本田开发钢与铝合金的接合技术，并在新款“雅阁”上应用
【日经BP社报道】接合不同材料技术的开发日趋火热。因为这是通过削减部件数量来降低成本及实现轻量化的关键技术。
在这些技术中，有本田开发出的可将钢和铝合金牢固地接合起来的技术。虽不是焊接，但却能够与焊接一样使两种金属线（连续）接合，因此能用于要求高强度的构件对强度要求高的结构部件。本田将这一新型接合技术应用在了2012年9月上市的新款“雅阁”的前部副车架（以下称副车架）上（图1）。这是该技术在全世界首例成功的量产应用。
此前，汽车领域将钢和Al铝合金的接合，都是或使用粘合剂和铆钉，或是利用摩擦热做点（Spot）接合。前一种方法存在构造复杂、成本较高的问题，而后一种方法由于是点接合，所以也存在接合强度低，不能用于构件的缺陷结构部件的课题。本田在雅阁以前的车型上一直使用螺钉来紧固的方法。
与摩擦搅拌不同的接合原理
新型接合技术使用英国焊接研究所（TWI）开发，摩擦搅拌焊接（FSW）工艺的专用工具，这种工具采用在圆筒状工具的前端带有称为探头的突起部的设计。然而，其接合原理却与通常的FSW不同。FSW在按压高速旋转的搅拌头工具的同时，会使之沿接合面移动。由此，利用由摩擦热生产的塑性流动，搅拌两种金属使之融为一体从而接合起来＊1。
＊1 多为轻合金之间的接合。
而本田开发的新型接合技术没有利用塑性流动实现一体化。其结合力主要“是由金属键合获得”，本田技术研究所四轮R&D中心企划室第0小组主任研究员宫原哲也说。下面就以副车架及其接合工序为例来看一下这项新技术。
副车架的前方（前梁和侧梁）由拉伸接伸强度高达270MPa的钢板制，而后方（后梁）是Al铝合金制。一部分采用Al合金，意在尽量抑制成本上升的同时实现轻量化。前方为以MIG（金属惰性气体）焊接的多个冲压件的大型冲压件，实施了防锈涂装。后方为铝压铸件。
在接合工序中，首先将大型冲压件放到工作台上，并在其上覆盖硅制片材。这是为了防止因水等侵入铝Al合金与钢之间而发生异种金属接触腐蚀（电蚀）。之后，在该片材上放置铝压铸件并用夹具固定。
接着，令工具高速转动，同时以1tf的力按压铝压铸件上的欲接合部分（图2）。这里铝压铸件的板厚为3mm。搅拌针的长度为3mm多。于是，搅拌针进入压铸件的内部，以摩擦热来搅拌铝Al合金。同时，搅拌针探头的尖端可剥除钢制大型冲压件表面上的涂膜及氧化膜。搅拌针探头长达3mm多的原因就在于此。始终不搅拌钢材这一点与原来的FSW大为不同。
搅拌铝合金压铸件时，其内部含有的微少空气会从探头通过的轨道（接合面）被驱离铸件。由此，接合面会出现活性高的新生面。而另一方面，大型冲压件的接合面也会随着涂膜及氧化膜的剥除而露出新生面＊2＊2。其结果，在接合面上Al铝与铁（Fe）发生金属键合而生成合金＊3＊3。
＊2 剥除的涂膜和及氧化膜也与空气一样，会在Al铝合金的塑性流动作用下被驱离接合面。因此，涂膜、氧化膜、空气不会影响接合强度。
＊3 Fe和Al会生成变成Fe4Al13。
这就是Al铝与Fe铁发生金属键合，铝合金压铸件与大型钢板冲压件牢固接合，从而制成形成副车架的原理。据称接合强度达到与MIG焊接的为同等以上水平。
将设备小型化后组入生产线
除了技术的实用化，本田还实现了设备的小型化。首先，将工具的旋转机构（FSW装置）配备在“C”字形作业臂上。由下方的作业臂来承受从上方按压工具的力。由于是C字形，因此可在作业臂内消除负荷。这样便无需配备可承受大负荷的大型设备。
本田将该C字形作业臂安装在垂直多关节机器人的机械臂前端，用于工具的定位和移动（图3）。使用准备两台这样的装置，从副车架两侧分别对各5个部位实施接合。接合距离左右合起来共计约710mm，接合时间与MIG焊接相同，约为3分钟。
通过这些改进，设备的尺寸减至宽2.5m×进深2m×高2.5m，已经成功组合进了现有生产线。而市售FSW装置的尺寸大至宽7m×进深7m×高5m，无法组合进现有生产线。新型接合技术的设备主要在美国使用，也会在日本的部分工厂采用。（记者：近冈裕，《日经制造》）
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