JP6161198B2

JP6161198B2 - 異材接合方法

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Publication number: JP6161198B2
Application number: JP2013177556A
Authority: JP
Inventors: 計二中村; 健輔坂井; 顕子稲見; 高廣土田; 坂本　登; 登坂本
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: JP2015044228A

Description

本発明は、異材接合方法に関する。

従来において、例えばスポット溶接で高い接合強度を得ることのできる発明として、マンガン及びケイ素等の元素量、板厚、界面反応層の厚み等を適宜に調整して成る鋼材とアルミニウム材との接合体が知られている（特許文献１の請求項１、［０００５］〜［００１４］、及び図１参照。）。

特開２００５−１５２９５９号公報

異種の金属板を接合する場合、上述の発明よりも更に接合強度を上げるには、接合強度の高い材料を適宜に選択して溶接すれば良い。しかしながら、例えば鋼板に対してアルミニウム板は接合時に金属間化合物が形成してしまうことが多いので、接合強度が低下することが多かった。例えば鋼板とアルミニウム板とを接合する場合、アルミニウム板において鋼板との溶接部位に別部材である鋼材を固定して該鋼材と鋼板とを溶接することにより、高い接合強度を確保することもあった。該別部材の固定作業として複数の工程が必要となって、作業効率が低下してしまう虞があった。

よって、本発明が解決しようとする課題は、異種の金属体を容易に溶接可能である異材接合方法を提供することである。

前記課題を解決するための手段として、本発明に係る異材接合方法は、被圧着部材と、被圧着部材とは異なる金属を含有して成る打抜用材とを重ねて打抜く打抜工程と、打抜用材を打抜いて形成された圧着材を、被圧着部材を打抜いて形成された貫通孔内に配置する圧着材配置工程と、貫通孔において圧着材と被圧着部材とを圧着する圧着工程と、圧着材と、圧着材と同種の金属を含む異種金属部材、又は、圧着材との溶接強度が高い金属を含む異種金属部材と、を溶接する接合工程と、を備え、圧着材配置工程は、圧着材をその打抜方向とは逆方向に移動させて貫通孔内に配置する。

また、本発明に係る異材接合方法において、打抜工程で被圧着部材及び打抜用材を打抜いた打抜部材、並びに、圧着材配置工程で圧着材を配置した配置用部材の少なくともいずれか一方が、圧着工程で圧着材に圧接されて貫通孔の内周面と圧着材の外周面とを圧着する、ことが好ましい。

更に、本発明に係る異材接合方法において、圧着材の厚さは、被圧着部材の貫通孔が形成される部位の厚さよりも大きいことが好ましい。

更に、本発明に係る異材接合方法において、圧着材の厚さは、被圧着部材の貫通孔が形成される部位の厚さよりも小さいことが好ましい。

本発明によると、被圧着部材に圧着された圧着材と異種金属部材とを接合するので、結果として被圧着部材と異種金属部材とが容易に溶接可能である異材接合方法を提供することができる。

図１は、本発明に係る異材接合体が用いられる車両の一部を示す概略図である。図２は、本発明に係る異材接合体が用いられる車両の一部を示す断面概略図である。図３は、本発明に係る異材接合方法が用いられる車両の製造工程を示すフローチャートである。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本発明に係る異材接合方法の一実施形態を示す断面概略図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、本発明に係る異材接合方法の一実施形態を示す断面概略図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、本発明に係る異材接合方法の一実施形態を示す断面概略図である。図７は、本発明に係る異材接合方法の一実施形態を示す断面概略図である。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、本発明に係る異材接合方法で用いられる圧着材を示す平面図である。図９は、本発明に係る異材接合方法の一実施形態における圧着工程の説明図である。

本発明に係る異材接合方法及び異材接合体の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（１）車両における本発明の適用部位
本発明に係る異材接合方法は、例えば車両のボディ部分及びルーフ部分等を製造する際に異なる種類の金属間の溶接が必要となる部位に適用することができる。本発明に係る異材接合方法の一実施形態を適用可能な部位の一例として、図１及び２に車体の側部となる構造体を示した。

図１に示すように、前後方向に延在する表皮部材のサイドシル１０１と、サイドシル１０１の前端部から上方に延在するヒンジピラー１０２と、サイドシル１０１の中央部から上方に延在するセンターピラー１０３とが一体的に形成されている。また、図１のＡ部分の断面斜視図である図２に示すように、サイドシル１０１、ヒンジピラー１０２、及びセンターピラー１０３の内部には、中間部材であるサイドシルレインフォースメント１０５、ヒンジピラーレインフォースメント（図２には図示せず）、及びセンターピラーレインフォースメント（図２には図示せず）等が設けられている。

図２に示すように、サイドシル１０１は、車内側の表皮部材であるサイドシルインナ１０１ａと、車外側の表皮部材であるサイドシルアウタ１０１ｂとを有している。サイドシルインナ１０１ａ及びサイドシルアウタ１０１ｂの内部には、サイドシル１０１の補強用部材であるインナレインフォースメント１０５ａ及びアウタレインフォースメント１０５ｂが配設されている。

サイドシルインナ１０１ａ及びサイドシルアウタ１０１ｂと、インナレインフォースメント１０５ａ及びアウタレインフォースメント１０５ｂとは、溶接によって接合されるが、それぞれが異なる金属で形成されていることが多く、直接溶接しようとしても高い溶接強度を確保することが困難であった。

本実施形態に係る異材接合方法は、例えばサイドシルインナ１０１ａ及びサイドシルアウタ１０１ｂ、又は、インナレインフォースメント１０５ａ及びアウタレインフォースメント１０５ｂの溶接される部位に適用することができる。

（２）車両製造時における本発明の適用時期
本発明に係る異材接合方法は、例えば車両のボディ部分及びルーフ部分等に成る部品をプレス成形する際、及びプレス成形した部品を溶接する際に適用することができる。図３には、車両の製造工程を示すフローチャートを示した。

図３に示すように、車両の製造工程としては、例えば部品プレス成形工程Ｓ１、車体溶接工程Ｓ２、車体塗装工程Ｓ３、及び組付工程Ｓ４を挙げることができる。部品プレス成形工程Ｓ１は、ボディ部分及びルーフ部分となる部品をそれぞれの形状にプレス成形する工程である。車体溶接工程Ｓ２は、部品プレス成形工程Ｓ１でプレス成形された複数の部品を集めて溶接する工程である。車体塗装工程Ｓ３は、溶接されて外形がある程度完成したボディ部分及びルーフ部分等の外面を塗装する工程である。組付工程Ｓ４は、塗装体にエンジン、タイヤ、補機、及び内装材等を取り付ける工程である。

本実施形態に係る異材接合方法は、部品プレス成形工程Ｓ１のプレス成形時から車体溶接工程Ｓ２の溶接時までの間に適用することができる。具体的には、図２に示したサイドシルインナ１０１ａ及びサイドシルアウタ１０１ｂ、又は、インナレインフォースメント１０５ａ及びアウタレインフォースメント１０５ｂをプレス成形する際、並びに、プレス成形された各部品において異なる種類の金属間の溶接をする際において適用することができる。

車両の製造工程における部品プレス成形工程Ｓ１で本発明に係る異材接合方法を適用していれば、車体溶接工程Ｓ２に供される部品において、異なる種類の金属間の溶接が必要な部位には前記圧着材が圧着されていることになる。上記溶接が必要な部位に前記圧着材が圧着されていることにより、通常の車体溶接工程Ｓ２を実行するだけで、本実施形態に係る異材接合方法の接合工程が実行されることになる。

（３）異材接合方法の各工程の概要
先ず、本実施形態に係る異材接合方法について、図４〜図７を参照しつつ説明する。図４〜図７は、本発明に係る異材接合方法の一実施形態を示した概略図である。

本実施形態に係る異材接合方法は、図４に示す打抜工程と、図５に示す圧着材配置工程と、図６に示す圧着工程と、図７に示す接合工程とを備える。

なお、図４（Ａ）に示す被圧着部材１及び打抜用材２は、本実施形態に係る異材接合方法のどの工程も実行されていない初期状態であるので、貫通孔が形成されていない。図４（Ａ）に示すパンチ部材３は駆動しておらず、先端部が被圧着部材１に接触している。また、圧着材保持部材４は、パンチ部材３と同様に駆動しておらず、先端部が打抜用材２に接触している。パンチ部材３及び圧着材保持部材４は、各軸線が一致するように配置された、同径かつ平面形状が同形状の棒状部材である。パンチ部材３及び圧着材保持部材４は、図示しない駆動源によってそれぞれの軸線に沿って移動することのできる部材、つまり被圧着部材１及び打抜用材２の板厚方向に移動可能な部材である。また、パンチ部材３は、その軸線に沿って被圧着部材１を貫通する方向に移動することによって、被圧着部材１に後述の貫通孔を形成することができるようになっている。

被圧着部材１は、金属を含有して成る板状部材である。また、打抜用材２は、被圧着部材１とは異なる金属を含有して成る板状部材である。被圧着部材１及び打抜用材２は、後述の打抜工程、圧着材配置工程、圧着工程及び接合工程において、図示しないクランプ等によって固定されていることが好ましい。なお、被圧着部材１は、本発明に係る異材接合方法及び異材接合体における被圧着部材の一例である。打抜用材２は、本発明に係る異材接合方法における打抜用材の一例である。また、圧着材保持部材４は、本発明に係る異材接合方法における配置用部材の一例である。

被圧着部材１及び打抜用材２の材料の組合せとしては、通常の抵抗溶接等では高い接合強度の確保が困難である金属の組合せを採用することができる。特に、通常の抵抗溶接等を行った場合に、金属間化合物が形成されてしまうことにより高い接合強度を得難い金属の組合せであるのが好ましい。高い接合強度が得難い金属の組合せを採用する理由は、本実施形態に係る異材接合方法の説明と共に後述する。被圧着部材１及び打抜用材２の材料の組合せとして、例えば被圧着部材１に含まれる金属がアルミニウム又はアルミニウム系材料であり、打抜用材２に含まれる金属が鉄又は鉄系材料である組合せ、及び、被圧着部材１に含まれる金属が鉄又は鉄系材料であり、打抜用材２に含まれる金属がアルミニウム又はアルミニウム系材料である組合せ等を挙げることができる。アルミニウム系材料としては、例えばマグネシウム、マンガン、ケイ素及び鉄から成る群より選択される少なくとも一つを含むアルミニウムを挙げることができる。

打抜工程は、被圧着部材１と打抜用材２とを重ねた上で、被圧着部材１及び打抜用材２を打抜く工程である。図４（Ｂ）は、打抜工程を行った状態を示している。

詳述すると、打抜工程において、図４（Ｂ）に示すように、被圧着部材１と打抜用材２とを重ねた上で、パンチ部材３をその軸線に沿って、被圧着部材１の接触面から反対側の面に向かって被圧着部材１を貫通するように移動させる。なお、パンチ部材３の移動方向は、白色の矢印として図４（Ｂ）に示している。パンチ部材３の移動により、パンチ部材３が被圧着部材１及び打抜用材２を打抜く。打抜工程を実行すると、重ねられた被圧着部材１及び打抜用材２が同時又は略同時に打抜かれるので、被圧着部材１に貫通孔Ｈ１が形成されると共に、打抜用材２に貫通孔Ｈ２が形成される。

パンチ部材３の打抜きによって、被圧着部材１の貫通孔Ｈ１が形成された部位が盤状部材６として打抜かれる。また、パンチ部材３の打抜きによって、打抜用材２の貫通孔Ｈ２が形成された部位が圧着材５として打抜かれる。圧着材５は、本発明に係る異材接合方法及び異材接合体における圧着材の一例である。

なお、パンチ部材３による被圧着部材１及び打抜用材２の打抜きを行う際には、パンチ部材３とは逆方向に、パンチ部材３と同一速度で圧着材保持部材４が移動する。よって、打抜かれた圧着材５及び盤状部材６は、重なった状態で、パンチ部材３の先端部と圧着材保持部材４の先端部とに挟持された状態となる。

圧着材保持部材４は、後述の圧着材配置工程及び圧着工程が実行されるまで、少なくとも圧着材５を保持可能な部材である。

打抜用材２が水平に設置されて鉛直方向に打抜く場合は、圧着材保持部材４はその軸線に沿って移動可能な単なる棒状部材であれば良い。図４（Ｂ）に示すように、打抜工程を実行して鉛直方向に打抜いた場合、圧着材５が圧着材保持部材４の先端面に裁置された状態となる。圧着材保持部材４に傾斜、衝撃又は振動等が加わらない限り、鉛直方向に打抜かれた圧着材５は自重によって圧着材保持部材４に裁置された状態を維持するので、圧着材５をパンチ部材３と圧着材保持部材４とにより挟持し続けることは必須ではない。もっとも、パンチ部材３及び圧着材保持部材４による圧着材５の挟持を、圧着材５の保持としても良い。

仮に、被圧着部材１及び打抜用材２を垂直に立て、パンチ部材３の打抜き方向を水平にする場合は、打抜かれた圧着材５を保持する適宜の手段を圧着材保持部材４の先端部に設けることにより、圧着材５を後述の圧着材配置工程及び圧着工程まで保持することができる。少なくとも圧着材５を保持する手段としては、例えば、負圧によって圧着材５を保持する吸引装置若しくは吸盤、平滑な部材を繰り返し着脱可能なエラストマー、及び、圧着材５が磁力に反応する場合は磁石等を挙げることができる。

打抜工程において形成された圧着材５は、貫通孔Ｈ１と同径でかつ平面形状が同形状を成す。図４に示した実施形態においては、パンチ部材３が被圧着部材１を打抜くことにより、貫通孔Ｈ１が形成される。また、貫通孔Ｈ１を形成したパンチ部材３が打抜用材２も打抜くことにより、貫通孔Ｈ１と同径でかつ平面形状が同形状を成す圧着材５が形成される。

ここで、本実施形態に係る異材接合方法及び板材における被圧着部材に形成される貫通孔と圧着材との径及び平面形状について、図８を参照しつつ説明する。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、様々な形状を成す圧着材の平面図である。

先ず、本発明に係る異材接合方法において、被圧着部材に形成される貫通孔と、打抜用材を打抜いて形成される圧着材との径及び平面形状は、適宜に選択、決定することができる。貫通孔及び圧着材の径と平面形状を同一にするには、貫通孔及び圧着材の一方を形成した方法及び部材を用いて、他方を同様に形成することによって達成される。具体的には、図４に示した実施形態のように、パンチ部材３という一つの部材を用いて被圧着部材１及び打抜用材２を打抜くことにより、貫通孔Ｈ１と圧着材５との径及び平面形状を同一にするのが好ましい。また、貫通孔及び圧着材の径は、それぞれを平面視した場合に、任意に選択した部位の大きさを以って径とすることができる。

図８（Ａ）に示す圧着材５１は、平面形状が円形を成す。圧着材５１の径Ｄ１は、円の直径である。図８（Ｂ）に示す圧着材５２は、平面形状が矩形を成す。圧着材５２の径Ｄ２は、圧着材５２の一辺の大きさである。また、圧着材５２の別の径として、圧着材５２の対角線の大きさを圧着材５３の径Ｄ３とすることもできる。図８（Ｃ）に示す圧着材５３は、平面形状が六角形を成す。圧着材５３の径Ｄ４は、圧着材５３の一辺の大きさである。また、圧着材５３の別の径として、圧着材５３の対角線の大きさを圧着材５３の径Ｄ５又は径Ｄ６とすることもできる。

図８（Ａ）〜図８（Ｃ）において異なる３つの形状を有する圧着材を示したが、本発明に係る異材接合方法、板材、及び異材接合方法においては、被圧着部材に形成される貫通孔及び圧着材の平面形状に制限は無い。もっとも、適切な圧着材の平面形状を選択することによって、本発明に係る異材接合方法が円滑に達成され、圧着材を材料の無駄なく形成可能になるので、作業効率の向上、使用材料削減等の観点から好ましい。

前記打抜工程に続いて、圧着材配置工程が実行される。図５（Ａ）に示す圧着材配置工程は、圧着材５を貫通孔Ｈ１内に配置する工程である。具体的には、圧着材配置工程は、打抜用材２を打抜いて形成された圧着材５を打抜き方向とは逆方向に移動させ、被圧着部材１を打抜いて形成された貫通孔Ｈ１内に圧着材５を配置する工程である。

上述したように、打抜工程が完了した状態においては、パンチ部材３と圧着材保持部材４とが圧着材５及び盤状部材６を挟持している。該挟持を維持しつつ、圧着材５が打抜用材２の貫通孔Ｈ２内を挿通する方向に圧着材保持部材４を移動させる。圧着材保持部材４の移動方向は、圧着材保持部材４の軸線に沿っており、白色の矢印として図４（Ｃ）に示している。圧着材保持部材４が移動することにより、パンチ部材３と圧着材保持部材４とに挟持された圧着材５及び盤状部材６が、圧着材保持部材４と共に移動する。

圧着材保持部材４の移動は、圧着材５が打抜用材２の貫通孔Ｈ２を通過して、貫通孔Ｈ１内に収まった時点で停止する。圧着材保持部材４の移動の停止によって、圧着材配置工程が完了する。貫通孔Ｈ１内に圧着材５が収まったとみなす位置、換言すると圧着材保持部材４の停止位置は、後述の圧着工程が支障なく実行することができる限り特に制限されない。圧着材保持部材４の停止位置として、例えば被圧着部材１及び打抜用材２の接触面と、圧着材保持部材４及び圧着材５の接触面とが面一になる位置、又は、被圧着部材１における被圧着部材１及び打抜用材２の接触面とは反対側の面と、圧着材５及び盤状部材６の接触面とが面一になる位置等を採用することができる。

圧着材配置工程の次に圧着工程が実行されるが、該圧着工程の準備工程として、図５（Ｂ）に示すように、圧着工程において必須の部材ではない盤状部材６を除くことが好ましい。圧着材配置工程が完了した状態においては、圧着材５とパンチ部材３との間に盤状部材６が挟持されているので、貫通孔Ｈ１内に圧着材５が配置されると、貫通孔Ｈ１から盤状部材６が押し出された状態となる。圧着工程の準備工程では、例えば図５（Ｂ）に示すように、パンチ部材３をその軸線に沿って盤状部材６から離れる方向に移動させ、盤状部材６に対する挟持を解除した上で、手動又は適宜の機械的手段によって盤状部材６が除かれる。

なお、本発明に係る異材接合方法においては、上記盤状部材６等の本来的には圧着工程に必須ではない部材を除くことなく圧着工程を実行して、圧着材の被圧着部材に対する圧着が問題なく達成可能であるのであれば、図５（Ｂ）に例示した盤状部材６の除去作業は不要である。この場合、圧着工程後の接合工程を実行する前に、打抜用材、パンチ部材、圧着材保持部材等の部材と共に、盤状部材も除けば良い。

圧着材配置工程の次に実行される圧着工程は、被圧着部材１の貫通孔Ｈ１の内周面と圧着材５の外周面とを圧着する工程である。圧着工程については、図６（Ａ）に示しているが、図９に図６（Ａ）の一部拡大断面図を示したので、図９を参照しつつ説明する。なお、図９では前記打抜用材２を省略している。また、貫通孔Ｈ１と圧着材５とは同径になるように形成されているので、貫通孔Ｈ１の内周面７と圧着材５の外周面８との間に間隙が生じない又は生じても微小であるが、説明及び理解の促進のために間隙を設けて図示している。

圧着工程において、パンチ部材３及び圧着材保持部材４がそれぞれの軸線に沿って、相互に近づく方向に移動しようとする。パンチ部材３及び圧着材保持部材４が移動しようとする方向が、白色の矢印として図９に示されている。パンチ部材３及び圧着材保持部材４がそれぞれ移動しようとすると、圧着材５がパンチ部材３及び圧着材保持部材４によって押圧されることになる。圧着材５がパンチ部材３及び圧着材保持部材４から押圧されると、圧着材５の外周面８から外側に向かって応力が逃げようとする。該応力の方向が、黒色の矢印として図９に示されている。被圧着部材１に形成された貫通孔Ｈ１と圧着材５とは同径であるので、圧着材５の外周面８から外側に向かって逃げようとする応力が貫通孔Ｈ１の内周面７に直接作用することになる。

圧着材５の外周面８が外側に向かって変形する程度又は変形し始める程度に、パンチ部材３及び圧着材保持部材４が圧着材５を押圧することによって、貫通孔Ｈ１の内周面７と圧着材５の外周面８とが圧着状態と成る。図６（Ａ）及び図９に示した実施形態においては、図４（Ｂ）に示した打抜工程で被圧着部材１及び打抜用材２を打抜いたパンチ部材３、並びに、図５（Ａ）に示した圧着材配置工程で圧着材５を配置した圧着材保持部材４の少なくともいずれか一方が、圧着工程で圧着材５に圧接されることにより、圧着が達成される。すなわち、打抜工程及び圧着材配置工程で用いた部材を圧着工程においても用いることができるので、本実施形態に係る異材接合方法を実現する装置の簡略化に寄与するだけでなく、異なる部材を用いた場合の部材交換に係る工程数を削減することができる。

更に、打抜工程及び圧着材配置工程で用いたパンチ部材３及び圧着材保持部材４を圧着工程でも用いることにより、パンチ部材３及び圧着材保持部材４の端面と、貫通孔Ｈ１及び圧着材５とは同径でかつ平面形状が同一であるので、圧着材５の両端面全体が均一に押圧される。圧着材５の両端面全体に対する均一な押圧によって、圧着材５が変形するとしてもその板厚方向に若干小さくなる程度であり、圧着材５が受ける応力が貫通孔Ｈ１の内周面に全て伝わることになる。つまり、圧着材５の端面における不均一な押圧によって、圧着材５の一部が圧着前に意図しない変形を生じてしまい、後述の接合工程が正常に実行できなくなるということが防止可能である。

パンチ部材３及び圧着材保持部材４が圧着材５を押圧する力の大きさは、要求される貫通孔Ｈ１の内周面７と圧着材５の外周面８との圧着強度に基づいて決定することができる。該圧着強度については、車両製造時に被圧着部材１に加わる衝撃及び振動等によっても圧着材５が被圧着部材１から脱離しない強度を有していれば良い。

なお、圧着し易い金属の組合せ、及び圧着し難い金属の組合せが存在する。よって、要求される圧着強度が決定された場合、該圧着強度の実現に必要な圧着材５を押圧する力は、被圧着部材１及び圧着材５の材料によって異なるので、被圧着部材１及び圧着材５の材料に応じて適宜に決定するのが良い。

図６（Ａ）及び図９に示した実施形態においては、圧着材５はパンチ部材３及び圧着材保持部材４から押圧されている。本発明に係る異材接合方法においては、圧着材の一端面に面接触する固定部材を取付け、圧着材の他端面のみから押圧するようにしても良い。

圧着工程の次に接合工程が実行されるが、該接合工程の準備工程として、図６（Ｂ）に示すように、接合工程において必須の部材ではない部材を除くことが好ましい。詳述すると、図６（Ｂ）に示すように、圧着工程の完了後には、パンチ部材３、圧着材保持部材４、一部が圧着材として打抜かれて成る打抜用材２を、圧着材５が圧着されて成る被圧着部材１から脱離させることが好ましい。

前記圧着工程に続いて接合工程が実行される。図７に示す接合工程おいては、板材９の圧着材５と、異種金属部材１０とを溶接して接合する。溶接態様としては、車両のボディ部分、ルーフ部分等の製造に通常用いられることの多い抵抗溶接が好ましく、抵抗溶接においてもスポット溶接が好ましい。

異種金属部材１０は、被圧着部材１とは異なる金属を含む部材であり、圧着材５と同種の金属を含む板状部材、又は、圧着材５との溶接強度が高い金属を含む板状部材である。例えば、圧着材５の材料が鉄又は鉄系材料である場合は、異種金属部材１０の材料は鉄又は鉄系材料であるのが好ましい。また、圧着材５の材料がアルミニウム又はアルミニウム系材料である場合は、異種金属部材１０の材料はアルミニウム又はアルミニウム系材料であるのが好ましい。

接合工程について詳述すると、先ず被圧着部材１の貫通孔Ｈ１内に圧着材５が圧着されて成る板材９に異種金属部材１０を接触させる。このとき、異種金属部材１０と圧着材５とが接触していることが好ましい。次いで、電極Ｅ１の先端部を圧着材５に圧接すると共に、電極Ｅ１と軸線を略一致させて配置される電極Ｅ２の先端部を異種金属部材１０に圧接する。更に、電極Ｅ１及びＥ２に電流を流すことによって、電極Ｅ１及びＥ２の各圧接部位の間の金属を溶接する。接合工程によって、圧着材５と異種金属部材１０とが溶着する。結果として、圧着材５が圧着によって固定されて成る被圧着部材１と、被圧着部材１とは異なる金属を含む異種金属部材１０とが接合されたことになる。

以上により、本実施形態に係る異材接合方法の各工程が完了することとなる。図４〜図７に示した異材接合方法は、打抜工程を実行するだけで、圧着材５を圧着する貫通孔Ｈ１だけでなく、被圧着部材１に圧着されることになる圧着材５も一挙に形成することができる。したがって、少ない工程数で異種金属部材１０と溶接されることになる部位を形成することができるので、作業効率が向上して好ましい。

また、被圧着部材１及び打抜用材２を重ねて打抜くことによって、被圧着部材１の貫通孔Ｈ１と圧着材５とが確実に同径でかつ平面形状が同形状となる。これにより、貫通孔Ｈ１及び圧着材５におけるそれぞれの径及び平面形状を別体的に設計及び形成する必要が無いので、作業効率の向上、作業に要する装置の簡略化に寄与することができる。

更に、圧着材５は接着剤等の他の固定部材を用いることなく、被圧着部材１に対して圧着しているので、異材接合方法に必要な部材、材料等を低減することができる。仮に、圧着材５の固定に接着剤を用いる場合は、被圧着部材及び圧着材の各材料に応じて所望の接着強度が得られるように接着剤の種類を選定する必要があり、接着剤の塗工部位、塗工時期、及び塗工方法等の決定も必要となる。本実施形態に係る異材接合方法はこのような設計が必要無いので好ましい。

本実施形態に係る異材接合方法は、図３に示す部品プレス成形工程Ｓ１のプレス成形時に適用可能なので、各部品をプレス成形する工程と打抜工程又は圧着材配置工程とを同時に一つの工程として実行することができる。つまり、各部品のプレス成形を行う時に被圧着部材が金型に圧接されている状態で、被圧着部材の溶接されることになる部位を打抜くことができる。また、溶接されることになる部位を予め打抜いた被圧着部材がプレス成形により金型に圧接されている状態で、圧着材を貫通孔内に配置することができる。これによって、異材接合に係る工程数を削減することができる

圧着工程まで完了したときに圧着材５が被圧着部材１に圧着されて固定状態となっていることにより、次の接合工程に供される際に、例えば被圧着部材１をプレス成形された場所から別の場所に運搬される等して衝撃及び振動が加わっても、溶接部位である圧着材５が脱離しないので好ましい。

更に言うと、本実施形態に係る異材接合方法は、圧着材５と異種金属部材１０とが圧着材５視認しつつ溶接可能であるので、作業者が溶接部位を判別し易い。また、被圧着部材１に固定されている圧着材５を溶接すれば良いので、溶接時に固定されていない別部材を用いる必要も無く、部材の位置決めも不要である。

また、本実施形態に係る異材接合方法によって得られる異材接合体は、異種金属部材１０と被圧着部材１に圧着されて成る圧着材５とが溶着しているので、接合強度の低下の一因となる金属間化合物が形成されていない。つまり、異種金属部材１０と圧着材５との接合強度が高いので、異種金属部材１０と被圧着部材１との接合強度も高くなり、好ましい。

（４）被圧着部材及び圧着材の厚さ
本発明に係る異材接合方法で用いる被圧着部材及び圧着材の厚さは、圧着工程における圧着、及び、接合工程における溶接に問題が生じない範囲内で適宜に決定することができる。被圧着部材の厚さ、特に被圧着部材における貫通孔が形成される部位の厚さと圧着材との厚さの関係性としては、圧着材の厚さが大きい又は小さいのがより好ましい。

圧着材の厚さが被圧着部材の厚さより大きい場合は、圧着後の圧着材が被圧着部材の少なくとも一端面から突出することになり、接合工程に供された際に溶接箇所が判別し易くなるので、好ましい。更に、圧着材の突出する面全体が異種金属部材に溶接可能となることにより、高い溶接強度を確保することができるので、好ましい。

圧着材の厚さが被圧着部材の厚さより小さい場合は、接合工程で溶接する際に電極を圧着材及び異種金属部材に対して押し付ける力を大きくすることにより、異種金属部材の溶接部位が被圧着部材の貫通孔内の一部に嵌り込むように凸状に変形する。よって、異種金属部材の溶接部位が被圧着部材の貫通孔に係合することによって、高い接合強度を確保することができるので、好ましい。

（５）他の実施形態
以下に、本発明に係る異材接合方法の他の実施形態について説明する。

図４（Ａ）に示した実施形態においては初期状態でパンチ部材３が被圧着部材１に接しているが、本発明に係る異材接合方法においてはパンチ部材３等の打抜部材が打抜用材に接していても良い。また、図４に示した実施形態においてはパンチ部材３の打抜き方向が鉛直方向であるが、本発明に係る異材接合方法においては打抜手段の打抜き方向は特に制限されない。

上述した実施形態においてはプレス成形時に打抜工程又は圧着材配置工程を併せて実行可能であるが、本発明に係る異材接合方法においては、プレス成形後でかつ車体溶接工程に供される前に打抜工程から圧着工程までを独立して実行しても良い。

また、例えば図４及び図９等において、被圧着部材１、打抜用材２、異種金属部材１０は、車両のボディ部分及びルーフ部分等に用いられることの多い板状部材として示した。本発明に係る異材接合方法及び異材接合体においては、打抜かれる部位が打抜き可能でかつ溶接部位が溶接可能である厚みを有している限り、該打抜かれる部位及び溶接部位以外は厚みの大きい塊状となっていても良い。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により、本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

１：被圧着部材、２：打抜用材、３：パンチ部材（打抜部材）、４：圧着材保持部材（配置用部材）、５、５１、５２及び５３：圧着材、６：盤状部材、７：内周面、８：外周面、９：板材、１０：異種金属部材、１０１：サイドシル、１０１ａ：サイドシルインナ、１０１ｂ：サイドシルアウタ、１０２：ヒンジピラー、１０３：センターピラー、１０５：サイドシルレインフォースメント、１０５ａ：インナレインフォースメント、１０５ｂ：アウタレインフォースメント、Ｈ１及びＨ２：貫通孔、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５及びＤ６：径、Ｓ１：部品プレス成形工程、Ｓ２：車体溶接工程、Ｓ３：車体塗装工程、Ｓ４：組付工程

Claims

被圧着部材と、該被圧着部材とは異なる金属を含有して成る打抜用材とを重ねて打抜く打抜工程と、
前記打抜用材を打抜いて形成された圧着材を、前記被圧着部材を打抜いて形成された貫通孔内に配置する圧着材配置工程と、
前記貫通孔において前記圧着材と前記被圧着部材とを圧着する圧着工程と、
前記圧着材と、前記圧着材と同種の金属を含む異種金属部材、又は、前記圧着材との溶接強度が高い金属を含む異種金属部材と、を溶接する接合工程と、
を備え、
前記圧着材配置工程は、前記圧着材をその打抜方向とは逆方向に移動させて前記貫通孔内に配置する、
異材接合方法。
前記打抜工程で被圧着部材及び打抜用材を打抜いた打抜部材、並びに、前記圧着材配置工程で前記圧着材を配置した配置用部材の少なくともいずれか一方が、前記圧着工程で前記圧着材に圧接されて前記貫通孔の内周面と前記圧着材の外周面とを圧着する、
請求項１に記載の異材接合方法。
前記圧着材の厚さは、前記被圧着部材の前記貫通孔が形成される部位の厚さよりも大きい、
請求項１又は２に記載の異材接合方法。
前記圧着材の厚さは、前記被圧着部材の前記貫通孔が形成される部位の厚さよりも小さい、
請求項１又は２に記載の異材接合方法。