ZAM制激光焊接轻量H型钢

1前言

由于这些问题的困扰，通过减轻H型钢重量，降低成本，以及通过材料的小型化实现有效利用空间的需求不能满足，许多情况只能用过大的形状、尺寸代用。在这种状况下，为了提供高附加值的H型钢，开发了采用激光焊接的轻量H型钢，实现了商品化。

激光焊接轻量H型钢使以前没有的小型、超薄、轻量化成为可能，拓展了设计的自由度。另外，由于焊接时不与电极接触，即使原料使用镀锌钢板，表面外观也不会受损，能够生产高附加值的H型钢。

本文就采用熔融Zn-6mass%Al-3mass%Mg合金镀锌钢板（以下称ZAM）生产激光焊接轻量H型钢的特征及其使用事例进行介绍。

2 ZAM制激光焊接轻量H型钢的特征

2.1 制造方法

聚光单一波长光线的激光焊接，入热范围窄、热应变小，并且可以深熔透焊接，一个焊道就能够完全熔透焊接，具有生产效率优良的特征。

2.2 形状、尺寸

按照高度、宽度、腹板的厚度、翼缘的板厚顺序标记出H型钢的尺寸。图2所示为各种H型钢可能制造的形状尺寸范围。图3所示为腹板、翼缘的厚度范围。ZAM制激光焊接轻量H型钢的高度、宽度都可以达到50mm，与以前的H型钢相比，可以满足小型截面。由于能够使用薄板，伴随着形状与板厚的组合，能够实现大幅度的轻量化。

2.3 焊接部质量

以JIS G 3353为基准，进行了ZAM制激光焊接轻量H型钢焊接部的抗拉试验。固定翼缘，将试验片上下拉伸，调查断裂后的形态。以材料强度400MPa级、每个单面镀锌附着量为145g/m2的ZAM作为原材料，取500mm×100 mm×2.3mm×3.2mm的ZAM制激光焊接轻量H型钢进行抗拉试验。试验结果是腹板的原料断裂，焊接部没有断裂。另外，针对上述制造可能范围的其他形状、尺寸的ZAM制激光焊接轻量H型钢，实施焊接部抗拉试验的结果都是原材料断裂，焊接部完好合格。

另外，还实施了激光焊接部加负荷的斜面断裂破坏试验，对焊接部进行评价。本试验采用了将激光焊接部附近密集弯曲的方法。

试验片规格与上述试验片相同，从长的H型钢切下长度50mm后，在腹板中央切出T型使用。试验方法：首先在油压式试验装置的台面上，在激光焊接部变形支点处将试验片倾斜设置，压缩载荷使腹板和翼缘紧挨。破坏试验时，激光照射取压缩方向与拉伸方向两种。观察试验后焊接部外观，评价有无裂纹。无论哪种试验片压缩载荷直到翼缘与腹板结合，焊接部没有裂纹。

由上述结果可以断定，ZAM制激光焊接轻量H型钢具有健全的焊接部质量。

2.4 耐腐蚀性

为了评价ZAM制激光焊接轻量H型钢焊接部的耐腐蚀性，进行了以JASO M609-91为基准的复合循环耐腐蚀性试验（以下称CCT）。试验片原材料采用材料强度为400MPa级、每个单面镀锌附着量为70g/m2的ZAM。对焊接部有修补与无修补两个水准进行了评价。另外，修补采用水溶性环氧酯树脂为主要成分的涂料进行。另外，为了防止试验片端面生锈，用密封材料包层。CCT200循环试验后，不论焊接部有无修补涂覆，焊接部的外观均没有发生红锈。

另外，从CCT200循环试验后焊接部无修补的试验片切下抗拉试验片，进行焊接部抗拉试验。每种都是腹板原材料断裂。由结果可以推测，焊接部能够保持长期的致密性。

对于大阪府沿海岸线工业区域7年期屋外暴露试验的ZAM制激光焊接轻量H型钢焊接部，即使是无修补的试验片，焊接部也没有产生红锈，呈现出与有修补试验片同等的外观。

由以上结果可知，激光焊接能够最大限度地抑制焊接部周边镀锌损伤。为此，ZAM制激光焊接轻量H型钢能够灵活应用ZAM的高耐腐蚀性，有望实现省略焊接部的修补涂层工序。

2.5 获得日本建筑基准法第37条第二号的认证

为了用于建筑物构造材料，必须取得作为建筑材料的公共性认证。ZAM制激光焊接轻量H型钢获得了“建筑构造用ZAM制激光焊接轻量H型钢MSLW400-M”认证。