WO2022050182A1 - 接合構造 - Google Patents

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WO2022050182A1
WO2022050182A1 PCT/JP2021/031466 JP2021031466W WO2022050182A1 WO 2022050182 A1 WO2022050182 A1 WO 2022050182A1 JP 2021031466 W JP2021031466 W JP 2021031466W WO 2022050182 A1 WO2022050182 A1 WO 2022050182A1
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WO
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recessed portion
penetrating
recessed
melted
recess
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PCT/JP2021/031466
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English (en)
French (fr)
Inventor
潤司 藤原
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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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
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/007—Spot arc 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
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded

Definitions

  • This disclosure relates to a joint 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 fillering material (welding wire) is provided through a penetration portion of the dissimilar material.
  • a fillering material welding wire
  • 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 shrinkage of the filler material with respect to the first metal material.
  • the present disclosure has been made in view of this point, and an object thereof is to increase the bonding area of the filler metal so that the bonding strength can be secured.
  • the first invention was welded to a first member made of a metal material, a second member made of a material difficult to weld to the first member, and the first member. It has a joining structure in which a third member made of a filler material is joined to each other, and at least one of the first member and the second member is the first member and the second member.
  • the second member has a recess formed in the overlapping surface of the recess, and has a penetrating portion having an opening at a position corresponding to the recess and an inner diameter smaller than the opening width of the recess.
  • the third member has an overhanging portion that is welded to the first member through the penetrating portion and that protrudes radially outward from the penetrating portion inside the recessed portion, and the first member. Due to the solidification and contraction of the third member with respect to the member, the second member is compressed and fixed between the first member and the third member.
  • a recess is formed in at least one of the first member and the second member.
  • the third member is welded to the first member via the penetration portion of the second member.
  • the third member has an overhanging portion that projects radially outward inside the recessed portion. Due to the solidification contraction of the third member, the second member is compressed and fixed between the first member and the third member.
  • a recess is provided in at least one of the first member and the second member, and the melted third member is welded to the first member while spreading radially outward inside the recess.
  • the joining area of the third member can be increased. Thereby, the joint strength of the first member, the second member, and the third member can be ensured.
  • the recessed portion is formed in the first member.
  • a recess is formed in the first member.
  • the thickness of the first member can be reduced to obtain the heat input required for melting of the first member.
  • the recessed portion is formed in the second member.
  • a recess is formed in the second member.
  • the fourth invention in any one of the first to third inventions, has the recessed portion curved toward the bottom of the recessed portion.
  • a curved portion is provided in the recessed portion.
  • the curved portion is curved toward the bottom of the recessed portion.
  • the joint area of the third member can be increased as compared with the case where the bottom portion of the recessed portion is a flat surface.
  • the melted third member tends to flow toward the center side of the penetrating portion.
  • the recessed portion has an inclined portion inclined toward the bottom portion of the recessed portion.
  • an inclined portion is provided in the recessed portion.
  • the sloping portion is sloping towards the bottom of the recess.
  • the recessed portion has a first recessed portion and a second recessed portion formed at the bottom of the first recessed portion.
  • the second recess is formed at the bottom of the first recess.
  • the joint area of the third member can be increased as compared with the case where the bottom portion of the first recess portion is a flat surface.
  • the bonding area of the filler metal can be increased to secure the bonding strength.
  • FIG. 1 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the fourth embodiment.
  • FIG. 5 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the fifth embodiment.
  • FIG. 6 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the sixth embodiment.
  • FIG. 7 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the seventh embodiment.
  • FIG. 8 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the eighth embodiment.
  • FIG. 9 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the ninth embodiment.
  • FIG. 1 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a side sectional view for explaining the joining structure according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the first member according to the tenth embodiment.
  • FIG. 11 is a side sectional view for explaining the joining structure.
  • FIG. 12 is a plan view showing the configuration of the first member according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 13 is a side sectional view for explaining the joining structure.
  • 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 material.
  • 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 recessed portion 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the recessed portion 11 is formed on the overlapping surface of the first member 10 and the second member 20.
  • the recess 11 is formed by a circular recess that opens upward.
  • the opening width of the recessed portion 11 is larger than the inner diameter of the penetrating portion 21 of the second member 20, which will be described later.
  • the recess 11 is formed by, for example, lathe machining or laser machining.
  • 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 open at a position corresponding to the recessed portion 11 of the first member 10.
  • the inner diameter of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the penetrating portion 21 is described as a circular through hole in the present embodiment, it may be a through groove. Further, it may be an elliptical or elongated through hole.
  • 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 metal materials of the same type are metals that can be welded to each other, and are not only the same materials but also metal materials having good weld bondability such as iron-based metal materials and non-iron-based metal materials. ..
  • a similar metal material is a similar material that is compatible with welding.
  • examples of the combination 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 materials include aluminum and aluminum, aluminum and aluminum alloys, and aluminum alloys and aluminum alloys.
  • the second member 20 as a dissimilar material is a material of a material different from that of 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-iron-based metal such as a copper material or an aluminum material. It is a material.
  • 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 supplying a third member 30 as a welding electrode to the recessed portion 11 via the penetrating portion 21.
  • the third member 30 melted by arc welding is melt-bonded to the first member 10 and laminated in the penetrating portion 21. Inside the recessed portion 11, the melted third member 30 spreads out in the radial direction from the penetrating portion 21.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and then flows out to the peripheral edge portion on the upper surface side of the penetrating portion 21 and spreads like a flange.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 and an overhanging portion 32.
  • the flange portion 31 projects radially outward from the penetration portion 21 on the surface of the second member 20 opposite to the first member 10 (upper surface in FIG. 1).
  • the flange portion 31 presses the peripheral edge portion of the penetrating portion 21.
  • the overhanging portion 32 projects radially outward from the penetrating portion 21 inside the recessed portion 11 of the first member 10.
  • the overhanging portion 32 is welded to the first member 10.
  • the first member 10 defines a recessed portion 11 formed on the overlapping surface of the first member 10 and the second member 20, and the first member 10 and the second member of the recessed portion 11 are defined. It has an inner peripheral surface 11a that determines a region in contact with the overlapping surface of the member 20 and a bottom surface 11b that defines the bottom surface side of the recessed portion 11.
  • the overhanging portion 32 is located in the recessed portion 11.
  • a gap 11c is formed between the overhanging portion 32 and the inner peripheral surface 11a.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different material, is compressed and fixed between the flange portion 31 and the first member 10. ..
  • the melted third member 30 becomes a bead, and the portion to be the flange portion 31 melts at the contact portion with the second member 20 as much as possible to form an intermetallic compound, and a brittle portion may exist. Although it has a property, it does not secure the strength at the molten surface which is the contact portion, but secures the strength by pressing the peripheral edge portion of the penetrating portion 21 with the rigidity of the flange portion 31.
  • the recessed portion 11 is provided in the first member 10, and the melted third member 30 is spread outward in the radial direction inside the recessed portion 11.
  • the joint 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, it is melted into the first member 10 while minimizing the thermal effect on the second member 20. Can be secured.
  • 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 second member 20 has a penetrating portion 21 that opens at a position corresponding to the recessed portion 11 of the first member 10.
  • the penetrating portion 21 has a tapered portion 22 that tapers toward the first member 10.
  • the inner diameter of the lower end side of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the third member 30 is melted by arc welding.
  • the melted third member 30 flows toward the recess 11 along the tapered portion 22 of the penetrating portion 21 and is melt-bonded to the first member 10. Inside the recessed portion 11, the melted third member 30 spreads out in the radial direction from the penetrating portion 21.
  • 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 and an overhanging portion 32.
  • the flange portion 31 presses the tapered portion 22 of the penetrating portion 21.
  • the overhanging portion 32 projects radially outward from the penetrating portion 21 inside the recessed portion 11 of the first member 10. The overhanging portion 32 is welded to the first member 10.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different material, is compressed and fixed between the flange portion 31 and the first member 10. ..
  • the melted third member 30 can easily flow toward the recessed portion 11. Further, by solidifying the flange portion 31 into a shape along the tapered portion 22, the thickness of the flange portion 31 protruding from the second member 20 can be suppressed.
  • the second member 20 has a stepped portion 25 that opens on a surface (upper surface in FIG. 3) opposite to the first member 10 and a penetrating portion formed on the bottom surface of the stepped portion 25. 21 and.
  • the inner diameter of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the third member 30 is melted by arc welding.
  • the melted third member 30 is melt-bonded to the first member 10. Inside the recessed portion 11, the melted third member 30 spreads out in the radial direction from the penetrating portion 21.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and then flows out to the peripheral edge portion on the upper surface side of the penetrating portion 21, that is, the bottom surface of the stepped portion 25, and spreads like a flange.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 and an overhanging portion 32.
  • the flange portion 31 presses the peripheral edge portion of the penetrating portion 21.
  • the overhanging portion 32 projects radially outward from the penetrating portion 21 inside the recessed portion 11 of the first member 10. The overhanging portion 32 is welded to the first member 10.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different 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 second member 20 has a stepped portion 25 that opens on a surface (upper surface in FIG. 4) opposite to the first member 10 and a penetrating portion formed on the bottom surface of the stepped portion 25. 21 and.
  • the bottom surface of the step portion 25 is inclined toward the penetration portion 21.
  • the inner diameter of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the third member 30 is melted by arc welding.
  • the melted third member 30 is melt-bonded to the first member 10.
  • the melted third member 30 touches the inclined surface of the stepped portion 25, it flows toward the penetrating portion 21 along the inclined surface of the stepped portion 25 and is melt-bonded toward the first member 10.
  • the melted third member 30 spreads out in the radial direction from the penetrating portion 21.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and then flows out to the peripheral edge portion on the upper surface side of the penetrating portion 21, that is, the bottom surface of the stepped portion 25, and has a flange shape on the inclined surface of the stepped portion 25.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 and an overhanging portion 32.
  • the flange portion 31 presses the inclined surface of the step portion 25.
  • the overhanging portion 32 projects radially outward from the penetrating portion 21 inside the recessed portion 11 of the first member 10. The overhanging portion 32 is welded to the first member 10.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different material, is compressed and fixed between the flange portion 31 and the first member 10. ..
  • the melted third member 30 can easily flow toward the penetrating portion 21. ..
  • 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 second member 20 has a penetrating portion 21 that opens at a position corresponding to the recessed portion 11 of the first member 10.
  • the inner diameter of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the third member 30 is melted by arc welding.
  • the melted third member 30 is melt-bonded to the first member 10. Inside the recessed portion 11, the melted third member 30 spreads out in the radial direction from the penetrating portion 21.
  • the molten third member 30 is supplied to the peripheral edge portion of the penetrating portion 21.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and spreads like a flange on the peripheral edge portion on the upper surface side of the penetrating portion 21.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 and an overhanging portion 32.
  • the flange portion 31 presses the peripheral edge portion of the penetrating portion 21.
  • the overhanging portion 32 projects radially outward from the penetrating portion 21 inside the recessed portion 11 of the first member 10. The overhanging portion 32 is welded to the first member 10.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different material, is compressed and 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 of the penetrating portion 21 is formed into a spiral shape by low heat input AC welding or short-circuit welding.
  • the flange portion 31 can be formed while suppressing heat input.
  • the second member 20 has a penetrating portion 21 that opens at a position corresponding to the recessed portion 11 of the first member 10.
  • the inner diameter of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the third member 30 is melted by arc welding.
  • 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 first joint 35 is formed.
  • the first joint portion 35 has an overhanging portion 32.
  • the overhanging portion 32 is formed by the melted third member 30 extending radially outward from the penetrating portion 21 inside the recessed portion 11.
  • pulse welding is performed using a pulse waveform that alternately repeats peak current and base current.
  • pulse welding the droplets generated at the tip of the filler material are separated from the filler metal at a rate of once per pulse consisting of the peak current and the base current, and the flange portion 31 and the second member 20 are separated. Move away to the side.
  • DC welding with positive electrode properties means that in welding with DC, the filler metal as the welding electrode is on the negative electrode side (minus), and the first member 10 and the second member 20 as the base metal are on the positive electrode side (minus).
  • the heat input to the filler metal as a welding electrode is increased to perform welding.
  • the heat input of the base metal is suppressed, and the melting of the filler metal as the welding electrode is promoted.
  • the filler metal as the welding electrode is set to the negative electrode side and used as the base metal.
  • the first member 10 and the second member 20 are set on the positive electrode side, the heat input to the filler metal as the welding electrode is increased at the peak current to perform welding. As a result, the heat input of the base metal is suppressed, and the melting of the filler metal as the welding electrode is promoted.
  • short-circuit arc welding that repeats an arc state and a short-circuit state may be performed as a welding method that suppresses heat input to the second member 20 although the spread of the arc 5 is small. ..
  • 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 first member 10 inside the recess portion 11.
  • 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 of the penetration portion 21.
  • the upper part of the first joint portion 35 it is preferable to weld the upper part of the first joint portion 35 so that the center is recessed. This makes it easier to determine the welding position when the second joint portion 36 is welded to the first joint portion 35. Further, the melted second joint portion 36 can easily gather on the recessed center side of the first joint portion 35, and the shape of the second joint portion 36 can be further adjusted.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different material, is compressed and fixed between the flange portion 31 and the first member 10. ..
  • the material of the second member 20 is formed by separately forming the third member 30 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 second member 20 has a stepped portion 25 that opens on a surface (upper surface in FIG. 7) opposite to the first member 10 and a penetrating portion formed on the bottom surface of the stepped portion 25. 21 and.
  • the inner diameter of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the third member 30 is melted by arc welding.
  • 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 first joint portion 35 is melt-bonded to the first member 10. Inside the recessed portion 11, the melted third member 30 spreads out in the radial direction from the penetrating portion 21.
  • the first joint portion 35 has an overhanging portion 32 welded to the first member 10.
  • the second joint portion 36 is melt-bonded to the first joint portion 35.
  • the second joint portion 36 flows out to the peripheral edge portion on the upper surface side of the penetration portion 21, that is, the bottom surface of the step portion 25, and spreads like a flange.
  • the second joint portion 36 has a flange portion 31 that presses the peripheral edge portion of the penetration portion 21.
  • 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 first member 10 inside the recess portion 11.
  • 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 of the penetration portion 21.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different 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 recessed portion 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the recessed portion 11 is formed on the overlapping surface of the first member 10 and the second member 20.
  • the recess 11 is formed by a circular recess that opens upward.
  • the second member 20 has a recessed portion 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction, and a penetrating portion 21.
  • the recessed portion 11 is formed on the overlapping surface of the first member 10 and the second member 20.
  • the recess 11 is formed by a circular recess that opens downward.
  • the recessed portion 11 of the first member 10 and the recessed portion 11 of the second member 20 are formed with the same opening width.
  • the penetrating portion 21 opens at a position corresponding to the recessed portion 11 of the first member 10 and the second member 20.
  • the inner diameter of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the third member 30 is melted by arc welding.
  • the melted third member 30 is melt-bonded to the first member 10. Inside the recessed portion 11, the melted third member 30 spreads out in the radial direction from the penetrating portion 21.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and then flows out to the peripheral edge portion on the upper surface side of the penetrating portion 21 and spreads like a flange.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 and an overhanging portion 32.
  • the flange portion 31 presses the peripheral edge portion of the penetrating portion 21.
  • the overhanging portion 32 projects radially outward from the penetrating portion 21 inside the recessed portion 11 of the first member 10 and the second member 20.
  • the overhanging portion 32 is welded to the first member 10.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different material, is compressed and fixed between the flange portion 31 and the first member 10. ..
  • the recessed portion 11 is provided in the first member 10 and the second member 20, and the melted third member 30 is expanded inside the recessed portion 11. Therefore, the joint area of the third member 30 can be increased.
  • the recess 11 may be provided only in the second member 20.
  • the first member 10 has a recessed portion 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the recessed portion 11 has a curved portion 12 that is curved toward the bottom portion of the recessed portion 11.
  • the second member 20 has a penetrating portion 21 that opens at a position corresponding to the recessed portion 11 of the first member 10.
  • the inner diameter of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the third member 30 is melted by arc welding.
  • the melted third member 30 flows along the curved portion 12 of the recessed portion 11 and is melt-bonded to the first member 10. Inside the recessed portion 11, the melted third member 30 spreads out in the radial direction from the penetrating portion 21.
  • the first member 10 defines a recessed portion 11 formed on the overlapping surface of the first member 10 and the second member 20, and the first member 10 and the second member of the recessed portion 11 are defined. It has an inner peripheral surface 11a that determines a region in contact with the overlapping surface of the member 20 and a bottom surface 11b that defines the bottom surface side of the recessed portion 11 (inner surface of the curved portion).
  • the inner peripheral surface 11a and the bottom surface 11b defining the recess 11 are configured to have one curved curve
  • the inner peripheral surface 11a and the bottom surface 11b may be represented by one surface, and the inner peripheral surface 11a may be represented.
  • the bottom surface 11b may be combined to define the recessed portion 11 as the inner peripheral surface 11a.
  • the region of the recessed portion 11 in contact with the overlapping surface of the first member 10 and the second member 20 is defined by the recessed portion 11 in the overlapping surface of the first member 10 and the second member 20. Is represented by the boundary where.
  • the overhanging portion 32 is located in the recessed portion 11.
  • a gap 11c is formed between the overhanging portion 32 and the inner peripheral surface 11a.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and spreads like a flange on the upper surface of the second member 20.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 and an overhanging portion 32.
  • the flange portion 31 presses the tapered portion 22 of the penetrating portion 21.
  • the overhanging portion 32 projects radially outward from the penetrating portion 21 inside the recessed portion 11 of the first member 10. The overhanging portion 32 is welded to the first member 10.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different material, is compressed and fixed between the flange portion 31 and the first member 10. ..
  • the third member 30 is joined as compared with the case where the bottom portion of the recessed portion 11 is a flat surface.
  • the area can be increased.
  • the first member 10 has a recessed portion 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the recessed portion 11 has an inclined portion 13 inclined toward the bottom portion of the recessed portion 11.
  • the second member 20 has a penetrating portion 21 that opens at a position corresponding to the recessed portion 11 of the first member 10.
  • the inner diameter of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the third member 30 is melted by arc welding.
  • the melted third member 30 flows along the inclined portion 13 of the recess portion 11 and is melt-bonded to the first member 10. Inside the recessed portion 11, the melted third member 30 spreads out in the radial direction from the penetrating portion 21.
  • the first member 10 defines the recessed portion 11 and determines as the inner surface of the inclined portion a region in contact with the overlapping surface of the first member 10 and the second member 20 of the recessed portion 11. It has a bottom surface 11b that defines the inner peripheral surface 11a and the bottom surface side of the recess 11.
  • the inner peripheral surface 11a and the bottom surface 11b defining the recess 11 are composed of continuous inclined surfaces having a predetermined inclination angle
  • the inner peripheral surface 11a and the bottom surface 11b may be represented by one inclined surface.
  • the inner peripheral surface 11a and the bottom surface 11b may be combined to define the recessed portion 11 as the inner peripheral surface 11a.
  • the region of the recessed portion 11 in contact with the overlapping surface of the first member 10 and the second member 20 is defined by the recessed portion 11 in the overlapping surface of the first member 10 and the second member 20. Is represented by the boundary where.
  • the overhanging portion 32 is located in the recessed portion 11.
  • a gap 11c is formed between the overhanging portion 32 and the inner peripheral surface 11a.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and spreads like a flange on the upper surface of the second member 20.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 and an overhanging portion 32.
  • the flange portion 31 presses the tapered portion 22 of the penetrating portion 21.
  • the overhanging portion 32 projects radially outward from the penetrating portion 21 inside the recessed portion 11 of the first member 10. The overhanging portion 32 is welded to the first member 10.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different material, is compressed and fixed between the flange portion 31 and the first member 10. ..
  • the third member 30 is joined as compared with the case where the bottom portion of the recessed portion 11 is a flat surface.
  • the area can be increased.
  • the first member 10 has a recess 11 formed at a depth that does not penetrate in the thickness direction.
  • the recessed portion 11 has a first recessed portion 14 that opens upward, and a plurality of second recessed portions 15 formed at the bottom of the first recessed portion 14.
  • the second recessed portion 15 is formed in a tapered shape that tapers downward.
  • the second member 20 has a penetrating portion 21 that opens at a position corresponding to the recessed portion 11 of the first member 10.
  • the inner diameter of the penetrating portion 21 is smaller than the opening width of the recessed portion 11.
  • the third member 30 is melted by arc welding.
  • the melted third member 30 flows toward the bottom of the first recess 14, is dispersed in the plurality of second recesses 15, and is melt-bonded to the first member 10.
  • the melted third member 30 spreads out in the radial direction from the penetrating portion 21.
  • the melted third member 30 fills the inside of the penetrating portion 21 and spreads like a flange on the upper surface of the second member 20.
  • the third member 30 is provided with a flange portion 31 and an overhanging portion 32.
  • the flange portion 31 presses the tapered portion 22 of the penetrating portion 21.
  • the overhanging portion 32 projects radially outward from the penetrating portion 21 inside the recessed portion 11 of the first member 10. The overhanging portion 32 is welded to the first member 10.
  • the third member 30 solidifies and contracts with respect to the first member 10, so that the second member 20, which is a different material, is compressed and fixed between the flange portion 31 and the first member 10. ..
  • the bottom of the first recess 14 is a flat surface.
  • the joint area of the third member 30 can be increased.
  • the embodiment may have the following configuration.
  • the fillering material as the third member 30 includes a melting electrode type (consumable electrode type) and a non-melting electrode type (non-consumable electrode type). Therefore, for example, instead of the welding wire as the filler wire of the molten electrode type (consumable electrode type) used as the third member 30, the filler wire as the filler wire of the non-melting type (non-consumable electrode type) is used. May be used to perform laser filler welding to perform laser welding on the first member 10.
  • the first member 10 is irradiated with a laser to ensure the penetration of the surface of the first member 10 firmly, and then only the supplied filler wire is irradiated with the laser to obtain a third member.
  • the filler wire, which is the member 30, can be melted.
  • the inside of the penetrating portion 21 can be filled with the third member 30 while suppressing the heat input to the second member 20.
  • the molten filler wire which is the third member 30, can be easily adapted to the second member 20.
  • the combination of the shape of the recessed portion 11 of the first member 10 and the shape of the penetrating portion 21 of the second member 20 described in the present embodiment is merely an example, and may be another combination. ..
  • the present disclosure is extremely useful and has high industrial applicability because it has a highly practical effect that the bonding area of the filler metal can be increased to secure the bonding strength. ..

Abstract

第１の部材（１０）には、窪み部（１１）が形成される。第３の部材（３０）は、第２の部材（２０）の貫通部（２１）を介して第１の部材（１０）に溶接される。第３の部材（３０）は、窪み部（１１）の内部で径方向外方に張り出した張出部（３２）を有する。第３の部材（３０）の凝固収縮によって、第１の部材（１０）と第３の部材（３０）との間に第２の部材（２０）が圧縮固定される。

Description

接合構造
　本開示は、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接合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。
　本開示は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶加材の接合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。
　第１の発明は、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であって、前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくとも一方は、該第１の部材及び該第２の部材の重ね合わせ面に形成された窪み部を有し、前記第２の部材は、前記窪み部に対応する位置に開口し且つ該窪み部の開口幅よりも内径の小さい貫通部を有し、前記第３の部材は、前記貫通部を介して前記第１の部材に溶接され且つ前記窪み部の内部で該貫通部よりも径方向外方に張り出した張出部を有し、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、該第１の部材と該第３の部材との間に前記第２の部材が圧縮固定されている。
　第１の発明では、第１の部材及び第２の部材の少なくとも一方には、窪み部が形成される。第３の部材は、第２の部材の貫通部を介して第１の部材に溶接される。第３の部材は、窪み部の内部で径方向外方に張り出した張出部を有する。第３の部材の凝固収縮によって、第１の部材と第３の部材との間に第２の部材が圧縮固定される。
　このように、第１の部材及び第２の部材の少なくとも一方に窪み部を設け、溶融した第３の部材を窪み部の内部で径方向外方に広げながら第１の部材に溶接することで、第３の部材の接合面積を増やすことができる。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、前記窪み部は、前記第１の部材に形成されている。
　第２の発明では、第１の部材に窪み部が形成される。これにより、第１の部材の厚みを薄くして、第１の部材の溶け込みに必要な入熱を得ることができる。
　第３の発明は、第１又は２の発明において、前記窪み部は、前記第２の部材に形成されている。
　第３の発明では、第２の部材に窪み部が形成される。これにより、第１の部材の厚みが薄くて第１の部材に窪み部を形成することが困難な場合でも、第２の部材に窪み部を設け、溶融した第３の部材を窪み部の内部で広げることで、第３の部材の接合面積を増やすことができる。
　第４の発明は、第１乃至３の発明のうち何れか１つにおいて、前記窪み部は、該窪み部の底部に向かって湾曲した湾曲部を有する。
　第４の発明では、窪み部に湾曲部が設けられる。湾曲部は、窪み部の底部に向かって湾曲している。これにより、窪み部の底部が平坦面である場合に比べて、第３の部材の接合面積を増やすことができる。また、溶融した第３の部材が貫通部の中央側に向かって流れ易くなる。
　第５の発明は、第１乃至３の発明のうち何れか１つにおいて、前記窪み部は、該窪み部の底部に向かって傾斜した傾斜部を有する。
　第５の発明では、窪み部に傾斜部が設けられる。傾斜部は、窪み部の底部に向かって傾斜している。これにより、窪み部の底部が平坦面である場合に比べて、第３の部材の接合面積を増やすことができる。また、溶融した第３の部材が貫通部の中央側に向かって流れ易くなる。
　第６の発明は、第１乃至３の発明のうち何れか１つにおいて、前記窪み部は、第１窪み部と、該第１窪み部の底部に形成された第２窪み部とを有する。
　第６の発明では、第１窪み部の底部に第２窪み部が形成される。これにより、第１窪み部の底部が平坦面である場合に比べて、第３の部材の接合面積を増やすことができる。
　本開示によれば、溶加材の接合面積を増やして接合強度を確保することができる。
図１は、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。 図２は、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。 図３は、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。 図４は、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。 図５は、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。 図６は、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。 図７は、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。 図８は、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。 図９は、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。 図１０は、本実施形態１０に係る第１の部材の構成を示す平面図である。 図１１は、接合構造を説明するための側面断面図である。 図１２は、本実施形態１１に係る第１の部材の構成を示す平面図である。 図１３は、接合構造を説明するための側面断面図である。
　以下、本開示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、本開示、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窪み部１１を有する。窪み部１１は、第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面に形成されている。図１に示す例では、窪み部１１は、上方に開口する円形状の窪みで形成されている。窪み部１１の開口幅は、後述する第２の部材２０の貫通部２１の内径よりも大きい。窪み部１１は、例えば、旋盤加工やレーザ加工によって形成される。
　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の窪み部１１に対応する位置に開口している。貫通部２１の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　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、貫通溝であってもよい。また、楕円状や長孔状の貫通孔であってもよい。
　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。
　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を介して窪み部１１に溶接電極としての第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。アーク溶接により溶融した第３の部材３０は、第１の部材１０に溶融結合されるとともに、貫通部２１内に積層されていく。窪み部１１の内部では、溶融した第３の部材３０が貫通部２１よりも径方向外方に張り出すように広がる。
　さらに、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、貫通部２１の上面側の周縁部に流れ出し、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、フランジ部３１と、張出部３２とが設けられる。
　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。フランジ部３１は、貫通部２１の周縁部を押さえる。
　張出部３２は、第１の部材１０の窪み部１１の内部において、貫通部２１よりも径方向外方に張り出している。張出部３２は、第１の部材１０に溶接されている。
　本実施形態では、第１の部材１０は、第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面に形成された窪み部１１を画定し、窪み部１１の第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面と接する領域を確定する内周面１１ａ及び窪み部１１の底面側を画定する底面１１ｂを有する。張出部３２は、窪み部１１内に位置する。隙間１１ｃが張出部３２と内周面１１ａとの間に形成されている。
　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、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。
　なお、溶融した第３の部材３０がビードとなり、フランジ部３１となる部分が第２の部材２０との接触部分で少しでも溶融し合うことで金属間化合物が形成され、脆い部分が存在する可能性があるが、接触部分である溶融面で強度を確保するものではなく、フランジ部３１の剛性にて貫通部２１の周縁部を押さえることで強度を確保するものである。
　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に窪み部１１を設け、溶融した第３の部材３０を窪み部１１の内部で径方向外方に広げながら第１の部材１０に溶接することで、第３の部材３０の接合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。
　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２の部材２０は、第１の部材１０の窪み部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、第１の部材１０に向かって先細となるテーパー部２２を有する。貫通部２１の下端側の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　第３の部材３０は、アーク溶接により溶融する。溶融した第３の部材３０は、貫通部２１のテーパー部２２に沿って窪み部１１に向かって流れ、第１の部材１０に溶融結合される。窪み部１１の内部では、溶融した第３の部材３０が貫通部２１よりも径方向外方に張り出すように広がる。
　さらに、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、フランジ部３１と、張出部３２とが設けられる。フランジ部３１は、貫通部２１のテーパー部２２を押さえる。張出部３２は、第１の部材１０の窪み部１１の内部において、貫通部２１よりも径方向外方に張り出している。張出部３２は、第１の部材１０に溶接されている。
　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、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、貫通部２１にテーパー部２２を設けることで、溶融した第３の部材３０が窪み部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を凝固させることで、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２の部材２０は、第１の部材１０とは反対側の面（図３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の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　第３の部材３０は、アーク溶接により溶融する。溶融した第３の部材３０は、第１の部材１０に溶融結合される。窪み部１１の内部では、溶融した第３の部材３０が貫通部２１よりも径方向外方に張り出すように広がる。
　さらに、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、貫通部２１の上面側の周縁部、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、フランジ部３１と、張出部３２とが設けられる。フランジ部３１は、貫通部２１の周縁部を押さえる。張出部３２は、第１の部材１０の窪み部１１の内部において、貫通部２１よりも径方向外方に張り出している。張出部３２は、第１の部材１０に溶接されている。
　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、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４》
　図４に示すように、第２の部材２０は、第１の部材１０とは反対側の面（図４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の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　第３の部材３０は、アーク溶接により溶融する。溶融した第３の部材３０は、第１の部材１０に溶融結合される。また、溶融した第３の部材３０が段差部２５の傾斜面にかかる場合には、段差部２５の傾斜面に沿って貫通部２１に向かって流れ、第１の部材１０に向かって溶融結合される。窪み部１１の内部では、溶融した第３の部材３０が貫通部２１よりも径方向外方に張り出すように広がる。
　さらに、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、貫通部２１の上面側の周縁部、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、フランジ部３１と、張出部３２とが設けられる。フランジ部３１は、段差部２５の傾斜面を押さえる。張出部３２は、第１の部材１０の窪み部１１の内部において、貫通部２１よりも径方向外方に張り出している。張出部３２は、第１の部材１０に溶接されている。
　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、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、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５》
　図５に示すように、第２の部材２０は、第１の部材１０の窪み部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の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　第３の部材３０は、アーク溶接により溶融する。溶融した第３の部材３０は、第１の部材１０に溶融結合される。窪み部１１の内部では、溶融した第３の部材３０が貫通部２１よりも径方向外方に張り出すように広がる。
　そして、貫通部２１の周縁部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、貫通部２１の周縁部に対して、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、貫通部２１の上面側の周縁部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、フランジ部３１と、張出部３２とが設けられる。フランジ部３１は、貫通部２１の周縁部を押さえる。張出部３２は、第１の部材１０の窪み部１１の内部において、貫通部２１よりも径方向外方に張り出している。張出部３２は、第１の部材１０に溶接されている。
　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、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、アーク溶接機１のノズル２を旋回させ、貫通部２１の周縁部に対して、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６》
　図６に示すように、第２の部材２０は、第１の部材１０の窪み部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の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　第３の部材３０は、アーク溶接により溶融する。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アーク溶接を行い、第１接合部３５を形成する。第１接合部３５は、張出部３２を有する。張出部３２は、溶融した第３の部材３０が窪み部１１の内部で貫通部２１よりも径方向外方に張り出すことで形成される。
　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の広がりが大きく、溶接電極としての溶加材側への入熱を多くして溶着量を増やすことができるように、正極性による直流溶接や極性を切り替える交流溶接において、ピーク電流とベース電流を交互に繰り返すパルス波形によるパルス溶接を行う。パルス溶接では、ピーク電流とベース電流とからなる１パルスに１回の割合で、溶加材の先端に生成されている溶滴が溶加材から離脱し、フランジ部３１や第２の部材２０側へ離脱移行する。
　ここで、正極性による直流溶接とは、直流による溶接において、溶接電極としての溶加材を負極側（マイナス）にし、母材としての第１の部材１０及び第２の部材２０を正極側（プラス）にすることで、溶接電極としての溶加材に対する入熱を大きくして溶接を行うものである。これにより、母材の入熱は抑えられ、溶接電極としての溶加材の溶融が促進される。
　また、極性を切り替える交流による交流溶接とは、交流による溶接において、例えばピーク電流を負極側にし、ベース電流を正極側とすることで、溶接電極としての溶加材を負極側にし、母材としての第１の部材１０及び第２の部材２０を正極側にすることで、ピーク電流時に溶接電極としての溶加材に対する入熱を大きくして溶接を行うものである。これにより、母材の入熱は抑えられ、溶接電極としての溶加材の溶融が促進される。
　なお、正極性によるパルス溶接を行うとしたが、アーク５の広がりは小さいが第２の部材２０への入熱を抑える溶接法として、アーク状態と短絡状態を繰り返す短絡アーク溶接を行ってもよい。
　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、窪み部１１の内部において、第１の部材１０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、貫通部２１の周縁部を押さえるフランジ部３１を構成している。
　第１接合部３５の上部は、中央が窪んだ形状になるように溶接することが好ましい。これにより、第１接合部３５に対して第２接合部３６を溶接する際に、溶接位置が定まり易くなる。また、溶融している第２接合部３６が、第１接合部３５の窪んだ中央側に集まり易くなり、第２接合部３６の形状をより整えることができる。
　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、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。
　《実施形態７》
　図７に示すように、第２の部材２０は、第１の部材１０とは反対側の面（図７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の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　第３の部材３０は、アーク溶接により溶融する。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。
　第１接合部３５は、第１の部材１０に溶融結合される。窪み部１１の内部では、溶融した第３の部材３０が貫通部２１よりも径方向外方に張り出すように広がる。第１接合部３５は、第１の部材１０に溶接された張出部３２を有する。
　第２接合部３６は、第１接合部３５に溶融結合される。第２接合部３６は、貫通部２１の上面側の周縁部、つまり、段差部２５の底面に流れ出し、フランジ状に広がる。第２接合部３６は、貫通部２１の周縁部を押さえるフランジ部３１を有する。
　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、窪み部１１の内部において、第１の部材１０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、貫通部２１の周縁部を押さえるフランジ部３１を構成している。
　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、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窪み部１１を有する。窪み部１１は、第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面に形成されている。図８に示す例では、窪み部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、厚み方向に貫通しない深さに形成された窪み部１１と、貫通部２１とを有する。窪み部１１は、第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面に形成されている。図８に示す例では、窪み部１１は、下方に開口する円形状の窪みで形成されている。第１の部材１０の窪み部１１と、第２の部材２０の窪み部１１とは、同じ開口幅で形成されている。
　貫通部２１は、第１の部材１０及び第２の部材２０の窪み部１１に対応する位置に開口する。貫通部２１の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　第３の部材３０は、アーク溶接により溶融する。溶融した第３の部材３０は、第１の部材１０に溶融結合される。窪み部１１の内部では、溶融した第３の部材３０が貫通部２１よりも径方向外方に張り出すように広がる。
　さらに、溶融した第３の部材３０は、貫通部２１内を埋め尽くした後、貫通部２１の上面側の周縁部に流れ出し、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、フランジ部３１と、張出部３２とが設けられる。フランジ部３１は、貫通部２１の周縁部を押さえる。張出部３２は、第１の部材１０及び第２の部材２０の窪み部１１の内部において、貫通部２１よりも径方向外方に張り出している。張出部３２は、第１の部材１０に溶接されている。
　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、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１の部材１０及び第２の部材２０に窪み部１１を設け、溶融した第３の部材３０を窪み部１１の内部で広げることで、第３の部材３０の接合面積を増やすことができる。
　なお、第１の部材１０の厚みが薄くて第１の部材１０に窪み部１１を形成することが困難な場合には、第２の部材２０のみに窪み部１１を設けるようにしてもよい。
　《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窪み部１１を有する。窪み部１１は、窪み部１１の底部に向かって湾曲した湾曲部１２を有する。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の窪み部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の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　第３の部材３０は、アーク溶接により溶融する。溶融した第３の部材３０は、窪み部１１の湾曲部１２に沿って流れ、第１の部材１０に溶融結合される。窪み部１１の内部では、溶融した第３の部材３０が貫通部２１よりも径方向外方に張り出すように広がる。
　本実施形態では、第１の部材１０は、第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面に形成された窪み部１１を画定し、窪み部１１の第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面と接する領域を確定する内周面１１ａ及び窪み部１１の底面側を画定する底面１１ｂを有する（湾曲部の内面）。なお、窪み部１１を画定する内周面１１ａ及び底面１１ｂが一つの湾曲した曲線の構成されている場合は、内周面１１ａ及び底面１１ｂを一つの面で表しても良く、内周面１１ａ及び底面１１ｂを合わせて内周面１１ａとして窪み部１１を画定しても良い。具体的には、窪み部１１の第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面に接する領域の画定は、第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面に窪み部１１が接する境界で表される。張出部３２は、窪み部１１内に位置する。隙間１１ｃが張出部３２と内周面１１ａとの間に形成されている。
　さらに、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、第２の部材２０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、フランジ部３１と、張出部３２とが設けられる。フランジ部３１は、貫通部２１のテーパー部２２を押さえる。張出部３２は、第１の部材１０の窪み部１１の内部において、貫通部２１よりも径方向外方に張り出している。張出部３２は、第１の部材１０に溶接されている。
　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、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、窪み部１１に湾曲部１２を設けることで、窪み部１１の底部が平坦面である場合に比べて、第３の部材３０の接合面積を増やすことができる。
　《実施形態１０》
　図１０及び図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窪み部１１を有する。窪み部１１は、窪み部１１の底部に向かって傾斜した傾斜部１３を有する。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の窪み部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の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　第３の部材３０は、アーク溶接により溶融する。溶融した第３の部材３０は、窪み部１１の傾斜部１３に沿って流れ、第１の部材１０に溶融結合される。窪み部１１の内部では、溶融した第３の部材３０が貫通部２１よりも径方向外方に張り出すように広がる。
　本実施形態では、第１の部材１０は、窪み部１１を画定し、傾斜部の内面として、窪み部１１の第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面と接する領域を確定する内周面１１ａ及び窪み部１１の底面側を画定する底面１１ｂを有する。なお、窪み部１１を画定する内周面１１ａ及び底面１１ｂが連続した所定の傾斜角度の傾斜面で構成されている場合は、内周面１１ａ及び底面１１ｂを一つの傾斜面で表しても良く、内周面１１ａ及び底面１１ｂを合わせて内周面１１ａとして窪み部１１を画定しても良い。具体的には、窪み部１１の第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面に接する領域の画定は、第１の部材１０及び第２の部材２０の重ね合わせ面に窪み部１１が接する境界で表される。張出部３２は、窪み部１１内に位置する。隙間１１ｃが張出部３２と内周面１１ａとの間に形成されている。
　さらに、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、第２の部材２０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、フランジ部３１と、張出部３２とが設けられる。フランジ部３１は、貫通部２１のテーパー部２２を押さえる。張出部３２は、第１の部材１０の窪み部１１の内部において、貫通部２１よりも径方向外方に張り出している。張出部３２は、第１の部材１０に溶接されている。
　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、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、窪み部１１に傾斜部１３を設けることで、窪み部１１の底部が平坦面である場合に比べて、第３の部材３０の接合面積を増やすことができる。
　《実施形態１１》
　図１２及び図１３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窪み部１１を有する。窪み部１１は、上方に開口する第１窪み部１４と、第１窪み部１４の底部に形成された複数の第２窪み部１５とを有する。第２窪み部１５は、下方に向かって先細となるテーパー形状に形成されている。
　第２の部材２０は、第１の部材１０の窪み部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の内径は、窪み部１１の開口幅よりも小さい。
　第３の部材３０は、アーク溶接により溶融する。溶融した第３の部材３０は、第１窪み部１４の底部に向かって流れ、複数の第２窪み部１５に分散して第１の部材１０に溶融結合される。窪み部１１の内部では、溶融した第３の部材３０が貫通部２１よりも径方向外方に張り出すように広がる。
　さらに、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、第２の部材２０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、フランジ部３１と、張出部３２とが設けられる。フランジ部３１は、貫通部２１のテーパー部２２を押さえる。張出部３２は、第１の部材１０の窪み部１１の内部において、貫通部２１よりも径方向外方に張り出している。張出部３２は、第１の部材１０に溶接されている。
　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、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１窪み部１４の底部に複数の第２窪み部１５を設けることで、第１窪み部１４の底部が平坦面である場合に比べて、第３の部材３０の接合面積を増やすことができる。
　《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に対してアーク溶接を行うようにしたが、この形態に限定するものではない。具体的に、第３の部材３０としての溶加材には、溶極式（消耗電極式）と非溶極式（非消耗電極式）がある。そこで、例えば、第３の部材３０として使用した溶極式（消耗電極式）の溶加材としての溶接ワイヤの代わりに、非溶極式（非消耗電極式）の溶加材としてのフィラーワイヤを用いて第１の部材１０に対してレーザ溶接を行うレーザフィラー溶接を行うようにしてもよい。
　レーザフィラー溶接では、第１の部材１０に対してレーザを照射して第１の部材１０の表面の溶込みをしっかりと確保した後、供給されるフィラーワイヤのみにレーザを照射し、第３の部材３０であるフィラーワイヤを溶融させることができる。これにより、第２の部材２０への入熱を抑えながら、貫通部２１内を第３の部材３０で埋め尽くすことができる。
　また、レーザのパワー密度を下げるためにデフォーカスさせてビーム径を大きく確保することで、レーザのビーム径の外周部分を利用して、第２の部材２０に予熱を与えることができる。これにより、第３の部材３０である溶融したフィラーワイヤを、第２の部材２０に対してなじみやすくできる。
　また、本実施形態において説明した第１の部材１０の窪み部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、本開示は、溶加材の接合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　　窪み部
　１２　　湾曲部
　１３　　傾斜部
　１４　　第１窪み部
　１５　　第２窪み部
　２０　　第２の部材
　２１　　貫通部
　３０　　第３の部材
　３２　　張出部

Claims (8)

  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の部材及び前記第２の部材の少なくとも一方は、該第１の部材及び該第２の部材の重ね合わせ面に形成された窪み部を有し、
    　前記第２の部材は、前記窪み部に対応する位置に開口し且つ該窪み部の開口幅よりも内径の小さい貫通部を有し、
    　前記第３の部材は、前記貫通部を介して前記第１の部材に溶接され且つ前記窪み部の内部で該貫通部よりも径方向外方に張り出した張出部を有し、
    　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、該第１の部材と該第３の部材との間に前記第２の部材が圧縮固定されている
    ことを特徴とする接合構造。
  2. 　請求項１において、
    　前記窪み部は、前記第１の部材に形成されている
    ことを特徴とする接合構造。
  3. 　請求項１又は２において、
    　前記窪み部は、前記第２の部材に形成されている
    ことを特徴とする接合構造。
  4. 　請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
    　前記窪み部は、該窪み部の底部に向かって湾曲した湾曲部を有する
    ことを特徴とする接合構造。
  5. 　請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
    　前記窪み部は、該窪み部の底部に向かって傾斜した傾斜部を有する
    ことを特徴とする接合構造。
  6. 　請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
    　前記窪み部は、第１窪み部と、該第１窪み部の底部に形成された第２窪み部とを有することを特徴とする接合構造。
  7. 　請求項１乃至６のうち何れか１つにおいて、
    　前記第３の部材は、前記第１の部材と同種系の金属材であることを特徴とする接合構造。
  8. 　請求項１乃至７のうち何れか１つにおいて、
    　前記第１の部材及び前記第２の部材の前記少なくとも一方は、前記窪み部を画定する内周面及び底面を有し、
    　前記張出部は、前記窪み部内に位置し、
    　隙間が前記張出部と前記内周面との間に形成されていることを特徴とする接合構造。
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