JP4223515B2 - 金属板接合構造 - Google Patents
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Description
この場合に使用される接着剤は、ウェルドボンド等の構造用接着剤である。この構造用接着剤を粘度の観点から大別すると、構造用接着剤には、常温において、粘度が高いものと、粘度が低いものとの2種類がある。
一方、一般的に粘度の低い接着剤は、接着剤の吐出時に高温にする必要がなく、常温においてその粘度を保つことができるため、その後の工程でスポット溶接が行い易いという大きなメリットがある。
この場合は、まず、図6(a)、(b)に示すように、下側の鋼板100のフランジ110に接着剤400をビード状に連続して塗布する。
次に、図7(a)に示すように、下側の鋼板100のフランジ110に、上側の鋼板200のフランジ210を載置する。さらに、図7(c)に示すように、重ね合わせたフランジ110,210に、上下方向からスポット溶接機の電極500を押し付けてスポット溶接(電気抵抗溶接)する。
さらに、食み出した接着剤400は、重力によって落下し易く、スポット溶接機の電極500や工場内の機器等を汚し易く、メンテナンス工数が増大するという問題点がある。
また、溶接後の工程で電着塗装する場合には、食み出した接着剤400が電着塗装液内に流出し易く、汚染し易い等の問題点がある。
このように間欠的に配設された凸部が合致する箇所に接着剤を塗布する場合には、接着剤に粘性があるので、接着剤が接着剤塗布時に不必要な箇所に垂れて付着することがあるため、接着剤を短時間で効率よく塗布できず、生産性が悪いという問題点がある。
図1は、本発明の実施形態に係る金属板接合方法および金属板接合構造を示す図であり、(a)は接合した金属板の要部斜視図、(b)は(a)のA部拡大図である。
図1(a)に示すように、金属板1,2は、電気抵抗溶接と接着剤4とを併用して接合するいわゆるウェルドボンド接合される金属製平板部材である。この金属板1,2は、炭素鋼、低合金鋼、耐熱鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の溶接可能な金属から形成されている。この金属板1,2は、図1(b)に示すように、電気抵抗溶接と接着剤4とを併用して両者を接合する接合面11,21を有するものであれば、特に形状は限定されない。以下、接合面11,22としてのフランジ12,22を有する金属板1,2を例に挙げて実施形態を説明する。
図1(a)に示すように、接合構造体3は、例えば、上下に略対称形状の金属板1と金属板2とを合致させてなる角筒状の部材からなり、例えば、自動車のサイドシルやセンタピラー等の骨格を構成する部材として使用される。この接合構造体3は、金属板1,2の左右のフランジ12,22間に接着剤4を介在して接着され、さらに、そのフランジ12,22に所定間隔で間欠的に溶接される溶接部Bによって、金属板1と金属板2とを接合してなる。
前記フランジ12,22は、例えば、接合構造体3の中空部31(図1(a)参照)に沿って延設され、略帯状に形成されている。2枚の金属板1,2のうち少なくとも一方の金属板1(例えば、上側の金属板1)には、フランジ12,22のフランジ外縁部13,23への接着剤4の移動を抑制する突起15が形成されている。上側の金属板1のフランジ12と、下側の金属板2のフランジ22との間には、ビート状に連続的に塗布された接着剤4が展延した状態で介在され、少なくとも突起15の周囲に、接着剤4が配置されている。フランジ12,22は、突起15のフランジ外縁部13,23の反対側をスポット溶接機5でスポット溶接(電気抵抗溶接)される。
図2(b)に示すように、突起15は、上側の金属板1のフランジ12に下側に向かって突設され、下側の金属板2の上面(接合面21)に金属板1を載置したときに、下側のフランジ22の上面に圧接するように形成されている。この突起15は、例えば、溶接部Bの周囲に、下側の金属板2のフランジ22に向かって突出するように凹形状にプレス成形されてなり、上面側が断面略半円形の溝形状に形成されている。この突起15は、図1(a)に示すように、例えば、平面視して円弧状に形成された複数のものからなり、溶接部Bの周囲に、溶接部Bを所定間隔L(図2(a)参照)を開けて囲むように環状に配設されている。
ここで、所定間隔Lとは、任意の間隔であって、突起15,15間を接着剤4が流動できる幅以上であればよく、その長さは、特に限定されない。
図3(b)に示すように、フランジ12の下面から突出した突起15の高さH(例えば、0.2mm程度)は、接着剤4の設定した接着剤層の厚さtと同じに形成されている。
接着剤4は、例えば、液硬化型エポキシ樹脂系接着剤、液硬化型塩ビ樹脂合成ゴム系の接着剤等の構造用接着剤からなり、高い接着強さと、疲労特性を有している。
次に、図1〜図5を参照しながら金属板接合方法および金属板接合構造の作用を説明する。
金属板1,2を接合して接合構造体3を製造する場合には、図2(a)、(b)に示すように、まず、接着剤4を金属板2に塗布する接着剤塗布工程を行う。
接着剤塗布工程を行う場合は、まず、接着剤4を塗布する下側の金属板2のフランジ22の上面(接合面21)と、このフランジ22が接合される上側の金属板1のフランジ12の下面(接合面11)とに付着している油成分や塵埃等を除去する。その後、所定の量の接着剤4を、フランジ12の上面中央部の一端部からフランジ12の長手方向に沿って他端部までビード状に連続して所定の厚さに塗布する。
次に、接着剤4で金属板1,2を接合する接着剤接合工程を行う。
接着剤接合工程では、図2(a)、(b)に示すように、接着剤4を塗布したフランジ22に、上側の金属板1のフランジ12を載せて押圧し、フランジ12,22同士を接合させる。
次に、金属板1,2を電気抵抗溶接する溶接工程を行う。
図4(a)に示すように、フランジ12,22を溶接して接合するときには、例えば、スポット溶接機5等の電気抵抗溶接機によって溶接する。
溶接するときは、まず、下側のフランジ22をスポット溶接機5の下側の電極52上に載せ、上側の電極51を溶接部Bに当接させて加圧しつつ通電し、溶接部Bに抵抗熱を発生させ、この熱によって溶接部Bが溶融されてナゲットNができ、フランジ12,22同士が溶接される。そして、順次フランジ12,22の他の溶接部Bを溶接する。
そして、溶接時に流動する接着剤4は、電極51に押圧されて上側のフランジ12の沈み込む箇所にある接着剤4のみであり、突起15の環状円内にあった少量の接着剤4である。
このようにして、フランジ12,22の溶接部Bは、フランジ12,22間に接着剤4が介在されていても、しっかりと円形のナゲット(溶融凝固部)Nが形成されて溶接される。
図5に示すように、本実施形態では、接着剤4をノズルから吐出する丸ビート直径が2.0mm(2.0mm程度)のものが使用される。この場合、接着剤4の厚さtは、前記のように、略一定であり、誤差があるとしても0.7mm〜0.2mmである。このため、接着剤4の広がる幅は、図5に示すtであり、極めて小さい。
これと比較して、本発明は、接着剤4の広がり幅を小さくして、接着剤4の幅を設定した幅に容易にすることができる。
このようにして接合された金属板1,2は、接着剤4が固化すれば金属板1,2の接合作業が終了する。
本発明の実施形態に係る金属板接合方法および金属板接合構造は、以上のような構成および作用を有するため、次のような効果を奏する。
(1)フランジ12,22全体に接着剤4を連続的に塗布するので、接着剤4が垂れて不必要な箇所に付着することを抑制することができると共に、所望箇所に正確に、短時間で塗布できるため、作業効率を向上させることができる(図2(a)参照)。
(2)さらに、フランジ12,22全体に接着剤4を連続的に塗布して接着し、スポット溶接したことにより、金属板1,2の接合強度を向上させることができると共に、溶接箇所の金属疲労に対する強度も向上できる。
(3)また、金属板1,2は、左右のフランジ12,22が接着剤4によって連続して隙間なく接合されるため、フランジ12,22から中空部31内に水が浸入することが防止され、錆の発生を的確に防止することができる(図1参照)。
(4)フランジ12,22は、全体が接着剤4で接合されると共に、適宜な間隔で形成した突起15内の溶接部Bを溶接して接合していることにより、フランジ12,22の接合面11,21が面一の状態になっているため、引っ張り応力や曲げ応力や圧縮応力等の応力が集中することが解消される。その結果、接合構造体3のフランジ12,22の金属疲労に対する強度が向上されて耐久性も向上されることになる。
(5)溶接部Bのフランジ外縁部13側に突起15を形成したことにより、溶接時に、接着剤4がフランジ外縁部13,23側方向(図4の矢印d方向)に流動してフランジ外縁部13、23から食み出ることを阻止することができる。
(6)また、突起15は、溶接部Bの周囲を所定間隔Lを介して囲むように配置された複数の突起15からなることにより、溶接時に電極51,52の押圧で流動する接着剤4の流れる流動方向に指向性を持たせて、フランジ外縁部13,23から接着剤4が食み出ることを防止することができる。
(7)接着剤4は、接着剤層の厚さt、および接着剤層の幅を容易に確保できると共に、フランジ外縁部13,23から食み出る接着剤41も抑制できるため、生産現場における作業工数の増大を最小化することができる。
例えば、前記実施形態では、図1に示すように、金属板1,2の接合を鍔付角筒状の接合構造体3を例に挙げて説明したが、接合構造体3は、これに限定されるものではなく、周縁部に接合面11,21を形成するフランジ12,22があればよい。例えば、接合構造体3は、内部に円形な空間を有する管状のものや、箱型の密閉空間を有するもの等であっても構わない。
3 接合構造体
4 接着剤
5 スポット溶接機
11,21 接合面
12,22 フランジ
13,23 フランジ外縁部
14,24 フランジ内縁部
15 突起
B 溶接部
L 所定間隔
S 隙間
Claims (1)
- 電気抵抗溶接と接着剤とを併用して少なくとも2枚以上の金属板を接合する金属板接合構造において、
前記複数の金属板にそれぞれ形成されたフランジのうち少なくとも一方のフランジに、フランジ外縁部への接着剤の移動を抑制する突起を形成し、
前記2枚の金属板のフランジ間の前記突起の周囲に接着剤を介在させると共に、
前記フランジの前記突起の前記フランジ内縁部側を電気抵抗溶接し、
前記突起は、電気抵抗溶接する溶接部の周囲を所定間隔を介して囲むように配置された複数の突起からなり、
少なくとも前記複数の突起のうちのいずれか1つの突起が、前記溶接部の前記フランジ外縁部側に配置されていることを特徴とする金属板接合構造。
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