异种材料接合用电弧焊接法、接合辅助部件及异种材料焊接接头制造技术

异种材料焊接接头(1)具备铝合金或镁合金制的上板(10)、电弧焊接于上板(10)的钢制的下板(20)，上板(10)具有纵横长度不同的非圆形的孔(11)。异种材料焊接接头(1)还具备钢制的接合辅助部件(30)，其具有包括插入部(31)和非插入部(32)的带台阶的外形形状，且形成将插入部(31)及非插入部(32)贯通的纵横长度不同的非圆形的中空部(33)。接合辅助部件(30)以中空部(33)与上板(10)的孔(11)同轴且各自的长轴方向(ax，bx)一致的方式配置于上板(10)上，接合辅助部件(30)的中空部(33)被铁合金或镍合金的焊接金属(40)填充，并且由焊接金属(40)和被熔融的下板(20)及接合辅助部件(30)的一部分形成熔融部(W)。

Arc Welding Method, Joint Auxiliary Components and Joints for Joint of Dissimilar Materials

\u5f02\u79cd\u6750\u6599\u710a\u63a5\u63a5\u5934(1)\u5177\u5907\u94dd\u5408\u91d1\u6216\u9541\u5408\u91d1\u5236\u7684\u4e0a\u677f(10)\u3001\u7535\u5f27\u710a\u63a5\u4e8e\u4e0a\u677f(10)\u7684\u94a2\u5236\u7684\u4e0b\u677f(20)\uff0c\u4e0a\u677f(10)\u5177\u6709\u7eb5\u6a2a\u957f\u5ea6\u4e0d\u540c\u7684\u975e\u5706\u5f62\u7684\u5b54(11)\u3002 The dissimilar material welded joint (1) also has a steel joint auxiliary component (30), which has a stepped shape including an insertion part (31) and a non-insertion part (32), and forms a non-circular hollow part (33) with different longitudinal and transverse lengths through which the insertion part (31) and the non-insertion part (32) are connected. The jointing auxiliary component (30) is arranged on the upper plate (10) in a way that the hollow part (33) is coaxial with the hole (11) of the upper plate (10) and their respective long axis directions (ax, bx). The hollow part (33) of the jointing auxiliary component (30) is filled with welding metal (40) of ferroalloy or nickel alloy, and a molten part (W) is formed from the welded metal (40) and the molten lower plate (20) and part of the jointing auxiliary component (30).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】异种材料接合用电弧焊接法、接合辅助部件及异种材料焊接接头
本专利技术涉及异种材料接合用电弧焊接法、接合辅助部件及异种材料焊接接头。
技术介绍
对于代表汽车的运输设备，以(a)作为有限资源的石油燃料消耗、(b)随燃烧产生的作为地球温室效应气体的CO2、(c)行进成本等各种的抑制为目的，非常需要提高行进耗油率。作为其手段，除了利用电驱动等动力系统技术的改善以外，车体重量的轻量化也是改善方案之一。对于轻量化，有将作为现在的主要材料的钢用作为轻量材料的铝合金、镁合金、碳素纤维等取代的手段。但是，全部用这些轻量材料取代的话，有变得成本高、强度不足等问题，作为解决方案来将钢和轻量材料各尽其才地组合的被称作所谓的多金属的设计手法受到关注。将钢和上述轻量材料组合的话，将它们接合的部位必然会出来。众所周知，钢之间、铝合金之间、镁合金之间容易的焊接在异种材料中极为困难。作为其理由，钢和铝或者镁的熔融混合部处生成极脆的性质的金属间化合物(IMC)，熔融混合部容易由于拉伸、冲击等外部应力而破坏。因此，电阻点焊法、电弧焊接法等焊接方法不能在异种材料接合中采用，一般使用其他接合方法。钢和碳素纤维的接合也由于后者不是金属而不能用焊接。作为以往的异种材料接合技术的例子，列举在钢材料和轻量材料双方设置贯通孔而借助螺栓和螺母从上下约束的手段。此外，作为其他例子，已知施加强力的压力来将铆接部件从单侧插入通过铆接效果来约束的手段(例如参照专利文献1)。进而，作为其他例子，提出了如下手段：通过将钢制的接合部件作为冲头向铝合金材料压入来开孔，将接合部件虚约束，接着与钢材料重合，从上下两方用铜电极夹入，瞬间施加压力和高电流来将钢材料和接合部件电阻焊接(例如参照专利文献2)。此外，作为其他例子，也开发了使用摩擦搅拌接合工具将铝合金和钢的材料彼此直接接合的手段。(例如参照专利文献3)。专利文献1：日本特开2002-174219号公报。专利文献2：日本特开2009-285678号公报。专利文献3：专利第5044128号公报。然而，螺栓和螺母的接合法在钢材料和轻量材料构成闭截面构造的那样的情况(参照图30A)下，不能放入螺母而无法应用。此外，即使在能够应用该接合法的开截面构造的接头的场合(参照图30B、图30C)下，也有拧入螺母需要时间而效率较差的问题。此外，专利文献1所述的接合法是比较的容易的方法，但有钢的强度高的情况下不能插入的问题，且接合强度依靠摩擦力和铆接部件的刚性，所以有不能得到高的接合强度的问题。此外，铆接部件的插入时需要从正・反两侧用夹具压入，所以也有不能应用于闭截面构造的问题。进而，专利文献2所述的接合法也不能应用于闭截面构造，此外，电阻焊接法有设备价格非常贵的问题。专利文献3所述的接合法为，使铝合金材料在低温范围塑性流动的同时对钢材料面施加压力，由此两材料不会熔合，防止金属间化合物的生成的同时得到金属结合力，也是钢和碳素纤维也能够接合的研究成果。然而，本接合法也不能应用于闭截面构造，此外需要较高压力，所以机械上成为大型，有价格贵的问题。此外，接合力也没有变得那么高。因此，现有的异种材料接合技术具有(i)限于部件、坡口形状为开截面构造、(ii)接合强度低、(iii)设备成本价格贵等一个以上的问题。因此，为了普及将各种材料组合的多金属设计，需要兼备(i’)能够应用于开截面构造和闭截面构造二者、(ii’)接合强度足够高且可靠性也高、(iii’)低成本这样全部要素的容易使用的新技术。
技术实现思路
本专利技术是鉴于前述问题而作出的，其目的在于，提供一种能够将铝合金(以下也称作“Al合金”)或镁合金(以下也称作“Mg合金”)与钢的异种材料使用已经广泛普及的廉价的电弧焊接设备以牢固且可靠性高的品质接合、且对于开截面构造和闭截面构造均能够无限制地应用的异种材料接合用电弧焊接法、接合辅助部件及异种材料焊接接头。这里，若使Al合金或Mg合金与钢熔融接合，则不能避免如上所述的金属间化合物(IMC)的生成。另一方面，钢彼此的焊接显示最高的接合强度和可靠性在科学方面和在实际效果方面上都是显然的。因此，本专利技术的多位专利技术人考虑将钢彼此的焊接用作结合力进而利用约束力实现异种材料的接合的手段。因此，本专利技术的上述目的通过下述结构来实现。（1）一种异种材料接合用电弧焊接法，前述异种材料接合用电弧焊接法将铝合金或镁合金制的第1板和钢制的第2板接合，包括在前述第1板开设纵横长度不同的非圆形的孔的工序、使前述第1板和前述第2板重合的工序、将钢制的接合辅助部件插入设置于前述第1板的孔的工序、根据以下的(a)~(e)的某个手法来将前述接合辅助部件的中空部用焊接金属填充且将前述第2板及前述接合辅助部件焊接的工序，前述钢制的接合辅助部件具有包括插入部和非插入部的带台阶的外形形状，且形成将前述插入部及前述非插入部贯通的纵横长度不同的非圆形的中空部。(a)将得到铁合金或镍合金的前述焊接金属的焊丝用于熔化极的气体保护电弧焊接。(b)将前述焊丝用作熔化极的非气体电弧焊接法。(c)将前述焊丝用作非熔化极填料的气体钨极电弧焊接法。(d)将前述焊丝用作非熔化极填料的等离子体电弧焊接法。(e)将得到铁合金或镍合金的前述焊接金属的涂药电弧焊条用作熔化极的涂药电弧焊接法。(2)如(1)所述的异种材料接合用电弧焊接法，在前述第2板处，通过拉伸加工形成膨出部，在前述重合工序中，前述第2板的膨出部配置于前述第1板的孔内。(3)如(1)或(2)所述的异种材料接合用电弧焊接法，在前述重合工序之前，还具备，在前述第1板和前述第2板的至少一方的重合面在前述孔的周围遍及整周地涂覆粘接剂的工序。(4)如(1)~(3)所述的异种材料接合用电弧焊接法，在前述配置工序中，在前述接合辅助部件和与该接合辅助部件相向的前述第1板之间的至少一方的相向面涂覆粘接剂。(5)如(1)~(4)所述的异种材料接合用电弧焊接法，前述配置工序时或前述填充焊接工序后，在前述接合辅助部件和前述第1板的表面的边界部涂覆粘接剂。(6)如(1)~(5)所述的异种材料接合用电弧焊接法，前述接合辅助部件的插入部的高度PH1为前述第1板的板厚BH的10%以上100%以下。(7)如(1)~(6)所述的异种材料接合用电弧焊接法，前述接合辅助部件的插入部的长轴侧长度PDX1相对于前述第1板的孔的长轴侧长度BDX为80%以上105%以下。(8)如(1)~(7)所述的异种材料接合用电弧焊接法，前述接合辅助部件的插入部的短轴侧长度PDY1相对于前述第1板的孔的短轴侧长度BDY为80%以上105%以下。(9)如(1)~(8)所述的异种材料接合用电弧焊接法，前述接合辅助部件的非插入部的长轴侧长度PDX2相对于前述第1板的孔的长轴侧长度BDX为105%以上。(10)如(1)~(9)所述的异种材料接合用电弧焊接法，前述接合辅助部件的非插入部的短轴侧长度PDY2相对于前述第1板的孔的短轴侧长度BDY为105%以上。(11)如(1)~(10)所述的异种材料接合用电弧焊接法，前述接合辅助部件的非插入部的厚度PH2为前述第1板的板厚BH的50%以上150%以下。(12)如(1)~(11)所述的异种材料接合用电弧焊接法，在前述填充焊接工序中，在前述接合辅助部件的表面上形成余量，且前述余量的长轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异种材料接合用电弧焊接法，前述异种材料接合用电弧焊接法将铝合金或镁合金制的第1板和钢制的第2板接合，其特征在于，包括在前述第1板开设纵横长度不同的非圆形的孔的工序、使前述第1板和前述第2板重合的工序、将钢制的接合辅助部件插入设置于前述第1板的孔的工序、根据以下的a至e的某个方法来将前述接合辅助部件的中空部用焊接金属填充且将前述第2板及前述接合辅助部件焊接的工序，前述钢制的接合辅助部件具有包括插入部和非插入部的带台阶的外形形状，且形成将前述插入部及前述非插入部贯通的纵横长度不同的非圆形的中空部，a将可得到铁合金或镍合金的前述焊接金属的焊丝用作熔化极的气体保护电弧焊接法，b将前述焊丝用作熔化极的非气体电弧焊接法，c将前述焊丝用作非熔化极填料的气体钨极电弧焊接法，d将前述焊丝用作非熔化极填料的等离子体电弧焊接法，e将可得到铁合金或镍合金的前述焊接金属的涂药电弧焊条用作熔化极的涂药电弧焊接法。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.20 JP 2016-1829641.一种异种材料接合用电弧焊接法，前述异种材料接合用电弧焊接法将铝合金或镁合金制的第1板和钢制的第2板接合，其特征在于，包括在前述第1板开设纵横长度不同的非圆形的孔的工序、使前述第1板和前述第2板重合的工序、将钢制的接合辅助部件插入设置于前述第1板的孔的工序、根据以下的a至e的某个方法来将前述接合辅助部件的中空部用焊接金属填充且将前述第2板及前述接合辅助部件焊接的工序，前述钢制的接合辅助部件具有包括插入部和非插入部的带台阶的外形形状，且形成将前述插入部及前述非插入部贯通的纵横长度不同的非圆形的中空部，a将可得到铁合金或镍合金的前述焊接金属的焊丝用作熔化极的气体保护电弧焊接法，b将前述焊丝用作熔化极的非气体电弧焊接法，c将前述焊丝用作非熔化极填料的气体钨极电弧焊接法，d将前述焊丝用作非熔化极填料的等离子体电弧焊接法，e将可得到铁合金或镍合金的前述焊接金属的涂药电弧焊条用作熔化极的涂药电弧焊接法。2.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，在前述第2板处，通过拉伸加工形成膨出部，在前述重合工序中，前述第2板的膨出部配置于前述第1板的孔内。3.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，在前述重合工序之前，还具备，在前述第1板和前述第2板的至少一方的重合面在前述孔的周围遍及整周地涂覆粘接剂的工序。4.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，在前述配置工序中，在前述接合辅助部件和与该接合辅助部件相向的前述第1板之间的至少一方的相向面涂覆粘接剂。5.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，前述配置工序时或前述填充焊接工序后，在前述接合辅助部件和前述第1板的表面的边界部涂覆粘接剂。6.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，前述接合辅助部件的插入部的高度PH1为前述第1板的板厚BH的10%以上100%以下。7.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，前述接合辅助部件的插入部的长轴侧长度PDX1相对于前述第1板的孔的长轴侧长度BDX为80%以上105%以下。8.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，前述接合辅助部件的插入部的短轴侧长度PDY1相对于前述第1板的孔的短轴侧长度BDY为80%以上105%以下。9.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，前述接合辅助部件的非插入部的长轴侧长度PDX2相对于前述第1板的孔的长轴侧长度BDX为105%以上。10.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，前述接合辅助部件的非插入部的短轴侧长度PDY2相对于前述第1板的孔的短轴侧长度BDY为105%以上。11.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，前述接合辅助部件的非插入部的厚度PH2为前述第1板的板厚BH的50%以上150%以下。12.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧焊接法，其特征在于，在前述填充焊接工序中，在前述接合辅助部件的表面上形成余量，且前述余量的长轴侧长度WDX相对于前述接合辅助部件的中空部的长轴侧长度PSX为105%以上。13.如权利要求1所述的异种材料接合用电弧...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木励一，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本,JP