[发明专利]钢材和轻合金材的异种材料的接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢材和轻合金材的异种材料的接合方法，其并非在铝-铁等异材之间，而是能够通过铁-铁这样的同种材之间的点焊，而且又施加以轻合金材和铁系铆钉(rivet)的铆接，利用这种协同效果，能够得到高的接合强度的钢材和轻合金材的异种材料的接合方法。本发明中所说有所谓轻合金材，是指作为非铁的铝合金材和镁材等。

背景技术

钢材和铝合金材的铝-铁的异材之间的点焊，在接合部生成前述的脆弱的金属间化合物，造成焊接部的可靠性受损的问题。因此，即使是钢材和铝合金材的异材接合，历来提出的方法也是使点焊部为铁-铁的同种材之间的点焊。例如，在日本专利第2954476号、美国专利第5739498号中公开的方法是，将由铁系金属材料构成的销(卡止片)用于点焊部，该销和钢材在铁-铁的同种材这间进行点焊，经由该销接合钢材和铝合金材。

在此日本专利第2954476号、美国专利第5739498号中共通的是，在点焊时并且借助用于点焊的电极，将所述由铁系金属材料构成的销从铝合金材侧按压，埋入铝合金材中，使之贯通至钢材侧。然后，使该销和钢材接触，在铁-铁的同种材之间互相进行点焊，而不在铝-铁的异材之间进行点焊，经由该销间接地将钢材和铝合金材加以接合。

这里，美国专利第5739498号其要旨在于，即使不在铝系金属材料或铁系金属材料的双方或一方预先开孔，也可以进行销的接合，如其所述，仅是借助所述电极的加压力，将所述销埋入铝合金材中并使之贯通。另外，日本专利第2954476号也是由所述电极向销通电，使铝合金材发热熔融而开孔，从而将所述销埋入铝合金材中并使之贯通，也可以不在铝系金属材料或铁系金属材料的双方或一方预先开孔。

此日本专利第2954476号、美国专利第5739498号，在销和钢材的铁-铁的同种材之间进行点焊的点上，如前述，不需要进行现有的铝-铁的异材之间的点焊，能够解决接合部的前述脆弱的金属间化合物生成的问题，这一点是划时代的。

但是这些专利的技术遗憾的是都没有被实用化。其理由是因为，在要求高度的效果化的所述汽车车辆组装时的点焊工序中，不能有效地将铁系金属材料所构成的销(卡止片)应用于点焊部。若更具体地说明，则是在这些专利的技术中，为了使所述销和钢材接触，在铁-铁同种材之间相互进行点焊，就需要在点焊时从铝合金材侧按压所述由铁系金属材料构成的销，将其埋入铝合金材中，并且使之贯通到钢材侧。

但是，美国专利第5739498号如前述，因为仅是借助用于点焊的电极的加压力，从铝合金材侧将所述销按压并埋入铝合金材中，所以电极的损伤剧烈。这就需要铝合金材侧是一些薄板，另外所述销侧有高一些的强度，前端形状尖锐，同时为了使所述销埋入铝合金材中且使之贯通与钢材侧接触，还需要比较大的加压力。其结果是，从点焊自身的优点出发，其被广泛应用在要求有导电性和耐久性(长寿命)，由Cu-Cr合金构面的圆顶型等方面，但具有显著加速点焊电极的损伤的致使性的问题。另外，虽然也基于前述销的形状和粗度，但将前述铁系销压入(埋入)铝合金材中时，也不能排除铝合金材侧发生裂纹的可能性，从而丧失可靠性。

另外，前述从电极向销通电，使铝合金材发热熔融而开孔，从而将所述销埋入铝合金材中的日本专利第2954476号，当然不牵涉焊接条件，但为了使铝合金材熔融，不得不采用比较大的点焊电流。因此，铝合金材的发热熔融部不仅位于前述埋入销的局部性的部位，而是比较宽的范围，并且其周边的HAZ(热影响部)也更大。其结果是，具有铝合金材越是薄板，发热熔融部和HAZ的强度降低越是变大的致使性的问题。

而且，在这两个专利的技术中，在进行多点的点焊中，存在需要依次向电极前端供给前述销这样致命性的缺陷。即，现在存在的极其现实的问题是，还没有这样的设备和装置或者构造，从而难以以高效率在焊接中向自动焊接机器人构成的汽车车身组装线的点焊电极前端，如上述那样连续且短时间地持续供前述销。在这些专利中，没有其方法的具体的公开，另外，如此具体的方法无论如何也不能轻易地做出推定。而且，因为没有这样的方法，另外例如即使假设，也只会成为相当复杂的装置，因此现实地采用这些专利的技术几乎不可能。

发明内容