接合不同材料技術(shù)的開(kāi)發(fā)日趨火熱。因?yàn)檫@是通過(guò)削減部件數(shù)量來(lái)降低成本及實(shí)現(xiàn)輕量化的關(guān)鍵技術(shù)。
在這些技術(shù)中，有本田開(kāi)發(fā)出的可將鋼和鋁合金牢固地接合起來(lái)的技術(shù)。雖不是焊接，但卻能夠與焊接一樣使兩種金屬線（連續(xù)）接合，因此能用于要求高強(qiáng)度的構(gòu)件對(duì)強(qiáng)度要求高的結(jié)構(gòu)部件。本田將這一新型接合技術(shù)應(yīng)用在了2012年9月上市的新款“雅閣”的前部副車架（以下稱副車架）上（圖1）。這是該技術(shù)在全世界首例成功的量產(chǎn)應(yīng)用。
圖1 新款“雅閣”的前副車架
后梁改用鋁Al合金的同時(shí)，利用異種金屬接合技術(shù)使之
與鋼制側(cè)梁直接接合。由此重量比原來(lái)減輕了25％（6kg）。
而原來(lái)這兩個(gè)部件一直是用8顆螺釘緊固在一起的。
此前，汽車領(lǐng)域?qū)摵虯l鋁合金的接合，都是或使用粘合劑和鉚釘，或是利用摩擦熱做點(diǎn)（Spot）接合。前一種方法存在構(gòu)造復(fù)雜、成本較高的問(wèn)題，而后一種方法由于是點(diǎn)接合，所以也存在接合強(qiáng)度低，不能用于構(gòu)件的缺陷結(jié)構(gòu)部件的課題。本田在雅閣以前的車型上一直使用螺釘來(lái)緊固的方法。
與摩擦攪拌不同的接合原理
新型接合技術(shù)使用英國(guó)焊接研究所（TWI）開(kāi)發(fā)，摩擦攪拌焊接（FSW）工藝的專用工具，這種工具采用在圓筒狀工具的前端帶有稱為探頭的突起部的設(shè)計(jì)。然而，其接合原理卻與通常的FSW不同。FSW在按壓高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭工具的同時(shí)，會(huì)使之沿接合面移動(dòng)。由此，利用由摩擦熱生產(chǎn)的塑性流動(dòng)，攪拌兩種金屬使之融為一體從而接合起來(lái)＊1。
＊1 多為輕合金之間的接合。
而本田開(kāi)發(fā)的新型接合技術(shù)沒(méi)有利用塑性流動(dòng)實(shí)現(xiàn)一體化。其結(jié)合力主要“是由金屬鍵合獲得”，本田技術(shù)研究所四輪R&D中心企劃室第0小組主任研究員宮原哲也說(shuō)。下面就以副車架及其接合工序?yàn)槔齺?lái)看一下這項(xiàng)新技術(shù)。
副車架的前方（前梁和側(cè)梁）由拉伸接伸強(qiáng)度高達(dá)270MPa的鋼板制，而后方（后梁）是Al鋁合金制。一部分采用Al合金，意在盡量抑制成本上升的同時(shí)實(shí)現(xiàn)輕量化。前方為以MIG（金屬惰性氣體）焊接的多個(gè)沖壓件的大型沖壓件，實(shí)施了防銹涂裝。后方為鋁壓鑄件。
在接合工序中，首先將大型沖壓件放到工作臺(tái)上，并在其上覆蓋硅制片材。這是為了防止因水等侵入鋁Al合金與鋼之間而發(fā)生異種金屬接觸腐蝕（電蝕）。之后，在該片材上放置鋁壓鑄件并用夾具固定。
接著，令工具高速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)以1tf的力按壓鋁壓鑄件上的欲接合部分（圖2）。這里鋁壓鑄件的板厚為3mm。攪拌針的長(zhǎng)度為3mm多。于是，攪拌針進(jìn)入壓鑄件的內(nèi)部，以摩擦熱來(lái)攪拌鋁Al合金。同時(shí)，攪拌針探頭的尖端可剝除鋼制大型沖壓件表面上的涂膜及氧化膜。攪拌針探頭長(zhǎng)達(dá)3mm多的原因就在于此。始終不攪拌鋼材這一點(diǎn)與原來(lái)的FSW大為不同。
圖2 工具和接合部
在鋼板與其上的鋁合金板之間夾著一層防止電蝕的硅制片材并
固定。接著，將高速旋轉(zhuǎn)的工具壓向Al鋁合金，同時(shí)令工具直
線移動(dòng)。探頭攪拌針沒(méi)入Al合金內(nèi)，看不見(jiàn)。由此就會(huì)連接接合，
獲得與MIG焊接同等以上的牢固接合力。接合部位合計(jì)有10處。
攪拌鋁合金壓鑄件時(shí)，其內(nèi)部含有的微少空氣會(huì)從探頭通過(guò)的軌道（接合面）被驅(qū)離鑄件。由此，接合面會(huì)出現(xiàn)活性高的新生面。而另一方面，大型沖壓件的接合面也會(huì)隨著涂膜及氧化膜的剝除而露出新生面＊2。其結(jié)果，在接合面上Al鋁與鐵（Fe）發(fā)生金屬鍵合而生成合金＊3。
＊2 剝除的涂膜和及氧化膜也與空氣一樣，會(huì)在Al鋁合金的塑性流動(dòng)作用下被驅(qū)離接合面。因此，涂膜、氧化膜、空氣不會(huì)影響接合強(qiáng)度。
＊3 Fe和Al會(huì)生成變成Fe4Al13。
這就是Al鋁與Fe鐵發(fā)生金屬鍵合，鋁合金壓鑄件與大型鋼板沖壓件牢固接合，從而制成形成副車架的原理。據(jù)稱接合強(qiáng)度達(dá)到與MIG焊接的為同等以上水平。
將設(shè)備小型化后組入生產(chǎn)線
除了技術(shù)的實(shí)用化，本田還實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的小型化。首先，將工具的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（FSW裝置）配備在“C”字形作業(yè)臂上。由下方的作業(yè)臂來(lái)承受從上方按壓工具的力。由于是C字形，因此可在作業(yè)臂內(nèi)消除負(fù)荷。這樣便無(wú)需配備可承受大負(fù)荷的大型設(shè)備。
本田將該C字形作業(yè)臂安裝在垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)械臂前端，用于工具的定位和移動(dòng)（圖3）。使用準(zhǔn)備兩臺(tái)這樣的裝置，從副車架兩側(cè)分別對(duì)各5個(gè)部位實(shí)施接合。接合距離左右合起來(lái)共計(jì)約710mm，接合時(shí)間與MIG焊接相同，約為3分鐘。
圖3 小型接合設(shè)備
在通用垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器的機(jī)械臂前端安裝FSW裝置。由于FSW裝置是安
裝由于配備在“C”字形作業(yè)臂上的，因此可在該作業(yè)臂內(nèi)消除工具的
反作用力。通過(guò)將設(shè)備小型化實(shí)現(xiàn)小型設(shè)備，成功組合進(jìn)了生產(chǎn)線中。
通過(guò)這些改進(jìn)，設(shè)備的尺寸減至寬2.5m×進(jìn)深2m×高2.5m，已經(jīng)成功組合進(jìn)了現(xiàn)有生產(chǎn)線。而市售FSW裝置的尺寸大至寬7m×進(jìn)深7m×高5m，無(wú)法組合進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)線。新型接合技術(shù)的設(shè)備主要在美國(guó)使用，也會(huì)在日本的部分工廠采用。
