WO2016129388A1 - 重ね隅肉アーク溶接継手 - Google Patents

重ね隅肉アーク溶接継手 Download PDF

Info

Publication number
WO2016129388A1
WO2016129388A1 PCT/JP2016/052254 JP2016052254W WO2016129388A1 WO 2016129388 A1 WO2016129388 A1 WO 2016129388A1 JP 2016052254 W JP2016052254 W JP 2016052254W WO 2016129388 A1 WO2016129388 A1 WO 2016129388A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lap fillet
welded joint
fillet arc
plate
arc welded
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/052254
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
塩崎 毅
裕一 時田
玉井 良清
Original Assignee
Jfeスチール株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jfeスチール株式会社 filed Critical Jfeスチール株式会社
Priority to US15/547,256 priority Critical patent/US10590974B2/en
Priority to EP16749033.3A priority patent/EP3257612B1/en
Priority to MX2017010264A priority patent/MX2017010264A/es
Priority to CN201680009319.8A priority patent/CN107206525B/zh
Priority to KR1020177024018A priority patent/KR101973308B1/ko
Publication of WO2016129388A1 publication Critical patent/WO2016129388A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/08Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of welds or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/025Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004Filling of continuous seams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/0026Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/028Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006Vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06Tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18Sheet panels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/28Beams

Definitions

  • the present invention relates to a lap fillet arc welding joint of a sheet metal welded structure such as an automotive part.
  • weight reduction of reduction automobile of body
  • high-strength steel sheets can be used to reduce the thickness of the steel sheet (full vehicle) Can contribute to weight reduction.
  • chassis frame parts and undercarriage parts are joined by arc welding, and when welding two parts, the end of one of the two parts and the surface of the other part In many cases, lap fillet arc welding is employed in which the two are welded along the end of the one part.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems in chassis frame parts and underbody parts, and in the case where two plates (metal plates) are overlapped and overlapped by arc welding, the cost and It aims at providing the lap fillet arc welding joint which is excellent in fatigue strength, without increasing the number of processes.
  • a lap fillet arc welded joint is formed by stacking two plates and placing the end of one plate and the surface of the other plate on the one plate.
  • a lap fillet arc welded joint welded along the edge of the other plate, provided with a bead-shaped projection projecting on the surface side of the other plate, and the top of the bent projection The weld toe is located at
  • the lap fillet arc welded joint according to the present invention is characterized in that the top is flat.
  • the lap fillet arc welded joint according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the curvature radius of the rising portion of the bent convex portion on the non-welded side of the bent convex portion is 0.8 mm or more.
  • a lap fillet arc welded joint is formed by stacking two plates and placing the end of one plate and the surface of the other plate on the one plate.
  • a bead-shaped bent convex portion protruding on the surface side of the other plate, and one of the inclined surface portions (inclined surface surface portion) of the bent convex portion.
  • a weld toe portion is located on the inclined surface portion on the side to be welded with the end portion of the plate.
  • the lap fillet arc welded joint according to the present invention is formed by stacking two plates and welding the end of one plate and the surface of the other plate along the end of the one plate, In parallel with the end of one plate, the weld toe is positioned at the top of the bead-shaped bent projection protruding from the surface of the other plate or the inclined surface of the side to be welded.
  • the lap fillet arc welded joint according to the present invention suppresses stress concentration at the weld toe, and therefore can prevent fatigue failure from the weld toe.
  • the fatigue strength of the joined parts joined by the lap fillet arc welded joint can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a lap fillet arc welded joint according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a lap fillet arc welded joint of the present invention and a conventional lap fillet arc welded joint.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of another aspect of the lap fillet arc welded joint according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of an example of an automobile undercarriage component joined by a lap fillet arc welded joint according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a lap fillet arc welded joint according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a lap fillet arc welded joint according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a lap fillet arc welded joint of the present invention and a conventional
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a lap fillet arc welded joint according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a welding method in the first and second embodiments.
  • FIG. 8 is an explanatory view of the shape of a fatigue test piece in a plane bending fatigue test in Example 1 and Example 2.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a fatigue test method in Example 1 and Example 2.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of the shape of the bent convex portion in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram of a fatigue test result in Example 1.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of the shape of the lap fillet arc welded joint in the second embodiment.
  • the lap fillet arc welded joint 1 is formed by stacking two plates, and an end portion of one plate (the side wall portion 9 a of the upper part 9).
  • the weld toe part 1a is positioned at the top of the bead-shaped bent convex part 5. As described above, it is joined linearly by arc welding.
  • the lap fillet arc welded joint 1 protrudes in parallel to the end of the vertical wall 9a of the upper part 9 and to the surface side of the vertical wall 3a of the lower part 3 to be welded to the end.
  • the bead-shaped bent convex part 5 is formed.
  • the reason why the fatigue strength of the lap fillet arc welded joint 1 is improved by providing the bent protrusion 5 on the lower part 3 and arc welding with the end of the upper part 9 is as follows. This will be described with reference to FIG.
  • the cross-sectional shape of the portion where the metal plates overlap is the surface of the lower part 13 and the upper part 9. It becomes a right-angled shape by the edge part of a metal plate (dotted line in Fig.2 (a)).
  • the crossing points with the surface of each of them become the weld toe part 11a and the weld toe part 11b, respectively.
  • the weld toe portion 1a on the lower part 3 side where the bent convex portion 5 is formed is a bent convex portion. Located at the top of 5.
  • the stress concentration factor K t when stress is concentrated on the lap fillet arc welded joint 1 and the lap fillet arc welded joint 11 having such a shape is calculated by the following equation (1).
  • is a flank angle
  • is a radius of curvature
  • T is an overlap thickness
  • t is a lower plate thickness.
  • h is the weld bead height (the difference in the plate thickness direction between the top of the weld bead and the weld toe).
  • the lap fillet arc welded joint 1 according to the present invention shown in FIG. 2B is welded to the top of the bent convex portion 5 as compared with the conventional lap fillet arc welded joint 11 shown in FIG.
  • the end 1a is located. Therefore, in the lap fillet arc welded joint 1, the weld bead height h is reduced, and the rise of the molten metal at the weld toe 1b is reduced. As a result, in the lap fillet arc welded joint 1, the flank angle ⁇ at the weld toe 1a is increased.
  • the portion corresponding to the weld toe 11a of the conventional lap fillet arc welded joint 11 is the weld toe 1a of the bent convex portion 5. Therefore, the lap fillet arc welded joint 1 can alleviate stress concentration at the weld toe 1a by increasing the radius of curvature ⁇ (see FIG. 2B) at the weld toe 1a. Strength can be improved.
  • the stress concentration coefficient K t is also small.
  • the weld bead height h of the lap fillet arc welded joint 1 according to the present invention is significantly smaller than the weld bead height h of the conventional lap fillet arc welded joint 11 shown in FIG. Therefore, according to the present invention, the fatigue strength can be sufficiently improved.
  • lap fillet arc welded joint 1 As described above, lap fillet arc welded joint 1 according to the present invention, it is possible to reduce the stress concentration factor K t than conventional lap fillet arc welded joint 11, can be improved fatigue strength It becomes.
  • the bending convex part 5 formed in the lower part 3 may have a shape with a flat top as shown in FIG. 3 (see A in FIG. 3).
  • the flank angle ⁇ and the radius of curvature ⁇ of the weld toe portion 1a located on the lower part 3 side are increased. Therefore, the stress concentration at the weld toe 1a can be relaxed. Further, by flattening the top of the bent convex portion 5 as shown in FIG. 3, it becomes easy to perform arc welding so that the weld toe portion 1a is located at the top.
  • the lap fillet arc welded joint 1 includes, for example, an undercarriage component for an automobile such as a suspension arm 21 shown in FIG. 25 and the surface of the lower part 23 can be applied when arc welding is performed along the end of the upper part 25.
  • an undercarriage component for an automobile such as a suspension arm 21 shown in FIG. 25 and the surface of the lower part 23 can be applied when arc welding is performed along the end of the upper part 25.
  • the fatigue strength of the junction 27 of the upper part 25 and the lower part 23 becomes a problem, but two parts are joined by the lap fillet arc welding joint 1 according to the present invention. By doing so, the fatigue strength can be improved.
  • the lap fillet arc welded joint 31 has an end portion of the vertical wall portion 9a of one plate (upper component 9) and a vertical wall portion of the other plate (lower component 3).
  • the welding toe part 1c is located in the inclined surface part 7 of the bead-shaped bending convex part 5 by the side welded with the edge part of the upper part 9.
  • the overlapped fillet arc welded joint 31 projects in parallel to the end of the vertical wall 9a of the upper part 9 and to the surface side of the vertical wall 3a of the lower part 3 to be welded to the end.
  • the bead-shaped bent convex part 5 is formed.
  • the bent part 5 is provided on the lower part 3, and the end part of the upper part 9 and the inclined surface part 7 of the bent part 5 of the lower part 3 are arc-welded.
  • the reason why the fatigue strength of the lap fillet arc welded joint 31 is improved will be described with reference to FIG.
  • the weld toe portion 31a on the lower part 3 side where the bent convex portion 5 is formed is on the side of the bent convex portion 5 to be welded.
  • Located on the inclined surface portion 7. Such a shape can be regarded as a member having a notch in the plate width direction, and it is necessary to consider a stress concentration factor when stress concentrates on the notch.
  • This stress concentration factor Kt is calculated by the following equation (2).
  • is the flank angle
  • is the radius of curvature
  • t1 is the thickness of the lower part 3
  • t2 is the thickness of the upper part 9
  • h is The weld bead height. From equation (2), it can be seen that when the weld bead height h is small, the stress concentration coefficient Kt is small, and the stress concentration is relaxed.
  • the shape of the molten metal affects the shape after melting and solidification. Therefore, as compared with the conventional lap fillet arc welded joint 11 as shown in FIG. 2A, the lap corner according to the present invention in which the weld toe portion 31a is located on the inclined surface portion 7 as shown in FIG.
  • the meat arc welded joint 31 clearly has a small weld bead height h. Therefore, the lap fillet arc welded joint 31 according to the present invention has a stress concentration factor Kt smaller than that of the conventional lap fillet arc welded joint 11, and the stress concentration is relaxed, thereby improving the fatigue strength.
  • the parts to be welded are the end of the vertical wall portion 9 a of the upper part 9 and the surface of the vertical wall part 13 a of the lower part 13. It is the center (corner part) of the right-angled part where and intersect. Therefore, the weld toe part 11a and the weld toe part 11b are the intersections of the molten metal and the surface of the lower part 13 and the intersections of the molten metal and the surface of the upper part 9, respectively.
  • the molten metal becomes easy to flow on the surface of the lower part 13 due to the action of gravity, and the wettability of the molten metal changes if there are slight variations in the welding conditions and the state of the metal plate surface. , Welding unevenness is likely to occur.
  • one weld toe 31 a is located on the inclined surface portion 7 of the lower part 3, and the other weld toe 31 b is the surface of the upper part 9. Therefore, a groove shape is formed by the inclined surface part 7 of the lower part 3 and the end part of the upper part 9. And since arc welding is performed along this groove shape, even if there is some variation in the welding conditions and the condition of the metal plate surface, gravity acts on the molten metal and equalizes the welding unevenness on the molten metal itself. The action to work. Therefore, in the lap fillet arc welded joint 31 according to the present invention, uneven welding is less likely to occur and stable welding is possible, resulting in improved fatigue strength. Note that, as shown in FIG. 2 (b), the same applies to the case where the weld toe 1a is located at the top of the bent convex portion 5 according to the present invention, and uneven welding is less likely to occur and stable welding is possible. is there.
  • the conventional lap fillet arc welded joint 11 (see FIG. 2 (a)) and the lap fillet arc welded joint 31 (see FIG. 2 (b) and FIG. 6) of the present invention which is welded by providing the inclined surface portion 7 are provided.
  • the one weld toe portion 11b or the weld toe portion 31b is an intersection of the molten metal and the metal plate surface of the upper part 9, and both are in the same position.
  • the other weld toe 11a is the surface of the lower part 3 (see FIG. 2 (a)). Therefore, in the conventional lap fillet welding, the propagation direction of the crack is substantially perpendicular to the surface of the lower part 3, and the propagation direction of the crack is parallel to the direction of repeated stress of fatigue (the surface of the lower part 3 is parallel). The propagation length of the crack (propagation length) is shortened.
  • the lap fillet arc welded joint 31 of the present invention Compared to this, in the lap fillet arc welded joint 31 of the present invention, there is an inclined surface portion 7 on the surface of the lower part 3 (see FIG. 2 (b) and FIG. 6), which is almost the same as the plate thickness direction of the upper part 9. A crack propagates in parallel. Therefore, in the lap fillet arc welded joint 31, the crack propagates obliquely with respect to the plate thickness direction on the inclined surface portion 7, so that the propagation length is longer than that of the conventional lap fillet arc welded joint 11. As a result, the lap fillet arc welded joint 31 of the present invention has a longer fatigue life than the conventional lap fillet arc welded joint 11.
  • the end portion of the vertical wall portion of the upper part 25 in the joined part in which the overlap part is provided and the two parts are fitted and arc-welded.
  • the fatigue test piece was prepared according to the following procedure using a 780 MPa class hot rolled steel sheet having a thickness t of 2.6 mm as a test material. First, a plurality of steel plate pieces having dimensions of 300 mm ⁇ 100 mm were cut out from the test material. And the bead-shaped bending convex part 5 was formed in parallel with the edge part of the long side (300mm) of the cut-out steel plate piece.
  • the cut steel plate piece 43 and the steel plate piece 45 formed with the bent convex portion 5 are overlapped and arc-welded along the end portion of the steel plate piece 43, thereby achieving the present invention.
  • the test body joined by the lap fillet arc welding joint 1 (refer FIG.2 (b)) was produced.
  • the fatigue test piece 41 of the shape shown in FIG. 8 was extract
  • the welding conditions were a welding current of 180 A, a voltage of 22.5 V, a torch speed of 80 cm / min, a shielding gas of Ar-20% CO 2 , and a welding wire with a diameter of 1.2 mm, 780 MPa class high strength steel (high- strength steel) was used.
  • the fatigue test was performed by pulsating plane bending, and the fatigue test piece 41 was placed in a testing machine so that the weld bead faced downward.
  • the upper plate was fixed to the drive arm side of the testing machine
  • the lower plate was fixed to the measurement swing arm side of the testing machine
  • the fatigue test piece 41 was installed so that the center of the thickness of the lower plate was a bending neutral surface.
  • the load was repeatedly applied so that the target stress was applied to the fatigue test piece 41 through the drive arm, and the test was performed until the fatigue test piece 41 was cracked.
  • the stress applied to the fatigue test piece 41 was obtained from the moment measured through the measurement swing arm, the plate thickness and the plate width of the fatigue test piece 41 (average value of the upper plate and the lower plate).
  • the fatigue test conditions were a stress ratio of 0 (one swing), a test frequency of 20 Hz, and the fatigue test was terminated at the maximum of 10 million times.
  • Example 1 the fatigue strength of the lap fillet arc welded joint 1 was examined by changing the shape of the bent convex portion 5 shown in FIG.
  • the shape of the bent convex portion 5 is such that the height of the bent convex portion 5 is h1, the curvature radius of the rising portion 5a on the side not bent in the bent convex portion 5 is ⁇ 1, and the height of the rising portion 5a.
  • the rising angle was defined as ⁇ 1
  • the radius of curvature of the apex on the non-welded side was defined as ⁇ 2
  • the width between the R end portion of the apex and the rising portion 5a was defined as Wp
  • the width of the bent convex portion 5 was defined as Wb.
  • Table 1 shows the shape of the bead-shaped bent convex portion 5 formed by press molding.
  • the comparative example (No. 10) in Table 1 is a fatigue test piece having a conventional lap fillet arc welded joint 11 as shown in FIG.
  • FIG. 11 shows the test results of fatigue strength (stress amplitude) at 3 million cycles.
  • the comparative example No. which is the conventional lap fillet arc welding joint 11 is shown.
  • No. 10 which is an example of the present invention.
  • 1-No. No. 9 resulted in improved fatigue strength.
  • No. In Nos. 1, 2, 4, 5, and 6, No. In 3, 7, 8, and 9, fatigue cracks occurred in the rising portion 5a of the bent convex portion 5.
  • No. 4 to No. 6 shows that the radius of curvature ⁇ 1 at the rising portion 5a is No.6.
  • ⁇ 1 0.8 mm.
  • the rising angle ⁇ 1 of the rising part 5a in the bent convex part 5 is different.
  • No. 7 and No. 7 are different from each other in the curvature radius ⁇ 2 of the apex on the non-welded side.
  • No. 8 since the fatigue crack was generated at the rising portion 5a of the bent convex portion 5, both exhibited good fatigue strength.
  • Example 2 a basic fatigue test was performed using a fatigue test piece joined by the lap fillet arc welded joint 31 according to the present invention shown in FIG. 12 (a), and the fatigue characteristics were evaluated.
  • the fatigue test piece joined by the lap fillet arc welded joint 31 according to the present invention is a 780 MPa class hot rolled steel sheet having a thickness t of 2.6 mm as in the case of Example 1, and the following procedure is used.
  • FIG. 12 shows a fatigue test piece of the present invention example (see FIG. 12A) and a cross-sectional view in the vicinity of the weld bead in the fatigue test piece of the comparative example (see FIG. 12B).
  • the height (depth) D of the inclined surface portion 7 provided by the formed bent convex portion 5 is equal to the plate thickness t2 of the test material.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface portion 7 formed by the bent convex portion 5 is 45 °
  • the distance L1 between the end of the steel plate piece 43 and the rising portion 5a of the bent convex portion 5 of the steel plate piece 45 is 2 mm
  • the overlap margin L2 of the steel plate piece 43 and the steel plate piece 45 was 5 mm.
  • the overlap margin L2 of the steel plate piece 43 and the steel plate piece 45 was 5 mm.
  • the weld bead width W was set to 5.5 mm or 7 mm so as to be the same in the present invention example and the comparative example.
  • the arc welding conditions are set such that the welding current is 185 A or 205 A, the voltage is 19 V or 23 V, the welding speed is 85 cm / min, the shielding gas is Ar-20% CO 2 , the welding wire 780 MPa class high strength steel having a diameter of 1.2 mm was used.
  • Table 2 shows the arc welding conditions.
  • the fatigue test was performed by single swing plane bending in the same manner as in Example 1, and was installed in the testing machine so that the weld bead of the fatigue test piece was directed downward.
  • the upper plate was fixed to the drive arm side of the testing machine
  • the lower plate was fixed to the measurement swing arm side of the testing machine
  • the fatigue test piece 41 was installed so that the center of the thickness of the lower plate was a bending neutral surface.
  • a repeated load was applied so that the target stress was applied to the fatigue test piece 41 through the drive arm, and the test was performed until the fatigue test piece 41 cracked (see FIG. 9).
  • the stress applied to the fatigue test piece 41 was determined from the moment measured through the measurement swing arm and the plate thickness and plate width (average value of the upper plate and the lower plate) of the fatigue test piece 41.
  • the fatigue test conditions were a stress ratio of 0 (one swing), a test frequency of 20 Hz, and the fatigue test was terminated at a maximum of 10 million times.
  • the fatigue test results are shown in Table 2 above.
  • the example of the present invention is a test result of the fatigue test piece joined by the lap fillet arc welded joint having the weld toe portion on the inclined surface portion shown in FIG.
  • a comparative example is the test result of the fatigue test piece joined by the lap fillet arc welding joint of the prior art shown in FIG.12 (b). From Table 2, when compared with each target stress, the inventive example greatly exceeded the fatigue life of the comparative example regardless of welding conditions.
  • the present invention can be applied to a lap fillet arc welded joint because it can improve the fatigue strength of the joined parts joined by the lap fillet arc welded joint.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

 本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手(1)は、2枚の板(3,9)を重ねて、一方の板(上側部品(9)の縦壁部(9a))の端部と他方の板(下側部品(3)の縦壁部(3a))の表面を前記一方の板(上側部品(9)の縦壁部(9a))の端部に沿って溶接したものであって、縦壁部(3a)の表面側に突出したビード状の屈曲凸部(5)を設け、屈曲凸部(5)の頂上部に溶接止端部(1a)が位置することを特徴とするものである。

Description

重ね隅肉アーク溶接継手
 本発明は自動車部品(automotive part)など、薄板溶接構造体(sheet metal welded structure)の重ね隅肉アーク溶接(lap fillet arc welding)継手(joint)に関する。
 近年、自動車業界では、地球温暖化防止の観点から車体軽量化(weight reduction of automotive body)が望まれている。例えば、シャシーフレーム部品(chassis frame parts)や足回り部品(suspension parts)に対してハイテン材(high-strength steel sheet)を適用すると、鋼板を薄肉化(thickness reduction)でき、車体全体(full vehicle)の軽量化に寄与できる。
 シャシーフレーム部品や足回り部品の多くはアーク溶接で接合(joining)されており、2つの部品を溶接(welding)する場合、2つの部品のうちの一方の部品の端部と他方の部品の表面とを前記一方の部品の端部に沿って溶接する重ね隅肉アーク溶接が採用されていることが多い。
特開2014-4607号公報 特開2012-213803号公報 特開平10-193164号公報
 2部品をアーク溶接により隅肉溶接した場合、溶接ビード(weld bead)の溶接止端部(weld toe)は、耐久試験(durability test)において亀裂(crack)の発生部となり易い。従って、従来から溶接止端部の多層化(特許文献1参照)、シールドガス成分の検討(特許文献2参照)、溶接部周辺の残留応力(residual stress)の除去(特許文献3参照)など、様々な手法で溶接止端部の疲労強度(fatigue strength)を向上させる検討がなされている。しかしながら、これらの技術は溶接工数が増加したり、特殊なガスを必要としたりするためコスト増となり、溶接工数を増すことなく低コストで疲労強度を向上する手段がないのが現状である。
 本発明は、シャシーフレーム部品や足回り部品などにおける上記課題を解決するためになされたものであり、2枚の板(金属板)を重ねてアーク溶接により重ね隅肉溶接する場合において、コストや工程数を増やすことなく疲労強度に優れる重ね隅肉アーク溶接継手を提供することを目的としている。
 上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手は、2枚の板を重ねて、一方の板の端部と他方の板の表面を前記一方の板の端部に沿って溶接した重ね隅肉アーク溶接継手であって、前記他方の板の表面側に突出したビード(bead)状の屈曲凸部(projection)を設け、該屈曲凸部の頂上部に溶接止端部が位置することを特徴とする。
 本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手は、上記発明において、前記頂上部は平坦であることを特徴とする。
 本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手は、上記発明において、前記屈曲凸部の溶接していない側における前記屈曲凸部の立ち上がり部の曲率半径は0.8mm以上であることを特徴とする。
 上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手は、2枚の板を重ねて、一方の板の端部と他方の板の表面を前記一方の板の端部に沿って溶接したものであって、前記他方の板の表面側に突出したビード状の屈曲凸部を設け、該屈曲凸部の傾斜面部(inclined surface portion)のうち、前記一方の板の端部と溶接される側の前記傾斜面部に溶接止端部が位置することを特徴とする。
 本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手は、2枚の板を重ねて一方の板の端部と他方の板の表面を前記一方の板の端部に沿って溶接したものであって、前記一方の板の端部に並行し、前記他方の板の表面側に突出したビード状の屈曲凸部の頂上部または溶接される側の傾斜面部に溶接止端部が位置するようにした。これにより、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手は、溶接止端部における応力集中(stress concentration)が抑制されるため、前記溶接止端部からの疲労破壊(fatigue failure)を防ぐことができ、前記重ね隅肉アーク溶接継手により接合された接合部品の疲労強度を向上させることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る重ね隅肉アーク溶接継手の断面図である。 図2は、本発明の重ね隅肉アーク溶接継手と従来の重ね隅肉アーク溶接継手を説明する断面図である。 図3は、本発明の一実施形態に係る重ね隅肉アーク溶接継手の他の態様の断面図である。 図4は、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手で接合された自動車用足回り部品の一例の斜視図である。 図5は、本発明の他の実施形態に係る重ね隅肉アーク溶接継手の断面図である。 図6は、本発明の他の実施形態に係る重ね隅肉アーク溶接継手を説明する断面図である。 図7は、実施例1及び実施例2における溶接方法の説明図である。 図8は、実施例1及び実施例2における平面曲げ(plane bending)疲労試験(fatigue test)の疲労試験片の形状の説明図である。 図9は、実施例1及び実施例2における疲労試験方法の説明図である。 図10は、実施例1における屈曲凸部の形状の説明図である。 図11は、実施例1における疲労試験結果の図である。 図12は、実施例2における重ね隅肉アーク溶接継手の形状の説明図である。
[実施の形態1]
 以下、本発明の一実施の形態に係る重ね隅肉アーク溶接継手について、具体的に説明する。本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手1は、図1に示すように、2枚の板を重ねて、一方の板(上側部品9の縦壁部(side wall portion)9a)の端部と他方の部品(下側部品3の縦壁部3a)の表面とを、上側部品9の端部に沿って接合するに際し、ビード状の屈曲凸部5の頂上部に溶接止端部1aが位置するように、アーク溶接にて線状に接合したものである。すなわち、重ね隅肉アーク溶接継手1には、上側部品9の縦壁部9aの端部に並行し、かつ当該端部と溶接される下側部品3の縦壁部3aの表面側に突出するように、ビード状の屈曲凸部5が形成されている。
 ここで、図1に示すように、下側部品3に屈曲凸部5を設けて上側部品9の端部とアーク溶接することにより重ね隅肉アーク溶接継手1の疲労強度が向上する理由について、図2に基づいて説明する。
 従来の重ね隅肉アーク溶接継手11の場合、図2(a)に示すように、金属板(metal sheet)が重なる部分の断面形状は、下側部品13の金属板の表面と上側部品9の金属板の端部とにより直角形状となる(図2(a)中の点線)。そして、下側部品13と上側部品9との重ね隅肉アーク溶接継手11では、前記直角形状の直角部を中心とし、下側部品13の金属板の表面との交点及び上側部品9の金属板の表面との交点がそれぞれ溶接止端部11a及び溶接止端部11bとなる。
 一方、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手1の場合、図2(b)に示すように、屈曲凸部5が形成された下側部品3側の溶接止端部1aは、屈曲凸部5の頂上部に位置する。
 このような形状の重ね隅肉アーク溶接継手1及び重ね隅肉アーク溶接継手11に応力が集中する場合の応力集中係数(stress concentration factor)Kは、下式(1)により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、式(1)中の記号は、図2に示すように、θがフランク角(flank angle)、ρが曲率半径(radius of curvature)、Tが重ね部厚さ、tが下板厚さ、hが溶接ビード高さ(溶接ビードの頂上部と溶接止端部との板厚方向の差)である。式(1)より、フランク角θ及び曲率半径ρが大きいと、応力集中係数Kが小さくなり、応力集中が緩和されることがわかる。
 図2(b)に示す本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手1は、図2(a)に示す従来の重ね隅肉アーク溶接継手11と比べると、屈曲凸部5の頂上部に溶接止端部1aが位置している。従って、重ね隅肉アーク溶接継手1は、溶接ビード高さhが小さくなり、溶接止端部1bでの溶融金属の盛り上がりが小さくなる。その結果、重ね隅肉アーク溶接継手1では、溶接止端部1aにおけるフランク角θが大きくなる。
 さらに、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手1において、従来の重ね隅肉アーク溶接継手11の溶接止端部11aに相当する部位は屈曲凸部5の溶接止端部1aである。従って、重ね隅肉アーク溶接継手1は、溶接止端部1aにおける曲率半径ρ(図2(b)参照)を大きくすることにより溶接止端部1aにおける応力集中を緩和することができるため、疲労強度を向上させることができる。
 また、式(1)より、溶接ビード高さhが小さいと応力集中係数Kも小さくなることがわかる。本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手1の溶接ビード高さhは、図2(a)に示す従来の重ね隅肉アーク溶接継手11の溶接ビード高さhと比べて著しく小さくなる。従って、本発明によれば、疲労強度を充分に向上させることが可能となる。
 以上のように、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手1は、従来の重ね隅肉アーク溶接継手11よりも応力集中係数Kを小さくすることができるため、疲労強度を向上させることが可能となる。
 なお、下側部品3に形成する屈曲凸部5は、図3に示すように、頂上部が平坦な形状であってもよい(図3中のA参照)。この場合、図2(b)に示すような重ね隅肉アーク溶接継手1の場合と同様に、下側部品3側に位置する溶接止端部1aのフランク角θ及び曲率半径ρを大きくすることができるため、溶接止端部1aにおける応力集中を緩和することができる。さらに、図3に示すように屈曲凸部5の頂上部を平坦にすることにより、溶接止端部1aが当該頂上部に位置するようにアーク溶接することが容易となる。
 本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手1は、例えば、図4に示すサスペンションアーム(suspension arm)21のような自動車用足回り部品において、重ね代を設けて2枚の板を重ね、上側部品25の端部と下側部品23の表面とを、上側部品25の端部に沿ってアーク溶接する際に適用することができる。
 サスペンションアーム21では、例えば、ブレーキで停止する際に車体(automotive body)の前後方向に荷重(load)が発生する。そして、このような荷重が繰り返し作用するため、上側部品25と下側部品23との接合部27の疲労強度が問題となるが、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手1で2部品を接合することによって、疲労強度を向上させることができる。
[実施の形態2]
 以下、本発明の他の実施の形態に係る重ね隅肉アーク溶接継手について、図5及び図6に基づいて具体的に説明する。なお、図5及び図6において、図1又は図2と同一又は対応する部分には同一の符号を付してある。
 本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手31は、図5に示すように、一方の板(上側部品9)の縦壁部9aの端部と他方の板(下側部品3)の縦壁部3aの表面とを、前記端部に沿って接合するに際し、ビード状の屈曲凸部5において上側部品9の端部と溶接される側の傾斜面部7に、溶接止端部1cが位置するようにアーク溶接にて線状に接合したものである。すなわち、重ね隅肉アーク溶接継手31には、上側部品9の縦壁部9aの端部に並行し、かつ当該端部と溶接される下側部品3の縦壁部3aの表面側に突出するように、ビード状の屈曲凸部5が形成されている。
 ここで、図5に示すように、下側部品3に屈曲凸部5を設け、上側部品9の端部と、下側部品3の屈曲凸部5の傾斜面部7とをアーク溶接することにより、重ね隅肉アーク溶接継手31の疲労強度が向上する理由を図6に基づいて説明する。
 本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手31の場合(図6参照)、屈曲凸部5が形成された下側部品3側の溶接止端部31aは、屈曲凸部5の溶接される側の傾斜面部7に位置する。このような形状は、板幅方向にノッチ(notch)を有する部材とみなすことができ、当該ノッチに応力が集中する場合の応力集中係数を考慮する必要がある。この応力集中係数Kは、下式(2)により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ここで、式(2)中の記号は、図6に示すように、θがフランク角、ρが曲率半径、t1が下側部品3の板厚、t2が上側部品9の板厚、hが溶接ビード高さである。式(2)より、溶接ビード高さhが小さいと、応力集中係数Kが小さくなり、応力集中が緩和されることがわかる。
 溶融金属(molten metal)の濡れ性(wettability)や量が同じである場合、溶融金属の形状が溶融固化後の形状に影響する。そのため、図2(a)に示したような従来の重ね隅肉アーク溶接継手11と比べて、図6に示すような傾斜面部7に溶接止端部31aが位置する、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手31は、明らかに溶接ビード高さhが小さい。従って、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手31は、従来の重ね隅肉アーク溶接継手11よりも応力集中係数Kが小さくなり、応力集中が緩和されることにより、疲労強度が向上する。
 また、従来の重ね隅肉アーク溶接継手11の場合、アーク溶接の溶接方向に溶接ムラ(welding irregularities)が生じ易く、溶融金属が不足する部分を基点に疲労破壊し易くなることが問題であり、溶接方向に均一な溶接が可能となる方法が望まれていた。
 従来の重ね隅肉アーク溶接継手11では、図2(a)に示すように、溶接する部位は、上側部品9の縦壁部9aの端部と、下側部品13の縦壁部13aの表面とが交差する直角部の中心(角部)である。そのため、溶接止端部11a及び溶接止端部11bは、それぞれ溶融金属と下側部品13の表面との交点、及び溶融金属と上側部品9の表面との交点となる。従って、溶融金属は、重力が作用することにより下側部品13の表面に流れ易い状態となり、溶接条件や金属板表面の状態にわずかなバラツキ(variation)があると、溶融金属の濡れ性が変わり、溶接ムラが発生し易くなる。
 これに対して、本発明の場合、図6に示すように、一方の溶接止端部31aが下側部品3の傾斜面部7に位置し、他方の溶接止端部31bは上側部品9の表面に位置することにより、下側部品3の傾斜面部7と上側部品9の端部とによって溝形状が形成される。そして、アーク溶接はこの溝形状に沿って行われるため、溶接条件や金属板表面の状態に多少のバラツキがあっても、溶融金属には重力が作用し、溶融金属自身に溶接ムラを均等化する作用が働く。従って、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手31では、溶接ムラが生じにくく、安定した溶接が可能となり、その結果、疲労強度が向上する。なお、図2(b)に示すように、本発明に係る屈曲凸部5の頂上部に溶接止端部1aが位置する場合も同様であり、溶接ムラが生じにくく、安定した溶接が可能である。
 さらに、重ね隅肉アーク溶接継手が板の表面と平行な方向に繰り返し応力を受ける場合、一般に、疲労破壊は溶接止端部から発生し易く、亀裂はほぼ板厚方向に伝播する。ここで、従来の重ね隅肉アーク溶接継手11(図2(a)参照)と、傾斜面部7を設けて溶接する本発明の重ね隅肉アーク溶接継手31(図2(b)及び図6参照)とにおいて、一方の溶接止端部11b又は溶接止端部31bは、どちらも溶融金属と上側部品9の金属板表面との交点であって、どちらも同位置となる。
 しかし、従来の重ね隅肉アーク溶接継手11の場合、他方の溶接止端部11aは下側部品3の表面となる(図2(a)参照)。そのため、従来の重ね隅肉溶接では、亀裂の伝播方向が下側部品3の表面に対してほぼ垂直となり、この亀裂の伝播方向が疲労の繰り返しの応力の方向(下側部品3の表面と平行な方向)とはほぼ垂直の関係となるため、亀裂の伝播長(propagation length)が短くなる。
 これに比べて、本発明の重ね隅肉アーク溶接継手31では、下側部品3の表面に傾斜面部7があり(図2(b)及び図6参照)、上側部品9の板厚方向とほぼ平行に亀裂が伝播する。そのため、重ね隅肉アーク溶接継手31では、傾斜面部7においては板厚方向に対して斜めに亀裂が伝播するため、伝播長が従来の重ね隅肉アーク溶接継手11より長くなる。その結果、本発明の重ね隅肉アーク溶接継手31は、従来の重ね隅肉アーク溶接継手11より疲労寿命が向上する。
 なお、実施の形態1と同様に、図4に示すサスペンションアーム21のように、重ね代を設けて2部品を嵌合してアーク溶接した接合部品において、上側部品25の縦壁部の端部と下側部品23との接合部27に、本実施の形態2に係る重ね隅肉アーク溶接継手31を適用することにより、前記接合部品の疲労強度を向上することができる。
 本発明の作用効果について確認するための実験を行った。以下ではこの実験内容について説明する。本実施例1では、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手1(図2(b)参照)又は従来の重ね隅肉アーク溶接継手11(図2(a)参照)により接合された2枚の鋼板からなる疲労試験片を用いて基礎疲労試験を行い、それぞれの疲労強度を評価した。
 疲労試験片は、板厚tが2.6mmの780MPa級熱延鋼板を供試材とし、以下の手順で作製した。まず、前記供試材から300mm×100mmの寸法の鋼板片を複数切り出した。そして、切り出した鋼板片の長辺側(300mm)の端部と並行にビード状の屈曲凸部5を形成した。
 次に、図7に示すように、切り出した鋼板片43と、屈曲凸部5を形成した鋼板片45とを重ね合わせ、鋼板片43の端部に沿ってアーク溶接することにより、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手1(図2(b)参照)で接合された試験体を作製した。そして、作製した試験体から図8に示す形状の疲労試験片41を採取し、疲労試験を行った。
 溶接条件は、溶接電流を180A、電圧を22.5V、トーチ速度を80cm/min、シールドガスをAr-20%COとし、溶接ワイヤには直径1.2mmの780MPa級高張力鋼(high-strength steel)用を使用した。
 さらに、疲労試験は、片振り平面曲げ(pulsating plane bending)で行い、前記疲労試験片41の溶接ビードが下側を向くように試験機に設置した。その際、上板を試験機の駆動アーム側に、下板を試験機の計測スイングアーム側に固定し、下板の板厚中央が曲げ中立面となるように疲労試験片41を設置した。そして、図9に示すように、前記駆動アームを介して疲労試験片41に目標応力が加えられるように繰返し荷重を与え、疲労試験片41に亀裂が発生するまで試験を行った。疲労試験片41に加えられる応力は、前記計測スイングアームを介して計測されたモーメント(moment)と、疲労試験片41の板厚及び板幅(上板と下板の平均値)から求めた。また、疲労試験条件は、応力比を0(片振り)、試験周波数を20Hzとし、疲労試験は最長1000万回で打ち切った。
 同様に、比較例として、供試材から切り出した2枚の鋼板片を重ね合わせ、一方の鋼板片の端部と他方の鋼板片の表面とをアーク溶接により線状に接合することにより、従来の重ね隅肉アーク溶接継手11(図2(a)参照)で接合された試験体を作製した。そして、作製した試験体から疲労試験片を採取し、疲労試験を行った。比較例の溶接条件及び疲労試験条件は、疲労試験片41の場合と同様とした。
 本実施例1では、図10に示す屈曲凸部5の形状を変化させて、重ね隅肉アーク溶接継手1の疲労強度を検討した。ここで、屈曲凸部5の形状は、図10に示すように、屈曲凸部5の高さをh1、屈曲凸部5において溶接されない側の立ち上がり部5aの曲率半径をρ1、立ち上がり部5aの立ち上がり角度をθ1、溶接されない側の頂上部の曲率半径をρ2、頂上部のR終わり部と立ち上がり部5aとの幅をWp、屈曲凸部5の幅をWbで規定した。表1にプレス成形により形成したビード状の屈曲凸部5の形状を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 なお、表1における比較例(No.10)は、図2(a)に示すような従来の重ね隅肉アーク溶接継手11を有する疲労試験片である。
 図11に、繰り返し数300万サイクルでの疲労強度(応力振幅(stress amplitude))の試験結果を示す。従来の重ね隅肉アーク溶接継手11である比較例No.10と比べて、本発明例であるNo.1~No.9は、いずれも疲労強度が向上した結果となった。ここで、本発明例において、No.1,2,4,5,6では溶接止端部1aに、No.3,7,8,9では屈曲凸部5の立ち上がり部5aに疲労亀裂(fatigue crack)が生じた。
 屈曲凸部5の高さh1が異なるNo.1~No.3では、高さh1の増大に伴って溶接止端部1aへの応力集中が低減して疲労強度が向上した。また、本実施例No.1~No.3において屈曲凸部5の高さh1が最も高いNo.3では、溶接止端部1aに疲労亀裂が発生せず、屈曲凸部5の立ち上がり部5aへの応力集中により疲労亀裂が生じた。
 屈曲凸部5の立ち上がり部5aにおける曲率半径ρ1が異なるNo.4~No.6では、曲率半径ρ1の増大に伴って立ち上がり部5aにおける応力集中が低減し、溶接止端部1aに疲労亀裂が発生した。ここで、No.4~No.6における屈曲凸部5の高さh1は、溶接止端部1aにおける応力集中が低いNo.3の場合と同じである。従って、No.4~No.6では、溶接止端部1aにおける応力集中が低いため、いずれも良好な疲労強度を示した。
 また、No.4~No.6は、立ち上がり部5aにおける曲率半径ρ1が、No.1~No.3の曲率半径ρ1=0.8mmよりも大きい。このように、曲率半径ρ1=0.8mm以上で良好な疲労強度が得られた。No.9は、高さh1が良好な条件であったため、屈曲凸部5の立ち上がり部5aから疲労亀裂が発生している。従って、No.9は、曲率半径ρ1が0.5mmと低いものの、従来の重ね隅肉アーク溶接継手である比較例(No.10)より高い疲労強度を示した。
 屈曲凸部5における立ち上がり部5aの立ち上がり角度θ1が異なるNo.7と、溶接されない側の頂上部の曲率半径ρ2が異なるNo.8とでは、疲労亀裂の発生位置が屈曲凸部5の立ち上がり部5aであったため、どちらも良好な疲労強度を示した。
 以上より、接合に供される2枚の板のうち、一方の板の端部と他方の板の表面とを前記一方の板の端部に沿って溶接する際に、一方の板の端部に並行し、他方の板の表面側に突出したビード状の屈曲凸部の頂上部に溶接止端部が位置するようにすることで、疲労強度が向上することが実証された。
 本実施例2では、図12(a)に示す本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手31で接合された疲労試験片を用いて基礎疲労試験を行い、その疲労特性を評価した。
 本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手31で接合された疲労試験片は、実施例1と同様に、板厚tが2.6mmの780MPa級熱延鋼板を供試材とし、以下の手順で作製した。まず、前記供試材から300mm×100mmの寸法の鋼板片を複数切り出した。そして、切り出した鋼板片の長辺側(300mm)の端部と並行となるように、ベンダー(bender)を用いた曲げ成形によりビード状の屈曲凸部5を形成し、鋼板片とした。
 次に、図7に示すように、切り出した鋼板片43と、屈曲凸部5を形成した鋼板片45とを重ね合わせ、一方の溶接止端部31aが屈曲凸部5の溶接される側の傾斜面部7に位置するように鋼板片43の端部に沿ってアーク溶接し、本発明に係る重ね隅肉アーク溶接継手で接合された試験体を作製した。作製された試験体から、図8に示す疲労試験片41と同一形状の疲労試験片を採取した。
 同様に、比較例として、前記供試材から切り出した2枚の前記鋼板片を重ね合わせ、一方の鋼板片の端部と他方の鋼板片の表面とをアーク溶接により線状に接合することにより、従来の重ね隅肉アーク溶接継手11(図12(b)参照)で接合された試験体を作製した。そして、作製された試験体から、図8に示す疲労試験片41と同一形状の疲労試験片を採取した。
 図12に、本発明例の疲労試験片(図12(a)参照)と、比較例の疲労試験片(図12(b)参照)における溶接ビード付近の断面図とを示す。図12(a)に示す本発明例の疲労試験片において、成形した屈曲凸部5により設けられた傾斜面部7の高さ(深さ)Dは、供試材の板厚t2と等しい2.3mmとし、屈曲凸部5により形成される傾斜面部7の傾斜角度θは45°とし、鋼板片43の端部と鋼板片45の屈曲凸部5の立ち上がり部5aとの距離L1は2mmとし、鋼板片43と鋼板片45の重ね代L2は5mmとした。そして、図12(b)に示す比較例の疲労試験片においても、鋼板片43と鋼板片45の重ね代L2は5mmとした。また、溶接ビード幅Wは、本発明例と比較例とで同じになるように、5.5mm又は7mmとした。
 本発明例及び比較例において、アーク溶接条件はともに、溶接電流を185A又は205Aとし、電圧を19V又は23Vとし、溶接速度を85cm/minとし、シールドガスをAr-20%COとし、溶接ワイヤには直径1.2mmの780MPa級高張力鋼を使用した。アーク溶接条件を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 疲労試験は、実施例1と同様に、片振り平面曲げで行い、前記疲労試験片の溶接ビードが下側を向くように前記試験機に設置した。その際、上板を試験機の駆動アーム側に、下板を試験機の計測スイングアーム側に固定し、下板の板厚中央が曲げ中立面となるように疲労試験片41を設置した。そして、前記駆動アームを介して疲労試験片41に目標応力が加えられるように繰返し荷重を与え、疲労試験片41に亀裂が発生するまで試験を行った(図9参照)。疲労試験片41に加えられる応力は、前記計測スイングアームを介して計測されたモーメントと、疲労試験片41の板厚及び板幅(上板と下板の平均値)とから求めた。疲労試験条件は、応力比を0(片振り)、試験周波数を20Hzとし、疲労試験は最長1000万回で打ち切った。
 疲労試験結果を前記した表2に示す。前述のとおり、本発明例は、図12(a)に示した、傾斜面部に溶接止端部がある重ね隅肉アーク溶接継手で接合された疲労試験片の試験結果である。一方、比較例は図12(b)に示した、従来技術の重ね隅肉アーク溶接継手で接合された疲労試験片の試験結果である。表2より、目標応力ごとに比べた場合、本発明例は、溶接条件に拘らず、比較例の疲労寿命(fatigue life)を大きく上回る結果となった。
 本発明は、重ね隅肉アーク溶接継手により接合された接合部品の疲労強度を向上させることができるため、重ね隅肉アーク溶接継手に適用することができる。
  1 重ね隅肉アーク溶接継手
  1a 溶接止端部(下側部品側)
  1b 溶接止端部(上側部品側)
  3 下側部品
  3a 縦壁部
  5 屈曲凸部
  5a 立ち上がり部
  9 上側部品
  9a 縦壁部
 11 重ね隅肉アーク溶接継手
 11a 溶接止端部(下側部品側)
 11b 溶接止端部(上側部品側)
 13 下側部品
 13a 縦壁部
 21 サスペンションアーム
 23 下側部品
 25 上側部品
 27 接合部
 31 重ね隅肉アーク溶接継手
 31a 溶接止端部
 31b 溶接止端部
 41 疲労試験片
 43 鋼板片
 45 鋼板片

Claims (4)

  1.  2枚の板を重ねて、一方の板の端部と他方の板の表面を前記一方の板の端部に沿って溶接した重ね隅肉アーク溶接継手であって、
     前記他方の板の表面側に突出したビード状の屈曲凸部を設け、該屈曲凸部の頂上部に溶接止端部が位置することを特徴とする重ね隅肉アーク溶接継手。
  2.  前記頂上部が平坦であることを特徴とする請求項1に記載の重ね隅肉アーク溶接継手。
  3.  前記屈曲凸部の溶接していない側における前記屈曲凸部の立ち上がり部の曲率半径が0.8mm以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の重ね隅肉アーク溶接継手。
  4.  2枚の板を重ねて、一方の板の端部と他方の板の表面を前記一方の板の端部に沿って溶接した重ね隅肉アーク溶接継手であって、
     前記他方の板の表面側に突出したビード状の屈曲凸部を設け、該屈曲凸部の傾斜面部のうち、前記一方の板の端部と溶接される側の前記傾斜面部に溶接止端部が位置することを特徴とする重ね隅肉アーク溶接継手。
PCT/JP2016/052254 2015-02-12 2016-01-27 重ね隅肉アーク溶接継手 WO2016129388A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/547,256 US10590974B2 (en) 2015-02-12 2016-01-27 Lap fillet arc-welded joint
EP16749033.3A EP3257612B1 (en) 2015-02-12 2016-01-27 Lap fillet arc-welded joint
MX2017010264A MX2017010264A (es) 2015-02-12 2016-01-27 Union traslapada soldada por arco en angulo.
CN201680009319.8A CN107206525B (zh) 2015-02-12 2016-01-27 搭接角焊电弧焊接头
KR1020177024018A KR101973308B1 (ko) 2015-02-12 2016-01-27 랩 필릿 아크 용접 이음매

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015025551A JP5994879B2 (ja) 2015-02-12 2015-02-12 重ね隅肉アーク溶接継手
JP2015-025551 2015-02-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016129388A1 true WO2016129388A1 (ja) 2016-08-18

Family

ID=56615232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/052254 WO2016129388A1 (ja) 2015-02-12 2016-01-27 重ね隅肉アーク溶接継手

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10590974B2 (ja)
EP (1) EP3257612B1 (ja)
JP (1) JP5994879B2 (ja)
KR (1) KR101973308B1 (ja)
CN (1) CN107206525B (ja)
MX (1) MX2017010264A (ja)
WO (1) WO2016129388A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6114785B2 (ja) * 2015-05-29 2017-04-12 日新製鋼株式会社 溶接部外観と溶接強度に優れた溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法、および溶接部材の製造方法
JP6065147B1 (ja) * 2015-10-26 2017-01-25 Jfeスチール株式会社 重ね隅肉アーク溶接継手、プレス成形部品の接合構造
KR101876079B1 (ko) * 2016-11-17 2018-07-06 현대자동차주식회사 하프셀 결합구조 및 이를 포함하는 배기매니폴드, 하프셀 조인트방법
KR102266643B1 (ko) * 2017-02-28 2021-06-17 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 겹치기 필렛 아크 용접 이음매 및 그 제조 방법
KR20210122408A (ko) 2020-03-31 2021-10-12 현대자동차주식회사 T형 용접 이음매의 접합 구조
KR20210156987A (ko) * 2020-06-19 2021-12-28 현대자동차주식회사 모재에 형상을 부여하는 방식의 용접 방법 및 이를 위한 모재

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0675794B2 (ja) * 1986-06-20 1994-09-28 石川島播磨重工業株式会社 T型継手
JPH079135A (ja) * 1993-06-25 1995-01-13 Fuji Heavy Ind Ltd 板部材の結合方法
DE19926796A1 (de) * 1999-06-11 2000-12-14 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Schweißteil und Schweißverfahren
DE19932415C1 (de) * 1999-07-14 2001-02-15 Thyssenkrupp Ind Ag Verfahren zum Laserstrahlschweißen einer Kfz-Tür oder Kfz-Klappe
JP2001047231A (ja) * 1999-08-04 2001-02-20 Topre Corp 重ね合わせ溶接法
JP2008221300A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Press Kogyo Co Ltd 隅肉溶接部の構造及び隅肉溶接方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE417167C (de) * 1922-02-16 1925-08-06 Eugen Wolf Dr Durch autogenes Schweissen hergestellte Verbindung von Metallteilen
FR2520648B1 (fr) 1982-01-29 1986-06-13 Cimt Lorraine Procede d'assemblage par soudage bord a bord de profiles et paroi obtenue par ce procede
JPH0244627B2 (ja) 1986-06-16 1990-10-04 Seiwa Kogyosho Kk Denkionsuikitonokantainoseizohoho
JPS635873A (ja) * 1986-06-25 1988-01-11 Diesel Kiki Co Ltd パイプとパイプの溶接方法
US5476210A (en) 1993-06-25 1995-12-19 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Structure for joining plate elements and method for joining the same
JP3362624B2 (ja) 1997-01-10 2003-01-07 日本鋼管株式会社 重ね溶接継手の疲労特性向上方法
JP3657851B2 (ja) * 2000-04-13 2005-06-08 ダイハツ工業株式会社 板材の接合方法
FI110238B (fi) * 2001-01-31 2002-12-31 Innowork Oy Menetelmä kotelopalkin valmistamiseksi sekä menetelmän mukaan valmistettu kotelopalkki ja kotelopalkin rakenneosa
JP4867095B2 (ja) * 2001-07-24 2012-02-01 株式会社日立製作所 密閉形圧縮機
CN2533341Y (zh) * 2002-04-16 2003-01-29 梁荣顺 一种接头采用双焊缝密封结构的压力容器
JP5087578B2 (ja) * 2009-03-30 2012-12-05 本田技研工業株式会社 車体側部構造
JP6373550B2 (ja) 2011-03-31 2018-08-15 Jfeスチール株式会社 ガスシールドアーク溶接方法
JP5898576B2 (ja) 2012-06-25 2016-04-06 株式会社神戸製鋼所 多層アーク溶接継手の製造方法
CN203528226U (zh) * 2013-10-18 2014-04-09 丰田自动车株式会社 悬架臂
JP6202391B2 (ja) 2013-12-25 2017-09-27 株式会社ノーリツ 熱交換器およびその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0675794B2 (ja) * 1986-06-20 1994-09-28 石川島播磨重工業株式会社 T型継手
JPH079135A (ja) * 1993-06-25 1995-01-13 Fuji Heavy Ind Ltd 板部材の結合方法
DE19926796A1 (de) * 1999-06-11 2000-12-14 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Schweißteil und Schweißverfahren
DE19932415C1 (de) * 1999-07-14 2001-02-15 Thyssenkrupp Ind Ag Verfahren zum Laserstrahlschweißen einer Kfz-Tür oder Kfz-Klappe
JP2001047231A (ja) * 1999-08-04 2001-02-20 Topre Corp 重ね合わせ溶接法
JP2008221300A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Press Kogyo Co Ltd 隅肉溶接部の構造及び隅肉溶接方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3257612A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
US10590974B2 (en) 2020-03-17
JP2016147288A (ja) 2016-08-18
CN107206525A (zh) 2017-09-26
KR20170105116A (ko) 2017-09-18
EP3257612B1 (en) 2019-09-04
EP3257612A1 (en) 2017-12-20
KR101973308B1 (ko) 2019-04-26
US20180274575A1 (en) 2018-09-27
CN107206525B (zh) 2019-06-25
JP5994879B2 (ja) 2016-09-21
EP3257612A4 (en) 2018-08-29
MX2017010264A (es) 2017-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016129388A1 (ja) 重ね隅肉アーク溶接継手
CN107206858B (zh) 冲压成形部件的接合构造、具有该接合构造的汽车用构造部件以及接合部件的制造方法
JP5843015B2 (ja) 隅肉アーク溶接継手の形成方法及び隅肉アーク溶接継手
JP6008072B1 (ja) 隅肉溶接継手及びその製造方法
JP5985901B2 (ja) 溶接継手およびその形成方法
JP4568161B2 (ja) テーラードブランク材の溶接構造部材
TW201713439A (zh) 填角焊接方法及填角焊接接頭
WO2017073129A1 (ja) 重ね隅肉アーク溶接継手及びプレス成形部品の接合構造
JP2017196950A (ja) 接合構造体、該接合構造体の製造方法
JP6579139B2 (ja) 車体の閉断面部材の隅肉溶接継手構造
JP6369448B2 (ja) 重ね隅肉アーク溶接継手、該重ね隅肉アーク溶接継手を有する自動車用構造部品
규열배 et al. Development trend and prospect for improving fatigue performance of advanced high strength steel welds in automotive chassis applications
JP6575405B2 (ja) 溶接構造部材
JP6984495B2 (ja) 隅肉溶接継手及びその製造方法
KR20120009900A (ko) 용접 구조물 및 그 제작방법
JP6750595B2 (ja) 重ね隅肉溶接継手の加工方法および重ね隅肉溶接継手の製造方法
WO2017217515A1 (ja) 脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体
JP2013081973A (ja) 疲労特性に優れた重ねすみ肉アーク溶接継手およびその製造方法
JP5679336B2 (ja) 脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体
JP6922753B2 (ja) 溶接接合構造体および溶接接合方法
JP2023147359A (ja) 重ね隅肉溶接継手の製造方法、重ね隅肉溶接継手の重ね幅の設定方法および重ね隅肉溶接継手
JP2020151756A (ja) 抵抗スポット溶接継手の製造方法及び抵抗スポット溶接継手
JP2009000740A (ja) 突合せ溶接部構造

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16749033

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15547256

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2016749033

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2017/010264

Country of ref document: MX

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177024018

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A