(57)【要約】【課題】接合部又はその近傍を起点とするプレス割れを防止することができるアルミニウム合金製のテーラードブランク材を提供すること。【解決手段】アルミニウム合金よりなる主板材２と，材質または板厚の少なくとも一方が主板材２と異なるアルミニウム合金よりなる副板材３とを接合してなる，プレス成形用のテーラードブランク材１である。主板材２と副板材３とは突き合わせ接合されていると共に，突き合わせ部の少なくとも一方の外表面はアルミニウム合金よりなる当て板４により覆われている。接合部１０及び当て板４は，摩擦撹拌接合により一体的に接合されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金よりなる主板材と，材質または板厚の少なくとも一方が上記主板材と異なるアルミニウム合金よりなる副板材とを接合してなる，プレス成形用のテーラードブランク材において，
上記主板材と上記副板材とは突き合わせ接合されていると共に，その突き合わせ部の少なくとも一方の外表面はアルミニウム合金よりなる当て板により覆われており，
かつ，上記突き合わせ部及び上記当て板は，摩擦撹拌接合により一体的に接合されていることを特徴とする当て板付きテーラードブランク材。
【請求項２】
請求項１において，上記当て板は，上記摩擦撹拌接合用の回転工具を差し込む面と反対側の面に配設されていることを特徴とする当て板付きテーラードブランク材。
【請求項３】
請求項１において，上記当て板は，上記摩擦撹拌接合用の回転工具を差し込む面に配設されていることを特徴とする当て板付きテーラードブランク材。
【請求項４】
請求項１において，上記当て板は，上記突き合わせ部の両外表面にそれぞれ配設されていることを特徴とする当て板付きテーラードブランク材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において，上記当て板は，上記主板材又は上記副板材の少なくとも一方と同材質であることを特徴とするテーラードブランク材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において，上記当て板付きテーラードブランク材は，自動車用プレス材に用いられることを特徴とする当て板付きテーラードブランク材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，プレス成形に供されるブランク材であって，部分的に板厚又は材質の異なるアルミニウム合金よりなるテーラードブランク材に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年，地球環境保護および省エネルギーの観点から，特に自動車関連では排出する有害ガスの抑制，地球温暖化を引き起こすとされる二酸化炭素の抑制および燃費向上が急務となっている。
これらの諸問題を解決する一つの方策としては，車体の軽量化が有効であり，特にボディおよび部品等に従来から使用されている鋼を軽量材であるアルミニウム合金ヘ置換することが盛んに検討されている。
更には，素材を可能な限り節約し，部材の適材適所を図る試みも同時に検討されており，特に板厚の異なる板あるいは材質の異なる板を接合し，プレス成形に供するテーラードブランクの考え方が自動車の軽量化による燃費向上には有効な手段とされている。
【０００３】
【解決しようとする課題】
ところで，複数のアルミニウム合金板を用いてテーラードブランク材を製造する場合，アルミニウム合金板同士の接合方法として各種の溶接方法が考えられる。しかし，例えばレーザ溶接では，レーザの反射率が高く表面状態によるばらつきが大きいので，溶け込み深さが不安定になったり，接合部にブローホールが生じやすいなど，健全で安定した継ぎ手が得られない。また，レーザ溶接の場合には，突き合わせ面の隙間（ギャップ）管理が厳しく，施工上の難しさもある。
【０００４】
また，マッシュシーム溶接をアルミニウム合金に適用した場合には，熱が逃げやすいので局部的な溶融しか得られない。そのため，プレス成形に耐えうる滑らかな表面性状や強度を有する継ぎ手を得ることが困難である。またマッシュシーム溶接では，接合材のかすが円盤状の電極部に付着することによってその電極の寿命が短くなってしまい，安定した溶接を続けることが困難である。
【０００５】
一方，入熱が少なく，軟化や歪みの程度が軽い接合方法として，特許第２７１２８３８号公報などにアルミニウム合金の突き合わせ摩擦撹拌接合方法（ＦＳＷ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ　Ｓｔｉｒ　Ｗｅｌｄｉｎｇ））が開示されている。この方法は，硬質の裏当て材の上にアルミニウム合金板を突き合わせて拘束し，肩面からピン状に突出させた突起部を有する回転工具を用い，これを高速回転させながら突き合わせ部に上記突起部を差し込み，移動させる方法である。この摩擦撹拌接合方法は，アルミニウム合金を溶融させることなく接合部を得ることができ，鋼より軟らかく融点が低いアルミニウム合金の接合に非常に適している。
【０００６】
しかしながら，摩擦撹拌接合を用いて接合して得られたアルミニウム合金製のテーラードブランク材においては，接合部またはその近傍において機械的性質が不連続になるため，接合部又はその近傍がプレス成形時の割れの起点になりやすいという問題がある。
【０００７】
また，摩擦撹拌接合を適用した場合には，一般的に回転工具を接合線の方向に数度傾斜させて移動させる必要があるため，接合中心部の厚さがその周囲よりもわずかに薄くなる傾向がある。そのため，この板厚減少部分がプレス成形時の応力集中箇所となって局部的な破断の起点になることがある。
【０００８】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，接合部又はその近傍を起点とするプレス割れを防止することができるアルミニウム合金製のテーラードブランク材を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
本発明は，アルミニウム合金よりなる主板材と，材質または板厚の少なくとも一方が上記主板材と異なるアルミニウム合金よりなる副板材とを接合してなる，プレス成形用のテーラードブランク材において，
上記主板材と上記副板材とは突き合わせ接合されていると共に，その突き合わせ部の少なくとも一方の外表面はアルミニウム合金よりなる当て板により覆われており，
かつ，上記突き合わせ部及び上記当て板は，摩擦撹拌接合により一体的に接合されていることを特徴とする当て板付きテーラードブランク材にある（請求項１）。
【００１０】
本発明の当て板付きテーラードブランク材は，上記のごとく，上記主板材と上記副板材とが突き合わせ接合されていると共に，その突き合わせ部の少なくとも一方の外表面が当て板により覆われている。そして，上記突き合わせ部及び上記当て板は，摩擦撹拌接合により一体的に接合されている。そのため，上記当て板付きテーラードブランク材は，そのプレス加工時において，接合部又はその近傍を起点とする割れを有利に防止することができる。
【００１１】
即ち，上記突き合わせ部の接合部には，上記当て板が摩擦撹拌接合により一体的に接合されている。そのため，接合部において機械的性質が不連続になる欠点を，上記当て板の補強効果によって解消することができる。更に，接合部に板厚減少部が生じることによる欠点も，当て板の存在によって完全に解消することができる。それ故，上記のごとく，接合部又はその近傍を起点とする割れを有利に防止することができるのである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記本発明においては，上記当て板は，上記摩擦撹拌接合用の回転工具を差し込む面と反対側の面に配設されていることが好ましい（請求項２）。
摩擦撹拌接合による突き合わせ接合を行った場合，時として回転工具の差し込み面と反対側における極表層部にキッシングボンドと呼ばれる突き合せ接合面の酸化皮膜の残存による接合不良箇所が発生し，これがプレス成形時の応力集中箇所となって局部的な破断の起点になることがある。そして，上記のごとく当て板を摩擦撹拌接合用の回転工具を差し込む面と反対側の面に配設することにより，上記キッシングボンドの発生を抑制することができるので，さらに接合部の強度を向上させることができる。
【００１３】
また，上記当て板は，上記摩擦撹拌接合用の回転工具を差し込む面に配設されていることも好ましい（請求項３）。この場合には，上記当て板と上記突き合わせ部との接合をより強固にすることができ，プレス加工時の成形性をさらに向上させることができる。
【００１４】
また，上記当て板は，上記突き合わせ部の両外表面にそれぞれ配設されていてもよい（請求項４）。この場合には，当て板を上記接合部の外表面の一方にそれぞれ配設した場合の作用効果を両方得ることができ，割れ発生防止効果をより高めることができきる。
【００１５】
また，上記本発明において，上記当て板は，上記主板材又は上記副板材の少なくとも一方と同材質であることが好ましい（請求項５）。これにより，摩擦撹拌接合による接合性を向上させることができると共に，プレス加工性を良好にすることができる。
【００１６】
ここで，上記主板材，副板材，及び当て板の材質としては，あらゆる種類のアルミニウム合金を適用することができ，例えば，各種のＪＩＳ　１０００系アルミニウム合金，３０００系アルミニウム合金，５０００系アルミニウム合金，あるいは６０００系アルミニウム合金などを用いることができる。
【００１７】
また，上記当て板の板厚は，上記接合部及びその近傍の補強効果が得られる範囲で薄いほど好ましい。これによりプレス加工性を良好に維持することができる。具体的には，主板材と副板材のうち厚い方の板厚をＴとした場合，当て板の板厚は０．２Ｔ〜０．８Ｔとすることが好ましい。当て板の板厚が０．２Ｔ未満の場合には，当て板の配設による補強効果が小さいという問題があり，一方，０．８Ｔを超える場合には段差が大きくなりすぎプレス成形性が低下するおそれがある。
【００１８】
また，上記当て板付きテーラードブランク材は，自動車用プレス材に用いられることが好ましい（請求項６）。
自動車用プレス材としては，例えば，自動車の内外装パネル，シャシー用プレス材など種々の材料がある。これらの自動車用プレス材においては，デザインによって様々なプレス加工が必要となるので，上記当て板付きテーラードブランク材の安定したプレス加工性がプレス加工品の性能の向上等に貢献することができる。
【００１９】
次に，上記本発明の製造方法においては，上記当て板は，上記突き合わせ部の一方の外表面のみに配置し，上記摩擦撹拌接合を行う際には，上記回転工具を，上記突き合わせ部が露出した面から差し込むことが好ましい。この場合には，上述した，当て板が上記摩擦撹拌接合用の回転工具を差し込む面と反対側の面に配設されている当て板付きテーラードブランク材を容易に得ることができる。
【００２０】
即ち，上記回転工具を回転させながら上記突起部を，上記突き合わせ部に差し込み，少なくとも上記主板材及び上記副板材を摩擦熱を発生させた状態で撹拌する。そして，その撹拌域を上記当て板に達する範囲に形成する。これにより，上記主板材と上記副板材と上記当て板とが一体的に接合される。
【００２１】
また，この場合において，上記回転工具は，上記当て板に接触するまで差し込むことが好ましい。これにより，摩擦撹拌接合における撹拌域を確実に当て板内にも形成することができ，当て板と突き合わせ部との接合性をより高めることができる。更に，上述したキッシングボンドの発生をより確実に回避することができる。
【００２２】
また，上記当て板は，上記突き合わせ部の一方の外表面のみに配置し，上記摩擦撹拌接合を行う際には，上記回転工具を，上記当て板の表面から差し込むこともできる。この場合には，上述した，当て板が上記摩擦撹拌接合用の回転工具を差し込む面に配設されている当て板付きテーラードブランク材を容易に得ることができる。
【００２３】
即ち，上記回転工具を回転させながら上記突起部を，上記当て板の表面から上記突き合わせ部に差し込み，上記主板材，副板材及び当て板を摩擦熱を発生させた状態で撹拌する。これにより，その撹拌域が当て板内及び突き合わせ部に形成され，上記主板材と上記副板材と上記当て板とが一体的に接合される。
【００２４】
また，上記当て板は，上記突き合わせ部の両外表面にそれぞれ配置し，上記摩擦撹拌接合を行う際には，上記回転工具を，一方の上記当て板の表面から差し込むこともできる。この場合には，上記と同様の摩擦撹拌接合によって，上述した上記当て板が上記接合部の両外表面にそれぞれ配設されている当て板付きテーラードブランク材を容易に得ることができる。
【００２５】
そしてこの場合にも，上記回転工具は，他方の上記当て板に接触するまで差し込むことが好ましい。これにより，摩擦撹拌接合における撹拌域を確実に両外表面に配された２つの当て板内に形成することができ，２枚の当て板と接合部との接合性をより高めることができる。更に，上述したキッシングボンドの発生をより確実に回避することができる。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例に係る当て板付きテーラードブランク材及びその製造方法につき，図１〜図３を用いて説明する。
本例の当て板付きテーラードブランク材１は，図１に示すごとく，アルミニウム合金よりなる主板材２と，材質が上記主板材２と異なるアルミニウム合金よりなる副板材３とを接合してなる，プレス成形用のテーラードブランク材である。
【００２７】
上記主板材２と副板材３とは突き合わせ接合されていると共に，その突き合わせ部１０（図２）の一方の外表面はアルミニウム合金よりなる当て板４により覆われている。
そして，上記突き合わせ部１０及び上記当て板４は，摩擦撹拌接合により一体的に接合されて接合部１５を形成している。
以下，これを詳説する。
【００２８】
本例の当て板付きテーラードブランク材１は，図１に示すごとく，板厚が同じで材質が異なる板厚１．０ｍｍの主板材２及び副板材３を用いて構成した。具体的には，主板材２の材質はＡ６０６３−Ｔ４とし，副板材３の材質はＡ６０６１−Ｔ４とした。また，当て板４としては，主板材２と同じ材質よりなると共に，板厚が主板材２の板厚の５０％であるものを用いてある。
【００２９】
このテーラードブランク材１を製造するに当たっては，図２に示すごとく，主板材２と副板材３とを突き合わせる。
次に，図３に示すごとく，その突き合わせ部の一方の外表面のみに当て板４を配置する。
【００３０】
次に，これらの接合には，図３に示すごとく，肩面５０と該肩面５０から突出させた突起部５２とを先端に有する硬質の回転工具５を用いる。そして，回転工具５を回転させながら突起部５２を，上記当て板４の表面から上記突き合わせ部に達するように差し込む。そして，主板材２，副板材３及び当て板４を摩擦熱を発生させた状態で撹拌し，その撹拌域を上記突き合わせ部と上記当て板内に形成する。そして，上記回転工具５を突き合わせ部に沿って移動させる。これにより，主板材２と副板材３と当て板４とが一体的に摩擦撹拌接合により接合され，接合部１５が形成される。
【００３１】
そして，図１に示すごとく，当て板４が摩擦撹拌接合用の回転工具５を差し込む面に配設された当て板付きテーラードブランク材１が得られる。
得られたテーラードブランク材１は，上記のごとく，その接合部１５に当て板４が摩擦撹拌接合により一体的に接合されている。そのため，接合部１５において機械的性質が不連続になる欠点を，上記当て板４の補強効果によって解消することができる。更に，接合部１５に板厚減少部が生じることによる欠点も，当て板４の存在によって完全に解消することができる。それ故，本例の当て板付きテーラードブランク材１を用いれば，接合部１５又はその近傍を起点とする割れを有利に防止することができる。
【００３２】
（実施例２）
本例の当て板付きテーラードブランク材１０２は，図４に示すごとく，当て板４が摩擦撹拌接合用の回転工具５を差し込む面と反対側の面に配設されているテーラードブランク材である。その他の構成は実施例１と同様である。
このテーラードブランク材１０２を作製するに当たっては，当て板４を，主板材２と副板材３との突き合わせ部の一方の外表面のみに配置する。そして，上記摩擦撹拌接合を行う際には，上記回転工具５を，突き合わせ部が露出した面から差し込むことにより行う。
【００３３】
ここで，本例では，図５に示すごとく，回転工具５として，その突起部５２が主板材２及び副板材３の厚みよりも長いものを用い，当て板４を撹拌できるまで差し込んで摩擦撹拌接合を行った。これにより，摩擦撹拌接合における撹拌域を確実に当て板内にも形成することができ，当て板４と接合部１５との接合性をより高めることができる。更に，キッシングボンドの発生をより有利に回避することができる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００３４】
（実施例３）
本例の当て板付きテーラードブランク材１０３は，図６に示すごとく，当て板４１，４２は，接合部１５の両外表面にそれぞれ配設されているテーラードブランク材である。その他の構成は実施例１と同様である。
【００３５】
このテーラードブランク材１０３を作製するに当たっては，当て板４１及び当て板４２を，それぞれ主板材２と副板材３との突き合わせ部の両外表面に配置する。そして，上記摩擦撹拌接合を行う際には，上記回転工具５を，一方の当て板４１の表面から差し込むことにより行う。
【００３６】
ここで，本例では，回転工具５として，その突起部５２が主板材２及び副板材３の厚みに当て板４１の厚みを加えた厚みよりも長いものを用い，当て板４を撹拌できるまで差し込んで摩擦撹拌接合を行った（図示略）。これにより，摩擦撹拌接合における撹拌域を確実に当て板内にも形成することができ，当て板４と接合部１５との接合性をより高めることができる。更に，キッシングボンドの発生をより確実に回避することができる。
その他は実施例１，２と同様の作用効果が得られる。
【００３７】
（実施例４）
本例の当て板付きテーラードブランク材１０４は，実施例２における，副板材３に代えて，主板材２と同材質であって主板材２よりも板厚が厚い副板材３４を採用し，かつ，当て板４を配設していない表面から突き合わせ部に回転工具を差し込んで摩擦撹拌接合した例である。その他は実施例２と同様である。
【００３８】
この場合には，板厚が異なる複数のアルミニウム合金板を接合してなる，いわゆる差厚テーラードブランク材を容易に得ることができる。そして，この場合にも，優れたプレス加工性を有するテーラードブランク材が得られる。
その他は，実施例１，２と同様の作用効果が得られる。
【００３９】
（実施例５）
本例の当て板付きテーラードブランク材１０５は，実施例１における，副板材３に代えて，主板材２と同材質であって主板材２よりも板厚が厚い副板材３５を採用し，かつ，一方の外表面に配設した当て板４の表面から突き合わせ部に回転工具を差し込んで摩擦撹拌接合した例である。その他は実施例１と同様である。
【００４０】
この場合にも，板厚が異なる複数のアルミニウム合金板を接合してなる，いわゆる差厚テーラードブランク材を容易に得ることができる。そして，この場合にも，優れたプレス加工性を有するテーラードブランク材が得られる。
その他は，実施例１，２と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，当て板付きテーラードブランク材を示す説明図。
【図２】実施例１における，主板材と副板材とを突き合わせた状態を示す説明図。
【図３】実施例１における，主板材と副板材との突き合わせ部に当て板を配置し，回転工具を差し込もうとしている状態を示す説明図。
【図４】実施例２における，当て板付きテーラードブランク材を示す説明図。
【図５】実施例２における，回転工具を差し込んでいる突き合わせ部の断面状態を示す説明図。
【図６】実施例３における，当て板付きテーラードブランク材を示す説明図。
【図７】実施例４における，当て板付きテーラードブランク材を示す説明図。
【図８】実施例５における，当て板付きテーラードブランク材を示す説明図。
【符号の説明】
１，１０２〜１０５．．．当て板付きテーラードブランク材，
１０．．．突き合わせ部，
１５．．．接合部，
２．．．主板材，
３，３４，３５．．．副板材，
４，４１，４２．．．当て板，
５．．．回転工具，
５０．．．肩面，
５２．．．突起部，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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