JP7017501B2

JP7017501B2 - 異材接合用溶接法、接合補助部材、及び、異材溶接継手

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Publication number: JP7017501B2
Application number: JP2018214061A
Authority: JP
Inventors: 励一鈴木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2022-02-08
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Description

本発明は、異材接合用溶接法、接合補助部材、及び、異材溶接継手に関する。

自動車を代表とする輸送機器には、（ａ）有限資源である石油燃料消費、（ｂ）燃焼に伴って発生する地球温暖化ガスであるＣＯ_２、（ｃ）走行コストといった各種の抑制を目
的として、走行燃費の向上が常に求められている。その手段としては、電気駆動の利用など動力系技術の改善の他に、車体重量の軽量化も改善策の一つである。軽量化には現在の主要材料となっている鋼を、軽量素材であるアルミニウム合金、マグネシウム合金、炭素繊維などに置換する手段がある。しかし、全てをこれら軽量素材に置換するには、高コスト化や強度不足になる、といった課題があり、解決策として鋼と軽量素材を適材適所に組み合わせた、いわゆるマルチマテリアルと呼ばれる設計手法が注目を浴びている。

鋼と上記軽量素材を組み合わせるには、必然的にこれらを接合する箇所が出てくる。鋼同士やアルミニウム合金同士、マグネシウム合金同士では容易である溶接が、異材では極めて困難であることが知られている。この理由として、鋼とアルミニウムあるいはマグネシウムの溶融混合部には極めて脆い性質である金属間化合物（ＩＭＣ）が生成し、引張や衝撃といった外部応力で溶融混合部が容易に破壊してしまうことにある。このため、抵抗スポット溶接法やアーク溶接法といった溶接法が異材接合には採用できず、他の接合法を用いるのが一般的である。鋼と炭素繊維の接合も、後者が金属ではないことから溶接を用いることができない。

従来の異材接合技術の例としては、鋼素材と軽量素材の両方に貫通穴を設けてボルトとナットで上下から拘束する手段があげられる。また、他の例としては、かしめ部材を強力な圧力をかけて片側から挿入し、かしめ効果によって拘束する手段が知られている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、他の例としては、アルミ合金素材に鋼製の接合部材をポンチとして押し込むことで穴あけと接合部材を仮拘束し、次に鋼素材と重ね合わせ、上下両方から銅電極にて挟み込んで、圧力と高電流を瞬間的に与えて鋼素材と接合部材を抵抗溶接する手段が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、他の例としては、摩擦攪拌接合ツールを用いてアルミ合金と鋼の素材同士を直接接合する手段も開発されている。（例えば、特許文献３参照）。

特開２００２－１７４２１９号公報特開２００９－２８５６７８号公報特許第５０４４１２８号公報

しかしながら、ボルトとナットによる接合法は、鋼素材と軽量素材が閉断面構造を構成するような場合（図２９Ａ参照）、ナットを入れることができず適用できない。また、適用可能な開断面構造の継手の場合（図２９Ｂ、図２９Ｃ参照）でも、ナットを回し入れるのに時間を要し能率が悪いという課題がある。

また、特許文献１に記載の接合法は、比較的容易な方法ではあるが、鋼の強度が高い場合には挿入できない問題があり、かつ、接合強度は摩擦力とかしめ部材の剛性に依存するので、高い接合強度が得られないという問題がある。また、挿入に際しては表・裏両側から治具で押さえ込む必要があるため、閉断面構造には適用できないという課題もある。

さらに、特許文献２に記載の接合法も、閉断面構造には適用できず、また、抵抗溶接法は設備が非常に高価であるという課題がある。

特許文献３に記載の接合法は、アルミ合金素材を低温領域で塑性流動させながら鋼素材面に圧力をかけることで、両素材が溶融し合うことがなく、金属間化合物の生成を防止しながら金属結合力が得られるとされ、鋼と炭素繊維も接合可能という研究成果もある。しかしながら、本接合法も閉断面構造には適用できず、また高い圧力を必要とするので機械的に大型となり、高価であるという問題がある。また、接合力としてもそれほど高くならない。さらに、一般的に強度と融点が高い鋼が表側に配置される場合には適用できない。

したがって、既存の異材接合技術は、（ｉ）部材や開先形状が開断面構造に限定される、（ｉｉ）接合強度が低い、（ｉｉｉ）設備コストが高価である、（ｉｖ）鋼が表側の場合に適用できないといった一つ以上の問題を持っている。このため、種々の素材を組み合わせたマルチマテリアル設計を普及させるためには、（ｉ’）開断面構造と閉断面構造の両方に適用できる、（ｉｉ’）接合強度が十分に高く、かつ信頼性も高い、（ｉｉｉ’）低コストである、（ｉｖ’）鋼が表側の場合に適用できるという全ての要素を兼ね備えた、使いやすい新技術が求められている。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋼以外の材料と鋼との異材を、既に世に普及している安価な溶接設備を用いて、強固かつ信頼性の高い品質で接合でき、かつ開断面構造にも閉断面構造にも制限無く適用できる、異材接合用溶接法、接合補助部材、及び、異材溶接継手を提供することにある。

ここで、例えば、Ａｌ合金若しくはＭｇ合金のような鋼以外の材料と、鋼とを溶融接合させようとすると、上述したように金属間化合物（ＩＭＣ）の生成が避けられない。一方、鋼同士の溶接は最も高い接合強度と信頼性を示すことは、科学的にも実績的にも自明である。
そこで、本発明者らは、鋼同士の溶接を結合力として用い、さらに拘束力を利用して異材の接合を達成する手段を考案した。

したがって、本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）鋼以外の材料からなる第１の板と、鋼製の第２の板と、を接合する異材接合用溶接法であって、
前記第１の板及び前記第２の板に穴をそれぞれ開ける工程と、
軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の最大外径Ｐ_Ｄ１と、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２と、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、前記軸部がフランジ部側でくびれ部を有する、中実、かつ鋼製の接合補助部材、又は、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部が設けられ、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの前記突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、若しくは、１つの前記突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、中実、かつ鋼製の接合補助部材における、少なくとも前記軸部を前記第１の板の穴に圧入する工程と、
前記第２の板の穴から前記接合補助部材の軸部が臨むように、前記第１の板と前記第２の板を重ね合わせる工程と、
以下の（ａ）～（ｆ）のいずれかの手法によって、前記第２の板の穴内を溶接金属で充填すると共に、前記第２の板及び前記接合補助部材を溶接する工程と、
を備える異材接合用溶接法。
（ａ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の前記溶接金属が得られる溶接ワイヤを溶極として用いるガスシールドアーク溶接法。
（ｂ）前記溶接ワイヤを溶極として用いるノンガスアーク溶接法。
（ｃ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法。
（ｄ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるプラズマアーク溶接法。
（ｅ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の前記溶接金属が得られる被覆アーク溶接棒を溶極として用いる被覆アーク溶接法。
（ｆ）前記溶接ワイヤをフィラーワイヤとして用いるレーザ溶接法。

（２）（１）に記載の異材接合用溶接法に用いられ、
中実、かつ鋼製で、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の最大外径Ｐ_Ｄ１と、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２と、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、前記軸部がフランジ部側でくびれ部を有する、接合補助部材。

（３）（１）に記載の異材接合用溶接法に用いられ、
中実、かつ鋼製で、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部が設けられ、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの前記突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの前記突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、接合補助部材。

（４）鋼以外の材料からなる第１の板と、該第１の板に接合される、鋼製の第２の板と、を備える異材溶接継手であって、
前記第１の板及び前記第２の板は、互いに同軸上に位置する穴をそれぞれ有し、
軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の最大外径Ｐ_Ｄ１と、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２と、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、前記軸部がフランジ部側でくびれ部を有する鋼製の接合補助部材、又は、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部が設けられ、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの前記突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの前記突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、中実、かつ鋼製の接合補助部材をさらに備え、
前記接合補助部材の少なくとも前記軸部は、前記第１の板の穴内に固定されており、
前記第１の板及び前記第２の板は、前記第２の板の穴から前記接合補助部材の軸部が臨むように重ね合されており、
前記第２の板の穴は、鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属で充填されると共に、前記溶接金属と、溶融された前記第２の板及び前記接合補助部材の一部とによって溶融部が形成される、異材溶接継手。

本発明によれば、鋼以外の材料と、鋼との異材を、安価な溶接設備を用いて、強固かつ信頼性の高い品質で接合でき、かつ開断面構造にも閉断面構造にも制限無く適用できる、異材接合用溶接法、接合補助部材、及び、異材溶接継手を提供することにある。さらに、鋼製の第２の板が表側の場合に適用できる。

本発明の第１実施形態に係る異材溶接継手の斜視図である。図１ＡのＩ－Ｉ線に沿った異材溶接継手の断面図である。第１実施形態の接合補助部材の側面図である。第１実施形態の接合補助部材の正面図である。第１実施形態の接合補助部材の第１変形例の側面図である。第１実施形態の接合補助部材の第２変形例の側面図である。第１変形例の接合補助部材を用いた異材溶接継手の図１Ｂに対応する断面図である。第１実施形態の接合補助部材の第３変形例の正面図である。第１実施形態の接合補助部材の第４変形例の正面図である。第１実施形態の接合補助部材の第５変形例の正面図である。第１実施形態の接合補助部材の第６変形例の正面図である。第１実施形態の接合補助部材の第７変形例の正面図である。第１実施形態の接合補助部材の第８変形例の正面図である。第１実施形態の異材溶接継手の断面図である。図６ＡのＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の穴開け作業を示す図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の圧入作業を示す図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の圧入作業後の下板の状態を示す図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の重ね合わせ作業を示す図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の溶接作業を示す図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の他の溶接作業を示す図である。圧入作業の過程を説明するための断面図である。圧入作業の過程において、フランジ部の露出面が下板の表面よりも内側に位置するまで圧入される場合を説明するための断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第１例を示す断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第２例を示す断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第３例を示す断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第４例を示す断面図である。第１実施形態の接合補助部材の第９変形例を示す側面図である。第１実施形態の異材接合用溶接法のさらに他の溶接作業を示す図である。レーザ溶接時に、スクリュー運動によるレーザの移動を示す図である。レーザ溶接時に、往復運動によるレーザの移動を示す図である。溶接金属の溶込みを説明するための異材溶接継手の断面図である。溶接金属の溶込みを説明するための異材溶接継手の断面図である。アルミ製の下板と鋼製の上板を重ねて貫通溶接した比較例としての異材溶接継手の斜視図である。図１６Ａの異材溶接継手の断面図である。アルミ製の下板と穴を有する鋼製の上板を重ねて貫通溶接した他の比較例としての異材溶接継手の斜視図である。図１６Ａの異材溶接継手にせん断引張が作用した状態を示す断面図である。図１７Ａの異材溶接継手を示す斜視図である。図１６Ａの異材溶接継手に上下剥離引張が作用した状態を示す断面図である。図１８Ａの異材溶接継手を示す斜視図である。第１実施形態の異材溶接継手の断面図である。図１９Ａの異材溶接継手に上下剥離引張が作用した状態を示す斜視図である。第１実施形態の異材溶接継手が曲げ変形した状態を示す斜視図である。接合補助部材の寸法関係を説明するための上板、下板、及び接合補助部材の断面図である。溶接金属の未充填高さを説明するための異材溶接継手の断面図である。上板の穴が充填され余盛りが形成された異材溶接継手の断面図である。上板の穴が充填された異材溶接継手に板厚方向（３次元方向）の外部応力が作用した状態を示す断面図である。未充填高さが高い場合の異材溶接継手を示す断面図である。図２３Ａの異材溶接継手に板厚方向（３次元方向）の外部応力が作用した状態を示す断面図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の第１変形例を説明するための上板と下板の斜視図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の第１変形例を説明するための上板と下板の断面図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の第２変形例を説明するための上板と下板の斜視図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の第２変形例を説明するための上板と下板の断面図である。第１実施形態の接合補助部材の第１０変形例を示す側面図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の第３変形例に係る上板の絞り加工を説明するための断面図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の第３変形例に係る溶接後の異材溶接継手の断面図である。図２７の上板に膨出部を絞り加工する前の状態を示す図である。図２７の上板に膨出部が絞り加工された後の状態を示す図である。第１実施形態の異材溶接継手が適用された閉断面構造を示す斜視図である。第１実施形態の異材溶接継手が適用された、Ｌ字板と平板による開断面構造を示す斜視図である。第１実施形態の異材溶接継手が適用された、２枚の平板による開断面構造を示す斜視図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の第４変形例を示す図である。第１実施形態の異材接合用溶接法の第５変形例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る異材溶接継手の斜視図である。図３２ＡのＸＸＸＩＩ－ＸＸＸＩＩ線に沿った異材溶接継手の断面図である。第２実施形態の接合補助部材の側面図である。第２実施形態の接合補助部材の正面図である。第２実施形態の接合補助部材の第１変形例の側面図である。第２実施形態の接合補助部材の第２変形例の側面図である。第１変形例の接合補助部材を用いた異材溶接継手の図３２Ｂに対応する断面図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の穴開け作業を示す図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の圧入作業を示す図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の圧入作業後の下板の状態を示す図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の重ね合わせ作業を示す図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の溶接作業を示す図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の他の溶接作業を示す図である。圧入作業の過程を説明するための断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第１例を示す断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第２例を示す断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第３例を示す断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第４例を示す断面図である。第２実施形態の接合補助部材の第３変形例を示す側面図である。溶接金属の溶込みを説明するための異材溶接継手の断面図である。溶接金属の溶込みを説明するための異材溶接継手の断面図である。第２実施形態の異材溶接継手の断面図である。図４２Ａの異材溶接継手に上下剥離引張が作用した状態を示す斜視図である。第２実施形態の異材溶接継手が曲げ変形した状態を示す斜視図である。接合補助部材の寸法関係を説明するための上板、下板、及び接合補助部材の断面図である。溶接金属の未充填高さを説明するための異材溶接継手の断面図である。上板の穴が充填され余盛りが形成された異材溶接継手の断面図である。上板の穴が充填された異材溶接継手に板厚方向（３次元方向）の外部応力が作用した状態を示す断面図である。未充填高さが高い場合の異材溶接継手を示す断面図である。図４６Ａの異材溶接継手に板厚方向（３次元方向）の外部応力が作用した状態を示す断面図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の第１変形例を説明するための上板と下板の斜視図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の第１変形例を説明するための上板と下板の断面図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の第２変形例を説明するための上板と下板の斜視図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の第２変形例を説明するための上板と下板の断面図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の第３変形例を説明するための上板と下板の斜視図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の第３変形例を説明するための上板と下板の断面図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の第４変形例を説明するための上板と下板の斜視図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の第４変形例を説明するための上板と下板の断面図である。第２実施形態の接合補助部材の第４変形例を示す、上面図、側面図、及び下面図である。第２実施形態の接合補助部材の第５変形例を示す、上面図、側面図、及び下面図である。第２実施形態の接合補助部材の第６変形例を示す側面図である。第２実施形態の異材接合用溶接法の第５変形例に係る溶接後の異材溶接継手の断面図である。本発明の第３実施形態に係る異材溶接継手の斜視図である。図５４ＡのＬＩＶ－ＬＩＶ線に沿った異材溶接継手の断面図である。第３実施形態の接合補助部材の斜視図である。第３実施形態の接合補助部材の側面図、及びＬＶ－ＬＶ線に沿った断面図である。第３実施形態の接合補助部材の第１変形例の要部側面図である。第３実施形態の接合補助部材の第２変形例の要部側面図である。第３実施形態の接合補助部材の第３変形例の要部側面図である。第３実施形態の接合補助部材の第４変形例の要部側面図である。第３実施形態の接合補助部材の第５変形例の要部側面図である。第３実施形態の接合補助部材の第６変形例の要部側面図である。第３実施形態の接合補助部材の第７変形例の要部側面図である。第３実施形態の接合補助部材の第８変形例の要部側面図である。第３実施形態の接合補助部材の第９変形例の要部側面図である。第３実施形態の接合補助部材の第１０変形例の斜視図である。第３実施形態の接合補助部材の第１１変形例の斜視図である。第３実施形態の接合補助部材の第１２変形例の側面図、及びＬＶＩＩＩ_Ａ－ＬＶＩＩＩ_Ａ線に沿った断面図である。第３実施形態の接合補助部材の第１３変形例の側面図、及びＬＶＩＩＩ_Ｂ－ＬＶＩＩＩ_Ｂ線に沿った断面図である。第３実施形態の接合補助部材の第１４変形例の側面図、及びＬＶＩＩＩ_Ｃ－ＬＶＩＩＩ_Ｃ線に沿った断面図である。第３実施形態の接合補助部材の第１５変形例の側面図、及びＬＶＩＩＩ_Ｄ－ＬＶＩＩＩ_Ｄ線に沿った断面図である。第３実施形態の接合補助部材の第１６変形例の側面図、及びＬＶＩＩＩ_Ｅ－ＬＶＩＩＩ_Ｅ線に沿った断面図である。第３実施形態の接合補助部材の第１７変形例の斜視図である。第１７変形例の接合補助部材を用いた異材溶接継手の図５４Ｂに対応する断面図である。第３実施形態の異材接合用溶接法の穴開け作業を示す図である。第３実施形態の異材接合用溶接法の圧入作業を示す図である。第３実施形態の異材接合用溶接法の圧入作業後の下板の状態を示す図である。第３実施形態の異材接合用溶接法の重ね合わせ作業を示す図である。第３実施形態の異材接合用溶接法の溶接作業を示す図である。第３実施形態の異材接合用溶接法の他の溶接作業を示す図である。圧入作業の過程を説明するための断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第１例を示す断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第２例を示す断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第３例を示す断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第４例を示す断面図である。接合補助部材が圧入された下板に上板を重ね合わせた状態の第５例を示す断面図である。溶接金属の溶込みを説明するための異材溶接継手の断面図である。溶接金属の溶込みを説明するための異材溶接継手の断面図である。第３実施形態の異材溶接継手の断面図である。図６５Ａの異材溶接継手に上下剥離引張が作用した状態を示す斜視図である。第３実施形態の異材溶接継手が曲げ変形した状態を示す斜視図である。接合補助部材の寸法関係を説明するための上板、下板、及び接合補助部材の断面図である。溶接金属の未充填高さを説明するための異材溶接継手の断面図である。上板の穴が充填され余盛りが形成された異材溶接継手の断面図である。上板の穴が充填された異材溶接継手に板厚方向（３次元方向）の外部応力が作用した状態を示す断面図である。未充填高さが高い場合の異材溶接継手を示す断面図である。図６９Ａの異材溶接継手に板厚方向（３次元方向）の外部応力が作用した状態を示す断面図である。第３実施形態の異材溶接継手の断面図である。図７０ＡのＬＸＸ_Ａ－ＬＸＸ_Ａ線に沿った断面図である。接合補助部材の第２４変形例を示す側面図である。異材接合用溶接法の第１変形例を説明するための上板と下板の斜視図ある。異材接合用溶接法の第１変形例を説明するための上板と下板の断面図である。異材接合用溶接法の第２変形例を説明するための上板と下板の斜視図である。異材接合用溶接法の第２変形例を説明するための上板と下板の断面図である。異材接合用溶接法の第３変形例を説明するための上板と下板の斜視図である。異材接合用溶接法の第３変形例を説明するための上板と下板の断面図である。異材接合用溶接法の第４変形例を説明するための上板と下板の斜視図である。異材接合用溶接法の第４変形例を説明するための上板と下板の断面図である。図５６Ｃの第３変形例の接合補助部材を示す上面図、側面図、及び下面図である。接合補助部材の第２５変形例を示す上面図、側面図、及び下面図である。接合補助部材の第２６変形例を示す上面図、側面図、及び下面図である。接合補助部材の第２７変形例を示す側面図である。異材接合用溶接法の第５変形例に係る溶接後の異材溶接継手の断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る異材接合用溶接法、接合補助部材、及び、異材溶接継手を図面に基づいて詳細に説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態の異材接合用溶接法は、互いに重ね合わせされる、アルミニウム合金又はマグネシウム合金製の下板１０（第１の板）と、鋼製の上板２０（第２の板）とを、鋼製の接合補助部材３０を介して、後述するアーク溶接法又はレーザ溶接法によって接合することで、図１Ａ及び図１Ｂに示すような異材溶接継手１を得るものである。

下板１０及び上板２０には、板厚方向に貫通して、互いに同軸上に位置する円形の穴１１、２１がそれぞれ設けられている（図７Ａ参照）。下板１０の穴１１には、接合補助部材３０全体が圧力をかけて挿入される。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、接合補助部材３０は、軸部３１と、該軸部３１に対して外向きのフランジ部３２と、を持った段付きの外形形状を有する。軸部３１及びフランジ部３２は、中実に形成されている。
また、接合補助部材３０は、後述するように、軸部３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と、フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２と、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係が、Ｐ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１を満たすと共に、全体の厚さＰ_Ｈが下板１０の板厚Ｂ_Ｈ１以下に設計される（図２０参照）。
なお、上板２０の穴２１の直径は、後述する溶接金属４０で充填できる大きさであればよく、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１と同じでもよいし、直径Ｂ_Ｄ１より大きくても、小さくてもよい。

さらに、本実施形態では、軸部３１の外形形状は、フランジ部側でくびれ部３９を有する構成としている。具体的に、軸部３１は、外周面が先端からフランジ部３２側に向かって徐々に拡径し、最大外径Ｐ_Ｄ１を規定するテーパ部３５と、該テーパ部３５の最大外径Ｐ_Ｄ１よりも小径の小径円筒部３６と、を有する。したがって、小径円筒部３６によって、軸部３１の外形形状は、フランジ部側でくびれ部３９を有する。

軸部３１の外形形状は、フランジ部側でくびれ部３９を有することで、下板１０にかしめ拘束力を持って接合補助部材３０を固定するものであれば、特に限定されない。例えば、図３Ａに示すように、軸部３１は、外周面が先端からフランジ部３２まで徐々に縮径する縮径テーパ部３７としてもよい。また、図３Ｂに示すように、軸部３１は、先端側に設けられた大径円筒部３８と、フランジ部側に設けられた小径円筒部３６と、で構成してもよい。
なお、くびれ部３９における機能は、図２Ａ、図３Ａ、図３Ｂの接合補助部材３０のいずれであっても実質的に変わらないため、任意の接合補助部材３０を用いて以降の説明を行っている。また、図４は、図３Ａの接合補助部材３０を用いた場合の異材溶接継手１の図１Ｂに対応する断面図である。

接合補助部材３０のフランジ部３２の外形形状は、図２Ｂに示すような六角形に限定されず、下板１０に開けられた穴１１を塞いでいれば、任意の形状とすることができる。つまり、図５Ａに示す円形や、図５Ｂに示す楕円形、図２Ｂ、図５Ｃ～図５Ｆに示す四角形以上の多角形でもよい。また、図５Ｄに示すように、多角形の角部を丸くしてもよい。
また、本実施形態では、フランジ部３２は下板１０内に圧入されて用いられる。このため、下板１０と上板２０とが１個のみの接合補助部材３０で接合される場合、真円形のフランジ部３２では、下板１０に強い水平方向の回転力ＦＲが加わると、接合補助部材３０を中心に回るように下板１０が回転してしまう可能性がある。このため、フランジ部３２の外径形状を、楕円形や多角形とすることで、図６Ｂに示すように、回転力ＦＲが加わっても、下板１０が上板２０に対して相対的に回転するのを防止することができる。
なお、これらの接合補助部材３０では、後述するフランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２は、最も短い対向面間距離で規定される。

このように、接合補助部材３０全体が下板１０に圧入されることで、軸部３１は下板１０の穴１１と同軸上に位置している。

また、上板２０の穴２１には、アーク溶接によってフィラー材（溶接材料）が溶融した、鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０が充填されると共に、溶接金属４０と、溶融された上板２０及び接合補助部材３０の一部とによって溶融部Ｗが形成される。したがって、溶融部Ｗは、上板２０の穴２１内にも配置されて、接合補助部材３０と上板２０とを溶接しており、これによって、接合補助部材３０が圧入された下板１０と上板２０とが接合される。

なお、上述の第１実施形態では、下板１０及び上板２０にそれぞれ円形の穴１１及び穴２１が設けられているが、接合補助部材３０の軸部３１を挿入することが可能であれば、穴１１及び穴２１の形状は円形に限定されず、他の種々の形状で設けることができる。例えば、三角形、四角形、それ以上の多角形、及び楕円等の形状を採用することができる。穴１１又は穴２１が円形以外の穴の場合における、穴の直径Ｂ_Ｄ１は、穴の内接円の直径により定義される。

以下、異材溶接継手１を構成する異材接合用溶接法について、図７Ａ～図７Ｅを参照して説明する。
まず、図７Ａに示すように、下板１０及び上板２０に穴１１，２１をそれぞれ開ける穴開け作業を行う（ステップＳ１）。
次に、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、接合補助部材３０全体を、下板１０の表面（上板２０と接合された状態での、下板１０の下面）１０ａから、下板１０の穴１１に圧入する（ステップＳ２）。
さらに、図７Ｄに示すように、接合補助部材３０が取り付けられた下板１０を反転させ、上板２０の穴２１から接合補助部材３０の軸部３１が臨むように、下板１０の上に上板２０を重ね合わせる重ね合わせ作業を行う（ステップＳ３）。すなわち、この状態では、下板１０に圧入された接合補助部材３０の軸部３１がフランジ部３２よりも上板２０側に位置し、かつ、下板１０の穴１１と上板２０の穴２１とが同軸上に位置する。
そして、図７Ｅ又は図８に示すように、以下に詳述する（ａ）溶極式ガスシールドアーク溶接法、（ｂ）ノンガスアーク溶接法、（ｃ）ガスタングステンアーク溶接法、（ｄ）プラズマアーク溶接法、（ｅ）被覆アーク溶接法のいずれかのアーク溶接作業、又は、（ｆ）レーザ溶接作業を行うことで、下板１０と上板２０とを接合する（ステップＳ４）。
なお、図７Ｅは、（ａ）溶極式ガスシールドアーク溶接法を用いてアーク溶接作業が行われた場合を示している。

ステップＳ１の穴開け作業の具体的な手法としては、ａ）ポンチを用いた打抜き、ｂ）金型を用いたプレス型抜き、ｃ）レーザ、プラズマ、ウォータージェット法などによる切断があげられる。

ステップＳ２の圧入作業では、図９に示すように、フランジ部３２の露出面３２ａが下板１０の表面１０ａと略面一な同一面となるまで、接合補助部材３０が、下板１０の表面１０ａ側から穴１１に圧入される。フランジ部３２が下板１０の表面１０ａより張り出していると美観が悪いだけでなく、下板１０の上に他の部材が組み合わさる場合、接合補助部材３０の張り出しが邪魔になる虞があるからである。また、下板１０の表面１０ａが溶接後も平坦性を維持することは設計自由度の面で価値がある。
ただし、接合補助部材３０の押し込み深さについては、図１０に示すように、下板１０の表面１０ａより陥没していても、継手強度にはさほど悪影響を与えないことから、許容される。

一方、下板１０に対して、圧入後の接合補助部材３０の下面（軸部３１の先端面）の位置は制限されない。ただし、圧入後にすぐに溶接せず、接合補助部材３０が圧入された下板１０をプレス成形する場合には、下板１０の表面からの飛び出しが邪魔になる。また、接合時に上板２０の穴２１の直径（穴径）が接合補助部材３０の軸部３１の外径よりも小さい場合は、接合補助部材３０が下板１０の表面から飛び出していると、下板１０及び上板２０を重ね合わせた際にギャップが生じてしまい、組立て精度が悪くなるので望ましくない。
このため、これらの場合には、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、接合補助部材３０の下面の位置は、下板１０の表面から飛び出さないことが望ましい。例えば、接合補助部材３０の厚さＰ_Ｈは、下板１０の板厚Ｂ_Ｈ１以下に設計される。

しかしながら、設計状態で上板２０と下板１０間にギャップが発生することが判っている場合には、図１１Ｃに示すように、接合補助部材３０はそのギャップ範囲内で裏面（上板２０と接合された状態での、下板１０の上面）から飛び出していても差し支えない。あるいは、上板２０の穴２１の直径が接合補助部材３０の軸部３１の外径よりも大きい場合には、図１１Ｄに示すように、むしろ、接合補助部材３０の飛び出した部分が重ね合わせの際に目安となって容易になり、さらに、溶接作業時に仮固定性が増すので、好ましい。これらのように、接合補助部材３０の圧入裏面位置は設計に応じて適時決定することができる。

なお、圧入作業については、その手段を問わないが、ハンマー等で叩いたり、油圧、水圧、空気圧、ガス圧、電気駆動などの動力を用いるプレス機を用いるといった実用的手段が挙げられる。
また、圧力を加えながら回し入れる事も可能で、そのような手段を用いる場合は、軸部３１の先端にネジ状の規則的な起伏を設けて回し入れやすくすることができる。例えば、図１２に示すように、軸部３１のテーパ部３５には、螺旋状の溝３５ａが形成されてもよい。

また、重ね合わせ作業において、本実施形態では、鉛直上側から下側に向けて接合補助部材３０を圧入するため、下板１０を上下反転することになるが、鉛直下側から上側に向けて接合補助部材３０を圧入する場合には、下板１０を上下反転の必要が無いのは明らかである。
なお、重ね合わせ作業は、圧入作業前に行い、上板２０に対して上側に位置している下板１０に対して接合補助部材３０を圧入した後、上板２０及び下板１０を一緒に上下反転してもよい。さらに、重ね合わせ作業は、穴開け作業前に行い、下板１０の穴１１及び上板２０の穴２１を同時に穴開けしてもよい。

また、ステップＳ４の溶接作業は、上板２０の穴２１内を充填し、かつ、この上板２０の穴２１内の溶接金属４０を介して接合補助部材３０と上板２０を接合するために必要とされる。したがって、当該溶接作業には充填材となるフィラー材（溶接材料）の挿入が不可欠となる。具体的に、以下の６つのアーク溶接法又はレーザ溶接法により、フィラー材が溶融して溶接金属４０が形成される。

（ａ）溶極式ガスシールドアーク溶接法は、一般的にＭＡＧ（マグ）やＭＩＧ（ミグ）と呼ばれる溶接法であり、ソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤをフィラー兼アーク発生溶極として用い、ＣＯ_２，Ａｒ，Ｈｅ，Ｏ_２といったシールドガスで溶接部を大気から遮断して健全な溶接部を形成する手法である。

（ｂ）ノンガスアーク溶接法は、セルフシールドアーク溶接法とも呼ばれ、特殊なフラックス入りワイヤをフィラー兼アーク発生溶極として用い、一方、シールドガスを不要として、健全な溶接部を形成する手段である。

（ｃ）ガスタングステンアーク溶接法は、ガスシールドアーク溶接法の一種であるが非溶極式であり、一般的にＴＩＧ（ティグ）とも呼ばれる。シールドガスは、Ａｒ又はＨｅの不活性ガスが用いられる。タングステン電極と母材との間にはアークが発生し、フィラーワイヤはアークに横から送給される。
一般的に、フィラーワイヤは通電されないが、通電させて溶融速度を高めるホットワイヤ方式ＴＩＧもある。この場合、フィラーワイヤにはアークは発生しない。

（ｄ）プラズマアーク溶接法はＴＩＧと原理は同じであるが、ガスの２重系統化と高速化によってアークを緊縮させ、アーク力を高めた溶接法である。

（ｅ）被覆アーク溶接法は、金属の芯線にフラックスを塗布した被覆アーク溶接棒をフィラーとして用いるアーク溶接法であり、シールドガスは不要である。

（ｆ）レーザ溶接法は、熱源として、上記アークの代わりにレーザを使用し、溶接ワイヤをフィラーワイヤとして用いる。

フィラー材（溶接材料）の材質については、溶接金属４０がＦｅ合金となるものであれば、一般的に用いられる溶接用ワイヤ又は溶接棒が適用可能である。なお、Ｎｉ合金でも鉄との溶接には不具合を生じないので適用可能である。
具体的には、ＪＩＳとして（ａ）Ｚ３３１２，Ｚ３３１３，Ｚ３３１７，Ｚ３３１８，Ｚ３３２１，Ｚ３３２３，Ｚ３３３４、（ｂ）Ｚ３３１３、（ｃ）Ｚ３３１６，Ｚ３３２１，Ｚ３３３４，（ｄ）Ｚ３２１１，Ｚ３２２１，Ｚ３２２３，Ｚ３２２４、ＡＷＳ（ＡｍｅｒｉｃａｎＷｅｌｄｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙ）として、（ａ）Ａ５．９，Ａ５．１４，Ａ５．１８，Ａ５．２０，Ａ５．２２，Ａ５．２８，Ａ５．２９，Ａ５．３４、（ｂ）Ａ５．２０、（ｃ）Ａ５．９，Ａ５．１４，Ａ５．１８，Ａ５．２８，（ｄ）Ａ５．１，Ａ５．４，Ａ５．５，Ａ５．１１といった規格材が流通している。

これらのアーク溶接法を用いて上板２０の穴２１をフィラー材で充填するが、一般的にフィラーワイヤ又は溶接棒の狙い位置は移動させる必要がなく、適切な送給時間を経てアークを切って溶接終了させれば良い。ただし、上板２０の穴２１の面積が大きい場合は、フィラーワイヤ又は溶接棒の狙い位置を上板２０の穴２１内で円を描くように移動させても良い。

また、レーザ溶接法においては、レーザは、アークよりも熱の集中性が高く、深い溶込みが得られるため、レーザを用いることにより、アークだけでは難しい、小さい穴面積と優れた溶込み品質を両立させることができ、施工能率を高めることが可能となる。さらに、フィラーワイヤを充填材とすることで、レーザだけでは接合することができない、下板１０に圧入された接合補助部材３０と上板２０とを接合することができる。なお、フィラーワイヤは上記の（ａ）～（ｄ）が適用可能である。

また、図１３に示すように、熱源兼溶接ワイヤ供給法としての（ａ）～（ｅ）のアーク溶接法に、熱源としてレーザを加えた、いわゆるレーザ・アークハイブリッド法とすることもでき、それぞれ単独に用いるよりも能率をさらに高めることができる。

溶接用レーザには、発振器として、炭酸ガスレーザ、半導体レーザ（ダイオードレーザとも言う）、ＹＡＧレーザ、ディスクレーザ、ファイバーレーザといった種類があるが、いずれも本施工法に適用可能である。また、レーザ照射の方法については、狙い位置固定だけではなく、ガルバノスキャナと呼ばれるレンズ系動作や、溶接ロボットの機械的移動により、図１４Ａに示すような、渦巻き状に狙い位置を高速移動させるスクリュー運動や、図１４Ｂに示すような、往復運動などをさせて適当な面積の溶込み範囲を得る方法を用いることもできる。

溶接金属４０の溶込みについては、図１５Ａに示すように、接合補助部材３０を適度に溶融していることが必要である。なお、図１５Ｂに示すように、接合補助部材３０の板厚を超えて溶接金属４０が形成される、いわゆる裏波が出る状態にまで溶けても問題はない。
ただし、接合補助部材３０が溶けずに、溶接金属４０が乗っかっているだけであると、金属結合が不完全であるので、継手として高い強度は得られない。また、下板１０の表面１０ａに接して他の部材が組み合わされる場合には、裏波である溶接金属４０の張出しが邪魔になるので、無論このような過剰な溶け込み状態は避ける必要がある。さらに、溶接金属４０が深く溶け込みすぎて、溶接金属４０が溶け落ちてしまわないように溶接する必要がある。
以上の作業によって、鋼以外の材料からなる下板１０と鋼製の上板２０は高い強度で接合される。

以下、上記溶接法において使用される鋼製の接合補助部材３０の役割について説明する。

接合補助部材を使用せず、図１６Ａに示すように、単純にアルミ製の下板１０と鋼製の上板２０とを重ね、上板側から鋼又はニッケル合金製溶接ワイヤを用いたアーク溶接を定点で一定時間保持したアークスポット溶接を行った場合、形成される溶接金属４０ａは、図１６Ｂに示すように、下板１０側では、アルミと鋼、又はアルミと鋼とニッケルの合金となる。この合金は、アルミ含有量が多いので脆性的特性である金属間化合物（ＩＭＣ）を呈している。このような異材溶接継手１００ａは、一見接合されている様に見えても、横方向に引張応力がかかる（せん断引張）と、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、溶接金属４０ａが容易に破壊して、外れてしまう。また、縦方向に引張応力がかかる（剥離引張）場合でも、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、溶接金属４０ａが破断するか、又は溶接金属４０ａと下板１０の境界部が破断し、下板１０が抜けるようにして接合が外れてしまう。また、図１６Ｃに示すように、上板２０に穴開けを施しても、アルミ製の下板１０を溶融することには変わりがないので、上述した容易な破断現象の改善策にはならない。
このように単にアルミ製の下板１０と鋼製の上板２０を重ねて、貫通溶接しようとしても、溶接金属４０ａの大部分は金属間化合物になってしまうので、せん断引張にも剥離引張にも弱く、溶接継手としては実用にならない。

また、図１６Ｃにおいて、鋼又はニッケル合金製溶接ワイヤの代わりに、アルミ合金製溶接ワイヤを用いると、アルミ合金の融点は鋼よりも大幅に低いので、上板２０をあまり溶かさず、すなわち金属間化合物の生成を回避して接合部を形成することが可能である。しかしながら、アルミ合金の溶接金属は、鋼製やニッケル合金製の溶接金属に比べて大幅に強度が低い特性があり、健全性は得られても、高い継手強度を得ることができない。

上記の異材溶接継手１００ａにおける課題から、本実施形態の異材溶接継手１では、溶接金属は鋼製又はニッケル合金製としながら、アルミの溶融を防ぎ、金属間化合物を生成させないようにしている。
つまり、図７Ａ～図７Ｅに示すように、アルミ製の下板１０に穴開けを施し、さらに、中実で鋼製の接合補助部材３０をその穴１１に圧入して固定する。その後、下板１０を上下反転させて接合すべき上板２０と重ね、上板２０側に開けた穴２１からアーク溶接にて当該穴２１を充填するように溶接金属４０を形成する。このようにすると、アルミと鋼が混ざりあうことなく、鋼製の上板２０、溶接金属４０、鋼製の接合補助部材３０が強固な金属結合によって溶接接合されている状態になる。アルミ合金製の下板１０は鋼製の接合補助部材３０によって拘束されていることから、上板２０と下板１０は相対的に動くことができない。

下板１０に設けられた穴１１よりも幅広である接合補助部材３０のフランジ部３２の最大の役割は、上下剥離応力に対する抵抗である。図１９Ａに示すように、適切なサイズの接合補助部材３０を適用することにより、下板１０と接合補助部材３０の界面が剥離して抜けてしまう現象を防止することが可能となる。一般的には、溶接金属４０は、十分に塑性変形した後、破断する。
なお、溶接金属４０は、せん断方向の引張応力に対しても、強固な結合力を持っているため、脆性的破断をすることなく、はじめに母材が曲げ変形を呈し（図１９Ｃ参照）、上下剥離引張（図１９Ｂ参照）と似たような応力作用状態になる。すなわち十分変形した後、高い強度で延性破壊する。

また、接合補助部材３０のフランジ部３２は、面積が大きく、かつ厚さＰ_Ｈ２が大きいほど板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して強度を増すため、望ましい。だが、面積や厚さが過剰に大きいと、圧入に必要な圧力が高くなり、強力なプレス装置が必要になるだけでなく、下板１０に対して過度な歪みを発生させる結果、下板１０あるいは接合補助部材３０に亀裂が入ったり、変形してしまう。したがって、下板１０の材質、板厚、穴の直径を考慮して適切なサイズにする。

以上述べたとおり、接合補助部材３０には、（１）溶接時に下板１０の素材であるアルミ合金やマグネシウム合金の溶融によるＩＭＣ生成を防止し、（２）溶接後に下板１０と上板２０を強固に結合させる役割を有する。しかし、溶接工程前に下板１０にセットする際、単に圧入するだけでは、下板１０を上下反転した際に容易に下板１０から抜けてしまう、あるいは、圧入工程時に反力で押し戻されてしまう場合がある。このような事態を防ぐために、溶接するまで接合補助部材３０を下板１０に一時的に仮固定しておく必要がある。その策として、下板１０の素材である金属の弾塑性変形を利用した”かしめ”の機能を接合補助部材３０に付与する。

具体的には、接合補助部材３０のフランジ部３２だけでなく、軸部３１の最大外径Ｐ_Ｄ１も下板１０に設けた穴１１の直径Ｂ_Ｄ１よりも大径とし、かつ軸部３１のフランジ部３２との境界部分に径が小さなくびれ部３９を設けることで達成される。

接合補助部材３０の軸部３１の最大外径Ｐ_Ｄ１を下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１よりも若干大きく設計し、圧力をかけて挿入することで、下板１０の素材は弾塑性変形して押し広がる。この後、径が小さなくびれ部３９が挿入されると、押し広げる圧力が下がるため、弾性変形分は金属流入して、形状的なかしめ効果が得られる。このように素材自身の弾性力を利用して接合補助部材３０が容易には外れないようすることができる。
また、軸部３１の軸方向断面は、圧入しやすいように、下板１０の穴１１と相似である断面形状とするのが望ましい。例えば、穴１１を多角形状としたとき、軸部３１の軸方向断面も穴１１と同様の形状とすることにより、下板１０が上板２０に対して相対的に回転するのを防止することができる。

また、フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の板厚方向への剥離応力に対してフランジ部３２が抵抗作用を発揮するため、軸部３１の最大外径Ｐ_Ｄ１よりも相対的に大きくする必要がある。軸部３１の最大外径Ｐ_Ｄ１が大きいと、挿入時に押し広げられ、その後弾性変形分を多少縮径したとしても、フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２よりも大きくなってしまう可能性がある。この場合、フランジ部３２は下板１０の剥離応力への抵抗機能を失ってしまう。

また、接合補助部材３０に、仮固定手段としてかしめ機能を付与することにより、接合工程の前、例えば接合とは別の工場で接合補助部材３０を下板１０であるアルミニウム合金やマグネシウム合金に圧入しておけば、容易には外れないことから、これを接合工場に搬送して、容易に接合工程を行うことができる。

以上の理由から、接合補助部材３０は、鋼製で、軸部３１とフランジ部３２とを持った段付きの外形形状を有し、軸部３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と、フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２と、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、軸部３１がフランジ部側でくびれ部３９を有するものが使用される。

なお、鋼製の接合補助部材３０の材質は、純鉄及び鉄合金であれば、特に制限されるものでなく、例えば、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼などがあげられる。
また、下板１０の材質についても、アルミニウム合金又はマグネシウム合金に限定されず、鋼以外の材料からなるものであれば種々の材料からなる部材を適用することができる。鋼以外の材料としては、例えば、ＣＦＲＰ（ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ；炭素繊維強化プラスチック）、非鉄金属、樹脂、樹脂と金属とのコンポジット材料、及び１７００ＭＰａ以上の超高張力鋼等を挙げることができる。

また、図２０は、接合補助部材３０の各種寸法を示している。すなわち、本実施形態では、軸部３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と、フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２と、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係をＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１とする規定の他に、以下のように接合補助部材３０の寸法が規定される。

・フランジ部の高さＰ_Ｈ２
フランジ部３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈ１の２０％以上８０％以下に設計される。接合補助部材３０のフランジ部３２は、板厚方向への外部応力、言い換えれば引き剥がす応力が働いた際への抵抗力としての主体的役割を担う。部材構成の中では、軸部３１とくびれ部３９も下板１０に対するかしめ効果である程度、剥離応力に対する抵抗力を持つが、相対的にはフランジ部３２の役割が大きい。フランジ部３２は面積が大きく、かつ高さＰ_Ｈ２が大きいほど板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して強度を増すため、望ましい。高さＰ_Ｈ２が下板１０の板厚Ｂ_Ｈ１の２０％未満では、接合補助部材３０のフランジ部３２が板厚方向への外部応力に対して容易に弾塑性変形を生じ、下板１０が接合補助部材３０から抜けてしまいやすくなる。つまり高い抵抗力を示さない。したがって、フランジ部３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈ１の２０％を下限とするのが望ましい。
一方、フランジ部３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈ１の８０％を超えて大きくすると、下板１０と接合補助部材３０を一時的にかしめる作用のあるくびれ部３９と軸部３１の高さが合計で２０％未満となり、かしめ力が弱くなる。また、フランジ部３２は軸部３１よりも断面積が大きいため、圧入により大きな力を必要し、下板１０に大きな歪みを与えるので、深く圧入すると下板１０に亀裂が入るなどして壊してしまう場合がある。したがって、フランジ部３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈ１の８０％以下にすることが望ましい。

・フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２
フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１に対し１１０％以上２００％以下に設計される。上述の通り、フランジ部３２は面積が大きく、かつ高さＰ_Ｈ２が大きいほど板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して強度を増すため、望ましい。フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２が下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１に対し１１０％未満では、フランジ部３２が板厚方向への外部応力に対して弾塑性変形した場合に、下板１０の穴１１の大きさ以下の見かけ直径に容易になりやすく、さすれば下板１０が抜けてしまいやすくなる。つまり、フランジ部３２が高い抵抗力を示さない。したがって、フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１の１１０％を下限とする。より好ましくは、１２０％を下限とするとよい。
一方、フランジ部３２は軸部３１よりも断面積が大きいため、圧入により大きな力を必要し、下板１０に大きな歪みを与えるので、広い面積を圧入すると下板１０に亀裂が入るなどして壊してしまう場合がある。したがって、フランジ部３２の直径Ｐ_Ｄ２は２００％以下にすることが望ましい。
なお、上述の通り、穴１１の形状を円形以外の形状とした場合、フランジ部３２が穴１１を完全に塞ぐ状態とするためには、フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の穴１１の外接円の直径に対し１１０％以上とすることが好ましい。

また、図２１Ａに示すように、上板２０の表面からの溶接金属４０の未充填高さＰ_Ｈ３は、上板２０の厚さＢ_Ｈ２の３０％以下に設定される。溶接金属４０は上板２０の穴２１内を充填し、その表面位置が上板２０の表面と同じ高さになるのが望ましい。これにより、図２２に示すように、板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して、接合補助部材３０の変形が抑えられ、高い強度が得られる。一方、図２３Ａに示すように、未充填高さＰ_Ｈ３が過度に大きいと、接合補助部材３０と溶接金属４０の結合面積が小さくなるので、接合強度が低くなる。上板２０の厚さＢ_Ｈ２の７０％未満しか充填されていないと、継手接合強度の低下が顕著であり、図２３Ｂに示すように、接合補助部材３０が変形して、下板１０が抜けやすくなる。このため、未充填高さＰ_Ｈ３を上板２０の厚さＢ_Ｈ２の３０％以下とする。
一方、理想的には、上述の通り、溶接金属４０は、下板１０の表面と同じ高さに充填されるのがよい。ただし、接合後の異材溶接継手１がさらに大きな構造体に組み上げられる際、接合部の上部空間に余裕がある場合には、図２１Ｂに示すように、上板２０の穴２１全面を溶接金属４０で充填し、さらに余盛りが形成されても良い。

なお、下板１０及び上板２０の板厚については、限定される必要は必ずしもないが、施工能率と、重ね溶接としての形状を考慮すると、上板２０の板厚は、４．０ｍｍ以下であることが望ましい。一方、アーク溶接の入熱を考慮すると、板厚が過度に薄いと溶接時に溶け落ちてしまい、溶接が困難であることから、下板１０、上板２０共に０．５ｍｍ以上とすることが望ましい。

以上の構成により、下板１０がアルミニウム合金又はマグネシウム合金、上板２０が鋼の素材を強固に接合することができる。

ここで、異種金属同士を直接接合する場合の課題としては、ＩＭＣの形成という課題以外に、もう一つの課題が知られている。それは、異種金属同士が接すると、ガルバニ電池を形成する為に腐食を加速する原因になる。この原因（電池の陽極反応）による腐食は電食と呼ばれている。異種金属同士が接する面に水があると腐食が進むので、接合箇所として水が入りやすい場所に本実施形態が適用される場合は、電食防止を目的として、水の浸入を防ぐためのシーリング処理を施す必要がある。本接合法でも、例えば、第１の板として、Ａｌ合金やＭｇ合金のような鋼以外の金属材料を用いた場合には、異種金属同士が接する面は複数形成されるので、樹脂系の接着剤をさらなる継手強度向上の目的のみならず、シーリング材として用いることが好ましい。

例えば、図２４Ａ及び図２４Ｂに示す第１変形例のように、下板１０及び上板２０の接合面で、溶接部周囲に接着剤６０を全周に亘って環状に塗布してもよい。なお、接着剤６０を下板１０及び上板２０の接合面で、溶接部周囲に全周に亘って塗布する方法としては、図２５Ａ及び図２５Ｂに示す第２変形例のように、溶接箇所を除いた接合面の全面に塗布する場合も含まれる、これにより、下板１０、上板２０、及び溶接金属４０の電食速度を下げることができる。

また、図２６に示すように、接合補助部材３０の辺に当たる箇所には、使用時の安全性や鍛造時の制限などの点から、丸みＲを持たせることには何ら問題がない。

さらに、図２７Ａに示す変形例のように、上板２０に膨出部２２を設けてもよい。
下板１０の板厚が比較的薄い場合には、上述したように、上板２０は穴開けするだけで良好な溶接が可能となる。しかし、下板１０の板厚が大きいと、溶接工程で、下板１０の穴１１を充填するのに時間がかかり、能率が悪くなる。また、熱量が過大となって、充填完了するより先に接合補助部材３０が溶け落ちしてしまいやすくなる。このため、上板２０について絞り加工で膨出部２２を設ければ、図２７Ｂに示すように、穴１１の体積が小さくなるので溶け落ち欠陥を防ぎながら、充填することができる。

また、この変形例では、上板２０の膨出部２２は、下板１０と上板２０とを位置合わせをするための目印となり、上板２０の膨出部２２と下板１０の穴１１を容易に合わせることができ、重ね合わせ作業の効率向上につながる。

なお、膨出部２２の絞り加工は、図２８Ａに示すように、上板２０の膨出部２２が形成される部分の周辺部をダイ５０で拘束する。そして、図２８Ｂに示すように、膨出部２２が形成される部分に圧力をかけてポンチ５１を押し込むことで、膨出部２２が成形される。

また、本実施形態の溶接法は、接合面積が小さい点溶接と言えるので、ある程度の接合面積を有する実用部材同士の重ね合わせ部分Ｊを接合する場合は、本溶接法を図２９Ａ～図２９Ｃに示すように、複数実施すればよい。これにより、重ね合わせ部分Ｊにおいて強固な接合が行われる。本実施形態は、図２９Ｂ及び図２９Ｃに示すような開断面構造にも使用できるが、特に、図２９Ａに示すような閉断面構造において好適に使用することができる。

また、図３０及び図３１に示すように、本接合法では、下板１０内に埋め込まれた接合補助部材３０は下板１０の表裏面から突き出ないことから、溶接工程の前工程として、金型７０等を用いて、接合補助部材３０が埋め込まれた下板１０（接合補助部材付き下板１０）をプレス成形することが容易である。また、その後工程として、プレス成形された接合補助部材付き下板１０と、上板２０とが重ね合わされて、溶接される。本溶接法は、無論、開断面構造、閉断面構造を分け隔てることなく、いずれも製造可能である。なお、図３１では、上板２０も金型７０ａを用いてプレス成形されている。
このような接合補助部材付き下板１０は、プレス成形工程前は、いずれも略平坦に形成されることから、取り扱い性がよい。

以上説明したように、本実施形態の異材接合用溶接法は、鋼以外の材料からなる下板１０及び上板２０に穴１１、２１をそれぞれ開ける工程と、軸部３１とフランジ部３２とを持った段付きの外形形状を有し、軸部３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と、フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２と、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係が、Ｐ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、軸部３１がフランジ部側でくびれ部３９を有する鋼製の接合補助部材３０を、フランジ部３２の露出面が下板１０の表面と略面一又は内側に位置するように、下板１０に設けられた穴１１に圧入する工程と、上板２０の穴２１から接合補助部材３０の軸部３１が臨むように、下板１０と上板２０を重ね合わせる工程と、以下の（ａ）～（ｆ）のいずれかの手法によって、上板２０の穴２１内を溶接金属４０で充填すると共に、上板２０及び接合補助部材３０を溶接する工程と、を備える。

（ａ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０が得られる溶接ワイヤを溶極として用いるガスシールドアーク溶接法。
（ｂ）前記溶接ワイヤを溶極として用いるノンガスアーク溶接法。
（ｃ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法。
（ｄ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるプラズマアーク溶接法。
（ｅ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０が得られる被覆アーク溶接棒を溶極として用いる被覆アーク溶接法。
（ｆ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるレーザ溶接法。
これにより、例えば、Ａｌ合金又はＭｇ合金のように、鋼以外の材料からなる第１の板（下板１０）と鋼製の第２の板（上板２０）を、安価な溶接設備を用いて、強固かつ信頼性の高い品質で接合でき、かつ開断面構造にも閉断面構造にも制限無く適用でき、さらに、鋼製の上板２０が表側の場合に適用できる。

また、充填溶接工程において、上記（ａ）～（ｅ）のいずれかのアーク溶接法において、熱源としてアークにレーザを加えて溶接する。これにより、施工能率をより高めることができる。

また、接合補助部材３０の厚さＰ_Ｈが下板１０の板厚Ｂ_Ｈ１以下であり、上板２０には、絞り加工により膨出部２２が形成されており、重ね合わせ工程において、上板２０の膨出部２２が、下板１０の穴１１内に配置される。これにより、下板１０の板厚が大きな場合でも溶接効率を向上し、溶け落ち欠陥を防止して溶接することができ、また、下板１０と上板２０を容易に位置決めすることができる。

また、重ね合わせ工程の前に、下板１０と上板２０の少なくとも一方の重ね合せ面には、下板１０及び上板２０の穴１１、２１の周囲に、全周に亘って接着剤６０を塗布する工程を、さらに備える。これにより、接着剤は、継手強度向上の他、シーリング材として作用し、下板１０、上板２０及び溶接金属４０の電食速度を下げることができる。

また、接合補助部材３０の厚さＰ_Ｈが下板１０の板厚Ｂ_Ｈ１以下であり、圧入工程後、下板１０は、プレス成形される。つまり、接合補助部材３０は、下板１０の表面から突き出さないので、接合補助部材３０が圧入された下板１０を、金型等を用いて所望の形状に容易にプレス成形することができる。

また、接合補助部材３０のフランジ部３２の厚さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈ１の２０％以上８０％以下であるので、接合補助部材３０は、かしめ作用を与える軸部３１の長さを確保しつつ、板厚方向の外部応力への抵抗力として機能することができる。

また、接合補助部材３０のフランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１に対し１１０％以上２００％以下であるので、接合補助部材３０の下板１０への圧入性を考慮しつつ、接合補助部材３０が板厚方向の外部応力への抵抗力として機能することができる。

また、充填溶接工程において、上板２０の表面からの溶接金属４０の未充填高さＰ_Ｈ３が、上板２０の板厚Ｂ_Ｈ２の３０％以下である、又は、上板２０の穴２１内を完全に充填しつつ、上板の表面に対して余盛りを形成するので、異材溶接継手１の接合強度を確保することができる。

また、本実施形態の接合補助部材３０は、鋼製で、軸部３１とフランジ部３２とを持った段付きの外形形状を有し、軸部３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と、フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２と、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、軸部３１がフランジ部側でくびれ部３９を有する。これにより、接合補助部材３０は、上述した異材接合用溶接法に好適に用いられる。

また、本実施形態の異材溶接継手１は、鋼以外の材料からなる下板１０と、下板１０に接合される、鋼製の上板２０と、を備え、下板１０及び上板２０は、互いに同軸上に位置する穴１１、２１をそれぞれ有し、軸部３１とフランジ部３２とを持った段付きの外形形状を有し、軸部３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と、フランジ部３２の幅Ｐ_Ｄ２と、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、軸部３１がフランジ部側でくびれ部３９を有する鋼製の接合補助部材３０をさらに備え、接合補助部材３０は、フランジ部３２の露出面３２ａが下板１０の表面１０ａと略面一又は内側に位置するように、下板１０の穴１１内に固定されており、下板１０及び上板２０は、上板２０の穴２１から接合補助部材３０の軸部３１が臨むように重ね合されており、上板２０の穴２１は、鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０で充填されると共に、溶接金属４０と、溶融された上板２０及び接合補助部材３０の一部とによって溶融部Ｗが形成される。
これにより、例えば、Ａｌ合金又はＭｇ合金のように、鋼以外の材料からなる第１の板（下板１０）と鋼製の第２の板（上板２０）とを備えた異材溶接継手１は、安価な溶接設備を用いて、強固かつ信頼性の高い品質で接合され、かつ開断面構造にも閉断面構造にも制限無く適用でき、さらに、鋼製の上板２０が表側の場合に適用できる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る異材接合用溶接法、接合補助部材、及び、異材溶接継手を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、接合補助部材のフランジ部を下板の内部に埋め込まず、下板の表面と当接させるようにした点において、第１実施形態のものと異なる。

本実施形態の異材接合用溶接法は、第１実施形態と同様に、互いに重ね合わせされる、アルミニウム合金又はマグネシウム合金製の下板１０（第１の板）と、鋼製の上板２０（第２の板）とを、中実、かつ鋼製の接合補助部材１３０を介して、後述するアーク溶接法又はレーザ溶接法によって接合することで、図３２Ａ及び図３２Ｂに示すような異材溶接継手１ａを得るものである。

下板１０及び上板２０には、板厚方向に貫通して、互いに同軸上に位置する円形の穴１１、２１がそれぞれ設けられている（図３７Ａ参照）。下板１０の穴１１には、接合補助部材１３０の挿入部１３１が圧力をかけて挿入される。

図３３Ａ及び図３３Ｂに示すように、接合補助部材１３０は、軸状の挿入部１３１と、該挿入部１３１に対して外向きフランジ状の非挿入部１３２と、を持った段付きの外形形状を有する。すなわち、第２実施形態においても、接合補助部材１３０は、挿入部１３１を構成する軸部と、非挿入部１３２を構成するフランジ部と、を有する。
挿入部１３１及び非挿入部１３２は、中実に形成されている。非挿入部１３２は、挿入部１３１が下板１０の穴１１に挿入された状態で、下板１０の表面（上板２０と接合された状態での、下板１０の下面）１０ａと当接する。
また、接合補助部材１３０は、後述するように、挿入部１３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２と下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係が、Ｐ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１を満たす（図４３を参照）。
なお、上板２０の穴２１の直径は、後述する溶接金属４０で充填できる大きさであればよく、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１と同じでもよいし、直径Ｂ_Ｄ１より大きくても、小さくてもよい。

さらに、本実施形態では、挿入部１３１の外形形状は、非挿入部側でくびれ部１３９を有する構成としている。具体的に、挿入部１３１は、外周面が先端から非挿入部１３２側に向かって徐々に拡径し、最大外径Ｐ_Ｄ１を規定するテーパ部１３５と、該テーパ部１３５の最大外径Ｐ_Ｄ１よりも小径の小径円筒部１３６と、を有する。したがって、小径円筒部１３６によって、挿入部１３１の外形形状は、非挿入部側でくびれ部１３９を有する。

挿入部１３１の外形形状は、非挿入部側でくびれ部１３９を有することで、下板１０にかしめ拘束力を持って接合補助部材１３０を固定するものであれば、特に限定されない。例えば、図３４Ａに示すように、挿入部１３１は、外周面が先端から非挿入部１３２まで徐々に縮径する縮径テーパ部１３７としてもよい。また、図３４Ｂに示すように、挿入部１３１は、先端側に設けられた大径円筒部１３８と、非挿入部側に設けられた小径円筒部１３６と、で構成してもよい。
なお、くびれ部１３９における機能は、図３３Ａ、図３４Ａ、図３４Ｂの接合補助部材１３０のいずれであっても実質的に変わらないため、任意の接合補助部材１３０を用いて以降の説明を行っている。また、図３５は、図３４Ａの接合補助部材１３０を用いた場合の異材溶接継手１ａの図３２Ｂに対応する断面図である。

接合補助部材１３０の非挿入部１３２の外形形状は、図３３Ｂに示すような円形に限定されず、下板１０に開けられた穴１１を塞いでいれば、任意の形状とすることができる。つまり、第１実施形態の接合補助部材３０と同様に、図５Ｂに示す楕円形や、図２Ｂ、図５Ｃ～図５Ｆに示す四角形以上の多角形でもよい。また、図５Ｄに示すように、多角形の角部を丸くしてもよい。
なお、これらの接合補助部材１３０では、後述する非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２は、最も短い対向面間距離で規定される。

このように、接合補助部材１３０の挿入部１３１が下板１０に圧入されることで、挿入部１３１は下板１０の穴１１と同軸上に位置している。

また、上板２０の穴２１には、アーク溶接によってフィラー材（溶接材料）が溶融した、鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０が充填されると共に、溶接金属４０と、溶融された上板２０及び接合補助部材１３０の一部とによって溶融部Ｗが形成される。したがって、溶融部Ｗは、上板２０の穴２１内にも配置されて、接合補助部材１３０と上板２０とを溶接しており、これによって、接合補助部材１３０が圧入された下板１０と上板２０とが接合される。

なお、上述の第２実施形態では、下板１０及び上板２０にそれぞれ円形の穴１１及び穴２１が設けられているが、接合補助部材１３０の挿入部１３１を挿入することが可能であれば、穴１１及び穴２１の形状は円形に限定されず、他の種々の形状で設けることができる。例えば、三角形、四角形、それ以上の多角形、及び楕円等の形状を採用することができる。穴１１又は穴２１が円形以外の穴の場合における、穴の直径Ｂ_Ｄ１は、穴の内接円の直径により定義される。

また、挿入部１３１の軸方向断面は、圧入しやすいように、下板１０の穴１１と相似である断面形状とするのが望ましい。例えば、穴１１を多角形状としたとき、軸部３１の軸方向断面も穴１１と同様の形状とすることにより、下板１０が上板２０に対して相対的に回転するのを防止することができる。

以下、異材溶接継手１ａを構成する異材接合用溶接法について、図３６Ａ～図３６Ｅを参照して説明する。
まず、図３６Ａに示すように、下板１０及び上板２０に穴１１，２１をそれぞれ開ける穴開け作業を行う（ステップＳ１）。
次に、図３６Ｂ及び図６Ｃに示すように、接合補助部材１３０の挿入部１３１を、下板１０の表面１０ａから、下板１０の穴１１に圧入する（ステップＳ２）。
さらに、図３６Ｄに示すように、接合補助部材１３０が取り付けられた下板１０を反転させ、上板２０の穴２１から接合補助部材１３０の挿入部１３１が臨むように、下板１０の上に上板２０を重ね合わせる重ね合わせ作業を行う（ステップＳ３）。すなわち、この状態では、下板１０に圧入された接合補助部材１３０の挿入部１３１が非挿入部１３２よりも上板２０側に位置し、かつ、下板１０の穴１１と上板２０の穴２１とが同軸上に位置する。
そして、図３６Ｅ又は図３７に示すように、以下に詳述する（ａ）溶極式ガスシールドアーク溶接法、（ｂ）ノンガスアーク溶接法、（ｃ）ガスタングステンアーク溶接法、（ｄ）プラズマアーク溶接法、（ｅ）被覆アーク溶接法のいずれかのアーク溶接作業、又は、（ｆ）レーザ溶接作業を行うことで、下板１０と上板２０とを接合する（ステップＳ４）。
なお、図３６Ｅは、（ａ）溶極式ガスシールドアーク溶接法を用いてアーク溶接作業が行われた場合を示している。

ステップＳ１の穴開け作業、ステップＳ３の重ね合わせ作業、及び、ステップＳ４の溶接作業については、第１実施形態で説明したものが適用される。

一方、ステップＳ２の圧入作業では、図３８に示すように、非挿入部１３２が下板１０の表面１０ａと当接するまで、接合補助部材１３０の挿入部１３１が、下板１０の表面１０ａ側から穴１１に圧入される。

一方、下板１０に対して、圧入後の接合補助部材１３０の下面（挿入部１３１の先端面）の位置は用途により選択することができる。例えば、接合時に上板２０の穴２１の直径が接合補助部材１３０の挿入部１３１の外径よりも小さい場合は、接合補助部材１３０が下板１０の表面から飛び出していると、下板１０及び上板２０を重ね合わせた際にギャップが生じてしまい、組立て精度が悪くなるので望ましくない。このため、図３９Ａ及び図３９Ｂに示すように、接合補助部材１３０の挿入部１３１の高さＰ_Ｈ１は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈ以下に設計されるのが好ましい。

しかしながら、設計状態で上板２０と下板１０間にギャップが発生することが判っている場合には、図３９Ｃに示すように、接合補助部材１３０はそのギャップ範囲内で裏面（上板２０と接合された状態での、下板１０の上面）から飛び出していても差し支えない。あるいは、上板２０の穴２１の直径が接合補助部材１３０の挿入部１３１の外径よりも大きい場合には、図３９Ｄに示すように、接合補助部材１３０の飛び出した部分が重ね合わせの際に目安となって重ね合わせ作業が容易になり、さらに、溶接作業時に仮固定性が増すので、好ましい。

なお、圧入作業については、その手段を問わないが、ハンマー等で叩いたり、油圧、水圧、空気圧、ガス圧、電気駆動などの動力を用いるプレス機を用いるといった実用的手段が挙げられる。
また、圧力を加えながら回し入れる事も可能で、そのような手段を用いる場合は、挿入部１３１の先端にネジ状の規則的な起伏を設けて回し入れやすくすることができる。例えば、図４０に示すように、挿入部１３１のテーパ部１３５には、螺旋状の溝１３５ａが形成されてもよい。
なお、押込み圧力が強いと挿入部１３１だけでなく、非挿入部１３２の一部まで下板１０の母材に不可避的に押し込まれることがあるが、下板１０の母材に亀裂が入ったりしなければ、特段問題は無い。

また、本実施形態においても、溶接金属４０の溶込みについては、図４１Ａに示すように、接合補助部材１３０を適度に溶融していることが必要である。なお、図４１Ｂに示すように、接合補助部材１３０の板厚を超えて溶接金属４０が形成される、いわゆる裏波が出る状態にまで溶けても問題はない。
ただし、接合補助部材１３０が溶けずに、溶接金属４０が乗っかっているだけであると、金属結合が不完全であるので、継手として高い強度は得られない。また、下板１０の表面１０ａに接して他の部材が組み合わされる場合には、裏波である溶接金属４０の張出しが邪魔になるので、無論このような過剰な溶け込み状態は避ける必要がある。さらに、溶接金属４０が深く溶け込みすぎて、溶接金属４０が溶け落ちてしまわないように溶接する必要がある。
以上の作業によって、鋼以外の材料からなる第１の板（下板１０）と鋼製の第２の板（上板２０）は高い強度で接合される。

また、上記溶接法において使用される鋼製の接合補助部材１３０の役割については、第１実施形態で説明した接合補助部材と概ね同様である。

すなわち、第１実施形態と異なり、下板１０の内部に埋め込まれない、接合補助部材１３０の非挿入部１３２の最大の役割も、上下剥離応力に対する抵抗である。図４２Ａに示すように、適切なサイズの接合補助部材１３０を適用することにより、下板１０と接合補助部材１３０の界面が剥離して抜けてしまう現象を防止することが可能となる。一般的には、溶接金属４０は、十分に塑性変形した後、破断する。なお、溶接金属４０は、せん断方向の引張応力に対しても、強固な結合力を持っているため、脆性的破断をすることなく、はじめに母材が曲げ変形を呈し（図４２Ｃ参照）、上下剥離引張（図４２Ｂ参照）と似たような応力作用状態になる。すなわち十分変形した後、高い強度で延性破壊する。

また、接合補助部材１３０の非挿入部１３２も、面積が大きく、かつ高さＰ_Ｈ２が大きいほど板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して強度を増すため、望ましい。だが、面積や高さが必要以上に大きいと、重量増要因や、上板２０の表面からの出っ張り過剰により、美的外観劣化や近接する他の部材との干渉が生じるので、必要設計に応じて適切なサイズとする。

ここで、図４３は、接合補助部材１３０の各種寸法を示している。すなわち、本実施形態では、挿入部１３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と、非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２と、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係をＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１とする規定の他に、以下のように接合補助部材１３０の寸法が規定される。

・挿入部の高さＰ_Ｈ１
挿入部１３１の高さＰ_Ｈ１は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈの１０％以上、下板１０及び上板２０の板厚の合計Ｂ_Ｈ＋Ｆ_Ｈ未満に設定される。接合補助部材１３０の挿入部１３１には、上述した下板１０への圧入によって、かしめによる一時的な拘束効果がある。挿入部１３１の高さＰ_Ｈ１が大きいほどかしめ効果は大きくなって外れにくくなる。挿入部１３１の高さＰ_Ｈ１が板厚の１０％未満ではかしめ効果がほとんど得られず不安定なため、１０％以上とすることが望ましい。
一方、挿入部１３１の高さＰ_Ｈ１の上限は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈと等しい、すなわち１００％とは限らず、先述の通り、上板側に積極的に飛び出している方が望ましい場合もある。しかしながら、挿入部１３１の高さＰ_Ｈ１が上板２０の穴２１を全て充填する高さになっては、溶接金属が充填される空間が形成されず、上板２０と接合補助部材１３０を溶接することが困難となるため、接合補助部材１３０の裏面位置は上板２０の表面より内側になるのが望ましい。すなわち、挿入部１３１の高さＰ_Ｈ１が下板１０及び上板２０の板厚の合計Ｂ_Ｈ＋Ｆ_Ｈより小さいことを意味する。

・挿入部の最大直径Ｐ_Ｄ１
挿入部１３１の最大直径Ｐ_Ｄ１は、下板１０に空けられる穴１１の直径Ｂ_Ｄ１に対し１０２％以上１２５％以下に設定される。接合補助部材１３０の挿入部１３１には、下板１０への圧入によるかしめ拘束をさせる働きがある。その効果を発揮させるには、下板１０の直径Ｂ_Ｄ１よりも大きくなければならない。直径Ｂ_Ｄ１に対し、最低２％以上大きくなければ、下板１０の穴１１近傍に適切な圧力をかけることができない。ゆえに、挿入部１３１の最大直径Ｐ_Ｄ１は、直径Ｂ_Ｄ１の１０２％以上である。
一方、挿入部１３１の最大直径Ｐ_Ｄ１が大きくなるほど、かしめ力は強くなるが、圧入に必要な力が大きくなって、簡便性が損なわれ、さらには下板１０の穴１１周辺の圧力に耐えられず、亀裂発生してしまうことにもなりかねない。これらの理由から挿入部１３１の最大直径Ｐ_Ｄ１の上限が決定され、具体的には１２５％とする。

・非挿入部の幅Ｐ_Ｄ２
非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１に対し１０５％以上に設計される。接合補助部材１３０は、板厚方向への外部応力、言い換えれば引き剥がす応力が働いた際の抵抗力を発揮する主体的役割を有する。接合補助部材１３０の構成では、挿入部１３１も下板１０に対するかしめ効果によりある程度、剥離応力に対する抵抗力を持つが、非挿入部１３２のほうが相対的にその役割は大きい。非挿入部１３２は大きく、かつ高さが大きいほど板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して強度を増すため、望ましい。
非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２が直径Ｂ_Ｄ１に対し１０５％未満では、非挿入部１３２が板厚方向への外部応力に対して弾塑性変形した場合に、下板１０に空けられた穴１１以下の見かけ直径に容易になりやすく、さすれば抜けてしまいやすくなる。つまり、高い抵抗力を示さない。したがって、非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２は直径Ｂ_Ｄ１に対して１０５％を下限とする。より好ましくは、非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２は直径Ｂ_Ｄ１又に対して１２０％を下限とするとよい。一方、接合部強度の観点では上限を設ける必要は無い。
なお、上述の通り、穴１１の形状を円形以外の形状とした場合、非挿入部１３２が穴１１を完全に塞ぐ状態とするためには、非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の穴１１の外接円の直径に対し１０５％以上とすることが好ましい。

・非挿入部の高さＰ_Ｈ２
非挿入部１３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈの５０％以上１５０％以下に設計される。上述したように、接合補助部材１３０の非挿入部１３２は幅Ｐ_Ｄ２が大きく、かつ高さＰ_Ｈ２が大きいほど板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して強度を増すため、望ましい。その非挿入部１３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈに応じて大きくすることで高い抵抗力を発揮する。非挿入部１３２の高さＰ_Ｈ２が下板１０の板厚Ｂ_Ｈの５０％未満では、接合補助部材１３０の非挿入部１３２が板厚方向への外部応力に対して容易に弾塑性変形を生じ、下板１０に空けられた穴１１以下の見かけ幅になって、抜けてしまいやすくなる。つまり、高い抵抗力を示さない。したがって、非挿入部１３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈの５０％を下限とするのが望ましい。
一方、非挿入部１３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈの１５０％を超えて非挿入部１３２の高さを大きくすると、継手強度的には問題ないが、過剰に張り出した形状となって外観が悪いだけでなく、重量も無意味に重くなる。したがって、１５０％以下にすることが望ましい。

また、図４４Ａに示すように、上板２０の表面からの溶接金属４０の未充填高さＰ_Ｈ３は、上板２０の厚さＦ_Ｈの３０％以下に設定される。溶接金属４０は上板２０の穴２１内を充填し、その表面位置が上板２０の表面と同じ高さになるのが望ましい。これにより、図４５に示すように、板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して、接合補助部材１３０の変形が抑えられ、高い強度が得られる。一方、図４６Ａに示すように、未充填高さＰ_Ｈ３が過度に大きいと、接合補助部材１３０と溶接金属４０の結合面積が小さくなるので、接合強度が低くなる。上板２０の厚さＦ_Ｈの７０％未満しか充填されていないと、継手接合強度の低下が顕著であり、図４６Ｂに示すように、接合補助部材１３０が変形して、下板１０が抜けやすくなる。このため、未充填高さを上板２０の厚さＦ_Ｈの３０％以下とする。
一方、理想的には、上述の通り、溶接金属４０は、下板１０の表面と同じ高さに充填されるのがよい。ただし、接合後の異材溶接継手１ａがさらに大きな構造体に組み上げられる際、接合部の上部空間に余裕がある場合には、図４４Ｂに示すように、上板２０の穴２１全面を溶接金属４０で充填し、さらに余盛りが形成されても良い。

以上の構成により、下板１０がアルミニウム合金又はマグネシウム合金、上板２０が鋼の素材を強固に接合することができる。
なお、上記第２実施形態においても、アルミニウム合金又はマグネシウム合金と鋼の素材を結合する方法等について説明したが、本発明において第１の板（下板）１０は鋼以外の材料からなるものであれば何ら限定されず、ＣＦＲＰ（ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ；炭素繊維強化プラスチック）、非鉄金属、樹脂、樹脂と金属とのコンポジット材料、及び１７００ＭＰａ以上の超高張力鋼等からなる部材を適用することができる。

例えば、図４７Ａ及び図４７Ｂに示す第１変形例のように、下板１０及び上板２０の接合面で、溶接部周囲に接着剤６０を全周に亘って環状に塗布してもよい。なお、接着剤６０を下板１０及び上板２０の接合面で、溶接部周囲に全周に亘って塗布する方法としては、図４８Ａ及び図４８Ｂに示す第２変形例のように、溶接箇所を除いた接合面の全面に塗布する場合も含まれる、これにより、下板１０、上板２０、及び溶接金属４０の電食速度を下げることができる。

また、図４９Ａ及び図４９Ｂに示す第３変形例のように、接合補助部材１３０の非挿入部１３２と、該非挿入部１３２と対向する下板１０の穴１１の周囲との間の少なくとも一方の対向面に、接着剤６０を塗布してもよい。さらに、図５０Ａ及び図５０Ｂに示す第４変形例のように、接合補助部材１３０の非挿入部１３２と下板１０の表面との境界部に接着剤６０を塗布してもよい。

これら第３及び第４変形例はいずれも、接合補助部材１３０の非挿入部１３２と下板１０の表面との境界部からの水の浸入を防ぐことができ、電食を抑制することができる。
なお、図４９Ａ及び図４９Ｂに示す第３変形例では、塗布は挿入工程の際にしか実施できないが、図５０Ａ及び図５０Ｂに示す第４変形例では、塗布は挿入工程の際、又は、充填溶接工程後でも可能である。

なお、接合補助部材１３０の下板１０との接触面は、図３３Ａに示すように、必ずしも平坦な面である必要はない。すなわち、接合補助部材１３０の下板１０との接触面は、図５１Ａ及び図５１Ｂに示すように、必要に応じてスリット１３４ａ、１３４ｂを設けて良い。特に、下板１０との接触面側に円周状のスリット１３４ａや、放射状のスリット１３４ｂ、あるいは不図示の碁盤目状のスリットを設けると、接着剤６０の塗布がスリット１３４ａ、１３４ｂの隙間に入り込んで逃げなくなるため、安定した接着が行なわれ、シーリングの効果も確実となる。このような平坦ではない面の場合の接合補助部材１３０の非挿入部１３２の厚さＰ_Ｈ２の定義は、高さの最も大きな部分とする。

また、図５２に示すように、接合補助部材１３０の辺に当たる箇所には、使用時の安全性や鍛造時の制限などの点から、丸みＲを持たせることには何ら問題がない。

さらに、図２７Ａに示す変形例のように、上板２０に膨出部２２を設けてもよい。この場合、挿入部１３１の高さＰ_Ｈ１が下板１０の板厚Ｂ_Ｈ未満に設計されている（図４３参照）。
下板１０の板厚が比較的薄い場合には、上述したように、上板２０は穴開けするだけで良好な溶接が可能となる。しかし、下板１０の板厚が大きいと、溶接工程で、下板１０の穴１１を充填するのに時間がかかり、能率が悪くなる。また、熱量が過大となって、充填完了するより先に接合補助部材１３０が溶け落ちしてしまいやすくなる。このため、上板２０について絞り加工で膨出部２２を設ければ、図５３に示すように、穴１１の体積が小さくなるので溶け落ち欠陥を防ぎながら、充填することができる。

また、上板２０の表面から溶接金属４０の余盛りが突出することを防ぎ、外観が向上する、あるいは他の部材との干渉が避けられる効果も得られる。さらにまた、上板２０の溶接箇所に膨出部２２を設けることで、下板１０に設けられた穴１１と容易に位置合わせをすることができ、下板１０と上板２０との重ね合わせが容易になる。この効果は、板厚によらずに得られるので、上板２０に絞り加工を施すことは、板厚に関係なく効果的である。
なお、膨出部２２の絞り加工は、第１実施形態で説明したものと同様である。

また、本実施形態の溶接法も、接合面積が小さい点溶接と言えるので、ある程度の接合面積を有する実用部材同士の重ね合わせ部分Ｊを接合する場合は、本溶接法を図２９Ａ～図２９Ｃに示すように、複数実施すればよい。これにより、重ね合わせ部分Ｊにおいて強固な接合が行われる。本実施形態は、図２９Ｂ及び図２９Ｃに示すような開断面構造にも使用できるが、特に、図２９Ａに示すような閉断面構造において好適に使用することができる。

以上説明したように、本実施形態の異材接合用溶接法は、下板１０及び上板２０に穴１１、２１をそれぞれ開ける工程と、挿入部１３１と非挿入部１３２とを持った段付きの外形形状を有し、挿入部１３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と、非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２と、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係が、Ｐ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、挿入部１３１が非挿入部側でくびれ部１３９を有する、中実、かつ鋼製の接合補助部材１３０を、下板１０の表面に載置して、前記挿入部１３１を下板１０に設けられた穴１１に圧入する工程と、上板２０の穴２１から接合補助部材１３０の挿入部１３１が臨むように、下板１０と上板２０を重ね合わせる工程と、以下の（ａ）～（ｆ）のいずれかの手法によって、上板２０の穴２１内を溶接金属４０で充填すると共に、上板２０及び接合補助部材１３０を溶接する工程と、を備える。

（ａ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０が得られる溶接ワイヤを溶極として用いるガスシールドアーク溶接法。
（ｂ）前記溶接ワイヤを溶極として用いるノンガスアーク溶接法。
（ｃ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法。
（ｄ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるプラズマアーク溶接法。
（ｅ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０が得られる被覆アーク溶接棒を溶極として用いる被覆アーク溶接法。
（ｆ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるレーザ溶接法。
これにより、例えば、Ａｌ合金又はＭｇ合金のように、鋼以外の材料からなる第１の板（下板１０）と鋼製の第２の板（上板２０）とを、安価な溶接設備を用いて、強固かつ信頼性の高い品質で接合でき、かつ開断面構造にも閉断面構造にも制限無く適用でき、さらに、鋼製の上板２０が表側の場合に適用できる。

また、接合補助部材１３０の挿入部１３１の高さＰ_Ｈ１が下板１０の板厚Ｂ_Ｈ未満であり、上板２０には、絞り加工により膨出部２２が形成されており、重ね合わせ工程において、上板２０の膨出部２２が、下板１０の穴１１内に配置される。これにより、下板１０の板厚が大きな場合でも溶接効率を向上し、溶け落ち欠陥を防止して溶接することができ、また、下板１０と上板２０を容易に位置決めすることができる。

また、挿入工程において、接合補助部材１３０の非挿入部１３２と、該非挿入部１３２と対向する下板１０との間の少なくとも一方の対向面に、接着剤６０を塗布する。この場合も、接着剤６０は、継手強度向上の他、シーリング材として作用し、下板１０、上板２０及び溶接金属４０の電食速度を下げることができる。

さらに、挿入工程において、又は、充填溶接工程後に、接合補助部材１３０の非挿入部１３２と、下板１０の表面との境界部に接着剤６０を塗布する。この場合も、接着剤６０は、継手強度向上の他、シーリング材として作用し、下板１０、上板２０及び溶接金属４０の電食速度を下げることができる。

また、接合補助部材１３０の挿入部１３１の高さＰ_Ｈ１が下板１０の板厚Ｂ_Ｈの１０％以上、下板１０及び上板２０の板厚の合計Ｂ_Ｈ＋Ｆ_Ｈ未満であるので、挿入部１３１は、かしめによる一時的な拘束効果を与えると共に、溶接金属４０が充填される空間を確保している。

また、接合補助部材１３０の挿入部１３１の最大直径Ｐ_Ｄ１は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し１０２％以上１２５％以下であるので、挿入部１３１は、かしめによる一時的な拘束効果を与えると共に、下板１０の穴１１の破損を抑制することができる。

また、接合補助部材１３０の非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上であるので、接合補助部材１３０が板厚方向の外部応力への抵抗力として機能することができる。

また、接合補助部材１３０の非挿入部１３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈの５０％以上１５０％以下であるので、接合補助部材１３０は、接合補助部材１３０の板厚方向の外部応力への抵抗力として機能することができ、また、重量増加を抑えることができる。

また、充填溶接工程において、上板２０の表面からの溶接金属４０の未充填高さＰ_Ｈ３が、上板２０の板厚Ｆ_Ｈの３０％以下である、又は、上板２０の穴２１内を完全に充填しつつ、上板の表面に対して余盛りを形成するので、異材溶接継手１ａの接合強度を確保することができる。

また、本実施形態の接合補助部材１３０は、中実、かつ鋼製で、挿入部１３１と非挿入部１３２とを持った段付きの外形形状を有し、挿入部１３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と、非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２と、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、挿入部１３１が非挿入部側でくびれ部１３９を有する。これにより、接合補助部材１３０は、上述した異材接合用溶接法に好適に用いられる。

また、本実施形態の異材溶接継手１ａは、鋼以外の材料からなる下板１０と、下板１０に接合される、鋼製の上板２０と、を備え、下板１０及び上板２０は、互いに同軸上に位置する穴１１、２１をそれぞれ有し、挿入部１３１と非挿入部１３２とを持った段付きの外形形状を有し、挿入部１３１の最大外径Ｐ_Ｄ１と、非挿入部１３２の幅Ｐ_Ｄ２と、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、挿入部１３１が非挿入部側でくびれ部１３９を有する、中実、かつ鋼製の接合補助部材１３０をさらに備え、接合補助部材１３０の挿入部１３１は、下板１０の穴１１内に固定されており、下板１０及び上板２０は、上板２０の穴２１から接合補助部材１３０の挿入部１３１が臨むように重ね合されており、上板２０の穴２１は、鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０で充填されると共に、溶接金属４０と、溶融された上板２０及び接合補助部材１３０の一部とによって溶融部Ｗが形成される。
これにより、例えば、Ａｌ合金又はＭｇ合金のように、鋼以外の材料からなる第１の板（下板１０）と鋼製の第２の板（上板２０）とを備えた異材溶接継手１ａは、安価な溶接設備を用いて、強固かつ信頼性の高い品質で接合され、かつ開断面構造にも閉断面構造にも制限無く適用でき、さらに、鋼製の上板２０が表側の場合に適用できる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る異材接合用溶接法、接合補助部材、及び、異材溶接継手を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、接合補助部材の軸部の外周面に少なくとも１つの圧入用突起部を設けた点において、第１及び第２実施形態のものと異なる。

本実施形態の異材接合用溶接法は、第１及び第２実施形態と同様に、互いに重ね合わせされる、アルミニウム合金又はマグネシウム合金製の下板１０（第１の板）と、鋼製の上板２０（第２の板）とを、中実、かつ鋼製の接合補助部材２３０を介して、後述するアーク溶接法又はレーザ溶接法によって接合することで、図５４Ａ及び図５４Ｂに示すような異材溶接継手１ｂを得るものである。

下板１０及び上板２０には、板厚方向に貫通して、互いに同軸上に位置する円形の穴１１、２１がそれぞれ設けられている（図６０Ａ参照）。下板１０の穴１１には、接合補助部材２３０の挿入部２３１が圧力をかけて挿入される。

図５５Ａ及び図５５Ｂに示すように、接合補助部材２３０は、下板１０の穴１１内に配置される挿入部２３１と、下板１０の上面に配置され、挿入部２３１に対して外向きの非挿入部２３２と、を持った段付きの外形形状を有する。すなわち、第３実施形態においても、接合補助部材２３０は、挿入部２３１を構成する軸部と、非挿入部２３２を構成するフランジ部と、を有する。また、挿入部２３１の外周面には、少なくとも１つ（本実施形態では、４つ）の圧入用突起部２３９が設けられている。

また、後述するように、非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２より大きく設定されている（図６６参照）。また、複数の圧入用突起部２３９の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１も、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２より大きく設定されている（図５８Ａ～図５８Ｅ参照）。
なお、上板２０の穴２１の直径は、後述する溶接金属４０で充填できる大きさであればよく、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ１と同じでもよいし、直径Ｂ_Ｄ１より大きくても、小さくてもよい。

なお、上述の第３実施形態でも、下板１０及び上板２０はそれぞれ円形の穴１１及び穴２１が設けられているが、接合補助部材２３０の挿入部２３１を挿入することが可能であれば、穴１１の形状は円形に限定されず、他の種々の形状で設けることができる。例えば、三角形、四角形、それ以上の多角形、及び楕円等の形状を採用することができる。ただし、第１及び第２実施形態と異なり、第３実施形態は挿入部２３１の外周面に部分的に突起部２３９が設けられているため、穴１１又は穴２１が円形以外の穴の場合における、穴の直径Ｂ_Ｄ１は、穴の外接円の直径により定義される。

また、挿入部２３１の突起部２３９を除く部分の軸方向断面は、圧入しやすいように、下板１０の穴１１と相似である断面形状とするのが望ましい。例えば、穴１１を多角形状としたとき、挿入部２３１の軸方向断面も穴１１と同様の形状とすることにより、下板１０が上板２０に対して相対的に回転するのを防止することができる。

突起部２３９は、接合補助部材２３０の挿入部２３１を下板１０の穴１１内にかしめ拘束力をもって固定するため、挿入部２３１と下板１０の穴１１との間の隙間を無くすこと、及び挿入部２３１の挿入性を考慮して羽根状に形成される。すなわち、挿入部２３１の最大外径Ｐ_Ｄ０は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２より小さくし、一方、突起部２３９を下板１０の穴１１の壁面に食い込ませて、部分的に上記隙間を無くす。また、突起部２３９の形状は、挿入性を考慮して、挿入部２３１の先端部から非挿入部２３２側に向けて徐々に径方向幅が増加するほうが好ましい。さらに、突起部２３９の円周方向の厚みが薄いので、下板１０の穴１１に対して線接触に近い状態になり、さほどの押し込み圧力の上昇をもたらさない。

突起部２３９の形状は、図５５Ａ及び図５５Ｂに示すような２等辺三角形でもよいが、図５６Ａ～図５６Ｉに示すように、他の形状の三角形状、長方形、部分円形、台形などが典型的で、その形状に制限はない。また、突起部２３９は、非挿入部２３２の下面とも接続されていることで、突起部２３９の強度を向上できる。さらに、突起部２３９は、図５５Ａに示すように、挿入部２３１の軸方向に平行でもよいし、図５７Ａに示すように軸方向に対して傾きを持たせてもよい。この場合、接合補助部材２３０を回転させながら圧入するのに好適である。また、図５７Ｂに示すように、突起部２３９は、基部から先端部に向けて円周方向幅が狭くなるような山形状であってもよい。

また、突起部２３９の数は、図５５Ｂに示すような４枚に限定されず、少なくとも１枚あればよく、上限は特に設ける必要はない。すなわち、図５８Ａ～図５８Ｅに示すように、１枚、２枚、３枚、６枚、８枚の突起部２３９を有するものであってもよい。ただし、突起部２３９の枚数が増えると、下板１０の穴１１との接触面積が増えて挿入に必要な圧力が上がるので、必要以上に突起部２３９の数を増やすべきではない。突起部２３９の数は、８枚以下とするのが望ましい。
なお、図５８Ａに示すように、突起部２３９が１つの場合には、１つの突起部２３９の最外径部と挿入部２３１の外周面と接する円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１も、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２より大きく設定される。

また、接合補助部材２３０は、上述した突起部２３９の数、及び形状を任意に組み合わせて設計することができる。例えば、図５９Ａに示すような、３つの直角三角形状の突起部２３９を有する接合補助部材２３０を構成してもよい。図５９Ｂは、図５９Ａの接合補助部材２３０を用いた場合の異材溶接継手１ｂの図５４Ｂに対応する断面図である。また、突起部２３９における機能は、上述した接合補助部材２３０のいずれであっても実質的に変わらないため、任意の接合補助部材２３０を用いて以降の説明を行っている。

接合補助部材２３０の非挿入部２３２の外形形状は、図５５Ａ及び図５５Ｂに示すような円形に限定されず、下板１０に開けられた穴１１を塞いでいれば、任意の形状とすることができる。つまり、図５Ｂに示す楕円形や、図５Ｃ～図５Ｆに示す四角形以上の多角形でもよい。また、図５Ｄに示すように、多角形の角部を丸くしてもよい。
なお、これらの接合補助部材２３０では、後述する非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２は、最も短い対向面間距離で規定される。

このように、接合補助部材２３０の挿入部２３１が下板１０に圧入されることで、挿入部２３１は下板１０の穴１１と同軸上に位置している。

また、上板２０の穴２１には、アーク溶接によってフィラー材（溶接材料）が溶融した、鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０が充填されると共に、溶接金属４０と、溶融された上板２０及び接合補助部材２３０の一部とによって溶融部Ｗが形成される。したがって、溶融部Ｗは、上板２０の穴２１内にも配置されて、接合補助部材２３０と上板２０とを溶接しており、これによって、接合補助部材２３０が圧入された下板１０と上板２０とが接合される。

以下、異材溶接継手１ｂを構成する異材接合用溶接法について、図６０Ａ～図６０Ｅを参照して説明する。
まず、図６０Ａに示すように、下板１０及び上板２０に穴１１，２１をそれぞれ開ける穴開け作業を行う（ステップＳ１）。
次に、図６０Ｂ及び図６０Ｃに示すように、接合補助部材２３０の挿入部２３１を、下板１０の表面１０ａから、下板１０の穴１１に圧入する（ステップＳ２）。
さらに、図６０Ｄに示すように、接合補助部材２３０が取り付けられた下板１０を反転させ、上板２０の穴２１から接合補助部材２３０の挿入部２３１が臨むように、下板１０の上に上板２０を重ね合わせる、重ね合わせ作業を行う（ステップＳ３）。すなわち、この状態では、下板１０に圧入された接合補助部材２３０の挿入部２３１が非挿入部２３２よりも上板２０側に位置し、かつ、下板１０の穴１１と上板２０の穴２１とが同軸上に位置する。
そして、図６０Ｅ又は図６１に示すように、以下に詳述する（ａ）溶極式ガスシールドアーク溶接法、（ｂ）ノンガスアーク溶接法、（ｃ）ガスタングステンアーク溶接法、（ｄ）プラズマアーク溶接法、（ｅ）被覆アーク溶接法のいずれかのアーク溶接作業、又は、（ｆ）レーザ溶接作業を行うことで、下板１０と上板２０とを接合する（ステップＳ４）。
なお、図６０Ｅは、（ａ）溶極式ガスシールドアーク溶接法を用いてアーク溶接作業が行われた場合を示している。

ステップＳ２の圧入作業では、図６２に示すように、非挿入部２３２が下板１０の表面１０ａと当接するまで、接合補助部材２３０の挿入部２３１が、下板１０の表面１０ａ側から穴１１に圧入される。

一方、下板１０に対して、圧入後の接合補助部材２３０の下面（挿入部２３１の先端面）の位置は用途により選択することができる。例えば、接合時に上板２０の穴２１の直径が接合補助部材２３０の挿入部２３１の外径よりも小さい場合は、接合補助部材２３０が下板１０の表面から飛び出していると、下板１０及び上板２０を重ね合わせた際にギャップが生じてしまい、組立て精度が悪くなるので望ましくない。このため、図６３Ａ及び図６３Ｂに示すように、接合補助部材２３０の挿入部２３１の高さＰ_Ｈ１は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈ以下に設計されるのが好ましい。

しかしながら、設計状態で上板２０と下板１０間にギャップが発生することが判っている場合には、図６３Ｃに示すように、接合補助部材２３０はそのギャップ範囲内で裏面（上板２０と接合された状態での、下板１０の上面）から飛び出していても差し支えない。あるいは、上板２０の穴２１の直径が接合補助部材２３０の挿入部２３１の外径よりも大きい場合には、図６３Ｄに示すように、接合補助部材２３０の飛び出した部分が重ね合わせの際に目安となって重ね合わせ作業が容易になり、さらに、溶接作業時に仮固定性が増すので、むしろ好ましい。また、接合補助部材２３０が上記裏面から飛び出している場合においては、図６３Ｅに示すように、接合補助部材２３０の飛び出した部分にも突起部２３９を設けることで、下板１０と接合補助部材２３０との一時拘束性をより高めることができるため、さらに好ましい。

また、本実施形態においても、溶接金属４０の溶込みについては、図６４Ａに示すように、接合補助部材２３０を適度に溶融していることが必要である。なお、図６４Ｂに示すように、接合補助部材２３０の板厚を超えて溶接金属４０が形成される、いわゆる裏波が出る状態にまで溶けても問題はない。
ただし、接合補助部材２３０が溶けずに、溶接金属４０が乗っかっているだけであると、金属結合が不完全であるので、継手として高い強度は得られない。また、下板１０の表面１０ａに接して他の部材が組み合わされる場合には、裏波である溶接金属４０の張出しが邪魔になるので、無論このような過剰な溶け込み状態は避ける必要がある。さらに、溶接金属４０が深く溶け込みすぎて、溶接金属４０が溶け落ちてしまわないように溶接する必要がある。
以上の作業によって、鋼以外の材料からなる下板１０と鋼製の上板２０は高い強度で接合される。

以下、上記溶接法において使用される鋼製の接合補助部材２３０の役割については、第１実施形態で説明した接合補助部材と概ね同様である。

下板１０に設けられた穴１１よりも幅広である接合補助部材２３０の非挿入部２３２の最大の役割は、上下剥離応力に対する抵抗である。図６５Ａに示すように、適切なサイズの接合補助部材２３０を適用することにより、下板１０と接合補助部材２３０の界面が剥離して抜けてしまう現象を防止することが可能となる。一般的には、溶接金属４０は、十分に塑性変形した後、破断する。なお、溶接金属４０は、せん断方向の引張応力に対しても、強固な結合力を持っているため、脆性的破断をすることなく、はじめに母材が曲げ変形を呈し（図６５Ｃ参照）、上下剥離引張（図６５Ｂ参照）と似たような応力作用状態になる。すなわち十分変形した後、高い強度で延性破壊する。

また、接合補助部材２３０の非挿入部２３２は、面積が大きく、かつ高さＰ_Ｈ２が大きいほど板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して強度を増すため、望ましい。だが、面積や高さが必要以上に大きいと、重量増要因や、上板２０の表面からの出っ張り過剰により、美的外観劣化や近接する他の部材との干渉が生じるので、必要設計に応じて適切なサイズとする。

以上述べたとおり、接合補助部材２３０には、（１）溶接時に下板１０の素材であるアルミ合金やマグネシウム合金の溶融によるＩＭＣ生成を防止し、（２）溶接後に下板１０と上板２０を強固に結合させる役割を有する。

しかし、実用上一つの課題がある。下板１０に設けた穴１１の直径Ｂ_Ｄ２に対して、接合補助部材２３０の挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０が小さいほど挿入は容易であり、したがって、挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０は小さい方が挿入性の観点からは望ましいが、下板１０に設けた穴１１と接合補助部材２３０の挿入部２３１との間にできる隙間は、接合しようとする上板２０と下板１０に相互にずれを生じさせる原因となる。すなわち、この接合状態では、下板１０を水平方向に拘束する力は生じないため、下板１０が水平方向のせん断応力を受けると比較的容易に接合補助部材２３０と下板１０の穴１１との間の隙間分滑るようにずれを生じる。

下板１０が隙間分ずれた後は、容易には移動しないが、わずかでもずれが生じやすい状態となるのは、設計精度の劣化要因となるので、許容されない。したがって、接合状態において、接合補助部材２３０と下板１０の穴１１との間には隙間が無い状態にする必要がある。この状態を実現するには、接合補助部材２３０の挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０を下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きく設計し、圧力をかけて挿入することで為しえる。しかしながら、上述した通り、単純に大径化すると、狙い位置を定めにくく挿入性が著しく悪くなるだけでなく、たとえ、同軸に狙い位置が定まったとしても非常に高い圧力が必要である。

また、溶接工程前に接合補助部材２３０を下板１０にセットする際、単に圧入するだけでは、下板１０を上下反転した際に容易に抜けて脱落してしまう場合がある。このような事態を防ぐために、溶接するまで接合補助部材２３０を下板１０に一時的に仮固定しておく必要がある。その策として、下板１０の素材である金属の弾塑性変形を利用した”かしめ”の機能を接合補助部材２３０に付与する。

このため、本実施形態の様に、挿入部２３１の外周面に圧入用突起部２３９を設けることで、上下反転時の脱落防止及び挿入部２３１と下板１０の穴１１との間の隙間を無くすことと、挿入性の確保とを両立することができる。すなわち、挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０を下板１０の穴の直径Ｂ_Ｄ２より小さくし、一方、突起部２３９によって下板１０の穴１１の壁面に食い込ませて、部分的に隙間を無くす。突起部２３９は円周方向に厚みが薄いので下板１０の穴１１に対して線接触に近い状態になり、さほどの押し込み圧力の上昇をもたらさない。このような接合補助部材２３０は、少なくとも２つの突起部２３９の最外径部と接する最大円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの突起部２３９の最外径部と挿入部２３１の外周面と接する円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１が下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きくなる。
なお、例えば、穴１１を多角形状としたとき、挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０を下板１０の穴１１の内接円の直径Ｂ_Ｄ１より小さくすると、より一層挿入性を向上させることができる。

このような挿入部２３１に突起部２３９を有する接合補助部材２３０を下板１０に圧入させることで、いくつかの副次的効果も得られる。一つ目は、接合対象である下板１０と上板２０が相互に回転しにくくなることである。接合補助部材２３０の挿入部２３１の断面形状が真円形では、接合補助部材２３０が挿入部２３１の圧入で接合される場合、例えば下板１０に強い水平方向の回転力Ｆ_Ｒが加わると、接合補助部材２３０を中心に回るように下板１０が回転してしまう可能性がある。しかしながら、図７０Ａ及び図７０Ｂに示すように、接合補助部材２３０には突起部２３９が設けられていて、突起部２３９が下板１０の穴１１の周囲に食い込むことで、容易に回転を防止することができる。

二つ目は、接合工程の前、例えば、接合とは別の工場で接合補助部材２３０を下板１０であるアルミニウムやマグネシウム合金にまとめて圧入しておく。この場合、接合補助部材２３０は下板１０から容易には外れないことから、接合工場に搬送してから接合工程を行えばよく、製造工程の自由度拡大があげられる。

接合補助部材２３０の圧入方法については手段を問わないが、人の手で押し込んだり、ハンマー等で叩いたり、油圧、水圧、空気圧、ガス圧、電気駆動などの動力を用いるプレス機を用いたり、工業用ロボットアームの力を使ったりといった実用的手段があげられる。また、接合補助部材２３０は穴１１に回し入れることによって圧入も可能で、そのような手段を用いる場合は、図７１に示すように、挿入部２３１の上面にネジ回し用ドライバーがフィットするような切り欠き２３８を設けると接合補助部材２３０を下板１０に回し入れやすくすることができる。
なお、押し込み圧力が強いと挿入部２３１だけでなく、非挿入部２３２の一部まで下板１０の母材に押し込まれることがあるが、問題は無い。むしろ、非挿入部２３２の外径が非円形（図５Ｂ～図５Ｆ参照）であれば、非挿入部２３２の一部が下板１０の母材に押し込まれることで、下板１０が上板２０に対して水平方向の回転力が作用したとき比較的弱い力でかしめ効果が外れて回転してしまう現象を防止する効果があるので、望ましい。

以上の理由から、接合補助部材２３０は、中実、かつ鋼製で、挿入部２３１と非挿入部２３２とを持った段付きの外形形状を有し、挿入部２３１の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部２３９が設けられ、非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２が下板１０の穴１１よりそれぞれ大きく、かつ、少なくとも２つの突起部２３９の最外径部と接する最大円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの突起部２３９の最外径部と挿入部２３１の外周面と接する円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１が下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きいものが使用される。これにより、一般的に溶接することが不可能とされるアルミニウム合金又はマグネシウム合金と鋼板との接合が可能となる。

なお、鋼製の接合補助部材２３０の材質は、純鉄及び鉄合金であれば、特に制限されるものでなく、例えば、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼などがあげられる。
また、下板１０の材質についても、アルミニウム合金又はマグネシウム合金に限定されず、鋼以外の材料からなるものであれば種々の材料からなる部材を適用することができる。鋼以外の材料としては、例えば、ＣＦＲＰ（ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ；炭素繊維強化プラスチック）、非鉄金属、樹脂、樹脂と金属とのコンポジット材料、及び１７００ＭＰａ以上の超高張力鋼等を挙げることができる。
更に、接合補助部材２３０には、自身の錆防止や、アルミニウム板との間に生じる電食を防ぐために、電気的卑の元素や加工物、絶縁性物質、不動態といった皮膜を形成する表面処理を施すこともできる。例えば、亜鉛めっき、クロムめっき、ニッケルめっき、アルミめっき、錫（すず）めっき、樹脂塗装、セラミックコーティングなどがあげられる。

また、接合補助部材２３０の各種寸法は、図６６に示すように、下板１０や上板２０との関係で次のように設定される。

・挿入部の高さＰ_Ｈ１
挿入部２３１の高さＰ_Ｈ１は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈの１０％以上、下板１０及び上板２０の板厚の合計Ｂ_Ｈ＋Ｆ_Ｈ未満に設定される。接合補助部材２３０の挿入部２３１には、上述した下板１０への圧入によって、かしめによる一時的な拘束効果がある。挿入部２３１の高さＰ_Ｈ１が大きいほどかしめ効果は大きくなって外れにくくなる。挿入部２３１の高さＰ_Ｈ１が板厚の１０％未満ではかしめ効果がほとんど得られず不安定なため、１０％以上とすることが望ましい。
一方、挿入部２３１の高さＰ_Ｈ１の上限は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈと等しい、すなわち１００％とは限らず、先述の通り、上板側に積極的に飛び出している方が望ましい場合もある。しかしながら、挿入部２３１の高さＰ_Ｈ１が上板２０の穴２１を全て充填する高さになっては、溶接金属が充填される空間が形成されず、上板２０と接合補助部材２３０を溶接することが困難となるため、接合補助部材２３０の裏面位置は上板２０の表面より内側になるのが望ましい。すなわち、挿入部２３１の高さＰ_Ｈ１が下板１０及び上板２０の板厚の合計Ｂ_Ｈ＋Ｆ_Ｈより小さいことを意味する。

・少なくとも２つの突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの突起部の最外径部と挿入部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１
挿入部２３１に設けられる複数の突起部２３９の最外径部と接する最大円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上１２５％以下に設計される。接合補助部材２３０の挿入部２３１に設けられた突起部２３９には、下板１０への圧入によるかしめ拘束をさせる働きがある。その効果を発揮させるには、該最大円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１は、下板１０の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きくなければならない。該最大円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１が、直径Ｂ_Ｄ２に対し、最低５％以上大きくなければ、下板穴近傍に適切な圧力をかけることができない。ゆえに、該最大円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１は、直径Ｂ_Ｄ２の最低１０５％以上である。
一方、複数の突起部２３９の最外径部と接する最大円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１が大きくなるほど、かしめ力は強くなるが、圧入に必要な力が大きくなって、簡便性が損なわれ、さらには下板穴周辺の圧力に耐えられず、亀裂発生してしまうことにもなりかねない。これらの理由から該最大円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１の上限は決まり、具体的には１２５％とする。
なお、挿入部２３１の外周面に突起部２３９が１つ設けられる場合には、１つの突起部２３９の最外径部と挿入部２３１の外周面と接する円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１が、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上１２５％以下に設計される。

・挿入部の外径Ｐ_Ｄ０
挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２に対し８０％以上１０４％以下に設計される。接合補助部材２３０の挿入部２３１による下板１０へのかしめ拘束作用は、突起部２３９によって達成される。挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０は、下板１０の直径Ｂ_Ｄ２より小さければ、挿入への抵抗因子にならず、望ましい。しかしながら、挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０が過度に小さければ、接合後の異材溶接継手１ｂに対して外部応力が作用した際に、比較的小さい力で板面方向に接合補助部材２３０の挿入部２３１と、下板１０の穴１１間の隙間分ずれを生じてしまうので、隙間は小さいほど望ましい。これらの相反する性質から、挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２に対し１００％未満かつ１００％に近いほど望ましいことになる。しかしながら、工業的な見地から、ある程度のばらつきを許容する必要があり、挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０の下限は、８０％までならば継手性能として実用的に問題がない。
一方、挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０の上限については、下板１０の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きな１０４％までが許容される。下板１０の直径Ｂ_Ｄ２よりも挿入部２３１の外径Ｐ_Ｄ０が大きければ、突起部２３９だけでなく、挿入部２３１も圧入への抵抗因子となるが、例えば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金は弾塑性変形抵抗が小さいので、１０４％までならば実用上挿入作業に問題をきたさない。

・非挿入部の幅Ｐ_Ｄ２
非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上に設計される。接合補助部材２３０は、板厚方向への外部応力、言い換えれば引き剥がす応力が働いた際の抵抗力を発揮する主体的役割を有する。接合補助部材２３０の構成では、挿入部２３１も下板１０に対するかしめ効果によりある程度、剥離応力に対する抵抗力を持つが、非挿入部２３２のほうが相対的にその役割は大きい。非挿入部２３２は大きく、かつ高さが大きいほど板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して強度を増すため、望ましい。
非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２が直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％未満では、非挿入部２３２が板厚方向への外部応力に対して弾塑性変形した場合に、下板１０に空けられた穴１１以下の見かけ直径に容易になりやすく、さすれば抜けてしまいやすくなる。つまり、高い抵抗力を示さない。したがって、非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２は直径Ｂ_Ｄ２に対して１０５％を下限とする。より好ましくは、非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２は直径Ｂ_Ｄ２に対して１２０％を下限とするとよい。一方、接合部強度の観点では上限を設ける必要は無い。

・非挿入部の高さＰ_Ｈ２
非挿入部２３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈの５０％以上１５０％以下に設計される。上述したように、接合補助部材２３０の非挿入部２３２は幅Ｐ_Ｄ２が大きく、かつ高さＰ_Ｈ２が大きいほど板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して強度を増すため、望ましい。その非挿入部２３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈに応じて大きくすることで高い抵抗力を発揮する。非挿入部２３２の高さＰ_Ｈ２が下板１０の板厚Ｂ_Ｈの５０％未満では、接合補助部材２３０の非挿入部２３２が板厚方向への外部応力に対して容易に弾塑性変形を生じ、下板１０に空けられた穴１１以下の見かけ幅になって、抜けてしまいやすくなる。つまり、高い抵抗力を示さない。したがって、非挿入部２３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈの５０％を下限とするのが望ましい。
一方、非挿入部２３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈの１５０％を超えて非挿入部２３２の高さを大きくすると、継手強度的には問題ないが、過剰に張り出した形状となって外観が悪いだけでなく、重量も無意味に重くなる。したがって、１５０％以下にすることが望ましい。

また、図６７Ａに示すように、上板２０の表面からの溶接金属４０の未充填高さＰ_Ｈ３は、上板２０の厚さＦ_Ｈの３０％以下に設定される。溶接金属４０は上板２０の穴２１内を充填し、その表面位置が上板２０の表面と同じ高さになるのが望ましい。これにより、図６８に示すように、板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して、接合補助部材２３０の変形が抑えられ、高い強度が得られる。一方、図６９Ａに示すように、未充填高さＰ_Ｈ３が過度に大きいと、接合補助部材２３０と溶接金属４０の結合面積が小さくなるので、接合強度が低くなる。上板２０の厚さＦ_Ｈの７０％未満しか充填されていないと、継手接合強度の低下が顕著であり、図６９Ｂに示すように、接合補助部材２３０が変形して、下板１０が抜けやすくなる。このため、未充填高さを上板２０の厚さＦ_Ｈの３０％を下限とする。
一方、理想的には、上述の通り、溶接金属４０は、下板１０の表面と同じ高さに充填されるのがよい。ただし、接合後の異材溶接継手１ｂがさらに大きな構造体に組み上げられる際、接合部の上部空間に余裕がある場合には、図６７Ｂに示すように、上板２０の穴２１全面を溶接金属４０で充填し、さらに余盛りが形成されても良い。

なお、下板１０及び上板２０の板厚については、限定される必要は必ずしもないが、施工能率と、重ね溶接としての形状を考慮すると、上板２０の板厚は、５．０ｍｍ以下であることが望ましく、４．０ｍｍ以下であることがより望ましい。一方、アーク溶接の入熱を考慮すると、板厚が過度に薄いと溶接時に溶け落ちてしまい、溶接が困難であることから、下板１０、上板２０共に０．５ｍｍ以上とすることが望ましい。

例えば、図７２Ａ及び図７２Ｂに示す第１変形例のように、下板１０及び上板２０の接合面で、溶接部周囲に接着剤６０を全周に亘って環状に塗布してもよい。なお、接着剤６０を下板１０及び上板２０の接合面で、溶接部周囲に全周に亘って塗布する方法としては、図７３Ａ及び図７３Ｂに示す第２変形例のように、溶接箇所を除いた接合面の全面に塗布する場合も含まれる、これにより、下板１０、上板２０及び溶接金属４０の電食速度を下げることができる。

また、図７４Ａ及び図７４Ｂに示す第３変形例のように、接合補助部材２３０の非挿入部２３２と、該非挿入部２３２と対向する下板１０の穴１１の周囲との間の少なくとも一方の対向面に、接着剤６０を塗布してもよい。さらに、図７５Ａ及び図７５Ｂに示す第４変形例のように、接合補助部材２３０の非挿入部２３２と下板１０の表面との境界部に接着剤６０を塗布してもよい。

これら第３及び第４変形例はいずれも、接合補助部材２３０の非挿入部２３２と下板１０の表面との境界部からの水の浸入を防ぐことができ、電食を抑制することができる。
なお、図７４Ａ及び図７４Ｂに示す第３変形例では、塗布は挿入工程の際にしか実施できないが、図７５Ａ及び図７５Ｂに示す第４変形例では、塗布は挿入工程の際、又は、充填溶接工程後でも可能である。

なお、接合補助部材２３０の下板１０との接触面は、図７６Ａに示すように、必ずしも平坦な面である必要はない。すなわち、接合補助部材２３０の下板１０との接触面は、図７６Ｂ及び図７６Ｃに示すように、必要に応じてスリット２３４ａ、２３４ｂを設けて良い。特に、下板１０との接触面側に円周状のスリット２３４ａや、放射状のスリット２３４ｂ、あるいは不図示の碁盤目状のスリットを設けると、接着剤６０の塗布がスリット２３４ａ、２３４ｂの隙間に入り込んで逃げなくなるため、安定した接着が行なわれ、シーリングの効果も確実となる。このような平坦ではない面の場合の接合補助部材２３０の非挿入部２３２の厚さＰ_Ｈ２の定義は、高さの最も大きな部分とする。

また、図７７に示すように、接合補助部材２３０の辺に当たる箇所には、使用時の安全性や鍛造時の制限などの点から、丸みＲを持たせることには何ら問題がない。

さらに、図２７Ａに示す変形例のように、上板２０に膨出部２２を設けてもよい。この場合、挿入部２３１の高さＰ_Ｈ１が下板１０の板厚Ｂ_Ｈ未満に設計されている（図６６参照）。
下板１０の板厚が比較的薄い場合には、上述したように、上板２０は穴開けするだけで良好な溶接が可能となる。しかし、下板１０の板厚が大きいと、溶接工程で、下板１０の穴１１を充填するのに時間がかかり、能率が悪くなる。また、熱量が過大となって、充填完了するより先に接合補助部材２３０が溶け落ちしてしまいやすくなる。このため、上板２０について絞り加工で膨出部２２を設ければ、図７８に示すように、穴１１の体積が小さくなるので溶け落ち欠陥を防ぎながら、充填することができる。

また、上板２０の表面から溶接金属４０の余盛りが突出することを防ぎ、外観が向上する、あるいは他の部材との干渉が避けられる効果も得られる。さらにまた、上板２０の溶接箇所に膨出部２２を設けることで、下板１０に設けられた穴１１と容易に位置合わせをすることができ、下板１０と上板２０との重ね合わせが容易になる。この効果は、板厚によらずに得られるので、上板２０に絞り加工を施すことは、板厚に関係なく効果的である。

なお、膨出部２２の絞り加工は、図２８Ａに示すように、上板２０の膨出部２２が形成される部分の周辺部をダイ５０で拘束する。そして、図２８Ｂに示すように、膨出部２２が形成される部分に圧力をかけてポンチ５１を押し込むことで、膨出部２２が成形される。また、下板１０の穴開け工程は、深絞り工程の前でも後でもかまわない。

以上説明したように、本実施形態の異材接合用溶接法によれば、下板１０及び上板２０に穴１１、２１をそれぞれ開ける工程と、挿入部２３１と非挿入部２３２とを持った段付きの外形形状を有し、挿入部２３１の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部２３９が設けられ、非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２が下板１０の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの突起部２３９の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの突起部２３９の最外径部と挿入部２３１の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が下板１０の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、中実、かつ鋼製の接合補助部材２３０を、下板１０の穴上に載置して、挿入部２３１を下板１０の穴に圧入する工程と、上板２０の穴から接合補助部材２３０の挿入部２３１が臨むように、下板１０と上板２０を重ね合わせる工程と、以下の（ａ）～（ｆ）のいずれかの手法によって、上板２０の穴内を溶接金属４０で充填すると共に、上板２０及び接合補助部材２３０を溶接する工程と、を備える。
（ａ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０が得られる溶接ワイヤを溶極として用いるガスシールドアーク溶接法。
（ｂ）前記溶接ワイヤを溶極として用いるノンガスアーク溶接法。
（ｃ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法。
（ｄ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるプラズマアーク溶接法。
（ｅ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属４０が得られる被覆アーク溶接棒を溶極として用いる被覆アーク溶接法。
（ｆ）前記溶接ワイヤをフィラーワイヤとして用いるレーザ溶接法。
これにより、例えば、Ａｌ合金又はＭｇ合金のように、鋼以外の材料からなる第１の板（下板１０）と鋼製の第２の板（上板２０）とを、安価な溶接設備を用いて、強固かつ信頼性の高い品質で接合でき、かつ開断面構造にも閉断面構造にも制限無く適用でき、さらに、鋼製の上板２０が表側の場合に適用できる。

また、接合補助部材２３０の挿入部２３１の高さＰ_Ｈ１が下板１０の板厚Ｂ_Ｈ未満であり、上板２０には、絞り加工により膨出部２２が形成されており、重ね合わせ工程において、上板２０の膨出部２２が、下板１０の穴１１内に配置される。これにより、下板１０の板厚が大きな場合でも溶接効率を向上し、溶け落ち欠陥を防止して溶接することができ、また、下板１０と上板２０を容易に位置決めすることができる。

また、挿入工程において、接合補助部材２３０の非挿入部２３２と、該非挿入部２３２と対向する下板１０との間の少なくとも一方の対向面に、接着剤６０を塗布する。この場合も、接着剤６０は、継手強度向上の他、シーリング材として作用し、下板１０、上板２０及び溶接金属４０の電食速度を下げることができる。

さらに、挿入工程において、又は、充填溶接工程後に、接合補助部材２３０の非挿入部２３２と、下板１０の表面との境界部に接着剤６０を塗布する。この場合も、接着剤６０は、継手強度向上の他、シーリング材として作用し、下板１０、上板２０及び溶接金属４０の電食速度を下げることができる。

また、接合補助部材２３０の挿入部２３１の高さＰ_Ｈ１が下板１０の板厚Ｂ_Ｈの１０％以上、下板１０及び上板２０の板厚の合計Ｂ_Ｈ＋Ｆ_Ｈ未満であるので、挿入部２３１は、かしめによる一時的な拘束効果を与えると共に、溶接金属４０が充填される空間を確保している。

また、少なくとも２つの突起部２３９の最外径部と接する最大円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの突起部２３９の最外径部と挿入部２３１の外周面と接する円Ｃの直径Ｐ_Ｄ１は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上１２５％以下であるので、適当なかしめ力で、接合補助部材２３０を下板１０の穴１１にかしめ拘束することができる。

また、接合補助部材２３０の挿入部２３１の最大外径Ｐ_Ｄ０は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２に対し８０％以上１０４％以下であるので、継手に外部応力が作用した際の下板１０のずれを抑え、かつ、挿入性を確保することができる。

また、接合補助部材２３０の非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２は、下板１０の穴１１の直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上であるので、接合補助部材２３０が板厚方向の外部応力への抵抗力として機能することができる。

また、接合補助部材２３０の非挿入部２３２の高さＰ_Ｈ２は、下板１０の板厚Ｂ_Ｈの５０％以上１５０％以下であるので、接合補助部材２３０は、接合補助部材２３０の板厚方向の外部応力への抵抗力として機能することができ、また、重量増加を抑えることができる。

また、充填溶接工程において、上板２０の表面からの溶接金属４０の未充填高さＰ_Ｈ３が、上板２０の板厚Ｆ_Ｈの３０％以下である、又は、上板２０の穴２１内を完全に充填しつつ、上板の表面に対して余盛りを形成するので、異材溶接継手１ｂの接合強度を確保することができる。

また、本実施形態の接合補助部材２３０は、中実、かつ鋼製で、挿入部２３１と非挿入部２３２とを持った段付きの外形形状を有し、挿入部２３１の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部２３９が設けられ、非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２が下板１０の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの突起部２３９の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの突起部２３９の最外径部と挿入部２３１の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が下板１０の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい。これにより、接合補助部材２３０は、上述した異材接合用溶接法に好適に用いられる。

また、本実施形態の異材溶接継手１ｂは、鋼以外の材料からなる下板１０と、下板１０に接合される、鋼製の上板２０と、を備え、下板１０及び上板２０は、穴１１、２１をそれぞれ有し、挿入部２３１と非挿入部２３２とを持った段付きの外形形状を有し、挿入部２３１の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部２３９が設けられ、非挿入部２３２の幅Ｐ_Ｄ２が下板１０の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの突起部２３９の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの突起部２３９の最外径部と挿入部２３１の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が下板１０の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、中実、かつ鋼製の接合補助部材２３０をさらに備え、接合補助部材２３０の挿入部２３１は、下板１０の穴内に固定されており、下板１０及び上板２０は、下板１０の穴及び上板２０の穴が互いに同軸上に位置するように重ね合されており、上板２０の穴は、鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属で充填されると共に、溶接金属４０と、溶融された上板２０及び接合補助部材２３０の一部とによって溶融部Ｗが形成される。
これにより、鋼以外の材料からなる第１の板（下板１０）と鋼製の第２の板（上板２０）とを備えた異材溶接継手１ｂは、安価な溶接設備を用いて、強固かつ信頼性の高い品質で接合され、かつ開断面構造にも閉断面構造にも制限無く適用でき、さらに、鋼製の上板２０が表側の場合に適用できる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）鋼以外の材料からなる第１の板と、鋼製の第２の板と、を接合する異材接合用溶接法であって、
前記第１の板及び前記第２の板に穴をそれぞれ開ける工程と、
軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の最大外径Ｐ_Ｄ１と、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２と、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、前記軸部がフランジ部側でくびれ部を有する、中実、かつ鋼製の接合補助部材、又は、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部が設けられ、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの前記突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、若しくは、１つの前記突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、中実、かつ鋼製の接合補助部材における、少なくとも前記軸部を前記第１の板の穴に圧入する工程と、
前記第２の板の穴から前記接合補助部材の軸部が臨むように、前記第１の板と前記第２の板を重ね合わせる工程と、
以下の（ａ）～（ｆ）のいずれかの手法によって、前記第２の板の穴内を溶接金属で充填すると共に、前記第２の板及び前記接合補助部材を溶接する工程と、
を備える異材接合用溶接法。
（ａ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の前記溶接金属が得られる溶接ワイヤを溶極として用いるガスシールドアーク溶接法。
（ｂ）前記溶接ワイヤを溶極として用いるノンガスアーク溶接法。
（ｃ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法。
（ｄ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるプラズマアーク溶接法。
（ｅ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の前記溶接金属が得られる被覆アーク溶接棒を溶極として用いる被覆アーク溶接法。
（ｆ）前記溶接ワイヤをフィラーワイヤとして用いるレーザ溶接法。

（２）前記圧入工程において、前記接合補助部材は、前記フランジ部の露出面が前記第１の板の表面と略面一又は内側に位置するように、前記第１の板の穴に圧入される、（１に記載の異材接合用溶接法。
（３）前記充填溶接工程において、（ａ）～（ｅ）のいずれかの前記手法において、熱源としてアークにレーザを加えて溶接する、（２）に記載の異材接合用溶接法。
（４）前記接合補助部材の厚さＰ_Ｈが前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈ１以下であり、
前記第２の板には、絞り加工により膨出部が形成されており、
前記重ね合わせ工程において、前記第２の板の膨出部が、前記第１の板の穴内に配置される、（２）又は（３）に記載の異材接合用溶接法。
（５）前記重ね合わせ工程の前に、前記第１の板と前記第２の板の少なくとも一方の重ね合せ面には、前記第１及び第２の板の前記穴の周囲に、全周に亘って接着剤を塗布する工程を、さらに備える、（２）～（４）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（６）前記接合補助部材の厚さＰ_Ｈが前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈ１以下であり、
前記圧入工程後に、前記第１の板は、プレス成形される、（２）～（５）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（７）前記接合補助部材のフランジ部の厚さＰ_Ｈ２は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈ１の２０％以上８０％以下である、（２）～（６）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（８）前記接合補助部材のフランジ部の幅Ｐ_Ｄ２は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１に対し１１０％以上２００％以下である、（２）～（７）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（９）前記充填溶接工程において、前記溶接金属は、前記第２の板の表面からの前記溶接金属の未充填高さＰ_Ｈ３が、前記第２の板の板厚Ｂ_Ｈ２の３０％以下である、又は、前記第２の板の穴内を完全に充填しつつ、前記第２の板の表面に対して余盛りを形成する、（２）～（８）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。

（１０）前記圧入工程において、前記接合補助部材を前記第１の板の穴上に載置して、前記軸部を前記第１の板の穴に圧入し、
前記軸部が挿入部を構成し、前記フランジ部が非挿入部を構成する、（１）に記載の異材接合用溶接法。
（１１）前記充填溶接工程において、（ａ）～（ｅ）のいずれかの前記手法において、熱源としてアークにレーザを加えて溶接する、（１０）に記載の異材接合用溶接法。
（１２）前記接合補助部材の挿入部の高さＰ_Ｈ１が前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈ未満であり、
前記第２の板には、絞り加工により膨出部が形成されており、
前記重ね合わせ工程において、前記第２の板の膨出部が、前記第１の板の穴内に配置される、（１０）又は（１１）に記載の異材接合用溶接法。
（１３）前記重ね合わせ工程の前に、前記第１の板と前記第２の板の少なくとも一方の重ね合せ面には、前記第１及び第２の板の前記穴の周囲に、全周に亘って接着剤を塗布する工程を、さらに備える、（１０）～（１２）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（１４）前記挿入工程において、前記接合補助部材の非挿入部と、該非挿入部と対向する前記第１の板との間の少なくとも一方の対向面に、接着剤を塗布する、（１０）～（１３）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（１５）前記挿入工程において、又は、前記充填溶接工程後に、前記接合補助部材の非挿入部と、前記第１の板の表面との境界部に接着剤を塗布する、（１０）～（１４）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（１６）前記接合補助部材の挿入部の高さＰ_Ｈ１は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈの１０％以上、前記第１の板及び第２の板の板厚の合計Ｂ_Ｈ＋Ｆ_Ｈ未満である、（１０）～（１５）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（１７）前記接合補助部材の挿入部の最大直径Ｐ_Ｄ１は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し１０２％以上１２５％以下である、（１０）～（１６）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（１８）前記接合補助部材の非挿入部の幅Ｐ_Ｄ２は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上である、（１０）～（１７）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（１９）前記接合補助部材の非挿入部の高さＰ_Ｈ２は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈの５０％以上１５０％以下である、（１０）～（１８）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（２０）前記充填溶接工程において、前記溶接金属は、前記第２の板の表面からの前記溶接金属の未充填高さＰ_Ｈ３が、前記第２の板の板厚Ｆ_Ｈの３０％以下である、又は、前記第２の板の穴内を完全に充填しつつ、前記第２の板の表面に対して余盛りを形成する、（１０）～（１９）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（２１）前記少なくとも２つの突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、前記１つの突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上１２５％以下である、（１０）～（１５）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法。
（２２）前記接合補助部材の軸部の外径Ｐ_Ｄ０は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し８０％以上１０４％以下である、（１０）～（１５）のいずれか１つ、又は（２１）に記載の異材接合用溶接法。

（２３）（１）～（２０）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法に用いられ、
中実、かつ鋼製で、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の最大外径Ｐ_Ｄ１と、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２と、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、前記軸部がフランジ部側でくびれ部を有する、接合補助部材。
（２４）（１）～（２２）のいずれか１つに記載の異材接合用溶接法に用いられ、
中実、かつ鋼製で、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部が設けられ、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの前記突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの前記突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、接合補助部材。

（２５）鋼以外の材料からなる第１の板と、該第１の板に接合される、鋼製の第２の板と、を備える異材溶接継手であって、
前記第１の板及び前記第２の板は、互いに同軸上に位置する穴をそれぞれ有し、
軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の最大外径Ｐ_Ｄ１と、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２と、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、前記軸部がフランジ部側でくびれ部を有する鋼製の接合補助部材、又は、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部が設けられ、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの前記突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの前記突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、中実、かつ鋼製の接合補助部材をさらに備え、
前記接合補助部材の少なくとも前記軸部は、前記第１の板の穴内に固定されており、
前記第１の板及び前記第２の板は、前記第２の板の穴から前記接合補助部材の軸部が臨むように重ね合されており、
前記第２の板の穴は、鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属で充填されると共に、前記溶接金属と、溶融された前記第２の板及び前記接合補助部材の一部とによって溶融部が形成される、異材溶接継手。

（２６）前記接合補助部材は、前記フランジ部の露出面が前記第１の板の表面と略面一又は内側に位置するように、前記第１の板の穴内に固定されている、（２５）に記載の異材溶接継手。
（２７）前記第１の板の穴内には、前記第２の板に形成された膨出部が配置される、（２６）に記載の異材溶接継手。
（２８）前記第１の板と前記第２の板の少なくとも一方の前記重ね合せ面には、前記第１及び第２の板の前記穴の周囲に、全周に亘って設けられた接着剤を備える、（２６）又は（２７）に記載の異材溶接継手。
（２９）前記接合補助部材のフランジ部の厚さＰ_Ｈ２は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈ１の２０％以上８０％以下である、（２６）～（２８）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（３０）前記接合補助部材のフランジ部の幅Ｐ_Ｄ２は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１に対し１１０％以上２００％以下である、（２６）～（２９）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（３１）前記第２の板の表面からの前記溶接金属の未充填高さＰ_Ｈ３が、前記第２の板の板厚Ｂ_Ｈ２の３０％以下である、（２６）～（３０）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（３２）前記溶接金属が、前記第２の板の穴内を完全に充填しつつ、前記第２の板の表面に対して余盛りを形成する、（２６）～（３０）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（３３）前記接合補助部材は、前記第１の板の穴に圧入して固定されている、（２６）～（３２）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。

（３４）前記接合補助部材の挿入部は、前記第１の板の穴内に固定されており、
前記軸部が挿入部を構成し、前記フランジ部が非挿入部を構成する、（２５）に記載の異材溶接継手。
（３５）前記第１の板の穴内には、前記第２の板に形成された膨出部が配置される、（３４）に記載の異材溶接継手。
（３６）前記第１の板と前記第２の板の少なくとも一方の前記重ね合せ面には、前記第１及び第２の板の前記穴の周囲に、全周に亘って設けられた接着剤を備える、（３４）又は（３５）に記載の異材溶接継手。
（３７）前記接合補助部材の非挿入部と、該非挿入部と対向する前記第１の板との間の対向面に、接着剤を備える、（３４）～（３６）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（３８）前記接合補助部材の非挿入部と、前記第１の板の表面との境界部に接着剤を備える、（３４）～（３７）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（３９）前記接合補助部材の挿入部の高さＰ_Ｈ１は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈの１０％以上、前記第１の板の板厚及び第２の板の板厚の合計Ｂ_Ｈ＋Ｆ_Ｈ未満である、（３４）～（３８）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（４０）前記接合補助部材の挿入部の最大直径Ｐ_Ｄ１は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し１０２％以上１２５％以下である、（３４）～（３９）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（４１）前記接合補助部材の非挿入部の幅Ｐ_Ｄ２は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上である、（３４）～（４０）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（４２）前記接合補助部材の非挿入部の高さＰ_Ｈ２は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈの５０％以上１５０％以下である、（３４）～（４１）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（４３）前記第２の板の表面からの前記溶接金属の未充填高さＰ_Ｈ３が、前記第２の板の板厚Ｆ_Ｈの３０％以下である、（３４）～（４２）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（４４）前記溶接金属が、前記第２の板の穴内を完全に充填しつつ、前記第２の板の表面に対して余盛りを形成する、（３４）～（４２）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（４５）前記接合補助部材は、前記第１の板の穴に圧入して固定されている、（３４）～（４４）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（４６）前記少なくとも２つの突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、前記１つの突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上１２５％以下である、（３４）～（３９）のいずれか１つに記載の異材溶接継手。
（４７）前記接合補助部材の軸部の外径Ｐ_Ｄ０は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し８０％以上１０４％以下である、（３４）～（３９）のいずれか１つ、又は（４６）に記載の異材溶接継手。

１、１ａ、１ｂ、１００ａ異材溶接継手
１０下板（第１の板）
１０ａ表面
１１穴
２０上板（第２の板）
２１穴
２２膨出部
３０、１３０、２３０接合補助部材
３１軸部
３２フランジ部
３５、１３５テーパ部
３５ａ、１３５ａ溝
３６、１３６小径円筒部
３７、１３７縮径テーパ部
３８、１３８大径円筒部
３９、１３９くびれ部
４０、４０ａ溶接金属
５０ダイ
５１ポンチ
６０接着剤
７０、７０ａ金型
１３１、２３１挿入部
１３２、２３２非挿入部
１３４ａ、１３４ｂ、２３４ａ、２３４ｂスリット
２３８切り欠き
２３９（圧入用）突起部
Ｗ溶融部
Ｒ丸み
Ｊ重ね合わせ部分

Claims

鋼以外の材料からなる第１の板と、鋼製の第２の板と、を接合する異材接合用溶接法であって、
前記第１の板及び前記第２の板に穴をそれぞれ開ける工程と、
軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の最大外径Ｐ_Ｄ１、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２、及び前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１の関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、前記軸部がフランジ部側でくびれ部を有する、中実、かつ鋼製の接合補助部材、
又は、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部が設けられ、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの前記突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、若しくは、１つの前記突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、中実、かつ鋼製の接合補助部材
における、少なくとも前記軸部を前記第１の板の穴に圧入する工程と、
前記第２の板の穴から前記接合補助部材の軸部が臨むように、前記第１の板と前記第２の板を重ね合わせる工程と、
以下の（ａ）～（ｆ）のいずれかの手法によって、前記第２の板の穴内を溶接金属で充填すると共に、前記第２の板及び前記接合補助部材を溶接する工程と、
を備える異材接合用溶接法。
（ａ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の前記溶接金属が得られる溶接ワイヤを溶極として用いるガスシールドアーク溶接法。
（ｂ）前記溶接ワイヤを溶極として用いるノンガスアーク溶接法。
（ｃ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法。
（ｄ）前記溶接ワイヤを非溶極フィラーとして用いるプラズマアーク溶接法。
（ｅ）鉄合金、又は、Ｎｉ合金の前記溶接金属が得られる被覆アーク溶接棒を溶極として用いる被覆アーク溶接法。
（ｆ）前記溶接ワイヤをフィラーワイヤとして用いるレーザ溶接法。
前記圧入工程において、前記接合補助部材は、前記フランジ部の露出面が前記第１の板の表面と略面一又は内側に位置するように、前記第１の板の穴に圧入される、請求項１に記載の異材接合用溶接法。
前記充填溶接工程において、前記（ａ）～（ｅ）のいずれかの前記手法において、熱源としてアークにレーザを加えて溶接する、請求項２に記載の異材接合用溶接法。
前記接合補助部材の厚さＰ_Ｈが前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈ１以下であり、
前記第２の板には、絞り加工により膨出部が形成されており、
前記重ね合わせ工程において、前記第２の板の膨出部が、前記第１の板の穴内に配置される、請求項２又は３に記載の異材接合用溶接法。
前記重ね合わせ工程の前に、前記第１の板と前記第２の板の少なくとも一方の重ね合せ面には、前記第１及び第２の板の前記穴の周囲に、全周に亘って接着剤を塗布する工程を、さらに備える、請求項２～４のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記接合補助部材の厚さＰ_Ｈが前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈ１以下であり、
前記圧入工程後に、前記第１の板は、プレス成形される、請求項２～５のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記接合補助部材のフランジ部の厚さＰ_Ｈ２は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈ１の２０％以上８０％以下である、請求項２～６のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記接合補助部材のフランジ部の幅Ｐ_Ｄ２は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１に対し１１０％以上２００％以下である、請求項２～７のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記充填溶接工程において、前記溶接金属は、前記第２の板の表面からの前記溶接金属の未充填高さＰ_Ｈ３が、前記第２の板の板厚Ｂ_Ｈ２の３０％以下である、又は、前記第２の板の穴内を完全に充填しつつ、前記第２の板の表面に対して余盛りを形成する、請求項２～８のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記圧入工程において、前記接合補助部材を前記第１の板の穴上に載置して、前記軸部を前記第１の板の穴に圧入し、
前記軸部が挿入部を構成し、前記フランジ部が非挿入部を構成する、請求項１に記載の異材接合用溶接法。
前記充填溶接工程において、前記（ａ）～（ｅ）のいずれかの前記手法において、熱源としてアークにレーザを加えて溶接する、請求項１０に記載の異材接合用溶接法。
前記接合補助部材の挿入部の高さＰ_Ｈ１が前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈ未満であり、
前記第２の板には、絞り加工により膨出部が形成されており、
前記重ね合わせ工程において、前記第２の板の膨出部が、前記第１の板の穴内に配置される、請求項１０又は１１に記載の異材接合用溶接法。
前記重ね合わせ工程の前に、前記第１の板と前記第２の板の少なくとも一方の重ね合せ面には、前記第１及び第２の板の前記穴の周囲に、全周に亘って接着剤を塗布する工程を、さらに備える、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記挿入工程において、前記接合補助部材の非挿入部と、該非挿入部と対向する前記第１の板との間の少なくとも一方の対向面に、接着剤を塗布する、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記挿入工程において、又は、前記充填溶接工程後に、前記接合補助部材の非挿入部と、前記第１の板の表面との境界部に接着剤を塗布する、請求項１０～１４のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記接合補助部材の挿入部の高さＰ_Ｈ１は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈの１０％以上、前記第１の板及び第２の板の板厚の合計Ｂ_Ｈ＋Ｆ_Ｈ未満である、請求項１０～１５のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記接合補助部材の挿入部の最大直径Ｐ_Ｄ１は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し１０２％以上１２５％以下である、請求項１０～１６のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記接合補助部材の非挿入部の幅Ｐ_Ｄ２は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上である、請求項１０～１７のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記接合補助部材の非挿入部の高さＰ_Ｈ２は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈの５０％以上１５０％以下である、請求項１０～１８のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記充填溶接工程において、前記溶接金属は、前記第２の板の表面からの前記溶接金属の未充填高さＰ_Ｈ３が、前記第２の板の板厚Ｆ_Ｈの３０％以下である、又は、前記第２の板の穴内を完全に充填しつつ、前記第２の板の表面に対して余盛りを形成する、請求項１０～１９のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記少なくとも２つの突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、前記１つの突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上１２５％以下である、請求項１０～１５のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法。
前記接合補助部材の軸部の外径Ｐ_Ｄ０は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し８０％以上１０４％以下である、請求項１０～１５のいずれか１項、又は請求項２１に記載の異材接合用溶接法。
請求項１～２０のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法に用いられ、
中実、かつ鋼製で、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の最大外径Ｐ_Ｄ１と、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２と、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、前記軸部がフランジ部側でくびれ部を有する、接合補助部材。
請求項１～２２のいずれか１項に記載の異材接合用溶接法に用いられ、
中実、かつ鋼製で、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部が設けられ、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの前記突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの前記突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、接合補助部材。
鋼以外の材料からなる第１の板と、該第１の板に接合される、鋼製の第２の板と、を備える異材溶接継手であって、
前記第１の板及び前記第２の板は、互いに同軸上に位置する穴をそれぞれ有し、
軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の最大外径Ｐ_Ｄ１と、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２と前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１との関係がＰ_Ｄ２＞Ｐ_Ｄ１＞Ｂ_Ｄ１であり、前記軸部がフランジ部側でくびれ部を有する鋼製の接合補助部材、又は、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、前記軸部の外周面には少なくとも１つの圧入用突起部が設けられ、前記フランジ部の幅Ｐ_Ｄ２が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２より大きく、かつ、少なくとも２つの前記突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、１つの前記突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する円の直径Ｐ_Ｄ１が前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２よりも大きい、中実、かつ鋼製の接合補助部材をさらに備え、
前記接合補助部材の少なくとも前記軸部は、前記第１の板の穴内に固定されており、
前記第１の板及び前記第２の板は、前記第２の板の穴から前記接合補助部材の軸部が臨むように重ね合されており、
前記第２の板の穴は、鉄合金、又は、Ｎｉ合金の溶接金属で充填されると共に、前記溶接金属と、溶融された前記第２の板及び前記接合補助部材の一部とによって溶融部が形成される、異材溶接継手。
前記接合補助部材は、前記フランジ部の露出面が前記第１の板の表面と略面一又は内側に位置するように、前記第１の板の穴内に固定されている、請求項２５に記載の異材溶接継手。
前記第１の板の穴内には、前記第２の板に形成された膨出部が配置される、請求項２６に記載の異材溶接継手。
前記第１の板と前記第２の板の少なくとも一方の前記重ね合せ面には、前記第１及び第２の板の前記穴の周囲に、全周に亘って設けられた接着剤を備える、請求項２６又は２７に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材のフランジ部の厚さＰ_Ｈ２は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈ１の２０％以上８０％以下である、請求項２６～２８のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材のフランジ部の幅Ｐ_Ｄ２は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１に対し１１０％以上２００％以下である、請求項２６～２９のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記第２の板の表面からの前記溶接金属の未充填高さＰ_Ｈ３が、前記第２の板の板厚Ｂ_Ｈ２の３０％以下である、請求項２６～３０のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記溶接金属が、前記第２の板の穴内を完全に充填しつつ、前記第２の板の表面に対して余盛りを形成する、請求項２６～３０のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材は、前記第１の板の穴に圧入して固定されている、請求項２６～３２のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材の挿入部は、前記第１の板の穴内に固定されており、
前記軸部が挿入部を構成し、前記フランジ部が非挿入部を構成する、請求項２５に記載の異材溶接継手。
前記第１の板の穴内には、前記第２の板に形成された膨出部が配置される、請求項３４に記載の異材溶接継手。
前記第１の板と前記第２の板の少なくとも一方の前記重ね合せ面には、前記第１及び第２の板の前記穴の周囲に、全周に亘って設けられた接着剤を備える、請求項３４又は３５に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材の非挿入部と、該非挿入部と対向する前記第１の板との間の対向面に、接着剤を備える、請求項３４～３６のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材の非挿入部と、前記第１の板の表面との境界部に接着剤を備える、請求項３４～３７のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材の挿入部の高さＰ_Ｈ１は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈの１０％以上、前記第１の板の板厚及び第２の板の板厚の合計Ｂ_Ｈ＋Ｆ_Ｈ未満である、請求項３４～３８のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材の挿入部の最大直径Ｐ_Ｄ１は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し１０２％以上１２５％以下である、請求項３４～３９のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材の非挿入部の幅Ｐ_Ｄ２は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上である、請求項３４～４０のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材の非挿入部の高さＰ_Ｈ２は、前記第１の板の板厚Ｂ_Ｈの５０％以上１５０％以下である、請求項３４～４１のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記第２の板の表面からの前記溶接金属の未充填高さＰ_Ｈ３が、前記第２の板の板厚Ｆ_Ｈの３０％以下である、請求項３４～４２のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記溶接金属が、前記第２の板の穴内を完全に充填しつつ、前記第２の板の表面に対して余盛りを形成する、請求項３４～４２のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材は、前記第１の板の穴に圧入して固定されている、請求項３４～４４のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記少なくとも２つの突起部の最外径部と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１、又は、前記１つの突起部の最外径部と前記軸部の外周面と接する最大円の直径Ｐ_Ｄ１は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ２に対し１０５％以上１２５％以下である、請求項３４～３９のいずれか１項に記載の異材溶接継手。
前記接合補助部材の軸部の外径Ｐ_Ｄ０は、前記第１の板の穴の直径Ｂ_Ｄ１又は直径Ｂ_Ｄ２に対し８０％以上１０４％以下である、請求項３４～３９のいずれか１項、又は請求項４６に記載の異材溶接継手。