WO2021131988A1 - スポット溶接方法 - Google Patents

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WO2021131988A1
WO2021131988A1 PCT/JP2020/047046 JP2020047046W WO2021131988A1 WO 2021131988 A1 WO2021131988 A1 WO 2021131988A1 JP 2020047046 W JP2020047046 W JP 2020047046W WO 2021131988 A1 WO2021131988 A1 WO 2021131988A1
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WO
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electrode
aluminum
casting material
spot welding
welding
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PCT/JP2020/047046
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English (en)
French (fr)
Inventor
崇志 後藤
康弘 永田
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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    • 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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • 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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B23K11/18—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded of non-ferrous metals
    • 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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30—Features relating to electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a spot welding method.
  • Aluminum material has mechanical strength and is lightweight, so it is applied as a part of various structures such as automobile doors.
  • the aluminum material includes a rolled plate, a wrought material such as an extruded material or a forged material, an aluminum casting, and the like, and is appropriately used for each part of the structure according to the required rigidity or strength.
  • This spot welding is used to join aluminum materials made of wrought material to each other.
  • joining an aluminum material made of wrought material and an aluminum material made of casting is mechanically fastened using bolts or the like. It is generally done by a method.
  • the structure can be made compact, lightweight, and cost-reduced.
  • the electric resistance value and the melting point of the aluminum material made of wrought material and the aluminum material made of cast metal are significantly different, the nugget formed at the time of spot welding is formed at a position biased with respect to the overlapping surface of the members. There was a risk of scattering before the nugget was fully developed.
  • Patent Document 1 discloses that the contact area of one of the electrodes arranged vertically with respect to the member to be joined is made larger than the contact area of the other to correct the bias of the nugget formed at the time of spot welding. .. Further, Patent Document 2 discloses a method of increasing the number of spot welding spot welding points by making the area of the electrode on the positive electrode side wider than that of the electrode on the negative electrode side in joining the aluminum material.
  • Patent Document 1 modifies the formation position of the nugget so that the nugget extends to the mating surface of each plate material when spot welding plate materials having different plate thicknesses, for example. It does not suppress the occurrence of bias and scattering of the nugget when the aluminum material of the material and the aluminum material of the casting are spot welded. Further, the occurrence of bias and scattering of the nugget when the aluminum material of the wrought material and the aluminum material of the cast metal are spot-welded extends the life of the electrode and improves the number of spot-welded spot welding points. It is also difficult to suppress by.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and provides a spot welding method capable of forming a nugget of an appropriate size at an appropriate position while suppressing the occurrence of scattering.
  • the present invention has the following configuration.
  • (1) A superposition process of superimposing an aluminum wrought material and an aluminum casting material, and The superposed aluminum wrought material and the aluminum casting material are inserted between the first electrode and the second electrode arranged at opposite positions, and the first electrode is arranged on the aluminum wrought material side and the aluminum.
  • a superposition process of superimposing an aluminum wrought material and an aluminum casting material The superposed aluminum wrought material and the aluminum casting material are inserted between the first electrode and the second electrode arranged at opposite positions, and the first electrode is arranged on the aluminum wrought material side and the aluminum.
  • a spot welding method in which the electrode pressing force is 7.0 kN or more and 10 kN or less in the energization step.
  • a nugget of an appropriate size can be formed at an appropriate position while suppressing the occurrence of scattering.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a spot welder.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of a mold for forming a die-cast material used as an aluminum casting material.
  • FIG. 2B is a perspective view of the die-cast material.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a stacking process and an arrangement process in the spot welding method.
  • FIG. 4 is a timing chart showing the timing of applying the welding current and the pressing force.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a formation state of the nugget formed by the energization step of the spot welding method.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the formation state of the nugget formed by the energization step of the spot welding method according to the reference example.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a spot welder.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of a mold for forming a die-cast material used as an aluminum casting material.
  • FIG. 2B is a
  • FIG. 7 is a schematic view showing the formation state of the nugget formed by the energization step of the spot welding method according to the first modification.
  • FIG. 8 is a schematic view showing the formation state of the nugget formed by the energization step of the spot welding method according to the second modification.
  • FIG. 9A is a graph showing the amount of the get dissolved in Test Example 1.
  • FIG. 9B is a graph showing the weld lobe in Test Example 1.
  • FIG. 10A is a graph showing the amount of nugget dissolved in Test Example 2.
  • FIG. 10B is a graph showing the weld lobe in Test Example 2.
  • FIG. 11A is a graph showing the amount of nugget dissolved in Test Example 3.
  • FIG. 11B is a graph showing the weld lobe in Test Example 3.
  • FIG. 12A is a graph showing the amount of nugget dissolved in Test Example 4.
  • FIG. 12B is a graph showing the weld lobe in Test Example 4.
  • FIG. 13A is a cross-sectional image of Test Example 1 showing a state of the nugget when welding is performed with a welding current of 25 kA.
  • FIG. 13B is a cross-sectional image of Test Example 2 showing the state of the nugget when welding is performed with a welding current of 25 kA.
  • FIG. 13C is a cross-sectional image of Test Example 3 showing the state of the nugget when welding is performed with a welding current of 25 kA.
  • FIG. 13A is a cross-sectional image of Test Example 1 showing a state of the nugget when welding is performed with a welding current of 25 kA.
  • FIG. 13B is a cross-sectional image of Test Example 2 showing the state of the
  • FIG. 13D is a cross-sectional image of Test Example 4 showing the state of the nugget when welding is performed with a welding current of 25 kA.
  • FIG. 14A is a cross-sectional image of Test Example 1 showing the state of the nugget when welding is performed with a welding current of 35 kA.
  • FIG. 14B is a cross-sectional image of Test Example 3 showing the state of the nugget when welding is performed with a welding current of 35 kA.
  • FIG. 15 is a graph showing a change in the recommended welding range due to electrode pressing in Test Example 5.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the welding current and the energization time in Test Example 6.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the welding current and the energization time in Test Example 7.
  • FIG. 18 is a graph showing a change in the recommended welding range due to electrode pressing in Test Example 8.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the welding current and the energization time in Test Example 9.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the welding current and the energization time in Test Example 10.
  • FIG. 21 is a graph showing the distribution of the nugget diameter with respect to the welding current when the electrode pressing force of Test Example 11 is 7 kN.
  • FIG. 22 is a graph showing a change in the recommended welding range due to electrode pressing in Test Example 12.
  • FIG. 23 is a cross-sectional photograph for explaining the definition of indentation depth.
  • FIG. 24 is a graph showing the results of determining the indentation depth when the nugget diameter is 5 ⁇ t.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a spot welder for welding an aluminum material.
  • the spot welder 11 includes a first electrode 13 and a second electrode 15, a welding transformer unit 17 connected to the first electrode 13 and the second electrode 15, a power supply unit 18, and a welding transformer.
  • a control unit 19 that supplies welding power from the power supply unit 18 to the unit 17 and an electrode drive unit 20 that moves the first electrode 13 and the second electrode 15 in the axial direction are provided.
  • the control unit 19 integrally controls the current value, the energizing time, the pressing force of the electrodes, the energizing timing, and the pressurizing timing.
  • the first electrode 13 is a radius type (R type) or dome radius type (DR type) electrode having a tip surface 13a formed of a curved surface.
  • the second electrode 15 is a flat type (F type) electrode having a tip surface 15a made of a flat surface.
  • the tip surfaces 13a and 15a of the first electrode 13 and the second electrode 15 are smooth surfaces, respectively.
  • the welding transformer portion 17 energizes between the first electrode 13 and the second electrode 15 with the first electrode 13 as the positive electrode and the second electrode 15 as the negative electrode.
  • Each of the first electrode 13 and the second electrode 15 is provided with a cooling unit inside.
  • the cooling method of the cooling unit is not particularly limited, but in the configuration of the illustrated example, the cooling pipes 32 and 33 are arranged in the recesses 31 formed in the first electrode 13 and the second electrode 15, respectively, and the cooling pipes 32 and 32, By supplying a cooling medium such as water from 33, the first electrode 13 and the second electrode 15 are cooled.
  • the spot welder 11 superimposes and sandwiches the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 between the first electrode 13 and the second electrode 15.
  • the laminated aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 are arranged so that the first electrode 13 is arranged on the aluminum wrought material 21 side and the second electrode 15 is arranged on the aluminum casting material 23 side. It is sandwiched between the first electrode 13 and the second electrode 15.
  • the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 are pressed in the plate thickness direction by driving the first electrode 13 and the second electrode 15 by the electrode driving unit 20.
  • the welding transformer unit 17 energizes between the first electrode 13 and the second electrode 15 based on a command from the control unit 19.
  • a nugget (spot welded portion) 25 is formed at the boundary portion 29 between the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 sandwiched between the first electrode 13 of the positive electrode and the second electrode 15 of the negative electrode.
  • An aluminum welded joint (joint) 27 in which the drawn material 21 and the aluminum casting material 23 are integrated is obtained.
  • Aluminum wrought material 21 for example, a rolled material, an extruded material or a forged material made of 2000 series, 3000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series aluminum alloy or 1000 series pure aluminum is used.
  • Al casting material 23 for example, a plate-shaped die-cast material or a casting material made of AC4C, AC4CH, AC2B (JIS H 5202), ADC 12 (JIS H 5302) or the like is used.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of a mold for forming a die-cast material used as an aluminum casting material
  • FIG. 2B is a perspective view of the die-cast material.
  • the plate-shaped aluminum casting material 23 is manufactured by using, for example, a die-cast mold 53 provided with a thin-walled cavity 51.
  • the die-cast mold 53 has, for example, a gap of 2 mm in the thin-walled cavity 51, and has a gate 55 and an overflow gate 57 connected to the thin-walled cavity 51.
  • the molten aluminum 59 is pressurized and injected from the gate 55 into the thin-walled cavity 51, and is discharged from the overflow gate 57 provided on the extension line of the molten metal flow direction FL in the thin-walled cavity 51.
  • the die-cast material 61 formed by the die-cast mold 53 having the thin-walled cavity 51 has a gate portion 63 formed in a portion of the gate 55 and an overflow portion formed in the portion of the overflow gate 57. It has a thin-walled portion 67 formed by the thin-walled cavity 51 between 65 and 65.
  • the aluminum casting material 23 a portion of the die-cast material 61 other than the vicinity of the gate portion 63 and the overflow portion 65 in the thin-walled portion 67 is used.
  • the thin-walled portion 67 is formed by the mainstream in which the molten aluminum 59 injected under pressure flows toward the overflow gate 57, so that even if bubbles are generated, they are pushed out to the overflow portion 65 and eliminated.
  • the generation of porosity is sufficiently suppressed, and spot welding can be performed satisfactorily. Therefore, by using the thin portion 67 of the die-cast material 61 as the aluminum casting material 23, it is possible to perform spot welding satisfactorily.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a superposition process and an arrangement process in the spot welding method.
  • FIG. 4 is a timing chart showing the timing of applying the welding current and the pressing force.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a formation state of the nugget formed by the energization step of the spot welding method.
  • the laminated aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 are sandwiched between the first electrode 13 and the second electrode 15 and pressed, and the welding transformer portion 17 presses the second electrode 13 including the positive electrode and the second electrode consisting of the negative electrode. A welding current is applied between the electrode 15 and the electrode 15.
  • the control unit 19 determines the pressurizing time tp from the start of pressurization by the first electrode 13 and the second electrode 15 to the end of pressurization.
  • a welding current Iw is applied between the first electrode 13 and the second electrode 15.
  • the welding current Iw energized between the first electrode 13 and the second electrode 15 is a single pulse current.
  • the welding current Iw is energized after a time ta from the start of pressurization by the first electrode 13 and the second electrode 15, and the energization is maintained for the time ti. Then, the pressurization by the first electrode 13 and the second electrode 15 is stopped after a time tb after the completion of energization of the welding current Iw.
  • the first electrode 13 is an R-shaped or DR-shaped electrode having a tip surface 13a made of a curved surface
  • the second electrode 15 is an F-shaped electrode having a tip surface 15a made of a flat surface. Therefore, the contact area of the second electrode 15 with respect to the cast aluminum material 23 is larger than the contact area of the first electrode 13 with respect to the aluminum wrought material 21. That is, electricity is applied between the first electrode 13 and the second electrode 15 in a state where the contact area of the second electrode 15 with respect to the aluminum casting material 23 is larger than the contact area of the first electrode 13 with respect to the aluminum wrought material 21. ..
  • FIG. 6 is a schematic view showing the formation state of the nugget formed by the energization step of the spot welding method according to the reference example.
  • the R-shaped or DR-shaped first electrode 103 and the DR-shaped first electrode 103 having the same shaped tip surfaces 103a and 105a formed of curved surfaces having the same radius of curvature.
  • the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 are spot-welded using the second electrode 105.
  • the contact area of the second electrode 105 with respect to the aluminum casting material 23 is the second with respect to the aluminum wrought material 21. It is the same as the contact area of one electrode 103. That is, in the reference example, the first electrode 103 and the second electrode 105 are in a state where the contact area of the second electrode 105 with respect to the aluminum casting material 23 is the same as the contact area of the first electrode 103 with respect to the aluminum wrought material 21. It is energized in the meantime.
  • the aluminum casting material 23 has a higher electric resistance than the aluminum wrought material 21, it is more likely to generate heat than the aluminum wrought material 21 during spot welding. Moreover, the melting points of the cast aluminum material 23 and the wrought aluminum material 21 are significantly different.
  • the first electrode 103 and the second electrode are in a state where the contact area of the second electrode 105 with respect to the aluminum casting material 23 is the same as the contact area of the first electrode 103 with respect to the aluminum wrought material 21.
  • the nugget 25 is formed at a position biased toward the aluminum casting material 23 side with respect to the boundary portion 29 of the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23. Then, the penetration depth of the nugget 25 with respect to the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 may be biased. Further, the joint portion between the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 may be scattered, which may lead to deterioration of the joint strength and the welding quality.
  • the contact area of the second electrode 15 with respect to the aluminum casting material 23 is larger than the contact area of the first electrode 13 with respect to the aluminum wrought material 21. Enlarge.
  • the current density of the aluminum casting material 23, which is more likely to generate heat than the aluminum wrought material 21, can be lowered, and the heat generation can be suppressed from concentrating on the aluminum casting material 23 side. That is, it is possible to balance the resistance heat generation during welding of the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23, which have significantly different electric resistance values and melting points, and while suppressing the occurrence of scattering, the nugget 25 is evenly positioned at an appropriate position. Can be formed.
  • the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 can be joined by spot welding with high welding quality, and the structure made of the aluminum material can be made compact, lightweight, and cost-reduced.
  • the contact area of the second electrode 15 with respect to the aluminum casting material 23 can be easily made larger than the contact area of the first electrode 13 with respect to the aluminum wrought material 21.
  • the first electrode 13 is used as a positive electrode and the second electrode 15 is used as a negative electrode, and the superposed aluminum wrought material 21 and aluminum casting material 23 are energized.
  • the heat generated on the aluminum wrought material 21 side in contact with the first electrode 13 as the positive electrode can be made larger than the heat generated on the aluminum casting material 23 side in contact with the second electrode 15 as the negative electrode. Therefore, it is possible to better balance the resistance heat generation during welding of the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23.
  • FIG. 7 is a schematic view showing the formation state of the nugget formed by the energization step of the spot welding method according to the first modification.
  • an electrode having a curved tip surface 13a is used as the first electrode 13
  • the second electrode 15 has a radius of curvature larger than that of the tip surface 13a of the first electrode 13.
  • An electrode having a tip surface 15a made of a curved surface is used.
  • the radius of curvature of the tip surface 15a of the second electrode 15 is larger than the radius of curvature of the tip surface 13a of the first electrode 13. Therefore, when the superposed aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 are sandwiched between the first electrode 13 and the second electrode 15, the contact area of the second electrode 15 with respect to the aluminum casting material 23 is increased. It is larger than the contact area of the first electrode 13 with respect to the aluminum wrought material 21.
  • the current density of the aluminum casting material 23, which is more likely to generate heat than the aluminum wrought material 21, can be lowered, and the heat generation can be suppressed from being concentrated on the aluminum casting material 23 side.
  • FIG. 8 is a schematic view showing the formation state of the nugget formed by the energization step of the spot welding method according to the second modification.
  • the second modification for example, as the first electrode 13 and the second electrode 15, electrodes having tip surfaces 13a and 15a made of curved surfaces having the same radius of curvature are used, and the aluminum wrought material 21 and aluminum are used. Spot welded to the casting material 23. Further, as the second electrode 15, an electrode having a roughened tip surface 15a is used. In order to roughen the tip surface 15a, for example, the tip surface 15a of the second electrode 15 is polished by a polishing machine such as a belt sander.
  • the tip surface 15a of the second electrode 15 is roughened. Therefore, when the superposed aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 are sandwiched between the first electrode 13 and the second electrode 15, the contact area of the second electrode 15 with respect to the aluminum casting material 23 is increased. It is larger than the contact area of the first electrode 13 with respect to the aluminum wrought material 21.
  • the current density of the aluminum casting material 23, which is more likely to generate heat than the aluminum wrought material 21, can be lowered, and the heat generation can be suppressed from being concentrated on the aluminum casting material 23 side.
  • the method of roughening the tip surface 15a of the second electrode 15 is not limited to the polishing treatment by a polishing machine, but various surface treatments such as a blast treatment or an etching treatment, or a cutting treatment may be performed.
  • the electrode pressing force may be increased.
  • the molten metal formed at the interface between the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 when energized is confined in the region between the electrodes by pressurization by the electrodes.
  • An appropriate nugget is formed by setting the electrode pressing force to 7 kN or more and 10 kN or less.
  • the electrode pressing force is 10 kN or less
  • the indentation depth formed on the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material 23 is 0.1 t or less, preferably 0.09 t, when the plate thickness is t (mm). It can be suppressed to the following.
  • ⁇ Test piece> (Aluminum wrought material)
  • the aluminum wrought material and the aluminum casting material are pressurized by the first electrode and the second electrode, a welding current is applied with an energization time of 200 ms 100 ms after the start of pressurization, and the pressurization is held for 200 ms after the end of current energization. End the pressure.
  • FIGS. 9A, 10A, 11A, and 12A show the test results of the penetration depth of the nugget in Test Examples 1 to 3 and Test Example 4.
  • the arrow HA indicates the direction in which the nugget melts into the aluminum wrought material side
  • the arrow HB indicates the direction in which the nugget melts into the aluminum casting material side.
  • Test Example 1 As shown in FIG. 9A, in Test Example 1, when the welding current was 20 kA, the nuggets were formed slightly biased toward the aluminum casting material side, but the welding currents were 25 kA, 30 kA, 33 kA, 35 kA, 37 kA. At that time, it was possible to form a nugget that melted in a well-balanced manner on both the aluminum wrought material side and the aluminum casting material side.
  • Test Example 2 As shown in FIG. 10A, in Test Example 2, when the welding current was 20 kA, a large amount of nugget melted into the aluminum casting material side, but when the welding current was 25 kA, 30 kA, 33 kA, 35 kA, aluminum. It was possible to form a well-balanced nugget on both the wrought material side and the aluminum casting material side.
  • Test Example 3 As shown in FIG. 11A, in Test Example 3, when the welding current was 20 kA, 25 kA, 30 kA, 33 kA, 35 kA, 37 kA, a nugget that melted into both the aluminum wrought material side and the aluminum casting material side in a well-balanced manner was obtained. I was able to form it. However, at any welding current, the nugget was formed slightly biased toward the aluminum casting material side.
  • Test Example 4 As shown in FIG. 12A, in Test Example 4 (Comparative Example), when the welding currents were 30 kA, 33 kA, and 35 kA, a nugget was formed in a well-balanced manner on both the aluminum wrought material side and the aluminum casting material side. We were able to. However, when the welding currents were set to 20 kA and 25 kA, the nuggets were formed unevenly toward the aluminum casting material side.
  • FIGS. 9B, 10B, 11B and 12B show weld lobes in Test Examples 1 to 3 and Test Example 4.
  • the reference nugget diameter is shown by 5 ⁇ t (t: plate thickness).
  • Test Example 1 As shown in FIG. 9B, in Test Example 1, a nugget having an appropriate nugget diameter (5 ⁇ t) can be formed when the welding current is 28 kA or more, and the occurrence of scattering (medium scattering) is suppressed when the welding current is 37 kA or less. I found that I could do it.
  • the recommended welding range in which a nugget having an appropriate diameter can be formed is 28 kA or more and 37 kA or less. It became.
  • Test Example 2 As shown in FIG. 10B, in Test Example 2, a nugget having an appropriate nugget diameter (5 ⁇ t) can be formed when the welding current is 31 kA or more, and the occurrence of scattering (medium scattering) is suppressed when the welding current is 35 kA or less. I found that I could do it. That is, in Test Example 2, the recommended welding range in which a nugget having an appropriate diameter can be formed is 31 kA or more and 35 kA or less.
  • Test Example 3 As shown in FIG. 11B, in Test Example 3, a nugget having an appropriate nugget diameter (5 ⁇ t) can be formed when the welding current is 27 kA or more, and the occurrence of scattering (medium scattering) is suppressed when the welding current is 37 kA or less. I found that I could do it. That is, in Test Example 3, the recommended welding range in which a nugget having an appropriate diameter can be formed is 27 kA or more and 37 kA or less.
  • Test Example 4 As shown in FIG. 12B, in Test Example 4 (Comparative Example), a nugget having an appropriate nugget diameter (5 ⁇ t) can be formed when the welding current is 28 kA or more, and the nugget is scattered (medium scattering) at 35 kA or less. It was found that the occurrence of That is, in Test Example 4, the recommended welding range in which a nugget having an appropriate diameter can be formed is 28 kA or more and 35 kA or less.
  • FIGS. 13A to 13D are images showing the state of the nugget when welding is performed at a welding current of 25 kA
  • FIG. 13A is a cross-sectional image in Test Example 1
  • FIG. 13B is a cross-sectional image in Test Example 2.
  • FIG. 13C is a cross-sectional image of Test Example 3
  • FIG. 13D is a cross-sectional image of Test Example 4.
  • 14A and 14B are images showing the state of the nugget when welding is performed with a welding current of 35 kA
  • FIG. 14A is a cross-sectional image of Test Example 1
  • FIG. 14B is a cross-sectional image of Test Example 3.
  • the upper side is the aluminum wrought material W and the lower side is the aluminum casting material C.
  • Test Example 4 which is a comparative example, the nugget N is formed unevenly only on the aluminum casting material C side at a welding current of 25 kA, and the nugget N is not melted into the aluminum wrought material W. It was confirmed that it was insufficient. Further, in Test Example 4, scattering occurred when spot welding was performed with a welding current of 35 kA.
  • Test Examples 1 and 2 the shapes of the tip surfaces of the first electrode and the second electrode are different, and in Test Example 3, the tip surface of the second electrode is roughened, so that the aluminum casting material is the first.
  • the contact area of the two electrodes is larger than the contact area of the first electrode with respect to the aluminum wrought material.
  • the contact area of the second electrode with the aluminum casting material which is more likely to generate heat than the aluminum wrought material, larger than the contact area of the first electrode with the aluminum wrought material, the current of the aluminum casting material is increased in the energization process. It is considered that the density is lowered and the concentration of heat generation on the aluminum casting material side is suppressed.
  • FIG. 15 is a graph showing a change in the recommended welding range due to electrode pressing in Test Example 5.
  • the minimum value of the welding current at which a nugget diameter of 5 ⁇ t can be obtained is indicated by “ ⁇ ”
  • the minimum value of the welding current at which scattering occurs is indicated by “ ⁇ ”.
  • Test Example 6 Comparative Example
  • the recommended welding range was obtained when the condition that the electrode pressing force of Test Example 5 was 5 kN (energization time: 200 ms) was changed to various energization times.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the welding current and the energization time in Test Example 6.
  • the energizing time was 50 ms, 100 ms, 150 ms and 200 ms of Test Example 5
  • the recommended welding range was about 3 to 5 kA.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the welding current and the energization time in Test Example 7.
  • the energization time was 50 ms, 100 ms, 150 ms and 200 ms in Test Example 5, the welding current value at which the nugget size reached 5 ⁇ t increased as compared with the case where the electrode pressing force was 5 kN, but medium scattering occurred.
  • the welding current value to be applied became particularly large, and when the energization time was 100 ms or more, the recommended welding range was expanded to a width of about 10 kA.
  • FIG. 18 is a graph showing a change in the recommended welding range due to electrode pressing in Test Example 8.
  • the energizing time at this time is 200 ms.
  • the recommended welding range was about 5 kA or less when the electrode pressure was up to 5 kN, but when the electrode pressure was 6 kN or more, the recommended welding range was expanded to about 10 kN or more.
  • Test Example 9 (Comparative Example), the conditions were the same as those in Test Example 6 except that the aluminum casting material of Test Example 6 was replaced with AC4CH.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the welding current and the energization time in Test Example 9.
  • the electrode pressing force was 5 kN and the energization time was 50 ms, 100 ms, 150 ms, and 200 ms
  • the recommended welding range was between 100 ms and 200 ms
  • the width was about 2 to 5 kA.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the welding current and the energization time in Test Example 10.
  • the electrode pressing force was 7 kN and the energization time was 50 ms, 100 ms, 150, and 200 ms
  • the welding current value at which the nugget size reached 5 ⁇ t increased as compared with the case where the electrode pressing force was 5 kN.
  • the welding current value at which medium scattering occurs becomes particularly large, and the recommended welding range is expanded to a width of 10 kA or more when the energization time is 100 ms or more.
  • the recommended welding range was confirmed when the electrode pressing force was increased by using the roughened electrode.
  • the electrodes used are as follows. (1st electrode: positive electrode side electrode) Type: Radius type (R type) electrode Electrode tip diameter: 19 mm Tip radius of curvature: 100 mm Tip surface: Smooth surface (2nd electrode: Negative electrode side electrode) Type: Radius type (R type) electrode Electrode tip diameter: 19 mm Tip radius of curvature: 100 mm Tip surface: Polished with a belt sander equipped with a zirconia grindstone with a particle size of Z60 to roughen the surface.
  • FIG. 21 is a graph showing the distribution of the nugget diameter with respect to the welding current when the electrode pressing force of Test Example 11 is 7 kN.
  • the recommended welding range was expanded to a width of 10 kA. Therefore, it was found that even if the contact area of the electrodes was changed, it was effective in expanding the recommended welding range.
  • the aluminum wrought material 21 and the aluminum casting material used are as shown below.
  • FIG. 22 is a graph showing a change in the recommended welding range due to electrode pressing in Test Example 12. As shown in FIG. 22, even when the thickness of the aluminum wrought material is 1.0 mm, the recommended welding range is expanded when the electrode pressing force is 7 kN or more. That is, it can be seen that even if the plate thickness ratio between the aluminum wrought material and the aluminum casting changes, the increase in the electrode pressing force contributes to the expansion of the recommended welding range.
  • FIG. 23 is a cross-sectional photograph for explaining the definition of indentation depth.
  • FIG. 24 is a graph showing the results of determining the indentation depth when the nugget diameter is 5 ⁇ t.
  • the distribution of the indentation depths of the electrode pressures of 3 kN, 5 kN, and 7 kN was approximated to a straight line, and the indentation depth at 7.1 mm, which corresponds to a nugget diameter of 5 ⁇ t, was calculated from the obtained approximate straight lines.
  • the results are plotted in FIG. Specifically, the indentation depths at electrode pressures of 3 kN, 5 kN, and 7 kN are 0.134 mm, 0.154 mm, and 0.168 mm.
  • the electrode that becomes the limit is obtained.
  • the pressing force is about 10 kN. That is, by setting the electrode pressing force to 10 kN or less, an appropriate pressing force is maintained.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or applied by those skilled in the art based on the combination of the configurations of the embodiments with each other, the description of the specification, and the well-known technique. This is also the subject of the present invention and is included in the scope for which protection is sought.
  • a superposition process of superimposing an aluminum wrought material and an aluminum casting material and The superposed aluminum wrought material and the aluminum casting material are inserted between the first electrode and the second electrode arranged at opposite positions, and the first electrode is arranged on the aluminum wrought material side and the aluminum.
  • this spot welding method in the energization step, the contact area of the second electrode with respect to the aluminum casting material is made larger than the contact area of the first electrode with respect to the aluminum wrought material.
  • the wrought aluminum material and the cast aluminum material can be joined by spot welding with high welding quality, and the structure made of the aluminum material can be made compact, lightweight, and cost-reduced.
  • An electrode having a curved surface having a tip surface is used as the first electrode, and an electrode having a tip surface having a curved surface having a radius of curvature larger than the tip surface of the first electrode is used as the second electrode (1).
  • the spot welding method According to this spot welding method, the contact area of the second electrode with respect to the aluminum casting material is easily made larger than the contact area of the first electrode with respect to the aluminum wrought material, and the aluminum wrought material and the aluminum casting material are welded. The resistance and heat generation can be balanced.
  • the first electrode is used as a positive electrode and the second electrode is used as a negative electrode, and the superposed aluminum wrought material and the aluminum casting material are energized.
  • the spot welding method according to any one. According to this spot welding method, the heat generation on the aluminum wrought material side in contact with the first electrode as the positive electrode can be made larger than the heat generation on the aluminum casting material side in contact with the second electrode as the negative electrode due to the so-called polarity effect. .. As a result, it is possible to better balance the resistance and heat generation during welding of the aluminum wrought material and the aluminum casting material.
  • a superposition process of superimposing an aluminum wrought material and an aluminum casting material and The superposed aluminum wrought material and the aluminum casting material are inserted between the first electrode and the second electrode arranged at opposite positions, and the first electrode is arranged on the aluminum wrought material side and the aluminum.
  • a spot welding method in which the electrode pressing force is 7.0 kN or more and 10 kN or less in the energization step.
  • this spot welding method by increasing the electrode pressing force, the molten metal formed between the aluminum wrought material and the aluminum casting material can be suppressed between the electrodes. Therefore, the occurrence of scattering can be suppressed up to a high welding current value, and a nugget of a good size can be formed by increasing the tolerance of welding conditions. As a result, the degree of freedom in welding conditions is increased, and welding workability can be improved.

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Abstract

スポット溶接方法は、アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材との重ね合わせ工程と、第１電極と第２電極との間に、重ね合わせたアルミニウム展伸材及びアルミニウム鋳物材を差し込み、アルミニウム展伸材側に第１電極を配置させるとともにアルミニウム鋳物材側に第２電極を配置させる配置工程と、アルミニウム展伸材及びアルミニウム鋳物材を第１電極と第２電極とで挟み込んで加圧しながら通電する通電工程と、を含む。通電工程において、アルミニウム鋳物材に対する第２電極の接触面積を、アルミニウム展伸材に対する第１電極の接触面積よりも大きくするか、電極加圧力を７．０ｋＮ以上、１０ｋＮ以下とする。

Description

スポット溶接方法
　本発明は、スポット溶接方法に関する。
　アルミニウム材は、機械的強度を有し、かつ軽量であるため、自動車のドアなどの様々な構造体の部品として適用されている。このアルミニウム材には、圧延板、押出材あるいは鍛造材などの展伸材、アルミニウム鋳物などがあり、要求される剛性又は強度に応じて構造体の各部位に適宜使い分けて用いられる。
　アルミニウム材からなる構造体を組み立てる際には、これらのアルミニウム材からなる部材同士を接合する必要があり、最も安価に接合できる方法としてスポット溶接が広く採用されている。
　このスポット溶接は、展伸材からなるアルミニウム材同士を接合するのに用いられており、例えば、展伸材からなるアルミニウム材と鋳物からなるアルミニウム材の接合は、ボルト等を用いた機械的締結方法により行うのが一般的である。
　展伸材からなるアルミニウム材と鋳物からなるアルミニウム材とをスポット溶接で接合できれば、構造体のコンパクト化、軽量化、コストダウンを図ることができる。しかし、展伸材からなるアルミニウム材と鋳物からなるアルミニウム材とは、電気抵抗値及び融点が大きく異なるため、スポット溶接時に形成されるナゲットが部材の重ね面に対して偏った位置に形成され、ナゲットが十分に発達しないうちに散りが発生してしまうおそれがあった。
　特許文献１には、接合させる部材に対して上下に配置した電極の一方の接触面積を他方の接触面積よりも大きくしてスポット溶接時に形成されるナゲットの偏りを修正することが示されている。また、特許文献２には、アルミニウム材の接合において、正極側の電極の面積を負極側の電極よりも広くし、スポット溶接の打点数を向上させる方法が開示されている。
日本国特開２０１７－１７７１１２号公報 日本国特開平５－５０２６０号公報
　しかし、特許文献１に記載の技術は、例えば、異なる板厚の板材をスポット溶接する際に、そのナゲットをそれぞれの板材の合わせ面に及ぶようにナゲットの形成位置を修正するもので、展伸材のアルミニウム材と鋳物のアルミニウム材とをスポット溶接した際のナゲットの偏りと散りの発生を抑えるものではない。
　また、展伸材のアルミニウム材と鋳物のアルミニウム材とをスポット溶接した際のナゲットの偏りと散りの発生は、電極の寿命を延ばしてスポット溶接の打点数を向上させる特許文献２に記載の技術によっても抑えることは困難である。
　本発明は、上記の問題を解決したもので、散りの発生を抑制しつつ、適度な大きさのナゲットを適正な位置に形成できるスポット溶接方法を提供するものである。
　本発明は下記構成からなる。
（１）　アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
　対向位置に配置された第１電極と第２電極との間に、重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を差し込み、前記アルミニウム展伸材側に第１電極を配置させるとともに前記アルミニウム鋳物材側に前記第２電極を配置させる配置工程と、
　重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を前記第１電極と前記第２電極とで挟み込んで加圧しながら前記第１電極と前記第２電極との間に通電する通電工程と、を含み、
　前記通電工程において、前記アルミニウム鋳物材に対する前記第２電極の接触面積を、前記アルミニウム展伸材に対する前記第１電極の接触面積よりも大きくする、スポット溶接方法。
（２）　アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
　対向位置に配置された第１電極と第２電極との間に、重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を差し込み、前記アルミニウム展伸材側に第１電極を配置させるとともに前記アルミニウム鋳物材側に前記第２電極を配置させる配置工程と、
　重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を前記第１電極と前記第２電極とで挟み込んで加圧しながら前記第１電極と前記第２電極との間に通電する通電工程と、を含み、
　前記通電工程において、前記通電工程において、電極加圧力を７．０ｋＮ以上、１０ｋＮ以下とする、スポット溶接方法。
　本発明によれば、散りの発生を抑制しつつ、適度な大きさのナゲットを適正な位置に形成できる。
図１は、スポット溶接機の概略構成図である。 図２Ａは、アルミニウム鋳物材として用いられるダイキャスト材を成形する金型の断面図である。 図２Ｂは、ダイキャスト材の斜視図である。 図３は、スポット溶接方法における重ね合わせ工程及び配置工程を示す模式図である。 図４は、溶接電流及び加圧力の付与のタイミングを示すタイミングチャートである。 図５はスポット溶接方法の通電工程によって形成されるナゲットの形成状態を示す模式図である。 図６は、参考例に係るスポット溶接方法の通電工程によって形成されるナゲットの形成状態を示す模式図である。 図７は、変形例１に係るスポット溶接方法の通電工程によって形成されるナゲットの形成状態を示す模式図である。 図８は、変形例２に係るスポット溶接方法の通電工程によって形成されるナゲットの形成状態を示す模式図である。 図９Ａは、試験例１におけるゲットの溶け込み量を示すグラフである。 図９Ｂは、試験例１におけるウエルドローブを示すグラフである。 図１０Ａは、試験例２におけるナゲットの溶け込み量を示すグラフである。 図１０Ｂは、試験例２におけるウエルドローブを示すグラフである。 図１１Ａは、試験例３におけるナゲットの溶け込み量を示すグラフである。 図１１Ｂは、試験例３におけるウエルドローブを示すグラフである。 図１２Ａは、試験例４におけるナゲットの溶け込み量を示すグラフである。 図１２Ｂは、試験例４におけるウエルドローブを示すグラフである。 図１３Ａは、溶接電流２５ｋＡで溶接した際のナゲットの状態を示す試験例１での断面画像である。 図１３Ｂは、溶接電流２５ｋＡで溶接した際のナゲットの状態を示す試験例２での断面画像である。 図１３Ｃは、溶接電流２５ｋＡで溶接した際のナゲットの状態を示す試験例３での断面画像である。 図１３Ｄは、溶接電流２５ｋＡで溶接した際のナゲットの状態を示す試験例４での断面画像である。 図１４Ａは、溶接電流３５ｋＡで溶接した際のナゲットの状態を示す試験例１での断面画像である。 図１４Ｂは、溶接電流３５ｋＡで溶接した際のナゲットの状態を示す試験例３での断面画像である。 図１５は、試験例５における電極加圧力による溶接推奨範囲の変化を示すグラフである。 図１６は、試験例６における溶接電流と通電時間との関係を示すグラフである。 図１７は、試験例７における溶接電流と通電時間との関係を示すグラフである。 図１８は、試験例８における電極加圧力による溶接推奨範囲の変化を示すグラフである。 図１９は、試験例９における溶接電流と通電時間との関係を示すグラフである。 図２０は、試験例１０における溶接電流と通電時間との関係を示すグラフである。 図２1は、試験例１１の電極加圧力を７ｋＮとした場合の溶接電流に対するナゲット径の分布を示すグラフである。 図２２は、試験例１２における電極加圧力による溶接推奨範囲の変化を示すグラフである。 図２３は、圧痕の深さの定義を説明するための断面写真である。 図２４は、ナゲット径が５√ｔにおける圧痕深さを求めた結果を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜スポット溶接機＞
　図１はアルミニウム材を溶接するスポット溶接機の要部を示す概略構成図である。
　図１に示すように、スポット溶接機１１は、第１電極１３及び第２電極１５と、第１電極１３及び第２電極１５に接続された溶接トランス部１７と、電源部１８と、溶接トランス部１７に電源部１８からの溶接電力を供給する制御部１９と、第１電極１３及び第２電極１５を軸方向に移動させる電極駆動部２０とを備える。制御部１９は、電流値、通電時間、電極の加圧力、通電タイミング、加圧タイミングを統合的に制御する。
　第１電極１３は、曲面からなる先端面１３ａを有するラジアス形（Ｒ形）又はドームラジアス形（ＤＲ形）の電極である。これに対して、第２電極１５は、平面からなる先端面１５ａを有するフラット形（Ｆ形）の電極である。第１電極１３及び第２電極１５は、それぞれ先端面１３ａ，１５ａが平滑面とされている。溶接トランス部１７は、第１電極１３を正極とし、第２電極１５を負極として、第１電極１３と第２電極１５との間に通電する。
　これらの第１電極１３及び第２電極１５は、それぞれの内部に冷却部を備える。冷却部の冷却方式は特に限定されないが、図示例の構成では、第１電極１３及び第２電極１５のそれぞれに形成された凹部３１に冷却用パイプ３２，３３が配置され、冷却用パイプ３２，３３から水等の冷却媒体が供給されることで、第１電極１３及び第２電極１５が冷却される。
　スポット溶接機１１は、第１電極１３と第２電極１５との間に、アルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とを重ね合わせて挟み込む。このとき、重ね合わせたアルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３を、アルミニウム展伸材２１側に第１電極１３が配置され、アルミニウム鋳物材２３側に第２電極１５が配置されるように、第１電極１３と第２電極１５との間に挟み込まれる。
　そして、電極駆動部２０による第１電極１３及び第２電極１５の駆動によって、アルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とを板厚方向に加圧する。この加圧状態で、制御部１９からの指令に基づいて溶接トランス部１７が第１電極１３と第２電極１５との間で通電する。これにより、正極の第１電極１３と負極の第２電極１５とで挟まれたアルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３との境界部２９にナゲット（スポット溶接部）２５が形成され、アルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とが一体化されたアルミニウム溶接継手（接合体）２７が得られる。
＜アルミニウム展伸材＞
　アルミニウム展伸材２１としては、例えば、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系のアルミニウム合金、または、１０００系の純アルミニウムからなる圧延材、押出材あるいは鍛造材が用いられる。
＜アルミニウム鋳物材＞
　アルミニウム鋳物材２３としては、例えば、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ４ＣＨ、ＡＣ２Ｂ（ＪＩＳ　Ｈ　５２０２）、又はＡＤＣ１２（ＪＩＳ　Ｈ　５３０２）等からなる板状のダイキャスト材又は鋳造材が用いられる。
　図２Ａはアルミニウム鋳物材として用いられるダイキャスト材を成形する金型の断面図、図２Ｂはダイキャスト材の斜視図である。
　板状のアルミニウム鋳物材２３は、図２Ａに示すように、例えば、薄肉キャビティ５１を備えたダイキャスト金型５３を用いて作製される。このダイキャスト金型５３は、例えば、薄肉キャビティ５１の隙間が２ｍｍとされており、薄肉キャビティ５１に繋がるゲート５５及びオーバーフローゲート５７を有している。このダイキャスト金型５３では、ゲート５５から薄肉キャビティ５１へアルミニウム溶湯５９が加圧されて注入され、薄肉キャビティ５１における湯流れ方向ＦＬの延長線上に設けたオーバーフローゲート５７から排出される。
　図２Ａに示すように、薄肉キャビティ５１を有するダイキャスト金型５３で成形したダイキャスト材６１は、ゲート５５の部分に形成されたゲート部６３と、オーバーフローゲート５７の部分に形成されたオーバーフロー部６５との間に、薄肉キャビティ５１によって形成された薄肉部６７を有している。本例では、アルミニウム鋳物材２３として、ダイキャスト材６１の薄肉部６７におけるゲート部６３及びオーバーフロー部６５の近傍を除く部分が用いられる。薄肉部６７を、加圧注入されたアルミニウム溶湯５９がオーバーフローゲート５７に向かって流れる主流で成形されることで、気泡が発生してもオーバーフロー部６５に押し出され排除される。これにより、ダイキャスト材６１の薄肉部６７では、ポロシティの発生が十分に抑えられ、スポット溶接を良好に実施できるようになる。したがって、アルミニウム鋳物材２３として、ダイキャスト材６１の薄肉部６７を用いることで、良好にスポット溶接を行うことが可能である。
＜スポット溶接方法＞
　次に、スポット溶接機１１によってアルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とをスポット溶接して接合する場合について説明する。なお、本発明のスポット溶接方法は、以下の態様に限定されるものではない。
　図３はスポット溶接方法における重ね合わせ工程及び配置工程を示す模式図である。図４は溶接電流及び加圧力の付与のタイミングを示すタイミングチャートである。図５はスポット溶接方法の通電工程によって形成されるナゲットの形成状態を示す模式図である。
（重ね合わせ工程、配置工程）
　図３に示すように、アルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とを重ね合わせ、この重ね合わせたアルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３を、第１電極１３と第２電極１５との間に差し込む。これにより、重ね合わせたアルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３に対して、アルミニウム展伸材２１側に正極の第１電極１３を配置させるとともにアルミニウム鋳物材２３側に負極の第２電極１５を配置させる。
（通電工程）
　重ね合わせたアルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３を第１電極１３と第２電極１５とで挟み込んで加圧しながら、溶接トランス部１７によって、正極からなる第１電極１３と負極からなる第２電極１５との間に溶接電流を通電する。
　なお、通電工程における通電の仕方としては、例えば、図４に示すように、制御部１９によって、第１電極１３と第２電極１５とによる加圧開始から加圧終了までの加圧時間ｔｐの間に第１電極１３と第２電極１５との間に溶接電流Ｉｗを通電する。この第１電極１３と第２電極１５との間に通電する溶接電流Ｉｗは、単一のパルス電流とする。溶接電流Ｉｗは、第１電極１３と第２電極１５とによる加圧開始から時間ｔａ後に通電が開始され、時間ｔｉの間、通電が維持される。そして、第１電極１３と第２電極１５とによる加圧は、溶接電流Ｉｗの通電終了後、時間ｔｂ後に停止する。
　ここで、第１電極１３は、曲面からなる先端面１３ａを有するＲ形又はＤＲ形の電極であり、第２電極１５は、平面からなる先端面１５ａを有するＦ形の電極である。したがって、アルミニウム鋳物材２３に対する第２電極１５の接触面積は、アルミニウム展伸材２１に対する第１電極１３の接触面積よりも大きくなる。つまり、アルミニウム鋳物材２３に対する第２電極１５の接触面積を、アルミニウム展伸材２１に対する第１電極１３の接触面積よりも大きくした状態で第１電極１３と第２電極１５との間に通電する。
　このようにして第１電極１３と第２電極１５との間に通電すると、図５に示すように、アルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３の境界部２９において溶融が開始され、アルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３のそれぞれに溶け込んだナゲット２５が形成される。
　そして、上記の工程により、アルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とがスポット溶接で一体化されたアルミニウム溶接継手２７が得られる。
＜参考例＞
　ここで、参考例について説明する。
　図６は参考例に係るスポット溶接方法の通電工程によって形成されるナゲットの形成状態を示す模式図である。
　図６に示すように、参考例では、例えば、第１電極及び第２電極として、同一曲率半径の曲面からなる同一形状の先端面１０３ａ，１０５ａを有するＲ形又はＤＲ形の第１電極１０３及び第２電極１０５を用いてアルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とスポット溶接する。
　この参考例では、第１電極１０３及び第２電極１０５の先端面１０３ａ，１０５ａの形状が同一であることから、アルミニウム鋳物材２３に対する第２電極１０５の接触面積が、アルミニウム展伸材２１に対する第１電極１０３の接触面積と同一となる。つまり、参考例では、アルミニウム鋳物材２３に対する第２電極１０５の接触面積を、アルミニウム展伸材２１に対する第１電極１０３の接触面積と同一にした状態で第１電極１０３と第２電極１０５との間に通電される。
　ここで、アルミニウム鋳物材２３は、アルミニウム展伸材２１よりも電気抵抗が高いため、スポット溶接時にアルミニウム展伸材２１よりも発熱しやすい。しかも、アルミニウム鋳物材２３とアルミニウム展伸材２１とは、融点が大きく異なる。
　このため、参考例のように、アルミニウム鋳物材２３に対する第２電極１０５の接触面積を、アルミニウム展伸材２１に対する第１電極１０３の接触面積と同一にした状態で第１電極１０３と第２電極１０５との間に通電すると、ナゲット２５が、アルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３の境界部２９よりもアルミニウム鋳物材２３側に偏った位置に形成されてしまう。すると、アルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３に対するナゲット２５の溶け込み深さに偏りが生じることがある。また、アルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３との接合箇所に散りが発生し、接合強度及び溶接品質の低下を招いてしまうおそれがある。
　これに対して、本実施形態に係るスポット溶接方法によれば、通電工程において、アルミニウム鋳物材２３に対する第２電極１５の接触面積を、アルミニウム展伸材２１に対する第１電極１３の接触面積よりも大きくする。これにより、通電工程において、アルミニウム展伸材２１よりも発熱しやすいアルミニウム鋳物材２３の電流密度を低くし、アルミニウム鋳物材２３側に発熱が集中するのを抑制できる。つまり、電気抵抗値及び融点が大きく異なるアルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３の溶接時における抵抗発熱のバランスをとることができ、散りの発生を抑制しつつ、適正な位置に偏りなくナゲット２５を形成することができる。
　したがって、アルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とをスポット溶接によって高い溶接品質で接合させることができ、アルミニウム材からなる構造体のコンパクト化、軽量化及びコストダウンを図ることができる。
　特に、第１電極１３として曲面からなる先端面１３ａを有する電極を用い、第２電極１５として平面からなる先端面１５ａを有する電極を用いることにより、アルミニウム鋳物材２３に対する第２電極１５の接触面積を、アルミニウム展伸材２１に対する第１電極１３の接触面積よりも容易に大きくすることができる。
　また、通電工程において、第１電極１３を正極とするとともに第２電極１５を負極として、重ね合わせたアルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３に通電する。これにより、いわゆる極性効果によって、正極とした第１電極１３に接するアルミニウム展伸材２１側の発熱を負極とした第２電極１５に接するアルミニウム鋳物材２３側の発熱よりも大きくすることができる。したがって、さらに良好にアルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３の溶接時における抵抗発熱のバランスをとることができる。
　次に、変形例について説明する。
（変形例１）
　図７は変形例１に係るスポット溶接方法の通電工程によって形成されるナゲットの形成状態を示す模式図である。
　図７に示すように、変形例１では、第１電極１３として、曲面からなる先端面１３ａを有する電極を用い、第２電極１５として、第１電極１３の先端面１３ａよりも大きな曲率半径の曲面からなる先端面１５ａを有する電極を用いる。
　この変形例１では、第１電極１３の先端面１３ａの曲率半径に対して第２電極１５の先端面１５ａの曲率半径が大きい。そのため、これらの第１電極１３と第２電極１５とで、重ね合わせたアルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とを挟み込んだ際に、アルミニウム鋳物材２３に対する第２電極１５の接触面積が、アルミニウム展伸材２１に対する第１電極１３の接触面積よりも大きくなる。
　したがって、変形例１においても、アルミニウム展伸材２１よりも発熱しやすいアルミニウム鋳物材２３の電流密度を低くし、アルミニウム鋳物材２３側に発熱が集中するのを抑制できる。これにより、アルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３の溶接時における抵抗発熱のバランスをとることができ、散りの発生を抑制しつつ、適正な位置に偏りなくナゲット２５を形成することができる。
（変形例２）
　図８は変形例２に係るスポット溶接方法の通電工程によって形成されるナゲットの形成状態を示す模式図である。
　図８に示すように、変形例２では、例えば、第１電極１３及び第２電極１５として、同一曲率半径の曲面からなる先端面１３ａ，１５ａを有する電極を用いてアルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とスポット溶接する。また、第２電極１５としては、先端面１５ａが粗面化された電極を用いる。先端面１５ａを粗面化するには、例えば、第２電極１５の先端面１５ａに対してベルトサンダー等の研磨機によって研磨処理を施す。
　この変形例２では、第２電極１５の先端面１５ａが粗面化されている。そのため、これらの第１電極１３と第２電極１５とで、重ね合わせたアルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３とを挟み込んだ際に、アルミニウム鋳物材２３に対する第２電極１５の接触面積が、アルミニウム展伸材２１に対する第１電極１３の接触面積よりも大きくなる。
　したがって、変形例２においても、アルミニウム展伸材２１よりも発熱しやすいアルミニウム鋳物材２３の電流密度を低くし、アルミニウム鋳物材２３側に発熱が集中するのを抑制できる。これにより、アルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３の溶接時における抵抗発熱のバランスをとることができ、散りの発生を抑制しつつ、適正な位置に偏りなくナゲット２５を形成することができる。
　なお、第２電極１５の先端面１５ａを粗面化する方法としては、研磨機による研磨処理に限らず、ブラスト処理又はエッチング処理などの各種表面処理、または切削加工処理を施してもよい。
＜他のスポット溶接方法＞
　本発明に係るスポット溶接方法として、電極加圧力を増加させてもよい。その場合、通電時にアルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材２３との界面に形成される溶融金属が、電極による加圧によって電極間の領域内に閉じ込められる。これにより、溶融金属の飛散（散り）を防止でき、必要十分なサイズのナゲットが得られて、高い接合強度を安定して維持できる。
　電極加圧力は、７ｋＮ以上、１０ｋＮ以下にすることで、適正なナゲットが形成される。電極加圧力を１０ｋＮ以下にすると、アルミニウム展伸材２１及びアルミニウム鋳物材２３に形成される圧痕深さが、板厚をｔ（ｍｍ）とした場合に、０．１ｔ以下、好ましくは０．０９ｔ以下に抑えられる。
［Ａ］電極の接触面積を変更
　互いに重ね合わせた同一寸法のアルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とを、互いに対向位置に配置させた各種の第１電極及び第２電極を用いてスポット溶接し、アルミニウム展伸材及びアルミニウム鋳物材へのナゲットの溶け込み深さ及び通電時間と溶接電流の関係であるウエルドロ－ブを求め、さらに、ナゲット部分の断面状態を観察した。
＜試験片＞
（アルミニウム展伸材）
　材質：６Ｋ２１－Ｔ４（６０００系アルミニウム合金の展伸材）
　形状：幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍの板状
　厚さ：２ｍｍ
（アルミニウム鋳物材）
　材質：ＡＤＣ１２（アルミニウム合金からなるダイキャスト材）
　形状：幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍの板状
　厚さ：２ｍｍ
＜試験条件＞
（１）溶接条件
　電極加圧力：５．０ｋＮ
　溶接電流：２０ｋＡ，２５ｋＡ，３０ｋＡ，３３ｋＡ，３５ｋＡ，３７ｋＡ
（２）溶接方法
　第１電極を正極、第２電極を負極とし、重ね合わせたアルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とを、第１電極と第２電極との間に挟み込ませ、アルミニウム展伸材側に正極である第１電極を配置させるとともにアルミニウム鋳物材側に負極である第２電極を配置させる。
　第１電極と第２電極とでアルミニウム展伸材及びアルミニウム鋳物材を加圧し、加圧開始から１００ｍｓ後に通電時間２００ｍｓで溶接電流を通電させ、電流通電終了後に加圧を２００ｍｓだけ保持させて加圧を終了させる。
＜使用電極＞
（試験例１）
１）第１電極（正極側電極）
　種別：ラジアス形（Ｒ形）電極
　電極先端径：１９ｍｍ
　先端曲率半径：１００ｍｍ
　先端面：平滑面
２）第２電極（負極側電極）
　種別：フラット形（Ｆ形）電極
　電極先端径：１９ｍｍ
　先端面：平滑面
（試験例２）
１）第１電極（正極側電極）
　種別：ドームラジアス形（ＤＲ形）電極
　電極先端径：８ｍｍ
　先端曲率半径：４０ｍｍ
　先端面：平滑面
２）第２電極（負極側電極）
　種別：ラジアス形（Ｒ形）電極
　電極先端径：１９ｍｍ
　先端曲率半径：１００ｍｍ
　先端面：平滑面
（試験例３）
１）第１電極（正極側電極）
　種別：ラジアス形（Ｒ形）電極
　電極先端径：１９ｍｍ
　先端曲率半径：１００ｍｍ
　先端面：平滑面
２）第２電極（負極側電極）
　種別：ラジアス形（Ｒ形）電極
　電極先端径：１９ｍｍ
　先端曲率半径：１００ｍｍ
　先端面：粒度Ｚ６０のジルコニア砥石を備えたベルトサンダーにより研磨して粗面化する。
（試験例４）
１）第１電極（正極側電極）
　種別：ラジアス形（Ｒ形）電極
　電極先端径：１９ｍｍ
　先端曲率半径：１００ｍｍ
　先端面：平滑面
２）第２電極（負極側電極）
　種別：ラジアス形（Ｒ形）電極
　電極先端径：１９ｍｍ
　先端曲率半径：１００ｍｍ
　先端面：平滑面
＜試験結果＞
（１）溶け込み深さ
　図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、及び図１２Ａに、試験例１～３及び試験例４におけるナゲットの溶け込み深さの試験結果を示す。なお、各図において、各プロットはＮ＝３の平均値および標準偏差の値を示す。また、矢印ＨＡはアルミニウム展伸材側へのナゲットの溶け込み方向を示し、矢印ＨＢはアルミニウム鋳物材側へのナゲットの溶け込み方向を示している。
（試験例１）
　図９Ａに示すように、試験例１では、溶接電流を２０ｋＡとした際には、ナゲットがアルミニウム鋳物材側に若干偏って形成されたが、溶接電流を２５ｋＡ，３０ｋＡ，３３ｋＡ，３５ｋＡ，３７ｋＡとした際に、アルミニウム展伸材側及びアルミニウム鋳物材側の両方にバランスよく溶け込んだナゲットを形成することができた。
（試験例２）
　図１０Ａに示すように、試験例２では、溶接電流を２０ｋＡとした際には、ナゲットがアルミニウム鋳物材側に多く溶け込んだが、溶接電流を２５ｋＡ，３０ｋＡ，３３ｋＡ，３５ｋＡとした際には、アルミニウム展伸材側及びアルミニウム鋳物材側の両方にバランスよく溶け込んだナゲットを形成することができた。
（試験例３）
　図１１Ａに示すように、試験例３では、溶接電流を２０ｋＡ，２５ｋＡ，３０ｋＡ，３３ｋＡ，３５ｋＡ，３７ｋＡとした際に、アルミニウム展伸材側及びアルミニウム鋳物材側の両方にバランスよく溶け込んだナゲットを形成することができた。ただし、いずれの溶接電流においても、ナゲットがアルミニウム鋳物材側に僅かに偏って形成された。
（試験例４）
　図１２Ａに示すように、試験例４（比較例）では、溶接電流を３０ｋＡ，３３ｋＡ，３５ｋＡとした際には、アルミニウム展伸材側及びアルミニウム鋳物材側の両方にバランスよく溶け込んだナゲットを形成することができた。しかし、溶接電流を２０ｋＡ，２５ｋＡとした際には、ナゲットがアルミニウム鋳物材側に偏って形成された。
（２）ウエルドローブ
　図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ及び図１２Ｂに、試験例１～３及び試験例４におけるウエルドローブを示す。なお、各図において、基準となるナゲット径を５√ｔ（t：板厚）で示す。（試験例１）
　図９Ｂに示すように、試験例１では、溶接電流が２８ｋＡ以上で適度なナゲット径（５√ｔ）のナゲットを形成することができ、また、３７ｋＡ以下で散り（中散り）の発生を抑制できることがわかった。つまり、試験例１では、適度な径のナゲットを形成可能な溶接推奨範囲（５√ｔのナゲットが形成されて散りが発生するまでの溶接電流の範囲。以下同じ。）が２８ｋＡ以上、３７ｋＡ以下となった。
（試験例２）
　図１０Ｂに示すように、試験例２では、溶接電流が３１ｋＡ以上で適度なナゲット径（５√ｔ）のナゲットを形成することができ、また、３５ｋＡ以下で散り（中散り）の発生を抑制できることがわかった。つまり、試験例２では、適度な径のナゲットを形成可能な溶接推奨範囲が３１ｋＡ以上、３５ｋＡ以下となった。
（試験例３）
　図１１Ｂに示すように、試験例３では、溶接電流が２７ｋＡ以上で適度なナゲット径（５√ｔ）のナゲットを形成することができ、また、３７ｋＡ以下で散り（中散り）の発生を抑制できることがわかった。つまり、試験例３では、適度な径のナゲットを形成可能な溶接推奨範囲が２７ｋＡ以上、３７ｋＡ以下となった。
（試験例４）
　図１２Ｂに示すように、試験例４（比較例）では、溶接電流が２８ｋＡ以上で適度なナゲット径（５√ｔ）のナゲットを形成することができ、また、３５ｋＡ以下で散り（中散り）の発生を抑制できることがわかった。つまり、試験例４では、適度な径のナゲットを形成可能な溶接推奨範囲が２８ｋＡ以上、３５ｋＡ以下となった。
（３）断面状態
　図１３Ａ～図１３Ｄは溶接電流２５ｋＡで溶接した際のナゲットの状態を示す画像であり、図１３Ａは試験例１での断面画像、図１３Ｂは試験例２での断面画像、図１３Ｃは試験例３での断面画像、図１３Ｄは試験例４での断面画像である。図１４Ａ、図１４Ｂは溶接電流３５ｋＡで溶接した際のナゲットの状態を示す画像であり、図１４Ａは試験例１での断面画像、図１４Ｂは試験例３での断面画像である。
　なお、図１３Ａ～図１３Ｄ及び図１４Ａ，図１４Ｂの各画像において、上側がアルミニウム展伸材Ｗであり、下側がアルミニウム鋳物材Ｃである。
　図１３Ａに示すように、試験例１では、溶接電流２５ｋＡでスポット溶接した場合、ナゲットＮがアルミニウム鋳物材Ｃだけでなくアルミニウム展伸材Ｗにバランス良く溶け込んでいることが確認できた。同様に、図１３Ｂに示すように、試験例２においても、溶接電流２５ｋＡでスポット溶接した場合、ナゲットＮがアルミニウム鋳物材Ｃだけでなくアルミニウム展伸材Ｗにもバランス良く溶け込んでいることが確認できた。さらに、図１３Ｃに示すように、試験例３においても、溶接電流２５ｋＡでスポット溶接した場合、ナゲットＮがアルミニウム鋳物材Ｃだけでなくアルミニウム展伸材Ｗにもバランス良く溶け込んでいることが確認できた。
　特に、図１４Ａに示すように、試験例１では、溶接電流３５ｋＡでスポット溶接した場合、ナゲットＮがアルミニウム鋳物材Ｃ及びアルミニウム展伸材Ｗに対してバランスよく十分に溶け込んでいることが確認できた。同様に、図１４Ｂに示すように、試験例３においても、溶接電流３５ｋＡでスポット溶接した場合、ナゲットＮがアルミニウム鋳物材Ｃ及びアルミニウム展伸材Ｗに対してバランスよく十分に溶け込んでいることが確認できた。
　これに対して、図１３Ｄに示すように、比較例である試験例４では、溶接電流２５ｋＡにおいて、ナゲットＮがアルミニウム鋳物材Ｃ側だけに偏って形成され、アルミニウム展伸材Ｗへの溶け込みが不十分であることが確認できた。また、試験例４では、溶接電流３５ｋＡでスポット溶接した際に散りが発生していた。
　上記の試験結果から、試験例１～３では、アルミニウム鋳物材及びアルミニウム展伸材に対して、散りの発生を抑制しつつバランスよく溶け込んだナゲットを形成できることがわかった。
　試験例１，２では、第１電極及び第２電極の先端面の形状を異ならせることにより、また、試験例３では第２電極の先端面を粗面化することにより、アルミニウム鋳物材に対する第２電極の接触面積が、アルミニウム展伸材に対する第１電極の接触面積よりも大きくなる。
　つまり、アルミニウム展伸材よりも発熱しやすいアルミニウム鋳物材に対する第２電極の接触面積を、アルミニウム展伸材に対する第１電極の接触面積よりも大きくしたことにより、通電工程において、アルミニウム鋳物材の電流密度が低くされ、アルミニウム鋳物材側に発熱が集中するのが抑制されると考えられる。
［Ｂ］電極加圧力を変更
　次に、電極圧力を高めてスポット溶接する態様について説明する。
　上記したスポット溶接条件と同様に、互いに重ね合わせた同一寸法のアルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とを、一対の第１電極及び第２電極で挟み込み、前述した５ｋＮより高い加圧力を含む種々の加圧力の条件でスポット溶接した。そして、アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材との間に形成されるナゲットが５√ｔとなる最低電流から、散りが発生するまでの溶接電流の溶接推奨範囲の幅をそれぞれ求めた。
＜試験片＞
（アルミニウム展伸材）
　材質：６Ｋ２１－Ｔ４（６０００系アルミニウム合金の展伸材）
　形状：幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍの板状
　厚さ：２ｍｍ
（アルミニウム鋳物材：試験例５～７，１１，１２）
　材質：ＡＤＣ１２（アルミニウム合金からなるダイキャスト材）
　形状：幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍの板状
　厚さ：２ｍｍ
（アルミニウム鋳物材：試験例８～１０）
　材質：ＡＣ４ＣＨ（アルミニウム合金からなるダイキャスト材）
　形状：幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍの板状
　厚さ：２ｍｍ
＜試験条件＞
（１）溶接条件
　電極加圧力：３．０ｋＮ，４．０ｋＮ，５．０ｋＮ、６ｋＮ，７ｋＮ
　溶接電流：２０ｋＡ，２５ｋＡ，３０ｋＡ，３３ｋＡ，３５ｋＡ，４０ｋＡ，４３ｋＡ
（２）溶接方法
　第１電極を正極、第２電極を負極とし、重ね合わせたアルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とを、第１電極と第２電極との間に挟み込ませ、アルミニウム展伸材側に正極である第１電極を配置させるとともにアルミニウム鋳物材側に負極である第２電極を配置させる。
　第１電極と第２電極とでアルミニウム展伸材及びアルミニウム鋳物材を加圧し、加圧開始から１００ｍｓ後に通電時間２００ｍｓで溶接電流を通電させ、電流通電終了後に加圧を２００ｍｓだけ保持させて加圧を終了させる。
（３）使用電極第１電極（正極側電極），第２電極（負極側電極）
　種別：ラジアス形（Ｒ形）電極
　電極先端径：１９ｍｍ
　先端曲率半径：１００ｍｍ
　先端面：平滑面
　図１５は、試験例５における電極加圧力による溶接推奨範囲の変化を示すグラフである。各溶接電流において、５√ｔのナゲット径が得られる溶接電流の最小値を「○」、中散りが生じた溶接電流の最小値を「▲」で示している。
　電極加圧力が３ｋＮ～６ｋＮの範囲では、溶接推奨範囲が５～７ｋＡ程度の幅であるが、電極加圧力を７ｋＮにすると、溶接推奨範囲が約１０ｋＡの幅に拡大した。
　試験例６（比較例）では、試験例５の電極加圧力を５ｋＮ（通電時間：２００ｍｓ）とする条件を種々の通電時間に変更した場合の溶接推奨範囲を求めた。
　図１６は、試験例６における溶接電流と通電時間との関係を示すグラフである。
　通電時間を５０ｍｓ，１００ｍｓ，１５０ｍｓ及び試験例５の２００ｍｓとした場合、溶接推奨範囲は３～５ｋＡ程度の幅になった。
　試験例７では、試験例５の電極加圧力を７ｋＮ（通電時間：２００ｍｓ）とする条件を種々の通電時間に変更した場合の溶接推奨範囲を求めた。
　図１７は、試験例７における溶接電流と通電時間との関係を示すグラフである。
　通電時間を５０ｍｓ，１００ｍｓ，１５０ｍｓ及び試験例５の２００ｍｓとした場合、電極加圧力が５ｋＮの場合と比較して、ナゲットサイズが５√ｔに達する溶接電流値が増加したが、中散りが発生する溶接電流値が特に大きくなり、通電時間が１００ｍｓ以上では溶接推奨範囲が１０ｋＡ程度の幅に拡大した。
　試験例８では、試験例５のアルミニウム鋳物材をＡＣ４ＣＨに入れ替えた以外は、試験例５と同様の条件とした。
　図１８は、試験例８における電極加圧力による溶接推奨範囲の変化を示すグラフである。
　このときの通電時間は２００ｍｓである。試験例８では、電極加圧力が５ｋＮまでは溶接推奨範囲が約５ｋＡ以下の幅であるが、電極加圧力を６ｋＮ以上にすると、溶接推奨範囲が約１０ｋＮ以上の幅にまで拡大した。
　試験例９（比較例）では、試験例６のアルミニウム鋳物材をＡＣ４ＣＨに入れ替えた以外は、試験例６と同様の条件とした。
　図１９は、試験例９における溶接電流と通電時間との関係を示すグラフである。
　電極加圧力を５ｋＮとし、通電時間を５０ｍｓ，１００ｍｓ，１５０ｍｓ及び２００ｍｓとした場合、溶接推奨範囲は１００ｍｓ～２００ｍｓの間で、２～５ｋＡ程度の幅になった。
　試験例１０では、試験例７のアルミニウム鋳物材をＡＣ４ＣＨに入れ替えた以外は、試験例７と同様の条件とした。
　図２０は、試験例１０における溶接電流と通電時間との関係を示すグラフである。
　電極加圧力を７ｋＮとし、通電時間を５０ｍｓ，１００ｍｓ，１５０及び２００ｍｓとした場合、電極加圧力が５ｋＮの場合と比較して、ナゲットサイズが５√ｔに達する溶接電流値が増加した。また、中散りが発生する溶接電流値が特に大きくなり、通電時間が１００ｍｓ以上では溶接推奨範囲が１０ｋＡ以上の幅に拡大した。
　試験例５～７及び試験例８～１０から、アルミニウム鋳物材の種類によらず、電極加圧力の増加が溶接推奨範囲の拡大に寄与していることがわかる。
　試験例１１では、粗面化した電極を使用して、電極加圧力を増加させた場合の溶接推奨範囲を確認した。使用した電極は次のとおりである。（第１電極：正極側電極）
　種別：ラジアス形（Ｒ形）電極
　電極先端径：１９ｍｍ
　先端曲率半径：１００ｍｍ
　先端面：平滑面
（第２電極：負極側電極）
　種別：ラジアス形（Ｒ形）電極
　電極先端径：１９ｍｍ
　先端曲率半径：１００ｍｍ
　先端面：粒度Ｚ６０のジルコニア砥石を備えたベルトサンダーにより研磨して粗面化する。
　図２１は、試験例１１の電極加圧力を７ｋＮとした場合の溶接電流に対するナゲット径の分布を示すグラフである。
　電極加圧力を７ｋＮにすると、溶接推奨範囲が１０ｋＡの幅に拡大することから、電極の接触面積を変更した場合にも、溶接推奨範囲の拡大に効果のあることがわかった。
　試験例１２では、板厚を変更して、電極加圧力を増加させた場合の溶接推奨範囲の変化を確認した。使用したアルミニウム展伸材２１とアルミニウム鋳物材は以下に示すとおりである。（アルミニウム展伸材）
　材質：６Ｋ２１－Ｔ４（６０００系アルミニウム合金の展伸材）
　形状：幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍの板状
　厚さ：１ｍｍ
（アルミニウム鋳物材：）
　材質：ＡＤＣ１２（アルミニウム合金からなるダイキャスト材）
　形状：幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍの板状
　厚さ：２ｍｍ
　図２２は、試験例１２における電極加圧力による溶接推奨範囲の変化を示すグラフである。
　図２２に示すように、アルミニウム展伸材の厚さが１．０ｍｍとした場合でも、電極加圧力が７ｋＮ以上になると溶接推奨範囲が拡大する。つまり、アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物との板厚比が変化しても、電極加圧力の増加が溶接推奨範囲の拡大に寄与していることがわかる。
　図２３は、圧痕の深さの定義を説明するための断面写真である。図２４は、ナゲット径が５√ｔにおける圧痕深さを求めた結果を示すグラフである。
　電極加圧力を増加させると、試験片の表面に生じる電極の圧痕が深くなる。ここでいう圧痕の深さとは、図２３に示すように、アルミニウム展伸材の表面の圧痕深さｔ１と、アルミニウム鋳物の表面の圧痕深さｔ２との平均値（＝（ｔ１＋ｔ２）／２）である。
　電極加圧力３ｋＮ，５ｋＮ，７ｋＮの圧痕深さの分布をそれぞれ直線に近似し、求めた近似直線からナゲット径が５√ｔに相当する７．１ｍｍでの圧痕深さを算出した。その結果が図２４にプロットされている。具体的には、電極加圧力が３ｋＮ、５ｋＮ、７ｋＮでの圧痕深さは、０．１３４ｍｍ、０．１５４ｍｍ、０．１６８ｍｍである。
　図２４のグラフのプロットされた各点を直線近似して、圧痕深さが板厚ｔの１０％（ｔ＝２ｍｍなので０．２ｍｍ）を超えない電極加圧力を求めると、その限界となる電極加圧力は約１０ｋＮとなる。つまり、電極加圧力を１０ｋＮ以下にすることで、適正な加圧力が維持される。
　このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
　以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）　アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
　対向位置に配置された第１電極と第２電極との間に、重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を差し込み、前記アルミニウム展伸材側に第１電極を配置させるとともに前記アルミニウム鋳物材側に前記第２電極を配置させる配置工程と、
　重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を前記第１電極と前記第２電極とで挟み込んで加圧しながら前記第１電極と前記第２電極との間に通電する通電工程と、を含み、
　前記通電工程において、前記アルミニウム鋳物材に対する前記第２電極の接触面積を、前記アルミニウム展伸材に対する前記第１電極の接触面積よりも大きくする、スポット溶接方法。
　このスポット溶接方法によれば、通電工程において、アルミニウム鋳物材に対する第２電極の接触面積を、アルミニウム展伸材に対する第１電極の接触面積よりも大きくする。これにより、通電工程において、アルミニウム展伸材よりも発熱しやすいアルミニウム鋳物材の電流密度を低くし、アルミニウム鋳物材側に発熱が集中するのを抑制できる。つまり、電気抵抗値及び融点が大きく異なるアルミニウム展伸材及びアルミニウム鋳物材の溶接時における抵抗発熱のバランスをとることができ、散りの発生を抑制しつつ、適正な位置に偏りなくナゲットを形成することができる。
　したがって、アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とをスポット溶接によって高い溶接品質で接合させることができ、アルミニウム材からなる構造体のコンパクト化、軽量化及びコストダウンを図ることができる。
（２）　前記第１電極として曲面からなる先端面を有する電極を用い、前記第２電極として平面からなる先端面を有する電極を用いる、（１）に記載のスポット溶接方法。
　このスポット溶接方法によれば、アルミニウム鋳物材に対する第２電極の接触面積を、アルミニウム展伸材に対する第１電極の接触面積よりも容易に大きくし、アルミニウム展伸材及びアルミニウム鋳物材の溶接時における抵抗発熱のバランスをとることができる。
（３）　前記第１電極として曲面からなる先端面を有する電極を用い、前記第２電極として前記第１電極の先端面よりも大きな曲率半径の曲面からなる先端面を有する電極を用いる、（１）に記載のスポット溶接方法。
　このスポット溶接方法によれば、アルミニウム鋳物材に対する第２電極の接触面積を、アルミニウム展伸材に対する第１電極の接触面積よりも容易に大きくし、アルミニウム展伸材及びアルミニウム鋳物材の溶接時における抵抗発熱のバランスをとることができる。
（４）　前記第２電極として先端面が粗面化された電極を用いる、（１）～（３）のいずれか一つに記載のスポット溶接方法。
　このスポット溶接方法によれば、第２電極の先端面が粗面化されているので、アルミニウム鋳物材に対する第２電極の接触面積を効率的に大きくすることができる。
（５）　前記通電工程において、前記第１電極を正極とするとともに前記第２電極を負極として、重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材に通電する、（１）～（４）のいずれか一つに記載のスポット溶接方法。
　このスポット溶接方法によれば、いわゆる極性効果によって、正極とした第１電極に接するアルミニウム展伸材側の発熱を負極とした第２電極に接するアルミニウム鋳物材側の発熱よりも大きくすることができる。これにより、さらに良好にアルミニウム展伸材及びアルミニウム鋳物材の溶接時における抵抗発熱のバランスをとることができる。
（６）　前記通電工程において、電極加圧力を７．０ｋＮ以上、１０ｋＮ以下とする、（１）～（５）のいずれか一つに記載のスポット溶接方法。
　このスポット溶接方法によれば、電極加圧力を増加させることで、アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材との間に形成される溶融金属を電極間に押さえ込める。そのため、高い溶接電流値まで散りの発生が抑えられ、良好なサイズのナゲットを、溶接条件の裕度を高めて形成できる。これにより、溶接条件の自由度が高められ、溶接施工性を向上できる。
（７）　アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
　対向位置に配置された第１電極と第２電極との間に、重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を差し込み、前記アルミニウム展伸材側に第１電極を配置させるとともに前記アルミニウム鋳物材側に前記第２電極を配置させる配置工程と、
　重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を前記第１電極と前記第２電極とで挟み込んで加圧しながら前記第１電極と前記第２電極との間に通電する通電工程と、を含み、
　前記通電工程において、前記通電工程において、電極加圧力を７．０ｋＮ以上、１０ｋＮ以下とする、スポット溶接方法。
　このスポット溶接方法によれば、電極加圧力を増加させることで、アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材との間に形成される溶融金属を電極間に押さえ込める。そのため、高い溶接電流値まで散りの発生が抑えられ、良好なサイズのナゲットを、溶接条件の裕度を高めて形成できる。これにより、溶接条件の自由度が高められ、溶接施工性を向上できる。
　なお、本出願は、２０１９年１２月２５日出願の日本特許出願（特願２０１９－２３３６６３）、及び２０２０年９月３０日出願の日本特許出願（特願２０２０－１６６３５９）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
　１３　　第１電極
　１３ａ　先端面
　１５　　第２電極
　１５ａ　先端面
　２１　　アルミニウム展伸材
　２３　　アルミニウム鋳物材

Claims (11)

  1. 　アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
    　対向位置に配置された第１電極と第２電極との間に、重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を差し込み、前記アルミニウム展伸材側に第１電極を配置させるとともに前記アルミニウム鋳物材側に前記第２電極を配置させる配置工程と、
    　重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を前記第１電極と前記第２電極とで挟み込んで加圧しながら前記第１電極と前記第２電極との間に通電する通電工程と、を含み、
    　前記通電工程において、前記アルミニウム鋳物材に対する前記第２電極の接触面積を、前記アルミニウム展伸材に対する前記第１電極の接触面積よりも大きくする、スポット溶接方法。
  2. 　前記第１電極として曲面からなる先端面を有する電極を用い、前記第２電極として平面からなる先端面を有する電極を用いる、請求項１に記載のスポット溶接方法。
  3. 　前記第１電極として曲面からなる先端面を有する電極を用い、前記第２電極として前記第１電極の先端面よりも大きな曲率半径の曲面からなる先端面を有する電極を用いる、請求項１に記載のスポット溶接方法。
  4. 　前記第２電極として先端面が粗面化された電極を用いる、
    請求項１～３のいずれか一項に記載のスポット溶接方法。
  5. 　前記通電工程において、前記第１電極を正極とするとともに前記第２電極を負極として、重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材に通電する、請求項１～３のいずれか一項に記載のスポット溶接方法。
  6. 　前記通電工程において、前記第１電極を正極とするとともに前記第２電極を負極として、重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材に通電する、請求項４に記載のスポット溶接方法。
  7. 　前記通電工程において、電極加圧力を７．０ｋＮ以上、１０ｋＮ以下とする、
    請求項１～３のいずれか１項に記載のスポット溶接方法。
  8. 　前記通電工程において、電極加圧力を７．０ｋＮ以上、１０ｋＮ以下とする、
    請求項４に記載のスポット溶接方法。
  9. 　前記通電工程において、電極加圧力を７．０ｋＮ以上、１０ｋＮ以下とする、
    請求項５に記載のスポット溶接方法。
  10. 　前記通電工程において、電極加圧力を７．０ｋＮ以上、１０ｋＮ以下とする、
    請求項６に記載のスポット溶接方法。
  11. 　アルミニウム展伸材とアルミニウム鋳物材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
    　対向位置に配置された第１電極と第２電極との間に、重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を差し込み、前記アルミニウム展伸材側に第１電極を配置させるとともに前記アルミニウム鋳物材側に前記第２電極を配置させる配置工程と、
    　重ね合わせた前記アルミニウム展伸材及び前記アルミニウム鋳物材を前記第１電極と前記第２電極とで挟み込んで加圧しながら前記第１電極と前記第２電極との間に通電する通電工程と、を含み、
    　前記通電工程において、前記通電工程において、電極加圧力を７．０ｋＮ以上、１０ｋＮ以下とする、スポット溶接方法。
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