JP2001501134A - 重なり合って相互に連結されるように平坦製品を接合する接合方法および接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は金属製材料から形成される平坦製品の接合に関する。この平坦製品は重なり合って接合されるようになっている。接合はローラ間間隙で起こり、この間隙内に相互に連結されるべき平坦製品が鋭角で導入される。ローラ間間隙で平坦製品が互いに圧接される前に、これら製品は相互に対面する表面において放射エネルギによって加熱されるが、これら平坦製品は融解されない。少なくとも一つのローラ本体もしくは一つの平坦製品を適当に外形付けすることによって、表面押圧作用が重なり合い継目部分の領域に限定され、かつこの重なり合い継目部分の方向に横切る方向への材料の流れが妨げられる。

Description

【発明の詳細な説明】 重なり合って相互に連結されるように平坦製品を接合する接合方法および接合装 置 本発明は、金属製材料、さらに特にストリップ、シートおよびシート素材片の 形状をした金属製材料からなる平坦製品を重なり合って相互に連結されるように 接合する接合方法に関し、これら金属製材料はローラ間間隙に鋭角で互いに収束 するよう導入され、平坦製品のうち少なくとも一つの表面が他の平坦製品と物理 的に接触するより前であって放射エネルギにより平坦製品の母材が融解されずに 直接的に加熱された後に、ローラ間間隙内で互いに押圧される。対照的に、例え ば亜鉛のような低融点の被覆体は融解可能である。 本発明は上記方法を実施するのに適した装置にも関しており、この装置は二つ のローラおよびローラ間間隙内に方向付けされた放射源を主として具備する。 特定される種類の一つの公知の方法および公知の装置において、レーザービー ム源によって放射エネルギが発生する（西独国特許第１９５０２１４０号）。被 覆材料のあらゆる融解もしくは揮発が連結の強度に悪影響を及ぼすかもしれない ので、加熱時において、温度は例えば亜鉛のようなより低い融点の被覆体がまだ 揮発しない温度に維持されうる。ローラ間間隙を形成する二つのローラはローラ の長さ部分の全体に亙って平滑な円筒形の周面を有し、周面は重なり合い継目部 分の両側を越えて広がる。二つの平坦製品を連結するのに必要とされる表面圧力 を適用するために、加熱後これら製品は２０％以下のゆがみ程度で成形するため に圧延機へ移動されるようになっており、これはローラに結合される被覆体のゆ がみ程度より も小さい。重なり合い継目部分の横にある平坦製品の非加熱領域でさえ加熱に関 係するので、必要とされるローラの力は多量である。より軟質である平坦製品が より硬質である平坦製品の端部においてはずれるのを妨げるために、さらに特に 、異なるやわらかさの材料の場合においては、軟質である平坦製品は、裏打ちス トリップによる対抗圧力の適用、もしくは適切に校正されたローラによって支持 される。いずれにしても、重なり合い継目部分の横にある少なくとも一つの平坦 製品に隣接する領域の厚さがローラによって好ましくなく減少されることも起こ る。これらの理由のため、公知の方法は最適な方法ではない。 本発明の目的は重なり合って相互に連結されるように金属製材料、さらに特に 融接によって異なる材料を相互に連結するのが常に困難で、仮に融接する場合は 非常に困難である金属製材料、または例えば、鋼／アルミニウム、鋼／銅、鋼／ チタンもしくは鋼／特殊鋼などの硬さが非常に異なる材料からなる平坦製品を接 合するための、より安価になしうる方法を提供することである。さらに本発明は 前記方法を実施するのに適した装置を提供する。 本発明によればこの問題は、ローラ間間隙における表面押圧作用が重なり合い 継目部分の領域に限定されているという特徴により特定される種類の方法によっ て解決される。重なり合い継目部分の長手方向に関しローラ間間隙内で平坦製品 の材料のあらゆる流れが妨げられるのが好ましい。 この問題は、二つのローラのうち、作用圧力領域を有している一方のローラの 周面が軸線方向の範囲内においてローラの軸線方向全長さよりも短く、好ましく は作用圧力領域を有するローラの周面が環状に延びる溝を有することを特徴とす る装置によって解決される。 ローラ間間隙における表面押圧作用を重なり合い継目部分の領域のみに限定す るということは、さらに特に材料の流れの影響に関連して限定するということは 、接合に必要とされる圧力が、加熱されていない材料でさえ圧延機へ移動される ようになっている先行技術の方法よりも小さいローラの力で適用することを可能 としている。Ｓｔ１４Ｚ／Ａ１ＭｏＳｉの連結に必要とされるローラの力に関し て比較すると、一般的な方法における２５ｍｍ幅のアルミニウム製ストリップの 場合の６０ｋＮから、重なり合う幅が９ｍｍである本発明による方法によって５ ｋＮまでの減少が見られる。それゆえ、導入される放射エネルギについては成形 の効率は最適である。これにより、必要とされる装置は実質的に、より軽量に形 成されうるという結果にもなる。表面押圧作用が起こる比較的狭い領域に限定す るということにより、画定された形状（例えば、いわゆる「整えられた素材片」 ）のシート素材片の接合も容易にされ、継目部分はしばしば直線状には延びず、 曲線状に延びる。正確には、構成要素が異なる平坦製品であって、作用時の応力 に応じて区別をつけて寸法決めされる製品の場合、しかしながらこのような構成 要素に限定されないが、重なり合い継目部分に隣接する構成要素が接合によって 悪影響を受けるべきでないということが重要である。本発明による方法において 、加熱作用および成形作用は重なり合い継目部分に限定されるので、一方では熱 の影響を受ける領域はできる限り小さくされ、他方では材料の全厚さ部分が平坦 な材料と隣接する領域と同じ状態に維持される。熱の影響を受ける領域ができる 限り小さくされること、および材料の全厚さ部分が維持されることは、圧延機へ 移動されるようになっている先行技術の方法では不可能である。 本発明によるさらなる特徴によると、有利には二つの平坦製品の表面が加熱さ れる。二つの平坦製品が異なるやわらかさの材料から なる場合に、重なり合い継目部分の幅が、より軟質である材料からなる平坦な物 質の厚さ部分の少なくとも１．５倍に等しいと有利であることが確認されている 。 平坦製品の材料が重なり合い継目部分の長手方向に流れることを前記したよう に妨げることは構造上種々の方法により達成されうる。本発明のこれら実施態様 の本質的な特徴は、表面押圧作用に関係する要素の受容空間に材料が流れ込み可 能であるということである。例えば、一つの変更可能な実施態様において、表面 押圧作用に関係する要素（ローラ／平坦製品）のうちの少なくとも一つの表面が 外形付けされる。表面の外形付けは周方向／長手方向の溝を具備するのが好まし い。この場合に、溝は適切な表面押圧作用を許容するが、同時に、材料が溝に流 れ込みうるので、溝は重なり合い継目部分の長手方向にあらゆる材料が流れるこ とを妨げる。溝はまた重なり合い継目部分の方向に関して平坦製品を案内する役 目を果たす。溝付けされたローラは、より軟質である母材に作用するのが好まし い。母材のうちの一つが溝付けされ、より硬質である材料が選択されるのが好ま しい。 本発明は線図を参照することで説明される。線図は本発明による方法を実行す る二つの変更可能な実施態様を図示する。 図１は二つのストリップもしくはシートと隣接する装置の縦断面図である。 図２は図１の線Ｉ−Ｉに沿ってみた図１に示す装置の断面図である。 図３は図１の線Ｉ−Ｉに沿ってみた図１に示す装置の変更態様の断面図である 。 図４は図１の線Ｉ−Ｉに沿ってみた図１に示す装置の他の変更態様の断面図で ある。 図１を参照すると、装置は二つのローラ１，２を有し、これらのうち一方のロ ーラ１は円筒形の周面１を有しており、他方のローラ２は環状に延びる隆起領域 ２ａを備えた周面を有している。周面の隆起領域２ａはローラ間間隙を形成する ために一方のローラ１の円筒形の周面と協働し、ローラ間間隙内に重なり合うよ う提供される二つの平坦製品３、４は鋭角、好ましくは１５°より小さく、さら に特に１０°で互いに収束するよう導入される。平坦製品３、４の対面する二つ の表面はガセット内でローラ間間隙において、重なり合い継目部分の幅のみに亙 るレーザービーム源５からのビーム５ａによって、平坦製品３、４の母材の融解 温度に達することなく加熱される。次いで、重なり合い継目部分の領域の表面押 圧作用により、二つの平坦製品３、４はローラ間間隙の領域で連結される。表面 押圧作用の詳細は図３および図４から推量可能である。 第一の変更可能な実施態様（図２）において、ローラ２の周面の隆起領域２ａ は重なり合い継目部分の幅に限定される。これに加えて、隆起領域は周方向に多 数の溝が形成される。 図３に示す実施態様は隆起領域２ａが溝付けされていないという点でのみ図２ に示す実施態様と異なる。その代わりに、二つの平坦製品のうちの一方、すなわ ち平坦製品４が重なり合い継目部分の方向に延びる多数の溝を備えて形成される 。溝はより硬質である方の材料に設けられるのが好ましい。 隆起領域２ａが原因で、両方の実施態様において、ローラ間間隙で押圧作用が 重なり合い継目部分の領域に限定される。表面押圧作用のこの限定によって、重 なり合い継目部分の領域においてのみ二つの平坦製品３、４が成形されるという ことが保証される。溝が設けられる場合には、材料が溝に侵入することができる ので、これら溝はあらゆる材料が重なり合い継目部分の長手方向に関して流れる ことを妨げる。これら溝はまた重なり合い継目部分の長手方向に関して平坦製品 ３、４の案内作用を助長する。 他の変更可能な実施態様は図４に示され、ここでは隆起領域２ａはテーパ状に 構成される。この実施態様は長手方向を横切る方向に材料が流れることを助長し て長手方向に流れることを妨げる。本発明による方法の他の利点は、重なり合う 領域の外側において平坦製品がひずみ硬化がなくかつ／または熱の影響がなく、 かつ形成される連結部は冷間加工可能であるということである。これにより、他 方の平坦製品の端部を準備処理すること、すなわち丸めることを可能とし、また 、準備処理することはあらゆる後続の冷間加工に有利な効果を及ぼす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スセック，ゲルト ドイツ連邦共和国，デー―45481 ミュル ハイム，ストックベーク 94 (72)発明者 ステッゲマン―アウハーゲ ドイツ連邦共和国，デー―46537 ディン スラーケン，クラウディアシュトラーセ 32 (72)発明者 ポルツィン，ラルフ ドイツ連邦共和国，デー―52134 ヘルツ ォゲンラート―コールシャイト，シュール シュトラーセ 96

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属製材料、さらに特にストリップ、シートおよびシート素材片の形状を した金属製材料からなる平坦製品を重なり合って相互に連結されるように接合す る接合方法であって、金属製材料はローラ間間隙に鋭角で互いに収束するよう導 入され、平坦製品のうち少なくとも一つの表面が他の平坦製品と物理的に接触す るより前であって放射エネルギにより平坦製品の母材が融解されずに直接的に加 熱された後に、ローラ間間隙内で互いに押圧される接合方法において、ローラ間 間隙における表面押圧作用が重なり合い継目部分に限定されることを特徴とする 接合方法。 ２．二つの平坦製品が加熱されることを特徴とする請求項１に記載の接合方法 。 ３．二つの平坦製品が異なるやわらかさの材料からなる場合に、重なり合い継 目部分の幅がより軟質である材料からなる平坦製品の厚さの少なくとも１．５倍 に等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の接合方法。 ４．ローラ間間隙において、一つの平坦製品もしくはそれぞれの平坦製品の材 料のあらゆる流れが重なり合い継目部分の長手方向に関して妨げられることを特 徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の接合方法。 ５．材料の流れを妨げるために、重なり合い継目部分の方向に延びる長手方向 の溝を備えて形成される平坦製品か、もしくは作用圧力領域内の周方向の溝を備 えて形成されるローラかのいずれか一方を用いることを特徴とする請求項４に記 載の接合方法。 ６．材料の流れを妨げるために、テーパ状に校正されたローラを用いることを 特徴とする請求項４に記載の接合方法。 ７．重なり合って相互に連結されるように金属製材料からなる平坦製品を接合 するための接合装置であって、二つのローラと、ローラ間間隙内に方向付けされ た熱放射源とを具備した装置において、二つのローラ（１，２）のうち、作用圧 力領域（２ａ）を備えた一方のローラの周面が軸線方向の範囲内にローラの全軸 線方向長さよりも短いことを特徴とする接合装置。 ８．作用圧力領域（２ａ）を備えたローラの周面が環状に延びる溝を有するこ とを特徴とする請求項７に記載の接合装置。