JP7364543B2 - Dissimilar material joining method and dissimilar material joined body - Google Patents
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Description
本発明は、異材接合方法及び異材接合体に関する。 The present invention relates to a dissimilar material joining method and a dissimilar material joined body.
近年の排気ガス等による地球環境問題に対して、自動車等の輸送機における車体の軽量化によって燃費の向上を図る取り組みがなされている。例えば、自動車の車体構造に対しては、車体の軽量化をできるだけ阻害せずに車体衝突時の安全性を高めるため、従来から使用されている鋼材の一部を、より軽量でエネルギー吸収性にも優れたアルミニウム合金材等の軽合金材に置換されつつある。 2. Description of the Related Art In response to recent global environmental problems caused by exhaust gas, efforts are being made to improve fuel efficiency by reducing the weight of transport vehicles such as automobiles. For example, in order to increase safety in the event of a collision without hindering the reduction of the weight of the car body, some of the steel materials traditionally used have been replaced with lighter and more energy-absorbing materials. are also being replaced by superior light alloy materials such as aluminum alloy materials.
これらのアルミニウム合金材は、車体の全ての部分をアルミニウム合金材で構成しない限り、通常の自動車の車体で元々汎用されている鋼板又は型鋼等の鋼材と組み合わせて使用するため、必然的にアルミニウム合金材と鋼材との異種金属同士の接合(異材接合)が必要となる。 Unless all parts of the vehicle body are made of aluminum alloy materials, these aluminum alloy materials are inevitably used in combination with steel materials such as steel plates or shaped steel that are originally commonly used in normal automobile bodies. It is necessary to join dissimilar metals (dissimilar metal joining) between wood and steel.
特許文献1には、鋼製のリベットにより鋼材とアルミニウム合金材とを接合する技術が開示されている。また、このリベットによる接合を応用した技術として、特許文献2には、複数枚のアルミニウム材をアルミニウム製のリベットを用いて接合させる技術が開示されている。
しかし、アルミニウム製のリベットとアルミニウム材とを抵抗スポット溶接する場合、溶接電流が鋼材の抵抗スポット溶接よりも大電流(約3倍)となり、鋼材と接するアルミニウム材の接触箇所の入熱が著しく大きくなる。そのため、リベット及びアルミニウム材が溶融した溶融アルミニウムが、接合箇所の外部に流れ出す現象(チリの発生)が生じ、その結果、ナゲットサイズが小さくなり、接合強度の低下を招くことになる。 However, when resistance spot welding an aluminum rivet and an aluminum material, the welding current is larger (approximately three times) than resistance spot welding of steel materials, and the heat input at the contact point between the steel material and the aluminum material is significantly large. Become. Therefore, a phenomenon occurs in which molten aluminum, in which the rivet and the aluminum material are melted, flows out of the joint (dust generation), resulting in a reduction in the nugget size and a decrease in joint strength.
そこで本発明は、異材同士の接合にアルミニウム製のリベットを使用して抵抗スポット溶接する場合に、溶接部近傍の溶融アルミニウムの流れ出しを抑制して良好な接合ができる異材接合方法及び異材接合体を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method for joining dissimilar materials and a joined body of dissimilar materials, which can suppress the outflow of molten aluminum near the welding area and achieve a good joint when resistance spot welding is performed using aluminum rivets to join dissimilar materials. The purpose is to provide.
本発明は下記の構成からなる。
(1) 頭部と軸部とを有するアルミニウム製のリベットの前記軸部に、アルミニウムよりも融点の高い環状のカラーを取り付け、
前記カラーが取り付けられた前記リベットの前記軸部を、鋼材に打ち込んで貫通させ、
前記鋼材の前記リベットの軸部先端をアルミニウム材に対向させて、前記鋼材と前記アルミニウム材とを重ねて配置し、
前記リベットと前記アルミニウム材とを、一対の電極で挟み込み、前記電極間で加圧しながら抵抗スポット溶接して、前記アルミニウム材と前記鋼材とを接合する、
異材接合方法。
(2) 貫通孔を設けた鋼材の前記貫通孔に、頭部と軸部とを有するアルミニウム製のリベットの前記軸部を、アルミニウムよりも融点の高い環状のカラーを介して貫通させて取り付け、
前記鋼材の前記リベットの軸部先端をアルミニウム材に対向させて、前記鋼材と前記アルミニウム材とを重ねて配置し、
前記リベットと前記アルミニウム材とを、一対の電極で挟み込み、前記電極間で加圧しながら抵抗スポット溶接して、前記アルミニウム材と前記鋼材とを接合する、
異材接合方法。
(3) 互いに重ね合わされた鋼材とアルミニウム材とが、軸部と頭部を有するアルミニウム製のリベットで接合された異材接合体であって、
前記鋼材と前記リベットとの間に、アルミニウムよりも融点の高い環状のカラーが配置され、
前記カラーの内径側に、前記リベットと前記アルミニウム材とが溶融、凝固したナゲットが形成されている、
異材接合体。
The present invention consists of the following configuration.
(1) Attaching an annular collar having a higher melting point than aluminum to the shaft of an aluminum rivet having a head and a shaft,
Driving the shaft portion of the rivet to which the collar is attached into a steel material to penetrate it;
arranging the steel material and the aluminum material so that the tip of the shaft of the rivet of the steel material faces the aluminum material,
The rivet and the aluminum material are sandwiched between a pair of electrodes, and resistance spot welding is performed while applying pressure between the electrodes to join the aluminum material and the steel material.
Method for joining dissimilar materials.
(2) Attach the shaft portion of an aluminum rivet having a head and a shaft portion to the through hole of the steel material provided with the through hole through an annular collar having a higher melting point than aluminum;
arranging the steel material and the aluminum material so that the tip of the shaft of the rivet of the steel material faces the aluminum material,
The rivet and the aluminum material are sandwiched between a pair of electrodes, and resistance spot welding is performed while applying pressure between the electrodes to join the aluminum material and the steel material.
Method for joining dissimilar materials.
(3) A dissimilar material joined body in which a steel material and an aluminum material overlapped with each other are joined by an aluminum rivet having a shaft portion and a head,
An annular collar having a higher melting point than aluminum is arranged between the steel material and the rivet,
A nugget formed by melting and solidifying the rivet and the aluminum material is formed on the inner diameter side of the collar.
Joined body of different materials.
本発明によれば、異材同士の接合にアルミニウム製のリベットを使用して抵抗スポット溶接する場合に、溶接部近傍の溶融アルミニウムの流れ出しを抑制して良好な接合が可能となる。 According to the present invention, when resistance spot welding is performed using aluminum rivets to join dissimilar materials, it is possible to suppress the outflow of molten aluminum near the welding part and achieve good joining.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の異材接合方法においては、アルミニウム製のリベットを使用して、鋼材とアルミニウム材とを抵抗スポット溶接する際に、リベットの軸部を環状のカラーで覆うことで溶融アルミニウムの飛び出しを抑制している。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
In the dissimilar metal joining method of the present invention, when aluminum rivets are used to resistance spot weld steel and aluminum materials, the rivet shaft is covered with an annular collar to prevent molten aluminum from flying out. ing.
<リベットの構成>
図1は、カラーを取り付けたリベットを示す図であって、(A)はリベットの頭部側から見た外観斜視図、(B)はリベットの軸部側から見た外観斜視図である。図2は、図1に示すリベット及びカラーの軸方向断面図である。図3は、リベットとカラーの分解斜視図である。
<Rivet composition>
FIG. 1 shows a rivet with a collar attached, in which (A) is a perspective view of the rivet as seen from the head side, and (B) is a perspective view of the rivet as seen from the shaft side. FIG. 2 is an axial cross-sectional view of the rivet and collar shown in FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of the rivet and collar.
リベット11は、図1、図2に示すように、頭部13と軸部15とを有する。頭部13は、軸部15より大径の円板形状であり、軸部15は、略円柱形状であって、リベット11の中心軸Lに沿って頭部13から突出する。軸部先端面15aは、プロジェクションとなる円錐状の突起17を有するが、プロジェクションに限らず、所定の曲率半径で突出する湾曲面であってもよく、平坦面であってもよい。このリベット11はアルミニウム製であって、図3に示すように、軸部15には軸部外周を覆うカラー21が装着される。
The
カラー21は、筒状部23と、筒状部23の軸方向一端から径方向外側へ張り出す環状のフランジ部25と、を有する。筒状部23の内周面23aは、中心軸Lの直交断面が円形であり、リベット11の軸部外周面15bを覆う。フランジ部25の互いに対向するリベット側環状面25aと挿入側環状面25bとは、いずれも互いに平行な平坦面で形成されている。カラー21の材質は、リベット11の材料であるアルミニウムよりも高い融点を有していればよく、鋼材を用いることができる。
The
このカラー21は、筒状部23の内周にリベット11の軸部15を挿し込むことでリベット11に装着される。リベット11の軸部外周面15bとカラー21の内周面23aとは、隙間なく密着することが好ましい。軸部外周面15bと内周面23aとを互いに嵌合させることで、カラー21の抜け落ちを防止して、ハンドリング性を向上できる。また、カラー21の筒状部23の反フランジ側端面23cは、リベット11の軸部15の軸方向に関して、軸部先端面15aの外周縁15cの高さと等しいか、外周縁15cよりも低く形成される。つまり、カラー21は、その筒状部23が軸部15の軸部先端面15aの外周縁15cから突出されずにリベット11に装着されることが好ましい。また、フランジ部25は、リベット11の頭部裏面13aに密着することが好ましい。
This
<鋼材とアルミニウム材の材質>
ここで用いる鋼材としては、高張力鋼材、亜鉛めっき鋼板及びステンレス鋼等が挙げられる。この鋼材は、板材、形材、鋳物材、板材のプレス成形品、又はホットスタンプ品等を利用できる。
また、アルミニウム材としては、アルミニウム、アルミニウム合金(JIS規格の2000系、3000系、4000系、5000系、6000系又は7000系)が挙げられる。溶接性の観点から、特に5000系、6000系、7000系のアルミニウム合金であることが好ましい。このアルミニウム材は、板材に限らず、押出部材(パイプ材や、中空、中実、異形断面の形材)、鍛造材(板材、リブ付材)であってもよい。さらに、アルミニウム材37の表面に、予備処理としてブラスト処理、エッチング処理、ブラシ研磨処理等の各種表面処理を施してもよい。その場合、アルミニウム材の表面の有機物が除去されて、接合品質が向上する。
<Materials of steel and aluminum>
Examples of the steel used here include high-tensile steel, galvanized steel, and stainless steel. This steel material can be a plate material, a shaped material, a cast material, a press-formed product of a plate material, a hot stamped product, or the like.
Examples of the aluminum material include aluminum and aluminum alloys (JIS standard 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, or 7000 series). From the viewpoint of weldability, aluminum alloys of 5000 series, 6000 series, and 7000 series are particularly preferred. This aluminum material is not limited to a plate material, and may be an extruded member (a pipe material, a hollow, solid, or irregular cross-sectional shape material), or a forged material (a plate material, a ribbed material). Further, the surface of the
<異材接合方法の手順>
次に、上記のリベット11を使用して、アルミニウム材と鋼材とを異材接合する手順を説明する。
<Steps for joining different materials>
Next, a procedure for joining aluminum and steel to dissimilar materials using the
(打ち込み工程)
図4は、リベット11を鋼材33に打ち込む工程を(A)~(C)に段階的に示す工程説明図である。
図4の(A)に示すように、上部が円筒状のダイ31の上に板状の鋼材33を載置し、カラー21が装着されたリベット11をこのダイ31の上方に配置する。そして、リベット11の頭部13をポンチ35で押し下げる。
(Drive-in process)
FIG. 4 is a step-by-step explanatory diagram showing the process of driving the
As shown in FIG. 4A, a plate-shaped
図4の(B)に示すように、ポンチ35が下降すると、リベット11の軸部15とカラー21とが鋼材33に打ち込まれる。すると、鋼材33は、カラー21の筒状部23と軸部15によってダイ31との間で打ち抜かれ、この打ち抜かれた部分(ブランク)33Aがダイ31の内側に落下する。
As shown in FIG. 4B, when the
こうして、図4の(C)に示すように、カラー21の挿着されたリベット11が鋼材33に嵌合される。このとき、リベット11の軸部15は、鋼材33にかしめ固定され、カラー21のフランジ部25は、リベット11の頭部裏面13aと鋼材33との間に挟まれて、頭部裏面13aとリベット側環状面25aとが密着する。
In this way, as shown in FIG. 4C, the
つまり、リベット11の軸部外周面15bとカラー21の内周面23aとが隙間なく密着され、さらに、カラー21の外周面23bと鋼材33に形成された貫通孔34の内周面とが隙間なく密着される。また、鋼材33を貫通したリベット11の軸部15は、その軸部先端面15aが鋼材33の下面に露出する。
In other words, the outer
このようなカラー21を装着したリベット11の打ち込みは、例えば、鋼材33のプレス成形工程(トリミング工程)にて、プレス成形と同時に行ってもよい。即ち、鋼材33をプレス成形する際に、プレスの型にポンチを設置し、又はポンチの代わりにプレス型自体を使用して、リベット11をプレス型の下降と同時に打ち抜く。これにより、リベット11が鋼材33にかしめ固定される。この状態では、鋼材33が抵抗スポット溶接ラインに搬送される際、リベット11は鋼材33にかしめ固定されているので、搬送の過程でリベット11が落下することがなく、接合の施工性を高められる。
The driving of the
(抵抗スポット溶接工程)
図5は、カラー21を装着したリベット11が打ち込まれた鋼材33を、アルミニウム材37と重ねる様子を示す工程説明図である。
抵抗スポット溶接を行うにあたって、リベット11が貫通して取り付けられた鋼材33を、接合相手であるアルミニウム材37に対してリベット11の軸部15の先端をアルミニウム材37に向けて重ねて配置する。
(Resistance spot welding process)
FIG. 5 is a process explanatory diagram showing how a
In performing resistance spot welding, the
図6は、鋼材33とアルミニウム材37とをリベット11を用いて抵抗スポット溶接する様子を示す工程説明図である。
リベット11が取り付けられた鋼材33と、アルミニウム材37と、を重ね合わせた板材の組を、リベット11の位置で一対の電極43,45で挟み込む。そして、不図示の加圧装置によって電極43,45間を加圧しつつ、不図示の電源装置によって電極間に通電する(電流I)。すると、リベット11の軸部先端面15aとアルミニウム材37との間にナゲットが形成される。
FIG. 6 is a process explanatory diagram showing how the
A set of plate materials made by overlapping a
ここで、電極間に通電してナゲット47を形成するまでの様子を詳細に説明する。
図7は、電極間を加圧してから通電するまでの様子を(A)~(C)に段階的に示す説明図である。
Here, the process up to the formation of the
FIG. 7 is an explanatory diagram showing steps (A) to (C) of the process from applying pressure between the electrodes to applying electricity.
図7の(A)に示すように、リベット11の軸部先端面15aが、電極43,45の挟み込みによってアルミニウム材37に押し当てられる。そして、電極43,45間の通電により、中心軸L付近の互いに密着した軸部先端面15aとアルミニウム材37とが、通電による加熱によって溶融して、ナゲット47が形成される。
As shown in FIG. 7A, the
図7の(B)に示すように、通電により形成されるナゲット47は、中心軸Lを起点として成長して、溶融アルミニウムがカラー21の内周面23aに達する。このとき、電極43,45からの加圧によってカラー21の筒状部23の反フランジ側端面23cがアルミニウム材37に強く押し当てられて密着される。つまり、カラー21が環状のコロナボンドの機能を発揮して、溶融アルミニウムのはみ出しが抑制される。
As shown in FIG. 7B, the
そして、図7の(C)に示すように、カラー21に達したナゲット47は、さらに成長を続けるが、カラー21の筒状部23によってナゲット47の径方向外側への成長が堰き止められる。また、カラー21のフランジ部25がリベット11の頭部裏面13aに密着されているので、ナゲット47の溶融アルミニウムが、頭部裏面13aと鋼材33との間から径方向外側への飛び散りも抑制される。
Then, as shown in FIG. 7C, the
以上のようにして、軸部15にカラー21を取り付けたリベット11を、鋼材33を挟んでアルミニウム材37と抵抗スポット溶接する際、リベット11とアルミニウム材37の溶融アルミニウムの広がりが、アルミニウムよりも融点の高い材質のカラー21によって堰き止められる。これにより、リベット11とアルミニウム材37との接合箇所から溶融アルミニウムが外部へ流れ出すことを抑制でき、鋼材33とアルミニウム材37とを良好かつ高強度に接合させることができる。また、鋼材33に対して、カラー21によってリベット11を傾きなく適正な姿勢で配置できるので、つまり、リベット11の軸部15を鋼材33の板面法線方向に規制できるため、リベット11とアルミニウム材37との抵抗スポット溶接を偏りなく高精度に行うことができる。
As described above, when the
また、カラー21がリベット11の頭部裏面13aに密着するフランジ部25を有するため、リベット11の頭部13と鋼材33との間からの溶融アルミニウムの流れ出しを確実に防止できる。特に、鋼製のカラー21を用いれば、アルミニウムよりも融点が高いため、溶融アルミニウムの影響を受けにくく、しかも、耐荷重性が向上するため、強固なコロナボンドを形成でき、溶融アルミニウムを更に確実に堰き止めることができる。また、カラー21がリベット11と鋼材33との間に隙間なく密着するため、異材接合体の接合強度の向上に寄与できる。
Further, since the
<リベット固定手順の他の例>
上記例ではカラー21を装着したリベット11を鋼材33に打ち込むことで、リベット11を鋼材33にかしめ固定していたが、リベット11の鋼材33への固定手順はこれに限らない。
<Other examples of rivet fixing procedures>
In the above example, the
図8は、鋼材33にリベット11を固定する他の手順を示す工程説明図である。
図8に示すように、鋼材33のリベット11を設ける部位に、下孔となる貫通孔34を設けておく。また、リベット11にはカラー21を装着しておく。この状態で、カラー21を装着したリベット11の軸部15を、プレス等により貫通孔4に押し込んで貫通させ、リベット11を鋼材33にかしめ固定する。
FIG. 8 is a process explanatory diagram showing another procedure for fixing the
As shown in FIG. 8, a through
この場合、リベット11とカラー21とを一体にして扱えるため、リベット11及びカラー21のハンドリング性が向上し、抵抗スポット溶接の施工性を向上できる。
In this case, since the
図9は、鋼材33にリベット11を固定する他の手順を示す工程説明図である。
図9に示すように、鋼材33のリベット11を設ける部位に下孔となる貫通孔34を設け、この貫通孔34にカラー21の筒状部23を嵌合又は接着して鋼材33にカラー21を装着しておく。そして、カラー21の筒状部23に軸部15をプレス等により挿入して、カラー21が装着された鋼材33の貫通孔34にリベット11の軸部15を貫通させる。これにより、リベット11を鋼材33にかしめ固定する。
FIG. 9 is a process explanatory diagram showing another procedure for fixing the
As shown in FIG. 9, a through
この場合、リベット11を単体で鋼材33に取り付けるため、通常のカラー21を用いない場合と同様のリベット供給機構を利用できる。
In this case, since the
また、これらの他の固定手順において、リベット11のプレスによる鋼材33へのかしめ接合は、例えば、鋼材33が自動車の車体構造材である場合、車体のプレス成形工程の中で実施してもよい。また、このようなプレス成形工程とは別途に、その前後の工程、例えば鋼材33の製造工程等で実施してもよい。
In addition, in these other fixing procedures, caulking the
カラーを介してリベットを取り付けた鋼材とアルミニウム材とを重ね合わせ、リベットとアルミニウム材とを抵抗スポット溶接した場合の接合箇所の断面を観察して評価した。
鋼材、アルミニウム材、リベット、カラー、及び溶接条件は次の通りである。
A steel material with a rivet attached thereto and an aluminum material were overlapped via a collar, and the rivet and aluminum material were resistance spot welded, and the cross section of the joint was observed and evaluated.
The steel materials, aluminum materials, rivets, collars, and welding conditions are as follows.
(材料)
鋼材:亜鉛めっき鋼板 厚さ1.2mm
アルミニウム材:6000系アルミニウム合金板 厚さ0.8mm
リベット:アルミニウム製、頭部直径12mm、軸部直径8mm
カラー:鋼製、筒状部内径8mm、フランジ部外径12mm、厚さ0.5mm
(material)
Steel material: Galvanized steel plate thickness 1.2mm
Aluminum material: 6000 series aluminum alloy plate, thickness 0.8mm
Rivet: Made of aluminum, head diameter 12mm, shaft diameter 8mm
Color: Made of steel, cylindrical part inner diameter 8mm, flange part outer diameter 12mm, thickness 0.5mm
(溶接条件)
溶接電流:28~34kA
通電時間:4cycle
加圧力 :6.0kN
(Welding conditions)
Welding current: 28-34kA
Energization time: 4cycles
Pressure force: 6.0kN
(評価結果)
図10は、接合箇所の断面写真である。
接合箇所で生じたナゲット47は、広い範囲に形成されてカラー21に達していたが、接合箇所の外部には達していなかった。つまり、抵抗スポット溶接によって生じた溶融アルミニウムは、リベット11の軸部15と鋼材33の貫通孔34との間に介在されたカラー21の筒状部23によって堰き止められていた。また、カラー21のフランジ部25がリベット11の頭部13の頭部裏面13aに密着されていることから、ナゲット47の溶融アルミニウムは、リベット11の頭部裏面13aと鋼材33との間からの流れ出しも抑制されていた。
(Evaluation results)
FIG. 10 is a cross-sectional photograph of the joint.
The
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the embodiments described above, and those skilled in the art can combine the configurations of the embodiments with each other, modify and apply them based on the description of the specification and well-known techniques. It is also contemplated by the present invention to do so, and is within the scope for which protection is sought.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 頭部と軸部とを有するアルミニウム製のリベットの前記軸部に、アルミニウムよりも融点の高い環状のカラーを取り付け、
前記カラーが取り付けられた前記リベットの前記軸部を、鋼材に打ち込んで貫通させ、
前記鋼材の前記リベットの軸部先端をアルミニウム材に対向させて、前記鋼材と前記アルミニウム材とを重ねて配置し、
前記リベットと前記アルミニウム材とを、一対の電極で挟み込み、前記電極間で加圧しながら抵抗スポット溶接して、前記アルミニウム材と前記鋼材とを接合する、
異材接合方法。
この異材接合方法によれば、リベットとアルミニウム材とを抵抗スポット溶接することにより、溶融したリベット及びアルミニウム材の溶融アルミニウムの広がりが、アルミニウムよりも融点の高い材質から形成されたカラーによって堰き止められる。これにより、接合箇所からの溶融アルミニウムの外部への流れ出しを抑えることができる。したがって、リベットをアルミニウム材に良好に抵抗スポット溶接して鋼材とアルミニウム材とを良好かつ高強度に接合できる。また、鋼材に対して、カラーによってリベットを傾きなく適正な姿勢で配置させることができるので、リベットとアルミニウム材との抵抗スポット溶接をナゲットの偏りをなくして、高精度に行える。
As mentioned above, the following matters are disclosed in this specification.
(1) Attaching an annular collar having a higher melting point than aluminum to the shaft of an aluminum rivet having a head and a shaft,
Driving the shaft portion of the rivet to which the collar is attached into a steel material to penetrate it;
arranging the steel material and the aluminum material so that the tip of the shaft of the rivet of the steel material faces the aluminum material,
The rivet and the aluminum material are sandwiched between a pair of electrodes, and resistance spot welding is performed while applying pressure between the electrodes to join the aluminum material and the steel material.
Method for joining dissimilar materials.
According to this dissimilar metal joining method, by resistance spot welding the rivet and the aluminum material, the spread of the molten rivet and the molten aluminum of the aluminum material is dammed by a collar made of a material with a higher melting point than aluminum. . This makes it possible to prevent molten aluminum from flowing out from the joint. Therefore, the rivet can be satisfactorily resistance spot welded to the aluminum material to join the steel material and the aluminum material with good quality and high strength. Furthermore, since the collar allows the rivet to be placed in an appropriate posture without tilting relative to the steel material, resistance spot welding between the rivet and the aluminum material can be performed with high precision by eliminating nugget bias.
(2) 貫通孔を設けた鋼材の前記貫通孔に、頭部と軸部とを有するアルミニウム製のリベットの前記軸部を、アルミニウムよりも融点の高い環状のカラーを介して貫通させて取り付け、
前記鋼材の前記リベットの軸部先端をアルミニウム材に対向させて、前記鋼材と前記アルミニウム材とを重ねて配置し、
前記リベットと前記アルミニウム材とを、一対の電極で挟み込み、前記電極間で加圧しながら抵抗スポット溶接して、前記アルミニウム材と前記鋼材とを接合する、
異材接合方法。
この異材接合方法によれば、リベットとアルミニウム材とを抵抗スポット溶接することにより、溶融したリベット及びアルミニウム材の溶融アルミニウムの広がりが、アルミニウムよりも融点の高い材質から形成されたカラーによって堰き止められる。これにより、接合箇所からの溶融アルミニウムの外部への流れ出しを抑えることができる。したがって、リベットをアルミニウム材に良好に抵抗スポット溶接して鋼材とアルミニウム材とを良好かつ高強度に接合させることができる。また、リベットを鋼材の下孔に挿入する処理を、鋼材のプレス成形工程、又はプレス成形工程とは別途に、その前後の工程等の任意のタイミングで実施できるため、工程の自由度を向上できる。
(2) Attach the shaft portion of an aluminum rivet having a head and a shaft portion to the through hole of the steel material provided with the through hole through an annular collar having a higher melting point than aluminum;
arranging the steel material and the aluminum material so that the tip of the shaft of the rivet of the steel material faces the aluminum material,
The rivet and the aluminum material are sandwiched between a pair of electrodes, and resistance spot welding is performed while applying pressure between the electrodes to join the aluminum material and the steel material.
Method for joining dissimilar materials.
According to this dissimilar metal joining method, by resistance spot welding the rivet and the aluminum material, the spread of the molten rivet and the molten aluminum of the aluminum material is dammed by a collar made of a material with a higher melting point than aluminum. . This makes it possible to prevent molten aluminum from flowing out from the joint. Therefore, the rivet can be satisfactorily resistance spot welded to the aluminum material to join the steel material and the aluminum material with good quality and high strength. In addition, the process of inserting the rivet into the pilot hole of the steel material can be performed at any time during the press forming process of the steel material, or separately from the press forming process, or before or after the press forming process, improving the degree of freedom in the process. .
(3) 前記カラーを装着させた前記リベットの前記軸部を、前記鋼材の前記貫通孔に嵌合させて、前記リベットを前記鋼材に取り付ける、(2)に記載の異材接合方法。
この異材接合方法によれば、カラーを装着したリベットを鋼材へ容易に取り付けでき、施工性を向上できる。
(3) The method for joining dissimilar materials according to (2), wherein the shaft portion of the rivet with the collar attached thereto is fitted into the through hole of the steel material to attach the rivet to the steel material.
According to this dissimilar material joining method, a rivet equipped with a collar can be easily attached to a steel material, and workability can be improved.
(4) 前記鋼材の前記貫通孔に前記カラーを嵌合させ、前記貫通孔に嵌合した前記カラーの内周面に前記軸部を貫通させて、前記リベットを前記鋼材に取り付ける、(2)に記載の異材接合方法。
この異材接合方法によれば、鋼材の下孔にカラーを嵌合させておくことで、リベットの扱いが簡単となり、施工性を向上できる。
(4) Fitting the collar into the through hole of the steel material, passing the shaft through the inner peripheral surface of the collar fitted into the through hole, and attaching the rivet to the steel material; (2) The method for joining dissimilar materials described in .
According to this dissimilar material joining method, by fitting the collar into the pilot hole of the steel material, handling of the rivet becomes easier and workability can be improved.
(5) 前記カラーは、前記リベットの軸部と前記鋼材との間に配置される筒状部と、前記リベットの頭部と前記鋼材との間に配置されるフランジ部と、が一体に形成されている、(1)~(4)のいずれか一つに記載の異材接合方法。
この異材接合方法によれば、カラーの筒状部によって溶融アルミニウムを良好に堰き止めることができ、また、筒状部と一体となったフランジ部によって、リベットの頭部と鋼材との間から溶融アルミニウムが流れ出すことを抑制できる。
(5) The collar is integrally formed with a cylindrical portion disposed between the shaft portion of the rivet and the steel material, and a flange portion disposed between the head of the rivet and the steel material. The method for joining dissimilar materials according to any one of (1) to (4).
According to this dissimilar metal joining method, the molten aluminum can be effectively dammed up by the cylindrical part of the collar, and the flange part integrated with the cylindrical part allows the molten aluminum to flow from between the rivet head and the steel material. It is possible to suppress aluminum from flowing out.
(6) 前記カラーは鋼製である、(1)~(5)のいずれか一つに記載の異材接合方法。
この異材接合方法によれば、アルミニウムよりも融点が高いため、溶融アルミニウムの影響を受けにくく、しかも、耐荷重性が向上するため、強固なコロナボンドを形成でき、溶融アルミニウムを更に確実に堰き止めることができる。
(6) The method for joining dissimilar materials according to any one of (1) to (5), wherein the collar is made of steel.
This method of joining dissimilar materials has a higher melting point than aluminum, so it is less susceptible to the effects of molten aluminum, and it also has improved load-bearing properties, making it possible to form a strong corona bond and more reliably damming up molten aluminum. be able to.
(7) 互いに重ね合わされた鋼材とアルミニウム材とが、軸部と頭部を有するアルミニウム製のリベットで接合された異材接合体であって、
前記鋼材と前記リベットとの間に、アルミニウムよりも融点の高い環状のカラーが配置され、
前記カラーの内径側に、前記リベットと前記アルミニウム材とが溶融、凝固したナゲットが形成されている、
異材接合体。
この異材接合体によれば、溶融したリベット及びアルミニウム材の溶融アルミニウムの広がりが、カラーによって堰き止められ、接合箇所からの溶融アルミニウムの外部への流れ出し(チリ)を抑えた構成にできる。したがって、鋼材とアルミニウム材とを高強度に接合できる。
(7) A dissimilar material joined body in which a steel material and an aluminum material stacked on top of each other are joined by an aluminum rivet having a shaft portion and a head,
An annular collar having a higher melting point than aluminum is arranged between the steel material and the rivet,
A nugget formed by melting and solidifying the rivet and the aluminum material is formed on the inner diameter side of the collar.
Joined body of different materials.
According to this dissimilar material joined body, the spread of the molten aluminum of the molten rivet and aluminum material is dammed by the collar, and a structure can be achieved in which the outflow (dust) of the molten aluminum from the joint portion to the outside is suppressed. Therefore, the steel material and the aluminum material can be joined with high strength.
(8) 前記カラーは、前記リベットの軸部と前記鋼材との間に配置される筒状部と、前記リベットの頭部と前記鋼材との間に配置されるフランジ部と、が一体に形成されている、(7)に記載の異材接合体。
この異材接合体によれば、リベットと鋼材との間が隙間なくカラーで覆われるため、密着性が向上して、リベットと鋼材との接合が良好となる。
(8) The collar is integrally formed with a cylindrical portion disposed between the shaft portion of the rivet and the steel material, and a flange portion disposed between the head of the rivet and the steel material. The dissimilar material joined body according to (7).
According to this dissimilar material joined body, since the space between the rivet and the steel material is covered with the collar without any gap, the adhesion is improved and the joining between the rivet and the steel material is improved.
(9) 前記カラーは鋼製である、(7)又は(8)に記載の異材接合体。
この異材接合体によれば、鋼製のカラーによって耐荷重性が向上し、接合強度をより向上できる。
(9) The dissimilar material joined body according to (7) or (8), wherein the collar is made of steel.
According to this joined body of dissimilar materials, the steel collar improves the load resistance and further improves the joint strength.
11 リベット
13 頭部
15 軸部
21 カラー
23 筒状部
25 フランジ部
33 鋼材
34 貫通孔
37 アルミニウム材
43,45 電極
11
Claims (9)
前記カラーが取り付けられた前記リベットの前記軸部を、鋼材に打ち込んで貫通させ、
前記鋼材の前記リベットの軸部先端をアルミニウム材に対向させて、前記鋼材と前記アルミニウム材とを重ねて配置し、
前記リベットと前記アルミニウム材とを、一対の電極で挟み込み、前記電極間で加圧しながら抵抗スポット溶接して、前記アルミニウム材と前記鋼材とを接合する、
異材接合方法。 Attaching an annular collar having a higher melting point than aluminum to the shaft of an aluminum rivet having a head and a shaft,
Driving the shaft portion of the rivet to which the collar is attached into a steel material to penetrate it;
arranging the steel material and the aluminum material so that the tip of the shaft of the rivet of the steel material faces the aluminum material,
The rivet and the aluminum material are sandwiched between a pair of electrodes, and resistance spot welding is performed while applying pressure between the electrodes to join the aluminum material and the steel material.
Method for joining dissimilar materials.
前記鋼材の前記リベットの軸部先端をアルミニウム材に対向させて、前記鋼材と前記アルミニウム材とを重ねて配置し、
前記リベットと前記アルミニウム材とを、一対の電極で挟み込み、前記電極間で加圧しながら抵抗スポット溶接して、前記アルミニウム材と前記鋼材とを接合する、
異材接合方法。 The shaft portion of an aluminum rivet having a head and a shaft portion is attached to the through hole of the steel material provided with the through hole through an annular collar having a higher melting point than aluminum,
arranging the steel material and the aluminum material so that the tip of the shaft of the rivet of the steel material faces the aluminum material,
The rivet and the aluminum material are sandwiched between a pair of electrodes, and resistance spot welding is performed while applying pressure between the electrodes to join the aluminum material and the steel material.
Method for joining dissimilar materials.
前記鋼材と前記リベットとの間に、アルミニウムよりも融点の高い環状のカラーが配置され、
前記カラーの内径側に、前記リベットと前記アルミニウム材とが溶融、凝固したナゲットが形成されている、
異材接合体。 A dissimilar material joined body in which a steel material and an aluminum material stacked on top of each other are joined by an aluminum rivet having a shaft portion and a head,
An annular collar having a higher melting point than aluminum is arranged between the steel material and the rivet,
A nugget formed by melting and solidifying the rivet and the aluminum material is formed on the inner diameter side of the collar.
Joined body of different materials.
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