JP2024006406A - 金属樹脂複合体並びにそれを製造するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】単純な構造で高い接合強度および高い剛性を両立することを課題とする。【解決手段】金属樹脂複合体1は、切欠孔12および切り起こし片13を含む少なくとも1つの切り起こし部11を有する金属板10と、金属板10の片面側のみに配置され、切り起こし部11を埋没させて硬化しており、金属板10と一体化されている樹脂材20とを備える。【選択図】図2
Description
本発明は、金属樹脂複合体並びにそれを製造するための方法および装置に関する。
金属板および熱硬化性を有する樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための方法が知られている(例えば特許文献1~3)。
金属樹脂複合体では、金属板および樹脂材が高い接合強度で接合される必要がある。特許文献1~3では、金属板に貫通孔を設け、貫通孔に樹脂材を流入させ、金属板を樹脂材によって挟み込み、樹脂材を熱硬化させることにより、金属板および樹脂材を一体化している。これにより、金属板と樹脂材との間での高い接合強度の確保を図っている。
金属板を樹脂材によって挟み込む場合、断面寸法の制約から金属板の厚みが小さくなり、金属樹脂複合体の剛性が低下するおそれがある。また、樹脂材が金属板の両面に付着していると、他部材との接合や求める寸法精度等の観点から構造が複雑化し、取り扱いが容易でなく汎用性に欠けることがある。
本発明は、金属樹脂複合体並びにそれを製造するための方法および装置において、単純な構造で高い接合強度および高い剛性を両立することを課題とする。
本発明の第1の態様は、
切欠孔および切り起こし片を含む少なくとも1つの切り起こし部を有する金属板と、
前記金属板の片面側のみに配置され、前記切り起こし部を埋没させて硬化しており、前記金属板と一体化されている樹脂材と
を備える、金属樹脂複合体を提供する。
切欠孔および切り起こし片を含む少なくとも1つの切り起こし部を有する金属板と、
前記金属板の片面側のみに配置され、前記切り起こし部を埋没させて硬化しており、前記金属板と一体化されている樹脂材と
を備える、金属樹脂複合体を提供する。
この構成によれば、少なくとも1つの切り起こし部が樹脂材に埋没しているため、樹脂材が金属板から剥離し難く、一体化に関する高い接合強度を確保できる。また、樹脂材は金属板の片面側のみに配置されるため、両面側に配置される場合と比べて樹脂材を2層から1層に減らすことができる。よって、構造を単純化できるだけでなく樹脂材の厚みを小さくできる。従って、断面寸法の制約から金属板の厚みが小さくなることを抑制でき、金属樹脂複合体の高い剛性を確保できる。従って、金属樹脂複合体において、単純な構造で金属樹脂複合体の高い接合強度と高い剛性を両立できる。ここで、「樹脂材が金属板の片面側のみに配置される」とは、樹脂材が金属板の一方の面上および切欠孔の内部に配置され、他方の面上には配置されないことをいう。なお、実際の成形上、樹脂材が他方の面上に一切漏出しないことは困難である場合があるため、樹脂材が他方の面上に接合強度とは関係ない程度にわずかに(例えば厚み数十~数百μm程度)配置されることは許容されるものとする。
前記切り起こし片は、前記切欠孔の縁部がバーリング加工によって立ち上げられて構成されてもよい。
この構成によれば、加工として非常に簡易なバーリング加工によって切り起こし片を形成できる。
前記切り起こし片は、先細り形状を有してもよい。
この構成によれば、切り起こし片が先細り形状を有しているため、先細り形状内に入り込んだ樹脂材が抜け難くなり、一層高い接合強度を発揮できる。
前記切欠孔は、多角形または楕円形であってもよい。
この構成によれば、樹脂材が金属板の片面上で回転し、金属板から剥離することを抑制できる。
前記切欠孔は、多角形であってもよく、
前記切り起こし片は、前記切欠孔と相補的な形状を有する多角形であり、前記切欠孔の1辺の縁部と接続された基端と、前記基端とは反対の自由端である末端とを有してもよい。
前記切り起こし片は、前記切欠孔と相補的な形状を有する多角形であり、前記切欠孔の1辺の縁部と接続された基端と、前記基端とは反対の自由端である末端とを有してもよい。
この構成によれば、切り起こし片の末端から基端への向きのせん断力に対して樹脂材が抜けないように強い抗力が発揮される。従って、当該向きのせん断力に対する接合強度を選択的に高めることができる。また、切欠孔と切り起こし片が相補的な形状を有しているので、金属板に切り込みを入れて起こすだけで少なくとも1つの切り起こし部を構成できる。そのため、少なくとも1つの切り起こし部を形成するにあたり、金属板を抜ききる(切り取る)必要がない。従って、切り取られる端材が出ないだけでなく剛性の低下も一定程度抑制できる。
前記切欠孔は、対向する2辺を有する多角形であってもよく、
前記切り起こし片は、前記切欠孔と相補的な形状を有する多角形であり、前記切欠孔の前記対向する2辺の縁部と接続された2つの基端と、前記2つの基端から立ち上げられた中央部とを有してもよい。
前記切り起こし片は、前記切欠孔と相補的な形状を有する多角形であり、前記切欠孔の前記対向する2辺の縁部と接続された2つの基端と、前記2つの基端から立ち上げられた中央部とを有してもよい。
この構成によれば、切り起こし片によって金属板の片面上にトンネル構造が構成される。従って、トンネル構造内に入り込んだ樹脂材が抜け難くなり、一層高い接合強度を発揮できる。
前記少なくとも1つの切り起こし部は、複数の切り起こし部を含んでもよい。
この構成によれば、複数の切り起こし部が樹脂材に埋没されるため、一層高い接合強度を確保できる。また、樹脂材が金属板の片面上で回転することを抑制できる。
前記金属板は、長手方向に垂直な断面においてハット形を有してもよく、
前記少なくとも1つの切り起こし部は、前記金属板の平坦面に対して設けられてもよい。
前記少なくとも1つの切り起こし部は、前記金属板の平坦面に対して設けられてもよい。
この構成によれば、ハット形の金属板は汎用性が高く有用である。また、少なくとも1つの切り起こし部が平坦面に設けられるため、少なくとも1つの切り起こし部を容易に形成できる。
本発明の第2の態様は、
金属板および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための方法であって、
前記金属板に切欠孔および切り起こし片を含む少なくとも1つの切り起こし部を形成し、
前記金属板の片面側のみに前記樹脂材を配置して前記金属板の前記少なくとも1つ切り起こし部を未硬化状態の前記樹脂材に埋没させ、
上型および下型によって前記金属板および前記樹脂材を挟み込むとともに前記樹脂材を硬化させることによって前記金属板および前記樹脂材を一体化する
ことを含む、方法を提供する。
金属板および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための方法であって、
前記金属板に切欠孔および切り起こし片を含む少なくとも1つの切り起こし部を形成し、
前記金属板の片面側のみに前記樹脂材を配置して前記金属板の前記少なくとも1つ切り起こし部を未硬化状態の前記樹脂材に埋没させ、
上型および下型によって前記金属板および前記樹脂材を挟み込むとともに前記樹脂材を硬化させることによって前記金属板および前記樹脂材を一体化する
ことを含む、方法を提供する。
本発明の第3の態様は、
金属板および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための装置であって、
前記金属板に切欠孔および切り起こし片を含む少なくとも1つの切り起こし部を形成する加工機と、
前記金属板の前記少なくとも1つ切り起こし部を未硬化状態の前記樹脂材に埋没させるように前記金属板の片面側のみに前記樹脂材が配置された状態で前記金属板および前記樹脂材を挟み込むとともに前記樹脂材を硬化させる上型および下型と
を備える、装置を提供する。
金属板および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための装置であって、
前記金属板に切欠孔および切り起こし片を含む少なくとも1つの切り起こし部を形成する加工機と、
前記金属板の前記少なくとも1つ切り起こし部を未硬化状態の前記樹脂材に埋没させるように前記金属板の片面側のみに前記樹脂材が配置された状態で前記金属板および前記樹脂材を挟み込むとともに前記樹脂材を硬化させる上型および下型と
を備える、装置を提供する。
本発明によれば、金属樹脂複合体並びにそれを製造するための方法および装置において、単純な構造で高い接合強度と高い剛性を両立できる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態として、金属樹脂複合体並びにそれを製造するための方法および装置について説明する。
(第1実施形態)
図1,2を参照して、第1実施形態に係る金属樹脂複合体1は、金属板10と、樹脂材20とを含んでいる。金属樹脂複合体1は、長手方向に垂直な断面においてハット形をしている。詳細には、ハット形状を有する金属板10の片面側(図示の例では上面側であって凹形状の内面側)のみに樹脂材20が固着されることによって金属樹脂複合体1が構成されている。ただし、金属樹脂複合体1の形状は、ハット形に限定されず、任意の形状であり得る。
図1,2を参照して、第1実施形態に係る金属樹脂複合体1は、金属板10と、樹脂材20とを含んでいる。金属樹脂複合体1は、長手方向に垂直な断面においてハット形をしている。詳細には、ハット形状を有する金属板10の片面側(図示の例では上面側であって凹形状の内面側)のみに樹脂材20が固着されることによって金属樹脂複合体1が構成されている。ただし、金属樹脂複合体1の形状は、ハット形に限定されず、任意の形状であり得る。
金属樹脂複合体1は、水平方向に延びる底壁部2と、底壁部2の端部から立ち上がる側壁部3と、側壁部3から水平方向外側に延びるフランジ部4とを有している。底壁部2は金属板10と樹脂材20とからなり、側壁部3は金属板10と樹脂材20とからなり、フランジ部4は金属板10のみからなる。底壁部2からフランジ部4に向かって側壁部3の途中で、樹脂材20が端面20aにて終端している。
金属板10は、切り起こし部11を有している。切り起こし部11は、切欠孔12および切り起こし片13を含んでいる。
本実施形態では、切り起こし部11は、底壁部2と側壁部3とフランジ部4とを構成する金属板10の各部に設けられている。切り起こし部11は、側壁部3を構成する金属板10の平坦面において長手方向に等間隔に複数(図1の例では4つ)設けられている。底壁部2とフランジ部4についても同様である。ただし、切り起こし部11の数や配置ついては特に限定されない。
本実施形態では、切り起こし片13は、切欠孔12の縁部がバーリング加工によって立ち上げられて構成されている。例えば、切欠孔12は円形であり、切り起こし片13は円錐形状である。
本実施形態では、切り起こし片13は、先端に向かって先細り形状を有している。代替的には、先細り形状の向きは反対(いわゆるラッパ形状)であってもよい。さらに言えば、切り起こし部11の形状については図示の例に限定されず、後述するように他にも様々な変形例が考えられる。
金属板10と樹脂材20との配置に関して、詳細には、樹脂材20が金属板10の片面上および切欠孔12の内部に配置され、下面上には配置されない。なお、実際の成形上、樹脂材20が下面上に一切漏出しないことは困難である場合がある。そのため、樹脂材20は、下面上に接合強度とは関係ない程度にわずかに(例えば厚み数十~数百μm程度)配置される場合がある。
図3~7を参照して、本実施形態における金属樹脂複合体1を製造するための方法および装置50について説明する。図面では、水平方向をX方向として示し、鉛直方向(上下方向または高さ方向)をY方向として示す。また、金属樹脂複合体1(金属板10と樹脂材20)については、断面であることを示すハッチングを付すが、その他の部材については図示を明瞭にするためハッチングを省略する。
本実施形態では、図3~7に示す第1~6工程を順に実行する中で2回のプレス成形と切欠孔12の形成およびバーリング加工とを実行する。詳細には、図3,4に示す第1,2工程で1回目のプレスを実行し、図5に示す第3工程で切り起こし加工(バーリング加工)を実行し、図6~8に示す第4~6工程で2回目のプレスを実行する。
本実施形態では、1回目と2回目のプレスを別の金型90,100でそれぞれ実行するが、1回目と2回目のプレスを同じ金型で実行してもよい。また、金属樹脂複合体1を1つずつ生産してもよく、即ち1回目のプレスと、切り起こし加工(バーリング加工)と、2回目のプレスとを連続的に実行してもよい。代替的には、必要枚数の金属板10の成形(1回目のプレス)を繰り返し実行した後に、切り起こし加工(バーリング加工)を必要枚数の金属板10に対して施し、さらにその後に金属板10と樹脂材20との一体化成形(2回目のプレス)を繰り返し実行してもよい。詳細を後述するように樹脂材20を金属板10上に設置する時間があるため、この時間を短縮する観点からは後者の方が好ましい。
上記一連の工程(図3~8参照)を実行する装置50の構成について説明する。装置50は、金型90,100と、金型90,100をそれぞれ駆動する駆動部91,101と、金型100を加熱する加熱部102と、金属板10に加工を切り起こし加工(バーリング加工を含む)を施す加工機130とを有している。なお、駆動部91,101および加熱部102は、プレス成形を実行可能な公知のものを使用でき、詳細を図示することなく概念図として図3,6にのみ示し、他での図示を省略する。
図3,4を参照して、金型90は、上記1回目のプレスに使用される。金型90は、平板状の金属板10をハット形にプレス成形するためのものである。金型90は、金属板10を挟み込む上型92と下型93とを有している。本実施形態では、上型92がパンチとして構成され、下型93がダイとして構成されている。上型92は駆動部91によって鉛直方向に移動可能であり、即ち下型93に対して接近および離反可能に構成されている。ただし、駆動部91による金型90の駆動態様については特に限定されず、駆動部91は上型92および下型93の少なくとも一方を鉛直方向に移動させるものであり得る。
上型92および下型93は、金属板10のハット形と相補的な形状を有している。上型92と下型93と距離は、任意の部分において金属板10の厚みtに等しい。
図5を参照して、加工機130は、上記切り起こし加工(バーリング加工を含む)に使用される。加工機130は、貫通孔である切欠孔12を形成する孔形成機131と、孔形成機131によって形成された切欠孔12の縁部を立ち上げて切り起こし片13を形成する立ち上げ機132と有している。図示の例では、孔形成機131および立ち上げ機132が同時に使用されている状態を示しているが、実際上、孔形成機131による加工完了後に立ち上げ機132による加工が施される。
図6~8を参照して、金型100は、上記2回目のプレスに使用される。金型100は、金属板10および樹脂材20を温間プレス成形により一体化して金属樹脂複合体1を製造するためのものである。金型100は、金属板10および樹脂材20を挟み込む上型110と下型120とを有している。本実施形態では、上型110がパンチとして構成され、下型120がダイとして構成されている。上型110は駆動部101によって鉛直方向に移動可能であり、即ち下型120に対して接近および離反可能に構成されている。ただし、駆動部101による金型100の駆動態様については特に限定されず、駆動部101は上型110および下型120の少なくとも一方を鉛直方向に移動させるものであり得る。
上型110は、底壁部2(図1,2参照)を成形する第1成形上面111と、側壁部3(図1,2参照)を成形する第2成形上面112と、フランジ部4(図1,2参照)を成形する第3成形上面113とを有している。本実施形態では、第1成形上面111および第3成形上面113は水平面として構成されており、第2成形上面112は第1成形上面111および第3成形上面113を接続するとともに鉛直方向から傾斜して構成されている。
本実施形態では、第2成形上面112に段差112aが設けられている。段差112aは、第1成形上面111から第3成形上面113に向かって1段上がるように設けられている。
下型120は、底壁部2(図1,2参照)を成形する第1成形下面121と、側壁部3(図1,2参照)を成形する第2成形下面122と、フランジ部4(図1,2参照)を成形する第3成形下面123とを有している。本実施形態では、第1成形下面121および第3成形下面123は水平面として構成されており、第2成形下面122は第1成形下面121および第3成形下面123を接続するとともに鉛直方向から傾斜して構成されている。第1成形下面121は第1成形上面111と対向して配置され、第2成形下面122は第2成形上面112と対向して配置され、第3成形下面123は第3成形上面113と対向して配置されている。
上型110と下型120が閉じられた状態において、第1成形上面111と第1成形下面121との間の距離d1は、金属板10の切り起こし部11のバーリング高さHよりも大きい(d1>H)。第3成形上面113と第3成形下面123との間の距離d3は、金属板10の厚みtと概略等しい(d3=t)。段差112aの下方における第2成形上面112と第2成形下面122との間の距離d21は金属板10の切り起こし部11のバーリング高さHよりも大きく(d21>H)、段差112aの上方における第2成形上面112と第2成形下面122との間の距離d22は金属板10の厚みtに対して概略等しい(d22=t)。
上記構成を有する装置50によって実行される一連の工程(図3~8参照)を順に説明する。
図3に示す第1工程では、成形前の平板状の金属板10を下型93の上に載置する。本工程および次工程では、金属板10の成形は、冷間プレスとして実行される。ただし、金属板10の成形は、温間プレスとして実行されてもよい。
図4に示す第2工程では、上型92を下降させ、金属板10を上型92と下型93とによって挟み込んでハット形にプレス成形する(1回目のプレス)。なお、本工程では、樹脂材20(図6~8参照)は未だ充填されておらず、金属板10のみを上型92と下型93とによって挟み込む。
図5に示す第3工程では、ハット形に成形された金属板10を金型90から取り外し、加工機130セットする。本工程では、加工機130によってバーリング加工を含む切り起こし加工を施す。即ち、孔形成機131によって金属板10に切欠孔12を形成し、立ち上げ機132によって切欠孔12の縁部をバーリング加工して切り起こし片13を形成する。本実施形態では、全ての切欠孔12および切り起こし片13の形状は同一である。ただし、切欠孔12および切り起こし片13の形状は部分的に変更されてもよい。
図6に示す第4工程では、2回目のプレスのために、切り起こし加工が施された金属板10上に必要な寸法に裁断したシート状の樹脂材20(プリプレグともいう。)を載置する。本実施形態では、SMC(Sheet Molding Compound)法と称される成形法によって、熱硬化性を有する樹脂材20を高温高圧下で硬化させる(後述する第5工程を合わせて参照)。また、本実施形態では、樹脂材20として、樹脂にガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維を含侵させた繊維強化樹脂(FRP:Fiber Reinforced Plastic)を使用する。なお、本工程では、樹脂材20は未だ加熱されておらず、即ち硬化していない。なお、樹脂材20は、シート状である必要はなく、任意の形状をとり得る。
図7に示す第5工程では、上型110を下降させ、金属板10と樹脂材20とを上型110と下型120とによって挟み込んで一体化する。本実施形態では、上型110と下型120(詳細には金属板10)とによって挟み込まれて形成される段差112aより下方の空間としてキャビティCが形成されている。樹脂材20は、キャビティCに充填された状態で加熱され、キャビティCから漏出することなく硬化する。このとき、樹脂材20は、端面20aにて段差112aに当接しているとともに、切り起こし部11を埋没させている。
図8に示す第6工程では、上型110を上昇させる。金属板10の上面(ハット形の凹面)には樹脂材20が固着され、金属樹脂複合体1が形成されている。なお、金属板10の下面には、樹脂材20が固着していない。
図9~13を参照して、切り起こし部11について詳細に説明する。図9~13では、金属板10のみが示されており、樹脂材20の図示は省略されている。
図9に示す本実施形態における切り起こし部11は、円形の切欠孔12と、切欠孔12の縁部がバーリング加工によって立ち上げられた円筒形の切り起こし片13とを有している。切り起こし片13は、先端に向かって先細り形状を有している。
図10に示す切り起こし部11の第1変形例では、楕円形の切欠孔12と、切欠孔12の縁部がバーリング加工によって立ち上げられた楕円筒形の切り起こし片13とを有している。切り起こし片13は、先端に向かって先細り形状を有している。
図11に示す切り起こし部11の第2変形例では、角丸四角形の切欠孔12と、切欠孔12の縁部がバーリング加工によって立ち上げられた四角筒形の切り起こし片13とを有している。切り起こし片13は、先端に向かって先細り形状を有している。
図12に示す切り起こし部11の第3変形例では、角丸五角形の切欠孔12と、切欠孔12の縁部がバーリング加工によって立ち上げられた五角筒形の切り起こし片13とを有している。切り起こし片13は、先端に向かって先細り形状を有している。
図11および図12では、切欠孔12が多角形の例として四角形と五角形を示したが、三角形または六角形などのその他の任意の多角形であってもよい。
図13に示す切り起こし部11の第4変形例では、図11に示す切り起こし部11の第2変形例の切り起こし片13の4隅に切り欠き13aが設けられている。即ち、切り起こし片13は、4つに分断されている。
また、図14を参照して、樹脂材20の形状は、図1に示すように同じ厚みを有していなくてもよい。即ち、樹脂材20は、梁のように張り出した梁状部21を有していてもよい。図示の例では、梁状部21は、平面視において格子状であり、底壁部2から上方へと突出するとともに水平方向に延びて側壁部3,3を接続している。なお、上型110は、梁状部21と相補的な凹形状を有することとなる。
本実施形態および変形例によれば、以下の作用効果を奏する。
切り起こし部11が樹脂材20に埋没しているため、樹脂材20が金属板10から剥離し難く、一体化に関する高い接合強度を確保できる。また、樹脂材20は金属板10の片面側のみに配置されるため、両面側に配置される場合と比べて樹脂材20を2層から1層に減らすことができる。よって、構造を単純化できるだけでなく樹脂材20の厚みを小さくできる。従って、断面寸法の制約から金属板10の厚みが小さくなることを抑制でき、金属樹脂複合体1の高い剛性を確保できる。従って、金属樹脂複合体1において、単純な構造で金属樹脂複合体の高い接合強度と高い剛性を両立できる。
また、加工として非常に簡易なバーリング加工によって切り起こし片13を形成できる。
また、切り起こし片13が先細り形状を有しているため、先細り形状内に入り込んだ樹脂材20が抜け難くなり、一層高い接合強度を発揮できる。また、切り起こし片13が閉断面構造を有するため、任意のせん断方向(金属板10の片面と平行な方向)の力に対して強い抗力を発揮し、一層高い接合強度を確保できる。
また、複数の切り起こし部11を樹脂材20に埋没させることによって、一層高い接合強度を確保できるとともに、樹脂材20が金属板10の片面上で回転することを抑制できる。特に後者については、切欠孔12を多角形や楕円形にした場合にも同様の作用効果を奏する。
(第2実施形態)
図15,16を参照して、第2実施形態に係る金属樹脂複合体1並びにそれを製造するための方法および装置50について説明する。本実施形態では、金属樹脂複合体1の切り起こし部11の形状が第1実施形態とは異なる。これに関する構成以外は、第1実施形態の構成と実質的に同じである。従って、第1実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。
図15,16を参照して、第2実施形態に係る金属樹脂複合体1並びにそれを製造するための方法および装置50について説明する。本実施形態では、金属樹脂複合体1の切り起こし部11の形状が第1実施形態とは異なる。これに関する構成以外は、第1実施形態の構成と実質的に同じである。従って、第1実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。
本実施形態では、切欠孔12は、多角形(図示の例では矩形)である。切り起こし片13は、切欠孔12と相補的な形状を有する多角形(図示の例では矩形)である。切欠孔12の1辺の縁部と接続された基端13bと、基端13bとは反対の自由端である末端13cとを有している。
本実施形態では、切り起こし部11を形成する際、金属板10にU字形に切込みを入れ、切込みを入れた部分を持ち上げることにより、切欠孔12および切り起こし片13を形成する。従って、加工機130についても対応した構造を有することとなる。
本実施形態によれば、切り起こし片13の末端13cから基端13bへの向きのせん断力に対して樹脂材20が抜けないように強い抗力が発揮される。従って、当該向きのせん断力に対する接合強度を選択的に高めることができる。また、切欠孔12と切り起こし片13が相補的な形状を有しているので、金属板10に切り込みを入れて起こすだけで切り起こし部11を構成できる。そのため、切り起こし部11を形成するにあたり、金属板10を抜ききる(切り取る)必要がない。従って、切り取られる端材が出ないだけでなく剛性の低下も一定程度抑制できる。
(第3実施形態)
図17,18を参照して、第3実施形態に係る金属樹脂複合体1並びにそれを製造するための方法および装置50について説明する。本実施形態では、金属樹脂複合体1の切り起こし部11の形状が第1実施形態とは異なる。これに関する構成以外は、第1実施形態の構成と実質的に同じである。従って、第1実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。
図17,18を参照して、第3実施形態に係る金属樹脂複合体1並びにそれを製造するための方法および装置50について説明する。本実施形態では、金属樹脂複合体1の切り起こし部11の形状が第1実施形態とは異なる。これに関する構成以外は、第1実施形態の構成と実質的に同じである。従って、第1実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。
本実施形態では、切欠孔12は、対向する2辺を有する多角形(図示の例では矩形)である。切り起こし片13は、切欠孔12と相補的な形状を有する多角形(図示の例では矩形)である。切欠孔12の対向する2辺の縁部と接続された2つの基端13dと、2つの基端13dから立ち上げられた中央部13eとを有している。
本実施形態では、切り起こし部11を形成する際、金属板10に2つの平行線状に切込みを入れ、切込みを入れた部分を持ち上げることにより、切欠孔12および切り起こし片13を形成する。従って、加工機130についても対応した構造を有することとなる。
本実施形態によれば、切り起こし片13によって金属板10の片面上にトンネル構造が構成される。従って、トンネル構造内に入り込んだ樹脂材20が抜け難くなり、一層高い接合強度を発揮できる。
以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態や変形例の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。
また、樹脂材20として熱可塑性樹脂にガラス繊維または炭素繊維等の強化繊維を含侵させたものを使用してもよい。この場合、樹脂材20を加熱して軟化させた状態で金型100に投入する。そして、金型100内において金属板10上で冷却して硬化させることで金属樹脂複合体1を製造する。
また、金属樹脂複合体1において、金属板10と樹脂材20との間に接着層を設けてもよい。この場合、接着層を設けることで、金属板10と樹脂材20とを強固に一体成形することができる。
1 金属樹脂複合体
2 底壁部
3 側壁部
4 フランジ部
10 金属板
11 切り起こし部
12 切欠孔
13 切り起こし片
13a 切り欠き
13b 基端
13c 末端
13d 基端
13e 中央部
20 樹脂材
20a 端面
21 梁状部
50 装置
90 金型
91 駆動部
92 上型
93 下型
100 金型
101 駆動部
102 加熱部
110上型
111 第1成形上面
112 第2成形上面
112a 段差
113 第3成形上面
120 下型
121 第1成形下面
122 第2成形下面
123 第3成形下面
130 加工機
131 孔形成機
132 立ち上げ機
C キャビティ
2 底壁部
3 側壁部
4 フランジ部
10 金属板
11 切り起こし部
12 切欠孔
13 切り起こし片
13a 切り欠き
13b 基端
13c 末端
13d 基端
13e 中央部
20 樹脂材
20a 端面
21 梁状部
50 装置
90 金型
91 駆動部
92 上型
93 下型
100 金型
101 駆動部
102 加熱部
110上型
111 第1成形上面
112 第2成形上面
112a 段差
113 第3成形上面
120 下型
121 第1成形下面
122 第2成形下面
123 第3成形下面
130 加工機
131 孔形成機
132 立ち上げ機
C キャビティ
Claims (10)
- 切欠孔および切り起こし片を含む少なくとも1つの切り起こし部を有する金属板と、
前記金属板の片面側のみに配置され、前記切り起こし部を埋没させて硬化しており、前記金属板と一体化されている樹脂材と
を備える、金属樹脂複合体。 - 前記切り起こし片は、前記切欠孔の縁部がバーリング加工によって立ち上げられて構成されている、請求項1に記載の金属樹脂複合体。
- 前記切り起こし片は、先細り形状を有している、請求項2に記載の金属樹脂複合体。
- 前記切欠孔は、多角形または楕円形である、請求項2または3に記載の金属樹脂複合体。
- 前記切欠孔は、多角形であり、
前記切り起こし片は、前記切欠孔と相補的な形状を有する多角形であり、前記切欠孔の1辺の縁部と接続された基端と、前記基端とは反対の自由端である末端とを有している、請求項1に記載の金属樹脂複合体。 - 前記切欠孔は、対向する2辺を有する多角形であり、
前記切り起こし片は、前記切欠孔と相補的な形状を有する多角形であり、前記切欠孔の前記対向する2辺の縁部と接続された2つの基端と、前記2つの基端から立ち上げられた中央部とを有している、請求項1に記載の金属樹脂複合体。 - 前記少なくとも1つの切り起こし部は、複数の切り起こし部を含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の金属樹脂複合体。
- 前記金属板は、長手方向に垂直な断面においてハット形を有し、
前記少なくとも1つの切り起こし部は、前記金属板の平坦面に対して設けられている、請求項1から3のいずれか1項に記載の金属樹脂複合体。 - 金属板および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための方法であって、
前記金属板に切欠孔および切り起こし片を含む少なくとも1つの切り起こし部を形成し、
前記金属板の片面側のみに前記樹脂材を配置して前記金属板の前記少なくとも1つ切り起こし部を未硬化状態の前記樹脂材に埋没させ、
上型および下型によって前記金属板および前記樹脂材を挟み込むとともに前記樹脂材を硬化させることによって前記金属板および前記樹脂材を一体化する
ことを含む、方法。 - 金属板および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための装置であって、
前記金属板に切欠孔および切り起こし片を含む少なくとも1つの切り起こし部を形成する加工機と、
前記金属板の前記少なくとも1つ切り起こし部を未硬化状態の前記樹脂材に埋没させるように前記金属板の片面側のみに前記樹脂材が配置された状態で前記金属板および前記樹脂材を挟み込むとともに前記樹脂材を硬化させる上型および下型と
を備える、装置。
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DE102023116573.9A DE102023116573A1 (de) | 2022-07-01 | 2023-06-23 | Metall- harz-verbundgegenstand und verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung |
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JP2022107232A JP2024006406A (ja) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | 金属樹脂複合体並びにそれを製造するための方法および装置 |
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