JP2022118616A - Dissimilar metal joint and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異種金属部材が重ね合わされた異種金属接合体および異種金属接合体の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a dissimilar metal bonded body in which dissimilar metal members are superimposed and a method for manufacturing the dissimilar metal bonded body.
異種金属部材が重ね合わされた異種金属接合体は、建物や乗物などの様々な分野で利用されている。例えば、鋼材とアルミニウム合金との接合体がある。鋼材とアルミニウム合金とを一般的な方法で溶接した場合、接合界面に脆い金属間化合物が形成される。金属間化合物は、鋼材とアルミニウム合金との接合強度を低下させる。そこで、これらの接合強度を高める技術が提案されている。 A dissimilar metal joined body in which dissimilar metal members are superimposed is used in various fields such as buildings and vehicles. For example, there is a joined body of steel material and aluminum alloy. When a steel material and an aluminum alloy are welded by a general method, a brittle intermetallic compound is formed at the joint interface. The intermetallic compound reduces the bonding strength between the steel material and the aluminum alloy. Therefore, techniques for increasing the bonding strength of these have been proposed.
特許文献１には、鋼部材と、貫通孔が形成されたアルミニウム合金部材とを重ね合わせ、貫通孔を覆うようにアルミニウム溶加材を移行させて、鋼部材を溶融させずにアルミニウム合金部材を溶融し、アルミニウム合金部材に、アルミニウム合金部材と鋼部材との界面から離れるに従って貫通孔の外側に広がる形状のアルミ溶融金属凝固部を形成する方法が記載されている。この方法によると、鋼部材とアルミ溶融金属凝固部との金属間化合物の発生を低減できるため、異種金属材同士の接合強度が向上する。
In
特許文献２には、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製の第１の板と鋼製の第２の板との接合に、鋼製の接合補助部材を使用する方法が記載されている。特許文献３には、鋼以外の材料からなる第１の板と鋼製の第２の板との接合に、鋼製の接合補助部材を使用する方法が記載されている。
特許文献１に記載された方法によると、アルミ溶融金属凝固部と鋼部材との界面に金属間化合物が発生することを低減させることができるものの、これらの界面に金属間化合物が発生する。脆い金属間化合物は、鋼部材とアルミニウム合金部材との接合強度を低下させる。また、特許文献２および特許文献３に記載された方法は接合補助部材を使用するが、接合補助部材などの別部材を使用することなく、異種金属材同士の接合強度を向上させることが望ましい。
According to the method described in
本発明は、別部材を使用することなく、接合強度が高い異種金属接合体を提供することを目的とする。
また、本発明は、別部材を使用することなく、接合強度が高い異種金属接合体の製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dissimilar metal joined body with high joining strength without using a separate member.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a dissimilar metal bonded body having high bonding strength without using separate members.
本発明の異種金属接合体は、第１金属材料からなる第１部材と、前記第１部材に重ねて配置され、前記第１金属材料の融点より高い融点の第２金属材料からなる第２部材とを備えた異種金属接合体であり、前記第２部材に、前記第１部材と重なる方向に貫通した貫通孔が形成され、前記貫通孔に存在する部分を有する第１凝固部と、第１凝固部と連続しているとともに前記第１凝固部に対して前記第１部材と反対側に形成された第２凝固部とを有する第３部材を備え、前記第３部材は、第１金属材料の主成分の金属と同じ金属を主成分とする第３金属材料からなり、前記第１凝固部と前記第１部材とが融合しており、前記第２凝固部は、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向について、前記貫通孔と重なる部分と、前記貫通孔と重ならない部分とを有し、前記貫通孔と重ならない部分は、前記第２部材において前記第１部材と反対側の面上に形成され、前記貫通孔と重ならない部分と前記第１部材とが、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向に、前記第２部材を挟んでいる。 A dissimilar metal joined body of the present invention comprises a first member made of a first metal material, and a second member made of a second metal material having a melting point higher than that of the first metal material and disposed so as to overlap the first member. wherein a through hole is formed through the second member in a direction overlapping with the first member, and a first solidified portion having a portion existing in the through hole; A third member having a second solidified portion continuous with the solidified portion and formed on the opposite side of the first solidified portion to the first member, the third member being made of a first metallic material The first solidified portion and the first member are fused together, and the second solidified portion includes the first member and the In the direction in which the second member overlaps, it has a portion overlapping the through hole and a portion not overlapping the through hole, and the portion not overlapping the through hole is the second member on the opposite side of the first member. and the portion that does not overlap the through hole and the first member sandwich the second member in the direction in which the first member and the second member overlap.
第２部材の貫通孔に、第３部材の第１凝固部が存在する。第１凝固部は、第１部材と融合している。第１凝固部は、第１部材に対して動かない。第２部材に対してせん断方向（第２部材の面方向）へ引っ張る力が作用した場合、第２部材の貫通孔に存在する第１凝固部により、第２部材のせん断方向への移動が抑制される。
また、第１部材と第３部材の第２凝固部とが、第１部材と第２部材とが重なる方向について、第２部材を挟んでいる。第２凝固部は、第１凝固部を介して第１部材とつながっている。第２凝固部は、第１部材に対して動かない。第２部材に対して第１部材から剥離させる方向の力が作用した場合、第２凝固部により、第２部材が第１部材から剥離することが抑制される。
上記より、本発明は、引張せん断強度および剥離強度が高い。また、本発明は、接合補助部材といった別部材を使用していない。
したがって、本発明によると、別部材を使用することなく、接続強度が高い異種金属接合体を提供することができる。
The first solidified portion of the third member is present in the through hole of the second member. The first solidified portion is fused with the first member. The first solidified portion does not move relative to the first member. When a pulling force acts on the second member in the shear direction (surface direction of the second member), the movement of the second member in the shear direction is suppressed by the first solidified portion existing in the through hole of the second member. be done.
The second member is sandwiched between the first member and the second solidified portion of the third member in the direction in which the first member and the second member overlap. The second solidified portion is connected to the first member via the first solidified portion. The second solidified portion does not move relative to the first member. When a force acts on the second member in a direction to separate it from the first member, the second solidified portion suppresses separation of the second member from the first member.
As described above, the present invention has high tensile shear strength and peel strength. Moreover, the present invention does not use a separate member such as a joining auxiliary member.
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a dissimilar metal joined body with high connection strength without using a separate member.
また、上記構成において、前記第１金属材料は、アルミニウム合金であってもよい。この場合、前記第２金属材料は、鋼材であってもよい。この場合、前記第３金属材料は、主成分がアルミニウムである金属材料でもよい。 Moreover, in the above configuration, the first metal material may be an aluminum alloy. In this case, the second metal material may be steel. In this case, the third metal material may be a metal material whose main component is aluminum.
上記構成によると、第２部材の鋼材により異種金属接合体の強度を高めつつ、第１部材の軽量なアルミニウム合金により異種金属接合体を軽量化できる。これにより、高強度でありつつ軽量で、且つ、引張せん断強度および剥離強度が高い異種金属接合体を提供することができる。 According to the above configuration, the steel material of the second member increases the strength of the joined body of dissimilar metals, while the lightweight aluminum alloy of the first member makes it possible to reduce the weight of the joined body of dissimilar metals. As a result, it is possible to provide a dissimilar metal joined body having high strength, light weight, and high tensile shear strength and peel strength.
また、上記構成において、複数の前記貫通孔が、離れて形成されていてもよい。複数の前記第３部材が、離れて形成されていてもよい。 Moreover, in the above configuration, the plurality of through holes may be formed apart from each other. A plurality of the third members may be formed separately.
第２部材の貫通孔に第３部材を形成する際、第２部材において貫通孔の周囲に熱が加えられる。第３部材が離れて形成されている場合、第２部材へ熱が加えられる部分が少なくなるため、第２部材への熱の影響（ひずみなど）を低減できる。 When the third member is formed in the through-hole of the second member, heat is applied around the through-hole in the second member. When the third member is formed apart, the portion to which heat is applied to the second member is reduced, so the influence of heat (distortion, etc.) on the second member can be reduced.
また、上記構成において、前記貫通孔は、一方向に長い長孔であってもよい。この場合、前記第１凝固部および前記第２凝固部が、一方向に長くてもよい。 Moreover, the said structure WHEREIN: A long hole long in one direction may be sufficient as the said through-hole. In this case, the first solidified portion and the second solidified portion may be long in one direction.
第１凝固部が長い場合、第２部材がせん断方向により移動しにくい。
第２凝固部が長い場合、第２部材が第１部材からより剥離しにくい。
これらにより、引張せん断強度および剥離強度がより高い異種金属接合体を提供することができる。
When the first solidified portion is long, it is difficult for the second member to move in the shear direction.
When the second solidified portion is long, the second member is more difficult to separate from the first member.
As a result, a dissimilar metal joined body having higher tensile shear strength and peel strength can be provided.
本発明の異種金属接合体の製造方法は、第１金属材料からなる第１部材と、前記第１金属材料の融点より高い融点の第２金属材料からなる第２部材とを備えた異種金属接合体の製造方法であり、
前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせた後、前記第２部材において前記第１部材と重なる方向に貫通した貫通孔およびその周囲に、前記第１金属材料の融点より高く且つ前記第２金属材料の融点より低い温度で溶融した溶融金属を流す工程と、
前記貫通孔およびその周囲に流れた溶融金属を凝固させることにより、前記貫通孔に第１凝固部を形成するとともに、前記第１凝固部に対して前記第１部材と反対側に第２凝固部を形成する工程とを有し、
前記溶融金属は、前記第１金属材料の主成分の金属と同じ金属を主成分とした溶融金属であり、
前記第１凝固部は、前記第１部材と融合しており、
前記第２凝固部は、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向について、前記貫通孔と重なる部分と、前記貫通孔と重ならない部分とを有し、
前記貫通孔と重ならない部分は、前記第２部材において前記第１部材と反対側の面上に形成され、
前記貫通孔と重ならない部分と前記第１部材とが、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向に、前記第２部材を挟んでいる。
A method for manufacturing a joined body of dissimilar metals according to the present invention includes a first member made of a first metal material and a second member made of a second metal material having a melting point higher than that of the first metal material. a method of manufacturing a body,
After the first member and the second member are superimposed on each other, a through-hole penetrated in the second member in a direction overlapping the first member and its surroundings have a melting point higher than the melting point of the first metal material and a melting point of the first metal material. 2 a step of flowing a molten metal melted at a temperature lower than the melting point of the metal material;
A first solidified portion is formed in the through hole by solidifying the molten metal flowing in and around the through hole, and a second solidified portion is formed on the opposite side of the first solidified portion to the first member. and a step of forming
The molten metal is a molten metal whose main component is the same metal as the main component metal of the first metal material,
The first solidified portion is fused with the first member,
The second solidified portion has a portion that overlaps with the through hole and a portion that does not overlap with the through hole in the direction in which the first member and the second member overlap,
A portion that does not overlap with the through hole is formed on the surface of the second member opposite to the first member,
A portion that does not overlap with the through hole and the first member sandwich the second member in a direction in which the first member and the second member overlap.
上記構成によると、別部材を使用することなく、上述した接続強度が高い異種金属接合体を製造することができる。 According to the above configuration, the dissimilar metal joined body having high connection strength can be manufactured without using a separate member.
本発明によると、別部材を使用することなく、引張せん断強度および剥離強度が高い異種金属接合体を提供することができる。
本発明によると、別部材を使用することなく、引張せん断強度および剥離強度が高い異種金属接合体を製造する方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a dissimilar metal joined body with high tensile shear strength and peel strength without using separate members.
According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a dissimilar metal joined body having high tensile shear strength and peel strength without using separate members.
〔第１実施形態〕
ここでは、本発明の第１実施形態に係る異種金属接合体について、図１および図２を参照しつつ以下に説明する。図１に異種金属接合体１００の平面図を示し、図２に図１のII－II線に沿った断面図を示している。
[First embodiment]
Here, a dissimilar metal joined body according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 shows a plan view of a dissimilar metal joined
異種金属接合体１００は、図１および図２に示すように、第１部材１と、第１部材１に重ねて配置された第２部材２と、第３部材３とを備える。
The dissimilar metal joined
第１部材１は、図２に示すように、板状の部材である。第１部材１は、第２部材２に対向した第１対向面１Ａと、第１対向面１Ａと反対側の第１反対面１Ｂとを有する。
The
第２部材２は、板状の部材である。第２部材２は、第１部材１に対向した第２対向面（対向面）２Ａと、第２対向面２Ａと反対側の第２反対面（反対面）２Ｂとを有する。第２部材２には、第１部材１と重なる方向に貫通した貫通孔２ｈが形成されている。
The
貫通孔２ｈは、図１に示すように、異種金属接合体１００の平面視において、略円形状である。図１に示す異種金属接合体１００の平面視は、異種金属接合体１００を、第１部材１と第２部材２とが重なる方向について、第２部材２側から視た図である。
As shown in FIG. 1, the through
第３部材３は、図２に示すように、第１凝固部３Ｘと、第２凝固部３Ｙとを有する。図２には、分かりやすいように第１凝固部３Ｘと第２凝固部３Ｙとの境界を破線で示しているが、第１凝固部３Ｘと第２凝固部３Ｙとの境界は無い。第１凝固部３Ｘと第２凝固部３Ｙとは、連続している。
The
第１凝固部３Ｘは、第２部材２の第２反対面２Ｂの高さから第１部材１側の部分である。第１凝固部３Ｘは、第２部材２の貫通孔２ｈに存在する部分を有する。第１凝固部３Ｘは、第１部材１と第２部材２とが重なる方向について、貫通孔２ｈより長くてもよい。図２には、第１凝固部３Ｘが、第１部材１の第１対向面１Ａの高さより第１反対面１Ｂ側まで存在する。第１凝固部３Ｘは、第１部材１の第１反対面１Ｂの高さまで存在してもよく、第１反対面１Ｂの高さを超えて（図２中の第１反対面１Ｂの高さより低い位置まで）存在してもよい。
The first solidified
第１凝固部３Ｘの第１部材１に近い端部は、第１部材１と融合している。本発明における「融合」とは、第１凝固部３Ｘの端部の成分と第１部材１の成分とが、混じり合っていることである。第１凝固部３Ｘの端部と第１部材１とは、つながっている。図２には分かりやすいように、第１凝固部３Ｘの端部と第１部材１との境界を実線で示しているが、第１凝固部３Ｘの端部と第１部材１との境界が明確である場合もあり、第１凝固部３Ｘの端部と第１部材１との境界が明確でない場合もある。例えば、第１凝固部３Ｘの材質と第１部材１の材質が同じ場合、第１凝固部３Ｘの端部と第１部材１との境界が明確でないことがある。
An end portion of the first solidified
第２凝固部３Ｙは、第１凝固部３Ｘに対して、第１部材１と反対側に形成されている。第２凝固部３Ｙは、第１部材１と第２部材２とが重なる方向について、貫通孔２ｈと重なる重複部１３ａと、貫通孔２ｈと重ならない非重複部１３ｂとを有する。非重複部１３ｂは、図中の第１凝固部３Ｘの上に形成されている。非重複部１３ｂは、第２反対面２Ｂの上に形成されている。図２には分かりやすいように、重複部１３ａと非重複部１３ｂとの境界を二点鎖線で示しているが、重複部１３ａと非重複部１３ｂとの境界は無い。重複部１３ａと非重複部１３ｂとは連続している。非重複部１３ｂは、重複部１３ａおよび第１凝固部３Ｘを介して、第１部材１とつながっている。非重複部１３ｂは、第１部材１に対して動かない。
The second solidified
図２に示す異種金属接合体１００の断面視において、第２凝固部３Ｙの厚さは、中央付近から外側に向かって低くなっている。第２凝固部３Ｙは、図１に示す異種金属接合体１００の平面視において、略円形状である。非重複部１３ｂは、重複部１３ａの周囲に形成されている。非重複部１３ｂは、重複部１３ａを取り囲んでいる。
In a cross-sectional view of the joined
第２部材２には、図１に示すように、複数の貫通孔２ｈが離れて形成されている。複数の貫通孔２ｈは、第２部材２の長手方向に離れていてもよい。複数の貫通孔２ｈは、第２部材２の長手方向に関係なく、ランダムに離れていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
第２凝固部３Ｙを有する第３部材３は、離れて形成されている。複数の第３部材３は、第２部材２の長手方向に離れていてもよい。複数の第３部材３は、第２部材２の長手方向に関係なく、ランダムに離れていてもよい。
The
次に、第１部材１の材質、第２部材２の材質および第３部材３の材質について説明する。
Next, the material of the
第１部材１は、第１金属材料からなる（図２参照）。第２部材２は、第１部材１の融点より高い融点の第２金属材料からなる。本発明において、「金属材料」とは、例えば、金属でもよく、金属間化合物でもよく、合金でもよい。本発明において、「金属材料」は、１種類の金属でもよい。この場合、「金属材料」は、金属に加え、非金属を含んでいてもよく、非金属を含んでいなくてもよい。本発明において、「金属材料」は、金属間化合物でもよい。金属間化合物とは、２種類以上の金属からなる化合物であり、元の金属と異なる結晶構造を有する化合物である。金属間化合物に、非金属が含まれていてもよく、非金属が含まれていなくてもよい。本発明において、「金属材料」は、１種類の金属を含む合金でもよく、２種類以上の金属を含む合金でもよい。合金に、非金属が含まれていてもよく、非金属が含まれていなくてもよい。
上述した非金属は、例えば、ある特性を高めるために含まれていてもよく、不可避不純物などとして含まれていてもよい。
The
The non-metals described above may be contained, for example, to enhance certain properties, or may be contained as unavoidable impurities.
第１部材１の材質および第２部材２の材質は、上記を満たす限り、特定の材質に限定されない。例えば、第１部材１の材質が、純アルミニウムまたはアルミニウム合金でもよい。第２部材２の材質が、鋼材でもよい。
The material of the
純アルミニウムとは、アルミニウム及び不可避不純物からなる材料である。
アルミニウム合金は、特に限定されるものではない。アルミニウム合金として、例えば、アルミニウム－銅系合金（Ａｌ－Ｃｕ系合金）、アルミニウム－マンガン系合金（Ａｌ－Ｍｎ系合金）、アルミニウム－ケイ素系合金（Ａｌ－Ｓｉ系合金）、アルミニウム－マグネシウム系合金（Ａｌ－Ｍｇ系合金）、アルミニウム－ジルコニウム系合金（Ａｌ－Ｚｒ系合金）アルミニウム－マグネシウム－ケイ素系合金（Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金）、アルミニウム－亜鉛－マグネシウム系合金（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金）、アルミニウム－亜鉛－マグネシウム－銅系合金（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金）、アルミニウム－鉄－ジルコニウム系合金（Ａｌ－Ｆｅ－Ｚｒ系合金）が挙げられる。上記の例として、例えば、ＪＩＳ Ａ１０００系、２０００系、３０００系、４０００系、５０００系が挙げられる。アルミニウム合金は、不可避不純物を含んでいてもよい。
Pure aluminum is a material consisting of aluminum and unavoidable impurities.
The aluminum alloy is not particularly limited. Examples of aluminum alloys include aluminum-copper-based alloys (Al-Cu-based alloys), aluminum-manganese-based alloys (Al-Mn-based alloys), aluminum-silicon-based alloys (Al-Si-based alloys), and aluminum-magnesium-based alloys. (Al-Mg-based alloy), aluminum-zirconium-based alloy (Al-Zr-based alloy), aluminum-magnesium-silicon-based alloy (Al-Mg-Si-based alloy), aluminum-zinc-magnesium-based alloy (Al-Zn-Mg alloys), aluminum-zinc-magnesium-copper alloys (Al-Zn-Mg-Cu alloys), and aluminum-iron-zirconium alloys (Al-Fe-Zr alloys). Examples of the above include JIS A1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, and 5000 series. The aluminum alloy may contain unavoidable impurities.
鋼材は、特に限定されるものではない。鋼材として、例えば、ステンレス鋼、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３１４１））を使用してもよい。 The steel material is not particularly limited. As the steel material, for example, stainless steel and SPCC (cold-rolled steel plate (JIS G 3141)) may be used.
第３部材３は、第１金属材料の主成分の金属と同じ金属を主成分とする第３金属材料からなる。この「金属材料」は、上述した本発明の「金属材料」と同様である。第１金属材料の主成分の金属とは、例えば、第１部材１に７０％以上含まれる金属である。第３部材３の主成分の金属とは、例えば、第３部材３に９０％以上含まれる金属である。第１部材１の主成分の金属と第３部材３の主成分の金属とが同じであることにより、異種金属接合体１００の製造工程において、第１部材１と、第３部材３の第１凝固部３Ｘとが融合する。
The
第３部材３の材質は、上記を満たす限り、特定の材質に限定されない。例えば、第１部材１の第１金属材料が純アルミニウムまたはアルミニウム合金である場合、純アルミニウムおよびアルミニウム合金の主成分はアルミニウム原子であることから、第３部材３の第３金属材料は、アルミニウム原子を主成分とするアルミニウムまたはアルミニウム合金である。第１部材１の材質と第３部材３の材質とは、同じでもよく、異なってもよい。
The material of the
次に、異種金属接合体１００の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the dissimilar metal joined
図２に示すように、第１部材１と第２部材２とを重ね合わせる。第１部材１の第１金属材料の融点より高く且つ第２部材２の第２金属材料の融点より低い温度で溶融させた溶融金属を、第２部材２の貫通孔２ｈおよびその周囲（第２部材２の第２反対面２Ｂ上）に流す。溶融金属は、第１部材１の第１金属材料の主成分である金属と同じ金属を主成分とするものである。溶融金属を流す方法は、特に限定されない。例えば、アーク溶接により、第２部材２の貫通孔２ｈおよびその周囲に溶融金属を流してもよい。
As shown in FIG. 2, the
溶融金属を貫通孔２ｈに流すことにより、第１部材１において溶融金属と接した部分およびその周囲が溶融する。第１部材１の溶融した部分と溶融金属とが混ざり合う。第１部材１の溶融した部分と溶融金属とは混ざり合った状態で凝固する。
By flowing the molten metal through the through
溶融金属が凝固することにより、貫通孔２ｈに第１凝固部３Ｘが形成されるとともに、第１凝固部３Ｘに対して第１部材１と反対側に第２凝固部３Ｙが形成される。第１凝固部３Ｘの第１部材１に近い端部と、第１部材１とは、融合している。第２凝固部３Ｙの重複部１３ａは、第１凝固部３Ｘの上に形成されている。第２凝固部３Ｙの非重複部１３ｂは、第２部材２の第２反対面２Ｂの上に形成されている。非重複部１３ｂと第１部材１とは、第１部材１と第２部材２とが重なる方向に、第２部材２を挟んでいる。
By solidifying the molten metal, a first solidified
上記方法によって製造された異種金属接合体１００によると、以下の効果が得られる。
According to the dissimilar metal joined
図２に示すように、第２部材２の貫通孔２ｈに、第３部材３の第１凝固部３Ｘが存在する。第１凝固部３Ｘは、第１部材１と融合している。第１凝固部３Ｘは、第１部材１に対して動かない。第２部材２に対してせん断方向（第２部材の面方向）へ引っ張る力が作用した場合、第２部材２の貫通孔２ｈに存在する第１凝固部３Ｘにより、第２部材２のせん断方向への移動が抑制される。
As shown in FIG. 2, the first solidified
第１部材１と第２凝固部３Ｙの非重複部１３ｂとが、第１部材１と第２部材２とが重なる方向について、第２部材２を挟でいる。非重複部１３ｂは、重複部１３ａおよび第１凝固部３Ｘを介して第１部材１とつながっている。非重複部１３ｂは、第１部材１に対して動かない。第２部材２に対して第１部材１から剥離させる方向の力が作用した場合、非重複部１３ｂにより、第２部材２が第１部材１から剥離することが抑制される。
The
上記より、第２部材２の引張せん断強度および剥離強度が高い。また、異種金属接合体１００には、接合補助部材といった別部材を使用していない。
したがって、本実施形態に係る異種金属接合体１００は、別部材を使用することなく、接続強度が高い異種金属接合体である。
As described above, the tensile shear strength and peel strength of the
Therefore, the dissimilar metal joined
本実施形態に係る異種金属接合体１００は、建物、乗物など様々な用途に使用可能である。例えば、異種金属接合体１００を自動車および鉄道車両などの乗物に使用してもよい。
The dissimilar metal joined
第１部材１の材質および第２部材２の材質は特に限定されないが、例えば、第１部材１をアルミニウム合金とし、第２部材２を鋼材とした場合、第２部材２の鋼材により異種金属接合体１００の強度を高めつつ、第１部材１のアルミニウム合金により軽量化を図ることができる。アルミニウム合金と鋼材を直接溶接で接合した場合、これらの界面に金属間化合物が生成するため、接合強度が低くなるが、上記構成によると、高強度でありつつ軽量で、且つ、引張せん断強度および剥離強度が高い異種金属接合体１００を提供することができる。第１部材１がアルミニウム合金である場合、第３部材３は、アルミニウムを主成分とする純アルミニウムまたはアルミニウム合金であることが好ましい。これにより、第１部材１と第３部材３の第１凝固部Ｘが融合しやすい（図２参照）。
The material of the
また、本実施形態では、図１に示すように、第２部材２に、複数の貫通孔２ｈが、離れて形成されている。第３部材３が、離れて形成されている。第３部材３を形成するために貫通孔２ｈに溶融金属を流したとき、第２部材２に熱が加えられるが、本実施形態では、貫通孔２ｈ同士が離れているため、第２部材２への熱の影響（ひずみなど）を低減できる。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照しつつ説明する。第２実施形態において第１実施形態と異なる点は、（１）第２部材２０２の貫通孔２０２ｈの形状、および、（２）第３部材２０３の形状である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG. The difference between the second embodiment and the first embodiment is (1) the shape of the through
図３に、異種金属接合体２００の平面図を示している。図３に示すように、第２部材２０２に、貫通孔２０２ｈが形成されている。貫通孔２０２ｈは、一方向に長い長孔である。貫通孔２０２ｈは、第２部材２０２の長手方向に長くてもよい。貫通孔２０２ｈは、第２部材２０２の長手方向に交差する方向に長くてもよい。
FIG. 3 shows a plan view of the dissimilar metal joined
図３に、第３部材２０３の第２凝固部２０３Ｙを示している。図３に示す平面図は、第１部材２０１と第２部材２０２とが重なる方向について、異種金属接合体２００を第２部材２０２側から視た図である。第２凝固部２０３Ｙは、異種金属接合体２００の平面視において、貫通孔２０２ｈと重複した重複部２１３ａと、貫通孔２０２ｈと重複していない非重複部２１３ｂとを有する。非重複部２１３ｂは、第２部材２０２の第２反対面２０２Ｂの上に形成されている。
FIG. 3 shows the second solidified
異種金属接合体２００の平面視において、重複部２１３ａの奥に、図示しない第１凝固部２０３Ｘが存在する。第１凝固部２０３Ｘ（図示せず）は、貫通孔２０２ｈに存在する。第１凝固部２０３Ｘ（図示せず）と図３に示す第２凝固部２０３Ｙとは、連続している。
In a plan view of the joined body of
第１凝固部２０３Ｘ（図示せず）は、貫通孔２０２ｈと同じ方向に長い。第２凝固部２０３Ｙの重複部２１３ａおよび非重複部２１３ｂは、貫通孔２０２ｈと同じ方向に長い。
The first solidified portion 203X (not shown) is long in the same direction as the through
第１部材２０１の材質、第２部材２０２の材質および第３部材２０３の材質は、第１実施形態の第１部材１（図示せず）の材質、第２部材２０２の材質および第３部材２０３の材質と同様である。第１部材２０１の材質、第２部材２０２の材質および第３部材２０３の材質として、例えば、第１実施形態で例示した第１部材１、第２部材２および第３部材３の材質を採用してもよい。
The material of the
第２実施形態に係る異種金属接合体２００によると、第１実施形態に係る異種金属接合体１００と同様に、貫通孔２０２ｈに存在する図示しない第１凝固部２０３Ｘにより、第２部材２０２がせん断方向に移動することが抑制される。また、第２凝固部２０３Ｙの非重複部２１３ｂにより、第２部材２０２が第１部材２０１から剥離されることが抑制される。したがって、別部材を使用することなく、接続強度が高い異種金属接合体２００を提供することができる。
According to the joined body of
また、貫通孔２０２ｈに存在する図示しない第１凝固部２０３Ｘが、一方向に長いため、第２部材２０２が、せん断方向に、より移動しにくい。また、第２凝固部２０３Ｙの非重複部２１３ｂが一方向に長いため、第２部材２が第１部材１から、より剥離しにくい。
上記より、引張せん断強度および剥離強度がより高い異種金属接合体２００を提供することができる。
In addition, since the first solidified portion 203X (not shown) present in the through
As described above, the dissimilar metal joined
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, it should be considered that the specific configuration is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
例えば、上述の第１実施形態において、図１に示すように、異種金属接合体１００の平面視において、第２部材２に形成された貫通孔２ｈは、略円形状である。異種金属接合体１００の平面視において、貫通孔２ｈに存在する第１凝固部３Ｘと、第２凝固部３Ｙとは、略円形状である。
上述の第２実施形態において、図３に示すように、異種金属接合体２００の平面視において、第２部材２０２に形成された貫通孔２０２ｈは、一方向に長い長孔である。異種金属接合体１００の平面視において、貫通孔２０２ｈに存在する第１凝固部２０３Ｘ（図示せず）と、第２凝固部２０３Ｙとは、一方向に長い。
しかし、第２部材の貫通孔の形状、貫通孔に存在する第１凝固部の形状、および、第２凝固部の形状は、上記に限定されない。第２部材の貫通孔は、例えば、多角形状でもよく、曲がっていてもよい。
For example, in the above-described first embodiment, as shown in FIG. 1, the through
In the above-described second embodiment, as shown in FIG. 3, in plan view of the joined body of
However, the shape of the through hole of the second member, the shape of the first solidified portion present in the through hole, and the shape of the second solidified portion are not limited to the above. The through-hole of the second member may be polygonal or curved, for example.
また、上述の第１実施形態において、図１に示すように、第２凝固部３Ｙの非重複部１３ｂは、重複部１３ａを取り囲んでいる。上述の第２実施形態において、図３に示すように、第２凝固部２０３Ｙの非重複部２１３ｂは、重複部２１３ａを取り囲んでいる。しかし、第２凝固部の非重複部は、重複部を取り囲んでいなくてもよい。非重複部が、重複部の周囲に、部分的に形成されていてもよい。第２凝固部、重複部および非重複部の形状は、限定されない。
Moreover, in the first embodiment described above, as shown in FIG. 1, the
また、上述の第１実施形態では、図２に示す異種金属接合体１００の断面視において、第２凝固部３Ｙの厚さが、中央付近から外側に向かって厚さが低くなっている。しかし、第２凝固部３Ｙの厚さは、全て同じでもよく、中央付近から外側に向かって厚くなってもよい。
Further, in the first embodiment described above, in the cross-sectional view of the joined
また、上述の第１実施形態において、図１に示すように、第１部材１は第２部材２よりやや大きい。第２実施形態において、図３に示すように、第１部材２０１は第２部材２０２よりやや大きい。しかし、第１部材と第２部材の大きさの大小は限定されない。例えば、第１部材が第２部材より小さくてもよい。第１部材と第２部材とが同じ大きさでもよい。第１部材と第２部材の形状、大きさ、厚さなどは変更可能である。
Also, in the first embodiment described above, the
また、上述の第１実施形態および第２実施形態において、異種金属接合体に別の部材が重ね合わされていてもよい。例えば、図２に示す第１部材１の第１反対面１Ｂに、他の部材が重ね合わされていてもよい。
Further, in the above-described first and second embodiments, another member may be superimposed on the dissimilar metal joined body. For example, another member may be superimposed on the first
１、２０１ 第１部材
１Ａ 第１対向面
１Ｂ 第１反対面
２、２０２ 第２部材
２ｈ、２０２ｈ 貫通孔
２Ａ 第２対向面（対向面）
２Ｂ、２０２Ｂ 第２反対面（反対面）
３ 第３部材
３Ｘ 第１凝固部
３Ｙ、２０３Ｙ 第２凝固部
１３ａ、２１３ａ 重複部
１３ｂ、２１３ｂ 非重複部
１００、２００ 異種金属接合体
1, 201
2B, 202B second opposite surface (opposite surface)
3
Claims (5)
前記第２部材に、前記第１部材と重なる方向に貫通した貫通孔が形成され、
前記貫通孔に存在する部分を有する第１凝固部と、第１凝固部と連続しているとともに前記第１凝固部に対して前記第１部材と反対側に形成された第２凝固部とを有する第３部材を備え、
前記第３部材は、第１金属材料の主成分の金属と同じ金属を主成分とする第３金属材料からなり、
前記第１凝固部と前記第１部材とが融合しており、
前記第２凝固部は、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向について、前記貫通孔と重なる部分と、前記貫通孔と重ならない部分とを有し、
前記貫通孔と重ならない部分は、前記第２部材において前記第１部材と反対側の面上に形成され、
前記貫通孔と重ならない部分と前記第１部材とが、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向に、前記第２部材を挟んでいることを特徴とする異種金属接合体。 A joined body of dissimilar metals, comprising: a first member made of a first metal material; and a second member disposed over the first member and made of a second metal material having a melting point higher than that of the first metal material can be,
A through-hole is formed in the second member in a direction overlapping the first member,
a first solidified portion having a portion existing in the through hole; and a second solidified portion continuous with the first solidified portion and formed on the opposite side of the first solidified portion to the first member. a third member having
The third member is made of a third metal material whose main component is the same metal as the main component metal of the first metal material,
The first solidified portion and the first member are fused,
The second solidified portion has a portion that overlaps with the through hole and a portion that does not overlap with the through hole in the direction in which the first member and the second member overlap,
A portion that does not overlap with the through hole is formed on the surface of the second member opposite to the first member,
A joined body of dissimilar metals, wherein a portion that does not overlap with the through hole and the first member sandwich the second member in a direction in which the first member and the second member overlap.
前記第２金属材料は、鋼材であり、
前記第３金属材料の主成分がアルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の異種金属接合体。 The first metal material is an aluminum alloy,
The second metal material is steel,
2. A dissimilar metal bonded article according to claim 1, wherein the main component of said third metal material is aluminum.
複数の前記第３部材が離れて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の異種金属接合体。 a plurality of the through holes are formed apart,
3. The dissimilar metal joined article according to claim 1, wherein a plurality of said third members are formed apart from each other.
前記第１凝固部および前記第２凝固部が、一方向に長いことを特徴とする請求項１または２に記載の異種金属接合体。 The through-hole is an elongated hole that is long in one direction,
3. The dissimilar metal joined article according to claim 1, wherein said first solidified portion and said second solidified portion are long in one direction.
前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせた後、前記第２部材において前記第１部材と重なる方向に貫通した貫通孔およびその周囲に、前記第１金属材料の融点より高く且つ前記第２金属材料の融点より低い温度で溶融した溶融金属を流す工程と、
前記貫通孔およびその周囲に流れた溶融金属を凝固させることにより、前記貫通孔に第１凝固部を形成するとともに、前記第１凝固部に対して前記第１部材と反対側に第２凝固部を形成する工程とを有し、
前記溶融金属は、前記第１金属材料の主成分の金属と同じ金属を主成分とした溶融金属であり、
前記第１凝固部は、前記第１部材と融合しており、
前記第２凝固部は、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向について、前記貫通孔と重なる部分と、前記貫通孔と重ならない部分とを有し、
前記貫通孔と重ならない部分は、前記第２部材において前記第１部材と反対側の面上に形成され、
前記貫通孔と重ならない部分と前記第１部材とが、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向に、前記第２部材を挟んでいることを特徴とする異種金属接合体の製造方法。 A method for manufacturing a dissimilar metal bonded body, comprising a first member made of a first metal material and a second member made of a second metal material having a melting point higher than the melting point of the first metal material,
After the first member and the second member are superimposed on each other, a through-hole penetrated in the second member in a direction overlapping the first member and its surroundings have a melting point higher than the melting point of the first metal material and a melting point of the first metal material. 2 a step of flowing a molten metal melted at a temperature lower than the melting point of the metal material;
A first solidified portion is formed in the through hole by solidifying the molten metal flowing in and around the through hole, and a second solidified portion is formed on the opposite side of the first solidified portion to the first member. and a step of forming
The molten metal is a molten metal whose main component is the same metal as the main component metal of the first metal material,
The first solidified portion is fused with the first member,
The second solidified portion has a portion that overlaps with the through hole and a portion that does not overlap with the through hole in the direction in which the first member and the second member overlap,
A portion that does not overlap with the through hole is formed on the surface of the second member opposite to the first member,
A method for manufacturing a dissimilar metal bonded body, wherein a portion that does not overlap with the through hole and the first member sandwich the second member in a direction in which the first member and the second member overlap. .
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7473697B1 (en) | 2023-01-25 | 2024-04-23 | 株式会社神戸製鋼所 | Arc welding method for joining dissimilar materials |
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