CN109562474A - 接合结构 - Google Patents
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Abstract
一种接合结构，其是在作为焊丝的第三材料和第一材料的同种系金属材与第二材料的不同种材接合时，将不同种材的第二材料相对于同种系金属材的第一材料以重合的方式配置，通过电弧焊将熔融的作为焊丝的第三材料的熔融金属层叠于不同种材的第二材料的贯通部而形成凸缘状或锥形状的焊缝，从而使不同种材与同种系金属材固定的接合结构。
Description
技术领域
本公开涉及以电弧以及等离子体为热源而在金属材固定材质不同的一种以上的不同种材的接合结构。
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，因此对于每台产品的总成本降低，特别是对于通过缩短生产时间来提高生产率的愿望不断高涨。
另外，为了防止地球温暖化，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，为了响应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，不断推进追求车辆重量的轻量化而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上下的电极对材料进行加压，消除焊接材料之间的间隙，并对电极之间进行通电，由此进行焊接。因此，点焊不适合于单侧焊接，又因从上下方向夹持等而在产品形状上产生制约。另外，为了进行加压，需要供上下的电极即点焊用的焊枪向焊接材的上下部分进入的空间。另外，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，焊接后还必须确保冷却时间，从而，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，并谋求将轻金属材料与钢接合的技术及结构。
以往作为针对不同种材的接合用构件，可列举使用铆钉的点焊、使用粘接剂的接合等。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不同种材的加压以及点焊时的焊接热而导致的不同种材的塑性流动进行吸收的铆钉形状、以及铆接及点焊方法。能够确保在铆接时及点焊时不同种材料的一部分发生变形而移动的空间，并防止因点焊时的电极的位置偏离等而导致的不同种材的陷落等，从而抑制紧固力的下降。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-42417号公报
发明内容
发明所要解决的课题
以往的不同种材的接合构件，为了能够确保在铆接时及点焊时不同种材料的一部分发生变形而移动的空间，并防止因点焊时的电极的位置偏离等而导致的不同种材的陷落等从而抑制紧固力的下降，需要圆角(Radius)形状的倒角、环状槽等复杂的铆钉形状。这种情况下，铆钉形状需要精度且成为复杂的形状，因此需要精密加工等且制造成本也升高。另外，由于是作为电阻焊的点焊，加压、通电、冷却、移动等花费时间，因此作业时间变长，由于需要从两侧夹入，因而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焊点(即，在进行了电阻焊的焊接部产生的焊接凝固的部分)形成变得不充分，因此需要不产生分流而能进行所希望的焊点形成的最小分离间距以上的接合间距，由此存在必要部位处的接合刚性无法增加的课题。
本公开提供一种能够进行不同种材接合并提高生产率的电弧焊或者等离子焊接用的简单的接合结构。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本公开的接合结构是在使与第一金属材难以焊接且具有贯通部的一种以上的不同种材相对于第一金属材重合的状态下，从板厚方向经由贯通部进行电弧焊，熔融的焊丝与第一金属材熔融结合，熔融的焊丝进一步层叠于不同种材的贯通部，形成为覆盖于不同种材的贯通部的上面侧的外周部，从而使不同种材与第一金属材固定的接合结构。
另外，本公开的接合结构，在上述结构的基础上，在不同种材具有凹形状，在凹形状具有用于与第一金属材接合的贯通部，将不同种材以具有贯通部的凹形状向上的方式重合于第一金属材，并使不同种材与第一金属材固定。
另外，本公开的接合结构，在上述结构的基础上，将第一金属材的接合部设为凸形状，在不同种材形成比第一金属材的接合部的凸形状大的凹形状，将不同种材的凹形状与所述第一金属材的凸形状重合。
另外，本公开的接合结构，在使与第一金属材难以焊接且具有贯通部的一种以上的不同种材相对于第一金属材重合的状态下，从板厚方向经由所述贯通部进行电弧焊，熔融的焊丝与第一金属材熔融结合，熔融的焊丝进一步层叠于不同种材的贯通部，形成为覆盖于不同种材的贯通部的上面侧的外周部，分为焊接法或焊接条件不同的多个工序，能够将熔融的焊丝紧贴固定于贯通部的外周部，以使不同种材与第一金属材固定。
另外，本公开的接合结构，在上述结构的基础上，分成如下两个工序来固定所述接合结构：第一工序，使熔融的焊丝层叠于不同种材的贯通部；和第二工序，使熔融的焊丝以覆盖于不同种材的贯通部的上面侧的外周部的方式层叠。
另外，本公开的接合结构，在上述结构的基础上，所述接合结构通过使熔融的焊丝层叠于不同种材的贯通部的第一工序和使熔融的焊丝以覆盖于不同种材的上面的方式层叠的第二工序的切换来固定，所述切换是在电弧焊中输出电弧的状态下直接切换，或者是将所述电弧进行关闭/启动而进行切换。
另外，本公开的接合结构，在上述结构的基础上，在电弧焊时，将能够与第一金属材接合的熔融的焊丝以覆盖于不同种材的贯通部的上面侧的外周部的方式层叠，由此，直接地进行热量输入而使外周部熔融，从而能够使熔融的焊丝紧贴固定于贯通部的外周部。
另外，本公开的接合结构，在上述结构的基础上，电弧焊是使用消耗电极的电弧焊、或者是使用非消耗电极的TIG焊接或等离子焊接。
另外，本公开的接合结构，在使与第一金属材难以焊接且具有贯通部的一种以上的不同种材相对于第一金属材重合的状态下，从板厚方向经由贯通部进行电弧焊，熔融的焊丝与第一金属材熔融结合，熔融的焊丝进一步层叠于不同种材的贯通部而形成凸缘状或锥形状的焊缝，从而使不同种材与第一金属材固定。另外，本公开的接合结构，在上述结构的基础上，贯通部为锥形状。
发明效果
根据本公开的接合结构，能够进行可靠性较高的不同种材接合，也能够大幅缩短生产节拍时间，而且还能够增加必要部位处的刚性，扩大设计自由度。
附图说明
图1是示出本公开的实施方式1中的电弧焊时的接合结构的图。
图2是示出本公开的实施方式1中的电弧焊时的接合结构的图。
图3是示出本公开的实施方式1中的电弧焊时的接合结构的图。
图4是示出本公开的实施方式1中的电弧焊时的接合结构的图。
图5是示出本公开的实施方式1中的电弧焊时的接合结构的图。
图6是表示本公开的实施方式1中的、对焊接电流与第二材料的板厚t2的关系进行测定而得到的结果的图表。
图7是示出本公开的实施方式1中的电弧焊时的接合结构的图。
图8是示出本公开的实施方式2中的电弧焊时的接合结构的图。
图9是示出本公开的实施方式2中的电弧焊时的接合结构的图。
图10是示出本公开的实施方式2中的电弧焊时的接合结构的图。
图11是示出本公开的实施方式1以及2中的电弧焊时的接合结构的图。
图12是示出本公开的实施方式1以及2中的电弧焊时的接合结构的图。
图13是示出以往的不同种材接合的方式的图。
具体实施方式
(实施方式1)
关于本实施方式，使用图1至图7进行说明。图1示出第一材料1与第二材料2的接合结构，该第一材料1是能够与作为焊丝的第三材料13相互焊接的同种系金属材，该第二材料2是相对于同种系金属材难以焊接的材质的不同种材。该接合结构可以为如图11所示的在作为上板的不同种材的第二材料2形成有圆形形状的贯通部3的结构，也可以为如图12所示的在作为上板的不同种材的第二材料2形成有方形形状的贯通部3的结构。图1是示出图11及图12所示的结构的剖视图(A-A)的图。
如图1所示，将同种系金属的、作为焊丝的第三材料13与第一材料1(在权项中称为“第一金属材”)接合，由此将不同种材的第二材料2固定于第一材料1。此时，同种系金属材的第一材料1与不同种材的第二材料2以重合的方式配置。接着，从板厚方向向不同种材的第二材料2的预先加工的贯通部3层叠通过电弧焊熔融的作为焊丝的第三材料13的熔融金属。熔融的焊丝的熔融金属，填埋到不同种材的第二材料2的贯通部3后流入第二材料2的贯通部3的上面侧的外周部，即按压面22。通过电弧焊机来实施电弧焊，该电弧焊机在未图示的焊炬的前端侧具备：向被焊接的焊接对象物的焊接部位处即焊接部供给保护气体等的喷嘴11、和当向焊接部进给焊丝时引导焊丝且将焊接电流向焊丝通电的焊嘴12。需要说明的是，在不向焊接部供给保护气体的情况下，可以不必一定使用喷嘴11。
这样，在相对于同种系金属材的第一材料1使与第一材料1难以焊接且具有贯通部3的一种以上的不同种材的第二材料2重合的状态下，从板厚方向经由贯通部3而进行电弧焊，从而使同种系金属材的、熔融的作为焊丝的第三材料13与第一材料1熔融结合。该熔融的焊丝的第三材料13进一步层叠于不同种材的第二材料2的贯通部3，从而形成为覆盖于不同种材的第二材料2的贯通部3的上面侧的外周部。由此，形成能够紧贴固定于贯通部3的上面侧的外周部(即按压面22)的凸缘形状(凸肩部分)的焊缝21，从而使不同种材的第二材料2与同种系金属材的第一材料1固定。
贯通部3具有抑制第一材料1对于不同种材的第二材料2的贯通部3的相对位置偏离的效果，具有能够通过目视来确认电弧焊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，将不同种材的第二材料2的贯通部3设成了圆状的贯通孔4，但也可以为贯通槽。另外，也可以为椭圆状、长孔状的形状。
另外，同种系金属材的、作为焊丝的第三材料13和/或第一材料1的熔融金属通过在按压面22的凝固收缩而使不同种材的第二材料2与同种系金属材的第一材料1紧贴固定。该按压面22设为如图1所示那样的贯通部3的上面侧的外周部，但也可以如图2所示那样形成于贯通部3的内壁，也可以形成为锥形形状。由此，形成能够与按压面22紧贴固定的锥形形状的焊缝23。
通过设为锥形形状，即使不形成凸缘形状那样的凸肩部分，也能够通过同种系金属材的、作为焊丝的第三材料13和/或第一材料1的熔融金属的在按压面22的凝固收缩而使不同种材的第二材料2与同种系金属材的第一材料紧贴固定。由此，能够抑制凸肩部分的厚度，从而能够抑制从不同种材的第二材料2的上表面鼓出的焊缝23的高度。另外，还能够缩短焊接时间。
另外，同种系金属材是指能够相互焊接的金属，不仅仅是彼此相同的材质，而且是铁系金属材之间、非铁系金属材之间等焊接接合性(换言之焊接的相容性)较好的材料。具体而言，作为焊接时的材料的组合，就同种系金属材的第一材料1及作为焊丝的第三材料13而言，是软钢与软钢、高强度钢(高抗拉钢)与软钢、不锈钢与不锈钢等铁系金属材，或者是铝与铝、铝与铝合金、铝合金与铝合金等非铁系金属。
另外，不同种材的第二材料2是与同种系金属材的第一材料1不同材质的材料，是相对于同种系金属材难以焊接的材质。例如将同种系金属材的第一材料1设为铁系金属的情况下，不同种材的第二材料2是铜材、铝材等非铁系金属。另外，作为与金属材料不同的不同种材，是例如作为树脂材的CFRP(碳纤维强化塑料)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等。
另外，还可以为相反的组合，也可以将相对于作为焊丝的第三材料13为同种系金属材的第一材料1设为铜材、铝材等非铁系金属，而将不同种材的第二材料2设为铁系金属。
焊接状况如图1所示，将不同种材的第二材料2的贯通部3作为与同种系金属材的第一材料1的可接合范围，通过作为焊丝的第三材料13从板厚方向经由贯通部3而进行电弧焊。其结果是，形成的熔融金属如图1所示成为凸缘状的焊缝21。
接下来，使用图1说明关于焊接时以及焊接后的焊缝形成。
若由电弧14朝向不同种材的第二材料2的贯通部3内实施电弧点焊，则形成焊缝21。此时，作为焊丝的第三材料13熔融，且该熔融金属在成为焊缝21的过程中凝固收缩。因此，通过为同种系金属材的第一材料1与作为焊丝的第三材料13，能够将不同种材的第二材料2压缩而夹住。
越是热量输入高的焊接条件，熔融的作为焊丝的第三材料13的熔融金属的凝固收缩越强，夹持不同种材的第二材料2的压缩力越高，从而能够将不同种材的第二材料2牢固地压接固定。
对于基于作为焊丝的第三材料13的电弧14所照射的同种系金属材的第一材料1的金属材料而将不同种材的第二材料2设为铝材时的适当条件通过实验数据导出，该实验数据的一个示例示于图6。
图6是表示对不同种材的第二材料2的板厚t2(贯通部3的厚度)与焊接电流I的关系进行测定而得到的结果的图表。将同种系金属的、第一材料1以及作为焊丝的第三材料13分别设为软钢材，而将不同种材的第二材料2设为非铁系金属的铝材。在该组合中，将不同种材的第二材料2配置在同种系金属材的第一材料1的上侧而使它们处于在上下方向重合的状态，从而从板厚方向经由贯通部3而进行电弧焊的MAG焊接(metalactive gaswelding：金属活性气体焊接)。
具体而言，这是焊接电流I为50A～200A、熔融的焊丝的第三材料13与第一材料1熔融结合而使同种系金属材的第一材料1与不同种材的第二材料2固定的、电弧点焊的情况的一个示例。例如，将不同种材的第二材料2的贯通部3的贯通孔4的孔径Φ设为10mm，以相对于贯通孔4从板厚方向照射的电弧14的照射区域为纳入贯通部3的贯通孔4的、小于孔径Φ10mm的点径的方式来进行电弧焊。
另外，焊接时间因不同种材的第二材料2的板厚而不同，是直至能够形成凸缘状或锥形状的焊缝的时间。
如图6所示，在同种系金属材的第一材料1为软钢且板厚t1为1.2mm、作为不同种材料的第二材料2为A5000系列铝合金材的组合中，只要不同种材的第二材料2的贯通部3的厚度(即板厚t2)为1.2mm以上，则在焊接电流I为50A的情况下，第一材料1不会熔穿。而且，向第二材料2的预先加工的贯通部3层叠作为焊丝的第三材料13熔融而成的熔融金属，能够利用熔融的焊丝的第三材料13形成凸缘状或锥形状的焊缝21、23，以相对于第一材料1在其间夹持第二材料2。
另外，在焊接电流I为100A、不同种材的第二材料2的板厚t2为2.0mm以上时，或在焊接电流I为150A、不同种材的第二材料2的板厚t2为2.5mm以上时，或在焊接电流I为200A、不同种材的第二材料2的板厚t2为3.0mm以上时，都能够防止第二材料2的熔穿，从而稳定且良好接合地形成凸缘状或锥形状的焊缝(21、23)。
另外，由于是同种系金属材的、熔融的焊丝的第三材料13与第一材料1熔融结合而使同种系金属材的第一材料1与不同种材的第二材料2固定的接合结构，因此在与焊丝熔融结合的第一材料1的软钢的板厚增厚时，能够进一步使焊接电流提高，还能够在进一步使焊接电流提高的状态下焊接而不会熔穿。
由此，通过焊丝在第一材料1凝固收缩而形成的凸缘状(换言之凸肩状)的焊缝21或锥形状的焊缝23与第一金属材的压缩固定力，能够将其间所夹持的不同种材相对于第一材料1固定。
就第二材料2的熔穿而言，若第二材料2薄则易于熔穿，相反地若厚则难于熔穿。这是因为若第二材料2薄则热容量小，焊接时的散热区域少从而热易于滞留、若厚则散热区域多的缘故。
另外，在第二材料2的熔点比第一材料1低的情况下，优选第二材料2的板厚比第一材料1厚。这是因为在第二材料2比第一材料1薄时，在第三材料13的焊丝与第一材料1熔融接合期间，第二材料2有熔穿的风险。优选第二材料2比第一材料1厚，从而相对热容量提高。
需要说明的是，优选第一材料1与第二材料2的板厚的比为1∶1以上，但若考虑余裕度则进一步优选为1∶1.5以上。
根据上述结构，能够将第二材料2以无熔穿的方式进行不同材料的接合。
需要说明的是，在电弧14的照射区域，即电弧的点径超过贯通孔4的孔径例如Φ10mm的情况下，会使第二材料2过量地熔融，从而使由焊丝的第三材料13形成的固定变得不充分，因此优选电弧的点径小于不同种材的第二材料2的贯通孔4的孔径。
需要说明的是，作为与图1不同的结构也可以是图3至图5这样的接合结构，但是焊接方法与图1相同。
图3是在不同种材的第二材料2的贯通部3设置凹形状而将不同种材的第二材料2以设置于贯通部3的凹形状向上的方式重合于同种系金属材的第一材料1，从而使不同种材的第二材料2与同种系金属材的第一材料1固定的接合结构。在第二材料2的上表面的凹形状的尺寸比在第二材料2的下表面的贯通孔4的尺寸大。另外，凹形状的形状也可以与贯通孔4的形状相同，例如贯通孔4为圆状且凹形状也为圆状。另外，凹形状的形状也可以与贯通孔4的形状不同，例如贯通孔4为圆状而凹形状为槽状。
需要说明的是，图4不同于图3的方面是，将凹形状的内表面(比不同种材的第二材料2的贯通孔4的板厚t2的部分更靠上面侧)设为锥形形状。
由此，即使不形成凸缘形状这样的凸肩部分，通过同种系金属材的、作为焊丝的第三材料13和/或第一材料1的熔融金属在按压面22的凝固收缩，也能够使不同种材的第二材料2与同种系金属材的第一材料1紧贴固定。由此，能够抑制凸缘部分的厚度，并能够抑制从不同种材的第二材料2的上表面鼓出的焊缝21的高度。另外，还能够缩短焊接时间。
在图5中示出其他的接合结构。将同种系金属材的第一材料1的接合部6设为凸形状，并且在不同种材的第二材料2的贯通部3设置比同种系金属材的第一材料1的接合部6的凸形状大的凹形状。接着，通过将不同种材的第二材料2以设置于贯通部3的凹形状向下的方式配置于同种系金属材的第一材料1，而使接合部6与凹形状的凹凸形状重合。通过凹凸形状彼此卡合，而使同种系金属材的第一材料1与不同种材的第二材料2的对位变得容易。接着，经由不同种材的第二材料2的贯通部3，对于第一材料1的凸形状的接合部6的上面侧的中央部分利用焊丝以在其间夹持第二材料2的方式形成凸缘状或锥形状的焊缝(21、23)来进行熔融接合。
由此，通过焊丝在第一材料1的凝固收缩，相对于其间夹持的不同种材产生压缩固定力，从而使不同种材的第二材料2与同种系金属材的第一材料1固定。
因此，通过将第一材料1设为凸形状的压花形状，能够将电弧焊时焊缝向第一材料1的接合部6的背面的熔透焊道等相对于第一材料1的底面侧进行吸收。另外凸形状成为台阶形状，能够使不同种材的接合部分的板厚减小，从而能够缩短焊接时间，进一步抑制焊接时对不同种材的热影响。需要说明的是，凸形状不限于以上表面向上突出的量使其下表面向上凹陷的压花形状。也可以通过将第一材料1局部地增厚来形成凸形状。
另外，在图5所示的接合结构中，第二材料2的上表面平坦。然而，并不限于此，第二材料2的上表面也可以如图3及图4所示那样具有与贯通部3相连的凹形状。由此，在图5所示的接合结构的优点的基础上，还能够享有图3及图4所示的接合结构的优点。
需要说明的是，所谓凸形状的中央部分在广义解释上是指凸形状的两端以外的部分。并非仅表示将凸形状的两端之间二等分的中心。
在图1至图5中，在不同种材的第二材料2的熔点比同种系金属材的第一材料1、作为焊丝的第三材料13的焊接时的熔融金属的温度低的情况下，在电弧焊时，对于不同种材的第二材料2的贯通部3的上面侧的外周部或贯通部3的内壁处的按压面22覆盖以能够与金属材接合的熔融的焊丝的方式层叠。由此，通过直接地进行热量输入而使第二材料2的按压面22熔融，也能够使第三材料13与第二材料2的按压面22紧贴固定成为可能。
然而，例如在软钢材与铝材等非铁系金属中熔融金属混合而形成金属间化合物，也有紧贴面处于非常脆的状态的情况。
仅仅通过同种系金属材的作为焊丝的第三材料13与不同种材的第二材料2在按压面22的紧贴面处的熔融接合，无法确保同种系金属材与不同种材的接合的强度，因此，由凸缘状或锥形状的焊缝21、23实现的同种系金属材的第一材料1与不同种材的第二材料2的接合在强度上没有问题。
另外，在不同种材的第二材料2为树脂的情况下，与同种系金属材的、作为焊丝的第三材料13、第一材料1相比，不同种材的第二材料2的树脂材料的熔点很低，因此，成为在树脂材料的熔融部位处嵌入作为焊丝的第三材料13的状态，通过焊接后凝固时的楔形效应而使接合力增大。
另外，根据不同种材的第二材料2，如图7那样相对于不同种材的第二材料2的按压面22通过低热量输入的交流焊接、短路焊接以螺旋状的轨迹进行电弧焊，由此还能够抑制热量输入并且形成凸缘状的焊缝21。
如上所述，本实施方式的基于电弧14的电弧焊的接合结构，在与作为焊丝的第三材料13的材质为同种系金属材的第一材料1与不同种材的第二材料2接合时，相对于同种系金属材的第一材料1将难以与同种系金属材的第一材料1焊接的一种以上的不同种材的第二材料2以重合的方式配置。不同种材的第二材料2具有相对于同种系金属材的第一材料1贯通的贯通部3。并且，从板厚方向经由该贯通部3向同种系金属材的第一材料1电弧焊作为焊丝的第三材料13，将同种系金属材的、熔融的焊丝的第三材料13与第一材料1熔融结合，且向不同种材的第二材料2的贯通部3层叠通过电弧焊使作为焊丝的第三材料13熔融而成的熔融金属。由此，形成使不同种材的第二材料2与同种系金属材的第一材料1固定的凸缘状或锥形状的焊缝21、23。
由此，能够利用作为一个系统的焊接机将同种系金属材彼此焊接的工序、和同种系金属材与不同种材的接合工序作为电弧焊工序来进行。由此，将同种系金属材的、第一材料1或作为焊丝的第三材料13相互熔融结合，从而使不同种材的第二材料2通过同种系金属材的第一材料1和/或作为焊丝的第三材料13的熔融金属的凝固收缩而压缩固定。
另外，由此，能够进行相对于同种系金属材难以焊接的材质的不同种材与同种系金属材的可靠性较高的接合，也能够大幅缩短生产节拍时间，而且还能够增加必要部位处的刚性，扩大设计自由度。
需要说明的是，本实施例中的电弧焊记载为使用消耗电极的电弧焊，但也可以为使用非消耗电极的TIG焊接或等离子焊接(未图示)。
(实施方式2)
接下来，使用图8至图10关于本实施方式2进行说明。与实施方式1重复的部分将省略说明。
与实施方式1不同的方面是，相对于图1至图5的基于焊缝21、23的接合结构，分成使熔融的作为焊丝的第三材料13层叠于不同种材的第二材料2的贯通部3的第一工序、和以覆盖于不同种材的第二材料2的按压面22的方式使熔融的作为焊丝的第三材料13层叠的第二工序这样的多个工序，每个工序使焊接法或焊接条件不同来形成固定的接合结构。通过分成第一工序与第二工序的至少两个工序，对于考虑了不同种材的第二材料2的材料特性的焊接法或焊接条件的区分使用是有用的。
例如，在使熔融的作为焊丝的第三材料13层叠于不同种材的第二材料2的贯通部3的第一工序中，进行使短路与电弧状态交替反复的短路焊接来形成焊缝21a，以抑制热量输入量。在第一工序后，进行以覆盖于不同种材的第二材料2的按压面22的方式使熔融的作为焊丝的第三材料13层叠的第二工序。在第二工序中，通过利用易于形成凸缘状的较宽的电弧的脉冲焊接对热量输入量进行控制而形成凸缘状部分的焊缝21b，从而也能够形成凸缘状的焊缝21。
另外相反地，在第一材料1的板厚较厚的情况下，需要用于获得熔深的热量输入。然而，若以能够获得熔深而稍高的电流仅以单一的工序中进行焊接，则可能会使第二材料2熔融。因此，通过分成多个工序而能够得以解决。在第一工序中，利用能够获得熔深的热量输入稍高的焊接法(例如，在熔透所需的热量输入下电弧的扩展较小的短路焊接等)来进行焊接。在第一工序后进行的、焊接条件与第一工序不同的第二工序中，利用不使第二材料2熔融的程度的热量输入稍低的焊接法(例如，在低热量输入下电弧的扩展大的正极性的脉冲焊接、交流的脉冲焊接等)来进行焊接。由此，也能够在第二材料2上在抑制热量输入的同时形成凸缘状或锥形状的焊缝21、23。
另外如上述那样将工序分为多个，根据不同种材的第二材料2，对于虽未图示但与实施方式1的图7同样地不同种材的第二材料2的按压面22，作为第二工序而进行例如低热量输入的正极性的电弧焊、交流焊接、或短路焊接的呈螺旋状的电弧焊，由此对热量输入量进行调整，也能够在抑制热量输入的同时形成凸缘状或锥形状的焊缝(21、23)。
另外，虽然未图示，但在与实施方式1的图4同样地将凹形状的不同种材的第二材料2的贯通孔4的板厚t2的上侧形成为锥形形状的情况下，在第二材料2的该锥形形状部分抑制热量输入的同时形成凸缘状或锥形状的焊缝21、23。由此，难以受到焊丝的溶剂在熔融时的粘性的影响，沿着预先形成的第二材料2的锥形形状能够以靠近贯通部3的孔的中央侧的方式形成凸缘状或锥形形状的伞状的焊丝的焊缝。从而，提高对在第三材料13的焊丝与第一材料1之间夹持的第二材料2的压缩固定的可靠性。
另外，第二工序也可以用与第一工序相同的焊接法而在不同于第一工序的焊接条件下(例如，电流等的参数)来进行焊接。
需要说明的是，上述的分为两个工序的焊接法，可以在电弧焊中输出电弧的状态下直接进行切换，也可以暂时关闭电弧后再启动电弧而(即，进行关闭/启动)进行切换。
另外，也可以进一步分为三个工序、四个工序这样的多个工序。
根据本公开，能够解决以往的课题。如至此所述的实施例所示那样，在使用本公开的情况下，不需要复杂且需要精度的结构部件。而且，由于使用电弧焊而非电阻点焊，因此包含焊接在内的作业时间相对于电阻点焊能够缩短为约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。
产业上的可利用性
本公开作为在不同材接合时以简单的结构大幅地缩短生产节拍时间、增加必要部位处的刚性、扩大设计自由度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
2 第二材料
3 贯通部
4 贯通孔
t1、t2 板厚
6 接合部
11 喷嘴
12 焊嘴
13 第三材料
14 电弧
21、21a、21b、23 焊缝
22 按压面
Claims (9)
1.一种接合结构，其中，
在使与第一金属材难以焊接且具有贯通部的一种以上的不同种材相对于所述第一金属材重合的状态下，从板厚方向经由所述贯通部对相对于所述第一金属材为同种金属材的焊丝与所述第一金属材进行电弧焊，
熔融的所述焊丝与所述第一金属材熔融结合，
熔融的所述焊丝进一步层叠于所述不同种材的所述贯通部，用熔融的所述焊丝以覆盖于所述不同种材的所述贯通部的上面侧的外周部的方式形成凸肩部分，通过由所述焊丝在所述第一金属材的凝固收缩而产生的所述凸肩部分与所述第一金属材的压缩固定力而使所述不同种材与所述第一金属材固定，在所述不同种材的熔点低于所述第一金属材的情况下，所述不同种材的板厚比所述第一金属材厚。
2.根据权利要求1所述的接合结构，其中，
在所述不同种材具有凹形状，在所述凹形状具有用于与所述第一金属材接合的所述贯通部，将所述不同种材以具有所述贯通部的凹形状向上的方式重合于所述第一金属材，并使所述不同种材与所述第一金属材固定。
3.根据权利要求1所述的接合结构，其中，
将所述第一金属材的接合部设为凸形状，在所述不同种材形成比所述第一金属材的接合部的凸形状大的凹形状，将所述不同种材的凹形状与所述第一金属材的凸形状重合，并经由所述不同种材的所述贯通部对所述第一金属材的所述凸形状的所述接合部的上面侧的中央部分熔融接合所述焊丝且固定。
4.一种接合结构，其中，
在使与第一金属材难以焊接且具有贯通部的一种以上的不同种材相对于所述第一金属材重合的状态下，从板厚方向经由所述贯通部进行电弧焊，
熔融的焊丝与所述第一金属材熔融结合，
熔融的所述焊丝进一步层叠于所述不同种材的所述贯通部，形成为覆盖于所述不同种材的所述贯通部的上面侧的外周部，
分为焊接法或焊接条件不同的多个工序，能够将熔融的所述焊丝紧贴固定于所述贯通部的所述外周部，以使所述不同种材与所述第一金属材固定。
5.根据权利要求4所述的接合结构，其中，
分成如下两个工序来固定所述接合结构：第一工序，使熔融的所述焊丝层叠于所述不同种材的所述贯通部；和第二工序，使熔融的所述焊丝以覆盖于所述不同种材的所述贯通部的上面侧的所述外周部的方式层叠。
6.根据权利要求4或5所述的接合结构，其中，
使熔融的所述焊丝层叠于所述不同种材的所述贯通部的所述第一工序和使熔融的所述焊丝以覆盖于所述不同种材的上面的方式层叠的所述第二工序的切换来固定，
所述切换是在电弧焊中输出电弧的状态下直接切换，或者是将所述电弧进行关闭/启动而进行切换。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的接合结构，其中，
在电弧焊时，将能够与所述第一金属材接合的熔融的所述焊丝以覆盖于所述不同种材的所述贯通部的上面侧的外周部的方式层叠，由此，直接地进行热量输入而使所述外周部熔融，从而能够使熔融的所述焊丝紧贴固定于所述贯通部的所述外周部。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的接合结构，其中，
所述电弧焊是使用消耗电极的电弧焊、或者是使用非消耗电极的TIG焊接或等离子焊接。
9.一种接合结构，其中，
在使与第一金属材难以焊接且具有贯通部的一种以上的不同种材相对于所述第一金属材重合的状态下，从板厚方向经由所述贯通部进行电弧焊，
熔融的焊丝与所述第一金属材熔融结合，
熔融的所述焊丝进一步层叠于所述不同种材的所述贯通部而形成凸缘状或锥形状的焊缝，从而使所述不同种材与所述第一金属材固定，
所述贯通部为锥形状。
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