(57)【要約】第１の金属板と、第２の金属板と、溶接ビードとを有する重ねすみ肉アーク溶接継手であって、前記第１の金属板の一端側の領域は折り曲げられており、前記溶接ビードの溶接線に垂直な断面の断面視において、第１の方向において、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域の先端の位置が前記第２の金属板の一端側の領域と重複し、第２の方向において、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く領域の中心軸と前記第２の金属板の前記一端側の領域の中心軸とのずれ量が、前記第１の金属板と第２の金属板の板厚の平均値の１／２倍以下であり、前記第２の金属板のルート部から前記第１の金属板の溶接止端部までの長さである接合部長さが前記第２の金属板の板厚の２倍以上であり、前記第２の方向における前記第１の金属板の前記溶接止端部の位置が第１の位置から第２の位置までの範囲にある、ことを特徴とする重ねすみ肉アーク溶接継手。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属板と、第２の金属板と、前記第１の金属板および前記第２の金属板の接合部となる溶接ビードとを有する重ねすみ肉アーク溶接継手であって、
前記第１の金属板の一端側の領域は折り曲げられており、
前記溶接ビードは、前記第２の金属板と、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域との間の領域を含む領域にあり、
前記溶接ビードの溶接線に垂直な断面の断面視において、
第１の方向において、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域の先端の位置が前記第２の金属板の一端側の領域と重複し、
第２の方向において、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く領域の中心軸と前記第２の金属板の前記一端側の領域の中心軸とのずれ量が、前記第１の金属板と第２の金属板の板厚の平均値の１／２倍以下であり、
前記第１の方向は、前記溶接ビードの前記溶接線に沿う方向および前記第２の金属板の板厚方向に垂直な方向であり、前記第２の方向は前記第２の金属板の板厚方向であり、
前記第２の金属板のルート部から前記第１の金属板の溶接止端部までの長さである接合部長さが前記第２の金属板の板厚の２倍以上であり、
前記第２の方向における前記第１の金属板の前記溶接止端部の位置が第１の位置から第２の位置までの範囲にあり、
前記第１の位置は、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く前記領域の板面上の位置であって、前記溶接ビードが形成される側の板面上の位置であり、
前記第２の位置は、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く前記領域の、前記第２の方向における中心軸の位置である
ことを特徴とする重ねすみ肉アーク溶接継手。
【請求項２】
前記溶接ビードの溶接線に垂直な断面の断面視において、
前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域と、前記第２の金属板の板面とのなす角度である折り曲げ角度が１０°以上３５°以下であり、
前記接合部長さが前記第２の金属板の板厚の２倍以上４倍以下であり、
前記第１の金属板のルート部と前記第２の金属板の前記ルート部との、前記第２の方向における距離が前記第２の金属板の板厚以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の重ねすみ肉アーク溶接継手。
【請求項３】
前記接合部長さの代表値が前記第２の金属板の板厚の２倍以上であり、
前記接合部長さの代表値は、前記重ねすみ肉アーク溶接継手の複数の前記断面における前記接合部長さに基づいて定まる
ことを特徴する請求項１または２に記載の重ねすみ肉アーク溶接継手。
【請求項４】
前記第１の金属板と前記第２の金属板の板厚が１．６ｍｍ以上３．４ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の重ねすみ肉アーク溶接継手。
【請求項５】
前記第１の金属板と前記第２の金属板は、亜鉛めっき鋼板である
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の重ねすみ肉アーク溶接継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ねすみ肉アーク溶接継手に関する。
本願は、２０１６年７月６日に、日本に出願された特願２０１６−１３４３３４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の分野では、環境保全のため、車体の軽量化による燃費の向上と共に、衝突安全性の向上が求められている。そこで、車体の軽量化と衝突安全性の向上とを図るために、高強度鋼板を使用して車体に用いられる部材を薄肉化すると共に、車体の構造を最適化するなどして、これまで種々の取組みがなされている。【０００３】
自動車の足回り部材では、重ねすみ肉アーク溶接が多く用いられており、通常の静的な引張強さの他に、繰り返し作用する力に耐えるように、十分な疲労強度を具備することが要求されている。一般的な重ねすみ肉アーク溶接では、２枚の鋼板の板面同士が対向するように重ね、一方の鋼板の端部の領域（端面およびその近傍の領域）と、他方の鋼板の板面の領域のうち当該一方の鋼板の端部の近傍の領域とを重ねすみ肉アーク溶接することにより溶接ビードを形成する。
以下の説明では、必要に応じて、上記の一方の鋼板を上板、上記の他方の金属板を下板という。【０００４】
通常、溶接部材に用いられる母材の疲労強度は、鋼板の強度に比例して増加するが、溶接部材の疲労強度は、鋼板の強度が増加しても、必ずしも増加しないことが知られている。このことが、高強度鋼板の使用による車体の軽量化を阻害している一因である。【０００５】
一般に、溶接部材の疲労強度を支配する要因の一つとして、溶接ビードの形状に起因する溶接止端部への応力集中が挙げられる。溶接止端部とは、鋼板と溶接金属との境界部のうち、溶接時に溶接ワイヤを供給する側の境界部を意味する。溶接止端部は、母材とは不連続な表面形状になるため、溶接止端部に応力が集中すると考えられている。特に、重ねすみ肉アーク溶接により製造された重ねすみ肉溶接部材における典型的な疲労き裂は、応力が集中する下板（下側鋼板）の溶接止端部から発生することが多い。
そこで、下板（下側鋼板）の溶接止端部の表面をグラインダー仕上げ等により平滑化することによって、下板（下側鋼板）の溶接止端部の応力集中係数を低減させて、疲労強度を向上させることが行われている。【０００６】
薄い鋼板を用いた溶接構造物で多用される重ねすみ肉溶接部材では、鋼板の板厚方向において、一方の鋼板の板厚中心軸と他方の鋼板の板厚中心軸とがずれている。ここで、板厚中心軸とは、鋼板の板厚方向の中心を通りかつ、溶接ビードの溶接線に沿う方向と鋼板の板厚方向とに垂直な方向に延びる軸を意味する。以下の説明では、この軸を必要に応じて「板厚中心軸」と称する。
このため、鋼板の両端部に引張力を与えると、すみ肉溶接部に大きな曲げモーメントがかかり、溶接止端部だけでなくルート部にも応力が集中し、破断することがある。ルート部とは、鋼板と溶接金属との境界部のうち、溶接時に溶接ワイヤを供給する側とは反対側の境界部を意味する。【０００７】
特許文献１には、以下のようにして重ねすみ肉アーク溶接を行うことが開示されている。まず、一方の鋼板（下板）の端部を下方へ折り曲げる。次に、他方の鋼板（上板）の端面を、一方の鋼板の板面の当該折り曲げられた部分に当接させる。そして、鋼板同士の当接部分をすみ肉溶接する。特許文献１では、このようにすることで、鋼板間の板厚中心軸のずれを小さくし、溶接継手の強度を向上させることができるとされている。【０００８】
しかしながら、実際の薄鋼板の溶接構造部材では、鋼板をプレス成形する際のスプリングバックや溶接前の部材の組み合わせ精度の不良により、鋼板間に意図しない隙間が発生することが多い。すなわち、特許文献１には、溶接される各々の鋼板を当接させた後にすみ肉溶接すると記載されているが、実際の溶接構造部材では、図１２に示すように、鋼板１２１０、１２２０間に隙間１２３０のある状態で溶接されることが多い。【０００９】
また、特許文献１では、端部を折り曲げた一方の鋼板の板厚中心軸と、他方の鋼板の板厚中心軸との板厚方向におけるずれ量が、両者の板厚の平均値の１／２以下であれば良好な継手強度が得られるとされている。しかしながら、本発明者らが、特許文献１に示されているものと同様にして２枚の鋼板を用いて重ねすみ肉アーク溶接継手を製造し、鋼板の両端に引張荷重を加える軸力疲労試験を行ったところ、十分な疲労強度が得られず、ルート部が早期に破断する場合があった。特許文献１では、ルート部に負荷のかからない曲げ疲労試験により、溶接止端部の疲労強度のみを評価している。
これに対して、軸力疲労試験では、載荷時の曲げモーメントにより溶接止端部とルート部とが共に応力集中箇所となる。このため、より応力集中係数の高くなるルート部で破断したと考えられる。なお、ここでは、金属板が鋼板である場合を例に挙げて説明したが、以上のことは、重ねすみ肉アーク溶接継手を製造できる鋼板以外の金属板であっても同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】日本国特開平９−１４１４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、金属板間に隙間のある状態においても、溶接止端部およびルート部の応力集中が小さい重ねすみ肉アーク溶接継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明の一態様に係る重ねすみ肉アーク溶接継手は、第１の金属板と、第２の金属板と、前記第１の金属板および前記第２の金属板の接合部となる溶接ビードとを有する重ねすみ肉アーク溶接継手であって、前記第１の金属板の一端側の領域は折り曲げられており、前記溶接ビードは、前記第２の金属板と、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域との間の領域を含む領域にあり、前記溶接ビードの溶接線に垂直な断面の断面視において、第１の方向において、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域の先端の位置が前記第２の金属板の一端側の領域と重複し、第２の方向において、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く領域の中心軸と前記第２の金属板の前記一端側の領域の中心軸とのずれ量が、前記第１の金属板と第２の金属板の板厚の平均値の１／２倍以下であり、前記第１の方向は、前記溶接ビードの前記溶接線に沿う方向および前記第２の金属板の板厚方向に垂直な方向であり、前記第２の方向は前記第２の金属板の板厚方向であり、前記第２の金属板のルート部から前記第１の金属板の溶接止端部までの長さである接合部長さが前記第２の金属板の板厚の２倍以上であり、前記第２の方向における前記第１の金属板の前記溶接止端部の位置が第１の位置から第２の位置までの範囲にあり、前記第１の位置は、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く前記領域の板面上の位置であって、前記溶接ビードが形成される側の板面上の位置であり、前記第２の位置は、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く前記領域の前記第２の方向における中心軸の位置であることを特徴とする。【００１３】
上記の構成からなる重ねすみ肉アーク溶接継ぎ手は、金属板間に隙間のある状態においても、溶接止端部およびルート部の応力集中が小さい。【００１４】
（２）本発明の他の態様によれば、上記（１）に記載の重ねすみ肉アーク溶接継手において、前記溶接ビードの溶接線に垂直な断面の断面視において、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域と、前記第２の金属板の板面とのなす角度である折り曲げ角度が１０°以上３５°以下であり、前記接合部長さが前記第２の金属板の板厚の２倍以上４倍以下であり、前記第１の金属板のルート部と前記第２の金属板の前記ルート部との、前記第２の方向における距離が前記第２の金属板の板厚以下であってもよい。【００１５】
（３）本発明の他の態様によれば、上記（１）または（２）に記載の重ねすみ肉アーク溶接継手において、前記接合部長さの代表値が前記第２の金属板の板厚の２倍以上であり、前記接合部長さの代表値は、前記重ねすみ肉アーク溶接継手の複数の前記断面における前記接合部長さに基づいて定まってもよい。【００１６】
（４）本発明の他の態様によれば、上記（１）から（３）の何れかに記載の重ねすみ肉アーク溶接継手において、前記第１の金属板と前記第２の金属板の板厚が１．６ｍｍ以上３．４ｍｍ以下であってもよい。【００１７】
（５）本発明の他の態様によれば、上記（１）から（４）の何れかに記載の重ねすみ肉アーク溶接継手において、前記第１の金属板と前記第２の金属板は、亜鉛めっき鋼板であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、金属板間に隙間のある状態においても、溶接止端部およびルート部の応力集中が小さい重ねすみ肉アーク溶接継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、折り曲げ鋼板の板厚中心軸と重ね鋼板の板厚中心軸との、板厚方向におけるずれがない場合の応力の解析結果の一例を示す図であり、図１（ａ）は引張荷重をかける前の形状（初期形状）を示し、図１（ｂ）は引張荷重をかけた後の形状（引張荷重による変形後の形状）を示し、図１（ｃ）は引張荷重をかけた後の各部の応力の分布を示す。
【図２】図２は、重ね鋼板の板厚中心軸が、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対し、折り曲げ鋼板および重ね鋼板の板厚の平均値の１／２だけ溶接止端部側にずれている場合の応力の解析結果の一例を示す図であり、図２（ａ）は引張荷重をかける前の形状（初期形状）を示し、図２（ｂ）は引張荷重をかけた後の形状（引張荷重による変形後の形状）を示し、図２（ｃ）は引張荷重をかけた後の各部の応力の分布を示す。
【図３】図３は、重ね鋼板の板厚中心軸が、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対し、折り曲げ鋼板および重ね鋼板の板厚の平均値の１／２だけルート部側にずれている場合の解析結果の一例を示す図であり、図３（ａ）は引張荷重をかける前の形状（初期形状）を示し、図３（ｂ）は引張荷重をかけた後の形状（引張荷重による変形後の形状）を示し、図３（ｃ）は引張荷重をかけた後の各部の応力の分布を示す。
【図４】図４は、重ねすみ肉アーク溶接が施されることにより製造される部材の一例を示す概略図であり、図４（ａ）は部材の構成の一例を示す斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す部材の上面から平面視した場合の一例を示す図である。
【図５】図５は、重ねすみ肉アーク溶接継手の一例を説明するための概略図であり、溶接線に垂直な断面を断面視した断面図である。
【図６】図６は、接合部長さの検討の際に用いた重ねすみ肉アーク溶接継手のモデルの一例を説明するための概略図であり、溶接線に垂直な断面を想定した図である。
【図７】図７は、重ね鋼板のルート部の応力集中係数と重ね鋼板位置との関係の一例を示すグラフである。
【図８】図８は、重ねすみ肉アーク溶接継手の各部の応力の分布の一例を示す概略図であり、図８（ａ）は、折り曲げ角度α＝４５°、重ね鋼板位置ｘ＝１．２ｍｍの条件での分布を示し、図８（ｂ）は、折り曲げ角度α＝３０°、重ね鋼板位置ｘ＝１．８ｍｍの条件での分布を示す。
【図９】図９は、重ね鋼板のルート部の応力集中係数と、接合部長さを重ね鋼板の板厚で割った値との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】図１０は、重ねすみ肉アーク溶接継手の比較例を示す概略図であり、図１０（ａ）はルート部の隙間が大きい重ねすみ肉アーク溶接継手の、溶接線に垂直な断面を断面視した断面図であり、図１０（ｂ）は接合部長さが大きい重ねすみ肉アーク溶接継手の、溶接線に垂直な断面を断面視した断面図である。
【図１１】図１１は、重ね鋼板位置と折り曲げ角度との関係の一例を説明するための概略図である。
【図１２】図１２は、重ねすみ肉アーク溶接継手を製造する際に鋼板に隙間が生じることを示す概略図であり、溶接線に垂直な断面を断面視した断面図である。
【図１３】図１３は、２パス溶接の方法の一例を説明するための概略図であり、図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、それぞれ２パス溶接で施工した重ねすみ肉アーク溶接継手の、溶接線に垂直な断面を断面視した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（本発明者らが得た知見）
まず、本発明者らが得た知見を説明する。本発明者らは、２枚の鋼板のうち一方の鋼板の一端側の領域を折り曲げ、当該一方の鋼板を下板、他方の鋼板を上板として、当該２枚の鋼板を重ねすみ肉アーク溶接することにより製造される重ねすみ肉アーク溶接継手について詳細に検討した。
【００２１】
なお、以下の説明においては、「一端側の領域を折り曲げた鋼板（下板）」を必要に応じて「折り曲げ鋼板」と称し、「他方の鋼板（上板）」を必要に応じて「重ね鋼板」と称する。
また、以下の説明において、特に断りのない限り、単に「重ねすみ肉アーク溶接継手」または「折り曲げ鋼板を用いた重ねすみ肉アーク溶接継手」と称した場合には、「２枚の鋼板のうち一方の鋼板の一端の領域を折り曲げ、当該一方の鋼板を下板、他方の鋼板を上板として、当該２枚の鋼板を重ねすみ肉アーク溶接することにより製造される重ねすみ肉アーク溶接継手」を指すものとし、折り曲げ鋼板を用いない従来の重ねすみ肉アーク溶接継手は「一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手」と呼ぶこととする。
【００２２】
まず、本発明者らは、板厚が２ｍｍの鋼板によって製造される重ねすみ肉アーク溶接継手の引張荷重に対する応力集中係数をＦＥＭ（ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）解析で見積もった。図１〜図３は、その結果の一例を示す図である。
図１〜図３において、図１（ａ）、図２（ａ）および図３（ａ）は、引張荷重をかける前の形状（初期形状）を示す。図１（ｂ）、図２（ｂ）および図３（ｂ）は、引張荷重をかけた後の形状（引張荷重による変形後の形状）を示す。図１（ｃ）、図２（ｃ）および図３（ｃ）は、引張荷重をかけた後の各部の応力の分布を示す。
ここでは、重ねすみ肉アーク溶接継手の両端部（折り曲げ鋼板側の端部、重ね鋼板側の端部）に３０ＭＰａの引張荷重を加えた場合についてＦＥＭ解析を行った。
【００２３】
図１は、折り曲げ角度αが４５°であり、折り曲げ鋼板の板厚中心軸と重ね鋼板の板厚中心軸とに板厚方向（Ｚ軸方向）のずれがない場合の応力の解析結果の一例を示す図である。
ここで、折り曲げ角度αとは、折り曲げ鋼板の折り曲げられている領域の板面と重ね鋼板の板面とのなす（鋭角側の）角度である（図５を参照）。
【００２４】
本実施形態において、板厚中心軸とは、鋼板の板厚方向の中心を通りかつ、溶接ビードの溶接線に沿う方向（Ｙ軸方向、長手方向とも称する）と鋼板の板厚方向（Ｚ軸方向）とに垂直な方向（Ｘ軸方向）に延びる軸である。また、折り曲げ鋼板の板厚中心軸は、折り曲げ鋼板の折り曲げられている領域に続く領域（重ね鋼板と略平行な領域）の板厚中心軸を指すものとする。
【００２５】
図１（ｃ）に示すように、折り曲げ鋼板における応力（相当応力）は、その溶接止端部で最大となり、その値は３２ＭＰａであった。一方、重ね鋼板における応力（相当応力）は、そのルート部で最大となり、その値は４１ＭＰａであった。このように、板厚方向（Ｚ軸方向）において、折り曲げ鋼板の板厚中心軸と重ね鋼板の板厚中心軸にずれがない場合には、重ね鋼板のルート部の応力が４１ＭＰａとなり、やや増加するものの、重ね鋼板のルート部の応力集中係数（の最大値）は１．３６と小さい。
従って、図１に示すような、重ねすみ肉アーク溶接継手では、一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手（一端側の領域を折り曲げずに板面同士を対向させて重ねすみ肉アーク溶接を行うことにより製造される溶接継手）に対し、大幅な疲労強度の向上が期待できる。
【００２６】
図２は、折り曲げ角度αが４５°であり、重ね鋼板の板厚中心軸が、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対し、折り曲げ鋼板および重ね鋼板の板厚の平均値の１／２だけ溶接止端部側にずれている場合の応力の解析結果の一例を示す図である。折り曲げ鋼板と重ね鋼板の板厚は共に２ｍｍであるため、折り曲げ鋼板および重ね鋼板の板厚の平均値の１／２は１ｍｍである。
図２（ｃ）に示すように、折り曲げ鋼板における応力（相当応力）は、その溶接止端部で最大となり、その値は５３ＭＰａであった。一方、重ね鋼板における応力（相当応力）は、そのルート部で最大となり、その値は９３ＭＰａであった。
【００２７】
重ね鋼板の板厚中心軸が、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対して溶接止端部側にずれている場合に、重ねすみ肉アーク溶接継手の両端部に引張荷重を加えると、図２（ｂ）に示すように、折り曲げ鋼板は溶接止端部側に向かって凸形状に変形し、重ね鋼板はルート部側に向かって凸形状に変形する。その結果、折り曲げ鋼板の溶接止端部および重ね鋼板のルート部の応力が増加する。折り曲げ鋼板の溶接止端部の応力集中係数（の最大値）は１．８、重ね鋼板のルート部の応力集中係数（の最大値）は３．１であった。
このように、重ね鋼板の板厚中心軸が、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対して溶接止端部側にずれている場合には、折り曲げ鋼板の溶接止端部よりも、重ね鋼板のルート部の方がより高い応力集中を示す。一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手の応力集中係数は４程度とされている。従って、重ね鋼板のルート部はそれに近い応力集中係数を示すことが分かる。
【００２８】
図３は、折り曲げ角度αが４５°であり、重ね鋼板の板厚中心軸が、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対し、折り曲げ鋼板および重ね鋼板の板厚の平均値の１／２だけルート部側にずれている場合の応力の解析結果の一例を示す図である。
図３（ｃ）に示すように、折り曲げ鋼板における応力（相当応力）は、そのルート部側の板面で最大となり、その値は５３ＭＰａであった。一方、重ね鋼板における応力（相当応力）は、その溶接止端部で最大となり、その値は６４ＭＰａであった。
【００２９】
重ね鋼板の板厚中心軸が、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対してルート部側にずれている場合に、重ねすみ肉アーク溶接継手の両端部に引張荷重を加えると、図３（ｂ）に示すように、折り曲げ鋼板はルート部側に向かって凸形状に変形し、重ね鋼板は溶接止端部側に向かって凸形状に変形する。すなわち、図２（ｂ）に示す形状とは逆の方向に鋼板が変形する。そして、重ね鋼板のルート部における応力集中が無くなることが分かる。
また、折り曲げ鋼板のルート部側の板面の応力集中係数（の最大値）は１．８、重ね鋼板の溶接止端部の応力集中係数（の最大値）は２．１であった。このように、重ね鋼板の板厚中心軸が、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対してルート部側にずれている場合の方が、溶接止端部側にずれている場合よりも、応力集中係数が小さくなることが分かる。
【００３０】
以上のことから、重ね鋼板の板厚中心軸が、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対して溶接止端部側にずれた場合（すなわち、図２の場合）の重ね鋼板のルート部の応力集中係数を下げることが、重ねすみ肉アーク溶接継手の疲労強度において重要であることが分かる。
なお、図２（ｃ）および図３（ｃ）において、５０ＭＰａ以上の高応力となる領域の境界を実線で示す。図１（ｃ）では５０ＭＰａ以上の高い応力を示す領域が存在しなかった。しかし、図２（ｃ）および図３（ｃ）では、５０ＭＰａ以上の高応力となる領域が存在し、溶接止端部やルート部の近傍で応力が大きくなっていることがわかる。
【００３１】
重ねすみ肉アーク溶接継手を製造するに際し、２枚の鋼板の板厚中心軸の板厚方向における位置がずれた場合には、上板のルート部の応力集中係数が最も高くなることがわかった。このことから、本発明者らは、重ね鋼板のルート部の応力集中係数を下げる必要があると考えた。そこで、本発明者らは、重ね鋼板の板厚中心軸が、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対してルート部側にずれている場合の方が、溶接止端部側にずれている場合よりも、溶接ビードの溶接線に沿う方向とおよび重ね鋼板の板厚方向とに垂直な方向における溶接部の長さが長いことに着目した。
そして、重ね鋼板のルート部の応力集中係数を下げるためには、溶接ビードの溶接線に沿う方向と重ね鋼板の板厚方向とに垂直な方向における溶接部の長さを長くすることが有効であるという着想を得た。
【００３２】
本発明者らは、この着想に基づいて、接合部長さを長くすることが有効であることを見出した。ここで、接合部長さとは、図５においてＬ１で示すように、Ｘ−Ｚ断面における、溶接止端部５３０とルート部５６０とを結ぶ直線の長さである。
【００３３】
以上のように、接合部長さＬ１を長くすることで重ね鋼板と折り曲げ鋼板との間の荷重の伝達がスムーズになり、重ね鋼板のルート部の応力集中係数を小さくすることができると考えられる。接合部長さＬ１を長くするためには、折り曲げ鋼板と重ね側鋼板との間の距離を長くする必要がある。
折り曲げ鋼板を大きく折り曲げると、折り曲げ鋼板のルート部と重ね鋼板のルート部との隙間が広くなりすぎる。そうすると、すみ肉アーク溶接時に溶融金属がこの隙間から流れ出し、１パス溶接では、適切な溶接ビードが形成できなくなる場合がある。従って、接合部長さＬ１を大きくしたうえで、良好なビード形状を保つには、折り曲げ角度αを制限するのが好ましいということを見出した。
【００３４】
以上のように、本発明者らは、重ね鋼板のルート部と折り曲げ鋼板の溶接止端部との距離、すなわち、接合部長さＬ１を長くすることにより、折り曲げ鋼板の板厚中心軸に対し重ね鋼板の板厚中心軸が、溶接止端部が形成されている側（上板側）にずれた場合であっても、重ね鋼板のルート部の応力集中係数を低減できることを見出した。また、折り曲げ角度αと、折り曲げ鋼板および重ね鋼板のルート部の隙間とを制限することにより、接合部長さＬ１を長くしつつ、１パス溶接時の溶接施工不良を抑制することができることを見出した。以下に説明する実施形態は、以上の知見に基づいてなされたものである。
【００３５】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されないことは自明である。
【００３６】
本実施形態では、金属板が鋼板である場合を例に挙げて説明するが、金属板は鋼板でなくてもよい。図４は、後述する本実施形態の方法で重ねすみ肉アーク溶接が施されることにより製造される部材の一例を示す図である。
図４に示す部材は、例えば、自動車の足回り部のフレーム部材であるが、自動車の足回り部のフレーム部材に限定されない。図４（ａ）は、部材４００の構成の一例を示す斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す部材４００の上面（溶接ビード４３０が形成されている面）の一例を示す図である。
【００３７】
図４（ａ）において、部材４００は、重ねすみ肉アーク溶接により形成される溶接ビード４３０、４４０で鋼板４１０、４２０を接合することにより構成される。このように、溶接ビード４３０、４４０は、鋼板４１０、４２０の接合部になる。
図４（ａ）に示すように、鋼板４１０および鋼板４２０の板幅方向（Ｙ軸方向）に垂直な断面（Ｘ−Ｚ断面）の形状は、コの字形状である。すなわち、鋼板４１０および鋼板４２０の断面形状は、図４（ａ）に示すように、Ｘ−Ｚ断面において、Ｚ軸に平行な領域と、この領域と連続しかつＸ軸に平行な領域とを有する。鋼板４１０または鋼板４２０において、鋼板の一端部が他端部よりも突出しかつ、突出した端部の先端部分が部材４００の内側に折れ曲がった形状を有する。
【００３８】
鋼板４１０および４２０のような形状は、曲げ加工ではなく、プレス加工によって形成することができる。なお、後述する本実施形態の方法で重ねすみ肉アーク溶接が施される対象となる部材は、図４に示すような部材４００に限定されるものではない。
また、曲げ加工を行って製造される部材に対し、後述する本実施形態の方法で重ねすみ肉アーク溶接を施してもよい。
【００３９】
図５は、本実施形態に係る重ねすみ肉アーク溶接継手の一例を示す図である。図５は、図４に示す溶接ビード４３０が形成されている領域とその近傍の領域のＸ−Ｚ断面（Ｘ軸およびＺ軸を含む平面）を示す。ここで、Ｘ−Ｚ断面は、Ｙ軸に垂直な断面である。
【００４０】
なお、図４に示す溶接ビード４４０が形成されている側の重ねすみ肉アーク溶接継手は、図５に示す重ねすみ肉アーク溶接継手と、鋼板４１０、４２０の板幅方向（Ｙ軸方向）を回転軸とする回転対称の関係にある。従って、ここでは、溶接ビード４３０が形成されている側の重ねすみ肉アーク溶接継手を詳細に説明し、溶接ビード４４０が形成されている側の重ねすみ肉アーク溶接継手の詳細な説明を省略する。
図５に示す例においては、鋼板４１０が折り曲げ鋼板であり、鋼板４２０が重ね鋼板である。以下の説明では、必要に応じて、鋼板４１０を折り曲げ鋼板４１０と称し、鋼板４２０を重ね鋼板４２０と称する。なお、図４において、溶接ビード４４０が形成される側の重ねすみ肉アーク溶接継手では、鋼板４２０が折り曲げ鋼板になり、鋼板４１０が重ね鋼板になる。
【００４１】
＜折り曲げ鋼板および重ね鋼板の一端側の形状と基本的な配置＞
図４および図５に示すように、折り曲げ鋼板４１０の一端側の領域（Ｘ軸の正の方向側の端の領域）は、折り曲げられている。一方、重ね鋼板４２０の一端側（Ｘ軸の負の方向側）の領域は、折り曲げられていない。
また、折り曲げ鋼板４１０の折り曲げられている領域に続く領域（図５の折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂ）と、重ね鋼板４２０の一端側の領域（図５の重ね鋼板４２０の領域４２０ａ）は、略平行であることが好ましい。
【００４２】
図５において、折り曲げ鋼板４１０の一端側の折り曲げられている領域を領域４１０ａとし、重ね鋼板４２０の一端側の領域を領域４２０ａとする。また、折り曲げ鋼板４１０の折り曲げられている領域４１０ａに続く領域を領域４１０ｂとする。
【００４３】
折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａの先端（Ｘ軸の正の方向側の端）のＸ軸方向の位置は、重ね鋼板４２０の領域４２０ａのＸ軸方向の位置の何れかと重複する。換言すれば、Ｘ軸方向において、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａの先端の位置が重ね鋼板４２０の領域４２０ａと重複する。
【００４４】
重ね鋼板４２０の領域４２０ａにおいて、重ね鋼板４２０の少なくとも一部の領域のＺ軸方向の位置は、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａのＺ軸方向の位置の何れかと重複してもよい。
【００４５】
なお、図４および図５では、重ね鋼板４２０の一部の領域のＺ軸方向の位置が、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａのＺ軸方向における位置の何れかと重複する場合を例に挙げて示す。
折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の板厚や、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａの長さや、折り曲げ角度α等に応じて、重ね鋼板４２０の全部の領域のＺ軸方向における位置が、折り曲げ鋼板４１０の折り曲げられている領域４１０ａのＺ軸方向における位置の何れかと重複していてもよい。
【００４６】
以下の説明では、「折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂ（図５の折り曲げ鋼板４１０のＸ軸に平行な領域）」を必要に応じて、「折り曲げ鋼板４１０の傾斜していない領域４１０ｂ」と称する。重ね鋼板４２０は、その一端側に、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂと略平行な領域、すなわち領域４２０ａを有していれば、その他の領域においては折り曲げられていてもよい。その他の領域とは、例えば、図４の重ね鋼板４２０のＺ軸に平行な部分である。また、折り曲げ鋼板４１０は、その一端側の領域に加え、その他の領域で折り曲げられていてもよい。その他の領域とは、図４の折り曲げ鋼板４１０のＺ軸に平行な部分である。
【００４７】
＜板厚中心軸のずれの範囲＞
図５において、折り曲げ鋼板４１０の板厚中心軸と重ね鋼板４２０の領域４２０ａの板厚中心軸とのずれ量は、溶接止端部５３０、５４０が形成される側（Ｚ軸の正の方向側）およびルート部５５０、５６０が形成される側（Ｚ軸の負の方向側）の何れにおいても、折り曲げ鋼板４１０の板厚ｔＰＢと重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの平均値の１／２倍以下とする。
【００４８】
ここで、折り曲げ鋼板４１０の板厚中心軸と重ね鋼板４２０の板厚中心軸とのずれ量とは、Ｚ軸方向における、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの板厚中心軸５１０と重ね鋼板４２０の領域４２０ａの板厚中心軸５２０との間の長さである。前述したように、板厚中心軸とは、Ｘ−Ｚ断面において、鋼板の板厚方向における中心を通りかつ鋼板の表面と平行な方向に延びる軸をいう。
【００４９】
図５では、重ね鋼板４２０の領域４２０ａの板厚中心軸５２０が、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの板厚中心軸５１０に対し、溶接止端部５３０、５４０が形成される側（Ｚ軸の正の方向側）にずれている場合を例に挙げて示す。折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の板厚中心軸５１０、５２０のずれの範囲が前述した範囲であれば、重ね鋼板４２０の領域４２０ａの板厚中心軸５２０が、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの板厚中心軸５１０に対し、ルート部５５０、５６０が形成される側（Ｚ軸の負の方向側）にずれていてもよい。
【００５０】
図５に示される重ねすみ肉アーク溶接継手の例では、Ｚ軸の負の方向とは、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａが折り曲げられる方向である。換言すれば、Ｚ軸の負の方向とは、重ね鋼板４２０に対して、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａの先端が位置する方向である。
また、折り曲げ鋼板４１０において、Ｚ軸の正の方向側の面を上側面、Ｚ軸の負の方向側の面を下側面と称してもよく、重ね鋼板４２０において、Ｚ軸の正の方向側の面を上側面、Ｚ軸の負の方向側の面を下側面と称してもよい。すなわち、図５に示される重ねすみ肉アーク溶接継手の例では、折り曲げ鋼板４１０の上側面上には、溶接止端部５３０およびルート部５５０が位置する。また、重ね鋼板４２０の上側面上には溶接止端部５４０が位置し、重ね鋼板４２０の下側面上にはルート部５６０が位置する。
【００５１】
折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の板厚中心軸のずれ量が、折り曲げ鋼板４１０の板厚ｔＰＢと重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの平均値の１／２倍を上回ると、重ねすみ肉アーク溶接継手に引張荷重等の荷重が加わった場合に、重ねすみ肉アーク溶接継手が大きく面外変形する。そのため、このような面外変形が起こることを抑制するため、折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の板厚中心軸のずれ量を、折り曲げ鋼板４１０の板厚ｔＰＢと重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの平均値の１／２倍以下にすることが好ましい。
なお、一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手よりも板厚中心軸のずれ量を小さくする観点から、前記「１／２倍以下」に替えて「１／２倍未満」を採用してもよい。
【００５２】
＜接合部長さの範囲＞
図６は、接合部長さＬ１の検討の際に用いた重ねすみ肉アーク溶接継手のモデルの一例を示す図である。図６でも、図５と同様に、折り曲げ鋼板６１０および重ね鋼板６２０のＸ−Ｚ断面を示す。
ここでは、折り曲げ鋼板６１０の板厚ｔＰＢと重ね鋼板６２０の板厚ｔＰＬとが共に１．８ｍｍで等しいものとした。また、折り曲げ鋼板６１０の傾斜していない領域の板厚中心軸６３０に対して重ね鋼板６２０の板厚中心軸６４０が、溶接止端部６５０、６６０が形成されている側（Ｚ軸の正の方向側）に、折り曲げ鋼板６１０の板厚ｔＰＢの１／２倍だけずれた位置になるように、折り曲げ鋼板６１０および重ね鋼板６２０の位置を固定した状態で、折り曲げ鋼板６１０および重ね鋼板６２０を配置するものとした。
【００５３】
また、図６において、折り曲げ鋼板６１０の一端側の折り曲げられている領域を領域６１０ａとし、重ね鋼板６２０の一端側の領域を領域６２０ａとする。また、折り曲げ鋼板６１０の折り曲げられている領域６１０ａに続く領域を領域６１０ｂとする。
【００５４】
以上のような配置で、折り曲げ角度αと、重ね鋼板６２０のＸ軸方向（溶接ビード４３０の溶接線に沿う方向（Ｙ軸方向）および重ね鋼板４２０の板厚方向（Ｚ軸方向）に垂直な方向）の位置とを変化させて、最も応力の集中する重ね鋼板６２０のルート部６８０の応力集中係数を低減できる継手形状を、ＦＥＭによる解析を行って検討した。
【００５５】
ここではＦＥＭによる解析を単純化させるため、図６に示すように、折り曲げ鋼板６１０の溶接止端部６５０の位置を、折り曲げ鋼板６１０の折り曲げ部の起点（屈曲点）の位置とした。また、重ね鋼板６２０の溶接止端部６６０の位置を、重ね鋼板６２０の一端（先端）の上端（Ｚ軸の正の方向側の端）の位置とし、重ね鋼板６２０のルート部６８０の位置を、重ね鋼板６２０の一端（先端）の下端の位置とした。また、折り曲げ鋼板６１０のルート部６７０を、折り曲げ鋼板６１０の折り曲げられている領域の板面上であって、重ね鋼板６２０と対向する側の板面上に配置し、そのＸ軸方向の位置を、重ね鋼板６２０の一端（先端）のＸ軸方向の位置と同じ位置とした。
【００５６】
以上の条件の下、折り曲げ角度αを、４５°、３０°、２０°、１０°に変化させると共に、重ね鋼板６２０の一端（先端）のＸ軸方向の位置ｘ（単位はｍｍ）を変化させ、それぞれの状態において、ＦＥＭによる解析を行って、重ねすみ肉アーク溶接継手（折り曲げ鋼板６１０、重ね鋼板６２０、および溶接ビード６９０）のルート部の応力を計算した。
ここで、重ね鋼板６２０の一端（先端）のＸ軸方向の位置ｘの値は、折り曲げ鋼板６１０の曲がり始めの起点となる位置を０（ゼロ、ｘ＝０）とした（前述したように図６では、折り曲げ鋼板６１０の曲がり始めの起点となる位置は、折り曲げ鋼板６１０の溶接止端部６５０の位置と同じ位置である）。そして、重ね鋼板６２０の一端（先端）の位置がＸ軸の正の方向にずれるほど（折り曲げ鋼板６１０から遠ざかるほど）重ね鋼板６２０の一端（先端）のＸ軸方向の位置の値は大きくなるものとする。なお、以下の説明では、「重ね鋼板６２０の一端（先端）のＸ軸方向の位置」を必要に応じて「重ね鋼板位置ｘ」と称する。以上のＦＥＭによる解析の結果のグラフを図７〜図９に示す。
【００５７】
図７は、重ね鋼板６２０のルート部６８０の応力集中係数と重ね鋼板位置ｘとの関係の一例を示すグラフである。図７に示すように、何れの折り曲げ角度αにおいても、重ね鋼板位置ｘの値が大きい方が、重ね鋼板６２０のルート部６８０の応力集中係数は小さくなることが分かる。
また、図８は、重ねすみ肉アーク溶接継手の各部の応力の分布の一例を示す図である。図８（ａ）は、折り曲げ角度α＝４５°、重ね鋼板位置ｘ＝１．２ｍｍの条件での分布を示し、図８（ｂ）は、折り曲げ角度α＝３０°、重ね鋼板位置ｘ＝１．８ｍｍの条件での分布を示す。
【００５８】
以上の結果から、重ね鋼板位置ｘが大きい（すなわち接合部のＸ軸方向の長さが長い）方が、折り曲げ鋼板６１０と重ね鋼板６２０との間の荷重の伝達がスムーズになると考えられる。
【００５９】
重ね鋼板６２０のルート部６８０から折り曲げ鋼板６１０の溶接止端部６５０までの長さ（接合部長さＬ１）を、接合部のＸ軸方向の長さの指標として、重ね鋼板６２０のルート部６８０の応力集中係数を再整理した結果を図９に示す。図９は、重ね鋼板６２０のルート部６８０の応力集中係数と、接合部長さＬ１を重ね鋼板６２０の板厚ｔＰＬで割った値との関係の一例を示す図である。
【００６０】
図９に示すように、折り曲げ角度αおよび重ね鋼板位置ｘに関係なく接合部長さＬ１で、重ね鋼板６２０のルート部６８０の応力集中係数を整理できることが分かる。また、接合部長さＬ１が、重ね鋼板６２０の板厚ｔＰＬの２倍未満になると、重ね鋼板６２０のルート部６８０の応力集中係数が急激に大きくなることが分かる。
このことから、接合部長さＬ１を、重ね鋼板６２０の板厚ｔＰＬの２倍以上（Ｌ１≧２×ｔＰＬ）とすることによって、重ね鋼板６２０のルート部６８０の応力集中係数を概ね２程度、すなわち、一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手の半分程度に抑えることができることが分かる。なお、本発明者らは、鋼種や板厚の条件を変えてもこのような傾向が示されていることを確認している。
【００６１】
また、接合部長さＬ１の上限値は、特に限定されないが、重ねすみ肉アーク溶接において十分な肉盛りを確保する観点から、例えば、重ね鋼板６２０の板厚ｔＰＬの５倍以下（Ｌ１≦５×ｔＰＬ）とするのが好ましい。
【００６２】
以上のことから、本実施形態では、接合部長さＬ１を重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの２倍以上にする。ここで、溶接ビード４３０の接合部長さＬ１は、溶接ビード４３０の場所により異なる場合がある。このような場合、溶接ビード４３０の接合部長さＬ１として代表値を採用するのが好ましい。
本実施形態では、例えば、図４（ｂ）に示すように、６箇所の位置４６１〜４６６における接合部長さＬ１の平均値を、溶接ビード４３０の接合部長さＬ１の代表値とすることが好ましい。位置４６１は、溶接ビード４３０の溶接開始位置４５１から溶接の進行方向（溶接予定箇所に対する溶接ワイヤの相対的な進行方向）に１５ｍｍだけ離れた位置である。位置４６２は、溶接ビード４３０の溶接終了位置４５２から溶接の進行方向と逆の方向に１５ｍｍだけ離れた位置である。位置４６３〜４６６は、位置４６１、４６２を両端とするＹ軸方向（溶接ビード４３０の溶接線に沿う方向）の範囲を５等分する位置である。
【００６３】
なお、溶接ビードの溶接開始位置と溶接終了位置とが相互に重なる場合にも、前述の様に、６箇所の位置でのＸ−Ｚ断面における接合部長さＬ１の平均値を溶接ビードの接合部長さＬ１の代表値とすることができる。
また、溶接ビード４３０の接合部長さＬ１の代表値は、必ずしも前述したものに限定されない。例えば、平均値の替わりに中央値を用いることができる。また、５等分とせずに、ｎ等分（ｎは２以上の整数）として算出してもよい。
【００６４】
＜折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置＞
本実施形態では、折り曲げ鋼板４１０の溶接止端部５３０のＺ軸方向（重ね鋼板４２０の板厚方向）における位置を、第１の位置から第２の位置までの範囲とする。
【００６５】
ここで、第１の位置は、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの板面上の位置であって、溶接ビード４３０が形成される側の板面上（Ｚ軸の正の方向側の板面上）の位置である。この第１の位置は、溶接ビード４３０が形成されていない領域の位置であってもよい。第２の位置は、Ｚ軸方向における、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの板厚中心軸５１０の位置である。
なお、以下の説明では、「折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの板面であって、溶接ビード４３０が形成される側の板面（Ｚ軸の正の方向側の板面）」を必要に応じて「折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの表面」と称する。
【００６６】
折り曲げ鋼板４１０の溶接止端部５３０が、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの表面上にあれば、溶接止端部５３０の形状を滑らかにすることができるので好ましい。一方、折り曲げ鋼板４１０の溶接止端部５３０が、折り曲げ鋼板４１０の折り曲げられている領域に位置すると、溶接止端部５３０に凹みが生じ、当該凹みが生じている部分に応力集中が生じる。
折り曲げ鋼板４１０の溶接止端部５３０のＺ軸方向における位置が、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの板厚中心軸５１０の位置よりも、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａの先端側（Ｚ軸の負の方向側）に位置すると、この凹みの形状が大きくかつ複雑になり、大きな面外変形が生じる虞がある。
【００６７】
以上のことから本実施形態では、折り曲げ鋼板４１０の溶接止端部５３０のＺ軸方向における位置を、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの表面の位置（すなわち、前記第１の位置）から、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの板厚中心軸５１０の位置（すなわち、前記第２の位置）までの範囲とする。
【００６８】
以上の説明では、＜板厚中心軸のずれの範囲＞、＜接合部長さの範囲＞、および＜折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置＞を規定することで、重ねすみ肉継手のルート部５５０、５６０の応力集中係数を低減できることを示した。
厚鋼板の溶接のように複数パスの溶接を行えば、継手の形状に特別な制約を設けずに、これらの条件を満足する溶接施工が可能となる。しかしながら、例えば生産性の重視される自動車部材では１パス溶接で製造されることが多いため、溶融金属の流れ出しや溶け落ち欠陥の生じない安定した溶接施工を行うことが要求される。従って、以下のように、＜ルート部間の隙間＞、＜接合部長さの上限＞、および＜折り曲げ角度の範囲＞を規定することが好ましい。
【００６９】
＜ルート部間の隙間＞
本実施形態では、図５に示すように、折り曲げ鋼板４１０と重ね鋼板４２０とに隙間のある状態で溶接継手を作製しても、ルート部５５０、５６０の応力集中を低減できる方法を提案している。しかし、ルート部５５０とルート部５６０との隙間ｇ（重ね鋼板４２０の板厚方向（Ｚ軸方向）におけるルート部５５０とルート部５６０との距離）が過度に大きくなると、図１０（ａ）に示すように、溶接施工時にこの隙間ｇから溶融金属が流れ出し（図１０（ａ）の白抜き矢印線を参照）、溶接施工不良になる。このため、１パス溶接により良好な溶接施工を行うためにはルート部５５０とルート部５６０との隙間ｇに上限を設ける必要がある。
【００７０】
本発明者らの経験によると、折り曲げ鋼板を用いない一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手では、ルート部の隙間が重ね鋼板の板厚の１．５倍程度以上になると溶接施工不良になる。本実施形態に係る折り曲げ鋼板４１０を用いた重ねすみ肉アーク溶接継手では、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａが重ね鋼板４２０に対して傾斜しているため、ルート部５５０とルート部５６０との隙間ｇが重ね鋼板４２０の板厚の１．５倍であっても、ルート部５５０とルート部５６０との隙間ｇから溶融金属が流れ出しやすくなる。
従って、安定した溶接施工を実現するためには、ルート部５５０とルート部５６０との隙間ｇの上限を重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬとすることが好ましい。すなわち、（ｇ≦ｔＰＬ）との関係を満たすことが好ましい。
【００７１】
＜接合部長さの上限＞
上述した＜接合部長さの範囲＞の項において、接合部長さＬ１の下限値を重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの２倍（すなわち、Ｌ１≧２×ｔＰＬ）とすることで、ルート部５５０、５６０の応力集中係数を低減できることを示した。＜接合部長さの範囲＞の項で説明したように、ルート部５５０、５６０の応力集中係数を低下させるという観点では接合部長さＬ１の上限は、特に制限されない。しかしながら、実際に１パスで溶接継手を作製するための溶接施工性の観点から接合部長さＬ１に上限を設定することが好ましい。
【００７２】
図１０（ｂ）に示すように、接合部長さＬ１を大きくするためには溶接入熱を増加させて溶接ビード４３０の幅（Ｘ軸方向の長さ）を広げる必要がある。しかし、溶接入熱を過度に増加させると、折り曲げ鋼板４１０が溶け落ちたり（図１０（ｂ）の白抜き矢印線を参照）、重ね鋼板４２０側の溶接止端部５４０に穴あき欠陥が発生したりする場合がある。接合部長さＬ１を重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの４倍以下（すなわち、Ｌ１≦４ｔＰＬ）とすることで、これらの溶接施工不良が生じないことが確認できた。
従って、接合部長さＬ１の上限を重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの４倍とすることが好ましい。すなわち、（Ｌ１≦４ｔＰＬ）との関係を満たすことが好ましい。なお、＜接合部長さの範囲＞の項で、接合部長さＬ１の上限を５×ｔＰＬとしたが、これは複数パスでの溶接を前提とした値であり、１パス溶接を前提とすると、接合部長さＬ１の上限は４×ｔＰＬであることが好ましい。
【００７３】
＜折り曲げ角度の範囲＞
接合部長さＬ１やルート部５５０、５６０の隙間ｇと同様に折り曲げ鋼板４１０の折り曲げ角度αも溶接施工性に影響を及ぼす。折り曲げ角度αが大きい場合は、図１０（ａ）に示したように、ルート部５５０、５６０の隙間ｇが大きくなりやすいため溶融金属の流れ出しによる溶接施工不良が発生しやすくなる。
一方、折り曲げ角度αの小さい状態で、折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の板厚中心軸のずれ量を、折り曲げ鋼板４１０の板厚ｔＰＢと重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの平均値の１／２倍以下にしようとすると、図１０（ｂ）に示したように、接合部長さＬ１の大きな溶接を行う必要がある。
【００７４】
しかし、＜接合部長さの上限＞の項で説明したように、接合部長さＬ１の大きい溶接ビード４３０を得るためには、溶接入熱を高くして溶接ビード４３０の幅を広げる必要があり、それに伴う溶接施工不良が発生する。また、１パスで溶接を行う場合に折り曲げ角度αが小さいと、折り曲げ鋼板４１０の溶接止端部５３０のＺ軸方向の位置が、折り曲げ鋼板４１０の折り曲げられている領域の先端側（Ｚ軸の負の方向側）に位置し、折り曲げ鋼板４１０の溶接止端部５３０が応力集中箇所になり易くなる。
これらの問題を回避するため、折り曲げ角度αを１０°以上３５°以下とすることが好ましい。
【００７５】
１パス溶接で、安定した溶接施工を行うための折り曲げ角度αの適正範囲を検証するため、本発明者らは、折り曲げ角度αおよび重ね鋼板位置ｘを変えた複数の重ねすみ肉アーク溶接継手を製造した。溶接方法は、自動車の足回り部のフレーム部材で一般的に用いられるパルスマグ溶接法とした。また、ここでは、板厚３．２ｍｍの鋼板を用いた。その結果を図１１に示す。図１１は、重ね鋼板位置ｘ（ここでは、ｘｍｍ／ｔＰＬｍｍ（重ね鋼板の板厚）で規格化している）と折り曲げ角度αとの関係の一例を示す図である。
【００７６】
図１１に示すように、折り曲げ角度αと重ね鋼板位置ｘ／ｔＰＬとの双方が大きい場合には、折り曲げ鋼板４１０と重ね鋼板４２０との間の隙間が増加し、その隙間から溶融金属が流れ出してしまい溶接施工不良となった（図１１の「溶融金属の流れ出し」と表記する部分を参照）。溶融金属の流れ出しが生じない好ましい範囲は、およそ「ｘ／ｔＰＬ≦−０．１２５×α＋６．８７５」の条件を満たす範囲である。
【００７７】
また、折り曲げ角度αが小さく（α＜１０）、重ね鋼板位置ｘ／ｔＰＬが大きい（ｘ／ｔＰＬ＞５）場合には、折り曲げ鋼板４１０の溶接止端部５３０のＺ軸方向の位置が、折り曲げ鋼板４１０の傾斜していない領域４１０ｂの板厚中心軸５１０の位置よりも折り曲げ鋼板４１０の折り曲げられている領域４１０ａの内側（Ｚ軸の正の方向側）になるように、高入熱の溶接条件を設定すると、折り曲げ鋼板４１０に穴あき欠陥が発生してしまった（図１１の「折り曲げ鋼板側止端部位置の範囲外」と表記する部分を参照）。
【００７８】
さらに、折り曲げ角度αと重ね鋼板位置ｘ／ｔＰＬの双方が小さい場合には、折り曲げ鋼板４１０に重ね鋼板４２０がぶつかってしまい、上述した＜板厚中心軸のずれの範囲＞の項で説明した基準（折り曲げ鋼板４１０領域４１０ｂの板厚中心軸と重ね鋼板４２０の領域４２０ａの板厚中心軸とのずれ量を、折り曲げ鋼板４１０の板厚ｔＰＢと重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの平均値の１／２倍以下にすること）という条件を満足することができなかった（図１１の「配置基準の範囲外」と表記する部分を参照）。この条件を満たす好ましい範囲は、およそ「ｘ／ｔＰＬ≧−０．２×α＋５」の条件を満たす範囲である。
また、折り曲げ角度αの値に関わらず重ね鋼板位置ｘ／ｔＰＬが１．８未満（ｘ／ｔＰＬ＜１．８）と小さい場合は、上述した＜接合部長さの範囲＞の項で説明した基準（Ｌ１≧２×ｔＰＬ）の基準を満足することができなかった（図１１の「Ｌ１基準の範囲外」と表記する部分を参照）。
【００７９】
１パスで溶接を行う場合でも、図１１に示す多角形の内側の領域の値となる条件で重ねすみ肉溶接継手を製造すれば、＜接合部長さの範囲＞、＜板厚中心軸のずれの範囲＞、＜折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置＞、＜ルート部間の隙間＞、および＜接合部長さの上限＞の項で説明した基準を満たすことができ、かつ、ルート部５５０、５６０の隙間ｇの拡大による溶接施工不良が生じないため好ましい。
以上のことから、１パスで溶接することを想定すると、折り曲げ角度αを１０°以上３５°以下（すなわち、１０°≦α≦３５°）の範囲とし、かつ、接合部長さＬ１の上限を重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの４倍とし、ルート部５５０、５６０の隙間ｇの上限を重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬとすることが好ましい。
【００８０】
＜鋼板＞
本実施形態では、重ねすみ肉アーク溶接継手の応力集中を低減することを目的としている。従って、鋼板の種類は特に限定されない。例えば、引張強さが２７０ＭＰａ程度の軟鋼板から引張強さが１１８０ＭＰａ程度の超ハイテン鋼板まで種々の引張強さの鋼板を用いることができる。ただし、部材の軽量化の観点ではハイテン鋼板（例えば、ＪＩＳＧ３１０１に記載されている方法で測定した場合の引張強さが５９０ＭＰａ以上の鋼板）を用いるのが好ましい。また、同種の鋼板を組み合わせても、異種の鋼板を組み合わせてもよい。
【００８１】
また、鋼板の板厚に関しても特別な制約はない。ただし、部材に負荷がかかった場合の曲げモーメントによる部材の変形を抑制する観点から、折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の一方または双方に、板厚が１．６ｍｍ以上３．４ｍｍ以下の薄鋼板を用いると効果的である。また、板厚が同じ鋼板を使用しても、板厚が異なる鋼板を使用してもよい。
【００８２】
また、部材の耐食性の観点から、亜鉛めっき鋼板（表面に亜鉛めっきが施された鋼板）が使用されることがある。しかしながら、一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手では、ルート部に亜鉛蒸気によるブローホールが発生しやすく、これが問題になることがある。本実施形態に係る重ねすみ肉アーク溶接継手では、ルート部５５０、５６０が、隙間を有するか、線で接触（重ね鋼板４２０の一端面（先端面）の加工の状態によっては複数の点で接触）するかの何れかの状態になる。このため、溶接時の亜鉛蒸気は、溶融金属内に進入することなく、ルート部５５０、５６０側において折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の間から排出され易くなる。従って、ブローホールを抑制することができる。
よって、折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の一方または双方に、亜鉛めっき鋼板を用いると耐食性が得られ効果的である。なお、亜鉛めっきは、めっきに亜鉛が含まれているものであればよく、例えば、溶融亜鉛めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板等が亜鉛めっき鋼板に含まれる。また、亜鉛めっき以外のめっきが表面に施された鋼板を、折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の一方または双方に用いてもよい。
【００８３】
＜製造方法＞
次に、重ねすみ肉アーク溶接継手の製造方法の一例を説明する。
まず、平面状の鋼板を２枚用意する。次に、２枚の鋼板のうち、一方の鋼板の一端側の領域を折り曲げる。折り曲げ角度αは、部材の形状や部材に加わると想定される荷重等に基づいて設計者が決める。１パスで重ねすみ肉アーク溶接継手を製造する場合には、折り曲げ角度αが１０°以上３５°以下の範囲になるようにする。複数パスで重ねすみ肉アーク溶接継手を製造する場合には、折り曲げ角度αを１０°以上３５°以下の範囲にしてもよいし、しなくてもよい。ただし、加工の作業性等の観点から、折り曲げ角度αを１０°以上にするのが好ましい。このようにして折り曲げ鋼板４１０を製造する。尚、２枚の鋼板のうち、他方の鋼板は重ね鋼板４２０になる。
【００８４】
次に、折り曲げ鋼板４１０と重ね鋼板４２０との位置決めを行う。この位置決めに際しては、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ｂの板面と、重ね鋼板４２０の板面とが略平行になるようにする。
また、板厚方向（Ｚ軸方向）における折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の板厚中心軸のずれ量を、折り曲げ鋼板４１０の板厚ＴＰＢと重ね鋼板４２０の板厚ＴＰＬとの平均値の１／２倍以下とする。
【００８５】
また、折り曲げ鋼板４１０の折り曲げられている領域４１０ａの先端のＸ軸方向の位置と、重ね鋼板４２０の領域４２０ａのＸ軸方向の位置の何れかとが相互に重複し、かつ、重ね鋼板４２０の領域４２０ａにおいて、重ね鋼板４２０の少なくとも一部の領域のＺ軸方向の位置と、折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａのＺ軸方向の位置の何れかとが相互に重複するように、（溶接前の）折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａと、（溶接前の）重ね鋼板４２０の一端とが、当接した状態または間隔を有した状態で相互に対向するようにする。
【００８６】
また、（溶接前の）折り曲げ鋼板４１０の領域４１０ａと、（溶接前の）重ね鋼板４２０の一端との間の距離は、溶接部長さＬ１が重ね鋼板の板厚ｔＰＬの２倍以上になるように定められる。溶接部長さＬ１は、部材の形状や、部材に加わると想定される荷重や、折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の形状・サイズ（折り曲げ角度αや折り曲げられている領域の長さ等）等に基づいて設計者が決める。
【００８７】
本発明者らは、溶接方法や鋼板の厚みなどの溶接条件を変えても、折り曲げ角度αおよび重ね鋼板位置ｘ／ｔＰＬが、図１１に示す多角形内の領域の値となる条件で重ねすみ肉溶接継手を製造すれば、１パス溶接で、上述した＜接合部長さの範囲＞、＜板厚中心軸のずれの範囲＞、＜折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置＞、＜ルート部間の隙間＞、および＜接合部長さの上限＞の項で説明した基準を満足することができることを確認した。
【００８８】
１パスで溶接を行う場合には、折り曲げ鋼板４１０と重ね鋼板４２０との位置決めを行うに際し、「１．８≦ｘ／ｔＰＬ≦５」、「ｘ／ｔＰＬ≦−０．１２５×α＋６．８７５」、および「ｘ／ｔＰＬ≧−０．２×α＋５」の条件を更に満足することが好ましい。
【００８９】
一方、複数パスで溶接を行う場合には、折り曲げ鋼板４１０と重ね鋼板４２０の位置決めを行う際に、必ずしも、上記の「１．８≦ｘ／ｔＰＬ≦５」、「ｘ／ｔＰＬ≦−０．１２５×α＋６．８７５」、および「ｘ／ｔＰＬ≧−０．２×α＋５」の条件を満足させる必要はない。ただし、複数パスで溶接を行う場合でも、１パスで溶接を行う場合と同じようにして、折り曲げ鋼板４１０と重ね鋼板４２０との位置決めを行ってもよい。
以上のようにして位置決めを行い、折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０を、治具などを用いて固定する。
【００９０】
次に、折り曲げ鋼板４１０の折り曲げられている領域４１０ａと、重ね鋼板４２０の一端との相互に対向する領域に対し、Ｚ軸の正の方向側から（折り曲げ鋼板４１０の折り曲げられている領域４１０ａの先端よりも重ね鋼板４２０が手前側に見える方向から）溶接ワイヤを供給し、Ｙ軸方向（折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の板幅方向）に沿って重ねすみ肉アーク溶接を行う。
【００９１】
溶接ワイヤの種類は特に限定されず、オーバマッチングになってもアンダーマッチングになってもよいが、オーバマッチングとすることによって、より高い溶接部疲労強度が期待できる。
【００９２】
また、本実施形態では、ガスシールドアーク溶接を行う。その際、本実施形態では、シールドガスとして、不活性ガスの一例であるアルゴンガス（Ａｒガス）と、炭酸ガス（ＣＯ２ガス）または酸素ガス（Ｏ２ガス）とを含む混合ガスを用いる。
シールドガスに対する炭酸ガス（ＣＯ２ガス）の体積割合を、例えば、３体積％以上２０体積％以下にすることができる。また、シールドガスに対する酸素ガス（Ｏ２ガス）の体積割合を、例えば、１体積％以上４体積％以下にすることができる。
【００９３】
前述したように、折り曲げ鋼板４１０の溶接止端部５３０を、折り曲げ鋼板４１０の傾斜していない領域の表面上に位置させるのが好ましい。そのためには、１回の溶接でできる溶接ビードの幅を広くするのが好ましい。このような観点から、アーク放電により発生するプラズマを広げ易くし、１回の溶接でできる溶接ビードの幅を広くすることができるように、炭酸ガス（ＣＯ２ガス）、酸素ガス（Ｏ２ガス）の量を減らすのが好ましい。従って、シールドガスに対する炭酸ガス（ＣＯ２ガス）の体積割合を、例えば、３体積％以上１０体積％以下にするのが好ましく、また、シールドガスに対する酸素ガス（Ｏ２ガス）の体積割合を、例えば、１体積％以上３体積％以下にするのが好ましい。また、溶接現象が不安定になることを抑制するため、シールドガスに対する炭酸ガス（ＣＯ２ガス）の体積割合を、例えば、５体積％以上１０体積％以下にするのが好ましく、また、シールドガスに対する酸素ガス（Ｏ２ガス）の体積割合を、例えば、２体積％以上３体積％以下にするのがより好ましい。
以上のようにして重ねすみ肉アーク溶接継手が製造される。
【００９４】
なお、ここでは、鋼板を２枚用意する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、１枚の鋼板の一端側を折り曲げ鋼板とし、他端側を重ね鋼板として、重ねすみ肉アーク溶接継手を製造してもよい。
【００９５】
以上のように本実施形態に係る重ねすみ肉アーク溶接継手では、溶接部長さＬ１を重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの２倍以上とする。また、折り曲げ鋼板４１０および重ね鋼板４２０の板厚中心軸５１０、５２０のずれ量を、折り曲げ鋼板４１０の板厚ｔＰＢと重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬの平均値の１／２倍以下とする。また、折り曲げ鋼板４１０の溶接止端部５３０のＺ軸方向の位置を、折り曲げ鋼板４１０の傾斜していない領域の板面上の位置であって、溶接ビード４３０が形成される側の板面上の位置から、折り曲げ鋼板４１０の傾斜していない領域の板厚中心軸５１０の位置までの範囲にする。
【００９６】
このように重ねすみ肉アーク溶接継手を構成することによって、鋼板間に隙間のある状態においても、溶接止端部５３０、５４０およびルート部５５０、５６０の応力集中が小さい重ねすみ肉アーク溶接継手を提供することができる。
特に、一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手で大きな応力集中が生じる重ね鋼板４２０のルート部５６０の応力集中を低減することができる。よって、溶接部材の疲労強度を向上させることができ、例えば、高強度鋼板に対し重ねすみ肉アーク溶接を行って自動車の足回り部材を製造することができる。これにより、車体の軽量化を図ることが可能になる。
【００９７】
また、本実施形態に係る重ねすみ肉アーク溶接継手では、折り曲げ角度αを１０°以上３５°以下とし、ルート部５５０、５６０の隙間ｇが重ね鋼板４２０の板厚ｔＰＬ以下とし、接合部長さＬ１が重ね鋼板の板厚ｔＰＬの４倍以下とする。このような重ねすみ肉溶接継手を製造する際に、重ね鋼板位置（ｘ／ｔＰＬ）を１．８以上５以下の範囲にすることと、「ｘ／ｔＰＬ≦−０．１２５×α＋６．８７５」および「ｘ／ｔＰＬ≧−０．２×α＋５」の条件を満足するようにする。このようにすることって、１パスで溶接を行うことが可能になり、溶接回数（パス数）を減らすことができる。
なお、本実施形態では、金属板が鋼板である場合を例に挙げて説明したが、前述した条件は、鋼板以外の金属板を用いた場合でも同じになるので、金属板は鋼板に限定されない。
【００９８】
本発明の他の実施形態に係る重ねすみ肉アーク溶接継手は、第１の金属板と、第２の金属板と、前記第１の金属板および前記第２の金属板の接合部となる溶接ビードとを有する重ねすみ肉アーク溶接継手であって、前記第１の金属板の一端側の領域は、折り曲げられており、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域の先端の第１の方向の位置は、前記第２の金属板の一端側の領域の前記第１の方向の位置の何れかと重複し、前記第１の方向は、前記溶接ビードの溶接線に沿う方向および前記第２の金属板の板厚方向に垂直な方向であり、前記第２の金属板の一端側の領域において、前記第２の金属板の少なくとも一部の領域の第２の方向の位置は、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域の第２の方向の位置の何れかと重複し、前記第２の方向は、前記第２の金属板の板厚方向であり、前記第２の金属板の一端側の領域と、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く領域とは、略平行であり、前記溶接ビードは、前記第２の金属板と、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域との間の領域を含む領域にあり、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く領域の前記第２の方向の中心と、前記第２の金属板の一端側の領域の前記第２の方向の中心との、前記第２の方向におけるずれ量は、前記第１の金属板および第２の金属板の板厚の平均値の１／２倍以下であり、前記重ねすみ肉アーク溶接継手の断面において、接合部長さは、前記第２の金属板の板厚の２倍以上であり、前記重ねすみ肉アーク溶接継手の断面は、前記第１の方向および前記第２の方向に沿って切った断面であり、前記接合部長さは、前記第２の金属板のルート部から前記第１の金属板の溶接止端部までの長さであり、前記第１の金属板の溶接止端部の前記第２の方向の位置は、第１の位置から第２の位置までの範囲にあり、前記第１の位置は、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く領域の板面上の位置であって、前記溶接ビードが形成される側の板面上の位置であり、前記第２の位置は、前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く領域の前記第２の方向における中心の位置であることを特徴とする。
【００９９】
（実施例）
次に、本発明に係る重ねすみ肉アーク溶接継手の実施例を説明する。
鋼板として、板厚が１．８ｍｍの９８０ＭＰａ級亜鉛めっき鋼板と、板厚が３．２ｍｍの５９０ＭＰａ級の非めっき鋼板を用いた。
【０１００】
板厚が１．８ｍｍの９８０ＭＰａ級亜鉛めっき鋼板を用いて重ねすみ肉アーク溶接継手を製造する際には、溶接ワイヤとして７８０ＭＰａ級溶接ワイヤを用いた。板厚が３．２ｍｍの５９０ＭＰａ級の非めっき鋼板を用いて重ねすみ肉アーク溶接継手を製造する際には、溶接ワイヤとして４９０ＭＰａ級溶接ワイヤまたは７８０ＭＰａ級溶接ワイヤを用いた。
【０１０１】
シールドガスとして、ＡｒガスにＣＯ２ガスを３体積％〜２０体積％混合させた混合ガス、またはＡｒガスにＯ２ガスを１体積％〜２体積％混合させた混合ガスを用いた。
【０１０２】
溶接方法はパルスマグ溶接とし、板厚が１．８ｍｍの鋼板に対しては、溶接電流を１８０Ａ、溶接電圧を２２Ｖ、溶接速度を０．６〜１．０ｍ／ｍｉｎとして溶接した。また、板厚が３．２ｍｍの鋼板に対しては、溶接電流を２５０Ａ、溶接電圧を２７Ｖ、溶接速度を０．５〜１．０ｍ／ｍｉｎとした。溶接速度を変化させることによって、極力、溶接時の溶け落ちを防止するとともに、溶接ビード幅を変化させて止端部位置の異なる溶接試験片を作製した。
【０１０３】
以上の条件でパルスマグ溶接を１パスまたは２パスで行うことにより、折り曲げ鋼板を用いた重ねすみ肉アーク溶接継手と一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手とを製造した。なお、前述したように、折り曲げ鋼板を用いた重ねすみ肉アーク溶接継手は、２枚の鋼板のうち一方の鋼板の端部を折り曲げ、２枚の鋼板を重ねすみ肉アーク溶接することにより製造される重ねすみ肉アーク溶接継手である。すなわち、上述の実施形態で説明した重ねすみ肉アーク溶接継手である。一方、一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手は、鋼板の端部を折り曲げずに板面同士を対向させて重ねすみ肉アーク溶接を行うことにより製造される重ねすみ肉アーク溶接継手である。
【０１０４】
折り曲げ鋼板を用いた重ねすみ肉アーク溶接継手については、折り曲げ角度αと、重ね鋼板位置ｘと、折り曲げ鋼板の板厚中心軸と重ね鋼板の板厚中心軸とのずれ量と、折り曲げ鋼板のルート部と重ね鋼板のルート部との隙間ｇとが異なるものを製造した。
一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手については、２枚の鋼板の板厚中心軸のずれ量（２枚の鋼板の板厚中心軸のＺ軸方向におけるずれ量）が異なるものを製造した。また、一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手については、鋼板同士がその端部近傍において当接しているもの（隙間がないもの）と、鋼板の板面間に隙間があるものとを製造した。
【０１０５】
折り曲げ鋼板を用いた重ねすみ肉アーク溶接継手および一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手のそれぞれについて、溶接施工性を評価した。ブローホールの発生、溶接金属の流れ出し、または溶接金属の穴あきが発生し、外観上、溶接が適切に行われていないものについては、溶接施工性を「不良」とした。一方、外観上、溶接が適切に行われているものについては、溶接施工性を「良」とした。
【０１０６】
溶接施工性が「良」の重ねすみ肉アーク溶接継手のそれぞれについて、ＪＩＳＺ２２７３に従って応力比０．１の軸力疲労試験を行い、疲労限強度および疲労限を超える荷重でき裂が発生した位置を調査した。
試験荷重を重ね鋼板の断面積で除した値を試験応力とし、荷重負荷の繰返し数が２００万回で、溶接部にき裂が生じなくなる応力範囲を疲労限と見なした。以下では、疲労限を疲労強度と呼ぶことがある。なお、溶接施工性が「不良」の溶接継手については、このような調査を行っていない。
【０１０７】
疲労強度の判定は、以下に示す［表１］の番号１の実験例における疲労強度を基準に、各実施例の当該疲労強度に対する向上率（各番号の実験例における疲労強度を、番号１の実験例における疲労強度で割った値）が２倍以上である場合の判定を「合格」とし、そうでない場合を「不合格」とした。
【０１０８】
また、折り曲げ鋼板を用いた重ねすみ肉アーク溶接継手については、折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置を確認した。折り曲げ鋼板の溶接止端部が、折り曲げ鋼板の傾斜していない領域の表面上にある場合「優」とした。Ｚ軸方向における折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置が、折り曲げ鋼板の傾斜していない領域の板厚中心軸の位置よりも折り曲げ鋼板の先端側の位置である場合「不良」とした。
折り曲げ鋼板の溶接止端部が、前記の何れの位置でもない場合（Ｚ軸方向における折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置が、折り曲げ鋼板の傾斜していない領域の表面の位置と、折り曲げ鋼板の傾斜していない領域の板厚中心軸の位置との間の位置にある場合）「良」とした。
【０１０９】
以上の結果を［表１］〜［表３］に示す。なお、［表１］〜［表３］の「鋼板」の欄において、「５９０」は、板厚が３．２ｍｍの５９０ＭＰａ級非めっき鋼板を２枚用いたことを示し、「９８０」は、「板厚が１．８ｍｍの９８０ＭＰａ級亜鉛めっき鋼板を２枚用いたことを示す。
【０１１０】
「溶接ワイヤ」の欄において、「７８０」は、７８０ＭＰａ級溶接ワイヤを示し、「４９０」は、４９０ＭＰａ級溶接ワイヤを示す。
「シールドガス」の欄において、「Ａｒ＋２０％ＣＯ２」は、ＡｒガスにＣＯ２ガスを２０体積％混合させた混合ガスを示し、「Ａｒ＋５％ＣＯ２」は、ＡｒガスにＣＯ２ガスを５体積％混合させた混合ガスを示し、「Ａｒ＋３％ＣＯ２」は、ＡｒガスにＣＯ２ガスを３体積％混合させた混合ガスを示す。「Ａｒ＋２％Ｏ２」は、ＡｒガスにＯ２ガスを２体積％混合させた混合ガスを示し、「Ａｒ＋１％Ｏ２」は、ＡｒガスにＯ２ガスを１体積％混合させた混合ガスを示す。
【０１１１】
「折り曲げ角」は、折り曲げ鋼板の折り曲げ角度αを示す。
【０１１２】
「板厚中心のずれ」の欄では、番号４〜２８の実験例（［表２］および［表３］）については、折り曲げ鋼板の板厚中心軸と重ね鋼板の板厚中心軸とのずれ量を示し、番号１〜３の実験例（［表１］）については、２枚の鋼板の板厚中心軸のずれ量を示している。
「＋」は、折り曲げ鋼板の傾斜していない領域の板厚中心軸に対する、重ね鋼板の一端側の領域の板厚中心軸が、溶接止端部が形成されている側（Ｚ軸の正の方向側）にずれていることを示す。「−」は、折り曲げ鋼板の傾斜していない領域の板厚中心軸に対する、重ね鋼板の一端側の領域の板厚中心軸が、ルート部が形成されている側（Ｚ軸の負の方向側）にずれていることを示す。
【０１１３】
なお、［表１］〜［表３］では、これらのずれ量は、平均板厚ｔ（折り曲げ鋼板の板厚ｔＰＢと重ね鋼板の板厚ｔＰＬとの平均板厚）に対する倍数で表記している。
【０１１４】
「ｘ位置」の欄では、重ね鋼板位置ｘを示す。「ｇ」の欄では、重ね鋼板の板厚方向における折り曲げ鋼板のルート部と重ね鋼板のルート部との隙間を示す。「Ｌ１」の欄では、溶接部長さを示す。
「止端部位置」の欄では、折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置を示しており、［表１］〜［表３］では、その位置を前述した「優」、「良」、「不良」で示す。また、「き裂位置」の欄では、疲労き裂が最初に発生した位置を示す。「ルート」はルート部から疲労き裂が発生したことを意味し、「止端部」は溶接止端部から疲労き裂が発生したことを意味する。
【０１１５】
「従来に対する向上率」の欄では、番号１の実験例の疲労強度を基準にした疲労強度（各番号の疲労強度÷番号１の疲労強度）を示す。「判定」は、前述した疲労強度の判定基準を示す。
【０１１６】
【表１】
2018008655.tif 000003
【０１１７】
【表２】
2018008655.tif 000004
【０１１８】
【表３】
2018008655.tif 000005
【０１１９】
まず、一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手について説明する。［表１］の番号１〜３が一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手の実験例であり、何れも１パス溶接を行って作製したものである。ただし、以下に説明するように、番号２の実験例では、１パス溶接では溶接施工不良となり、疲労強度の判定に資する溶接継手を製造できなかった。
【０１２０】
［表１］の番号１に示すように、５９０ＭＰａ級の非めっき鋼板で一般的な重ねすみ肉溶接した場合の疲労強度は７０ＭＰａであった。一方、番号２に示すように、９８０ＭＰａ級の亜鉛めっき鋼板で、２枚の鋼板の板厚中心軸のずれ量を１ｔにして一般的な重ねすみ肉アーク溶接を行うと、２枚の鋼板に隙間がないため、亜鉛蒸気によるブローホールが発生し、溶接施工不良となった。
【０１２１】
そこで、番号３に示すように、２枚の鋼板に０．５ｍｍの隙間を設けると、ブローホールを防ぐことはできたが、２枚の鋼板の板厚中心軸のずれ量が２．３ｍｍ（＝１ｔ＋０．５ｍｍ）となり、疲労強度は番号１の実験例よりも低い値であった。そのため、前述した判定条件において「不合格」となった。すなわち、番号３の実験例では、９８０ＭＰａ級鋼板を用いたにも関わらず、５９０ＭＰａ級鋼板を用いた番号１の重ねすみ肉継手よりも低い疲労強度を示した。
【０１２２】
そこで、本実施例では、前述したように、５９０ＭＰａ級の非めっき鋼板および９８０ＭＰａ級亜鉛めっき鋼板の何れにおいても、疲労強度の判定は、番号１の実験例における疲労強度を基準とした（［表１］〜［表３］の「従来に対する向上率」の欄を参照）。
【０１２３】
次に、折り曲げ鋼板を用いた重ねすみ肉アーク溶接継手について説明する。［表２］および［表３］の番号４〜２８が折り曲げ鋼板を用いた重ねすみ肉アーク溶接継手の実験例である。番号４〜１８、２２〜２８の実験例では１パス溶接を行い、番号１９〜２１の実験例では２パス溶接を行った。ただし、以下に説明するように、番号２４、２５の実験例では１パス溶接では溶接施工不良となり、疲労強度の判定に資する溶接継手を製造できなかった。
【０１２４】
番号２２に示すように、折り曲げ鋼板の板厚中心軸と重ね鋼板の板厚中心軸とのずれ量が＋０．８ｔ（平均板厚ｔの８０％）と大きい場合には、一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手よりも疲労強度は高くなるものの、前述した疲労強度の判定条件において「不合格」になった。
番号２３に示すように、折り曲げ角度αが大きく、重ね鋼板位置ｘが比較的小さい場合は、溶接部長さＬ１が重ね鋼板の板厚ｔＰＬの２倍未満であり、前述した疲労強度の判定条件において「不合格」となった。
【０１２５】
番号２４、２５に示すように、折り曲げ角度αは適正であるが、重ね鋼板位置ｘが大きい場合は、折り曲げ鋼板のルート部と重ね鋼板のルート部との隙間ｇが、重ね鋼板の板厚ｔＰＬの１．３倍以上と大きくなるため、重ね鋼板の溶接止端部に穴あき欠陥が発生し、１パス溶接では溶接施工不良となった。
【０１２６】
また、番号２６、２７に示すように、折り曲げ角度αが小さく、重ね鋼板位置ｘが大きい場合は、折り曲げ鋼板の溶接止端部が、折り曲げ鋼板の折り曲げられている領域の先端側に位置する。
番号２６の実験例では、折り曲げ鋼板の溶接止端部（図５の溶接止端部５３０）が折り曲げ鋼板の傾斜していない領域の板厚中心軸（図５の板厚中心軸５１０）より下側（折り曲げ鋼板の折り曲げられている領域の先端側）となった。そのため、折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置が不良となり、疲労強度の低い止端部からの破断となり、前述した疲労強度の判定基準において「不合格」となった。
【０１２７】
また、番号２７は、ＡｒガスにＣＯ２ガスを５体積％混合させた混合ガスをシールドガスとして用いた場合の実験例であり、溶接部長さＬ１が大きくなるものの、折り曲げ鋼板の溶接止端部（図５の溶接止端部５３０）が折り曲げ鋼板の傾斜していない領域の板厚中心軸（図５の板厚中心軸５１０）より下側（折り曲げ鋼板の折り曲げられている領域の先端側）となったため、折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置が不良となった。そのため、疲労強度の判定基準が「不合格」であった。
【０１２８】
番号２８に示すように、折り曲げ鋼板の板厚中心軸と重ね鋼板の板厚中心軸とのずれ量が−０．７ｔ（平均板厚ｔの７０％）と大きい場合には、一般的な重ねすみ肉アーク溶接継手よりも疲労強度は高くなるものの、前述した疲労強度の判定条件において「不合格」となった。
【０１２９】
一方、番号４〜１８に示すように、本発明に係る重ねすみ肉アーク溶接継手においては、溶接施工性は「良好」となり、疲労強度も前述した判定条件において「合格」となった。また、番号４〜１８に示すように、本発明に係る重ねすみ肉アーク溶接継手においては、溶接施工性および疲労強度は、鋼板の板厚・種類や、溶接ワイヤに依存しないことが分かる。
【０１３０】
番号１９〜２１の実験例は１パス溶接での施工が困難であったため、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示す２パス溶接で施工したものであるが、何れも＜板厚中心軸のずれの範囲＞、＜接合部長さの範囲＞、および＜折り曲げ鋼板の溶接止端部の位置＞の規定を満足しており、前述した疲労強度の判定基準は合格であった。
なお、番号１９、２１の実験例では、図１３（ａ）に示すようにして、１回目の溶接で溶接ビード４３０ａを形成し、２回目の溶接で溶接ビード４３０ｂを形成し、溶接ビード４３０とした。番号２０の実験例では、図１３（ｂ）に示すようにして、１回目の溶接で溶接ビード４３０ａを形成し、２回目の溶接で溶接ビード４３０ｂを形成し、溶接ビード４３０とした。
【０１３１】
なお、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【０１３２】
以上で説明した用語について、以下のような対応関係であってもよい。
「第１の金属板」は、例えば、折り曲げ鋼板４１０に対応する。
「第２の金属板」は、例えば、重ね鋼板４２０に対応する。
「第１の方向」は、例えば、Ｘ軸方向に対応する。
「第２の方向」は、例えば、Ｚ軸方向に対応する。
「前記第１の金属板の前記折り曲げられている領域に続く領域の前記第２の方向の中心と、前記第２の金属板の一端側の領域の前記第２の方向の中心との、前記第２の方向におけるずれ量」は、例えば、折り曲げ鋼板４１０の板厚中心軸と重ね鋼板４２０の板厚中心軸とのずれ量に対応する。
「前記重ねすみ肉アーク溶接継手の断面」は、例えば、重ねすみ肉アーク溶接継手のＸ−Ｚ断面に対応する（図５等を参照）。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明に係る重ねすみ肉アーク溶接継手は、重ねすみ肉溶接を行うために用いて好適なものであり、金属板間に隙間のある状態においても、溶接止端部およびルート部の応力集中が小さい重ねすみ肉アーク溶接継手とすることができる。よって、本発明は、産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【０１３４】
４００：部材
４１０：折り曲げ鋼板
４１０ａ：折り曲げ鋼板の一端側の折り曲げられている領域
４１０ｂ：折り曲げ鋼板の折り曲げられている領域に続く領域
４２０：重ね鋼板
４２０ａ：重ね鋼板の一端側の領域
４３０、４４０：溶接ビード
５１０：折り曲げ鋼板の板厚中心軸
５２０：重ね鋼板の板厚中心軸
５３０：折り曲げ鋼板の溶接止端部
５４０：重ね鋼板の溶接止端部
５５０：折り曲げ鋼板のルート部
５６０：重ね鋼板のルート部
【図１】
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【図２】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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