特許 7310753 接合強度の推定方法、及び接合強度の推定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-10

(45)【発行日】2023-07-19

(54)【発明の名称】接合強度の推定方法、及び接合強度の推定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/00 20060101AFI20230711BHJP

【ＦＩ】

G01N3/00 Q

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020139498

(22)【出願日】2020-08-20

(65)【公開番号】P2022035285

(43)【公開日】2022-03-04

【審査請求日】2022-10-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 由華

(72)【発明者】

【氏名】山口 英二

【審査官】外川 敬之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０４８０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８７９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９２０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３４７６１９８（ＣＮ，Ａ）

【文献】山崎美稀，マルチスケールシミュレーションによる表面・界面の設計技術，シミュレーション，日本，日本シミュレーション学会，2016年12月01日，35(4)，64-70

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

母材と樹脂部材とを接合した複合部材の接合強度の推定方法であって、
ブラスト加工された前記母材の表面の断面曲線を取得する工程と、
取得された前記断面曲線と前記断面曲線から算出される粗さ曲線に対して所定の値に設定された粗さ曲線の基準長さとに基づいて、前記母材の表面の粗さパラメータを算出する工程と、
算出された前記粗さパラメータに基づいて前記複合部材の接合強度を推定する工程と、
を含む、接合強度の推定方法。

【請求項2】

前記所定の値は、前記粗さパラメータと前記接合強度とが相関関係を持つように設定される、請求項１に記載の接合強度の推定方法。

【請求項3】

前記設定された前記粗さ曲線の基準長さは０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の接合強度の推定方法。

【請求項4】

前記設定された前記粗さ曲線の基準長さは０．００４ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下である、請求項１～３の何れか一項に記載の接合強度の推定方法。

【請求項5】

前記推定する工程は、前記母材と前記樹脂部材とを接合させる前に実行される、請求項１～４の何れか一項に記載の接合強度の推定方法。

【請求項6】

母材と樹脂部材とを接合した複合部材の接合強度の推定装置であって、
ブラスト加工された前記母材の表面の断面曲線を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された前記断面曲線と前記断面曲線から算出される粗さ曲線に対して所定の値に設定された粗さ曲線の基準長さにと基づいて、前記母材の表面の粗さパラメータを算出する算出部と、
算出された前記粗さパラメータに基づいて前記複合部材の接合強度を推定する推定部と、
を備える、接合強度の推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、接合強度の推定方法、及び接合強度の推定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、複合部材の製造方法を開示する。この方法では、母材と樹脂部材とを接合した複合部材が製造される。母材の表面には、マイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸が形成される。樹脂部材がマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸に入り込んで硬化することにより、ミリオーダーの凹凸の場合と比べて強いアンカー効果が生じる。このため、この方法で製造された複合部材は、優れた接合強度を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１７／１４１３８１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されているような複合部材の接合強度を取得する場合には、複合部材の製造後において破壊検査を実施する必要がある。このため、複合部材の接合強度を取得した上で当該複合部材を製品として提供することは困難である。本開示は、複合部材に対して破壊検査を実施することなく、複合部材の接合強度を推定できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一側面によれば、母材と樹脂部材とを接合した複合部材の接合強度の推定方法が提供される。接合強度の推定方法は、ブラスト加工された母材の表面の断面曲線を取得する工程と、取得された断面曲線と断面曲線から算出される粗さ曲線に対して所定の値に設定された粗さ曲線の基準長さとに基づいて、母材の表面の粗さパラメータを算出する工程と、算出された粗さパラメータに基づいて複合部材の接合強度を推定する工程と、を含む。

【0006】

この接合強度の推定方法によれば、母材の表面の断面曲線が取得される。取得された断面曲線と粗さ曲線の基準長さとに基づいて、母材の表面の粗さパラメータが算出される。粗さ曲線の基準長さが所定の値に設定されることで、粗さパラメータに基づいて、複合部材の接合強度を推定できる。よって、この接合強度の推定方法によれば、複合部材に対して破壊検査を実施することなく、複合部材の接合強度を推定できる。

【0007】

一実施形態においては、所定の値は、粗さパラメータと接合強度とが相関関係を持つように設定されてもよい。この場合、粗さパラメータと複合部材の接合強度との間に相関関係が生じることにより、推定する工程において、粗さパラメータに基づいて、複合部材の接合強度を推定できる。

【0008】

一実施形態においては、設定された粗さ曲線の基準長さは０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下であってもよい。

【0009】

一実施形態においては、設定された粗さ曲線の基準長さは０．００４ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下であってもよい。この場合、粗さパラメータと複合部材の接合強度とは十分相関があるので、接合強度の推定方法は、より高い精度で複合部材の接合強度を推定できる。

【0010】

一実施形態においては、推定する工程は、母材と樹脂部材とを接合させる前に実行されてもよい。この場合、母材に樹脂部材が接合される前に複合部材の接合強度を推定できるため、例えば接合強度に基づき、不良品となりうる複合部材の製造を抑制できる。

【0011】

本開示の他の形態によれば、母材と樹脂部材とを接合した複合部材の接合強度の推定装置が提供される。接合強度の推定装置は、ブラスト加工された母材の表面の断面曲線を取得する取得部と、取得部によって取得された断面曲線と断面曲線から算出される粗さ曲線に対して所定の値に設定された粗さ曲線の基準長さとに基づいて、母材の表面の粗さパラメータを算出する算出部と、算出された粗さパラメータに基づいて複合部材の接合強度を推定する推定部と、を備える。

【0012】

この接合強度の推定装置によれば、取得部において、母材の表面の断面曲線が取得される。算出部において、取得された断面曲線、及び粗さ曲線の基準長さに基づいて、母材の表面の粗さパラメータが算出される。粗さ曲線の基準長さが所定の値に設定されることで、推定部において、粗さパラメータに基づいて複合部材の接合強度が推定できる。よって、この推定装置は、複合部材に対して破壊検査を実施することなく、複合部材の接合強度を推定できる。

【発明の効果】

【0013】

本開示の一側面及び実施形態によれば、複合部材に対して破壊検査を実施することなく、複合部材の接合強度を推定できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】複合部材を示す斜視図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った複合部材の断面図である。

【図3】実施形態に係る推定装置を含む複合部材製造システムを示すブロック図である。

【図4】複合部材の製造方法に用いるブラスト加工装置の概念図である。

【図5】複合部材の製造方法に用いるブラスト加工装置の構成を説明する図である。

【図6】射出成形に用いられる金型の上面図である。

【図7】図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った金型の断面図である。

【図8】測定装置の一例を示す模式図である。

【図9】実施形態に係る複合部材の接合強度の推定方法のフローチャートである。

【図10】各粗さ曲線の基準長さに対する接合用表面粗さと複合部材の剪断強度との相関係数の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、本実施形態における「接合強度」は「剪断強度」として説明する。

【0016】

なお、以下の説明において、「測定曲線」、「測定断面曲線」、「断面曲線」、「粗さ曲線」、「輪郭曲線」、「カットオフ値」及び「基準長さ」とは、それぞれ以下の内容を指す。測定曲線とは、測定器の触針が資料の実表面上を走査したとき、円錐型をした先端部の軌跡が作る曲線を意味する。測定断面曲線とは、測定曲線を連続的に変化するグラフとして、一定間隔でサンプルリングした曲線を意味する。断面曲線とは、測定断面曲線にカットオフ値の位相補償形低域フィルタを適用した曲線を意味する。粗さ曲線とは、カットオフ値を通して、断面曲線の高い周波数成分だけを記録した曲線を意味する。輪郭曲線とは、測定曲線、測定断面曲線、粗さ曲線、うねり曲線などの曲線の総称を意味する。カットオフ値とは、断面曲線から除去される所定の波長を意味する。基準長さとは、輪郭曲線から抜き取った部分から粗さパラメータを求める際における、抜き取る長さを意味する。

【0017】

［複合部材］
本実施形態に係る推定方法及び推定装置は、母材と樹脂部材とを接合した複合部材の接合強度を推定する。最初に、対象となる複合部材の一例について概説する。図１は、複合部材を示す斜視図である。図１に示されるように、複合部材１は、複数の部材が接合により一体化された部材である。複合部材１は、金属部材２（母材の一例）及び樹脂部材３を備える。金属部材２は、一例として板状の部材である。樹脂部材３は、金属部材２の表面に直接接触している。図１では、樹脂部材３は、金属部材２の表面の一部（金属部材２の接触面４）に直接接触しており、重ね継手構造を有する。母材の材料は、金属、ガラス、セラミックス又は樹脂である。金属部材２の材料は、例えば、アルミニウムである。樹脂部材３は、例えば、熱可塑性樹脂である。樹脂部材３の材料は、例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニルサルファイド、ポリアミド、液晶ポリマー、ポリプロピレン、アクリルニトリルブタジエンスチレンなどの樹脂である。

【0018】

図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った複合部材１の断面図である。図２に示されるように、金属部材２は、その表面２ａの一部（接触面４）に凹凸２ｂを有する。凹凸２ｂは、マイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸である。マイクロオーダーの凹凸とは、１μｍ以上１０００μｍ未満の高低差を有する凹凸である。ナノオーダーの凹凸とは、１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の高低差を有する凹凸である。より具体的な一例として、表面２ａの一部（接触面４）において、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に規定される算術平均粗さＲａ、最大高さＲｙ、及び、十点平均粗さＲｚは、それぞれ０．２～５．０μｍ、１．０～３０．０μｍ、１．０～２０．０μｍとしてもよい。また、表面２ａの一部（接触面４）において、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に規定される算術平均傾斜ＲΔａ、及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑは、例えば、それぞれ０．１７～０．５０、０．２７～０．６０としてもよい。算術平均粗さＲａ、最大高さＲｙ、及び、十点平均粗さＲｚのそれぞれが上記範囲内であれば、凹凸２ｂは、樹脂部材３に対するアンカー効果を十分に奏する。

【0019】

樹脂部材３は、その一部が凹凸２ｂに入り込んだ状態で、金属部材２に接合されている。このような構造は、後述する接合装置２０を用いた射出成形により形成される。

【0020】

以上、複合部材１は、金属部材２の表面２ａのマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸に樹脂部材３が直接接触しているため、ミリオーダーの凹凸を有する金属部材の場合と比べて強いアンカー効果が生じる。このため、この複合部材１は、優れた接合強度を有する。

【0021】

［複合部材の製造方法、及び接合強度の推定方法］
複合部材１の製造方法に用いる装置概要、及び複合部材１の接合強度の推定方法に用いる装置概要を説明する。図３は、複合部材製造システムを示すブロック図である。図３に示される通り、複合部材製造システム５は、金属部材２に対してブラスト加工を行うブラスト加工装置１０と、複合部材１を形成する接合装置２０（金型）と、金属部材２の断面曲線を算出する測定装置５０と、複合部材１の接合強度を推定する推定装置６０と、を備えている。

【0022】

最初に、金属部材２の表面２ａにブラスト加工を行う装置を説明する。ブラスト加工装置１０は、重力式（吸引式）のエアブラスト装置、直圧式（加圧式）のエアブラスト装置、遠心式のブラスト装置、等何れのタイプを用いてもよい。本実施形態に係る製造方法は、一例として、いわゆる直圧式（加圧式）のエアブラスト装置を用いる。図４は、複合部材１の製造方法に用いるブラスト加工装置１０の概念図である。ブラスト加工装置１０は、処理室１１、噴射ノズル１２、貯留タンク１３、加圧室１４、圧縮気体供給機１５及び集塵機（不図示）を備える。

【0023】

処理室１１の内部には、噴射ノズル１２が収容されており、処理室１１にてワーク（ここでは金属部材２）に対してブラスト加工が行われる。噴射ノズル１２にて噴射された噴射材は、粉塵とともに処理室１１の下部に落下する。落下した噴射材は、貯留タンク１３に供給され、粉塵は集塵機へ供給される。貯留タンク１３に貯留された粉塵は加圧室１４に供給され、圧縮気体供給機１５により加圧室１４が加圧される。加圧室１４に貯留された噴射材は、圧縮気体ととともに噴射ノズル１２に供給される。このように、噴射材を循環させながらワークがブラスト加工される。

【0024】

図５は、実施形態に係る複合部材１の製造方法に用いるブラスト加工装置１０の構成を説明する図である。図５に示されるブラスト加工装置１０は、図４に示された直圧式のブラスト装置である。図５では、処理室１１の壁面を一部省略して示している。

【0025】

図５に示されるように、ブラスト加工装置１０は、圧縮気体供給機１５が接続され密閉構造に形成された噴射材の貯留タンク１３及び加圧室１４と、加圧室１４内に貯留タンク１３と連通する定量供給部１６と、定量供給部１６に連接管１７を介して連通する噴射ノズル１２と、噴射ノズル１２の下方にワークを保持しながら可動する加工テーブル１８と、ブラスト制御部１９とを備える。

【0026】

ブラスト制御部１９は、ブラスト加工装置１０の構成要素を制御する。ブラスト制御部１９は、一例として表示部及び処理部を含む。処理部は、ＣＰＵ及び記憶部などを有する一般的なコンピュータである。ブラスト制御部１９は、設定された噴射圧力及び噴射速度に基づいて貯留タンク１３及び加圧室１４へ圧縮気体を供給する圧縮気体供給機１５のそれぞれの供給量を制御する。また、ブラスト制御部１９は、設定されたワークとノズルとの間の距離、及び、ワークの走査条件（速度、送りピッチ、走査回数など）に基づいて、噴射ノズル１２の噴射位置の制御をする。具体的な一例として、ブラスト制御部１９は、ブラスト加工処理前に設定された走査速度（Ｘ方向）と送りピッチ（Ｙ方向）とを用いて噴射ノズル１２の位置を制御する。ブラスト制御部１９は、ワークを保持する加工テーブル１８を移動させることにより、噴射ノズル１２の位置を制御する。

【0027】

噴射ノズル１２の噴射材導入口には、ブラスト加工装置１０の連接管１７が接続されている。これにより、貯留タンク１３、加圧室１４内の定量供給部１６、連接管１７、及び、噴射ノズル１２が順次連接された噴射材経路を形成している。

【0028】

このように構成されたブラスト加工装置１０は、ブラスト制御部１９により制御された供給量の圧縮気体が圧縮気体供給機１５から貯留タンク１３及び加圧室１４に供給される。そして、一定の圧流力によって、貯留タンク１３内の噴射材は、加圧室１４内の定量供給部１６で定量され、連接管１７を介して噴射ノズル１２に供給され、噴射ノズル１２の噴射管よりワークの加工面に噴射される。これにより、常に一定の噴射材がワークの加工面に噴射される。そして、噴射ノズル１２のワークの加工面への噴射位置がブラスト制御部１９により制御され、ワークがブラスト加工される。

【0029】

また、噴射された噴射材とブラスト加工で生じた切削粉は、集塵機（不図示）により吸引される。処理室１１から集塵機に向かう経路には分級機（不図示）が配置されており、再使用可能な噴射材とその他微粉（再使用できないサイズとなった噴射材やブラスト加工で生じた切削粉）とに分離される。再利用可能な噴射材は貯留タンク１３に収容され、再び噴射ノズル１２に供給される。微粉は集塵機にて回収される。

【0030】

次に、射出成形について説明する。射出成形は、ここではインサート成形が用いられる。インサート成形では、所定の金型にインサートを装着し、樹脂を注入して所定時間保持して硬化させる。その後、熱処理により樹脂の残留応力を取り除く。図６は、射出成形に用いられる金型の上面図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った金型の断面図である。図６，図７に示されるように、接合装置２０は、金型本体２１（上金型２１ａ及び下金型２１ｂ）を備える。上金型２１ａと下金型２１ｂとの間には、インサート（ここでは金属部材２）を装着するための空間２２及び樹脂が注入される空間２３を備えている。上金型２１ａの上面には、樹脂注入口が設けられている。樹脂注入口は、スプルー２４、ランナー２５及びゲート２６を介して空間２３に連通している。空間２３には、圧力センサ２７及び温度センサ２８が設けられており、空間２３の圧力及び温度が検出される。圧力センサ２７及び温度センサ２８の検出結果に基づいて、成形機（不図示）のパラメータが調整され成形品が製造される。パラメータには、金型温度、充填時の樹脂温度、充填圧力、射出率、保持時間、保持時の圧力、熱処理温度、熱処理時間などが含まれる。接合装置２０で成形された成形品は、所定面積で接合する重ね継手構造となる。

【0031】

次に、測定装置５０について説明する。図８は、測定装置の一例を示す模式図である。測定装置５０は、ブラスト加工装置１０によってブラスト加工された金属部材２の表面２ａに対する測定曲線を測定する。測定装置５０は、例えば、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に規定される線粗さを測定する装置である。測定装置５０は、例えば、触針等を用いて金属部材２の表面２ａに接触して表面粗さを測定する公知の接触型の測定装置である。測定装置５０は、例えば、株式会社東京精密の型番ＳＵＲＦＣＯＭ１４００Ｄの表面粗さ測定機である。測定装置５０は、線粗さ（表面粗さ）を算出するための測定曲線及び断面曲線を取得できる。測定装置５０は、例えば、ステージ５１と、駆動部５２と、触針５５と、第１制御部５６とを備える。

【0032】

ステージ５１は、水平方向に延在する板状の部材である。ステージ５１は、その上面に金属部材２を載置可能である。駆動部５２は、触針５５を支持し、上下方向及び水平方向に移動させる。駆動部５２は、例えば、ステージ５１の上面から上方に向かって延在する支柱５３と、支柱５３に上下移動可能に支持された送り装置５４とを有する。支柱５３には、例えばボールねじ（不図示）及びモータ（不図示）が設けられ、モータの駆動によって送り装置５４が上下方向に移動する。送り装置５４は、例えばボールねじ（不図示）及びモータ（不図示）を備え、モータの駆動によって触針５５を水平方向に移動させる。

【0033】

触針５５は、駆動部５２によって金属部材２の表面２ａに接触させられ、金属部材２の表面２ａを走査する。触針５５は、金属部材２の表面２ａに触れながら移動し、金属部材２の表面２ａの凹凸２ｂによって上下動する。触針５５の上下動の変化は、電気信号に変換され第１制御部５６に送られる。

【0034】

第１制御部５６は、測定装置５０の構成要素を制御する。第１制御部５６は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置、及び通信装置などを有する制御装置である。第１制御部５６は、駆動部５２を制御し、触針５５の水平方向の移動及び上下方向の移動を制御する。第１制御部５６は、例えば、ステージ５１上に金属部材２が載置されたとき、予め設定されたプログラムに従って触針５５の移動を制御する。第１制御部５６は、演算部５７と、第１記憶部５８と、表示部５９とを有する。

【0035】

演算部５７は、触針５５の先端の位置を測定する。演算部５７は、触針５５の位置、及び触針５５から得られた電気信号に基づき、金属部材２に対する触針５５の水平方向の位置と、金属部材２の表面２ａの凹凸２ｂによって変化する上下方向の位置とを測定する。演算部５７は、測定された位置に基づき、測定曲線を取得する。測定曲線は、触針５５が金属部材２の表面２ａ上を走査したとき、触針５５の先端部の軌跡がつくる曲線である。例えば、演算部５７は、測定曲線に対してＡＤ変換を行い、測定断面曲線を取得する。演算部５７は、形状誤差および高周波成分を除去して断面曲線を取得する。演算部５７は、カットオフ値λ_ｓのローパス特性をもつ輪郭曲線フィルタによって測定断面曲線から高周波成分を除去することで断面曲線を取得する。カットオフ値λ_ｓは、例えば、予め所定の値に定められる。カットオフ値λ_ｓは、後述の粗さ曲線の基準長さＬｒ（カットオフ値λ_ｃ）より小さい値である。高周波成分とは、金属部材２の表面２ａの粗さ成分より短い波長成分である。粗さ曲線の基準長さＬｒがそれぞれ０．０８ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．８ｍｍ、２．５ｍｍ、８ｍｍのとき、カットオフ値λ_ｓは、それぞれ２．５μｍ、２．５μｍ、２．５μｍ、８μｍ、２５μｍに定められる。演算部５７は、断面曲線に基づき、線粗さ（算術平均粗さＲａ等）を算出してもよい。

【0036】

第１記憶部５８は、第１制御部５６の制御により、演算部５７において取得された金属部材２の表面２ａに対する断面曲線を記憶する。第１記憶部５８は、例えば、第１制御部５６の制御により、測定曲線、測定断面曲線又は線粗さを記憶してもよい。表示部５９は、第１制御部５６の制御により、測定曲線又は断面曲線を表示する。

【0037】

次に、推定装置６０について説明する。推定装置６０は、金属部材２と樹脂部材３とを接合した複合部材１の接合強度の推定を行う。推定装置６０は、例えばＣＰＵなどの演算装置、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置、及び通信装置などを有する制御装置である。図３に示されるように、推定装置６０は、測定装置５０と通信可能に接続される。推定装置６０は、取得部６１と、設定部６３と、算出部６５と、第２記憶部６７と、推定部６９と、出力部７１とを備える。

【0038】

取得部６１は、ブラスト加工装置１０によってブラスト加工された金属部材２の表面２ａの断面曲線を取得する。取得部６１は、例えば、測定装置５０の第１記憶部５８から金属部材２の表面２ａの断面曲線を取得する。

【0039】

設定部６３は、断面曲線から算出される粗さ曲線における粗さ曲線の基準長さＬｒを設定する。以下、粗さ曲線の基準長さＬｒのことを単に「基準長さＬｒ」と記載する場合がある。設定部６３は、例えば、測定装置５０により金属部材２から測定曲線を取得する前に基準長さＬｒを設定する。設定部６３は、基準長さＬｒを所定の値に設定する。設定部６３は、例えば、基準長さＬｒを０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定する。一例として、設定部６３は、基準長さ０．００４ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下に設定してもよい。一例として、設定部６３は、基準長さＬｒを０．０１２ｍｍに設定してもよい。当該基準長さＬｒは、作業者の操作に応じて設定されてもよい。例えば、設定部６３は、入力部（不図示）を有してもよい。操作者が当該入力部を介して基準長さＬｒの値を入力することにより、基準長さＬｒが設定される。粗さ曲線の基準長さＬｒは、カットオフ値λ_ｃと同値であるため、設定部６３は、断面曲線に対するカットオフ値λ_ｃを設定してもよい。カットオフ値λ_ｃは、断面曲線のうち、粗さ成分を示す波長の短い成分と、うねり成分を示す波長の長い成分とを分ける基準波長である。

【0040】

算出部６５は、取得部６１によって取得された断面曲線、及び断面曲線に対して０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定された基準長さＬｒ（カットオフ値λ_ｃ）に基づいて金属部材２の表面２ａの粗さパラメータを算出する。算出部６５は、例えば、カットオフ値λ_ｃのハイパス特性を有する輪郭曲線フィルタを、取得部６１によって取得された断面曲線に適用する。これにより、算出部６５は、断面曲線のうち、粗さ成分よりも長い波長成分（低周波成分）を除去し、粗さ曲線を取得できる。算出部６５は、取得された粗さ曲線に基づき、粗さパラメータを算出する。本実施形態の粗さパラメータは、例えば、算術平均粗さである。算出部６５において算出される算術平均粗さと、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に規定される算術平均粗さＲａとを区別するため、以下、算出部６５において算出される算術平均粗さを「接合用表面粗さＲａｊ」と記載する。なお、算出部６５において算出される粗さパラメータは、算術平均粗さに限定されず、最大高さ、十点平均粗さ、中心線平均粗さ等であってもよい。

【0041】

推定部６９は、算出部６５によって算出された接合用表面粗さＲａｊに基づいて複合部材１の接合強度（剪断強度）を推定する。推定には、例えば、接合用表面粗さＲａｊを説明変数とし、剪断強度を目的変数とした単回帰分析が用いられる。設定された基準長さＬｒに基づいて算出された接合用表面粗さＲａｊと、この接合用表面粗さに対する剪断強度との組み合わせは、予め取得される。なお、剪断強度は、例えば破壊検査により導出される。これにより、設定された基準長さＬｒに関して、接合用表面粗さＲａｊを説明変数とし、剪断強度を目的変数とした回帰式が予め得られる。得られた回帰式は、第２記憶部６７に記憶される。推定部６９は、算出部６５によって算出された接合用表面粗さＲａｊと、第２記憶部６７に予め記憶された回帰式とを用いて、複合部材１の接合強度を推定する。基準長さＬｒが適切に設定されることで接合用表面粗さＲａｊと剪断強度とが相関関係を持つようになるため、当該回帰式が適切に導出される。

【0042】

出力部７１は、推定部６９において推定された複合部材１の剪断強度を出力する。出力部７１は、設定部６３の入力部により設定された基準長さＬｒを第２記憶部６７に記憶させてもよい。

【0043】

次に、複合部材１の剪断強度の推定方法の一連の流れを説明する。図９は、実施形態に係る複合部材１の接合強度の推定方法のフローチャートである。図９に示されるように、複合部材１の剪断強度の推定方法は、例えば、複合部材１の製造方法の実施時に実行される。最初に、準備工程（Ｓ１０）として、所定の噴射材がブラスト加工装置１０に充填される。噴射材の粒子径は、例えば３０μｍ～３００μｍである。

【0044】

ブラスト加工装置１０のブラスト制御部１９は、準備工程（Ｓ１０）として、ブラスト加工条件を取得する。ブラスト制御部１９は、ブラスト加工条件を、オペレータの操作又は記憶部に記憶された情報に基づいて取得する。ブラスト加工条件には、噴射圧力、噴射速度、ノズル間距離、ワークの走査条件（速度、送りピッチ、走査回数）などが含まれる。噴射圧力は、例えば０．５ＭＰａ～２．０ＭＰａである。ブラスト制御部１９は、ブラスト加工条件を管理することで、金属部材２の表面２ａの凹凸２ｂの大きさや深さ、密度などをマイクロオーダー又はナノオーダーで精密にコントロールする。なお、ブラスト加工条件には、ブラスト加工対象領域を特定する条件が含まれていてもよい。この場合、選択的な表面処理が可能となる。

【0045】

続いて、ブラスト加工装置１０は、ブラスト加工工程（Ｓ１２）として、以下の一連の処理を行う。まず、ブラスト加工対象となる金属部材２が処理室１１内の加工テーブル１８上にセットされる。次に、ブラスト制御部１９は、集塵機（不図示）を作動させる。集塵機（不図示）は、ブラスト制御部１９の制御信号に基づいて、処理室１１の内部を減圧して負圧状態とする。次に、噴射ノズル１２は、ブラスト制御部１９の制御信号に基づいて、噴射圧力０．５ＭＰａ～２．０ＭＰａの範囲で、噴射材を圧縮空気の固気二相流として噴射する。次いで、ブラスト制御部１９は、加工テーブル１８を作動させ、金属部材２を固気二相流の噴射流中（図５では噴射ノズルの下方）に移動させる。噴射ノズル１２から金属部材２の表面２ａの一部領域へ噴射材が噴射される。ここで、ブラスト制御部１９は、加工テーブル１８の作動を継続させて、金属部材２に対して噴射流が予め設定された軌跡を描くように作動させる。ブラスト制御部１９は、加工テーブル１８を所定の送りピッチで走査する軌跡に従って動作させる。これにより、金属部材２の表面２ａに所望のマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸２ｂが形成される。

【0046】

粒子径３０μｍ～３００μｍの噴射材を用いて、噴射圧力０．５ＭＰａ～２．０ＭＰａの範囲でブラスト加工をすることにより、金属部材２の表面２ａに所望のマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸２ｂ（例えば、算術平均傾斜ＲΔａ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑがそれぞれ０．１７～０．５０、０．２７～０．６０に制御された凹凸２ｂ）が形成される。ブラスト加工装置１０の作動を停止した後、金属部材２を取り出し、ブラスト加工が完了する。

【0047】

再び図９を参照する。続いて、設定工程（Ｓ１４）として、推定装置６０の設定部６３において基準長さＬｒを設定する。例えば操作者が設定部６３の入力部（不図示）を介して基準長さＬｒの値を入力することにより、基準長さＬｒが０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定される。設定部６３において、例えば、基準長さＬｒは０．００４ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下に設定されてもよい。設定部６３において、例えば、基準長さＬｒは０．０１２ｍｍに設定されてもよい。

【0048】

続いて、測定工程（Ｓ１６）として、上述した測定装置５０を用いて、ブラスト加工工程（Ｓ１２）によりブラスト加工された金属部材２の測定曲線を測定する。測定装置５０は、測定された測定曲線に基づき、金属部材２の表面２ａの断面曲線を算出する。

【0049】

続いて、取得工程（Ｓ１８：取得する工程）として、推定装置６０の取得部６１は、ブラスト加工された金属部材２の表面２ａの断面曲線を取得する。取得部６１は、測定工程（Ｓ１６）において測定装置５０により算出された金属部材２の表面２ａの断面曲線を第１記憶部５８から取得する。

【0050】

続いて、算出工程（Ｓ２０：算出する工程）として、推定装置６０の算出部６５は、取得された断面曲線と断面曲線から算出される粗さ曲線に対して０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定された基準長さＬｒとに基づいて、金属部材２の表面２ａの接合用表面粗さＲａｊを算出する。算出部６５は、例えば、取得工程（Ｓ１８）において取得部６１により取得された断面曲線と、設定工程（Ｓ１４）において設定部６３により０．００４ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下に設定された基準長さＬｒとに基づいて、接合用表面粗さＲａｊを算出する。算出部６５は、例えば、取得工程（Ｓ１８）において取得部６１により取得された断面曲線と、設定工程（Ｓ１４）において設定部６３により０．０１２ｍｍに設定された基準長さＬｒとに基づいて、接合用表面粗さＲａｊを算出する。

【0051】

続いて、推定工程（Ｓ２２：推定する工程）として、推定装置６０の推定部６９は、接合用表面粗さＲａｊに基づいて複合部材１の剪断強度を推定する。粗さ曲線の基準長さＬｒが０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定されることで、接合用表面粗さＲａｊと複合部材１の接合強度（剪断強度）との間に相関関係が生じる。推定部６９は、第２記憶部６７を参照し、粗さ曲線の基準長さＬｒに対応する回帰式を取得する。推定部６９は、算出する工程（Ｓ２０）で算出された接合用表面粗さＲａｊを当該回帰式に入力することで、複合部材１の剪断強度を推定できる。

【0052】

続いて、出力工程（Ｓ２４）として、推定装置６０の出力部７１は、推定工程（Ｓ２２）において推定部６９により推定された複合部材１の剪断強度を出力する。出力部７１は、例えば、第２記憶部６７に当該剪断強度を出力して記憶させる。出力部７１は、粗さ曲線、基準長さＬｒ又は接合用表面粗さＲａｊを第２記憶部６７に出力し記憶させてもよい。

【0053】

続いて、接合装置２０は、接合工程（Ｓ２６：接合させる工程）として、金属部材２と樹脂部材３とを接合させ、複合部材１の成形を行う。まず、接合装置２０（金型）が型開きされ、ブラスト加工された金属部材２が空間２２に装着されて、接合装置２０が型閉じされる。そして、生成機は、設定された樹脂温度を有する溶解した樹脂を樹脂注入口から接合装置２０の内部に注入する。注入された樹脂は、スプルー２４、ランナー２５及びゲート２６を通り、空間２３に充填される。生成機は、圧力センサ２７の検出結果に基づいて樹脂の充填圧力や射出率を制御する。生成機は、温度センサ２８の検出結果に基づいて、金型温度が設定値になるように制御する。また、生成機は、圧力センサ２７の検出結果に基づいて、設定された保持時間の間、圧力が設定値となるように制御する。その後、生成機は、設定された熱処理温度及び熱処理時間に基づいて、熱処理を行う。その後、生成機は、接合装置２０を型開きして、金属部材２及び樹脂部材３が一体化された複合部材１を取り出す。接合工程（Ｓ２６）が終了すると、図９に示されたフローチャートが終了する。

【0054】

以上説明したように、本実施形態に係る接合強度の推定方法及び推定装置６０によれば、取得工程（Ｓ１８：取得する工程）において、取得部６１により、金属部材２の表面２ａの断面曲線が測定装置５０から取得される。算出工程（Ｓ２０：算出する工程）において、算出部６５によって、取得された断面曲線及び粗さ曲線の基準長さＬｒに基づいて、金属部材２の表面２ａの接合用表面粗さＲａｊが算出される。ここで、設定工程（Ｓ１４）において、設定部６３により、粗さ曲線の基準長さＬｒは接合用表面粗さＲａｊと剪断強度とが相関関係を持つように所定の値に設定される。例えば、設定部６３により、基準長さＬｒは、０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定されている。粗さ曲線の基準長さＬｒが０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定されることで、接合用表面粗さＲａｊと複合部材１の接合強度との間に相関関係が生じる。このため、推定工程（Ｓ２２：推定する工程）において、推定部６９は、接合用表面粗さＲａｊに基づき、複合部材１の接合強度を推定できる。この接合強度の推定方法は、例えば、複合部材１の製造過程において、ブラスト加工が行われた金属部材２から得られた断面曲線に基づき、複合部材１の剪断強度（接合強度）を推定できる。また、金属部材２の断面曲線は、金属部材２に対して破壊検査を実施することなく取得できる。よって、この接合強度の推定方法及び推定装置６０によれば、複合部材１に対して破壊検査を実施することなく、複合部材１の剪断強度を推定できる。

【0055】

また、本実施形態の接合強度の推定方法によれば、設定された粗さ曲線の基準長さは０．００４ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下である。この場合、接合用表面粗さＲａｊと複合部材１の接合強度とは十分相関があるので、この接合強度の推定方法は、より高い精度で複合部材１の接合強度を推定できる。さらに、本実施形態の接合強度の推定方法によれば、設定された粗さ曲線の基準長さは０．０１２ｍｍである。この場合、接合用表面粗さＲａｊと複合部材１の接合強度との間の相関関係（相関係数Ｒ）が最大となるので、この接合強度の推定方法は、より高い精度で複合部材１の接合強度を推定できる。

【0056】

また、本実施形態の接合強度の推定方法は、推定工程（Ｓ２２：推定する工程）は、金属部材と樹脂部材とを接合させる接合工程（Ｓ２６：接合させる工程）の前に実行される。この場合、金属部材２に樹脂部材３が接合される前に複合部材１の剪断強度を推定できるため、例えば剪断強度に基づき、不良品となりうる複合部材１の製造を抑制できる。

【0057】

以上、本実施形態について説明したが、本発明は、上記本実施形態に限定されるものでなく、本実施形態以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【0058】

［母材、樹脂部材の変形例］
上記実施形態に係る金属部材２及び樹脂部材３として、板状部材を例として示したが、形状に限定されることはなく、互いに接触可能なあらゆる形状を採用できる。上記実施形態に係る樹脂部材３は、金属部材２の表面２ａの一部に接触していたが、金属部材２の表面２ａ全てに接触してもよい。

【0059】

［射出成形の変形例］
射出成形は、インサート成形に限定されるものではなく、アウトサート成形であってもよい。

【0060】

［測定装置の変形例］
測定装置５０は、ＩＳＯ ２５１７８に規定される面粗さを測定する装置であってもよい。また、測定装置５０は、レーザ等を用いて金属部材２の表面２ａに接触することなく線粗さ又は面粗さを含む表面粗さを測定する非接触型の測定装置であってもよい。

【0061】

［接合強度の推定方法及び接合強度の推定装置の変形例］
取得部６１は、金属部材２の測定曲線を測定装置５０の第１記憶部５８から取得してもよい。この場合、算出部６５は、測定装置５０の演算部５７と同一の機能を有する。すなわち、算出部６５は、金属部材２の測定曲線から断面曲線を導出する機能を有する。同様に、取得部６１は、金属部材２の測定断面曲線を測定装置５０の第１記憶部５８から取得してもよい。この場合、算出部６５は、金属部材２の測定断面曲線から断面曲線を導出する機能を有する。

【0062】

また、推定装置６０は、設定部６３を備えなくてもよい。接合強度の推定方法は、設定工程（Ｓ１４）を含まなくてもよい。この場合、例えば、第２記憶部６７は、予め設定された基準長さＬｒ（カットオフ値λ_ｃ）を記憶していてもよい。算出部６５は、第２記憶部６７から基準長さＬｒを取得し、当該基準長さＬｒに基づき接合用表面粗さＲａｊを算出する。設定工程（Ｓ１４）では、設定部６３は、基準長さＬｒとして０．０１２ｍｍに設定しなくてもよく、０．００４ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下に設定しなくてもよい。この場合、設定部６３において、基準長さＬｒが０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定されればよい。

【0063】

また、設定工程（Ｓ１４）は、算出工程（Ｓ２０）の前であればいつ実行されてもよい。取得工程（Ｓ１８）は、算出工程（Ｓ２０）の前であればいつ実行されてもよい。接合工程（Ｓ２６）は、算出工程（Ｓ２０）又は推定工程（Ｓ２２）の前に実行されてもよい。この場合、例えば、金属部材２と樹脂部材３とを接合させる接合工程（Ｓ２６）を実行している間に、算出工程（Ｓ２０）又は推定工程（Ｓ２２）を実行でき、剪断強度が推定された複合部材１の取得までの時間を短縮できる。

【実施例】

【0064】

［相関係数と粗さ曲線の基準長さとの対応関係］
接合用表面粗さＲａｊと剪断強度との相関係数Ｒと、基準長さＬｒとの対応関係について説明する。まず、剪断強度を導出するため、以下の工程により複合部材を形成した。図４及び図５に示されるブラスト加工装置１０を用いて金属部材の表面に対してブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行した。金属部材は、アルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。噴射材は、酸化アルミニウムからなる噴射材と、ガラスからなる噴射材とを混合して用いた。噴射材の粒子径は、４０μｍ～２５０μｍである。加工領域の総面積に対するブラスト加工による噴射材の打痕の占める総面積の割合であるブラスト面積密度（Ｃｏｖｅｒａｇｅ）を５０％～１００％とし、噴射材の粒子径を４０μｍ～２５０μｍの範囲、噴射圧力を０．５Ｍｐａ～２．０ＭＰａの範囲から適宜選択してブラスト加工を行い、金属部材２の表面に算術平均粗さＲａが異なる凹凸を形成した。ここでは、互いに異なる１０種類のブラスト加工条件を設定し、ブラスト加工を実施した１０種類の金属部材を得た。

【0065】

続いて、基準長さＬｒを０．０００ｍｍから０．２ｍｍまで値が変化するように設定した。基準長さＬｒは、０．０００ｍｍ、０．００１ｍｍ、０．００４ｍｍ、０．０１２ｍｍ、０．０２０ｍｍの順に変化させた。基準長さＬｒは、０．０２０ｍｍ以降、０．０１ずつ増加させて０．２ｍｍまで変化させた。図８に示される測定装置５０及び図３に示される推定装置６０を用いて、基準長さＬｒごとに各金属部材の接合用表面粗さＲａｊを算出した。

【0066】

続いて、図６及び図７に示される接合装置２０を用いて、ブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行した各金属部材に対して接合工程（Ｓ２６）を実行した。樹脂部材３は、ポニフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いた。充填時において、金型温度は１４０℃、樹脂温度は２７０℃、充填圧力は６０ＭＰａ、射出率は６４．２ｃｍ^３／ｓとした。保持時において、保持圧力は４０ＭＰａ、保持時間は８ｓとした。熱処理時において、熱処理温度は１３０℃、熱処理時間は２ｈとした。この工程により、各金属部材に樹脂部材が接合され、複合部材が得られた。

【0067】

続いて、上記条件で作成された各複合部材の剪断強度を測定した。評価装置は、ＩＳＯ １９０９５に準拠する試験方法で測定した。以上の工程により導出された値を用いて、各基準長さＬｒにおける接合用表面粗さＲａｊと剪断強度との相関係数Ｒを導出した。

【0068】

図１０は、接合用表面粗さＲａｊと複合部材の剪断強度との相関係数Ｒと、基準長さＬｒとの対応情報の一例を示すグラフである。図１０に示されるように、基準長さＬｒが０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定されることで、相関係数Ｒは０．４以上となる。相関係数Ｒが０．４以上の場合、統計学的に接合用表面粗さＲａｊと複合部材の剪断強度との間で相関があるといえる。このため、設定部６３が基準長さＬｒを０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定することにより、接合用表面粗さＲａｊに基づいて複合部材の剪断強度を導出できる。

【0069】

図１０に示されるように、基準長さＬｒが０．００４ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下に設定されることで、相関係数Ｒが０．６以上となる。相関係数Ｒが０．６以上の場合、統計学的に接合用表面粗さＲａｊと複合部材の剪断強度との間で十分相関があるといえる。このため、設定部６３が基準長さＬｒを０．００４ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下に設定することにより、接合用表面粗さＲａｊと複合部材の剪断強度とは十分相関があるため、接合用表面粗さＲａｊに基づいて複合部材の剪断強度をより正確に導出できる。基準長さＬｒが０．０１２ｍｍに設定されることで、相関係数Ｒが０．７以上となる。相関係数Ｒが０．７以上の場合、統計学的に接合用表面粗さＲａｊと複合部材の剪断強度との間で強い相関があるといえる。このため、設定部６３が基準長さＬｒを０．０１２ｍｍに設定することにより、接合用表面粗さＲａｊと複合部材の剪断強度とは強い相関があるため、接合用表面粗さＲａｊに基づいて複合部材の剪断強度をより正確に導出できる。

【0070】

また、従来、粗さ曲線の基準長さＬｒ（カットオフ値λ_ｃ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に規定されており、算術平均粗さＲａの値に対応して一定の値に定められていた。ここで、本実施例の複合部材及び金属部材に対してＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に規定されるカットオフ値λ_ｃ及び算術平均粗さＲａを導出した場合、相関係数Ｒが最も高い場合のカットオフ値λ_ｃは０．０８となり、相関係数Ｒは０．１５となる。相関係数Ｒが０．１５のとき、算術平均粗さＲａと複合部材の剪断強度とはほとんど相関がないことが示される。このため、当該ＪＩＳ規格に従った場合、算術平均粗さＲａから剪断強度を正確に推定できないことが示された。

【0071】

本実施例の複合部材において、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）によって算出される算術平均粗さＲａと剪断強度とに相関がない理由を以下に考察する。基準長さＬｒを当該ＪＩＳ規格に比べて小さく設定する事で、接合用表面粗さＲａｊは、実施形態に示されたようなマイクロオーダー又はナノオーダーの微細な凹凸を反映できるようになる。当該凹凸が複合部材の剪断強度の増大に寄与しているため、算術平均粗さＲａで示される凹凸を有する複合部材の剪断強度に比べて、実施例の複合部材の剪断強度の方が大きくなっていると考えられる。したがって、実施形態において示されている通り、基準長さＬｒを０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定することで、従来の方法に比べて剪断強度を正確に推定できる。

【0072】

さらに、基準長さＬｒが０．０１２のときに相関係数Ｒがピークを示している理由を考察する。基準長さＬｒを０．０１２まで小さくすることで、上記同様、接合用表面粗さＲａｊは、実施形態に示されたようなマイクロオーダー又はナノオーダーの微細な凹凸を反映できるようになる。これにより、上記同様、実施例の複合部材の剪断強度を正確に示せるようになると考えられる。一方で、基準長さＬｒが０．０１２ｍｍ未満に設定することで捉えられる更に微細な凹凸には、金属部材２に接合する樹脂部材３の転写（充填）が不十分となることが想定される。このため、接合用表面粗さＲａｊから推定される剪断強度に比べて実際の剪断強度が小さくなるため、相関係数Ｒが小さくなると考えられる。したがって、基準長さＬｒを０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下、０．００４ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下、特に０．０１２ｍｍに設定することで、より高い精度で複合部材の剪断強度を推定できる。

【符号の説明】

【0073】

１…複合部材、２…金属部材、２ａ…表面、３…樹脂部材、５…複合部材製造システム、１０…ブラスト加工装置、１１…処理室、１２…噴射ノズル、１３…貯留タンク、１４…加圧室、１５…圧縮気体供給機、１６…定量供給部、１７…連接管、１８…加工テーブル、１９…ブラスト制御部、２０…接合装置（金型）、２１ａ…上金型、２１ｂ…下金型、２２…空間、２３…空間、２４…スプルー、２５…ランナー、２６…ゲート、２７…圧力センサ、２８…温度センサ、５０…測定装置、５１…ステージ、５２…駆動部、５３…支柱、５４…送り装置、５５…触針、５６…第１制御部、５７…演算部、５８…第１記憶部、５９…表示部、６０…推定装置、６１…取得部、６３…設定部、６５…算出部、６７…第２記憶部、６９…推定部、７１…出力部、Ｌｒ…基準長さ（粗さ曲線の基準長さ）、Ｒ…相関係数、Ｒａｊ…接合用表面粗さ、λ_ｃ…カットオフ値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】