重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法
【課題】複数のすみ肉重ね継手のそれぞれの接合界面の強度を、相対的に且つ適性に評価することが出来る方法を提供する。
【解決手段】板状の第一の母材１２と板状の第二の母材１４とを重ねすみ肉溶接して得られる片面重ねすみ肉継手から試験片１０を採取して、該試験片１０の該第二の母材側１４部分を、Ｌ字型治具２４が有する外側角部の湾曲面３４上に、重ねすみ肉溶接部位１６が位置するようにして、該Ｌ字型治具２４と共にクランプした後、該Ｌ字型治具２４の湾曲面３４に沿って該試験片１０を曲げ試験して、その際の該試験片１０の該重ねすみ肉溶接部位１６の接合面１８における界面剥離の生じる限界を調べるようにした。
【解決手段】板状の第一の母材１２と板状の第二の母材１４とを重ねすみ肉溶接して得られる片面重ねすみ肉継手から試験片１０を採取して、該試験片１０の該第二の母材側１４部分を、Ｌ字型治具２４が有する外側角部の湾曲面３４上に、重ねすみ肉溶接部位１６が位置するようにして、該Ｌ字型治具２４と共にクランプした後、該Ｌ字型治具２４の湾曲面３４に沿って該試験片１０を曲げ試験して、その際の該試験片１０の該重ねすみ肉溶接部位１６の接合面１８における界面剥離の生じる限界を調べるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法に係り、特に、重ねすみ肉溶接によって得られる複数の重ねすみ肉継手の接合界面の強度を相対的に評価し得る方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属板材をプレス成形してなるプレス成形品が、様々な分野で用いられてきている。そして、このプレス成形品の材料たる金属板材としては、単一の種類からなる金属板材の他、互いに異なる種類の金属板材同士を重ねすみ肉溶接して得られた重ねすみ肉継手（接合材）が用いられる場合がある。例えば、プレス成形品からなる自動車のボデー等では、所定の剛性を維持しつつ、軽量化を図るために、プレス成形材料として、例えば、アルミニウム板と鋼板とを重ねすみ肉溶接して得られた異材重ねすみ肉継手（異材接合材）が、一部で使用されている。
【０００３】
ところで、重ねすみ肉継手に対して、プレス成形等の二次加工を施す場合には、加工時における重ねすみ肉溶接部位（溶接金属乃至はビード）での破断や剥離等の発生を未然に防止する上で、重ねすみ肉継手の継手強度が、十分に大きくされている必要がある。それ故、プレス成形等の二次加工が施される重ねすみ肉継手には、十分な継手強度を有すると評価されたものを用いることが望ましい。特に、異材重ねすみ肉継手では、重ねすみ肉溶接部位の接合面たる母材との界面（接合界面）に、脆弱な金属間化合物が形成され易いため、かかる異材重ねすみ肉継手を二次加工材料に用いる場合には、継手強度の評価が重要となる。ところが、現在において、重ねすみ肉継手の継手強度を適性に評価する方法が何等存在していないのが、実状である。
【０００４】
なお、これまでは、重ねすみ肉継手に対して、例えば、ＪＩＳ Ｚ ３１３６に準拠した引張せん断試験が実施されて、重ねすみ肉継手の継手強度が評価されている。しかしながら、この引張せん断試験は、単に、一つの重ねすみ肉継手における母材部位と重ねすみ肉溶接部位との強度を相対的に評価するに過ぎないものであり、そのため、例えば、かかる引張せん断試験で母材部位が破断してしまうような、母材部位よりも強度の大きな重ねすみ肉溶接部位をそれぞれ有する複数の重ねすみ肉継手同士において、それらの接合界面の強度を相対的に評価して、複数の重ねすみ肉継手の継手強度を比較することが、到底、不可能であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、複数の重ねすみ肉継手のそれぞれの接合界面の強度を相対的に評価することが出来、それによって、複数の重ねすみ肉継手の継手強度の比較を適性且つ正確に行うことを可能とした、重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そして、本発明は、上記した課題又は明細書全体の記載や図面から把握される課題を解決するために、以下に列挙する各種の態様において、好適に実施され得るものであるが、また、以下に記載の各態様は、任意の組合せにおいても採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに何等限定されることなく、明細書全体の記載並びに図面に開示の発明思想に基づいて認識され得るものであることが、理解されるべきである。
【０００７】
（１） 板状の第一の母材と板状の第二の母材とを重ね合わせ、該第一の母材の端部とそれが位置する第二の母材の一方の板面とを重ねすみ肉溶接して得られる片面重ねすみ肉継手から、かかる重ねすみ肉溶接部位を間にして、前記第一の母材側及び前記第二の母材側にそれぞれ一定幅で延びる試験片を採取する一方、外側角部が所定の曲率半径を有する湾曲面とされたＬ字型治具を準備し、該試験片の前記第二の母材側部分を、該Ｌ字型治具の湾曲面上に前記重ねすみ肉溶接部位が位置するようにして、該Ｌ字型治具と共にクランプした後、該Ｌ字型治具の湾曲面に沿って該試験片を曲げ試験して、その際の該試験片の前記重ねすみ肉溶接部位の接合面における界面剥離の生じる限界を調べることを特徴とする重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【０００８】
（２） 前記重ねすみ肉溶接部位の前記第二の母材側端部が、前記Ｌ字型治具の湾曲面の湾曲開始端部位若しくはそれよりも湾曲面側の部位に位置するように、前記試験片と該Ｌ字型治具とのクランプが行われる上記態様（１）に記載の重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【０００９】
（３） 前記第一の母材と前記第二の母材とが、互いに同一の厚さとされた条件下で、互いに異なる剛性を有している上記態様（１）又は（２）に記載の重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【発明の効果】
【００１０】
すなわち、本発明に従う重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法にあっては、片面重ねすみ肉継手から採取した試験片の重ねすみ肉溶接部位をＬ字型治具の湾曲面上に位置せしめた状態で、試験片をＬ字型治具の湾曲面に沿って曲げ試験するものであるところから、重ねすみ肉溶接部位の接合面たる母材との接合界面に対して、母材から重ねすみ肉溶接部位を引き剥がすような引張力を、直接に作用せしめることが出来る。
【００１１】
それ故、かかる本発明の評価方法では、複数の試験片のそれぞれの重ねすみ肉溶接部位の接合面（母材との接合界面）に上記の如き引張力を作用せしめた際に、各試験片の重ねすみ肉溶接部位の接合面における界面剥離の生じる限界を調べることによって、具体的には、例えば、各試験片の接合面に界面剥離が生じて、かかる接合面に亀裂や破断、割れ等が発生したときの試験片の曲げ角度を調べることによって、或いは、各試験片を予め定められた角度まで曲げ変形せしめて、全ての試験片における重ねすみ肉溶接部位の接合面で界面剥離を生じさせ、そのときに、かかる接合面に生ずる亀裂等の長さや深さを調べること等によって、各試験片における接合界面の強度を相対的に評価することが出来る。
【００１２】
かくして、本発明に係る重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法においては、母材部位よりも強度が大なる重ねすみ肉溶接部位をそれぞれ有する重ねすみ肉継手同士や、母材部位よりも強度が小さな重ねすみ肉溶接部位をそれぞれ有する重ねすみ肉継手同士等、従来の引張せん断試験では継手強度の比較が極めて困難な重ねすみ肉継手同士の接合界面の強度の相対的な比較、評価が、確実に行われ得る。
【００１３】
従って、かくの如き本発明に従う重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法によれば、複数の重ねすみ肉継手の継手強度の比較を適性且つ正確に行うことが出来る。そして、それにより、たとえ、重ねすみ肉溶接部位の強度が母材部位よりも小さなものであっても、重ねすみ肉継手が健全の継手であるか否かを、つまり重ねすみ肉継手の継手強度の信頼性を、客観的に且つ適性に判断することが出来る。また、例えば、本発明手法によって得られた評価結果を基に、様々な重ねすみ肉継手の溶接条件の中から、十分に高い継手強度を有する重ねすみ肉継手が得られる溶接条件を選択することが出来る。そして、そのような溶接条件の下で得られた重ねすみ肉継手に対して、プレス成形等の二次加工を、加工不良を生じさせることなく、有利に実施することが可能となるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１５】
本発明に従う評価方法の実施に際しては、先ず、接合界面の強度が評価されるべき重ねすみ肉継手から、試験片が採取される。そこで、本実施形態では、かかる試験片の縦断面形態を示す図１と、その上面形態を示す図２から明らかなように、試験片１０が、平板状の第一の母材１２と平板状の第二の母材１４とが互いに重ね合わされて、第一の母材１２の端部と、それが位置する第二の母材１４の一方の面とが、各母材１２，１４の幅方向に連続的に重ねすみ肉溶接されて、重ねすみ肉溶接部位１６（溶接金属乃至はビード）が形成されてなる、所謂片面連続重ねすみ肉継手から、重ねすみ肉溶接部位１６を間にして、第一の母材１２側及び第二の母材１４側に、それぞれ同一の幅をもって、所定長さ延びる部分が切り出される等して、採取される。
【００１６】
なお、そのようにして得られる試験片１０（本発明の評価方法に供される重ねすみ肉継手）の第一の母材１２と第二の母材１４のそれぞれの材質は、何等限定されるものではないものの、ここでは、第一の母材１２が、アルミニウム合金（例えば、熱処理型の６０００系合金）からなり、また、第二の母材１４が、表面に溶融亜鉛めっきや溶融アルミめっき等が施された表面処理鋼板にて構成されている。即ち、第一の母材１２と第二の母材１４とが、互いに異なる種類の金属からなり、しかも、第二の母材１４が、第一の母材１２と同一の厚さとされた条件下で、第一の母材１２よりも高い剛性を有する材質とされている。つまり、第二の母材１４が、第一の母材１２よりもヤング率の高い材質とされている。そして、第一の母材１２の厚さが、第二の母材１４の厚さよりも所定寸法だけ大きくされていることによって、それら第一の母材１２と第二の母材１４の変形強度が、略同等の大きさとされている。
【００１７】
なお、ここで用いられる試験片１０は、上記の如く、第二の母材１４が、第一の母材１２よりもヤング率の高い材質とされているものの他、その反対に、第一の母材１２が、第二の母材１４よりもヤング率の高い材質とされている（第一の母材１２が、第二の母材１４と同一の厚さとされた条件下で、第二の母材１４よりも高い剛性を有する材質とされている）もの、更には、第一の母材１２と第二の母材１４とが、互いに同じヤング率を有するものも、用いられ得る。そして、その中でも、第一の母材１２の厚さをＴ1 、そのヤング率をＥ1 とし、且つ第二の母材１４の厚さをＴ2 、そのヤング率をＥ2 としたときに、下式（１）の関係式を満足するような剛性と板厚とを備えた第一の母材１２と第二の母材１４との重ねすみ肉継手から採取されたものであることが、好ましい。
Ｅ1×Ｔ13＝（０．８〜１．２）×Ｅ2×Ｔ23 ・・・・（１）
【００１８】
また、かかる試験片１０では、上記せるアルミニウム合金からなる第一の母材１２と、表面処理鋼板からなる第二の母材１４とが、汎用的なミグ溶接によって溶接されている。更に、図３に示される如く、そのような溶接によって形成された重ねすみ肉溶接部位１６の接合面たる、第二の母材１４との接合界面１８には、比較的に脆弱な金属間化合物層２０が、接合界面１８に形成されている。なお、第一の母材１２と第二の母材１４の溶接に採用される溶接手法は、何等限定されるものではなく、公知の各種の溶接手法が、何れも採用され得る。つまり、第一の母材１２と第二の母材１４とが、公知の各種の溶接法にて重ねすみ肉溶接されてなる重ねすみ肉継手の何れもが、本発明手法による接合界面１８の強度評価の対象と為され得るのである。
【００１９】
なお、複数の重ねすみ肉継手からそれぞれ採取される複数の試験片１０は、互いに同一のサイズとされていることが、望ましい。つまり、複数の試験片１０における第一の母材１２同士の長さ、幅、及び厚さが同一寸法され、また、第二の母材１４同士の長さ、幅、及び厚さが同一寸法とされていることが、好ましいのである。
【００２０】
そして、本発明手法では、そのような複数の重ねすみ肉継手から採取された複数の試験片１０のそれぞれに対する曲げ試験を行うことによって、それら複数の試験片１０、更にはそれが採取される複数の重ねすみ肉継手のそれぞれにおける接合界面１８の強度評価を実施するのであるが、その際には、例えば、図４に示される如き評価試験装置２２が使用される。
【００２１】
この評価装置２２は、図４から明らかなように、Ｌ字型治具２４とクランプ機構２６とを含んで構成されている。より詳細には、Ｌ字型治具２４は、表面処理鋼板からなる第二の母材１４よりも硬質で、且つかかる第二の母材１４と同じか又はそれよりも広幅の厚肉平板状の鋼板が、幅方向の中間部において直角に屈曲せしめられてなる如き形態を有している。即ち、かかるＬ字型治具２４にあっては、幅方向の中間部に、直角に屈曲する屈曲部２８が設けられてなるＬ字状の縦断面形状を有している。そして、屈曲部２８を間に挟んで幅方向の一方側に延びる部分（図４において、屈曲部２８から下方に延びる部分）が、第一延出部３０とされている一方、幅方向の他方側に延びる部分（図４において、屈曲部２８から左方に延びる部分）が、第二延出部３２とされている。
【００２２】
また、Ｌ字状治具２４における屈曲部２８の外側角部が、所定の曲率半径：Ｒを有する凸状湾曲面３４とされている。更に、そのような屈曲部２８の凸状湾曲面３４と連続する第一延出部３０の厚さ方向一方側の板面が、平坦な第一外側接触面３６とされている一方、かかる第一延出部３０の厚さ方向他方側の板面が、第一外側接触面３６と平行に延びる平坦な第一内側接触面３８とされている。また、屈曲部２８の凸状湾曲面３４と連続する第二延出部３２の厚さ方向一方側の板面が、第一延出部３０の第一外側接触面３６の延出方向と直角な方向に延びる平坦な第二外側接触面４０とされている一方、かかる第二延出部３２の厚さ方向他方側の板面が、第二外側接触面４０と平行に延びる平坦な第二内側接触面４２とされている。
【００２３】
なお、Ｌ字状治具２４における屈曲部２８の凸状湾曲面３４の曲率変形：Ｒの大きさは、特に限定されるものではないものの、第一の母材１２の厚さ：Ｔ1 と第二の母材１４の厚さ：Ｔ2 との合計値と同じか又はそれよりも大きな寸法とされていることが、望ましい。即ち、凸状湾曲面３４の曲率変形：Ｒが、好ましくは、下式（２）の関係式を満足する大きさに設定されるのである。
Ｒ≧Ｔ1＋Ｔ2 ・・・・（２）
【００２４】
何故なら、前記せるように、ここで用いられる試験片１０は、同一の厚さでは互いに剛性（ヤング率）の異なる第一の母材１２と第二の母材１４のそれぞれの厚さを異ならせることで（例示された試験片１０では、ヤング率の小さな第二の母材１４を、ヤング率の大きな第一の母材１２よりも厚肉とし、また、例示のものとは異なって、第一の母材１２が第二の母材１４よりもヤング率が大きい場合には、第一の母材１２を第二の母材１４よりも厚肉とすることで）、試験片１０における第一の母材１２部分と第二の母材１４部分のそれぞれの剛性が、可及的に同等の大きさとされている。また、後述する如く、Ｌ字状治具２４を含む評価試験装置２２を用いて、試験片１０の接合界面１８の強度評価を実施する際には、試験片１０が、Ｌ字状治具２４の凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形せしめられる。このため、Ｌ字状治具２４における屈曲部２８の凸状湾曲面３４の曲率変形：Ｒの大きさが、第一の母材１２の厚さ：Ｔ1 と第二の母材１４の厚さ：Ｔ2 との合計値よりも小さい場合には、試験片１０を凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形させるときに、高剛性の金属からなり且つ薄肉の第二の母材１４が、それよりも剛性が低い金属からなり且つ厚肉の第一の母材１２よりも曲がり難くなって、それら第一の部材１２と第二の部材１４の曲げ状態が不均一となり、その結果、接合界面１８の強度評価を正確にを行うことが困難となる恐れがあるからである。
【００２５】
また、それと同様に、試験片１０における第一の母材１２と第二の母材１４のそれぞれの幅が、互いに異なり、しかも余りに小さい場合にあっても、Ｌ字状治具２４の凸状湾曲面３４に沿って、試験片１０を曲げ変形させる際に、第一の母材１２と第二の母材１４との間で曲げ易さにバラツキが生じて、それら第一の母材１２と第二の母材１４とを均一に曲げ変形させることが困難となる恐れがある。
【００２６】
それ故、試験片１０が、同一の厚さとされた条件下で剛性が互いに異なる第一の母材１２と第二の母材１４とを重ねすみ肉溶接してなる重ねすみ肉継手から採取されたものである場合には、試験片１０における接合界面１８の強度を、より正確に評価する上において、第一の母材１２の幅：Ｗ1 と第二の母材１４の幅：Ｗ2 とが、互いに同一の大きさとされ（図２参照）、且つ第一の母材１２の厚さ：Ｔ1 と第二の母材１４の厚さ：Ｔ2 との合計値を１０倍した値と同じか又はそれよりも大きな寸法とされていることが、望ましい。即ち、第一の母材１２の幅：Ｗ1 と第二の母材１４の幅：Ｗ2 とが、好ましくは、下式（３）の関係式を満足する大きさに設定されるのである。
Ｗ1＝Ｗ2≧１０×（Ｔ1＋Ｔ2） ・・・・（３）
【００２７】
一方、Ｌ字状治具２４と共に評価試験装置２２を構成するクランプ機構２６は、互いに対向し、且つその対向方向において相互に接近乃至離隔可能に配置された第一挟持部材４４ａと第二挟持部材４４ｂとを有している。それら各挟持部材４４ａ，４４ｂは、矩形ブロック状の同一形状を呈し、互いの対向面が、それぞれ、平坦なクランプ面４６ａ，４６ｂとされている。そして、かかる二つの挟持部材４４ａ，４４ｂは、それぞれのクランプ面４６ａ，４６ｂとは反対側の面等において、図示しない油圧シリンダ等に接続されている。
【００２８】
かくして、クランプ機構２６にあっては、図示しない油圧シリンダの突出作動に基づいて、第一挟持部材４４ａと第二挟持部材４４ｂとが、それぞれのクランプ面４６ａ，４６ｂ同士の間の距離を小さくするように、相互に接近移動せしめられるようになっている。そして、それによって、図４に示される如く、試験片１０とＬ字型治具２４とを、第一及び第二挟持部材４４ａ，４４ｂの各クランプ面４６ａ，４６ｂ同士の間で、一緒にクランプし得るように構成されているのである。
【００２９】
而して、かくの如き構造とされた評価試験装置２２を用いて、複数の試験片１０に対する曲げ試験を行うことで、それら複数の試験片１０、更にはそれらが採取される重ねすみ肉継手における接合界面１８の強度評価を実施する際には、先ず、図４に示されるように、クランプ機構２６の第一挟持部材４４ａと第二挟持部材４４ｂとを互いに接近移動させて、複数のものの中から選ばれた一つの試験片１０とＬ字型治具２４とを、それら第一及び第二挟持部材４４ａ，４４ｂの各クランプ面４６ａ，４６ｂ同士の間で、一緒にクランプする。
【００３０】
ここにおいて、かかる評価試験装置２２を用いた試験片１０における接合界面１８の強度評価手法は、後述する如く、クランプ機構２６にてクランプされた試験片１０の接合界面１８に引張応力が集中せしめられるように、かかる試験片１０における接合界面１８の形成部分を、Ｌ字型治具２４の凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形させる工程を含む。それ故、上記の如く、試験片１０とＬ字型治具２４とを第一及び第二挟持部材４４ａ，４４ｂ間でクランプする際には、Ｌ字型治具２４と共にクランプされた試験片１０が、接合界面１８の形成部分で、Ｌ字型治具２４の凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形せしめられ得るように位置されている必要がある。
【００３１】
従って、ここでは、試験片１０が、重ねすみ肉溶接部位１６から第一の母材１２側とは反対側に延びる第二の母材１４部分において、第一挟持部材４４ａと第二挟持部材４４ｂの間にクランプされる。そして、かかるクランプ状態下で、第二の母材１４が、接合界面１８の形成側の面において、第一挟持部材４４ａのクランプ面４６ａに接触して、位置せしめられる。また、かくしてクランプされた試験片１０の第一の母材１２は、図４中の上方に延び出して、重ねすみ肉溶接部位１６側とは反対側の端部を自由端とした状態で、位置せしめられる。
【００３２】
また、Ｌ字型治具２４は、第一延出部３０において、第一挟持部材４４ａと第二挟持部材４４ｂの間にクランプされる。そして、かかるクランプ状態下で、第一延出部３０の第一外側接触面３６が、二つの挟持部材４４ａ，４４ｂ間にクランプされた試験片１０の第二の母材１４における接合界面１８の形成側の面に接触せしめられる。また、第一延出部３０の第一内側接触面３８が第二挟持部材４４ｂのクランプ面４６ｂに接触せしめられる一方、第二延出部３２の第二内側接触面４２が、図４中の上側において、クランプ面４６ｂと直交して位置する第二挟持部材４４ｂの上面に接触せしめられる。更に、Ｌ字型治具２４の凸状湾曲面３４が、第一外側接触面３６と接触する、第二の母材１４の接合界面１８の形成側の面とは反対側の面に対して、所定距離を隔てて位置せしめられる。
【００３３】
また、上記のようにして、試験片１０とＬ字型治具２４とがクランプ機構２６にてクランプされた状態下では、重ねすみ肉溶接部位１６の第二の母材１４側端部、つまり、第二の母材１４側の溶接止端部：Ｐが、好ましくは、第二の母材１４の長さ方向（図４中、上下方向）において、Ｌ字型治具２４の凸状湾曲面３４における第一延出部３０側の湾曲開始端部：Ｑと同一の位置か、又はかかる湾曲開始端部：Ｑと第二延出部３２側の湾曲開始端部：Ｓとの間（但し、第二延出部３２側の湾曲開始端部：Ｓと同一の位置は除く）に位置せしめられる。
【００３４】
換言すれば、第二の母材１４の長さ方向での第一延出部３０側の湾曲開始端部：Ｑと第二の母材１４側の溶接止端部：Ｐとの間の距離をＬ1 、第二の母材１４の長さ方向での第一延出部３０側の湾曲開始端部：Ｑと第二延出部３２側の湾曲開始端部：Ｓとの間の距離をＬ2 （この距離：Ｌ2 は、必然的に、Ｌ字型治具２４の凸状湾曲面３４の曲率半径：Ｒと同一の値となる）としたときに、それらが下式（４）を満足するような大きさとされていることが、望ましいのである。
０≦Ｌ1＜Ｌ2 ・・・・（４）
【００３５】
これによって、後述の如く、試験片１０がＬ字型治具２４の凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形せしめられたときに、試験片１０の接合界面１８に対して、重ねすみ肉溶接部位１６を第二の母材１４から引き剥がすような（接合界面１８において界面剥離が生ずるような）引張力が作用せしめられて、第二の母材１４側の溶接止端部：Ｐに対して、かかる引張力による応力集中が惹起される。そして、その結果、試験片１０における接合界面１８の強度が、より適性に判断されるようになる。
【００３６】
そして、上記のようにして、試験片１０とＬ字側治具２４とをクランプ機構２６にてクランプした後、試験片１０をＬ字側治具２４の凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形せしめる曲げ試験を行う。
【００３７】
なお、この曲げ試験は、例えば、試験片１０の重ねすみ肉溶接部位１６から第二の母材１４側とは反対側に延びる第一の母材１２部分の厚さ方向両側の板面のうち、第二の母材１４側とは反対側の面を、図４に矢印：アに示される方向に押さえ付けて、試験片１０を、図４に二点差線で示される如く、Ｌ字側治具２４の凸状湾曲面３４に巻き付けるように（第二の母材１４をＬ字側治具２４の凸状湾曲面３４と第二外側接触面４０と接するように）、９０°の角度で曲げ変形させることによって、実施される。また、かかる曲げ試験の具体的な試験条件は、例えば、ＪＩＳ Ｚ ２２４８に規定される金属材料曲げ試験方法の試験条件が採用される。更に、このような曲げ試験を複数種類の試験片１０に対して実施する場合には、試験片１０を押さえ付ける試験力（押圧力）の大きさや、かかる試験力が加えられる試験片１０の位置、更には試験片１０の変形速度が、互いに同一とされていることが、望ましい。
【００３８】
そして、かかる曲げ試験により、試験片１０の接合界面１８において、界面剥離による亀裂や破断、割れ等が認められたか否かを調べる。また、接合界面１８に亀裂や破断等が認められた場合には、それら亀裂や破断等が生じたときの試験片１０の曲げ角度の大きさ、或いは曲げ角度が９０°のときの亀裂や破断等の長さや深さ等を測定する。
【００３９】
その後、曲げ試験が実施された試験片１０に代えて、未だ曲げ試験が行われていない別の試験片１０を、Ｌ字型治具２４と共に、上記と同様にして、クランプ機構２６にてクランプする。次いで、かかる別の試験片１０に対する曲げ試験を上記と同様に実施して、この別の試験片１０においても、接合界面１８での亀裂等の有無を調べ、また、亀裂等が生じたときの試験片１０の曲げ角度の大きさ、亀裂等の長さや深さ等を測定する。また、それに引き続いて、かかる操作を、複数の試験片１０の全てに対して実施する。
【００４０】
そして、それら各試験片１０の曲げ試験の結果、即ち、亀裂乃至は破断の有無や、亀裂乃至は破断の発生時の曲げ角度、又は亀裂乃至は破断の長さや深さの測定値等に基づいて、各試験片１０、更にはそれらが採取された複数種類の重ねすみ肉継手の接合界面１８の強度を、比較して、相対的に評価するのである。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、試験片１０の接合界面１８に対して、第二の母材１４から重ねすみ肉溶接部位１６を引き剥がすような引張力を直接に作用せしめることで、かかる接合界面１８の強度を評価することが出来る。それ故、例えば、従来の引張せん断試験では、第一の母材１２や第二の母材１４が破断してしまう試験片１０の接合界面１８の強度を直接に評価することが出来る。そして、それによって、従来の引張せん断試験で第一の母材１２や第二の母材１４が破断してしまう試験片１０の複数種類のもの同士の間において、或いは従来の引張せん断試験で重ねすみ肉溶接部位１６が破断してしまう試験片１０の複数種類のもの同士の間において、それぞれの接合界面１８の強度を比較して、相対的に評価することが出来る。
【００４２】
従って、かくの如き本実施形態にあっては、第一及び第二の母材１２，１４と重ねすみ肉溶接部位１６との間の強度の差異に拘わらず、複数種類の重ねすみ肉継手同士の間での継手強度の比較を、より適性且つ正確に行うことが出来る。そして、それによって、例えば、様々な重ねすみ肉継手の溶接条件の中から、十分に高い継手強度を有する重ねすみ肉継手が得られる溶接条件を選択することが可能となるだけでなく、そのような溶接条件の下で得られた重ねすみ肉継手に対して、プレス成形等の二次加工を、加工不良を生じさせることなく、有利に実施することも可能となるのである。
【００４３】
また、本実施形態では、単純な構造のクランプ機構２６とＬ字型治具２４とを備えただけの安価な評価試験装置２２を用いて、試験片１０を曲げ変形させるだけの曲げ試験を実施することで、試験片１０の接合界面１８の強度評価が行われるようになっているところから、複数の重ねすみ肉継手における接合界面１８の相対的な強度評価が、低いコストで、しかも小さな労力で比較的に簡便に行われ得るのである。
【００４４】
以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それはあくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的の記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００４５】
例えば、前記実施形態では、試験片１０に対する曲げ試験において、試験片１０が曲げ角度が９０°となるまで曲げ変形されていたが、複数種類の試験片１０同士の間で、それぞれの接合界面１８の強度を相対的に評価する場合に、例えば、各試験片１０に対する曲げ試験において、接合界面１８に亀裂や破断が生じた時点で、試験片１０に対する曲げ変形を停止させ、そのときの曲げ角度を測定し、そして、その測定値に基づいて、各試験片１０の接合界面１８の強度の相対的な評価を行うようにしても良い。即ち、重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価は、試験片の重ねすみ肉溶接部位の接合面における界面剥離の生じる限界を、例示の方法や、その他公知の様々な方法で調べることによって行われるのである。
【００４６】
また、Ｌ字型治具２４の屈曲部２８の曲げ角度も、必ずしも９０°とされている必要はなく、例えば、試験片１０に対する曲げ試験において、試験片１０が曲げ変形されるべき角度の大きさに応じて、適宜に変更され得る。
【００４７】
さらに、試験片１０とＬ字型治具２４とを一緒にクランプするクランプ機構２６の構造も、例示された構造以外の公知の各種の構造を採用することが出来る。
【００４８】
更にまた、前記実施形態では、第一の母材１２と第二の母材１４とが、互いに剛性の異なる別の種類の金属からなっていたが、それら第一の母材１２と第二の母材１４とが同一種類の金属にて構成されていても、何等差し支えない。
【００４９】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【実施例】
【００５０】
以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、また、言うまでもないところである。
【００５１】
先ず、第一の母材として、板厚が１ｍｍのアルミニウム合金板（６０１６−Ｔ４材）を複数枚準備する一方、第二の母材として、板厚が０．７ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ鋼板）を複数枚準備した。そして、それら準備されたアルミニウム合金板とＧＡ鋼板の１枚ずつを互いに重ね合わせた後、アルミニウム合金板の端部と、それが位置するＧＡ鋼板の一方の板面とを、直径が１．２ｍｍのアルミニウム合金（４０４３−ＷＹ）からなる溶接ワイヤを用いた、公知のミグ溶接によって、重ねすみ肉溶接して、試験片を作製した。また、それと同様な操作を複数回行って、複数の試験片を作製した。このとき、溶接電流を溶接速度で除したものが、溶接時の入熱と正の相関があると仮定し、そのような溶接電流を溶接速度で除した値を入熱パラメータとした。そして、複数の試験片のうち、かかる入熱パラメータの値が、３A/(mm/sec)であったものを試験片Ａ、４A/(mm/sec)であったものを試験片Ｂ、５A/(mm/sec)であったものを試験片Ｃとして、入熱パラメータの値が互いに異なる３種類の試験片Ａ〜Ｃを、それぞれ複数個ずつ得た。
【００５２】
次いで、それら入熱パラメータの値が互いに異なる試験片Ａと試験片Ｂと試験片Ｃのそれぞれ複数のものの中から、重ねすみ肉溶接部位（溶接金属乃至はビード）の外観から健全な継手であると判断されるものを、それぞれ２個ずつ選び出した。
【００５３】
そして、各試験片Ａ〜Ｃの継手強度を調べるために、上記のようにして選び出された試験片Ａと試験片Ｂと試験片Ｃの２個ずつものの中から、それぞれ１個ずつを用い、それら各試験片Ａ〜Ｃに対して、従来より公知の引張せん断試験をＪＩＳ Ｚ ３１３６に準拠して実施した。その結果、各試験片Ａ〜Ｃの全てが、アルミニウム合金板からなる第一の母材部分において破断が生じた。これにより、各試験片Ａ〜Ｃの全てが、十分な継手強度を有すると判断された。
【００５４】
また、各試験片Ａ〜Ｃに対する引張せん断試験とは別に、選び出された試験片Ａと試験片Ｂと試験片Ｃの残りの１個ずつと、図４に示される如き構造を有する評価試験装置とを用いて、前記実施形態に示される要領で、各試験片Ａ〜Ｃにおける接合界面の強度評価を行った。即ち、各試験片Ａ〜Ｃを、それぞれＬ字型治具と共にクランプした後、Ｌ字型治具の凸状湾曲面に沿って、９０°の角度で曲げ変形せしめる曲げ試験を実施した。このときの試験条件は、ＪＩＳ Ｚ ２２４８に規定される金属材料曲げ試験方法の試験条件を採用した。
【００５５】
その結果、試験片Ａと試験片Ｃのそれぞれの接合界面に割れが発生したが、試験片Ｂの接合界面には、割れが、何等生じなかった。これによって、引張せん断試験で十分な継手強度を有すると判断された各試験片Ａ〜Ｃのうち、試験片Ｂが、試験片Ａや試験片Ｂよりも更に優れた継手強度を有することが確認された。
【００５６】
これは、本発明に従う重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法を実施することによって、重ねすみ肉継手の継手強度が、より適性に且つ更に細かく評価及び判断され得ることを、如実に示しているのである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に従う重ねすみ肉継手における接合界面の評価方法に供される試験片の一例を示す縦断面説明図である。
【図２】図１における上面説明図である。
【図３】図１における III部拡大説明図である。
【図４】本発明手法に従って、重ねすみ肉継手における接合界面の評価試験を図１に示された試験片を用いて行う際に実施される工程の一例を示す説明図であって、試験片をＬ型治具と共にクランプした状態を示している。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 試験片 １２ 第一の母材
１４ 第二の母材 １６ 重ねすみ肉溶接部位
２２ 評価試験装置 ２４ Ｌ字型治具
２６ クランプ機構 ３４ 凸状湾曲面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法に係り、特に、重ねすみ肉溶接によって得られる複数の重ねすみ肉継手の接合界面の強度を相対的に評価し得る方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属板材をプレス成形してなるプレス成形品が、様々な分野で用いられてきている。そして、このプレス成形品の材料たる金属板材としては、単一の種類からなる金属板材の他、互いに異なる種類の金属板材同士を重ねすみ肉溶接して得られた重ねすみ肉継手（接合材）が用いられる場合がある。例えば、プレス成形品からなる自動車のボデー等では、所定の剛性を維持しつつ、軽量化を図るために、プレス成形材料として、例えば、アルミニウム板と鋼板とを重ねすみ肉溶接して得られた異材重ねすみ肉継手（異材接合材）が、一部で使用されている。
【０００３】
ところで、重ねすみ肉継手に対して、プレス成形等の二次加工を施す場合には、加工時における重ねすみ肉溶接部位（溶接金属乃至はビード）での破断や剥離等の発生を未然に防止する上で、重ねすみ肉継手の継手強度が、十分に大きくされている必要がある。それ故、プレス成形等の二次加工が施される重ねすみ肉継手には、十分な継手強度を有すると評価されたものを用いることが望ましい。特に、異材重ねすみ肉継手では、重ねすみ肉溶接部位の接合面たる母材との界面（接合界面）に、脆弱な金属間化合物が形成され易いため、かかる異材重ねすみ肉継手を二次加工材料に用いる場合には、継手強度の評価が重要となる。ところが、現在において、重ねすみ肉継手の継手強度を適性に評価する方法が何等存在していないのが、実状である。
【０００４】
なお、これまでは、重ねすみ肉継手に対して、例えば、ＪＩＳ Ｚ ３１３６に準拠した引張せん断試験が実施されて、重ねすみ肉継手の継手強度が評価されている。しかしながら、この引張せん断試験は、単に、一つの重ねすみ肉継手における母材部位と重ねすみ肉溶接部位との強度を相対的に評価するに過ぎないものであり、そのため、例えば、かかる引張せん断試験で母材部位が破断してしまうような、母材部位よりも強度の大きな重ねすみ肉溶接部位をそれぞれ有する複数の重ねすみ肉継手同士において、それらの接合界面の強度を相対的に評価して、複数の重ねすみ肉継手の継手強度を比較することが、到底、不可能であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、複数の重ねすみ肉継手のそれぞれの接合界面の強度を相対的に評価することが出来、それによって、複数の重ねすみ肉継手の継手強度の比較を適性且つ正確に行うことを可能とした、重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そして、本発明は、上記した課題又は明細書全体の記載や図面から把握される課題を解決するために、以下に列挙する各種の態様において、好適に実施され得るものであるが、また、以下に記載の各態様は、任意の組合せにおいても採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに何等限定されることなく、明細書全体の記載並びに図面に開示の発明思想に基づいて認識され得るものであることが、理解されるべきである。
【０００７】
（１） 板状の第一の母材と板状の第二の母材とを重ね合わせ、該第一の母材の端部とそれが位置する第二の母材の一方の板面とを重ねすみ肉溶接して得られる片面重ねすみ肉継手から、かかる重ねすみ肉溶接部位を間にして、前記第一の母材側及び前記第二の母材側にそれぞれ一定幅で延びる試験片を採取する一方、外側角部が所定の曲率半径を有する湾曲面とされたＬ字型治具を準備し、該試験片の前記第二の母材側部分を、該Ｌ字型治具の湾曲面上に前記重ねすみ肉溶接部位が位置するようにして、該Ｌ字型治具と共にクランプした後、該Ｌ字型治具の湾曲面に沿って該試験片を曲げ試験して、その際の該試験片の前記重ねすみ肉溶接部位の接合面における界面剥離の生じる限界を調べることを特徴とする重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【０００８】
（２） 前記重ねすみ肉溶接部位の前記第二の母材側端部が、前記Ｌ字型治具の湾曲面の湾曲開始端部位若しくはそれよりも湾曲面側の部位に位置するように、前記試験片と該Ｌ字型治具とのクランプが行われる上記態様（１）に記載の重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【０００９】
（３） 前記第一の母材と前記第二の母材とが、互いに同一の厚さとされた条件下で、互いに異なる剛性を有している上記態様（１）又は（２）に記載の重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【発明の効果】
【００１０】
すなわち、本発明に従う重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法にあっては、片面重ねすみ肉継手から採取した試験片の重ねすみ肉溶接部位をＬ字型治具の湾曲面上に位置せしめた状態で、試験片をＬ字型治具の湾曲面に沿って曲げ試験するものであるところから、重ねすみ肉溶接部位の接合面たる母材との接合界面に対して、母材から重ねすみ肉溶接部位を引き剥がすような引張力を、直接に作用せしめることが出来る。
【００１１】
それ故、かかる本発明の評価方法では、複数の試験片のそれぞれの重ねすみ肉溶接部位の接合面（母材との接合界面）に上記の如き引張力を作用せしめた際に、各試験片の重ねすみ肉溶接部位の接合面における界面剥離の生じる限界を調べることによって、具体的には、例えば、各試験片の接合面に界面剥離が生じて、かかる接合面に亀裂や破断、割れ等が発生したときの試験片の曲げ角度を調べることによって、或いは、各試験片を予め定められた角度まで曲げ変形せしめて、全ての試験片における重ねすみ肉溶接部位の接合面で界面剥離を生じさせ、そのときに、かかる接合面に生ずる亀裂等の長さや深さを調べること等によって、各試験片における接合界面の強度を相対的に評価することが出来る。
【００１２】
かくして、本発明に係る重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法においては、母材部位よりも強度が大なる重ねすみ肉溶接部位をそれぞれ有する重ねすみ肉継手同士や、母材部位よりも強度が小さな重ねすみ肉溶接部位をそれぞれ有する重ねすみ肉継手同士等、従来の引張せん断試験では継手強度の比較が極めて困難な重ねすみ肉継手同士の接合界面の強度の相対的な比較、評価が、確実に行われ得る。
【００１３】
従って、かくの如き本発明に従う重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法によれば、複数の重ねすみ肉継手の継手強度の比較を適性且つ正確に行うことが出来る。そして、それにより、たとえ、重ねすみ肉溶接部位の強度が母材部位よりも小さなものであっても、重ねすみ肉継手が健全の継手であるか否かを、つまり重ねすみ肉継手の継手強度の信頼性を、客観的に且つ適性に判断することが出来る。また、例えば、本発明手法によって得られた評価結果を基に、様々な重ねすみ肉継手の溶接条件の中から、十分に高い継手強度を有する重ねすみ肉継手が得られる溶接条件を選択することが出来る。そして、そのような溶接条件の下で得られた重ねすみ肉継手に対して、プレス成形等の二次加工を、加工不良を生じさせることなく、有利に実施することが可能となるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１５】
本発明に従う評価方法の実施に際しては、先ず、接合界面の強度が評価されるべき重ねすみ肉継手から、試験片が採取される。そこで、本実施形態では、かかる試験片の縦断面形態を示す図１と、その上面形態を示す図２から明らかなように、試験片１０が、平板状の第一の母材１２と平板状の第二の母材１４とが互いに重ね合わされて、第一の母材１２の端部と、それが位置する第二の母材１４の一方の面とが、各母材１２，１４の幅方向に連続的に重ねすみ肉溶接されて、重ねすみ肉溶接部位１６（溶接金属乃至はビード）が形成されてなる、所謂片面連続重ねすみ肉継手から、重ねすみ肉溶接部位１６を間にして、第一の母材１２側及び第二の母材１４側に、それぞれ同一の幅をもって、所定長さ延びる部分が切り出される等して、採取される。
【００１６】
なお、そのようにして得られる試験片１０（本発明の評価方法に供される重ねすみ肉継手）の第一の母材１２と第二の母材１４のそれぞれの材質は、何等限定されるものではないものの、ここでは、第一の母材１２が、アルミニウム合金（例えば、熱処理型の６０００系合金）からなり、また、第二の母材１４が、表面に溶融亜鉛めっきや溶融アルミめっき等が施された表面処理鋼板にて構成されている。即ち、第一の母材１２と第二の母材１４とが、互いに異なる種類の金属からなり、しかも、第二の母材１４が、第一の母材１２と同一の厚さとされた条件下で、第一の母材１２よりも高い剛性を有する材質とされている。つまり、第二の母材１４が、第一の母材１２よりもヤング率の高い材質とされている。そして、第一の母材１２の厚さが、第二の母材１４の厚さよりも所定寸法だけ大きくされていることによって、それら第一の母材１２と第二の母材１４の変形強度が、略同等の大きさとされている。
【００１７】
なお、ここで用いられる試験片１０は、上記の如く、第二の母材１４が、第一の母材１２よりもヤング率の高い材質とされているものの他、その反対に、第一の母材１２が、第二の母材１４よりもヤング率の高い材質とされている（第一の母材１２が、第二の母材１４と同一の厚さとされた条件下で、第二の母材１４よりも高い剛性を有する材質とされている）もの、更には、第一の母材１２と第二の母材１４とが、互いに同じヤング率を有するものも、用いられ得る。そして、その中でも、第一の母材１２の厚さをＴ1 、そのヤング率をＥ1 とし、且つ第二の母材１４の厚さをＴ2 、そのヤング率をＥ2 としたときに、下式（１）の関係式を満足するような剛性と板厚とを備えた第一の母材１２と第二の母材１４との重ねすみ肉継手から採取されたものであることが、好ましい。
Ｅ1×Ｔ13＝（０．８〜１．２）×Ｅ2×Ｔ23 ・・・・（１）
【００１８】
また、かかる試験片１０では、上記せるアルミニウム合金からなる第一の母材１２と、表面処理鋼板からなる第二の母材１４とが、汎用的なミグ溶接によって溶接されている。更に、図３に示される如く、そのような溶接によって形成された重ねすみ肉溶接部位１６の接合面たる、第二の母材１４との接合界面１８には、比較的に脆弱な金属間化合物層２０が、接合界面１８に形成されている。なお、第一の母材１２と第二の母材１４の溶接に採用される溶接手法は、何等限定されるものではなく、公知の各種の溶接手法が、何れも採用され得る。つまり、第一の母材１２と第二の母材１４とが、公知の各種の溶接法にて重ねすみ肉溶接されてなる重ねすみ肉継手の何れもが、本発明手法による接合界面１８の強度評価の対象と為され得るのである。
【００１９】
なお、複数の重ねすみ肉継手からそれぞれ採取される複数の試験片１０は、互いに同一のサイズとされていることが、望ましい。つまり、複数の試験片１０における第一の母材１２同士の長さ、幅、及び厚さが同一寸法され、また、第二の母材１４同士の長さ、幅、及び厚さが同一寸法とされていることが、好ましいのである。
【００２０】
そして、本発明手法では、そのような複数の重ねすみ肉継手から採取された複数の試験片１０のそれぞれに対する曲げ試験を行うことによって、それら複数の試験片１０、更にはそれが採取される複数の重ねすみ肉継手のそれぞれにおける接合界面１８の強度評価を実施するのであるが、その際には、例えば、図４に示される如き評価試験装置２２が使用される。
【００２１】
この評価装置２２は、図４から明らかなように、Ｌ字型治具２４とクランプ機構２６とを含んで構成されている。より詳細には、Ｌ字型治具２４は、表面処理鋼板からなる第二の母材１４よりも硬質で、且つかかる第二の母材１４と同じか又はそれよりも広幅の厚肉平板状の鋼板が、幅方向の中間部において直角に屈曲せしめられてなる如き形態を有している。即ち、かかるＬ字型治具２４にあっては、幅方向の中間部に、直角に屈曲する屈曲部２８が設けられてなるＬ字状の縦断面形状を有している。そして、屈曲部２８を間に挟んで幅方向の一方側に延びる部分（図４において、屈曲部２８から下方に延びる部分）が、第一延出部３０とされている一方、幅方向の他方側に延びる部分（図４において、屈曲部２８から左方に延びる部分）が、第二延出部３２とされている。
【００２２】
また、Ｌ字状治具２４における屈曲部２８の外側角部が、所定の曲率半径：Ｒを有する凸状湾曲面３４とされている。更に、そのような屈曲部２８の凸状湾曲面３４と連続する第一延出部３０の厚さ方向一方側の板面が、平坦な第一外側接触面３６とされている一方、かかる第一延出部３０の厚さ方向他方側の板面が、第一外側接触面３６と平行に延びる平坦な第一内側接触面３８とされている。また、屈曲部２８の凸状湾曲面３４と連続する第二延出部３２の厚さ方向一方側の板面が、第一延出部３０の第一外側接触面３６の延出方向と直角な方向に延びる平坦な第二外側接触面４０とされている一方、かかる第二延出部３２の厚さ方向他方側の板面が、第二外側接触面４０と平行に延びる平坦な第二内側接触面４２とされている。
【００２３】
なお、Ｌ字状治具２４における屈曲部２８の凸状湾曲面３４の曲率変形：Ｒの大きさは、特に限定されるものではないものの、第一の母材１２の厚さ：Ｔ1 と第二の母材１４の厚さ：Ｔ2 との合計値と同じか又はそれよりも大きな寸法とされていることが、望ましい。即ち、凸状湾曲面３４の曲率変形：Ｒが、好ましくは、下式（２）の関係式を満足する大きさに設定されるのである。
Ｒ≧Ｔ1＋Ｔ2 ・・・・（２）
【００２４】
何故なら、前記せるように、ここで用いられる試験片１０は、同一の厚さでは互いに剛性（ヤング率）の異なる第一の母材１２と第二の母材１４のそれぞれの厚さを異ならせることで（例示された試験片１０では、ヤング率の小さな第二の母材１４を、ヤング率の大きな第一の母材１２よりも厚肉とし、また、例示のものとは異なって、第一の母材１２が第二の母材１４よりもヤング率が大きい場合には、第一の母材１２を第二の母材１４よりも厚肉とすることで）、試験片１０における第一の母材１２部分と第二の母材１４部分のそれぞれの剛性が、可及的に同等の大きさとされている。また、後述する如く、Ｌ字状治具２４を含む評価試験装置２２を用いて、試験片１０の接合界面１８の強度評価を実施する際には、試験片１０が、Ｌ字状治具２４の凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形せしめられる。このため、Ｌ字状治具２４における屈曲部２８の凸状湾曲面３４の曲率変形：Ｒの大きさが、第一の母材１２の厚さ：Ｔ1 と第二の母材１４の厚さ：Ｔ2 との合計値よりも小さい場合には、試験片１０を凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形させるときに、高剛性の金属からなり且つ薄肉の第二の母材１４が、それよりも剛性が低い金属からなり且つ厚肉の第一の母材１２よりも曲がり難くなって、それら第一の部材１２と第二の部材１４の曲げ状態が不均一となり、その結果、接合界面１８の強度評価を正確にを行うことが困難となる恐れがあるからである。
【００２５】
また、それと同様に、試験片１０における第一の母材１２と第二の母材１４のそれぞれの幅が、互いに異なり、しかも余りに小さい場合にあっても、Ｌ字状治具２４の凸状湾曲面３４に沿って、試験片１０を曲げ変形させる際に、第一の母材１２と第二の母材１４との間で曲げ易さにバラツキが生じて、それら第一の母材１２と第二の母材１４とを均一に曲げ変形させることが困難となる恐れがある。
【００２６】
それ故、試験片１０が、同一の厚さとされた条件下で剛性が互いに異なる第一の母材１２と第二の母材１４とを重ねすみ肉溶接してなる重ねすみ肉継手から採取されたものである場合には、試験片１０における接合界面１８の強度を、より正確に評価する上において、第一の母材１２の幅：Ｗ1 と第二の母材１４の幅：Ｗ2 とが、互いに同一の大きさとされ（図２参照）、且つ第一の母材１２の厚さ：Ｔ1 と第二の母材１４の厚さ：Ｔ2 との合計値を１０倍した値と同じか又はそれよりも大きな寸法とされていることが、望ましい。即ち、第一の母材１２の幅：Ｗ1 と第二の母材１４の幅：Ｗ2 とが、好ましくは、下式（３）の関係式を満足する大きさに設定されるのである。
Ｗ1＝Ｗ2≧１０×（Ｔ1＋Ｔ2） ・・・・（３）
【００２７】
一方、Ｌ字状治具２４と共に評価試験装置２２を構成するクランプ機構２６は、互いに対向し、且つその対向方向において相互に接近乃至離隔可能に配置された第一挟持部材４４ａと第二挟持部材４４ｂとを有している。それら各挟持部材４４ａ，４４ｂは、矩形ブロック状の同一形状を呈し、互いの対向面が、それぞれ、平坦なクランプ面４６ａ，４６ｂとされている。そして、かかる二つの挟持部材４４ａ，４４ｂは、それぞれのクランプ面４６ａ，４６ｂとは反対側の面等において、図示しない油圧シリンダ等に接続されている。
【００２８】
かくして、クランプ機構２６にあっては、図示しない油圧シリンダの突出作動に基づいて、第一挟持部材４４ａと第二挟持部材４４ｂとが、それぞれのクランプ面４６ａ，４６ｂ同士の間の距離を小さくするように、相互に接近移動せしめられるようになっている。そして、それによって、図４に示される如く、試験片１０とＬ字型治具２４とを、第一及び第二挟持部材４４ａ，４４ｂの各クランプ面４６ａ，４６ｂ同士の間で、一緒にクランプし得るように構成されているのである。
【００２９】
而して、かくの如き構造とされた評価試験装置２２を用いて、複数の試験片１０に対する曲げ試験を行うことで、それら複数の試験片１０、更にはそれらが採取される重ねすみ肉継手における接合界面１８の強度評価を実施する際には、先ず、図４に示されるように、クランプ機構２６の第一挟持部材４４ａと第二挟持部材４４ｂとを互いに接近移動させて、複数のものの中から選ばれた一つの試験片１０とＬ字型治具２４とを、それら第一及び第二挟持部材４４ａ，４４ｂの各クランプ面４６ａ，４６ｂ同士の間で、一緒にクランプする。
【００３０】
ここにおいて、かかる評価試験装置２２を用いた試験片１０における接合界面１８の強度評価手法は、後述する如く、クランプ機構２６にてクランプされた試験片１０の接合界面１８に引張応力が集中せしめられるように、かかる試験片１０における接合界面１８の形成部分を、Ｌ字型治具２４の凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形させる工程を含む。それ故、上記の如く、試験片１０とＬ字型治具２４とを第一及び第二挟持部材４４ａ，４４ｂ間でクランプする際には、Ｌ字型治具２４と共にクランプされた試験片１０が、接合界面１８の形成部分で、Ｌ字型治具２４の凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形せしめられ得るように位置されている必要がある。
【００３１】
従って、ここでは、試験片１０が、重ねすみ肉溶接部位１６から第一の母材１２側とは反対側に延びる第二の母材１４部分において、第一挟持部材４４ａと第二挟持部材４４ｂの間にクランプされる。そして、かかるクランプ状態下で、第二の母材１４が、接合界面１８の形成側の面において、第一挟持部材４４ａのクランプ面４６ａに接触して、位置せしめられる。また、かくしてクランプされた試験片１０の第一の母材１２は、図４中の上方に延び出して、重ねすみ肉溶接部位１６側とは反対側の端部を自由端とした状態で、位置せしめられる。
【００３２】
また、Ｌ字型治具２４は、第一延出部３０において、第一挟持部材４４ａと第二挟持部材４４ｂの間にクランプされる。そして、かかるクランプ状態下で、第一延出部３０の第一外側接触面３６が、二つの挟持部材４４ａ，４４ｂ間にクランプされた試験片１０の第二の母材１４における接合界面１８の形成側の面に接触せしめられる。また、第一延出部３０の第一内側接触面３８が第二挟持部材４４ｂのクランプ面４６ｂに接触せしめられる一方、第二延出部３２の第二内側接触面４２が、図４中の上側において、クランプ面４６ｂと直交して位置する第二挟持部材４４ｂの上面に接触せしめられる。更に、Ｌ字型治具２４の凸状湾曲面３４が、第一外側接触面３６と接触する、第二の母材１４の接合界面１８の形成側の面とは反対側の面に対して、所定距離を隔てて位置せしめられる。
【００３３】
また、上記のようにして、試験片１０とＬ字型治具２４とがクランプ機構２６にてクランプされた状態下では、重ねすみ肉溶接部位１６の第二の母材１４側端部、つまり、第二の母材１４側の溶接止端部：Ｐが、好ましくは、第二の母材１４の長さ方向（図４中、上下方向）において、Ｌ字型治具２４の凸状湾曲面３４における第一延出部３０側の湾曲開始端部：Ｑと同一の位置か、又はかかる湾曲開始端部：Ｑと第二延出部３２側の湾曲開始端部：Ｓとの間（但し、第二延出部３２側の湾曲開始端部：Ｓと同一の位置は除く）に位置せしめられる。
【００３４】
換言すれば、第二の母材１４の長さ方向での第一延出部３０側の湾曲開始端部：Ｑと第二の母材１４側の溶接止端部：Ｐとの間の距離をＬ1 、第二の母材１４の長さ方向での第一延出部３０側の湾曲開始端部：Ｑと第二延出部３２側の湾曲開始端部：Ｓとの間の距離をＬ2 （この距離：Ｌ2 は、必然的に、Ｌ字型治具２４の凸状湾曲面３４の曲率半径：Ｒと同一の値となる）としたときに、それらが下式（４）を満足するような大きさとされていることが、望ましいのである。
０≦Ｌ1＜Ｌ2 ・・・・（４）
【００３５】
これによって、後述の如く、試験片１０がＬ字型治具２４の凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形せしめられたときに、試験片１０の接合界面１８に対して、重ねすみ肉溶接部位１６を第二の母材１４から引き剥がすような（接合界面１８において界面剥離が生ずるような）引張力が作用せしめられて、第二の母材１４側の溶接止端部：Ｐに対して、かかる引張力による応力集中が惹起される。そして、その結果、試験片１０における接合界面１８の強度が、より適性に判断されるようになる。
【００３６】
そして、上記のようにして、試験片１０とＬ字側治具２４とをクランプ機構２６にてクランプした後、試験片１０をＬ字側治具２４の凸状湾曲面３４に沿って曲げ変形せしめる曲げ試験を行う。
【００３７】
なお、この曲げ試験は、例えば、試験片１０の重ねすみ肉溶接部位１６から第二の母材１４側とは反対側に延びる第一の母材１２部分の厚さ方向両側の板面のうち、第二の母材１４側とは反対側の面を、図４に矢印：アに示される方向に押さえ付けて、試験片１０を、図４に二点差線で示される如く、Ｌ字側治具２４の凸状湾曲面３４に巻き付けるように（第二の母材１４をＬ字側治具２４の凸状湾曲面３４と第二外側接触面４０と接するように）、９０°の角度で曲げ変形させることによって、実施される。また、かかる曲げ試験の具体的な試験条件は、例えば、ＪＩＳ Ｚ ２２４８に規定される金属材料曲げ試験方法の試験条件が採用される。更に、このような曲げ試験を複数種類の試験片１０に対して実施する場合には、試験片１０を押さえ付ける試験力（押圧力）の大きさや、かかる試験力が加えられる試験片１０の位置、更には試験片１０の変形速度が、互いに同一とされていることが、望ましい。
【００３８】
そして、かかる曲げ試験により、試験片１０の接合界面１８において、界面剥離による亀裂や破断、割れ等が認められたか否かを調べる。また、接合界面１８に亀裂や破断等が認められた場合には、それら亀裂や破断等が生じたときの試験片１０の曲げ角度の大きさ、或いは曲げ角度が９０°のときの亀裂や破断等の長さや深さ等を測定する。
【００３９】
その後、曲げ試験が実施された試験片１０に代えて、未だ曲げ試験が行われていない別の試験片１０を、Ｌ字型治具２４と共に、上記と同様にして、クランプ機構２６にてクランプする。次いで、かかる別の試験片１０に対する曲げ試験を上記と同様に実施して、この別の試験片１０においても、接合界面１８での亀裂等の有無を調べ、また、亀裂等が生じたときの試験片１０の曲げ角度の大きさ、亀裂等の長さや深さ等を測定する。また、それに引き続いて、かかる操作を、複数の試験片１０の全てに対して実施する。
【００４０】
そして、それら各試験片１０の曲げ試験の結果、即ち、亀裂乃至は破断の有無や、亀裂乃至は破断の発生時の曲げ角度、又は亀裂乃至は破断の長さや深さの測定値等に基づいて、各試験片１０、更にはそれらが採取された複数種類の重ねすみ肉継手の接合界面１８の強度を、比較して、相対的に評価するのである。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、試験片１０の接合界面１８に対して、第二の母材１４から重ねすみ肉溶接部位１６を引き剥がすような引張力を直接に作用せしめることで、かかる接合界面１８の強度を評価することが出来る。それ故、例えば、従来の引張せん断試験では、第一の母材１２や第二の母材１４が破断してしまう試験片１０の接合界面１８の強度を直接に評価することが出来る。そして、それによって、従来の引張せん断試験で第一の母材１２や第二の母材１４が破断してしまう試験片１０の複数種類のもの同士の間において、或いは従来の引張せん断試験で重ねすみ肉溶接部位１６が破断してしまう試験片１０の複数種類のもの同士の間において、それぞれの接合界面１８の強度を比較して、相対的に評価することが出来る。
【００４２】
従って、かくの如き本実施形態にあっては、第一及び第二の母材１２，１４と重ねすみ肉溶接部位１６との間の強度の差異に拘わらず、複数種類の重ねすみ肉継手同士の間での継手強度の比較を、より適性且つ正確に行うことが出来る。そして、それによって、例えば、様々な重ねすみ肉継手の溶接条件の中から、十分に高い継手強度を有する重ねすみ肉継手が得られる溶接条件を選択することが可能となるだけでなく、そのような溶接条件の下で得られた重ねすみ肉継手に対して、プレス成形等の二次加工を、加工不良を生じさせることなく、有利に実施することも可能となるのである。
【００４３】
また、本実施形態では、単純な構造のクランプ機構２６とＬ字型治具２４とを備えただけの安価な評価試験装置２２を用いて、試験片１０を曲げ変形させるだけの曲げ試験を実施することで、試験片１０の接合界面１８の強度評価が行われるようになっているところから、複数の重ねすみ肉継手における接合界面１８の相対的な強度評価が、低いコストで、しかも小さな労力で比較的に簡便に行われ得るのである。
【００４４】
以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それはあくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的の記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００４５】
例えば、前記実施形態では、試験片１０に対する曲げ試験において、試験片１０が曲げ角度が９０°となるまで曲げ変形されていたが、複数種類の試験片１０同士の間で、それぞれの接合界面１８の強度を相対的に評価する場合に、例えば、各試験片１０に対する曲げ試験において、接合界面１８に亀裂や破断が生じた時点で、試験片１０に対する曲げ変形を停止させ、そのときの曲げ角度を測定し、そして、その測定値に基づいて、各試験片１０の接合界面１８の強度の相対的な評価を行うようにしても良い。即ち、重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価は、試験片の重ねすみ肉溶接部位の接合面における界面剥離の生じる限界を、例示の方法や、その他公知の様々な方法で調べることによって行われるのである。
【００４６】
また、Ｌ字型治具２４の屈曲部２８の曲げ角度も、必ずしも９０°とされている必要はなく、例えば、試験片１０に対する曲げ試験において、試験片１０が曲げ変形されるべき角度の大きさに応じて、適宜に変更され得る。
【００４７】
さらに、試験片１０とＬ字型治具２４とを一緒にクランプするクランプ機構２６の構造も、例示された構造以外の公知の各種の構造を採用することが出来る。
【００４８】
更にまた、前記実施形態では、第一の母材１２と第二の母材１４とが、互いに剛性の異なる別の種類の金属からなっていたが、それら第一の母材１２と第二の母材１４とが同一種類の金属にて構成されていても、何等差し支えない。
【００４９】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【実施例】
【００５０】
以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、また、言うまでもないところである。
【００５１】
先ず、第一の母材として、板厚が１ｍｍのアルミニウム合金板（６０１６−Ｔ４材）を複数枚準備する一方、第二の母材として、板厚が０．７ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ鋼板）を複数枚準備した。そして、それら準備されたアルミニウム合金板とＧＡ鋼板の１枚ずつを互いに重ね合わせた後、アルミニウム合金板の端部と、それが位置するＧＡ鋼板の一方の板面とを、直径が１．２ｍｍのアルミニウム合金（４０４３−ＷＹ）からなる溶接ワイヤを用いた、公知のミグ溶接によって、重ねすみ肉溶接して、試験片を作製した。また、それと同様な操作を複数回行って、複数の試験片を作製した。このとき、溶接電流を溶接速度で除したものが、溶接時の入熱と正の相関があると仮定し、そのような溶接電流を溶接速度で除した値を入熱パラメータとした。そして、複数の試験片のうち、かかる入熱パラメータの値が、３A/(mm/sec)であったものを試験片Ａ、４A/(mm/sec)であったものを試験片Ｂ、５A/(mm/sec)であったものを試験片Ｃとして、入熱パラメータの値が互いに異なる３種類の試験片Ａ〜Ｃを、それぞれ複数個ずつ得た。
【００５２】
次いで、それら入熱パラメータの値が互いに異なる試験片Ａと試験片Ｂと試験片Ｃのそれぞれ複数のものの中から、重ねすみ肉溶接部位（溶接金属乃至はビード）の外観から健全な継手であると判断されるものを、それぞれ２個ずつ選び出した。
【００５３】
そして、各試験片Ａ〜Ｃの継手強度を調べるために、上記のようにして選び出された試験片Ａと試験片Ｂと試験片Ｃの２個ずつものの中から、それぞれ１個ずつを用い、それら各試験片Ａ〜Ｃに対して、従来より公知の引張せん断試験をＪＩＳ Ｚ ３１３６に準拠して実施した。その結果、各試験片Ａ〜Ｃの全てが、アルミニウム合金板からなる第一の母材部分において破断が生じた。これにより、各試験片Ａ〜Ｃの全てが、十分な継手強度を有すると判断された。
【００５４】
また、各試験片Ａ〜Ｃに対する引張せん断試験とは別に、選び出された試験片Ａと試験片Ｂと試験片Ｃの残りの１個ずつと、図４に示される如き構造を有する評価試験装置とを用いて、前記実施形態に示される要領で、各試験片Ａ〜Ｃにおける接合界面の強度評価を行った。即ち、各試験片Ａ〜Ｃを、それぞれＬ字型治具と共にクランプした後、Ｌ字型治具の凸状湾曲面に沿って、９０°の角度で曲げ変形せしめる曲げ試験を実施した。このときの試験条件は、ＪＩＳ Ｚ ２２４８に規定される金属材料曲げ試験方法の試験条件を採用した。
【００５５】
その結果、試験片Ａと試験片Ｃのそれぞれの接合界面に割れが発生したが、試験片Ｂの接合界面には、割れが、何等生じなかった。これによって、引張せん断試験で十分な継手強度を有すると判断された各試験片Ａ〜Ｃのうち、試験片Ｂが、試験片Ａや試験片Ｂよりも更に優れた継手強度を有することが確認された。
【００５６】
これは、本発明に従う重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法を実施することによって、重ねすみ肉継手の継手強度が、より適性に且つ更に細かく評価及び判断され得ることを、如実に示しているのである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に従う重ねすみ肉継手における接合界面の評価方法に供される試験片の一例を示す縦断面説明図である。
【図２】図１における上面説明図である。
【図３】図１における III部拡大説明図である。
【図４】本発明手法に従って、重ねすみ肉継手における接合界面の評価試験を図１に示された試験片を用いて行う際に実施される工程の一例を示す説明図であって、試験片をＬ型治具と共にクランプした状態を示している。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 試験片 １２ 第一の母材
１４ 第二の母材 １６ 重ねすみ肉溶接部位
２２ 評価試験装置 ２４ Ｌ字型治具
２６ クランプ機構 ３４ 凸状湾曲面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の第一の母材と板状の第二の母材とを重ね合わせ、該第一の母材の端部とそれが位置する第二の母材の一方の板面とを重ねすみ肉溶接して得られる片面重ねすみ肉継手から、かかる重ねすみ肉溶接部位を間にして、前記第一の母材側及び前記第二の母材側にそれぞれ一定幅で延びる試験片を採取する一方、外側角部が所定の曲率半径を有する湾曲面とされたＬ字型治具を準備し、該試験片の前記第二の母材側部分を、該Ｌ字型治具の湾曲面上に前記重ねすみ肉溶接部位が位置するようにして、該Ｌ字型治具と共にクランプした後、該Ｌ字型治具の湾曲面に沿って該試験片を曲げ試験して、その際の該試験片の前記重ねすみ肉溶接部位の接合面における界面剥離の生じる限界を調べることを特徴とする重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【請求項２】
前記重ねすみ肉溶接部位の前記第二の母材側端部が、前記Ｌ字型治具の湾曲面の湾曲開始端部位若しくはそれよりも湾曲面側の部位に位置するように、前記試験片と該Ｌ字型治具とのクランプが行われる請求項１に記載の重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【請求項３】
前記第一の母材と前記第二の母材とが、互いに同一の厚さとされた条件下で、互いに異なる剛性を有している請求項１又は請求項２に記載の重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【請求項１】
板状の第一の母材と板状の第二の母材とを重ね合わせ、該第一の母材の端部とそれが位置する第二の母材の一方の板面とを重ねすみ肉溶接して得られる片面重ねすみ肉継手から、かかる重ねすみ肉溶接部位を間にして、前記第一の母材側及び前記第二の母材側にそれぞれ一定幅で延びる試験片を採取する一方、外側角部が所定の曲率半径を有する湾曲面とされたＬ字型治具を準備し、該試験片の前記第二の母材側部分を、該Ｌ字型治具の湾曲面上に前記重ねすみ肉溶接部位が位置するようにして、該Ｌ字型治具と共にクランプした後、該Ｌ字型治具の湾曲面に沿って該試験片を曲げ試験して、その際の該試験片の前記重ねすみ肉溶接部位の接合面における界面剥離の生じる限界を調べることを特徴とする重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【請求項２】
前記重ねすみ肉溶接部位の前記第二の母材側端部が、前記Ｌ字型治具の湾曲面の湾曲開始端部位若しくはそれよりも湾曲面側の部位に位置するように、前記試験片と該Ｌ字型治具とのクランプが行われる請求項１に記載の重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【請求項３】
前記第一の母材と前記第二の母材とが、互いに同一の厚さとされた条件下で、互いに異なる剛性を有している請求項１又は請求項２に記載の重ねすみ肉継手における接合界面の強度評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２７４１０５（Ｐ２００９−２７４１０５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２８２１９（Ｐ２００８−１２８２１９）
【出願日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【Ｆターム（参考）】
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