[發(fā)明專利]異材焊接用藥芯焊絲、異材激光焊接方法及異材MIG焊接法

有效

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• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102430871A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 笹部誠二;松本剛
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: B23K35/22
• 分類號: B23K35/22;B23K35/28;B23K35/368;B23K26/32;B23K9/173;B23K103/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發(fā)明涉及一種在對用于汽車等運輸機械及建材等的構件進行異材焊接時使用的異材焊接用藥芯焊絲及使用該異材焊接用藥芯焊絲的異材激光焊接方法及異材MIG焊接方法，特別是涉及適于在鋁或鋁合金材料與鍍鋅鋼板的焊接中使用的異材焊接用藥芯焊絲及異材激光焊接方法及異材MIG焊接方法。

背景技術

目前，在汽車等運輸機械中，作為車體等的材料，使用鋼材。作為運輸機械等的構件使用的鋼材，由于使用時會淋雨水，因而，在表面施以用于防銹的鍍鋅。從而，基于在鍍鋅表面形成的氧化覆膜而獲得防水效果，同時，在鋼材表面存在瑕疵或氣孔等的情況下，也會使鋅優(yōu)先于鐵被腐蝕(犧牲防腐蝕)。

近來，從環(huán)境保護的觀點而言，混合動力汽車及電動汽車等的研究開發(fā)得到迅速發(fā)展，由于改善燃料利用率等，這些汽車的車體等被要求輕量化。并且，為了實現(xiàn)車體等的輕量化，研究采用鋁或鋁合金材料(以下，將鋁材料及鋁合金材料統(tǒng)稱為鋁合金材料)構成作為材料使用的一部分鋼材。

從而，要想制造車體等而必須將鋼材和鋁合金材料進行異材接合。作為將鋼材和鋁合金材料進行異材接合的技術，有一種方法是例如一面供給藥芯焊絲一面利用MIG焊接或激光焊接將母材間接合(專利文獻1)。

該現(xiàn)有技術，是使藥芯焊絲的外皮成分含有Si：1～13％，同時，以填充率0.3～20質量％往外皮內填充不含有氯化物的氟化物類焊劑。

另外，為了提高異材接合體的接合強度，提出了一種含有Si：1.5～6.0％、再作為添加成分含有0.1～0.2質量％的Zr的填充材料(專利文獻2)。

MIG(Metal?Inert?Gas：惰性氣體保護金屬極電弧焊)焊接的方法是向要接合的部分周邊供給氬或氦等惰性氣體作為保護氣體，以使在焊絲和所述部位之間發(fā)生電弧，將鋼材和鋁合金材料接合。該惰性氣體保護金屬極電弧焊是在利用保護氣體與空氣隔斷的狀態(tài)進行焊接作業(yè)，因此具有的特征是不受空氣中氧的影響進行焊接。另一方面，激光焊接是向接頭部供給焊絲、且向該焊絲及接頭部照射激光，利用激光將焊絲及接頭部加熱熔融。

專利文獻1：日本特開2008-68290號公報

專利文獻2：日本特開2006-224145號公報

不過，所述現(xiàn)有技術中存在如下問題點。在汽車的車體等結構物中，當將鋼材和鋁合金材料對接進行焊接時，對焊接接頭部施加外力之際在母材間作用拉伸應力。另一方面，當例如將鋼材和鋁合金材料重疊進行焊接時，在對焊接接頭部施加外力之際在母材間作用拉伸應力，同時，在焊接部界面上向相互拉開2個母材的方向作用剝離應力。從而，將異材間焊接時，要求焊接接頭部不僅具備拉伸剪切強度，還要求具備高的剝離強度(peel?Strength)。然而存在的問題是，以往利用焊接接合鋼材和鋁合金材料時，在接合部生成脆性高的金屬間化合物，與將相同種類構件彼此焊接的情況相比，接合部的拉伸剪切強度及剝離強度降低。

另外，使用專利文獻1揭示的藥芯焊絲進行異材焊接時，能夠抑制該脆性高的金屬間化合物的生成，使金屬間化合物層的厚度變薄。

但是，在填充材料的Si含量高的區(qū)域，接合后拉伸剪切強度變高，卻存在剝離強度降低的問題點。另外，在Si量低的區(qū)域雖然剝離強度提高，不會發(fā)生金屬間化合物層上的剝離，但是存在的問題是若鋁材和鋼材的熱膨脹差大(例如，鋁材的厚度比鋼材厚的情況等)，則由于焊接部的熱收縮而在焊接部(焊接金屬部)產(chǎn)生裂紋。

另一方面，如專利文獻2，還可以在實心的填充材料中，將Si抑制到較低的1.5～6％，進而能夠將Zr作為任意成分適宜添加。

可是，不管是Si高的情況、或者是不管藥芯焊絲中焊劑主成分及填充率如何，均不能有效地抑制金屬間化合物層的生成，無法獲得高的剝離強度。

發(fā)明內容

本發(fā)明即是鑒于這些問題點產(chǎn)生的，其目的在于，提供一種異材焊接用藥芯焊絲還有異材激光焊接方法及異材MIG焊接方法，其是能夠在焊接鋁或鋁合金材與鋼材時提高焊接接頭部的拉伸剪切強度及焊接部界面的剝離強度，同時能夠實現(xiàn)焊接金屬部不發(fā)生裂紋的狀態(tài)。

本發(fā)明的異材焊接用藥芯焊絲，其使用于鋁或鋁合金材料與鋼材的異材接合，其特征在于，

所述異材焊接用藥芯焊絲具有筒狀的表皮材料和焊劑，

所述表皮材料由鋁合金構成，所述鋁合金含有1.5～2.5質量％的Si和0.05～0.25質量％的Zr，余量為鋁及不可避免的雜質，

所述焊劑填充在所述表皮材料內，含有20～60質量％的氟化銫，

所述焊劑的填充率占焊絲總質量的5～20質量％。