JP2011011215A - 金属板部材の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着接合された２つの金属板部材の所定部位をアーク溶接接合する際に、アーク熱での接着層の蒸発によるガスによって溶融池が吹き飛ばされるということが起こらないようにした、金属板部材の接合方法を提供すること。
【解決手段】第１金属板部材１０１に、該第１金属板部材補強用の部材であって該第１金属板部材１０１とは異なる異種の第２金属板部材１０２を樹脂系接着剤で接合するに際し、接着接合後に前記２つの金属板部材１０１，１０２をアーク溶接接合しようとする部位に接着剤ガス化防止用金属板部材１０４を配置し、該接着剤ガス化防止用金属板部材１０４を間に挟む状態で前記２つの金属板部材１０１，１０２を樹脂系接着剤１０３で接合し、次いで、前記接着剤ガス化防止用金属板部材１０４とともに金属板部材１０１，１０２をアーク溶接接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂系接着剤とアーク溶接とを併用して２つの金属板部材を接合する金属板部材の接合方法に関するものである。

自動車車両、鉄道車両などの大型製品における金属板部材同士の接合では、接着剤と溶接とを併用して異種の２つの金属板部材を接合することが行われている。図６は従来技術を説明するための断面図である。

図６において、５１はアルミニウム合金板からなり、平板状の第１金属板部材である。５２は第１金属板部材５１よりも小形寸法で、第１金属板部材５１の補強用部材であり、鋼板からなり、平板状で矩形形状の第２金属板部材である。図６（ａ）に示すように、第１金属板部材５１上に樹脂系接着剤を塗布し、さらにこの上に第２金属板部材５２を重ね合わせることで、接着層５３によって２つの異種の金属板部材５１，５２が接着接合されている。

この接着接合された部材において、金属板部材５１，５２の接合強度（剥離強度）を高めることを目的として、第２金属板部材５２の例えば対向する長辺端と第１金属板部材５１とをアーク溶接接合しようとすると、図６（ｂ）に示すように、第２金属板部材５２の前記長辺端の近傍の接着層５３部分が、アーク熱で蒸発してガス化する。このため、アーク熱での接着層５３の蒸発によるガスによって溶融池が吹き飛ばされて、溶接ビードが良好に形成されず、金属板部材５１，５２を良好にアーク溶接接合できなかった。

特開２００７−２７５９６０号公報

そこで、本発明の課題は、樹脂系接着剤とアーク溶接とを併用して２つの金属板部材を接合するにあたり、接着接合された２つの金属板部材の所定部位をアーク溶接接合する際に、アーク熱での接着層の蒸発によるガスによって溶融池が吹き飛ばされるということが起こらないようにして、良好な溶接ビードを形成できるようにした、金属板部材の接合方法を提供することにある。

前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

請求項１の発明は、第１金属板部材に、該第１金属板部材補強用の部材であって該第１金属板部材とは異なる異種の第２金属板部材を樹脂系接着剤で接合するに際し、接着接合後に前記２つの金属板部材をアーク溶接接合しようとする部位に接着剤ガス化防止用金属板部材を配置し、該接着剤ガス化防止用金属板部材を間に挟む状態で前記２つの金属板部材を樹脂系接着剤で接合し、次いで、前記２つの金属板部材をアーク溶接で接合することを特徴とする金属板部材の接合方法である（第１の発明による金属板部材の接合方法）。

請求項２の発明は、平板状をなす第１金属板部材上に、該第１金属板部材補強用の部材であって該第１金属板部材とは異なる異種の平板状をなす第２金属板部材を、該両金属板部材の少なくとも片側端の位置を一致させて樹脂系接着剤で接合するに際し、前記第１金属板部材上に前記片側端に沿って接着剤ガス化防止用金属板部材を配置し、該接着剤ガス化防止用金属板部材を間に挟む状態で前記２つの金属板部材を樹脂系接着剤で接合してなる接着接合金属板部材を得、該接着接合金属板部材とこれと同一構造の接着接合金属板部材とを、前記接着剤ガス化防止用金属板部材側の端部同士を突き合わせた状態でアーク溶接で接合することを特徴とする金属板部材の接合方法である（第２の発明による金属板部材の接合方法）。

請求項３の発明は、平板状をなす２枚の第１金属板部材同士を突き合わせた下側突き合わせ金属板部材上に、前記第１金属板部材補強用の部材であって該第１金属板部材とは異なる異種の平板状をなす２枚の第２金属板部材同士をその突き合わせ位置が前記下側突き合わせ金属板部材の突き合わせ位置と一致して延びるようにして突き合わせた上側突き合わせ金属板部材を、樹脂系接着剤で接合するに際し、前記下側突き合わせ金属板部材の突き合わせ部に沿って接着剤ガス化防止用金属板部材を配置し、該接着剤ガス化防止用金属板部材を間に挟む状態で前記２つの突き合わせ金属板部材を樹脂系接着剤で接合し、次いで、前記各突き合わせ金属板部材の突き合わせ部を、それぞれ、アーク溶接で接合することを特徴とする金属板部材の接合方法である（第３の発明による金属板部材の接合方法）。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属板部材の接合方法において、前記第１金属板部材がアルミニウム合金板で形成され、前記第２金属板部材が鋼板で形成されていることを特徴とするものである。

請求項１〜４の発明による金属板部材の接合方法によれば、樹脂系接着剤とアーク溶接とを併用して２つの金属板部材を接合するにあたり、接着接合された２つの金属板部材の所定部位をアーク溶接接合する際に、前記所定部位の箇所に接着剤ガス化防止用金属板部材が配置されているので、アーク熱での接着層の蒸発によるガスによって溶融池が吹き飛ばされるという現象が起こることが無くて、良好な溶接ビードを形成でき、接着接合されている２つの金属板部材をビード不良のよる溶接不良を生じることなく良好にアーク溶接接合できる。

第１の発明の一実施形態による接合方法を説明するための断面図である。 第１の発明の別の実施形態による接合方法を説明するための断面図である。 第１の発明の別の実施形態による接合方法を説明するための断面図である。 第２の発明の一実施形態による接合方法を説明するための断面図である。 第３の発明の一実施形態による接合方法を説明するための断面図である。 従来技術を説明するための断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は第１の発明の一実施形態による接合方法を説明するための断面図である。

図１において、１０１は１枚の平板状をなす第１金属板部材であり、１０２は第１金属板部材１０１補強用の部材であって第１金属板部材１０１とは異なる異種の第２金属板部材である。この実施形態では、第１金属板部材１０１は、厚み
０．６〜８ｍｍの範囲のアルミニウム合金板（ＪＩＳ７０００系アルミニウム合金板）からなっている。また、第２金属板部材１０２は、厚み０．６〜６ｍｍの範囲の鋼板（１２０キロ級（１１７７ＭＰａ級）高張力鋼板）からなり、第１金属板部材１０１よりも小形寸法で、矩形形状をなしている。

樹脂系接着剤とアーク溶接とを併用して２つの金属板部材１０１，１０２を接合するにあたり、まず、第１金属板部材１０１に第２金属板部材１０２を樹脂系接着剤で接合するに際し、該樹脂系接着剤を塗布するに先立ち、第１金属板部材１０１において、接着接合後に２つの金属板部材１０１，１０２をアーク溶接接合しようとする部位であるところの、第２金属板部材１０２の図における奥行き方向へ延びる長辺端に対応する部位に、それぞれ、狭幅で細長く延びる接着剤ガス化防止用金属板部材１０４，１０４が配置される。

そして、第１金属板部材１０１上における前記接着剤ガス化防止用金属板部材１０４，１０４の間の領域全体にわたって樹脂系接着剤が塗布され、この上に第２金属板部材１０２を重ね合わせることで、接着剤ガス化防止用金属板部材１０４，１０４を間に挟む状態で、接着層１０３によって金属板部材１０１，１０２が接着接合される。樹脂系接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂接着剤が用いられる。

ここで、前記接着剤ガス化防止用金属板部材１０４は、この実施形態では、第１金属板部材１０１と同種のアルミニウム合金板からなり、厚み０．４〜２ｍｍ、幅５〜４５ｍｍの範囲のものである。

次いで、前記接着剤ガス化防止用金属板部材１０４とともに前記２つの金属板部材１０１，１０２がアーク溶接で溶接接合される。このアーク溶接接合するに際し、アーク溶接接合しようとする箇所に接着剤ガス化防止用金属板部材１０４,１０４が配置されているので、アーク熱によって接着層１０３の蒸発によるガス化が生じることがなく、接着層１０３の蒸発によるガスによって溶融池が吹き飛ばされるという現象が起こることが無くて、良好な溶接ビードを形成でき、接着接合されている２つの金属板部材１０１，１０２をビード不良による溶接不良を生じることなく良好にアーク溶接接合することができる。

このアーク溶接接合に用いるアーク溶接法としては、ＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接、フィラワイヤを用いるＴＩＧ溶接が挙げられる。例えば、ＭＩＧ溶接の場合の溶接条件は、溶接電流：９０Ａ、溶接電圧：１７．５Ｖ、溶接速度：５０ｃｍ／ｍｉｎ、シールドガス：Ａｒ２５リットル／ｍｉｎ、溶接前進角：５°である。

図２は第１の発明の別の実施形態による接合方法を説明するための断面図である。

図２において、２０１は１枚の平板状をなす第１金属板部材である。２０２は第１金属板部材２０１補強用の部材であって、１枚の平板状をなす第２金属板部材であり、第１金属板部材２０１と同一の大きさである。第１金属板部材２０１の材質、厚みは、前記図１における第１金属板部材１０１と同じである。また、第２金属板部材２０２の材質、厚みは、前記図１における第２金属板部材１０２と同じである。

樹脂系接着剤とアーク溶接とを併用して２つの金属板部材２０１，２０２を接合するにあたり、まず、第１金属板部材２０１に第２金属板部材２０２を樹脂系接着剤で接合するに際し、第１金属板部材２０１において、接着接合後に２つの金属板部材２０１，２０２をアーク溶接接合しようとする部位であるところの、
第１金属板部材２０１の図における奥行き方向へ延びる両端の部位に、それぞれ、狭幅で細長く延びる接着剤ガス化防止用金属板部材２０４，２０４が配置される。接着剤ガス化防止用金属板部材２０４，２０４の材質、厚み及び幅は、前記図１における接着剤ガス化防止用金属板部材１０４と同じである。

次いで、第１金属板部材２０１上における前記接着剤ガス化防止用金属板部材２０４，２０４の間の領域全体にわたって樹脂系接着剤が塗布され、この上に第２金属板部材２０２を重ね合わせることで、接着剤ガス化防止用金属板部材２０４，２０４を間に挟む状態で、接着層２０３によって金属板部材２０１，２０２が接着接合される。

次に、前記接着剤ガス化防止用金属板部材２０４とともに金属板部材２０１，２０２がアーク溶接、例えばＭＩＧ溶接によって溶接接合される。このアーク溶接接合するに際し、アーク溶接接合しようとする箇所に接着剤ガス化防止用金属板部材２０４,２０４が配置されているので、アーク熱によって接着層２０３の蒸発によるガス化が生じることがなく、接着層２０３の蒸発によるガスによって溶融池が吹き飛ばされるという現象が起こることが無くて、良好な溶接ビードを形成でき、接着接合されている２つの金属板部材２０１，２０２をビード不良による溶接不良を生じることなく良好にアーク溶接接合することができる。

図３は第１の発明の別の実施形態による接合方法を説明するための断面図である。

図３において、３０１は第１金属板部材である。この第１金属板部材３０１は、平板状をなす下板３０１ａに上下方向に垂直に延びる立板３０１ｂを溶接接合してなる金属板部材である。３０２は第１金属板部材３０１補強用の部材であって、１枚の平板状をなす第２金属板部材である。第１金属板部材３０１を構成する下板３０１ａ及び立板３０１ｂの材質、厚みは、前記図１における第１金属板部材１０１と同じである。また、第２金属板部材３０２の材質、厚みは、前記図１における第２金属板部材１０２と同じである。

樹脂系接着剤とアーク溶接とを併用して２つの金属板部材３０１，３０２を接合するにあたり、まず、第１金属板部材３０１に第２金属板部材３０２を樹脂系接着剤で接合するに際し、第１金属板部材３０１において、接着接合後に２つの金属板部材３０１，３０２をアーク溶接接合しようとする部位であるところの、第２金属板部材３０２の図における奥行き方向へ延びる下端に対応する部位に、狭幅で細長く延びる接着剤ガス化防止用金属板部材３０４が配置される。この接着剤ガス化防止用金属板部材３０４の材質、厚み及び幅は、前記図１における接着剤ガス化防止用金属板部材１０４と同じである。

次いで、第１金属板部材３０１の立板３０１ｂ上における前記接着剤ガス化防止用金属板部材３０４を除く領域全体にわたって樹脂系接着剤が塗布され、この上に第２金属板部材３０２を重ね合わせることで、接着剤ガス化防止用金属板部材３０４を間に挟む状態で、接着層３０３によって金属板部材３０１，３０２が接着接合される。

次に、前記接着剤ガス化防止用金属板部材３０４に沿って第１金属板部材３０１の下板３０１ａと第２金属板部材３０２とのコーナー部がアーク溶接、例えば
ＭＩＧ溶接によって溶接接合される。このアーク溶接接合するに際し、アーク溶接接合しようとする箇所に接着剤ガス化防止用金属板部材３０４が配置されているので、アーク熱によって接着層３０３の蒸発によるガス化が生じることがなく、接着層蒸発によるガスが下板３０１ａと第２金属板部材３０２との重ね合わせ部分の隙間を通じて噴出することで溶融池が吹き飛ばされるという前記接着剤ガス化防止用金属板部材３０４がない場合の現象が起こることが無くて、良好な溶接ビードを形成でき、接着接合されている２つの金属板部材３０１，３０２をビード不良による溶接不良を生じることなく良好にアーク溶接接合することができる。

図４は第２の発明の一実施形態による接合方法を説明するための断面図である。

図４において、４１１は１枚の平板状をなす第１金属板部材である。４１２は第１金属板部材４１１補強用の部材であって、１枚の平板状をなす第２金属板部材であり、第１金属板部材４１１と同じ大きさである。第１金属板部材４１１の材質、厚みは、前記図１における第１金属板部材１０１と同じである。また、第２金属板部材４１２の材質、厚みは、前記図１における第２金属板部材１０２と同じである。

そして、前記第１金属板部材４１１上における図における奥行き方向へ延びる片側端に狭幅で細長く延びる接着剤ガス化防止用金属板部材４１４が配置される。次に、この第１金属板部材４１１上における前記接着剤ガス化防止用金属板部材４１４を除く領域全体にわたって樹脂系接着剤が塗布され、この上に第２金属板部材４１２を重ね合わせることで、接着剤ガス化防止用金属板部材４１４を間に挟む状態で、接着層４１３によって金属板部材４１１，４１２が接着接合されてなる第１接着接合金属板部材４１０が形成される。前記接着剤ガス化防止用金属板部材４１４の材質、厚み及び幅は、前記図１における接着剤ガス化防止用金属板部材１０４と同じである。

また、前記第１接着接合金属板部材４１０と同様にして、接着剤ガス化防止用金属板部材４２４を間に挟む状態で、接着層４２３によって第１金属板部材４２１と第２金属板部材４２２とが接着接合されてなる第２接着接合金属板部材４２０が形成される。

次に、前記２つの接着接合金属板部材４１０，４２０は、それらの接着剤ガス化防止用金属板部材側の端部同士を突き合わせた状態で、第２金属板部材４１２，４２２同士がその突き合わせ部に沿ってアーク溶接、例えばＭＩＧ溶接によって溶接接合される。このアーク溶接接合するに際し、アーク溶接接合しようとする箇所に接着剤ガス化防止用金属板部材４１４，４２４が配置されているので、アーク熱によって接着層４１３，４２３の蒸発によるガス化が生じることがなく、接着層蒸発によるガスが第２金属板部材４１２，４２２同士の突き合わせ部分の隙間を通じて噴出することで溶融池が吹き飛ばされるという前記接着剤ガス化防止用金属板部材４１４，４２４がない場合の現象が起こることが無くて、良好な溶接ビードを形成することができる。そして、部材を反転して、同様にして、第１金属板部材４１１，４２１同士がその突き合わせ部に沿ってアーク溶接でビード不良を生じることなく良好に溶接接合される。

図５は第３の発明の一実施形態による接合方法を説明するための断面図である。

図５において、５１１は下側突き合わせ金属板部材である。この下側突き合わせ金属板部材５１１は、平板状をなす２枚の第１金属板部材５１１ａ，５１１ｂ同士を突き合わせてなる部材である。第１金属板部材５１１ａ，５１１ｂの材質、厚みは、前記図１における第１金属板部材１０１と同じである。

そして、前記下側突き合わせ金属板部材５１１上における図における奥行き方向へ延びる突き合わせ部に狭幅で細長く延びる接着剤ガス化防止用金属板部材５１４が配置される。接着剤ガス化防止用金属板部材５１４の材質、厚み及び幅は、前記図１における接着剤ガス化防止用金属板部材１０４と同じである。次に、この下側突き合わせ金属板部材５１１上における前記接着剤ガス化防止用金属板部材５１４を除く領域全体にわたって樹脂系接着剤が塗布され、この上に上側突き合わせ金属板部材５１２を重ね合わせることで、接着剤ガス化防止用金属板部材５１４を間に挟む状態で、接着層５１３，５１３によって前記突き合わせ金属板部材５１１，５１２が接着接合される。

前記上側突き合わせ金属板部材５１２は、下側突き合わせ金属板部材５１１の補強用部材であって、平板状をなす２枚の第２金属板部材５１２ａ，５１２ｂ同士を突き合わせてなる部材である。第２金属板部材５１２ａ，５１２ｂの材質、厚みは、前記図１における第２金属板部材１０２と同じである。

次に、上側突き合わせ金属板部材５１２の第２金属板部材５１２ａ，５１２ｂ同士がその突き合わせ部に沿ってアーク溶接、例えばＭＩＧ溶接によって溶接接合される。このアーク溶接接合するに際し、アーク溶接接合しようとする箇所に前記接着剤ガス化防止用金属板部材５１４が配置されているので、アーク熱によって接着層５１３，５１３の蒸発によるガス化が生じることがなく、接着層蒸発によるガスが第２金属板部材５１２ａ，５１２ｂ同士の突き合わせ部分の隙間を通じて噴出することで溶融池が吹き飛ばされるという前記接着剤ガス化防止用金属板部材５１４がない場合の現象が起こることが無くて、良好な溶接ビードを形成することができる。そして、部材を反転して、同様にして、第１金属板部材５１１ａ，５１１ｂ同士がその突き合わせ部に沿ってアーク溶接でビード不良を生じることなく良好に溶接接合される。

１０１…第１金属板部材 １０２…第２金属板部材
１０３…接着層 １０４…接着剤ガス化防止用金属板部材
２０１…第１金属板部材 ２０２…第２金属板部材
２０３…接着層 ２０４…接着剤ガス化防止用金属板部材
３０１…第１金属板部材 ３０１ａ…下板 ３０１ｂ…立板
３０２…第２金属板部材 ３０３…接着層
３０４…接着剤ガス化防止用金属板部材
４１０…第１接着接合金属板部材
４１１…第１金属板部材 ４１２…第２金属板部材
４１３…接着層 ４１４…接着剤ガス化防止用金属板部材
４２０…第２接着接合金属板部材
４２１…第１金属板部材 ４２２…第２金属板部材
４２３…接着層 ４２４…接着剤ガス化防止用金属板部材
５１１…下側突き合わせ金属板部材 ５１１ａ，５１１ｂ…第１金属板部材
５１３…接着層 ５１４…接着剤ガス化防止用金属板部材
５１２…上側突き合わせ金属板部材 ５１２ａ，５１２ｂ…第２金属板部材

Claims (4)

1. 第１金属板部材に、該第１金属板部材補強用の部材であって該第１金属板部材とは異なる異種の第２金属板部材を樹脂系接着剤で接合するに際し、接着接合後に前記２つの金属板部材をアーク溶接接合しようとする部位に接着剤ガス化防止用金属板部材を配置し、該接着剤ガス化防止用金属板部材を間に挟む状態で前記２つの金属板部材を樹脂系接着剤で接合し、次いで、前記２つの金属板部材をアーク溶接で接合することを特徴とする金属板部材の接合方法。
2. 平板状をなす第１金属板部材上に、該第１金属板部材補強用の部材であって該第１金属板部材とは異なる異種の平板状をなす第２金属板部材を、該両金属板部材の少なくとも片側端の位置を一致させて樹脂系接着剤で接合するに際し、前記第１金属板部材上に前記片側端に沿って接着剤ガス化防止用金属板部材を配置し、該接着剤ガス化防止用金属板部材を間に挟む状態で前記２つの金属板部材を樹脂系接着剤で接合してなる接着接合金属板部材を得、該接着接合金属板部材とこれと同一構造の接着接合金属板部材とを、前記接着剤ガス化防止用金属板部材側の端部同士を突き合わせた状態でアーク溶接で接合することを特徴とする金属板部材の接合方法。
3. 平板状をなす２枚の第１金属板部材同士を突き合わせた下側突き合わせ金属板部材上に、前記第１金属板部材補強用の部材であって該第１金属板部材とは異なる異種の平板状をなす２枚の第２金属板部材同士をその突き合わせ位置が前記下側突き合わせ金属板部材の突き合わせ位置と一致して延びるようにして突き合わせた上側突き合わせ金属板部材を、樹脂系接着剤で接合するに際し、前記下側突き合わせ金属板部材の突き合わせ部に沿って接着剤ガス化防止用金属板部材を配置し、該接着剤ガス化防止用金属板部材を間に挟む状態で前記２つの突き合わせ金属板部材を樹脂系接着剤で接合し、次いで、前記各突き合わせ金属板部材の突き合わせ部を、それぞれ、アーク溶接で接合することを特徴とする金属板部材の接合方法。
4. 前記第１金属板部材がアルミニウム合金板で形成され、前記第２金属板部材が鋼板で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属板部材の接合方法。

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