CN108025355A - 铝结构构件 - Google Patents

Abstract

本发明的铝结构构件，具备由铝或铝合金构成的铝延展材，和以镶铸的状态接合铝延展材的铝合金铸件。铝延展材，具有使其一部分从铝合金铸件向外部突出的接合部。

Description

铝结构构件

技术领域

本发明涉及铝结构构件。

背景技术

汽车的结构材料中，大量使用钢材、铝材等的延展材(管、板冲压成形品)。在仪表板(instrument panel)加强件等部分的结构构件中，有从大直径部向小直径部发生形状变化的地方(形状变化部)。由延展材形成拥有这样的形状变化部的构件时，可采用的方法有：对于直径不同的筒状构件，由连接件进行加长连接的方法(专利文献1)；对于管构件的端部进行缩径而使之与小直径的管材交叠紧固的方法(专利文献2)。另外，还提出有一种方法，就是以铸件成形该形状变化部，与管构件以粘接剂或焊接进行接合的方法(专利文献3)。此外，还提出有用铝合金镶铸由铝合金挤压材所构成的中空构件的端部而使之一体化的铸造结构体(专利文献4)。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2001－253368号

专利文献2：日本国特开2005－306083号

专利文献3：日本国特开2008－127010号

专利文献4：日本国特开2004－344955号

但是，只由延展材制作这样的形状变化部时，必须经过多道加工工序才能成为规定的形状，有生产率差的情况。此外，因为延展材能够经由塑性加工而成形的形状存在局限，所以存在构件形状设计的自由度差的问题。

另外，为了一边抑制重量的增加，一边部分性地加强结构材，有在形状变化部加入加强构件的情况，但在形状变化之处，这样的加强构件也必须制作成沿着形状变化部变化的形状。因此，加强构件的制造困难，此外也有难以将加强构件高精度地配置在规定的位置这样的问题。

另一方面，如果是铸件构件，那么，即使是复杂的形状，也能够通过一次浇铸形成规定的形状，因此生产率优异。但是，为了将铸件构件与其他的构件接合，需要形成用于确保安装精度的安装面，因此切削工序成为必须，难以实现生产率的提高。另外，铸件构件的薄壁部形成困难，难以制作大型构件，因此大型构件是将铸件构件与延展材接合使用。铸件构件和延展材的接合，由于铸件内部存在的气孔(砂眼)而不能焊接，因此需要通过用粘接剂接合和用螺栓等机械紧固手段加以接合。

使用粘接剂接合时，难以得到规定的接合部强度，特别是存在随着时间而劣化，导致接合强度降低这样的问题。另外，从粘接剂涂布后直到粘接剂的树脂硬化为止，都需要对用于维持安装位置的夹具进行定位，因此施工性差。另外，通过机械紧固手段接合时，结构整体的重量增加，并且存在制造费事的问题。

另外，在专利文献4所述的结构体中，为了防止铝熔液流入到端部，而设置流入抑制机构，但是在该流入抑制机构的周边，熔液的流动(浇注)变差。因此，在接合部，中空构件和铸件构件有可能不密接而生成间隙部。

发明内容

本发明鉴于上述状况而做，其目的在于，提供一种构件形状设计的自由度和施工性优异的铝结构构件。

本发明由下述结构构成。

一种铝结构构件，具备由铝或铝合金构成的铝延展材，和以镶铸的状态接合该铝延展材的铝合金铸件，

所述铝延展材具有从所述铝合金铸件向外部突出的接合部。

根据本发明的铝结构构件，能够提高在纵长方向上从大直径向小直径变化等这样形状变化大的构件的构件形状设计的自由度，还能够提高施工性。

附图说明

图1A是用于说明本发明的实施方式的图，是第一构成例的铝结构构件的立体图。

图1B是图1A的俯视图。

图1C是图1A的I－I线剖面图。

图2A是第二构成例的铝结构构件的立体图。

图2B是图2A的II－II线剖面图。

图3A是第三构成例的铝结构构件的立体图。

图3B是图3A的III－III线剖面图。

图4A是第四构成例的铝结构构件的立体图。

图4B是图4A的IV－IV线剖面图。

图5A是第五构成例的铝结构构件的立体图。

图5B是图5A的V－V线剖面图。

图6A是第六构成例的铝结构构件的立体图。

图6B是图6A的VI－VI线剖面图。

图7A是第七构成例的铝结构构件的立体图。

图7B是图7A的VII－VII线剖面图。

图8A是第八构成例的铝结构构件的立体图。

图8B是图8A的VIII－VIII线剖面图。

图9A是第九构成例的铝结构构件的立体图。

图9B是图9A的IX－IX线剖面图。

图10A是第十构成例的铝结构构件的立体图。

图10B是图10A的X－X线剖面图。

图11是第十一构成例的铝结构构件的立体图。

图12A是第十二构成例的铝结构构件的立体图。

图12B是图12A的XII－XII线剖面图。

图13是第十三构成例的铝结构构件的立体图。

图14A是第十四构成例的铝结构构件的立体图。

图14B是图14A的XIV－XIV线剖面图。

图15A是在设有贯通孔的铝延展材的表背面以铝合金铸件镶铸的状态的剖面图。

图15B是只在设有贯通孔的铝延展材的单面侧以铝合金铸件镶铸的状态的剖面图。

图16A是第十五构成例的铝结构构件的立体图。

图16B是图16A的XVI－XVI线剖面图。

图17A是从轴向的一侧观看第十五构成例的铝结构构件的内部所配置的铝合金铸件部的侧视图。

图17B是表示图17A的铝合金铸件部的变形例的侧视图。

图18A是第十六构成例的铝结构构件的立体图。

图18B是图18A的XVIII－XVIII线剖面图。

图19A是第十七构成例的铝结构构件的立体图。

图19B是图19A的XIX－XIX线剖面图。

图20A是第十八构成例的铝结构构件的立体图。

图20B是图20A的XX－XX线剖面图。

图21A是表示铝结构构件的镶铸部的变形例的正视图。

图21B是表示铝结构构件的镶铸部的另一变形例的侧视图。

图22是从驾驶室内侧观看使用了第二十构成例的铝结构构件的仪表板加强件构造的概略正视图。

图23A是用于硬度变化的评价的铝结构构件的立体图。

图23B是图23A的XXIII－XXIII线剖面图。

具体实施方式

以下，对于本发明的实施方式，参照附图详细地加以说明。

＜第一构成例＞

图1A是用于说明本发明的实施方式的图，是第一构成例的铝结构构件的立体图，图1B是图1A的俯视图，图1C是图1A的I－I线剖面图。

在铝结构构件(Aluminum component)100中，由铝或铝合金构成的铝延展材11被铝合金铸件13镶铸。镶铸铝延展材11的铝合金铸件13，形成接合铝延展材11的镶铸部15。铝延展材11，具备其一部分从铝合金铸件13向外部突出的接合部17。

铝延展材11是铝轧制材、挤压材、锻造材。铝延展材11，例如能够作为板和管(圆管、方管、异形管)制作。铝延展材11，因为不像铸件材这样在材料内存在空洞(砂眼)等的铸件缺陷，所以焊接性优异，并且尺寸精度优异。铸件中，为了确保接合部17的接合面的尺寸精度，需要进行切削加工。相对于此，铝延展材11，即使不像铸件那样通过机械加工(切削加工)形成接合面，也能够利用延展材本身的高精度尺寸，得到尺寸精度高的接合部17。

另一方面，以各种各样的形状(例如，圆形、方形、锥形、带棱形状等)构成构件时，相比由多道工序成形延展材来说，将熔液注入铸模而一体形成的铝合金铸件13的方法更容易成形。例如，铝合金铸件13，即使是发动机的气缸盖、曲轴箱等复杂的形状也能够容易成形。另外，通过成为铝合金铸件13，能够比较廉价地制作刚性高的一体结构物。在本构成中，因为是沿着精度高的延展材使铝合金熔液流动，用铝合金镶铸延展材，所以，能够以高尺寸精度接合在与其他的被接合构件的接合部，且能够以简单的工序制作形状设计的自由度高的铝合金结构构件。

另外，铝结构构件100，通过将铝延展材11和铝合金铸件13的熔点有差异的材料种类适宜组合，或使铝延展材11的厚度适宜组合而进行铸造，从而能够调整铝延展材11与铝合金铸件13的熔透深度。这时，也可以达成铝延展材11的表面几乎不熔化的钎焊接合状态，但更优选的是，在铝延展材11的厚度方向上使之与铝合金铸件13的熔液熔合而形成熔融凝固部，从而能够得到接合强度更高的结构构件。

铸造时的铝延展材11的熔融，朝向铝延展材11的厚度方向进行。由此形成的熔融凝固部，可以只在铝延展材11的表层部形成，也可以形成至更深层。总之，熔融凝固部，可以在铝延展材11的至少一部分上形成，此外，在维持铝延展材11的原本形状的状态下，也可以使铝延展材11的大半与熔液熔合而形成。

作为铝延展材11的材质，可以使用AA6000系合金、5000系合金、7000系合金、3000系合金、2000系合金等的各种合金材。

铝延展材、铝合金铸件的至少一个是2000系、6000系、7000系的热处理型合金时，将铝合金镶铸于铝延展材之后，实施固溶化处理(固溶处理)和时效处理即可。

固溶处理和时效处理，能够适用于以后说明的各构成例的铝结构构件。各构成例的铝结构构件的强度(硬度)均提高，能够得到与被接合构件更强固的接合强度。特别是如果维氏硬度Hv为60以上，则为充分必要的铝结构构件的强度，能够得到高度的可靠性。

铝延展材11不限于板材，也可以是挤压形材(管材和中空、实心、异形截面的型材)，锻造材(板材、带棱材)。铝延展材11，对其表面也可以实施喷丸处理、蚀刻处理、刷光处理等的各种表面处理。由此，铝延展材11的表面的有机物被除去，铝延展材11和熔融铝的亲和性(熔融铝的润湿性)提高。

作为用于镶铸的铝合金铸件13的材质，可以使用AC4C、AC4CH、AC2B(JIS H 5202)、或ADC12(JIS H 5302)等。

铝合金铸件13的浇铸，能够适宜使用拉模铸造、高压铸造等的模具铸造，重力铸造等的砂型铸造的各种铸造方法。这时，在模具或砂型内设置铝延展材11，使其一部分从铝合金铸件13突出而进行铸造，由此能够得到本构成例的铝结构构件100。

另外，多个构件被接合时，在各构件彼此之间产生间隙，水分侵入该间隙会促进腐蚀。但是，在本构成的铝结构构件100中，铝合金铸件13镶铸铝延展材11而构成。因此，铝延展材11被铝合金铸件无间隙覆盖，可阻止水分的浸入。其结果是，能够抑制腐蚀的发生。

根据上述构成的铝结构构件100，通过使尺寸精度高的铝延展材与形状自由度高的铝合金铸件加以组合，可提高构件形状的设计自由度。另外，因为不使用由粘接剂进行接合、由螺栓等进行机械紧固手段而与被接合构件进行接合，所以施工性提高。

＜第二构成例＞

图2A是第二构成例的铝结构构件110的立体图，图2B是图2A的II－II线剖面图。还有，在以后的说明中，对于相同的构件和对应的构件，附加相同的符号，使其说明简化或省略。

本构成的铝结构构件110中，具有上下一对主面、一对侧面、一对端面的铝延展材11的一个主面侧，由铝合金铸件13镶铸。镶铸铝延展材11的铝合金铸件13，形成镶铸部15。本构成的铝延展材11中，其另一个主面为从铝合金铸件13露出而成的露出面19。铝延展材11中，其一个主面(图2A的下表面21)的一部分、和与下表面21邻接的一对平行的侧面23、以及被这一对侧面23夹着的端面25被镶铸在铝合金铸件13中。

如此，铝延展材11除了在其板厚方向的表背两面，和侧面及端面设有镶铸部15的构成以外，也可以为只在铝延展材11的一部分设有镶铸部15的构成。

根据本构成的铝结构构件110，因为铝延展材11的一个面未被铝合金铸件13覆盖而露出，所以在这一铝合金铸件13的露出部分(面)，能够通过焊接等接合其他的被接合构件。这种情况下，使用该露出部分的宽阔的面，能够在各种方向上与其他的被接合构件连接搭接接头和T字接头等。另外，根据本构成，能够直接发挥铝延展材11的尺寸精度，即使不实施切削加工，也容易提高与被接合构件的平行度。因此，也能够将露出部分作为螺栓等的机械紧固用的接合面加以利用。因此，可以使工序简化。

还有，在铝结构构件110中，铝延展材11的露出部分(露出面)的高度，可以与铝合金铸件13的表面的高度相同而水平配置，也可以从铝合金铸件13的表面突出配置，还可以在凹陷于铝合金铸件13的表面的状态下配置。

＜第三构成例＞

图3A是第三构成例的铝结构构件120的立体图，图3B是图3A的III－III线剖面图。

本构成的铝结构构件120中，在铝延展材11的角部设有倒角部27，除此以外，均与图2A所示的铝结构构件110为同样的构成。倒角部27，是通过对于作为铝延展材11的露出面19，和一对平行的侧面23及端面25的边界的角部进行切削或研磨而形成。倒角部27是R倒角、C倒角均可。

根据本构成的铝结构构件120，通过在铝延展材11上形成倒角部27，能够使铝合金铸件13在浇铸时的熔液的浇注良好。在铝结构构件120中，浇注良好，由此在铝延展材11与铝合金铸件13之间难以发生间隙。另外，铝合金铸件13，覆盖铝延展材11的倒角部27而形成。因此，铝结构构件120相比上述的第二构成例所示的铝结构构件110而言，更难以从垂直于铝延展材11的露出面19的方向上脱落，扭转刚性也提高。

＜第四构成例＞

图4A是第四构成例的铝结构构件130的立体图，图4B是图4A的IV－IV线剖面图。

在本构成的铝结构构件130中，一片铝延展材11从铝合金铸件13的镶铸部15分两处突出而成为接合部17。图示的铝合金铸件13，为简单的形状例，但实际上，也能够制作成例如在铝合金铸件13的基材上具备螺栓固定部、加强筋和螺栓孔的复杂的形状。

根据本构成的铝结构构件130，以铝合金铸件13镶铸铝延展材11，在从铝合金铸件13突出的一对接合部17上分别接合被接合构件，可共同接合一对被接合构件。因此，能够在高精度定位的状态下接合一对被接合构件，接合精度提高。

＜第五构成例＞

图5A是第五构成例的铝结构构件140的立体图，图5B是图5A的V－V线剖面图。

在本构成的铝结构构件140中，将图4A所示的铝结构构件130的铝延展材11的一面作为露出面19，除此之外，均与铝结构构件130为同样的构成。铝延展材11中，其一个主面(图5B的下表面21)的一部分、和与下表面21邻接的一对平行的侧面23被镶铸在铝合金铸件13的镶铸部15。

根据本构成的铝结构构件140，铝延展材11的另一个主面(图5B的上表面19)从铝合金铸件13的表面露出，因此在该铝合金铸件13的露出部分(面)能够通过焊接等接合被接合构件。另外，能够直接利用铝延展材11的尺寸精度，结构构件易于组装。特别是在铝结构构件140中，因为铝延展材11的纵长方向两端从铝合金铸件13突出，所以能够大面积得到与被接合构件进行接合的接合部17。

＜第六构成例＞

图6A是第六构成例的铝结构构件150的立体图，图6B是图6A的VI－VI线剖面图。

在本构成的铝结构构件150中，在图5A所示的铝结构构件140的铝延展材11上设有倒角部27，除此之外，均与铝结构构件140为同样的构成。倒角部27，通过对于铝延展材11的露出面19和一对平行的侧面23的边界的角部进行切削或研磨而形成。倒角部27是R倒角、C倒角均可。

根据本构成的铝结构构件150，通过在铝延展材11上形成倒角部27，能够使铝合金铸件13在浇铸时的熔液的浇注良好。另外，在铝结构构件150中，铝合金铸件13的镶铸部15覆盖铝延展材11的倒角部27而形成。因此，铝结构构件150，相比上述的第五构成例所示的铝结构构件140而言，在垂直于铝延展材11的露出面19的方向上更难以脱落，扭转刚性也提高。

＜第七构成例＞

图7A是第七构成例的铝结构构件160的立体图，图7B是图7A的VII－VII线剖面图。

本构成的铝结构构件160在铝铸件之中铸有多个铝延展材11、29。铝延展材11和铝延展材29，彼此具有间隔距离C而平行重叠，铝延展材11的端面25侧的一端部、和铝延展材29的端面31侧的一端部配置在镶铸部15的内侧。

与铝延展材11、29的一端部的端面25、31相反侧的另一端部，突出到铝合金铸件13的外侧而成为接合部17。

上述构成的铝结构构件160中，设于互不相同的任意的位置的多个铝延展材11、29，通过由铝合金铸件13构成的镶铸部15接合，并作为这样的接头部发挥功能。

铝合金铸件13，在铝延展材11、29的一端侧分别镶铸，与此同时，也可以填充到一端侧彼此的间隔距离C内的空间中。由此，多个铝延展材11、29与铝合金铸件的接合面积变大，能够高强度地接合铝延展材11、29两者。其结果是，铝结构构件160整体的强度提高。另外，因为能够将铝延展材11、29配置在彼此分离的位置，所以例如用于接合轴芯的位置或方向不同的延展材之间等的情况下时，接头设计的自由度高，能够简单地获得强度高的接头部。另外，并不限于平板状的延展材之间的接合，也可以适用于直径不同的管状的延展材的外周面之间，错开轴芯而接合的情况。

还有，除了上述构成以外，也能够成为铝延展材11、29彼此不分开而使之密接的构成。这种情况下，能够更高精度地保持双方的平行度。

＜第八构成例＞

图8A是第八构成例的铝结构构件170的立体图，图8B是图8A的VIII－VIII线剖面图。

本构成的铝结构构件170中，图7A所示的铝结构构件160中的铝延展材11、29的各自背面侧这一面成为露出面19、33。铝延展材11，其一个主面(图8B的上表面35)的一部分、和与上表面35邻接的一对平行的侧面23、与端面25镶铸在铝合金铸件13的镶铸部15中。铝延展材29中，其一个主面(图8B的下表面21)的一部分、和与下表面21邻接的一对平行的侧面37、与端面31被镶铸在铝合金铸件13的镶铸部15中。铝延展材11、29在厚度方向上具有间隔距离C而配置，该间隔距离C内的空间被铝合金铸件13填充。

根据本构成的铝结构构件170，作为另一个主面的露出面19、33能够分别作为与被接合构件的安装面而加以利用。这时，与被接合构件的接合面积变大，能够提高接合强度。另外，预先使露出面19、33成为相互平行的面，能够提高被接合构件之间的平行度。

还有，除了上述构成以外，也能够成为使铝延展材11、29彼此不分开而使之密接的构成。这样，能够更高精度地保持双方的平行度。

＜第九构成例＞

图9A是第九构成例的铝结构构件180的立体图，图9B是图9A的IX－IX线剖面图。

在本构成的铝结构构件180中，矩形板状的铝延展材11的中央部分被铝合金铸件13镶铸。铝延展材11中，其一个方向的两端成为从镶铸部15突出的接合部17。在镶铸部15中，在与该铝延展材11的这一方向垂直的方向上，配置有另一个铝延展材29，一起镶铸。铝延展材29与铝延展材11之间在留有间隔距离C的状态下，其一端侧镶铸在镶铸部15中。

根据本构成的铝结构构件180，例如，能够将铝延展材11的接合部17A接合于铝合金铸件13的基材上，将铝延展材29的接合部17B接合于被接合构件，使基材与被接合构件的接合面成为彼此垂直的位置关系而连接双方的构件。

还有，除了上述构成以外，也能够成为铝延展材11、29之间不分离开而使之密接的构成。这样，能够更高精度保持双方的垂直度。

＜第十构成例＞

图10A是第十构成例的铝结构构件190的立体图，图10B是图10A的X－X线剖面图。

在本构成的铝结构构件190中，矩形板状的铝延展材11的作为图10B所示的一个主面的下表面21，由铝合金铸件13镶铸。即，铝延展材11中，作为图10B中的另一个主面的上表面成为露出面19。另外，铝延展材11中，纵长方向的两端成为从镶铸部15突出的接合部17。在镶铸部15中，在与该铝延展材11的板面垂直的方向上，镶铸有另一铝延展材29。铝延展材29中，其一端侧在与铝延展材11之间留有间隔距离C而配置，镶铸在镶铸部15。该铝延展材29从镶铸部15朝向外侧露出的面(图10B中右侧的主面)为露出面33。

根据本构成的铝结构构件190，铝延展材11、铝延展材29的各自一侧的主面的整个面，成为露出面19、33。因此，能够得到大面积的接合部17。另外，铝结构构件190，形成使铝延展材11与铝延展材29正交的T字形接头39。铝结构构件190，能够将该T字形接头39接合在被接合构件的凸角部，由此增大与被接合构件的接合面积，能够得到高接合强度。

还有，除了上述构成以外，也能够不使铝延展材11、29彼此分开，而是成为使之密接的构成。此时，能够更高精度保持双方的垂直度。

＜第十一构成例＞

图11是第十一构成例的铝结构构件200的立体图。

本构成的铝结构构件200，与图1所示的铝结构构件100为同样的构成，在从镶铸部15突出的铝延展材11的接合部17的前端，经由焊接部43接合有被接合构件41。

铝延展材11的接合部17，其前端由倾斜面形成，使该倾斜面与被接合构件41具有的前端倾斜面对接而形成坡口。

铝延展材11的焊接，例如能够使用熔深大的MIG焊接。MIG焊接在铝合金中，保护气体可使用纯氩。在该MIG焊接中，利用来自电弧的清洁作用，一边除去母材表面的氧化被膜，并且一边对熔融部添加填充材料而进行焊接。

根据本构成的铝结构构件200，能够将接合部17利用于与被接合构件41的对接焊用，由此，能够进一步延长作为接合部17的部位。

＜第十二构成例＞

图12A是第十二构成例的铝结构构件210的立体图，图12B是图12A的XII－XII线剖面图。

在本构成的铝结构构件210中，从镶铸部15突出的铝延展材11的接合部17上，被接合构件41被重叠在板厚方向上并被电阻点焊。在与焊接面为相反侧的接合部17和被接合构件41的单侧面上，分别显露焊接痕45。焊接处的数量、位置能够根据所需要的强度任意设定。

根据本构成的铝结构构件210，能够利用于这样的点焊用，即，使铝延展材11的接合部17与被接合构件41重合并进行点焊，由此，能够进一步延长作为接合部17的部位。

＜第十三构成例＞

图13是第十三构成例的铝结构构件220的立体图。

在本构成的铝结构构件220中，从镶铸部15突出的铝延展材11的接合部17上，被接合构件41被重叠在板厚方向上并被MIG焊。接合部17，经由该MIG焊形成的焊接部43而与被接合构件41接合。MIG焊不限于接合部17的端面25、和与端面25重合的被接合构件41的一个主面之间，也可以对其他的部位实施而加以接合。

根据本构成的铝结构构件220，能够利用于这样的MIG焊用，即，使铝延展材11的接合部17与被接合构件41重合并进行MIG焊，由此，能够进一步延长作为接合部17的部位。

＜第十四构成例＞

图14A是第十四构成例的铝结构构件230的立体图，图14B是图14A的XIV－XIV线剖面图。

在本构成的铝结构构件230中，从镶铸部15突出的铝延展材11的接合部17上，被接合构件41被重叠在板厚方向上并被压铆紧固。在图示例中，表示的是通过TOX(注册商标)压铆方式被压铆紧固的结构。在该TOX(注册商标)压铆方式中，在重叠于接合部17的下侧的被接合构件41的下表面21侧配置冲模(图示省略)，朝向该冲模，从接合部17的上表面35侧用冲头加压。而后，使接合部17和被接合构件41发生塑性变形，形成冲压凹部47。接着，从被接合构件41的下表面21侧压扁冲压凹部47的下表面，将接合部17与被接合构件41紧固。

根据本构成的铝结构构件230，不会像MIG焊和点焊等那样发生焊接的热量，因此能够防止构件的热应变。另外，铝结构构件230，不需要铆钉、螺钉等的紧固构件，而只是利用金属板可塑性，从而能够使制造成本低廉。

上述各构成例的铝延展材均表示为平板状的构件，但也可以在铝延展材上形成至少一个贯通孔。

图15A是在设有贯通孔49的铝延展材11的表背面以铝合金铸件13进行镶铸这一状态的剖面图。贯通孔49中，被镶铸时的铝合金铸件13的熔液流入而填充。

根据这一构成，分别形成于铝延展材11的表背面的铝合金铸件13，通过贯通孔49被进行双面连接。由此，铝结构构件中，填充到贯通孔49的铝合金铸件13成为啮合部，抗拉强度和弯曲强度等的机械强度和刚性进一步提高。

图15B是只对设有贯通孔49的铝延展材11的单面侧由铝合金铸件13进行镶铸这一状态的剖面图。同图的上表面为铝延展材11的露出面19。这种情况下，填充到贯通孔49中的铝合金铸件13成为啮合部，抗拉强度弯曲强度等的机械强度、刚性进一步提高。另外，也能够将露出面与其他构件(延展材)等通过焊接等进行接合。

还有，贯通孔49的数量、配置处、孔径能够根据使用用途和适用部位适宜调整，从而能够得到最佳的接头强度。

另外，贯通孔49不限于图示例的圆孔，也可以是方孔、长孔等任意的形状。另外，孔截面除了圆筒状以外，也可以是锥形状和厚度方向中间部向内侧突出的形状等使孔内面积增加或具有倾斜面的形状。这样的话，孔内壁面和铝合金铸造材的接合强度进一步增加，能够进一步提高与铝合金铸件13的机械强度。

此外，贯通孔49也能够为只在铝延展材11的任意一个主面作为凹部形成的非贯通孔。在这样的构成中，填充在凹部的铝合金铸件13也成为啮合部，抗拉强度和弯曲强度等的机械强度进一步提高。

接下来，对于圆筒状的铝结构构件进行说明。

＜第十五构成例＞

图16A是第十五构成例的铝结构构件240的立体图，图16B是图16A的XVI－XVI线剖面图。

在本构成的铝结构构件240中，铝延展材51被形成为筒状。铝结构构件240在作为外筒的大直径的铝延展材51的内侧，插入有作为内筒的小直径的铝延展材53。铝延展材51的端面55，被焊接在铝延展材53的外周面，形成环状的焊接部43。在铝延展材53的内侧形成有铝合金铸件13镶铸的圆柱状的镶铸部(嵌衬部)57。

还有，铝结构构件240也可以在作为内筒的铝延展材53上形成镶铸部57之后，再套上作为外筒的铝延展材51而焊接端面55。本构成的镶铸部57是实心构造，在铝延展材53的端部显露的面为扁平的形状。

根据本构成的铝结构构件240，利用大直径的铝延展材51，和小直径的铝延展材53，能够得到同轴配置的不同外径的接合部17。铝结构构件240利用铝延展材51、53的外径差，例如能够作为异径管材的接头使用。另外，对于在纵长方向上从大直径向小直径变化等这样形状变化大的构件来说，能够提高构件形状设计的自由度，能够提高延展材和铸件的接合部强度。

上述构成的镶铸部(嵌衬部)不限于实心构造。

图17A是从轴向的一方(箭头N方向)观看第十五构成例的铝结构构件的内部所配置的铝合金铸件部的侧视图。图示例的铝合金铸件部(嵌衬部)59，具有十字状的加强筋61。加强筋61能够如下方式形成，即，在图16B所示的铝结构构件240的镶铸部57镶铸时，由型芯等形成大体呈三棱柱状的中空空间部63，使之贯通到铝合金铸件部59。

图17B是表示图17A的铝合金铸件部的变形例的侧视图。

本变形例的铝合金铸件部65具有放射状的加强筋61。加强筋61与上述同样由型芯等形成。

根据上述各构成的铝合金铸件部59、65，由于轻量化以及减少铝合金铸件13的体积，从而可实现低成本化。

＜第十六构成例＞

图18A是第十六构成例的铝结构构件250的立体图，图18B是图18A的XVIII－XVIII线剖面图。

本构成的铝结构构件250中，在作为内筒的小直径的铝延展材53的内径部形成有镶铸部57。在铝延展材53的外周，套有作为外筒的大直径的铝延展材51。铝延展材51，具有轴向一部分的外径被缩径的铆接部67，铝延展材53也具有同样的铆接部68。铝延展材51，在其内周面沿轴向插入铝延展材53的外周面。而后，在铆接部67、68重叠的位置，铝延展材51和53被铆接固定。

根据本构成的铝结构构件250，利用铝延展材51和铝延展材53，能够得到同轴配置的不同外径的接合部17。铝结构构件250利用铝延展材51与铝延展材53的外径差，能够作为例如异径管材的接头使用。另外，铝结构构件180，不用MIG焊和电阻点焊等，就能够接合铝延展材51和铝延展材53。因此，能够抑制热应变，相比焊接能够进一步降低制造成本。

＜第十七构成例＞

图19A是第十七构成例的铝结构构件260的立体图，图19B是图19A的XIX－XIX线剖面图。

本构成的铝结构构件260中，在大直径的铝延展材51的内侧，插入小直径的铝延展材53。铝延展材53中，在使其一部分从铝延展材51露出的状态下，铝延展材51的端面55通过MIG焊等被接合于铝延展材53的外周面。由此，在端面55形成环状的焊接部43。大直径的铝延展材51在使其一部分露出的状态下，在其一端侧的外周由铝合金铸件13形成圆筒状的镶铸部69。此铝延展材53、铝延展材51、镶铸部69被同轴配置。

本构成的铝结构构件260能够在作为接合部的铝延展材53上高精度地接合被接合构件，成为可以利用镶铸部69向其他的部位固定的异径、轻量的管状构件。

＜第十八构成例＞

图20A是第十八构成例的铝结构构件270的立体图，图20B是图20A的XX－XX线剖面图。

本构成的铝结构构件270中，图19B所示的大直径的铝延展材51，经由铆接部67、68，被固定在小直径的铝延展材53的外周。铆接部67、68，通过使铝延展材51和铝延展材53在轴向的一部分沿全周缩径，从而将铝延展材51与铝延展材53相互固定。

根据本构成的铝结构构件270，通过铆接固定铝延展材51和铝延展材53，能够容易地制作。而且，本构成的铝结构构件270，能够在作为接合部的铝延展材53上高精度地接合被接合构件，成为可以由镶铸部69固定到其他的部位的异径、轻量的管状构件。

图21A是表示铝结构构件270的镶铸部的变形例的正视图。

该铝结构构件中，在大直径的铝延展材51的一端侧，小直径的铝延展材53以插入的状态被接合。此铝延展材51和铝延展材53的接合可以是焊接、铆接中的任意。而后，在大直径的铝延展材51另一端侧，在外周形成有本变形例的镶铸部71。

镶铸部71具有沿着铝延展材51的轴向，外径慢慢变粗的锥形部73。另外，如图示例，也可以是具备与锥形部73相连而形成的等径的外径部75的构成。

根据本变形例的镶铸部71，大直径的铝延展材51和等径的外径部75借由锥形部73而成为一体，能够得到一根的异径管材。另外，利用锥形部73，也能够与其他的构件接合。

图21B是表示铝结构构件270的镶铸部的另一变形例的侧视图。

本变形例的镶铸部71，在图20A所示的镶铸部69的外径部75，沿轴线形成有多个(图示例中为4个)加强筋77。各加强筋77为朝向径向外侧突起的凸状的棱，在圆周方向以等间隔设置。

根据本变形例的铝结构构件，能够提高镶铸部71的强度，铝结构构件的刚性和耐载荷性进一步提高。

还有，在筒状的铝延展材51和铝延展材53上镶铸铝合金铸件13时，优选铝延展材51和铝延展材53上设有前述的贯通孔49(参照图15A，图15B)。通过在贯通孔49中填充铝合金铸件13，能够进一步提高铝延展材51和铝延展材53与镶铸部的接合强度。

＜第十九构成例＞

图22是从驾驶室内侧观看使用了铝结构构件的仪表板加强件构造的概略正视图。

在汽车等的车辆中，驾驶室的车辆前后方向的前部侧的上方设有挡风玻璃79。在挡风玻璃79的下方，配置有仪表板81。

仪表板81安装在构成仪表板加强构造的一部分的仪表板加强件(以下，称为“仪表板加强件83”)上。仪表板加强件83，由铝合金和铁等的中空状的金属形成，桥架于未图示的左右的前柱间。

仪表板加强件83具有作为外壳89侧的一端侧的大直径部85、和另一端侧的小直径部87、以及连接这些大直径部85与小直径部87的连接部88。该仪表板加强件83，能够由上述筒状的铝结构构件260、270(参照图19A、19B)等构成。即，大直径部85是镶铸部69，小直径部87是铝延展材53，大直径部85与小直径部87之间是铝延展材51。根据这一构成，不需要加工(缩管等)大直径部85的端部而使之符合小直径部87的形状，便能够高施工性并确实地连接外径不同的构件彼此。

而且，将上述构成的铝结构构件适用于仪表板加强件83，能够使仪表板加强件83成为轻量的、接合强度和刚性高的构成。

如此，本发明不受上述的实施方式限定，而是使实施方式的各构成相互组合，以及基于说明书的记述和众所周知的技术，本领域技术人员由此进行变更、应用的，也是本发明的预定的内容，包含在要求保护的范围内。

上述的铝结构构件，不限于面向仪表板加强件的应用，也能够适用于其的构件。另外，不限于汽车等的车辆用的构件，也可以适用于船舶、飞机等的运输机械，建设机械，各种设备用的结构构件等。

实施例

在此，针对上述这样的铝结构构件，说明固溶处理和时效处理时的硬度变化的结果。

在本实施例中，对于图23A、图23B所示的铝结构构件实施固溶处理和时效处理。

图23A是用于硬度变化的评价的铝结构构件280的立体图，图23B是图23A的XXIII－XXIII线剖面图。

铝结构构件280，在筒状的铝延展材51的内周形成有作为有底圆筒状的支承构件的镶铸部57，在外周与镶铸部57相对的位置上形成有圆筒状的镶铸部69。镶铸部57、69均由铝合金铸件构成，在铝延展材51的纵长方向的一部分配置，使之在厚度方向上至少有一部分重叠。

作为支承构件的镶铸部57，是通过在筒状的铝延展材51的径向内侧插入一对型芯，向由此形成的型腔中供给铝合金而形成。一对型芯由如下两者构成：与铝延展材51的内径具有大致同直径的外径的一个型芯；比这一个型芯直径小的另一个型芯。在这一对型芯彼此之间，以及另一个型芯与铝延展材51的内周面之间的型腔中，形成铝合金铸件。

镶铸部69由配置在铝延展材51的径向外侧的成形模具成形。镶铸部69和镶铸部57，分别从各自未图示的浇口供给铝熔液而形成。

接着，说明上述构成的铝结构构件280进行热处理的步骤。

首先，将作为铝延展材51的铝合金管(挤压材，材质A6063(热处理型合金)，调质：T5，外径厚度2mm)放置在模具中。

使铝合金AC4C的熔液在铝合金管的外侧和内侧分别达到厚2mm，以铸造温度780℃镶铸。由此，制作图23A、图23B所示这样的铝结构构件。

其次，将镶铸后的铝结构构件加热至520℃，保持5小时后，实施经空冷急速冷却至室温的固溶处理。接着以160℃实施4hr的时效处理。

对于实施了上述的热处理的铝结构构件280，测量硬度变化。表1中显示铝结构构件280的铝合金铸件的层叠部在刚进行完铝浇铸之后和时效处理后的维氏硬度Hv(JIS Z2204)。

[表1]

在上述的镶铸条件下，层叠有铝合金铸件的铝延展材51，在层叠部有一部分熔融而生成熔融凝固部。该铝延展材51的维氏硬度Hv从原来的铝延展材51的维氏硬度约60降低至35～40左右。另一方面，镶铸后的铝结构构件280若在上述固溶处理之后实施时效处理，则强度(硬度)大幅恢复。即，铝延展材51、铝合金铸件是热处理型合金时，各个构件的硬度增加，并且熔融凝固部的硬度也增加，因此结构构件整体的硬度增加。

如上，在本说明书中公开有以下事项。

(1)一种铝结构构件，其特征在于，具备由铝或铝合金构成的铝延展材、和以镶铸的状态接合该铝延展材的铝合金铸件，

所述铝延展材具有从所述铝合金铸件使一部分向外部突出而成的接合部。

根据该铝结构构件，铝延展材的由铝合金铸件镶铸的部分，与铝合金铸件高强度地接合，各自被一体固定。在铝结构构件中，施加于一端侧的铝延展材的载荷，能够由另一端侧的铝合金铸件承受。另外，反之也可以。

铝延展材因为不像铸件材料那样在构件内存在空洞(砂眼)，所以尺寸精度优异，焊接性也优异。将这样的铝延展材用于接合部，能够利用延展材的高精度尺寸，即使不像铸件那样特别进行机械加工，也可以进行高尺寸精度的接合。

另外，铝合金铸件，能够成形为各种各样的形状(例如，圆形、方形、锥形、带棱形状等)，因为是通过将熔液注入铸模中进行制作，所以比铝延展材的形状的设计自由度高。

而且，铝结构构件因为由铝延展材和铝合金铸件构成，所以比使用铁等的结构构件更为轻量。因为由铝合金铸件镶铸铝延展材，所以即使在有水分存在的环境化下，也能够抑制腐蚀的发生和进行。另外，因为能够使铝合金铸件和铝延展材以相互钎焊的状态密接，或使铝延展材的厚度方向的至少一部分熔融而形成接合部，所以能够得到更高的接合强度。

如上述，本构成的铝结构构件，一边能够弥补铝延展材和铝合金铸件各自的短处，一边能够同时发挥各自的长处，从而能够成为卓越的结构构件。

(2)根据(1)所述的铝结构构件，其特征在于，所述铝延展材的至少一面不被所述铝合金铸件而露出。

根据该铝结构构件，因为铝延展材的至少一面未被铝合金铸件而露出，所以在此露出部分，能够以各种各样的接头的配置、接头形状，容易地焊接与延展材连接的被接合构件。另外，能够直接利用铝延展材的尺寸精度，使结构构件的组装变得容易。

(3)根据(1)或(2)所述的铝结构构件，其特征在于，在所述铝合金铸件中，多个所述铝延展材彼此间隔而配置，在间隔开的所述铝延展材彼此之间填充有所述铝合金铸件。

根据该铝结构构件，能够由镶铸部接合多个铝延展材。另外，能够将多个铝延展材，在任意的相对位置由镶铸部镶铸。由此，铝结构构件能够作为接合不同的任意位置的被接合构件之间的接头使用。

另外，因为在铝延展材彼此之间填充有铝合金铸件，所以镶铸部的铝延展材与铝合金铸件的接合面积增加。由此，铝结构构件中，铝延展材与铝合金铸件的接合强度和刚性提高，结构构件整体的强度提高。

(4)根据(1)～(3)中任一项所述的铝结构构件，其特征在于，所述铝延展材的至少一部分具有与所述铝合金铸件熔融而形成的熔融凝固部。

根据该铝结构构件，因为铝延展材和铝合金铸件熔融而形成熔融凝固部，所以能够进一步提高相互的接合强度。

(5)根据(4)所述的铝结构构件，其特征在于，所述铝延展材的维氏硬度和所述铝合金铸件的维氏硬度均为60以上。

根据该铝结构构件，铝延展材和铝合金铸件的维氏硬度都在60以上，从而能够成为高强度的结构。

(6)根据(5)所述的铝结构构件，其特征在于，所述铝延展材和所述铝合金铸件中的至少一者是热处理型合金，

所述铝延展材的所述熔融凝固部的硬度，比镶铸前的所述铝延展材的硬度高。

根据该铝结构构件，铝延展材的与铝合金铸件熔融的熔融凝固部，以及铝延展材软化的部分，具有比镶铸前的延展材更高的硬度，从而熔融凝固部的接合强度变高，铝结构构件整体的强度提高。

本申请基于2015年10月19日申请的日本国专利申请(专利申请2015－205847)，和2016年7月25日申请的日本国专利申请(专利申请2016－145389)，其内容在此作为参照编入。

符号说明

11、51、53 铝延展材

13 铝合金铸件

17 接合部

49 贯通孔

57 镶铸部(支承构件)

69、71 镶铸部

100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280 铝结构构件

C 间隔距离

Claims (7)

1.一种铝结构构件，其特征在于，具备由铝或铝合金构成的铝延展材，和以镶铸状态接合该铝延展材的铝合金铸件，

所述铝延展材具有使其一部分从所述铝合金铸件向外部突出的接合部。

2.根据权利要求1所述的铝结构构件，其特征在于，所述铝延展材的至少一面，不被所述铝合金铸件覆盖而露出。

3.根据权利要求1所述的铝结构构件，其特征在于，所述铝合金铸件中，多个所述铝延展材相互间隔开配置，在间隔开的所述铝延展材彼此之间填充有所述铝合金铸件。

4.根据权利要求2所述的铝结构构件，其特征在于，所述铝合金铸件中，多个所述铝延展材相互间隔开配置，在间隔开的所述铝延展材彼此之间填充有所述铝合金铸件。

5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的铝结构构件，其特征在于，所述铝延展材的至少一部，具有与所述铝合金铸件熔融而形成的熔融凝固部。

6.根据权利要求5所述的铝结构构件，其特征在于，所述铝延展材的维氏硬度和所述铝合金铸件的维氏硬度均为60以上。

7.根据权利要求6所述的铝结构构件，其特征在于，所述铝延展材和所述铝合金铸件的至少一方是热处理型合金，

所述铝延展材的所述熔融凝固部的硬度，比镶铸前的所述铝延展材的硬度高。