角焊縫弧焊接頭及其形成方法
【專利摘要】在至少一個金屬部件的表面形成至少一個不同于通過角焊縫弧焊而形成的角焊縫焊道(3)的、通過弧焊而形成的補(bǔ)強(qiáng)用焊道(32)。補(bǔ)強(qiáng)用焊道(32)按照與角焊縫焊道(3)成45～135°的角度且與角焊縫焊道(3)重疊的方式形成。可以將補(bǔ)強(qiáng)用焊道(32)的長度的總和l1設(shè)為例如角焊縫焊道(3)的長度L的0.5倍以上。
【專利說明】角焊縫弧焊接頭及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及角焊縫弧焊接頭及其形成方法，特別是為了將多個金屬部件進(jìn)行角焊 縫弧焊而適合使用的角焊縫弧焊接頭及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 例如在汽車領(lǐng)域，為了保護(hù)環(huán)境，要求由車體的輕量化帶來的燃料效率的提高，同 時要求碰撞安全性的提高。因此，使用高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行薄壁化，同時將車體結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，從 而謀求車體的輕量化和碰撞安全性的提高，迄今為止進(jìn)行了各種研究。
[0003] 對于謀求車體的輕量化的高強(qiáng)度鋼板還要求疲勞強(qiáng)度。通常，已知母材的疲勞強(qiáng) 度與鋼板強(qiáng)度成比例地增加，但是，焊接接頭的疲勞強(qiáng)度即使鋼板強(qiáng)度增加也基本不會增 力口。這會阻礙由高強(qiáng)度薄鋼板的使用所帶來的車體的輕量化。
[0004] 特別是懸架臂、發(fā)動機(jī)架等行走部件由于焊接部的疲勞強(qiáng)度成為問題，所以輕量 化困難。在這些行走部件的焊接中，由于通常采用角焊縫弧焊，所以提高角焊縫弧焊接頭的 疲勞強(qiáng)度成為課題。以下，將"角焊縫弧焊接頭"根據(jù)需要記載為"角接接頭"。
[0005] 針對這樣的課題，專利文獻(xiàn)1中，基于搭接角接接頭的疲勞強(qiáng)度與縫邊部的曲率 半徑有關(guān)系、且該曲率半徑依賴于焊接金屬的化學(xué)成分的見解，公開了將焊接金屬的化學(xué) 成分最優(yōu)化并增大縫邊部的曲率半徑、降低應(yīng)力集中而提高疲勞強(qiáng)度的方法。
[0006] 但是，專利文獻(xiàn)1中公開的方法沒有降低向根部的應(yīng)力集中的效果。此外，若向縫 邊部的應(yīng)力集中降低，則相對地向根部的應(yīng)力集中明顯化，有可能以根部作為起點(diǎn)而發(fā)生 疲勞破壞。
[0007] 專利文獻(xiàn)2中公開了一種焊道結(jié)構(gòu)，其在鋼板的一面對接另一鋼板的端面，在對 接部分的兩側(cè)形成角焊縫焊道，進(jìn)而將該焊道延長。
[0008] 專利文獻(xiàn)2中公開的焊道結(jié)構(gòu)是通過使縫邊部遠(yuǎn)離另一鋼板的端部從而緩和向 縫邊部的應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)。但是，并沒有降低向根部的應(yīng)力集中的效果，并且，對于搭接角 接接頭，也基本沒有縫邊部的應(yīng)力集中降低效果，無法有效地抑制疲勞破壞的發(fā)生。
[0009] 此外，在專利文獻(xiàn)3中，提出了在肋板的繞角焊中，進(jìn)行主板與肋板的角焊縫焊接 后，冷卻至室溫，然后通過在肋板的端部按照與"肋板厚+2 X角焊縫焊腳長度"相比延長 "2X角焊縫焊腳長度"以上的方式配置直線焊接，從而降低焊接部的殘余應(yīng)力及應(yīng)力集中 并提1?疲勞強(qiáng)度的技術(shù)。
[0010] 但是,專利文獻(xiàn)3中記載的技術(shù)中作為對象的鋼材以15?25mm的厚板作為對象， 無法適用于汽車的行走部件等中使用的3. 6mm以下左右的薄鋼板的焊接部。即，在薄板的T 字接頭中，從焊接效率的觀點(diǎn)出發(fā)基本不會從兩側(cè)對堅板（相當(dāng)于肋板的板）進(jìn)行角焊縫 焊接。此外，若像繞焊那樣進(jìn)行薄板的端部的焊接，則因焊接時的線能量，堅板焊接部的端 部燒穿，產(chǎn)生咬邊缺陷。
[0011] 進(jìn)而，相對于專利文獻(xiàn)3中的課題即焊接部的殘余應(yīng)力，在厚板的焊接部中，因母 材自身的約束，焊接部的殘余應(yīng)力提高。與此相對，在薄板的焊接中，由于板能夠容易地向 面外變形所以殘余應(yīng)力變得比較小。另一方面，在薄板的焊接部件中由于面外變形容易，所 以若輸入拉伸的載荷則焊接部扭曲，不僅焊接縫邊部有時根部的應(yīng)力集中也提高，必須想 出抑制由這兩者產(chǎn)生的龜裂的技術(shù)。
[0012] 如上所述，在搭接角接接頭、單側(cè)角焊縫弧焊接頭等接頭形式中，當(dāng)被負(fù)載引起根 部的開口那樣的載荷時，有時根部的應(yīng)力集中的程度變得比縫邊部的應(yīng)力集中程度大。但 是，并沒有提出降低向根部的應(yīng)力集中，從而有效地抑制以根部作為起點(diǎn)的疲勞破壞的發(fā) 生的方法。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0014] 專利文獻(xiàn)
[0015] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平06-340947號公報
[0016] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平09-253843號公報
[0017] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開平08-19860號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0018] 發(fā)明所要解決的課題
[0019] 本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況，目的是在金屬部件的角焊縫弧焊接頭中，抑制以縫邊 部及根部中的一者或兩者作為起點(diǎn)的疲勞破壞的發(fā)生。
[0020] 用于解決課題的方法
[0021] 本發(fā)明人對解決上述課題的方法進(jìn)行了深入研究。其結(jié)果判明，在將金屬部件與 金屬部件進(jìn)行角焊縫弧焊而成的焊接接頭中，若以角焊縫焊道作為起點(diǎn)，在至少一個金屬 部件的表面，在與該角焊縫焊道同一面內(nèi)以所需的角度形成至少一個不同于角焊縫焊道的 其他焊道，則焊接接頭的疲勞強(qiáng)度顯著提高。
[0022] 本發(fā)明是基于上述見解而完成的，其主旨如下所述。
[0023] 本發(fā)明的角焊縫弧焊接頭的特征在于，
[0024] 其是將金屬部件與金屬部件進(jìn)行角焊縫弧焊而形成的角焊縫弧焊接頭，
[0025] 在至少一個金屬部件的表面形成有至少一個不同于通過上述角焊縫弧焊而形成 的角焊縫焊道的、通過弧焊而形成的補(bǔ)強(qiáng)用焊道，
[0026] 上述補(bǔ)強(qiáng)用焊道按照與上述角焊縫焊道成45?135°的角度且與上述角焊縫焊 道重疊的方式形成，并且按照滿足下述（al)、（b)及（c)的條件的方式形成。
[0027] (al)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度的總和1彡LX0. 5
[0028] (b)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的高度h彡t/2
[0029] (c)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的寬度w彡2. 5t
[0030] L :角焊縫焊道的長度（mm)
[0031] t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度（mm)
[0032] 此外，在本發(fā)明的角焊縫弧焊接頭的其他例子中，角焊縫弧焊接頭的特征在于，
[0033] 其是通過將金屬部件與金屬部件進(jìn)行角焊縫弧焊而形成的角焊縫弧焊接頭，
[0034] 在至少一個金屬部件的表面形成有至少一個不同于通過上述角焊縫弧焊而形成 的角焊縫焊道的、通過弧焊而形成的補(bǔ)強(qiáng)用焊道，
[0035] 上述補(bǔ)強(qiáng)用焊道按照在從上述角焊縫焊道的始端及終端中的至少任一個位置至 沿著形成有上述角焊縫焊道的方向僅離開上述角焊縫焊道的長度的1/4的長度的位置為 止的范圍內(nèi)、與上述角焊縫焊道成45?135°的角度且與上述角焊縫焊道重疊的方式形 成，并且按照滿足下述（a2)、（b)及（c)的條件的方式形成。
[0036] (a2) 1個補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度1彡max {2 XWf，D}
[0037] (b)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的高度h彡t/2
[0038] (c)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的寬度w彡2. 5t
[0039] Wf :角焊縫焊道的寬度（mm)
[0040] D :補(bǔ)強(qiáng)用焊道與在角焊縫焊道的始端及終端的位置中較接近該補(bǔ)強(qiáng)用焊道的一 端之間的距離（_)
[0041] max{2XWf，D} :2XWf 及 D 中較大的值
[0042] L :角焊縫焊道的長度（mm)
[0043] t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度（mm)
[0044] 此外，相對于角焊縫焊道所形成的上述補(bǔ)強(qiáng)用焊道的數(shù)目η也可以滿足下述的 (d)的條件。
[0045] (d) L/n ^ 50t
[0046] L :角焊縫焊道的焊道長度（mm)
[0047] t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度（mm)
[0048] 此外，上述補(bǔ)強(qiáng)用焊道也可以以上述角焊縫焊道作為起點(diǎn)形成于一個金屬部件的 表面。
[0049] 此外，上述補(bǔ)強(qiáng)用焊道也可以橫穿上述角焊縫焊道地形成于兩個金屬部件的表 面。
[0050] 此外，也可以使上述焊接接頭為將金屬部件與金屬部件搭接并進(jìn)行角焊縫弧焊而 形成的焊接接頭。
[0051] 此外，在角焊縫弧焊接頭的第1形態(tài)及第2形態(tài)中，
[0052] 也可以使上述焊接接頭為將金屬部件的端部載置于金屬部件的面上并進(jìn)行角焊 縫弧焊而形成的焊接接頭。
[0053] 此外，角焊縫弧焊接頭的形成方法的特征在于，
[0054] 其是將金屬部件與金屬部件進(jìn)行角焊縫弧焊而形成焊接接頭的角焊縫弧焊接頭 的形成方法，
[0055] 在通過上述角焊縫弧焊形成角焊縫焊道、并且在至少一個鋼部件的表面通過不同 于該角焊縫弧焊的其他弧焊形成至少一個補(bǔ)強(qiáng)用焊道時，
[0056] 上述補(bǔ)強(qiáng)用焊道按照與上述角焊縫焊道成45?135°的角度且與上述角焊縫焊 道重疊的方式形成，并且按照滿足下述（al)、（b)及（c)的條件的方式形成。
[0057] (al)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度的總和1彡LX0· 5
[0058] (b)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的高度h彡t/2
[0059] (c)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的寬度w彡2. 5t
[0060] L :角焊縫焊道的長度（mm)
[0061] t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度（mm)
[0062] 此外，在角焊縫弧焊接頭的形成方法的其他例子中，角焊縫弧焊接頭的形成方法 的特征在于，
[0063] 其是將金屬部件與金屬部件進(jìn)行角焊縫弧焊而形成焊接接頭的角焊縫弧焊接頭 的形成方法，
[0064] 在通過上述角焊縫弧焊形成角焊縫焊道、并且在至少一個金屬部件的表面通過不 同于該角焊縫弧焊的其他弧焊形成至少一個補(bǔ)強(qiáng)用焊道時，
[0065] 上述補(bǔ)強(qiáng)用焊道按照在從上述角焊縫焊道的始端及終端中的至少任一個位置至 沿著形成有上述角焊縫焊道的方向僅離開上述角焊縫焊道的長度的1/4的長度的位置為 止的范圍內(nèi)，與上述角焊縫焊道成45?135°的角度且與上述角焊縫焊道重疊的方式形 成，并且按照滿足下述（al)、（b)及（c)的條件的方式形成。
[0066] (a2) 1個補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度1彡max {2 XWf，D}
[0067] (b)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的高度h彡t/2
[0068] (c)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的寬度w彡2. 5t
[0069] Wf :角焊縫焊道的寬度（mm)
[0070] D :補(bǔ)強(qiáng)用焊道與在角焊縫焊道的始端及終端的位置中較接近該補(bǔ)強(qiáng)用焊道的一 端之間的距離（_)
[0071] max {2 XWf，D} :2 XWf 及 D 中較大的值
[0072] L :角焊縫焊道的長度（mm)
[0073] t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度（mm)
[0074] 此外，也可以按照相對于上述角焊縫焊道的上述補(bǔ)強(qiáng)用焊道的數(shù)目η滿足下述的 (d)的條件的方式，形成多個補(bǔ)強(qiáng)用焊道。
[0075] (d) L/n 彡 50t
[0076] L :角焊縫焊道的長度（mm)
[0077] t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度（mm)
[0078] 此外，也可以以上述角焊縫焊道作為起點(diǎn)在一個金屬部件的表面形成上述補(bǔ)強(qiáng)用 焊道。
[0079] 此外，也可以橫穿上述角焊縫焊道地在兩個金屬部件的表面形成上述補(bǔ)強(qiáng)用焊 道。
[0080] 此外，也可以使上述焊接接頭為將金屬部件與金屬部件搭接并進(jìn)行角焊縫弧焊而 形成的焊接接頭。
[0081] 此外，也可以使上述焊接接頭為將金屬部件的端部載置于金屬部件的面上并進(jìn)行 角焊縫弧焊而形成的焊接接頭。
[0082] 發(fā)明的效果
[0083] 根據(jù)本發(fā)明，由于能夠顯著地抑制將金屬部件進(jìn)行角焊縫弧焊而成的焊接接頭的 從縫邊部及根部中的一者或兩者產(chǎn)生的疲勞破壞，所以能夠形成疲勞特性優(yōu)異的角焊縫弧 焊接頭。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0084] 圖1是表示搭接角接接頭的剖面形狀的圖。
[0085] 圖2是表示形成有搭接角接接頭的試驗片的圖。
[0086] 圖3是示意地表示搭接角接接頭的試驗片的變形形態(tài)的圖。
[0087] 圖4是表示以角焊縫焊道表面為起點(diǎn)、與角焊縫焊道近似直角地形成有補(bǔ)強(qiáng)用焊 道的試驗片的圖。
[0088] 圖5是示意地表示與角焊縫焊道近似直角地形成有補(bǔ)強(qiáng)用焊道的試驗片的變形 形態(tài)的圖。
[0089] 圖6是表示利用三維有限元法進(jìn)行分析時的焊道附近的元分割形態(tài)、和進(jìn)行應(yīng)力 集中系數(shù)的比較的位置和坐標(biāo)的設(shè)定形態(tài)的圖。
[0090] 圖7是表示對應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)行分析的結(jié)果的圖。
[0091] 圖8是表示補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度與疲勞壽命的關(guān)系的圖。
[0092] 圖9A是表示搭接角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的與圖4不同的配置形態(tài)的第1例的 圖。
[0093] 圖9B是表示搭接角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的與圖4不同的配置形態(tài)的第2例的 圖。
[0094] 圖9C是表示搭接角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的與圖4不同的配置形態(tài)的第3例的 圖。
[0095] 圖9D是表示搭接角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的與圖4不同的配置形態(tài)的第4例的 圖。
[0096] 圖9E是表示搭接角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的與圖4不同的配置形態(tài)的第5例的 圖。
[0097] 圖9F是表示搭接角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的與圖4不同的配置形態(tài)的第6例的 圖。
[0098] 圖9G是表示搭接角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的與圖4不同的配置形態(tài)的第7例的 圖。
[0099] 圖9H是表示搭接角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的與圖4不同的配置形態(tài)的第8例的 圖。
[0100] 圖91是表示搭接角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的與圖4不同的配置形態(tài)的第9例的 圖。
[0101] 圖10是示意地表示T形剖面的角接接頭的試驗片的變形形態(tài)的圖。
[0102] 圖IlA是表示T形剖面的角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的配置形態(tài)的第1例的圖。
[0103] 圖IlB是表示T形剖面的角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道的配置形態(tài)的第2例的圖。
[0104] 圖12是表示將補(bǔ)強(qiáng)用焊道形成于角焊縫焊道的始終端附近的試驗片的圖。
[0105] 圖13是表示以補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度和距焊接始終端的距離作為指標(biāo)的試驗片的評 價結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0106] 使用附圖對本發(fā)明的焊接接頭和其形成方法的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0107] [基本原理的說明]
[0108] 圖1中表示搭接角接接頭的剖面形狀的一個例子。如圖1所示的那樣，通過將上 側(cè)鋼板1的端部與下側(cè)鋼板2的表面之間的空間使用焊絲進(jìn)行弧焊，從而上側(cè)鋼板1的端 部和下側(cè)鋼板2的表面部熔融至熔融邊界6為止并凝固，形成角焊縫焊道3。另外，將鋼板 和焊絲熔融而凝固的部分稱為焊接金屬7。此外，只要沒有特別說明，所謂表面是指鋼板的 形成焊道一側(cè)的面、或鋼板的形成了焊道一側(cè)的面。
[0109] 在圖1中所示那樣的將鋼板搭接部的一個端部進(jìn)行角焊縫弧焊而成的搭接角接 接頭中，若對于通過角焊縫弧焊而形成的角焊縫焊道3,拉伸力Fl沿著上側(cè)鋼板1作用，拉 伸力F2沿著下側(cè)鋼板2作用，則由于上側(cè)鋼板1的中心軸與下側(cè)鋼板2的中心軸的錯位而 產(chǎn)生大的彎曲力矩。
[0110] 因此，以上側(cè)鋼板1發(fā)生下彎、且下側(cè)鋼板2發(fā)生上彎的變形模式發(fā)生變形，在縫 邊部4及根部5處發(fā)生大的應(yīng)力集中。由于該應(yīng)力集中，從縫邊部4或根部5產(chǎn)生疲勞龜 裂。疲勞龜裂與近似載荷方向垂直地進(jìn)展，從而焊接接頭破壞。這并不限于圖1中所示的 搭接角接接頭，在其他的角接接頭中也會產(chǎn)生。另外，在圖1所示的例子中，縫邊部4是指 下側(cè)鋼板2與角焊縫焊道3的邊界，根部5是指上側(cè)鋼板1或下側(cè)鋼板2與焊接金屬7的 邊界。
[0111] 因此，首先，為了分析角焊縫弧焊接頭的變形行為，將板寬為60mm的2片鋼板以搭 接量20mm搭接，對搭接部進(jìn)行弧焊，如圖2中所示的那樣，制作在搭接部具有長度為40mm 強(qiáng)的角焊縫焊道的試驗片。對于該試驗片，實(shí)施拉伸試驗。并且，通過三維有限元法分析拉 伸力作用于焊接接頭時的試驗片的變形形態(tài)。另外，圖2的上圖是試驗片的俯視圖，圖2的 下圖是試驗片的側(cè)面圖。圖2的上圖中所示的Gl和G2是試驗時的把持位置。
[0112] 圖3中示意地表示試驗片的變形形態(tài)。在拉伸力作用于焊接接頭的情況下，如圖3 中所示的那樣，下側(cè)鋼板2在角焊縫焊道3的附近大大地彎曲，根部5以開口角α大大地 開口。此外，通過三維有限元法分析試驗片的變形的行為，結(jié)果確認(rèn)在根部5的附近存在大 的應(yīng)力集中部位。
[0113] 由該結(jié)果認(rèn)為，下側(cè)鋼板2在角焊縫焊道3的附近大大地彎曲、根部5大大地開口 是提高向根部5的應(yīng)力集中、引起疲勞龜裂的發(fā)生的原因。接著，對抑制下側(cè)鋼板2的彎曲 的方法進(jìn)行了研究。
[0114] 本發(fā)明人研究的結(jié)果認(rèn)為，若以角焊縫焊道3為起點(diǎn)，沿與該角焊縫焊道3交叉的 方向進(jìn)行焊道上焊接而形成其他的弧焊焊道（補(bǔ)強(qiáng)用焊道），則該補(bǔ)強(qiáng)用焊道作為提高鋼 板的剛性的部件發(fā)揮功能而抑制下側(cè)鋼板2的彎曲，能夠抑制疲勞龜裂的發(fā)生。
[0115] 本發(fā)明人為了確認(rèn)其有效性，對圖2中所示的試驗片，進(jìn)一步以角焊縫焊道3的表 面作為起點(diǎn)，沿與角焊縫焊道3近似直角方向按照焊炬前端的移動距離達(dá)到40mm的方式進(jìn) 行上焊道焊接，形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32。將這樣操作而制作的試驗片的形狀示于圖4中。
[0116] 接著，對該試驗片實(shí)施拉伸試驗，通過三維有限元法分析試驗片的變形的行為。
[0117] 圖5中示意地表示以與角焊縫焊道3近似直角地形成有補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的試驗片 的變形形態(tài)。
[0118] 若將圖5中所示的試驗片與圖3中所示的試驗片進(jìn)行比較，則獲知下側(cè)鋼板2的 角焊縫焊道3附近的彎曲在形成了補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的圖5中所示的試驗片中比沒有形成補(bǔ) 強(qiáng)用焊道32的圖3中所示的試驗片小。此外獲知，圖5中所示的根部5的開口角β比圖 3中所示的根部5的開口角α小。
[0119] 由此確認(rèn)，若與角焊縫焊道3近似直角地形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32 (參照圖4)，則補(bǔ)強(qiáng)用 焊道32強(qiáng)力地發(fā)揮提高鋼板的剛性的作用，下側(cè)鋼板2的彎曲得到抑制。
[0120] 進(jìn)而，針對根部5的利用三維有限元法進(jìn)行的分析的結(jié)果確認(rèn)，圖5中所示的根部 5的附近的應(yīng)力集中的程度比圖3中所示的根部5的附近的應(yīng)力集中的程度小。
[0121] 為了進(jìn)一步確認(rèn)這樣的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的效果，本發(fā)明人定量地分析了補(bǔ)強(qiáng)用焊 道32的功能。
[0122] 制作圖2中所示的試驗片的分析模型、和圖4中所示的試驗片的分析模型，通過利 用三維有限元法的分析算出各分析模型的根部5中的應(yīng)力集中的程度。另外，圖2中所示 的試驗片為沒有配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道的試驗片，是相當(dāng)于后述的實(shí)施例的表2及表3中的試驗 片符號"TP2"的試驗片。此外，圖4中所示的試驗片為配置了補(bǔ)強(qiáng)用焊道的試驗片，是相當(dāng) 于表2及表3中的試驗片符號"TP10"的試驗片。
[0123] 圖6中表示為了確認(rèn)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的效果而進(jìn)行的利用三維有限元法的分析時的 焊道附近的元分割的形態(tài)、和進(jìn)行應(yīng)力集中系數(shù)的比較的位置及坐標(biāo)的設(shè)定形態(tài)。如圖6 中所示的那樣，以根部5的前端為坐標(biāo)0,沿左方向（_方向）取坐標(biāo)。
[0124] 圖7中表示對沒有配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的情況和配置43mm的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的情 況分別分析根部5的前端（坐標(biāo)0)的附近的上側(cè)鋼板1的背側(cè)表面中的最大的應(yīng)力集中 系數(shù)Kt的結(jié)果。在以下的說明中，應(yīng)力集中系數(shù)Kt是圖6中所示的根部5的前端（坐標(biāo) 0)的附近的上側(cè)鋼板1中的最大的最大主應(yīng)力的值除以對鋼板的端部施加的平均的拉伸 主應(yīng)力而得到的值。
[0125] 在沒有補(bǔ)強(qiáng)用焊道32時，應(yīng)力集中系數(shù)Kt為5. 3,但通過配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道32,從 而應(yīng)力集中系數(shù)Kt降低至4. 3。獲知雖然補(bǔ)強(qiáng)用焊道32僅配置在下側(cè)鋼板2,但對于根部 5也得到應(yīng)力集中系數(shù)Kt的降低效果。
[0126] 可以說這對以根部5作為起點(diǎn)的疲勞龜裂的發(fā)生的抑制作出很大貢獻(xiàn)。
[0127] 本發(fā)明人接著制作將鋼板的板厚和作為補(bǔ)強(qiáng)用其他焊道的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度 進(jìn)行了各種變更的試驗片，調(diào)查鋼板的板厚及補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度與疲勞壽命（次）的關(guān) 系。
[0128] 作為調(diào)查結(jié)果的一個例子，圖8中表示在按照后述的條件實(shí)施的疲勞試驗中，以 補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度與疲勞壽命的關(guān)系對表2及表3中所示的試驗片符號"TP1"至"TP15" 的結(jié)果進(jìn)行整理而成的結(jié)果。
[0129] 如圖8中所示的那樣，若補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度有20mm以上，則疲勞壽命（次）大幅 (1.5倍以上）提高。
[0130] 根據(jù)以上的結(jié)果，若與角焊縫焊道近似直角地形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道，則補(bǔ)強(qiáng)用焊道強(qiáng) 力地發(fā)揮提高鋼板的剛性的作用。由此，下側(cè)鋼板的彎曲得到抑制，其結(jié)果是，疲勞龜裂的 發(fā)生被顯著地抑制。
[0131] [各個必要條件的說明]
[0132] 通過以上那樣的分析和實(shí)驗，確認(rèn)若形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32則疲勞強(qiáng)度提高，因此， 接著對補(bǔ)強(qiáng)用焊道32所必要的條件進(jìn)行了研究。以下，對其研究的結(jié)果進(jìn)行說明。
[0133] (補(bǔ)強(qiáng)用焊道的配置形態(tài)）
[0134] 補(bǔ)強(qiáng)用焊道32必須按照與角焊縫焊道3具有重疊部的方式形成。若與角焊縫焊 道遠(yuǎn)離地形成，則不會作為提高鋼板的剛性的部件充分地發(fā)揮功能。因此，必須是以角焊縫 焊道3為起點(diǎn)（S卩，在角焊縫焊道3中設(shè)置焊接開始點(diǎn)）而形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32、或橫穿角焊 縫焊道3地形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32中的任一種形態(tài)。
[0135] 為了按照與角焊縫焊道3具有重疊部的方式配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道32,可以是各種形 態(tài)。另外，以下，對先配置角焊縫焊道3、并按照與其重疊的方式配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的情況 進(jìn)行說明。但是，即使先配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道32、并按照與其重疊的方式配置角焊縫焊道3,也 可以采用與以下所示的形態(tài)相同的形態(tài)。
[0136] 首先，對在搭接角接接頭中形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32時的配置形態(tài)進(jìn)行說明。
[0137] (I)形成于單側(cè)的鋼板上（單偵彳焊道）。
[0138] 如基本原理的說明中所示的那樣，在下側(cè)鋼板2上，以角焊縫焊道3為起點(diǎn)，且在 與角焊縫焊道3交叉的方向上配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道32。在以下的說明中，將這樣的配置的補(bǔ)強(qiáng) 用焊道根據(jù)需要記載為單側(cè)焊道。此外，作為補(bǔ)強(qiáng)用焊道32指單側(cè)焊道時，根據(jù)需要記載 為單側(cè)焊道32A (參照圖9A、圖9D、圖9F、圖9H等）。
[0139] 這里，設(shè)角焊縫焊道3的長度為L。角焊縫焊道3的長度L為角焊縫焊道3的兩側(cè) 的熔融端的長度。配置1處補(bǔ)強(qiáng)用焊道32作為單側(cè)焊道32A時，在從角焊縫焊道3的一個 熔融端起沿著形成有角焊縫焊道3的方向僅離開（1/4) L的長度的位置、與從該角焊縫焊道 3的一個熔融端起沿著形成有角焊縫焊道3的方向僅離開（3/4)L的長度的位置之間的范圍 內(nèi)配置單側(cè)焊道32A是有效的。此外，以角焊縫焊道3側(cè)作為起點(diǎn)形成單側(cè)焊道32A與以鋼 板側(cè)作為起點(diǎn)形成單側(cè)焊道32A相比疲勞強(qiáng)度的提高效果大。這是由于，弧焊中的焊道的 始端部成為突出的形狀，引起應(yīng)力集中，相對于此，終端部成為扁平的形狀，應(yīng)力集中降低。
[0140] (II)橫穿角焊縫焊道3地形成于兩側(cè)的鋼板上（交叉焊道）。
[0141] 在基本原理的說明中，對以搭接角焊縫焊道3為起點(diǎn)、在下側(cè)鋼板2上配置補(bǔ)強(qiáng)用 焊道32時的疲勞強(qiáng)度提高的機(jī)制進(jìn)行了敘述。但是，通過橫穿角焊縫焊道3地在上側(cè)鋼板 1和下側(cè)鋼板2這兩者上配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道32,能夠進(jìn)一步提高疲勞強(qiáng)度。因此，也可以這樣 來配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道32。在以下的說明中，將這樣的配置的補(bǔ)強(qiáng)用焊道根據(jù)需要記載為交叉 焊道。此外，作為補(bǔ)強(qiáng)用焊道32指交叉焊道的情況下，根據(jù)需要記載為交叉焊道32B (參照 圖9B、圖9C、圖9G等）。此外，將單側(cè)焊道32A和交叉焊道32B總稱的情況下記載為補(bǔ)強(qiáng)用 焊道32。
[0142] 疲勞強(qiáng)度提高的機(jī)制如上所述是角焊縫焊道3的附近的彎曲抑制。在交叉焊道 32B中，由于在上側(cè)鋼板1上也配置了補(bǔ)強(qiáng)用焊道，所以能夠提高上側(cè)鋼板1的變形抑制效 果，減小根部5的開口角α。
[0143] 另外，如圖4的試驗片的變形的分析結(jié)果中所示的那樣，壓縮的應(yīng)力對上側(cè)鋼板1 的表面起作用，拉伸的應(yīng)力對下側(cè)鋼板2的表面起作用。因此，按照橫穿角焊縫焊道3的方 式配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道時（即，配置交叉焊道32Β時），優(yōu)選通過將焊接開始位置設(shè)為上側(cè)鋼板 1并將焊接結(jié)束位置設(shè)為下側(cè)鋼板2,來降低下側(cè)鋼板2的拉伸應(yīng)力部的應(yīng)力集中系數(shù)。此 夕卜，在配置1處該交叉焊道32Β的情況下，與單側(cè)焊道32Α的情況同樣地，在從角焊縫焊道 3的一個熔融端起沿著形成有角焊縫焊道3的方向僅離開（1/4)L的長度的位置、與從該角 焊縫焊道3的一個熔融端起沿著形成有角焊縫焊道3的方向僅離開（3/4)L的長度的位置 之間的范圍內(nèi)配置交叉焊道32B是有效的。
[0144] (III)形成多個補(bǔ)強(qiáng)用焊道32 (多個焊道）。
[0145] 補(bǔ)強(qiáng)用焊道32沒有必要為1處，通過配置多個，疲勞強(qiáng)度也增加。配置多個時，可 以分別單獨(dú)地配置多個單側(cè)焊道32A或交叉焊道32B，也可以使單側(cè)焊道32A和交叉焊道 32B混合存在而配置。
[0146] 配置多個單側(cè)焊道32A或交叉焊道32B時的配置位置也可以是角焊縫焊道3的兩 端部。
[0147] 將補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的配置的例子統(tǒng)一示于圖9中。
[0148] 圖9A是按照從角焊縫焊道B的中央部附近相對于角焊縫焊道B傾斜的方式配置 的單側(cè)焊道32A的例子。圖9B是配置在角焊縫焊道3的中央部附近的交叉焊道32B的例 子。圖9C是分別配置在角焊縫焊道3的兩端部的2個交叉焊道32B的例子。圖9D是在接 近角焊縫焊道3的中央部的位置具有間隔地配置的2個單側(cè)焊道32A的例子。圖9E是分 別配置在角焊縫焊道3的兩端部的2個交叉焊道32B、和在接近角焊縫焊道3的中央部的位 置具有間隔地配置在上側(cè)鋼板1側(cè)的2個單側(cè)焊道32A的例子。圖9F是分別配置在角焊 縫焊道3的兩端部的2個單側(cè)焊道32A的例子。圖9G是分別配置在接近角焊縫焊道3的 兩端部的位置的2個交叉焊道32B的例子。圖9H是分別配置在接近角焊縫焊道3的兩端 部的位置的2個單側(cè)焊道32A的例子。圖91是分別配置在角焊縫焊道3的兩端部的2個 交叉焊道32B、和在接近角焊縫焊道3的中央部的位置具有間隔地配置在下側(cè)鋼板2側(cè)的2 個單側(cè)焊道32A的例子。
[0149] (IV) T形剖面的角接接頭（T字接頭）
[0150] 接著，對在將鋼部件的端部載置在鋼部件的面上而構(gòu)成T形剖面的接頭并對其拐 角部進(jìn)行弧焊而成的角接接頭中形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的情況進(jìn)行說明。
[0151] 根據(jù)鋼部件的形狀，有時可以僅T形剖面的角接接頭的一個拐角部進(jìn)行焊接。對 于這樣的僅單側(cè)進(jìn)行角焊縫焊接而成的角接接頭，可以與搭接角接接頭同樣地進(jìn)行處理。
[0152] 在使用板厚為3. 6mm以下的薄鋼板的情況下，在T形剖面的角接接頭中鋼板的變 形也對焊接部的疲勞壽命造成影響。圖10中示意地表示對T形剖面的角接接頭的堅鋼板8 輸入拉伸載荷時的試驗片的變形形態(tài)。輸入到堅鋼板8中的載荷通過焊接金屬7(角焊縫 焊接部）傳遞至橫鋼板9中。因此，堅鋼板8側(cè)的焊接縫邊部4按照被向角焊縫焊道3側(cè) 拉拽的方式發(fā)生變形。此外，橫鋼板9側(cè)的焊接縫邊部4按照被向上方拉拽的方式發(fā)生變 形。進(jìn)而，根部5按照被撕裂的方式發(fā)生變形。因此，在T形剖面的角接接頭中，也與搭接 角接接頭同樣地，通過形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道，抑制部件的變形，從而能夠提高疲勞壽命。
[0153] 圖11中表示由堅鋼板8和橫鋼板9形成的T形剖面的角接接頭中的補(bǔ)強(qiáng)用焊道 32的配置的例子。圖IlA為單一的交叉焊道32B的例子，圖IlB為多個交叉焊道32B的例 子。
[0154] 在T形剖面的角接接頭中，雖然也因堅鋼板8的高度而異，但優(yōu)選配置橫跨堅鋼板 8和橫鋼板9這兩者的交叉焊道32B。但是，也可以在堅鋼板8和橫鋼板9中的一者上配置 單側(cè)焊道32A。在T形剖面的角接接頭中，也可以在與本實(shí)施方式中說明的搭接角接接頭相 同的條件下配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道32。
[0155] (補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的角度）
[0156] 角焊縫焊道3與補(bǔ)強(qiáng)用焊道32所成的角度Y優(yōu)選在力學(xué)上近似直角。因此，在 圖4中，角焊縫焊道3與補(bǔ)強(qiáng)用焊道32呈近似直角，但角焊縫焊道3與補(bǔ)強(qiáng)用焊道32所成 的角度Y不是必須為近似直角。但是，為了使補(bǔ)強(qiáng)用焊道32發(fā)揮提高鋼板的剛性、抑制彎 曲的功能，角度Y需要為45°?135°。這是由于，若角度γ低于45°或超過135°，則 補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的上述功能顯著下降。
[0157] (補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度）
[0158] 如圖8中所示的那樣，在補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度短的情況下，無法充分地發(fā)揮提高 鋼板的剛性、提高焊接接頭的疲勞強(qiáng)度的功能。
[0159] 這里，在補(bǔ)強(qiáng)用焊道32為單側(cè)焊道32A時，補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度設(shè)為角焊縫焊道 3與補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的觸點(diǎn)32a、與補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的熔融端32b之間的長度（參照圖4)。此 夕卜，在補(bǔ)強(qiáng)用焊道32為交叉焊道32B時，補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度設(shè)為補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的兩側(cè) 的熔融端的長度。
[0160] 根據(jù)本發(fā)明人的調(diào)查的結(jié)果，為了確保補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的功能，補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長 度的總和11需要滿足下述的（al)的第1條件。
[0161] (al)補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度的總和11彡LX0. 5
[0162] L :角焊縫焊道3的長度（mm)
[0163] 若補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度的總和11低于"LX0. 5"，則不會充分地發(fā)揮作為補(bǔ)強(qiáng)用 焊道32的功能。補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度的總和11的上限值由于受到通過焊接而制造的鋼 制品的形狀、結(jié)構(gòu)的制約，所以沒有特別限定。上述（al)的第1條件適用于單側(cè)焊道32A 和交叉焊道32B這兩者。即，不管上側(cè)鋼板1及下側(cè)鋼板2的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度的比率 如何，通過滿足上述（al)的第1條件，均能夠抑制上側(cè)鋼板1和下側(cè)鋼板2這兩者的變形， 能夠提高焊接部的疲勞強(qiáng)度。
[0164] 若拉伸載荷作用于圖2中所示那樣的具有始端和終端的焊接接頭，則焊接部的始 端和終端的應(yīng)力集中變得特別高。若對部件輸入拉伸的載荷，則在遠(yuǎn)離焊接部的位置沿板 寬方向產(chǎn)生均勻的應(yīng)力。與此相對，在焊接部中載荷的傳遞范圍受到焊道部的限制。因此， 焊接部的始端和終端的應(yīng)力集中變高。所以，通過在接近角焊縫焊道3(焊接部）的始端和 終端的位置處配置作為補(bǔ)強(qiáng)用的其他焊道的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32,從而抑制角焊縫焊道3的始端 和終端的龜裂的效果變高。特別是若在角焊縫焊道3的始端附近和終端附近配置補(bǔ)強(qiáng)用焊 道，則降低因圖3中所示那樣的上側(cè)鋼板1與下側(cè)鋼板2的中心軸的錯位而產(chǎn)生的彎曲力 矩的效果提高，能夠抑制在角焊縫焊道3的始端和終端產(chǎn)生的龜裂。
[0165] 本發(fā)明人調(diào)查了距角焊縫焊道3 (焊接部）的始端和終端的距離、與1個補(bǔ)強(qiáng)用焊 道32的長度的關(guān)系。其結(jié)果是得到如下的見解：若滿足以下所示的第2條件，則即使不滿 足上述（al)的第1條件，也能夠得到抑制角焊縫焊道3的始端和終端的龜裂的效果。以下， 對補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度的第2條件進(jìn)行說明。
[0166] 圖12是表示在角焊縫焊道3的始終端附近形成有補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的試驗片的俯視 圖。構(gòu)成圖12中所示的試驗片的鋼板1、2為相當(dāng)于后述的實(shí)施例的表1中的鋼種"SP2" 的鋼種。在圖12中，相對于板寬度為IlOmm的鋼板1、2,按照板寬方向的中央成為中心的方 式，配置長度為95_(L = 95_)的角焊縫焊道3后，以角焊縫焊道3為起點(diǎn)在角焊縫焊道3 的始端附近和終端附近分別形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32。另外，角焊縫焊道3的寬度Wf為7. 5_， 設(shè)補(bǔ)強(qiáng)用焊道32 (的焊道寬度的中央位置）與在角焊縫焊道3的始端及終端的位置中較接 近該補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的一端的位置之間的距離為D。圖12中，設(shè)從角焊縫焊道3的始端的位 置至補(bǔ)強(qiáng)用焊道32為止的距離為D1，設(shè)從角焊縫焊道3的終端的位置至補(bǔ)強(qiáng)用焊道32為 止的距離為D2進(jìn)行了表示，但這里將這些距離一起記載為D。
[0167] 本發(fā)明人使用該試驗片，評價了在角焊縫焊道3的始端及終端附近形成有補(bǔ)強(qiáng)用 焊道32時的疲勞強(qiáng)度。沒有補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的條件（相當(dāng)于后述的實(shí)施例的表4?表6中 的試驗片符號"TP34"的試驗片）下的斷裂壽命在ISkN的試驗載荷下為382000次。因此， 將達(dá)到其1. 5倍以上的斷裂壽命的情況判斷為良好（〇），將并非如此的情況設(shè)為不良好 (X)。
[0168] 圖13中表示以這樣的試驗片的1個補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度12、和補(bǔ)強(qiáng)用焊道32與 在角焊縫焊道3的始端及終端的位置中較接近該補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的一端之間的距離（距焊 接始終端的距離）D為指標(biāo)的試驗片的評價結(jié)果。
[0169] 在角焊縫焊道3的始終端的位置（D = Omm)形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的情況、和在補(bǔ)強(qiáng) 用焊道32與在角焊縫焊道3的始端及終端的位置中較接近該補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的一端之間的 距離D為IOmm的位置（D = IOmm)處形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的情況下，1個補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長 度12為15mm以上時可得到疲勞壽命提高的效果。由于角焊縫焊道3的寬度Wf為7. 5mm， 所以在接近角焊縫焊道3的始終端的位置形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的情況下，作為1個補(bǔ)強(qiáng)用焊 道32的長度12,需要角焊縫焊道3的寬度Wf的2倍以上的長度。
[0170] 另一方面，若補(bǔ)強(qiáng)用焊道32與在角焊縫焊道3的始端及終端的位置中較接近該補(bǔ) 強(qiáng)用焊道32的一端之間的距離D達(dá)到角焊縫焊道的寬度Wf的2倍以上，則與該距離D的 增加相對應(yīng)，需要使各個補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度增加，在1個補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度12為該 距離D以上（12彡D)的條件下可得到疲勞壽命提高的效果。
[0171] 由以上的評價結(jié)果，在角焊縫焊道3的始終端附近形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32時，通過將1 個補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度12設(shè)為2 X Wf及D中較大的值以上，可得到良好的疲勞壽命。艮P， 關(guān)于配置在角焊縫焊道3的始終端附近的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度，也可以滿足下述的（a2) 的第2條件來代替上述（al)的第1條件。
[0172] (a2) 1個補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的長度12彡max {2 XWf，D}
[0173] 其中，max {2 XWf，D}是指2 XWf及D中較大的值。
[0174] 上述（a2)的第2條件不包含鋼板的板厚的影響，但如后述的條件中所示的那樣， 通過相應(yīng)于板厚t的增加使補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的高度h及寬度w增加，可得到由補(bǔ)強(qiáng)用焊道32 所帶來的疲勞龜裂的抑制效果。
[0175] 此外，對補(bǔ)強(qiáng)用焊道32與在角焊縫焊道3的始端及終端的位置中較接近該補(bǔ)強(qiáng)用 焊道32的一端之間的距離D的范圍沒有特別限制，但該距離D越短，則即使是短的補(bǔ)強(qiáng)用 焊道32,也能夠抑制角焊縫焊道3的始端及終端中的龜裂。因此，從補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的形成 的效率的觀點(diǎn)出發(fā)，該距離D的上限設(shè)為角焊縫焊道3的長度L的1/4。
[0176] 如上所述，在從角焊縫焊道3的始端及終端中的至少任一個位置至沿著形成有角 焊縫焊道3的方向僅離開角焊縫焊道3的長度L的1/4的長度的位置為止的范圍內(nèi)形成補(bǔ) 強(qiáng)用焊道32的情況下，也可以按照滿足下述的（a2)的第2條件來代替上述（al)的第1條 件的方式在上述范圍內(nèi)形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32。上述（a2)的第2條件可適用于單側(cè)焊道32A 和交叉焊道32B這兩者。
[0177] 另外，在實(shí)際的焊接部件中根據(jù)向部件的輸入載荷的狀態(tài)，有時僅始端部及終端 部中的一者的疲勞壽命成為問題。對于在那樣的條件下輸入載荷的焊接部件，通過在僅始 端（始端附近）及終端（終端附近）中的一者中形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道，疲勞壽命提高。
[0178] 此外，在從角焊縫焊道3的始端和終端附近（從角焊縫焊道3的始端及終端中的 至少任一個位置至沿著形成有角焊縫焊道3的方向僅離開角焊縫焊道3的長度L的1/4的 長度的位置為止的范圍內(nèi)）配置補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的情況下，也可以不滿足上述（a2)的第2 條件，而按照滿足上述（al)的第1條件的方式，在上述范圍內(nèi)形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32。即，根據(jù) 在上述范圍外形成的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的數(shù)目及長度，在上述范圍內(nèi)形成的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32也 可以不滿足上述（a2)的第2條件。
[0179] 此外，在上述（a2)的第2條件下在上述范圍內(nèi)形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32、且在上述范圍 外形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的情況下，包括在上述（a2)的第2條件下在上述范圍內(nèi)形成的補(bǔ)強(qiáng) 用焊道32的所有補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的總和1滿足上述（al)的第1條件。
[0180] (補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的高度）
[0181] 補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的高度h滿足下述的（b)的條件。
[0182] (b)補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的高度h彡t/2
[0183] t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的鋼部件的厚度（mm)
[0184] 若補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的高度h低于形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的鋼部件的厚度t的"t/2"，則 不會充分地發(fā)揮作為補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的功能。補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的高度h越大，則其效果越大， 但為了避免向鋼板的擊穿、燒穿，自然存在界限。因此，補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的高度h為"形成補(bǔ) 強(qiáng)用焊道32的鋼部件的厚度t"以下是現(xiàn)實(shí)的。補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的高度h是指用于形成補(bǔ) 強(qiáng)用焊道32的鋼部件的（沒有形成焊道的區(qū)域的）表面與補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的最高的位置之 間的高度方向的距離。
[0185] 另外，在將補(bǔ)強(qiáng)用焊道32制成交叉焊道32A的情況、且作為焊接的對象的多個鋼 板的板厚不同的情況下，使每個鋼板滿足上述（b)的必要條件。這在以下的條件下也同樣。
[0186] (補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的寬度）
[0187] 補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的寬度w滿足下述的（C)的條件。
[0188] (c)補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的寬度w彡2. 5t
[0189] t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的鋼部件的厚度（mm)
[0190] 若補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的寬度w低于形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的鋼部件的厚度t的"2. 5t"， 則不會充分地發(fā)揮作為補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的功能。補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的寬度w的上限沒有特別規(guī) 定，與補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的高度h同樣地，需要在沒有向鋼板的擊穿、燒穿的范圍內(nèi)形成補(bǔ)強(qiáng)用 焊道32，所以從該觀點(diǎn)出發(fā)自然地規(guī)定。
[0191] (相對于角焊縫焊道3所形成的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的數(shù)目）
[0192] 設(shè)形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的鋼部件的厚度為t (mm)，補(bǔ)強(qiáng)用焊道32優(yōu)選在角焊縫焊道 3的長度L中每"50t"至少配置1處。即，在角焊縫焊道3的長度L超過"50t"的情況下， 優(yōu)選形成多個補(bǔ)強(qiáng)用焊道32。
[0193] 因此，相對于長度為L的角焊縫焊道3所形成的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的數(shù)目η優(yōu)選滿足 下述的⑷的條件。
[0194] (d) L/n ^ 50t
[0195] η :相對于角焊縫焊道3所形成的補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的數(shù)目
[0196] L :角焊縫焊道3的長度（mm)
[0197] t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的鋼部件的厚度（mm)
[0198] (鋼部件的厚度t)
[0199] 鋼部件的厚度t (板厚）沒有特別限定。但是，如上所述，在本實(shí)施方式中，通過形 成補(bǔ)強(qiáng)用焊道32來抑制薄鋼板部件的面外變形，從而使焊接部的疲勞壽命提高。因此，與 厚鋼板的焊接部件相比在薄鋼板的焊接部件中容易得到疲勞壽命的提高效果，鋼板的板厚 (鋼部件的厚度t)優(yōu)選設(shè)為3. 6mm以下。
[0200] 另外，在對2個鋼部件進(jìn)行角焊縫弧焊而接合的情況下，優(yōu)選將角焊縫焊道3的長 度L設(shè)為IOt以上。這是由于，若角焊縫焊道3的長度L低于10t，則角焊縫焊道3的始終 端的長度相對于鋼部件的接合長度的比率提高，無法確保充分的接合強(qiáng)度。
[0201] (其他的必要條件）
[0202] 角焊縫焊道3的施工時、補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的施工時的弧焊條件、所使用的焊絲的組 成只要按照常規(guī)方法即可，并不限定于特定的條件、組成。但是，在生產(chǎn)上優(yōu)選使用相同的 焊接設(shè)備，連續(xù)地進(jìn)行角焊縫焊道3的施工和補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的施工。但是，只要是可擔(dān)保 補(bǔ)強(qiáng)用焊道32的提高鋼板的剛性的功能，則兩者的焊接條件、所使用的焊絲的組成也可以 不同。
[0203] 本實(shí)施方式中作為對象的焊接接頭只要是通過角焊縫弧焊而形成的角接接頭即 可，并不限定于特定的焊接接頭，但優(yōu)選將鋼部件與鋼部件搭接并進(jìn)行角焊縫弧焊而形成 的焊接接頭、將鋼部件的端部載置在鋼部件的面上進(jìn)行角焊縫弧焊而形成的焊接接頭。此 夕卜，本實(shí)施方式中作為對象的焊接接頭并不限于鋼板彼此的焊接。例如，只要是大概3. 6mm 以下的板厚，可以對壓制成形的鋼板部件、鋼管及型鋼的接頭適用本實(shí)施方式的方法。
[0204] 此外，在焊接接頭中，為了按照與角焊縫焊道重疊的方式形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道，需要在 焊接接頭的周邊具有能夠以所需的角度及所需的長度、高度、寬度形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的區(qū)域。 然而，在按照橫跨所焊接的2個鋼部件的方式形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的情況下，角焊縫焊道的始 端及終端與該補(bǔ)強(qiáng)用焊道也可以分離。
[0205] 另外，在將上側(cè)鋼板與下側(cè)鋼板搭接時，優(yōu)選在兩者之間沒有間隙，但在焊接施工 上，有時在兩者之間產(chǎn)生大致Imm左右的間隙。本實(shí)施方式中，即使在上側(cè)鋼板與下側(cè)鋼板 之間存在Imm左右的間隙，也不會阻礙補(bǔ)強(qiáng)用焊道的功能，疲勞龜裂的發(fā)生被顯著地抑制。
[0206] 此外，即使是鋼部件以外的金屬部件，也可以適用本實(shí)施方式的方法。例如，代替 鋼部件，也可以對鋁部件或不銹鋼部件適用本實(shí)施方式的方法。此外，對于異種的金屬部 件，也可以適用本實(shí)施方式的方法。
[0207] 實(shí)施例
[0208] 接著，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，但實(shí)施例中的條件是為了確認(rèn)本發(fā)明的可實(shí) 施性及效果而采用的一條件例，本發(fā)明并不限定于該一條件例。只要不脫離本發(fā)明的主旨， 且可達(dá)成本發(fā)明的目的，本發(fā)明可以采用各種條件。
[0209] (實(shí)施例1)
[0210] 使用對薄鋼板實(shí)施了搭接角焊縫弧焊的試驗片進(jìn)行疲勞試驗，驗證焊接接頭的效 果。表1中表不供試鋼板的成分組成。
[0211]
【權(quán)利要求】
1. 一種角焊縫弧焊接頭，其特征在于，其是通過將金屬部件與金屬部件進(jìn)行角焊縫弧 焊而形成的角焊縫弧焊接頭， 在至少一個金屬部件的表面形成有至少一個不同于通過所述角焊縫弧焊而形成的角 焊縫焊道的、通過弧焊而形成的補(bǔ)強(qiáng)用焊道， 所述補(bǔ)強(qiáng)用焊道按照與所述角焊縫焊道成45?135°的角度且與所述角焊縫焊道重 疊的方式形成，并且按照滿足下述（al)、（b)及（c)的條件的方式形成， (al)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度的總和1彡LXO. 5 (b) 補(bǔ)強(qiáng)用焊道的高度h>t/2 (c) 補(bǔ)強(qiáng)用焊道的寬度w彡2.5t L :角焊縫焊道的長度，其單位為mm， t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度，其單位為mm。
2. -種角焊縫弧焊接頭，其特征在于，其是通過將金屬部件與金屬部件進(jìn)行角焊縫弧 焊而形成的角焊縫弧焊接頭， 在至少一個金屬部件的表面形成有至少一個不同于通過所述角焊縫弧焊而形成的角 焊縫焊道的、通過弧焊而形成的補(bǔ)強(qiáng)用焊道， 所述補(bǔ)強(qiáng)用焊道按照在從所述角焊縫焊道的始端及終端中的至少任一個位置至沿著 形成有所述角焊縫焊道的方向僅離開所述角焊縫焊道的長度的1/4的長度的位置為止的 范圍內(nèi)、與所述角焊縫焊道成45?135°的角度且與所述角焊縫焊道重疊的方式形成，并 且按照滿足下述（a2)、（b)及（c)的條件的方式形成， (a2) 1個補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度1彡max{2XWf，D} (b) 補(bǔ)強(qiáng)用焊道的高度h彡t/2 (c) 補(bǔ)強(qiáng)用焊道的寬度w彡2.5t Wf :角焊縫焊道的寬度，其單位為mm， D:補(bǔ)強(qiáng)用焊道與在角焊縫焊道的始端及終端的位置中較接近該補(bǔ)強(qiáng)用焊道的一端之 間的距離，其單位為mm， max{2XWf，D} :2XWf及D中較大的值 L :角焊縫焊道的長度，其單位為mm， t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度，其單位為mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的角焊縫弧焊接頭，其特征在于，相對于所述角焊縫焊道所 形成的所述補(bǔ)強(qiáng)用焊道的數(shù)目η滿足下述的（d)的條件， (d) L/n ^ 50t L :角焊縫焊道的焊道長度，其單位為mm， t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度，其單位為mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任1項所述的角焊縫弧焊接頭，其特征在于，所述補(bǔ)強(qiáng)用焊道 以所述角焊縫焊道作為起點(diǎn)形成于一個金屬部件的表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任1項所述的角焊縫弧焊接頭，其特征在于，所述補(bǔ)強(qiáng)用焊道 橫穿所述角焊縫焊道地形成于兩個金屬部件的表面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中任1項所述的角焊縫弧焊接頭，其特征在于，所述焊接接頭為 將金屬部件與金屬部件搭接并進(jìn)行角焊縫弧焊而形成的焊接接頭。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中任1項所述的角焊縫弧焊接頭，其特征在于，所述焊接接頭為 將金屬部件的端部載置于金屬部件的面上并進(jìn)行角焊縫弧焊而形成的焊接接頭。
8. -種角焊縫弧焊接頭的形成方法，其特征在于，其是將金屬部件與金屬部件進(jìn)行角 焊縫弧焊而形成焊接接頭的角焊縫弧焊接頭的形成方法， 在通過所述角焊縫弧焊形成角焊縫焊道、并且在至少一個金屬部件的表面通過不同于 該角焊縫弧焊的其他弧焊形成至少一個補(bǔ)強(qiáng)用焊道時， 所述補(bǔ)強(qiáng)用焊道按照與所述角焊縫焊道成45?135°的角度且與所述角焊縫焊道重 疊的方式形成，并且按照滿足下述（al)、（b)及（c)的條件的方式形成， (al)補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度的總和1彡LXO. 5 (b) 補(bǔ)強(qiáng)用焊道的高度h彡t/2 (c) 補(bǔ)強(qiáng)用焊道的寬度w彡2.5t L:角焊縫焊道的長度，其單位為mm， t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度，其單位為mm。
9. 一種角焊縫弧焊接頭的形成方法，其特征在于，其是將金屬部件與金屬部件進(jìn)行角 焊縫弧焊而形成焊接接頭的角焊縫弧焊接頭的形成方法， 在通過所述角焊縫弧焊形成角焊縫焊道、并且在至少一個金屬部件的表面通過不同于 該角焊縫弧焊的其他弧焊形成至少一個補(bǔ)強(qiáng)用焊道時， 所述補(bǔ)強(qiáng)用焊道按照在從所述角焊縫焊道的始端及終端中的至少任一個位置至沿著 形成有所述角焊縫焊道的方向僅離開所述角焊縫焊道的長度的1/4的長度的位置為止的 范圍內(nèi)，與所述角焊縫焊道成45?135°的角度且與所述角焊縫焊道重疊的方式形成，并 且按照滿足下述（al)、（b)及（c)的條件的方式形成， (a2) 1個補(bǔ)強(qiáng)用焊道的長度1彡max{2XWf，D} (b) 補(bǔ)強(qiáng)用焊道的高度h>t/2 (c) 補(bǔ)強(qiáng)用焊道的寬度w彡2.5t Wf :角焊縫焊道的寬度，其單位為mm， D:補(bǔ)強(qiáng)用焊道與在角焊縫焊道的始端及終端的位置中較接近該補(bǔ)強(qiáng)用焊道的一端之 間的距離，其單位為mm， max{2XWf，D} :2XWf及D中較大的值 L :角焊縫焊道的長度，其單位為mm， t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度，其單位為mm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的角焊縫弧焊接頭的形成方法，其特征在于，按照相對于 所述角焊縫焊道的所述補(bǔ)強(qiáng)用焊道的數(shù)目η滿足下述的（d)的條件的方式，形成多個補(bǔ)強(qiáng) 用焊道， (d) L/n ^ 50t L :角焊縫焊道的長度，其單位為mm， t :形成補(bǔ)強(qiáng)用焊道的金屬部件的厚度，其單位為mm。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8?10中任1項所述的角焊縫弧焊接頭的形成方法，其特征在于，以 所述角焊縫焊道作為起點(diǎn)在一個金屬部件的表面形成所述補(bǔ)強(qiáng)用焊道。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8?10中任1項所述的角焊縫弧焊接頭的形成方法，其特征在于，橫 穿所述角焊縫焊道地在兩個金屬部件的表面形成所述補(bǔ)強(qiáng)用焊道。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8?12中任1項所述的角焊縫弧焊接頭的形成方法，其特征在于，所 述焊接接頭為將金屬部件與金屬部件搭接并進(jìn)行角焊縫弧焊而形成的焊接接頭。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8?12中任1項所述的角焊縫弧焊接頭的形成方法，其特征在于，所 述焊接接頭為將金屬部件的端部載置于金屬部件的面上并進(jìn)行角焊縫弧焊而形成的焊接 接頭。
【文檔編號】B23K31/00GK104245206SQ201380020564
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月17日
【發(fā)明者】石田欽也, 兒玉真二, 土谷祥子 申請人:新日鐵住金株式會社