説明

空間部形成品

【課題】接合部に圧痕や溶融部が形成されることがなく外観に優れ、十分な強度を有する接合部をそなえた自動車クロージャー部品およびその製造方法を提供する。
【解決手段】成形された2枚の金属パネル2,3を合わせ、金属パネル間に閉塞された空間部または開放部を有する空間部を形成した空間部形成品1であって、合わせた2枚の金属パネルの端部の鍔部5を重合してなる端縁部のうち開放部以外の部位が電磁シーム圧接されていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空間部形成品、詳しくは、自動車燃料タンクのような容器、分岐した容器、流体通路のように、成形された2枚の金属パネルを合わせ、該金属パネル間に閉塞されまたは一部が開放された空間部を形成してなる空間部形成品に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車燃料タンクは、防錆のためアルミニウムめっき鋼板により作製されている。具体的には、プレス成形などでドーム形状に成形され、端部に鍔部を形成した2枚のパネルを合わせ、重合された鍔部を抵抗シーム溶接やアーク溶接で接合することにより作製されている。
【0003】
近年、環境保護の観点から輸送機器の軽量化が要請されており、自動車部材についても、アルミニウム材の使用が進められている。しかしながら、燃料タンクのアルミニウム材で作製した場合、その抵抗シーム溶接は、電極輪とアルミニウム母材との共晶融解に起因して電極の損耗が激しくなるという問題があり、アーク溶接は、入熱が大きく、歪みが大きくなるという難点がある。FSW(摩擦攪拌接合)によれば上記の問題を解消することができるが、接合速度が遅いため生産性の点で問題がある。
【0004】
上記の接合方法に対して、金属板を重ねて配置し、片側に電極コイルを配置して、コイルに放電電流を急激に流し、金属板に渦電流を生じさせてジュール加熱するとともに、金属板を互いに押し付け合う方向に向かって作用する電磁力を瞬間的に発生させて、金属板同士を衝突させ、数マイクロ秒の接合時間で固相接合する方法が提案されている(特許文献1、特許文献2、非特許文献参照)。
【特許文献1】特開平11−192562号公報
【特許文献2】特開2004−42085号公報
【非特許文献1】溶接学会平成17年度春季大会講演概要集、128頁、相沢友勝、岡川啓悟、辺見信夫「金属薄板の周回電磁シーム溶接」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記の接合方法をアルミニウム製自動車燃料タンクの製造に適用した場合、従来の問題を解消し得る接合部を形成することができることを見出し、その他、成形された2枚の金属パネルを合わせ、該金属パネル間に閉鎖されまたは一部が開放された空間部を形成してなる空間部形成品の製造にも適用し得ることを知見した結果としてなされたものであり、その目的は、接合部に歪みや圧痕、および溶融部が形成されることがなく外観性に優れ、十分な強度を有する接合部をそなえ、生産性も良好な空間部形成品を提供することにある。
【0006】
上記の目的を達成するための請求項1による空間部形成品は、2枚の金属パネルを合わせ、該金属パネル間に閉塞された空間部または開放部を有する空間部を形成した空間部形成品であって、前記合わせた2枚の金属パネルの端部の鍔部を重合してなる端縁部のうち前記開放部以外の部位が電磁シーム圧接されていることを特徴とする。
【0007】
請求項2による空間部形成品は、請求項1において、前記2枚の金属パネルのうちの一方の金属パネルの鍔部にヘム加工部が形成され、該ヘム加工部に2枚の金属パネルのうちの他方の金属パネルの鍔部を差込んで形成した3枚重ねの端縁部のうち前記開放部以外の部位が電磁シーム圧接されていることを特徴とする。
【0008】
請求項3による空間部形成品は、請求項2において、前記3枚重ねの端縁部のうち前記開放部以外の部位にシール剤または接着剤が充填されていることを特徴とする。
【0009】
請求項4による空間部形成品は、成形された2枚の金属パネルを合わせ、該金属パネル間に任意の形状の空間部を形成した空間部形成品であって、前記空間部以外の2枚の金属パネルの重合部が電磁シーム圧接されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、接合部に歪みや圧痕、および溶融部が形成されることがなく外観性に優れ、十分な強度を有する接合部をそなえ、生産性も良好な空間部形成品が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明の空間部形成品は、2枚の金属パネルを合わせ、これらの金属パネル間に閉塞された空間部または開放部を有する空間部を形成した空間部形成品であって、前記合わせた2枚の金属パネルの端部の鍔部を重合してなる端縁部のうち前記開放部以外の部位が電磁シーム圧接されていることを特徴とするものであり、端縁部の電磁シーム圧接はつぎのように行われる。
【0012】
プレス成形、液圧バルジ成形、絞り成形、インパクト成形、電磁成形、温間成形、超塑性成形などにより成形、例えば、自動車燃料タンクの場合には、ドーム形状に成形し端部に鍔部を形成した平面楕円形の2枚の金属パネルを合わせ、または、該ドーム形状に成形し端部に鍔部を形成した平面楕円形の金属パネルと端部を鍔部とした平板状の金属パネルを合わせ、鍔部が重合された端縁部を電磁シーム圧接し、閉塞された空間部を形成する。一部が開放された空間部を形成する場合には、鍔部が重合された端縁部のうち開放部以外の部位を電磁シーム圧接する。金属パネルとして、好ましくは、アルミニウム(合金を含む、以下同じ)パネル、銅(合金を含む、以下同じ)パネル、鋼製パネルと、その組み合わせが適用される。
【0013】
この場合、電磁シーム圧接は、端縁部において接合すべき鍔部を、互いに押し付け合い得る状態、あるいは数mm以内の間隙がある状態とし、片側に電極コイルを配置し、他側に裏当て治具を当てて、電極コイルに瞬間大電流を流し、コイル側に位置する鍔部に、鍔部を互いに押し付け合う方向に向かって作用する電磁力を瞬間的に発生させて、接合部位において、鍔部を互いに衝突させ、接合部位において鍔部を瞬間的に圧接、一体化することにより行われる。
【0014】
以下、閉塞された空間部を形成する自動車燃料タンクを例として電磁シーム圧接の実施形態について説明する。図1および図2に示すように、2枚の金属パネルを電磁シーム圧接して燃料タンク1を作製する場合、図1に示すように、ドーム形状に成形され、それぞれ鍔部5、5を形成した平面楕円形の2枚の金属パネル2、3を合わせ、または、図2に示すように、ドーム形状に成形され、鍔部5を形成した平面楕円形の金属パネル2と、端部を鍔部とする平板状の金属パネル4を合わせ、鍔部5、5を重ね合わせた端縁部Eを電磁シーム圧接する。
【0015】
第2の実施形態においては、図3のE−1に示すように、燃料タンク1の楕円形状端縁部Eの1周を電磁シーム圧接する。第2の実施形態においては、図3のE−2に示すように、燃料タンク1の楕円形状端縁部Eの2周を並行に電磁シーム圧接する。7は電極コイル、8は電極コイル7に対向して配置した裏当て治具である。端縁部Eの電磁シーム圧接は複数回に分けて行うことができ、この場合、2回目の電磁シーム圧接の接合線を1回目の電磁シーム圧接の接合線に5〜50mm重ねて電磁シーム圧接を継続するのが好ましい。
【0016】
第3の実施形態においては、図3のE−3に示すように、燃料タンク1を構成する2枚の金属パネル2、3のうちの一方の金属パネル、例えばパネル2の鍔部にヘム加工部6を形成し、ヘム加工部6に金属パネル3の鍔部を差込んで形成した3枚重ねの端縁部Eを電磁シーム圧接する。図3において、電極コイル7、裏当て治具8は、逆に配置してもよい。
【0017】
第4の実施形態は、図3のE−3に示す3枚重ねの端縁部にシリコーンなどのシール剤またはエポキシ樹脂などの接着剤が充填されているものであり、一層強固な接合が得られる。
【0018】
本発明のさらに他の実施形態においては、重合すべき2枚の金属パネルの間に所定の形状の空間部が形成されるよう成形した金属パネルを合わせ、空間部以外の2枚の金属パネルの重合部を電磁シーム圧接することにより空間部形成品を作製するものであり、図4は、その一実施形態として、2枚の金属パネル10、11の管路状空間部12以外の重合部13を電磁シーム圧接してなる熱交換器用配管材9を示すものである。
【0019】
重合すべき2枚の金属パネルの間に所定の形状の空間部が形成されるよう成形した金属パネルの間に、該所定の形状に曲成した金属配管を装着して合わせ、空間部以外の金属パネルの重合部を電磁シーム圧接することもできる。
【実施例】
【0020】
以下、本発明の実施例について説明する。これらの実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0021】
実施例1
自動車用燃料タンクを成形するために、図1に示す形状にプレス成形された2枚のアルミニウムパネル(5052合金、調質:O材、板厚:2mm、楕円周:550mm×880mm)を合わせ、図3のE−1に示すように、クロム銅製の電極コイルと裏当て治具を配置して、端縁部Eの1周を電磁シーム圧接した。
【0022】
まず、電極コイルに12kVの電圧で通電して、楕円周の半分強の領域を電磁シーム圧接して接合線を形成し、ついで、楕円周の残りの半分を先に形成した接合線と10mm重ねて接合線を形成するよう電磁シーム圧接した。水圧試験を行ったところ、接合部以外の部分で破断し、圧接部は燃料タンクとして問題のない接合性をそなえていることが認められた。
【0023】
実施例2
自動車用燃料タンクを成形するために、図1に示す形状にプレス成形されたアルミニウムパネル(5052合金、調質:O材、板厚:2mm、楕円周:550mm×880mm)と平板状のアルミニウムパネル(5052合金、調質:O材、板厚:2mm、楕円周:550mm×880mm)を合わせ、図3のE−1に示すように、クロム銅製の電極コイルと裏当て治具を配置して、端縁部Eの1周を電磁シーム圧接した。
【0024】
実施例1と同様、まず、電極コイルに12kVの電圧で通電して、楕円周の半分強の領域を電磁シーム圧接して接合線を形成し、ついで、楕円周の残りの半分を先に形成した接合線と10mm重ねて接合線を形成するよう電磁シーム圧接した。水圧試験を行ったところ、接合部以外の部分で破断し、圧接部は燃料タンクとして問題のない接合性をそなえていることが認められた。
【0025】
実施例3
実施例1において、図3のE−2に示すように、燃料タンク1の楕円形状端縁部Eの2周を並行に電磁シーム圧接した。水圧試験を行ったところ、接合部以外の部分で破断し、圧接部は燃料タンクとして問題のない接合性をそなえていることが認められた。
【0026】
実施例4
重合すべき2枚の純銅パネルの間に図4に示す形状の空間部が形成されるようプレス成形した純銅パネル(厚さ:0.8mm)を合わせ、空間部以外の純銅パネルの重合部を電磁シーム圧接した。作製された熱交換器用配管材は、給湯配管材として適する性能をそなえていた。
【0027】
実施例6
重合すべき2枚の純銅パネルの間に図4に示す形状の空間部が形成されるようプレス成形した純銅パネル(厚さ:0.8mm)の間に、図4に示す空間部の形状に曲成したリン脱酸銅管(厚さ:0.5mm)を装着して合わせ、空間部以外の純銅パネルの重合部を電磁シーム圧接した。作製された熱交換器用配管材は、給湯配管材として適する性能をそなえていた。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】自動車用燃料タンクの製作形態の実施例を示す図である。
【図2】自動車用燃料タンクの製作形態の他の実施例を示す図である。
【図3】自動車用燃料タンクの端縁部を電磁シーム圧接するための本発明による実施形態を示す図である。
【図4】本発明による熱交換器配管材の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【0029】
1 自動車用燃料タンク
2 金属パネル
3 金属パネル
4 平板状金属パネル
5 鍔部
6 ヘム加工部
7 電極コイル
8 裏当て治具
9 熱交換器用配管材
10 金属パネル
11 金属パネル
12 管路状通路
13 重合部
E (楕円形状)端縁部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
2枚の金属パネルを合わせ、該金属パネル間に閉塞された空間部または開放部を有する空間部を形成した空間部形成品であって、前記合わせた2枚の金属パネルの端部の鍔部を重合してなる端縁部のうち前記開放部以外の部位が電磁シーム圧接されていることを特徴とする空間部形成品。
【請求項2】
前記2枚の金属パネルのうちの一方の金属パネルの鍔部にヘム加工部が形成され、該ヘム加工部に2枚の金属パネルのうちの他方の金属パネルの鍔部を差込んで形成した3枚重ねの端縁部のうち前記開放部以外の部位が電磁シーム圧接されていることを特徴とする請求項1記載の空間部形成品。
【請求項3】
前記3枚重ねの端縁部のうち前記開放部以外の部位にシール剤または接着剤が充填されていることを特徴とする請求項2記載の空間部形成品。
【請求項4】
成形された2枚の金属パネルを合わせ、該金属パネル間に任意の形状の空間部を形成した空間部形成品であって、前記空間部以外の2枚の金属パネルの重合部が電磁シーム圧接されていることを特徴とする空間部形成品。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2008−279455(P2008−279455A)
【公開日】平成20年11月20日(2008.11.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−123074(P2007−123074)
【出願日】平成19年5月8日(2007.5.8)
【出願人】(000002277)住友軽金属工業株式会社 (552)
【Fターム(参考)】