는 방법이며,
   상기 제1 강판 부재에 대하여 상기 플랜지부를 중첩한 상태에서 스폿 용접함으로써, 상기 제1 강판 부재 및 상기 플랜지부 간에, 상기 플랜지부의 긴 변 방향을 따라 복수의 너깃을 형성하는 스폿 용접 공정과;
   상기 스폿 용접 공정 후에, 상기 종벽부의 R 곡선 종점과 상기 너깃의 사이의 영역에, 상기 플랜지부의 긴 변 방향을 따라, 레이저 용접에 의해 복수의 용접 비드를 형성하는 레이저 용접 공정;
   을 갖고,
   상기 복수의 용접 비드는, 상기 플랜지부의 긴 변 방향으로 간격을 두고 형성되고;
   상기 용접 비드는, 상기 플랜지부의 긴 변 방향에 있어서의 치수가 상기 너깃의 직경 이상이고, 또한 폭 치수가 0.5 내지 3.0mm이고;
   상기 플랜지부의 긴 변 방향에 수직이고, 또한 상기 너깃의 단부를 포함하는 단면에서 본 경우에, 상기 용접 비드가 상기 너깃보다 상기 플랜지부의 폭 방향 내측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 강판의 겹침 용접 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점과, 상기 너깃의 사이의 최단 거리를 D1(mm)로 하고,
   상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점과, 상기 용접 비드의 사이의 최단 거리를 D2(mm)로 하였을 때,
   D1에 대한 D2의 비율 D2/D1이 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 강판의 겹침 용접 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 레이저 용접 공정에서, 상기 용접 비드의 폭 방향에 있어서의 단부가 상기 종벽부의 상기 R 곡선 종점에 형성되도록, 상기 용접 비드를 형성하는 것을 특징으로 하는 강판의 겹침 용접 방법.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 용접 비드의 형상이 직선상, U자상, 또는 물결상인 것을 특징으로 하는 강판의 겹침 용접 방법.

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