[發明專利]電弧點焊接頭及其制造方法

有效

• 申請號: 201480037805.1
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN105358282B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 古迫誠司;兒玉真二;宮崎康信;及川初彥
• 申請（專利權）人: 新日鐵住金株式會社
• 主分類號: B23K9/007
• 分類號: B23K9/007;B23K9/02;B23K9/23;B23K9/235;C22C38/00;C22C38/06;C22C38/38
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 陳建全

技術領域

本發明涉及電弧點焊接頭及其制造方法。

背景技術

近年來，例如在汽車領域內，為了減輕車身和提高碰撞安全性，高強度鋼板的使用有所增加，使用的高強度鋼板的強度也越來越高。

在使用了上述的高強度鋼的車身的組裝或部件的安裝等工序中，主要使用基于電阻焊接的點焊。

點焊由于需要從鋼板的兩面側壓接電極，所以無法適用于具有封閉截面的構件等。因此，對于無法點焊的部位是采用基于電弧焊接的電弧點焊(別名是塞焊)。

發明內容

發明要解決的問題

點焊部的接合強度是用沿剪切方向施加拉伸載荷后測定的抗拉剪切強度(TSS)和沿剝離方向施加拉伸載荷后測定的十字抗拉強度(CTS)來評價。

已經知道，隨著鋼板的抗拉強度的增加，該抗拉剪切強度和十字抗拉強度是按照圖6所示的關系發生變化。

即，抗拉剪切強度隨著鋼板的抗拉強度的上升而增加，而十字抗拉強度在鋼板的抗拉強度為590MPa前后時達到飽和，隨著鋼板的抗拉強度繼續上升而下降。

當點焊抗拉強度超過590MPa的高強度鋼板時，伴隨著母材鋼板的淬透性的提高，會產生熔核的韌性和延展性的下降。另外，在施加點焊的十字抗拉強度那樣的剝離載荷時，鋼板的強度變得越高，應力越容易集中于焊接金屬(熔核)端部。進而，特別是當加壓較高時或發生了分散時，點焊部的鋼板厚度比周圍變薄，相對于載荷施加的應力水平進一步上升。由于這些原因， 在鋼板強度較高時，點焊時的焊接部的十字抗拉強度下降。

與此相對，電弧點焊由于能夠使鋼板貫通來焊接，并由焊接金屬形成堆高部，所以可以獲得比點焊更高的接頭強度?？墒?，對于抗拉強度為980MPa以上的高強度鋼板的重疊焊接來說，與點焊同樣，存在著隨著鋼板的抗拉強度上升，十字抗拉強度下降而難以獲得高的接頭強度的問題。

針對該問題，本發明者們在先前的日本特開2013-10139號公報中提出了一種下述的電弧點焊接頭：使得從重疊的高強度鋼板的一方鋼板的表面熔融至另一方鋼板的背面側，并且將分別從一方鋼板的表面和另一方鋼板的背面突出地形成的焊道的焊道直徑按照與鋼板板厚的關系設定為適當范圍，進而將母材硬度Hv與焊道的硬度Hv的關系控制為適當范圍。由此，即使在鋼板強度較高的情況下，焊接部的韌性和延展性也不會下降，得到高的十字抗拉強度和抗拉剪切強度這兩者，實現了具有優良的接頭強度的焊接接頭。

本發明者們進一步研究將日本特開2013-10139號公報中記載的技術適用于碳含量較高的鋼板，結果發現了下述問題：將使用了碳含量為0.3質量％以上的高碳鋼的鋼板和使用了碳含量為0.07質量％以上的高碳鋼的鋼板進行電弧點焊時，存在著難以獲得規定的接頭強度的困難。

因此，本發明的目的是：提供在使用了碳含量為0.3質量％以上的高強度鋼的鋼板與使用了碳含量為0.07質量％以上的高碳鋼的鋼板的電弧點焊中抗拉剪切強度和十字抗拉強度這兩者的強度都優良的電弧點焊接頭及其制造方法。

解決問題的手段

為了通過電弧點焊獲得高的接頭強度、特別是高的十字抗拉強度，在重疊的鋼板的表背面確保固定的堆高部的高度是重要的。

從該觀點出發，對于將使用了碳含量為0.3質量％以上的高碳鋼的鋼板和使用了碳含量為0.07質量％以上的高碳鋼的鋼板進行電弧點焊時難以獲得高的十字抗拉強度的原因進行了研究。其結果判明，在含有使用了上述高碳鋼的鋼板的板組中，焊接金屬容易垂落，對于日本特開2013-10139號公報中記載的1道次的焊接來說，即使抑制熱量輸入量而在背面側形成規定高度的堆高部，也存在著在焊矩側難以形成規定高度的堆高部的問題。

因此，為了解決該問題，設計了用2道次實施焊接的方案。確認了如果 通過第1道次的焊接使得熔融到重疊的鋼板中的與電弧照射側相反一側的鋼板的背面，從而在背面側形成規定高度的堆高部，通過第2道次在電弧照射側的鋼板的表面側形成規定高度的堆高部，則即使是至少一方鋼板是碳含量超過0.3質量％的高強度鋼板的電弧點焊，也能夠在鋼板的表背面形成充分高度的堆高部。進而，對用于獲得具有高強度的焊接接頭所必要的條件進行了研究，從而完成了本發明。