JP5965758B2 - アルミドアの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、アルミドアの製造方法に関する。
アルミ合金材には、主にＭｇなどの成分含有量の違いによる異種アルミ材が知られている。例えば、ＪＩＳ規格５０００系アルミ合金材（以下単に５０００系と呼ぶことがある）は、ＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材（以下単に６０００系と呼ぶことがある）より機械的強度が高い。アルミ合金材の接合には、溶接（スポット、アーク、レーザ、摩擦撹拌接合（摩擦撹拌溶接、ＦＳＷ（Friction Stir Welding））、ＳＰＲを含むリベット接合、接着などがあり、中でも溶接は選択使用されることが多い。
アルミ合金製の車両用ドアは、大きい要素として、ドアフレーム、該ドアフレームにアーク溶接されるブラケット及び該ブラケットに溶接されるインナパネルを備えている。ブラケットには、例えば、ドアをボディに結合するロックブラケットと、フロントドアのフロントブラケット（ミラーブラケット）あるいはリヤドアのリヤブラケットがある。これらのドアフレームとインナパネルに６０００系が選択使用される場合、ブラケットには、強度を必要とすることから従来、Ｍｇ含有量４．５％程度の高強度５０００系アルミ合金材が採用され、この高強度５０００系アルミ合金材ブラケットを、６０００系のドアフレームにアーク溶接し、同じく６０００系のインナパネルにＦＳＷをする試みがある。
特開２００２-２０６１３０号公報
ところが、本発明者らによると、高強度５０００系は、６０００系とのＦＳＷの相性が悪く、溶接強度の維持が困難であり、アルミドアのブラケットに用いた場合、ドアフレームとのアーク溶接強度の確保は比較的容易であるものの、特にロックブラケットではインナパネルとの接続の維持が困難である。また、ブラケットを高強度６０００系材から構成すると、同じくインナパネルとのＦＳＷには問題がないが、同じく６０００系のドアフレームとアーク溶接すると割れが発生しやすい。また、６０００系は５０００系に比して比較的軟質であり、ブラケット強度が確保しにくい。
従って本発明は、ＪＩＳ規格５０００系とＪＩＳ規格６０００系の溶接接合性に優れた異種アルミ合金材の接合体からなるアルミドアの製造方法を得ることを目的とする。
本発明は、ＪＩＳ規格５０００系アルミ合金材には、Ｍｇ含有量４．５％程度の高強度５０００系アルミ合金材の他に、Ｍｇ含有量２．２〜２．８％の中強度５０００系アルミ合金材が存在すること、及びこの中強度５０００系アルミ合金材は、６０００系との溶接の相性がよく、アーク溶接とＦＳＷ溶接の双方にバランスがよい接合体が得られることを見出してなされたものである。
本発明によるアルミドアの製造方法は、第１のＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材からなるドアフレームと、ＪＩＳ規格５０００系アルミ合金材からなるブラケットとをアーク溶接するステップ；及び上記ＪＩＳ規格５０００系アルミ合金材からなるブラケットと、第２のＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材からなるインナパネルまたはインナパネルとブラケットを繋ぐ中間ブラケットとを摩擦撹拌接合するステップ；を有するアルミドアの製造方法であって、上記ＪＩＳ規格５０００系アルミ合金材からなるブラケットは、Ｍｇ含有量２．２〜２．８％の５０００系アルミ合金材から構成されていることを特徴としている。
本発明によるアルミドアの製造方法によれば、ＪＩＳ規格５０００系とＪＩＳ規格６０００系の異種アルミ合金材を確実に接合した接合強度に優れたアルミドアを得ることができる。
本発明によるアルミドアの一実施形態を示す側面図である。 図１のアルミドアのアーク溶接部分の概念図である。 図１のアルミドアの摩擦撹拌接合部分の概念図である。
図１は自動車の前部座席用のアルミフロントドア１０の骨格を示している。アルミフロントドア１０は、二点鎖線で概略形状を示すインナパネル１２と、インナパネル１２の上部に枠状に形成されたドアフレーム１４とを有し、インナパネル１２の上縁部とドアフレーム１４の内縁部とで囲まれる窓開口１６内にドアガラスが昇降する。ドアフレーム１４は、ドア上縁部を形成するアッパサッシュ１８と、インナパネル１２の後部から上方へ延設された立柱サッシュ２０を備えており、アッパサッシュ１８の後端部と立柱サッシュ２０の上端部がドアコーナー部で接合される。インナパネル１２は車外側のアウタパネルと組み合わせてドアパネルを構成し、アッパサッシュ１８の前方下部はミラーブラケット３１を介してインナパネルに固定され、立柱サッシュ２０の下部はロックブラケット３２を介してインナパネルに固定される。ミラーブラケット３１とロックブラケット３２に対して、車両前後方向に延びるベルトラインリンフォース３３が固定される。図１では、ミラーブラケット３１とロックブラケット３２にハッチングを付した。
インナパネル１２は、ＪＩＳ規格６０００系材からなる第１の部材であり、ドアフレーム１４（アッパサッシュ１８と立柱サッシュ２０）は、同じくＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材からなる第２の部材である。これに対し、ミラーブラケット３１とロックブラケット３２は、Ｍｇ含有量２．２〜２．８％の程度のＪＩＳ規格中強度５０００系アルミ合金材からなっている。ドアフレーム１４（のアッパサッシュ）１８とミラーブラケット３１、及びドアフレーム１４（の立柱サッシュ２０）とロックブラケット３２は、溶接箇所Ｗ１においてそれぞれアーク溶接され、ミラーブラケット３１、ロックブラケット３２とインナパネル１２とは、複数の接合ポイントＷ２にてＦＳＷされる。
アーク溶接は、図２に概念的に示すように、接合する２部材Ａ、Ｂを突き合わせ、その空隙Ｃをアーク放電による熔融金属で埋めることで接合する周知の接合方法である。
また、ＦＳＷは、図３に概念的に示すように、接合する２部材Ａ、Ｂを重ね合わせ、先端に突起のある円筒状の工具Ｃを回転させながら強い力で押し付けることで突起部を２部材Ａ、Ｂの接合部に貫入させ、これによって摩擦熱を発生させて母材を軟化させるとともに、工具Ｃの回転力によって接合部周辺を塑性流動させて練り混ぜることで接合する周知の接合方法である。
本実施形態は、ドアフレーム１４（のアッパサッシュ１８）とミラーブラケット３１、及びドアフレーム１４（の立柱サッシュ２０）とロックブラケット３２をそれぞれアーク溶接し、ミラーブラケット３１、ロックブラケット３２とインナパネル１２をＦＳＷにて接合するという接合体において、インナパネル１２とドアフレーム１４（アッパサッシュ１８と立柱サッシュ２０）を、ＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材から構成し、ミラーブラケット３１とロックブラケット３２を、Ｍｇ含有量２．２〜２．８％の程度のＪＩＳ規格中強度５０００系アルミ合金材から構成している。具体的に、Ｍｇ系で、Ｍｇ含有量２．２〜２．８％の程度のＪＩＳ規格中強度５０００系アルミ合金材としては、少なくとも、５０５２材、５０２１材、５６５２材（ＪＩＳ規格）を用いることができる。
またＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材は、Ｍｇ-Ｓｉ系のアルミ合金材として知られており、具体的には、６０１６材（ＪＩＳ規格）、６Ｎ０１材、またはそれ相当のものを用いることができる。
１０ アルミフロントドア
１２ インナパネル１２（第１のＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材）
１４ ドアフレーム（第２のＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材）
１８ アッパサッシュ（第２のＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材）
２０ 立柱サッシュ２０（第２のＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材）
３１ ミラーブラケット（ブラケット、ＪＩＳ規格中強度５０００系アルミ合金材）
３２ ロックブラケット（ブラケット、ＪＩＳ規格中強度５０００系アルミ合金材）

Claims (1)

  1. 第１のＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材からなるドアフレームと、ＪＩＳ規格５０００系アルミ合金材からなるブラケットとをアーク溶接するステップ；及び
    上記ＪＩＳ規格５０００系アルミ合金材からなるブラケットと、第２のＪＩＳ規格６０００系アルミ合金材からなるインナパネルまたはインナパネルとブラケットを繋ぐ中間ブラケットとを摩擦撹拌接合するステップ；
    を有するアルミドアの製造方法であって、
    上記ＪＩＳ規格５０００系アルミ合金材からなるブラケットは、Ｍｇ含有量２．２〜２．８％の５０００系アルミ合金材から構成されていることを特徴とするアルミドアの製造方法。
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