溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法
【課題】優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を得ることが可能な、溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板１にピアス孔１１を設け、該ピアス孔１１の中心１１ａと溶接ナット２のねじ孔２２の中心２２ａとが概略一致した状態で、高強度鋼板１と溶接ナット２とを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々が接合されることで得られるものであり、溶接ナット２は、高強度鋼板１との接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１が設けられており、且つ、高強度鋼板１において、溶接熱影響部１３の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板１の板厚Ｈ２との関係が、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす構成を採用している。
【解決手段】溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板１にピアス孔１１を設け、該ピアス孔１１の中心１１ａと溶接ナット２のねじ孔２２の中心２２ａとが概略一致した状態で、高強度鋼板１と溶接ナット２とを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々が接合されることで得られるものであり、溶接ナット２は、高強度鋼板１との接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１が設けられており、且つ、高強度鋼板１において、溶接熱影響部１３の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板１の板厚Ｈ２との関係が、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす構成を採用している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法に関し、特に、高強度鋼板と溶接ナットとをプロジェクション溶接によって接合することで得られ、遅れ破壊が抑制されるとともに高い静的強度を得ることが可能な、溶接ナット部を有する自動車用構造部材、及び、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、フロントサイドメンバーやセンターピラー、ヒンジレインフォーメント等の自動車用構造部材においては、ドアを取り付けるためのヒンジ等を付ける必要性から、鋼板にナットが溶接された、溶接ナット部を有する構成が採用されている。そして、自動車用構造部材に備えられた溶接ナット部に、ボルトでヒンジ部品を取り付けることが可能な構成とされている。
【０００３】
上述のような溶接ナット部を有する自動車用構造部材を製造するにあたっては、プロジェクション溶接法を用いて鋼板の表面にナットを接合する方法が一般的である。このような、プロジェクション溶接によって得られる自動車用構造部材に要求される特性としては、鋼板とナットとの接合強度が高く、且つ、ばらつきが小さいことが挙げられる。
【０００４】
溶接ナット部を有する自動車用構造部材として、鋼板成分を適正化するとともに、溶接熱影響部の最大深さ部を含む、鋼板表面に垂直な方向での硬度分布に関して、ビッカース硬さ：４００Ｈｖ以上の領域の厚さが鋼板厚さの３０％以上であるか、あるいは、ビッカース硬さ：３００Ｈｖ以上の領域の厚さが鋼板厚さの５０％以上に制御されたものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の自動車用構造部材によれば、上述のように、鋼板の板厚方向における硬度分布を適正範囲に制御することにより、ナットと鋼板との接合強度、具体的には、押込み剥離強度およびトルク剥離強度を向上させるとともに、接合強度のばらつきを低減できることが開示されている。
【０００５】
ここで、溶接ナット部を有する自動車用構造部材は、自動車に組み込んだ際の自重による応力や、走行した際の変動応力が加わる。さらに、腐食が進行する環境下では、ナットが鋼板に接合された接合部近傍の溶接熱影響部に遅れ破壊が発生することがある。この際の遅れ破壊特性は、主として、母材の強度や、溶接熱影響部の水素濃度の他、残留応力、変動加重応力あるいは自重応力等の各種応力によって変動する。具体的には、母材強度が高い場合や溶接熱影響部の水素濃度が高い場合、付与される応力が高い場合等に、遅れ破壊が生じやすくなる。
【０００６】
一方、例えば、鋼板に母材強度の低いものを採用した場合には、遅れ破壊特性の低下は抑制できるものの、自動車用構造部材の静的強度が低下するという問題がある。
このため、優れた遅れ破壊特性を備えるとともに、高い静的強度を備えた、溶接ナット部を有する自動車用構造部材が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１１６５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１においては、上述のような遅れ破壊特性を改善したり、静的強度を向上させたりするための技術については、何ら提案されていない。即ち、特許文献１を含め、従来の技術では、プロジェクション溶接によって得られ、溶接ナット部を有する自動車用構造部材において、優れた遅れ破壊特性が得られ、さらに、高い静的強度が実現可能な技術については何ら提案されておらず、上記問題が解決できていないのが実情であった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、特に、高強度鋼板と溶接ナットとをプロジェクション溶接によって接合した場合に、優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を得ることが可能な、溶接ナット部を有する自動車用構造部材、及び、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等が上記問題を解決するために鋭意研究したところ、プロジェクション溶接前の母材強度が高い高強度鋼板を用い、溶接ナットに形成されるプロジェクションを適正な形状とし、さらに、鋼板板厚方向における溶接熱影響部の深さと鋼板板厚との関係を適正化することにより、優れた遅れ破壊特性と高い静的強度を両立できることを知見した。
そして、溶接ナットを高強度鋼板に対してプロジェクション溶接する際の溶接条件、即ち、通電加熱時の電流、通電時間及び加圧力の各々の関係を適正範囲に制御することにより、優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を備える、上記構成の溶接ナット部を有する自動車用構造部材が得られることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１１】
［１］ 溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板にピアス孔を設け、該ピアス孔の中心と溶接ナットのねじ孔の中心とが概略一致した状態で、前記高強度鋼板と前記溶接ナットとを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々が接合されることで得られる、溶接ナット部を有する自動車用構造部材であって、前記溶接ナットは、前記高強度鋼板との接合面に略半球状のプロジェクション部が設けられており、且つ、前記高強度鋼板における溶接熱影響部の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板の板厚Ｈ２との関係が、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たすことを特徴とする、溶接ナット部を有する自動車用構造部材。
［２］ 前記高強度鋼板の板厚が０．６ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲であることを特徴とする、上記［１］に記載の溶接ナット部を有する自動車用構造部材。
［３］ 溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板にピアス孔を形成し、該ピアス孔の中心と溶接ナットのねじ孔の中心とを概略一致させた状態で、前記高強度鋼板と前記溶接ナットとを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々を接合する、溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法であって、前記溶接ナットとして、前記高強度鋼板との接合面に略半球状のプロジェクション部を形成したものを用い、且つ、プロジェクション溶接による通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）の各々の関係が、次式｛Ｉｔ／Ｐ＝０．０７〜０．４｝を満たす条件で溶接することを特徴とする、溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法。
［４］ 前記高強度鋼板の板厚を０．６〜６．０ｍｍの範囲とすることを特徴とする、上記［３］記載の溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の溶接ナット部を有する自動車用構造部材によれば、上記構成の如く、プロジェクション溶接前の母材強度が１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いるとともに、高強度鋼板との接合面に略半球状のプロジェクション部が設けられた溶接ナットを用い、さらに、高強度鋼板における溶接熱影響部の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板の板厚Ｈ２との関係が次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす構成を採用している。これにより、プロジェクション溶接前の強度の高い高強度鋼板を用いた場合であっても、優れた遅れ破壊特性と高い静的強度を両立することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法によれば、プロジェクション溶接による通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）の各々の関係を、次式｛Ｉｔ／Ｐ＝０．０７〜０．４｝を満たす条件として溶接することにより、上述のような、優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を備える自動車用構造部材を製造することが可能となる。
【００１４】
従って、例えば、フロントサイドメンバーやセンターピラー、ヒンジレインフォーメント等の自動車用構造部材に本発明を適用することにより、遅れ破壊特性及び静的強度の向上に伴う安全性の向上等のメリットを十分に享受することができ、その社会的貢献は計り知れない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態を模式的に説明する図であり、（ａ）は高強度鋼板と溶接ナットとがプロジェクション溶接されてなる自動車用構造部材の構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の要部断面図である。
【図２】本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態を模式的に説明する図であり、（ａ）は溶接ナットの構造を詳細に説明する断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態を模式的に説明する図であり、プロジェクション溶接機を用いて高強度鋼板と溶接ナットとを溶接する工程を示す断面図である。
【図４】本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態を模式的に説明する図であり、プロジェクション溶接によって形成される溶接熱影響部の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板の板厚Ｈ２との関係｛Ｈ１／Ｈ２｝を変化させた際の、静的強度の変化を示すグラフである。
【図５】本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態を模式的に説明する図であり、プロジェクション溶接条件を変化させた際の、静的強度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態について、図１〜図５を適宜参照しながら説明する。なお、本実施形態は、本発明の溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り本発明を限定するものではない。
【００１７】
本発明の溶接ナット部５５を有する自動車用構造部材（以下、単に自動車用構造部材と略称することがある）５０は、図１（ａ）、（ｂ）に示す例のように、溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板１にピアス孔１１を設け、該ピアス孔１１の中心１１ａと溶接ナット２のねじ孔２２の中心２２ａとが概略一致した状態で、高強度鋼板１と溶接ナット２とを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々が接合されることで得られるものである。そして、上述の溶接ナット２は、図２（ａ）、（ｂ）に示す例のように、高強度鋼板１との接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１が設けられており、且つ、高強度鋼板１において、溶接熱影響部１３の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板１の板厚Ｈ２との関係が、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす構成を採用している。
【００１８】
本発明において説明するプロジェクション溶接とは、被溶接物の溶接箇所に大電流を流し、この溶接箇所に発生する抵抗熱によって加熱しながら圧力を加えて溶接を行う、所謂抵抗溶接法の一種である。具体的には、図２（ａ）、（ｂ）に示す例のように、溶接ナット２の、高強度鋼板１と溶接される接合面２ａに突起状のプロジェクション部２１を設けるか、あるいは、母材側（高強度鋼板１）の溶接箇所にプロジェクションを設け、このプロジェクション部に電流を集中して流すことで、加熱すると同時に加圧を行って接合する方法である。また、プロジェクション溶接は、重ね合わせた被溶接物を電極の先端で挟持し、通電と同時に電極で加圧することで溶接を行う、所謂スポット溶接法の装置を用い、電極を変更して行うことができる。
【００１９】
プロジェクション溶接は、上述のように、被溶接物の何れかに設けられた突起状のプロジェクション部に集中して通電を行うため、例えば、高強度鋼板と溶接ナットの板厚方向寸法が異なる場合であっても、小電流の通電で電流密度を高くすることができる。これにより、母材（高強度鋼板１）中において確実に溶接部を形成させることができ、良好な溶接を行うことが可能となる。
【００２０】
［高強度鋼板］
以下に、本発明における被溶接物である高強度鋼板１の鋼板特性について詳しく説明する。
【００２１】
「成分組成」
本発明で用いられる高強度鋼板の成分組成としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に説明するような組成とされた鋼板を採用することができる。
【００２２】
（Ｃ：炭素）０．０１〜０．５％
Ｃは、鋼の強度を確保するために必要な元素であり、その下限を０．０１％とした。また、Ｃは、広い冷却速度の条件範囲で焼き入れ性を確保する上で必須の成分であるため、０．０５％以上で添加することがより好ましい。一方、Ｃを過剰に添加すると溶接性が低下する場合があることから、その上限を０．５％とした。また、Ｃ含有量の上限は、溶接性とのバランスを考慮し、０．３％とすることがより好ましい。
【００２３】
（Ｓｉ：シリコン）０．０１〜１．５％
Ｓｉは、鋼の強度確保や焼き入れ性確保のために、その含有量を０．０１％以上とした。しかしながら、Ｓｉの過剰な添加は鋼板のコスト向上をもたらすことから、その上限を１．５％に制限した。なお、鋼板の表面に溶融亜鉛を施す場合、Ｓｉはめっき性を劣化させることから、その上限を０．２％に制限することが好ましい。
【００２４】
（Ｍｎ：マンガン）０．１〜４％
Ｍｎは、鋼の強化効果や焼入れ性の向上効果が発現する最低添加量として、その下限を０．１％とする必要がある。一方、Ｍｎの過剰な添加は、伸びに悪影響を及ぼすため、その上限を４％とした。
【００２５】
（Ｃｒ：クロム）０．０１〜２％
Ｃｒの添加量の加減を０．０１％としたのは、０．０１％以上の添加で強度向上の効果や焼入れ性の向上効果が発現するためである。一方、Ｃｒの添加量の上限を２％としたのは、これを超える量でＣｒを添加すると、加工性・延性に悪影響を及ぼすためである。
【００２６】
（Ｂ：ボロン）０．０００１〜０．０１％
Ｂは、０．０００１％以上の添加で焼入れ性の確保に有効であるものの、その添加量が０．０１質量％を超えると、必要以上に鋼板強度が上昇して加工性が低下することから、その上限を０．０１％とした。
【００２７】
（Ｔｉ：チタン）０．０１〜０．３％
Ｔｉは、鋼中で窒化物を形成することで、鋼中のＢが窒化物を形成してＢによる焼入れ性向上効果が低下するのを防止することができる。このような効果が発現するのは、Ｔを０．０１％以上で添加した場合であるため、その下限を０．０１％とした。一方、Ｔｉを添加し過ぎると延性劣化をもたらすことから、その上限を０．３％とした。
【００２８】
（Ａｌ：アルミニウム）０．００３〜１．５％
Ａｌは、低Ｓｉの組成とする場合に、脱酸を目的として添加するものであり、その下限を０．００３％とした。一方、Ａｌの過剰な添加は、溶接性や溶融亜鉛めっき性を劣化させることから、その添加量の上限を１．５％とした。
【００２９】
本実施形態で用いられる高強度鋼板１は、上記必須成分に加え、強度のさらなる向上を目的として、さらに、強炭化物形成元素であるＮｂ、Ｖ、Ｍｏの内の１種または２種以上を添加することができる。
【００３０】
（Ｎｂ：ニオブ）０．０１〜０．０５％
Ｎｂは、微細な炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成して、鋼板の強化に極めて有効であることから、必要に応じて０．０１％以上を添加する。一方、Ｎｂの過剰な添加は延性劣化をもたらすため、その上限を０．０５％とした。
【００３１】
（Ｖ：バナジウム）０．００１〜０．１０％
Ｖは、少量の添加で焼入れ性を向上させる作用を有する元素であり、このような効果が発現する下限は０．００１％である。一方、Ｖを過剰に添加すると溶接性が低下するため、その添加量を０．１０％以下に制限した。
【００３２】
（Ｍｏ：モリブデン）０．０５〜０．５％
Ｍｏは、０．０５％以上の添加で鋼の強化効果や焼入れ性の向上効果が現れるため、これを下限とした。一方、Ｍｏの過剰な添加は延性劣化を伴うため、その添加量の上限を０．５％とした。
【００３３】
（Ｃａ：カルシウム、Ｚｒ：ジルコニウム、ＲＥＭ：希土類元素）併せて０．０００５〜０．０１％
本実施形態においては、鋼板表面にめっき処理を施した場合、めっきの濡れ性を劣化させるＳｉ系の内部粒界酸化相生成を抑制することを目的として、Ｃａ、Ｚｒ、ＲＥＭ（希土類元素：原子番号５７〜７１）の内の１種又は２種以上を添加することができる。これにより、本実施形態では、鋼板中において、Ｓｉ系の酸化物のような粒界酸化物が形成されるのではなく、比較的微細な酸化物を分散して形成させることができる。本実施形態においてＣａ、Ｚｒ、ＲＥＭを添加する場合、これらの内の１種又は２種以上の元素を、併せて０．０００５％以上添加することにより、上記効果が得られる。一方、これらの元素を過剰に添加することは、鋳造性や熱間加工性等の製造性、及び、鋼板製品の延性を低下させるため、その上限を０．０１％に制限した。
【００３４】
「母材強度（引張強さ）」１１００ＭＰａ以上
本発明の自動車用構造部材５０においては、プロジェクション溶接を行う前の母材強度、即ち、溶接前の高強度鋼板１の引張強さを１１００ＭＰａ以上に規定する。
鋼板の強度は、プロジェクション溶接後の自動車用構造部材５０の遅れ破壊特性や、静的強度に対して大きな影響を及ぼす。本発明においては、まず、鋼板（母材）として、引張強さが１０００ＭＰａ以上とされた高強度鋼板１を用いることで、プロジェクション溶接で得られる自動車用構造部材５０の静的強度を高めている。一方、母材の強度を高めた場合には、一般に、接合部近傍の溶接熱影響部において遅れ破壊特性が低下し、構造部材を自動車に組み込んで走行した際に加わる応力や腐食等により、溶接熱影響部に遅れ破壊が発生することがある。
【００３５】
本発明においては、詳細を後述するが、高強度鋼板１に接合される溶接ナット２の接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１が設けられている。さらに、これとともに、高強度鋼板１の板厚Ｈ２と、プロジェクション溶接によって鋼板中に形成される溶接熱影響部１３の板厚方向のサイズ（深さ寸法）Ｈ１とを、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす関係に規定している。これにより、プロジェクション溶接によって高強度鋼板１と溶接ナット２とを溶接して得られる自動車用構造部材５０は、溶接熱影響部１３における優れた遅れ破壊特性が得られるとともに、高い静的強度が得られる。
【００３６】
なお、高強度鋼板の引張強さが１１００ＭＰａ未満では、そもそも、上述のような遅れ破壊特性が低下する問題は生じにくいという一方で、静的強度が低下するという問題があることから、本発明の適用対象外となる。
【００３７】
「鋼組織」
次に、本発明の自動車用構造部材５０に用いられる高強度鋼板１の母材ミクロ組織について述べる。
自動車用構造部材を製造する際の熱間プレス工程においては、鋼板に焼き入れを施して高強度を達成するだけでなく、部品によっては、部分的に焼き入れを施さず、この部分を低強度・高延性とする必要がある。本発明者等は、上述のように焼き入れを施さない部分がある場合、即ち、母材まま、あるいは、組織変化の少ない熱処理を受けた部分がある場合に、この部分が高延性を発揮できる組織を見出した。具体的には、熱間プレス前の鋼のミクロ組織を、体積分率で５０〜１００％のフェライト相を含み、且つ、０〜５０％のパーライトを含む組織とすることが好ましい。ここで、フェライト相は、加工性を確保するためには、下限を体積分率で５０％とすることが好ましい。一方、パーライトは強度確保に有効であるため、フェライトと共存させるものの、過多にすると延性の低下が著しくなるため、その上限を５０％とすることが好ましい。
【００３８】
なお、パーライトに替えて、強度確保のため、ベイナイトやマルテンサイトを共存させても良い。但し、ベイナイトやマルテンサイトが過多に存在すると延性の低下を招くことから、両組織の和を体積分率で５０％以下とすることが好ましい。
【００３９】
「板厚」
本発明において用いられる高強度鋼板１の板厚Ｈ２は、特に限定されず、自動車用構造部材の分野で用いられる一般的な板厚、例えば、０．６〜６．０ｍｍ程度の板厚の高強度鋼板を用いることができる。また、板厚の増加とともに溶接熱影響部での応力集中も増加するので、高強度鋼板１の板厚Ｈ２は上記範囲であることが好ましい。
【００４０】
なお、本発明においては、詳細を後述するように、高強度鋼板１の板厚Ｈ２と、プロジェクション溶接によって鋼板中に形成される溶接熱影響部１３の板厚方向のサイズ（深さ寸法）Ｈ１とを、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす関係に規定している。このため、高強度鋼板１の板厚Ｈ２は、プロジェクション溶接後の溶接熱影響部１３の大きさも勘案しながら決定することが好ましい。
【００４１】
なお、プロジェクション溶接は抵抗溶接法なので、適切な溶接電流の範囲内で良好な溶接熱影響部１３を形成させるためには、高強度鋼板１の板厚が所定以下であることが好ましく、具体的には上記上限であることが好ましい。一方、高強度鋼板の板厚が薄くなり過ぎると、接合部近傍に良好な溶接熱影響部を形成させても、母材自体が破断し、押し込み荷重が低レベルとなる他、部材の強度や剛性も担保できないので、上述のように、板厚の下限を０．６ｍｍとすることが好ましい。
【００４２】
「めっき」
本発明において用いられる高強度鋼板１は、表面処理を施さずに、冷間圧延後の状態で母材として使用できるものであるが、必要に応じて、鋼板表面に、溶融亜鉛めっき、又は、合金化溶融亜鉛めっき等を施しても良い。また、めっきの表層に無機系、有機系の皮膜、例えば、潤滑皮膜等が設けられていても良い。また、これらのめっきの目付量についても、特に限定されず、プロジェクション溶接の障害とならない範囲で、適宜決定すれば良い。
高強度鋼板１の表面に上述のようなめっき処理を施すことにより、鋼板の耐食性を確保することができるとともに、熱間プレス時の酸化を防止できる効果が得られる。
【００４３】
なお、本発明の自動車用構造部材に用いられる高強度鋼板としては、例えば、特開２００６−９１１６号公報に開示されたホットプレス鋼板や、特開２００３−１６６０３５号公報に開示の裸高強度鋼板等を適用することが可能である。
【００４４】
［溶接ナット］
本発明の自動車用構造部材５０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、高強度鋼板１にプロジェクション溶接されることで溶接ナット部５５を構成する溶接ナット（ウェルドナット）２として、図２（ａ）、（ｂ）に示すような、接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１が備えられたものを採用している。
【００４５】
本発明において用いられる溶接ナット（溶接ナット部）は、その概略形状や寸法がＪＩＳ Ｂ １１９６に準拠するものである。また、本発明で用いられる溶接ナット２に備えられた突起部（プロジェクション部２１）は、ＪＩＳ Ｂ １１９６に記載されたＴ型ナットに設けられている略半球状の突起形状を基本とするものである。
【００４６】
本発明において、溶接ナット２のプロジェクション部２１に上記形状を採用した理由としては、一般的に用いられる溶接ナットの突起部には三角形の平坦面があり、溶接時に加圧した際、三角形の角部近傍において、片当たり現象等による当たりの強弱が発生することから、入熱がアンバランスとなり、ひいては大入熱部の残留応力が高レベルとなるため、全体では低入熱であっても、突起部周囲に遅れ破壊が発生してしまうことが挙げられる。本発明では、溶接ナット２に備えられるプロジェクション部２１を略半球状で構成することにより、溶接時に加圧した際に、プロジェクション部２１と高強度鋼板１との間で生じる当たりの強弱が緩和される作用が得られる。これにより、プロジェクション溶接時の応力集中作用や溶接電流の集中作用が抑制され、溶接入熱が均一となるので、溶接後の残留応力が低減され、遅れ破壊特性を向上させることが可能となる。
【００４７】
なお、溶接ナット２の接合面２ａに設けられるプロジェクション部２１の数（突起数）としては、３点とすることが好ましい。プロジェクション部２１が、接合面２ａに３点設けられていれば、溶接加圧の際に、プロジェクション部（突起部）２１と高強度鋼板１との接触位置が３点となり、当たりの状態が面的に安定して定まるからである。接合面におけるプロジェクション部の数が２点だと、溶接加圧の際に、プロジェクション部と鋼板の当たりの状態が安定せず、また、４点以上では、当たりの弱いプロジェクション部が発生し、入熱のアンバランスが顕著となってしまうおそれがある。
【００４８】
なお、本発明においては、溶接ナット２の成分組成（鋼種）については特に制限されず、例えば、炭素鋼や合金鋼等、この分野で一般的に用いられているものと同成分のものを使用することができる。
また、本発明で用いる溶接ナット２の強度レベルとしても、特に制限されるものではなく、一般的な強度レベル、例えば、５Ｔ（４９０ＭＰａ相当）や、８Ｔ（７８５ＭＰａ相当）のものを好適に用いることができる。
またさらに、溶接ナット２は、ビッカース硬度Ｈｖが３２０以下の材質からなることが好ましい。
【００４９】
［溶接熱影響部の深さＨ１と鋼板の板厚Ｈ２との関係］
本発明の自動車用構造部材５０においては、高強度鋼板１における溶接熱影響部１３の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板１の板厚Ｈ２との関係が次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす構成とされている。
【００５０】
ここで、本発明で規定する、高強度鋼板１における溶接熱影響部１３の板厚方向の深さＨ１について、図１（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。ここで、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す自動車用構造部材５０におけるプロジェクション溶接箇所の拡大断面図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、溶接ナット部５５をねじ部の軸方向で見た時、略半球状の突起（プロジェクション部２１）の中心を通り、且つ、ねじ部、即ちピアス孔１１及びねじ孔２２の軸に平行な平面で溶接ナット２及び高強度鋼板１を切断する。そして、この断面を観察した際、高強度鋼板１側の断面において、高強度鋼板１の表面１ａから溶接熱影響部１３の板厚方向下端までの長さを、溶接熱影響部１３の深さＨ１とする。
【００５１】
上述のような、溶接熱影響部１３の深さＨ１は、例えば、以下のような方法で測定することができる。
高強度鋼板１の溶接熱影響部１３は、例えば、メタルフロー腐食液等を用いて出現させることが可能である。この際、溶接熱影響部１３は、周囲の母材と比較して黒っぽい色に腐食されるため、光学顕微鏡や実体顕微鏡等の種々の手段を用いて判別することができるので、Ｈ１を容易に測定することが可能となる。また、この際、高強度鋼板１側と同時に溶接ナット２側も腐食されることになるが、溶接ナット２の溶接熱影響部（図示略）に関しては、特段に留意する必要は無い。これは、引張強さが９８０ＭＰａ級以下である一般的な溶接ナットの場合には、上述のような遅れ破壊が発生し難いからである。
【００５２】
本発明において、上記式により、Ｈ１／Ｈ２を０．０５〜０．５の範囲に規定したのは、下記表１及び図４のグラフに示す実験結果のように、Ｈ１／Ｈ２が上記範囲である場合に、押込み荷重が５．９〜９．２（ｋＮ）の範囲と高い静的強度を示すとともに、遅れ破壊の発生が抑制されるためである。
【００５３】
【表１】
【００５４】
ここで、表１及び図５に示すように、Ｈ１／Ｈ２が０．０５未満の場合、プロジェクション溶接時の入熱が小さ過ぎることから、押込み荷重が１．２（ｋＮ）程度となり、静的強度が不足する。また、Ｈ１／Ｈ２が０．５を超える場合には、後述の実施例の欄でより詳しく説明するが、プロジェクション溶接時の入熱が大き過ぎることから残留応力が増大し、遅れ破壊が発生する。
【００５５】
［製造方法］
以下に、上述したような本発明に係る、溶接ナット部を有する自動車用構造部材を製造する方法の一例について説明する。
本実施形態の自動車用構造部材５０の製造方法は、溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板１にピアス孔１１を形成し、該ピアス孔１１の中心１１ａと溶接ナット２のねじ孔２２の中心２２ａとを概略一致させた状態で、高強度鋼板１と溶接ナット２とを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々を接合する方法である。そして、溶接ナット２として、高強度鋼板１との接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１を形成したものを用い、且つ、プロジェクション溶接による通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）の各々の関係が、次式｛Ｉｔ／Ｐ＝０．０７〜０．４｝を満たす条件で溶接する方法を採用している。
【００５６】
本発明において、上記式により、Ｉｔ／Ｐを０．０７〜０．４の範囲に規定したのは、下記表２及び図５のグラフに示す実験結果のように、Ｉｔ／Ｐが上記範囲である場合に、押込み荷重が５．９〜９．２（ｋＮ）の範囲と高い静的強度を示すとともに、遅れ破壊の発生が抑制されるためである。ここで、通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）は、電極（図３に示すプロジェクション溶接機８０の上部電極８１を参照）に印加される電流であり、また、通電時間ｔ（ｓ）は、電流Ｉ（ｋＡ）で溶接通電する際の時間、加圧力Ｐ（ｋＮ）は、電極を溶接ナット２に押し付ける際の圧力である。
【００５７】
【表２】
【００５８】
ここで、表２及び図５に示すように、Ｉｔ／Ｐが４．０未満だと、プロジェクション溶接時の入熱が小さ過ぎることから、押込み荷重が１．２（ｋＮ）程度となり、静的強度が不足する。また、Ｉｔ／Ｐが２０を超える場合には、後述の実施例の欄で詳しく説明するが、プロジェクション溶接時の入熱が大き過ぎることから残留応力が増大し、遅れ破壊が発生する。また、Ｉｔ／Ｐが２０を超えると、プロジェクション溶接時の溶接散りの発生が過大になり、溶接品質の低下を招く場合がある。
【００５９】
本発明の製造方法では、上記条件で、高強度鋼板１と、略半球状のプロジェクション部２１が接合面２ａに設けられた溶接ナット２とを加圧しながらプロジェクション溶接を行うことにより、溶接入熱を均一、且つ、適正に制御することが可能となる。これにより、プロジェクション溶接によって高強度鋼板１と溶接ナット２とが接合部１２で接合される際に形成され、高強度鋼板１において接合部１２の近傍に形成される溶接熱影響部１３のサイズや形状を適正に制御できる。具体的には、上記したような、溶接熱影響部１３の鋼板板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板１の板厚Ｈ２との関係を、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす範囲で制御しながら、溶接熱影響部１３を形成させることが可能となる。
【００６０】
なお、本発明の自動車用構造部材を製造する際の、その他の溶接条件としては、例えば、以下に示すようなものが挙げられる。
まず、プロジェクション溶接に使用する溶接機としては、例えば、従来公知の定置式ダイレクト通電方式で、電流が交流インバータ式である装置を使用することができる。また、溶接機に備えられる電極としては、例えば、溶接ナットと鋼板との溶接に一般的に用いられる、クロム銅合金等からなる、溶接ナットプロジェクション溶接用電極を採用することができる。
【００６１】
ここで、上述のような溶接機として、一般的なプロジェクション溶接機の一例を図３に示す。図３は、高強度鋼板１と溶接ナット２とを、プロジェクション溶接機８０を用いて溶接する状態を説明する図であり、このプロジェクション溶接機８０は、上部電極８１、下部電極（固定電極）８２、位置決めピン８５を備えて概略構成される。
【００６２】
以下に、自動車用構造部材５０を製造する手順について、図３に示すプロジェクション溶接機８０を用いて高強度鋼板１と溶接ナット２とを溶接する場合を例に挙げて説明する。
【００６３】
まず、自動車用構造部材５０を製造するにあたっては、プロジェクション溶接を行う前に、高強度鋼板１において溶接ナット部５５が形成される位置にピアス孔１１を形成する。この際、高強度鋼板１として、例えば、板厚が０．６ｍｍ以上６、０ｍｍ以下のものを用い、従来公知の加工方法を用いて、ピアス孔１１を形成する。
また、高強度鋼板１の表面１ａには、必要に応じて、予め、溶融亜鉛めっき又は合金化溶融亜鉛めっき等を、溶接の障害とならない程度の目付け量で施すことができる。またさらに、めっきの表層には、無機系、有機系の皮膜等を形成しておいても良い。
【００６４】
また、ＪＩＳ Ｂ１１９６に準拠し、接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１を形成した溶接ナット２を準備する。
【００６５】
次に、図３に示すプロジェクション溶接機８０に備えられる下部電極８２上に高強度鋼板１をセットする。この際、位置決めピン８５を、高強度鋼板１に設けられるピアス孔１１を挿入することで、高強度鋼板１の位置決めを行う。
次に、溶接ナット２を、ねじ孔２２に位置決めピン８５を挿入して位置合わせしながら、高強度鋼板１上にセットする。これにより、高強度鋼板１に形成されたピアス孔１１の中心１１ａと、溶接ナット２のねじ孔２２の中心２２ａとが概略一致した状態でセットすることができる。また、この際、溶接ナット２の接合面２ａに設けられた略半球状のプロジェクション部２１が高強度鋼板１の表面１ａと接触するようにセットする。
【００６６】
次に、重ね合わせられた高強度鋼板１と溶接ナット２とを、上部電極８１と下部電極８２との間に挟み、加圧することで、高強度鋼板１と溶接ナット２とを加圧しながら通電加熱を行う。これにより、高強度鋼板１と溶接ナット２（プロジェクション部２１）との間が、プロジェクション溶接によって接合部１２で接合される。このような概略手順により、図１（ａ）に示すような、溶接ナット部５５を有する自動車用構造部材５０を製造することができる。
【００６７】
従来、高強度鋼板と溶接ナットとをプロジェクション溶接する場合には、電極で溶接ナットの上部中心付近を押さえながら溶接するのが一般的であった。これに対し、本発明においては、図３に示すプロジェクション溶接機８０を用いた場合のように、突起状のプロジェクション部２１の直上部近傍を押さえる構成の上部電極８１を用いることが好ましい。このような構成の上部電極８１を備えるプロジェクション溶接機８０を採用することにより、通電パス（電極間距離）の短縮を図ることができるとともに、上部電極８１への熱伝導の促進により、接合部１２近傍の温度上昇を抑制することができる。これにより、溶接熱影響部１３における残留応力の低減が可能となる。
【００６８】
また、本発明においては、上記条件でプロジェクション溶接を行う際、初期加圧時間は、特に制限されるものではないが、生産性が低下しないように、６０サイクル以下（６０Ｈｚ）、あるいは、５０サイクル以下（５０Ｈｚ）とすることが好ましい。
また、溶接の際の保持時間としては、１〜６０サイクル（６０Ｈｚ）、あるいは、１〜５０サイクル（５０Ｈｚ）の範囲とすることが好ましい。保持時間が１サイクル未満では、静的強度を確保できない場合があり、また、６０サイクル超（６０Ｈｚ）あるいは５０サイクル超（Ｈｚ）では、生産性を低下させてしまうことから上記範囲とした。
【００６９】
以上説明したように、本発明に係る溶接ナット部５５を有する自動車用構造部材５０によれば、上記構成の如く、プロジェクション溶接前の母材強度が１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板１を用いるとともに、高強度鋼板１との接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１が設けられた溶接ナット２を用い、さらに、高強度鋼板１における溶接熱影響部１３の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板１の板厚Ｈ２との関係が次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす構成を採用している。これにより、プロジェクション溶接前の強度の高い高強度鋼板１を用いた場合であっても、優れた遅れ破壊特性と高い静的強度を両立することが可能となる。
【００７０】
また、本発明に係る自動車用構造部材５０の製造方法によれば、プロジェクション溶接による通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）の各々の関係を、次式｛Ｉｔ／Ｐ＝０．０７〜０．４｝を満たす条件として溶接することにより、上述のような、優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を備える自動車用構造部材５０を製造することが可能となる。
【００７１】
従って、例えば、フロントサイドメンバーやセンターピラー、ヒンジレインフォーメント等の自動車用構造部材に本発明を適用することにより、遅れ破壊特性及び静的強度の向上に伴う安全性の向上等のメリットを十分に享受することができ、その社会的貢献は計り知れない。
【実施例】
【００７２】
以下、本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、もとより下記実施例に限定されるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００７３】
［鋼板サンプルの製造］
まず、下記表１の鋼種番号Ａ１、Ａ２に示すような化学成分組成を有する鋼を転炉で溶製し、常法に従って連続鋳造でスラブとした。そして、これらのスラブを、加熱炉中で１１４０℃〜１２５０℃の温度で加熱し、８１０℃〜８８０℃の仕上げ温度で熱間圧延を行い、６００℃〜６６０℃にて巻き取り、高強度熱延鋼板とした。さらに、酸洗後に冷間圧延、焼鈍（焼鈍温度：７２０℃）を施し、高強度冷延鋼板（板厚：１．０ｍｍ及び２．３ｍｍ）とした。その後、鋼板表面に溶融亜鉛めっき（目付け量：９０ｇ／ｍ２）を施した。そして、この鋼板を用い、加熱炉にて９５０℃×５ｍｉｎの条件にて加熱を行うことで、ハット形状品の熱間プレスを実施し、部材強度１４７０ＭＰａクラスの部材を採取した。この際に得られた部材は、幅１００ｍｍ、長さ：３００ｍｍ、高さ：６０ｍｍのハット形状であった（特開２００６−９１１６号公報を参照）。
【００７４】
また、上記同様に、下記表１に示す鋼種番号Ｂのような化学成分組成を有する鋼を転炉で溶製し、常法に従って連続鋳造でスラブとした。そして、このスラブを、加熱炉中で１１６０℃〜１２５０℃の温度で加熱し、８７０℃〜９００℃の仕上げ温度で熱間圧延を行い、６５０℃〜７５０℃にて巻き取った。これに続いて、酸洗後に冷間圧延を行い、次いで再結晶焼鈍を行った後、その後０．４％の調質圧延を施して、板厚が２．６ｍｍの裸高強度鋼板とした（特開２００３−１６６０３５号公報を参照）。
【００７５】
そして、上記手順で得られた鋼板から試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２０１に従って引張強さ試験を行い、結果を下記表４に示した。
【００７６】
［プロジェクション溶接］
次に、上記手順で得られた高強度鋼板のサンプルを用いて、下記の条件でプロジェクション溶接を行ない、高強度鋼板に溶接ナットを溶接し、溶接後の遅れ破壊特性を調査するための供試材（溶接ナット部を有する構造部材）を作製した。この際、溶接ナットとして、ＪＩＳ Ｂ １１９６に準拠し、接合面に略半球状のプロジェクション部を備えたものを使用した。より具体的には、ＪＩＳ Ｂ １１９６規定による１Ｂ形・Ｍ８×１に類似した、強度区分８Ｔの溶接ナット（３個のプロジェクション部の突出距離が１ｍｍ）を用い、上記各種高強度鋼板（鋼種番号：Ａ１、Ａ２、Ｂ）とプロジェクション溶接を行った。
【００７７】
まず、高強度鋼板にピアス孔を形成した後、ピアス孔の中心と、溶接ナットのねじ孔の中心とを概ね一致させた状態とし、高強度鋼板と溶接ナットとを重ね合わせた状態で、加圧しながら通電加熱を行った。この際、通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）、並びにこれらの関係式である次式｛Ｉｔ／Ｐ｝を、下記表４に示す数値で変化させてプロジェクション溶接を実施した。このような手順により、図１（ａ）、（ｂ）（図３も参照）に示すように、高強度鋼板と溶接ナットとをプロジェクション溶接によって接合し、溶接ナット部を有する構造部材の供試材を作製した。
【００７８】
また、プロジェクション溶接を行う際、溶接機として、定置式ダイレクト通電方式（交流インバータ）のものを用いた。また、溶接機に備えられる電極は、クロム銅合金等からなる、溶接ナットプロジェクション溶接用電極であった。また、この際の初期加圧時間は３０サイクル／６０Ｈｚとし、保持時間は１０サイクル／６０Ｈｚとした。
【００７９】
［評価方法］
上記手順で得られた、プロジェクション溶接後の供試材について、０．２Ｎの塩酸に１００ｈｒの時間で浸漬させることにより、遅れ破壊特性を評価した。この際、上記時間で浸漬した後、溶接部に割れが生じていない場合を「ＯＫ」とし、割れが生じた場合を「ＮＧ」として、結果を下記表４に示した。
【００８０】
また、プロジェクション溶接後の上記供試材について、ＪＩＳ Ｂ １１９６で規定された押込み剥離試験を行うことにより、静的強度特性を評価した。また、この際、Ｈ１／Ｈ２を変化させた場合の押込み加重（ｋＮ）について、上記した表２及び図４のグラフに示すとともに、Ｉｔ／Ｐを変化させた場合の押込み加重（ｋＮ）について、表２及び図５のグラフに示した。そして、押込み荷重（押込み剥離強度）が５．０ｋＮ以上である場合を「ＯＫ」とし、５．０ｋＮ未満を「ＮＧ」として、結果を下記表４に示した。
【００８１】
また、溶接熱影響部の深さＨ１について、上記したような、メタルフロー腐食液を用いて溶接熱影響部を出現させ、光学顕微鏡を用いて測定したうえで、高強度鋼板の板厚Ｈ２との関係（Ｈ１／Ｈ２）を下記表４に示した。
【００８２】
下記表３に、各鋼種の化学成分組成、板厚及びめっきの有無の一覧を示し、また、下記表４に、母材強度（引張強さ）、プロジェクション溶接条件（Ｉｔ／Ｐを含む）、Ｈ１／Ｈ２の一覧を示すとともに、遅れ破壊特性及び静的強度特性の評価結果の一覧を示す。
【００８３】
【表３】
【００８４】
【表４】
【００８５】
［評価結果］
表４に示す処理番号１、２、５〜８、１１、１２、１４〜１７、２０、２１は本発明例であり、また、処理番号３、４、９、１０、１３、１８、１９は比較例である（備考欄を参照）。
【００８６】
表４に示すように、本発明で規定するプロジェクション溶接条件で作製し、高強度鋼板の板厚Ｈ１と溶接熱影響部の板圧方向の深さＨ２との関係が本発明で規定する範囲とされた、本発明例のサンプルにおいては、遅れ破壊特性、並びに、静的強度特性の何れもが、全て「ＯＫ」の評価であり、これらの特性に優れていることが分かる。また、本発明例のサンプルが静的強度特性に優れている点については、上記した表２及び図４のグラフ、並びに、表２及び図５のグラフに示す結果からも明らかである。
【００８７】
これに対し、表４に示すように、本発明で規定する範囲外の条件でプロジェクション溶接行い、プロジェクション溶接後の高強度鋼板の板厚Ｈ１と溶接熱影響部の板圧方向の深さＨ２との関係が、本発明で規定する範囲外である比較例のサンプルは、遅れ破壊特性、又は、静的強度特性の何れかが「ＮＧ」の評価となった。
【００８８】
ここで、処理番号３の比較例のサンプルは、プロジェクション溶接条件の関係式である次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する下限未満であったため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する下限未満となり、静的強度特性が「ＮＧ」となった。
また、処理番号４の比較例では、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する上限を超えているため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する上限超となり、遅れ破壊特性が「ＮＧ」となった。
【００８９】
また、処理番号９の比較例では、上記処理番号３と同様、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する下限未満であったため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する下限未満となり、静的強度特性が「ＮＧ」となった。
また、処理番号１０の比較例では、上記処理番号４と同様、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する上限を超えているため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する上限超となり、遅れ破壊特性が「ＮＧ」となった。
また、処理番号１３では、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が極端に大き過ぎ、本発明で規定する上限を超えているため、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝１｝、即ち、高強度鋼板の板厚方向全体で溶接熱影響部が形成され、遅れ破壊特性が「ＮＧ」となった。
【００９０】
また、処理番号１８の比較例では、上記処理番号３、９と同様、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する下限未満であったため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する下限未満となり、静的強度特性が「ＮＧ」となった。
また、処理番号１９の比較例では、上記処理番号４、１０と同様、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する上限を超えているため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する上限超となり、遅れ破壊特性が「ＮＧ」となった。
【００９１】
ここで、上記した表１及び図４のグラフに示すように、Ｈ１／Ｈ２を変化させた場合の押込み加重（ｋＮ）は、Ｈ１／Ｈ２の数値が大きくなるほど高くなる傾向を示す一方、表４に示すように、遅れ破壊特性が低下することがわかる（処理番号１０、１３）。
また、表２及び図５のグラフに示すように、Ｉｔ／Ｐを変化させた場合の押込み加重（ｋＮ）は、Ｉｔ／Ｐの数値が大きくなるほど高くなる傾向を示す一方、表４に示すように、遅れ破壊特性が低下することがわかる（処理番号１０、１３）。
このように、プロジェクション溶接条件を適正化し、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす条件でプロジェクション溶接を行うことにより、溶接後のサンプルにおいて、Ｈ１／Ｈ２が本発明の規定範囲に制御され、遅れ破壊特性及び静的強度特性を両立可能であることがわかる。
【００９２】
上記実施例の結果より、本発明の溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法が、優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を両立可能であることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明によれば、例えば、フロントサイドメンバーやセンターピラー、ヒンジレインフォーメント等の自動車用構造部材に本発明を適用することにより、遅れ破壊特性及び静的強度の向上に伴う安全性の向上等のメリットを十分に享受することができ、その社会的貢献は計り知れない。
【符号の説明】
【００９４】
１…高強度鋼板、
１１…ピアス孔、
１１ａ…中心（ピアス孔）、
１２…接合部、
１３…溶接熱影響部、
２…溶接ナット、
２ａ…接合面、
２１…プロジェクション部、
２２…ねじ孔、
２２ａ…中心（ねじ孔）、
５０…溶接ナット部を有する自動車用構造部材（自動車用構造部材）、
５５…溶接ナット部、
８０…プロジェクション溶接機、
８１…上部電極、
８２…下部電極（固定電極）、
８４…位置決めピン、
Ｈ１…高強度鋼板における溶接熱影響部の板厚方向の深さ、
Ｈ２…高強度鋼板の板厚、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法に関し、特に、高強度鋼板と溶接ナットとをプロジェクション溶接によって接合することで得られ、遅れ破壊が抑制されるとともに高い静的強度を得ることが可能な、溶接ナット部を有する自動車用構造部材、及び、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、フロントサイドメンバーやセンターピラー、ヒンジレインフォーメント等の自動車用構造部材においては、ドアを取り付けるためのヒンジ等を付ける必要性から、鋼板にナットが溶接された、溶接ナット部を有する構成が採用されている。そして、自動車用構造部材に備えられた溶接ナット部に、ボルトでヒンジ部品を取り付けることが可能な構成とされている。
【０００３】
上述のような溶接ナット部を有する自動車用構造部材を製造するにあたっては、プロジェクション溶接法を用いて鋼板の表面にナットを接合する方法が一般的である。このような、プロジェクション溶接によって得られる自動車用構造部材に要求される特性としては、鋼板とナットとの接合強度が高く、且つ、ばらつきが小さいことが挙げられる。
【０００４】
溶接ナット部を有する自動車用構造部材として、鋼板成分を適正化するとともに、溶接熱影響部の最大深さ部を含む、鋼板表面に垂直な方向での硬度分布に関して、ビッカース硬さ：４００Ｈｖ以上の領域の厚さが鋼板厚さの３０％以上であるか、あるいは、ビッカース硬さ：３００Ｈｖ以上の領域の厚さが鋼板厚さの５０％以上に制御されたものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の自動車用構造部材によれば、上述のように、鋼板の板厚方向における硬度分布を適正範囲に制御することにより、ナットと鋼板との接合強度、具体的には、押込み剥離強度およびトルク剥離強度を向上させるとともに、接合強度のばらつきを低減できることが開示されている。
【０００５】
ここで、溶接ナット部を有する自動車用構造部材は、自動車に組み込んだ際の自重による応力や、走行した際の変動応力が加わる。さらに、腐食が進行する環境下では、ナットが鋼板に接合された接合部近傍の溶接熱影響部に遅れ破壊が発生することがある。この際の遅れ破壊特性は、主として、母材の強度や、溶接熱影響部の水素濃度の他、残留応力、変動加重応力あるいは自重応力等の各種応力によって変動する。具体的には、母材強度が高い場合や溶接熱影響部の水素濃度が高い場合、付与される応力が高い場合等に、遅れ破壊が生じやすくなる。
【０００６】
一方、例えば、鋼板に母材強度の低いものを採用した場合には、遅れ破壊特性の低下は抑制できるものの、自動車用構造部材の静的強度が低下するという問題がある。
このため、優れた遅れ破壊特性を備えるとともに、高い静的強度を備えた、溶接ナット部を有する自動車用構造部材が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１１６５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１においては、上述のような遅れ破壊特性を改善したり、静的強度を向上させたりするための技術については、何ら提案されていない。即ち、特許文献１を含め、従来の技術では、プロジェクション溶接によって得られ、溶接ナット部を有する自動車用構造部材において、優れた遅れ破壊特性が得られ、さらに、高い静的強度が実現可能な技術については何ら提案されておらず、上記問題が解決できていないのが実情であった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、特に、高強度鋼板と溶接ナットとをプロジェクション溶接によって接合した場合に、優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を得ることが可能な、溶接ナット部を有する自動車用構造部材、及び、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等が上記問題を解決するために鋭意研究したところ、プロジェクション溶接前の母材強度が高い高強度鋼板を用い、溶接ナットに形成されるプロジェクションを適正な形状とし、さらに、鋼板板厚方向における溶接熱影響部の深さと鋼板板厚との関係を適正化することにより、優れた遅れ破壊特性と高い静的強度を両立できることを知見した。
そして、溶接ナットを高強度鋼板に対してプロジェクション溶接する際の溶接条件、即ち、通電加熱時の電流、通電時間及び加圧力の各々の関係を適正範囲に制御することにより、優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を備える、上記構成の溶接ナット部を有する自動車用構造部材が得られることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１１】
［１］ 溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板にピアス孔を設け、該ピアス孔の中心と溶接ナットのねじ孔の中心とが概略一致した状態で、前記高強度鋼板と前記溶接ナットとを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々が接合されることで得られる、溶接ナット部を有する自動車用構造部材であって、前記溶接ナットは、前記高強度鋼板との接合面に略半球状のプロジェクション部が設けられており、且つ、前記高強度鋼板における溶接熱影響部の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板の板厚Ｈ２との関係が、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たすことを特徴とする、溶接ナット部を有する自動車用構造部材。
［２］ 前記高強度鋼板の板厚が０．６ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲であることを特徴とする、上記［１］に記載の溶接ナット部を有する自動車用構造部材。
［３］ 溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板にピアス孔を形成し、該ピアス孔の中心と溶接ナットのねじ孔の中心とを概略一致させた状態で、前記高強度鋼板と前記溶接ナットとを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々を接合する、溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法であって、前記溶接ナットとして、前記高強度鋼板との接合面に略半球状のプロジェクション部を形成したものを用い、且つ、プロジェクション溶接による通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）の各々の関係が、次式｛Ｉｔ／Ｐ＝０．０７〜０．４｝を満たす条件で溶接することを特徴とする、溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法。
［４］ 前記高強度鋼板の板厚を０．６〜６．０ｍｍの範囲とすることを特徴とする、上記［３］記載の溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の溶接ナット部を有する自動車用構造部材によれば、上記構成の如く、プロジェクション溶接前の母材強度が１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いるとともに、高強度鋼板との接合面に略半球状のプロジェクション部が設けられた溶接ナットを用い、さらに、高強度鋼板における溶接熱影響部の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板の板厚Ｈ２との関係が次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす構成を採用している。これにより、プロジェクション溶接前の強度の高い高強度鋼板を用いた場合であっても、優れた遅れ破壊特性と高い静的強度を両立することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法によれば、プロジェクション溶接による通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）の各々の関係を、次式｛Ｉｔ／Ｐ＝０．０７〜０．４｝を満たす条件として溶接することにより、上述のような、優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を備える自動車用構造部材を製造することが可能となる。
【００１４】
従って、例えば、フロントサイドメンバーやセンターピラー、ヒンジレインフォーメント等の自動車用構造部材に本発明を適用することにより、遅れ破壊特性及び静的強度の向上に伴う安全性の向上等のメリットを十分に享受することができ、その社会的貢献は計り知れない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態を模式的に説明する図であり、（ａ）は高強度鋼板と溶接ナットとがプロジェクション溶接されてなる自動車用構造部材の構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の要部断面図である。
【図２】本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態を模式的に説明する図であり、（ａ）は溶接ナットの構造を詳細に説明する断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態を模式的に説明する図であり、プロジェクション溶接機を用いて高強度鋼板と溶接ナットとを溶接する工程を示す断面図である。
【図４】本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態を模式的に説明する図であり、プロジェクション溶接によって形成される溶接熱影響部の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板の板厚Ｈ２との関係｛Ｈ１／Ｈ２｝を変化させた際の、静的強度の変化を示すグラフである。
【図５】本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態を模式的に説明する図であり、プロジェクション溶接条件を変化させた際の、静的強度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の一実施形態について、図１〜図５を適宜参照しながら説明する。なお、本実施形態は、本発明の溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り本発明を限定するものではない。
【００１７】
本発明の溶接ナット部５５を有する自動車用構造部材（以下、単に自動車用構造部材と略称することがある）５０は、図１（ａ）、（ｂ）に示す例のように、溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板１にピアス孔１１を設け、該ピアス孔１１の中心１１ａと溶接ナット２のねじ孔２２の中心２２ａとが概略一致した状態で、高強度鋼板１と溶接ナット２とを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々が接合されることで得られるものである。そして、上述の溶接ナット２は、図２（ａ）、（ｂ）に示す例のように、高強度鋼板１との接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１が設けられており、且つ、高強度鋼板１において、溶接熱影響部１３の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板１の板厚Ｈ２との関係が、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす構成を採用している。
【００１８】
本発明において説明するプロジェクション溶接とは、被溶接物の溶接箇所に大電流を流し、この溶接箇所に発生する抵抗熱によって加熱しながら圧力を加えて溶接を行う、所謂抵抗溶接法の一種である。具体的には、図２（ａ）、（ｂ）に示す例のように、溶接ナット２の、高強度鋼板１と溶接される接合面２ａに突起状のプロジェクション部２１を設けるか、あるいは、母材側（高強度鋼板１）の溶接箇所にプロジェクションを設け、このプロジェクション部に電流を集中して流すことで、加熱すると同時に加圧を行って接合する方法である。また、プロジェクション溶接は、重ね合わせた被溶接物を電極の先端で挟持し、通電と同時に電極で加圧することで溶接を行う、所謂スポット溶接法の装置を用い、電極を変更して行うことができる。
【００１９】
プロジェクション溶接は、上述のように、被溶接物の何れかに設けられた突起状のプロジェクション部に集中して通電を行うため、例えば、高強度鋼板と溶接ナットの板厚方向寸法が異なる場合であっても、小電流の通電で電流密度を高くすることができる。これにより、母材（高強度鋼板１）中において確実に溶接部を形成させることができ、良好な溶接を行うことが可能となる。
【００２０】
［高強度鋼板］
以下に、本発明における被溶接物である高強度鋼板１の鋼板特性について詳しく説明する。
【００２１】
「成分組成」
本発明で用いられる高強度鋼板の成分組成としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に説明するような組成とされた鋼板を採用することができる。
【００２２】
（Ｃ：炭素）０．０１〜０．５％
Ｃは、鋼の強度を確保するために必要な元素であり、その下限を０．０１％とした。また、Ｃは、広い冷却速度の条件範囲で焼き入れ性を確保する上で必須の成分であるため、０．０５％以上で添加することがより好ましい。一方、Ｃを過剰に添加すると溶接性が低下する場合があることから、その上限を０．５％とした。また、Ｃ含有量の上限は、溶接性とのバランスを考慮し、０．３％とすることがより好ましい。
【００２３】
（Ｓｉ：シリコン）０．０１〜１．５％
Ｓｉは、鋼の強度確保や焼き入れ性確保のために、その含有量を０．０１％以上とした。しかしながら、Ｓｉの過剰な添加は鋼板のコスト向上をもたらすことから、その上限を１．５％に制限した。なお、鋼板の表面に溶融亜鉛を施す場合、Ｓｉはめっき性を劣化させることから、その上限を０．２％に制限することが好ましい。
【００２４】
（Ｍｎ：マンガン）０．１〜４％
Ｍｎは、鋼の強化効果や焼入れ性の向上効果が発現する最低添加量として、その下限を０．１％とする必要がある。一方、Ｍｎの過剰な添加は、伸びに悪影響を及ぼすため、その上限を４％とした。
【００２５】
（Ｃｒ：クロム）０．０１〜２％
Ｃｒの添加量の加減を０．０１％としたのは、０．０１％以上の添加で強度向上の効果や焼入れ性の向上効果が発現するためである。一方、Ｃｒの添加量の上限を２％としたのは、これを超える量でＣｒを添加すると、加工性・延性に悪影響を及ぼすためである。
【００２６】
（Ｂ：ボロン）０．０００１〜０．０１％
Ｂは、０．０００１％以上の添加で焼入れ性の確保に有効であるものの、その添加量が０．０１質量％を超えると、必要以上に鋼板強度が上昇して加工性が低下することから、その上限を０．０１％とした。
【００２７】
（Ｔｉ：チタン）０．０１〜０．３％
Ｔｉは、鋼中で窒化物を形成することで、鋼中のＢが窒化物を形成してＢによる焼入れ性向上効果が低下するのを防止することができる。このような効果が発現するのは、Ｔを０．０１％以上で添加した場合であるため、その下限を０．０１％とした。一方、Ｔｉを添加し過ぎると延性劣化をもたらすことから、その上限を０．３％とした。
【００２８】
（Ａｌ：アルミニウム）０．００３〜１．５％
Ａｌは、低Ｓｉの組成とする場合に、脱酸を目的として添加するものであり、その下限を０．００３％とした。一方、Ａｌの過剰な添加は、溶接性や溶融亜鉛めっき性を劣化させることから、その添加量の上限を１．５％とした。
【００２９】
本実施形態で用いられる高強度鋼板１は、上記必須成分に加え、強度のさらなる向上を目的として、さらに、強炭化物形成元素であるＮｂ、Ｖ、Ｍｏの内の１種または２種以上を添加することができる。
【００３０】
（Ｎｂ：ニオブ）０．０１〜０．０５％
Ｎｂは、微細な炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成して、鋼板の強化に極めて有効であることから、必要に応じて０．０１％以上を添加する。一方、Ｎｂの過剰な添加は延性劣化をもたらすため、その上限を０．０５％とした。
【００３１】
（Ｖ：バナジウム）０．００１〜０．１０％
Ｖは、少量の添加で焼入れ性を向上させる作用を有する元素であり、このような効果が発現する下限は０．００１％である。一方、Ｖを過剰に添加すると溶接性が低下するため、その添加量を０．１０％以下に制限した。
【００３２】
（Ｍｏ：モリブデン）０．０５〜０．５％
Ｍｏは、０．０５％以上の添加で鋼の強化効果や焼入れ性の向上効果が現れるため、これを下限とした。一方、Ｍｏの過剰な添加は延性劣化を伴うため、その添加量の上限を０．５％とした。
【００３３】
（Ｃａ：カルシウム、Ｚｒ：ジルコニウム、ＲＥＭ：希土類元素）併せて０．０００５〜０．０１％
本実施形態においては、鋼板表面にめっき処理を施した場合、めっきの濡れ性を劣化させるＳｉ系の内部粒界酸化相生成を抑制することを目的として、Ｃａ、Ｚｒ、ＲＥＭ（希土類元素：原子番号５７〜７１）の内の１種又は２種以上を添加することができる。これにより、本実施形態では、鋼板中において、Ｓｉ系の酸化物のような粒界酸化物が形成されるのではなく、比較的微細な酸化物を分散して形成させることができる。本実施形態においてＣａ、Ｚｒ、ＲＥＭを添加する場合、これらの内の１種又は２種以上の元素を、併せて０．０００５％以上添加することにより、上記効果が得られる。一方、これらの元素を過剰に添加することは、鋳造性や熱間加工性等の製造性、及び、鋼板製品の延性を低下させるため、その上限を０．０１％に制限した。
【００３４】
「母材強度（引張強さ）」１１００ＭＰａ以上
本発明の自動車用構造部材５０においては、プロジェクション溶接を行う前の母材強度、即ち、溶接前の高強度鋼板１の引張強さを１１００ＭＰａ以上に規定する。
鋼板の強度は、プロジェクション溶接後の自動車用構造部材５０の遅れ破壊特性や、静的強度に対して大きな影響を及ぼす。本発明においては、まず、鋼板（母材）として、引張強さが１０００ＭＰａ以上とされた高強度鋼板１を用いることで、プロジェクション溶接で得られる自動車用構造部材５０の静的強度を高めている。一方、母材の強度を高めた場合には、一般に、接合部近傍の溶接熱影響部において遅れ破壊特性が低下し、構造部材を自動車に組み込んで走行した際に加わる応力や腐食等により、溶接熱影響部に遅れ破壊が発生することがある。
【００３５】
本発明においては、詳細を後述するが、高強度鋼板１に接合される溶接ナット２の接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１が設けられている。さらに、これとともに、高強度鋼板１の板厚Ｈ２と、プロジェクション溶接によって鋼板中に形成される溶接熱影響部１３の板厚方向のサイズ（深さ寸法）Ｈ１とを、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす関係に規定している。これにより、プロジェクション溶接によって高強度鋼板１と溶接ナット２とを溶接して得られる自動車用構造部材５０は、溶接熱影響部１３における優れた遅れ破壊特性が得られるとともに、高い静的強度が得られる。
【００３６】
なお、高強度鋼板の引張強さが１１００ＭＰａ未満では、そもそも、上述のような遅れ破壊特性が低下する問題は生じにくいという一方で、静的強度が低下するという問題があることから、本発明の適用対象外となる。
【００３７】
「鋼組織」
次に、本発明の自動車用構造部材５０に用いられる高強度鋼板１の母材ミクロ組織について述べる。
自動車用構造部材を製造する際の熱間プレス工程においては、鋼板に焼き入れを施して高強度を達成するだけでなく、部品によっては、部分的に焼き入れを施さず、この部分を低強度・高延性とする必要がある。本発明者等は、上述のように焼き入れを施さない部分がある場合、即ち、母材まま、あるいは、組織変化の少ない熱処理を受けた部分がある場合に、この部分が高延性を発揮できる組織を見出した。具体的には、熱間プレス前の鋼のミクロ組織を、体積分率で５０〜１００％のフェライト相を含み、且つ、０〜５０％のパーライトを含む組織とすることが好ましい。ここで、フェライト相は、加工性を確保するためには、下限を体積分率で５０％とすることが好ましい。一方、パーライトは強度確保に有効であるため、フェライトと共存させるものの、過多にすると延性の低下が著しくなるため、その上限を５０％とすることが好ましい。
【００３８】
なお、パーライトに替えて、強度確保のため、ベイナイトやマルテンサイトを共存させても良い。但し、ベイナイトやマルテンサイトが過多に存在すると延性の低下を招くことから、両組織の和を体積分率で５０％以下とすることが好ましい。
【００３９】
「板厚」
本発明において用いられる高強度鋼板１の板厚Ｈ２は、特に限定されず、自動車用構造部材の分野で用いられる一般的な板厚、例えば、０．６〜６．０ｍｍ程度の板厚の高強度鋼板を用いることができる。また、板厚の増加とともに溶接熱影響部での応力集中も増加するので、高強度鋼板１の板厚Ｈ２は上記範囲であることが好ましい。
【００４０】
なお、本発明においては、詳細を後述するように、高強度鋼板１の板厚Ｈ２と、プロジェクション溶接によって鋼板中に形成される溶接熱影響部１３の板厚方向のサイズ（深さ寸法）Ｈ１とを、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす関係に規定している。このため、高強度鋼板１の板厚Ｈ２は、プロジェクション溶接後の溶接熱影響部１３の大きさも勘案しながら決定することが好ましい。
【００４１】
なお、プロジェクション溶接は抵抗溶接法なので、適切な溶接電流の範囲内で良好な溶接熱影響部１３を形成させるためには、高強度鋼板１の板厚が所定以下であることが好ましく、具体的には上記上限であることが好ましい。一方、高強度鋼板の板厚が薄くなり過ぎると、接合部近傍に良好な溶接熱影響部を形成させても、母材自体が破断し、押し込み荷重が低レベルとなる他、部材の強度や剛性も担保できないので、上述のように、板厚の下限を０．６ｍｍとすることが好ましい。
【００４２】
「めっき」
本発明において用いられる高強度鋼板１は、表面処理を施さずに、冷間圧延後の状態で母材として使用できるものであるが、必要に応じて、鋼板表面に、溶融亜鉛めっき、又は、合金化溶融亜鉛めっき等を施しても良い。また、めっきの表層に無機系、有機系の皮膜、例えば、潤滑皮膜等が設けられていても良い。また、これらのめっきの目付量についても、特に限定されず、プロジェクション溶接の障害とならない範囲で、適宜決定すれば良い。
高強度鋼板１の表面に上述のようなめっき処理を施すことにより、鋼板の耐食性を確保することができるとともに、熱間プレス時の酸化を防止できる効果が得られる。
【００４３】
なお、本発明の自動車用構造部材に用いられる高強度鋼板としては、例えば、特開２００６−９１１６号公報に開示されたホットプレス鋼板や、特開２００３−１６６０３５号公報に開示の裸高強度鋼板等を適用することが可能である。
【００４４】
［溶接ナット］
本発明の自動車用構造部材５０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、高強度鋼板１にプロジェクション溶接されることで溶接ナット部５５を構成する溶接ナット（ウェルドナット）２として、図２（ａ）、（ｂ）に示すような、接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１が備えられたものを採用している。
【００４５】
本発明において用いられる溶接ナット（溶接ナット部）は、その概略形状や寸法がＪＩＳ Ｂ １１９６に準拠するものである。また、本発明で用いられる溶接ナット２に備えられた突起部（プロジェクション部２１）は、ＪＩＳ Ｂ １１９６に記載されたＴ型ナットに設けられている略半球状の突起形状を基本とするものである。
【００４６】
本発明において、溶接ナット２のプロジェクション部２１に上記形状を採用した理由としては、一般的に用いられる溶接ナットの突起部には三角形の平坦面があり、溶接時に加圧した際、三角形の角部近傍において、片当たり現象等による当たりの強弱が発生することから、入熱がアンバランスとなり、ひいては大入熱部の残留応力が高レベルとなるため、全体では低入熱であっても、突起部周囲に遅れ破壊が発生してしまうことが挙げられる。本発明では、溶接ナット２に備えられるプロジェクション部２１を略半球状で構成することにより、溶接時に加圧した際に、プロジェクション部２１と高強度鋼板１との間で生じる当たりの強弱が緩和される作用が得られる。これにより、プロジェクション溶接時の応力集中作用や溶接電流の集中作用が抑制され、溶接入熱が均一となるので、溶接後の残留応力が低減され、遅れ破壊特性を向上させることが可能となる。
【００４７】
なお、溶接ナット２の接合面２ａに設けられるプロジェクション部２１の数（突起数）としては、３点とすることが好ましい。プロジェクション部２１が、接合面２ａに３点設けられていれば、溶接加圧の際に、プロジェクション部（突起部）２１と高強度鋼板１との接触位置が３点となり、当たりの状態が面的に安定して定まるからである。接合面におけるプロジェクション部の数が２点だと、溶接加圧の際に、プロジェクション部と鋼板の当たりの状態が安定せず、また、４点以上では、当たりの弱いプロジェクション部が発生し、入熱のアンバランスが顕著となってしまうおそれがある。
【００４８】
なお、本発明においては、溶接ナット２の成分組成（鋼種）については特に制限されず、例えば、炭素鋼や合金鋼等、この分野で一般的に用いられているものと同成分のものを使用することができる。
また、本発明で用いる溶接ナット２の強度レベルとしても、特に制限されるものではなく、一般的な強度レベル、例えば、５Ｔ（４９０ＭＰａ相当）や、８Ｔ（７８５ＭＰａ相当）のものを好適に用いることができる。
またさらに、溶接ナット２は、ビッカース硬度Ｈｖが３２０以下の材質からなることが好ましい。
【００４９】
［溶接熱影響部の深さＨ１と鋼板の板厚Ｈ２との関係］
本発明の自動車用構造部材５０においては、高強度鋼板１における溶接熱影響部１３の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板１の板厚Ｈ２との関係が次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす構成とされている。
【００５０】
ここで、本発明で規定する、高強度鋼板１における溶接熱影響部１３の板厚方向の深さＨ１について、図１（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。ここで、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す自動車用構造部材５０におけるプロジェクション溶接箇所の拡大断面図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、溶接ナット部５５をねじ部の軸方向で見た時、略半球状の突起（プロジェクション部２１）の中心を通り、且つ、ねじ部、即ちピアス孔１１及びねじ孔２２の軸に平行な平面で溶接ナット２及び高強度鋼板１を切断する。そして、この断面を観察した際、高強度鋼板１側の断面において、高強度鋼板１の表面１ａから溶接熱影響部１３の板厚方向下端までの長さを、溶接熱影響部１３の深さＨ１とする。
【００５１】
上述のような、溶接熱影響部１３の深さＨ１は、例えば、以下のような方法で測定することができる。
高強度鋼板１の溶接熱影響部１３は、例えば、メタルフロー腐食液等を用いて出現させることが可能である。この際、溶接熱影響部１３は、周囲の母材と比較して黒っぽい色に腐食されるため、光学顕微鏡や実体顕微鏡等の種々の手段を用いて判別することができるので、Ｈ１を容易に測定することが可能となる。また、この際、高強度鋼板１側と同時に溶接ナット２側も腐食されることになるが、溶接ナット２の溶接熱影響部（図示略）に関しては、特段に留意する必要は無い。これは、引張強さが９８０ＭＰａ級以下である一般的な溶接ナットの場合には、上述のような遅れ破壊が発生し難いからである。
【００５２】
本発明において、上記式により、Ｈ１／Ｈ２を０．０５〜０．５の範囲に規定したのは、下記表１及び図４のグラフに示す実験結果のように、Ｈ１／Ｈ２が上記範囲である場合に、押込み荷重が５．９〜９．２（ｋＮ）の範囲と高い静的強度を示すとともに、遅れ破壊の発生が抑制されるためである。
【００５３】
【表１】
【００５４】
ここで、表１及び図５に示すように、Ｈ１／Ｈ２が０．０５未満の場合、プロジェクション溶接時の入熱が小さ過ぎることから、押込み荷重が１．２（ｋＮ）程度となり、静的強度が不足する。また、Ｈ１／Ｈ２が０．５を超える場合には、後述の実施例の欄でより詳しく説明するが、プロジェクション溶接時の入熱が大き過ぎることから残留応力が増大し、遅れ破壊が発生する。
【００５５】
［製造方法］
以下に、上述したような本発明に係る、溶接ナット部を有する自動車用構造部材を製造する方法の一例について説明する。
本実施形態の自動車用構造部材５０の製造方法は、溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板１にピアス孔１１を形成し、該ピアス孔１１の中心１１ａと溶接ナット２のねじ孔２２の中心２２ａとを概略一致させた状態で、高強度鋼板１と溶接ナット２とを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々を接合する方法である。そして、溶接ナット２として、高強度鋼板１との接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１を形成したものを用い、且つ、プロジェクション溶接による通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）の各々の関係が、次式｛Ｉｔ／Ｐ＝０．０７〜０．４｝を満たす条件で溶接する方法を採用している。
【００５６】
本発明において、上記式により、Ｉｔ／Ｐを０．０７〜０．４の範囲に規定したのは、下記表２及び図５のグラフに示す実験結果のように、Ｉｔ／Ｐが上記範囲である場合に、押込み荷重が５．９〜９．２（ｋＮ）の範囲と高い静的強度を示すとともに、遅れ破壊の発生が抑制されるためである。ここで、通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）は、電極（図３に示すプロジェクション溶接機８０の上部電極８１を参照）に印加される電流であり、また、通電時間ｔ（ｓ）は、電流Ｉ（ｋＡ）で溶接通電する際の時間、加圧力Ｐ（ｋＮ）は、電極を溶接ナット２に押し付ける際の圧力である。
【００５７】
【表２】
【００５８】
ここで、表２及び図５に示すように、Ｉｔ／Ｐが４．０未満だと、プロジェクション溶接時の入熱が小さ過ぎることから、押込み荷重が１．２（ｋＮ）程度となり、静的強度が不足する。また、Ｉｔ／Ｐが２０を超える場合には、後述の実施例の欄で詳しく説明するが、プロジェクション溶接時の入熱が大き過ぎることから残留応力が増大し、遅れ破壊が発生する。また、Ｉｔ／Ｐが２０を超えると、プロジェクション溶接時の溶接散りの発生が過大になり、溶接品質の低下を招く場合がある。
【００５９】
本発明の製造方法では、上記条件で、高強度鋼板１と、略半球状のプロジェクション部２１が接合面２ａに設けられた溶接ナット２とを加圧しながらプロジェクション溶接を行うことにより、溶接入熱を均一、且つ、適正に制御することが可能となる。これにより、プロジェクション溶接によって高強度鋼板１と溶接ナット２とが接合部１２で接合される際に形成され、高強度鋼板１において接合部１２の近傍に形成される溶接熱影響部１３のサイズや形状を適正に制御できる。具体的には、上記したような、溶接熱影響部１３の鋼板板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板１の板厚Ｈ２との関係を、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす範囲で制御しながら、溶接熱影響部１３を形成させることが可能となる。
【００６０】
なお、本発明の自動車用構造部材を製造する際の、その他の溶接条件としては、例えば、以下に示すようなものが挙げられる。
まず、プロジェクション溶接に使用する溶接機としては、例えば、従来公知の定置式ダイレクト通電方式で、電流が交流インバータ式である装置を使用することができる。また、溶接機に備えられる電極としては、例えば、溶接ナットと鋼板との溶接に一般的に用いられる、クロム銅合金等からなる、溶接ナットプロジェクション溶接用電極を採用することができる。
【００６１】
ここで、上述のような溶接機として、一般的なプロジェクション溶接機の一例を図３に示す。図３は、高強度鋼板１と溶接ナット２とを、プロジェクション溶接機８０を用いて溶接する状態を説明する図であり、このプロジェクション溶接機８０は、上部電極８１、下部電極（固定電極）８２、位置決めピン８５を備えて概略構成される。
【００６２】
以下に、自動車用構造部材５０を製造する手順について、図３に示すプロジェクション溶接機８０を用いて高強度鋼板１と溶接ナット２とを溶接する場合を例に挙げて説明する。
【００６３】
まず、自動車用構造部材５０を製造するにあたっては、プロジェクション溶接を行う前に、高強度鋼板１において溶接ナット部５５が形成される位置にピアス孔１１を形成する。この際、高強度鋼板１として、例えば、板厚が０．６ｍｍ以上６、０ｍｍ以下のものを用い、従来公知の加工方法を用いて、ピアス孔１１を形成する。
また、高強度鋼板１の表面１ａには、必要に応じて、予め、溶融亜鉛めっき又は合金化溶融亜鉛めっき等を、溶接の障害とならない程度の目付け量で施すことができる。またさらに、めっきの表層には、無機系、有機系の皮膜等を形成しておいても良い。
【００６４】
また、ＪＩＳ Ｂ１１９６に準拠し、接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１を形成した溶接ナット２を準備する。
【００６５】
次に、図３に示すプロジェクション溶接機８０に備えられる下部電極８２上に高強度鋼板１をセットする。この際、位置決めピン８５を、高強度鋼板１に設けられるピアス孔１１を挿入することで、高強度鋼板１の位置決めを行う。
次に、溶接ナット２を、ねじ孔２２に位置決めピン８５を挿入して位置合わせしながら、高強度鋼板１上にセットする。これにより、高強度鋼板１に形成されたピアス孔１１の中心１１ａと、溶接ナット２のねじ孔２２の中心２２ａとが概略一致した状態でセットすることができる。また、この際、溶接ナット２の接合面２ａに設けられた略半球状のプロジェクション部２１が高強度鋼板１の表面１ａと接触するようにセットする。
【００６６】
次に、重ね合わせられた高強度鋼板１と溶接ナット２とを、上部電極８１と下部電極８２との間に挟み、加圧することで、高強度鋼板１と溶接ナット２とを加圧しながら通電加熱を行う。これにより、高強度鋼板１と溶接ナット２（プロジェクション部２１）との間が、プロジェクション溶接によって接合部１２で接合される。このような概略手順により、図１（ａ）に示すような、溶接ナット部５５を有する自動車用構造部材５０を製造することができる。
【００６７】
従来、高強度鋼板と溶接ナットとをプロジェクション溶接する場合には、電極で溶接ナットの上部中心付近を押さえながら溶接するのが一般的であった。これに対し、本発明においては、図３に示すプロジェクション溶接機８０を用いた場合のように、突起状のプロジェクション部２１の直上部近傍を押さえる構成の上部電極８１を用いることが好ましい。このような構成の上部電極８１を備えるプロジェクション溶接機８０を採用することにより、通電パス（電極間距離）の短縮を図ることができるとともに、上部電極８１への熱伝導の促進により、接合部１２近傍の温度上昇を抑制することができる。これにより、溶接熱影響部１３における残留応力の低減が可能となる。
【００６８】
また、本発明においては、上記条件でプロジェクション溶接を行う際、初期加圧時間は、特に制限されるものではないが、生産性が低下しないように、６０サイクル以下（６０Ｈｚ）、あるいは、５０サイクル以下（５０Ｈｚ）とすることが好ましい。
また、溶接の際の保持時間としては、１〜６０サイクル（６０Ｈｚ）、あるいは、１〜５０サイクル（５０Ｈｚ）の範囲とすることが好ましい。保持時間が１サイクル未満では、静的強度を確保できない場合があり、また、６０サイクル超（６０Ｈｚ）あるいは５０サイクル超（Ｈｚ）では、生産性を低下させてしまうことから上記範囲とした。
【００６９】
以上説明したように、本発明に係る溶接ナット部５５を有する自動車用構造部材５０によれば、上記構成の如く、プロジェクション溶接前の母材強度が１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板１を用いるとともに、高強度鋼板１との接合面２ａに略半球状のプロジェクション部２１が設けられた溶接ナット２を用い、さらに、高強度鋼板１における溶接熱影響部１３の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板１の板厚Ｈ２との関係が次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす構成を採用している。これにより、プロジェクション溶接前の強度の高い高強度鋼板１を用いた場合であっても、優れた遅れ破壊特性と高い静的強度を両立することが可能となる。
【００７０】
また、本発明に係る自動車用構造部材５０の製造方法によれば、プロジェクション溶接による通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）の各々の関係を、次式｛Ｉｔ／Ｐ＝０．０７〜０．４｝を満たす条件として溶接することにより、上述のような、優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を備える自動車用構造部材５０を製造することが可能となる。
【００７１】
従って、例えば、フロントサイドメンバーやセンターピラー、ヒンジレインフォーメント等の自動車用構造部材に本発明を適用することにより、遅れ破壊特性及び静的強度の向上に伴う安全性の向上等のメリットを十分に享受することができ、その社会的貢献は計り知れない。
【実施例】
【００７２】
以下、本発明に係る溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法の実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、もとより下記実施例に限定されるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００７３】
［鋼板サンプルの製造］
まず、下記表１の鋼種番号Ａ１、Ａ２に示すような化学成分組成を有する鋼を転炉で溶製し、常法に従って連続鋳造でスラブとした。そして、これらのスラブを、加熱炉中で１１４０℃〜１２５０℃の温度で加熱し、８１０℃〜８８０℃の仕上げ温度で熱間圧延を行い、６００℃〜６６０℃にて巻き取り、高強度熱延鋼板とした。さらに、酸洗後に冷間圧延、焼鈍（焼鈍温度：７２０℃）を施し、高強度冷延鋼板（板厚：１．０ｍｍ及び２．３ｍｍ）とした。その後、鋼板表面に溶融亜鉛めっき（目付け量：９０ｇ／ｍ２）を施した。そして、この鋼板を用い、加熱炉にて９５０℃×５ｍｉｎの条件にて加熱を行うことで、ハット形状品の熱間プレスを実施し、部材強度１４７０ＭＰａクラスの部材を採取した。この際に得られた部材は、幅１００ｍｍ、長さ：３００ｍｍ、高さ：６０ｍｍのハット形状であった（特開２００６−９１１６号公報を参照）。
【００７４】
また、上記同様に、下記表１に示す鋼種番号Ｂのような化学成分組成を有する鋼を転炉で溶製し、常法に従って連続鋳造でスラブとした。そして、このスラブを、加熱炉中で１１６０℃〜１２５０℃の温度で加熱し、８７０℃〜９００℃の仕上げ温度で熱間圧延を行い、６５０℃〜７５０℃にて巻き取った。これに続いて、酸洗後に冷間圧延を行い、次いで再結晶焼鈍を行った後、その後０．４％の調質圧延を施して、板厚が２．６ｍｍの裸高強度鋼板とした（特開２００３−１６６０３５号公報を参照）。
【００７５】
そして、上記手順で得られた鋼板から試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２０１に従って引張強さ試験を行い、結果を下記表４に示した。
【００７６】
［プロジェクション溶接］
次に、上記手順で得られた高強度鋼板のサンプルを用いて、下記の条件でプロジェクション溶接を行ない、高強度鋼板に溶接ナットを溶接し、溶接後の遅れ破壊特性を調査するための供試材（溶接ナット部を有する構造部材）を作製した。この際、溶接ナットとして、ＪＩＳ Ｂ １１９６に準拠し、接合面に略半球状のプロジェクション部を備えたものを使用した。より具体的には、ＪＩＳ Ｂ １１９６規定による１Ｂ形・Ｍ８×１に類似した、強度区分８Ｔの溶接ナット（３個のプロジェクション部の突出距離が１ｍｍ）を用い、上記各種高強度鋼板（鋼種番号：Ａ１、Ａ２、Ｂ）とプロジェクション溶接を行った。
【００７７】
まず、高強度鋼板にピアス孔を形成した後、ピアス孔の中心と、溶接ナットのねじ孔の中心とを概ね一致させた状態とし、高強度鋼板と溶接ナットとを重ね合わせた状態で、加圧しながら通電加熱を行った。この際、通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）、並びにこれらの関係式である次式｛Ｉｔ／Ｐ｝を、下記表４に示す数値で変化させてプロジェクション溶接を実施した。このような手順により、図１（ａ）、（ｂ）（図３も参照）に示すように、高強度鋼板と溶接ナットとをプロジェクション溶接によって接合し、溶接ナット部を有する構造部材の供試材を作製した。
【００７８】
また、プロジェクション溶接を行う際、溶接機として、定置式ダイレクト通電方式（交流インバータ）のものを用いた。また、溶接機に備えられる電極は、クロム銅合金等からなる、溶接ナットプロジェクション溶接用電極であった。また、この際の初期加圧時間は３０サイクル／６０Ｈｚとし、保持時間は１０サイクル／６０Ｈｚとした。
【００７９】
［評価方法］
上記手順で得られた、プロジェクション溶接後の供試材について、０．２Ｎの塩酸に１００ｈｒの時間で浸漬させることにより、遅れ破壊特性を評価した。この際、上記時間で浸漬した後、溶接部に割れが生じていない場合を「ＯＫ」とし、割れが生じた場合を「ＮＧ」として、結果を下記表４に示した。
【００８０】
また、プロジェクション溶接後の上記供試材について、ＪＩＳ Ｂ １１９６で規定された押込み剥離試験を行うことにより、静的強度特性を評価した。また、この際、Ｈ１／Ｈ２を変化させた場合の押込み加重（ｋＮ）について、上記した表２及び図４のグラフに示すとともに、Ｉｔ／Ｐを変化させた場合の押込み加重（ｋＮ）について、表２及び図５のグラフに示した。そして、押込み荷重（押込み剥離強度）が５．０ｋＮ以上である場合を「ＯＫ」とし、５．０ｋＮ未満を「ＮＧ」として、結果を下記表４に示した。
【００８１】
また、溶接熱影響部の深さＨ１について、上記したような、メタルフロー腐食液を用いて溶接熱影響部を出現させ、光学顕微鏡を用いて測定したうえで、高強度鋼板の板厚Ｈ２との関係（Ｈ１／Ｈ２）を下記表４に示した。
【００８２】
下記表３に、各鋼種の化学成分組成、板厚及びめっきの有無の一覧を示し、また、下記表４に、母材強度（引張強さ）、プロジェクション溶接条件（Ｉｔ／Ｐを含む）、Ｈ１／Ｈ２の一覧を示すとともに、遅れ破壊特性及び静的強度特性の評価結果の一覧を示す。
【００８３】
【表３】
【００８４】
【表４】
【００８５】
［評価結果］
表４に示す処理番号１、２、５〜８、１１、１２、１４〜１７、２０、２１は本発明例であり、また、処理番号３、４、９、１０、１３、１８、１９は比較例である（備考欄を参照）。
【００８６】
表４に示すように、本発明で規定するプロジェクション溶接条件で作製し、高強度鋼板の板厚Ｈ１と溶接熱影響部の板圧方向の深さＨ２との関係が本発明で規定する範囲とされた、本発明例のサンプルにおいては、遅れ破壊特性、並びに、静的強度特性の何れもが、全て「ＯＫ」の評価であり、これらの特性に優れていることが分かる。また、本発明例のサンプルが静的強度特性に優れている点については、上記した表２及び図４のグラフ、並びに、表２及び図５のグラフに示す結果からも明らかである。
【００８７】
これに対し、表４に示すように、本発明で規定する範囲外の条件でプロジェクション溶接行い、プロジェクション溶接後の高強度鋼板の板厚Ｈ１と溶接熱影響部の板圧方向の深さＨ２との関係が、本発明で規定する範囲外である比較例のサンプルは、遅れ破壊特性、又は、静的強度特性の何れかが「ＮＧ」の評価となった。
【００８８】
ここで、処理番号３の比較例のサンプルは、プロジェクション溶接条件の関係式である次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する下限未満であったため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する下限未満となり、静的強度特性が「ＮＧ」となった。
また、処理番号４の比較例では、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する上限を超えているため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する上限超となり、遅れ破壊特性が「ＮＧ」となった。
【００８９】
また、処理番号９の比較例では、上記処理番号３と同様、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する下限未満であったため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する下限未満となり、静的強度特性が「ＮＧ」となった。
また、処理番号１０の比較例では、上記処理番号４と同様、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する上限を超えているため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する上限超となり、遅れ破壊特性が「ＮＧ」となった。
また、処理番号１３では、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が極端に大き過ぎ、本発明で規定する上限を超えているため、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝１｝、即ち、高強度鋼板の板厚方向全体で溶接熱影響部が形成され、遅れ破壊特性が「ＮＧ」となった。
【００９０】
また、処理番号１８の比較例では、上記処理番号３、９と同様、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する下限未満であったため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する下限未満となり、静的強度特性が「ＮＧ」となった。
また、処理番号１９の比較例では、上記処理番号４、１０と同様、次式｛Ｉｔ／Ｐ｝が本発明で規定する上限を超えているため、Ｈ１／Ｈ２が本発明で規定する上限超となり、遅れ破壊特性が「ＮＧ」となった。
【００９１】
ここで、上記した表１及び図４のグラフに示すように、Ｈ１／Ｈ２を変化させた場合の押込み加重（ｋＮ）は、Ｈ１／Ｈ２の数値が大きくなるほど高くなる傾向を示す一方、表４に示すように、遅れ破壊特性が低下することがわかる（処理番号１０、１３）。
また、表２及び図５のグラフに示すように、Ｉｔ／Ｐを変化させた場合の押込み加重（ｋＮ）は、Ｉｔ／Ｐの数値が大きくなるほど高くなる傾向を示す一方、表４に示すように、遅れ破壊特性が低下することがわかる（処理番号１０、１３）。
このように、プロジェクション溶接条件を適正化し、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たす条件でプロジェクション溶接を行うことにより、溶接後のサンプルにおいて、Ｈ１／Ｈ２が本発明の規定範囲に制御され、遅れ破壊特性及び静的強度特性を両立可能であることがわかる。
【００９２】
上記実施例の結果より、本発明の溶接ナット部を有する自動車用構造部材及びその製造方法が、優れた遅れ破壊特性及び高い静的強度を両立可能であることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明によれば、例えば、フロントサイドメンバーやセンターピラー、ヒンジレインフォーメント等の自動車用構造部材に本発明を適用することにより、遅れ破壊特性及び静的強度の向上に伴う安全性の向上等のメリットを十分に享受することができ、その社会的貢献は計り知れない。
【符号の説明】
【００９４】
１…高強度鋼板、
１１…ピアス孔、
１１ａ…中心（ピアス孔）、
１２…接合部、
１３…溶接熱影響部、
２…溶接ナット、
２ａ…接合面、
２１…プロジェクション部、
２２…ねじ孔、
２２ａ…中心（ねじ孔）、
５０…溶接ナット部を有する自動車用構造部材（自動車用構造部材）、
５５…溶接ナット部、
８０…プロジェクション溶接機、
８１…上部電極、
８２…下部電極（固定電極）、
８４…位置決めピン、
Ｈ１…高強度鋼板における溶接熱影響部の板厚方向の深さ、
Ｈ２…高強度鋼板の板厚、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板にピアス孔を設け、該ピアス孔の中心と溶接ナットのねじ孔の中心とが概略一致した状態で、前記高強度鋼板と前記溶接ナットとを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々が接合されることで得られる、溶接ナット部を有する自動車用構造部材であって、
前記溶接ナットは、前記高強度鋼板との接合面に略半球状のプロジェクション部が設けられており、且つ、前記高強度鋼板における溶接熱影響部の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板の板厚Ｈ２との関係が、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たすことを特徴とする、溶接ナット部を有する自動車用構造部材。
【請求項２】
前記高強度鋼板の板厚が０．６〜６．０ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の溶接ナット部を有する自動車用構造部材。
【請求項３】
溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板にピアス孔を形成し、該ピアス孔の中心と溶接ナットのねじ孔の中心とを概略一致させた状態で、前記高強度鋼板と前記溶接ナットとを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々を接合する、溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法であって、
前記溶接ナットとして、前記高強度鋼板との接合面に略半球状のプロジェクション部を形成したものを用い、且つ、プロジェクション溶接による通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）の各々の関係が、次式｛Ｉｔ／Ｐ＝０．０７〜０．４｝を満たす条件で溶接することを特徴とする、溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法。
【請求項４】
前記高強度鋼板の板厚を０．６〜６．０ｍｍの範囲とすることを特徴とする、請求項３に記載の溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法。
【請求項１】
溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板にピアス孔を設け、該ピアス孔の中心と溶接ナットのねじ孔の中心とが概略一致した状態で、前記高強度鋼板と前記溶接ナットとを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々が接合されることで得られる、溶接ナット部を有する自動車用構造部材であって、
前記溶接ナットは、前記高強度鋼板との接合面に略半球状のプロジェクション部が設けられており、且つ、前記高強度鋼板における溶接熱影響部の板厚方向の深さＨ１と、高強度鋼板の板厚Ｈ２との関係が、次式｛Ｈ１／Ｈ２＝０．０５〜０．５｝を満たすことを特徴とする、溶接ナット部を有する自動車用構造部材。
【請求項２】
前記高強度鋼板の板厚が０．６〜６．０ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の溶接ナット部を有する自動車用構造部材。
【請求項３】
溶接前の引張強さが１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板にピアス孔を形成し、該ピアス孔の中心と溶接ナットのねじ孔の中心とを概略一致させた状態で、前記高強度鋼板と前記溶接ナットとを加圧しながら通電加熱を行うプロジェクション溶接によって各々を接合する、溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法であって、
前記溶接ナットとして、前記高強度鋼板との接合面に略半球状のプロジェクション部を形成したものを用い、且つ、プロジェクション溶接による通電加熱時の電流Ｉ（ｋＡ）、通電時間ｔ（ｓ）、加圧力Ｐ（ｋＮ）の各々の関係が、次式｛Ｉｔ／Ｐ＝０．０７〜０．４｝を満たす条件で溶接することを特徴とする、溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法。
【請求項４】
前記高強度鋼板の板厚を０．６〜６．０ｍｍの範囲とすることを特徴とする、請求項３に記載の溶接ナット部を有する自動車用構造部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８２８９０（Ｐ２０１２−８２８９０Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２８７４８（Ｐ２０１０−２２８７４８）
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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