CN108884851B - 接合结构 - Google Patents
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Abstract
接合结构具备：第一同种系金属材，其具有第一突起部；第二同种系金属材，其设置有比第一突起部的直径或宽度大且与第一突起部成对的第一贯通部，能够与第一同种系金属材相互焊接；异种材，其相对于第一同种系金属材及第二同种系金属材难以焊接，并且设置有比第一突起部的直径或宽度大且在径向或宽度方向上形成第一间隙的第二贯通部。第一突起部向形成与异种材的材质相应的第一间隙的第二贯通部插入，进而向第一贯通部插入，异种材由第一同种系金属材与第二同种系金属材夹持。对第一突起部的外缘部与第一贯通部的内缘部进行焊接，使第一同种系金属材与第二同种系金属材相互熔融结合而对异种材进行压缩固定，由此第一同种系金属材及第二同种系金属材与异种材被固定。
Description
技术领域
本公开涉及将激光或电弧、等离子体作为热源而利用同种系金属材夹持一种以上的异种材的接合结构。
背景技术
近年来，由于以机动车为代表的输送设备的全球化而导致生产量增加，因而对于每台产品的总成本降低、特别是通过缩短生产时间来提高生产率的愿望不断高涨。
另外，为了防止地球变暖，在全球范围内强烈要求限制CO2的排出，在以机动车产业为代表的输送产业，为了应对该要求而不断加速向燃耗改善的努力。作为对于该燃耗改善的具体的努力，追求车辆重量的轻量化，不断推进增加轻量原材料的使用比例的研究。
在追求这样的愿望的过程中，作为机动车等输送设备所使用的焊接方法，广泛普及了点焊。然而，作为电阻焊的点焊需要利用进行点焊的点焊用的焊枪即上下的电极对材料进行加压，在消除焊接材料之间的间隙的状态下对上下的电极之间进行通电，由此进行焊接。因此，点焊不适合于单侧焊接，需要是焊接部位由点焊用的焊枪从上下方向夹持的形状等，在产品形状上产生制约。而且，为了对焊接部位进行加压，需要供点焊用的焊枪向焊接材的上下部分进入的空间。而且，点焊用的焊枪自身的重量重，因此点焊用的焊枪的移动速度慢，即使到达焊接位置也需要加压时间，在焊接后还必须确保冷却时间，除了焊接以外还需要较多的时间。
另外，针对机动车所使用的材料的轻量化，进行了将部件的一部分从钢变更为铝等轻金属材料的研究，谋求将轻金属材料与钢接合的技术及结构。
作为以往的异材接合用构件，可列举使用了铆钉的点焊、使用了粘接剂的接合等。例如在专利文献1中，公开了对由于被铆钉和与铆钉材质种类相同的接合材夹持的异种材的加压及点焊时的焊接热而导致的异种材的塑性流动进行吸收的铆钉形状、铆接及点焊方法。能够确保在铆接时及点焊时异种材料的一部分发生变形而移动的空间并防止点焊时的电极的位置偏离等而导致的异种材的陷落等，从而抑制紧固力的下降。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-42417号公报
发明内容
本公开的接合结构具备：第一同种系金属材，其具有第一突起部；第二同种系金属材，其设置有比第一突起部的直径或宽度大且与第一突起部成对的第一贯通部，所述第二同种系金属材能够与第一同种系金属材相互焊接；异种材，其相对于第一同种系金属材及第二同种系金属材难以焊接，并且设置有比第一突起部的直径或宽度大且在径向或宽度方向上形成第一间隙的第二贯通部。第一同种系金属材的第一突起部向形成与异种材的材质相应的第一间隙的异种材的第二贯通部插入，进而向第二同种系金属材的第一贯通部插入，异种材由第一同种系金属材与第二同种系金属材夹持。对第一同种系金属材的第一突起部的外缘部与第二同种系金属材的第一贯通部的内缘部进行焊接，使第一同种系金属材与第二同种系金属材相互熔融结合而对异种材进行压缩固定，由此，第一同种系金属材及第二同种系金属材与异种材被固定。
附图说明
图1是用于说明本公开的实施方式1中的激光焊接时的接合结构的图。
图2是用于说明本公开的实施方式1中的激光焊接时的接合结构的图。
图3是用于说明本公开的实施方式1中的激光焊接时的接合结构的图。
图4是用于说明本公开的实施方式1中的激光焊接时的接合结构的图。
图5是示出表示本公开的实施方式1中的、对作为异种材的第二材料2的材质与第一间隙6之间的关系进行测定而得到的结果的图表的图。
图6是用于说明本公开的实施方式1中的激光焊接时的接合状况的立体图。
图7是用于说明本公开的实施方式1中的激光焊接时的接合状况的立体图。
图8是用于说明本公开的实施方式1中的激光焊接时的接合状况的立体图。
图9是用于说明本公开的实施方式1中的电弧焊时的接合结构的图。
图10是用于说明本公开的实施方式2中的激光焊接时的接合结构的图。
图11是用于说明本公开的实施方式3中的激光焊接时的接合结构的图。
图12是用于说明本公开的实施方式3中的激光焊接时的接合结构的图。
图13是用于说明以往的异种材接合的方式的图。
具体实施方式
(本公开的由来)
在实施方式的说明之前，简单地说明本公开的由来。
使用图13来说明以往的异种材的接合构件。为了确保铆接时及点焊时供异种材200的一部分发生变形而移动的空间，并且为了防止点焊时的电极400的位置偏离等所引起的异种材200的陷落等以抑制紧固力的下降，需要圆角(Radius)形状的倒角30、环状槽31等复杂的铆钉形状。这种情况下，铆钉51的形状需要精度且成为复杂的形状。因此，铆钉51的加工需要精密加工等且制造成本也升高。而且，由于是作为电阻焊的点焊，因此加压、通电、冷却、移动等花费时间，因此作业时间变长。另外，在点焊时，需要利用进行点焊的未图示的焊枪将接合构件100从两侧夹入，因此，接合构件100的设计自由度受到限制。
另外，当与相邻的铆钉过于接近时，点焊的电流产生分流而导致在进行了电阻焊的焊接部产生的焊接凝固的部分即熔核形成变得不充分。因此，需要不产生分流而能进行所希望的熔核形成的最小分离间距以上的接合间距。由此，存在无法以最小分离间距以下的接合间距配置铆钉，必要部位处的接合的刚性无法增加这样的课题。
本公开提供一种能够实现异种材接合且提高生产率的激光焊接或电弧焊、等离子弧焊用的简单的接合结构。
(实施方式1)
使用图1至图9对本实施方式进行说明。
图1及图2是用于说明接合构件、即作为本公开的第一同种系金属材的第一材料1、作为本公开的第二同种系金属材的第三材料3及异种材的第二材料2的接合结构的图。
图6是用于说明作为上板的第三材料3为圆形形状的结构的图。图7是用于说明作为上板的第三材料3为方形形状的结构的图。而且，图6及图7所示的I-I剖面对应于图1及图2的剖面位置。
图1中，在将材质为金属的第一材料1及第三材料3与作为异种材的材质的第二材料2接合时，第一材料1具有第一突起部8。而且，以第一材料1的第一突起部8插入到设置于第三材料3的第一贯通孔11及设置于第二材料2的第二贯通孔12的方式利用第一材料1与第三材料3夹入第二材料2。这里，第一贯通孔11是本公开的第一贯通部的一例，第二贯通孔12是本公开的第二贯通部的一例。
由于向第二材料2的第二贯通孔12及第三材料3的第一贯通孔11插入第一材料1的第一突起部8，因此，具有抑制相对于第一贯通孔11、第二贯通孔12的位置偏移的效果，具有能够通过目视来确认激光照射位置的记号及焊缝形成位置的妥当性的优点。
需要说明的是，将第一贯通部设成了第一贯通孔11，将第二贯通部设成了第二贯通孔12，但例如也可以为贯通槽。
另外，需要说明的是，同种系金属材是能够相互焊接的金属，不仅仅是相同的材质彼此，而且是铁系金属材彼此、非铁系金属材彼此等焊接接合性(换言之焊接的相容性)好的同种系的材料。具体而言，作为焊接时的材料的组合，例如，就第一材料1及第三材料3而言，是软钢与软钢、软钢与不锈钢、不锈钢与不锈钢、软钢与高强度钢(高抗拉钢)、高强度钢与不锈钢、高强度钢与高强度钢等铁系金属材。或者，例如是铝与铝、铝与铝合金、铝合金与铝合金等非铁金属。
另外，作为异种材的第二材料2是与作为同种系金属材的第一材料1及第三材料3不同材质的材料，是相对于同种系金属材难以焊接的材质。例如将作为同种系金属材的第一材料1及第三材料3都设为铁系金属的情况下，作为异种材的第二材料2是例如铜材或铝材等非铁系金属。而且，在将第一材料1及第三材料3设为金属材料的情况下，作为异种材的第二材料2是例如作为树脂材的CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics，碳纤维强化塑料)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等。
第一材料1及第三材料3的焊接部形状成为使第一材料1的第一突起部8与第三材料3的第一贯通孔11对合的配置。在第一材料1的第一突起部8插入到第二材料2的第二贯通孔12的状态下，将作为同种系金属材的第一突起部8与作为异种材的第二贯通孔12之间的间隙设为第一间隙6。另外，将作为同种系金属材的第一材料1的第一突起部8的外缘部与作为同种系金属材的第三材料3的第一贯通孔11之间的间隙设为第二间隙7。第二间隙7基本上小至能够将作为同种系金属材的第一突起部8插入到作为同种系金属材的第一贯通孔11这样的程度，但作为第二间隙7的余裕度，第二间隙7设置至同种系金属材的板厚的最大25％为止都是能够应对的。关于焊接状况，如图6所示，从板厚方向的上侧沿着第一材料1的第一突起部8的外缘部与第三材料3的第一贯通孔11的接合部分即圆状的部分照射激光4，其结果是，所形成的焊缝如图1所示那样成为焊接部10。
这里，板厚方向是指在焊接前的状态下与第一材料1、第二材料2及第三材料3的主面垂直的方向，在图1中是箭头所示的方向。
接着，使用图1对焊接时及焊接后的夹持异种材的同种系金属材彼此的第二间隙7进行说明。沿着作为同种系金属材的第一材料1的第一突起部8的外缘部与和第一突起部8成对且供第一突起部8插入的作为同种系金属材的第三材料3的第一贯通孔11的内缘部之间的对置部分即圆状的部分，照射激光4而进行对接焊接。在该焊接时形成焊接部10之际，同种系金属材的第一材料1及第三材料3熔融结合，作为熔融金属的焊接部10发生凝固收缩。因此，第一材料1的第一突起部8与第三材料3的第一贯通孔11之间的间隙即第二间隙7缩小，第一材料1与第三材料3被固定。该第二间隙7的大小为从板厚方向被照射激光的一侧的同种系金属材的板厚或者作为同种系金属材的第一材料1及第三材料3中的较薄的一方的板厚的最大25％以内的话，成为能不开孔等地进行焊接的距离(开孔是指由于焊接中的焊接金属的填充不足而在焊接部形成至少一个开口孔的现象)。该第一材料1及第三材料3中的较薄的一方的板厚的最大25％的设定是根据实验数据而导出的。
采用如下情况下的一例：在将作为同种系金属材的第一材料1及第三材料3设为软钢材、且将作为异种材的第二材料2设为作为树脂材料的PET材的组合中，在使它们上下重合的状态下，以3kW的激光输出从上侧沿着成为第一突起部8的外缘部与第三材料3的第一贯通孔11的接合部分的部位、换言之嵌合部位即圆状的部分进行了焊接。另外，将第一材料1的第一突起部8的外缘部与第三材料3的第一贯通孔11的接合部分、换言之嵌合部位即焊接线的尺寸设为例如φ10mm，以圆状进行了焊接。
接着，针对作为同种系金属材彼此的嵌合部位的间隙的、与同种系金属材的板厚相应的第二间隙7的余裕度进行叙述。例如在第一材料1及第三材料3的板厚t为0.8mm的情况下，第二间隙7在最大为0.2mm的范围内能不开孔地进行焊接(开孔是指由于焊接中的焊接金属的填充不足而在焊接部形成至少一个开口孔的现象)。当第二间隙7超过0.3mm时，接合部位即焊接线的一部分成为开孔状态，引起焊接不良。在板厚t为2.3mm的情况下，第二间隙7在最大为0.5mm～0.6mm的范围内能不开孔地进行焊接。当第二间隙7的板厚超过0.7mm时，焊接线的一部分成为开孔状态，引起焊接不良。
这里示出如下情况：在设为彼此相同的板厚时，即便与第一材料1及第三材料3的板厚的最大25％相当的熔融金属落入第一间隙6也能不开孔地进行接合。需要说明的是，在彼此为不同的板厚的情况下，即便与第一材料1及第三材料3的板厚中的至少较薄的一方的板厚的最大25％相当的焊接时的熔融金属落入第一间隙6也能不开孔地进行接合。当成为超过第一材料1及第三材料3中的至少较薄的一方的板厚的最大25％的第二间隙7时，第二间隙7的间隙变大，无法确保填埋该间隙所需的熔融金属量，因此，会产生一部分开孔这样的状态。
接着，使用图1，对焊接时及焊接后的作为同种系金属的第一材料1的第一突起部8与作为异种材的第二材料2的第二贯通孔12之间的间隙即第一间隙6进行说明。沿着成为第一材料1的第一突起部8的外缘部与第三材料3的第一贯通孔11的接合部分的部位即圆状的部分的焊接线照射激光4而进行焊接。在该焊接时形成焊接部10之际，作为同种系金属材的第一材料1及第三材料3熔融结合，作为熔融金属的焊接部10发生凝固收缩，因此，第一材料1的第一突起部8与第三材料3的第一贯通孔11之间的间隙即第二间隙7缩小地固定，能够将作为异种材的第二材料2在夹入的状态下进行固定。将第一材料1的突起部8(无孔)与第二材料2的第二贯通孔12之间的间隙设为第一间隙6。
从板厚方向朝第一材料1的第一突起部8与第三材料3的第一贯通孔11的接合部分照射激光4，通过从该第一材料1的第一突起部8与第三材料3的第一贯通孔11熔融结合的部分即焊接部10间接地传递的焊接热量输入，使作为异种材的第二材料2软化熔融。即，通过焊接时的作为第一同种系金属材的第一材料1的焊接热量输入，对作为异种材的第二材料的第二贯通孔12间接地输入热量而使其软化熔融。在这样的异种材的软化熔融中，作为同种系金属材的第一材料1的第一突起部8与作为异种材的第二材料2的第二贯通孔12之间的位置关系的间隙即第一间隙6是重要的。
在相对于第一贯通孔11而使与第一突起部8的外缘部之间的间隙即第一间隙6处于适当的范围内时，受到作为同种系金属材的第一材料1及第三材料3的焊接热量输入的热影响而熔融了的作为异种材的第二材料2向第一间隙6流入，还能够实现同种系金属材的第一材料1及第三材料3与异种材的第二材料2的第二贯通孔12的内表面之间的紧贴固定。
在作为同种系金属材的第一材料1的第一突起部8的外缘部与作为异种材的第二材料2的第二贯通孔12之间的间隙即第一间隙6较小的状态下，对同种系金属材的第一材料1的第一突起部8及第三材料3的第一贯通孔11进行焊接。在该焊接时，受到向同种系金属材的第一材料1与第三材料3的接合部分的焊接线照射激光4所引起的焊接时的焊接热量输入的间接的热影响而熔融了的作为异种材的第二材料2向第一材料1的第一突起部8的外缘部与第二材料2的第二贯通孔12之间的间隙即第一间隙6流入。在异种材为树脂等沸点低的材料的情况下，若由于第一间隙6的大小而使第一材料1的第一突起部8与第二材料2的第二贯通孔12过近时，会过于受到因向同种系金属材照射激光4而引起的焊接时的焊接热量输入的间接的热影响，导致异种材的树脂气化并喷出而有时引起焊接不良。因此，根据第一间隙6的大小而受到同种系金属材的第一材料1及第三材料3的焊接热量输入的热影响，作为异种材的第二材料2的第二贯通孔12的熔融状态发生变化。
被允许的第一间隙6的大小根据异种材的第二材料2的材质而不同，因此，是根据实验数据导出的。
作为其一例，图5示出实验数据的一例。
图5是表示对作为异种材的第二材料2的材质与第一间隙6之间的关系进行测定而得到的结果的图表。
图5是将作为异种材的第二材料2设为作为树脂材料的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材与CFRP(碳纤维强化塑料)材、作为非铁金属的A5000系的铝合金材的情况下的实验数据。
采用如下情况下的一例：将作为同种系金属的第一材料1及第三材料3设为板厚t为1.6mm的软钢材，在它们之间夹持作为树脂材料的一例的PET材、作为树脂材料之中的纤维强化树脂的一例的CFRP材、作为非铁金属材的一例的A5000系的铝合金材的各种材料中的任一种来作为板厚t为2.0mm的异种材的第二材料2，在使同种系金属材上下重合的状态下，以3kW的激光输出从板厚方向的上侧沿着第一材料1的第一突起部8与第三材料3的第一贯通孔11的接合部分的焊接线呈圆状地进行了焊接。另外，采用如下的表：成为同种系金属材的第一材料1的第一突起部8的外缘部与第三材料3的第一贯通孔11的接合部分的焊接线的部位为φ10mm，沿着该焊接线以圆状轨蹄从板厚方向照射激光4而进行了焊接，求出与该情况下的异种材的第二材料2的材质相应的第二贯通孔12的第一间隙6的适当范围。
例如，在为PET材的情况下，若第一间隙6为0.5mm以上，即，第一间隙6为作为异种材的第二材料2的板厚的25％以上，则不会使PET材发生气化而能够不开孔地进行焊接。当第一间隙6低于0.5mm时，即，当第一间隙6低于作为异种材的第二材料2的板厚的25％时，焊接线的一部分有时由于PET材的熔融、气化而成为开孔状态，引起焊接不良。
在为CFRP材的情况下，若第二间隙7为0.4mm以上，即，第一间隙6为作为异种材的第二材料2的板厚的20％以上，则不会使CFRP材发生气化而能够不开孔地进行焊接。当第二间隙7低于0.4mm时，即，当第一间隙6低于作为异种材的第二材料2的板厚的20％时，焊接线的一部分有时由于CFRP材的熔融、气化而成为开孔状态，引起焊接不良。
需要说明的是，为了向第二贯通孔12插入第一突起部8，第二贯通孔12的第一间隙6例如为大于0mm的、向第二贯通孔12插入第一突起部8时所需的大小以上即可。
在为非铁金属的A5000系的铝合金材的情况下，第一间隙6即便为向第二贯通孔12插入第一突起部8所需的大小，也能够不使A5000系的铝合金材发生气化而不开孔地进行焊接。
上述内容是示出因第二材料2的材质而引起的差异的一例的实验数据，但若为树脂材料，则存在与PET材几乎相同的趋势。另外，即便在树脂材料之中，若为CFRP材这样的纤维强化树脂，则也存在与CFRP材相同的趋势。
因此，根据第二材料2的树脂材料的融点、沸点等特性，焊接时所允许的第一间隙6的大小出现差异。
需要说明的是，关于异种材的第二贯通孔12与同种系材的第一突起部8之间的间隙即第一间隙6，在异种材为例如树脂材料的情况下大至2.0mm以上而过于分离，在异种材为CFRP的情况下大至1.5mm以上而过于分离，此时，异种材的第二材料2的第二贯通孔12难以受到焊接部10的焊接热量输入而不发生熔融，因此，异种材的第二材料2难以流动而紧贴固定于同种系金属材的第一材料1的第一突起部8的外周部侧，具有仅是通过同种系金属材的第一材料1与第三材料3而实现将异种材的第二材料2夹在其间的板厚方向上的固定的效果。
另外，若为非铁金属，则与A5000系的铝合金材同样地不会受到热影响，因此，即便是其他非铁金属也存在几乎相同的趋势，可以说不会受到第二材料2发生熔融而气化这种程度的热影响。
需要说明的是，也可以利用由未图示的夹紧固定的夹具、定位销或机械臂进行的支承定位的方式等，进行相对于同种系金属材的第一突起部8而插入的异种材的第二贯通孔12及第三材料3的第一贯通孔11的定位。
在本实施例中，对在第一材料1设置了第一突起部8的情况进行了说明，但如图2那样，在前端具有作为第三贯通部的第三贯通孔9的第一突起部8A的情况也同样，可以配置为相对于作为同种系金属材的第一突起部8A依次插入作为异种材的第二材料2的第二贯通孔12和第三材料3的第一贯通孔11，利用作为同种系金属材的第一材料1及第三材料3将异种材的第二材料2夹入。
另外，在图1及图2中，第一材料1的第一突起部(8、8A)的前端与第三材料3的第一贯通孔11的上表面为相同的高度，但也可以如图3至图4那样，使第一材料1的第一突起部(8、8A)的前端从第三材料3的第一贯通孔11的上表面突出。通过采用突出的结构，焊接时的散热性提高，能够扩大热容量，并且通过使激光4的照射角度变为倾斜方向而能够缓和焊接时向异种材的第二材料2的热传递。由此，被允许的第一间隙6的大小相对地缓和，因此，能够提高焊接结果的余裕度。具体而言，作为第一材料1的第一突起部8的前端从第三材料3的第一贯通孔11的上表面突出的突出长度15，设为3mm～5mm以上。由此，向第一突起部8的突起前端即突出的一侧的热容量增加，焊接时的散热性提高。此外，能够使激光4的照射角度容易朝向第一突起部8侧倾斜，能够起到缓和由于焊接时的焊接热量输入而向异种材的第二材料进行的热量输入这样的效果。在该情况下，不采用图3那样在第一材料1的前端不具有贯通孔的第一突起部8而采用图4那样在前端具有作为第三贯通部的第三贯通孔9的第一突起部8A时也是同样的。这样，通过依次重叠第一突起部8A、异种材的第二材料2的第二贯通孔12及同种系金属材的第三材料3的第一贯通孔11，由此将第一突起部8A的外缘相对于第一贯通孔11及第二贯通孔12插入。而且，也能够配置为利用同种系金属材的第一材料1及第三材料3将异种材的第二材料2夹入。
另外，图6示出呈圆状照射激光4的焊接方法，图7示出呈圆状照射激光4以外的实施例。图7是在同种系金属材的第一材料1及第三材料3与异种材的第二材料2的接合结构中，板厚方向上的作为上板的第三材料3的形状为方形形状的情况。在通过激光4的照射进行焊接时的焊接部位即焊接部10所要求的强度具有方向性的情况下，换言之在具有所需的接合强度分布的情况下，以沿着所需的接合强度高的方向的方式配置同种系金属材的第一材料1与第三材料3的突起部的接合部位的形状例如为方形形状的长条形状的长边侧(例如W1)，由此，与使用大的方形形状的正方形状的第一突起部8的情况相比，能够缩小面积。
图8示出用于进一步提高接合强度的实施例和容易进行定位的实施例。
图8所示的结构是为了提高接合时的抗拉强度而利用作为同种系金属材的第一材料1与弯折成台阶状的第三材料3夹入作为异种材的第二材料2的结构。是能够在与夹着异种材的第二材料2的同种系金属材的第一材料1的第一突起部8和第三材料3的第一贯通孔11的接合部位即焊接部10不同的接合部位即焊接部10A处进行直接接合的结构部件例。由此，在拉伸时，应力向焊接部10及焊接部10A分散。因此，能够抑制向焊接部10集中地施加应力。由此，能够提高接合结构的强度。
另外，在图8中，第三材料3兼具对第二材料2进行定位的功能。具体而言，构成为使作为异种材的第二材料2与弯折成台阶状的第三材料3的台阶部分抵接，利用第一材料1与第三材料3夹入第二材料2，由此能够容易地对第二材料2进行定位。
另外，本实施方式中的焊接方式记载为基于激光4的照射进行的激光焊接，但也可以为图9所示的使用电弧焊炬16的电弧焊或等离子弧焊(未图示)。
(实施方式2)
接着，使用图10对本实施方式2进行说明。与实施方式1重复的部分省略说明。与实施方式1的不同之处在于，在比第一材料1的第一突起部8与第三材料3的第一贯通孔11接合的部位(嵌合部位)偏靠和板厚方向正交的方向上的外侧的位置、或者比异种材的第二贯通孔12偏靠和板厚方向正交的方向上的外侧的位置，设置有沿同种系金属材的板厚方向贯穿的多个排出孔14或排出槽。排出孔14及排出槽是本公开的排出部的一例。
在异种材的第二材料2为融点、沸点低的树脂材料等的情况下，在由于焊接时的焊接热量输入使第二材料2发生熔融而流入到焊接部10时，有时发生气化而引起开孔等焊接不良。在这样的情况下，通过将该排出孔14设置于夹持异种材而接合固定的同种系金属材，从而具有如下优点：防止因激光4的照射而引起的熔融了的第二材料2在焊接时向焊接部10流入，促进熔融了的第二材料2向外部排出。
在本实施例中，将排出孔14设置在异种系金属材的第三材料3侧，但也可以在第一材料1侧设置排出孔14，还可以在两侧设置排出孔14。另外，也可以不设置排出孔14而设置例如长条的排出槽。
(实施方式3)
接着，使用图11及图12对本实施方式3进行说明。与实施方式1重复的部分省略说明。与实施方式1的不同之处在于，将成为上板的第三材料3的形状变更为在前端设置了作为第四贯通部的第四贯通孔17的第二突起部13。
图11所示的本实施方式的接合结构具备在一方的第一材料1设置有第一突起部8、且在另一方的第三材料3具有第二突起部13的能够相互焊接的多个同种系金属材，其中，该第二突起部13在突起的前端设置有比第一突起部8的直径或宽度大且与第一突起部8成对的第四贯通孔17。此外，本实施方式的接合结构是具备异种材的第二材料2的接合结构，其中，该异种材的第二材料2相对于该同种系金属材难以焊接，并且设置有比第二突起部13的直径或宽度大而形成径向或宽度方向上的规定的第一间隙6的第二贯通孔12。向第二材料2的第二贯通孔12插入第三材料3的第二突起部13的外缘且将第一材料的第一突起部8的外缘向第三材料3的第四贯通孔17的内缘插入，从而利用同种系金属材的第一材料1及第三材料3来夹持异种材的第二材料2，从板厚方向对同种系金属材中的一方的第一突起部8与另一方的第二突起部13的接合部分的嵌合部位进行焊接，使同种系金属材相互熔融结合而对异种材进行压缩固定，由此，将同种系金属材的第一材料1及第三材料3与异种材的第二材料2固定。
另外，图12所示的本实施方式的接合结构具备在一方的第一材料1具有在前端设有第三贯通孔9的第一突起部8A、且在另一方的第三材料3具有第二突起部13的能够相互焊接的多个同种系金属材。另外，本实施方式的接合结构是具备异种材的第二材料2的接合结构，其中，该异种材的第二材料2相对于该同种系金属材难以焊接，并且设置有比第一突起部8A的外缘的直径或宽度大而形成第一间隙6的第二贯通孔12。
向第二材料2的第二贯通部12插入第一材料1的第一突起部8A的外缘，且向第一材料1的第一突起部8A的第三贯通孔9插入比第三贯通孔9小的第二材料2的第二突起部13的外缘以向第二材料2的第二贯通孔12间接地插入第三材料3的第二突起部13的外缘，从而利用同种系金属材的第一材料1及第三材料3来夹持异种材的第二材料2，从板厚方向对同种系金属材中的一方的第一材料1的第一突起部8A与另一方的第三材料3的第二突起部13的接合部分的嵌合部位进行焊接，使同种系金属材相互熔融结合而对异种材进行压缩固定。由此，将同种系金属材的第一材料1及第三材料3与异种材的第二材料2固定。
另外，从板厚方向的上板侧及/或下板侧中的至少单侧起，使同种系金属材的第一材料1的第一突起部8的外缘部与第三材料3的在突起的前端具有第四贯通孔17的第二突起部13的内缘部的接合部分的嵌合部位相互熔融结合，或者使同种系金属材的第一材料1的第一突起部8的内缘部与第三材料3的第二突起部13的外缘部的接合部分的嵌合部位相互熔融结合。在该情况下，优选照射激光4而贯穿的这样的锁孔式焊接。而且，该接合结构是被夹在中间的异种材的第二材料2相对于同种系金属材的第一材料1及第三材料3而固定，由此对异种材与同种金属材进行固定的接合结构。由此，能够抑制焊接时的焊接热量输入对夹在中间的异种材的第二材料2造成的热影响而稳定地进行焊接。
另外，通过构成为从板厚方向两侧、换言之从上下方向的两侧都能够对在板厚方向上重叠的作为上板的第三材料3与作为下板的第一材料1进行焊接，能够进一步提高接合强度。
需要说明的是，只要在强度上不存在问题，则不从作为板厚方向的上下方向进行焊接而从任一单侧进行焊接也是没有问题的。
需要说明的是，也可以是，将同种系金属材的、作为上板的第三材料3与作为下板的第一材料1上下调换，将作为异种材的第二材料2夹在中间，从板厚方向的至少任一单侧朝向第一材料1与第三材料3的接合部分的嵌合部位照射激光4，对同种系金属材与异种材进行接合固定。
(总结)
作为以往的异材接合用构件的铆钉为了在铆接时及点焊时确保供异种材的一部分发生变形而移动的空间并防止点焊时的电极的位置偏移等所引起的异种材的陷落等来抑制紧固力的下降，需要圆角形状的倒角、环状槽等复杂的铆钉形状。
在该情况下，铆钉形状需要精度并成为复杂的形状。因此，铆钉的加工需要精密加工，制造成本也升高。另外，由于是点焊，因此，加压、通电、冷却、移动等花费时间，因此生产率低，而且需要从两侧夹入，因此接合构件的设计自由度受到限制。而且，与相邻的铆钉过近时，会产生点焊的电流的分流，导致在进行了电阻焊的焊接部产生的焊接凝固的部分即熔核形成变得不充分。因此，需要能进行所希望的熔核形成的最小限度以上的接合间距的间隔。因而，存在无法增加必要部位处的接合刚性的课题。通过本公开，能够解决以往的课题。
如以上那样，实施方式的接合结构具备：第一同种系金属材，其具有第一突起部8；第二同种系金属材，其设置有比第一突起部8的直径或宽度大且与第一突起部8成对的第一贯通孔11，能够与第一同种系金属材相互焊接；以及异种材，其相对于第一同种系金属材及第二同种系金属材难以焊接，并且设置有比第一突起部8的直径或宽度大且在径向或宽度方向上形成第一间隙6的第二贯通孔12。第一同种系金属材的第一突起部8向形成与异种材的材质相应的第一间隙6的异种材的第二贯通孔12插入，进而向第二同种系金属材的第一贯通孔11插入，异种材由第一同种系金属材与第二同种系金属材夹持。对第一同种系金属材的第一突起部8的外缘部与第二同种系金属材的第一贯通孔11的内缘部进行焊接，使第一同种系金属材与第二同种系金属材相互熔融结合而对异种材进行压缩固定，由此第一同种系金属材及第二同种系金属材与异种材被固定。
当使用该接合结构时，不再需要复杂且需要精度的结构部件。而且，不是点焊而使用激光焊接，因此包含焊接在内的作业时间相对于点焊能够缩短为约25％，生产率显著提高。另外，也能够增加必要部位处的刚性，扩大设计自由度。
在上述的接合结构中也可以是，在异种材由第一同种系金属材与第二同种系金属材夹持的状态下，第一突起部8的前端相对于第一贯通孔11突出，使第一同种系金属材与第二同种系金属材熔融结合。
另外，在上述的接合结构中也可以是，在第一突起部8A的前端设置有第三贯通孔9。
或者，实施方式的接合结构具备：第一同种系金属材，其具有第一突起部8；第二同种系金属材，其具有第二突起部13，在第二突起部13的前端设置有比第一突起部8的直径或宽度大且与第一突起部8成对的第四贯通孔17，该第二同种系金属材能够与第一同种系金属材相互焊接；以及异种材，其相对于第一同种系金属材及第二同种系金属材难以焊接，并且设置有比第二突起部13的直径或宽度大且在径向或宽度方向上形成第一间隙6的第二贯通孔12。第二突起部13的外缘向异种材的第二贯通孔12插入，第一同种系金属材的第一突起部8的外缘向第四贯通孔17的内缘插入，异种材由第一同种系金属材与第二同种系金属材夹持。从板厚方向对第一同种系金属材的第一突起部8与第二突起部13的接合部分的嵌合部位进行焊接，使第一同种系金属材与第二同种系金属材相互熔融结合而对异种材进行压缩固定，由此，第一同种系金属材及第二同种系金属材与异种材被固定。
或者，实施方式的接合结构具备：第一同种系金属材，其具有在前端设有第三贯通孔9的第一突起部8A；第二同种系金属材，其具有第二突起部13，且能够与第一同种系金属材相互焊接；以及异种材，其相对于第一同种系金属材及第二同种系金属材难以焊接，并且设置有比第一突起部8A的外缘的直径或宽度大且形成第一间隙6的第二贯通孔12。第一突起部8A的外缘向第二贯通部12插入，第二突起部13的外缘向第二贯通孔12间接地插入，向第一突起部8A的第三贯通孔9插入比第三贯通孔9小的第二突起部13的外缘，异种材由第一同种系金属材与第二同种系金属材夹持。从板厚方向对第一同种系金属材的第一突起部8A与第二突起部13的接合部分的嵌合部位进行焊接，使第一同种系金属材与第二同种系金属材相互熔融结合而对异种材进行压缩固定，由此，第一同种系金属材及第二同种系金属材与异种材被固定。
也可以是，异种材的第二贯通孔12以能够紧贴固定于第一突起部8或第二突起部13的外周侧的方式流动。
也可以是，在与异种材的第二贯通孔12的外侧对应的位置，在夹持异种材的第一同种系金属材及第二同种系金属材中的至少一方设置有沿板厚方向贯穿的排出孔14。
将第一同种系金属材与第二同种系金属材相互焊接而熔融接合的焊接的焊接方式也可以是激光焊接、电弧焊、等离子弧焊中的至少一种。
工业实用性
本公开的接合结构在异材接合时，能够以简单的结构大幅缩短生产节拍时间，能够增加必要部位处的刚性。而且，作为扩宽接合构件的设计自由度的接合结构在产业上是有用的。
附图标记说明
1 第一材料(第一同种系金属材)
2 第二材料(异种材)
3 第三材料(第二同种系金属材)
4 激光
6 第一间隙
7 第二间隙
8、8A 第一突起部
9 第三贯通孔(第三贯通部)
10、10A 焊接部
11 第一贯通孔(第一贯通部)
12 第二贯通孔(第二贯通部)
13 第二突起部
14 排出孔(排出部)
15 突出长度
16 电弧焊炬
17 第四贯通孔(第四贯通部)
Claims (6)
1.一种接合结构，其具备：
第一同种系金属材，其具有第一突起部；
第二同种系金属材，其设置有比所述第一突起部的直径或宽度大且与所述第一突起部成对的第一贯通部，所述第二同种系金属材能够与所述第一同种系金属材相互焊接；以及
异种材，其相对于所述第一同种系金属材及所述第二同种系金属材难以焊接，并且设置有比所述第一突起部的直径或宽度大且在径向或宽度方向上形成第一间隙的第二贯通部，
所述接合结构的特征在于，
所述第一同种系金属材的所述第一突起部向形成与所述异种材的材质相应的所述第一间隙的所述异种材的所述第二贯通部插入，进而向所述第二同种系金属材的所述第一贯通部插入，所述异种材由所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材夹持，
对所述第一同种系金属材的所述第一突起部的外缘部与所述第二同种系金属材的所述第一贯通部的内缘部进行焊接，使所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材相互熔融结合而对所述异种材进行压缩固定，由此，所述第一同种系金属材及所述第二同种系金属材与所述异种材被固定，
所述异种材的第二贯通部以能够紧贴固定于所述第一突起部的外周侧的方式流动，
在与所述异种材的第二贯通部的外侧对应的位置，在夹持所述异种材的所述第一同种系金属材及所述第二同种系金属材中的至少一方设置有沿板厚方向贯穿的排出部。
2.根据权利要求1所述的接合结构，其中，
在所述异种材由所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材夹持的状态下，
所述第一突起部的前端相对于所述第一贯通部突出，使所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材熔融结合。
3.根据权利要求1或2所述的接合结构，其中，
在所述第一突起部的前端设置有第三贯通部。
4.一种接合结构，其具备：
第一同种系金属材，其具有第一突起部；
第二同种系金属材，其具有第二突起部，在第二突起部的前端设置有比所述第一突起部的直径或宽度大且与所述第一突起部成对的第四贯通部，所述第二同种系金属材能够与所述第一同种系金属材相互焊接；以及
异种材，其相对于所述第一同种系金属材及所述第二同种系金属材难以焊接，并且设置有比所述第二突起部的直径或宽度大且在径向或宽度方向上形成第一间隙的第二贯通部，
所述接合结构的特征在于，
所述第二突起部的外缘向所述异种材的所述第二贯通部插入，所述第一同种系金属材的所述第一突起部的外缘向所述第四贯通部的内缘插入，所述异种材由所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材夹持，
从板厚方向对所述第一同种系金属材的所述第一突起部与所述第二突起部的接合部分的嵌合部位进行焊接，使所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材相互熔融结合而对所述异种材进行压缩固定，由此，所述第一同种系金属材及所述第二同种系金属材与所述异种材被固定，
所述异种材的第二贯通部以能够紧贴固定于所述第二突起部的外周侧的方式流动，
在与所述异种材的第二贯通部的外侧对应的位置，在夹持所述异种材的所述第一同种系金属材及所述第二同种系金属材中的至少一方设置有沿板厚方向贯穿的排出部。
5.一种接合结构，其具备：
第一同种系金属材，其具有在前端设有第三贯通部的第一突起部；
第二同种系金属材，其具有第二突起部，且能够与所述第一同种系金属材相互焊接；以及
异种材，其相对于所述第一同种系金属材及所述第二同种系金属材难以焊接，并且设置有比所述第一突起部的外缘的直径或宽度大且形成第一间隙的第二贯通部，
所述接合结构的特征在于，
所述第一突起部的外缘向所述第二贯通部插入，
所述第二突起部的外缘向所述第二贯通部间接地插入，向所述第一突起部的所述第三贯通部插入比所述第三贯通部小的第二突起部的外缘，所述异种材由所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材夹持，
从板厚方向对所述第一同种系金属材的所述第一突起部与所述第二突起部的接合部分的嵌合部位进行焊接，使所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材相互熔融结合而对所述异种材进行压缩固定，由此，所述第一同种系金属材及所述第二同种系金属材与所述异种材被固定，
所述异种材的第二贯通部以能够紧贴固定于所述第一突起部的外周侧的方式流动，
在与所述异种材的第二贯通部的外侧对应的位置，在夹持所述异种材的所述第一同种系金属材及所述第二同种系金属材中的至少一方设置有沿板厚方向贯穿的排出部。
6.根据权利要求1或4或5所述的接合结构，其中，
将所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材相互焊接而熔融接合的所述焊接的焊接方式是激光焊接、电弧焊、等离子弧焊中的至少一种。
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