DE112014007290T5

DE112014007290T5 - Unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur und Unterschiedliches-Material-Verbindungsverfahren

Info

Publication number: DE112014007290T5
Application number: DE112014007290.7T
Authority: DE
Inventors: Isao Saito; Takayuki Yamada
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2017-09-07
Also published as: CN107107247A; US20170349221A1; JPWO2016103376A1; US10220885B2; WO2016103376A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung wird mit einem Dachseitenträger, einer Seiten-Außenplatte, die durch ein unterschiedliches metallisches Material gebildet ist, welches eine höhere elektrische Konduktivität als die Dachseitenschiene aufweist, und einer metallischen Schicht bereitgestellt, die aus dem gleichen metallischen Material gebildet ist, wie die Dachseitenschiene (12) und zwischen der Dachseitenschiene und der Seiten-Außenplatte angeordnet ist. Das Bilden einer Linse, welche ein Verbindungsabschnitt zwischen dem Dachseitenträger und der metallischen Schicht ist, durch Ausführen von Widerstandsschweißen mit der Metallbeschichtung, welche zwischen dem Dachseitenträger und der Seiten-Außenplatte angeordnet ist, macht es möglich, der verbesserten Stärke eines Eisenelements zu entsprechen und ein Verarbeiten eines vorbereiteten Lochs unnötig zu machen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur (unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur) und ein unterschiedliches-Material-Verbindungsverfahren (unterschiedliches-Material-Verbindungsverfahren) in dem unterschiedliche Arten von Metallen miteinander verbunden werden.
Stand der Technik
Beispielsweise offenbart Patentdokument 1, wie in 6A gezeigt, eine Verbindung (in einem anderen Wort Verbindungsstelle) zwischen der Verbindungsfläche einer Aluminium-Deckenplatte 1 und der Verbindungsfläche einer Stahl-Seitendachschiene 2 durch eine Niete 4. Ein elektrisch isolierendes Strukturbindemittel 3 ist zwischen den jeweiligen Verbindungsflächen der Aluminiumdachplatte 1 und der Stahl-Seitendachschiene 2 eingefügt.
Ferner offenbart das Patentdokument 2, wie in 6B gezeigt, eine Verbindung, in der eine ungleichartige-Material-Verbindungsniete (anders gesagt eine unterschiedliches-Material-Verbindungsniete) 6 dazu gebracht ist, in eine Platte 5 einzudringen und mit dieser verbunden zu sein, welche aus einem Stahlmaterial gebildet ist und nachfolgend ist die ungleichartiges-Material-Verbindungsniete 6 an eine Platte 7 punktgeschweißt, welche aus einem Aluminiumlegierungsmaterial gebildet ist, so dass die ungleichartiges-Material-Platten 5 und 7 miteinander verbunden sind.
Darüber hinaus offenbart das Patentdokument 3, wie in 6C gezeigt, eine Verbindungsstruktur, in der ungleichartige-metallische Elemente 8a und 8b wenigstens teilweise in Kontakt miteinander sind und in diesem Zustand verbindet eine metallische Schicht 9, welche die beiden Materialelemente 8a und 8b überspannt, indirekt die ungleichartige-metallische Elemente 8a und 8b. In Patentdokument 3 ist es beschrieben, dass die metallische Schicht 9 durch ein Kaltgasspritzverfahren oder ein Warmspritzverfahren gebildet ist. Übrigens verbindet die Verbindungsstruktur, welche in dem Patentdokument 3 offenbart ist, nicht die Grenzflächen der ungleichartige-metallische Elemente, ungleich zu den Strukturen, welche in den Patentdokumenten 1 und 2 beschrieben sind.
Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP 2005-119577 A
Patentdokument 2: JP 2010-207898 A
Patentdokument 3: JP 2013-72093 A

Überblick über die Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Jedoch ist es für die Niete 4 in der Verbindungsstruktur, welche in dem Patentdokument 1 offenbart ist, notwendig, wenn die Aluminiumdachplatte 1 mit der Stahlseitendachschiene 2 verbunden wird, durch die Aluminiumdachplatte 1 und die Stahlseitendachschiene 2 einzudringen. In vergangenen Jahren hat sich die starke Verstärkung von Eisenmaterial fortentwickelt, eine Zunahme in der Nachfrage nach einer Gewichtsreduktion begleitend, und während die Verstärkung von Eisenmaterial fortschreitet, wird es zunehmend schwieriger, dass die Niete 4 eindringt, so dass ein Verbinden der Aluminiumdachplatte 1 und der Stahlseitendachschiene 2 durch die Niete 4 schwierig wird. Konkret wird es beispielsweise schwierig, eine Niete dazu zu bringen, durch ein hoch-festes Eisenmaterial mit einer Zugfestigkeit von höher als oder 980 MPa einzudringen.
Für die Verbindungsstruktur, welche in Patentdokument 2 offenbart ist, ist es notwendig, ein Pilotloch durch die Platte 5 zu bohren, welche aus einem Stahlmaterial gebildet ist, um die ungleichartiges-Material-Verbindungsniete dazu zu bringen, einzudringen. Entsprechend verringert sich die Produktionseffizienz und es tritt auch ein Problem des Vorkommens von Wasserleckagen durch dieses Pilotloch oder des Vorkommens von Rost zwischen der ungleichartiges-Material-Verbindungsniete und dem Kontaktabschnitt mit einer Platte 7, welche aus dem Aluminiumlegierungselement gebildet ist, was durch Wasser oder Feuchtigkeit bewirkt wird, das/die durch dieses Pilotloch eingedrungen sind.
Ferner, wenn die Verbindungsstruktur, welche in dem Patentdokument 3 offenbart ist, auf den Zusammenbauprozess eines Fahrzeugkörpers angewendet wird, nimmt die Zeit, im Vergleich mit einem Fall eines Verwendens von Punktschweißen, was im allgemeinen verwendet wird, zum Verbinden zu und die Produktivität verringert sich.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur und ein unterschiedliches-Material-Verbindungsverfahren bereitzustellen, welche der hohe Verstärkung von Eisenmaterial entsprechen können und die Notwendigkeit eines Bohrens eines Pilotlochs beseitigen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um das obige Ziel zu erreichen, umfasst eine unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur nach der vorliegenden Erfindung: eine erste Platte, welche aus einem metallischen Material gebildet ist; eine zweite Platte, welche aus einem ungleichartigen metallischen Material gebildet ist, welches eine elektrische Konduktivität aufweist, die höher ist als die der ersten Platte; und eine metallische Schicht, die aus demselben metallischen Material wie das metallische Material der ersten Platte gebildet ist und auf eine Fläche der zweiten Platte aufgebracht ist, wobei die Fläche der ersten Platte zugewandt ist, wobei eine Linse, welche ein Verbindungsteil sein soll, zwischen der ersten Platte und der metallischen Schicht gebildet ist, in so einer Weise, dass Widerstandsschweißen mit der metallischen Schicht durchgeführt wird, die zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte eingefügt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die metallische Schicht, welche aus demselben metallischen Material wie die erste Platte gebildet ist, mit einer gewissen Dicke vorab an der Fläche der zweiten Platte angebracht (fest angeheftet), wobei die Fläche der ersten Platte zugewandt ist. Dann werden, zwischen dem Paar von Elektroden, welche für das Widerstandsschweißen verwendet werden, die zweite Platte, die metallische Schicht und die erste Platte beschichtet und in dieser Reihenfolge von oben angeordnet und Widerstandsschweißen wird durch Aufbringen einer Spannung auf das Paar von Elektroden in dem Zustand durchgeführt, in dem die metallische Schicht zwischen der zweiten Platte und ersten Platte eingefügt ist. Bei dieser Gelegenheit wird der elektrische Widerstand zwischen der metallischen Schicht der ersten Platte, welche geringe Konduktivitäten aufweisen, bis zu dem Maximum erhöht, um Wärme zu erzeugen, so dass die Linse, welche ein Verbindungsteil ist, gebildet werden kann, während die elektrische Konduktivität der zweiten Platte höher als die der ersten Platte und der metallischen Schicht ist. Entsprechend ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, die metallische Schicht, die auf die zweite Platte aufgebracht wird, mit der ersten Platte aus demselben metallischen Material wie das der metallischen Schicht fest durch Widerstandsschweißen zu verbinden. Als Ergebnis können in der vorliegenden Ausführungsform die erste Platte und die zweite Platte fest durch die metallische Schicht verbunden werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es, ungleich zu dem konventionellen Stand der Technik, der durch das Patentdokument 1 offenbart ist, unnötig, die Niete zur Verbindung von ungleichartigen Material dazu zu bringen, einzudringen. Beispielsweise, wenn die erste Platte aus einem hochfesten Material gebildet ist, ist die vorliegende Erfindung konkret auch auf ein hochfestes Eisenmaterial mit einer Zugfestigkeit, die höher oder gleich 980 MPa ist, anwendbar.
Ferner wird in der vorliegenden Erfindung, selbst wenn die metallische Schicht auf der zweiten Platte gebildet ist, ein Eindringloch (Pilotloch) in der zweite Platte nicht gebildet und ein Eindringloch (Pilotloch) ist nicht notwendig. Entsprechend tritt in der vorliegenden Erfindung Wasser nicht durch ein Pilotloch ein. Entsprechend ist es möglich, selbst ohne ein Dichtungselement bereitzustellen, das Auftreten von elektrolytischer Korrosion (elektrochemische Korrosion) zu verhindern. Daher können die Herstellungskosten reduziert werden.
Ferner kann in der vorliegenden Erfindung die metallische Schicht vorab auf die zweite Platte auf einer Linie aufgebracht werden, welche von der Fahrzeugkörper-Zusammenbaulinie getrennt ist. Daher ist es auf der Fahrzeugkörper-Zusammenbaulinie nur notwendig, Widerstandsschweißen auf der zweiten Platte und der ersten Platte, zwischen welchen die metallische Schicht eingefügt ist, durchzuführen und die Produktivität wird dadurch erhöht.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung die metallische Schicht in so einer Weise ausgebildet, dass metallische Pulver hochdruckgesprüht durch ein Kaltgasspritzverfahren gegen die zweite Platte treffen, auf einer Fläche der zweiten Platte eingebettet werden, um fest zu haften und abgelagert zu sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, durch die Verwendung eines bekannten Kaltgasspritzverfahrens während des Bildens der metallischen Schicht auf der zweiten Platte aus demselben metallischen Material wie das der ersten Platte, kollidiert metallisches Pulver mit einer hohen Geschwindigkeit mit der zweiten Platte. Durch diese Kollision graben sich die metallischen Pulver in die zweite Platte, während sie eine plastische Deformation auf der äußeren Fläche der zweiten Platte bewirken (der Fläche welche der ersten Platte zugewandt ist). Durch den Ankereffekt solcher metallischen Pulver werden die zweite Platte und die metallische Schicht fest miteinander verbunden. Übrigens bezieht sich „das Kaltgasspritzverfahren” auf ein Verfahren zum Bilden eines Belages durch Bringen eines Pulvermaterials zum Kollidieren gegen ein Trägermaterial in einem festen Zustand mit einer Temperatur, welche geringer oder gleich der Schmelztemperatur ist.
In so einer Weise wird die Adhäsion an der Grenzfläche zwischen der zweiten Platte und der metallischen Schicht erhöht, so dass ein Zustand, in dem eine Blasenschicht oder Luftschicht an dieser Grenzfläche nicht gebildet wird oder kaum gebildet wird, erhalten wird. Es ist möglich, den elektrischen Widerstand und den thermischen Widerstand an der Grenzfläche zu verringern und dadurch eine Grenzfläche zu bilden, welche eine herausragende elektrische Konduktivität und Strahlungsleistung aufweist.
Als Ergebnis ist es möglich, während eines Durchführens eines Widerstandsschweißens in einem Zustand, in dem die metallische Schicht zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte eingefügt ist, einen Strom daran zu hindern, der von den Elektroden fließt, sich an der Grenzfläche zwischen der zweiten Platte und der metallischen Schicht zu konzentrieren und eine Bildung eines Verbindungsteils an dieser Grenzfläche zu verhindern. Zu der gleichen Zeit kann die Linse, welche ein Verbindungsteil ist, sicher zwischen der ersten Platte, welche eine elektrische Konduktivität aufweist, die geringer ist, als die der zweiten Platte und der metallischen Schicht gebildet werden.
Beispielsweise, manchmal im Allgemeinen, wird die kinetische Energie, welche durch die Kollision von Metallpulvern mit einer hohen Geschwindigkeit mit der zweiten Platte erzeugt wird, in eine thermische Energie umgewandelt und diese thermische Energie bewirkt einen Teil der zweiten Platte und der metallischen Schicht die Schmelzpunkte zu überschreiten und miteinander verbunden zu werden. Jedoch bezieht sich in der vorliegenden Erfindung „feste Anhaftung” von Metallpulvern an der zweiten Platte auf eine Ausführungsform, in der die zweite Platte und die metallischen Schicht frei von einer thermischen Einwirkung miteinander verbunden werden.
Darüber hinaus wird nach der Erfindung die metallische Schicht in fester Haftung auf der Fläche der zweiten Platte gebildet, sodass die Fläche, die der ersten Platte zugewandt ist, eine ebene Fläche ist.
Nach der vorliegenden Erfindung ist die Fläche der metallischen Schicht, welche auf der zweiten Platte fest aufgebracht wird, die Fläche welche der ersten Platte zugewandt ist, eben ausgebildet. Daher kann, während der Strom während des Widerstandsschweißens stabil zu der Linse fließt, welche die Verbindungsfläche ist, die Linse stabil gebildet werden. Anders gesagt, durch Herstellen der Fläche (Verbindungsfläche) der metallischen Schicht, soll die Fläche, die in Kontakt mit der ersten Platte ist, eine ebene Fläche sein, wobei ein stabiler Zufuhrpfad von den Elektroden während des Widerstandsschweißens gebildet werden kann und es ist daher möglich, die stabile Linse sicherzustellen, wodurch ein schlechtes Schweißergebnis vermieden wird.
Weiter ist nach der vorliegenden Erfindung das Widerstandsschweißen ein Punktschweißen.
Nach der vorliegenden Erfindung ist die Zeit (Takt) zum Schweißen eines Punktschweißens vergleichsweise kurz und weist eine hohe Schweißstabilität unter den verschiedenen Arten von Widerstandsschweißen auf und die Produktivität kann verbessert werden. Ferner wird Punktschweißen konventionell allgemein in einer Fahrzeugkörper-Zusammenbaulinie verwendet und es besteht daher keine Notwendigkeit eines Bereitstellens von neuer Schweißausrüstung und dergleichen, so dass eine Investition für neue Ausrüstung verringert werden kann.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein maximaler Durchmesser der metallischen Schicht grösser eingestellt sein, als ein äußerer Durchmesser eines Spitzenendabschnittes einer Schweißpistole zum Punktschweißen.
Nach der vorliegenden Erfindung kann durch Einstellen des maximalen Durchmessers der metallischen Schicht, sodass dieser größer ist, als der äußere Durchmesser eines Spitzenendabschnittes einer Schweißpistole, der Kontaktbereich zwischen der metallischen Schicht und ersten Platte bei dem Widerstandsschweißen vergrößert werden, verglichen beispielsweise mit einem Fall eines Einstellens des Durchmessers der metallischen Schicht und des Durchmessers des Spitzenendabschnittes der Schweißpistole so dass diese gleich sind. Daher ist es möglich, die Dichte des Stroms, der bei dem Widerstandsschweißen fließt, zu verringern, und in dem Fall, in dem die erste Platte beispielsweise durch mehrere Scheibenkörper gestaltet ist, kann Wärme auf der äußeren Seite, welche näher zu der Grenze zwischen verschiedenen Scheibenkörpern ist, erzeugt werden. Als Ergebnis ist es möglich, gleichzeitig die metallische Schicht und die mehreren Plattenkörpern, welche die erste Platte aufbauen, zu verbinden.
Ferner wird nach der vorliegenden Erfindung eine äußere Fläche der ersten Platte einer Plattenbearbeitung ausgesetzt.
Nach der vorliegenden Erfindung kann durch Durchführen von einer Plattenbearbeitung auf der äußeren Fläche der ersten Platte ein Rost-Freieffekt für eine Stahlplatte, welche die erste Platte bildet, erhalten werden. Ferner tritt, wenn eine Niete für eine ungleiche-Materialverbindung dazu gebracht wird, wie in dem konventionellen Stand der Technik, einzudringen, ein Ablösen und dergleichen auf der Plattenschicht auf, was eine Reparaturarbeit an dieser Plattenablösung erfordert, und die Produktivität verringert. In der vorliegenden Erfindung kann die Produktivität erhöht werden, während der Effekt auf der Plattenschicht, welche auf der äußeren Fläche gebildet ist, klein ist.
Darüber hinaus umfasst nach der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug: ein Links-Rechts-Paar von Dachseitenschienen, welche sich über Seitenabschnitte eines Fahrzeugkörpers und in einer vorne-hinten-Richtung des Fahrzeugs erstrecken; und ein Links-Rechts-Paar von Seiten-Außenplatten, welche jeweilige Fahrzeugaußenflächen der Dachseitenschienen bedecken und Designflächen der Seitenabschnitte des Fahrzeugkörpers bilden, wobei die ersten Platten durch die Dachseitenschienen gebildet sind, und wobei die zweiten Platten durch die Seiten-Außenplatten gebildet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, jede Seiten-Außenplatte, welche eine große Komponente im Vergleich mit anderen Komponenten eines Fahrzeugkörpers ist, durch Aluminium, eine Aluminium-Magnesium-Legierung oder dergleichen zu bilden, welche eine hohe elektrische Konduktivität im Vergleich zu Eisen aufweist, sodass eine Gewichtsreduktion des Fahrzeugkörpers erreicht werden kann. Ferner kann jede Dachseitenschiene, welche ein Rahmenelement des Fahrzeugkörpers ist, durch eine hochzugfeste Stahlplatte gebildet werden, sodass ein hohes Verstärken und eine Gewichtsreduktion des Fahrzeugkörpers erreicht werden kann.
Gemäß einem unterschiedliches-Material-Verbindungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird eine metallische Schicht aus demselben Material wie das der ersten Platte vorab mit einer bestimmten Dicke an die Fläche der zweiten Platte angebracht (fest angeheftet), wobei die Fläche der ersten Platte zugewandt ist. Dann wird diese metallische Schicht in Kontakt mit der Fläche der ersten Platte gebracht, wobei die Fläche der zweiten Platte zugewandt ist. Ferner wird durch Durchführen von Widerstandsschweißen in einem Zustand, in dem die metallische Schicht zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte eingefügt ist, eine Linse, welche ein Verbindungsteil ist, zwischen der ersten Platte und der metallischen Schicht gebildet. Als Ergebnis können die erste Platte und die zweite Platte gemäß dem unterschiedliches-Material-Verbindungsverfahren durch die vorliegende Erfindung fest durch die metallische Schicht verbunden werden.
Vorteil der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur und ein unterschiedliches-Material-Verbindungsverfahren zu erhalten, welche der hohen Verstärkung von Eisenmaterial entsprechen können und die Notwendigkeit eines Bohrens eines Pilotlochs beseitigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht des Fahrzeugseitenabschnitts eines Fahrzeugs auf den eine unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur in einer Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung angewandt ist, und 1B ist eine Endansicht, welche entlang der Linie II-II aus 1A genommen ist;
2 ist eine teilweise vergrößerte Endansicht eines Abschnittes A, der der erste Verbindungsteil in 1B ist;
3A bis 3C sind Prozessdiagramme, welche eine unterschiedliches-Material-Verbindungsverfahren in der vorliegenden Ausführungsform zeigen;
4 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Belagdicke einer metallischen Schicht, welche fest an einer Seiten-Außenplatte angeheftet ist und der Stärke der Adhäsion zeigt;
5 ist eine Darstellung, welche einen Fall eines Durchführens einer Plattenbearbeitung der äußeren Fläche einer Dachseitenschiene zeigt; und
6A bis 6C sind Querschnittsansichten, welche eine Verbindungsstruktur gemäß einem konventionellen Stand der Technik zeigen.
ÜBERBLICK ÜBER DIE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten stehend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wo es angebracht ist, beschrieben werden. 1A ist eine Seitenansicht des Fahrzeugseitenabschnitts eines Fahrzeugs auf den eine unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur in einer Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung angewandt ist, und 1B ist eine Endansicht, welche entlang der Linie II-II aus 1A genommen ist und die 2 ist eine teilweise vergrößerte Endansicht eines Abschnittes A, der der erste Verbindungsteil in 1B ist.
Wie in den 1A und 1B gezeigt, ist ein Fahrzeug 10 durch ein Paar von rechten und linken Mittelsäulen 11, 11 gestützt, und ist mit einem links-rechts Paar Dachseitenschienen 12, 12, welche sich über den Seitenabschnitten des Fahrzeugkörpers in der Fahrzeug vorne-hinten Richtung erstrecken, und einem links-rechts Paar von Seiten-Außenplatten 14, 14 bereitgestellt, welche die Fahrzeugaußenseiten der jeweiligen Dachseitenschienen 12 bedecken, um Designflächen der Seitenabschnitte zu bilden.
Übrigens sind in den 1A und 1B die Dachseitenschiene 12 und die Seiten-Außenplatte 14 nur auf der linken Seite gezeigt und die Dachseitenschiene 12 und die Seiten-Außenplatte 14 auf der rechten Seite sind nicht gezeigt.
Die Dachseitenschiene 12 ist beispielsweise aus einem metallischen Material gebildet, wie zum Beispiel einem Eisenmaterial, und hohl ausgebildet und funktioniert als „die erste Platte”. Übrigens ist die Dachseitenschiene 12 vorzugsweise einer Plattenbearbeitung mit Zink oder dergleichen ausgesetzt (siehe 5, welche später beschrieben wird).
Jede der jeweiligen Dachseitenschienen 12 ist aus einer Mehrzahl von Scheibenkörpern gebildet, welche in einer oben-unten Richtung oder im Wesentlichen in der oben-unten Richtung des Fahrzeugs beschichtet sind und umfasst eine Dachseitenschieneninnere 16, welche auf der Fahrzeugrauminnenseite angeordnet ist und eine Seitenschienenaussteifung 18, die zwischen der dem Dachseitenschieneninnen 16 und der Seiten-Außenplatte 14 gelegen ist und an der Fahrzeuginnenraumaußenseite des Dachseitenschieneninneren 16 angeordnet ist.
Jede der Seiten-Außenplatten 14 ist beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminium-Magnesium-Legierung gebildet, welches ein ungleichartiges metallisches Material einer elektrischen Konduktivität ist, welche höher als die der Dachseitenschiene 12 ist und funktioniert als „die zweite Platte”.
An dem oberen Abschnitt des Fahrzeugs 10 ist eine Dachplatte 20 angeordnet, die sich in der Fahrzeug vorne-hinten Richtung erstreckt und mit dem links-rechts Paar der Dachseitenschienen 12, 12 verbunden ist, um dadurch gehaltert zu sein.
Wie in 1B gezeigt, ist ein erster Verbindungsteil 22 zwischen einem Fahrzeug-Quer-Innen-Seiten-Endabschnitt 14a der Seiten-Außenplatte 14 bereitgestellt, welche an der oberen Seite gelegen ist, und ein Fahrzeug-Quer-Innen-Seiten-Endabschnitt 12a der Dachseitenschiene 12 ist an der unteren Seite gelegen. Für den ersten Verbindungsteil 22 ist eine metallische Schicht 24 zwischen der Seiten-Außenplatte 14 und der Dachseitenschiene 12 angeordnet (siehe 2).
Ferner ist ein zweiter Verbindungsteil 26 zwischen einer einem Fahrzeug-Quer-Innen-Seiten-Endabschnitt 14b der Seiten-Außenplatte 14 und einem Fahrzeug-Quer-Innen-Seitenendabschnitt 12b der Dachseitenschiene 12 bereitgestellt. Für den zweiten Verbindungsteil 26 ist eine metallische Schicht 24 angeordnet, um die Seiten-Außenplatte 14 und die Dachseitenschiene 12 zu verbinden.
Es sind jeweils für den ersten Verbindungsteil 22 und den zweiten Verbindungsteil 26 drei Platten integral beschichtet, in der Reihenfolge von oben die Seiten-Außenplatte 14, die Seitenschienenaussteifung 18 und das Dachseitenschieneninnere 16.
Die metallische Schicht 24 ist aus demselben metallischen Material gebildet, wie zum Beispiel einem Eisenmaterial, das dasselbe ist, wie die das der Dachseitenschiene 12, welche als die erste Platte funktioniert. Wie in 3C gezeigt, ist der maximale Durchmesser D1 der metallischen Schicht 24 eingestellt, größer zu sein als der äußere Durchmesser D2 der später beschriebenen Elektroden 56a, 56b (der Spitzenendabschnitt von Schweißpistolen) zum Punktschweißen (D1 > D2).
Die Fahrzeugkörperseitenabschnitte, an denen die unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur der vorliegenden Ausführungsform aufgebracht ist, sind im Wesentlichen wie oben beschrieben strukturiert. Die Einwirkungen und Wirkungen werden unten stehend beschrieben. 3A bis 3C sind Prozessdiagramme, welche ein unterschiedliches-Material-Verbindungsverfahren in der vorliegenden Ausführungsform zeigen. 4 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Belagdicke der metallischen Schicht, welche fest an einer Seiten-Außenplatte angeheftet ist und der Stärke der Adhäsion zeigt.
Ein Fall eines Verbindens des ersten Verbindungsteils 22 und des zweiten Verbindungsteils 26 an dem Fahrzeugkörperseitenabschnitt durch Punktschweißen (Widerstandsschweißen) in dem Zusammenbauprozess des Fahrzeugs 10 wird unten stehend beschrieben. Das erste Verbindungsteil 22 und das zweite Verbindungsteil 26 sind darin dieselben, als dass sie beide der Verbindung durch die metallische Schicht 24 ausgesetzt sind. Entsprechend wird ein Fall eines Verbindendes der Dachseitenschiene 12, welche aus zwei Platten gebildet ist (das Dachseitenschieneninnere 16, die Seitenschienenaussteifung 18) und der Seiten-Außenplatte 14, welche den ersten Verbindungsteil 22 bildet, beschrieben werden.
Zuerst wird ein Prozess eines Befestigens (festen Anhaftens) der metallischen Schicht 24 auf die Fläche der Seiten-Außenplatte 14, wobei die Fläche der Dachseitenschiene 12 zugewandt ist, beschrieben werden.
Wie in 3A gezeigt, wird die metallische Schicht 24 dazu gebracht, an einer oberen Fläche der Seiten-Außenplatte 14 angebracht zu sein. Die Fläche der metallischen Schicht 24 (obere Fläche in 3A), d. h. die Fläche, welche mit der Dachseitenschiene 12 in einem später beschriebenen Prozess in Kontakt kommt, wird als eine ebene Fläche 30 ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die metallische Schicht 24 auf der Seiten-Außenplatte 14 unter Verwendung eines bekannten Kaltgasspritzverfahrens gebildet. Durch die Verwendung eines solchen Kaltgasspritzverfahrens kollidiert eine Vielzahl von metallischen Pulvern, welche die metallische Schicht 24 durch dasselbe metallische Material wie die Dachseitenschiene 12 bilden, mit einer hohen Geschwindigkeit mit der Seiten-Außenplatte 14. Durch diese Kollision graben sich die metallischen Pulver in die Seiten-Außenplatten 14 ein, während sie sich plastisch auf der äußeren Fläche (die Fläche, welche der Dachseitenschiene 12 zugewandt ist) der Seiten-Außenplatte 14 verformen. Durch den Ankereffekt dieser metallischen Pulver werden die Seiten-Außenplatte 14 und die metallische Schicht 24 fest miteinander verbunden. Übrigens bezieht sich „das Kaltgasspritzverfahren” auf ein Verfahren zum Bilden eines Belages durch Bringen von Pulvermaterial gegen ein Substrat zu kollidieren, in einem festen Zustand mit einer Temperatur, welche geringer oder gleich der Schmelztemperatur ist.
Auf diese Weise wird die Adhäsion an der Grenzfläche zwischen der Seiten-Außenplatte 14 und der metallischen Schicht 24 erhöht, so dass ein Zustand, in dem eine Blasenschicht oder Luftschicht an dieser Grenzfläche nicht gebildet wird oder kaum gebildet wird, erhalten wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist es auf diese Weise unter Verwendung des Kaltgasspritzverfahrens möglich, den elektrischen Widerstand und den thermischen Widerstand an der Grenzfläche zu verringern und dadurch eine Grenzfläche zu bilden, welche eine herausragende elektrische Konduktivität und Strahlungsleistung aufweist. Übrigens kann, wie in 4 gezeigt, durch Erhöhen der Dicke der metallischen Schicht 24 die Stärke einer festen Adhäsion zwischen der Seiten-Außenplatte 14 und der metallischen Schicht 24 erhöht werden.
Folgend wird, wie in 3B gezeigt, die ebene Fläche 30 der metallischen Schicht 24 in Kontakt mit der Fläche der Dachseitenschiene 12 gebracht, wobei die Fläche der Seiten-Außenplatte 14 zugewandt ist. Übrigens ist in einem Fall (3B) eines in Kontakt bringens der metallischen Schicht 24 mit der Dachseitenschiene 12, die metallischen Schicht 24 kopfüber, im Gegensatz zu einem Fall (3A) eines Anbringens der metallischen Schicht 24 auf die Seiten-Außenplatte 14.
Zuletzt wird, wie in 3C gezeigt, während der Kontaktzustand zwischen der ebenen Fläche 30 der metallischen Schicht 24 und der Dachseitenschiene 12 aufrechterhalten wird, ein Punktschweißen in einem Zustand durchgeführt, in dem die metallische Schicht 24 zwischen der Dachseitenschiene 12 und der Seiten-Außenplatte 14 eingefügt ist.
Das heisst, in einem Zustand in dem die Dachseitenschiene 12 und die Seiten-Außenplatte 14 gepresst und durch ein Paar von Elektroden 56a, 56b eingebettet sind, welche einander entlang einer oben-unten Richtung zugewandt sind, wird ein bestimmter Strom zwischen das Paar von Elektroden 56a, 56b geleitet. Durch Aufbringen eines Stroms zwischen den Elektroden 56a, 56b in so einer Weise wird eine Linse 36, welche ein Verbindungsteil ist, zwischen der Dachseitenschiene 12 und der metallischen Schicht 24 gebildet. Die Linse 36 wird großflächig über den zwei beschichteten Platten der Seitenschienenaussteifung 18 und der Dachseitenschieneninneren 16 und der metallischen Schicht 24 gebildet. Daher werden die Seitenschienenaussteifung 18, das Dachseitenschieneninnere 16 und die metallischen Schicht 24 durch Schweißen aufeinander abgelagert und integral und fest miteinander verbunden.
Übrigens kann, obwohl in der vorliegenden Ausführungsform Widerstandsschweißen als ein Beispiel eines Punktschweißens beschrieben worden ist, eine Verbindung unter Verwendung von Nahtschweißen durchgeführt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es bei dem Durchführen von Widerstandsschweißen in einem Zustand, in dem die metallische Schicht 24 zwischen der Dachseitenschiene 12 und der Seiten-Außenplatte 14 eingefügt ist, möglich, zu verhindern, dass ein Strom, welcher von den Elektroden fließt, sich an der Grenzfläche zwischen der Seiten-Außenplatte 14 und der metallischen Schicht 24 konzentriert und es ist möglich, eine Bildung eines Verbindungsteils an dieser Grenzfläche zu verhindern. Zu der gleichen Zeit kann die Linse, welche ein Verbindungsteil ist, sicher zwischen der Dachseitenschiene 12, welche eine elektrische Konduktivität aufweist, die geringer als die der Seiten-Außenplatte 14 ist, und der metallischen Schicht 24 gebildet werden.
Beispielsweise, manchmal im Allgemeinen, wird die kinetische Energie, welche durch die Kollision von Metallpulvern mit der zweiten Platte mit einer hohen Geschwindigkeit erzeugt wird, in eine thermische Energie umgewandelt und diese thermische Energie bewirkt einen Teil der zweiten Platte und der metallischen Schicht die Schmelzpunkte zu überschreiten und miteinander verbunden zu werden. Jedoch bezieht sich in der vorliegenden Erfindung die „feste Anhaftung” von Metallpulvern an der zweiten Platte auf eine Ausführungsform, in der die zweite Platte und die metallischen Schicht frei von einer thermischen Einwirkung miteinander verbunden werden.
In so einer Weise wird in der vorliegenden Ausführungsform, die metallische Schicht 24, welche aus demselben metallischen Material wie das der Dachseitenschiene 12 gebildet ist, mit einer gewissen Dicke an der Fläche der Seiten-Außenplatte 14 vorab angebracht (fest angeheftet), wobei die Fläche der Dachseitenschiene 12 zugewandt ist. Dann werden, zwischen dem Paar von Elektroden 56a, 56b, welches für das Widerstandsschweißen verwendet wird, die Seiten-Außenplatte 14, die metallische Schicht 24 und die Dachseitenschiene 12 beschichtet und in dieser Reihenfolge von oben angeordnet und Widerstandsschweißen wird durch Aufbringen einer Spannung auf das Paar von Elektroden 56a, 56b in dem Zustand durchgeführt, in dem die metallische Schicht 24 zwischen der Seiten-Außenplatte 14 und der Dachseitenschiene 12 eingefügt ist. Bei dieser Gelegenheit wird der elektrische Widerstand zwischen der metallischen Schicht 24 und der Dachseitenschiene 12, bis zu dem Maximum erhöht, um Wärme zu erzeugen, so dass die Linse 36, welche ein Verbindungsteil ist, gebildet werden kann, während die elektrische Konduktivität der Seiten-Außenplatte 14 höher als die der Dachseitenschiene 12 ist.
Entsprechend ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, die metallische Schicht 24, welche in fester Adhäsion mit der Seiten-Außenplatte 14 gebildet ist, mit der Dachseitenschiene 12 aus demselben metallischen Material, wie das der metallischen Schicht 24, fest durch Widerstandsschweißen zu verbinden. Als Ergebnis können in der vorliegenden Ausführungsform die Seiten-Außenplatte 14 und die Dachseitenschiene 12 fest durch die metallische Schicht 24 verbunden werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es, ungleich zu dem konventionellen Stand der Technik, der durch das Patentdokument 1 offenbart ist, unnötig, in die metallische Schicht 24 einzudringen. Beispielsweise ist, wenn die Dachseitenschiene 12 aus einem hochfesten Material, konkret einem hochfesten Eisenmaterial mit einer Zugfestigkeit, welche höher oder gleich 980 MPa, gebildet ist, die vorliegende Ausführungsform auch anwendbar.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform, selbst in einem Fall des Befestigens der metallischen Schicht 24 in fester Adhäsion an die Seiten-Außenplatte 14, ein Eindringloch (Pilotloch) nicht in der Seiten-Außenplatte 14 gebildet werden und ein Eindringloch (Pilotloch) ist nicht notwendig. Entsprechend tritt in der vorliegenden Erfindung Wasser nicht durch ein Pilotloch ein. Entsprechend ist es möglich, selbst ohne ein Dichtungselement bereitzustellen, das Auftreten von elektrolytischer Korrosion (elektrochemische Korrosion) zu verhindern. Daher können die Herstellungskosten reduziert werden.
Ferner kann in der vorliegenden Erfindung die metallische Schicht 24 vorab auf die Seiten-Außenplatte 14 auf einer Linie in fester Adhäsion aufgebracht werden, welche von der Fahrzeugkörper-Zusammenbaulinie getrennt ist. Daher ist es auf der Fahrzeugkörper-Zusammenbaulinie nur notwendig, Widerstandsschweißen auf der Seiten-Außenplatte 14 und der Dachseitenschiene 12 durchzuführen und die Produktivität wird dadurch erhöht.
Darüber hinaus wird in der vorliegenden Erfindung, wenn die metallische Schicht 24 auf die Seiten-Außenplatte 14 aufgebracht wird, die ebene Fläche 30 auf der oberen Fläche der metallischen Schicht 24 gebildet (siehe 3A). Die verbundene Fläche der metallischen Schicht 24 ist, wobei die verbundene Fläche der ebenen Fläche 30 zugewandt ist und auf der Seiten-Außenplatte 14 Seite ist, auch eben ausgebildet. Als Ergebnis kann in der vorliegenden Erfindung, während der Strom während des Widerstandsschweißens stabil zu der Linse 36 fließt, welche die Verbindungsfläche ist, die Linse 36 stabil gebildet werden. Anders gesagt, dadurch, dass die obere Fläche der metallischen Schicht 24 die ebene Fläche 30 ist, kann ein stabiler Zufuhrpfad von den Elektroden während des Widerstandsschweißens gebildet werden und es ist daher möglich, die stabile Linse 36 sicherzustellen, wodurch ein schlechtes Schweißergebnis vermieden wird.
Ferner kann in der vorliegenden Erfindung, wie in 3C gezeigt, durch Einstellen des maximalen Durchmessers D1 der metallischen Schicht 24, so dass dieser größer ist, als der äußere Durchmesser D2 der Elektroden 56a, 56b (die Spitzenendabschnitte von Schweißpistolen) zum Punktschweißen der Kontaktbereich zwischen der metallischen Schicht 24 und der Dachseitenschiene 12 bei dem Widerstandsschweißen vergrößert werden, verglichen beispielsweise mit einem Fall eines Einstellens des Durchmessers der metallischen Schicht 24 und des Durchmessers der Elektroden 56a, 56b zum Punktschweißen, so dass diese gleich sind.
Daher ist es möglich, die Dichte des Stroms, der bei dem Widerstandsschweißen fließt, zu verringern, und die Linse 36 auf der Seite, welche näher zu der Grenze zwischen dem Dachseitenschieneninneren 16 und der Seitenschienenaussteifung 18 ist, welche die Dachseitenschiene 12 aufbauen, zu bilden. Als Ergebnis ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, gleichzeitig die metallische Schicht 24, das Dachseitenschieneninnere 16 und die Seitenschienenaussteifung 18, welche die Dachseitenschiene 12 aufbauen, zu verbinden.
Ferner ist in der vorliegenden Erfindung die Zeit (Takt) zum Schweißen eines Punktschweißens vergleichsweise kurz, wobei dieses eine hohe Schweißstabilität unter den verschiedenen Arten von Widerstandsschweißen aufweist, und die Produktivität kann verbessert werden. Ferner wird Punktschweißen konventionell allgemein in einer Fahrzeugkörper-Zusammenbaulinie verwendet und es besteht daher keine Notwendigkeit eines Bereitstellens neuer Schweißausrüstung und dergleichen und daher kann eine Investition für neue Ausrüstung verringert werden.
5 ist eine Darstellung, welche einen Fall eines Durchführens einer Plattenbearbeitung der äußeren Fläche einer Dachseitenschiene zeigt.
Darüber hinaus kann nach der vorliegenden Erfindung durch Durchführen einer Beschichtung P (siehe 5), welche auf der äußeren Fläche der Dachseitenschiene 12 gebildet ist, ein Rost-Freieffekt für eine Stahlplatte, welche die Dachseitenschiene 12 bildet, erhalten werden. Ferner tritt, wenn eine Niete wie in dem konventionellen Stand der Technik dazu gebracht wird einzudringen, ein Ablösen und dergleichen auf der Plattenschicht auf, was eine Reparaturarbeit an dieser Plattenablösung erfordert, und die Produktivität wird verringert. In der vorliegenden Erfindung kann die Produktivität erhöht werden, während der Effekt auf der Plattenschicht, welche auf der äußeren Fläche gebildet ist, klein ist.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Seiten-Außenplatte 14, welche eine große Komponente im Vergleich mit anderen Komponenten eines Fahrzeugkörpers ist, durch Aluminium, eine Aluminium-Magnesium-Legierung oder dergleichen zu bilden, welche eine höhere elektrische Konduktivität im Vergleich mit Eisen aufweist, so dass eine Gewichtsreduktion des Fahrzeugkörpers erreicht werden kann. Ferner kann die Dachseitenschiene 12, welche ein Rahmenelement des Fahrzeugkörpers ist, durch eine hochzugfeste Stahlplatte gebildet werden, sodass ein hohes Verstärken und eine Gewichtsreduktion des Fahrzeugkörpers erreicht werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12: Dachseitenschiene (erste Platte)
14: Seiten-Außenplatte (zweite Platte)
24: metallische Schicht
30: ebene Fläche
36: Linse
56a, 56b: Elektrode (Spitzenendabschnitt einer Schweißpistole)
P: Beschichtung

Claims

Unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur, umfassend: eine erste Platte, welche aus einem ersten metallischen Material gebildet ist; eine zweite Platte, welche aus einem zweiten metallischen Material gebildet ist, welches eine elektrische Konduktivität aufweist, die höher ist als die der ersten Platte; und eine metallische Schicht, die aus dem ersten Material gebildet ist und auf eine Fläche der zweiten Platte aufgebracht ist, wobei die Fläche der ersten Platte zugewandt ist, wobei eine Linse, welche ein Verbindungsteil sein soll, zwischen der ersten Platte und der metallischen Schicht gebildet ist, in so einer Weise, dass Widerstandsschweißen mit der metallischen Schicht durchgeführt wird, die zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte eingefügt ist.
Unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die metallische Schicht in so einer Weise ausgebildet ist, dass metallische Pulver durch einen Kaltgasspritzverfahren hochdruckgesprüht gegen die zweite Platte treffen, auf einer Fläche der zweiten Platte eingebettet werden, um dicht zu haften und abgelagert zu sein.
Unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur nach Anspruch 2, wobei die metallische Schicht in fester Haftung auf der Fläche der zweiten Platte gebildet ist, so dass eine Fläche davon, die der ersten Platte zugewandt ist, eine ebene Fläche ist.
Unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Widerstandsschweißen ein Punktschweißen ist.
Unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur nach Anspruch 4, wobei ein maximaler Durchmesser der metallischen Schicht grösser als ein äußerer Durchmesser eines Spitzenendabschnittes einer Schweißpistole zum Punktschweißen eingestellt ist.
Unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine äußere Fläche der ersten Platte einer Plattenbearbeitung ausgesetzt ist.
Unterschiedliches-Material-Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Fahrzeug umfasst: ein Links-Rechts-Paar von Dachseitenschienen, welche sich über Seitenabschnitte eines Fahrzeugkörpers und in einer vorne-hinten-Richtung des Fahrzeugs erstrecken; und ein Links-Rechts-Paar von Seiten-Außenplatten, welche jeweilige Fahrzeugaußenflächen der Dachseitenschienen bedecken und Designflächen der Seitenabschnitte des Fahrzeugkörpers bilden, wobei die ersten Platten durch die Dachseitenschienen gebildet sind, und wobei die zweiten Platten durch die Seiten-Außenplatten gebildet sind.
Unterschiedliches-Material-Verbindungsverfahren zum Verbinden einer ersten Platte, welche aus einem ersten metallischen Material gebildet ist und einer zweiten Platte, welche aus einem zweiten metallischen Material gebildet ist, welches eine elektrische Konduktivität aufweist, die höher ist als die des ersten Materials, durch eine metallische Schicht, welche aus dem ersten Material gebildet ist, umfassend: einen metallische-Schicht-Bildungsprozess eines Bildens der metallischen Schicht auf einer Fläche der zweiten Platte, wobei die Fläche der ersten Platte zugewandt ist; einen Kontaktprozess eines in Kontakt Kommens der metallischen Schicht, welche in dem metallische-Schicht-Bildungsprozess gebildet ist, mit einer Fläche der ersten Platte, wobei die Fläche der zweiten Platte zugewandt ist; und einen Linsen-Bildungs-Prozess eines Bildens einer Linse, wobei die Linse ein Verbindungsteil sein soll, zwischen der ersten Platte und der metallischen Schicht durch Durchführen eines Widerstandsschweißens mit der metallischen Schicht, die zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte eingefügt ist.