JP4471266B2 - 金属部材の接合方法 - Google Patents

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Description

本発明は、アーク溶接等の従来の接合方法よりも生産性および設計の自由度に優れ、しかも接合強度も向上させることができる金属部材の接合方法に関するものである。
従来から、例えば自動車用シートフレーム等の各種製品や部品において、金属パイプを金属板の法線方向に接合したものが使用されている。一例として、例えば図６に示されるように、シートフレーム２０の側突ロッド２１とアッパーアーム２２の接合や、フロントロッド２３とフロントリンク２４の接合等がある。このような金属部材の接合は、図７に示されるように、ロッド等の金属パイプ１０を金属板１１の孔部１２を貫通させたうえ、接合部にアーク溶接を施して溶接肉盛り部２５を形成することにより行われていた。
しかしながら、アーク溶接の場合はトーチや治具との干渉があって設計の自由度を大きく制限されるという問題点や、接合強度にバラツキがあって品質管理が難しいという問題点や、生産性に劣りランニングコストが高くなるという問題点があった。一方、金属部材の接合方法として、特許文献１に示されるように、通電を利用して両者をカシメる方法も提案されているが、金属パイプと金属板の接合にはまだ適用されていない。
特開平１１−７７１９２号公報
本発明は前記のような従来の問題点を解決して、アーク溶接等の従来の接合方法よりも生産性および設計の自由度に優れ、しかも接合強度も安定して向上させることができる金属部材の接合方法を提供することを目的として完成されたものである。
上記の課題を解決するためになされた本発明の金属部材の接合方法は、金属パイプを金属板の法線方向に接合する金属部材の接合方法であって、前記金属パイプを金属板の孔部に貫通させて、その両端部を押さえ部材に当接した状態とし、また少なくとも一方の押さえ部材は電極の機能をもたせたものとするとともに、前記金属板を挟んで電極の機能をもたない押さえ部材側には金属パイプの外周をクランプする電極を配置して、前記押さえ部材を金属板に向けて加圧しながら通電することにより金属板の両側部で金属パイプを鍔状に熱変形させ、該変形した鍔部間に金属板をカシメ固定することを特徴とするものである。
本発明の金属部材の接合方法は、金属パイプを金属板の孔部に貫通させて、その両端部を押さえ部材に当接した状態とし、また少なくとも一方の押さえ部材は電極の機能をもたせたものとするとともに、前記金属板を挟んで電極の機能をもたない押さえ部材側には金属パイプの外周をクランプする電極を配置して、前記押さえ部材を金属板に向けて加圧しながら通電することにより金属板の両側部で金属パイプを鍔状に熱変形させ、該変形した鍔部間に金属板をカシメ固定するようにしたので、従来のアーク溶接に較べ生産性およびコストパフォーマンスに優れ、また治具等の干渉もなく設計の自由度に優れ、しかも接合強度も大幅に向上させることができることとなる。
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい形態を示す。
図面は、金属パイプを金属板に接合するための本発明に係る接合方法を示すものであり、図１は参考例を示す正面断面図、図２は図１の斜視図である。図において、１０は金属パイプ、１１は金属板であり、該金属パイプ１０は金属板１１の法線方向に接合されるものである。なお、金属板１１には孔部１２が設けられており、この孔部１２を金属パイプ１０が貫通した状態となっている。また、前記金属パイプ１０の両端部は押さえ部材１、１に当接された状態となっており、更に金属板１１を挟んで両側に金属パイプ１０の外周をクランプする電極２、２が配置されている。
そして本発明では、前記押さえ部材１、１を金属板１１に向けて加圧しながら通電することにより金属板１１の両側部で金属パイプ１０を鍔状に熱変形させ、該変形した鍔部１０ａ、１０ａ間に金属板１１をカシメ固定する点に特徴を有するものである。
即ち、金属パイプ１０に通電すると電極２、２間にジュール熱が発生するが、電極２、２および押さえ部材１、１の吸熱作用によって金属パイプ１０には中央部が高温で両端側が低温の傾斜的温度分布が発生することとなる。そして、中央部が軟化点以上の温度に達するとそこから熱変形が発生することとなる。この時、金属パイプ１０には押さえ部材１、１により金属板１１に向けた加圧力が作用しているため、図３に示されるように、金属板１１の両側部で金属パイプ１０が鍔状に熱変形し、該変形した鍔部１０ａ、１０ａ間に金属板１１がしっかりとカシメ固定されることとなる。なお、図４は接合処理後における要部を示す断面図である。
なお、前述したように、金属パイプ１０を金属板１１の両側部で鍔状に均等に熱変形させるためには、均等な傾斜的温度分布を発生させる必要があり、そのため前記電極２、２は、金属板１０を挟んでそれぞれ同一距離（ａ＝ｂ）の部位に位置するように配置することが好ましい。
また図１の参考例では、押さえ部材１、１は金属パイプ１０の両端部に当接するように配置され、また電極２、２は押さえ部材１、１と金属板１１の中間部に配置されたものとされている。一方、本発明では、図５に示されるように、一方の押さえ部材１に電極の機能をもたせたものとしてある。この場合、同一距離（ａ＝ｂ）に位置するように配置することが好ましいことは勿論である。更に、両方の押さえ部材１、１に電極の機能をもたせたものとすることも可能である。
また、図２に示されるように、金属板１１の孔部１２の外周に少なくとも１箇所（図示のものでは４個）の切り欠き部１２ａを形成した場合は、金属パイプ１０の回転方向に対する接合強度が向上することとなり好ましい。
以上に説明したような本発明の金属部材の接合方法により金属パイプ１０と金属板１１を接合するのに要する時間は、クランプ時間（１．０秒）、接合時間（０．５秒）、保持時間（０．２秒）で合計１．７秒／１サイクルであった。これに対して、従来の全周アーク溶接の場合は、クランプ時間（１．０秒）、エアカット時間（２．０秒）、接合時間（６．０秒）で合計９．０秒／１サイクルであり、本発明の方法がアーク溶接に比べて生産効率が５倍以上であることが確認できた。
また、図８に示されるように、本発明の方法による接合強度は１５ＫＮであり、従来のアーク溶接による接合強度に比べて向上していることも確認できた。
参考例を示す正面断面図である。 図１の斜視図である。 接合部を示す拡大断面図である。 接合部を示す断面図である。 本発明の実施の形態を示す正面断面図である。 シートフレームを示す斜視図である。 従来例を示す接合部の拡大断面図である。 接合強度を示すグラフである。
１ 押さえ部材
２ 電極
１０ 金属パイプ
10ａ 鍔部
１１ 金属板
１２ 孔部
12ａ 切り欠き部

Claims (3)

  1. 金属パイプを金属板の法線方向に接合する金属部材の接合方法であって、前記金属パイプを金属板の孔部に貫通させて、その両端部を押さえ部材に当接した状態とし、また少なくとも一方の押さえ部材は電極の機能をもたせたものとするとともに、前記金属板を挟んで電極の機能をもたない押さえ部材側には金属パイプの外周をクランプする電極を配置して、前記押さえ部材を金属板に向けて加圧しながら通電することにより金属板の両側部で金属パイプを鍔状に熱変形させ、該変形した鍔部間に金属板をカシメ固定することを特徴とする金属部材の接合方法。
  2. 電極を、金属板を挟んで同一距離の部位に配置しておく請求項１に記載の金属部材の接合方法。
  3. 金属板の孔部に少なくとも１箇所の切り欠き部を形成しておく請求項１または２に記載の金属部材の接合方法。
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