[发明专利]焊接异种金属材料的方法以及异种金属材料的焊接体

说明书

技术领域

本发明涉及通过搅拌摩擦焊接方法焊接异种金属材料的方法和通过该焊接方法获得的异种金属材料的焊接体。

背景技术

通常通过熔焊方法或诸如利用铆钉之类的机械接合方法焊接特别是诸如钢材和铝材之类的异种金属材料。

然而，在熔焊方法中，因为热输入量大，所以引起在钢材和铝材之间的边界中形成诸如脆性金属间化合物(Fe₂Al₅、FeAl₃等)之类的问题，导致焊接强度降低。另外，在利用铆钉、螺栓等的机械焊接方法中，为了焊接需要诸如铆钉之类的附加构件或材料，这导致成本增加。

为此，近年来，已经开展了通过搅拌摩擦焊接方法(FSW：搅拌摩擦焊接)将钢材和铝材焊接于彼此的研究，在该方法中，将被焊接的材料软化而无需熔焊材料以由此使软化的材料流动并使材料在固体状态下焊接于彼此。该搅拌摩擦焊接方法使用由普通工具钢制成的FSW工具，并且使FSW工具仅与铝材接触以执行钢材和铝材之间的搅拌摩擦焊接(见例如专利文献1：日本特开2005-34879号公报；专利文献2：日本特开2006-239720号公报)。

例如，在专利文献1中描述的搅拌摩擦焊接方法中，将被焊接的表面覆盖有抗氧化膜(镀锌膜)的钢材和铝材相互重叠，FSW工具在转动的同时压铝材并且插入到铝材中，接着，通过施加摩擦热而使铝材和镀锌膜软化，以使软化的材料塑性地流动，锌膜被移除以使钢材的表面上的新形成表面暴露，并且塑性地流动的铝材和钢材的新形成表面最后焊接于彼此以实现固态焊接。

然而，在使FSW工具不接触钢材而仅接触铝材的情况下执行的搅拌摩擦焊接方法中，钢材和铝材未被充分地搅拌，因此，不能获得高的焊接强度。换言之，在FSW工具与铝材接触并且插入到铝材中的情况下，当铝材的温度上升到仅低于铝材的熔点的温度时，铝材软化并且塑性地流动而使相对于FSW工具的摩擦强度降低。因此，不再产生热(摩擦热)，并且温度不能上升到钢材可以塑性地流动的温度，因此，仅铝材被搅拌，不能充分地搅拌钢材和铝材，并且难以获得高的接合强度。

此外，根据现有技术，在由普通工具钢制成的FSW工具在转动的同时与钢材接触的情况下，FSW工具可能会由于钢材的至FSW工具的粘附而磨损或损坏。

发明内容

因此，鉴于上面提到的情况，结合现有技术构思出本发明，并且本发明的目的是提供如下的焊接异种金属材料的方法并且还提供由以上提到的焊接方法形成的异种金属材料的焊接体，该焊接异种金属材料的方法能够使异种金属材料以高的焊接强度焊接于彼此并且避免用于搅拌摩擦焊接的可转动(转动)工具的损坏。

根据本发明，可以通过提供焊接异种金属材料的方法实现该目的和其它目的，在该方法中，使作为具有彼此不同的熔点的异种金属材料的高熔点材料和低熔点材料位于计划焊接位置，并且使能转动工具压高熔点材料，而使能转动工具插入到高熔点材料中，以由此执行高熔点材料和低熔点材料之间的搅拌摩擦焊接，而使它们焊接于彼此。在以上方法中，通过将由与高熔点材料相同的材料制成的介入片布置在能转动工具和高熔点材料之间，来执行高熔点材料和低熔点材料之间的搅拌摩擦焊接。

另外，根据本发明的异种金属材料的焊接体是由以上描述的焊接异种金属材料的方法焊接于彼此的高熔点材料和低熔点材料形成的焊接体。

根据本发明的焊接异种金属材料的方法和异种金属材料的焊接体，高熔点材料和低熔点材料通过将由与高熔点材料相同的材料制成的介入片配置在能转动工具和高熔点材料之间而搅拌摩擦焊接于彼此，在焊接方法中，使得能转动工具不与高熔点材料直接接触。因此，可以防止高熔点材料粘附于能转动工具，并且可以避免用于搅拌摩擦焊接的能转动工具的损坏。

另外，在焊接异种金属材料的方法中，从高熔点材料侧插入能转动工具，使得高熔点材料产生高达使高熔点材料软化和塑性地流动的温度的热，并且产生的热传递至低熔点材料以使低熔点材料也软化和塑性地流动。因此，高熔点材料和低熔点材料可以被能转动工具部分且充分地搅拌，因此，高熔点材料和低熔点材料以高的焊接强度焊接于彼此。

本发明的本质和进一步的特性特征从参照附图进行的下列描述将变得更清楚。

附图说明

在附图中：

图1是示出搅拌摩擦焊接方法的实施情况的视图，根据本发明的焊接异种金属材料的方法的一个实施方式应用于该实施情况，其中，图1的(A)是该实施情况的示意性侧视图，并且图1的(B)是该实施情况的示意性平面图；