JP7412278B2 - car body structure - Google Patents
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特許法第３０条第２項適用 書面１：一般社団法人溶接学会２０２０年度春季全国大会中止に伴う一般講演についての方針の説明書 書面２：「一般社団法人溶接学会２０２０年度春季全国大会講演概要集」販売の案内状 書面３：「一般社団法人溶接学会２０２０年度春季全国大会講演概要集」における「ウェルドボンドの接合強度に及ぼす接着面積の影響に関する研究」の掲載頁のコピーApplication of Article 30,
本開示は車体用構造体に関する。 The present disclosure relates to a structure for a vehicle body.
車体用構造体の接合部は、主にスポット溶接で接合されている。近年、安全性の観点から、車体用構造体の接合部の強度を向上させて、接合部の剥離を抑制する試みがなされている。 Joints of vehicle body structures are mainly joined by spot welding. In recent years, from the viewpoint of safety, attempts have been made to improve the strength of the joints of vehicle body structures to suppress peeling of the joints.
特許文献１は、スポット溶接と接着剤を併用して接合され、耐衝突特性に優れた車体用構造体を開示している。
特許文献１に記載の車体用構造体では、接合部のせん断強度を向上させるために接着剤を併用しているものの、その効果を十分に発揮させることができていないことがわかった。
In the vehicle body structure described in
本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、スポット溶接および接着剤で接合された２枚の鋼板を含み、且つスポット溶接のみで接合された場合と比較して、せん断強度が十分に向上した車体用構造体を提供することである。 The present invention was made in view of this situation, and one of its objects is to provide a method that includes two steel plates joined by spot welding and adhesive, and to compare the case where the two steel plates are joined by spot welding alone. Therefore, it is an object of the present invention to provide a structure for a vehicle body whose shear strength is sufficiently improved.
本発明の態様１は、
スポット溶接部および接着剤部からなる接合部により互いに接合された２枚の鋼板を有する車体用構造体であって、
前記２枚の鋼板の接合面において、前記接着剤部は、前記スポット溶接部の周囲を取り囲むようにして前記スポット溶接部と隣接しており、
前記２枚の鋼板の引張強度が９８０ＭＰａ超であり、
下記式（１）の関係を満たす車体用構造体である。
Ｙ×Ａ×Ｔ２≧７０［ＧＰａ３］ ・・・（１）
Ｙは、前記接合部のヤング率［ＧＰａ］であり、Ａは、下記式（２）で表される前記接合部のアスペクト比であり、Ｔは、前記２枚の鋼板の引張強度［ＧＰａ］の平均値である。
Ａ＝Ｌ／Ｗ ・・・（２）
Ｌは、前記２枚の鋼板の接合面における、前記接合部の長手方向の長さ［ｍｍ］であり、Ｗは、前記２枚の鋼板の接合面における、前記接合部の短手方向の長さ［ｍｍ］である。
A vehicle body structure comprising two steel plates joined to each other by a joint consisting of a spot weld and an adhesive,
On the joint surface of the two steel plates, the adhesive portion is adjacent to the spot weld so as to surround the spot weld,
The tensile strength of the two steel plates is more than 980 MPa,
This is a vehicle body structure that satisfies the relationship of formula (1) below.
Y×A×T 2 ≧70 [GPa 3 ] ... (1)
Y is the Young's modulus [GPa] of the joint, A is the aspect ratio of the joint expressed by the following formula (2), and T is the tensile strength [GPa] of the two steel plates. is the average value of
A=L/W...(2)
L is the longitudinal length [mm] of the joint at the joint surface of the two steel plates, and W is the length of the joint in the short direction at the joint surface of the two steel plates. It is [mm].
本発明の態様２は、
前記２枚の鋼板の引張強度が１４７０ＭＰａ以上である、態様１に記載の車体用構造体である。
The vehicle body structure according to
本発明の態様３は、
前記２枚の鋼板のうち少なくとも一方の化学組成が、
Ｃ ：０．１～０．５質量％、
Ｓｉ：１．０～５．０質量％、
Ｍｎ：０．５～１０．０質量％、
Ｔｉ：０質量％超１．０質量％以下、および
残部：鉄および不可避不純物
からなる、態様１または２に記載の車体用構造体である。
The chemical composition of at least one of the two steel plates is
C: 0.1 to 0.5% by mass,
Si: 1.0 to 5.0% by mass,
Mn: 0.5 to 10.0% by mass,
The vehicle body structure according to
本発明の態様４は、
前記接着剤部の厚さが５０～５００μｍである態様１～３のいずれか１つに記載の車体用構造体である。
The vehicle body structure according to any one of
本発明の実施形態によれば、スポット溶接および接着剤で接合された２枚の鋼板を含み、且つスポット溶接のみで接合された場合と比較して、せん断強度が十分に向上した車体用構造体を提供することが可能である。 According to an embodiment of the present invention, a vehicle body structure includes two steel plates joined by spot welding and adhesive, and has a sufficiently improved shear strength compared to a case where the steel plates are joined by spot welding alone. It is possible to provide
本願発明者らは、スポット溶接および接着剤で接合された２枚の鋼板を含み、且つスポット溶接のみで接合された場合と比較して、せん断強度が十分に向上した車体用構造体を実現するべく、様々な角度から検討した。 The inventors of the present application have realized a structure for a car body that includes two steel plates joined by spot welding and adhesive, and has sufficiently improved shear strength compared to a case where they are joined only by spot welding. We considered this from various angles.
従来では、接合部のせん断強度が、鋼板の強度および接合部の形状に強く依存することは知られておらず、十分に接着剤の効果を発揮させることができていなかったところ、本発明者らは、引張強度が９８０ＭＰａ超の２枚の鋼板をスポット溶接および接着剤により接合し、スポット溶接により接合された部分（以下「スポット溶接部」と称する）および接着剤により接合された部分（以下「接着剤部」と称する）からなる接合部のヤング率と、接合面における接合部の長手方向の長さと短手方向の長さとの比（以下単に「アスペクト比」と称することがある）と、２枚の鋼板の引張強度とを適切に制御することにより、スポット溶接のみで接合された場合と比較して、せん断強度が十分に向上した車体用構造体を見出した。 Conventionally, it was not known that the shear strength of a joint strongly depends on the strength of the steel plate and the shape of the joint, and it was not possible to fully demonstrate the effect of the adhesive, but the inventor of the present invention et al. joined two steel plates with a tensile strength of more than 980 MPa using spot welding and adhesive, and made a joint using spot welding (hereinafter referred to as "spot weld") and adhesive (hereinafter referred to as "spot weld"). The Young's modulus of the joint (referred to as the "adhesive part") and the ratio of the length in the longitudinal direction to the length in the width direction of the joint at the joint surface (hereinafter sometimes simply referred to as the "aspect ratio"). By appropriately controlling the tensile strength of two steel plates, we have found a structure for a vehicle body that has sufficiently improved shear strength compared to a case where the two steel plates are joined by spot welding alone.
以下に、本発明の実施形態が規定する各要件の詳細を示す。 Details of each requirement defined by the embodiment of the present invention are shown below.
図１は、本発明の実施形態に係る車体用構造体の一例の斜視図である。図１に示すように、車体用構造体１は、接合面２ａで接合された２枚の鋼板２を含む。
FIG. 1 is a perspective view of an example of a vehicle body structure according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
図２は、図１の車体用構造体１の接合面２ａにおける断面図である。図２に示す実施形態では、接合面２ａにおいて、接合部３が含まれ、接合部３はスポット溶接部３ａと、スポット溶接部３ａの周囲を取り囲むようにしてスポット溶接部３ａと隣接した接着剤部３ｂとからなる。接合面２ａにおいて、スポット溶接部３ａの周囲を取り囲むように隣接して接着剤部３ｂを配置することで、接合部３のせん断強度を効果的に向上させることができる。例えば、接合面２ａにおけるスポット溶接部３ａの周囲において、接着剤部３ｂと隣接していない部分があると、接合部３のせん断強度を向上させることが難しくなる。
FIG. 2 is a sectional view of the
２枚の鋼板２の引張強度は、それぞれ９８０ＭＰａ超である。これにより、車体用構造体１の接合部３にかかるせん断方向の負荷に対して、鋼板２の変形を抑制することができる。９８０ＭＰａ未満であると、鋼板２が変形してしまい、容易に接合部３の剥離を引き起こす恐れがある。好ましくは、２枚の鋼板２それぞれの引張強度が１１００ＭＰａ以上であり、より好ましくは１１８０ＭＰａ以上であり、更に好ましくは１４７０ＭＰａ以上である。
The tensile strength of each of the two
鋼板２の厚さは、１．０ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、車体用構造体１の接合部３にかかるせん断方向の負荷に対して、鋼板２の変形を効果的に抑制することが可能となる。一方、鋼板２の厚さは２．０ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより鋼板２の溶接がしやすくなる。
The thickness of the
車体用構造体１は、下記式（１）の関係を満たす。
Ｙ×Ａ×Ｔ２≧７０［ＧＰａ３］ ・・・（１）
Ｙは、接合部３のヤング率［ＧＰａ］であり、Ａは、下記式（２）で表される接合部３のアスペクト比であり、Ｔは、前記２枚の鋼板の引張強度［ＧＰａ］の平均値である。
Ａ＝Ｌ／Ｗ ・・・（２）
Ｌは、２枚の鋼板２の接合面２ａにおける、接合部３の長手方向の長さ［ｍｍ］であり、Ｗは、２枚の鋼板２の接合面２ａにおける、接合部３の短手方向の長さ［ｍｍ］である。なお、接合面２ａにおいて接合部３が長方形ではない場合、接合部３の長手方向の長さは、接合部３においてある端部から別の端部まで引いた直線のうち、最も長い直線の長さを指し、短手方向の長さは、その最も長い直線とは垂直方向においてある端部から別の端部まで引いた直線のうち、最も長い直線の長さを指す。
The
Y×A×T 2 ≧70 [GPa 3 ] ... (1)
Y is the Young's modulus [GPa] of the
A=L/W...(2)
L is the length [mm] of the
上記式（１）を満たすことで、接合面２ａにおける接合部３の長手方向にかかるせん断力に対する接合部３のせん断強度を、接合面がスポット溶接のみで接合された場合と比較して、十分に向上させることができる。
By satisfying the above formula (1), the shear strength of the joint 3 against the shear force applied in the longitudinal direction of the joint 3 at the
接合部３のヤング率Ｙ［ＧＰａ］は、下記式（３）で計算により求めることができる。
Ｙ＝Ｙ３ａ×Ｓ３ａ／Ｓ３＋Ｙ３ｂ×Ｓ３ｂ／Ｓ３ ・・・（３）
Ｙ３ａは、スポット溶接部３ａのヤング率［ＧＰａ］であり、Ｙ３ｂは、接着剤部３ｂのヤング率［ＧＰａ］であり、Ｓ３は接合部３の面積［ｍｍ２］であり、Ｓ３ａはスポット溶接部３ａの面積［ｍｍ２］であり、Ｓ３ｂは接着剤部３ｂの面積［ｍｍ２］である。
The Young's modulus Y [GPa] of the
Y= Y3a × S3a / S3 + Y3b × S3b /S3...( 3 )
Y 3a is the Young's modulus [GPa] of the
ここで、Ｙ３ａとしては、鋼板２のヤング率を用いることができる。鋼板２のヤング率は、鋼板２の金属組織が主に（具体的には８０体積％以上が）マルテンサイト、ベイナイト、フェライトのいずれか１種以上からなる場合は、フェライトのヤング率（２０８ＧＰａ）と同じとしてよい。Ｙ３ｂとしては、接着剤部３ｂを構成する接着剤の硬化後のヤング率を用いることができる。
Here, the Young's modulus of the
接合面２ａにおいて、スポット溶接部３ａの形状は通常円形（略円形）であるが、他の形状であってもよい。接合面２ａにおいて、接合部３の形状は長方形または楕円形であることが好ましく、さらに、接合部３の長方形の長手方向および短手方向の中心線（または楕円の長軸および短軸）は、スポット溶接部３ａの円の中心を通ることが好ましい。以上のようにすることで、接合部３のせん断強度を効果的に向上させることができる。
In the
接着剤部３ｂの厚さ（すなわち、接着剤部３ｂの、接合面２ａと垂直方向の長さ）は、５０～５００μｍとすることが好ましい。この範囲にすることで、接合部３のせん断強度を効果的に向上させることができる。
The thickness of the
２枚の鋼板２のうち少なくとも一方の化学組成は、Ｃ：０．１～０．５質量％、Ｓｉ：１．０～５．０質量％、Ｍｎ：０．５～１０．０質量％、Ｔｉ：０質量％超１．０質量％以下を含むことが好ましく、さらに、残部が鉄および不可避不純物であることがより好ましい。さらに好ましくは、２枚の鋼板２の鋼板の化学組成が、Ｃ：０．１～０．５質量％、Ｓｉ：１．０～５．０質量％、Ｍｎ：０．５～１０．０質量％、Ｔｉ：０質量％超１．０質量％以下を含むことであり、さらにより好ましくは、残部が鉄および不可避不純物である。
以下、各元素について詳述する。
The chemical composition of at least one of the two
Each element will be explained in detail below.
（Ｃ：０．１～０．５質量％）
Ｃ含有量は、高い引張強度を得るために有効な成分である。十分な引張強度を得るために、Ｃ含有量は０．１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．３質量％超以である。一方で溶接性を確保するために、０．５質量％以下であることが好ましい。
(C: 0.1-0.5% by mass)
C content is an effective component for obtaining high tensile strength. In order to obtain sufficient tensile strength, the C content is preferably 0.1% by mass or more, more preferably more than 0.3% by mass. On the other hand, in order to ensure weldability, the content is preferably 0.5% by mass or less.
（Ｓｉ：１．０～５．０質量％）
Ｓｉは、鋼板を高強度化する元素であり、フェライトを強化し、組織を均質化し、加工性を改善するのに有効な成分である。そのため、Ｓｉ含有量を１．０質量％以上とすることが好ましい。一方で、鋼板の靭性および溶接性を確保するために、Ｓｉ含有量を５．０質量％以下とすることが好ましい。
(Si: 1.0 to 5.0% by mass)
Si is an element that increases the strength of steel sheets, and is an effective component for strengthening ferrite, homogenizing the structure, and improving workability. Therefore, it is preferable that the Si content is 1.0% by mass or more. On the other hand, in order to ensure the toughness and weldability of the steel plate, the Si content is preferably 5.0% by mass or less.
（Ｍｎ：０．５～１０．０質量％）
Ｍｎは、鋼板の焼入れ性を向上させるため、および鋼板の強度を確保するために有効な元素である。そのため、Ｍｎ含有量を０．５質量％以上とすることが好ましい。一方で、鋼板の靭性および溶接性を確保するために、Ｍｎ含有量を１０．０質量％以下とすることが好ましい。
(Mn: 0.5-10.0% by mass)
Mn is an effective element for improving the hardenability of the steel plate and ensuring the strength of the steel plate. Therefore, it is preferable that the Mn content is 0.5% by mass or more. On the other hand, in order to ensure the toughness and weldability of the steel plate, the Mn content is preferably 10.0% by mass or less.
（Ｔｉ：０質量％超１．０質量％以下）
Ｔｉは析出物となって結晶粒を微細化させ、鋼板の強度および靭性の向上に寄与する。そのため、Ｔｉ含有量を０質量％超とすることが好ましい。なお、Ｔｉ含有量が１．０質量％を超えると、鋼板の強度および靭性を向上させる効果が飽和し得るため、Ｔｉ含有量を１．０質量％以下とすることが好ましい。
(Ti: more than 0 mass% and 1.0 mass% or less)
Ti becomes a precipitate, refines crystal grains, and contributes to improving the strength and toughness of the steel sheet. Therefore, it is preferable that the Ti content is greater than 0% by mass. Note that if the Ti content exceeds 1.0% by mass, the effect of improving the strength and toughness of the steel plate may be saturated, so the Ti content is preferably 1.0% by mass or less.
鋼板２の化学組成は上記を含むことが好ましく、本発明の１つの実施形態では、残部は鉄および不可避不純物であることがより好ましい。不可避不純物とは、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素であり、例えばＰ、Ｓ、Ｎ、ＯおよびＨ等である。本発明の別の実施形態では、他の特性を改善するために、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃａ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＳｂおよびＺｎ等の微量成分（例えば合計で３質量％以下）を含んでもよい。
It is preferable that the chemical composition of the
本発明の目的が達成される範囲内で、本発明の実施形態に係る車体用構造体１には他の部材が含まれていてもよい。
The
本発明の実施形態に係る車体用構造体１は、公知の方法で用意した９８０ＭＰａ超の２枚の鋼板２を、スポット溶接および接着剤により互いに接合することにより製造される。接合方法としては、まず１枚の鋼板２の片面に接着剤を塗布する。このときの塗布部分が、後の接合部３となるため、上記式（１）を満たすように、塗布部分の面積を、例えばテフロン（登録商標）テープで覆うなどで調整しておく。また、接着剤部３の厚さを調整するために、接着剤塗布後にガラスビーズなどを塗布部分に散布させてもよい。その後、もう１枚の鋼板２を接着剤塗布面に重ね合わせて、スポット溶接部分が塗布部分の内側に収まるように、公知の条件でスポット溶接を行うことで、２枚の鋼板２を接合することができる。その後、適切な熱処理を施して接着剤を硬化させることで、車体用構造体１が得られる。
The
本発明の実施形態によれば、スポット溶接および接着剤で接合された２枚の鋼板を含み、且つスポット溶接のみで接合された場合と比較して、接合面における接合部の長手方向にかかるせん断力に対する、単位面積当たりのせん断強度が十分に（具体的には、１．１０倍以上に）向上した車体用構造体を提供することが可能である。好ましくは、スポット溶接のみで接合された場合と比較して、接合面における接合部の長手方向にかかるせん断力に対する、単位面積当たりのせん断強度を１．２０倍以上に向上させることであり、より好ましくは、１．３０倍以上に向上させることである。 According to an embodiment of the present invention, the shear applied in the longitudinal direction of the joint at the joint surface is reduced compared to the case where two steel plates are joined by spot welding and adhesive and are joined by spot welding only. It is possible to provide a vehicle body structure in which the shear strength per unit area against force is sufficiently improved (specifically, by 1.10 times or more). Preferably, the shear strength per unit area with respect to the shear force applied in the longitudinal direction of the joint at the joint surface is improved by 1.20 times or more, compared to the case where the joint is jointed only by spot welding. Preferably, the improvement is 1.30 times or more.
本発明の実施形態に係る車体用構造体の使用方法としては、接合面における接合部の長手方向を、車体用構造体の接合を剥離しようとするせん断力方向と平行にしておくことで、本発明の実施形態に係る車体用構造体の効果を十分に発揮させることができる。 The method of using the car body structure according to the embodiment of the present invention is to make the longitudinal direction of the joint on the joint surface parallel to the direction of shear force that tries to separate the joint of the car body structure. The effects of the vehicle body structure according to the embodiment of the invention can be fully exhibited.
以下、実施例を挙げて本発明の実施形態をより具体的に説明する。本発明の実施形態は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前述および後述する趣旨に合致し得る範囲で、適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の実施形態の技術的範囲に包含される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The embodiments of the present invention are not limited by the following examples, and can be implemented with appropriate changes within the scope that can meet the spirit described above and below, and any of them can be implemented without limiting the scope of the present invention. It is included within the technical scope of the embodiment.
表１に示される化学組成の鋼を用いて、２枚の高強度鋼板（板厚１．４ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ１２５ｍｍ）を用意し、そのうち１枚の鋼板の片面にエポキシ系接着剤（硬化後のヤング率１．５ＧＰａ）を塗布した。図３Ａは実施例１における接着剤塗布後の鋼板の上面図を示す。図３Ａに示すように、塗布後の塗布部分４（ドットパターンで示す）の面積を幅４０ｍｍ、長さ４０ｍｍとした。
塗布部分の厚さ（すなわち、後の接着剤部の厚さ）を調整するために粒径３００μｍのガラスビーズを塗布面に散布した。
その後、塗布部分４について、幅方向の両端をテフロン（登録商標）テープで覆うことにより、塗布部分４の面積（すなわち、後の接合部の面積）を調整した。図３Ｂは実施例１におけるテフロン（登録商標）テープで覆った後の鋼板の上面図を示す。図３Ｂに示すように、テフロン（登録商標）テープ５で覆うことにより、塗布部分４を幅１５ｍｍ、長さ４０ｍｍの長方形とした。
その後、もう１枚の鋼板を接着剤塗布面に重ね合わせて、上面から見たとき塗布部分４の中心に対して、電極加圧力９ｋＮ、電流値７ｋＡおよび１６サイクルという通電条件でスポット溶接を行った。
その後、１７０℃２０分の熱処理により接着剤を硬化させて、実施例１の車体用構造体を得た。図３Ｃに実施例１の接合面おける断面図を示す。図３Ｃに示すように、接合部３は幅１５ｍｍ×長さ４０ｍｍの長方形であり、スポット溶接部３ａは直径６ｍｍの円であった。なお、接着剤部３ｂの厚さは約３００μｍであった。
Two high-strength steel plates (thickness: 1.4 mm, width: 40 mm, length: 125 mm) were prepared using steel with the chemical composition shown in Table 1, and one of the steel plates was coated with epoxy adhesive ( Young's modulus after curing was 1.5 GPa). FIG. 3A shows a top view of the steel plate after application of adhesive in Example 1. As shown in FIG. 3A, the area of the coated portion 4 (indicated by a dot pattern) after coating was 40 mm in width and 40 mm in length.
Glass beads with a particle size of 300 μm were scattered on the coated surface in order to adjust the thickness of the coated portion (that is, the thickness of the subsequent adhesive portion).
Thereafter, the area of the applied portion 4 (that is, the area of the subsequent joint) was adjusted by covering both widthwise ends of the applied
After that, another steel plate was superimposed on the adhesive coated surface, and spot welding was performed to the center of the
Thereafter, the adhesive was cured by heat treatment at 170° C. for 20 minutes to obtain the vehicle body structure of Example 1. FIG. 3C shows a cross-sectional view of the joint surface of Example 1. As shown in FIG. 3C, the
実施例１の車体用構造体で用いた鋼板の引張強度をＪＩＳ Ｚ ２２４１に従って引張試験を行い、最大応力を引張強度（ＴＳ）とした。実施例１の車体用構造体で用いた鋼板の引張強度は１５７１ＭＰａであり、降伏応力は１３４８ＭＰａであった。 The tensile strength of the steel plate used in the vehicle body structure of Example 1 was tested in accordance with JIS Z 2241, and the maximum stress was defined as the tensile strength (TS). The tensile strength of the steel plate used in the vehicle body structure of Example 1 was 1571 MPa, and the yield stress was 1348 MPa.
実施例１の車体用構造体から表２に示すように製造条件を変更して比較例１～５および参考例１～２を作製した。なお、比較例１および３は、接着剤は塗布しておらず、スポット溶接のみで接合を行った。また比較例３～５および参考例２では、２枚の鋼板を軟鋼板（引張強度２７０ＭＰａ）とした。 Comparative Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 to 2 were manufactured by changing the manufacturing conditions from the vehicle body structure of Example 1 as shown in Table 2. In addition, in Comparative Examples 1 and 3, no adhesive was applied and the joints were performed only by spot welding. In Comparative Examples 3 to 5 and Reference Example 2, the two steel plates were mild steel plates (tensile strength 270 MPa).
実施例１、比較例１～５および参考例１～２の車体用構造体に対して、せん断試験を行った。せん断試験はＪＩＳ Ｚ ３１３６に従い、試験速度は１０ｍｍ／ｍｉｎ、チャック間距離は１００ｍｍとし、破壊に至る最大荷重をせん断強度とした。また、そのせん断強度を接合部の面積で除したものを単位面積当たりのせん断強度とした。
せん断力方向は、鋼板の長さ方向（すなわち図３Ｃに示される鋼板２の長手方向）とした。すなわち、せん断力方向は、実施例１および比較例５においては接合面における接合部の長手方向であり、参考例１および参考例２においては接合面における接合部の短手方向であった。比較例１～４においては、接合面における接合部は正方形のため長手方向および短手方向の区別はないが、以下の記載では便宜上、比較例１～４のせん断力方向は、接合面における接合部の長手方向であったものとして記載している。
A shear test was conducted on the vehicle body structures of Example 1, Comparative Examples 1 to 5, and Reference Examples 1 to 2. The shear test was conducted in accordance with JIS Z 3136, the test speed was 10 mm/min, the distance between chucks was 100 mm, and the maximum load leading to breakage was defined as the shear strength. Furthermore, the shear strength divided by the area of the joint was defined as the shear strength per unit area.
The shearing force direction was the longitudinal direction of the steel plate (ie, the longitudinal direction of the
表３にせん断強度試験結果を示す。なお、表３に記載のヤング率は上記式（３）により算出した。その際、実施例１、比較例１～５および参考例１～２の高強度鋼板および軟鋼板の金属組織について、主にマルテンサイト、ベイナイトおよびフェライトのいずれか一種以上を含み、且つマルテンサイト、ベイナイトおよびフェライトの合計体積が８０体積％以上であることを確認したため、スポット溶接部のヤング率を２０８ＧＰａとした。また、接着剤部のヤング率を、使用した接着剤の硬化後のヤング率である１．５ＧＰａとした。また、表３に記載の「単位面積当たりのせん断強度比」はスポット溶接部のみの場合（比較例１および３）の単位面積当たりのせん断強度に対するせん断強度比を記載した。ここで、高強度鋼板を用いた実施例１、比較例１～２および参考例１では、比較例１の単位面積当たりのせん断強度に対するせん断強度比を記載し、軟鋼板を用いた比較例３～５および参考例２では、比較例３の単位面積当たりのせん断強度に対するせん断強度比を記載した。「単位面積当たりのせん断強度比」の判定としては、１．１０倍以上であるものは〇、１．１０倍未満であるものは×とした。 Table 3 shows the shear strength test results. Note that the Young's modulus listed in Table 3 was calculated using the above formula (3). At that time, the metal structures of the high-strength steel sheets and mild steel sheets of Example 1, Comparative Examples 1 to 5, and Reference Examples 1 to 2 mainly contain one or more of martensite, bainite, and ferrite, and martensite, Since it was confirmed that the total volume of bainite and ferrite was 80% by volume or more, the Young's modulus of the spot weld was set to 208 GPa. Further, the Young's modulus of the adhesive portion was set to 1.5 GPa, which is the Young's modulus of the used adhesive after curing. Furthermore, the "shear strength ratio per unit area" listed in Table 3 is the shear strength ratio to the shear strength per unit area in the case of only spot welds (Comparative Examples 1 and 3). Here, in Example 1, Comparative Examples 1 and 2, and Reference Example 1 using high-strength steel plates, the shear strength ratio to the shear strength per unit area of Comparative Example 1 is described, and Comparative Example 3 using mild steel plates is described. -5 and Reference Example 2, the shear strength ratio to the shear strength per unit area of Comparative Example 3 was described. As for the "shear strength ratio per unit area", those with a ratio of 1.10 times or more were evaluated as ○, and those with a ratio of less than 1.10 times were evaluated as ×.
表３の結果より、次のように考察できる。表３の実施例１は、いずれも本発明の実施形態で規定する全ての要件を満足する例であり、スポット溶接のみで接合された場合（すなわち比較例１）と比較して、接合面における接合部の長手方向にかかるせん断力に対する、単位面積あたりのせん断強度を十分に向上させることができた。
一方で、比較例１～５は、本発明の実施形態で規定する要件を満たしていない例であり、接合面における接合部の長手方向にかかるせん断力に対する、単位面積あたりのせん断強度を十分に向上させることができなかった。
From the results in Table 3, the following can be considered. Example 1 in Table 3 is an example that satisfies all the requirements stipulated in the embodiment of the present invention, and compared to the case where the joint was performed only by spot welding (i.e., Comparative Example 1), the joint surface It was possible to sufficiently improve the shear strength per unit area against the shear force applied in the longitudinal direction of the joint.
On the other hand, Comparative Examples 1 to 5 are examples that do not meet the requirements specified in the embodiment of the present invention, and the shear strength per unit area against the shear force applied in the longitudinal direction of the joint at the joint surface is sufficient. I couldn't improve it.
比較例１は、高強度鋼板を用いたときの、スポット溶接のみで接合された、比較対象となる例である。接着剤部を有していないため、単位面積あたりのせん断強度が低いものであった。 Comparative Example 1 is an example to be compared in which high-strength steel plates are used and joined only by spot welding. Since it did not have an adhesive part, the shear strength per unit area was low.
比較例２は、接着剤部を有するが、上記式（１）を満たしていないため、スポット溶接のみで接合された場合（すなわち比較例１）と比較して、単位面積あたりのせん断強度を十分に向上させることができなかった。 Although Comparative Example 2 has an adhesive part, it does not satisfy the above formula (1), so compared to the case where it is joined only by spot welding (i.e., Comparative Example 1), the shear strength per unit area is not sufficiently high. could not be improved.
比較例３は、軟鋼板を用いたときの、スポット溶接のみで接合された、比較対象となる例である。接着剤部を有していないため、単位面積あたりのせん断強度が低いものであった。 Comparative Example 3 is an example to be compared in which mild steel plates are used and joined only by spot welding. Since it did not have an adhesive part, the shear strength per unit area was low.
比較例４は、接着剤部を有するが、上記式（１）を満たしておらず、引張強度９８０ＭＰａ以下の鋼板を用いているため、単位面積あたりのせん断強度を十分に向上させることができなかった。 Comparative Example 4 has an adhesive part, but does not satisfy the above formula (1) and uses a steel plate with a tensile strength of 980 MPa or less, so the shear strength per unit area could not be sufficiently improved. Ta.
比較例５は、接着剤部を有し、上記式（１）を満たしておらず、引張強度９８０ＭＰａ以下の鋼板を用いているため、単位面積あたりのせん断強度を十分に向上させることができなかった。 Comparative Example 5 has an adhesive part, does not satisfy the above formula (1), and uses a steel plate with a tensile strength of 980 MPa or less, so the shear strength per unit area could not be sufficiently improved. Ta.
参考例１は、本発明の実施形態で規定する要件を満たしている例ではあるが、接合面における接合部の短手方向にせん断力を付与した例である。この場合、単位面積あたりのせん断強度を十分に向上させる効果は得られなかった。なお、参考例１において、接合面における接合部の長手方向（すなわち鋼板の幅方向）にせん断力を付与していれば、実施例１と同様に単位面積あたりのせん断強度を十分に向上させる効果が得られると考えられる。
参考例２についても、接合面における接合部の短手方向にせん断力を付与した例である。この場合、単位面積あたりのせん断強度を十分に向上させる効果は得られなかった。ただし、接合面における接合部の長手方向（すなわち鋼板の幅方向）にせん断力を付与していたとしても、参考例２は、上記式（１）を満たしておらず、引張強度９８０ＭＰａ以下の鋼板を用いているため、比較例５と同様に単位面積あたりのせん断強度を十分に向上させる効果が得られないと考えられる。
Reference example 1 is an example that satisfies the requirements specified in the embodiment of the present invention, but is an example in which shear force is applied in the lateral direction of the joint portion at the joint surface. In this case, the effect of sufficiently improving the shear strength per unit area could not be obtained. In addition, in Reference Example 1, if shear force is applied in the longitudinal direction of the joint at the joint surface (i.e., in the width direction of the steel plate), the shear strength per unit area can be sufficiently improved as in Example 1. is considered to be obtained.
Reference Example 2 is also an example in which shearing force was applied in the lateral direction of the joint portion on the joint surface. In this case, the effect of sufficiently improving the shear strength per unit area could not be obtained. However, even if a shear force is applied in the longitudinal direction of the joint at the joint surface (i.e., the width direction of the steel plate), Reference Example 2 does not satisfy the above formula (1), and the steel plate has a tensile strength of 980 MPa or less. It is considered that, similarly to Comparative Example 5, the effect of sufficiently improving the shear strength per unit area cannot be obtained.
本発明の実施形態に係る車体用構造体は、スポット溶接および接着剤で接合された２枚の鋼板を含み、且つスポット溶接のみで接合された場合と比較して、せん断強度が十分に向上しているため、例えば自動車の車体の部品に好適である。 The vehicle body structure according to the embodiment of the present invention includes two steel plates joined by spot welding and adhesive, and has sufficiently improved shear strength compared to a case where the steel plates are joined by spot welding alone. Therefore, it is suitable for car body parts, for example.
１ 車体用構造体
２ 鋼板
２ａ 接合面
３ 接合部
３ａ スポット溶接部
３ｂ 接着剤部
４ 接着剤塗布部分
５ テフロン（登録商標）テープ
1
Claims (4)
前記２枚の鋼板の接合面において、前記接着剤部は、前記スポット溶接部の周囲を取り囲むようにして前記スポット溶接部と隣接しており、
前記２枚の鋼板の引張強度が９８０ＭＰａ超であり、
下記式（１）の関係を満たす車体用構造体。
Ｙ×Ａ×Ｔ２≧７０［ＧＰａ３］ ・・・（１）
Ｙは、前記接合部のヤング率［ＧＰａ］であり、Ａは、下記式（２）で表される前記接合部のアスペクト比であり、Ｔは、前記２枚の鋼板の引張強度［ＧＰａ］の平均値である。
Ａ＝Ｌ／Ｗ ・・・（２）
Ｌは、前記２枚の鋼板の接合面における、前記接合部の長手方向の長さ［ｍｍ］であり、Ｗは、前記２枚の鋼板の接合面における、前記接合部の短手方向の長さ［ｍｍ］である。 A vehicle body structure comprising two steel plates joined to each other by a joint consisting of a spot weld and an adhesive part , and a shearing force acts in the longitudinal direction of the joint ,
On the joint surface of the two steel plates, the adhesive portion is adjacent to the spot weld so as to surround the spot weld,
The tensile strength of the two steel plates is more than 980 MPa,
A vehicle body structure that satisfies the relationship of formula (1) below.
Y×A×T 2 ≧70 [GPa 3 ] ... (1)
Y is the Young's modulus [GPa] of the joint , A is the aspect ratio of the joint expressed by the following formula (2), and T is the tensile strength [GPa] of the two steel plates. is the average value of
A=L/W...(2)
L is the longitudinal length [mm] of the joint at the joint surface of the two steel plates, and W is the length of the joint in the short direction at the joint surface of the two steel plates. It is [mm].
Ｃ ：０．１～０．５質量％、
Ｓｉ：１．０～５．０質量％、
Ｍｎ：０．５～１０．０質量％、
Ｔｉ：０質量％超１．０質量％以下、および
残部：鉄および不可避不純物
からなる、請求項１または２に記載の車体用構造体。 The chemical composition of at least one steel plate among the two steel plates is
C: 0.1 to 0.5% by mass,
Si: 1.0 to 5.0% by mass,
Mn: 0.5 to 10.0% by mass,
The vehicle body structure according to claim 1 or 2, comprising Ti: more than 0% by mass and 1.0% by mass or less, and the remainder: iron and unavoidable impurities.
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