JP2019217546A - めっき鋼板の接合方法及び接合構造体 - Google Patents

めっき鋼板の接合方法及び接合構造体 Download PDF

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Abstract

【課題】特別な加工工程を付加することなく、溶接部において発生するガスを確実に排出可能な溝部を設けて、気孔欠陥のない良好な接合構造体を得ると共に、溶接に最適な溶接位置を目視で容易に識別したり、ティーチングポイントを溶接ロボットに教示することができる、めっき鋼板の接合方法を提供する。【解決手段】第１の鋼板（１０）を所望の形状にプレス加工すると同時に、第１の鋼板（１０）における第２の鋼板（２０）との重ね合わせ面に溝部（３２）を形成する工程と、第１の鋼板（１０）及び第２の鋼板（２０）を重ね合わせる工程と、溝部（３２）を狙い位置として溶接トーチ（４０）を設置し、重ね合わせ面に垂直な方向から見て、溝部（３２）と重なるようにアークスポット溶接を行う工程と、を備える。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、めっき鋼板の接合方法及び接合構造体に関する。
従来、複数の鋼板を重ね、その上から溶接トーチ及び溶接ワイヤの位置を動かさずに、消耗電極式アーク溶接を一定時間実施し、円盤状の溶接金属部を得ることで鋼板同士を接合する、いわゆるアークスポット溶接法が知られている。
しかし、防食を目的として、鋼板表面に亜鉛めっきが施されている場合には、鋼板の重ね面にアーク熱が加わった際に、めっきされた亜鉛が、その沸点を超えてガス化するおそれがある。この場合において、鋼板同士が密着していると、亜鉛ガスの逃げ場がないため、亜鉛ガスは、液体の鉄である溶融池内に侵入し、ブローホール、ピット、ピンホールと言われる気孔欠陥が発生する。
この問題に関し、鋼板間に偶然的にギャップ（隙間）が生じた場合、そのギャップから亜鉛ガスが逃げることで、溶融池に亜鉛ガスが侵入せず、気孔欠陥が大幅に軽減されることが経験的に知られている。
しかし、溶接工程において、鋼板間に積極的にギャップを設けることは技術的に難しく、また、組立精度を高めたいという別の要求とも相反することから、アークスポット溶接法を亜鉛めっき鋼板に適用することは工業的には困難であった。
このような問題に対処するため、特許文献１〜４に記載の接合方法が提案されている。
特許文献１では、２枚のめっき鋼板の重ね合せ部の内側表面に、非圧接部から圧接側端部に向かって延びる、ローレット加工などによる溝部を形成してめっき鋼板を接合することで、溶接時に発生するガスを溝部から外部空間に放出している。
特許文献２では、亜鉛系めっき鋼板の溶接予定部に伸び変形を生じさせて、他方の亜鉛系めっき鋼板と反対の方向への凸状変形を形成して、鋼板間に閉じた隙間を形成し、凸状変形が形成された溶接予定部にレーザビームを照射して、レーザ溶接を行っている。
特許文献３では、レーザ照射側にある亜鉛めっき鋼板の端部は拘束せずに、亜鉛めっき鋼板を支持する。そして、レーザ照射側の亜鉛めっき鋼板のみを、重ね溶接位置より拘束側位置において溶融させて亜鉛めっき鋼板の間に隙間を形成し、亜鉛めっき鋼板を重ね溶接を行っている。
特許文献４では、溶接する二つの部材のうち、一方の部材の端部の一部の領域に、圧縮またはせん断変形を加えて突起を形成し、または、表面の一部の領域に半抜きせん断加工を行って突起を形成する。そして、この突起を介して二つの部材を当接させることにより、部材間にガスを排出するための隙間を確保し、アーク溶接を行っている。
特開２０００−２４６４４５号公報 特開２００３−３１１４５３号公報 特開平７−３２１８０号公報 特開２０１４−１１３６４１号公報
しかしながら、特許文献１においては、アーク溶接は入熱量が高く、ローレット加工やエンボス加工のような微細な溝では、溶接中の熱変形で隙間が閉じてしまい、高入熱に伴う大量の亜鉛ガスを円滑に排出することが困難である。また、溝部を形成するためにローレット加工などの特別な加工工程が必要であり、特に高張力鋼板の場合、ローレット加工による溝形成が困難であることもあり、作業能率低下やコスト増の要因となる。
また、特許文献２や特許文献３においては、ＴＩＧ、プラズマアーク、レーザ加熱による熱変形では、板端まで連続する隙間、あるいは大きな隙間を確保することはできず、大量の亜鉛ガスを円滑に排出することが困難である。また、本溶接に先立って、亜鉛系めっき鋼板を熱変形させるための特別な加工工程が必要であり、生産能率が大幅に低下すると共に、熱の影響による材質劣化や溶接割れなども懸念される。
さらに、特許文献４においても、特許文献１〜３と同様、鋼板間の隙間を確保するために、溶接される部材に、突起を設けるための特別な加工工程が必要であり、作業能率が低下する。また、溶接される二つの部材が、点状の突起で当接することにより、ガス逃げのための隙間が確保されるため、溶接に最適な溶接位置、特に、突起間の部分の溶接位置が分かり難く、溶接ロボットによる溶接の場合にはティーチングが難しく、改善の余地があった。さらに、上記突起は、溶接される部材の端部にあり、かつ、点状であることから、溶接時のクランプ等による拘束力により溶接される部材の端部が潰れ、亜鉛ガスを逃がすための空間が十分に確保できないおそれがある。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、少なくとも１枚がめっき鋼板である複数の鋼板を重ね合わせて溶接する際に、特別な加工工程を付加することなく、溶接部において発生するガスを確実に排出可能な溝部を設けて、気孔欠陥のない良好な接合構造体を得ると共に、溶接に最適な溶接位置を目視で容易に識別したり、ティーチングポイントを溶接ロボットに教示することができる、めっき鋼板の接合方法を提供することにある。
本発明は、下記（１）の構成からなる。
（１） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１及び第２の鋼板をアークスポット溶接する、めっき鋼板の接合方法であって、
前記第１の鋼板を所望の形状にプレス加工すると同時に、該第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に線状の溝部を形成する工程と、
前記第１及び第２の鋼板を重ね合わせる工程と、
前記溝部を狙い位置として溶接トーチを設置し、前記重ね合わせ面に垂直な方向から見て、前記溝部と重なるようにアークスポット溶接を行う工程と、
を備える、めっき鋼板の接合方法。
また、本発明の好ましい実施形態は、下記（２）〜（１４）の構成からなる。
（２） 前記溝部は、前記第１の鋼板の端部に略平行な第１の溝部であり、
前記第１の溝部上に、少なくとも１つの溶接ビードが形成される、上記（１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（３） 前記溝部は、前記第１の鋼板の端部に略垂直であり、かつ、該端部に沿って並ぶ複数の第２の溝部であり、
前記第２の溝部上に、溶接ビードがそれぞれ形成される、上記（１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（４） 前記溝部は、前記第１の鋼板の端部に略平行な第１の溝部と、前記第１の鋼板の端部に略垂直であり、かつ、該端部に沿って並ぶ複数の第２の溝部であり、
前記第１の溝部及び前記第２の溝部がそれぞれ交差しており、
前記第１の溝部と前記第２の溝部との各交点上に、溶接ビードがそれぞれ形成される、上記（１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（５） 前記溝部は、前記第２の鋼板との重ね合わせ面に対して離間する方向に突出する、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（６） 前記アークスポット溶接において、溶接ワイヤを供給するアークスポット溶接である、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（７） 前記溝部は、前記プレス加工時に設けられるロックビードである、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（８） 前記溝部の深さは０．２〜１．０ｍｍである、上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（９） 前記溶接工程において上板となる側の前記鋼板の溶接箇所には、穴が形成されている、上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（１０） 前記めっき鋼板は、引張強度が９８０ＭＰａ以上の亜鉛めっき鋼板である、上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（１１） 前記第１の鋼板は、ホットスタンプ用鋼板である、上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（１２） 前記プレス加工は、ホットスタンプである、上記（１１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
（１３） 前記溶接工程において、シールドガスは、Ａｒが８０体積％以下で、残りをＣＯ２とした混合ガス、又は１００体積％ＣＯ２ガスである、上記（１）〜（１２）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
（１４） 前記溶接工程において、溶接ワイヤは、正負の送給制御によって供給され、短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶融池に移行させる、上記（１）〜（１３）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
また、本発明は、下記（１５）の構成からなる。
（１５） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１及び第２の鋼板がアークスポット溶接される、接合構造体であって、
前記第１の鋼板の前記第２の鋼板との重ね合わせ面には、プレス加工による線状の溝部が形成されており、
前記重ね合せ面に垂直な方向から見て、前記溝部の少なくとも一部と重なるように、溶接ビードが形成されている、接合構造体。
本発明のめっき鋼板の接合方法によれば、特別な加工工程を付加することなく、めっき鋼板の溶接時に発生するガスに起因するブローホール、ピット、ピンホールなどの気孔欠陥を防止し、気孔欠陥がなく、接合強度に優れ、かつ、溶接後の組立精度が高い接合構造体を得ることができる。また、溶接に最適な溶接位置を目視で容易に識別したり、ティーチングポイントを溶接ロボットに教示することができる。
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ矢視側面図である。 図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ断面図である。 図２Ａは、本発明の第２の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。 図２Ｂは、図２ＡのＣ矢視側面図である。 図２Ｃは、図２ＡのＤ−Ｄ断面図である。 図３は、本発明の第３の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。 図４は、本発明の第４の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。 図５は、本発明の第５の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。 図６は、本発明の第６の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法を模式的に示す斜視図である。
以下、本発明の各実施形態に係るめっき鋼板の接合方法及び該接合方法により形成される接合構造体につき、図面に基づいて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法、及び該接合方法により形成される接合構造体を模式的に示す斜視図である。また、図１Ｂは、図１ＡのＡ矢視側面図であり、図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ断面図である。
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、接合構造体１００は、重ね合わされた第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０が、溶接トーチ４０によりアークスポット溶接されて形成される。第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０の少なくとも一方は、亜鉛めっきが施された亜鉛めっき鋼板である。亜鉛めっき鋼板としては、例えば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）などが挙げられる。また、亜鉛めっき鋼板の引張強度（ＴＳ）は特に限定されないが、例えば、９８０ＭＰａ以上、好ましくは１１８０ＭＰａ以上の高張力鋼板（Ｈｉｇｈ Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｓｔｅｅｌ：ＨＴＳＳ）である。
なお、亜鉛めっき鋼板は、片面めっき鋼板であっても、鋼板を処理浴中にドブ漬け（浸漬）して形成される両面めっき鋼板であってもよい。ただし、本実施形態においては、第１の鋼板１０における第２の鋼板２０と対面する表面、あるいは、第２の鋼板２０における第１の鋼板１０と対面する表面の少なくとも一方に、亜鉛めっきが施されている、
第１の鋼板１０には、第１の鋼板１０の端部１２に沿う方向（以後、「Ｘ方向」とも言う）に延び、かつ、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に対して離間する方向（図１Ａ〜図１Ｃにおける上方）に突出する、略逆Ｖ字形の第１の溝部３２が形成されている。この第１の溝部３２は、第１の鋼板１０を、その用途に応じた所望の形状にプレス加工する際に同時に形成される。
このように、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０とを重ねて溶接する溶接工程の前に、第１の溝部３２を第１の鋼板１０の成形加工（プレス加工）と同時に形成するため、第１の溝部３２を形成するための特別な加工工程（専用工程）が必要なくなり、生産効率の向上と共に、製造コストが低減する。
なお、第１の実施形態において、第１の溝部３２は略逆Ｖ字形を有しているが、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に対して離間する方向に突出していれば、特に形状は制限されない。例えば、逆Ｕ字形の形状を採用することもできる。
また、本実施形態では、第１の溝部３２は１本だけ設けられているが、互いに略平行して複数本設けるものであってもよい。
第１の溝部３２を形成するタイミングは、第１の鋼板１０からブランク材を抜き加工する際であっても、該ブランク材を製品形状にプレス加工する際のいずれであってもよく、特に限定されない。これにより、第１の溝部３２を形成するための特別の工程が不要となり、生産効率が向上すると共に、加工コストを低減することができる。
なお、第１の溝部３２は、プレス加工の際に金属材料の流れ込みを抑制するため、不図示の金型に設けられた突起部（ロックビード形成部）により形成されるロックビードで代用することもできる。
さらに、第１の鋼板１０は、ホットスタンプ用鋼板であってもよく、その場合、プレス加工は、温間成形加工、又は熱間成形加工（ホットスタンプ）とすることができる。これにより、第１の鋼板１０が高張力鋼板であっても、プレス加工によって第１の溝部３２を容易に形成することができる。
接合構造体１００は、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０とを重ね合わせ、Ｘ方向に間隔を隔てて第１の溝部３２上にアークスポット溶接を行い、溶接部に溶接金属（溶接ビード）５０を形成して第１の鋼板１０と第２の鋼板２０を溶接することで形成される。
次に、このような接合構造体１００の接合方法について説明する。
まず、端部１２に沿って、上方に突出する略逆Ｖ字形の第１の溝部３２がプレス加工によって形成された、第１の鋼板１０を、第２の鋼板２０に重ね合わせる。そして、第１の溝部３２を狙い位置（目印）として、溶接トーチ４０を、第１の鋼板１０の第１の溝部３２の上方に移動させ、所定の位置に設置する。
続いて、溶接トーチ４０から消耗式電極である溶接ワイヤ（フィラーワイヤまたは溶加棒）４１を送給し、シールドガスを流しながら、溶接トーチ４０と、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０との間でアークを発生させ、第１の溝部３２上の位置でアークスポット溶接を行い、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０を接合する。これにより、図１Ｃに示すように、第１の溝部３２上の位置には、溶接金属５０が形成される。
本実施形態では、第１の鋼板１０における第１の溝部３２は、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に対して離間する方向に突出しており、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０とが、広い面積の平面同士で重ね合わされるため、重ね継手としての平行を維持したまま、隙間を管理することができ、溶接後の部品形状の精度が向上する。
また、第１の溝部３２を溶接の狙い位置とすることで、溶接位置を目視で確認することができ、溶接トーチ４０を正確に溶接位置に移動させることができる。また、溶接ロボットによる溶接の場合は、溶接位置を容易にティーチングすることができる。
溶接位置は、第１の溝部３２上の１箇所であっても、Ｘ方向に延びる第１の溝部３２に沿った複数の溶接位置であってもよい。複数の溶接位置でスポット溶接する場合、必要とする接合強度に応じて溶接間隔を任意に設定することができる。
シールドガスとしては、Ａｒが８０体積％以下、残りがＣＯ２である混合ガス、又は１００体積％ＣＯ２ガスが好ましい。ＣＯ２ガスは、アークを絞る効果があり、溶接深さを要する板厚が大きな継手の溶接において好適である。
亜鉛めっき鋼板の溶接においては、アークスポット溶接により亜鉛めっき鋼板が加熱されることで、沸点が略９００℃である亜鉛が蒸発して溶融池に侵入し、溶接部にブローホール、ピット、ピンホールなどの気孔欠陥が発生するおそれがある。
しかし、本実施形態の接合方法によれば、第１の鋼板１０の第１の溝部３２で形成されるギャップ（隙間）Ｇがガス抜き孔としての役割を果たすため、発生した亜鉛ガスはギャップＧからＸ方向に排出され、気孔欠陥の発生を防止することができる。また、第１の溝部３２は、プレス加工により形成されるので、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０間に、亜鉛ガスを排出するのに十分な大きさのギャップＧを確保することができる。
ギャップＧは、発生する亜鉛ガスを十分に排出できる大きさであればよく、本実施形態の効果を得るためには、第１の溝部３２の深さｄ（図１Ｂを参照）は０．２〜１．０ｍｍとするのが好ましい。一般的なローレット加工のように、第１の溝部３２の深さｄが０．２ｍｍ未満であると、溶接中の熱変形によりギャップＧが容易に閉じてしまい、亜鉛ガスの排出が不十分となるおそれがある。また、第１の溝部３２の深さｄが１．０ｍｍを超えると、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０間における、ギャップＧが大きくなって接合強度が低下するおそれがある。
また、溶接ワイヤ４１は、正負の送給制御によって供給されるのが好ましい。これにより短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶滴を溶融池に移行させて、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０への入熱を低下させることができ、亜鉛の蒸発量を抑制することが可能となる。
なお、本実施形態のめっき鋼板の接合方法では、溶接ワイヤ４１を送給しながらアークスポット溶接するため、図１Ｃに示すように、第１の溝部３２によるギャップＧは、溶接金属５０によって埋められる。よって、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０との接合強度を十分に確保することができる。
また、第１の鋼板１０の溶接個所には、予め穴を設けておいてもよい。これにより、第１の鋼板１０の上からではなく、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０の接触部から加熱することができ、接合強度が向上する。
高張力鋼板を用いた亜鉛めっき鋼板の場合、非常に高い圧力を付与する抵抗スポット溶接ではＬＭＥ割れ（溶融金属脆化割れ）と呼ばれる粒界脆化割れが起きやすいが、本実施形態のアーク溶接による接合方法では、加圧力が極めて小さいためＬＭＥ割れを原理的に発生することがなく、かつ、気孔欠陥も防ぐことができる。さらに、抵抗スポット溶接のように急冷凝固しないため、過剰な熱影響部硬度を呈せず、水素に起因する遅れ割れ感受性も下げることができる。
＜第２の実施形態＞
図２Ａは、本発明の第２の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法、及び該接合方法により形成される接合構造体を模式的に示す斜視図である。また、図２Ｂは、図２ＡのＣ矢視側面図であり、図２Ｃは、図２ＡのＤ−Ｄ断面図である。
本実施形態の接合構造体１００では、第２の鋼板２０に重ね合わされた第１の鋼板１０には、第１の鋼板１０の端部１２に沿う方向（Ｘ方向）に延び、かつ、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に向かう方向（図２Ａ〜図２Ｃにおける下方）に突出する略Ｖ字形の第１の溝部３２が形成されている。第１の溝部３２は、第１の実施形態の第１の鋼板１０と同様に、第１の鋼板１０を所望の形状にプレス加工する際に同時に形成される。
その他の部分は、第１の実施形態に係る接合構造体１００と同様であり、またその接合方法も同様である。
第１の鋼板１０に第２の鋼板２０に向かって下方に突出する略Ｖ字形の第１の溝部３２を形成することで、第１の鋼板１０を第２の鋼板２０上に重ね合わせたとき、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０の間には、第１の溝部３２の両側（以後、「Ｙ方向」とも言う）にギャップＧが形成される。ギャップＧは、第１の溝部３２の深さｄ（図２Ｂを参照）と同じであり、０．２〜１．０ｍｍとなっている。
そして、第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０をアークスポット溶接する際に発生する亜鉛ガスは、第１の溝部３２のＹ方向両側に形成されるギャップＧからＹ方向に排出されるため、溶接部に発生する気孔欠陥が防止される。
なお、本実施形態では、第１の鋼板１０における第１の溝部３２は、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に向かう方向に突出しているため、亜鉛ガスを排出するのに十分な大きさのギャップＧを確実に確保することができる。
＜第３の実施形態＞
図３は、本発明の第３の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法、及び該接合方法により形成される接合構造体を模式的に示す斜視図である。
本実施形態の接合構造体１００では、第２の鋼板２０に重ね合わされた第１の鋼板１０には、第１の鋼板１０の端部１２に対して略垂直方向（Ｙ方向）に延び、かつ、該端部１２に沿って並ぶ、上方に突出する略逆Ｖ字形の複数の第２の溝部３４が形成されている。
その他の部分は、第１の実施形態に係る接合構造体１００と同様であり、またその接合方法も同様である。
第１の鋼板１０の端部１２に略垂直方向に延び、かつ、該端部１２に沿って並ぶ、略逆Ｖ字形の複数の第２の溝部３４を形成することで、第２の溝部３４を狙い位置（目印）として第２の溝部３４上に容易にアークスポット溶接することができる。その際、略逆Ｖ字形の第２の溝部３４と第２の鋼板２０の上面とで画成されるギャップ隙間Ｇを介して、亜鉛ガスがＹ方向に排出されて、溶接部に発生する気孔欠陥が防止される。また、第２の溝部３４上を溶接するため、溶接間隔を第２の溝部３４の間隔に容易に合わせることができる。
また、第１の実施形態と同様、第１の鋼板１０における第２の溝部３４は、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に対して離間する方向に突出しており、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０とが、広い面積の平面同士で重ね合わされるため、重ね継手としての平行を維持したまま、隙間を管理することができ、溶接後の部品形状の精度が向上する。
＜第４の実施形態＞
図４は、本発明の第４の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法、及び該接合方法により形成される接合構造体を模式的に示す斜視図である。
本実施形態の接合構造体１００では、第１の鋼板１０に、第１の鋼板１０の端部１２に対して略垂直方向に延び、かつ、該端部１２に沿って並ぶ、下方に突出する略Ｖ字形の複数の第２の溝部３４が形成されている。
その他の部分は、第３の実施形態に係る接合構造体１００と同様であり、またその接合方法も同様である。
第１の鋼板１０の端部１２に略垂直方向に延び、かつ、該端部１２に沿って並ぶ、下方に突出する略Ｖ字形の複数の第２の溝部３４を形成することで、略Ｖ字形の複数の第２の溝部３４によって第２の溝部３４のＸ方向両側に形成されるギャップＧを介して、亜鉛ガスが排出されて、溶接部に発生する気孔欠陥が防止される。
また、第２の実施形態と同様、第１の鋼板１０における第２の溝部３４は、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に向かう方向に突出しているため、亜鉛ガスを排出するのに十分な大きさのギャップＧを確実に確保することができる。
＜第５の実施形態＞
図５は、本発明の第５の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法、及び該接合方法により形成される接合構造体を模式的に示す斜視図である。
本実施形態の接合構造体１００では、第２の鋼板２０に重ね合わされた第１の鋼板１０には、第１の鋼板１０の端部１２に沿う方向（Ｘ方向）に延び、上方に突出する略逆Ｖ字形の第１の溝部３２と、第１の鋼板１０の端部１２に略垂直（Ｙ方向）であり、かつ、該端部１２に沿って並ぶ、上方に突出する略逆Ｖ字形の複数の第２の溝部３４とが、交差して形成されている。溶接トーチ４０によるアークスポット溶接位置は、第１の溝部３２と第２の溝部３４との交点上に設定される。
その他の部分は、第１の実施形態及び第３の実施形態に係る接合構造体１００と同様であり、またその接合方法も同様である。
第１の鋼板１０に、第１の溝部３２と第２の溝部３４を交差して形成し、その交点上でアークスポット溶接することで、溶接トーチ４０の位置決めが容易になり、溶接間隔を一定にすることができる。
第１の溝部３２と第２の溝部３４の形成は、それぞれ別の工程で形成することもできるが、作業効率の観点からは、同時に形成することが好ましい。なお、第１の溝部３２と第２の溝部３４を別工程で形成する場合には、第１の溝部３２を略逆Ｖ字形とし、第２の溝部３４を略Ｖ字形に形成することも、その逆の形状に形成することもできる。
また、第１の実施形態や第３の実施形態と同様、第１の鋼板１０における第１の溝部３２及び第２の溝部３４は、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に対して離間する方向に突出しており、第１の鋼板１０と第２の鋼板２０とが、広い面積の平面同士で重ね合わされるため、重ね継手としての平行を維持したまま、隙間を管理することができ、溶接後の部品形状の精度が向上する。
＜第６の実施形態＞
図６は、本発明の第６の実施形態に係るめっき鋼板の接合方法、及び該接合方法により形成される接合構造体を模式的に示す斜視図である。
本実施形態の接合構造体１００では、第２の鋼板２０に重ね合わされた第１の鋼板１０には、第１の鋼板１０の端部１２に沿う方向（Ｘ方向）に延び、第２の鋼板２０に向かって下方に突出する略Ｖ字形の第１の溝部３２と、第１の鋼板１０の端部１２に略垂直（Ｙ方向）であり、かつ、該端部１２に沿って並ぶ、下方に突出する略Ｖ字形の複数の第２の溝部３４とが、交差して形成されている。溶接トーチ４０によるアークスポット溶接位置は、第１の溝部３２と第２の溝部３４との交点上に設定されている。
その他の部分は、第２の実施形態及び第４の実施形態に係る接合構造体１００と同様であり、またその接合方法も同様である。
第１の鋼板１０に、第１の溝部３２と第２の溝部３４を交差して形成し、その交点上でアークスポット溶接することで、発生する亜鉛ガスを排出すると共に、溶接トーチ４０の位置決めが容易になり、溶接間隔を一定にすることができる。
また、第２の実施形態及び第４の実施形態と同様、第１の鋼板１０における第１の溝部３２及び第２の溝部３４は、第２の鋼板２０との重ね合わせ面に向かう方向に突出しているため、亜鉛ガスを排出するのに十分な大きさのギャップＧを確実に確保することができる。
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。本発明における気孔欠陥防止の効果は、アークスポット溶接による亜鉛ガスを第１の鋼板１０及び第２の鋼板２０の隙間から排出することで得られる効果である。よって、アーク溶接において最も一般的な、板の端部（例えば、図１Ａにおける第１の鋼板の端部１２）に線状にビードを形成する溶接では、亜鉛ガスの排出が行えず、本発明と同様の効果は期待できない。
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１及び第２の鋼板をアークスポット溶接する、めっき鋼板の接合方法であって、
前記第１の鋼板を所望の形状にプレス加工すると同時に、該第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に線状の溝部を形成する工程と、
前記第１及び第２の鋼板を重ね合わせる工程と、
前記溝部を狙い位置として溶接トーチを設置し、前記重ね合わせ面に垂直な方向から見て、前記溝部と重なるようにアークスポット溶接を行う工程と、
を備える、めっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、アークスポット溶接によりめっき鋼板が加熱されることで発生するガスを、第１の鋼板の第１の溝部で形成されるギャップ（隙間）から排出することができ、気孔欠陥の発生を防止することができる。また、第１の溝部を形成するための特別な加工工程が不要となり、生産効率が向上すると共に、加工コストを低減することができる。さらに、第１の溝部を狙い位置とすることで、溶接位置を目視で確認することができ、溶接トーチを正確に溶接位置に移動させることができる。また、溶接ロボットを用いる場合には、溶接位置のティーチングが容易である。
（２） 前記溝部は、前記第１の鋼板の端部に略平行な第１の溝部であり、
前記第１の溝部上に、少なくとも１つの溶接ビードが形成される、上記（１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、第１の溝部によって第２の鋼板との重ね合わせ面にギャップを形成し、該ギャップからアークスポット溶接時に発生する亜鉛ガスを排出して溶接部に発生する気孔欠陥を防止することができる。
（３） 前記溝部は、前記第１の鋼板の端部に略垂直であり、かつ、該端部に沿って並ぶ複数の第２の溝部であり、
前記第２の溝部上に、溶接ビードがそれぞれ形成される、上記（１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、アークスポット溶接する際、第２の溝部と第２の鋼板の上面とで画成される隙間を介して亜鉛ガスを排出することができ、溶接部の気孔欠陥を防止することができる。また、第２の溝部上を溶接するので、溶接間隔を第２の溝部の間隔に容易に合わせることができる。
（４） 前記溝部は、前記第１の鋼板の端部に略平行な第１の溝部と、前記第１の鋼板の端部に略垂直であり、かつ、該端部に沿って並ぶ複数の第２の溝部であり、
前記第１の溝部及び前記第２の溝部がそれぞれ交差しており、
前記第１の溝部と前記第２の溝部との各交点上に、溶接ビードがそれぞれ形成される、上記（１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、アークスポット溶接時に発生する亜鉛ガスを確実に排出することができる。また、溶接トーチの位置決めが容易になり、溶接間隔を一定にすることができる。
（５） 前記溝部は、前記第２の鋼板との重ね合わせ面に対して離間する方向に突出する、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、第１の鋼板と第２の鋼板とが、広い面積の平面同士で平行に重ね合わされ、重ね継手としての平行を維持したまま、隙間を管理することができ、溶接後の部品形状の精度が向上する。
（６） 前記アークスポット溶接において、溶接ワイヤを供給するアークスポット溶接である、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、第１の鋼板を第２の鋼板に重ね合わせたとき、第１の鋼板の溝部によって形成される第２の鋼板との間の隙間を溶接金属で埋めることができ、接合強度が向上する。
（７） 前記溝部は、前記プレス加工時に設けられるロックビードである、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、第１の溝部を形成するための特別な加工工程が不要となり、生産効率が向上すると共に、加工コストを低減することができる。
（８） 前記溝部の深さは０．２〜１．０ｍｍである、上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、接合強度、及び組立精度を低下させることなく、溶接時に発生するガスを確実に排出することができる。
（９） 前記溶接工程において上板となる側の前記鋼板の溶接箇所には、穴が形成されている、上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、重ね合わせた第１及び第２の鋼板の内側から溶接することができ、接合強度が向上する。
（１０） 前記めっき鋼板は、引張強度が９８０ＭＰａ以上の亜鉛めっき鋼板である、上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、高張力鋼板である亜鉛めっき鋼板のアークスポット溶接が可能となる。
（１１） 前記第１の鋼板は、ホットスタンプ用鋼板である、上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、高張力鋼板のアークスポット溶接が可能となる。
（１２） 前記プレス加工は、ホットスタンプである、上記（１１）に記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、第１の鋼板が高張力鋼板であっても、プレス加工によって第１の溝部を容易に形成することができる。
（１３） 前記溶接工程において、シールドガスは、Ａｒが８０体積％以下で、残りをＣＯ２とした混合ガス、又は１００体積％ＣＯ２ガスである、上記（１）〜（１２）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、ＣＯ２ガスによってアークを絞ることができ、溶接深さが深い溶接を行うことができる。
（１４） 前記溶接工程において、溶接ワイヤは、正負の送給制御によって供給され、短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶融池に移行させる、上記（１）〜（１３）のいずれか１つに記載のめっき鋼板の接合方法。
この構成によれば、短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶滴を溶融池に移行させて、第１及び第２の鋼板への入熱を低下させることができ、亜鉛の蒸発量を抑制することが可能となる。
（１５） 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１及び第２の鋼板がアークスポット溶接される、接合構造体であって、
前記第１の鋼板の前記第２の鋼板との重ね合わせ面には、プレス加工による溝部が形成されており、
前記重ね合せ面に垂直な方向から見て、前記溝部の少なくとも一部と重なるように、溶接ビードが形成されている、接合構造体。
この構成によれば、気孔欠陥がなく、接合強度に優れ、かつ、溶接後の組立精度が高い接合構造体が得られる。
１０ 第１の鋼板
１２ 第１の鋼板の端部（端部）
２０ 第２の鋼板
３２ 第１の溝部（溝部）
３４ 第２の溝部（溝部）
４０ 溶接トーチ
４１ 溶接ワイヤ
５０ 溶接金属（溶接ビード）
１００ 接合構造体
Ｇ ギャップ（隙間）
ｄ 第１の溝部の深さ

Claims (15)

  1. 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１及び第２の鋼板をアークスポット溶接する、めっき鋼板の接合方法であって、
    前記第１の鋼板を所望の形状にプレス加工すると同時に、該第１の鋼板における前記第２の鋼板との重ね合わせ面に線状の溝部を形成する工程と、
    前記第１及び第２の鋼板を重ね合わせる工程と、
    前記溝部を狙い位置として溶接トーチを設置し、前記重ね合わせ面に垂直な方向から見て、前記溝部と重なるようにアークスポット溶接を行う工程と、
    を備える、めっき鋼板の接合方法。
  2. 前記溝部は、前記第１の鋼板の端部に略平行な第１の溝部であり、
    前記第１の溝部上に、少なくとも１つの溶接ビードが形成される、請求項１に記載のめっき鋼板の接合方法。
  3. 前記溝部は、前記第１の鋼板の端部に略垂直であり、かつ、該端部に沿って並ぶ複数の第２の溝部であり、
    前記第２の溝部上に、溶接ビードがそれぞれ形成される、請求項１に記載のめっき鋼板の接合方法。
  4. 前記溝部は、前記第１の鋼板の端部に略平行な第１の溝部と、前記第１の鋼板の端部に略垂直であり、かつ、該端部に沿って並ぶ複数の第２の溝部であり、
    前記第１の溝部及び前記第２の溝部がそれぞれ交差しており、
    前記第１の溝部と前記第２の溝部との各交点上に、溶接ビードがそれぞれ形成される、請求項１に記載のめっき鋼板の接合方法。
  5. 前記溝部は、前記第２の鋼板との重ね合わせ面に対して離間する方向に突出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
  6. 前記アークスポット溶接において、溶接ワイヤを供給するアークスポット溶接である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
  7. 前記溝部は、前記プレス加工時に設けられるロックビードである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
  8. 前記溝部の深さは０．２〜１．０ｍｍである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
  9. 前記溶接工程において上板となる側の前記鋼板の溶接箇所には、穴が形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
  10. 前記めっき鋼板は、引張強度が９８０ＭＰａ以上の亜鉛めっき鋼板である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
  11. 前記第１の鋼板は、ホットスタンプ用鋼板である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
  12. 前記プレス加工は、ホットスタンプである、請求項１１に記載のめっき鋼板の接合方法。
  13. 前記溶接工程において、シールドガスは、Ａｒが８０体積％以下で、残りをＣＯ２とした混合ガス、又は１００体積％ＣＯ２ガスである、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
  14. 前記溶接工程において、溶接ワイヤは、正負の送給制御によって供給され、短絡時に溶滴の表面張力を利用して溶融池に移行させる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のめっき鋼板の接合方法。
  15. 第１の鋼板及び第２の鋼板の少なくとも一方をめっき鋼板とし、互いに重ね合わせられた前記第１及び第２の鋼板がアークスポット溶接される、接合構造体であって、
    前記第１の鋼板の前記第２の鋼板との重ね合わせ面には、プレス加工による線状の溝部が形成されており、
    前記重ね合せ面に垂直な方向から見て、前記溝部の少なくとも一部と重なるように、溶接ビードが形成されている、接合構造体。
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