JPWO2016103376A1 - 異材接合構造及び異材接合方法 - Google Patents

異材接合構造及び異材接合方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2016103376A1
JPWO2016103376A1 JP2016565737A JP2016565737A JPWO2016103376A1 JP WO2016103376 A1 JPWO2016103376 A1 JP WO2016103376A1 JP 2016565737 A JP2016565737 A JP 2016565737A JP 2016565737 A JP2016565737 A JP 2016565737A JP WO2016103376 A1 JPWO2016103376 A1 JP WO2016103376A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
panel
metal
dissimilar material
metal coating
dissimilar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016565737A
Other languages
English (en)
Inventor
孝行 山田
孝行 山田
齋藤 勲
勲 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of JPWO2016103376A1 publication Critical patent/JPWO2016103376A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00Connections between superstructure or understructure sub-units
    • B62D27/02Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
    • B62D27/023Assembly of structural joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/34Preliminary treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/002Resistance welding; Severing by resistance heating specially adapted for particular articles or work
    • B23K11/0026Welding of thin articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11Spot welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11Spot welding
    • B23K11/115Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B23K11/20Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded of different metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/06Fixed roofs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006Vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18Sheet panels
    • B23K2101/185Tailored blanks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials

Abstract

ルーフサイドレール(12)と、ルーフサイドレール(12)よりも導電性が高い異種金属材料で形成されるサイドアウタパネル(14)と、ルーフサイドレール(12)と同じ金属材料で形成され、ルーフサイドレール(12)とサイドアウタパネル(14)との間に介在される金属被膜(24)とを備え、ルーフサイドレール(12)とサイドアウタパネル(14)との間に金属被膜(24)を介在させた状態で抵抗溶接されることにより、ルーフサイドレール(12)と金属被膜(24)との間に接合部であるナゲット(36)を形成することで、鉄部材の高強度化に対応することができると共に、下穴加工を不要とすることができる。

Description

本発明は、異種金属同士を接合する異材接合構造及び異材接合方法に関する。
例えば、特許文献1には、図6(a)に示されるように、アルミルーフパネル1の接合面と、スチール製のサイドルーフレール2の接合面とをリベット4で接合することが開示されている。アルミルーフパネル1とスチール製のサイドルーフレール2との互いの接合面間には、電気的絶縁性を有する構造用接着剤3が介在されている。
また、特許文献2には、図6(b)に示されるように、鋼材で形成されたパネル5に異材接合用リベット6を貫通させて結合した後、異材接合用リベット6をアルミニウム合金材で形成されたパネル7に対してスポット溶接することで、異材パネル5、7同士を接合することが開示されている。
さらに、特許文献3には、図6(c)に示されるように、接続される異種の金属部材8a、8bの少なくとも一部同士が当接した状態で、両方の金属部材8a、8bに跨る金属被膜9によって異種の金属部材8a、8b同士を間接的に接続する接続構造が開示されている。特許文献3には、金属被膜9が、コールドスプレー法やウォームスプレー法によって形成されることが記載されている。なお、特許文献3に開示される接続構造は、特許文献1及び特許文献2と異なって、異種の金属部材同士の界面を接続するものではない。
特開2005−119577号公報 特開2010−207898号公報 特開2013−72093号公報
しかしながら、特許文献1に開示された接合構造では、アルミルーフパネル1とスチール製のサイドルーフレール2とを接合する際、リベット4がアルミルーフパネル1及びサイドルーフレール2を貫通する必要がある。近年、軽量化需要の高まりに伴って鉄部材の高強度化が進んでおり、この鉄部材の高強度化が進むにつれてリベット4を貫通させることが難しくなり、アルミルーフパネル1とサイドルーフレール2とをリベット4で接合することが困難となる。具体的には、例えば、引張強度が980MPa以上の鉄製高強度材に対してリベットを貫通させることが困難となる。
また、特許文献2に開示された接合構造では、異材接合用リベットを貫通させるために鋼材で形成されたパネル5に対して下穴加工が必要となる。このため、生産効率が低下すると共に、この下穴から水漏れが発生し、又は、下穴から水、水分が進入して異材接合用リベットとアルミニウム合金剤で形成されたパネル7との接触部との間で錆が発生するおそれがある。
さらに、特許文献3に開示された接続構造を車体の組立工程に適用した場合、一般的に用いられているスポット溶接を用いた場合と比較して、接合時間が増大して生産性が低下する。
本発明の目的は、鉄部材の高強度化に対応することができると共に、下穴加工を不要とすることが可能な異材接合構造及び異材接合方法を提供することにある。
前記の目的を達成するために、本発明は、金属材料で形成される第1パネルと、前記第1パネルよりも導電性が高い異種金属材料で形成される第2パネルと、前記第1パネルと同じ金属材料で形成されると共に、前記第2パネルのうち前記第1パネルと対向する面に付着する金属被膜と、を備え、前記第1パネルと前記第2パネルとの間に前記金属被膜を介在させた状態で抵抗溶接されることにより、前記第1パネルと前記金属被膜との間に接合部であるナゲットが形成されることを特徴とする。
本発明によれば、予め、第2パネルのうち第1パネルと対向する面に、第1パネルと同じ金属材料からなる金属被膜を所定の膜厚で付着(密着)しておく。続いて、抵抗溶接で用いられる一対の電極間に、上から第2パネル、金属被膜、第1パネルの順序で積層配置し、第2パネルと第1パネルとの間に金属被膜を介在させた状態で一対の電極に通電して抵抗溶接する。その際、第2パネルは、第1パネル及び金属被膜よりも導電性が高いため、導電性の低い金属被膜と第1パネルとの間で最も電気抵抗を高めて発熱させ、接合部であるナゲットを形成することができる。従って、本発明では、第2パネルに対して付着した金属被膜を、この金属被膜と同種の金属材料からなる第1パネルに対して抵抗溶接によって強固に接合することができる。この結果、本発明では、金属被膜を介して第1パネルと第2パネルとを強固に接合することができる。
本発明では、特許文献1に開示された従来技術のように異材接合用リベットを貫通させることが不要となり、例えば、第1パネルを高強度材とした場合、具体的には、引張強度が980MPa以上の鉄製高強度材にも対応することができる。
また、本発明では、第2パネルに対して金属被膜を形成したした場合であっても、第2パネルに貫通孔(下穴)が形成されることがなく、貫通孔(下穴)を必要としない。このため、本発明では、下穴による水の進入がなく、別途シール材を設けなくても電蝕(電気化学的腐蝕)の発生を防止することができる。これにより、製造コストを低減することができる。
さらに、本発明では、車体組立ラインとは別個のラインで、第2パネルに対して予め金属被膜を付着することができる。これにより、車体組立ラインでは、金属被膜が介在する第2パネルと第1パネルとを抵抗溶接するだけでよく、生産性を高めることができる
また、本発明は、前記金属被膜が、コールドスプレー法により、高圧噴射された金属粉末が前記第2パネルに衝突して該第2パネルの表面にめり込んで密着し、金属粉末が堆積して形成されることを特徴とする。
本発明によれば、第2パネルに金属被膜を形成するときに周知のコールドスプレー法を用いることで、第1パネルと同じ金属材料で金属被膜を構成する多数の金属粉末が高速で第2パネルに対して衝突する。この衝突によって、金属粉末は、第2パネルの外表面(第1パネルと対向する面)で塑性変形しながら第2パネル内にめり込む。このような金属粉末のアンカー効果によって、第2パネルと金属被膜とが強固に結合される。なお、「コールドスプレー法」とは、粉末材料を溶融温度以下の固相状態で基材へ衝突させて成膜する方法をいう。
これにより、第2パネルと金属被膜との界面における密着性を高めて、この界面に気泡層や空気層が形成されない、又は、形成され難い状態とすることができる。界面における電気抵抗や熱抵抗を抑制して、電気伝導性及び放熱性に優れた界面を形成することができる。
この結果、第1パネルと第2パネルとの間に金属被膜を介在させた状態で抵抗溶接した際、電極から流れた電流が第2パネルと金属被膜との界面に集中しこの界面に接合部が形成されることを回避することができる。同時に、第2パネルよりも導電性が低い第1パネルと金属被膜との間に接合部であるナゲットを確実に形成することができる。
例えば、金属粉末が高速で第2パネルに衝突したときの運動エネルギが熱エネルギに変換され、この熱エネルギによって第2パネルや金属被膜の一部が融点を超えて結合する場合もあるが、本発明において、第2パネルに対する金属粉末の「密着」とは、熱作用が介在することがなく、第2パネルと金属被膜とが結合される態様をいう。
さらにまた、本発明は、前記第2パネルの面に密着した前記金属被膜が、前記第1パネルと対向する面が平坦面に形成されることを特徴とする。
本発明によれば、第2パネルに密着した金属被膜の第1パネルと対向する面が平坦面に形成されることで、抵抗溶接時の電流が安定して接合部であるナゲットへ流れ、ナゲットを安定して形成することができる。換言すると、第1パネルに対して当接する金属被膜の面(結合面)を平坦面とすることで、抵抗溶接時に電極からの安定した給電経路が形成され、溶接不良を回避して安定したナゲットを確保することができる。
さらにまた、本発明は、前記抵抗溶接が、スポット溶接であることを特徴とする。
本発明によれば、スポット溶接は、抵抗溶接の中でも溶接のための時間(タクト)が比較的短く、溶接安定性が高いため、生産性を向上させることができる。また、スポット溶接は、車体組立ラインで従来から一般的に用いられており、新規の溶接設備等を設ける必要がなく、新たな設備投資を抑制することができる。
さらにまた、本発明は、前記金属被膜の最大直径が、スポット溶接用のスポットガンの先端部の外径よりも大きく設定されることを特徴とする。
本発明によれば、金属被膜の最大直径をスポットガンの先端部の外径よりも大径とすることで、例えば、金属被膜とスポットガンの先端部とを同径とした場合と比較して、抵抗溶接するときの金属被膜と第1パネルとの接触面積を拡大することができる。これにより、抵抗溶接時に流れる電流の密度を低下させ、例えば、第1パネルを複数の板体で構成した場合、複数の板体間により近い側で発熱させることができる。この結果、金属被膜と、第1パネルを構成する複数の板体とを同時に接合することができる。
さらにまた、本発明は、前記第1パネルの外表面に、メッキ処理が施されることを特徴とする。
本発明によれば、第1パネルの外表面にメッキ処理が施されるにより、第1パネルを構成する鋼板の防錆効果を得ることができる。また、従来技術のような異材接合用リベットを貫通させると、メッキ層に剥がれ等が発生し、このメッキ剥がれの補修作業が必要となり生産性を劣化させる。本発明では、外表面に形成されるメッキ層への影響が少ないため生産性を高めることができる。
さらにまた、本発明は、車両が、車体側部の上方で車両前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレールと、前記各ルーフサイドレールの車外側面を覆い車体側部の意匠面を構成する左右一対のサイドアウタパネルと、を備え、前記第1パネルは、前記ルーフサイドレールによって形成され、前記第2パネルは、前記サイドアウタパネルによって形成されることを特徴とする。
本発明によれば、他の車体部品と比較して大型部品であるサイドアウタパネルを、鉄と比較して導電性の高いアルミニウムやアルミマグネシウム合金等で構成することができ、車体の軽量化を達成することができる。また、車体の骨格部材であるルーフサイドレールを高張力鋼板で形成することができ、車体の高強度化及び軽量化を達成することができる。
本発明の異材接合方法によれば、予め、第2パネルのうち第1パネルと対向する面に、第1パネルと同じ金属材料からなる金属被膜を所定の膜厚で付着(密着)しておく。続いて、この金属被膜を、第1パネルのうち第2パネルと対向する面に当接させる。さらに、第1パネルと第2パネルとの間に金属被膜を介在させた状態で抵抗溶接することにより、第1パネルと金属被膜との間に接合部であるナゲットを形成する。この結果、本発明の異材接合方法では、金属被膜を介して第1パネルと第2パネルとを強固に接合することができる。
本発明では、鉄部材の高強度化に対応することができると共に、下穴加工を不要とすることが可能な異材接合構造及び異材接合方法を得ることができる。
(a)は、本発明の実施形態に係る異材接合構造が適用された車両の車体側部の側面図、(b)は、(a)のII−II線に沿った端面図である。 図1(b)の中の第1接合部位であるA部の部分拡大端面図である。 (a)〜(c)は、本実施形態に係る異材接合方法を示す工程図である。 サイドアウタパネルに密着した金属被膜の膜厚と密着強度との関係を示す特性図である。 ルールサイドレールの外表面にメッキ処理を施した場合を示す説明図である。 (a)〜(c)は、それぞれ、従来技術に係る接合構造を示す断面図である。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1(a)は、本発明の実施形態に係る異材接合構造が適用された車両の車体側部の側面図、図1(b)は、図1(a)のII−II線に沿った端面図、図2は、図1(b)の中の第1接合部位であるA部の部分拡大端面図である。
図1(a)及び図1(b)に示されるように、車両10は、左右のセンタピラ11、11によって支持され、車体側部の上方で車両前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレール12、12と、各ルーフサイドレール12の車外側面を覆い車体側部の意匠面を構成する左右一対のサイドアウタパネル14、14とを備えて構成されている。
なお、図1(a)及び図1(b)では、左側のルーフサイドレール12及びサイドアウタパネル14のみを図示し、右側のルーフサイドレール12及びサイドアウタパネル14の図示を省略している。
ルーフサイドレール12は、例えば、鉄等の金属材料で中空に形成され、「第1パネル」として機能する。なお、ルーフサイドレール12は、その外表面に、例えば、亜鉛等によってメッキ処理が施されることが好ましい(後記ずる図5参照)。
各ルーフサイドレール12は、車両上下方向又は略上下方向に沿って積層された複数の板体からなり、車室内側に配置されるサイドレールインナ16と、サイドレールインナ16とサイドアウタパネル14との間に位置し、サイドレールインナ16よりも車室外側に配置されるサイドレールスティフナ18とから構成されている。
各サイドアウタパネル14は、例えば、アルミニウムやアルミマグネシウム合金等からなり、ルーフサイドレール12よりも導電性の高い異種金属材料で形成され、「第2パネル」として機能する。
車両10の上部には、車両前後方向に沿って延在し、左右一対のルーフサイドレール12、12に接合されて支持されるルーフパネル20が配設されている。
図1(b)に示されるように、上側に位置するサイドアウタパネル14の車幅内側端部14aと下側に位置するルーフサイドレール12の車幅内側端部12aとの間には、第1接合部位22が設けられている。この第1接合部位22には、サイドアウタパネル14とルーフサイドレール12との間に金属被膜24(図2参照)が介装されている。
また、サイドアウタパネル14の車幅外側端部14bとルーフサイドレール12の車幅外側端部12bとの間には、第2接合部位26が設けられている。この第2接合部位26には、サイドアウタパネル14とルーフサイドレール12とを接合する金属被膜24が介装されている。
第1接合部位22及び第2接合部位26は、それぞれ、上から順に、サイドアウタパネル14、サイドレールスティフナ18、及び、サイドレールインナ16からなる3枚が積層されて一体的に接合されている。
金属被膜24は、第1パネルとして機能するルーフサイドレール12と同じ鉄等の金属材料で形成されている。また、図3(c)に示されるように、金属被膜24の最大直径D1は、後記するスポット溶接用の電極56a、56b(スポットガンの先端部)の外径D2よりも大きく設定されている(D1>D2)。
本実施形態に係る異材接合構造が適用された車体側部は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。図3(a)〜図3(c)は、本実施形態に係る異材接合方法を示す工程図、図4は、サイドアウタパネルに密着した金属被膜の膜厚と密着強度との関係を示す特性図である。
車両10の組立工程において、車体側部における第1接合部位22及び第2接合部位26をスポット溶接(抵抗溶接)によって接合する場合について説明する。なお、第1接合部位22と第2接合部位26は、それぞれ金属被膜24を介して接合される点で同じであるため、第1接合部位22を構成する、2枚の板体からなるルーフサイドレール12(サイドレールインナ16、サイドレールスティフナ18)と、単体のサイドアウタパネル14とを接合する場合について説明する。
先ず、金属被膜24を、サイドアウタパネル14のうちルーフサイドレール12と対向する面に付着(密着)する工程について説明する。
図3(a)に示されるように、サイドアウタパネル14の上面に金属被膜24を付着(密着)させる。後記する後工程でルールサイドレール12と接触する金属被膜24の面(図3(a)中における上面)は、平坦面30に形成されている。
本実施形態では、周知のコールドスプレー法を用いて、サイドアウタパネル14に金属被膜24を形成する。このコールドスプレー法を用いることで、ルーフサイドレール12と同じ金属材料で金属被膜24を構成する多数の金属粉末が高速でサイドアウタパネル14に対して衝突する。この衝突によって、金属粉末は、サイドアウタパネル14の外表面(ルーフサイドレール12と対向する面)で塑性変形しながらサイドアウタパネル14内にめり込む。このような金属粉末のアンカー効果によって、サイドアウタパネル14と金属被膜24とが強固に結合される。なお、「コールドスプレー法」とは、粉末材料を溶融温度以下の固相状態で基材へ衝突させて成膜する方法をいう。
これにより、サイドアウタパネル14と金属被膜24との界面における密着性を高めて、この界面に気泡層や空気層が形成されない、又は、形成され難い状態とすることができる。本実施形態では、このようにコールドスプレー法を用いることで、界面における電気抵抗や熱抵抗を抑制して、電気伝導性及び放熱性に優れた界面を形成することができる。なお、図4に示されるように、金属被膜24の膜厚を増大させることにより、サイドアウタパネル14と金属被膜24との密着強度を高めることができる。
続いて、図3(b)に示されるように、金属被膜24の平坦面30を、ルーフサイドレール12のうちサイドアウタパネル14と対向する面に当接させる。なお、金属被膜24をルーフサイドレール12に当接させた場合(図3(b))、金属被膜24をサイドアウタパネル14に付着した場合(図3(a))とその天地が反転している。
最後に、図3(c)に示されるように、金属被膜24の平坦面30とルーフサイドレール12との当接状態を維持したまま、ルーフサイドレール12とサイドアウタパネル14との間に金属被膜24を介在させた状態でスポット溶接する。
すなわち、上下方向に沿って相互に対向する一対の電極56a、56bでルーフサイドレール12及びサイドアウタパネル14をそれぞれ加圧挟持した状態で一対の電極56a、56b間に所定の電流を流す。このように両電極56a、56bに通電することにより、ルーフサイドレール12と金属被膜24との間に接合部であるナゲット36が形成される。このナゲット36は、積層された2枚のサイドレールスティフナ18及びサイドレールインナ16と、金属被膜24とにわたって大きく形成され、サイドレールスティフナ18及びサイドレールインナ16と金属被膜24とを溶着して一体的に強固に結合する。
なお、本実施形態では、抵抗溶接の一例としてスポット溶接を用いて説明しているが、例えば、シーム溶接を用いて接合してもよい。
本実施形態では、ルーフサイドレール12とサイドアウタパネル14との間に金属被膜24を介在させた状態で抵抗溶接した際、電極から流れた電流がサイドアウタパネル14と金属被膜24との界面に集中しこの界面に接合部が形成されることを回避することができる。同時に、サイドアウタパネル14よりも導電性が低いルーフサイドレール12と金属被膜24との間に接合部であるナゲット36を確実に形成することができる。
例えば、金属粉末が高速でサイドアウタパネル14に衝突したときの運動エネルギが熱エネルギに変換され、この熱エネルギによってサイドアウタパネル14や金属被膜24の一部が融点を超えて結合する場合もあるが、本実施形態において、サイドアウタパネル14に対する金属粉末の「密着」とは、熱作用が介在することがなく、サイドアウタパネル14と金属被膜24とが結合される態様をいう。
このように、本実施形態では、予め、サイドアウタパネル14のうちルーフサイドレール12と対向する面に、ルーフサイドレール12と同じ金属材料からなる金属被膜24を所定の膜厚で付着(密着)しておく。続いて、抵抗溶接で用いられる一対の電極56a、56b間に、上からサイドアウタパネル14、金属被膜24、ルーフサイドレール12の順序で積層配置し、サイドアウタパネル14とルーフサイドレール12との間に金属被膜24を介在させた状態で一対の電極56a、56bに通電して抵抗溶接する。その際、サイドアウタパネル14は、ルーフサイドレール12よりも導電性が高いため、導電性の低い金属被膜24とルーフサイドレール12との間で最も電気抵抗を高めて発熱させ、接合部であるナゲット36を形成することができる。
従って、本実施形態では、サイドアウタパネル14に密着して形成される金属被膜24を、この金属被膜24と同種の金属材料からなるルーフサイドレール12に対して抵抗溶接によって強固に接合することができる。この結果、本実施形態では、金属被膜24を介在させてサイドアウタパネル14とルーフサイドレール12とを強固に接合することができる。
本実施形態では、特許文献1に開示された従来技術のように金属被膜24を貫通させることが不要となり、例えば、ルーフサイドレール12を高強度材とした場合、具体的には、引張強度が980MPa以上の鉄製高強度材にも対応することができる。
また、本実施形態では、サイドアウタパネル14に対して金属被膜24を密着した場合であっても、サイドアウタパネル14に貫通孔(下穴)が形成されることがなく、貫通孔(下穴)を必要としない。このため、本実施形態では、下穴による水の進入がなく、別途シール材を設けなくても電蝕(電気化学的腐蝕)の発生を防止することができる。これにより、製造コストを低減することができる。
さらに、本実施形態では、車体組立ラインとは別個のラインで、サイドアウタパネル14に対して予め金属被膜24を密着させることができる。これにより、車体組立ラインでは、この金属被膜24とルーフサイドレール12とを抵抗溶接するだけでよく、生産性を高めることができる。
さらにまた、本実施形態では、サイドアウタパネル14に対して金属被膜24を付着した際、金属被膜の上面に平坦面30が形成される(図3(a)参照)。この金属被膜24の平坦面30と対向するサイドアウタパネル14側の被結合面も平坦面に形成される。この結果、本実施形態では、抵抗溶接時の電流が安定して接合部であるナゲット36へ流れるため、ナゲット36を安定して形成することができる。換言すると、金属被膜24の上面を平坦面30とすることで、抵抗溶接時に電極からの安定した給電経路が形成され、溶接不良を回避して安定したナゲット36を確保することができる。
さらにまた、本実施形態では、図3(c)に示されるように、金属被膜24の最大直径D1を、スポット溶接用の電極56a、56b(スポットガンの先端部)の外径D2よりも大きく設定することで、例えば、金属被膜24とスポット溶接用の電極56a、56bとを同径とした場合と比較して、抵抗溶接するときの金属被膜24とルーフサイドレール12との接触面積を拡大することができる。
これにより、抵抗溶接時に流れる電流の密度を低下させ、ルーフサイドレール12を構成するサイドレールインナ16及びサイドレールスティフナ18間により近い側でナゲット36を形成することができる。この結果、本実施形態では、金属被膜24と、ルーフサイドレール12を構成するサイドレールインナ16及びサイドレールスティフナ18とを同時に接合することができる。
さらにまた、本実施形態では、スポット溶接が、抵抗溶接の中でも溶接のための時間(タクト)が比較的短く、溶接安定性が高いため、生産性を向上させることができる。また、スポット溶接は、車体組立ラインで従来から一般的に用いられており、新規の溶接設備等を設ける必要がなく、新たな設備投資を抑制することができる。
図5は、ルールサイドレールの外表面にメッキ処理を施した場合を示す説明図である。
さらにまた、本実施形態では、ルーフサイドレール12の外表面に形成されるメッキP(図5参照)により、ルーフサイドレール12を構成する鋼板の防錆効果を得ることができる。また、従来技術のようにリベットを貫通させると、メッキ層に剥がれ等が発生し、このメッキ剥がれの補修作業が必要となり生産性を劣化させる。本実施形態では、外表面に形成されるメッキ層への影響が少ないため生産性を高めることができる。
さらにまた、本実施形態では、他の車体部品と比較して大型部品であるサイドアウタパネル14を、鉄と比較して導電性の高いアルミニウム、アルミマグネシウム合金等で構成することができ、車体の軽量化を達成することができる。また、車体の骨格部材であるルーフサイドレール12を高張力鋼板で形成することができ、車体の高強度化及び軽量化を達成することができる。
10 車両
12 ルーフサイドレール(第1パネル)
14 サイドアウタパネル(第2パネル)
24 金属被膜
30 平坦面
36 ナゲット
56a、56b 電極(スポットガンのガン先端部)
P メッキ

Claims (8)

  1. 金属材料で形成される第1パネルと、
    前記第1パネルよりも導電性が高い異種金属材料で形成される第2パネルと、
    前記第1パネルと同じ金属材料で形成されると共に、前記第2パネルのうち前記第1パネルと対向する面に付着する金属被膜と、
    を備え、
    前記第1パネルと前記第2パネルとの間に前記金属被膜を介在させた状態で抵抗溶接されることにより、前記第1パネルと前記金属被膜との間に接合部であるナゲットが形成されることを特徴とする異材接合構造。
  2. 請求項1記載の異材接合構造において、
    前記金属被膜は、コールドスプレー法により、高圧噴射された金属粉末が前記第2パネルに衝突して該第2パネルの表面にめり込んで密着し、金属粉末が堆積して形成されることを特徴とする異材接合構造。
  3. 請求項2記載の異材接合構造において、
    前記第2パネルの面に密着した前記金属被膜は、前記第1パネルと対向する面が平坦面に形成されることを特徴とする異材接合構造。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の異材接合構造において、
    前記抵抗溶接は、スポット溶接であることを特徴とする異材接合構造。
  5. 請求項4記載の異材接合構造において、
    前記金属被膜の最大直径は、スポット溶接用のスポットガンの先端部の外径よりも大きく設定されることを特徴とする異材接合構造。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の異材接合構造において、
    前記第1パネルの外表面には、メッキ処理が施されることを特徴とする異材接合構造。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか1項記載の異材接合構造において、
    車両は、車体側部の上方で車両前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレールと、
    前記各ルーフサイドレールの車外側面を覆い車体側部の意匠面を構成する左右一対のサイドアウタパネルと、を備え、
    前記第1パネルは、前記ルーフサイドレールによって形成され、
    前記第2パネルは、前記サイドアウタパネルによって形成されることを特徴とする異材接合構造。
  8. 金属材料で形成される第1パネルと、前記第1パネルよりも導電性が高い異種金属材料で形成される第2パネルと、を前記第1パネルと同じ金属材料で形成される金属被膜を介在して接合する異材接合方法であって、
    前記第2パネルのうち前記第1パネルと対向する面に前記金属被膜を形成する工程と、
    前記工程で形成された前記金属被膜を、前記第1パネルのうち前記第2パネルと対向する面に当接させる工程と、
    前記第1パネルと前記第2パネルとの間に前記金属被膜を介在させた状態で抵抗溶接することにより、前記第1パネルと前記金属被膜との間に接合部であるナゲットを形成する工程と、
    を有することを特徴とする異材接合方法。
JP2016565737A 2014-12-25 2014-12-25 異材接合構造及び異材接合方法 Pending JPWO2016103376A1 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/084222 WO2016103376A1 (ja) 2014-12-25 2014-12-25 異材接合構造及び異材接合方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2016103376A1 true JPWO2016103376A1 (ja) 2017-07-13

Family

ID=56149473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016565737A Pending JPWO2016103376A1 (ja) 2014-12-25 2014-12-25 異材接合構造及び異材接合方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10220885B2 (ja)
JP (1) JPWO2016103376A1 (ja)
CN (1) CN107107247A (ja)
DE (1) DE112014007290T5 (ja)
WO (1) WO2016103376A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016031964A1 (ja) * 2014-08-29 2016-03-03 新日鐵住金株式会社 接合構造
US10724561B2 (en) * 2015-10-30 2020-07-28 National Research Council Of Canada Joined incompatible metallic parts and method of joining
JP2018149828A (ja) * 2017-03-09 2018-09-27 トヨタ自動車株式会社 車両上部構造
JP6575015B2 (ja) * 2017-07-07 2019-09-18 本田技研工業株式会社 車体構造
JP7066551B2 (ja) * 2018-06-29 2022-05-13 本田技研工業株式会社 接合装置及び接合方法
DE102018211566A1 (de) * 2018-07-12 2020-01-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Werkzeug und Verfahren zum Verpressen eines Hilfsfügeelements mit einem separat von dem Hilfsfügeelement ausgebildeten Werkstück, insbesondere zum Herstellen eines Kraftfahrzeugs
JP7123674B2 (ja) * 2018-07-20 2022-08-23 株式会社神戸製鋼所 異材接合構造体の製造方法及び異材接合構造体
JP7028735B2 (ja) * 2018-07-19 2022-03-02 株式会社神戸製鋼所 異材接合構造体の製造方法及び異材接合構造体
WO2020017420A1 (ja) * 2018-07-19 2020-01-23 株式会社神戸製鋼所 異材接合構造体の製造方法及び異材接合構造体
JP2020131271A (ja) * 2019-02-25 2020-08-31 株式会社神戸製鋼所 異種金属接合体の製造方法及び異種金属接合体
JP7120970B2 (ja) * 2019-07-18 2022-08-17 株式会社神戸製鋼所 異種金属接合体の製造方法及び異種金属接合体
DE102021106365A1 (de) 2021-03-16 2022-09-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Fügen von Bauteilen sowie Bauteilverbindung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0663764A (ja) * 1992-08-11 1994-03-08 Nippon Steel Corp 異種金属接合方法及び溶接電極
JPH08267254A (ja) * 1995-03-28 1996-10-15 Honda Motor Co Ltd 異種部材の抵抗溶接方法
JP2011233273A (ja) * 2010-04-23 2011-11-17 Nhk Spring Co Ltd 導電部材及びその製造方法
JP2012045555A (ja) * 2010-08-24 2012-03-08 Nippon Steel Corp スポット溶接用電極
JP2012144213A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Mazda Motor Corp 異種金属材の接合端部構造およびその製造方法
JP2013180701A (ja) * 2012-03-02 2013-09-12 Honda Motor Co Ltd グラブレールの取付部構造

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729463A (en) 1995-09-01 1998-03-17 Ulsab Trust Designing and producing lightweight automobile bodies
DE10163709B4 (de) * 2001-12-21 2006-05-24 Arvinmeritor Gmbh Modulartiges Fahrzeugdach
JP4273922B2 (ja) 2003-10-20 2009-06-03 三菱自動車工業株式会社 車体部材の接合構造
DE102004003909B4 (de) * 2004-01-27 2010-09-09 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Pressschweißverfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer Bleche oder Profilteile, insbesondere eines Karosseriesegments, dessen Verwendung sowie Karosseriesegment
JP4303629B2 (ja) 2004-04-02 2009-07-29 本田技研工業株式会社 異種材料の抵抗溶接方法、アルミニウム合金材および異種材料の抵抗溶接部材
US20070295704A1 (en) * 2004-12-20 2007-12-27 Gm Global Technology Operations, Inc. Additives for improved weldable composites
US7624910B2 (en) * 2006-04-17 2009-12-01 Lockheed Martin Corporation Perforated composites for joining of metallic and composite materials
US8525066B2 (en) * 2008-06-04 2013-09-03 GM Global Technology Operations LLC Electrode for spot welding
JP5117286B2 (ja) * 2008-06-06 2013-01-16 本田技研工業株式会社 抵抗溶接方法及び溶接構造体
JP5704798B2 (ja) 2009-03-11 2015-04-22 株式会社神戸製鋼所 異材接合方法
US9085327B2 (en) * 2009-06-10 2015-07-21 Ford Global Technologies, Llc Vehicle roof reinforcement
JP2013072093A (ja) 2011-09-26 2013-04-22 Toyota Motor Corp 異種の金属部材の接続構造
JP6048458B2 (ja) * 2014-07-25 2016-12-21 トヨタ自動車株式会社 車両用パネル接合構造
US10501827B2 (en) * 2014-09-29 2019-12-10 The United Statesd of America as represented by the Secretary of the Army Method to join dissimilar materials by the cold spray process

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0663764A (ja) * 1992-08-11 1994-03-08 Nippon Steel Corp 異種金属接合方法及び溶接電極
JPH08267254A (ja) * 1995-03-28 1996-10-15 Honda Motor Co Ltd 異種部材の抵抗溶接方法
JP2011233273A (ja) * 2010-04-23 2011-11-17 Nhk Spring Co Ltd 導電部材及びその製造方法
JP2012045555A (ja) * 2010-08-24 2012-03-08 Nippon Steel Corp スポット溶接用電極
JP2012144213A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Mazda Motor Corp 異種金属材の接合端部構造およびその製造方法
JP2013180701A (ja) * 2012-03-02 2013-09-12 Honda Motor Co Ltd グラブレールの取付部構造

Also Published As

Publication number Publication date
CN107107247A (zh) 2017-08-29
US20170349221A1 (en) 2017-12-07
WO2016103376A1 (ja) 2016-06-30
DE112014007290T5 (de) 2017-09-07
US10220885B2 (en) 2019-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016103376A1 (ja) 異材接合構造及び異材接合方法
JP6383434B2 (ja) 異材接合構造及び異材接合方法
US9012029B2 (en) Method of bonding panels of dissimilar material and bonded structure
JP4971821B2 (ja) 鋼材とアルミニウム材との異材接合方法
US10376984B2 (en) Conical shaped current flow to facilitate dissimilar metal spot welding
CN110382156B (zh) 异种材料接合体的制造方法及异种材料接合体
JP7271111B2 (ja) 多材料自動車構造のためのuam抵抗スポット溶接継手トランジション
JP2009285678A (ja) 鋼材と軽合金材との異材接合方法および異材接合体、鋼材との異材接合用軽合金材、鋼材と軽合金材との異材接合用リベット。
US10857618B2 (en) Improving mechanical performance of Al-steel weld joints by limiting steel sheet deformation
US10611125B2 (en) Method for joining dissimilar metals and articles comprising the same
JP7261167B2 (ja) 溶射された中間層を用いた溶接できない金属の抵抗溶接
JP4185930B2 (ja) 異材接合体
JP2014104502A (ja) 異材接合体用構造体の製造方法及び異材接合体の製造方法
JP2012152789A (ja) 異種金属板の重ね電気抵抗ろう付による接合方法およびそれによるろう付継手
JP2008284570A (ja) 異種金属の接合方法及び接合装置
US20180361498A1 (en) Welding methods including formation of an intermediate joint using a solid state welding process
US20190329348A1 (en) Welding methods for joining light metal and high-strength steel using solid state and resistance spot welding processes
JP2009226425A (ja) 異種板材のスポット溶接方法
JP2012000652A (ja) 異種金属の接合体および異種金属接合体の製造方法
JP6094440B2 (ja) 異種金属材料の抵抗溶接方法及び車両用部品
JP4962907B2 (ja) 異種金属の接合方法及び接合構造
US20200324358A1 (en) Welding of dissimilar materials with features in faying surface
JP7485912B2 (ja) 継手構造の製造方法、継手構造、及び自動車部品
JP2009072812A (ja) 鉄−アルミニウム材料の溶接方法及び鉄−アルミニウム接合部材
JP2008184024A (ja) 車体パネルの結合部の構造

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171017

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180515

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20181225