电弧点焊方法与流程

本发明涉及电弧点焊方法。
背景技术：
：在汽车领域，伴随着近来的低油耗化和尾气的限制，车体的轻量化正被推进。随之而来的是，在用于车体零件的薄钢板中，采用抗拉强度高于780mpa这样的高强度钢板的情况也在增加，今后，高强度化还会进行。另外，对于成形为车体零件这样复杂的零件形状的结构物，在要求高强度的同时，还要求有高冲压成形性。因此，作为使这些性能并立的钢板，所处的倾向是使用进一步增加c量的钢板。另一方面，在车体的组装和零件的接合中，主要使用有电阻点焊。在此，虽然向钢板添加c对于钢板的高强度化和冲压成形性的提高有效，但是在进行电阻点焊时，热影响部(haz)因焊接热而产生马氏体，会过度硬化脆化，因此存在强度降低和裂纹发生等焊接性显著降低这样的问题。另一方面，作为代替电阻点焊的焊接手法，已知有电弧点焊。例如，在专利文献1中记述，在高张力钢板重合并经电弧点焊的电弧点焊接头中，通过将高张力钢板的母材硬度与焊接金属硬度的关系控制在适当范围，而能够确保焊接金属的强度，得到高十字拉伸强度，能够得到接头强度优异的电弧点焊接头。另外，作为用于电弧点焊的焊丝，已知有使用作为一般通用品的ygw11、ygw15、ygw18、ygw19所相当的fe低于98.5质量％的焊丝的电弧点焊，但在使c量进一步增加的钢板中，存在这样的问题，即在haz造成脆性断裂，得不到充分的cts。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国特开2013－10139号公报在专利文献1中记述，通过使焊接金属与钢板的硬度等同，从而提高接头强度。但是，在专利文献1中，关于haz的脆化未予以任何考虑。另外，作为焊丝，使用的是ygw11、ygw15、ygw18、ygw19这样通用的焊丝。在此情况下，作为母材若使用c量高的钢板，则haz的脆化显著，认为无法得到充分的接头强度而造成脆性断裂。技术实现要素：因此，本发明的目的在于，提供一种电弧点焊方法，其即使在使用c量高的钢板时，也能够防止脆性断裂，得到高接头强度。本发明者们为了达成所述目而反复锐意研究的结果发现，通过使用在特定量以上含有fe的焊丝，并且将作为母材的钢板的碳当量与所形成的焊接金属的碳当量的比调整到特定的范围内，则能够达成该目的，从而完成本发明。即，本发明涉及电弧点焊方法，其特征在于，是使用由下式(1)表示的碳当量ceqbm为0.35以上的钢板的电弧点焊方法，使用含有fe在98.5质量％以上的焊丝且所形成的焊接金属的由下式(2)表示的碳当量ceqwm相对于所述钢板的碳当量ceqbm的比即ceqwm/ceqbm为0.2～1.0。ceqbm＝[c]bm+[mn]bm/6+([cu]bm+[ni]bm)/15+([cr]bm+[mo]bm+[v]bm)/5(1)(其中，[c]bm、[mn]bm、[cu]bm、[ni]bm、[cr]bm、[mo]bm和[v]bm分别表示所述钢板中的c、mn、cu、ni、cr、mo和v的含量(质量％)。)ceqwm＝[c]wm+[mn]wm/6+([cu]wm+[ni]wm)/15+([cr]wm+[mo]wm+[v]wm)/5(2)(其中，[c]wm、[mn]wm、[cu]wm、[ni]wm、[cr]wm、[mo]wm和[v]wm分别表示所述焊接金属中的c、mn、cu、ni、cr、mo和v的含量(质量％)。)在上述电弧点焊方法中，所述焊丝的由下式(3)表示的碳当量ceqw也可以为0.3以下。ceqw＝[c]w+[mn]w/6+([cu]w+[ni]w)/15+([cr]w+[mo]w)/5(3)(其中，[c]w、[mn]w、[cu]w、[ni]w、[cr]w和[mo]w分别表示所述焊丝中的c、mn、cu、ni、cr和mo的含量(质量％)。)在上述电弧点焊方法中，线能量也可以为5.5kj以下。在上述电弧点焊方法中，对于电弧照射一侧的第一钢板和第二钢板，使所述第一钢板的背面与所述第二钢板的表面重合而进行电弧点焊时，设所述焊接金属的所述第一钢板的表面的焊道直径为r1，设所述焊接金属的所述第二钢板的表面的焊道直径为r2，r1和r2满足下式(4)，并且在通过所述焊接金属的中心且与所述钢板的板厚平行的方向的所述焊接金属的截面中，设相当于从所述第一钢板的表面突出的所述焊接金属的区域为第一区域，设相当于从所述第二钢板的背面突出的所述焊接金属的区域为第二区域，设所述第一区域和所述第二区域以外的区域为第三区域时，由下式(6)表示的x也可以为0.2～0.8。0.2≤(r2/r1)≤1.0(4)x＝(第一区域的面积+第二区域的面积)/(第一区域的面积+第二区域的面积+第三区域的面积)(6)在上述电弧点焊方法中，所述焊接金属的维氏硬度相对于所述钢板的维氏硬度的比(所述焊接金属的维氏硬度/所述钢板的维氏硬度)也可以是0.3～1.2。根据本发明的电弧点焊方法，即使在使用c量高的钢板时，也能够防止脆性断裂而得到高接头强度。附图说明图1是表示在由本发明的一个实施方式的电弧点焊方法得到的焊接结构物中，断裂进展方向的截面示意图。图2是表示在由本发明的一个实施方式的电弧点焊方法得到的焊接结构物中，断裂进展方向的截面示意图。图3是表示由本发明的一个实施方式的电弧点焊方法得到的焊接结构物的截面示意图。图4是表示十字拉伸试验的情况的概要图。具体实施方式以下，就用于实施本发明的方式，详细加以说明。还有，本发明不限定于以下说明的实施方式。另外，在本说明书中，以质量为基准的百分率(质量％)与以重量基准的百分率(重量％)同义。本实施方式的电弧点焊方法(以下，也称为本电弧点焊方法)，是使用由下式(1)表示的碳当量ceqbm为0.35以上的钢板的电弧点焊方法，其中，使用含有fe为98.5质量％以上的焊丝，并且，所形成的焊接金属的由下式(2)表示的碳当量ceqwm相对于钢板的碳当量ceqbm的比ceqwm/ceqbm为0.2～1.0。ceqbm＝[c]bm+[mn]bm/6+([cu]bm+[ni]bm)/15+([cr]bm+[mo]bm+[v]bm)/5(1)(其中，[c]bm、[mn]bm、[cu]bm、[ni]bm、[cr]bm、[mo]bm和[v]bm分别表示钢板中的c、mn、cu、ni、cr、mo和v的含量(质量％)。)ceqwm＝[c]wm+[mn]wm/6+([cu]wm+[ni]wm)/15+([cr]wm+[mo]wm+[v]wm)/5(2)(其中，[c]wm、[mn]wm、[cu]wm、[ni]wm、[cr]wm、[mo]wm和[v]wm分别表示焊接金属中的c、mn、cu、ni、cr、mo和v的含量(质量％)。)母材的碳当量ceqbm对于作为焊接金属与母材的界面的熔合线部的脆化带来巨大的影响。在此，钢板的碳当量ceqbm为0.35以上时，在熔合线部邻域产生马氏体。马氏体非常硬，其硬度为hv700以上，具有脆的性质，因此遭受大的载荷时，成为诱发脆性断裂的原因。本电弧点焊方法，其目的在于，即使在这种情况下，仍防止脆性断裂而得到高接头强度，因此，以使用碳当量ceqbm为0.35以上的钢板(以下，也称为高c钢板)作为母材的情况为对象。为了达成上述目的，在本电弧点焊方法中，使用含有fe为98.5质量％以上的焊丝。通过使用含有fe为98.5质量％以上的焊丝，能够使所形成的焊接金属软化。这时，若遭受应力，则焊接金属选择性地变形，因此可以抑制在熔合线部的脆性断裂。焊丝中的fe量优选为99质量％以上。还有，作为焊丝中能够包含的fe以外的化学成分，没有特别限定，但除了c、si、mn、cu、ni、cr、mo、b、ti等的任意成分以外，还可列举s、p等的不可避免的杂质。另外，在本电弧点焊方法中，焊接金属的碳当量ceqwm相对于钢板的碳当量ceqbm的比，即ceqwm/ceqbm为0.2～1.0。ceqwm/ceqbm低于0.2时，由于热裂纹，cts有可能降低。因此，ceqwm/ceqbm为0.2以上，优选为0.5以上。另外，ceqwm/ceqbm高于1.0时，焊接金属有可能脆化。因此，ceqwm/ceqbm为1.0以下，更优选为0.7以下。另外，在本电弧点焊方法中，优选由下式(3)表示的焊丝的碳当量ceqw为0.3以下。ceqw＝[c]w+[mn]w/6+([cu]w+[ni]w)/15+([cr]w+[mo]w)/5(3)(其中，[c]w、[mn]w、[cu]w、[ni]w、[cr]w和[mo]w分别表示焊丝中的c、mn、cu、ni、cr和mo的含量(质量％)。)作为其理由如下。即，焊丝的碳当量ceqw与钢板的碳当量ceqbm同样，也对脆化造成巨大影响。若ceqw高于0.3，则焊接金属中产生马氏体，焊接金属发生脆化，得到充分的接头强度变困难。因此，优选ceqw为0.3以下，更优选为0.2以下。在本电弧点焊方法中，线能量、保护气体等的各焊接条件没有特别限定，在不阻碍本发明的效果的范围适宜调整即可。还有，关于线能量，没有特别限定，但若线能量增大，则母材－焊接金属的熔合线部、haz的马氏体生成量过大，脆化被促进，因此在本电弧点焊方法中，线能量优选为5.5kj以下，更优选为2.5kj以下。另一方面，线能量的下限值没有特别限定，但是，从达到用于熔化下板所需要的线能量的观点出发，例如，优选为1.3kj以上。此外，参照图1～图2，在本电弧点焊方法中，对于电弧照射一侧的第一钢板1和第二钢板2，使第一钢板1的背面12与第二钢板2的表面21重合而进行电弧点焊时，设焊接金属3的第一钢板1的表面11的焊道直径为r1，设焊接金属3的第二钢板2的表面21的焊道直径为r2，r1和r2满足下式(4)，并且参照图3，在通过焊接金属3的中心且与钢板(第一钢板1和第二钢板2)的板厚平行的方向的焊接金属3的截面中，设相当于从第一钢板1的表面11突出的焊接金属3的区域为第一区域51，设相当于从第二钢板2的背面22突出的焊接金属3的区域为第二区域52，设第一区域51和第二区域52以外的区域为第三区域53时，优选由下式(6)表示的x为0.2～0.8。关于这一方式优选的理由后述。0.2≤(r2/r1)≤1.0(4)x＝(第一区域的面积+第二区域的面积)/(第一区域的面积+第二区域的面积+第三区域的面积)(6)另外，设焊接金属3的第二钢板2的背面22的焊道直径为r3，进一步满足下式(5)时，因为能够得到更适宜的接头强度，所以更优选。0.5≤(r2/r3)≤10.0(5)焊接金属3的形状，是决定受到拉伸载荷时的应力集中部位的因素，也是有助于断裂位置的重要因素。在此，式(4)中的r2/r1和式(5)的r2/r3，为破断部位与断裂进展方向的指标。＜0.2≤(r2/r1)≤1.0(4)＞在本方式中，r2/r1低于0.2或高于1.0时，则会成为应力集中于图1中作为点a所示的第一钢板1侧的熔合线部(焊接金属3－haz4)的形状，若受到拉伸应力，则点a成为断裂的起点，在第一钢板1侧的熔合线部(焊接金属3－haz4)发生断裂。还有，在此情况下，图1中的箭头的方向是断裂的进展方向。为了缓和这样的应力集中，优选r2/r1在0.3～0.8的范围内，更优选在0.4～0.6的范围内。＜0.5≤(r2/r3)≤10.0(5)＞在本方式中，r2/r3低于0.5或高于10.0时，会成为应力集中于图2中作为点b所示的第二钢板2侧的熔合线部(焊接金属3－haz4)的形状，若遭受拉伸应力，则点b成为断裂的起点，在第二钢板2侧的熔合线部(焊接金属3－haz4)发生断裂。还有，在此情况下，图2中的箭头的方向是断裂的进展方向。为了缓和这样的应力集中，优选r2/r3在0.5～10.0的范围内，更优选在1.0～8.0的范围内，进一步优选在1.0～5.0的范围内。＜0.2≤x≤0.8＞如上述，参照图3，在通过焊接金属3的中心且与钢板(第一钢板1和第二钢板2)的板厚平行的方向的焊接金属3的截面中，设相当于从第一钢板1的表面11突出的焊接金属3的区域为第一区域51，设相当于从第二钢板2的背面22突出的焊接金属3的区域为第二区域52，设第一区域51和第二区域52以外的区域为第三区域53时，x由下式(6)表示。还有，第一区域51的面积、第二区域52的面积和第三区域53的面积的合计，相当于通过焊接金属3的中心且与钢板(第一钢板1和第二钢板2)的板厚平行的方向的焊接金属3的截面积。x＝(第一区域51的面积+第二区域52的面积)/(第一区域51的面积+第二区域52的面积+第三区域53的面积)在此，x为有助于焊接金属的碳当量和形状的因素的焊透率的指标。x低于0.2时，焊接金属的形状未纳入上述式(4)和(5)所规定的范围内，而成为在上板(第一钢板)与下板(第二钢板)的重叠部发生应力集中这样的形状。因此，x优选为0.2以上，更优选为0.4以上。另一方面，x高于0.8时，母材的稀释率增大，钢板中的成分渗透到焊接金属中，焊接金属中的碳当量ceqwm变高，脆化被促进。另外，存在上述中规定的ceqwm/ceqbm在0.2～1.0的范围外的情况。因此，x优选为0.8以下，更优选为0.7以下，进一步优选为0.6以下。另外，在本电弧点焊方法中，焊接金属的维氏硬度相对于钢板的维氏硬度的比(焊接金属的维氏硬度/钢板的维氏硬度)(以下也称为硬度比)优选为0.3～1.2。硬度比低于0.3时，应力施加时，焊接金属选择性地发生塑性变形，母材一方难以塑性变形。为了使母材与焊接金属两者发生塑性变形，优选硬度比为0.3以上，更优选为0.5以上。另一方面，硬度比高于1.2时，因为焊接金属一方比母材硬，所以焊接金属难以发生塑性变形。若焊接金属不发生塑性变形，则应力集中到作为焊接金属与母材的界面的熔合线部。该熔合线部是母材组织与焊接金属的界面，并且，也是热影响部(haz)区域，因此具有脆的性质。硬度比高于1.2时，以该脆的熔合线部为起点而发生断裂，因此难以得到高强度。因此，优选硬度比为1.2以下，更优选为1.0以下，进一步优选为0.9以下，更进一步优选为0.8以下。本电弧点焊方法，也可以是mag焊、mig焊、tig焊接等的任意一种。作为保护气体，根据mag焊、mig焊、tig焊等的各焊接种类，能够适宜选择使用ar和he等的惰性气体、co2、惰性气体与co2和/或o2的混合气体等，二氧化碳(100％co2)的公知保护气体，但从焊接操作性的观点出发，优选至少使用混合有ar和he等的惰性气体的气体。如以上详述，根据本实施方式的电弧点焊方法，即使在使用c量高的钢板时，也能够防止脆性断裂而得到高接头强度。实施例以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明不受这些实施例限定，可以在能够符合本发明的宗旨的范围加以变更实施，这均包含在本发明的技术范围内。首先，关于使用的钢板，将组成、由下式(1)表示的碳当量ceqbm和维氏硬度hv显示在表1中。还有，钢板的维氏硬度(bmhv)依据jisz2244测量。ceqbm＝[c]bm+[mn]bm/6+([cu]bm+[ni]bm)/15+([cr]bm+[mo]bm+[v]bm)/5(1)(其中，[c]bm、[mn]bm、[cu]bm、[ni]bm、[cr]bm、[mo]bm和[v]bm分别表示钢板中的c、mn、cu、ni、cr、mo和v的含量(质量％)。)[表1]钢种csimncunicrmovceqbmhva0.350.280.750.050.060.020.020.0030.49180.00b0.351.552.240.080.030.060.010.0030.75220.00c0.650.220.750.050.040.010.030.0050.79250.00d0.651.682.010.050.040.010.030.0051.00350.00e0.080.280.750.050.060.020.020.0030.22208.00f1.050.280.750.050.060.020.020.0031.19450.00表1中的各成分量以质量％表示。(例1～39)在各例中，对于具有表2所示的钢种和表2所示的板厚，实施过钻孔加工的(设有孔204)两张钢板，以表2所示的焊接条件实施电弧点焊，制作图4所示形状的试验片。还有，上板侧作为第一钢板201，下板侧作为第二钢板202，从第一钢板201的表面211侧照射电弧(未图示)。然后，对于制作的试验片，通过沿图4中的箭头的方向拉伸第一钢板201和第二钢板202而实施cts(十字拉伸试验)，破断载荷在7kn以上的评价为◎，5kn以上并低于7kn的评价为○，5kn以下的评价为×。还有，评价结果为◎或○时合格。评价结果显示在表3中。但是，在例39中，不实施电弧点焊，而是实施下述条件下的激光点焊，进行同样的评价。在此，作为焊接条件，在焊接电流200～300a，电弧电压15～25v的范围，以表2所述的线能量(kj)进行焊接。线能量以线能量(kj)＝焊接电流(a)×电弧电压(v)/1000来计算。另外，关于保护气体的种类和施工法也显示在表2中。还有，“施工法”一栏中的所谓“脉冲”，“短路”，“焊丝送给控制”，“激光填丝”，“tig”，分别表示以下内容。脉冲：以基电流400a、峰电流40a、峰值时间3.5msec的条件实施焊接。短路：使用直流电源，一边重复焊丝与母材接触造成的短路状态和电弧状态，一边以焊接电流230a、电弧电压22v的条件实施焊接。焊丝送给控制：如果焊接状态成为短路状态则进行逆送给，如果焊接状态为电弧状态则进行正送给，一边如此根据焊接状态进行焊丝的正送给与逆送给，一边以焊接电流220a、电弧电压22.6v的条件实施焊接。激光填丝：使用yag激光，使4－7kw的激光束以焦距280mm会聚成0.6－0.9mm的直径，以2－6m/min施工。还有，作为热源的激光的种类无关紧要，例如也可以使用二氧化碳激光和固体激光等。tig：以焊接电流150a、电弧长度3mm、填丝送给速度2m/min的条件实施tig焊。另外，关于焊丝成分，由质量％表示的各成分量显示在表2中。还有，表2中的焊丝成分量之中所谓“0”，表示此成分量是视为不可避免杂质的量以下的量。此外，通过下式(3)计算用于各例的焊丝的碳当量ceqw，一并显示在表2中。ceqw＝[c]w+[mn]w/6+([cu]w+[ni]w)/15+([cr]w+[mo]w)/5(3)(其中，[c]w、[mn]w、[cu]w、[ni]w、[cr]w和[mo]w分别表示所述焊丝中的c、mn、cu、ni、cr和mo的含量(质量％)。)另外，与表1同样，钢板的碳当量ceqbm显示在表2中。另外，根据表2所示的得到的焊接金属的化学成分组成(还有，余量是fe和不可避免的杂质)，计算由下式(2)表示的焊接金属的碳当量ceqwm，一并显示在表2中。此外，计算作为ceqwm与ceqbm的比的ceqwm/ceqbm，一并显示在表2中。ceqwm＝[c]wm+[mn]wm/6+([cu]wm+[ni]wm)/15+([cr]wm+[mo]wm+[v]wm)/5(2)(其中，[c]wm、[mn]wm、[cu]wm、[ni]wm、[cr]wm、[mo]wm和[v]wm分别表示所述焊接金属中的c、mn、cu、ni、cr、mo和v的含量(质量％)。)另外，对于电弧照射一侧的第一钢板201和第二钢板202，使第一钢板201的背面212与第二钢板202的表面221重合而进行电弧点焊时，设焊接金属203的第一钢板201的表面211的焊道直径为r1(mm)，设焊接金属203的第二钢板202的表面221的焊道直径为r2(mm)，设焊接金属203的第二钢板202的背面222的焊道直径为r3(mm)，将r1、r2和r3显示在表3中。另外，计算r1/r2和r3/r2，一并显示在表3中。另外，在通过焊接金属203的中心且与钢板(第一钢板201和第二钢板202)的板厚平行的方向的焊接金属203的截面中，将相当于从第一钢板201的表面211突出的焊接金属203的区域作为第一区域，将相当于从第二钢板202的背面222突出的焊接金属203的区域作为第二区域，将第一区域和第二区域以外的区域作为第三区域，计算各自的面积，另外，据此计算由下式(6)表示的x，显示在表3中。x＝(第一区域的面积+第二区域的面积)/(第一区域的面积+第二区域的面积+第三区域的面积)(6)另外，焊接金属的维氏硬度(wmhv)，和作为母材的钢板的维氏硬度(bmhv)显示在表3中。还有，焊接金属的维氏硬度(wmhv)，与钢板的维氏硬度(bmhv)同样，根据jisz2244测量。此外，计算焊接金属的维氏硬度(wmhv)相对于钢板的维氏硬度(bmhv)的比(wmhv/bmhv)，一并显示在表3中。[表2][表3]例1～例35是实施例，例36～例39是比较例。钢板的碳当量ceqbm在本发明所规定的范围外的例36中，在十字拉伸试验中得不到充分的强度。另外，焊丝中的fe量为本发明所规定的范围外的例37，在十字拉伸试验中也得不到充分的强度。另外，焊丝中的fe量为本发明所规定的范围外，ceqwm/ceqbm也在本发明所规定的范围外的例38，在十字拉伸试验中也得不到充分的强度。此外，没有使用电弧点焊方法的例39，在十字拉伸试验中也得不到充分的强度。另一方面，满足本发明所规定的各要件的例1～35，在十字拉伸试验中能够得到充分的强度。参照特定的方式详细地说明了本发明，但不脱离本发明的精神和范围可以进行各种变更和修改，这对本领域技术人员来说很清楚。还有，本申请基于2016年8月4日申请的日本专利申请(专利申请2016－154053)，其整体通过引用而援引。符号的说明1：第一钢板2：第二钢板3：焊接金属4：haz(热影响部)11：表面12：背面21：表面22：背面51：第一区域52：第二区域53：第三区域100：焊接结构物201：第一钢板202：第二钢板203：焊接金属204：孔211：表面212：背面221：表面222：背面当前第1页12