JP2018079474A - 接合構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融ナゲットの板厚方向における形成位置を適正化して、十分な溶融ナゲット径、溶込み率を得ることが可能な高品質の接合構造体及び接合構造体の製造方法を提供する。【解決手段】接合構造体は、複数の板材１１，１３が重ね合わされた板組１５の外側面に、板材１１，１３よりも薄厚で挿着部材２１が取り付けられた薄板材１７が重ねて配置されて溶接される。薄板材１７の外側板面１７ｃから挿着部材２１の頭部２１ａの頂面までの外側突出長さＬｐと、薄板材１７の板厚ｔａとを合計した部材突出長さＬａに対する、組立体１９の全板厚と外側突出長さＬａの全てを合計した長さの比を４以下とする。薄板材１７の板厚内における挿着部材２１の軸部２１ｂの先端から、板組１５の他方の板材の板厚内に至る範囲に溶融ナゲット２３が形成される。溶融ナゲット２３の薄板材１７の板厚に対する比率を１０％以上にする。【選択図】図１

Description

本発明は、接合構造体及びその製造方法に関する。

金属板材を重ね合わせた板組を一対の電極間に挟んで加圧通電することにより、金属板材間に溶融ナゲットを形成して溶接するスポット溶接が広く使用されている。しかし、厚板の外側面に薄板を重ね合わせた板組をスポット溶接する場合には、溶融ナゲットの形成位置が厚板側に偏り、薄板と厚板との間の溶接強度を確保することが困難になる。

この種の不具合を解消する技術として、薄板側電極の加圧力を厚板側電極の加圧力に比べて小さくし、電極と板との間の接触抵抗値を薄板側の方が厚板側よりも大きくなるように制御する溶接方法が知られている（特許文献１）。また、スポット溶接を二段階からなる溶接とし、第一段の溶接を行った後、第一段の溶接よりも高加圧力、低電流で第二段の溶接を行う溶接方法が知られている（特許文献２）。更に、スポット溶接を、加圧力一定で多段通電する溶接とし、一段目の電流で薄板−厚板界面に溶融ナゲットを形成し、二段目以降のパルセーション電流により、厚板−厚板界面の溶融ナゲットを成長させる溶接方法が知られている（特許文献３）。

特開２００３−２５１４６９号公報 特開２００５−２６２２５９号公報 特開２００８−９３７２６号公報

上記特許文献１〜３記載の溶接方法によれば、薄板と厚板との界面でのナゲットの形成を促進し、薄板と厚板との間の溶接強度が高められる。しかし、特許文献１記載の溶接方法では、薄板側電極の加圧力を制御するためのサーボ機構及びコントローラを装備した特殊なスポット溶接装置が必要となり、溶接コストが増加する不利がある。特許文献２記載の溶接方法では、短時間で加圧力を変更可能な可変加圧制御機能を備えた特殊なスポット溶接装置が必要となる。そのため、溶接コストの増加を回避することは困難である。また、特許文献３記載の溶接方法では、パルセーション通電間にクールタイムを設ける必要があるため、タクトタイムが増加するという問題がある。

そこで本発明は、板厚比の大きい板組であっても、溶接装置に特殊機能を別途付加することなく、また特殊な加圧、通電制御を行うことなく、溶融ナゲットの板厚方向における形成位置を適正化して、十分な溶融ナゲット径、溶込み率を得ることが可能な高品質の接合構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、下記構成からなる。
（１） 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材が重ねて配置され、前記薄板材と前記板組とが溶接された接合構造体であって、
前記挿着部材が、前記薄板材に前記板組へ向けて嵌入された軸部と、前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出する頭部とを有し、
前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組の全板厚と前記外側突出長さの全てを合計した長さの比が４以下であり、
前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の外側面と反対側に配置された前記板材の板厚内に至る範囲に、溶融ナゲットが形成され、
前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率が１０％以上であることを特徴とする接合構造体。
（２） 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材を重ねて配置して、前記薄板材と前記板組とを溶接する接合構造体の製造方法であって、
頭部と軸部を有する挿着部材の前記軸部を前記薄板材に嵌入し、前記頭部を前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出させる工程と、
前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組の全板厚と前記外側突出長さの全てを合計した長さの比を４以下にする工程と、
前記挿着部材と前記板組とを一対の電極間に挟み込み、前記電極間に溶接電流を流すことで、前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の最外側と反対側に配置される板材の板厚内に至る範囲に溶融ナゲットを形成する工程と、
を有し、
前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率を１０％以上にする、
ことを特徴とする接合構造体の製造方法。

本発明により、板厚比の大きい板組であっても、溶接装置に特殊機能を別途付加することなく、また特殊な加圧、通電制御を行うことなく、溶融ナゲットの板厚方向における形成位置を適正化して、十分な溶融ナゲット径、溶込み率を得ることができる。これにより、高品質な接合構造体を得ることができる。

接合構造体の第１構成例の模式的な断面図である。 図１に示す接合構造体を製造する一工程を示す工程説明図である。 図２Ａの工程に続く一工程を示す要部断面図である。 図１に示す接合構造体の溶接工程を示す工程説明図である。 接合構造体の第２構成例の模式的な断面図である。 接合構造体の第３構成例の模式的な断面図である。 接合構造体の変形例の模式的な一部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１構成例＞
図１には、接合構造体の第１構成例が示されている。
この接合構造体１００は、複数（図示例では２枚）の板材１１，１３が重ね合わされた板組１５と、各板材１１，１３のいずれよりも薄厚の薄板材１７と、薄板材１７に取り付けられる挿着部材２１とを有する。薄板材１７は、板組１５の一方の外側面１５ａに重なって配置される。これにより、板材１１，１３と、薄板材１７からなる組立体１９が構成される。以下、板材１１，１３を厚板材と呼称する。

なお、図１に示す接合構造体１００は、その厚さ寸法や各部の長さは模式的に示しているため、実際の寸法関係と必ずしも一致していない。また、以下に説明する各図においても同様である。

厚板材１１、１３は、軟鋼等の炭素鋼、低合金鋼、低温用鋼、９％Ni鋼、ステンレス鋼、インコネル等が好適に用いられ、それぞれの厚板材１１，１３は、互いに異種材であっても同種材であってよい。また、互いに異なる板厚であって同じ板厚であってもよい。薄板材１７は、軟鋼等の炭素鋼、ステンレス鋼、低合金鋼等の鋼材が好適に用いられる。

本構成の薄板材１７には、挿着部材として、一端部に頭部２１ａ、他端部に軸部２１ｂを有するリベット２１が取り付けられる。リベット２１は、頭部２１ａが板組１５と反対側の外側板面１７ｃから突出し、且つ軸部２１ｂが薄板材１７の板厚方向に板組１５へ向けて嵌入されている。このリベット２１は鋼材からなる。

ここで、薄板材１７の外側板面１７ｃからリベット２１の頭部２１ａにおける頂面までの外側突出長さＬｐと薄板材１７の板厚ｔａとを合計した長さを部材突出長さＬａとする。下記（１）式に示すように、この部材突出長さＬａに対する、組立体１９の全板厚（ｔａ＋ｔｂ＋ｔｃ）と外側突出長さＬｐの全てを合計した長さの比をＲｐとすると、上記の組立体１９は、比Ｒｐが４以下の範囲になるように各板材が選定されている。
Ｒｐ＝（ｔａ＋ｔｂ＋ｔｃ＋Ｌｐ）／Ｌａ ・・・（１）

以下、比Ｒｐを突出厚比Ｒｐと呼称する。なお、厚板材１１，１３と薄板材１７の板厚は、０．５〜３．０ｍｍの範囲から任意に選定される。また、突出厚比Ｒｐは、抵抗スポット溶接用の電極による加圧前の板厚、又は加圧部以外の部位の厚さを基準として求める値である。なお、突出厚比Ｒｐの下限としては、好ましくは１．５、より好ましくは２．０である。

図１に示す接合構造体１００には、抵抗スポット溶接により溶融ナゲット２３が形成され、組立体１９と、リベット２１の軸部２１ｂとが、溶融ナゲット２３により接合される。溶融ナゲット２３は、薄板材１７の板厚ｔａ内におけるリベット２１の軸部２１ｂ（軸部先端の非溶融部）から、板組１５の他方の外側面に配置される厚板材１３の板厚ｔｃ内に至る範囲に形成される。

溶融ナゲット２３は、下記の（２）式で定義される溶込み率Ｒｍ、すなわち、薄板材１７の板厚ｔａに対する薄板材１７内に存在する溶融ナゲット２３の厚さｔｎの比率である溶込み率Ｒｍが、１０％以上にされている。通常のスポット溶接では、溶接条件を変更しても溶込み率を１０％以上にすることは困難であるが、上記突出厚比Ｒｐの条件にすると、溶け込み率が１０％以上となる溶接条件（加圧力、電流値、通電時間）が存在するようになる。すなわち、上記突出厚比Ｒｐの条件にすることにより、溶込み率１０％以上である溶融ナゲットを形成することが可能となる。

Ｒｍ＝ｔｎ／ｔａ ・・・（２）

溶け込み率Ｒｍは、上記した通り１０％以上であるが、好ましくは２０％以上がよい。また、以降の説明についても同様に、溶け込み率は２０％以上が好ましい。

溶融ナゲット２３の径は、リベット２１の軸径より大きい。よって、薄板材１７と挿着部材が溶融ナゲット２３により一体化し、高い溶接強度が得られる。なお、溶融ナゲット２３の径は、例えばＪＩＳ Ｚ３１３９に準拠して測定される値とすることができる。

＜リベットのかしめ固定＞
図２Ａ及び図２Ｂには、薄板材へのリベットの取り付け方法が例示されている。
上記した各構成例におけるリベットは、薄板材１７に打ち込むことで、簡単に、且つ短時間で薄板材１７に固定される。

具体的には、図２Ａに示すように、下型である円筒状のダイ４１の上に薄板材１７を支持させた状態で、薄板材１７の上にリベット２１を載置する。そして、上型であるポンチ４３によりリベット２１を薄板材１７に打ち込む。すると、図２Ｂに示すように、薄板材１７がリベット２１の軸部２１ｂにより打ち抜かれ、抜きかす４５がダイ４１内に落下する。このとき、薄板材１７の打ち抜き孔周囲の材料は、リベット２１の頭部２１ａと、ダイ４１との間に挟まれて、リベット２１の頭部２１ａに形成された環状凹溝２１ｃに塑性流動する。その結果、薄板材１７の打ち抜き孔周囲の材料が環状凹溝２１ｃに入り込み、軸部２１ｂの周囲に密着する。この打ち込みにより、リベット２１が薄板材１７にかしめ固定される。

上記のように、リベット２１を薄板材１７にかしめ固定することにより、形成される溶融ナゲット２３の径が小さい場合でも、各部材の接合強度を安定して確保できる。

また、リベット２１は、薄板材１７に板厚方向に貫通孔１７ａを形成しておき、この貫通孔１７ａに軸部２１ｂを嵌入させることで取り付けてもよい。なお、かしめ固定は、リベット２１の頭部２１ａが薄板材１７にかしめられる構成に限らず、リベット２１の軸部２１ｂが薄板材１７にかしめられる構成であってもよい。

図３には、図１に示す接合構造体１００の溶接工程が示されている。
溶接工程では、リベット２１が取り付けられた薄板材１７を、厚板材１１，１３からなる板組１５に重ね合わせ、これにより得られる組立体１９を、一対の電極２５，２７間に挟み込む。組立体１９を挟んだ一対の電極２５，２７間に溶接電流を流すことで、リベット２１の軸部２１ｂから厚板材１３の板厚内に至る領域に溶融ナゲット２３が形成される。

厚板材１１と厚板材１３と薄板材１７とは、互いに重ね合わせた際に、各板材の反り等によって板面間にギャップを生じることがある。このギャップは、３ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下であれば、上記溶接工程に何ら影響を及ぼすことはない。

一般に、抵抗スポット溶接用の電極２５，２７は、冷却媒体を流動させる図示しない冷却用管路が設けられ、電極２５，２７を強制冷却している。そのため、電極２５，２７との接触部に近い位置では、加熱温度が高くならず、溶融ナゲット２３が形成されにくい傾向がある。

本構成においては、一方の電極２５を、リベット２１の頭部２１ａに当接させることで、電極２５が薄板材１７から離れて配置される。そのため、電極２５により冷却される領域が薄板材１７から離間され、薄板材１７とリベット２１の軸部２１ｂの先端との間の加熱に、電極２５の冷却効果が及びにくくなる。よって、薄板材１７の板厚内を含む領域に溶融ナゲット２３が安定して形成される。これにより、組立体１９の板厚方向における溶融ナゲット２３の形成位置が適正化され、薄板材１７の板厚ｔａ内にも溶融ナゲット２３が形成される。よって、薄板材１７の板厚ｔａ内から、板組１５の他方の外側面に配置される厚板材１３の板厚ｔｃ内に至る範囲に、溶融ナゲット２３が形成される。したがって、薄板材１７は、板組１５側の厚板材１１に確実に溶接され、厚板材１１，１３同士も確実に溶接される。

そして、上記のように、リベット２１と組立体１９とを一対の電極２５，２７間に挟み込んで溶接することにより、薄板材１７の板厚ｔａに対する薄板材１７内に存在する溶融ナゲット２３の溶込み率Ｒｍが１０％以上となる。溶込み率Ｒｍが１０％以上になることで、薄板材１７と厚板材１１との溶接強度を十分確保でき、全体的に高強度の組立体１９の溶接が実現される。

なお、厚板材１１，１３、薄板材１７の板面には、めっき、化成処理、樹脂薄膜形成等の表面処理が施されていてもよい。各板面にこれら表面処理を施すことによって、防錆効果等を向上できる。表面処理された層の厚みは、スポット溶接性に影響を及ぼさない程度の実用レベルであればよい。

＜第２構成例＞
図４には、接合構造体の第２構成例が示されている。
本構成の接合構造体２００は、３枚の厚板材１１，１３，２９を板厚方向に重ね合わせてなる板組３１と、板組３１の一方の外側面３１ａに配置され、薄板材１７を重ね合わせた組立体３３と、挿着部材２１とを有する。その他の構成は、前述の第１構成例と同様である。以下の説明においては、図１と同一又は共通の構成要素については同一符号を付し、その説明を適宜省略する。

本構成の場合、薄板材１７の外側板面１７ｃからリベット２１の頭部２１ａにおける頂面までの外側突出長さＬｐと、薄板材１７の板厚ｔａとを合計した長さを部材突出長さＬａとすると、突出厚比Ｒｐは、（３）式で示すように、部材突出長さＬａに対する、組立体３３の全板厚（ｔａ＋ｔｂ＋ｔｃ＋ｔｄ）と外側突出長さＬｐを合計した長さの比となる。
Ｒｐ＝（ｔａ＋ｔｂ＋ｔｃ＋ｔｄ＋Ｌｐ）／Ｌａ ・・・（３）

本構成において、突出厚比Ｒｐは４以下の範囲になるように各板材が選定されている。なお、突出厚比Ｒｐの下限としては、好ましくは１．５、より好ましくは２．０である。

図４に示す接合構造体２００は、図１に示す接合構造体１００と同様に抵抗スポット溶接により接合される。本構成の溶融ナゲット３５は、薄板材１７の板厚ｔａ内におけるリベット２１の軸部２１ｂから、板組３１の他方の外側面に配置される板材２９の板厚ｔｄ内に至る範囲に形成される。また、溶融ナゲット３５の薄板材１７の板厚ｔａに対する溶込み率Ｒｍは、１０％以上となる。

上記のように、リベット２１と組立体３３とを一対の電極間に挟み込み、溶接することで、薄板材１７の板厚ｔａ内にも溶融ナゲット３５が形成される。その結果、組立体３３の板厚方向における溶融ナゲット３５の形成位置が適正化され、高い溶接強度が得られる。

＜第３構成例＞
図５には、接合構造体の第３構成例が示されている。
本構成の接合構造体３００は、２枚の厚板材１１、１３を重ね合わせてなる板組１５と、厚板材１１，１３より薄厚の薄板材１７，５１と、挿着部材２１とを有する。薄板材１７は、板組１５の一方の外側面１５ａとなる厚板材１１の外側面に重ね合わされ、薄板材５１は、板組１５の他方の外側面１５ｂとなる厚板材１３の外側面に重ね合わされる。これにより、厚板材１１，１３と薄板材１７，５１からなる組立体５３が構成される。

また、本構成の接合構造体３００は、一対の薄板材１７，５１にそれぞれ同軸でリベット２１，５５が配置される。リベット２１，５５は、軸部２１ｂ，５５ｂが薄板材１７，５１に打ち込まれ、この打ち込みにより形成された貫通孔１７ａ，５１ａに嵌入された状態になる。その他の構成は、第１構成例と同様である。

ここで、薄板材１７，５１は、同一の板厚ｔａを有しており、突出厚比Ｒｐは（４）式で表される。
Ｒｐ＝（２ｔａ＋ｔｂ＋ｔｃ＋２Ｌｐ）／Ｌａ ・・・（４）

すなわち、薄板材１７の外側板面１７ｃからリベット２１の軸部２１ｂの頂面までの外側突出長さＬｐと、薄板材１７の板厚ｔａとを合計した長さを部材突出長さＬａとすると、突出厚比Ｒｐは、部材突出長さＬａに対する、組立体５３の全板厚（２ｔａ＋ｔｂ＋ｔｃ）と外側突出長さＬａ，Ｌａの全てを合計した長さの比である。
上記の組立体５３においては、突出厚比Ｒｐが４以下の範囲になるように各板材が選定されている。なお、突出厚比Ｒｐの下限としては、好ましくは１．５、より好ましくは２．０である。

図５に示す接合構造体３００は、図１に示す接合構造体１００と同様に抵抗スポット溶接により接合される。この抵抗スポット溶接により、本構成の溶融ナゲット５７は、薄板材１７の板厚ｔａ内におけるリベット２１の軸部２１ｂから、板組３１の他方の最外側に配置される厚板材１３の板厚ｔｃ内に至る範囲、及び、薄板材５１の板厚ｔａ内におけるリベット５５の軸部５５ｂから、板組１５の一方の最外側に配置される厚板材１１の板厚ｔｂ内に至る範囲に形成される。つまり、一方のリベット２１の軸部２１ｂから、他方のリベット５５の軸部５５ｂまでの範囲に、溶融ナゲット５７が一体となって形成される。

この場合も、薄板材１７の板厚ｔａに対する薄板材１７の板厚ｔａ内に存在する溶融ナゲット５７の溶込み率Ｒｍは１０％以上となる。同様に、薄板材５１の板厚ｔａに対する薄板材５１の板厚ｔａ内に存在する溶融ナゲット５７の溶込み率Ｒｍは１０％以上となる。

上記のように、リベット２１，５５と組立体５３とを一対の電極間に挟み込み、溶接することで、薄板材１７，５１の板厚ｔａ内にも溶融ナゲット５７が形成される。その結果、組立体５３の板厚方向における溶融ナゲット５７の形成位置が適正化され、厚板材１１，１３と薄板材１７，５１のそれぞれが、高い溶接強度で相互に接合される。

なお、上記例では薄板材１７，５１は同一の板厚として説明しているが、薄板材１７，５１の厚みは、厚板材１１，１３より薄厚であれば互いに異なっていてもよい。

＜変形例＞
図６には、接合構造体の変形例が示されている。
本変形例の接合構造体４００は、薄板材１７の外側面に凹部１７ｂが形成される。この凹部１７ｂに、リベット６１の軸部６１ｂが嵌入される。その他の構成は第１構成例と同様である。

本変形例の接合構造体４００は、薄板材１７に形成した凹部１７ｂにリベット６１を取り付けた後、リベット６１と組立体１９とを一対の電極間に挟み込み、溶接することで溶融ナゲット２３が形成される。図中には形成される溶融ナゲット２３の外縁を点線で示している。

本変形例の接合構造体４００によれば、リベット６１の軸部６１ｂを挿入する孔が貫通孔でなくても、凹部１７ｂの底部が溶接電流印加時に溶融し、溶融ナゲット２３が形成される。また、この場合でも溶融ナゲット２３の薄板材１７の板厚ｔａに対する溶込み率Ｒｍは１０％以上となる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

例えば、上記各構成例では、リベットの頭部が板組の溶接後にも残存しているが、板組の溶接工程終了後に、薄板材の外側面から突出するリベットの頭部を除去してもよい。その場合、板組の表面が平坦面とされた接合構造体にできる。

また、挿着部材はリベットに限らない。例えば、基材の一部に、基材表面から突出するプロジェクションを形成し、このプロジェクションを薄板材に嵌入させるものであってもよい。また、薄板材上に板状の挿着部材を重ね、薄板材の下側に凹穴を有するダイ、挿着部材の上側にパンチをそれぞれ配置し、挿着部材の上側からパンチ加圧することであってもよい。これにより、薄板材と挿着部材にそれぞれ同時に凹部が形成され、この凹部同士が密着することで薄板材と挿着部材とが締結される。この場合、板状の挿着部材が塑性変形して凹部となった部分が軸部であり、他の板状部分が頭部となる。

つまり、挿着部材は、薄板材から厚板材と反対側に突出する部材であればよい。更には、溶接時に薄板材の外側面に、前述した（１），（３），（４）式のいずれかを満足する導電性のダミー板（挿着部材）を配置し、ダミー板と、厚板材及び薄板材を含む板組とを電極間に挟んで溶接して、溶接後にダミー板を板組から取り外してもよい。
いずれの方式であっても、板組の板厚方向における溶融ナゲットの形成位置が適正化され、薄板であっても確実に溶接できる。

また、板組を構成する厚板材の枚数は、各構成例で示した２枚又は３枚に限らず、４枚以上であってもよい。更に、突出厚比Ｒｐの条件を満足すれば、５〜８枚、或いはそれ以上の枚数であってもよい。

更に、薄板材は、板材の板組の片面で、２枚以上を配置してもよい。その場合でも板材との良好な接合が行える。

次に、本発明の実施例と比較例とを比較して、本発明の効果を説明する。
下記表１に示す材質及び板厚比の異なる３枚の板材からなる２種類の板組サンプル（板組サンプル１，２）を試験対象として、同じ溶接装置を使用して溶接を行った。薄板材の板厚に対する、厚板材及び薄板材の合計板厚との比である板厚比は、元板厚（加圧前の厚さ、又は加圧されていない部位の厚さ）を基準としている。挿着部材（リベット）の材料にはＳＳ４００を用いた。

各板組サンプル１，２に対し、下記表２に示す実施例１〜３及び比較例１〜３の溶接条件で溶接を実施し、溶接後の上板（薄板材）と中板（板材）に引張力を作用させて破断するまで引張試験を行った。そして、実施例１〜３及び比較例１〜３の、溶込み率及び溶接部の破断形態（プラグ破断、界面破断）を確認した。

表２に示すように、実施例１〜３では、いずれも突出厚比は４以下、溶込み率は１０％以上、引張試験による溶接部の破断形態は「プラグ破断」であり、溶接強度の評価として良好な結果が得られた。一方、比較例１〜３では、いずれも溶込み率は５％以下、引張試験による溶接部の破断形態は「界面破断」であり、溶接強度の評価として良好な結果は得られなかった。

＜実施例２＞
下記表３に示す４枚の板材からなる板組サンプル３を試験対象として、同じ溶接装置を使用して溶接を行った。板厚比は、元板厚（加圧前の厚さ、又は加圧されていない部位の厚さ）を基準としている。挿着部材の材料にはＳＳ４００を用いた。

板組サンプル３に対し、下記表４に示す実施例４及び比較例４の溶接条件で溶接を実施した。溶接条件の項目は、実施例１と同様である。

実施例４及び比較例４において、溶接後の上板（薄板材）と中板（板材）に引張力を作用させて破断するまで引張試験を行った。そして、実施例４及び比較例４において、溶込み率及び溶接部の破断形態（プラグ破断、界面破断）を確認した。

表４に示すように、実施例４では、突出厚比は４．０、溶込み率は１０％以上、引張試験による溶接部の破断形態は「プラグ破断」であり、溶接強度の評価として良好な結果が得られた。
一方、比較例１〜３では、溶込み率は０％、引張試験による溶接部の破断形態は「界面破断」であり、溶接強度は不十分であった。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材が重ねて配置され、前記薄板材と前記板組とが溶接された接合構造体であって、
前記挿着部材が、前記薄板材に前記板組へ向けて嵌入された軸部と、前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出する頭部とを有し、
前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組の全板厚と前記外側突出長さの全てを合計した長さの比が４以下であり、
前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の外側面と反対側に配置された前記板材の板厚内に至る範囲に、溶融ナゲットが形成され、
前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率が１０％以上であることを特徴とする接合構造体。
この接合構造体によれば、溶接装置に特殊な機能を別途付加することなく、また特殊な加圧、通電制御を行うことなく、溶融ナゲットの板厚方向の形成位置が適正化され、薄板材の板厚内にも溶融ナゲットが確実に形成される。これにより、接合構造体を十分に高い溶接強度を有した構成にできる。

（２）前記板組の前記複数の板材及び前記薄板材が鋼材である（１）に記載の接合構造体。
この接合構造体によれば、鋼材同士を高い接合強度で確実に溶接でき、高強度な接合構造体を得ることができる。

（３）前記挿着部材が鋼材である（２）に記載の接合構造体。
この接合構造体によれば、板組の各板材と挿着部材とを高い接合強度で確実に溶接できる。

（４） 前記挿着部材がリベットであり、
前記リベットの前記頭部と前記軸部との少なくとも一方が、前記薄板材にかしめ固定されている（１）〜（３）のいずれか一つに記載の接合構造体。
この接合構造体によれば、挿着部材を薄板材に簡単、且つ確実に固定できる。また、溶融ナゲットが小さい場合でも、安定した接合強度が得られる。

（５） 前記溶融ナゲット径が、前記挿着部材の前記軸径より大きい（１）〜（４）のいずれか一つに記載の接合構造体。
この接合構造体によれば、溶融ナゲット径が挿着部材の軸径より大きいため、薄板材と挿着部材がナゲットにより一体化し、より高い溶接強度が得られる。

（６） 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材を重ねて配置して、前記薄板材と前記板組とを溶接する接合構造体の製造方法であって、
頭部と軸部を有する挿着部材の前記軸部を前記薄板材に嵌入し、前記頭部を前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出させる工程と、
前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組の全板厚と前記外側突出長さの全てを合計した長さの比を４以下にする工程と、
前記挿着部材と前記板組とを一対の電極間に挟み込み、前記電極間に溶接電流を流すことで、前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の最外側と反対側に配置される板材の板厚内に至る範囲に溶融ナゲットを形成する工程と、
を有し、
前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率を１０％以上にする、
ことを特徴とする接合構造体の製造方法。
この接合構造体の製造方法によれば、溶接装置に特殊な機能を別途付加することなく、また特殊な加圧、通電制御を行うことなく、板組の板厚方向における溶融ナゲットの形成位置が適正化され、薄板材の板厚内にも溶融ナゲットが確実に形成される。これにより、簡単に高い溶接品質の接合構造体を製造できる。

（７） 前記挿着部材がリベットである（６）に記載の接合構造体の製造方法。
この接合構造体の製造方法によれば、汎用的なリベットを用いて、低コスト、且つ簡便に、薄板材と、板組の板材とを溶接できる。

（８）前記挿着部材を、前記薄板材に前記頭部と前記軸部との少なくとも一方をかしめて固定する（７）の接合構造体の製造方法。
この接合構造体によれば、挿着部材を簡単、且つ確実に薄板材に固定できる。また、溶融ナゲットが小さい場合でも、安定した接合強度が得られる。更に、溶接前に挿着部材を薄板材にかしめ固定することで、溶接工程をより簡単化できる。

（９） 前記薄板材は貫通孔を有し、
前記挿着部材を、前記貫通孔に前記軸部を嵌入させて前記薄板材に取り付ける（６）〜（８）のいずれか一つの接合構造体の製造方法。
この接合構造体によれば、挿着部材の軸部を貫通孔に嵌入することで、挿着部材を薄板材に簡単に取り付けできる。

（１０） 前記薄板材は凹部を有し、
前記挿着部材を、前記凹部に前記軸部を嵌入して前記薄板材に取り付ける（６）〜（８）のいずれか一つの接合構造体の製造方法。
この接合構造体によれば、薄板材に凹部を形成するだけで済み、しかも、挿着部材を凹部へ簡単に取り付けできる。これにより、薄板材の加工時間やコストを低減でき、溶接工程が煩雑にならない。
（１１）板状の前記挿着部材と前記薄板材とを重ねてパンチ加圧して、前記挿着部材と前記薄板材との双方に凹部を同時に形成し、前記挿着部材と前記薄板材とを締結する（６）〜（８）のいずれか一つに記載の接合構造体の製造方法。
この接合構造体によれば、挿着部材と薄板材とをパンチ加圧して、双方を締結するだけで済む。これにより、薄板材の加工時間やコストを低減でき、溶接工程が煩雑にならない。

１１，１３，２９ 厚板材（板材）
１５，３１ 板組
１７，５１ 薄板材
１７ａ，５１ａ 貫通孔
１７ｂ 凹部
１７ｃ 外側板面
１９，３３，５３ 組立体
２１，５５，６１ リベット（挿着部材）
２１ａ，５５ａ，６１ａ 頭部
２１ｂ，５５ｂ，６１ｂ 軸部
２３，３５，５７ 溶融ナゲット
１００，２００，３００，４００ 接合構造体

Claims (11)

1. 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材が重ねて配置され、前記薄板材と前記板組とが溶接された接合構造体であって、
   前記挿着部材が、前記薄板材に前記板組へ向けて嵌入された軸部と、前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出する頭部とを有し、
   前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組の全板厚と前記外側突出長さの全てを合計した長さの比が４以下であり、
   前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の外側面と反対側に配置された前記板材の板厚内に至る範囲に、溶融ナゲットが形成され、
   前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率が１０％以上であることを特徴とする接合構造体。
2. 前記板組の前記複数の板材及び前記薄板材が鋼材である請求項１に記載の接合構造体。
3. 前記挿着部材が鋼材である請求項２に記載の接合構造体。
4. 前記挿着部材がリベットであり、
   前記リベットの前記頭部と前記軸部との少なくとも一方が、前記薄板材にかしめ固定されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の接合構造体。
5. 前記溶融ナゲット径が、前記挿着部材の前記軸径より大きい請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の接合構造体。
6. 複数の板材が重ね合わされた板組の少なくとも一方の外側面に、前記板材よりも薄厚で挿着部材が取り付けられた薄板材を重ねて配置して、前記薄板材と前記板組とを溶接する接合構造体の製造方法であって、
   頭部と軸部を有する挿着部材の前記軸部を前記薄板材に嵌入し、前記頭部を前記薄板材の前記板組側と反対側の外側板面から突出させる工程と、
   前記薄板材の外側板面から前記挿着部材の前記頭部の頂面までの外側突出長さと、前記薄板材の板厚とを合計した部材突出長さに対する、前記板組の全板厚と前記外側突出長さの全てを合計した長さの比を４以下にする工程と、
   前記挿着部材と前記板組とを一対の電極間に挟み込み、前記電極間に溶接電流を流すことで、前記薄板材の板厚内における前記挿着部材の前記軸部の先端から、前記板組の前記一方の最外側と反対側に配置される板材の板厚内に至る範囲に溶融ナゲットを形成する工程と、
   を有し、
   前記薄板材の板厚に対する前記薄板材の板厚内に存在する前記溶融ナゲットの厚さの比率を１０％以上にする、
   ことを特徴とする接合構造体の製造方法。
7. 前記挿着部材がリベットである請求項６に記載の接合構造体の製造方法。
8. 前記挿着部材を、前記薄板材に前記頭部と前記軸部との少なくとも一方をかしめて固定する請求項７に記載の接合構造体の製造方法。
9. 前記薄板材は貫通孔を有し、
   前記挿着部材を、前記貫通孔に前記軸部を嵌入させて前記薄板材に取り付ける請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の接合構造体の製造方法。
10. 前記薄板材は凹部を有し、
    前記挿着部材を、前記凹部に前記軸部を嵌入して前記薄板材に取り付ける請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の接合構造体の製造方法。
11. 板状の前記挿着部材と前記薄板材とを重ねてパンチ加圧して、前記挿着部材と前記薄板材との双方に凹部を同時に形成し、前記挿着部材と前記薄板材とを締結する請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の接合構造体の製造方法。

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