焊接构造部件和焊接方法_4

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度分布具有峰值为约610HV的角状的形状,热影响部5和熔融凝固部4的硬 度为580~620HV的平坦的硬度分布。
[0200] 对实施例1和比较例1的点焊部3的硬度分布进行比较。可知在实施例1中,没 有在比较例1的热影响部5的最外侧产生的角,硬度整体上降低。熔融凝固部4的中央部 的硬度为约530~550HV左右,为比母材的硬度465HV高约85HV的硬度。
[0201] 实施例1的点焊部3的硬度分布,与在施加低频电力之后利用电炉进行回火的热 处理的比较例3相比熔融凝固部4的中央部的硬度稍低,但是能够获得大致类似的硬度分 布。
[0202] 图16是表示比较例2中制作的点焊部件1的点焊部3的大致中央截面的硬度分 布的一例的图。图16的纵轴是维氏硬度(HV)。点焊前的钢板(母材)2的维氏硬度(HV) 是465Hz左右。比较例2的中央截面的硬度分布能够获得与比较例1相比角部的强度增大、 熔核部的硬度下降的Μ型的硬度分布。
[0203] (熔核端部截面的组织观察)
[0204] 图17是表示进行了钢板2的焊接部的组织观察的区域的截面图,图18(a)~(d) 是分别表示实施例1、比较例1、比较例2和比较例3的熔核端部截面的组织的光学像。倍 率是1000倍。钢板2的焊接部的表面的金属组织是利用专利文献4和非专利文献2中公 开的电解研磨法进行平坦化而得到的。
[0205] 如图18(a)所示,实施例1的熔核端部截面的组织是回火马氏体组织。如图18(b) 所示,比较例1的熔核端部截面的组织是淬火马氏体组织。如图18(c)所示,比较例2的熔 核端部截面的组织是类似于实施例1的回火马氏体组织的组织。如图18(d)所示,比较例 3的熔核端部截面的组织是回火马氏体组织。
[0206] 对实施例1和比较例2、3的焊接试料进行十字拉伸试验,求出断裂载荷F(kN)。
[0207] 图19是表示实施例1、比较例1和比较例3的十字拉伸试验的、拉伸即行程与载荷 F的关系的图表,图20是表示比较例2的十字拉伸试验的行程与载荷F的关系的图表。图 21是表示因十字拉伸试验而断裂的焊接部的熔核截面的光学像,(a)是实施例1,(b)是比 较例1,(c)是比较例2,(d)是比较例3。
[0208] 如图19所示,可知十字拉伸试验的拉伸、即行程按比较例1、比较例3、实施例1的 顺序增大。如图20所示,可知比较例2的十字拉伸试验的行程呈现与比较例3类似的特性。
[0209] 基于上述十字拉伸试验的结果可知实施例1的焊接试料的强度较大。
[0210] 实施例1的焊接构造部件1的样本数是5个。
[0211] 在熔核直径为6mm的情况下,各焊接构造部件1的断裂载荷分别是8. 39kN、 8. 02kN、7. 90kN、7. 26kN、8. 64kN,断裂载荷的平均值FAV是8. 04kN,作为断裂载荷的最大值 与最小值之差的范围R为1. 38kN,标准偏差(σ )是0. 47kN,断裂载荷的平均值FAV与熔核 直径之比(FAV/ND)是1. 34kN/mm。实施例1的各焊接构造部件1的断裂如图21(a)所示, 都是塞子断裂。通过十字拉伸试验获得的各测量值汇集在表1中示出。
[0215] 断裂模式〇:塞子断裂、可看作塞子断裂
[0216] X :界面断裂、部分塞子断裂
[0217] 对比较例1的焊接试料进行十字拉伸试验,求出断裂载荷F(kN)。比较例1的焊接 构造部件的样本数是5个。
[0218] 在熔核直径为6mm的情况下,各焊接构造部件的断裂载荷分别是4. 6kN、4. 20kN、 4. 50kN、4. 59kN、4. 36kN,断裂载荷的平均值FAV是4. 45kN,作为断裂载荷的最大值与最小值 之差的范围R为〇. 40kN,标准偏差(σ )是0. 15kN,断裂载荷的平均值FAV与熔核直径之比 (FAV/ND)是0. 74kN/mm。比较例1的各焊接构造部件的断裂如图21(b)所示,是界面断裂或 部分塞子断裂。
[0219] 对比较例2的焊接试料进行十字拉伸试验,求出断裂载荷F(kN)。比较例2的焊接 构造部件的样本数是5个。
[0220] 在熔核直径为6_的情况下,各焊接构造部件的断裂载荷分别是7. 00kN、6. 79kN、 7. 46kN、6. 96kN、7. 59kN,断裂载荷的平均值FAV是7. 16kN,作为断裂载荷的最大值与最小值 之差的范围R为〇. 80kN,标准偏差(σ )是0. 31kN,断裂载荷的平均值FAV与熔核直径之比 (FAV/ND)是1. 2kN/mm。比较例2的各焊接构造部件的断裂如图21(c)所示,是部分塞子断 裂。
[0221] 比较例2是在比较例1的低频电力的第二通电与第三通电之间设置有冷却期间的 焊接试料。基于上述结果,在比较例2中,与比较例1相比,十字拉伸试验的断裂载荷F增 大,断裂模式也不产生比较例1的界面断裂,能够获得部分塞子断裂,但是不能获得实施例 1和后述的比较例3的完全的塞子断裂。
[0222] 对比较例3的焊接试料进行十字拉伸试验,求出断裂载荷F(kN)。比较例3的焊接 构造部件的样本数是5个。
[0223] 在熔核直径为6mm的情况下,各焊接构造部件的断裂载荷分别是7. 75kN、7. 60kN、 7. 95kN、8. 15kN、8. llkN,断裂载荷的平均值FAV是7. 91kN,作为断裂载荷的最大值与最小值 之差的范围R为〇. 55kN,标准偏差(σ )是〇. 21kN,断裂载荷的平均值FAV与熔核直径之比 (FAV/ND)是1. 32kN/mm。比较例3的各焊接构造部件的断裂如图21(d)所示,是塞子断裂。
[0224] 图22是表示实施例1、比较例1和比较例3中制作的点焊部件1的断裂载荷的图。 图22的纵轴是断裂载荷(kN)。如图22所示,实施例1、比较例1和比较例3的平均断裂载 荷分别是8. 04kN、4. 45kN、7. 91kN。基于十字拉伸试验可知,实施例1的焊接试料的断裂载 荷是比较例1的约2倍,并且能够获得与比较例3的断裂载荷同样的强度。而且,在实施例 1的十字拉伸试验的断裂模式中,与比较例3的断裂模式同样地能够实现塞子断裂(参照图 10 (c)和(d))。也就是说,与比较例1和比较例2的断裂模式为界面断裂或部分塞子断裂 相比,可知在实施例1中断裂模式也得到了改善。
[0225] (小径熔核的形成)
[0226] 在实际的点焊中,因电极14的尖前端的变形和磨耗,直径减少。因此,在流过相同 电流的情况下,电极14的电流密度逐渐变化。一般而言,在点焊中,如果焊接次数、即点焊 (shot)次数增加,则电极14的电流密度下降,结果是有熔核直径减小的趋势。如上所述,熔 核直径由低频的第二通电时的电流值决定。减小第二通电时的电流值进行点焊,以使熔核 直径为小于6mm的5. 4mm、4. 9mm、4. 4_。点焊的其它条件与电极14的直径为6mm的实施例 1、比较例1和比较例3的情况相同。
[0227] (实施例1中小径熔核的形成)
[0228] 使第二通电时的电流值为6. 5kA、6. OkA、5. 5kA,使熔核直径分别为5. 4mm、4. 9mm、 4. 4_。第二通电时的周期数为14个周期。焊接构造部件1的样本数是5个。这些条件在 后述的比较例1和比较例3中也是同样的。
[0229] 在熔核直径为5. 4mm的情况下,各焊接构造部件1的断裂载荷分别是7. 21kN、 6. 82kN、7. 15kN、6. 96kN、6. 26kN,断裂载荷的平均值 FAV是 6. 88kN,范围 R 是 0. 95kN,标准偏 差(σ )是 〇· 34kN,FAV/ND 是 1. 27kN/mm。
[0230] 在熔核直径为4. 9mm的情况下,各焊接构造部件1的断裂载荷分别是5. 70kN、 5. 84kN、5. 87kN、5. 60kN、5. 68kN,断裂载荷的平均值 FAV是 5. 74kN,范围 R 是 0. 27kN,标准偏 差(σ )是 〇· l〇kN,FAV/ND 是 1. 17kN/mm。
[0231] 在熔核直径为4. 4mm的情况下,各焊接构造部件1的断裂载荷分别是5. 99kN、 6. 28kN、5. 99kN、5. 59kN、5. 55kN,断裂载荷的平均值 FAV是 5. 88kN,范围 R 是 0. 73kN,标准偏 差(σ )是〇. 27kN,FAV/ND是1. 34kN/mm。将通过上述十字拉伸试验得到的各测量值汇集在 表2中示出,其中也包括熔核直径为6mm的情况。
[0235] (比较例1中小径熔核的形成)
[0236] 使第二通电时的电流值与实施例1相同,制作熔核直径分别为5. 4mm、4. 9mm、 4. 4mm的焊接构造部件。焊接构造部件的样本数为5个。
[0237] 在熔核直径为5. 4mm的情况下,各焊接构造部件的断裂载荷分别是3. 03kN、 3. 03kN、2. 89kN、3. 22kN、3. 10kN,断裂载荷的平均值 FAV是 3. 05kN,范围 R 是 0· 33kN,标准偏 差(σ )是〇. llkN,FAV/ND是0. 57kN/mm。在熔核直径为4. 9mm的情况下,各焊接构造部件的 断裂载荷分别是2. 90kN、3. 36kN、3. 44kN、3. 12kN、3. 02kN,断裂载荷的平均值FAV是3. 17kN, 范围R是0· 54kN,标准偏差(σ )是〇· 20kN,FAV/ND是0· 65kN/mm。在熔核直径为4. 4mm的 情况下,各焊接构造部件的断裂载荷分别是2. 61kN、2. 50kN、2. 23kN、2. 16kN、2. 80kN,断裂 载荷的平均值FAV是2. 46kN,范围R是0· 64kN,标准偏差(σ )是〇· 24kN,F AV/ND是0· 56kN/ _。将通过上述十字拉伸试验得到的各测量值汇集在表3中示出,其中也包括熔核直径为 6mm的情况。
[0240] (比较例3中小径熔核的形成)
[0241] 使第二通电时的电流值与实施例1相同,制作熔核直径分别为5. 4mm、4. 9mm、 4. 4mm的焊接构造部件。焊接构造部件1的样本数为5个。
[0242] 在熔核直径为5. 4mm的情况下,各焊接构造部件的断裂载荷分别是5. 73kN、 6. 39kN、7. 72kN、7. 06kN、6. 50kN,断裂载荷的平均值 FAV是 6. 68kN,范围 R 是 1. 99kN,标准偏 差(σ )是〇. 67kN,FAV/ND是1. 24kN/mm。在熔核直径为4. 9mm的情况下,各焊接构造部件的 断裂载荷分别是6. 03kN、6. 62kN、6. 64kN、5. 66kN、5. 60kN,断裂载荷的平均值FAV是6. llkN, 范围R是1. 04kN,标准偏差(σ )是〇· 45kN,FAV/ND是1. 25kN/mm。在熔核直径为4. 4mm的 情况下,各焊接构造部件的断裂载荷分别是5. 34kN、5. 91kN、5. 77kN、5. 13kN、5. 16kN,断裂 载荷的平均值FAV是5. 46kN,范围R是0· 78kN,标准偏差(σ )是〇· 32kN,F AV/ND是1. 24kN/ _。将通过上述十字拉伸试验得到的各测量值汇集在表4中示出,其中也包括熔核直径为 6mm的情况。
[0243] (表 4)
[0244]
[0245] 图23是表示实施例1、比较例1和比较例3中制作的点焊部件1的断裂载荷与熔 核直径的关系的图。图23的纵轴是断裂载荷(kN),横轴是熔核直径(mm)。如图23所示, 实施例1的焊接构造部件1的十字拉伸试验时的断裂载荷能够容易得到大约6~8kN以上。 这些值是作为比较例1的情况下的断裂载荷的2~4kN以上的大致2倍以上,是与在低频 通电后用电炉实施了热处理的比较例3的情况相同的断裂载荷。在实施例1中,在调整了 后期加热的高频电力的情况下,本发明的焊接构造部件1的十字拉伸试验时的断裂载荷在 熔核直径为6mm的情况下也能够为8kN以上。该断裂载荷是现有的焊接构造部件、即比较 例1的断裂载荷的2倍以上的强度。因此,由实施例1的焊接构造部件1得到的断裂载荷 与仅低频电源16的点焊的情况下的比较例1相比,能够显著提高断裂载荷。
[0246] 图24是表示实施例1、比较例1和比较例3中制作的点焊部件1的拉伸试验后的 外观光学像,(a)表示实施例1,(b)表示比较例1,(c)表示比较例3。从图24可知,在
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