JP7127486B2 - 異材接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、リベットを用いて、異種金属部材を含む複数の金属部材を抵抗溶接により接合する異材接合方法に関するものである。

従来から、頭部と軸部とを備える金属製のリベットを用いて、異種金属部材を抵抗溶接により接合する異材接合方法が知られている。この異材接合方法では、例えば、頭部、軸部、アルミニウム板、鉄板の順で並ぶように、リベット、アルミニウム板および鉄板を２つの電極の間に挟み、これらを加圧通電して、アルミニウム板を貫通した軸部と鉄板との間にナゲットを生成し、頭部と鉄板との間にアルミニウム板を挟むことで、アルミニウム板と鉄板とを接合する。

しかしながら、かかる異材接合方法では、溶融したアルミニウムが噴き出すと、リベットの頭部とアルミニウム板とが十分に密着せず接合強度が低下したり、固化したアルミニウムが所謂バリとして残存したりするという問題がある。

そこで、例えば特許文献１には、平板状の本体部（頭部）と、本体部から突出するパイロット部（軸部）と、本体部の外周に設けられた環状壁と、を有し、パイロット部と環状壁との間に形成された溝空間の体積が、パイロット部のうち溝空間よりも突出する部分の体積以上に設定された結合部材（リベット）を用いて、溶融したアルミニウムを溝空間に移動させる技術が開示されている。

特許６２５５６００号公報

上記特許文献１のものでは、溶融アルミニウムを溝空間に移動させることで、溶融アルミニウムの噴出をある程度抑制することが可能となる。

しかしながら、特許文献１のものでは、ナゲットを大きくするために大熱量を加えると、溝空間に移動した溶融アルミニウムが高温になって膨張し、膨張した溶融アルミニウムが溝空間から外部に噴出することでバリが発生する可能性があり、この点で、特許文献１の技術には改良の余地がある。

ここで、溶融アルミニウムの噴出を抑えるべく、溝空間を大きくすることも考えられるが、これでは、リベット自体が大きくなってしまい、見映えや歩留まりが悪化するという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、リベットを用いて異種金属部材を抵抗溶接により接合する異材接合方法において、リベットを大型化することなく、接合部におけるバリの発生を抑制する技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る異材接合方法では、溶融した金属をエアで吹き飛ばしながら加圧通電を行うようにしている。

具体的には、本発明は、リベットを用いて、異種金属部材を含む複数の金属部材を抵抗溶接により接合する異材接合方法を対象としている。

この異材接合方法では、頭部と軸部とを備え、当該軸部の周りに環状溝が形成されるように、当該頭部に当該軸部と同じ方向に突出する環状壁が設けられ、且つ、当該環状溝の容積が、当該軸部のうち当該環状壁よりも突出するパイロット部の体積よりも小さい金属製のリベットと、異種金属部材を含む第１～第ｎ金属部材（ｎは２以上の整数）と、第１および第２電極と、を用意する。

そして、この異材接合方法は、上記頭部、上記軸部および上記第１～第ｎ金属部材の順で並ぶように、上記リベットおよび上記第１～第ｎの金属部材を上記第１電極と上記第２電極との間に挟む挟み工程と、上記第１および第２電極により上記リベットおよび上記第１～第ｎ金属部材を加圧通電して、上記軸部を上記第１～第ｎ－１金属部材に貫通させる貫通工程と、上記第１および第２電極により上記リベットおよび上記第１～第ｎ金属部材を加圧通電して、上記軸部と上記第ｎ金属部材との間にナゲットを生成する生成工程と、を含み、上記貫通工程では、上記軸部と上記第１金属部材との境界付近にエアが当たるように、上記軸部の側面に対してエアを吹き付けながら加圧通電を行うとともに、上記環状溝内に溶融金属が充填されるように、エア流量を制御することを特徴とするものである。

貫通工程では、加圧通電により溶融した第１金属部材に軸部を押し込んでいくと、軸部と置き換えられた溶融金属が、軸部と第１金属部材との境界から噴出するが、この構成では、境界付近にエアが当たるように、軸部の側面に対してエアを吹き付けながら加圧通電を行うことから、境界から噴出する溶融金属を逐次吹き飛ばすことができる。

また、軸部の側面に対してエアを吹き付けることから、換言すると、軸部と直交する平面と平行な方向や、軸部と直交する平面に対して傾斜した方向からエアを吹き付けることから、例えば軸部の延びる方向（軸方向）からエアを吹き付ける場合に比して、より効率的に溶融金属を吹き飛ばすことが可能となる。

したがって、接合部の近傍から溶融金属を排除することができ、これにより、リベットを大型化することなく、接合部におけるバリの発生を抑制することができる。しかも、溶融金属を排除することで、リベットの頭部と第１金属部材とを密着させることができる（リベットの頭部と第１金属部材と間にバリが挟まらない）ので、接合強度を向上させることができる。
ところで、接合強度を高めるには、頭部に溶融金属を収容する溝を形成することも有効である。なぜなら、溝に収容された溶融金属が固化することで、せん断方向の断面積が増え、接合部のせん断強度が増大するからである。もっとも、溝内に溶融金属が充填されていなければ、換言すると、溝内に空隙が存在すると、接合強度の向上は望めない。
この点、本発明によれば、エア流量を制御することで、貫通工程において吹き飛ばされる溶融金属の量を調整することができる。ここで、パイロット部の体積は、軸部における第１～第ｎ－１金属部材を貫通する部分に略等しいところ、この構成では、環状溝の容積がパイロット部の体積よりも小さいことから、換言すると、軸部と置き換えられて噴出する溶融金属の体積よりも環状溝の容積が小さいことから、エア流量の制御を通じて環状溝内に溶融金属を容易に充填させることが可能となる。したがって、せん断強度を増大させて、接合強度の向上を図ることができる。
しかも、環状溝の容積を相対的に小さくするとともに、リベットの側面にエアを吹き付けながら加圧通電を行うことで、環状溝内に充填されて溢れた溶融金属を吹き飛ばすことができることから、リベットを大型化することなく、接合部におけるバリの発生を抑制することができる。

なお、本発明において「異種金属部材を含む複数の金属部材」とは、複数の金属部材がすべて異種金属部材の場合や、複数の金属部材に少なくとも２種の金属部材が含まれる場合等を含む。

ところで、第１～第ｎ－１金属部材が軸部で置き換えられる貫通工程と比べれば、生成工程における溶融金属の発生量は少ないが、例えば接合強度を高めるべく、ナゲットを大きくするために大熱量を加えると、生成工程においても軸部の周りの第１～第ｎ－１金属部材が溶融して噴き出す場合がある。このような場合、頭部に溝を有しないリベットでは、頭部と第１金属部材との境界から溶融金属が噴き出す可能性があり、また、頭部に溝を有するリベットでは、溶融金属が溝内に収容されるものの、大熱量により溝内の溶融金属が膨張し、溝から外部に噴出する可能性がある。

そこで、上記生成工程では、上記頭部と上記第１金属部材との境界付近にエアが当たるように、上記頭部の側面に対してエアを吹き付けながら加圧通電を行うようにしてもよい。

この構成によれば、例えば頭部に溶融金属を収容する溝が形成されていない場合には、頭部と第１金属部材との境界付近にエアが当たるように頭部の側面に対してエアを吹き付けることで、境界から噴出する溶融金属を吹き飛ばすことができる。

一方、例えば頭部に溶融金属を収容する溝が形成されている場合には、頭部の側面にエアを吹き付けることで溶融金属が冷却されるので、溝内の溶融金属の膨張を抑制することができ、これにより、溶融金属が溝から外部に噴出するのを抑えることができる。また、仮に溶融金属が溝から外部に噴出しても、頭部と第１金属部材との境界付近にエアが当たるように頭部の側面に対してエアを吹き付けることから、境界から噴出する溶融金属を吹き飛ばすことができる。

また、上記異材接合方法では、上記リベットとして、上記環状壁の突出高さが相対的に低いものを用意するようにしてもよい。

環状壁の突出高さが相対的に高いと、換言すると、環状壁の先端と第１金属部材との間隔が狭いと、環状壁の先端と第１金属部材との間に吹き飛ばされた金属が挟まったり、吹き付けたエアが環状壁に当たることでエアの損失が多くなったりする場合がある。この点、本発明では、環状溝の容積を相対的に小さくすることから、環状壁の突出高さを相対的に低くすることが可能なので、環状壁の先端と第１金属部材との間に金属が挟まったり、エアの損失が多くなったりするのを抑制することができる。

ところで、高電流で軸部を金属部材に貫通させると、金属が溶融してバリが生じることから、従来の異材接合方法では、低電流（例えばナゲット生成時の電流値の８割未満）で金属部材を軟化させて、軸部を金属部材に貫通させる手法も採られていた。しかしながら、この手法では、溶融金属が軸部と置き換えられて噴出する代わりに、軟化した第１～第ｎ－１金属部材がリベットにより裏側（第ｎ金属部材側）に押し出されることから、通電経路が広がり、ナゲットの形成に必要な電流値が大きくなるため、溶接不良が発生する（ナゲットの生成が悪化する）場合があった。

そこで、上記貫通工程では、加圧通電開始時の初期電流値が、上記生成工程における加圧通電開始時の初期電流値の０．８倍以上であるとしてもよい。

この構成によれば、生成工程における加圧通電開始時の初期電流値の０．８倍以上という相対的に高い初期電流値で、貫通工程における加圧通電を開始することから、第１～第ｎ－１金属部材が積極的に溶融されるので、第１～第ｎ－１金属部材がリベットにより裏側に押し出されることがなく、通電経路が広がるのを抑えることができる。しかも、高い初期電流値にて溶融した金属をエアで吹き飛ばすことから、接合部におけるバリの発生を抑制しつつ、ナゲットの生成が悪化するのを抑制することができる。

さらに、上記生成工程では、初期電流値から徐々に電流値を下降させるダウンスロープ通電を行うようにしてもよい。

生成工程におけるナゲットの生成初期には高い電流値が好ましいところ、この構成によれば、例えば相対的に高く設定された初期電流値により、ナゲットの生成が悪化するのを抑制することができるとともに、ダウンスロープ通電に伴う温度低下により、生成工程後期において溶融金属が多量に噴出するのを抑制することができる。

また、上記貫通工程では、加圧通電時の電流値が、上記生成工程における加圧通電時の電流値以上であるとしてもよい。

この構成によれば、生成工程における加圧通電時の電流値以上という更に高い電流値で、貫通工程における加圧通電を行うことから、より積極的に第１～第ｎ－１金属部材を溶融させることができる。したがって、貫通工程を短縮し且つ接合部におけるバリの発生を抑制しつつ、良好なナゲットを生成することができる。

さらに、上記貫通工程では、上記軸部と上記第１金属部材との境界付近に、エアが当たらない領域が生じないように、２以上の方向からエアを吹き付けるようにしてもよい。

一方向からエアを吹き付けると、軸部を挟んで吹付け側とは反対側に、エアが当たらない領域が生じる場合があり、この場合には当該領域にバリが発生し易くなるところ、この構成によれば、境界付近にエアが当たらない領域が生じないように、２以上の方向からエアを吹き付けることから、溶融金属をより確実に吹き飛ばすことができる。

また、上記貫通工程では、上記軸部の軸心に向けて第１のエアを吹き付けるとともに、上記軸部の軸方向に見て、当該第１のエアの吹き付け方向と３０度以上３３０度以下をなす方向から、上記軸部の軸心に向けて第２のエアを吹き付けるようにしてもよい。

この構成によれば、軸部の軸心に向けて吹き付けられる第１のエアと、軸部の軸方向に見て、第１のエアの吹き付け方向と３０度以上３３０度以下をなす方向から軸部の軸心に向けて吹き付けられる第２のエアと、により、境界付近にエアが当たらない領域を生じさせることなく、軸部の全周に亘って溶融金属を吹き飛ばすことができる。

さらに、上記貫通工程では、上記軸部の軸心に向けて第１のエアを吹き付けるとともに、上記軸部の軸方向に見て、第１のエアが当たらない領域に向けて第２のエアを吹き付けるようにしてもよい。

この構成によれば、第１のエアが当たらない領域に向けてピンポイントで第２のエアを吹き付けることから、確実に溶融金属を吹き飛ばすことができ、これにより、接合部におけるバリの発生をより一層抑制することができる。

以上説明したように、本発明に係る異材接合方法によれば、リベットを大型化することなく、接合部におけるバリの発生を抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る異材接合方法における挟み工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における貫通工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における生成工程を模式的に説明する図である。 エアブローの一例を模式的に示す図である。 エアブローの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 異材接合方法における挟み工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における貫通工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における生成工程を模式的に説明する図である。 本発明の実施形態２に係る異材接合方法における挟み工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における貫通工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における生成工程を模式的に説明する図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 リベットの一例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態３に係る異材接合方法における挟み工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における貫通工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における生成工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における通電パターンを模式的に説明する図である。 通電パターンの一例を模式的に示す図である。 実施形態３の変形例に係る通電パターンの一例を模式的に示す図である。 通電パターンの一例を模式的に示す図である。 通電パターンの一例を模式的に示す図である。 通電パターンの一例を模式的に示す図である。 通電パターンの一例を模式的に示す図である。 通電パターンの一例を模式的に示す図である。 通電パターンの一例を模式的に示す図である。 通電パターンの一例を模式的に示す図である。 通電パターンの一例を模式的に示す図である。 通電パターンの一例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態４に係る異材接合方法における挟み工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における貫通工程を模式的に説明する図である。 異材接合方法における生成工程を模式的に説明する図である。 エアの吹付け方向を模式的に説明する図である。 エアブローの一例を模式的に示す図である。 エアブローの一例を模式的に示す図である。 エアブローの一例を模式的に示す図である。 実施形態４の変形例１に係るエアブローの一例を模式的に示す図である。 変形例１に係るエアブローの一例を模式的に示す図である。 変形例１に係るエアブローの一例を模式的に示す図である。 実施形態４の変形例２に係るエアブローの一例を模式的に示す図である。 変形例２に係るエアブローの一例を模式的に示す図である。 従来１の異材接合方法に用いるリベットを模式的に示す図である。 従来１の異材接合方法を模式的に説明する図である。 従来１の異材接合方法により形成される接合部を模式的に示す図である。 環状壁の突出高さが高い場合を模式的に示す図である。 環状壁の突出高さが高い場合を模式的に示す図である。 従来２の異材接合方法における貫通工程を模式的に説明する図である。 従来２の異材接合方法における生成工程を模式的に説明する図である。 従来２の異材接合方法における通電パターンを模式的に説明する図である。 一方向からのエアブローを模式的に示す図である。 二方向からのエアブローを模式的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１Ａは本実施形態に係る異材接合方法における挟み工程を模式的に説明する図であり、図１Ｂは貫通工程を模式的に説明する図であり、図１Ｃは生成工程を模式的に説明する図である。この異材接合方法は、図１Ａ～図１Ｃに示すように、リベット３を用いて、異種金属部材を含む複数の金属部材を抵抗溶接により接合するものである。

先ず、この異材接合方法では、リベット３と、異種金属部材を含む第１～第ｎ金属部材（ｎは２以上の整数）と、第１および第２電極８，９と、を用意する。

リベット３としては、図１Ａに示すように、頭部４と軸部５とを備える鉄製のものを用意する。軸部５は、円柱状に形成されていて、円盤状に形成された頭部４の中央部から一方向に突出している。また、頭部４の外周縁部には、軸部５と同じ方向に突出する環状壁６が全周に亘って設けられており、これにより、軸部５の外周面と頭部４の一面と環状壁６の内周面とで区画される環状溝７が、軸部５の周りに形成されている。

異種金属部材を含む第１～第ｎ金属部材としては、アルミニウム板（第１金属部材）１と、鉄板（第ｎ金属部材）２と、を用意する。なお、本実施形態では、リベット３および第ｎ金属部材が共に鉄製であるが、必ずしもリベット３と第ｎ金属部材とを同じ金属部材としなくてもよい。

本実施形態の異材接合方法は、図１Ａに示す挟み工程と、図１Ｂに示す貫通工程と、図１Ｃに示す生成工程と、を含んでいる。

先ず、挟み工程では、図１Ａに示すように、頭部４、軸部５、アルミニウム板１および鉄板２の順で並ぶように、換言すると、鉄板２に重ねられたアルミニウム板１に対して直交するようにリベット３の軸部５を当てた状態で、リベット３、アルミニウム板１および鉄板２を、抵抗スポット溶接機（図示せず）の第１電極８と第２電極９との間に挟む。

次いで、リベット３、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電して、アルミニウム板１を貫通した軸部５と鉄板２との間にナゲット１０を生成し、頭部４と鉄板２との間にアルミニウム板１を挟むことで、アルミニウム板１と鉄板２とを接合するのであるが、本発明を理解し易くするために、貫通工程および生成工程の説明に先立ち、従来１の異材接合方法について説明する。

図１６Ａは従来１の異材接合方法に用いるリベット１０３を模式的に示す図であり、図１６Ｂは従来１の異材接合方法を模式的に説明する図であり、図１６Ｃは従来１の異材接合方法により形成される接合部を模式的に示す図である。リベットを用いて異種金属部材を抵抗溶接により接合する異材接合方法では、リベットの軸部をアルミニウム板に貫通させることから、軸部と置き換えられる溶融アルミニウムが、軸部とアルミニウム板との境界から噴出することが多い。このように、溶融アルミニウムが噴出すると、固化したアルミニウムが所謂バリとして残存するという問題がある。

そこで、従来１の異材接合方法では、図１６Ａに示すようなリベット１０３を用いて、アルミニウム板１０１と鉄板１０２とを抵抗溶接により接合するようにしている。このリベット１０３は、頭部１０４と軸部１０５とを備えている。このリベット１０３には、頭部１０４の外周縁部に環状壁１０６が全周に亘って設けられることで、軸部１０５の周りに環状溝１０７が形成されている。そうして、このリベット１０３では、軸部１０５のうち環状壁１０６よりも突出する部位をパイロット部１０５’と定義した場合に、環状溝１０７の容積Ｖｇ’がパイロット部１０５’の体積Ｖｐ’以上になるように、各部の寸法が規定されている。このように、環状溝１０７の容積Ｖｇ’がパイロット部１０５’の体積Ｖｐ’以上に設定されたリベット１０３を用いることで、従来１の異材接合方法では、溶融アルミニウム１０１’を環状溝１０７に移動させて、溶融アルミニウム１０１’の噴出を抑制するようにしている。

しかしながら、従来１の異材接合方法では、接合強度を高めるべく、ナゲット１１０を大きくするために大熱量を加えると、環状溝１０７に移動した溶融アルミニウム１０１’が高温になって膨張し、図１６Ｂに示すように、膨張した溶融アルミニウム１０１’が環状溝１０７から外部に噴出する可能性がある。それ故、従来１の異材接合方法では、図１６Ｃに示すように、環状溝１０７から外部に噴出した溶融アルミニウム１０１’が固化することで、リベット１０３の周りにバリＢが発生する場合がある。

ここで、溶融アルミニウム１０１’の噴出を抑えるべく、環状溝１０７を大きくすることも考えられるが、これでは、リベット１０３自体が大きくなってしまい、見映えや歩留まりが悪化するという問題がある。

そこで、本実施形態の異材接合方法では、溶融アルミニウムをエアで吹き飛ばしながら加圧通電を行うようにしている。

具体的には、貫通工程では、図１Ｂに示すように、第１電極８と第２電極９を相互に接近させ、リベット３の頭部４と鉄板２とに加圧力を作用させるとともに第１および第２電極８，９間にパルス電流を印加して、リベット３、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電し、発生するジュール熱でアルミニウム板１を溶融させながら軸部５をアルミニウム板１に貫通させる。その際、図１Ｂの黒塗り矢印で示すように、軸部５とアルミニウム板１との境界１ａ付近にエア（圧縮空気）が当たるように、エアブローノズル（図示せず）から軸部５の側面５ａに対してエアを吹き付けながら（エアブローを行いながら）加圧通電を行う。

このように、貫通工程では、軸部５とアルミニウム板１との境界１ａ付近にエアが当たるように、軸部５の側面５ａに対してエアを吹き付けながら加圧通電を行うことから、軸部５と置き換えられることで境界１ａから噴出する溶融アルミニウム１’を逐次吹き飛ばすことができる。

なお、本実施形態では、境界１ａから噴出する溶融アルミニウム１’を吹き飛ばすべく、境界１ａ付近にエアが当たるように、軸部５の側面５ａに対してエアを吹き付ければよいので、図１Ｂに示すように、軸部５と直交するアルミニウム板１の表面と平行な方向からエアを吹き付けてもよいし、図２Ａに示すように、軸部５と直交するアルミニウム板１の表面に対して角度θだけ傾斜した方向からエアを吹き付けるようにしてもよい。

また、境界１ａ付近にエアが当たるように、軸部５の側面５ａに対してエアを吹き付ければよいので、軸部５の側面５ａにエアを直接吹き付ける必要はなく、例えば図２Ｂの黒塗り矢印で示すように、一旦アルミニウム板１の表面にエアを当て、図２Ｂの白抜き矢印で示すように、バウンドしたエアを軸部５の側面５ａに対して吹き付けても、つまり、間接的にエアを吹き付けてもよい。

このように、軸部５の「側面５ａ」に対してエアを吹き付けることから、換言すると、軸部５と直交する平面と平行な方向や、軸部５と直交する平面に対して傾斜した方向からエアを吹き付けることから、例えば軸部５の延びる方向（軸方向）からエアを吹き付ける場合に比して、より効率的に溶融アルミニウム１’を吹き飛ばすことが可能となる。

ところで、アルミニウム板１が軸部５で置き換えられる貫通工程と比べれば、生成工程における溶融アルミニウム１’の発生量は少ないが、例えば接合強度を高めるべく、ナゲット１０を大きくするために大熱量を加えると、生成工程においても軸部５の周りのアルミニウム板１が溶融して噴き出す場合がある。このような場合、溶融アルミニウム１’が環状溝７内に収容されるものの、大熱量により環状溝７内の溶融アルミニウム１’が膨張し、環状溝７から外部に噴出する可能性がある。

そこで、本実施形態の異材接合方法では、貫通工程のみならず生成工程においても、溶融アルミニウム１’をエアで吹き飛ばしながら加圧通電を行うようにしている。

具体的には、生成工程では、図１Ｃに示すように、第１および第２電極８，９によりリベット３、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電して、発生するジュール熱で軸部５と鉄板２とを互いに溶融させ、両者５，２の間にナゲット１０を生成する。その際、図１Ｃの黒塗り矢印で示すように、頭部４とアルミニウム板１との境界１ｂ付近にエアが当たるように、頭部４の側面４ａに対してエアを吹き付けながら加圧通電を行う。

このように、頭部４の側面４ａに対してエアを吹き付けることで環状溝７内の溶融アルミニウム１’が冷却されることから、ナゲット１０を大きくするために大熱量を加えた場合にも、環状溝７内の溶融アルミニウム１’の膨張を抑えることができる。したがって、溶融アルミニウム１’が環状溝７から外部に噴出するのを抑えることができ、これにより、頭部４とアルミニウム板１との境界１ｂから溶融アルミニウム１’が噴出するのを抑えることができる。

仮に、溶融アルミニウム１’が噴出しても、頭部４とアルミニウム板１との境界１ｂ付近にエアが当たるように、頭部４の側面４ａに対してエアを吹き付けることから、境界１ｂから噴出する溶融アルミニウム１’を吹き飛ばすことができ、これにより、接合部におけるバリＢの発生を確実に抑制することができる。

以上のように、本実施形態の異材接合方法によれば、接合部の近傍から溶融アルミニウム１’を排除することができ、これにより、リベット３を大型化することなく、接合部におけるバリＢの発生を抑制することができる。しかも、溶融アルミニウム１’ を排除することで、リベット３の頭部４とアルミニウム板１とを密着させることができるので、接合強度を向上させることができる。

なお、本実施形態の異材接合方法に用いられるリベットは、上記リベット３に限定されず、図３Ａ～図３Ｈに示すような様々な形状のリベット３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈを用いることができる。

例えば、図３Ａに示すように、外周縁部を曲げ加工することで環状壁６Ａが形成された円盤状の頭部４Ａと、先端に行くほど徐々に縮径する軸部５Ａと、を備えた、環状溝７Ａを有するリベット３Ａでもよい。

また、図３Ｂに示すように、上面および下面の外周縁部がＲ加工されるとともに、下面がテーパ面になっている円盤状の頭部４Ｂと、先端に行くほど徐々に縮径する軸部５Ｂと、を備えた、環状溝を有しないリベット３Ｂでもよい。

さらに、図３Ｃに示すように、先端に行くほど徐々に縮径する軸部５Ｃと、軸部５Ｃの上端の外径と略同径の外径を有する円盤状の頭部４Ｃと、を備えた、環状溝を有しないリベット３Ｃでもよい。

また、図３Ｄに示すように、断面楔状の環状壁６Ｄが形成された円盤状の頭部４Ｄと、先端に行くほど徐々に縮径する軸部５Ｄと、を備えた、環状溝７Ｄを有するリベット３Ｄでもよい。

さらに、図３Ｅに示すように、突出高さの低い環状壁６Ｅが形成された、相対的に厚肉の円盤状の頭部４Ｅと、円柱状の軸部５Ｅと、を備えた、容積の小さい環状溝７Ｅを有するリベット３Ｅでもよい。

また、図３Ｆに示すように、下面がテーパ面になっている、相対的に薄肉の円盤状の頭部４Ｆと、円柱状の軸部５Ｆと、を備えた、環状溝を有しないリベット３Ｆでもよい。

さらに、図３Ｇに示すように、円盤状の頭部４Ｇと、円柱状の軸部５Ｇと、を備えた、環状溝を有しない、断面Ｔ字状のリベット３Ｇでもよい。

また、図３Ｈに示すように、環状壁６Ｈが形成された円盤状の頭部４Ｈと、大径部５１と小径部５２とが段差面５３を介して繋がる円柱状の軸部５Ｈと、を備えた、環状溝７Ｈを有するリベット３Ｈでもよい。

－変形例－
本変形例は、リベット３Ｇが環状溝を有しない点、および、生成工程でエアブローを行わない点が、上記実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

本変形例では、リベットとして、上記図３Ｇに示す断面Ｔ字状のリベット３Ｇを用いている。この場合には、図４Ａ～図４Ｃに示す手順で、アルミニウム板１と鉄板２とが接合されることになる。具体的には、挟み工程では、図４Ａに示すように、頭部４Ｇ、軸部５Ｇ、アルミニウム板１および鉄板２の順で並ぶように、リベット３Ｇ、アルミニウム板１および鉄板２を、第１電極８と第２電極９との間に挟む。

次いで、貫通工程では、図４Ｂに示すように、第１および第２電極８，９によりリベット３Ｇ、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電し、軸部５Ｇをアルミニウム板１に貫通させる。その際、図４Ｂの黒塗り矢印で示すように、軸部５Ｇとアルミニウム板１との境界１ａ付近にエアが当たるように、軸部５Ｇの側面に対してエアを吹き付けながら加圧通電を行う。このように、境界１ａ付近にエアが当たるように、軸部５Ｇの側面に対してエアを吹き付けながら加圧通電を行うことから、境界１ａから噴出する溶融アルミニウム１’を逐次吹き飛ばすことができる。

次いで、生成工程では、図４Ｃに示すように、第１および第２電極８，９によりリベット３Ｇ、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電して、軸部５Ｇと鉄板２との間にナゲット１０Ｇを生成する。

上述の如く、アルミニウム板１が軸部５Ｇで置き換えられる貫通工程と比べれば、生成工程における溶融アルミニウム１’の発生量は少ないので、例えばナゲット１０Ｇを大きくする必要がなく、大熱量を加えないのであれば、図４Ｃに示すように、生成工程におけるエアブローを省略してもよい。つまり、上記実施形態１および本変形例では、貫通工程におけるエアブローが必須であるのに対し、生成工程におけるエアブローは、求められる接合強度等に応じて、適宜行えばよい。

（実施形態２）
本実施形態は、リベット１３の形状、および、エア流量を制御する点が、上記実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図５Ａは本実施形態に係る異材接合方法における挟み工程を模式的に説明する図であり、図５Ｂは貫通工程を模式的に説明する図であり、図５Ｃは生成工程を模式的に説明する図である。図５Ａ～図５Ｃに示すように、この異材接合方法は、実施形態１と同様、リベット１３を用いて、異種金属部材を含む複数の金属部材を抵抗溶接により接合するものである。また、貫通工程において、軸部１５とアルミニウム板１との境界１ａ付近にエアＡが当たるように、軸部１５の側面１５ａに対してエアＡを吹き付けながら加圧通電を行う点も、実施形態１と同様である。

この異材接合方法では、リベット１３と、アルミニウム板（第１金属部材）１と、鉄板（第ｎ金属部材）２と、第１および第２電極８，９と、を用意する。

リベット１３としては、図５Ａに示すように、頭部１４と軸部１５とを備える鉄製のものを用意する。軸部１５は、円柱状に形成されていて、円盤状に形成された頭部１４の中央部から一方向に突出している。また、頭部１４の外周縁部には、軸部１５と同じ方向に突出する環状壁１６が全周に亘って設けられており、これにより、軸部１５の外周面と頭部１４の一面と環状壁１６の内周面とで区画される環状溝１７が、軸部１５の周りに形成されている。

このような環状溝１７を頭部１４に形成することは、接合強度を高めたい場合に有効である。なぜなら、環状溝１７に収容された溶融アルミニウム１’が固化することで、せん断方向の断面積が増え、接合部のせん断強度が増大するからである。

もっとも、このような環状溝１７を設けたとしても、環状溝１７内に溶融アルミニウム１’が充填されていなければ、換言すると、環状溝１７内に空隙が存在すると、接合強度の向上は望めない。例えば、図１６Ａに示す従来１のリベット１０３では、環状溝１０７の容積Ｖｇ’がパイロット部１０５’の体積Ｖｐ’以上に設定されていることから、溶融アルミニウム１０１’が環状溝１０７に移動しても、環状溝１０７内が溶融アルミニウム１０１’で満たされず、環状溝１０７内に空隙が存在することが想定される。

また、環状溝１０７の容積Ｖｇ’がパイロット部１０５’の体積Ｖｐ’以上に設定されている従来１のリベット１０３では、環状壁１０６の突出高さが相対的に高くなるケースが多くなる。すると、図１７Ａに示すように、貫通工程において、仮に、軸部１０５とアルミニウム板１０１との境界１０１ａ付近にエアＡが当たるように軸部１０５の側面１０５ａに対してエアＡを吹き付けても、環状壁１０６に当たることでエアＡの損失が多くなることが想定される。さらに、環状壁１０６の突出高さが相対的に高くなると、環状壁１０６の先端とアルミニウム板１０１との間隔が狭くなるため、溶融アルミニウム１０１’の発生量が比較的多い貫通工程の初期において、図１７Ｂに示すように、環状壁１０６の先端とアルミニウム板１０１との間に、エアＡで吹き飛ばされたアルミニウム１０１”が挟まることも想定される。

そこで、本実施形態の異材接合方法では、リベット１３として、環状溝１７の容積Ｖｇが、軸部１５のうち環状壁１６よりも突出するパイロット部１５’の体積Ｖｐよりも小さいものを用いるとともに、貫通工程において環状溝１７内に溶融アルミニウム１’が充填されるように、エア流量を制御するようにしている。

図６Ａおよび図６Ｂはリベット１３，２３の一例を模式的に示す図である。なお、図６Ａおよび図６Ｂにおける破線は、図１６Ａに示す従来１のリベット１０３における環状壁１０６および環状溝１０７を表している。環状溝１７の容積Ｖｇをパイロット部１５’の体積Ｖｐよりも小さくする態様としては、図６Ａに示すように、リベット１３において、環状壁１６の突出高さを相対的に低くすることが考えられる。また、環状溝２７の容積Ｖｇを軸部２５のパイロット部２５’の体積Ｖｐよりも小さくするその他の態様としては、図６Ｂに示すように、リベット２３において、環状壁２６の突出高さを相対的に高く維持したまま、頭部２４の径を小さく（環状溝２７の溝幅を狭く）することも考えられる。なお、本実施形態では、環状壁１６の突出高さが相対的に低く設定された、図６Ａに示すリベット１３を採用している。

このようなリベット１３を用いる本実施形態の異材接合方法は、実施形態１と同様に、図５Ａに示す挟み工程と、図５Ｂに示す貫通工程と、図５Ｃに示す生成工程と、を含んでいる。

先ず、挟み工程では、図５Ａに示すように、頭部１４、軸部１５、アルミニウム板１および鉄板２の順で並ぶように、リベット１３、アルミニウム板１および鉄板２を、抵抗スポット溶接機の第１電極８と第２電極９との間に挟む。

次の貫通工程では、図５Ｂに示すように、第１電極８と第２電極９を相互に接近させ、リベット１３の頭部１４と鉄板２とに加圧力を作用させるとともに第１および第２電極８，９間にパルス電流を印加して、リベット１３、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電し、発生するジュール熱でアルミニウム板１を溶融させながら軸部１５をアルミニウム板１に貫通させる。その際、図５Ｂの黒塗り矢印で示すように、軸部１５とアルミニウム板１との境界１ａ付近にエアＡが当たるように、軸部１５の側面１５ａに対して、軸部１５と直交するアルミニウム板１の表面に対して角度θだけ傾斜した方向からエアＡを吹き付けながら加圧通電を行う。

ここで、本実施形態の異材接合方法では、環状壁１６の突出高さが相対的に低く設定されたリベット１３を用いていることから、図５Ｂに示すように、軸部１５の側面１５ａに対して吹き付けたエアＡのうち、環状壁１６に当たるエアＡを少なくして、エアＡの損失を抑えることができる。

また、環状壁１６の突出高さが相対的に低く設定されているので、環状壁１６の先端とアルミニウム板１との間隔が相対的に広いことから、図５Ｂに示すように、溶融アルミニウム１’の発生量が比較的多い貫通工程の初期においても、環状壁１６の先端とアルミニウム板１との間に、エアＡで吹き飛ばされたアルミニウムが挟まることもない。

そうして、本実施形態の異材接合方法では、エア流量を制御することで、貫通工程において吹き飛ばされる溶融アルミニウム１’の量を調整することができる。より詳しくは、例えばエア流量を相対的に大きく設定することで、噴出する溶融アルミニウム１’を吹き飛ばすことができる一方、例えばエア流量を相対的に小さく設定することで、吹き飛ばされる溶融アルミニウム１’の量を調整して、環状溝１７に収容される溶融アルミニウム１’の量を調整することが可能となる。

しかも、パイロット部１５’の体積Ｖｐは、軸部１５におけるアルミニウム板１を貫通する部分に略等しいところ、本実施形態では、環状溝１７の容積Ｖｇがパイロット部１５’の体積Ｖｐよりも小さいことから、換言すると、環状溝１７の容積Ｖｇが軸部１５と置き換えられて噴出する溶融アルミニウム１’の体積よりも小さいことから、エア流量を適切に制御することで、噴出する溶融アルミニウム１’によって環状溝１７を容易に充填することができる。そうして、環状溝１７に充填された溶融アルミニウム１’が固化すると、せん断強度が増大するので、接合強度の向上を図ることができる。

次の生成工程では、図５Ｃに示すように、第１および第２電極８，９によりリベット１３、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電して、発生するジュール熱で軸部１５と鉄板２とを互いに溶融させ、両者１５，２の間にナゲット２０を生成する。その際、図５Ｃの黒塗り矢印で示すように、頭部１４とアルミニウム板１との境界１ｂ付近にエアＡが当たるように、頭部１４の側面１４ａに対して、軸部１５と直交するアルミニウム板１の表面に対して角度θだけ傾斜した方向からエアＡを吹き付けながら加圧通電を行う。

このとき、接合強度を高めるべく、ナゲット２０を大きくするために大熱量を加えると、軸部１５の周りのアルミニウム板１が溶融して噴き出すことから、環状溝１７が溶融アルミニウム１’ によって一層確実に充填されることになる。

また、頭部１４の側面１４ａに対してエアＡを吹き付けることで環状溝１７内に充填された溶融アルミニウム１’が冷却されることから、環状溝１７内の溶融アルミニウム１’の膨張を抑えることができる。したがって、環状溝１７を充填した溶融アルミニウム１’が環状溝１７から外部に噴出するのを抑えることができ、これにより、頭部１４とアルミニウム板１との境界１ｂから溶融アルミニウム１’が噴出するのを抑えることができる。

仮に、溶融アルミニウム１’が噴出しても、頭部１４とアルミニウム板１との境界１ｂ付近にエアＡが当たるように、頭部１４の側面１４ａに対してエアＡを吹き付けることから、境界１ｂから噴出する溶融アルミニウム１’を吹き飛ばすことができ、これにより、接合部におけるバリＢの発生を確実に抑制することができる。

以上のように、本実施形態の異材接合方法によれば、接合強度の向上を図りつつ、接合部におけるバリＢの発生を抑制することができる。しかも、環状溝１７の容積を相対的に小さくすることから、リベット１３が大型化するのも抑えることができる。

なお、本実施形態の異材接合方法に用いられるリベットは、上記リベット１３に限定されず、図７Ａ～図７Ｄに示すような様々な形状のリベット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを用いることができる。

例えば、図７Ａに示すように、突出高さが従来と同等の環状壁１６Ａが形成された円盤状の頭部１４Ａと、基端に行くほど徐々に拡径する軸部１５Ａと、を備えた、軸部１５Ａが拡径することで相対的に容積が小さい環状溝１７Ａを有するリベット１３Ａでもよい。

また、図７Ｂに示すように、突出高さが相対的に低く、且つ、傾斜した方向から吹き付けられたエアＡが当たらないように、先端に向かって窄む断面三角形状の環状壁１６Ｂが形成された円盤状の頭部１４Ｂと、円柱状の軸部１５Ｂと、を備えた、相対的に容積が小さい環状溝１７Ｂを有するリベット１３Ｂでもよい。

さらに、図７Ｃに示すように、突出高さが従来と同等で、且つ、基端に行くほど徐々に内径が縮径する環状壁１６Ｃが形成された円盤状の頭部１４Ｃと、円柱状の軸部１５Ｃと、を備えた、環状壁１６Ｃの内径が縮径することで相対的に容積が小さい環状溝１７Ｃを有するリベット１３Ｃでもよい。

また、図７Ｄに示すように、環状壁１６Ｄが形成された相対的に厚肉の円盤状の頭部１４Ｄと、円柱状の軸部１５Ｄと、を備えた、頭部１４Ｄが厚くなることで相対的に容積が小さい環状溝１７Ｄを有するリベット１３Ｄでもよい。

（実施形態３）
本実施形態は、貫通工程における加圧通電時の電流値と、生成工程における加圧通電時の電流値との関係を規定している点が、上記実施形態１の変形例と異なるものである。以下、実施形態１の変形例と異なる点を中心に説明する。

図８Ａは本実施形態に係る異材接合方法における挟み工程を模式的に説明する図であり、図８Ｂは貫通工程を模式的に説明する図であり、図８Ｃは生成工程を模式的に説明する図であり、図８Ｄは異材接合方法における通電パターンを模式的に説明する図である。なお、図８ＤにおけるＴＰは貫通工程に対応し、ＦＰは生成工程に対応している。

図８Ａ～図８Ｃに示すように、この異材接合方法は、実施形態１の変形例と同様、リベット３３を用いて、異種金属部材を含む複数の金属部材を抵抗溶接により接合するものである。また、貫通工程において、軸部３５とアルミニウム板１との境界１ａ付近にエアが当たるように、軸部３５の側面３５ａに対してエアを吹き付けながら加圧通電を行う点も、実施形態１の変形例と同様である。なお、リベット３３は、図３Ｇのリベット３Ｇと同様のものである。

この異材接合方法では、リベット３３と、アルミニウム板（第１金属部材）１と、鉄板（第ｎ金属部材）２と、第１および第２電極８，９と、を用意する。リベット３３としては、図８Ａに示すように、円盤状の頭部３４と、円柱状の軸部３５と、を備えた、断面Ｔ字状のリベット３３を用意する。

先ず、挟み工程では、図８Ａに示すように、頭部３４、軸部３５、アルミニウム板１および鉄板２の順で並ぶように、リベット３３、アルミニウム板１および鉄板２を、抵抗スポット溶接機の第１電極８と第２電極９との間に挟む。

次の貫通工程では、図８Ｂに示すように、第１電極８と第２電極９を相互に接近させ、リベット３３の頭部３４と鉄板２とに加圧力を作用させるとともに第１および第２電極８，９間にパルス電流を印加して、リベット３３、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電し、発生するジュール熱でアルミニウム板１を溶融させながら軸部３５をアルミニウム板１に貫通させる。その際、図８Ｂの黒塗り矢印で示すように、軸部３５とアルミニウム板１との境界１ａ付近にエアが当たるように、軸部３５の側面３５ａに対してエアを吹き付けながら加圧通電を行う。

次の生成工程では、図８Ｃに示すように、第１および第２電極８，９によりリベット３３、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電して、発生するジュール熱で軸部３５と鉄板２とを互いに溶融させ、両者３５，２の間にナゲット４０を生成する。

次に、図８Ｄに示す通電パターンについて説明するが、本発明を理解し易くするために、これに先立ち、従来２の異材接合方法における通電パターンついて説明する。

図１８Ａは従来２の異材接合方法における貫通工程を模式的に説明する図であり、図１８Ｂは従来２の異材接合方法における生成工程を模式的に説明する図であり、図１８Ｃは従来２の異材接合方法における通電パターンを模式的に説明する図である。なお、図１８ＣにおけるＴＰは貫通工程に対応し、ＦＰは生成工程に対応している。

図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、従来２の異材接合方法においても、頭部２０４、軸部２０５、アルミニウム板２０１および鉄板２０２の順で並ぶように、リベット２０３、アルミニウム板２０１および鉄板２０２を、第１電極８と第２電極９との間に挟んだ後、加圧通電して、アルミニウム板２０１を貫通した軸部２０５と鉄板２０２との間にナゲット２１０を生成する点は、本実施形態と同様である。

もっとも、貫通工程において高電流で軸部２０５をアルミニウム板２０１に貫通させると、アルミニウム板２０１が溶融してバリＢが生じることから、従来２の異材接合方法の貫通工程では、図１８Ｃに示すように、例えば生成工程における加圧通電時の電流値Ｉｆの８割未満という低電流（電流値Ｉｔ）でアルミニウム板２０１を軟化させて、軸部２０５をアルミニウム板２０１に貫通させていた。この手法では、アルミニウム板２０１が溶融せず軟化するにとどまるので、バリＢが発生しないことから、本実施形態のようなエアの吹付けは不要となる。

しかしながら、従来２の異材接合方法では、軸部２０５を押し込むと、溶融アルミニウムが軸部２０５と置き換えられて噴出する代わりに、軟化したアルミニウム板２０１がリベット２０３により裏側（鉄板２０２側）に押し出されることから、図１８Ｂに示すように、軸部２０５の先端面積よりも広い範囲の膨出部２０１ａがアルミニウム板２０１の裏面に生じることになる。かかる膨出部２０１ａは通電経路となることから、従来２の異材接合方法では、リベット２０３の軸部２０５が通電経路となる場合に比して、通電経路が広がることとなり、ナゲット２１０の形成に必要な電流値が大きくなるため、溶接不良が発生する（ナゲット２１０の生成が悪化する）場合があった。

そこで、本実施形態の異材接合方法では、図８Ｄに示すように、生成工程における加圧通電時の電流値Ｉｆ以上の電流値Ｉｔで、より正確には、生成工程における加圧通電時の電流値Ｉｆよりも高い電流値Ｉｔで、貫通工程における加圧通電を行うようにしている。このように、生成工程における電流値Ｉｆよりも高い電流値Ｉｔで、貫通工程における加圧通電を行うことから、アルミニウム板１が積極的に溶融されるので、アルミニウム板１がリベット３３により裏側に押し出されることがなく、通電経路が広がるのを抑えることができる。また、相対的に高い電流値Ｉｔで加圧通電を行うことから、アルミニウム板１を積極的に溶融させることができるので、貫通工程を短縮することができる。

このように、貫通工程において高電流にて積極的にアルミニウム板１を溶融させると、軸部３５とアルミニウム板１との境界１ａから溶融アルミニウム１’が噴出するが、上述の如く、境界１ａ付近にエアが当たるように、軸部３５の側面３５ａに対してエアを吹き付けることから、噴出した溶融アルミニウム１’をエアで吹き飛ばすことができる。

以上のように、本実施形態の異材接合方法によれば、軸部３５の側面３５ａに対してエアを吹き付けながら、生成工程における加圧通電時の電流値Ｉｆよりも高い電流値Ｉｔで貫通工程における加圧通電を行うという簡単な構成で、接合部におけるバリＢの発生を抑制しつつ、貫通工程を短縮することができるとともに、ナゲット４０の生成が悪化するのを抑制することができる。

なお、貫通工程における加圧通電時の電流値Ｉｔは、生成工程における加圧通電時の電流値Ｉｆ以上であればよいので、例えば、図９に示すように、貫通工程における加圧通電時の電流値Ｉｔと生成工程における加圧通電時の電流値Ｉｆとを同じ値としてもよい。このようにすれば、抵抗スポット溶接機の制御の簡易化も図ることができる。

また、本実施形態の異材接合方法に用いられるリベットは、上記リベット３３に限定されず、上記図３Ａ～図３Ｆおよび図３Ｈに示すリベット３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｈや図７Ａ～図７Ｄに示すリベット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを用いることができる。

さらに、本実施形態においても、求められる接合強度等に応じて、生成工程におけるエアブローを適宜行ってもよい。

－変形例－
本変形例は、貫通工程における加圧通電時の初期電流値が、生成工程における加圧通電時の初期電流値よりも低い点が、上記実施形態３と異なるものである。以下、実施形態３と異なる点を中心に説明する。

上記実施形態３では、貫通工程における加圧通電時の電流値Ｉｔを、生成工程における加圧通電時の電流値Ｉｆ以上としたが、貫通工程において確実にアルミニウム板１を溶融させることができるのであれば、必ずしも電流値Ｉｔを電流値Ｉｆ以上としなくてもよい。たとえば、生成工程における加圧通電時の電流値Ｉｆの０．８倍以上あれば、十分にアルミニウム板１を溶融させることができる。

そこで、本実施形態の異材接合方法では、貫通工程における加圧通電開始時の初期電流値Ｉｓｔを、生成工程における加圧通電開始時の初期電流値Ｉｓｆの０．８倍以上とすることで、貫通工程において確実にアルミニウム板１を溶融させるようにしている。図１０Ａ～図１０Ｈは本変形例に係る通電パターンの一例を模式的に示す図である。

例えば、図１０Ａに示す通電パターンでは、貫通工程においては、初期電流値Ｉｓｔ（＝０．８×初期電流値Ｉｓｆ）から徐々に電流値を上昇させるアップスロープ通電を行う一方、生成工程においては、初期電流値Ｉｓｆのまま電流値を変化させずに通電を行う。貫通工程においては、リベットの軸部とアルミニウム板１との接触面積が広がると、より多くの電流を加える必要があることから、貫通工程におけるアップスロープ通電は、例えば先端部が相対的に小さく基端部に向かって拡径するような軸部を有するリベットを用いる場合に適している。

また、図１０Ｂに示す通電パターンでは、貫通工程においては、初期電流値Ｉｓｔ（＞０．８×初期電流値Ｉｓｆ）から徐々に電流値を下降させるダウンスロープ通電を行う一方、生成工程においては、初期電流値Ｉｓｆのまま電流値を変化させずに通電を行う。加工開始時には、リベットやアルミニウム板１の温度が低いため、初期に高電流値で加工を行うのが好ましいことから、貫通工程におけるダウンスロープ通電は、例えば先端部が平坦な軸部を有するリベットを用いる場合に適している。

さらに、図１０Ｃに示す通電パターンでは、貫通工程においては、初期電流値Ｉｓｔ（＞０．８×初期電流値Ｉｓｆ）のまま電流値を変化させずに通電を行う一方、生成工程においては、初期電流値Ｉｓｆから徐々に電流値を上昇させるアップスロープ通電を行う。生成工程において、初期電流値Ｉｓｆを相対的に高く設定し、かかる高電流値を維持したまま通電を行うと、急激な温度上昇により溶融アルミニウム１’が多量に噴出する場合があることから、貫通工程におけるアップスロープ通電は、例えばエアブローを行わずにバリＢの発生を抑制したいような場合に適している。

また、図１０Ｄに示す通電パターンでは、貫通工程においては、初期電流値Ｉｓｔ（＞０．８×初期電流値Ｉｓｆ）のまま電流値を変化させずに通電を行う一方、生成工程においては、初期電流値Ｉｓｆから徐々に電流値を下降させるダウンスロープ通電を行う。

さらに、図１０Ｅに示す通電パターンでは、貫通工程においては、初期電流値Ｉｓｔ（＝０．８×初期電流値Ｉｓｆ）から徐々に電流値を上昇させるアップスロープ通電を行うとともに、生成工程においても、初期電流値Ｉｓｆから徐々に電流値を上昇させるアップスロープ通電を行う。

また、図１０Ｆに示す通電パターンでは、貫通工程においては、初期電流値Ｉｓｔ（＞０．８×初期電流値Ｉｓｆ）から徐々に電流値を下降させるダウンスロープ通電を行う一方、生成工程においては、初期電流値Ｉｓｆから徐々に電流値を上昇させるアップスロープ通電を行う。

さらに、図１０Ｇに示す通電パターンでは、図１０Ｆに示す通電パターンとは逆に、貫通工程においては、初期電流値Ｉｓｔ（＝０．８×初期電流値Ｉｓｆ）から徐々に電流値を上昇させるアップスロープ通電を行う一方、生成工程においては、初期電流値Ｉｓｆから徐々に電流値を下降させるダウンスロープ通電を行う。

また、図１０Ｈに示す通電パターンでは、図１０Ｅに示す通電パターンとは逆に、貫通工程においては、初期電流値Ｉｓｔ（＞０．８×初期電流値Ｉｓｆ）から徐々に電流値を下降させるダウンスロープ通電を行うとともに、生成工程においても、初期電流値Ｉｓｆから徐々に電流値を下降させるダウンスロープ通電を行う。

さらに、図１０Ｉに示す通電パターンでは、貫通工程においては、初期電流値Ｉｓｔ（＞０．８×初期電流値Ｉｓｆ）のまま電流値を変化させずに通電を行う一方、生成工程においては、初期電流値Ｉｓｆから徐々に電流値を下降させるダウンスロープ通電を行う。生成工程におけるナゲット４０の生成初期には高い電流値が好ましいところ、この通電パターンでは、相対的に高く設定した初期電流値Ｉｓｆにより、ナゲット４０の生成が悪化するのを抑制することができるとともに、ダウンスロープ通電に伴う温度低下により、生成工程後期において溶融アルミニウム１’が多量に噴出するのを抑制することができる。このように、生成工程後期において溶融アルミニウム１’が多量に噴出するのが抑制されることと、エアブローを行うこととが相俟って、ナゲット４０の生成が悪化するのを抑制しつつ、バリＢの発生をより一層抑制することができる。

また、図１０Ｊに示す通電パターンでは、貫通工程においては、初期電流値Ｉｓｔ（＞０．８×初期電流値Ｉｓｆ）のまま電流値を変化させずに通電を行い、休止を経た後（通電を止めた後）、生成工程においては、初期電流値Ｉｓｆのまま電流値を変化させずに通電を行う。このように、貫通工程と生成工程との間に休止を入れることで、リベットやアルミニウム板１の温度が一旦下がるので、溶融アルミニウム１’が多量に噴出するのを抑制することができる。なお、図８Ｄ、図９および図１０Ａ～図１０Ｉに示す通電パターンにおいても、貫通工程と生成工程との間に休止を入れてもよい。

（実施形態４）
本実施形態は、２以上の方向からエアを吹き付ける点が、上記実施形態１の変形例と異なるものである。以下、実施形態１の変形例と異なる点を中心に説明する。

図１１Ａは本実施形態に係る異材接合方法における挟み工程を模式的に説明する図であり、図１１Ｂは貫通工程を模式的に説明する図であり、図１１Ｃは生成工程を模式的に説明する図である。図１１Ａ～図１１Ｃに示すように、この異材接合方法は、実施形態１の変形例と同様、リベット４３を用いて、異種金属部材を含む複数の金属部材を抵抗溶接により接合するものである。また、貫通工程において、軸部４５とアルミニウム板１との境界１ａ付近にエアが当たるように、軸部４５の側面４５ａに対してエアを吹き付けながら加圧通電を行う点も、実施形態１の変形例と同様である。なお、リベット４３は、図３Ｇのリベット３Ｇと同様のものである。

この異材接合方法では、リベット４３と、アルミニウム板（第１金属部材）１と、鉄板（第ｎ金属部材）２と、第１および第２電極８，９と、を用意する。リベット４３としては、図１１Ａに示すように、円盤状の頭部４４と、円柱状の軸部４５と、を備えた、断面Ｔ字状のリベット４３を用意する。

先ず、挟み工程では、図１１Ａに示すように、頭部４４、軸部４５、アルミニウム板１および鉄板２の順で並ぶように、リベット４３、アルミニウム板１および鉄板２を、抵抗スポット溶接機の第１電極８と第２電極９との間に挟む。

次に、貫通工程について説明するが、図１９の黒塗り矢印で示すように、軸部４５の側面４５ａに対して一方向からエアを吹き付けると、黒塗り小矢印で示すようにエアが分流し、直接の吹付け箇所以外の箇所に生じる溶融アルミニウム１’も吹き飛ばすことができる。もっとも、黒塗り小矢印で示すようにエアが分流しても、軸部４５を挟んで吹付け側とは反対側に、エアが当たらない領域ＡＲ１（図１９のドットハッチング部参照）が生じる場合があり、この場合には当該領域ＡＲ１に高頻度でバリＢが発生してしまう。

そこで、本実施形態の異材接合方法では、貫通工程において、２以上方向からエアを吹き付けるようにしている。具体的には、貫通工程では、図１１Ｂに示すように、第１電極８と第２電極９を相互に接近させ、リベット４３の頭部４４と鉄板２とに加圧力を作用させるとともに第１および第２電極８，９間にパルス電流を印加して、リベット４３、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電し、発生するジュール熱でアルミニウム板１を溶融させながら軸部４５をアルミニウム板１に貫通させる。その際、図１１Ｂの黒塗り矢印で示すように、軸部４５とアルミニウム板１との境界１ａ付近にエアが当たるように、軸部４５の側面４５ａに対して第１のエアＡ１を吹き付けるとともに、図１１Ｂの白抜き矢印で示すように、第１のエアＡ１と異なる方向から第２のエアＡ２を吹き付けながら加圧通電を行う。

もっとも、図２０に示すように、軸部４５の軸方向に見て、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第１のエアＡ１と、軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第２のエアＡ２とのなす角度が相対的に小さい場合には、第１のエアＡ１が図２０の黒塗り小矢印で示すように流れるとともに、第２のエアＡ２が図２０の白抜き小矢印で示すように流れても、やはりエアが当たらない領域ＡＲ２（図２０のドットハッチング部参照）が生じることになる。

そこで、本実施形態の異材接合方法では、貫通工程において、軸部４５とアルミニウム板１との境界１ａ付近に、エアが当たらない領域ＡＲ１，ＡＲ２が生じないように、２以上の方向からエアを吹き付けるようにしている。より詳しくは、貫通工程では、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第１のエアＡ１を吹き付けるとともに、軸部４５の軸方向に見て、第１のエアＡ１の吹き付け方向と３０度以上３３０度以下をなす方向から、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第２のエアＡ２を吹き付けるようにしている。

より具体的には、図１２に示すように、軸部４５の軸心４５Ｃを原点としてｘｙ座標を設定した場合に、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第１のエアＡ１をｘ軸上に固定し、角度α（３０°≦α≦３３０°）の範囲から軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第２のエアＡ２を吹き付ける。

図１３Ａ～図１３Ｃはエアブローの一例を模式的に示す図である。例えば、図１３Ａに示すように、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第１のエアＡ１をｘ軸上に固定し、角度α＝４５°の方向から軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第２のエアＡ２を吹き付ける。すると、図１３Ａの黒塗り小矢印で示すように流れた第１のエアＡ１と、図１３Ａの白抜き小矢印で示すように流れた第２のエアＡ２とが、図１３Ａのドット矢印で示すように、角度略２２．５°および角度略２００．５°で合流する。

また、図１３Ｂに示すように、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第１のエアＡ１をｘ軸上に固定し、角度α＝９０°の方向から軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第２のエアＡ２を吹き付ける。すると、図１３Ｂの黒塗り小矢印で示すように流れた第１のエアＡ１と、図１３Ｂの白抜き小矢印で示すように流れた第２のエアＡ２とが、図１３Ｂのドット矢印で示すように、角度略４５°および角度略２２５°で合流する。

さらに、図１３Ｃに示すように、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第１のエアＡ１をｘ軸上に固定し、角度α＝１８０°の方向から軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第２のエアＡ２を吹き付ける。すると、図１３Ｃの黒塗り小矢印で示すように流れた第１のエアＡ１と、図１３Ｃの白抜き小矢印で示すように流れた第２のエアＡ２とが、図１３Ｃのドット矢印で示すように、角度略６０°および角度略２７０°で合流する。

このように、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第１のエアＡ１をｘ軸上に固定し、角度α（３０°≦α≦３３０°）の範囲から軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第２のエアＡ２を吹き付けると、図１３Ａ～図１３Ｃのいずれの場合にも、軸部４５とアルミニウム板１との境界１ａ付近に、エアが当たらない領域ＡＲ１，ＡＲ２が生じないことになる。したがって、貫通工程において境界１ａから噴出する溶融アルミニウム１’を確実に吹き飛ばすことができる。

そうして、次の生成工程において、図１１Ｃに示すように、第１および第２電極８，９によりリベット４３、アルミニウム板１および鉄板２を加圧通電して、発生するジュール熱で軸部４５と鉄板２とを互いに溶融させ、両者４５，２の間にナゲット５０が生成されると接合が完了する。

以上のように、本実施形態の異材接合方法によれば、エアが当たらない領域ＡＲ１，ＡＲ２が生じないように、２以上の方向からエアＡ１，Ａ２を吹き付けるという簡単な構成で、接合部におけるバリＢの発生を抑制することができる。

なお、本実施形態の異材接合方法に用いられるリベットは、上記リベット４３に限定されず、図３Ａ～図３Ｆおよび図３Ｈに示すリベット３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｈや図７Ａ～図７Ｄに示すリベット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを用いることができる。

また、本実施形態においても、求められる接合強度等に応じて、生成工程におけるエアブローを適宜行ってもよい。

－変形例１－
本変形例は、第２のエアＡ２を軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けない点が、上記実施形態４と異なるものである。以下、実施形態４と異なる点を中心に説明する。

図１４Ａ～図１４Ｃは本変形例に係るエアブローの一例を模式的に示す図である。本変形例の異材接合方法では、図１４Ａ～図１４Ｃに示すように、貫通工程において、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第１のエアＡ１を吹き付けるとともに、軸部４５の軸方向に見て、第１のエアＡ１が当たらない領域ＡＲ１に向けて第２のエアＡ２を吹き付けるようにしている。

より具体的には、図１４Ａ～図１４Ｃに示すように、軸部４５の軸心４５Ｃを原点としてｘｙ座標を設定した場合に、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第１のエアＡ１をｘ軸上に固定し、軸部４５を挟んで吹付け側とは反対側に生じる、第１のエアＡ１が当たらない領域ＡＲ１に向けて第２のエアＡ２を吹き付ける。なお、第２のエアＡ２は、図１４Ａに示すように、４５°の方向から吹き付けてもよいし、図１４Ｂに示すように、９０°の方向から吹き付けてもよいし、図１４Ｃに示すように、１３５°の方向から吹き付けてもよい。

このように、本変形例の異材接合方法では、第１のエアＡ１が当たらない領域ＡＲ１に向けてピンポイントで第２のエアＡ２を吹き付けることから、溶融アルミニウム１’を確実に吹き飛ばすことができ、これにより、接合部におけるバリＢの発生をより一層抑制することができる。

－変形例２－
本変形例は、三方向からエアを吹き付ける点が、上記実施形態４と異なるものである。以下、実施形態４と異なる点を中心に説明する。

図１５Ａおよび図１５Ｂは実施形態４の変形例２に係るエアブローの一例を模式的に示す図である。本変形例の異材接合方法では、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、貫通工程において、第１のエアＡ１および第２のエアＡ２の他に、第３のエアＡ３を吹き付けるようにしている。

より詳しくは、図１５Ａに示すように、軸部４５の軸心４５Ｃを原点としてｘｙ座標を設定した場合に、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第１のエアＡ１をｘ軸上に固定し、角度α＝１３５°の方向から軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第２のエアＡ２を吹き付ける。これらに加えて、図１５Ａのハッチング矢印で示すように、角度α＝２２５°の方向から軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第３のエアＡ３を吹き付ける。すると、図１５Ａの黒塗り小矢印で示すように流れた第１のエアＡ１と、図１５Ａの白抜き小矢印で示すように流れた第２のエアＡ２とが、図１３Ａのドット矢印で示すように、角度４５°で合流する。また、図１５Ａの白抜き小矢印で示すように流れた第２のエアＡ２と、図１５Ａのハッチング小矢印で示すように流れた第３のエアＡ３とが、図１５Ａのドット矢印で示すように、角度１８０°で合流する。さらに、図１５Ａのハッチング小矢印で示すように流れた第３のエアＡ３と、図１５Ａの黒塗り小矢印で示すように流れた第１のエアＡ１とが角度３１５°で合流する。

このように、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第１のエアＡ１をｘ軸上に固定し、角度α（３０°≦α≦３３０°）の範囲から軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第２のエアＡ２および第３のエアＡ３を吹き付けると、軸部４５とアルミニウム板１との境界１ａ付近に、エアが当たらない領域ＡＲ１が生じないことになる。したがって、貫通工程において境界１ａから噴出する溶融アルミニウム１’をより確実に吹き飛ばすことができる。

また、図１５Ｂに示すように、軸部４５の軸心４５Ｃを原点としてｘｙ座標を設定した場合に、軸部４５の軸心４５Ｃに向けて吹き付けられる第１のエアＡ１をｘ軸上に固定し、角度α（α＜３０°）の方向から軸部４５の軸心４５Ｃに向けて第２のエアＡ２を吹き付ける。すると、第１のエアＡ１が図１５Ｂの黒塗り小矢印で示すように流れるとともに、第２のエアＡ２が図１５Ｂの白抜き小矢印で示すように流れても、エアが当たらない領域ＡＲ２が生じることになるが、当該領域ＡＲ２に向けて第３のエアＡ３を吹き付ける。

このように、第１のエアＡ１および第２のエアＡ２が当たらない領域ＡＲ２に向けてピンポイントで第３のエアＡ３を吹き付けることから、より一層確実に溶融アルミニウム１’を吹き飛ばすことができ、これにより、接合部におけるバリＢの発生をより一層抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記各実施形態では、２つの金属部材（アルミニウム板１および鉄板２）を接合したが、これに限らず、３つ以上の金属部材を接合してもよい。

また、上記各実施形態では、アルミニウム板１と鉄板２とを接合したが、異種金属部材を含む複数の金属部材を接合するのであれば、これに限らず、例えば、２枚のアルミニウム板１と１枚の鉄板２とを接合してもよいし、アルミニウムおよび鉄以外の金属からなる金属板とアルミニウム板１と鉄板２とを接合してもよいし、アルミニウムおよび鉄以外の複数種の金属板を接合してもよい。

さらに、上記実施形態２では、環状溝１７，２７の容積Ｖｇを軸部１５，２５のパイロット部１５’，２５’の体積Ｖｐよりも小さくしたリベットとして、環状壁１６の突出高さを相対的に低く設定したリベット１３と、頭部２４の径を小さく（環状溝２７の溝幅を狭く）したリベット２３と、を例示したが、これに限らず、例えば、環状壁の突出高さを相対的に低くし且つ環状溝の溝幅を狭くしたリベットを採用してもよい。

また、上記実施形態４およびその変形例では、二方向および三方向からエアブローを行う場合を例示したが、これに限らず、四方向以上からエアブローを行ってもよい。

さらに、上記実施形態２～４は、互いに無関係なものではなく、適宜組み合わせが可能である。具体的には、実施形態２～４のうちいずれか２つの実施形態を組み合わせてもよいし、実施形態２～４をすべて組み合わせてもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、リベットを大型化することなく、接合部におけるバリの発生を抑制することができるので、リベットを用いて異種金属部材を抵抗溶接により接合する異材接合方法に適用して極めて有益である。

１ アルミニウム板（第１金属部材）
１ａ 境界
１ｂ 境界
２ 鉄板（第ｎ金属部材）
３，１３，３３，４３ リベット
４，１４，３４，４４ 頭部
４ａ，１４ａ 側面
５，１５，３５，４５ 軸部
５ａ，１５ａ，３５ａ，４５ａ 側面
１５’ パイロット部
６，１６ 環状壁
７，１７ 環状溝
８ 第１電極
９ 第２電極
１０，２０，４０，５０ ナゲット
４５Ｃ 軸心
Ａ１ 第１のエア
Ａ２ 第２のエア
Ａ３ 第３のエア
ＡＲ１ 領域
Ｉｆ 電流値
Ｉｔ 電流値
Ｉｓｆ 初期電流値
Ｉｓｔ 初期電流値

Claims (9)

1. リベットを用いて、異種金属部材を含む複数の金属部材を抵抗溶接により接合する異材接合方法であって、
   頭部と軸部とを備え、当該軸部の周りに環状溝が形成されるように、当該頭部に当該軸部と同じ方向に突出する環状壁が設けられ、且つ、当該環状溝の容積が、当該軸部のうち当該環状壁よりも突出するパイロット部の体積よりも小さい金属製のリベットと、異種金属部材を含む第１～第ｎ金属部材（ｎは２以上の整数）と、第１および第２電極と、を用意し、
   上記頭部、上記軸部および上記第１～第ｎ金属部材の順で並ぶように、上記リベットおよび上記第１～第ｎの金属部材を上記第１電極と上記第２電極との間に挟む挟み工程と、
   上記第１および第２電極により上記リベットおよび上記第１～第ｎ金属部材を加圧通電して、上記軸部を上記第１～第ｎ－１金属部材に貫通させる貫通工程と、
   上記第１および第２電極により上記リベットおよび上記第１～第ｎ金属部材を加圧通電して、上記軸部と上記第ｎ金属部材との間にナゲットを生成する生成工程と、を含み、
   上記貫通工程では、上記軸部と上記第１金属部材との境界付近にエアが当たるように、上記軸部の側面に対してエアを吹き付けながら加圧通電を行うとともに、上記環状溝内に溶融金属が充填されるように、エア流量を制御することを特徴とする異材接合方法。
2. 上記請求項１に記載の異材接合方法において、
   上記生成工程では、上記頭部と上記第１金属部材との境界付近にエアが当たるように、上記頭部の側面に対してエアを吹き付けながら加圧通電を行うことを特徴とする異材接合方法。
3. 上記請求項１または２に記載の異材接合方法において、
   上記リベットとして、上記環状壁の突出高さが相対的に低いものを用意することを特徴とする異材接合方法。
4. 上記請求項１または２に記載の異材接合方法において、
   上記貫通工程では、加圧通電開始時の初期電流値が、上記生成工程における加圧通電開始時の初期電流値の０．８倍以上であることを特徴とする異材接合方法。
5. 上記請求項４に記載の異材接合方法において、
   上記生成工程では、初期電流値から徐々に電流値を下降させるダウンスロープ通電を行うことを特徴とする異材接合方法。
6. 上記請求項４に記載の異材接合方法において、
   上記貫通工程では、加圧通電時の電流値が、上記生成工程における加圧通電時の電流値以上であることを特徴とする異材接合方法。
7. 上記請求項１に記載の異材接合方法において、
   上記貫通工程では、上記軸部と上記第１金属部材との境界付近に、エアが当たらない領域が生じないように、２以上の方向からエアを吹き付けることを特徴とする異材接合方法。
8. 上記請求項７に記載の異材接合方法において、
   上記貫通工程では、上記軸部の軸心に向けて第１のエアを吹き付けるとともに、上記軸部の軸方向に見て、当該第１のエアの吹き付け方向と３０度以上３３０度以下をなす方向から、上記軸部の軸心に向けて第２のエアを吹き付けることを特徴とする異材接合方法。
9. 上記請求項７に記載の異材接合方法において、
   上記貫通工程では、上記軸部の軸心に向けて第１のエアを吹き付けるとともに、上記軸部の軸方向に見て、第１のエアが当たらない領域に向けて第２のエアを吹き付けることを特徴とする異材接合方法。

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