JP3504790B2 - アルミニウム系材と鋼系材との異材接合方法 - Google Patents
アルミニウム系材と鋼系材との異材接合方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムまた
はアルミニウム合金からなるアルミニウム系材料と炭素
鋼またはステンレス鋼などからなる鋼系材料とを異材接
合するアルミニウム系材と鋼系材との異材接合技術分野
に属するものである。
はアルミニウム合金からなるアルミニウム系材料と炭素
鋼またはステンレス鋼などからなる鋼系材料とを異材接
合するアルミニウム系材と鋼系材との異材接合技術分野
に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなるアルミニウム系材料（以下、単にアルミニウム系
材という）と、炭素鋼またはステンレス鋼などの鋼系材
料（以下、単に鋼系材という）とを異材接合する場合、
アーク溶接や重ね抵抗スポット溶接などの溶融接合法を
用いてアルミニウム(Al)と鋼(Fe)を溶融混合すると接合
部の界面に非常に脆い金属間化合物が生成するため、直
接アルミニウムと鋼とを溶融混合して接合することはで
きない。
らなるアルミニウム系材料（以下、単にアルミニウム系
材という）と、炭素鋼またはステンレス鋼などの鋼系材
料（以下、単に鋼系材という）とを異材接合する場合、
アーク溶接や重ね抵抗スポット溶接などの溶融接合法を
用いてアルミニウム(Al)と鋼(Fe)を溶融混合すると接合
部の界面に非常に脆い金属間化合物が生成するため、直
接アルミニウムと鋼とを溶融混合して接合することはで
きない。
【０００３】溶融混合し溶接することができても、生成
したAl−Fe系の金属間化合物は非常に脆いため、延性の
ある実用的な強度を発揮する継手を得ることはできな
い。このため、鋼系材とアルミニウム系材とのクラッド
材を同種系金属が対向するように接合界面にインサート
し、アルミニウム系材はアルミニウム系材同士を、鋼系
材は鋼系材同士を溶融し、Al−Fe系の金属間化合物を生
成すること無しに異材接合を完成させる方法が知られて
いる（例えば、特開平4-55066 号公報など) 。
したAl−Fe系の金属間化合物は非常に脆いため、延性の
ある実用的な強度を発揮する継手を得ることはできな
い。このため、鋼系材とアルミニウム系材とのクラッド
材を同種系金属が対向するように接合界面にインサート
し、アルミニウム系材はアルミニウム系材同士を、鋼系
材は鋼系材同士を溶融し、Al−Fe系の金属間化合物を生
成すること無しに異材接合を完成させる方法が知られて
いる（例えば、特開平4-55066 号公報など) 。
【０００４】また、本発明者らはアルミニウム系材の薄
板と鋼系材からなる薄板とを異材接合するに際し、普通
の鋼系材の薄板を当て板として継手部の外側（アルミニ
ウム系材の外側）に装着し、被接合材であるアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金系材の薄板を被接合材である
鋼系材の薄板と継手部の外側に装着した鋼系材の当て板
により挟んで３枚を同時に重ね抵抗スポット溶接し、通
電の初期において、アルミニウム系材を溶融排除した後
に、被接合材である鋼系材と継手部の外側に装着した鋼
系材からなる当て板を重ね抵抗スポット溶接により接合
することによりアルミニウム系材の薄板と鋼系材の薄板
とを接合する異材接合方法を提案している（特願平6-12
6093号（特開平7-328774号公報））。
板と鋼系材からなる薄板とを異材接合するに際し、普通
の鋼系材の薄板を当て板として継手部の外側（アルミニ
ウム系材の外側）に装着し、被接合材であるアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金系材の薄板を被接合材である
鋼系材の薄板と継手部の外側に装着した鋼系材の当て板
により挟んで３枚を同時に重ね抵抗スポット溶接し、通
電の初期において、アルミニウム系材を溶融排除した後
に、被接合材である鋼系材と継手部の外側に装着した鋼
系材からなる当て板を重ね抵抗スポット溶接により接合
することによりアルミニウム系材の薄板と鋼系材の薄板
とを接合する異材接合方法を提案している（特願平6-12
6093号（特開平7-328774号公報））。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図９および10
に示すように、前記の鋼系材とアルミニウム系材との接
合界面にクラッド材をインサートするアルミニウム系材
と鋼系材との異材接合方法は、被接合材の接合界面にク
ラッド材をインサートしなければならないという接合工
程上、非常に厄介な問題があった。また、接合界面にイ
ンサートする鋼系材とアルミニウム系材とのクラッド材
は非常に高価なものであるため最終的な接合コストが高
くなるという欠点があった。
に示すように、前記の鋼系材とアルミニウム系材との接
合界面にクラッド材をインサートするアルミニウム系材
と鋼系材との異材接合方法は、被接合材の接合界面にク
ラッド材をインサートしなければならないという接合工
程上、非常に厄介な問題があった。また、接合界面にイ
ンサートする鋼系材とアルミニウム系材とのクラッド材
は非常に高価なものであるため最終的な接合コストが高
くなるという欠点があった。
【０００６】さらに、クラッド材のインサートによる異
材継手を、図11に示すように引張せん断試験すると、被
接合材であるアルミニウム系材と鋼系材との間にクラッ
ド材がインサートされているため、そのクラッド材の板
厚分のモーメントが働き、図12のように接合部にて容易
に変形し、被接合材のアルミニウム系材の接合部（ナゲ
ット外周）にて破断し異材継手強度が低いという問題点
があった。
材継手を、図11に示すように引張せん断試験すると、被
接合材であるアルミニウム系材と鋼系材との間にクラッ
ド材がインサートされているため、そのクラッド材の板
厚分のモーメントが働き、図12のように接合部にて容易
に変形し、被接合材のアルミニウム系材の接合部（ナゲ
ット外周）にて破断し異材継手強度が低いという問題点
があった。
【０００７】また、本発明者らが提案（特願平6-126093
号（特開平7-328774号公報））した鋼系材の薄板をアル
ミニウム系材の外側に当て板として装着し、通電の初期
においてアルミニウム系材を溶融排除した後に、被接合
材料である鋼系材と継手部の外側に装着した鋼系材から
なる当て板とを重ね抵抗スポット溶接により接合するこ
とによりアルミニウム系材の薄板と鋼系材の薄板とを接
合する異材接合方法は、低コストで高い引張せん断強度
を発揮するものの、アルミニウム系材を溶融排除し、鋼
系材と鋼系材からなる当て板を溶接するため溶接電極の
圧痕が残るなど異材接合部の外観があまり良くないとい
う問題点があった。
号（特開平7-328774号公報））した鋼系材の薄板をアル
ミニウム系材の外側に当て板として装着し、通電の初期
においてアルミニウム系材を溶融排除した後に、被接合
材料である鋼系材と継手部の外側に装着した鋼系材から
なる当て板とを重ね抵抗スポット溶接により接合するこ
とによりアルミニウム系材の薄板と鋼系材の薄板とを接
合する異材接合方法は、低コストで高い引張せん断強度
を発揮するものの、アルミニウム系材を溶融排除し、鋼
系材と鋼系材からなる当て板を溶接するため溶接電極の
圧痕が残るなど異材接合部の外観があまり良くないとい
う問題点があった。
【０００８】さらに、被接合材であるアルミニウム系材
と鋼系材が冶金的に接合されておらず、鋼系材と鋼系材
の当て板によりリベットのように接合されているため異
材接合部が１点の場合、接合部を中心として回転してし
まうという欠点があった。
と鋼系材が冶金的に接合されておらず、鋼系材と鋼系材
の当て板によりリベットのように接合されているため異
材接合部が１点の場合、接合部を中心として回転してし
まうという欠点があった。
【０００９】本発明は、上記の被接合材の接合界面にク
ラッド材をインサートしなければならないという問題点
および高価な鋼系材とアルミニウム系材とのクラッド材
を使用することにより接合コストが高くなるという問題
点を解決するため、高価なクラッド材を接合界面にイン
サートするのではなく、通常のアルミニウム系材や鋼系
材を用いて異材接合を可能にしたものである。
ラッド材をインサートしなければならないという問題点
および高価な鋼系材とアルミニウム系材とのクラッド材
を使用することにより接合コストが高くなるという問題
点を解決するため、高価なクラッド材を接合界面にイン
サートするのではなく、通常のアルミニウム系材や鋼系
材を用いて異材接合を可能にしたものである。
【００１０】さらに、本発明は上記のクラッド材をイン
サートすることにより接合した異材継手よりも高い継手
強度が得られ、接合部の外観もよく、被接合材であるア
ルミニウム系材と鋼系材を冶金的に接合する異材接合方
法を提供することを目的とする。
サートすることにより接合した異材継手よりも高い継手
強度が得られ、接合部の外観もよく、被接合材であるア
ルミニウム系材と鋼系材を冶金的に接合する異材接合方
法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】アルミニウムまたはアル
ミニウム合金からなるアルミニウム系材と炭素鋼または
ステンレス鋼などからなる鋼系材とを異材接合するに際
し、被接合材である前記アルミニウム系材と鋼系材の両
側に当て板を１枚以上添えて、被接合材と当て板とを同
時に電極により加圧しつつ通電することにより、当て板
と被接合材との界面が抵抗発熱し、この発熱により被接
合材であるアルミニウム系材と鋼系材が抵抗拡散接合さ
れることにより継手強度の高い接合部を得ることを特徴
とするアルミニウム系材と鋼系材との異材接合方法であ
る。
ミニウム合金からなるアルミニウム系材と炭素鋼または
ステンレス鋼などからなる鋼系材とを異材接合するに際
し、被接合材である前記アルミニウム系材と鋼系材の両
側に当て板を１枚以上添えて、被接合材と当て板とを同
時に電極により加圧しつつ通電することにより、当て板
と被接合材との界面が抵抗発熱し、この発熱により被接
合材であるアルミニウム系材と鋼系材が抵抗拡散接合さ
れることにより継手強度の高い接合部を得ることを特徴
とするアルミニウム系材と鋼系材との異材接合方法であ
る。
【００１２】当て板は、被接合材であるアルミニウム系
材の外側に添えるのがよく、さらには、被接合材である
アルミニウム系材と鋼系材の両側に被接合材を挟持する
ように当て板を１枚以上添えるのがより好ましい。
材の外側に添えるのがよく、さらには、被接合材である
アルミニウム系材と鋼系材の両側に被接合材を挟持する
ように当て板を１枚以上添えるのがより好ましい。
【００１３】また、上記当て板の材質は抵抗発熱しやす
い材料がよいが、アルミニウムと同等もしくはアルミニ
ウムよりも導電率が低い材料であることが好ましい。こ
の理由は、同じ電流であれば、当て板による抵抗発熱量
が大きくなるからである。
い材料がよいが、アルミニウムと同等もしくはアルミニ
ウムよりも導電率が低い材料であることが好ましい。こ
の理由は、同じ電流であれば、当て板による抵抗発熱量
が大きくなるからである。
【００１４】アルミニウム系材と鋼系材を直接溶融混合
し異材接合することができないということは前述したと
おりであるが、本発明者らが鋭意研究開発を重ねた結
果、比較的先端形状の平らな電極を用い当て板と被接合
材との界面における抵抗発熱を利用してアルミニウム系
材と鋼系材を接合すれば、アルミニウム系材と鋼系材と
を溶融混合することなく異材接合でき、適当な接合条件
と当て板の添え方を選択することによりアルミニウム系
材と鋼系材が拡散接合し、その引張せん断強度は接合部
だけではなくアルミニウム系材における母材破断に至る
ほどの高強度が得られることが分かった。
し異材接合することができないということは前述したと
おりであるが、本発明者らが鋭意研究開発を重ねた結
果、比較的先端形状の平らな電極を用い当て板と被接合
材との界面における抵抗発熱を利用してアルミニウム系
材と鋼系材を接合すれば、アルミニウム系材と鋼系材と
を溶融混合することなく異材接合でき、適当な接合条件
と当て板の添え方を選択することによりアルミニウム系
材と鋼系材が拡散接合し、その引張せん断強度は接合部
だけではなくアルミニウム系材における母材破断に至る
ほどの高強度が得られることが分かった。
【００１５】異材継手部のアルミニウム系材１の外側に
当て板６を添えて、被接合材と当て板とを同時に電極３
により加圧しつつ通電することによって当て板６と被接
合材であるアルミニウム系材１との界面が抵抗発熱し、
その発熱により被接合材であるアルミニウム系材１と鋼
系材２が抵抗拡散接合される本発明方法（図１〜３）に
よれば、この当て板６の剛性により図４に示すように、
高い引張せん断荷重がかかっても異材継手部が変形しに
くくなり、結果として高い継手強度が得られる。さら
に、図２に示すように鋼系材２の外側にも当て板６を添
えれば、ますます異材継手部が変形しにくくなり、場合
によっては、異材接合部だけで破断せず、図５に示すよ
うに母材をも破断に至るほどの高い継手強度が得られ
る。
当て板６を添えて、被接合材と当て板とを同時に電極３
により加圧しつつ通電することによって当て板６と被接
合材であるアルミニウム系材１との界面が抵抗発熱し、
その発熱により被接合材であるアルミニウム系材１と鋼
系材２が抵抗拡散接合される本発明方法（図１〜３）に
よれば、この当て板６の剛性により図４に示すように、
高い引張せん断荷重がかかっても異材継手部が変形しに
くくなり、結果として高い継手強度が得られる。さら
に、図２に示すように鋼系材２の外側にも当て板６を添
えれば、ますます異材継手部が変形しにくくなり、場合
によっては、異材接合部だけで破断せず、図５に示すよ
うに母材をも破断に至るほどの高い継手強度が得られ
る。
【００１６】本発明方法によれば、高価なクラッド材を
使用するわけではないので、低コストでアルミニウム系
材と鋼系材とを異材接合することができ、比較的先端形
状の平らな電極を用いても接合できるので、接合部の外
観が良好である。また、被接合材であるアルミニウム系
材と鋼系材が冶金的に接合（拡散接合）されているた
め、接合部を中心として回転することもない。
使用するわけではないので、低コストでアルミニウム系
材と鋼系材とを異材接合することができ、比較的先端形
状の平らな電極を用いても接合できるので、接合部の外
観が良好である。また、被接合材であるアルミニウム系
材と鋼系材が冶金的に接合（拡散接合）されているた
め、接合部を中心として回転することもない。
【００１７】さらに適当な条件で接合すれば接合部だけ
で破断せず、母材おも破断に至るほどの高い継手強度が
得えられるため、その異材継手の信頼性は非常に高い。
特に、異材継手の疲労強度や衝撃性能などが格段に向上
することは明らかである。
で破断せず、母材おも破断に至るほどの高い継手強度が
得えられるため、その異材継手の信頼性は非常に高い。
特に、異材継手の疲労強度や衝撃性能などが格段に向上
することは明らかである。
【００１８】一方、当て板は、当て板という以外に、構
造物の一部になりえたとしても何ら差し支えないし、そ
れによって本発明法の効果を無くしてしまうものではな
い。本発明方法は、電極による加圧と通電による抵抗発
熱によりアルミニウム系材と鋼系材が拡散接合されるの
であるから、被接合材であるアルミニウム系材と鋼系材
との異材接合界面をグラインダ等により研磨したり、化
学薬品などにより清浄にすればするほど、また、溶接加
圧力を高くすればするほどアルミニウム系材と鋼系材と
の接合性が向上することは明らかである。
造物の一部になりえたとしても何ら差し支えないし、そ
れによって本発明法の効果を無くしてしまうものではな
い。本発明方法は、電極による加圧と通電による抵抗発
熱によりアルミニウム系材と鋼系材が拡散接合されるの
であるから、被接合材であるアルミニウム系材と鋼系材
との異材接合界面をグラインダ等により研磨したり、化
学薬品などにより清浄にすればするほど、また、溶接加
圧力を高くすればするほどアルミニウム系材と鋼系材と
の接合性が向上することは明らかである。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、実施例に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００２０】
【実施例】
実施例１
被接合材として、アルミニウム材はA5052 板厚 1.0mm
を、鋼材はSPCC鋼板（冷間圧延鋼板）の板厚 1.0mmをJI
S Z 3136 スポット溶接継手の引張せん断試験方法に準
拠し、幅30mm、長さ 100mmに切断した試験片を準備し
た。当て板材は、アルミニウム系材(A1050およびA505
2)、SPCC鋼板、ステンレス鋼板など導電率の異なる板厚
1.0mmの材料を幅30mm、長さ30mmに切断したものを用い
た。
を、鋼材はSPCC鋼板（冷間圧延鋼板）の板厚 1.0mmをJI
S Z 3136 スポット溶接継手の引張せん断試験方法に準
拠し、幅30mm、長さ 100mmに切断した試験片を準備し
た。当て板材は、アルミニウム系材(A1050およびA505
2)、SPCC鋼板、ステンレス鋼板など導電率の異なる板厚
1.0mmの材料を幅30mm、長さ30mmに切断したものを用い
た。
【００２１】本発明例は、当て板を異材継手部のアル
ミニウム系材の外側のみに１枚添えた場合（図１参
照）、当て板を異材継手部のアルミニウム系材の外側
のみに２枚添えた場合、当て板を異材継手部の両側に
１枚ずつ添えた場合（図２参照）で、比較例は、当て
板材もインサート材も何も使用せずアルミニウム系材と
SPCC鋼板とを直接接合した場合（図８参照）、アルミ
ニウム層 0.5mm、鋼層 0.8mm、総板厚 1.3mmのアルミニ
ウム／鋼クラッド材を接合界面にインサートし異材接合
した場合（図９参照）、当て板を異材継手部の鋼系材
側のみに１枚以上添えた場合である。これらについて、
下記の接合条件により異材接合を行い、本発明例と比較
例の引張せん断荷重を比較検討した。その結果を図６に
示す。
ミニウム系材の外側のみに１枚添えた場合（図１参
照）、当て板を異材継手部のアルミニウム系材の外側
のみに２枚添えた場合、当て板を異材継手部の両側に
１枚ずつ添えた場合（図２参照）で、比較例は、当て
板材もインサート材も何も使用せずアルミニウム系材と
SPCC鋼板とを直接接合した場合（図８参照）、アルミ
ニウム層 0.5mm、鋼層 0.8mm、総板厚 1.3mmのアルミニ
ウム／鋼クラッド材を接合界面にインサートし異材接合
した場合（図９参照）、当て板を異材継手部の鋼系材
側のみに１枚以上添えた場合である。これらについて、
下記の接合条件により異材接合を行い、本発明例と比較
例の引張せん断荷重を比較検討した。その結果を図６に
示す。
【００２２】接合条件
溶 接 機：単相交流式抵抗スポット溶接機
電 極：16mmφで先端曲率半径 100mmのＲ型電極
（クロム銅合金） 加 圧 力：3000N 一段一定加圧 通電時間 ：240ms 溶接電流 ：16kA
（クロム銅合金） 加 圧 力：3000N 一段一定加圧 通電時間 ：240ms 溶接電流 ：16kA
【００２３】本発明例と比較例は被接合材および接合条
件は同じであるが、図６に示すように、比較例は本発明
例に比べ引張せん断荷重が小さい。クラッド材を接合界
面にインサートし異材接合した場合は、前述したよう
に、引張荷重が加わるとクラッド材の板厚分のモーメン
トが働くため、接合部にて容易に変形し被接合材のアル
ミニウム材の接合部（ナゲット外周）にて破断（ボタン
破断）する。
件は同じであるが、図６に示すように、比較例は本発明
例に比べ引張せん断荷重が小さい。クラッド材を接合界
面にインサートし異材接合した場合は、前述したよう
に、引張荷重が加わるとクラッド材の板厚分のモーメン
トが働くため、接合部にて容易に変形し被接合材のアル
ミニウム材の接合部（ナゲット外周）にて破断（ボタン
破断）する。
【００２４】これに対し本発明例の異材継手は、当て板
による異材継手部の剛性が大きいので接合部にて変形し
にくく、被接合材以外の材料が継手の接合界面にインサ
ートされているわけでないので余分なモーメントが働か
ないため、例えアルミニウム系材と鋼系材との異材接合
界面におけるせん断破断となったとしても、クラッド材
をインサートした比較例よりも高い継手強度が得られ
る。異材継手部の両側に当て板を添えて剛性をさらに増
せば図５のようにアルミニウム系材の母材で破断するよ
うになる。
による異材継手部の剛性が大きいので接合部にて変形し
にくく、被接合材以外の材料が継手の接合界面にインサ
ートされているわけでないので余分なモーメントが働か
ないため、例えアルミニウム系材と鋼系材との異材接合
界面におけるせん断破断となったとしても、クラッド材
をインサートした比較例よりも高い継手強度が得られ
る。異材継手部の両側に当て板を添えて剛性をさらに増
せば図５のようにアルミニウム系材の母材で破断するよ
うになる。
【００２５】アルミニウム系材の母材で破断する場合は
もちろん延性的な破断となるが、アルミニウム材−鋼材
の異材接合界面においてせん断破断する場合でも、通常
のアルミニウム材同士の抵抗スポット溶接継手と同じよ
うに延性的な破断となった。アルミニウム材−鋼材の異
材接合界面においてせん断破断した場合の破断面を観察
すると鋼が溶融した形跡は観察されず、脆い金属間化合
物が生成した形跡もなく鋼側界面に溶融凝固したアルミ
ニウムが強固に付着していた。したがって、本発明のア
ルミニウム系材と鋼系材との異材接合方法は直接アルミ
ニウムと鋼とを溶融混合するわけではなく、被接合材料
の金属拡散により冶金的に強固に接合したものと推定さ
れる。
もちろん延性的な破断となるが、アルミニウム材−鋼材
の異材接合界面においてせん断破断する場合でも、通常
のアルミニウム材同士の抵抗スポット溶接継手と同じよ
うに延性的な破断となった。アルミニウム材−鋼材の異
材接合界面においてせん断破断した場合の破断面を観察
すると鋼が溶融した形跡は観察されず、脆い金属間化合
物が生成した形跡もなく鋼側界面に溶融凝固したアルミ
ニウムが強固に付着していた。したがって、本発明のア
ルミニウム系材と鋼系材との異材接合方法は直接アルミ
ニウムと鋼とを溶融混合するわけではなく、被接合材料
の金属拡散により冶金的に強固に接合したものと推定さ
れる。
【００２６】実施例２
実施例１と同様に、被接合材として、アルミニウム材は
A5052 板厚 1.0mmを、鋼材はSPCC鋼板の板厚 1.0mmをJI
S Z 3136 スポット溶接継手の引張せん断試験方法に準
拠し、幅30mm、長さ 100mmに切断した試験片を準備し
た。当て板材は、アルミニウム系材のA5052 板厚 1.0mm
とSPCC鋼板の板厚 1.0mmの材料を幅30mm、長さ30mmに切
断したものを用いた。
A5052 板厚 1.0mmを、鋼材はSPCC鋼板の板厚 1.0mmをJI
S Z 3136 スポット溶接継手の引張せん断試験方法に準
拠し、幅30mm、長さ 100mmに切断した試験片を準備し
た。当て板材は、アルミニウム系材のA5052 板厚 1.0mm
とSPCC鋼板の板厚 1.0mmの材料を幅30mm、長さ30mmに切
断したものを用いた。
【００２７】本発明例は、A5052 の当て板を異材継手
部のアルミニウム系材の外側のみに１枚添えた場合、
A5052 の当て板を異材継手部のアルミニウム系材の外側
に１枚添え、SPCC鋼板の当て板を異材継手部の鋼系材の
外側に１枚添えた場合で、比較例は、アルミニウム層
0.5mm、鋼層 0.8mm、総板厚 1.3mmのアルミニウム／鋼
クラッド材を接合界面にインサートし異材接合した場合
である。これらについて、下記の接合条件により異材接
合を行い、本発明例と比較例の引張せん断荷重を比較検
討した。その結果を図７に示す。
部のアルミニウム系材の外側のみに１枚添えた場合、
A5052 の当て板を異材継手部のアルミニウム系材の外側
に１枚添え、SPCC鋼板の当て板を異材継手部の鋼系材の
外側に１枚添えた場合で、比較例は、アルミニウム層
0.5mm、鋼層 0.8mm、総板厚 1.3mmのアルミニウム／鋼
クラッド材を接合界面にインサートし異材接合した場合
である。これらについて、下記の接合条件により異材接
合を行い、本発明例と比較例の引張せん断荷重を比較検
討した。その結果を図７に示す。
【００２８】接合条件
溶 接 機：単相交流式抵抗スポット溶接機
電 極：16mmφで先端曲率半径 100mmのＲ型電極
（クロム銅合金） 加 圧 力：3000N 一段一定加圧 通電時間 ：140ms 〜1040ms 溶接電流 ：8kA 〜24kA
（クロム銅合金） 加 圧 力：3000N 一段一定加圧 通電時間 ：140ms 〜1040ms 溶接電流 ：8kA 〜24kA
【００２９】アルミニウム材とSPCC鋼板との異材接合に
おいて、通電時間を 240msに固定し設定電流を 8kA〜24
kAまで変化させた場合と、設定電流を16kAに固定し通電
時間を 140ms〜1040msまで変化させた場合について、本
発明例と従来のクラッド材をインサートする比較例につ
いて、引張せん断荷重を比較した。図７に示すように、
比較例は設定電流を高くすると引張せん断荷重は高くな
っていくものの、約24kAもの高電流を流しても高々 400
0Nの引張せん断荷重までしか耐えることができない。
おいて、通電時間を 240msに固定し設定電流を 8kA〜24
kAまで変化させた場合と、設定電流を16kAに固定し通電
時間を 140ms〜1040msまで変化させた場合について、本
発明例と従来のクラッド材をインサートする比較例につ
いて、引張せん断荷重を比較した。図７に示すように、
比較例は設定電流を高くすると引張せん断荷重は高くな
っていくものの、約24kAもの高電流を流しても高々 400
0Nの引張せん断荷重までしか耐えることができない。
【００３０】これに対して、本発明例は、同じ設定電流
ならば比較例よりも高い継手強度が得られ、設定電流を
高くすればアルミニウム材の母材で破断するようにな
る。また、同じ設定電流ならば通電時間を長くすると、
やはりアルミニウム材の母材で破断するようになる。
ならば比較例よりも高い継手強度が得られ、設定電流を
高くすればアルミニウム材の母材で破断するようにな
る。また、同じ設定電流ならば通電時間を長くすると、
やはりアルミニウム材の母材で破断するようになる。
【００３１】以上説明したところから明らかなように、
本発明によれば高価なクラッド材をインサートすること
なく、当て板を添えるだけで高い継手強度を有する異材
継手を低コストで得ることができ、また、比較的先端形
状の平らな電極を使用することができるため、接合部の
外観が良好である異材継手を得ることができる。
本発明によれば高価なクラッド材をインサートすること
なく、当て板を添えるだけで高い継手強度を有する異材
継手を低コストで得ることができ、また、比較的先端形
状の平らな電極を使用することができるため、接合部の
外観が良好である異材継手を得ることができる。
【図１】本発明法を説明する断面模式図である。
【図２】本発明法を説明する断面模式図である。
【図３】本発明法を説明する断面模式図である。
【図４】本発明法による異材接合継手の引張せん断試験
を説明する断面模式図である。
を説明する断面模式図である。
【図５】本発明法による異材接合継手の引張せん断試験
時の破断形態を説明する断面模式図である。
時の破断形態を説明する断面模式図である。
【図６】実施例１の試験結果を示す図である。
【図７】実施例２の試験結果を示す図である。
【図８】アルミニウム系材と鋼系材を直接接合する場合
を説明する断面模式図である。
を説明する断面模式図である。
【図９】クラッド材をインサートする従来の異材接合方
法を説明する断面模式図である。
法を説明する断面模式図である。
【図10】クラッド材をインサートした異材接合継手を説
明する断面模式図である。
明する断面模式図である。
【図11】クラッド材をインサートした異材接合継手の引
張せん断試験を説明する断面模式図である。
張せん断試験を説明する断面模式図である。
【図12】クラッド材をインサートした異材接合継手の引
張せん断試験時の破断形態を説明する断面模式図であ
る。
張せん断試験時の破断形態を説明する断面模式図であ
る。
１…アルミニウム系材、２…鋼系材、３…電極、４…ク
ラッド材のアルミニウム層、５…クラッド材の鋼層、６
…当て板。
ラッド材のアルミニウム層、５…クラッド材の鋼層、６
…当て板。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−214338（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−70481（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−56175（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−55066（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−85454（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−328774（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−16757（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−16756（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−249283（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 11/11
B23K 11/20
B23K 103:20
Claims (3)
- 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなるアルミニウム系材料と炭素鋼またはステンレス鋼
などからなる鋼系材料とを異材接合するに際し、被接合
材である前記アルミニウム系材料と鋼系材料の両側に当
て板を１枚以上添えて、被接合材と当て板とを同時に加
圧しつつ通電し、被接合材であるアルミニウム系材料と
鋼系材料とを抵抗拡散接合することを特徴とするアルミ
ニウム系材と鋼系材との異材接合方法。 - 【請求項２】 アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなるアルミニウム系材料と炭素鋼またはステンレス鋼
などからなる鋼系材料とを異材接合するに際し、被接合
材である前記アルミニウム系材料側に当て板を１枚以上
添えて、被接合材と当て板とを同時に加圧しつつ通電
し、被接合材であるアルミニウム系材料と鋼系材料とを
抵抗拡散接合することを特徴とするアルミニウム系材と
鋼系材との異材接合方法。 - 【請求項３】 前記当て板の材質がアルミニウムと同等
もしくはアルミニウムよりも導電率が低い材料であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載のアルミニウム系
材と鋼系材との異材接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31669895A JP3504790B2 (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | アルミニウム系材と鋼系材との異材接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31669895A JP3504790B2 (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | アルミニウム系材と鋼系材との異材接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09155561A JPH09155561A (ja) | 1997-06-17 |
| JP3504790B2 true JP3504790B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=18079910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31669895A Expired - Lifetime JP3504790B2 (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | アルミニウム系材と鋼系材との異材接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3504790B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2004030120A2 (en) | 1999-04-08 | 2004-04-08 | Quallion Llc | Battery case, cover and feedthrough |
| JP5044162B2 (ja) * | 2006-07-31 | 2012-10-10 | トヨタ自動車株式会社 | 異種金属継手構造及び異種金属接合方法 |
| JP2008105087A (ja) | 2006-10-27 | 2008-05-08 | Honda Motor Co Ltd | 鉄部材とアルミニウム部材の接合方法及び鉄−アルミニウム接合体 |
| ATE537052T1 (de) | 2007-03-28 | 2011-12-15 | Kobe Steel Ltd | Strukturelement aus verschiedenen materialien |
| JP5388342B2 (ja) * | 2009-07-02 | 2014-01-15 | 日新製鋼株式会社 | 鋼帯の重ね溶接方法 |
| US20190061032A1 (en) * | 2017-08-25 | 2019-02-28 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for joining structures of dissimilar material |
| US11065710B2 (en) * | 2018-03-14 | 2021-07-20 | GM Global Technology Operations LLC | Resistance spot welding workpiece stack-ups having a steel workpiece and an aluminum workpiece with a steel plate |
-
1995
- 1995-12-05 JP JP31669895A patent/JP3504790B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09155561A (ja) | 1997-06-17 |
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