WO2020213492A1 - 接合構造 - Google Patents

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WO2020213492A1
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hole
flange portion
penetrating
welded
joint structure
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潤司 藤原
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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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Definitions

  • the present invention relates to a bonded structure.
  • Patent Document 1 a first metal material and a dissimilar material that is difficult to weld to the first metal material are superposed, and a filler metal (welding wire) is provided through a penetrating portion of the dissimilar material.
  • a joint structure is disclosed in which the metal is arc welded.
  • the molten filler material forms a brim portion so as to cover the outer peripheral portion on the upper surface side of the penetrating portion of the dissimilar material.
  • the dissimilar material and the first metal material are fixed by the compressive fixing force between the brim portion and the first metal material due to the solidification and shrinkage of the filler material with respect to the first metal material.
  • the present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to increase the welding area of the filler metal so that the bonding strength can be secured.
  • a first member made of a metal material a first member made of a metal material
  • a second member made of a material difficult to weld to the first member and welding welded to the first member
  • the first member has a non-through hole formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the second member has a penetrating portion that opens at a position corresponding to the non-through hole.
  • the third member has a flange portion that presses the peripheral edge portion of the penetrating portion, and through the penetrating portion, an inner peripheral surface and a bottom portion of the non-through hole in the first member, and the second member.
  • the first member is arc-welded to the opening surface of the first member, which is opened by the through portion of the member.
  • the second member is compressed by the flange portion and the first member due to the solidification contraction of the third member with respect to the first member, so that the flange portion and the first member are separated from each other.
  • the second member is fixed to the flange.
  • the second member is made of a material that is difficult to weld to the first member.
  • the first member is formed with a non-penetrating hole having a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the third member is opened through the through portion of the second member, the inner peripheral surface and the bottom of the non-through hole in the first member, and the first through portion of the second member. It is arc welded to the opening surface of the member.
  • the second member is compressed by the flange portion and the first member due to the solidification contraction of the third member, so that the second member is fixed between the flange portion of the third member and the first member. Will be done.
  • the first member is provided with a non-through hole
  • the third member is opened by the inner peripheral surface and bottom of the non-through hole and the through portion of the second member.
  • the welding area of the third member can be increased.
  • the plate thickness of the first member is thicker than the plate thickness of the second member, it is necessary to ensure the penetration into the first member while minimizing the thermal effect on the second member. Can be done.
  • the flange portion projects radially outward from the penetrating portion on the surface of the second member opposite to the first member.
  • the flange portion presses the surface of the second member opposite to the first member to compress and fix the second member between the flange portion and the first member. be able to.
  • the penetrating portion is defined by the peripheral portion.
  • the peripheral edge portion has a tapered portion that tapers toward the first member.
  • the flange portion holds down the tapered portion.
  • the molten filler material can easily flow toward the non-through hole. Further, by solidifying the flange portion into a shape along the tapered portion, the thickness of the flange portion protruding from the second member can be suppressed.
  • the fourth invention in any one of the first to third inventions, has the non-through hole having a flat bottom portion and an inclined portion inclined toward the bottom portion.
  • the molten filler material can easily flow toward the bottom of the non-through hole. Further, by flattening the bottom portion of the non-through hole, the welding area of the third member can be increased and the joint strength can be secured.
  • the non-through hole is formed in a tapered shape that tapers toward the bottom of the non-through hole.
  • the molten filler material can easily flow toward the bottom of the non-through hole.
  • the non-through hole is formed in a tapered shape that widens toward the bottom of the non-through hole.
  • the non-through hole is formed in a tapered shape that widens toward the bottom.
  • the seventh invention is the invention of any one of the first to sixth inventions.
  • the non-through hole includes a plurality of small non-through holes smaller than the non-through hole.
  • the molten filler material can be welded while being dispersed in the plurality of small non-through holes. Further, by setting the third member to bite into the plurality of small non-through holes, a wedge effect can be obtained in the plurality of small non-through holes, and the joining stability is improved.
  • the eighth invention includes, in any one of the first to seventh inventions, a fixing member overlapped on a surface of the second member opposite to the first member.
  • the fixing member has a fixing hole that opens at a position corresponding to the through portion and the non-through hole.
  • the third member is an opening of the first member opened by the inner peripheral surface and the bottom of the non-through hole through the fixing hole and the through portion, and the through portion of the second member. Arc welded to the surface.
  • the flange portion presses the peripheral edge portion of the penetrating portion via the fixing member.
  • the fixing member and the second member are compressed by the flange portion and the first member due to the solidification contraction of the third member, so that the flange portion and the first member are separated from each other.
  • the fixing member and the second member are fixed.
  • the fixing member is superposed on the second member.
  • the third member is the inner peripheral surface and bottom of the non-through hole through the fixing hole of the fixing member and the through portion of the second member, and the first member opened by the through portion of the second member. Arc welded to the opening surface.
  • the fixing member and the second member are compressed by the flange portion and the first member due to the solidification shrinkage of the third member, so that the fixing member is between the flange portion of the third member and the first member. And the second member is fixed.
  • the third member when the third member is arc-welded to the inner peripheral surface and the bottom portion of the non-through hole of the first member and the opening surface of the first member opened by the penetration portion of the second member,
  • the flange portion can be formed while suppressing the amount of heat input to the second member by the fixing member.
  • the second member which is a dissimilar material, can be sandwiched and fixed between the first member and the fixing member.
  • the second member further has a stepped portion that opens on a surface opposite to the first member.
  • the penetrating portion is formed on the bottom surface of the step portion.
  • a penetrating portion is formed on the bottom surface of the stepped portion of the second member.
  • the bottom surface of the stepped portion is inclined toward the penetrating portion.
  • the molten filler material can easily flow toward the penetrating portion.
  • the third member is welded to the first joint portion welded to the first member and to the first joint portion. It has a second joint portion which is formed of the flange portion.
  • the welding method or welding conditions can be properly used in consideration of the material characteristics of the second member. Can be done.
  • the second member may be formed by performing pulse welding with a positive electrode property or alternating current, which has a large arc spread, with a low heat input that does not melt the second member.
  • the flange portion can be formed while suppressing the amount of heat input to the second member.
  • the non-through hole has a size smaller than that of the through portion.
  • the opening surface is a region of the upper surface of the first member within the penetrating portion.
  • the diameter of the non-through hole is smaller than the diameter of the through portion of the second portion (the diameter of the opening surface of the first member opened by the through portion of the second member).
  • welding can be performed while suppressing heat input to the first member and the second member.
  • a convex shape of the third member is formed on the inner peripheral surface and the bottom surface of the non-through hole and the opening surface. The convex shape increases the surface area to be joined. The convex shape exerts a wedge-like anchoring effect to further improve joint strength and reliability.
  • the thirteenth invention relates to a joint structure including a first member, a second member, and a third member.
  • the first member has an upper surface and a lower surface opposite the upper surface.
  • the first member has a non-through hole formed on the upper surface.
  • the first member is made of a metal material.
  • the second member has a penetrating portion larger than the non-through hole and a peripheral edge portion defining the penetrating portion.
  • the second member is made of a material that is difficult to weld to the first member.
  • a second member is arranged on the upper surface of the first member so that the penetrating portion opens at a position corresponding to the non-through hole.
  • the third member has a welded portion and a flange portion connected to the welded portion via the through portion.
  • the welded portion is arc welded around the inner peripheral surface and bottom of the non-through hole and around the non-through hole on the upper surface of the first member.
  • the flange portion covers the peripheral edge portion.
  • the third member is composed of a filler metal welded to the first member. The second member is fixed between the flange portion and the first member by being compressed by the flange portion and the first member due to the solidification shrinkage of the third member.
  • the first member is provided with a non-through hole
  • the third member is opened by the inner peripheral surface and bottom of the non-through hole and the through portion of the second member.
  • the welding area of the third member can be increased.
  • the plate thickness of the first member is thicker than the plate thickness of the second member, it is necessary to ensure the penetration into the first member while minimizing the thermal effect on the second member. Can be done.
  • the fourteenth invention relates to a joining method including preparation of a first member, preparation of a second member, and formation of a third member.
  • the first member has an upper surface and a lower surface opposite to the upper surface.
  • the first member has a non-through hole formed on the upper surface.
  • the first member is made of a metal material.
  • the second member has a penetrating portion and a peripheral edge portion defining the penetrating portion.
  • the second member is made of a material that is difficult to weld to the first member.
  • the second member is arranged on the upper surface of the first member so that the penetrating portion is located corresponding to the non-through hole and the opening surface of the first member opened by the penetrating portion is formed.
  • the third member is formed by arc welding to the inner peripheral surface and bottom of the non-through hole in the first member and the opening surface of the first member via the through portion.
  • the third member is composed of a filler metal welded to the first member.
  • the third member has a flange portion that holds the peripheral edge portion. The second member is compressed by the flange portion and the first member due to the solidification contraction of the third member, so that the second member is fixed between the flange portion and the first member.
  • the second member is made of a material that is difficult to weld to the first member.
  • the first member is formed with a non-penetrating hole having a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the third member is opened through the through portion of the second member, the inner peripheral surface and the bottom of the non-through hole in the first member, and the first through portion of the second member. It is arc welded to the opening surface of the member.
  • the second member is compressed by the flange portion and the first member due to the solidification contraction of the third member, so that the second member is fixed between the flange portion of the third member and the first member. Will be done.
  • the first member is provided with a non-through hole
  • the third member is opened by the inner peripheral surface and bottom of the non-through hole and the through portion of the second member.
  • the welding area of the third member can be increased.
  • the plate thickness of the first member is thicker than the plate thickness of the second member, it is necessary to ensure the penetration into the first member while minimizing the thermal effect on the second member. Can be done.
  • the welding area of the filler metal can be increased to secure the bonding strength.
  • FIG. 1 shows a first member 10 made of a metal material, a second member 20 made of a material that is difficult to weld to the first member 10, and a third member made of a filler metal.
  • the joining structure for joining the members 30 to each other is shown.
  • the first member 10 is a plate-shaped member made of a metal material.
  • the first member 10 has a non-penetrating hole 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the non-through hole 11 is formed by a circular recess that opens upward.
  • the non-through hole 11 is formed as a non-through hole by, for example, milling, lathe, drilling, or laser machining.
  • the first member 10 has an upper surface 10b and a lower surface 10c opposite to the upper surface 10b.
  • the upper surface 10b faces the second member 20.
  • the non-penetrating portion 11 extends from the upper surface 10b toward the lower surface 10c.
  • the second member 20 is a plate-shaped member made of a material that is difficult to weld to the first member 10.
  • the second member 20 is superposed on the upper side of the first member 10.
  • the second member 20 has a circular penetrating portion 21.
  • the penetrating portion 21 is opened at a position corresponding to the non-penetrating hole 11 of the first member 10.
  • the upper surface of the first member 10 opened by the penetrating portion 21 of the second member 20 overlapped with the first member 10 is an opening surface 10a.
  • the opening surface 10a corresponds to the upper surface of the non-through hole 11.
  • the second member 20 further has a peripheral edge portion 23 that defines the penetration portion 21.
  • the through portion 21 is described as a circular through hole in the present embodiment, it may be an elliptical or oblong hole.
  • the penetrating portion 21 may be a penetrating groove.
  • the through groove penetrates from the upper surface to the lower surface in the thickness direction of the second member 20.
  • the through groove is further open at both ends or one end in the length direction of the through groove.
  • the through groove is different from the elongated through hole.
  • the long hole-shaped through hole is closed at both ends in the length direction of the through hole.
  • the second member 20 includes at least two independent plates located on the first member 10. The two boards are arranged side by side with an elongated gap between them.
  • This gap forms a through groove as the through portion 21.
  • the third member 30 as the molten filler material is passed through the plurality of through grooves to form the first member 10.
  • the second member 20 is sandwiched between the third member 30 and the first member 10, and the second member 20 is fixed to the first member 10.
  • the third member 30 is made of a filler material which is a metal material of the same type as the first member 10.
  • the same type of metal material is a metal that can be welded to each other, and is not only the same material but also a metal material having good weld bondability such as iron-based metal materials and non-ferrous metal materials. ..
  • the same type of metal material is the same type of material that is compatible with welding.
  • the combinations of the first member 10 and the third member 30 at the time of welding include the following.
  • iron-based metal materials there are mild steel and mild steel, stainless steel and stainless steel, mild steel and high-tensile steel (high-strength steel), high-tensile steel and high-tensile steel, and the like.
  • non-ferrous metal material include aluminum and aluminum, aluminum and aluminum alloy, and aluminum alloy and aluminum alloy.
  • the second member 20 as a dissimilar material is a material different from the first member 10 and the third member 30 as a metal material of the same type, and the first member 10 and the third member 20 are used. It is a material that is difficult to weld to the member 30.
  • the second member 20 as a dissimilar material is a non-ferrous metal such as a copper material or an aluminum material. It is a material.
  • resin materials such as CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics, carbon fiber reinforced plastic), PET (PolyEthlen Terephthalate, polyethylene terephthalate) and the like can be mentioned as different materials from metal materials.
  • the arc welder 1 includes a nozzle 2 and a tip 3.
  • the nozzle 2 supplies a shield gas or the like to the welded portion of the object to be welded.
  • the tip 3 supplies a welding current to the third member 30.
  • the arc welder 1 generates an arc 5 by supplying a welding current while feeding a third member 30 as a filler material to the non-through hole 11 via the through portion 21.
  • the arc 5 irradiates the inner peripheral surface and the bottom surface (bottom portion) of the non-through hole 11 of the first member 10 and the opening surface 10a which is the upper surface of the first member 10.
  • the third member 30 melted by the arc 5 is melt-bonded to the inner peripheral surface and the bottom surface of the non-through hole 11, and the opening surface 10a on the upper surface side of the first member 10 and the penetration portion of the second member. It is laminated in 21. Then, the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and then flows out to the peripheral edge portion 23 on the upper surface side of the second member 20 and spreads in a flange shape.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 that presses the peripheral edge portion 23 of the penetrating portion 21.
  • the flange portion 31 projects radially outward from the penetrating portion 21 on the surface (upper surface in FIG. 1) of the second member 20 opposite to the first member 10.
  • the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the second member 20 which is a different material, is fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the first member 10 is provided with the non-through hole 11, and the third member 30 is formed on the inner peripheral surface of the non-through hole 11 in the first member 10.
  • the welding area of the third member 30 can be increased.
  • the plate thickness of the first member 10 is thicker than the plate thickness of the second member 20, the penetration into the first member 10 is minimized while minimizing the thermal effect on the second member 20. Can be secured.
  • the inner peripheral surface and bottom surface of the non-through hole 11 and the opening surface 10a form a convex shape of the third member 30. The convex shape increases the surface area to be joined.
  • the convex shape exerts a wedge-like anchoring effect to further improve joint strength and reliability.
  • the diameter of the non-penetrating portion 11 is smaller than the diameter of the penetrating portion 21 of the second member 20 (the diameter of the opening surface 10a of the first member 10 opened by the penetrating portion 21 of the second member 20). .. As a result, welding can be performed while suppressing heat input to the first member 10 and the second member 20.
  • Embodiment 2 >> Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and only the differences will be described.
  • the first member 10 has a non-through hole 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the non-through hole 11 is formed by a circular recess that opens upward.
  • the second member 20 has a through portion 21 that opens at a position corresponding to the non-through hole 11 of the first member 10.
  • the penetrating portion 21 is defined by a peripheral edge portion 23.
  • the peripheral edge portion 23 has a tapered portion 22 that tapers toward the first member 10.
  • the third member 30 is melted by the arc 5.
  • the melted third member 30 flows toward the non-through hole 11 along the tapered portion 22 of the through portion 21, the inner peripheral surface and the bottom of the non-through hole 11, and the opening surface 10a of the first member 10. Is melt-bonded to.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and spreads like a flange on the upper surface of the tapered portion 22.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 that presses the tapered portion 22.
  • the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the second member 20 which is a different material, is fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the molten third member 30 can easily flow toward the non-through hole 11. Further, by forming the flange portion 31 in a shape along the tapered portion 22, the thickness of the flange portion 31 protruding from the second member 20 can be suppressed.
  • the first member 10 has a non-through hole 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the non-through hole 11 has a flat bottom portion 12 and an inclined portion 13 inclined toward the bottom portion 12.
  • the second member 20 has a through portion 21 that opens at a position corresponding to the non-through hole 11 of the first member 10.
  • the third member 30 is melted by the arc 5.
  • the melted third member 30 flows toward the bottom portion 12 along the inclined portion 13 of the non-through hole 11, and reaches the inner peripheral surface and the bottom portion of the non-through hole 11 and the opening surface 10a of the first member 10. It is melt-bonded.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and then flows out to the peripheral edge portion 23 on the upper surface side of the second member 20 and spreads like a flange.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 that presses the peripheral edge portion 23.
  • the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the second member 20 which is a different material, is fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the molten third member 30 can easily flow toward the bottom portion 12 of the non-through hole 11. .. Further, by flattening the bottom portion 12 of the non-through hole 11, the welding area of the third member 30 can be increased and the joint strength can be secured.
  • the first member 10 has a non-through hole 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the non-through hole 11 is formed in a tapered shape that tapers toward the bottom of the non-through hole 11.
  • the second member 20 has a through portion 21 that opens at a position corresponding to the non-through hole 11 of the first member 10.
  • the third member 30 is melted by the arc 5.
  • the melted third member 30 flows toward the bottom of the non-through hole 11 along the tapered shape of the non-through hole 11, and the inner peripheral surface and bottom of the non-through hole 11 and the opening of the first member 10. It is melt-bonded to the surface 10a.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and then flows out to the peripheral edge portion 23 on the upper surface side of the second member 20 and spreads like a flange.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 that presses the peripheral edge portion 23.
  • the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the second member 20 which is a different material, is fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the non-through hole 11 is formed in a tapered shape that tapers toward the bottom, so that the molten third member 30 is formed in the non-through hole 11. It becomes easier to flow toward the bottom.
  • the non-through hole 11 includes a plurality of small non-through holes 11a.
  • the first member 10 has a plurality of small non-penetrating holes 11a formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the small non-through hole 11a is formed by a circular recess that opens upward.
  • the second member 20 has one penetrating portion 21 that opens at a position corresponding to a plurality of small non-through holes 11a of the first member 10.
  • the third member 30 is melted by the arc 5.
  • the melted third member 30 is dispersed in a plurality of small non-through holes 11a and is melt-bonded to the inner peripheral surface and bottom of each small non-through hole 11a and the opening surface 10a of the first member 10.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and then flows out to the peripheral edge portion 23 on the upper surface side of the second member 20 and spreads like a flange.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 that presses the peripheral edge portion 23.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the second member 20 which is a different material, is fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the molten third member 30 can be welded while being dispersed in the plurality of small non-through holes 11a. it can. Further, by setting the third member 30 to bite into the plurality of small non-through holes 11a, a wedge effect can be obtained in the plurality of small non-through holes 11a, and the joining stability is improved.
  • the first member 10 has a non-through hole 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the non-through hole 11 is formed in a tapered shape that widens toward the bottom of the non-through hole 11.
  • the second member 20 has a through portion 21 that opens at a position corresponding to the non-through hole 11 of the first member 10.
  • the third member 30 is melted by the arc 5.
  • the melted third member 30 is melt-bonded to the inner peripheral surface and the bottom of the non-through hole 11 and the opening surface 10a of the first member 10.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and then flows out to the peripheral edge portion 23 on the upper surface side of the second member 20 and spreads like a flange.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 that presses the peripheral edge portion 23.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the second member 20 which is a different material, is fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the non-through hole 11 is formed in a tapered shape that widens toward the bottom. As a result, when the melted third member 30 solidifies in the wide portion of the non-through hole 11, the third member 30 is in a state of biting into the non-through hole 11, and the joint strength can be increased.
  • Embodiment 7 As shown in FIG. 7, the first member 10 has a non-penetrating hole 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the non-through hole 11 is formed by a circular recess that opens upward.
  • the second member 20 has a through portion 21 that opens at a position corresponding to the non-through hole 11 of the first member 10.
  • a fixing member 40 is superposed on the upper surface of the second member 20.
  • the fixing member 40 is made of, for example, a rectangular or disk-shaped metal material.
  • the outer shape of the fixing member 40 may be any shape as long as it holds the peripheral edge portion 23 of the second member 20.
  • the fixing member 40 is made of a metal material of the same type that can be welded to the first member 10 and the third member 30.
  • the fixing member 40 may be made of a material different from that of the first member 10 and the third member 30.
  • an embossed protrusion 41 extruded in a tapered shape is provided on the side of the second member 20.
  • the protruding portion 41 is inserted into the penetrating portion 21.
  • the fixing member 40 has a fixing hole 42 that opens at a position corresponding to the through portion 21 and the non-through hole 11.
  • the fixing hole 42 is formed on the bottom surface of the protrusion 41.
  • the third member 30 is melted by the arc 5.
  • the melted third member 30 flows toward the non-through hole 11 through the fixing hole 42 and the through portion 21, the inner peripheral surface and the bottom of the non-through hole 11, and the opening surface 10a of the first member 10. Is melt-bonded to.
  • the melted third member 30 spreads like a flange on the upper surface of the fixing member 40.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 that presses the peripheral edge of the fixing hole 42 of the fixing member 40.
  • the flange portion 31 indirectly presses the peripheral edge portion 23 of the second member 20 via the fixing member 40.
  • the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the fixing member 40 and the second member 20 are fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the fixing member 40 enters the second member 20.
  • the flange portion 31 can be formed while suppressing the amount of heat.
  • the second member 20, which is a dissimilar material can be sandwiched and fixed between the first member 10 and the fixing member 40.
  • the first member 10 has a non-through hole 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the non-through hole 11 is formed by a circular recess that opens upward.
  • the second member 20 has a through portion 21 that opens at a position corresponding to the non-through hole 11 of the first member 10.
  • the third member 30 is melted by the arc 5.
  • the melted third member 30 is melt-bonded to the inner peripheral surface and the bottom of the non-through hole 11 and the opening surface 10a of the first member 10.
  • the molten third member 30 is supplied to the peripheral edge portion 23 by turning the nozzle 2 of the arc welder 1 along the peripheral edge portion 23 of the second member 20.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and spreads like a flange on the peripheral edge portion 23 on the upper surface side of the second member 20.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 that presses the peripheral edge portion 23.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the second member 20 which is a different material, is fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the nozzle 2 of the arc welder 1 is swiveled, and the peripheral portion 23 of the second member 20 is subjected to low heat input AC welding or short-circuit welding.
  • the flange portion 31 can be formed while suppressing heat input.
  • the first member 10 has a non-through hole 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the non-through hole 11 is formed by a circular recess that opens upward.
  • the second member 20 has a stepped portion 25 that opens on a surface (upper surface in FIG. 9) opposite to the first member 10, and a penetrating portion 21 formed on the bottom surface of the stepped portion 25.
  • the penetrating portion 21 is opened at a position corresponding to the non-penetrating hole 11 of the first member 10.
  • the third member 30 is melted by the arc 5.
  • the melted third member 30 is melt-bonded to the inner peripheral surface and the bottom of the non-through hole 11 and the opening surface 10a of the first member 10.
  • the melted third member 30 flows out to the peripheral edge portion 23 on the upper surface side of the second member 20, that is, the bottom surface of the step portion 25, and spreads like a flange.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 that presses the peripheral edge portion 23.
  • the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the second member 20 which is a dissimilar material, is compressed and fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the flange portion 31 of the third member 30 is arranged in the step portion 25 to prevent the flange portion 31 from popping out from the second member 20. Can be done.
  • the first member 10 has a non-through hole 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the non-through hole 11 is formed by a circular recess that opens upward.
  • the second member 20 has a stepped portion 25 that opens on a surface (upper surface in FIG. 10) opposite to the first member 10, and a penetrating portion 21 formed on the bottom surface of the stepped portion 25.
  • the bottom surface of the stepped portion 25 is inclined toward the penetrating portion 21.
  • the penetrating portion 21 is opened at a position corresponding to the non-penetrating hole 11 of the first member 10.
  • the third member 30 is melted by the arc 5.
  • the melted third member 30 flows toward the penetrating portion 21 along the inclined surface of the stepped portion 25, and then the inner peripheral surface and the bottom portion of the non-through hole 11 and the opening surface 10a of the first member 10. Is melt-bonded to.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and then flows out to the peripheral edge portion 23 on the upper surface side of the second member 20, that is, the bottom surface of the step portion 25, and the inclined surface of the step portion 25.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 that presses the inclined surface of the step portion 25.
  • the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the second member 20 which is a different material, is fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the melted third member 30 can easily flow toward the penetrating portion 21. .. Further, the flange portion 31 of the third member 30 can be arranged in the step portion 25 to prevent the flange portion 31 from popping out from the second member 20.
  • the first member 10 has a non-through hole 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the non-through hole 11 is formed by a circular recess that opens upward.
  • the second member 20 has a through portion 21 that opens at a position corresponding to the non-through hole 11 of the first member 10.
  • the third member 30 is melted by the arc 5.
  • the third member 30 has a first joint portion 35 welded to the first member 10 and a second joint portion 36 welded to the first joint portion 35 to form the flange portion 31.
  • the molten third member 30 is welded to the first member 10 via the penetrating portion 21
  • short-circuit welding in which the spread of the arc 5 is small is performed by the heat input required for melting.
  • the first joint portion 35 having a concave shape at the upper central portion is formed.
  • pulse welding is performed by positive electrode or alternating current with a large spread of the arc 5, and the melted third member 30 is located in the upper center of the first joint 35.
  • the portion spreads along the concave shape to form the second joint portion 36.
  • the flange portion 31 can be formed while suppressing the amount of heat input to the second member 20.
  • the third member 30 is provided with a first joint portion 35 and a second joint portion 36.
  • the first joint portion 35 is melt-bonded to the inner peripheral surface and the bottom portion of the non-through hole 11 of the first member 10 and the opening surface 10a of the first member 10.
  • the second joint portion 36 is melt-bonded to the first joint portion 35 to form a flange portion 31 that presses the peripheral edge portion 23.
  • the second member 20 is compressed by the flange portion 31 and the first member 10.
  • the second member 20 which is a different material, is fixed between the flange portion 31 and the first member 10.
  • the material of the second member 20 is formed by forming the third member 30 separately into the first joint portion 35 and the second joint portion 36. Welding methods or welding conditions can be selected in consideration of the characteristics.
  • the embodiment may have the following configuration.
  • arc welding is performed on the non-through hole 11 of the first member 10, but for example, laser filler welding may be performed.
  • the combination of the shape of the non-through hole 11 of the first member 10 and the shape of the through portion 21 of the second member 20 described in the present embodiment is merely an example, and other combinations may be used. Good.
  • the present invention is extremely useful and has high industrial applicability because it has a highly practical effect of increasing the welding area of the filler metal and ensuring the bonding strength. ..

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Abstract

第２の部材（２０）は、第１の部材（１０）に対して溶接が困難な材料で構成されている。第１の部材（１０）には、厚み方向に貫通しない深さの非貫通孔（１１）が形成されている。第３の部材（３０）は、第２の部材（２０）の貫通部（２１）を介して非貫通孔（１１）の内周面および底部、および、第２の部材（２０）の貫通部（１１）により開口される第１の部材（１０）の開口面（１０ａ）に溶接される。第３の部材（３０）の凝固収縮によって第２の部材（２０）がフランジ部（３１）と第１の部材（１０）とで圧縮されることにより、第３の部材（３０）のフランジ部（３１）と第１の部材（１０）との間に第２の部材（２０）が固定される。

Description

接合構造
　本発明は、接合構造に関するものである。
　特許文献１には、第１の金属材と、第１の金属材に対して溶接が困難な異種材とを重ね合わせた状態にし、異種材の貫通部を介して溶加材（溶接ワイヤ）をアーク溶接するようにした接合構造が開示されている。
　このとき、溶融した溶加材によって、異種材の貫通部の上面側の外周部に覆い被さるようにつば部分を形成する。これにより、第１の金属材に対する溶加材の凝固収縮によるつば部分と第１の金属材との圧縮固定力によって、異種材と第１の金属材とを固定するようにしている。
国際公開第２０１８／０３０２７２号
　ところで、特許文献１の発明では、例えば、貫通部の孔径が小さい場合には、第１の金属材における溶加材の溶着面積も小さくなってしまい、接合強度が不足するおそれがある。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶加材の溶着面積を増やして接合強度を確保できるようにすることにある。
　本発明は、金属材で構成された第１の部材と、該第１の部材に対して溶接が困難な材料で構成された第２の部材と、該第１の部材に溶接された溶加材で構成された第３の部材とが互いに接合された接合構造を対象とし、次のような解決手段を講じた。
　すなわち、第１の発明は、前記第１の部材は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔を有する。前記第２の部材は、前記非貫通孔に対応する位置に開口する貫通部を有する。前記第３の部材は、前記貫通部の周縁部を押さえるフランジ部を有するとともに、該貫通部を介して、前記第１の部材における前記非貫通孔の内周面および底部、および、前記第２の部材の前記貫通部により開口される前記第１の部材の開口面にアーク溶接される。前記第１の部材に対する前記第３の部材の凝固収縮によって前記第２の部材が前記フランジ部と前記第１の部材とで圧縮されることにより、前記フランジ部と該第１の部材との間に前記第２の部材が固定されている。
　第１の発明では、第２の部材は、第１の部材に対して溶接が困難な材料で構成されている。第１の部材には、厚み方向に貫通しない深さの非貫通孔が形成されている。第３の部材は、第２の部材の貫通部を介して、第１の部材における非貫通孔の内周面および底部、および、前記第２の部材の前記貫通部により開口される前記第１の部材の開口面にアーク溶接される。第３の部材の凝固収縮によって第２の部材がフランジ部と第１の部材とで圧縮されることにより、第３の部材のフランジ部と第１の部材との間に第２の部材が固定される。
　このように、第１の部材に非貫通孔を設け、第３の部材を非貫通孔の内周面および底部、および、第２の部材の前記貫通部により開口される第１の部材の開口面にアーク溶接することで、第３の部材の溶着面積を増やすことができる。特に、第１の部材の板厚が第２の部材の板厚よりも厚い場合には、第２の部材への熱影響を最小限に抑えながら第１の部材への溶込みを確保することができる。
　これにより、第１の部材、第２の部材、及び第３の部材の接合強度を確保することができる。
　第２の発明は、第１の発明において、前記フランジ部は、前記第２の部材における前記第１の部材とは反対側の面において、該貫通部よりも径方向外方に張り出している。
　第２の発明では、フランジ部によって、第２の部材における第１の部材とは反対側の面を押さえ付けることで、フランジ部と第１の部材との間に第２の部材を圧縮固定することができる。
　第３の発明は、第１の発明において、前記貫通部は、前記周縁部により画定されている。前記周縁部は、前記第１の部材に向かって先細りとなるテーパー部を有する。前記フランジ部は、前記テーパー部を押さえている。
　第３の発明では、周縁部にテーパー部を設けることで、溶融した溶加材が非貫通孔に向かって流れ易くなる。また、テーパー部に沿った形状にフランジ部を凝固させることで、第２の部材から飛び出すフランジ部の厚みを抑えることができる。
　第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、前記非貫通孔は、平坦状の底部と、該底部に向かって傾斜した傾斜部とを有する。
　第４の発明では、非貫通孔に傾斜部を設けることで、溶融した溶加材が非貫通孔の底部に向かって流れ易くなる。また、非貫通孔の底部を平坦状にすることで、第３の部材の溶着面積を増やして接合強度を確保することができる。
　第５の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、前記非貫通孔は、該非貫通孔の底部に向かって先細りとなるテーパー状に形成されている。
　第５の発明では、非貫通孔を、底部に向かって先細りとなるテーパー状に形成することで、溶融した溶加材が非貫通孔の底部に向かって流れ易くなる。
　第６の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、前記非貫通孔は、該非貫通孔の底部に向かって幅広となるテーパー状に形成されている。
　第６の発明では、非貫通孔を、底部に向かって幅広となるテーパー状に形成するようにしている。これにより、溶融した溶加材が非貫通孔の幅広部分で凝固すると、第３の部材が非貫通孔に食い込んだ状態となり、接合強度を高めることができる。
　第７の発明は、第１乃至第６の発明のうち何れか１つにおいて、
　前記非貫通孔は、前記非貫通孔よりも小さな複数の小非貫通孔を含む。
　第７の発明では、小非貫通孔を複数設けることで、溶融した溶加材を複数の小非貫通孔に分散させながら溶接することができる。また、複数の小非貫通孔に第３の部材が食い込んだ状態とすることで、複数の小非貫通孔においてくさび効果を得ることができ、接合安定性が向上する。
　第８の発明は、第１乃至第７の発明のうち何れか１つにおいて、前記第２の部材における前記第１の部材とは反対側の面に重ね合わされた固定部材を備える。前記固定部材は、前記貫通部及び前記非貫通孔に対応する位置に開口する固定孔を有する。前記第３の部材は、前記固定孔及び前記貫通部を介して前記非貫通孔の内周面および底部、および、前記第２の部材の前記貫通部により開口される前記第１の部材の開口面にアーク溶接される。前記フランジ部は、前記固定部材を介して前記貫通部の周縁部を押さえている。前記第３の部材の凝固収縮によって前記固定部材および前記第２の部材が前記フランジ部と前記第１の部材とで圧縮されることにより、前記フランジ部と該第１の部材との間に、前記固定部材及び前記第２の部材が固定されている。
　第８の発明では、第２の部材に固定部材が重ね合わされている。第３の部材は、固定部材の固定孔及び第２の部材の貫通部を介して非貫通孔の内周面および底部、および、第２の部材の貫通部により開口される第１の部材の開口面にアーク溶接される。第３の部材の凝固収縮によって固定部材および第２の部材がフランジ部と第１の部材とで圧縮されることにより、第３の部材のフランジ部と第１の部材との間に、固定部材及び第２の部材が固定される。
　これにより、第３の部材を第１の部材の非貫通孔の内周面および底部、および、第２の部材の貫通部により開口される第１の部材の開口面にアーク溶接する際に、固定部材によって第２の部材への入熱量を抑えながら、フランジ部を形成することができる。そして、異種材である第２の部材を、第１の部材と固定部材との間に挟み込んで固定することができる。
　第９の発明は、第１乃至第８の発明のうち何れか１つにおいて、前記第２の部材は、前記第１の部材とは反対側の面に開口する段差部をさらに有する。前記貫通部は、該段差部の底面に形成されている。
　第９の発明では、第２の部材の段差部の底面に貫通部が形成されている。これにより、第３の部材のフランジ部を段差部内に配置して、第２の部材からフランジ部が飛び出すのを抑えることができる。
　第１０の発明は、第９の発明において、前記段差部の底面は、前記貫通部に向かって傾斜している。
　第１０の発明では、段差部の底面を貫通部に向かって傾斜させることで、溶融した溶加材が貫通部に向かって流れ易くなる。
　第１１の発明は、第１乃至第１０の発明のうち何れか１つにおいて、前記第３の部材は、前記第１の部材に溶接された第１接合部と、該第１接合部に溶接されて前記フランジ部を構成する第２接合部とを有する。
　第１１の発明では、第３の部材を、第１接合部と第２接合部とに分けて形成することで、第２の部材の材料特性を考慮した溶接法又は溶接条件の使い分けをすることができる。
　例えば、溶融した溶加材を、貫通部を介して第１の部材に溶接する際には、溶け込みに必要な入熱で、アークの広がりが小さい短絡溶接を行い、第１接合部を形成すればよい。その後、第２の部材を溶融しない程度の低入熱で、アークの広がりが大きい正極性や交流によるパルス溶接を行い、第２接合部を形成すればよい。これにより、第２の部材への入熱量を抑えながら、フランジ部を形成することができる。
　第１２の発明では、第１乃至第１１のうち何れか１つにおいて、非貫通孔は、貫通部よりも小さなサイズを有している。開口面は、第１の部材の上面のうち貫通部内にある領域である。
　このように、非貫通孔の径は、第２の部の貫通部の径（第２の部材の貫通部により開口される第１の部材の開口面の径）よりも小さい。これにより、第１の部材および第２の部材に対する入熱を抑制しながら溶接を行うことが出来る。また、非貫通孔の内周面及び底面と開口面とで第３の部材の凸部形状が形成される。凸部形状は、接合される表面積を拡大する。凸部形状は、楔のようなアンカー効果を発揮して接合強度及び信頼性をより向上させる。
　第１３の発明は、第１の部材、第２の部材および第３の部材を備える接合構造に関する。第１の部材は、上面と、上面の反対の下面とを有する。第１の部材は、上面に形成された非貫通孔を有する。第１の部材は、金属材で構成されている。第２の部材は、非貫通孔よりも大きな貫通部と、貫通部を画定する周縁部とを有する。第２の部材は、第１の部材に対して溶接が困難な材料で構成されている。貫通部が非貫通孔に対応する位置に開口するように、第２の部材が第１の部材の上面に配されている。第３の部材は、溶接部と、貫通部を介して溶接部につながるフランジ部とを有する。溶接部は、非貫通孔の内周面および底部、および、第１の部材の上面における非貫通孔の周囲にアーク溶接されている。フランジ部は、周縁部を覆う。第３の部材は、第１の部材に溶接された溶加材で構成されている。第２の部材が、第３の部材の凝固収縮によってフランジ部と第１の部材とで圧縮されることにより、フランジ部と第１の部材との間に固定されている。
　このように、第１の部材に非貫通孔を設け、第３の部材を非貫通孔の内周面および底部、および、第２の部材の前記貫通部により開口される第１の部材の開口面にアーク溶接することで、第３の部材の溶着面積を増やすことができる。特に、第１の部材の板厚が第２の部材の板厚よりも厚い場合には、第２の部材への熱影響を最小限に抑えながら第１の部材への溶込みを確保することができる。
　第１４の発明は、第１の部材の準備、第２の部材の準備および第３の部材の形成を含む接合方法に関する。第１の部材は、上面と上面の反対の下面とを有する。第１の部材は、上面に形成された非貫通孔を有する。第１の部材は、金属材で構成されている。第２の部材は、貫通部と貫通部を画定する周縁部とを有する。第２の部材は、第１の部材に対して溶接が困難な材料で構成されている。第２の部材は、貫通部が非貫通孔に対応して位置し、かつ、貫通部により開口される第１の部材の開口面が形成されるように、第１の部材の上面に配置される。第３の部材は、貫通部を介して第１の部材における非貫通孔の内周面および底部、および、第１の部材の開口面にアーク溶接することにより形成される。第３の部材は、第１の部材に溶接された溶加材で構成されている。第３の部材は、周縁部を押さえるフランジ部を有する。第３の部材の凝固収縮によって第２の部材がフランジ部と第１の部材とで圧縮されることにより、フランジ部と第１の部材との間に第２の部材が固定される。
　第１４の発明では、第２の部材は、第１の部材に対して溶接が困難な材料で構成されている。第１の部材には、厚み方向に貫通しない深さの非貫通孔が形成されている。第３の部材は、第２の部材の貫通部を介して、第１の部材における非貫通孔の内周面および底部、および、前記第２の部材の前記貫通部により開口される前記第１の部材の開口面にアーク溶接される。第３の部材の凝固収縮によって第２の部材がフランジ部と第１の部材とで圧縮されることにより、第３の部材のフランジ部と第１の部材との間に第２の部材が固定される。
　このように、第１の部材に非貫通孔を設け、第３の部材を非貫通孔の内周面および底部、および、第２の部材の前記貫通部により開口される第１の部材の開口面にアーク溶接することで、第３の部材の溶着面積を増やすことができる。特に、第１の部材の板厚が第２の部材の板厚よりも厚い場合には、第２の部材への熱影響を最小限に抑えながら第１の部材への溶込みを確保することができる。
　本発明によれば、溶加材の溶着面積を増やして接合強度を確保することができる。
本実施形態１に係る接合構造を説明するための側面断面図である。 本実施形態２に係る接合構造を説明するための側面断面図である。 本実施形態３に係る接合構造を説明するための側面断面図である。 本実施形態４に係る接合構造を説明するための側面断面図である。 本実施形態５に係る接合構造を説明するための側面断面図である。 本実施形態６に係る接合構造を説明するための側面断面図である。 本実施形態７に係る接合構造を説明するための側面断面図である。 本実施形態８に係る接合構造を説明するための側面断面図である。 本実施形態９に係る接合構造を説明するための側面断面図である。 本実施形態１０に係る接合構造を説明するための側面断面図である。 本実施形態１１に係る接合構造を説明するための側面断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
　《実施形態１》
　図１は、金属材で構成された第１の部材１０と、第１の部材１０に対して溶接が困難な材料で構成された第２の部材２０と、溶加材で構成された第３の部材３０とを互いに接合するための接合構造を示している。
　第１の部材１０は、金属材で構成された板状の部材である。第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔１１を有する。図１に示す例では、非貫通孔１１は、上方に開口する円形状の窪みで形成されている。非貫通孔１１は、例えば、フライス盤加工、旋盤加工、ボール盤加工等やレーザ加工によって非貫通孔として形成される。第１の部材１０は、上面１０ｂと、上面１０ｂとは反対の下面１０ｃとを有する。上面１０ｂは、第２の部材２０に面している。非貫通部１１は、上面１０ｂから下面１０ｃ側に向かって延びている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０に対して溶接が困難な材料で構成された板状の部材である。第２の部材２０は、第１の部材１０の上側に重ね合わされている。第２の部材２０は、円形状の貫通部２１を有する。貫通部２１は、第１の部材１０の非貫通孔１１に対応する位置に開口している。また、第１の部材１０に重ねられる第２部材２０の貫通部２１によって開口される第１の部材１０の上面は開口面１０ａとする。この開口面１０ａは非貫通孔１１の上面に相当する。第２の部材２０は、さらに、貫通部２１を画定する周縁部２３を有する。
　なお、本実施形態では、貫通部２１を円形状の貫通孔として説明するが、楕円状や長孔状の貫通孔であってもよい。貫通部２１は、貫通溝であってもよい。貫通溝は、第２の部材２０の厚み方向には上面から下面まで貫通する。貫通溝は、さらに、貫通溝の長さ方向の両端または一端では開放されている。この点で、貫通溝は、長孔状の貫通孔とは異なる。長孔状の貫通孔は、貫通孔の長さ方向の両端では閉じられている。例えば、貫通溝の長さ方向の両端で開放されている場合、第２の部材２０は、第１の部材１０上に配置された少なくとも２つの独立した板を含む。この２つの板は、互いに細長い隙間をあけて並べられている。この隙間が貫通部２１としての貫通溝を形成する。第２の部材２０が複数の独立した板を含んで複数の貫通溝を形成している場合、溶融した溶加材としての第３の部材３０を複数の貫通溝を介して第１の部材１０に溶接することで、第２の部材２０を第３の部材３０と第１の部材１０とで挟み込んで、第２の部材２０を第１の部材１０に固定する。
　第３の部材３０は、第１の部材１０と同種系の金属材である溶加材で構成されている。ここで、同種系の金属材とは、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よい金属材のことである。言い換えると、同種系の金属材とは、溶接の相性がよい同種系の材料のことである。
　具体的には、溶接時における第１の部材１０と第３の部材３０との組み合わせとしては、以下のものが挙げられる。例えば、鉄系金属材の組合せとしては、軟鋼と軟鋼、ステンレスとステンレス、軟鋼とハイテン（高張力鋼）、ハイテンとハイテン等がある。また、非鉄系金属材としては、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がある。
　また、異種材としての第２の部材２０は、同種系の金属材としての第１の部材１０及び第３の部材３０とは、異なる材質の材料であり、第１の部材１０及び第３の部材３０に対して溶接が困難な材質である。
　例えば、同種系の金属材としての第１の部材１０及び第３の部材３０を鉄系金属材にした場合、異種材としての第２の部材２０は、銅材やアルミ材等の非鉄系金属材である。また、例えばＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics，炭素繊維強化プラスチック）、ＰＥＴ（PolyEthlen Terephthalate，ポリエチレンテレフタレート）等といった樹脂材も金属材に対する異種材として挙げられる。
　なお、以下の説明では、第１の部材１０として軟鋼材、第２の部材２０としてアルミ材、溶加材である第３の部材３０として軟鋼材を用いた場合について説明する。
　アーク溶接機１は、ノズル２と、チップ３とを備えている。ノズル２は、溶接対象物の溶接箇所にシールドガス等を供給する。チップ３は、第３の部材３０に対して溶接電流を供給する。
　アーク溶接機１は、貫通部２１を介して非貫通孔１１に、溶加材としえの第３の部材３０を送給しながら溶接電流を供給することで、アーク５を発生させる。アーク５は、第１の部材１０における、非貫通孔１１の内周面及び底面（底部）と、第１の部材１０の上面である開口面１０ａとに照射される。このアーク５により溶融した第３の部材３０は、非貫通孔１１の内周面及び底面に溶融結合されるとともに、第１の部材１０の上面側の開口面１０ａと第２の部材の貫通部２１内に積層されていく。そして、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、第２の部材２０の上面側の周縁部２３に流れ出し、フランジ状に広がる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、貫通部２１の周縁部２３を押さえるフランジ部３１が設けられる。フランジ部３１は、第２の部材２０における第１の部材１０とは反対側の面（図１では上面）において、貫通部２１よりも径方向外方に張り出している。
　そして、第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、異種材である第２の部材２０が固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、第１の部材１０に非貫通孔１１を設け、第３の部材３０を第１の部材１０における非貫通孔１１の内周面及び底面と開口面１０ａとにアーク溶接することで、第３の部材３０の溶着面積を増やすことができる。特に、第１の部材１０の板厚が第２の部材２０の板厚よりも厚い場合には、第２の部材２０への熱影響を最小限に抑えながら第１の部材１０への溶込みを確保することができる。また、非貫通孔１１の内周面及び底面と開口面１０ａとで第３の部材３０の凸部形状が形成される。凸部形状は、接合される表面積を拡大する。凸部形状は、楔のようなアンカー効果を発揮して接合強度及び信頼性をより向上させる。なお、非貫通部１１の径は、第２の部材２０の貫通部２１の径（第２の部材２０の貫通部２１により開口される第１の部材１０の開口面１０ａの径）よりも小さい。これにより、第１の部材１０および第２の部材２０に対する入熱を抑制しながら溶接を行うことが出来る。
　これにより、第１の部材１０、第２の部材２０、及び第３の部材３０の接合強度を確保することができる。
　《実施形態２》
　以下、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
　図２に示すように、第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔１１を有する。非貫通孔１１は、上方に開口する円形状の窪みで形成されている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の非貫通孔１１に対応する位置に開口する貫通部２１を有する。貫通部２１は、周縁部２３により画定されている。周縁部２３は、第１の部材１０に向かって先細りとなるテーパー部２２を有する。
　第３の部材３０は、アーク５により溶融する。溶融した第３の部材３０は、貫通部２１のテーパー部２２に沿って非貫通孔１１に向かって流れ、非貫通孔１１の内周面および底部、および、第１の部材１０の開口面１０ａに溶融結合される。
　そして、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くすことで、テーパー部２２の上面にフランジ状に広がる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、テーパー部２２を押さえるフランジ部３１が設けられる。
　そして、第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、異種材である第２の部材２０が固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、周縁部２３にテーパー部２２を設けることで、溶融した第３の部材３０が非貫通孔１１に向かって流れ易くなる。また、テーパー部２２に沿った形状にフランジ部３１を形成することで、第２の部材２０から飛び出すフランジ部３１の厚みを抑えることができる。
　《実施形態３》
　図３に示すように、第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔１１を有する。非貫通孔１１は、平坦状の底部１２と、底部１２に向かって傾斜した傾斜部１３とを有する。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の非貫通孔１１に対応する位置に開口する貫通部２１を有する。
　第３の部材３０は、アーク５により溶融する。溶融した第３の部材３０は、非貫通孔１１の傾斜部１３に沿って底部１２に向かって流れ、非貫通孔１１の内周面および底部、および、第１の部材１０の開口面１０ａに溶融結合される。
　そして、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、第２の部材２０の上面側の周縁部２３に流れ出し、フランジ状に広がる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、周縁部２３を押さえるフランジ部３１が設けられる。
　そして、第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、異種材である第２の部材２０が固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、非貫通孔１１に傾斜部１３を設けることで、溶融した第３の部材３０が非貫通孔１１の底部１２に向かって流れ易くなる。また、非貫通孔１１の底部１２を平坦状にすることで、第３の部材３０の溶着面積を増やして接合強度を確保することができる。
　《実施形態４》
　図４に示すように、第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔１１を有する。非貫通孔１１は、非貫通孔１１の底部に向かって先細りとなるテーパー状に形成されている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の非貫通孔１１に対応する位置に開口する貫通部２１を有する。
　第３の部材３０は、アーク５により溶融する。溶融した第３の部材３０は、非貫通孔１１のテーパー形状に沿って非貫通孔１１の底部に向かって流れ、非貫通孔１１の内周面および底部、および、第１の部材１０の開口面１０ａに溶融結合される。
　そして、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、第２の部材２０の上面側の周縁部２３に流れ出し、フランジ状に広がる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、周縁部２３を押さえるフランジ部３１が設けられる。
　そして、第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、異種材である第２の部材２０が固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、非貫通孔１１を、底部に向かって先細りとなるテーパー状に形成することで、溶融した第３の部材３０が非貫通孔１１の底部に向かって流れ易くなる。
　《実施形態５》
　図５に示すように、非貫通孔１１は、複数の小非貫通孔１１ａを含む。第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された複数の小非貫通孔１１ａを有する。小非貫通孔１１ａは、上方に開口する円形状の窪みで形成されている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の複数の小非貫通孔１１ａに対応する位置に開口する１つの貫通部２１を有する。
　第３の部材３０は、アーク５により溶融する。溶融した第３の部材３０は、複数の小非貫通孔１１ａに分散して各小非貫通孔１１ａの内周面および底部、および、第１の部材１０の開口面１０ａに溶融結合される。
　そして、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、第２の部材２０の上面側の周縁部２３に流れ出し、フランジ状に広がる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、周縁部２３を押さえるフランジ部３１が設けられる。
　そして、第１の部材１０に対して第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、異種材である第２の部材２０が固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、小非貫通孔１１ａを複数設けることで、溶融した第３の部材３０を複数の小非貫通孔１１ａに分散させながら溶接することができる。また、複数の小非貫通孔１１ａに第３の部材３０が食い込んだ状態とすることで、複数の小非貫通孔１１ａにおいてくさび効果を得ることができ、接合安定性が向上する。
　《実施形態６》
　図６に示すように、第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔１１を有する。非貫通孔１１は、非貫通孔１１の底部に向かって幅広となるテーパー状に形成されている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の非貫通孔１１に対応する位置に開口する貫通部２１を有する。
　第３の部材３０は、アーク５により溶融する。溶融した第３の部材３０は、非貫通孔１１の内周面および底部、および、第１の部材１０の開口面１０ａに溶融結合される。
　そして、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、第２の部材２０の上面側の周縁部２３に流れ出し、フランジ状に広がる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、周縁部２３を押さえるフランジ部３１が設けられる。
　そして、第１の部材１０に対して第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、異種材である第２の部材２０が固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、非貫通孔１１を、底部に向かって幅広となるテーパー状に形成するようにしている。これにより、溶融した第３の部材３０が非貫通孔１１の幅広部分で凝固すると、第３の部材３０が非貫通孔１１に食い込んだ状態となり、接合強度を高めることができる。
　《実施形態７》
　図７に示すように、第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔１１を有する。非貫通孔１１は、上方に開口する円形状の窪みで形成されている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の非貫通孔１１に対応する位置に開口する貫通部２１を有する。第２の部材２０の上面には、固定部材４０が重ね合わされている。
　固定部材４０は、例えば矩形状や円盤状の金属材で構成されている。固定部材４０の外形形状は、第２の部材２０の周縁部２３を押さえる形状であればどのような形であっても良い。
　固定部材４０は、第１の部材１０及び第３の部材３０と溶接可能な同種系の金属材で構成されている。なお、固定部材４０は、第１の部材１０及び第３の部材３０とは異なる材質で構成されていてもよい。
　固定部材４０の中央部には、第２の部材２０側にテーパー状に押し出されたエンボス形状の突起部４１が設けられている。突起部４１は、貫通部２１に挿入されている。
　固定部材４０は、貫通部２１及び非貫通孔１１に対応する位置に開口する固定孔４２を有する。固定孔４２は、突起部４１の底面に形成されている。
　第３の部材３０は、アーク５により溶融する。溶融した第３の部材３０は、固定孔４２及び貫通部２１を介して非貫通孔１１に向かって流れ、非貫通孔１１の内周面および底部、および、第１の部材１０の開口面１０ａに溶融結合される。溶融した第３の部材３０は、固定部材４０の上面にフランジ状に広がる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、固定部材４０の固定孔４２の周縁部を押さえるフランジ部３１が設けられる。フランジ部３１は、固定部材４０を介して第２の部材２０の周縁部２３を間接的に押さえている。
　そして、第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、固定部材４０及び第２の部材２０が固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、第３の部材３０を第１の部材１０の非貫通孔１１に溶接する際に、固定部材４０によって第２の部材２０への入熱量を抑えながら、フランジ部３１を形成することができる。そして、異種材である第２の部材２０を、第１の部材１０と固定部材４０との間に挟み込んで固定することができる。
　《実施形態８》
　図８に示すように、第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔１１を有する。非貫通孔１１は、上方に開口する円形状の窪みで形成されている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の非貫通孔１１に対応する位置に開口する貫通部２１を有する。
　第３の部材３０は、アーク５により溶融する。溶融した第３の部材３０は、非貫通孔１１の内周面および底部、および、第１の部材１０の開口面１０ａに溶融結合される。
　このとき、第２の部材２０の周縁部２３に沿ってアーク溶接機１のノズル２を旋回させることで、周縁部２３に対して、溶融した第３の部材３０を供給する。これにより、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くすとともに、第２の部材２０の上面側の周縁部２３にフランジ状に広がる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、周縁部２３を押さえるフランジ部３１が設けられる。
　そして、第１の部材１０に対して第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、異種材である第２の部材２０が固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、アーク溶接機１のノズル２を旋回させ、第２の部材２０の周縁部２３に対して、低入熱である交流溶接や短絡溶接によるスパイラル状の軌跡でアーク溶接することで、入熱を抑えながらのフランジ部３１を形成することができる。
　《実施形態９》
　図９に示すように、第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔１１を有する。非貫通孔１１は、上方に開口する円形状の窪みで形成されている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０とは反対側の面（図９では上面）に開口する段差部２５と、段差部２５の底面に形成された貫通部２１とを有する。貫通部２１は、第１の部材１０の非貫通孔１１に対応する位置に開口している。
　第３の部材３０は、アーク５により溶融する。溶融した第３の部材３０は、非貫通孔１１の内周面および底部、および、第１の部材１０の開口面１０ａに溶融結合される。
　そして、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、第２の部材２０の上面側の周縁部２３、つまり、段差部２５の底面に流れ出し、フランジ状に広がる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、周縁部２３を押さえるフランジ部３１が設けられる。
　そして、第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、異種材である第２の部材２０が圧縮固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、第３の部材３０のフランジ部３１を段差部２５内に配置して、第２の部材２０からフランジ部３１が飛び出すのを抑えることができる。
　《実施形態１０》
　図１０に示すように、第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔１１を有する。非貫通孔１１は、上方に開口する円形状の窪みで形成されている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０とは反対側の面（図１０では上面）に開口する段差部２５と、段差部２５の底面に形成された貫通部２１とを有する。段差部２５の底面は、貫通部２１に向かって傾斜している。貫通部２１は、第１の部材１０の非貫通孔１１に対応する位置に開口している。
　第３の部材３０は、アーク５により溶融する。溶融した第３の部材３０は、段差部２５の傾斜面に沿って貫通部２１に向かって流れた後、非貫通孔１１の内周面および底部、および、第１の部材１０の開口面１０ａに溶融結合される。
　そして、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、第２の部材２０の上面側の周縁部２３、つまり、段差部２５の底面に流れ出し、段差部２５の傾斜面にフランジ状に広がる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、段差部２５の傾斜面を押さえるフランジ部３１が設けられる。
　そして、第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、異種材である第２の部材２０が固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、段差部２５の底面を貫通部２１に向かって傾斜させることで、溶融した第３の部材３０が貫通部２１に向かって流れ易くなる。また、第３の部材３０のフランジ部３１を段差部２５内に配置して、第２の部材２０からフランジ部３１が飛び出すのを抑えることができる。
　《実施形態１１》
　図１１に示すように、第１の部材１０は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔１１を有する。非貫通孔１１は、上方に開口する円形状の窪みで形成されている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の非貫通孔１１に対応する位置に開口する貫通部２１を有する。
　第３の部材３０は、アーク５により溶融する。第３の部材３０は、第１の部材１０に溶接された第１接合部３５と、第１接合部３５に溶接されてフランジ部３１を構成する第２接合部３６とを有する。
　具体的に、溶融した第３の部材３０を、貫通部２１を介して第１の部材１０に溶接する際には、溶け込みに必要な入熱で、アーク５の広がりが小さい短絡溶接を行い、上側中央部が凹んだ形状の第１接合部３５を形成する。その後、第２の部材２０を溶融しない程度の低入熱で、アーク５の広がりが大きい正極性や交流によるパルス溶接を行い、溶融した第３の部材３０が、第１接合部３５の上側中央部が凹んだ形状に沿って広がり、第２接合部３６を形成する。これにより、第２の部材２０への入熱量を抑えながら、フランジ部３１を形成することができる。
　溶融した第３の部材３０がビードとなる過程で、第３の部材３０には、第１接合部３５と、第２接合部３６とが設けられる。第１接合部３５は、第１の部材１０の非貫通孔１１の内周面および底部、および、第１の部材１０の開口面１０ａに溶融結合している。第２接合部３６は、第１接合部３５に溶融結合して、周縁部２３を押さえるフランジ部３１を構成している。
　そして、第３の部材３０が凝固収縮することで、第２の部材２０がフランジ部３１と第１の部材１０とで圧縮される。この圧縮により、フランジ部３１と第１の部材１０との間に、異種材である第２の部材２０が固定される。
　以上のように、本実施形態に係る接合構造によれば、第３の部材３０を、第１接合部３５と第２接合部３６とに分けて形成することで、第２の部材２０の材料特性を考慮した溶接法又は溶接条件の使い分けをすることができる。
　《その他の実施形態》
　前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
　本実施形態では、第１の部材１０の非貫通孔１１に対してアーク溶接を行うようにしたが、例えば、レーザフィラー溶接を行うようにしてもよい。
　また、本実施形態において説明した第１の部材１０の非貫通孔１１の形状と、第２の部材２０の貫通部２１の形状との組み合わせは、あくまでも一例であり、その他の組み合わせであってもよい。
　以上説明したように、本発明は、溶加材の溶着面積を増やして接合強度を確保することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
　１０　　第１の部材
　１１　　非貫通孔
　１２　　底部
　１３　　傾斜部
　２０　　第２の部材
　２１　　貫通部
　２２　　テーパー部
　２３　　周縁部
　２５　　段差部
　３０　　第３の部材
　３１　　フランジ部
　３５　　第１接合部
　３６　　第２接合部
　４０　　固定部材
　４２　　固定孔

Claims (14)

  1. 　金属材で構成された第１の部材と、該第１の部材に対して溶接が困難な材料で構成された第２の部材と、該第１の部材に溶接された溶加材で構成された第３の部材とが互いに接合された接合構造であって、
    　前記第１の部材は、厚み方向に貫通しない深さに形成された非貫通孔を有し、
    　前記第２の部材は、前記非貫通孔に対応する位置に開口する貫通部を有し、
    　前記第３の部材は、前記貫通部の周縁部を押さえるフランジ部を有するとともに、該貫通部を介して、前記第１の部材における前記非貫通孔の内周面および底部、および、前記第２の部材の前記貫通部により開口される前記第１の部材の開口面にアーク溶接され、
    　前記第３の部材の凝固収縮によって前記第２の部材が前記フランジ部と前記第１の部材とで圧縮されることにより、前記フランジ部と該第１の部材との間に前記第２の部材が固定されている接合構造。
  2. 　請求項１において、
    　前記フランジ部は、前記第２の部材における前記第１の部材とは反対側の面において、該貫通部よりも径方向外方に張り出している接合構造。
  3. 　請求項１において、
    　前記貫通部は、前記周縁部により画定されており、前記周縁部は、前記第１の部材に向かって先細りとなるテーパー部を有し、
    　前記フランジ部は、前記テーパー部を押さえている接合構造。
  4. 　請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
    　前記非貫通孔は、平坦状の底部と、該底部に向かって傾斜した傾斜部とを有する接合構造。
  5. 　請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
    　前記非貫通孔は、該非貫通孔の底部に向かって先細となるテーパー状に形成されている接合構造。
  6. 　請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
    　前記非貫通孔は、該非貫通孔の底部に向かって幅広となるテーパー状に形成されている接合構造。
  7. 　請求項１乃至６のうち何れか１つにおいて、
    　前記非貫通孔は、前記非貫通孔よりも小さな複数の小非貫通孔を含む接合構造。
  8. 　請求項１乃至７のうち何れか１つにおいて、
    　前記第２の部材における前記第１の部材とは反対側の面に重ね合わされた固定部材を備え、
    　前記固定部材は、前記貫通部及び前記非貫通孔に対応する位置に開口する固定孔を有し、
    　前記第３の部材は、前記固定孔及び前記貫通部を介して前記非貫通孔の内周面および底部、および、前記第２の部材の前記貫通部により開口される前記第１の部材の開口面にアーク溶接され、
    　前記フランジ部は、前記固定部材を介して前記貫通部の周縁部を押さえており、
    　前記第３の部材の凝固収縮によって前記固定部材および前記第２の部材が前記フランジ部と前記第１の部材とで圧縮されることにより、前記フランジ部と該第１の部材との間に、前記固定部材及び前記第２の部材が固定されている接合構造。
  9. 　請求項１乃至８のうち何れか１つにおいて、
    　前記第２の部材は、前記第１の部材とは反対側の面に開口する段差部をさらに有し、前記貫通部は、該段差部の底面に形成された接合構造。
  10. 　請求項９において、
    　前記段差部の底面は、前記貫通部に向かって傾斜している接合構造。
  11. 　請求項１乃至１０のうち何れか１つにおいて、
    　前記第３の部材は、前記第１の部材に溶接された第１接合部と、該第１接合部に溶接されて前記フランジ部を構成する第２接合部とを有する接合構造。
  12. 　請求項１乃至１１のうち何れか１つにおいて、
    　前記非貫通孔は、前記貫通部よりも小さなサイズを有し、前記開口面は、前記第１の部材の前記上面のうち前記貫通部内にある領域である接合構造。
  13. 　上面と、前記上面の反対の下面と、前記上面に形成された非貫通孔とを有し、金属材で構成された第１の部材と、
    　前記非貫通孔に対応する位置に開口しており前記非貫通孔よりも大きな貫通部と、前記貫通部を画定する周縁部とを有し、前記第１の部材に対して溶接が困難な材料で構成され、前記第１の部材の前記上面に配された第２の部材と、
    　前記非貫通孔の内周面および底部、および、前記第１の部材の前記上面における前記非貫通孔の周囲にアーク溶接された溶接部と、前記貫通部を介して前記溶接部につながり前記周縁部を覆うフランジ部とを有し、前記第１の部材に溶接された溶加材で構成された第３の部材と、を備え、
    　前記第２の部材が、前記第３の部材の凝固収縮によって前記フランジ部と前記第１の部材とで圧縮されることにより、前記フランジ部と前記第１の部材との間に固定されている接合構造。
  14. 　上面と前記上面の反対の下面とを有し、前記上面に形成された非貫通孔を有する、金属材で構成された第１の部材を準備し、
    　貫通部と前記貫通部を画定する周縁部とを有し、前記第１の部材に対して溶接が困難な材料で構成された第２の部材を準備し、
    　前記貫通部が前記非貫通孔に対応して位置し、かつ、前記貫通部により開口される前記第１の部材の開口面が形成されるように、前記第２の部材を前記第1の部材の前記上面に配置し、
    　前記貫通部を介して前記第１の部材における前記非貫通孔の内周面および底部、および、前記第１の部材の前記開口面にアーク溶接することにより、前記第１の部材に溶接された溶加材で構成され、前記周縁部を押さえるフランジ部を有する第３の部材を形成し、
    　前記第３の部材の凝固収縮によって前記第２の部材が前記フランジ部と前記第１の部材とで圧縮されることにより、前記フランジ部と前記第１の部材との間に前記第２の部材が固定される、接合方法。
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