CN109070269A - 接合结构 - Google Patents

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Abstract

本公开的接合结构具备：第一同种系金属材；第二同种系金属材，其能够与第一同种系金属材相互焊接；以及异种材，其设有贯通部，夹持在第一同种系金属材与第二同种系金属材之间，相对于第一同种系金属材及第二同种系金属材难以焊接。在激光朝向贯通部照射的照射区域中的板厚方向上，位于被照射激光的一侧的第一同种系金属材的照射区域中的板厚是与在焊接前的状态下存在的照射区域中的板厚方向上的间隙即第一间隙对应的规定的厚度。第一同种系金属材与第二同种系金属材经由贯通部相互熔融结合而将异种材压缩固定，由此异种材与第一同种系金属材及第二同种系金属材被固定。

Description

接合结构
技术领域
本公开涉及以激光为热源并利用同种系金属材将一种类以上的异种材夹持的接合结构。
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，由此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。
以往作为针对异种材的接合用构件，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；第二同种系金属材，其能够与第一同种系金属材相互焊接；以及异种材，其设有贯通部，夹持在第一同种系金属材与第二同种系金属材之间，相对于第一同种系金属材及第二同种系金属材难以焊接。在激光朝向贯通部照射的照射区域中的板厚方向上，位于被照射激光的一侧的第一同种系金属材的照射区域中的板厚是与在焊接前的状态下存在的照射区域中的板厚方向上的间隙即第一间隙对应的规定的厚度。第一同种系金属材与第二同种系金属材经由贯通部相互熔融结合而将异种材压缩固定，由此异种材与第一同种系金属材及第二同种系金属材被固定。
附图说明
图1是用于说明本公开的实施方式1的接合结构的图。
图2A是用于说明本公开的实施方式1的激光焊接时的接合状况的图。
图2B是用于说明本公开的实施方式1的激光焊接时的接合状况的图。
图2C是用于说明本公开的实施方式1的激光焊接时的接合状况的图。
图3是表示对本公开的实施方式1的被照射激光7的照射区域中的第一材料1的板厚与第二材料2的板厚(相当于第一间隙11)及板厚方向上的间隙即第一间隙11之间的关系进行测定而得到的图表的图。
图4是用于说明本公开的实施方式1的接合结构的实施例的图。
图5A是用于说明本公开的实施方式1的接合结构的实施例的图。
图5B是用于说明本公开的实施方式1的接合结构的实施例的图。
图6是表示对本公开的实施方式2中的作为异种材的第二材料2的材质与第二间隙5的关系进行测定而得到的图表的图。
图7是用于说明本公开的实施方式3的接合结构的图。
图8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8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。而且，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进行异种材接合并提高生产率的激光焊接用的简单的接合结构。
(实施方式1)
关于本实施方式，使用图1～图5B进行说明。
图1是用于说明实施方式1的接合结构的图。图2A～图2C是表示实施方式1的激光焊接时的接合状况的图。
在此，图2A是用于说明作为上板的第一材料1为圆形形状的结构的情况的图。图2B是用于说明作为上板的第一材料1为椭圆状等圆形形状的结构的情况的图。图2C是用于说明作为上板的第一材料1为方形形状的结构的情况的图。并且，图2A～图2C所示的I-I截面对应于图1的截面位置。
图1示出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，通过第三材料3和第一材料1将第二材料2夹入的配置。第一材料1与第三材料3为同种系的金属材。第一材料1、第二材料2及第三材料3是厚度大致均匀的板状的材料。
在此，对第二材料2预先实施作为本公开的贯通部的一例的贯通孔4的加工。因此，在第一材料1与第三材料3之间，在贯通孔4的位置存在间隙。在第一材料1及第三材料3上，在夹入了第二材料2的状态下与贯通孔4对应的位置处未特别实施例如孔、突起、台阶等的加工。因此，第二材料2的板厚大致等于第一材料1与第三材料3的板厚方向上的间隙即第一间隙11。需要说明的是，在本实施方式中，将贯通部设为贯通孔4，但也可以为例如贯通槽。
在此，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中是箭头表示的方向。
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材。
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。
焊接状况如图2A所示，将激光7从第一材料1的板厚方向的上侧朝向作为激光7的可照射范围(可接合范围)的第二材料2的贯通孔4(参照图1)的内侧呈圆状地照射。其结果是，形成的焊缝如图1所示成为焊接部8。这样，在将激光7向第一材料1照射的情况下，第一材料1相当于本公开的第一同种系金属材，第三材料3相当于本公开的第二同种系金属材。
接下来，关于焊接时及焊接后的接合状况，使用图1进行说明。如果将激光7向第一材料1及第三材料3的位于贯通孔4的内侧的激光7的照射区域呈圆状地照射来进行焊接，则在形成焊接部8时，在第一材料1及第三材料3的焊接时的焊接部8，熔融金属凝固收缩。并且，对于在第一材料1与第三材料3之间夹持的作为异种材的第二材料2，产生使作为同种系金属材的第一材料1与第三材料3的、激光7的照射区域中的板厚方向上的间隙即相当于第二材料2的板厚的第一间隙11缩小那样的压缩力6。
将该第一间隙11即第二材料2的板厚相对于被照射激光7一侧的作为上板的第一材料1或被照射激光7一侧的作为下板的第三材料3的在激光7的照射区域中的板厚而设定为6％以上且40％以下时，焊接部8的凝固收缩成为由第一材料1与第三材料3夹持第二材料2的压缩力6，能够将第二材料2压接固定。
相对于被照射激光7一侧的第一材料1或第三材料3的板厚而言将相当于第一间隙11的第二材料2的板厚设为6％以上且40％以下的设定是根据实验数据而导出的。该实验数据的一例如图3所示。图3是对从板厚方向照射激光7一侧的作为上板的第一材料1的板厚与夹在同种系金属材的第一材料1和第三材料3之间的作为异种材的第二材料2及作为第一间隙11的第二材料2的板厚之间的关系进行测定而得到的图表。
图3是对本公开的实施方式的被照射激光7的照射区域中的第一材料1的板厚与第二材料2的板厚(相当于第一间隙11)及板厚方向上的间隙即第一间隙11之间的关系进行测定而得到的图表。
在将作为同种系金属的第一材料1及第三材料3分别设为软钢材并将作为异种材的第二材料2设为树脂材料即PET材的组合中，相对于第三材料3而在上侧配置第一材料1。并且，在它们之间夹持第二材料并沿上下方向重合的状态下，以3kW的激光输出，从板厚方向的上侧朝向第二材料2的贯通孔4的内侧即被照射激光7的照射区域呈圆状地照射激光7进行焊接，图3示出这种情况下的一例。
例如，第二材料2的贯通孔4为φ12mm，以比作为第二材料2的贯通部的贯通孔4的直径或宽度小规定的距离的方式，将作为从板厚方向照射的激光7的照射区域的焊接部8的焊缝的外尺寸设为比第二材料2的贯通孔4小的φ8mm的圆状而进行了焊接。
例如，在第一材料1的板厚为0.8mm的情况下，由焊接部8的熔融金属的凝固收缩作用产生的作为压缩固定的压接固定能够进行至第一材料1与第三材料3的板厚方向上的间隙即第一间隙11所相当的第二材料2的板厚为0.1～0.3mm为止。当第二材料2的板厚超过0.3mm地增大时，焊接线的一部分成为开孔状态，引起焊接不良。由此，成为第一材料1的板厚的13％至38％是有效范围。
另外，在第一材料1的板厚为1.6mm的情况下，由焊接部8的熔融金属的凝固收缩作用产生的压接固定能够进行至第二材料2的板厚为0.1～0.5mm为止。当第二材料2的板厚超过0.5mm地增大时，焊接线的一部分成为开孔状态，引起焊接不良。由此，与被照射激光7一侧的作为同种系金属材的第一材料1的板厚对应的作为异种材的第二材料2的板厚的规定的范围成为能够基于焊接进行压缩固定的范围。
换言之，这表示与第一材料1的板厚的最大值的30％～40％相当的熔融金属落入贯通孔4的内侧而能够不开孔地进行接合的情况。当超过第一材料1的板厚的最大值的30％～40％时，无法确保为了填埋贯通孔4的内侧所需的熔融金属量，因此会产生一部分开孔这样的状态。
反之，作为板厚方向上的间隙即第一间隙11的第二材料2的板厚小于0.1mm时，被照射激光7的第一材料1与第三材料3的间隙过小，作为同种系金属材的第一材料1与第三材料3相互熔融结合而对作为异种材的第二材料2的压缩固定的压缩力6不足。
这样，板厚方向上的间隙即第一间隙11在能够确保焊接时的熔融金属量的范围内、换言之在不产生开孔的范围内越大，则由于激光7的照射而引起的焊接时的焊接部8的熔融金属的凝固收缩越是增大，第一材料1与第三材料3夹持第二材料2的作为固定力的压缩力6越是增大。
在本实施例中，作为激光照射方向，设为从第一材料1侧照射激光7，但是只要将作为第二材料2的板厚的第一间隙11设定为被照射激光7一侧的第一材料1或第三材料3的板厚的6％～40％，在焊接时就能够确保第一间隙11所需的熔融金属量，焊接部8的凝固收缩能够使第一材料1与第三材料3夹持第二材料2并进行压缩固定。需要说明的是，将激光照射方向例如设为下侧而非上侧，从第三材料3侧照射激光7也没有问题。这种情况下，本公开的第一同种系金属材相当于第三材料3，本公开的第二同种系金属材相当于第一材料1。
另外，第一材料1与第三材料3的材质为同种系金属材，且分别记为软钢材，但只要是能够焊接并能得到接合强度的作为同种系金属材的材质即可，即使材质不同也没有问题。例如，作为同种系金属材的第一材料1及第三材料3是作为铁系金属材的软钢材彼此、不锈钢彼此、高强度钢彼此等、或者软钢与高强度钢(高抗拉钢)、高强度钢与不锈钢等的组合、或者作为非铁金属材的铝彼此、铝合金彼此、铝与铝合金等的组合，是能够进行激光接合的材质。
反之，关于作为异种材的第二材料2，激光的吸收率低且难以进行激光接合的铜、各种树脂材料或与第一材料1及第三材料3的焊接接合性的相容性差的材质(例如，在第一材料1及第三材料3分别为软钢材的情况下第二材料2为铝材的组合。或者也存在其相反的组合(第一材料1及第三材料3为铝材而第二材料2为软钢材)的情况)是合适的。
需要说明的是，在被照射激光7的照射区域中，由第一材料1与第三材料3夹持的第二材料2的板厚相对于被照射激光7一侧的作为同种系金属材的第一材料1或第三材料3的板厚为6％以上且40％以下这样的范围是能够基于焊接进行压缩固定的范围。相对于此，以作为异种材的第二材料2的板厚为基准而换种说法的话，被照射激光7一侧的板厚即作为同种系金属材的第一材料1或第三材料3的板厚是与异种材的板厚对应或者与板厚方向上的间隙即第一间隙11对应的规定的厚度，是作为异种材的第二材料2的板厚或第一间隙11的250％以上且1600％以下的厚度，在这种厚度范围下进行焊接的话成为能够进行压缩固定的范围。由此，能够将同种系金属材的第一材料1与第三材料相互熔融结合而对异种材的第二材料2进行压缩固定。
<实施例>
图4示出将作为异种材的第二材料2和作为与第二材料2不同的异种材的第四材料10在第一材料1与第三材料3之间夹持并接合的实施例。通过同种系金属材彼此的第一材料1及第三材料3进行夹持，将其间夹持的第二材料2与第四材料10的板厚的合计设为第一间隙11时，在该第一间隙11的大小适当的状态下实施激光焊接。
例如在被照射激光7的照射区域中，第一间隙11的距离设定为作为上板的第一材料1的板厚的6％以上且40％以下。于是，能够使用由第一材料1及第三材料3的焊接部8的熔融金属的凝固收缩作用产生的压缩力6而通过第一材料1及第三材料3将第二材料2压接固定。特别是在两种不同的异种材即第二材料2和第四材料10为PET材等树脂材或CFRP等非金属材的情况下，激光7的透射率多数情况下居高，难以直接将异种材彼此接合，因此本实施例是有效的。
另外，作为第一材料1的形状，在图2B及图2C中示出图2A的圆状的焊接以外的实施例。图2B在从上方观察时，作为焊接形状的未图示的激光7的扫描的轨迹为椭圆状。如图2B所示，第二材料2及第三材料3的宽度W2比图2A所示的宽度W1大，在基于激光7的照射进行焊接时的焊接部8所要求的强度具有方向性的情况下，只要沿着强度高的方向将第一材料1的椭圆的长边方向配置为第二材料2及第三材料3的宽度W2的方向即可。由此，能够不使第一材料1为大的圆状而减小面积。
另外，通过如图2C那样使焊接形状为直线状，能够使例如第一材料1不为大的圆状而为长方形状。由此，能够缩小第一材料1的面积。而且，通过使激光7的扫描的轨迹为一个以上的直线状，与呈圆状或椭圆状地在多处进行焊接相比，激光7的扫描变得简单，能够实现短时间内的焊接。
另外，用于进一步提高强度的实施例或使定位容易的实施例如图5A及图5B所示。
在图5A中，第一材料1在将第三材料3与第二材料2接合时，兼具将第二材料2定位的功能。具体而言，通过如下结构而能够容易地将第二材料2定位：使作为异种材的第二材料2与折弯成台阶状的第一材料1的台阶部分抵接，利用第一材料1和第三材料3将第二材料2夹入。
另外，图5A所示的接合结构是提高接合部的抗拉强度的接合结构。具体而言，是在焊接部8处将第一材料1经由第二材料2而与第三材料3接合、且在与焊接部8不同的焊接部8a处将第一材料1不经由第二材料而与第三材料直接接合的接合结构(双支承)。由此，在对第三材料3施加了由第二材料2的拉拽及扭转等产生的外力时，应力向焊接部8和焊接部8a分散。因此，能够抑制应力集中地作用于经由第二材料2而接合的第一材料1与第三材料3的焊接部8的情况。由此，作为接合结构整体，能够提高同种系金属材与异种材的接合的强度。
另外，可以如图5B那样，将第三材料3折回，由此，不使用第一材料1，使夹持第二材料2的第一材料1的上板的功能包含于第三材料3，成为不需要第一材料1的一体化结构。并且，通过设为使第二材料2压靠于第三材料3的折弯侧的结构(折回)而使第二材料2的定位变得容易。
在此，在图5B中，本公开的第一同种系金属材相当于将第三材料3折回而形成的上板部分，本公开的第二同种系金属材相当于将第三材料3折回而形成的下板部分。即，本公开的第一同种系金属材与第三同种系金属材在焊接前的状态下可以为一体。
如以上所述，本实施方式的基于激光7进行焊接的接合结构具备：第一同种系金属材；能够与第一同种系金属材相互焊接的第二同种系金属材；设有作为贯通部的一例的贯通孔4，夹持在第一同种系金属材与第二同种系金属材之间，且相对于第一同种系金属材及第二同种系金属材难以焊接的异种材。在将激光7朝向贯通部照射的照射区域中的板厚方向上，位于被照射激光7的一侧的第一同种系金属材的照射区域中的板厚是与异种材对应的规定的厚度。第一同种系金属材与第二同种系金属材经由贯通孔4相互熔融结合而将异种材压缩固定，由此将异种材与第一同种系金属材及第二同种系金属材固定。
由此，将同种系金属材的第一材料1与第三材料相互熔融结合而能够将异种材的第二材料2压缩固定。
(实施方式2)
接下来，关于本实施方式2，使用图1及图6进行说明。
在该接合结构中，激光7从板厚方向照射的区域相对于第二材料2的贯通孔4的端部具有规定的距离，且该接合结构具有作为第二材料2的贯通孔4的端部与焊接部8的外尺寸的距离的第二间隙5。
需要说明的是，焊接部8的外尺寸是与激光7的照射区域的外尺寸相当的大小。
在此，在利用从被照射激光7并熔融的焊接部8传递的焊接热量输入而将第二材料2时，第二材料2与第二间隙5的位置关系是重要的。
若相对于贯通孔4而将第二间隙5的距离设置在适当的范围内，则作为异种材的第二材料2间接地受到因激光7的照射而向作为同种系金属材的第一材料1及第三材料3的焊接部8输入的焊接热量的热影响。然后，软化并熔融的异种材的第二材料2稳定地流入第二材料2的贯通孔4与焊接部8的外缘之间的间隙即第二间隙5。即，作为异种材的第二材料2由于激光7焊接时的作为第一同种系金属材的第一材料1的焊接热量输入而被间接地输入热量并熔融。并且，作为异种材的第二材料2能够向作为第一同种系金属材的第一材料1与作为第二同种系金属的第三材料相互熔融接合而成的焊接部8的外缘流动而紧贴固定于该外缘。由此，不仅是由焊接部8的凝固收缩作用产生的压缩固定的效果，而且还能够进行第一材料1及第三材料3与第二材料2的表面的紧贴接合。
若在相对于第二材料2的贯通孔4而言该贯通孔4与激光7从板厚方向照射所形成的焊接部8的外缘之间的间隙即第二间隙5的距离过近的状态下进行焊接，则第二材料2的贯通孔4会直接或间接地受到由激光7的照射产生的焊接部8的焊接热量输入的热影响。
由此，熔融的第二材料2流入第一材料1及第三材料3之间的焊接时的焊接部8的间隙，在第二材料2为树脂等沸点低的材料时，存在作为异种材的第二材料2的树脂材料气化并喷出而引起焊接不良的情况。另一方面，当相对于贯通孔4而言第二间隙5的距离过于分离时，第二材料2未熔融，因此成为仅存在基于凝固收缩作用的压缩固定的效果。
在此，第一材料1及第三材料3的基于热影响的熔融状态与第二间隙5的关系根据第二材料2的材质而变化。
作为其一例，图6示出实验数据的一例。图6是对第二材料2的材质与第二间隙5的关系进行测定而得到的测定结果。
图6是对本公开的实施方式的作为异种材的第二材料2的材质与第二间隙5的关系进行测定而得到的图表。
是第二材料2为树脂材料的一例即PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材和CFRP(CarbonFiber Reinforced Plastics，碳纤维强化塑料)材、作为非铁金属的A5000系的铝合金材时的实验数据。
是第一材料1及第三材料3为软钢材且板厚设为1.6mm，在它们之间使0.4mm的板厚的作为异种材的第二材料2的各种材料的任一种上下重合的状态下，以激光输出3kW呈圆状地进行焊接时的一例。此外，第二材料2的贯通孔4为φ12mm，进行了圆状的激光焊接。此时，第一间隙11为0.4mm，与第二材料2的板厚相等。
在第二材料2为作为树脂材料的PET材的情况下，只要第二间隙5为0.8mm以上，即，第二间隙5相对于第一间隙11为200％以上，则即使受到激光7对第一材料1及第三材料3进行焊接所产生的焊接热量输入的热影响，也不会产生熔融的第二材料2流入第一材料1及第三材料3之间的焊接部8的间隙而引起接合不良这样的状况，能够进行压缩固定。
然而，如果第二间隙5低于0.8mm，即，第二间隙5相对于第一间隙11低于200％，作为激光7的照射范围的焊接部8的外周与第二材料2的贯通孔4过近，则会受到第一材料1及第三材料3的焊接所产生的热影响而导致熔融的第二材料2向第一材料1及第三材料3之间的焊接时的焊接部8流入，气化并喷出而引起焊接不良。
在为树脂材料之中的作为纤维强化树脂的一例的CFRP材的情况下，只要第二间隙5为0.6mm以上，即，第二间隙5相对于第一间隙11为150％以上，则即使受到激光7对第一材料1及第三材料3进行焊接所产生的热影响，也不会产生熔融的第二材料2流入第一材料1及第三材料3之间的焊接部8而引起接合不良这样的状况，能够进行第二材料2的压缩固定。
然而，如果第二间隙5低于0.6mm，即，第二间隙5相对于第一间隙11低于150％，作为激光7的照射范围的焊接部8的外周与第二材料2的贯通孔4过近，则受到第一材料1及第三材料3的焊接的热影响而使第二材料2熔融并流入第一材料1及第三材料3之间的焊接时的焊接部8，气化并喷出而可能引起焊接不良。如以上所述，根据夹持在同种系金属材之间的作为异种材的第二材料2的树脂材料的熔点或沸点等特性，焊接时的容许的第二间隙5的大小存在差异。
需要说明的是，在第二材料2是作为非铁金属的一例的A5000系的铝合金材的情况下，只要第二间隙5为0.5mm以上，即，第二间隙5相对于第一间隙11为125％以上，则即使受到第一材料1及第三材料3的焊接的热影响，也不会产生第二材料2熔融并流入第一材料1及第三材料3之间的焊接时的焊接部8的间隙而引起接合不良这样的状况，能够进行压缩固定。
然而，如果第二间隙5低于0.5mm，即，第二间隙5相对于第一间隙11低于125％，则受到第一材料1及第三材料3的焊接的热影响而使熔融的第二材料2流入第一材料1及第三材料3之间的焊接时的焊接部8的间隙，成为熔合不良并引起接合不良。如以上所述，存在根据材料特性的不同而引起接合不良的情况。
上述内容是表示因第二材料2的材质而引起的差异的一例的实验数据，但若第二材料2为树脂材料，则存在与PET材几乎相同的第二间隙5的大小的趋势。而且，在树脂材料之中，只要是CFRP材那样的纤维强化树脂，就存在与CFRP材相同的第二间隙5的大小的趋势。而且，如果第二材料2为非铁金属，则在第二间隙5的大小低于0.5mm、即第二间隙5相对于第一间隙11低于125％等过小的情况下，即便是A5000系的铝合金材也存在引起接合不良的情况，在其他的非铁金属中也存在几乎相同的趋势的材质。
(实施方式3)
接下来，关于本实施方式3，使用图7进行说明。对到此为止重复的部分省略说明。与实施方式1的不同点为：在第一材料1与第三材料3之间夹持的第二材料2的板厚大时，将能够与第一材料1及第三材料3焊接的同种系金属材的材质的间隔件9配置在第二材料2的贯通孔4的内侧，减小照射激光7而焊接时的第二材料2的贯通孔4内的作为第一材料1与第三材料3的板厚方向上的间隙的第一间隙11。
间隔件9的板厚设定为，在被照射激光7的照射区域的第二材料2的贯通孔4中，在第一材料1与第三材料3之间配置有间隔件9时的板厚方向上的第一间隙11的大小成为被激光7照射的作为上板的第一材料1的板厚的6％～40％。需要说明的是，配置在第一材料1与第三材料3之间的间隔件9不仅可以作为其他部件另行配置，也可以使用例如熔化电极或填料等焊接材料而在第一材料1与第三材料3之间直接制成。
这种情况下，也与实施方式1～2同样，如果第一间隙11的范围是与图3所示那样的被照射激光7一侧的作为同种系金属材的第一材料1或第三材料3的板厚相应的规定的第一间隙11的范围，则通过设置第一材料1及第三材料3的贯通孔4的板厚方向上的间隙即第一间隙11，进行贯穿至作为下板的第三材料3为止那样的锁眼式的激光焊接，由此焊接部8的凝固收缩成为压缩力6而能够将第二材料2压缩固定。
需要说明的是，当第一间隙11超过被照射激光7一侧的同种系金属材的板厚的最大值的30％～40％时，无法确保第一间隙11所需的熔融金属量，因此会产生一部分开孔这样的状态。
反之，当板厚方向上的间隙即第一间隙11小于0.1mm时，间隙过小，将作为同种系金属材的第一材料1与第三材料3相互熔融结合而将异种材的第二材料2压缩固定的压缩固定力不足。
需要说明的是，在本实施方式中，关于激光照射方向，从作为上板的第一材料1侧照射激光7，但是从作为下板的第三材料3侧照射也没有问题。这种情况下，本公开的第一同种系金属材对应于第三材料3，本公开的第二同种系金属材对应于第一材料1。
(总结)
作为以往的针对异种材的接合用构件的铆钉为了在铆接时及点焊时确保供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。
这种情况下，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等，且制造成本也升高。而且，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。由此，存在无法增加必要部位处的刚性的课题。通过本公开，能够解决以往的课题。
如以上所述，实施方式的接合结构具备：第一同种系金属材；能够与第一同种系金属材相互焊接的第二同种系金属材；设有作为贯通部的一例的贯通孔4，夹持在第一同种系金属材与第二同种系金属材之间，且相对于第一同种系金属材及第二同种系金属材难以焊接的异种材。在激光7朝向贯通部照射的照射区域中的板厚方向上，位于被照射激光7的一侧的第一同种系金属材的照射区域中的板厚是与在焊接前的状态下存在的照射区域中的板厚方向上的间隙即第一间隙11对应的规定的厚度。
由此，在被照射激光的照射区域中，在焊接前的第一间隙存在的状态下照射激光，第一同种系金属材与第二同种系金属材经由贯通孔4而相互熔融结合并将异种材压缩固定，由此将异种材与第一同种系金属材及第二同种系金属材固定。
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。而且，也能够增加必要部位处的刚性，扩大设计自由度。
第一间隙11也可以与照射区域中的板厚方向上的贯通孔4的长度对应。
照射区域中的第一间隙11相对于照射区域中的第一同种系金属材的厚度可以为6％以上且40％以下。
激光7从板厚方向照射的照射区域可以比贯通孔4小规定的第二间隙5。
异种材2可以向第一同种系金属材与第二同种系金属材相互熔融接合的焊接部8的外缘流动。
可以是，异种材为树脂材料，第二间隙5为第一间隙11的200％以上。
可以是，异种材为纤维强化树脂材料，第二间隙5为第一间隙11的150％以上。
可以是，异种材为非铁金属，第二间隙5为第一间隙11的125％以上。
可以在异种材的贯通孔4配置能够与第一同种系金属材及第二同种系金属材焊接的材料的间隔件9。
工业实用性
本公开的接合结构在异种材的接合时能够以简单的结构大幅地缩短生产节拍时间且增加必要部位处的刚性。并且，作为扩大接合构件的设计自由度的激光焊接用的接合结构来说在工业上是有用的。
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 贯通孔(贯通部)
5 第二间隙
6 压缩力
7 激光
8、8a 焊接部
9 间隔件
10 第四材料(异种材)
11 第一间隙

Claims (9)

1.一种接合结构，其特征在于，具备：
第一同种系金属材；
第二同种系金属材，其能够与所述第一同种系金属材相互焊接；以及
异种材，其设有贯通部，夹持在所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材之间，所述异种材相对于第一同种系金属材及第二同种系金属材难以焊接，
在激光朝向所述贯通部照射的照射区域中的板厚方向上，位于被照射所述激光的一侧的所述第一同种系金属材的照射区域中的板厚是与在焊接前的状态下存在的所述照射区域中的板厚方向上的间隙即第一间隙对应的规定的厚度，
所述第一同种系金属材与所述第二同种系金属材经由所述贯通部相互熔融结合而将所述异种材压缩固定，由此所述异种材与所述第一同种系金属材及第二同种系金属材被固定。
2.根据权利要求1所述的接合结构，其中，
所述第一间隙与所述照射区域中的所述板厚方向上的所述贯通部的长度对应。
3.根据权利要求1或2所述的接合结构，其中，
所述照射区域中的所述第一间隙为所述照射区域中的所述第一同种系金属材的厚度的6％以上且40％以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的接合结构，其中，
激光从板厚方向照射的所述照射区域比所述贯通部小规定的第二间隙。
5.根据权利要求4所述的接合结构，其中，
所述异种材流动而紧贴于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接合而成的焊接部的外缘。
6.根据权利要求4或5所述的接合结构，其中，
所述异种材为树脂材料，所述第二间隙为所述第一间隙的200％以上。
7.根据权利要求4或5所述的接合结构，其中，
所述异种材为纤维强化树脂材料，所述第二间隙为所述第一间隙的150％以上。
8.根据权利要求4或5所述的接合结构，其中，
所述异种材为非铁金属，所述第二间隙为所述第一间隙的125％以上。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的接合结构，其中，
在所述异种材的所述贯通部配置有能够与所述第一同种系金属材及所述第二同种系金属材焊接的材料的间隔件。
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