[發明專利]鋼材和輕合金材的異種材料的接合方法

無效

• 申請號: 200910137835.0
• 申請日: 2009-04-29
• 公開（公告）號: CN101590598A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 巖瀨哲;今村美速
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: B23P23/00
• 分類號: B23P23/00;F16B5/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李貴亮

技術領域

本發明涉及鋼材和輕合金材的異種材料的接合方法，其并非在鋁-鐵等異材之間，而是能夠通過鐵-鐵這樣的同種材之間的點焊，而且又施加以輕合金材和鐵系鉚釘(rivet)的鉚接，利用這種協同效果，能夠得到高的接合強度的鋼材和輕合金材的異種材料的接合方法。本發明中所說有所謂輕合金材，是指作為非鐵的鋁合金材和鎂材等。

背景技術

鋼材和鋁合金材的鋁-鐵的異材之間的點焊，在接合部生成前述的脆弱的金屬間化合物，造成焊接部的可靠性受損的問題。因此，即使是鋼材和鋁合金材的異材接合，歷來提出的方法也是使點焊部為鐵-鐵的同種材之間的點焊。例如，在日本專利第2954476號、美國專利第5739498號中公開的方法是，將由鐵系金屬材料構成的銷(卡止片)用于點焊部，該銷和鋼材在鐵-鐵的同種材這間進行點焊，經由該銷接合鋼材和鋁合金材。

在此日本專利第2954476號、美國專利第5739498號中共通的是，在點焊時并且借助用于點焊的電極，將所述由鐵系金屬材料構成的銷從鋁合金材側按壓，埋入鋁合金材中，使之貫通至鋼材側。然后，使該銷和鋼材接觸，在鐵-鐵的同種材之間互相進行點焊，而不在鋁-鐵的異材之間進行點焊，經由該銷間接地將鋼材和鋁合金材加以接合。

這里，美國專利第5739498號其要旨在于，即使不在鋁系金屬材料或鐵系金屬材料的雙方或一方預先開孔，也可以進行銷的接合，如其所述，僅是借助所述電極的加壓力，將所述銷埋入鋁合金材中并使之貫通。另外，日本專利第2954476號也是由所述電極向銷通電，使鋁合金材發熱熔融而開孔，從而將所述銷埋入鋁合金材中并使之貫通，也可以不在鋁系金屬材料或鐵系金屬材料的雙方或一方預先開孔。

此日本專利第2954476號、美國專利第5739498號，在銷和鋼材的鐵-鐵的同種材之間進行點焊的點上，如前述，不需要進行現有的鋁-鐵的異材之間的點焊，能夠解決接合部的前述脆弱的金屬間化合物生成的問題，這一點是劃時代的。

但是這些專利的技術遺憾的是都沒有被實用化。其理由是因為，在要求高度的效果化的所述汽車車輛組裝時的點焊工序中，不能有效地將鐵系金屬材料所構成的銷(卡止片)應用于點焊部。若更具體地說明，則是在這些專利的技術中，為了使所述銷和鋼材接觸，在鐵-鐵同種材之間相互進行點焊，就需要在點焊時從鋁合金材側按壓所述由鐵系金屬材料構成的銷，將其埋入鋁合金材中，并且使之貫通到鋼材側。

但是，美國專利第5739498號如前述，因為僅是借助用于點焊的電極的加壓力，從鋁合金材側將所述銷按壓并埋入鋁合金材中，所以電極的損傷劇烈。這就需要鋁合金材側是一些薄板，另外所述銷側有高一些的強度，前端形狀尖銳，同時為了使所述銷埋入鋁合金材中且使之貫通與鋼材側接觸，還需要比較大的加壓力。其結果是，從點焊自身的優點出發，其被廣泛應用在要求有導電性和耐久性(長壽命)，由Cu-Cr合金構面的圓頂型等方面，但具有顯著加速點焊電極的損傷的致使性的問題。另外，雖然也基于前述銷的形狀和粗度，但將前述鐵系銷壓入(埋入)鋁合金材中時，也不能排除鋁合金材側發生裂紋的可能性，從而喪失可靠性。

另外，前述從電極向銷通電，使鋁合金材發熱熔融而開孔，從而將所述銷埋入鋁合金材中的日本專利第2954476號，當然不牽涉焊接條件，但為了使鋁合金材熔融，不得不采用比較大的點焊電流。因此，鋁合金材的發熱熔融部不僅位于前述埋入銷的局部性的部位，而是比較寬的范圍，并且其周邊的HAZ(熱影響部)也更大。其結果是，具有鋁合金材越是薄板，發熱熔融部和HAZ的強度降低越是變大的致使性的問題。

而且，在這兩個專利的技術中，在進行多點的點焊中，存在需要依次向電極前端供給前述銷這樣致命性的缺陷。即，現在存在的極其現實的問題是，還沒有這樣的設備和裝置或者構造，從而難以以高效率在焊接中向自動焊接機器人構成的汽車車身組裝線的點焊電極前端，如上述那樣連續且短時間地持續供前述銷。在這些專利中，沒有其方法的具體的公開，另外，如此具體的方法無論如何也不能輕易地做出推定。而且，因為沒有這樣的方法，另外例如即使假設，也只會成為相當復雜的裝置，因此現實地采用這些專利的技術幾乎不可能。

發明內容