[发明专利]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

说明书

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(a_x，b_x)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)。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。