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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022135926
(43)【公開日】2022-09-15
(54)【発明の名称】異材接合用アークスポット溶接法及び異材溶接継手
(51)【国際特許分類】
B23K 9/23 20060101AFI20220908BHJP
B23K 9/02 20060101ALI20220908BHJP
B23K 9/173 20060101ALI20220908BHJP
B23K 9/167 20060101ALI20220908BHJP
B23K 10/02 20060101ALI20220908BHJP
B23K 9/14 20060101ALI20220908BHJP
B23K 9/007 20060101ALI20220908BHJP
【ＦＩ】
B23K9/23 H
B23K9/02 M
B23K9/173 A
B23K9/167 A
B23K10/02 A
B23K9/14 Z
B23K9/007
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022004685
(22)【出願日】2022-01-14
(31)【優先権主張番号】P 2021035718
(32)【優先日】2021-03-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大志田 達郎
(72)【発明者】
【氏名】秦野 雅夫
(72)【発明者】
【氏名】下田 陽一朗
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 励一
【テーマコード（参考）】
4E001
4E081
【Ｆターム（参考）】
4E001AA04
4E001BB01
4E001BB06
4E001BB07
4E001BB08
4E001BB11
4E001CA02
4E001CB01
4E001CB05
4E001DC02
4E001DD02
4E001DD03
4E081BB02
4E081BB04
4E081BB06
4E081BB15
4E081CA01
4E081CA07
4E081CA11
4E081CA14
4E081CA15
4E081DA06
4E081DA13
(57)【要約】
【課題】引張せん断強度及び十字引張強度がともに優れた異材溶接継手を得ることができる異材接合用アークスポット溶接法を提供する。
【解決手段】Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる第１の板１０と、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼からなる第２の板２０と、を接合する異材接合用アークスポット溶接法は、第１の板１０に穴を空ける工程と、第１の板１０と第２の板２０を重ね合わせる工程と、中空部が形成された鋼製の接合補助部材３０を、第１の板１０の穴に挿入する工程と、Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を用いて、接合補助部材３０を介して第１の板１０と第２の板２０とを接合する工程と、を備え、第１の板１０と第２の板２０とを接合する工程は、第２の板２０及び接合補助部材３０を溶融させるとともに溶接材料を溶融させ、接合補助部材３０の中空部を溶接金属４０で充填する工程である。
【選択図】図２
【解決手段】Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる第１の板１０と、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼からなる第２の板２０と、を接合する異材接合用アークスポット溶接法は、第１の板１０に穴を空ける工程と、第１の板１０と第２の板２０を重ね合わせる工程と、中空部が形成された鋼製の接合補助部材３０を、第１の板１０の穴に挿入する工程と、Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を用いて、接合補助部材３０を介して第１の板１０と第２の板２０とを接合する工程と、を備え、第１の板１０と第２の板２０とを接合する工程は、第２の板２０及び接合補助部材３０を溶融させるとともに溶接材料を溶融させ、接合補助部材３０の中空部を溶接金属４０で充填する工程である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる第１の板と、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼からなる第２の板と、を接合する異材接合用アークスポット溶接法であって、
前記第１の板に穴を空ける工程と、
前記第１の板と前記第２の板を重ね合わせる工程と、
前記第１の板及び前記第２の板の板厚方向に貫通する中空部が形成された鋼製の接合補助部材を、前記第１の板に設けられた穴に挿入する工程と、
Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を用いて、前記接合補助部材を介して前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程と、を備え、
前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程は、前記第２の板及び前記接合補助部材を溶融させるとともに前記溶接材料を溶融させ、前記接合補助部材の中空部を溶接金属で充填する工程である異材接合用アークスポット溶接法。
前記第１の板に穴を空ける工程と、
前記第１の板と前記第２の板を重ね合わせる工程と、
前記第１の板及び前記第２の板の板厚方向に貫通する中空部が形成された鋼製の接合補助部材を、前記第１の板に設けられた穴に挿入する工程と、
Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を用いて、前記接合補助部材を介して前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程と、を備え、
前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程は、前記第２の板及び前記接合補助部材を溶融させるとともに前記溶接材料を溶融させ、前記接合補助部材の中空部を溶接金属で充填する工程である異材接合用アークスポット溶接法。
【請求項2】
前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程において、前記溶接金属を前記第２の板に裏波が出る状態まで溶け込ませる、請求項１に記載の異材接合用アークスポット溶接法。
【請求項3】
前記接合補助部材は、挿入部と非挿入部とを持った段付きの外形形状を有し、前記中空部は前記挿入部及び前記非挿入部を貫通するように形成されている、請求項１又は２に記載の異材接合用アークスポット溶接法。
【請求項4】
前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程は、以下の（ａ）～（ｅ）のいずれかの溶接法を用いる、請求項１～３のいずれか１項に記載の異材接合用アークスポット溶接法。
（ａ）前記溶接材料を溶極式のワイヤとして用いるガスシールドアーク溶接法。
（ｂ）前記溶接材料を溶極式のワイヤとして用いるノンガスアーク溶接法。
（ｃ）前記溶接材料を非溶極式のフィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法。
（ｄ）前記溶接材料を非溶極式のフィラーとして用いるプラズマアーク溶接法。
（ｅ）前記溶接材料を溶極式の溶接棒として用いる被覆アーク溶接法。
（ａ）前記溶接材料を溶極式のワイヤとして用いるガスシールドアーク溶接法。
（ｂ）前記溶接材料を溶極式のワイヤとして用いるノンガスアーク溶接法。
（ｃ）前記溶接材料を非溶極式のフィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法。
（ｄ）前記溶接材料を非溶極式のフィラーとして用いるプラズマアーク溶接法。
（ｅ）前記溶接材料を溶極式の溶接棒として用いる被覆アーク溶接法。
【請求項5】
Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる第１の板と、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼からなる第２の板と、前記第１の板と前記第２の板とを接合する接合部と、を備える異材溶接継手であって、
前記第１の板は、前記第２の板との重ね合わせ面に臨む穴を有し、
前記接合部は、
前記第１の板に設けられた穴に挿入され、前記重ね合わせ面に直交する方向に貫通する中空部を有する鋼製の接合補助部材と、
前記接合補助部材の一部及び前記第２の板の一部を含み、前記接合補助部材の中空部に充填された溶接金属と、を有し、
請求項１～４のいずれか１項に記載の異材接合用アークスポット溶接法で接合された異材溶接継手。
前記第１の板は、前記第２の板との重ね合わせ面に臨む穴を有し、
前記接合部は、
前記第１の板に設けられた穴に挿入され、前記重ね合わせ面に直交する方向に貫通する中空部を有する鋼製の接合補助部材と、
前記接合補助部材の一部及び前記第２の板の一部を含み、前記接合補助部材の中空部に充填された溶接金属と、を有し、
請求項１～４のいずれか１項に記載の異材接合用アークスポット溶接法で接合された異材溶接継手。
【請求項6】
前記第２の板は、前記接合部に隣接する位置に熱影響部を有し、
前記熱影響部の最大硬度は、前記第２の板における前記熱影響部を除く領域の平均硬度に対して１３０％以上であり、
前記溶接金属の最大硬度は、前記平均硬度に対して５０％以下である、請求項５に記載の異材接合継手。
前記熱影響部の最大硬度は、前記第２の板における前記熱影響部を除く領域の平均硬度に対して１３０％以上であり、
前記溶接金属の最大硬度は、前記平均硬度に対して５０％以下である、請求項５に記載の異材接合継手。
【請求項7】
前記接合補助部材は、挿入部と非挿入部とを持った段付きの外形形状を有し、前記挿入部が前記第１の板に設けられた穴に挿入されている、請求項５又は６に記載の異材溶接継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異材接合用アークスポット溶接法及び異材溶接継手に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車を代表とする輸送機器には、（ａ）有限資源である石油燃料消費、（ｂ）燃焼に伴って発生する地球温暖化ガスであるＣＯ２、（ｃ）走行コストといった各種の抑制を目的として、走行燃費の向上が常に求められている。その手段としては、電気駆動の利用など動力系技術の改善の他に、車体重量の軽量化も改善策の一つである。軽量化には現在の主要材料となっている鋼を、軽量素材であるアルミニウム合金、マグネシウム合金、炭素繊維などに置換する手段がある。しかし、全てをこれら軽量素材に置換するには、高コスト化や強度不足になる、といった課題があり、解決策として鋼と軽量素材を適材適所に組み合わせた、いわゆるマルチマテリアルと呼ばれる設計手法が注目を浴びている。
【0003】
鋼と上記軽量素材を組み合わせるには、必然的にこれらを接合する箇所が出てくる。鋼同士やアルミニウム合金同士、マグネシウム合金同士では容易である溶接が、異材では極めて困難であることが知られている。この理由として、鋼とアルミニウムあるいはマグネシウムの溶融混合部には極めて脆い性質である金属間化合物（ＩＭＣ：Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）が生成し、引張や衝撃といった外部応力で溶融混合部が容易に破壊してしまうことにある。このため、抵抗スポット溶接法やアーク溶接法といった溶接法が異材接合には採用できず、他の接合法を用いるのが一般的である。鋼と炭素繊維の接合も、後者が金属ではないことから溶接を用いることができない。
【0004】
従来の異材接合技術の例としては、例えば、特許文献１には、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製の上板と、鋼製の下板とを重ね合わせ、鋼製の接合補助部材を介して溶接するアークスポット溶接法が開示されている。上記特許文献１に記載のアークスポット溶接法は、中空部を有する接合補助部材を、上板に設けられた穴に挿入し、この中空部を溶接金属で充填するとともに、下板及び前記接合補助部材を溶接するものである。
【0005】
また、特許文献２には、上記特許文献１に記載の接合補助部材の形状が改良された異材接合用アークスポット溶接法が提案されている。特許文献２に記載の接合補助部材は、軸部とフランジ部とを持った段付きの外形形状を有し、軸部の最大外径及びフランジ部の幅が上板の穴の直径よりそれぞれ大きく、軸部がフランジ部側でくびれ部を有するものである。
【0006】
上記特許文献１や２に記載の溶接法によれば、鋼同士を溶接するため、高い接合強度と信頼性を得ることができる。また、上記特許文献２によれば、軸部の最大外径が上板の孔の直径よりも大きいため、上板と下板とを水平方向に拘束する力が得られ、水平方向のせん断応力に対する強度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１８－０３４１６４号公報
【特許文献2】特開２０１８－１０３２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、２枚の板材を重ねて接合することにより得られる溶接継手においては、継手強度を判断する指標として、引張せん断強度（ＴＳＳ：Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｈｅａｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）及び十字引張強度（ＣＴＳ：Ｃｒｏｓｓ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が挙げられる。したがって、上記のような鋼と軽量素材とを組み合わせて異材接合された異材溶接継手においても、ＴＳＳ及びＣＴＳがともに優れていることが要求される。
例えば、下板として、１１８０ＭＰａ級以下の鋼板を使用し、上記特許文献１や２に記載の溶接法により異材を接合した場合には、ＴＳＳ及びＣＴＳがいずれも良好である溶接継手を得ることができる。
例えば、下板として、１１８０ＭＰａ級以下の鋼板を使用し、上記特許文献１や２に記載の溶接法により異材を接合した場合には、ＴＳＳ及びＣＴＳがいずれも良好である溶接継手を得ることができる。
【0009】
一方、上記輸送機器等の分野においては、より一層鋼材部分の強度に対する要求が高まっており、Ｃ（炭素）の含有量が０．１質量％以上であり、引張強度が１１８０ＭＰａ以上（約１．２ＧＰａ級以上）の超高張力鋼材を用いたマルチマテリアルについても、高強度化の検討が必要になっている。
しかしながら、アルミニウム又はアルミニウム合金材と、１１８０ＭＰａ以上の超高張力鋼とを上記溶接法により溶接すると、所望のＣＴＳが得られないことがある。
しかしながら、アルミニウム又はアルミニウム合金材と、１１８０ＭＰａ以上の超高張力鋼とを上記溶接法により溶接すると、所望のＣＴＳが得られないことがある。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、純アルミニウム若しくはアルミニウム合金（以下、「Ａｌ系材料」ともいう。）、又は、純マグネシウム若しくはマグネシウム合金（以下、「Ｍｇ系材料」ともいう。）からなる材料と、鋼材との異材同士を、既に世に普及している安価なアーク溶接設備を用いて接合することができ、引張せん断強度及び十字引張強度がともに優れた異材溶接継手を得ることができる異材接合用アークスポット溶接法、及び引張せん断強度及び十字引張強度がともに優れた異材溶接継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するため本願発明者らが鋭意検討を行った結果、溶接対象とする鋼材が、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼である場合に、Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を用いることにより、異材溶接継手の強度を向上させることができることを見出した。
【0012】
したがって、本発明の上記目的は、下記（１）の構成により達成される。
【0013】
（１） Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる第１の板と、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼からなる第２の板と、を接合する異材接合用アークスポット溶接法であって、
前記第１の板に穴を空ける工程と、
前記第１の板と前記第２の板を重ね合わせる工程と、
前記第１の板及び前記第２の板の板厚方向に貫通する中空部が形成された鋼製の接合補助部材を、前記第１の板に設けられた穴に挿入する工程と、
Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を用いて、前記接合補助部材を介して前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程と、を備え、
前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程は、前記第２の板及び前記接合補助部材を溶融させるとともに前記溶接材料を溶融させ、前記接合補助部材の中空部を溶接金属で充填する工程である異材接合用アークスポット溶接法。
前記第１の板に穴を空ける工程と、
前記第１の板と前記第２の板を重ね合わせる工程と、
前記第１の板及び前記第２の板の板厚方向に貫通する中空部が形成された鋼製の接合補助部材を、前記第１の板に設けられた穴に挿入する工程と、
Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を用いて、前記接合補助部材を介して前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程と、を備え、
前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程は、前記第２の板及び前記接合補助部材を溶融させるとともに前記溶接材料を溶融させ、前記接合補助部材の中空部を溶接金属で充填する工程である異材接合用アークスポット溶接法。
【0014】
また、異材接合用アークスポット溶接法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（２）～（４）に関する。
【0015】
（２） 前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程において、前記溶接金属を前記第２の板に裏波が出る状態まで溶け込ませる、（１）に記載の異材接合用アークスポット溶接法。
（３） 前記接合補助部材は、挿入部と非挿入部とを持った段付きの外形形状を有し、前記中空部は前記挿入部及び前記非挿入部を貫通するように形成されている、（１）又は（２）に記載の異材接合用アークスポット溶接法。
（４） 前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程は、以下の（ａ）～（ｅ）のいずれかの溶接法を用いる、（１）～（３）のいずれか１つに記載の異材接合用アークスポット溶接法。
（ａ）前記溶接材料を溶極式のワイヤとして用いるガスシールドアーク溶接法。
（ｂ）前記溶接材料を溶極式のワイヤとして用いるノンガスアーク溶接法。
（ｃ）前記溶接材料を非溶極式のフィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法。
（ｄ）前記溶接材料を非溶極式のフィラーとして用いるプラズマアーク溶接法。
（ｅ）前記溶接材料を溶極式の溶接棒として用いる被覆アーク溶接法。
（３） 前記接合補助部材は、挿入部と非挿入部とを持った段付きの外形形状を有し、前記中空部は前記挿入部及び前記非挿入部を貫通するように形成されている、（１）又は（２）に記載の異材接合用アークスポット溶接法。
（４） 前記第１の板と前記第２の板とを接合する工程は、以下の（ａ）～（ｅ）のいずれかの溶接法を用いる、（１）～（３）のいずれか１つに記載の異材接合用アークスポット溶接法。
（ａ）前記溶接材料を溶極式のワイヤとして用いるガスシールドアーク溶接法。
（ｂ）前記溶接材料を溶極式のワイヤとして用いるノンガスアーク溶接法。
（ｃ）前記溶接材料を非溶極式のフィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法。
（ｄ）前記溶接材料を非溶極式のフィラーとして用いるプラズマアーク溶接法。
（ｅ）前記溶接材料を溶極式の溶接棒として用いる被覆アーク溶接法。
【0016】
また、本発明の上記目的は、異材溶接継手に係る下記（５）の構成により達成される。
【0017】
（５） Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる第１の板と、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼からなる第２の板と、前記第１の板と前記第２の板とを接合する接合部と、を備える異材溶接継手であって、
前記第１の板は、前記第２の板との重ね合わせ面に臨む穴を有し、
前記接合部は、
前記第１の板に設けられた穴に挿入され、前記重ね合わせ面に直交する方向に貫通する中空部を有する鋼製の接合補助部材と、
前記接合補助部材の一部及び前記第２の板の一部を含み、前記接合補助部材の中空部に充填された溶接金属と、を有し、
（１）～（４）のいずれか１つに記載の異材接合用アークスポット溶接法で接合された異材溶接継手。
前記第１の板は、前記第２の板との重ね合わせ面に臨む穴を有し、
前記接合部は、
前記第１の板に設けられた穴に挿入され、前記重ね合わせ面に直交する方向に貫通する中空部を有する鋼製の接合補助部材と、
前記接合補助部材の一部及び前記第２の板の一部を含み、前記接合補助部材の中空部に充填された溶接金属と、を有し、
（１）～（４）のいずれか１つに記載の異材接合用アークスポット溶接法で接合された異材溶接継手。
【0018】
また、異材溶接継手に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（６）及び（７）に関する。
【0019】
（６） 前記第２の板は、前記接合部に隣接する位置に熱影響部を有し、
前記熱影響部の最大硬度は、前記第２の板における前記熱影響部を除く領域の平均硬度に対して１３０％以上であり、
前記溶接金属の最大硬度は、前記平均硬度に対して５０％以下である、（５）に記載の異材接合継手。
前記熱影響部の最大硬度は、前記第２の板における前記熱影響部を除く領域の平均硬度に対して１３０％以上であり、
前記溶接金属の最大硬度は、前記平均硬度に対して５０％以下である、（５）に記載の異材接合継手。
【0020】
（７） 前記接合補助部材は、挿入部と非挿入部とを持った段付きの外形形状を有し、前記挿入部が前記第１の板に設けられた穴に挿入されている、（５）又は（６）に記載の異材溶接継手。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、Ａｌ系材料又はＭｇ系材料と、鋼材との異材同士を、既に世に普及している安価なアーク溶接設備を用いて接合することができ、引張せん断強度及び十字引張強度がともに優れた異材溶接継手を得ることができる異材接合用アークスポット溶接法を提供することができる。また、本発明によれば、引張せん断強度及び十字引張強度がともに優れた異材溶接継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法及び異材溶接継手について、図面に基づいて詳細に説明する。
【0024】
［異材接合用アークスポット溶接法］
図１Ａ～図１Ｄは、本発明の実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法を工程順に示す斜視図である。また、図２は、本発明の実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法により得られた異材溶接継手を示す断面図である。
図１Ａ～図１Ｄ及び図２に示すように、本実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法は、互いに重ね合わせされたＡｌ系材料又はＭｇ系材料製の上板（第１の板）１０と、鋼製の下板（第２の板）２０とを、接合補助部材３０を介して、アークスポット溶接法によって接合する溶接法である。
図１Ａ～図１Ｄは、本発明の実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法を工程順に示す斜視図である。また、図２は、本発明の実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法により得られた異材溶接継手を示す断面図である。
図１Ａ～図１Ｄ及び図２に示すように、本実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法は、互いに重ね合わせされたＡｌ系材料又はＭｇ系材料製の上板（第１の板）１０と、鋼製の下板（第２の板）２０とを、接合補助部材３０を介して、アークスポット溶接法によって接合する溶接法である。
【0025】
具体的な異材接合用アークスポット溶接法について、図１Ａ～図１Ｄを参照して説明する。まず、図１Ａに示すように、上板１０に対し、板厚方向に貫通して下板２０の重ね合わせ面に臨む穴１１を空ける穴開け作業を行う（ステップＳ１）。穴開け作業の具体的な手法としては、（Ａ）電動ドリルやボール盤といった回転工具を用いた切削、（Ｂ）ポンチを用いた打抜き、又は（Ｃ）金型を用いたプレス型抜きが挙げられる。
【0026】
次に、図１Ｂに示すように、上板１０と下板２０を重ね合わせる重ね合わせ作業を行う
（ステップＳ２）。なお、本実施形態においては、下板２０として、引張強度が１１８０ＭＰａ以上のものとして、例えば１．５ＧＰａである超高張力鋼を使用している。
さらに、図１Ｃに示すように、接合補助部材３０の挿入部３１を、上板１０の上面から、上板１０の穴１１に挿入する（ステップＳ３）。接合補助部材３０は、例えば、上板１０の穴１１に挿入される挿入部３１と、上板１０の上面に配置されるフランジ形状の非挿入部３２とを持った、段付きの外形形状を有する。また、接合補助部材３０には、挿入部３１及び非挿入部３２を貫通する中空部３３が形成されている。すなわち、中空部３３の貫通方向が、上板１０及び下板２０の板厚方向となるように、接合補助部材３０を上板１０の孔に挿入する。なお、非挿入部３２の外形形状は、図１Ｃに示すような円形に限定されず、任意の形状とすることができる。また、中空部３３の形状も、円形に限定されず、任意の形状とすることができる。
（ステップＳ２）。なお、本実施形態においては、下板２０として、引張強度が１１８０ＭＰａ以上のものとして、例えば１．５ＧＰａである超高張力鋼を使用している。
さらに、図１Ｃに示すように、接合補助部材３０の挿入部３１を、上板１０の上面から、上板１０の穴１１に挿入する（ステップＳ３）。接合補助部材３０は、例えば、上板１０の穴１１に挿入される挿入部３１と、上板１０の上面に配置されるフランジ形状の非挿入部３２とを持った、段付きの外形形状を有する。また、接合補助部材３０には、挿入部３１及び非挿入部３２を貫通する中空部３３が形成されている。すなわち、中空部３３の貫通方向が、上板１０及び下板２０の板厚方向となるように、接合補助部材３０を上板１０の孔に挿入する。なお、非挿入部３２の外形形状は、図１Ｃに示すような円形に限定されず、任意の形状とすることができる。また、中空部３３の形状も、円形に限定されず、任意の形状とすることができる。
【0027】
続いて、図１Ｄに示すように、Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接ワイヤ（溶接材料）５０を使用し、アーク溶接により、下板２０及び接合補助部材３０を溶融させるとともに、溶接ワイヤ５０を溶融させて、接合補助部材３０の中空部３３に溶接金属４０で充填することにより、上板１０と下板２０とを接合する（ステップＳ４）。このようにして、図２に示す異材溶接継手１を得ることができる。なお、図１Ｄは、アーク溶接の一例として、溶極式ガスシールドアーク溶接法を用いた場合を示している。
【0028】
ここで、Ａｌ系材料（上板１０）と鋼材（下板２０）とを上記ステップＳ１～ステップＳ４に示す方法により接合した場合に、鋼材と溶接ワイヤの種類によって、継手強度が変化するメカニズムについて、本願発明者らが種々検討した内容を説明する。
【0029】
まず本願発明者らは、下板２０として引張強度が互いに異なる鋼板を使用し、上板１０としてアルミニウム合金板を使用して、Ｎｉを含有しないワイヤＩを用いて、その他の溶接条件は上記ステップＳ１～ステップＳ４に示す方法を採用して、上板１０と下板２０とを接合した。そして、得られた継手の引張せん断強度（ＴＳＳ）及び十字引張強度（ＣＴＳ）を測定した。
【0030】
図３は、Ｎｉを含有しないワイヤを用いた場合の、鋼板の種類と継手の強度との関係を示すグラフである。
図３に示すように、引張強度が０．６ＧＰａである鋼板Ａ及び引張強度が１．０ＧＰａである鋼板Ｂは、Ｎｉを使用しないワイヤＩを用いてアルミニウム合金板と接合しても、ＴＳＳ及びＣＴＳの値に大きな差異は見られない。
一方、図３に示すように、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを用いた場合に、ＣＴＳが大きく低下することが読み取れる。
図３に示すように、引張強度が０．６ＧＰａである鋼板Ａ及び引張強度が１．０ＧＰａである鋼板Ｂは、Ｎｉを使用しないワイヤＩを用いてアルミニウム合金板と接合しても、ＴＳＳ及びＣＴＳの値に大きな差異は見られない。
一方、図３に示すように、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを用いた場合に、ＣＴＳが大きく低下することが読み取れる。
【0031】
そこで、本願発明者らは、継手の各位置における硬度が、継手の引張強度に影響を与えているのではないかと考え、上記継手の強度を測定した条件と同様にして、上板１０と下板２０とを接合し、得られた継手の断面硬度を測定した。
【0032】
図４は、縦軸をビッカース硬さとし、横軸を溶接部の中心線Ｌからの距離として、Ｎｉを含有しないワイヤを用いた場合の、継手の断面硬度を示すグラフである。なお、図４中、○で示すグラフは、下板２０として引張強度が０．６ＧＰａである鋼板Ａを使用した溶接継手の硬度を表し、□で示すグラフは、下板２０として引張強度が１．０ＧＰａである鋼板Ｂを使用した溶接継手の硬度を表し、△で示すグラフは、下板２０として引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用した溶接継手の硬度を表す。
また、溶接部の中心線Ｌからの距離が０ｍｍから約２ｍｍまでの領域は、溶接金属部（溶接金属が形成されている部分）を表し、約２ｍｍから約４ｍｍまでの領域は、熱影響部（ＨＡＺ：Ｈｅａｔ－Ａｆｆｅｃｔｅｄ Ｚｏｎｅ）を表し、約４ｍｍ以上の領域は、鋼板（下板２０）を表す。
また、溶接部の中心線Ｌからの距離が０ｍｍから約２ｍｍまでの領域は、溶接金属部（溶接金属が形成されている部分）を表し、約２ｍｍから約４ｍｍまでの領域は、熱影響部（ＨＡＺ：Ｈｅａｔ－Ａｆｆｅｃｔｅｄ Ｚｏｎｅ）を表し、約４ｍｍ以上の領域は、鋼板（下板２０）を表す。
【0033】
図４に示すように、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用した溶接継手は、ＨＡＺのビッカース硬さが約６５０ＨＶ０．５であり、他の鋼板Ａ，Ｂを使用した溶接継手におけるＨＡＺのビッカース硬さ約３７０ＨＶ０．５と比較して、１．５倍以上高い値を示した。
これは、鋼板Ｃの炭素量が、他の鋼板Ａ，Ｂの炭素量よりも多いからであると考えられる。
これは、鋼板Ｃの炭素量が、他の鋼板Ａ，Ｂの炭素量よりも多いからであると考えられる。
【0034】
次に、本願発明者らは、下板２０として引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用し、上板１０としてアルミニウム合金板を使用して、Ｎｉ含有量が互いに異なるワイヤを用いて、その他の溶接条件については、上記ステップＳ１～ステップＳ４に示す方法を採用して、上板１０と下板２０とを接合し、得られた継手の断面硬度を測定した。
【0035】
図５は、縦軸をビッカース硬さとし、横軸を溶接部の中心線Ｌからの距離として、鋼板Ｃを用いた場合の、継手の断面硬度を示すグラフである。なお、図５中、△で示すグラフは、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用した溶接継手の硬度を表し、◇で示すグラフは、Ｎｉ含有量がワイヤ全質量に対して６６．０質量％であるワイヤＩＩを使用した溶接継手の硬度を表し、×で示すグラフは、Ｎｉ含有量がワイヤ全質量に対して９６．３質量％であるワイヤＩＩＩを使用した溶接継手の硬度を表す。
また、図４と同様に、溶接部の中心線Ｌからの距離が０ｍｍから約２ｍｍまでの領域は、溶接金属部を表し、約２ｍｍから約４ｍｍまでの領域は、熱影響部（ＨＡＺ）を表し、約４ｍｍ以上の領域は、鋼板（下板２０）を表す。
また、図４と同様に、溶接部の中心線Ｌからの距離が０ｍｍから約２ｍｍまでの領域は、溶接金属部を表し、約２ｍｍから約４ｍｍまでの領域は、熱影響部（ＨＡＺ）を表し、約４ｍｍ以上の領域は、鋼板（下板２０）を表す。
【0036】
図５に示すように、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用した場合に、Ｎｉを含有するワイヤＩＩ，ＩＩＩを使用すると、溶接金属のビッカース硬さが約１７０ＨＶ０．５となり、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用した場合の溶接金属のビッカース硬さ約３７０ＨＶ０．５と比較して、軟化する傾向を示した。
そして、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用し、Ｎｉを含有するワイヤＩＩ，ＩＩＩを使用した場合に、引張強度が１．０ＧＰａ以下である鋼板Ａ，Ｂを使用し、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用した場合と同等のＣＴＳが得られた。
そして、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用し、Ｎｉを含有するワイヤＩＩ，ＩＩＩを使用した場合に、引張強度が１．０ＧＰａ以下である鋼板Ａ，Ｂを使用し、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用した場合と同等のＣＴＳが得られた。
【0037】
上記の結果から、本願発明者らは、十字引張試験（ＣＴＳ）における破断メカニズムについて推察した。
図６は、十字引張試験の具体的な方法を示す模式図である。図６に示すように、平面視で一方の片が他方の片よりも長いサイズで作成された上板１０及び下板２０を準備し、上板１０と下板２０とが平面視で十字となるように両者を重ねて配置する。検討試験においては、引張強度が異なる下板２０や、Ｎｉ含有量が異なるワイヤを使用して、図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）に示す方法で接合補助部材を用いた溶接を実施した。その後、上板１０の長手方向両端部を矢印Ａ１０に示す方向に引張るとともに、下板２０の長手方向両端部を矢印Ａ２０に示す方向に引張り、試験片が破断するまでの最大引張荷重を測定した。
図６は、十字引張試験の具体的な方法を示す模式図である。図６に示すように、平面視で一方の片が他方の片よりも長いサイズで作成された上板１０及び下板２０を準備し、上板１０と下板２０とが平面視で十字となるように両者を重ねて配置する。検討試験においては、引張強度が異なる下板２０や、Ｎｉ含有量が異なるワイヤを使用して、図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）に示す方法で接合補助部材を用いた溶接を実施した。その後、上板１０の長手方向両端部を矢印Ａ１０に示す方向に引張るとともに、下板２０の長手方向両端部を矢印Ａ２０に示す方向に引張り、試験片が破断するまでの最大引張荷重を測定した。
【0038】
図７は、溶接後の異材溶接継手を示す模式的断面図である。また、図８Ａは、引張強度が１．０ＧＰａ以下である鋼板Ａ，Ｂを使用し、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用して接合した異材溶接継手に対して、十字引張試験を実施した後の様子を示す模式的断面図である。さらに、図８Ｂは、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用し、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用して接合した異材溶接継手に対して、十字引張試験を実施した後の様子を示す模式的断面図である。図８Ｃは、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用し、Ｎｉ含有量が９６．３質量％であるワイヤＩＩＩを使用して接合した異材溶接継手に対して、十字引張試験を実施した後の様子を示す模式的断面図である。
なお、図８Ａ～図８Ｃは、図７に示す異材溶接継手１の断面図における破線で囲まれた部分のみを示している。
なお、図８Ａ～図８Ｃは、図７に示す異材溶接継手１の断面図における破線で囲まれた部分のみを示している。
【0039】
図７に示すように、上板１０と下板２０とは、接合部４６によって接合されており、接合部４６は、接合補助部材３０と、溶接金属４０とを有する。なお、ワイヤ及び鋼材の種類にかかわらず、得られた異材溶接継手１において、下板（鋼板）２０における溶接金属４０に隣接する領域に、ＨＡＺ４５が形成されている。また、溶接金属４０は、ＨＡＺ４５との間に界面部（ボンド）４１を有する。
図８Ａに示すように、引張強度が１．０ＧＰａ以下である鋼板Ａ，Ｂを使用し、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用した溶接継手は、顕著なＨＡＺ４５の硬化がなく、十字引張試験により、下板２０自体が矢印で示す方向に変形している。これにより、高いＣＴＳを示している。
一方、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用し、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用した溶接継手では、下板（鋼板）２０に含有される炭素量が高いため、ＨＡＺが著しく硬化する。したがって、図８Ｂに示すように、溶接金属４０における、硬化したＨＡＺ４５との界面部（ボンド）４１に応力が集中する。その結果、十字引張試験により、界面部４１において脆性的に破断し、ＣＴＳが低下したと考えられる。
図８Ａに示すように、引張強度が１．０ＧＰａ以下である鋼板Ａ，Ｂを使用し、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用した溶接継手は、顕著なＨＡＺ４５の硬化がなく、十字引張試験により、下板２０自体が矢印で示す方向に変形している。これにより、高いＣＴＳを示している。
一方、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用し、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用した溶接継手では、下板（鋼板）２０に含有される炭素量が高いため、ＨＡＺが著しく硬化する。したがって、図８Ｂに示すように、溶接金属４０における、硬化したＨＡＺ４５との界面部（ボンド）４１に応力が集中する。その結果、十字引張試験により、界面部４１において脆性的に破断し、ＣＴＳが低下したと考えられる。
【0040】
また、引張強度が１．５ＧＰａである鋼板Ｃを使用し、Ｎｉ含有量が９６．３質量％であるワイヤＩＩＩを使用した溶接継手は、図８Ｂに示す場合と同様に、ＨＡＺが著しく硬化する。ただし、Ｎｉ含有量が９６．３質量％であるワイヤＩＩＩを使用しているため、溶接金属４０にＮｉが含有され、溶接金属４０の組織は伸びの大きなオーステナイト結晶組織となって、軟質化する。したがって、本実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法により上板１０と下板２０とを接合すると、図８Ｃに示すように、十字引張試験により、溶接金属４０が矢印で示す方向に変形することによって、脆性的な破断が抑制され、ＣＴＳが向上したと考えられる。
【0041】
さらに、本願発明者らは、溶接金属４０の組織を、軟質であるとともに高延性であるオーステナイト結晶組織にすることができ、より低コストである溶接材料について、さらに検討を行った。具体的には、溶接金属がオーステナイト結晶組織となる溶接材料として、比較的安価なステンレス鋼用溶接ワイヤ（ＪＩＳ Ｚ ３３２１ ＹＳ３１０）を使用して、アークスポット溶接を実施し、継手の断面硬度を測定した。また、比較のため、Ｎｉを含有しない高張力鋼用溶接ワイヤ（ＪＩＳ Ｚ ３３１７ Ｇ５２Ａ－１ＣＭ３）を使用して、アークスポット溶接を実施し、同様に継手の断面硬度を測定した。なお、使用したステンレス鋼用溶接ワイヤのＮｉ含有量は、２０．０～２２．５質量％である。
【0042】
図９は、ステンレス鋼用溶接ワイヤを用いた溶接により得られた継手の断面を示す図面代用写真と、該継手の断面位置と断面硬度との関係を示す図である。なお、図９に示す継手の溶接に使用したステンレス鋼用溶接ワイヤ（ＪＩＳ Ｚ３３２１ ＹＳ３１０）のＮｉ含有量は、２１．２１質量％である。また、図１０は、Ｎｉを含有しない高張力鋼用溶接ワイヤを用いた溶接により得られた継手の断面を示す図面代用写真と、該継手の断面位置と断面硬度との関係を示す図である。図９及び図１０において、グラフの横軸は、溶接部の中心線Ｌからの距離（ｍｍ）を表し、継手の断面を示す図面代用写真の位置に対応している。
【0043】
図９及び図１０において、グラフ中の丸で囲まれた部分は、溶接金属の領域を表す。図９及び図１０に示すように、ステンレス鋼用溶接ワイヤを用いて得られた溶接金属の最大硬度（約２１０Ｈｖ）は、高張力鋼用溶接ワイヤを用いて得られた溶接金属の最大硬度（約３８０Ｈｖ）と比較して、著しく低下した。この結果から、ステンレス鋼用溶接ワイヤを用いた場合であっても、溶接金属は軟質で高延性のオーステナイト結晶組織になっていると考えられる。したがって、溶接金属の曲げ変形能が高くなり、十字引張強度を向上させることができる。
【0044】
次に、本実施形態に係る溶接法に使用される上板１０、下板２０、溶接材料及び接合補助部材３０、並びに具体的な溶接方法について、以下に詳細に説明する。
【0045】
＜下板（鋼板）＞
上記のとおり、本実施形態において溶接対象とする下板２０は、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である鋼材とする。このような鋼材としては、鋼材全質量に対するＣ含有量が０．２質量％以上、０．５質量％以下であることが好ましい。
図８Ａに示すように、引張強度が１１８０ＭＰａ未満である鋼材については、ワイヤの種類にかかわらず、高い強度を得ることができるため、溶接材料を限定する必要がないため、本実施形態においては溶接対象としない。
上記のとおり、本実施形態において溶接対象とする下板２０は、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である鋼材とする。このような鋼材としては、鋼材全質量に対するＣ含有量が０．２質量％以上、０．５質量％以下であることが好ましい。
図８Ａに示すように、引張強度が１１８０ＭＰａ未満である鋼材については、ワイヤの種類にかかわらず、高い強度を得ることができるため、溶接材料を限定する必要がないため、本実施形態においては溶接対象としない。
【0046】
＜上板（Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる板）＞
本実施形態においては、上記下板２０との異材接合を対象としているため、下板２０と異なる材料として、Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる板を上板１０として使用する。本実施形態において、上板１０の組成は、特に限定されない。なお、Ａｌ系材料とは、上述のとおり、純アルミニウム又はアルミニウム合金を意味し、Ｍｇ系材料とは、純マグネシウム又はマグネシウム合金を意味するものとする。
本実施形態においては、上記下板２０との異材接合を対象としているため、下板２０と異なる材料として、Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる板を上板１０として使用する。本実施形態において、上板１０の組成は、特に限定されない。なお、Ａｌ系材料とは、上述のとおり、純アルミニウム又はアルミニウム合金を意味し、Ｍｇ系材料とは、純マグネシウム又はマグネシウム合金を意味するものとする。
【0047】
＜溶接材料＞
本実施形態において使用することができる溶接材料としては、Ｎｉを１３質量％以上含有する材料からなるものであれば、一般的に用いられる溶接ワイヤが適用可能である。具体的には、溶接材料全質量に対するＮｉ含有量が１３質量％以上であるものとし、Ｎｉ含有量は２１質量％以上であることが好ましく、継手の強度のみを考慮すると、Ｎｉ含有量は９６質量％以上であることがより好ましい。また、Ｎｉ含有量の上限は特に規定しないが、９８質量％以下であることが好ましく、溶接材料のコスト等を考慮すると、２２．５質量％以下であることがより好ましい。
具体的には、ＪＩＳ Ｚ ３３２１に記載されたステンレス鋼溶加材ＹＳ３１０、ＹＳ３０９、ＪＩＳ Ｚ ３２２４：２０１０に記載されたニッケル及びニッケル合金被覆アーク溶接棒、ＪＩＳ Ｚ ３３３５：２０１４に記載されたニッケル及びニッケル合金アーク溶接用フラックス入りワイヤ、ＪＩＳ Ｚ ３３３４：２０１１に記載されたニッケル及びニッケル合金溶接用の溶加棒ならびにソリッドワイヤ等を使用することができる。
本実施形態において使用することができる溶接材料としては、Ｎｉを１３質量％以上含有する材料からなるものであれば、一般的に用いられる溶接ワイヤが適用可能である。具体的には、溶接材料全質量に対するＮｉ含有量が１３質量％以上であるものとし、Ｎｉ含有量は２１質量％以上であることが好ましく、継手の強度のみを考慮すると、Ｎｉ含有量は９６質量％以上であることがより好ましい。また、Ｎｉ含有量の上限は特に規定しないが、９８質量％以下であることが好ましく、溶接材料のコスト等を考慮すると、２２．５質量％以下であることがより好ましい。
具体的には、ＪＩＳ Ｚ ３３２１に記載されたステンレス鋼溶加材ＹＳ３１０、ＹＳ３０９、ＪＩＳ Ｚ ３２２４：２０１０に記載されたニッケル及びニッケル合金被覆アーク溶接棒、ＪＩＳ Ｚ ３３３５：２０１４に記載されたニッケル及びニッケル合金アーク溶接用フラックス入りワイヤ、ＪＩＳ Ｚ ３３３４：２０１１に記載されたニッケル及びニッケル合金溶接用の溶加棒ならびにソリッドワイヤ等を使用することができる。
【0048】
なお、溶接材料中のＮｉ以外の成分としては、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃａ等が挙げられる。溶接材料の組成としては、例えば、Ｃｒ、Ｎｉ及びＦｅの含有量の合計が、８５質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましい。
【0049】
このように、本実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法は、１１８０ＭＰａ以上の高張力鋼と、Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる板との接合に用いるものであって、Ｎｉを１３質量％以上含有するワイヤを使用するため、ＴＳＳ及びＣＴＳがともに優れた溶接継手を得ることができる。
【0050】
＜接合補助部材＞
また、上記アークスポット溶接法において使用される鋼製の接合補助部材３０は、例えば、Ａｌ系材料又はＭｇ系材料の溶融を避けるための防護壁としての作用を有する。Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる上板１０において、溶接時に最も溶融しやすい箇所は、穴１１の内面や、該内面の周囲の表面である。これらの面を接合補助部材３０で覆うことで、アーク溶接の熱が直接上板１０に伝わるのを防ぎ、溶接材料の成分と混合されて、金属間化合物（ＩＭＣ）を生成されることを防止することができる。すなわち、アーク溶接の溶込み範囲が、接合補助部材３０と下板２０のみであれば、上板１０の成分（Ａｌ系材料又はＭｇ系材料）の溶接金属４０への希釈はゼロとなり、ＩＭＣの生成は完全に防止されるため、高い継手強度を得ることができる。
また、上記アークスポット溶接法において使用される鋼製の接合補助部材３０は、例えば、Ａｌ系材料又はＭｇ系材料の溶融を避けるための防護壁としての作用を有する。Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる上板１０において、溶接時に最も溶融しやすい箇所は、穴１１の内面や、該内面の周囲の表面である。これらの面を接合補助部材３０で覆うことで、アーク溶接の熱が直接上板１０に伝わるのを防ぎ、溶接材料の成分と混合されて、金属間化合物（ＩＭＣ）を生成されることを防止することができる。すなわち、アーク溶接の溶込み範囲が、接合補助部材３０と下板２０のみであれば、上板１０の成分（Ａｌ系材料又はＭｇ系材料）の溶接金属４０への希釈はゼロとなり、ＩＭＣの生成は完全に防止されるため、高い継手強度を得ることができる。
【0051】
ただし、本実施形態ではＩＭＣの発生がゼロである必要はなく、ＩＭＣの多少の形成は許容される。穴１１の内面にＩＭＣが形成されても、溶接金属４０が延性と適度な強度を有していれば、溶接金属４０が板幅方向（２次元方向）への外部応力への抵抗作用として働くので、溶接金属４０の周囲に形成されるＩＭＣ層の影響は小さいからである。また、ＩＭＣは脆性的であるが、構造体として引張応力が作用しても、接合部には圧縮応力と引張応力が同時に働く仕組みになっており、圧縮力に対してＩＭＣは十分な強度を維持することから、ＩＭＣ層の形成は破壊伝播にはならない。したがって、接合補助部材３０の挿入部３１は必ずしも、上板１０の板厚と同じである必要はない。
【0052】
また、本実施形態において、図２に示すように、接合補助部材３０は、挿入部３１と非挿入部３２とを持った段付きの外形形状を有していることが好ましい。接合補助部材３０が上記のような形状を有すると、十字引張試験のように、板厚方向への外力が作用した場合でも、強度を保持することができる。
さらに、接合補助部材３０を構成する鋼材としては、例えば、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼を利用することができる。
さらに、接合補助部材３０を構成する鋼材としては、例えば、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼を利用することができる。
【0053】
＜具体的な溶接方法＞
ステップＳ４のアーク溶接により上板１０と下板２０とを接合する工程は、上記のとおり、下板２０と接合補助部材３０とを溶融させるとともに、接合補助部材３０に設けられた中空部３３を溶接金属４０で充填するために必要とされる。また、良好なＣＴＳを得るため、Ｎｉを含有する溶接金属を形成する必要がある。したがって、アーク溶接には充填材となる溶接材料として、Ｎｉを１３質量％以上含有する材料からなる溶接ワイヤ（溶接材料）５０の挿入が不可欠となる。
このため、本実施形態においては、例えば、以下の（ａ）～（ｅ）の溶接法を用いることができる。
ステップＳ４のアーク溶接により上板１０と下板２０とを接合する工程は、上記のとおり、下板２０と接合補助部材３０とを溶融させるとともに、接合補助部材３０に設けられた中空部３３を溶接金属４０で充填するために必要とされる。また、良好なＣＴＳを得るため、Ｎｉを含有する溶接金属を形成する必要がある。したがって、アーク溶接には充填材となる溶接材料として、Ｎｉを１３質量％以上含有する材料からなる溶接ワイヤ（溶接材料）５０の挿入が不可欠となる。
このため、本実施形態においては、例えば、以下の（ａ）～（ｅ）の溶接法を用いることができる。
【0054】
「（ａ）Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を溶極式のワイヤとして用いるガスシールドアーク溶接法」
溶極式ガスシールドアーク溶接法は、一般的にＭＡＧ（マグ）やＭＩＧ（ミグ）と呼ばれる溶接法であり、ソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤをフィラー兼アーク発生溶極として用い、ＣＯ２，Ａｒ，Ｈｅといったシールドガスで溶接部を大気から遮断して健全な溶接部を形成する溶接法である。
溶極式ガスシールドアーク溶接法は、一般的にＭＡＧ（マグ）やＭＩＧ（ミグ）と呼ばれる溶接法であり、ソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤをフィラー兼アーク発生溶極として用い、ＣＯ２，Ａｒ，Ｈｅといったシールドガスで溶接部を大気から遮断して健全な溶接部を形成する溶接法である。
【0055】
「（ｂ）Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を溶極式のワイヤとして用いるノンガスアーク溶接法」
ノンガスアーク溶接法は、セルフシールドアーク溶接法とも呼ばれ、特殊なフラックス入りワイヤをフィラー兼アーク発生溶極として用い、一方、シールドガスを不要として、健全な溶接部を形成する溶接法である。
ノンガスアーク溶接法は、セルフシールドアーク溶接法とも呼ばれ、特殊なフラックス入りワイヤをフィラー兼アーク発生溶極として用い、一方、シールドガスを不要として、健全な溶接部を形成する溶接法である。
【0056】
「（ｃ）Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を非溶極式のフィラーとして用いるガスタングステンアーク溶接法」
ガスタングステンアーク溶接法は、ガスシールドアーク溶接法の一種であるが、非溶極式であり、一般的にＴＩＧ（ティグ）とも呼ばれる。シールドガスは、Ａｒ又はＨｅの不活性ガスが用いられる。タングステン電極と母材との間にはアークが発生し、フィラーワイヤはアークに横から送給される。
一般的に、フィラーワイヤは通電されないが、通電させて溶融速度を高めるホットワイヤ方式ＴＩＧもある。この場合、フィラーワイヤにはアークは発生しない。
ガスタングステンアーク溶接法は、ガスシールドアーク溶接法の一種であるが、非溶極式であり、一般的にＴＩＧ（ティグ）とも呼ばれる。シールドガスは、Ａｒ又はＨｅの不活性ガスが用いられる。タングステン電極と母材との間にはアークが発生し、フィラーワイヤはアークに横から送給される。
一般的に、フィラーワイヤは通電されないが、通電させて溶融速度を高めるホットワイヤ方式ＴＩＧもある。この場合、フィラーワイヤにはアークは発生しない。
【0057】
「（ｄ）Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を非溶極式のフィラーとして用いるプラズマアーク溶接法」
プラズマアーク溶接法は、ＴＩＧと原理は同じであるが、ガスの２重系統化と高速化によってアークを緊縮させ、アーク力を高めた溶接法である。
プラズマアーク溶接法は、ＴＩＧと原理は同じであるが、ガスの２重系統化と高速化によってアークを緊縮させ、アーク力を高めた溶接法である。
【0058】
「（ｅ）Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を溶極式の溶接棒として用いる被覆アーク溶接法」
被覆アーク溶接法は、金属の芯線にフラックスを塗布した被覆アーク溶接棒をフィラーとして用いるアーク溶接法であり、シールドガスは不要である。
被覆アーク溶接法は、金属の芯線にフラックスを塗布した被覆アーク溶接棒をフィラーとして用いるアーク溶接法であり、シールドガスは不要である。
【0059】
本実施形態においては、上記のとおり、Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を用いて、接合補助部材３０の中空部３３に溶接金属で充填するが、一般的に、ワイヤ又は溶接棒の狙い位置は移動させる必要がなく、適切な送給時間を経てアークを切って溶接を終了させればよい。ただし、中空部３３の面積が大きい場合は、ワイヤ又は溶接棒の狙い位置を、中空部３３内で円を描くように移動させてもよい。
【0060】
溶接金属４０は接合補助部材３０の中空部３３を充填し、さらに、接合補助部材３０の表面に余盛り（図２において、溶接金属４０が接合補助部材３０よりも上方に飛び出した部分）を形成するのが望ましい。余盛りを形成することにより、特に、板厚方向（３次元方向）の外部応力に対して、高い強度を得ることができる。
【0061】
また、余盛り側と反対側の溶込みについては、図２に示すように、溶接金属４０を、下板２０の板厚を超えて裏波が出る状態まで溶け込ませることが好ましい。溶接金属４０を下板２０に裏波が出る状態まで溶け込ませると、上板１０と下板２０とを高い強度で接合することができる。
さらに、溶接時に裏波の発生を確認することにより、接合界面の強度を推定することができるため、裏波が出る状態まで溶け込ませることが好ましい。
ただし、本実施形態においては、図２に示すように、必ずしも裏波が出る状態まで溶け込ませる必要はなく、図１１に示すように、下板２０が適度に溶融していればよい。
さらに、溶接時に裏波の発生を確認することにより、接合界面の強度を推定することができるため、裏波が出る状態まで溶け込ませることが好ましい。
ただし、本実施形態においては、図２に示すように、必ずしも裏波が出る状態まで溶け込ませる必要はなく、図１１に示すように、下板２０が適度に溶融していればよい。
【0062】
なお、上板１０及び下板２０の板厚については、限定される必要は必ずしもないが、施工能率と、重ね溶接としての形状を考慮すると、上板１０の板厚は、４．０ｍｍ以下であることが望ましい。一方、アーク溶接の入熱を考慮すると、板厚が過度に薄いと溶接時に溶け落ちてしまい、溶接が困難であることから、上板１０、下板２０共に０．５ｍｍ以上とすることが望ましい。
【0063】
［異材溶接継手］
本実施形態に係る異材溶接継手は、上記異材接合用アークスポット溶接法により製造されるものである。すなわち、本実施形態に係る異材溶接継手は、Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる第１の板と、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼からなる第２の板と、第１の板と第２の板とを接合する接合部と、を備える。ここで、「接合部」とは、第１の板と第２の板との接合に関わる部分をいい、「溶接部」ということもある。
図２に示すように、上板（第１の板）１０は、下板（第２の板）２０との重ね合わせ面に臨む穴１１を有する。また、接合部は、接合補助部材３０と、溶接金属４０を有する。
接合補助部材３０は、上記重ね合わせ面に直交する方向に貫通する中空部を有し、上板１０に設けられた穴１１に挿入されている。さらに、溶接金属４０は、接合補助部材３０の一部及び下板２０の一部を含み、接合補助部材３０の中空部に充填されている。
さらに、溶接金属４０はＮｉを含有するとともに、接合補助部材３０を構成する鋼の成分と、下板２０を構成する超高張力鋼の成分とを含有する。
本実施形態に係る異材溶接継手は、上記異材接合用アークスポット溶接法により製造されるものである。すなわち、本実施形態に係る異材溶接継手は、Ａｌ系材料又はＭｇ系材料からなる第１の板と、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼からなる第２の板と、第１の板と第２の板とを接合する接合部と、を備える。ここで、「接合部」とは、第１の板と第２の板との接合に関わる部分をいい、「溶接部」ということもある。
図２に示すように、上板（第１の板）１０は、下板（第２の板）２０との重ね合わせ面に臨む穴１１を有する。また、接合部は、接合補助部材３０と、溶接金属４０を有する。
接合補助部材３０は、上記重ね合わせ面に直交する方向に貫通する中空部を有し、上板１０に設けられた穴１１に挿入されている。さらに、溶接金属４０は、接合補助部材３０の一部及び下板２０の一部を含み、接合補助部材３０の中空部に充填されている。
さらに、溶接金属４０はＮｉを含有するとともに、接合補助部材３０を構成する鋼の成分と、下板２０を構成する超高張力鋼の成分とを含有する。
【0064】
また、本実施形態においては、図７に示すように、下板２０は、接合部４６に隣接する位置に熱影響部４５が形成される。本発明が対象とする下板２０は、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼からなるものであるため、熱影響部４５の硬度は、下板２０の熱影響部４５を除く領域の硬度に対して高くなる。すなわち、熱影響部４５の最大硬度が、下板２０の熱影響部４５を除く領域（下板２０の母材部分）の平均硬度に対して、１３０％以上であると、下板２０は、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である超高張力鋼であると判断することができる。すなわち、本実施形態においては、熱影響部４５の最大硬度が、下板２０の母材部分の平均硬度に対して、１３０％以上となる場合に、大きな効果を得ることができる。
【0065】
さらに、本実施形態においては、Ｎｉを１３質量％以上含有する溶接材料を用いて、溶接を行うため、溶接金属４０は軟質化して、その最大硬度は、下板２０の熱影響部４５を除く領域の平均硬度に対して低くなる。溶接金属４０の最大硬度が、上記平均硬度に対して５０％以下であると、溶接金属４０が十分に軟質化し、硬度のむらがなく均質な軟質組織となっているため、ＣＴＳをより一層向上させることができる。したがって、溶接金属４０の最大硬度は、上記平均硬度に対して５０％以下であることが好ましい。
【0066】
なお、溶接金属４０の最大硬度は、得られた継手の断面において、下板２０の上面（上板１０と接する面）から板厚方向に０．７ｍｍ下方の位置を基準として、板厚に直交する方向に沿って、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準じて０．３ｍｍピッチでビッカース硬さを測定し、溶接金属４０における最大の硬度を読み取った値である。また、熱影響部４５の最大硬度は、上記溶接金属４０の最大硬度の測定方法と同様の方法で、０．３ｍｍピッチでビッカース硬さを測定し、熱影響部４５における最大の硬度を読み取った値である。さらに、下板２０の熱影響部４５を除く領域の平均硬度は、溶接金属４０の中心線Ｌから板厚に直交する方向に沿って６ｍｍの位置を起点として、８．１ｍｍの位置までの間を、上記溶接金属４０の最大硬度の測定方法と同様の方法で、０．３ｍｍピッチでビッカース硬さを測定し、合計８点の測定値を平均した値である。なお、溶接金属の最大硬度、熱影響部の最大硬度、及び下板の熱影響部を除く領域の平均硬度を測定する箇所は、要求される箇所の最大硬度又は平均硬度が正しく測定できる位置であればよく、例えば、下板２０の板厚の中央を基準として、板厚に直交する方向に沿って測定してもよい。
【0067】
また、下板における熱影響部を除く領域の平均硬度（下板の平均硬度）に対する熱影響部の最大硬度（％）は、以下の式により算出することができる。
（（熱影響部の最大硬度）／（下板の平均硬度））×１００
（（熱影響部の最大硬度）／（下板の平均硬度））×１００
【0068】
さらに、下板における熱影響部を除く領域の平均硬度（下板の平均硬度）に対する溶接金属の最大硬度（％）は、以下の式により算出することができる。
（（溶接金属の最大硬度）／（下板の平均硬度））×１００
（（溶接金属の最大硬度）／（下板の平均硬度））×１００
【0069】
このように構成された異材溶接継手においては、溶接金属４０が、本実施形態に係る溶接法で用いられる溶接材料の主成分であるＮｉを含有するため、溶接金属４０が軟質化し、脆性的な破断が抑制され、優れたＴＳＳ及びＣＴＳを得ることができる。
【0070】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
【実施例0071】
＜１．第１実施例＞
以下、本実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法の実施例について、その比較例と比較して具体的に説明する。なお、第１実施例では、Ｎｉを含有しないワイヤＩ、Ｎｉ含有量が６６．０質量％であるワイヤＩＩ、Ｎｉ含有量が９６．３質量％であるワイヤＩＩＩを使用してアークスポット溶接を実施し、引張せん断試験及び十字引張試験により強度を測定した。
以下、本実施形態に係る異材接合用アークスポット溶接法の実施例について、その比較例と比較して具体的に説明する。なお、第１実施例では、Ｎｉを含有しないワイヤＩ、Ｎｉ含有量が６６．０質量％であるワイヤＩＩ、Ｎｉ含有量が９６．３質量％であるワイヤＩＩＩを使用してアークスポット溶接を実施し、引張せん断試験及び十字引張試験により強度を測定した。
【0072】
まず、ステップＳ１として、鋼製の接合補助部材３０を作製するとともに、上板（第１の板）１０として、板厚が２．０ｍｍであるアルミニウム合金板（Ａ６０２２－Ｔ４）を準備し、下板（第２の板）２０として、板厚が１．４ｍｍであり、炭素（Ｃ）含有量が０．４０質量％である１．５ＧＰａ級超高張力鋼板（鋼板Ｃ）を準備して、引張せん断試験用供試材と、十字引張試験用供試材とを作製した。
【0073】
【0074】
図１２に示すように、接合補助部材３０は、軟鋼材からなるものとし、挿入部３１の直径を６．９ｍｍ、高さを１．９ｍｍ、非挿入部３２の直径を１１ｍｍ、高さを１．６ｍｍ、中空部３３の直径を４．９ｍｍとした。
また、図１３に示すように、引張せん断試験用供試材は、長手方向の長さを１２５ｍｍ、幅を４０ｍｍとし、長手方向の一端面及び幅方向の端面から２０ｍｍの位置に穴の中心が位置するように、穴１１を形成した。
さらに、図１４に示すように、十字引張試験用供試材は、長手方向の長さを１５０ｍｍ、幅を５０ｍｍとした。また、長手方向の端面から７５ｍｍ、幅方向の端面から２５ｍｍの位置に穴の中心が位置するように、穴１１を形成するとともに、長手方向の両端面及び幅方向の端面から２５ｍｍの位置に穴の中心が位置するように、２箇所にボルト穴１５を形成した。なお、各試験用供試板の下板２０は、それぞれ上板１０と同一のサイズとしたが、穴１１は形成しなかった。
また、図１３に示すように、引張せん断試験用供試材は、長手方向の長さを１２５ｍｍ、幅を４０ｍｍとし、長手方向の一端面及び幅方向の端面から２０ｍｍの位置に穴の中心が位置するように、穴１１を形成した。
さらに、図１４に示すように、十字引張試験用供試材は、長手方向の長さを１５０ｍｍ、幅を５０ｍｍとした。また、長手方向の端面から７５ｍｍ、幅方向の端面から２５ｍｍの位置に穴の中心が位置するように、穴１１を形成するとともに、長手方向の両端面及び幅方向の端面から２５ｍｍの位置に穴の中心が位置するように、２箇所にボルト穴１５を形成した。なお、各試験用供試板の下板２０は、それぞれ上板１０と同一のサイズとしたが、穴１１は形成しなかった。
【0075】
次に、ステップＳ２として、図１Ｂに示すように、上板１０と下板２０を重ね合わせた後、ステップＳ３として、図１Ｃに示すように、接合補助部材３０を上板１０の上面から穴１１に挿入した。
その後、ステップＳ４として、図１Ｄ及び図２に示すように、マグ溶接（ＭＡＧ溶接：Ｍｅｔａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｇａｓ Ｗｅｌｄｉｎｇ）により、一定時間、定点でのアーク溶接を実施した。これにより、下板２０及び接合補助部材３０を溶融させるとともに、溶接ワイヤ５０を溶融させて、接合補助部材３０の中空部３３を溶接金属４０で充填し、上板１０と下板２０とが接合された異材溶接継手１を得た。詳細な溶接条件を下記表１に示し、使用した溶接ワイヤ５０の化学組成を下記表２に示す。
その後、ステップＳ４として、図１Ｄ及び図２に示すように、マグ溶接（ＭＡＧ溶接：Ｍｅｔａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｇａｓ Ｗｅｌｄｉｎｇ）により、一定時間、定点でのアーク溶接を実施した。これにより、下板２０及び接合補助部材３０を溶融させるとともに、溶接ワイヤ５０を溶融させて、接合補助部材３０の中空部３３を溶接金属４０で充填し、上板１０と下板２０とが接合された異材溶接継手１を得た。詳細な溶接条件を下記表１に示し、使用した溶接ワイヤ５０の化学組成を下記表２に示す。
【0076】
その後、異材溶接継手１に対して、ＪＩＳ Ｚ３１３６「抵抗スポット及びプロジェクション 溶接継手のせん断試験に対する試験片寸法及び試験方法」及びＪＩＳ Ｚ３１３７「抵抗スポット及びプロジェクション溶接継手の十字引張試験」に準拠し、引張試験を行った。引張試験の測定結果を下記表３及び図１５に示す。なお、下記表３及び図１５において、ＴＳＳは引張せん断試験により測定された引張強度を表し、ＣＴＳは十字引張試験により測定された引張強度を表す。
【0077】
【表1】
【0078】
【表2】
【0079】
【表3】
【0080】
上記表３及び図１２に示すように、発明例Ｎｏ．１及び２は、Ｎｉを１３質量％以上含有するワイヤ（特に、Ｎｉ含有量が５０質量％超であるワイヤ）を使用して、本発明に係る異材接合用アークスポット溶接法により接合したものである。したがって、既に世に普及している安価なアーク溶接設備を用いることができ、ＴＳＳ及びＣＴＳがともに優れた異材溶接継手を得ることができた。
【0081】
一方、Ｎｉを含有しないワイヤＩを使用して、発明例と同様の溶接方法にて接合した比較例Ｎｏ．１は、ＴＳＳは発明例と同等の値であったが、ＣＴＳが著しく低下した。
【0082】
＜２．第２実施例＞
次に、第２実施例として、Ｎｉ含有量が互いに異なる種々のワイヤ（Ｗ１～Ｗ６）を使用してアークスポット溶接を実施し、引張せん断試験及び十字引張試験により強度を測定するとともに、溶接金属、熱影響部及び下板の硬度を比較した。具体的な溶接方法及び試験方法を以下に示す。
次に、第２実施例として、Ｎｉ含有量が互いに異なる種々のワイヤ（Ｗ１～Ｗ６）を使用してアークスポット溶接を実施し、引張せん断試験及び十字引張試験により強度を測定するとともに、溶接金属、熱影響部及び下板の硬度を比較した。具体的な溶接方法及び試験方法を以下に示す。
【0083】
引張せん断試験用供試材及び十字引張試験用供試材の作製方法及び供試材のサイズは、上記第１実施例と同様とし、各試験用に３つずつ、供試材を作製した。詳細な溶接条件を下記表４に示し、使用した溶接ワイヤの化学組成を下記表５に示す。ただし、下記表５において、「－」とは、検出限界値以下であったことを表し、「０．００」とは、０．００５未満であったことを表す。
【0084】
その後、第１実施例と同様に、得られた異材溶接継手の各供試材に対して、ＪＩＳ Ｚ３１３６「抵抗スポット及びプロジェクション 溶接継手のせん断試験に対する試験片寸法及び試験方法」及びＪＩＳ Ｚ３１３７「抵抗スポット及びプロジェクション溶接継手の十字引張試験」に準拠し、引張試験を行った。引張試験の測定結果を下記表６及び図１６に示す。なお、下記表６及び図１６において、ＴＳＳは引張せん断試験により測定された引張強度を表し、ＣＴＳは十字引張試験により測定された引張強度を表す。また、下記表６及び図１６に示すＴＳＳ及びＣＴＳの値は、それぞれ、３つの供試材の平均値である。
【0085】
また、溶接金属の最大硬度及び熱影響部の最大硬度を測定し、下板の平均硬度に対する硬度比を算出した。
まず、得られた継手（供試材）の断面において、下板の上面（上板と接する面）から板厚方向に０．７ｍｍ下方の位置を基準として、板厚に直交する方向に沿って、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準じて０．３ｍｍピッチでビッカース硬さを測定した。そして、溶接金属における最大の硬度を読み取り、溶接金属の最大硬度とした。また溶接金属の最大硬度の測定方法と同様の方法で、０．３ｍｍピッチでビッカース硬さを測定し、熱影響部における最大の硬度を読み取り、熱影響部の最大硬度とした。さらに、溶接金属の中心線から板厚に直交する方向に沿って６ｍｍの位置を起点として、８．１ｍｍの位置までの間を、０．３ｍｍピッチでビッカース硬さを測定し、合計８点の測定値を平均して、下板の平均硬度（下板の熱影響部を除く領域の平均硬度）とした。
まず、得られた継手（供試材）の断面において、下板の上面（上板と接する面）から板厚方向に０．７ｍｍ下方の位置を基準として、板厚に直交する方向に沿って、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準じて０．３ｍｍピッチでビッカース硬さを測定した。そして、溶接金属における最大の硬度を読み取り、溶接金属の最大硬度とした。また溶接金属の最大硬度の測定方法と同様の方法で、０．３ｍｍピッチでビッカース硬さを測定し、熱影響部における最大の硬度を読み取り、熱影響部の最大硬度とした。さらに、溶接金属の中心線から板厚に直交する方向に沿って６ｍｍの位置を起点として、８．１ｍｍの位置までの間を、０．３ｍｍピッチでビッカース硬さを測定し、合計８点の測定値を平均して、下板の平均硬度（下板の熱影響部を除く領域の平均硬度）とした。
【0086】
なお、表６中の下板平均硬度に対する溶接金属の最大硬度（％）は、以下の式により算出した。
（（溶接金属の最大硬度）／（下板の平均硬度））×１００
（（溶接金属の最大硬度）／（下板の平均硬度））×１００
【0087】
また、表６中の下板平均硬度に対する熱影響部の最大硬度（％）は、以下の式により算出した。
（（熱影響部の最大硬度）／（下板の平均硬度））×１００
（（熱影響部の最大硬度）／（下板の平均硬度））×１００
【0088】
【表4】
【0089】
【表5】
【0090】
【表6】
【0091】
上記表６及び図１６に示すように、発明例Ｎｏ．３～６は、Ｎｉを１３質量％以上含有するワイヤ（溶接材料）Ｗ３～Ｗ６を使用して、本発明に係る異材接合用アークスポット溶接法により接合したものである。したがって、安価なアーク溶接設備を用いることができ、ＴＳＳ及びＣＴＳがともに優れた異材溶接継手を得ることができた。特に、発明例Ｎｏ．３及び４は、発明例Ｎｏ．５及び６と比較してＮｉ含有量が低いＳＵＳワイヤを使用しているため、ワイヤに関するコストも低下した。
【0092】
また、発明例Ｎｏ．３～６並びに比較例Ｎｏ．１及び２は、いずれも、下板として、１５００ＭＰａ級中高炭素高張力鋼板を使用しているため、熱影響部の最大硬度は、６５０ＨＶ以上となり、下板平均硬度に対する熱影響部の最大硬度は１３０％以上となった。さらに、発明例Ｎｏ．３～６は、Ｎｉを１３質量％以上含有するワイヤ（溶接材料）を使用したため、溶接金属の最大硬度は、下板の平均硬度に対して５０％以下となり、比較例Ｎｏ．２及び３と比較して、低いものとなった。したがって、発明例Ｎｏ．３～６のＴＳＳ及びＣＴＳは、比較例と比較して優れた結果となったと考えられる。
【0093】
一方、Ｎｉ含有量が０．０１質量％であるワイヤＷ１を使用して、発明例と同様の溶接方法にて接合した比較例Ｎｏ．２は、ＴＳＳは発明例と同等の値であったが、ＣＴＳが著しく低下した。また、ワイヤＷ２を使用して、発明例と同様の溶接方法にて接合した比較例Ｎｏ．３は、Ｎｉ含有量はワイヤＷ１を使用した場合と比較して高かったものの、溶接金属の組織が不均一となり、比較例Ｎｏ．２と比較して、ＴＳＳ及びＣＴＳが低下したと考えられる。
【0094】
＜３．参考例＞
次に、参考例として、引張強度が約０．６ＧＰａであり、炭素（Ｃ）含有量が０．０６質量％である鋼板Ａ、及び引張強度が約１．０ＧＰａであり、炭素（Ｃ）含有量が０．０９質量％である鋼板Ｂを下板２０として使用し、上記第１実施例のワイヤＩ及びワイヤＩＩＩを使用して、上記第１実施例と同様にして上板１０と下板２０とを接合し、ＴＳＳ及びＣＴＳを測定した。
なお、本参考例においては、鋼板Ａとして、ＧＡ（合金化溶融亜鉛メッキ：Ｇａｌｖａｎｎｅａｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ）５９０ＤＰ（Ｄｕａｌ Ｐｈａｓｅ）を使用し、鋼板Ｂとして、ＧＡ９８０ＤＰを使用した。
次に、参考例として、引張強度が約０．６ＧＰａであり、炭素（Ｃ）含有量が０．０６質量％である鋼板Ａ、及び引張強度が約１．０ＧＰａであり、炭素（Ｃ）含有量が０．０９質量％である鋼板Ｂを下板２０として使用し、上記第１実施例のワイヤＩ及びワイヤＩＩＩを使用して、上記第１実施例と同様にして上板１０と下板２０とを接合し、ＴＳＳ及びＣＴＳを測定した。
なお、本参考例においては、鋼板Ａとして、ＧＡ（合金化溶融亜鉛メッキ：Ｇａｌｖａｎｎｅａｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ）５９０ＤＰ（Ｄｕａｌ Ｐｈａｓｅ）を使用し、鋼板Ｂとして、ＧＡ９８０ＤＰを使用した。
【0095】
使用したワイヤＩ、ワイヤＩＩＩの化学組成は上記表２に示したとおりである。また、鋼板Ａを使用した場合の、ワイヤの種類と継手の強度との関係を図１７にグラフで示し、鋼板Ｂを使用した場合の、ワイヤの種類と継手の強度との関係を図１８にグラフで示す。
【0096】
図１７に示すように、０．６ＧＰａ級の鋼板Ａを使用した場合に、Ｎｉを含有しないワイヤＩと、Ｎｉを９６．３質量％含有するワイヤＩＩＩとの間に大きな差異はなく、いずれも良好なＴＳＳ及びＣＴＳを得ることができた。
また、図１８に示すように、１．０ＧＰａ級の鋼板Ｂを使用した場合においても、ワイヤＩとワイヤＩＩＩとの間に大きな差異はなく、いずれも良好なＴＳＳ及びＣＴＳを得ることができた。
また、図１８に示すように、１．０ＧＰａ級の鋼板Ｂを使用した場合においても、ワイヤＩとワイヤＩＩＩとの間に大きな差異はなく、いずれも良好なＴＳＳ及びＣＴＳを得ることができた。
【0097】
これらのことから、下板として、引張強度が１１８０ＭＰａ未満である鋼材を使用した場合においては、溶接材料のＮｉ含有量にかかわらず、良好な引張強度を得ることはできることが示された。すなわち、引張強度が１１８０ＭＰａ未満である鋼板を下板として使用する場合には、溶接材料として、所定のＮｉ量を含有するワイヤを用いる必要はないことがわかる。
しかし、下板として、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である鋼板を用いた場合には、Ｎｉを含有しないワイヤで溶接を実施すると、ＣＴＳが著しく低下するため、ＣＴＳの低下を防止することができる本発明に係る異材接合用アークスポット溶接法が極めて有効であることが示された。
しかし、下板として、引張強度が１１８０ＭＰａ以上である鋼板を用いた場合には、Ｎｉを含有しないワイヤで溶接を実施すると、ＣＴＳが著しく低下するため、ＣＴＳの低下を防止することができる本発明に係る異材接合用アークスポット溶接法が極めて有効であることが示された。
【符号の説明】
【0098】
１ 異材溶接継手
１０ 上板（第１の板）
１１ 穴
２０ 下板（第２の板）
３０ 接合補助部材
３１ 挿入部
３２ 非挿入部
３３ 中空部
４０ 溶接金属
４１ 界面部（ボンド）
４５ ＨＡＺ
５０ 溶接ワイヤ（溶接材料）
１０ 上板（第１の板）
１１ 穴
２０ 下板（第２の板）
３０ 接合補助部材
３１ 挿入部
３２ 非挿入部
３３ 中空部
４０ 溶接金属
４１ 界面部（ボンド）
４５ ＨＡＺ
５０ 溶接ワイヤ（溶接材料）
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】