JPH11277268A

JPH11277268A - 突合せ溶接構造体及び鋼材とアルミニウム又はアルミニウム合金材との突合せ溶接方法

Info

Publication number: JPH11277268A
Application number: JP10079888A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Ido; 周平井土; Takeshi Matsumoto; 松本　　剛
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】外観性が優れていると共に、高強度の継手を
有する突合せ溶接構造体及び鋼材とアルミニウム又はア
ルミニウム合金材との突合せ溶接方法を提供する。【解決手段】先ず、鋼板１とアルミニウム板２との間
に、鋼材部３ａとアルミニウム材部３ｂとからなるクラ
ッド板４を配置し、鋼板１の端面１ａとクラッド板４の
一端面４ａとを突合せ溶接する。次に、アルミニウム板
２の端面２ａとクラッド板４の他端面４ｂとを突合せ溶
接する。なお、クラッド板は、鋼材部が当接されるクラ
ッド板の一端面において、鋼材部が現れている面積が一
端面の面積あたり２５％以上になっている。また、アル
ミニウム板に当接されるクラッド板の他端面において
は、アルミニウム材部が現れている面積が他端面の面積
あたり２５％以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軽量化が要求される
溶接構造体及びこの溶接構造体を得るための突合せ溶接
方法に関し、特に、高強度の継手を有する突合せ溶接構
造体及び鋼材とアルミニウム又はアルミニウム合金材と
の突合せ溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、自動車部品等においては軽量化が
要求されており、その材料として、従来の鋼材等と比較
して軽量であるアルミニウム又はアルミニウム合金材が
使用されたものが開発されている。そして、鋼材とアル
ミニウム又はアルミニウム合金材とを接合する必要性が
増加している。

【０００３】鋼材とアルミニウム又はアルミニウム合金
材とを接合する方法としては、従来より種々の方法が適
用されている。例えば、少なくとも一方が円形の断面形
状を有する２つの部材を突合せて配置し、回転運動等に
より両部材の突合せ端面に摩擦熱を発生させることによ
り、両部材を接合する摩擦溶接がある。また、２つの部
材に互いに圧力を印加した後にこれらに超音波振動を与
えることにより、両部材を接合する超音波溶接も公知で
ある。

【０００４】更に、重ねて配置された２枚の板材の外側
から対向する位置に電極を配置し、これらの電極間を通
電することにより、２枚の板材同士を接合する抵抗スポ
ット溶接もある。更にまた、爆発圧接又は熱間圧延を利
用するトランジッションジョイント（ＳＴＪ）も、材質
が異なる部材同士の接合方法として公知である（特開平
９−２９４６３号公報、特開平９−２９４６２号公報及
び特開平９−２８５８７７号公報等）。

【０００５】しかし、上述の接合方法を使用して、鋼材
とアルミニウム又はアルミニウム合金材とを接合する
と、以下に示す問題点が発生する。即ち、摩擦溶接を使
用する場合には、少なくとも一方が円形の断面形状を有
する部材である必要があるので、接合される部材の形状
が限定されてしまう。同様に、超音波溶接を使用する場
合においても、接合部に超音波振動を与える必要がある
ので、接合される部材の形状及び寸法が制限される。ま
た、トランジッションジョイントにより鋼材とアルミニ
ウム材とを接合する場合、この接合方法は船舶等の大型
部材同士の接合に適用されるものであるので、薄板の接
合に適用することができず、部材の寸法が制限される。

【０００６】また、抵抗スポット溶接を使用すると、２
枚の板材を重ねて溶接するので、重ねた部分の板厚が厚
くなり、溶接部に大きな段差が形成されるという問題点
がある。

【０００７】更に、上述の溶接方法を使用して、直接鋼
材とアルミニウム又はアルミニウム合金材とを溶接接合
しても、両部材間の界面に硬くて脆い微細な金属間化合
物が生成されるので継手強度が低下するという問題点が
ある。

【０００８】そこで、継手強度の向上を図った異種材料
の重ね抵抗溶接方法が提案されている（特開平４−５５
０６６号公報）。図４は従来の重ね抵抗溶接方法を示す
断面図である。図４に示すように、先ず、鋼板１１とア
ルミニウム板１２との間に、クラッド板１３を介装す
る。このクラッド板は、鋼材とアルミニウム材とがクラ
ッドされたものであり、鋼材部１３ａとアルミニウム材
部１３ｂとからなる。そして、鋼材部１３ａと鋼板１１
とが接触し、アルミニウム材部１３ｂとアルミニウム板
１２とが接触するように配置されている。次に、これら
の重ね合わせた部分を挟むように、対向する位置に電極
１４を配置する。次いで、アルミニウム板１２の溶接入
熱に合わせた電流を電極１４間に通電した後、鋼板１１
の溶接入熱に合わせた電流を電極１４間に通電する。こ
のようにして、鋼板１１とアルミニウム板１２とを抵抗
スポット溶接することにより、両者が接合される。

【０００９】同様に、クラッド板を利用してレーザ溶接
する方法も提案されている（特開平４−８１２８８号公
報）。図５は従来のレーザ溶接方法を示す断面図であ
る。図５に示すように、先ず、鋼板２１とアルミニウム
板２２との間に、クラッド板２３を介装する。このクラ
ッド板２３は、鋼材とアルミニウム材とがクラッドされ
たものであり、鋼材部２３ａとアルミニウム材部２３ｂ
とからなる。そして、鋼材部２３ａと鋼板２１とが接触
し、アルミニウム材部２３ｂとアルミニウム板２２とが
接触するように配置されている。次に、鋼板２１側及び
アルミニウム板２２側から対向する位置にレーザ２４を
照射する。これにより、レーザ２４が照射された領域に
溶け込み２１ａ及び２２ａが形成され、鋼板２１とアル
ミニウム板２２とがクラッド板２３を介して接合され
る。

【００１０】このように、図４及び図５に示す溶接方法
により鋼板とアルミニウム板とを接合すると、鋼板とク
ラッド板の鋼材部と、及びアルミニウム板とクラッド板
のアルミニウム材部とは、同一種類の材料であり、これ
らの接合界面は良好な接合状態となるので、継手強度は
高いものとなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４及び図５
に示す溶接方法はいずれも重ね溶接であるので、鋼板又
はアルミニウム板の板厚とクラッド板の板厚との合計の
厚さに相当する段差が溶接部に形成される。従って、外
観が劣化すると共に段差の部分に間隙が形成され、この
間隙により、溶接部の腐食等の原因になることがある。

【００１２】また、腐食等を防止するために、間隙にシ
ーリング材を注入する方法もあるが、この方法はシール
材が必要になると共に施工工程数が増加するので、コス
トの上昇の原因となる。

【００１３】ところで、板厚が異なる２枚の板材を突合
せ溶接する方法が、特開平６−２１８５４２号公報に提
案されている。これは、板厚が厚い方の一方の板材の端
部表面を研磨して他方の板材の板厚に合わせた後、両板
材の端面を突合せて溶接する方法である。また、大面積
の板材同士を突合せ溶接する方法が特開平６−２３８４
７２号公報に開示されている。これらの方法によると、
外観性が優れた継手を得ることができる。

【００１４】しかし、これらの方法を使用して、鋼材と
アルミニウム又はアルミニウム合金材とを溶接接合して
も、これらは異種材料からなる部材同士の溶接となるの
で、高強度の継手を得ることはできない。

【００１５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、外観性が優れていると共に、高強度の継手
を有する突合せ溶接構造体及び鋼材とアルミニウム又は
アルミニウム合金材との突合せ溶接方法を提供すること
を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る突合せ溶接
構造体及び鋼材とアルミニウム又はアルミニウム合金材
との突合せ溶接方法は、鋼材部及びアルミニウム又はア
ルミニウム合金材部からなるクラッド材の一端面領域が
鋼材に当接されて前記鋼材が前記クラッド材の鋼材部に
突合せ溶接されていると共に、前記クラッド材の他端面
領域がアルミニウム又はアルミニウム合金材に当接され
て前記アルミニウム又はアルミニウム合金材が前記クラ
ッド材のアルミニウム又はアルミニウム合金材部に突合
せ溶接されている突合せ溶接構造体であって、前記クラ
ッド材は、その一端面領域の面積あたり２５％以上の面
積％で前記一端面領域に前記鋼材部が現れていると共
に、その他端面領域の面積あたり２５％以上の面積％で
前記他端面領域に前記アルミニウム又はアルミニウム合
金材部が現れたものであることを特徴とする。

【００１７】本発明に係る鋼材とアルミニウム又はアル
ミニウム合金材との突合せ溶接方法は、鋼材部及びアル
ミニウム又はアルミニウム合金材部からなるクラッド材
の２５％以上の面積％で前記鋼材部が現れた一端面領域
を鋼材に当接して前記鋼材と前記クラッド材の前記鋼材
部とを突合せ溶接すると共に、前記クラッド材の２５％
以上の面積％で前記アルミニウム又はアルミニウム合金
材部が現れた他端面領域をアルミニウム又はアルミニウ
ム合金材に当接して前記アルミニウム又はアルミニウム
合金材と前記クラッド材の前記アルミニウム又はアルミ
ニウム合金材部とを突合せ溶接することを特徴とする。

【００１８】前記クラッド材は、その一端面領域の面積
あたり４０％以上の面積％で前記一端面領域に前記鋼材
部が現れていると共に、その他端面領域の面積あたり４
０％以上の面積％で前記他端面領域に前記アルミニウム
又はアルミニウム合金材部が現れたものであることが好
ましい。また、前記クラッド材は、その表面に対して前
記鋼材部と前記アルミニウム又はアルミニウム合金材部
との界面が平行なものであっても、界面が傾斜したもの
であってもよく、傾斜している場合は、このクラッド材
の表面と界面とがなす角度が４５゜以下であることが好
ましい。

【００１９】更に、前記鋼材と前記クラッド材及び前記
アルミニウム又はアルミニウム合金材と前記クラッド材
とは高エネルギ密度溶接によって接合することができ
る。

【００２０】本発明においては、鋼材とアルミニウム又
はアルミニウム合金材との間に、鋼材部とアルミニウム
又はアルミニウム合金材部とからなるクラッド材を配置
し、鋼材とクラッド材及びアルミニウム又はアルミニウ
ム合金材とクラッド材とを突合せ溶接する。このとき、
クラッド材の端面において、鋼材部が現れている領域の
面積率及びアルミニウム又はアルミニウム合金材部が現
れている領域の面積率が適切に規制されているので、ク
ラッド材の一端面に現れている鋼材部と鋼材との接合、
及びクラッド材の他端面に現れているアルミニウム又は
アルミニウム合金材部とアルミニウム又はアルミニウム
合金材との接合は、同一種類の金属材同士の接合とな
る。従って、本発明によると、鋼材とアルミニウム又は
アルミニウム合金材とを直接接触させて溶接した異種接
合と比較して、継手強度を著しく向上させることができ
る。

【００２１】また、本発明においては、重ね溶接を使用
せず、厚さが等しい鋼材、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金材及びクラッド材を使用して、突合せ溶接するこ
とができるので、外観性が優れた継手を得ることができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る鋼材
とアルミニウム又はアルミニウム合金材との突合せ溶接
方法について、添付の図面を参照して具体的に説明す
る。図１は本発明の第１の実施例に係る鋼材とアルミニ
ウム又はアルミニウム合金材との突合せ溶接方法を示す
断面図である。図１に示すように、先ず、公知の方法に
より鋼材とアルミニウム材とをクラッドすることによ
り、鋼材部３ａとアルミニウム材部３ｂとからなるクラ
ッド板４を作製する。なお、本実施例において作製され
たクラッド板４は、鋼材部３ａとアルミニウム材部３ｂ
とが等しい厚さになっている。従って、クラッド板４の
一端面４ａ及び他端面４ｂにおいて、鋼材部３ａが現れ
ている面積及びアルミニウム材部３ｂが現れている面積
は、夫々約５０％である。

【００２３】次に、鋼板１とアルミニウム板２との間
に、得られたクラッド板４を配置する。次いで、鋼板１
の端面１ａをクラッド板４の一端面４ａに当接させた
後、鋼板１の端面１ａとクラッド板４の一端面４ａとを
溶融溶接により接合する。その後、アルミニウム板２の
端面２ａをクラッド板４の他端面４ｂに当接させた後、
アルミニウム板２の端面２ａとクラッド板４の他端面４
ｂとを溶融溶接により接合する。

【００２４】このようにして、鋼板１とアルミニウム板
２とをクラッド板４を介して突合せ溶接すると、クラッ
ド板４の一端面４ａに現れている鋼材部３ａと鋼板１と
は、同一種類の金属同士の接合になる。同様に、クラッ
ド板４の他端面４ｂに現れているアルミニウム材部３ｂ
とアルミニウム板２とも、同一種類の金属材同士の接合
となる。従って、鋼板１とアルミニウム板２とを直接接
触させて溶接した場合と比較して、継手強度を著しく向
上させることができる。

【００２５】但し、鋼板１とクラッド板４との間の継手
効率及びクラッド板４とアルミニウム板２との間の継手
効率は、クラッド板４の端面において、当接される部材
と同一種類の金属材が現れた領域の面積に影響される。
本発明においては、鋼板に当接されるクラッド板の一端
面領域において、鋼材部が現れている面積が一端面領域
の面積あたり２５％未満であるか、又はアルミニウム板
に当接されるクラッド板の他端面領域において、アルミ
ニウム材部が現れている面積が他端面領域の面積あたり
２５％未満であると、同一種類の金属材同士が接合され
る面積が小さくなるので、良好な継手効率を得ることが
できない。

【００２６】従って、本発明においては、鋼材部が当接
されるクラッド板の一端面領域において、鋼材部が現れ
ている面積が一端面領域の面積あたり２５％以上である
と共に、アルミニウム板に当接されるクラッド板の他端
面領域において、アルミニウム材部が現れている面積が
他端面領域の面積あたり２５％以上であるものとする。
なお、これらの面積は４０％以上であると、より一層継
手強度を向上させることができる。

【００２７】本実施例においては、クラッド板４の端面
４ａ及び４ｂの全領域が鋼板１又はアルミニウム板２に
当接されているので、鋼板１に当接している端面領域の
面積あたり、鋼材部３ａが現れている面積は約５０％で
あると共に、アルミニウム板２に当接している端面領域
の面積あたり、アルミニウム材部３ｂが現れている面積
は約５０％である。従って、継手強度が優れたものとな
る。

【００２８】また、本実施例においては、鋼板１、アル
ミニウム板２及びクラッド板３の板厚を等しくしてお
り、これらを突合せ溶接することができるので、これら
を接合した後に、溶接部の厚さが他の部分と異なる厚さ
になることがない。従って、外観が優れた突合せ溶接構
造体を得ることができる。

【００２９】図２は本発明の第２の実施例に係る鋼材と
アルミニウム又はアルミニウム合金材との突合せ溶接方
法を示す断面図である。なお、図２に示す第２の実施例
において、図１に示すものと同一物には同一符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。図２に示すように、先
ず、公知の方法により鋼材とアルミニウム材とをクラッ
ドすることにより、鋼材部５ａとアルミニウム材部５ｂ
とからなるクラッド板６を作製する。なお、第２の実施
例においては、鋼材部５ａの厚さをアルミニウム材部５
ｂの厚さよりも厚くしている。

【００３０】その後の工程は第１の実施例と同様であ
る。但し、本実施例においては、鋼材部５ａと同一の厚
さを有する鋼板１を、クラッド板６の端面６ａにおいて
鋼材部５ａが現れた領域に当接させて両者を溶接してい
る。また、アルミニウム材部５ｂと同一の厚さを有する
アルミニウム板２を、クラッド板６の端面６ｂにおいて
アルミニウム材部５ｂが現れた領域に当接させて両者を
溶接している。

【００３１】このようにして、鋼板１とアルミニウム板
２とをクラッド板６を介して突合せ溶接した場合におい
ても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施例においては、クラッド板６の端面６ａに
おける鋼材部５ａが現れた領域に鋼板１を当接している
ので、鋼板１に当接されるクラッド板６の端面領域の面
積あたり、鋼材部３ａが現れている面積は１００％とな
る。また、クラッド板６の端面６ｂにおけるアルミニウ
ム材部５ｂが現れた領域にアルミニウム板２を当接して
いるので、アルミニウム板２に当接されるクラッド板６
の端面領域の面積あたり、アルミニウム材部５ｂが現れ
ている面積は１００％となる。従って、継手強度が優れ
た溶接構造体を得ることができる。

【００３２】図３は本発明の第３の実施例に係る鋼材と
アルミニウム又はアルミニウム合金材との突合せ溶接方
法を示す断面図である。なお、図３に示す第３の実施例
において、第１の実施例と異なる点はクラッド板の構造
のみであるので、図３において図１に示すものと同一物
には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。図
３に示すように、先ず、公知の方法により鋼材とアルミ
ニウム材とをクラッドすることにより、鋼材部７ａとア
ルミニウム材部７ｂとからなるクラッド板８を作製す
る。なお、第３の実施例においては、鋼材部７ａとアル
ミニウム材部７ｂとの界面（クラッド面）がクラッド板
８の表面に対して傾斜した形状のクラッド板８を作製し
ている。これにより、クラッド板８の一端面８ａにおい
ては、鋼材部７ａが現れている領域の面積がアルミニウ
ム材部７ｂが現れている領域の面積よりも大きくなり、
他端面８ｂにおいては、アルミニウム材部７ｂが現れて
いる領域の面積が鋼材部７ａが現れている領域の面積よ
りも大きくなるという利点を得ることができる。

【００３３】このように構成されたクラッド板８を介し
て鋼板１とアルミニウム板２とを突合せ溶接する場合に
は、鋼板１に当接されるクラッド板８の一端面８ａにお
いては、端面８ａの面積あたり鋼材部７ａが現れている
面積が１００％となり、アルミニウム板２に当接される
クラッド板８の他端面８ｂにおいては、端面８ｂの面積
あたりアルミニウム材部７ｂが現れている面積が１００
％となる。従って、実質的には同一種類の金属からなる
部材同士の接合になり、完全溶け込み溶接とすることが
できる。従って、優れた継手強度及び曲げ加工性を有す
ると共に、外観性が優れた溶接構造体を得ることができ
る。

【００３４】但し、本実施例に示すように、クラッド板
８の鋼材部７ａとアルミニウム材部７ｂとの間の界面
が、クラッド板８の表面に対して傾斜した形状である場
合には、この界面とクラッド板８の表面とがなす角度は
溶接部の曲げ加工性に影響を及ぼす。即ち、本発明にお
いては、クラッド材を構成する鋼材部とアルミニウム材
部との間の界面（クラッド面）と、クラッド材の表面と
がなす角度が４５゜を超えると、溶接部の曲げ加工性が
劣化する。これは、鋼材部とアルミニウム材部との機械
的性能が著しく異なるからであり、その結果、曲げ加工
性の評価試験において、鋼材よりも強度が低いアルミニ
ウム材部側に変形が集中し、鋼材部側が変形しにくくな
るので、溶接後に成形した場合には、割れが発生する。
クラッド面とクラッド材の表面とがなす角度が４５゜以
下であると、強度の変化が緩やかになるので、曲げ特性
が良好になる。従って、本発明においては、クラッド面
とクラッド材の表面とがなす角度は４５゜以下とする。

【００３５】一方、クラッド面がクラッド材の表面に対
して傾斜した形状とする場合に、傾斜角度が１０゜未満
であっても継手強度は良好なものとなる。しかし、この
傾斜角度が１０゜未満であると、クラッド材の端面間の
距離（クラッド材の幅）を短くした場合には、鋼材部と
アルミニウム材部の領域の面積比率が、クラッド材の一
端面と他端面とで殆ど同一となるので、クラッド面を傾
斜させた場合の利点を得ることができない。そこで、ク
ラッド材の幅を長くすると、鋼材部とアルミニウム材部
の領域の面積比率は、クラッド材の一端面と他端面とで
異なったものとなるが、鋼材及びアルミニウム材と比較
して高価であるクラッド材の使用量が増加するので、原
料コストが上昇する。従って、クラッド面がクラッド材
の表面に対して傾斜した形状とする場合には、クラッド
面とクラッド材の表面とがなす角度は１０゜以上である
ことが好ましい。

【００３６】なお、上述の第１乃至第３の実施例におい
ては、鋼板とクラッド板とを溶接接合した後、アルミニ
ウム板とクラッド板とを溶接接合したが、本発明におい
ては、アルミニウム板とクラッド板とを先に溶接接合し
ても、同様の効果を得ることができる。また、鋼板とク
ラッド板との溶接方法及びアルミニウム板とクラッド板
との溶接方法としては、溶接される部材の板厚に応じ
て、ティグ溶接、プラズマ溶接、電子ビーム溶接及びレ
ーザ溶接等の高エネルギ密度溶接を選択することができ
る。このときの溶接条件は、必要に応じて適切に設定す
ればよい。特に、薄板を対象とする場合には、溶融範囲
をできるだけ小さくすることができ、これにより、溶融
幅を狭くすることができる溶接方法を使用することが好
ましい。

【００３７】また、本発明において、鋼材としてはステ
ンレス鋼材及び炭素鋼材等を使用することができ、アル
ミニウム板の代わりにアルミニウム合金板を使用するこ
ともできる。

【００３８】更に、本発明においては、上述の第２の実
施例に示すように、溶接部に段差が形成されることがあ
るが、このような場合には、板厚が厚い部分の表面を研
磨して他方の板材の板厚に合わせた後、両板材の端面を
突合せて溶接する従来の溶接方法を本発明に適用するこ
とができる。また、溶接接合する鋼板及びアルミニウム
板が大面積であるか又は異なる板厚を有している場合に
は、両方の板材の突合せ部をコイニング加工した後に溶
接する従来の溶接方法を利用することもできる。これに
より、外観性が優れた高強度の溶接部を得ることができ
る。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例に係る鋼材とアルミニ
ウム又はアルミニウム合金材との突合せ溶接方法により
鋼材とアルミニウム合金材とを突合せ溶接した試験結果
について、その比較例による試験結果と比較して具体的
に説明する。先ず、板厚が１．６ｍｍであるＪＩＳＡ
５０５２材からなるアルミニウム合金板と、板厚が１．
６ｍｍであるＪＩＳＳＰＣＣ材からなる鋼板とを準備
すると共に、ＪＩＳＡ５０５２材とＪＩＳＳＰＣＣ材
とを種々の比率でクラッドした１．６ｍｍの板厚のクラ
ッド板を準備した。

【００４０】次に、第１の実施例に示す方法と同様にし
て、アルミニウム合金板と鋼板との間にクラッド板を配
置し、アルミニウム合金板とクラッド板とを突合せ溶接
すると共に、鋼板とクラッド板とを突合せ溶接した。こ
の溶接方法としては、アルゴンガスをシールドガスとし
た炭酸ガスレーザ溶接方法を使用して、アルミニウム合
金板側の溶接時においては、出力を４ｋＷ、溶接速度を
４ｍ／分とし、鋼板側の溶接時においては、出力を３ｋ
Ｗ、溶接速度を８ｍ／分とした。また、シールドガスの
流量は２５リットル／分とした。その後、得られた溶接構造
体の継手強度を測定すると共に、継手効率を算出した。
なお、継手効率（％）は、｛（継手強度／アルミニウム
合金板の強度）×１００｝により算出し、継手効率が５
０％以上である場合を合格とした。

【００４１】クラッド板のＪＩＳＡ５０５２材とＪＩ
ＳＳＰＣＣ材とのクラッド比率並びに継手強度及び継
手効率の評価結果を下記表１に示す。但し、本実施例に
おいては、図１に示すように、ＪＩＳＡ５０５２材と
ＪＩＳＳＰＣＣ材との界面（クラッド面）とクラッド
材の表面とが平行な関係にあるクラッド材を使用してい
る。従って、下記表１に示すクラッド比率は、クラッド
材の端面において、アルミニウム材部（ＪＩＳＡ５０
５２材）及び鋼材部（ＪＩＳＳＰＣＣ材）が現れてい
る領域の面積比を示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】上記表１に示すように、実施例Ｎｏ．１乃
至７は、一端面領域の面積あたり２５％以上の面積％で
この一端面領域にクラッド板の鋼材部が現れていると共
に、他端面領域の面積あたり２５％以上の面積％で他端
面領域にクラッド板のアルミニウム合金材部が現れたク
ラッド板を使用しているので、優れた強度を有する継手
を得ることができた。特に、実施例Ｎｏ．３乃至５は、
クラッド板が、一端面領域の面積あたり４０％以上の面
積％でこの一端面領域に鋼材部が現れていると共に、他
端面領域の面積あたり２５％以上の面積％で他端面領域
にアルミニウム合金材部が現れたものであるので、より
一層継手強度を向上させることができた。

【００４４】一方、比較例Ｎｏ．８乃至１０は、クラッ
ド板の鋼材部が現れている領域の面積が、クラッド板の
端面領域の面積あたり２５％未満であり、比較例Ｎｏ．
１１及び１２は、クラッド板のアルミニウム材部が現れ
ている領域の面積が、クラッド板の端面領域の面積あた
り２５％未満であるので、継手強度が低いものとなっ
た。

【００４５】次に、上記表１に示す実施例と同様のアル
ミニウム合金板と鋼板とを準備すると共に、第３の実施
例と同様のクラッド板を準備した。但し、本実施例にお
いては、鋼材部とアルミニウム合金材部との界面（クラ
ッド面）とクラッド板の表面とがなす角度を種々に変化
させた。次に、第３の実施例に示す方法と同様にして、
アルミニウム合金板と鋼板との間にクラッド板を配置
し、アルミニウム合金板とクラッド板とを突合せ溶接す
ると共に、鋼板とクラッド板とを突合せ溶接した。この
溶接方法及び溶接条件は、上記表１に示す実施例と同一
とした。その後、得られた溶接構造体の継手強度及び継
手効率を測定すると共に、継手部の曲げ特性を評価し
た。クラッド板の表面とクラッド面とがなす角度、並び
に継手強度、継手効率及び曲げ特性の評価結果を下記表
２に示す。なお、曲げ特性は、ＪＩＳＺ３０４１の曲げ
試験により評価し、曲げの表面に割れが発生していない
ものを○（良好）、曲げの両面に３ｍｍまでの長さの割
れが発生しているものを△（やや不良）であると評価し
た。

【００４６】

【表２】

【００４７】上記表２に示すように、実施例Ｎｏ．２１
乃至２６は、鋼板とクラッド板と、及びアルミニウム合
金板とクラッド板とが完全溶け込み溶接となると共に、
溶接がクラッド板の表面とクラッド面とがなす角度が適
切に規制されているので、優れた強度及び曲げ特性を有
する継手を得ることができた。

【００４８】一方、比較例Ｎｏ．２７乃至３１は、実施
例Ｎｏ．２１乃至２６と同様に、鋼板及びアルミニウム
合金板とクラッド板とが完全溶け込み溶接であるので、
継手強度は良好であった。しかし、クラッド板の表面と
クラッド面とがなす角度が４５゜を超えているので、曲
げ特性が劣化し、これらを溶接後に成形すると、割れが
発生した。従って、全体として、継手性能が低いものと
なった。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
鋼材とアルミニウム又はアルミニウム合金材との間に、
鋼材部とアルミニウム又はアルミニウム合金材部とから
なるクラッド材が介装されており、このクラッド材の端
面において、鋼材部が現れている領域の面積率及びアル
ミニウム又はアルミニウム合金材部が現れている領域の
面積率が適切に規制されているので、鋼材とアルミニウ
ム又はアルミニウム合金材とが突合せ溶接されることに
より得られた溶接構造体は、継手強度が優れたものとな
る。また、本発明によれば、重ね溶接を使用しないの
で、外観性が優れた継手を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る鋼材とアルミニウ
ム又はアルミニウム合金材との突合せ溶接方法を示す断
面図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る鋼材とアルミニウ
ム又はアルミニウム合金材との突合せ溶接方法を示す断
面図である。

【図３】本発明の第３の実施例に係る鋼材とアルミニウ
ム又はアルミニウム合金材との突合せ溶接方法を示す断
面図である。

【図４】従来の重ね抵抗溶接方法を示す断面図である。

【図５】従来の溶接方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１１，２１；鋼板２，１２，２２；アルミニウム板３ａ，５ａ，７ａ，１３ａ，２３ａ；鋼材部３ｂ，５ｂ，７ｂ，１３ｂ，２３ｂ；アルミニウム材部４，６，８，１３，２３；クラッド板１４；電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２３Ｋ 103:10 103:16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼材部及びアルミニウム又はアルミニウ
ム合金材部からなるクラッド材の一端面領域が鋼材に当
接されて前記鋼材が前記クラッド材の鋼材部に突合せ溶
接されていると共に、前記クラッド材の他端面領域がア
ルミニウム又はアルミニウム合金材に当接されて前記ア
ルミニウム又はアルミニウム合金材が前記クラッド材の
アルミニウム又はアルミニウム合金材部に突合せ溶接さ
れている突合せ溶接構造体であって、前記クラッド材
は、その一端面領域の面積あたり２５％以上の面積％で
前記一端面領域に前記鋼材部が現れていると共に、その
他端面領域の面積あたり２５％以上の面積％で前記他端
面領域に前記アルミニウム又はアルミニウム合金材部が
現れたものであることを特徴とする突合せ溶接構造体。
【請求項２】前記クラッド材は、その一端面領域の面
積あたり４０％以上の面積％で前記一端面領域に前記鋼
材部が現れていると共に、その他端面領域の面積あたり
４０％以上の面積％で前記他端面領域に前記アルミニウ
ム又はアルミニウム合金材部が現れたものであることを
特徴とする請求項１に記載の突合せ溶接構造体。
【請求項３】前記クラッド材は、その表面に対して前
記鋼材部と前記アルミニウム又はアルミニウム合金材部
との界面が平行なものであることを特徴とする請求項１
又は２に記載の突合せ溶接構造体。
【請求項４】前記クラッド材は、その表面に対して前
記鋼材部と前記アルミニウム又はアルミニウム合金材部
との界面が傾斜したものであり、前記クラッド材の表面
と前記界面とがなす角度が４５゜以下であることを特徴
とする請求項１又は２に記載の突合せ溶接構造体。
【請求項５】前記クラッド材の表面と前記界面とがな
す角度は１０゜以上であることを特徴とする請求項４に
記載の突合せ溶接構造体。
【請求項６】鋼材部及びアルミニウム又はアルミニウ
ム合金材部からなるクラッド材の２５％以上の面積％で
前記鋼材部が現れた一端面領域を鋼材に当接して前記鋼
材と前記クラッド材の前記鋼材部とを突合せ溶接すると
共に、前記クラッド材の２５％以上の面積％で前記アル
ミニウム又はアルミニウム合金材部が現れた他端面領域
をアルミニウム又はアルミニウム合金材に当接して前記
アルミニウム又はアルミニウム合金材と前記クラッド材
の前記アルミニウム又はアルミニウム合金材部とを突合
せ溶接することを特徴とする鋼材とアルミニウム又はア
ルミニウム合金材との突合せ溶接方法。
【請求項７】前記クラッド材は、その一端面領域の面
積あたり４０％以上の面積％で前記一端面領域に前記鋼
材部が現れていると共に、その他端面領域の面積あたり
４０％以上の面積％で前記他端面領域に前記アルミニウ
ム又はアルミニウム合金材部が現れたものであることを
特徴とする請求項６に記載の鋼材とアルミニウム又はア
ルミニウム合金材との突合せ溶接方法。
【請求項８】前記クラッド材は、その表面に対して前
記鋼材部と前記アルミニウム又はアルミニウム合金材部
との界面が平行なものであることを特徴とする請求項６
又は７に記載の鋼材とアルミニウム又はアルミニウム合
金材との突合せ溶接方法。
【請求項９】前記クラッド材は、その表面に対して前
記鋼材部と前記アルミニウム又はアルミニウム合金材部
との界面が傾斜したものであり、前記クラッド材の表面
と前記界面とがなす角度が４５゜以下であることを特徴
とする請求項６又は７に記載の鋼材とアルミニウム又は
アルミニウム合金材との突合せ溶接方法。
【請求項１０】前記クラッド材の表面と前記界面とが
なす角度は１０゜以上であることを特徴とする請求項９
に記載の突合せ溶接構造体。
【請求項１１】前記鋼材と前記クラッド材及び前記ア
ルミニウム又はアルミニウム合金材と前記クラッド材と
は高エネルギ密度溶接によって接合することを特徴とす
る請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の鋼材とアル
ミニウム又はアルミニウム合金材との突合せ溶接方法。