特開 2024-66684 溶接継手

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024066684

(43)【公開日】2024-05-16

(54)【発明の名称】溶接継手

(51)【国際特許分類】

   B23K 33/00 20060101AFI20240509BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20240509BHJP

   B23K 9/02 20060101ALN20240509BHJP

【ＦＩ】

B23K33/00 Z

B23K31/00 G

B23K9/02 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022176254

(22)【出願日】2022-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】松葉 正寛

(72)【発明者】

【氏名】石田 欽也

(72)【発明者】

【氏名】児玉 真二

【テーマコード（参考）】

4E081

【Ｆターム（参考）】

4E081BA02

4E081BB04

4E081CA09

4E081DA01

4E081DA05

4E081DA10

4E081DA12

(57)【要約】

【課題】電着塗膜を良好に形成することができる溶接継手を提供する。
【解決手段】溶接継手（１０１，１０２，１０３，１０４）は、第１金属板（１０）と、第２金属板（２０）と、溶接金属部（３０）とを備える。溶接金属部（３０）は、第１金属板（１０）の端面（１３）の少なくとも一部が露出するように第１金属板（１０）の端部を第２金属板（２０）に接合する。第１金属板（１０）の板厚方向に沿った断面で見て、端面（１３）のうち溶接金属部（３０）から露出する部分は、凸曲面（１３１）又は傾斜面（１３３）を含む。凸曲面（１３１）は、第１金属板（１０）の両表面の少なくとも一方に連続する。傾斜面（１３３）は、第１金属板（１０）の一方の表面に連続するとともに他方の表面から板厚方向に離隔する。傾斜面（１３３）は、第１金属板（１０）の一方の表面と鈍角をなすように当該表面に対して傾斜する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接継手であって、
第１金属板と、
第２金属板と、
前記第１金属板の端面の少なくとも一部が露出するように前記第１金属板の端部を前記第２金属板に接合する溶接金属部と、
を備え、
前記第１金属板の板厚方向に沿った断面で見て、前記端面のうち前記溶接金属部から露出する部分は、前記第１金属板の両表面の少なくとも一方に連続する凸曲面、又は、前記第１金属板の一方の表面に連続するとともに他方の表面から前記板厚方向に離隔し、前記一方の表面と鈍角をなすように前記一方の表面に対して傾斜する第１傾斜面を含む、溶接継手。

【請求項2】

請求項１に記載の溶接継手であって、
前記端面のうち前記溶接金属部から露出する部分は、前記第１傾斜面と、前記第１傾斜面に連続し、前記第１傾斜面と鈍角をなすように前記第１傾斜面に対して傾斜する第２傾斜面と、を含む、溶接継手。

【請求項3】

請求項１に記載の溶接継手であって、
前記端面のうち前記溶接金属部から露出する部分は、前記凸曲面を含み、
前記凸曲面のアスペクト比は、６．０以下である、溶接継手。

【請求項4】

請求項１に記載の溶接継手であって、
前記端面のうち前記溶接金属部から露出する部分は、前記第１傾斜面を含み、
前記一方の表面と前記第１傾斜面との外角をθ１としたとき、θ１は８５°以下である、溶接継手。

【請求項5】

請求項１に記載の溶接継手であって、さらに、
前記第１金属板、前記第２金属板、及び前記溶接金属部上に設けられた電着塗膜、
を備える、溶接継手。

【請求項6】

請求項１に記載の溶接継手であって、
前記第１金属板の前記端部は、前記第２金属板の端部と重ね合わせられる、溶接継手。

【請求項7】

請求項１に記載の溶接継手であって、
前記第１金属板の前記端面は、前記第２金属板の端面に対向する、溶接継手。

【請求項8】

請求項１に記載の溶接継手であって、
前記第１金属板の前記端面は、前記第２金属板の表面に対向する、溶接継手。

【請求項9】

溶接継手の製造方法であって、
板厚方向に垂直な両表面と、前記両表面を接続する端面とを含み、前記端面は、前記両表面の少なくとも一方に連続する凸曲面、又は前記両表面のうち一方の表面に連続するとともに他方の表面から前記板厚方向に離隔し、前記一方の表面と鈍角をなすように前記一方の表面に対して傾斜する傾斜面を含む第１金属板と、第２金属板と、を準備する工程と、
前記端面を含む前記第１金属板の端部を前記第２金属板に対して溶接する工程と、
を備える、製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、溶接継手に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば自動車の車体や、建築物等の機械構造物に用いられる部材には、溶接継手を含むものがある。溶接継手としては、金属板の端部同士を重ね合わせて溶接する重ね継手、金属板の端面同士を突き合わせて溶接する突合せ継手、金属板の端面を他の金属板の表面に対向させて溶接するＴ字継手等が挙げられる。

【0003】

例えば、特許文献１は、重ね継手に関する技術を開示する。特許文献１では、第１の板状部材の端部が第２の板状部材の端部に重ね合わされ、すみ肉溶接で接合されている。特許文献１において、少なくとも溶接側の第１の板状部材の端面は、単一の傾斜面となっている。特許文献１によれば、第１の板状部材の端面を広角側に倒した傾斜面とし、溶接トーチの先端から第１の板状部材の端面までの距離、第２の板状部材の表面までの距離、及び第１の板状部材の端面と第２の板状部材の表面とがなすコーナ部までの距離をほぼ同じにすることで、コーナ部の溶け込み不足が発生しにくくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５８２９４２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、溶接継手を含む部材には、耐食性を確保するために防錆能が高い電着塗膜が付与されることがある。しかしながら、溶接継手の溶接部では、様々な要因によって電着塗膜の形成不良が生じ得る。溶接部又はその近傍において電着塗膜が良好に形成されない部分がある場合、当該部分が起点となって赤錆が発生しやすくなるため、部材の塗装後耐食性を損なうという問題がある。

【0006】

本開示は、電着塗膜を良好に形成することができる溶接継手を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る溶接継手は、第１金属板と、第２金属板と、溶接金属部とを備える。溶接金属部は、第１金属板の端面の少なくとも一部が露出するように第１金属板の端部を第２金属板に接合する。第１金属板の板厚方向に沿った断面で見て、第１金属板の端面のうち溶接金属部から露出する部分は、凸曲面又は第１傾斜面を含む。凸曲面は、第１金属板の両表面の少なくとも一方に連続する。第１傾斜面は、第１金属板の一方の表面に連続するとともに他方の表面から板厚方向に離隔する。第１傾斜面は、一方の表面と鈍角をなすように一方の表面に対して傾斜する。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る溶接継手によれば、電着塗膜を良好に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態に係る溶接継手の横断面を模式的に示す図である。

【図2】図２は、図１に示す溶接継手の部分拡大図である。

【図3A】図３Ａは、第１実施形態に係る溶接継手の製造方法を説明するための模式図である。

【図3B】図３Ｂは、第１実施形態に係る溶接継手の製造方法を説明するための模式図である。

【図3C】図３Ｃは、第１実施形態に係る溶接継手の製造方法を説明するための模式図である。

【図4】図４は、第１実施形態の変形例に係る溶接継手の横断面を模式的に示す図である。

【図5】図５は、第２実施形態に係る溶接継手の横断面を模式的に示す図である。

【図6】図６は、図５に示す溶接継手の部分拡大図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係る溶接継手について、電着塗膜が付与された状態の横断面を模式的に示す図である。

【図8】図８は、第２実施形態の変形例に係る溶接継手の横断面を模式的に示す図である。

【図9】図９は、第３実施形態に係る溶接継手の横断面を模式的に示す図である。

【図10】図１０は、第３実施形態に係る溶接継手について、電着塗膜が付与された状態の横断面を模式的に示す図である。

【図11】図１１は、第４実施形態に係る溶接継手の横断面を模式的に示す図である。

【図12】図１２は、第４実施形態に係る溶接継手について、電着塗膜が付与された状態の横断面を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

例えば自動車のシャシー部材の場合、塩害地域での長期間使用時等において強度信頼性を確保する観点から、部材の腐食を考慮して設計上の板厚の下限値が設定される。部材の板厚を設定された下限値未満に薄くすることはできないため、下限値が大きい場合は部材の軽量化が制限される。板厚の下限値を小さくして部材を軽量化するためには、溶接継手の溶接部における電着塗膜の形成不良を抑制し、塗装後耐食性を向上させることが有効である。

【0011】

溶接継手の溶接部において塗装後耐食性が低下する主要因は、溶接部の表側と裏側とで異なる。例えばアーク溶接によって金属板同士が溶接される場合、溶接部の表側（溶接金属部側）では、シールドガス中の酸化性ガスと溶融金属中の易酸化元素とが反応することで非導電性の溶接スラグが形成され、この溶接スラグによって電着塗膜の形成不良が生じやすくなる。ただし、溶接部の表側は、一般に溶接継手を含む部材の最表面に配置されるため、溶接後のアプローチが容易である。そのため、溶接部の表側の溶接スラグをショットブラスト等の後処理によって除去し、あるいは、溶接スラグに導電性を発現させて電着塗膜の形成不良を低減することができる。

【0012】

一方、溶接部の裏側（溶接金属部の反対側）では、溶接時の入熱によって金属板の表層が大気中の酸素と反応し、熱影響部にスケールが生成される。これにより、溶接継手の溶接部における電着塗膜の密着性が悪化し、耐食性が低下する。溶接部の裏側は、通常、溶接継手を含む部材の内側に配置されるため、溶接後のアプローチが困難である。そのため、溶接部の裏側における電着塗膜の密着性を後処理によって向上させることは難しい。ただし、例えば、密着性の向上に有効な酸化物を母材とスケールとの界面に生成することにより、電着塗膜の密着性を改善し、溶接部に良好な塗装後耐食性を発揮させることは可能である。

【0013】

このように、溶接継手の溶接部における塗装後耐食性の底上げについて、従来から種々の取り組みがなされている。しかしながら、耐食性のさらなる向上には、特に金属板の端面から生じやすい腐食を抑制することが必要である。端面の腐食を抑制するために、例えば、めっき鋼板が使用される。この場合、めっき層が母材に優先して腐食する犠牲防食により、端面の腐食を抑制することができる。ただし、めっき鋼板の溶接時にはめっきの蒸発が生じることにより、溶接金属部内の気孔欠陥や溶接ヒュームの付着が発生して溶接継手の品質が低下する可能性がある。また、めっき鋼板の使用によって部材のコストが上昇するという問題もある。そのため、溶接継手には、表面がめっき層で被覆されていない金属板が用いられることが好ましい。

【0014】

本発明者等は、金属板の表面と端面との間の角部には金属板の切断時のバリが鋭利な状態で残存することが多く、この角部において電着塗膜の厚みが比較的薄くなる傾向があることを見出した。当該角部において電着塗膜が良好に形成されないことにより、角部が起点となって赤錆が発生しやすくなり、溶接継手の耐食性が低下する。本発明者等は、この問題に関して鋭意検討を重ね、実施形態に係る溶接継手を完成させた。

【0015】

実施形態に係る溶接継手は、第１金属板と、第２金属板と、溶接金属部とを備える。溶接金属部は、第１金属板の端面の少なくとも一部が露出するように第１金属板の端部を第２金属板に接合する。第１金属板の板厚方向に沿った断面で見て、第１金属板の端面のうち溶接金属部から露出する部分は、凸曲面又は第１傾斜面を含む。凸曲面は、第１金属板の両表面の少なくとも一方に連続する。第１傾斜面は、第１金属板の一方の表面に連続するとともに他方の表面から板厚方向に離隔する。第１傾斜面は、一方の表面と鈍角をなすように一方の表面に対して傾斜する（第１の構成）。

【0016】

第１の構成に係る溶接継手では、第１金属板の端面の少なくとも一部が溶接金属部から露出した状態で第１金属板が第２金属板に溶接されている。第１金属板の端面の露出部には、凸曲面が設けられる。凸曲面は、第１金属板の両表面の少なくとも一方に連続する。この凸曲面により、第１金属板の表面と端面との間の角部が丸められる。そのため、溶接継手に電着塗装を付与した際、第１金属板の表面と端面との間に鋭利な角部が存在する場合と比較して、第１金属板の表面と端面との境界で電着塗膜の厚みが薄くなりにくい。したがって、第１金属板の端面及びその近傍において電着塗膜を均一に形成することができる。

【0017】

第１金属板の端面のうち溶接金属部から露出する部分には、凸曲面に代えて第１傾斜面が設けられていてもよい。第１傾斜面は第１金属板の表面に対して鈍角で緩やかに連続する。この場合、溶接継手に電着塗装を付与した際、第１金属板の表面と端面との境界で電着塗膜の厚みが薄くなりにくい。したがって、第１金属板の端面及びその近傍において電着塗膜を均一に形成することができる。

【0018】

このように、第１の構成に係る溶接継手によれば、電着塗膜を良好に形成することができる。当該溶接継手では、特に、溶接金属部から露出する第１金属板の端面及びその近傍で電着塗膜が均一に形成されやすいため、第１金属板の端面を起点として発生する赤錆が低減される。したがって、第１の構成に係る溶接継手は、優れた塗装後耐食性を発揮することができる。

【0019】

第１金属板の端面のうち溶接金属部から露出する部分が第１傾斜面を含む場合、当該部分は、さらに第２傾斜面を含むことができる。第２傾斜面は、第１傾斜面に連続し、第１傾斜面と鈍角をなすように第１傾斜面に対して傾斜する（第２の構成）。

【0020】

第１金属板の端面のうち溶接金属部から露出する部分が凸曲面を含む場合、凸曲面のアスペクト比は、６．０以下であってもよい（第３の構成）。これにより、溶接継手の電着塗装性がより良好となり、塗装後耐食性が向上しやすくなる。

【0021】

第１金属板の端面のうち溶接金属部から露出する部分が第１傾斜面を含む場合において、第１金属板の一方の表面と第１傾斜面との外角をθ１としたとき、θ１は８５°以下であってもよい（第４の構成）。これにより、溶接継手の電着塗装性がより良好となり、塗装後耐食性が向上しやすくなる。

【0022】

第１から第４のいずれかの構成に係る溶接継手は、さらに、電着塗膜を備えることができる。電着塗膜は、第１金属板、第２金属板、及び溶接金属部上に設けられる（第５の構成）。

【0023】

第１から第５のいずれかの構成に係る溶接継手において、第１金属板の端部は、第２金属板の端部と重ね合わせられていてもよい（第６の構成）。

【0024】

第１から第５のいずれかの構成に係る溶接継手において、第１金属板の端面は、第２金属板の端面に対向していてもよい（第７の構成）。

【0025】

第１から第５のいずれかの構成に係る溶接継手において、第１金属板の端面は、第２金属板の表面に対向していてもよい（第８の構成）。

【0026】

実施形態に係る溶接継手の製造方法は、板厚方向に垂直な両表面と、当該両表面を接続する端面とを含む第１金属板と、第２金属板とを準備する工程と、上記端面を含む第１金属板の端部を第２金属板に対して溶接する工程とを備える。第１金属板の端面は、凸曲面又は傾斜面を含む。凸曲面は、第１金属板の両表面の少なくとも一方に連続する。傾斜面は、第１金属板の両表面のうち一方の表面に連続するとともに他方の表面から板厚方向に離隔する。傾斜面は、上記一方の表面と鈍角をなすように当該一方の表面に対して傾斜する（第９の構成）。

【0027】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

【0028】

＜第１実施形態＞
［溶接継手の構成］
図１は、第１実施形態に係る溶接継手１０１の構成を示す模式図である。溶接継手１０１は、例えば、自動車の構造又は骨格部材や、建築部材の一部である。溶接継手１０１は、自動車のシャシー部材の一部であってもよい。

【0029】

図１を参照して、溶接継手１０１は、金属板１０，２０と、溶接金属部３０とを備える。図１では、金属板１０，２０の板厚方向に沿い、且つ溶接金属部３０を横断する溶接継手１０１の断面（横断面）が示されている。

【0030】

金属板１０は、典型的には鋼板である。金属板１０は、好ましくは、母材の表面にめっき層が形成されていない非めっき鋼板である。金属板１０の板厚は、５．０ｍｍ以下であってもよい。金属板１０は、表面１１，１２と、端面１３とを含んでいる。表面１１，１２は、金属板１０の板厚方向に対して実質的に垂直な面である。表面１２は、表面１１の反対側に配置されている。端面１３は、表面１１と表面１２とを接続する。

【0031】

端面１３は、凸曲面１３１を含んでいる。本実施形態では、端面１３の全体が凸曲面１３１である。凸曲面１３１は、溶接継手１０１の横断面で見て、金属板１０の表面１１，１２の双方に連続している。凸曲面１３１は、金属板１０の表面１１，１２と端面１３との間に鋭利な角部が形成されないように、表面１１，１２に対して連続している。凸曲面１３１は、溶接継手１０１の横断面で見て、金属板１０の外側に凸に湾曲している。凸曲面１３１は、板厚方向に交差する方向において金属板１０の外側に向かい凸状となるように湾曲している。凸曲面１３１は、溶接継手１０１の横断面視で実質的又はほぼ円弧状を有していてもよい。

【0032】

図２は、図１に示す溶接継手１０１のうち、金属板１０の端面１３及びその近傍を拡大した図である。図２を参照して、端面１３の凸曲面１３１は、６．０以下のアスペクト比を有することができる。

【0033】

凸曲面１３１のアスペクト比は、以下のようにして求めることができる。すなわち、溶接継手１０１を横断面で見たとき、凸曲面１３１のうち、金属板１０の板厚方向において最も外側に位置する点をＡ、板厚方向に対して垂直な方向において最も外側に位置する点をＢ、点Ａから板厚方向に引いた直線と点Ｂから板厚方向に対して垂直な方向に引いた直線との交点を原点Ｏとする。原点Ｏと点Ａとを結ぶ線分、及び原点Ｏと点Ｂとを結ぶ線分のうち、長い方の線分を長辺Ｌ、短い方の線分を短辺Ｓとする。長辺Ｌを短辺Ｓで除した値が凸曲面１３１のアスペクト比である。

【0034】

図２の例では、金属板１０において、溶接金属部３０から遠い方の表面１２側に点Ａを設定している。しかしながら、金属板１０において、溶接金属部３０に近い方の表面１１側に点Ａを設定し、凸曲面１３１のアスペクト比を求めることもできる。本実施形態のように凸曲面１３１が金属板１０の両表面１１，１２に連続している場合、表面１１側及び表面１２側の双方に関して凸曲面１３１のアスペクト比が６．０以下であることが好ましい。

【0035】

図２の例では、金属板１０の板厚方向において、点Ａの位置が表面１２の位置と一致している。しかしながら、点Ａは、板厚方向において表面１２よりも外側に位置してもよい。表面１１側でアスペクト比を求める場合も同様に、点Ａは、板厚方向において表面１１と同一の位置に配置されていてもよいし、表面１１よりも外側に位置することもできる。

【0036】

図１に戻り、金属板２０は、金属板１０と同様、典型的には鋼板である。金属板２０は、母材の表面にめっき層が形成されていない非めっき鋼板であることが好ましい。金属板２０の板厚は、５．０ｍｍ以下であってもよい。金属板２０の板厚は、金属板１０の板厚と同一であってもよいし、異なっていてもよい。金属板２０は、金属板１０に対して重ね合わされている。より詳細には、金属板１０の端部と金属板２０の端部とが重ね合わされている。

【0037】

金属板２０は、表面２１，２２を含んでいる。表面２１，２２は、金属板１０の板厚方向に対して実質的に垂直な面である。表面２２は、金属板１０の表面１１に対向している。図１の例において、表面２２は、金属板１０の表面１１に対し、金属板１０，２０の板厚方向に隙間を空けて対向している。ただし、表面２２は、金属板１０の表面１１に接触していてもよい。表面２１は、表面２２の反対側に配置されている。

【0038】

金属板１０は、金属板２０と別体の金属板であってもよいが、金属板２０と一体であってもよい。例えば、単一の金属板の両端部が金属板１０，２０であり、単一の金属板が曲げられ又は丸められることで金属板１０，２０が重ね合わされていてもよい。

【0039】

金属板１０，２０は、溶接によって接合されている。そのため、溶接継手１０１には、溶接金属部３０が形成されている。また、金属板１０，２０には、それぞれ熱影響部４０が形成されている。

【0040】

本実施形態では、金属板１０の端部と金属板２０の端部とが溶接されている。溶接金属部３０は、金属板１０のうち端面１３を含む端部を金属板２０の端部に接合する。溶接金属部３０は、金属板２０側で金属板１０，２０を接合している。すなわち、溶接金属部３０の裏側に金属板１０が位置している。そのため、金属板１０の表面１２及び端面１３は、全体として溶接金属部３０から露出している。図１の例では、金属板１０の端面１３に熱影響部４０が及んでいる。しかしながら、熱影響部４０は、必ずしも金属板１０の端面１３にまで及んでいる必要はない。

【0041】

溶接金属部３０は、例えば、金属板１０，２０のアーク溶接によって形成される溶接ビードである。溶接継手１０１のうち横断面視で金属板１０の端面１３に凸曲面１３１が設けられている部分は、溶接金属部３０の延在方向に沿って延びている。溶接金属部３０の延在方向において、溶接継手１０１のうち横断面視で凸曲面１３１を含む部分の長さは、例えば、溶接金属部３０の長さの３０％以上とすることができる。溶接継手１０１のうち横断面視で凸曲面１３１を含む部分の長さは、溶接金属部３０の長さ以下であってもよいし、溶接金属部３０の長さを超えていてもよい。

【0042】

［溶接継手の製造方法］
以下、溶接継手１０１の製造方法の一例について、図３Ａ～図３Ｃを参照しながら説明する。溶接継手１０１の製造方法は、金属板１０，２０を準備する工程と、金属板１０を金属板２０に溶接する工程とを備えている。溶接継手１０１の製造方法は、さらに、電着塗装を実施する工程を備えていてもよい。

【0043】

（準備工程）
図３Ａを参照して、準備工程では、端面１３に凸曲面１３１を含む金属板１０と、金属板２０とを準備する。上述したように、金属板１０，２０は、別体の金属板であってもよいし、一体の金属板であってもよい。

【0044】

金属帯（コイル）から切断されたままの状態では、金属板１０の表面１１，１２と端面１３との間の角部、及び金属板２０の表面２１，２２と端面２３との角部に切断時の鋭利なバリ等が残存している。本実施形態では、少なくとも金属板１０において、角部のバリ等が除去される。すなわち、金属板１０の端面１３が加工され、上述した凸曲面１３１が端面１３に形成される。凸曲面１３１は、例えば、溶融加工、旋盤加工やフライス加工等といった切削加工、研削加工、研磨加工、放電加工、及びプレス加工や鍛造等といった塑性加工のうち、１つ以上の加工方法によって形成することができる。

【0045】

（溶接工程）
溶接工程では、準備した金属板１０，２０を溶接する。より具体的には、加工された端面１３を含む金属板１０の端部を金属板２０に対して溶接する。本実施形態では、金属板１０の端部に金属板２０の端部を重ね合わせ、金属板１０の表面１１と金属板２０の端面２３とをすみ肉溶接する。金属板１０，２０は、例えば、アーク溶接によって接合することができる。これにより、図３Ｂに示すように、溶接金属部３０及び熱影響部４０が形成される。

【0046】

本実施形態において、金属板１０の端面１３は、その全体が溶接金属部３０から露出している。金属板１０の端面１３は、熱影響部４０に含まれている。

【0047】

（電着塗装工程）
溶接工程の後、溶接継手１０１に対して電着塗装を施すことができる。すなわち、タンク内の電着塗料に陽極又は陰極としての溶接継手１０１と、対極となる電極とを浸漬して両者の間に電気を流すことにより、溶接継手１０１の表面に塗膜を析出させる。これにより、図３Ｃに示すように、金属板１０，２０及び溶接金属部３０上に電着塗膜５０が形成される。電着塗膜５０は、金属板１０，２０及び溶接金属部３０を被覆する。電着塗膜５０は、溶接金属部３０の表面に付着している導電性の溶接スラグ（図示略）や、熱影響部４０に付着したスケール（図示略）も被覆している。

【0048】

［効果］
本実施形態に係る溶接継手１０１は、いわゆる重ねすみ肉溶接継手である。溶接継手１０１では、金属板１０の端面１３が全体的に溶接金属部３０から露出した状態で金属板１０，２０の端部同士が溶接されている。金属板１０の端面１３には、表面１１，１２に連続する凸曲面１３１が設けられている。そのため、溶接継手１０１に電着塗装を施したとき、金属板１０の表面１１，１２から端面１３へと移行する箇所で電着塗膜５０が薄くなりにくい。したがって、金属板１０の端面１３及びその近傍において電着塗膜５０を均一に形成することができ、溶接継手１０１に良好な電着塗装性を持たせることができる。金属板１０の端面１３及びその近傍で電着塗膜５０の厚みが確保されることにより、金属板１０の端面１３を起点として発生する赤錆が低減される。よって、電着塗装後の溶接継手１０１、及び溶接継手１０１を含む部材が優れた耐食性を発揮することができる。

【0049】

金属板１０の端面１３を起点として発生した赤錆が拡大し、溶接金属部３０のルート部に腐食の影響が及んだ場合、溶接金属部３０のルート部における応力集中が顕著になる。しかしながら、本実施形態では、金属板１０の端面１３に凸曲面１３１を設けたことにより、端面１３から赤錆が発生しにくくなるため、溶接金属部３０のルート部に対する腐食の影響が抑制される。そのため、溶接継手１０１を含む部材の使用時において、溶接金属部３０のルート部で生じる応力集中が低減される。

【0050】

本実施形態において、金属板１０の端面１３に形成された凸曲面１３１のアスペクト比は、６．０以下であることが好ましい。この場合、凸曲面１３１が丸みを帯びた形状となりやすいため、金属板１０の端面１３及びその近傍における電着塗膜５０の局所的な薄膜化がより生じにくい。したがって、溶接継手１０１の電着塗装性がより良好となり、溶接継手１０１、及び溶接継手１０１を含む部材の塗装後耐食性が向上しやすくなる。

【0051】

本実施形態では、金属板１０の端面１３の全体が凸曲面１３１となっている。しかしながら、金属板１０の端面１３の一部が凸曲面１３１となっていてもよい。例えば、図４に示すように、端面１３は、溶接継手１０１の横断面視で、溶接金属部３０から遠い方の表面１２に連続する凸曲面１３１と、凸曲面１３１から溶接金属部３０側の表面１１に向かって延在する平面１３２とを含んでいてもよい。図示を省略するが、凸曲面１３１が溶接金属部３０側の表面１１に連続し、平面１３２が凸曲面１３１から逆側の表面１２に向かって延在していてもよい。ただし、金属板１０の端面１３の一部が凸曲面１３１である場合、凸曲面１３１は、他の金属板２０からより離れた表面１２に対して連続するように設けられることが好ましい。

【0052】

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係る溶接継手１０２の横断面を模式的に示す図である。本実施形態に係る溶接継手１０２は、第１実施形態に係る溶接継手１０１とほとんど同様の構成を有する。ただし、溶接継手１０２は、金属板１０の端面１３の形状において第１実施形態に係る溶接継手１０１と異なる。

【0053】

図５に示すように、金属板１０の端面１３は、傾斜面１３３，１３４を含んでいる。

【0054】

傾斜面１３３は、溶接金属部３０から遠い方の表面１２に隣接して設けられている。傾斜面１３３は、金属板１０の一方の表面１２に連続するとともに、他方の表面１１から板厚方向に離隔している。溶接継手１０２の横断面視で、傾斜面１３３は、表面１２に対して傾斜している。すなわち、傾斜面１３３は、溶接継手１０２の横断面視で表面１２と面一ではなく、また、表面１２に対して直交していない。傾斜面１３３は、表面１２と鈍角をなすように表面１２に対して傾斜している。

【0055】

傾斜面１３４は、傾斜面１３３に連続している。傾斜面１３４は、傾斜面１３３と、溶接金属部３０に近い方の表面１１との間に配置されている。傾斜面１３４は、溶接金属部３０から遠い方の表面１２からは金属板１０の板厚方向に離隔している。言い換えると、傾斜面１３４は、表面１２に対して不連続である。

【0056】

溶接継手１０２の横断面視で、傾斜面１３４は、傾斜面１３３に対して傾斜している。すなわち、傾斜面１３４は、溶接継手１０１の横断面視で傾斜面１３３と面一ではなく、また、傾斜面１３３に対して直交していない。傾斜面１３４は、傾斜面１３３と鈍角をなすように傾斜面１３３に対して傾斜している。本実施形態の例では、溶接継手１０２の横断面視で、傾斜面１３４は、金属板１０の板厚方向に対して実質的に平行となっている。

【0057】

溶接継手１０２のうち横断面視で金属板１０の端面１３に傾斜面１３３，１３４が設けられている部分は、溶接金属部３０の延在方向に沿って延びている。溶接金属部３０の延在方向において、溶接継手１０２のうち横断面視で傾斜面１３３，１３４を含む部分の長さは、例えば、溶接金属部３０の長さの３０％以上とすることができる。溶接継手１０２のうち横断面視で傾斜面１３３，１３４を含む部分の長さは、溶接金属部３０の長さ以下であってもよいし、溶接金属部３０の長さを超えていてもよい。

【0058】

図６は、図５に示す溶接継手１０２のうち、金属板１０の端面１３及びその近傍を拡大した図である。図６を参照して、金属板１０の表面１２と端面１３の傾斜面１３３との外角、言い換えると、溶接継手１０２の横断面視で表面１２を延長した線が傾斜面１３３となす角をθ１としたとき、θ１は鋭角となる。θ１は、８５°以下であることが好ましい。θ１は、０°よりも大きければよいが、例えば５°以上とすることができる。

【0059】

同様に、傾斜面１３３，１３４の外角、言い換えると、溶接継手１０２の横断面視で傾斜面１３３を延長した線が傾斜面１３４となす角をθ２としたとき、θ２は鋭角となる。θ２は、８５°以下であることが好ましい。θ２は、０°よりも大きければよい。θ１＋θ２は、９０°以下となっていることが好ましい。

【0060】

本実施形態に係る溶接継手１０２も、第１実施形態に係る溶接継手１０１と同様の製造方法で製造することができる。すなわち、溶接継手１０２の製造方法は、傾斜面１３３，１３４が形成された端面１３を含む金属板１０を準備する工程と、金属板１０の端面１３を含む金属板１０の端部を金属板２０に対して溶接する工程とを備える。傾斜面１３３，１３４は、例えば、溶融加工、旋盤加工やフライス加工等といった切削加工、研削加工、研磨加工、放電加工、及びプレス加工や鍛造等といった塑性加工のうち、１つ以上の加工方法によって金属板１０の端面１３に形成することができる。

【0061】

溶接継手１０２の製造方法は、さらに、電着塗装を実施する工程を備えていてもよい。電着塗装工程後の溶接継手１０２は、図７に示すように電着塗膜５０を備える。

【0062】

本実施形態に係る溶接継手１０２において、溶接金属部３０から露出する金属板１０の端面１３には、傾斜面１３３，１３４が存在する。傾斜面１３３は金属板１０の表面１２に対して鈍角で緩やかに連続し、傾斜面１３４は傾斜面１３３に対して鈍角で緩やかに連続している。この場合、溶接継手１０２に電着塗装を施したとき、金属板１０の表面１２から傾斜面１３３へと移行する箇所、及び傾斜面１３３から傾斜面１３３へと移行する箇所において電着塗膜５０が薄くなりにくい。したがって、金属板１０の端面１３及び近傍において電着塗膜５０を均一に形成することができ、溶接継手１０２に良好な電着塗膜性を持たせることができる。金属板１０の端面１３及び近傍で電着塗膜５０の厚みが確保されることにより、金属板１０の端面１３を起点として発生する赤錆が低減される。よって、第１実施形態と同様に、電着塗装後の溶接継手１０２、及び溶接継手１０２を含む部材が優れた耐食性を発揮することができる。

【0063】

本実施形態において、溶接継手１０２の横断面視で金属板１０の表面１２を延長した線と傾斜面１３３とがなす角θ１は、８５°以下であることが好ましい。この場合、金属板１０の端面１３及びその近傍において電着塗膜５０が特に薄くなりにくく、溶接継手１０２の電着塗装性をより向上させることができる。そのため、溶接継手１０２、及び溶接継手１０２を含む部材の塗装後耐食性が向上しやすくなる。

【0064】

本実施形態のように、傾斜面１３３は、他の金属板２０から離れた表面１２と端面１３との間の角部を面取りするように、表面１２側に設けられることが好ましい。ただし、図８に示すように、傾斜面１３３が他の金属板２０側の表面１１に連続して設けられていてもよい。あるいは、表面１１，１２のそれぞれに連続して傾斜面１３３が設けられ、２つの傾斜面１３３の間に傾斜面１３４が配置されていてもよい。すなわち、溶接金属部３０から露出する金属板１０の端面１３は、３以上の傾斜面を含むことができる。この場合、溶接継手１０２の横断面視で隣り合う傾斜面が鈍角をなすように、端面１３が加工される。

【0065】

本実施形態において、金属板１０の端面１３には、傾斜面１３３に隣接して傾斜面１３４が設けられている。しかしながら、端面１３には、例えば傾斜面１３４に代えて曲面が設けられていてもよい。

【0066】

＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態に係る溶接継手１０３の横断面を模式的に示す図である。第１及び第２実施形態に係る溶接継手１０１，１０２が重ねすみ肉溶接継手であったのに対し、本実施形態に係る溶接継手１０３は、突合せ溶接継手である。すなわち、溶接継手１０３では、金属板１０の端面１３が金属板２０の端面２３に対向している。図９の例において、金属板１０の端面１３は、金属板２０の端面２３と隙間を空けて対向している。ただし、金属板１０の端面１３は、金属板２０の端面２３に接触していてもよい。

【0067】

端面１３，２３を含む金属板１０，２０の端部同士は、溶接金属部３０によって接合されている。溶接金属部３０は、金属板１０，２０の板厚方向において一方の表面１１，２１寄りに配置されている。そのため、金属板１０，２０の他方の表面１２，２２側では、金属板１０の端面１３の一部、及び金属板２０の端面２３の一部が溶接金属部３０から露出している。

【0068】

金属板１０の端面１３のうち溶接金属部３０から露出する部分は、凸曲面１３１を含んでいる。金属板２０の端面２３のうち溶接金属部３０から露出する部分も、凸曲面２３１を含んでいる。凸曲面２３１は、金属板１０の凸曲面１３１と同様の構成を有する。溶接継手１０３の横断面視で、凸曲面１３１及び凸曲面２３１は、それぞれ、金属板１０の表面１２及び金属板２０の表面２２に対して連続している。

【0069】

図１０に示すように、他の実施形態と同様、溶接継手１０３も電着塗膜５０を備えることができる。

【0070】

本実施形態に係る溶接継手１０３においても、溶接金属部３０から露出した金属板１０，２０の端面１３，２３に凸曲面１３１，２３１が存在する。そのため、他の実施形態と同様に、金属板１０，２０の端面１３，２３及びその近傍で電着塗膜５０が局所的に薄くなりにくい。したがって、金属板１０，２０の端面１３，２３を起点とした赤錆の発生が抑制され、溶接継手１０３、及び溶接継手１０３を含む部材の耐食性が向上する。

【0071】

図示を省略するが、金属板１０の端面１３のうち溶接金属部３０から露出する部分は、第２実施形態のように、凸曲面１３１に代えて複数の傾斜面１３３，１３４（図５及び図６）を含むこともできる。同様に、金属板２０の端面２３のうち溶接金属部３０から露出する部分は、凸曲面２３１に代えて複数の傾斜面を含むこともできる。

【0072】

本実施形態に係る溶接継手１０３も、他の実施形態と同様の工程を経て製造することができる。金属板２０の端面２３は、金属板１０の端面１３と同様の加工方法で加工することができる。

【0073】

＜第４実施形態＞
図１１は、第４実施形態に係る溶接継手１０４の横断面を模式的に示す図である。本実施形態に係る溶接継手１０４は、Ｔ字すみ肉溶接継手である。すなわち、溶接継手１０４では、金属板１０の端面１３が金属板２０の表面２１に対向している。図１１の例において、金属板１０の端面１３は、金属板２０の表面２１と隙間を空けて対向している。ただし、金属板１０の端面１３は、金属板２０の表面２１に接触していてもよい。

【0074】

金属板１０は、一方の表面１１側で金属板２０に対してすみ肉溶接されている。すなわち、溶接金属部３０は、金属板１０の板厚方向において表面１１側に配置されている。そのため、金属板１０の他方の表面１２側では、金属板１０の端面１３の一部が溶接金属部３０から露出している。金属板１０の端面１３のうち溶接金属部３０から露出する部分は、凸曲面１３１を含んでいる。

【0075】

図１２に示すように、他の実施形態と同様、溶接継手１０４も電着塗膜５０を備えることができる。

【0076】

本実施形態に係る溶接継手１０４においても、溶接金属部３０から露出した金属板１０の端面１３に凸曲面１３１が存在する。そのため、他の実施形態と同様に、金属板１０の端面１３及びその近傍で電着塗膜５０が局所的に薄くなりにくい。したがって、金属板１０の端面１３を起点とした赤錆の発生が抑制され、溶接継手１０４、及び溶接継手１０４を含む部材の耐食性が向上する。

【0077】

図示を省略するが、金属板１０の端面１３のうち溶接金属部３０から露出する部分は、第２実施形態のように、凸曲面１３１に代えて複数の傾斜面１３３，１３４（図５及び図６）を含むこともできる。

【0078】

本実施形態に係る溶接継手１０４も、他の実施形態と同様の工程を経て製造することができる。

【0079】

以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【実施例0080】

以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0081】

本開示による効果を確認するため、上記実施形態に係る溶接継手１０１～１０４のいずれかと同様の構成を有する溶接試験片を複数作製し、各溶接試験片の耐食性を評価するための試験を実施した。

【0082】

溶接試験片は、熱延鋼板を用い、表１に示す溶接条件でＭＡＧ溶接によって作製した。試験片を作製する際は、溶接の裏面が中空となる治具を使用し、治具による試験片からの抜熱を最小限に抑えた。溶接ワイヤとして、ワイヤ径が１．２ｍｍのＹＧＷ１１を使用した。そして、平常部の塗膜厚さが２０μｍになるように、作製された溶接試験片に化成処理及び電着塗装を施した。

【0083】

【表1】

【0084】

各溶接試験片についてＪＡＳＯ Ｍ６０９－９１に規定される複合サイクル腐食試験を行い、赤錆の発生状況を調査した。各溶接試験片の条件及び試験結果を表２に示す。

【0085】

【表2】

【0086】

表２において、端面加工の欄に「曲面加工」と記載されている実施例は、少なくとも金属板１０について、端面１３のうち溶接金属部３０から露出している部分に凸曲面１３１が形成された溶接試験片である。本試験では、溶接時に金属板１０の端面１３を溶融させて曲面加工した。

【0087】

表２において、端面加工の欄に「傾斜加工」と記載されている実施例は、少なくとも金属板１０について、端面１３のうち溶接金属部３０から露出している部分に傾斜面１３３，１３４が形成された溶接試験片である。端面加工の欄に「傾斜加工」と記載され、且つθ２の数値の記載がある比較例は、金属板１０の端面１３に傾斜面１３３，１３４が形成されているが、金属板１０の表面１２と傾斜面１３３との外角θ１が９０°以上である溶接試験片である。端面加工の欄に「傾斜加工」と記載され、且つθ２の数値の記載がない比較例は、金属板１０の端面１３に傾斜加工が施されているが、端面１３の全体が単一の傾斜面とされた溶接試験片である。本試験では、研削加工によって金属板１０の端面１３に傾斜面を形成した。

【0088】

表２において、端面加工の欄に「未加工」と記載されている比較例は、金属板１０の端面１３に曲面加工及び傾斜加工のいずれも施されなかった溶接試験片である。

【0089】

表２中の赤錆面積率は、溶接試験片の耐食性の評価指標である。赤錆面積率は、金属板１０，２０に設定した評価面の投影面積に対する赤錆の投影面積の割合であり、２１０ｃｙｃｌｅ時点で発生していた赤錆の面積の割合である。重ねすみ肉溶接継手１０１，１０２については、金属板１０，２０の溶接金属部３０の裏側の表面１２，２２のうち、金属板１０の端面１３から表面１２側に５０ｍｍ、表面２２側に４０ｍｍの幅（計９０ｍｍ）を有する領域を評価面とし、投影方向を金属板１０，２０の板厚方向とした。突合せ溶接継手１０３については、金属板１０，２０の溶接金属部３０の裏側の表面１２，２２のうち、端面１３，２３のそれぞれから５０ｍｍの幅（計１００ｍｍ）を有する領域を評価面とし、投影方向を金属板１０，２０の板厚方向とした。Ｔ字すみ肉溶接継手１０４については、金属板１０の溶接金属部３０の裏側の表面１２のうち端面１３から５０ｍｍ、及び、金属板２０の表面２１であって溶接金属部３０の裏側に位置する部分のうち、相手金属板１０の端面１３から２５ｍｍの領域を評価面とした。この評価面の幅は、Ｔ字すみ肉溶接継手１０４の横断面視で、金属板１０の表面１２のうち端面１３から５０ｍｍの点と、金属板２０の表面２１のうち金属板１０の端面１３から２５ｍｍの点とを結ぶ直線の長さ（約６０ｍｍ）であり、投影方向は、Ｔ字すみ肉溶接継手１０４の横断面視で当該直線に垂直な方向である。各溶接継手の評価面の長さ（幅方向と直交する方向の長さ）は、１５０ｍｍとした。

【0090】

表２からわかるように、各実施例では、金属板１０の端面１３が未加工であったＮｏ．２５及び２６の比較例、並びに金属板１０の端面１３が単一の傾斜面であったＮｏ．３０の比較例よりも赤錆面積率が低減された。また、各実施例では、金属板１０の端面１３の傾斜面１３３と表面１２との外角（傾斜角）θ１が鈍角であったＮｏ．２９の比較例よりも赤錆面積率が低減された。したがって、端面１３に凸曲面１３１を設けるか、傾斜角θ１，θ２が鋭角となるように傾斜面１３３，１３４を設けることにより、溶接継手が良好な電着塗装性を発揮し、耐食性が向上することが確認された。

【0091】

金属板１０の端面１３に凸曲面１３１を形成する曲面加工が施された実施例のうち、Ｎｏ．２７の実施例では凸曲面１３１のアスペクト比が６．０を超えており、Ｎｏ．１～１３の実施例では凸曲面１３１のアスペクト比が６．０以下である。Ｎｏ．１～１３の実施例では、Ｎｏ．２７の実施例と比較して赤錆面積率が有意に低減された。したがって、金属板１０の端面１３が凸曲面１３１を含む場合、凸曲面１３１のアスペクト比を６．０以下とすることで、溶接継手の電着塗装性がより良好となり、耐食性が向上するといえる。

【0092】

金属板１０の端面１３に複数の傾斜面１３３，１３４を形成する傾斜加工が施された実施例のうち、Ｎｏ．２８の実施例では傾斜面１３３に関する角度θ１が８５°を超えており、Ｎｏ．１４～２４の実施例では角度θ１が８５°以下であった。Ｎｏ．１４～２４の実施例では、Ｎｏ．２８の実施例と比較して赤錆面積率が有意に低減された。したがって、金属板１０の端面１３が傾斜面１３３を含む場合、傾斜角θ１を８５°以下とすることで、溶接継手の電着塗装性がより良好となり、耐食性が向上するといえる。

【0093】

また、Ｎｏ．２８の実施例では、傾斜面１３３に関する傾斜角θ１と傾斜面１３４に関する傾斜角θ２との和が９０°超であるが、Ｎｏ．１４～２４の実施例では、傾斜角θ１，θ２の和が９０°以下である。上述したように、Ｎｏ．１４～２４の実施例では、Ｎｏ．２８の実施例と比較すると赤錆の発生が低減されていた。この結果より、θ１＋θ２は、９０°以下であることが好ましい。

【符号の説明】

【0094】

１０１，１０２，１０３，１０４：溶接継手
１０：第１金属板
１１，１２：表面
１３：端面
１３１：凸曲面
１３３，１３４：傾斜面
２０：第２金属板
３０：溶接金属部
５０：電着塗膜

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】