JP6148136B2 - Manufacturing method of dissimilar material joined body - Google Patents
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Description
本発明は、異材接合体の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、鋼材と軽合金材等とを接合し、自動車や鉄道車両等の構造体として用いられる異材接合体の技術に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a dissimilar materials bonded body. More specifically, the present invention relates to a technique of a dissimilar material joined body that joins a steel material and a light alloy material or the like and is used as a structure such as an automobile or a railway vehicle.
近年、環境面や燃費の観点から、自動車の構造部材、鉄道車両用構造体、船舶、航空機、建築構造体等には軽量化が求められており、アルミニウム材、マグネシウム材、CFRP等が用いられている。その一方で、これらの材料に比べて鋼材はコストが低く、加工性も良いという特徴があるため、両者を組み合わせた異材接合体の開発が行われている。 In recent years, from the viewpoint of environment and fuel consumption, weight reduction is required for structural members of automobiles, structures for railway vehicles, ships, aircraft, building structures, etc., and aluminum materials, magnesium materials, CFRP, etc. are used. ing. On the other hand, compared to these materials, steel materials are characterized by low cost and good workability, and therefore, development of joints of dissimilar materials combining the two has been performed.
例えば、アルミニウム材と鋼材を用いて異材接合体を製造する場合には、溶接部の界面に二元系金属間化合物としてFe2Al5が形成される。このような異種金属材の接合においては、高い接合強度の構造体を得るために、脆い金属間化合物が形成されることを抑制する必要がある。そこで、鋼製のリベットのリベット軸部をアルミニウム材等の部材に挿通させてから、軸部の先端部を鋼材と接触させ、鋼材同士の接触部付近をスポット溶接し接合する技術が提案されている。 For example, when producing a dissimilar joint using an aluminum material and a steel material, Fe 2 Al 5 is formed as a binary intermetallic compound at the interface of the weld. In joining different kinds of metal materials, it is necessary to suppress the formation of brittle intermetallic compounds in order to obtain a structure with high joint strength. Therefore, a technique has been proposed in which the rivet shaft portion of a steel rivet is inserted through a member such as an aluminum material, the tip portion of the shaft portion is brought into contact with the steel material, and the vicinity of the contact portion between the steel materials is spot welded and joined. Yes.
リベットの軸部をアルミニウム材等に挿通させる方法としては、リベットの軸部を孔の開いていないアルミニウム材等に押し込むことにより挿通させるピアス方式や、予めアルミニウム材等に孔を開けておいてその孔にリベットの軸部を挿通させる下孔方式等が挙げられる。例えば、特許文献1、2では、鋼製のリベットをアルミニウム材に穿孔してかしめてとりつけ、鋼製のリベットの先端を相手側の鋼材とスポット溶接する技術について開示されている。この技術によれば、同種の材料からなるリベットと鋼材とを接合するため、金属間化合物が形成されるのを防止することができる。
As a method of inserting the shaft portion of the rivet into the aluminum material or the like, a piercing method in which the shaft portion of the rivet is inserted by being pushed into an aluminum material or the like having no hole, or a hole is formed in advance in the aluminum material or the like. For example, a pilot hole system in which the shaft portion of the rivet is inserted into the hole can be used. For example,
また、特許文献3では、スポット溶接時に電極でリベットを被接合材に押しつけて穿孔し、そのまま溶接する異材接合技術について開示されている。更に、特許文献4では、被接合材にリベットの軸よりも断面積が大きな孔を予め形成しておいて、スポット溶接後に軟化したリベットを据え込み加工し、リベットを塑性変形させて被接合材にかしめる異材接合技術についても開示されている。
特許文献1、2に記載の技術では、リベットの軸部を先端に向かうに従い広がった形状とすることで、アルミニウム材等の被接合材を塑性流動させやすくすると共に、リベットをアルミニウム材から外れにくくすることができる。しかしながら、このような軸先端に広がった形状のリベットを鍛造で作ることは困難なため、切削で作る必要が生じ、リベットの製造コストが高くなるという問題がある。
In the techniques described in
また、特許文献3に記載の技術では、被接合材にかしめ締結を行わないため、異材間の十分な接合強度を得られない。更に、特許文献4に記載の技術では、リベットの軸部が通る孔径が大きいため、溶接前にリベットと孔の軸心合わせが必要となり、中心軸が偏ってしまった場合には、据え込み加工のかしめが不均一になるという問題がある。このように、従来の異材接合体の製造方法では、接合強度を高めるという点では、十分ではない。
Further, in the technique described in
そこで、本発明は、異材接合強度を向上させた異材接合体の製造方法を提供することを主目的とする。 Then, this invention sets it as the main objective to provide the manufacturing method of the dissimilar-material joined body which improved the dissimilar-material joining strength.
本発明は、前述した課題を解決するために、本発明者等の鋭意検討の結果完成されたものであり、軸部及び板状の頭部からなり、軸方向断面が略T字形状を有するリベットの前記軸部の先端側から前記軸部を第1被接合材に挿通し、前記リベットの前記頭部が前記第1被接合材の表面上に位置する状態で、前記リベットの前記軸部の先端面を前記第1被接合材の下面に露出させる工程と、前記第1被接合材を前記リベットの前記頭部方向に塑性流動させて前記リベットにかしめ締結させる工程と、前記リベットとかしめ締結した前記第1被接合材と、該第1被接合材と材種が異なる第2被接合材とを重ねて重ね継手を形成する工程と、前記リベットの前記頭部を電極で加圧しながら前記第2被接合材と前記リベットとに通電することにより、前記軸部の先端と前記第2被接合材とを溶接しながら、前記軸部の先端領域を軸中心から外縁方向に向けて塑性変形させて広げる工程と、を含む異材接合体の製造方法を提供する。
この異材接合体の製造方法では、リベットを第1被接合材にかしめ締結した後に、溶接時にリベットの軸部の先端部が軸中心から外縁方向に向けて広がるため、強固にかしめ締結されると共に、リベットの先端部の広がりにより第1被接合材とリベット先端とがかみ合う状態になり、リベットが第1被接合材から抜けにくくなる。
この異材接合体の製造方法では、前記リベットの前記第1被接合材に接する面には、前記第2被接合材よりも高抵抗率の被膜が覆われていてもよい。
また、この異材接合体の製造方法では、前記第1被接合材に接する面における、前記軸部の基端部領域の周囲には、環状溝が設けられていてもよい。
また、この異材接合体の製造方法では、前記軸部の先端部と前記第1被接合材との間に隙間部が形成されていてもよい。
更に、この異材接合体の製造方法では、前記リベットの前記頭部の前記第1被接合材に接する面には、中心側から外縁側に向けて延設された突起部が形成されていてもよい。
また、前記第2被接合材は、前記第1被接合材よりも融点が高くてもよい。
この異材接合体の製造方法では、前記リベットの挿通を前記軸部による穿孔により行ってもよい。
また、この異材接合体の製造方法では、前記第1被接合材に下孔を開けた後に前記リベットの挿通を行ってもよい。
また、この異材接合体の製造方法では、前記電極の加圧力を0.3〜10kNとし、溶接電流を2〜200kAとし、更に通電時間を5〜1000msecとして、前記通電を行ってもよい。
The present invention has been completed as a result of intensive studies by the present inventors in order to solve the above-described problems, and is composed of a shaft portion and a plate-shaped head, and has an axial cross section having a substantially T-shape. The shaft portion of the rivet is inserted into the first material to be joined from the tip side of the shaft portion of the rivet, and the head portion of the rivet is positioned on the surface of the first material to be joined. A step of exposing a front end surface of the first bonded material to a lower surface of the first bonded material, a step of plastically flowing the first bonded material toward the head portion of the rivet and caulking and fastening the rivet, and caulking the rivet. and entered into the first material to be joined, a step of the first material to be joined and grades to form a different second lap joint overlap and welded material, while pressing the head of the rivet at electrode By energizing the second material to be joined and the rivet, While welding with the tip of the Kijiku portion and the second material to be joined, a step of spreading by plastically deformed toward the outer edge direction distal region of the shaft portion from the shaft center, a method for manufacturing a dissimilar materials bonded body comprising provide.
In this method of manufacturing a joined body of different materials, after the rivet is caulked and fastened to the first material to be joined, the tip of the shaft portion of the rivet spreads from the center of the shaft toward the outer edge during welding. As the tip of the rivet spreads, the first material to be joined and the rivet tip are brought into engagement with each other, and the rivet is difficult to come off from the first material to be joined.
In this method of manufacturing the dissimilar material bonded body, the surface of the rivet that contacts the first material to be bonded may be covered with a coating film having a higher resistivity than that of the second material to be bonded.
Moreover, in this method for manufacturing the dissimilar material joined body, an annular groove may be provided around the base end region of the shaft portion on the surface in contact with the first material to be joined.
Moreover, in this manufacturing method of the dissimilar material joined body, a gap portion may be formed between the tip end portion of the shaft portion and the first material to be joined.
Further, in this method of manufacturing the dissimilar material joined body, a protrusion that extends from the center side toward the outer edge side is formed on the surface of the head of the rivet that contacts the first material to be joined. Good.
The second material to be bonded may have a melting point higher than that of the first material to be bonded.
In this method of manufacturing the dissimilar material joined body, the rivet may be inserted by drilling the shaft portion.
Further, in this method of manufacturing the dissimilar material joined body, the rivet may be inserted after a prepared hole is formed in the first material to be joined.
Moreover, in this manufacturing method of a dissimilar material assembly, the energization may be performed by setting the pressure of the electrode to 0.3 to 10 kN, the welding current to 2 to 200 kA, and the energization time to 5 to 1000 msec.
本発明によれば、異材接合強度を向上させることができる。 According to the present invention, the dissimilar material bonding strength can be improved.
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.
<異材接合体100>
まず、本発明の実施形態の異材接合体100について説明する。図1は、本実施形態の異材接合体100の軸方向断面図である。
<Dissimilar material joined
First, the dissimilar material joined
本実施形態の異材接合体100は、リベット1と、リベット1の軸部2が挿通された第1被接合材10と、軸部2と溶接された第2被接合材20とを有する。本実施形態の異材接合体100では、スポット溶接により、リベット1の軸部2の先端側が塑性変形し、第2被接合材20側に向かうに従い軸中心から外縁方向に向けて漸次広がる形状の先端部4が形成されている。軸部2が円柱形状を有する場合には、先端部4は、基端部21(図2A参照)から先端側に向けてフレア状に広がる形状を有する。以下では、軸部2が円柱形状を有する場合を例に挙げて主に説明する。図1中、符号Aは、溶融部(ナゲット)を示す。
The dissimilar material joined
第1被接合材10は、特に限定されないが、軽合金材とすることができ、具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金(JIS規格の2000系、3000系、4000系、5000系、6000系又は7000系)、マグネシウム、マグネシウム合金等が挙げられる。また、第1被接合材10は、CFRP等であってもよい。この第1被接合材10は、板材、形材、ダイキャスト材、鋳物材、又は板材や押出材のプレス成形品等とすることができる。
The first material to be bonded 10 is not particularly limited, but may be a light alloy material, specifically, aluminum, aluminum alloy (JIS standard 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series or 7000 series), magnesium, magnesium alloys and the like. Further, the first bonded
本実施形態の異材接合体では、第1被接合材10とリベット1の軸部2のフレア状に広がった先端部4との間に、隙間部11が形成されていることが好ましい。この隙間部11は、第1被接合材10のリベット1へのかしめ締結の際に形成され、隙間部11が形成されていることで、軸部2の軸中心から外縁に向けて広がった先端部4と第1被接合材10のかしめられた部分とがかみ合った形状となる。これにより、リベット1の第1被接合材10からの抜けが生じにくくなる。更に、リベット1の溶融部Aの熱伝達が隙間部11により遮断されるため、第1被接合材10の熱による軟化が抑制される。
In the dissimilar-material joined body of this embodiment, it is preferable that the
また、第2被接合材20は、第1被接合材10と異なる材種で構成されており、特に限定されないが、例えば、鋼材とすることができ、具体的には、高張力鋼材、亜鉛めっき鋼板及びステンレス等が挙げられる。この第2被接合材20は、板材、形材、鋳物材、板材のプレス成形品、又はホットスタンプ品等とすることができる。
Moreover, the 2nd to-
第1被接合材10における、第2被接合材20と重なり合う位置には、防食性の観点から、シール処理がなされていたり、熱硬化性樹脂を含有する接着剤が塗布されていたり、又は接着樹脂テープが設けられていたりしてもよい。
From the viewpoint of anticorrosiveness, the first bonded
また、本実施形態の異材接合体100では、リベット1の軸部2の軸径d1と、第1被接合材2の異材接合用リベット1が挿通している孔径d2とが略同一であることが好ましい。ここで、軸径d1は、円柱形状の軸部2の円の直径を指す。また、孔径d2は、軸部2が挿通される第1被接合材200に形成された円形の孔の直径を指す。異材接合用リベット1の軸部2の軸径と第1被接合材10の孔径とが略同一であることで、異材接合用リベット1の第2被接合材20に対する位置決めを正確に行うことができ、スポット溶接時の電極400の狙いがより正確になる。また、第1被接合材10をかしめる際に均一にかしめることができる。
Further, in the dissimilar material joined
(リベット1)
次に、本実施形態の異材接合体100を構成するリベット1について説明する。図2Aは、本実施形態の異材接合用リベット1の斜視図である。また、図2Bは、リベット1の軸方向断面図である。
(Rivet 1)
Next, the
図2A及び図2Bに示すように、リベット1は、円柱形状の軸部2と、軸部2の一端に設けられた円板状の頭部3とからなり、軸部2に対し頭部3が設けられる方向である軸方向(図2A中Z軸方向)断面が略T字形状を有する。リベット1は、軸部2が第1被接合材10に挿通され、軸部2の先端側に位置する先端領域5(頭部3が設けられている側と反対側の領域)が第2被接合材20にスポット溶接される。これにより、第1被接合材10と第2被接合材20とが接合した異材接合体100が製造される。また、本実施形態の異材接合体100に用いられるリベット1は、軸部2が第2被接合材20にスポット溶接され、軸部2の先端領域5がスポット溶接の熱で軟化し電極で加圧されることでフレア状に広がる。これにより、異材接合体100は、第1被接合材10とリベット1の先端領域5がフレア状に広がることで形成された先端部4(図1参照)とがかみ合った形状となり、リベット1が第1被接合材10から抜けにくくなる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
リベット1の材質については、スポット溶接時に脆い金属間化合物の発生を抑制し、接合強度の低下を防止するため、第2被接合材20と同一の材種で構成されていることが好ましい。第2被接合材20をSPCCや亜鉛めっき鋼板、高張力鋼板等の鋼材とする場合には、リベット1を軟鋼や普通鋼等の鋼材とすることが好ましい。具体的には、リベット1は、鉄を主成分とし、炭素、クロム、ニッケル、モリブデン等の合金元素が適宜添加されていてよい。なお、リベット1は、切削成形してもよいが、生産性の観点から鍛造成形することがより好ましい。
The material of the
また、特に限定されないが、軸部2の先端領域5には、外縁に対し中心に近い位置程突出したプロジェクションが形成されていてもよい。更に、リベット1の頭部3の角部は、面取りされていてもよい。
Further, although not particularly limited, a projection that protrudes closer to the center with respect to the outer edge may be formed in the
また、図2A及び図2Bに示すように、頭部3の第1被接合材10と接する面における、軸部2の基端部21領域の周囲には環状溝31が設けられていてもよい。リベット1の軸部2の基端部21に環状溝31が設けられていることにより、溝部分に第1被接合材10を塑性流動させることができ、異材接合用リベット1と第1被接合材10とのかしめ締結力をより向上させることができる。
Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, an
本実施形態の異材接合体100のリベット1では、頭部3の第1被接合材10に接する面の少なくとも一部分は、第2被接合材20の母材よりも高い抵抗率を有する被膜で覆われていてもよい。具体的には、この被膜としては、亜鉛、錫及び/又はアルミニウム等を含有する防錆材による塗膜、ポリエステル系樹脂被膜、シリコーンエラストマを含有する被膜、鉄の酸化皮膜(黒皮)、無電解Ni−Pめっき皮膜及びその他の絶縁被膜等が挙げられる。
In the
このような被膜が頭部3の第1被接合材10に接する面に覆われていることで、電極からリベット1を経由して第2被接合材20に流れる溶接電流が第1被接合材10に分流することを防止できる。このようにして、第1被接合材10に電流が集中して流れるため、リベット1と第2被接合材20とのスポット溶接をより効率的に行うことができる。なお、溶接電流が分流しない範囲で被膜は部分的にはく離していてもよい。
Since such a coating is covered on the surface of the
また、本実施形態の異材接合体100に用いられるリベット1では、軸部2の形状は、例えば、略円柱形であり、軸垂直断面形状は円である。軸の断面形状については特に限定されないが、その具体例について、図3A〜図3Eを参照しながら説明する。図3A〜図3Eは、リベット1の底面図の一例である。なお、ここで、軸垂直断面とは、前述した軸方向(図2中Z軸方向)の垂直方向の断面を指す。
Moreover, in the
軸部2Aの軸垂直断面形状は、図3Aに示すように、例えば、円形である。また、軸部2Bの軸垂直断面形状は、図3Bに示すように、例えば、花弁形である。また、軸部2Cの軸垂直断面形状は、図3Cに示すように、例えば、三隅が面取りされた略三角形である。また、軸部2Dの軸垂直断面形状は、図3Dに示すように、四隅が面取りされた略正方形であってもよい。更に、軸部2Eの軸垂直断面形状は、図3Eに示すように、楕円形であってもよい。例えば、軸部2の軸垂直断面形状が、図3Bに示す形状である場合、円周上に複数の凸部が設けられている形状であるために、リベット1が第1被接合材200に挿通された際、リベット1が回転することを防止できる。また、軸部2にセレーションが設けられていても同様の効果が得られる。
The axial vertical cross-sectional shape of the
また、本実施形態の異材接合体100のリベット1では、頭部3の平面視形状(図1中、Z軸に垂直な平面視形状)についても特に限定されないが、その具体例について、図4A〜図4Dを参照しながら説明する。図4A〜図4Dは、異材接合用リベット1の平面図の一例である。
Further, in the
頭部3Aの平面視形状は、図4Aに示すように、例えば、円形である。また、頭部3Bの平面視形状は、図4Bに示すように、例えば、四隅が面取りされた略長方形である。また、頭部3Cの平面視形状は、図4Cに示すように、楕円形であってもよい。更に、頭部3Dの平面視形状は、図4Dに示すように、花弁形であってもよい。
The planar view shape of the head 3A is, for example, a circle as shown in FIG. 4A. Moreover, the planar view shape of the
次に、本実施形態の変形例の異材接合体に用いられるリベットの変形例について図5A及び図5Bを参照しながら説明する。図5A及び図5Bは、本実施形態の変形例の異材接合体に用いられるリベット1A、1Bの底面図(図5A−a及び図5B−a参照)及び正面図(図5A−b及び図5B−b参照)を示す。
Next, a modified example of the rivet used for the dissimilar material joined body of the modified example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. 5A and 5B are a bottom view (see FIGS. 5A-a and 5B-a) and a front view (FIGS. 5A-b and 5B) of the
図5Aに示すように、リベット1Aの頭部3の第1被接合材に接する面には、中心側から外縁側に向けて延設された突起部6が形成されていてもよい。突起部6が設けられることで、リベット1Aが第1被接合材10にかしめ固定された後に、リベットが回転することを防止できる。これにより、例えば、異材接合体の使用時に発生する振動等により、かしめ締結した部位のゆるみが生じることを防止できる。
As shown in FIG. 5A, a protrusion 6 extending from the center side toward the outer edge side may be formed on the surface of the
また、図5Aでは、突起部6が等間隔に4個形成されている例を示しているが、形成される個数や配置については特に限定されない。例えば、図5Bに示すように、リベット1Bは、2つの平行に配列した突起部7が4組形成されるような構成であってもよい。
5A shows an example in which four protrusions 6 are formed at equal intervals, the number and arrangement of the protrusions 6 are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 5B, the
<異材接合体の製造方法>
次に、本実施形態の異材接合体100の製造方法について説明する。図6は、本実施形態の異材接合体100の製造工程の一例(ピアス方式)を示す説明図である。
<Method for producing dissimilar material assembly>
Next, the manufacturing method of the dissimilar material joined
まず、図6aに示すように、円筒状のカウンターパンチ200の上に第1被接合材10が載置され、リベット1とカウンターパンチ200とが第1被接合材10を挟持するようにリベット1が第1被接合材10の上に配置される。この異材接合用リベット1はポンチ300により第1被接合材10に向けて打ち込まれる。異材接合用リベット1は、例えば、プレス工程の前後又はプレス成形の際の金型の所定の位置に配置されたカセット方式のリベット供給ガイド(図示せず)により配置することもできる。
First, as shown in FIG. 6 a, the first bonded
このように、ピアス方式で第1被接合材10を穿孔することにより、リベット1の軸径と第1被接合材10の孔径を略同一にすることができる。また、後述するかしめもリベット1の軸部2近傍で第1被接合材10を塑性流動させることができ、かしめ強度を向上させることができる。更に、リベット1を第1被接合材10に挿通させる位置の精度も向上させることができる。
Thus, by drilling the first material to be bonded 10 by the piercing method, the shaft diameter of the
次に、図6bに示すようにポンチ300が下降し、リベット1が第1被接合材10に押し込まれると、第1被接合材10の一部が軸部2により打ち抜かれ、この打ち抜かれた部分15がカウンターパンチ200内に落下する。リベット1はポンチ300により第1被接合材10に向けて押圧されるため、頭部3に環状溝31が形成されている場合には、第1被接合材10の頭部3とカウンターパンチ200との間に挟まれた部分が、頭部3の軸部2周囲に形成された環状溝31内に塑性流動して押し込まれる。
Next, as shown in FIG. 6 b, when the
これにより、軸部2が第1被接合材10を貫通し、第1被接合材10が穿孔されて、頭部3が第1被接合材10の表面上に位置する状態で、軸部2の先端面が第1被接合材10の下面に露出する(図6c参照)。また、図6cに示すように、環状溝31内に第1被接合材10が入り込み、リベット1が第1被接合材10にかしめ締結される。このとき、第1被接合材10がリベット1の頭部3の側に流動するようにかしめ締結される。また、第1被接合材10の貫通された孔におけるリベット1の軸部2の位置が一定に保たれた状態でかしめ締結が行われるため、軸周方向におけるかしめ締結状態のばらつきが抑制される。
As a result, the
また、軸部2の先端側に位置する先端領域5と第1被接合材10との間には隙間部11が形成されていることが好ましい。この隙間部11が形成されていることで、後述するスポット溶接により、先端領域5が軸部2の中心から外縁方向に向けて広がり先端部4が形成され、先端部4とかしめられた第1被接合材10との間でかみ合い状態が形成される。また、第1被接合材10と第2被接合材20との間に隙間が設けられることになり、第2被接合材20とリベット1の溶接により発生した熱が第1被接合材10に伝わりにくくなるため、第1被接合材10の軟化による継手強度の低下を抑制できる。
Further, it is preferable that a
このようなリベット1の第1被接合材10へのかしめ締結は、他の方法でも行うことができる。図7は、本実施形態の異材接合体100の製造工程の他の例(下孔方式)を示す説明図である。
Such caulking and fastening of the
まず、図7aに示すように、円筒状の穴の開いたダイス302の上に第1被接合材10が載置され、ポンチ301がこのダイス302の穴の上方に配置される。このポンチ301が第1被接合材10に打ち込まれる。
First, as shown in FIG. 7 a, the first bonded
次に、図7bに示すようにポンチ301が下降し、第1被接合材10の一部が打ち抜かれ、この打ち抜かれた部分16がダイス302内に落下する。そして、打ち抜かれた孔にリベット1が嵌めこまれるようにして挿通され、図6を参照しながら説明した方法と同様にして、リベット1が第1被接合材10にかしめ締結される。
Next, as shown in FIG. 7 b, the
このように、予め下孔を開けておく下孔方式を採用することにより、リベット1を第1被接合材10に容易に挿通させられる。
Thus, the
図8は、本実施形態の異材接合体100の製造工程の一例であって、第1被接合材10にかしめ締結されたリベット1と第2被接合材20とをスポット溶接する工程を説明する図である。
FIG. 8 is an example of a manufacturing process of the dissimilar material bonded
図8aに示すように、リベット1とかしめ固定された第1被接合材10は、抵抗スポット溶接装置に搬入され、第2被接合材20の上に重ねられ、重ね継手が形成される。このとき、スポット電極400、500の間にリベット1が位置するように、第1被接合材10及び第2被接合材20が配置される。
As shown in FIG. 8a, the first material to be joined 10 that has been caulked and fixed to the
次に、図8bに示すように、上下の電極400、500が相互に接近するように駆動させられる。そして、第1被接合材10と第2被接合材20との間には、挟持力が作用し、電極400、500間に溶接電流が印加されることにより、異材接合用リベット1と第2被接合材20とが抵抗スポット溶接される。このようにして、異材接合体100が得られる。このとき、電極400、500による加圧力Fにより、先端領域5は、塑性流動してフレア状に広がり、先端部4が形成される。これにより、リベット1に第1被接合材10から抜ける方向に力がかかっても、先端部4が第1被接合材10に引っ掛かるため、リベット1は第1被接合材10から抜けにくくなる。
Next, as shown in FIG. 8b, the upper and
また、リベット1では、頭部3の第1被接合材10に接する面の少なくとも一部分は、第2被接合材20の母材よりも高い抵抗率を有する被膜で覆われていることが好ましい。これにより、電極からリベット1を経由して第2被接合材20に流れる溶接電流が第1被接合材10に分流することを防止でき、第1被接合材10に電流が集中して流れるため、リベット1と第2被接合材20とのスポット溶接をより効率的に行うことができる。
In the
溶接条件としては、電極400、500の加圧力を0.3〜10kNとし、溶接電流を2〜10kAとすることが好ましい。また、通電時間を5〜1000msecとすることが好ましい。この範囲で溶接を行うことで、軸部2の先端領域5がフレア状に広がりやすくなる。
As welding conditions, it is preferable that the applied pressure of the
図9は、本実施形態の異材接合体100に用いられるリベット1が抵抗スポット溶接により変形していく過程を説明する図である。図9aに示すように、溶接前に筒状であった軸部2において、その先端領域5が溶融し加圧される。そして、図9bに示すように先端領域5は、軸部中心から離れるように塑性流動し(図中矢印α方向)、軸部2の先端に軸方向断面がフレア状の形状を有する先端部4が形成される。
FIG. 9 is a diagram illustrating a process in which the
以上詳述したように、本実施形態の異材接合体100では、リベット1が第1被接合材10にかしめ固定された後に、軸部2の先端領域5が塑性流動し、軸部2の先端に、軸方向断面がフレア状の形状を有する先端部4が形成される。そのため、強固にかしめ締結されると共に、軸部2がフレア状であるリベット1が第1被接合材10から抜けにくくなることから、接合強度を向上させることができる。
As described above in detail, in the dissimilar material bonded
第1被接合材として、板厚が1.2mmのアルミニウム合金板(AA6022)を用い、第2被接合材として、板厚が1.0mmの鋼板(SPCC)を用いた。リベットは、頭部3が直径10mmの円形で、厚みが1mmの円柱形であって、軸部の長さが1mmのものを用いた。 An aluminum alloy plate (AA6022) having a thickness of 1.2 mm was used as the first material to be joined, and a steel plate (SPCC) having a thickness of 1.0 mm was used as the second material to be joined. As the rivet, a head having a circular shape with a diameter of 10 mm, a cylindrical shape with a thickness of 1 mm, and a shaft portion with a length of 1 mm was used.
また、溶接条件は、クロム銅合金(直径16mm、ラジアス型)の電極を用い、加圧力を1.96kNとし、溶接電流を7kAとして、通電時間を10cycleとした。このようにして製造した異材接合体について、第2被接合材を除去して、リベットの軸部から頭部の方向に100Nの荷重をかけて(プッシュアウトして)、リベットの抜けの有無を確認した結果、本発明に係る異材接合体の製造方法により製造された異材接合体は抜けが生じず、接合強度に優れていることが確認できた。
The welding conditions were chromium copper alloy (
1 異材接合用リベット
2 軸部
3 頭部
31 環状溝
4 先端部
5 先端領域(プロジェクション)
6、7 突起部
10 第1被接合材
20 第2被接合材
100 異材接合体
200 カウンターパンチ
300、301 ポンチ
302 ダイス
400、500 電極
DESCRIPTION OF
6, 7
Claims (9)
前記第1被接合材を塑性流動させて前記リベットにかしめ締結させる工程と、
前記リベットとかしめ締結した前記第1被接合材と、該第1被接合材と材種が異なる第2被接合材とを重ねて重ね継手を形成する工程と、
前記リベットの前記頭部を電極で加圧しながら前記第2被接合材と前記リベットとに通電することにより、前記軸部の先端と前記第2被接合材とを溶接しながら、前記軸部の先端領域を軸中心から外縁方向に向けて塑性変形させて広げる工程と、を含む異材接合体の製造方法。 A shaft portion and a plate-shaped head portion, and an axial section of the rivet having a substantially T-shape is inserted into the first material to be joined from the distal end side of the shaft portion, and the head portion of the rivet is Exposing a tip end surface of the shaft portion of the rivet to a lower surface of the first bonded material in a state of being located on a surface of the first bonded material ;
A step of plastically flowing the first material to be joined and caulking and fastening to the rivet;
A step of forming a lap joint by stacking the first material to be joined that has been caulked with the rivet and a second material to be joined that is different from the first material to be joined;
By energizing the second material to be joined and the rivet while pressing the head of the rivet with an electrode, the tip of the shaft and the second material to be joined are welded to each other. And a step of plastically deforming and expanding the tip region from the axial center toward the outer edge direction.
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