(57)【要約】本発明は、溶接されたアルミニウム合金部品の溶接後熱処理（ＰＷＨＴ）のための方法及び装置並びに本方法に従って処理された溶接されたアルミニウム合金部品に関する。溶接された部品は、最初に、低下した耐荷力を有する熱影響域を有する。本方法は、前記熱影響域が特定されることと、前記熱影響域の少なくとも１つの第１の箇所に加熱源を適用することと、加熱源が、Ｔｍｉｎを超える温度を発生させることと、加熱源が少なくとも時間ｔｍｉｎにわたって前記箇所に保持され得ることとを含む。本装置は、部品に対して相対的に移動可能であり、且つ部品の所定の位置に位置決めされることが更に可能である加熱源を含み、加熱源は、前記局部位置において部品に伝達される熱に影響を及ぼす温度及び休止時間に関して更に制御可能である。本発明によれば、溶接部に沿った熱影響域の領域は、溶接部にわたる改善された力分布のためにＰＷＨＴによって拡大され、それにより部品の耐荷重特性の向上を提供する。
2021501692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接されたアルミニウム合金部品の溶接後熱処理のための方法であって、溶接部は、低下した耐荷力の熱影響域を有する延在部（ｅ）を有し、前記方法は、
−  前記熱影響域を特定するステップ、
−  前記熱影響域の少なくとも１つの第１の箇所に加熱源を適用するステップ、
−  前記加熱源が、Ｔｍｉｎを超える温度を発生させるステップ、
−  前記加熱源が少なくとも時間ｔｍｉｎにわたって前記箇所に保持されるステップ、
−  前記加熱源が時間ｔｍｉｎの経過後に前記第１の箇所から除去され、且つ前記第１の箇所から所定の距離にある、前記溶接部の前記延在部に沿った第２の箇所に適用されるステップ、
−  前記熱影響域の領域が、前記溶接部にわたる改善された力分布のために局部溶接後熱処理によって拡大されるステップ
によって特徴付けられる、方法。
【請求項２】
時間ｔｍｉｎの経過後、前記加熱源は、前記アルミニウム合金部品に接触して移動されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記加熱源は、前記熱影響域を横断する方向に移動されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記加熱源は、矩形ジグザグパターンで移動されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記加熱源は、前記熱影響域（図７）を形成するように、予め算出された線及び曲線に従って移動されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記溶接部は、局部ＰＷＨＴによって処理されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＰＷＨＴ後、前記アルミニウム合金部品は、焼鈍炉内で熱処理されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
低下した耐荷力を有する熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品の溶接後熱処理のための装置であって、溶接部は、延在部（ｅ）を有し、
前記装置は、前記部品に対して相対的に移動可能であり、且つ更に前記溶接部に沿った前記部品の所定の位置に位置決めされることが可能である加熱源を含み、前記加熱源は、更に前記位置において前記部品に伝達される熱に影響を及ぼす温度及び休止時間に関して制御可能である、装置において、
前記加熱源は、前記溶接部に沿った熱影響域の領域が、前記溶接部にわたる改善された力分布のために局部溶接後熱処理によって段階的に拡大されるように更に制御されることを特徴とする、装置。
【請求項９】
前記加熱源は、前記部品に沿って移動する溶接機器に取り付けられることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記加熱源は、前記部品が移動されている間、静止していることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記加熱源は、プログラマブルＰＬＣによって制御されることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記加熱源は、プログラマブルＰＬＣによって制御されるマニピュレータ又はロボットに取り付けられることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の局部溶接後熱処理に従って処理された熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品において、
前記溶接部に沿った熱影響域の前記領域は、前記溶接部にわたる改善された力分布のためにＰＷＨＴによって段階的に拡大され、それにより前記部品の耐荷重特性の向上を提供することを特徴とする、溶接されたアルミニウム合金部品。
【請求項１４】
前記溶接部に沿ったＰＷＨＴによる熱影響域の追加の領域は、前記溶接部の主方向の向きと異なる向きを有することを特徴とする、請求項１３に記載の熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品。
【請求項１５】
前記溶接部に沿ったＰＷＨＴによる熱影響域の前記追加の領域は、前記ＰＷＨＴが、剪断力に耐える材料の能力を向上させることにより、前記ＨＡＺの前記耐荷力を増加させるように配向されることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品。
【請求項１６】
前記溶接部に沿ったＰＷＨＴによる熱影響域の前記追加の領域は、ジグザグパターンを有することを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品。
【請求項１７】
前記溶接部に沿ったＰＷＨＴによる熱影響域の前記領域は、前記溶接部にわたる改善された力分布のために段階的に拡大され、且つ前記ＨＡＺの前記耐荷力が、
０．ＵＴＳ＿溶接金属
１．ＵＴＳ＿Ｔ４
２．（（Ｌ１＋Ｌ２）＊ＵＴＳ＿ＨＡＺ＋Ｌ３＊ＵＴＳ＿Ｔ４）／Ｌ
３．（Ｌ１＊ＵＴＳ＿Ｔ６＋Ｌ２＊ＵＴＳ＿ＨＡＺ＋Ｌ３＊ＵＴＳ＿Ｔ４）／Ｌ
４．（Ｌ１＊ＵＴＳ＿Ｔ６＋（Ｌ２＋Ｌ３）＊ＵＴＳ＿ＨＡＺ）／Ｌ
５．ＵＴＳ＿Ｔ６
のように算出され得るように配向されることを特徴とし、
ここで、位置０は、溶接金属を示し、１は、Ｔ４域を示し、位置２及び４は、溶接作業及びその次の熱処理後の前記ＨＡＺの外側境界を示し、位置３における「フィンガ」は、前述の前記Ｔ４域の荷重と同様の荷重に耐えるように熱処理された前記ＨＡＺの領域を表し、且つ位置５は、耐荷重特性が溶接作業によって影響を受けていないＴ６域を表すものである、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品。
【請求項１８】
押出部分、圧延部分又は鋳造部分の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品。
【請求項１９】
異なるアルミニウム合金の部品に溶接され、且つ６００５合金に溶接された６０８２合金であり得ることを特徴とする、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品。
【請求項２０】
アルミニウム又はアルミニウム合金以外の金属材料の部品に溶接されることを特徴とする、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品。
【請求項２１】
鋼部品又は鋼合金部品に溶接されることを特徴とする、請求項２０に記載の熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接されたアルミニウム合金部品の溶接後熱処理のための方法及び装置並びにその方法に従って処理された溶接されたアルミニウム合金部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鋼と比較してアルミニウム合金の低い密度によって高い強度重量比が得られる。これは、自動車産業、海洋及び沖合構造物、橋梁並びに建築物においてなど、多くの構造用途においてアルミニウム合金を魅力的なものにする。しかしながら、溶接されたアルミニウム合金は、溶接プロセスによる「軟化域」の形成に起因して強度が大幅に低下する。この問題は、影響を受けない母材と比較して溶接域で耐荷力が著しく低いため、構造用アルミニウムの使用に深刻な制限があることを示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
Ｅｕｒｏｃｏｄｅ  ９など、アルミニウム合金に関する現在の設計基準では、この強度低下は、強度低下係数の導入によって説明される。これらの係数は、０．５程度と低い場合があり、母材強度の５０％のみを利用できることを意味する。実際の係数は、合金の種類と加工条件とによって決まる。そのため、構造用アルミニウムの強度の完全な利用のために、溶接に関する革新的な解決策が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、溶接に関連する強度低下の問題に対する可能な解決策を提示する。本発明は、金属不活性ガス（ＭＩＧ）、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）、レーザ及びハイブリッド法（例えば、レーザ及びＭＩＧ）、冷間金属移行（ＣＭＴ）並びに摩擦撹拌溶接（ＦＳＷ）法のような溶融溶接法を含む、いくつかの種類の溶接法に適用することができる。本発明では、溶接されたアルミニウム合金構造体の耐荷力を局部溶接後熱処理（ＰＷＨＴ）によって最適化するための新しい新規な方法及び装置が提供される。
【０００５】
本方法は、低下した耐荷力を有する熱影響域を有する溶接されたアルミニウム合金部品の溶接後熱処理を伴い、本方法では、熱影響域が特定され、且つ加熱源が前記熱影響域の少なくとも１つの第１の箇所に適用され、加熱源が、Ｔｍｉｎを超える温度を発生させ、更に、加熱源が少なくとも時間ｔｍｉｎにわたって前記箇所に保持される。
【０００６】
装置は、アルミニウム合金部品に対して相対的に移動可能であり、且つその部品の所定の位置に位置決めされることが更に可能である加熱源を含み、加熱源は、前記位置において部品に伝達される熱に影響を及ぼす温度及び休止時間に関して更に制御可能である。
【０００７】
局部加熱では、誘導加熱、レーザ加熱、電気抵抗加熱、摩擦撹拌溶接工具などを含む異なる方法を使用することができる。この概念は、４ｘｘｘ、６ｘｘｘ及び７ｘｘｘ系の時効硬化合金と、特に５ｘｘｘ系の加工硬化合金とを含む異なる合金系に使用することができる。６ｘｘｘ合金では、これらの種類の合金での熱影響域（ＨＡＺ）の大きい強度低下に起因して、潜在的な強度向上及びそれに伴う軽量化が特に著しい。軽量化は、構造物の重量低減に関して利点があるだけでなく、材料費にも直接関係する。
【０００８】
押出形材、圧延及び鋳造合金によって製造された薄板材料並びにこれらの組み合わせを含む、異なる種類のアルミニウム製品又は部品を使用することができる。
【０００９】
この局部溶接後熱処理により、部品の耐荷力を大幅に増加させることができる。
【００１０】
これらの及び更なる利点は、添付の特許請求の範囲において定義される本発明によって達成され得る。
【００１１】
本発明について、例及び図によって更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】６０６０型合金の溶接部にわたる硬さ測定の結果を図示する。
【図２】局部ＰＷＨＴなしの、長手方向溶接部の両側にある熱影響域を図示する。
【図３】局部ＰＷＨＴ後の、長手方向溶接部の両側にある熱影響域を図示する。
【図４】図２に示す溶接部の耐荷力Ｆ１を図示する。
【図５】局部ＰＷＨＴを受けた、図３に示す溶接部の耐荷力Ｆ２を図示する。
【図６】局部ＰＷＨＴ用の加熱源によって脆弱域の箇所をどのように操作できるかを図示する。
【図７】局部ＰＷＨＴにおいて加熱源を移動させることができるパターンを図示する。
【図８】制御された方式で脆弱域の位置をどのように操作できるかを図示する。
【図９】第２の局部熱処理の使用を図示する。
【図１０】本発明に係るＰＷＨＴによる効果を可視化するための理論的設定を開示する。
【図１１】直線形状及び波形状を有する、ＨＡＺでの急速ＰＷＨＴの効果の検証設定を開示する。
【図１２】直線状ＨＡＺでの、１１５ＭＰａのＨＡＺ降伏応力に対する厚さ２ｍｍの板の中央の有効応力を可視化する。
【図１３】膨出したＨＡＺでの、１１５ＭＰａのＨＡＺ降伏応力に対する厚さ２ｍｍの板の中央の有効応力を可視化する。
【図１４】図１１の試料に基づくシミュレーションの概要を示す表である。
【図１５】局部後熱処理後の脆弱域の箇所の更なる例を開示する。
【図１６】溶接部の横断方向の力を受けた溶接された部品の断面を開示する。
【図１７】部品の表面に直交する方向の圧力を受けた溶接された部品の断面を開示する。
【図１８】ＰＷＨＴなしの、溶接部を横断する荷重印加中の歪の分布を異なるグレースケールとして示す。
【図１９】図１８の溶接部の箇所と、ＰＷＨＴなしの、熱影響域における軟化域の箇所に対応する破断の位置の表示とを示す。
【図２０】図１８と同様であり、歪パターンをグレースケールで示すが、ここでは、局部ＰＷＨＴが本発明に従って横断方向の加熱に関して適用されている。
【図２１】図２０の局部ＰＷＨＴの痕跡を示す。
【図２２】それぞれ図１８〜図１９及び図２０〜図２１で説明する２つの状態についての記録された応力対伸びを開示する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、６０６０型合金の溶接部１１にわたる硬さ測定の結果を図示しており、本発明によって解決すべき問題を説明している。溶接部からＨＡＺ内の境界線１２、１３までの軟化域によって耐荷力が低下する。溶接部にわたる硬さ測定により、これらの軟化域が明らかになる。
【００１４】
図２は、図１に示すように、長手方向溶接部１１の両側に境界線１２、１３を有する熱影響域を図示している。これは、従来技術での脆弱域の箇所である。
【００１５】
図３は、本発明に係る局部ＰＷＨＴ後の、長手方向溶接部１１の両側にある熱影響域の箇所を図示している。選択した局部溶接後熱処理（ＰＷＨＴ）のため、熱影響域の境界線２２、２３は、ここでは、ジグザグパターンとして図示されている。
【００１６】
図４は、図２に示す溶接部１１の耐荷力Ｆ１を図示している。
【００１７】
図５は、境界線２２、２３と共に局部ＰＷＨＴを受けた、図３に示す溶接部１１の耐荷力Ｆ２を図示している。
【００１８】
この局部ＰＷＨＴによって耐荷力の著しく高い交差溶接耐荷力が得られる（すなわちＦ２＞＞Ｆ１）ことを実証し得る。
【００１９】
これは、脆弱域のより広い領域が力を分散させるように適合されることによる。いくつかの領域では、脆弱域は、荷重印加方向に平行である。
【００２０】
脆弱域の箇所は、次のように操作することができる。加熱源（例えば、誘導コイル）を所定のパターンに沿って移動させる。このパターンは、単純なパターン、例えば図６の左側部分に図示するような直線であり得る。この例では、まず加熱源が位置１に移動して、電源がオンにされる。次いで、電源が切られ、加熱源が位置２に移動して、この位置２で電源が再びオンなどにされる。これにより、右図に図示するように、新たな脆弱域パターンが生成され、実際のパターン３２（最も右側）が理想的な矩形ジグザグパターン２２から僅かにずれる。溶接部は、参照符号１１で表されている。
【００２１】
加熱源が沿って移動するパターンは、複雑であり、且つ溶接部に対して直交するか又はある角度をなすパターンであり得る。パターンは、図７に図示するように湾曲形状でもあり得る（例えば、参照符号３３を参照されたい）。また、これらのパターンは、溶接部１１を１回又は数回横切ることもできる。加熱源は、この種のパターンに従う移動中にオンにされ得、且つ熱影響を与えるパターン間の移動中にオフにされ得ることを理解されたい。
【００２２】
加熱源のパターンの形状（幅を含む）及び箇所と、変化し且つ位置の関数であり得る強度（すなわち出力）とは、溶接熱サイクルを算出するためのＦＥコードの組み合わせなどの異なるツールによって予め算出され得、次いで例えば
2021501692.tif 000003
において説明されているように、物理ベースの材料モデルに入力される。
【００２３】
上述したモデル化概念は、最適化ツールと組み合わせて使用することもできる。加熱源パターンの最適な箇所、形状及び出力を求めるために、浅層ニューラルネットワーク又は同様のソフトウェアツールを使用することができる。
【００２４】
図８は、制御された方式で脆弱域の位置をどのように移動させることができるかを図示している。図８は、溶接方向に垂直な断面を開示している。開始点は、厚さ１２．５ｍｍのアルミニウム板に溶融溶接されたアルミニウムである。ピーク温度は、異なるグレースケールの領域として示されている。対応する温度は、左側のスケールバーによって明示されている（詳細については、
2021501692.tif 000004
を参照されたい）。６ｘｘｘ−Ｔ６アルミニウム合金では、ＨＡＺの最脆弱域は、通常、図に線（脆弱域の元の位置）で表すように、４００℃の等温線の近傍に位置する。図に表されるおよその位置で表面に加熱源を適用することにより、ＨＡＺが再加熱される。この局所熱処理中に達した最高温度の等温線が白線で図示されている。これらの等温線は、同様のアルミニウム構造体に関する前回のシミュレーションに基づく大まかな推定値である。図に示すように、ここで、４００℃の等温線の白線が溶接部中心線から更に離れた位置まで移動している。溶接部の最脆弱域がこの位置と厳密に一致する。
【００２５】
上記で説明したように、脆弱域の位置を移動させて脆弱域を拡大することが可能であるだけではない。第１の局部熱処理後に第２の局所熱処理を使用することにより、第１の局部加熱サイクルで温度が約４６０〜４８０℃を超えた領域において人工時効硬化を得ることができる（図９を参照されたい）。
【００２６】
完全溶体化熱処理では、合金組成と、合金の加工方法とに応じて、おそらく５２０℃を超える温度が必要となる。初期温度条件が特に重要である。硬化粒子（すなわちＴ４条件でのクラスタ）は、Ｔ６又はＴ７と比較してＴ４では小さいため、Ｔ４条件では、Ｍｇ及びＳｉを固溶体にするためにＴ６又はＴ７と比較して低い温度が必要となる。
【００２７】
しかしながら、第２の時効サイクルにある程度対応する「部分」溶体化熱処理は、約４６０〜４８０℃までのより低い温度で行われる。
【００２８】
図９の右側部分は、ある程度の時間にわたって温度が約１８０〜２５０℃に維持される第２の局部加熱を図示している。降伏強度は、各位置における実際の温度サイクルに応じて大幅に高まる。加熱源が追従する位置（すなわちパターン）及び印加される出力は、通常、第２の加熱サイクルにおいて第１の加熱サイクルと比較して異なる。
【００２９】
図５に関して説明したような本発明に係る熱処理から始めて、溶接部に沿った垂直方向対称線が示される、溶接された板の半部の上面図を示す図１０を参照する。ここで、位置０は、溶接金属を示し、１は、Ｔ４域を示し、位置２及び４は、溶接作業及びその次の熱処理後のＨＡＺの外側境界を示す。位置３における「フィンガ」は、前述のＴ４域の荷重と同様の荷重に耐えるように熱処理されたＨＡＺの領域を表す。位置５は、耐荷重特性が溶接作業の影響を受けていないＴ６域を表す。
【００３０】
図に開示する長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬを基準にして、位置０〜５での最終引張強度（ＵＴＳ）について、以下：
０．ＵＴＳ＿溶接金属
１．ＵＴＳ＿Ｔ４
２．（（Ｌ１＋Ｌ２）＊ＵＴＳ＿ＨＡＺ＋Ｌ３＊ＵＴＳ＿Ｔ４）／Ｌ
３．（Ｌ１＊ＵＴＳ＿Ｔ６＋Ｌ２＊ＵＴＳ＿ＨＡＺ＋Ｌ３＊ＵＴＳ＿Ｔ４）／Ｌ
４．（Ｌ１＊ＵＴＳ＿Ｔ６＋（Ｌ２＋Ｌ３）＊ＵＴＳ＿ＨＡＺ）／Ｌ
５．ＵＴＳ＿Ｔ６
を設定することができる。
【００３１】
以下の数値例は、結果として生じる耐荷力の増加に対するＰＷＨＴの適用の効果を推定するために上記の関係をどのように使用できるかを示している。
【００３２】
例：Ｌ＝２００ｍｍ、Ｌ１＝４５ｍｍ、Ｌ２＝５ｍｍ、Ｌ３＝１５０ｍｍ、ＵＴＳ＿Ｔ４＝２００ＭＰａ、ＵＴＳ＿ＨＡＺ＝１５０ＭＰａ、ＵＴＳ＿Ｔ６＝３００ＭＰａ。
【００３３】
上記の関係から、本発明者らは、位置１〜５での最終引張強度（ＵＴＳ）について、以下の値：
１．ＵＴＳ＝２００ＭＰａ
２．ＵＴＳ＝１８７．５ＭＰａ
３．ＵＴＳ＝２２１．３ＭＰａ
４．ＵＴＳ＝１８３．８ＭＰａ
５．ＵＴＳ＝３００ＭＰａ
を得る。
【００３４】
したがって、本例では、耐荷力に対応する部品の最小ＵＴＳは、１８３．８ＭＰａである。ＰＷＨＴが行われていない溶接された部品についての対応する耐荷力は、１５０ＭＰａである。したがって、ＰＷＨＴを行うことによる耐荷力の予測増加量は、２２．３％である。
【００３５】
域１に別途の熱処理を行うことにより、この域における最終引張強度（ＵＴＳ）を高めることが可能であり得る。図９の域１は、図３に示すＨＡＺにおける、すなわち溶接部１１とＨＡＺ１２の境界線との間の軟化域に対応する。この域において最適な溶接後熱処理を行うことにより、材料の強度は、Ｔ６と同様の強度まで向上させることができる。上記で説明した局部ＰＷＨＴ法の適用は、溶接金属、すなわち図１０の域０における強度を高めるために利用することもできる。溶接金属に起こり得る強度向上は、それぞれ母材及びフィラーワイヤの組成により与えられる、この域における結果として得られる化学組成と、溶接金属中のフィラーワイヤと母材との相対比率を定めるいわゆる「希釈」とによって決まる。
【００３６】
最小強度のＨＡＺ域と比較して完全に粒子が溶解した域の大幅な強化をもたらす急速ＰＷＨＴ処理の効果をシミュレーションによって検討した。図１１では、２ｍｍの板厚に基づく４つの試料と、５ｍｍの板厚に基づく４つの試料とが与えられている。これらのグループの各々には、最小強度ＨＡＺ域（１１５ＭＰａ及び１２５ＭＰａ）の異なる２つの降伏応力値と更に直線状ＨＡＺ及び波状ＨＡＺとを有する、試料が存在する。波状ＨＡＺは、局部誘導加熱によって生じる。
【００３７】
図１２では、直線状ＨＡＺでの、１１５ＭＰａのＨＡＺ降伏応力に対する厚さ２ｍｍの板の中央の有効応力が可視化されている。
【００３８】
図１３は、膨出したＨＡＺでの、１１５ＭＰａのＨＡＺ降伏応力に対する厚さ２ｍｍの板の中央の有効応力を可視化している。
【００３９】
図１２及び図１３に示すのと同様の可視化が８つの試料の全てに対して実行されている。
【００４０】
図１４は、図１１の試料に基づくシミュレーションの概要を開示している。図は、直線状ＨＡＺ形状では、横断方向強度がＨＡＺ強度によって制限されるが、波状ＨＡＺ形状では、はるかに高い横断方向荷重応力が付与されなければ深刻な局部降伏が起こらないため、全体の耐荷力が大いに高められることを明確に図示している。この結果は、良好なエネルギー吸収も表しているが、横断方向伸びが最大局部歪の同じ値に対して約５０％大きいからである。
【００４１】
例えば、両方とも厚さ２ｍｍの板に関係するが、直線状及び波状のＨＡＺ形状をそれぞれ有する試料１１１及び１２１の比較により、横断方向の模擬応力荷重が１８９ＭＰａ〜２３４ＭＰａに増加したことを示している。
【００４２】
本シミュレーションは、溶接されたアルミニウム部品の強度をＨＡＺの幾何学的形状の修正によって高め得ることを裏付けている。これらの例は、残りの母材の形状が、好ましくは、ジグザグ形状又は鈍い形状ではなく、むしろ軟化域への直線状の細いフィンガであるべきであることを裏付けている。板の厚さに対するＨＡＺの幅が大きいほど、強度が大幅に向上することが示されている。その効果は、内部（Ｔ４）領域の強度を高めるためにＰＷＨＴが適用される場合、より強くなると考えられる。
【００４３】
図１５には、異なる荷重状態に適用できる、局部溶接後熱処理後の脆弱域２２’、２３’の箇所の例が示されている。溶接作業後の脆弱域の箇所は、符号１２’、１３’で表されている。実際の荷重力は、溶接部に対して横断方向若しくは平行である（溶接部１１の各側面に相反する方向に作用する剪断力）か、又はこれらの組み合わせであり得る。力は、平面内又は平面外で作用することもできる。その力は、分散させることができるか又は集中荷重として作用することができる。
【００４４】
この力は、部品又は製品の表面に直交する方向に付与された圧力に起因しても作用し得る。加えて、この種の荷重は、部品又は製品に高速で作用する爆風荷重であり得る。
【００４５】
図１６は、溶接部１１に対して横断方向の力を受けた溶接された部品の断面を開示している。
【００４６】
図１７は、部品の表面に対して直交方向の圧力を受けた溶接された部品の断面を開示している。溶接部は、符号１１’で開示されている。
【００４７】
概念の実験的検証：
図１８は、局部ＰＷＨＴが適用されない場合の溶接部にわたる荷重印加中の歪分布を示している。溶接部を横断する荷重印加中の主応力は、横断方向加熱（局部ＰＷＨＴ）が適用されていない場合、デジタル画像相関法（ＤＩＣ）によって得られた。
【００４８】
この実験装置では、ＭＩＧ溶接によって溶接を行った。しかし、他の溶接技術を用いても、例えば溶接が摩擦撹拌溶接によって行われる場合にも同様の応力パターンが生じるであろう。
【００４９】
図では、歪の分布が異なるグレースケールで示されている。この図から、溶接部に平行な２本の線、すなわち溶接部の両側に位置する熱影響域（ＨＡＺ）に密接して沿う、白色領域に沿って歪が蓄積されていることが明白である。これは、局部加熱が適用されない場合の、すなわちＰＷＨＴなしの溶接方向を横断する荷重印加中の正常な状態である。
【００５０】
図１９は、図１８の溶接部の箇所と、熱影響域における軟化域の箇所に対応する破断の位置の表示とを開示している。
【００５１】
図２０は、局部ＰＷＨＴが適用された場合の溶接部にわたる荷重印加中の歪分布を開示している。図２１は、溶接部の箇所と、付与された局部ＰＷＨＴパターンの位置の表示とを開示している。破断の箇所も示されている。
【００５２】
図２０及び図２１は、摩擦撹拌源による横断方向の加熱に関して局部ＰＷＨＴが適用されたことを別にすれば、それぞれ図１８及び１９と同様である。しかしながら、この局部ＰＷＨＴのためにレーザなどの任意の適切な加熱源を適用することもできたであろう。図２０に示す、結果として生じた歪パターンは、歪がほぼ規則的なパターンをもたらすため、図１８のパターンと大幅に異なる。図２１は、局部ＰＷＨＴの痕跡及びＭＩＧ溶接部の位置並びに破断の位置も示している。
【００５３】
図２２は、上記で説明した異なる２つの場合、すなわち局部加熱源の不適用（破線）及び本発明による溶接部を横断する局部加熱源の適用（実線）についての記録された応力対伸びを示している。
【００５４】
図１８及び図２０に示す異なる歪パターンは、図２２に示すように、横断方向の荷重印加中に異なる反応をもたらす。この図から、局部ＰＷＨＴパターンを有する試料は、有しない試料よりも良好な全体性能を呈することが明白である。したがって、最大応力と破断伸びとの両方は、本発明に係る局部ＰＷＨＴを伴う試料の方が、伴わない試料と比較して良好であった。
【００５５】
実際には、熱影響パターンの設計及び配置は、実際の設計荷重に関して最適化されなければならず、異なるアルミニウム合金と、多材料による解決策の異なる組み合わせとによって異なり得ることを理解されたい。
【００５６】
更に、加熱源は、本発明に係る結果をもたらす任意の構成で移動させることができる。例えば、加熱源は、伝播移動と組み合わせることができる基本循環パターンで移動させることができる。
【図１】
2021501692.tif 000005
【図２】
2021501692.tif 000006
【図３】
2021501692.tif 000007
【図４】
2021501692.tif 000008
【図５】
2021501692.tif 000009
【図６】
2021501692.tif 000010
【図７】
2021501692.tif 000011
【図８】
2021501692.tif 000012
【図９】
2021501692.tif 000013
【図１０】
2021501692.tif 000014
【図１１】
2021501692.tif 000015
【図１２】
2021501692.tif 000016
【図１３】
2021501692.tif 000017
【図１４】
2021501692.tif 000018
【図１５】
2021501692.tif 000019
【図１６】
2021501692.tif 000020
【図１７】
2021501692.tif 000021
【図１８】
2021501692.tif 000022
【図１９】
2021501692.tif 000023
【図２０】
2021501692.tif 000024
【図２１】
2021501692.tif 000025
【図２２】
2021501692.tif 000026
【国際調査報告】
2021501692.tif 000027
2021501692.tif 000028
2021501692.tif 000029