WO2017170106A1 - 接合構造 - Google Patents

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WO2017170106A1
WO2017170106A1 PCT/JP2017/011666 JP2017011666W WO2017170106A1 WO 2017170106 A1 WO2017170106 A1 WO 2017170106A1 JP 2017011666 W JP2017011666 W JP 2017011666W WO 2017170106 A1 WO2017170106 A1 WO 2017170106A1
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WO
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metal material
homogeneous metal
protrusion
dissimilar
homogeneous
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PCT/JP2017/011666
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French (fr)
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潤司 藤原
篤寛 川本
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Priority to EP17774647.6A priority patent/EP3438473B1/en
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Priority to JP2018509168A priority patent/JP6799758B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/04—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/323—Bonding taking account of the properties of the material involved involving parts made of dissimilar metallic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/08—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of welds or the like

Definitions

  • This disclosure relates to a joining structure in which one or more kinds of different materials are sandwiched between the same kind of metal materials using a laser, arc, or plasma as a heat source.
  • spot welding is widely used as a welding method used for transportation equipment such as automobiles.
  • spot welding which is resistance welding, requires welding by energizing between the upper and lower electrodes by pressing the material with the upper and lower electrodes, which are spot welding guns for spot welding, eliminating the gap between the welding materials. There is. For this reason, it is not suitable for one-side welding, and there is a restriction on the product shape, such as a shape in which the welding location is sandwiched from above and below by a spot welding gun.
  • the space for the spot welding gun to enter the welding material is necessary.
  • the spot welding gun itself is heavy, the moving speed of the spot welding gun is slow, and pressurization time is required even if it arrives at the welding position, and cooling time must be secured after welding. In addition, much time is required in addition to welding.
  • Patent Document 1 discloses a rivet shape, caulking, and a spot welding method that absorbs plastic flow of dissimilar materials due to pressurization of different materials sandwiched between rivets and rivet materials of the same type and welding heat during spot welding. It has been. It is possible to suppress a decrease in fastening force by securing a space in which a part of the dissimilar material is deformed and moved during caulking and spot welding, and preventing the dissipation of the dissimilar material due to displacement of the electrode during spot welding.
  • the joint structure according to the present disclosure includes a first homogeneous metal material having a first protrusion, and a first through portion that is larger than the diameter or width of the first protrusion and is paired with the first protrusion. It is difficult to weld the second homogeneous metal material, the first homogeneous metal material, and the second homogeneous metal material, which are provided and can be welded to each other. And a dissimilar material provided with a second penetrating portion having a first gap in the radial direction or width direction that is larger than the diameter or width of the protrusion.
  • the first protrusion of the first homogeneous metal material is inserted into the second through-hole of the different material having a first gap corresponding to the material of the different material, and further the second homogeneous metal material.
  • the dissimilar material is sandwiched between the first homogeneous metal material and the second homogeneous metal material.
  • the outer edge of the first protrusion of the first homogeneous metal material and the inner edge of the first penetration are welded, and the first homogeneous metal material and the second homogeneous metal material are melted together.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a joining structure at the time of laser welding in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a joining structure at the time of laser welding in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a joint structure at the time of laser welding in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a joint structure at the time of laser welding in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a graph showing a result of measuring the relationship between the material of the second material 2 as the dissimilar material and the first gap 6 in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a perspective view for explaining a joining state at the time of laser welding in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a perspective view for explaining a joining state at the time of laser welding in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a perspective view for explaining a joining state at the time of laser welding in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a joint structure at the time of arc welding in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a joint structure during laser welding according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a joint structure at the time of laser welding in the third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a joint structure during laser welding according to the third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a view for explaining a form of conventional dissimilar material joining.
  • a conventional joining member of different materials will be described with reference to FIG.
  • Fastening force is reduced by securing a space in which a part of the dissimilar material 200 is deformed and moved during caulking and spot welding, and prevents the dissimilar material 200 from being depressed due to misalignment of the electrode 400 during spot welding.
  • a complicated rivet shape such as an R (Radius) shaped chamfer 30 or an annular groove 31 is required.
  • accuracy is required for the shape of the rivet 51 and the shape becomes complicated. For this reason, precision processing or the like is required for processing the rivet 51, and the manufacturing cost increases.
  • This disclosure provides a simple joining structure for laser welding, arc welding, or plasma welding that enables joining of dissimilar materials and improves productivity.
  • first material 1 that is a first homogeneous metal material according to the present disclosure
  • third material that is a second homogeneous metal material according to the present disclosure.
  • 3 is a diagram for explaining a joint structure between the second material 2 and the second material 2 of different materials.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a structure in which the third material 3 as the upper plate has a circular structure.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a structure in which the third material 3 as the upper plate has a square structure. 6 and FIG. 7 corresponds to the cross-sectional position in FIG. 1 and FIG.
  • FIG. 1 shows that the first material 1 and the third material 3 made of metal are joined to the second material 2 made of a different material, and the first material 1 is made of the first protrusion 8. Have Then, the first projection 8 of the first material 1 is inserted into the first through hole 11 provided in the third material 3 and the second through hole 12 provided in the second material 2. As described above, the second material 2 is sandwiched between the first material 1 and the third material 3.
  • the 1st penetration hole 11 is an example of the 1st penetration part concerning this indication
  • the 2nd penetration hole 12 is an example of the 2nd penetration part concerning this indication.
  • the first protrusion 8 of the first material 1 is inserted into the second through hole 12 of the second material 2 and the first through hole 11 of the third material 3, the first penetration There is an effect of suppressing the positional deviation with respect to the hole 11 and the second through-hole 12, and there is an advantage that the validity of the mark of the laser irradiation position and the bead forming position can be visually confirmed.
  • the 1st penetration part is made into the 1st penetration hole 11, and the 2nd penetration part is made into the 2nd penetration hole 12, it may be a penetration groove, for example.
  • the same kind of metal material is a metal that can be welded to each other, and not only the same material, but also the weldability of ferrous metal materials, non-ferrous metal materials, etc., in other words, compatibility of welding Be the same kind of material.
  • the first material 1 and the third material 3 mild steel and mild steel, mild steel and stainless steel, stainless steel and stainless steel, mild steel and high strength (high tensile steel), It is a ferrous metal material such as high ten and stainless, high ten and high ten.
  • nonferrous metals such as aluminum and aluminum, aluminum and aluminum alloy, aluminum alloy and aluminum alloy, for example.
  • the second material 2 as the dissimilar material is a material of a material different from the first material 1 and the third material 3 as the same type metal material, and is difficult to weld to the same type metal material. It is a material.
  • the second material 2 as the different material is a non-ferrous metal such as a copper material or an aluminum material. is there.
  • the second material 2 as a different material is, for example, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics), PET as a resin material. (Polyethylene terephthalate).
  • the welded portion shape of the first material 1 and the third material 3 is an arrangement in which the first protrusion 8 of the first material 1 and the first through hole 11 of the third material 3 are attached to each other.
  • the first protrusion 8 of the first material 1 is inserted into the second through hole 12 of the second material 2
  • the first protrusion 8 as the same kind of metal material and the first protrusion as the dissimilar material.
  • a gap between the two through holes 12 is defined as a first gap 6.
  • a gap between the outer edge portion of the first protrusion 8 of the first material 1 as the same type metal material and the first through hole 11 of the third material 3 as the same type metal material is set to the second The gap is 7.
  • the second gap 7 is basically made small to such an extent that the first through hole 11 as the homogeneous metal material can be inserted into the first protrusion 8 as the homogeneous metal material.
  • a maximum of 25% of the thickness of the same kind of metal material can be dealt with.
  • the laser 4 is brought into contact with the outer edge portion of the first projection 8 of the first material 1 and the first through hole 11 of the third material 3 from the upper side in the plate thickness direction. Irradiation is performed along a circular portion, which is a portion, and a bead formed as a result becomes a welded portion 10 as shown in FIG.
  • the plate thickness direction is a direction perpendicular to the principal surfaces of the first material 1, the second material 2, and the third material 3 before welding, and is a direction indicated by an arrow in FIG. .
  • the second gap 7 between the same-type metal materials sandwiching the dissimilar materials during and after welding will be described with reference to FIG.
  • the first edge of the first material 1 as the same kind metal material and the first edge of the third material 3 as the same kind metal material inserted in pairs with the outer edge of the first protrusion 8 of the first material 1.
  • Butt welding is performed by irradiating the laser 4 along a circular portion that is a portion facing the inner edge of the through hole 11.
  • the welded portion 10 is formed during the welding, the first material 1 and the third material 3 of the same kind of metal material are melt-bonded, and the welded portion 10 as the molten metal is solidified and contracted.
  • the second gap 7 which is a gap between the first protrusion 8 of the first material 1 and the first through hole 11 of the third material 3 is reduced, and the first material 1 and the third material 3 are reduced.
  • Material 3 is fixed.
  • the size of the second gap 7 depends on the thickness of the homogeneous metal material on the side irradiated with the laser from the thickness direction, or the first material 1 and the third material 3 as the homogeneous metal material. Up to 25% of the thinner plate thickness is the distance that can be welded without holes. The setting of a maximum of 25% of the thinner one of the first material 1 and the third material 3 is derived from experimental data.
  • the lasers are stacked one above the other.
  • welding is performed from the upper side along the circular portion which is a portion where the outer edge portion of the first protrusion 8 and the first through hole 11 of the third material 3 come into contact with each other, in other words, the joint portion.
  • the size of the welded line that is the joining portion of the outer edge of the first protrusion 8 of the first material 1 and the first through hole 11 of the third material 3, in other words, the joining point is, for example, ⁇ 10 mm. , Welded in a circle.
  • the margin of the second gap 7 according to the thickness of the homogeneous metal material as the gap between the joints of the homogeneous metal materials will be described.
  • the plate thickness of the first material 1 and the third material 3 is t0.8 mm
  • the second gap 7 can be welded up to a maximum of 0.2 mm without a hole.
  • the second gap 7 exceeds 0.3 mm, a part of the weld line that is a joint portion is in a holed state, resulting in poor welding.
  • the plate thickness is t2.3 mm
  • the second gap 7 can be welded up to a maximum of 0.5 to 0.6 mm without a hole. If the plate thickness of the second gap 7 exceeds 0.7 mm, a part of the weld line is in a holed state, resulting in poor welding.
  • a first gap which is a gap between the first protrusion 8 of the first material 1 as a homogeneous metal and the second through hole 12 of the second material 2 as a dissimilar material during and after welding.
  • the gap 6 will be described with reference to FIG.
  • the laser 4 is moved along a weld line of a circular portion which is a portion where the outer edge portion of the first projection 8 of the first material 1 and the first through hole 11 of the third material 3 are in contact with each other. Weld.
  • the welded portion 10 is formed during the welding, the first material 1 and the third material 3 as the same kind of metal material are melt-bonded, and the welded portion 10 as the molten metal is solidified and contracted.
  • the second gap 7 which is a gap between the first protrusion 8 of the material 1 and the first through hole 11 of the third material 3 is reduced and fixed, and the second material 2 as a dissimilar material is sandwiched between them. It can be fixed in the state.
  • a gap between the protrusion 8 (no hole) of the first material 1 and the second through hole 12 of the second material 2 is defined as a first gap 6.
  • a laser 4 is irradiated from the plate thickness direction to a portion where the first protrusion 8 of the first material 1 and the first through hole 11 of the third material 3 are in contact with each other.
  • the second material 2 as the dissimilar material is softened and melted by welding heat input indirectly transmitted from the welded portion 10 where the protrusion 8 and the first through hole 11 of the third material 3 are melt-bonded.
  • the second through hole 12 of the second material which is a different material, is indirectly input by the welding heat input of the first material 1, which is the first homogeneous metal material during welding, and is softened and melted.
  • the first gap 6 as a gap is important.
  • the first gap 6 which is a gap between the first through-hole 11 and the outer edge of the first protrusion 8 is in an appropriate range
  • the first material 1 and the third material 1 of the same kind are used.
  • the second material 2 as a dissimilar material melted under the influence of welding heat input by the material 3 flows into the first gap 6 and is different from the first material 1 and the third material 3 of the same kind of metal material. It is also possible to make tight contact with the inner surface of the second through hole 12 of the second material 2 of the material.
  • a first gap 6 that is a gap between the outer edges of the first protrusions 8 of the first material 1 as a homogeneous metal material with respect to the second through holes 12 of the second material 2 as a different material. Is welded to the first protrusion 8 of the first material 1 of the same kind of metal material and the first through hole 11 of the third material 3.
  • the first gap which is a gap between the outer edge portion of the first protrusion 8 of the first material 1 and the second through hole 12 of the second material 2, is obtained by melting the second material 2 as the dissimilar material. Flows into 6.
  • the dissimilar material is a material having a low boiling point, such as a resin
  • the first protrusion 8 of the first material 1 and the second through hole 12 of the second material 2 depending on the size of the first gap 6 If it is too small and too close, it will be affected by the indirect thermal effect of the welding heat input during welding by the laser 4 irradiation to the same kind of metal material, the resin of the dissimilar material will be vaporized and ejected, resulting in poor welding Sometimes it becomes. Therefore, the second gap of the second material 2 as the dissimilar material is affected by the heat input of the welding heat input of the first material 1 and the third material 3 of the same kind of metal material due to the size of the first gap 6. The molten state of the through hole 12 changes.
  • the allowable size of the first gap 6 differs depending on the material of the second material 2 of the dissimilar material, it is derived from experimental data.
  • FIG. 5 is a graph showing the result of measuring the relationship between the material of the second material 2 as a different material and the first gap 6.
  • FIG. 5 shows experimental data when the second material 2 as the dissimilar material is a resin material PET (polyethylene terephthalate) material, CFRP (carbon fiber reinforced plastic) material, and non-ferrous metal A5000 series aluminum alloy material. It is.
  • PET polyethylene terephthalate
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the first material 1 and the third material 3 as homogeneous metals have a mild steel plate thickness of t1.6 mm, and a dissimilar material second material 2 with a plate thickness of t2.0 mm between them is a resin material.
  • the location of the weld line that becomes the contact portion between the outer edge of the first protrusion 8 of the first material 1 of the same type of metal material and the first through hole 11 of the third material 3 is set to ⁇ 10 mm.
  • the first gap 6 of the second through-hole 12 according to the material of the second material 2 of the dissimilar material when the laser 4 is irradiated and welded in a circular locus along the direction of the thickness It is the table
  • the PET material if the first gap 6 is 0.5 mm or more, that is, if the first gap 6 is 25% or more of the plate thickness of the second material 2 which is a different material, the PET material is used. It can be welded without vaporization without vaporization.
  • the first gap 6 is less than 0.5 mm, that is, when the first gap 6 is less than 25% of the plate thickness of the second material 2 which is a dissimilar material, a part of the weld line melts the PET material. In some cases, vaporization may result in a hole opening and poor welding.
  • the CFRP material if the second gap 7 is 0.4 mm or more, that is, if the first gap 6 is 20% or more of the thickness of the second material 2 which is a different material, the CFRP material is vaporized. It can be welded without making holes.
  • the second gap 7 is less than 0.4 mm, that is, when the first gap 6 is less than 20% of the thickness of the second material 2 which is a dissimilar material, a part of the weld line melts the CFRP material. In some cases, vaporization may result in a hole opening and poor welding.
  • the first gap 6 of the second through-hole 12 is larger than, for example, 0 mm, and the first protrusion 8 Need only be larger than the size necessary for inserting the second through hole 12.
  • the first gap 6 has a size necessary for inserting the first protrusion 8 into the second through hole 12, but the A5000 series aluminum alloy material. It is possible to weld without drilling without vaporizing.
  • the above contents are experimental data showing an example of the difference in the material of the second material 2, but a resin material tends to be almost the same as a PET material. Further, among resin materials, fiber reinforced resins such as CFRP materials tend to have the same tendency as CFRP materials.
  • the first gap 6, which is a gap between the second through hole 12 of the different material and the first protrusion 8 of the same material, is 2.0 mm or more when the different material is, for example, a resin material.
  • the second through hole 12 of the second material 2 of the dissimilar material is difficult to receive the welding heat input of the welded portion 10 and does not melt if it becomes too large and 1.5 mm or more, the first of the same kind of metal material It is difficult for the second material 2 of the dissimilar material to flow to the outer peripheral side of the first protrusion 8 of the first material 1 and to fix it tightly, and the first material 1 and the third material of the same kind of metal material are difficult to fix. Only the fixing in the thickness direction with the second material 2 of the dissimilar material due to the material 3 sandwiched therebetween is effective.
  • the second penetration of the dissimilar material to be inserted into the first protrusion 8 of the same kind of metal material using a clamp fixing jig, a positioning pin, a support positioning method using a robot arm, or the like (not shown).
  • the positioning of the hole 12 and the first through hole 11 of the third material 3 may be performed.
  • the first material 1 has been described with the first protrusion 8, but as shown in FIG. 2, the first protrusion having a third through hole 9 as a third through part at the tip.
  • the portion 8A and the second through hole 12 of the second material 2 as the dissimilar material and the first penetration of the third material 3 with respect to the first protrusion 8A as the same type metal material.
  • the holes 11 may be inserted in order, and the second material 2 of the dissimilar material may be sandwiched between the first material 1 and the third material 3 that are the same kind of metal material.
  • the protruding length 15 of the first material 1 protruding from the top surface of the first through hole 11 of the third material 3 is 3 to 5 mm or more. .
  • the heat capacity to the protruding side which is the protrusion tip of the first protrusion 8 is increased, and the heat dissipation during welding is improved.
  • the irradiation angle of the laser 4 can be easily tilted toward the first protrusion 8 side, and the effect of mitigating the heat input to the second material of the dissimilar material from the welding heat input during welding. Can be issued.
  • the third through hole 9 as the third through part as shown in FIG.
  • the first protrusion 8A at the tip the first protrusion 8A, the second through hole 12 of the second material 2 of the dissimilar material, and the first through hole 11 of the third material 3 of the same kind of metal material are sequentially stacked.
  • the outer edge of the first protrusion 8 ⁇ / b> A is inserted into the first through hole 11 and the second through hole 12.
  • the first material 1 and the third material 3 of the same kind of metal material may be arranged so as to sandwich the second material 2 of the different material.
  • FIG. 6 shows a welding method in which the laser 4 is irradiated in a circle
  • FIG. 7 shows an embodiment other than the laser 4 being irradiated in a circle.
  • FIG. 7 shows the shape of the third material 3 as the upper plate in the plate thickness direction in the joint structure of the first material 1 and the third material 3 of the same kind of metal material and the second material 2 of the different material. Is a square shape.
  • the strength required for the welded portion 10 which is a welded portion at the time of welding by irradiation of the laser 4
  • has directionality in other words, when it has a necessary joint strength distribution, so that the required joint strength is along a high direction
  • the shape of the joint portion of the protrusion of the first material 1 and the third material 3 of the same kind of metal material for example, the long side of the long rectangular shape (for example, W1)
  • the area can be reduced as compared with the case where the large square square first protrusion 8 is used.
  • FIG. 8 shows an embodiment for further increasing the bonding strength and an embodiment for facilitating positioning.
  • FIG. 8 shows a structure in which a second material 2 which is a different material is sandwiched between a first material 1 which is a homogeneous metal material and a third material 3 which is bent in a step shape so as to increase the tensile strength at the time of joining. is there.
  • a welded portion 10, which is a joint between the first protrusion 8 of the first material 1 of the same type of metal material sandwiching the second material 2 of the different material and the first through hole 11 of the third material 3; Is an example of a structural component that can be directly joined by a welded portion 10A, which is another joining location.
  • stress is distributed to the welded portion 10 and the welded portion 10A during tension. Therefore, it can suppress that it concentrates on the welding part 10 and stress is applied. Thereby, the strength of the joint structure can be increased.
  • the third material 3 also has a function of positioning the second material 2. Specifically, the second material 2, which is a different material, is brought into contact with the stepped portion of the third material 3 bent in a step shape and sandwiched between the first material 1 and the third material 3. Thus, the second material 2 can be easily positioned.
  • Embodiment 2 Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. Description of the same parts as those in Embodiment 1 is omitted.
  • the difference from the first embodiment is that it is more orthogonal to the plate thickness direction than the position (joining position) that contacts the first protrusion 8 of the first material 1 and the first through hole 11 of the third material 3.
  • a plurality of discharge holes 14 or discharge grooves penetrating in the plate thickness direction of the same kind of metal material are provided on the outside in the direction to be cut or on the outside in the direction perpendicular to the plate thickness direction from the second through hole 12 of the different material It is.
  • the discharge hole 14 and the discharge groove are an example of a discharge unit according to the present disclosure.
  • the second material 2 of the dissimilar material is a resin material having a low melting point or low boiling point
  • the second material 2 is melted by welding heat input at the time of welding and flows into the welded portion 10 to evaporate and open holes. May cause poor welding.
  • the discharge hole 14 is provided in the same kind of metal material that is joined and fixed with a dissimilar material in between, so that the molten second material 2 flows into the welded portion 10 during welding by irradiation of the laser 4. This has the advantage of preventing and encouraging discharge to the outside.
  • the discharge hole 14 is provided on the third material 3 side of the dissimilar metal material, but the discharge hole 14 may be provided on the first material 1 side or on both sides. Further, instead of the discharge hole 14, for example, a long discharge groove may be used.
  • Embodiment 3 Next, the third embodiment will be described with reference to FIG. 11 and FIG. Description of the same parts as those in Embodiment 1 is omitted.
  • the difference from the first embodiment is that the shape of the third material 3 serving as the upper plate is changed to a second protrusion 13 provided with a fourth through hole 17 as a fourth penetration at the tip. It is.
  • one first material 1 is provided with a first protrusion 8
  • the other third material 3 has a diameter of the first protrusion 8 or It has a plurality of similar metal materials that can be welded to each other and have a second protrusion 13 having a fourth through hole 17 that is larger than the width and is paired with a fourth through hole 17 at the tip of the protrusion.
  • the second through-hole 12 having a predetermined first gap 6 in the radial direction and the width direction that is larger than the diameter or width of the second protrusion 13 is difficult to weld to the same-type metal material. It is a joining structure provided with the provided second material 2 of different materials.
  • the outer edge of the second protrusion 13 of the third material 3 is inserted into the second through hole 12 of the second material 2 so that the outer edge of the first protrusion 8 of the first material 3 is
  • the third material 3 is inserted into the inner edge of the fourth through hole 17, and the second material 2 of the dissimilar material is sandwiched between the first material 1 and the third material 3 of the same kind of metal material.
  • the joint portion of the part where the first projection 8 and the other second projection 13 of the same type metal material are in contact with each other is welded from the plate thickness direction, and the same type metal material is melt bonded to each other.
  • the dissimilar material is compression-fixed, the first material 1 and the third material 3 of the same kind of metal material and the second material 2 of the dissimilar material are fixed.
  • the bonding structure of the present embodiment shown in FIG. 12 has a first protrusion 8A having a third through hole 9 at the tip of one first material 1 and the other third material.
  • the material 3 is provided with a plurality of similar metal materials having a second protrusion 13 and capable of being welded to each other.
  • the dissimilar material provided with the second through-hole 12 having the first gap 6 larger than the diameter or width of the outer edge of the first protrusion 8A is difficult to weld to the same-type metal material.
  • the outer edge of the first protrusion 8A of the first material 1 is inserted into the second penetration part 12 of the second material 2, and the outer edge of the second protrusion 13 of the third material 3 is the second edge.
  • the third through hole 9 is inserted into the third through hole 9 of the first protrusion 8A of the first material 1 so as to be indirectly inserted into the second through hole 12 of the material 2.
  • a smaller outer edge of the second protrusion 13 of the second material 2 is inserted, and the second material 2 of the dissimilar material is sandwiched between the first material 1 and the third material 3 of the same kind of metal material.
  • the joining portions of the mating portions are melt-bonded to each other from at least one side from the upper plate side and / or the lower plate side in the plate thickness direction. In this case, it is preferable to use keyhole type welding that irradiates and penetrates the laser 4.
  • the second material 2 of the dissimilar material sandwiched therebetween is fixed to the first material 1 and the third material 3 of the same kind of metal material, so that the dissimilar material and the same kind of metal material are obtained. It is a joining structure to be fixed. As a result, the heat effect of the welding heat input during welding to the second material 2 of the dissimilar material sandwiched therebetween can be suppressed and stable welding can be performed.
  • the third material 3 as the upper plate and the first material 1 as the lower plate stacked in the plate thickness direction can be welded from both sides in the plate thickness direction, in other words, from both sides in the vertical direction. Further, the bonding strength can be further increased.
  • the third material 3 as the upper plate and the first material 1 as the lower plate are interchanged, and the second material 2 as the dissimilar material is sandwiched between them.
  • the laser 4 By irradiating the laser 4 from at least one side of the thickness direction toward the joint portion where the first material 1 and the third material 3 are in contact, the same kind of metal material and the dissimilar material are joined and fixed. Also good.
  • the conventional rivet as a member for joining different materials prevents the sinking of different materials due to the displacement of the electrode during spot welding, etc., ensuring a space where some of the different materials are deformed and moved during caulking and spot welding.
  • a complicated rivet shape such as an R-shaped chamfer or an annular groove is required.
  • the joint structure according to the embodiment includes the first homogeneous metal material having the first protrusion 8 and the first protrusion 8 larger than the diameter or width of the first protrusion 8.
  • a dissimilar material provided with a second through hole 12 having a first gap 6 in the radial direction and the width direction that is larger than the diameter or width of the first projection 8.
  • the first protrusion 8 of the first homogeneous metal material is inserted into the second through-hole 12 of the different material having the first gap 6 according to the material of the different material, and further the second similar material.
  • the dissimilar material is inserted between the first homogeneous metal material and the second homogeneous metal material.
  • the outer edge of the first protrusion 8 of the first homogeneous metal material and the inner edge of the first through hole 11 are welded, and the first homogeneous metal material and the second homogeneous metal material are welded.
  • the dissimilar material is compressed and fixed by being melt-bonded to each other, whereby the first homogeneous metal material, the second homogeneous metal material, and the dissimilar material are fixed.
  • this joint structure eliminates the need for complicated structural parts that require precision. Furthermore, since laser welding is used instead of spot welding, the work time including welding can be shortened to about 25% with respect to spot welding, and productivity is remarkably improved. In addition, it is possible to increase the rigidity at a necessary location and to expand the degree of freedom of design.
  • the tip of the first protrusion 8 is located with respect to the first through hole 11 in a state where the dissimilar material is sandwiched between the first homogeneous metal material and the second homogeneous metal material.
  • the first homogeneous metal material and the second homogeneous metal material may be melt-bonded so as to protrude.
  • a third through hole 9 may be provided at the tip of the first protrusion 8A.
  • the joint structure according to the embodiment is paired with the first same-type metal material having the first protrusion 8 and the first protrusion 8 larger than the diameter or width of the first protrusion 8.
  • a second homogeneous metal material having a second protrusion 13 having a fourth through-hole 17 provided at the tip and capable of being welded to the first homogeneous metal material; and a first homogeneous metal.
  • a second through-hole 12 having a first gap 6 in the radial direction and the width direction that is larger than the diameter or width of the second protrusion 13 is difficult to weld to the metal and the second similar metal material. Dissimilar materials.
  • the outer edge of the second protrusion 13 is inserted into the second through hole 12 made of a different material, and the outer edge of the first protrusion 8 of the first homogeneous metal material is the inner edge of the fourth through hole 17.
  • the dissimilar material is sandwiched between the first homogeneous metal material and the second homogeneous metal material.
  • group metal material contact is welded from a plate
  • the dissimilar material is compression-fixed by fusion bonding with the metallic metal material, the first homogeneous metal material, the second homogeneous metal material, and the dissimilar material are fixed.
  • the joint structure according to the embodiment includes the first similar metal material having the first protrusion 8A provided with the third through hole 9 at the tip, and the second protrusion 13. It is difficult to weld the second homogeneous metal material that can be welded to the first homogeneous metal material, the first homogeneous metal material, and the second homogeneous metal material, and the first protruding portion. And a dissimilar material provided with a second through hole 12 having a first gap 6 larger than the diameter or width of the outer edge of 8A.
  • the outer edge of the first protrusion 8A is inserted into the second through-hole 12, the outer edge of the second protrusion 13 is indirectly inserted into the second through-hole 12, and the first protrusion
  • the outer edge of the second protrusion 13 smaller than the third through hole 9 is inserted into the third through hole 9 of the portion 8A, and the dissimilar materials are the first homogeneous metal material and the second homogeneous metal. It is sandwiched between materials.
  • the joint portion of the portion where the first projecting portion 8A and the second projecting portion 13 of the first homogeneous metal material are in contact with each other is welded from the thickness direction, and the first homogeneous metal material and the second homogeneous material are welded. When the metal material is melt-bonded to each other and the dissimilar material is compressed and fixed, the first homogeneous metal material, the second homogeneous metal material, and the dissimilar material are fixed.
  • the second through-hole 12 of the different material may flow so as to be closely fixed to the outer peripheral side of the first protrusion 8 or the second protrusion 13.
  • the discharge hole 14 penetrating in the thickness direction is at least one of the first homogeneous metal material and the second homogeneous metal material sandwiching the dissimilar material. May be provided.
  • the welding method in which the first homogeneous metal material and the second homogeneous metal material are welded together and fused together may be at least one of laser welding, arc welding, and plasma welding.
  • the joint structure according to the present disclosure can greatly reduce the production tact time and increase the rigidity at a necessary place with a simple structure when joining different materials. And it is industrially useful as a joining structure which expands the design freedom of a joining member.
  • First material first homogeneous metal material
  • Second material dissimilar material
  • Third material second homogeneous metal material
  • Laser 6 1st gap 7 2nd gap 8
  • 8A 1st projection part 9
  • 10A welded portion 11
  • first through hole (first through portion) 12
  • Second through hole (second through part) 13
  • Second protrusion 14
  • Discharge hole (discharge portion) 15
  • Protruding length Arc welding torch 17
  • Fourth through hole fourth through hole (fourth through portion)

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Abstract

接合構造は、第１の突起部を有する第１の同種系金属材と、第１の突起部の径または幅より大きく第１の突起部と対となる第１の貫通部が設けられ、第１の同種系金属材と互いに溶接が可能な第２の同種系金属材と、第１の同種系金属材および第２の同種系金属材に対して溶接が困難で、第１の突起部の径または幅より大きく径方向また幅方向に第１のギャップを有する第２の貫通部が設けられた異種材とを備える。第１の突起部は、異種材の材質に応じた第１のギャップを有する第２の貫通部に対して挿入され、さらに第１の貫通部に対して挿入され、異種材は第１の同種系金属材と第２の同種系金属材に挟まれる。第１の突起部の外縁部と第１の貫通部との内縁部とが溶接され、第１の同種系金属材と第２の同種系金属材とが互いに溶融結合して異種材が圧縮固定されることにより、第１の同種系金属材および第２の同種系金属材と異種材とが固定されている。

Description

接合構造
　本開示は、レーザまたはアーク、プラズマを熱源として一種類以上の異種材を同種系金属材にて挟む接合構造に関する。
　近年、自動車をはじめとする輸送機器のグローバル化により生産量が増加することで、製品一台当たりのトータルコスト低減、特に生産時間短縮による生産性向上に対する要望が高まってきている。
　また、地球温暖化防止のためＣＯ２排出規制要求がグローバルで強く求められており、自動車業界をはじめとする輸送業界ではこの要求に応えるために燃費改善への取り組みが加速している。この燃費改善に対する具体的な取り組みとして、車両の重量の軽量化が求められており軽量素材の使用割合を増加させる検討が進められている。
　このような要望が求められている中、自動車等の輸送機器に用いられている溶接方法として、スポット溶接が広く普及している。しかしながら、抵抗溶接であるスポット溶接は、スポット溶接を行うスポット用の溶接ガンである上下の電極で材料を加圧して溶接材料間の間隙を無くして上下の電極間を通電することで溶接する必要がある。このため、片側溶接には適しておらず、溶接箇所がスポット用の溶接ガンにより上下方向から挟める形状である等、製品形状に制約が発生する。また、溶接箇所を加圧するためには、スポット用の溶接ガンが、溶接材の上下に入り込むスペースが必要である。また、スポット用の溶接ガン自体の重量が重いため、スポット用の溶接ガンの移動速度が遅く、溶接位置に到着しても加圧時間が必要であり、溶接後も冷却時間を確保しなければならず、溶接以外にも多くの時間が必要である。
　また、自動車に用いられる材料の軽量化に対しては、部品の一部を鋼からアルミニウム等の軽金属材料に変更する検討が進んでおり、軽金属材料と鋼を接合する技術及び構造が求められている。
　従来の異材接合用部材として、リベットを用いたスポット溶接や接着剤を使用した接合等が挙げられる。例えば特許文献１では、リベットとリベット材質と同種の接合材に挟まれた異種材の加圧及びスポット溶接時の溶接熱による異種材の塑性流動を吸収するリベット形状及びかしめ及びスポット溶接方法が知られている。かしめ時およびスポット溶接時に異種材料の一部が変形して移動するスペースの確保及びスポット溶接時の電極の位置ズレ等による異種材の陥没等を防いで締結力低下の抑制が可能である。
特開２０１５－４２４１７号公報
　本開示に係る接合構造は、第１の突起部を有する第１の同種系金属材と、第１の突起部の径または幅より大きく第１の突起部と対となる第１の貫通部が設けられ、第１の同種系金属材と互いに溶接が可能な第２の同種系金属材と、第１の同種系金属材および第２の同種系金属材に対して溶接が困難で、第１の突起部の径または幅より大きく径方向また幅方向に第１のギャップを有する第２の貫通部が設けられた異種材とを備える。第１の同種系金属材の第１の突起部は、異種材の材質に応じた第１のギャップを有する異種材の第２の貫通部に対して挿入され、さらに第２の同種系金属材の第１の貫通部に対して挿入され、異種材は第１の同種系金属材と第２の同種系金属材に挟まれる。第１の同種系金属材の第１の突起部の外縁部と第１の貫通部との内縁部とが溶接され、第１の同種系金属材と第２の同種系金属材とが互いに溶融結合して異種材が圧縮固定されることにより、第１の同種系金属材および第２の同種系金属材と異種材とが固定されている。
図１は、本開示の実施の形態１におけるレーザ溶接時の接合構造を説明するための図である。 図２は、本開示の実施の形態１におけるレーザ溶接時の接合構造を説明するための図である。 図３は、本開示の実施の形態１におけるレーザ溶接時の接合構造を説明するための図である。 図４は、本開示の実施の形態１におけるレーザ溶接時の接合構造を説明するための図である。 図５は、本開示の実施の形態１における、異種材としての第２の材料２の材質と第１のギャップ６との関係を測定した結果を表すグラフを示す図である。 図６は、本開示の実施の形態１におけるレーザ溶接時の接合状況を説明するための斜視図である。 図７は、本開示の実施の形態１におけるレーザ溶接時の接合状況を説明するための斜視図である。 図８は、本開示の実施の形態１におけるレーザ溶接時の接合状況を説明するための斜視図である。 図９は、本開示の実施の形態１におけるアーク溶接時の接合構造を説明するための図である。 図１０は、本開示の実施の形態２におけるレーザ溶接時の接合構造を説明するための図である。 図１１は、本開示の実施の形態３におけるレーザ溶接時の接合構造を説明するための図である。 図１２は、本開示の実施の形態３におけるレーザ溶接時の接合構造を説明するための図である。 図１３は、従来の異種材接合の形態を説明するための図である。
　（本開示に至った経緯）
　実施の形態の説明に先立ち、本開示に至った経緯を簡単に説明する。
　従来の異種材の接合部材を、図１３を用いて説明する。かしめ時およびスポット溶接時に異種材２００の一部が変形して移動するスペースを確保するために、及び、スポット溶接時の電極４００の位置ズレ等による異種材２００の陥没等を防いで締結力低下の抑制を可能とするために、Ｒ（Ｒａｄｉｕｓ）形状の面取り３０や環状溝３１等の複雑なリベット形状が必要である。この場合、リベット５１の形状に精度が必要であり複雑な形状となる。そのため、リベット５１の加工に精密加工等が必要となり製造コストも高くなる。また、抵抗溶接であるスポット溶接であるので、加圧、通電、冷却、移動等に時間がかかるため作業時間が長くなる。また、スポット溶接時に、接合部材１００を両側から、スポット溶接を行う図示しない溶接ガンで挟みこむ必要があるので、接合部材１００の設計自由度が制限される。
　また、隣のリベットに近接し過ぎるとスポット溶接の電流の分流が発生して抵抗溶接した溶接部に発生する溶接凝固した部分であるナゲット形成が不十分となる。そのため、分流せずに所望のナゲット形成が行える最小離間ピッチ以上の接合ピッチが必要となる。よって、最小離間ピッチ以下の接合ピッチでリベットを配置できず、必要箇所での接合の剛性増加ができないという課題があった。
　本開示は、異種材接合を可能とし生産性を向上するレーザ溶接またはアーク溶接、プラズマ溶接用のシンプルな接合構造を提供する。
　（実施の形態１）
　本実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。
　図１及び図２は、接合部材であって、本開示に係る第１の同種系金属材である第１の材料１と、本開示に係る第２の同種系金属材である第３の材料３と、異種材の第２の材料２との接合構造を説明するための図である。
　図６は、上板としての第３の材料３が円形状の構造のものを説明するための図である。図７は、上板としての第３の材料３が角形状の構造のものを説明するための図である。そして、図６および図７に示すＩ－Ｉ断面が、図１及び図２の断面位置に対応する。
　図１は、材質が金属である第１の材料１および第３の材料３と、異種材の材質である第２の材料２との接合に際して、第１の材料１は第１の突起部８を有してる。そして、第１の材料１の第１の突起部８が、第３の材料３に設けられた第１の貫通穴１１と第２の材料２に設けられた第２の貫通穴１２に挿入されるように、第１の材料１と第３の材料３とで第２の材料２を挟み込む。ここで、第１の貫通穴１１は、本開示に係る第１の貫通部の一例であり、第２の貫通穴１２は、本開示に係る第２の貫通部の一例である。
　第１の材料１の第１の突起部８が第２の材料２の第２の貫通穴１２および第３の材料３の第１の貫通穴１１に対して挿入されるので、第１の貫通穴１１、第２の貫通穴１２に対する位置ズレを抑制する効果があり、レーザ照射位置の目印及びビード形成位置の妥当性が目視で確認できる利点がある。
　なお、第１の貫通部を第１の貫通穴１１、第２の貫通部を第２の貫通穴１２としているが、例えば貫通溝であっても良い。
　また、なお、同種系金属材とは、互いに溶接可能な金属であり、同じ材質同士だけではなく、鉄系金属材同士、非鉄系金属材同士などの溶接接合性が、言い換えると、溶接の相性が良い同種系の材料とする。具体的には、溶接時の材料の組合せとしては、例えば、第１の材料１および第３の材料３では、軟鋼と軟鋼、軟鋼とステンレス、ステンレスとステンレス、軟鋼とハイテン（高張力鋼）、ハイテンとステンレス、ハイテンとハイテン等の鉄系金属材である。または、例えば、アルミとアルミ、アルミとアルミ合金、アルミ合金とアルミ合金等の非鉄金属である。
　また、異種材としての第２の材料２は、同種系金属材としての第１の材料１および第３の材料３とは異なる材質の材料であり、同種系金属材に対して溶接が困難な材質である。例えば同種系金属材としての第１の材料１および第３の材料３をともに鉄系金属にした場合、異種材としての第２の材料２は、例えば銅材やアルミ材等の非鉄系金属である。また、第１の材料１および第３の材料３を金属材料とした場合、異種材としての第２の材料２は、例えば樹脂材としてのＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ、炭素繊維強化プラスチック）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等である。
　第１の材料１および第３の材料３の溶接部形状は、第１の材料１の第１の突起部８と第３の材料３の第１の貫通穴１１を付き合わせた配置となる。第１の材料１の第１の突起部８が第２の材料２の第２の貫通穴１２へ挿入された状態で、同種系金属材としての第１の突起部８と異種材としての第２の貫通穴１２との隙間を、第１のギャップ６とする。また、同種系金属材としての第１の材料１の第１の突起部８の外縁部と同種系金属材としての第３の材料３の第１の貫通穴１１との隙間を、第２のギャップ７とする。第２のギャップ７は、基本的には同種系金属材としての第１の突起部８に対して同種系金属材としての第１の貫通穴１１が挿入可能な程度に小さくするが、第２のギャップ７の裕度としては、同種系金属材の板厚の最大２５％までが対応可能である。溶接状況は図６に示すように、レーザ４を板厚方向の上側から第１の材料１の第１の突起部８の外縁部と第３の材料３の第１の貫通穴１１の接し合う部分である円状の部分に沿って照射し、その結果形成されるビードは図１に示すように溶接部１０となる。
　ここで、板厚方向とは、溶接前の状態において第１の材料１、第２の材料２および第３の材料３の主面に垂直な方向であり、図１において矢印で示す方向である。
　次に、溶接時及び溶接後の異種材を挟む同種系金属材同士の第２のギャップ７について図１を用いて説明する。同種系金属材としての第１の材料１の第１の突起部８の外縁部と、第１の突起部８と対となり挿入される同種系金属材としての第３の材料３の第１の貫通穴１１の内縁部との対向部分である円状の部分に沿って、レーザ４を照射して突合せ溶接を行う。この溶接時において溶接部１０が形成される際に、同種系金属材の第１の材料１および第３の材料３が溶融結合し、溶融金属としての溶接部１０が凝固収縮する。そのため、第１の材料１の第１の突起部８と第３の材料３の第１の貫通穴１１との隙間である第２のギャップ７が縮小し、第１の材料１と第３の材料３が固定される。この第２のギャップ７の大きさは、板厚方向からレーザが照射される側の同種系金属材の板厚、または、同種系金属材としての第１の材料１および第３の材料３とのいずれか薄い方の板厚の最大２５％までが穴開きなどなく溶接できる距離となる。この第１の材料１および第３の材料３のいずれか薄い方の板厚の最大２５％の設定は、実験データにより導き出したものである。
　同種系金属材としての第１の材料１および第３の材料３を軟鋼材、異種材としての第２の材料２を樹脂材料であるＰＥＴ材とする組合せにおいて、上下に重ね合わせた状態でレーザ出力３ｋＷで上側から第１の突起部８の外縁部と第３の材料３の第１の貫通穴１１の接し合う部分となる箇所、言い換えると篏合箇所である円状の部分に沿って溶接した場合の一例である。ちなみに、第１の材料１の第１の突起部８の外縁部および第３の材料３の第１の貫通穴１１の接し合う部分、言い換えると篏合箇所である溶接線のサイズを例えばφ１０ｍｍとし、円状に溶接したものである。
　次に同種系金属材同士の篏合箇所の隙間としての、同種系金属材の板厚に応じた第２のギャップ７の裕度について述べる。例えば、第１の材料１および第３の材料３の板厚がｔ０．８ｍｍの場合では、第２のギャップ７は最大０．２ｍｍまでが穴開きなく溶接可能である。第２のギャップ７が０．３ｍｍを超えると、接合箇所である溶接線の一部が穴開き状態となり、溶接不良となる。板厚がｔ２．３ｍｍの場合では、第２のギャップ７は最大０．５～０．６ｍｍまでが穴開きなく溶接可能である。第２のギャップ７の板厚が０．７ｍｍを超えると溶接線の一部が穴開き状態となり、溶接不良となる。
　これは、互いに同じ板厚とする場合、第１の材料１及び第３の材料３の板厚の最大２５％に相当する溶融金属が第１のギャップ６に落ち込んでも穴開きがなく接合できることを示している。なお、互いに異なる板厚の場合では、第１の材料１及び第３の材料３の板厚の少なくとも薄い方の板厚の最大２５％に相当する溶接時の溶融金属が第１のギャップ６に落ち込んでも穴開きがなく接合できるものである。第１の材料１及び第３の材料３の少なくとも薄い方の板厚の最大２５％を超える第２のギャップ７になると、第２のギャップ７の隙間が大きくなり、この隙間を埋めるために必要な溶融金属量を確保できないため、一部穴開きという状態を発生させてしまうのである。
　次に、溶接時及び溶接後の同種系金属としての第１の材料１の第１の突起部８と異種材としての第２の材料２の第２の貫通穴１２との隙間である第１のギャップ６について図１を用いて説明する。レーザ４を第１の材料１の第１の突起部８の外縁部と第３の材料３の第１の貫通穴１１の接し合う部分となる箇所である円状の部分の溶接線に沿って溶接を行う。この溶接時に溶接部１０が形成される際に同種系金属材としての第１の材料１および第３の材料３が溶融結合し、溶融金属としての溶接部１０が凝固収縮するため、第１の材料１の第１の突起部８と第３の材料３の第１の貫通穴１１との隙間である第２のギャップ７が縮小して固定し、異種材としての第２の材料２を挟み込んだ状態で固定することができる。第１の材料１の突起部８（穴なし）と第２の材料２の第２の貫通穴１２との隙間を第１のギャップ６とする。
　第１の材料１の第１の突起部８と第３の材料３の第１の貫通穴１１の接し合う部分にレーザ４が板厚方向から照射され、この第１の材料１の第１の突起部８と第３の材料３の第１の貫通穴１１とが溶融結合する部分である溶接部１０から間接的に伝達される溶接入熱により異種材としての第２の材料２が軟化溶融する。すなわち、溶接時の第１の同種系金属材である第１の材料１の溶接入熱で異種材である第２の材料の第２の貫通穴１２が間接的に入熱されて軟化溶融する。このような異種材の軟化溶融には、同種系金属材としての第１の材料１の第１の突起部８と異種材としての第２の材料２の第２の貫通穴１２との位置関係としての隙間である第１のギャップ６が重要である。
　第１の貫通穴１１に対して、第１の突起部８の外縁部との隙間である第１のギャップ６が適正な範囲では、同種系金属材としての第１の材料１および第３の材料３による溶接入熱の熱影響を受けて溶融した異種材としての第２の材料２が第１のギャップ６に流れ込み、同種系金属材の第１の材料１および第３の材料３と異種材の第２の材料２の第２の貫通穴１２の内面とによる密着固定も可能となる。
　異種材としての第２の材料２の第２の貫通穴１２に対して、同種系金属材としての第１の材料１の第１の突起部８の外縁部の隙間である第１のギャップ６が小さい状態で、同種系金属材の第１の材料１の第１の突起部８および第３の材料３の第１の貫通穴１１とを溶接する。この溶接時に、同種系金属材の第１の材料１および第３の材料３の接し合う部分の溶接線へのレーザ４の照射による溶接時の溶接入熱の間接的な熱影響を受けて、溶融した異種材としての第２の材料２が、第１の材料１の第１の突起部８の外縁部と第２の材料２の第２の貫通穴１２との隙間である第１のギャップ６に流れ込む。異種材が樹脂などの沸点が低い材料の場合で、第１のギャップ６の大きさにより、第１の材料１の第１の突起部８と第２の材料２の第２の貫通穴１２とが小さく近すぎる場合であれば、同種系金属材へのレーザ４の照射による溶接時の溶接入熱の間接的な熱影響を受けすぎて、異種材の樹脂が気化して噴き出すことで溶接不良となることもある。よって、第１のギャップ６の大きさにより同種系金属材の第１の材料１及び第３の材料３の溶接入熱の熱影響を受け、異種材としての第２の材料２の第２の貫通穴１２の溶融状態が変化する。
　許容される第１のギャップ６の大きさは、異種材の第２の材料２の材質により異なるため、実験データにより導き出したものである。
　その一例として、実験データの一例を図５に示す。
　図５は、異種材としての第２の材料２の材質と第１のギャップ６との関係を測定した結果を表すグラフである。
　図５は、異種材としての第２の材料２を樹脂材料であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）材とＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）材、非鉄金属であるＡ５０００系のアルミ合金材とした場合の実験データである。
　同種系金属としての第１の材料１および第３の材料３を軟鋼材の板厚をｔ１．６ｍｍとし、これらの間に板厚ｔ２．０ｍｍの異種材の第２の材料２として、樹脂材料の一例であるＰＥＴ材、樹脂材料の中でも繊維強化樹脂の一例であるＣＦＲＰ材、非鉄金属材の一例であるＡ５０００系のアルミ合金材の各種材料のいずれか一つを挟み、上下に同種系金属材を重ね合わせた状態にして、レーザ出力３ｋＷで板厚方向の上側から第１の材料１の第１の突起部８と第３の材料３の第１の貫通穴１１の接し合う部分の溶接線に円状に溶接した場合の一例である。ちなみに、同種系金属材の第１の材料１の第１の突起部８の外縁部および第３の材料３の第１の貫通穴１１の接し合う部分となる溶接線の箇所はφ１０ｍｍとし、これに沿って円状軌跡でレーザ４を板厚方向から照射して溶接した場合の、異種材の第２の材料２の材質に応じた、第２の貫通穴１２の第１のギャップ６の適正範囲を求めた表である。
　例えば、ＰＥＴ材の場合では、第１のギャップ６は０．５ｍｍ以上、すなわち、第１のギャップ６が異種材である第２の材料２の板厚の２５％以上であれば、ＰＥＴ材を気化させずに穴開きなく溶接可能である。第１のギャップ６が０．５ｍｍを下回ると、すなわち、第１のギャップ６が異種材である第２の材料２の板厚の２５％を下回ると、溶接線の一部がＰＥＴ材の溶融、気化により穴開き状態となり、溶接不良となることがある。
　ＣＦＲＰ材の場合では、第２のギャップ７は０．４ｍｍ以上、すなわち、第１のギャップ６が異種材である第２の材料２の板厚の２０％以上であれば、ＣＦＲＰ材の気化をさせずに穴開きなく溶接可能である。第２のギャップ７が０．４ｍｍを下回ると、すなわち、第１のギャップ６が異種材である第２の材料２の板厚の２０％を下回ると、溶接線の一部がＣＦＲＰ材の溶融、気化により穴開き状態となり、溶接不良となることがある。
　なお、第１の突起部８を第２の貫通穴１２に対して挿入するためには、第２の貫通穴１２の第１のギャップ６は、例えば０ｍｍよりも大きく、第１の突起部８を第２の貫通穴１２に対して挿入するのに必要な大きさ以上あれば良い。
　非鉄金属のＡ５０００系のアルミ合金材では、第１のギャップ６は、第１の突起部８を第２の貫通穴１２に対して挿入するために必要な大きさでも、Ａ５０００系のアルミ合金材を気化させずに穴開きなく溶接可能である。
　上記内容は、第２の材料２の材質による違いの一例を示した実験データであるが、樹脂材料であれば、ＰＥＴ材とほとんど同じような傾向にある。また、樹脂材料の中でも、ＣＦＲＰ材のような繊維強化樹脂であれば、ＣＦＲＰ材と同じような傾向にある。
　したがって、第２の材料２の樹脂材料の融点や沸点などの特性により、溶接時の許容される第１のギャップ６の大きさにより違いが出てくるものである。
　なお、異種材の第２の貫通穴１２と同種系材の第１の突起部８との隙間である第１のギャップ６は、異種材が例えば樹脂材料の場合は２．０ｍｍ以上、ＣＦＲＰの場合は１．５ｍｍ以上と大きくなり離れすぎると、異種材の第２の材料２の第２の貫通穴１２が溶接部１０の溶接入熱を受け難くなり溶融しないため、同種系金属材の第１の材料１の第１の突起部８の外周部側へ異種材の第２の材料２が流動して密着固定することが困難となり、同種系金属材の第１の材料１と第３の材料３とによる異種材の第２の材料２を間に挟んだ板厚方向の固定のみの効果となる。
　また、非鉄金属であれば、Ａ５０００系のアルミ合金材と同様に熱影響を受けることはないので、他の非鉄金属でもほとんど同じような傾向にあり、第２の材料２が溶融して気化するほどの熱影響は受けることはないと言える。
　なお、図示しないクランプ固定の治具や位置決めピンやロボットアームによる支持位置決めの方式等を用いて、同種系金属材の第１の突起部８に対して、挿入される異種材の第２の貫通穴１２、および第３の材料３の第１の貫通穴１１の位置決めを行っても良い。
　本実施例では、第１の材料１に第１の突起部８で説明してきたが、図２のように、第３の貫通部としての第３の貫通穴９を先端に有する第１の突起部８Ａの場合も同様で、同種系金属材としての第１の突起部８Ａに対して異種材としての第２の材料２の第２の貫通穴１２と第３の材料３の第１の貫通穴１１を順に挿入し、同種系金属材である第１の材料１及び第３の材料３で異種材の第２の材料２を挟み込むように配置することもできる。
　また、図１及び図２では、第１の材料１の第１の突起部（８、８Ａ）の先端と第３の材料３の第１の貫通穴１１の上面は、同じ高さとしていたが、図３から図４のように、第１の材料１の第１の突起部（８、８Ａ）の先端を第３の材料３の第１の貫通穴１１の上面より突出したものであってもよい。突出した構造にすることにより、溶接時の放熱性が向上し、熱容量を広げられ、さらにレーザ４の照射角度が斜め方向に変えることで溶接時における異種材の第２の材料２への熱の伝わりを緩和することができる。これにより、許容される第１のギャップ６の大きさが相対的に緩和されるため、溶接結果の裕度を上げることができるものである。具体的には、第１の材料１の第１の突起部８の先端を第３の材料３の第１の貫通穴１１の上面より突出した突出し長さ１５としては、３～５ｍｍ以上とする。これにより、第１の突起部８の突起先端である突出した側への熱容量が増え、溶接時の放熱性が向上する。さらに、レーザ４の照射の角度を容易に第１の突起部８側に向けて傾けることが可能となり、溶接時の溶接入熱からの異種材の第２の材料への入熱を緩和する効果を出すことができる。この場合でも、図３のように第１の材料１の先端に貫通穴を有しない第１の突起部８ではなく、図４のように第３の貫通部としての第３の貫通穴９を先端に有する第１の突起部８Ａとした場合も同様である。このように、第１の突起部８Ａと、異種材の第２の材料２の第２の貫通穴１２と、同種系金属材の第３の材料３の第１の貫通穴１１とを順に重ねることで、第１の突起部８Ａの外縁を第１の貫通穴１１と第２の貫通穴１２に対して挿入する。そして、同種系金属材の第１の材料１および第３の材料３で、異種材の第２の材料２を挟み込むような配置とすることもできる。
　また、図６にはレーザ４を円状に照射する溶接方法を示しているが、図７には、レーザ４を円状に照射する以外の実施例を示す。図７は、同種系金属材の第１の材料１および第３の材料３と異種材の第２の材料２との接合構造において、板厚方向の上板としての第３の材料３の形状が角形状の場合である。レーザ４の照射による溶接時の溶接箇所である溶接部１０に求められる強度が方向性を持つ場合、言い換えると必要な接合強度分布を持つ場合、必要とする接合強度が高い方向に沿うように、同種系金属材の第１の材料１と第３の材料３との突起部の接合箇所の形状を、例えば角形状の長尺形状の長手側（例えばＷ１）を配置するようにすることで、大きな角形状の正方形状の第１の突起部８を用いる場合に比べて面積を縮小できる。
　さらに接合強度を高めるための実施例や、位置決めを容易とする実施例を図８に示す。
　図８は接合時の引張強度を高めるように、異種材である第２の材料２を同種系金属材である第１の材料１と段状に折り曲げた第３の材料３とで挟み込む構造である。異種材の第２の材料２を挟んだ同種系金属材の第１の材料１の第１の突起部８と第３の材料３の第１の貫通穴１１の接合箇所である溶接部１０とは別の接合箇所である溶接部１０Ａで直接接合することが可能な構造部品例である。これにより引張時に、溶接部１０と溶接部１０Ａとに応力が分散する。そのため、溶接部１０に集中して応力がかかることを抑制できる。これにより、接合構造の強度を高めることが可能となる。
　また、図８において、第３の材料３は、第２の材料２を位置決めする機能を兼ねている。具体的には、異種材である第２の材料２を、段状に折り曲げた第３の材料３の段差部分に当接し、第１の材料１と第３の材料３とで挟み込む構造とすることで、第２の材料２を容易に位置決めすることができる。
　ちなみに、本実施の形態における溶接方式は、レーザ４の照射によるレーザ溶接で記載してきたが、図９に示すようなアーク溶接トーチ１６を用いたアーク溶接やプラズマ溶接（図示なし）でも良い。
　（実施の形態２）
　次に、本実施の形態２について、図１０を用いて説明する。実施の形態１と重複する部分は説明を省略する。実施の形態１と異なる点は、第１の材料１の第１の突起部８や第３の材料３の第１の貫通穴１１に接し合う箇所（篏合箇所）よりも板厚方向に直交する方向の外側または異種材の第２の貫通穴１２より板厚方向に直交する方向の外側で、同種系金属材の板厚方向に貫通する複数個の排出穴１４または排出溝を設けたことである。排出穴１４および排出溝は、本開示に係る排出部の一例である。
　異種材の第２の材料２が融点、沸点の低い樹脂材料などの場合、溶接時の溶接入熱により、第２の材料２が溶融し、溶接部１０に流れ込むと気化して穴開きなどの溶接不良を発生することがある。かかる場合に、この排出穴１４を、異種材を挟んで接合固定する同種系金属材に設けることで、レーザ４の照射による溶接時の溶接部１０への溶融した第２の材料２の流れ込みを防ぎ、外部への排出を促す利点がある。
　本実施例では、排出穴１４を異種系金属材の第３の材料３側に設けたが第１の材料１側に排出穴１４を設けても良いし、両側に設けても良い。また、排出穴１４ではなく、例えば長尺の排出溝でも良い。
　（実施の形態３）
　次に、本実施の形態３について、図１１および図１２を用いて説明する。実施の形態１と重複する部分は説明を省略する。実施の形態１と異なる点は、上板となる第３の材料３の形状を、先端に第４の貫通部としての第４の貫通穴１７を設けた第２の突起部１３に変更した点である。
　図１１に示す、本実施の形態の接合構造は、一方の第１の材料１に、第１の突起部８を設け、他方の第３の材料３に、第１の突起部８の径または幅より大きく対となる第４の貫通穴１７を突起の先端に設けた第２の突起部１３を有する互いに溶接が可能な複数の同種系金属材を備える。またさらに、この同種系金属材に対して溶接が困難で、第２の突起部１３の径または幅より大きく径方向また幅方向の所定の第１のギャップ６を有する第２の貫通穴１２を設けた異種材の第２の材料２を備えた接合構造である。第３の材料３の第２の突起部１３の外縁が第２の材料２の第２の貫通穴１２に対して挿入されるようにして、第１材料の第１の突起部８の外縁が、第３の材料３の第４の貫通穴１７の内縁に対して挿入して、異種材の第２の材料２を同種系金属材の第１の材料１および第３の材料３にて挟み、同種系金属材の一方の第１の突起部８と他方の第２の突起部１３との接し合う部分の篏合箇所を板厚方向から溶接して同種系金属材を互いに溶融結合して異種材が圧縮固定されることにより、同種系金属材の第１の材料１および第３の材料３と異種材の第２の材料２とを固定するものである。
　また、図１２に示す、本実施の形態の接合構造は、一方の第１の材料１に、先端に第３の貫通穴９を有する第１の突起部８Ａを有し、他方の第３の材料３に、第２の突起部１３を有した互いに溶接が可能な複数の同種系金属材を備える。またさらに、この同種系金属材に対して溶接が困難で、第１の突起部８Ａの外縁の径または幅より大きい第１のギャップ６を有した第２の貫通穴１２を設けた異種材の第２の材料２を備えた接合構造である。
　第１の材料１の第１の突起部８Ａの外縁が第２の材料２の第２の貫通部１２に対して挿入され、第３の材料３の第２の突起部１３の外縁が第２の材料２の第２の貫通穴１２に対して、間接的に挿入されるように、第１の材料１の第１の突起部８Ａの第３の貫通穴９に、第３の貫通穴９より小さい、第２の材料２の第２の突起部１３の外縁を挿入して、異種材の第２の材料２を同種系金属材の第１の材料１および第３の材料３にて挟み、同種系金属材の一方の第１の材料１の第１の突起部８Ａと他方の第３の材料３の第２の突起部１３との接し合う部分の篏合箇所を板厚方向から溶接して同種系金属材を互いに溶融結合して異種材が圧縮固定される。これにより、同種系金属材の第１の材料１および第３の材料３と異種材の第２の材料２とを固定するものである。
　また、同種系金属材の第１の材料１の第１の突起部８の外縁部と第３の材料３の突起の先端に第４の貫通穴１７を有する第２の突起部１３の内縁部と接し合う部分の篏合箇所を、または、同種系金属材の第１の材料１の第１の突起部８の内縁部と第３の材料３の第２の突起部１３の外縁部と接し合う部分の篏合箇所を、板厚方向の上板側および／または下板側からの少なくとも片側から、互いに溶融結合する。この場合、レーザ４を照射し貫通するようなキーホール型の溶接が好ましい。そして、間に挟まれた異種材の第２の材料２が同種系金属材の第１の材料１および第３の材料３に対して固定されることにより、異種材と同種金属材と、を固定する接合構造である。これにより間に挟む異種材の第２の材料２への溶接時の溶接入熱の熱影響を抑制して安定して溶接できる。
　また、板厚方向に重ねられた上板としての第３の材料３と下板としての第１の材料１を板厚方向両側、言い換えると上下方向の両側からであっても、溶接できる構造により、接合強度が更に強くすることができる。
　なお、強度に問題なれれば、板厚方向としての上下方向からの溶接ではなく、いずれか片側からの溶接でも問題はない。
　なお、同種系金属材における、上板としての第３の材料３と下板としての第１の材料１とを上下を入れ替えて、異種材としての第２の材料２を間に挟んで、板厚方向の少なくともいずれか片側から第１の材料１と第３の材料３とが接し合う部分の篏合箇所に向けてレーザ４を照射して同種系金属材と異種材とを接合固定してもよい。
　（まとめ）
　従来の異材接合用部材としてのリベットは、かしめ時およびスポット溶接時に異種材料の一部が変形して移動するスペースの確保及びスポット溶接時の電極の位置ズレ等による異種材の陥没等を防いで締結力低下の抑制を可能とするために、Ｒ形状の面取りや環状溝等の複雑なリベット形状が必要であった。
　この場合、リベット形状に精度が必要であり複雑な形状となる。そのため、リベットの加工に精密加工が必要となり製造コストも高くなる。また、スポット溶接であるので、加圧、通電、冷却、移動等に時間がかかるため生産性が低い上に、両側から挟みこむ必要があるので接合部材の設計自由度が制限される。また、隣のリベットに近過ぎるとスポット溶接の電流の分流が発生して、抵抗溶接した溶接部に発生する溶接凝固した部分であるナゲット形成が不十分となる。そのため、所望のナゲット形成が行える最小限以上の接合のピッチの間隔が必要となる。よって、必要箇所での接合の剛性を増加できないという課題があった。本開示により、従来の課題を解決することができる。
　以上のように、実施の形態に係る接合構造は、第１の突起部８を有する第１の同種系金属材と、第１の突起部８の径または幅より大きく第１の突起部８と対となる第１の貫通穴１１が設けられ、第１の同種系金属材と互いに溶接が可能な第２の同種系金属材と、第１の同種系金属材および第２の同種系金属材に対して溶接が困難で、第１の突起部８の径または幅より大きく径方向また幅方向に第１のギャップ６を有する第２の貫通穴１２が設けられた異種材とを備える。第１の同種系金属材の第１の突起部８は、異種材の材質に応じた第１のギャップ６を有する異種材の第２の貫通穴１２に対して挿入され、さらに第２の同種系金属材の第１の貫通穴１１に対して挿入され、異種材は第１の同種系金属材と第２の同種系金属材に挟まれる。第１の同種系金属材の第１の突起部８の外縁部と第１の貫通穴１１との内縁部とが溶接され、第１の同種系金属材と第２の同種系金属材とが互いに溶融結合して異種材が圧縮固定されることにより、第１の同種系金属材および第２の同種系金属材と異種材とが固定されている。
　この接合構造を用いると、複雑で精度が必要な構造部品は不要となる。さらに、スポット溶接ではなくレーザ溶接を用いるので、溶接を含めた作業時間がスポット溶接に対して約２５％に短縮でき、著しく生産性を向上する。また、必要箇所での剛性を増加させ、設計自由度を拡げることも可能となる。
　上述の接合構造において、異種材が第１の同種系金属材と第２の同種系金属材とに挟まれた状態において、第１の貫通穴１１に対して第１の突起部８の先端が突出して、第１の同種系金属材と第２の同種系金属材とが溶融結合されていてもよい。
　また、上述の接合構造において、第１の突起部８Ａの先端には第３の貫通穴９が設けられていてもよい。
　あるいは、実施の形態に係る接合構造は、第１の突起部８を有する第１の同種系金属材と、第１の突起部８の径または幅より大きく第１の突起部８と対となる第４の貫通穴１７が先端に設けられた第２の突起部１３を有し、第１の同種系金属材と互いに溶接が可能な第２の同種系金属材と、第１の同種系金属材および第２の同種系金属材に対して溶接が困難で、第２の突起部１３の径または幅より大きく径方向また幅方向に第１のギャップ６を有する第２の貫通穴１２が設けられた異種材とを備える。第２の突起部１３の外縁が異種材の第２の貫通穴１２に対して挿入され、第１の同種系金属材の第１の突起部８の外縁が、第４の貫通穴１７の内縁に対して挿入され、異種材は第１の同種系金属材と第２の同種系金属材に挟まれている。第１の同種系金属材の第１の突起部８と第２の突起部１３との接し合う部分の篏合箇所が板厚方向から溶接され、第１の同種系金属材と第２の同種系金属材とが互いに溶融結合して異種材が圧縮固定されることにより、第１の同種系金属材および第２の同種系金属材と異種材とが固定されている。
　あるいは、実施の形態に係る接合構造は、先端に第３の貫通穴９が設けられた第１の突起部８Ａを有する第１の同種系金属材と、第２の突起部１３を有し、第１の同種系金属材と互いに溶接が可能な第２の同種系金属材と、第１の同種系金属材および第２の同種系金属材に対して溶接が困難で、第１の突起部８Ａの外縁の径または幅より大きく第１のギャップ６を有する第２の貫通穴１２が設けられた異種材とを備える。第１の突起部８Ａの外縁が第２の貫通部１２に対して挿入され、第２の突起部１３の外縁が第２の貫通穴１２に対して、間接的に挿入され、第１の突起部８Ａの第３の貫通穴９に対して、第３の貫通穴９より小さい第２の突起部１３の外縁が挿入され、異種材は第１の同種系金属材と第２の同種系金属材に挟まれている。第１の同種系金属材の第１の突起部８Ａと第２の突起部１３との接し合う部分の篏合箇所が板厚方向から溶接され、第１の同種系金属材と第２同種系金属材とが互いに溶融結合して異種材が圧縮固定されることにより、第１の同種系金属材および第２の同種系金属材と異種材とが固定されている。
　異種材の第２の貫通穴１２は、第１の突起部８または第２の突起部１３の外周側に密着固定可能に流動していてもよい。
　異種材の第２の貫通穴１２より外側に対応する位置に、板厚方向へ貫通する排出穴１４が、異種材を挟む第１の同種系金属材および第２の同種系金属材の少なくとも一方に設けられていてもよい。
　第１の同種系金属材と第２の同種系金属材とを互いに溶接して溶融接合する溶接の溶接方式はレーザ溶接、アーク溶接、プラズマ溶接の少なくとも一つであってもよい。
　本開示に係る接合構造は、異材接合に際し、シンプルな構造で生産タクトタイムを大幅に短縮し、必要箇所での剛性を増加させることができる。そして、接合部材の設計自由度を拡げる接合構造として産業上有用である。
　１　第１の材料（第１の同種系金属材）
　２　第２の材料（異種材）
　３　第３の材料（第２の同種系金属材）
　４　レーザ
　６　第１のギャップ
　７　第２のギャップ
　８，８Ａ　第１の突起部
　９　第３の貫通穴（第３の貫通部）
　１０，１０Ａ　溶接部
　１１　第１の貫通穴（第１の貫通部）
　１２　第２の貫通穴（第２の貫通部）
　１３　第２の突起部
　１４　排出穴（排出部）
　１５　突出し長さ
　１６　アーク溶接トーチ
　１７　第４の貫通穴（第４の貫通部）

Claims (9)

  1. 　第１の突起部を有する第１の同種系金属材と、
    　前記第１の突起部の径または幅より大きく前記第１の突起部と対となる第１の貫通部が設けられ、前記第１の同種系金属材と互いに溶接が可能な第２の同種系金属材と、
    　前記第１の同種系金属材および前記第２の同種系金属材に対して溶接が困難で、前記第１の突起部の径または幅より大きく径方向また幅方向に第１のギャップを有する第２の貫通部が設けられた異種材とを備えた接合構造であって、
    　前記第１の同種系金属材の前記第１の突起部は、前記異種材の材質に応じた前記第１のギャップを有する前記異種材の前記第２の貫通部に対して挿入され、さらに前記第２の同種系金属材の前記第１の貫通部に対して挿入され、前記異種材は前記第１の同種系金属材と前記第２の同種系金属材に挟まれ、
    　前記第１の同種系金属材の前記第１の突起部の外縁部と前記第１の貫通部との内縁部とが溶接され、前記第１の同種系金属材と前記第２の同種系金属材とが互いに溶融結合して前記異種材が圧縮固定されることにより、前記第１の同種系金属材および前記第２の同種系金属材と前記異種材とが固定されている接合構造。
  2. 　前記異種材が前記第１の同種系金属材と前記第２の同種系金属材とに挟まれた状態において、
    　前記第１の貫通部に対して前記第１の突起部の先端が突出して、前記第１の同種系金属材と前記第２の同種系金属材とが溶融結合されている請求項１に記載の接合構造。
  3. 　前記第１の突起部の先端には第３の貫通部が設けられている請求項１または２に記載の接合構造。
  4. 　第１の突起部を有する第１の同種系金属材と、
    　前記第１の突起部の径または幅より大きく前記第１の突起部と対となる第４の貫通部が先端に設けられた第２の突起部を有し、前記第１の同種系金属材と互いに溶接が可能な第２の同種系金属材と、
    　前記第１の同種系金属材および前記第２の同種系金属材に対して溶接が困難で、前記第２の突起部の径または幅より大きく径方向また幅方向に第１のギャップを有する第２の貫通部が設けられた異種材とを備えた接合構造であって、
    　前記第２の突起部の外縁が前記異種材の前記第２の貫通部に対して挿入され、前記第１の同種系金属材の前記第１の突起部の外縁が、前記第４の貫通部の内縁に対して挿入され、前記異種材は前記第１の同種系金属材と前記第２の同種系金属材に挟まれ、
    　前記第１の同種系金属材の前記第１の突起部と前記第２の突起部との接し合う部分の篏合箇所が板厚方向から溶接され、前記第１の同種系金属材と前記第２の同種系金属材とが互いに溶融結合して前記異種材が圧縮固定されることにより、前記第１の同種系金属材および前記第２の同種系金属材と前記異種材とが固定されている接合構造。
  5. 　先端に第３の貫通部が設けられた第１の突起部を有する第１の同種系金属材と、
    　第２の突起部を有し、前記第１の同種系金属材と互いに溶接が可能な第２の同種系金属材と、
    　前記第１の同種系金属材および前記第２の同種系金属材に対して溶接が困難で、前記第１の突起部の外縁の径または幅より大きく第１のギャップを有する第２の貫通部が設けられた異種材とを備えた接合構造であって、
    　前記第１の突起部の外縁が前記第２の貫通部に対して挿入され、
    　前記第２の突起部の外縁が前記第２の貫通部に対して、間接的に挿入され、前記第１の突起部の前記第３の貫通部に対して、前記第３の貫通部より小さい第２の突起部の外縁が挿入され、前記異種材は前記第１の同種系金属材と前記第２の同種系金属材に挟まれ、
    　前記第１の同種系金属材の前記第１の突起部と前記第２の突起部との接し合う部分の篏合箇所が板厚方向から溶接され、前記第１の同種系金属材と前記第２同種系金属材とが互いに溶融結合して前記異種材が圧縮固定されることにより、前記第１の同種系金属材および前記第２の同種系金属材と前記異種材とが固定されている接合構造。
  6. 　前記異種材の第２の貫通部は、前記第１の突起部の外周側に密着固定可能に流動する請求項１または５に記載の接合構造。
  7. 　前記異種材の第２の貫通部は、前記第２の突起部の外周側に密着固定可能に流動する請求項４に記載の接合構造。
  8. 　前記異種材の第２の貫通部より外側に対応する位置に、板厚方向へ貫通する排出部が、前記異種材を挟む前記第１の同種系金属材および前記第２の同種系金属材の少なくとも一方に設けられたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の接合構造。
  9. 　前記第１の同種系金属材と前記第２の同種系金属材とを互いに溶接して溶融接合する前記溶接の溶接方式はレーザ溶接、アーク溶接、プラズマ溶接の少なくとも一つである請求項１から８のいずれか１項に記載の接合構造。
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