[发明专利]机械接合装置以及机械接合方法

说明书

提供能够降低进行铆钉接合所得的接合接头的包括铆钉在内的周边部位的破损的机械接合装置。该机械接合装置通过冲头将铆钉打入多张金属板，具备冲头、冲模、板按压件、第一电源装置、第二电源装置以及冷却装置，第一电源装置构成为，在通过冲头打入铆钉之前，对板按压件和冲模通电以使多张金属板的温度提高，第二电源装置构成为，在通过冲头打入铆钉之后，对冲头和冲模通电以使铆钉通电而进行热处理，冷却装置构成为，连接于冲头，在铆钉的热处理后对铆钉进行冷却。

技术领域

本公开涉及机械接合装置，尤其涉及将包括一张以上拉伸强度为780MPa以上的高强度钢板在内的多张金属板接合的机械接合装置。

背景技术

近年来，在汽车领域中，为了低油耗化和/或CO₂排出量的削减而要求车身轻量，同时，为了碰撞安全性的提高而要求车身部件高强度。为了满足这些要求，在车身、零件等中使用高强度钢板是有效的。因此，对于高强度钢板的需求越来越高。为了在车身、零件等中使用高强度钢板，需要将高强度钢板与其他金属板接合，在该接合中存在以下这样的问题。

以往，车身的组装、零件的安装等主要通过点焊来进行，包括高强度钢板在内的多张金属板的接合也通过点焊来进行。在这样的使多张金属板重叠并进行点焊而形成的接头中，拉伸强度是重要的特性。拉伸强度有在剪切方向上施加拉伸载荷而测定的拉伸剪断强度(TSS)和在剥离方向上施加拉伸载荷而测定的十字拉伸强度(CTS)。

由具有270MPa～600MPa的拉伸强度的多张钢板形成的点焊接头的CTS，伴随钢板强度的增加而增加。因此，在由具有270MPa～600MPa的拉伸强度的钢板形成的点焊接头中，难以产生与接头强度有关的问题。

但是，在由包括一张以上具有780MPa以上的拉伸强度的钢板在内的多张金属板形成的点焊接头中，即使钢板的拉伸强度增加，CTS也不会增加，甚至减小。其原因在于：以由于变形能的下降而向焊接部的应力集中变高以及含有很多合金元素为起因，灼烧进入焊接部以及出现凝固偏析，由此焊接部的韧性下降。

因此，寻求在包括一张以上具有780MPa以上的拉伸强度的钢板在内的多张金属板的接合中使CTS提高的技术。作为解决该问题的技术之一，存在以不使母材熔融的方式机械地进行接合的技术。具体而言，存在下述技术：使作为被接合件的多张金属板彼此重叠，一边用防止金属板弹起的板按压件按压冲头的外周，一边利用冲头打入铆钉，将多张金属板彼此机械地接合。

然而，在该技术中存在下述这些问题：因为打入铆钉，冲模侧的金属板的变形变得非常大，由于延展性不足或变形局部化，在冲模侧的金属板产生破裂这一问题；当在剪断方向和剥离方向上施加了拉伸应力的情况下，铆钉会脱落而发生破坏，关于剪切方向和剥离方向上的拉伸强度得不到足够的值这一问题；以及关于相同的铆钉打入方式的高强度钢板的接头和软钢板的接头，两者的疲劳强度相比。几乎没有差别这一问题。

作为解决这样的问题的技术，在专利文献1中公开了下述接合技术：将铆钉打入并使其贯通重叠了的拉伸强度为430MPa～1000MPa的高强度钢板，使贯通了的铆钉的前端变形，机械地进行接合而得到拉伸特性和疲劳特性均优异的高强度钢板。

专利文献1所公开的技术，作为将多张钢板接合的技术而言是有效的，对于拉伸强度到619MPa为止的高强度钢板进行了研究。然而，在专利文献1中，对于包括拉伸强度为780MPa以上的高强度钢板在内的多张钢板，没有对上述技术的适用做出研究。

另外，非专利文献1记载了：在高强度钢板和铝合金板的接合中，在打入铆钉而机械地进行接合时，到包括拉伸强度为590MPa左右的高强度钢板在内的多张金属板为止，能无缺陷地进行接合，但是在包括拉伸强度为980MPa的高强度钢板在内的多张金属板中，铆钉无法贯通高强度钢板。