JP2954476B2 - 鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料との接合方法 - Google Patents
鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料との接合方法Info
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【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、鉄道車両、船
舶、建築構造物など、鉄系金属材料とアルミニウム系金
属材料とが共存する構造体の組立時に用いられる、鉄系
金属材料とアルミニウム系金属材料との異種金属接合方
法に関するものである。
舶、建築構造物など、鉄系金属材料とアルミニウム系金
属材料とが共存する構造体の組立時に用いられる、鉄系
金属材料とアルミニウム系金属材料との異種金属接合方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、地球の温暖化など環境問題の観点
から、自動車、鉄道車両、船舶などを軽量化しようとい
う試みがなされている。一方、この試みの一つとしてア
ルミニウム系金属材料を用いた車体の軽量化が検討され
ている。しかし、アルミニウム系金属材料は、鉄系金属
材料に比べて、強度、成形性、溶接性、コスト等の点で
劣るため、全ての鉄系金属材料をアルミニウム系金属材
料に置き換えるのは難しい。そこで、現状では、アルミ
ニウム系金属材料が部分的に使用されており、鉄系金属
材料とアルミニウム系金属材料が共存した形になってい
る。しかし、このような場合には、鉄系金属材料とアル
ミニウム系金属材料とを接合する必要性が生じる。
から、自動車、鉄道車両、船舶などを軽量化しようとい
う試みがなされている。一方、この試みの一つとしてア
ルミニウム系金属材料を用いた車体の軽量化が検討され
ている。しかし、アルミニウム系金属材料は、鉄系金属
材料に比べて、強度、成形性、溶接性、コスト等の点で
劣るため、全ての鉄系金属材料をアルミニウム系金属材
料に置き換えるのは難しい。そこで、現状では、アルミ
ニウム系金属材料が部分的に使用されており、鉄系金属
材料とアルミニウム系金属材料が共存した形になってい
る。しかし、このような場合には、鉄系金属材料とアル
ミニウム系金属材料とを接合する必要性が生じる。
【０００３】鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料と
が接合された構造体としては、例えば特開昭５８−１６
３５８４号公報にあるように、冶金学的に接合された軽
金属部分と重金属部分からなる接合部材を介して、軽金
属部材と重金属部材とが溶接によって接合された異材接
合体がある。また、鉄系金属層とアルミニウム系金属層
からなる鉄／アルミニウムクラッド材をインサート材に
用い、鋼板とアルミニウム系材料の板とをスポット溶接
によって接合する方法が、特開平４−５５０６６号、特
開平４−１２７９７３号、特開平４−２５３５７８号お
よび特開平５−１１１７７８号公報などにより知られて
いる。鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料とを接合
する方法としては、この他にも、特開昭６４−６６０７
６号公報にあるように、鋼製部材の少なくとも一面をア
ルミニウム系材料で被覆するとともに該アルミニウム系
材料被覆面側にアルミニウム製部材を溶接して接合する
方法や、特開昭６３−２５８７４号、特開平３−１１０
６号公報にあるように、鋼板とアルミニウム系材料の板
との間にインサート材を挿入してスポット溶接し接合す
る方法がある。また、ピンを用いた接合法としては、例
えば、特開平５−４２３７４号公報等に示されているよ
うに、ピンを介して樹脂コート鋼板同士または鋼板と樹
脂コート鋼板を接合する方法が知られている。
が接合された構造体としては、例えば特開昭５８−１６
３５８４号公報にあるように、冶金学的に接合された軽
金属部分と重金属部分からなる接合部材を介して、軽金
属部材と重金属部材とが溶接によって接合された異材接
合体がある。また、鉄系金属層とアルミニウム系金属層
からなる鉄／アルミニウムクラッド材をインサート材に
用い、鋼板とアルミニウム系材料の板とをスポット溶接
によって接合する方法が、特開平４−５５０６６号、特
開平４−１２７９７３号、特開平４−２５３５７８号お
よび特開平５−１１１７７８号公報などにより知られて
いる。鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料とを接合
する方法としては、この他にも、特開昭６４−６６０７
６号公報にあるように、鋼製部材の少なくとも一面をア
ルミニウム系材料で被覆するとともに該アルミニウム系
材料被覆面側にアルミニウム製部材を溶接して接合する
方法や、特開昭６３−２５８７４号、特開平３−１１０
６号公報にあるように、鋼板とアルミニウム系材料の板
との間にインサート材を挿入してスポット溶接し接合す
る方法がある。また、ピンを用いた接合法としては、例
えば、特開平５−４２３７４号公報等に示されているよ
うに、ピンを介して樹脂コート鋼板同士または鋼板と樹
脂コート鋼板を接合する方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、鉄系金
属材料の板とアルミニウム系金属材料の板とを溶接によ
って接合する方法は多くあるが、これらの方法では以下
に示す様々な問題がある。即ち溶接を行う際クラッド材
などのインサート材を必要とするため、溶接作業が煩わ
しかったり、作業効率が悪かったり、溶接条件が限定さ
れるなどの問題点があり、また、インサート材によって
鉄系金属材料の板とアルミニウム系金属材料の板との間
に隙間ができるため、これによって外観が損なわれたり
疲労強度が低下するなどの問題点もある。さらに、イン
サート材に用いるクラッド材は高価であったり、スクラ
ップ化が大変であるなどの問題点も抱えている。また、
鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料とを直接接合す
る方法については、従来ほとんど提案がなされていな
い。これは、両者を直接溶接すると溶接部で脆弱な金属
間化合物が形成されるため、溶接部の信頼性が損なわれ
るからである。
属材料の板とアルミニウム系金属材料の板とを溶接によ
って接合する方法は多くあるが、これらの方法では以下
に示す様々な問題がある。即ち溶接を行う際クラッド材
などのインサート材を必要とするため、溶接作業が煩わ
しかったり、作業効率が悪かったり、溶接条件が限定さ
れるなどの問題点があり、また、インサート材によって
鉄系金属材料の板とアルミニウム系金属材料の板との間
に隙間ができるため、これによって外観が損なわれたり
疲労強度が低下するなどの問題点もある。さらに、イン
サート材に用いるクラッド材は高価であったり、スクラ
ップ化が大変であるなどの問題点も抱えている。また、
鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料とを直接接合す
る方法については、従来ほとんど提案がなされていな
い。これは、両者を直接溶接すると溶接部で脆弱な金属
間化合物が形成されるため、溶接部の信頼性が損なわれ
るからである。
【０００５】前記で述べたように、ピンを用いた接合法
については特開平５−４２３７４号公報ですでに提案が
なされているが、これは樹脂コートされた鋼板同士ある
いは鋼板と樹脂コートされた鋼板を接合するための方法
であり、鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料を接合
するための方法ではない。また、ピンを用いて鉄系金属
材料とアルミニウム系金属材料を接合する場合には、ス
ポット溶接を行う際に条件設定を必要とするが、前記発
明ではこれらについては触れられていない。さらに、こ
の方法では接合部に必ず穴を開けておかなくてはならな
いという煩わしさもある。
については特開平５−４２３７４号公報ですでに提案が
なされているが、これは樹脂コートされた鋼板同士ある
いは鋼板と樹脂コートされた鋼板を接合するための方法
であり、鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料を接合
するための方法ではない。また、ピンを用いて鉄系金属
材料とアルミニウム系金属材料を接合する場合には、ス
ポット溶接を行う際に条件設定を必要とするが、前記発
明ではこれらについては触れられていない。さらに、こ
の方法では接合部に必ず穴を開けておかなくてはならな
いという煩わしさもある。
【０００６】本発明はこのような問題を解決しようとし
たものであり、溶接部で金属間化合物を生成させること
なく、鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料とを直接
接合する方法を提供しようとしたものである。
たものであり、溶接部で金属間化合物を生成させること
なく、鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料とを直接
接合する方法を提供しようとしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記で述べた問題点を解
決するために、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、鉄
系金属材料とアルミニウム系金属材料との異材接合にお
いて、鉄系金属材料からなるピンを介して鉄系金属材料
とアルミニウム系金属材料とを接合することにより、溶
接部における脆弱な金属間化合物の生成、およびそれに
伴う接合部の強度劣化を防ぐ方法を見出した。すなわ
ち、本発明の要旨とするところは、 鉄系金属材料
（２）とアルミニウム系金属材料（１）を重ね合わせて
接合する異種金属接合方法において、接合する部分に穴
が開けられていないアルミニウム系金属材料（１）およ
び鉄系金属材料（２）の両方あるいは一方を用い、該ア
ルミニウム系金属材料（１）側あるいは該鉄系金属材料
（２）側から鉄系金属材料からなるピン（３）を電極
（６）で加圧しながら押し込み、該ピン（３）で該アル
ミニウム系金属材料（１）および該鉄系金属材料（２）
の両方あるいは一方を貫いて、該ピン（３）の先端部を
該鉄系金属材料（２）、または鉄系金属材料（２）もし
くはアルミニウム系金属材料（１）の接合面の逆側に設
置された鉄系金属材料からなる金属片（７）に接触さ
せ、電極（６）でピン（３）と該鉄系金属材料（２）ま
たは鉄系金属材料からなる金属片（７）を加圧しながら
ピン（３）と該鉄系金属材料（２）または鉄系金属材料
からなる金属片（７）との間で通電することによりピン
（３）の先端部と該鉄系金属材料（２）または鉄系金属
材料からなる金属片（７）を抵抗溶接し、ピン（３）を
介して鉄系金属材料（２）とアルミニウム系金属材料
（１）を接合することを特徴とする鉄系金属材料とアル
ミニウム系金属材料との接合方法であり、前記に記
載された鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料との異
種金属接合方法において、アルミニウム系金属材料
（１）側あるいは鉄系金属材料（２）側から鉄系金属材
料からなるピン（３）を電極（６）で加圧しながら押し
込む際、ピン（３）と鉄系金属材料（２）または鉄系金
属材料からなる金属片（７）との間で両者を抵抗溶接す
る際の電流値Ｉの３０〜８０％の電流を流しながらピン
（３）を押し込んでアルミニウム系金属材料（１）およ
び鉄系金属材料（２）の両方あるいは一方を貫き、該ピ
ン（３）の先端部を鉄系金属材料（２）、または鉄系金
属材料（２）もしくはアルミニウム系金属材料（１）の
接合面の逆側に設置された鉄系金属材料からなる金属片
（７）に接触させ、電極（６）でピン（３）と鉄系金属
材料（２）または鉄系金属材料からなる金属片（７）を
加圧しながらピン（３）と鉄系金属材料（２）または鉄
系金属材料からなる金属片（７）との間で電流値Ｉで通
電することによりピン（３）の先端部と鉄系金属材料
（２）または鉄系金属材料からなる金属片（７）を抵抗
溶接し、ピン（３）を介して鉄系金属材料（２）とアル
ミニウム系金属材料（１）を接合することを特徴とする
鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料との接合方法に
ある。
決するために、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、鉄
系金属材料とアルミニウム系金属材料との異材接合にお
いて、鉄系金属材料からなるピンを介して鉄系金属材料
とアルミニウム系金属材料とを接合することにより、溶
接部における脆弱な金属間化合物の生成、およびそれに
伴う接合部の強度劣化を防ぐ方法を見出した。すなわ
ち、本発明の要旨とするところは、 鉄系金属材料
（２）とアルミニウム系金属材料（１）を重ね合わせて
接合する異種金属接合方法において、接合する部分に穴
が開けられていないアルミニウム系金属材料（１）およ
び鉄系金属材料（２）の両方あるいは一方を用い、該ア
ルミニウム系金属材料（１）側あるいは該鉄系金属材料
（２）側から鉄系金属材料からなるピン（３）を電極
（６）で加圧しながら押し込み、該ピン（３）で該アル
ミニウム系金属材料（１）および該鉄系金属材料（２）
の両方あるいは一方を貫いて、該ピン（３）の先端部を
該鉄系金属材料（２）、または鉄系金属材料（２）もし
くはアルミニウム系金属材料（１）の接合面の逆側に設
置された鉄系金属材料からなる金属片（７）に接触さ
せ、電極（６）でピン（３）と該鉄系金属材料（２）ま
たは鉄系金属材料からなる金属片（７）を加圧しながら
ピン（３）と該鉄系金属材料（２）または鉄系金属材料
からなる金属片（７）との間で通電することによりピン
（３）の先端部と該鉄系金属材料（２）または鉄系金属
材料からなる金属片（７）を抵抗溶接し、ピン（３）を
介して鉄系金属材料（２）とアルミニウム系金属材料
（１）を接合することを特徴とする鉄系金属材料とアル
ミニウム系金属材料との接合方法であり、前記に記
載された鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料との異
種金属接合方法において、アルミニウム系金属材料
（１）側あるいは鉄系金属材料（２）側から鉄系金属材
料からなるピン（３）を電極（６）で加圧しながら押し
込む際、ピン（３）と鉄系金属材料（２）または鉄系金
属材料からなる金属片（７）との間で両者を抵抗溶接す
る際の電流値Ｉの３０〜８０％の電流を流しながらピン
（３）を押し込んでアルミニウム系金属材料（１）およ
び鉄系金属材料（２）の両方あるいは一方を貫き、該ピ
ン（３）の先端部を鉄系金属材料（２）、または鉄系金
属材料（２）もしくはアルミニウム系金属材料（１）の
接合面の逆側に設置された鉄系金属材料からなる金属片
（７）に接触させ、電極（６）でピン（３）と鉄系金属
材料（２）または鉄系金属材料からなる金属片（７）を
加圧しながらピン（３）と鉄系金属材料（２）または鉄
系金属材料からなる金属片（７）との間で電流値Ｉで通
電することによりピン（３）の先端部と鉄系金属材料
（２）または鉄系金属材料からなる金属片（７）を抵抗
溶接し、ピン（３）を介して鉄系金属材料（２）とアル
ミニウム系金属材料（１）を接合することを特徴とする
鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料との接合方法に
ある。
【０００８】
【作用】本発明によれば、ピンを用いて接合を行うこと
により、異種材同士を直接溶接する必要性がなくなるた
め、溶接部における脆弱な金属間化合物の生成、および
それに伴う継手の強度・靭性低下を防止することが可能
となり信頼性のある継手を得ることができる。また、ア
ルミニウム系金属材料あるいは鉄系金属材料の両方ある
いは一方に予め穴を開けておかなくとも接合が可能とな
る。特に被接合体に全く穴を開けない場合には穴の位置
合わせをする必要がなくなるため、任意の位置で異材接
合を行うことが可能となる。
により、異種材同士を直接溶接する必要性がなくなるた
め、溶接部における脆弱な金属間化合物の生成、および
それに伴う継手の強度・靭性低下を防止することが可能
となり信頼性のある継手を得ることができる。また、ア
ルミニウム系金属材料あるいは鉄系金属材料の両方ある
いは一方に予め穴を開けておかなくとも接合が可能とな
る。特に被接合体に全く穴を開けない場合には穴の位置
合わせをする必要がなくなるため、任意の位置で異材接
合を行うことが可能となる。
【０００９】以下、本発明について図面に従って説明す
る。
る。
【００１０】図１の（ａ）〜（ｄ）は本発明の請求項１
にかかる発明の実施例を説明するための断面図であり、
被接合体としてアルミ板１および鋼板２を用いる場合に
ついて示すものである。図１（ａ）に示すようにアルミ
板１および鋼板２を重ね合わせ、図１（ｂ）に示した断
面形状のピン３をアルミ板１の接合面とは逆側から電極
６で加圧して図１（ｃ）に示すようにアルミ板１を貫
き、さらにピン３の先端部５を鋼板２に接触させ、電極
６でピン３と鋼板２を加圧しながらピン３と鋼板２との
間で通電し、図１（ｄ）のようにピン３の先端部５と鋼
板２とを抵抗溶接することにより、ピン３を介して鋼板
２とアルミ板１を接合する方法を示している。
にかかる発明の実施例を説明するための断面図であり、
被接合体としてアルミ板１および鋼板２を用いる場合に
ついて示すものである。図１（ａ）に示すようにアルミ
板１および鋼板２を重ね合わせ、図１（ｂ）に示した断
面形状のピン３をアルミ板１の接合面とは逆側から電極
６で加圧して図１（ｃ）に示すようにアルミ板１を貫
き、さらにピン３の先端部５を鋼板２に接触させ、電極
６でピン３と鋼板２を加圧しながらピン３と鋼板２との
間で通電し、図１（ｄ）のようにピン３の先端部５と鋼
板２とを抵抗溶接することにより、ピン３を介して鋼板
２とアルミ板１を接合する方法を示している。
【００１１】図２の（ａ）〜（ｃ）は本発明の請求項１
にかかる発明の第２の実施例を説明するための断面図で
あり、被接合体としてアルミ板１および鋼板２の両方を
用いる場合について示すものである。アルミ板１と鋼板
２とを重ね合わせ、図１（ｂ）に示した形状と同様のピ
ン３を図２の（ａ）に示すようにアルミ板１の接合面と
は逆側から電極６で加圧してアルミ板１および鋼板２の
両方を貫き、さらに図２の（ｂ）に示したようにピン３
の先端部５を鋼板２の接合面とは逆側に設置された鉄系
金属材料からなる金属片７に接触させ、電極６でピン３
と金属片７を加圧しながらピン３と金属片７との間で通
電し、図２（ｃ）のようにピン３の先端部５と金属片７
とを抵抗溶接することにより、ピン３を介して鋼板２と
アルミ板１を接合するものである。なお、図２（ａ）〜
（ｃ）で説明した方法では、アルミ板１と鋼板２とを入
れ替えて（図２（ａ）〜（ｃ）でアルミ板１と鋼板２が
入れ替わる）、鋼板側からピン３を加圧して押し込んで
もよい。
にかかる発明の第２の実施例を説明するための断面図で
あり、被接合体としてアルミ板１および鋼板２の両方を
用いる場合について示すものである。アルミ板１と鋼板
２とを重ね合わせ、図１（ｂ）に示した形状と同様のピ
ン３を図２の（ａ）に示すようにアルミ板１の接合面と
は逆側から電極６で加圧してアルミ板１および鋼板２の
両方を貫き、さらに図２の（ｂ）に示したようにピン３
の先端部５を鋼板２の接合面とは逆側に設置された鉄系
金属材料からなる金属片７に接触させ、電極６でピン３
と金属片７を加圧しながらピン３と金属片７との間で通
電し、図２（ｃ）のようにピン３の先端部５と金属片７
とを抵抗溶接することにより、ピン３を介して鋼板２と
アルミ板１を接合するものである。なお、図２（ａ）〜
（ｃ）で説明した方法では、アルミ板１と鋼板２とを入
れ替えて（図２（ａ）〜（ｃ）でアルミ板１と鋼板２が
入れ替わる）、鋼板側からピン３を加圧して押し込んで
もよい。
【００１２】なお、上記図１（ａ）〜（ｄ）および図２
（ａ）〜（ｃ）で説明した方法では、鉄系金属材料から
なるピン３を加圧して押し込みアルミ板１あるいは鋼板
２を貫く際、ピン３と鋼板２あるいはピン３と鉄系金属
材料からなる金属片７との間で電流を流しながらピン３
を押し込めば、より容易にピンを押し込むことが可能と
なる。これは、通電による抵抗発熱によって、ピン３、
アルミ板１あるいは鋼板２が加熱されアルミ板１あるい
は鋼板２のピン３との接触部付近５の強度が低下するた
め、より低い荷重で容易にアルミ板１あるいは鋼板２を
貫くことが可能になるからである。この方法はピンで貫
くアルミ板の強度が高い場合により有効である。なぜな
ら、アルミニウム系金属材料は鉄系金属材料に比べて融
点が低いため、温度の上昇によってより強度が低下する
からである。しかし、鉄系金属材料であるピンは通電に
よって加熱されやすく加熱によってその強度が低下する
ため、電流値を上げ過ぎてピンの強度を低下させ過ぎな
いように注意すべきである。また、過大な電流によって
アルミ板を溶融させないようにすることも大切である。
（ａ）〜（ｃ）で説明した方法では、鉄系金属材料から
なるピン３を加圧して押し込みアルミ板１あるいは鋼板
２を貫く際、ピン３と鋼板２あるいはピン３と鉄系金属
材料からなる金属片７との間で電流を流しながらピン３
を押し込めば、より容易にピンを押し込むことが可能と
なる。これは、通電による抵抗発熱によって、ピン３、
アルミ板１あるいは鋼板２が加熱されアルミ板１あるい
は鋼板２のピン３との接触部付近５の強度が低下するた
め、より低い荷重で容易にアルミ板１あるいは鋼板２を
貫くことが可能になるからである。この方法はピンで貫
くアルミ板の強度が高い場合により有効である。なぜな
ら、アルミニウム系金属材料は鉄系金属材料に比べて融
点が低いため、温度の上昇によってより強度が低下する
からである。しかし、鉄系金属材料であるピンは通電に
よって加熱されやすく加熱によってその強度が低下する
ため、電流値を上げ過ぎてピンの強度を低下させ過ぎな
いように注意すべきである。また、過大な電流によって
アルミ板を溶融させないようにすることも大切である。
【００１３】図１及び図２の実施例では板同士を接合す
る場合を取り上げて説明したが、本発明の適用範囲は板
同士の接合のみに留まるものではなく、板とブロックの
接合やブロック同士の接合にも適用が可能である。ま
た、本発明は鋼板とアルミ板の接合以外にも適用が可能
である。図３の（ａ）〜（ｄ）はその一例を示す断面図
である。図３（ａ）はアルミ板１とアルミニウム系金属
層８および鉄系金属層９からなる２層の鉄／アルミクラ
ッド板１０とを重ね合わせ、鉄系金属材料からなるピン
３をアルミ板１の接合面とは逆側から加圧して押し込
み、さらに電極でピン３を加圧してその先端部でクラッ
ド板１０のアルミニウム系金属層８を貫きさらにその先
端部をクラッド板１０の鉄系金属層９に接触させ、電極
でピン３とクラッド板１０を加圧しながらピン３とクラ
ッド板１０の鉄系金属層９との間で通電し、ピン３の先
端部５とクラッド板１０の鉄系金属層９とを抵抗溶接し
た状態を示している。また、図３（ｂ）はアルミ板１と
アルミニウム系金属層８および鉄系金属層９からなる２
層の鉄／アルミクラッド板１０とを重ね合わせ、鉄系金
属材料からなるピン３をアルミ板１の接合面とは逆側か
ら加圧して押し込み、さらに電極でピン３を加圧してそ
の先端部でクラッド板１０のアルミニウム系金属層８お
よび鉄系金属層９を貫きさらにその先端部をクラッド板
１０の鉄系金属層９の接合面とは逆側に設置された鉄系
金属材料からなる金属片７に接触させ、電極でピン３と
金属片７を加圧しながらピン３と金属片７の間で通電
し、ピン３の先端部５と金属片７とを抵抗溶接した状態
を示している。なお、アルミ板１の代わりに鋼板を用い
てもよいし、接合する相手材の側にアルミニウム系金属
層あるいは鉄系金属層のどちらを向けてもよい。一方、
図３（ｃ）および図３（ｄ）は、上記と同様な方法でア
ルミ板１とアルミニウム系金属層８および鉄系金属層９
からなる３層の鉄／アルミ／鉄クラッド板１１とをピン
３を用いて接合した状態を示す。なお、アルミ板１の代
わりに鋼板を用いてもよい。
る場合を取り上げて説明したが、本発明の適用範囲は板
同士の接合のみに留まるものではなく、板とブロックの
接合やブロック同士の接合にも適用が可能である。ま
た、本発明は鋼板とアルミ板の接合以外にも適用が可能
である。図３の（ａ）〜（ｄ）はその一例を示す断面図
である。図３（ａ）はアルミ板１とアルミニウム系金属
層８および鉄系金属層９からなる２層の鉄／アルミクラ
ッド板１０とを重ね合わせ、鉄系金属材料からなるピン
３をアルミ板１の接合面とは逆側から加圧して押し込
み、さらに電極でピン３を加圧してその先端部でクラッ
ド板１０のアルミニウム系金属層８を貫きさらにその先
端部をクラッド板１０の鉄系金属層９に接触させ、電極
でピン３とクラッド板１０を加圧しながらピン３とクラ
ッド板１０の鉄系金属層９との間で通電し、ピン３の先
端部５とクラッド板１０の鉄系金属層９とを抵抗溶接し
た状態を示している。また、図３（ｂ）はアルミ板１と
アルミニウム系金属層８および鉄系金属層９からなる２
層の鉄／アルミクラッド板１０とを重ね合わせ、鉄系金
属材料からなるピン３をアルミ板１の接合面とは逆側か
ら加圧して押し込み、さらに電極でピン３を加圧してそ
の先端部でクラッド板１０のアルミニウム系金属層８お
よび鉄系金属層９を貫きさらにその先端部をクラッド板
１０の鉄系金属層９の接合面とは逆側に設置された鉄系
金属材料からなる金属片７に接触させ、電極でピン３と
金属片７を加圧しながらピン３と金属片７の間で通電
し、ピン３の先端部５と金属片７とを抵抗溶接した状態
を示している。なお、アルミ板１の代わりに鋼板を用い
てもよいし、接合する相手材の側にアルミニウム系金属
層あるいは鉄系金属層のどちらを向けてもよい。一方、
図３（ｃ）および図３（ｄ）は、上記と同様な方法でア
ルミ板１とアルミニウム系金属層８および鉄系金属層９
からなる３層の鉄／アルミ／鉄クラッド板１１とをピン
３を用いて接合した状態を示す。なお、アルミ板１の代
わりに鋼板を用いてもよい。
【００１４】図４の（ａ）〜（ｆ）は本発明にかかるピ
ン接合法を用いた場合の各種継手形状の例を示す断面図
である。図４の（ａ）はアルミ板１と鋼板２が平行状態
を保つためにアルミ板１と鋼板２が曲げられ接合された
状態を示している。また、図４（ｂ）はアルミ板１と鋼
板２とが段状に接合された状態を示している。図４
（ｃ）はアルミ板１と鋼板２が直角に曲げられ接合され
た状態を示している。一方、図４（ｄ）は鋼板２同士を
アルミ板１で連結して直角に接合する場合を示してお
り、また、図４（ｅ）は鋼板２にアルミ板１を直角に接
合する場合の例である。さらに、図４（ｆ）はアルミ板
１と鋼板２を接合する際、接合用の鋼板１２を用い、ス
ポット溶接部１３を併用することによりアルミ板１と鋼
板２とを接合した状態を示している。
ン接合法を用いた場合の各種継手形状の例を示す断面図
である。図４の（ａ）はアルミ板１と鋼板２が平行状態
を保つためにアルミ板１と鋼板２が曲げられ接合された
状態を示している。また、図４（ｂ）はアルミ板１と鋼
板２とが段状に接合された状態を示している。図４
（ｃ）はアルミ板１と鋼板２が直角に曲げられ接合され
た状態を示している。一方、図４（ｄ）は鋼板２同士を
アルミ板１で連結して直角に接合する場合を示してお
り、また、図４（ｅ）は鋼板２にアルミ板１を直角に接
合する場合の例である。さらに、図４（ｆ）はアルミ板
１と鋼板２を接合する際、接合用の鋼板１２を用い、ス
ポット溶接部１３を併用することによりアルミ板１と鋼
板２とを接合した状態を示している。
【００１５】本発明で被接合体として用いるアルミニウ
ム系金属材料あるいは鉄系金属材料の材質は特に限定す
るものではない。また、接合に用いる鉄系金属材料から
なるピンあるいは鉄系金属材料からなる金属片の材質も
特に限定するものではない。しかし、図１、図２、図３
で説明したようにピンの先端部でアルミニウム系金属材
料の板あるいは鉄系金属材料の板を加圧して押し込みこ
れらを貫く場合には、ピンの降伏強さがアルミニウム系
金属材料あるいは鉄系金属材料の引張強さより５０ＭＰ
ａ以上高いことが望ましい。これは、ピンを押し込む際
に、ピンが変形や座屈を起こさないようにするためであ
る。
ム系金属材料あるいは鉄系金属材料の材質は特に限定す
るものではない。また、接合に用いる鉄系金属材料から
なるピンあるいは鉄系金属材料からなる金属片の材質も
特に限定するものではない。しかし、図１、図２、図３
で説明したようにピンの先端部でアルミニウム系金属材
料の板あるいは鉄系金属材料の板を加圧して押し込みこ
れらを貫く場合には、ピンの降伏強さがアルミニウム系
金属材料あるいは鉄系金属材料の引張強さより５０ＭＰ
ａ以上高いことが望ましい。これは、ピンを押し込む際
に、ピンが変形や座屈を起こさないようにするためであ
る。
【００１６】ピンの形状は図１の（ｂ）に示した形状に
限定されるものではない。例えば、被接合体の穴あるい
は被接合体自身に押し込む部分のピンの横断面の形状
は、図５に示すように、（ａ）丸形、（ｂ）三角形、
（ｃ）四角形、（ｄ）五角形、（ｅ）星形、などの多角
形、あるいは、（ｆ）三本足形、（ｇ）四本足形、
（ｈ）中空形など様々な形状のものを用いることが可能
である。また、ピンの縦断面の形状についても、図６に
示すように、先端部が、（ａ）三角形、（ｂ）丸形、
（ｃ）平面、（ｄ）くさび形、（ｅ）段々形、などの打
ち込み形やネジ形、（ｆ）回転防止形、（ｇ）中空形、
など様々な形状のものを用いることが可能である。これ
らピンの形状については、継手の形状、継手の仕様、被
接合体の強度、要求される接合部の強度、および接合部
にかかる荷重の方向などによって適宜選択することが望
ましい。また、ピンは先端部以外にも側面部で被接合体
に接触するが、接触による溶接時の分流や過剰発熱によ
る先端部以外での被接合体の溶融を防ぐために、被接合
体に接するピンの側面部には図７に示すように絶縁性の
皮膜１４を被覆してもよい。絶縁性皮膜を被覆すること
により溶接時の分流を防ぐことが可能となるため、より
低電流で抵抗溶接を行うことが可能となる。また、ピン
と被接合体が直接接触しなくなるため、例えば、被接合
体がアルミニウム系金属材料の場合には、それが溶融
し、金属間化合物を生成するのも防ぐことができる。さ
らに、この絶縁性皮膜によりアルミ板と鋼板が直接接触
することがないため、アルミ板と鋼板との接触による電
気的腐食も防止することが可能となり、継手部の耐食性
も向上させることができる。絶縁性皮膜は、セラミック
ス、高分子など高絶縁性のものならいずれでもよいが、
ピンの部分は温度が上がるため、望ましくは耐熱性のあ
るもののほうがよい。
限定されるものではない。例えば、被接合体の穴あるい
は被接合体自身に押し込む部分のピンの横断面の形状
は、図５に示すように、（ａ）丸形、（ｂ）三角形、
（ｃ）四角形、（ｄ）五角形、（ｅ）星形、などの多角
形、あるいは、（ｆ）三本足形、（ｇ）四本足形、
（ｈ）中空形など様々な形状のものを用いることが可能
である。また、ピンの縦断面の形状についても、図６に
示すように、先端部が、（ａ）三角形、（ｂ）丸形、
（ｃ）平面、（ｄ）くさび形、（ｅ）段々形、などの打
ち込み形やネジ形、（ｆ）回転防止形、（ｇ）中空形、
など様々な形状のものを用いることが可能である。これ
らピンの形状については、継手の形状、継手の仕様、被
接合体の強度、要求される接合部の強度、および接合部
にかかる荷重の方向などによって適宜選択することが望
ましい。また、ピンは先端部以外にも側面部で被接合体
に接触するが、接触による溶接時の分流や過剰発熱によ
る先端部以外での被接合体の溶融を防ぐために、被接合
体に接するピンの側面部には図７に示すように絶縁性の
皮膜１４を被覆してもよい。絶縁性皮膜を被覆すること
により溶接時の分流を防ぐことが可能となるため、より
低電流で抵抗溶接を行うことが可能となる。また、ピン
と被接合体が直接接触しなくなるため、例えば、被接合
体がアルミニウム系金属材料の場合には、それが溶融
し、金属間化合物を生成するのも防ぐことができる。さ
らに、この絶縁性皮膜によりアルミ板と鋼板が直接接触
することがないため、アルミ板と鋼板との接触による電
気的腐食も防止することが可能となり、継手部の耐食性
も向上させることができる。絶縁性皮膜は、セラミック
ス、高分子など高絶縁性のものならいずれでもよいが、
ピンの部分は温度が上がるため、望ましくは耐熱性のあ
るもののほうがよい。
【００１７】ピンを通す穴の形状は、図５および図６に
示したピンの形状に合わせて適宜選択すればよい。ま
た、ピンと穴の公差も任意に選ぶことができる。しか
し、ピンと穴の公差は継手の精度に影響したり、ピンと
被接合体との接触によって溶接時の分流に影響したり、
溶接部からの熱影響に影響したり、あるいは押し込む際
のピンの変形にも影響を及ぼすため、ピンの形状を損な
わずかつ溶接時の分流や熱伝導を最小限に防ぐ公差を選
ぶことが望ましい。さらに、前記したように溶接時の分
流や溶接部からの熱影響には絶縁性皮膜を被覆する方法
も有効である。また、図１（ｃ）、図２（ｂ）で示した
ピンと鉄系金属材料あるいは鉄系金属材料からなる金属
片と接触した状態における被接合体から上に飛び出した
ピンの余りしろｌ4の値は、溶接部５で金属間化合物を
生成させることなく、かつ寸法精度を良くして溶接する
ために、０．１〜１．０ｍｍ程度が望ましい。
示したピンの形状に合わせて適宜選択すればよい。ま
た、ピンと穴の公差も任意に選ぶことができる。しか
し、ピンと穴の公差は継手の精度に影響したり、ピンと
被接合体との接触によって溶接時の分流に影響したり、
溶接部からの熱影響に影響したり、あるいは押し込む際
のピンの変形にも影響を及ぼすため、ピンの形状を損な
わずかつ溶接時の分流や熱伝導を最小限に防ぐ公差を選
ぶことが望ましい。さらに、前記したように溶接時の分
流や溶接部からの熱影響には絶縁性皮膜を被覆する方法
も有効である。また、図１（ｃ）、図２（ｂ）で示した
ピンと鉄系金属材料あるいは鉄系金属材料からなる金属
片と接触した状態における被接合体から上に飛び出した
ピンの余りしろｌ4の値は、溶接部５で金属間化合物を
生成させることなく、かつ寸法精度を良くして溶接する
ために、０．１〜１．０ｍｍ程度が望ましい。
【００１８】ピンと鉄系金属材料あるいはピンと鉄系金
属材料からなる金属片とを抵抗溶接する際の電流密度の
範囲および通電時間の範囲は、それぞれ、３００〜１８
００Ａ／ｍｍ2および６０〜２８０ｍｓｅｃ程度が望ま
しい。このように値を限定したのは、電流密度がこれよ
り低いと、また通電時間がこれより短いと、溶接が不完
全であったり溶接部の強度が低くなったりするなどの問
題が生じるからであり、逆に電流密度がこれより高い
と、また通電時間がこれより長いと、入熱過剰となって
溶接部で金属間化合物が生成され易くなるからである。
なお、上記で述べた電流値の値は、ピンの押し込む部分
ｌ2の断面積（図１）を基準にして計算している。一
方、請求項２に記載したピンを加圧して押し込む際の電
流値を抵抗溶接時の３０〜８０％と限定したのは、これ
より低いとアルミニウム系金属材料あるいは鉄系金属材
料の強度低下に対して抵抗発熱の効果が少なくなるから
であり、また、これより高いとピン自体の強度が低下し
過ぎたり、アルミニウム系金属材料を溶融させてピンと
の間で金属間化合物が生成されるようになるからであ
る。
属材料からなる金属片とを抵抗溶接する際の電流密度の
範囲および通電時間の範囲は、それぞれ、３００〜１８
００Ａ／ｍｍ2および６０〜２８０ｍｓｅｃ程度が望ま
しい。このように値を限定したのは、電流密度がこれよ
り低いと、また通電時間がこれより短いと、溶接が不完
全であったり溶接部の強度が低くなったりするなどの問
題が生じるからであり、逆に電流密度がこれより高い
と、また通電時間がこれより長いと、入熱過剰となって
溶接部で金属間化合物が生成され易くなるからである。
なお、上記で述べた電流値の値は、ピンの押し込む部分
ｌ2の断面積（図１）を基準にして計算している。一
方、請求項２に記載したピンを加圧して押し込む際の電
流値を抵抗溶接時の３０〜８０％と限定したのは、これ
より低いとアルミニウム系金属材料あるいは鉄系金属材
料の強度低下に対して抵抗発熱の効果が少なくなるから
であり、また、これより高いとピン自体の強度が低下し
過ぎたり、アルミニウム系金属材料を溶融させてピンと
の間で金属間化合物が生成されるようになるからであ
る。
【００１９】電極でピンと鉄系金属材料あるいはピンと
鉄系金属材料からなる金属片を加圧する場合の圧力、あ
るいは電極でピンを加圧して押し込みアルミニウム系金
属材料あるいは鉄系金属材料を貫く場合の圧力は３００
〜１５７０ＭＰａ程度が望ましい。このように値を限定
したのは、これより圧力が低いとピンが押し込みにくく
なり、かつ抵抗溶接も安定した状態で行い難くなるから
であり、また、これより圧力が高いとピンや被接合材料
の変形が大きくなり過ぎるからである。なお、この場合
の圧力の値はピンの押し込む部分ｌ2の断面積（図２）
を基準にして計算している。ピンを押し込んでアルミニ
ウム系金属材料あるいは鉄系金属材料を貫く場合には、
静かに押し込んでもよいし衝撃的に打ち込んでもよい
が、作業効率の点を考慮すれば後者のほうが望ましい。
鉄系金属材料からなる金属片を加圧する場合の圧力、あ
るいは電極でピンを加圧して押し込みアルミニウム系金
属材料あるいは鉄系金属材料を貫く場合の圧力は３００
〜１５７０ＭＰａ程度が望ましい。このように値を限定
したのは、これより圧力が低いとピンが押し込みにくく
なり、かつ抵抗溶接も安定した状態で行い難くなるから
であり、また、これより圧力が高いとピンや被接合材料
の変形が大きくなり過ぎるからである。なお、この場合
の圧力の値はピンの押し込む部分ｌ2の断面積（図２）
を基準にして計算している。ピンを押し込んでアルミニ
ウム系金属材料あるいは鉄系金属材料を貫く場合には、
静かに押し込んでもよいし衝撃的に打ち込んでもよい
が、作業効率の点を考慮すれば後者のほうが望ましい。
【００２０】なお、本発明において接合に用いるピンを
連続的に供給する装置としては、例えば図８に示すよう
に、溶接前はバネ１６によってピン３が固定され、溶接
後はピン３がバネ１６からはずれて連続的に供給できる
ような装置が考えられる。本発明によるピン供給装置を
用いれば連続的なピンの供給が可能となるため操業効率
も上がるものと考えられる。しかし、本発明におけるピ
ンの供給装置はこのような装置に限定されるものではな
い。
連続的に供給する装置としては、例えば図８に示すよう
に、溶接前はバネ１６によってピン３が固定され、溶接
後はピン３がバネ１６からはずれて連続的に供給できる
ような装置が考えられる。本発明によるピン供給装置を
用いれば連続的なピンの供給が可能となるため操業効率
も上がるものと考えられる。しかし、本発明におけるピ
ンの供給装置はこのような装置に限定されるものではな
い。
【００２１】
【実施例】３０×６０×１．０ｍｍのアルミ板１（材
質；Ａ５０５２、引張強さ；２３５ＭＰａ）と３０×６
０×０．８ｍｍの冷延鋼板２（極低炭素鋼、引張強さ；
２９４ＭＰａ）とを図１（ａ）に示すように３０ｍｍラ
ップさせて重ね合わせた。
質；Ａ５０５２、引張強さ；２３５ＭＰａ）と３０×６
０×０．８ｍｍの冷延鋼板２（極低炭素鋼、引張強さ；
２９４ＭＰａ）とを図１（ａ）に示すように３０ｍｍラ
ップさせて重ね合わせた。
【００２２】次に、電極７で図１（ｂ）に示す形状のピ
ン３（材質；ＳＭ５７０、降伏強さ；４８０ＭＰａ、Ｄ
＝４．０ｍｍ、ｄ＝２．０ｍｍ、ｌ 1 ＝１．５、ｌ 2 ＝
１．０、ｌ 3 ＝０．２ｍｍ）を２００ｋｇの荷重で加圧
して図１（ｃ）に示すようにアルミ板１を貫きピン３の
先端部５を冷延鋼板２に接触させ、電極６で２００ｋｇ
の荷重をかけながらピン３と冷延鋼板２との間で４．０
ｋＡの電流を２００ｍｓｅｃ流した。通電後の断面を観
察すると、図１（ｄ）のように、ピン３の先端部５と冷
延鋼板２とが抵抗溶接されており、ピン３を用いてアル
ミ板１と冷延鋼板２とを接合することができた。上記の
実施例において、被接合体であるアルミ板１の材質をＡ
１０５０、Ａ３００４、Ａ６０６１などに代えても、同
様にピン３を用いてアルミ板１と冷延鋼板２を接合する
ことができた。
ン３（材質；ＳＭ５７０、降伏強さ；４８０ＭＰａ、Ｄ
＝４．０ｍｍ、ｄ＝２．０ｍｍ、ｌ 1 ＝１．５、ｌ 2 ＝
１．０、ｌ 3 ＝０．２ｍｍ）を２００ｋｇの荷重で加圧
して図１（ｃ）に示すようにアルミ板１を貫きピン３の
先端部５を冷延鋼板２に接触させ、電極６で２００ｋｇ
の荷重をかけながらピン３と冷延鋼板２との間で４．０
ｋＡの電流を２００ｍｓｅｃ流した。通電後の断面を観
察すると、図１（ｄ）のように、ピン３の先端部５と冷
延鋼板２とが抵抗溶接されており、ピン３を用いてアル
ミ板１と冷延鋼板２とを接合することができた。上記の
実施例において、被接合体であるアルミ板１の材質をＡ
１０５０、Ａ３００４、Ａ６０６１などに代えても、同
様にピン３を用いてアルミ板１と冷延鋼板２を接合する
ことができた。
【００２３】（第２の実施例）３０×６０×１．０ｍｍのアルミ板１（材質；Ａ５０５
２）と３０×６０×０．８ｍｍの冷延鋼板２（極低炭素
鋼）とを図２（ａ）に示すように３０ｍｍラップさせて
重ね合わせた。また、冷延鋼板２の接合面の逆側に冷延
鋼板でできた５×５×０．５ｍｍの金属片７を配置し
た。
２）と３０×６０×０．８ｍｍの冷延鋼板２（極低炭素
鋼）とを図２（ａ）に示すように３０ｍｍラップさせて
重ね合わせた。また、冷延鋼板２の接合面の逆側に冷延
鋼板でできた５×５×０．５ｍｍの金属片７を配置し
た。
【００２４】次に、電極７で図１（ｂ）に示す形状のピ
ン３（ｌ 2 ＝１．８ｍｍ、材質、降伏強さ、その他の寸
法は第１の実施例と同じ）を２００ｋｇの荷重で図２の
（ａ）〜（ｃ）のように加圧してアルミ板１及び鋼板２
の両方を貫きピン３の先端部５を金属片７に接触させ、
電極６で２００ｋｇの荷重をかけながらピン３と金属片
７との間で４．０ｋＡの電流を２００ｍｓｅｃ流した。
通電の後の断面を観察すると、図２（ｃ）のように、ピ
ン３の先端部５と金属片７とが抵抗溶接されており、ピ
ン３を用いてアルミ板１と冷延鋼板２とを接合すること
ができた。上記の実施例において、被接合体であるアル
ミ板１の材質をＡ１０５０、Ａ３００４、Ａ６０６１な
どに代えても、同様にピン３を用いてアルミ板１と冷延
鋼板２を接合することができた。また、上記の実施例で
説明した図２（ａ）〜（Ｃ）において、アルミ板１と鋼
板２とを入れ替え、鋼板２側からピン３を押し込んで
も、同様にピン３を用いてアルミ板１と冷延鋼板２を接
合することができた。
ン３（ｌ 2 ＝１．８ｍｍ、材質、降伏強さ、その他の寸
法は第１の実施例と同じ）を２００ｋｇの荷重で図２の
（ａ）〜（ｃ）のように加圧してアルミ板１及び鋼板２
の両方を貫きピン３の先端部５を金属片７に接触させ、
電極６で２００ｋｇの荷重をかけながらピン３と金属片
７との間で４．０ｋＡの電流を２００ｍｓｅｃ流した。
通電の後の断面を観察すると、図２（ｃ）のように、ピ
ン３の先端部５と金属片７とが抵抗溶接されており、ピ
ン３を用いてアルミ板１と冷延鋼板２とを接合すること
ができた。上記の実施例において、被接合体であるアル
ミ板１の材質をＡ１０５０、Ａ３００４、Ａ６０６１な
どに代えても、同様にピン３を用いてアルミ板１と冷延
鋼板２を接合することができた。また、上記の実施例で
説明した図２（ａ）〜（Ｃ）において、アルミ板１と鋼
板２とを入れ替え、鋼板２側からピン３を押し込んで
も、同様にピン３を用いてアルミ板１と冷延鋼板２を接
合することができた。
【００２５】（第３の実施例） 第１および第２の実施例において、ピン３でアルミ板１
および鋼板２の両方あるいはどちらか一方を加圧して貫
く際、１．８ｋＡの電流を流しながら加圧するとより容
易にアルミ板１あるいは鋼板２を貫くことが可能となり
１２０ｋｇ程度の低荷重でもピンで容易に板を貫くこと
ができた。また、Ａ２０２４やＡ７０７５などの高強度
アルミ板や高強度鋼板の場合には、降伏強さが高いピン
を用いかつピンで板を貫く際の荷重設定を高くしなけれ
ばならないが、加圧時に１．１〜２．８ｋＡ程度の電流
を流すことによって１５０〜２００ｋｇ程度の低荷重で
も容易にピンを押し込み板を貫くことが可能となった。
ピン３でアルミ板１あるいは鋼板２を貫いた後は電流値
を上げ、ピン３と鋼板２あるいはピン３と金属片７とを
抵抗溶接し、ピン３を用いて鋼板２とアルミ板１を接合
した。
および鋼板２の両方あるいはどちらか一方を加圧して貫
く際、１．８ｋＡの電流を流しながら加圧するとより容
易にアルミ板１あるいは鋼板２を貫くことが可能となり
１２０ｋｇ程度の低荷重でもピンで容易に板を貫くこと
ができた。また、Ａ２０２４やＡ７０７５などの高強度
アルミ板や高強度鋼板の場合には、降伏強さが高いピン
を用いかつピンで板を貫く際の荷重設定を高くしなけれ
ばならないが、加圧時に１．１〜２．８ｋＡ程度の電流
を流すことによって１５０〜２００ｋｇ程度の低荷重で
も容易にピンを押し込み板を貫くことが可能となった。
ピン３でアルミ板１あるいは鋼板２を貫いた後は電流値
を上げ、ピン３と鋼板２あるいはピン３と金属片７とを
抵抗溶接し、ピン３を用いて鋼板２とアルミ板１を接合
した。
【００２６】（第４の実施例） 第１および第２の実施例において、鋼板２の代わりにア
ルミニウム系金属層８が厚さ０．４ｍｍの純アルミ板
（材質；Ａ１０５０）であり、鉄系金属層９が厚さ０．
４ｍｍの冷延鋼板（極低炭素鋼）である３０×６０×
０．８ｍｍの鉄／アルミ２層クラッド板１０を用い、ア
ルミ板１側にアルミニウム系金属層８を向けて第１およ
び第２の実施例と同様に試験片をセットした。次に、図
１（ｂ）に示す形状のピン３（材質、強度は第１の実施
例と同じ、Ｄ＝４．０ｍｍ、ｄ＝２．０ｍｍ、ｌ1＝
１．５、ｌ2＝１．４、ｌ3＝０．２ｍｍ）を２００ｋｇ
の荷重で加圧して、アルミ板２を貫き、さらに電極６で
２００ｋｇの荷重をかけながらピン３を加圧してクラッ
ド板１０のアルミニウム系金属層８および鉄系金属層９
の両方あるいは一方を貫きピン３の先端部５を冷延鋼板
２あるいは金属片７に接触させ、電極６で２００ｋｇの
荷重をかけながらピン３と冷延鋼板２あるいは金属片７
との間で４．０ｋＡの電流を２００ｍｓｅｃ流した。通
電後の断面を観察すると、図３（ａ）および（ｂ）に示
したように、ピン３の先端部５と冷延鋼板２あるいは金
属片７とが抵抗溶接されており、ピン３を用いてアルミ
板１と２層クラッド板１０とを接合することができた。
上記の実施例において、被接合体であるアルミ板１の材
質をＡ１０５０、Ａ３００４、Ａ６０６１、Ａ２０２
４、Ａ７０７５などに代えても、同様にピン３を用いて
アルミ板１とクラッド板１０を接合することができた。
なお、アルミ板１の代わりに鋼板２を用いても、接合す
る相手材の側に鉄系金属層を向けても接合が可能であっ
た。
ルミニウム系金属層８が厚さ０．４ｍｍの純アルミ板
（材質；Ａ１０５０）であり、鉄系金属層９が厚さ０．
４ｍｍの冷延鋼板（極低炭素鋼）である３０×６０×
０．８ｍｍの鉄／アルミ２層クラッド板１０を用い、ア
ルミ板１側にアルミニウム系金属層８を向けて第１およ
び第２の実施例と同様に試験片をセットした。次に、図
１（ｂ）に示す形状のピン３（材質、強度は第１の実施
例と同じ、Ｄ＝４．０ｍｍ、ｄ＝２．０ｍｍ、ｌ1＝
１．５、ｌ2＝１．４、ｌ3＝０．２ｍｍ）を２００ｋｇ
の荷重で加圧して、アルミ板２を貫き、さらに電極６で
２００ｋｇの荷重をかけながらピン３を加圧してクラッ
ド板１０のアルミニウム系金属層８および鉄系金属層９
の両方あるいは一方を貫きピン３の先端部５を冷延鋼板
２あるいは金属片７に接触させ、電極６で２００ｋｇの
荷重をかけながらピン３と冷延鋼板２あるいは金属片７
との間で４．０ｋＡの電流を２００ｍｓｅｃ流した。通
電後の断面を観察すると、図３（ａ）および（ｂ）に示
したように、ピン３の先端部５と冷延鋼板２あるいは金
属片７とが抵抗溶接されており、ピン３を用いてアルミ
板１と２層クラッド板１０とを接合することができた。
上記の実施例において、被接合体であるアルミ板１の材
質をＡ１０５０、Ａ３００４、Ａ６０６１、Ａ２０２
４、Ａ７０７５などに代えても、同様にピン３を用いて
アルミ板１とクラッド板１０を接合することができた。
なお、アルミ板１の代わりに鋼板２を用いても、接合す
る相手材の側に鉄系金属層を向けても接合が可能であっ
た。
【００２７】一方、第４の実施例において、３０×６０
×０．８ｍｍの鉄／アルミ２層クラッド板１０の代わり
に、アルミニウム系金属層８が厚さ０．４ｍｍの純アル
ミ板（材質；Ａ１０５０）であり、鉄系金属層９が厚さ
０．４ｍｍの冷延鋼板である３０×６０×１．２ｍｍの
鉄／アルミ／鉄３層クラッド材１１を用いても、図３の
（ｃ）および（ｄ）に示すように上記と同様な方法で接
合が可能であった。 （第５の実施例） 第１〜第４の実施例において、抵抗溶接の際の通電時間
を６０〜２８０ｍｓｅｃと変化させても抵抗溶接が可能
であった。また、ピン３を鋼板あるいは金属片にくい込
ませた状態で抵抗溶接を行っても、４．８ｋＡの電流を
流すことによってピン３と鋼板２あるいは金属片７を抵
抗溶接することができた。また、ピン３の先端形状とし
て図５の（ａ）に示したものの代わりに図５の（ｂ）あ
るいは（ｃ）に示したものを用いても、５．５ｋＡ程度
の電流を流すことによってピン３と鋼板２あるいは金属
片７を抵抗溶接することができた。さらに、図７に示す
ように、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁性皮膜を被覆したピン３を
用いることにより、１．５ｋＡ程度の低電流で溶接を行
うことが可能であった。
×０．８ｍｍの鉄／アルミ２層クラッド板１０の代わり
に、アルミニウム系金属層８が厚さ０．４ｍｍの純アル
ミ板（材質；Ａ１０５０）であり、鉄系金属層９が厚さ
０．４ｍｍの冷延鋼板である３０×６０×１．２ｍｍの
鉄／アルミ／鉄３層クラッド材１１を用いても、図３の
（ｃ）および（ｄ）に示すように上記と同様な方法で接
合が可能であった。 （第５の実施例） 第１〜第４の実施例において、抵抗溶接の際の通電時間
を６０〜２８０ｍｓｅｃと変化させても抵抗溶接が可能
であった。また、ピン３を鋼板あるいは金属片にくい込
ませた状態で抵抗溶接を行っても、４．８ｋＡの電流を
流すことによってピン３と鋼板２あるいは金属片７を抵
抗溶接することができた。また、ピン３の先端形状とし
て図５の（ａ）に示したものの代わりに図５の（ｂ）あ
るいは（ｃ）に示したものを用いても、５．５ｋＡ程度
の電流を流すことによってピン３と鋼板２あるいは金属
片７を抵抗溶接することができた。さらに、図７に示す
ように、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁性皮膜を被覆したピン３を
用いることにより、１．５ｋＡ程度の低電流で溶接を行
うことが可能であった。
【００２８】（第６の実施例） 第１〜第５の実施例で作成した鋼板−アルミ板接合体の
十字引張強さの値を測定し、その最大値を直接スポット
溶接した場合と比べると、本発明による継手の場合には
直接スポット溶接した場合に比べ２倍以上の高い値を示
した。鋼板とアルミ板は直接スポット溶接を行うと、溶
接部で脆弱な金属間化合物が生成されるため十字引張強
さの値は低くなるが、本発明による方法では金属間化合
物がほとんど生成されないため、継手強度は高い値を示
すことがわかった。
十字引張強さの値を測定し、その最大値を直接スポット
溶接した場合と比べると、本発明による継手の場合には
直接スポット溶接した場合に比べ２倍以上の高い値を示
した。鋼板とアルミ板は直接スポット溶接を行うと、溶
接部で脆弱な金属間化合物が生成されるため十字引張強
さの値は低くなるが、本発明による方法では金属間化合
物がほとんど生成されないため、継手強度は高い値を示
すことがわかった。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を実施するこ
とによって、コンパクトかつ簡易な方法で鉄系金属材料
とアルミニウム系金属材料との異材接合を行うことが可
能となり、また、異材同士を抵抗溶接する際、溶接部で
生成される脆弱な金属間化合物の生成およびそれに伴う
接合部の強度・靭性の低下を防止することができる。ま
た、本発明では、点状、線状、面状など種々のタイプの
接合や様々な形状のもの同士の接合が可能となり、かつ
接合時にインサート材を必要とせず、鉄系金属材料とア
ルミニウム系金属材料との組み合わせ以外にも利用でき
るため、工業上非常に有益である。
とによって、コンパクトかつ簡易な方法で鉄系金属材料
とアルミニウム系金属材料との異材接合を行うことが可
能となり、また、異材同士を抵抗溶接する際、溶接部で
生成される脆弱な金属間化合物の生成およびそれに伴う
接合部の強度・靭性の低下を防止することができる。ま
た、本発明では、点状、線状、面状など種々のタイプの
接合や様々な形状のもの同士の接合が可能となり、かつ
接合時にインサート材を必要とせず、鉄系金属材料とア
ルミニウム系金属材料との組み合わせ以外にも利用でき
るため、工業上非常に有益である。
【図１】本発明における溶接法の一実施例を説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図２】本発明における溶接法の一実施例を説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図３】本発明における溶接法の一実施例を説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図４】本発明に係るピン接合を用いた各種継手形状を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】本発明で用いる各種ピンの横断面図の一例であ
る。
る。
【図６】本発明で用いる各種ピンの縦断面図の一例であ
る。
る。
【図７】本発明で用いるピンの縦断面図の一例である。
【図８】本発明で用いるピン供給装置の一例を示す断面
図である。
図である。
【符号の説明】１ アルミニウム系金属材料からなる板２ 鉄系金属材料からなる板３ 鉄系金属材料からなるピン４ ピンを通す方向５ ピンの先端部６ 溶接用電極７ 鉄系金属材料からなる金属片８ クラッド材のアルミニウム系金属層９ クラッド材の鉄系金属層１０ 鉄／アルミニウム２層クラッド材の板１１ 鉄／アルミニウム／鉄３層クラッド材の板１２ 異材接合に用いる鉄系金属材料からなる板１３ スポット溶接部１４ 絶縁性皮膜１５ ピンを連続的に供給可能な接合装置１６ ピンを押えるバネ ｌ1 ピンのフランジ部の寸法 ｌ2 ピンの平行部の寸法 ｌ3 ピンの鋭角部の寸法 ｌ4 ピンの余りしろ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭37−18616（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭44−26541（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 11/00 - 11/36 330
Claims (2)
- 【請求項１】 鉄系金属材料（２）とアルミニウム系金
属材料（１）を重ね合わせて接合する異種金属接合方法
において、アルミニウム系金属材料（１）および鉄系金
属材料（２）の両方あるいは一方を用い、該アルミニウ
ム系金属材料（１）側あるいは該鉄系金属材料（２）側
から鉄系金属材料からなるピン（３）を電極（６）で加
圧しながら押し込み、該ピン（３）で該アルミニウム系
金属材料（１）および該鉄系金属材料（２）の両方ある
いは一方を貫いて、該ピン（３）の先端部を該鉄系金属
材料（２）、または鉄系金属材料（２）もしくはアルミ
ニウム系金属材料（１）の接合面の逆側に設置された鉄
系金属材料からなる金属片（７）に接触させ、電極
（６）でピン（３）と該鉄系金属材料（２）または鉄系
金属材料からなる金属片（７）を加圧しながらピン
（３）と該鉄系金属材料（２）または鉄系金属材料から
なる金属片（７）との間で通電することによりピン
（３）の先端部と該鉄系金属材料（２）または鉄系金属
材料からなる金属片（７）を抵抗溶接し、ピン（３）を
介して鉄系金属材料（２）とアルミニウム系金属材料
（１）を接合することを特徴とする鉄系金属材料とアル
ミニウム系金属材料との接合方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載された鉄系金属材料
（２）とアルミニウム系金属材料（１）との異種金属接
合方法において、アルミニウム系金属材料（１）側ある
いは鉄系金属材料（２）側から鉄系金属材料からなるピ
ン（３）を電極（６）で加圧しながら押し込む際、ピン
（３）と鉄系金属材料（２）または鉄系金属材料からな
る金属片（７）との間で両者を抵抗溶接する際の電流値
Ｉの３０〜８０％の電流を流しながらピン（３）を押し
込んでアルミニウム系金属材料（１）および鉄系金属材
料（２）の両方あるいは一方を貫き、該ピン（３）の先
端部を鉄系金属材料（２）、または鉄系金属材料（２）
もしくはアルミニウム系金属材料（１）の接合面の逆側
に設置された鉄系金属材料からなる金属片（７）に接触
させ、電極（６）でピン（３）と鉄系金属材料（２）ま
たは鉄系金属材料からなる金属片（７）を加圧しながら
ピン（３）と鉄系金属材料（２）または鉄系金 属材料か
らなる金属片（７）との間で電流値Ｉで通電することに
よりピン（３）の先端部と鉄系金属材料（２）または鉄
系金属材料からなる金属片（７）を抵抗溶接し、ピン
（３）を介して鉄系金属材料（２）とアルミニウム系金
属材料（１）を接合することを特徴とする鉄系金属材料
とアルミニウム系金属材料との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6024900A JP2954476B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | 鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6024900A JP2954476B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | 鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07214338A JPH07214338A (ja) | 1995-08-15 |
| JP2954476B2 true JP2954476B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=12151064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6024900A Expired - Fee Related JP2954476B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | 鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料との接合方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2954476B2 (ja) |
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1994
- 1994-01-28 JP JP6024900A patent/JP2954476B2/ja not_active Expired - Fee Related
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