産業用ロボットの新しい価値基準の定義
今後，これまでの量産システムだけではなく，究極には一品物の生産に至るまでロボットを活用することが期待されている. 本研究では，生産機種切り替えの迅速化，設備の完全再利用といった新しい価値基準を定義し，その達成度を競う競技会で分野啓発を試みる.
近年の自動車産業では，車体重量の低減を目的として，車体構造部材に対して従来の鉄のみならず，アルミニウム合金や樹脂材料を組み合わせるマルチマテリアル化が推進されている．中でも，鉄とアルミニウム合金を組み合わせたFe-Al異種金属材料の活用が期待されている一方で，その接合部において剥離強度である十字引張強さの低下が懸念されている．そこでFe-Al異種金属材料継手の接合強度向上に寄与する抵抗スポット溶接手法について開発を行った事例を紹介する．
Fe-Al異種金属材料接合における課題と提案手法
Fe-Al抵抗スポット溶接は接合時に接合界面に金属間化合物（IMC: Intermetallic compound）が形成される．このIMCが厚く形成されることで，はく離方向の接合強度である十字引張強さ（CTS：Cross tension strength）が大きく低下することが一般的に知られており，さらに発熱量が大きくなることでそのIMCは厚く形成されることが明らかとなっている．そこで本検討では，電極形状を板の特性に応じて変化させた異形電極による抵抗スポット溶接により，IMC厚さの低下，および接合強度向上を達成する技術を紹介する．
継手断面性状とIMC厚さ分布
図に示すように，通常の同形電極（R25/R25）を用いた場合には，アルミニウム合金板（断面下側の板）の減厚が大きく，接合状態が良好であるとは言えない．一方，異形電極（R25/Flat, R25/逆R300)を用いた場合には，アルミニウム合金板の板厚も十分確保できており，良好な断面形状を呈している．また，IMC分布においても同形電極と比較して異形電極の方が，中央および端部いずれの位置においてもIMC厚さが小さくなっていることが分かる．
十字引張強さとIMC厚さの関係
同形電極と異形電極を用いて溶接条件変化に伴うIMCの厚さ変化，さらに十字引張強さの関係を調査した．十字引張試験はJIS Z 3137に規定された試験であり，試験体に剥離荷重を加える試験である．図に電流値変化に伴い変化するIMC厚さと十字引張強さの関係について，電極形状ごとに整理した結果を示す．図に示す通り，同形電極においてはIMC厚さが大きく，また強度値は低い値を示す傾向であるのに対し，異形電極においてはIMC厚さが小さく，また強度値は高い値を示す傾向である．以上のことから，異形電極を用いることで，IMCを薄く形成するとともに，十字引張強さを向上させることが可能であるが示された．
研究シーズ・教員に対しての問合せや相談事項はこちら
技術相談申込フォーム