WO2020090916A1 - 自動車骨格部材 - Google Patents

自動車骨格部材 Download PDF

Info

Publication number
WO2020090916A1
WO2020090916A1 PCT/JP2019/042630 JP2019042630W WO2020090916A1 WO 2020090916 A1 WO2020090916 A1 WO 2020090916A1 JP 2019042630 W JP2019042630 W JP 2019042630W WO 2020090916 A1 WO2020090916 A1 WO 2020090916A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steel plate
hardness
weld metal
gpa
strength
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/042630
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤　泰弘
富士本　博紀
Original Assignee
日本製鉄株式会社
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 日本製鉄株式会社 filed Critical 日本製鉄株式会社
Priority to MX2020011829A priority Critical patent/MX2020011829A/es
Priority to EP19880201.9A priority patent/EP3766762B1/en
Priority to ES19880201T priority patent/ES2954425T3/es
Priority to CN201980068826.2A priority patent/CN112930299B/zh
Priority to KR1020207035947A priority patent/KR102262703B1/ko
Priority to JP2020503332A priority patent/JP6687178B1/ja
Priority to US17/057,617 priority patent/US11117624B2/en
Publication of WO2020090916A1 publication Critical patent/WO2020090916A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/002—Resistance welding; Severing by resistance heating specially adapted for particular articles or work
    • B23K11/0026—Welding of thin articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004—Filling of continuous seams
    • B23K33/008—Filling of continuous seams for automotive applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/0026—Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work
    • B23K9/0035—Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work of thin articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/02—Side panels
    • B62D25/025—Side sills thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/04—Door pillars ; windshield pillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/06—Fixed roofs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00—Connections between superstructure or understructure sub-units
    • B62D27/02—Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/007—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of special steel or specially treated steel, e.g. stainless steel or locally surface hardened steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006—Vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B23K2101/185—Tailored blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/01—Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2410/00—Constructional features of vehicle sub-units
    • B60Y2410/12—Production or manufacturing of vehicle parts
    • B60Y2410/124—Welded parts

Definitions

  • the present disclosure relates to a vehicle frame member.
  • weight reduction of the vehicle body is required to reduce carbon dioxide emissions contained in the exhaust gas of automobiles and improve fuel efficiency.
  • Patent Document 1 describes a technique for achieving both high strength and light weight by welding a main body member of a frame member of an automobile in a state where a reinforcement member is partially polymerized.
  • Patent Document 2 describes a technique of welding a first blank and a second blank and then performing hot press molding.
  • an object of the present invention is to improve the strength of the entire member including the welded portion and the impact absorption characteristics at a higher level.
  • Another object of the present invention is to provide a new and improved skeleton member capable of improving the joint strength between members.
  • a first steel plate and a second steel plate, and a first weld metal part for joining the interface between the first steel plate and the second steel plate The tensile strength of the first steel sheet is 1.0 GPa or more and 1.6 GPa or less,
  • the second steel sheet has a tensile strength of 1.8 GPa or more and 2.5 GPa or less
  • the first steel plate has a groove,
  • the second steel plate is overlapped with the groove,
  • the minimum Vickers hardness of a region within 4 mm around the first weld metal portion of the second steel plate is 80% or more of the hardness of the outside of the region of the second steel plate,
  • An automobile frame member is provided.
  • the Vickers hardness of the first weld metal portion may be 400 or more and 540 or less.
  • the first steel sheet includes a flange portion outside the groove portion, A third steel plate, and a second weld metal part for joining the interface between the third steel plate and the flange part,
  • the tensile strength of the third steel plate may be 0.45 GPa or more and 1.6 GPa or less.
  • an automobile skeleton member capable of improving the strength of the entire skeleton member and improving the shock absorbing property at a higher level and further improving the joint strength between the members.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line XZ showing an example of the automobile frame member according to the same embodiment. It is an enlarged view showing an example of a welding part concerning the embodiment. It is a graph which shows the hardness change of the welding part which concerns on a prior art example. It is a graph which shows an example of the hardness change of the welding part concerning the embodiment. It is explanatory drawing of the test which measures the tensile shear strength of the 1st weld metal part.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 11A. It is an appearance perspective view showing an example to which a car frame member concerning this embodiment is applied as a B pillar.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 11A. It is an appearance perspective view showing an example to which a car frame member concerning this embodiment is applied as a B pillar.
  • FIG. 12B is a sectional view taken along the line III-III ′ in FIG. 12A. It is an appearance perspective view showing an example to which a car frame member concerning this embodiment is applied as a roof rail. It is an appearance perspective view showing an example to which a car frame member concerning this embodiment is applied as a roof rail. It is an appearance perspective view showing an example in which a car frame member concerning this embodiment is applied as a side sill.
  • FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line V-V ′ in FIG. 14A. It is an exploded perspective view showing an example in which a car frame member concerning this embodiment is applied as a rear side member.
  • FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line VI-VI ′ of FIG. 15A. It is a sectional view showing an example in which a car frame member concerning this embodiment is applied as a floor member.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a skeleton member 1 according to the present embodiment.
  • the skeleton member 1 extends with the Y direction shown in FIG. 1 as a longitudinal direction, and is opened in the Z direction in a cross-sectional view (XZ plane) along the lateral direction. It has a rectangular shape.
  • the skeleton member 1 has a substantially hat shape when viewed in a cross section (XZ plane) along the lateral direction.
  • a first steel plate 10 and a second steel plate 20 are superposed.
  • the first steel plate 10 and the second steel plate 20 are welded and integrated via a plurality of first weld metal parts 40.
  • the first steel plate 10 is a member formed in a substantially hat shape in the XZ plane cross-sectional view in FIG. 1, and forms the outer shape of the skeleton member 1.
  • the first steel plate 10 includes a first top wall portion 11, a first vertical wall portion 15 bent from the first top wall portion 11 via a first bending portion 13, and a first vertical wall portion. It has a flange portion 17 that is bent outward from an end portion of the portion 15 opposite to the first ceiling wall portion 11 side.
  • the first steel plate 10 is provided with a groove portion 18 configured by having first vertical wall portions 15 bent via first bent portions 13 on both sides of the first ceiling wall portion 11.
  • the first steel plate 10 also includes flange portions 17 arranged on both outer sides of the groove portion 18.
  • the skeleton member 1 can have a closed cross-sectional shape by welding the flange portion 17 to a plate-shaped member (not shown and corresponding to a plate-shaped member 30 as a third steel plate described later).
  • the XZ plane cross section in FIG. 1 is a plane perpendicular to the ridgeline of the first bent portion 13.
  • the ridgeline of the first bent portion 13 is a line of intersection between a virtual surface extending the outer surface of the first ceiling wall portion 11 and a virtual surface extending the outer surface of the first vertical wall portion 15. Is the ridgeline.
  • the second steel plate 20 is formed in a rectangular shape with one side opened in the XZ plane sectional view in FIG.
  • the second steel plate 20 has a second top wall portion 21 and a second vertical wall portion 25 extending from the second top wall portion 21 via a second bent portion 23.
  • the second steel plate 20 is attached so as to be superposed on the substantially hat-shaped inner wall surface of the first steel plate 10, and functions as a reinforcing member. That is, the second steel plate 20 is attached to the inside of the first steel plate 10 in a substantially hat shape so as to overlap with each other, whereby the plate thickness of the skeleton member 1 can be increased, and the strength of the skeleton member 1 as a whole can be increased. improves.
  • the second steel plate 20 may be partially provided in the longitudinal direction of the first steel plate 10. Further, the second steel plate 20 may be provided so as to extend in the longitudinal direction of the first steel plate 10 (Y direction in FIG. 1). Further, the second steel plate 20 may be provided on the substantially hat-shaped outer wall surface of the first steel plate 10.
  • the second steel plate 20 is not limited to the rectangular shape with one side opened in the XZ plane sectional view in FIG.
  • a member having an L-shaped cross section may be used.
  • the second steel plate 20 is attached to the inside or outside of the bend of the first bent portion 13 of the first steel plate 10. It suffices that the second steel plate 20 is superposed on the first steel plate 10 in the groove portion 18, and any of the following cases is possible.
  • the case where the second steel plate 20 is arranged inside or outside the first top wall portion 11 of the first steel plate 10 and the first vertical wall portions 15 on both sides.
  • the case where the second steel plate 20 is arranged inside or outside the first top wall portion 11 of the first steel plate 10 and the first vertical wall portion 15 of only one side.
  • the case where the second steel plate 20 is arranged inside or outside either the first top wall portion 11 or the first vertical wall portion 15 of the first steel plate 10.
  • the material forming the first steel plate 10 includes a steel plate having a tensile strength of 1.0 GPa or more and 1.6 GPa or less. Further, as a material forming the first steel plate 10, a steel plate having a tensile strength of 1.5 GPa or less is desirable. Further, as a material forming the first steel plate 10, a steel plate having a tensile strength of 1.35 GPa or less is desirable.
  • the tensile strength of the first steel sheet 10 in the present disclosure is the tensile strength after the hardness control by the hot stamping method described later is performed.
  • the plate thickness of the steel plate used for the first steel plate 10 may be about 0.9 to 2.3 mm.
  • the carbon component in the steel plate used for the first steel plate 10 can be 0.23 mass% or less. Furthermore, the carbon component in the steel plate used for the first steel plate 10 can be 0.16 mass% or less.
  • the material constituting the second steel plate 20 may be a steel plate having a tensile strength of 1.8 GPa or more and 2.5 GPa or less. From the viewpoint of weldability, the tensile strength is more preferably 2.15 GPa or less.
  • the tensile strength of the second steel sheet 20 in the present disclosure is the tensile strength after the hardness control by the hot stamping method described later is performed. If a tensile test sample cannot be obtained, the Vickers hardness may be used as the tensile strength after being converted. For hardness conversion, the JIS hardness conversion table (SAE J 417, revised in 1983) may be used.
  • the tensile strength of 2.15 GPa not included in the hardness conversion table is considered to be Hv618, and 2.5 GPa is considered to be Hv720.
  • the plate thickness of the steel plate used for the second steel plate 20 may be about 0.9 to 2.6 mm.
  • the carbon component in the steel material used for the second steel plate 20 can be, for example, 0.27% or more and 0.38% or less in order to secure the strength as the reinforcing material.
  • the first steel plate 10 and the second steel plate 20 may have the same plate thickness or different plate thicknesses.
  • the first steel plate 10 forming the outer shape of the skeleton member 1 has a thin plate thickness
  • the second steel plate 20 serving as a reinforcing member has a relatively large thickness, so that the skeleton structure can secure strength. It is possible to reduce the weight of the member 1 as a whole.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the bending strength ratio of the skeletal member 1 according to this embodiment and the tensile strength of the second steel plate 20.
  • the bending strength of the skeleton member 1 when the steel plate of the second steel plate 20 is a steel plate having a tensile strength of 1.6 GPa, which is the upper limit of the strength class of the steel plate used for the first steel plate 10. Is set as 1 for comparison (white circle in FIG. 2).
  • the bending strength ratio of the skeleton member 1 shows a value of about 1.15. That is, when the tensile strength of the second steel plate 20 is 1.8 GPa or more, the strength of the skeleton member 1 as a whole is improved.
  • the bending strength ratio of the skeleton member 1 shows a value of about 1.23.
  • the bending strength ratio of the skeleton member 1 shows a value of about 1.45.
  • the entire skeletal member 1 The strength of can be improved.
  • the tensile strength of the second steel plate 20 becomes too high, the hardness of the first weld metal portion 40 becomes too high, as described later, and the first steel plate 10 and the second steel plate 20 are joined together. The strength may be reduced. Therefore, the tensile strength of the second steel plate 20 is set to 2.5 GPa or less.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the XZ plane showing an example of the skeleton member 1 according to the present embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line I-I ′ in FIG. 1.
  • the flange portion 17 of the first steel plate 10 is welded to the plate-shaped member 30 as the third steel plate, so that the skeleton member 1 has a closed cross section.
  • a second steel plate 20 is provided inside the closed cross section of the skeleton member 1.
  • the second steel plate 20 is welded to the first steel plate 10 via the first weld metal part 40.
  • the interface between the plate member 30 (third steel plate) and the flange portion 17 is joined by the second weld metal portion 41.
  • the first weld metal portion 40 is formed at the interface between the first top wall portion 11 of the first steel plate 10 and the second top wall portion 21 of the second steel plate 20. ..
  • the first weld metal portion 40 is formed at the interface between the first vertical wall portion 15 of the first steel plate 10 and the second vertical wall portion 25 of the second steel plate 20.
  • the first weld metal portion 40 has an interface between the first top wall portion 11 and the second top wall portion 21 or an interface between the first vertical wall portion 15 and the second vertical wall portion 25. It may be formed on at least one of them.
  • the first weld metal portion 40 has an interface between the first top wall portion 11 and the second top wall portion 21, or the first vertical wall portion 15 and the second vertical wall portion 25. It may be formed at a plurality of locations along the interface with. Moreover, as shown in FIG. 1, the first weld metal portion 40 may be formed at a plurality of locations along the longitudinal direction of the skeletal member 1 (Y direction in FIG. 1).
  • the first weld metal portion 40 may be provided not only in a dot shape, but also in a C shape, a U shape, an elliptical shape, a linear shape having a predetermined length, or a zigzag shape.
  • the second weld metal portion 41 can be located at any position on the interface between the flange portion 17 and the plate-shaped member 30, and has a dot shape, a C shape, It may be U-shaped, elliptical, linear with a predetermined length, zigzag, or the like.
  • the first weld metal portion 40 and the second weld metal portion 41 can be formed by applying various known joining techniques. As an example of a method of forming the first weld metal part 40 and the second weld metal part 41, spot welding, laser welding, and combination of spot welding and laser welding can be mentioned.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing an example of the first weld metal part 40 according to the present embodiment.
  • the first weld metal part 40 has the base material of the first steel plate 10 and the second steel plate 20 at the interface where the first steel plate 10 and the second steel plate 20 are overlapped.
  • the base material is a portion formed by melting and solidifying each other. That is, the 1st steel plate 10 and the 2nd steel plate 20 are welded by the 1st weld metal part 40 in the interface mutually overlapped.
  • the heat input during welding changes the characteristics and structure of the base material. ..
  • the peripheral area is called a heat affected zone (HAZ; Heat Affected Zone).
  • HZ Heat Affected Zone
  • the member to be welded is a steel plate containing a martensite structure
  • tempering softening partially occurs due to a temperature rise due to heat input in the heat affected zone.
  • the hardness in the heat affected zone may be lower than that of the base material.
  • Such a decrease in hardness in the heat-affected zone serves as a starting point of fracture when the member after welding receives a load, and may significantly affect the strength of the entire member.
  • the inventors have found that particularly when the member to be welded is a high-tensile steel plate having different tensile strengths, the difference in strength increases the effect of the hardness difference in the heat-affected zone. That is, in a steel sheet having a relatively high strength, the hardness of the original base material is sufficiently high, and therefore the degree of decrease in hardness of the heat-affected zone tends to increase. On the other hand, in the steel plate with low strength, the degree of decrease in hardness in the heat-affected zone is suppressed to be lower than in the steel plate with high strength. Therefore, when members having different strengths are welded to each other, the hardness decrease in the heat-affected zone on the steel plate side having higher strength becomes relatively significant.
  • FIG. 5A is a graph showing an example of changes in hardness of a welded portion and its periphery according to a conventional example.
  • the conditions for measuring the hardness of the welded part are as follows.
  • the method for preparing the measurement surface is based on JIS Z 2244. After polishing the surface to be measured using # 600 to # 1500 silicon carbide paper, diamond powder with a particle size of 1 ⁇ m to 6 ⁇ m is mirror-finished by using a liquid such as alcohol or a diluting liquid or pure water to make a mirror surface It corrodes and makes a nugget appear.
  • the hardness test is carried out by the method described in JIS Z2244. The hardness of the sample whose measurement surface has been prepared is measured using a Vickers hardness tester.
  • the load is measured at 1 kgf from the entire region of the first weld metal portion to the base metal side.
  • Hardness is measured at a pitch of 0.25 mm.
  • the measurement points are schematically shown in the continuous dots 50 in FIG.
  • the graph of FIG. 5A is obtained by plotting the hardness at each measurement point according to the distance when the center position of the first weld metal part 40 (corresponding to the nugget) is the origin.
  • the hardness of the first weld metal portion 40 is an average value of the hardness of the first steel plate 10 and the hardness of the second steel plate 20, and is, for example, about 500 Hv.
  • the hardness of the base material side of the first steel plate 10 is, for example, about 400 Hv.
  • the hardness of the second steel plate 20 on the base material side is, for example, about 600 Hv.
  • the hardness on the base metal side means the hardness in a region (a position sufficiently distant from the first weld metal portion 40) where there is no characteristic change due to the heat effect from the first weld metal portion 40, which is determined by welding conditions. It is an average value.
  • the hardness on the base material side is approximately the same as the hardness of each member before welding.
  • the hardness of the first weld metal part refers to the average value of the hardness of the first weld metal part 40 (nugget).
  • the hardness of the first steel plate 10 and the second steel plate 20 is partially reduced in the heat-affected zone 61 existing around the first weld metal portion 40. is doing.
  • the range of the heat-affected zone 61 is within 4 mm from the end of the first weld metal portion 40.
  • the part in which the hardness is partially decreased is a part that shows a peak due to the decrease in hardness in the measurement result of the change in hardness, and refers to a significant decrease in hardness excluding changes such as measurement errors. Specifically, for example, it means a decrease in hardness of 25 Hv or more in absolute value.
  • the absolute value of the hardness difference is about 80 Hv at the maximum.
  • the absolute value of the hardness difference is about 200 Hv at the maximum.
  • the decrease in hardness of the first steel plate 10 and the second steel plate 20 may significantly affect the strength of the entire member.
  • the decrease in hardness of the second steel plate 20 may significantly affect the strength of the entire member.
  • the present inventors have conceived to suppress the decrease in hardness around the first weld metal portion 40.
  • the inventors of the present invention perform a predetermined process described below to reduce the influence of heat input to the first weld metal portion 40, and perform a predetermined process on the peripheral region of the first weld metal portion 40 according to the present embodiment.
  • the hardness was controlled.
  • FIG. 5B is a graph showing an example of changes in hardness of the first weld metal portion 40 and its periphery according to the present embodiment.
  • the conditions for hardness measurement are the same as in the case of FIG. 5A.
  • the hardness of the first weld metal portion 40, the hardness of the first steel plate 10 on the base metal side, and the hardness of the second steel plate 20 on the base metal side are the same as those in FIG. 5A. It is about the same.
  • the periphery of the first weld metal portion 40 instead of the conventional heat-affected zone 61, there is a peripheral region 62 corresponding to the heat-affected zone 61.
  • the range of the peripheral region 62 is set to be a range along the periphery of the first weld metal part 40 and 4 mm outside from the end of the first weld metal part 40.
  • the end of the first weld metal part 40 refers to the boundary line of the first weld metal part 40 which can be visually recognized by the corrosion treatment under the hardness measurement condition of the first weld metal part 40 described above. Specifically, when the welding method is spot welding, it is the boundary between the first weld metal portion 40 and the base metal. Further, in the case of laser welding, it is the boundary of the widthwise end portions of the first weld metal portion 40.
  • the hardness of the peripheral region 62 of the first steel plate 10 according to the present embodiment is not largely reduced in part relative to the hardness of the base metal of the first steel plate 10.
  • the lower limit of the hardness in the peripheral region 62 of the first steel plate 10 according to this embodiment is equal to or higher than the hardness of the base metal of the first steel plate 10.
  • the hardness in the peripheral region 62 of the second steel plate 20 according to the present embodiment is not largely reduced in part relative to the hardness of the base material of the second steel plate 20. That is, the hardness of the peripheral region 62 of the second steel plate 20 is about 600 Hv, which is equivalent to the hardness of the base material of the second steel plate 20. Specifically, as shown in FIG. 5B, the hardness difference between the lower limit of the hardness in the peripheral region 62 of the second steel plate 20 according to the present embodiment and the base metal of the second steel plate 20 is 100 Hv in absolute value. It is below.
  • the lower limit of the hardness of the peripheral area 62 of the second steel plate 20 and the hardness of the base metal of the second steel sheet 20 are grasped.
  • the effect of the ratio with the hardness of the material on the occurrence of fracture in the peripheral region 62 was investigated.
  • the experimental conditions for the investigation are as follows. From the steel plate having a tensile strength of 1.8 GPa of 1.3 t ⁇ 25 mm ⁇ 25 mm in the center of the first test piece made of a steel plate having a tensile strength of 1.3 t ⁇ 25 mm ⁇ 200 mm and a tensile strength of 1.3 GPa.
  • the second test piece was laminated and spot-welded to form a plurality of tensile test pieces. After spot welding, each test piece was subjected to heat treatment while changing the conditions as appropriate to obtain test pieces having different lower limit hardness / base material hardness (%) in the peripheral region 62. A tensile test was performed on these test pieces at a speed of 10 mm / min, and the fracture surface was observed after fracture to evaluate the fracture mode. The results are summarized in Table 1 below.
  • the lower limit of hardness (minimum Vickers hardness) in the peripheral region 62 of the second steel plate 20 according to the present embodiment is set to 80% or more of the hardness of the base metal of the second steel plate 20. It was found that the strength of the skeleton member 1 as a whole was improved.
  • the lower limit of the hardness of the peripheral region 62 of the second steel plate 20 (minimum Vickers hardness) may be 90% or more of the hardness of the base material of the second steel plate 20. The influence of the ratio between the lower limit of the hardness of the peripheral region 62 and the hardness of the second steel plate 20 on the occurrence of fracture in the peripheral region 62 has been described above.
  • Hardness of the first weld metal part In addition to controlling the lower limit of hardness (minimum Vickers hardness) in the peripheral region 62 of the second steel plate 20, it is also important that the Vickers hardness of the first weld metal portion 40 be within a predetermined range. Is. That is, in the first weld metal part 40, the first steel plate 10 and the second steel plate 20 are melted and solidified, so that the hardness of the first weld metal part 40 is the same as the hardness of the first steel plate 10. It can be estimated as an almost average value with the hardness of the second steel plate 20.
  • the hardness of the first weld metal portion 40 is almost an average value of the hardness of the first steel plate 10 and the hardness of the second steel plate 20, when the tensile strength of the second steel plate 20 increases, The hardness of the first weld metal portion 40 is also proportionally increased. As a result, the hardness of the first weld metal portion 40 becomes too high, the toughness deteriorates, and the first weld metal portion 40 may be broken when an external force is applied to the skeleton member 1.
  • the tensile strength of the second steel plate 20 is set to 2.5 GPa or less, so that deterioration of toughness due to excessively high hardness of the first weld metal portion 40 is avoided.
  • the flat plate-shaped first steel plate 10 and the second steel plate 20 were joined at the first weld metal portion 40.
  • the diameter (nugget diameter) of the first weld metal portion 40 is 6.3 mm.
  • the 1st steel plate 10 and the 2nd steel plate 20 were mutually pulled, and the tensile shear strength (kN) was measured. The results are shown in Table 2 and FIG.
  • a tensile shear strength of 20.0 kN was taken as a pass line.
  • the tensile shear stress was 20.0 kN or more, which satisfied the passing line.
  • the tensile shear stress is 20. It became less than 0 kN.
  • the first steel plate 10 made of a steel plate having a relatively low strength and the second steel plate 20 made of a steel plate having a relatively high strength are welded together to improve the strength as the skeleton member 1, Further, since hardness reduction is avoided in the first weld metal portion 40, the reinforcing effect of the steel plate having high strength can be sufficiently exerted. Further, in the present embodiment, instead of the conventional heat-affected zone, the change in hardness is controlled in the region up to 4 mm outside the end of the first weld metal portion 40.
  • the strength-reduced area of the heat-affected zone does not occur around the first weld metal portion 40, the member does not break from the strength-reduced area at the time of collision and the first steel sheet 10 and the second steel sheet It is possible to maximize the effect of improving the strength by welding with 20.
  • the outer shape portion of the skeleton member 1 is formed of the first steel plate 10 having relatively low strength. As a result, when an impact load is input to the skeleton member 1, the skeleton member 1 is largely deformed without breaking, and thus the impact absorption energy can be increased.
  • the tensile strength of the second steel plate 20 by setting the tensile strength of the second steel plate 20 to be 2.5 GPa or less, the hardness of the first weld metal portion 40 is in the range of 400 to 540, and the toughness is improved. Therefore, the bonding strength between the first steel plate 10 and the second steel plate 20 increases, and even when an impact load is input to the skeleton member 1, the bonding state between the first steel plate 10 and the second steel plate 20. Can be maintained. Therefore, the skeleton member 1 can be largely deformed without breaking, and the impact absorption energy can be further increased.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another example of the skeleton member 1 according to the present embodiment.
  • This modified example is different from the above-described embodiment in the shape of the edge of the second vertical wall portion 25 of the second steel plate 20. Note that the other configurations of the present modification are common to the above-described embodiment, and therefore description thereof will be omitted.
  • the first steel plate 10 has a substantially hat shape in the XZ plane sectional view in FIG.
  • the second steel plate 20 has a rectangular shape in which one side is opened in the XZ plane sectional view.
  • the second steel plate 20 is attached to the inner wall surface of the first steel plate 10.
  • the edge of the second vertical wall portion 25 of the second steel plate 20 has a corrugated shape in which irregularities are alternately repeated along the longitudinal direction (Y direction) of the skeleton member 1. That is, in the second steel plate 20, the length of the second vertical wall portion 25 in the extending direction (Z direction) changes periodically.
  • a first weld metal portion 40 is formed on a convex portion of the second vertical wall portion 25, and the first steel plate 10 and the second steel plate 20 are welded via the first weld metal portion 40. ing.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a method for manufacturing a skeleton member according to the present embodiment.
  • first, the first steel plate 10 and the second steel plate 20 are prepared as a blank material (flat plate member).
  • first steel plate 10 and the second steel plate 20 are welded to each other via the first weld metal part 40.
  • the blank material composed of the first steel plate 10 and the second steel plate 20 integrated via the first weld metal part 40 is heated to an austenite region of about 900 ° C. in a heating furnace.
  • the blank material is formed into a predetermined shape by the hot stamping method and is quenched to form the skeleton member 1.
  • the hardness of the heat-affected zone of the first weld metal portion 40 is controlled within a predetermined range by the heating / quenching process.
  • shot blasting is performed and the scale on the steel plate surface is removed. The shot blasting step is not necessary when the steel sheet is plated with aluminum or zinc.
  • a steel sheet having a tensile strength of 1.6 GPa or less after quenching is often not adopted as a steel sheet for hot press materials (steel sheet used in hot stamping method). This is because the method of cold-pressing a cold high-strength steel sheet is economically advantageous in the region where the tensile strength is 1.6 GPa or less. If the tensile strength is 1.5 GPa or less, and further 1.35 GPa or less, the steel sheet for hot press material is not particularly adopted.
  • a second steel plate is overlaid on the first steel plate at a position where the rigidity is increased.
  • the periphery of the weld metal portion is softened. That is, the HAZ softened portion appears around the weld metal portion. If the HAZ softened portion is present, the skeleton member is easily broken from the HAZ softened portion when a load is applied to the skeleton member of an automobile or the like.
  • a steel plate for hot pressing prepared by stacking and welding the first steel plate 10 and the second steel plate 20 in advance is prepared in advance, and hot pressing (hot stamping) is performed. ) Do.
  • the HAZ softened portion generated during welding can be eliminated by quenching during hot pressing (hot stamping).
  • the tensile strength of the first steel plate 10 is made relatively low, and the second steel plate is made so that the hardness does not become too high even if the first weld metal part 40 is hardened.
  • An upper limit was set for the tensile strength of 20.
  • the tensile strength of the first steel plate 10 after quenching (after hot stamping) is 1.0 GPa to 1.6 GPa
  • the tensile strength of the second steel plate 20 after quenching (after hot stamping) is The combination of 1.8 GPa to 2.6 GPa can prevent the hardness of the first weld metal portion 40 from becoming too high. That is, if a steel plate having a tensile strength of 1.6 GPa or less, which is not normally used for hot stamping, is used for the first weld metal portion 40, the hardness of the first weld metal portion 40 may be too high. Can be avoided.
  • the hardness of the first weld metal portion 40 after quenching is preferably 400 to 540 Hv in Vickers hardness.
  • the skeleton member 1 of the present disclosure may be formed to have a closed cross section, as described above with reference to FIG.
  • the plate member 30 as the third steel plate is welded to the flange portion 17 of the first steel plate 10. Therefore, the second weld metal portion 41 is present at the interface between the flange portion 17 of the first steel plate 10 and the plate member 30.
  • the welding of the flange portion 17 of the first steel plate 10 and the plate-shaped member 30 is performed after hot pressing (hot stamping). Therefore, in the flange portion 17 and the plate-shaped member 30 of the first steel plate 10, a heat-affected zone (HAZ; Heat Affected Zone) appears in the vicinity of the second weld metal portion 41.
  • HAZ Heat Affected Zone
  • the tensile strength of the first steel sheet 10 is a relatively low value of 1.0 GPa to 1.6 GPa, and therefore the strength of the HAZ in the first steel sheet 10 is high. The effect of the decrease can be reduced.
  • the plate-shaped member 30 also has an effect of strength reduction due to HAZ. Can be reduced. More preferably, the plate member 30 has a tensile strength of 0.6 to 1.35 GPa, and optimally 0.6 to 1.25 GPa.
  • the plate member 30 is also generally called a closing plate. Even if the plate-like member 30 (closing plate) has a low tensile strength, the performance of the skeleton member 1 as a whole (initial load, impact energy absorption performance) does not easily deteriorate.
  • the flange portion 17 of the first steel plate 10 and the plate-shaped member 30 are welded. Also becomes good, and the bonding strength between the two is improved.
  • the outer shape portion of the skeleton member 1 is formed of the first steel plate 10 having a relatively low strength, and the flange portion 17 of the first steel plate 10 is welded to the plate member 30 to form the skeleton member 1 Is formed as a closed cross section. Since the strength of the first steel plate 10 is set to be relatively low, it is possible to reduce the decrease in hardness in the heat-affected zone during welding of the flange portion 17. As a result, the welding strength between the first steel plate 10 and the plate member 30 can be increased. That is, in the skeleton member 1, it is possible to suppress the occurrence of breakage starting from the welded portion of the first steel plate 10 and the plate-shaped member 30 and improve the strength of the skeleton member 1.
  • FIG. 10 is a diagram showing an automobile skeleton 100 as an example to which the skeleton member 1 according to an embodiment of the present disclosure is applied.
  • the skeleton member 1 may constitute the automobile skeleton 100 as a cabin skeleton or a shock absorbing skeleton.
  • Examples of application of the skeleton member 1 as a cabin skeleton include roof centering force 201, roof rail 203, B pillar 207, side sill 209, tunnel 211, A pillar lower 213, A pillar upper 215, kick clean force 227, floor cross member 229, Examples include the under lean force 231, the front header 233, and the like.
  • examples of application of the skeletal member 1 as a shock absorbing skeleton include a rear side member 205, an apron upper member 217, a bumper reinforcement 219, a crash box 221, a front side member 223, and the like.
  • FIG. 11A is an external perspective view showing an example in which the skeletal member 1 according to the present embodiment is applied as the B pillar 207a.
  • 11B is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ in FIG. 11A.
  • the B pillar 207a is a columnar member that connects the floor and the roof between the front seat and the rear seat on the side surface of the vehicle.
  • the skeleton member 1 according to the present embodiment is used in a portion connecting the floor and the roof.
  • the B pillar 207a is formed in a closed cross section by welding the flange portion of the substantially hat-shaped first steel plate 10 in cross section to the mating member 70 as the third steel plate.
  • a rectangular second steel plate 20 having one opening in cross section is provided inside the closed cross section of the B pillar 207.
  • the second steel plate 20 is welded to the inner wall surface of the first steel plate 10 via the first weld metal portion 40.
  • the mating member 70 has, for example, a flange portion at both ends in a cross-sectional view along the plate width direction, and two projecting portions that are adjacent to each flange portion and project to the outside of the closed cross section. Further, in the mating member 70, the flat plate portion connects between the two protruding portions.
  • the B pillar 207a is arranged so that the first steel plate 10 side is on the outside of the vehicle body and the mating member 70 side is on the inside of the vehicle body.
  • a cover member as a fourth member that covers the first steel plate 10 from the outside may be further provided on the outer side of the vehicle body of the B pillar 207a.
  • FIG. 12A is an external perspective view showing another example in which the skeleton member 1 according to the present embodiment is applied as the B pillar 207b.
  • 12B is a sectional view taken along the line III-III ′ in FIG. 12A.
  • the flange portion of the first steel plate 10 having a substantially hat shape in cross section is welded to the mating member 70 as the third steel plate, so that the B pillar 207b has a closed cross section.
  • a rectangular second steel plate 20 having one opening in cross section is provided.
  • the second steel plate 20 is welded to the outer wall surface of the first steel plate 10 via the first weld metal portion 40.
  • the lower portion of the first steel plate 10 has a structure in which the fourth steel plate 71 having a lower tensile strength than the first steel plate 10 is butt-welded 72 with a laser.
  • the collision energy is efficiently absorbed by the deformation of the fourth steel plate 71, which is the lower portion of the B pillar 207b, during a side collision.
  • the first steel plate 10 and the fourth steel plate 71 are, for example, press-formed tailored blanks (TWB).
  • the first steel plate 10 and the fourth steel plate may be partially overlapped and spot-welded.
  • the other configurations are similar to those of the B pillar 207a shown in FIGS. 11A and 11B, and thus the description thereof will be omitted.
  • the lower portion of the first steel plate 10 may be welded to the fourth steel plate having a lower tensile strength than the first steel plate 10 as in the case of FIG. 12A.
  • FIG. 13A is an external perspective view showing an example in which the skeleton member 1 according to the present embodiment is applied as the roof rail 203.
  • 13B is a sectional view taken along the line IV-IV ′ in FIG. 13A.
  • the roof rail 203 is a columnar member extending in the vehicle front-rear direction and forming a side portion of the roof in the vehicle width direction.
  • the skeleton member 1 according to the present embodiment is applied to the roof rail 203.
  • the roof rail 203 is formed in a closed cross section by welding the end portion of the first steel plate 10 having a substantially C-shape in cross section to the mating member 70 as the third steel plate. There is. Inside the closed cross section of the roof rail 203, a rectangular second steel plate 20 having one opening in cross section is provided. The second steel plate 20 is welded to the inner wall surface of the first steel plate 10 via the first weld metal portion 40.
  • the roof rail 203 is arranged so that the first steel plate 10 side is the outside of the vehicle body and the mating member 70 side is the inside of the vehicle body.
  • the mating member 70 is, for example, bent at a plurality of positions in the plate width direction and has a curved shape that is convex outward in the closed cross section in a cross-sectional view along the plate width direction. Further, the mating member 70 has one end in the width direction bent to form a flange portion.
  • a cover member 80 as a fourth member that covers the first steel plate 10 from the outside may be further provided outside the vehicle body.
  • FIG. 14A is an external perspective view showing an example in which the skeletal member 1 according to the present embodiment is applied as the side sill 209.
  • 14B is a cross-sectional view taken along the line VVV in FIG. 14A.
  • the side sill 209 is a columnar member that is located below the side surface of the vehicle body and extends in the vehicle front-rear direction.
  • the skeletal member 1 according to this embodiment is applied to the side sill 209.
  • the side sill 209 is formed in a closed cross section by welding the flange portion of the substantially hat-shaped first steel plate 10 to the mating member 70 as the third steel plate in a cross-sectional view. .. Inside the closed cross section of the side sill 209, a second steel plate 20 formed in an L shape in cross section is provided. The second steel plate 20 is welded to the inner wall surface of the bent portion of the first steel plate 10 via the first weld metal portion 40.
  • the side sill 209 is arranged so that the first steel plate 10 side is on the outside of the vehicle body and the mating member 70 side is on the inside of the vehicle body.
  • the mating member 70 is formed in a substantially hat shape in a sectional view.
  • a cover member 80 as a fourth member that covers the first steel plate 10 from the outside may be further provided outside the vehicle body.
  • FIG. 15A is an exploded perspective view showing an example in which the skeleton member 1 according to the present embodiment is applied as the rear side member 205.
  • FIG. 15B is a sectional view taken along line VI-VI ′ in FIG. 15A.
  • FIG. 15C is a cross-sectional view showing an example in which the skeleton member according to the present embodiment is applied as the floor member 237.
  • the floor member 237 is a columnar member that extends in the vehicle body front-rear direction or the vehicle body width direction on the lower surface of the vehicle body and forms a floor.
  • the rear side member 205 is a columnar member that forms a floor, particularly at the rear of the vehicle body.
  • the skeleton member 1 according to the present embodiment is applied to the rear side member 205 or the floor member 237.
  • a rectangular second steel plate 20 having one opening in cross section is provided inside the first steel plate 10 having a substantially hat shape in cross section.
  • the second steel plate 20 is welded to the inner wall surface of the first steel plate 10 via the first weld metal portion 40.
  • the floor member 237 is formed into a closed cross section by welding the flange portion of the first steel plate 10 to the mating member 70 as the third steel plate.
  • a second steel plate 20 (a member connected from the front side member kick part) is provided inside the closed cross section of the floor member 237.
  • the second steel plate 20 is welded to the inner wall surface of the first steel plate 10 via the first weld metal portion 40.
  • the mating member 70 is formed in a substantially hat shape in a sectional view.
  • a plate member 30 (floor panel) is further provided between the first steel plate 10 and the mating member 70.
  • a cover member as a fourth member that covers the mating member 70 from the outside may be further provided.
  • the skeleton member 1 since the skeleton member 1 is used as a cabin skeleton or a shock absorbing skeleton, the skeleton member 1 has a sufficient withstand load, and therefore deformation during collision can be reduced. Further, the skeleton member 1 is also improved in deformability, so that even when an input such as a side collision is applied to the automobile skeleton 100, the skeleton member 1 is sufficiently deformed to absorb the impact and protect the inside of the skeleton.
  • the application example of the skeleton member according to the embodiment of the present disclosure has been described above.
  • the skeleton member 1 according to this embodiment was actually created and the characteristics were evaluated from various viewpoints.
  • the cross-sectional structure of the skeleton member 1 is shown in FIG. 3, the height of the skeleton member 1 (Z direction in FIG. 3) is 60 mm, the width of the skeleton member 1 (X direction in FIG. 3) is 80 mm, and the length of the skeleton member 1 is The length (Y direction in 3 in the figure) was 800 mm.
  • a 1.2 GPa steel plate is used as the first steel plate 10
  • a 1.8 GPa steel plate is used as the second steel plate 20
  • the first steel plate 10 and the second steel plate 20 are provided under predetermined conditions.
  • the blank material spot-welded with was formed into a substantially hat shape by the hot stamping method. Further, the substantially hat-shaped flange portion 17 was welded to the plate member 30 to form the skeleton member 1 having a closed cross section.
  • Comparative Example 1 a steel plate of 1.8 GPa was used as a member forming the outer shape of the skeletal member 1 and a reinforcing member.
  • each member was formed into a substantially hat shape by the hot stamping method, and then spot-welded to be integrated. Further, the substantially hat-shaped flange portion was welded to the plate-shaped member to form a frame member having a closed cross section.
  • Comparative Example 2 a single 1.8 GPa steel plate was formed into a substantially hat shape, and the flange portion was partially tempered to reduce the hardness. Further, a hat-shaped member was welded to the plate-shaped member at the flange portion to form a frame member having a closed cross section. A 780 MPa grade steel plate was used for the plate member.
  • Comparative Example 1 As shown in Table 3, in Comparative Example 1, the two members were welded together, so the rigidity as a skeletal member was sufficient, and the evaluation was OK. On the other hand, in Comparative Example 1, from the viewpoint of the joint strength between the two members, the heat input during spot welding causes a decrease in the hardness of the heat-affected zone around the first weld metal portion 40, and the joint strength is sufficient. No value was obtained and the evaluation was NG. Further, in Comparative Example 1, when the substantially hat-shaped flange portion and the plate-shaped member were welded, the hardness decrease in the heat-affected zone around the first weld metal portion 40 and the strength of the first weld metal portion 40. The decrease was remarkable, and the evaluation was NG.
  • the substantially hat-shaped member in Comparative Example 1 is made of a steel plate of 1.8 GPa, the heat-affected zone is significantly softened, and the carbon content in the steel sheet is relatively high, so the first weld metal portion 40 is fragile. It is thought that this is due to a large number of changes.
  • the vertical wall portion of the substantially hat-shaped member is a steel plate of 1.8 GPa and has high strength, but since the deformability is small, the vertical wall portion does not deform significantly and cracks occur in the vertical wall portion. , NG evaluation.
  • Comparative Example 2 since a single member was molded into a substantially hat shape, the rigidity was insufficient and it was evaluated as NG. In addition, since Comparative Example 2 was a single member, the joint strength between the members could not be evaluated. In Comparative Example 2, when the substantially hat-shaped flange portion and the plate-shaped member were welded, and the flange portion was partially tempered, it is possible to avoid a local decrease in hardness around the weld metal portion. It became an OK evaluation. In Comparative Example 2, the substantially hat-shaped vertical wall portion is a steel plate of 1.8 GPa and has high strength, but since the deformability is small, cracks occur in the vertical wall portion without being significantly deformed, and NG evaluation Became.
  • the rigidity of the skeleton member 1 as a whole was sufficient, and the evaluation was OK.
  • the hardness change of the peripheral region 62 of the first weld metal portion 40 is set within a predetermined range, so that the hardness does not decrease, The bonding strength was a sufficient value and was evaluated as OK.
  • the flange portion 17 was a steel plate of 1.2 GPa, and the periphery of the second weld metal portion 41 in the flange portion 17 was It was possible to reduce the decrease in hardness in the heat-affected zone.
  • the first steel sheet 10 has a relatively small carbon content, it was possible to suppress a decrease in the toughness of the second weld metal portion 41 at the flange portion 17. Therefore, the bonding strength with the plate-shaped member 30 did not decrease, and the evaluation was OK.
  • the first vertical wall portion 15 was also a steel plate of 1.2 GPa and had a large deformability, so that it was largely deformed against an impact load, and the impact absorption energy was large, so it was evaluated as OK. ..
  • the skeletal member 1 according to the present embodiment has high performance from various viewpoints.
  • the flange portion 17 is welded to the plate-shaped member 30, but the present disclosure is not limited to such an example.
  • the end portion of the first vertical wall portion 15 may be directly welded without using the flange portion 17.
  • the mating member is a member having a hat-shaped cross section having a flange portion, and the flange portion 17 of the skeleton member 1 according to the present embodiment is welded to the flange portion of the mating member.
  • the plate-shaped member 30 include one or more formed steel plates having a plate thickness of 0.6 mm to 2.6 mm and a tensile strength of 270 MPa to 1600 MPa.
  • the steel plate surface of the plate member 30 may be non-plated or may be plated with zinc-based plating, aluminum-based plating, or the like.
  • Welding methods include spot welding, laser welding, arc welding, spot welding and laser welding, spot welding and arc welding, spot welding and mechanical joining such as bolts, screws and rivets, and spot welding.
  • a joint use of a sealer or an adhesive can be mentioned.
  • the second weld metal portion 41 at this time may be provided not only in a dot shape, but also in a C shape, a U shape, an elliptical shape, a linear shape having a predetermined length, or a zigzag shape.

Abstract

第一の鋼板１０と第二の鋼板２０と、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との界面を接合する第一の溶接金属部４０とを備え、第一の鋼板１０の引張強さは１．０ＧＰａ以上１．６ＧＰａ以下であり、第二の鋼板２０の引張強さは１．８ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下であり、第一の鋼板１０は溝部１８を備え、第二の鋼板２０は溝部１８に重ね合わされ、第二の鋼板２０の第一の溶接金属部４０の周囲４ｍｍ以内の領域の最低ビッカース硬度は、第二の鋼板２０の前記領域の外側の硬度の８０％以上である、自動車骨格部材１。

Description

自動車骨格部材
　本開示は、自動車骨格部材に関する。
　近年、自動車の排気ガスに含まれる二酸化炭素の排出量削減や、燃費向上のため、車体の軽量化が求められている。車体の更なる軽量化を実現するには、例えば、高い強度が必要な箇所の板厚を厚くし、高い強度が必要のない箇所の板厚を薄くするなどして部材形状の最適化を図ることが望ましい。
　また、自動車の骨格部材においては、強度のさらなる向上が求められるとともに、衝突時に車体骨格内部を保護するのに必要な衝撃吸収特性のさらなる向上も求められる。
　下記特許文献１には、自動車の骨格部材において、本体部材に対し、部分的にレインフォース部材を重合した状態で溶接し、高強度と軽量化を両立する技術が記載されている。また、下記特許文献２には、第一のブランクと第二のブランクを溶接した後、熱間プレス成型する技術が記載されている。
日本国特開２０１３－７１５３２号公報 日本国特開２０１３－１８９１７３号公報
　しかしながら、部材同士を溶接した場合、溶接部の溶接金属部の周辺領域においては、溶接の際の入熱によって、母材とは特性、組織が変化することが知られている。当該周辺領域は、熱影響部（ＨＡＺ；Ｈｅａｔ　Ａｆｆｅｃｔｅｄ　Ｚｏｎｅ）と呼ばれる。
　上記特許文献１に記載の技術においては、本体部材とレインフォース部材とのＨＡＺにおける強度低下は考慮されておらず、強度向上の観点から改善の余地があるという問題があった。また、骨格部材に求められる衝撃吸収特性についても改善の余地があるという問題があった。
　また、上記特許文献２に記載の技術においては、熱間プレス成型により、ＨＡＺにおける強度の改善は期待できるが、部材同士の接合強度において、さらなる改善の余地がある。
　そこで、本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、溶接部を含めた部材全体の強度の向上と衝撃吸収特性の向上をさらに高いレベルで両立させ、さらに、部材同士の接合強度を改善することが可能な、新規かつ改良された骨格部材を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本開示によれば、
第一の鋼板と第二の鋼板と、前記第一の鋼板と前記第二の鋼板との界面を接合する第一の溶接金属部とを備え、
前記第一の鋼板の引張強さは１．０ＧＰａ以上１．６ＧＰａ以下であり、
前記第二の鋼板の引張強さは１．８ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下であり、
前記第一の鋼板は溝部を備え、
前記第二の鋼板は前記溝部に重ね合わされ、
前記第二の鋼板の前記第一の溶接金属部の周囲４ｍｍ以内の領域の最低ビッカース硬度は、前記第二の鋼板の前記領域の外側の硬度の８０％以上である、
自動車骨格部材が提供される。
前記第一の溶接金属部のビッカース硬度は４００以上５４０以下であってもよい。
前記第一の鋼板は前記溝部の外側にフランジ部を備え、
第三の鋼板と、前記第三の鋼板と前記フランジ部との界面を接合する第二の溶接金属部とを備え、
前記第三の鋼板の引張強さは０．４５ＧＰａ以上、１．６ＧＰａ以下であっても良い。
　本開示によれば、骨格部材全体の強度の向上と衝撃吸収特性の向上をさらに高いレベルで両立させ、さらに、部材同士の接合強度を改善することが可能な自動車骨格部材が提供される。
本開示の第一の実施形態に係る自動車骨格部材の一例を示す斜視図である。 同実施形態に係る自動車骨格部材の強度比と、第二の鋼板の引張強さとの関係を示すグラフである。 同実施形態に係る自動車骨格部材の一例を示すＸ－Ｚ平面断面図である。 同実施形態に係る溶接部の一例を示す拡大図である。 従来例に係る溶接部の硬度変化を示すグラフである。 同実施形態に係る溶接部の硬度変化の一例を示すグラフである。 第一の溶接金属部の引張せん断強さを測定する試験の説明図である。 第一の溶接金属部の引張せん断強さを測定した試験の結果を示すグラフである。 同実施形態に係る自動車骨格部材のその他の例を示す斜視図である。 同実施形態に係る自動車骨格部材の製造方法の一例を示す図である。 同実施形態に係る自動車骨格部材の適用される可能性のある自動車骨格部品を示す図である。 Ｂピラーとして本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す外観斜視図である。 図１１ＡにおけるＩＩ－ＩＩ’断面図である。 Ｂピラーとして本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す外観斜視図である。 図１２ＡにおけるＩＩＩ－ＩＩＩ’断面図である。 ルーフレールとして本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す外観斜視図である。 ルーフレールとして本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す外観斜視図である。 サイドシルとして、本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す外観斜視図である。 図１４ＡにおけるＶ－Ｖ’断面図である。 リアサイドメンバーとして、本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す分解斜視図である。 図１５ＡにおけるＶＩ－ＶＩ’断面図である。 フロアメンバーとして本実施形態に係る自動車骨格部材が適用される一例を示す断面図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　＜１．第一の実施形態＞
　［骨格部材の外観例］
　まず、図１を参照して、本開示の第一の実施形態に係る自動車骨格部材１の概略構成について説明する。なお、以下では、「自動車骨格部材」を省略して「骨格部材」と呼ぶことがある。
　図１は、本実施形態に係る骨格部材１の一例を示す斜視図である。図１に示すように、骨格部材１は、一例として、図１に示すＹ方向を長手方向として延在され、短手方向に沿った断面（Ｘ－Ｚ平面）視で、Ｚ方向が開口された矩形状となっている部材である。特に、骨格部材１は、短手方向に沿った断面（Ｘ－Ｚ平面）視で略ハット形状を有している。骨格部材１は、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とが、重ね合わされている。第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とは、複数の第一の溶接金属部４０を介して溶接されて一体化されている。
　第一の鋼板１０は、図１におけるＸ－Ｚ平面断面視で、略ハット形状に形成された部材であって、骨格部材１の外形を成している。第一の鋼板１０は、第一の天壁部１１と、第一の天壁部１１から第一の屈曲部１３を介して屈曲された第一の縦壁部１５と、第一の縦壁部１５の第一の天壁部１１側とは反対側の端部から外方へ屈曲されたフランジ部１７とを有する。第一の鋼板１０は、第一の天壁部１１の両側に第一の屈曲部１３を介して屈曲された第一の縦壁部１５を有することにより構成される溝部１８を備えている。また、第一の鋼板１０は、溝部１８の両外側に配置されたフランジ部１７を備えている。
　なお、フランジ部１７が板状部材（図示せず、後述する第三の鋼板としての板状部材３０に相当）と溶接されることによって、骨格部材１は、閉断面形状とすることができる。ここで、図１におけるＸ－Ｚ平面断面とは、第一の屈曲部１３の稜線に垂直な面である。第一の屈曲部１３の稜線は、第一の天壁部１１の外表面を延在させた仮想面と、第一の縦壁部１５の外表面を延在させた仮想面との交線を稜線とする。
　第二の鋼板２０は、図１におけるＸ－Ｚ平面断面視で、一方が開口された矩形状に形成されている。第二の鋼板２０は、第二の天壁部２１と、第二の天壁部２１から第二の屈曲部２３を介して延在された第二の縦壁部２５とを有する。第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の略ハット形状の内側壁面に重ね合わせて取り付けられて、補強部材として機能する。すなわち、第二の鋼板２０が第一の鋼板１０の略ハット形状の内側に重ね合わせて取り付けられていることで、骨格部材１の板厚を増やすことができ、骨格部材１全体としての強度が向上する。
　第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の長手方向において、部分的に設けられてもよい。また、第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の長手方向（図１におけるＹ方向）に亘って延在されて、設けられてもよい。また、第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の略ハット形状の外側壁面に設けられてもよい。
　第二の鋼板２０は、図１におけるＸ－Ｚ平面断面視で、一方が開口された矩形状に限定されない。例えば、断面Ｌ字形状の部材であってもよい。この場合、第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の第一の屈曲部１３の曲げ内側または曲げ外側に、取り付けられる。
第二の鋼板２０は溝部１８において第一の鋼板１０に重ね合わされていればよく、次のいずれの場合でも良い。第二の鋼板２０が、第一の鋼板１０の第一の天壁部１１と両側の第一の縦壁部１５の内側または外側に配置される場合。第二の鋼板２０が、第一の鋼板１０の第一の天壁部１１と片方のみの第一の縦壁部１５の内側または外側に配置される場合。第二の鋼板２０が、第一の鋼板１０の第一の天壁部１１、第一の縦壁部１５の何れかの内側または外側に配置される場合。
　第一の鋼板１０を構成する材料としては、引張強さで１．０ＧＰａ以上、１．６ＧＰａ以下の鋼板が挙げられる。また、第一の鋼板１０を構成する材料としては、引張強さで１．５ＧＰａ以下の鋼板が望ましい。さらに、第一の鋼板１０を構成する材料として、引張強さで１．３５ＧＰａ以下の鋼板が望ましい。なお、本開示でいう第一の鋼板１０の引張強さは、後に説明するホットスタンプ工法による硬度制御が行われたのちの引張強さである。第一の鋼板１０に使用される鋼板の板厚としては、０．９～２．３ｍｍ程度が挙げられる。また、第一の鋼板１０に用いられる鋼板中の炭素成分を０．２３質量％以下とすることができる。さらには、第一の鋼板１０に用いられる鋼板中の炭素成分を０．１６質量％以下とすることができる。鋼板中の炭素成分を低く抑えることで、第一の溶接金属部４０の靱性低下を抑制できる。
　第二の鋼板２０を構成する材料としては、引張強さで１．８ＧＰａ以上、２．５ＧＰａ以下の鋼板が挙げられる。溶接性の観点では、引張強さが２．１５ＧＰａ以下が更に望ましい。なお、本開示でいう第二の鋼板２０の引張強さは、後に説明するホットスタンプ工法による硬度制御が行われたのちの引張強さである。なお、引張試験サンプルが採取できない場合、引張強さはビッカース硬さを変換して用いてもよい。硬さの変換はＪＩＳの硬さ変換表(ＳＡＥ Ｊ ４１７　１９８３年改定)を用いればよい。硬さ変換表にない引張強さ２．１５ＧＰａはＨｖ６１８、２．５ＧＰａはＨｖ７２０とみなす。第二の鋼板２０に使用される鋼板の板厚としては、０．９～２．６ｍｍ程度が挙げられる。第二の鋼板２０に用いられる鋼材中の炭素成分は、補強材としての強度を確保するために、例えば０．２７％以上０．３８％以下とすることができる。
　第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とは、同一の板厚であってもよく、異なる板厚であってもよい。異なる板厚の場合は、骨格部材１の外形を成す第一の鋼板１０を薄い板厚とし、一方、補強部材としての第二の鋼板２０を比較的厚くすることで、強度を確保しつつ骨格部材１を全体として軽量化することができる。
［第一の溶接金属部の周辺領域の硬度］
　図２を参照して、第二の鋼板２０による骨格部材１の強度向上効果について具体的に説明する。図２は、本実施形態に係る骨格部材１の曲げ強度比と、第二の鋼板２０の引張強さとの関係を示すグラフである。図２において、第二の鋼板２０の鋼板を、第一の鋼板１０に用いられる鋼板の強度クラスの上限である、引張強さが１．６ＧＰａの鋼板とした場合の、骨格部材１の曲げ強度を１として比較対象としている（図２中の白丸）。このとき、第二の鋼板２０として、引張強さが１．８ＧＰａの鋼板を用いた場合、骨格部材１の曲げ強度比は、１．１５程度の値を示す。すなわち、第二の鋼板２０の鋼板を、引張強さが１．８ＧＰａ以上とすることで、骨格部材１全体としての強度が向上する。また、第二の鋼板２０として、引張強さが２．０ＧＰａの鋼板を用いた場合、骨格部材１の曲げ強度比は、１．２３程度の値を示す。さらに、第二の鋼板２０として、引張強さが２．５ＧＰａの鋼板を用いた場合、骨格部材１の曲げ強度比は、１．４５程度の値を示す。
　このように、第二の鋼板２０として、引張強さが１．８ＧＰａ以上の鋼板を用いることで、第一の鋼板１０として、１．６ＧＰａ以下の鋼板を使用しても、骨格部材１の全体の強度を向上させることができる。
　一方、第二の鋼板２０の引張強さが高くなりすぎると、後述するように、第一の溶接金属部４０の硬度が高くなりすぎ、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との接合強度が低下してしまう恐れがある。そのため、第二の鋼板２０の引張強さは、２．５ＧＰａ以下とする。
　次に、図３を参照して、閉断面に形成された骨格部材１のＸ－Ｚ平面の断面形状について説明する。図３は、本実施形態に係る骨格部材１の一例を示すＸ－Ｚ平面の断面図であり、図１におけるＩ－Ｉ’断面図である。ただし、図３に示すように、本実施形態に係る骨格部材１は、第一の鋼板１０のフランジ部１７が、第三の鋼板としての板状部材３０に溶接されることで、閉断面に形成されている。骨格部材１の閉断面の内側には、第二の鋼板２０が、設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０と溶接されている。板状部材３０（第三の鋼板）とフランジ部１７との界面は第二の溶接金属部４１によって接合されている。
　本実施形態では、第一の溶接金属部４０は、第一の鋼板１０の第一の天壁部１１と第二の鋼板２０の第二の天壁部２１との界面において、形成されている。また、第一の溶接金属部４０は、第一の鋼板１０の第一の縦壁部１５と第二の鋼板２０の第二の縦壁部２５との界面において、形成されている。なお、第一の溶接金属部４０は、第一の天壁部１１と第二の天壁部２１との界面または、第一の縦壁部１５と第二の縦壁部２５との界面の少なくともいずれか一方に形成されていればよい。
　第一の溶接金属部４０は、Ｘ－Ｚ平面において、第一の天壁部１１と第二の天壁部２１との界面または、第一の縦壁部１５と第二の縦壁部２５との界面に沿って複数個所に形成されてもよい。また、第一の溶接金属部４０は、図１に示すように、骨格部材１の長手方向（図１のＹ方向）に沿って、複数個所に形成されてもよい。また、第一の溶接金属部４０は、点状だけではなく、Ｃ字状、コの字状、楕円状、所定の長さを有する線状、ジグザグ状に設けられてもよい。
　なお、骨格部材１を閉断面に形成する場合、第二の溶接金属部４１は、フランジ部１７と板状部材３０との界面の任意の位置とすることができ、点状、Ｃ字状、コの字状、楕円状、所定の長さを有する線状、ジグザグ状などとすることができる。
　第一の溶接金属部４０および第二の溶接金属部４１は、公知の技術である種々の接合技術を適用することにより、形成され得る。第一の溶接金属部４０および第二の溶接金属部４１を形成する方法の一例として、スポット溶接、レーザ溶接、スポット溶接とレーザ溶接の併用が挙げられる。
　次に、図４と図５Ａ、図５Ｂを参照して、本実施形態に係る第一の溶接金属部４０とその周囲の熱影響部について説明する。図４は、本実施形態に係る第一の溶接金属部４０の一例を示す拡大図である。図４に示すように、第一の溶接金属部４０は、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とが重ね合わされた界面において、第一の鋼板１０の母材と第二の鋼板２０の母材とが、互いに溶融凝固して、形成された部分である。すなわち、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とが、第一の溶接金属部４０によって、互いに重ね合わされた界面で溶接されている。
　ここで、従来、溶接により母材同士が溶融凝固した領域（いわゆるナゲット部）の周辺領域においては、溶接の際の入熱によって、母材とは特性、組織が変化することが知られている。当該周辺領域は、熱影響部（ＨＡＺ；Ｈｅａｔ　Ａｆｆｅｃｔｅｄ　Ｚｏｎｅ）と呼ばれる。溶接対象の部材がマルテンサイト組織を含む鋼板である場合には、この熱影響部での入熱に伴う温度上昇により、部分的に焼き戻し軟化が生じる。この結果、熱影響部での硬度が母材に対して低下する場合がある。このような熱影響部での硬度低下は、溶接後の部材が荷重を受けた場合の破断の起点となり、部材全体の強度に大きく影響する可能性がある。
　本発明者らは、特に溶接対象となる部材が、異なる引張強さを有する高張力鋼板である場合、強度の違いによって、熱影響部における硬度差の影響が大きくなることを見出した。すなわち、比較的強度の高い鋼板においては、元々の母材の硬度が十分高いので、熱影響部の硬度低下幅が大きくなる傾向にある。一方、強度が低い鋼板では、熱影響部での硬度低下幅は、強度の高い鋼板に比べれば、低く抑えられる。従って、互いに強度の異なる部材同士が溶接された場合、より強度の高い鋼板側の熱影響部での硬度低下が、相対的に著しいものとなる。さらに、部材の補強を目的として、強度の異なる部材同士の溶接がされた場合、補強分を見越して、より大きな荷重の生じる条件で使用されることが想定される。そのような場合には、熱影響部での硬度低下は、部材全体の強度により大きな影響を与える可能性がある。
　実際の溶接部での硬度変化について、図５Ａを参照して説明する。図５Ａは、従来例に係る溶接部及びその周辺の硬度変化の一例を示すグラフである。溶接部の硬度測定条件としては、以下の通りである。
　骨格部材の第一の溶接金属部の近傍を含む試料の板面に垂直な断面を採取し、測定面の試料調製を行い、硬度試験に供する。測定面の調製方法は、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４に準じて実施する。＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して測定面を研磨した後、粒度１μｍから６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げ、ピクラールで腐食しナゲットを出現させる。硬度試験は、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４に記載の方法で実施する。測定面が調製された試料に対し、ビッカース硬度試験機を用いて、硬度の測定が実施される。試料断面における、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との重ね合わせ面から０．２ｍｍの位置において、第一の溶接金属部の全域から母材側までに亘って、荷重１ｋｇｆで、測定ピッチ０．２５ｍｍで硬度を測定する。図４の連続したドット５０に測定箇所を模式的に示す。
　各測定点での硬度を、第一の溶接金属部４０（ナゲットに相当）の中心位置を原点とした場合の距離に応じてプロットしたのが、図５Ａのグラフである。
　図５Ａに示すように、第一の溶接金属部４０の硬度は、第一の鋼板１０の硬度と第二の鋼板２０の硬度とのほぼ平均値であり、例えば５００Ｈｖ程度である。また、第一の鋼板１０の母材側の硬度は、例えば４００Ｈｖ程度である。また、第二の鋼板２０の母材側の硬度は、例えば６００Ｈｖ程度である。
　ここで、母材側の硬度とは、溶接条件により定まる第一の溶接金属部４０からの熱影響による特性変化がない領域（第一の溶接金属部４０から十分に離れた位置）における硬度の平均値である。母材側の硬度は、溶接前の各部材の有する硬度と同程度の値となる。また、第一の溶接金属部の硬度とは、第一の溶接金属部４０（ナゲット）における硬度の平均値を指す。
　図５Ａに示すように、上述の通り、第一の鋼板１０および第二の鋼板２０のいずれも、第一の溶接金属部４０の周辺に存在する熱影響部６１において、硬度が部分的に低下している。熱影響部６１の範囲は、第一の溶接金属部４０の端部より４ｍｍ外側までの範囲内にある。
　ここで、部分的に硬度が低下した部分とは、硬度変化の測定結果において、硬度低下によるピークを示す部分であり、測定誤差等の変化を除いた有意な硬度低下を指す。具体的には、例えば、絶対値で２５Ｈｖ以上の硬度低下を指す。
　第一の鋼板１０の熱影響部６１における硬度は、第一の鋼板１０の母材の硬度から部分的に大きく低下している（Ｘ＝約３ｍｍ～４ｍｍ、Ｘ＝約－４ｍｍ～－３．５ｍｍの位置）。硬度差の絶対値は、最大で８０Ｈｖ程度である。
　第二の鋼板２０の熱影響部６１における硬度は、第二の鋼板２０の母材の硬度から部分的に大きく低下している（Ｘ＝約３ｍｍ～５ｍｍ、Ｘ＝約－５．５ｍｍ～－３．５ｍｍ）。硬度差の絶対値は、最大で２００Ｈｖ程度である。
　これらの第一の鋼板１０および第二の鋼板２０での硬度低下が、部材全体の強度に大きな影響を与える可能性がある。特に、第二の鋼板２０における硬度低下が、部材全体の強度に大きな影響を与える可能性がある。
　そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、第一の溶接金属部４０周辺における硬度低下を抑制することを想到した。特に、本発明者らは、第一の溶接金属部４０の入熱による影響を低減するための後述する所定の処理を行って、本実施形態に係る第一の溶接金属部４０の周辺領域の硬度を制御した。
　以下に、図５Ｂを参照しながら、本実施形態に係る溶接部（第一の溶接金属部４０およびその周辺）の硬度変化について説明する。図５Ｂは、本実施形態に係る第一の溶接金属部４０およびその周辺の硬度変化の一例を示すグラフである。硬度測定の条件は、図５Ａの場合と同様である。
　図５Ｂに示すように、第一の溶接金属部４０の硬度、第一の鋼板１０の母材側の硬度および、第二の鋼板２０の母材側の硬度は、いずれも図５Ａの場合と同程度である。
　ここで、上述の通り、本実施形態に係る第一の溶接金属部４０の周辺においては、溶接時の入熱による硬度低下などの影響を低減する処理がされる。その結果、第一の溶接金属部４０の周辺には、従来の熱影響部６１の代わりに、熱影響部６１に対応する周辺領域６２が存在する。当該周辺領域６２の範囲は、第一の溶接金属部４０の周縁に沿って、第一の溶接金属部４０の端部より４ｍｍ外側までの範囲とする。
　第一の溶接金属部４０の端部は、上述した第一の溶接金属部４０の硬度測定条件における腐食処理によって視認できる第一の溶接金属部４０の境界線を指す。具体的に、溶接方法がスポット溶接の場合は、第一の溶接金属部４０と母材との境界である。また、レーザ溶接の場合は、第一の溶接金属部４０の幅方向端部の境界である。
　図５Ｂに示すように、本実施形態に係る第一の鋼板１０の周辺領域６２における硬度は、第一の鋼板１０の母材の硬度に対し、部分的に大きく低下していない。換言すれば、本実施形態に係る第一の鋼板１０の周辺領域６２における硬度の下限値は、第一の鋼板１０の母材の硬度以上となっている。
　また、図５Ｂに示すように、本実施形態に係る第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度は、第二の鋼板２０の母材の硬度に対し、部分的に大きく低下していない。すなわち、第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度は、６００Ｈｖ程度であり、第二の鋼板２０の母材の硬度と同等となっている。具体的に、図５Ｂに示すように、本実施形態に係る第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度の下限値と、第二の鋼板２０の母材との硬度差は、絶対値で１００Ｈｖ以下に収まっている。
　さらに、第二の鋼板２０の周辺領域６２の硬度の下限値と第二の鋼板２０の母材の硬度の関係について把握するため、周辺領域６２の硬度の下限値と第二の鋼板２０の母材の硬度との割合が、周辺領域６２における破断の発生に与える影響について調査した。
　調査のための実験条件は以下の通りである。サイズが１．６ｔ×２５ｍｍ×２００ｍｍの引張強さが１．３ＧＰａの鋼板からなる第一試験片の中央部に、サイズが１．３ｔ×２５ｍｍ×２５ｍｍの引張強さが１．８ＧＰａの鋼板からなる第二試験片を重ね合わせてスポット溶接し、引張試験片を複数作成した。各試験片に対してスポット溶接後に、適宜条件を変えながら加熱処理をし、周辺領域６２における硬度の下限値／母材硬度（％）の異なる試験片とした。これらの試験片について引張試験を速度１０ｍｍ／ｍｉｎで実施し、破断後に破断面を観察して、破断態様を評価した。以下の表１に結果をまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度の下限値（最低ビッカース硬度）が、第二の鋼板２０の母材の硬度に対して８０％より小さい値となる場合、骨格部材１に衝撃荷重が加えられると、周辺領域６２において破断が生じた。一方、第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度の下限値が、第二の鋼板２０の硬度に対して、８０％以上である場合、骨格部材１に衝撃荷重が加えられても、周辺領域６２において破断が生じなかった。
　従って、本実施形態に係る第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度の下限値（最低ビッカース硬度）が、第二の鋼板２０の母材の硬度に対して、８０％以上とされることで、骨格部材１全体として、強度が向上することが分かった。特に、第二の鋼板２０の周辺領域６２の硬度の下限値（最低ビッカース硬度）が、第二の鋼板２０の母材の硬度に対して、９０％以上とされてもよい。以上、周辺領域６２の硬度の下限値と第二の鋼板２０の硬度との割合が、周辺領域６２における破断の発生に与える影響について説明した。
　本実施形態に係る第一の溶接金属部４０と母材との間の熱影響部６１、周辺領域６２の硬度の制御は、公知の技術である種々の表面処理、表面加工または熱処理技術を適用することにより行われる。硬度制御の方法の一例として、後述する、溶接後のホットスタンプ工法による硬度制御が挙げられる。
［第一の溶接金属部の硬度］
　また、第二の鋼板２０の周辺領域６２における硬度の下限値（最低ビッカース硬度）を制御することに加えて、第一の溶接金属部４０のビッカース硬度が所定の範囲内とされることも重要である。すなわち、第一の溶接金属部４０では、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０が溶融して凝固するため、第一の溶接金属部４０の硬度は、第一の鋼板１０の硬度と第二の鋼板２０の硬度とのほぼ平均値と推定できる。
　上述したように、骨格部材１の全体の強度を向上させるためには、補強部材として用いる第二の鋼板２０の引張強さが高ければ高いほど有効である。しかしながら、第一の溶接金属部４０の硬度は、第一の鋼板１０の硬度と第二の鋼板２０の硬度とのほぼ平均値となるため、第二の鋼板２０の引張強さが高くなると、比例して第一の溶接金属部４０の硬度も高くなる関係にある。その結果、第一の溶接金属部４０の硬度が高くなりすぎて靭性が劣化し、骨格部材１に外力が加わった際に、第一の溶接金属部４０が破断してしまう心配がある。
　そこで、本開示では、第二の鋼板２０の引張強さが２．５ＧＰａ以下とされることにより、第一の溶接金属部４０の硬度が高くなりすぎることによる靭性の劣化が回避される。
　図６に示すように、いずれも平板状の第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とを第一の溶接金属部４０で接合した。第一の溶接金属部４０の直径（ナゲット径）は６．３ｍｍである。そして、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とを互いに引っ張り、引張せん断強さ（ｋＮ）を測定した。結果を表２、図７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　第一の溶接金属部４０における靭性の劣化の指標として、引張せん断強さが２０．０ｋＮを合格ラインとした。第一の溶接金属部４０の硬度が４００～５４０の範囲にあるマークＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇでは、引張せん断応力が２０．０ｋＮ以上となり、合格ラインを満足した。一方、第一の溶接金属部４０の硬度が４００未満であるマークＡ、Ｂ、Ｃ、および、第一の溶接金属部４０の硬度が５４０を超えるマークＨ、Ｉでは、引張せん断応力が２０．０ｋＮ未満となった。
（作用効果）
　本実施形態によれば、比較的強度の低い鋼板からなる第一の鋼板１０と、比較的強度の高い鋼板からなる第二の鋼板２０とを溶接し、骨格部材１として強度を向上しつつ、さらに第一の溶接金属部４０において硬度低下を回避したので、強度の高い鋼板による補強効果を十分に発揮することができる。さらに、本実施形態において、従来の熱影響部に代わり、第一の溶接金属部４０の端部より４ｍｍ外側までの領域における硬度の変化を制御した。この結果、第一の溶接金属部４０の周辺に熱影響部の強度低下域が生じないため、衝突時に強度低下域を起点に部材が破断することなく、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との溶接による強度向上効果を最大限に発揮させることができる。
　本実施形態によれば、骨格部材１の外形部分が、比較的強度の低い第一の鋼板１０で形成されている。この結果、骨格部材１に衝撃荷重が入力された場合に、骨格部材１が破断せずに大きく変形するので、衝撃吸収エネルギを大きくすることができる。
　本実施形態によれば、第二の鋼板２０の引張強さが２．５ＧＰａ以下とされることにより、第一の溶接金属部４０の硬度が４００～５４０の範囲となり、靭性が向上する。このため、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との接合強度が増し、骨格部材１に衝撃荷重が入力された場合においても、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０との接合状態を維持できる。このため、骨格部材１が破断せずに大きく変形することができるので、衝撃吸収エネルギをより大きくすることができる。
　［変形例］
　次に、本実施形態に係る骨格部材１の変形例について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態に係る骨格部材１のその他の例を示す斜視図である。本変形例は、上述した実施形態と、第二の鋼板２０の第二の縦壁部２５の端縁の形状で相違する。なお、本変形例のその他の構成は、上述の実施形態と共通するので説明は省略する。
　図８に示すように、本変形例において、第一の鋼板１０は、図６におけるＸ－Ｚ平面断面視において略ハット形状を有する。第二の鋼板２０は、Ｘ－Ｚ平面断面視で、一方が開口された矩形状を有している。第二の鋼板２０は、第一の鋼板１０の内側壁面に取り付けられている。
　第二の鋼板２０は、第二の縦壁部２５の端縁が、骨格部材１の長手方向（Ｙ方向）に沿って交互に凹凸を繰り返す波型形状となっている。すなわち、第二の鋼板２０において、第二の縦壁部２５の延在方向（Ｚ方向）長さが周期的に変化している。第二の縦壁部２５の凸の部分には、第一の溶接金属部４０が形成され、第一の溶接金属部４０を介して第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とが溶接されている。
　本変形例では、第二の鋼板２０の第二の縦壁部２５の端縁が凹凸を有するので、凹部の分だけ軽量化を図ることができる。さらに、第二の鋼板２０の第二の縦壁部２５の凸部に第一の溶接金属部４０が形成されているので、凹部により長手方向からの応力の伝達が分断されて、第一の溶接金属部４０への応力集中が軽減される。以上、本実施形態に係る骨格部材１の変形例について説明した。
［ホットスタンプ工法］
　次に、図９を参照しながら、本実施形態に係る骨格部材１の製造方法の一例について説明する。図９は、本実施形態に係る骨格部材の製造方法の一例を示す図である。図９に示すように、まず、第一の鋼板１０と、第二の鋼板２０とが、ブランク材（平板部材）として用意される。続いて、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とが、第一の溶接金属部４０を介して、互いに溶接される。第一の溶接金属部４０を介して一体化された第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とから成るブランク材は、加熱炉において、約９００℃のオーステナイト領域まで加熱される。その後、ブランク材は、ホットスタンプ工法により、所定の形状に成形されるとともに、焼き入れされて、骨格部材１が形成される。この時、加熱・焼き入れ工程により第一の溶接金属部４０の熱影響部の硬度が所定の範囲内に制御される。続いて、ショットブラストが施され、鋼板表面のスケールが除去される。なお、鋼板において、アルミ系めっき、亜鉛系めっきなど、めっき処理が施されている場合は、ショットブラスト工程は不要である。
　一般に、焼き入れ後の引張強さが１．６ＧＰａ以下の鋼板は、熱間プレス材用鋼板（ホットスタンプ工法に用いられる鋼板）には採用されないことが多い。なぜなら、引張強さ１．６ＧＰａ以下の領域では冷間高強度鋼板を冷間プレスする方法が、経済的に有利だからである。引張強さが１．５ＧＰａ以下、更には、１．３５ＧＰａ以下であれば、熱間プレス材用鋼板はなおさら採用されない。
自動車等の骨格部材の剛性を部分的に高めるために、剛性を高める箇所に、第一の鋼板に第二の鋼板を重ね合わせることが行われている。このとき、焼き入れされた（熱間プレスされた）鋼板同士を重ね合わせて溶接すると、溶接金属部の周囲が軟化する。すなわち、溶接金属部の周囲にＨＡＺ軟化部が出現する。ＨＡＺ軟化部があると、自動車等の骨格部材に荷重が付与されたとき、ＨＡＺ軟化部から骨格部材が壊れやすくなる。これを避けるために、本開示では、あらかじめ第一の鋼板１０と第二の鋼板２０を重ね合わせて溶接することで作成した熱間プレス用鋼板を予め用意しておき、熱間プレス（ホットスタンプ）する。これにより、溶接したときに生じたＨＡＺ軟化部を、熱間プレス（ホットスタンプ）時の焼入れで消失させることができる。
但し、ＨＡＺ軟化部を消失させたとしても、焼き入れ後において第一の溶接金属部４０の硬度が高すぎると、自動車等の骨格部材１に荷重が付与されたとき、第一の溶接金属部４０が破断し、骨格部材１が壊れやすくなる。これを避けるに、本開示では、第一の溶接金属部４０が焼入れされても硬度が高くなりすぎないように、第一の鋼板１０の引張強さを比較的低くするとともに、第二の鋼板２０の引張強さに上限を設定した。焼き入れ後（ホットスタンプされた後）の第一の鋼板１０の引張強さが１．０ＧＰａ～１．６ＧＰａ、焼き入れ後（ホットスタンプされた後）の第二の鋼板２０の引張強さが１．８ＧＰａ～２．６ＧＰａの組み合わせであれば、第一の溶接金属部４０の硬度が高くなりすぎるのを避けることができる。すなわち、通常はホットスタンプには使用されない引張強さが１．６ＧＰａ以下になる鋼板を、第一の溶接金属部４０に使用すれば、第一の溶接金属部４０の硬度が高くなりすぎるのを避けることができる。引張強さが１．５ＧＰａ以下、更には、１．３５ＧＰａ以下であれば、より高い効果を示す。
なお、焼き入れ後（ホットスタンプされた後）の第一の溶接金属部４０の硬さがビッカース硬度で４００～５４０Ｈｖであれば望ましい。
［第三の鋼板との関係］
　本開示の骨格部材１は、先に図３で説明したように、閉断面に形成されていても良い。閉断面とする場合、第三の鋼板としての板状部材３０が、第一の鋼板１０のフランジ部１７に溶接される。このため、第一の鋼板１０のフランジ部１７と板状部材３０との界面に、第二の溶接金属部４１が存在する。
　通常、第一の鋼板１０のフランジ部１７と板状部材３０との溶接は、熱間プレス（ホットスタンプ）の後に行われる。そのため、第一の鋼板１０のフランジ部１７および板状部材３０において、第二の溶接金属部４１の近傍に熱影響部（ＨＡＺ；Ｈｅａｔ　Ａｆｆｅｃｔｅｄ　Ｚｏｎｅ）が出現する。
　しかしながら、先に図５Ａにも示したように、第一の鋼板１０の引張強さは１．０ＧＰａ～１．６ＧＰａと比較的低い値であるため、第一の鋼板１０においては、ＨＡＺによる強度低下の影響は少なくできる。また同様に、第三の鋼板としての板状部材３０の引張強さを０．４５～１．６ＧＰａと比較的低い値とすることにより、板状部材３０においても、ＨＡＺによる強度低下の影響は少なくできる。より好適には板状部材３０の引張強さは、０．６～１．３５ＧＰａであり、最適には０．６～１．２５ＧＰａである。
　なお、板状部材３０は一般にクロージングプレートとも呼ばれる。板状部材３０（クロージングプレート）は引張強さが低くても骨格部材１全体の性能（初期荷重，衝撃エネルギー吸収性能）は下がりにくい。また、第一の鋼板１０と板状部材３０に、比較的引張強さの低い、炭素含有量の低い鋼板を用いることで、第一の鋼板１０のフランジ部１７と板状部材３０との溶接も良好となり、両者間の接合強度が向上する。
　本実施形態によれば、骨格部材１の外形部分を比較的強度の低い第一の鋼板１０で形成し、第一の鋼板１０のフランジ部１７で板状部材３０に溶接されて、骨格部材１が閉断面として形成される。第一の鋼板１０の強度が比較的低く設定されているから、フランジ部１７の溶接における熱影響部での硬度低下を軽減できる。この結果、第一の鋼板１０と板状部材３０との溶接強度を高めることができる。すなわち、骨格部材１において、第一の鋼板１０と板状部材３０との溶接箇所を起点とした破壊の発生を抑制することができ、骨格部材１の強度を向上させることができる。
　［本開示の実施形態に係る骨格部材の適用例］
　以上、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明した。ここから、図１０～図１５Ｃを参照して本開示の実施形態に係る骨格部材の適用例について説明する。図１０は、本開示実施形態に係る骨格部材１が適用される一例としての自動車骨格１００を示す図である。骨格部材１は、キャビン骨格または衝撃吸収骨格として自動車骨格１００を構成し得る。キャビン骨格としての骨格部材１の適用例は、ルーフセンタリンフォース２０１、ルーフレール２０３、Ｂピラー２０７、サイドシル２０９、トンネル２１１、Ａピラーロア２１３、Ａピラーアッパー２１５、キックリーンフォース２２７、フロアクロスメンバ２２９、アンダーリーンフォース２３１、フロントヘッダ２３３等が挙げられる。
　また、衝撃吸収骨格としての骨格部材１の適用例は、リアサイドメンバー２０５、エプロンアッパメンバ２１７、バンパリーンフォース２１９、クラッシュボックス２２１、フロントサイドメンバー２２３等が挙げられる。
　図１１Ａは、Ｂピラー２０７ａとして本実施形態に係る骨格部材１が適用される一例を示す外観斜視図である。また、図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＩＩ－ＩＩ’断面図である。図１０および図１１Ａに示すように、Ｂピラー２０７ａは、車両の側面において、前部座席と後部座席の間でフロアとルーフの間を結合する柱状部材である。Ｂピラー２０７ａにおいて、本実施形態に係る骨格部材１が、フロアとルーフを結合する部分に使用される。
　図１１Ｂに示すように、Ｂピラー２０７ａは、断面視で略ハット形状の第一の鋼板１０のフランジ部が第三の鋼板としての相手部材７０に溶接されることで、閉断面に形成されている。Ｂピラー２０７の閉断面の内側には、断面視で一方が開口した矩形状の第二の鋼板２０が設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の内側壁面に溶接されている。相手部材７０は、一例として、板幅方向に沿った断面視で両端にフランジ部と、各フランジ部に隣接するとともに閉断面外側へ突出した２つの突出部とを有している。さらに、相手部材７０において、２つの突出部間を平板部が接続している。
　Ｂピラー２０７ａは、第一の鋼板１０側が車体外側となり、相手部材７０側が車体内側となるように、配置されている。なお、Ｂピラー２０７ａの車体外側には、第一の鋼板１０を外方から覆う、第四の部材としてのカバー部材がさらに設けられてもよい。
　続いて、図１２Ａは、Ｂピラー２０７ｂとして本実施形態に係る骨格部材１が適用されるその他の例を示す外観斜視図である。また、図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＩＩＩ－ＩＩＩ’断面図である。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、Ｂピラー２０７ｂは、断面視で略ハット形状の第一の鋼板１０のフランジ部が第三の鋼板としての相手部材７０に溶接されることで、閉断面に形成されている。Ｂピラー２０７ｂの閉断面の外側には、断面視で一方が開口した矩形状の第二の鋼板２０が、設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の外側壁面に溶接されている。なお、図１２Ａに示される形態では、第一の鋼板１０の下部は、第一の鋼板１０より引張強さの低い第四の鋼板７１とレーザで突き合わせ溶接７２された構造となっている。これにより、側面衝突時にＢピラー２０７ｂの下部である第四の鋼板７１が変形することで、衝突エネルギーが効率よく吸収される。第一の鋼板１０と第四の鋼板７１は、例えばテーラードブランク材（ＴＷＢ）をプレス成形したものである。なお、第一の鋼板１０と第四の鋼板は、部分的に重ね合わされスポット溶接されていても良い。
その他の構成は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示したＢピラー２０７ａと同様であるので、説明は省略する。なお、図１１Ａに示したＢピラー２０７ａについても、第一の鋼板１０の下部は図１２Ａと同様に、第一の鋼板１０より引張強さの低い第四の鋼板と溶接されていてもよい。
　続いて、図１３Ａは、ルーフレール２０３として本実施形態に係る骨格部材１が適用される一例を示す外観斜視図である。また、図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＩＶ－ＩＶ’断面図である。図１０および図１３Ａに示すように、ルーフレール２０３は、車体前後方向に延在された、ルーフの車体幅方向の側部を形成している柱状部材である。本実施形態に係る骨格部材１が、ルーフレール２０３に適用される。
　図１３Ｂに示すように、ルーフレール２０３は、断面視で略Ｃ字形状の第一の鋼板１０の端部が第三の鋼板としての相手部材７０に溶接されることで、閉断面に形成されている。ルーフレール２０３の閉断面の内側には、断面視で一方が開口した矩形状の第二の鋼板２０が、設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の内側壁面と溶接されている。
　ルーフレール２０３は、第一の鋼板１０側が車体外側となり、相手部材７０側が車体内側となるように配置されている。相手部材７０は、一例として、板幅方向の複数箇所で曲げられて、板幅方向に沿った断面視で閉断面外側へ凸となる湾曲形状とされている。また、相手部材７０には、幅方向の一端が屈曲され、フランジ部が形成されている。なお、車体外側には、第一の鋼板１０を外方から覆う、第四の部材としてのカバー部材８０がさらに設けられてもよい。
　続いて、図１４Ａは、サイドシル２０９として、本実施形態に係る骨格部材１が適用される一例を示す外観斜視図である。また、図１４Ｂは、図１４ＡにおけるＶ－Ｖ’断面図である。図１０および図１４Ａに示すように、サイドシル２０９は、車体側面の下部にあって車体前後方向に延在された柱状部材である。本実施形態に係る骨格部材１が、サイドシル２０９に適用される。
　図１４Ｂに示すように、サイドシル２０９は、断面視で略ハット形状の第一の鋼板１０のフランジ部が第三の鋼板としての相手部材７０に溶接されることで、閉断面に形成されている。サイドシル２０９の閉断面の内側には、断面視でＬ字形状に形成された第二の鋼板２０が設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の屈曲部の内側壁面と溶接されている。
　サイドシル２０９は、第一の鋼板１０側が、車体外側となり、相手部材７０側が車体内側となるように、配置されている。相手部材７０は、断面視で略ハット形状に形成されている。なお、車体外側には、第一の鋼板１０を外方から覆う、第四の部材としてのカバー部材８０がさらに設けられてもよい。
　続いて、図１５Ａは、リアサイドメンバー２０５として、本実施形態に係る骨格部材１が適用される一例を示す分解斜視図である。また、図１５Ｂは、図１５ＡにおけるＶＩ－ＶＩ’断面図である。また、図１５Ｃは、フロアメンバー２３７として本実施形態に係る骨格部材が適用される一例を示す断面図である。フロアメンバー２３７は、車体下面において、車体前後方向又は車体幅方向に延在され、フロアを形成する柱状部材である。リアサイドメンバー２０５は、特に車体後方において、フロアを形成する柱状部材である。本実施形態に係る骨格部材１が、リアサイドメンバー２０５または、フロアメンバー２３７に適用される。
　図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、断面視で略ハット形状の第一の鋼板１０の内側には、断面視で一方が開口した矩形状の第二の鋼板２０が、設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の内側壁面と溶接されている。
　また、図１５Ｃに示すように、フロアメンバー２３７は、第一の鋼板１０のフランジ部が第三の鋼板としての相手部材７０に溶接されることで、閉断面に形成されている。フロアメンバー２３７の閉断面の内側には、第二の鋼板２０（フロントサイドメンバーキック部からつながる部材）が、設けられている。第二の鋼板２０は、第一の溶接金属部４０を介して、第一の鋼板１０の内側壁面と溶接されている。また、相手部材７０は、断面視で略ハット形状に形成されている。さらに、第一の鋼板１０と相手部材７０との間には、板状部材３０（フロアーパネル）がさらに設けられている。なお、相手部材７０を外方から覆う、第四の部材としてのカバー部材がさらに設けられてもよい。
　以上説明したように、骨格部材１がキャビン骨格または衝撃吸収骨格として使用されることで、骨格部材１は十分な耐荷重を有するので、衝突時の変形を低減できる。また、骨格部材１は、変形能も向上されており、自動車骨格１００へ側面衝突等の入力があった場合にも十分な変形により衝撃を吸収し、骨格内部を保護することができる。以上、本開示の実施形態に係る骨格部材の適用例について説明した。
　本実施形態に係る骨格部材１の特性を評価するために、本実施形態に係る骨格部材１を実際に作成し、様々な観点から特性評価を行った。骨格部材１の断面構成は図３に示すものとし、骨格部材１の高さ（図３におけるＺ方向）は６０ｍｍ、骨格部材１の幅（図３におけるＸ方向）は８０ｍｍ、骨格部材１の長さ（図中３におけるＹ方向）は８００ｍｍとした。実施例は、第一の鋼板１０として１．２ＧＰａの鋼板を使用し、第二の鋼板２０として１．８ＧＰａの鋼板を使用し、第一の鋼板１０と第二の鋼板２０とを所定の条件でスポット溶接したブランク材を、略ハット形状にホットスタンプ工法で成形した。さらに、略ハット形状のフランジ部１７を板状部材３０と溶接し、閉断面の骨格部材１とした。
　比較例１は、骨格部材１の外形を成す部材および、補強部材として１．８ＧＰａの鋼板を使用した。まず各部材をホットスタンプ工法により、略ハット形状に成形してから、スポット溶接し、一体化した。さらに、略ハット形状のフランジ部を板状部材と溶接して閉断面の骨格部材とした。
　比較例２は、単一の１．８ＧＰａの鋼板を略ハット形状に成形し、フランジ部において部分焼き戻しを行って、硬度を低減した。さらに、ハット形状の部材をフランジ部において板状部材と溶接し、閉断面の骨格部材とした。なお、板材部材には７８０ＭＰａ級の鋼板を用いた。
　これらの骨格部材について、溶接部周辺の硬度を測定した。また、骨格部材の両端に曲げモーメントを付与する圧壊試験を実施した。表３に評価結果をまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示すように、比較例１は、二つの部材を溶接したことで、骨格部材としての剛性は十分であり、ＯＫ評価となった。一方、比較例１は、二つの部材間の接合強度の観点からは、スポット溶接時の入熱により、第一の溶接金属部４０の周辺の熱影響部の硬度低下が生じ、接合強度は十分な値が得られず、ＮＧ評価となった。また、比較例１において、略ハット形状のフランジ部と板状部材とを溶接したところ、第一の溶接金属部４０の周辺の熱影響部での硬度低下と第一の溶接金属部４０の強度低下が著しく、ＮＧ評価となった。これは、比較例１での略ハット形状部材が１．８ＧＰａの鋼板から成り、熱影響部の軟化が著しいこと、鋼板中の炭素成分が比較的高いことから第一の溶接金属部４０の脆化が大きいことが原因と考えられる。また、比較例１において、略ハット形状部材の縦壁部は、１．８ＧＰａの鋼板であり、高強度であるが、変形能が小さいため、大きく変形せずに縦壁部で割れが発生し、ＮＧ評価となった。
　また、比較例２は、単一の部材を略ハット形状に成形したので、剛性は不十分であり、ＮＧ評価となった。また、比較例２は、単一の部材であるため、部材間の接合強度は評価できなかった。比較例２において、略ハット形状のフランジ部と板状部材とを溶接したところ、フランジ部を部分的に焼き戻したことにより、溶接金属部の周辺において局所的な硬度の低下を避けることができ、ＯＫ評価となった。比較例２において、略ハット形状の縦壁部は、１．８ＧＰａの鋼板であり、高強度であるが、変形能が小さいため、大きく変形せずに縦壁部で割れが発生し、ＮＧ評価となった。
　実施例は、二つの部材を溶接したことで、骨格部材１全体としての剛性は十分であり、ＯＫ評価となった。また、実施例は、二つの部材間の接合強度の観点からは、第一の溶接金属部４０の周辺領域６２の硬度変化を所定の範囲内に設定したので、硬度低下が生じておらず、接合強度は十分な値となり、ＯＫ評価となった。また、実施例において、第一の鋼板１０と板状部材３０とを溶接したところ、フランジ部１７は、１．２ＧＰａの鋼板であり、フランジ部１７での第二の溶接金属部４１の周囲の熱影響部での硬度低下を軽減することができた。また、第一の鋼板１０は、比較的炭素成分が少ないことから、フランジ部１７での第二の溶接金属部４１の靱性低下を抑制することができた。従って、板状部材３０との接合強度は低下せず、ＯＫ評価となった。実施例において、第一の縦壁部１５も、１．２ＧＰａの鋼板であり、変形能が大きいため、衝撃荷重に対して大きく変形し、衝撃吸収エネルギが大きかったことから、ＯＫ評価となった。このように、本実施形態に係る骨格部材１が、種々の観点から高い性能を有することが示された。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば、上記実施形態では、フランジ部１７が板状部材３０に溶接されるとしたが、本開示はかかる例に限定されない。例えば、フランジ部１７を介さず、第一の縦壁部１５の端部が直接溶接されるようにしてもよい。また、例えば、板状部材３０ではなく、相手部材がフランジ部を有する断面ハット形状の部材であって、本実施形態に係る骨格部材１のフランジ部１７が、相手部材のフランジ部と溶接されてもよい。板状部材３０は、一例として、板厚が０．６ｍｍ～２．６ｍｍ、引張強さが２７０ＭＰａ～１６００ＭＰａの１枚以上の成形された鋼板が挙げられる。板状部材３０の鋼板表面は、非めっきでもよく、亜鉛系めっき、アルミ系めっき等のめっき処理がされていてもよい。また、溶接法としてはスポット溶接、レーザ溶接、アーク溶接、スポット溶接とレーザ溶接の併用、スポット溶接とアーク溶接の併用、スポット溶接とボルト、ねじ、リベットなどの機械的接合の併用、スポット溶接とシーラー剤もしくは接着剤の併用が挙げられる。また、このときの第二の溶接金属部４１は、点状だけではなく、Ｃ字状、コの字状、楕円状、所定の長さを有する線状、ジグザグ状に設けられてもよい。
　１　　骨格部材
　１０　　第一の鋼板
　１１　　第一の天壁部
　１３　　第一の屈曲部
　１５　　第一の縦壁部
　１７　　フランジ部
　１８　　溝部
　２０　　第二の鋼板
　２１　　第二の天壁部
　２３　　第二の屈曲部
　２５　　第二の縦壁部
　３０　　板状部材（第三の鋼板）
　４０　　第一の溶接金属部
　４１　　第二の溶接金属部
　６２　　周辺領域（領域）
　７０　　相手部材（第三の鋼板）

Claims (3)

  1. 第一の鋼板と第二の鋼板と、前記第一の鋼板と前記第二の鋼板との界面を接合する第一の溶接金属部とを備え、
    前記第一の鋼板の引張強さは１．０ＧＰａ以上１．６ＧＰａ以下であり、
    前記第二の鋼板の引張強さは１．８ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下であり、
    前記第一の鋼板は溝部を備え、
    前記第二の鋼板は前記溝部に重ね合わされ、
    前記第二の鋼板の前記第一の溶接金属部の周囲４ｍｍ以内の領域の最低ビッカース硬度は、前記第二の鋼板の前記領域の外側の硬度の８０％以上である、
    自動車骨格部材。
  2. 前記第一の溶接金属部のビッカース硬度は４００以上５４０以下である請求項１の自動車骨格部材。
  3. 前記第一の鋼板は前記溝部の外側にフランジ部を備え、
    第三の鋼板と、前記第三の鋼板と前記フランジ部との界面を接合する第二の溶接金属部とを備え、
    前記第三の鋼板の引張強さは０．４５ＧＰａ以上、１．６ＧＰａ以下である、
    請求項１又は２の自動車骨格部材。
PCT/JP2019/042630 2018-10-31 2019-10-30 自動車骨格部材 WO2020090916A1 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MX2020011829A MX2020011829A (es) 2018-10-31 2019-10-30 Miembro de bastidor del automovil.
EP19880201.9A EP3766762B1 (en) 2018-10-31 2019-10-30 Automobile frame member
ES19880201T ES2954425T3 (es) 2018-10-31 2019-10-30 Elemento de armazón de automóvil
CN201980068826.2A CN112930299B (zh) 2018-10-31 2019-10-30 汽车骨架构件
KR1020207035947A KR102262703B1 (ko) 2018-10-31 2019-10-30 자동차 골격 부재
JP2020503332A JP6687178B1 (ja) 2018-10-31 2019-10-30 自動車骨格部材
US17/057,617 US11117624B2 (en) 2018-10-31 2019-10-30 Automotive framework member

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018205025 2018-10-31
JP2018-205025 2018-10-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020090916A1 true WO2020090916A1 (ja) 2020-05-07

Family

ID=70463762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/042630 WO2020090916A1 (ja) 2018-10-31 2019-10-30 自動車骨格部材

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11117624B2 (ja)
EP (1) EP3766762B1 (ja)
KR (1) KR102262703B1 (ja)
CN (1) CN112930299B (ja)
WO (1) WO2020090916A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022224898A1 (ja) 2021-04-22 2022-10-27 日本製鉄株式会社 骨格部材
KR20230112728A (ko) 2021-04-22 2023-07-27 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 골격 부재

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3080104A1 (en) * 2017-10-31 2019-05-09 Nippon Steel Corporation Structural member
EP4337516A1 (en) * 2021-05-11 2024-03-20 Autotech Engineering, S.L. Structural members for a vehicle and methods
CN115041796A (zh) * 2022-06-30 2022-09-13 东风柳州汽车有限公司 一种汽车纵梁结构的焊接方法及焊接装置
CN115722800B (zh) * 2023-01-10 2023-05-02 宁波吉宁汽车零部件有限公司 一种激光拼焊工艺及焊接系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013071532A (ja) 2011-09-27 2013-04-22 Unipres Corp 自動車の車体を構成する骨格部材
JP2013189173A (ja) 2012-03-15 2013-09-26 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 自動車車体用構造部材およびその製造方法
JP2015003552A (ja) * 2013-06-19 2015-01-08 新日鐵住金株式会社 高強度鋼板の重ね溶接部材およびその製造方法
EP3006131A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-13 Fiat Group Automobiles S.p.A. Method for manufacturing a rear frame side member for a motor vehicle, rear frame side member manufactured according to such a method, and motor vehicle provided with such a rear frame side member
JP2016124029A (ja) * 2015-01-08 2016-07-11 新日鐵住金株式会社 ホットスタンプ用重ね合わせブランクと、重ね合わせホットスタンプ成形体の製造方法、および重ね合わせホットスタンプ成形体
US20160257348A1 (en) * 2015-03-04 2016-09-08 Santosh Balur Vehicle pillar reinforcement construction for side impact

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5388885A (en) * 1993-02-01 1995-02-14 General Motors Corporation Body structure of a motor vehicle
US6419305B1 (en) * 2000-09-29 2002-07-16 L&L Products, Inc. Automotive pillar reinforcement system
JP4019681B2 (ja) * 2001-10-09 2007-12-12 三菱自動車工業株式会社 車両の上部骨格部材の結合構造
US7510234B2 (en) * 2006-08-09 2009-03-31 Nissan Technical Center North America, Inc. Vehicle frame structure
JP2008229720A (ja) * 2007-02-22 2008-10-02 Kobe Steel Ltd 引張強度に優れた高張力鋼板スポット溶接継手、それを有する自動車部品、および高張力鋼板のスポット溶接方法
DE102007024797A1 (de) * 2007-05-26 2008-11-27 Linde + Wiemann Gmbh Kg Verfahren zur Herstellung eines Profilbauteils, Profilbauteil und Verwendung eines Profilbauteils
JP5046783B2 (ja) * 2007-08-06 2012-10-10 本田技研工業株式会社 車両上部構造
JP5039500B2 (ja) * 2007-10-19 2012-10-03 本田技研工業株式会社 車体フレーム構造
EP2154052A1 (en) * 2008-08-12 2010-02-17 Sika Technology AG Structural reinforcement system
JP5263300B2 (ja) * 2009-01-08 2013-08-14 トヨタ自動車株式会社 車両の骨格構造
DE102010036450B9 (de) * 2010-07-16 2020-09-03 Thyssenkrupp Steel Europe Ag B-Säulenverstärkung eines Kraftfahrzeugs
JP5790333B2 (ja) * 2011-08-31 2015-10-07 マツダ株式会社 車両の車体構造
US8979173B2 (en) * 2012-03-29 2015-03-17 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle body floor structure for automobile
WO2014025063A1 (ja) * 2012-08-10 2014-02-13 新日鐵住金株式会社 重ね合せ溶接部材、自動車用部品、重ね合せ部の溶接方法、及び、重ね合せ溶接部材の製造方法
JP6191263B2 (ja) * 2013-06-17 2017-09-06 新日鐵住金株式会社 重ね溶接部材およびその製造方法
US9045166B2 (en) * 2013-07-25 2015-06-02 Ford Global Technologies, Llc Short offset sheet metal reinforcement to limit rotation during crash
JP5907147B2 (ja) * 2013-11-25 2016-04-20 トヨタ自動車株式会社 車体下部構造
JP2015123811A (ja) * 2013-12-25 2015-07-06 トヨタ自動車株式会社 車両骨格構造
US9090291B1 (en) * 2014-04-01 2015-07-28 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Front pillar assemblies with front pillar lower reinforcement members having lower wrap reinforcement structures
JP6449562B2 (ja) * 2014-06-13 2019-01-09 トヨタ自動車株式会社 車両用骨格構造
EP3162672A4 (en) * 2014-06-26 2018-01-24 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Structural member for automobile body
JP6185437B2 (ja) * 2014-07-18 2017-08-23 トヨタ自動車九州株式会社 車両前部構造
JP6254967B2 (ja) * 2015-03-02 2017-12-27 豊田鉄工株式会社 車両用フロントピラー
JP6299702B2 (ja) * 2015-08-05 2018-03-28 Ｊｆｅスチール株式会社 自動車用骨格部品および自動車用骨格部品の製造方法
US10538273B2 (en) * 2016-02-05 2020-01-21 Nippon Steel Corporation Vehicle front portion structure
JP6235637B2 (ja) * 2016-02-29 2017-11-22 本田技研工業株式会社 自動車の車体構造
US9975578B2 (en) * 2016-06-06 2018-05-22 Ford Global Technologies, Llc Light weight hybrid B-pillar
CA3029512A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-18 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Hot-stamping formed article, structural member using the same, and manufacturing method of hot-stamping formed article
CA3062601A1 (en) * 2017-05-10 2019-11-06 Nippon Steel Corporation Structural member, vehicle-body structure and bumper reinforcement
JP6898169B2 (ja) * 2017-08-02 2021-07-07 トヨタ自動車株式会社 ボディ骨格構造
JP6908118B2 (ja) * 2017-09-01 2021-07-21 日本製鉄株式会社 中空の部材
KR102375069B1 (ko) * 2017-09-01 2022-03-17 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 중공의 부재
US10494034B2 (en) * 2017-09-25 2019-12-03 Ford Global Technologies, Llc Vehicle frame assembly
CA3080104A1 (en) * 2017-10-31 2019-05-09 Nippon Steel Corporation Structural member
JP6935307B2 (ja) * 2017-11-21 2021-09-15 豊田鉄工株式会社 車両用補強部材及び車両用センタピラー
JP6922687B2 (ja) * 2017-11-21 2021-08-18 トヨタ自動車株式会社 車両前部構造
US10604191B2 (en) * 2017-11-29 2020-03-31 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle frame construction and method
JP6915555B2 (ja) * 2018-01-23 2021-08-04 トヨタ自動車株式会社 部品の接合構造
MX2020008090A (es) * 2018-01-31 2021-07-14 Nippon Steel Corp Miembro de armazón de vehículo y vehículo.
JP6676092B2 (ja) * 2018-03-28 2020-04-08 株式会社豊田自動織機 車体補強構造、及び車体補強構造の製造方法
JP6956141B2 (ja) * 2019-05-08 2021-10-27 本田技研工業株式会社 車体側部構造
JP6942156B2 (ja) * 2019-05-08 2021-09-29 本田技研工業株式会社 センターピラー製造方法
US10913499B2 (en) * 2019-05-08 2021-02-09 Ford Global Technologies, Llc Vehicle hinge pillar assembly
JP7251331B2 (ja) * 2019-06-05 2023-04-04 マツダ株式会社 上部車体構造

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013071532A (ja) 2011-09-27 2013-04-22 Unipres Corp 自動車の車体を構成する骨格部材
JP2013189173A (ja) 2012-03-15 2013-09-26 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 自動車車体用構造部材およびその製造方法
JP2015003552A (ja) * 2013-06-19 2015-01-08 新日鐵住金株式会社 高強度鋼板の重ね溶接部材およびその製造方法
EP3006131A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-13 Fiat Group Automobiles S.p.A. Method for manufacturing a rear frame side member for a motor vehicle, rear frame side member manufactured according to such a method, and motor vehicle provided with such a rear frame side member
JP2016124029A (ja) * 2015-01-08 2016-07-11 新日鐵住金株式会社 ホットスタンプ用重ね合わせブランクと、重ね合わせホットスタンプ成形体の製造方法、および重ね合わせホットスタンプ成形体
US20160257348A1 (en) * 2015-03-04 2016-09-08 Santosh Balur Vehicle pillar reinforcement construction for side impact

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3766762A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022224898A1 (ja) 2021-04-22 2022-10-27 日本製鉄株式会社 骨格部材
KR20230112728A (ko) 2021-04-22 2023-07-27 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 골격 부재

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210002735A (ko) 2021-01-08
EP3766762A4 (en) 2021-12-08
KR102262703B1 (ko) 2021-06-10
US20210147002A1 (en) 2021-05-20
US11117624B2 (en) 2021-09-14
EP3766762B1 (en) 2023-07-26
CN112930299B (zh) 2021-11-02
CN112930299A (zh) 2021-06-08
EP3766762A1 (en) 2021-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020090916A1 (ja) 自動車骨格部材
EP3243595B1 (en) Method of welding overlapped portion, method of manufacturing overlap-welded member, overlap-welded member, and automotive part
JP5488703B2 (ja) 成形部材の製造方法
US20150174634A1 (en) Manufacturing method and manufacturing apparatus of press-formed body
TWI580601B (zh) 構造構件
US20180222536A1 (en) Motor vehicle component made of triple-layer laminated steel
WO2014163203A1 (ja) 自動車用構造部材、及びその製造方法
US20180029645A1 (en) Longitudinal beam made of multi-layer steel
JP6583557B2 (ja) 車体用構造体
WO2016170710A1 (ja) バンパリインフォースメント
JP2002079388A (ja) 軸圧潰時の衝撃吸収に優れた衝撃吸収部材のレーザ溶接方法
JP6687178B1 (ja) 自動車骨格部材
JP7422080B2 (ja) テーラードブランク、テーラードブランクの製造方法、プレス成形品、及び、プレス成形品の製造方法
WO2020209357A1 (ja) ブランクおよび構造部材
KR20180027562A (ko) 범퍼 리인포스먼트 및 그것을 구비한 차량
KR102604218B1 (ko) 조인트 구조, 자동차 부품 및 조인트 구조의 제조 방법
JP2019506322A (ja) 補強材を備える硬化したｕｈｓｓの構造ビーム及び製造方法
JP4038368B2 (ja) アルミニウム合金溶接接合材
JP5158246B2 (ja) 衝撃吸収部材

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020503332

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

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

Ref document number: 19880201

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019880201

Country of ref document: EP

Effective date: 20201014

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20207035947

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE