JP2014104502A - 異材接合体用構造体の製造方法及び異材接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被接合部材との接合部分について、外観性及び取付性が優れると共に、高い接合強度を持ち生産性に優れた異材接合体用構造体及び異材接合体を提供する。
【解決手段】第一金属材からなるブランク材１ａを、第一金属材よりも融点の低い第二金属材からなる第二部材２に重ねて、穴あけ加工機を構成するダイス４の上面に載置する。穴あけ加工機を構成するポンチ３を下動させることによりブランク材１ａを第二部材２に打ち込み、第二部材２のブランク材１ａに重なる部分２ａを打ち抜いて第二部材２に穴２ｂを形成すると同時に、ブランク材１ａを第二部材２の穴２ｂにかしめ締結させて異材接合体用構造体１１を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに異なる材質で構成される金属材を接合するための異材接合体用構造体の製造方法及び異材接合体の製造方法に関する。

近年、省エネルギーや施工性の点から、建築構造物や鉄道車両用構造体等においては、軽量化が求められており、アルミニウム材の適用が拡大されている。その一方で、鋼材はコストが安く既存の生産設備を用いることができ、加工性も良い等の特徴がある。従って、アルミニウム材と鋼材等の互いに異なる材質で構成される金属材を組み合わせて使用する異材接合体の検討が進んでいる。

このように互いに異なる材質で構成される金属材を溶接により接合すると、溶接部において両者の界面に脆性の高い金属間化合物（例えば第一部材がアルミニウム合金、第二部材が鋼から構成されている場合、Ａｌ−Ｆｅ系の金属間化合物）が生成されるため、接合強度が低減し、高い接合強度を持つ異材接合体が得られないという問題が生じ得る。

また、ＭＩＧやレーザ等の溶融接合においては、熱の投入量が大きいため、異材接合体に熱歪による曲りが生じるという問題がある。

そこで、これらの問題を軽減するため、第二部材を構成する金属材料と主成分が同一の金属材料（例えば、鋼材）から構成されたリベットを第一部材（例えば、アルミニウム材）にピアス穿孔してかしめ締結して異材接合体用構造体を製造し、製造された異材接合体用構造体のリベットの軸部先端を相手側の第二部材にスポット溶接して異材接合体を製造する技術が開発されている（特許文献１及び２参照）。

特開２００９−２８５６７８号公報 特開２０１０−２０７８９８号公報

しかしながら、特許文献１及び２に示すようなリベットを、例えば鉄道車両の筐体などの異材接合体において用いる場合は、外観上や取付上等の点から、接合部分の表面に突出しているリベットのヘッドそのものをなくす要望が出てきている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、被接合部材との接合部分について、外観性及び取付性が優れると共に、高い接合強度を持ち生産性に優れた異材接合体用構造体の製造方法及び異材接合体の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る異材接合体用構造体の製造方法は、第一金属材からなるブランク材を、前記第一金属材よりも融点の低い第二金属材からなる第二部材に重ねて配置し、穴あけ加工により前記ブランク材を前記第二部材に打ち込み、前記第二部材の前記ブランク材に重なる部分を打ち抜いて前記第二部材に穴を形成すると同時に、前記ブランク材を前記第二部材の前記穴にかしめ締結させて異材接合体用構造体を製造することを特徴とする。

これによると、第二金属材よりも融点の高い第一金属材からなるブランク材を第二部材に穴あけ加工により打ち込み、第二部材のブランク材に重なる部分を打ち抜いて、第二部材に穴を形成し、第二部材に形成された穴にそのままブランク材をかしめ締結することにより、ブランク材と第二部材とを良好に締結した異材接合体用構造体を製造することができ、生産性を向上させることができる。また、第二部材に打ち込んでかしめ締結されたブランク材の表面が打ち抜かれた第二部材と略同一平面に配置されることにより、被接合部材との接合部分について、外観性に優れると共に、組み立て時などに他の部品とスペースの干渉を生じさせることなく、取付性に優れる。そして、製造された異材接合体用構造体の第二部材は、かしめ締結されたブランク材を介して、被接合部材に抵抗溶接することが可能となり、抵抗溶接時に脆性の高い金属間化合物が生じにくくなり、接合強度の低下を防止することができる。

また、本発明に係る異材接合体用構造体の製造方法は、第一金属材からなる第一部材と、前記第一金属材よりも融点の低い第二金属材からなる第二部材とを重ねて配置し、穴あけ加工により前記第一部材を前記第二部材に打ち込み、前記第一部材及び前記第二部材の所定の重なる部分を打ち抜いて前記第一部材及び前記第二部材に穴を形成すると同時に、前記第一部材の打ち抜き部分をブランク材として前記第二部材の前記穴にかしめ締結させて異材接合体用構造体を製造することを特徴とする。

これによると、第二金属材よりも融点の高い第一金属材からなる第一部材を第二部材に穴あけ加工により打ち込み、第一部材及び第二部材の所定の重なる部分を打ち抜いて、第一部材及び第二部材に穴を形成し、ブランク材として形成された第一部材の打ち抜き部分を第二部材の孔にそのままかしめ締結することにより、ブランク材と第二部材とを良好に締結した異材接合体用構造体を製造することができるとともに、第二部材に打ち込むブランク材を第一部材から予め作成する工程を省略することができ、生産性をより向上させることができる。また、第二部材に打ち込んでかしめ締結されたブランク材の表面が打ち抜かれた第二部材と略同一平面に配置されることにより、被接合部材との接合部分について、外観性に優れると共に、組み立て時などに他の部品とスペースの干渉を生じさせることなく、取付性に優れる。そして、製造された異材接合体用構造体の第二部材は、かしめ締結されたブランク材を介して、被接合部材に抵抗溶接することが可能となり、抵抗溶接時に脆性の高い金属間化合物が生じにくくなり、接合強度の低下を防止することができる。

そして、本発明に係る異材接合体の製造方法は、本発明に係る異材接合体用構造体の製造方法により製造された前記異材接合体用構造体に、前記第一金属材と主成分が同一の金属材からなる第三部材を重ねて配置し、前記異材接合体用構造体の前記ブランク材と前記第三部材とを溶接電極で挟み込み、前記溶接電極の抵抗溶接により前記ブランク材と前記第三部材とを接合し、異材接合体を製造することを特徴とする。

これによると、上記異材接合体用構造体の製造方法により製造された異材接合体用構造体を、ブランク材を介して、ブランク材を構成する第一金属材と主成分が同一の金属材からなる第三部材（被接合部材）に抵抗溶接して、異材接合体を製造している。その結果、抵抗溶接時に脆性の高い金属間化合物が生じにくくなり、異材接合体の接合強度の低下を防止することができる。

また、本発明に係る異材接合体の製造方法は、本発明に係る異材接合体用構造体の製造方法により製造された前記異材接合体用構造体を挟んで、前記異材接合体用構造体の両面に、前記第一金属材と主成分が同一の金属材からなる一対の第三部材を重ねて配置し、前記異材接合体用構造体の前記ブランク材と前記一対の第三部材とを溶接電極で挟み込み、前記溶接電極の抵抗溶接により前記ブランク材と前記一対の第三部材とを接合し、異材接合体を製造することを特徴とする。

これによると、上記異材接合体用構造体の製造方法により製造された異材接合体用構造体を、ブランク材を介して、ブランク材を構成する第一金属材と主成分が同一の金属材からなる一対の第三部材（被接合部材）に抵抗溶接して、異材接合体を製造している。その結果、抵抗溶接時に脆性の高い金属間化合物が生じにくくなり、異材接合体の接合強度の低下を防止することができる。

ここで、本発明に係る異材接合体の製造方法は、前記第二部材と前記第三部材の少なくともいずれか一方の対向する表面に絶縁被膜層を設けることを特徴とする。

これによると、第二部材と第三部材の少なくともいずれか一方の対向する表面に絶縁被膜層を設けることにより、第二部材に複数のブランク材がかしめ締結されている場合に、溶接電流が既に第三部材と溶接されたブランク材に向かって流れるのを防止できる。また、第二部材と第三部材との間で電食が発生するのを防止できる。

ここで、本発明に係る異材接合体の製造方法は、前記抵抗溶接が、スポット溶接またはシーム溶接であることを特徴とする。

これによると、スポット溶接またはシーム溶接により、ブランク材と第三部材とを溶接して接合することができる。また、シーム溶接を行うことにより、異材接合体用構造体の第二部材に複数のブランク材がかしめ締結されている場合に、効率よく抵抗溶接を行うことができる。

本発明の異材接合体用構造体の製造方法及び異材接合体の製造方法では、被接合部材との接合部分について、外観性及び取付性が優れると共に、高い接合強度を持ち生産性に優れた異材接合体用構造体及び異材接合体を提供することが可能になる。

第一の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。 第一の実施形態に係る第一部材を示す斜視図である。 第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。 第一の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法及び第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法で製造された異材接合体用構造体を示す斜視図である。 第一の実施形態に係る異材接合体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。 第二の実施形態に係る異材接合体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。 第二の実施形態に係る異材接合体の製造方法においてシーム溶接により異材接合体を製造する工程を示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る異材接合体用構造体の製造方法及び異材接合体の製造方法を実施するための形態について、具体的な一例に即して説明する。尚、以下に説明するものは、例示したものにすぎず、本発明に係る異材接合体用構造体の製造方法及び異材接合体の製造方法の適用限界を示すものではない。すなわち、本発明に係る異材接合体用構造体の製造方法及び異材接合体の製造方法は、下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。

［第一の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法］
第一の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は、第一の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。図２は、第一の実施形態に係る第一部材を示す斜視図である。

図１（ａ）に示すように、ブランク材１ａと第二部材２を重ねて配置する。この際、ブランク材１ａは、この後、穴あけ加工で用いるポンチ３に対向するように配置される。また、第二部材２は、この後、穴あけ加工で用いるダイス（カウンターパンチ）４の上面に載置されて配置される。即ち、ポンチ３は、重ねて配置したブランク材１ａ及び第二部材２のブランク材１ａ側（図１（ａ）の上面側）に対向するように配置され、ダイス４は、重ねて配置したブランク材１ａ及び第二部材２の第二部材２側（図１（ｂ）の下面側）に対向するように配置される。

ここで、ブランク材１ａは、第一金属材からなる。第一金属材は、例えば、鋼材、高張力鋼材、亜鉛めっき鋼板、アルミめっき鋼板、ステンレスである。また、ブランク材１ａは、板材、形材、鋳物材として形成され、本実施形態においては、図２に示すような断面形状が円形の板状に形成される。また、ブランク材１ａの形状は、スポット溶接時に被接合部材に接合することができる形状であれば、どのような形状であっても良いが、ブランク材１ａが第二部材２にかしめ締結された際に、所定のかしめ力が得られる程度の面積を有することが好ましい。

また、第二部材２は、第一金属材よりも融点の低い第二金属材からなる。第二金属材は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金（２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系、７０００系）、マグネシウムである。また、第二部材２は、板材、形材、ダイキャスト材、鋳物材として形成され、本実施形態においては、平板状に形成される。

第二部材２には、ブランク材１ａを重ねて配置するための位置決め用の下穴を設けていても良い（図示せず）。下穴は、ブランク材１ａと第二部材２とが重なる部分よりも小さく、ブランク材１ａが第二部材２にかしめ締結された際に、所定のかしめ力が得られる範囲で形成される。

ここで、ブランク材１ａは、第二部材２とほぼ同じ厚さであることが好ましい。これにより、被接合部材との接合部分の突出をほぼ無くすことができ、外観性に優れた異材接合体用構造体を製造することができる。

また、第二部材２と第二部材２にかしめ締結されたブランク材１ａとが当接する部分、即ち、第二部材２に形成された穴２ｂとブランク材１ａの側面には、シーラー、接着剤、接着テープ等の被膜を配置することが好ましい。特に、ブランク材１ａの側面及び周縁部または後述する穴あけ加工の際に形成される第二部材２の穴２ｂに該当する周辺部分に予め被膜しておくことにより、後述する穴あけ加工の際に、被膜の一部が第二部材２に形成された穴２ｂに回り込むようなものであればより好ましい。これにより、第二部材２と第二部材２にかしめ締結されたブランク材１ａとの電位差による電食を防止することができ、防食性に優れた異材接合体用構造体を製造することができる。

次に、図１（ａ）に示すポンチ３とダイス４で構成される穴あけ加工機を用いて、通常の穴あけ加工による板材の打ち抜きと同様の穴あけ加工を行う。

ポンチ３は、ブランク材１ａの形状に対応する断面形状を有する。本実施形態でのポンチ３の断面形状は、円形である。そして、ポンチ３は、図示しないポンチホルダーにより上下動することができる。

ダイス４は、ポンチ３に嵌合可能な貫通孔４ａを有する。本実施形態での貫通孔４ａの断面形状は、ポンチ３と嵌合可能な円形である。そして、ダイス４は、ポンチ３により打ち抜かれた打ち抜き部分を貫通孔４ａから下方へ落とすことができる。

まず、図１（ｂ）に示すように、ダイス４の上面に載置された第二部材２にブランク材１ａを重ねて配置した状態で、ポンチ３を矢印の方向に下動させることにより、ポンチ３をブランク材１ａに当接させて、第二部材２に打ち込む。

更に、ポンチ３を矢印の方向に下動させると、図１（ｃ）に示すように、ポンチ３の下動に従って、ブランク材１ａをポンチ３の一部として利用しながら、第二部材２のブランク材１ａに重なる部分を打ち抜く。これにより、打ち抜かれた第二部材２の打ち抜き部分２ａがダイス４の貫通孔４ａから下方へ落ちると共に、第二部材２に穴２ｂが形成される。それと同時に、ポンチ３の下動に従って、ブランク材１ａがそのまま第二部材２に形成された穴２ｂに挿嵌される。これにより、第二部材２の孔２ｂの周辺部分が弾性変形等によりブランク材１ａによくなじむこととなり、ブランク材１ａが第二部材２にかしめ締結される。尚、挿嵌されたブランク材１ａはポンチ３側の表面の面積がダイス４側の表面の面積よりも少し小さい形状に変形する。ここで、ブランク材１ａがそのまま第二部材２に形成された穴２ｂにとどまるように、図１（ｃ）に示すように、ブランク材１ａが第二部材２に形成された穴２ｂに嵌まった時点で、ポンチ３の下動を停止させる。

そして、ポンチ３を上動させることにより、ポンチ３及びダイス４による穴あけ加工が完了し、図１（ｄ）に示すように、第二部材２に形成された穴２ｂにブランク材１ａがかしめ締結された第一の実施形態に係る異材接合体用構造体１１が製造される。

尚、第一の実施形態においては、異材接合体用構造体１１の第二部材２にかしめ締結されたブランク材１ａが所定のかしめ力が得られない場合は、上述の如く、ブランク材１ａが第二部材２にかしめ締結された際に、所定のかしめ力が得られる程度の面積を有するように第１部材を形成しても良いし、所定のかしめ力が得られる程度の複数の第１部材１を第二部材２にかしめ締結しても良い。

このように、第一の実施形態に係る異材接合体用構造体１１の製造方法によれば、第二金属材よりも融点の高い第一金属材からなるブランク材１ａを第二部材２に穴あけ加工により打ち込み、第二部材２のブランク材１ａに重なる部分を打ち抜いて第二部材２に穴２ｂを形成し、形成された穴２ｂにそのままブランク材１ａをかしめ締結することにより、ブランク材１ａと第二部材２とを良好に締結した異材接合体用構造体１１を製造することができ、生産性を向上させることができる。また、第二部材２に打ち込んでかしめ締結されたブランク材１ａの表面が打ち抜かれた第二部材２と略同一平面に配置されることにより、被接合部材との接合部分について、外観性に優れると共に、組み立て時などに他の部品とスペースの干渉を生じさせることなく、取付性に優れる。そして、製造された異材接合体用構造体１１の第二部材２は、ブランク材１ａを介して、被接合部材に抵抗溶接することが可能となり、抵抗溶接時に脆性の高い金属間化合物が生じにくくなり、接合強度の低下を防止することができる。

［第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法］
第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法について、図３に基づいて説明する。図３は、第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。

図３（ａ）に示すように、第一部材１と第二部材２を重ねて配置する。この際、第一部材１は、この後、穴あけ加工で用いるポンチ３に対向するように配置される。また、第二部材２は、この後、穴あけ加工で用いるダイス（カウンターパンチ）４の上面に載置されて配置される。即ち、ポンチ３は、重ねて配置した第一部材１及び第二部材２の第一部材１側（図３（ａ）の上面側）に対向するように配置され、ダイス４は、重ねて配置した第一部材１及び第二部材２の第二部材２側（図３（ａ）の下面側）に対向するように配置される。

ここで、第一部材１は、第一金属材からなる。第一金属材は、例えば、鋼材、高張力鋼材、亜鉛めっき鋼板、アルミめっき鋼板、ステンレスである。また、第一部材１、板材、形材、鋳物材として形成され、本実施形態においては、平板状に形成される。

また、第二部材２は、第一金属材よりも融点の低い第二金属材からなる。第二金属材は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金（２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系、７０００系）、マグネシウムである。また、第二部材２は、板材、形材、ダイキャスト材、鋳物材として形成され、本実施形態においては、平板状に形成される。

ここで、第一部材１は、第二部材２とほぼ同じ厚さであることが好ましい。これにより、被接合部材との接合部分の突出をほぼ無くすことができ、外観性に優れた異材接合体用構造体を製造することができる。

また、第二部材２と第二部材２にかしめ締結されたブランク材１ａとが当接する部分、即ち、第二部材２に形成された穴２ｂと第一部材１の打ち抜き部分であるブランク材１ａの側面には、シーラー、接着剤、接着テープ等の被膜を配置することが好ましい。特に、後述する穴あけ加工の際に形成される第一部材１の穴１ｂに該当する周辺部分または後述する穴あけ加工の際に形成され第二部材２の穴２ｂに該当する周辺部分に予め被膜しておくことにより、後述する穴あけ加工の際に、被膜の一部が第二部材２に形成された穴２ｂに回り込むようなものであればより好ましい。これにより、第二部材２と第二部材２にかしめ締結されたブランク材１ａとの電位差による電食を防止することができ、防食性に優れた異材接合体用構造体を製造することができる。

次に、図３（ａ）に示すポンチ３とダイス４で構成される穴あけ加工機を用いて、通常の穴あけ加工による板材の打ち抜きと同様の穴あけ加工を行う。

ポンチ３は、第二部材２にかしめ締結するブランク材１ａの所定の形状に対応する断面形状を有する。ここで、第二部材２にかしめ締結するブランク材１ａの所定の形状は、スポット溶接時に被接合部材に接合することができる形状であれば、どのような形状であっても良いが、ブランク材１ａが第二部材２にかしめ締結された際に、所定のかしめ力が得られる程度の面積を有することが好ましい。本実施形態でのポンチ３の断面形状は、円形である。そして、ポンチ３は、図示しないポンチホルダーにより上下動することができる。

ダイス４は、ポンチ３に嵌合可能な貫通孔４ａを有する。本実施形態での貫通孔４ａの断面形状は、ポンチ３と嵌合可能な円形である。そして、ダイス４は、ポンチ３により打ち抜かれた打ち抜き部分を貫通孔４ａから下方へ落とすことができる。

まず、図３（ｂ）に示すように、ダイス４の上面に載置された第二部材２に第一部材１を重ねて配置した状態で、ポンチ３を矢印の方向に下動させることにより、ポンチ３を第一部材１に当接させて、第一部材１を第二部材２に打ち込む。

更に、ポンチ３を矢印の方向に下動させると、図３（ｃ）に示すように、ポンチ３の下動に従って、ポンチ３が第一部材１及び第二部材２の所定の重なる部分を打ち抜く。これにより、打ち抜かれた第一部材１の打ち抜き部分１ａが第一金属材からなるブランク材１ａとして形成される。そして、形成されたブランク材１ａをポンチ３の一部として利用しながら、第二部材２を打ち抜くと共に、第一部材１に穴１ｂが形成される。また、打ち抜かれた第二部材２の打ち抜き部分２ａがダイス４の貫通孔４ａから下方へ落ちると共に、第二部材２に穴２ｂが形成される。それと同時に、ポンチ３の下動に従って、ブランク材１ａがそのまま第二部材２に形成された穴２ｂに挿嵌される。これにより、第二部材２の孔２ｂの周辺部分が弾性変形等によりブランク材１ａによくなじむこととなり、ブランク材１ａが第二部材２にかしめ締結される。尚、挿嵌されたブランク材１ａはポンチ３側の表面の面積がダイス４側の表面の面積よりも少し小さい形状に変形する。ここで、ブランク材１ａがそのまま第二部材２に形成された穴２ｂにとどまるように、図３（ｃ）に示すように、ブランク材１ａが第二部材２に形成された穴２ｂに嵌まった時点で、ポンチ３の下動を停止させる。

そして、ポンチ３を上動させることにより、ポンチ３及びダイス４による穴あけ加工が完了し、図３（ｄ）に示すように、第二部材２に形成された穴２ｂにブランク材１ａがかしめ締結された第二の実施形態に係る異材接合体用構造体１２が製造される。

尚、第二の実施形態においては、異材接合体用構造体１２の第二部材２にかしめ締結されたブランク材１ａが所定のかしめ力が得られない場合は、上述の如く、ブランク材１ａが第二部材２にかしめ締結された際に、所定のかしめ力が得られる程度の面積を有するようにポンチ３の断面を形成しても良いし、所定のかしめ力が得られる程度に、複数回穴あけ加工を行うことにより形成された複数のブランク材１ａを第二部材２にかしめ締結しても良い。

このように、第二の実施形態に係る異材接合体用構造体１２の製造方法によれば、第二金属材よりも融点の高い第一金属材からなる第一部材１を第二部材２に穴あけ加工により打ち込み、第一部材１及び第二部材２の所定の重なる部分を打ち抜いて、第一部材１及び第二部材２に穴１ｂ、２ｂを形成し、ブランク材１ａとして形成された第一部材１の打ち抜き部分を第二部材２の孔２ｂにそのままかしめ締結することにより、ブランク材１ａと第二部材２とを良好に締結した異材接合体用構造体１２を製造することができるとともに、第二部材２に打ち込むブランク材１ａを第一部材１から予め作成する工程を省略することができ、生産性をより向上させることができる。また、第二部材２に打ち込んでかしめ締結されたブランク材１ａの表面が打ち抜かれた第二部材２と略同一平面に配置されることにより、被接合部材との接合部分について、外観性に優れると共に、組み立て時などに他の部品とスペースの干渉を生じさせることなく、取付性に優れる。そして、製造された異材接合体用構造体１２の第二部材２は、かしめ締結されたブランク材１ａを介して、被接合部材に抵抗溶接することが可能となり、抵抗溶接時に脆性の高い金属間化合物が生じにくくなり、接合強度の低下を防止することができる。

［本実施形態に係る異材接合体の製造方法］
本実施形態に係る異材接合体の製造方法（第一の実施形態及び第二の実施形態に係る異材接合体の製造方法）について、図４〜図７に基づいて、説明する。図４は、上述の第一の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法及び第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法で製造された異材接合体用構造体を示す斜視図である。図５は、第一の実施形態に係る異材接合体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。図６は、第二の実施形態に係る異材接合体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。図７は、第二の実施形態に係る異材接合体の製造方法においてシーム溶接により異材接合体を製造する工程を示す斜視図である。

本実施形態に係る異材接合体の製造方法では、図４に示す、上述の第一の実施形態及び第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法で製造された異材接合体用構造体を用いる。即ち、第二部材２に形成された穴２ｂにブランク材１ａがかしめ締結された第一の実施形態及び第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法で製造された異材接合体用構造体１１，１２を用いる。

まず、第一の実施形態に係る異材接合体の製造方法について、図５を用いて説明する。

図５（ａ）に示すように、第一の実施形態及び第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法で製造された異材接合体用構造体１１，１２に、被接合部材となる第三部材６を重ねて配置する。

ここで、第三部材６は、ブランク材１ａが形成される第一金属材と主成分が同一の金属材からなる。第三部材６を構成する金属材はブランク材１ａを構成する第一金属材と主成分が同一である限りは、任意の金属材料であってよい。即ち、第三部材６を構成する金属材とブランク材１ａを構成する第一金属材は、同種又は同一組成であることに限定されず、主成分が同一であればよい。主成分が同一の金属材料としては、例えば、鉄基合金である普通鋼、特殊鋼、めっき鋼、高張力鋼、ステンレス、軟鋼等、又は、アルミ基合金であるＪＩＳ規格の１０００〜８０００系合金等が挙げられる。また、第三部材６、板材、形材、鋳物材として形成され、本実施形態においては、平板状に形成される。

また、第二部材２と第三部材６の少なくともいずれか一方の対向する表面に絶縁被膜層７を設けてから重ねて配置することが好ましい。これにより、第二部材２に複数のブランク材１ａがかしめ締結されている場合に、溶接電流が既に第三部材６と溶接されたブランク材１ａに向かって流れるのを防止できる。

次に、図５（ｂ）に示すように、異材接合体用構造体１１，１２と第三部材６とを、ブランク材１ａの位置にて重ね合わせ、ブランク材１ａ側（図５（ｂ）の上面側）と、第三部材６側（図５（ｂ）の下面側）の各々を、円柱状の溶接電極８で挟持して、加圧する。そして、溶接電極８同士を、ブランク材１ａを介して通電することによりスポット溶接（抵抗溶接）を行う。

そして、図５（ｃ）に示すように、スポット溶接により、ブランク材１ａと第三部材６との境界範囲において溶接ナゲット５が形成される。これにより、ブランク材１ａを介して異材接合体用構造体１１，１２及び第三部材６が接合され、異材接合体１０が製造される。

このように、第一の実施形態に係る異材接合体１０の製造方法によれば、上記の第一の実施形態及び第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法で製造された異材接合体用構造体１１，１２を、ブランク材１ａを介して、ブランク材１ａを構成する第一金属材と主成分が同一の金属材からなる第三部材（被接合部材）６にスポット溶接して、異材接合体１０を製造している。その結果、スポット溶接時に脆性の高い金属間化合物が生じにくくなり、異材接合体１０の接合強度の低下を防止することができる。

次に、第二の実施形態に係る異材接合体の製造方法について、図６を用いて説明する。

図６（ａ）に示すように、第一の実施形態及び第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法で製造された異材接合体用構造体１１，１２を挟んで、異材接合体用構造体１１，１２の両面に、被接合部材となる一対の第三部材６を重ねて配置する。

ここで、一対の第三部材６は、ブランク材１ａが形成される第一金属材と主成分が同一の金属材からなる。一対の第三部材６を構成する金属材はブランク材１ａを構成する第一金属材と主成分が同一である限りは、任意の金属材料であってよい。即ち、一対の第三部材６を構成する金属材とブランク材１ａを構成する第一金属材は、同種又は同一組成であることに限定されず、主成分が同一であればよい。主成分が同一の金属材料としては、例えば、鉄基合金である普通鋼、特殊鋼、めっき鋼、高張力鋼、ステンレス、軟鋼等、又は、アルミ基合金であるＪＩＳ規格の１０００〜８０００系合金等が挙げられる。また、一対の第三部材６、板材、形材、鋳物材として形成され、本実施形態においては、平板状に形成される。

また、第二部材２と一対の第三部材６の少なくともいずれか一方の対向する表面に絶縁被膜層７を設けてから重ねて配置することが好ましい。これにより、第二部材２に複数のブランク材１ａがかしめ締結されている場合に、溶接電流が既に一対の第三部材６と溶接されたブランク材１ａに向かって流れるのを防止できる。又、第二部材２と第三部材６との間で電食が発生するのを防止できる。

次に、図６（ｂ）に示すように、異材接合体用構造体１１，１２と一対の第三部材６とを、ブランク材１ａの位置にて重ね合わせ、一対の第三部材６（図６（ｂ）の上面側及び下面側）の各々を、円柱状の溶接電極８で挟持して、加圧する。そして、溶接電極８同士を、ブランク材１ａを介して通電することによりスポット溶接（抵抗溶接）を行う。

そして、図６（ｃ）に示すように、スポット溶接により、ブランク材１ａと一対の第三部材６との境界範囲において溶接ナゲット５が形成される。これにより、ブランク材１ａを介して異材接合体用構造体１１，１２及び一対の第三部材６が接合され、異材接合体１０が製造される。

このように、第二の実施形態に係る異材接合体１０の製造方法によれば、上記の第一の実施形態及び第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法で製造された異材接合体用構造体１１，１２を、ブランク材１ａを介して、ブランク材１ａを構成する第一金属材と主成分が同一の金属材からなる一対の第三部材（被接合部材）６にスポット溶接して、異材接合体１０を製造している。その結果、スポット溶接時に脆性の高い金属間化合物が生じにくくなり、異材接合体１０の接合強度の低下を防止することができる。

ここで、本実施形態に係る異材接合体の製造方法において、抵抗溶接をスポット溶接としていたが、それに限らず、シーム溶接として良い。具体的には、第二の実施形態に係る異材接合体の製造方法においてシーム溶接により異材接合体を製造する工程を例にすると、図７に示すように、円盤状の溶接電極９で異材接合体用構造体１１，１２と一対の第三部材６とを挟み込み、溶接電極９を連続的に回転させながら、複数あるブランク材１ａの位置において電流を断続的に通電することでシーム溶接を行う。抵抗溶接としてシーム溶接を行うことにより、異材接合体用構造体１１，１２の第二部材２に複数のブランク材１ａがかしめ締結されている場合に、効率よく抵抗溶接を行うことができる。

尚、第一の実施形態に係る異材接合体の製造方法においてシーム溶接を抵抗溶接に適用することができる。更に、本実施形態に係る異材接合体の製造方法において、抵抗溶接は、スポット溶接やシーム溶接に限らず、プロジェクション溶接など他の抵抗溶接を適用することができる。

続いて、第一の実施形態に係る異材接合体の製造方法により製造した異材接合体について、実施例により具体的に説明する。

本実施例では、ＪＩＳ規格の鋼板ＳＰＣＣ（厚み１．０ｍｍ）から構成された板状の第一部材１、及び、ＪＩＳ規格のアルミニウム合金材ＡＡ６０２２（板厚１．２ｍｍ）から構成された板状の第二部材２に対して、寸法が直径２０ｍｍのポンチ３を用いて、第二の実施形態に係る異材接合体用構造体の製造方法で異材接合体用構造体１２を製造した。

そして、製造された異材接合体用構造体１２と、ＪＩＳ規格の鋼板ＳＰＣＣ（厚み１．０ｍｍ）から構成された板状の第三部材６とを重ねて配置し、異材接合体用構造体１２のブランク材１ａと第三部材６とを、クロム銅合金からなる一対の円柱状の溶接電極（直径１６ｍｍ、ＤＲ型）で挟持し、１．９６ｋＮで加圧しつつ、溶接電流７ｋＡ，通電時間１０ｃｙｃｌｅの条件下でスポット溶接して、異材接合体１０を製造した。

以上により製造された異材接合体１０は、スポット溶接時にブランク材１ａと第二部材２との間に脆性の高い金属間化合物が生じておらず、十分なかしめ締結力が得られた。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

第一部材１及びブランク材１ａを構成する第一金属材、第二部材２を構成する第二金属材、及び、第三部材６を構成する金属材は、アルミニウム合金や鋼に限定されず、第二部材２を構成する第二金属材がブランク材１ａを構成する第一金属材よりも融点が低く、且つ、第三部材６を構成する金属材がブランク材１ａを構成する第一金属材と主成分が同一である限りは、任意の金属材であってよい。

第一部材１、ブランク材１ａ、第二部材２、及び、第三部材６は、板状であることに限定されず、例えば、円筒や角筒等の中空状であってもよい。

ブランク材１ａの形状、また、ポンチ３の断面形状は、円形に限定されず、例えば楕円、多角形等であってもよい。

異材接合体１０又は異材接合体用構造体１１，１２において、第二部材２にかしめ締結されたブランク材１ａの数は１以上の任意の数であってよく、配置態様も任意である。

異材接合体１０の第二部材２と第三部材６の少なくともいずれか一方の対向する表面に備えられる絶縁被膜層７は、溶接電流が既に溶接されたブランク材１ａに向かって流れるのを防止できる限り、電気を完全に通さない層に限定されない。絶縁被膜層７の材料としては、溶接電流が既に溶接されたブランク材１ａに向かって流れるのを防止できる程度の電気抵抗を有する材料を、適宜選択してよい。

１ 第一部材
１ａ ブランク材（打ち抜き部分）
２ 第二部材
２ｂ 穴
６ 第三部材（被接合部材）
７ 絶縁被膜層
８ 溶接電極
９ 溶接電極
１０ 異材接合体
１１ 異材接合体用構造体
１２ 異材接合体用構造体

Claims (6)

1. 第一金属材からなるブランク材を、前記第一金属材よりも融点の低い第二金属材からなる第二部材に重ねて配置し、
   穴あけ加工により前記ブランク材を前記第二部材に打ち込み、前記第二部材の前記ブランク材に重なる部分を打ち抜いて前記第二部材に穴を形成すると同時に、
   前記ブランク材を前記第二部材の前記穴にかしめ締結させて異材接合体用構造体を製造することを特徴とする異材接合体用構造体の製造方法。
2. 第一金属材からなる第一部材と、前記第一金属材よりも融点の低い第二金属材からなる第二部材とを重ねて配置し、
   穴あけ加工により前記第一部材を前記第二部材に打ち込み、前記第一部材及び前記第二部材の所定の重なる部分を打ち抜いて前記第一部材及び前記第二部材に穴を形成すると同時に、
   前記第一部材の打ち抜き部分をブランク材として前記第二部材の前記穴にかしめ締結させて異材接合体用構造体を製造することを特徴とする異材接合体用構造体の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の異材接合体用構造体の製造方法により製造された前記異材接合体用構造体に、前記第一金属材と主成分が同一の金属材からなる第三部材を重ねて配置し、
   前記異材接合体用構造体の前記ブランク材と前記第三部材とを溶接電極で挟み込み、
   前記溶接電極の抵抗溶接により前記ブランク材と前記第三部材とを接合し、異材接合体を製造することを特徴とする異材接合体の製造方法。
4. 請求項１または２に記載の異材接合体用構造体の製造方法により製造された前記異材接合体用構造体を挟んで、前記異材接合体用構造体の両面に、前記第一金属材と主成分が同一の金属材からなる一対の第三部材を重ねて配置し、
   前記異材接合体用構造体の前記ブランク材と前記一対の第三部材とを溶接電極で挟み込み、
   前記溶接電極の抵抗溶接により前記ブランク材と前記一対の第三部材とを接合し、異材接合体を製造することを特徴とする異材接合体の製造方法。
5. 前記第二部材と前記第三部材の少なくともいずれか一方の対向する表面に絶縁被膜層を設けることを特徴とする請求項３または４に記載の異材接合体の製造方法。
6. 前記抵抗溶接が、スポット溶接またはシーム溶接であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の異材接合体の製造方法。

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