JP4868223B2 - Method and apparatus for joining dissimilar metal panels - Google Patents

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Description

本発明は、異種金属材料の接合技術に係わり、特に接合しようとする金属パネルの一方又は双方が、例えばアルミニウム材やマグネシウム材のように、表面に強固な酸化皮膜を生成する材料であるような組み合わせに係わる異種金属パネルの接合方法と、このような接合に適用される接合装置に関するものである。
The present invention relates to a technique for joining dissimilar metal materials, and in particular, one or both of the metal panels to be joined is a material that forms a strong oxide film on the surface, such as an aluminum material or a magnesium material. The present invention relates to a joining method of dissimilar metal panels related to the combination and a joining apparatus applied to such joining.

従来、電子ビームやレーザビーム等のような高エネルギービームを用いた異種材料の接合においては、脆い金属間化合物の生成を抑制するために、デフォーカスさせた高エネルギービームを高融点材料の側に照射し、高融点材料側からの伝熱によって接合界面の低融点材料側を溶融させて接合する方法がとられていた。   Conventionally, in the joining of dissimilar materials using a high energy beam such as an electron beam or a laser beam, the defocused high energy beam is applied to the high melting point material side in order to suppress the formation of brittle intermetallic compounds. A method has been used in which the low melting point material side of the bonding interface is melted and bonded by irradiation and heat transfer from the high melting point material side.

このような場合、溶接条件をコントロールし、接合界面において、片側の材料（低融点材料）のみを溶融させ、材料の拡散を利用して接合することにより金属間化合物層の成長を抑制し、その厚さを薄くすることによって、両方の材料を共に溶融させて接合した場合に較べて、接合部の単位面積当りの強度を高くすることができると考えられており、例えば非特許文献１には、アルミニウム合金の上に鋼板を重ね、鋼板の上方からレーザビームを照射することによって、界面を固相／液相状態として異種材の接合を行なう方法が記載されている。
「溶接学会全国大会講演概要」、社団法人日本溶接学会、２００３年４月、第７２集、ｐ．１５２ In such a case, the welding conditions are controlled, only the material on one side (low melting point material) is melted at the joining interface, and the growth of the intermetallic compound layer is suppressed by joining using the diffusion of the material. By reducing the thickness, it is considered that the strength per unit area of the joint can be increased as compared to the case where both materials are melted and joined together. In addition, a method is described in which a steel plate is stacked on an aluminum alloy and a laser beam is irradiated from above the steel plate to join different materials with the interface in a solid phase / liquid phase state.
“Overview of the National Conference of the Japan Welding Society”, Japan Welding Society, April 2003, Vol. 72, p. 152

しかしながら、アルミニウム合金の表面には緻密で強固な酸化皮膜が形成されているため、片側の材料のみを溶融させるようにした上記方法においても、酸化皮膜を除去するためには、接合時に大きな投入熱量が必要となることから、厚い金属間化合物層が成長する結果、低強度な接合部になる可能性が高いという問題点があった。   However, since a dense and strong oxide film is formed on the surface of the aluminum alloy, even in the above-described method in which only the material on one side is melted, in order to remove the oxide film, a large amount of heat is input at the time of joining. Therefore, as a result of the growth of the thick intermetallic compound layer, there is a problem that there is a high possibility that the joint portion has a low strength.

また、この方法では鋼板からの伝熱により接合界面のアルミニウム合金を溶融させるため、必ずアルミニウム合金の上に鋼板を重ねて、鋼板側の外側方向からレーザビームを照射しなければならないという接合継手の構造設計上の制約があった。
すなわち、車両の軽量化による燃費向上や運動性能向上を目的として、車体パネルにアルミニウム合金などの軽合金を用いた車体構造が求められているが、低重心化による性能向上効果を高めるために、ルーフパネルにアルミニウム合金を用いた場合、車体骨格構造である鋼部材とアルミニウム合金部材との接合構造は、鋼部材の上から、アルミニウム合金から成るルーフパネルが重ねられ、レーザヘッドの近接性から、車体骨格構造の外側、つまりアルミニウム合金製のルーフパネルの側からレーザビームを照射しなければならない接合構造となるため、上記のように、鋼板側からレーザビームを照射するような方法は適用できないことになる。 Also, in this method, the aluminum alloy at the joint interface is melted by heat transfer from the steel plate. Therefore, the steel plate must be stacked on the aluminum alloy, and the laser beam must be irradiated from the outer side of the steel plate side. There were structural design constraints.
That is, for the purpose of improving fuel efficiency and athletic performance by reducing the weight of the vehicle, a vehicle body structure using a light alloy such as an aluminum alloy is required for the vehicle body panel, but in order to enhance the performance improvement effect by lowering the center of gravity, When an aluminum alloy is used for the roof panel, the joint structure between the steel member and the aluminum alloy member, which is a vehicle body skeleton structure, is formed by stacking the roof panel made of an aluminum alloy on the steel member, and from the proximity of the laser head, Because the joint structure must be irradiated with the laser beam from the outside of the body frame structure, that is, the side of the aluminum alloy roof panel, the method of irradiating the laser beam from the steel plate side as described above cannot be applied. become.

本発明は、例えばアルミニウム合金のように、表面に強固な酸化皮膜が生成される材料を含む異種金属材料の接合技術における上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、接合界面に強固な酸化皮膜が介在していたとしても、大きな入熱を投与することなく、高強度の接合が可能であって、しかも高エネルギービームの照射方向が一方のパネル側からのみに制約されることのない異種金属パネルの接合方法と、このような異材接合に好適に使用することができる接合装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-described problems in the joining technique of dissimilar metal materials including a material that produces a strong oxide film on the surface, such as an aluminum alloy. However, even if a strong oxide film is present at the bonding interface, high-strength bonding is possible without applying large heat input, and the irradiation direction of the high-energy beam is from one panel side. It is an object of the present invention to provide a bonding method for dissimilar metal panels that is not limited to the above-described method and a bonding apparatus that can be suitably used for bonding different materials.

本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意検討を重ねた結果、接合しようとする異種金属パネルの双方に高エネルギービームを照射すること、すなわち高融点金属パネルの側だけでなく、酸化皮膜表面にも高エネルギービームを照射するようになすことによって、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have radiated a high energy beam to both dissimilar metal panels to be joined, that is, not only the side of the refractory metal panel but also oxidation. The inventors have found that the above problem can be solved by irradiating the surface of the coating with a high energy beam, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の異種金属パネルの接合方法においては、互いに異なる材料から成る金属パネルであって、少なくとも一方が表面に強固な酸化皮膜を生成する材料から成る第１の金属パネルと第２の金属パネルを重ね合わせて接合するに際して、第１及び第２の金属パネル双方の接合面に、接合線に対して略直角をなす方向から高エネルギービームを照射しながら、両パネルを相対加圧して、これら両パネルを連続的又は断続的な線状に接合することを特徴としている。
That is, the present invention is based on the above knowledge, and in the joining method of dissimilar metal panels of the present invention, metal panels made of different materials, at least one of which forms a strong oxide film on the surface When the first metal panel and the second metal panel made of are overlapped and joined, a high energy beam is applied to the joining surfaces of both the first and second metal panels from a direction substantially perpendicular to the joining line. While irradiating, both panels are relatively pressurized and these panels are joined to each other continuously or intermittently.

また、本発明の異種金属パネルの接合装置は、被接合パネルに対して相対移動可能に配設され、連続的又は断続的に相対移動しながら上記被接合パネルの接合面に高エネルギービームを連続的又は断続的に照射する照射ヘッドと、上記照射ヘッドと共に移動しながら被接合パネルの接合部を加圧する加圧ローラを備えたことを特徴とする。
Further, the dissimilar metal panel bonding apparatus of the present invention is disposed so as to be relatively movable with respect to the bonded panel, and continuously applies a high energy beam to the bonded surface of the bonded panel while continuously or intermittently moving relative thereto. And an irradiating head that irradiates automatically or intermittently, and a pressure roller that presses the bonded portion of the bonded panel while moving together with the irradiating head.

本発明によれば、接合しようとする異種金属パネルの双方に高エネルギービームを照射するようにしており、両金属パネルの接合面に高エネルギービームが直接照射されることによって、接合面に生成されている強固な酸化皮膜のみならず、めっき層を始めとする種々の夾雑物が接合界面から除去されることから、両パネルの新生面同士の強固な接合状態を得ることができる。また、高エネルギービームを両パネルの接合面の双方に照射するようにしていることから、ビーム照射方向が一方のパネル側からだけに制約されるようなこともなくなる。   According to the present invention, both of the dissimilar metal panels to be bonded are irradiated with a high energy beam, and the high energy beam is directly irradiated onto the bonding surface of both metal panels, thereby being generated on the bonding surface. Since not only the strong oxide film, but also various contaminants including the plating layer are removed from the bonding interface, a strong bonding state between the new surfaces of both panels can be obtained. In addition, since the high energy beam is applied to both of the joint surfaces of both panels, the beam irradiation direction is not restricted only from one panel side.

以下に、本発明の異種金属パネルの接合方法について、さらに詳細、かつ具体的に説明する。   Below, the joining method of the dissimilar metal panel of this invention is demonstrated further in detail and concretely.

本発明の異種金属パネルの接合方法においては、表面に強固な酸化皮膜を生成する材料から成る金属パネル同士の異材接合、あるいはこのような材料から成る金属パネルと他の一般の金属パネルとの異材接合に際して、高融点の方パネルだけでなく、双方の金属パネルの接合面に高エネルギービームを直接照射するようにしており、これによって、上記したように、少なくとも一方の接合面に介在する強固な酸化皮膜や、他方の接合面に形成されためっき層などが除去され、ビーム照射によって加熱された状態の両パネルを相対加圧することによって、両パネルの新生面同士が互いに接合され、強固な接合状態とすることができる。また、接合界面に高エネルギービームがダイレクトに照射されることによって、接合界面を活性化することができる。
すなわち、高エネルギービームの直接照射によって接合面の酸化皮膜が除去されるため、酸化皮膜除去のために大入熱を投入する必要がなく、脆い金属間化合物の生成を抑制して、金属間化合物に起因する強度低下を防止することができる。 In the method for joining dissimilar metal panels of the present invention, dissimilar material joining between metal panels made of a material that forms a strong oxide film on the surface, or a dissimilar material between a metal panel made of such a material and another general metal panel. At the time of joining, not only the high melting point panel but also the joining surfaces of both metal panels are directly irradiated with a high energy beam, and as described above, a strong intervening at least one joining surface is provided. By removing the oxide film and the plating layer formed on the other joint surface and relatively pressing both panels heated by beam irradiation, the new surfaces of both panels are joined to each other, resulting in a strong joined state. It can be. Further, the bonding interface can be activated by directly irradiating the bonding interface with the high energy beam.
In other words, since the oxide film on the bonding surface is removed by direct irradiation with a high energy beam, it is not necessary to input a large amount of heat for removing the oxide film, and the formation of brittle intermetallic compounds is suppressed. It is possible to prevent the strength from being reduced.

このとき、両パネルの接合端部を単に重ね合わせただけの状態では、両パネルの接合面の双方に高エネルギービームを照射することはできず、例えば、フレア接合のような施工形態を採用することによって、パネル表面に対して略直角をなす面を接合面とし、これら接合面の間の隙間からデフォーカスさせた高エネルギービームを照射することが必要となる。
したがって、被接合パネルの外側に位置する照射ヘッドから、高エネルギービームをパネル表面にほぼ直角をなす方向から照射することになり、ビーム照射方向の制約がなくなり、構造設計や溶接施工上の制約が解消される。 At this time, in a state where the joining end portions of both panels are simply overlapped, it is not possible to irradiate both the joining surfaces of both panels with a high energy beam. For example, a construction form such as flare joining is adopted. Accordingly, it is necessary to irradiate a high energy beam defocused from a gap between the joint surfaces, with the surfaces that are substantially perpendicular to the panel surface as the joint surfaces.
Therefore, the irradiation head located outside the panel to be joined emits a high-energy beam from a direction that is substantially perpendicular to the panel surface, eliminating the restrictions on the beam irradiation direction, and restricting structural design and welding work. It will be resolved.

このときの高エネルギービームの照射条件としては、接合面上の酸化皮膜等を除去することができ、しかも両パネルのいずれをも溶融させることがなく、その後の加圧によって融点の低い方の金属パネルのみが接合界面において溶融するか、両パネルがいずれも溶融することなく固相状態のままで、材料拡散が生じるような温度に高融点側のパネルを加熱することができる条件が要求される。   As the irradiation condition of the high energy beam at this time, the oxide film or the like on the bonding surface can be removed, and neither of the two panels is melted, and the metal having the lower melting point by subsequent pressurization. Only the panel melts at the bonding interface, or both panels remain in a solid phase without melting, and the condition that the panel on the high melting point side can be heated to a temperature at which material diffusion occurs is required. .

本発明において、強固な酸化皮膜とは、良好な接合を阻害する程度に緻密で強固な酸化皮膜を意味するが、このような酸化皮膜を生成する材料の具体例としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金などを挙げることができるが、この限りではない。   In the present invention, a strong oxide film means an oxide film that is dense and strong enough to inhibit good bonding. Specific examples of materials that form such an oxide film include aluminum alloys and magnesium alloys. However, it is not limited to this.

本発明の異種金属パネルの接合方法においては、高エネルギービームを両パネル（被接合パネル）に対して相対移動させながら照射すると共に、高エネルギービームの照射点の後方近傍に配設した加圧ローラによって両パネルを加圧しながら接合することができ、このとき、被接合パネルに対する高エネルギービームの相対移動や高エネルギービームの照射を連続的なものとすることによって、連続的な線状の接合が可能となり、車体剛性や強度の向上に寄与する連続的な線状の接合を高い生産性のもとに実現することができる。
一方、高エネルギービームの相対移動や照射のタイミングを断続的なものとすれば、点（スポット）状やステッチ状の接合を行なうことができる。 In the method for bonding dissimilar metal panels according to the present invention, a high-energy beam is irradiated while being relatively moved with respect to both panels (bonded panels), and a pressure roller disposed near the rear of the irradiation point of the high-energy beam. Both panels can be joined while pressurizing, and at this time, continuous linear joining can be achieved by making the relative movement of the high energy beam to the panel to be joined and the irradiation of the high energy beam continuous. It becomes possible, and continuous linear joining that contributes to improvement in vehicle body rigidity and strength can be realized with high productivity.
On the other hand, if the relative movement of the high energy beam and the timing of irradiation are made intermittent, it is possible to perform spot-like or stitch-like joining.

本発明の異種金属パネルの接合装置は、上記したように、被接合パネルに対して相対移動可能に配設され、連続的又は断続的に相対移動しながら上記被接合パネルの接合面に高エネルギービームを連続的又は断続的に照射する照射ヘッドと、この照射ヘッドと共に移動しながら被接合パネルの接合部を加圧する加圧ローラを備えたものであるから、本発明の上記接合方法に好適に用いることができる。   As described above, the dissimilar metal panel joining apparatus of the present invention is disposed so as to be relatively movable with respect to the joined panel, and has a high energy on the joining surface of the joined panel while continuously or intermittently relatively moving. Since the apparatus includes an irradiation head that continuously or intermittently irradiates the beam, and a pressure roller that presses the bonded portion of the bonded panel while moving with the irradiation head, it is suitable for the above-described bonding method of the present invention. Can be used.

さらに、本発明の異種金属パネルの接合方法においては、第１の金属パネルがアルミニウム合金やマグネシウム合金などの軽合金製パネルであり、第２の金属パネルが、例えば亜鉛めっき鋼板などの鋼板から成る自動車の車体部材とすることができ、このような部材を用いることによって、軽量かつ運動性能の高い車体構造を安価、且つ容易に得ることができ、例えば、低融点金属パネルをルーフパネルとすることによって、軽量かつ低重心な車体を安価、容易に製造することができる。 Further, in the dissimilar metal panel joining method of the present invention, the first metal panel is a light alloy panel such as an aluminum alloy or a magnesium alloy, and the second metal panel is made of a steel plate such as a galvanized steel plate. It can be used as a car body member of an automobile. By using such a member, a light-weight and high-performance vehicle body structure can be obtained inexpensively and easily. For example, a low-melting-point metal panel can be used as a roof panel. Thus, a lightweight and low center of gravity vehicle body can be easily manufactured at low cost.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.

（実施例１）
図１は、本発明に用いる異種金属パネルの接合装置の一例を示す概略図であって、図に示す接合装置１０は、高エネルギービームの１種であるＮｄ−ＹＡＧレーザを照射する照射ヘッド１１と、加圧ローラ１２から主に構成され、これら照射ヘッド１１及び加圧ローラ１２は、それぞれ溶接ロボットのアームＡ１及びＡ２によって移動可能に支持されており、加圧ローラ１２は、照射ヘッド１１に追随して、連続的あるいは断続的に移動するようになっている。 Example 1
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a bonding apparatus for dissimilar metal panels used in the present invention. A bonding apparatus 10 shown in the figure is an irradiation head 11 that irradiates an Nd-YAG laser, which is a kind of high energy beam. The irradiation head 11 and the pressure roller 12 are movably supported by arms A1 and A2 of the welding robot, respectively. The pressure roller 12 is supported by the irradiation head 11. It follows and moves continuously or intermittently.

照射ヘッド１１は、光ファイバ１４を介して図示しないレーザ発振機に接続され、その先端から焦点調整したレーザビームＢを第１の金属パネル１及び第２の金属パネル２から成る被接合パネルに向けて照射することができる。
一方、加圧ローラ１２は、加圧シリンダ１３によって第１の金属パネル１を第２の金属パネル２に押し付け、両パネル１，２を加圧することができるようになっている。 The irradiation head 11 is connected to a laser oscillator (not shown) via an optical fiber 14 and directs a laser beam B whose focus is adjusted from the tip thereof toward a bonded panel composed of the first metal panel 1 and the second metal panel 2. Can be irradiated.
On the other hand, the pressure roller 12 can press the first metal panel 1 against the second metal panel 2 by a pressure cylinder 13 and pressurize both the panels 1 and 2.

このような構造を有する接合装置１０においては、移動及びレーザビームの照射を連続的に行なうことによって、連続的な線状の接合を行なうことができ、上記移動及び照射を断続させることによって点状あるいはステッチ状の接合を行なうことができる。   In the bonding apparatus 10 having such a structure, continuous linear bonding can be performed by continuously moving and irradiating a laser beam, and dot-like by intermittently moving and moving the irradiation. Alternatively, stitch-like joining can be performed.

図２は、上記した接合装置１０を用いて、鋼製車体部材２（第２の金属パネル）にアルミニウム合金製ルーフパネル１（第１の金属パネル）を接合する要領を示すものであって、図に示すように、いずれも鋼製のレールインナ２１（板厚：１．４ｍｍ）と、レールアウタ２２（板厚：０．８ｍｍ）と、サイドアウタ２３（板厚：０．８ｍｍ）が溶接により組み立てられた車体部材２のサイドアウタ１７に対して、アルミニウム合金製のルーフパネル１（板厚：１．０ｍｍ）がフレア状に横方向からから重ねられる。
なお、上記サイドアウタ２３は表面に亜鉛がめっきされた亜鉛めっき鋼板から成る。 FIG. 2 shows a procedure for joining an aluminum alloy roof panel 1 (first metal panel) to a steel body member 2 (second metal panel) using the joining device 10 described above. As shown in the figure, the steel rail inner 21 (plate thickness: 1.4 mm), rail outer 22 (plate thickness: 0.8 mm), and side outer 23 (plate thickness: 0.8 mm) are assembled by welding. The roof panel 1 (plate thickness: 1.0 mm) made of an aluminum alloy is flared from the side outer 17 of the vehicle body member 2 from the lateral direction.
The side outer 23 is made of a galvanized steel sheet having a surface plated with zinc.

一方、アルミニウム合金製のルーフパネル１は、その端部に形成されたフランジ状接合面１ａが車体部材１のサイドアウタ２３に設定された接合面２３ａに隙間を介して対向しており、この隙間からデフォーカスされたレーザビームＢがルーフパネル１の接合面１ａとサイドアウタ２３の接合面２３ａの双方に向けて照射される。
このとき、高エネルギービームＢの照射位置は、両パネルが最終的に重なり合わされる面であって、レーザビームＢを照射しながら、加圧ローラ１２によって両パネルをレーザビームの照射方向とほぼ直角をなす方向に相対加圧する。 On the other hand, in the roof panel 1 made of aluminum alloy, the flange-shaped joint surface 1a formed at the end thereof is opposed to the joint surface 23a set on the side outer 23 of the vehicle body member 1 via a gap, and from this gap The defocused laser beam B is irradiated toward both the joint surface 1 a of the roof panel 1 and the joint surface 23 a of the side outer 23.
At this time, the irradiation position of the high energy beam B is a surface where the two panels are finally overlapped, and while irradiating the laser beam B, both panels are substantially perpendicular to the irradiation direction of the laser beam by the pressure roller 12. Relative pressure is applied in the direction of

図３（ａ）及び（ｂ）は、図２におけるレーザビーム照射部近傍を示すものであって、レーザビームＢの照射ヘッド１１及び加圧ローラ１２は、前述のように、被接合パネル、すなわち鋼製の車体部材２及びアルミニウム合金製ルーフパネル１に対して、相対的に移動可能に配置されており、まず、図３（ａ）に示すように、レーザビームＢをサイドアウタ２３とルーフパネル１に向けて照射し、接合部近傍を所定の温度に加熱する。   3A and 3B show the vicinity of the laser beam irradiation section in FIG. 2, and the irradiation head 11 and the pressure roller 12 of the laser beam B are, as described above, the panel to be joined, that is, The steel body member 2 and the aluminum alloy roof panel 1 are arranged so as to be movable relative to each other. First, as shown in FIG. And the vicinity of the joint is heated to a predetermined temperature.

レーザビームＢとしては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用い、ルーフパネル１の接合面１ａに形成されている酸化皮膜やサイドアウタ２３の接合面２３ａ上の亜鉛めっき層を除去することができ、これら接合面１ａ，２３ａが溶融することなく、その後の加圧によって接合面１ａのみが溶融して、両パネルを接合できるような温度に加熱することができるようにレーザのデフォーカス径、レーザ出力、送り速度を設定した。
具体的には、最大出力３ｋＷのレーザ発振器と焦点距離１５０ｍｍのレンズを用い、照射面上において３．５ｍｍのスポット径となるようビームＢをデフォーカスすると共に、レーザ出力を０．８ｋＷ、送り速度を０．７〜１．０ ｍ／ｍｉｎとして照射した。なお、レーザ照射中はアルゴンガスを２５Ｌ／ｍｉｎの流量で流すことによって、接合部をシールドするようにした。 As the laser beam B, an Nd: YAG laser can be used to remove the oxide film formed on the joint surface 1a of the roof panel 1 and the galvanized layer on the joint surface 23a of the side outer 23. These joint surfaces 1a , 23a is not melted, and only the joining surface 1a is melted by the subsequent pressurization, and the laser defocus diameter, laser output, and feed rate are adjusted so that the two panels can be heated to a temperature that can be joined. Set.
Specifically, using a laser oscillator with a maximum output of 3 kW and a lens with a focal length of 150 mm, the beam B is defocused so as to have a spot diameter of 3.5 mm on the irradiated surface, and the laser output is 0.8 kW and the feed speed. Was applied at 0.7 to 1.0 m / min. During the laser irradiation, argon gas was flowed at a flow rate of 25 L / min to shield the joint.

ビーム照射位置のすぐ後方では、図３（ｂ）に示すように、加圧ローラ１２の加圧によってルーフパネル１のフランジ状部分が、加熱されたサイドアウタ２３の接合面２３ａに押し付けられる。これによってルーフパネル１が車体部材２のサイドアウタ２３に密着し、車体部材側からの伝熱によって、アルミニウム合金製ルーフパネル１の接合面１ａが局部的に溶融され、材料拡散によってルーフパネル１と車体部材２がサイドアウタ１３の接合面２３ａにおいて接合される。   Immediately behind the beam irradiation position, as shown in FIG. 3B, the flange-like portion of the roof panel 1 is pressed against the heated joint surface 23 a of the side outer 23 by the pressure of the pressure roller 12. As a result, the roof panel 1 is in close contact with the side outer 23 of the vehicle body member 2, and the joint surface 1 a of the aluminum alloy roof panel 1 is locally melted by heat transfer from the vehicle body member side, and the roof panel 1 and the vehicle body are diffused by material diffusion. The member 2 is joined on the joint surface 23a of the side outer 13.

このとき、アルミニウム合金製のルーフパネル１の加圧に際しては、鋼製のパネル２１，２２，２３から成る構造部材である車体部材２は、その剛性が十分に高いため、加圧ローラ１２による加圧に対して、図５に示すようなリベットＲによる接合の場合に較べて、車室内側からの押えＴが必要ないことから、ルーフパネル１と車体部材２の接合位置や構造を比較的自由に設定できるので設計自由度が高く、しかも接合フランジ幅をなくすことができるため、デザインの自由度が向上し、意匠性を高めることができる。
また、接合界面にレーザビームＢをダイレクトに照射することにより、入熱のためのエネルギー効率を向上することができ、接合構造自由度が高く、しかも連続接合ならではの高強度で、安価で軽量な接合構造が得ることができるようになる。 At this time, when the roof panel 1 made of aluminum alloy is pressed, the vehicle body member 2, which is a structural member made of the steel panels 21, 22, and 23, has a sufficiently high rigidity. Compared to the case of joining with a rivet R as shown in FIG. 5, there is no need for a presser T from the vehicle interior side, so that the joining position and structure of the roof panel 1 and the vehicle body member 2 are relatively free. Since the design freedom is high and the joint flange width can be eliminated, the design freedom can be improved and the design can be enhanced.
Moreover, by directly irradiating the bonding interface with the laser beam B, the energy efficiency for heat input can be improved, the degree of freedom of the bonding structure is high, and the high strength, low cost and light weight unique to continuous bonding. A joining structure can be obtained.

（実施例２）
図５は、アルミニウム合金製ルーフパネル１と鋼製車体部材２との他の接合例を示すものであって、上記実施例と同様に、共に鋼製のレールインナ２１とレールアウタ２３を溶接して成る車体部材２とアルミニウム合金製のルーフパネル１との接合要領について説明する。
すなわち、当該実施例においては、図に示すように、アルミニウム合金製ルーフパネル１の接合端部に湾曲部１ｂを形成し、この湾曲部１ｂにより形成される隙間からデフォーカスさせたレーザビームＢを当該湾曲部１の接合面と、サイドアウタ２３の接合面２３ｂとの双方に向けて照射し、続いて加圧ローラ１２によって、両パネル１，２３の接合部１ａ，２３ａを加圧することによって、これら両パネル１，２３を同様に接合することができる。 (Example 2)
FIG. 5 shows another example of joining the aluminum alloy roof panel 1 and the steel vehicle body member 2. In the same manner as in the above embodiment, the steel rail inner 21 and the rail outer 23 are welded together. A procedure for joining the vehicle body member 2 and the roof panel 1 made of aluminum alloy will be described.
That is, in this embodiment, as shown in the figure, a curved portion 1b is formed at the joint end portion of the aluminum alloy roof panel 1, and the laser beam B defocused from the gap formed by the curved portion 1b is used. By irradiating both the joint surface of the curved portion 1 and the joint surface 23b of the side outer 23, and then pressurizing the joint portions 1a and 23a of both panels 1 and 23 by the pressure roller 12, these are applied. Both panels 1 and 23 can be similarly joined.

当該実施例においては、上記実施例１におけるフレア接合の場合に較べて、レーザビームＢの照射後、被接合パネルに対して照射ヘッドと同じ側から、照射方向と略直角をなす方向に両パネルを加圧するようになすことができ、照射ヘッドと加圧ローラとを共に被接合パネルの外側に配置することができ、これらを一体的に配設することによって接合装置の簡略化が可能になる。   In this embodiment, compared with the case of the flare bonding in the first embodiment, after irradiation of the laser beam B, both panels in the direction substantially perpendicular to the irradiation direction from the same side as the irradiation head with respect to the bonded panel. The irradiation head and the pressure roller can be both arranged outside the panel to be joined, and by arranging them integrally, the joining apparatus can be simplified. .

本発明の接合装置の一実施例を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows one Example of the joining apparatus of this invention. 本発明の第１の実施例による異種金属パネルの接合要領を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the joining procedure of the dissimilar-metal panel by the 1st Example of this invention. （ａ）及び（ｂ）は図２におけるビーム照射部の近傍を示す説明図である。(A) And (b) is explanatory drawing which shows the vicinity of the beam irradiation part in FIG. 本発明の第２の実施例による異種金属パネルの接合要領を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the joint point of the dissimilar-metal panel by the 2nd Example of this invention. 鋼製車体部材とアルミニウム製ルーフパネルのリベットによる接合構造例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the example of a joining structure by the rivet of a steel vehicle body member and an aluminum roof panel.

符号の説明Explanation of symbols

１ アルミニウム合金製ルーフパネル（第１の金属パネル）
１ａ 接合面
２（２１、２２、２３） 鋼製車体部材（第２の金属パネル）
２３ａ 接合面
１０ 異種金属パネルの接合装置
１１ 照射ヘッド
１２ 加圧ローラ 1 Aluminum alloy roof panel (first metal panel)
1a Joint surface 2 (21, 22, 23) Steel body member (second metal panel)
23a Bonding surface 10 Dissimilar metal panel bonding device 11 Irradiation head 12 Pressure roller

Claims (5)

互いに異なる材料から成り、少なくとも一方が表面に強固な酸化皮膜を生成する材料から成る第１の金属パネルと第２の金属パネルを重ね合わせて接合するに際し、第１及び第２の金属パネル双方の接合面に、接合線に対して略直角をなす方向から高エネルギービームを照射しつつ、両パネルを相対加圧して、両パネルを連続的又は断続的な線状に接合することを特徴とする異種金属パネルの接合方法。 When the first metal panel and the second metal panel, which are made of different materials and at least one of them is made of a material that generates a strong oxide film on the surface, are overlapped and joined, While irradiating the joint surface with a high energy beam from a direction substantially perpendicular to the joint line , both panels are relatively pressurized to join the panels into a continuous or intermittent line. A method for joining dissimilar metal panels. 両パネルをフレア接合することを特徴とする請求項１に記載の異種金属パネルの接合方法。   2. The method for joining dissimilar metal panels according to claim 1, wherein both panels are flared. 第１の金属パネルが軽合金製パネルであり、第２の金属パネルが鋼板から成る自動車の車体部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の異種金属パネルの接合方法。 The method for joining dissimilar metal panels according to claim 1 or 2, wherein the first metal panel is a light alloy panel, and the second metal panel is a vehicle body member made of a steel plate. 第１の金属パネルが自動車車体のルーフパネルであることを特徴とする請求項３に記載の異種金属パネルの接合方法。 The method for joining dissimilar metal panels according to claim 3 , wherein the first metal panel is a roof panel of an automobile body. 被接合パネルに対して相対移動可能に配設され、連続的又は断続的に相対移動しながら上記被接合パネルの接合面に高エネルギービームを連続的又は断続的に照射する照射ヘッドと、
上記照射ヘッドと共に移動しながら、被接合パネルの接合部を加圧する加圧ローラを備えたことを特徴とする異種金属パネルの接合装置。 An irradiation head that is disposed so as to be relatively movable with respect to the bonded panel, and continuously or intermittently irradiates the bonding surface of the bonded panel with a high energy beam while being relatively moved;
A joining apparatus for dissimilar metal panels, comprising a pressure roller that presses a joining portion of a joined panel while moving together with the irradiation head.
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