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JP7513892B2 - Lap fillet welded joint, automobile part, and manufacturing method of lap fillet welded joint - Google Patents

Lap fillet welded joint, automobile part, and manufacturing method of lap fillet welded joint Download PDF

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JP7513892B2 JP2020198973A JP2020198973A JP7513892B2 JP 7513892 B2 JP7513892 B2 JP 7513892B2 JP 2020198973 A JP2020198973 A JP 2020198973A JP 2020198973 A JP2020198973 A JP 2020198973A JP 7513892 B2 JP7513892 B2 JP 7513892B2
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巧 爲實
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Description

本発明は、重ねすみ肉溶接継手、自動車部品、及び重ねすみ肉溶接継手の製造方法に関する。 The present invention relates to lap fillet welded joints, automotive parts, and methods for manufacturing lap fillet welded joints.

一般的に、薄板の重ねすみ肉溶接継手では、溶接止端に引張応力が生じるような構造設計がなされる。従って、従来の重ねすみ肉溶接継手においては、止端の疲労強度が重要視されてきた。一方、近年では、重ねすみ肉溶接継手のルートからの疲労亀裂発生に対する懸念が大きくなっている。そのため、止端の疲労強度に優れ、さらにルートからの疲労亀裂発生を抑制できる重ねすみ肉溶接継手が求められている。 In general, lap fillet welded joints of thin plates are structurally designed so that tensile stress occurs at the weld toe. Therefore, in conventional lap fillet welded joints, the fatigue strength of the toe has been given great importance. However, in recent years, there has been growing concern about fatigue crack initiation from the root of lap fillet welded joints. Therefore, there is a demand for lap fillet welded joints that have excellent fatigue strength at the toe and can also suppress fatigue crack initiation from the root.

重ねすみ肉溶接継手に関する従来の技術として、例えば以下に挙げるものがある。 Examples of conventional technologies related to lap fillet welded joints include the following:

特許文献1には、互いに重ねられた表側の金属板と裏側の金属板とを重ねすみ肉溶接するに際し、表側の金属板と裏側の金属板との互いの接合面が表側の金属板の端面から奥側に向かって溶着されるよう、表側の金属板の端面に高密度エネルギービームを照射するようにしたことを特徴とする金属板同士の重ねすみ肉溶接方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for lap fillet welding of metal plates, characterized in that when lap fillet welding is performed between a front metal plate and a back metal plate that are overlapped on each other, a high-density energy beam is irradiated onto the end face of the front metal plate so that the joining surfaces of the front metal plate and the back metal plate are welded from the end face of the front metal plate toward the back side.

特許文献2には、第1被溶接部材の平面部に第2被溶接部材の端面部を接触させてT字形状に組み合わせ、前記各被溶接部材の隅部に対して片側から1パスでレーザ溶接及びアーク溶接を行うT字継手の溶接方法であって、レーザ溶接の溶接条件としてのレーザ出力を1~6kWに設定すると共に、レーザビーム角及び前記第2被溶接部材の板厚に基づいてレーザ狙い位置を設定する、ことを特徴とするT字継手の溶接方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method for welding a T-joint in which the end face of a second welded member is brought into contact with the flat portion of a first welded member to form a T-shape, and the corners of the welded members are laser-welded and arc-welded in one pass from one side, and the laser output as a welding condition for the laser welding is set to 1 to 6 kW, and the laser target position is set based on the laser beam angle and the plate thickness of the second welded member.

特許文献3には、下板にすみ肉溶接する上板の溶接端面における前記上板の厚み中間部から上方の位置にレーザビームの光軸を合わせ、且つ前記下板の平面に対し前記レーザビームの光軸を約30度から60度の照射角度に保持してプラズマ生成ガス雰囲気中で溶接することを特徴とするレーザによるノン・フィラーすみ肉溶接方法が開示されている。 Patent Document 3 discloses a non-filler fillet welding method using a laser, characterized in that the optical axis of a laser beam is aligned with a position above the middle part of the thickness of the upper plate at the weld end surface of the upper plate to be fillet welded to the lower plate, and the optical axis of the laser beam is held at an irradiation angle of about 30 degrees to 60 degrees with respect to the plane of the lower plate, and welding is performed in a plasma generating gas atmosphere.

特許文献4には、2枚の鋼板を、上板となる鋼板の端部が下板となる鋼板の表面に位置するように重ね、該上板の端面に沿って該上板と該下板を溶接してなる鋼板の重ねすみ肉アーク溶接継手において、上板端面と下板の上板側表面が溶接金属を介して接続され、また下板端面と上板の下板側表面も前記溶接金属を介して接続されていることを特徴とする鋼板の重ねすみ肉溶接継手が開示されている。 Patent Document 4 discloses a lap fillet welded joint of steel plates, which is formed by overlapping two steel plates so that the end of the upper steel plate is located on the surface of the lower steel plate, and welding the upper plate and the lower plate along the end face of the upper plate, and is characterized in that the end face of the upper plate and the upper plate side surface of the lower plate are connected via the weld metal, and the end face of the lower plate and the lower plate side surface of the upper plate are also connected via the weld metal.

しかしながら、これら特許文献に記載の技術のいずれも、重ねすみ肉溶接継手のルートの疲労亀裂発生について考慮しておらず、また、そのための特段の構成を有していない。 However, none of the techniques described in these patent documents take into consideration the occurrence of fatigue cracks at the root of lap fillet welded joints, nor do they have any special configurations for this purpose.

特開2003-1454号公報JP 2003-1454 A 特開2011-36883号公報JP 2011-36883 A 特開平4-270084号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-270084 特開2012-183542号公報JP 2012-183542 A

本発明は、止端の疲労強度に優れ、さらにルートからの疲労亀裂発生を抑制できる重ねすみ肉溶接継手、自動車部品、及び重ねすみ肉溶接継手の製造方法を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a lap fillet welded joint, an automobile part, and a method for manufacturing a lap fillet welded joint that has excellent fatigue strength at the toe and can suppress the occurrence of fatigue cracks from the root.

本発明の要旨は以下の通りである。
(1)本発明の一態様に係る重ねすみ肉溶接継手は、厚さtの上板と、前記上板に重ねられた、厚さtの下板と、前記上板の端面と、前記下板の前記上板側の表面とを接合する溶接金属と、を備える重ねすみ肉溶接継手であって、溶接線に垂直な断面で測定される止端角度が、0度超30度未満であり、前記溶接線に垂直な前記断面で測定される溶け込み幅が、2.50×t以上であり、前記上板と前記下板との重ね面が、前記下板の端部において未溶着部を有し、前記溶接線に垂直な前記断面で測定されるルートと前記溶接金属の表面との間の最短距離が、t以上である。
(2)上記(1)に記載の重ねすみ肉溶接継手では、前記上板の前記厚さt、及び前記下板の前記厚さtの一方又は両方が、0.8~4.0mmであってもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載の重ねすみ肉溶接継手では、前記溶接線に垂直な前記断面で測定される前記未溶着部の幅が、0.3×t以上であってもよい。
(4)本発明の別の態様に係る自動車部品は、上記(1)~(3)のいずれか一項に記載の重ねすみ肉溶接継手を備える。
(5)本発明の別の態様に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法は、厚さtの上板と、厚さtの下板とを重ね合わせる工程と、前記上板の端面と、前記下板の前記上板側の表面とをレーザ溶接する工程と、前記レーザ溶接の後に、前記上板の前記端面と、前記下板の前記上板側の前記表面とをガスシールドアーク溶接する工程と、を備え、前記レーザ溶接におけるレーザ入射角を10~30度とし、前記ガスシールドアーク溶接におけるトーチの傾斜角を45~70度とし、前記レーザ溶接におけるレーザ溶接出力P(W)及びレーザ溶接速度V(mm/s)、前記ガスシールドアーク溶接における電流値I(A)、電圧値E(V)及びアーク溶接速度V(mm/s)、並びに前記下板の前記厚さt(mm)から算出される(I×E)/(V×t)+P/(V×t)を0.100~0.250kJ/mmとし、前記ガスシールドアーク溶接の入熱量に対する前記レーザ溶接の入熱量の比P/(I×E)を0.8~4.5とし、前記上板と前記下板との重ね面における、前記下板の端部に未溶着部を設ける。
(6)上記(5)に記載の重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、前記レーザ溶接及び前記ガスシールドアーク溶接を、レーザ先行のレーザ・アークハイブリッド溶接としてもよい。
(7)上記(6)に記載の重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、前記ガスシールドアーク溶接における前記トーチの前進角を20度以下とし、前記レーザ溶接におけるレーザ溶接ヘッドの後退角を30度以下としてもよい。
(8)上記(6)又は(7)に記載の重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、前記レーザ溶接の狙い位置を、前記上板の前記端面における、板厚中心と、前記下板側の端との間の領域としてもよい。
(9)本発明の別の態様に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、厚さtの上板と、厚さtの下板とを重ね合わせる工程と、前記上板の端面と、前記下板の前記上板側の表面とをガスシールドアーク溶接する工程と、を備える重ねすみ肉溶接継手の製造方法であって、前記ガスシールドアーク溶接の電流値I(A)、電圧値E(V)、及びアーク溶接速度V(mm/s)、並びに前記上板の前記厚さt(mm)から算出される(I×E)/(V×t)を0.200~0.300(kJ/mm)とし、溶接線に垂直な断面における前記下板の前記上板側の表面に沿う方向において、前記上板から離れる方向を正の値とした、前記ガスシールドアーク溶接の狙い位置と、前記上板の前記端面の前記下板側の端との間隔を、-0.20×t~-0.70×tの範囲内とし、前記上板と前記下板との重ね面における、前記下板の端部に未溶着部を設ける。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A lap fillet welded joint according to one aspect of the present invention is a lap fillet welded joint comprising an upper plate having a thickness tH , a lower plate having a thickness tL overlapping the upper plate, and a weld metal joining an end face of the upper plate and a surface of the lower plate on the upper plate side, wherein a toe angle measured on a cross section perpendicular to a weld line is more than 0 degrees and less than 30 degrees, a penetration width measured on the cross section perpendicular to the weld line is 2.50 × tL or greater, a lapped surface between the upper plate and the lower plate has an unwelded portion at an end of the lower plate, and a shortest distance measured on the cross section perpendicular to the weld line between a root and a surface of the weld metal is tH or greater.
(2) In the lap fillet welded joint described in (1) above, one or both of the thickness t H of the upper plate and the thickness t L of the lower plate may be 0.8 to 4.0 mm.
(3) In the lap fillet welded joint according to (1) or (2) above, a width of the unwelded portion measured on the cross section perpendicular to the weld line may be 0.3×t L or greater.
(4) An automobile component according to another aspect of the present invention includes the lap fillet welded joint according to any one of (1) to (3) above.
(5) A manufacturing method of a lap fillet welded joint according to another aspect of the present invention includes the steps of: overlapping an upper plate having a thickness tH and a lower plate having a thickness tL ; laser welding an end face of the upper plate to a surface of the lower plate on the upper plate side; and, after the laser welding, gas-shielded arc welding the end face of the upper plate to the surface of the lower plate on the upper plate side, wherein a laser incidence angle in the laser welding is set to 10 to 30 degrees, a torch inclination angle in the gas-shielded arc welding is set to 45 to 70 degrees, and (I×E)/(V A ×t L )+P/(V L ×t L ) is calculated from a laser welding output P (W) and a laser welding speed V L (mm/ s ) in the laser welding, a current value I (A), a voltage value E (V) and an arc welding speed V A (mm/s) in the gas- shielded arc welding, and the thickness t L (mm) of the lower plate . ) is set to 0.100 to 0.250 kJ/ mm2 , a ratio P/(I×E) of the heat input of the laser welding to the heat input of the gas shielded arc welding is set to 0.8 to 4.5, and an unwelded portion is provided at an end of the lower plate at the overlapping surface between the upper plate and the lower plate.
(6) In the method for manufacturing a lap fillet welded joint described in (5) above, the laser welding and the gas shielded arc welding may be laser-first laser-arc hybrid welding.
(7) In the method for manufacturing a lap fillet welded joint described above in (6), a forward thrust angle of the torch in the gas shielded arc welding may be 20 degrees or less, and a backward thrust angle of a laser welding head in the laser welding may be 30 degrees or less.
(8) In the manufacturing method of a lap fillet welded joint described in (6) or (7) above, the target position of the laser welding may be a region on the end face of the upper plate between the center of plate thickness and the end of the lower plate.
(9) A method for manufacturing a lap fillet welded joint according to another aspect of the present invention includes the steps of: overlapping an upper plate having a thickness tH and a lower plate having a thickness tL ; and gas-shielded arc welding an end face of the upper plate and a surface of the lower plate on the upper plate side, wherein (I×E)/(V A ×t H ) calculated from the gas-shielded arc welding current value I (A), voltage value E (V), and arc welding speed V A (mm/s) and the thickness t H ( mm ) of the upper plate is set to 0.200 to 0.300 (kJ/mm 2 ), and the distance between a target position of the gas-shielded arc welding and an end of the end face of the upper plate on the lower plate side is set to -0.20×t H to -0.70×t H , and an unwelded portion is provided at the end of the lower plate at the overlapping surface between the upper plate and the lower plate.

本発明によれば、止端の疲労強度に優れ、さらにルートからの疲労亀裂発生を抑制できる重ねすみ肉溶接継手、自動車部品、及び重ねすみ肉溶接継手の製造方法を提供することができる。 The present invention provides a lap fillet welded joint, an automobile part, and a method for manufacturing a lap fillet welded joint that has excellent fatigue strength at the toe and can suppress fatigue crack initiation from the root.

本発明の一態様に係る重ねすみ肉溶接継手の、溶接線に垂直な断面の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a cross section perpendicular to the weld line of a lap fillet welded joint according to one embodiment of the present invention. 未溶着部を有しない重ねすみ肉溶接継手の、溶接線に垂直な断面の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a cross section perpendicular to the weld line of a lap fillet welded joint having no unwelded portions. 未溶着部を有しない重ねすみ肉溶接継手に、上板側に凸の変形又は下板側に凸の変形が生じたときの様子を示す断面模式図である。FIG. 2 is a cross-sectional schematic diagram showing a state in which a convex deformation occurs on the upper plate side or the lower plate side in a lap fillet welded joint having no unwelded portion. 未溶着部を有する重ねすみ肉溶接継手に、上板側に凸の変形又は下板側に凸の変形が生じたときの様子を示す断面模式図である。FIG. 2 is a cross-sectional schematic diagram showing a state in which a convex deformation occurs on the upper plate side or the lower plate side in a lap fillet welded joint having an unwelded portion. 繰り返し応力が重ねすみ肉溶接継手に印加された際の、ルートにおける応力範囲の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of the stress range at the root when cyclic stress is applied to a lap fillet welded joint. 重ねすみ肉溶接継手の止端付近の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the toe of a lap fillet welded joint. 溶接線に垂直な断面における、レーザ・アークハイブリッド溶接の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of laser-arc hybrid welding in a cross section perpendicular to the weld line. 下板の溶接面に垂直であり、且つ溶接方向に沿う断面における、レーザ・アークハイブリッド溶接の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of laser-arc hybrid welding in a cross section perpendicular to the weld surface of the lower plate and along the welding direction. ガスシールドアーク溶接のみで重ねすみ肉溶接継手を製造する際の、ガスシールドアーク溶接の狙い位置を示す断面模式図である。FIG. 2 is a cross-sectional schematic diagram showing a target position for gas-shielded arc welding when producing a lap fillet welded joint by gas-shielded arc welding alone.

まず、本実施形態において用いられる用語について、以下に説明する。 First, the terms used in this embodiment are explained below.

本実施形態における重ねすみ肉溶接継手は、すみ肉溶接によって製造された重ね継手と定義される。重ね継手とは、部品がお互いに0度≦α≦5度の角度で平行に置かれ、かつ、お互いに重なっている継手である(JIS Z 3001-1:2018)。すみ肉溶接とは、重ね継手、T継手、角継手などにおいて、開先を設けることなく部材間に三角形状の断面をもつ溶接である(JIS Z 3001-1:2018)。従って、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1の溶接金属13は、すみ肉溶接金属である。 The lap fillet welded joint in this embodiment is defined as a lap joint manufactured by fillet welding. A lap joint is a joint in which parts are placed parallel to each other at an angle of 0 degrees ≦ α ≦ 5 degrees and overlap each other (JIS Z 3001-1:2018). A fillet weld is a weld that has a triangular cross section between the members without providing a groove in a lap joint, T-joint, corner joint, etc. (JIS Z 3001-1:2018). Therefore, the weld metal 13 of the lap fillet welded joint 1 according to this embodiment is a fillet weld metal.

溶接金属は、溶接部の一部で、溶接中に溶融凝固した金属(JIS Z 3001-1:2018)のことである。溶着金属とは、溶加材から溶接部に移行した金属(JIS Z 3001-1:2018)のことであり、溶接金属とは異なる概念である。本実施形態における溶接金属13は、溶接中に溶融凝固した上板11、下板12、及び溶着金属を含むものである。 The weld metal is a part of the weld that melts and solidifies during welding (JIS Z 3001-1:2018). The weld metal is the metal that has migrated from the filler metal to the weld (JIS Z 3001-1:2018), and is a different concept from the weld metal. In this embodiment, the weld metal 13 includes the upper plate 11, the lower plate 12, and the weld metal that melted and solidified during welding.

溶接線とは、ビード又は溶接部を一つの線として表すときの仮想線である(JIS Z 3001-1:2018)。本実施形態における止端角度θWTは、下板12の上板11側の表面から上板11側に0.3mm離れた平行線a及び溶接金属13の表面の交点Xと、下板12側の止端131とがなす直線bと、下板12の上板11側の表面に沿った直線cとがなす狭角と定義される(図6参照)。 The weld line is an imaginary line when a bead or a welded portion is represented as a single line (JIS Z 3001-1:2018). In this embodiment, the toe angle θWT is defined as an acute angle formed by a straight line b formed by an intersection X of a parallel line a, which is 0.3 mm away from the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side, and the surface of the weld metal 13, and a toe 131 on the lower plate 12 side, and a straight line c along the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side (see FIG. 6).

止端とは、母材の面と、溶接ビードの表面とが交わる点であり(JIS Z 3001-7:2018)、ここで本実施形態における上板11及び下板12の未溶着部が母材に相当し、溶接金属13が溶接ビードに相当する。従って本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1には、上板11側の止端、及び下板12側の止端が存在する。上述した止端角度θWTは、その定義から明らかなように、下板12側の止端の形状を表すものである。以下、特に断りがない限り、単に「止端131」と記載した場合は下板12側の止端131を示すものとする。 The toe is the point where the surface of the base metal intersects with the surface of the weld bead (JIS Z 3001-7:2018), and here, in this embodiment, the unwelded parts of the upper plate 11 and the lower plate 12 correspond to the base metal, and the weld metal 13 corresponds to the weld bead. Therefore, the lap fillet welded joint 1 according to this embodiment has a toe on the upper plate 11 side and a toe on the lower plate 12 side. As is clear from its definition, the above-mentioned toe angle θ WT represents the shape of the toe on the lower plate 12 side. Hereinafter, unless otherwise specified, simply referring to "toe 131" refers to the toe 131 on the lower plate 12 side.

本実施形態における溶け込み幅Wは、溶接線に垂直な断面で測定される、下板12側の止端131と、ルート132との間の距離と定義される(図1参照)。本実施形態におけるルート132は、上板11と下板12との重ね面14における、下板12の上板11側の表面と溶接金属13の表面との交点と定義される。ただし、下板12の端部を超えて溶接金属13が形成され、下板12の上板11側の表面と溶接金属13との境界が存在しない場合(図2参照)は、ルート132は便宜上、上板11と下板12との重ね面14における、下板12の上板11側の表面に沿った仮想線と溶接金属13との交点と定義される。 In this embodiment, the penetration width W is defined as the distance between the toe 131 on the lower plate 12 side and the root 132, measured on a cross section perpendicular to the weld line (see FIG. 1). In this embodiment, the root 132 is defined as the intersection of the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side and the surface of the weld metal 13 at the overlapping surface 14 between the upper plate 11 and the lower plate 12. However, when the weld metal 13 is formed beyond the end of the lower plate 12 and there is no boundary between the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side and the weld metal 13 (see FIG. 2), for the sake of convenience, the root 132 is defined as the intersection of the weld metal 13 and an imaginary line along the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side at the overlapping surface 14 between the upper plate 11 and the lower plate 12.

本実施形態におけるのど厚は、溶接線に垂直な断面で測定される、ルート132と、溶接金属13の表面との間の最短距離と定義される値である。なお、のど厚の定義において「溶接金属13の表面」に、溶接金属13と母材金属との境界は含まれない In this embodiment, the throat thickness is defined as the shortest distance between the root 132 and the surface of the weld metal 13, measured on a cross section perpendicular to the weld line. Note that in the definition of throat thickness, the "surface of the weld metal 13" does not include the boundary between the weld metal 13 and the base metal.

本実施形態におけるレーザの入射角θは、溶接線に垂直な面における、レーザ光の光軸と、下板12の上板11側の表面とがなす狭角と定義される。トーチ3の傾斜角θは、溶接線に垂直な面における、トーチ3の中心軸と、下板12の上板11側の表面とがなす狭角と定義される。参考のために、図7に、トーチ3の傾斜角θ及びレーザの入射角θを示す。図7は、上板11及び下板12、並びにレーザ溶接ヘッド2及びトーチ3の、溶接線に垂直な面における模式図である。 In this embodiment, the incidence angle θ b of the laser is defined as a narrow angle formed between the optical axis of the laser light and the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side in a plane perpendicular to the weld line. The inclination angle θ a of the torch 3 is defined as a narrow angle formed between the central axis of the torch 3 and the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side in a plane perpendicular to the weld line. For reference, the inclination angle θ a of the torch 3 and the incidence angle θ b of the laser are shown in Fig. 7. Fig. 7 is a schematic diagram of the upper plate 11 and the lower plate 12, the laser welding head 2, and the torch 3 on a plane perpendicular to the weld line.

本実施形態におけるトーチ3の前進角ψは、下板の溶接面に垂直であり、且つ溶接方向に沿う断面における、トーチ3の中心軸と、下板12の上板11側の表面の法線とがなす角であって、溶接方向と反対方向に傾く場合を正とする角と定義される。本実施形態におけるレーザ溶接ヘッド2の後退角ψは、溶接方向に沿う断面における、レーザ光21の光軸と、下板12の上板11側の表面の法線とがなす角であって、溶接方向に傾く場合を正とする角と定義される。参考のために、図8に、トーチ3の前進角ψ及びレーザ溶接ヘッド2の後退角ψを示す。図8は、上板11及び下板12、並びにレーザ溶接ヘッド2及びトーチ3の、下板12の板面に平行な面における模式図である。 The advance angle ψ a of the torch 3 in this embodiment is defined as an angle between the central axis of the torch 3 and a normal line to the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side in a cross section perpendicular to the welding surface of the lower plate and along the welding direction, and is positive when the angle is inclined in the opposite direction to the welding direction. The sweep back angle ψ b of the laser welding head 2 in this embodiment is defined as an angle between the optical axis of the laser light 21 and a normal line to the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side in a cross section along the welding direction, and is positive when the angle is inclined in the welding direction. For reference, FIG. 8 shows the advance angle ψ a of the torch 3 and the sweep back angle ψ b of the laser welding head 2. FIG. 8 is a schematic diagram of the upper plate 11 and the lower plate 12, and the laser welding head 2 and the torch 3 in a plane parallel to the plate surface of the lower plate 12.

レーザ・アークハイブリッド溶接とは、レーザ光及びアークを同時に照射し、一つの溶融池を形成した状態で行う溶接のことであり、溶接方向に対してレーザ光が先行する場合をレーザ先行と称する(JIS Z 3001-5:2013)。 Laser-arc hybrid welding is a type of welding in which a laser beam and an arc are irradiated simultaneously to form a single molten pool. When the laser beam precedes the welding direction, this is called laser-first (JIS Z 3001-5:2013).

本実施形態におけるガスシールドアーク溶接の狙い位置32は、トーチ3の中心軸と、下板12の上板11側の表面との交点と定義される。一方、本実施形態におけるレーザ溶接の狙い位置は、レーザ光21の光軸と、上板11の端面との交点と定義される。なお、レーザ光21の光軸と現実の上板11の端面とが交わらない場合(即ち、レーザ光21が下板12に照射される場合)があるが、その際は、レーザ光21の光軸と、上板11の端面を含む仮想面との交点をレーザ溶接の狙い位置とみなす。 The target position 32 for gas-shielded arc welding in this embodiment is defined as the intersection between the central axis of the torch 3 and the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side. On the other hand, the target position for laser welding in this embodiment is defined as the intersection between the optical axis of the laser light 21 and the end face of the upper plate 11. Note that there are cases where the optical axis of the laser light 21 does not intersect with the actual end face of the upper plate 11 (i.e., when the laser light 21 is irradiated to the lower plate 12), but in such cases, the intersection between the optical axis of the laser light 21 and a virtual plane including the end face of the upper plate 11 is regarded as the target position for laser welding.

次に、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の技術思想について説明する。本発明者らは、重ねすみ肉溶接継手の止端の疲労強度を向上させ、さらにルートからの疲労亀裂発生を抑制する手段について鋭意検討を重ねた。そして本発明者らは、以下の知見を得た。 Next, the technical concept of the lap fillet welded joint according to this embodiment will be explained. The inventors have conducted extensive research into means for improving the fatigue strength of the toes of lap fillet welded joints and further suppressing fatigue crack initiation from the root. As a result, the inventors have come to the following findings.

(i)止端131の形状
まず、重ねすみ肉溶接継手1の、下板12側の止端131をなだらかな形状にする必要がある。これにより、下板12側の止端131における応力集中を緩和し、その疲労強度を高めることができる。
(i) Shape of the toe 131 First, it is necessary to give a gentle shape to the toe 131 on the lower plate 12 side of the lap fillet welded joint 1. This makes it possible to alleviate stress concentration at the toe 131 on the lower plate 12 side and increase its fatigue strength.

(ii)溶け込み幅W
しかしながら、上板11と下板12との重ね面14を開くような応力が重ねすみ肉溶接継手1に作用した際には、止端131の形状をなだらかにした場合であっても、ルート132に応力集中が生じるので、ルート132からの疲労亀裂の発生の恐れがある。そこで本発明者らはさらなる検討を重ね、溶け込み幅Wを通常よりも大きくすることにより、ルート132に生じる応力を低減させられることを見出した。
(ii) Penetration width W
However, when stress that opens the overlap surface 14 between the upper plate 11 and the lower plate 12 acts on the lap fillet welded joint 1, even if the shape of the toe 131 is made gentle, stress concentration occurs at the root 132, and there is a risk of fatigue cracks occurring from the root 132. Therefore, the inventors conducted further studies and found that the stress generated at the root 132 can be reduced by making the penetration width W larger than usual.

(iii)未溶着部141
ただし、本発明者らが一層の検討を重ねたところ、大きい溶け込み幅Wを有する重ねすみ肉溶接継手1においてもルート132における疲労亀裂が発生しうることが判明した。そして本発明者らは、図2に示されるように下板12の端部を超えて溶接金属13が形成された場合に、ルート132からの疲労亀裂が発生しやすいことを知見した。そして、上板11と下板12との重ね面14において、下板12の端部に未溶着部141を設けることで、ルート132からの疲労亀裂を一層効果的に抑制可能であることを本発明者らは知見した。
(iii) Unwelded portion 141
However, after further investigation, the inventors found that fatigue cracks can occur at the root 132 even in a lap fillet welded joint 1 having a large penetration width W. The inventors then found that fatigue cracks are likely to occur from the root 132 when the weld metal 13 is formed beyond the end of the lower plate 12 as shown in Fig. 2. The inventors then found that fatigue cracks from the root 132 can be more effectively suppressed by providing an unwelded portion 141 at the end of the lower plate 12 at the overlapping surface 14 between the upper plate 11 and the lower plate 12.

未溶着部141がルート132からの疲労亀裂を一層効果的に抑制可能である理由は、以下の通り推定される。 The reason why the unwelded portion 141 can more effectively suppress fatigue cracks from the root 132 is believed to be as follows.

ルート132に応力が印加されるのは、下板12側に凸の変形が重ねすみ肉溶接継手1に生じた場合、及び、上板11側に凸の変形が重ねすみ肉溶接継手1に生じた場合である。下板12側に凸の変形は、重ね面14を開口させ、上板11側に凸の変形は、重ね面14を閉口させる。上板11側に凸の変形と、下板12側に凸の変形とが、繰り返されることで、ルート132を起点として疲労破壊が惹起される場合がある。 Stress is applied to the root 132 when convex deformation toward the lower plate 12 occurs in the lap fillet welded joint 1, and when convex deformation toward the upper plate 11 occurs in the lap fillet welded joint 1. Convex deformation toward the lower plate 12 opens the overlapping surface 14, and convex deformation toward the upper plate 11 closes the overlapping surface 14. Repeated convex deformation toward the upper plate 11 and convex deformation toward the lower plate 12 may cause fatigue fracture starting from the root 132.

下板12側に凸の変形に対しては、未溶着部141が設けられない重ねすみ肉溶接継手1の方が有利であると考えられる。未溶着部141の端部(即ちルート132)において高い応力集中が生じるからである(図3及び図4の左側模式図参照)。一方、上板11側に凸の変形に対しては、未溶着部141が設けられた重ねすみ肉溶接継手1の方が有利であると考えられる。未溶着部141が接触し圧縮応力を分散させるので、ルート132における応力集中が緩和される(図3及び図4の右側模式図参照)。 For deformations that are convex toward the lower plate 12, the lap fillet welded joint 1 without the unwelded portion 141 is considered to be more advantageous. This is because high stress concentration occurs at the end of the unwelded portion 141 (i.e., the root 132) (see the schematic diagrams on the left side of Figures 3 and 4). On the other hand, for deformations that are convex toward the upper plate 11, the lap fillet welded joint 1 with the unwelded portion 141 is considered to be more advantageous. The unwelded portion 141 comes into contact and distributes the compressive stress, so the stress concentration at the root 132 is alleviated (see the schematic diagrams on the right side of Figures 3 and 4).

ここで本発明者らが、ルート132における応力を推定するシミュレーションを行ったところ、未溶着部141が設けられた重ねすみ肉溶接継手1におけるルート132の応力範囲が、未溶着部141が設けられない重ねすみ肉溶接継手1におけるそれよりも小さいことが判明した。応力範囲とは、上板11側に凸の変形が生じたときにルート132に生じる最大圧縮応力(負の値)と、下板12側に凸の変形が生じたときにルート132に生じる最大引張応力(正の値)との差である。なお、ルート132を開く方向の応力を正の応力とみなし、ルート132を閉じる方向の応力を負の応力とみなす。 Here, the inventors performed a simulation to estimate the stress in the root 132, and found that the stress range of the root 132 in the lap fillet welded joint 1 with the unwelded portion 141 is smaller than that in the lap fillet welded joint 1 without the unwelded portion 141. The stress range is the difference between the maximum compressive stress (negative value) that occurs in the root 132 when a convex deformation occurs on the upper plate 11 side, and the maximum tensile stress (positive value) that occurs in the root 132 when a convex deformation occurs on the lower plate 12 side. Note that stress in the direction that opens the root 132 is considered to be a positive stress, and stress in the direction that closes the root 132 is considered to be a negative stress.

図5に、繰り返し応力が重ねすみ肉溶接継手1に印加された際の、ルート132における応力範囲の模式図を示す。図5の模式図において、横軸は経過時間であり、縦軸は応力(ルート132を開く方向の応力を正の応力とみなし、ルート132を閉じる方向の応力を負の応力とみなす)である。従って、図5の模式図は、繰り返し応力が重ねすみ肉溶接継手1に印加された際の、ルート132における応力の経時変化を示している。なお、破線で示された曲線が、重ね面が残っている(即ち未溶着部がある)重ねすみ肉溶接継手における応力の経時変化を示し、実線で示された曲線が、重ね面が全て溶融された(即ち未溶着部がない)重ねすみ肉溶接継手における応力の経時変化を示す。上述の応力範囲は、応力変化を示すグラフの上下方向の幅(山と谷との高低差)に等しい。 Figure 5 shows a schematic diagram of the stress range at the root 132 when repeated stress is applied to the lap fillet welded joint 1. In the schematic diagram of Figure 5, the horizontal axis is elapsed time, and the vertical axis is stress (stress in the direction of opening the root 132 is considered to be positive stress, and stress in the direction of closing the root 132 is considered to be negative stress). Therefore, the schematic diagram of Figure 5 shows the change in stress over time at the root 132 when repeated stress is applied to the lap fillet welded joint 1. The curve shown by the dashed line shows the change in stress over time in a lap fillet welded joint where the lap surface remains (i.e., there is an unwelded portion), and the curve shown by the solid line shows the change in stress over time in a lap fillet welded joint where the lap surface is completely melted (i.e., there is no unwelded portion). The above-mentioned stress range is equal to the vertical width (height difference between the peak and the valley) of the graph showing the stress change.

図5に示されるように、未溶着部141を有する重ねすみ肉溶接継手1では、未溶着部141を有しない重ねすみ肉溶接継手1と比較して、正の応力が大きいが、負の応力が顕著に小さい。そのため、未溶着部141を有する重ねすみ肉溶接継手1の応力範囲は、未溶着部141を有しない重ねすみ肉溶接継手1のそれよりも小さい。その結果、正の応力と負の応力とが交互に生じる繰り返し応力印加環境では、未溶着部141を有する重ねすみ肉溶接継手1は、未溶着部141を有しないものよりも、ルート132における疲労亀裂を効果的に抑制できるものと推定される。 As shown in FIG. 5, in the lap fillet welded joint 1 having the unwelded portion 141, the positive stress is larger but the negative stress is significantly smaller than in the lap fillet welded joint 1 not having the unwelded portion 141. Therefore, the stress range of the lap fillet welded joint 1 having the unwelded portion 141 is smaller than that of the lap fillet welded joint 1 not having the unwelded portion 141. As a result, in a repeated stress application environment in which positive stress and negative stress alternate, it is estimated that the lap fillet welded joint 1 having the unwelded portion 141 can more effectively suppress fatigue cracks in the root 132 than one not having the unwelded portion 141.

(iv)のど厚
また、止端131の形状、溶け込み幅W、及び未溶着部141を好ましく制御することに加え、十分な量の溶着金属を溶接部に供給して、のど厚を確保することが必要である。のど厚が不足した場合、溶接金属13に生じる応力が増加し、静的強度及び疲労強度が共に低下する恐れがある。
(iv) Throat thickness In addition to suitably controlling the shape of the toe 131, the penetration width W, and the unwelded portion 141, it is necessary to supply a sufficient amount of weld metal to the weld to ensure the throat thickness. If the throat thickness is insufficient, the stress generated in the weld metal 13 increases, and both the static strength and fatigue strength may decrease.

以上の知見により得られた、本発明の一態様に係る重ねすみ肉溶接継手1は、図1に示されるように、厚さtの上板11と、上板11に重ねられた、厚さtの下板12と、上板11の端面及び下板12の上板11側の表面を接合する溶接金属13と、を備え、溶接線に垂直な断面で測定される止端角度θWTが、0度超30度未満であり、溶接線に垂直な断面で測定される溶け込み幅Wが、2.50×t以上であり、上板11と下板12との重ね面14が、下板12の端部において未溶着部141を有し、溶接線に垂直な断面で測定されるルート132と溶接金属13の表面との間の最短距離が、t以上である。以下、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1を詳細に説明する。 A lap fillet welded joint 1 according to one embodiment of the present invention, obtained based on the above findings, comprises an upper plate 11 having a thickness tH , a lower plate 12 having a thickness tL overlapping the upper plate 11, and a weld metal 13 joining an end face of the upper plate 11 and a surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side, as shown in Fig. 1, in which the toe angle θWT measured on a cross section perpendicular to the weld line is more than 0 degrees and less than 30 degrees, the penetration width W measured on a cross section perpendicular to the weld line is 2.50 x tL or more, the overlapping surface 14 of the upper plate 11 and the lower plate 12 has an unwelded portion 141 at an end of the lower plate 12, and the shortest distance measured on a cross section perpendicular to the weld line between a root 132 and the surface of the weld metal 13 is tH or more. The lap fillet welded joint 1 according to this embodiment will be described in detail below.

本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1は、上板11と、上板11に重ねられた下板12と、上板11の端面および下板12の上板11側の表面を接合する溶接金属13とを備える。 The lap fillet welded joint 1 according to this embodiment comprises an upper plate 11, a lower plate 12 overlapping the upper plate 11, and a weld metal 13 joining the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 facing the upper plate 11.

上板11及び下板12の種類は、特に限定されず、重ねすみ肉溶接継手1の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、上板11及び下板12を、繰り返し変位が印加される機械構造部品の材質として用いられる高強度鋼板とすることが好ましい。具体的には、上板11及び下板12の一方又は両方を、引張強さ780MPa級、980MPa級、又は1180MPa級の熱延鋼板としても良い。上板11及び下板12の種類が同一であっても良いし、溶接が可能な範囲内で異なっていても良い。上板11及び下板12の一方又は両方が、亜鉛系めっき、アルミニウム系めっき等を有しても良い。また、重ねすみ肉溶接の完了後に、上板11及び下板12の表面に化成処理皮膜、及び塗装皮膜などを配しても良い。あるいは、上板11及び下板12の表面にショットブラスト等のブラスト処理を実施しても良い。 The types of the upper plate 11 and the lower plate 12 are not particularly limited and can be appropriately selected according to the application of the lap fillet welded joint 1. For example, it is preferable that the upper plate 11 and the lower plate 12 are high-strength steel plates used as materials for mechanical structural parts to which repeated displacement is applied. Specifically, one or both of the upper plate 11 and the lower plate 12 may be hot-rolled steel plates with tensile strengths of 780 MPa, 980 MPa, or 1180 MPa. The types of the upper plate 11 and the lower plate 12 may be the same or may be different within the range in which welding is possible. One or both of the upper plate 11 and the lower plate 12 may have a zinc-based plating, an aluminum-based plating, or the like. In addition, after the completion of the lap fillet welding, a chemical conversion coating, a paint coating, or the like may be provided on the surfaces of the upper plate 11 and the lower plate 12. Alternatively, a blasting treatment such as shot blasting may be performed on the surfaces of the upper plate 11 and the lower plate 12.

上板11の厚さt、及び下板12の厚さtも、特に限定されず、重ねすみ肉溶接継手1の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手を自動車部品に適用する場合、上板11の厚さt、及び下板12の厚さtの一方又は両方が、0.8~4.0mmであることが好ましい。上板11の厚さt、及び下板12の厚さtを1.0mm以上、1.2mm以上、または1.8mm以上としても良い。上板11の厚さt、及び下板12の厚さtを3.5mm以下、3.2mm以下、または2.9mm以下としても良い。上板11及び下板12の厚さは同一であっても良いし、異なっていても良い。 The thickness t H of the upper plate 11 and the thickness t L of the lower plate 12 are also not particularly limited and can be appropriately selected depending on the application of the lap fillet welded joint 1. For example, when the lap fillet welded joint according to this embodiment is applied to an automobile part, it is preferable that one or both of the thickness t H of the upper plate 11 and the thickness t L of the lower plate 12 are 0.8 to 4.0 mm. The thickness t H of the upper plate 11 and the thickness t L of the lower plate 12 may be 1.0 mm or more, 1.2 mm or more, or 1.8 mm or more. The thickness t H of the upper plate 11 and the thickness t L of the lower plate 12 may be 3.5 mm or less, 3.2 mm or less, or 2.9 mm or less. The thicknesses of the upper plate 11 and the lower plate 12 may be the same or different.

溶接金属13の成分も、特に限定されず、上板11及び下板12の成分などに応じて適宜選択することができる。溶接金属13の表面に、ショットブラスト等の各種ブラスト処理を施してもよいし、亜鉛系めっき、アルミニウム系めっき、化成処理皮膜、及び塗装皮膜などを配しても良い。 The composition of the weld metal 13 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the composition of the upper plate 11 and the lower plate 12. The surface of the weld metal 13 may be subjected to various blasting treatments such as shot blasting, or may be provided with zinc-based plating, aluminum-based plating, a chemical conversion coating, a paint coating, or the like.

(i)止端131の形状
本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1では、溶接線に垂直な断面で測定される止端角度θWTが、0度超30度未満とされる。止端角度θWTが30度以上になると、止端131における応力集中が過剰となり、止端131の疲労強度が不足する。そのため、止端角度θWTを30度未満とする。止端角度θWTを28度以下、25度以下、22度以下、または20度以下としても良い。
(i) Shape of the toe 131 In the lap fillet welded joint 1 according to this embodiment, the toe angle θ WT measured on a cross section perpendicular to the weld line is made to be more than 0 degrees and less than 30 degrees. If the toe angle θ WT is 30 degrees or more, stress concentration at the toe 131 becomes excessive, and the fatigue strength of the toe 131 becomes insufficient. For this reason, the toe angle θ WT is made to be less than 30 degrees. The toe angle θ WT may also be 28 degrees or less, 25 degrees or less, 22 degrees or less, or 20 degrees or less.

止端131がなだらかであるほど、その疲労強度が高められる。そのため、止端角度θWTの下限値は特に限定されず、0度超とすれば良い。一方、止端角度θWTを5度以上、8度以上、又は10度以上としても良い。 The more gentle the toe 131 is, the higher the fatigue strength is. Therefore, the lower limit of the toe angle θ WT is not particularly limited as long as it is greater than 0 degrees. On the other hand, the toe angle θ WT may be 5 degrees or more, 8 degrees or more, or 10 degrees or more.

(ii)溶け込み幅W
本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1では、溶接線に垂直な断面で測定される溶け込み幅Wが、2.50×t以上とされる。上板11と下板12との重ね面14を開くような応力が重ねすみ肉溶接継手1に作用した際には、ルート132に応力集中が生じるので、ルート132からの疲労亀裂の発生の恐れがある。ここで、溶け込み幅Wを大きくすること、具体的には下板の厚さtの2.50倍以上とすることにより、ルート132に生じる応力を低減し、疲労亀裂の発生を抑制することができる。溶け込み幅Wを、下板の厚さtの2.80倍以上、3.00倍以上、又は3.50倍以上としても良い。
(ii) Penetration width W
In the lap fillet welded joint 1 according to this embodiment, the penetration width W measured in a cross section perpendicular to the weld line is set to 2.50× tL or more. When a stress that opens the lap surface 14 between the upper plate 11 and the lower plate 12 acts on the lap fillet welded joint 1, stress concentration occurs at the root 132, and there is a risk of fatigue cracks occurring from the root 132. Here, by increasing the penetration width W, specifically by setting it to 2.50 times or more the thickness tL of the lower plate, it is possible to reduce the stress occurring at the root 132 and suppress the occurrence of fatigue cracks. The penetration width W may be set to 2.80 times or more, 3.00 times or more, or 3.50 times or more the thickness tL of the lower plate.

一方、溶け込み幅Wが過剰であると、後述する未溶着部141の確保が困難となる。しかしながら、未溶着部141が下板12の端部に設けられる限り、溶け込み幅Wが大きいほど継手強度が高められるので好ましい。そのため、溶け込み幅Wの上限は限定されない。ただし、溶け込み幅Wを、下板の厚さtの6.0倍以下、5.5倍以下、又は5.0倍以下と規定しても良い。 On the other hand, if the penetration width W is excessive, it becomes difficult to secure the unwelded portion 141 described below. However, as long as the unwelded portion 141 is provided at the end of the lower plate 12, a larger penetration width W is preferable because it increases the joint strength. Therefore, there is no upper limit to the penetration width W. However, the penetration width W may be specified to be 6.0 times or less, 5.5 times or less, or 5.0 times or less of the thickness tL of the lower plate.

(iii)未溶着部141
本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1では、上板11と下板12との重ね面14が、下板12の端部において未溶着部141を有する。これにより、ルート132からの疲労亀裂を一層効果的に抑制可能である。未溶着部141がルート132からの疲労亀裂を一層効果的に抑制可能である理由は上述したように、未溶着部141を設けることによりルート132における応力範囲が減少し(図5参照)、繰り返し応力印加環境におけるルート132への負荷が抑制されるからであると推定される。
(iii) Unwelded portion 141
In the lap fillet welded joint 1 according to this embodiment, the overlapping surfaces 14 between the upper plate 11 and the lower plate 12 have an unwelded portion 141 at the end of the lower plate 12. This makes it possible to more effectively suppress fatigue cracks from the root 132. It is presumed that the reason that the unwelded portion 141 can more effectively suppress fatigue cracks from the root 132 is that, as described above, the provision of the unwelded portion 141 reduces the stress range at the root 132 (see FIG. 5 ), thereby suppressing the load on the root 132 in a repeated stress application environment.

溶接線に垂直な断面で測定される未溶着部141の幅wは、0mm超である限り、特に限定されない。ルート132が閉口する載荷が加わった時に、ルート132に近い位置ほど未溶着部141が接触する圧力は大きくなる。そのため、僅かでも未溶着部141が存在すれば圧縮応力を低減する効果が享受できる。強いて言えば、未溶着部141の幅wを0.3t以上、0.4t以上、又は0.5t以上としても良い。 The width w of the unwelded portion 141 measured in a cross section perpendicular to the weld line is not particularly limited as long as it is greater than 0 mm. When a load is applied that closes the root 132, the pressure with which the unwelded portion 141 comes into contact increases the closer it is to the root 132. Therefore, even if there is only a small amount of unwelded portion 141, the effect of reducing compressive stress can be obtained. If forced to say, the width w of the unwelded portion 141 may be 0.3tL or more, 0.4tL or more, or 0.5tL or more.

一方、未溶着部141の幅wが小さいほど、重ね代が小さくなり、重ねすみ肉溶接継手1の重量を減少させることができる。例えば、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1を自動車部品に適用した場合、未溶着部141の幅wが小さいほど、自動車部品の重量が減少し、自動車の燃費が向上するので好ましい。以上の理由により、重ね代を20mm以下、15mm以下、又は10mm以下とすることが好ましい。未溶着部141の幅wの上限値は、溶接前の重ね代を好ましい範囲内とし、且つ上述の所定の溶け込み幅Wを確保できる範囲内で、適宜選択することができる。 On the other hand, the smaller the width w of the unwelded portion 141, the smaller the overlap, and the more the weight of the lap fillet welded joint 1 can be reduced. For example, when the lap fillet welded joint 1 according to this embodiment is applied to an automobile part, the smaller the width w of the unwelded portion 141, the less the weight of the automobile part will be, and the more fuel efficient the automobile will be, which is preferable. For the above reasons, it is preferable to set the overlap to 20 mm or less, 15 mm or less, or 10 mm or less. The upper limit value of the width w of the unwelded portion 141 can be appropriately selected within a range in which the overlap before welding is within a preferable range and the above-mentioned specified penetration width W can be secured.

(iv)のど厚
本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1では、溶接線に垂直な断面で測定されるルート132と溶接金属13の表面との間の最短距離(のど厚)が、t以上である。tは、上述したように、上板11の厚さである。図1には、ルート132を中心とした、半径tの円弧が記載されている。溶接金属13の表面全てがこの円弧の外側にある重ねすみ肉溶接継手1では、t以上ののど厚が確保されている。
(iv) Throat thickness In the lap fillet welded joint 1 according to this embodiment, the shortest distance (throat thickness) between the root 132 and the surface of the weld metal 13 measured in a cross section perpendicular to the weld line is tH or more. As described above, tH is the thickness of the upper plate 11. In Fig. 1, an arc of radius tH centered on the root 132 is shown. In the lap fillet welded joint 1 in which the entire surface of the weld metal 13 is outside this arc, a throat thickness of tH or more is ensured.

十分な量の溶着金属を溶接部に供給して、のど厚をt以上とすることにより、重ねすみ肉溶接継手1の静的強度と疲労強度を確保することができる。のど厚が大きいほど、溶接金属が受け持つことができる応力が大きくなるので、のど厚を1.1×t以上、1.2×t以上、又は1.3×t以上としても良い。ただし、のど厚が過剰である場合、上板11側の止端において応力集中が著しくなる恐れがある。そのため、のど厚を1.6×t以下、1.5×t以下、又は1.4×t以下としても良い。 By supplying a sufficient amount of deposited metal to the weld and setting the throat thickness to tH or more, the static strength and fatigue strength of the lap fillet welded joint 1 can be ensured. The larger the throat thickness, the greater the stress that the weld metal can bear, so the throat thickness may be 1.1× tH or more, 1.2× tH or more, or 1.3× tH or more. However, if the throat thickness is excessive, there is a risk that the stress concentration at the toe on the upper plate 11 side will become significant. Therefore, the throat thickness may be 1.6× tH or less, 1.5× tH or less, or 1.4× tH or less.

なお、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1においては、溶接ビードの全長にわたって上述の諸要件が満たされる必要はない。例えば、1つの重ねすみ肉溶接継手1において、特に強度が要求される箇所に上述の構成を適用し、その他の箇所に通常の構成を適用しても良い。従って、溶接ビードの一部において上述の諸要件が満たされる重ねすみ肉溶接継手は、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1とみなされる。 In addition, in the lap fillet welded joint 1 according to this embodiment, the above-mentioned requirements do not need to be met over the entire length of the weld bead. For example, in one lap fillet welded joint 1, the above-mentioned configuration may be applied to a portion where particular strength is required, and a normal configuration may be applied to other portions. Therefore, a lap fillet welded joint in which the above-mentioned requirements are met in a portion of the weld bead is considered to be a lap fillet welded joint 1 according to this embodiment.

次に、本発明の別の態様に係る自動車部品について説明する。本発明の別の態様に係る自動車部品は、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1を備える。これにより、本実施形態に係る自動車部品は、止端の疲労強度に優れ、さらにルートからの疲労亀裂発生を抑制できる。自動車部品とは、例えばフロントロアアーム、及びサスペンションメンバー(サブフレーム)などである。ただし、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1の用途は特に限定されず、種々の機械構造部品などに適用可能である。 Next, an automobile part according to another aspect of the present invention will be described. The automobile part according to another aspect of the present invention includes the lap fillet welded joint 1 according to this embodiment. As a result, the automobile part according to this embodiment has excellent fatigue strength at the toe and can further suppress the occurrence of fatigue cracks from the root. The automobile part is, for example, a front lower arm and a suspension member (subframe). However, the use of the lap fillet welded joint 1 according to this embodiment is not particularly limited, and it can be applied to various mechanical structural parts, etc.

次に、本発明の別の態様に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法について説明する。この製造方法によれば、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手を好適に得ることができる。ただし、以下の記載は、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の範囲を限定するものではない。即ち、上述の要件を満たす重ねすみ肉溶接継手は、その製造方法にかかわらず、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手であるとみなされる。以下に説明する製造方法は、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の好適な製造方法の一例である。 Next, a method for manufacturing a lap fillet welded joint according to another aspect of the present invention will be described. According to this manufacturing method, the lap fillet welded joint according to this embodiment can be suitably obtained. However, the following description does not limit the scope of the lap fillet welded joint according to this embodiment. In other words, a lap fillet welded joint that satisfies the above requirements is considered to be a lap fillet welded joint according to this embodiment, regardless of its manufacturing method. The manufacturing method described below is an example of a suitable manufacturing method for the lap fillet welded joint according to this embodiment.

本発明の別の態様に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法は、厚さtの上板11と、厚さtの下板12とを重ね合わせる工程と、上板11の端面及び下板12の上板11側の表面をレーザ溶接する工程と、このレーザ溶接の後に、上板11の端面及び下板12の上板11側の表面をガスシールドアーク溶接する工程と、を備え、レーザ溶接におけるレーザ入射角θを10~30度とし、ガスシールドアーク溶接におけるトーチ3の傾斜角θを45~70度とし、レーザ溶接におけるレーザ溶接出力P(W)及びレーザ溶接速度V(mm/s)、ガスシールドアーク溶接における電流値I(A)、電圧値E(V)及びアーク溶接速度V(mm/s)、並びに下板12の厚さtから算出される(I×E)/(V×t)+P/(V×t)を0.100~0.250kJ/mmとし、ガスシールドアーク溶接の入熱量に対するレーザ溶接の入熱量の比P/(I×E)を0.8~4.5とし、上板11と下板12との重ね面14における、下板12の端部に未溶着部141を設ける。 A method for manufacturing a lap fillet welded joint according to another aspect of the present invention includes the steps of: overlapping an upper plate 11 having a thickness tH and a lower plate 12 having a thickness tL ; laser welding an end face of the upper plate 11 and a surface of the lower plate 12 facing the upper plate 11; and, after the laser welding, gas-shielded arc welding the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 facing the upper plate 11; wherein the laser incidence angle θb in the laser welding is set to 10 to 30 degrees, the inclination angle θa of the torch 3 in the gas-shielded arc welding is set to 45 to 70 degrees, and (I×E)/(V A ×tL)+P/(V L ×tL) calculated from the laser welding output P (W) and laser welding speed V L (mm/ s ) in the laser welding, the current value I (A), voltage value E (V) and arc welding speed V A (mm/s) in the gas- shielded arc welding, and the thickness tL of the lower plate 12 is set to 0.100 to 0.250 kJ/mm . 2 , the ratio P/(I×E) of the heat input of laser welding to the heat input of gas shielded arc welding is 0.8 to 4.5, and a non-welded portion 141 is provided at the end of the lower plate 12 at the overlapping surface 14 between the upper plate 11 and the lower plate 12.

まず、厚さtの上板11と、厚さtの下板12とを重ね合わせる。上板11及び下板12は、上述の通り特に限定されない。重ね合わせの際に、重ね代(溶接線に垂直な方向で測定される重ね面14の幅)を決定しても良い。本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、上板11と下板12との重ね面14における、下板12の端部に未溶着部141を設ける。重ね代を大きくすることにより、未溶着部141を確保することができる。 First, the upper plate 11 having a thickness tH and the lower plate 12 having a thickness tL are overlapped. As described above, the upper plate 11 and the lower plate 12 are not particularly limited. When overlapping, the overlap (the width of the overlap surface 14 measured in a direction perpendicular to the weld line) may be determined. In the manufacturing method of the lap fillet welded joint according to this embodiment, a non-welded portion 141 is provided at the end of the lower plate 12 at the overlap surface 14 between the upper plate 11 and the lower plate 12. By increasing the overlap, the non-welded portion 141 can be secured.

ただし、重ね代が小さいほど、重ねすみ肉溶接継手1の重量が小さくなるので好ましい。例えば、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手1を自動車部品に適用した場合、重ね代が小さいほど、自動車部品の重量が減少し、自動車の燃費が向上するので好ましい。従って、後述するレーザ溶接及びガスシールドアーク溶接の溶接条件に応じて、未溶着部141を確保するために必要な重ね代を適宜選択することが好ましい。例えば、重ね代を、上板11及び下板12の合計板厚の3倍以下(即ち、3.0×(t+t)以下)と既定してもよい。 However, the smaller the overlap, the smaller the weight of the lap fillet welded joint 1, which is preferable. For example, when the lap fillet welded joint 1 according to the present embodiment is applied to an automobile part, the smaller the overlap, the smaller the weight of the automobile part and the better the fuel efficiency of the automobile, which is preferable. Therefore, it is preferable to appropriately select the overlap necessary to secure the unwelded portion 141 according to the welding conditions of the laser welding and gas shielded arc welding described later. For example, the overlap may be set to 3 times or less the total thickness of the upper plate 11 and the lower plate 12 (i.e., 3.0 x ( tH + tL ) or less).

次に、上板11の端面と、下板12の上板11側の表面とをレーザ溶接する。ここで、レーザの入射角θを30度以下とすることで、上板11及び下板12の深部まで及ぶ溶融池を生成し、広い溶け込み幅Wを確保することができる。ただし、レーザの入射角θが10度未満であると、狙い位置の僅かなずれによりレーザ照射点が大きく変化するので、安定して溶接することが困難となる。従って、レーザ溶接におけるレーザの入射角θを10~30度とする。 Next, the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 facing the upper plate 11 are laser welded. Here, by setting the laser incidence angle θ b to 30 degrees or less, a molten pool is generated that reaches deep into the upper plate 11 and the lower plate 12, and a wide penetration width W can be ensured. However, if the laser incidence angle θ b is less than 10 degrees, the laser irradiation point changes significantly even with a slight deviation in the target position, making it difficult to perform stable welding. Therefore, the laser incidence angle θ b in laser welding is set to 10 to 30 degrees.

さらに、上板11の端面と、下板12の上板11側の表面とをガスシールドアーク溶接する。なお、ガスシールドアーク溶接の際に、上板11の端面及び下板12の上板11側の表面がレーザ溶接によって溶融池又は溶接金属になっていることがある。この場合、上板11の端面に対応する箇所、及び下板12の上板11側の表面に対応する箇所の間にすみ肉を形成するガスシールドアーク溶接は、上板11の端面と、下板12の上板11側の表面とをガスシールドアーク溶接するものとみなす。 Furthermore, the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side are gas-shielded arc-welded. Note that during gas-shielded arc welding, the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side may become a molten pool or weld metal by laser welding. In this case, the gas-shielded arc welding that forms a fillet between the location corresponding to the end face of the upper plate 11 and the location corresponding to the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side is considered to be gas-shielded arc welding between the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side.

ガスシールドアーク溶接により、溶加材31から、上板11の端面及び下板12の上板11側の表面がなす窪みに、溶着金属を移行させる。ここで、トーチ3の傾斜角θを45度以上とすることにより、溶接金属13ののど厚を確保することができる。また、トーチ3の傾斜角θを70度以下とすることにより、止端131の形状を滑らかにすることができる。従って、ガスシールドアーク溶接におけるトーチ3の傾斜角θを45~70度とする。 By gas-shielded arc welding, the deposited metal is transferred from the filler metal 31 to a depression formed by the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 facing the upper plate 11. Here, by setting the inclination angle θ a of the torch 3 to 45 degrees or more, the throat thickness of the weld metal 13 can be ensured. Also, by setting the inclination angle θ a of the torch 3 to 70 degrees or less, the shape of the toe 131 can be made smooth. Therefore, the inclination angle θ a of the torch 3 in gas-shielded arc welding is set to 45 to 70 degrees.

ガスシールドアーク溶接は、レーザ溶接の後で行う必要がある。ガスシールドアーク溶接の後でレーザ溶接をすると、溶加材31から溶接部に移行した溶着金属が、上板11及び下板12の深部まで及ぶ溶融池を生成することを妨げるからである。また、ガスシールドアーク溶接における溶加材31の種類は特に限定されず、上板11及び下板12の成分に応じて適宜選択することができる。 Gas-shielded arc welding must be performed after laser welding. If laser welding is performed after gas-shielded arc welding, the deposited metal transferred from the filler material 31 to the weld will prevent the formation of a molten pool that extends deep into the upper plate 11 and the lower plate 12. In addition, the type of filler material 31 used in gas-shielded arc welding is not particularly limited, and can be selected appropriately depending on the composition of the upper plate 11 and the lower plate 12.

本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、レーザ溶接条件及びガスシールドアーク溶接条件が、下記の要件(a)及び(b)を満たす。
(a)レーザ溶接におけるレーザ溶接出力P(W)及びレーザ溶接速度V(mm/s)、ガスシールドアーク溶接における電流値I(A)、電圧値E(V)及びアーク溶接速度V(mm/s)、並びに下板12の厚さtから算出される(I×E)/(V×t)+P/(V×t)を0.100~0.250kJ/mmとする。
(b)ガスシールドアーク溶接の入熱量に対するレーザ溶接の入熱量の比P/(I×E)を0.8~4.5とする。
In the manufacturing method of the lap fillet welded joint according to this embodiment, the laser welding conditions and the gas-shielded arc welding conditions satisfy the following requirements (a) and (b).
(a) (I×E)/(VA× tL )+P/(VL×tL) calculated from the laser welding output P (W) and laser welding speed VL (mm/s) in laser welding, the current value I (A), voltage value E ( V ) and arc welding speed VA (mm/s) in gas shielded arc welding, and the thickness tL of the lower plate 12 is set to 0.100 to 0.250 kJ / mm2 .
(b) The ratio P/(I×E) of the heat input of laser welding to the heat input of gas shielded arc welding is set to 0.8 to 4.5.

(I×E)/(V×t)+P/(V×t)は、レーザ溶接及びガスシールドアーク溶接の合計入熱量を規定するために設けられた指数である。P/(I×E)は、レーザ溶接及びガスシールドアーク溶接の入熱量の配分を規定するために設けられた指数である。これら両方の指数を、上述の範囲内とすることにより、レーザ溶接に起因する幅広い溶け込み、並びにガスシールドアーク溶接に起因する滑らかな止端131及び大きなのど厚の全てを兼備する溶接金属13を得ることができる。 (I×E)/( VA × tL )+P/( VL × tL ) is an index established to define the total heat input of laser welding and gas-shielded arc welding. P/(I×E) is an index established to define the distribution of the heat input of laser welding and gas-shielded arc welding. By setting both of these indexes within the above-mentioned ranges, it is possible to obtain a weld metal 13 that combines the wide penetration resulting from laser welding with the smooth toe 131 and large throat thickness resulting from gas-shielded arc welding.

要件(a)及び(b)が満たされる限り、溶接条件は特に限定されない。好ましい溶接条件を例示すると、以下の通りである。ガスシールドアーク溶接における電流値Iは、50~250Aの範囲内としても良い。ガスシールドアーク溶接における電圧値Eは、18~35Vの範囲内としても良い。ガスシールドアーク溶接におけるアーク溶接速度Vは、0.5~3.0m/minの範囲内としても良い。レーザ溶接におけるレーザ溶接出力Pは、4~10kWの範囲内としても良い。レーザ溶接におけるレーザ溶接速度Vは、0.5~3.0m/minの範囲内としても良い。 As long as requirements (a) and (b) are satisfied, the welding conditions are not particularly limited. Examples of preferred welding conditions are as follows. The current value I in gas-shielded arc welding may be within a range of 50 to 250 A. The voltage value E in gas-shielded arc welding may be within a range of 18 to 35 V. The arc welding speed V A in gas-shielded arc welding may be within a range of 0.5 to 3.0 m/min. The laser welding output P in laser welding may be within a range of 4 to 10 kW. The laser welding speed V L in laser welding may be within a range of 0.5 to 3.0 m/min.

本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、好ましくは、レーザ溶接及びガスシールドアーク溶接を、レーザ先行のレーザ・アークハイブリッド溶接とする。レーザ・アークハイブリッド溶接の模式図を、図7に示す。 In the manufacturing method of the lap fillet welded joint according to this embodiment, the laser welding and gas-shielded arc welding are preferably performed by laser-first laser-arc hybrid welding. A schematic diagram of laser-arc hybrid welding is shown in FIG. 7.

レーザ先行のレーザ・アークハイブリッド溶接においては、ガスシールドアーク溶接をする箇所が予めレーザ溶接によって溶融池とされているので、ガスシールドアーク溶接のアークが安定する。そのため、ガスシールドアーク溶接を単独で行う場合と比べて、レーザ先行のレーザ・アークハイブリッド溶接では、アーク溶接速度を大幅に向上させ、重ねすみ肉溶接継手1の製造能率を向上させることができる。なお、通常のレーザ・アークハイブリッド溶接においては、特段の理由がない限り、レーザの入射角θとトーチ3の傾斜角θとを同一とすることが、溶接効率のために最も良いとされる。しかしながら、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法においては、上述のように、レーザの入射角θとトーチ3の傾斜角θとを相違させる必要がある。 In laser-first laser-arc hybrid welding, the portion to be gas-shielded arc-welded is previously turned into a molten pool by laser welding, so that the arc in the gas-shielded arc welding is stable. Therefore, compared with the case where gas-shielded arc welding is performed alone, in laser-first laser-arc hybrid welding, the arc welding speed can be significantly improved, and the manufacturing efficiency of the lap fillet welded joint 1 can be improved. In addition, in normal laser-arc hybrid welding, it is considered that the best welding efficiency is achieved by making the incidence angle θ b of the laser and the inclination angle θ a of the torch 3 the same, unless there is a special reason. However, in the manufacturing method of the lap fillet welded joint according to this embodiment, it is necessary to make the incidence angle θ b of the laser and the inclination angle θ a of the torch 3 different from each other, as described above.

レーザ溶接及びガスシールドアーク溶接を、レーザ先行のレーザ・アークハイブリッド溶接とする場合、レーザ溶接ヘッド2とトーチ3との干渉を避けるために、トーチ3の前進角ψ及びレーザ溶接ヘッド2の後退角ψを適宜設定することが好ましい(図8参照)。一方、トーチ3の前進角ψ及びレーザ溶接ヘッド2の後退角ψが大きすぎる場合、溶融池が広くなることによるシールド不良に起因した、気孔欠陥の発生が懸念される。そのため、ガスシールドアーク溶接のトーチ3の前進角ψを20度以下とし、レーザ溶接のレーザ溶接ヘッド2の後退角ψを30度以下とすることが好ましい。 When laser welding and gas-shielded arc welding are performed as laser-first laser-arc hybrid welding, it is preferable to appropriately set the advance angle ψ a of the torch 3 and the retreat angle ψ b of the laser welding head 2 in order to avoid interference between the laser welding head 2 and the torch 3 (see FIG. 8). On the other hand, if the advance angle ψ a of the torch 3 and the retreat angle ψ b of the laser welding head 2 are too large, there is a concern that porosity defects will occur due to poor shielding caused by a wide molten pool. Therefore, it is preferable to set the advance angle ψ a of the torch 3 in gas-shielded arc welding to 20 degrees or less, and the retreat angle ψ b of the laser welding head 2 in laser welding to 30 degrees or less.

通常の重ね隅肉溶接においては、特段の理由がない限り、上板11の端面と下板12の表面とがなす窪みを狙い位置とすることが、接合強度を確保するために最も良いとされる。一方、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法において、レーザ溶接及びガスシールドアーク溶接をレーザ先行のレーザ・アークハイブリッド溶接とする場合、レーザ溶接の狙い位置を、上板11の端面における、板厚中心と、下板12側の端との間の領域とすることが好ましい。即ち、上板11の端面の下半分の領域内に、レーザ溶接の狙い位置を設定することが好ましい。これにより、所定の溶け込み幅Wを確保することが一層容易となる。一方、ガスシールドアーク溶接の狙い位置32については特に限定されず、通常の重ねすみ肉溶接の条件(例えば上板11の端面と下板12の表面とがなす窪み)を適宜設定すれば良い。 In normal lap fillet welding, unless there is a special reason, it is considered best to set the recess formed by the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 as the target position in order to ensure joint strength. On the other hand, in the manufacturing method of the lap fillet welded joint according to this embodiment, when the laser welding and gas-shielded arc welding are laser-first laser-arc hybrid welding, it is preferable to set the target position of the laser welding in the area between the center of the plate thickness and the end of the lower plate 12 on the end face of the upper plate 11. In other words, it is preferable to set the target position of the laser welding in the lower half area of the end face of the upper plate 11. This makes it easier to ensure a predetermined penetration width W. On the other hand, the target position 32 of the gas-shielded arc welding is not particularly limited, and the conditions of normal lap fillet welding (for example, the recess formed by the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12) can be appropriately set.

ここまで、レーザ溶接とガスシールドアーク溶接とを併用した重ねすみ肉溶接継手の製造方法について説明したが、ガスシールドアーク溶接のみを用いて、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手を得ることもできる。本発明の別の態様にかかる重ね隅肉溶接継手の製造方法は、厚さtの上板11と、厚さtの下板12とを重ね合わせる工程と、上板11の端面と、下板12の上板11側の表面とをガスシールドアーク溶接する工程と、を備え、ガスシールドアーク溶接の電流値I(A)、電圧値E(V)、及びアーク溶接速度V(mm/s)、並びに上板11の厚さt(mm)から算出されるI×E/(V×t)を0.200~0.300(kJ/mm)とし、溶接線に垂直な断面における下板の上板側の表面に沿う方向において、上板11から離れる方向を正の値とした、ガスシールドアーク溶接の狙い位置32と、上板11の端面の下板12側の端との間隔を、-0.20×t~-0.70×tの範囲内とし、上板と下板との重ね面における、下板の端部に未溶着部を設ける。 So far, the method for manufacturing a lap fillet welded joint using both laser welding and gas-shielded arc welding has been described, but the lap fillet welded joint according to this embodiment can also be obtained using only gas-shielded arc welding. A method for manufacturing a lap fillet welded joint according to another aspect of the present invention includes the steps of overlapping an upper plate 11 having a thickness tH and a lower plate 12 having a thickness tL , and gas-shielded arc welding the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 on the upper plate 11 side, wherein I×E/(V A ×t H ), calculated from the gas-shielded arc welding current value I (A), voltage value E (V), and arc welding speed V A (mm/s) and the thickness t H ( mm) of the upper plate 11, is set to 0.200 to 0.300 (kJ/mm 2 ), and the distance between a target position 32 of the gas-shielded arc welding and the end face of the upper plate 11 on the lower plate 12 side is set to -0.20×t H to -0.70×t The welding area is within the range of H , and an unwelded portion is provided at the end of the lower plate at the overlapping surface between the upper plate and the lower plate.

まず、厚さtの上板11と、厚さtの下板12とを重ね合わせる。上板11及び下板12は、上述の通り特に限定されない。上述された、レーザ溶接とガスシールドアーク溶接とを組み合わせた重ねすみ肉溶接継手の製造方法と同様に、ガスシールドアーク溶接のみを用いて行われる重ねすみ肉溶接継手の製造方法でも、重ね合わせの際に、後述するガスシールドアーク溶接の溶接条件に応じて、未溶着部141を確保するために必要な重ね代を適宜選択することが好ましい。例えば、重ね代を、上板11及び下板12の合計板厚の3倍以下(即ち、3.0×(t+t)以下)と既定してもよい。 First, the upper plate 11 having a thickness tH and the lower plate 12 having a thickness tL are overlapped. The upper plate 11 and the lower plate 12 are not particularly limited as described above. As in the above-described method for manufacturing a lap fillet welded joint by combining laser welding and gas-shielded arc welding, it is preferable to appropriately select an overlap required to secure the unwelded portion 141 during overlapping in accordance with the welding conditions of the gas-shielded arc welding described later, even in the method for manufacturing a lap fillet welded joint performed using only gas-shielded arc welding, as in the above-described method for manufacturing a lap fillet welded joint by combining laser welding and gas-shielded arc welding. For example, the overlap may be set to 3 times or less the total thickness of the upper plate 11 and the lower plate 12 (i.e., 3.0 x ( tH + tL ) or less).

次に、上板11の端面と、下板12の上板11側の表面とをガスシールドアーク溶接する。ガスシールドアーク溶接により、溶加材31から、上板11の端面及び下板12の上板11側の表面がなす窪みに、溶着金属を移行させる。ガスシールドアーク溶接における溶加材31の種類は特に限定されず、上板11及び下板12の成分に応じて適宜選択することができる。 Next, the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 facing the upper plate 11 are gas-shielded arc-welded. By gas-shielded arc welding, the deposited metal is transferred from the filler metal 31 to the depression formed by the end face of the upper plate 11 and the surface of the lower plate 12 facing the upper plate 11. There are no particular limitations on the type of filler metal 31 used in gas-shielded arc welding, and it can be selected appropriately depending on the components of the upper plate 11 and the lower plate 12.

本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、アーク溶接の電流値I(A)、電圧値E(V)、アーク溶接速度V(mm/s)、及び上板11の厚さt(mm)から算出されるI×E/(V×t)を0.200~0.300(kJ/mm)とする。I×E/(V×t)は、ガスシールドアーク溶接の入熱量を規定するために設けられた指数である。 In the manufacturing method for a lap fillet welded joint according to this embodiment, I×E/(V A ×t H ), calculated from the arc welding current I (A), voltage E (V), arc welding speed V A (mm/s), and thickness t H (mm) of upper plate 11, is set to 0.200 to 0.300 (kJ/mm 2 ). I×E/(V A ×t H ) is an index established to define the heat input in gas shielded arc welding.

通常のガスシールドアーク溶接による重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、特段の理由がない限り、I×E/(V×t)は0.200kJ/mm未満とされる。I×E/(V×t)を0.200kJ/mm以上にすると、溶融池が下板12を貫通し、溶融金属の溶け落ちが懸念されるからである。また、I×E/(V×t)を0.200kJ/mm未満とした場合でも、十分な量の溶着金属を移行させることができると当業者らには認識されている。しかしながら、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、通常より高い入熱、すなわち高い電流値かつ大きなワイヤ送給量でガスシールドアーク溶接を行い、溶け込み深さ及び溶着金属の移行量を通常より大きくする。これにより、重ねすみ肉溶接継手1において、広い溶け込み幅W及びのど厚を確保することができる。 In a typical method for manufacturing a lap fillet welded joint by gas-shielded arc welding, I×E/(V A ×t H ) is set to less than 0.200 kJ/mm 2 unless there is a special reason. This is because if I×E/(V A ×t H ) is set to 0.200 kJ/mm 2 or more, the molten pool will penetrate the lower plate 12, and there is a concern that the molten metal will burn through. In addition, those skilled in the art recognize that even if I×E/(V A ×t H ) is set to less than 0.200 kJ/mm 2 , a sufficient amount of deposited metal can be transferred. However, in the method for manufacturing a lap fillet welded joint according to this embodiment, gas-shielded arc welding is performed with a higher heat input than normal, that is, a high current value and a large wire feed rate, to increase the penetration depth and the amount of transferred deposited metal compared to normal. This allows a wide penetration width W and throat thickness to be secured in the lap fillet welded joint 1.

さらに、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、溶接線に垂直な断面における下板の上板側の表面に沿う方向において、上板11から離れる方向を正の値とした、ガスシールドアーク溶接の狙い位置32と、上板11の端面の下板12側の端との間隔を、-0.20×t~-0.70×tの範囲内とする(図9参照)。図9における水平方向が、「溶接線に垂直な断面における下板の上板側の表面に沿う方向」にあたる。 Furthermore, in the manufacturing method of the lap fillet welded joint according to this embodiment, the distance between the target position 32 of gas shielded arc welding and the end of the end face of the upper plate 11 on the lower plate 12 side, where the direction away from the upper plate 11 is taken as a positive value in the direction along the surface of the lower plate on the upper plate side in a cross section perpendicular to the weld line, is set to a range of -0.20 x tH to -0.70 x tH (see Fig. 9). The horizontal direction in Fig. 9 corresponds to the "direction along the surface of the lower plate on the upper plate side in a cross section perpendicular to the weld line".

通常のガスシールドアーク溶接による重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、特段の理由がない限り、ガスシールドアーク溶接の狙い位置32を上板11と下板12との境界付近に設定し、上板11側又は下板12側にアーク、及び溶接金属13が偏らないようにする。しかしながら、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法では、ガスシールドアーク溶接の狙い位置32を上板11側に偏移させる。これにより、溶融池が下板12を貫通し、溶融金属が溶け落ちることを防止する。溶融金属が溶け落ちた場合、空孔が生じ溶接欠陥となる懸念があり、また空孔が生じなかったとしても溶接金属が不足し、所定ののど厚を確保することができない。 In a typical method for manufacturing a lap fillet welded joint by gas-shielded arc welding, unless there is a special reason, the target position 32 for gas-shielded arc welding is set near the boundary between the upper plate 11 and the lower plate 12 so that the arc and the weld metal 13 are not biased toward either the upper plate 11 or the lower plate 12. However, in the method for manufacturing a lap fillet welded joint according to this embodiment, the target position 32 for gas-shielded arc welding is shifted toward the upper plate 11. This prevents the molten pool from penetrating the lower plate 12 and the molten metal from melting through. If the molten metal melts through, there is a concern that voids will form and cause weld defects, and even if no voids form, there will be a shortage of weld metal and the required throat thickness will not be secured.

なお、いずれの本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法においても、溶接対象となる箇所の全長にわたって上述の諸要件が満たされる必要はない。例えば、1つの重ねすみ肉溶接継手の製造において、特に強度が要求される箇所に上述の溶接条件を適用し、その他の箇所に通常の溶接条件を適用しても良い。従って、溶接対象となる箇所の一部において上述の諸要件が満たされる重ねすみ肉溶接継手の製造方法は、本実施形態に係る重ねすみ肉溶接継手の製造方法とみなされる。 In any of the methods for manufacturing lap fillet welded joints according to this embodiment, the above requirements do not need to be met over the entire length of the areas to be welded. For example, in the manufacture of one lap fillet welded joint, the above welding conditions may be applied to areas that require particular strength, and normal welding conditions may be applied to other areas. Therefore, a manufacturing method for a lap fillet welded joint in which the above requirements are met in some of the areas to be welded is considered to be a manufacturing method for a lap fillet welded joint according to this embodiment.

(実施例1:レーザ溶接及びガスシールドアーク溶接の併用)
上板と、下板とを重ね合わせる工程と、上板の端面と、下板の上板側の表面とをレーザ溶接する工程と、上板の端面と、下板の上板側の表面とをガスシールドアーク溶接する工程と、を有する重ねすみ肉溶接継手の製造方法によって、種々の重ねすみ肉溶接継手を製造した。ここでは、レーザ溶接及びガスシールドアーク溶接を、レーザ先行のレーザ・アークハイブリッド溶接とした。従って、レーザ溶接速度及びアーク溶接速度は同一の値であった。
(Example 1: Combined use of laser welding and gas-shielded arc welding)
Various lap fillet welded joints were manufactured by a manufacturing method for lap fillet welded joints including the steps of overlapping an upper plate and a lower plate, laser welding an end face of the upper plate to the surface of the lower plate on the upper plate side, and gas-shielded arc welding an end face of the upper plate to the surface of the lower plate on the upper plate side. Here, the laser welding and gas-shielded arc welding were performed as laser-arc hybrid welding in which the laser precedes the lower plate. Therefore, the laser welding speed and the arc welding speed were the same value.

表1に、溶接条件を示す。表1において、レーザ溶接速度及びアーク溶接速度を、単に溶接速度Vと表記した。また、表1において、発明範囲外の値には下線を付した(他の表においても同じ)。なお、「(I×E)/(V×t)+P/(V×t)」及び「P/(I×E)」の算出に当たり、表1に記載のレーザ溶接出力(出力P)は、単位がWとなるように換算し、表1に記載の溶接速度Vは、単位がmm/sとなるように換算した。条件1は、レーザ溶接を行わない通常のガスシールドアーク溶接とした。そのため、表1において、条件1のレーザ溶接の出力Pは「0」と記載した。 Table 1 shows the welding conditions. In Table 1, the laser welding speed and the arc welding speed are simply written as the welding speed V. In Table 1, values outside the scope of the invention are underlined (same in other tables). In addition, in calculating "(I×E)/( VA × tL )+P/( VL × tL )" and "P/(I×E)", the laser welding output (output P) in Table 1 was converted to have a unit of W, and the welding speed V in Table 1 was converted to have a unit of mm/s. Condition 1 was normal gas-shielded arc welding without laser welding. Therefore, in Table 1, the output P of the laser welding in Condition 1 was written as "0".

Figure 0007513892000001
Figure 0007513892000001

表1に記載されていない溶接条件は、以下の通りとした。
・上板及び下板の種類:980MPa級薄鋼板
・上板の厚さt:2.9mm
・下板の厚さt:2.9mm
・溶加材の種類:JIS Z 3312 YGW16相当
・レーザ入射角θ:30度
・トーチ傾斜角θ:60度
・レーザ溶接ヘッドの後退角ψ:30度
・トーチの前進角ψ:15度
・レーザ溶接の狙い位置:上板の板厚中心
・ガスシールドアーク溶接におけるシールドガス:Ar+20%CO
The welding conditions not shown in Table 1 were as follows:
-Type of upper and lower plates: 980MPa-class thin steel plate -Thickness of upper plate tH : 2.9mm
Lower plate thickness t L : 2.9 mm
Type of filler metal: JIS Z 3312 YGW16 equivalent Laser incidence angle θ b : 30 degrees Torch inclination angle θ a : 60 degrees Laser welding head retreat angle ψ b : 30 degrees Torch advance angle ψ a : 15 degrees Laser welding target position: center of plate thickness of upper plate Shielding gas in gas-shielded arc welding: Ar + 20% CO 2

これにより得られた種々の重ねすみ肉溶接継手の止端角度、溶け込み幅、未溶着部の有無、及びのど厚を測定した。これらの値の測定にあたっては、重ねすみ肉溶接継手を、溶接線に垂直な断面で切断及び研磨し、この研磨面をエッチングすることにより溶接金属を現出させた。これら測定値を表2に記載した。なお、溶け込み幅に関しては、溶け込み幅を下板の厚さtで割った値を表2に記載した。のど厚に関しては、上板の厚さt以上である場合に記号「○」を記載し、それ以外の場合には記号「×」を記載した。 The toe angle, penetration width, presence or absence of unwelded parts, and throat thickness of the various lap fillet welded joints obtained in this manner were measured. To measure these values, the lap fillet welded joints were cut and polished in a cross section perpendicular to the weld line, and the polished surface was etched to reveal the weld metal. These measured values are shown in Table 2. Note that for the penetration width, the value obtained by dividing the penetration width by the thickness tL of the lower plate is shown in Table 2. For the throat thickness, the symbol "○" was entered when it was equal to or greater than the thickness tH of the upper plate, and the symbol "×" was entered otherwise.

さらに、重ねすみ肉溶接継手の疲労強度を測定した。疲労強度は、重ねすみ肉溶接継手から切り出した溶接ビード長さ20mmの疲労試験片に対する疲労試験によって測定した。疲労試験では、載荷の形態を平面曲げ載荷とし、止端位置に作用する応力集中を考慮しない曲げ応力を基準とし、応力比R=-1とした。疲労限は、1,000万回未破断時点とした。破断条件は、曲げモーメントが初期から50%低下した時点とした。条件1の重ねすみ肉溶接継手は、通常のアーク溶接条件によって得られたものである。この条件1の重ねすみ肉溶接継手の疲労強度を基準値として、各試験片の疲労強度比を求め、表2に記載した。10%以上の疲労強度の向上が見られた重ねすみ肉溶接継手を、発明例とみなした。なお、本疲労試験における疲労亀裂の発生懸念箇所は下板側の止端部とルート部の二箇所である。この二箇所のうち疲労強度が低い方から疲労亀裂が発生し、破断に至る。そのため、本疲労試験では、下板側止端部とルート部との双方の疲労強度を向上させなければ、試験片の疲労強度を向上させることができない。換言すると、本疲労試験において高い疲労強度比を示す重ねすみ肉溶接継手は、止端の疲労強度に優れ、さらにルートからの疲労亀裂発生を抑制できる重ねすみ肉溶接継手であるといえる。 Furthermore, the fatigue strength of the lap fillet welded joints was measured. The fatigue strength was measured by a fatigue test on fatigue test pieces with a weld bead length of 20 mm cut out from the lap fillet welded joints. In the fatigue test, the loading mode was plane bending loading, and the bending stress acting at the toe position was used as the standard, with the stress ratio R = -1. The fatigue limit was set at the point of 10 million cycles without fracture. The fracture condition was set at the point when the bending moment decreased by 50% from the initial value. The lap fillet welded joints under condition 1 were obtained under normal arc welding conditions. The fatigue strength ratio of each test piece was calculated using the fatigue strength of the lap fillet welded joint under condition 1 as the standard value, and is listed in Table 2. Lap fillet welded joints that showed an improvement in fatigue strength of 10% or more were considered to be examples of the invention. In this fatigue test, the two locations where fatigue cracks are likely to occur are the toe and the root on the lower plate side. Fatigue cracks will occur in the one with the lower fatigue strength of these two locations, leading to fracture. Therefore, in this fatigue test, the fatigue strength of the test piece cannot be improved unless the fatigue strength of both the bottom plate toe and the root is improved. In other words, a lap fillet welded joint that shows a high fatigue strength ratio in this fatigue test is a lap fillet welded joint that has excellent fatigue strength at the toe and can also suppress fatigue crack initiation from the root.

Figure 0007513892000002
Figure 0007513892000002

条件1は、レーザ照射が行われず、さらにガスシールドアーク溶接の入熱が通常の範囲内であったものである。そのため、条件1によって得られた溶け込み幅は発明例よりも小さい。
条件2は、ガスシールドアーク溶接の入熱量に対するレーザ溶接の入熱量の比P/(I×E)が不足したもの、即ちレーザ溶接の入熱量が不足したものである。そのため、条件2によって得られた重ねすみ肉溶接継手では、溶け込み幅が不足し、疲労強度が不足した。
条件7は、(I×E)/(V×t)+P/(V×t)が不足したもの、即ち合計入熱量が不足したものである。そのため、条件7によって得られた重ねすみ肉溶接継では、溶け込み幅が不足し、疲労強度が不足した。
条件9は、上板と下板との重ね面における、下板の端部に未溶着部が設けられなかったものである。そのため、条件9によって得られた重ねすみ肉溶接継では、疲労強度が不足した。
条件10は、ガスシールドアーク溶接の入熱量に対するレーザ溶接の入熱量の比P/(I×E)が過剰であったもの、即ちガスシールドアーク溶接の入熱量が不足したものである。そのため、条件10によって得られた重ねすみ肉溶接継では、のど厚が不足し、疲労強度が不足した。
一方、適切な溶接条件によって得られた重ねすみ肉溶接継手は、溶接金属の形状が適切であり、そのため高い疲労強度比を示した。即ち、本発明による重ねすみ肉溶接継手及びその製造方法は、止端の疲労強度に優れ、さらにルートからの疲労亀裂発生を抑制できることが確認された。
In condition 1, laser irradiation was not performed and the heat input of the gas-shielded arc welding was within a normal range, so the penetration width obtained in condition 1 was smaller than that of the invention example.
In condition 2, the ratio of the heat input of laser welding to the heat input of gas shielded arc welding, P/(I×E), was insufficient, i.e., the heat input of laser welding was insufficient. Therefore, in the lap fillet welded joint obtained under condition 2, the penetration width was insufficient and the fatigue strength was insufficient.
In condition 7, (I×E)/( VA × tL )+P/( VA × tL ) was insufficient, i.e., the total heat input was insufficient. Therefore, in the lap fillet welded joint obtained under condition 7, the penetration width was insufficient and the fatigue strength was insufficient.
In condition 9, no unwelded portion was provided at the end of the lower plate at the overlapping surface between the upper plate and the lower plate. Therefore, the lap fillet welded joint obtained under condition 9 had insufficient fatigue strength.
In condition 10, the ratio of the heat input of laser welding to the heat input of gas-shielded arc welding, P/(I×E), was excessive, i.e., the heat input of gas-shielded arc welding was insufficient. Therefore, the throat thickness of the lap fillet welded joint obtained under condition 10 was insufficient, and the fatigue strength was insufficient.
On the other hand, the lap fillet welded joint obtained under appropriate welding conditions had an appropriate shape of the weld metal, and therefore showed a high fatigue strength ratio. In other words, it was confirmed that the lap fillet welded joint and its manufacturing method according to the present invention have excellent fatigue strength at the toe and can further suppress the initiation of fatigue cracks from the root.

(実施例2:ガスシールドアーク溶接の単独使用)
上板と、下板とを重ね合わせる工程と、上板の端面と、下板の上板側の表面とをガスシールドアーク溶接する工程と、を有する重ねすみ肉溶接継手の製造方法によって、種々の重ねすみ肉溶接継手を製造した。表3に、溶接条件を示す。なお、ガスシールドアーク溶接の狙い位置と上板の端面の下板側の端との間隔を、上板の厚さtで割った値を、表3の「狙い位置/t」列に記載した。条件1は、通常のガスシールドアーク溶接とした。
(Example 2: Use of gas shielded arc welding alone)
Various lap fillet welded joints were manufactured by a manufacturing method for lap fillet welded joints including a process of overlapping an upper plate and a lower plate and a process of gas-shielded arc welding an end face of the upper plate and an upper plate side surface of the lower plate. Table 3 shows the welding conditions. The value obtained by dividing the distance between the target position of the gas-shielded arc welding and the end face of the upper plate on the lower plate side by the thickness tH of the upper plate is shown in the "target position/ tH " column of Table 3. Condition 1 was normal gas-shielded arc welding.

Figure 0007513892000003
Figure 0007513892000003

表3に記載されていない溶接条件は、以下の通りとした。
・上板及び下板の種類:980MPa級薄鋼板
・上板の厚さt:2.9mm
・下板の厚さt:2.9mm
・溶加材の種類:JIS Z 3312 YGW16相当
・トーチ傾斜角θ:60度
・トーチの前進角ψ:0度
・ガスシールドアーク溶接におけるシールドガス:Ar+20%CO
The welding conditions not shown in Table 3 were as follows:
-Type of upper and lower plates: 980MPa-class thin steel plate -Thickness of upper plate tH : 2.9mm
Lower plate thickness t L : 2.9 mm
Type of filler metal: JIS Z 3312 YGW16 equivalent Torch inclination angle θ a : 60 degrees Torch advance angle ψ a : 0 degrees Shielding gas in gas-shielded arc welding: Ar + 20% CO 2

これにより得られた種々の重ねすみ肉溶接継手の止端角度、溶け込み幅、未溶着部の有無、及びのど厚を測定した。さらに、重ねすみ肉溶接継手の疲労強度を測定した。各パラメータの測定方法、及び疲労強度比の合否基準などは、レーザ溶接及びガスシールドアーク溶接の併用に関する実施例1に準じた。 The toe angle, penetration width, presence or absence of unwelded areas, and throat thickness of the various lap fillet welded joints obtained in this way were measured. In addition, the fatigue strength of the lap fillet welded joints was measured. The measurement method for each parameter and the pass/fail criteria for the fatigue strength ratio were the same as in Example 1, which concerns the combined use of laser welding and gas-shielded arc welding.

Figure 0007513892000004
Figure 0007513892000004

条件1は、ガスシールドアーク溶接の入熱が通常の範囲内であり、かつガスシールドアーク溶接の狙い位置が通常の範囲内であった(即ち、狙い位置が下板側に寄り過ぎていた)ものである。そのため、条件1によって得られた溶け込み幅は発明例よりも小さい。
条件2~5は、ガスシールドアーク溶接の狙い位置が条件1と同じであり、入熱量が不足したものである。これらの条件によって得られた重ねすみ肉溶接継手では、溶け込み幅が不足しており、疲労強度が不足した。
条件6及び7は、入熱量が不足したものである。これらの条件によって得られた重ねすみ肉溶接継手では、溶け込み幅が不足しており、疲労強度が不足した。
条件11は、入熱量が十分であるが、ガスシールドアーク溶接の狙い位置が条件1と同じであったものである。この条件11の溶接では、下板から溶融金属が溶け落ち、のど厚が不足し、疲労強度が不足した。さらに、条件11によって得られた重ねすみ肉溶接継手では、溶け込み幅も不足した。
条件12は、ガスシールドアーク溶接の狙い位置が上板側に寄りすぎていたものである。この条件12の溶接では、溶接金属が盛り上がることにより止端形状を滑らかにすることができず、疲労強度が不足した。
一方、適切な溶接条件によって得られた重ねすみ肉溶接継手は、溶接金属の形状が適切であり、そのため高い疲労強度比を示した。即ち、本発明による重ねすみ肉溶接継手及びその製造方法は、止端の疲労強度に優れ、さらにルートからの疲労亀裂発生を抑制できることが確認された。
In condition 1, the heat input of the gas-shielded arc welding was within the normal range, and the target position of the gas-shielded arc welding was also within the normal range (i.e., the target position was too close to the lower plate side), so the penetration width obtained under condition 1 was smaller than that of the invention example.
In conditions 2 to 5, the target position of the gas shielded arc welding was the same as in condition 1, and the heat input was insufficient. The lap fillet welded joints obtained under these conditions had insufficient penetration width and insufficient fatigue strength.
The heat input was insufficient in conditions 6 and 7. The lap fillet welded joints obtained under these conditions had insufficient penetration width and insufficient fatigue strength.
In condition 11, the heat input was sufficient, but the target position of the gas shielded arc welding was the same as in condition 1. In the welding under condition 11, the molten metal melted down from the lower plate, the throat thickness was insufficient, and the fatigue strength was insufficient. Furthermore, the lap fillet welded joint obtained under condition 11 also had insufficient penetration width.
In condition 12, the target position of the gas shielded arc welding was too close to the upper plate. In the welding under condition 12, the weld metal bulged, making it impossible to make a smooth toe shape, and the fatigue strength was insufficient.
On the other hand, the lap fillet welded joint obtained under appropriate welding conditions had an appropriate shape of the weld metal, and therefore showed a high fatigue strength ratio. In other words, it was confirmed that the lap fillet welded joint and its manufacturing method according to the present invention have excellent fatigue strength at the toe and can further suppress the initiation of fatigue cracks from the root.

(実施例3:溶接角度の影響)
上板と、下板とを重ね合わせる工程と、上板の端面と、下板の上板側の表面とをレーザ溶接する工程と、上板の端面と、下板の上板側の表面とをガスシールドアーク溶接する工程と、を有する重ねすみ肉溶接継手の製造方法によって、種々の重ねすみ肉溶接継手を製造した。ここでは、レーザ溶接及びガスシールドアーク溶接を、レーザ先行のレーザ・アークハイブリッド溶接とした。ここで、トーチ傾斜角θ、及びレーザ傾斜角θを適宜変更した。一方、その他の溶接条件は、表1及び表2に記載の条件8のものと同一とした。
各溶接条件におけるトーチ傾斜角θ、レーザ傾斜角θ、及び評価結果を表5に示す。
(Example 3: Effect of welding angle)
Various lap fillet welded joints were manufactured by a manufacturing method for lap fillet welded joints including a process of overlapping an upper plate and a lower plate, a process of laser welding an end face of the upper plate to a surface of the lower plate on the upper plate side, and a process of gas-shielded arc welding an end face of the upper plate to a surface of the lower plate on the upper plate side. Here, the laser welding and the gas-shielded arc welding were laser-arc hybrid welding in which the laser was first. Here, the torch tilt angle θ a and the laser tilt angle θ b were appropriately changed. Meanwhile, the other welding conditions were the same as those of Condition 8 described in Tables 1 and 2.
Table 5 shows the torch tilt angle θ a , the laser tilt angle θ b , and the evaluation results under each welding condition.

Figure 0007513892000005
Figure 0007513892000005

条件8-1は、レーザ入射角が大きすぎたものである。そのため、条件8-1によって得られた重ねすみ肉溶接継手では、溶け込み幅が不足し、疲労強度が不足した。
条件8-5は、トーチ傾斜角が小さすぎたものである。そのため、条件8-5によって得られた重ねすみ肉溶接継手では、止端角度が過剰となり、疲労強度が不足した。
一方、適切な溶接角度によって得られた重ねすみ肉溶接継手は、溶接金属の形状が適切であり、そのため高い疲労強度比を示した。
In condition 8-1, the laser incident angle was too large, and therefore the lap fillet welded joint obtained under condition 8-1 had insufficient penetration width and insufficient fatigue strength.
In condition 8-5, the torch inclination angle was too small, and as a result, the toe angle of the lap fillet welded joint obtained under condition 8-5 was excessive, resulting in insufficient fatigue strength.
On the other hand, the lap fillet welded joints obtained with an appropriate welding angle had an appropriate shape of the weld metal and therefore showed a high fatigue strength ratio.

(実施例4:重ね代と未溶着部との関係)
重ね代以外は表1の条件4と同じ溶接条件で、種々の重ねすみ肉溶接継手を製造して、重ね代が未溶着幅に及ぼす影響を調査した。結果を表6に示す。

Figure 0007513892000006
(Example 4: Relationship between overlap and unwelded portion)
Various lap fillet welded joints were manufactured under the same welding conditions as Condition 4 in Table 1 except for the overlap, and the effect of the overlap on the unwelded width was investigated. The results are shown in Table 6.
Figure 0007513892000006

いずれの重ねすみ肉溶接継手においても、必要な疲労強度比を確保することができた。また、重ね代が大きいほど未溶着部の幅が増大することが確認された。 The required fatigue strength ratio was achieved for all lap fillet welded joints. It was also confirmed that the width of the unwelded area increases as the overlap increases.

本発明によれば、止端の疲労強度に優れ、さらにルートからの疲労亀裂発生を抑制できる重ねすみ肉溶接継手、自動車部品、及び重ねすみ肉溶接継手の製造方法を提供することができる。従って、本発明は高い産業上の利用可能性を有する。 The present invention provides a lap fillet welded joint, an automobile part, and a method for manufacturing a lap fillet welded joint that have excellent fatigue strength at the toe and can suppress fatigue crack initiation from the root. Therefore, the present invention has high industrial applicability.

1 重ねすみ肉溶接継手
11 上板
12 下板
13 溶接金属
131 止端
132 ルート
14 重ね面
141 未溶着部
2 レーザ溶接ヘッド
21 レーザ光
3 トーチ
31 溶加材
32 ガスシールドアーク溶接の狙い位置
上板の厚さ
下板の厚さ
W 溶け込み幅
w 未溶着部の幅
θWT 止端角度
θ トーチの傾斜角
ψ トーチの前進角
θ レーザの入射角
ψ レーザ溶接ヘッドの後退角
1 lap fillet welded joint 11 upper plate 12 lower plate 13 weld metal 131 toe 132 root 14 overlap surface 141 unwelded portion 2 laser welding head 21 laser light 3 torch 31 filler metal 32 target position of gas shielded arc welding t H thickness of upper plate t L thickness of lower plate W penetration width w width of unwelded portion θ WT toe angle θ a torch inclination angle ψ a torch advance angle θ b laser incidence angle ψ b laser welding head retreat angle

Claims (8)

厚さtの上板と、
前記上板に重ねられた、厚さtの下板と、
前記上板の端面と、前記下板の前記上板側の表面とを接合する溶接金属と、
を備える重ねすみ肉溶接継手であって、
溶接線に垂直な断面で測定される止端角度が、0度超30度未満であり、
前記溶接線に垂直な前記断面で測定される溶け込み幅が、2.50×t以上であり、
前記上板と前記下板との重ね面が、前記下板の端部において未溶着部を有し、
前記溶接線に垂直な前記断面で測定されるルートと前記溶接金属の表面との間の最短距離が、t以上であり、
前記溶接線に垂直な前記断面で測定される前記未溶着部の幅が、0.3×t 以上1.9×t 以下である
重ねすみ肉溶接継手。
an upper plate of thickness tH ;
A lower plate having a thickness t L overlapped on the upper plate;
a weld metal joining an end surface of the upper plate and a surface of the lower plate facing the upper plate;
A lap fillet weld joint comprising:
The toe angle measured on a cross section perpendicular to the weld line is greater than 0 degrees and less than 30 degrees;
The penetration width measured on the cross section perpendicular to the weld line is 2.50× tL or more;
The overlapping surface between the upper plate and the lower plate has an unwelded portion at an end portion of the lower plate,
The shortest distance between the root and the surface of the weld metal measured in the cross section perpendicular to the weld line is equal to or greater than tH ;
The width of the unwelded portion measured on the cross section perpendicular to the weld line is 0.3×tL or more and 1.9×tL or less.
Lap fillet welded joint.
前記上板の前記厚さt、及び前記下板の前記厚さtの一方又は両方が、0.8~4.0mmである
ことを特徴とする請求項1に記載の重ねすみ肉溶接継手。
2. The lap fillet welded joint according to claim 1, wherein one or both of the thickness t H of the upper plate and the thickness t L of the lower plate are 0.8 to 4.0 mm.
請求項1又は2に記載の重ねすみ肉溶接継手を備える自動車部品。 An automobile part comprising the lap fillet welded joint according to claim 1 or 2 . 厚さtの上板と、厚さtの下板とを重ね合わせる工程と、
前記上板の端面と、前記下板の前記上板側の表面とをレーザ溶接する工程と、
前記レーザ溶接の後に、前記上板の前記端面と、前記下板の前記上板側の前記表面とをガスシールドアーク溶接する工程と、
を備える重ねすみ肉溶接継手の製造方法であって、
前記レーザ溶接におけるレーザ入射角を10~30度とし、
前記ガスシールドアーク溶接におけるトーチの傾斜角を45~70度とし、
前記レーザ溶接におけるレーザ溶接出力P(W)及びレーザ溶接速度V(mm/s)、前記ガスシールドアーク溶接における電流値I(A)、電圧値E(V)及びアーク溶接速度V(mm/s)、並びに前記下板の前記厚さt(mm)から算出される(I×E)/(V×t)+P/(V×t)を0.100~0.250kJ/mmとし、
前記ガスシールドアーク溶接の入熱量に対する前記レーザ溶接の入熱量の比P/(I×E)を0.8~4.5とし、
前記上板と前記下板との重ね面における、前記下板の端部に未溶着部を設ける
重ねすみ肉溶接継手の製造方法。
A step of overlapping an upper plate having a thickness of tH and a lower plate having a thickness of tL ;
a step of laser welding an end surface of the upper plate and a surface of the lower plate facing the upper plate;
a step of gas-shielded arc welding the end surface of the upper plate and the surface of the lower plate on the upper plate side after the laser welding;
A method for manufacturing a lap fillet welded joint comprising:
The laser incident angle in the laser welding is set to 10 to 30 degrees,
The inclination angle of the torch in the gas shielded arc welding is set to 45 to 70 degrees,
(I×E)/(VA× tL) +P/(VL×tL) calculated from the laser welding output P (W) and laser welding speed VL (mm/s) in the laser welding, the current value I (A), voltage value E (V) and arc welding speed VA (mm/s) in the gas shielded arc welding, and the thickness tL ( mm ) of the lower plate is set to 0.100 to 0.250 kJ / mm2 ;
The ratio P/(I×E) of the heat input of the laser welding to the heat input of the gas shielded arc welding is set to 0.8 to 4.5;
A method for manufacturing a lap fillet welded joint, comprising providing an unwelded portion at the end of the lower plate at the overlapping surface between the upper plate and the lower plate.
前記レーザ溶接及び前記ガスシールドアーク溶接を、レーザ先行のレーザ・アークハイブリッド溶接とする
ことを特徴とする請求項に記載の重ねすみ肉溶接継手の製造方法。
The method for manufacturing a lap fillet welded joint according to claim 4 , wherein the laser welding and the gas shielded arc welding are laser-arc hybrid welding in which the laser precedes the welding.
前記ガスシールドアーク溶接における前記トーチの前進角を20度以下とし、
前記レーザ溶接におけるレーザ溶接ヘッドの後退角を30度以下とする
ことを特徴とする請求項に記載の重ねすみ肉溶接継手の製造方法。
The forward angle of the torch in the gas shielded arc welding is set to 20 degrees or less,
6. The method for manufacturing a lap fillet welded joint according to claim 5 , wherein a sweep angle of a laser welding head in the laser welding is 30 degrees or less.
前記レーザ溶接の狙い位置を、前記上板の前記端面における、板厚中心と、前記下板側の端との間の領域とする
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の重ねすみ肉溶接継手の製造方法。
7. The method for manufacturing a lap fillet welded joint according to claim 5, wherein a target position for the laser welding is a region between a center of plate thickness and an end of the lower plate on the end face of the upper plate.
厚さtの上板と、厚さtの下板とを重ね合わせる工程と、
前記上板の端面と、前記下板の前記上板側の表面とをガスシールドアーク溶接する工程と、
を備える重ねすみ肉溶接継手の製造方法であって、
前記ガスシールドアーク溶接の電流値I(A)、電圧値E(V)、及びアーク溶接速度V(mm/s)、並びに前記上板の前記厚さt(mm)から算出される(I×E)/(V×t)を0.200~0.300(kJ/mm)とし、
溶接線に垂直な断面における前記下板の前記上板側の表面に沿う方向において、前記上板から離れる方向を正の値とした、前記ガスシールドアーク溶接の狙い位置と、前記上板の前記端面の前記下板側の端との間隔を、-0.20×t~-0.70×tの範囲内とし、
前記上板と前記下板との重ね面における、前記下板の端部に未溶着部を設ける
重ねすみ肉溶接継手の製造方法。
A step of overlapping an upper plate having a thickness of tH and a lower plate having a thickness of tL ;
a step of gas-shielded arc welding an end surface of the upper plate and a surface of the lower plate facing the upper plate;
A method for manufacturing a lap fillet welded joint comprising:
(I×E)/(V A ×t H ), calculated from the gas-shielded arc welding current value I (A), voltage value E (V), and arc welding speed V A (mm/s), and the thickness t H ( mm ) of the upper plate, is set to 0.200 to 0.300 (kJ/mm 2 );
a distance between a target position of the gas shielded arc welding and an end of the end face of the upper plate on the lower plate side, the distance being taken as a positive value in a direction along the surface of the lower plate on the upper plate side in a cross section perpendicular to the weld line, within a range of −0.20×t H to −0.70×t H ;
A method for manufacturing a lap fillet welded joint, comprising providing an unwelded portion at the end of the lower plate at the overlapping surface between the upper plate and the lower plate.
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