特許 7398381 溶接金属ブランクを製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-06

(45)【発行日】2023-12-14

(54)【発明の名称】溶接金属ブランクを製造する方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/00 20060101AFI20231207BHJP

   B23K 9/23 20060101ALI20231207BHJP

   B23K 15/00 20060101ALI20231207BHJP

   B23K 20/12 20060101ALI20231207BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20231207BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20231207BHJP

   B21D 22/20 20060101ALI20231207BHJP

【ＦＩ】

B23K9/00 501C

B23K9/23 K

B23K15/00 505

B23K20/12 360

B23K26/21 F

B23K26/38 A

B21D22/20 E

B21D22/20 Z

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2020547009

(86)(22)【出願日】2019-03-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-06-24

(86)【国際出願番号】 IB2019051856

(87)【国際公開番号】W WO2019171323

(87)【国際公開日】2019-09-12

【審査請求日】2020-11-05

(31)【優先権主張番号】PCT/IB2018/051521

(32)【優先日】2018-03-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IB

(73)【特許権者】

【識別番号】515214729

【氏名又は名称】アルセロールミタル

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】エーリング，ボルフラム

(72)【発明者】

【氏名】ファン・デル・ボルヒト，ニコ

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－３１４３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１４６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－１０４５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１４７１１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１０７７５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００７－５０９７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５２７６４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／００

Ｂ２３Ｋ ９／２３

Ｂ２３Ｋ １５／００

Ｂ２３Ｋ ２０／１２

Ｂ２３Ｋ ２６／２１

Ｂ２３Ｋ ２６／３８

Ｂ２１Ｄ ２２／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接金属ブランク（１６）を製造する方法であって、
少なくとも第１金属ストリップ（２）から第１初期金属シート（１）及び第２金属ストリップ（４）から第２初期金属シート（３）を切断するステップ、
初期輪郭（Ｃ_０）を有する初期溶接金属ブランク（９）を得るように、溶接によって少なくとも前記第１及び前記第２初期金属シート（１、３）を接合するステップであって、前記初期溶接金属ブランク（９）が、前記第１及び前記第２初期金属シート（１、３）を接合する溶接継手（１０）を含む、ステップ、及び
最終輪郭（Ｃ_１、Ｃ_２、．．．）を有する少なくとも１つの最終溶接金属ブランク（１６）を得るように、金属溶融を伴う工程によって前記初期溶接金属ブランク（９）を切断するステップであって、前記最終溶接金属ブランク（１６）が、前記接合ステップ中に得られた前記溶接継手（１０）の一部からなる溶接継手部分（１９）によって接合された第１金属ブランク部分（１７）及び第２金属ブランク部分（１８）を含む、
ステップ
を含み、
前記初期溶接金属ブランク（９）で実行される前記切断ステップ中に、少なくとも２つの最終溶接金属ブランク（１６）が前記初期溶接金属ブランク（９）から切断され、
前記初期溶接金属ブランク（９）から切断される少なくとも２つの最終溶接金属ブランク（１６）が異なる形状の輪郭を有する、
方法。

【請求項2】

前記第１及び／又は第２初期金属シート（１、３）が、四辺形の輪郭を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記接合ステップが、レーザー溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接、摩擦攪拌溶接又は抵抗溶接ステップである、請求項１又は請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記接合ステップ中に得られる前記溶接継手（１０）が、３００ｍｍ以上での長さを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記最終溶接金属ブランク（１６）の前記最終輪郭（Ｃ_１、Ｃ_２、．．．）が、少なくとも１つの非直線部分を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

各最終溶接金属ブランク（１６）が、それぞれの面積（Ａ_１、Ａ_２、．．．）を画定する最終輪郭（Ｃ_１、Ｃ_２、．．．）を有し、考慮される初期溶接金属ブランク（９）から切断された全ての前記最終溶接金属ブランク（１６）の前記最終輪郭（Ｃ_１、Ｃ_２、．．．）によって画定される前記面積（Ａ_１、Ａ_２、．．．）の合計は、前記考慮される初期溶接金属ブランク（９）の前記初期輪郭（Ｃ_０）によって画定される面積（Ａ_０）よりも厳密に小さい、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

少なくとも１つの最終溶接金属ブランク（１６）では、前記溶接継手部分（１９）が２５０ｍｍ以下の長さを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記溶接継手部分（１９）の長さと前記溶接継手部分（１９）に垂直に取られた前記最終溶接金属ブランク（１６）の寸法との比が１以下である、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記第１及び前記第２金属ストリップ（２、４）が異なる特性を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記第１及び第２初期金属シート（１、３）が鋼基板（５）を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記第１及び／又は前記第２初期金属シート（１、３）が、前記鋼基板（５）の主面の少なくとも１つに、金属間合金層（７）と、前記金属間合金層（７）の上に延在する金属合金層（８）とを含むプレコート（６）を含み、前記金属合金層（８）が、アルミニウムの層、アルミニウム合金の層又はアルミニウムベースの合金の層である、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記第１初期金属シート（１）及び前記第２初期金属シート（３）のうちの少なくとも１つについて、溶接を通じて前記第１及び第２初期金属シート（１、３）を接合する前に、前記第１及び／又は第２初期金属シート（１、３）の少なくとも一面の溶接縁（３７）の厚さの少なくとも一部にわたって前記プレコート（６）を除去するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記最終溶接金属ブランク（１６）が、０．８ｍｍ～５ｍｍの厚さを有し、前記切断作業から生じる周縁表面（２２）を含み、前記周縁表面（２２）が、前記最終溶接金属ブランク（１６）の一方の主面から他方まで延在し、前記初期溶接金属ブランク（９）上で実行される前記切断ステップがレーザー切断ステップであり、前記レーザー切断が、９％以上のレーザー切断作業から直接的に生じる前記周縁表面（２２）の鋼基板領域上のアルミニウムの表面割合（Ｓ_{Ｔｏｔａｌ}）が直接的に生じ、前記レーザー切断作業から直接的に生じる前記周縁表面（２２）の前記鋼基板領域の下半分のアルミニウムの表面割合（Ｓ_{Ｂｏｔｔｏｍ}）が０．５％以上となるように実行される、請求項１１又は請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記溶接が溶加材を使用して実行される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記初期溶接金属ブランク（９）上で実行される前記切断ステップが、プラズマ切断、レーザー切断又は火炎切断ステップである、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

前記初期溶接金属ブランク（９）に対する前記切断ステップが、溶接開始又は停止クレーター又は欠陥を含まない最終溶接ブランク（１６）を得るように実行される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

プレス成形溶接金属部品を製造する方法であって、
請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法を使用して最終溶接金属ブランク（１６）を製造するステップ、
プレス成形溶接金属部品を得るように前記最終溶接金属ブランク（１６）を三次元形状にプレス成形するステップ、及び
最終プレス成形溶接金属部品を得るように３Ｄレーザー切断を使用して前記プレス成形溶接金属部品の縁部を任意選択的にトリミングするステップであって、前記３Ｄレーザー切断が１０ｍｍ以下の幅にわたって前記プレス成形溶接金属部品から材料を除去する、ステップ
を含む方法。

【請求項18】

前記プレス成形ステップが、熱間成形プレスで実行される熱間成形ステップである、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記最終溶接金属ブランク（１６）の前記第１及び第２金属ブランク部分（１７、１８）が鋼基板（５）を含み、前記方法が、プレス硬化されたプレス成形溶接金属部品を得るように前記プレス成形溶接金属部品を冷却するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記冷却速度は、前記最終溶接金属ブランク（１６）の前記鋼基板の少なくとも１つの臨界マルテンサイト又はベイナイト冷却速度以上である、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記プレス成形ステップが冷間成形ステップである、請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接金属ブランクを製造する方法、プレス成形溶接金属部品を製造する方法、並びにこうして得られた溶接金属ブランク及びプレス成形溶接金属部品に関する。

【背景技術】

【0002】

過去数年にわたり、車両重量と機械的抵抗との間の良好な妥協を提供するために、いわゆるテーラードブランクから製造される自動車の構造要素が増加してきた。

【0003】

テーラードブランクは、一般に、所望の形状への後続の成形作業の前に、異なる特性、たとえば異なる厚さ、強度又は延性を有する金属シートを接合して単一の溶接ブランクにすることによって得られる。したがって、考えられる各用途について、形成された部品内の必要な場所で最適な材料特性を正確に得ることができる。たとえば、以前補強部品を必要とした場所では、通常、より厚い、及び／又はより強いシート材が使用される。

【0004】

一般に、このような溶接ブランクを使用して三次元部品を製造するために、異なる特性を有する少なくとも２つの金属シートがそれぞれの金属ストリップから切断され、次にこれら２つのシートは、テーラードブランクを形成するように、たとえばレーザー溶接を使用する溶接を通じて接合される。次に、三次元部品を製造するように、こうして得られた溶接ブランクに成形工程が適用される。部品の所望の機械的特性に応じて、この成形工程は、適合した成形プレスで実行される冷間成形又は熱間成形工程であってもよい。成形後、部品の縁部は、所望の寸法を有する最終部品を得るようにトリミングされる。

【0005】

この方法は、完全に満足できるものではない。実際、たとえばプレス成形を通じて、正確に適切な場所で所望の特性を有する部品を製造できるようにするために、溶接ブランクの寸法には高い公差が必要とされる。このような高公差は、大量のスクラップを生じ、したがって大量の材料が無駄になるため、有害である。さらに、溶接ブランクの比較的高い寸法公差のため、通常、溶接ブランクの寸法公差から生じる比較的大量の余分な材料を除去するために、最終三次元部品に対してトリミング作業を実行する必要がある。このような切断作業は、部品の三次元形状のため、実行するのが複雑かつ高額である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、本発明の目的は、より費用効果の高い方法でプレス成形溶接鋼部品を製造できるようにする方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この目的のために、本発明は、溶接金属ブランクを製造する方法であって、
少なくとも第１金属ストリップから第１初期金属シート及び第２金属ストリップから第２初期金属シートを切断するステップ、
初期輪郭を有する初期溶接金属ブランクを得るように、溶接によって少なくとも第１及び第２初期金属シートを接合するステップであって、初期溶接金属ブランクは、第１及び第２初期金属シートを接合する溶接継手を含む、ステップ、及び
最終輪郭を有する少なくとも１つの最終溶接金属ブランクを得るように、金属溶融を伴う工程によって前記初期溶接金属ブランクを切断するステップであって、最終溶接金属ブランクは、接合ステップ中に得られた溶接継手の一部からなる溶接継手部分によって接合された第１金属ブランク部分及び第２金属ブランク部分を含む、ステップ
を含む方法に関する。

【0008】

方法は、単独で、又は技術的に可能ないずれかの組み合わせにしたがって、以下の特徴の１つ以上をさらに含んでもよい。

【0009】

・第１及び／又は第２初期金属シートは、四辺形の輪郭、特に長方形、平行四辺形又は台形の輪郭から選択された輪郭を有する。

【0010】

・接合ステップは、レーザー溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接、摩擦攪拌溶接又は抵抗溶接ステップであり、好ましくはレーザー溶接ステップである。

【0011】

・接合ステップ中に得られる溶接継手は、長さが３００ｍｍ以上、好ましくは６００ｍｍ以上である。

【0012】

・最終溶接金属ブランクの最終輪郭は、少なくとも１つの非直線部分、特に少なくとも１つの曲線部分を含む。

【0013】

・初期溶接金属ブランクで実行される切断ステップ中に、少なくとも２つの最終溶接金属ブランクが初期溶接金属ブランクから切断される。

【0014】

・各最終溶接金属ブランクは、それぞれの面積を画定する最終輪郭を有し、考慮される初期溶接金属ブランクから切断された全ての最終溶接金属ブランクの最終輪郭によって画定される面積の合計は、それぞれの初期溶接金属ブランクの初期輪郭によって画定される面積よりも厳密に小さい。

【0015】

・少なくとも１つの最終溶接金属ブランクでは、溶接継手部分は２５０ｍｍ以下の長さを有する。

【0016】

・溶接継手部分の長さと溶接継手部分に垂直に取られた最終溶接金属ブランクの寸法との比が１以下である。

【0017】

・第１及び第２金属ストリップは異なる特性を有する。

【0018】

・第１及び第２初期金属シートは鋼基板を含む。

【0019】

・第１及び／又は第２初期金属シートは、基板の主面の少なくとも１つに、金属間合金層と、金属間合金層の上に延在する金属合金層とを含むプレコートを含み、金属合金層は、アルミニウムの層、アルミニウム合金の層又はアルミニウムベースの合金の層である。

【0020】

・方法は、第１初期金属シート及び第２初期金属シートのうちの少なくとも１つについて、溶接を通じて第１及び第２初期金属シートを接合する前に、第１及び／又は第２初期金属シートの少なくとも一面の溶接縁の厚さの少なくとも一部にわたってプレコートを除去するステップをさらに含む。

【0021】

・最終溶接金属ブランクは、０．８ｍｍ～５ｍｍの厚さを有し、切断作業から生じる周縁表面を含み、周縁表面は最終溶接金属ブランクの一方の主面から他方まで延在し、初期溶接金属ブランク上で実行される切断ステップはレーザー切断ステップであり、レーザー切断は、９％以上のレーザー切断作業から直接的に生じる周縁表面の基板領域上のアルミニウムの表面割合が直接的に生じ、レーザー切断作業から直接的に生じる周縁表面の基板領域の下半分のアルミニウムの表面割合が０．５％以上となるように実行される。

【0022】

・溶接、特にレーザー溶接は溶加材を使用して実行される。

【0023】

・第１及び第２初期金属シートを得るように第１及び／又は第２金属ストリップ上で実行される切断ステップは、機械的切断ステップ、特に剪断ステップである。

【0024】

・初期溶接金属ブランク上で実行される切断ステップは、プラズマ切断、レーザー切断又は火炎切断ステップ、好ましくはレーザー切断ステップであり、及び
・初期溶接金属ブランクに対する切断ステップは、溶接開始又は停止クレーター又は欠陥を含まない最終溶接ブランクを得るように実行される。

【0025】

本発明はまた、プレス成形溶接金属部品を製造する方法であって、
上記のような方法を使用して最終溶接金属ブランクを製造するステップ、
プレス成形溶接金属部品を得るように前記最終溶接金属ブランクを三次元形状にプレス成形するステップ及び、
最終プレス成形溶接金属部品を得るように３Ｄレーザー切断を使用して前記溶接金属部品の縁部を任意選択的にトリミングするステップであって、３Ｄレーザー切断は１０ｍｍ以下の幅にわたってプレス成形溶接金属部品から材料を除去する、ステップ
を含む方法に関する。

【0026】

方法は、単独で、又は技術的に可能ないずれかの組み合わせにしたがって、以下の特徴の１つ以上をさらに含んでもよい。

【0027】

・プレス成形ステップは、熱間成形プレスで実行される熱間成形ステップである。

【0028】

・最終溶接金属ブランクの第１及び第２金属ブランク部分は鋼基板を含み、方法は、プレス硬化されたプレス成形溶接金属部品を得るようにプレス成形溶接金属部品を冷却するステップをさらに含み、冷却速度は、好ましくは最終溶接金属ブランクの基板の少なくとも１つの臨界マルテンサイト又はベイナイト冷却速度以上である。

【0029】

・プレス成形ステップは、冷間成形ステップである。

【0030】

本発明はさらに、溶接継手によって接合された第１金属ブランク部分及び第２金属ブランク部分を含む溶接金属ブランクに関し、溶接金属ブランクは、溶接金属ブランクの輪郭全体にわたって溶接金属ブランクの一方の主面から他方まで延在する周縁表面を含み、周縁表面は、溶接金属ブランクの輪郭全体にわたって、及び周縁表面の高さの少なくとも一部にわたって延在する凝固線条を含む。

【0031】

溶接金属ブランクは、単独で、又は技術的に可能ないずれかの組み合わせにしたがって、以下の特徴の１つ以上をさらに含んでもよい。

【0032】

・溶接金属ブランクの輪郭は、少なくとも１つの非直線部分、特に少なくとも１つの曲線部分を含む。

【0033】

・溶接継手は２５０ｍｍ以下の長さを有する。

【0034】

・第１及び第２金属ブランク部分は鋼基板を含む。

【0035】

・第１及び第２金属ブランク部分の各々は、その表面の少なくとも１つに、金属間合金層と、金属間合金層の上に延在する金属合金層とを含むプレコートを含み、金属合金層は、アルミニウムの層、アルミニウム合金の層又はアルミニウムベースの合金の層である。

【0036】

・溶接金属ブランクの厚さは０．８ｍｍ～５ｍｍであり、周縁表面の基板領域上のアルミニウムの表面割合は９％以上であり、周縁表面の基板領域の下半分のアルミニウムの表面割合は０．５％以上である。

【0037】

・溶接継手は溶接開始又は停止クレーター又は欠陥を含まない。

【0038】

本発明はさらに、溶接継手によって接合された第１金属部品部分及び第２金属部品部分を含むプレス成形溶接金属部品に関し、プレス成形溶接金属部品は、溶接金属部品の輪郭全体にわたって延在する周縁表面を含み、周縁表面は、溶接金属部品の輪郭全体にわたって、及び周縁表面の高さの少なくとも一部にわたって延在する凝固線条を含む。

【0039】

プレス成形溶接金属部品は、単独で、又は技術的に可能ないずれかの組み合わせにしたがって、以下の特徴の１つ以上をさらに含んでもよい。

【0040】

・第１金属部品部分及び第２金属部品部分は鋼基板を含む。

【0041】

・プレス成形溶接金属部品はホットプレス成形金属部品であり、第１及び／又は第２金属部品部分の基板は、主にベイナイト系及び／又はマルテンサイト系微細組織を有する。

【0042】

・プレス成形溶接金属部品はコールドプレス成形金属部品である。

【0043】

本発明はさらに、溶接金属ブランクを製造するための設備であって、
少なくとも第１金属ストリップから第１初期金属シート及び第２金属ストリップから第２初期金属シートを切断するように構成された、第１切断ステーション、
初期輪郭を有する初期溶接金属ブランクを得るように、溶接によって少なくとも第１及び第２初期金属シートを接合するように構成された、溶接ステーションであって、初期溶接金属ブランクは、第１及び第２初期金属シートを接合する溶接部を含む、溶接ステーション、及び
最終輪郭を有する少なくとも１つの最終溶接金属ブランクを得るように金属溶融を伴う切断工程を使用して前記初期溶接金属ブランクを切断するように構成された、第２切断ステーションであって、最終溶接金属ブランクは、接合ステップ中に得られた溶接継手の一部からなる溶接継手部分によって接合された第１金属ブランク部分及び第２金属ブランク部分を含む、第２切断ステーション
を含む設備に関する。

【0044】

本発明はさらに、プレス成形溶接金属部品を製造するための設備であって、
上記のような溶接金属ブランクを製造するための設備、
プレス成形溶接金属部品を得るように前記溶接金属ブランクを三次元形状にプレス成形するように構成されたプレス、及び
任意選択的に、最終プレス成形溶接金属部品を得るように３Ｄレーザー切断を使用して前記溶接金属部品の縁部をトリミングするように構成された、３Ｄレーザー切断ステーション
を含む設備に関する。

【0045】

本発明は、例としてのみ与えられ、添付の図面を参照し、以下の明細書を読むことにより、よりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】本発明による溶接金属ブランクを製造する方法の概略図である。

【図2】本発明の第１の実施形態で使用される金属ストリップの概略側面図である。

【図3】本発明の一実施形態による溶接金属ブランクの概略斜視図である。

【図4】図３の溶接金属ブランクの一部の概略斜視図である。

【図5】溶接金属ブランクを製造する方法の追加の任意選択的ステップの概略図である。

【図6】除去ゾーンを含む初期金属シートの概略図である。

【図7】本発明によるプレス成形溶接金属部品を製造する方法を実行するための設備の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0047】

図１は、本発明の一実施形態による溶接金属ブランクを製造する方法の異なるステップを概略的に示す。

【0048】

この方法は、少なくとも第１金属ストリップ２から第１初期金属シート１及び第２金属ストリップ４から第２初期金属シート３を切断するステップを含む（図１、Ａ及びＢ参照）。

【0049】

第１及び第２金属ストリップ２、４は、最初に非コイル状態又はコイル状態で提供され得る。

【0050】

図２に示されるように、第１の実施形態では、第１及び第２金属ストリップ２、４は各々、その面の少なくとも一方、好ましくはその両方の面に、プレコート６を担持する鋼基板５を含む。

【0051】

基板５の鋼は、より具体的にはフェライトパーライト系微細組織を有する鋼である。

【0052】

好ましくは基板５は、熱処理向けの鋼であり、より具体的にはプレス硬化可能な鋼、たとえば２２ＭｎＢ５タイプの鋼のようなマンガン－ホウ素鋼でできている。

【0053】

この実施形態では、プレコート６は、少なくとも基板５と接触する金属間合金層７と、金属間合金層７の上方に延在する金属合金層８とを含む。金属合金層８は、より具体的には、アルミニウムの層、アルミニウム合金の層又はアルミニウムベースの合金の層である。この文脈において、アルミニウム合金は、５０重量％を超えるアルミニウムを含む合金を指す。アルミニウムベースの合金は、重量でアルミニウムが主要な元素である合金である。

【0054】

たとえば、金属合金層８は、ケイ素をさらに含むアルミニウム合金の層である。より具体的には、金属合金層８は、重量で、
－８％≦Ｓｉ≦１１％、
－２％≦Ｆｅ≦４％、
を含み、残りはアルミニウム及び可能性のある不純物である。

【0055】

プレコート６は、特に溶融浸漬コーティングによって、すなわち溶融金属の槽内への基板５の浸漬によって、得られる。

【0056】

溶融浸漬コーティングによって得られた金属間合金層７及び金属合金層８を含むプレコート６の特定の構造は、欧州特許第ＥＰ２００７５４５号で特に開示されている。

【0057】

第１及び第２金属ストリップ２、４は、好ましくは異なる特性を有する。特に、第１及び第２金属ストリップ２、４は、異なる組成、厚さ、幅、機械的特性、及び／又はコーティングを有することができる。異なる機械的特性は、たとえば、異なる引張強度、降伏強度、及び／又は延性を含み得る。

【0058】

第１及び／又は第２金属ストリップ２、４はたとえば、０．８ｍｍ～１０ｍｍ、より具体的には０．８ｍｍ～５ｍｍ、さらに具体的には０．８ｍｍ～２．５ｍｍの厚さを有する。

【0059】

第１及び第２初期金属シート１、３は、非コイル状態の第１及び第２金属ストリップ２、４から切断される。

【0060】

好ましくは、第１及び第２初期金属シート１、３は各々、直線状の縁部のみを含む輪郭を有する。

【0061】

第１及び第２初期金属シート１、３の輪郭は、好ましくは四辺形の形状を有し、有利には、長方形、平行四辺形及び台形の輪郭から選択される。

【0062】

第１及び第２金属ストリップ２、４から第１及び第２初期金属シート１、３をそれぞれ切断するステップは、機械的切断を通じて、又はレーザー切断、火炎切断又はプラズマ切断など、金属溶融を伴う工程を通じて実行される。

【0063】

レーザー切断の場合、切断ステップは、ＣＯ_２レーザー、若しくはＮｄ：ＹＡＧ（ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット）レーザー、ダイオードレーザー、ファイバーレーザー又はディスクレーザーなどの固体レーザー又はレーザー切断に適したその他いずれかのタイプのレーザーを使用して実行され得る。

【0064】

ＣＯ_２レーザーが使用される場合、レーザーの出力は、たとえば２ｋＷ～７ｋＷである。

【0065】

固体レーザーが使用される場合、レーザーの出力は、たとえば１ｋＷ～８ｋＷである。

【0066】

レーザーは、有利には連続波レーザーである。

【0067】

レーザー切断は、レーザー切断のアシストガスとして不活性ガス、特に窒素、アルゴン又はヘリウム、若しくはこれらの混合物を使用して、さらに有利に実行される。代替例によれば、活性ガス、たとえば酸素がアシストガスとして使用される。

【0068】

機械的切断が使用される場合、切断作業は、たとえば剪断工具又は切断ダイを使用して実行される。

【0069】

機械的切断は、レーザー切断よりも切断コストが低くなるので好ましい。実際、第１及び第２初期金属シート１、３の非常に単純な形状を考慮すると、切断作業を実行するために特別に製造されたダイを使用する必要はない。特に、従来の剪断工具が使用されてもよい。切断を実行するためにダイが使用される場合、初期金属シート１、３は不特定であるため、異なる最終溶接金属ブランクを製造するために同じダイが再利用され得る。

【0070】

一実施形態によれば、第１及び／又は第２初期金属シート１、３の１つの寸法は、それぞれ第１又は第２金属ストリップ２、４の幅と同一である。この場合、第１及び／又は第２初期金属シート１、３の縁部のうちの２つは、それぞれの金属ストリップ２、４の縁部と一致する。代替例によれば、第１及び／又は第２金属ストリップ２、４の縁部の全ては、それぞれ第１、第２金属ストリップ２、４から切断することによって得られる。

【0071】

たとえば、第１及び／又は第２初期金属シート１、３の１つの縁部、たとえば最も長い縁部は、３００ｍｍ以上、好ましくは５００ｍｍ以上、さらに好ましくは６００ｍｍ以上、さらに好ましくは１０００ｍｍ以上の長さを有する。

【0072】

一例によれば、第１及び第２金属シート１、２は、異なる表面積を有する。

【0073】

図１Ｃに示されるように、第１及び第２初期金属シート１、３はその後、初期輪郭Ｃ_０を有する初期溶接金属ブランク９を得るように、溶接によって接合される。

【0074】

溶接は、レーザー溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接、摩擦攪拌溶接又は抵抗溶接を通じて実行され得る。

【0075】

接合ステップは、好ましくは、突き合わせ溶接による接合のステップである。初期金属シート１、３は、たとえば、必要に応じて最も長い縁部に沿って、又は最も短い縁部に沿って溶接され得る。

【0076】

一例によれば、溶接は、自生溶接、すなわち溶加材を添加せずに実行される溶接である。代替例によれば、溶接、たとえばレーザー溶接は、溶加材、たとえば溶加ワイヤを使用して実行される。

【0077】

図１Ｃに見られるように、こうして得られた初期溶接金属ブランク９は、第１及び第２初期金属シート１、３と、第１及び第２初期金属シート１、３を接合する溶接継手１０とを含む。

【0078】

初期溶接金属ブランク１６は、実質的に平坦である。

【0079】

溶接継手１０は、好ましくは実質的に直線状である。

【0080】

一例によれば、溶接継手１０は、３００ｍｍ以上、好ましくは５００ｍｍ以上、さらに好ましくは６００ｍｍ以上、さらに好ましくは１０００ｍｍ以上の長さを有する。

【0081】

方法は、少なくとも１つの最終溶接金属ブランク１６を得るように、金属溶融を伴う工程を使用して前記初期溶接金属ブランク９を切断するステップをさらに含む（図１Ｄ参照）。

【0082】

金属溶融を伴う切断工程は、たとえばレーザー切断、プラズマ切断又は火炎切断である。これは、適合された切削工具、たとえばレーザービーム、プラズマトーチ又は酸化ガスに関連する火炎切断に適合された熱源を使用して実行される。

【0083】

図１に示される例では、最終溶接金属ブランク１６を得るように前記初期溶接金属ブランク９を切断するステップは、レーザービーム１５を使用するレーザー切断ステップである。

【0084】

このステップで使用され得るレーザータイプ及びアシストガスは、初期金属シート１、３を得る観点から初期切断ステップについて前述されたものと同じである。

【0085】

所与のレーザービームについて、レーザー切断速度は、特に第１及び第２初期金属シート１、３の厚さに応じて選択され得る。

【0086】

一実施形態によれば、最終溶接金属ブランク１６の輪郭全体Ｃ_１、Ｃ_２、．．．にわたって一定の切断速度が使用される。代替例によれば、切断速度は第１及び第２初期金属シート１、３の間で、特にこれらのシート１、３が異なる厚さを有する場合に、変化する。

【0087】

好ましくは、切断ステップは、初期溶接金属ブランク９に対して切削工具を、たとえばレーザービーム１５を位置決めするステップを含む。

【0088】

この位置決めステップは、好ましくは、溶接継手１０を基準として使用して実行される。実際、この場合、位置決めは、初期溶接金属ブランク９の可能な寸法公差とは無関係である。この目的のために、溶接継手１０の位置は、たとえば初期溶接金属ブランク９の１つの縁部で、２つの初期金属シート１、３の間の遷移を検出することによって、任意の適合した光学的手段を通じて、又は代わりに機械的に、検出され得る。

【0089】

代替例によれば、位置決めは、初期溶接金属ブランク９の縁部を基準として使用して実行される。この位置決め方法は、たとえば、初期溶接金属ブランク９の寸法にわずかな公差しかない場合に使用され得る。

【0090】

図１Ｄ及びＥに見られるように、各最終溶接金属ブランク１６は、溶接継手１９によって接合された第１金属ブランク部分１７及び第２金属ブランク部分１８を含む。

【0091】

図３及び図４に示されるように、各最終溶接金属ブランク１６は、２つの主面２３、２４と、最終溶接金属ブランク１６の一方の面２３から他方２４まで最終溶接金属ブランク１６の輪郭全体Ｃ_１、Ｃ_２、．．．に沿って延在する周縁表面２２とをさらに含む。周縁表面２２は、切断作業から生じた切断面、特にレーザー切断が使用される場合にはレーザー切断面である。

【0092】

主面２３、２４は、互いに実質的に平行に延在する。

【0093】

周縁表面２２は、たとえば、主面２３、２４の少なくとも１つに対して６５°～９０°の間の角度で、有利には主面２３、２４に対して９０°の角度で延在する。

【0094】

より具体的には、第１金属ブランク部分１７は第１初期金属シート１の一部であり、第２金属ブランク部分１８は第２初期金属シート３の一部である。したがって、第１及び第２金属ブランク部分１７、１８は、それぞれの初期金属シート１、３の組成、機械的特性、及び厚さを有する。特に、第１及び第２金属ブランク部分１７、１８は各々、それぞれの初期金属シート１、３の組成を有する基板と、場合により、それぞれの初期金属シート１、３のプレコート６の組成及び構造を有するプレコートとを含む。

【0095】

溶接継手１９は、接合ステップ中に得られた溶接継手１０の一部からなる。

【0096】

溶接継手１９は、好ましくは、２５０ｍｍ以下、より具体的には１５０ｍｍ以下、さらに具体的には１００ｍｍ以下の長さを有する。

【0097】

図１に示される例では、溶接継手１９は、最終溶接金属ブランク１６の一方の縁部２０からその反対の縁部２１まで延在する。

【0098】

有利には、所与の最終溶接金属ブランク１６について、溶接継手１９の長さと溶接継手１９の方向に対して垂直に取られた最終溶接金属ブランク１６の最大寸法との比は、１以下、より具体的には０．７以下である。このような形状は、初期溶接金属ブランク９から切断され得る最終溶接金属ブランク１６の数が増加するので、生産性の観点から有利である。

【0099】

各最終溶接金属ブランク１６は、実質的に平坦である。

【0100】

各最終溶接金属ブランク１６は、それぞれの面積Ａ_１、Ａ_２などを画定する最終輪郭Ｃ_１、Ｃ_２などを有する。

【0101】

好ましくは、最終輪郭Ｃ_１、Ｃ_２．．．は、初期輪郭Ｃ_０の形状と相似ではない形状を有する。これは好ましくは、長方形、台形又は平行四辺形ではなく、たとえば四辺形の形状ではない。

【0102】

好ましくは、最終溶接金属ブランク１６の各々の輪郭Ｃ_１、Ｃ_２、．．．は、非直線部分、たとえば曲線部分を含む。

【0103】

初期溶接金属ブランク９から切断される最終溶接金属ブランク１６の数は、最終溶接金属ブランク１６の形状、並びに初期溶接金属ブランク９の寸法に依存する。有利には、切断ステップ中に、少なくとも２つの最終溶接金属ブランク１６、たとえば３個から１０個の最終溶接金属ブランク１６が、初期溶接金属ブランク９から切断される。好ましくは、切断ステップ中に初期溶接金属ブランク９から切断され得る最終溶接金属ブランク１６の数を最大化させるように、入れ子が行われる。

【0104】

図１に示される例では、考慮される初期溶接金属ブランク９から切断された全ての最終溶接金属ブランク１６の最終輪郭Ｃ_１、Ｃ_２、．．．によって画定された面積Ａ_１、Ａ_２の合計は、それぞれの初期溶接金属ブランク９の初期輪郭Ｃ_０によって画定された面積よりも厳密に小さい。言い換えると、切断作業は、非ゼロ量の廃材を生み出す。

【0105】

好ましくは、所与の初期溶接金属ブランク９から得られた全ての最終溶接金属ブランク１６の輪郭Ｃ_１、Ｃ_２、．．．は、実質的に同じ形状を有する。

【0106】

代替例によれば、少なくとも２つの最終溶接金属ブランク１６は、異なる形状の輪郭Ｃ_１、Ｃ_２などを有する。このような代替例は、同じ厚さ及び組成の組み合わせを有する異なるタイプの最終溶接ブランク１６を１つのバッチで製造できるようにするという利点を提供する。最終溶接ブランク１６のタイプごとに異なる量は初期溶接ブランク９に各タイプの最終溶接ブランク１６の発生頻度を適合させることによって、管理することができる。

【0107】

最終溶接金属ブランク１６は、最終溶接金属ブランク１６を得るための金属溶融を伴う切断方法の使用から生じる特定の特徴を有する。

【0108】

特に、このような切断方法の使用は、切断縁部に材料の融合をもたらし、これは後に凝固して、凝固リップルとも呼ばれる凝固線条を形成する。これらの凝固線条の間隔及び傾斜は、特に切断速度、最終溶接金属ブランク１６の厚さ、及びアシストガスが使用される場合には、切断に使用されるアシストガスの性質及び圧力に依存する。したがって、図３及び図４に示されるように、最終溶接金属ブランク１６の周縁表面２２は、複数の凝固線条又はリップル２８を含む。

【0109】

図３及び図４に示される例は、より具体的には、レーザー切断を通じて得られる周縁表面２２に関する。しかしながら、類似の線条２８は、金属溶融を伴うその他いずれのタイプの切断方法でも得られる。

【0110】

輪郭全体Ｃ_１、Ｃ_２、．．．は初期溶接金属ブランク９から切断されたという事実のため、凝固線条２８は、溶接継手１９の表面上を含む、溶接金属ブランク１６の輪郭全体Ｃ_１、Ｃ_２、．．．にわたって周縁表面２２上に延在する。

【0111】

より具体的に図４に見られるように、凝固線条２８は、周縁表面２２の高さｈの少なくとも一部にわたって、最終溶接金属ブランク１６の一方の主面２３から延在する。

【0112】

周縁表面２２の高さｈは、図３及び図４に示されており、周縁表面２２に沿った２つの主面２３、２４の間の距離に対応する。周縁表面２２が主面２３、２４に垂直である場合、これは最終溶接金属ブランク１６の厚さに対応する。

【0113】

凝固線条２８が延在し始める主面２３は、最終溶接金属ブランク１６の、切断を実行する切削工具、たとえば図示される例ではレーザービーム１５と同じ側に位置する面に対応する。

【0114】

図４に示される例では、凝固線条２８は、周縁表面２２の高さｈの一部にわたってのみ延在する。この例では、周縁表面２２は、凝固線条を含まないゾーン２９を含む。無線条ゾーン２９は、最終溶接金属ブランク１６の一方の主面２４から、及びより具体的には、最終溶接金属ブランク１６の、切断を実行する切削工具が位置している側と反対の側に位置する主面２４から、周縁表面２２の高さｈの一部にわたって延在する。

【0115】

代替例によれば、凝固線条２８は、最終溶接ブランク１６の一方の主面２３から他方２４まで、全高ｈにわたって延在してもよい。

【0116】

一般に、線条２８は、主面２３から、すなわち切削工具、特にレーザー切断の場合にはレーザービーム１５の衝撃のゾーンからの距離を増加させるほど、強調されなくなる。

【0117】

図４に見られるように、凝固線条２８は、特に多くの場合、主面２３から延在する、周縁表面２２の第１のゾーン２５内で最終溶接ブランク１６の主面２３に対して実質的に垂直に延在する傾向があり、これらは、第１のゾーン２５に隣接する第２のゾーン２６内で主面２３に対する垂線に対して角度を形成する傾向がある。図４では、Ｄで記された矢印は、切断ステップ中に切削工具が変位した場合の切断中の最終溶接ブランク１６に対する切削工具、特にレーザービーム１５の相対移動の方向を示し、その間、初期溶接金属ブランク９は所定位置に固定されたままである。

【0118】

図３及び図４に示されるように、金属溶融を伴う切断、特にレーザー切断は、最終溶接金属ブランク１６の周囲に熱影響ゾーン（Ｈｅａｔ Ａｆｆｅｃｔｅｄ Ｚｏｎｅ：ＨＡＺ）３０を追加で作成する。

【0119】

ＨＡＺは、最終溶接金属ブランク１６の輪郭全体Ｃ１、Ｃ２、．．．にわたって延在する。より具体的には、ＨＡＺは、最終溶接金属ブランク１６の全厚さにわたって溶接金属ブランク１６の縁部からの幅Ｗにわたって延在する。レーザー切断の場合、ＨＡＺはより具体的には、溶接金属ブランク１６の縁部から、０．１ｍｍ以上、及び好ましくは３ｍｍ以下の幅Ｗにわたって延在する。

【0120】

ＨＡＺは、金属溶融を伴う切断中の周縁表面２２の加熱から生じる。

【0121】

ＨＡＺは、熱影響ゾーンの存在を検出する従来の手段を通じて、たとえばマイクロ硬度又はナノ硬度測定を通じて、又は適合されたエッチング後の金属組織観察を通じて、観察され得る。

【0122】

ＨＡＺの構造は、最終溶接金属ブランク１６の残りの部分の構造、特に第１及び第２金属ブランク部分１７、１８の構造とは異なっている。ＨＡＺのこの修整された構造は、切断工程中の切断縁部の加熱に起因する。

【0123】

特に、ＨＡＺでは、基板の微細組織が、第１又は第２金属ブランク部分１７、１８の残りの部分における基板５の微細組織とは異なっている。特に、オーステナイト結晶粒度は、ＨＡＺでは第１又は第２金属ブランク部分１７、１８の残りの部分よりも厳密に大きい。

【0124】

さらに、切断中の切断縁部におけるプレコート６の加熱のため、ＨＡＺは、第１及び第２金属ブランク部分１７、１８の残りの部分のプレコート６の構造とは異なる構造を有するコーティングを含む。特に、ＨＡＺのコーティングは、プレコート６のように金属間合金層７及び金属合金層８を含まない。

【0125】

特定の一実施形態によれば、最終溶接金属ブランク１６を得るための初期溶接金属ブランク９の切断は、レーザー切断を使用して実行され、切断ステップ中、レーザー切断は、以下の２つの特徴が最終溶接金属ブランク１６の周縁表面２２に存在するような方法で実行される。

【0126】

（ａ）レーザー切断作業から直接生じる周縁表面２２の基板領域上のアルミニウムの総表面割合Ｓ_{Ｔｏｔａｌ}は９％以上であり、
（ｂ）レーザー切断作業から直接生じる周縁表面２２の基板領域の下半分におけるアルミニウムの表面割合Ｓ_{Ｂｏｔｔｏｍ}は０．５％以上である。

【0127】

この文脈において、「直接生じる」とは、特に、レーザー切断装置のレーザービームが初期溶接金属ブランク９から最終溶接金属ブランク１６を切断した直後、特に周縁表面２２上でさらなるステップが実行される前、たとえばブラッシング、機械加工、フライス加工、サンドブラスト又はストリッピングなど、周縁表面２２の可能な仕上げステップの前に、アルミニウムの割合又は比率が測定されることを意味する。

【0128】

この文脈において、周縁表面２２の基板領域は、周縁表面２２に位置する基板５の表面に対応する。これは、基本的に基板５の材料からなる。

【0129】

周縁表面２２の基板領域上のアルミニウムの総表面割合Ｓ_{Ｔｏｔａｌ}は、以下のように測定され得る。

【0130】

・走査型電子顕微鏡を使用して周縁表面２２の基板領域が撮影される。

【0131】

・全ての合金元素のうち、考慮される基板領域上に存在するアルミニウムのみを示すＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光分析：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－Ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を得るために、走査型電子顕微鏡から得られた情報を処理する。たとえば、画像は、考慮される基板領域上に存在するアルミニウムの痕跡が、黒の背景に対照して強く引き立つ赤などの色で現れるように、処理される。切断中のレーザー変位の結果として、アルミニウムは傾斜した滴下痕として現れる。

【0132】

・こうして得られたＥＤＳ画像はその後、画像内のアルミニウムの表面割合を測定するために、画像処理を通じて処理される。

【0133】

この目的のために、考慮される基板領域のＥＤＳ画像内のアルミニウムに対応する画素の数Ｎは、画像処理を使用して測定される。

【0134】

たとえば、この画像処理は、たとえばＧｉｍｐ画像分析ソフトウェアなど、それ自体既知の従来の画像処理分析ソフトウェアを通じて実行され得る。

【0135】

次いで、周縁表面２２の基板領域内のアルミニウムの総表面割合Ｓ_{Ｔｏｔａｌ}は、こうして測定されたアルミニウム画素の数Ｎを考慮される基板領域の画像内の画素の総数で除することによって得られる。

【0136】

周縁表面２２の基板領域の下半分におけるアルミニウムの表面割合Ｓ_{Ｂｏｔｔｏｍ}を測定するために、同じ方法が使用されるが、ただし周縁表面２２の基板領域の下半分の画像の分析に基づく。

【0137】

周縁表面２２の少なくとも部分的なアルミニウム被覆は、レーザー切断中の最終溶接ブランク１６の周縁におけるプレコート６の溶融に起因し、溶融したプレコート６の一部は周縁表面２２上に流れる。

【0138】

この実施形態では、レーザー切断パラメータ、特にレーザー切断線形エネルギー及びレーザー切断ステップで使用されるアシストガスの圧力は、上述の特徴（ａ）及び（ｂ）が得られるように選択される。

【0139】

この文脈において、レーザー切断線形エネルギーは、単位長さあたりのレーザー切断中のレーザービームによって送られるエネルギーの量に対応する。これは、レーザービームの出力を切断速度で除することによって計算される。

【0140】

この実施形態は、特徴（ａ）及び（ｂ）による周縁表面２２の被覆が保管中及び／又は後続の熱処理中、たとえば熱間成形中に腐食又は酸化からの周縁表面２２の良好な保護をもたらすので、特に有利である。

【0141】

図５に示されるように、溶接金属ブランク１６を製造する方法は、任意選択的に、少なくとも１つのパッチ３５を初期溶接金属ブランク９に溶接するステップを含み得る。

【0142】

特に、各パッチ３５は、初期溶接金属ブランク９の面積よりも厳密に小さい面積、より具体的には最終溶接金属ブランク１６の面積よりも厳密に小さい面積を有する、平坦な金属片からなる。

【0143】

図５に示されるように、パッチ３５は、パッチ表面全体にわたって初期溶接ブランク９と表面接触している。これはたとえば、抵抗スポット溶接、レーザー遠隔溶接、電子ビーム溶接又は摩擦攪拌溶接を通じて溶接される。一般に、抵抗スポット溶接又はレーザー遠隔溶接が好ましい。これらの中で、抵抗スポット溶接が好適な溶接方法である。

【0144】

パッチ３５は、好ましくは、初期溶接金属ブランク９内の第１及び第２初期金属シート１、３の一方のみに延在する。

【0145】

代替例によれば、パッチ３５は、溶接継手１０を横切って延在し得る。この場合、これは、初期溶接金属ブランク９のいずれかの側に延在する初期金属シート１、３の各々の上に延在する。

【0146】

パッチ３５は、使用時に特に強い要求を受ける領域内の最終溶接ブランク１６から形成された部品を補強するように意図される。パッチ３５の材料及び厚さは、必要に応じて部品の補強を最適化するように選択される。一例によれば、パッチ３５は鋼でできている。これはたとえば、これが溶接される初期金属シート１、３の一方と同じ材料でできている。

【0147】

好ましくは、いくつかの最終溶接ブランク１６が同じ初期溶接ブランク９から切断される場合、パッチ溶接ステップは、そこから切断されるように意図される最終溶接ブランク１６と同じ数のパッチ３５を初期溶接ブランク９に溶接するステップを含む。好ましくは、初期溶接ブランク９上のパッチ３５の位置は、全てのパッチ３５がそれぞれの最終溶接金属ブランク１６内で同じ位置に配置されるような方法で選択される。

【0148】

初期溶接金属ブランク９を製造する方法は、溶接の前に、任意選択的に、第１及び／又は第２初期鋼シート１、３の溶接縁３７の除去ゾーン３６にわたるその厚さの少なくとも一部にわたってプレコート６を除去するステップを、さらに含み得る。溶接縁３７は、少なくとも部分的に溶接継手１０と一体化されるように意図される第１及び／又は第２初期鋼シート１、３の縁部を指す。このような除去ゾーン３６を含む初期金属シート１の例が、図６に示されている。

【0149】

鋼シート１、３の各々の除去ゾーン３６の幅Ｗ_Ｒは、たとえば０．２～２．２ｍｍである。

【0150】

好ましくは、除去ステップは、その高さの少なくとも一部にわたって除去ゾーン３６内に金属間合金層７を残しながら、金属合金層８のみを除去するように実行される。この場合、残留金属間合金層７は、溶接継手１０に直接隣接する初期溶接金属ブランク９の領域を、後続の熱間成形ステップ中の酸化及び脱炭、並びに使用時のサービス中の腐食から保護する。

【0151】

除去は、好ましくは、レーザービーム、特にパルスレーザービームを使用して実行される。

【0152】

本発明はさらに、上記のような溶接金属ブランク１６を製造する方法を実行するための設備３８に関する。このような設備の例は、図７に概略的に示されている。この設備は、
少なくとも第１金属ストリップ２から第１初期金属シート１及び第２金属ストリップ４から第２初期金属シート３を切断するように構成された、第１切断ステーション４０、
初期輪郭Ｃ_０を有する初期溶接金属ブランク９を得るように溶接することによって少なくとも第１及び第２初期金属シート１、３を接合するように構成された、溶接ステーション４２であって、初期溶接金属ブランク９は、第１及び第２初期金属シート１、３を接合する溶接継手１０を含む、溶接ステーション４２、及び
最終輪郭Ｃ_１、Ｃ_２、．．．を有する少なくとも１つの最終溶接金属ブランク１６を得るように、金属溶融を伴う切断工程を使用して前記初期溶接金属ブランク９を切断するように構成された、第２切断ステーション４４であって、最終溶接金属ブランク１６は、接合ステップ中に得られた溶接継手１０の一部からなる溶接継手１９によって接合された第１金属ブランク部分１７及び第２金属ブランク部分１８を含む、第２切断ステーション４４
を含む。

【0153】

第１切断ステーション４０は、切断作業を実行するように構成された切削工具を含む。これはたとえば、レーザービームを放出するように構成されたレーザーヘッドを含む少なくとも１つのレーザー工具を含む、レーザー切断ステーションである。一実施形態によれば、第１切断ステーション４０は、異なる初期金属シートが並行して得られるように、切断すべきストリップと同じ数のレーザーヘッドを含む。

【0154】

有利には、第１切断ステーション４０は機械的切断ステーションである。特に、機械的切断ステーションは、少なくとも１つの剪断工具を含み、好ましくは、異なる初期金属シートが並行して得られるように、切断すべきストリップと同じ数の剪断工具を含む。

【0155】

溶接ステーション４２は、レーザー溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接、摩擦攪拌溶接又は抵抗溶接を実行するように構成されている。

【0156】

第２切断ステーション４４は、金属溶融を伴う切断作業を実行するように構成された切削工具を含む。これは特に、レーザービームを放出するように構成されたレーザーヘッドを含む少なくとも１つのレーザー工具を含む、レーザー切断ステーションである。あるいは、切断ステーション４４によって実行される切断工程のタイプに応じて、第２切断ステーション４４は、プラズマトーチ又は熱源及び関連する酸化ガスを含んでもよい。

【0157】

一実施形態によれば、溶接ステーション４２はレーザー溶接ステーションであり、第２切断ステーション４４はレーザー切断ステーションであり、設備３８は、溶接及びレーザー切断を実行するように構成された、複合型の溶接及び切断ヘッドを含む。

【0158】

代替例によれば、溶接ステーション４２はレーザー溶接ステーションであり、第２切断ステーション４４はレーザー切断ステーションであり、溶接ステーション４２及び第２切断ステーション４４は互いに区別され、特に各々が専用のレーザーヘッドを含む。

【0159】

設備３８は、任意選択的に、第１及び／又は第２初期鋼シート１、３の溶接縁の除去ゾーンにわたりその厚さの少なくとも一部にわたってプレコート６を除去するように構成された、プレコート除去ステーションをさらに含む。この任意選択的な除去ステーションは、溶接ステーション４２の上流、かつ第１切断ステーション４０の下流に配置されている。プレコート除去ステーションは、有利には、プレコートを除去するためのレーザービーム、より具体的にはパルスレーザービームを放出するように構成されたレーザーヘッドを含む、レーザー工具を含む。

【0160】

本発明はさらに、プレス成形溶接金属部品を製造する方法であって、
上記のような方法を使用して最終溶接金属ブランク１６を製造するステップ、
プレス成形溶接金属部品（図示せず）を得るように前記最終溶接金属ブランク１６を三次元形状にプレス成形するステップ、及び
最終金属部品を得るように３Ｄレーザー切断を使用して前記溶接金属部品の縁部を任意選択的にトリミングするステップであって、３Ｄレーザー切断は、１０ｍｍ以下、たとえば７ｍｍ以下、さらに具体的には５ｍｍ以下の幅にわたってプレス成形溶接金属部品から材料を除去する、ステップ
を含む方法に関する。

【0161】

最後のトリミングステップは、任意選択的である。したがって、これは実行されてもされなくてもよい。

【0162】

いくつかの実施形態によれば、プレス成形の直後の、後続のトリミングステップがない場合のプレス成形溶接金属部品の寸法は、部品の所望の最終寸法に対応する。この場合、トリミングは実行されない。

【0163】

代替例によれば、トリミングステップは、プレス成形溶接金属部品に対して実行され、この最後のトリミングステップは、１０ｍｍ以下、たとえば７ｍｍ以下、より具体的には５ｍｍ以下の幅にわたって溶接金属部品の周囲から材料を除去する。トリミングは、３Ｄレーザー切断を使用して実行される。このような切断技術は、プレス成形ステップの終わりに得られる三次元金属部品の縁部をトリミングするように適合されている。

【0164】

こうして得られたプレス成形溶接金属部品は、三次元形状を有し、溶接継手によって接合された第１金属部品部分及び第２金属部品部分を含む。

【0165】

第１及び第２金属部品部分はそれぞれ、第１及び第２金属ブランク部分１７、１８のプレス成形から生じる。これらは各々、その厚さの少なくとも一部、特にその厚さの少なくとも９５％にわたって、第１及び第２鋼シート１、３とそれぞれ実質的に同じ組成を有する鋼基板を含む。この実施形態では、第１及び第２金属部品部分は、コーティングをさらに含む。このコーティングは、第１及び第２初期金属シート１、３のプレコート６のプレス成形から生じる。

【0166】

プレス成形溶接金属部品は好ましくは、展開不可能な表面を有し、これは部品の表面が、歪みのない平面に平坦化され得ないことを意味する。

【0167】

可能なトリミングステップの前に、プレス成形溶接金属部品は、溶接金属部品の輪郭全体にわたって延在する周縁表面を含む。周縁表面は、部品の一方の面からその反対側の面まで延在する。

【0168】

周縁表面は、プレス成形ステップ中に変形した可能性のある、最終溶接金属ブランク１６の周縁表面２２に対応する。

【0169】

プレス成形金属部品の周縁表面は、プレス成形溶接金属部品の輪郭全体にわたって、並びに周縁表面の高さの少なくとも一部にわたって延在する、凝固線条を含む。

【0170】

凝固線条は、最終溶接金属ブランク１６に関して既に説明されたものと類似である。

【0171】

一実施形態によれば、プレス成形ステップは、熱間成形プレスで実行される熱間成形ステップである。

【0172】

より具体的には、熱間成形ステップは、
最終溶接金属ブランク１６を、最終溶接金属ブランク１６の基板少なくとも１つの、好ましくは最も高い完全オーステナイト化温度を有する基板の完全オーステナイト化温度以上の温度に加熱するステップ、続いて、
こうして加熱された最終溶接金属ブランク１６をプレスでホットプレス成形するステップ
を含む。

【0173】

好ましくは、ホットプレス成形ステップの後に、プレス硬化された熱間成形溶接金属部品を得るようにプレス成形溶接金属部品を冷却するステップが続く。

【0174】

冷却速度は好ましくは、最終溶接金属ブランク１６の鋼基板の少なくとも１つ、好ましくは最も高い臨界マルテンサイト又はベイナイト冷却速度を有する基板の臨界マルテンサイト又はベイナイト冷却速度以上である。

【0175】

冷却ステップは、好ましくは、ホットプレス成形プレスで実行される。

【0176】

プレス硬化された熱間成形金属部品は、周縁表面にわたって延在する酸化層を含み得る。このような酸化層は、ホットプレス成形の前に、酸素を含む炉内で実行される熱処理から生じる。さらに、第１及び第２金属部品部分の基板は、主にベイナイト系及び／又はマルテンサイト系微細組織を有する。

【0177】

代替例によれば、プレス成形ステップは冷間成形ステップである。

【0178】

典型的には、コールドプレス成形によって得られた第１及び第２金属部品部分の基板は、等方性微細組織を有していない。粒子の配向は、第１及び第２金属部品部分にわたって、特に考慮されるそのゾーンがコールドプレス成形中に受ける応力に応じて、異なる。

【0179】

さらに、冷間成形を通じて得られた部品では、溶接継手の硬度は一般に、第１及び第２金属部品部分の基板の硬度よりも高い。

【0180】

たとえば、第１及び第２金属部品部分の基板の微細組織は、最大で４０％のマルテンサイトを含む。

【0181】

特に、第１及び第２金属部品部分のコーティングは、第１及び第２初期金属シート１、３のコーティングと同じ構造及び組成を有する。

【0182】

プレス成形溶接金属部品は、たとえば自動車の部品、たとえばＡピラー、Ｂピラー又はＣピラーなどのピラー、補強部品、フロント又はリアレールなどのフロント又はリア車体構造の部品、又はドア枠部品などのドア部品である。

【0183】

本発明はまた、プレス成形溶接金属部品を製造するための設備５０にも関する。このような設備は、図７に概略的に示されている。設備５０は、
上記のような最終溶接金属ブランク１６を製造するための設備３８、
プレス成形溶接金属部品５１を得るように前記最終溶接金属ブランク１６を三次元形状にプレス成形するように構成されたプレス５２、及び
任意選択的に、最終プレス成形溶接金属部品５６を得るようにプレス成形溶接金属部品の縁部をトリミングするように構成された、３Ｄレーザー切断ステーション５４
を含む。

【0184】

プレス５２は、たとえばホットプレス成形プレスである。この実施形態では、設備３８は、最終溶接金属ブランク１６を、最終溶接金属ブランク１６の基板の少なくとも１つ、好ましくは最も高い完全オーステナイト化温度を有する基板の完全オーステナイト化温度以上の温度に加熱するように適合された、炉をさらに含む。この炉は、ホットプレス成形ステップの上流に配置される。任意選択的に、この実施形態による設備内で、ホットプレス成形プレスは、プレス硬化されたプレス成形溶接金属部品を得るようにホットプレス成形金属部品を冷却するように構成された、冷却ユニットをさらに含む。

【0185】

前述の説明では、第１及び第２金属ストリップ１、３は、鋼基板を含むものとして説明されてきた。しかしながら、変形例によれば、第１及び第２金属ストリップ１、３の基板は、その他いずれかの適合された金属、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金又はアルミニウムベースの合金からなってもよい。

【0186】

さらに、第１の実施形態では、第１及び第２金属ストリップ１、３は、金属間合金層７及び金属合金層８を含むプレコート６を含み、金属合金層８は、アルミニウム、アルミニウム合金又はアルミニウムベースの合金の層である。代替例によれば、第１及び第２金属ストリップ１、３は、未被覆であってもよく、又は第１の実施形態に関して説明されたものとは異なるコーティング、たとえば亜鉛、亜鉛ベースの合金又は亜鉛合金からなる亜鉛コーティング、マグネシウムを含有するコーティング又はその他いずれか適合されたコーティング組成を含んでもよい。

【0187】

第１の実施形態の代替例によれば、第１及び第２金属ストリップ１、３は、冷間成形、より具体的にはコールドプレス成形に適合された鋼からなる鋼基板をさらに含んでもよい。この代替例によれば、第１及び第２金属ストリップは、たとえば上記のようなコーティング又はプレコートで被覆されてもよく、又は未被覆であってもよい。

【0188】

第１の実施形態では、初期溶接金属ブランク９は、２つのみの初期金属シート１、３を含むものとしてより具体的に説明されてきた。代替例によれば、初期溶接金属ブランク９は、最終溶接金属ブランク１６及び最終プレス成形溶接金属部品の所望の構造に応じて、３つ以上の初期金属シートを含んでもよい。たとえば、初期溶接金属ブランクは、３～５個の初期金属シートを含み得る。必要に応じて、初期金属シートのいくつかは、同じ組成、厚さ、及び／又は機械的特性を有してもよい。さらに必要に応じて、初期金属シートのいくつかは同じ金属ストリップに由来してもよく、又は金属シートの全てが異なる金属ストリップに由来してもよい。

【0189】

Ｎが２よりも厳密に大きい、Ｎ個の初期金属シートが使用される場合、初期金属シートは、初期金属シート１、３に関連して既に先に開示された特徴を有する。

【0190】

この場合、接合ステップは、溶接を通じて初期金属シートを接合するステップを含み、これにより、２つ以上の溶接継手１０、特にＮ－１個の溶接継手１０が得られる。好ましくは、全ての溶接継手１０は、上述の特性を有する。さらに、溶接継手１０は、好ましくは互いに平行である。この場合、最終溶接金属ブランク１６はＮ個の金属ブランク部分を含み、各金属ブランク部分は、それぞれの初期金属シートから生じ、その特性を有する。

【0191】

さらなる代替例によれば、最終溶接金属ブランク１６は未被覆であり、プレス成形ステップの前にコーティング作業を受ける。たとえば、コーティング作業は溶融浸漬コーティング作業である。このような代替例は、最終溶接ブランク及びそこから得られたプレス成形溶接部品の耐食性の改善をもたらす。

【0192】

本発明による方法は、特に有利である。

【0193】

実際、溶接ステップを間に挟む二段階切断方法は、最初の切断ステップで金属ストリップから非常に単純な形状を切断できるようにする。したがって、この最初の切断ステップは、たとえば剪断工具を使用して、費用効果の高い方法で実行することができる。特に、本発明による方法は、１つのタイプの部品のために特別に調整された高額なブランキングダイの使用を回避する。

【0194】

本発明による方法は、多種多様な部品を製造するために同じ工具が使用され得るので、さらに非常に柔軟である。特に、初期切断ステップは従来の剪断工具を使用して実行されてもよく、溶接後の切断ステップは、所望の最終輪郭向けの切削工具の再プログラミングのみを必要とする切断工程を使用して実行される。この柔軟性は、望ましければ部品の設計を変更しやすくするので、有利である。このような柔軟性は、投資コストを削減できるので、より少ない数量でより多くの派生品及び異なる自動車モデルを製造するという自動車業界の傾向を考慮すると、特に有利である。

【0195】

溶接後にレーザー切断を使用する第２の切断ステップの提供により、スクラップ、ひいては製造コストをさらに最小限に抑えることができる。実際、本発明による方法では、所与の初期溶接金属ブランク内の隣接する最終溶接金属ブランク間の距離は、約２～３ｍｍの小ささであり得る。反対に、溶接後に追加のレーザー切断ステップを伴わない溶接前の機械的ダイブランキングの場合、ブランク部分とストリップ縁部との間には一般に少なくとも５ｍｍ、隣接するブランク部分の間には少なくとも８～１０ｍｍの距離が設けられなくてはならず、このため比較的大量のスクラップが生じる。

【0196】

最終溶接金属ブランクの輪郭が溶接の前ではなく後のレーザー切断を通じて切断されるという事実は、プレス成形の時点でのブランクの寸法に対する公差を大幅に減少させることをさらに可能にする。その結果、プレス成形溶接金属部品の周囲には除去すべき余分な材料が全く又はほとんどなくなる。特に、溶接後に追加のレーザー切断ステップを伴わない、溶接前のブランキングダイを使用する初期金属ストリップから最終溶接ブランク部分が直接切断される方法と比較すると、本発明による方法の使用により、最終溶接金属ブランクの寸法に対する公差を±２ｍｍから±０．２ｍｍに減少させることができる。これらの厳しい公差により、プレス成形溶接部品に対する比較的高額な３Ｄレーザー切断ステップを回避するか、又は少なくとも最小限に抑えることが可能である。

【0197】

さらに、溶接後及びプレス成形前に追加のレーザー切断ステップを使用することにより、こうして製造された最終溶接ブランク間の形状ばらつきは、もしあったとしても、溶接を通じて得られた最終溶接ブランクが直接プレス成形される方法と比較すると、非常に限定される。これらの限られた形状ばらつきにより、プレス成形工具内の最終溶接ブランクの位置決めの再現性が向上し、結果的にプレス成形作業全体の再現性も向上する。

【0198】

本発明による方法は、比較的短い溶接継手１９、特に２５０ｍｍ以下、さらには１５０ｍｍ以下の溶接継手１９を有するプレス成形用の溶接金属ブランク１６を提供すること、ひいてはこのような短い溶接継手を有するプレス成形部品を製造することをさらに可能にする。この可能性は、この方法で製造され得る様々な部品に関して、方法の柔軟性をさらに高める。

【0199】

本発明による方法はさらに、プレス成形溶接部品の品質の改善をもたらす。

【0200】

特に、溶接作業後の切断ステップの存在のため、最終溶接金属ブランク１６、ひいてはそこから得られたプレス成形溶接部品において、溶接開始及び停止欠陥又はクレーターを回避することができる。実際、これらの欠陥が初期溶接金属ブランクに存在できたとしても、これらはそこから最終溶接金属ブランクを製造するための切断作業中に除去され得る。この種の局所的欠陥は、さもなければプレス成形工程中に高い応力を受けたときにより重大な欠陥を生じる可能性があり、この局所的欠陥を広げて破損を生じ、安全上の理由からプレス成形溶接部品を使用不可能にする可能性があるため、最終溶接ブランク内のこのような欠陥の回避は有利である。溶接開始及び停止欠陥又はクレーターは、溶接工程の開始時及び終了時（又は停止時）に作成される欠陥である。このような欠陥又はクレーターは、当業者によく知られている。レーザー溶接の場合、これらの欠陥は、毛細管現象に起因する。

【0201】

本発明による方法はさらに、必要に応じて、さらには最終溶接金属ブランク又はプレス硬化された溶接金属部品を製造する方法の実施の過程においても、初期溶接金属ブランク９内の、特にその溶接継手１０に対する最終溶接金属ブランク１６の位置を調整できるようにする。

【0202】

このような調整の可能性は、最終溶接金属ブランク１６の溶接継手１０で検出された可能性のある欠陥を包含することを回避できるようにするので、スクラップの量を削減する。反対に、溶接後及びプレス成形前の切断ステップがない場合、金属ブランク部分間の溶接継手に欠陥があった場合に溶接金属ブランク全体が廃棄されなければならなくなる。

【0203】

このような調整の可能性はまた、最終溶接金属ブランク１６内の、したがって、たとえばプレス成形問題が監察される場合には、間接的にプレス成形溶接金属部品内でも、溶接継手１９の相対位置を調節できるようにし、こうして最終部品の品質の向上及びコストの削減に寄与する。特に、溶接後及びプレス成形前に切断ステップがない場合、この場合には、最終ブランク部分を製造するための新しいブランキングダイを考える必要が出てくるが、これは高額な追加費用をもたらすことになる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】