KR102603852B1 - Lap laser weld joint and method for producing same, and automotive body structural member - Google Patents

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Abstract

복수의 강판을 중첩한 강판의 편측 표면에 레이저 빔을 단속적으로 조사하여, 선상의 제 1 접합부와 그 제 1 접합부에 이어서 직선상의 후속 접합부가 열 형상으로 배열한 용접부를 형성할 때, 적어도, 상기 용접부를 구성하는 강판 사이의 합계 간극 (G) 을, 용접부를 구성하는 강판의 합계 두께 (T) 의 0 ∼ 15 % 의 범위 내로 하고, 상기 레이저 빔을 조사하는 용접 헤드의 이동 방향과 레이저 빔의 주사 방향을 역방향으로 함으로써, 제 1 접합부의 용접 시단부와 그 제 1 접합부에 인접한 후속 접합부의 용접 종단부가 대향하고, 또한, 상기 후속 접합부끼리의 용접 시단부와 용접 종단부가 대향하도록 용접부를 형성함과 함께, 상기한 접합부의 각종 치수를 적정 범위로 제어함으로써, 접합부의 용접 종단부의 균열 발생이 없고, 박리 강도도 우수한 겹침 레이저 용접 이음매와 그 제조 방법 및 그 용접 이음매를 갖는 자동차 차체용 구조 부재를 제안한다.When a laser beam is intermittently irradiated to one surface of a steel plate overlapping a plurality of steel plates to form a weld in which a linear first joint and a linear subsequent joint following the first joint are arranged in a row, at least the above The total gap G between the steel plates constituting the welded zone is set to be within the range of 0 to 15% of the total thickness T of the steel plates constituting the welded zone, and the moving direction of the welding head that irradiates the laser beam and the laser beam By reversing the scanning direction, the welding portion is formed so that the welding start end of the first joint and the welding termination portion of the subsequent joint adjacent to the first joint face each other, and the welding starting end portion and the welding termination portion of the subsequent joint portion face each other. In addition, by controlling the various dimensions of the above-mentioned joints to an appropriate range, there is no cracking at the weld end of the joint, and an overlap laser welded joint with excellent peeling strength, a manufacturing method thereof, and a structural member for an automobile body having the welded joint are provided. suggest.

Description

겹침 레이저 용접 이음매와 그 제조 방법 및 자동차 차체용 구조 부재{LAP LASER WELD JOINT AND METHOD FOR PRODUCING SAME, AND AUTOMOTIVE BODY STRUCTURAL MEMBER}Overlap laser welded joint and its manufacturing method and structural member for automobile body {LAP LASER WELD JOINT AND METHOD FOR PRODUCING SAME, AND AUTOMOTIVE BODY STRUCTURAL MEMBER}

본 발명은 겹침 레이저 용접 이음매와 그 제조 방법 그리고 상기 겹침 레이저 용접 이음매를 갖는 자동차 차체용 구조 부재에 관한 것이다.The present invention relates to an overlap laser welded joint, a method of manufacturing the same, and a structural member for an automobile body having the overlap laser welded joint.

플랜지부를 갖는 자동차 차체의 구조 부재 (강도 부재) 의 용접에는, 일반적으로 저항 스폿 용접이 사용되고 있다. 그러나, 저항 스폿 용접은, 용접에 시간이 걸리고, 분류 (分流) 에 의해 발열량이 저하되기 때문에 용접 피치를 좁게 할 수 없고, 나아가서는, 용접 건을 세트하기 위해서 어느 정도의 공간이 필요해지는 등, 여러 가지 문제가 있다. 이들 문제를 해결하기 위해서, 최근에는, 종래의 저항 스폿 용접 대신에, 겹침 레이저 용접을 적용하는 것이 검토·실용화되고 있다. 여기서, 상기 겹침 레이저 용접이란, 중첩한 복수 매의 강판의 편측 표면에 레이저 빔을 조사하여 강판을 용융하고, 접합하는 용접 방법을 말한다.Resistance spot welding is generally used to weld structural members (strength members) of an automobile body having a flange portion. However, resistance spot welding takes time to weld, and the heat generation amount decreases due to the flow, so the welding pitch cannot be narrowed, and furthermore, a certain amount of space is required to set the welding gun, etc. There are several problems. In order to solve these problems, the application of overlap laser welding instead of conventional resistance spot welding has been examined and put into practice in recent years. Here, the above-mentioned overlap laser welding refers to a welding method in which a laser beam is irradiated to one surface of a plurality of overlapping steel sheets to melt and join the steel sheets.

종래, 겹침 레이저 용접 이음매는, 중첩한 복수 매의 강판의 표면에 레이저 빔을 단속적으로 조사하고, 레이저 빔을 조사한 부위의 강판을 용융하고, 응고시켜 짧은 길이의 직선상의 접합부가 연속적으로 열 (列) 형상으로 배열한 용접부를 형성함으로써, 복수의 강판을 접합하고 있었다. 그러나, 겹침 레이저 빔 용접에는, 직선상의 접합부의 용접 종단부측에 있는 최종 응고부에 균열이 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 균열이 발생하면, 직선상의 접합부의 전체 길이에 걸쳐 전파하기 때문에, 용접 이음매부의 전단 강도나 박리 강도와 같은 정적 강도가 저하될 뿐만 아니라, 피로 강도도 현저하게 저하되게 된다. 최근, 자동차 차체용 부재, 특히 골격 부재가 되는 구조 부재 (강도 부재) 에서는, 차체의 강도나 강성의 향상을 도모하기 위해서, 고장력 강판이 많이 채용되도록 되어 오고 있어, 접합부에 발생한 균열에 의한 용접 이음매의 정적 강도나 피로 강도의 저하는 중대한 문제가 된다.Conventionally, the overlap laser welding joint irradiates a laser beam intermittently on the surface of a plurality of overlapping steel sheets, melts and solidifies the steel sheet in the area irradiated with the laser beam, and forms a short-length straight joint continuously (列). ) A plurality of steel plates were joined by forming welds arranged in a shape. However, overlap laser beam welding has a problem in that cracks are likely to occur in the final solidified portion on the weld end side of the straight joint. When a crack occurs, it propagates over the entire length of the straight joint, so not only does the static strength such as shear strength and peel strength of the weld joint decrease, but also the fatigue strength significantly decreases. Recently, in order to improve the strength and rigidity of the car body, high-strength steel sheets have been widely used in automobile body members, especially structural members (strength members) that become skeleton members, and weld joints due to cracks occurring at the joints. A decrease in static strength or fatigue strength becomes a serious problem.

그래서, 중첩한 강판을 레이저 빔 용접했을 때에 발생하는 접합부의 용접 종단부의 균열을 방지하는 방법이 여러 가지 검토되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 겹침 용접의 하측의 강판을 돌출시키고, 또한, 용접 개시 위치를 플랜지 단부 (端部) 로부터 떨어진 위치로 함으로써, 용접 균열을 방지하는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 겹침면의 단부에 비스듬하게 레이저를 조사하여, 용접 균열을 방지하는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 3 및 4 에는, 한 번 용접한 부분이나 그 용접한 부분의 주위를 재가열하거나, 혹은, 용접함으로써, 용접 균열을 방지하는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 5 에는, 겹침면을 타원형으로 용접하여 용접 균열의 발생을 방지하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 6 에는, 강판 성분을 적정화하고, 또한, 용접 비드 폭과 비드 두께의 비를 적정화함으로써 용접 균열의 발생을 방지하는 기술이 개시되어 있다.Therefore, various methods for preventing cracks at the weld ends of joints that occur when overlapping steel plates are laser beam welded are being studied. For example, Patent Document 1 discloses a technique for preventing weld cracks by protruding the steel plate on the lower side of the overlap weld and setting the welding start position away from the flange end. Additionally, Patent Document 2 discloses a technique for preventing weld cracks by irradiating a laser diagonally to the ends of overlapping surfaces. Additionally, Patent Documents 3 and 4 disclose a technique for preventing weld cracks by reheating or welding the once welded portion or the surrounding area of the welded portion. Additionally, Patent Document 5 discloses a technique for preventing the occurrence of weld cracks by welding the overlapping surfaces in an oval shape. Additionally, Patent Document 6 discloses a technique for preventing the occurrence of weld cracks by optimizing the steel sheet components and optimizing the ratio of the weld bead width and bead thickness.

일본 공개특허공보 2007-229740호Japanese Patent Publication No. 2007-229740 일본 공개특허공보 2008-296236호Japanese Patent Publication No. 2008-296236 일본 공개특허공보 2012-240083호Japanese Patent Publication No. 2012-240083 일본 공개특허공보 2012-240086호Japanese Patent Publication No. 2012-240086 일본 공개특허공보 2017-113781호Japanese Patent Publication No. 2017-113781 일본 공개특허공보 2018-001197호Japanese Patent Publication No. 2018-001197

그러나, 상기 특허문헌 1 에 기재된 방법에서는, 겹침 용접의 하측의 강판을 돌출시키고 있기 때문에, 돌출시키는 부분이 여분이 되어, 부품 설계가 제약된다는 문제가 있다. 또, 특허문헌 2 에 기재된 방법에서는, 비스듬하게 레이저를 조사하기 때문에, 중첩한 판에 틈이 벌어져 있을 때에, 겹침면에 용융부가 잘 형성되지 않아 용입이 부족해져, 충분한 강도 확보가 어렵다는 문제가 있다. 또, 특허문헌 3 및 4 에 기재된 방법에서는, 한 번 용접한 부분이나 용접한 부분의 주위를 재가열하거나 용접하거나 할 필요가 있기 때문에, 용접 시간이 길어진다는 문제가 있다. 또, 특허문헌 5 에 기재된 방법은, 겹침면을 타원형으로 용접하는 것으로, 직선상의 접합부의 용접 종단부의 균열 방지에는 적용할 수 없다. 또한, 특허문헌 6 에 기재된 방법에서는, 용접 종단부에 응력이 집중하기 쉬워지기 때문에, 길이가 짧은 직선상의 접합부의 용접 종단부에 있어서의 균열 발생을 방지할 수 없다는 문제가 있다.However, in the method described in Patent Document 1, since the steel plate on the lower side of the overlap welding is protruded, there is a problem that the protruding portion becomes redundant and the part design is restricted. In addition, in the method described in Patent Document 2, since the laser is irradiated at an angle, when there is a gap in the overlapping plates, a fused zone is not formed well on the overlapping surface, resulting in insufficient penetration, and there is a problem in that it is difficult to secure sufficient strength. Additionally, in the methods described in Patent Documents 3 and 4, there is a problem that the welding time becomes longer because it is necessary to reheat or weld the once welded portion or the surrounding area of the welded portion. Additionally, the method described in Patent Document 5 welds the overlapping surfaces in an oval shape, and therefore cannot be applied to crack prevention at the weld end portion of a straight joint. In addition, in the method described in Patent Document 6, there is a problem that cracks cannot be prevented at the weld end of a short straight joint because stress tends to concentrate at the end of the weld.

본 발명은, 종래 기술이 안고 있는 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 레이저 빔을 단속적으로 조사하여 짧은 길이의 접합부 (용접점) 를 열 형상으로 형성한 용접부를 갖는 용접 이음매로서, 접합부의 용접 종단부에 균열 발생이 없고, 또한, 용접부의 박리 강도도 우수한 겹침 레이저 용접 이음매를 제공하고, 그 제조 방법을 제안함과 함께, 이 겹침 레이저 용접 이음매를 갖는 자동차 차체용 구조 부재를 제공하는 것에 있다.The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems faced by the prior art, and its purpose is to provide a weld joint having a short-length joint (weld point) formed in a row shape by intermittently irradiating a laser beam, Provides an overlap laser welded joint that does not cause cracks at the end of the weld and also has excellent peeling strength of the weld zone, proposes a manufacturing method thereof, and provides a structural member for an automobile body having this overlap laser welded joint. It's in the thing.

발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 겹침 레이저 용접 이음매의 용접부를 구성하는, 최초로 형성된 선상 (線狀) 의 접합부 (이후, 「제 1 접합부」 라고 칭한다) 와, 그것에 이어서 형성되는 1 이상의 직선상의 접합부 (이후, 「후속 접합부」 라고 칭한다) 의 관계에 주목하여 예의 검토를 거듭하였다. 또한, 본 발명에 있어서는, 상기 「제 1 접합부」 와 「후속 접합부」 를 정리하여, 간단히 「접합부」 라고도 칭한다.In order to solve the above problem, the inventors developed a linear joint formed initially (hereinafter referred to as “first joint”), which constitutes a welded portion of an overlap laser welding joint, and one or more linear joints formed subsequent to it. We paid careful attention to the relationship between the joints (hereinafter referred to as “subsequent joints”) and conducted extensive studies. In addition, in the present invention, the above-mentioned “first joint portion” and “subsequent joint portion” are collectively referred to as “joint portion”.

그 결과, 접합부의 용접 종단부에 발생하는 균열을 방지하기 위해서는, 상기 제 1 접합부의 형상을 J 자상으로 함과 함께, 상기 제 1 접합부의 용접 시단부와, 그것에 인접하는 후속 접합부의 용접 종단부가 대향하고, 또한, 후속 접합부의 용접 시단부와 그것에 인접하여 형성된 후속 접합부의 용접 종단부가 대향하여 이루어지는 용접부를 형성하는, 즉, 접합부끼리의 용접 시단부와 용접 종단부가 대향하도록 용접부를 형성하는 것이 중요한 것과, 또한, 상기 접합부의 용접 종단부의 균열을 보다 확실하게 방지하고, 또한, 충분한 용접부의 강도를 확보하기 위해서는, 상기 요건을 만족하는 것에 더하여 또한, 상기한 제 1 접합부나 후속 접합부의 각종 치수를 적정 범위로 제어하는 것이 유효한 것을 알아내어, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.As a result, in order to prevent cracks occurring at the weld end of the joint, the shape of the first joint is made into a J shape, and the weld start end of the first joint and the weld termination of the subsequent joint adjacent to it are It is important to form a weld where the weld start end of a subsequent joint and the weld end of a subsequent joint formed adjacent to it face each other, that is, to form a weld so that the weld start end and the weld end between the joints face each other. In order to more reliably prevent cracking at the weld end of the joint and ensure sufficient strength of the weld zone, in addition to satisfying the above requirements, various dimensions of the first joint and subsequent joints must be adjusted. It was found that controlling within an appropriate range was effective, and the present invention was developed.

상기 지견에 기초하는 본 발명은, 복수의 강판을 겹쳐 이루어지는 용접부를 갖는 겹침 레이저 용접 이음매에 있어서, 상기 용접부를 구성하는 강판 사이의 합계 간극 (G) 이, 용접부를 구성하는 강판의 합계 두께 (T) 의 0 ∼ 15 % 의 범위 내에 있고, 상기 용접부가, 선상의 제 1 접합부와, 그 제 1 접합부에 이어서 열 형상으로 배열한 직선상의 후속 접합부로 이루어지고, 상기 제 1 접합부의 용접 시단부와, 그것에 인접하는 후속 접합부의 용접 종단부가 대향하고, 또한, 상기 후속 접합부끼리의 용접 시단부와 용접 종단부가 대향하여 이루어짐과 함께, 상기 제 1 접합부가, 직선상 접합부와, 그 직선상 접합부의 용접 종단부측에 접속한 원호상 또는 원형상의 곡선상 접합부로 이루어지는 J 자 형상을 갖고, 또한, 상기 용접부는, 하기 (1) ∼ (4) 식 ; The present invention based on the above knowledge is an overlap laser welded joint having a welded portion formed by overlapping a plurality of steel plates, wherein the total gap (G) between the steel plates constituting the welded portion is equal to the total thickness (T) of the steel plates constituting the welded portion. ) is within the range of 0 to 15% of , the weld termination portions of subsequent joints adjacent thereto are opposed to each other, and the weld start portions and weld termination portions of the subsequent joint portions are opposed to each other, and the first joint is welded to a straight joint portion and the linear joint portion. It has a J-shape consisting of an arc-shaped or circular curved joint connected to the longitudinal end side, and the welded portion is of the following formulas (1) to (4).

15.0 ≤ L1 ≤ 30.0 … (1) 15.0 ≤ L 1 ≤ 30.0 … (One)

8.0 ≤ L2 ≤ 20.0 … (2) 8.0 ≤ L 2 ≤ 20.0 … (2)

1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3) 1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3)

1/4 ≤ a / (L1 + L2) ≤ 1/2 또는 1/2 ≤ a / L2 ≤ 1 … (4) 1/4 ≤ a / (L 1 + L 2 ) ≤ 1/2 or 1/2 ≤ a / L 2 ≤ 1 … (4)

여기서, L1 : 제 1 접합부의 길이 (㎜) Here, L 1 : Length of the first joint (mm)

L2 : 후속 접합부의 길이 (㎜) L 2 : Length of subsequent joint (mm)

b : 접합부의 용융 금속의 최소 두께 (㎜) b: Minimum thickness of molten metal at the joint (mm)

w : 접합부의 용융 금속의 폭 (㎜) w: Width of molten metal at joint (mm)

a : 접합부끼리 사이의 최단 거리 (㎜) a: Shortest distance between joints (mm)

모두를 만족하는 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매이다.It is an overlap laser welded joint that satisfies everyone.

본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 상기 제 1 접합부가, 직선상 접합부만으로 이루어지고, 상기 (1) 식 대신에, 하기 (1') 식 ; In the overlap laser welded joint of the present invention, the first joint consists only of straight joints, and instead of the above formula (1), the following formula (1') is used;

30.0 < L1' ≤ 40.0 … (1')30.0 < L 1' ≤ 40.0... (One')

여기서, L1' : 직선상 접합부의 길이 (㎜) Here, L 1': Length of straight joint (mm)

을 만족하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by satisfying.

또, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 상기 강판 중의 적어도 1 개가, C : 0.07 ∼ 0.4 mass%, Si : 0.2 ∼ 3.5 mass%, Mn : 1.8 ∼ 5.5 mass%, P+S : 0.03 mass% 이하, Al : 0.08 mass% 이하 및 N : 0.010 mass% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, in the overlap laser welded joint of the present invention, at least one of the steel sheets has C: 0.07 to 0.4 mass%, Si: 0.2 to 3.5 mass%, Mn: 1.8 to 5.5 mass%, P+S: 0.03 mass% or less, and Al. : 0.08 mass% or less and N : 0.010 mass% or less, with the balance being Fe and inevitable impurities.

또, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매에 있어서의 상기 강판은, 상기 성분 조성에 더하여 또한, 이하의 A 군 및 B 군 ; In addition, the steel sheet in the lap laser weld joint of the present invention has the following chemical compositions: Group A and Group B;

·A 군 ; Ti : 0.0005 ∼ 0.01 mass% 및 Nb : 0.005 ∼ 0.050 mass% 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 ·Group A; One or two types selected from Ti: 0.0005 to 0.01 mass% and Nb: 0.005 to 0.050 mass%

·B 군 ; Cr : 1.0 mass% 이하, Mo : 0.50 mass% 이하 및 B : 0.10 mass% 이하 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상 ·Group B; One or two or more selected from Cr: 1.0 mass% or less, Mo: 0.50 mass% or less, and B: 0.10 mass% or less

중의 적어도 1 군의 성분을 함유하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by containing at least one group of ingredients.

또, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 상기 강판 중의 적어도 1 개가, 인장 강도가 980 ㎫ 이상인 고장력 강판인 것을 특징으로 한다.Additionally, the overlap laser welded joint of the present invention is characterized in that at least one of the steel sheets is a high-tensile strength steel sheet with a tensile strength of 980 MPa or more.

또, 본 발명은, 복수의 강판을 상하로 중첩하고, 그 중첩한 강판의 편측 표면에 레이저 빔을 단속적으로 조사하여, 선상의 제 1 접합부와 그 제 1 접합부에 이어서 직선상의 후속 접합부가 열 형상으로 배열한 용접부를 형성할 때, 상기 용접부를 구성하는 강판 사이의 합계 간극 (G) 을, 용접부를 구성하는 강판의 합계 두께 (T) 의 0 ∼ 15 % 의 범위 내로 하고, 상기 레이저 빔을 조사하는 용접 헤드의 이동 방향과 레이저 빔의 주사 방향을 역방향으로 함으로써, 제 1 접합부의 용접 시단부와 그 제 1 접합부에 인접한 후속 접합부의 용접 종단부가 대향하고, 또한, 상기 후속 접합부끼리의 용접 시단부와 용접 종단부가 대향하도록 함과 함께, 상기 제 1 접합부의 형상을, 직선상 접합부와, 그 직선상 접합부의 용접 종단부측에 접속한 원호상 또는 원형상의 곡선상 접합부로 이루어지는 J 자상으로 하고, 또한, 상기 용접부가, 하기 식 (1) ∼ (4) 식 ; In addition, in the present invention, a plurality of steel plates are overlapped vertically, and a laser beam is intermittently irradiated on one surface of the overlapped steel plates, so that a linear first joint and a linear subsequent joint following the first joint are formed in a row shape. When forming a welded portion arranged as follows, the total gap (G) between the steel plates constituting the welded portion is set to be within the range of 0 to 15% of the total thickness (T) of the steel plates constituting the welded portion, and the laser beam is irradiated. By reversing the direction of movement of the welding head and the scanning direction of the laser beam, the weld start end of the first joint and the weld end of the subsequent joint adjacent to the first joint face each other, and the weld start ends of the subsequent joints face each other. and the weld end portions are opposed to each other, and the shape of the first joint portion is set to be a J shape consisting of a straight joint portion and an arc-shaped or circular curved joint portion connected to the weld terminal side of the straight joint portion, and , the welded portion is represented by the following formulas (1) to (4);

15.0 ≤ L1 ≤ 30.0 … (1) 15.0 ≤ L 1 ≤ 30.0 … (One)

8.0 ≤ L2 ≤ 20.0 … (2) 8.0 ≤ L 2 ≤ 20.0 … (2)

1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3) 1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3)

1/4 ≤ a / (L1 + L2) ≤ 1/2 또는 1/2 ≤ a / L2 ≤ 1 … (4) 1/4 ≤ a / (L 1 + L 2 ) ≤ 1/2 or 1/2 ≤ a / L 2 ≤ 1 … (4)

여기서, L1 : 제 1 접합부의 길이 (㎜) Here, L 1 : Length of the first joint (mm)

L2 : 후속 접합부의 길이 (㎜) L 2 : Length of subsequent joint (mm)

b : 접합부의 용융 금속의 최소 두께 (㎜) b: Minimum thickness of molten metal at the joint (mm)

w : 접합부의 용융 금속의 폭 (㎜) w: Width of molten metal at joint (mm)

a : 접합부끼리 사이의 최단 거리 (㎜) a: Shortest distance between joints (mm)

모두를 만족하도록, 레이저 출력, 초점 위치, 용접 속도 및 빔 지름 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매의 제조 방법을 제안한다.We propose a method for manufacturing an overlap laser welded seam, which is characterized by controlling at least one of laser power, focus position, welding speed, and beam diameter to satisfy all.

본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매의 제조 방법은, 상기 제 1 접합부를, 직선상 접합부만으로 이루어지고, 또한, 상기 (1) 식 대신에, 하기 (1') 식 ; In the method of manufacturing an overlap laser welded joint of the present invention, the first joint consists of only a straight joint, and instead of the above formula (1), the following formula (1') is used;

30.0 < L1' ≤ 40.0 … (1')30.0 < L 1' ≤ 40.0... (One')

여기서, L1' : 직선상 접합부의 길이 (㎜) Here, L 1': Length of straight joint (mm)

을 만족하도록 레이저 출력, 초점 위치, 용접 속도 및 빔 지름 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.Characterized by controlling at least one of laser power, focus position, welding speed, and beam diameter to satisfy.

또, 본 발명은, 상기 중 어느 하나에 기재된 겹침 레이저 용접 이음매를 갖는 자동차 차체용 구조 부재이다.Additionally, the present invention is a structural member for an automobile body having an overlapping laser welded joint according to any one of the above.

본 발명에 의하면, 중첩한 복수의 강판을 레이저 빔 용접한 겹침 레이저 용접 이음매의 용접부를 구성하는 접합부의 용접 종단부에 있어서의 균열의 발생을 확실하게 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 용접부의 박리 강도가 우수한 겹침 레이저 용접 이음매를 제조할 수 있다. 또, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 접합부의 길이를 짧게 할 수 있기 때문에, 부품 설계의 자유도를 높여, 보다 경량·고강성·고강도인 부재의 개발을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 자동차 차체의 골격이 되는 구조 부재 (강도 부재) 에 바람직하게 적용할 수 있다.According to the present invention, not only can the occurrence of cracks in the weld end portion of the joint constituting the welded portion of an overlap laser welded joint obtained by laser beam welding a plurality of overlapping steel plates be reliably suppressed, but also the peeling strength of the welded portion can be reduced. Excellent overlap laser welded joints can be manufactured. In addition, since the overlap laser welded joint of the present invention can shorten the length of the joint, the degree of freedom in component design is increased and it is possible to develop a lighter, higher rigidity, and higher strength member. Therefore, the overlap laser welded joint of the present invention can be suitably applied to structural members (strength members) that form the skeleton of an automobile body.

도 1 은, 종래의 겹침 레이저 용접 이음매의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 종래의 겹침 레이저 용접 이음매의 용접부를 설명하는 개략도이고, (a) 는 평면도, (b) 는 (a) 의 A-A 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매의 용접부를 설명하는 개략도이고, (a) 는 평면도, (b) 는 (a) 의 B-B 단면도이다.
도 4 는, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 5 는, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매의 용접 방법을 설명하는 사시도이다.
도 6 은, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매의 용접 위치를 설명하는 도면이고, (a) 는 평면도, (b) 는 (a) 의 C-C 단면도이다.
도 7 은, 본 발명의 실시예에 사용한 겹침 레이저 용접 이음매를 갖는 박리 시험편을 설명하는 사시도이다.
1 is a perspective view showing an example of a conventional overlap laser welded joint.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a welded portion of a conventional overlap laser welded joint, where (a) is a top view and (b) is a cross-sectional view AA of (a).
Figure 3 is a schematic diagram explaining the welded portion of the overlap laser welding joint of the present invention, (a) is a top view, and (b) is a BB cross-sectional view of (a).
Figure 4 is a perspective view showing an example of an overlap laser welded joint of the present invention.
Figure 5 is a perspective view explaining the welding method of the overlap laser welding joint of the present invention.
Figure 6 is a view explaining the welding position of the overlap laser welding joint of the present invention, (a) is a plan view, and (b) is a CC cross-sectional view of (a).
Figure 7 is a perspective view illustrating a peeling test piece with an overlapping laser welded joint used in an example of the present invention.

이하, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매와, 그 제조 방법, 및, 그 겹침 레이저 용접 이음매를 갖는 자동차 차체용 구조 부재에 대해서 설명한다. Hereinafter, the overlap laser welding joint of the present invention, its manufacturing method, and a structural member for an automobile body having the overlap laser welding joint will be described.

<겹침 레이저 용접 이음매> <Overlap laser welded joint>

도 1 은, 종래의 겹침 레이저 용접 이음매의 일례를 나타내는 사시도이다. 겹침 레이저 용접 이음매 (1) 는, 적어도 2 매의 강판을 중첩한 것이며, 도 1 에 나타낸 예에서는, 세로벽부 (2a) 및 세로벽부 (2a) 의 선단으로부터 외측으로 연장되는 플랜지부 (2b) 를 갖는 단면 (斷面) 형상이 대략 해트 (hat) 형상의 강판 (2) 과, 평평한 패널 형상의 강판 (3), 2 매의 강판이, 플랜지부 (2b) 와 강판 (3) 이 대향하도록 중첩되어 접합면을 형성하고 있고, 플랜지부 (2b) 의 상방으로부터 플랜지부 (2b) 의 표면에 레이저 빔을 조사하고, 적어도 강판 (2) 을 관통하는 용융부 (용융 금속부) 를 형성하고, 응고시켜 접합부 (용접점) 를 형성함으로써 용접이 실시되어 있다. 또한, 상기 용융부의 주변에는 열 영향부 (HAZ) 가 존재하지만, 본 발명의 접합부는, 열 영향부를 제외한 용융부만을 말한다.1 is a perspective view showing an example of a conventional overlap laser welded joint. The overlapping laser welded joint 1 is formed by overlapping at least two steel plates, and in the example shown in Fig. 1, the vertical wall portion 2a and the flange portion 2b extending outward from the tip of the vertical wall portion 2a are formed. A steel plate 2 having a roughly hat-shaped cross-sectional shape and a steel plate 3 having a flat panel shape, two steel plates are overlapped so that the flange portion 2b and the steel plate 3 face each other. forming a joint surface, a laser beam is irradiated from above the flange portion 2b to the surface of the flange portion 2b, and a molten portion (molten metal portion) penetrating at least the steel plate 2 is formed and solidified. Welding is performed by forming a joint (welding point). In addition, a heat affected zone (HAZ) exists around the melted zone, but the joint of the present invention refers only to the melted zone excluding the heat affected zone.

상기 겹침 레이저 용접 이음매 (1) 의 용접부는, 레이저 빔원인 용접 헤드 (WH) 를 세로벽부 (2a) 의 길이 방향 (도 1 중의 화살표 방향) 을 따라 이동하면서, 레이저 빔을 플랜지부 (2b) 의 표면에 단속적으로 조사함으로써 형성된다. 그 결과, 강판 (2) 의 접합면 상에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 짧은 직선상의 제 1 접합부 (4) 와 그것에 이어서 후속 접합부 (5) 가 연속적으로 형성되어 있다. 상기 후속 접합부 (5) 는, 플랜지부의 길이가 짧은 경우에는 1 개만인 경우도 있지만, 긴 경우에는, 플랜지부의 길이 방향을 따라 열 형상으로 복수 형성된다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 상기 「제 1 접합부」 와 「후속 접합부」 를 정리하여, 간단히 「접합부」 라고도 칭한다.The welding portion of the overlap laser welding joint 1 moves the welding head WH, which is a laser beam source, along the longitudinal direction of the vertical wall portion 2a (the arrow direction in FIG. 1) while directing the laser beam to the flange portion 2b. It is formed by intermittently irradiating the surface. As a result, as shown in FIG. 1, on the joint surface of the steel plate 2, a short straight first joint 4 and subsequent joint portions 5 are continuously formed. When the length of the flange portion is short, the subsequent joint portion 5 may be one, but when the flange portion is long, a plurality of the subsequent joint portions 5 are formed in a row along the longitudinal direction of the flange portion. As described above, in the present invention, the “first joint” and “subsequent joint” are collectively referred to as “joint”.

도 2 는, 도 1 에 나타낸 겹침 레이저 용접 이음매의 플랜지부 (2b) 상에 형성된 종래의 용접부를 나타내는 개략도이고, (a) 는, 용접부를 구성하는 제 1 접합부 (14) 와 그것에 인접한 후속 접합부 (15) 를 플랜지부 (2b) 의 상방에서 본 평면도, (b) 는, 상기 (a) 중의 후속 접합부 (15) 에 나타낸 A-A 단면을 나타내는 단면도이다.FIG. 2 is a schematic diagram showing a conventional weld formed on the flange portion 2b of the overlap laser welded seam shown in FIG. 1, where (a) shows the first joint 14 constituting the weld and the subsequent joint adjacent thereto ( 15) is a plan view seen from above the flange portion 2b, (b) is a cross-sectional view showing the A-A cross section shown at the subsequent joint portion 15 in (a) above.

종래의 레이저 빔 용접에서는, 도 2 와 같이, 길이가 짧은 직선상의 제 1 접합부 (14) 와 후속 접합부 (15) 로 이루어지는 용접부를 형성하는 경우에는, 용접 방향 (용접 헤드의 주행 방향) 과, 제 1 접합부 (14) 와 후속 접합부 (15) 의 용접 방향 (레이저 빔의 주사 방향) 을 동일 방향으로 하고 있었다. 그 때문에, 제 1 접합부 (14) 나 후속 접합부 (15) 의 용접 종단부 (E) (최종 응고부) 의 중심부 (14a 와 15a) 는 크레이터 형상으로 되어 판두께가 최소가 되기 때문에, 그 부분에는 용융부 외주 부분에서 외측을 향하는 인장 응력 (도 2 의 (a) 에 나타낸 화살표 Fa 방향의 힘) 이 집중해서 가해진다. 그 때문에, 종래의 겹침 레이저 용접 이음매에서는, 제 1 접합부 (14) 나 후속 접합부 (15) 의 용접 종단부 (E) 에 균열 (8) 이 발생하고, 그 후, 용접 종단부 (E) 로부터 용접 시단부 (S) 까지 전파하여, 용접부의 박리 강도나 피로 강도를 현저하게 저해한다는 문제가 있다. 이 용접 종단부에 발생하는 균열은, 제 1 접합부 (14) 나 후속 접합부 (15) 의 길이를, 충분한 길이로 함으로써 방지할 수 있지만, 이 방법으로는, 용접 시간이 길어져, 생산성의 저하를 초래한다는 다른 문제가 있다.In conventional laser beam welding, as shown in FIG. 2, when forming a weld consisting of a first joint 14 and a subsequent joint 15 in a short straight line, the welding direction (traveling direction of the welding head) and the The welding direction (scanning direction of the laser beam) of the first joint 14 and the subsequent joint 15 was in the same direction. Therefore, the central portions 14a and 15a of the weld end portion E (final solidification portion) of the first joint 14 and the subsequent joint 15 become crater-shaped and the plate thickness is minimized, so that there is Tensile stress (force in the direction of arrow Fa shown in Fig. 2(a)) directed outward is concentrated at the outer peripheral portion of the melted zone. Therefore, in the conventional overlap laser welded joint, a crack 8 occurs at the weld end portion E of the first joint 14 or the subsequent joint 15, and then the weld is formed from the weld end portion E. There is a problem that it propagates to the starting end (S) and significantly reduces the peeling strength and fatigue strength of the weld zone. Cracks that occur at the end of this weld can be prevented by making the first joint 14 or the subsequent joint 15 sufficiently long, but this method increases the welding time and causes a decrease in productivity. There is another problem.

또한, 상기 용접 종단부의 균열은, 제 1 접합부 (14) 나 후속 접합부 (15) 의 용접 종단부 (최종 응고부) 에서 표면부터 이면까지 관통하여 발생하고, 그 발생 유무는 육안으로도 확인할 수 있지만, 보다 확실하게 판정하려면, 용접 후의 접합부의 용접 종단부를 폭 방향으로 절단하고, 그 절단면을, 예를 들어 광학 현미경으로 10 배 정도로 확대해서 관찰하여 판정하는 것이 바람직하다.In addition, the crack at the weld end portion occurs penetrating from the surface to the back surface at the weld end portion (final solidification portion) of the first joint 14 or the subsequent joint 15, and its occurrence can be confirmed with the naked eye. To determine more reliably, it is preferable to cut the weld end portion of the joint after welding in the width direction and observe the cut surface at a magnification of about 10 times with an optical microscope, for example, to make the decision.

그래서, 발명자들은, 종래의 레이저 빔 용접 방법으로 형성된 용접부를 구성하는 접합부의 용접 종단부에 발생하는 응력 집중에 주목하고, 이것을 저감함으로써, 접합부의 용접 종단부에 발생하는 균열을 방지하는 방책에 대해서 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 상기 도 2 에 나타낸 용접부 대신에, 도 3 에 나타낸 용접부를 채용함으로써, 접합부의 용접 종단부에 발생하는 균열을 방지할 수 있는 것을 알아냈다. 여기서, 도 3 은, 도 2 에 나타낸 것과 동일한 겹침 레이저 용접 이음매의 플랜지부 (2b) 상에 형성된 본 발명의 용접부를 나타내는 개략도이고, (a) 는, 용접부를 구성하는 제 1 접합부 (4) 와 그것에 인접한 후속 접합부 (5) 를 플랜지부 (2b) 의 상방에서 본 평면도, (b) 는, 상기 (a) 중의 후속 접합부 (5) 에 나타낸 B-B 단면을 나타내는 단면도이다.Therefore, the inventors paid attention to the stress concentration that occurs at the weld end portion of the joint forming the weld zone formed by the conventional laser beam welding method, and proposed a measure to prevent cracks occurring at the weld end portion of the joint by reducing this. A thorough review was conducted. As a result, it was found that cracks occurring at the weld end portion of the joint could be prevented by employing the weld portion shown in FIG. 3 instead of the weld portion shown in FIG. 2 above. Here, FIG. 3 is a schematic diagram showing the welded portion of the present invention formed on the flange portion 2b of the same overlap laser welded joint as shown in FIG. 2, where (a) shows the first joint portion 4 constituting the welded portion and (b) is a plan view of the subsequent joint 5 adjacent to it as seen from above the flange portion 2b, and (b) is a cross-sectional view showing the B-B cross section of the subsequent joint 5 in (a).

도 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 용접부의 특징은, 제 1 접합부 (4) 의 용접 시단부와, 그것에 인접한 후속 접합부 (5) 의 용접 종단부가 대향하고, 또한, 후속 접합부 (5) 의 용접 시단부와 그것에 인접하는 후속 접합부 (5) 의 용접 종단부가 대향하고 있다, 즉, 인접하는 접합부끼리의 용접 시단부와 용접 종단부가 대향하고 있다는 것이다. 상기와 같이 선행 접합부의 용접 개시부와 후행 접합부의 용접 종단부를 대향하도록 용접함으로써, 접합부의 용접 종단부의 균열을 방지할 수 있다. 그 이유는, 후행 접합부의 용접 종단부가 용접을 완료한 시점에서는, 그 용접 종단부 근방의 강판은, 선행 접합부에 의해 구속되어 있으므로, 최종 응고부의 중심부 (5a) 에 가해지는 용융부 외주 부분에서 외측을 향하는 인장 응력 (도 3(a) 에 나타낸 화살표 Fb 방향의 힘) 이 저감되기 때문이다.As can be seen from FIG. 3, the characteristic of the weld of the present invention is that the weld start end of the first joint 4 and the weld termination of the subsequent joint 5 adjacent thereto face each other, and the weld end of the subsequent joint 5 adjacent thereto faces each other. The weld start end portion of and the weld termination portion of the subsequent joint portion 5 adjacent thereto face each other, that is, the weld start end portion and the weld termination portion of the adjacent joint portions face each other. By welding the welding start portion of the preceding joint and the welding termination portion of the succeeding joint portion as described above, cracking of the weld termination portion of the joint portion can be prevented. The reason is that, at the point when the weld end of the trailing joint has completed welding, the steel plate near the weld end is restrained by the preceding joint, so the outer portion of the melted zone applied to the center 5a of the final solidified zone is This is because the tensile stress (force in the direction of arrow Fb shown in Fig. 3(a)) is reduced.

이에 따라, 상기 도 3 과 같이 용접부를 형성한 경우, 후속 접합부의 용접 종단부의 균열은 방지할 수 있다. 그러나, 제 1 접합부의 용접 종단부의 주위의 강판은 구속되어 있지 않은, 프리인 상태에 있기 때문에, 제 1 접합부의 용접 종단부 (E) 에 있어서의 균열을 방지할 수는 없다.Accordingly, when a welded portion is formed as shown in FIG. 3, cracking at the weld end portion of a subsequent joint can be prevented. However, since the steel plate around the weld end portion of the first joint is not constrained and is in a free state, cracking at the weld end E of the first joint cannot be prevented.

그래서, 발명자들은, 제 1 접합부의 용접 종단부의 균열을 억제하는 방법에 대해서, 더욱 검토를 거듭하였다. 그 결과, 도 3(a) 의 좌측에 나타낸 바와 같이, 제 1 접합부의 형상을, 직선상 접합부와, 그 접합부의 종단부측에 접속하여 형성된 원호상 또는 원형상의 곡선상 접합부로 이루어지는 J 자상으로 하는 것이 유효한 것을 알아냈다. 이 형상으로 함으로써, 제 1 접합부의 용접 종단부측, 즉, 곡선상 접합부의 용접 종단부의 주위의 강판은, 직선상 접합부에 의해 이미 구속되어 있으므로, 최종 응고부의 중심부 (4a) 에 가해지는 용융부 외주 부분으로부터 외측을 향하는 인장 응력 (도 3(a) 에 나타낸 화살표 Fc 방향의 힘) 이 저감되어 제 1 접합부의 용접 종단부에 있어서의 균열을 방지할 수 있다.Therefore, the inventors further studied methods for suppressing cracking at the weld end portion of the first joint. As a result, as shown on the left side of FIG. 3(a), the shape of the first joint is a J shape consisting of a straight joint and an arc-shaped or circular curved joint formed by connecting to the terminal end side of the joint. found out that it was valid. By using this shape, the steel plate around the weld end of the first joint, that is, the weld end of the curved joint, is already restrained by the straight joint, so the outer periphery of the melted portion applied to the center 4a of the final solidified portion is The tensile stress directed outward from the portion (force in the direction of arrow Fc shown in Fig. 3(a)) is reduced, and cracking at the weld termination portion of the first joint can be prevented.

상기 도 3 에 나타낸 바와 같이, 제 1 접합부 (4) 의 용접 시단부와, 그것에 인접한 후속 접합부 (5) 의 용접 종단부가 대향하고, 또한, 후속 접합부 (5) 의 용접 시단부와 그것에 인접하는 후속 접합부 (5) 의 용접 종단부가 대향하도록 용접부를 형성하는 것에 더하여, 제 1 접합부의 형상을 J 자상으로 함으로써, 제 1 접합부 및 후속 접합부의 용접 종단부에 있어서의 균열을 방지할 수 있다. 또한, 참고로, 도 4 에, 도 1 에 기재한 겹침 레이저 용접 이음매에 도 3 에 나타낸 본 발명의 용접부를 적용한 예를 나타냈다.As shown in FIG. 3 above, the weld start end of the first joint 4 and the weld termination of the subsequent joint 5 adjacent thereto face each other, and the weld start end of the subsequent joint 5 and the subsequent weld terminal adjacent thereto are opposed to each other. In addition to forming the welded portion so that the welded ends of the jointed portion 5 face each other, by making the shape of the first jointed portion J-shaped, it is possible to prevent cracks in the welded terminal portions of the first jointed portion and subsequent jointed portions. Also, for reference, Fig. 4 shows an example of applying the weld part of the present invention shown in Fig. 3 to the overlap laser welded joint shown in Fig. 1.

그러나, 발명자들의 추가적인 연구에 의하면, 접합부의 용접 종단부에 발생하는 균열을 보다 확실하게 방지하고, 또한, 용접부에 충분한 박리 강도를 부여하기 위해서는, 도 3 에 나타낸 용접부를 형성하는 것에 더하여 또한, 상기 용접부를 구성하는 강판 사이의 합계 간극 (G) 이, 용접부를 구성하는 강판의 합계 두께 (T) 의 0 ∼ 15 % 의 범위 내에 있고, 또한, 상기 용접부, 즉, 용접부를 구성하는 제 1 접합부와 후속 접합부가 하기의 (1) ∼ (4) 식 ; However, according to additional research by the inventors, in order to more reliably prevent cracks occurring at the weld end portion of the joint and also provide sufficient peeling strength to the welded portion, in addition to forming the welded portion shown in FIG. 3, The total gap G between the steel plates constituting the welded portion is within the range of 0 to 15% of the total thickness T of the steel plates constituting the welded portion, and the first joint portion constituting the welded portion, that is, the welded portion Subsequent joints are in the following formulas (1) to (4):

15.0 ≤ L1 ≤ 30.0 … (1) 15.0 ≤ L 1 ≤ 30.0 … (One)

8.0 ≤ L2 ≤ 20.0 … (2) 8.0 ≤ L 2 ≤ 20.0 … (2)

1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3) 1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3)

1/4 ≤ a / (L1 + L2) ≤ 1/2 또는 1/2 ≤ a / L2 ≤ 1 … (4) 1/4 ≤ a / (L 1 + L 2 ) ≤ 1/2 or 1/2 ≤ a / L 2 ≤ 1 … (4)

여기서, L1 : 제 1 접합부의 길이 (㎜) Here, L 1 : Length of the first joint (mm)

L2 : 후속 접합부의 길이 (㎜) L 2 : Length of subsequent joint (mm)

b : 접합부의 용융 금속의 최소 두께 (㎜) b: Minimum thickness of molten metal at the joint (mm)

w : 접합부의 용융 금속의 폭 (㎜) w: Width of molten metal at joint (mm)

a : 접합부끼리 사이의 최단 거리 (㎜) a: Shortest distance between joints (mm)

모두를 만족하고 있는 것이 필요한 것을 알 수 있었다. I could see that it was necessary to satisfy everyone.

이하, 구체적으로 설명한다.Hereinafter, it will be described in detail.

0 ≤ G/T ≤ 0.15 0 ≤ G/T ≤ 0.15

본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 용접부를 구성하는 강판의 합계 두께 (T) 에 대한 용접부를 구성하는 강판 사이의 합계 간극 (G) 의 비 (G/T) 가 0 ∼ 0.15, 즉, 용접부를 구성하는 강판의 합계 두께 (T) 에 대한 용접부를 구성하는 강판 사이의 합계 간극 (G) 의 비율이 0 ∼ 15 % 의 범위 내에 있는 것이 필요하다. 상기 G 의 T 에 대한 비율이 15 % 를 초과하면, 용접 종단부의 크레이터의 깊이가 깊어져, 보다 응력이 집중하기 쉬워지기 때문이다. 바람직하게는 0 ∼ 10 % 의 범위이다.The overlap laser welded joint of the present invention has a ratio (G/T) of the total gap (G) between the steel plates constituting the welded portion to the total thickness (T) of the steel plates constituting the welded portion (G/T) of 0 to 0.15, that is, the welded joint It is necessary that the ratio of the total gap (G) between the steel plates constituting the welded portion to the total thickness (T) of the constituting steel plates be within the range of 0 to 15%. If the ratio of G to T exceeds 15%, the depth of the crater at the end of the weld becomes deeper and stress becomes more likely to concentrate. Preferably it is in the range of 0 to 10%.

15.0 ㎜ ≤ L1 ≤ 30.0 ㎜ 15.0 ㎜ ≤ L 1 ≤ 30.0 ㎜

전술한 바와 같이, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 용접부를 구성하는 제 1 접합부의 용접 종단부의 균열을 방지하기 위해서는, 제 1 접합부의 형상을 직선상 접합부와 원호상 또는 원형상의 곡선상 접합부로 이루어지는 J 자상으로 하는 것이 중요하지만, 용접 종단부의 균열을 보다 확실하게 방지하고, 또한, 충분한 강도의 박리 강도를 확보하기 위해서는, 상기 제 1 접합부의 길이 (L1) 는, 15.0 ∼ 30.0 ㎜ 의 범위로 할 필요가 있다. 또한, J 자상의 제 1 접합부의 길이 (L1) 는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 직선상 접합부와 곡선상 접합부의 합계 길이이다. L1 이 15.0 ㎜ 보다 짧으면, 제 1 접합부의 용접 종단부에 균열이 발생한다. 바람직하게는 20.0 ㎜ 이상이다. 한편, L1 의 상한은, 균열을 방지하는 관점에서의 제한은 없지만, 용접 시간을 단축하는 관점에서, 30.0 ㎜ 이하로 한다. 바람직하게는 25.0 ㎜ 이하이다.As described above, in order to prevent cracking of the weld end portion of the first joint constituting the welded portion, the overlap laser welded joint of the present invention changes the shape of the first joint into a straight joint and an arc-shaped or circular curved joint. It is important to form a J shape, but in order to more reliably prevent cracking at the weld end and ensure sufficient peel strength, the length (L 1 ) of the first joint is in the range of 15.0 to 30.0 mm. It is necessary to do so. In addition, the length (L 1 ) of the first J-shaped joint portion is the total length of the straight joint portion and the curved joint portion, as shown in FIG. 3 . If L 1 is shorter than 15.0 mm, cracks occur at the weld termination portion of the first joint. Preferably it is 20.0 mm or more. On the other hand, the upper limit of L 1 is not limited from the viewpoint of preventing cracking, but is set to 30.0 mm or less from the viewpoint of shortening the welding time. Preferably it is 25.0 mm or less.

8.0 ㎜ ≤ L2 ≤ 20.0 ㎜ 8.0 ㎜ ≤ L 2 ≤ 20.0 ㎜

또, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 용접부를 구성하는 후속 접합부의 길이 (L2) 를 8.0 ∼ 20.0 ㎜ 의 범위로 할 필요가 있다. L2 가 8.0 ㎜ 보다 짧은 경우, 선행 접합부의 용접 시단부와, 후행 접합부의 용접 종단부를 대향시켜도, 용접 종단부에 가해지는 응력을 완화할 만큼의 용접 면적을 확보할 수 없기 때문에, 용접 종단부의 균열을 확실하게 방지할 수 없다. 바람직하게는 10.0 ㎜ 이상이다. 한편, L2 의 상한은, 균열을 방지하는 관점에서의 제한은 없지만, 용접 시간을 단축하는 관점에서, 20.0 ㎜ 이하로 한다. 바람직하게는 15.0 ㎜ 이하이다.In addition, the overlap laser welded joint of the present invention requires the length (L 2 ) of the subsequent joint portion constituting the weld portion to be in the range of 8.0 to 20.0 mm. When L 2 is shorter than 8.0 mm, even if the weld start end of the preceding joint and the weld termination of the trailing joint are opposed to each other, a welding area sufficient to relieve the stress applied to the weld end cannot be secured, so Cracks cannot be prevented reliably. Preferably it is 10.0 mm or more. On the other hand, the upper limit of L 2 is not limited from the viewpoint of preventing cracking, but is set to 20.0 mm or less from the viewpoint of shortening the welding time. Preferably it is 15.0 mm or less.

1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 1/8 ≤ w/b ≤ 1/2

또, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 용접부를 구성하는 접합부의 용접 종단부 (최종 응고부) 에 발생하는 최소 두께 (b) 에 대한 접합부의 용융 금속의 폭 (w) 의 비 (w/b) 가 1/8 ∼ 1/2 의 범위인 것이 필요하다. 상기 비 (w/b) 가 1/2 보다 크면, 제 1 접합부나 후속 접합부의 용접 종단부의 최종 응고부에 가해지는 용융부 외주 부분에서 외측을 향하는 인장 응력이 커져, 용접 균열의 발생을 억제할 수 없다. 한편, 상기 비 (w/b) 가 1/8 보다 작으면, 접합부의 강도를 충분히 확보할 수 없다. 즉, 선행 접합부의 용접 시단부와 후행 접합부의 용접 종단부를 대향시키는 것에 더하여, 접합부에 있어서의 비 (w/b) 를 1/8 ∼ 1/2 의 범위로 함으로써, 접합부의 용접 종단부에 있어서의 균열을 보다 확실하게 방지하고, 또한, 용접부의 박리 강도를 충분한 강도로 할 수 있다. 바람직한 비 (w/b) 는, 1/6 ∼ 1/3 의 범위이다.In addition, the overlap laser welded joint of the present invention has a ratio (w/b) of the width (w) of the molten metal in the joint to the minimum thickness (b) that occurs at the weld termination (final solidification) of the joint that constitutes the weld. ) is required to be in the range of 1/8 to 1/2. If the ratio (w/b) is greater than 1/2, the outward tensile stress applied to the final solidification portion of the weld end of the first joint or subsequent joint increases at the outer peripheral portion of the melted zone, thereby suppressing the occurrence of weld cracks. I can't. On the other hand, if the ratio (w/b) is less than 1/8, sufficient strength of the joint cannot be secured. That is, in addition to making the weld start end portion of the preceding joint and the weld termination portion of the succeeding joint face to face, the ratio (w/b) at the joint portion is set to be in the range of 1/8 to 1/2, so that the weld termination portion of the joint portion cracking can be more reliably prevented, and the peeling strength of the weld zone can be sufficiently strengthened. A preferable ratio (w/b) is in the range of 1/6 to 1/3.

1/4 ≤ a / (L1 + L2) ≤ 1/2 또는 1/2 ≤ a / L2 ≤ 1 1/4 ≤ a / (L 1 + L 2 ) ≤ 1/2 or 1/2 ≤ a / L 2 ≤ 1

또, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 접합부끼리 사이의 최단 거리 (a) 는, 제 1 접합부와 인접하는 후속 접합부 사이의 경우에는, (제 1 접합부의 길이 (L1) + 후속 접합부 길이의 (L2)) 에 대한 상기 a 의 비 (a / (L1 + L2)) 가 1/4 ∼ 1/2 의 범위, 인접하는 후속 접합부끼리 사이의 경우에는, 후속 접합부의 길이 (L2) 에 대한 상기 a 의 비 (a / L2) 가 1/2 ∼ 1 의 범위인 것이 필요하다. 상기 비 (a / (L1 + L2)) 가 1/2 보다 큰 경우, 혹은, 상기 비 (a / L2) 가 1 보다 큰 경우에는, 후속 접합부는 그 접합부의 선행 접합부로부터의 접합부 주위의 강판 변형을 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 없어, 용접 종단부의 균열을 방지할 수 없다. 또한, 상기 a 의 하한값은, 균열을 방지하는 관점에서의 제한은 없지만, 용접 시간을 단축하는 관점에서, 상기 비 (a / (L1 + L2)) 는 1/4 이상, 상기 비 (a / L2) 는, 1/2 이상으로 한다. 또한, 바람직한 비 (a / (L1 + L2)) 는, 1/3 ∼ 2/5 의 범위, 바람직한 비 (a / L2) 는, 3/5 ∼ 9/10 의 범위이다.In addition, in the overlap laser welded joint of the present invention, the shortest distance (a) between joints is, in the case between the first joint and the adjacent subsequent joint, (length of the first joint (L 1 ) + length of the subsequent joint) The ratio of a to (L 2 )) (a / (L 1 + L 2 )) is in the range of 1/4 to 1/2, and in the case between adjacent subsequent joints, the length of the subsequent joint (L 2 ) It is necessary that the ratio of a to (a / L 2 ) is in the range of 1/2 to 1. When the ratio (a / (L 1 + L 2 )) is greater than 1/2, or when the ratio (a / L 2 ) is greater than 1, the subsequent joint is formed around the joint from the preceding joint of the joint. The effect of suppressing the deformation of the steel plate cannot be sufficiently obtained, and cracking at the weld end portion cannot be prevented. In addition, the lower limit of a is not limited from the viewpoint of preventing cracking, but from the viewpoint of shortening the welding time, the ratio (a / (L 1 + L 2 )) is 1/4 or more, and the ratio (a / L 2 ) is set to 1/2 or more. In addition, the preferable ratio (a/(L 1 + L 2 )) is in the range of 1/3 to 2/5, and the preferable ratio (a/L 2 ) is in the range of 3/5 to 9/10.

또한, 상기한 본 발명의 설명에서는, 제 1 접합부의 형상을 J 자상으로 함으로써, 제 1 접합부의 용접 종단부에 발생하는 균열을 방지하는 기술에 대해서 설명하였다. 그러나, 전술한 바와 같이, 접합부의 용접 종단부의 균열은, 직선상 접합부의 길이를 크게 하는 것도 방지할 수 있다. 그 경우에는, 제 1 접합부의 길이 (L1') 는, 전술한 (1) 식 대신에, 하기 (1') 식 ; In addition, in the description of the present invention described above, a technique for preventing cracks occurring at the weld end of the first joint by forming the shape of the first joint into a J-shape was explained. However, as described above, cracking at the weld end of the joint can be prevented by increasing the length of the linear joint. In that case, the length (L 1' ) of the first joint is expressed by the following equation (1') instead of the above-mentioned equation (1);

30.0 < L1' ≤ 40.0 … (1')30.0 < L 1' ≤ 40.0... (One')

여기서, L1' : 직선상 접합부의 길이 (㎜) Here, L 1' : Length of straight joint (mm)

을 만족하는 것이 필요하다. 제 1 접합부가 직선상 접합부만으로 이루어지는 경우의 길이 (L1') 가 30.0 ㎜ 이하인 경우, 제 1 접합부의 종단부에 균열이 발생한다. 바람직하게는 32.0 ㎜ 이상이다. 한편, L1' 의 상한은, 균열을 방지하는 관점에서의 제한은 없지만, 용접 시간을 단축하는 관점에서, 40.0 ㎜ 이하로 한다. 바람직하게는 38.0 ㎜ 이하이다.It is necessary to satisfy. When the length (L 1' ) of the first joint consisting of only straight joints is 30.0 mm or less, a crack occurs at the terminal end of the first joint. Preferably it is 32.0 mm or more. On the other hand, the upper limit of L 1' is not limited from the viewpoint of preventing cracking, but is set to 40.0 mm or less from the viewpoint of shortening the welding time. Preferably it is 38.0 mm or less.

다음으로, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매를 구성하는 강판에 대해서 설명한다. Next, the steel plate constituting the overlap laser welded joint of the present invention will be described.

또한, 도 1 ∼ 4 에는, 2 매의 강판을 겹쳐 겹침 레이저 용접 이음매를 구성한 예에 대해서 나타내었지만, 3 매 이상의 강판을 중첩하여 용접 이음매를 구성해도 되는 것은 물론이다.1 to 4 show an example of configuring an overlapping laser welded joint by overlapping two steel plates, but it goes without saying that a welding joint can be configured by overlapping three or more steel plates.

강판의 판두께 plate thickness of steel plate

본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매를 구성하는 강판은, 각각의 판두께가, 자동차 차체의 외판이나 구조 부재 (강도 부재) 로서 일반적으로 사용되고 있는 0.5 ∼ 3.2 ㎜ 의 범위 내의 것이면 되고, 특별히 제한은 없다. 또, 복수의 강판은, 모두 동일한 판두께여도 되고, 개별로 상이한 판두께여도 된다. 예를 들어, 도 4 에 나타낸 형상의 겹침 레이저 용접 이음매 (1) 의 경우에는, 상측의 강판 (2) 의 판두께 (t2) 를 0.6 ∼ 1.8 ㎜, 하측의 강판 (3) 의 판두께 (t3) 를 1.0 ∼ 2.5 ㎜ 의 범위로 해도 되고, 상측의 강판 (2) 의 판두께 (t2) 및 하측의 강판 (3) 의 판두께 (t3) 를 동일한 0.5 ∼ 3.2 ㎜ 의 판두께로 해도 된다.The steel plates constituting the overlap laser welded joint of the present invention may have a thickness within the range of 0.5 to 3.2 mm, which is generally used as an outer plate or structural member (strength member) of an automobile body, and is not particularly limited. In addition, the plurality of steel plates may all have the same plate thickness, or may have individually different plate thicknesses. For example, in the case of the overlap laser welded joint 1 of the shape shown in FIG. 4, the plate thickness t 2 of the upper steel plate 2 is 0.6 to 1.8 mm, and the plate thickness of the lower steel plate 3 is ( t 3 ) may be in the range of 1.0 to 2.5 mm, and the plate thickness (t 2 ) of the upper steel plate 2 and the plate thickness (t 3 ) of the lower steel plate 3 may be set to the same plate thickness of 0.5 to 3.2 mm. You can also do this.

강판의 성분 조성 Composition of steel plate

또, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매를 구성하는 복수의 강판의 성분 조성은, 특별히 제한되지 않지만, 적어도 1 개의 강판은, 이하에 설명하는 바와 같이, C : 0.07 ∼ 0.4 mass%, Si : 0.2 ∼ 3.5 mass%, Mn : 1.8 ∼ 5.5 mass%, P+S : 0.03 mass% 이하, Al : 0.08 mass% 이하 및 N : 0.010 mass% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것인 것이 바람직하다.In addition, the component composition of the plurality of steel sheets constituting the overlap laser welded joint of the present invention is not particularly limited, but at least one steel sheet has C: 0.07 to 0.4 mass% and Si: 0.2 to 0.2 mass%, as described below. It contains 3.5 mass%, Mn: 1.8 to 5.5 mass%, P+S: 0.03 mass% or less, Al: 0.08 mass% or less, and N: 0.010 mass% or less, with the remainder being Fe and inevitable impurities. desirable.

C : 0.07 ∼ 0.4 mass% C: 0.07 to 0.4 mass%

C 는, 강 (鋼) 의 강도 향상에 유효한 원소이며, 0.07 mass% 이상 함유시킴으로써, 석출 강화나 변태 강화의 효과를 얻을 수 있다. 또, C 함유량을 0.4 mass% 이하로 함으로써, 조대 (粗大) 한 탄화물의 석출을 초래하지 않고, 원하는 강도와 가공성을 확보할 수 있다. 그 때문에, C 함유량은 0.07 ∼ 0.4 mass% 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.15 ∼ 0.3 mass% 의 범위이다.C is an element effective in improving the strength of steel, and by containing it in an amount of 0.07 mass% or more, the effects of precipitation strengthening and transformation strengthening can be obtained. In addition, by setting the C content to 0.4 mass% or less, the desired strength and processability can be secured without causing precipitation of coarse carbides. Therefore, the C content is preferably in the range of 0.07 to 0.4 mass%. More preferably, it is in the range of 0.15 to 0.3 mass%.

Si : 0.2 ∼ 3.5 mass% Si: 0.2 to 3.5 mass%

Si 는, 고용 강화능이 우수한 원소이며, 0.2 mass% 이상 함유시킴으로써 강의 강도를 높일 수 있다. 또, Si 함유량을 3.5 mass% 이하로 함으로써, 용접 열 영향부의 과도의 경화를 억제하고, 용접 열 영향부의 인성 (靭性) 및 내저온균열성의 열화를 방지할 수 있다. 그 때문에, Si 함유량은 0.2 ∼ 3.5 mass% 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1.0 ∼ 2.5 mass% 의 범위이다.Si is an element excellent in solid solution strengthening ability, and the strength of steel can be increased by containing 0.2 mass% or more. In addition, by setting the Si content to 3.5 mass% or less, excessive hardening of the weld heat-affected zone can be suppressed and deterioration of the toughness and low-temperature cracking resistance of the weld heat-affected zone can be prevented. Therefore, the Si content is preferably in the range of 0.2 to 3.5 mass%. More preferably, it is in the range of 1.0 to 2.5 mass%.

Mn : 1.8 ∼ 5.5 mass% Mn: 1.8 to 5.5 mass%

Mn 은, ??칭성을 향상하고, 조대한 탄화물의 석출을 억제하는 데에 유효한 원소이며, 1.8 mass% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 또, Mn 함유량을 5.5 mass% 이하로 함으로써, 입계 (粒界) 취화 (脆化) 감수성의 상승을 억제하고, 인성 및 내저온균열성의 열화를 방지할 수 있다. 그 때문에, Mn 함유량은 1.8 ∼ 5.5 mass% 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 2.0 ∼ 3.5 mass% 의 범위이다.Mn is an element effective in improving quenching properties and suppressing precipitation of coarse carbides, and is preferably contained at 1.8 mass% or more. In addition, by setting the Mn content to 5.5 mass% or less, an increase in grain boundary embrittlement susceptibility can be suppressed and deterioration of toughness and low-temperature cracking resistance can be prevented. Therefore, the Mn content is preferably in the range of 1.8 to 5.5 mass%. More preferably, it is in the range of 2.0 to 3.5 mass%.

P+S : 0.03 mass% 이하 P+S: 0.03 mass% or less

P 및 S 는, 강의 연성이나 인성에 악영향을 미치는 유해 원소이며, P 와 S 의 합계 함유량을 0.03 mass% 이하로 함으로써, 연성이나 인성의 저하를 방지하고, 원하는 강도와 가공성을 확보할 수 있다. 그 때문에, P 와 S 의 함유량은, 합계로 0.03 mass% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.02 mass% 이하이다.P and S are harmful elements that adversely affect the ductility and toughness of steel, and by setting the total content of P and S to 0.03 mass% or less, a decrease in ductility and toughness can be prevented and desired strength and workability can be secured. Therefore, it is preferable that the total content of P and S is 0.03 mass% or less. More preferably, it is 0.02 mass% or less.

Al : 0.08 mass% 이하 Al: 0.08 mass% or less

Al 은, 제강의 단계에서 탈산제로서 첨가되는 원소이며, 0.01 mass% 이상 첨가되는 것이 일반적이다. 그러나, Al 함유량이 0.08 mass% 를 초과하면, 알루미나 등의 개재물이 증대하고, 내피로 특성에 대한 악영향이 현재화 하게 된다. 따라서, Al 함유량은 0.08 mass% 이하로 한다. 바람직하게는 0.02 ∼ 0.07 mass% 의 범위이다.Al is an element added as a deoxidizing agent in the steelmaking stage, and is generally added in an amount of 0.01 mass% or more. However, when the Al content exceeds 0.08 mass%, inclusions such as alumina increase, and adverse effects on fatigue resistance become apparent. Therefore, the Al content is set to 0.08 mass% or less. Preferably it is in the range of 0.02 to 0.07 mass%.

N : 0.010 mass% 이하 N: 0.010 mass% or less

N 은, 강의 내시효성을 크게 열화시키는 원소이며, 극력 저감하는 것이 바람직하다. 특히, N 이 0.010 mass% 를 초과하면, 내시효성의 열화가 현저해지기 때문에, N 함유량은 0.010 mass% 이하로 한다. 또한, N 의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 제조 비용의 상승을 방지하는 관점에서, 0.001 mass% 정도로 하는 것이 바람직하다.N is an element that significantly deteriorates the aging resistance of steel, and it is desirable to reduce it as much as possible. In particular, if N exceeds 0.010 mass%, the aging resistance deteriorates significantly, so the N content is set to 0.010 mass% or less. Additionally, the lower limit of N is not particularly limited, but is preferably set to about 0.001 mass% from the viewpoint of preventing an increase in manufacturing costs.

또, 본 발명의 용접 이음매를 구성하는 적어도 1 개의 강판은, 상기한 성분 조성에 더하여 또한, 강판 강도나 용접부의 박리 강도를 보다 향상시키는 것을 목적으로 하여, 이하의 A 군 및 B 군 중 적어도 1 군의 성분을 함유하는 것이 바람직하다.In addition, at least one steel plate constituting the weld joint of the present invention is, in addition to the above-mentioned component composition, at least one of the following group A and group B for the purpose of further improving the steel sheet strength and the peeling strength of the weld zone. It is preferred that it contains the components of the group.

A 군 ; Ti : 0.0005 ∼ 0.01 mass% 및 Nb : 0.005 ∼ 0.050 mass% 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 Group A; One or two types selected from Ti: 0.0005 to 0.01 mass% and Nb: 0.005 to 0.050 mass%

Ti 및 Nb 는 모두, 탄화물이나 질화물을 형성하여 석출하고, 강판 제조 시의 어닐링 중에 있어서의 오스테나이트의 조대화를 억제하는 효과가 있다. 상기 효과를 얻기 위해서는, Ti 및 Nb 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종을, Ti 는 0.0005 mass% 이상, Nb 는 0.005 mass% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Ti 및 Nb 를 과잉으로 함유시켜도, 상기 효과가 포화하고, 원료 비용의 상승을 초래할 뿐이다. 또, 재결정 온도를 상승시키므로, 강판 제조 시의 어닐링 후의 금속 조직이 불균일해져, 신장 플랜지성이 손상될 우려가 있다. 또한, 탄화물 또는 질화물의 석출량이 증대하여 항복비가 상승하고, 형상 동결성이 열화할 우려도 있다. 따라서, Ti 및/또는 Nb 를 함유시키는 경우에는, Ti 는 0.01 mass% 이하, Nb 는 0.050 mass% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 함유량은, Ti : 0.0006 ∼ 0.0080 mass%, Nb : 0.010 ∼ 0.040 mass% 의 범위이다.Both Ti and Nb precipitate by forming carbides and nitrides, and have the effect of suppressing coarsening of austenite during annealing when manufacturing steel sheets. In order to obtain the above effect, it is preferable to contain 0.0005 mass% or more of Ti and 0.005 mass% or more of Nb of one or two types selected from Ti and Nb. However, even if Ti and Nb are contained excessively, the above effect is saturated and only causes an increase in raw material cost. In addition, because the recrystallization temperature is increased, the metal structure after annealing during the production of steel sheet becomes non-uniform, and there is a risk that the stretch flangeability may be impaired. In addition, the amount of carbide or nitride precipitated increases, which increases the yield ratio and there is a risk that shape freezing properties may deteriorate. Therefore, when containing Ti and/or Nb, it is preferable that Ti is set to 0.01 mass% or less and Nb is set to 0.050 mass% or less. A more preferable content is in the range of Ti: 0.0006 to 0.0080 mass% and Nb: 0.010 to 0.040 mass%.

B 군 ; Cr : 1.0 mass% 이하, Mo : 0.50 mass% 이하 및 B : 0.10 mass% 이하 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상 Group B; One or two or more selected from Cr: 1.0 mass% or less, Mo: 0.50 mass% or less, and B: 0.10 mass% or less

Cr, Mo 및 B 는, 강의 ??칭성을 향상시키는 데에 유효한 원소이며, 상기 효과를 얻기 위해서는, Cr : 0.01 mass% 이상, Mo : 0.004 mass% 이상 및 B : 0.0001 mass% 이상 중 1 종 이상을 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 이들 원소를 과잉으로 함유시켜도, 상기 효과는 포화하고, 원료 비용의 상승을 초래할 뿐이다. 따라서, Cr, Mo 및 B 를 함유시키는 경우에는, Cr : 1.0 mass% 이하, Mo : 0.50 mass% 이하, B : 0.10 mass% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Cr : 0.02 ∼ 0.50 mass%, Mo : 0.01 ∼ 0.10 mass%, B : 0.001 ∼ 0.03 mass% 의 범위이다.Cr, Mo and B are elements effective in improving the hardenability of steel, and to obtain the above effect, at least one of Cr: 0.01 mass% or more, Mo: 0.004 mass% or more, and B: 0.0001 mass% or more It is desirable to contain . However, even if these elements are contained in excess, the above effect is saturated and only causes an increase in raw material costs. Therefore, when Cr, Mo, and B are added, it is preferable to add Cr: 1.0 mass% or less, Mo: 0.50 mass% or less, and B: 0.10 mass% or less. More preferably, it is in the range of Cr: 0.02 to 0.50 mass%, Mo: 0.01 to 0.10 mass%, and B: 0.001 to 0.03 mass%.

본 발명의 용접 이음매를 구성하는 적어도 1 개의 강판은, 상기 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.In at least one steel plate constituting the weld joint of the present invention, the remainder other than the above components is Fe and inevitable impurities.

강판의 인장 강도 tensile strength of steel plate

또, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매를 구성하는 복수의 강판 중, 적어도 1 개의 강판은, 인장 강도 TS 가 980 ㎫ 이상인 고장력 강판으로 하는 것이 바람직하다. 적어도 1 개의 강판이 상기한 고장력 강판이면, 겹침 레이저 용접 이음매는, 높은 접합 강도를 얻을 수 있음과 함께, 종래의 용접 방법으로 용접 균열이 발생하는 경우에도, 본 발명에서는, 선행 접합부에 의한 접합부 주위의 강판 변형을 억제하는 효과에 의해, 용접 균열의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 복수의 강판 중 적어도 1 개의 강판을, 상기한 성분 조성을 갖고, 또한, 인장 강도 TS 가 980 ㎫ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매를 구성하는 복수의 강판은, 동일한 성분, 동일한 강도의 강판이어도 되고, 상이한 성분, 상이한 강도의 강판이어도 된다.Moreover, among the plurality of steel plates constituting the overlap laser welded joint of the present invention, it is preferable that at least one steel plate is a high-tensile strength steel plate with a tensile strength TS of 980 MPa or more. If at least one steel plate is the above-mentioned high-strength steel plate, the overlap laser welded joint can achieve high joint strength, and even when weld cracks occur with the conventional welding method, in the present invention, the joint area around the joint by the preceding joint is used. Due to the effect of suppressing the deformation of the steel plate, the occurrence of weld cracks can be prevented. Therefore, for example, it is preferable that at least one of the plurality of steel sheets has the above-described component composition and has a tensile strength TS of 980 MPa or more. In addition, the plurality of steel plates constituting the overlap laser welded joint of the present invention may be steel plates with the same composition and the same strength, or may be steel plates with different components and different strengths.

<겹침 레이저 용접 이음매의 제조 방법> <Manufacturing method of overlap laser welded joint>

다음으로, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매의 제조 방법에 대해서 설명한다. Next, the manufacturing method of the overlap laser welded joint of the present invention will be described.

도 5 는, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매의 제조에 사용하는 용접 방법의 일례를 설명하는 도면이다. 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매 (1) 는, 먼저, 복수의 강판을 상하로 중첩하고, 그 중첩한 복수의 강판 중, 가장 상측의 강판 표면에 레이저 빔을 단속적으로 조사하여 제 1 접합부 (4) 와, 그것에 이어지는 복수의 후속 접합부 (5) 를 순차 형성함으로써 용접부를 형성하여 제조한다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a welding method used for manufacturing the overlap laser welded joint of the present invention. In the overlap laser welding joint 1 of the present invention, first, a plurality of steel plates are overlapped vertically, and a laser beam is intermittently irradiated to the surface of the uppermost steel plate among the plurality of overlapped steel plates to form the first joint 4. It is manufactured by forming a welded portion by sequentially forming a plurality of subsequent jointed portions 5 following it.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명에서는, 중첩한 복수의 강판에 대하여 편측 용접을 실시한다. 편측 용접을 채용함으로써, 용접에 필요로 하는 작업 스페이스를 작게 할 수 있다. As described above, in the present invention, one-side welding is performed on a plurality of overlapping steel plates. By employing one-side welding, the work space required for welding can be reduced.

또한, 편측 용접에 있어서는, 용접 시의 용락 (溶落) 을 방지하는 관점에서는, 중첩한 복수의 강판 중, 판두께가 큰 쪽의 강판측으로부터 레이저 빔을 조사하는 것이 바람직하다. 한편, 미관통에 의한 미접합을 방지하는 관점에서는, 판두께가 얇은 쪽으로부터 레이저 빔을 조사하는 것이 바람직하다. 또한, 강판의 판두께가 동일한 경우에는, 어느 강판 측으로부터 레이저 빔을 조사해도 된다.In addition, in one-side welding, from the viewpoint of preventing melting during welding, it is preferable to irradiate the laser beam from the side of the steel sheet with the larger sheet thickness among the plurality of overlapping steel sheets. On the other hand, from the viewpoint of preventing non-joining due to non-penetration, it is preferable to irradiate the laser beam from the side with a thinner plate thickness. Additionally, when the steel sheets have the same thickness, the laser beam may be irradiated from either side of the steel sheets.

또, 도 5 에 나타낸 겹침 레이저 용접 이음매 (1) 에서는, 2 매의 강판 (2, 3) 을 중첩하여 접합면으로 하고, 그 접합면 상에, 레이저 빔을 단속적으로 조사하여 J 자상의 제 1 접합부 (4) 와, 그것에 이어서 복수의 직선상의 후속 접합부 (5) 를 형성하고 있다.In addition, in the overlap laser welding joint 1 shown in FIG. 5, two steel plates 2 and 3 are overlapped to form a joint surface, and a laser beam is irradiated intermittently on the joint surface to form a first J-shaped joint. A joint portion 4 is formed followed by a plurality of linear subsequent joint portions 5.

여기서, 본 발명에 있어서 중요한 것은, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 용접부를 구성하는 강판의 합계 두께 (T) 에 대한 용접부를 구성하는 강판 사이의 합계 간극 (G) 의 비 (G/T) 가 0 ∼ 0.15, 즉, 용접부를 구성하는 강판의 합계 두께 (T) 에 대한 용접부를 구성하는 강판 사이의 합계 간극 (G) 의 비율이 0 ∼ 15 % 의 범위 내로 설정한다는 것이다. 상기 G 의 T 에 대한 비율이 15 % 를 초과하면, 용접 종단부의 크레이터의 깊이가 깊어져, 보다 응력이 집중하기 쉬워지기 때문이다. 바람직하게는 0 ∼ 10 % 의 범위이다.Here, what is important in the present invention is that the overlap laser welded joint of the present invention has a ratio (G/T) of the total gap (G) between the steel plates constituting the welded portion to the total thickness (T) of the steel plates constituting the welded portion. is set to 0 to 0.15, that is, the ratio of the total gap (G) between the steel plates constituting the welded portion to the total thickness (T) of the steel plates constituting the welded portion is set within the range of 0 to 15%. If the ratio of G to T exceeds 15%, the depth of the crater at the end of the weld becomes deeper and stress becomes more likely to concentrate. Preferably it is in the range of 0 to 10%.

또한, 본 발명에 있어서 중요한 것은, 레이저 빔을 조사하는 용접 헤드 (WH) 를 용접 방향 (도 5 중에서 D 로 나타내는 화살표 방향) 으로 이동시키면서 레이저 빔 (LB) 을 강판 표면에 조사할 때, 레이저 빔 (LB) 의 주사 방향을, 용접 헤드 (WH) 의 이동 방향과는 역방향 (도 5 중에서 D 에 나타내는 화살표의 반대 방향) 으로 한다는 것이다. 상기와 같이 용접 헤드 (WH) 의 이동 방향과 레이저 빔 (LB) 의 주사 방향을 역방향으로 함으로써, 제 1 접합부 (4) 의 용접 시단부와, 그것에 인접한 후속 접합부 (5) 의 용접 종단부가 대향하고, 또한, 후속 접합부 (5) 의 용접 시단부와 그것에 인접하는 후속 접합부 (5) 의 용접 종단부가 대향하고 있도록, 즉, 인접하는 접합부의 용접 시단부와 용접 종단부가 대향하고 있도록 용접부를 형성할 수 있기 때문에, 접합부의 용접 종단부의 균열을 방지하는 것이 가능해진다.Additionally, what is important in the present invention is that when the laser beam LB is irradiated to the surface of the steel sheet while moving the welding head WH, which irradiates the laser beam, in the welding direction (the arrow direction indicated by D in FIG. 5), the laser beam The scanning direction of (LB) is set to be opposite to the moving direction of the welding head WH (opposite direction to the arrow shown in D in FIG. 5). By reversing the moving direction of the welding head WH and the scanning direction of the laser beam LB as described above, the welding start end of the first joint 4 and the welding termination of the subsequent joint 5 adjacent thereto face each other. In addition, the welding portion can be formed so that the welding start end of the subsequent joint 5 and the welding termination of the subsequent joint 5 adjacent thereto face each other, that is, the welding start end and the welding termination of the adjacent joint face each other. Because of this, it becomes possible to prevent cracking at the weld end of the joint.

또, 본 발명에 있어서는, 상기 제 1 접합부 (4) 의 형상을, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 직선상 접합부와, 상기 직선상 접합부의 용접 종단부측에 접속하는 원호상 또는 원형상의 곡선상 접합부로 이루어지는 J 자상으로 하는 것이 중요하다. 이에 따라, 제 1 접합부의 용접 종단부에 발생하는 균열을 방지할 수 있다.In addition, in the present invention, as shown in Fig. 5, the shape of the first joint 4 is composed of a straight joint and an arc-shaped or circular curved joint connected to the weld termination side of the straight joint. It is important to do it with a J-shaped image. Accordingly, cracks occurring at the weld end of the first joint can be prevented.

또한, 본 발명에 있어서 중요한 것은, 상기와 같이 형성한 용접부 (제 1 접합부와 후속 접합부) 가, 하기 (1) ∼ (4) 식 ; Furthermore, what is important in the present invention is that the welded portion (the first joint and the subsequent joint) formed as described above has the following formulas (1) to (4);

15.0 ≤ L1 ≤ 30.0 … (1) 15.0 ≤ L 1 ≤ 30.0 … (One)

8.0 ≤ L2 ≤ 20.0 … (2) 8.0 ≤ L 2 ≤ 20.0 … (2)

1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3) 1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3)

1/4 ≤ a / (L1 + L2) ≤ 1/2 또는 1/2 ≤ a / L2 ≤ 1 … (4) 1/4 ≤ a / (L 1 + L 2 ) ≤ 1/2 or 1/2 ≤ a / L 2 ≤ 1 … (4)

여기서, L1 : 제 1 접합부의 길이 (㎜) Here, L 1 : Length of the first joint (mm)

L2 : 후속 접합부의 길이 (㎜) L 2 : Length of subsequent joint (mm)

b : 접합부의 용융 금속의 최소 두께 (㎜) b: Minimum thickness of molten metal at the joint (mm)

w : 접합부의 용융 금속의 폭 (㎜) w: Width of molten metal at joint (mm)

a : 접합부끼리 사이의 최단 거리 (㎜) a: Shortest distance between joints (mm)

모두를 만족하도록, 레이저 빔의 용접 조건, 구체적으로는, 레이저 출력, 초점 위치, 용접 속도 및 빔 지름 중 적어도 하나를 제어하는 것이 중요하다.It is important to control the welding conditions of the laser beam, specifically, at least one of the laser power, focus position, welding speed and beam diameter, so that all are satisfied.

여기서, 본 발명이 상기 레이저 빔 용접에 사용하는 레이저 빔의 종류로는, 예를 들어, 파이버 레이저, 디스크 레이저 등을 사용할 수 있다. 또, 상기 (1) ∼ (4) 식을 만족하기 위해서는, 상기 레이저 빔의 조사는, 출력 : 2.0 ∼ 6.0 kW, 초점 위치 : 레이저 빔을 조사하는 강판 표면 ∼ 강판 표면 + 30 ㎜, 빔 지름 : 0.4 ∼ 1.0 ㎜ 및 레이저 빔의 주사 속도 : 2.0 ∼ 5.0 m/min 의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 레이저 출력 : 2.5 ∼ 5.0 kW, 초점 위치 : 레이저 빔을 조사하는 강판 표면 ∼ 강판 표면 + 20 ㎜, 빔 지름 : 0.5 ∼ 0.8 ㎜ 및 레이저 빔의 주사 속도 : 2.5 ∼ 4.5 m/min 의 범위이다.Here, as the type of laser beam used in the laser beam welding in the present invention, for example, a fiber laser, a disk laser, etc. can be used. In addition, in order to satisfy the above equations (1) to (4), the laser beam irradiation is: output: 2.0 to 6.0 kW, focus position: surface of the steel sheet to which the laser beam is irradiated ~ surface of the steel sheet + 30 mm, beam diameter: It is preferable to carry out the scan in the range of 0.4 to 1.0 mm and the scanning speed of the laser beam: 2.0 to 5.0 m/min. More preferably, laser power: 2.5 to 5.0 kW, focus position: surface of the steel sheet on which the laser beam is irradiated to surface of the steel sheet + 20 mm, beam diameter: 0.5 to 0.8 mm, and scanning speed of the laser beam: 2.5 to 4.5 m/min. is the range.

또한, 본 발명에 용접 이음매의 용접 방법에 있어서는, 상기 제 1 접합부 (4) 의 형상을, J 자상 대신에, 직선상 접합부만으로 이루어지는 형상으로 해도 되지만, 그 경우에는, 직선상 접합부의 길이 (L1') 는, (1) 식 대신에, 하기 (1') 식 ; In addition, in the welding method of the present invention, the shape of the first joint 4 may be a shape consisting only of straight joints instead of the J-shape, but in that case, the length of the straight joint (L 1' ) is the formula (1') below, instead of formula (1);

30.0 ≤ L1' ≤ 40.0 … (1')30.0 ≤ L 1' ≤ 40.0... (One')

여기서, L1' : 직선상 접합부의 길이 (㎜) Here, L 1' : Length of straight joint (mm)

을 만족하도록 제어하는 것이 중요하다. 이에 따라, J 자상이 아니어도, 제 1 접합부의 용접 종단부에 발생하는 균열을 방지할 수 있다.It is important to control it to satisfy. Accordingly, even if it is not a J-shaped wound, cracks occurring at the weld end portion of the first joint can be prevented.

<자동차 차체용 구조 부재> <Structural members for automobile bodies>

다음으로, 본 발명의 자동차 차체용 구조 부재에 대해서 설명한다. Next, the structural member for an automobile body of the present invention will be described.

본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매를 바람직하게 사용할 수 있는 예로서, 자동차 차체의 골격 부분이 되는 구조 부재 (강도 부재) 가 있다. 전술한 도 1 (도 4) 에 나타낸 부재는, 단면 형상이 대략 해트 (hat) 형상의 프레임 부품인 강판 (2) 과, 패널 부품의 강판 (3) 으로 구성되고, 강판 (2) 의 플랜지부 (2b) 와, 이 플랜지부 (2b) 에 대향해서 배치된 강판 (3) 이, 상기한 레이저 빔 용접에 의해 형성된 제 1 접합부 (4) 와 후속 접합부 (5) 로 이루어지는 용접부에 의해 접합되어, 폐단면 (閉斷面) 을 구성하고 있다. 이와 같은 형상을 갖는 부재를 자동차 차체의 강도 부재에 적용하기 위해서는, 충돌 안전성을 확보하는 관점에서, 용접부의 강도가 우수한 것이 중요하지만, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매는, 접합부의 용접 종단부에 균열이 없고, 또한, 충분한 박리 강도를 가지므로, 예를 들어, 자동차 차체의 센터필러나 루프 레일 등의 구조 부재에 적합하게 사용할 수 있다.An example in which the overlap laser welded joint of the present invention can be preferably used is a structural member (strength member) that becomes a skeletal part of an automobile body. The member shown in FIG. 1 (FIG. 4) described above is composed of a steel plate 2, which is a frame component with a cross-sectional shape of approximately a hat shape, and a steel plate 3, which is a panel component, and the flange portion of the steel plate 2 (2b) and the steel plate (3) disposed opposite to the flange portion (2b) are joined by a welding portion consisting of the first joint portion (4) and the subsequent joint portion (5) formed by the laser beam welding described above, It constitutes a closed cross-section. In order to apply a member having such a shape to a strength member of an automobile body, it is important that the strength of the weld zone is excellent from the viewpoint of ensuring crash safety. However, the overlap laser welded joint of the present invention has no cracks at the weld end of the joint. Since it has no peeling strength and has sufficient peeling strength, it can be suitably used for structural members such as center pillars and roof rails of automobile bodies, for example.

여기서, 본 발명의 겹침 레이저 용접 이음매를 적용하여 자동차 차체용의 구조 부재 등을 제조할 때, 용접부를 형성하는 적합 위치에 대해, 도 6 과 같이, 플랜지부 (2b, 3b) 를 갖는 L 자형 단면을 갖는 2 개의 강판 (2, 3) 을, 플랜지부가 대향하도록 중첩하여, 편측으로부터 레이저 빔 용접을 실시하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 6 의 (a) 는, 중첩한 플랜지부를 위에서 보았을 때의 평면도이며, 상기 플랜지부에는, J 자상의 제 1 접합부와 그것에 이어지는 복수의 후속 접합부로 이루어지는 용접부가 형성되어 있는 것을 나타낸 것이고, 도 6 의 (b) 는, 상기 (a) 에 나타낸 C-C 단면의 단면도이다.Here, when applying the overlap laser welding joint of the present invention to manufacture structural members for automobile bodies, etc., the suitable position for forming the welded portion is an L-shaped cross section with flange portions 2b and 3b, as shown in FIG. 6. A case where two steel plates 2 and 3 having are overlapped so that the flange portions face each other and laser beam welding is performed from one side will be described as an example. FIG. 6(a) is a plan view of overlapping flange parts when viewed from above, showing that a welded portion consisting of a J-shaped first joint and a plurality of subsequent joints following the J-shaped first joint is formed in the flange portion. Figure 6 (b) is a cross-sectional view of the C-C cross section shown in (a) above.

도 6 에 있어서, 용접부를 형성하는 적합 위치는, 강판 (2 및 3) 의 판두께의 중심선을 기점 (0 점) 으로 하고, 그곳으로부터 플랜지부에 형성된 접합부 (5(4)) 의 폭중앙부까지의 거리를 용접 위치 (X) 라고 정의했을 때, 상기 용접 위치 (X) 는, 하기 (5) 식 ; In FIG. 6, the suitable position for forming the welded portion is the center line of the plate thickness of the steel plates 2 and 3 as the starting point (point 0), and extends from there to the width center portion of the joint 5(4) formed on the flange portion. When the distance is defined as the welding position (X), the welding position (X) is expressed by the following equation (5);

5t ≤ X ≤ 8t … (5) 5t ≤ X ≤ 8t … (5)

여기서, t : 용접부를 구성하는 강판 중에서 가장 두꺼운 강판의 판두께 (㎜) Here, t: Thickness of the thickest steel plate among the steel plates constituting the weld zone (mm)

을 만족하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 가장 두꺼운 강판의 판두께 (T) 가 2 ㎜ 였을 경우, 용접 위치 (X) 는 10 ∼ 16 ㎜ 의 범위로 하는 것이 바람직하게 된다.It is desirable to satisfy. For example, when the thickness (T) of the thickest steel plate is 2 mm, the welding position (X) is preferably in the range of 10 to 16 mm.

상기 용접 위치 (X) 가, 5t 보다 작으면, 박리 시험 시에, 용접 금속부로부터 파단하기 쉬워져, 박리 강도가 저하되는 경우가 있다. 한편, 용접 위치 (X) 가 8t 보다 크면, 박리 시험에서 제 1 접합부 (4) 나 후속 접합부 (5) 에 가해지는 모멘트가 지나치게 커져서, 역시 박리 강도가 저하되기 때문이다. 보다 바람직한 X 의 범위는 6t ≤ X ≤ 7t 의 범위이다. 상기의 위치에 용접부를 형성함으로써, 강판의 합계 판두께가 2 ∼ 5 ㎜ 인 2 매 겹침의 용접 접합부의 박리 강도를 3.0 kN 이상으로 할 수 있다.If the welding position On the other hand, if the welding position A more preferable range of X is the range of 6t ≤ X ≤ 7t. By forming the welded portion at the above position, the peeling strength of the welded joint of two overlapping steel sheets having a total plate thickness of 2 to 5 mm can be made 3.0 kN or more.

또한, 상기 용접 위치 (X) 에 관한 (5) 식은, 상기한 도 6 에 나타낸 바와 같이, 2 매의 L 자형 단면을 갖는 강판을 중첩한 T 자형의 겹침 레이저 용접 이음매에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 도 1 이나 도 4 에 나타낸 바와 같은 단면 형상이 대략 해트형인 프레임 부품 (강판 (2)) 과 패널 부품 (강판 (3)) 을 레이저 빔 용접한 겹침 레이저 용접 이음매에도 적용할 수 있으며, 이 경우의 용접 위치 (X) 의 기점 (0 점) 은, 단면 형상이 대략 해트형인 프레임 부품의 세로벽부 (2a) 의 판두께 중심으로 하면 된다.In addition, the equation (5) regarding the welding position For example, it can also be applied to an overlap laser welded joint where a frame part (steel plate 2) and a panel part (steel plate 3) having a roughly hat-shaped cross-sectional shape as shown in Figure 1 or Figure 4 are laser beam welded, In this case, the starting point (0 point) of the welding position

실시예Example

표 1 에 나타낸 A ∼ J 의 성분 조성을 갖고, 판두께가 1.2 ㎜, 1.6 ㎜ 및 2.0 ㎜ 중 어느 것이고, 인장 강도 TS 가 590 ∼ 1180 ㎫ 급의 고장력 강판으로부터, 폭 : 100 ㎜, 길이 : 150 ㎜ 의 시료를 채취하고, 이것을 장변이 120 ㎜, 단변이 30 ㎜ 인 L 자상으로 굽힘 가공하여, L 자상 강판으로 하였다. 여기서, 상기 L 자상 강판의 장변은, 도 1 (도 4) 의 세로벽 (2a) 에, 단변은, 도 1 (도 4) 의 플랜지부 (2b) 에 상당한다. 이어서, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 상기 2 매의 L 자상 강판 (7) 의 단변을 대향하도록 중첩한 후, 그 중첩한 부분에 대기 중에서 레이저 빔을 조사하여 제 1 접합부 (4) 와 복수의 후속 접합부 (5) 로 이루어지는 용접부를 형성하고, T 자형의 박리 시험편 (9) 을 제조하였다.A high-strength steel sheet having the component compositions A to J shown in Table 1, having a sheet thickness of 1.2 mm, 1.6 mm, or 2.0 mm, and having a tensile strength TS of 590 to 1180 MPa, width: 100 mm, length: 150 mm. A sample was taken, and this was bent into an L-shape with a long side of 120 mm and a short side of 30 mm to obtain an L-shaped steel sheet. Here, the long side of the L-shaped steel plate corresponds to the vertical wall 2a in FIG. 1 (FIG. 4), and the short side corresponds to the flange portion 2b in FIG. 1 (FIG. 4). Next, as shown in FIG. 7, after the two L-shaped steel plates 7 are overlapped so that their short sides face each other, a laser beam is irradiated in the air to the overlapped portion to form the first joint 4 and a plurality of subsequent joints. A welded portion consisting of the joint portion 5 was formed, and a T-shaped peeling test piece 9 was manufactured.

또한, 상기 겹침 레이저 빔 용접을 실시할 때에는, 레이저 빔에는 초점 위치의 빔 지름이 0.6 ㎜φ 인 파이버 레이저를 사용하고, 초점 위치는 중첩한 강판의 상측 표면 (도 7 에 나타내는 상측의 강판 (7) 의 표면) 으로 설정한 다음에, 표 2 에 나타낸 바와 같이, 2 매의 강판 사이의 간극 (G), 조사하는 레이저 빔의 출력, 주사 속도를 여러 가지로 바꾸어, J 자상의 제 1 접합부의 길이 (L1), 후속 접합부의 길이 (L2), 제 1 접합부와 인접하는 후속 접합부 사이 그리고 후속 접합부끼리 사이의 최단 거리 (a), 접합부의 용융 금속부의 최소 두께 (b) 및 접합부의 용융 금속의 폭 (w) 을 표 2 에 나타낸 바와 같이 여러 가지로 변화시켰다. 이 때, 용접부를 형성하는 용접 위치 (X) 는, 가장 두꺼운 판두께 (T) 의 6.5 배 (일정) 로 설정하였다.In addition, when performing the above-mentioned overlap laser beam welding, a fiber laser with a beam diameter of 0.6 mmϕ at the focal position is used as the laser beam, and the focal position is the upper surface of the overlapped steel sheet (the upper steel sheet shown in FIG. 7 (7) ) After setting the surface of ), as shown in Table 2, the gap (G) between the two steel plates, the output of the irradiating laser beam, and the scanning speed are changed in various ways to form a J-shaped first joint. Length (L 1 ), length of the subsequent joint (L 2 ), shortest distance between the first joint and the adjacent subsequent joint and between subsequent joints (a), minimum thickness of the molten metal portion of the joint (b) and melting of the joint The width (w) of the metal was varied as shown in Table 2. At this time, the welding position (X) forming the weld zone was set to 6.5 times (constant) the thickest plate thickness (T).

또, 제 1 접합부로서, 상기 J 자상의 제 1 접합부 대신에, 길이 (L1') 가 긴 직선상의 제 1 접합부를 채용한 용접부에 대해서도 동일하게 하여 제조하고, T 자형의 박리 시험편 (9) 을 제조하였다.In addition, as the first joint, a welded portion employing a straight first joint having a long length (L 1' ) instead of the J-shaped first joint was manufactured in the same manner, and a T-shaped peeling test piece (9) was produced. was manufactured.

이렇게 하여 얻은 T 자형의 박리 시험편에 대해, 용접부, 특히 제 1 접합부와 후속 접합부의 용접 종단부에 있어서의 균열의 발생 유무를, 육안 및 침투 탐상시험으로 판정하였다. With respect to the T-shaped peeling test piece obtained in this way, the presence or absence of cracks at the welded portion, particularly the weld termination portion of the first joint and subsequent joints, was determined by visual inspection and penetrant testing.

이어서, 상기 T 자형의 박리 시험편에 대해, 2 매의 L 자형 강판의 장변의 길이 방향을 인장 방향으로 하는 인장 시험을, 속도 10 ㎜/min 으로 실시하고, 박리 강도 (최대 하중) 를 측정하였다. 또한, 본 실시예에서는, 박리 강도가 3.0 kN 이상인 경우를 「합격」 이라고 판정하였다.Next, on the T-shaped peeling test piece, a tensile test was performed with the longitudinal direction of the long sides of the two L-shaped steel plates as the tensile direction at a speed of 10 mm/min, and the peeling strength (maximum load) was measured. In addition, in this example, the case where the peeling strength was 3.0 kN or more was judged as “pass”.

[표 1][Table 1]

Figure 112021098361857-pct00001
Figure 112021098361857-pct00001

[표 2-1][Table 2-1]

Figure 112021098361857-pct00002
Figure 112021098361857-pct00002

[표 2-2][Table 2-2]

Figure 112021098361857-pct00003
Figure 112021098361857-pct00003

[표 2-3][Table 2-3]

Figure 112021098361857-pct00004
Figure 112021098361857-pct00004

상기 용접 균열 유무의 판정 결과 및 박리 강도의 측정 결과를 표 2 에 병기하였다. The results of determining the presence or absence of weld cracks and the measurement results of peeling strength are listed in Table 2.

이 결과로부터, 본 발명에 적합한 조건으로 겹침 레이저 빔 용접한 시험편 (No. 1, 8, 15, 22, 29, 36, 43, 50, 57 및 64) 은, 모두 접합부의 용접 종단부에 균열 발생이 없고, 박리 강도도 3.0 kN 이상이었다. From these results, all of the test pieces (Nos. 1, 8, 15, 22, 29, 36, 43, 50, 57, and 64) that were overlapped with laser beam welding under conditions suitable for the present invention showed cracks at the weld ends of the joints. There was no peeling strength, and the peeling strength was 3.0 kN or more.

이에 비해, No. 2, 9, 16, 23, 30, 37, 44, 51, 58 및 65 의 시험편은, 용접부의 간극 (G) 이, 강판의 합계 두께 (T) 의 15 % 보다 컸기 때문에, 모두 접합부의 용접 종단부에 균열이 발생하고, 박리 강도도 3.0 kN 미만이었다. In comparison, no. In the test pieces 2, 9, 16, 23, 30, 37, 44, 51, 58, and 65, the gap (G) of the weld zone was larger than 15% of the total thickness (T) of the steel plate, so all of the test pieces were at the weld end of the joint zone. Cracks occurred in the part, and the peeling strength was less than 3.0 kN.

또, No. 3, 10, 17, 24, 31, 38, 45, 52, 59 및 66 의 시험편은, 접합부의 용융 금속의 폭 (w) 이 접합부의 용융 금속의 최소 두께 (b) 의 1/2 보다 컸기 때문에, 용접 균열이 발생하였다. 한편, No. 4, 11, 18, 25, 32, 39, 46, 53, 60 및 67 의 시험편은, 접합부의 용융 금속의 폭 (w) 이 접합부의 용융 금속의 최소 두께 (b) 의 1/8 보다 작았기 때문에, 용접 균열의 발생은 없었지만, 박리 강도가 3.0 kN 미만이었다. Also, no. For the test specimens 3, 10, 17, 24, 31, 38, 45, 52, 59, and 66, the width (w) of the molten metal at the joint was greater than 1/2 of the minimum thickness (b) of the molten metal at the joint. , weld cracks occurred. Meanwhile, no. For the test specimens 4, 11, 18, 25, 32, 39, 46, 53, 60, and 67, the width (w) of the molten metal at the joint was less than 1/8 of the minimum thickness (b) of the molten metal at the joint. Therefore, no weld cracks occurred, but the peeling strength was less than 3.0 kN.

또, No. 5, 12, 19, 26, 33, 40, 47, 54, 61 및 68 의 시험편은, 제 1 접합부의 길이 (L1) 가 15.0 ㎜ 보다 짧기 때문에, 용접 균열이 발생하였다. Also, no. In the test pieces 5, 12, 19, 26, 33, 40, 47, 54, 61, and 68, weld cracks occurred because the length (L 1 ) of the first joint was shorter than 15.0 mm.

또, No. 6, 13, 20, 27, 34, 41, 48, 55, 62 및 69 의 시험편은, 후속 접합부의 길이 (L2) 가 8.0 ㎜ 보다 짧기 때문에, 용접 균열이 발생하였다. Also, no. In the test pieces 6, 13, 20, 27, 34, 41, 48, 55, 62, and 69, weld cracks occurred because the length (L 2 ) of the subsequent joint was shorter than 8.0 mm.

또, No. 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 63 및 70 의 시험편은, 제 1 접합부와 인접하는 후속 접합부 사이 및 후속 접합부끼리 사이의 거리 (a) 가, 후속 접합부 길이 (L2) 보다 길기 때문에, 용접 균열이 발생하고, 박리 강도도 3.0 kN 미만이었다.Also, no. For the test pieces 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 63 and 70, the distance (a) between the first joint and adjacent subsequent joints and between subsequent joints is equal to the subsequent joint length (L 2 ), weld cracks occurred, and the peeling strength was less than 3.0 kN.

또, No. 71 및 72 는, 강도 레벨이 상이한 2 매의 강판을, 본 발명에 적합한 조건으로 겹침 레이저 빔 용접한 시험편에 대한 시험 결과를 나타낸 결과이며, 590 ㎫ 급과 980 ㎫ 급의 조합에서도, 강의 성분 조성이 본 발명의 적합 범위 내인 No. 71 은, 용접 균열도 없고, 우수한 박리 강도가 얻어지지만, 강의 성분 조성이 본 발명의 적합 범위 외인 No. 72 는, 용접 균열이 발생하고, 박리 강도도 3.0 kN 미만이었다. Also, no. 71 and 72 show test results on test pieces obtained by overlapping laser beam welding of two steel plates with different strength levels under conditions suitable for the present invention. Even in the combination of 590 MPa class and 980 MPa class, the steel component composition No. within the suitability range of this invention. No. 71 has no weld cracks and excellent peeling strength is obtained, but the steel composition is outside the suitable range of the present invention. In case 72, weld cracks occurred and the peeling strength was less than 3.0 kN.

또, No. 73 은, 제 1 접합부로서 길이 (L1') 가 긴 직선상의 접합부를 채용한 시험편이며, 본 발명에 적합한 조건으로 겹침 레이저 빔 용접함으로써, 용접 균열도 없고, J 자상의 제 1 접합부와 동등한 박리 강도가 얻어지는 것을 알 수 있었다. Also, no. 73 is a test piece employing a straight joint with a long length (L 1' ) as the first joint, and by overlapping laser beam welding under conditions suitable for the present invention, there are no weld cracks and peeling equivalent to that of the J-shaped first joint is achieved. It was seen that strength was achieved.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 겹침 레이저 빔 용접을 실시한 본 발명예에서는, 모두 본 발명이 목적으로 하는 특성을 갖는 양호한 겹침 레이저 용접 이음매가 얻어지고 있는 데 반해, 본 발명의 조건을 벗어나는 비교예에서는, 양호한 겹침 레이저 용접 이음매를 얻을 수 없었다.As described above, in all of the present invention examples in which overlap laser beam welding was performed according to the present invention, good overlap laser welded joints having the characteristics targeted by the present invention were obtained, while comparative examples outside the conditions of the present invention were obtained. In , a good overlap laser welded seam could not be obtained.

본 발명의 기술은, 고속이고 또한 저(低)변형인 용접이 가능하기 때문에, 플랜지부를 가진 자동차용 구조 부재에 바람직하게 적용할 수 있다.Since the technology of the present invention enables high-speed and low-strain welding, it can be suitably applied to structural members for automobiles having a flange portion.

1 : 겹침 레이저 용접 이음매
2, 3 : 강판
2a : 세로벽부
2b : 플랜지부
4, 14 : 제 1 접합부
4a, 14a : 제 1 접합부의 용접 종단부의 중심부
5, 15 : 후속 접합부
5a, 15a : 후속 접합부의 용접 종단부의 중심부
6 : 용접부
7 : L 자 강판
7a : L 자 강판의 장변
7b : L 자 강판의 폭
8 : 접합부의 용접 종단부의 균열
9 : 박리 시험편
WH : 용접 헤드
LB : 레이저 빔
D : 용접 헤드의 이동 방향
d : 레이저 빔의 주사 방향
L1, L1' : 제 1 접합부의 길이
L2 : 후속 접합부의 길이
a : 인접하는 접합부끼리 사이의 최단 거리
b : 접합부의 용융 금속의 최소 두께
w : 접합부의 용융 금속의 폭
G : 강판 사이의 간극
S : 접합부의 용접 시단부
E : 접합부의 용접 종단부
Fa : 종래의 접합부의 용접 종단부에 가해지는 응력
Fb : 후속 접합부의 초기 용접 종단부에 가해지는 응력
Fc : 제 1 접합부의 용접 종단부에 가해지는 응력
0 : 용접 위치 (X) 의 기준점
1: Overlap laser welded seam
2, 3: Steel plate
2a: Vertical wall part
2b: Flange part
4, 14: first joint
4a, 14a: Center of the weld end of the first joint
5, 15: Subsequent joints
5a, 15a: Center of weld end of subsequent joint
6: welding part
7: L-shaped steel plate
7a: Long side of L-shaped steel plate
7b: Width of L-shaped steel plate
8: Cracks at the weld end of the joint
9: Peeling test piece
WH: Welding head
LB: Laser beam
D: moving direction of welding head
d: scanning direction of the laser beam
L 1 , L 1': Length of the first joint
L 2 : Length of subsequent joint
a: Shortest distance between adjacent joints
b: Minimum thickness of molten metal at the joint
w: Width of molten metal at joint
G: Gap between steel plates
S: Weld start end of joint
E: Welded end of joint
Fa: Stress applied to the weld end of a conventional joint
Fb: Stress applied at the initial weld end of the subsequent joint
Fc: Stress applied to the weld end of the first joint
0: Reference point of welding position (X)

Claims (11)

복수의 강판을 겹쳐 이루어지는 용접부를 갖는 겹침 레이저 용접 이음매에 있어서,
상기 용접부를 구성하는 강판 사이의 합계 간극 (G) 이, 용접부를 구성하는 강판의 합계 두께 (T) 의 0 ∼ 15 % 의 범위 내에 있고,
상기 용접부가, 선상 (線狀) 의 제 1 접합부와, 그 제 1 접합부에 이어서 열 (列) 형상으로 배열한 직선상의 후속 접합부로 이루어지고,
상기 제 1 접합부의 용접 시단부와, 그것에 인접하는 후속 접합부의 용접 종단부가 대향하고, 또한, 상기 후속 접합부끼리의 용접 시단부와 용접 종단부가 대향하여 이루어짐과 함께,
상기 제 1 접합부가, 직선상 접합부와, 그 직선상 접합부의 용접 종단부측에 접속한 원호상 또는 원형상의 곡선상 접합부로 이루어지는 J 자 형상을 갖고,
또한, 상기 용접부는, 하기 (1) ∼ (4) 식 모두를 만족하는 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매.
15.0 ≤ L1 ≤ 30.0 … (1)
8.0 ≤ L2 ≤ 20.0 … (2)
1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3)
1/4 ≤ a / (L1 + L2) ≤ 1/2 또는 1/2 ≤ a / L2 ≤ 1 … (4)
여기서, L1 : 제 1 접합부의 길이 (㎜)
L2 : 후속 접합부의 길이 (㎜)
b : 접합부의 용융 금속의 최소 두께 (㎜)
w : 접합부의 용융 금속의 폭 (㎜)
a : 접합부끼리 사이의 최단 거리 (㎜)
In an overlap laser welded joint having a weld formed by overlapping a plurality of steel plates,
The total gap (G) between the steel plates constituting the welded portion is within the range of 0 to 15% of the total thickness (T) of the steel plates constituting the welded portion,
The welded portion consists of a linear first joint and straight subsequent joints arranged in a row following the first joint,
The weld start end of the first joint and the weld termination of the subsequent joint adjacent thereto face each other, and the weld start and weld termination of the subsequent joints face each other,
The first joint has a J-shape consisting of a straight joint and an arc-shaped or circular curved joint connected to the weld end side of the straight joint,
Additionally, the overlap laser welded joint is characterized in that the welded portion satisfies all of the following equations (1) to (4).
15.0 ≤ L 1 ≤ 30.0 … (One)
8.0 ≤ L 2 ≤ 20.0 … (2)
1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3)
1/4 ≤ a / (L 1 + L 2 ) ≤ 1/2 or 1/2 ≤ a / L 2 ≤ 1 … (4)
Here, L 1 : Length of the first joint (mm)
L 2 : Length of subsequent joint (mm)
b: Minimum thickness of molten metal at the joint (mm)
w: Width of molten metal at joint (mm)
a: Shortest distance between joints (mm)
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 접합부가, 직선상 접합부만으로 이루어지고, 상기 (1) 식 대신에, 하기 (1') 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매.
30.0 < L1' ≤ 40.0 … (1')
여기서, L1' : 직선상 접합부의 길이 (㎜)
According to claim 1,
An overlap laser welded joint, characterized in that the first joint consists only of straight joints and satisfies the following equation (1') instead of the equation (1) above.
30.0 < L 1' ≤ 40.0... (One')
Here, L 1' : Length of straight joint (mm)
제 1 항에 있어서,
상기 강판 중의 적어도 1 개가, C : 0.07 ∼ 0.4 mass%, Si : 0.2 ∼ 3.5 mass%, Mn : 1.8 ∼ 5.5 mass%, P+S : 0.03 mass% 이하, Al : 0.08 mass% 이하 및 N : 0.010 mass% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매.
According to claim 1,
At least one of the above steel sheets has C: 0.07 to 0.4 mass%, Si: 0.2 to 3.5 mass%, Mn: 1.8 to 5.5 mass%, P+S: 0.03 mass% or less, Al: 0.08 mass% or less, and N: 0.010 mass%. An overlap laser welded joint characterized by having a composition containing the following and the remainder being Fe and inevitable impurities.
제 2 항에 있어서,
상기 강판 중의 적어도 1 개가, C : 0.07 ∼ 0.4 mass%, Si : 0.2 ∼ 3.5 mass%, Mn : 1.8 ∼ 5.5 mass%, P+S : 0.03 mass% 이하, Al : 0.08 mass% 이하 및 N : 0.010 mass% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매.
According to claim 2,
At least one of the above steel sheets has C: 0.07 to 0.4 mass%, Si: 0.2 to 3.5 mass%, Mn: 1.8 to 5.5 mass%, P+S: 0.03 mass% or less, Al: 0.08 mass% or less, and N: 0.010 mass%. An overlap laser welded joint characterized by having a composition containing the following and the remainder being Fe and inevitable impurities.
제 3 항에 있어서,
상기 강판은, 상기 성분 조성에 더하여 또한, 이하의 A 군 및 B 군 중의 적어도 1 군의 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매.
·A 군 ; Ti : 0.0005 ∼ 0.01 mass% 및 Nb : 0.005 ∼ 0.050 mass% 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종
·B 군 ; Cr : 1.0 mass% 이하, Mo : 0.50 mass% 이하 및 B : 0.10 mass% 이하 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상
According to claim 3,
An overlap laser weld joint, characterized in that the steel sheet contains, in addition to the above component composition, at least one group of components from the following groups A and B.
·Group A; One or two types selected from Ti: 0.0005 to 0.01 mass% and Nb: 0.005 to 0.050 mass%
·Group B; One or two or more selected from Cr: 1.0 mass% or less, Mo: 0.50 mass% or less, and B: 0.10 mass% or less
제 4 항에 있어서,
상기 강판은, 상기 성분 조성에 더하여 또한, 이하의 A 군 및 B 군 중의 적어도 1 군의 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매.
·A 군 ; Ti : 0.0005 ∼ 0.01 mass% 및 Nb : 0.005 ∼ 0.050 mass% 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종
·B 군 ; Cr : 1.0 mass% 이하, Mo : 0.50 mass% 이하 및 B : 0.10 mass% 이하 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상
According to claim 4,
An overlap laser weld joint, characterized in that the steel sheet contains, in addition to the above component composition, at least one group of components from the following groups A and B.
·Group A; One or two types selected from Ti: 0.0005 to 0.01 mass% and Nb: 0.005 to 0.050 mass%
·Group B; One or two or more selected from Cr: 1.0 mass% or less, Mo: 0.50 mass% or less, and B: 0.10 mass% or less
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강판 중의 적어도 1 개가, 인장 강도가 980 ㎫ 이상인 고장력 강판인 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매.
The method according to any one of claims 1 to 6,
An overlap laser welded joint, characterized in that at least one of the steel plates is a high-tensile strength steel plate with a tensile strength of 980 MPa or more.
복수의 강판을 상하로 중첩하고, 그 중첩한 강판의 편측 표면에 레이저 빔을 단속적으로 조사하여, 선상의 제 1 접합부와 그 제 1 접합부에 이어서 직선상의 후속 접합부가 열 형상으로 배열한 용접부를 형성할 때,
상기 용접부를 구성하는 강판 사이의 합계 간극 (G) 을, 용접부를 구성하는 강판의 합계 두께 (T) 의 0 ∼ 15 % 의 범위 내로 하고,
상기 레이저 빔을 조사하는 용접 헤드의 이동 방향과 레이저 빔의 주사 방향을 역방향으로 함으로써, 제 1 접합부의 용접 시단부와 그 제 1 접합부에 인접한 후속 접합부의 용접 종단부가 대향하고, 또한, 상기 후속 접합부끼리의 용접 시단부와 용접 종단부가 대향하도록 함과 함께,
상기 제 1 접합부의 형상을, 직선상 접합부와, 그 직선상 접합부의 용접 종단부측에 접속한 원호상 또는 원형상의 곡선상 접합부로 이루어지는 J 자상으로 하고,
또한, 상기 용접부가, 하기 식 (1) ∼ (4) 식 모두를 만족하도록, 레이저 출력, 초점 위치, 용접 속도 및 빔 지름 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매의 제조 방법.
15.0 ≤ L1 ≤ 30.0 … (1)
8.0 ≤ L2 ≤ 20.0 … (2)
1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3)
1/4 ≤ a / (L1 + L2) ≤ 1/2 또는 1/2 ≤ a / L2 ≤ 1 … (4)
여기서, L1 : 제 1 접합부의 길이 (㎜)
L2 : 후속 접합부의 길이 (㎜)
b : 접합부의 용융 금속의 최소 두께 (㎜)
w : 접합부의 용융 금속의 폭 (㎜)
a : 접합부끼리 사이의 최단 거리 (㎜)
A plurality of steel plates are overlapped up and down, and a laser beam is intermittently irradiated on one surface of the overlapped steel plates to form a weld zone in which a linear first joint and linear subsequent joints following the first joint are arranged in a row. when doing,
The total gap (G) between the steel plates constituting the welded portion is set to be within the range of 0 to 15% of the total thickness (T) of the steel plates constituting the welded portion,
By reversing the moving direction of the welding head that irradiates the laser beam and the scanning direction of the laser beam, the welding start end of the first joint and the welding termination of the subsequent joint adjacent to the first joint face each other, and the subsequent joint In addition to making the welding start and welding ends face each other,
The shape of the first joint is a J shape consisting of a straight joint and an arc-shaped or circular curved joint connected to the weld end side of the straight joint,
In addition, a method of manufacturing an overlap laser welding joint, characterized in that at least one of laser power, focus position, welding speed, and beam diameter is controlled so that the welding part satisfies all of the following equations (1) to (4).
15.0 ≤ L 1 ≤ 30.0 … (One)
8.0 ≤ L 2 ≤ 20.0 … (2)
1/8 ≤ w/b ≤ 1/2 … (3)
1/4 ≤ a / (L 1 + L 2 ) ≤ 1/2 or 1/2 ≤ a / L 2 ≤ 1 … (4)
Here, L 1 : Length of the first joint (mm)
L 2 : Length of subsequent joint (mm)
b: Minimum thickness of molten metal at the joint (mm)
w: Width of molten metal at joint (mm)
a: Shortest distance between joints (mm)
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 접합부를, 직선상 접합부만으로 이루어지고, 또한, 상기 (1) 식 대신에, 하기 (1') 식을 만족하도록 레이저 출력, 초점 위치, 용접 속도 및 빔 지름 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 겹침 레이저 용접 이음매의 제조 방법.
30.0 < L1' ≤ 40.0 … (1')
여기서, L1' : 직선상 접합부의 길이 (㎜)
According to claim 8,
The first joint is made up of only straight joints, and at least one of the laser power, focus position, welding speed, and beam diameter is controlled to satisfy the following equation (1') instead of the equation (1) above. Method for manufacturing an overlap laser welded seam, characterized by:
30.0 < L 1' ≤ 40.0... (One')
Here, L 1' : Length of straight joint (mm)
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 겹침 레이저 용접 이음매를 갖는 자동차 차체용 구조 부재.A structural member for an automobile body having an overlapping laser welded joint according to any one of claims 1 to 6. 제 7 항에 기재된 겹침 레이저 용접 이음매를 갖는 자동차 차체용 구조 부재.A structural member for an automobile body having an overlapping laser welded joint according to claim 7.
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