[發(fā)明專(zhuān)利]焊接異種金屬材料的方法以及異種金屬材料的焊接體

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210098124.9
• 申請(qǐng)日: 2012-04-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102728948A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畑山智信;四谷剛毅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鈴木株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): B23K20/12
• 分類(lèi)號(hào): B23K20/12;B23K20/227;B23K20/16;B23K103/20
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會(huì)華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過(guò)攪拌摩擦焊接方法焊接異種金屬材料的方法和通過(guò)該焊接方法獲得的異種金屬材料的焊接體。

背景技術(shù)

通常通過(guò)熔焊方法或諸如利用鉚釘之類(lèi)的機(jī)械接合方法焊接特別是諸如鋼材和鋁材之類(lèi)的異種金屬材料。

然而，在熔焊方法中，因?yàn)闊彷斎肓看螅砸鹪阡摬暮弯X材之間的邊界中形成諸如脆性金屬間化合物(Fe₂Al₅、FeAl₃等)之類(lèi)的問(wèn)題，導(dǎo)致焊接強(qiáng)度降低。另外，在利用鉚釘、螺栓等的機(jī)械焊接方法中，為了焊接需要諸如鉚釘之類(lèi)的附加構(gòu)件或材料，這導(dǎo)致成本增加。

為此，近年來(lái)，已經(jīng)開(kāi)展了通過(guò)攪拌摩擦焊接方法(FSW：攪拌摩擦焊接)將鋼材和鋁材焊接于彼此的研究，在該方法中，將被焊接的材料軟化而無(wú)需熔焊材料以由此使軟化的材料流動(dòng)并使材料在固體狀態(tài)下焊接于彼此。該攪拌摩擦焊接方法使用由普通工具鋼制成的FSW工具，并且使FSW工具僅與鋁材接觸以執(zhí)行鋼材和鋁材之間的攪拌摩擦焊接(見(jiàn)例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2005-34879號(hào)公報(bào)；專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2006-239720號(hào)公報(bào))。

例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中描述的攪拌摩擦焊接方法中，將被焊接的表面覆蓋有抗氧化膜(鍍鋅膜)的鋼材和鋁材相互重疊，F(xiàn)SW工具在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)壓鋁材并且插入到鋁材中，接著，通過(guò)施加摩擦熱而使鋁材和鍍鋅膜軟化，以使軟化的材料塑性地流動(dòng)，鋅膜被移除以使鋼材的表面上的新形成表面暴露，并且塑性地流動(dòng)的鋁材和鋼材的新形成表面最后焊接于彼此以實(shí)現(xiàn)固態(tài)焊接。

然而，在使FSW工具不接觸鋼材而僅接觸鋁材的情況下執(zhí)行的攪拌摩擦焊接方法中，鋼材和鋁材未被充分地?cái)嚢瑁虼耍荒塬@得高的焊接強(qiáng)度。換言之，在FSW工具與鋁材接觸并且插入到鋁材中的情況下，當(dāng)鋁材的溫度上升到僅低于鋁材的熔點(diǎn)的溫度時(shí)，鋁材軟化并且塑性地流動(dòng)而使相對(duì)于FSW工具的摩擦強(qiáng)度降低。因此，不再產(chǎn)生熱(摩擦熱)，并且溫度不能上升到鋼材可以塑性地流動(dòng)的溫度，因此，僅鋁材被攪拌，不能充分地?cái)嚢桎摬暮弯X材，并且難以獲得高的接合強(qiáng)度。

此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在由普通工具鋼制成的FSW工具在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)與鋼材接觸的情況下，F(xiàn)SW工具可能會(huì)由于鋼材的至FSW工具的粘附而磨損或損壞。

發(fā)明內(nèi)容

因此，鑒于上面提到的情況，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)思出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供如下的焊接異種金屬材料的方法并且還提供由以上提到的焊接方法形成的異種金屬材料的焊接體，該焊接異種金屬材料的方法能夠使異種金屬材料以高的焊接強(qiáng)度焊接于彼此并且避免用于攪拌摩擦焊接的可轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))工具的損壞。

根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)提供焊接異種金屬材料的方法實(shí)現(xiàn)該目的和其它目的，在該方法中，使作為具有彼此不同的熔點(diǎn)的異種金屬材料的高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料位于計(jì)劃焊接位置，并且使能轉(zhuǎn)動(dòng)工具壓高熔點(diǎn)材料，而使能轉(zhuǎn)動(dòng)工具插入到高熔點(diǎn)材料中，以由此執(zhí)行高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料之間的攪拌摩擦焊接，而使它們焊接于彼此。在以上方法中，通過(guò)將由與高熔點(diǎn)材料相同的材料制成的介入片布置在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具和高熔點(diǎn)材料之間，來(lái)執(zhí)行高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料之間的攪拌摩擦焊接。

另外，根據(jù)本發(fā)明的異種金屬材料的焊接體是由以上描述的焊接異種金屬材料的方法焊接于彼此的高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料形成的焊接體。

根據(jù)本發(fā)明的焊接異種金屬材料的方法和異種金屬材料的焊接體，高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料通過(guò)將由與高熔點(diǎn)材料相同的材料制成的介入片配置在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具和高熔點(diǎn)材料之間而攪拌摩擦焊接于彼此，在焊接方法中，使得能轉(zhuǎn)動(dòng)工具不與高熔點(diǎn)材料直接接觸。因此，可以防止高熔點(diǎn)材料粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具，并且可以避免用于攪拌摩擦焊接的能轉(zhuǎn)動(dòng)工具的損壞。

另外，在焊接異種金屬材料的方法中，從高熔點(diǎn)材料側(cè)插入能轉(zhuǎn)動(dòng)工具，使得高熔點(diǎn)材料產(chǎn)生高達(dá)使高熔點(diǎn)材料軟化和塑性地流動(dòng)的溫度的熱，并且產(chǎn)生的熱傳遞至低熔點(diǎn)材料以使低熔點(diǎn)材料也軟化和塑性地流動(dòng)。因此，高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料可以被能轉(zhuǎn)動(dòng)工具部分且充分地?cái)嚢瑁虼耍呷埸c(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料以高的焊接強(qiáng)度焊接于彼此。

本發(fā)明的本質(zhì)和進(jìn)一步的特性特征從參照附圖進(jìn)行的下列描述將變得更清楚。

附圖說(shuō)明

在附圖中：

圖1是示出攪拌摩擦焊接方法的實(shí)施情況的視圖，根據(jù)本發(fā)明的焊接異種金屬材料的方法的一個(gè)實(shí)施方式應(yīng)用于該實(shí)施情況，其中，圖1的(A)是該實(shí)施情況的示意性側(cè)視圖，并且圖1的(B)是該實(shí)施情況的示意性平面圖；