JP2015044228A - Different material joining method, and different material joint body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異材接合方法及び異材接合体に関する。 The present invention relates to a dissimilar material joining method and a dissimilar material joined body.
従来において、例えばスポット溶接で高い接合強度を得ることのできる発明として、マンガン及びケイ素等の元素量、板厚、界面反応層の厚み等を適宜に調整して成る鋼材とアルミニウム材との接合体が知られている(特許文献1の請求項1、[0005]〜[0014]、及び図1参照。)。
Conventionally, as an invention capable of obtaining high joint strength by spot welding, for example, a joined body of a steel material and an aluminum material, which is appropriately adjusted in the amount of elements such as manganese and silicon, the plate thickness, the thickness of the interface reaction layer, etc. Is known (see
異種の金属板を接合する場合、上述の発明よりも更に接合強度を上げるには、接合強度の高い材料を適宜に選択して溶接すれば良い。しかしながら、例えば鋼板に対してアルミニウム板は接合時に金属間化合物が形成してしまうことが多いので、接合強度が低下することが多かった。例えば鋼板とアルミニウム板とを接合する場合、アルミニウム板において鋼板との溶接部位に別部材である鋼材を固定して該鋼材と鋼板とを溶接することにより、高い接合強度を確保することもあった。該別部材の固定作業として複数の工程が必要となって、作業効率が低下してしまう虞があった。 In the case of joining different kinds of metal plates, a material having a high joint strength may be appropriately selected and welded in order to further increase the joint strength as compared with the above-described invention. However, for example, an aluminum plate often forms an intermetallic compound at the time of bonding with respect to a steel plate, so that the bonding strength often decreases. For example, when joining a steel plate and an aluminum plate, a high joining strength may be secured by fixing a steel material which is a separate member to the welded portion of the aluminum plate and welding the steel material and the steel plate. . A plurality of processes are required for fixing the separate member, and the work efficiency may be reduced.
よって、本発明が解決しようとする課題は、異種の金属体を容易に溶接可能である異材接合方法及び異材接合体を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a dissimilar material joining method and a dissimilar material joint that can easily weld different kinds of metal bodies.
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る異材接合方法は、被圧着部材と、被圧着部材とは異なる金属を含有して成る打抜用材とを重ねて打抜く打抜工程と、打抜用材を打抜いて形成された圧着材を、被圧着部材を打抜いて形成された貫通孔内に配置する圧着材配置工程と、貫通孔において圧着材と被圧着部材とを圧着する圧着工程と、圧着材と、圧着材と同種の金属を含む異種金属部材、又は、圧着材との溶接強度が高い金属を含む異種金属部材と、を溶接する接合工程とを、備える。 As a means for solving the above-described problem, the dissimilar material joining method according to the present invention includes a punching step in which a member to be pressed and a punching material containing a metal different from the member to be pressed are punched. A crimping material placement step of placing a crimping material formed by punching a punching material in a through-hole formed by punching a member to be crimped, and a crimping for crimping the crimping material and the member to be crimped in the through-hole. A bonding step of welding the step, a pressure-bonding material, and a dissimilar metal member including the same type of metal as the pressure-bonding material, or a dissimilar metal member including a metal having high welding strength with the pressure-bonding material.
本発明に係る異材接合方法において、圧着材配置工程で圧着材をその打抜方向とは逆方向に移動させて貫通孔内に配置することが好ましい。 In the dissimilar material joining method according to the present invention, it is preferable that the pressure-bonding material is moved in the direction opposite to the punching direction in the pressure-bonding material arranging step and arranged in the through hole.
また、本発明に係る異材接合方法において、打抜工程で被圧着部材及び打抜用材を打抜いた打抜部材、並びに、圧着材配置工程で圧着材を配置した配置用部材の少なくともいずれか一方が、圧着工程で圧着材に圧接されて貫通孔の内周面と圧着材の外周面とを圧着する、ことが好ましい。 Further, in the dissimilar material joining method according to the present invention, at least one of a member to be bonded and a punching member obtained by punching the punching material in the punching step and a member for arranging the pressure bonding material in the pressure bonding material arranging step. However, it is preferable that the inner peripheral surface of the through hole and the outer peripheral surface of the pressure-bonding material are pressure-bonded to the pressure-bonding material in the pressure-bonding step.
更に、本発明に係る異材接合方法において、圧着材の厚さは、被圧着部材の貫通孔が形成される部位の厚さよりも大きいことが好ましい。 Furthermore, in the dissimilar material joining method according to the present invention, the thickness of the pressure-bonding material is preferably larger than the thickness of the portion where the through hole of the member to be pressed is formed.
更に、本発明に係る異材接合方法において、圧着材の厚さは、被圧着部材の貫通孔が形成される部位の厚さよりも小さいことが好ましい。 Furthermore, in the dissimilar material joining method according to the present invention, the thickness of the pressure-bonding material is preferably smaller than the thickness of the portion where the through hole of the member to be pressed is formed.
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る異材接合体は、貫通孔を有し、金属を含有して成る被圧着部材と、被圧着部材とは異なる金属を含有して成り、貫通孔と同径でかつ平面形状が同形状を成し、貫通孔と圧着されて成る圧着材と、圧着材と同種の金属を含み、又は、圧着材との溶接強度が高い金属を含み、圧着材と溶接されて成る異種金属部材と、を備える。 As a means for solving the above-mentioned problem, the bonded assembly of different materials according to the present invention has a through-hole, a pressure-bonded member containing a metal, and a metal that is different from the pressure-bonded member, and is penetrated. Crimping material that has the same diameter and flat shape as the hole and is crimped to the through hole, and contains the same type of metal as the crimping material, or contains a metal that has high welding strength with the crimping material, and is crimped And a dissimilar metal member welded to the material.
本発明によると、被圧着部材に圧着された圧着材と異種金属部材とを接合するので、結果として被圧着部材と異種金属部材とが容易に溶接可能である異材接合方法及び異材接合体を提供することができる。 According to the present invention, since the pressure-bonded material crimped to the member to be pressed and the dissimilar metal member are joined, as a result, the dissimilar material joining method and the dissimilar material joined body capable of easily welding the member to be pressed and the dissimilar metal member are provided. can do.
本発明に係る異材接合方法及び異材接合体の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 One embodiment of a dissimilar material joining method and a dissimilar material joined body according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(1)車両における本発明の適用部位
本発明に係る異材接合方法は、例えば車両のボディ部分及びルーフ部分等を製造する際に異なる種類の金属間の溶接が必要となる部位に適用することができる。本発明に係る異材接合方法の一実施形態を適用可能な部位の一例として、図1及び2に車体の側部となる構造体を示した。
(1) Application part of the present invention in a vehicle The dissimilar material joining method according to the present invention can be applied to a part that requires welding between different types of metals when manufacturing a vehicle body part, a roof part, and the like, for example. it can. As an example of a part to which an embodiment of the dissimilar material joining method according to the present invention can be applied, FIGS. 1 and 2 show a structure serving as a side part of a vehicle body.
図1に示すように、前後方向に延在する表皮部材のサイドシル101と、サイドシル101の前端部から上方に延在するヒンジピラー102と、サイドシル101の中央部から上方に延在するセンターピラー103とが一体的に形成されている。また、図1のA部分の断面斜視図である図2に示すように、サイドシル101、ヒンジピラー102、及びセンターピラー103の内部には、中間部材であるサイドシルレインフォースメント105、ヒンジピラーレインフォースメント(図2には図示せず)、及びセンターピラーレインフォースメント(図2には図示せず)等が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、サイドシル101は、車内側の表皮部材であるサイドシルインナ101aと、車外側の表皮部材であるサイドシルアウタ101bとを有している。サイドシルインナ101a及びサイドシルアウタ101bの内部には、サイドシル101の補強用部材であるインナレインフォースメント105a及びアウタレインフォースメント105bが配設されている。
As shown in FIG. 2, the
サイドシルインナ101a及びサイドシルアウタ101bと、インナレインフォースメント105a及びアウタレインフォースメント105bとは、溶接によって接合されるが、それぞれが異なる金属で形成されていることが多く、直接溶接しようとしても高い溶接強度を確保することが困難であった。
The side sill inner 101a and the side sill outer 101b and the
本実施形態に係る異材接合方法は、例えばサイドシルインナ101a及びサイドシルアウタ101b、又は、インナレインフォースメント105a及びアウタレインフォースメント105bの溶接される部位に適用することができる。
The dissimilar material joining method according to the present embodiment can be applied to, for example, the side sill inner 101a and the side sill outer 101b, or the parts to be welded of the
(2)車両製造時における本発明の適用時期
本発明に係る異材接合方法は、例えば車両のボディ部分及びルーフ部分等に成る部品をプレス成形する際、及びプレス成形した部品を溶接する際に適用することができる。図3には、車両の製造工程を示すフローチャートを示した。
(2) Application time of the present invention at the time of vehicle manufacture The dissimilar material joining method according to the present invention is applied, for example, when press-molding parts constituting a vehicle body part, a roof part, etc., and when welding press-formed parts. can do. FIG. 3 is a flowchart showing the vehicle manufacturing process.
図3に示すように、車両の製造工程としては、例えば部品プレス成形工程S1、車体溶接工程S2、車体塗装工程S3、及び組付工程S4を挙げることができる。部品プレス成形工程S1は、ボディ部分及びルーフ部分となる部品をそれぞれの形状にプレス成形する工程である。車体溶接工程S2は、部品プレス成形工程S1でプレス成形された複数の部品を集めて溶接する工程である。車体塗装工程S3は、溶接されて外形がある程度完成したボディ部分及びルーフ部分等の外面を塗装する工程である。組付工程S4は、塗装体にエンジン、タイヤ、補機、及び内装材等を取り付ける工程である。 As shown in FIG. 3, examples of the vehicle manufacturing process include a component press molding process S1, a vehicle body welding process S2, a vehicle body painting process S3, and an assembly process S4. The part press molding step S1 is a step of press molding the parts to be the body part and the roof part into respective shapes. The vehicle body welding step S2 is a step of collecting and welding a plurality of parts press-formed in the part press-forming step S1. The vehicle body painting step S3 is a step of painting outer surfaces such as a body part and a roof part, which have been welded to complete the outer shape to some extent. Assembly process S4 is a process of attaching an engine, tires, auxiliary equipment, interior materials, and the like to the painted body.
本実施形態に係る異材接合方法は、部品プレス成形工程S1のプレス成形時から車体溶接工程S2の溶接時までの間に適用することができる。具体的には、図2に示したサイドシルインナ101a及びサイドシルアウタ101b、又は、インナレインフォースメント105a及びアウタレインフォースメント105bをプレス成形する際、並びに、プレス成形された各部品において異なる種類の金属間の溶接をする際において適用することができる。
The dissimilar material joining method according to the present embodiment can be applied between the press molding in the component press molding step S1 and the welding in the vehicle body welding step S2. Specifically, when the side sill inner 101a and the side sill outer 101b or the
車両の製造工程における部品プレス成形工程S1で本発明に係る異材接合方法を適用していれば、車体溶接工程S2に供される部品において、異なる種類の金属間の溶接が必要な部位には前記圧着材が圧着されていることになる。上記溶接が必要な部位に前記圧着材が圧着されていることにより、通常の車体溶接工程S2を実行するだけで、本実施形態に係る異材接合方法の接合工程が実行されることになる。 If the dissimilar material joining method according to the present invention is applied in the component press forming step S1 in the vehicle manufacturing process, the parts provided in the vehicle body welding step S2 may include the above-described parts that require welding between different types of metals. The crimping material is crimped. Since the pressure-bonding material is pressure-bonded to the portion that requires welding, the joining step of the dissimilar material joining method according to the present embodiment is executed only by performing the normal vehicle body welding step S2.
(3)異材接合方法の各工程の概要
先ず、本実施形態に係る異材接合方法について、図4〜図7を参照しつつ説明する。図4〜図7は、本発明に係る異材接合方法の一実施形態を示した概略図である。
(3) Overview of Steps of Dissimilar Material Joining Method First, the dissimilar material joining method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4-7 is the schematic which showed one Embodiment of the dissimilar material joining method based on this invention.
本実施形態に係る異材接合方法は、図4に示す打抜工程と、図5に示す圧着材配置工程と、図6に示す圧着工程と、図7に示す接合工程とを備える。 The dissimilar material joining method according to this embodiment includes a punching process shown in FIG. 4, a crimping material arranging process shown in FIG. 5, a crimping process shown in FIG. 6, and a joining process shown in FIG.
なお、図4(A)に示す被圧着部材1及び打抜用材2は、本実施形態に係る異材接合方法のどの工程も実行されていない初期状態であるので、貫通孔が形成されていない。図4(A)に示すパンチ部材3は駆動しておらず、先端部が被圧着部材1に接触している。また、圧着材保持部材4は、パンチ部材3と同様に駆動しておらず、先端部が打抜用材2に接触している。パンチ部材3及び圧着材保持部材4は、各軸線が一致するように配置された、同径かつ平面形状が同形状の棒状部材である。パンチ部材3及び圧着材保持部材4は、図示しない駆動源によってそれぞれの軸線に沿って移動することのできる部材、つまり被圧着部材1及び打抜用材2の板厚方向に移動可能な部材である。また、パンチ部材3は、その軸線に沿って被圧着部材1を貫通する方向に移動することによって、被圧着部材1に後述の貫通孔を形成することができるようになっている。
In addition, since the to-be-bonded
被圧着部材1は、金属を含有して成る板状部材である。また、打抜用材2は、被圧着部材1とは異なる金属を含有して成る板状部材である。被圧着部材1及び打抜用材2は、後述の打抜工程、圧着材配置工程、圧着工程及び接合工程において、図示しないクランプ等によって固定されていることが好ましい。なお、被圧着部材1は、本発明に係る異材接合方法及び異材接合体における被圧着部材の一例である。打抜用材2は、本発明に係る異材接合方法における打抜用材の一例である。また、圧着材保持部材4は、本発明に係る異材接合方法における配置用部材の一例である。
The
被圧着部材1及び打抜用材2の材料の組合せとしては、通常の抵抗溶接等では高い接合強度の確保が困難である金属の組合せを採用することができる。特に、通常の抵抗溶接等を行った場合に、金属間化合物が形成されてしまうことにより高い接合強度を得難い金属の組合せであるのが好ましい。高い接合強度が得難い金属の組合せを採用する理由は、本実施形態に係る異材接合方法の説明と共に後述する。被圧着部材1及び打抜用材2の材料の組合せとして、例えば被圧着部材1に含まれる金属がアルミニウム又はアルミニウム系材料であり、打抜用材2に含まれる金属が鉄又は鉄系材料である組合せ、及び、被圧着部材1に含まれる金属が鉄又は鉄系材料であり、打抜用材2に含まれる金属がアルミニウム又はアルミニウム系材料である組合せ等を挙げることができる。アルミニウム系材料としては、例えばマグネシウム、マンガン、ケイ素及び鉄から成る群より選択される少なくとも一つを含むアルミニウムを挙げることができる。
As a material combination of the
打抜工程は、被圧着部材1と打抜用材2とを重ねた上で、被圧着部材1及び打抜用材2を打抜く工程である。図4(B)は、打抜工程を行った状態を示している。
The punching step is a step of punching the
詳述すると、打抜工程において、図4(B)に示すように、被圧着部材1と打抜用材2とを重ねた上で、パンチ部材3をその軸線に沿って、被圧着部材1の接触面から反対側の面に向かって被圧着部材1を貫通するように移動させる。なお、パンチ部材3の移動方向は、白色の矢印として図4(B)に示している。パンチ部材3の移動により、パンチ部材3が被圧着部材1及び打抜用材2を打抜く。打抜工程を実行すると、重ねられた被圧着部材1及び打抜用材2が同時又は略同時に打抜かれるので、被圧着部材1に貫通孔H1が形成されると共に、打抜用材2に貫通孔H2が形成される。
More specifically, in the punching step, as shown in FIG. 4B, after the
パンチ部材3の打抜きによって、被圧着部材1の貫通孔H1が形成された部位が盤状部材6として打抜かれる。また、パンチ部材3の打抜きによって、打抜用材2の貫通孔H2が形成された部位が圧着材5として打抜かれる。圧着材5は、本発明に係る異材接合方法及び異材接合体における圧着材の一例である。
By punching the
なお、パンチ部材3による被圧着部材1及び打抜用材2の打抜きを行う際には、パンチ部材3とは逆方向に、パンチ部材3と同一速度で圧着材保持部材4が移動する。よって、打抜かれた圧着材5及び盤状部材6は、重なった状態で、パンチ部材3の先端部と圧着材保持部材4の先端部とに挟持された状態となる。
When punching the
圧着材保持部材4は、後述の圧着材配置工程及び圧着工程が実行されるまで、少なくとも圧着材5を保持可能な部材である。
The pressure-bonding
打抜用材2が水平に設置されて鉛直方向に打抜く場合は、圧着材保持部材4はその軸線に沿って移動可能な単なる棒状部材であれば良い。図4(B)に示すように、打抜工程を実行して鉛直方向に打抜いた場合、圧着材5が圧着材保持部材4の先端面に裁置された状態となる。圧着材保持部材4に傾斜、衝撃又は振動等が加わらない限り、鉛直方向に打抜かれた圧着材5は自重によって圧着材保持部材4に裁置された状態を維持するので、圧着材5をパンチ部材3と圧着材保持部材4とにより挟持し続けることは必須ではない。もっとも、パンチ部材3及び圧着材保持部材4による圧着材5の挟持を、圧着材5の保持としても良い。
When the punching
仮に、被圧着部材1及び打抜用材2を垂直に立て、パンチ部材3の打抜き方向を水平にする場合は、打抜かれた圧着材5を保持する適宜の手段を圧着材保持部材4の先端部に設けることにより、圧着材5を後述の圧着材配置工程及び圧着工程まで保持することができる。少なくとも圧着材5を保持する手段としては、例えば、負圧によって圧着材5を保持する吸引装置若しくは吸盤、平滑な部材を繰り返し着脱可能なエラストマー、及び、圧着材5が磁力に反応する場合は磁石等を挙げることができる。
If the pressed
打抜工程において形成された圧着材5は、貫通孔H1と同径でかつ平面形状が同形状を成す。図4に示した実施形態においては、パンチ部材3が被圧着部材1を打抜くことにより、貫通孔H1が形成される。また、貫通孔H1を形成したパンチ部材3が打抜用材2も打抜くことにより、貫通孔H1と同径でかつ平面形状が同形状を成す圧着材5が形成される。
The pressure-
ここで、本実施形態に係る異材接合方法及び板材における被圧着部材に形成される貫通孔と圧着材との径及び平面形状について、図8を参照しつつ説明する。図8(A)〜図8(C)は、様々な形状を成す圧着材の平面図である。 Here, the diameter and planar shape of the through-hole formed in the to-be-bonded member in a board | plate material and the crimping | compression-bonding material in this embodiment are demonstrated, referring FIG. FIG. 8A to FIG. 8C are plan views of pressure-bonding materials having various shapes.
先ず、本発明に係る異材接合方法において、被圧着部材に形成される貫通孔と、打抜用材を打抜いて形成される圧着材との径及び平面形状は、適宜に選択、決定することができる。貫通孔及び圧着材の径と平面形状を同一にするには、貫通孔及び圧着材の一方を形成した方法及び部材を用いて、他方を同様に形成することによって達成される。具体的には、図4に示した実施形態のように、パンチ部材3という一つの部材を用いて被圧着部材1及び打抜用材2を打抜くことにより、貫通孔H1と圧着材5との径及び平面形状を同一にするのが好ましい。また、貫通孔及び圧着材の径は、それぞれを平面視した場合に、任意に選択した部位の大きさを以って径とすることができる。
First, in the dissimilar material joining method according to the present invention, the diameter and planar shape of the through hole formed in the member to be bonded and the pressure bonding material formed by punching the punching material can be appropriately selected and determined. it can. In order to make the diameter and the planar shape of the through-hole and the pressure-bonding material the same, it is achieved by forming the other in the same manner using the method and member in which one of the through-hole and the pressure-bonding material is formed. Specifically, as in the embodiment shown in FIG. 4, by punching the
図8(A)に示す圧着材51は、平面形状が円形を成す。圧着材51の径D1は、円の直径である。図8(B)に示す圧着材52は、平面形状が矩形を成す。圧着材52の径D2は、圧着材52の一辺の大きさである。また、圧着材52の別の径として、圧着材52の対角線の大きさを圧着材53の径D3とすることもできる。図8(C)に示す圧着材53は、平面形状が六角形を成す。圧着材53の径D4は、圧着材53の一辺の大きさである。また、圧着材53の別の径として、圧着材53の対角線の大きさを圧着材53の径D5又は径D6とすることもできる。
The
図8(A)〜図8(C)において異なる3つの形状を有する圧着材を示したが、本発明に係る異材接合方法、板材、及び異材接合方法においては、被圧着部材に形成される貫通孔及び圧着材の平面形状に制限は無い。もっとも、適切な圧着材の平面形状を選択することによって、本発明に係る異材接合方法が円滑に達成され、圧着材を材料の無駄なく形成可能になるので、作業効率の向上、使用材料削減等の観点から好ましい。 8A to 8C show the pressure bonding materials having three different shapes. However, in the different material bonding method, the plate material, and the different material bonding method according to the present invention, the penetration formed in the member to be pressed is used. There are no restrictions on the planar shape of the holes and the pressure-bonding material. However, by selecting an appropriate plane shape of the pressure-bonding material, the dissimilar material joining method according to the present invention can be achieved smoothly, and the pressure-bonding material can be formed without waste of materials, so that work efficiency is improved, material usage is reduced, etc. From the viewpoint of
前記打抜工程に続いて、圧着材配置工程が実行される。図5(A)に示す圧着材配置工程は、圧着材5を貫通孔H1内に配置する工程である。具体的には、圧着材配置工程は、打抜用材2を打抜いて形成された圧着材5を打抜き方向とは逆方向に移動させ、被圧着部材1を打抜いて形成された貫通孔H1内に圧着材5を配置する工程である。
Subsequent to the punching step, a pressure-bonding material arranging step is performed. The crimping material arrangement step shown in FIG. 5A is a step of arranging the crimping
上述したように、打抜工程が完了した状態においては、パンチ部材3と圧着材保持部材4とが圧着材5及び盤状部材6を挟持している。該挟持を維持しつつ、圧着材5が打抜用材2の貫通孔H2内を挿通する方向に圧着材保持部材4を移動させる。圧着材保持部材4の移動方向は、圧着材保持部材4の軸線に沿っており、白色の矢印として図4(C)に示している。圧着材保持部材4が移動することにより、パンチ部材3と圧着材保持部材4とに挟持された圧着材5及び盤状部材6が、圧着材保持部材4と共に移動する。
As described above, when the punching process is completed, the
圧着材保持部材4の移動は、圧着材5が打抜用材2の貫通孔H2を通過して、貫通孔H1内に収まった時点で停止する。圧着材保持部材4の移動の停止によって、圧着材配置工程が完了する。貫通孔H1内に圧着材5が収まったとみなす位置、換言すると圧着材保持部材4の停止位置は、後述の圧着工程が支障なく実行することができる限り特に制限されない。圧着材保持部材4の停止位置として、例えば被圧着部材1及び打抜用材2の接触面と、圧着材保持部材4及び圧着材5の接触面とが面一になる位置、又は、被圧着部材1における被圧着部材1及び打抜用材2の接触面とは反対側の面と、圧着材5及び盤状部材6の接触面とが面一になる位置等を採用することができる。
The movement of the pressure-bonding
圧着材配置工程の次に圧着工程が実行されるが、該圧着工程の準備工程として、図5(B)に示すように、圧着工程において必須の部材ではない盤状部材6を除くことが好ましい。圧着材配置工程が完了した状態においては、圧着材5とパンチ部材3との間に盤状部材6が挟持されているので、貫通孔H1内に圧着材5が配置されると、貫通孔H1から盤状部材6が押し出された状態となる。圧着工程の準備工程では、例えば図5(B)に示すように、パンチ部材3をその軸線に沿って盤状部材6から離れる方向に移動させ、盤状部材6に対する挟持を解除した上で、手動又は適宜の機械的手段によって盤状部材6が除かれる。
The crimping process is executed next to the crimping material arranging process. As a preparation process of the crimping process, it is preferable to remove the disc-
なお、本発明に係る異材接合方法においては、上記盤状部材6等の本来的には圧着工程に必須ではない部材を除くことなく圧着工程を実行して、圧着材の被圧着部材に対する圧着が問題なく達成可能であるのであれば、図5(B)に例示した盤状部材6の除去作業は不要である。この場合、圧着工程後の接合工程を実行する前に、打抜用材、パンチ部材、圧着材保持部材等の部材と共に、盤状部材も除けば良い。
In the dissimilar material joining method according to the present invention, the crimping process is performed without removing the members that are not essentially essential for the crimping process, such as the plate-
圧着材配置工程の次に実行される圧着工程は、被圧着部材1の貫通孔H1の内周面と圧着材5の外周面とを圧着する工程である。圧着工程については、図6(A)に示しているが、図9に図6(A)の一部拡大断面図を示したので、図9を参照しつつ説明する。なお、図9では前記打抜用材2を省略している。また、貫通孔H1と圧着材5とは同径になるように形成されているので、貫通孔H1の内周面7と圧着材5の外周面8との間に間隙が生じない又は生じても微小であるが、説明及び理解の促進のために間隙を設けて図示している。
The crimping process performed next to the crimping material arranging process is a process of crimping the inner peripheral surface of the through hole H1 of the
圧着工程において、パンチ部材3及び圧着材保持部材4がそれぞれの軸線に沿って、相互に近づく方向に移動しようとする。パンチ部材3及び圧着材保持部材4が移動しようとする方向が、白色の矢印として図9に示されている。パンチ部材3及び圧着材保持部材4がそれぞれ移動しようとすると、圧着材5がパンチ部材3及び圧着材保持部材4によって押圧されることになる。圧着材5がパンチ部材3及び圧着材保持部材4から押圧されると、圧着材5の外周面8から外側に向かって応力が逃げようとする。該応力の方向が、黒色の矢印として図9に示されている。被圧着部材1に形成された貫通孔H1と圧着材5とは同径であるので、圧着材5の外周面8から外側に向かって逃げようとする応力が貫通孔H1の内周面7に直接作用することになる。
In the pressure-bonding step, the
圧着材5の外周面8が外側に向かって変形する程度又は変形し始める程度に、パンチ部材3及び圧着材保持部材4が圧着材5を押圧することによって、貫通孔H1の内周面7と圧着材5の外周面8とが圧着状態と成る。図6(A)及び図9に示した実施形態においては、図4(B)に示した打抜工程で被圧着部材1及び打抜用材2を打抜いたパンチ部材3、並びに、図5(A)に示した圧着材配置工程で圧着材5を配置した圧着材保持部材4の少なくともいずれか一方が、圧着工程で圧着材5に圧接されることにより、圧着が達成される。すなわち、打抜工程及び圧着材配置工程で用いた部材を圧着工程においても用いることができるので、本実施形態に係る異材接合方法を実現する装置の簡略化に寄与するだけでなく、異なる部材を用いた場合の部材交換に係る工程数を削減することができる。
The
更に、打抜工程及び圧着材配置工程で用いたパンチ部材3及び圧着材保持部材4を圧着工程でも用いることにより、パンチ部材3及び圧着材保持部材4の端面と、貫通孔H1及び圧着材5とは同径でかつ平面形状が同一であるので、圧着材5の両端面全体が均一に押圧される。圧着材5の両端面全体に対する均一な押圧によって、圧着材5が変形するとしてもその板厚方向に若干小さくなる程度であり、圧着材5が受ける応力が貫通孔H1の内周面に全て伝わることになる。つまり、圧着材5の端面における不均一な押圧によって、圧着材5の一部が圧着前に意図しない変形を生じてしまい、後述の接合工程が正常に実行できなくなるということが防止可能である。
Further, by using the
パンチ部材3及び圧着材保持部材4が圧着材5を押圧する力の大きさは、要求される貫通孔H1の内周面7と圧着材5の外周面8との圧着強度に基づいて決定することができる。該圧着強度については、車両製造時に被圧着部材1に加わる衝撃及び振動等によっても圧着材5が被圧着部材1から脱離しない強度を有していれば良い。
The magnitude of the force with which the
なお、圧着し易い金属の組合せ、及び圧着し難い金属の組合せが存在する。よって、要求される圧着強度が決定された場合、該圧着強度の実現に必要な圧着材5を押圧する力は、被圧着部材1及び圧着材5の材料によって異なるので、被圧着部材1及び圧着材5の材料に応じて適宜に決定するのが良い。
There are combinations of metals that are easy to crimp and metals that are difficult to crimp. Therefore, when the required pressure bonding strength is determined, the force for pressing the
図6(A)及び図9に示した実施形態においては、圧着材5はパンチ部材3及び圧着材保持部材4から押圧されている。本発明に係る異材接合方法においては、圧着材の一端面に面接触する固定部材を取付け、圧着材の他端面のみから押圧するようにしても良い。
In the embodiment shown in FIGS. 6A and 9, the
圧着工程の次に接合工程が実行されるが、該接合工程の準備工程として、図6(B)に示すように、接合工程において必須の部材ではない部材を除くことが好ましい。詳述すると、図6(B)に示すように、圧着工程の完了後には、パンチ部材3、圧着材保持部材4、一部が圧着材として打抜かれて成る打抜用材2を、圧着材5が圧着されて成る被圧着部材1から脱離させることが好ましい。
Although a joining process is performed next to the crimping process, as a preparation process of the joining process, it is preferable to remove members that are not essential members in the joining process as shown in FIG. More specifically, as shown in FIG. 6B, after completion of the crimping process, the
前記圧着工程に続いて接合工程が実行される。図7に示す接合工程おいては、板材9の圧着材5と、異種金属部材10とを溶接して接合する。溶接態様としては、車両のボディ部分、ルーフ部分等の製造に通常用いられることの多い抵抗溶接が好ましく、抵抗溶接においてもスポット溶接が好ましい。
Subsequent to the crimping step, a joining step is performed. In the joining step shown in FIG. 7, the pressure-
異種金属部材10は、被圧着部材1とは異なる金属を含む部材であり、圧着材5と同種の金属を含む板状部材、又は、圧着材5との溶接強度が高い金属を含む板状部材である。例えば、圧着材5の材料が鉄又は鉄系材料である場合は、異種金属部材10の材料は鉄又は鉄系材料であるのが好ましい。また、圧着材5の材料がアルミニウム又はアルミニウム系材料である場合は、異種金属部材10の材料はアルミニウム又はアルミニウム系材料であるのが好ましい。
The
接合工程について詳述すると、先ず被圧着部材1の貫通孔H1内に圧着材5が圧着されて成る板材9に異種金属部材10を接触させる。このとき、異種金属部材10と圧着材5とが接触していることが好ましい。次いで、電極E1の先端部を圧着材5に圧接すると共に、電極E1と軸線を略一致させて配置される電極E2の先端部を異種金属部材10に圧接する。更に、電極E1及びE2に電流を流すことによって、電極E1及びE2の各圧接部位の間の金属を溶接する。接合工程によって、圧着材5と異種金属部材10とが溶着する。結果として、圧着材5が圧着によって固定されて成る被圧着部材1と、被圧着部材1とは異なる金属を含む異種金属部材10とが接合されたことになる。
The joining process will be described in detail. First, the
以上により、本実施形態に係る異材接合方法の各工程が完了することとなる。図4〜図7に示した異材接合方法は、打抜工程を実行するだけで、圧着材5を圧着する貫通孔H1だけでなく、被圧着部材1に圧着されることになる圧着材5も一挙に形成することができる。したがって、少ない工程数で異種金属部材10と溶接されることになる部位を形成することができるので、作業効率が向上して好ましい。
Thus, the steps of the dissimilar material joining method according to the present embodiment are completed. The dissimilar material joining method shown in FIGS. 4 to 7 includes not only the through hole H1 for crimping the crimping
また、被圧着部材1及び打抜用材2を重ねて打抜くことによって、被圧着部材1の貫通孔H1と圧着材5とが確実に同径でかつ平面形状が同形状となる。これにより、貫通孔H1及び圧着材5におけるそれぞれの径及び平面形状を別体的に設計及び形成する必要が無いので、作業効率の向上、作業に要する装置の簡略化に寄与することができる。
Moreover, by overlapping and punching the
更に、圧着材5は接着剤等の他の固定部材を用いることなく、被圧着部材1に対して圧着しているので、異材接合方法に必要な部材、材料等を低減することができる。仮に、圧着材5の固定に接着剤を用いる場合は、被圧着部材及び圧着材の各材料に応じて所望の接着強度が得られるように接着剤の種類を選定する必要があり、接着剤の塗工部位、塗工時期、及び塗工方法等の決定も必要となる。本実施形態に係る異材接合方法はこのような設計が必要無いので好ましい。
Furthermore, since the crimping
本実施形態に係る異材接合方法は、図3に示す部品プレス成形工程S1のプレス成形時に適用可能なので、各部品をプレス成形する工程と打抜工程又は圧着材配置工程とを同時に一つの工程として実行することができる。つまり、各部品のプレス成形を行う時に被圧着部材が金型に圧接されている状態で、被圧着部材の溶接されることになる部位を打抜くことができる。また、溶接されることになる部位を予め打抜いた被圧着部材がプレス成形により金型に圧接されている状態で、圧着材を貫通孔内に配置することができる。これによって、異材接合に係る工程数を削減することができる The dissimilar material joining method according to the present embodiment can be applied at the time of press molding in the component press molding step S1 shown in FIG. 3, so that the step of pressing each part and the stamping step or the pressure bonding material arranging step are simultaneously performed as one step. Can be executed. In other words, when the parts to be pressed are pressed, the parts to be welded of the members to be bonded can be punched out while the members to be bonded are pressed against the mold. Further, the pressure-bonding material can be disposed in the through-hole in a state where the member to be bonded that has been punched out in advance is pressed into the mold by press molding. As a result, the number of steps related to dissimilar material joining can be reduced.
圧着工程まで完了したときに圧着材5が被圧着部材1に圧着されて固定状態となっていることにより、次の接合工程に供される際に、例えば被圧着部材1をプレス成形された場所から別の場所に運搬される等して衝撃及び振動が加わっても、溶接部位である圧着材5が脱離しないので好ましい。
When the
更に言うと、本実施形態に係る異材接合方法は、圧着材5と異種金属部材10とが圧着材5視認しつつ溶接可能であるので、作業者が溶接部位を判別し易い。また、被圧着部材1に固定されている圧着材5を溶接すれば良いので、溶接時に固定されていない別部材を用いる必要も無く、部材の位置決めも不要である。
Furthermore, in the dissimilar material joining method according to the present embodiment, the crimping
また、本実施形態に係る異材接合方法によって得られる異材接合体は、異種金属部材10と被圧着部材1に圧着されて成る圧着材5とが溶着しているので、接合強度の低下の一因となる金属間化合物が形成されていない。つまり、異種金属部材10と圧着材5との接合強度が高いので、異種金属部材10と被圧着部材1との接合強度も高くなり、好ましい。
Moreover, since the dissimilar material joined body obtained by the dissimilar material joining method according to the present embodiment is welded to the
(4)被圧着部材及び圧着材の厚さ
本発明に係る異材接合方法で用いる被圧着部材及び圧着材の厚さは、圧着工程における圧着、及び、接合工程における溶接に問題が生じない範囲内で適宜に決定することができる。被圧着部材の厚さ、特に被圧着部材における貫通孔が形成される部位の厚さと圧着材との厚さの関係性としては、圧着材の厚さが大きい又は小さいのがより好ましい。
(4) Thickness of pressure-bonded member and pressure-bonded material The thickness of the pressure-bonded member and pressure-bonded material used in the dissimilar material bonding method according to the present invention is within a range that does not cause problems in pressure bonding in the pressure bonding process and welding in the bonding process. Can be determined as appropriate. As the relationship between the thickness of the pressure-bonded member, particularly the thickness of the portion where the through hole is formed in the pressure-bonded member and the thickness of the pressure-bonded material, it is more preferable that the thickness of the pressure-bonded material is large or small.
圧着材の厚さが被圧着部材の厚さより大きい場合は、圧着後の圧着材が被圧着部材の少なくとも一端面から突出することになり、接合工程に供された際に溶接箇所が判別し易くなるので、好ましい。更に、圧着材の突出する面全体が異種金属部材に溶接可能となることにより、高い溶接強度を確保することができるので、好ましい。 If the thickness of the crimping material is larger than the thickness of the member to be crimped, the crimping material after crimping will protrude from at least one end surface of the member to be crimped, and the welding location can be easily identified when subjected to the joining process. Therefore, it is preferable. Furthermore, since the whole surface from which the pressure-bonding material protrudes can be welded to the dissimilar metal member, high welding strength can be secured, which is preferable.
圧着材の厚さが被圧着部材の厚さより小さい場合は、接合工程で溶接する際に電極を圧着材及び異種金属部材に対して押し付ける力を大きくすることにより、異種金属部材の溶接部位が被圧着部材の貫通孔内の一部に嵌り込むように凸状に変形する。よって、異種金属部材の溶接部位が被圧着部材の貫通孔に係合することによって、高い接合強度を確保することができるので、好ましい。 When the thickness of the crimping material is smaller than the thickness of the member to be crimped, the welding part of the dissimilar metal member is covered by increasing the force that presses the electrode against the crimping material and the dissimilar metal member when welding in the joining process. It deform | transforms into convex shape so that it may fit in a part in through-hole of a crimping | compression-bonding member. Therefore, it is preferable because a high bonding strength can be ensured by engaging the welded portion of the dissimilar metal member with the through hole of the member to be pressed.
(5)他の実施形態
以下に、本発明に係る異材接合方法の他の実施形態について説明する。
(5) Other Embodiments Hereinafter, another embodiment of the dissimilar material joining method according to the present invention will be described.
図4(A)に示した実施形態においては初期状態でパンチ部材3が被圧着部材1に接しているが、本発明に係る異材接合方法においてはパンチ部材3等の打抜部材が打抜用材に接していても良い。また、図4に示した実施形態においてはパンチ部材3の打抜き方向が鉛直方向であるが、本発明に係る異材接合方法においては打抜手段の打抜き方向は特に制限されない。
In the embodiment shown in FIG. 4A, the
上述した実施形態においてはプレス成形時に打抜工程又は圧着材配置工程を併せて実行可能であるが、本発明に係る異材接合方法においては、プレス成形後でかつ車体溶接工程に供される前に打抜工程から圧着工程までを独立して実行しても良い。 In the above-described embodiment, it is possible to execute the punching process or the press-bonding material arranging process at the time of press molding. However, in the dissimilar material joining method according to the present invention, after the press molding and before being subjected to the vehicle body welding process. You may perform independently from a stamping process to a crimping | compression-bonding process.
また、例えば図4及び図9等において、被圧着部材1、打抜用材2、異種金属部材10は、車両のボディ部分及びルーフ部分等に用いられることの多い板状部材として示した。本発明に係る異材接合方法及び異材接合体においては、打抜かれる部位が打抜き可能でかつ溶接部位が溶接可能である厚みを有している限り、該打抜かれる部位及び溶接部位以外は厚みの大きい塊状となっていても良い。
For example, in FIG. 4 and FIG. 9 and the like, the
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により、本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。 As mentioned above, although embodiment which applied the invention made | formed by this inventor was described, this invention is not limited by the description and drawing which make a part of indication of this invention by this embodiment. That is, it should be added that other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.
1:被圧着部材、2:打抜用材、3:パンチ部材(打抜部材)、4:圧着材保持部材(配置用部材)、5、51、52及び53:圧着材、6:盤状部材、7:内周面、8:外周面、9:板材、10:異種金属部材、101:サイドシル、101a:サイドシルインナ、101b:サイドシルアウタ、102:ヒンジピラー、103:センターピラー、105:サイドシルレインフォースメント、105a:インナレインフォースメント、105b:アウタレインフォースメント、H1及びH2:貫通孔、D1、D2、D3、D4、D5及びD6:径、S1:部品プレス成形工程、S2:車体溶接工程、S3:車体塗装工程、S4:組付工程
1: Press-bonded member, 2: Punching material, 3: Punch member (punching member), 4: Press-bonding material holding member (placement member), 5, 51, 52 and 53: Press-bonding material, 6: Disc-shaped member , 7: inner peripheral surface, 8: outer peripheral surface, 9: plate material, 10: dissimilar metal member, 101: side sill, 101a: side sill inner, 101b: side sill outer, 102: hinge pillar, 103: center pillar, 105:
Claims (6)
前記打抜用材を打抜いて形成された圧着材を、前記被圧着部材を打抜いて形成された貫通孔内に配置する圧着材配置工程と、
前記貫通孔において前記圧着材と前記被圧着部材とを圧着する圧着工程と、
前記圧着材と、前記圧着材と同種の金属を含む異種金属部材、又は、前記圧着材との溶接強度が高い金属を含む異種金属部材と、を溶接する接合工程とを、備える、
異材接合方法。 A punching process in which a member to be bonded and a punching material containing a metal different from the member to be bonded are stacked and punched;
A pressure-bonding material placement step of placing the pressure-bonding material formed by punching the punching material into a through-hole formed by punching the member to be pressed; and
A crimping step of crimping the crimping member and the member to be crimped in the through hole;
A bonding step of welding the crimping material and a dissimilar metal member containing the same kind of metal as the crimping material, or a dissimilar metal member containing a metal having high welding strength with the crimping material,
Dissimilar material joining method.
請求項1に記載の異材接合方法。 Moving the pressure-bonding material in a direction opposite to the punching direction in the pressure-bonding material arranging step, and placing the pressure-bonding material in the through hole;
The dissimilar material joining method according to claim 1.
請求項1又は2に記載の異材接合方法。 At least one of the member to be crimped and the punching material punched in the punching step and the placement member in which the crimping material is placed in the crimping material placement step is the crimping step in the crimping step. Pressure contacted with a material to crimp the inner peripheral surface of the through hole and the outer peripheral surface of the pressure-bonding material,
The dissimilar material joining method according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の異材接合方法。 The thickness of the pressure-bonding material is larger than the thickness of the portion where the through-hole of the member to be pressed is formed,
The dissimilar material joining method according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の異材接合方法。 The thickness of the pressure-bonding material is smaller than the thickness of the portion where the through-hole of the member to be pressed is formed,
The dissimilar material joining method according to any one of claims 1 to 3.
前記被圧着部材とは異なる金属を含有して成り、前記貫通孔と同径でかつ平面形状が同形状を成し、前記貫通孔と圧着されて成る圧着材と、
前記圧着材と同種の金属を含み、又は、前記圧着材との溶接強度が高い金属を含み、前記圧着材と溶接されて成る異種金属部材と、を備える、
異材接合体。
A member to be bonded having a through hole and containing a metal;
A pressure-sensitive adhesive material comprising a metal different from the member to be bonded, having the same diameter as the through-hole and having the same planar shape, and being pressure-bonded to the through-hole;
A metal of the same type as that of the pressure-bonding material, or a metal having a high welding strength with the pressure-bonding material, and comprising a dissimilar metal member welded to the pressure-bonding material.
Dissimilar material joined body.
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