DE102011115654A1 - Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien und Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, ein Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien und ein Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien bereitgestellt, welche die Zugscherfestigkeit eines verschweißten Verbindungsabschnitts und die Ablösefestigkeit einer Grenzfläche eines verschweißten Abschnitts beim Schweißen von Aluminium oder eines Aluminiumlegierungsmaterials und eines Stahlmaterials verbessern können. Der Draht mit Flussmittelkern weist eine zylindrische Hülle, die eine Aluminiumlegierung umfasst, die Si in einer Menge von 1,5 bis 2,5 Massenprozent und Zr in einer Menge von 0,05 bis 0,25 Massenprozent enthält, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist, und eine Flussmittelfüllung innerhalb dieser Hülle auf, die Cäsiumfluorid in einer Menge von 20 bis 60 Massenprozent enthält, und wobei der Anteil des Flussmittels 5 bis 20 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts beträgt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien zur Verwendung beim Schweißen von verschiedenartigen Materialien, wie z. B. von Transportmaschinen, wie z. B. Kraftfahrzeugen, und Komponenten für Baumaterialien und dergleichen, sowie ein Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien und ein Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien unter Verwendung dieses Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, insbesondere einen Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, der zur Verwendung beim Verschweißen von Aluminium oder einem Aluminiumlegierungsmaterial und einem verzinkten Stahlblech geeignet ist, ein Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien und ein Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien.
  • Bisher werden in Transportmaschinen, wie z. B. Kraftfahrzeugen, Stahlmaterialien als Materialien für Fahrzeugkarosserien und dergleichen verwendet. Da Stahlmaterialien, die als Komponenten von Transportmaschinen und dergleichen verwendet werden, während des Gebrauchs Regenwasser und dergleichen ausgesetzt sind, wird auf deren Oberflächen eine Rostschutzverzinkung durchgeführt. Demgemäß wird durch einen auf der verzinkten Oberfläche gebildeten Oxidfilm ein Wasserbeständigkeitseffekt bereitgestellt, während Zink selbst dann bezogen auf Eisen bevorzugt korrodiert wird (Opferschutz), wenn Risse, kleine Löcher oder dergleichen auf der Oberfläche eines Stahlmaterials vorliegen.
  • In letzter Zeit wurde im Hinblick auf den Umweltschutz die Erforschung und Entwicklung von Hybridkraftfahrzeugen, Elektrokraftfahrzeugen und dergleichen rasch vorangetrieben und eine Gewichtsverminderung von Fahrzeugkarosserien und dergleichen dieser Kraftfahrzeuge ist zur Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und für andere Zwecke erforderlich. Darüber hinaus wurde für eine Gewichtsverminderung von Fahrzeugkarosserien und anderen Teilen das Ausbilden eines Teils von Stahlmaterialien, die als Materialien verwendet werden, aus Aluminium oder Aluminiumlegierungsmaterialien (nachstehend werden Aluminium oder Aluminiumlegierungsmaterialien zusammen als Aluminiumlegierungsmaterialien bezeichnet) untersucht.
  • Daher erfordert die Erzeugung von Fahrzeugkarosserien und dergleichen ein Verbinden von verschiedenartigen Materialien zwischen einem Stahlmaterial und einem Aluminiumlegierungsmaterial. Beispiele für Techniken zum Verbinden von verschiedenartigen Materialien zwischen einem Stahlmaterial und einem Aluminiumlegierungsmaterial umfassen ein Verfahren des Verbindens von Basismaterialien durch MIG-Schweißen oder Laserschweißen, während ein Draht mit Flussmittelkern zugeführt wird ( japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2008-68290 ).
  • In diesem Stand der Technik ist die Zusammensetzung der Außenhülle des Drahts mit Flussmittelkern als Si: 1 bis 13% festgelegt und ein Flussmittel auf Fluoridbasis, das kein Chlorid enthält, ist in der Außenhülle in einem Anteil von 0,3 bis 20 Massenprozent eingebracht.
  • Darüber hinaus wurde zur Verbesserung der Verbindungsfestigkeit einer verbundenen Struktur von verschiedenartigen Materialien ein Füllmetall vorgeschlagen, bei dem die enthaltene Si-Menge 1,5 bis 6,0% beträgt, und wobei ferner Zr als ein Additivbestandteil in einer Menge von 0,1 bis 0,2 Massenprozent enthalten ist ( japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2006-224145 ).
  • MIG(Metall-Inertgas: MIG)-Schweißen ist ein Verfahren, bei dem ein Inertgas, wie z. B. Argon oder Helium, in die Umgebung einer zu verbindenden Stelle als ein Schutzgas zugeführt wird und ein Lichtbogen zwischen einem Schweißdraht und der Stelle, an der ein Stahlmaterial und ein Aluminiumlegierungsmaterial verbunden werden sollen, erzeugt wird. Das MIG-Schweißen ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schweißvorgang in einem Zustand ohne Luftzutritt durchgeführt wird, so dass des Schweißen ohne Beeinflussung durch Sauerstoff in der Luft abläuft. Im Gegensatz dazu umfasst das Laserschweißen das Zuführen eines Schweißdrahts zu einem Verbindungsabschnitt, während dieser Schweißdraht und der Verbindungsabschnitt mit Laserlicht bestrahlt werden, so dass der Schweißdraht und der Verbindungsabschnitt durch das Laserlicht thermisch verschmolzen werden.
  • Der vorstehend genannte Stand der Technik weist jedoch die folgenden Probleme auf: In einer Struktur, wie z. B. einer Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs, wirken in dem Fall, bei dem ein Stahlmaterial und ein Aluminiumlegierungsmaterial stoßverschweißt werden, Zugspannungen zwischen Basismaterialien, wenn eine äußere Kraft auf den verschweißten Verbindungsabschnitt ausgeübt wird. Ferner wirkt in dem Fall, bei dem z. B. ein Stahlmaterial und ein Aluminiumlegierungsmaterial überlappen gelassen und verschweißt werden und wenn eine äußere Kraft auf den verschweißten Verbindungsabschnitt ausgeübt wird, eine Zugspannung zwischen den Basismaterialien und gleichzeitig wirkt auf die Schweißgrenzfläche eine Ablösespannung, welche die zwei Basismaterialien voneinander weg zieht. Wenn verschiedenartige Materialien verschweißt werden, ist daher für den verschweißten Verbindungsabschnitt nicht nur eine Zugscherfestigkeit, sondern auch eine hohe Ablösefestigkeit erforderlich. Wenn jedoch ein Stahlmaterial und ein Aluminiumlegierungsmaterial durch Schweißen wie in einem herkömmlichen Fall verbunden werden, wird an dem verbundenen Abschnitt eine sehr spröde intermetallische Verbindung erzeugt, die das Problem verursacht, dass die Zugscherfestigkeit und die Ablösefestigkeit des verbundenen Abschnitts geringer sind als in dem Fall, bei dem die gleichen Komponententypen verschweißt werden.
  • Im Gegensatz dazu kann in dem Fall, bei dem ein Schweißen von verschiedenartigen Materialien unter Verwendung des in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2008-68290 beschriebenen Drahts mit Flussmittelkern durchgeführt wird, die Erzeugung dieser sehr spröden intermetallischen Verbindung unterdrückt werden und die Dicke der Schicht der intermetallischen Verbindung kann vermindert werden.
  • Zwar wird die Zugscherfestigkeit nach dem Schweißen in einem Bereich erhöht, bei dem die Menge des Si, das in dem Füllmetall enthalten ist, hoch ist, jedoch wird die Ablösefestigkeit in nachteiliger Weise vermindert. Obwohl die Ablösefestigkeit in einem Bereich mit einer geringen Menge von Si verbessert wird und ein Ablösen in der Schicht der intermetallischen Verbindung nicht stattfindet, treten darüber hinaus jedoch in dem verschweißten Abschnitt (verschweißten Metallabschnitt) aufgrund der Wärmeschrumpfung des verschweißten Abschnitts in nachteiliger Weise Risse auf, wenn ein großer Unterschied bei der Wärmeausdehnung zwischen dem Aluminiummaterial und dem Stahlmaterial vorliegt (beispielsweise in dem Fall, bei dem die Dicke des Aluminiummaterials größer ist als diejenige des Stahlmaterials, usw.).
  • Im Gegensatz dazu ist es wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2006-224145 auch möglich, die Menge von Si in einem festen Füllmetall bei einem relativ niedrigen Niveau von 1,5 bis 6% zu halten und gegebenenfalls ferner Zr als optionalen Bestandteil zuzusetzen.
  • Die Bildung einer Schicht einer intermetallischen Verbindung kann jedoch dann, wenn die Si-Menge relativ hoch ist, oder abhängig von den Hauptzusammensetzungen und dem Anteil des Flussmittels in dem Draht mit Flussmittelkern nicht wirksam unterdrückt werden und eine hohe Ablösefestigkeit kann nicht erhalten werden.
  • Im Hinblick auf derartige Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, ein Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien und ein Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien bereitzustellen, die dann, wenn Aluminium oder ein Aluminiumlegierungsmaterial und ein Stahlmaterial verschweißt werden, die Zugscherfestigkeit eines verschweißten Verbindungsabschnitts und die Ablösefestigkeit einer Grenzfläche eines verschweißten Abschnitts verbessern können und einen verschweißten Metallabschnitt bereitstellen können, der frei von Rissen ist.
  • Der erfindungsgemäße Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien ist ein Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien zur Verwendung beim Verbinden von verschiedenartigen Materialien zwischen Aluminium oder einem Aluminiumlegierungsmaterial und einem Stahlmaterial,
    wobei der Draht mit Flussmittelkern eine zylindrische Hülle, die aus einer Aluminiumlegierung zusammengesetzt ist, die Si in einer Menge von 1,5 bis 2,5 Massenprozent und Zr in einer Menge von 0,05 bis 0,25 Massenprozent enthält, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist, und eine Flussmittelfüllung innerhalb dieser Hülle aufweist, die Cäsiumfluorid in einer Menge von 20 bis 60 Massenprozent enthält, und
    wobei der Anteil des Flussmittels 5 bis 20 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts beträgt.
  • Ferner ist ein weiterer erfindungsgemäßer Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien ein Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien zur Verwendung beim Verbinden von verschiedenartigen Materialien zwischen Aluminium oder einem Aluminiumlegierungsmaterial und einem Stahlmaterial,
    wobei der Draht mit Flussmittelkern eine zylindrische Hülle, die aus einer Aluminiumlegierung zusammengesetzt ist, die Si in einer Menge von 1,5 bis 2,5 Massenprozent und Zr in einer Menge von 0,05 bis 0,25 Massenprozent enthält, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist, und eine Flussmittelfüllung innerhalb dieser Hülle aufweist, die AlF3 in einer Menge von 7 bis 15 Massenprozent enthält, und
    wobei der Anteil des Flussmittels 4 bis 20 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts beträgt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien umfasst die Verwendung des vorstehend beschriebenen Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, das Bilden eines Verbindungsabschnitts durch Aluminium oder ein Aluminiumlegierungsmaterial und ein Stahlmaterial und das Verbinden des Aluminiums oder des Aluminiumlegierungsmaterials und des Stahlmaterials durch Zuführen des Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, während dieser Verbindungsabschnitt mit Laserlicht bestrahlt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien umfasst die Verwendung des vorstehend beschriebenen Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, das Bilden eines Verbindungsabschnitts durch Aluminium oder ein Aluminiumlegierungsmaterial und ein Stahlmaterial, das Bilden eines Lichtbogens zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, das Zuführen eines Schutzgases um den Lichtbogen und gleichzeitig das Verbinden des Aluminiums oder des Aluminiumlegierungsmaterials und des Stahlmaterials.
  • In dem Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung sind die Mengen von Cäsiumfluorid, das in dem Flussmittel enthalten ist, und von Si, des in der Hülle enthalten ist, in geeigneter Weise festgelegt. Daher kann die Verwendung des Drahts beim Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien oder beim MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien zwischen Aluminium oder einem Aluminiumlegierungsmaterial und einem Stahlmaterial die Zugscherfestigkeit eines verschweißten Verbindungsabschnitts und die Ablösefestigkeit einer Grenzfläche eines verschweißten Abschnitts verbessern.
  • Da Zr in einer vorgegebenen Menge als ein essentieller Bestandteil zusätzlich zu Si zugesetzt ist, kann ein verschweißter Metallabschnitt frei von Rissen sein, selbst wenn der Unterschied bei der Wärmeausdehnung zwischen dem Stahlmaterial und dem Aluminiummaterial aufgrund des Kornfeinungseffekts von Zr groß ist. Darüber hinaus verbessert der Zusatz von Zr die Verbindungsfestigkeit verglichen mit einem Füllmetall, bei dem nur Si zugesetzt ist.
  • Da ferner der Anteil des Flussmittels in geeigneter Weise festgelegt ist, kann der Reduktionseffekt des Flussmittels effektiv erhalten werden und die Zugscherfestigkeit des verschweißten Verbindungsabschnitts sowie die Ablösefestigkeit an der Schweißnahtgrenzfläche können weiter effektiv verbessert werden. Es sollte beachtet werden, dass der Reduktionseffekt des Flussmittels vermutlich derart ist, dass beim Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien oder beim MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien zwischen Aluminium oder einem Aluminiumlegierungsmaterial und einem Stahlmaterial die Reduktion und die Entfernung eines Oxidfilms auf der Oberfläche von Aluminium und einer Verzinkungsschicht und eines Oberflächenoxidfilms des Stahlmaterials aufgrund der Aktivierung des Flussmittels durch die Schweißwärme erleichtert werden. Auf diese Weise treten beim Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien oder beim MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien durch das Entfernen von plattierten Schichten von Basismaterialien, die verbunden werden sollen, und von Oxidfilmen auf den Oberflächen der Basismaterialien neu erzeugte metallische Grenzflächen auf den äußersten Schichten der Basismaterialien auf. Daher werden die Basismaterialien fest miteinander verbunden und die Zugscherfestigkeit und die Ablösefestigkeit des verschweißten Verbindungsabschnitts werden verbessert. Wenn das Stahlblech ein nicht-verzinktes Stahlblech ist, kann der Oxidfilm auf der Oberfläche des Stahlblechs durch eine vorgegebene Menge des Flussmittels, das eine vorgegebene chemische Zusammensetzung aufweist, unterdrückt werden. Als Ergebnis werden die Basismaterialien aus Aluminium oder einem Aluminiumlegierungsmaterial und einem Stahlmaterial fest miteinander verbunden und die Zugscherfestigkeit und die Ablösefestigkeit des verschweißten Verbindungsabschnitts werden verbessert.
  • Gemäß dem Verfahren zum Laserschweißen oder MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung können beim Verbinden von verschiedenartigen Materialien zwischen Aluminium oder einem Aluminiumlegierungsmaterial und einem Stahlmaterial die Zugscherfestigkeit des verschweißten Verbindungsabschnitts und die Ablösefestigkeit an der Grenzfläche des verschweißten Abschnitts verbessert werden und Risse in einem geschmolzenen Metallabschnitt, die auftreten, wenn der Unterschied bei der Wärmeausdehnung zwischen einem Stahlmaterial und einem Aluminiummaterial groß ist, können verhindert werden.
  • Ferner vermindert in dem Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Halbleiterlasers als eine Laserquelle die Unebenheit einer geschmolzenen Raupe, wodurch eine ansprechende und einwandfreie Schweißstruktur erhalten wird.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Überlappschweißen durch das Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Stoßschweißen durch das Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
  • 3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Überlappschweißen durch das Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
  • 4 ist ein schematisches Diagramm, das ein Stoßschweißen durch das Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
  • 5A bis 5D sind Zeichnungen, die ein Beispiel des Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien veranschaulichen,
  • 6 ist eine Zeichnung, die einen Zugscherfestigkeitstest eines Verbindungsabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und
  • 7 ist eine Zeichnung, die einen Ablösefestigkeitstest einer Grenzfläche eines geschweißten Abschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend detailliert beschrieben. 1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Überlappschweißen durch das Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, 2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Stoßschweißen durch das Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und die 5A bis 5D sind Zeichnungen, die ein Beispiel des Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien veranschaulichen. Wenn ein Überlappschweißen durch das Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, wie es in der 1 gezeigt ist, wird z. B. ein Aluminiumlegierungsmaterial 2 auf der Seite des Laserlichts angeordnet und ein blechartiges Aluminiumlegierungsmaterial 2 und ein Stahlmaterial 3 werden überlappen gelassen. Ein Überlappungsabschnitt 4 des Aluminiumlegierungsmaterials 2 und des Stahlmaterials 3 wird mit Laserlicht bestrahlt, während dem Überlappungsabschnitt 4 ein Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien 1 zugeführt wird, um ein Laserschweißen durchzuführen, wodurch das Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 verbunden werden. Wenn ein Stoßschweißen durch das Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, wie es in der 2 gezeigt ist, werden das blechartige Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 auf Stoß zusammengebracht und ein Stoßabschnitt 6 davon wird mit Laserlicht bestrahlt, während dem Stoßabschnitt 6 der Draht mit Flussmittelkern 1 zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien zugeführt wird, um ein Laserschweißen durchzuführen. Geeignete Laserlichtemittierende Vorrichtungen umfassen YAG-Laser, CO2-Laser und Faserlaser, Halbleiterlaser und verschiedene andere Vorrichtungen, von denen ein Halbleiterlaser bezüglich des Aussehens der Schweißraupe am meisten bevorzugt ist.
  • Beispiele für geeignete Materialien des Aluminiumlegierungsmaterials 2 umfassen die JIS A 1000-Reihe, A 2000-Reihe (Legierung auf Al-Cu-Basis), A 3000-Reihe (Legierung auf Al-Mn-Basis), A 4000-Reihe (Legierung auf Al-Si-Basis), A 5000-Reihe (Legierung auf Al-Mg-Basis), A 6000-Reihe (Legierung auf Al-Mg-Si-Basis) und A 7000-Reihe (Legierung auf Al-Zn-Mg-Basis, Legierung auf Al-Zn-Mg-Cu-Basis). Darüber hinaus kann ein Blechmaterial als Aluminiumlegierungsmaterial 2 verwendet werden, das z. B. eine Dicke von 0,5 bis 4,0 mm aufweist.
  • Beispiele für verwendbare Stahlmaterialien umfassen SPCC (kaltgewalztes Blech aus kohlenstoffarmem Stahl), Stahl mit hoher Zugfestigkeit und verschiedene andere Stahlmaterialien. Insbesondere ist ein bevorzugtes Stahlmaterial ein verzinktes Stahlblech, das durch Feuerverzinken verarbeitet worden ist (GA-Stahlblech, GI-Stahlblech). Als Stahlmaterial 3 kann z. B. ein Blechmaterial mit einer Dicke von 0,5 bis 4,0 mm verwendet werden, wobei die Dicke von derjenigen des Aluminiumlegierungsmaterials 2 verschieden sein kann.
  • Der Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien 1 ist beispielsweise, wie es in den 5A bis 5D gezeigt ist, eine zylindrische Hülle 1a, die aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, die mit einem Flussmittel 1b gefüllt ist, und der Außendurchmesser des Drahts 1 beträgt z. B. 0,8 bis 1,6 mm. In der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil des Flussmittels 1b in dem Draht 1 5 bis 20 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts. Darüber hinaus enthält das Flussmittel 1b der vorliegenden Erfindung Cäsiumfluorid in einer Menge von 20 bis 60 Massenprozent.
  • Darüber hinaus enthält das Flussmittel des Drahts mit Flussmittelkern gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung AlF3 in einer Menge von 7 bis 15 Massenprozent und der Anteil des Flussmittels beträgt 4 bis 20 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts.
  • Die Aluminiumhülle 1a der vorstehend genannten Drähte mit Flussmittelkern enthält Si in einer Menge von 1,5 bis 2,5 Massenprozent und Zr in einer Menge von 0,05 bis 0,25 Massenprozent, wobei der Rest aus einer Aluminiumlegierung gebildet wird, die Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst. Beispiele für unvermeidbare Verunreinigungen in dieser Aluminiumhülle 1a umfassen Mg, Mn und Fe und deren enthaltene Mengen sind jeweils 0,1 Massenprozent oder weniger der Gesamtmasse der Hülle.
  • Die Gründe für die Beschränkung der Zahlenwerte der chemischen Zusammensetzung des Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben.
    „Menge von in dem Flussmittel enthaltenen Cäsiumfluorid: 20 bis 60 Massenprozent der Gesamtmasse des Flussmittels”
  • Cäsiumfluorid wirkt dahingehend, die Erzeugung einer sehr spröden intermetallischen Verbindung zwischen einem Aluminiumlegierungsmaterial und einem verzinkten Stahlmaterial während des Laserschweißens zu unterdrücken. Wenn die Menge des in dem Flussmittel enthaltenen Cäsiumfluorids weniger als 20 Massenprozent beträgt, ist der Effekt der Unterdrückung der Erzeugung der sehr spröden intermetallischen Verbindung gering, was zu einer verminderten Zugscherfestigkeit und Ablösefestigkeit führt. Wenn andererseits die Menge des in dem Flussmittel enthaltenen Cäsiumfluorids mehr als 60 Massenprozent beträgt, ist der Verbesserungseffekt der Funktion zur Unterdrückung der Erzeugung der sehr spröden intermetallischen Verbindung gesättigt, während eine Erhöhung der Menge des enthaltenen teuren Cäsiums die Herstellungskosten des Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien erhöht. Daher ist in der vorliegenden Erfindung die Menge von Cäsiumfluorid, das in dem Flussmittel enthalten ist, auf 20 bis 60 Massenprozent der Gesamtmasse des Flussmittels festgelegt. Als Beispiele für Bestandteile in dem Flussmittel, die von Cäsiumfluorid verschieden sind, können Aluminiumfluorid, Kaliumfluorid, Kaliumaluminiumfluorid, Lanthanfluorid und dergleichen zweckmäßig in Kombination enthalten sein. Aluminiumfluorid, Kaliumfluorid und Kaliumaluminiumfluorid sind sogenannte Fluoridverbindungen auf Kaliumaluminiumbasis, bei denen davon ausgegangen wird, dass sie Funktionen wie z. B. die Entfernung eines Aluminiumoxidfilms, die Förderung des Schmelzens des Drahts bei einem niedrigen Schmelzpunkt, das Sicherstellen einer Benetzbarkeit und einer Barriere zur Unterdrückung einer Diffusion an der Grenzfläche zwischen dem Stahlmaterial und dem Aluminiummaterial aufweisen.
    „Menge von in dem Flussmittel enthaltenen AlF3: 7 bis 15 Massenprozent der Gesamtmasse des Flussmittels”
  • AlF3 wirkt dahingehend, die Erzeugung der sehr spröden intermetallischen Verbindung zwischen dem Aluminiumlegierungsmaterial und dem verzinkten Stahlmaterial während des Laserschweißens und des MIG-Schweißens zu unterdrücken. Beispiele für Bestandteile, die von AlF3 verschieden sind und in dem Flussmittel enthalten sind, umfassen eine geeignete Kombination von KAl, KF und dergleichen. Wenn die Menge des in dem Flussmittel enthaltenen AlF3 weniger als 7 Massenprozent beträgt, ist der Effekt der Unterdrückung der Erzeugung der sehr spröden intermetallischen Verbindung gering, was zu einer verminderten Zugscherfestigkeit und Ablösefestigkeit führt. Wenn andererseits die Menge des in dem Flussmittel enthaltenen AlF3 mehr als 15 Massenprozent beträgt, ist der Verbesserungseffekt der Funktion zur Unterdrückung der Erzeugung der sehr spröden intermetallischen Verbindung gesättigt, und auch die Ablösefestigkeit wird vermindert. Daher ist in der vorliegenden Erfindung die Menge von AlF3, das in dem Flussmittel enthalten ist, auf 7 bis 15 Massenprozent der Gesamtmasse des Flussmittels festgelegt.
    „Menge von Si, die in der Aluminiumlegierung enthalten ist, welche die Hülle bildet: 1,5 bis 2,5 Massenprozent, Menge des enthaltenen Zr: 0,05 bis 0,25 Massenprozent”
  • Si, das in der Aluminiumlegierung enthalten ist, welche die Hülle bildet, ist ein Bestandteil, der zur Verbesserung der Zugscherfestigkeit des verschweißten Verbindungsabschnitts essentiell ist. Wenn die Menge des in der Aluminiumlegierung enthaltenen Si weniger als 1,5 Massenprozent beträgt, wird die Ablösefestigkeit bis zu einem bestimmten Grad verbessert, jedoch ist der Effekt der Verbesserung der Zugscherfestigkeit des verschweißten Verbindungsabschnitts unzureichend. Wenn die Menge von Si weniger als 1,5% beträgt, ist es darüber hinaus unwahrscheinlich, dass an der Grenzfläche des verbundenen Abschnitts (spröde intermetallische Verbindung) ein Reißen auftritt, wobei jedoch dann, wenn der Unterschied bei der Wärmeausdehnung zwischen dem Stahlmaterial und dem Aluminiummaterial groß ist, Aluminium in dem verschweißten Metallabschnitt für Risse empfindlicher wird und Risse nicht an der Grenzfläche des verbundenen Abschnitts auftreten, sondern in einem verschweißten Metallabschnitt.
  • Wenn die Menge des in der Aluminiumlegierung enthaltenen Si andererseits Näher als 2,5 Massenprozent ist, vermindert eine reduzierte Zähigkeit von Abschnitten in der Nähe des verbundenen Abschnitts die Ablösefestigkeit. Daher wird in der vorliegenden Erfindung die Menge des in der Aluminiumlegierung, welche die Hülle bildet, enthaltenen Si auf 1,5 bis 2,5 Massenprozent eingestellt, und ferner wird der Aluminiumlegierung eine vorgegebene Menge Zr zugesetzt.
  • Demgemäß beträgt bei einer Menge von Si, die 1,5 bis 2,5% beträgt, die Menge des enthaltenen Zr, bei der Risse in dem verschweißten Metallabschnitt verhindert werden können und die Ablösefestigkeit verbessert werden kann, 0,05 bis 0,25 Massenprozent. Mehr bevorzugt beträgt die Menge des enthaltenen Zr 0,07 bis 0,20 Massenprozent.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der Hülle ferner Mn, Mg oder Fe als unvermeidbare Verunreinigungen jeweils in einer Menge von 0,1 Massenprozent oder weniger der Gesamtmasse der Hülle enthalten sein können.
    „Anteil des Flussmittels: 5 bis 20 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts”
  • Das Flussmittel hat einen reduzierenden Effekt auf das Aluminiumlegierungsmaterial und das Stahlmaterial. Wenn der Anteil des Flussmittels geringer als 5 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts ist, ist der reduzierende Effekt des Flussmittels vermindert und die Zugscherfestigkeit und die Ablösefestigkeit werden vermindert. Wenn der Anteil des Flussmittels andererseits höher als 20 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts ist, wird die reduzierende Wirkung übermäßig stark und die Zugscherfestigkeit und die Ablösefestigkeit werden vermindert. Daher ist der Anteil des Flussmittels in der vorliegenden Erfindung auf 5 bis 20 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts festgelegt.
  • Es sollte beachtet werden, dass in den vorstehend beschriebenen chemischen Zusammensetzungen des Flussmittels der von den angegebenen Bestandteilen verschiedene Rest im Wesentlichen aus KAlF zusammengesetzt ist, so dass ein Flussmittel auf KAlF-Basis als eine Hauptzusammensetzung eingesetzt wird. Beispiele für solche Flussmittel auf KAlF(Kaliumaluminiumfluorid)-Basis umfassen solche, die 75 Massenprozent KAlF4 und 25 Massenprozent K3AlF6 enthalten. Alternativ gibt es andere Flussmittel, welche diese Verbindungen auf Kaliumaluminiumfluoridbasis enthalten, die teilweise durch K2AlF6 ersetzt sind. Ferner können auch Flussmittel einbezogen werden, die kein Al enthalten, wie z. B. KF. Demgemäß steht „ein Flussmittel, das im Wesentlichen aus KAlF zusammengesetzt ist” für eine Verbindung, die K, Al und F in einer Gesamtmenge von 95% oder mehr enthält. „Ein Flussmittel, das im Wesentlichen aus KAlF zusammengesetzt ist” kann andere Fluoride, wie z. B. KF, enthalten.
  • Das Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien unter Verwendung des Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien dieser Ausführungsform wird nachstehend beschrieben. Als erstes wird ein Verbindungsabschnitt durch das Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 gebildet. Wenn der Verbindungsabschnitt beispielsweise durch Überlappschweißen gebildet wird, wie es in der 1 gezeigt ist, werden das blechartige Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 überlappen gelassen und beispielsweise wird das Aluminiumlegierungsmaterial 2 auf der Seite des Laserlichts angeordnet. Auf diese Weise führt das Anordnen des Aluminiumlegierungsmaterials 2 auf der Seite des Laserlichts dazu, dass das Aluminiumlegierungsmaterial 2, das einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, früher schmilzt als das Stahlmaterial 3. Ferner kann das Stahlmaterial 3, das unterhalb des Aluminiumlegierungsmaterials 2 angeordnet ist, teilweise geschmolzen werden, so dass ein Tropfen des geschmolzenen Metalls von einem Schmelzbad effektiver verhindert werden kann und ein Überlappschweißen gleichmäßiger durchgeführt werden kann als in dem Fall, bei dem das Stahlmaterial 3 auf der Seite des Laserlichts angeordnet ist und einem Überlappschweißen unterzogen wird. Wenn der Verbindungsabschnitt durch Stoßschweißen erzeugt wird, wie es in der 2 gezeigt ist, werden das Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 auf Stoß angeordnet.
  • Anschließend wird in einem Zustand, bei dem der zu verschweißende Verbindungsabschnitt in einer Schutzgasatmosphäre von z. B. Helium und Argon angeordnet ist, die Fokuslage von Laserlicht eingestellt und das Laserlicht wird auf die Umgebung des Überlappungsabschnitts 4 oder des Stoßabschnitts 6 der Basismaterialien gerichtet. Der Draht mit Flussmittelkern 1 zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien wird dann der Umgebung des Überlappungsabschnitts 4 oder des Stoßabschnitts 6 der Basismaterialien zugeführt. Wenn das Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 durch Überlappschweißen verbunden werden, kann das Aluminiumlegierungsmaterial 2 aktiv geschmolzen werden, da das Aluminiumlegierungsmaterial 2 auf der Seite des Laserlichts angeordnet ist. Der Oberflächenoxidfilm auf der Oberfläche des Stahlmaterials 3 wird dann durch das Flussmittel reduziert und die Stahlgrenzfläche wird mit dem geschmolzenen Metall der Aluminiumlegierung in Kontakt gebracht, so dass das Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 durch Lötschweißen verbunden werden. Es sollte beachtet werden, dass das Lötschweißen zwischen dem Aluminiumlegierungsmaterial 2 und dem Stahlmaterial 3 das Schmelzen des Aluminiumlegierungsmaterials 2, das einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, und das Verbinden des Aluminiumlegierungsmaterials 2 mit dem Stahlmaterial 3 unter Verwendung der geschmolzenen Aluminiumlegierung als Füllmaterial bedeutet. Wenn das Aluminiumlegierungsmaterial und ein Stahlmaterial durch Stoßschweißen verbunden werden, werden das Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 durch Lötschweißen durch Zuführen des Drahts mit Flussmittelkern 1 zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien zu dem Stoßabschnitt 6, Einstellen der Fokuslage des Laserlichts auf den Stoßabschnitt 6 und Bestrahlen des Stoßabschnitts 6 mit Laserlicht in der Fokuslage verbunden. Demgemäß kann ein Durchbrand des geschmolzenen Metalls verhindert werden.
  • Das Aluminiumlegierungsmaterial 2, das einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, wird durch Einstrahlen von Laserlicht zuerst geschmolzen. Dann wird das Stahlmaterial 3 geschmolzen, wobei die Oberflächenschicht auf dem Stahlblech zuerst geschmolzen wird. Danach wird der Draht mit Flussmittelkern 1 zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien, der durch Einstrahlen von Laserlicht ebenfalls geschmolzen worden ist, in diese geschmolzenen Metallzusammensetzungen zugeführt.
  • Die Strahlungsposition des Laserlichts wird dann entlang einer Schweißlinie bewegt, wodurch in einem Zustand, bei dem die geschmolzene Aluminiumlegierungszusammensetzung, Plattierungszusammensetzungen, wenn das Stahlmaterial plattiert ist, die Stahlzusammensetzungen und die Zusammensetzungen des Drahts mit Flussmittelkern gemischt werden und sich das geschmolzene Metall hinter der Strahlungsposition des Laserlichts entlang der Schweißrichtung unter Bildung einer Raupe nach und nach verfestigt. Dabei wird zwischen dem Aluminiumlegierungsmaterial 2 und dem Stahlmaterial 3, die verbunden werden sollen, eine intermetallische Verbindung erzeugt. Der Draht mit Flussmittelkern 1 zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien dieser Ausführungsform weist eine darin enthaltene Menge von Cäsiumfluorid auf, die so festgelegt ist, dass sie einen geeigneten Wert aufweist. Alternativ ist die Menge von enthaltenem AlF3 entsprechend so festgelegt, dass sie einen geeigneten Wert aufweist.
  • Daher ist die Menge der in dem verschweißten Abschnitt erzeugten intermetallischen Verbindung z. B. mit FeAl, Fe3Al und dergleichen, welche die Sprödigkeit nicht vermindern, größer als mit dem sehr spröden FeAl3 oder Fe2Al5. Daher können die Zugscherfestigkeit und die Ablösefestigkeit des verschweißten Verbindungsabschnitts für die Erstgenannten verbessert werden.
  • Darüber hinaus ist in dem Draht mit Flussmittelkern 1 zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien die in der Aluminiumhülle 1a enthaltene Si-Menge so festgelegt, dass sie in einem geeigneten Bereich liegt, und daher kann die Zugscherfestigkeit verbessert werden, ohne die Ablösefestigkeit des verschweißten Verbindungsabschnitts zu vermindern.
  • Ferner weist der Draht mit Flussmittelkern 1 zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien dieser Ausführungsform einen Anteil des Flussmittels 1b auf, der so festgelegt ist, dass er in einem geeigneten Bereich liegt, und daher kann die reduzierende Wirkung des Flussmittels ohne verminderte Zugscherfestigkeit und Ablösefestigkeit effektiv erhalten werden.
  • Wie es bereits erwähnt worden ist, ist es in dieser Ausführungsform, wenn das Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 durch Überlappschweißen verbunden werden, erwünscht, dass das Aluminiumlegierungsmaterial 2 dem Laserlicht ausgesetzt ist. In der vorliegenden Erfindung sind jedoch die Strahlungsposition des Laserlichts und die Zuführungsposition des Drahts mit Flussmittelkern 1 nicht beschränkt, solange die Basismaterialien miteinander verschmolzen werden können und eine geeignete Menge des Drahts mit Flussmittelkern 1 in das Schmelzbad des geschmolzenen Metalls durch Schmelzen des Drahts zugeführt werden kann.
  • Nachstehend werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien beschrieben. Der Schweißdraht, der beim MIG-Schweißen verwendet wird, ist mit dem Schweißdraht 1 identisch, der in dem Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien verwendet wird. Darüber hinaus sind die Bedingungen und dergleichen für das MIG-Schweißen denjenigen ähnlich, wie sie beim normalen MIG-Schweißen verwendet werden. 3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Schweißverfahren in dem Fall eines Überlappschweißens veranschaulicht. Als erstes wird durch das Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 ein Verbindungsabschnitt gebildet. Wenn der Verbindungsabschnitt durch Überlappschweißen erzeugt wird, wie es in der 3 gezeigt ist, werden das blechartige Aluminiummaterial 2 und das Stahlmaterial 3 überlappen gelassen und beispielsweise wird das Aluminiumlegierungsmaterial 2 auf der Seite eines Brenners 7 angeordnet. Auf diese Weise kann durch Anordnen des Aluminiumlegierungsmaterials 2 auf der Seite des Brenners 7 das Aluminiumlegierungsmaterial 2, das einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, früher geschmolzen werden als das Stahlmaterial 3 und anschließend kann das Stahlmaterial 3, das unterhalb des Aluminiumlegierungsmaterials 2 angeordnet ist, teilweise geschmolzen werden. Daher kann ein Tropfen des geschmolzenen Metalls von dem Schmelzbad effektiver verhindert werden und ein Überlappschweißen kann problemloser durchgeführt werden als in dem Fall, bei dem das Stahlmaterial 3 auf der Seite des Brenners 7 angeordnet ist, um ein Überlappschweißen durchzuführen.
  • Wenn der Verbindungsabschnitt durch Stoßschweißen erzeugt wird, wie es in der 4 gezeigt ist, werden das Aluminiummaterial 2 und das Stahlmaterial 3 auf Stoß angeordnet. In beiden Fällen von 3 und 4 wird ein Inertgas, wie z. B. ein Argongas oder ein Heliumgas, der Umgebung des Schweißdrahts 1 zugeführt, der von dem Brenner 7 dem Verbindungsabschnitt und dem Schmelzbad zugeführt wird, so dass verhindert wird, dass Sauerstoff in der Luft in das Schmelzbad eintritt, und eine Oxidation des geschmolzenen Metalls unterdrückt wird.
  • Das Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien unter Verwendung dieses Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung weist auch Effekte auf, die denjenigen ähnlich sind, die durch des Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien unter Verwendung des Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung erzeugt werden.
  • Beispiele
  • Erstes Beispiel
  • Nachstehend werden Beispiele, welche die Effekte des Drahts mit Flussmittelkern zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung zeigen, durch einen Vergleich mit Vergleichsbeispielen spezifisch beschrieben. Ein Blechmaterial (z. B. Breite: 100 mm, Länge: 300 mm), das eine AA6022-Legierung (Legierung der JIS A 6000-Reihe) umfasst und eine Blechdicke von 1,0 mm aufweist, wurde als Aluminiumlegierungsmaterial 2 verwendet. Darüber hinaus wurden ein kaltgewalztes Stahlblech mit dem Gütegrad 980 MPa mit einer Blechdicke von 1,4 mm (z. B. Breite: 100 mm, Länge: 300 mm) und zwei Arten von Stahlblechen, die durch Behandeln des gleichen Stahlblechs durch Feuerverzinken erhalten worden sind, als Stahlmaterial 3 verwendet. Als zu schweißende Testmaterialien wurden Aluminiumlegierungsmaterialien 2 und Stahlmaterialien 3, bei denen es sich um unverarbeitete Blechmaterialien handelt, und gebogene Blechmaterialien verwendet, die um 90 Grad an Positionen in einem geeigneten Abstand von deren Kanten gebogen waren (bei den Aluminiumlegierungsmaterialien 2 10 mm von deren Kanten, bei den Stahlmaterialien 3 60 mm von deren Kanten).
  • Danach werden das Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das verzinkte Stahlmaterial 3 überlappen gelassen, das Aluminiumlegierungsmaterial 2 wird auf der Seite des Laserlichts angeordnet, wie es in der 1 gezeigt ist, und die Umgebung des Überlappungsabschnitts 4 wurde in einer Schutzgasatmosphäre angeordnet. Als Schutzgas wurde ein Argongas verwendet. Laserlicht wurde auf den Überlappungsabschnitts 4 eingestrahlt, während jeder der Drähte mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien (Durchmesser 1,2 mm) der Beispiele und Vergleichsbeispiele dem Überlappungsabschnitt 4 zugeführt wurde, so dass ein Laserschweißen durchgeführt wurde. Die auf den Überlappungsabschnitt 4 eingestrahlten Laser waren ein YAG(Yttrium-Aluminium-Granat)-Laser des kontinuierlichen Oszillationstyps („continuous wave oscillation”) (Laserausgangsleistung: 4,0 kW) und ein Halbleiterlaser (Laserausgangsleistung: 4,0 kW). Die Schweißgeschwindigkeit betrug 1,2 m/min mit dem YAG-Laser, während sie 1,5 m/min mit dem Halbleiterlaser betrug. Darüber hinaus betrug die Drahtzuführungsgeschwindigkeit 4,8 m/min mit dem YAG-Laser, während sie 3 m/min mit dem Halbleiterlaser betrug.
  • Wenn Blechmaterialien als zu verschweißende Komponenten verwendet wurden, wie es in der 6 gezeigt ist, wurden sie so angeordnet, dass die Länge des Überlappungsabschnitts 4 der überlappenden Komponenten 50 mm betrug. Darüber hinaus wurden die Komponenten 2 und 3, wenn gebogene Blechmaterialien als zu verschweißende Komponenten verwendet wurden, wie es in der 7 gezeigt ist, so angeordnet, dass die Biegungspositionen der Komponenten 2 und 3 zusammenfielen und die Länge des Überlappungsabschnitts 4 der Komponenten 10 mm betrug.
  • Bezüglich der Drähte mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, die für die in diesem Beispiel angegebenen Beispiele und Vergleichsbeispiele eingesetzt worden sind, sind die chemischen Zusammensetzungen der Hülle, die chemischen Zusammensetzungen des Flussmittels und die Anteile des Flussmittels in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt. Darüber hinaus sind die Gegenwart oder die Abwesenheit von Rissen in dem verschweißten Metallabschnitt, wenn ein Schweißen unter Verwendung dieser Drähte durchgeführt worden ist, die Zugscherfestigkeit und die Ablösefestigkeit in den nachstehenden Tabellen 2 bis 5 gezeigt. Die Tabellen 2 und 4 zeigen die Ergebnisse in dem Fall, bei dem ein YAG-Laser zum Schweißen eines nicht-verzinkten Stahlblechs verwendet worden ist, während die Tabellen 3 und 5 die Ergebnisse in dem Fall zeigen, bei dem ein Halbleiterlaser zum Schweißen eines nicht-verzinkten Stahlblechs verwendet worden ist.
  • Die zu verschweißende Aluminiumlegierung ist AA6022. Das zu verschweißende Stahlmaterial ist in den Tabellen 1 und 2 ein nicht-verzinktes Stahlblech, während es in den Tabellen 3 und 4 GA980 ist. Die Dicke des Aluminiumlegierungsmaterials beträgt 1,0 mm und die Dicke des Stahlmaterials beträgt 1,4 mm. In dem Fall des YAG-Lasers betrug die Ausgangsleistung 4 kW, die Schweißgeschwindigkeit betrug 1,2 m/min und die Drahtzuführungsgeschwindigkeit betrug 4,8 m/min. In dem Fall des Halbleiterlasers betrug die Ausgangsleistung 4 kW, die Schweißgeschwindigkeit betrug 1,5 m/min und die Drahtzuführungsgeschwindigkeit betrug 3 m/min.
  • Gemäß der Tabelle 1 wurde die Menge des als ein Bestandteil des Flussmittels enthaltenen CsF variiert, jedoch umfasste der Rest dieses Flussmittels im Wesentlichen ein Flussmittel auf KAlF (Kaliumaluminiumfluorid)-Basis. Beispiele für solche Flussmittel auf KAlF-Basis umfassen solche, die 75 Massenprozent KAlF4 und 25 Massenprozent K3AlF6 enthalten. Alternativ gibt es auch Flussmittel, in denen diese Verbindungen auf Kaliumaluminiumfluorid-Basis teilweise durch K2AlF6 ersetzt sind. Ferner können in manchen Fällen auch Verbindungen einbezogen werden, die kein Al enthalten, wie z. B. KF. Demgemäß steht ein Flussmittel, das im Wesentlichen aus KAlF zusammengesetzt ist, für eine Verbindung, welche die drei Elemente K, Al und F umfasst, und eine Verbindung, die aus den zwei Elementen K und F zusammengesetzt ist, oder für Gemische dieser Verbindungen. Es saute beachtet werden, dass die Angabe „Sp.” in der Tabelle 1 eine Spurenmenge bezeichnet. Tabelle 1
    Hülle (Massenprozent) Flussmittel (Massenerozent)
    Si Zr CsF Anteil
    Vergleichsbeispiel 1 1,45 Sp. 30 10
    Vergleichsbeispiel 2 1,45 0,2 30 10
    Vergleichsbeispiel 3 1,50 Sp. 30 10
    Beispiel 1 1,50 0,2 30 10
    Vergleichsbeispiel 4 1,75 Sp. 30 10
    Beispiel 2 1,75 0,07 30 10
    Beispiel 3 1,75 0,1 30 10
    Beispiel 4 1,75 0,25 30 10
    Vergleichsbeispiel 5 1,75 0,3 30 10
    Vergleichsbeispiel 6 2,0 Sp. 30 10
    Beispiel 5 2,0 0,07 30 10
    Beispiel 6 2,0 0,1 30 10
    Beispiel 7 2,0 0,25 30 10
    Vergleichsbeispiel 7 2,0 0,3 30 10
    Vergleichsbeispiel 8 2,50 Sp. 30 10
    Beispiel 8 2,50 0,2 30 10
    Vergleichsbeispiel 9 2,75 Sp. 30 10
    Vergleichsbeispiel 10 2,75 0,2 30 10
    Vergleichsbeispiel 11 2,0 0,25 15 10
    Vergleichsbeispiel 12 2,0 0,25 65 10
    Vergleichsbeispiel 13 2,0 0,25 30 3
    Vergleichsbeispiel 14 2,0 0,25 30 25
    Beispiel 9 2,50 0,2 30 10
    Beispiel 10 1,50 0,2 30 10
    Vergleichsbeispiel 15 2,00 0,25 - 0
    Tabelle 2 AA6022 – Nicht-verzinktes Stahlblech YAG-Laser
    Risse in verschweißtem Metallabschnitt TSS PS Gesamtbewertung
    Vergleichsbeispiel 1 E 195 32 schlecht
    Vergleichsbeispiel 2 D 189 33 schlecht
    Vergleichsbeispiel 3 D 188 27 schlecht
    Beispiel 1 B 205 21 gut
    Vergleichsbeispiel 4 D 199 24 schlecht
    Beispiel 2 B 203 25 gut
    Beispiel 3 B 211 38 hervorragend
    Beispiel 4 B 211 29 gut
    Vergleichsbeispiel 5 B 197 14 schlecht
    Vergleichsbeispiel 6 C 212 13 schlecht
    Beispiel 5 A 211 38 hervorragend
    Beispiel 6 A 213 35 hervorragend
    Beispiel 7 B 213 18 gut
    Vergleichsbeispiel 7 B 198 12 schlecht
    Vergleichsbeispiel 8 B 213 13 schlecht
    Beispiel 8 A 216 38 hervorragend
    Vergleichsbeispiel 9 B 210 9 schlecht
    Vergleichsbeispiel 10 B 213 12 schlecht
    Vergleichsbeispiel 11 B 187 11 schlecht
    Vergleichsbeispiel 12 B 191 10 schlecht
    Vergleichsbeispiel 13 B 195 8 schlecht
    Vergleichsbeispiel 14 B 180 7 schlecht
    Beispiel 9 B 202 17 gut
    Beispiel 10 B 202 18 gut
    Vergleichsbeispiel 15 A 97 3 schlecht
    Tabelle 3 AA6022 – Nicht-verzinktes Stahlblech Halbleiterlaser
    Risse in verschweißtem Metallabschnitt TSS PS Gesamtbewertung
    Vergleichsbeispiel 1 E 186 34 schlecht
    Vergleichsbeispiel 2 E 191 29 schlecht
    Vergleichsbeispiel 3 E 187 27 schlecht
    Beispiel 1 B 205 22 gut
    Vergleichsbeispiel 4 D 202 25 schlecht
    Beispiel 2 B 204 26 gut
    Beispiel 3 B 206 27 gut
    Beispiel 4 B 208 24 gut
    Vergleichsbeispiel 5 B 189 11 schlecht
    Vergleichsbeispiel 6 C 209 15 schlecht
    Beispiel 5 A 210 25 gut
    Beispiel 6 A 211 40 hervorragend
    Beispiel 7 B 212 35 hervorragend
    Vergleichsbeispiel 7 B 196 13 schlecht
    Vergleichsbeispiel 8 B 211 11 schlecht
    Beispiel 8 A 208 23 gut
    Vergleichsbeispiel 9 B 208 12 schlecht
    Vergleichsbeispiel 10 B 207 8 schlecht
    Vergleichsbeispiel 11 B 174 21 schlecht
    Vergleichsbeispiel 12 B 123 20 schlecht
    Vergleichsbeispiel 13 B 158 9 schlecht
    Vergleichsbeispiel 14 B 168 1 schlecht
    Beispiel 9 B 202 17 gut
    Beispiel 10 B 207 16 gut
    Vergleichsbeispiel 15 A 102 3 schlecht
    Tabelle 4 AA6022 – GA980 YAG-Laser
    Risse in Al im verschweißten Metallabschnitt TSS PS Gesamtbewertung
    Vergleichsbeispiel 1 E 192 31 schlecht
    Vergleichsbeispiel 2 D 187 34 schlecht
    Vergleichsbeispiel 3 D 191 26 schlecht
    Beispiel 1 B 205 21 gut
    Vergleichsbeispiel 4 D 202 24 schlecht
    Beispiel 2 B 203 22 gut
    Beispiel 3 B 208 25 gut
    Beispiel 4 B 207 22 gut
    Vergleichsbeispiel 5 B 190 12 schlecht
    Vergleichsbeispiel 6 C 204 9 schlecht
    Beispiel 5 B 212 30 hervorragend
    Beispiel 6 A 215 32 hervorragend
    Beispiel 7 B 211 22 gut
    Vergleichsbeispiel 7 B 189 11 schlecht
    Vergleichsbeispiel 8 B 210 9 schlecht
    Beispiel 8 A 213 25 gut
    Vergleichsbeispiel 9 B 212 8 schlecht
    Vergleichsbeispiel 10 B 214 10 schlecht
    Vergleichsbeispiel 11 B 191 3 schlecht
    Vergleichsbeispiel 12 B 190 9 schlecht
    Vergleichsbeispiel 13 B 180 8 schlecht
    Vergleichsbeispiel 14 B 180 2 schlecht
    Beispiel 9 B 203 17 gut
    Beispiel 10 B 205 16 gut
    Vergleichsbeispiel 15 A 70 1 schlecht
    Tabelle 5 AA6022 – GA980 Halbleiterlaser
    Risse in Al im verschweißten Metallabschnitt TSS PS Gesamtbewertung
    Vergleichsbeispiel 1 E 187 29 schlecht
    Vergleichsbeispiel 2 E 192 31 schlecht
    Vergleichsbeispiel 3 D 192 28 schlecht
    Beispiel 1 B 203 21 gut
    Vergleichsbeispiel 4 D 201 24 schlecht
    Beispiel 2 B 204 25 gut
    Beispiel 3 B 207 28 gut
    Beispiel 4 B 210 24 gut
    Vergleichsbeispiel 5 B 195 14 schlecht
    Vergleichsbeispiel 6 C 214 13 schlecht
    Beispiel 5 A 214 21 gut
    Beispiel 6 A 214 31 hervorragend
    Beispiel 7 B 213 22 gut
    Vergleichsbeispiel 7 B 198 12 schlecht
    Vergleichsbeispiel 8 B 213 11 schlecht
    Beispiel 8 A 214 23 gut
    Vergleichsbeispiel 9 B 212 9 schlecht
    Vergleichsbeispiel 10 B 213 12 schlecht
    Vergleichsbeispiel 11 B 185 5 schlecht
    Vergleichsbeispiel 12 B 189 6 schlecht
    Vergleichsbeispiel 13 B 179 4 schlecht
    Vergleichsbeispiel 14 B 180 3 schlecht
    Beispiel 9 B 201 16 gut
    Beispiel 10 B 202 17 gut
    Vergleichsbeispiel 15 A 98 0 schlecht
  • Das in der 6 gezeigte Blechmaterial und das in der 7 gezeigte gebogene Blechmaterial wurden durch Überlappschweißen unter Verwendung der Drähte mit Flussmittelkern dieser Beispiele und Vergleichsbeispiele verbunden. Die Zugscherfestigkeit (TSS) und die Ablösefestigkeit (PS) des verschweißten Abschnitts 5 wurden gemessen.
  • Bewertung der Zugscherfestigkeit
  • Die Zugscherfestigkeit wurde unter Verwendung eines Blechmaterials bewertet, das einem Überlappschweißen unterzogen worden ist, wie es in der 6 gezeigt ist. Das Blechmaterial wurde nach dem Schweißen zu einem JIS Nr. 5-Prüfkörper verarbeitet, wie es in JIS Z 2201-1998 festgelegt ist. Dabei wurde der verschweißte Abschnitt 5 so eingestellt, dass er sich in der Mitte des parallelen Abschnitts befand. Jedes der Blechmaterialien wurde dann mit einem Zugtestgerät (von Shimadzu Corporation hergestellt, uniaxiales Testgerät RS-2) in die Richtung des Pfeils in der 6 gezogen und die Zugscherfestigkeit des verschweißten Abschnitts 5 wurde gemessen. Die Zugscherfestigkeit des verschweißten Abschnitts 5 ist wie in dem Fall, bei dem der Draht mit Flussmittelkern von jedem der Beispiele und der Vergleichsbeispiele zur Durchführung des Schweißens verwendet worden ist, in den Tabellen 2 bis 5 gezeigt.
  • Bewertung der Ablösefestigkeit
  • Die Ablösefestigkeit wurde unter Verwendung eines gebogenen Blechmaterials bewertet, nachdem es einem Überlappschweißen unterzogen worden ist, wie es in der 7 gezeigt ist. Das Blechmaterial wurde nach dem Schweißen zu einem 25 mm breiten Streifen verarbeitet. Jedes der Blechmaterialien wurde dann mit einem Zugtestgerät (von Shimadzu Corporation hergestellt, uniaxiales Testgerät RS-2) in die Richtung des Pfeils in der 7 gezogen und die Ablösefestigkeit des verschweißten Abschnitts 5 wurde gemessen. Die Ablösefestigkeit des verschweißten Abschnitts 5 ist wie in dem Fall, bei dem jeder der Drähte mit Flussmittelkern der Beispiele und Vergleichsbeispiele zur Durchführung des Schweißens verwendet worden ist, auch in den Tabellen 2 bis 5 gezeigt.
  • Bei der Bewertung von Rissen wurde das Testmaterial als A bewertet, wenn kein Riss gefunden wurde, als B, wenn kein Riss, jedoch Cokristalle an Korngrenzen vorlagen, als C, wenn ein Riss, der zu einer Korngrenze äquivalent war, vorlag, als D, wenn Risse, die zu mehreren Korngrenzen äquivalent waren, vorlagen, und als E, wenn große Risse erzeugt worden sind. Bei der Gesamtbewertung wurde jeder der Prüfkörper der Beispiele und Vergleichsbeispiele als hervorragend bewertet, wenn die Zugscherfestigkeit 210 [N/mm] oder mehr betrug, die Ablösefestigkeit 30 [N/mm] oder mehr betrug und kein Riss vorlag (A), als gut, wenn die Zugscherfestigkeit 200 [N/mm] oder mehr betrug, die Ablösefestigkeit 15 [N/mm] oder mehr betrug und kein Riss vorlag, jedoch Cokristalle an Korngrenzen erzeugt worden sind (B), als schlecht, wenn die Zugscherfestigkeit weniger als 200 [N/mm] betrug oder die Ablösefestigkeit weniger als 15 [N/mm] betrug oder ein Riss, der zu einer einzelnen Korngrenze äquivalent war (C), oder Risse, die zu mehreren Korngrenzen äquivalent waren (D), vorlagen, oder große Risse (E) erzeugt worden sind.
  • Wie es in den Tabellen 2 bis 5 gezeigt ist, liegen in den Beispielen 1 bis 10 in beiden Fällen des YAG-Lasers und des Halbleiterlasers das Cäsiumfluorid im Flussmittel, der Anteil des Flussmittels und die Mengen von Si und Zr in der Hülle innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung und folglich waren deren Zugscherfestigkeit und Ablösefestigkeit verglichen mit den Vergleichsbeispielen 1 bis 14 verbessert, die nicht in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen, und es wurde kein Riss in deren verschweißten Metallabschnitten erzeugt. Darüber hinaus wurden in dem Fall des Halbleiterlasers einheitlichere und ansprechendere Raupen gebildet als in dem Fall des YAG-Lasers.
  • Zweites Beispiel
  • Beispiele des Verfahrens zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien unter Verwendung der Drähte mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien der vorliegenden Erfindung werden nachstehend durch einen Vergleich mit Vergleichsbeispielen spezifisch beschrieben. Ein Blechmaterial (z. B. Breite: 100 mm, Länge: 300 mm), das eine AA6022-Legierung (Legierung der JIS A 6000-Reihe) umfasst und eine Blechdicke von 2,0 mm aufweist, wurde als Aluminiumlegierungsmaterial 2 verwendet. Darüber hinaus wurde ein kaltgewalztes Stahlblech mit dem Gütegrad 980 MPa mit einer Blechdicke von 1,4 mm (z. B. Breite: 100 mm, Länge: 300 mm) oder ein verzinktes Stahlblech, das durch Verzinken des gleichen Stahlblechs erhalten worden ist, als verzinktes Stahlblech verwendet. Als zu schweißende Testmaterialien wurden Aluminiumlegierungsmaterialien 2 und Stahlmaterialien 3, bei denen es sich um unverarbeitete Blechmaterialien handelte, und gebogene Blechmaterialien verwendet, die um 90 Grad an Positionen in einem geeigneten Abstand von deren Kanten gebogen waren (bei den Aluminiumlegierungsmaterialien 2 10 mm von deren Kanten, bei den Stahlmaterialien 3 60 mm von deren Kanten).
  • Das Aluminiumlegierungsmaterial 2 und das Stahlmaterial 3 wurden dann überlappen gelassen und gemäß der 3 wurde das Aluminiumlegierungsmaterial 2 auf der Seite des MIG-Brenners 7 angeordnet, und die Umgebung des Überlappungsabschnitts 4 wurde in einer Schutzgasatmosphäre angeordnet. Ein Argongas wurde als Schutzgas verwendet. Der Überlappungsabschnitt 4 wurde dann unter Verwendung jedes der Drähte mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien der Beispiele und Vergleichsbeispiele (Durchmesser: 1,2 mm) mittels Überlapp-MIG-Schweißen verschweißt. Als MIG-Schweißgerät zum Schweißen des Überlappungsabschnitts 4 wurde eine Gleichstrom-Puls-MIG-Schweißstromquelle verwendet. Der Strom betrug 90 A, die Spannung betrug 16 V und die Schweißgeschwindigkeit betrug 0,5 m/min.
  • Wenn Blechmaterialien als zu verschweißende Komponenten verwendet wurden, wie es in der 6 gezeigt ist, wurden die Komponenten so angeordnet, dass die Länge des Überlappungsabschnitts 4 der Komponenten 50 mm betrug. Wenn gebogene Blechmaterialien als zu verschweißende Komponenten verwendet wurden, wie es in der 7 gezeigt ist, wurden darüber hinaus die Komponenten 2 und 3 so angeordnet, dass die Biegungspositionen der Komponenten 2 und 3 zusammenfielen, und die Länge des Überlappungsabschnitts 4 der Komponenten betrug 10 mm.
  • Bezüglich der Drähte mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien der in diesem Beispiel angegebenen Beispiele und Vergleichsbeispiele sind die chemischen Zusammensetzungen des Flussmittels, die Anteile des Flussmittels und die chemischen Zusammensetzungen der Hülle in der nachstehenden Tabelle 6 gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass die Angabe „Sp.” in der Tabelle 6 eine Spurenmenge bezeichnet. Ferner wurden das Blechmaterial, das in der 6 gezeigt ist, und das gebogene Blechmaterial, das in der 7 gezeigt ist, durch Überlappschweißen unter Verwendung der Drähte mit Flussmittelkern dieser Beispiele und Vergleichsbeispiele verbunden. Die Zugscherfestigkeit und die Ablösefestigkeit des durch Überlappschweißen erzeugten verschweißten Abschnitts 5 wurden gemessen. Die Gegenwart oder die Abwesenheit von Rissen, die Zugscherfestigkeit und die Ablösefestigkeit dieses verschweißten Abschnitts sind in der nachstehenden Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 6
    Stahlblech Hülle (Massenprozent) Flussmittel (Massenprozent)
    Si Zr AlF3 Anteil
    Vergleichsbeispiel 1 GA-Stahlblech 1,45 Sp. 10 12
    Vergleichsbeispiel 2 1,45 0,2
    Vergleichsbeispiel 3 1,50 Sp.
    Beispiel 1 1,50 0,2
    Vergleichsbeispiel 4 1,75 Sp.
    Beispiel 2 1,75 0,07
    Beispiel 3 1,75 0,1
    Beispiel 4 1,75 0,25
    Vergleichsbeispiel 5 1,75 0,3
    Vergleichsbeispiel 6 1,75 Sp.
    Beispiel 5 nicht-verzinktes Stahlblech 1,75 0,07
    Beispiel 6 1,75 0,1
    Beispiel 7 1,75 0,25
    Vergleichsbeispiel 7 1,75 0,3
    Vergleichsbeispiel 8 GA-Stahlblech 2,00 Sp.
    Beispiel 8 2,00 0,07
    Beispiel 9 2,00 0,1
    Beispiel 10 2,00 0,25
    Vergleichsbeispiel 9 2,00 0,3
    Vergleichsbeispiel 10 2,00 0,2 5
    Beispiel 11 2,00 0,2 7
    Beispiel 12 2,00 0,2 15
    Vergleichsbeispiel 11 2,00 0,2 17
    Vergleichsbeispiel 12 2,00 0,2 10 3
    Beispiel 13 2,00 0,2 4
    Beispiel 14 2,00 0,2 19
    Vergleichsbeispiel 13 2,00 0,2 21
    Vergleichsbeispiel 14 2,50 Sp. 12
    Beispiel 15 2,50 0,2
    Vergleichsbeispiel 15 2,75 Sp.
    Vergleichsbeispiel 16 2,75 0,2
    Tabelle 7 AA6022 – GA980- oder nicht-verzinktes Stahlblech, Gleichstrom-MIG-Schweißen
    Risse TSS PS Gesamtbewertung
    Vergleichsbeispiel 1 E 270 12 schlecht
    Vergleichsbeispiel 2 C 275 12 schlecht
    Vergleichsbeispiel 3 D 280 11 schlecht
    Beispiel 1 B 310 18 gut
    Vergleichsbeispiel 4 D 290 15 schlecht
    Beispiel 2 B 340 21 gut
    Beispiel 3 A 350 23 hervorragend
    Beispiel 4 A 360 26 hervorragend
    Vergleichsbeispiel 5 A 280 7 schlecht
    Vergleichsbeispiel 6 D 300 17 schlecht
    Beispiel 5 B 350 23 gut
    Beispiel 6 A 365 25 hervorragend
    Beispiel 7 A 370 28 hervorragend
    Vergleichsbeispiel 7 A 290 8 schlecht
    Vergleichsbeispiel 8 D 290 16 schlecht
    Beispiel 8 B 310 25 gut
    Beispiel 9 A 360 25 hervorragend
    Beispiel 10 A 365 22 hervorragend
    Vergleichsbeispiel 9 C 320 15 schlecht
    Vergleichsbeispiel 10 A 290 9 schlecht
    Beispiel 11 A 340 15 gut
    Beispiel 12 A 335 18 gut
    Vergleichsbeispiel 11 A 295 8 schlecht
    Vergleichsbeispiel 12 A 245 5 schlecht
    Beispiel 13 A 310 18 gut
    Beispiel 14 A 330 15 gut
    Vergleichsbeispiel 13 A 290 7 schlecht
    Vergleichsbeispiel 14 C 280 16 schlecht
    Beispiel 15 A 300 18 gut
    Vergleichsbeispiel 15 C 270 14 schlecht
    Vergleichsbeispiel 16 B 275 15 schlecht
  • Bewertung der Zugscherfestigkeit
  • Die Zugscherfestigkeit wurde unter Verwendung des Blechmaterials bewertet, das einem Überlappschweißen unterzogen worden ist, wie es in der 6 gezeigt ist. Das Blechmaterial wurde nach dem Schweißen zu einem JIS Nr. 5-Prüfkörper verarbeitet, wie es in JIS Z 2201-1998 festgelegt ist. Dabei wurde der verschweißte Abschnitt 5 so eingestellt, dass er sich in der Mitte des parallelen Abschnitts befand. Jedes der Blechmaterialien wurde dann mit einem Zugtestgerät (von Shimadzu Corporation hergestellt, uniaxiales Testgerät RS-2) in die Richtung des Pfeils in der 4 gezogen und die Zugscherfestigkeit des verschweißten Abschnitts 5 wurde gemessen. Die Zugscherfestigkeit des verschweißten Abschnitts 5 in dem Fall, bei dem das Schweißen mit jedem der Drähte mit Flussmittelkern der Beispiele und Vergleichsbeispiele durchgeführt worden ist, ist in der Tabelle 7 gezeigt.
  • Bewertung der Ablösefestigkeit
  • Die Ablösefestigkeit wurde mit einem gebogenen Blechmaterial bewertet, nachdem es einem Überlappschweißen unterzogen worden ist, wie es in der 7 gezeigt ist. Das Blechmaterial wurde nach dem Schweißen zu einem 25 mm breiten Streifen verarbeitet. Jedes der Blechmaterialien wurde dann mit einem Zugtestgerät (von Shimadzu Corporation hergestellt, uniaxiales Testgerät RS-2) in die Richtung des Pfeils in der 7 gezogen und die Ablösefestigkeit des verschweißten Abschnitts 5 wurde gemessen. Die Ablösefestigkeit des verschweißten Abschnitts 5 in dem Fall, bei dem jeder der Drähte mit Flussmittelkern der Beispiele und Vergleichsbeispiele zur Durchführung des Schweißens verwendet worden ist, ist auch in der Tabelle 7 gezeigt.
  • Wie im Beispiel 1 wurde bei der Bewertung von Rissen das Testmaterial als A bewertet, wenn kein Riss gefunden wurde, als B, wenn kein Riss erzeugt wurde, jedoch Cokristalle an Korngrenzen vorlagen, als C, wenn ein Riss, der zu einer Korngrenze äquivalent war, vorlag, als D, wenn Risse vorlagen, die zu mehreren Korngrenzen äquivalent waren, und als E, wenn große Risse erzeugt worden sind. Bei der Gesamtbewertung wurde jeder der Prüfkörper der Beispiele und Vergleichsbeispiele als hervorragend bewertet, wenn die Zugscherfestigkeit 350 [N/mm] oder mehr betrug, die Ablösefestigkeit 20 [Nimm] oder mehr betrug und kein Riss vorlag (A), als gut, wenn die Zugscherfestigkeit 300 [N/mm] oder mehr betrug, die Ablösefestigkeit 10 [N/mm] oder mehr betrug und kein Riss erzeugt worden ist, jedoch Cokristalle an Korngrenzen erzeugt worden sind (B), und als schlecht, wenn die Zugscherfestigkeit weniger als 300 [N/mm] betrug oder die Ablösefestigkeit weniger als 10 [N/mm] betrug oder ein Riss, der zu einer einzelnen Korngrenze äquivalent war (C), oder Risse, die zu mehreren Korngrenzen äquivalent waren (D), vorlagen, oder große Risse (E) erzeugt worden sind.
  • Wie es in der Tabelle 7 gezeigt ist, liegen die Anteile von AlF3 in dem Flussmittel und die Mengen von Si und Zr in der Hülle in den Beispielen 1 bis 15 innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung und folglich waren deren Zugscherfestigkeit und Ablösefestigkeit verbessert und es wurden keine Risse in deren verschweißtem Metallabschnitt erzeugt. Im Gegensatz dazu wiesen die Vergleichsbeispiele 1 bis 16, die nicht in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen, Risse, eine niedrige Zugscherfestigkeit oder eine niedrige Ablösefestigkeit auf.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2008-68290 [0004, 0009]
    • JP 2006-224145 [0006, 0011]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • JIS Z 2201-1998 [0063]
    • JIS Z 2201-1998 [0071]

Claims (7)

  1. Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien zur Verwendung beim Verbinden von verschiedenartigen Materialien zwischen Aluminium oder einem Aluminiumlegierungsmaterial und einem Stahlmaterial, wobei der Draht mit Flussmittelkern eine zylindrische Hülle, die eine Aluminiumlegierung umfasst, die Si in einer Menge von 1,5 bis 2,5 Massenprozent und Zr in einer Menge von 0,05 bis 0,25 Massenprozent enthält, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist, und eine Flussmittelfüllung innerhalb dieser Hülle aufweist, die Cäsiumfluorid in einer Menge von 20 bis 60 Massenprozent enthält, und wobei der Anteil des Flussmittels 5 bis 20 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts beträgt.
  2. Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien zur Verwendung beim Verbinden von verschiedenartigen Materialien zwischen Aluminium oder einem Aluminiumlegierungsmaterial und einem Stahlmaterial, wobei der Draht mit Flussmittelkern eine zylindrische Hülle, die eine Aluminiumlegierung umfasst, die Si in einer Menge von 1,5 bis 2,5 Massenprozent und Zr in einer Menge von 0,05 bis 0,25 Massenprozent enthält, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist, und eine Flussmittelfüllung innerhalb dieser Hülle aufweist, die AlF3 in einer Menge von 7 bis 15 Massenprozent enthält, und wobei der Anteil des Flussmittels 4 bis 20 Massenprozent der Gesamtmasse des Drahts beträgt.
  3. Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien, bei dem der Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien nach Anspruch 1 oder 2 verwendet wird, wobei das Verfahren umfasst: Bilden eines Verbindungsabschnitts durch Aluminium oder ein Aluminiumlegierungsmaterial und ein Stahlmaterial und Verbinden des Aluminiums oder des Aluminiumlegierungsmaterials und des Stahlmaterials durch Zuführen des Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, während dieser Verbindungsabschnitt mit Laserlicht bestrahlt wird.
  4. Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien nach Anspruch 3, bei dem das Aluminium oder das Aluminiumlegierungsmaterial und das Stahlmaterial überlappen gelassen werden, so dass das Aluminium oder das Aluminiumlegierungsmaterial auf der Seite des Laserlichts angeordnet sind, und das Aluminium oder das Aluminiumlegierungsmaterial und das Stahlmaterial durch Überlappschweißen verbunden werden.
  5. Verfahren zum Laserschweißen von verschiedenartigen Materialien nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das Laserschweißen durch einen Halbleiterlaser durchgeführt wird.
  6. Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien, wobei das Verfahren umfasst: Verwenden des Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien nach Anspruch 1 oder 2, Bilden eines Verbindungsabschnitts durch Aluminium oder ein Aluminiumlegierungsmaterial und ein Stahlmaterial, und Bilden eines Lichtbogens zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Draht mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien, Zuführen eines Inertgases um den Lichtbogen und gleichzeitig Verbinden des Aluminiums oder des Aluminiumlegierungsmaterials und des Stahlmaterials.
  7. Verfahren zum MIG-Schweißen von verschiedenartigen Materialien nach Anspruch 6, bei dem das Aluminium oder das Aluminiumlegierungsmaterial und das Stahlmaterial überlappen gelassen werden, so dass das Aluminium oder das Aluminiumlegierungsmaterial auf der Seite des Drahts mit Flussmittelkern zum Schweißen von verschiedenartigen Materialien angeordnet sind, und das Aluminium oder das Aluminiumlegierungsmaterial und das Stahlmaterial durch Überlappschweißen verbunden werden.
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