(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わせた２枚以上の素材がレーザー溶接により接合されているブランクであって、
前記素材が１枚のみである単層領域と、前記素材が２枚以上重なった複層領域と、を有し、
前記複層領域と前記単層領域とが連続してレーザー溶接されており、
レーザー溶接部の終端は、前記ブランクの単層領域の端部に位置しており、かつ、前記ブランクを端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部である、ブランク。
【請求項２】
前記ブランクの単層領域は、開口部を有し、
前記凹形状溶接端部は、前記開口部の端部にある、請求項１に記載のブランク。
【請求項３】
前記単層領域の第１の素材の引張強度は、前記複層領域において前記第１の素材に重ね合わされた第２の素材の引張強度よりも低い、請求項２に記載のブランク。
【請求項４】
前記素材は鋼材である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のブランク。
【請求項５】
重ね合わせた２枚以上の素材をレーザー溶接により接合するブランクの製造方法であって、
１枚の前記素材の一部の領域に、１枚または２枚以上の前記素材を重ね合わせて、前記素材が１枚のみである単層領域と、前記素材が２枚以上重なった複層領域とを有する重ね合わせ材を準備し、
ブランクのレーザー溶接部の終端が、前記ブランクの単層領域の端部に位置し、かつ、前記ブランクを端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部となるように、前記重ね合わせ材の前記複層領域と前記単層領域とを連続してレーザー溶接する、ブランクの製造方法。
【請求項６】
重ね合わせられた２枚以上の素材を備え、所定の形状に成形された部材であって、
前記素材が１枚のみである単層領域と、前記素材が２枚以上重なった複層領域と、を有し、
前記複層領域と前記単層領域とが連続してレーザー溶接により互いに接合されており、
レーザー溶接部の終端は、前記部材の単層領域の端部に位置しており、かつ、前記部材を端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部である、部材。
【請求項７】
前記部材の単層領域は、開口部を有し、
前記凹形状溶接端部は、前記開口部の端部にある、請求項６に記載の部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブランク、ブランクの製造方法及び部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車車体の軽量化及び衝突性能の向上を目的として、自動車部材の高強度薄肉化が進められている。また、別の観点では、必要な箇所のみ厚肉とした板厚差を有する部材を適用することによっても、自動車部材の高強度薄肉化を図り得る。例えば、パッチワーク技術を用いて、重ね合わせた２枚以上の素材（例えば鋼材）を溶接して製造されたパッチワークブランクから自動車部材を製造することが考えられる。パッチワークブランクでは、複数の素材を重ね合わせて肉厚化されることで、当該部分の強度を高めることができる。【０００３】
パッチワークブランクでは、素材へのレーザーの照射開始位置を始端、照射終了位置を終端として、レーザーを出射しながらレーザー照射装置を始端から終端へ移動させることにより素材同士を接合する。この際、レーザー溶接部の終端が素材内に存在する場合には、レーザー溶接部の形状に起因して応力が集中し、素材が破断する場合がある。素材が高強度である程、その傾向は顕著である。【０００４】
レーザー溶接部の接合強度を高めるため、例えば特許文献１には、複数重ねたワークを、一側表面の溶接開始端から溶接終端部までの直線走査区間にレーザーを走査して直線状に照射することにより溶接を行うレーザー重ね溶接方法が開示されている。溶接終端部に到達する一定時間手前のレーザー出力制御位置に至ると、溶接終端部に到達するまで照射するレーザーの出力が徐々に下がるように制御し、次いで、溶接終端部に到達すると、その終端部のワークの厚さ方向軸線周りに回転走査して溶融金属の溶融部分を円形状に流動させる。これにより、溶融金属が凝固するときに発生する引張応力を均一化し、レーザー走査の溶接終端部に起こり易い凝固割れを防止して重ね合わせワークの接合強度を高めている。【０００５】
また、特許文献２には、溶接の進行方向と直角方向の断面に対して、照射するエネルギが大きなレーザー光の照射による重ね合わせ位置からの深度が深い凝固部と、照射するエネルギが小さなレーザー光の照射による重ね合わせ位置からの深度が浅い凝固部を有する金属溶接構造が開示されている。これにより、溶接強度の高い溶接を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１２２６８１号
【特許文献２】国際公開第２０１７／０４７０５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載の発明は、溶接終端部に到達する手前からレーザーの出力を徐々に下げ、終端部において回転走査して溶融部を円形状に流動させるという細かなレーザー照射制御が必要となる。また、上記特許文献２に記載の発明は、相対的に高出力のレーザーによる溶接と、相対的に低出力のレーザーによる溶接とを行うものであり、同一箇所に対して２回のレーザー照射が必要となる。【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡易な手法で実現可能であり、かつ、レーザー溶接部に起因する破断が抑制されたブランク、ブランクの製造方法及び部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、重ね合わせた２枚以上の素材がレーザー溶接により接合されているブランクであって、素材が１枚のみである単層領域と、素材が２枚以上重なった複層領域と、を有し、複層領域と単層領域とが連続してレーザー溶接されており、レーザー溶接部の終端は、ブランクの単層領域の端部に位置しており、かつ、ブランクを端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部である、ブランクが提供される。
【００１０】
ブランクの単層領域は、開口部を有し、凹形状溶接端部は、開口部の端部にあってもよい。【００１１】
単層領域の第１の素材の引張強度は、複層領域において第１の素材に重ね合わされた第２の素材の引張強度よりも低くするようにしてもよい。【００１２】
素材は鋼材であってもよい。【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、重ね合わせた２枚以上の素材をレーザー溶接により接合するブランクの製造方法であって、１枚の素材の一部の領域に、１枚または２枚以上の素材を重ね合わせて、素材が１枚のみである単層領域と、素材が２枚以上重なった複層領域とを有する重ね合わせ材を準備し、ブランクのレーザー溶接部の終端が、ブランクの単層領域の端部に位置し、かつ、ブランクを端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部となるように、重ね合わせ材の複層領域と単層領域とを連続してレーザー溶接する、ブランクの製造方法が提供される。
【００１４】
さらに、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、重ね合わせられた２枚以上の素材を備え、所定の形状に成形された部材であって、素材が１枚のみである単層領域と、素材が２枚以上重なった複層領域と、を有し、複層領域と単層領域とが連続してレーザー溶接により互いに接合されており、レーザー溶接部の終端は、部材の単層領域の端部に位置しており、かつ、部材を端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部である、部材が提供される。
【００１５】
部材の単層領域は、開口部を有し、凹形状溶接端部は、当該開口部の端部にあってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、簡易な手法でレーザー溶接部に起因する破断を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るブランクを示す概略斜視図である。
【図２】鋼材にレーザーを照射してレーザー溶接部が形成されたブランクの形状を模式的に表した平面図及び断面図である。
【図３】同実施形態に係るブランクの一構成例を示す模式図である。
【図４】同実施形態に係るブランクの他の構成例を示す模式図である。
【図５】同実施形態に係るブランクの他の構成例を示す模式図である。
【図６】同実施形態に係るブランクの他の構成例を示す模式図である。
【図７】実施例における２枚の鋼板の重ね合わせ状態と、ケース１〜４で形成されたレーザー溶接部とを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
［１．ブランク及びブランクの製造方法］
本発明の一実施形態に係るブランクは、重ね合わせた２枚以上の素材を、レーザー溶接により接合して製造される。まず、１枚の素材の一部の領域に、１枚または２枚以上の素材を重ね合わせて、素材が１枚のみである単層領域と、素材が２枚以上重なった複層領域とを有する重ね合わせ材を準備する。そして、重ね合わせ材の複層領域と単層領域とを連続してレーザー溶接する。このレーザー溶接においては、ブランクのレーザー溶接部の一端が、ブランクの単層領域の端部に位置し、かつ、ブランクを端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部となるように、素材同士を接合する。
【００２０】
例えば、本実施形態に係るブランク１００は、図１に示すように、重ね合わせた２枚以上の素材、例えば素材１１０、１２０がレーザー溶接により接合されているブランク（すなわち、パッチワークブランク）である。図１に示すブランク１００において、１枚の素材１１０のみからなる領域を単層領域、素材１１０、１２０が重なった領域を複層領域ともいう。なお、素材１１０、１２０としては、金属材、例えば鋼材、アルミニウム材等がある。あるいは、素材１１０、１２０として、ＣＦＲＰ（Carbon  Fiber  Reinforced  Plastic）材、マグネシウム合金材、チタン合金材を用いてもよい。
【００２１】
ブランク１００は、重ね合わせた素材１１０、１２０に対してレーザーを出射しながらレーザー照射装置を始端から終端へ相対的に移動させることにより、素材１１０、１２０を接合することで製造される。ブランク１００のレーザー溶接部１３０は、素材１１０、１２０に対して照射されたレーザーによって素材が溶融した後、凝固した部分である。図１のブランク１００には３つのレーザー溶接部１３１、１３２、１３３が形成されている。
【００２２】
本実施形態に係るブランク１００は、複層領域と単層領域とが連続してレーザー溶接されており、レーザー溶接部１３０の一端が、ブランク１００の単層領域の端部に位置している。レーザー溶接部１３１、１３２、１３３には、レーザー照射を開始する始端と、レーザー照射を終了する終端とがある。図１に示すブランク１００においては、レーザー溶接部１３１、１３２、１３３の一方の溶接端部Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３が始端であり、他方の溶接端部Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３が終端である。すなわち、ブランク１００の単層領域の端部１１１ａに終端である溶接端部Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３が位置していることになる。素材が２枚以上重なった複層領域から１枚のみの素材からなる単層領域まで連続してレーザー溶接することで、素材が重なった領域、つまり複層領域の端部まで十分に接合され、接合強度を高めることができる。
【００２３】
レーザー溶接部１３０の形状に起因して素材内に応力が集中する部分が生じると、素材１１０、１２０が破断する場合がある。ここで、レーザー溶接部１３０の形状として、平面視形状（すなわち、Ｚ方向から見た場合）と、ＹＺ平面での切断面の端面視形状（すなわち、Ｘ方向から見た場合）とに着目する。図２に、素材の一例である鋼材を重ね合わせて接合されたブランク１０について、鋼材にレーザーを照射してレーザー溶接部１３が形成されたブランク１０の形状を模式的に表した平面図及び断面図を示す。ブランク１０は、２つの鋼材を重ね合わせて形成されているが、ここでは説明を簡単にするため、図２には重ね合わせた２つの鋼材は図示せず、１つのブランク１０として示している。レーザー溶接部１３は、始端１３ａから終端１３ｂに向かって形成されたものとする。
【００２４】
図２に示すように、一般に、レーザー溶接部１３の平面視形状は、始端１３ａ及び終端１３ｂは尖った形状となる。また、レーザー溶接部１３のうち、溶接幅がほぼ一定である定常部１３ｃのＹＺ平面での切断面は、Ａ−Ａ断面図に示すように、板厚（Ｚ方向の長さ）はほぼ一定となる。これに対して、終端１３ｂのＹＺ平面での切断面は、Ｂ−Ｂ断面図に示すように、レーザー溶接部１３が凹形状となる。これは、レーザー照射の仕方により生じるものである。レーザー照射位置の移動に伴いレーザーが照射された部分の鋼材は溶融するが、溶融した金属は始端１３ａ側へ流れる。このため、終端１３ｂでは流入する溶融金属がないため、凹形状となる。すなわち、終端１３ｂは、ブランク１００を端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部となる。なお、始端１３ａのＹＺ平面での切断面は、Ｃ−Ｃ断面図に示すように、定常部１３ｃと同様、板厚はほぼ一定となる。
【００２５】
図２に示したように、レーザー溶接部１３の終端１３ｂの切断面の端面視形状が凹形状となることで、定常部１３ｃと比較して断面積が小さくなる。このため、終端１３ｂは始端１３ａに比べてさらに応力が集中しやすい。
【００２６】
そこで、本実施形態に係るブランク１００は、レーザー溶接部１３０の凹形状溶接端部を、ブランク１００の単層領域の端部に位置させ、レーザー溶接部１３０の単層領域内（つまり、端部ではない位置）に設けないように製造される。これにより、素材内において応力が集中する部分が生じることを排除し、素材１１０、１２０の破断を抑制する。
【００２７】
より詳細に説明すると、レーザー溶接部１３０の終端が単層領域内にあると、終端の凹形状の部分が、レーザーが照射されていない材料に囲まれて拘束されるため、引張残留応力が強くなる。これが、遅れ破壊（溶接後にある時間が経過したときにブランク１００が破断する現象）が発生する要因である。レーザー溶接部１３０の溶接金属は、凝固したときにはまだ高温である。そこから室温まで冷えると溶接金属は収縮しようとするが、素材内にある終端のようにその周囲が完全に拘束されている場合には収縮できない。このため、材料の弾性域内で引張応力が加わり膨張することで、冷却による収縮分がキャンセルされる。
【００２８】
特に、レーザー溶接は、２枚以上の素材を接合するレーザー出力で実施される。このため、素材が１枚のみの領域では、レーザーの照射によって溶けた材料が落下したり弾け飛んだりする、いわゆる溶け落ちの発生が顕著となる。単層領域内にレーザー溶接部１３０の終端があると、終端での溶け落ちによりさらに終端の板厚が薄くなり、破断しやすくなる。
【００２９】
一方、レーザー溶接の際にブランクにおける単層領域の端部を突き抜けるようにレーザーを照射すると、レーザー溶接部１３０の終端は、単層領域の端部に達する。このように、レーザー溶接部１３０の終端が単層領域の端部にある場合には、終端の凹形状部分は、レーザーが照射されていない材料によってその周囲が完全には囲まれず、拘束されないため、終端の凹形状部分への引張残留応力の集中を低減させることができる。したがって、素材１１０、１２０の破断を抑制することができる。
【００３０】
なお、ブランク１００の端部とは、ブランク１００を平面視したとき、素材１１０、１２０の端部のうち、ブランク１００の輪郭を形成する端部をいう。図１に示すブランク１００では、第１の素材１１０の平面内の一部の領域に第２の素材１２０が接合されていることから、ブランク１００の端部は、第１の素材１１０の端部１１１ａ〜１１１ｄとなる。
【００３１】
また、ブランク１００の端部には、素材１１０の外郭のみならず、内郭を形成する端部も含まれる。例えば、素材１１０に開口部が形成されている場合、開口部の端部も素材１１０の内郭となることから、ブランク１００の端部となり得る。開口部の端部にレーザー溶接部１３０の端部を位置させた場合にも、素材１１０の端部にレーザー溶接部１３０の端部を位置させた場合と同様、素材内において応力が集中する部分が生じることを排除し、素材１１０、１２０の破断を抑制することができる。
【００３２】
［２．ブランクの構成例］
図３〜図６に、本実施形態に係るブランク１００の構成例を示す。図３〜図６は、本実施形態に係るブランクの一構成例を示す模式図である。なお、図３〜図６では、レーザー溶接部１３０の始端及び終端である溶接端部（Ｐａ１〜Ｐａ３、Ｐｂ１〜Ｐｂ３）について、その位置をわかりやすくするため、円形のオブジェクトにより示している。
【００３３】
（１）レーザー溶接部の一端がブランクの端部にある場合（開口部なし）
図３は、図１の平面図であり、レーザー溶接部１３０の一端がブランク１００の単層領域の端部にあるブランク１００を示している。ブランク１００は、第１の素材１１０と、第１の素材１１０の平面内の一部の領域に重ねられた第２の素材１２０とを、レーザー溶接して形成されている。図３に示すブランク１００は、３つのレーザー溶接部１３１、１３２、１３３により接合されている。レーザー溶接部１３１、１３２、１３３の一方の溶接端部Ｐａ１〜Ｐａ３は、第１の素材１１０及び第２の素材１２０が重ね合わさった複層領域内（すなわち、素材内）にある。一方、レーザー溶接部１３１、１３２、１３３の他方の溶接端部Ｐｂ１〜Ｐｂ３は、ブランク１００の単層領域の端部１１１ａにある。これにより、素材内から応力が集中しやすい部分を排除することができるため、ブランク１００の破断を抑制することができる。
【００３４】
ここで、ブランク１００の単層領域の端部１１１ａに位置するレーザー溶接部１３１、１３２、１３３の溶接端部Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３は、レーザー溶接の終端である。図２にて説明したように、レーザー溶接部１３０の終端は、凹形状溶接端部となる。このため、レーザー溶接部１３１、１３２、１３３の終端には、始端に比べて応力が集中しやすい。したがって、ブランク１００の端部１１１ａに位置するレーザー溶接部１３１、１３２、１３３の溶接端部Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３をレーザー溶接の終端とすることで、効果的に素材内の応力の集中を低減させることができ、ブランク１００の破断を抑制できる。
【００３５】
（２）レーザー溶接部の両端がブランクの端部にある場合（開口部なし）
図４は、レーザー溶接部１３０の両端がブランク１００の単層領域の端部にあるブランク１００を示している。図４に示すブランク１００は、図３に示すブランク１００と同様、第１の素材１１０と、第１の素材１１０の平面内の一部の領域に重ねられた第２の素材１２０とを、レーザー溶接して形成されている。図４に示すブランク１００では、３つのレーザー溶接部１３１、１３２、１３３の一方の溶接端部Ｐａ１〜Ｐａ３は、ブランク１００の単層領域の端部１１１ｂにある。レーザー溶接部１３１、１３２、１３３の他方の溶接端部Ｐｂ１〜Ｐｂ３は、ブランク１００の単層領域の端部１１１ａにある。そして、溶接端部Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３はレーザー溶接の終端である。この場合にも、素材内から応力が集中しやすい部分であるレーザー溶接部１３１、１３２、１３３の終端が排除されるため、ブランク１００の破断を抑制することができる。
【００３６】
（３）レーザー溶接部の一端が開口部の端部にある場合
図５は、レーザー溶接部１３０の一端が開口部１４０の端部１４１にあるブランク１００を示している。図５に示すブランク１００は、図３及び図４に示すブランク１００と同様、第１の素材１１０と、第１の素材１１０の平面内の一部の領域に重ねられた第２の素材１２０とを、レーザー溶接して形成されている。
【００３７】
図５に示すブランク１００では、３つのレーザー溶接部１３１、１３２、１３３の一方の溶接端部Ｐａ１〜Ｐａ３は、第１の素材１１０及び第２の素材１２０が重ね合わさった複層領域内（すなわち、素材内）にある。一方、レーザー溶接部１３１、１３２、１３３の他方の溶接端部Ｐｂ１〜Ｐｂ３は、第１の素材１１０のみの単層領域に形成された開口部１４０の端部１４１にある。
【００３８】
ここで、開口部１４０の端部１４１に位置するレーザー溶接部１３１、１３２、１３３の溶接端部Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３は、レーザー溶接の終端である。図２にて説明したように、レーザー溶接部１３０の終端は、凹形状溶接端部となる。このため、レーザー溶接部１３１、１３２、１３３の終端には、始端に比べて応力が集中しやすい。したがって、単層領域の開口部１４０の端部１４１に位置するレーザー溶接部１３１、１３２、１３３の溶接端部Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３をレーザー溶接の終端とすることで、効果的に素材内の応力の集中を低減させることができる。つまり、図３の場合と同様、素材内から応力が集中しやすい部分を排除することができるため、ブランク１００の破断を抑制することができる。
【００３９】
（４）レーザー溶接部の一端がブランクの外郭にあり、他端がブランクの内郭（開口部の端部）にある場合
図６は、レーザー溶接部１３０の一端がブランク１００の端部１１１ｂにあり、他端が開口部１４０の端部１４１にあるブランク１００を示している。図６に示すブランク１００は、図３〜図５に示すブランク１００と同様、第１の素材１１０と、第１の素材１１０の平面内の一部の領域に重ねられた第２の素材１２０とを、レーザー溶接して形成されている。図６に示すブランク１００では、３つのレーザー溶接部１３１、１３２、１３３の一方の溶接端部Ｐａ１〜Ｐａ３は、ブランク１００の単層領域の端部１１１ｂにある。また、レーザー溶接部１３１、１３２、１３３の他方の溶接端部Ｐｂ１〜Ｐｂ３は、第１の素材１１０のみの単層領域に形成された開口部１４０の端部１４１にある。そして、溶接端部Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３はレーザー溶接の終端である。この場合にも、素材内から応力が集中しやすい部分であるレーザー溶接部１３１、１３２、１３３の終端が排除されるため、ブランク１００の破断を抑制することができる。
【００４０】
以上、本実施形態に係るブランク１００の構成例について説明した。本実施形態に係るブランク１００は、レーザー溶接部１３０の一端がブランク１００の単層領域の端部に位置し、かつ、ブランクを端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部であればよく、図３〜図６に示した構成以外の形態もとり得る。
【００４１】
例えば、図３〜図６に示したブランク１００では、３つのレーザー溶接部１３１、１３２、１３３の一端（終端である溶接端部Ｐｂ１〜Ｐｂ３）は、ブランク１００の単層領域の同一の端部に位置していたが、各溶接端部がブランク１００の単層領域の異なる端部（例えば端部１１１ａ〜１１１ｄのいずれか）にそれぞれ位置してもよい。
【００４２】
また、レーザー溶接部１３０の両端をブランク１００の端部に位置させる場合には、レーザー溶接部１３１、１３２、１３３の両端を第１の素材１１０の端部（外郭）に位置させたり（図４参照）、レーザー溶接部１３１、１３２、１３３の一端を第１の素材１１０の端部（外郭）に位置させ、他端を開口部１４０の端部１４１（内郭）に位置させたりする（図６参照）以外にも、レーザー溶接部１３０の両端を開口部の端部に位置させてもよい。この場合、レーザー溶接部１３０の２つの端部は、同一の開口部の端部に位置させてもよく、異なる開口部の端部に位置させてもよい。なお、レーザー溶接部１３０の数は特に限定されるものではない。
【００４３】
ブランク１００の開口部１４０に関しては、開口部１４０の形状は特に限定されるものではなく、例えば円形や四角形等のあらゆる形状を取り得る。ここで、パッチワークブランクは、例えば、自動車部材等において当該部材の強度を高めるために、ベースとする素材に対して、高い強度が必要な箇所に別途の素材を接合する場合に用いられる。このとき、ベースとなる単層領域の素材の一部の領域に、これよりも引張強度の高い素材が溶接されることが多い。このようなブランク１００においては、開口部１４０を相対的に引張強度の低いベースの素材に設けることで、開口部１４０を設けることによるブランク１００の強度の低下を防止することができる。
【００４４】
また、開口部１４０は、必ずしもレーザー溶接部１３０の凹形状溶接端部を位置させるために形成する必要はなく、既存の開口部を利用してもよい。
【００４５】
さらに、上記説明では、２枚の素材１１０、１２０を重ね合わせたブランク１００について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。ブランクは、３枚以上の素材を重ね合わせて製造してもよい。
【００４６】
本実施形態に係るブランク１００は、例えば、他の領域と比較して一部の領域に高い強度が求められる部材を製造する際に用いられる。具体的には、Ｂピラーやサイドシル、フロントサイドメンバ等の自動車部材を製造するために、本実施形態に係るブランク１００を用いてもよい。これにより、製造される部材のレーザー溶接部における破断を抑制することができ、かつ、部材の軽量化及び高強度化を実現することができる。
【００４７】
［３．部材］
次に、本実施形態に係る部材について説明する。本実施形態の部材は、重ね合わせられた２枚以上の素材を備え、所定の形状に形成されている。部材は、素材が１枚のみである単層領域と、素材が２枚以上重なった複層領域と、を有しており、複層領域と単層領域とが連続してレーザー溶接により互いに接合されている。レーザー溶接部の一端は、部材の単層領域の端部に位置しており、かつ、部材を端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部である。
【００４８】
ここで、部材の端部は、ブランク１００の端部と同様に、平面視したときに部材の輪郭を形成する端部であり、外郭のみならず内郭を形成する端部も含む。すなわち、部材が開口部を備えている場合、開口部の端部は部材の内郭となることから部材の端部となり得る。このように部材が開口部を備える場合、当該開口部の端部に、レーザー溶接部の凹形状溶接端部が位置してもよい。なお、本実施形態に係る部材が備える開口部は、レーザー溶接部の凹形状溶接端部を位置させるために形成される開口部に限定されず、他の目的で形成される開口部であってもよい。例えば、本実施形態に係る部材が備える開口部は、本実施形態に係る部材に他の部材を挿通するために開けられた開口部であってもよい。
【００４９】
本実施形態の部材は、例えば、上記ブランク１００を用いて製造される。具体的には、本実施形態の部材は、２枚以上の素材を重ね合わせてレーザー溶接してブランクを形成する工程と、形成されたブランクを加熱してプレス加工により所定の形状に成形する工程とによって製造されてもよい。ブランクを形成する工程では、例えば図１に示したように、レーザー溶接部１３０の一端がブランク１００の単層領域の端部に位置しており、かつ、ブランクを端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部であるように、素材１１０、１２０同士をレーザー溶接する。こうして製造されたブランク１００を加工して部材を成形することができる。このとき、レーザー溶接部１３０の凹形状溶接端部は、部材の端部に位置する。
【００５０】
また、本実施形態の部材は、重ね合わせられる２枚以上の素材それぞれについて、加熱してプレス加工を施すことにより所定の形状に成形された２つ以上の成形品を作製する工程と、当該２つ以上の成形品を重ね合わせてレーザー溶接する工程と、によって製造されてもよい。例えば、ホットスタンプにより２つの成形品を成形した後、当該２つの成形品を重ね合わせてレーザー溶接してもよい。このように複数の成形品に対してレーザー溶接を施す工程では、レーザー溶接部の一端が製造される部材の単層領域の端部に位置するように、成形品同士をレーザー溶接する。
【００５１】
ここで、部材の端部とは上記の通りであり、「レーザー溶接部の一端が部材の端部に位置する形態」としては、上述したブランク１００と同様である。すなわち、レーザー溶接部の一端は、部材の外郭に位置してもよく、部材の内郭（開口部の端部）に位置してもよい。また、部材の端部に位置するレーザー溶接部の一端は、部材を端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部となる終端とする。このように複数の成形品にレーザー溶接を施して部材とする場合であっても、レーザー溶接部の一端を、部材の端部に位置させ、かつ、凹形状溶接端部とすることにより、レーザー溶接部における破断が抑制され、かつ、当該部材の軽量化及び高強度化を実現することができる。
【００５２】
本実施形態の部材の具体例としては、Ｂピラー、サイドシル、フロントサイドメンバ等の自動車部材が挙げられる。本実施形態の部材がＢピラーである場合、上記開口部としては、例えば、ヒンジを通すための開口部や、成形時の位置決めピンを通すための開口部等が挙げられる。
【００５３】
［４．まとめ］
以上、本発明の一実施形態に係るブランク、当該ブランクの製造方法及び部材について説明した。ブランクは、素材が１枚のみである単層領域と、素材が２枚以上重なった複層領域と、を有し、複層領域と単層領域とが連続してレーザー溶接により接合して製造される。このとき、レーザーが照射されたレーザー溶接部の一端がブランクの単層領域の端部に位置し、かつ、凹形状溶接端部となるように、素材同士がレーザー溶接される。これにより、簡易な手法で素材内から応力が集中する部分を排除することができ、レーザー溶接部に起因するブランクあるいは部材の破断を抑制することができる。
【実施例】
【００５４】
長さ１００ｍｍ、板幅４０ｍｍ、板厚１．４ｍｍの１．５ＧＰａ超級鋼板（第１の鋼板）と、長さ４０ｍｍ、板幅４０ｍｍ、板厚１．４ｍｍの１．５ＧＰａ超級鋼板（第２の鋼板）とを２枚重ね合わせ、長手方向に沿ってレーザー溶接により接合したときのレーザー溶接部の形状を観察した。図７に、実施例における２枚の鋼板の重ね合わせ状態と、後述するケース１〜４で形成されたレーザー溶接部とを示す。【００５５】
図７に示す重ね合わされた２枚の鋼板Ｓ１、Ｓ２は、図１に示すブランク１００のように、第１の鋼板Ｓ１のみからなる単層領域Ｑ１と、第１の鋼板Ｓ１及び第２の鋼板Ｓ２が重なった複層領域Ｑ２とを有していた。具体的には、長手方向において、第２の鋼板Ｓ２は、第１の鋼板Ｓ１の一方の端部（端部Ｅ１とする。）から他方の端部（端部Ｅ２とする。）に向かって１０ｍｍ離れた位置に第２の鋼板Ｓ２の一端が位置するように、第１の鋼板Ｓ１に重ね合わされていた。すなわち、長手方向において、第１の鋼板Ｓ１の端部Ｅ１より１０ｍｍ離れた位置から端部Ｅ１より５０ｍｍ離れた位置までが、第１の鋼板Ｓ１及び第２の鋼板Ｓ２が重なった複層領域Ｑ２であった。２枚の鋼板間の隙間は０．１ｍｍであった。【００５６】
ここでは、以下のケース１〜４について、レーザー溶接部Ｌ１〜Ｌ４の形状を観察した。
（ケース１）始端が複層領域Ｑ２内にあり、終端が単層領域Ｑ１内にある場合
レーザー溶接部Ｌ１の長さ：７０ｍｍ
始端位置：第１の鋼板Ｓ１の端部Ｅ１より２０ｍｍ離れた複層領域Ｑ２内の位置
終端位置：第１の鋼板Ｓ１の端部Ｅ１より９０ｍｍ離れた単層領域Ｑ１内の位置
（ケース２）始端が複層領域Ｑ２内にあり、終端が単層領域Ｑ１の端部にある場合
レーザー溶接部Ｌ２の長さ：８０ｍｍ
始端位置：第１の鋼板Ｓ１の端部Ｅ１より２０ｍｍ離れた複層領域Ｑ２内の位置
終端位置：第１の鋼板Ｓ１の端部Ｅ２
（ケース３）始端及び終端が単層領域Ｑ１の端部にある場合
レーザー溶接部Ｌ３の長さ：１００ｍｍ
始端位置：第１の鋼板Ｓ１の端部Ｅ１
終端位置：第１の鋼板Ｓ１の端部Ｅ２
（ケース４）始端が複層領域Ｑ２内にあり、終端が単層領域Ｑ１の開口部Ｏの端部にある場合
開口部Ｏ：第１の鋼板Ｓ１の端部Ｅ１より８０ｍｍ離れた単層領域Ｑ１内に中心を有する半径１０ｍｍの円
レーザー溶接部Ｌ４の長さ：５０ｍｍ
始端位置：第１の鋼板Ｓ１の端部Ｅ１より２０ｍｍ離れた複層領域Ｑ２内の位置
終端位置：開口部Ｏの端部【００５７】
ケース１では、レーザー溶接部Ｌ１の２つの溶接端部、すなわち始端及び終端が鋼板の内部に位置している。このとき、レーザー溶接部Ｌ１の終端について上面及び下面の状態を観察すると、上面は凹形状となって断面積が他の部分よりも小さくなっており、応力が集中しやすい形状となっていた。また、レーザー溶接部Ｌ１を下面から見ると、終端に割れが生じていた。【００５８】
一方、ケース２、３では、レーザー溶接部Ｌ２、Ｌ３の終端は鋼板を端面視して凹形状を有していた。また、ケース４のように、単層領域Ｑ１の開口部Ｏの端部にレーザー溶接部Ｌ４の終端を位置させた場合も、開口部Ｏの端部を端面視すると、終端は凹形状を有していた。ケース２〜４では、レーザー溶接部Ｌ２〜Ｌ４の終端を鋼板の内部から排除したことにより、ケース１の終端に発生していた割れは見受けられなかった。【００５９】
なお、ケース３では、レーザー溶接部Ｌ３の始端及び終端を鋼板の端部に位置させたことにより、レーザー溶接部Ｌ３の幅は長手方向にわたってほぼ均一であった。これより、レーザー溶接部の溶接端部を鋼板の端部に位置させることで、鋼板内から応力が集中する部分を排除することができ、鋼板の破断を抑制できることがわかる。【００６０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６１】
１０                              ブランク
１３                              レーザー溶接部
１３ａ                            始端
１３ｂ                            終端
１３ｃ                            定常部
１００                            ブランク
１１０                            第１の素材
１１１ａ〜１１１ｄ                端部
１２０                            第２の素材
１３０（１３１、１３２、１３３）  レーザー溶接部
１４０                            開口部
１４１                            端部
Ｓ１                              第１の鋼板
Ｓ２                              第２の鋼板
Ｅ１、Ｅ２                        （第１の鋼板の）端部
Ｌ１〜Ｌ４                        レーザー溶接部
Ｏ                                開口部
Ｑ１                              単層領域
Ｑ２                              複層領域
【要約】
重ね合わせた２枚以上の素材がレーザー溶接により接合されているブランクであって、素材が１枚のみである単層領域と、素材が２枚以上重なった複層領域と、を有し、複層領域と単層領域とが連続してレーザー溶接されており、レーザー溶接部の一端は、ブランクの単層領域の端部に位置しており、かつ、ブランクを端面視して凹形状を有する凹形状溶接端部である。【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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