CN102395443A - 铝合金部件的焊接接头 - Google Patents

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Abstract

一种铝合金部件的焊接接头，将伸展部件(12)的一端部接合于铸造部件(11)的一端部而成。铸造部件包括斜面(14)和从斜面(14)的下端朝向铸造部件的末端沿伸展部件的下表面延伸的插入部(13)。将从斜面下端至伸展部件的一端部的端面(12a)的距离(L)设定为伸展部件的厚度(T)的1.0～1.7倍，该斜面以与伸展部件的一端部的端面(12a)之间的坡口的角度为15°～45°的方式倾斜。

Description

铝合金部件的焊接接头
技术领域
本发明涉及将由铝和铝合金中的一方构成的伸展部件的一端接合于铝合金的铸造部件的端部的焊接接头。
背景技术
在实际应用中提供将铝合金的伸展部件与铝合金的铸造部件接合而成的焊接结构体。作为涉及这样的焊接结构体的现有技术，存在专利文献1公开的技术。
专利文献1中记载的焊接结构体为辅助架。该辅助架通过将盖体焊接于架主体来制造。架主体是铝合金的铸造部件，盖体是铝合金的伸展部件。
盖体整周与架主体接合。由于是所谓的整周焊接，因此焊接长度显著变长，焊接成本高昂。而且，焊接变形变大，矫正变形的矫正成本高昂。因此，专利文献1记载的焊接结构体的制造费用高昂。
基于图9和图10对能够将制造费用降低至比专利文献1低的现有的结构进行说明。
图9是示出现有的焊接结构体的一例的图，作为焊接结构体的辅助架100为矩形架，该矩形架是以四个焊接部105将右侧铸造部件101和左侧铸造部件102与方筒状的伸展部件103、104相连而得到的。
作为车辆的轻量化的一环，铸造部件101、102为铝合金的铸造部件101、102，伸展部件103、104采用铝或铝合金的伸展部件。
图10是现有的焊接部的剖视图，将伸展部件103插入于焊接部件101中，通过搭接角焊缝金属极惰性气体保护焊接法将两部件接合。
另外，为了使将伸展部件103插入于铸造部件101的作业变得顺畅，需要在插入部设置间隙106、106。
此外，由于铸造部件101是铸件，因此不可避免地内含气体。由此，铝合金铸件的熔点比铝合金伸展部件的熔点低。
在这样的条件下进行搭接角焊缝金属极惰性气体保护焊接的话，熔融金属会从间隙106、106逃逸(泄漏)。此外，伸展部件103比铸造部件101难熔化。
综合这些原因，难以确保焊道107的焊缝厚度108。如果焊缝厚度108不足，则会产生焊接部105的强度不足和质量降低的不良情况。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-210013号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题在于，对于将铝或铝合金的伸展部件的一端接合于铝合金的铸造部件的端部而成的焊接接头，提供能够防止该焊接接头的强度不足和质量降低的技术。
用于解决课题的方案
根据本发明，提供一种铝合金部件的焊接接头，所述铝合金部件的焊接接头通过将由铝和铝合金中的一方构成的伸展部件的一端部接合于由铝合金构成的铸造部件的一端部而形成，该铝合金部件的焊接接头的特征在于，所述铸造部件包括：斜面，该斜面从所述铸造部件的上表面朝向下表面延伸至所述铸造部件的厚度的中途；以及插入部，该插入部从所述斜面的下端朝向所述铸造部件的末端沿所述伸展部件的下表面延伸，从所述斜面下端至所述伸展部件的一端部的端面的距离设定为所述伸展部件的厚度的1.0～1.7倍，所述斜面以与所述伸展部件的一端部的端面之间的坡口的角度为15°～45°的方式倾斜，在所述坡口实施焊接，由此所述插入部作为垫板发挥作用。
发明效果
在本发明中，由于插入部起到了垫板的作用，因此不必担心熔融金属流出。由于熔融金属积存于坡口，因此即使是难以熔化的伸展部件也能够充分地熔化。结果是，能够得到强度大且质量高的焊接接头。
附图说明
图1是示出将伸展部件设置于铸造部件的状态的概要图。
图2是图1中的标号2部分的放大图。
图3是示出本发明的焊接接头的焊接部的剖视图。
图4是示出坡口角度与接头效率的关系的图表。
图5是示出外表面差与抗拉强度的关系的图表。
图6是示出坡口间隔与接头效率的关系的图表。
图7是焊接结构体的俯视图。
图8是沿图7的8-8线的剖视图。
图9是示出以往的焊接结构体的一例的立体图。
图10是现有的结构体中的焊接部的剖视图。
具体实施方式
基于附图在下面说明本发明的实施方式。
基于附图说明本发明的实施例。
如图1所示，焊接施工前的结构体10由铝合金的铸造部件11以及铝或铝合金的伸展部件12构成。它们的材料11、12彼此在以后通过金属极惰性气体保护焊接而一体化。
以图2说明焊接施工前的坡口形状。
如图2所示，铸造部件11的端部沿厚度方向从上表面11a朝向下表面11b倾斜地切入高度H。进而，从斜面14的下端至端面被与下表面11b平行地切断。结果是，在铸造部件11的端部形成沿伸展部件12的下表面延伸的插入部13。
另外，斜面14以与伸展部件12的端面12a所成的坡口角度θ为15°～45°的方式倾斜。
伸展部件12以坡口的底达到伸展部件12的厚度T的(1.0～1.7)倍的根部间隙L的方式离开斜面14。
斜面14的高度H如图所示比伸展部件12的厚度T稍大。
当对该方式的坡口实施金属极惰性气体保护焊接时，由于插入部13起到了垫板的作用，因此不必担心熔融金属流出。由于熔融金属积存于坡口，因此难以熔化的伸展部件能够充分地熔化。结果是，能够得到图3所示那样的焊道15。
通过实验确定该焊道15的评价。
(实验例)
在下面叙述本发明涉及的实验例。另外，本发明并不限定于实验例。
按照以下条件实施焊接。
○供试材料：
·铝合金的铸造部件：AC4CH-T5(ISO Al-Si7Mg)，厚度8mm
·铝合金的伸展部件：6N01-T5，厚度3.5mm
○坡口形状：图2。其中，坡口角度θ、斜面的高度H、根部间隙L为变量。
○焊接条件：
·种类：金属极惰性气体保护焊接
·填充焊丝：与A5356WY相当的产品
·电流：230A
·旋转角：75°
·前进角：15°
·焊接速度：70cm/分
○：坡口角度的验证：
·斜面的高度H：4.5mm
·根部间隙L：5mm
·坡口角度θ：10°、15°、30°、45°、50°
对得到的接头求得接头效率。将结果在图4中示出。
如图4所示，θ＝30°为最佳。一般来说，要求的接头效率为70％，不过以具有10％的余量的80％进行评价的话，坡口角度θ为15°～45°的范围。
○外表面差(H-T)的验证：
调查图2所示的伸展部件12的厚度T与斜面14的高度H之间的关系。将结果在图5中示出。
图5的横轴为外表面差(H-T)，由于T为3.5mm(一定)，因此外表面差为0则H为3.5mm，外表面差为1mm则H为4.5mm，外表面差为2则H为5.5mm，从得到的接头切下测试部分，并实施拉伸试验。为了进行相对比较，设外表面差(H-T)为0时的抗拉强度为1.0，则外表面差为1mm时抗拉强度为1.13倍，外表面差为2mm时抗拉强度为1.03倍，
○根部间隙L的验证：
按照以下条件实施焊接。
·空隙G：在图2中，将插入部13的上表面与伸展部件12的下表面之间的间隙(空隙)设定为0，然而在此对该间隙为0mm和1mm的两种情况进行了实验。
·斜面的高度H：4.5mm
·伸展部件的厚度T：3.5mm
·根部间隙L：4mm(L/T＝1.14)，5mm(L/T＝1.42)，6mm(L/T＝1.71)
·坡口角度θ：30°
对得到的接头求得接头效率，并将结果在图6中示出。
在图6中，实线表示空隙为0的情况，虚线表示空隙为1mm的情况。
设要求的接头效率为70％的话，在实线中，根部间隙为1.0(设伸展部件的厚度为1.0时)以上的话，接头效率超过70％。
为了使图1中的伸展部件11容易地插入于伸展部件12，需要0.5～1.0mm的间隙。
间隙为1.0mm的话，如虚线所示，接头效率变差，在横轴刻度1.7处不足70％。
根据以上，推荐图中所示的a点～b点，即伸展部件的厚度的(1.0～1.7)倍的根部间隙。
利用图7和图8说明将本发明的焊接接头应用于车辆的辅助架的例子。
如图7所示，作为结构体的辅助架20由以下部件构成：前交叉部21和后交叉部22，它们沿车辆的宽度方向延伸；前臂部23、24，它们从前交叉部21的两端延伸；后臂部25、26，它们从后交叉部22的两端延伸；以及左长条部27和右长条部28，它们沿车辆的长度方向延伸并与前交叉部21和后交叉部22相连。
前交叉部21和后交叉部22、前臂部23、24和后臂部25、26、以及左长条部27和右长条部28是铝合金的铸造部件。
如图8所示，前交叉部21形成为向下方敞开的通道形状。由于是通道，因此中空部分较多，实现了轻量化。另一方面，与实心剖面相比，中空剖面的强度降低了。从强度方面来说，车宽中央部的弯曲应力最大。
作为对策，如图7所示地，在前交叉部21的车宽中央部追加加强板29。
该加强板29是由铝和铝合金的一方构成的伸展部件。如图8所示，该加强板29以堵住铸造部件即前交叉部21的下方开口部的方式抵靠并焊接于前交叉部21。即，加强板29的端部形成为图2所示的接头形状，并与前交叉部21接合。
也同样地用加强板29加强图7所示的后交叉部22、左右长条部27、28的中央部。
另外，本发明的焊接接头适于车辆的辅助架，但是应用于其他的焊接结构体也没有问题。
工业上的可利用性
本发明的焊接接头适用于车辆的辅助架。
标号说明
10：结构体；11：铸造部件；12：伸展部件；12a：伸展部件的端部；13：插入部；14：斜面；15：焊道；L：根部间隙；T：伸展部件的厚度；θ：坡口角度。

Claims (1)

1.一种铝合金部件的焊接接头，所述铝合金部件的焊接接头通过将由铝和铝合金中的一方构成的伸展部件的一端部接合于由铝合金构成的铸造部件的一端部而形成，
该铝合金部件的焊接接头的特征在于，
所述铸造部件包括：
斜面，该斜面从所述铸造部件的上表面朝向下表面延伸至所述铸造部件的厚度的中途；以及
插入部，该插入部从所述斜面的下端朝向所述铸造部件的末端而沿所述伸展部件的下表面延伸，
从所述斜面的下端至所述伸展部件的一端部的端面的距离设定为所述伸展部件的厚度的1.0～1.7倍，
所述斜面以与所述伸展部件的一端部的端面之间的坡口的角度为15°～45°的方式倾斜，
在所述坡口实施焊接，由此所述插入部作为垫板发挥作用。
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