(57)【要約】  第１ブランクと第２ブランクを接合する方法が開示されている。第１ブランク及び第２ブランクの少なくとも一方は、アルミニウム又はアルミニウム合金の少なくとも１つの層を含む。この方法は、第２ブランクに接合される第１ブランクの第１部分を選択し、第１部分に接合される第２ブランクの第２部分を選択することと、溶接部に金属粉末を供給しながら、第２部分に第１部分を溶接することとを含み、第１ブランクの第１部分及び２ブランクの第２部分、並びに溶接部における金属粉末が、溶接中に溶融し、金属粉末第１部分及び第２部分と混合され、金属粉末はガンマジェニック元素を含む鉄系粉末である。本開示はさらに、このような方法を用いて得られたブランク及び製品に関する。【選択図】１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ブランクと第２ブランクであって、少なくとも一方が、アルミニウム又はアルミニウム合金の少なくとも１つの層を含む第１ブランクと第２ブランクを接合する方法において、
前記第２ブランクに接合される前記第１ブランクの第１部分を選択し、前記第１部分に接合される前記第２ブランクの第２部分を選択することと、
溶接部に金属粉末を供給しながら、ツインスポット溶接で、前記第２部分に前記第１部分を溶接することとを含み、
前記第１ブランクの前記第１部分及び前記第２ブランクの前記第２部分、並びに前記溶接部における前記金属粉末が溶接中に溶融し、前記金属粉末が前記溶融した前記第１部分及び前記第２部分と混合され、
前記金属粉末がガンマジェニック元素を含む鉄系粉末である、方法。
【請求項２】
前記ツインスポット溶接が垂直ツインスポット溶接を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ツインスポット溶接が平行ツインスポット溶接を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記金属粉末の粒径が、２０−１８０ミクロンであり、２０−１２５ミクロンであってもよい、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記金属粉末の平均粒径が、５０−８０ミクロンである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記鉄系粉末の組成が、重量パーセントで、０％−０．０３％の炭素、２．０−３．０％モリブデン、１０％−１４％のニッケル、１．０−２．０％のマンガン、１６−１８％のクロム、０．０−１．０％のシリコン、残りは鉄及び不可避的不純物である、請求項１から５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記溶接することが、３ｋＷ−１６ｋＷのパワー、あるいは４−１０のｋＷのパワーであってもよい、レーザを用いて溶接することを含む、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記溶接することが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用いて溶接することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記溶接部に前記金属粉末を供給することが、前記溶接部にガス−粉末流を送り込むことを含む、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガス−粉末流を供給することが、前記第１部分に対して１５°−６０°の角度で、あるいは３０°−４５°であってもよい角度で、前記ガス−粉末流を送り込むことを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１ブランク及び前記第２ブランクが突合せ接合され、前記第１部分が前記第１ブランクのエッジであり、前記第２部分が前記第２ブランクのエッジである、請求項１から１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１ブランク及び／又は前記第２ブランクが、前記アルミニウム又はアルミニウム合金の層を含むコーティングがなされた鋼基材を含む、請求項１から１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１ブランク及び／又は前記第２ブランクが、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている、請求項１から１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
製品を形成するための方法であって、
請求項１から１３の何れか一項に記載の方法に係る第１ブランク及び第２ブランクを接合する方法を含む、ブランクを形成することと、
前記ブランクを加熱することと、
加熱された前記ブランクを熱変形させ、その後焼き入れすることとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、２つのブランクを結合するための方法、及び２つのブランクを接合した後に製品を得るための方法に関する。本開示はさらに、これらの方法の何れかによって得られる製品に関する。
【０００２】
本出願は、２０１３年１２月１２日に出願された欧州特許出願第１３３８２５０６．７号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
低コストで部品を軽量化することを目的とした、新たな材料及び金属片を生成するための方法の開発は、自動車産業において最も重要である。これらの目的を達成するために、業界は、超高強度鋼（ＵＨＳＳ）を開発した。超高強度鋼は、質量単位あたりの最大強度が最適化されており、かつ有効な成形特性を示す。この超高強度鋼は、熱処理の後に、微細構造が得られるように設計されている。微細構造は、良好な機械的性質を与え、鋼ブランクを、特定の自動車部品に形成するために用いられるホットスタンプ工程に、特に適したものとしている。ホットスタンプ工程中に、鋼ブランクが腐食雰囲気にさらされることから、鋼は、通常、浸食及び酸化を回避するために塗装されている。
【０００４】
構造要件を尊重しつつ、部品の重量を最小化にする試みで、いわゆる「テーラードブランク」技術を使用することができる。これらの技術では、部品は、異なる厚さ、サイズ、及び特性を有するいくつかのブランクを溶接することによって得られる複合金属ブランクから形成され得る。少なくとも理論的には、この種の技術を用いて材料の使用を最適化することができる。厚さの異なるブランクを接合してもよいし、例えば、必要とされ状況におけるそれぞれの材料の、特定の特性を用いて、鋼ブランクを、塗装された鋼ブランクと接合してもよい。
【０００５】
これらのブランクは、「エッジ対エッジ」で溶接され得る（「突合せ接合」）。このような、いわゆるテーラードブランクは、ホットスタンプされ、その後自動車部品を形成するために製造されるように設計されている。テーラード溶接されたブランクは、ドア、Ｂピラー、ビーム、床等の構造部品に用いられ得る。
【０００６】
同様に「パッチワーク」ブランクが知られている。「パッチワーク」ブランクでは、いくつかのブランクは、必ずしも「エッジ対エッジ」で溶接されるのではなく、ブランク同士の部分的又は全体的な重なりが用いられ得る。
【０００７】
自動車産業で使用される鋼の一例は、２２ＭｎＢ５鋼である。形成プロセス中の脱炭及びスケール形成を回避するために、２２ＭｎＢ５は、アルミニウムシリコンで塗装される。ＡｒｃｅｌｏｒＭｉｔｔａｌ社から市販されているＵｓｉｂｏｒ（登録商標）１５００Ｐ及びＤｕｃｔｉｂｏｒ（登録商標）５００Ｐが、テーラードブランク及びパッチワークブランクに用いられる鋼の例である。
【０００８】
パッチワークブランク及びテーラードブランクは、他の産業でも使用され得、有用であり得る。
【０００９】
Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標）１５００Ｐは、フェライト−パーライト相で提供される。これは、均質なパターンで分布する微細粒組織である。力学的性質は、この構造に関連する。加熱、ホットスタンププロセス、及びその後の焼き入れの後に、マルテンサイト微細構造が生成される。その結果、最大強さ及び降伏強度が顕著に増加する。
【００１０】
Ｕｓｉｂｏｒの組成は、重量パーセントで以下に要約される（残りは鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物である）。
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【００１１】
前述したように、侵食及び酸化損傷を防止するために、Ｕｓｉｂｏｒ１５００にはアルミニウムシリコン（ＡｌＳｉ）塗装がなされる。しかし、この塗装には、その溶接挙動に関連して重大な不具合があった。Ｕｓｉｂｏｒブランクを、他の手段なしに溶接しようとすると、塗装されたアルミニウムが溶接領域に流入する場合があり、これにより、得られる部品の機械的性質の重要な低下を引き起こし、溶接部における弱い割れ目の可能性を高める場合がある。
【００１２】
この問題を克服するために、溶接ギャップに近い領域の、塗装の一部を（例えばレーザによる除去によって）除去する方法が独国実用新案第２０２００７０１８８３２号に提案されている。この方法は、（テーラード）ブランク及び部品を製造するために、追加工程が必要とされ、この追加工程には反復性があるにもかかわらず、この追加工程は、こすり取るべき部分の数が多く、複雑な品質処理を必要とするという欠点を有する。この欠点は、溶接工程のコスト増加をもたらし、業界における技術競争力を制限する。
【００１３】
国際公開第２０１３／０４５４９７号には、塗装板金を突合せ溶接する方法が開示されている。ガス−粉末流の形態の、少なくとも１種類の粉末溶接添加剤は、２ｍ／秒〜５０ｍ／秒の速度で溶接溶融物に送り込まれる。溶接部に粉末添加剤の混合を達成するために比較的高い速度が必要とされる。
【００１４】
溶接部に入ったアルミニウムに起因する溶接不良の問題は、塗装された鋼の溶接板又はブランクから知られているだけでなく、例えば２つのアルミニウムブランクを溶接する際や、鋼ブランク（塗装されていても、いなくてもよい）をアルミニウムブランクと溶接する際にも見られる。
【００１５】
本明細書においては、ブランクは、１つ又は複数の処理工程（例えば、変形、機械加工、表面処理等）をこれから受けなければならない物品とみなすことができる。これらの物品は、実質的に平板であってもよいし、より複雑な形状を有してもよい。
【００１６】
本明細書に記載される溶接方法の例では、このような欠点が回避、又は少なくとも部分的に低減される。
【発明の概要】
【００１７】
第１態様では、本開示は、第１ブランクと第２ブランクを接合する方法であって、第１ブランク及び第２ブランクの少なくとも一方が、アルミニウム又はアルミニウム合金の少なくとも１つの層を含む方法を提供する。この方法は、第２ブランクに接合される第１ブランクの第１部分を選択し、第１部分に接合される第２ブランクの第２部分を選択することと、溶接部に金属粉末を供給しながら、第１部分を第２部分にツインスポット溶接することとを含む。ブランクの第１部分及び第２部分、並びに溶接部における金属粉末は、溶接中に溶融し、溶融した金属粉末が、溶融した第１部分及び第２部分と混合される。金属粉末はガンマジェニック（ｇａｍｍａｇｅｎｉｃ）元素を含む鉄系粉末である。
【００１８】
本態様によれば、アルミニウムが溶接部に存在し得るが、このことにより、ホットスタンプ等の熱変形処理後の機械的特性が悪くなることはない。ガンマジェニック元素を含む鉄系粉末が溶接部に導入され、溶融したアルミニウムと混合されるので、加熱によりオーステナイト（ガンマ鉄、γ−Ｆｅ）を得ることができる。熱変形後の焼き入れ中、良好な機械的特性を与えるマルテンサイト微細構造を得ることができる。
【００１９】
ツインスポット溶接において、溶融溶接は、２つの焦点で同時に行われる。２つのスポットは、溶接の方向と平行（平行ツインビームスポット）又は溶接の方向に垂直（垂直ツインビームスポット）であってもよい。垂直ツインスポットは、より広い溶融プールをもたらし、少なくとも理論的には、より広い加熱領域に起因して、キーホール溶接ではなく、伝達溶接（ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ  ｗｅｌｄ）をもたらし得る。平行ツインスポット（一方が他方の後ろにある）は、溶接中の熱勾配がより低い。
【００２０】
理論にしばられることなく、本発明者らは、ｎ個のツインスポット溶接、溶接部のマランゴニ効果、及び溶接部における粉末の混合を、溶接部で生成された「渦」により向上させることができると考えている。
【００２１】
ツインスポット溶接を用いた例では、レーザパワーが均等又は不均等に２つの溶接スポットに分割され得る。
【００２２】
したがって、ある従来技術の方法で提案されているように、アルミニウム層又はアルミニウム合金層を除去する必要がない。例えば、塗装された鋼ブランクを溶接する際、中間処理工程は、もはや不要であるので、より迅速かつ安価に行うことができる。
【００２３】
ガンマジェニック元素は、本明細書では、ガンマ相、すなわちオーステナイト相を促進する化学元素として理解されるべきである。ガンマジェニック元素は、ニッケル（Ｎｉ）、炭素（Ｃ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、及び窒素（Ｎ）を含む群から選択することができる。例えば硬度促進（モリブデン（Ｍｏ）は、適切な元素である）及び／又は耐食性（この場合では、シリコン（Ｓｉ）及びクロム（Ｃｒ）が適切な成分である）等の他の要因も、金属粉末の組成に考慮することができる。
【００２４】
アルミニウム合金は、本明細書では、アルミニウムが主元素である金属合金として理解されるべきである。
【００２５】
粉末内のガンマジェニック元素量は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ（チタン）等のアルファジェニック（ａｌｐｈａｇｅｎｉｃ）元素の存在を補償するために十分であることが好ましい。アルファジェニック元素はアルファ鉄（フェライト）の形成を促進する。このことは、ホットスタンプ及び焼き入れ後に得られる微細構造が、マトリックスのマルテンサイトベイナイト、及びデルタフェライトを含む場合があることから、機械的特性の低減につながる可能性がある。
【００２６】
いくつかの実施形態では、粉末の粒径は２０−１８０ミクロンであり、２０−１２５ミクロンであってもよい。粉末の平均粒径は、４５−９０ミクロン、又は５０−８０ミクロンであってもよい。発明者らは、これらの粒径は、溶接部における粉末の侵入及び混合を高める可能性があることを見出した。溶接部の全体にわたる十分な混合は、最終生成物の機械的特性を高める。
【００２７】
いくつかの実施形態では、鉄系粉末の組成は、重量で、０％−０．０３％の炭素、２．０−３．０％のモリブデン、１０％−１４％のニッケル、１．０−２．０％のマンガン、１６−１８％のクロム、０．０−１．０％のシリコン、残りは鉄及び不可避的不純物であってもよい。発明者らは、この混合物の粉末は、最終成果物すなわち、ホットスタンプ及び焼き入れ後に、非常に良好な機械的特性及び耐侵食性をもたらすことを見出した。
【００２８】
いくつかの実施形態では、溶接することは、３ｋＷ−１６ｋＷパワーのレーザを用いて溶接することを含むことができる。レーザパワーは、４−１０ｋＷであってもよい。レーザパワーは、ブランクの第１部分及び第２部分を溶融させるのに十分でなければならない。好ましくは、ブランクの厚さ全体にわたって粉末が存在するように、ブランクの第１部分及び第２部分は、厚さ全体に沿って溶融する。このように、結果として得られる、最終成果物の微細構造を向上させることができる。
【００２９】
本発明者らは、（典型的には０．７−４ｍｍの範囲の厚さの）典型的なブランクを溶融させるために、３ｋＷ−５ｋＷで十分であることを見出した。この範囲の上部に近づくように溶接機のパワーを上げると、溶接速度を高めることができる。
【００３０】
Ｎｄ−ＹＡＧ（ネオジウム添加イットリウムアルミニウムガーネット）レーザを使用してもよい。これらのレーザは市販されており、実証済みの技術を構成している。この種のレーザは、ブランクの部分を溶融させるのに十分なパワーを有しており、レーザの焦点の幅が変化することを可能にし、したがって溶接部の幅が変化することを可能にする。スポットのサイズを増加させると溶接処理を高速化することができるのに対し、「スポット」のサイズを低減すると、エネルギー密度が増加する。溶接スポットを極めて効果的に制御することができ、この種のレーザを用いると、ツインスポット溶接や、ウェービングスポット溶接（ｗａｉｖｉｎｇ  ｓｐｏｔ  ｗｅｌｄｉｎｇ）を含む種々のタイプの溶接が可能である。いくつかの例では、ヘリウム又はヘリウム系ガスをシールドガスとして用いてもよい。あるいは、アルゴン系ガスを用いることができる。シールドガスの流量は、例えば１リットル／分−１５リットル／分で変化させてもよい。
【００３１】
代替例において、十分なパワーを有するＣＯ２レーザを用いることができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、溶接部に金属粉末を供給することは、溶接部にガス−粉末流を送り込むことを含んでもよい。特定の実施に応じて、窒素が搬送ガスとして使用されてもよい。代替実施形態では、金属粉末が、予めブランクの第１部分及び第２部分に沿って堆積されている。
【００３３】
いくつかの実施形態では、ガス−粉末流を送り込むことは、第１部分に対して１５°−６０°の角度で、ガス−粉末流を送り込むことを含んでもよい。第１部分に対する角度は、３０°−約４５°であってもよい。本発明者らは、このような角度の横型ノズルで粉末を供給することによって粉末の混合が促進されることを見出した。他の例において、パワーを同軸（レーザと同軸）に送り込むことが行われ得る。ガス−粉末流は、溶接部に向けて、溶接部の前方又は後方（溶接方向で見て）から送り込まれ得る。
【００３４】
前述した様々な方法が、２つのブランクを付き合わせ接合することによって、例えばテーラードブランクを形成するために用いられ得る。２つのブランクの一方又は両方は、アルミニウム又はアルミニウム合金の層を含む塗装がなされた鋼基材を備え得る。特に、ＡｌＳｉ塗装を用いることができる。例には、Ｕｓｉｂｏｒ又はＤｕｃｔｉｂｏｒブランクの使用が含まれる。他の例では、第１ブランク及び／又は第２ブランクは、アルミニウム又はアルミニウム合金で作られ得る。
【００３５】
第２態様においては、本開示は、ブランクを形成することを含む製品を形成する方法を提供する。ブランクを形成することは、前述された任意の方法にしたがって、第１のブランクと第２のブランクを接合し、その後ブランクを加熱し、加熱ブランクを熱変形すること、及び最後に焼き入れする方法を含む。加熱することは、変形前に炉で加熱処理することを含んでもよい。熱変形には、例えば、ホットスタンプ又は深絞りが含まれ得る。
【００３６】
本発明の実施形態の、さらなる目的、利点及び特徴は、以下の説明により、又は本発明の実施によって学ぶことにより、当業者に明らかになるだろう。
【００３７】
本発明の特定の実施形態を、非限定的な例として以下に添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１ａ−１ｂ】２つのブランクを接合する第１例を概略的に示す。
【図２ａ−２ｄ】溶接部に粉末を送り込むことと組み合わせて、ツインスポット溶接の様々な配置を概略的に示す。
【図３】２つのブランクを接合する他の例を概略的に示す。
【図４】２つのブランクを接合するさらに他の例を概略的に示す。
【図５】本明細書に記載の接合方法を用いて作成した試験片の応力−歪み曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１ａ及び１ｂは、第１ブランクＡを第２ブランクＢと接合する方法の第１例を模式的に示す図である。第１ブランクの第１部分、すなわち領域Ａ１が、第２ブランクの第２部分又は領域Ｂ２と接合される。この例では、２つのブランクに対して突合せ接合、すなわちエッジ−エッジ溶接が行われる。
【００４０】
この例では、両方のブランクＡ及びＢは、例えばＵｓｉｂｏｒ１５００Ｐ（登録商標）等の鋼が塗装されたものであってもよい。両方のブランクは、塗装２がなされた鋼基材１を備えている。塗布されるのは、アルミニウムシリコン（Ａｌ８７Ｓｉ１０Ｆｅ３）である。塗装処理に起因して、得られる塗装は、金属合金層４及び金属間層３を有している。
【００４１】
図１ｂは、接合方法をさらに示す。模式的に示されているのは、レーザビームを出射するレーザヘッド２１を有するレーザ溶接機２０である。ノズル３１を有する粉末供給装置３０も模式的に示されている。ガス−粉末流は、矢印で模式的に示すようにノズル３１から出ることができる。
【００４２】
ガス−粉末流は、こうして溶接部１０に送り込まれ得る。レーザパワーは、ブランクの厚さ全体に沿って両ブランクを実質的に溶融するのに十分である。粉末が溶融物に供給され、したがって、溶接部１０全体にわたって十分に混合され得る。
【００４３】
簡略化のため、（ツインスポットではなく）シングルスポットのみを図１に示す。
【００４４】
ここでは溶接前に鋼基材の塗装２を除去する必要がないので、製造が単純化され、スピードアップすることがわかる。これにより、大幅なコスト削減がもたらされ得る。同時に、鉄及び十分なガンマジェニック元素を含む適当な組成の粉末は、Ｕｓｉｂｏｒの標準の熱処理後、及びホットスタンプ等の熱変形プロセス後に良好な機械的特性が得られることを保証し得る。溶接部における粉末の混合は、ツインスポット溶接を用いることにより、向上される。
【００４５】
Ｕｓｉｂｏｒブランクの標準的な処理は、母材鋼を（特に）オーステナイト化するために、例えば炉内で、得られたブランクを加熱することである。そしてブランクは、例えばバンパービーム又はバンパーピラーを形成するためにホットスタンプされてもよい。熱変形後の焼き入れ中、良好な機械的特性を与えるマルテンサイト微細構造を得ることができる。標準的な処理は、本明細書で提案された接合方法によって、どのようにも影響を受けない。特に、鉄と共に溶接部に供給される粉末のガンマジェニック元素のおかげで、アルミニウムが存在するにもかかわらず、溶接部においてマルテンサイト組織も得られる。
【００４６】
ガス−粉末流は、第１及び第２ブランクに対して異なる角度で溶接部に向けて送り込まれ得る。発明者らは、溶接部における粉末の非常に良好な混合物が、約３０°−４５°の角度を用いて得られることを見出した。
【００４７】
図２ａ〜２ｄは、溶接部に粉末を送り込むことと組み合わせて、レーザツインスポット溶接の様々な配置を模式的に示す。各図において、第１ブランクＡが、溶接シームＣに沿って第２ブランクＢに接合される。符号２５は、ツインスポットを示している。各図中の矢印は溶接方向を示している。符号３０は粉末供給装置である。
【００４８】
図２ａは、垂直ツインスポットを示している（溶接シームに垂直な線に沿って、スポットが互いに隣接して配置されている）。粉末は、「横方向に」、すなわちレーザの隣から送り込まれてもよい。粉末は、レーザのすぐ隣から（図２ｄに示すように）、又は図２ａ及び図２ｃのようにレーザの前方又は後方から（溶接方向に従って）送り込まれてもよい。粉末は、また図２ｂ、２ｄにおけるように、レーザの前方から送り込まれてもよい。
【００４９】
図２ｂは、平行ツインスポット溶接を示している。すなわちこのスポットは、溶接シームに平行な線に沿って配置されている。図２ｄは、いくつかの例では、溶接部に向けて粉末を送り込むために１つより多い粉末供給装置３０、３３が用いられ得ることを示している。
【００５０】
平行ツインスポット溶接の一態様は、材料が受ける温度勾配が小さいことである。垂直ツインスポット溶接の一側面は、溶接部が拡大され、したがって粉末の混合がより容易になることである。発明者らは、これら配置の両方をテストし、両方を良好に動作させられることを見出した。
【００５１】
図３は、２つのブランクを接合する他の例を模式的に示す。ブランクＡの第１領域Ａ１は、ブランクＢの領域Ｂ２に略垂直に接合される。溶接は、ブランクＢの左側から（図３に示されているように）及び／又はブランクの右側から行ってもよい。
【００５２】
ブランクの第１部及び第２部を溶融させるのに十分なパワーを有する溶接機２０、例えばＮＤ：ＹＡＧレーザを用いることができる。ガス−粉末流（矢印付きの破線で示す）が、（溶接ビームに対して）同軸状に、溶接ゾーンＣに向けて送り込まれてもよい。
【００５３】
簡略化のため、（ツインスポットではなく）シングルスポットのみを図３に示す。
【００５４】
図４は、２つのブランクを接合する、さらに他の例を模式的に示す。この例において、厚さの異なるブランクＡ、Ｂは、溶接シームＣに沿って突合せ接合される。また、この例では、溶接機２０と、粉末供給装置３０及びノズル３１からのガス−粉末流が同軸配置されている。同軸（溶接ビームに対して）に配置されたシールドガス流路４０から溶接部の周囲に供給されるシールドガス流４５が概略的に示されている。
【００５５】
簡略化のため、（ツインスポットではなく）シングルスポットのみを図４に示す。
【００５６】
本明細書にここまで示したすべての例において、平板ブランクが互いに接合される。本明細書で開示された方法の例は、異なる形状のブランクにも適用され得ることは明らかである。
【００５７】
ブランクの溶融、及び鉄系粉末を介したガンマジェニック元素との混合の概念実証のための初期試験後、発明者らは、ガス−粉末流を（同軸に、又は横方向に）送り込むこと、ツインスポット（平行、垂直、レーザの前方、レーザの後方）、シールドガス（イエス又はノー）、粉末流の速度、レーザの速度、及びレーザの位置に関して最適化するために、広範な試験を行った。
【００５８】
これらの試験では、厚さ１．３ｍｍの、第１の平坦なＵｓｉｂｏｒ板は、厚さ１．７ｍｍの第２の平坦なＵｓｉｂｏｒ板と突合せ接合される。これらの試験では、ＮＤ：ＹＡＧレーザを３．５ｋＷのパワーで使用した。ツインスポット溶接は、溶接部全体にわたる粉末の混合が向上するため、シングルスポット溶接よりも良好に機能することが期待されたため、ツインスポット溶接が選択された。両スポットには、全レーザパワーの５０％を与えた。
【００５９】
溶接部に送り込まれる粉末は、例えばＨｏｇａｎａｓ社から市販されているＡｌＳｉ３１６Ｌである。粉末の組成は、重量パーセントで、０％−０．０３％の炭素、２．０−３．０％のモリブデン、１０％−１４％のニッケル、１．０−２．０％のマンガン、１６−１８％のクロム、０．０−１．０％のシリコン、並びに、残りは鉄及び不可避的不純物である。主な粒径を４５−９０ミクロンとした。この組成により、加熱、熱変形、及び焼き入れ後に良好な機械的特性（例えば硬度、引張強度）が得られることが判明した。また、このような粉末を用いて良好な耐食性が得られることが判明した。
【００６０】
クロム及びケイ素の追加は、耐食性の助けとなり、モリブデンは、硬度を高める助けとなる。粉末中に存在するガンマジェニック元素は、ニッケル、炭素、マンガン等である。
【００６１】
溶接後、得られたブランクに、熱変形、焼き入れを含む「通常処理」を行った。その後、得られた生成物から、標準引張強度試験用の試験片が切り出された。測定されたパラメータは、ＭＰａ単位の最大引張強度（ＵＴＳ）、ＭＰａ単位の降伏強度、％単位の破断点伸び、ビッカース硬度を含み、さらに溶接領域の微細構造が、分析装置を用いて検査された。
【００６２】
これらの結果は、同じ処理、すなわち熱変形及び焼き入れを含む、同じ熱サイクルを行った、溶接されていないＵｓｉｂｏｒ製品と比較することができる。溶接が、標準的な非溶接材料よりもはるかに弱いか否かを示すことができるので、この比較は重要である。
【００６３】
異なる試験に用いたＵｓｉｂｏｒ１５００（登録商標）の場合には、以下の基準値が適用された。すなわち、１，３００−１，６５０ＭＰａの最大引張強度、９５０−１，２５０ＭＰａの降伏強度（０．２％）、５％の破断点伸びＡ５０、４００−５２０のビッカース硬度ＨＶ１０である。
【００６４】
最大引張強度及び降伏強度の場合には、溶接されていないＵｓｉｂｏｒ製品の範囲で、ＵＴＳとみなされる良好な性能が得られる。
【００６５】
最後に、引張強度試験における破断の点が考慮される。破断点が、溶接領域、又は熱影響部（ＨＡＺ）にはなかったとする、いくつかの結果が得られた。これは、これら試験における溶接領域が、基材と同等又はそれより強いことを意味する。
【００６６】
多くの試験で、１，３００−１，６００ＭＰａの最大引張強度が見られた。また、５％以上の破断点伸びも、多くの試験で見られた。溶接領域におけるビッカース硬度ＨＶ１０も一般に４００−５２０の範囲内であった。
【００６７】
本発明者らは、同軸配置が用いられたいくつかのサンプルも良好に動作したものの、特にガス−粉末流の横方向に送り込むことが良好な結果をもたらすことを見出した。同時に、粉末流を前方から送り込むこと及び後方から送り込むことによっても良好な結果が得られることが示された。また、平行ツインスポットと、直交ツインスポットの両方について、良い結果が得られる。シールドガスの有無は、得られる結果に大きな影響を有していないことがわかった。溶接表面までの距離、及びブランクのエッジに対する変位（異なる厚さのブランクを有することに起因する）は、共に結果に影響するため、好ましくは、これらは他のパラメータと共に最適化されるべきである。
【００６８】
図５は、垂直ツインスポット溶接と、粉末を後方から送り込むことを用いた１つのサンプルで得られた応力−歪み曲線を示す図である。約１，５００ＭＰａのＵＴＳに達したことがわかる。
【００６９】
本発明の、いくつかの特定の実施形態及び例のみを本明細書で開示したが、本発明の他の代替実施形態及び／又は使用法、並びに明確な修正形態及び均等物が可能であることは、同業者には理解されるであろう。さらに、本発明は、説明した特定の実施形態のすべての可能な組み合わせを対象としている。したがって、本発明の範囲は、特定の実施形態によって限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲を公正に読むことによってのみ決定されるべきである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
2016531753.tif 000005
【図２ａ】
2016531753.tif 000006
【図２ｂ】
2016531753.tif 000007
【図２ｃ】
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【図２ｄ】
2016531753.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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