CN114269505B - 接合结构以及接合方法 - Google Patents

Abstract

在第二部件(20)上形成有朝着第一部件(10)贯穿该第二部件(20)的贯穿部(21)。凹陷部(41)形成在第二部件(20)的与第一部件(10)相叠合的叠合面上。凹陷部(41)以包围贯穿部(21)的方式在整个一周上凹陷。密封材料(40)被从注入孔(42)注入凹陷部(41)，并且堵住第一部件(10)和第二部件(20)的叠合面之间的间隙。

Description

接合结构以及接合方法

技术领域

本发明涉及一种接合结构以及接合方法。

背景技术

在专利文献1中公开了一种接合结构，在该接合结构中，在将第一金属材料和难以焊接到第一金属材料上的异种材料叠合起来的状态下，经由异种材料上的贯穿部对填充材料(焊丝)进行电弧焊。

此时，利用熔融的填充材料以覆盖异种材料的贯穿部的上表面侧外周部的方式形成凸缘部分。由此，填充材料相对于第一金属材料凝固收缩，从而产生凸缘部分与第一金属材料之间的压缩固定力，在该压缩固定力的作用下，将异种材料与第一金属材料固定起来。

专利文献1：国际公开第2018/030272号

发明内容

-发明要解决的技术问题-

在专利文献1的发明中，水分有可能从外部通过第一金属材料和第二金属材料的叠合面之间的间隙侵入。而且，由于侵入的水分，在第一金属材料与第二金属材料相叠合的部分会发生电腐蚀，而有可能导致接合强度降低。

本发明正是为解决上述技术问题而完成的，其目的在于：抑制在金属材料与异种材料相叠合的部分发生电腐蚀。

-用以解决技术问题的技术方案-

本公开的各方面以一种接合结构为对象，在该接合结构中，由金属材料制成的第一部件、由难以焊接到该第一部件上的材料制成的第二部件、以及由焊接到该第一部件上的填充材料制成的第三部件相互接合，本公开采取了以下技术方案。

即，第一方面是这样的，在所述第二部件上形成有朝着所述第一部件贯穿该第二部件的贯穿部，所述第三部件经由所述贯穿部焊接到所述第一部件上，在所述第一部件和所述第二部件的叠合面中的至少一个叠合面上形成有凹陷部，该凹陷部形成在与所述贯穿部不同的空间，并以包围该贯穿部的方式在整个一周上凹陷，所述凹陷部形成在与焊接部不同的空间，并以包围该焊接部的方式在整个一周上凹陷，该焊接部为所述第一部件与所述第三部件焊接在一起的焊接部位，在所述第一部件和所述第二部件中的至少一者上，形成有与所述凹陷部连通的注入孔，在所述凹陷部设有密封材料，该密封材料被从所述注入孔注入，并且堵住所述第一部件和所述第二部件的叠合面之间的间隙。

在第一方面中，在第一部件和第二部件的叠合面中的至少一者上形成有凹陷部。凹陷部形成在与贯穿部不同的空间，并以包围第二部件的贯穿部的方式在整个一周上凹陷。此外，凹陷部形成在与焊接部不同的空间，并以包围焊接部的方式在整个一周上凹陷，该焊接部为第一部件与第三部件焊接在一起的焊接部位。凹陷部与注入孔连通。在凹陷部中设有从注入孔注入的密封材料。

如上所述，通过用密封材料堵住第一部件和第二部件的叠合面之间的间隙，从而能够抑制水分从外部侵入第一部件和第二部件的叠合部分。

由此，在焊接部能够抑制在第一部件与第二部件相叠合的部分发生电腐蚀，从而确保接合强度，该焊接部为第一部件与第三部件焊接在一起的焊接部位。

第二方面在第一方面的基础上，沿着所述凹陷部形成有多个所述注入孔。

在第二方面中，通过沿着凹陷部形成多个注入孔，能够使密封材料遍及凹陷部的整个一周，从而使得密封性提高。此外，通过从多个注入孔同时注入密封材料，从而能够在短时间内完成注入密封材料的作业。

第三方面在第一或第二方面的基础上，所述凹陷部的宽度比所述注入孔的孔径大。

在第三方面中，由于凹陷部的宽度比注入孔的孔径大，因此从注入孔注入的密封材料就会在凹陷部的内部沿宽度方向扩展。由此，能够增加密封材料在凹陷部内部的设置面积，从而使得密封性提高。

第四方面在第一到第三方面中任一方面的基础上，所述凹陷部形成在板厚比所述第二部件薄的所述第一部件侧，所述凹陷部是通过使所述第一部件塑性变形为立体形状而形成的。

由此，提高了板厚比第二部件薄的第一部件侧的强度。

第五方面以一种接合方法为对象，该接合方法用于将由金属材料制成的第一部件、由难以焊接到该第一部件上的材料制成的第二部件、以及由焊接到该第一部件上的填充材料制成的第三部件相互接合起来。而且，在所述第二部件上形成有朝着所述第一部件贯穿该第二部件的贯穿部，在所述第一部件和所述第二部件的叠合面中的至少一个叠合面上形成有凹陷部，该凹陷部形成在与所述贯穿部不同的空间，并以包围该贯穿部的方式在整个一周上凹陷，所述凹陷部形成在与焊接部不同的空间，并以包围该焊接部的方式在整个一周上凹陷，该焊接部为所述第一部件与所述第三部件焊接在一起的焊接部位，在所述第一部件和所述第二部件中的至少一者上，形成有与所述凹陷部连通的注入孔，所述接合方法包括：将所述第二部件叠合到所述第一部件上，并经由所述贯穿部将所述第三部件焊接到该第一部件上的工序；以及从所述注入孔向所述凹陷部注入密封材料，用该密封材料堵住所述第一部件和所述第二部件的叠合面之间的间隙的工序。

在第五方面中，在经由贯穿部将第三部件焊接到第一部件上之后，从注入孔向凹陷部注入密封材料。凹陷部形成在与贯穿部不同的空间，并且形成在与焊接部不同的空间，该焊接部为第一部件与第三部件焊接在一起的焊接部位。凹陷部以包围焊接部和贯穿部的方式在整个一周上凹陷。

如上所述，若借助第三部件相对于第一部件的凝固收缩而压缩固定住第二部件后，再注入密封材料的话，就不会出现因焊接时的热而导致密封材料变形、或者密封材料的一部分蒸发而产生气体的情况。由此，能够使密封材料遍及凹陷部的整个一周，从而使得密封性提高。

由此，在焊接部的周围能够抑制在第一部件与第二部件相叠合的部分发生电腐蚀，从而确保接合强度，该焊接部为第一部件与第三部件焊接在一起的焊接部位。

第六方面在第五方面的基础上，所述凹陷部形成在板厚比所述第二部件薄的所述第一部件侧，所述凹陷部是通过使所述第一部件塑性变形为立体形状而形成的。

由此，提高了板厚比第二部件薄的第一部件侧的强度。

-发明的效果-

根据本公开的各个方面，能够抑制在金属材料与异种材料相叠合的部分发生电腐蚀。

附图说明

图1是用于说明本第一实施方式所涉及的接合结构的侧面剖视图；

图2是沿图1中的A-A线剖开的剖视图；

图3是用于说明本第二实施方式所涉及的接合结构的侧面剖视图；

图4是沿图3中的B-B线剖开的剖视图；

图5是用于说明本第三实施方式所涉及的接合结构的侧面剖视图；

图6是用于说明本第四实施方式所涉及的接合结构的侧面剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，以下对优选实施方式的说明在本质上仅为举例说明，并没有对本发明、本发明的应用对象或其用途加以限制的意图。

(第一实施方式)

图1示出了用于将由金属材料制成的第一部件10、由难以焊接到第一部件10上的材料制成的第二部件20、以及由填充材料制成的第三部件30相互接合起来的接合结构。

第一部件10是由金属材料制成的板状部件。

第二部件20是由难以焊接到第一部件10上的材料制成的板状部件。第二部件20叠合在第一部件10的上侧。第二部件20具有朝着第一部件10贯穿该第二部件20的圆形贯穿部21。

需要说明的是，在本实施方式中，以圆形通孔为例对贯穿部21进行说明，但贯穿部21也可以是椭圆形通孔或长孔形通孔。

在第二部件20上形成有凹陷部41。凹陷部41形成在第二部件20的与第一部件10相叠合的叠合面上。凹陷部41形成在与贯穿部21不同的空间，并以包围贯穿部21的方式在整个一周上凹陷。此外，凹陷部41形成在与焊接部不同的空间，并以包围焊接部的方式在整个一周上凹陷，该焊接部为第一部件10与第三部件30焊接在一起的焊接部位。第一部件10布置为堵住凹陷部41的下方开口。

在第二部件20上形成有注入孔42。注入孔42与凹陷部41连通。沿着凹陷部41形成有多个(在图2所示的例子中为四个)注入孔42。

在凹陷部41中设有密封材料40。密封材料40例如是树脂材料或粘接剂，并且使用分配器6从注入孔42向凹陷部41注入密封材料40。密封材料40被注入凹陷部41后固化，并且堵住第一部件10和第二部件20的叠合面之间的间隙。

在图2所示的例子中，凹陷部41形成为俯视时呈矩形框状。在凹陷部41的四条边各自的中央位置形成有注入孔42。注入孔42形成为其孔径的大小与凹陷部41的宽度大致相同。需要说明的是，可以任意设定注入孔42的数量、位置、大小。

第三部件30由填充材料制成，该填充材料为种类与第一部件10相同的金属材料。此处，相同种类的金属材料是指能够相互焊接起来的金属，不仅指的是相同材质的金属材料，还指彼此为黑色金属材料、有色金属材料等焊接接合性良好的金属材料。换言之，相同种类的金属材料是指焊接的相容性良好的同种材料。

具体而言，作为焊接时第一部件10和第三部件30的组合，能够列举出以下组合。作为黑色金属材料的组合，例如有低碳钢和低碳钢、不锈钢和不锈钢、低碳钢和高张力钢、高张力钢和高张力钢等。作为有色金属材料的组合，例如有铝和铝、铝和铝合金、铝合金和铝合金等。

形成第二部件20的异种材料是材质与形成第一部件10和第三部件30的同种类金属材料不同的材料，该材质难以焊接到第一部件10和第三部件30上。

例如，在将形成第一部件10和第三部件30的同种类金属材料设为黑色金属材料的情况下，形成第二部件20的异种材料为铜材料或铝材料等有色金属材料。此外，作为相对于金属材料的异种材料例如有：CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics，碳纤维增强塑料)、PET(PolyEthlen Terephthalate，聚对苯二甲酸乙二酯)、工程塑料(Engineeringplastic)等树脂材料。

需要说明的是，在以下的说明中，对作为第一部件10使用了低碳钢材料、作为第二部件20使用了铝材料、作为由填充材料制成的第三部件30使用了低碳钢材料的情况进行了说明。

电弧焊机1包括喷嘴2和导电嘴3。喷嘴2向焊接对象物的焊接部位供给保护气体等。导电嘴3向第三部件30供给焊接电流。

电弧焊机1通过一边向第二部件20的贯穿部21内输送第三部件30一边供给焊接电流，从而在第三部件30与第一部件10之间产生电弧5。通过电弧焊而熔融的第三部件30与第一部件10熔融结合，并且层叠在贯穿部21内。熔融后的第三部件30在填满贯穿部21内之后，流向贯穿部21的上表面侧的周缘部，并扩展成凸缘状。

在熔融后的第三部件30成为焊缝(bead)的过程中，在第三部件30形成凸缘部31，该凸缘部31按压第二部件20的贯穿部21的周缘部。凸缘部31在第二部件20的与第一部件10相反一侧的面(图1中为上表面)上向比贯穿部21更靠径向外侧突出。

然后，第三部件30相对于第一部件10凝固收缩，由此由异种材料制成的第二部件20就被压缩固定在凸缘部31与第一部件10之间。

接着，使用分配器6从多个注入孔42向凹陷部41注入密封材料40。密封材料40的注入量优选为保证在填满凹陷部41的内部之后还溢出到注入孔42中。这样一来，就能够使密封材料40遍及凹陷部41的整个一周。此外，通过从多个注入孔42同时注入密封材料，从而能够在短时间内完成注入密封材料40的注入作业。

然后，密封材料40在凹陷部41的内部固化，由此第一部件10和第二部件20的叠合面之间的间隙被密封材料40堵住。

需要说明的是，在向凹陷部41填充密封材料40时，也可以根据密封材料40的粘性将多个注入孔42的一部分作为排气孔。通过将在向凹陷部41注入密封材料40的过程中残留在凹陷部41内部的空气从作为排气孔发挥作用的一部分注入孔42排出，从而能够效率良好地向凹陷部41填充密封材料40。

需要说明的是，优选除了设置注入密封材料40的注入孔42以外，还设置作为排出残留在凹陷部41内部的空气的孔的注入孔42。

在从多个注入孔42向凹陷部41注入密封材料40的情况下，除了注入孔42以外，还可以设置排气孔，该排气孔将在向凹陷部41注入密封材料40的过程中残留在凹陷部41内部的空气效率良好地排出，但该排气孔未图示。这样一来，就能够做到一边效率良好地排出残留在凹陷部41内部的空气，一边将密封材料40填充到凹陷部41中，从而能够缩短向凹陷部41填充密封材料40的时间。

需要说明的是，对供密封材料40注入的多个注入孔42中的一部分注入孔42进行更具体的说明。也可以将位于多个注入孔42之间的至少一部分注入孔42作为排出凹陷部41内部的空气的孔加以使用。这样一来，在从多个注入孔42同时填充密封材料40的情况下，能够从位于所述多个注入孔42之间的未注入密封材料40的注入孔42效率良好地排出凹陷部41内部的空气。

如上所述，根据本实施方式所涉及的接合结构，凹陷部41形成在与焊接部不同的空间，该焊接部为第一部件10与第三部件30焊接在一起的焊接部位。密封材料40被注入作为凹陷部41形成在第一部件10上的密封材料40用纵向注入路径、以及以包围贯穿部21的方式在整个一周上凹陷的横向连通路径。利用密封材料40堵住第一部件10和第二部件20的叠合面之间的间隙，从而能够抑制水分从外部侵入到第一部件10和第二部件20的叠合部分。

由此，在焊接部的周围能够抑制在第一部件10与第二部件20相叠合的部分发生电腐蚀，从而确保接合强度，该焊接部为第一部件与第三部件焊接在一起的焊接部位。

由于借助第三部件30相对于第一部件10的凝固收缩而压缩固定住第二部件20后，再注入密封材料40，因而不会出现因焊接时的热而导致密封材料40发生变形、或者密封材料40的一部分蒸发而产生气体的情况。由此，能够使密封材料40遍及凹陷部41的整个一周，从而使得密封性提高。

(第二实施方式)

以下，对与上述第一实施方式相同的部分标注相同的符号，仅说明不同点。

如图3所示，在第二部件20上形成有凹陷部41。凹陷部41形成在第二部件20的与第一部件10相叠合的叠合面上。凹陷部41形成在与贯穿部21不同的空间，并以包围贯穿部21的方式在整个一周上凹陷。此外，凹陷部41形成在与焊接部不同的空间，并以包围焊接部的方式在整个一周上凹陷，该焊接部为第一部件10与第三部件30焊接在一起的焊接部位。第一部件10布置为堵住凹陷部41的下方开口。

在第二部件20上形成有注入孔42。注入孔42与凹陷部41连通。沿着凹陷部41形成有多个(在图4所示的例子中为八个)注入孔42。注入孔42形成在与焊接部不同的空间，该焊接部为第一部件10与第三部件30焊接在一起的焊接部位。

在凹陷部41中设有密封材料40。使用分配器6从注入孔42向凹陷部41注入密封材料40。密封材料40被注入凹陷部41后固化，并且堵住第一部件10和第二部件20的叠合面之间的间隙。

在图4所示的例子中，凹陷部41形成为俯视时呈矩形框状。在凹陷部41的四条边上各形成有两个注入孔42。也就是说，沿着凹陷部41形成有八个注入孔42。凹陷部41形成为其宽度比注入孔42的孔径大。需要说明的是，可以任意设定注入孔42的数量、位置、大小。

此处，如图3所示，当使用分配器6从多个注入孔42向凹陷部41注入密封材料40时，密封材料40就会在凹陷部41内部向周向和宽度方向扩散。然后，密封材料40在凹陷部41的内部固化，由此第一部件10和第二部件20的叠合面之间的间隙就被密封材料40堵住。

由此，能够增加密封材料40在凹陷部41内部的设置面积，从而使得密封性提高。

(第三实施方式)

如图5所示，在第一部件10形成有凹陷部41。凹陷部41形成在第一部件10的与第二部件20相叠合的叠合面上。凹陷部41是通过对板厚比第二部件20薄的第一部件10进行冲压成形，使第一部件10塑性变形为立体形状而形成的。凹陷部41朝着下方呈台阶状地凹陷。凹陷部41形成在与贯穿部21不同的空间，并以包围贯穿部21的方式在整个一周上凹陷。

第二部件20布置为堵住凹陷部41的上方开口。在第二部件20上形成有注入孔42。注入孔42与凹陷部41连通。沿着凹陷部41形成有多个注入孔42。凹陷部41形成为其宽度比注入孔42的孔径大。需要说明的是，可以任意设定注入孔42的数量、位置、大小。

此处，当使用分配器6从多个注入孔42向凹陷部41注入密封材料40时，密封材料40就会在凹陷部41内部向周向和宽度方向扩散。然后，密封材料40在凹陷部41的内部固化，由此第一部件10和第二部件20的叠合面之间的间隙就被密封材料40堵住。

如上所述，通过在第一部件10侧呈台阶状地形成凹陷部41，从而使得板厚比第二部件20薄的第一部件10侧的强度提高。

凹陷部41形成在与焊接部不同的空间，该焊接部为第一部件10与第三部件30焊接在一起的焊接部位。密封材料40被注入作为凹陷部41形成在第一部件10上的密封材料40用纵向注入路径、以及以包围贯穿部21的方式在整个一周上凹陷的横向连通路径。利用密封材料40堵住第一部件10和第二部件20的叠合面之间的间隙，从而提高密封性。由此，能够抑制水分从外部侵入到第一部件10和第二部件20的叠合部分。因此，能够抑制在第一部件10与第二部件20相叠合的部分发生电腐蚀，从而确保接合强度。

(第四实施方式)

如图6所示，在第一部件10形成有凹陷部41。凹陷部41形成在第一部件10的与第二部件20相叠合的叠合面上。凹陷部41是通过对板厚比第二部件20薄的第一部件10进行冲压成形，使第一部件10塑性变形为立体形状而形成的。凹陷部41朝着下方呈台阶状地凹陷。凹陷部41形成在与贯穿部21不同的空间，并以包围贯穿部21的方式在整个一周上凹陷。第二部件20布置为堵住凹陷部41的上方开口。

在第一部件10上形成有注入孔42。注入孔42形成在与焊接部不同的空间，该焊接部为第一部件10与第三部件30焊接在一起的焊接部位。注入孔42与凹陷部41连通。沿着凹陷部41形成有多个注入孔42。凹陷部41形成为其宽度比注入孔42的孔径大。需要说明的是，可以任意设定注入孔42的数量、位置、大小。

此处，当使用分配器6从多个注入孔42向凹陷部41注入密封材料40时，密封材料40就会在凹陷部41的内部向周向和宽度方向扩散。然后，密封材料40在凹陷部41的内部固化，由此第一部件10和第二部件20的叠合面之间的间隙就被密封材料40堵住。

如上所述，通过在第一部件10侧呈台阶状地形成凹陷部41，从而使得板厚比第二部件20薄的第一部件10侧的强度提高。

凹陷部41形成在与焊接部不同的空间，该焊接部为第一部件10与第三部件30焊接在一起的焊接部位。密封材料40被注入作为凹陷部41形成在第一部件10上的密封材料40用纵向注入路径、以及以包围贯穿部21的方式在整个一周上凹陷的横向连通路径。利用密封材料40堵住第一部件10和第二部件20的叠合面之间的间隙，从而提高密封性。由此，能够抑制水分从外部侵入到第一部件10和第二部件20的叠合部分。其结果是，能够抑制在第一部件10与第二部件20相叠合的部分发生电腐蚀，从而确保接合强度。

(其他实施方式)

上述实施方式也可以采用以下结构。

在本实施方式中，对第一部件10的凹陷部41进行了电弧焊，但也可以例如使用作为填充材料的填充焊丝进行激光焊接，即进行所谓的激光填料焊接。

在本实施方式中，在第一部件10或第二部件20上形成有凹陷部41，但也可以在第一部件10和第二部件20上分别形成有凹陷部41。

为了排出在从注入孔42向凹陷部41注入密封材料40的过程中残留在凹陷部41内部的空气，可以在除了设置注入孔42以外还设置未图示的排气孔，或者使多个注入孔42中的一部分注入孔42发挥排气孔的作用，但并不限于上述方式。

例如，凹陷部41形成在与贯穿部21不同的空间。凹陷部41形成在与焊接部不同的空间，并以包围焊接部和贯穿部21的方式在整个一周上凹陷，该焊接部为第一部件10与第三部件30焊接在一起的焊接部位。也可以使在贯穿部21的整个外周上凹陷的凹陷部41的一部分与第一部件10和第二部件20的叠合面的外周的侧面侧连通而敞口，并使该开口具有用于排出凹陷部41内的空气的排气孔的作用。

-产业实用性-

综上所述，本发明能够收到可抑制在金属材料与异种材料相叠合的部分发生电腐蚀这样的实用性高的效果，因此极其有用，产业实用性高。

-符号说明-

10 第一部件

20 第二部件

21 贯穿部

30 第三部件

40 密封材料

41 凹陷部

42 注入孔

Claims (6)

1.一种接合结构，在该接合结构中，由金属材料制成的第一部件、由难以焊接到该第一部件上的材料制成的第二部件、以及由焊接到该第一部件上的填充材料制成的第三部件相互接合，其特征在于：

在所述第二部件上形成有朝着所述第一部件贯穿该第二部件的贯穿部，

所述第三部件经由所述贯穿部焊接到所述第一部件上，

在所述第一部件和所述第二部件的叠合面中的至少一个叠合面上形成有凹陷部，该凹陷部形成在与所述贯穿部不同的空间，并以包围该贯穿部的方式在整个一周上凹陷，

所述凹陷部形成在与焊接部不同的空间，并以包围该焊接部的方式在整个一周上凹陷，该焊接部为所述第一部件与所述第三部件焊接在一起的焊接部位，

在所述第一部件和所述第二部件中的至少一者上，形成有与所述凹陷部连通的注入孔，

在所述凹陷部设有密封材料，该密封材料被从所述注入孔注入，并且堵住所述第一部件和所述第二部件的叠合面之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的接合结构，其特征在于：

沿着所述凹陷部形成有多个所述注入孔。

3.根据权利要求1或2所述的接合结构，其特征在于：

所述凹陷部的宽度比所述注入孔的孔径大。

4.根据权利要求1或2所述的接合结构，其特征在于：

所述凹陷部形成在板厚比所述第二部件薄的所述第一部件侧，所述凹陷部是通过使所述第一部件塑性变形为立体形状而形成的。

5.一种接合方法，该接合方法用于将由金属材料制成的第一部件、由难以焊接到该第一部件上的材料制成的第二部件、以及由焊接到该第一部件上的填充材料制成的第三部件相互接合起来，其特征在于：

在所述第二部件上形成有朝着所述第一部件贯穿该第二部件的贯穿部，

在所述第一部件和所述第二部件的叠合面中的至少一个叠合面上形成有凹陷部，该凹陷部形成在与所述贯穿部不同的空间，并以包围该贯穿部的方式在整个一周上凹陷，

所述凹陷部形成在与焊接部不同的空间，并以包围该焊接部的方式在整个一周上凹陷，该焊接部为所述第一部件与所述第三部件焊接在一起的焊接部位，

在所述第一部件和所述第二部件中的至少一者上，形成有与所述凹陷部连通的注入孔，

所述接合方法包括：

将所述第二部件叠合到所述第一部件上，并经由所述贯穿部将所述第三部件焊接到该第一部件上的工序；以及

从所述注入孔向所述凹陷部注入密封材料，用该密封材料堵住所述第一部件和所述第二部件的叠合面之间的间隙的工序。

6.根据权利要求5所述的接合方法，其特征在于：

所述凹陷部形成在板厚比所述第二部件薄的所述第一部件侧，所述凹陷部是通过使所述第一部件塑性变形为立体形状而形成的。

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