ダイヘンなど、アルミニウム合金と亜鉛めっき鋼板の異材接合システム

　ダイヘンと古河電気工業は、従来溶融接合が困難だったアルミニウム合金と亜鉛めっき鋼板の異材接合において、品質・信頼性が高い接合を実現する「レーザ・アークハイブリッド溶接システム」を開発、2020年1月よりダイヘンを窓口として販売を開始する。

　アルミニウム合金と亜鉛めっき鋼板の異材接合においては、融点や熱伝導率といった材料特性の違いにより、アーク溶接や抵抗スポット溶接といった溶融溶接の適用が困難とされていた。また、溶融溶接では母材への入熱が高くなることにより接合部に脆弱な金属間化合物が生成される。金属間化合物を減らすために入熱を下げると充分な接合強度を有するビード幅を形成することができない。これらのことから、溶接による異材接合で実用的な強度を確保することは実質的に不可能とされてきた。

　そのため、従来からアルミニウム合金と亜鉛めっき鋼板の接合にはリベットや接着剤が用いられるほか、接合部分を溶融させない固相接合を中心に、新接合技術の研究開発が進められてきた。しかしそれらの接合方法は、強度や信頼性に課題があるだけでなく、大掛かりな設備や治具、特殊な接合部材の使用や複雑な接合工程が求められるため、ランニングコスト面でも課題があった。

　今回開発した新製品は、アーク溶接法として極低スパッタを実現するダイヘン独自の「シンクロフィード溶接法」にさらに改良を加えた“アルミニウム合金用電流波形制御法”を採用し、接合部に必要な溶融金属を極低入熱で供給。レーザヘッドは、古河電工独自のビームモード制御機能付き光学ヘッドを採用し、レーザ光を異材接合に最適な形状、入熱量で接合部に照射することで幅の広いビードを形成する。また、自動車パネルなどに用いられる6000系アルミと鋼板の接合において、高強度な5000系溶接ワイヤとの組み合わせにより6000系アルミ部で母材破断する接合強度を実現した。

　アーク溶接をベースとした異材接合技術であるため、現状の溶接ラインに使用されている設備が流用可能。構造部材の形や生産工程を大きく変更することなく、構造部材の素材をアルミに変更することが可能となる。

　さらに、溶接材料として一般的なアルミニウム溶接に使用される5000系ワイヤを用いるだけで、アルミニウム合金と亜鉛めっき鋼板の異材接合が可能。他接合法に用いられるリベットや接着剤などといった接合方法と比べ工程時間が半減し、特殊な材料も不要となるためランニングコストを低減する。