JP6653241B2 - 接合構造体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1) 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材が重ねて配置され、前記薄板材と前記板組とが溶接された接合構造体であって、
前記挿着部材が、前記薄板材に前記板組へ向けて嵌入された軸部と、前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出する頭部とを有し、
前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組と前記薄板材の全板厚および前記外側突出長さの全てを合計した長さの比が4以下であり、
前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の外側面と反対側に配置された前記板材の板厚内に至る範囲に、溶融ナゲットが形成され、
前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率が10%以上であることを特徴とする接合構造体。
(2) 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材を重ねて配置して、前記薄板材と前記板組とを溶接する接合構造体の製造方法であって、
頭部と軸部を有する挿着部材の前記軸部を前記薄板材に嵌入し、前記頭部を前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出させる工程と、
前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組と前記薄板材の全板厚および前記外側突出長さの全てを合計した長さの比を4以下にする工程と、
前記挿着部材と前記板組とを一対の電極間に挟み込み、前記電極間に溶接電流を流すことで、前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の最外側と反対側に配置される板材の板厚内に至る範囲に溶融ナゲットを形成する工程と、
を有し、
前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率を10%以上にする、
ことを特徴とする接合構造体の製造方法。
<第1構成例>
図1には、接合構造体の第1構成例が示されている。
この接合構造体100は、複数(図示例では2枚)の板材11,13が重ね合わされた板組15と、各板材11,13のいずれよりも薄厚の薄板材17と、薄板材17に取り付けられる挿着部材21とを有する。薄板材17は、板組15の一方の外側面15aに重なって配置される。これにより、板材11,13と、薄板材17からなる組立体19が構成される。以下、板材11,13を厚板材と呼称する。
Rp=(ta+tb+tc+Lp)/La ・・・(1)
Rm=tn/ta ・・・(2)
図2A及び図2Bには、薄板材へのリベットの取り付け方法が例示されている。
上記した各構成例におけるリベットは、薄板材17に打ち込むことで、簡単に、且つ短時間で薄板材17に固定される。
溶接工程では、リベット21が取り付けられた薄板材17を、厚板材11,13からなる板組15に重ね合わせ、これにより得られる組立体19を、一対の電極25,27間に挟み込む。組立体19を挟んだ一対の電極25,27間に溶接電流を流すことで、リベット21の軸部21bから厚板材13の板厚内に至る領域に溶融ナゲット23が形成される。
図4には、接合構造体の第2構成例が示されている。
本構成の接合構造体200は、3枚の厚板材11,13,29を板厚方向に重ね合わせてなる板組31と、板組31の一方の外側面31aに配置され、薄板材17を重ね合わせた組立体33と、挿着部材21とを有する。その他の構成は、前述の第1構成例と同様である。以下の説明においては、図1と同一又は共通の構成要素については同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
Rp=(ta+tb+tc+td+Lp)/La ・・・(3)
図5には、接合構造体の第3構成例が示されている。
本構成の接合構造体300は、2枚の厚板材11、13を重ね合わせてなる板組15と、厚板材11,13より薄厚の薄板材17,51と、挿着部材21とを有する。薄板材17は、板組15の一方の外側面15aとなる厚板材11の外側面に重ね合わされ、薄板材51は、板組15の他方の外側面15bとなる厚板材13の外側面に重ね合わされる。これにより、厚板材11,13と薄板材17,51からなる組立体53が構成される。
Rp=(2ta+tb+tc+2Lp)/La ・・・(4)
上記の組立体53においては、突出厚比Rpが4以下の範囲になるように各板材が選定されている。なお、突出厚比Rpの下限としては、好ましくは1.5、より好ましくは2.0である。
図6には、接合構造体の変形例が示されている。
本変形例の接合構造体400は、薄板材17の外側面に凹部17bが形成される。この凹部17bに、リベット61の軸部61bが嵌入される。その他の構成は第1構成例と同様である。
いずれの方式であっても、板組の板厚方向における溶融ナゲットの形成位置が適正化され、薄板であっても確実に溶接できる。
下記表1に示す材質及び板厚比の異なる3枚の板材からなる2種類の板組サンプル(板組サンプル1,2)を試験対象として、同じ溶接装置を使用して溶接を行った。薄板材の板厚に対する、厚板材及び薄板材の合計板厚との比である板厚比は、元板厚(加圧前の厚さ、又は加圧されていない部位の厚さ)を基準としている。挿着部材(リベット)の材料にはSS400を用いた。
下記表3に示す4枚の板材からなる板組サンプル3を試験対象として、同じ溶接装置を使用して溶接を行った。板厚比は、元板厚(加圧前の厚さ、又は加圧されていない部位の厚さ)を基準としている。挿着部材の材料にはSS400を用いた。
一方、比較例1〜3では、溶込み率は0%、引張試験による溶接部の破断形態は「界面破断」であり、溶接強度は不十分であった。
(1) 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材が重ねて配置され、前記薄板材と前記板組とが溶接された接合構造体であって、
前記挿着部材が、前記薄板材に前記板組へ向けて嵌入された軸部と、前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出する頭部とを有し、
前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組の全板厚と前記外側突出長さの全てを合計した長さの比が4以下であり、
前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の外側面と反対側に配置された前記板材の板厚内に至る範囲に、溶融ナゲットが形成され、
前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率が10%以上であることを特徴とする接合構造体。
この接合構造体によれば、溶接装置に特殊な機能を別途付加することなく、また特殊な加圧、通電制御を行うことなく、溶融ナゲットの板厚方向の形成位置が適正化され、薄板材の板厚内にも溶融ナゲットが確実に形成される。これにより、接合構造体を十分に高い溶接強度を有した構成にできる。
この接合構造体によれば、鋼材同士を高い接合強度で確実に溶接でき、高強度な接合構造体を得ることができる。
この接合構造体によれば、板組の各板材と挿着部材とを高い接合強度で確実に溶接できる。
前記リベットの前記頭部と前記軸部との少なくとも一方が、前記薄板材にかしめ固定されている(1)〜(3)のいずれか一つに記載の接合構造体。
この接合構造体によれば、挿着部材を薄板材に簡単、且つ確実に固定できる。また、溶融ナゲットが小さい場合でも、安定した接合強度が得られる。
この接合構造体によれば、溶融ナゲット径が挿着部材の軸径より大きいため、薄板材と挿着部材がナゲットにより一体化し、より高い溶接強度が得られる。
頭部と軸部を有する挿着部材の前記軸部を前記薄板材に嵌入し、前記頭部を前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出させる工程と、
前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組の全板厚と前記外側突出長さの全てを合計した長さの比を4以下にする工程と、
前記挿着部材と前記板組とを一対の電極間に挟み込み、前記電極間に溶接電流を流すことで、前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の最外側と反対側に配置される板材の板厚内に至る範囲に溶融ナゲットを形成する工程と、
を有し、
前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率を10%以上にする、
ことを特徴とする接合構造体の製造方法。
この接合構造体の製造方法によれば、溶接装置に特殊な機能を別途付加することなく、また特殊な加圧、通電制御を行うことなく、板組の板厚方向における溶融ナゲットの形成位置が適正化され、薄板材の板厚内にも溶融ナゲットが確実に形成される。これにより、簡単に高い溶接品質の接合構造体を製造できる。
この接合構造体の製造方法によれば、汎用的なリベットを用いて、低コスト、且つ簡便に、薄板材と、板組の板材とを溶接できる。
この接合構造体によれば、挿着部材を簡単、且つ確実に薄板材に固定できる。また、溶融ナゲットが小さい場合でも、安定した接合強度が得られる。更に、溶接前に挿着部材を薄板材にかしめ固定することで、溶接工程をより簡単化できる。
前記挿着部材を、前記貫通孔に前記軸部を嵌入させて前記薄板材に取り付ける(6)〜(8)のいずれか一つの接合構造体の製造方法。
この接合構造体によれば、挿着部材の軸部を貫通孔に嵌入することで、挿着部材を薄板材に簡単に取り付けできる。
前記挿着部材を、前記凹部に前記軸部を嵌入して前記薄板材に取り付ける(6)〜(8)のいずれか一つの接合構造体の製造方法。
この接合構造体によれば、薄板材に凹部を形成するだけで済み、しかも、挿着部材を凹部へ簡単に取り付けできる。これにより、薄板材の加工時間やコストを低減でき、溶接工程が煩雑にならない。
(11)板状の前記挿着部材と前記薄板材とを重ねてパンチ加圧して、前記挿着部材と前記薄板材との双方に凹部を同時に形成し、前記挿着部材と前記薄板材とを締結する(6)〜(8)のいずれか一つに記載の接合構造体の製造方法。
この接合構造体によれば、挿着部材と薄板材とをパンチ加圧して、双方を締結するだけで済む。これにより、薄板材の加工時間やコストを低減でき、溶接工程が煩雑にならない。
15,31 板組
17,51 薄板材
17a,51a 貫通孔
17b 凹部
17c 外側板面
19,33,53 組立体
21,55,61 リベット(挿着部材)
21a,55a,61a 頭部
21b,55b,61b 軸部
23,35,57 溶融ナゲット
100,200,300,400 接合構造体
Claims (11)
- 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材が重ねて配置され、前記薄板材と前記板組とが溶接された接合構造体であって、
前記挿着部材が、前記薄板材に前記板組へ向けて嵌入された軸部と、前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出する頭部とを有し、
前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組と前記薄板材の全板厚および前記外側突出長さの全てを合計した長さの比が4以下であり、
前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の外側面と反対側に配置された前記板材の板厚内に至る範囲に、溶融ナゲットが形成され、
前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率が10%以上であることを特徴とする接合構造体。 - 前記板組の前記複数の板材及び前記薄板材が鋼材である請求項1に記載の接合構造体。
- 前記挿着部材が鋼材である請求項2に記載の接合構造体。
- 前記挿着部材がリベットであり、
前記リベットの前記頭部と前記軸部との少なくとも一方が、前記薄板材にかしめ固定されている請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の接合構造体。 - 前記溶融ナゲット径が、前記挿着部材の軸径より大きい請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の接合構造体。
- 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材を重ねて配置して、前記薄板材と前記板組とを溶接する接合構造体の製造方法であって、
頭部と軸部を有する挿着部材の前記軸部を前記薄板材に嵌入し、前記頭部を前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出させる工程と、
前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組と前記薄板材の全板厚および前記外側突出長さの全てを合計した長さの比を4以下にする工程と、
前記挿着部材と前記板組とを一対の電極間に挟み込み、前記電極間に溶接電流を流すことで、前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の最外側と反対側に配置される板材の板厚内に至る範囲に溶融ナゲットを形成する工程と、
を有し、
前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率を10%以上にする、
ことを特徴とする接合構造体の製造方法。 - 前記挿着部材がリベットである請求項6に記載の接合構造体の製造方法。
- 前記挿着部材を、前記薄板材に前記頭部と前記軸部との少なくとも一方をかしめて固定する請求項7に記載の接合構造体の製造方法。
- 前記薄板材は貫通孔を有し、
前記挿着部材を、前記貫通孔に前記軸部を嵌入させて前記薄板材に取り付ける請求項6〜請求項8のいずれか一項に記載の接合構造体の製造方法。 - 前記薄板材は凹部を有し、
前記挿着部材を、前記凹部に前記軸部を嵌入して前記薄板材に取り付ける請求項6〜請求項8のいずれか一項に記載の接合構造体の製造方法。 - 板状の前記挿着部材と前記薄板材とを重ねてパンチ加圧して、前記挿着部材と前記薄板材との双方に凹部を同時に形成し、前記挿着部材と前記薄板材とを締結する請求項6〜請求項8のいずれか一項に記載の接合構造体の製造方法。
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