WO2007063646A1

WO2007063646A1 - 異材接合体

Info

Publication number: WO2007063646A1
Application number: PCT/JP2006/320374
Authority: WO
Inventors: Masao Kinefuchi; Katsushi Matsumoto; Wataru Urushihara; Mikako Takeda; Toru Hashimura; Koji Fukumoto
Original assignee: Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2007-06-07

Abstract

　鋼材とアルミニウム材との接触状態が安定で、多数の連続打点を可能とし、十分な継手強度あるいは接合強度を有する、異材接合体を提供する。本発明は、アルミニウム合金材と鋼材とを互いにスポット溶接にて接合した異材接合部を有する異材接合体であって、アルミニウム合金材及び鋼材は、各々板厚が３mm以下であり、異材接合部は、鋼材及びアルミニウム合金材が、合計で三枚以上積層された異材積層体に対してスポット溶接がなされている。異材積層体は、鋼材が二枚以上互いに重ね合わされた上で、アルミニウム合金材に対して積層されたものであってもよい。また、異材積層体は、鋼材をアルミニウム合金材の間に挟み込んだ形で互いに重ね合わされたものであってもよい。

Description

異材接合体

技術分野

[0001] 本発明は、自動車、鉄道車両などの輸送分野、機械部品、建築構造物等の構造部材などとして好適で、特に、自動車用車体などの組立工程の際に必要となる、アルミニゥム合金材と鋼材との異材接合体に関する。

背景技術

[0002] アルミニウム合金材 (純アルミニウムおよびアルミニウム合金を総称：板、形材、鍛造材、铸造材などを含む)を、鋼材 (鋼板、鋼型材、条鋼、などを含む)との、異種金属部材同士の接合体 (異材接合体)に適用することができれば、自動車などの構造材として、車体の軽量ィ匕等に著しく寄与することができる。

[0003] このため、自動車車体における鋼材とアルミニウム材とを溶接接合した異材接合体として、例えば、以下の例が知られ、また採用されている。

(1)ドアビーム (アルミニウム合金中空形材製補強材)と鋼製ドアパネル。

(2)鋼製センターピラーやサイドシルなどの鋼製パネル構造体内へのアルミニウム合金中空形材補強。

(3)鋼製パンパやサイドメンバとアルミニウム合金中空形材製バンパスティやクラッシャブノレボックス。

(4)フードやドアなどの大型パネルにおける鋼製パネル構造体のインナパネルかァゥタパネルのアルミニウム合金板化。

(5)アルミニウム合金板製のルーフパネルと鋼製のサイドメンバァウタや鋼製のルーフサイドレール。

[0004] また、これら、アルミニウム合金材と鋼材との異材接合体を、スポット溶接できれば、自動車用車体などの組立工程の際に、鋼材のみを使用した自動車用車体のスポット溶接工程がそのまま使用できる、大きな利点がある。特に、大きな異材接合面積 (長ぃ異材接合長さ）を有する異材接合体、例えば、アルミニウム合金板を成形したパネルと、鋼板を成形したパネルとの異材接合体 (異材接合パネル)を、スポット溶接できれば、この利点が大きい。

[0005] しかし、鋼材とアルミニウム材とを溶接接合する場合、接合部に脆い金属間化合物が生成しやすいために、信頼性のある高強度を有する接合部 (接合強度)を得ることは非常に困難であった。したがって、従来では、これら異材接合体の接合には、ボルトゃリベット等、あるいは接着剤を併用した接合がなされている。このため、前記した自動車用車体構造物などの組立工程の効率が低下し、また、接合継手の信頼性、コスト等の問題もある。

[0006] そこで、従来より、これら異材接合体のスポット溶接法について多くの検討がなされてきている。例えば、アルミニウム材と鋼材の間に、アルミニウム—鋼クラッド材をインサートする方法が提案されている (特許文献 1〜6参照)。また、鋼材側に融点の低い金属をめつきしたり、インサートしたりする方法が提案されている（特許文献 7〜9参照 )。更に、アルミニウム材と鋼材の間に絶縁体粒子を挟む方法 (特許文献 10参照)や、部材に予め凹凸を付ける方法 (特許文献 11参照)なども提案されてヽる。

[0007] 更に、アルミニウム材の不均一な酸ィ匕膜を除去した後、大気中で 200〜450。C、 8 時間までの加熱を行って均一な酸化膜を形成し、アルミニウム表面の接触抵抗が高められた状態で、アルミニウム鋼 2層の複層鋼板をインサート材に用いてスポット溶接する方法も提案されて!ヽる (特許文献 12参照)。

[0008] また、これら高価なクラッド材またはインサート材を用いることなぐ異種材料を確実にかつ高強度に接合できるスポット溶接方法として、鋼板同士の間にアルミニウム板を挟み込んで、三層あるいは四層、六層など多層に重ねることが開示されている（特許文献 13、 14、 15参照)。

[0009] この技術では、これら多層の重ね部を一対の電極で挟持し、電極間に大電流を短時間流して、スポット溶接域力アルミニウム板の溶融部を排除してしまう。この結果、溶接部としては、アルミニウム板を介さずに、鋼板同士を直接的に接合させ、接合界面に金属間化合物が生成するのを抑えるものである。そして、この実施の形態として、鋼板の端縁部をヘミングカ卩ェにより曲げ返すと同時に、この曲げ返し片と鋼板との間にアルミ板を挟み込み、この三層の重ね部をスポット溶接する例などが開示されている。特許文献 1：特開平 4— 55066公報

特許文献 2 :特開平 4— 127973公報

特許文献 3：特開平 4— 253578公報

特許文献 4：特開平 5 - 111778公報

特許文献 5：特開平 6— 63763号公報

特許文献 6：特開平 7— 178563号公報

特許文献 7：特開平 4— 251676号公報

特許文献 8：特開平 7— 24581号公報

特許文献 9：特開平 4 14383号公報

特許文献 10：特開平 5— 228643号公報

特許文献 11：特開平 9 174249号公報

特許文献 12 :特開平 6— 63763号公報

特許文献 13：特開平 7— 328774号公報

特許文献 14:特開平 9 155561号公報

特許文献 15：特開 2003 - 236673号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 確かに、これら従来技術でも、スポット溶接による継手の接合強度の向上効果は認められる。しかし、これら鋼材とアルミニウム材とを溶接接合した異材接合体 (あるいは異材溶接継手)を自動車などの構造部材に適用することを考えると、自動車の衝突時などに負荷される大荷重 (応力）に対する継手強度が必要である。これに対する十分な継手強度あるいは接合強度を、これら従来技術では、未だ得られていない。この結果、鋼材とアルミニウム材とのスポット溶接は、自動車などの構造部材に、未だ実用化されていない。

[0011] また、これら従来技術には、スポット溶接における電極寿命が低いという大きな問題がある。鋼材とアルミニウム材とを溶接接合する場合、アルミニウム材側を溶解させて接合するために、通常、溶接電流は鋼材同士の溶接電流よりも高くする。このため、ナゲットの成長とともに、チリ（散り）が発生しやすくなり、ナゲットが安定ィ匕しないという大きな問題がある。

[0012] ナゲットが安定ィ匕しな、ことは、特に、大きな異材接合面積 (長、異材接合長さ)を有する異材接合パネルなど、多数の連続打点の際に、打点毎の電極の鋼材とアルミユウム材との接触状態が変化し、安定しないことにつながる。したがって、これらの問題点が、これら従来技術では、例え、少ない打点数では、十分な継手強度あるいは接合強度を得られたとしても、多数の連続打点の際には、十分な継手強度あるいは接合強度が、未だ得られて!/、な!、原因ともなって、た。

[0013] 更に、異材接合体のスポット溶接にお!ヽては、上記、鋼材とアルミニウム材との接触状態が変化して、安定しないことは、電極寿命を著しく低下させることにつながる。

[0014] これらの傾向は、鋼板表面に電気亜鉛めつきや溶融亜鉛合金化めつきが施されている、亜鉛めつき鋼板 (亜鉛めつき鋼材)の場合に著しい。そして、自動車車体用には、この種亜鉛めつき鋼板が周知の通り汎用されている。したがって、この点も、前記した、鋼材とアルミニウム材とのスポット溶接が、自動車などの構造部材で未だ実用化されていない大きな要因となっていた。例えば、前記特許文献 13〜15などでは、亜鉛めつき鋼板も適用可能としているものの、その実施例において、実際に亜鉛めつき鋼板を適用して裏付けて、る例は無、。

[0015] この点は、前記特許文献 13〜 15でも同様で、スポット溶接域力もアルミニウム板の溶融部を短時間に排除するだけの大電流を短時間に使用するため、通常のスポット溶接に比較してチリが非常に大きぐまた、多数の連続打点の際には、打点毎の電極の鋼材とアルミニウム材との接触状態が大きく変化しやすぐ安定しない。さらに、大電流ゆえのコストの問題も抱えており、多数の連続打点には不適である。しかも、これら特許文献 13〜 15でも亜鉛めつき鋼板も適用可能としているものの、その実施例にお、て、実際に亜鉛めつき鋼板を適用して裏付けて、る例は無、。

[0016] このため、本発明は、例え亜鉛めつき鋼材を使用した場合でも、あるいは裸の鋼材を使用した場合でも、鋼材とアルミニウム材との接触状態が安定で、多数の連続打点を可能とし、十分な継手強度あるいは接合強度を有する、異材接合継手および異材接合パネルを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 [0017] 上記目的を達成するため、本発明は、アルミニウム合金材と鋼材とを互いにスポット溶接にて接合した異材接合部を有する異材接合体であって、前記アルミニウム合金材及び鋼材は、各々板厚が 3mm以下であり、前記異材接合部は、鋼材及びアルミ- ゥム合金材が、合計で三枚以上積層された異材積層体に対してスポット溶接がなされて、ることを特徴とする異材接合体である。

[0018] 前記異材積層体は、前記鋼材が二枚以上互いに重ね合わされた上で、アルミ-ゥム合金材に対して積層されたものであってもよい。

[0019] また、前記異材積層体は、前記鋼材を前記アルミニウム合金材の間に挟み込んだ形で互いに重ね合わされたものであってもよ!/、。

[0020] 前記アルミニウム合金材と鋼材とは、板であってもよ、し、成形パネルであってもよい。

[0021] 前記アルミニウム合金材は、押出形材であってもよい。

[0022] 前記鋼材は、高張力鋼であってもよ、し、亜鉛めつき鋼材であってもよ!/、。

発明の効果

[0023] 前記した通り、アルミニウム合金材と鋼材との異材接合体を、従来のスポット溶接で得ようとして、溶接条件側を工夫しても、多数の連続打点の際に、打点毎の電極の鋼材とアルミニウム材との接触状態が変化し、安定しな、。

[0024] このため、異材接合体を、スポット溶接しょうとする場合には、アルミニウム合金板乃至パネルの単板（1枚）と、鋼板乃至パネルの単板（1枚）とを、重ね合わせてスポット溶接することが常識であった。

[0025] しかし、このような重ね合わせ方では、鋼材とアルミニウム材との界面温度を高めることができず、スポット溶接における短時間の大電流化など、入熱量を著しく高める必要が生じ、アルミニウム材側の飛散 (チリの発生)など、新たな問題を生じていた。

[0026] また、特許文献 13のように、接合界面に金属間化合物が生成するのを抑える観点力は、鋼板同士の間にアルミニウム板を挟み込んだとしても、短時間の大電流によつて、アルミニウム板に入熱が集中する。このため、溶接部のアルミニウム板が溶融、飛散して、接合部から排除され、異材接合とはならず、アルミニウム板を介さずに、鋼板同士を直接的に接合させることとなってしまう。 [0027] これに対して、本発明者らは、逆転の発想により、アルミニウム合金材に対して、鋼材を 2枚以上互いに重ね合わせた上で、アルミニウム合金材に対して積層した、 3枚重ね以上の異材積層体とすれば、常識に反して、スポット溶接部の接合強度が高くなることを知見した。

[0028] そして、この 3枚重ね以上の異材積層体におけるスポット溶接性向上の傾向は、これも常識に反して、従来は、裸の鋼板よりも、スポット溶接性が悪いとされていた、亜鉛めつき鋼板 (亜鉛めつき鋼材)の場合に特に良好であることが確認された。即ち、常識に反して、亜鉛めつき鋼板 (亜鉛めつき鋼材)の 2枚以上の積層の方が、裸の鋼板同士の 2枚以上の積層の場合よりも、スポット溶接性が向上する。

[0029] これによつて、多数連続打点のスポット溶接の際にも、異材接合体の、十分な継手強度あるいは接合強度が得られる。また、打点毎の電極の鋼材とアルミニウム材との接触状態が安定し、電極寿命が著しく向上し、多数連続打点の効率の良いスポット溶接が保証される。

[0030] この理由は、亜鉛めつき鋼材を 2枚以上互いに重ね合わせることによって、スポット溶接時の抵抗発熱量が増し、鋼材とアルミニウム材との界面温度、特に鋼材の温度力アルミニウムの溶融温度を越えて著しく高くなるためと推考される。これによつて、アルミニウムの鋼との界面での拡散速度が著しく速くなり、鋼側にアルミニウムが拡散して、良好な接合状態がいち早く確保されるためと推考される。また、亜鉛めつき鋼板の場合、融点の差により亜鉛めつき層が先行して溶融する力その結果、界面における熱分布を均一化する効果があると考えられる。これら 2つの複合効果により、亜鉛めつき鋼材の 2枚以上の積層の方が、裸の鋼板同士の 2枚以上の積層の場合よりも、スポット溶接性が向上するものと推考される。

[0031] このため、本発明は、鋼材とアルミニウム材との接触状態が安定で、多数の連続打点を可能とし、十分な継手強度あるいは接合強度を有する、異材接合体を提供できる。したがって、鋼材とアルミニウム材との異材接合のスポット溶接の、自動車などの構造部材での実用化に道を拓くものである。

[0032] また、本発明者らは、アルミニウム合金材で鋼材を挟み込んだ形で互いに重ね合わせた異材積層体とすれば、常識に反して、スポット溶接部の接合強度が高くなることを知見した。

[0033] そして、この異材積層体におけるスポット溶接性向上の傾向は、これも常識に反して、従来は、裸の鋼板よりも、スポット溶接性が悪いとされていた、亜鉛めつき鋼板 (亜鉛めつき鋼材)の場合にも良好であることが確認された。

[0034] この理由は、鋼材をアルミニウム合金材で挟み込んだ形で重ね合わせることによつて、スポット溶接時の鋼材側の抵抗発熱の逃げ場がなぐ鋼材とアルミニウム材との界面温度、特に鋼材の温度が、アルミニウムの溶融温度を越えて高くなるためと推考される。これによつて、アルミニウムの鋼との界面での拡散速度が著しく速くなり、鋼側にアルミニウムが拡散して、良好な接合状態がいち早く確保されるためと推考される。また、亜鉛めつき鋼板の場合、融点の差により亜鉛めつき層が先行して溶融するが、その結果、界面における熱分布を均一化する効果があると考えられる。

[0035] このように、本発明は、鋼材をアルミニウム合金材で挟み込んだ形で、スポット溶接時の抵抗発熱の逃げ場を無くし、鋼材とアルミニウム材との界面温度を高くする。これによって、鋼材とアルミニウム材との十分な継手強度ある、は接合強度を有する異材接合体を提供できる。したがって、鋼材とアルミニウム材との異材接合のスポット溶接の、自動車などの構造部材での実用化に道を拓くものである。

図面の簡単な説明

[0036] [図 1]本発明異材接合体の異材接合部分の基本的な態様を示す断面図。

[図 2]本発明異材接合体の異材接合部分の別の基本的な態様を示す断面図。

[図 3]ルーフパネルとサイドメンバとを接合する態様を示す断面図。

[図 4]フードやドアなどの大型パネル構造体を接合する態様を示す断面図。

[図 5]実施例にて製作した異材接合体を示す斜視図。

[図 6]図 5の接合部を拡大して示す平面図。

[図 7]本発明異材接合体の異材接合部分の基本的な態様を示す断面図。

[図 8]ルーフパネルでの異材接合例を示す断面図。

[図 9]フードでの異材接合例を示す断面図。

[図 10]実施例における十字引張試験の態様を示す斜視図。

符号の説明 [0037] 1、 10、 11 :ァノレミニゥム合金材

2、 20、 21 :鋼材

3、 30、 31 :鋼材

4 :溶接部

5 :電極

6 :切欠き

101、 110、 111 :アルミニウム合金材、

102、 120、 121 :鋼材、

103、 130、 131 :アルミニウム合金材、

104 :溶接部

105 :電極

発明を実施するための最良の形態

[0038] 以下に、本発明の実施態様と、本発明の各要件の限定理由とを具体的に説明する

[0039] <第 1実施形態 >

図 1、 2に、本発明の第 1実施形態に係る異材接合体における、異材接合部分の基本的な態様を各々示す。図 1、 2において、 1はアルミニウム合金材、 2、 3は各々鋼材、 4はスポット溶接部、 5、 5はスポット溶接用電極を示す。

[0040] 先ず、図 1では、鋼材 2、 3を互いに重ね合わせて二枚とした上で、更にアルミ-ゥム合金材 1の 1枚と積層して、異材同士を 3層乃至 3枚重ね合わせた態様を示している。鋼材 2、 3の互いの重ね合わせは、鋼材の板厚が 3mm以下の薄板であることを前提に、通常の条件範囲でスポット溶接可能であれば、二枚でなくとも、三枚以上の多層に積層しても良い。アルミニウム合金材の方も、 3mm以下の板厚であることを前提に、通常の条件範囲でスポット溶接可能であれば、一枚でなくとも、二枚以上の多層に積層しても良い。

[0041] これに対して、図 2では、比較のために、従来のように、アルミニウム合金材 1を、鋼材 2、 3で図の上下方向（方向は問わず左右でも可)から挟み込んだ形で、鋼材 2、 3 を二重に積層し、異材同士を 3層乃至 3枚重ね合わせた態様を示している。 [0042] 図 1、 2とも、スポット溶接自体は、これら異材同士を 3層乃至 3枚重ね合わせた上で、スポット溶接用電極 5、 5が、これら異材同士の積層体を挟み込んでスポット溶接（打点）する。図 1、 2では、右方向の矢印で示すように、このスポット溶接が連続的に（連続した打点にて)行なわれる。

[0043] しかし、図 1の本発明態様では、スポット溶接用電極 5、 5により、加圧しつつ通電することにより、二重に積層された鋼材 2、 3同士の間、あるいは、鋼材 2、 3とアルミ-ゥム合金材 1との界面力複合して抵抗発熱する。このため、鋼材 2とアルミニウム合金材 1との界面温度が 1000°Cを越えて高くなるものと推測される。この界面温度は、ァルミ-ゥム合金材 1の溶融温度約 700°Cに比して著しく高い。これによつて、アルミ- ゥム合金材 1の鋼材 2との界面での拡散速度が著しく速くなり、鋼材 2側にアルミニゥムが拡散して、良好な接合状態がいち早く確保される。

[0044] 同時に、アルミニウム合金材 1と鋼材 2とだけではなぐ二重に積層された鋼材 2、 3 同士も、スポット溶接時の抵抗発熱量が前記のように高いために、良好に溶融接合される。これらの結果、アルミニウム合金材 1と鋼材 2同士、鋼材 2、 3同士が良好にスポット接合される。これらは、多数の連続打点の際にも、打点毎の電極の鋼材とアルミ- ゥム材との接触状態を極めて安定させ、異材接合体の、十分な継手強度あるいは接合強度が得られるとともに、電極寿命が著しく向上する。

[0045] これに対して、図 2の比較例態様では、鋼材 2、 3同士の間での抵抗発熱が無い。このため、鋼材 2、 3とアルミニウム合金材 1との界面では、スポット溶接時の抵抗発熱量が増加しない。このため、鋼材 2とアルミニウム合金材 1との界面温度力アルミ-ゥム合金材 1の溶融温度約 700°Cを越えて、著しく高くはなり難い。この結果、アルミ- ゥム合金材 1の鋼材 2との界面での拡散速度が遅くなり、接合状態が良好とはならないものと推測される。

[0046] (鋼材）

本発明で使用する鋼材は、例えば、熱間圧延鋼板、冷間圧延鋼板 (SPCC鋼板）などの軟鋼あるいは高張力鋼の板ゃ条鋼 (条、線、棒、管など）、これに亜鉛メツキなどの表面処理を施した鋼材、またはステンレス鋼板など、抵抗スポット溶接可能な鋼材であるならば、ずれでもよ!/、。ただ自動車車体などの軽量化と高強度化の両方が求められる場合には、高張力鋼を用いることが好ましい。本発明では前記した通り、亜鉛めつき鋼板の場合であっても、あるいは裸の鋼板の場合であっても、多数の連続打点のスポット溶接が可能となるため、これら広範な種類、あるいは汎用されている鋼材が使用可能である。

[0047] (アルミニウム合金材）

本発明で使用するアルミニウム合金材は、熱間圧延板、冷間圧延板、中空あるいはソリッドの押出形材、鍛造材、铸造材が適宜使用できる。アルミニウム合金材は、純アルミニウムでもよいが、自動車車体などとして、軽量化と高強度化、あるいは高成形性、溶接性などの要求特性が特に求められる場合には、このような特性に優れたァルミ-ゥム合金を選択する。例えば、成形性の良い A1— Mn系（3000系）合金、成形性や溶接性の良い Al—Mg系（5000系）合金、強度の高い Al—Mg— Si系（6000 系)合金などが例示される。

[0048] (板厚）

本発明では、上記鋼材やアルミニウム材の形状にかかわらず、異材接合部における、これらの厚みを板厚と称する。本発明では、異材接合部における鋼材の板厚としては 3. Omm以下、アルミニウム材の板厚としては 3. Omm以下とする。例えば、異材接合部が鋼材やアルミニウム材の各フランジ部 (接合用フランジ）の場合には、これらの各フランジ部の板厚を上記板厚とする。但し、これら異材接合部である各フランジ部以外の本体部分では、鋼材やアルミニウム材の板厚をフランジ部と同じ板厚としても良ぐまた、フランジ部と違う板厚としても良い。

[0049] 異材接合部における鋼材が 3. Ommを越えた場合や、アルミニウム材の板厚が 3.

Ommを越えた場合、後述する通常のスポット溶接条件においては、前記した複合抵抗発熱量が大きくなり過ぎる。このため、アルミニウム合金材 1が溶融して、鋼材 2、 3 との界面に脆い金属間化合物を形成しやすくなり、特に、アルミニウム合金材 1が鋼材 2、 3に対して拡散接合されに《なる。また、散りの発生も多くなる。

[0050] この結果、異材接合体の、十分な継手強度あるいは接合強度が得られ難ぐ多数の連続打点の際に、打点毎の電極の鋼材とアルミニウム材との接触状態が安定せず、電極寿命も著しく低下する。 [0051] (スポット溶接条件）

本発明方法で用いる抵抗スポット溶接に際しては、殊更、高電流、高加圧力にする必要は無ぐ通常のアルミニウム合金材側に合わせた、鋼材同士よりは高電流側の、通常のスポット溶接条件が選択される。好適な電流、時間は、 8〜30kAの電流 (電極 5、 5間の電流)を、アルミニウム材の板厚 t (mm)との関係で、 400 X t msec以下の通電時間で流すことが好ま、。

[0052] スポット溶接条件が、 30kAを越えて、高電流となり過ぎた場合、前記した複合抵抗発熱量が大きくなり過ぎる。このため、特に、アルミニウム合金材 1が溶融しやすくなる。この結果、アルミニウム合金材 1がスポット溶接域から除かれたり、そこまでいかずとも、鋼材との界面に脆い金属間化合物 (界面反応層）を形成しやすくなる。したがつて、アルミニウム合金材 1が鋼材 2、 3に対して拡散接合されに《なり、散りの発生も多くなる。このため、十分な継手強度あるいは接合強度が得られ難ぐ多数の連続打点の際に、打点毎の電極の鋼材とアルミニウム材との接触状態が安定せず、異材接合体の、電極寿命も著しく低下する。

[0053] 一方、 8kA未満の低電流の場合、ナゲットが形成、成長するのに十分な入熱量が得られない。また、通電時間が 400 X t msecを超える長時間の場合、必要なナゲット径は確保できるが、チリの発生や界面に脆い金属間化合物の成長をもたらす可能 '性が高くなる。

[0054] なお、通常の同種金属での溶接と同様に、接合される鋼材やアルミニウム材の板厚の増加に伴って、上記各範囲内で、通電時間のみならず、電流量も増カロさせることが好ましい。

[0055] スポット溶接時の加圧力につ、ては、特に規定するものではな、が、異種材料間、電極と材料間の電気的接触を安定化し、ナゲット内の溶融金属をナゲット周辺の未溶融部で支え、さらにチリの発生を抑制するために、ある程度高い加圧力を必要とする。ただし、加圧力を増加するとナゲット径が小さくなる傾向にあるので、それに伴つて電流量を増加することが好まし、。

[0056] スポット溶接の電極形状にっ、ては、特に規定するものではな、が、特にアルミ- ゥム材側の電極については、 Rの大きい R型形状の電極力通電初期の電流効率を上げるために望まし!/ヽ。鋼材側の電極はドーム型などの R型でも F型でも構わな、が、同様に Rの大きい方が望ましい。また、極性についても規定するものではないが、直流スポット溶接を用いる場合は、アルミニウム材側を陽極とし、鋼材側を陰極とする方が望ましい。

[0057] (異材接合体の態様）

以下に、本発明異材接合体の、自動車車体における異材接合体としての態様を例示して説明する。

[0058] 図 3は、アルミニウム合金製のルーフパネル 10 (アルミニウム合金板をプレス成形）と、鋼製のサイドメンバァウタパネル 20 (鋼板をプレス成形）、鋼製のルーフサイドレール、あるいはサイドメンバインナパネル 30 (鋼板をプレス成形）とを接合する態様を示す。

[0059] この場合は、アルミニウム合金製のルーフパネル 10のフランジ部（側縁部) 10a、鋼製のサイドメンバァウタ 20のフランジ部（側縁部） 20a、鋼製のルーフサイドレール 30のフランジ部（側縁部） 30aが、前記図 1の態様 (鋼材を互いに重ね合わせた上でアルミニウム合金材を積層）で、スポット溶接される。この際、これらスポット溶接の接合部 4は前記した板厚条件を満足するものとする。その上で、これらスポット溶接の接合部 4は、図 3に示すように、各フランジ部の長手方向（車体前後方向）全域に亙って、所定の間隔を開けて連続打点される。

[0060] 図 4は、フードやドアなどの大型パネル構造体における、アルミニウム合金製のァゥタパネル 11 (アルミニウム合金板をプレス成形）と、鋼製のインナパネル 21 (鋼板をプレス成形）、および鋼板製の当て板、あるいは別の鋼部材ゃ鋼パネル 31とを接合する態様を示す。

[0061] 通常、このような大型パネル構造体の場合は、ァウタパネル 11のフランジ部 l la、 l ib,インナパネル 21のフランジ部 21a、 21bとが 2枚重ねで接合される。

本発明では、これに、鋼板製の当て板、あるいは別の鋼部材ゃ鋼パネル 31a、 31b を新たにカ卩え、 3枚重ねとする。即ち、アルミニウム合金製のァウタパネル 11のフランジ部 l la、 l ib,鋼製のインナパネル 21のフランジ部 21a、 21b、鋼板製の当て板 3 la、 31b力前記図 1の態様 (鋼材を互いに重ね合わせた上でアルミニウム合金材を積層）で、スポット溶接される。この際、これらスポット溶接の接合部 4は前記した板厚条件を満足するものとする。その上で、これらスポット溶接の接合部 4は、図示しない力各フランジ部の長手方向（車体前後方向）全域に亙って、所定の間隔を開けて連続打点される。

[0062] なお、図 3、 4の接合部 4は、従来の異材接合では、スポット溶接が使用できな、ために、セルフピアシングリベット（self piercing rivet)や通常のリベット、ボルトなどの機械的な接合や接着剤を用いた接合によって、一体に接合されていたものである。また、例え、仮に、スポット溶接が用いられていたとしても、これら機械的な接合や接着剤を用いた接合との併用の上で、部分的、局部的にしか用いられておらず、図 3に示すように、各フランジ部の長手方向（車体前後方向）全域に亙って、連続打点されるものではなかった。

[0063] この他、センターピラー、サイドシル（ロッカー）、サイドメンバなどの大型パネル構造体に、本発明異材接合体を適用しても良い。即ち、これらパネル構造体における、鋼製のァウタパネル (鋼板をプレス成形）と、鋼製のインナパネル（鋼板をプレス成形）とを、各々のフランジ部で互いに重ね合わせる。その上で、補強用のアルミニウム合金材 (アルミニウム合金中空押出形材）に設けたフランジ部と、図 1のように積層し、この三枚以上の異材積層体に対してスポット溶接接合しても良い。この際、スポット溶接の接合部は前記した板厚条件を満足するものとする。その上で、これらスポット溶接の接合部は、各フランジ部の長手方向（車体前後方向）全域に亙って、所定の間隔を開けて連続打点される。

[0064] このような接合部も、従来の異材接合では、スポット溶接が使用できな、ために、セルフピアシングリベットや通常のリベット、ボルトなどの機械的な接合や接着剤を用いた接合によって、一体に接合されていたものである。

[0065] また、フードなどの大型パネル構造体に本発明異材接合体を適用しても良い。即ち、鋼製インナパネル周縁部に、鋼板製の当て板あるいは別の鋼部材ゃ鋼パネルを新たに重ねたものを、アルミニウム合金製のァウタパネル (アルミニウム合金板をプレス成形)周縁部と重ねて 3枚重ねとする。そして、この 3枚重ねとなった周縁部をスポット溶接する。 [0066] この他、本発明では、ドアビーム (アルミニウム合金中空形材製補強材)と鋼製ドアパネル、あるいは、鋼製パンパやサイドメンバと、アルミニウム合金中空形材製パンパスティやクラッシャブルボックスとの接合に、上記した各態様を利用して、適用することがでさる。

実施例 1

[0067] (ルーフパネルとサイドメンバとの異材接合体模擬試験）

以下、本発明の実施例を説明する。図 5に、形状および各部の具体的寸法を示す、前記図 3のルーフパネルとサイドメンバとの接合を模擬した異材接合体を製作した。より具体的には、アルミニウム合金製のルーフパネル 10 (アルミニウム合金板をプレス成形）と、鋼製のサイドメンバァウタパネル 20 (鋼板をプレス成形）、鋼製のサイドメンノインナパネル 30 (鋼板をプレス成形）とを、異材接合した。この接合部態様は、前記図 1の態様 (鋼材を互いに重ね合わせた上でアルミニウム合金材を積層）と同じである。

[0068] 発明例は、図 6 (a)に、アルミニウム合金製のルーフパネル 10のフランジ部 10a側

(上側）からみた平面図で示すように、鋼製のサイドメンバァウタ 20のフランジ部 20a 、サイドメンバインナパネル 30のフランジ部 30aとを、 3枚重ねた上で、連続打点によるスポット溶接をした。スポット溶接部 4のピッチは 60mm間隔とした。

[0069] 比較例は、図 6 (b)に、サイドメンノインナパネル 30のフランジ部 30a側（下側、裏側）からみた平面図で示す。このように、比較例は、サイドメンバインナパネル 30のフランジ部 30aの、スポット溶接部 4相当部分に半円形の切欠き 6を設け、スポット溶接部 4においては、アルミニウム合金製のルーフパネル 10のフランジ部 10aと、鋼製のサイドメンバァウタ 20のフランジ部 20aの 2枚のみが重なるようにした上で、連続打点によるスポット溶接をした。スポット溶接部 4のピッチは発明例と同じ 60mm間隔とした。なお、打点数を増した比較例 5は 25mm間隔とした。

[0070] これら発明例と比較例との破断荷重を測定した。また、発明例と比較例との電極の融着度合い (消耗度)を観察した。その結果を表 1に示す。

[0071] (溶接条件）

溶接機:単相交流式抵抗スポット溶接機を使用。電極： 16πιπιΦで、先端曲率半径力^ 50mmの R型電極 (クロム銅合金）を使用。加圧力、溶接電流、加圧通電時間の各条件は表 1に記載する。

[0072] (アルミニウム合金材条件）

ルーフパネル 10 (フランジ部 10a含む）には、 6022アルミニウム合金冷延板 (T5 処理: 0. 2%耐カ 145MPa、板厚 1. 2mm)を、図 5のようにプレス成形したものを使用した。このアルミニウム合金冷延板は、裸のものを使用し、表面処理を施していない。

[0073] (鋼材条件）

サイドメンバァウタ 20 (フランジ部 20a含む）およびサイドメンバインナパネル 30 (フランジ部 30a含む）には、いずれも、いずれも溶融亜鉛合金化めつき鋼板 (GAめつき鋼板:引張強度 270MPa、以下 GA270と略記、板厚 0. 8mm)を用いた。

[0074] (引張試験方法）

JISZ3136スポット溶接継手の引張せん断試験方法に準拠し、前記スポット溶接部 4を含む、重ね合わせたフランジ部のみを切断、採取し、打点数 4点〜 8点を含む試験片を準備した。この試験片を、ァウタ 20側（固定端)とルーフ 10側 (移動端)とで引張試験し、破断荷重を求めた。これらの結果を表 1に示す。

[0075] 表 1から明らかな通り、連続打点による発明例 1、 2は、 2例とも、溶融亜鉛合金化めつき鋼板を用いているにもかかわらず、比較例 3〜5の 3例に比して、破断荷重が大きい。また、発明例 1、 2は 2例ともスポット溶接部 4の圧痕表面も清浄、平滑で、電極の融着発生は無力つた。

[0076] これに対して、連続打点による比較例 3〜5は、 3例とも、破断荷重が小さぐスポット溶接部 4の圧痕表面も、散りの飛散が見られ、電極の融着も発生した。

[0077] したがって、これらの結果は、発明例において、打点毎の電極の鋼材とアルミニウム材との接触状態が却って安定しており、多数連続打点のスポット溶接の際にも、異材接合体の、十分な継手強度あるいは接合強度が得られることを示している。また、多数連続打点のスポット溶接の際にも、電極寿命が著しく向上することを示している。

[0078] [表 1] 区スポット溶接条件溶接特性接合加圧力通電破断荷重電極融着

点数時間

k g f k A msec k N 発 1 4 3 5 0 2 2 1 0 0 4 . 3 無し

明 2 4 3 5 0 2 2 1 0 0 4 . 6 無し

例比 3 4 3 0 0 2 4 4 0 0 2 . 3 有り

較 4 4 3 0 0 2 4 4 0 0 2 . 8 有り

例 5 8 3 0 0 2 4 4 0 0 4 . 8 有リ

[0079] (異材接合体剥離強度試験）

上記ルーフパネルとサイドメンバとの接合を模擬した異材接合体の接合 (スポット溶接)試験条件は、以下に示す異材接合体剥離強度試験を基にして!、る。

[0080] これら異材接合体剥離強度試験条件や結果を表 2、 3に示す。表 2、 3に示すように、前記図 1におけるアルミニウム合金材 (板） 1、鋼材 (板） 2、 3 (鋼材 2、 3は互いに重ね合わせ)の 3枚を重ね合わせた態様において、素材条件と、スポット溶接条件とを種々変えて、剥離強度と電極の融着状況との溶接特性を調査した。

[0081] 表 2、 3におけるアルミニウム合金材 1の条件では、アルミニウム合金の種類 (規格）と板厚 (mm)とを示す。鋼材 2、 3の条件では、鋼材の種類 (規格)と板厚 (mm)とを示す。なお、鋼材 2、 3の条件において、 GA270は引張強度 270MPaの溶融亜鉛合金化めつき鋼板、 SPCCは裸の（無表面処理の）普通鋼板、 590MPaと 980MPa とは、引張強度 590MPaと 980MPaとの裸の高張力鋼板を示す。

[0082] 溶接特性は、特に剥離強度を重視して行い、剥離強度が 1. 5kNを越えるものを用途に係わらず使用可能として (§)と評価した。また、 1. OkN以上を〇と評価し、 1. Ok N未満、 0. 7kN以上を溶接条件や用途を変更すれば使用可能としてと評価した。更に、 0. 7kN未満を溶接条件や用途を変更しても使用不可として Xと評価した。

[0083] 剥離強度は、十字引張試験片により剥離強度を測定した。即ち、アルミニウム合金材 (板） 1、鋼材 (板） 2、 3を、各々幅 50mm X長さ 150mmの長方形の試験片とした。そして、これら試験片を、前記図 1のように、鋼材 2、 3同士が同じ向きで互いに重なるように、また、アルミニウム合金材 1と鋼材 2、 3とが互いに十字となるように (長辺が互いに直角に交わるように）、 3枚重ね合わせた。この十字引張試験片に対し、アルミニゥム合金材 1側（固定端)と鋼材 2、 3側 (移動端)とで引張試験し、剥離強度を求めた。

[0084] 表 2、 3から分力る通り、剥離強度はアルミニウム合金材 1側の条件には依拠しないものの、鋼材 2、 3側の条件には大きく影響を受けている。

[0085] 即ち、鋼材 2、 3側が溶融亜鉛合金化めつき鋼板の場合である例 6〜22、例 23〜2 5、例 33〜37の場合には、電流ゃ通電時間などの影響も勿論受けている。例えば、電流が高過ぎる、通電時間が短過ぎるあるいは長過ぎるなど、これらスポット溶接条件が適合していない各比較例では、剥離強度が 0. 7kN未満とおしなべて低い。

[0086] しかし、これら比較例を除、て、スポット溶接条件が適合して、る発明例では、剥離強度が 1. OkN以上のものが多ぐ特に、発明例 10、 17、 19では剥離強度が 1. 5k Nを越えている。

[0087] これに対して、鋼材 2、 3側が SPCCの裸の普通鋼板、引張強度 590MPaと 980M Paとの裸の高張力鋼板の場合である例 26〜32、例 38〜39の場合には、スポット溶接条件を変えても、剥離強度が 1. OkN未満とおしなべて低い。そして、剥離強度が 1. OkN以上のものは、発明例 39の一例しか無い。勿論、スポット溶接条件を更に最適化すれば、鋼材 2、 3側が裸の鋼材の場合にも、更に使用可能な剥離強度を上げることはできる。ただ、上記溶融亜鉛合金化めつき鋼板の例に比べれば、スポット溶接の最適条件の幅が狭ぐかつ、剥離強度にも劣ることが分力る。

[0088] 以上の結果から、本発明における、アルミニウム合金材に対して、鋼材を 2枚以上互いに重ね合わせた上で、アルミニウム合金材に対して積層した、 3枚重ね以上の異材積層体とすれば、スポット溶接部の接合強度が高くなることが裏付けられる。また、重ね合わせの鋼材が、裸の鋼材よりも、スポット溶接性が悪いとされていた亜鉛めつき鋼材の方が、スポット溶接部の接合強度が高くなることが裏付けられる。そして、本発明によって、電極寿命が著しく向上し、多数連続打点の効率の良いスポット溶接が保証されることも裏付けられる。

[0089] [表 2]

[0090] [表 3] 番ット鍵

隱瞧カ莊職纖難譲力 m W 覉擴 kgf kA cycle m 腳 j 23 50320.2) ■(1.2) 画 2) 400 22 10 200 0.34 o X m\ 24 5032(1.2) ■(1.2) 謹 » 400 26 10 200 a¾ 〇 Δ mi 25 6022(1.2) C½270(0.8) GA270(0.8) 350 22 5 100 1.26 o O t關 26 6022(1.2) SPGC (0.8) SPGC (0.8) 350 2Z 5 100 a 8 o X 卿 j 27 6022(1.2) SPOC (0.8) SPCC (a 8) 350 22 10 200 a94 o Δ 弾删 28 5182(1.6) 59C ¾:1.2 59CM¾:1.2 450 22 15 300 a 9? 〇厶

29 6022(1.6) 980M¾:1,2 980f¾:1.2 450 20 10 200 a 47 o X 辦 j 30 麵 1,6) 98( ¾:l2 98CM¾:1.2 450 22 10 200 ago o Δ m 31 6022(1.6) 98(M¾:1.2 9S ¾:1.2 450 22 15 300 1.15 o O a i 32 6022(1,6) 980f¾:1,2 450 22 20 400 a ss X X 辩删 33 6022(1.6) 画 (1.2) 隱 2) 300 10 20 400 1.28 〇 O

34 6022(1.2) 画 (1.2) 謹 (1.2) 300 16 10 200 1.04 〇 O

35 6022(1.2) ■(1.2) GA270(1.2) 250 14 10 200 1.14 o o

36 6022(1.2) 國 (1.2) GA270(l ¾ 250 12 20 400 1.28 o o 麵 (I 37 6022(1.2) 0(1.2) GA270(1. Z) 200 10 15 300 1.31 o o

38 6022(1.2) SPGC (0.8) SPCC (a 8) 250 10 10 200 ass o X 膶 39 6022(1.2) SPOC (0.8) SPCC (0.8) 250 10 15 300 1.06 o o

[0091] <第 2実施形態 >

図 7に、本発明異材接合体における、異材接合部分の基本的な態様を各々示す。図 7において、 101 103は各々アルミニウム合金材、 102は鋼材、 104はスポット溶接部、 105 105はスポット溶接用電極を示す。

[0092] 図 7では、アルミニウム合金材 101 103の間に、鋼材 102を挟み込んで互いに重ね合わせている。鋼材 102は、鋼材の板厚が 3mm以下の薄板であることを前提に、通常の条件範囲でスポット溶接可能であれば、一枚のみでなくとも、二枚以上の多層に積層しても良い。また、アルミニウム合金材 101、 103の方も、各々 3mm以下の板厚であることを前提に、通常の条件範囲でスポット溶接可能であれば、一枚のみでなくとも、二枚以上の多層に積層しても良い。

[0093] このアルミニウム合金材 101、 103による鋼材 102の挟み込みに際しては、両側のアルミニウム合金材 101、 103によって、真中の鋼材 102を加圧する必要は無い。本発明で言う挟み込みとは、あくまで、互いの重ね合わせの態様 (形)を表現したものである。後述するスポット溶接において、これら重ね合わせられたアルミニウム合金材 1 01、 103と鋼材 102とは、電極によって挟み込まれ、加圧される。このため、異材接合体やパネルの使用態様や必要性に応じて、両側のアルミニウム合金材 101、 103 によって真中の鋼材 102を加圧しても良いが、基本的には不要である。

[0094] 図 7のスポット溶接自体は、これら異材同士を重ね合わせた上で、スポット溶接用電極 105、 105力これら異材同士の積層体を挟み込んで (加圧した状態で)スポット溶接 (打点）する。図 7では、右方向の矢印で示すように、このスポット溶接が連続的に（連続した打点にて)行なわれる。

[0095] 図 7の本発明態様では、スポット溶接用電極 105、 105により、加圧しつつ通電することにより、アルミニウム合金材 101、 103間に挟み込まれた鋼材 102の、アルミ-ゥム合金材 101、 103との各界面が複合して抵抗発熱する。ここで、鋼材 102はアルミ -ゥム合金材 101、 103で挟み込んだ形で重ね合わせられており、鋼材側の抵抗発熱の逃げ場がなぐ高い温度が得られる。この結果、鋼材 102とアルミニウム合金材 1 01、 103との界面温度が 1000°Cを越えて高くなるものと推測される。この界面温度は、アルミニウム合金材 101、 103の溶融温度約 700°Cに比して著しく高い。これによって、アルミニウム合金材 101、 103の鋼材 102との各界面での拡散速度が著しく速くなり、鋼材 102側にアルミニウム合金材 101、 103が拡散して、良好な接合状態力 Sいち早く確保される。

[0096] この結果、アルミニウム合金材 101、 103と鋼材 102と力互いに良好にスポット接合される。これらは、多数の連続打点の際にも、打点毎の電極の鋼材とアルミニウム材との接触状態を極めて安定させ、異材接合体の、十分な継手強度あるいは接合強度が得られる。 [0097] これに対して、例えば、逆に、アルミニウム合金材の方を、 2枚の鋼材で上下に挟み込んだ場合には、挟み込まれたアルミニウム合金材の方に、抵抗発熱量が入り過ぎる (集中する）ために、溶接部のアルミニウム合金材が溶解、飛散、消滅しやすくなる（チリが多量に発生しやすくなる）という大きな問題がある。

[0098] また、例えば、従来のように、アルミニウム合金材と鋼材とを 2枚重ね合わせただけの場合には、鋼材側の抵抗発熱の逃げ場が多い。このため、鋼材とアルミニウム合金材との界面温度が、アルミニウム合金材の溶融温度約 700°Cを越えて、著しく高くはなり難い。この結果、アルミニウム合金材の鋼材との界面での拡散速度が遅くなり、接合状態が良好とはならない。

[0099] (鋼材）

本発明で使用する鋼材は、パネルに成形される前の素材鋼材であっても良ぐまた、成形後のパネルであっても良い。自動車などのパネル用としては鋼板が基本となる 1S 重ね合わせに際しては、その他、型鋼や鋼管などであっても良い。具体的には、前記第 1実施形態で述べた通りである。

[0100] (アルミニウム合金材）

本発明で使用するアルミニウム合金材は、熱間圧延板、冷間圧延板、中空あるいはソリッドの押出形材、鍛造材、铸造材が適宜使用できる。また、本発明で使用するアルミニウム合金材は、パネルに成形される前の素材アルミニウム合金材であっても良ぐまた、成形後のパネルであっても良い。自動車などのパネル用としては、前記第 1実施形態で述べた通りである。

[0101] (板厚）

本発明で使用する上記鋼材やアルミニウム材の板厚にっ、ては、前記第 1実施形態で述べた通りである。

[0102] (スポット溶接条件）

本発明方法で用いる抵抗スポット溶接の条件は、前記第 1実施形態で述べた通りである。

[0103] (異材接合体の態様）

[0104] (ルーフ）

図 8は、アルミニウム合金製のルーフパネル 110 (アルミニウム合金板をプレス成形 )と、鋼製のサイドメンバァウタパネル 120 (鋼板をプレス成形）、アルミニウム合金製のルーフサイドレール、ある!/、はサイドメンバインナパネル 130 (アルミニウム合金板をプレス成形)とを接合する態様を、斜視図で部分的に示している。

[0105] この図 8の場合は、アルミニウム合金製ルーフパネル 110のフランジ部（側縁部) 11 Oaと、アルミニウム合金製サイドメンバインナパネル 130のフランジ部（側縁部) 130a とによって、これらの間に鋼製サイドメンバァウタ 120のフランジ部（側縁部) 120aが挟み込まれた状態で、前記図 7の態様でスポット溶接される。この際、これらスポット溶接の接合部 4は前記した板厚条件を満足するものとする。その上で、これらスポット溶接の接合部 4は、図 8に示すように、各フランジ部の長手方向（車体前後方向）全域に亙って、所定の間隔を開けて連続打点される。

[0106] (ヘム部）

図 9は、フードやドアなどの大型パネル構造体における、鋼製のァウタパネル 121 ( 鋼板をプレス成形）と、アルミニウム合金製のインナパネル 111 (アルミニウム合金板をプレス成形）とを、インナパネル 111のヘム部 131で互いに接合する態様を示す。

[0107] ァゥタパネルとインナパネルと力なる大型パネル構造体では、特にフードなどで、インナパネル 111の周縁部 11 laを内側に 180度ヘミングカ卩ェ (折り曲げ加工）して、ヘム部 131を形成し、このヘム部 131によって、ァウタパネル 121の周縁部 121aを挟み込むことが多い。

[0108] この場合に、アルミニウム合金製インナパネル 111の周縁部 111aとヘム部 131とで、これらの間にァウタパネル 121の周縁部 121aを挟み込めば、本発明の鋼材のアルミニゥム合金材による挟み込みの態様となる。この状態で、前記図 7の態様で、前記した板厚条件を満足しつつ、スポット溶接される。これらスポット溶接の接合部 4は、図 9に示すように、ヘム部 131の全長に亙って、所定の間隔を開けて連続打点される

[0109] なお、このようなアルミニウム合金板の折り曲げによる鋼材の挟み込みの態様の場合、鋼材 121aを挟み込んでいるアルミニウム合金製インナパネル周縁部 11aとヘム部 131とは、同じ部材であって折り曲げ部を介して連続している。このため、スポット溶接時において、電流が、電極間ではなぐ折り曲げ部を介してアルミニウム合金間で流れないようにする必要がある。この点、前記した好ましいスポット溶接条件範囲では、インナパネル周縁部 11 la乃至ヘム部 131の折り曲げ端部（図 9における湾曲部端部）と電極間との距離を十分にとれば、アルミニウム合金間で電流が流れることは回避できる。

[0110] なお、これら図 8、 9の接合部 4は、従来の異材接合では、スポット溶接が使用できないために、セルフピアシングリベットや通常のリベット、ボルトなどの機械的な接合や接着剤を用いた接合によって、一体に接合されていたものである。また、例え、仮に、スポット溶接が用いられていたとしても、これら機械的な接合や接着剤を用いた接合との併用の上で、部分的、局部的にしか用いられておらず、接合部の全域乃至全長に亙って、連続打点されるものではな力つた。

[0111] この他、センターピラー、サイドシル（ロッカー）、サイドメンバなどの大型パネル構造体に、本発明異材接合体を適用しても良い。図示はしないが、例えば、これらパネル構造体における、アルミニウム合金製のァウタパネル (アルミニウム合金板をプレス成形)の端部乃至フランジ部と、補強用のアルミニウム合金材 (アルミニウム合金中空押出形材）に設けたフランジ部とによって、鋼製のインナパネル（鋼板をプレス成形)の端部乃至フランジ部を挟み込んで互いに重ね合わせる。その上で、この異材積層体 (異材積層部、接合部）に対してスポット溶接接合しても良い。

[0112] この際も、スポット溶接の接合部は前記した板厚条件を満足するものとする。その上で、これらスポット溶接の接合部は、例えば、各フランジ部の長手方向（車体前後方向）全域に亙って、所定の間隔を開けて連続打点される。

[0113] このような接合部も、従来の異材接合では、スポット溶接が使用できないために、セルフピアシングリベットや通常のリベット、ボルトなどの機械的な接合や接着剤を用いた接合によって、一体に接合されていたものである。

[0114] この他、本発明では、アルミニウム合金製のァウタパネルとインナパネルとの間に挟み込まれる鋼製ドアビームなど、アルミニウム合金製部材によって鋼製部材を挟み込んで互いに重ね合わせたような態様の自動車部材などに適宜適用できる。

[0115] 以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより、下記実施例によって制限を受けるものではなぐ前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

実施例 2

[0116] 前記図 8のルーフパネルなどにおける異材接合を模擬した接合試験を行なった。

即ち、図 10で示す 6022アルミニウム合金板 101、 103によって、鋼板 102を間に挟み込んだ形で、十字となるように積層して、この十字の中心となる 1点を異材接合 (スポット溶接）した。試験片は、共通して、各々幅 50mm X長さ 150mmの長方形の試験片とした。これら各試験片 (板）は、図 10に斜視図で示すように、アルミニウム合金板 101と鋼板 102とが同じ向きで互いに重なるように、そして、これらアルミニウム合金板 101と鋼板 102に対して、アルミニウム合金板 103を上側に、互いに十字となるように (長辺が互いに直角に交わるように)合計 3枚重ね合わせた。

[0117] そして、図 10に示すように、これら 3枚重ね合わせた異材接合体の、アルミニウム合金板 101および鋼板 102側を固定端、アルミニウム合金板側 103の両端部側を同時に上方へ引っ張る移動端とした十字引張試験を行い、前記した十字の中心となるスポット溶接部の剥離強度を求めた。その結果を表 4に示す。

また、 1. OkN以上を〇と評価し、 1. OkN未満、 0. 7kN以上を溶接条件や用途を変更すれば使用可能としてと評価した。更に、 0. 7kN未満を溶接条件や用途を変更しても使用不可として Xと評価した。

[0119] (溶接条件）

溶接機:単相交流式抵抗スポット溶接機を使用。電極： 16πιπιΦで、先端曲率半径が 150mmの R型電極 (R150：クロム銅合金）や、先端曲率半径力 0mmの DR型電極 (DR40 :クロム銅合金）を使用。加圧力、溶接電流、加圧通電時間の各条件は表 4に記載する。

[0120] (アルミニウム合金材条件）表 4には（表 5も同様）、アルミニウム合金の種類 (規格）と板厚 (mm)とを示し、 602 2アルミニウム合金冷延板 (T5処理: 0. 2%耐カ 145MPa、板厚 1. 2mm、表には 60 22と略記）として、裸のものを使用し、表面処理を施していない。

[0121] (鋼材条件）

表 4には（表 5も同様）、鋼材の種類と板厚 (mm)とを示し、溶融亜鉛合金化めつき鋼板（GAめっき鋼板:引張強度 270MPa、板厚 1. 2mm、表には GA270と略記）を用いた。

[0122] 表 4力ら明ら力な通り、発明 f列 1、 4〜8、 10〜12、 14、 16〜19ίま、ノレミニクム合金板 101、 103によって、鋼板 2を間に挟み込んだ形で積層した異材接合例である。これら発明例は、溶融亜鉛合金化めつき鋼板を用いているにもかかわらず、各比較例 2、 3、 9、 13、 15、 20に比して、 1. OkN以上の剥離強度が得られており、実用化できる程度に剥離強度が大きい。また、発明例では、上記発明例の各スポット溶接条件のように、スポット溶接条件が広い範囲で 1. OkN以上の剥離強度が得られていることち分力ゝる。

[0123] なお、発明例同士の比較において、互いに、加圧力、電流、通電時間などのスポット溶接条件を、前記した好ましい範囲の中で変えているので、これらの影響も勿論受けて、接合強度は変わっている。したがって、接合強度を高くするために、前提となる板同士の溶接条件に応じて、前記した好ましい範囲の中から、より最適なスポット溶接条件を選択する必要があることが分かる。

[0124] [表 4]

フ i»^ ti ポット謝ァ/ ォ耐力 U巟 1し S鐧廳

10または 1 a¾た ( 31また 1 力 1 2 弓纏

( ^mi) kgf kA cycle msec k

1 6022(12) {¾270(1.2) 6022(1.2) R150 400 30 10 200 1.02 O 腳 j 2 6022(1.2) 垂 (U) 6022(1.2) R150 400 25 20 400 0.62 X 腳 j 3 6022(1.2) 議 (1,2) 6022(1.2) 画 400 20 20 400 0.43 X 娜 j 4 6022(1.2) 0(1.2) 6022(1.2) R150 300 32 15 300 1.21 〇脷 5 6022(1.2) 画 (1.2) 6022(1.2} R150 300 26 20 400 0.86 Δ 鍵 j 6 6022(1.2) GW1.2) 6022(1.2) R150 300 34 15 300 1.14 〇朋 7 6022(1.2) GA270{12) 6022(1.2) R150 250 34 15 300 1.60 ◎ 謹 ij 8 K)22 (1, 2) (¾270{1.2) 6022(1.2) R150 250 30 15 300 1.26 〇 m 9 6022(1.2) ■(1.2) 6022(1.2) R150 250 20 400 0.54 X 娜 j 10 6022(1.2) 0.2) 6022(1.2) ■ 250 16 10 200 0.95 Δ 辩脷 11 6022(1.2) GA270C1.2 6022(1.2) DR40 250 22 15 300 1.03 O 脷 12 5022(1.2) 画 (1.2) 6022(1.2) DR40 250 28 5 100 1.19 〇腳 j 13 6022(1.2) 議 (U) 6022(1.2) 隱 250 34 5 100 0.68 X 舊 1 14 6022(1.2) 画 (U 60220.2) 隱 250 14 15 300 0.85 △ 腳 j 15 6022(1.2) 画 (U) 6022(1.2) DR40 250 12 20 400 0.39 X 娜 j 16 6022(1.2) GA270(1.2 60220.2) 0R4O 200 18 20 400 1.47 〇 \ 17 6022(1.2) 0270(1.2) 6022(1.2) 画 200 22 15 300 1.15 〇 mi 18 6022(1.2) ■(U) 6022(1.2) 隱 200 25 10 zoo 0.79 Δ m\ 19 6022(1.2) 固 (1.2) 60220.2) 隱 200 15 20 400 1.02 〇腳 j 20 6022(1.2) GAZ70O.2) 6022(1.2) DR40 200 12 20 400 0.42 X

実施例 3

前記図 9のフードパネルなどにおけるヘム部の異材接合を模擬した接合試験を行なった。即ち、図 9のヘム力卩ェを模擬し、 6022アルミニウム合金板端部をフラットヘムの形に 180度折り曲げ加工し、鋼板端部をこの折り曲げ部間に挟み込んで積層し、この積層部分の中心部分 1点を異材接合 (スポット溶接)した。試験片は、共通して、各々幅 50mm X長さ 150mmの長方形とし、板同士が同じ向きとなるように、重ね合わせた。

[0126] ここで、折り曲げ部を介して、アルミニウム合金板間で電流が流れることを回避するために、折り曲げ部端部 (湾曲部端部）とスポット溶接電極間との距離は 20mmとした

[0127] フードパネルなどにおけるヘム部の異材接合では、前記ルーフパネルなどにおける構造物としての剥離強度ではなぐ剪断強度が問題となる。このため、これら異材接合体の引張試験を行い、引張強度を求めた。なお、各例とも共通して、試験は各々4個の試験体について行い、引張強度はその平均とした。その結果を表 5に示す。

[0128] (溶接条件）

溶接機:単相交流式抵抗スポット溶接機を使用。電極： 16πιπιΦで、先端曲率半径が 150mmの R型電極 (R150：クロム銅合金）や、先端曲率半径力 Ommの DR型電極 (DR40 :クロム銅合金）を使用。加圧力、溶接電流、加圧通電時間の各条件は表 5に記載する。

[0129] (鋼材、アルミニウム合金材条件）

使用鋼材、アルミニウム合金材は、実施例 1と同じとした。

[0130] ここで、表 5には、参考例 25として、鋼板を用いず、アルミニウム合金板同士を挟み込んだ例 (アルミニウム合金板端部を折り曲げ加工し、加圧力を加えた形で、別のァルミ-ゥム合金板端部を、この折り曲げ部間に挟み込んで積層した例）を示した。

[0131] 表 5から明らかな通り、発明例 21〜24は、アルミニウム合金板 1、 3によって、鋼板 2 を間に挟み込んだ形で積層した異材接合例である。これら発明例は、溶融亜鉛合金化めつき鋼板を用いているにもかかわらず、実用化できる程度に引張強度が大きい。

[0132] 一方、アルミニウム合金板同士を挟み込んだ参考例 25は、引張強度が発明例に比して同等か、それ以下である。したがって、これらの結果から、本発明によれば、鋼材とアルミニウム材との異材接合体として、実用に耐える十分な継手強度あるいは接合強度が得られて、ることが裏付けられる。 [表 5]

産業上の利用可能性

本発明によれば多数の連続打点を可能とし、十分な継手強度あるいは接合強度を有する、異材接合体を提供できる。したがって、鋼材とアルミニウム材とのスポット溶接の、自動車などの構造部材での実用化に道を拓くものである。

Claims

請求の範囲

[1] アルミニウム合金材と鋼材とを互いにスポット溶接にて接合した異材接合部を有する異材接合体であって、

前記アルミニウム合金材及び鋼材は、各々板厚が 3mm以下であり、

前記異材接合部は、鋼材及びアルミニウム合金材が、合計で三枚以上積層された異材積層体に対してスポット溶接がなされて、る

ことを特徴とする異材接合体。

[2] 前記異材積層体は、前記鋼材が二枚以上互いに重ね合わされた上で、アルミ-ゥム合金材に対して積層されたものである、請求項 1記載の異材接合体。

[3] 前記異材積層体は、前記鋼材を前記アルミニウム合金材の間に挟み込んだ形で互いに重ね合わされたものである、請求項 1記載の異材接合体。

[4] 前記アルミニウム合金材と鋼材とは板である請求項 1〜3の何れか 1項に記載の異材接合体。

[5] 前記アルミニウム合金材と鋼材とは成形パネルである請求項 1〜4の何れ力 1項に記載の異材接合体。

[6] 前記アルミニウム合金材は押出形材である請求項 1〜3の何れか 1項に記載の異材接合体。

[7] 前記鋼材は高張力鋼である請求項 1〜6の、ずれか 1項に記載の異材接合体。

[8] 前記鋼材は亜鉛めつき鋼材である請求項 1〜7の、ずれか 1項に記載の異材接合体。