[发明专利]电弧角焊接头及其制造方法

说明书

提供提高焊趾部的表层的硬度从而抑制裂纹的发生、并且使板厚方向的热影响区狭窄从而抑制了裂纹进展的疲劳强度优异的电弧焊接头及其制造方法。一种电弧角焊接头，是通过对至少两个金属构件进行电弧角焊而形成的电弧角焊接头，其特征在于，在包含至少一个金属构件的所述电弧角焊的焊趾部、和该金属构件的表面的通过所述电弧角焊而产生的热影响区的边界的区域具有通过激光照射而形成的重熔部，所述重熔部是从所述金属构件的表面到该金属构件的板厚的1/2以下的深度的范围，在所述金属构件的板厚方向上，距离重熔边界部为0.1mm的深度处的热影响区中的原始奥氏体的平均有效结晶粒径为20μm以下，所述重熔边界部为所述金属构件的表面的所述重熔部的边界。

技术领域

本发明涉及电弧角焊接头及其制造方法，是特别适合于汽车钢板等薄钢板的电弧角焊接头的制造的发明。

背景技术

一直以来，在汽车领域为了环境保全而要求通过车体的轻量化来提高燃油经济性并且提高碰撞安全性。为此，为了使用高强度钢板来薄壁化,并且将车体结构最适化来谋求车体的轻量化和碰撞安全性的提高,迄今为止进行了各种努力。

对于谋求车体的轻量化的高强度钢板,也要求大的疲劳强度。特别是悬架臂和副车架等的行走部分构件,其焊接部分的疲劳强度变得更重要。由于在焊接部分中存在应力集中、残余应力,因此即使母材的强度增加,疲劳强度也不会增加。

对于这样的课题，在专利文献1、2中提出了下述技术：采用TIG电弧热源、等离子热源对焊道进行重熔(再熔融)，来修整形状，由此谋求应力集中的降低。但是，由于这些技术需要技能，因此难以稳定地控制焊道形状。

另外，如果采用TIG电弧热源、等离子热源对焊道进行重熔，则对于薄板构件而言，由于变得热量输入过多，因此存在HAZ的材质劣化、使疲劳强度降低这样的问题。

另外，在专利文献3中公开了下述技术：通过使用激光热源，将焊趾部加热至焊缝金属没有熔融的程度的温度，来使焊缝金属侧硬化，降低仅集中于焊缝金属的应变。另外，在专利文献4中公开了下述技术：通过使用激光热源，将焊趾部加热至钢板没有熔融的程度的温度，来谋求残余应力降低。但是，专利文献3、4的加热温度为焊缝金属的熔点以下的温度，淬火变得不十分，因此对于薄板焊接接头而言，存在得不到充分的疲劳强度提高效果的问题。

另外，专利文献5中公开的薄钢板的搭接电弧角焊接头的制造方法,是着眼于下板表面上的焊道趾部成为疲劳破坏的起点、焊接接头的疲劳强度根据其硬度而变化的技术。该制造方法，是设想形成搭接角焊道的趾部的部位，预先采用TIG电弧等高能量照射手段对该部位照射高能量，形成熔融凝固部之后，以趾部与上述熔融凝固部重合的方式进行搭接电弧角焊，由此来使焊道趾部硬度上升，使疲劳强度提高。但是，即使预先通过高能量热源的照射来使与趾部相当的部位硬化，也有由于搭接电弧角焊时的再热而导致趾部软化的情况，有时得不到充分的疲劳强度提高效果。

另外，专利文献6公开了下述内容：通过以焊接接头的焊道的趾部为中心，使用等离子体对焊道和钢板进行重熔，来顺畅地形成上述趾部近边，并抑制由交变应力所致的应力集中。但是，由于被重熔了的部分及其附近的金属组织在重熔前后发生变化，因此有可能不能够充分改善疲劳特性。

图1是表示使用了上板1和下板2的以往的搭接角焊接头的裂纹发生位置的局部放大截面图。由于在焊道3中存在起因于不连续的形状的应力集中、由于焊缝金属的收缩而产生的拉伸残余应力，因此如图1所示，发生裂纹的部位为焊趾部3b，裂纹4的大部分在HAZ5中扩展。专利文献1～5都不是意图抑制由HAZ的材质劣化引起的疲劳强度的降低、或者抑制HAZ中的裂纹进展的文献，在提高使用了抗拉强度为780MPa以上的高强度钢板的电弧焊接接头的疲劳强度方面得不到充分的效果。