电弧角焊接头及其制造方法技术

提供提高焊趾部的表层的硬度从而抑制裂纹的发生、并且使板厚方向的热影响区狭窄从而抑制了裂纹进展的疲劳强度优异的电弧焊接头及其制造方法。一种电弧角焊接头，是通过对至少两个金属构件进行电弧角焊而形成的电弧角焊接头，其特征在于，在包含至少一个金属构件的所述电弧角焊的焊趾部、和该金属构件的表面的通过所述电弧角焊而产生的热影响区的边界的区域具有通过激光照射而形成的重熔部，所述重熔部是从所述金属构件的表面到该金属构件的板厚的1/2以下的深度的范围，在所述金属构件的板厚方向上，距离重熔边界部为0.1mm的深度处的热影响区中的原始奥氏体的平均有效结晶粒径为20μm以下，所述重熔边界部为所述金属构件的表面的所述重熔部的边界。

Arc angle welding head and its manufacturing method

The arc welding head and its manufacturing method are provided to improve the hardness of the surface of the welding toe, to restrain the occurrence of the crack, and to narrow the heat affected zone in the thick direction of the plate so that the fatigue strength of the crack progress is suppressed. An arc angle welding head is an arc angle welding head formed by arc angle welding of at least two metal components, which is characterized by a region of the boundary of the heat affected zone produced by welding the arc angle of the metal member on the surface of the arc angle welding of at least one metal member. The remelting part, which is formed by laser irradiation, is an average effective crystalline grain from the surface of the metal member to the thickness below the plate thickness of the metal member, in the thickness direction of the metal member, the original austenite in the heat affected zone at the depth of the remelting boundary at the depth of 0.1mm. The diameter of the remelting boundary is 20 m below, and the boundary of the remelting boundary is the boundary of the remelting part of the surface of the metal member.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电弧角焊接头及其制造方法
本专利技术涉及电弧角焊接头及其制造方法，是特别适合于汽车钢板等薄钢板的电弧角焊接头的制造的专利技术。
技术介绍
一直以来，在汽车领域为了环境保全而要求通过车体的轻量化来提高燃油经济性并且提高碰撞安全性。为此，为了使用高强度钢板来薄壁化,并且将车体结构最适化来谋求车体的轻量化和碰撞安全性的提高,迄今为止进行了各种努力。对于谋求车体的轻量化的高强度钢板,也要求大的疲劳强度。特别是悬架臂和副车架等的行走部分构件,其焊接部分的疲劳强度变得更重要。由于在焊接部分中存在应力集中、残余应力,因此即使母材的强度增加,疲劳强度也不会增加。对于这样的课题，在专利文献1、2中提出了下述技术：采用TIG电弧热源、等离子热源对焊道进行重熔(再熔融)，来修整形状，由此谋求应力集中的降低。但是，由于这些技术需要技能，因此难以稳定地控制焊道形状。另外，如果采用TIG电弧热源、等离子热源对焊道进行重熔，则对于薄板构件而言，由于变得热量输入过多，因此存在HAZ的材质劣化、使疲劳强度降低这样的问题。另外，在专利文献3中公开了下述技术：通过使用激光热源，将焊趾部加热至焊缝金属没有熔融的程度的温度，来使焊缝金属侧硬化，降低仅集中于焊缝金属的应变。另外，在专利文献4中公开了下述技术：通过使用激光热源，将焊趾部加热至钢板没有熔融的程度的温度，来谋求残余应力降低。但是，专利文献3、4的加热温度为焊缝金属的熔点以下的温度，淬火变得不十分，因此对于薄板焊接接头而言，存在得不到充分的疲劳强度提高效果的问题。另外，专利文献5中公开的薄钢板的搭接电弧角焊接头的制造方法,是着眼于下板表面上的焊道趾部成为疲劳破坏的起点、焊接接头的疲劳强度根据其硬度而变化的技术。该制造方法，是设想形成搭接角焊道的趾部的部位，预先采用TIG电弧等高能量照射手段对该部位照射高能量，形成熔融凝固部之后，以趾部与上述熔融凝固部重合的方式进行搭接电弧角焊，由此来使焊道趾部硬度上升，使疲劳强度提高。但是，即使预先通过高能量热源的照射来使与趾部相当的部位硬化，也有由于搭接电弧角焊时的再热而导致趾部软化的情况，有时得不到充分的疲劳强度提高效果。另外，专利文献6公开了下述内容：通过以焊接接头的焊道的趾部为中心，使用等离子体对焊道和钢板进行重熔，来顺畅地形成上述趾部近边，并抑制由交变应力所致的应力集中。但是，由于被重熔了的部分及其附近的金属组织在重熔前后发生变化，因此有可能不能够充分改善疲劳特性。图1是表示使用了上板1和下板2的以往的搭接角焊接头的裂纹发生位置的局部放大截面图。由于在焊道3中存在起因于不连续的形状的应力集中、由于焊缝金属的收缩而产生的拉伸残余应力，因此如图1所示，发生裂纹的部位为焊趾部3b，裂纹4的大部分在HAZ5中扩展。专利文献1～5都不是意图抑制由HAZ的材质劣化引起的疲劳强度的降低、或者抑制HAZ中的裂纹进展的文献，在提高使用了抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板的电弧焊接接头的疲劳强度方面得不到充分的效果。一般地，焊接接头的疲劳寿命采用裂纹发生寿命来整理，但由于焊接接头中的裂纹的发生状况，采用渗透探伤试验、应变片测量值的变化量来判断，因此不能够判定纯粹的裂纹发生时机，用包括裂纹的扩展在内的寿命来评价疲劳强度。因此，存在通过抑制HAZ中的裂纹进展，能够提高焊接接头的实用性的疲劳强度的可能性。特别是上述高强度钢板的情况下，当抗拉强度高时，存在HAZ中的裂纹进展速度增加、焊趾部的疲劳强度变低的倾向，因此认为通过抑制HAZ的裂纹进展来提高疲劳强度的效果变大。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开昭59－110490号公报专利文献2:日本特开昭51－90946号公报专利文献3:日本特开平7－118757号公报专利文献4:日本特开平10－193164号公报专利文献5:日本特开2011－62718号公报专利文献6:日本特开2014－4609号公报
技术实现思路
如上述那样，上述高强度钢板的焊接部(焊接区)的疲劳强度降低的主要因素被认为是：通过电弧角焊而发生的HAZ的材质劣化，对焊接部疲劳强度造成不良影响。于是，对抗拉强度为440～980兆帕级的钢板给予焊接时的热循环，比较、调查了母材材质状态下的疲劳强度和焊接热影响区的疲劳强度。再者，用于再现HAZ的热处理条件如下：最高到达温度设为1200℃；将1200℃～800℃、800℃～500℃、500℃～室温的冷却速度分别设为80℃/s、50℃/s、10℃/s。另外，设想焊接部的应力集中，在疲劳试样上设置了使得应力集中系数(Kt)成为3的缺口。图2示出疲劳试验结果。疲劳试验设定为应力比(R)＝0.1的轴向力疲劳试验，将200万次作为反复次数(交变次数)的上限，来求出疲劳强度(用应力范围表示)。相应于母材的抗拉强度的增加，母材的疲劳强度增加，但HAZ的疲劳强度以590～780MPa为界显示出降低的倾向。这样，对于高强度钢板而言，与母材相比，HAZ的疲劳强度降低。换言之，认为通过使裂纹进展下去的HAZ区域狭窄来抑制裂纹的进展，能够使焊接部的疲劳强度增加。即，本专利技术的目的是提供使作为裂纹的进展方向的板厚方向的热影响区(HAZ)狭窄从而抑制了裂纹进展的、疲劳强度优异的电弧角焊接头及其制造方法。在本专利技术中，对于电弧角焊的趾部的处理，有效地利用了激光。如图3所示，在本专利技术中，将包含焊趾部与通过上述电弧角焊而产生的热影响区的边界的区域采用激光重熔，进行局部淬火而使其硬化(以下称为“激光局部淬火”。)。本专利技术人发现：通过使用了激光的上述重熔，能够抑制来自电弧角焊趾部的裂纹，并且，通过使成为激光照射后的裂纹发生位置的重熔了的区域(重熔部)6的熔融边界6b处的HAZ6a狭窄，能够抑制裂纹4的进展，能够实现大幅度的焊接部疲劳强度的提高。本专利技术是基于上述见解而完成的，其要旨如下。本专利技术的电弧角焊接头，是通过对至少两个金属构件进行电弧角焊而形成的电弧角焊接头，其特征在于，在包含至少一个金属构件的上述电弧角焊的焊趾部、和该金属构件的表面的通过上述电弧角焊而产生的热影响区的边界的区域具有通过激光照射而形成的重熔部，上述重熔部是从上述金属构件的表面到该金属构件的板厚的1/2以下的深度的范围，在上述金属构件的板厚方向上，距离重熔边界部为0.1mm的深度处的热影响区中的原始奥氏体的平均有效结晶粒径为20μm以下，所述重熔边界部为上述金属构件的表面的上述重熔部的边界。另外，在本专利技术的电弧角焊接头的另一例中，上述重熔部可以是从金属构件的表面到该金属构件的板厚的1/3以下的深度的范围。另外，在本专利技术的电弧角焊接头的另一例中，上述重熔部的焊缝金属的用下式(1)定义的Ceq值可以为0.3以上。Ceq＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14···式(1)其中，式(1)中的C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V表示元素的含量(质量％)，在为未添加的元素的情况下代入0。另外，在本专利技术的电弧角焊接头的另一例中，上述重熔部的在上述金属构件的板厚方向上的深度，从上述金属构件的表面起算可以为上述金属构件的板厚的1/5以上，从钢板表面向下0.1mm的位置的激光重熔部与热影响区的边界部的硬度可以为上述金属构件的母材的硬度的1.2倍以上，在上述边界部的垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电弧角焊接头，是通过对至少两个金属构件进行电弧角焊而形成的电弧角焊接头，其特征在于，在包含至少一个金属构件的所述电弧角焊的焊趾部、和该金属构件的表面的通过所述电弧角焊而产生的热影响区的边界的区域具有通过激光照射而形成的重熔部，所述重熔部是从所述金属构件的表面到该金属构件的板厚的1/2以下的深度的范围，在所述金属构件的板厚方向上，距离重熔边界部为0.1mm的深度处的热影响区中的原始奥氏体的平均有效结晶粒径为20μm以下，所述重熔边界部为所述金属构件的表面的所述重熔部的边界。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.28 JP 2015-1486341.一种电弧角焊接头，是通过对至少两个金属构件进行电弧角焊而形成的电弧角焊接头，其特征在于，在包含至少一个金属构件的所述电弧角焊的焊趾部、和该金属构件的表面的通过所述电弧角焊而产生的热影响区的边界的区域具有通过激光照射而形成的重熔部，所述重熔部是从所述金属构件的表面到该金属构件的板厚的1/2以下的深度的范围，在所述金属构件的板厚方向上，距离重熔边界部为0.1mm的深度处的热影响区中的原始奥氏体的平均有效结晶粒径为20μm以下，所述重熔边界部为所述金属构件的表面的所述重熔部的边界。2.根据权利要求1所述的电弧角焊接头，其特征在于，所述重熔部是从金属构件的表面到该金属构件的板厚的1/3以下的深度的范围。3.根据权利要求1或2所述的电弧角焊接头，其特征在于，所述重熔部的焊缝金属的用下式(1)定义的Ceq值为0.3以上，Ceq＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14……式(1)其中，式(1)中的C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V表示元素的含量且单位为质量％。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电弧角焊接头，其特征在于，所述重熔部的在所述金属构件的板厚方向上的深度，从所述金属构件的表面起算为所述金属构件的板厚的1/5以上，从钢板表面向下0.1mm的位置的激光重熔部与热影响区的边界部的硬度为所述金属构件的母材的硬度的1.2倍以上，在所述边界部的垂直向下方向上，从钢板表面起算，所述金属构件的板厚的1/4深度处的所述金属构件的硬度为所述金属构件的母材的硬度的1.1倍以下。5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电弧角焊接头，其特征在于，所述金属构件是板厚为4.5mm以下的钢板。6.根据权利要求1～5中的任一项所述的电弧角焊接头，其特征在于，在预先找到的负载高应力的部位中的至少一个部位形成有重熔部。7.一种电弧角焊接头的制造方法，其特征在于，对至少两个金属构件进行电弧角焊，通过激光照...

【专利技术属性】
技术研发人员：儿玉真二，巽雄二郎，大阿见祥子，内藤恭章，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP