(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラーワイヤ無しのレーザによるアルミニウム合金製モノリシック半完成品の溶接方法であって、下記の段階：
−少なくとも二つのアルミニウム合金製モノリシック半完成品の供給であって、その少なくとも一つは下記の組成（重量％）の圧延シートメタルである：
Ｓｉ：２．５〜１４
Ｆｅ：０．１５〜０．６０
Ｃｕ：≦０．２０
Ｍｇ：０．０５〜０．８０
Ｍｎ：≦０．７０
Ｃｒ：≦０．３５
Ｔｉ：０．０２〜０．３０
Ｓｒは５００ｐｐｍまで
Ｎａは２００ｐｐｍまで
Ｓｂは０．１５％まで、
他の元素は各々０．０５未満で総量０．１５未満、残りはアルミニウム、
但し、５．２Ｆｅ＋１．９５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−Ｍｇ≧７．０という条件があり、
−フィラーワイヤ無しのレーザによるアルミニウム合金製モノリシック半完成品の溶接、
を含む方法。
【請求項２】
前記圧延シートメタルの機械特性は、送出質別Ｔ４で、Ｒｐ０．２≦１６０ＭＰａ、Ａｇ≧１８％、Ａ８０≧２０％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記圧延シートメタルは、２％引張り加工硬化に続く塗装焼付けの代表的な処理である１８０℃で２０分後、Ｒｐ０．２≧１７０ＭＰａおよびＲｍ≧２４０ＭＰａを示すことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
Ｍｇの含有量は０．２０〜０．８０％の範囲にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
Ｓｉの含有量は２．５〜１０．０％の範囲にあることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
Ｓｒの含有量は２００〜４００ｐｐｍの範囲にあり、および／またはＮａの含有量は２０〜２００ｐｐｍの範囲にあり、および／またはＳｂの含有量は０．０４〜０．１５％の範囲にあることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
Ｃｕ≦０．１０％であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記圧延シートメタルが溶接時にレーザビームの衝撃の側に配置されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
前記アルミニウム合金製モノリシック半完成品のフィラーワイヤ無しのレーザ溶接は、突合せ溶接で実施されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
溶接後得られた製品は、テーラードブランクであることを特徴とし、前記アルミニウム合金製モノリシック半完成品のうちの少なくとも二つが、異なる厚さおよび／または異なる機械強度を有することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アルミニウム合金製モノリシック半完成品から、自動車構造コンポーネントまたは自動車ホワイトボディコンポーネントまたは自動車車両スキンコンポーネントまたは自動車車両ドアコンポーネントを形成するための、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法によって組み立てられることを特徴とする、自動車車両の構造コンポーネント、ホワイトボディコンポーネント、スキンコンポーネントまたはドアコンポーネント。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法による突合せ溶接によって組立てられることを特徴とする、テーラードブランク。
【請求項１４】
前記アルミニウム合金製モノリシック半完成品の少なくとも二つが異なる厚さおよび／または異なる機械強度を有することを特徴とする、請求項１３に記載のテーラードブランク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用プレスまたは押出し成形部品の分野、特にフィラーワイヤ無しの遠隔レーザ溶接、すなわち「Ｒｅｍｏｔｅ  ｌａｓｅｒ  ｗｅｌｄｉｎｇ」による組立部品に関する。特に、硬化元素が添加され、自動車車両のホワイトボディのライニング、構造または補強部品のプレスによる製造のための、「アルミニウム協会」の呼称によるＡＡ６ｘｘｘ系合金製部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
前提として、下記の説明で問題とされる全てのアルミニウム合金の呼称は、相反する記載のないかぎり、「アルミニウム協会」によって、協会が定期的に発行する「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｒｄ  Ｓｅｒｉｅｓ」中で規定された呼称にしたがったものである。
【０００３】
相反する記述の無いかぎり、合金の化学組成に関する表示は、合金の総重量に基づく重量％として示されており、「ｐｐｍ」は１００万分の１重量部を意味する。
【０００４】
冶金学的状態の規定は、欧州規格ＥＮ  ５１５中で定義されている。
【０００５】
引張りにおける静的機械的特性、換言すると破壊強度Ｒｍ、０．２％伸びにおける従来の弾性限界Ｒｐ0.2および破壊伸びＡ％は、規格ＮＦ  ＥＮ  ＩＳＯ  ６８９２−１にしたがった引張試験によって測定される。
【０００６】
アルミニウム合金は、自動車車両の製造において、その使用によって車両を軽量化し、したがって、燃料の消費および温室効果ガス排出を減少させることが可能であるので、ますます頻繁に使用されている。
【０００７】
アルミニウム合金製シートメタルは、特に「ホワイトボディ」の多数の部品の製造に使用され、それらの部品には、前方フェンダ、ルーフまたは天井、ボンネット、トランクまたはドアのスキンのようなボディスキン（またはボディのアウターパネル）部品；例えば、ドア、フェンダ、リヤハッチまたはボンネットのライニングのようなライニング部品；および、さらに例えば、サイド・メンバ、フロントシールド、積み荷フロアおよび前方、中央および後方脚部のような構造部品が挙げられる。
【０００８】
多数のスキン部品およびライニング部品は、既にアルミニウム合金製シートメタルで製造されている。
【０００９】
この種の用途では、下記のような、時には対立する特性の組み合わせが要求される：
−特にプレス作業のための送出質別、質別Ｔ４での高い成形性、
−成形時の弾性復帰を制御するための、シートメタルの送出質別で制御された弾性限界、
−部品の重量を最小化しながら、使用中に良好な機械強度を得るための、塗装焼付けおよび電気泳動後の高い機械強度、
−衝撃の場合の良好なエネルギー吸収能力、
−点による溶接、レーザ溶接、コラージュ、さらにクリンチ留めまたはリベット留めなどの自動車ボディに使用される様々な組立て方法における良好な挙動、
−特に完成部品の粒間腐食、応力腐食および糸状腐食に対する良好な腐食耐性、
−製造廃棄物またはリサイクル車両のリサイクル要求との適合性、
−大量生産での許容できるコスト。
【００１０】
従来の技術状態では、フィラーワイヤ無しのリモートレーザ溶接によって組立てが可能であり、自動車工業で広く使用されるアルミニウム合金製シートメタルに類似の、機械的特性、成形性および腐食性の特徴を示すモノリシックシートメタルからなる解決方法は存在しない。
【００１１】
さらに、特にアルミニウム合金の亀裂感度を減少させ、より一般的には溶接性をそれにより改良することが可能な公知の解決方法は、シリコン含有量を２％より大きく、マグネシウム含有量を５％より大きく、および、銅含有量を６％より大きくなるように増加させることである（図１を参照）。
【００１２】
ＡＡ６ＸＸＸ系合金の場合、フィラーワイヤは、レーザ溶接時の良好な耐亀裂性を確保するために使用される；このフィラーワイヤは、シリコン含有量が高い（例えば、１２％）のＡＡ４ＸＸＸ系合金またはＡＡ５ＸＸＸ系合金から構成される。「Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｓｓｕｅｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｂｌｅｍｓ  ｉｎ  ｌａｓｅｒ  ｗｅｌｄｉｎｇ  ｏｆ  ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  ａｌｕｍｉｎｉｕｍ    ａｌｌｏｙｓ」、Ｈ．Ｚｈａｏ、Ｄ．Ｒ．Ｗｈｉｔｅ、およびＴ．ＤｅｂＲｏｙ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｖｉｅｗｓ、Ｖｏｌｕｍｅ  ４４、Ｉｓｓｕｅ  ６（０１  Ｊｕｎｅ  １９９９）、ｐｐ．２３８〜２６６（図１はここから抜書き）に記載されているように、チタンおよびジルコニウムのような元素を添加することによって、固化構造を洗練させ、この事実からレーザ溶接時の亀裂感度を減少させることが公知である。
【００１３】
上述したように、共圧延された二つの合金によって構成される、または「二合金」の鋳造によって得られるモノリシックシートメタル、すなわち、非複合シートメタルのいかなる解決方法も、自動車におけるレーザ溶接によるアセンブリとして従来技術で公知でないとはいえ、モノリシックシートメタルは、「Ｓｋｙ」社によるＴＩＧ法およびＭＩＧ法にしたがったアーク溶接への用途で開発され、米国特許第４８９７１２４号明細書の目的とされた。図２に定義した前記シートメタルの組成の領域は、Ｆｅ含有量が０．０５％〜０．５％であり、下記の群の少なくとも一つの元素：０．６％未満の含有量のＭｎ、０．３％未満の含有量のＣｒ、そのうえ０．３％未満の含有量のＺｒである。改善された成形性および腐食耐性と同様に、改善された溶接性が特許請求されている。
【００１４】
また、「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ５ＸＸＸ  ａｎｄ  ６ＸＸＸ  ｆｏｒ  ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｄｏｏｒ  Ｉｎｎｅｒ  Ｐａｎｅｌｓ  ａｎｄ  Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ａｎ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｄｅｓｉｇｎ」、Ａ．Ｗａｌｋｅｒ、Ｇ．Ｆｌｏｒｅｙ−Ｎｏｖｅｌｉｓ  Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ  ＳＡ；Ｂａｄ  Ｎａｕｈｅｉｍ−Ｄｏｏｒｓ  ａｎｄ  Ｃｌｏｓｕｒｅｓ  ｉｎ  Ｃａｒ  Ｂｏｄｙ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ２０１４および「Ｌａｓｅｒ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｗｅｌｄｉｎｇ  ｏｆ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｗｉｔｈｏｕｔ  ｆｉｌｌｅｒ」、Ｒ．Ｂｒｏｃｋｍａｎｎ（Ｔｒｕｍｐｆ）、Ｃ．Ｂａｓｓｉ（Ｎｏｖｅｌｉｓ）２０１２／０４／１９に記載されているように、多層製品は、「Ｎｏｖｅｌｉｓ」社によって開発された。
【００１５】
これは、スキン状の、ＡＡ４ＸＸＸ系合金製シートメタルのプレート化された「Ｎｏｖｅｌｉｓ  ６２００」合金製のコアまたは芯のあるシートメタル（Ｓｉの含有量は１２％で、共晶Ａｌ−Ｓｉの含有量よりわずかに少ない［Ｌａｓｅｒ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｗｅｌｄｉｎｇ  ｏｆ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｗｉｔｈｏｕｔ  ｆｉｌｌｅｒ」；Ｒ．Ｂｒｏｃｋｍａｎｎ（Ｔｒｕｍｐｆ）、Ｃ．Ｂａｓｓｉ（Ｎｏｖｅｌｉｓ）２０１２／０４／１９を参照］）から構成されるアセンブリである。その商品名は、６２００ＲＷまたは「Ｎｏｖｅｌｉｓ  Ａｄｖａｎｚ  ｓ２００  ＲＷ」である。それは、「Ｌａｓｅｒ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｗｅｌｄｉｎｇ  ｏｆ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｗｉｔｈｏｕｔ  ｆｉｌｌｅｒ」、Ｒ．Ｂｒｏｃｋｍａｎｎ（Ｔｒｕｍｐｆ）、Ｃ．Ｂａｓｓｉ（Ｎｏｖｅｌｉｓ）２０１２／０４／１９に詳細に記載されているように、フィラーワイヤ無しのリモートレーザ溶接のとき、改善された溶接性を示し、溶接されたジョイントでは亀裂を示さない。しかしながら、このタイプの非モノリシック製品は、コストおよびリサイクルの観点から理想的ではない。
【００１６】
特開２００６−１０４５８０号公報には、良好なパルスレーザ溶接性を示す３ＸＸＸ系アルミニウム合金製シートメタルが開示されており、その組成は、質量％表示で、Ｓｉ：０．２０超〜０．６０、Ｆｅ：０．２５〜０．５５、Ｃｕ：０．１０〜０．３５、Ｍｎ：０．９〜１．５、Ｍｇ：０．２５〜０．５５であり、残りはアルミニウムおよび不可避的不純物であり、Ｓｉ、Ｆｅ、ＣｕおよびＭｇの合計値は１．５質量％以下である。これらの３ＸＸＸ合金製シートメタルは、所望の機械特性を示さない。
【００１７】
米国特許出願公開第２００５／０１５５６７６号明細書には、Ｓｉ：２〜６、Ｍｇ＜０．４０、Ｃｕ＜０．３０、Ｚｎ＜０．３０、Ｆｅ＜０．５０、Ｔｉ＜０．３０、鋳型への接着性を減少させるためのＭｎ（０．３〜２）、Ｃｒ（０．１〜０．３）、Ｃｏ（０．１〜０．３）、Ｖ（０．１〜０．３）、またはＭｏ（０．１〜０．４）のような少なくとも一つの元素、および共晶を変更するためのＳｒ（５０〜５００ｐｐｍ）、Ｎａ（２０〜１００ｐｐｍ）またはＣａ（３０〜１２０ｐｐｍ）のような少なくとも一つの元素を含む合金で製作された圧力鋳造によって得られた安全部品または構造部品が記載されている。これらの鋳造製品は、所望の幾何学的および機械特性を示さない。
【００１８】
特開平７−１０９５３７号公報には、鋳造材、押出し材および鍛造材の何れにも適した亜共晶Ａｌ−Ｓｉ合金が記載されており、その組成は、重量％表示で、Ｓｉ：３．３〜５．５、Ｍｇ：０．２〜０．７、Ｔｉ：０．０１〜０．２、Ｂ：０．０００１〜０．０１、Ｆｅ≦０．２、Ｐ≦０．００５およびＣａ≦０．００５を含み、Ｐ／Ｃａの重量比≦１．０を満たす。これらの製品は、所望の幾何学的および機械特性を示さない。
【００１９】
米国特許出願公開第２００５／０１００４７３号明細書には、重量％表示で、Ｓｉ：４〜１２、Ｃｕ＜０．２、Ｍｇ：０．１〜０．５、Ｎｉ：０．２〜３．０、Ｆｅ：０．１〜０．７、Ｔｉ：０．１５〜０．３および残りはアルミニウムおよび不純物を含むアルミニウム合金および鋳造製品が記載されている。これらの鋳造製品は、所望の幾何学的および機械特性を示さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】米国特許第４８９７１２４号明細書
【特許文献２】特開２００６−１０４５８０号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０１５５６７６号明細書
【特許文献４】特開平７−１０９５３７号公報
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／０１００４７３号明細書
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】「Ｌａｓｅｒ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｗｅｌｄｉｎｇ  ｏｆ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｗｉｔｈｏｕｔ  ｆｉｌｌｅｒ」、Ｒ．Ｂｒｏｃｋｍａｎｎ（Ｔｒｕｍｐｆ）、Ｃ．Ｂａｓｓｉ（Ｎｏｖｅｌｉｓ）２０１２／０４／１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
自動車工業で広く使用されるＡＡ６ＸＸＸ系アルミニウム合金は、レーザ溶接による組立時の亀裂感度が極めて高いことで知られており、特に溶接ビード中で致命的な亀裂を発生させることがある。
【００２３】
解決しようとする課題は、フィラーワイヤ無しのリモートレーザ溶接による組立時に致命的な亀裂を形成しないアルミニウム合金製シートメタルの開発である。このアルミニウム合金製シートメタルは、機械強度、成形性および腐食性において、現在広く使用されているアルミニウム合金と同じ性能を示さなければならない。シートメタルの機械特性は、好ましくは、送出質別Ｔ４で、下記のように、Ｒｐ0.2≦１６０ＭＰａ、Ａｇ≧１８％、Ａ８０≧２０％、および塗装焼付け後（１８０℃で２０分に続く２％引張り加工硬化）Ｒｐ0.2≧１９０ＭＰａおよびＲｍ≧２４０ＭＰａである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、フィラーワイヤ無しのリモートレーザによるアルミニウム合金製モノリシック半完成品の溶接方法を目的とし、下記の段階を含む：
−少なくとも二つのアルミニウム合金製モノリシック半完成品の供給であって、その少なくとも一つは下記の組成（重量％）の圧延シートメタルである：
Ｓｉ：２．５〜１４、好ましくは２．５〜１０．０、さらに好ましくは２．７〜５．０
Ｆｅ：０．０５〜０．８０、好ましくは０．１５〜０．６０
Ｃｕ：≦０．２０、好ましくは≦０．１０さらに≦０．０５、および≦２００ｐｐｍさらに≦１００ｐｐｍでさえある
Ｍｇ：０．０５〜０．８、好ましくは０．２０〜０．８０、さらに好ましくは０．２０〜０．４０
Ｍｎ：≦０．７０、好ましくは≦０．３０
Ｃｒ：≦０．３５
Ｔｉ：０．０２〜０．３０
Ｓｒは５００ｐｐｍまで
Ｎａは２００ｐｐｍまで
Ｓｂは０．１５％まで、
他の元素は各々０．０５未満で総量０．１５未満、残りはアルミニウム、
但し、条件は、５．２Ｆｅ＋１．９５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−Ｍｇ≧７．０
−フィラーワイヤ無しのリモートレーザによるアルミニウム合金製半完成品の溶接。
【００２５】
好ましい一実施形態によると、前記半完成品は自動車の構造コンポーネント、さらに、自動車車両のスキンコンポーネントおよび自動車車両のドアコンポーネントも含む自動車のホワイトボディコンポーネントを形成する。
【００２６】
結局、本発明の目的は、少なくとも一つが上に定義したような組成を有し、前記に定義したような方法によって組み立てられる複数の半完成品から形成された、自動車車両の構造、ホワイトボディ、スキンまたはドアコンポーネントを同様に含む。
【００２７】
さらに、本発明の目的は、本発明による方法により得られるテーラードブランクである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】種々の二元合金について、クリークに「対する感応度」、または亀裂感度についての溶接された金属の化学組成の効果を示している。
【図２】米国特許第４８９７１２４号明細書による「Ｓｋｙ」社によって特許請求された組成の領域を示している。
【図３】レーザ溶接装置の典型的な形態を、１のレーザ溶接ビードとともに概略的に横断面で図示したものである。
【図４】黒色（２）で示されたアタッチメントまたはクランプを有する上面から見た同一のレーザ溶接装置を図示したものである。
【図５】材料のプレスへの適性の特性をＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ  Ｄｏｍｅ  Ｈｅｉｇｈｔ）の名称で当業者には公知のパラメータの値を測定するために使用されるツールのｍｍ単位のサイズを詳細に示している。
【図６】粒間腐食耐性の試験に使用されるサンプルの概略図である。
【図７】テーラードブランクの形成用の突合せ溶接装置の配置を概略的に図示している。
【図８】テーラードブランクの機械特性の測定用試験片採取を概略的に図示しており、ＲＤは圧延方向を意味する。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明による方法は、典型的には圧延シートメタルまたは押出形鋼である、アルミニウム合金製モノリシック半完成品の供給を含む。半完成品の少なくとも一つは圧延シートメタルである。本発明の一実施形態では、二つの半完成品の少なくとも二つは圧延シートメタルである。本発明の別の実施形態では、少なくとも一つの第二の半完成品は押出形鋼である。
【００３０】
モノリシックシートメタルの製造方法は、典型的には、鋳造、再加熱／均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化処理および焼入れを含む。
【００３１】
鋳造は、一般的にプレートの鉛直方向の半連続型でスカルピングが続くか、または場合によっては連続型である。
【００３２】
プレートの再加熱は、典型的には、約５５０℃の温度で少なくとも４時間実施され、それによって、シリコン含有量が１．２％より大きいとき、過剰なシリコン粒子を小球化し、外観が円形で、シートメタルの厚さ内に均質に分布する粒子が得られる。この温度は、好ましくは、考察する合金のソルバスとソリダスの間にある。
【００３３】
再加熱後、プレートは、典型的には、熱間圧延、次に冷間圧延を受ける。熱間圧延は、例えば、ドアの補強に使用されるＡＡ６ＸＸＸ系合金の冷間圧延と異ならない。
【００３４】
冷間圧延に続く溶体化処理は、典型的には、約５５０℃の温度で実施され、それによって、焼入れ前にＭｇおよび遊離Ｓｉを全て再結晶化し、再溶体化処理する。この温度は有利には、再加熱の場合と同様に、合金のソルバスとソリダスの間にある。
【００３５】
第二の半完成品が形鋼である場合、典型的な製造段階は類似している。
【００３６】
ビレットの鋳造はまた一般的に鉛直方向の半連続型であり、場合によってはスカルピングが続く。
【００３７】
その長さの切断前または後のビレットの再加熱は、典型的には、約５５０℃の温度で実施される。この温度は、好ましくは、考察する合金のソルバスとソリダスの間にある。
【００３８】
再加熱後、ビレットは、プレス上または別々に、焼入れおよび溶体化処理を伴って糸状にされる。
【００３９】
この場合、溶体化処理は、典型的には、約５５０℃の温度で実施され、それによって、焼入れ前にＭｇおよび遊離Ｓｉを全て再溶体化処理する。この温度は、より好ましくは、再加熱の場合と同様に、合金のソルバスとソリダスの間にある。
【００４０】
本発明による方法の前記圧延シートメタルの化学組成を下記に示す（重量％）：
Ｓｉ：２．５〜１４、好ましくは２．５〜１０．０、さらに好ましくは２．７〜５．０
Ｆｅ：０．０５〜０．８０、好ましくは０．１５〜０．６０
Ｃｕ：≦０．２０、好ましくは≦０．１０さらに≦０．０５、および≦２００ｐｐｍさらに≦１００ｐｐｍでさえある
Ｍｇ：０．０５〜０．８、好ましくは０．２０〜０．８０、さらに好ましくは０．２０〜０．４０
Ｍｎ：≦０．７０、好ましくは、≦０．３０
Ｃｒ：≦０．３５
Ｔｉ：０．０２〜０．３０
Ｓｒは５００ｐｐｍまで
Ｎａは２００ｐｐｍまで
Ｓｂは０．１５％まで、
他の元素は各々０．０５未満で総量０．１５未満、残りはアルミニウム、
但し、条件は、５．２Ｆｅ＋１．９５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−Ｍｇ≧７．０
【００４１】
このタイプの合金の構成元素に課される濃度範囲は、下記の理由で説明される。
【００４２】
Ｓｉ：最小含有量が２．５％のシリコンの存在によって、溶接性の顕著な改善を得ることが可能である。含有量が５％を超えると、成形性が減少し始め、１４％を超えると、および場合によっては１０．０％を超えると、問題になる。
シリコンの好ましい含有量は２．７〜５．０％である。
【００４３】
Ｆｅ：最小含有量が０．０５％のＦｅによって、予想外に溶接性を改善することができるが、一方、含有量が０．８０％を超えると、成形性が顕著に劣化する。
鉄の好ましい含有量は０．１５〜０．６０％である。
【００４４】
さらに、本出願人は、以下「条件Ａ」と呼ぶ条件「５．２Ｆｅ＋１．９５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−Ｍｇ≧７．０」が溶接性に特に好都合であることに気づいた。この式において、「Ｆｅ」、「Ｓｉ」、「Ｃｕ」および「Ｍｇ」は、重量％で表示したそれぞれ鉄、シリコン、銅およびマグネシウムの含有量である。
【００４５】
Ｃｕ：含有量が０．２０％を超えると、溶接性が明らかに劣化する。
好ましくは、銅の含有量は、≦０．１０％、さらに≦０．０５、および≦２００ｐｐｍさらに≦１００ｐｐｍでさえある。
【００４６】
Ｍｇ：０．０５％、および好ましくは０．２０％であるＭｇの最小含有量が、Ｍｇ2Ｓｉ沈殿物を十分に形成して、塗装焼付け後要求される機械特性を得るために必要である。溶接に対するその負の影響から、最大含有量は０．８０％に制限される。
マグネシウムの好ましい含有量は０．２０〜０．４０％である。
【００４７】
Ｃｒ：その含有量は０．３５％に制限される。
０．０５％またはそれ以上添加すると、硬化作用があるが、０．３５％を超えると、クロムは有害な金属間相を形成する。
クロムの好ましい含有量は０．０５〜０．２５％である。
【００４８】
Ｍｎ：その含有量は、０．７０％に制限される。マンガンを０．０５％より多く添加すると、固体溶液作用によって機械特性を増大させることが可能であるが、０．７０％を超えると、極めて強く成形性を劣化させ、その現象は既に０．３０％を超えると知覚できる。Ｍｎの好ましい含有量は０．０５〜０．３０％である。本発明の一実施形態では、Ｍｎの最大含有量は０．２％である。
【００４９】
Ｔｉ：この元素は固化構造を洗練させ、したがって、亀裂感度を減少させる作用があることが注目された。したがって、Ｔｉの最小含有量は０．０２％であることが必要である。反対に、鉛直方向の鋳造のとき、機械特性および成形性に有害な作用を有する一次相を形成しないように、０．３０％の最大含有量が要求される。
【００５０】
Ｓｒ：Ｓｒの添加は任意である。５００ｐｐｍ未満の含有量で、固化のときの共晶Ａｌ−Ｓｉの形状に作用することが可能であり、再加熱後および熱間圧延前に外観が円形で、均質に分配されたＳｉ粒子を得るのに好都合である。それを超えると、鋳造プレートでのガス発生作用が顕著になる。
ストロンチウムの好ましい含有量は、２００〜４００ｐｐｍである。
【００５１】
含有量が２００ｐｐｍ以下（好ましくは２０〜２００ｐｐｍ）のナトリウムＮａまたは含有量が０．１５％以下（好ましくは０．０４〜０．１５％）のアンチモンＳｂのような、いわゆる「調節剤」の他の元素の使用もまた可能である。
Ｎａの好ましい含有量は２０〜２００ｐｐｍである。
Ｓｂの好ましい含有量は０．０４〜０．１５％である。
好ましい一実施形態では、Ｓｒの添加のみが選択される。
【００５２】
本発明による方法で使用される圧延シートメタルの機械特性は、好ましくは、下記のように、送出質別Ｔ４で、Ｒｐ0.2≦１６０ＭＰａ、Ａｇ≧１８％、Ａ８０≧２０％、および２％引張り加工硬化に続く塗装焼付けの代表的な処理である１８０℃で２０分後、Ｒｐ0.2≧１７０ＭＰａ、および好ましくはＲｐ0.2≧１９０ＭＰａおよびＲｍ≧２４０ＭＰａである。好ましくは、使用される圧延シートメタルの厚さは０．５〜３ｍｍ、より好ましくは１〜２ｍｍである。
【００５３】
本発明による方法は特に、図３に図示したように重ね合わせによる溶接、または図７に図示したように突合せ配置の溶接で使用することが可能である。さらに、本発明による組成の前記圧延シートメタルを溶接のとき他の一つまたは複数の半完成品上、すなわち、レーザビームの衝撃の側に配置するとき、溶接時の亀裂傾向が明らかに小さくなることが分かった。この利点は、重ね合わせによる溶接の場合に得られる。したがって、好ましい一実施形態では、本発明による組成の圧延シートメタルは、レーザビームの衝撃の側に配置される。
【００５４】
好ましくは、突合せ溶接の配置によって、溶接後、好ましくは前記半完成品のうちの少なくとも二つが異なる厚さおよび／または異なる機械強度を有することを特徴とするテーラードブランクが得られる。
【００５５】
本発明は、また、複数の半完成品から構成されるテーラードブランクであって、その少なくとも一つが本発明による組成を有する圧延シートメタルであり、本発明によるフィラーワイヤ無しの溶接方法による突合せ溶接によって組立てられるテーラードブランクに関する。本発明によるテーラードブランクは有利であり、特に、溶接後のＲｍ／質別Ｔ４におけるＲｍの比は０．８より大きく、溶接後のＲｍは、図８に図示されるような、圧延方向に垂直な向きで採取した試験片について測定されている。
【００５６】
本発明の本質的な利点は、「リモートレーザ溶接」の名称で当業者に広く公知の溶接方法である、フィラーワイヤ無しのリモートレーザによる溶接のとき特に改善された溶接性、および、自動車部品に従来から使用されているＡＡ６ＸＸＸ系の合金の特性に少なくとも匹敵する成形特性および腐食耐性の特性を示す、モノリシック圧延シートメタルを使用する可能性である。
【００５７】
目的とする用途は、ホワイトボディ部品、スキン部品またはドア部品と同様に構造部品もカバーする。
【００５８】
前記半完成品が自動車構造コンポーネントまたは自動車ホワイトボディコンポーネントまたは自動車車両スキンコンポーネントまたは自動車車両ドアコンポーネントから形成される本発明による方法は有利である。
【００５９】
［実施例］
テストした化学組成は下記の表１に要約される。
【００６０】
【表１】
0006796090.tif 000002
【００６１】
参照番号２５および２６は、自動車ボディに極めて広く使用されているＡＡ６０１６型合金に対応することが分かるであろう。
【００６２】
製造／方法パラメータは下記の表２に要約される。
【００６３】
【表２】
0006796090.tif 000003
【００６４】
［溶接試験］
レーザ溶接は、図３および４の概略図に応じて、１．２ｍｍのシートメタルによって、同一の化学組成の１．７ｍｍのシートメタルを被覆することによって実施される。
各合金について、１６の溶接ビードが形成される。
使用するレーザ溶接パラメータを下記に示す：
−レーザ電力：３ｋＷ
−溶接速度：３．４ｍ／分
−フィラーワイヤ無し
−保護ガス無し
【００６５】
［亀裂の評価］
各溶接ビードについて、横断面を作成する。
コーティングおよび研磨後、各断面を光学顕微鏡で観察して、ビード内に生じ得る亀裂のサイズを測定する。
次に、１６の断面について平均を作成して、平均亀裂を得る。
また、長さが一定の長さより大きい亀裂部分を測定することも可能である。
この場合、各合金について、亀裂の平均長さ、長さが上のシートメタルの厚さの０．２倍を超える亀裂部分、および長さが上のシートメタルの厚さの０．４倍を超える亀裂部分が測定される。
この全体は下記の表３に要約される。
【００６６】
【表３】
0006796090.tif 000004
【００６７】
最初に、約５％さらにそれ以上の含有量までＳｉを添加するとき従来のＡＡ６ＸＸＸ系の合金に類似の特性の保持は、先行技術では先験的に知られておらず、この作用に言及するいかなる例も本出願人による文献に挙げられていなかったことに注目することがふさわしい。
【００６８】
実施例１７、１８、１９および２０の比較は、Ｓｉの含有量をほぼ２から４．５％に増加させると、亀裂の平均長さが０．５３から０．０６に減少し、溶接時の長さが上のシートメタルの厚さの０．２倍を超える亀裂部分は、０．５６から０に減少することを示す。
【００６９】
さらに、含有量が１．２％を超えると、１０μｍまで測定可能である、Ｓｉダイアモンド粒子が微細構造内に形成される。文献のいかなる結果もそのような化学組成およびそのような微細構造を有する特性を示さない。
【００７０】
他方、溶接性に対する鉄のこの作用は、先行技術との別の相違点を構成する：実施例２１、１８および２２の比較はＦｅの興味深い作用を特に示している。実際、制限されたＳｉ含有量（２．７％）では、Ｆｅの含有量を０．２５％から０．５９％に移行すると、溶接性を改善することが可能である：亀裂の平均長さは０．５９から０．１４に減少し、溶接時の長さが上のシートメタルの厚さの０．４倍を超える亀裂部分は、０．６９から、０．２５を通過して、０に減少する。
【００７１】
この作用は、いかなる参照文献にも説明を見つけることができないし、亀裂感度の減少に対する鉄のポジティブな影響の証拠さえも見つけることができない。
【００７２】
同様に、実施例２１、２２および２３を特に実施例４、１６および２１と比較すると、条件Ａの溶接について、極めてポジティブな作用が実証される。
【００７３】
さらに、表３の実施例１９の結果を実施例２３および２４と比較すると、銅の負の作用が示される。
【００７４】
［引張り試験］
常温での引張り試験は、規格ＮＦ  ＥＮ  ＩＳＯ  ６８９２−１によって、シートメタルとして広く使用されており、規格の添付書類Ｂの表Ｂ．１の試験片２タイプに対応する幾何学の非比例試験片で実施された。これらの試験片は特に幅２０ｍｍであり、較正された長さ１２０ｍｍである。破損後の伸びパーセントは、８０ｍｍベースの伸縮計を使用して測定され、したがって、規格に応じてＡ80と記される。
【００７５】
規格ＩＳＯ  ６８９２−１：２００９（Ｆ）（１９頁）の段落２０．３の注に記載されているように、「伸びパーセントの比較は、指標間の長さまたは伸縮計のベースの長さ、横断面の形状および面積が同じとき、または、比例係数ｋが同じときのみ可能である」ことに言及されるのは重要である。
【００７６】
特に、５０ｍｍの伸縮計をベースにして測定した伸びパーセントの値Ａ50を８０ｍｍの伸縮計をベースにして測定した伸びパーセントの値Ａ80と直接比較することは不可能である。同じ材料から採取した同じ幾何学形状の試験片の特定の場合では、伸びパーセントの値Ａ50は伸びパーセントの値Ａ80より高く、下記の関係Ａ50＝Ａｇ＋（Ａ80−Ａｇ）*８０／５０（但し、％表示のＡｇは最大力に対する塑性伸張であり、「一般化された伸び」または「締め付け伸び」とも呼ばれる）によって与えられる。
【００７７】
結果は下記の表４に要約される。
【００７８】
【表４】
0006796090.tif 000005
【００７９】
特に実施例３、６、およびとりわけ２０および２２で、「解決しようとする課題」の段落で要求される機械特性条件を大きく変更することなく、溶接品質の改善が実現されることが注目される。
【００８０】
［ＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ  Ｄｏｍｅ  Ｈｅｉｇｈｔ）の測定］
ＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ  Ｄｏｍｅ  Ｈｅｉｇｈｔ）のこれらの測定は、この実施例の様々なシートメタルのプレス性能を特徴付けるために実施された。
【００８１】
パラメータＬＤＨは、厚さ０．５〜３．０ｍｍのシートメタルのプレス適性の評価に広く使用される。それは多数の出版物、とくにＲ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、「Ｔｈｅ  ＬＤＨ  ｔｅｓｔ  ｔｏ  ｅｖａｌｕａｔｅ  ｓｈｅｅｔ  ｍｅｔａｌ  ｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ−Ｆｉｎａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＬＤＨ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｄｅｅｐ  Ｄｒａｗｉｎｇ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｇｒｏｕｐ」、ＳＡＥ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｄｅｔｒｏｉｔ、１９９３、ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  Ｎｏ．９３０８１５の対象となった。これは、フレームで周縁部が固定されたブランクのプレス試験である。ブランク締め圧力はフレーム内でのスライドを防止するように制御される。サイズ１２０×１６０ｍｍのブランクは平面ひずみに類似した方法で負荷をかけられる。使用されるパンチは半球体である。
【００８２】
図５は、このテストを実施するために使用されるツールのサイズを詳細に示している。
【００８３】
パンチおよびシートメタル間の潤滑化はグラファイトグリース（グリースＳｈｅｌｌ  ＨＤＭ２）によって確実にされる。パンチの降下速度は５０ｍｍ／分である。いわゆるＬＤＨ値は破損でのパンチの移動値、すなわち、プレスの深さ限界である。それは、実際、三つの試験の平均に対応し、測定０．２ｍｍについて９５％の信頼区間を与える。
【００８４】
下記の表５は、厚さ２．５ｍｍの前述のシートメタルから裁断した１２０×１６０ｍｍの試験片で、１６０ｍｍのサイズは圧延方向に平行に配置して得られたパラメータＬＤＨ値を示す。
【００８５】
【表５】
0006796090.tif 000006
【００８６】
特に実施例３、６、２０および２２で、「ＬＤＨ」値によって表される成形性を大きく変更することなく、溶接品質の改善が実現されることが注目される。
【００８７】
また、参照番号２５および２６は、自動車ボディに極めて広く使用されているＡＡ６０１６型合金に対応することが思い出される。
【００８８】
［腐食耐性の評価］
規格ＩＳＯ  １１８６４による粒間腐食試験は、周囲温度でホットソーダ（５質量％）および硝酸（７０質量％）でのストリッピング後、（乾燥保温器での維持により得られる）温度３０℃で２４時間、塩化ナトリウム（３０ｇ／ｌ）および塩酸（１０ｍｌ／ｌ）の溶液中に図６による試験片を浸漬させることからなる。サンプルのサイズは４０ｍｍ（圧延方向）×３０ｍｍ×厚さである。
【００８９】
発生する腐食の深さのタイプは、金属の顕微鏡写真断面の検討によって決定される。各サンプルについて、腐食の深さの中央値および最大値を測定する。
【００９０】
結果は下記の表６に要約される。
【００９１】
【表６】
0006796090.tif 000007
【００９２】
特に、実施例１、２、３および６および、とりわけ１８、１９および２０、同様に２２、２３および２４において、特に腐食耐性を変更せずに溶接品質の改善が実現されることが再度注目される。
【００９３】
［突合せ溶接試験］
テーラードブランクを得るための突合せ溶接試験は、図７の概略図にしたがって実施された。厚さ１．２ｍｍのシートメタルおよび厚さ１．７ｍｍのシートメタルを使用した。本発明による合金２０製のアセンブリおよび参照例の合金２６製のアセンブリをテストした。
使用するレーザ溶接パラメータを下記に示す：
−レーザ電力：３ｋＷ
−溶接速度：３．４ｍ／分
−フィラーワイヤ無し
−保護ガス無し
【００９４】
引張り試験を実施するために、図８にしたがって、サンプルを採取した。ＲＤは圧延方向を示す。
【００９５】
得られた機械特性は、下記の表７で与えられる。
【００９６】
【表７】
0006796090.tif 000008
【００９７】
本発明による合金製のアセンブリは、溶接後のＲｍ／Ｒｍ  Ｔ４の比によって評価された溶接性能が０．８より大きく、参照例の合金より３０％高いことを示す。さらに、溶接されたアセンブリの全体の伸びは、本発明による製品では０．５％から２．６％に増大する。
【符号の説明】
【００９８】
１  レーザ溶接ビード
２  レーザ溶接装置
【図１】
0006796090.tif 000009
【図２】
0006796090.tif 000010
【図３】
0006796090.tif 000011
【図４】
0006796090.tif 000012
【図５】
0006796090.tif 000013
【図６】
0006796090.tif 000014
【図７】
0006796090.tif 000015
【図８】
0006796090.tif 000016