JP2002178169A - 輸送機用構造体及びその製造方法 - Google Patents
輸送機用構造体及びその製造方法Info
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- JP2002178169A JP2002178169A JP2000379942A JP2000379942A JP2002178169A JP 2002178169 A JP2002178169 A JP 2002178169A JP 2000379942 A JP2000379942 A JP 2000379942A JP 2000379942 A JP2000379942 A JP 2000379942A JP 2002178169 A JP2002178169 A JP 2002178169A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
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- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 制振性能を向上させることができる輸送機用
構造体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 各傾斜リブ１４の１面だけでなく、垂直
リブ１３の内面にも制振樹脂材１７を貼付する。制振樹
脂材１７は、例えばアスファルト系の樹脂製である。次
いで、中空形材１１ａの連結部１６と中空形材１１ｂの
連結部１５とをそれらの側面を互いに倣わせて連結し、
重なり合った両連結部１５及び１６を仮止めする。この
仮止め方法としては、自己穿孔型リベット若しくはメカ
ニカルクリンチング等を使用して機械的に接合する方法
又は抵抗スポット溶接等の溶接により行う方法等があ
る。その後、この連結部分に摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）を
行う。
構造体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 各傾斜リブ１４の１面だけでなく、垂直
リブ１３の内面にも制振樹脂材１７を貼付する。制振樹
脂材１７は、例えばアスファルト系の樹脂製である。次
いで、中空形材１１ａの連結部１６と中空形材１１ｂの
連結部１５とをそれらの側面を互いに倣わせて連結し、
重なり合った両連結部１５及び１６を仮止めする。この
仮止め方法としては、自己穿孔型リベット若しくはメカ
ニカルクリンチング等を使用して機械的に接合する方法
又は抵抗スポット溶接等の溶接により行う方法等があ
る。その後、この連結部分に摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）を
行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鉄道車両等に使用さ
れる輸送機用構造体及びその溶接方法に関し、特に、ア
ルミニウム又はアルミニウム合金板材に制振樹脂材が貼
付された制振形材を備えた輸送機用構造体及びその溶接
方法に関する。
れる輸送機用構造体及びその溶接方法に関し、特に、ア
ルミニウム又はアルミニウム合金板材に制振樹脂材が貼
付された制振形材を備えた輸送機用構造体及びその溶接
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、鉄道分野において、高速化に対す
る要求がより一層高まっており、試験車両の製作及び試
運転等が開始されている。このような走行速度の高速化
に対する要求を満足するために、車両構体（台枠及び骨
組外板等）を軽量にするための開発が進められている
が、これと同時に、高速化に伴う騒音を防止するための
静音化も要求される。従って、軽量であるアルミニウム
又はアルミニウム合金材が車両用材料として注目されて
おり、特に、金属−樹脂系制振材を中空薄肉形材面に貼
付した制振断熱形材を車両構体に使用することにより、
静音化を図ることができる。以下、アルミニウム又はア
ルミニウム合金を総称して、単にアルミニウムという。
る要求がより一層高まっており、試験車両の製作及び試
運転等が開始されている。このような走行速度の高速化
に対する要求を満足するために、車両構体（台枠及び骨
組外板等）を軽量にするための開発が進められている
が、これと同時に、高速化に伴う騒音を防止するための
静音化も要求される。従って、軽量であるアルミニウム
又はアルミニウム合金材が車両用材料として注目されて
おり、特に、金属−樹脂系制振材を中空薄肉形材面に貼
付した制振断熱形材を車両構体に使用することにより、
静音化を図ることができる。以下、アルミニウム又はア
ルミニウム合金を総称して、単にアルミニウムという。
【０００３】ところで、一般的に、アルミニウム製車両
等の大型溶接構造物に使用されるアルミニウム材の厚さ
は、厚板から中板まで広範囲に及んでいる。そして、更
に車両構体の軽量化を図るために、外板等に使用される
アルミニウム材は、その肉厚が１．５乃至２ｍｍ程度に
薄肉化されている。これらの板材の溶接方法としては種
々の方法があるが、例えば、アーク溶接と、抵抗スポッ
ト溶接法とが併用されている。また、このアーク溶接方
法としては、ＴＩＧ溶接法及びＭＩＧ溶接法があるが、
溶接部に対する要求特性及び生産性を考慮して、ＭＩＧ
溶接法が多く使用されている。
等の大型溶接構造物に使用されるアルミニウム材の厚さ
は、厚板から中板まで広範囲に及んでいる。そして、更
に車両構体の軽量化を図るために、外板等に使用される
アルミニウム材は、その肉厚が１．５乃至２ｍｍ程度に
薄肉化されている。これらの板材の溶接方法としては種
々の方法があるが、例えば、アーク溶接と、抵抗スポッ
ト溶接法とが併用されている。また、このアーク溶接方
法としては、ＴＩＧ溶接法及びＭＩＧ溶接法があるが、
溶接部に対する要求特性及び生産性を考慮して、ＭＩＧ
溶接法が多く使用されている。
【０００４】通常、肉厚が２ｍｍ未満の薄板のアルミニ
ウム材をＭＩＧ溶接する場合、中板乃至厚板材と比較し
て、溶接ビード形成に及ぼす因子の影響が大きい。従っ
て、種々の溶接条件を調整することにより、薄板のアル
ミニウム材の溶接におけるビード形状の向上を図ってい
る。即ち、できるだけ溶接姿勢を下向とし、銅製の裏当
材等を使用すると共に、仮付又は拘束ジグを利用してル
ートギャップを０（密着）、目違を０とする等、開先精
度を高精度に管理し、更に、例えば、線径が１乃至１．
２ｍｍである細径ワイヤを使用して溶接している。
ウム材をＭＩＧ溶接する場合、中板乃至厚板材と比較し
て、溶接ビード形成に及ぼす因子の影響が大きい。従っ
て、種々の溶接条件を調整することにより、薄板のアル
ミニウム材の溶接におけるビード形状の向上を図ってい
る。即ち、できるだけ溶接姿勢を下向とし、銅製の裏当
材等を使用すると共に、仮付又は拘束ジグを利用してル
ートギャップを０（密着）、目違を０とする等、開先精
度を高精度に管理し、更に、例えば、線径が１乃至１．
２ｍｍである細径ワイヤを使用して溶接している。
【０００５】図３は従来の輸送機用構造体の製造方法を
示す断面図である。
示す断面図である。
【０００６】先ず、押出成形等により２個の同一形状の
アルミニウムからなる中空形材１１ａ及び１１ｂを形成
する。中空形材１１ａ及び１１ｂには、例えば、一対の
面板１２と、面板１２の両端に配置された一対の垂直リ
ブ１３と、面板１２及び垂直リブ１３により形成された
空間内に配置された複数個の傾斜リブ１４とが設けられ
ている。また、面板１２の一方の端部においては、面板
１２がそのまま延出するようにして一対の連結部１５が
形成され、他方の端部においては、他方の中空形材１１
に形成された一対の連結部１５の内側面に倣う外側面を
備えた一対の連結部１６が形成されている。
アルミニウムからなる中空形材１１ａ及び１１ｂを形成
する。中空形材１１ａ及び１１ｂには、例えば、一対の
面板１２と、面板１２の両端に配置された一対の垂直リ
ブ１３と、面板１２及び垂直リブ１３により形成された
空間内に配置された複数個の傾斜リブ１４とが設けられ
ている。また、面板１２の一方の端部においては、面板
１２がそのまま延出するようにして一対の連結部１５が
形成され、他方の端部においては、他方の中空形材１１
に形成された一対の連結部１５の内側面に倣う外側面を
備えた一対の連結部１６が形成されている。
【０００７】次に、各傾斜リブ１４の１面に制振樹脂材
１７を貼付する。制振樹脂材１７は、例えばアスファル
ト系の樹脂製である。
１７を貼付する。制振樹脂材１７は、例えばアスファル
ト系の樹脂製である。
【０００８】次いで、中空形材１１ａの連結部１６と中
空形材１１ｂの連結部１５とをそれらの側面を互いに倣
わせて連結し、この連結部分に、例えば、前述のような
アーク溶接又は抵抗スポット溶接等を行う。
空形材１１ｂの連結部１５とをそれらの側面を互いに倣
わせて連結し、この連結部分に、例えば、前述のような
アーク溶接又は抵抗スポット溶接等を行う。
【０００９】このような工程により、輸送機用構造体を
製造することができる。
製造することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム材を使用した車両等の高速化に伴う騒音を防止す
るために、溶接部の裏面（例えば、形材の内面）に制振
樹脂材を貼付する場合、例えば、アスファルト系の制振
樹脂材は水酸化物を含有しており、この水酸化物はアー
ク等の高温に晒されると熱分解して水素を発生する。ア
ルミニウム材の水素溶解量と固溶量との差は、他の金属
と比較すると極めて大きいので、制振樹脂材を貼付して
いないアルミニウム材の溶接時であっても、シールド性
等を十分に考慮しない場合には、これに起因するブロー
ホール欠陥が発生する。従って、制振樹脂材を貼付した
アルミニウム材の場合には、溶込みが制振樹脂材にまで
貫通すると、巨大なブローホールが多発する。
ニウム材を使用した車両等の高速化に伴う騒音を防止す
るために、溶接部の裏面（例えば、形材の内面）に制振
樹脂材を貼付する場合、例えば、アスファルト系の制振
樹脂材は水酸化物を含有しており、この水酸化物はアー
ク等の高温に晒されると熱分解して水素を発生する。ア
ルミニウム材の水素溶解量と固溶量との差は、他の金属
と比較すると極めて大きいので、制振樹脂材を貼付して
いないアルミニウム材の溶接時であっても、シールド性
等を十分に考慮しない場合には、これに起因するブロー
ホール欠陥が発生する。従って、制振樹脂材を貼付した
アルミニウム材の場合には、溶込みが制振樹脂材にまで
貫通すると、巨大なブローホールが多発する。
【００１１】このように、制振樹脂材を貼付したアルミ
ニウム材のアーク溶接においては、溶接入熱が過大とな
り、板厚以上の深さで溶融させる条件では、裏面の樹脂
が溶接に悪影響を及ぼし、溶接ビード形状が悪化する。
また、溶接時の加熱によって制振樹脂材の温度が上昇し
た場合には、制振樹脂材自体の性質も劣化することがあ
る。従って、溶接施工条件としては、必然的に溶接入熱
を抑えた条件を選定する必要があるが、これにより、溶
接入熱不足による溶込み不良が発生しやすくなり、良好
な溶接部を得ることができなくなる。そして、この現象
は板厚が薄くなるほど顕著である。また、制振樹脂材を
貼付できる位置にも一定の制限を設ける必要があり、車
両に更なる高速化が要求された場合に十分に振動を抑制
できなくなる虞がある。
ニウム材のアーク溶接においては、溶接入熱が過大とな
り、板厚以上の深さで溶融させる条件では、裏面の樹脂
が溶接に悪影響を及ぼし、溶接ビード形状が悪化する。
また、溶接時の加熱によって制振樹脂材の温度が上昇し
た場合には、制振樹脂材自体の性質も劣化することがあ
る。従って、溶接施工条件としては、必然的に溶接入熱
を抑えた条件を選定する必要があるが、これにより、溶
接入熱不足による溶込み不良が発生しやすくなり、良好
な溶接部を得ることができなくなる。そして、この現象
は板厚が薄くなるほど顕著である。また、制振樹脂材を
貼付できる位置にも一定の制限を設ける必要があり、車
両に更なる高速化が要求された場合に十分に振動を抑制
できなくなる虞がある。
【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、制振性能を向上させることができる輸送機
用構造体及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
のであって、制振性能を向上させることができる輸送機
用構造体及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る輸送機用構
造体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第
１の形材と、アルミニウム又はアルミニウム合金からな
り前記第１の形材に摩擦撹拌接合された第２の形材と、
前記第１及び第２の形材の１又は２以上の箇所に貼付さ
れた制振樹脂材と、を有することを特徴とする。
造体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第
１の形材と、アルミニウム又はアルミニウム合金からな
り前記第１の形材に摩擦撹拌接合された第２の形材と、
前記第１及び第２の形材の１又は２以上の箇所に貼付さ
れた制振樹脂材と、を有することを特徴とする。
【００１４】本発明においては、第１の形材と第２の形
材とが摩擦撹拌接合されているので、接合時における制
振樹脂材への熱影響がアーク溶接等の溶融溶接と比較す
ると極めて小さいため、制振樹脂材が貼付される箇所の
制限が緩和される。このため、より多くの箇所に制振樹
脂材を貼付できるので、制振性能を向上させることがで
きる。また、制振樹脂材としても、従来のものより熱に
弱いものであっても使用することができるようになる。
材とが摩擦撹拌接合されているので、接合時における制
振樹脂材への熱影響がアーク溶接等の溶融溶接と比較す
ると極めて小さいため、制振樹脂材が貼付される箇所の
制限が緩和される。このため、より多くの箇所に制振樹
脂材を貼付できるので、制振性能を向上させることがで
きる。また、制振樹脂材としても、従来のものより熱に
弱いものであっても使用することができるようになる。
【００１５】本発明に係る輸送機用構造体の製造方法
は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１及
び第２の形材の１又は２以上の箇所に制振樹脂材を貼付
する工程と、前記第１の形材と前記第２の形材とを摩擦
撹拌接合する工程と、を有することを特徴とする。
は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１及
び第２の形材の１又は２以上の箇所に制振樹脂材を貼付
する工程と、前記第１の形材と前記第２の形材とを摩擦
撹拌接合する工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る輸送
機用構造体及びその製造方法について、添付の図面を参
照して具体的に説明する。図１は本発明の実施例に係る
輸送機用構造体の製造方法を示す断面図である。
機用構造体及びその製造方法について、添付の図面を参
照して具体的に説明する。図１は本発明の実施例に係る
輸送機用構造体の製造方法を示す断面図である。
【００１７】本実施例においても、従来の製造方法と同
様にして、アルミニウム材からなる中空形材１１ａ及び
１１ｂを形成する。
様にして、アルミニウム材からなる中空形材１１ａ及び
１１ｂを形成する。
【００１８】次に、本実施例では、各傾斜リブ１４の１
面だけでなく、垂直リブ１３の内面にも制振樹脂材１７
を貼付する。制振樹脂材１７は、例えばアスファルト系
の樹脂製であるが、その材料は特に限定されるものでは
ない。
面だけでなく、垂直リブ１３の内面にも制振樹脂材１７
を貼付する。制振樹脂材１７は、例えばアスファルト系
の樹脂製であるが、その材料は特に限定されるものでは
ない。
【００１９】次いで、中空形材１１ａの連結部１６と中
空形材１１ｂの連結部１５とをそれらの側面を互いに倣
わせて連結し、重なり合った両連結部１５及び１６を仮
止めする。この仮止め方法としては、自己穿孔型リベッ
ト若しくはメカニカルクリンチング等を使用して機械的
に接合する方法又は抵抗スポット溶接等の溶接により行
う方法等がある。その後、この連結部分に摩擦撹拌接合
（ＦＳＷ）を行う。図２は本発明の実施例における摩擦
撹拌接合方法を示す断面図である。
空形材１１ｂの連結部１５とをそれらの側面を互いに倣
わせて連結し、重なり合った両連結部１５及び１６を仮
止めする。この仮止め方法としては、自己穿孔型リベッ
ト若しくはメカニカルクリンチング等を使用して機械的
に接合する方法又は抵抗スポット溶接等の溶接により行
う方法等がある。その後、この連結部分に摩擦撹拌接合
（ＦＳＷ）を行う。図２は本発明の実施例における摩擦
撹拌接合方法を示す断面図である。
【００２０】この摩擦撹拌接合では、基部２１の先端に
ピン部２２が設けられたツール２０を、回転させながら
連結部１５の外側面に突き立てる。そして、回転するピ
ン部２２と連結部１５との接触部分を摩擦熱により軟化
可塑化させ、ピン部２２により撹拌しつつ圧入し、連結
部１５及び１６を塑性流動させる。更に、ピン部２２を
回転させた状態で一定の圧力を加えながら連結部１５及
び１６に対して相対移動させる。これにより、連結部１
５と連結部１６とが接合されて接合部２３が形成され
る。
ピン部２２が設けられたツール２０を、回転させながら
連結部１５の外側面に突き立てる。そして、回転するピ
ン部２２と連結部１５との接触部分を摩擦熱により軟化
可塑化させ、ピン部２２により撹拌しつつ圧入し、連結
部１５及び１６を塑性流動させる。更に、ピン部２２を
回転させた状態で一定の圧力を加えながら連結部１５及
び１６に対して相対移動させる。これにより、連結部１
５と連結部１６とが接合されて接合部２３が形成され
る。
【００２１】このように、本実施例においては、連結部
１５及び１６の接合を摩擦撹拌接合で行っているので、
アーク溶接等の溶融溶接と比べて入熱量が小さく、周囲
への熱の拡散が小さい。このため、連結部１５及び１６
の直近に位置する垂直リブ１３の内面に制振樹脂材１３
を貼付しても、制振樹脂材１３の熱による水素の放出及
び変形等は生じない。従って、制振樹脂材１３の貼付可
能箇所が従来のものよりも著しく拡大され、より制振効
率を向上させることができる。また、制振樹脂材として
も、従来使用されているものより低温で溶融等を起こす
ものであっても、使用することができるようになる。
１５及び１６の接合を摩擦撹拌接合で行っているので、
アーク溶接等の溶融溶接と比べて入熱量が小さく、周囲
への熱の拡散が小さい。このため、連結部１５及び１６
の直近に位置する垂直リブ１３の内面に制振樹脂材１３
を貼付しても、制振樹脂材１３の熱による水素の放出及
び変形等は生じない。従って、制振樹脂材１３の貼付可
能箇所が従来のものよりも著しく拡大され、より制振効
率を向上させることができる。また、制振樹脂材として
も、従来使用されているものより低温で溶融等を起こす
ものであっても、使用することができるようになる。
【００２２】更に、摩擦撹拌接合では溶加材を使用しな
いため、仮止めをした部分にそのまま摩擦撹拌接合して
も、連結部１５及び１６の成分等を変化させず、安定し
た接合部２３を得ることができる。
いため、仮止めをした部分にそのまま摩擦撹拌接合して
も、連結部１５及び１６の成分等を変化させず、安定し
た接合部２３を得ることができる。
【００２３】なお、上述の実施例では、制振樹脂材を垂
直リブ及び傾斜リブに貼付しているが、面板の内面に貼
付してもよい。
直リブ及び傾斜リブに貼付しているが、面板の内面に貼
付してもよい。
【００２４】また、本実施例により製造した輸送機用構
造体は、例えば鉄道車両、自動車及び船舶等に好適であ
る。
造体は、例えば鉄道車両、自動車及び船舶等に好適であ
る。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
第１の形材と第２の形材とが摩擦撹拌接合されているの
で、接合時における制振樹脂材への熱影響をアーク溶接
等の溶融溶接と比較すると極めて小さくすることができ
る。従って、制振樹脂材を貼付できる箇所の制限を緩和
してより多くの箇所に制振樹脂材を貼付できるので、制
振性能を向上させることができる。また、制振樹脂材と
しても、従来のものより熱に弱いものであっても使用す
ることができるようになる。
第１の形材と第２の形材とが摩擦撹拌接合されているの
で、接合時における制振樹脂材への熱影響をアーク溶接
等の溶融溶接と比較すると極めて小さくすることができ
る。従って、制振樹脂材を貼付できる箇所の制限を緩和
してより多くの箇所に制振樹脂材を貼付できるので、制
振性能を向上させることができる。また、制振樹脂材と
しても、従来のものより熱に弱いものであっても使用す
ることができるようになる。
【図１】本発明の実施例に係る輸送機用構造体の製造方
法を示す断面図である。
法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例における摩擦撹拌接合方法を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】従来の輸送機用構造体の製造方法を示す断面図
である。
である。
１１ａ、１１ｂ；中空形材 １２；面板 １３；垂直リブ １４；傾斜リブ １５、１６；連結部 １７；制振樹脂材 ２０；ツール ２１；基部 ２２；ピン部 ２３；接合部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 103:10 Ｂ２３Ｋ 103:10
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる第１の形材と、アルミニウム又はアルミニウム合金
からなり前記第１の形材に摩擦撹拌接合された第２の形
材と、前記第１及び第２の形材の１又は２以上の箇所に
貼付された制振樹脂材と、を有することを特徴とする輸
送機用構造体。 - 【請求項２】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる第１及び第２の形材の１又は２以上の箇所に制振樹
脂材を貼付する工程と、前記第１の形材と前記第２の形
材とを摩擦撹拌接合する工程と、を有することを特徴と
する輸送機用構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379942A JP2002178169A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 輸送機用構造体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379942A JP2002178169A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 輸送機用構造体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002178169A true JP2002178169A (ja) | 2002-06-25 |
Family
ID=18848216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000379942A Pending JP2002178169A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 輸送機用構造体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002178169A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6854632B1 (en) * | 1997-12-19 | 2005-02-15 | Esab, Ab | Welding apparatus |
| KR100976152B1 (ko) * | 2007-12-06 | 2010-08-16 | 한국철도기술연구원 | 내장패널의 연결 구조 |
| CN102489652A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-06-13 | 长春轨道客车股份有限公司 | 轨道车辆铝合金车体铆接工艺方法 |
| CN107804331A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-03-16 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种中空双层板车体结构及其加工方法 |
| EP3643577A1 (de) * | 2018-10-26 | 2020-04-29 | Bombardier Transportation GmbH | Hüllstruktur für einen wagenkasten und verfahren zur herstellung einer hüllstruktur |
-
2000
- 2000-12-14 JP JP2000379942A patent/JP2002178169A/ja active Pending
Cited By (5)
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| EP3643577A1 (de) * | 2018-10-26 | 2020-04-29 | Bombardier Transportation GmbH | Hüllstruktur für einen wagenkasten und verfahren zur herstellung einer hüllstruktur |
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