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JP7765702B2 - Method for manufacturing lap joint of organic layer coated metal sheets, and apparatus for manufacturing lap joint of organic layer coated metal sheets - Google Patents
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JP7765702B2 - Method for manufacturing lap joint of organic layer coated metal sheets, and apparatus for manufacturing lap joint of organic layer coated metal sheets - Google Patents

Method for manufacturing lap joint of organic layer coated metal sheets, and apparatus for manufacturing lap joint of organic layer coated metal sheets

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JP7765702B2 JP2022036071A JP2022036071A JP7765702B2 JP 7765702 B2 JP7765702 B2 JP 7765702B2 JP 2022036071 A JP2022036071 A JP 2022036071A JP 2022036071 A JP2022036071 A JP 2022036071A JP 7765702 B2 JP7765702 B2 JP 7765702B2
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Description

本発明は、有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法、及び有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a lap joint of organic layer-coated metal sheets and an apparatus for manufacturing a lap joint of organic layer-coated metal sheets.

重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組を接合して得られる金属板重ね継手は、様々な機械部品の接合部に含まれている。金属板の接合方法として最もよく用いられるのは、溶接である。板組の接合に用いられる溶接の例は、スポット溶接、アーク溶接、及びレーザ溶接等である。 Metal plate lap joints, obtained by joining plates made up of multiple overlapping metal plates, are found in the joints of various mechanical parts. The most commonly used method for joining metal plates is welding. Examples of welding methods used to join plate assemblies include spot welding, arc welding, and laser welding.

しかしながら、溶接の際には、接合部が金属板の融点以上の温度に加熱される。これにより、接合部及びその周囲において、金属板の機械特性が劣化する場合がある。この現象は、鋼板、特に引張強さ780MPa以上の高強度鋼板において顕著である。 However, during welding, the joint is heated to a temperature above the melting point of the metal plates. This can cause the mechanical properties of the metal plates to deteriorate at the joint and its surrounding area. This phenomenon is particularly noticeable in steel plates, especially high-strength steel plates with a tensile strength of 780 MPa or more.

また、溶接は、異種材料の接合には適さない。異種材料を溶融混合させた後に凝固させると、脆い金属間化合物が溶接金属に多量に生成する。そのため、異種材料の溶接においては、接合強度の確保が難しい。 Additionally, welding is not suitable for joining dissimilar materials. When dissimilar materials are melted and mixed and then solidified, large amounts of brittle intermetallic compounds are formed in the weld metal. As a result, it is difficult to ensure sufficient joint strength when welding dissimilar materials.

金属板を接合する別の方法として、近年は、摩擦圧接が注目されている。摩擦圧接とは、部材を互いに接触させ、通常、片側若しくは両側の部材、又は別の摩擦エレメントを回転させることによって発生する摩擦熱を利用して(接合部近傍を昇温させ)加圧して行う圧接のことである(JIS Z 3001-2:2018)。 Friction welding has been gaining attention in recent years as another method for joining metal plates. Friction welding is a pressure welding process in which two parts are brought into contact with each other and pressure is applied using frictional heat (raising the temperature near the joint) generated by rotating one or both parts or another friction element (JIS Z 3001-2:2018).

摩擦圧接は摩擦溶接と称される場合がある。しかし、通常、摩擦圧接の際に圧接部の溶融凝固は生じない。摩擦圧接においては、母材の表面が取り除かれることによって現出した新生面が、摩擦熱によって融点以下の温度まで加熱されて活性化された状態で加圧されることによって、圧接部が形成される。従って、摩擦圧接部には溶接金属が含まれないことが通常である。 Friction welding is sometimes called friction welding. However, friction welding does not usually involve melting or solidifying the welded area. In friction welding, the surface of the base material is removed, and the newly exposed surface is heated by frictional heat to a temperature below the melting point, activated, and then pressurized to form the welded area. Therefore, friction welded areas usually do not contain weld metal.

摩擦圧接は、従来、パイプ等の棒状材料を長手方向に接合する場合に用いられていた。例えば特許文献1には、薄肉パイプと厚肉パイプを同軸配置し、それらの端面を当接させて相対回転することにより生ずる摩擦熱にて両端面を圧接するプロペラシャフトの摩擦圧接方法において、薄肉パイプの内径を厚肉パイプの内径より小径にすることを特徴とするプロペラシャフトの摩擦圧接方法が開示されている。 Friction welding has traditionally been used to join rod-shaped materials such as pipes longitudinally. For example, Patent Document 1 discloses a friction welding method for propeller shafts in which a thin-walled pipe and a thick-walled pipe are arranged coaxially and their end faces are abutted and rotated relative to each other, generating frictional heat to press the end faces together, characterized in that the inner diameter of the thin-walled pipe is smaller than the inner diameter of the thick-walled pipe.

しかし近年は、頭部及び軸部を有するリベット状の接続部材を用いて、摩擦圧接を利用して複数の金属板を重ね接合することが試みられている。この摩擦圧接方法では、軸部及び頭部を有する接続部材を、板組の最表面に配された金属板に軸部の先端が接触するまで、軸部を板組に圧入させる。そして、軸部の先端を、板組の最表面に配された金属板に摩擦圧接する。これにより、軸部の先端に摩擦圧接された金属板と、軸部の基端に設けられた頭部とが、軸部によって貫通された金属板を挟持し、板組が機械的に接合される。摩擦圧接による金属板の重ね接合は、摩擦圧接と機械的接合とを組み合わせた接合方法であるといえる。 However, in recent years, attempts have been made to use friction welding to join multiple metal plates in an overlapping manner, using a rivet-like connecting member with a head and a shank. In this friction welding method, a connecting member having a shank and a head is pressed into the sheet assembly until the tip of the shank contacts the metal plate arranged on the outermost surface of the sheet assembly. The tip of the shank is then friction-welded to the metal plate arranged on the outermost surface of the sheet assembly. As a result, the metal plate friction-welded to the tip of the shank and the head provided at the base end of the shank sandwich the metal plate passed through by the shank, mechanically joining the sheet assembly. Lap joining of metal plates by friction welding can be said to be a joining method that combines friction welding and mechanical joining.

摩擦圧接を用いた金属板の接合においては、金属板同士の溶融及び混合が生じない。従って、摩擦圧接によれば異種材料から構成される金属板を容易に接合することができる。また、摩擦圧接による入熱は、溶接による入熱よりも小さい。そのため、摩擦圧接は接合部及びその周辺を熱劣化させるおそれが小さい。 When joining metal plates using friction welding, the metal plates do not melt or mix together. Therefore, friction welding makes it easy to join metal plates made of different materials. Furthermore, the heat input during friction welding is less than that during welding. Therefore, friction welding is less likely to cause thermal degradation of the joint and its surrounding area.

摩擦圧接を用いた金属板の接合技術として、例えば特許文献2には、一方の平板がこれの上に配置された他方の被支持板よりも強度の高い支持板である少なくとも2枚の平板を回転フィーダ部によって回転される接合要素を介して接合して、該接合要素がカラーによって前記被支持板を支持板に対して押圧するとともに、シャフト部を介して前記支持板と摩擦溶接接合を形成する装置において、前記回転フィーダ部が、該回転フィーダ部によって加えられる軸方向の力と各送り距離とを測定して、前記接合要素のシャフト部を下げると引き起こされる押圧力の上昇を示す信号を送り、前記回転フィーダ部を前進させる測定器を備えているとともに、前記回転フィーダ部の送り動作が、前記被支持板を貫通するように調整する第1の段階と、前記シャフト部と支持板との摩擦溶接を調整する第2の段階と、前記接合要素の軸方向の力を前記支持板に加える第3の段階の少なくとも3つの連続した接合段階によって調整されて摩擦溶接プロセスを完了させることを特徴とする装置が開示されている。 As an example of a technology for joining metal plates using friction welding, Patent Document 2 discloses an apparatus that joins at least two flat plates, one of which is a support plate with greater strength than the other supported plate placed on top of it, using a joining element rotated by a rotary feeder unit. The joining element presses the supported plate against the support plate with a collar and forms a friction welded joint with the support plate via a shaft. The rotary feeder unit is equipped with a measuring device that measures the axial force and each feed distance applied by the rotary feeder unit, sends a signal indicating an increase in pressing force caused by lowering the shaft unit of the joining element, and advances the rotary feeder unit. The apparatus completes the friction welding process by adjusting the feed movement of the rotary feeder unit through at least three consecutive joining stages: a first stage for adjusting the feed so that the rotary feeder penetrates the supported plate; a second stage for adjusting the friction welding between the shaft unit and the support plate; and a third stage for applying the axial force of the joining element to the support plate.

特開2004-141933号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-141933 特開2011-062748号公報JP 2011-062748 A

近年、金属板重ね継手には、一層高い耐食性も求められている。耐食性を高めるためには、金属板重ね継手の表面を塗膜などの有機物層によって被覆することが好ましい。しかしながら溶接は、有機物層によって表面が被覆された金属板、即ち有機物層被覆金属板の接合には適さない。有機物層被覆金属板を溶接した場合、溶接金属に有機物層や有機物層から発生したガスが混入することにより、溶接欠陥が生じる。そのため、有機物層被覆金属板の溶接においては、接合強度の確保が難しい。また、有機物層が絶縁体である場合、スポット溶接等の抵抗溶接を行うことは困難である。 In recent years, there has been a demand for even higher corrosion resistance in metal lap joints. To improve corrosion resistance, it is preferable to coat the surface of a metal lap joint with an organic layer such as a paint film. However, welding is not suitable for joining metal plates whose surfaces are coated with an organic layer, i.e., organic layer-coated metal plates. When organic layer-coated metal plates are welded, the organic layer or gases generated from the organic layer become mixed into the weld metal, causing welding defects. For this reason, it is difficult to ensure sufficient joint strength when welding organic layer-coated metal plates. Furthermore, if the organic layer is an insulator, it is difficult to perform resistance welding such as spot welding.

そこで本発明者らは、有機物層被覆金属板を摩擦圧接によって接合することを試みた。その結果、有機物層は摩擦圧接の妨げにはならず、良好な継手強度が確保できることが確認できた。 The inventors therefore attempted to join metal plates coated with an organic layer by friction welding. As a result, they confirmed that the organic layer did not interfere with friction welding and that good joint strength could be ensured.

一方、有機物層被覆金属板を摩擦圧接によって接合すると、図4に示されるように、接続部材の周辺において有機物層が劣化し、剥離することが明らかとなった。有機物層の剥離部において、金属板重ね継手の耐食性は損なわれた。この有機物層の剥離は連続して複数回の接合を行った場合に生じやすかった。有機物層被覆金属板を摩擦圧接によって連続して複数回の接合を実施した際の、有機物層の劣化や剥離についてはこれまで報告されておらず、従って、本発明者らが知見した有機物層の劣化現象は、当業者には知られていない。なお、有機物層ではなく、Znめっきなどの金属めっきを有する金属板を摩擦圧接した例は報告されているが、ここではめっきの劣化が問題視されていない。 On the other hand, when organic layer-coated metal plates are joined by friction welding, it has been found that the organic layer deteriorates and peels off around the connecting member, as shown in Figure 4. The corrosion resistance of the metal plate lap joint is impaired where the organic layer peels off. This peeling of the organic layer is likely to occur when multiple joints are performed consecutively. There have been no previous reports of organic layer deterioration or peeling when organic layer-coated metal plates are joined consecutively multiple times by friction welding. Therefore, the organic layer deterioration phenomenon discovered by the inventors is unknown to those skilled in the art. Incidentally, there have been reported cases of friction welding metal plates having metal plating such as Zn plating instead of an organic layer, but in these cases, plating degradation was not a concern.

上記事情に鑑みて、本発明は、有機物層被覆金属板を摩擦圧接する際に、有機物層の劣化を従来よりも抑制可能な有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法、及び有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置を提供することを目的とする。 In light of the above circumstances, the present invention aims to provide a method and apparatus for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint that can suppress deterioration of the organic layer more than conventional methods when friction welding organic layer-coated metal sheets.

本発明の要旨は以下の通りである。 The gist of the present invention is as follows:

(1)本発明の第一実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法は、重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組を、アンビルに固定する工程と、軸部、及び前記軸部の基端に設けられた頭部を有する接続部材を、前記アンビルの反対側から、前記アンビルに接する金属板と前記軸部の先端とが接触するまで、前記板組に圧入する工程と、前記アンビルに接する前記金属板と、前記軸部の前記先端とを摩擦圧接し、前記頭部によって、前記軸部が貫通された前記金属板を、前記軸部が摩擦圧接された前記金属板に機械的に接合する工程と、を備え、前記固定する工程では、筒状のスリーブを、前記アンビルの反対側から前記板組に押圧することによって、前記板組を前記アンビルに固定し、前記圧入する工程では、前記接続部材を、前記スリーブの内側を通して、前記板組に圧入し、前記板組の一方又は両方の表面には、有機物層が配置され、前記有機物層と前記スリーブとが接する場合、前記スリーブを用いて前記有機物層を冷却し、前記有機物層と前記アンビルとが接する場合、前記アンビルを用いて前記有機物層を冷却する。
(2)上記(1)に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法では、前記有機物層と前記スリーブとが接する場合、前記スリーブを銅若しくは銅合金製とすること、及び/又は前記スリーブに冷媒による冷却機構を設けることにより、前記有機物層を冷却し、前記有機物層と前記アンビルとが接する場合、前記アンビルを銅若しくは銅合金製とすること、及び/又は前記アンビルに冷媒による冷却機構を設けることにより、前記有機物層を冷却してもよい。
(3)上記(1)に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法では、前記有機物層と前記スリーブとが接する場合、前記スリーブに冷媒による冷却機構を設けることにより前記有機物層を冷却し、前記有機物層と前記アンビルとが接する場合、前記アンビルに冷媒による冷却機構を設けることにより前記有機物層を冷却してもよい。
(4)上記(1)~(3)のいずれか一項に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法では、前記有機物層と前記スリーブとが接してもよい。
(5)上記(4)に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法では、前記スリーブの、前記有機物層と接触する端面の内縁に、R0.1mm以上の面取り部を設けてもよい。
(6)本発明の第二実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法は、重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組を、アンビルに固定する工程と、軸部、及び前記軸部の基端に設けられた頭部を有する接続部材を、前記アンビルの反対側から、前記アンビルに接する金属板と、前記軸部の先端とが接触するまで、前記板組に圧入する工程と、前記アンビルに接する前記金属板と、前記軸部の前記先端とを摩擦圧接し、前記頭部によって、前記軸部が貫通された前記金属板を、前記軸部が摩擦圧接された前記金属板に機械的に接合する工程と、を備え、少なくとも、前記アンビルと接する前記板組の表面には、有機物層が配置され、前記アンビルを用いて前記有機物層を冷却する。
(7)上記(6)に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法では、前記アンビルを銅若しくは銅合金製とすること、及び/又は前記アンビルに冷媒による冷却機構を設けることにより、前記有機物層を冷却してもよい。
(8)上記(6)に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法では、前記アンビルに冷媒による冷却機構を設けることにより前記有機物層を冷却してもよい。
(9)上記(1)~(8)のいずれか一項に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法では、複数の前記金属板のうち1枚以上が鋼板であってもよい。
(1) A method for manufacturing an organic layer coated metal sheet lap joint according to a first embodiment of the present invention includes the steps of: fixing a sheet assembly made up of a plurality of overlapping metal sheets to an anvil; press-fitting a connecting member having a shank and a head provided at the base end of the shank into the sheet assembly from the opposite side of the anvil until the metal sheet in contact with the anvil comes into contact with the tip of the shank; friction-welding the metal sheet in contact with the anvil and the tip of the shank, and using the head to weld the metal sheet through which the shank has penetrated to the metal sheet through which the shank has been friction-welded. and a step of mechanically joining the plate to the anvil, wherein in the fixing step, the plate set is fixed to the anvil by pressing a cylindrical sleeve against the plate set from the opposite side of the anvil, and in the pressing step, the connecting member is pressed into the plate set through the inside of the sleeve, an organic material layer is disposed on one or both surfaces of the plate set, and when the organic material layer and the sleeve come into contact, the organic material layer is cooled using the sleeve, and when the organic material layer and the anvil come into contact, the organic material layer is cooled using the anvil.
(2) In the manufacturing method of the organic material layer-coated metal sheet lap joint described in (1) above, when the organic material layer and the sleeve are in contact with each other, the organic material layer may be cooled by making the sleeve out of copper or a copper alloy and/or by providing the sleeve with a cooling mechanism using a refrigerant, and when the organic material layer and the anvil are in contact with each other, the organic material layer may be cooled by making the anvil out of copper or a copper alloy and/or by providing the anvil with a cooling mechanism using a refrigerant.
(3) In the manufacturing method of the organic material layer-coated metal sheet lap joint described in (1) above, when the organic material layer and the sleeve are in contact with each other, the organic material layer may be cooled by providing a refrigerant-based cooling mechanism on the sleeve, and when the organic material layer and the anvil are in contact with each other, the organic material layer may be cooled by providing a refrigerant-based cooling mechanism on the anvil.
(4) In the method for manufacturing a lap joint of organic layer-coated metal sheets according to any one of (1) to (3) above, the organic layer may be in contact with the sleeve.
(5) In the method for manufacturing a lap joint of organic layer-coated metal sheets described in (4) above, a chamfer having a radius of 0.1 mm or more may be provided on the inner edge of the end face of the sleeve that contacts the organic layer.
(6) A manufacturing method of an organic substance layer-coated metal sheet lap joint according to a second embodiment of the present invention includes the steps of: fixing a sheet assembly consisting of a plurality of overlapping metal sheets to an anvil; pressing a connecting member having a shaft and a head provided at the base end of the shaft into the sheet assembly from the opposite side of the anvil until the metal sheet in contact with the anvil comes into contact with the tip of the shaft; friction-welding the metal sheet in contact with the anvil to the tip of the shaft, and mechanically joining the metal sheet through which the shaft has penetrated to the metal sheet to which the shaft has been friction-welded, using the head; and an organic substance layer is disposed on at least the surface of the sheet assembly in contact with the anvil, and cooling the organic substance layer using the anvil.
(7) In the manufacturing method of the organic layer coated metal sheet lap joint described in (6) above, the organic layer may be cooled by making the anvil out of copper or a copper alloy and/or by providing the anvil with a cooling mechanism using a refrigerant.
(8) In the method for manufacturing a lap joint of organic layer-coated metal sheets described in (6) above, the organic layer may be cooled by providing a cooling mechanism that uses a refrigerant on the anvil.
(9) In the method for manufacturing a lap joint of organic layer-coated metal sheets according to any one of (1) to (8) above, one or more of the plurality of metal sheets may be a steel sheet.

(10)本発明の第三実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置は、重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組が固定されるように構成されたアンビルと、軸部、及び前記軸部の基端に設けられた頭部を有する接続部材を、前記アンビルの反対側から、前記接続部材の軸を中心に旋回させながら前記板組に押圧する回転押圧機構と、前記アンビルの反対側から前記板組に押圧されて、前記板組を固定する筒状のスリーブと、を備え、前記回転押圧機構の回転軸が、前記スリーブの内側にあり、前記スリーブが、冷却手段を有前記スリーブが、有機物層を冷却する
(11)上記(10)に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置では、前記冷却手段が、銅製若しくは銅合金製とされた、前記スリーブ自体、及び、前記スリーブに設けられた、冷媒による冷却機構の一方又は両方であってもよい。
(12)上記(10)に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置では、前記冷却手段が、前記スリーブに設けられた、冷媒による冷却機構であってもよい
)上記(1)に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置では、前記スリーブが、前記有機物層と接触する端面の内縁に、R0.1mm以上の面取り部を有してもよい
(10) A manufacturing apparatus for an organic material layer-coated metal sheet lap joint according to a third embodiment of the present invention includes an anvil configured to fix a sheet assembly consisting of a plurality of overlapping metal sheets, a rotary pressing mechanism that presses a connecting member having a shaft portion and a head portion provided at the base end of the shaft portion against the sheet assembly from the opposite side of the anvil while rotating the connecting member around the axis of the connecting member, and a cylindrical sleeve that is pressed against the sheet assembly from the opposite side of the anvil to fix the sheet assembly, wherein the rotation axis of the rotary pressing mechanism is inside the sleeve, the sleeve has a cooling means, and the sleeve cools the organic material layer .
(11) In the manufacturing apparatus for an organic layer-coated metal sheet lap joint described in (10) above, the cooling means may be one or both of the sleeve itself made of copper or a copper alloy and a refrigerant-based cooling mechanism provided on the sleeve .
(12) In the manufacturing apparatus for a lap joint of organic layer-coated metal sheets described in (10) above, the cooling means may be a cooling mechanism that uses a refrigerant and is provided in the sleeve .
( 13 ) In the manufacturing device for an organic layer coated metal sheet lap joint described in ( 10 ) above, the sleeve may have a chamfered portion with a radius of 0.1 mm or more on the inner edge of the end surface that contacts the organic layer .

本発明によれば、有機物層被覆金属板を摩擦圧接する際に、有機物層の劣化を従来よりも抑制可能な有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法、及び有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置を提供することができる。 The present invention provides a method and apparatus for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint that can suppress deterioration of the organic layer more than conventional methods when friction welding organic layer-coated metal sheets.

第一実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法の模式図である。1 is a schematic diagram of a method for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint according to a first embodiment. FIG. アンビル及びスリーブの冷却機構の断面模式図である。FIG. 10 is a cross-sectional schematic view of a cooling mechanism for the anvil and sleeve. 第二実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法の模式図である。5 is a schematic diagram of a method for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint according to a second embodiment. FIG. 従来の金属板重ね継手の製造装置を用いた、有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法の模式図である。1 is a schematic diagram of a method for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint using a conventional metal sheet lap joint manufacturing apparatus. FIG.

本発明の第一実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法は、図1に示されるように、
(S1)重ね合わせられた複数の金属板B1、B2から構成される板組Bを、アンビル11に固定する工程と、
(S2)軸部C2、及び軸部C2の基端に設けられた頭部C1を有する接続部材Cを、アンビル11の反対側から、アンビル11に接する第1の金属板B1と、軸部C2の先端とが接触するまで、板組Bに圧入する工程と、
(S3)アンビル11に接する第1の金属板B1と、軸部C2の先端とを摩擦圧接し、頭部C1によって、軸部C2が貫通された第2の金属板B2を、軸部C2が摩擦圧接された第1の金属板B1に機械的に接合する工程と、
を備える。ここで、固定工程S1では、筒状のスリーブ12を、アンビル11の反対側から板組Bに押圧することによって、板組Bをアンビル11に固定し、圧入工程S2では、接続部材Cを、スリーブ12の内側122を通して、板組Bに押圧する。板組Bの一方又は両方の表面には、有機物層Eが配置され、有機物層Eとスリーブ12とが接する場合、スリーブ12を用いて有機物層Eを冷却し、有機物層Eとアンビル11とが接する場合、アンビル11を用いて有機物層Eを冷却する。
The method for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint according to the first embodiment of the present invention includes the steps of:
(S1) a step of fixing a plate set B composed of a plurality of overlapping metal plates B1 and B2 to an anvil 11;
(S2) a step of press-fitting a connecting member C having a shaft portion C2 and a head portion C1 provided at a base end of the shaft portion C2 into the plate assembly B from the opposite side of the anvil 11 until the first metal plate B1 in contact with the anvil 11 comes into contact with the tip end of the shaft portion C2;
(S3) frictionally welding the first metal plate B1 in contact with the anvil 11 to the tip of the shank C2, and mechanically joining the second metal plate B2, through which the shank C2 has penetrated, to the first metal plate B1, to which the shank C2 has been frictionally welded, by the head C1;
Here, in the fixing step S1, a cylindrical sleeve 12 is pressed against the plate set B from the opposite side of the anvil 11, thereby fixing the plate set B to the anvil 11, and in the press-fitting step S2, a connection member C is pressed against the plate set B through the inside 122 of the sleeve 12. An organic layer E is disposed on one or both surfaces of the plate set B, and when the organic layer E and the sleeve 12 contact each other, the organic layer E is cooled using the sleeve 12, and when the organic layer E and the anvil 11 contact each other, the organic layer E is cooled using the anvil 11.

上述の方法によって得られた有機物層被覆金属板重ね継手Aは、最表層に配された第1の金属板B1、及び第1の金属板B1に重ねられた一枚以上の第2の金属板B2から構成される板組Bと、第1の金属板B1に垂直に摩擦圧接され、且つ第2の金属板B2を貫通する軸部C2、及び軸部C2の基端に設けられて、第1の金属板B1及び第2の金属板B2を機械的に接合する頭部C1を有する接続部材Cと、を備え、板組Bの一方又は両方の表面が、有機物層Eによって被覆されている。 The organic layer-coated metal sheet lap joint A obtained by the above-described method comprises a sheet assembly B consisting of a first metal sheet B1 arranged as the outermost layer and one or more second metal sheets B2 overlapping the first metal sheet B1; a connecting member C friction-welded perpendicularly to the first metal sheet B1 and having a shaft C2 that passes through the second metal sheet B2, and a head C1 provided at the base end of the shaft C2 that mechanically joins the first metal sheet B1 and the second metal sheet B2; and one or both surfaces of the sheet assembly B are coated with an organic layer E.

以下、第一実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法を、詳細に説明する。 The method for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint according to the first embodiment is described in detail below.

(固定工程S1)
まず、重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組Bを、アンビル11に固定する。ここで、板組Bの一方又は両方の表面には、有機物層Eが配されている。これにより、表面が有機物層Eによって被覆されている有機物層被覆金属板重ね継手Aを製造することができる。板組Bに含まれる金属板の枚数は、2枚であっても、3枚以上であってもよい。
(Fixing process S1)
First, a plate set B consisting of a plurality of overlapping metal plates is fixed to an anvil 11. Here, an organic layer E is disposed on one or both surfaces of the plate set B. This makes it possible to manufacture an organic layer-coated metal plate lap joint A whose surfaces are coated with the organic layer E. The number of metal plates included in the plate set B may be two, three or more.

以下、便宜的に、板組Bの最表層に配されてアンビル11に接する金属板を第1の金属板B1と称し、それ以外の金属板を第2の金属板B2と称する。第1の金属板B1は、接続部材Cの軸部C2の先端が摩擦圧接される金属板であり、第2の金属板B2は、接続部材Cの軸部C2が貫通する金属板である。第1の金属板B1の枚数は1枚である。第2の金属板B2の枚数は1枚であっても、2枚以上であってもよい。 For convenience, the metal plate arranged on the outermost layer of the plate assembly B and in contact with the anvil 11 will be referred to as the first metal plate B1, and the other metal plates will be referred to as the second metal plates B2. The first metal plate B1 is the metal plate to which the tip of the shank C2 of the connecting member C is friction-welded, and the second metal plate B2 is the metal plate through which the shank C2 of the connecting member C passes. There is one first metal plate B1. There may be one or more second metal plates B2.

第一実施形態に係る製造方法では、板組Bは、筒状のスリーブ12によって、アンビル11に固定される。具体的には、筒状のスリーブ12を、アンビル11の反対側にある板組Bの表面に、垂直に当止する。そして、アンビル11の反対側からスリーブ12を板組Bに押圧する。なお、スリーブ12以外の固定治具を併用して、板組Bとアンビル11とを一層強固に固定してもよい。 In the manufacturing method according to the first embodiment, the plate assembly B is fixed to the anvil 11 by a cylindrical sleeve 12. Specifically, the cylindrical sleeve 12 is vertically abutted against the surface of the plate assembly B on the opposite side of the anvil 11. The sleeve 12 is then pressed against the plate assembly B from the opposite side of the anvil 11. Note that a fixing jig other than the sleeve 12 may be used in combination to more firmly fix the plate assembly B to the anvil 11.

(圧入工程S2)
軸部C2の基端に設けられた頭部C1が、有機物層被覆金属板重ね継手Aの製造装置1の回転押圧機構13と接続される。この軸部C2の基端に設けられた頭部C1と、回転押圧機構13との接続は、固定工程S1よりも前に予め行われていても良い。接続部材Cを、アンビル11の反対側から板組Bに垂直に押圧し、軸部C2の先端を板組Bに接触させる。
(Press-fitting step S2)
The head C1 provided at the base end of the shaft C2 is connected to the rotary pressing mechanism 13 of the manufacturing apparatus 1 for the organic layer-coated metal sheet lap joint A. The head C1 provided at the base end of the shaft C2 may be connected to the rotary pressing mechanism 13 in advance of the fixing step S1. The connecting member C is pressed perpendicularly against the plate assembly B from the opposite side of the anvil 11, and the tip of the shaft C2 is brought into contact with the plate assembly B.

続いて、接続部材Cを旋回させながら押圧することにより、接続部材Cの軸部C2を板組Bに圧入し、金属板を貫通させる。板組Bはアンビル11に固定されているので、接続部材Cは、圧入工程S2及びそれ以降の工程において、板組Bに対して相対的に回転することとなる。また、接続部材Cは、スリーブ12の内側122を通して板組Bに押圧される。これにより、スリーブ12は、接続部材Cの周囲を均等な加圧力で固定して、接合作業を安定化させることができる。上述の通り、本実施形態において、貫通される金属板は第2の金属板B2と称される。 Then, by rotating and pressing the connecting member C, the shaft portion C2 of the connecting member C is pressed into the plate assembly B, penetrating the metal plates. Because the plate assembly B is fixed to the anvil 11, the connecting member C rotates relative to the plate assembly B during the press-fitting step S2 and subsequent steps. The connecting member C is also pressed against the plate assembly B through the inner surface 122 of the sleeve 12. This allows the sleeve 12 to secure the periphery of the connecting member C with an even pressure force, stabilizing the joining process. As mentioned above, in this embodiment, the metal plate being penetrated is referred to as the second metal plate B2.

圧入工程S2は、接続部材Cの軸部C2の先端が、アンビル11に接する金属板、即ち第1の金属板B1と接触するまで継続される。接続部材Cの軸部C2の長さを、第2の金属板B2の板厚の合計値よりも十分に長くすることにより、軸部C2の先端を第1の金属板B1に接触させることができる。また、貫通を容易にするために、接続部材Cの軸部C2の先端は、平面ではなく尖らせておくことが好ましい。ただし、圧入工程S2は、接続部材Cの軸部C2の先端を、第2の金属板B2を貫通させ、第1の金属板B1と接触させる工程であり、その手段は問わない。上述の通り、接続部材Cを旋回させながら押圧し、第2の金属板B2を貫通させてもよいし、予め第2の金属板B2に貫通孔を設け、その貫通孔を通るように、接続部材Cを旋回させずに押圧し、第2の金属板B2を貫通させてもよい。 The press-fitting step S2 continues until the tip of the shank C2 of the connecting member C comes into contact with the metal plate in contact with the anvil 11, i.e., the first metal plate B1. By making the length of the shank C2 of the connecting member C sufficiently longer than the total thickness of the second metal plate B2, the tip of the shank C2 can come into contact with the first metal plate B1. Furthermore, to facilitate penetration, it is preferable that the tip of the shank C2 of the connecting member C be pointed rather than flat. However, the press-fitting step S2 is a process in which the tip of the shank C2 of the connecting member C penetrates the second metal plate B2 and contacts the first metal plate B1, and the method for this is not important. As described above, the connecting member C may be pressed while being rotated to penetrate the second metal plate B2, or a through-hole may be pre-formed in the second metal plate B2, and the connecting member C may be pressed without being rotated to penetrate the second metal plate B2.

(摩擦圧接工程S3)
接続部材Cをさらに旋回させながら押圧することにより、軸部C2の先端と第1の金属板B1との接触部が加熱される。さらに接触部においては、軸部C2の先端、及び第1の金属板B1の最表面が除去され、新生面が現出する。接続部材Cの回転を停止すると、新生面から周辺部への抜熱により、新生面は直ちに冷却される。そして、活性化されていた2つの新生面は、冷却後に強固に接合され、摩擦圧接部Dが形成される。
(Friction welding step S3)
By further rotating and pressing the connecting member C, the contact area between the tip of the shank C2 and the first metal plate B1 is heated. Furthermore, at the contact area, the tip of the shank C2 and the outermost surface of the first metal plate B1 are removed, revealing a new surface. When the rotation of the connecting member C is stopped, the new surface is immediately cooled by heat transfer from the new surface to the surrounding area. The two activated new surfaces are then firmly joined after cooling, forming a friction weld D.

接続部材Cの軸部C2の先端を第1の金属板B1に摩擦圧接すると、第2の金属板B2は、接続部材Cの先端に接合された第1の金属板B1と、接続部材Cの基端に設けられた頭部C1との間に配置される。即ち、接続部材Cの頭部C1は、接続部材Cの軸部C2が貫通された第2の金属板B2を、接続部材Cの軸部C2が摩擦圧接された第1の金属板B1に、機械的に接合する。 When the tip of the shank C2 of the connecting member C is friction-welded to the first metal plate B1, the second metal plate B2 is positioned between the first metal plate B1 joined to the tip of the connecting member C and the head C1 provided at the base end of the connecting member C. In other words, the head C1 of the connecting member C mechanically joins the second metal plate B2, through which the shank C2 of the connecting member C passes, to the first metal plate B1 to which the shank C2 of the connecting member C is friction-welded.

以上の工程を経て、一方又は両方の表面が有機物層Eによって被覆された有機物層被覆金属板重ね継手Aが得られる。しかしながら、図4に示されるように、表面に配された有機物層Eが剥離する場合があることを本発明者らは発見した。本発明者らが剥離部を詳細に確認した結果、以下の事実が確認された。
(1)図4に示されるように、スリーブ12と有機物層Eとが接していた場合、有機物層Eはスリーブ12が押圧された箇所において剥離した。
(2)図4に示されるように、アンビル11と有機物層Eとが接していた場合、有機物層Eは、接続部材Cが押圧された箇所において剥離した。
(3)1つの接合装置を用いて短時間に複数回の摩擦圧接を実施した場合、実施回数が増すほど剥離発生率が高まった。
Through the above steps, an organic layer-coated metal sheet lap joint A is obtained in which one or both surfaces are coated with an organic layer E. However, the present inventors have discovered that the organic layer E disposed on the surface may peel off, as shown in Figure 4. The present inventors have examined the peeled portion in detail and have confirmed the following facts.
(1) As shown in FIG. 4, when the sleeve 12 and the organic layer E were in contact with each other, the organic layer E peeled off at the location where the sleeve 12 was pressed.
(2) As shown in FIG. 4, when the anvil 11 and the organic layer E were in contact with each other, the organic layer E peeled off at the location where the connecting member C was pressed.
(3) When friction welding was performed multiple times in a short period of time using one joining device, the incidence of peeling increased as the number of times it was performed increased.

従来、摩擦圧接において摩擦熱がもたらす害は認識されていなかった。スポット溶接などの抵抗溶接では、溶接熱による電極の劣化を防止したり、溶融金属の凝固を促進したりするために、電極を介して溶接部を冷却する。しかしながら、摩擦圧接においては、接続部材Cは接合のたびに更新される。従って、接続部材C及びその周囲の部材の熱劣化は問題視されていなかった。むしろ、接続部材の塑性変形を容易にして、活性化された新生面の生成を促すために、接続部材Cを過度に冷却することは好ましくないと考えられる。先行技術において、摩擦圧接部の冷却とは、接続部材の回転押圧を停止した後の冷却を意味していた。また、摩擦熱が表面処理に及ぼす悪影響も知られていなかった。現に、比較的低融点であるZnめっき鋼板に対して上述の手順で摩擦圧接を実施した場合に、Znめっきの剥離が生じることはなかった。 Previously, the harmful effects of frictional heat in friction welding were not recognized. In resistance welding such as spot welding, the weld is cooled via the electrode to prevent electrode deterioration due to welding heat and promote solidification of the molten metal. However, in friction welding, the connection member C is replaced with a new one each time a joint is joined. Therefore, thermal degradation of the connection member C and its surrounding components was not considered a problem. Rather, excessive cooling of the connection member C was considered undesirable, as it facilitates plastic deformation of the connection member and promotes the creation of a new, activated surface. In prior art, cooling of the friction-welded area meant cooling after the rotational pressure of the connection member was stopped. Furthermore, the adverse effects of frictional heat on surface treatment were not known. In fact, when friction welding was performed using the above procedure on zinc-plated steel sheets, which have a relatively low melting point, no peeling of the zinc plating occurred.

しかし本発明者らは、圧入工程S2~摩擦圧接工程S3の間に生じた摩擦熱が、スリーブ12及びアンビル11に移動して蓄積することにより、スリーブ12及び/又はアンビル11と板組Bとの接触部の温度が上昇し、これにより有機物層Eの劣化が生じたのではないかと推定した。 However, the inventors hypothesized that the frictional heat generated during the press-fitting step S2 through the friction welding step S3 was transferred to and accumulated in the sleeve 12 and anvil 11, causing the temperature to rise at the contact points between the sleeve 12 and/or anvil 11 and the plate assembly B, which in turn caused the deterioration of the organic layer E.

そこで本発明者らは、スリーブ12及びアンビル11に冷却手段を設け、圧入工程S2~摩擦圧接工程S3の間、スリーブ12及び/又はアンビル11に接触した有機物層Eを冷却することを試みた。その結果、有機物層Eの剥離を抑制することができた。また、スリーブ12及びアンビル11を用いて有機物層Eを冷却した場合であっても、摩擦圧接が妨げられることはなく、良好な接合強度を確保することができた。 The inventors therefore attempted to provide cooling means to the sleeve 12 and anvil 11 to cool the organic layer E in contact with the sleeve 12 and/or anvil 11 during the press-fitting step S2 through the friction welding step S3. As a result, they were able to prevent the organic layer E from peeling off. Furthermore, even when the organic layer E was cooled using the sleeve 12 and anvil 11, friction welding was not hindered, and good joint strength was ensured.

以上の知見に基づき、第一実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手Aの製造方法では、圧入工程S2~摩擦圧接工程S3を実施する間に、有機物層Eに接触する固定治具を用いて、有機物層Eを冷却する。具体的には、有機物層Eとスリーブ12とが接する場合は、スリーブ12を用いて有機物層Eを冷却し、有機物層Eとアンビル11とが接する場合は、アンビル11を用いて有機物層Eを冷却する。 Based on the above findings, in the manufacturing method for organic layer-coated metal sheet lap joint A according to the first embodiment, the organic layer E is cooled using a fixture that comes into contact with the organic layer E during the steps S2 through S3 of press-fitting. Specifically, when the organic layer E comes into contact with the sleeve 12, the organic layer E is cooled using the sleeve 12, and when the organic layer E comes into contact with the anvil 11, the organic layer E is cooled using the anvil 11.

上述したように、有機物層Eは板組Bの一方の表面のみに設けられていてもよいし、両方の表面に設けられていてもよい。また、有機物層Eが板組Bの一方の表面のみに設けられている場合、有機物層Eはアンビル11側に配されていても、アンビル11の反対側に配されていてもよい。有機物層Eがアンビル11側のみに配されている場合、少なくとも、アンビル11を用いて有機物層Eを冷却すればよい。有機物層Eがスリーブ12側のみに配されている場合、少なくとも、スリーブ12を用いて有機物層Eを冷却すればよい。有機物層Eがアンビル11側及びスリーブ12側の両方に配されている場合、アンビル11及びスリーブ12の両方を用いて有機物層Eを冷却すればよい。また、有機物層Eは板組Bの一方の表面のみに設けられている場合に、アンビル11及びスリーブ12の両方を用いて有機物層E及び金属板の冷却をしてもよい。 As described above, the organic material layer E may be provided on only one surface of the plate assembly B, or on both surfaces. Furthermore, when the organic material layer E is provided on only one surface of the plate assembly B, the organic material layer E may be provided on the anvil 11 side or on the side opposite the anvil 11. When the organic material layer E is provided only on the anvil 11 side, it is sufficient to cool the organic material layer E using at least the anvil 11. When the organic material layer E is provided only on the sleeve 12 side, it is sufficient to cool the organic material layer E using at least the sleeve 12. When the organic material layer E is provided on both the anvil 11 side and the sleeve 12 side, it is sufficient to cool the organic material layer E using both the anvil 11 and the sleeve 12. Furthermore, when the organic material layer E is provided on only one surface of the plate assembly B, it is also possible to cool the organic material layer E and the metal plate using both the anvil 11 and the sleeve 12.

なお「冷却」とは、摩擦圧接による温度上昇を抑制可能な程度に金属板を冷却することを意味する。例えばアンビル11及びスリーブ12が通常の材料、例えば鋼から構成されていたとしても、摩擦圧接の際には金属板からアンビル11及びスリーブ12への熱移動が若干生じる。しかし、鋼は摩擦圧接による温度上昇を十分に抑制することができないので、このような熱移動は、本実施形態における冷却には該当しない。 Note that "cooling" refers to cooling the metal plate to a degree that suppresses the temperature rise caused by friction welding. For example, even if the anvil 11 and sleeve 12 are made of an ordinary material, such as steel, some heat transfer occurs from the metal plate to the anvil 11 and sleeve 12 during friction welding. However, because steel cannot sufficiently suppress the temperature rise caused by friction welding, such heat transfer does not constitute cooling in this embodiment.

冷却手段は特に限定されない。冷却手段の好適な一例は、アンビル11及び/又はスリーブ12の材質を、熱伝導率が高い金属とすることである。例えば、アンビル11及び/又はスリーブ12を銅又は銅合金製とすることにより、アンビル11及び/又はスリーブ12から装置本体への熱移動を促進し、有機物層Eを冷却することができる。アンビル11及び/又はスリーブ12の材質の熱伝導率は220W/mK以上が好ましく、280W/mK以上がより好ましい。 The cooling means is not particularly limited. One suitable example of a cooling means is to use a metal with high thermal conductivity for the material of the anvil 11 and/or sleeve 12. For example, by making the anvil 11 and/or sleeve 12 from copper or a copper alloy, heat transfer from the anvil 11 and/or sleeve 12 to the device body can be promoted, cooling the organic layer E. The thermal conductivity of the material of the anvil 11 and/or sleeve 12 is preferably 220 W/mK or higher, and more preferably 280 W/mK or higher.

冷却手段の別の好適な例は、図2に示されるように、アンビル11及び/又はスリーブ12に、冷媒による冷却機構111、121を設けることである。アンビル11及び/又はスリーブ12の材質を銅又は銅合金製とし、且つ、これらに冷媒による冷却機構111、121を設けてもよい。なお図2において、冷却機構121は、アンビル11の作業台の裏側から作業台に向けて冷媒を吹き付ける装置として記載している。また、冷却機構121は、紙面手前側から奥側に延在する冷媒の流路として記載している。しかし当然のことながら、用途に応じた種々の構成を冷却機構111、121に適用することができる。例えば、銅及び銅合金以外の伝熱性材料、及びペルチェ素子などを、冷却手段として用いることもできる。 Another suitable example of a cooling means is to provide the anvil 11 and/or sleeve 12 with a refrigerant-based cooling mechanism 111, 121, as shown in Figure 2. The anvil 11 and/or sleeve 12 may be made of copper or a copper alloy and provided with the refrigerant-based cooling mechanism 111, 121. Note that in Figure 2, the cooling mechanism 121 is depicted as a device that sprays refrigerant toward the work table from the rear side of the work table for the anvil 11. The cooling mechanism 121 is also depicted as a refrigerant flow path extending from the front side to the back side of the page. However, naturally, various configurations can be applied to the cooling mechanisms 111, 121 depending on the application. For example, heat-conductive materials other than copper and copper alloys, as well as Peltier elements, can also be used as cooling means.

また、本発明者らの実験結果によれば、アンビル11よりもスリーブ12の方が、有機物層Eの剥離を生じさせる頻度が高かった。しかしながら、上述の通りスリーブ12を用いて有機物層Eを冷却することにより、剥離が防止される。従って、有機物層Eとスリーブ12とが接するように板組Bを配置した場合に、本実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法は、通常の製造方法に対する一層の優位性を発揮する。 Furthermore, according to the results of experiments conducted by the inventors, the sleeve 12 caused peeling of the organic layer E more frequently than the anvil 11. However, as described above, peeling can be prevented by cooling the organic layer E using the sleeve 12. Therefore, when the sheet assembly B is arranged so that the organic layer E and the sleeve 12 are in contact, the manufacturing method for organic layer-coated metal sheet lap joints according to this embodiment demonstrates even greater advantages over conventional manufacturing methods.

さらに、本発明者らが有機物層Eの剥離部を詳細に分析した結果、スリーブ12に接する第2の金属板B2の反りも、有機物層Eの剥離をもたらす場合があることを知見した。第2の金属板B2に接続部材Cの軸部C2を貫通させる際に、第2の金属板B2が、軸部C2の基端に向かって反る場合がある。これにより、有機物層Eに接触するスリーブ12の端面の内縁が有機物層Eをわずかに傷つけるおそれがある。 Furthermore, as a result of detailed analysis of the peeled portion of the organic layer E, the inventors discovered that warping of the second metal plate B2 in contact with the sleeve 12 can also lead to peeling of the organic layer E. When the shank C2 of the connecting member C is inserted through the second metal plate B2, the second metal plate B2 can warp toward the base end of the shank C2. This can cause the inner edge of the end face of the sleeve 12 that contacts the organic layer E to slightly damage the organic layer E.

従って、スリーブ12の、有機物層Eと接触する端面の内縁に、R0.1mm以上の面取り部123を設けてもよい。これにより、スリーブ12の端面の内縁が有機物層Eを傷つけるおそれを取り除き、有機物層Eの剥離を一層効果的に防止することができる。面取り部123は、R0.2mm以上がより好ましく、R0.3mm以上がさらに好ましい。なお、通常のスリーブ12は、棒状材料にドリルで穴開け加工をする等の手段によって製造されており、このようなスリーブ12の端面の内縁に、面取り部123は形成されない。 Therefore, a chamfered portion 123 with a radius of 0.1 mm or more may be provided on the inner edge of the end surface of the sleeve 12 that comes into contact with the organic layer E. This eliminates the risk of the inner edge of the end surface of the sleeve 12 damaging the organic layer E, and more effectively prevents peeling of the organic layer E. The chamfered portion 123 preferably has a radius of 0.2 mm or more, and more preferably a radius of 0.3 mm or more. Note that typical sleeves 12 are manufactured by means such as drilling holes in a rod-shaped material, and do not have a chamfered portion 123 formed on the inner edge of the end surface of such sleeves 12.

次に、本発明の第二実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法について説明する。第二実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法は、図3に示されるように、
(S1)重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組Bを、アンビル11に固定する工程と、
(S2)軸部C2、及び軸部C2の基端に設けられた頭部C1を有する接続部材Cを、アンビル11の反対側から、アンビル11に接する第1の金属板B1と軸部C2の先端とが接触するまで、板組Bに圧入する工程と、
(S3)アンビル11に接する第1の金属板B1と、軸部C2の先端とを摩擦圧接し、頭部C1によって、軸部C2が貫通された第2の金属板B2を、軸部C2が摩擦圧接された金属板に機械的に接合する工程と、
を備える。ここで、少なくとも、アンビル11と接する板組Bの表面には、有機物層Eが配置され、アンビル11を用いて有機物層Eを冷却する。以下、第一実施形態と対比しながら、第二実施形態に係る製造方法について詳細に説明する。
Next, a method for manufacturing a lap joint of organic layer-coated metal sheets according to a second embodiment of the present invention will be described.
(S1) a step of fixing a plate set B composed of a plurality of overlapping metal plates to an anvil 11;
(S2) a step of press-fitting a connecting member C having a shaft portion C2 and a head portion C1 provided at a base end of the shaft portion C2 into the plate assembly B from the opposite side of the anvil 11 until the first metal plate B1 in contact with the anvil 11 comes into contact with the tip of the shaft portion C2;
(S3) frictionally welding the first metal plate B1 in contact with the anvil 11 to the tip of the shank C2, and mechanically joining the second metal plate B2, through which the shank C2 has penetrated, to the metal plate to which the shank C2 has been frictionally welded by the head C1;
Here, an organic layer E is disposed on at least the surface of the plate assembly B that contacts the anvil 11, and the organic layer E is cooled using the anvil 11. Hereinafter, the manufacturing method according to the second embodiment will be described in detail in comparison with the first embodiment.

第二実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法は、原則的に第一実施形態に係る製造方法と同じである。しかし、第二実施形態に係る製造方法において、板組Bをアンビル11に固定する工程は特に限定されない。第一実施形態とは異なり、第二実施形態においてスリーブ12を用いることは必須ではない。例えば、図3では記載が省略されているクランプなどの固定治具を用いて、板組Bをアンビル11に固定すればよい。スリーブ12が用いられない場合、板組Bの任意の場所に接続部材Cを押圧し、接合させることができる。また、第二実施形態に係る製造方法では、有機物層Eは、少なくともアンビル11と接する板組Bの表面に配される。そして、アンビル11を用いて、アンビル11側に配された有機物層Eを冷却する。 The manufacturing method for an organic layer-coated metal sheet lap joint according to the second embodiment is essentially the same as the manufacturing method according to the first embodiment. However, in the manufacturing method according to the second embodiment, the process of fixing the sheet assembly B to the anvil 11 is not particularly limited. Unlike the first embodiment, the use of a sleeve 12 in the second embodiment is not essential. For example, the sheet assembly B can be fixed to the anvil 11 using a fixing jig such as a clamp, which is not shown in Figure 3. If the sleeve 12 is not used, the connecting member C can be pressed and joined at any location on the sheet assembly B. Furthermore, in the manufacturing method according to the second embodiment, the organic layer E is disposed at least on the surface of the sheet assembly B that contacts the anvil 11. The anvil 11 is then used to cool the organic layer E disposed on the anvil 11 side.

さらに、第一実施形態に係る製造方法の好ましい態様を、第二実施形態に係る製造方法に適用することもできる。例えば、アンビル11を銅若しくは銅合金製とする及び/又はアンビル11に冷媒による冷却機構111、121を設けることにより有機物層Eを冷却してもよい。 Furthermore, preferred aspects of the manufacturing method according to the first embodiment can also be applied to the manufacturing method according to the second embodiment. For example, the organic layer E may be cooled by making the anvil 11 out of copper or a copper alloy and/or by providing the anvil 11 with a cooling mechanism 111, 121 that uses a refrigerant.

以上、第一実施形態及び第二実施形態に係る製造方法の基本的な態様について説明した。次に、これらに共通して適用可能な一層好ましい態様について説明する。 The basic aspects of the manufacturing methods according to the first and second embodiments have been described above. Next, we will explain more preferred aspects that are commonly applicable to both.

(金属板の好適な例)
金属板の種類は特に限定されない。板組Bに含まれる複数の金属板の材質は、同一であってもよいし、相違していてもよい。例えば、複数の金属板のうち1枚以上を、鋼板としてもよい。これにより、有機物層被覆金属板重ね継手Aの強度を高めることができる。複数の金属板の全てを鋼板としてもよい。
(Suitable examples of metal plates)
The type of metal plate is not particularly limited. The materials of the multiple metal plates included in the plate set B may be the same or different. For example, one or more of the multiple metal plates may be steel plates. This can increase the strength of the organic layer-coated metal plate lap joint A. All of the multiple metal plates may be steel plates.

なお、アルミ板等の軟質な金属板よりも、鋼板の方が、接続部材Cの軸部C2を貫通させるのに必要な回転力及び押圧力が大きく、また、貫通に長時間を要する。従って、第2の金属板B2が鋼板である場合、有機物層Eの温度が上昇しやすく、従って有機物層Eが剥離しやすい。しかし、第一実施形態及び第二実施形態に係る製造方法では、アンビル11及び/又はスリーブ12によって有機物層Eを冷却しているので、たとえ複数の金属板のうち1枚以上が鋼板であったとしても、有機物層Eの剥離を効果的に防止することができる。 Note that the rotational force and pressing force required to penetrate the shank C2 of the connecting member C is greater and takes a longer time when using a steel plate than when using a soft metal plate such as an aluminum plate. Therefore, when the second metal plate B2 is a steel plate, the temperature of the organic material layer E is likely to rise, and therefore the organic material layer E is likely to peel off. However, in the manufacturing methods of the first and second embodiments, the organic material layer E is cooled by the anvil 11 and/or sleeve 12, so peeling of the organic material layer E can be effectively prevented even if one or more of the multiple metal plates is a steel plate.

また、圧入工程S2の実施前に、第2の金属板B2に、接続部材Cの軸部C2を貫通させるための穴を予め設けておいてもよい。特に、第2の金属板B2が鋼板などの硬質な材質の場合に有効である。これにより、圧入工程S2を容易に実施することができる。具体的には、短時間で接続部材Cの軸部を貫通させることができる。また、接続部材Cを旋回させなくても、接続部材Cの軸部C2を貫通させることができる。第2の金属板B2に設けられる穴は、接続部材Cの頭部C1の径よりも小さい径を有している限り、その形状等は特に限定されない。ボルト留めとは異なり、第2の金属板B2に設けられる穴の径が、接続部材Cの軸部C2の太さよりも小さくてもよい。接続部材Cは、板組Bに圧入されるからである。 Also, prior to performing the press-fitting step S2, a hole for passing the shank C2 of the connecting member C may be pre-formed in the second metal plate B2. This is particularly effective when the second metal plate B2 is made of a hard material such as a steel plate. This makes it easier to perform the press-fitting step S2. Specifically, the shank C2 of the connecting member C can be passed through in a short time. Furthermore, the shank C2 of the connecting member C can be passed through without having to rotate the connecting member C. The shape of the hole formed in the second metal plate B2 is not particularly limited, as long as it has a diameter smaller than the diameter of the head C1 of the connecting member C. Unlike bolt fastening, the diameter of the hole formed in the second metal plate B2 may be smaller than the thickness of the shank C2 of the connecting member C. This is because the connecting member C is press-fitted into the plate assembly B.

(有機物層Eの好適な例)
有機物層Eとは、有機物が含有されている表面被覆層であり、例えば金属板重ね継手の耐食性及び美観等の向上のために用いられる。有機物層Eの一例は、有機物を主成分とする塗膜である。有機物層Eの特性の一層の向上のために、無機物や金属から構成される添加物を有機物層Eに含有させてもよい。また、有機物層Eのその他の例は、有機物をバインダーとして用いた塗膜である。この場合、有機物の含有量が少なくても、通常の摩擦圧接では、有機物が劣化し、有機物層が剥離する虞がある。有機物層Eに含まれる有機物については、特に限定はないが、ガラス転移温度が50℃以下の有機物が含まれる有機物層Eは、熱により軟化しやすく剥離しやすいため、本発明がより有効に適用される。有機物層Eと金属板との間に、めっき、及び化成処理皮膜等の中間層がさらに設けられていてもよい。
(Suitable Examples of Organic Layer E)
The organic layer E is a surface coating layer containing an organic substance and is used, for example, to improve the corrosion resistance and aesthetics of metal sheet lap joints. One example of the organic layer E is a coating film primarily composed of an organic substance. To further improve the properties of the organic layer E, additives composed of inorganic substances or metals may be added to the organic layer E. Another example of the organic layer E is a coating film using an organic substance as a binder. In this case, even if the organic substance content is low, there is a risk of the organic substance degrading and the organic layer peeling during normal friction welding. The organic substance contained in the organic layer E is not particularly limited, but the present invention is more effectively applied to organic layer E containing an organic substance with a glass transition temperature of 50°C or less, since it is easily softened and peeled by heat. An intermediate layer, such as a plating or a chemical conversion coating, may be further provided between the organic layer E and the metal sheet.

上述の通り、有機物層Eは板組Bの一方又は両方の表面に配される。また、板組Bに含まれる金属板の両面が有機物層Eによって被覆されており、これにより、板組Bの内部にある金属板の合わせ面に有機物層Eが配されていてもよい。板組Bに含まれる金属板の合わせ面に、接着剤及びシーラー等を塗布してもよい。 As described above, organic layer E is disposed on one or both surfaces of plate set B. Alternatively, both sides of the metal plates included in plate set B may be coated with organic layer E, thereby disposing organic layer E on the mating surfaces of the metal plates inside plate set B. Adhesives, sealants, etc. may be applied to the mating surfaces of the metal plates included in plate set B.

接続部材Cの構成、及び摩擦圧接条件等は特に限定されない。第一実施形態及び第二実施形態に係る製造方法では、アンビル11及び/又はスリーブ12によって有機物層Eを冷却することによって、有機物層Eの剥離を防止している。そのため、接合条件は特に限定されず、被接合材である複数の金属板の構成に応じた条件を、適宜採用することができる。 The configuration of the connecting member C and the friction welding conditions are not particularly limited. In the manufacturing methods according to the first and second embodiments, peeling of the organic material layer E is prevented by cooling the organic material layer E using the anvil 11 and/or sleeve 12. Therefore, the joining conditions are not particularly limited, and conditions can be appropriately adopted depending on the configuration of the multiple metal plates that are the materials to be joined.

次に、本発明の第三実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置1について説明する。第三実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置1は、重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組Bが固定されるように構成されたアンビル11と、軸部C2、及び軸部C2の基端に設けられた頭部C1を有する接続部材Cを、アンビル11の反対側から、接続部材Cの軸を中心に旋回させながら板組Bに押圧する回転押圧機構13と、アンビル11の反対側から板組Bに押圧されて、板組Bを固定する筒状のスリーブ12と、を備え、回転押圧機構13の回転軸が、スリーブ12の内側122にあり、アンビル11及びスリーブ12の一方又は両方が、冷却手段を有する。 Next, we will explain the manufacturing apparatus 1 for organic substance layer-coated metal sheet lap joints according to a third embodiment of the present invention. The manufacturing apparatus 1 for organic substance layer-coated metal sheet lap joints according to the third embodiment includes an anvil 11 configured to secure a sheet assembly B composed of multiple overlapping metal sheets; a rotary pressing mechanism 13 that presses a connecting member C, which has a shaft portion C2 and a head portion C1 provided at the base end of the shaft portion C2, against the sheet assembly B from the opposite side of the anvil 11 while rotating the connecting member C around the axis of the connecting member C; and a cylindrical sleeve 12 that is pressed against the sheet assembly B from the opposite side of the anvil 11 to secure the sheet assembly B. The rotation axis of the rotary pressing mechanism 13 is located inside 122 of the sleeve 12, and one or both of the anvil 11 and the sleeve 12 have cooling means.

アンビル11及び筒状のスリーブ12は、板組Bを固定する。また、アンビル11及びスリーブ12の一方又は両方は、板組Bの表面に設けられた有機物層Eを冷却可能な冷却手段を有する。これにより、有機物層Eの剥離を防止することができる。スリーブ12の方が、有機物層Eを剥離させる恐れが大きいので、スリーブ12に冷却手段を設けることが好ましい。 The anvil 11 and the cylindrical sleeve 12 secure the plate assembly B. One or both of the anvil 11 and the sleeve 12 have cooling means capable of cooling the organic layer E formed on the surface of the plate assembly B. This prevents the organic layer E from peeling off. Because the sleeve 12 is more likely to cause the organic layer E to peel off, it is preferable to provide a cooling means on the sleeve 12.

冷却手段は特に限定されないが、例えばアンビル11及びスリーブ12の一方又は両方を銅若しくは銅合金製とすることにより、これら自体を冷却手段としてもよい。一方、アンビル11及びスリーブ12の一方又は両方に設けられた、冷媒による冷却機構111、121を、冷却手段としてもよい。これらの冷却手段の両方を採用することもできる。即ち、より好ましくは、アンビル11及びスリーブ12の一方又は両方が、銅若しくは銅合金製であり、且つ冷媒による冷却機構111、121を有する。 The cooling means is not particularly limited, but for example, one or both of the anvil 11 and the sleeve 12 may be made of copper or a copper alloy, and these themselves may serve as the cooling means. Alternatively, the cooling means may be a refrigerant-based cooling mechanism 111, 121 provided on one or both of the anvil 11 and the sleeve 12. Both of these cooling means may also be employed. That is, more preferably, one or both of the anvil 11 and the sleeve 12 are made of copper or a copper alloy and have a refrigerant-based cooling mechanism 111, 121.

スリーブ12が、有機物層Eと接触する端面の内縁に、R0.1mm以上の面取り部123を有してもよい。これにより、スリーブ12の端面の内縁が有機物層Eを傷つけるおそれを取り除き、有機物層Eの剥離を一層効果的に防止することができる。 The sleeve 12 may have a chamfered portion 123 with a radius of 0.1 mm or more on the inner edge of the end surface that comes into contact with the organic layer E. This eliminates the risk of the inner edge of the end surface of the sleeve 12 damaging the organic layer E, and more effectively prevents peeling of the organic layer E.

回転押圧機構13は、軸部C2、及び軸部C2の基端に設けられた頭部C1を有する接続部材Cを、アンビル11の反対側から、接続部材Cの軸を中心に旋回させながら板組Bに押圧する。これにより、板組Bに対して接続部材Cを相対的に旋回させ、摩擦圧接できる。なお、筒状のスリーブ12を通して接続部材Cを板組Bに圧入させるために、回転押圧機構13の回転軸は、スリーブ12の内側122に配されている必要がある。また、回転押圧機構13は、接続部材Cの頭部C1を把持して回転させることが可能な把持部を備えてもよい。一方、接続部材Cの頭部C1に多角形孔が設けられている場合は、回転押圧機構13が、頭部C1の多角形孔に対応した形状を有する多角形凸部を備えていればよい。接続部材Cを回転させながら押圧するための機構は特に限定されず、摩擦圧接に適した公知の構成を適宜採用することができる。 The rotary pressing mechanism 13 presses the connecting member C, which has a shaft portion C2 and a head portion C1 attached to the base end of the shaft portion C2, against the plate assembly B while rotating it around the axis of the connecting member C from the opposite side of the anvil 11. This allows the connecting member C to rotate relative to the plate assembly B, thereby achieving friction welding. Note that in order to press the connecting member C into the plate assembly B through the cylindrical sleeve 12, the rotation axis of the rotary pressing mechanism 13 must be located on the inside 122 of the sleeve 12. The rotary pressing mechanism 13 may also include a gripping portion capable of gripping and rotating the head portion C1 of the connecting member C. On the other hand, if the head portion C1 of the connecting member C has a polygonal hole, the rotary pressing mechanism 13 may simply include a polygonal protrusion shaped to correspond to the polygonal hole in the head portion C1. The mechanism for rotating and pressing the connecting member C is not particularly limited, and any known configuration suitable for friction welding can be used as appropriate.

第三実施形態に係る製造装置1の用途は特に限定されないが、例えば第一実施形態に係る製造方法の実施のために好適である。 The use of the manufacturing apparatus 1 according to the third embodiment is not particularly limited, but it is suitable for carrying out the manufacturing method according to the first embodiment, for example.

次に、本発明の第四実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置1について説明する。第四実施形態に係る有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置1は、重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組Bが固定されるように構成されたアンビル11と、軸部C2、及び軸部C2の基端に設けられた頭部C1を有する接続部材Cを、アンビル11の反対側から、接続部材Cの軸を中心に旋回させながら板組Bに押圧する回転押圧機構13と、を備え、アンビル11が、冷却手段を有する。 Next, we will explain the manufacturing apparatus 1 for organic layer-coated metal sheet lap joints according to a fourth embodiment of the present invention. The manufacturing apparatus 1 for organic layer-coated metal sheet lap joints according to the fourth embodiment includes an anvil 11 configured to secure a sheet assembly B made up of multiple overlapping metal sheets, and a rotary pressing mechanism 13 that presses a connecting member C having a shaft portion C2 and a head portion C1 provided at the base end of the shaft portion C2 against the sheet assembly B from the opposite side of the anvil 11 while rotating the connecting member C around the axis of the connecting member C, and the anvil 11 has a cooling means.

第四実施形態に係る製造装置1は、原則的に、第三実施形態に係る製造装置1と同じである。しかし、第四実施形態に係る製造装置1において、板組Bをアンビル11に固定するための手段は特に限定されない。第三実施形態とは異なり、第四実施形態においてスリーブ12を用いることは必須ではない。例えば、板組Bをアンビル11に固定するための、クランプ等の固定治具を、製造装置1が備えていればよい。スリーブ12が用いられない場合、板組Bの任意の場所に接続部材Cを押圧し、接合させることができる。また、第四実施形態に係る製造装置1では、アンビル11を用いて、アンビル11側に配された有機物層Eを冷却する。なお、第四実施形態に係る製造装置1がスリーブ12を備えない場合、アンビル11の反対側に配された有機物層Eが剥離するおそれはないと考えられる。 The manufacturing apparatus 1 according to the fourth embodiment is essentially the same as the manufacturing apparatus 1 according to the third embodiment. However, the means for fixing the plate assembly B to the anvil 11 in the manufacturing apparatus 1 according to the fourth embodiment is not particularly limited. Unlike the third embodiment, the use of a sleeve 12 in the fourth embodiment is not required. For example, the manufacturing apparatus 1 may be provided with a fixing jig such as a clamp for fixing the plate assembly B to the anvil 11. If the sleeve 12 is not used, the connecting member C can be pressed and bonded to any location on the plate assembly B. Furthermore, the manufacturing apparatus 1 according to the fourth embodiment uses the anvil 11 to cool the organic material layer E arranged on the anvil 11 side. Note that if the manufacturing apparatus 1 according to the fourth embodiment does not include the sleeve 12, there is likely to be no risk of the organic material layer E arranged on the opposite side of the anvil 11 peeling off.

第四実施形態に係る製造装置1の用途は特に限定されないが、例えば第二実施形態に係る製造方法の実施のために好適である。 The use of the manufacturing apparatus 1 according to the fourth embodiment is not particularly limited, but it is suitable for carrying out the manufacturing method according to the second embodiment, for example.

実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明する。ただし、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例に過ぎない。本発明は、この一条件例に限定されない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限り、種々の条件を採用し得る。 The effects of one aspect of the present invention will be explained in more detail using examples. However, the conditions in the examples are merely an example of conditions adopted to confirm the feasibility and effects of the present invention. The present invention is not limited to this example of conditions. Various conditions may be adopted in the present invention as long as they do not deviate from the gist of the present invention and the objectives of the present invention are achieved.

以下に示す2枚の鋼板を、スリーブを用いてアンビルに固定して、摩擦圧接することにより、種々の有機物層被覆金属板重ね継手を製造した。第1の金属板に塗装をした場合、塗装していない第2の金属板と重ね合わせて、アンビルに各冷却手法を適用し、第1の金属板の有機物層の剥離を評価した。第2の金属板に塗装をした場合、塗装していない第1の金属板を重ね合わせて、スリーブに各冷却手法を適用し、第2の金属板の有機物層の剥離を評価した。 Various organic layer-coated metal sheet lap joints were produced by friction welding two steel sheets, as shown below, fixed to an anvil using a sleeve. When a painted first metal sheet was placed on top of an unpainted second metal sheet, various cooling methods were applied to the anvil, and peeling of the organic layer of the first metal sheet was evaluated. When a painted second metal sheet was placed on top of an unpainted first metal sheet, various cooling methods were applied to the sleeve, and peeling of the organic layer of the second metal sheet was evaluated.

摩擦圧接は、30mm間隔で、10秒ごとに、最大100点に対して実施した。接合完了後に、有機物層被覆金属板重ね継手の表面を目視で観察することにより、有機物層の剥離の有無を確認した。評価基準には、塗膜の剥離が初めて発生するまでの接合回数を用いた。
・塗膜の剥離が初めて発生するまでの接合回数が91回以上:◎
・塗膜の剥離が初めて発生するまでの接合回数が21回以上90回以下:○
・塗膜の剥離が初めて発生するまでの接合回数が6回以上20回以下:△
・塗膜の剥離が初めて発生するまでの接合回数が1回以上5回以下:×
Friction welding was performed at 30 mm intervals, every 10 seconds, for a maximum of 100 points. After completion of the joining, the surface of the organic layer-coated metal sheet lap joint was visually observed to check for peeling of the organic layer. The evaluation criterion was the number of times of joining until the first peeling of the coating film occurred.
・The number of bonding cycles before the first peeling of the coating is 91 or more: ◎
The number of times the coating film is bonded until peeling occurs for the first time is 21 to 90 times: ○
- The number of bonding times until the coating film first peeled off was 6 or more and 20 or less: △
- The number of times the coating is bonded until peeling occurs for the first time is 1 to 5 times: ×

スリーブ及びアンビルは、鋼製、銅製、鋼製かつ水冷機構あり、銅製かつ水冷機構あり、の4種類とした。また、一部の実験においては、スリーブの、有機物層と接触する端面の内縁に、R0.1mmの面取り部を設けた。
表2に、スリーブと接する有機物層における評価結果を示す。表2に示される実験結果を得るにあたっては、アンビルを鋼製とし、スリーブを上述の4種類のいずれかとし、スリーブと接する板組の面に有機物層が配されるように板組を接合装置に組み付けた。
表3に、アンビルと接する有機物層における評価結果を示す。表3に示される実験結果を得るにあたっては、アンビルを上述の4種類のいずれかとし、スリーブを鋼製とし、アンビルと接する板組の面に有機物層が配されるように板組を接合装置に組み付けた。
なお、スリーブに面取り部を設けた場合の試験結果を、かっこ書きで表2に追記して示した。
The sleeve and anvil were made of four types: steel, copper, steel with a water-cooling mechanism, and copper with a water-cooling mechanism. In some experiments, the sleeve was chamfered with a radius of 0.1 mm on the inner edge of the end face that came into contact with the organic layer.
The evaluation results for the organic layer in contact with the sleeve are shown in Table 2. To obtain the experimental results shown in Table 2, the anvil was made of steel, the sleeve was one of the four types described above, and the plate assembly was assembled in a joining device so that the organic layer was disposed on the surface of the plate assembly in contact with the sleeve.
Table 3 shows the evaluation results for the organic layer in contact with the anvil. To obtain the experimental results shown in Table 3, the anvil was one of the four types described above, the sleeve was made of steel, and the plate assembly was assembled into the joining device so that the organic layer was disposed on the surface of the plate assembly in contact with the anvil.
The test results for the case where the sleeve was provided with a chamfered portion are added to Table 2 in parentheses.

スリーブ及びアンビルの両方を鋼製とした比較例では、アンビル側の有機物層、及びスリーブ側の有機物層のいずれにおいても、非常に早期に剥離が生じた。
スリーブを鋼製とし、アンビルを銅製、又は水冷機構ありのものとした場合、アンビル側の有機物層においては剥離が抑制された。
また、アンビルを鋼製とし、スリーブを銅製、又は水冷機構ありのものとした場合は、スリーブ側の有機物層においては剥離が抑制された。
さらに、スリーブに面取り部を設けることにより、一部の例において一層の有機物層の剥離抑制が確認できた。
In the comparative example in which both the sleeve and the anvil were made of steel, peeling occurred very early in both the organic layer on the anvil side and the organic layer on the sleeve side.
When the sleeve was made of steel and the anvil was made of copper or had a water-cooling mechanism, peeling of the organic layer on the anvil side was suppressed.
Furthermore, when the anvil was made of steel and the sleeve was made of copper or had a water-cooling mechanism, peeling of the organic layer on the sleeve side was suppressed.
Furthermore, it was confirmed that providing a chamfered portion on the sleeve prevented peeling of one organic layer in some cases.

1 製造装置
11 アンビル
111 冷却機構
12 スリーブ
121 冷却機構
122 スリーブの内側
123 面取り部
13 回転押圧機構
A 有機物層被覆金属板重ね継手
B 板組
B1 第1の金属板
B2 第2の金属板
C 接続部材
C1 頭部
C2 軸部
D 摩擦圧接部
E 有機物層
S1 固定工程
S2 圧入工程
S3 摩擦圧接工程
1 Manufacturing apparatus 11 Anvil 111 Cooling mechanism 12 Sleeve 121 Cooling mechanism 122 Inner side of sleeve 123 Chamfered portion 13 Rotary pressing mechanism A Organic layer coated metal plate lap joint B Plate set B1 First metal plate B2 Second metal plate C Connecting member C1 Head C2 Shaft portion D Friction welding portion E Organic layer S1 Fixing process S2 Press-fit process S3 Friction welding process

Claims (13)

重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組を、アンビルに固定する工程と、
軸部、及び前記軸部の基端に設けられた頭部を有する接続部材を、前記アンビルの反対側から、前記アンビルに接する金属板と前記軸部の先端とが接触するまで、前記板組に圧入する工程と、
前記アンビルに接する前記金属板と、前記軸部の前記先端とを摩擦圧接し、前記頭部によって、前記軸部が貫通された前記金属板を、前記軸部が摩擦圧接された前記金属板に機械的に接合する工程と、
を備え、
前記固定する工程では、筒状のスリーブを、前記アンビルの反対側から前記板組に押圧することによって、前記板組を前記アンビルに固定し、
前記圧入する工程では、前記接続部材を、前記スリーブの内側を通して、前記板組に圧入し、
前記板組の一方又は両方の表面には、有機物層が配置され、
前記有機物層と前記スリーブとが接する場合、前記スリーブを用いて前記有機物層を冷却し、前記有機物層と前記アンビルとが接する場合、前記アンビルを用いて前記有機物層を冷却する
有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法。
a step of fixing a plate set composed of a plurality of overlapping metal plates to an anvil;
a step of press-fitting a connecting member having a shaft portion and a head portion provided at a base end of the shaft portion into the plate assembly from the opposite side of the anvil until a metal plate in contact with the anvil comes into contact with a tip end of the shaft portion;
a step of frictionally welding the metal plate in contact with the anvil and the tip of the shank, and mechanically joining the metal plate through which the shank has penetrated by the head to the metal plate to which the shank has been frictionally welded;
Equipped with
In the fixing step, a cylindrical sleeve is pressed against the plate set from the opposite side of the anvil to fix the plate set to the anvil;
In the press-fitting step, the connecting member is passed through the inside of the sleeve and press-fitted into the plate assembly,
An organic layer is disposed on one or both surfaces of the plate set,
A method for manufacturing a lap joint of organic material layer-coated metal sheets, wherein when the organic material layer and the sleeve are in contact with each other, the organic material layer is cooled using the sleeve, and when the organic material layer and the anvil are in contact with each other, the organic material layer is cooled using the anvil.
前記有機物層と前記スリーブとが接する場合、前記スリーブを銅若しくは銅合金製とすること、及び/又は前記スリーブに冷媒による冷却機構を設けることにより、前記有機物層を冷却し、
前記有機物層と前記アンビルとが接する場合、前記アンビルを銅若しくは銅合金製とすること、及び/又は前記アンビルに冷媒による冷却機構を設けることにより、前記有機物層を冷却する
ことを特徴とする請求項1に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法。
When the organic layer is in contact with the sleeve, the sleeve is made of copper or a copper alloy and/or the sleeve is provided with a cooling mechanism that uses a refrigerant, thereby cooling the organic layer;
A method for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint as described in claim 1, characterized in that when the organic layer comes into contact with the anvil, the organic layer is cooled by making the anvil out of copper or a copper alloy and/or by providing the anvil with a cooling mechanism using a refrigerant.
前記有機物層と前記スリーブとが接する場合、前記スリーブに冷媒による冷却機構を設けることにより前記有機物層を冷却し、前記有機物層と前記アンビルとが接する場合、前記アンビルに冷媒による冷却機構を設けることにより前記有機物層を冷却する
ことを特徴とする請求項1に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法。
The method for manufacturing an organic material layer-coated metal sheet lap joint according to claim 1, characterized in that when the organic material layer and the sleeve come into contact, the organic material layer is cooled by providing a refrigerant-using cooling mechanism on the sleeve, and when the organic material layer and the anvil come into contact, the organic material layer is cooled by providing a refrigerant-using cooling mechanism on the anvil.
前記有機物層と前記スリーブとが接す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有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法。 A method for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the organic layer and the sleeve are in contact with each other. 前記スリーブの、前記有機物層と接触する端面の内縁に、R0.1mm以上の面取り部を設けることを特徴とする請求項4に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法。 The method for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint described in claim 4, characterized in that a chamfer with a radius of 0.1 mm or more is provided on the inner edge of the end face of the sleeve that comes into contact with the organic layer. 重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組を、アンビルに固定する工程と、
軸部、及び前記軸部の基端に設けられた頭部を有する接続部材を、前記アンビルの反対側から、前記アンビルに接する金属板と、前記軸部の先端とが接触するまで、前記板組に圧入する工程と、
前記アンビルに接する前記金属板と、前記軸部の前記先端とを摩擦圧接し、前記頭部によって、前記軸部が貫通された前記金属板を、前記軸部が摩擦圧接された前記金属板に機械的に接合する工程と、
を備え、
少なくとも、前記アンビルと接する前記板組の表面には、有機物層が配置され、
前記アンビルを用いて前記有機物層を冷却する
有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法。
a step of fixing a plate set composed of a plurality of overlapping metal plates to an anvil;
a step of press-fitting a connecting member having a shaft portion and a head portion provided at a base end of the shaft portion into the plate assembly from the opposite side of the anvil until a metal plate in contact with the anvil comes into contact with a tip end of the shaft portion;
a step of frictionally welding the metal plate in contact with the anvil and the tip of the shank, and mechanically joining the metal plate through which the shank has penetrated by the head to the metal plate to which the shank has been frictionally welded;
Equipped with
an organic layer is disposed on at least the surface of the plate assembly that contacts the anvil;
The method for manufacturing a lap joint of organic layer-coated metal sheets includes cooling the organic layer using the anvil.
前記アンビルを銅若しくは銅合金製とすること、及び/又は前記アンビルに冷媒による冷却機構を設けることにより、前記有機物層を冷却する
ことを特徴とする請求項6に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法。
The method for manufacturing an organic layer-coated metal sheet lap joint according to claim 6, characterized in that the organic layer is cooled by making the anvil out of copper or a copper alloy and/or by providing the anvil with a cooling mechanism using a refrigerant.
前記アンビルに冷媒による冷却機構を設けることにより前記有機物層を冷却する
ことを特徴とする請求項6に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法。
7. The method for manufacturing a lap joint of organic-substance-coated metal sheets according to claim 6, wherein the organic layer is cooled by providing a cooling mechanism that uses a refrigerant on the anvil.
複数の前記金属板のうち1枚以上が鋼板である
ことを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造方法。
The method for manufacturing an organic layer coated metal plate lap joint according to any one of claims 1 to 8, characterized in that at least one of the plurality of metal plates is a steel plate.
重ね合わせられた複数の金属板から構成される板組が固定されるように構成されたアンビルと、
軸部、及び前記軸部の基端に設けられた頭部を有する接続部材を、前記アンビルの反対側から、前記接続部材の軸を中心に旋回させながら前記板組に押圧する回転押圧機構と、
前記アンビルの反対側から前記板組に押圧されて、前記板組を固定する筒状のスリーブと、
を備え、
前記回転押圧機構の回転軸が、前記スリーブの内側にあり、
前記スリーブが、冷却手段を有
前記スリーブが、有機物層を冷却する、
有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置。
an anvil configured to fix a plate set made up of a plurality of overlapping metal plates;
a rotary pressing mechanism that rotates a connecting member having a shaft portion and a head portion provided at a base end of the shaft portion around the axis of the connecting member from the opposite side of the anvil while pressing the connecting member against the plate assembly;
a cylindrical sleeve that is pressed against the plate set from the opposite side of the anvil to fix the plate set;
Equipped with
a rotation shaft of the rotary pressing mechanism is located inside the sleeve;
the sleeve has a cooling means;
The sleeve cools the organic layer.
Manufacturing equipment for organic layer coated metal sheet lap joints.
前記冷却手段が、
銅製若しくは銅合金製とされた、前記スリーブ自体、及び、
前記スリーブに設けられた、冷媒による冷却機構
の一方又は両方であることを特徴とする請求項10に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置。
The cooling means
The sleeve itself is made of copper or a copper alloy; and
11. The manufacturing device for a lap joint of organic layer coated metal sheets according to claim 10, characterized in that one or both of the cooling mechanisms using a refrigerant are provided in the sleeve .
前記冷却手段が、前記スリーブに設けられた、冷媒による冷却機構であることを特徴とする請求項10に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置。 11. The manufacturing apparatus for a lap joint of organic layer coated metal sheets according to claim 10, wherein the cooling means is a cooling mechanism that uses a refrigerant and is provided in the sleeve . 前記スリーブが、前記有機物層と接触する端面の内縁に、R0.1mm以上の面取り部を有する
ことを特徴とする請求項10に記載の有機物層被覆金属板重ね継手の製造装置。
11. The manufacturing device for a lap joint of organic layer-coated metal sheets according to claim 10 , wherein the sleeve has a chamfered portion with a radius of 0.1 mm or more on the inner edge of the end surface that comes into contact with the organic layer.
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