CN116847940A - 异种金属件的接合方法 - Google Patents

Abstract

异种金属件的接合方法具备：准备工序，准备铆钉、多个金属部件、以及柄和设置于柄的前端的电极部；夹入工序，利用第一电极和第二电极夹着铆钉及多个金属部件；以及埋入工序，通过利用第一电极和第二电极进行加压通电，使铆钉相对于金属部件埋入。准备工序包括如下工序：作为第一电极及第二电极，准备满足第一电极的电阻值及第二电极的电阻值为待接合的多个金属部件的电阻值与铆钉的电阻值的合计值以下这一条件的两个电极。

Description

异种金属件的接合方法

技术领域

本公开涉及使用铆钉并通过电阻焊将材质不同的多个金属部件接合的异种金属件的接合方法。

背景技术

以往，已知有例如如专利文献1所记载的那样，使用具备头部和轴部的金属制的铆钉并通过电阻焊将异种金属件接合的电阻焊方法。在这样的电阻焊方法中，例如，以按照头部、轴部、铝板、铁板的顺序进行排列的方式，利用两个电极夹着铆钉、铝板及铁板，通过对它们进行加压通电，在贯穿了铝板的轴部与铁板之间生成焊核，将铝板夹在头部与铁板之间，从而将铝板与铁板接合。电极具有电极部、和向电极部传导电且保持电极部的柄。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-69499号公报

发明内容

发明要解决的课题

在像上述那样使用铆钉将异种金属件接合的情况下，要想使铝熔融并使铆钉迅速地贯穿，在加压通电时需要高电流。但是，若电极的电阻大，则会产生由于超过变压器的额定值而无法流过高电流这一问题。

用于解决课题的技术手段

本公开可以作为以下的方式来实现。

根据本公开的一方式，提供一种异种金属件的接合方法。该异种金属件的接合方法是使用铆钉并通过电阻焊将材质不同的多个金属部件接合的异种金属件的接合方法，该方法具备：准备工序，准备所述铆钉、多个所述金属部件、以及柄和设置于所述柄的前端的电极部；夹入工序，利用所述第一电极和所述第二电极夹着所述铆钉及多个所述金属部件；以及埋入工序，通过利用所述第一电极和所述第二电极进行加压通电，使所述铆钉相对于所述金属部件埋入，所述准备工序包括如下工序：作为所述第一电极及所述第二电极，准备满足所述第一电极的电阻值及所述第二电极的电阻值为待接合的多个所述金属部件的电阻值与所述铆钉的电阻值的合计值以下这一条件的两个电极。

附图说明

图1是示出作为本公开的第一实施方式的异种金属件的接合方法的工序图。

图2是示意性地示出夹入工序的实施状况的剖视图。

图3是示意性地说明异种金属件的接合方法中的通电模式的一例的图。

具体实施方式

A.第一实施方式：

参照图1～图3，对本公开的第一实施方式中的异种金属件的接合方法进行说明。图1是示出作为本公开的第一实施方式的异种金属件的接合方法的工序图。图2是示意性地示出后述的夹入工序的实施状况的剖视图。在图2中，示出了穿过各部件的中心轴的剖面。在第一实施方式的异种金属件的接合方法中，使用铆钉11并通过电阻焊将材质不同的多个(在本实施方式中为两个)金属部件接合。在本实施方式中，作为多个金属部件，将铁板13与铝板12接合。

如图1所示，异种金属件的接合方法具备准备工序P10、夹入工序P20、埋入工序P30。以下，依次对各工序进行说明。首先，在准备工序P10中，准备铆钉11、铝板12、铁板13、第一电极14、第二电极15。第一电极14及第二电极15是未图示的公知的电阻点焊机所具备的一对电极。此外，电阻点焊机由未图示的加压通电部、电源部、电力控制部及连接用的线缆等构成。

第一电极14具有第一柄16和第一电极部18。第二电极15具有第二柄17和第二电极部19。在各电极14、15中，与待接合的金属板12、13相对的电极部18、19呈截头圆锥形状。各电极部18、19的直径随着从柄16、17去向前端而渐渐变小。此外，前端面可以是平面，也可以是具有R的曲面。各柄16、17是向各电极部18、19传导电且保持各电极部18、19的部位。

各电极14、15由含有铬的铜合金(以下，称为“Cr铜”)形成。也就是说，各柄16、17和各电极部18、19均由铬铜形成。此外，上述各电极14、15既可以是各柄16、17与各电极部18、19一体化而成的“一体型”，也可以是能够更换各电极部18、19的“帽型”。

铆钉11为铁制，具有头部21和轴部22。头部21呈圆盘形状。轴部22形成为大致圆柱状，从头部21的中央部向一侧突出。轴部22的直径随着去向突出侧的前端而渐渐变小。

接着，对电阻值进行说明。在本实施方式中，第一电极14的电阻值R1及第二电极15的电阻值R2均为0.1mΩ左右。此外，各电极14、15的电阻值R1、R2为柄16、17的电阻值与电极部18、19的电阻值的合计值。铆钉11的电阻值R3为0.15mΩ左右。铝板12和铁板13层叠而成的被焊接层叠体23的电阻值R4为0.08mΩ左右。

此外，电阻值例如通过未图示的公知的电阻测定器来测量。关于被焊接层叠体23的电阻值R4，通过将电阻测定器所具有的一方的端子和另一方的端子以在通电方向上位置一致的方式相抵靠来测量。关于铆钉11的电阻值R3，通过将一方的端子抵靠于与电极部18预定接触的部位并将另一方的端子抵靠于与铝板12预定接触的部位来测量。

在本实施方式中，各电极14、15的电阻值R1、R2为铆钉11的电阻值R3与被焊接层叠体23的电阻值R4的合计值以下。即，满足以下的式(i)及式(ii)的关系性。也就是说，在准备工序P10中，在预先知晓铆钉11的电阻值R3和被焊接层叠体23的电阻值R4的状况下，准备满足下述式(i)及式(ii)的两个电极作为各电极14、15。

R1≤R3+R4···式(i)

R2≤R3+R4···式(ii)

在准备工序P10之后执行的夹入工序P20中，如图2所示，以按照头部21、轴部22、铝板12及铁板13的顺序进行排列的方式，配置各部件。换言之，在将铆钉11的轴部22相对于重叠于铁板13上的铝板12以正交的方式抵靠的状态下，利用第一电极14和第二电极15夹着铆钉11、铝板12及铁板13。此时，将第一电极部18抵靠于铆钉11的头部21侧，将第二电极部19抵靠于铁板13侧。

在夹入工序P20之后执行的埋入工序P30中，对铆钉11、铝板12及铁板13进行加压通电，使铆钉11的轴部22相对于铝板12埋入。更详细地说，使第一电极14和第二电极15相互接近，使加压力作用于铆钉11的头部21和铁板13并且对各电极14、15间施加电流，来对铆钉11、铝板12及铁板13进行加压通电，一边利用产生的焦耳热使铝板12熔融一边使轴部22贯穿铝板12。

然后，在埋入工序P30后的焊核生成工序P40中，继续通电，在贯穿了的轴部22与铁板13之间生成焊核，将铝板12夹在头部21与铁板13之间，从而将铝板12与铁板13接合。

图3是示意性地说明本实施方式中的通电模式的一例的图。在图3中，以虚线L示出通电时的指令电流值，以实线M示出实际流动的电流的实测值，以单点划线N示出比较方式中的电流的实测值。如图2中以虚线L所示，在上述埋入工序P30时，与焊核生成时相比要求更高的电流值。这是因为，为了更积极地使铝板12熔融而使轴部22贯穿铝板12，需要比轴部22贯穿之后的焊核生成时更大的电流。

在上述接合方法中，在将n块(n为2以上的整数)金属部件接合的情况下，将最靠第一电极14侧的金属部件设为第一金属部件，以下，将向第二电极15侧重叠配置的金属部件依次设为第二金属部件、…第n金属部件。在埋入工序P30中，使轴部22贯穿第一金属部件～第n-1金属部件。然后，在轴部22与第n金属部件之间生成焊核。

(1)在上述第一实施方式的异种金属件的接合方法中的准备工序P10中，作为第一电极14及第二电极15，准备了满足第一电极14的电阻值R1及第二电极15的电阻值R2为被焊接层叠体23的电阻值R4与铆钉11的电阻值R3的合计值以下这一条件的两个电极。

在电阻焊时，电阻点焊机的电压V与电流I的关系可使用各电阻值而通过以下的式(iii)来表示。

V＝I×(R1+R2+R3+R4)···式(iii)

在本实施方式中，如上述式(i)、(ii)所示，通过将第一电极14和第二电极15的电阻值R1、R2抑制为较低，能够使得除了第一电极14及第二电极15之外还包括铆钉11、铝板12及铁板13在内的用于进行接合的结构整体、即电阻点焊机的电阻值(R1+R2+R3+R4)变小。

因而，即便是相同电压下，也能够使流动于电阻点焊机的电流量增加，在电阻焊时的加压通电时，无需将电阻点焊机所具备的变压器改变为大容量，就能够流动指定的高电流。

尤其是，如图3中以实线M所示，能够在埋入工序P30中指令电流值为10kA～15kA的高电流域中，流动与指令电流值相应的电流。进而，在埋入工序P30中，能够准确地使轴部22贯穿铝板12而到达铁板13，能够以强的接合强度将两个金属部件12、13接合。

(2)例如，含有铍的铜合金(以下，称为“Be铜”)的电阻率大至Cr铜的约6倍。作为比较方式，在以与第一实施方式的各电极14、15相同的形状及大小而仅材质不同地利用Be铜形成了第一电极及第二电极的情况下，比较难以满足上述关系式(i)、(ii)的条件。因而，在比较方式中，如图3中以单点划线N所示，在埋入工序P30中无法产生指令电流值。

但是，在上述第一实施方式的异种金属件的接合方法中，通过使第一电极14和第二电极15的材质为Cr铜，能够将第一电极14和第二电极15的电阻值R1、R2抑制为较低，上述式(i)、(ii)的条件得到满足。因而，如图3的实线M所示，能够在埋入工序P30时基本上实现指令电流值。

因而，无需为了降低用于进行接合的结构整体的电阻值而增大柄16、17、铆钉11的直径，不会产生装置的大型化、与周边器件的干涉这类问题，能够形成为适宜的实施方式。

B.其他实施方式：

(B1)在上述实施方式的异种金属件的接合方法中，使各电极的材质为Cr铜，但只要满足上述关系式(i)、(ii)的条件，也可以是其他材质。例如，在将电阻率大的材质用于电极的情况下，也可以通过增大柄16、17、铆钉11的直径，来使结构整体的电阻值大约等于或低于上述实施方式。另外，第一电极14和第二电极15也可以是彼此不同的材质。

(B2)在上述实施方式的异种金属件的接合方法中，以将铝板12与铁板13进行接合来进行说明，但也可以将上述的异种金属件的接合方法应用于其他材质不同的金属部件的接合。另外，关于金属部件的块数，也可以将三个以上的多块金属部件接合。在该情况下，设为至少包含彼此不同的材质的金属部件。

(B3)在上述实施方式的异种金属件的接合方法中，使铆钉11及第二电极15侧的金属部件均为铁制，但铆钉11与第二电极15侧的金属部件不一定为相同材质。另外，关于铆钉11的材质、形状可以适当变更。

(B4)在上述实施方式的异种金属件的接合方法中，也可以一边利用空气吹走熔融了的铝一边进行加压通电。

(B5)在上述实施方式的异种金属件的接合方法中记载的各电阻值、电流值等仅为例示，可以根据各部件的大小、形状而适当变更。例如，通电的电流值可以在5kA～30kA的范围内。

本公开不限于上述各实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内以各种构成来实现。例如，关于与记载于发明内容一栏中的各方式中的技术特征相对应的各实施方式中的技术特征，可以为了解决上述课题的一部分或全部，或者为了达成上述效果的一部分或全部，而适当进行替换、组合。另外，只要该技术特征在本说明书中没有作为必要技术特征进行说明，就可以适当进行删除。例如，本公开也可以通过以下说明的方式来实现。

(1)根据本公开的一方式，提供一种异种金属件的接合方法。该异种金属件的接合方法，是使用铆钉并通过电阻焊将材质不同的多个金属部件接合的异种金属件的接合方法，该方法具备：准备工序，准备所述铆钉、多个所述金属部件、以及柄和设置于所述柄的前端的电极部；夹入工序，利用所述第一电极和所述第二电极夹着所述铆钉及多个所述金属部件；以及埋入工序，通过利用所述第一电极和所述第二电极进行加压通电，使所述铆钉相对于所述金属部件埋入，所述准备工序包括如下工序：作为所述第一电极及所述第二电极，准备满足所述第一电极的电阻值及所述第二电极的电阻值为待接合的多个所述金属部件的电阻值与所述铆钉的电阻值的合计值以下这一条件的两个电极。

根据该方式，通过将第一电极和第二电极的电阻值抑制为较低，能够使得除了第一电极及第二电极之外还包括铆钉和多个金属部件在内的用于进行接合的结构整体的电阻值变小。因而，与不满足第一电极的电阻值及第二电极的电阻值为待接合的多个金属部件的电阻值与铆钉的电阻值的合计值以下这一条件的情况相比，即便是相同电压下，也能够使流动于结构整体的电流量增加，在电阻焊时的加压通电时，能够流动指定的高电流。

(2)在上述方式中，也可以是，所述第一电极及所述第二电极由含有铬的铜合金形成。根据该方式，第一电极及第二电极由电阻率较低的含有铬的铜合金形成，所以不将装置结构大型化就能够容易地实施减小用于进行上述接合的结构整体的电阻值这一条件。

附图标记说明

11…铆钉，12…铝板(金属部件)，13…铁板(金属部件)，14…第一电极，15…第二电极，16…第一柄，17…第二柄，18…第一电极部，19…第二电极部，21…头部，22…轴部，23…被焊接层叠体，P10…准备工序，P20…夹入工序，P30…埋入工序。

Claims (2)

1.一种异种金属件的接合方法，其使用铆钉并通过电阻焊将材质不同的多个金属部件接合，该方法具备：

准备工序，准备所述铆钉、多个所述金属部件、以及分别具有柄和设置于所述柄的前端的电极部的第一电极及第二电极；

夹入工序，利用所述第一电极和所述第二电极夹着所述铆钉及多个所述金属部件；以及

埋入工序，通过利用所述第一电极和所述第二电极进行加压通电，使所述铆钉相对于所述金属部件埋入，

所述准备工序包括如下工序：作为所述第一电极及所述第二电极，准备满足所述第一电极的电阻值及所述第二电极的电阻值为待接合的多个所述金属部件的电阻值与所述铆钉的电阻值的合计值以下这一条件的两个电极。

2.根据权利要求1所述的异种金属件的接合方法，

所述第一电极及所述第二电极由含有铬的铜合金形成。