JPH0386331A - 異種金属材料の結合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一体的に結合する手段として溶接結合手段を
利用できない異種金属材料製板体間を、ボルト等の締結
具を用いることなしに構造的に結合する方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

アルごニウム製板体と［ｌｊＪ板体等の結合手段として
溶接結合手段を利用できない異種金属材料製の板体間を
結合する方法としては、例えば特開昭６４−８８６０号
公報に示されているように、長尺平板形状に成形された
他方の材料の一面に、長手方向に沿ってアンダーハング
を有する複数のあり溝を平行に形成しておき、同様に長
尺平板形状に成形された一方の材料の一面に、長手方向
に沿って前記した他方の材料のあり溝に対向した脚部を
形成しておき、脚部をあり溝に嵌め合わせた一方の材料
と他方の材料との重ね合わせ物を、プレスやローラ圧延
により加圧することにより、一方の材料に一体成形され
た脚部を塑性流動させてあり溝内に充満させ、この脚部
のあり溝内への充満により、一方の材料と他方の材料と
を構造的に結合する方法が知られている。

同様な方法は、特開平１−１３８００２号公報にも示さ
れており、この特開平１−１３８００２号公報に示され
た方法は、より具体的に、一方の材料に形成される脚部
の高さを、他方の材料に形成されるあり溝の深さよりも
大きくすること、押圧力で脚部を座屈させる、あるいは
脚部の下端を二つ割れにして左右に拡開することが述べ
られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭６４−８８６０号公報に示されている従来技術で
は、一方の材料の脚部を押圧すると述べているだけで、
この脚部をあり溝内に不都合なく充満変形させるための
具体的な押圧手段が説明されていない。例えば、押圧手
段がプレスである場合には、長尺の材料に対しては、押
圧荷重が大きくなり、長尺の押圧面を必要とすることか
ら、材料の押圧面全面を同時に押圧することは設備的に
経済的でなく、部分的な押圧を長手方向に沿っで順次繰
り返すことになる。このため、既に押圧した部分と次に
押圧する部分とのつなぎ部分で表面に段差が生じ、圧着
後の表面の平坦度が悪くなると云う問題がある。

この平坦度を良くするために、小さなピッチで押圧面を
移動させることが考えられるが、このように押圧面を小
さいピッチで移動させることは、圧着作業の能率を著し
く低下させることになる。

また、押圧手段としてロール圧延を利用した場合には、
長尺材でも全長を均一に加圧加工できるのであるが、一
方の材料の塑性変形により、他方の材料に比べて大きな
伸び変形が一方の材料に生じるため、圧着後に長手方向
に大きな反り変形を生じる問題がある。

すなわち、第４図に示すように、一対の圧延ロール７．
７で、脚部３を有する一方の材料１をあり溝６を有する
他方の材料４に圧着させる場合、一方の材料１の脚部３
は、受圧開始位置ａから圧縮変形を受け、成形完了位置
Ｃで圧延成形処理が完了するが、途中位置である成形途
中位置すで脚部３があり溝６内に充満してしまうと、脚
部３のそれ以上の圧縮変形が不可能であるので、一方の
材料１そのものが長手方向に伸びることになる。

しかしながら、成形完了位置Ｃよりも下流側の部分であ
る固着部分ｄでは、一方の材料１と他方の材料４とが既
に固着しているため、この一方の材料１と他方の材料４
との固着組合せ物は、上記した一方の材料１の伸び変形
により他方の材料４側に大きく湾曲変形することになる
。

通常、搬送時には、柔らかい材料である一方の材料１に
傷が付くのを防ぐため、一方の材料１を他方の材料４に
対して上に位置させて搬送するため、一方の材料１と他
方の材料４との固着組合せ物である製品Ａは、第６図に
示すように、大きく下に凹状となり、前後端で支えられ
るので、この製品Ａを搬送するローラテーブル１０の搬
送ローラ１１に前端が突き当たって搬送に支障を生じる
と云う問題が起こる。

また、成形途中位置すで脚部３のあり溝６内への充満が
完了してしまうと、あり溝６内から溢れた脚部３部分が
、第５図に示すように、あり溝６の溝縁にはみ出し片９
を形成すると共に、一方の材料１の主体部分である平板
部２の脚部３を形成していない側の面、すなわち表面側
にふくれ部８を成形することになり、固着組合せ物表面
の平坦度を著しく悪くすることになり、またはみ出し片
９の形成により、一方の材料１と他方の材料４との間に
大きな塞ぐことのできない空隙Ｋを生じると云う問題が
ある。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を
解消すべく創案されたもので、異種金属材料を効率良く
、かつ表面平坦度の良い状態で結合させることを目的と
したものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を遠戚する本発明の手段は、 金属材料製の他方の材料は、長尺平板形状に成形されて
おり、一面に長手方向に沿って複数のあり溝を平行に成
形していること、 一方の材料は、他方の材料とは異なる金属材料にまり長
尺平板形状に成形されており、他方の材料のあり溝が成
形された一面に対向する一面に、あり溝に対向して脚部
を成形していること、この一方の材料に成形された脚部
は、あり溝の開口幅よりも小さい幅、およびあり溝の深
さよりも大きい高さを有し、その断面積があり溝の断面
積の１．０５〜１．２０倍であること、 脚部をあり溝に嵌め合わせて、一方の材料を他方の材料
上に重ね合わせること、 一方の材料と他方の材料との重ね合わせ物を、−対の圧
延ロール間を通すことにより、脚部を圧縮塑性変形させ
ること、 この脚部の圧縮塑性変形により、脚部をあり溝内に充満
させること、 にある。

上記手段に、 一方の材料と他方の材料との重ね合わせ物の圧延ロール
による圧縮延塑性加工を、少なくとも２パス以上行うこ
と、 脚部をあり溝内に充満させて、一方の材料の一面と他方
の材料の一面とを密着させる最終バス直前で、一方の材
料の一面と、他方の材料の一面との間に、間隙Ｓを残存
形成しておくこと、なる手段を追加するのが良い。

〔作用〕

圧延ロールによる押圧により一方材料の脚部が変形する
時、一方の材料には長手方向への伸びが生じる。一方の
材料の主体部分である平板部の厚みを圧下せずに、脚部
だけを押圧変形させても、この脚部の伸びにより一方の
材料全体が伸び変形し、その分だけ脚部の断面積が減少
する。この押圧変形に伴う伸びによる脚部の断面積の減
少は、種々条件を変更して全体の伸びを極力抑えた場合
でも、その伸び率は１．０５倍であるので、このことか
ら塑性変形により脚部をあり溝内に充満させるには、脚
部の断面積は少なくともあり溝の断面積の１．０５倍以
上あることが必要である。

反対に、あり溝に対する脚部の断面積が大き過ぎると、
第５図に示した問題が生じるので、その上限を設定必要
があるが、押圧変形に伴う一方の材料の伸びによる脚部
の断面積の減少、および押圧力による脚部の収縮等を考
慮して、あり溝の断面積に対する脚部の断面積の大きさ
は、１．２０倍を上限とする必要がある。

このように、脚部の断面積をあり溝の断面積の１．０５
倍以上にしているので、脚部は、その塑性変形によりあ
り溝内に確実に充満することになり、これにより脚部の
有り溝内への充満による一方の材料の他方の材料に対す
る結合を確実にかつ強力を遠戚できることになる。

また、脚部の断面積をあり溝の断面積の１．２０倍以下
に規制しているので、押圧変形した脚部があり溝内から
溢れ出ることがなく、これにより表面の平坦度の優れた
固着組合せ物である製品を得ることができると共に、一
方の材料と他方の材料との間に、両者の結合を劣化させ
る空隙Ｋを生じさせることがなく、これにより品質の良
い製品を製造することができる。

一方の材料の圧延ロールによる圧延加工は、２パス以上
行い、最終バス直前では、一方の材料の一面と他方の材
料の一面との間に間隙を形成させているので、最終パス
までの各パスでは、脚部の塑性加工は、この一方の材料
と他方の材料との間に形成される間隙幅分だけあり溝内
への充満程度が不足していることになる。このため、脚
部のあり溝内への充満程度の不足により、一方の材料と
他方の材料との間の相互結合力は充分ではなく、圧延加
工により一方の材料に長手方向に沿った伸びが発生し、
他方の材料に長手方向への伸びが発生しなくても、一方
の材料と他方の材料との間にずれが生じて、一方の材料
の伸びを逃がすことになる。

二のため、一方の材料の伸びが他方の材料により拘束さ
れるのは、間隙Ｓが無くなる最終パス時のみであるので
、この最終パス時の一方の材料の伸び変形量を小さくす
ることにより、すなわち最終パスにおける一方の材料の
圧延を、間隙Ｓを消滅させるだけの圧延とすることによ
り、成形される製品Ａに発生する反り変形を充分に軽減
できることになる。

〔実施例〕

以下、本発明を、本発明の一実施例を示す第１図ないし
第３図を参照しながら説明する。

第１図は、本発明方法を実施する一方の材料１と他方の
材料４との重ね合わせ状態を示す縦断面図で、一方の材
料１は、アルミニウム等の軟質の金属材料で製造されて
おり、長尺な平板形状に成形された主体部分である平板
部２の一面に、長手方向に沿って複数の脚部３を突条状
に平行に一体設して構成されており、他方の材料４は、
綱等の硬質の金属材料で製造されており、長尺な平板形
状に成形された主体部５の一面に、アンダーハングを有
する複数のあり溝６が長手方向に沿って平行に設けられ
ている。

この一方の材料１と他方の材料４とは、一方の材料１を
他方の材料４の上に、脚部３をあり溝６内に嵌め込ませ
て重ね合わせて組付けられる。

このようにして組付けられた一方の材料１と他方の材料
４との重ね合わせ組合せ物は、第４図に示すように、一
対の圧延ロール７間を通すことにより、脚部３があり溝
６を成形型として塑性変形し、順次このあり溝６内に充
満される。

この脚部３の塑性変形は、複数のパスに分けて行われ、
最終パス直前では、第２図に示したように、脚部３のあ
り溝６内への充満は未完了であると共に、一方の材料１
と他方の材料４との間に、わずかな間隙Ｓが形成されて
いる状態となっている。

最終パスにおいては、間隙Ｓが消滅する程度に一方の材
料１を圧延し、この圧延により脚部３を塑性変形させて
、第３図に示すように、脚部３全体をあり溝６内に充満
させる。

すなわち、最終パス前の各パスにおける圧下刃を弱い値
として、軽圧下で組合せ物を圧延することにより、一方
の材料１の脚部３を徐々に塑性変形させ、この際に一方
の材料ｌに発生した伸び変形を他方の材料４との間のず
れにより逃がし、−方の材料１の伸び変形が拘束される
を最終パス時だけとし、かつこの最終パス時の圧延量を
、わずかな隙間Ｓを無くすだけとすることにより少なく
し、もって製品Ａに発生する反り変形量を軽減している
のである。

次に実験例を示す。

幅３１０　”ｖ、厚み５ミ９、長さ８（；の平板部２の
一面に、高さ１０ミリ、断面積７４ｍｍの脚部３を５条
設けたアルごニウム製の一方の材料１を、幅３１０〜、
厚み２２〜、長さ８代の本体部５の一面に、深さが６ミ
リ、断面積６５ＩＩＩ１１のあり溝６を５条設けた鋼製
の他方の材料４に、ロール径１０００’りの圧延ロール
７を使用して３回のパスで本発明方法を実施したところ
、成形された製品Ａの一方の材料１例の表面における平
坦度は０．２”！＋以下、一方の材料１と他方の材料４
との間の隙間Ｓは０．１”す以下、長手方向に沿った反
り変形は、長さ８（；当たり２０ミ、以下と極めて良好
な結果を得ることかできた。

〔発明の効果〕

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す
効果を奏する。

脚部の断面積を、あり溝の断面積に対して、予め一定量
だけ大きくしているので、脚部の塑性成形に伴う一方の
材料全体の伸び変形により、脚部の断面積が減少しても
、脚部を塑性変形によりあり溝内に確実に充満させるこ
とができ、これにより一方の材料の他方の材料に対する
強力な結合を確実に達成することかできる。

脚部の塑性成形を、２パス以上に分けて達成するので、
脚部があり溝内に充満する最終パス前のパスにおいては
、一方の材料に発生した伸び変形が他方の材料との間の
ずれにより消滅し、他方の材料により拘束される一方の
材料に生じる伸び変形は、最終パス時に発生する伸び変
形だけとなるので、製品の反り変形を充分に軽減させる
ことかできる。

このように、一方の材料に発生する伸び変形に伴う不都
合をすべて解消したので、圧延ロールを使用しての異種
金属材料の結合を確実にかつ良好に遠戚でき、これによ
り圧延ロールの優れた作業性を充分に活用することがで
き、この種の製品の生産性を飛躍的に向上させることか
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明方法の一実施例の成形工
程別の状態を示す要部縦断面を示すもので、第１図は嵌
め込み重ね合わせ状態を、第２図は最終パス直前の状態
を、そして第３図は成形完了状態を示している。 第４図は、圧延ロールを使用して異種金属材料を結合す
る手段の説明に供する要部縦断面図である。 第５図は、脚部の断面積のあり溝の断面積に対する大き
さが過剰である場合に発生する不都合現象を説明するた
めの要部縦断面図である。 第６図は、成形された製品に発生した反り変形が、ロー
ラーテーブルによる製品の搬送に与える不都合を説明す
るための説明図。 符号の説明 Ｉ；一方の材料、２；平板部、３；脚部、４；他方の材
料、５：主体部、６；あり溝、７；圧延ロール、８：ふ
くれ部、９；はみ出し片、１０：ローラーテーブル、１
１；搬送ローラ、Ａ：製品、Ｋ；空隙、Ｓ；隙間、ａ；
受圧開始位置、ｂ；成形途中位置、Ｃ；成形完了位置、
ｄ；固着部分。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）長尺平板形状をした金属材料製の他方の材料（４
   ）の一面に長手方向に沿って平行に複数形成されたあり
   溝（６）に、長尺平板形状をした異なる金属材料製の一
   方の材料（１）の一面に前記あり溝（６）に対向して形
   成され、前記あり溝（６）の開口幅よりも小さい幅、お
   よびあり溝（６）の深さよりも大きい高さを有すると共
   に、断面積が前記あり溝（３）の断面積の１．０５〜１
   ．２０倍である脚部（３）を嵌め合わせて、前記一方の
   材料（１）と他方の材料（４）とを重ね合わせ、該重ね
   合わせ物を一対の圧縮ローラ（１）間を通すことにより
   、前記脚部（３）を圧縮塑性変形させ、該塑性変形によ
   る幅広がりにより前記脚部（３）を前記あり溝（６）内
   に充満させ、もって前記一方の材料（１）と他方の材料
   （４）とを結合させる異種金属材料の結合方法。
2. （２）一方の材料（１）と他方の材料（４）との重ね合
   わせ物を一対の圧延ロール（７）間を通す圧縮延塑性加
   工を、少なくとも２パス以上行い、脚部（３）をあり溝
   （６）内に充満させて前記一方の材料（１）の一面と他
   方の材料（４）の一面とを密着させる最終パスの直前で
   、対向した前記一方の材料（１）の一面と他方の材料（
   ４）の一面との間に間隙（Ｓ）を残存形成する請求項１
   記載の異種金属材料の結合方法。