(57)【要約】【課題】高い接合強度を有し、かつ、低コストで製造可能な接合構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】鋼製の第１板状部材１１と、第１板状部材１１に重ねられ、長尺状に形成される鋼製の第２板状部材１２と、が接合されてなる接合構造体１０であって、第１板状部材１１の表面１１ａと第２板状部材１２の長手方向に沿った両縁部１２ａとが、溶接金属１３により接合される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製の第１板状部材と、前記第１板状部材に重ねられ、長尺状に形成される鋼製の第２板状部材と、が接合されてなる接合構造体であって、
前記第１板状部材の表面と前記第２板状部材の長手方向に沿った両縁部とが、溶接金属により接合されることを特徴とする接合構造体。
【請求項２】
前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面には、曲げ部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の接合構造体。
【請求項３】
前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面内において、前記第１板状部材と前記第２板状部材同士がさらに接合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の接合構造体。
【請求項４】
前記第１板状部材及び前記第２板状部材の少なくとも一方は、ホットスタンプ用鋼材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項５】
前記接合構造体は、自動車用構造部材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項６】
鋼製の第１板状部材と、前記第１板状部材に重ねられ、長尺状に形成される鋼製の第２板状部材と、が接合されてなる接合構造体の製造方法であって、
前記第１板状部材と前記第２板状部材とを重ね合わせる工程と、
前記第２板状部材の長手方向に沿った両縁部を、それぞれアーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって前記第１板状部材に接合する溶接工程と、
を備えることを特徴とする接合構造体の製造方法。
【請求項７】
前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面上で、曲げ加工することを特徴とする請求項６に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項８】
前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面内において、前記第１板状部材と前記第２板状部材同士が、レーザ溶接、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接、及びレーザ・ＴＩＧハイブリッド溶接のいずれかの溶接によりさらに接合されることを特徴とする請求項６又は７に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項９】
前記第１板状部材及び前記第２板状部材の少なくとも一方は、ホットスタンプ用鋼材であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記接合構造体は、自動車用構造部材であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合構造体及びその製造方法に関し、より詳細には、例えば、自動車用構造部材に好適な接合構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ２排出量の削減を目的とした車体軽量化を図りつつ、衝突安全性の強化を実現するため、高張力鋼板を採用したり、必要箇所を補強材で部分的に補強する方法が知らている。特許文献１及び２には、２つの金属部材、すなわち第１金属部材と第２金属部材をレーザ溶接により接合して製造される接合体が開示されている。ここで、特許文献１には、レーザ溶接の溶接痕が一対又は複数対の互いに平行な直線であることが開示されている。また、特許文献２には、レーザ溶接の溶接痕が、連続して配置された複数のＣ字状部を有し、隣接するＣ状部の一部が重なることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５０７９９３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１又は２に開示された接合体は、第１金属部材と第２金属部材の接合強度に依然として改善の余地がある。そのため、これらの接合体は、例えばホットスタンプ（熱間プレス）による加工に適さない。すなわち、これらの接合体をホットスタンプで加工すると、接合強度の不足、特に、第１金属部材と第２金属部材の縁部との接合部における接合強度不足により、縁部から第１金属部材と第２金属部材とが部分的又は全体的に剥離し得るおそれがある。
また、衝突事故時に上記ホットスタンプ部品に外力が加わると、第１金属部品と第２金属部品とが剥離し得るため、十分な補強効果を得ることができない。また、レーザ加工設備は、高価であるため、製品コストが増加する要因となっている。
【０００５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い接合強度を有し、かつ、低コストで製造可能な接合構造体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、下記（１）の構成からなる。
（１）  鋼製の第１板状部材と、前記第１板状部材に重ねられ、長尺状に形成される鋼製の第２板状部材と、が接合されてなる接合構造体であって、
前記第１板状部材の表面と前記第２板状部材の長手方向に沿った両縁部とが、溶接金属により接合されることを特徴とする接合構造体。
【０００７】
また、本発明の好ましい実施形態は、下記（２）〜（５）の構成からなる。
（２）  前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面には、曲げ部が形成されることを特徴とする（１）に記載の接合構造体。
（３）  前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面内において、前記第１板状部材と前記第２板状部材同士がさらに接合されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の接合構造体。
（４）  前記第１板状部材及び前記第２板状部材の少なくとも一方は、ホットスタンプ用鋼材であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の接合構造体。
（５）  前記接合構造体は、自動車用構造部材であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の接合構造体。
【０００８】
また、本発明は、下記（６）の構成からなる。
（６）  鋼製の第１板状部材と、前記第１板状部材に重ねられ、長尺状に形成される鋼製の第２板状部材と、が接合されてなる接合構造体の製造方法であって、
前記第１板状部材と前記第２板状部材とを重ね合わせる工程と、
前記第２板状部材の長手方向に沿った両縁部を、それぞれアーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって前記第１板状部材に接合する溶接工程と、
を備えることを特徴とする接合構造体の製造方法。
【０００９】
また、本発明の好ましい実施形態は、下記（７）〜（１０）の構成からなる。
（７）  前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面上で、曲げ加工することを特徴とする（６）に記載の接合構造体の製造方法。
（８）  前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面内において、前記第１板状部材と前記第２板状部材同士が、レーザ溶接、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接、及びレーザ・ＴＩＧハイブリッド溶接のいずれかの溶接によりさらに接合されることを特徴とする（６）又は（７）に記載の接合構造体の製造方法。
（９）  前記第１板状部材及び前記第２板状部材の少なくとも一方は、ホットスタンプ用鋼材であることを特徴とする（６）〜（８）のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
（１０）  前記接合構造体は、自動車用構造部材であることを特徴とする（６）〜（９）のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の接合構造体及びその製造方法によれば、接合構造体が高い接合強度を有し、かつ、該接合構造体を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る接合構造体の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施形態に係る接合構造体における変形例の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図２ＡのＢ−Ｂ線で曲げ加工された接合構造体の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る接合構造体における他の変形例の断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る接合構造体をホットスタンプ加工して製造したＢピラーの一例を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る接合構造体をホットスタンプ加工して製造したＢピラーの他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る接合構造体の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る接合構造体の製造方法によって製造された接合構造体の斜視図である。図１に示すように、接合構造体１０は、鋼製の第１板状部材１１と、第１板状部材１１より幅狭の長尺状に形成された、補強材としての鋼製の第２板状部材１２と、を備える。
【００１３】
第２板状部材１２は、第１板状部材１１の表面１１ａ上に重ね合わされている。そして、第２板状部材１２の長手方向（図中、Ｘ方向）に沿う両縁部１２ａと第１板状部材１１の表面１１ａとが、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって形成される溶接金属（ビード）１３によって接合されている。なお、溶接金属（ビード）１３は、両縁部１２ａに沿って連続形成されても、断続形成されてもよい。しかし、後述するように、重ね合わせ面１４上に設定された仮想線Ｂ（図２Ａを参照）に沿って曲げ加工が施される場合には、曲げ加工時に発生する応力に対応するため、溶接金属（ビード）１３は連続で形成されるのが好ましい。
【００１４】
なお、鋼製である、第１板状部材１１及び第２板状部材１２の材質は、純鉄および鉄合金であれば、特に制限されるものでなく、例えば、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼などがあげられる。
また、第１板状部材１１及び第２板状部材１２には、錆防止等を目的として、電気的卑の元素や加工物、絶縁性物質、不動態といった皮膜を形成する表面処理を施すこともできる。例えば、亜鉛めっき、クロムめっき、ニッケルめっき、アルミめっき、錫（すず）めっき、樹脂塗装、セラミックコーティングなどがあげられる。
【００１５】
第２板状部材１２の両縁部１２ａと第１板状部材１１の表面１１ａとは、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接による溶加材（溶接ワイヤ）で接合される。よって、例えば、スポット溶接やレーザ溶接などによる接合と比較して、広い面積で、かつ、第２板状部材１２の両縁部１２ａを接合することができ、接合強度が向上する。また、溶加材の成分を適宜選択することで、接合部における接合強度設計が可能となる。溶加材の材質については、溶接金属１３がＦｅ系合金となるものであれば、一般的に用いられる溶接用ワイヤまたは溶接棒が適用可能である。
なお、レーザ・アークハイブリッド溶接は、熱源およびワイヤ供給法としてのアーク溶接法に、熱源としてレーザを加えたものである。この方法は、通常のアーク溶接法に比べ、溶接速度が高い点で有利である。
【００１６】
また、図１に示す実施形態では、第２板状部材１２の長手方向に沿う両縁部１２ａが、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって第１板状部材１１に溶接されているが、第２板状部材１２の両縁部１２ａに交差する方向（短手方向）に延びる縁部１２ｂも、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって第１板状部材１１と溶接してもよい。このように、第２板状部材１２を縁部１２ａ，１２ｂの全周に渡って第１板状部材１１と溶接することにより、第１板状部材１１と第２板状部材１２との隙間に侵入する水などを防止することができ、耐食性が大幅に向上する。
【００１７】
アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって溶接された第１板状部材１１及び第２板状部材１２は、成形品にするため曲げ加工される場合がある。曲げ加工の程度や接合構造体１０に要求される強度によっては、第２板状部材１２の両縁部１２ａのみが、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって溶接された接合構造体１０では、接合強度や曲げ強度が不足する場合がある。特に、第２板状部材１２の幅が広く、両縁部１２ａ間の距離が大きい場合、強度不足が懸念される。
【００１８】
図２Ａは、第１板状部材１１の表面１１ａと、第２板状部材１２の両縁部１２ａとが、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって接合され、さらに第１板状部材１１と第２板状部材１２との重ね合わせ面１４同士が、レーザ溶接により接合された変形例に係る接合構造体１０Ａの斜視図である。また、図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ線における断面図である。
【００１９】
本変形例に係る接合構造体１０Ａは、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって、両縁部１２ａが第１板状部材１１に接合された、第１板状部材１１と第２板状部材１２との重ね合わせ面１４同士が、レーザ溶接により、第２板状部材１２の長手方向（図２Ａ中、Ｘ方向）に沿い、かつ、第２板状部材１２の幅方向に対向して形成された複数対の接合部１５によって接合されている。これにより、第１板状部材１１と第２板状部材１２との接合強度がさらに向上する。
【００２０】
このように形成された接合構造体１０Ａは、重ね合わせ面１４上に設定された仮想線Ｂ（図２Ａを参照）に沿って曲げ加工され、曲げ部１６が形成されることで、図３に示す成形品２０に加工される。
【００２１】
なお、曲げ部１６（仮想線Ｂ）は、第２板状部材１２の幅方向に対向して形成された一対の接合部１５の略中央を通るように設定されることが好ましい。これにより、曲げ成形時に作用する力が左右均等に作用して、成形品２０の形状精度が向上する。
【００２２】
曲げ加工に伴って、第１板状部材１１と第２板状部材１２との接合部には、せん断力が作用する。第１板状部材１１と第２板状部材１２とが、スポット溶接やレーザ溶接のみによって接合されている場合、第２板状部材１２の縁部１２ａにおける、第１板状部材１１との接合強度が弱いおそれがあり、該縁部１２ａから第２板状部材１２が剥離する可能性がある。
【００２３】
しかし、本実施形態の接合構造体１０Ａでは、第１板状部材１１及び第２板状部材１２は、第２板状部材１２の両縁部１２ａが、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって接合され、さらに第１板状部材１１と第２板状部材１２との重ね合わせ面１４同士が、レーザ溶接により複数個所で接合されている。よって、接合強度が強く、曲げ加工により第１板状部材１１と第２板状部材１２とが剥離することが防止される。
【００２４】
接合構造体１０，１０Ａが、例えば、ピラーなどの高強度が要求される自動車用構造部材である場合、第１板状部材１１及び第２板状部材１２としては、例えば、ホットスタンプ用鋼材を使用するのが好ましい。接合構造体１０，１０Ａがホットスタンプ用鋼材で構成される場合、曲げ加工は、８００℃以上の温度に加熱した状態で加工されるホットスタンプ（熱間加工）により行われる。これにより、精度のよい成形が可能となる。
【００２５】
図４は、縁部１２ａがアーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接により接合された第１板状部材１１と第２板状部材１２との重ね合わせ面１４同士が、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接、またはレーザ・ＴＩＧハイブリッド溶接により接合された他の変形例に係る接合構造体の断面図である。
【００２６】
本変形例の接合構造体１０Ｂは、第１板状部材１１と第２板状部材１２の両縁部１２ａとが、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接による溶接金属１３で接合され、さらに第１板状部材１１と第２板状部材１２との重ね合わせ面１４同士が、複数個所において、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接、またはレーザ・ＴＩＧハイブリッド溶接による接合部１７によって強固に接合されている。
【００２７】
このように、第１板状部材１１と第２板状部材１２とは、両縁部１２ａが、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接により第１板状部材１１に接合され、さらに第１板状部材１１と第２板状部材１２の重ね合わせ面１４同士が、複数個所において、レーザ溶接、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接、及びレーザ・ＴＩＧハイブリッド溶接のいずれかにより強固に接合されているので、ホットスタンプによる成形加工が可能となり、自動車用構造部材として好適に使用される。
なお、レーザ・ＴＩＧハイブリッド溶接は、熱源およびワイヤ供給法としてのＴＩＧ溶接法に、熱源としてレーザを加えたものである。この方法は、通常のＴＩＧ溶接法に比べ、溶け込み（２枚板の貫通性）が深く、また、溶接速度が高い点で有利である。
【００２８】
例えば、図５は、接合構造体１０，１０Ａ，１０Ｂをホットスタンプで加工して製造したＢピラー３０（自動車用構造部材の一例）の一例を示す。このＢピラー３０は、第１板状部材１１における補強が必要部位に、１枚の第２板状部材１２を溶接で接合した後、ホットスタンプで一体成形して形成されている。
【００２９】
また、図６に示すＢピラー３０は、２枚の第２板状部材１２が、それぞれＢピラー３０の稜線部となる位置で第１板状部材１１に接合され、第１板状部材１１及び第２板状部材１２の重ね合わせ面１４においてホットスタンプにより曲げ加工されて形成されている。
【００３０】
なお、接合構造体１０，１０Ａ，１０Ｂが適用可能な自動車用構造部材としては、Ｂピラー３０以外にも、サイドシル、フロアクロスメンバ、ルーフサイドレール、センタートンネルカバーなどが例示される。
【００３１】
なお、本発明は、前述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【００３２】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）  鋼製の第１板状部材と、前記第１板状部材に重ねられ、長尺状に形成される鋼製の第２板状部材と、が接合されてなる接合構造体であって、
前記第１板状部材の表面と前記第２板状部材の長手方向に沿った両縁部とが、溶接金属により接合されることを特徴とする接合構造体。
この構成によれば、高い接合強度を有する接合構造体を低コストで製造できる。
【００３３】
（２）  前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面には、曲げ部が形成されることを特徴とする（１）に記載の接合構造体。
この構成によれば、第１板状部材と第２板状部材とが溶接により接合された接合構造体を曲げ加工して、強度補強された成形品を製造できる。
できる。
【００３４】
（３）  前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面内において、前記第１板状部材と前記第２板状部材同士がさらに接合されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の接合構造体。
この構成によれば、第１板状部材と第２板状部材とを、さらに強固に接合することができる。
【００３５】
（４）  前記第１板状部材及び前記第２板状部材の少なくとも一方は、ホットスタンプ用鋼材であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の接合構造体。
この構成によれば、接合構造体を超高強度鋼板で形成することができる。
【００３６】
（５）  前記接合構造体は、自動車用構造部材であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の接合構造体。
この構成によれば、自動車用構造部材として使用可能な接合構造体が製造できる。
【００３７】
（６）  鋼製の第１板状部材と、前記第１板状部材に重ねられ、長尺状に形成される鋼製の第２板状部材と、が接合されてなる接合構造体の製造方法であって、
前記第１板状部材と前記第２板状部材とを重ね合わせる工程と、
前記第２板状部材の長手方向に沿った両縁部を、それぞれアーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって前記第１板状部材に接合する溶接工程と、
を備えることを特徴とする接合構造体の製造方法。
この構成によれば、第１板状部材と第２板状部材とを、アーク溶接またはレーザ・アークハイブリッド溶接によって接合することで、接合強度の高い接合構造体を低コストで製造することができる。
【００３８】
（７）  前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面上で、曲げ加工することを特徴とする（６）に記載の接合構造体の製造方法。
この構成によれば、第１板状部材と第２板状部材とが溶接により接合された接合構造体を曲げ加工して、強度補強された成形品を製造できる。
【００３９】
（８）  前記第１板状部材と前記第２板状部材との重ね合わせ面内において、前記第１板状部材と前記第２板状部材同士が、レーザ溶接、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接、及びレーザ・ＴＩＧハイブリッド溶接のいずれかの溶接によりさらに接合されることを特徴とする（６）又は（７）に記載の接合構造体の製造方法。
この構成によれば、第１板状部材と第２板状部材とを、さらに強固に接合することができる。
【００４０】
（９）  前記第１板状部材及び前記第２板状部材の少なくとも一方は、ホットスタンプ用鋼材であることを特徴とする（６）〜（８）のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
この構成によれば、接合構造体を超高強度鋼板で形成することができる。
【００４１】
（１０）  前記接合構造体は、自動車用構造部材であることを特徴とする（６）〜（９）のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
この構成によれば、自動車用構造部材として使用可能な接合構造体が製造できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  接合構造体
１１    第１板状部材（ホットスタンプ用鋼材）
１１ａ  表面
１２    第２板状部材（ホットスタンプ用鋼材）
１２ａ，１２ｂ  縁部
１３    溶接金属（ビード）
１４    重ね合わせ面
１５    接合部
１６    曲げ部
１７    接合部
２０    成形品（自動車用構造部材）
３０    Ｂピラー
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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