(57)【要約】  第１鋼材１２の重なり部１２ａと第２鋼材１４の重なり部１４ａとが重なっており、かつ第１鋼材１２の縁部に沿って延びる溶接部１６によって該縁部が第２鋼材１４の表面１４ｂに溶接されている重ね溶接継手１０の疲労強度を、以下の方法によって向上させる。まず、溶接部１６の延伸方向Ｘに垂直でかつ第２鋼材１４の表面１４ｂに平行な方向を基準方向Ｙとして、重ね溶接継手１０の基準方向Ｙへの移動を規制するとともに、第１鋼材１２および第２鋼材１４の板厚方向への移動を規制する。この状態で、第２鋼材１４の一部１４ａに溶融部１８が形成されるように、第２鋼材１４の一部１４ａを加熱する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚みを有する第１鋼材の一部と所定の厚みを有する第２鋼材の一部とがそれぞれ重なり部として重なっており、かつ前記第１鋼材の縁部に沿って延びる溶接部によって前記縁部が前記第２鋼材の表面に溶接されている重ね溶接継手の疲労強度向上方法であって、
前記溶接部の延伸方向に垂直でかつ前記第２鋼材の前記表面に平行な方向を基準方向として、前記基準方向への前記重ね溶接継手の移動を規制し、前記第１鋼材の厚み方向への前記第１鋼材の移動を規制し、かつ前記第２鋼材の厚み方向への前記第２鋼材の移動を規制した状態で、前記第２鋼材の前記重なり部の一部に溶融部が形成されるように、前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する、重ね溶接継手の疲労強度向上方法。
【請求項２】
前記第１鋼材の前記重なり部の一部および前記第２鋼材の前記重なり部の一部に前記溶融部が形成されるように、前記第１鋼材の前記重なり部の一部および前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する、請求項１に記載の重ね溶接継手の疲労強度向上方法。
【請求項３】
前記溶融部は、前記第１鋼材の前記縁部に沿って延びる前記溶接部に対して平行に延びるように形成される、請求項１または２に記載の重ね溶接継手の疲労強度向上方法。
【請求項４】
前記第２鋼材の前記重なり部の加熱位置が、前記縁部に沿って延びる前記溶接部から前記基準方向に２ｍｍ以上１０ｍｍ以下離れた位置である、請求項１から３のいずれか一項に記載の重ね溶接継手の疲労強度向上方法。
【請求項５】
レーザビーム、タングステンイナートガス、または電子ビームによって前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する、請求項１から４のいずれか一項に記載の重ね溶接継手の疲労強度向上方法。
【請求項６】
前記溶融部は、前記溶接部から前記基準方向に離れた位置に形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の重ね溶接継手の疲労強度向上方法。
【請求項７】
第１鋼材と第２鋼材とを溶接することによって接合体を得る溶接工程と、前記接合体を加熱する加熱工程とを有し、
前記溶接工程は、前記第１鋼材の一部と前記第２鋼材の一部とをそれぞれ重なり部として重ねた状態で、前記第１鋼材の縁部に沿って溶接部が形成されるように前記縁部と前記第２鋼材の表面とを溶接する工程を含み、
前記加熱工程は、前記溶接部の延伸方向に垂直でかつ前記第２鋼材の前記表面に平行な方向を基準方向として、前記基準方向への前記接合体の移動を規制し、前記第１鋼材の厚み方向への前記第１鋼材の移動を規制し、かつ前記第２鋼材の厚み方向への前記第２鋼材の移動を規制した状態で、前記第２鋼材の前記重なり部の一部に溶融部が形成されるように、前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する工程を含む、重ね溶接継手の製造方法。
【請求項８】
前記加熱工程は、前記第１鋼材の前記重なり部の一部および前記第２鋼材の前記重なり部の一部に前記溶融部が形成されるように、前記第１鋼材の前記重なり部の一部および前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する工程を含む、請求項７に記載の重ね溶接継手の製造方法。
【請求項９】
前記加熱工程において、前記溶融部は、前記第１鋼材の前記縁部に沿って延びる前記溶接部に対して平行に延びるように形成される、請求項７または８に記載の重ね溶接継手の製造方法。
【請求項１０】
前記加熱工程における前記第２鋼材の前記重なり部の加熱位置が、前記縁部に沿って延びる前記溶接部から前記基準方向に２ｍｍ以上１０ｍｍ以下離れた位置である、請求項７から９のいずれか一項かに記載の重ね溶接継手の製造方法。
【請求項１１】
前記加熱工程では、レーザビーム、タングステンイナートガス、または電子ビームによって前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する、請求項７から１０のいずれか一項に記載の重ね溶接継手の製造方法。
【請求項１２】
前記加熱工程では、前記溶融部は、前記溶接部から前記基準方向に離れた位置に形成される、請求項７から１１のいずれか一項に記載の重ね溶接継手の製造方法。
【請求項１３】
第１鋼材の一部と第２鋼材の一部とがそれぞれ重なり部として重なった状態で前記第１鋼材の縁部が前記第２鋼材の表面に溶接されている重ね溶接継手であって、
前記第１鋼材の縁部に沿って延びかつ前記縁部を前記第２鋼材に接続する溶接部と、
前記第２鋼材の前記重なり部の一部において前記溶接部から離れた位置に形成された溶融部とを有し、
前記溶接部の延伸方向に垂直で、かつ前記第２鋼材の前記表面に平行な方向のうち、前記溶接部を基準として前記第１鋼材とは反対側を向く方向を所定方向とした場合に、
前記溶接部の前記第２鋼材の表面上の溶接止端から前記所定方向に０．５ｍｍ離れた位置において、前記第２鋼材の前記表面に生じている残留応力は前記第２鋼材の厚み方向における中央に生じている残留応力よりも圧縮側の値である、重ね溶接継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ね溶接継手の疲労強度向上方法、重ね溶接継手の製造方法および重ね溶接継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車体等の構成部材として、複数の鋼板を重ね合わせて溶接した重ね溶接継手が使用されている。また、従来、軽量化および衝突安全性の向上を図るために、車体の構成部材として種々の鋼板が使用されている。【０００３】
ところで、重ね溶接継手の母材の疲労強度は、溶接継手を構成する鋼板の強度に比例して高くなる。一方、重ね溶接継手自体の疲労強度は、溶接継手を構成する鋼板の強度を高くしてもほとんど高くならないことが知られている。そこで、従来、重ね溶接継手の疲労強度を向上させるために種々の検討が行われている。【０００４】
例えば、特開平１０−１９３１６４号公報（特許文献１）には、重ね溶接継手の疲労特性向上方法が開示されている。特許文献１に開示された方法では、溶接継手を構成する下側鋼板の溶接部の近傍位置が、溶接部と平行に、鋼板が溶融しない程度に加熱される。特許文献１には、下側鋼板を上記のように加熱することによって、溶接止端部近傍の引張残留応力が低減され、溶接継手の疲労特性が向上することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９３１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者らの検討の結果、重ね溶接継手の下側鋼板を上記のように加熱しても、溶接継手に生じた引張残留応力を十分に低減できない場合があることが分かった。この場合、溶接継手の疲労強度を十分に向上できない。【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、重ね溶接継手の疲労強度を十分に向上できる方法、優れた疲労強度を有する重ね溶接継手の製造方法、および優れた疲労強度を有する重ね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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明者が検討を行なった結果、特許文献１の方法において下側鋼板が加熱される位置を、該下側鋼板が溶融するまで加熱することによって、溶接継手に生じた引張残留応力を更に低減できることが分かった。しかしながら、この場合、下側鋼板自体の疲労強度が低下し、溶接継手の疲労強度を向上できないことが分かった。【０００９】
そこで、本発明者らがさらに検討を進めたところ、溶接継手において２つの鋼板が重なっている部分の一部を加熱することによって、溶接継手の疲労強度が向上することが分かった。【００１０】
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、下記の重ね溶接継手の疲労強度向上方法および製造方法、ならびに重ね溶接継手を要旨としている。【００１１】
（１）所定の厚みを有する第１鋼材の一部と所定の厚みを有する第２鋼材の一部とがそれぞれ重なり部として重なっており、かつ前記第１鋼材の縁部に沿って延びる溶接部によって前記縁部が前記第２鋼材の表面に溶接されている重ね溶接継手の疲労強度向上方法であって、
前記溶接部の延伸方向に垂直でかつ前記第２鋼材の前記表面に平行な方向を基準方向として、前記基準方向への前記重ね溶接継手の移動を規制し、前記第１鋼材の厚み方向への前記第１鋼材の移動を規制し、かつ前記第２鋼材の厚み方向への前記第２鋼材の移動を規制した状態で、前記第２鋼材の前記重なり部の一部に溶融部が形成されるように、前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する、重ね溶接継手の疲労強度向上方法。【００１２】
（２）前記第１鋼材の前記重なり部の一部および前記第２鋼材の前記重なり部の一部に前記溶融部が形成されるように、前記第１鋼材の前記重なり部の一部および前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する、上記（１）の重ね溶接継手の疲労強度向上方法。【００１３】
（３）前記溶融部は、前記第１鋼材の前記縁部に沿って延びる前記溶接部に対して平行に延びるように形成される、上記（１）または（２）の重ね溶接継手の疲労強度向上方法。【００１４】
（４）前記第２鋼材の前記重なり部の加熱位置が、前記縁部に沿って延びる前記溶接部から前記基準方向に２ｍｍ以上１０ｍｍ以下離れた位置である、上記（１）から（３）のいずれかの重ね溶接継手の疲労強度向上方法。【００１５】
（５）レーザビーム、タングステンイナートガス、または電子ビームによって前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する、上記（１）から（４）のいずれかの重ね溶接継手の疲労強度向上方法。【００１６】
（６）前記溶融部は、前記溶接部から前記基準方向に離れた位置に形成される、上記（１）から（５）のいずれかに記載の重ね溶接継手の疲労強度向上方法。【００１７】
（７）第１鋼材と第２鋼材とを溶接することによって接合体を得る溶接工程と、前記接合体を加熱する加熱工程とを有し、
前記溶接工程は、前記第１鋼材の一部と前記第２鋼材の一部とをそれぞれ重なり部として重ねた状態で、前記第１鋼材の縁部に沿って溶接部が形成されるように前記縁部と前記第２鋼材の表面とを溶接する工程を含み、
前記加熱工程は、前記溶接部の延伸方向に垂直でかつ前記第２鋼材の前記表面に平行な方向を基準方向として、前記基準方向への前記接合体の移動を規制し、前記第１鋼材の厚み方向への前記第１鋼材の移動を規制し、かつ前記第２鋼材の厚み方向への前記第２鋼材の移動を規制した状態で、前記第２鋼材の前記重なり部の一部に溶融部が形成されるように、前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する工程を含む、重ね溶接継手の製造方法。【００１８】
（８）前記加熱工程は、前記第１鋼材の前記重なり部の一部および前記第２鋼材の前記重なり部の一部に前記溶融部が形成されるように、前記第１鋼材の前記重なり部の一部および前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する工程を含む、上記（７）の重ね溶接継手の製造方法。【００１９】
（９）前記加熱工程において、前記溶融部は、前記第１鋼材の前記縁部に沿って延びる前記溶接部に対して平行に延びるように形成される、上記（７）または（８）の重ね溶接継手の製造方法。【００２０】
（１０）前記加熱工程における前記第２鋼材の前記重なり部の加熱位置が、前記縁部に沿って延びる前記溶接部から前記基準方向に２ｍｍ以上１０ｍｍ以下離れた位置である、上記（７）から（９）のいずれかの重ね溶接継手の製造方法。【００２１】
（１１）前記加熱工程では、レーザビーム、タングステンイナートガス、または電子ビームによって前記第２鋼材の前記重なり部の一部を加熱する、上記（７）から（１０）のいずれかの重ね溶接継手の製造方法。【００２２】
（１２）前記加熱工程では、前記溶融部は、前記溶接部から前記基準方向に離れた位置に形成される、上記（７）から（１０）のいずれかの重ね溶接継手の製造方法。【００２３】
（１３）第１鋼材の一部と第２鋼材の一部とがそれぞれ重なり部として重なった状態で前記第１鋼材の縁部が前記第２鋼材の表面に溶接されている重ね溶接継手であって、
前記第１鋼材の縁部に沿って延びかつ前記縁部を前記第２鋼材に接続する溶接部と、
前記第２鋼材の前記重なり部の一部において前記溶接部から離れた位置に形成された溶融部とを有し、
前記溶接部の延伸方向に垂直で、かつ前記第２鋼材の前記表面に平行な方向のうち、前記溶接部を基準として前記第１鋼材とは反対側を向く方向を所定方向とした場合に、
前記溶接部の前記第２鋼材の表面上の溶接止端から前記所定方向に０．５ｍｍ離れた位置において、前記第２鋼材の前記表面に生じている残留応力は前記第２鋼材の厚み方向における中央に生じている残留応力よりも圧縮側の値である、重ね溶接継手。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、重ね溶接継手の疲労強度を十分に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る溶接継手を示す斜視図である。
【図２】図２は、重ね溶接継手を示す側面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る疲労強度向上方法を説明するための図である。図３（ａ）は、疲労強度が向上される前の溶接継手を示す図であり、図３（ｂ）は、加熱中の溶接継手を示す図であり、図３（ｃ）は、規制状態から解放された溶接継手を示す図である。
【図４】図４は、疲労強度向上方法の他の例を説明するための図である。図４（ａ）は、溶融部が、第２鋼材の裏面から第１鋼材に向かって延びるようにかつ第１鋼材の表面に達しないように形成された溶接継手を示す図であり、図４（ｂ）は、溶融部が第１鋼材および第２鋼材を貫通するように形成された溶接継手を示す頭であり、図４（ｃ）は、溶融部が、第１鋼材の表面から第２鋼材に向かって延びるようにかつ第２鋼材の裏面に達しないように形成された溶接継手を示す図である。
【図５】図５は、溶接継手の他の例を説明するための図である。図５（ａ）は、溶接継手の他の例を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、溶接継手の他の例を示す分解斜視図である。
【図６】図６は、溶接継手のさらに他の例を説明するための図である。図６（ａ）は、溶接継手を示す縦断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図７は、ＦＥＭ解析モデルを説明するための図である。図７（ａ）は、本発明に係る溶接継手のＦＥＭ解析モデルを示す図であり、図７（ｂ）は、比較例に係る溶接継手のＦＥＭ解析モデルを示す図であり、図７（ｃ）は、他の比較例に係る溶接継手のＦＥＭ解析モデルを示す図である。
【図８】図８は、第２鋼材の表面に生じている残留応力（解析結果）を示すグラフである。
【図９】図９は、第２鋼材の板厚中央に生じている残留応力（解析結果）を示すグラフである。
【図１０】図１０は、第２鋼材の表面に生じている残留応力から板厚中央に生じている残留応力を減算して得られる値を示すグラフである。
【図１１】図１１は、解析モデルに対する曲げモーメントの付加方法を説明するための図である。
【図１２】図１２は、解析モデルに曲げモーメントを付加した際の、第２鋼材の表面の応力分布を示すグラフである。
【図１３】図１３は、曲げモーメントの付加の前後における応力の変化を示すグラフである。
【図１４】図１４は、解析モデルの他の例を説明するための図である。図１４（ａ）は、溶融部が第２鋼材の裏面に達していない解析モデルを示す図であり、図１４（ｂ）は、溶融部が第１鋼材の表面に達していない解析モデルを示す図である。
【図１５】図１５は、第２鋼材の表面に生じている残留応力を示すグラフである。
【図１６】図１６は、実施例に係る溶接継手を示す斜視図である。
【図１７】図１７は疲労試験片を示す図である。図１７（ａ）は、疲労試験片の平面図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図１８】図１８は、曲げ疲労試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る重ね溶接継手の疲労強度向上方法（以下、単に向上方法ともいう。）、重ね溶接継手の製造方法、および重ね溶接継手について説明する。
【００２７】
＜重ね溶接継手の構成＞
まず、重ね溶接継手（以下、単に溶接継手ともいう。）について説明する。図１は、溶接継手１０を示す斜視図であり、図２は、重ね溶接継手１０を示す側面図である。なお、図１に示す溶接継手１０は、後述する向上方法によって疲労強度が向上された溶接継手１０である。
【００２８】
図１および図２を参照して、溶接継手１０は、所定の厚みを有する第１鋼材１２、所定の厚みを有する第２鋼材１４および溶接部１６を有する。本実施形態では、第１鋼材１２および第２鋼材１４としてそれぞれ、鋼板が用いられる。第１鋼材１２の厚みおよび第２鋼材１４の厚みは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。第１鋼材１２としては、厚みが３．３ｍｍ以下の鋼材を用いることができる。同様に、第２鋼材１４として、厚みが３．３ｍｍ以下の鋼材を用いることができる。本実施形態では、第１鋼材１２の一部１２ａと第２鋼材１４の一部１４ａとがそれぞれ重なり部として互いに重なった状態で、第１鋼材１２の縁部が第２鋼材１４の表面１４ｂに溶接されている。以下においては、第１鋼材１２の一部１２ａを重なり部１２ａといい、第２鋼材１４の一部１４ａを重なり部１４ａという。第１鋼材１２と第２鋼材１４とは、例えば、ガス溶接、アーク溶接、電子ビーム溶接、またはレーザビーム溶接等によって溶接されている。本実施形態では、溶接部１６は、例えば、第１鋼材１２の上記縁部に沿って延びる溶接ビードであり、上記縁部を第２鋼材１４に接続している。
【００２９】
なお、図１においては、溶接部１６の延伸方向を矢印Ｘで示している。また、図１および図２においては、溶接部１６の延伸方向Ｘに垂直でかつ第２鋼材１４の表面１４ｂに平行な方向を矢印Ｙで示している。以下、矢印Ｙで示す方向を、基準方向という。本実施形態では、基準方向Ｙは、溶接部１６を基準として第１鋼材１２側を向く第１方向Ｙ１と、溶接部１６を基準として第１鋼材１２とは反対側を向く第２方向Ｙ２とを含む。
【００３０】
図１および図２を参照して、第１鋼材１２の表面１２ｂ上に、溶接部１６の溶接止端１６ａが形成されている。また、第２鋼材１４の表面１４ｂ上にも、溶接部１６の溶接止端１６ｂが形成されている。
【００３１】
第２鋼材１４の重なり部１４ａの一部には、溶融部１８が形成されている。溶融部１８は、溶接部１６から基準方向Ｙ（本実施形態では、第１方向Ｙ１）に離れた位置に形成されている。本実施形態では、溶融部１８は、溶接止端１６ａから第１方向Ｙ１へ距離ｄ１離れた位置に形成されている。本実施形態では、溶接継手１０の底面視において、溶融部１８は、溶接部１６に対して平行に延びるように形成されている。溶融部１８の延伸方向Ｘの長さは、第２鋼材１４の幅の０．５倍以上の長さであることが好ましく、第２鋼材１４の幅の０．８倍以上の長さであることがより好ましく、第２鋼材１４の全幅に亘っていることがさらに好ましい。なお、本実施形態において第２鋼材１４の幅とは、重なり部１４ａの延伸方向Ｘの長さを意味する。本実施形態では、溶接継手１０の側面視において、溶融部１８は、第２鋼材１４の裏面１４ｃから表面１４ｂに向かって（裏面１４ｃから第１鋼材１２の裏面１２ｃに向かって）延びるように形成されている。なお、距離ｄ１は、基準方向Ｙ（第１方向Ｙ１）における、溶融部１８の中心と溶接止端１６ａとの距離を示す。距離ｄ１は、例えば、１（ｍｍ）以上に設定される。また、図２を参照して、基準方向Ｙにおいて、第１鋼材１２と第２鋼材１４とが重なっている部分の長さをＬ（ｍｍ）とすると、距離ｄ１は、例えば、０．２×Ｌ（ｍｍ）〜０．８×Ｌ（ｍｍ）の範囲の値に設定されてもよく、０．３×Ｌ（ｍｍ）〜０．６×Ｌ（ｍｍ）の範囲の値に設定されてもよい。距離ｄ１は、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定され、好ましくは８ｍｍ以下に設定され、さらに好ましくは６ｍｍ以下に設定される。長さＬは、例えば、１０ｍｍ以上に設定され、好ましくは、４０ｍｍ以上に設定される。溶融部１８の形成方法については後述する。
【００３２】
本実施形態に係る溶接継手１０は、溶接止端１６ｂから第２方向Ｙ２に距離ｄ２離れた位置において、以下のような応力状態を有する。図２を参照して、第２鋼材１４の表面１４ｂにおいて溶接止端１６ｂから第２方向Ｙ２に距離ｄ２離れた位置２０ａに生じている残留応力は、第２鋼材１４の厚み方向における中央（本実施形態では、板厚中央）において溶接止端１６ｂから第２方向Ｙ２に距離ｄ２離れた位置２０ｂに生じている残留応力よりも圧縮側の値になっている。距離ｄ２は、例えば、０．５ｍｍである。本実施形態においては、上記残留応力は、基準方向Ｙ（第１方向Ｙ１および第２方向Ｙ２）における残留応力を意味する。
【００３３】
なお、位置２０ａに生じている残留応力が位置２０ｂに生じている残留応力よりも圧縮側の値とは、位置２０ａに圧縮方向の残留応力が生じ、かつ位置２０ｂに引張方向の残留応力が生じている場合に限定されない。例えば、位置２０ａおよび位置２０ｂにともに圧縮方向の残留応力が生じ、かつ位置２０ａの圧縮残留応力が位置２０ｂの圧縮残留応力よりも大きい場合も、位置２０ａに生じている残留応力が位置２０ｂに生じている残留応力よりも圧縮側の値であるとの条件を満たす。また、例えば、位置２０ａおよび位置２０ｂにともに引張方向の残留応力が生じ、かつ位置２０ａの引張残留応力が位置２０ｂの引張残留応力よりも小さい場合も、上記条件を満たす。なお、溶接継手１０に生じている残留応力は、Ｘ線回折法を用いて測定する。
【００３４】
＜疲労強度向上方法の説明＞
以下、本発明の一実施形態に係る疲労強度向上方法について説明する。図３は、本実施形態に係る向上方法を説明するための図である。なお、図３（ａ）および（ｂ）の三角形の記号は、第１鋼材１２および第２鋼材１４において移動が規制されている部分を示している。また、図３（ａ）に示す溶接継手１０ａは、疲労強度を向上する前の溶接継手１０に相当する。
【００３５】
図３（ａ）を参照して、本実施形態では、まず、図示しない保持部材によって、溶接継手１０ａの基準方向Ｙへの移動および厚み方向（本実施形態では、板厚方向。矢印Ｚで示す方向）への移動を規制するように、第１鋼材１２および第２鋼材１４を保持する。本実施形態では、第１方向Ｙ１への第１鋼材１２の移動および第１鋼材１２の厚み方向（以下、板厚方向と記載する。）への第１鋼材１２の移動を規制するように、第１鋼材１２の一端部１２ｄが保持される。また、第２方向Ｙ２への第２鋼材１４の移動および第２鋼材１４の厚み方向（以下、板厚方向と記載する。）への第２鋼材１４の移動を規制するように、第２鋼材１４の一端部１４ｄが保持される。
【００３６】
なお、本実施形態においては、第１鋼材１２の少なくても一部について板厚方向への移動が規制されていればよく、第１鋼材１２の全ての部分について、板厚方向への移動を規制する必要はない。また、第２鋼材１４の少なくても一部について板厚方向への移動が規制されていればよく、第２鋼材１４の全ての部分について、板厚方向への移動を規制する必要はない。例えば、端面１２ｅ（第１鋼材１２の第１方向Ｙ１側の端）のみにおいて、第１鋼材１２の板厚方向への移動が規制されていてもよい。また、例えば、表面１２ｂおよび裏面１２ｃのうちの一方のみにおいて、第１鋼材１２の板厚方向への移動が規制されていてもよい。また、例えば、端面１４ｅ（第２鋼材１４の第２方向Ｙ２側の端）のみにおいて、第２鋼材１４の板厚方向への移動が規制されていてもよい。また、例えば、表面１４ｂおよび裏面１４ｃのうちの一方のみにおいて、第２鋼材１４の板厚方向への移動が規制されていてもよい。
【００３７】
また、第１鋼材１２および第２鋼材１４が保持される部分は上述の例に限定されない。例えば、第１鋼材１２のうち、基準方向Ｙにおいて、重なり部１２ａを基準として、溶接部１６とは反対側の任意の部分が上記保持部材によって保持されてもよい。すなわち、第１鋼材１２において、重なり部１２ａと一端部１２ｄとの間の任意の部分が保持されてもよい。この場合、例えば、第１鋼材１２の上記任意の部分の第１方向Ｙ１への移動および板厚方向への移動を規制するように、第１鋼材１２を保持してもよい。また、例えば、第２鋼材１４のうち、基準方向Ｙにおいて、溶接部１６を基準として、重なり部１４ａとは反対側の任意の部分が上記保持部材によって保持されてもよい。すなわち、第２鋼材１４において、溶接部１６と一端部１４ｄとの間の任意の部分が保持されてもよい。この場合、例えば、第２鋼材１４の上記任意の部分の第２方向Ｙ２への移動および板厚方向への移動を規制するように、第２鋼材１４を保持してもよい。
【００３８】
次に、図３（ｂ）を参照して、上記のように溶接継手１０ａの移動を規制した状態（以下、規制状態ともいう。）で、第２鋼材１４の重なり部１４ａの一部を加熱することによって、該重なり部１４ａの一部に上述の溶融部１８を形成する。本実施形態では、例えば、加熱装置２２を用いて、第２鋼材１４の裏面１４ｃを加熱することによって、第２鋼材１４に溶融部１８を形成する。本実施形態では、第２鋼材１４の重なり部１４ａの加熱位置は、例えば、基準方向Ｙにおいて溶接部１６から０．２×Ｌ（図２参照）〜０．８×Ｌ離れた位置である。具体的には、上記加熱位置は、例えば、溶接部１６から基準方向Ｙに２ｍｍ以上１０ｍｍ以下離れた位置である。本実施形態においては、上記加熱位置と溶接部１６との基準方向Ｙにおける距離は、基準方向における加熱中心と溶接止端１６ａとの距離で表される。なお、溶融部１８は、例えば、レーザビーム、タングステンイナートガス、または電子ビーム等によって形成することができる。溶融部１８の基準方向Ｙにおける長さは、例えば、１〜２ｍｍである。加熱温度は、鋼材の融点より高ければ良い。本実施形態では、第２鋼材１４に溶融部１８が形成されるので、加熱温度は、第２鋼材１４の融点よりも高い温度に設定される。なお、後述の図４に示すように、第１鋼材１２および第２鋼材１４に溶融部１８が形成される場合には、加熱温度は、第１鋼材１２の融点および第２鋼材１４の融点よりも高い温度に設定される。例えば、鋼材としてＳＵＳ３１６Ｌを用いる場合は、加熱温度は１４００℃以上である。
【００３９】
本実施形態では、上記のようにして溶融部１８を形成した後、例えば、溶接継手１０ａの規制状態を維持しつつ該溶接継手１０ａを冷却する。具体的には、例えば、溶融部１８の温度が２００℃以下、好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは常温になるまで、溶接継手１０ａの規制状態を維持する。
【００４０】
次に、図３（ｃ）を参照して、溶接継手１０ａを規制状態から開放する。すなわち、溶接継手１０ａの基準方向Ｙおよび板厚方向への移動の規制を解除する。これにより、図２を参照して、位置２０ａに生じている残留応力が位置２０ｂに生じている残留応力よりも圧縮側の値となった溶接継手１０が得られる。
【００４１】
なお、本実施形態において、溶接継手１０ａの移動を規制するとは、溶接継手１０ａの移動を完全に規制することのみを意味するのではない。例えば、溶接継手１０ａの基準方向Ｙへの移動が規制された状態とは、基準方向Ｙにおいて、上記保持部材によって保持された第１鋼材１２の任意の部分と上記保持部材によって保持された第２鋼材１４の任意の部分との相対的な位置関係が維持された状態を意味する。したがって、上記相対的な位置関係が維持されていれば、第１鋼材１２の上記任意の部分と、第２鋼材１４の上記任意の部分とが、基準方向Ｙに同時に移動してもよい。同様に、溶接継手１０ａの板厚方向への移動が規制された状態とは、板厚方向において、上記保持部材によって保持された第１鋼材１２の任意の部分と上記保持部材によって保持された第２鋼材１４の任意の部分との相対的な位置関係が維持された状態を意味する。
【００４２】
＜本実施形態の効果＞
溶融部１８が形成された溶接継手１０では、第２鋼材１４の表面１４ｂにおいて、溶接止端１６ｂの近傍に大きな引張残留応力が発生することを防止できる。本実施形態では、上述したように、位置２０ａに生じている残留応力が位置２０ｂに生じている残留応力よりも圧縮側の値となる。これにより、例えば、第２鋼材１４において溶接止端１６ｂの近傍に基準方向Ｙの力が作用したとしても、表面１４ｂにおいて溶接止端１６ｂの近傍に、基準方向Ｙの大きな引張応力が生じることを抑制できる。その結果、従来の溶接継手と比較して、溶接止端１６ｂの近傍において第２鋼材１４の表面１４ｂ側に亀裂等が発生することを抑制できる。すなわち、優れた疲労強度を有する溶接継手１０を得ることができる。なお、より優れた疲労強度を有する溶接継手１０を得るには、位置２０ａに生じている残留応力が位置２０ｂに生じている残留応力よりも１５０ＭＰａ以上圧縮側の値となることが好ましく、２００ＭＰａ以上圧縮側の値となることがより好ましい。
【００４３】
また、本実施形態に係る溶接継手１０では、第２鋼材１４の重なり部１４ａの一部に溶融部１８を形成することによって、位置２０ａに生じる残留応力を上記のように圧縮側の値にすることができる。ここで、第１鋼材１２が第１方向Ｙ１に引っ張られ、第２鋼材１４が第２方向Ｙ２に引っ張られる場合には、第１鋼材１２に基準方向Ｙの引張応力が生じるとともに、第２鋼材１４のうち溶接部１６よりも第２方向Ｙ２側の部分に基準方向Ｙの引張応力が生じる。一方、第２鋼材１４のうち溶接部１６よりも第１方向Ｙ１側の部分、すなわち第２鋼材１４の重なり部１４ａには引張応力がほとんど生じない。このため、第２鋼材１４の重なり部１４ａの一部に溶融部１８を形成することによって、仮に重なり部１４ａの強度が低下したとしても、溶接継手１０の引張強度が低下することを防止できる。すなわち、本実施形態によれば、溶接継手１０の引張強度を低下させることなく、位置２０ａに生じる残留応力を上記のように圧縮側の値にすることができる。
【００４４】
＜溶接継手の製造方法の説明＞
上述の実施形態では、既存の溶接継手１０ａを加熱することによって疲労強度が向上した溶接継手１０を得る方法について説明したが、第１鋼材１２および第２鋼材１４から溶接継手１０を得てもよい。この場合、まず、第１鋼材１２および第２鋼材１４を溶接することによって、図３（ａ）に示した溶接継手１０ａと同様の構成を有する接合体を得る（溶接工程）。具体的には、溶接工程では、第１鋼材１２の重なり部１２ａと第２鋼材１４の重なり部１４ａとを重ねた状態で、第１鋼材１２の縁部に沿って溶接部１６が形成されるように、上記縁部と第２鋼材１４の表面１４ｂとを溶接する。その後、溶接工程で得られた接合体に加熱工程（上述の向上方法に相当する工程）を実施することによって、溶接継手１０を得ることができる。
【００４５】
＜変形例＞
上述の実施形態では、溶融部１８が第２鋼材１４の重なり部１４ａのみに形成される場合について説明した。しかしながら、溶融部１８が形成される領域は上述の例に限定されない。例えば、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１鋼材１２の重なり部１２ａの一部および第２鋼材１４の重なり部１４ａの一部に亘って溶融部１８が形成されていてもよい。この場合、第１鋼材１２の重なり部１２ａと第２鋼材１４の重なり部１４ａとが溶接されるので、溶融部１８を形成しても、重なり部１２ａおよび重なり部１４ａにおいて溶接継手１０の強度が低下することを防止できる。なお、この場合、溶融部１８は、例えば、溶接部１６に対して平行に延びるように形成される。
【００４６】
なお、図４（ａ）に示した溶融部１８は、第１鋼材１２の表面１２ｂに達しないように、第２鋼材１４の裏面１４ｃから第１鋼材１２の表面１２ｂに向かって延びている。この溶融部１８は、上述の実施形態と同様に、例えば、第２鋼材１４の裏面１４ｃ側から重なり部１２ａおよび重なり部１４ａを加熱することによって形成できる。
【００４７】
図４（ｂ）に示した溶融部１８は、第１鋼材１２の重なり部１２ａおよび第２鋼材１４の重なり部１４ａを貫通している。この溶融部１８は、例えば、上述の実施形態と同様に第２鋼材１４の裏面１４ｃ側から重なり部１２ａおよび重なり部１４ａを加熱することによっても形成できるし、第１鋼材１２の表面１２ｂ側から重なり部１２ａおよび重なり部１４ａを加熱することによっても形成できる。
【００４８】
図４（ｃ）に示した溶融部１８は、第２鋼材１４の裏面１４ｃに達しないように、第１鋼材１２の表面１２ｂから第２鋼材１４の裏面１４ｃに向かって延びている。この溶融部１８は、例えば、第１鋼材１２の表面１２ｂ側から重なり部１２ａおよび重なり部１４ａを加熱することによって形成できる。
【００４９】
上述の実施形態では、平面視長方形状の第１鋼材１２および第２鋼材１４を有する溶接継手１０の疲労強度を向上させる方法について説明した。しかしながら、溶接継手の形状は上述の例に限定されず、本発明は、種々の形状の溶接継手に適用できる。例えば、図５に示すような溶接継手２４に本発明を適用してもよい。以下、溶接継手２４について簡単に説明する。
【００５０】
図５（ａ）は、溶接継手２４を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、溶接継手２４を示す分解斜視図である。図５（ａ）を参照して、溶接継手２４は、第１部材２６、第２部材２８、および第１部材２６と第２部材２８とを接続する溶接部３０を有する。第１部材２６および第２部材２８はそれぞれ、鋼からなる。また、第１部材２６および第２部材２８の厚みは、例えば、３．３ｍｍ以下である。
【００５１】
図５（ａ），（ｂ）を参照して、第１部材２６は、角管形状を有し、４つの板状部３２，３４，３６，３８を有している。板状部３２と板状部３６とは、互いに向かい合いかつ平行に設けられている。板状部３４と板状部３８とは、互いに向かい合いかつ平行に設けられている。板状部３４，３８はそれぞれ、板状部３２と板状部３６とを接続している。板状部３２の一部３２ａおよび板状部３６の一部３６ａは、板状部３４，３８よりも第２部材２８側に突出している。
【００５２】
第２部材２８は、角管形状を有し、４つの板状部４０，４２，４４，４６を有している。板状部４０と板状部４４とは、互いに向かい合いかつ平行に設けられている。板状部４２と板状部４６とは、互いに向かい合いかつ平行に設けられている。板状部４２，４６はそれぞれ、板状部４０と板状部４４とを接続している。
【００５３】
第１部材２６と第２部材２８とを溶接する際には、板状部３２の一部３２ａと板状部３６の一部３６ａとで第２部材２８を挟み込む。溶接継手２４では、板状部３２の一部３２ａと板状部４０の一部とがそれぞれ重なり部として互いに重なり、かつ板状部３６の一部３６ａと板状部４４の一部とがそれぞれ重なり部として互いに重なった状態で、第１部材２６と第２部材２８とが溶接されている。溶接部３０は、第１部材２６における第２部材２８側の縁部に沿って形成されている。
【００５４】
本実施形態では、板状部３２および板状部３６がそれぞれ第１鋼材に相当し、板状部４０および板状部４４がそれぞれ第２鋼材に相当する。図５（ａ）を参照して、本実施形態では、例えば、溶接部３０が板状部３２における第２部材２８側の縁部に沿って延びる方向を上述の延伸方向Ｘとして、基準方向Ｙを規定する。このように基準方向Ｙを規定して、上述の実施形態と同様に、例えば、板状部３２の一部３２ａおよび板状部４０のうち上記一部３２ａに重なる部分に溶融部４８を形成する。詳細な説明は省略するが、同様に、溶接部３０が板状部３６における第２部材２８側の縁部に沿って延びる方向を延伸方向として、基準方向を規定する。このように基準方向を規定して、上述の実施形態と同様に、例えば、板状部３６の一部３６ａおよび板状部４４のうち上記一部３６ａに重なる部分に溶融部を形成する。これにより、上述の溶接継手１０と同様に、溶接継手２４においても、疲労強度を向上させることができる。
【００５５】
以上のように、一方の部材の板状部を、他方の部材の板状部に溶接した構成を有する重ね溶接継手の疲労強度を向上させる際には、一方の板状部を第１鋼材と規定し、他方の板状部を第２鋼材と規定して、本発明を利用することができる。
【００５６】
上述の実施形態では、第１鋼材および第２鋼材がそれぞれ、鋼板、または平板状の部分からなる場合について説明したが、第１鋼材および第２鋼材の形状は上述の例に限定されない。例えば、第１鋼材が曲面状の表面および／または裏面を有し、第２鋼材が曲面状の表面および／または裏面を有していてもよい。具体的には、例えば、図６に示すような溶接継手１０ｂに本発明を適用してもよい。
【００５７】
図６（ａ）は、溶接継手１０ｂを示す縦断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図６（ａ）を参照して、溶接継手１０ｂが上述の溶接継手１０と異なるのは、第１鋼材１２が半円筒形状を有している点と、第２鋼材１４が円筒形状を有している点である。すなわち、本実施形態では、第１鋼材１２は曲面形状（半円筒形状）の裏面１２ｃを有し、第２鋼材１４は曲面形状（円筒形状）の表面１４ｂを有している。本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、第１鋼材１２および第２鋼材１４の厚みは、例えば、３．３ｍｍ以下である。
【００５８】
溶接継手１０ｂでは、裏面１２ｃの一部と表面１４ｂの一部とが向かい合った状態で、第１鋼材１２と第２鋼材１４とが溶接部１６によって接合されている。本実施形態では、溶接部１６は、第１鋼材１２の縁部に沿って、第２鋼材１４の周方向（図６（ｂ）に矢印Ｘで示す方向）に延びている。また、本実施形態においても、溶融部１８は、溶接部１６に対して平行に延びるように、重なり部１４ａに形成されている。本実施形態では、溶融部１８は、第２鋼材１４の周方向Ｘに延びるように形成されている。なお、溶融部１８は、上述の実施形態と同様に、重なり部１２ａに形成されてもよい。
【００５９】
図６に示した溶接継手１０ｂにおいても、上述の実施形態と同様に、基準方向Ｙ、第１方向Ｙ１、第２方向Ｙ２、位置２０a、位置２０ｂ、距離ｄ１、距離ｄ２、および距離Ｌを規定して、本発明を利用することができる。なお、詳細な説明は省略するが、第１鋼材が円筒形状を有し、第２鋼材が半円筒形状を有していてもよい。また、第１鋼材および第２鋼材がともに半円筒形状を有していてもよく、第１鋼材および第２鋼材がともに円筒形状を有していてもよい。
【００６０】
＜シミュレーションに基づく検討１＞
以下、コンピュータを用いたＦＥＭ解析によるシミュレーション結果とともに、本発明の効果を説明する。図７（ａ）は、本発明に係る溶接継手のＦＥＭ解析モデル５０（以下、単に解析モデル５０という。）を示す図であり、図７（ｂ）は、比較例に係る溶接継手のＦＥＭ解析モデル５５（以下、単に解析モデル５５という。）を示す図であり、図７（ｃ）は、他の比較例に係る溶接継手のＦＥＭ解析モデル６０（以下、単に解析モデル６０という。）を示す図である。各解析モデルは、平面ひずみ要素を用いた２次元解析モデルであり、要素数は１９８６であった。また、解析は、線形移動硬化則に基づいて行った。第１鋼材１２、第２鋼材１４および溶接部１６の材料は、ＳＵＳ３１６Ｌとした。なお、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）および後述の図１１,１４においては、解析モデルの拘束点を三角形の記号で示している。
【００６１】
解析モデル５０，５５，６０のいずれにおいても、第１鋼材１２および第２鋼材１４の厚みは、３．２ｍｍとした。第１鋼材１２の溶接部１６側の端から第１方向Ｙ１に１ｍｍの領域は、第２鋼材１４と結合しているものとした。また、第１鋼材１２と第２鋼材１４との間の静止摩擦係数は０．２とした。
【００６２】
解析モデル５０を用いたシミュレーションでは、第１鋼材１２および第２鋼材１４を貫通する溶融部１８を形成することを想定して、下記の表１に示すように、溶融部１８となる部分を常温（２０℃）から１４００℃以上になるまで加熱した。また、下記の表１に示すように、距離ｄ１は、３ｍｍ、６ｍｍおよび８ｍｍに設定した。溶融部１８の基準方向Ｙにおける幅は、２ｍｍとした。その後、溶接継手を常温（２０℃）まで冷却した後、溶接継手の両端部の拘束を解除して、溶接止端１６ｂ近傍に生じている残留応力を調べた。
【００６３】
なお、解析モデル５０を用いたシミュレーションでは、加熱時および冷却時に、以下のように溶接継手を拘束した。第１鋼材１２の端面１２ｅにおいて、第１鋼材１２の基準方向Ｙへの移動を規制し、端面１２ｅから第２方向Ｙ２に長さＬ１の領域において、第１鋼材１２の板厚方向への移動を規制した。第２鋼材１４の端面１４ｅにおいて、第２鋼材１４の基準方向Ｙへの移動を規制し、端面１４ｅから第１方向Ｙ１に長さＬ２の領域において、第２鋼材１４の板厚方向への移動を規制した。下記の表１に示すように、長さＬ１は、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、および３５ｍｍに設定した。なお、長さＬ１を０ｍｍに設定した場合とは、第１鋼材１２において板厚方向への移動が規制されている場所が、端面１２ｅのみである場合を意味する。長さＬ２は、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、および２５ｍｍに設定した。長さＬ２を０ｍｍに設定した場合とは、第２鋼材１４において板厚方向への移動が規制されている場所が、端面１４ｅのみである場合を意味する。
【００６４】
【表１】
2017131186.tif 000003
【００６５】
解析モデル５５を用いたシミュレーションでは、解析モデル５０を用いたシミュレーションと同様の加熱条件および冷却条件で解析を行った。なお、上記の表１に示すように、距離ｄ１は、３ｍｍとした。溶融部１８の基準方向Ｙにおける幅は、２ｍｍとした。また、加熱時および冷却時には、第１鋼材１２の端面１２ｅにおいて、第１鋼材１２の基準方向Ｙへの移動を規制し、第２鋼材１４の端面１４ｅにおいて、第２鋼材１４の基準方向Ｙへの移動を規制した。第１鋼材１２の板厚方向への移動および第２鋼材１４の板厚方向への移動は規制していない。
【００６６】
また、解析モデル６０を用いたシミュレーションでは、溶接止端１６ｂから第２方向Ｙ２に距離ｄ３離れた領域６０ａを、常温（２０℃）から第２鋼材１４が溶融しない温度まで加熱した。上記の表１に示すように、距離ｄ３は、３ｍｍおよび１１ｍｍに設定した。加熱温度は、６５０℃および８００℃に設定した。その後、溶接継手を常温（２０℃）まで冷却した後、溶接継手の両端部の拘束を解除して、溶接止端１６ｂ近傍に生じている残留応力を調べた。なお、加熱時および冷却時には、第１鋼材１２の端面１２ｅにおいて、第１鋼材１２の基準方向Ｙへの移動を規制し、端面１２ｅから第２方向Ｙ２に長さ３５ｍｍの領域において、第１鋼材１２の板厚方向への移動を規制した。また、第２鋼材１４の端面１４ｅにおいて、第２鋼材１４の基準方向Ｙへの移動を規制し、端面１４ｅから第１方向Ｙ１に長さ２５ｍｍの領域において、第２鋼材１４の板厚方向への移動を規制した。
【００６７】
図８および図９に、溶接止端１６ｂ近傍に生じている基準方向Ｙの残留応力を示す。図８は、第２鋼材１４の表面１４ｂに生じている残留応力を示し、図９は、第２鋼材１４の板厚中央に生じている残留応力を示す。図８および図９においては、引張残留応力を正の値で示し、圧縮残留応力を負の値で示している。後述の図１２、図１３および図１５においても同様である。また、図１０に、第２鋼材１４の表面１４ｂに生じている残留応力から板厚中央に生じている残留応力を減算して得られる値を示す。なお、図８〜図１０において横軸は、溶接止端１６ｂから第２方向Ｙ２への距離を示している。後述の図１２および図１５においても同様である。
【００６８】
また、上記のようにして加熱および冷却した後の解析モデル５０（具体的には、表１の解析Ｎｏ．１〜７で使用した解析モデル５０）に、曲げモーメント（０．４Ｎ・ｍ）を付加した。具体的には、図１１に示すように、第２鋼材１４の第２方向Ｙ２側の端部を拘束した状態で、第１鋼材１２の所定の位置Ｐに曲げモーメントを付加した。図示は省略するが、加熱および冷却した後の解析モデル６０についても、同様に曲げモーメントを付加した。解析モデル５０，６０に曲げモーメントを付加した際の、第２鋼材１４の表面１４ｂの応力分布を、図１２に示す。なお、図１２には、比較のために、加熱前（すなわち、溶融部１８を形成する前）の解析モデルに曲げモーメントを付加した際の、第２鋼材１４の表面１４ｂの応力分布を、解析Ｎｏ．１３として示している。また、図１３に、曲げモーメントの付加の前後における応力の変化を示す。なお、図１３には、第２鋼材１４の表面１４ｂにおいて溶接止端１６ｂから第２方向Ｙ２へ０．５ｍｍの位置（応力の変化量が最も大きくなった位置）の応力を示している。
【００６９】
図８から分かるように、本発明に係る溶接継手の解析モデル５０（解析Ｎｏ．１〜７）では、比較例に係る溶接継手の解析モデル５５，６０（解析Ｎｏ．８〜１２）に比べて、第２鋼材１４の表面１４ｂにおいて溶接止端１６ｂの近傍に、十分に大きい圧縮残留応力を発生させることができた。また、図８および図１０から分かるように、解析モデル５０（解析Ｎｏ．１〜７）では、解析モデル５５，６０（解析Ｎｏ．８〜１２）に比べて、溶接止端１６ｂの近傍において、表面１４ｂに生じる残留応力を、板厚中央に生じる残留応力よりも、十分に圧縮側の値にすることができた。また、解析Ｎｏ．１の結果と、解析Ｎｏ．２〜７の結果との比較から、少なくとも端面１２ｅ（図７参照）において、第１鋼材１２の第１方向Ｙ１への移動および板厚方向への移動を規制し、少なくとも端面１４ｅ（図７参照）において、第２鋼材１４の第２方向Ｙ２への移動および板厚方向への移動を規制することによって、溶接止端１６ｂの近傍において、表面１４ｂに生じる残留応力を、板厚中央に生じる残留応力よりも、十分に圧縮側の値にすることができることが分かった。
【００７０】
さらに、図１２および図１３から分かるように、曲げモーメントを付加した際に、解析モデル５０（解析Ｎｏ．１〜７）では、解析モデル６０（解析Ｎｏ．９〜１２）および加熱前の解析モデル（解析Ｎｏ．１３）に比べて、表面１４ｂにおいて溶接止端１６ｂの近傍に生じる引張応力を十分に低くすることができた。以上のことから、本発明に係る溶接継手によれば、第２鋼材１４の表面１４ｂにおいて溶接止端１６ｂ近傍に大きな引張応力が発生することを抑制できることが分かる。したがって、本発明によれば、重ね溶接継手の疲労強度を十分に向上できることが分かる。なお、図１２に示した結果からは、距離ｄ１を８ｍｍよりも小さくすることによって、曲げモーメントを付加した際に生じる引張応力をより十分に低減できることが分かる。また、距離ｄ１を６ｍｍよりも小さくすることで曲げモーメントを付加した際に生じる引張応力をさらに十分に低減できることが分かる。
【００７１】
＜シミュレーションに基づく検討２＞
上述のシミュレーションでは、第１鋼材１２および第２鋼材１４を貫通するように溶融部１８を形成する場合を想定して解析を行ったが、本シミュレーションでは、溶融部１８の形成領域を変えて、溶接止端１６ｂ近傍の残留応力を調べた。
【００７２】
図１４（ａ），（ｂ）を参照して、本シミュレーションでは、溶融部１８が第２鋼材１４の裏面１４ｃに達していない解析モデル７０、および溶融部１８が第１鋼材１２の表面１２ｂに達していない解析モデル８０を用いた。距離ｄ１は、３ｍｍとした。なお、溶融部１８以外については、上述の解析モデル５０と同様の条件で、解析モデル７０，８０を作成した。拘束条件は、表１の解析Ｎｏ．５（Ｌ１＝３５ｍｍ、Ｌ２＝２５ｍｍ）の拘束条件と同じである。
【００７３】
上述の解析モデル５０に対する条件と同様の条件で、解析モデル７０，８０を加熱および冷却し、第２鋼材１４の表面１４ｂに生じている残留応力を調べた。その結果を図１５に示す。なお、比較のために、解析モデル５０の解析Ｎｏ．５（ｄ１＝３ｍｍ）の解析結果も図１５に示す。
【００７４】
図１５から分かるように、溶融部１８が第１鋼材１２および第２鋼材１４を貫通していない場合でも、第１鋼材１２および第２鋼材１４を貫通するように溶融部１８を形成した場合と同様の効果が得られた。
【実施例】
【００７５】
図３で説明した本実施形態に係る向上方法を用いて、図１６に示す形状・寸法を有する複数の溶接継手１０を作成した。第１鋼材１２および第２鋼材１４の厚みはそれぞれ、１．６ｍｍとし、上述の距離Ｌは、１０ｍｍに設定し、上述の距離ｄ１は、３ｍｍおよび６ｍｍに設定した。以下、距離ｄ１を３ｍｍに設定した溶接継手１０を、実施例１の溶接継手１０といい、距離ｄ１を６ｍｍに設定した溶接継手１０を、実施例２の溶接継手１０という。なお、第１鋼材１２および第２鋼材１４は、アーク溶接によって接合した。また、溶融部１８は、レーザビームによって、第１鋼材１２および第２鋼材１４に亘って形成した。実施例１および実施例２の溶接継手１０から、図１７に示す形状・寸法を有する疲労試験片を２本ずつ採取した。なお、図１７において、（ａ）は疲労試験片の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。また、図１７（ａ）においては、図面が煩雑になることを避けるために、溶融部１８は示していない。また、溶融部１８を有していない点（加熱および冷却処理を行っていない点）を除いて、実施例１および実施例２の溶接継手と同様の構成を有する溶接継手を、比較例の溶接継手として作成した。作成した比較例の溶接継手から、図１７に示す形状・寸法を有する疲労試験片を３本採取した。【００７６】
実施例１，２の溶接継手１０および比較例の溶接継手から採取した上述の試験片を用いて、曲げ疲労試験を実施した。曲げ疲労試験の結果を図１８に示す。図１８に示すように、本発明を適用した実施例１，２の溶接継手１０では、本発明を適用していない比較例の溶接継手に比べて、疲労寿命が十分に向上した。具体的には、例えば、最大応力が３３０ＭＰａのときの疲労寿命を比較すると、実施例１，２の溶接継手１０の疲労寿命は、比較例の溶接継手の疲労寿命の約８．４〜８．７倍となった。また、例えば、最大応力が３６０ＭＰａのときの疲労寿命を比較すると、実施例１，２の溶接継手１０の疲労寿命は、比較例の溶接継手の疲労寿命の約１．４〜１．８倍となった。以上のことから、本発明によれば、重ね溶接継手の疲労強度を十分に向上できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明によれば、重ね溶接継手の疲労強度を十分に向上できる。したがって、本発明は、自動車の車体等の構成部材として使用される重ね溶接継手の疲労強度向上に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０，１０ａ，１０ｂ,２４  溶接継手
１２  第１鋼材
１４  第２鋼材
１６，３０  溶接部
１８，４８  溶融部
２６  第１部材
２８  第２部材
３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４，４６  板状部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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