(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】P2022146546
(43)【公開日】2022-10-05
(54)【発明の名称】抵抗溶接方法
(51)【国際特許分類】
B23K 11/20 20060101AFI20220928BHJP
B23K 11/11 20060101ALI20220928BHJP
F16B 5/04 20060101ALI20220928BHJP
F16B 19/06 20060101ALI20220928BHJP
B23K 103/20 20060101ALN20220928BHJP
【ＦＩ】
B23K11/20
B23K11/11 540
F16B5/04 A
F16B19/06
B23K103:20
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021047557
(22)【出願日】2021-03-22
(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】前田 恭兵
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 励一
【テーマコード（参考）】
3J001
3J036
4E165
【Ｆターム（参考）】
3J001FA02
3J001GA02
3J001GA03
3J001GB01
3J001HA02
3J001KA02
3J036AA10
3J036BA02
3J036BB10
4E165AA04
4E165AA05
4E165AA12
4E165AA32
4E165AB03
4E165AB12
4E165AB13
4E165AB23
4E165BA06
4E165BB02
4E165BB12
4E165CA02
4E165CA13
(57)【要約】
【課題】比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成して、溶接不良を防止できる抵抗溶接方法を提供する。
【解決手段】非鉄金属からなる第１部材２０と、鉄系金属からなる第２部材３０と、を接合する抵抗溶接方法は、鉄系金属からなるエレメント４０の軸部４２を第１部材２０に当接させて、エレメント４０、第１部材２０、第２部材３０の順に重ね合わせる工程と、一対の電極５０により、エレメント４０、第１部材２０及び第２部材３０を挟持して加圧するとともに、電極５０の周囲に配置された外部加圧治具６０により、エレメント４０及び第１部材２０のうち少なくとも一方を加圧する工程と、一対の電極５０及び外部加圧治具６０による加圧を維持しながら、一対の電極５０の通電により第１部材２０を溶融させ、更にエレメント４０を第１部材２０に貫通させて、エレメント４０及び第２部材３０を溶接する工程と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】非鉄金属からなる第１部材２０と、鉄系金属からなる第２部材３０と、を接合する抵抗溶接方法は、鉄系金属からなるエレメント４０の軸部４２を第１部材２０に当接させて、エレメント４０、第１部材２０、第２部材３０の順に重ね合わせる工程と、一対の電極５０により、エレメント４０、第１部材２０及び第２部材３０を挟持して加圧するとともに、電極５０の周囲に配置された外部加圧治具６０により、エレメント４０及び第１部材２０のうち少なくとも一方を加圧する工程と、一対の電極５０及び外部加圧治具６０による加圧を維持しながら、一対の電極５０の通電により第１部材２０を溶融させ、更にエレメント４０を第１部材２０に貫通させて、エレメント４０及び第２部材３０を溶接する工程と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
頭部及び軸部を有し、鉄系金属からなるエレメントを用いて、非鉄金属からなる第１部材と、鉄系金属からなる第２部材と、を接合する抵抗溶接方法であって、
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材及び前記第２部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント及び前記第２部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材及び前記第２部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント及び前記第２部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項2】
前記外部加圧治具により、前記エレメント又は前記第１部材を加圧する際の加圧力は、前記一対の電極により前記エレメント、前記第１部材及び前記第２部材を挟持して加圧する際の加圧力よりも大きい、請求項１に記載の抵抗溶接方法。
【請求項3】
頭部及び軸部を有し、鉄系金属からなるエレメントを用いて、非鉄金属からなる第１部材と、鉄系金属からなる第２部材と、鉄系金属からなる第３部材と、を接合する抵抗溶接方法であって、
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材、前記第３部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材及び前記第３部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち、少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント、前記第２部材及び前記第３部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材、前記第３部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材及び前記第３部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち、少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント、前記第２部材及び前記第３部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項4】
前記外部加圧治具により、前記エレメント又は前記第１部材を加圧する際の加圧力は、前記一対の電極により前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材及び前記第３部材を挟持して加圧する際の加圧力よりも大きい、請求項３に記載の抵抗溶接方法。
【請求項5】
前記外部加圧治具は、前記一対の電極におけるそれぞれの周囲に配置される、請求項１～４のいずれか１項に記載の抵抗溶接方法。
【請求項6】
前記外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材の両方を加圧する、請求項１～５のいずれか１項に記載の抵抗溶接方法。
【請求項7】
前記外部加圧治具により前記エレメントを加圧する場合において、
前記外部加圧治具は、前記エレメントの頭部における、前記軸部よりも径方向外側の部分を加圧する、請求項１～６のいずれか１項に記載の抵抗溶接方法。
前記外部加圧治具は、前記エレメントの頭部における、前記軸部よりも径方向外側の部分を加圧する、請求項１～６のいずれか１項に記載の抵抗溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、抵抗溶接方法に関し、特に、非鉄金属からなる部材と鉄系金属からなる部材との異種金属同士を接合する抵抗溶接方法に関する。
【背景技術】
【0002】
アルミニウムやマグネシウムなどの非鉄金属と鉄系金属との接合は、従来用いられているスポット溶接で直接接合することが困難であり、ＳＰＲ（Ｓｅｌｆ－Ｐｉｅｒｃｉｎｇ Ｒｉｖｅｔｅｄ）などのリベットによる機械締結で接合する手法が一般的に用いられる。近年、非鉄金属の一部をフランジ付鋼製リベット（以下、「エレメント」という。）により鉄系金属に置換し、エレメントと鉄系金属とを抵抗溶接することで、間接的に異種金属同士を接合する手法が提案されている。特に、生産性の観点から、エレメントによる置換と鉄系金属との接合を一工程で行う手法が注目されている。
【0003】
エレメントによる置換と鉄系金属との接合を一工程で行う手法として、例えば特許文献１には、頭部と、頭部に一端部が連結された軸部と、頭部の軸部側の面に形成された溝部と、を有するリベット（上記「エレメント」に相当）を、加圧通電しながら第１部材から突出させ、加熱軟化又は溶解した第１部材を溝部に流入させながら、軸部を第１部材に挿入してリベットと第２部材を接合する異種接合部材の製造方法が開示されている。そして、当該製造方法によれば、溶解した第１部材がリベットの周囲に流れ出すことを抑制し、バリの発生を抑制できるとされている。
【0004】
また、特許文献２には、第２部材上に第１部材を重ね合わせ、第１部材の上にリベットを設置し、電極チップによりリベット及び第２部材に対して加圧及び通電し、第一の工程にて抵抗発熱によりリベットを第１部材へ貫入させ、第二の工程にてリベット－第２部材間に溶融部を形成する異材接合方法が開示されている。そして、当該接合方法によれば、接合時にエアを吹きつけることで溶融金属がリベットからはみ出すことを防止できるとされている。
【0005】
さらに、特許文献３には、無加熱で、溶接時の第２圧力より大きい圧力とした第１圧力により、鋼材とは異なる材料から構成された第２部品の表面側からボタン部品（上記「エレメント」に相当）を押し込んだ後、第２圧力とし、貫通させたボタン部品の先端部と、鋼材からなる第１部品とを、抵抗スポット溶接により溶接する接合方法が開示されている。そして、当該接合方法によれば、コストの上昇を招くことなく、鋼材からなる構造体に対してアルミニウム材料などの異種金属材料の構造体がより高い強度で接合できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１８－４３２５８号公報
【特許文献2】特開２０２０－６９４９９号公報
【特許文献3】特開２０１８－６１９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、本発明者らが検討した結果、上記特許文献１～３に示すような従来の手法では、エレメント及び鉄系金属間において所望の（すなわち、高強度の）溶融部が形成されにくく、その一方で、所望の溶融部を形成するためには大入熱の通電が必要であり、その場合にあっては溶接不良が多発するおそれがあることがわかった。
【0008】
具体的に、例えば、特許文献１及や２に開示されている異種接合方法は、加熱軟化又は溶解した第１部材内に、溝部を有するリベットが挿入されることにより、加熱軟化又は溶解した第１部材を該溝部に流入させながら、該軸部を第１部材に挿入することで、リベットと第２部材をスポット溶接するものであるが、加熱軟化又は溶解した第１部材が該溝部に流入することにより、リベットが上方へ押し上げられることで、リベットと第２部材において所望とする溶融部の形成が阻害されるおそれがあることがわかった。
【0009】
また、特許文献３に開示されている接合方法は、無加熱の状態で、鋼材とは異なる材料から構成された第２部品の表面側からボタン部品を強制的に押し込むものであるため、ボタン部品の周囲の第２部品が上方に反ってしまうことで、溶接時にボタン部品が上方へ押し上げられやすく、ボタン部品と第１部品において所望とする溶融部の形成が阻害されるおそれがあることもわかった。
【0010】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、鉄系金属からなるエレメントと鉄系金属からなる部材との間で、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成して、溶接不良を防止できる抵抗溶接方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
したがって、本発明の上記目的は、抵抗溶接方法に係る下記［１］又は［２］の構成により達成される。
【0012】
［１］ 頭部及び軸部を有し、鉄系金属からなるエレメントを用いて、非鉄金属からなる第１部材と、鉄系金属からなる第２部材と、を接合する抵抗溶接方法であって、
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材及び前記第２部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント及び前記第２部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材及び前記第２部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント及び前記第２部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
【0013】
［２］ 頭部及び軸部を有し、鉄系金属からなるエレメントを用いて、非鉄金属からなる第１部材と、鉄系金属からなる第２部材と、鉄系金属からなる第３部材と、を接合する抵抗溶接方法であって、
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材、前記第３部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材及び前記第３部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち、少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント、前記第２部材及び前記第３部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材、前記第３部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材及び前記第３部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち、少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント、前記第２部材及び前記第３部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
【発明の効果】
【0014】
本発明の抵抗溶接方法によれば、電極の周囲に配置された外部加圧治具により、溶接時において、エレメント又及び非鉄金属からなる部材の少なくとも一方を加圧することにより、溶接の際に溶融した非鉄金属からなる部材がエレメントを押し上げるのを抑制するため、鉄系金属からなるエレメントと鉄系金属からなる部材との間で、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成して、溶接不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】図１は、第１実施形態に係る抵抗溶接方法により異材溶接継手を形成する工程を示す概略断面図である。図１（ａ）は、エレメント、第１部材、第２部材の順に重ね合わせ、一対の電極によりエレメント、第１部材及び第２部材を挟持して加圧するとともに、一対の電極におけるそれぞれの周囲に配置された外部加圧治具により、エレメントを加圧する状態を示す概略断面図である。また、図１（ｂ）は、一対の電極間における通電により、エレメントと第２部材を溶接した状態を示す概略断面図である。
【図5】図５は、第２実施形態に係る抵抗溶接方法により異材溶接継手を形成する工程を示す概略断面図である。図５（ａ）は、エレメント、第１部材、第２部材の順に重ね合わせ、一対の電極によりエレメント、第１部材及び第２部材を挟持して加圧するとともに、一対の電極のうちエレメントに近い側の電極の周囲にのみ配置された外部加圧治具により、エレメントを加圧する状態を示す概略断面図である。また、図５（ｂ）は、一対の電極間における通電により、エレメントと第２部材を溶接した状態を示す概略断面図である。
【図6】図６は、第３実施形態に係る抵抗溶接方法により異材溶接継手を形成する工程を示す概略断面図である。図６（ａ）は、エレメント、第１部材、第２部材の順に重ね合わせ、一対の電極によりエレメント、第１部材及び第２部材を挟持して加圧するとともに、一対の電極におけるそれぞれの周囲に配置された外部加圧治具により、エレメントの頭部の周囲における第１部材を加圧する状態を示す概略断面図である。また、図６（ｂ）は、一対の電極間における通電により、エレメントと第２部材を溶接した状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る抵抗溶接方法の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0017】
【0018】
本実施形態に係る抵抗溶接方法は、図１に示すように、アルミニウムやマグネシウムなどの非鉄金属からなる第１部材２０と、鉄系金属からなる第２部材３０とを重ね合わせ、鉄系金属からなるエレメント４０を用いて接合することで、異材溶接継手１０を形成する抵抗溶接方法である。なお、以下の説明では、エレメント４０、第１部材２０、第２部材３０の順に重ね合わされた積層体において、エレメント４０側を「上側」、第２部材３０側を「下側」とする。
【0019】
本実施形態で使用される第１部材２０及び第２部材３０は、その板厚が、それぞれｔ１、ｔ２の平板状部材であり、穴あけやリベット打込みなどの前処理は施されていない。
なお、第１部材２０の材質は、純鉄や鉄合金を含む鉄系材料であれば、特に制限されるものでなく、例えば、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼などが例として挙げられる。また、第２部材３０の材質は、上記鉄系金属よりも低融点の非鉄金属であれば、特に制限されるものでなく、例えば、純アルミニウム、純マグネシウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金などが例として挙げられる。
なお、第１部材２０の材質は、純鉄や鉄合金を含む鉄系材料であれば、特に制限されるものでなく、例えば、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼などが例として挙げられる。また、第２部材３０の材質は、上記鉄系金属よりも低融点の非鉄金属であれば、特に制限されるものでなく、例えば、純アルミニウム、純マグネシウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金などが例として挙げられる。
【0020】
エレメント４０は、鉄系金属からなり、図２に一例として示すように、略円盤状の頭部４１と、頭部４１の一方の面から突出するように形成された略円錐台形状の軸部４２と、頭部４１の一方の面における外縁部近傍に設けられた環状突起部４３と、軸部４２と環状突起部４３の間に形成された環状の溝部４４と、を備える。
【0021】
図２に示すように、頭部４１の直径Ｄｈは、軸部４２の根元の直径Ｄｓより大きく形成されている。このように、エレメント４０をその断面視（図１で示すエレメント４０を参照）で略Ｔ字状に形成することで、溶接完了後に、第２部材３０とエレメント４０の頭部４１によって挟持される第１部材２０への拘束力を高めることができる。
【0022】
軸部４２は、根元から先端部に向かって先細りの略円錐台形状であり、これにより、エレメント４０が後述する抵抗溶接の際に、第１部材２０への進入が容易になる。
また、溝部４４は、抵抗溶接の際に、溶融した第１部材２０が流れ込む貯留部として作用する。なお、図１に示すように、環状突起部４３の下面から軸部４２の先端までの長さＬは、第１部材２０の厚さｔ１以上に設計されている。これにより、後述するように、第１部材２０を挟持した状態で、エレメント４０の軸部４２と第２部材３０とが当接することができ、これら部材の間で確実に溶接を行うことができる。
また、溝部４４は、抵抗溶接の際に、溶融した第１部材２０が流れ込む貯留部として作用する。なお、図１に示すように、環状突起部４３の下面から軸部４２の先端までの長さＬは、第１部材２０の厚さｔ１以上に設計されている。これにより、後述するように、第１部材２０を挟持した状態で、エレメント４０の軸部４２と第２部材３０とが当接することができ、これら部材の間で確実に溶接を行うことができる。
【0023】
頭部４１の形状は、特に限定されず、丸頭、平頭、皿頭、更には、必要に応じて多角形形状なども採用することができる。また、軸部４２の形状も、図２に示すような円錐台形状に限定されず、円柱状、円錐形状などであってもよい。
【0024】
エレメント４０の材質は、純鉄や鉄合金を含む鉄系材料であれば、特に制限されるものでなく、例えば、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼などが例として挙げられる。
【0025】
一対の電極５０は、抵抗スポット溶接用電極であり、エレメント４０、第１部材２０及び第２部材３０を介して、互いに対向配置された上側電極５１と下側電極５２とを備える。
【0026】
さらに、一対の電極５０のそれぞれの周囲には、エレメント４０、第１部材２０及び第２部材３０を介して、上下に対向配置された一対の外部加圧治具６０が配置されている。外部加圧治具６０は、上側電極５１の周囲に配置された、略円環状の上側外部加圧治具６１と、下側電極５２の周囲に配置された、略円環状の下側外部加圧治具６２とを備える。
なお、上側外部加圧治具６１は、図３Ａに示すような円環状（例えば同心円断面パイプ）として全周を加圧する構成に限定されず、例えば、図示は省略するが周方向で複数に分割されて多点で加圧する構成とされてもよく、又は図３Ｂに示すようなアーム状の構成であってもよい。また、下側外部加圧治具６２についても、上記した上側外部加圧治具６１の場合と同様である。
なお、上側外部加圧治具６１は、図３Ａに示すような円環状（例えば同心円断面パイプ）として全周を加圧する構成に限定されず、例えば、図示は省略するが周方向で複数に分割されて多点で加圧する構成とされてもよく、又は図３Ｂに示すようなアーム状の構成であってもよい。また、下側外部加圧治具６２についても、上記した上側外部加圧治具６１の場合と同様である。
【0027】
【0028】
本実施形態に係る抵抗溶接方法は、まず、図１（ａ）に示すように、異材溶接継手１０の構成部材である第１部材２０と第２部材３０とを重ね合わせ、更にエレメント４０の軸部４２を第１部材２０に当接させて、溶接前の状態とする。
【0029】
次に、上側電極５１及び上側外部加圧治具６１を、それぞれエレメント４０の頭部４１上面に当接させるとともに、下側電極５２及び下側外部加圧治具６２を、それぞれ第２部材３０の下面に当接させて、一対の電極５０及び一対の外部加圧治具６０により、第１部材２０を介してエレメント４０と第２部材３０とを挟持する。
なお、上側外部加圧治具６１におけるエレメント４０との当接部分は、エレメント４０における軸部４２よりも径方向外側の部分、換言すれば、環状突起部４３又は溝部４４に相当する部分であることが好ましい。これにより、エレメント４０における環状突起部４３又は溝部４４を上側から押さえることができ、後述するように、エレメント４０が第１部材２０へ進入する際に、第１部材２０の変形に伴う反発力が生じる作用や、エレメント４０の溝部４４内に、第１部材２０の溶融による液滴が入り込む作用により、エレメント４０が押し上げられるのをより効果的に抑制することができる。
なお、上側外部加圧治具６１におけるエレメント４０との当接部分は、エレメント４０における軸部４２よりも径方向外側の部分、換言すれば、環状突起部４３又は溝部４４に相当する部分であることが好ましい。これにより、エレメント４０における環状突起部４３又は溝部４４を上側から押さえることができ、後述するように、エレメント４０が第１部材２０へ進入する際に、第１部材２０の変形に伴う反発力が生じる作用や、エレメント４０の溝部４４内に、第１部材２０の溶融による液滴が入り込む作用により、エレメント４０が押し上げられるのをより効果的に抑制することができる。
【0030】
続いて、上側電極５１を加圧力Ｆ１で加圧するとともに、本実施形態では特に上側外部加圧治具６１を加圧力Ｆ１より大きな加圧力Ｆ２で加圧して、エレメント４０、第１部材２０及び第２部材３０を加圧する。
【0031】
本実施形態では、上側外部加圧治具６１の加圧力Ｆ２は、上側電極５１の加圧力Ｆ１より大きいとして説明したが、加圧力Ｆ１と加圧力Ｆ２の大きさは、溶接条件に応じて変更可能であり、加圧力Ｆ１が加圧力Ｆ２より大きくてもよく、また同じ大きさであってよい。なお、図４では、加圧力Ｆ１＝加圧力Ｆ２の例を示している。
【0032】
そして、図４に示すように、所定のスクイズ時間Ｔ１で保持させた後、一対の電極５０（上側電極５１及び下側電極５２）及び一対の外部加圧治具６０（上側外部加圧治具６１及び下側外部加圧治具６２）による加圧を維持しながら、一対の電極５０間に、本溶接時の第２電流Ｉ２より小さな第１電流Ｉ１を流して（第一通電）、エレメント４０や第２部材３０よりも溶融温度が低い第１部材２０を溶融させ、溶融池（図示せず）を形成する。
【0033】
これにより、加圧力Ｆ１及びＦ２の合計の力で加圧されるエレメント４０は、その軸部４２が第１部材２０の溶融池内に進入し、第１部材２０を貫通するまで下側に移動し、軸部４２の先端が第２部材３０に当接する。なお、図４に示すように、最初は小さな第１電流Ｉ１で通電するようにしたのは、最初から大きな電流で通電させると、第１部材２０が一気に溶融して液滴が周囲に飛散するそれがあるためである。また、エレメント４０の軸部４２が第１部材２０の溶融池内に進入することで、溶融池から溢れた液滴は、エレメント４０の環状の溝部４４に収容され、バリの発生が抑制される。
【0034】
ここで、エレメント４０が第１部材２０へ進入する際に、第１部材２０の変形に伴う反発力が生じる作用や、エレメント４０の溝部４４内に、第１部材２０の溶融による液滴が入り込む作用により、軸部４２の先端が第２部材３０から離間する方向（すなわち、図１において上方向）の力が作用する。すなわち、溶接の際に溶融した第１部材２０により、エレメントを押し上げようとする力が働く。しかし、エレメント４０は、上側電極５１と下側電極５２により挟持されて加圧されているだけでなく、その周囲に配置された上側外部加圧治具６１と下側外部加圧治具６２により挟持されて加圧された状態であるため、エレメント４０が押し上げられるのが抑制され、溶接時において軸部４２の先端と第２部材３０との当接状態は良好に維持される。特に、本実施形態において、上側外部加圧治具６１は、エレメント４０における軸部４２よりも径方向外側の部分を加圧しているため、より効果的にエレメント４０の上方向への移動を抑制することができ、軸部４２の先端と第２部材３０との当接状態をより確実なものとすることが可能となる。
【0035】
そして、図１（ｂ）及び図４に示すように、更に一対の電極５０及び一対の外部加圧治具６０による加圧を維持しながら、上側電極５１と下側電極５２との間に本溶接電流である第２電流Ｉ２を流して（第二通電）、通常のスポット溶接方法により、軸部４２の先端と第２部材３０との間で溶融部２２を形成し、エレメント４０と第２部材３０を溶接することで、鉄系金属同士の接合を行う。最後に、所定のホールド時間Ｔ２分だけ保持して溶接を終了する。
【0036】
以上、第１実施形態に係る抵抗溶接方法によれば、第１部材２０を挟んでエレメント４０と第２部材３０が、一対の電極５０による加圧力に加え、その周囲に配置された一対の外部加圧治具６０による加圧力も付加された状態で溶接されており、従来の一対の電極５０による加圧力のみによる場合と比較して、上述した作用によりエレメント４０が第１部材２０へ進入する際にエレメント４０が押し上げられるのを効果的に抑制するため、大入熱の通電を行わなくても、所望とする高強度の溶融部を形成することが可能となる。よって、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成することができるため、溶接不良も防止することができる。
【0037】
なお、本実施形態で説明したような、上側外部加圧治具６１の加圧力Ｆ２が、上側電極５１の加圧力Ｆ１より大きければ、エレメント４０が第１部材２０に進入する際におけるエレメント４０が押し上げられる作用をより効果的に抑制できるため、特に好ましい。
【0038】
また、第１部材２０の溶融による液滴がエレメント４０の溝部４４内に入り込むことで、溶接電流が溝部４４内の液滴に分流して溶融部２２が形成されにくい状態となる場合がある。そこで、溶接電流が溝部４４内の液滴に分流することを抑制するため、上側電極５１の直径Ｄｕは、軸部４２の根元の直径Ｄｓと略同等とするのが好ましい。また、エレメント４０と第１部材２０の接触面に、例えば、接着剤などを塗布して分流を抑制することでも解決可能である。さらに、下側電極５２の直径Ｄｄは、特に限定されないが、下側外部加圧治具６２との干渉を防止するため、上側電極５１の直径Ｄｕと略同等とするのが好ましい。
【0039】
さらに、上述したように、外部加圧治具６０によりエレメント４０を加圧する場合においては、外部加圧治具６０は、エレメント４０の頭部４１における、軸部４２よりも径方向外側の部分を加圧することが好ましく、これにより、エレメント４０における環状突起部４３又は溝部４４を上側から押さえることができ、溶接の際に溶融した第１部材２０が溝部４４に流入して、エレメント４０が押し上げられるのをより効果的に抑制できる。
【0040】
【0041】
本実施形態に係る抵抗溶接方法は、第１施形態に係る抵抗溶接方法と異なり、下側電極５３の直径Ｄｄが、エレメント４０の頭部４１の直径Ｄｈと略同じ大きさに形成されており、下側外部加圧治具６２を備えていない構成を備える。すなわち、下側電極５３が、第１実施形態における下側電極５２と下側外部加圧治具６２の両機能を備えている。
【0042】
本実施形態に係る抵抗溶接方法は、まず、図５（ａ）に示すように、異材溶接継手１０の構成部材である第１部材２０と第２部材３０とを重ね合わせ、更にエレメント４０の軸部４２を第１部材２０に当接させて、溶接前の状態とする。
【0043】
次に、上側電極５１及び上側外部加圧治具６１を、それぞれエレメント４０の頭部４１上面に当接させるとともに、下側電極５３を第２部材３０の下面に当接させて、一対の電極５０（上側電極５１及び下側電極５３）及び外部加圧治具６０（上側外部加圧治具６１）により、第１部材２０を介してエレメント４０と第２部材３０とを挟持する。
なお、本実施形態においても第１実施形態と同様、上側外部加圧治具６１におけるエレメント４０との当接部分は、エレメント４０における軸部４２よりも径方向外側の部分、換言すれば、環状突起部４３又は溝部４４に相当する部分としている。
なお、本実施形態においても第１実施形態と同様、上側外部加圧治具６１におけるエレメント４０との当接部分は、エレメント４０における軸部４２よりも径方向外側の部分、換言すれば、環状突起部４３又は溝部４４に相当する部分としている。
【0044】
そして、上側電極５１及び上側外部加圧治具６１をそれぞれ加圧力Ｆ１、Ｆ２で加圧する。
【0045】
次いで、一対の電極５０及び外部加圧治具６０による加圧を維持しながら、第１実施形態と同様、一対の電極５０間に、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２を順に流して、最終的に、軸部４２の先端と第２部材３０との間で溶融部２２を形成し、エレメント４０と第２部材３０を溶接することで、鉄系金属同士の接合を行う。
【0046】
その他の部分については、第１実施形態の抵抗溶接方法と同様であるため、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【0047】
以上、第２実施形態に係る抵抗溶接方法によれば、第１実施形態と同様、第１部材２０を挟んでエレメント４０と第２部材３０が、一対の電極５０による加圧力に加え、その周囲に配置された一対の外部加圧治具６０による加圧力も付加された状態で溶接されており、従来の一対の電極５０による加圧力のみによる場合と比較して、上述した作用、具体的には、エレメント４０の進入時に第１部材２０の変形に伴う反発力が生じたり、エレメント４０の溝部４４内に、第１部材２０の溶融による液滴が入り込む作用によりエレメント４０が第１部材２０に進入する際にエレメント４０が押し上げられるのが効果的に抑制されるため、大入熱の通電を行わなくても、所望とする高強度の溶融部を形成することが可能となる。よって、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成することができるため、溶接不良も防止することができる。
【0048】
なお、下側電極５３は、上側電極５１による加圧力Ｆ１及び上側外部加圧治具６１による加圧力Ｆ２の両方を受けており、第１実施形態における下側電極５２と下側外部加圧治具６２の両方役割を担う。本実施形態に係る抵抗溶接方法では、下側外部加圧治具６２を備えないため、抵抗溶接機構の簡素化とコスト削減が可能となる。
【0049】
一方、上述した第１実施形態に係る抵抗溶接方法では、一対の電極５０のうちエレメント４０に近い側の電極（すなわち上側電極５１）の周囲だけでなく、一対の電極５０のうちエレメント４０から遠い側の電極（すなわち下側電極５２）の周囲にも、外部加圧治具６０が配置されている。このような構成によれば、上側電極５１による加圧力Ｆ１と上側外部加圧治具６１による加圧力Ｆ２を受けつつも、下側電極５２の先端径を上側電極５１の先端径とほぼ同等にすることができるため、一対の電極５０において上側と下側の電極サイズの違いによる抵抗溶接時の通電面積の増加を極力抑えることが可能となり、ナゲット径を確保するために必要な電流値を少なくすることが可能となる。
【0050】
【0051】
本実施形態に係る抵抗溶接方法は、第１施形態に係る抵抗溶接方法と異なり、外部加圧治具６０がエレメント４０を加圧するのではなく、第１部材２０を加圧している。
【0052】
本実施形態に係る抵抗溶接方法は、まず、図６（ａ）に示すように、異材溶接継手１０の構成部材である第１部材２０と第２部材３０とを重ね合わせ、更にエレメント４０の軸部４２を第１部材２０に当接させて、溶接前の状態とする。
【0053】
次に、上側電極５１をエレメント４０の頭部４１上面に当接させ、かつ、上側外部加圧治具６１を第１部材２０の上面に当接させるとともに、下側電極５２及び下側外部加圧治具６２を、それぞれ第２部材３０の下面に当接させて、一対の電極５０（上側電極５１及び下側電極５２）及び一対の外部加圧治具６０（上側外部加圧治具６１及び下側外部加圧治具６２）により、第１部材２０を介してエレメント４０と第２部材３０とを挟持する。
なお、上側外部加圧治具６１は、エレメント４０ではなく第１部材２０を加圧するため、円環状の上側外部加圧治具６１の内径は、頭部４１の直径Ｄｈより大きく形成されている。また、上側外部加圧治具６１に対向配置された下側外部加圧治具６２の内径も、上側外部加圧治具６１の内径と略同じ大きさに形成されている。
なお、上側外部加圧治具６１は、エレメント４０ではなく第１部材２０を加圧するため、円環状の上側外部加圧治具６１の内径は、頭部４１の直径Ｄｈより大きく形成されている。また、上側外部加圧治具６１に対向配置された下側外部加圧治具６２の内径も、上側外部加圧治具６１の内径と略同じ大きさに形成されている。
【0054】
そして、上側電極５１及び上側外部加圧治具６１をそれぞれ加圧力Ｆ１、Ｆ２で加圧する。
【0055】
次いで、一対の電極５０及び一対の外部加圧治具６０による加圧を維持しながら、第１実施形態と同様、一対の電極５０間に、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２を順に流して、最終的に、軸部４２の先端と第２部材３０との間で溶融部２２を形成し、エレメント４０と第２部材３０を溶接することで、鉄系金属同士の接合を行う。
【0056】
その他の部分については、第１実施形態の抵抗溶接方法と同様であるため、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【0057】
以上、第３実施形態に係る抵抗溶接方法によれば、第１実施形態と同様、第１部材２０を挟んでエレメント４０と第２部材３０が、一対の電極５０による加圧力に加え、その周囲に配置された一対の外部加圧治具６０による加圧力も付加された状態で溶接されており、従来の一対の電極５０による加圧力のみによる場合と比較して、上述した作用、具体的には、エレメント４０の進入時に第１部材２０の変形に伴う反発力が生じたり、エレメント４０の溝部４４内に、第１部材２０の溶融による液滴が入り込む作用によりエレメント４０が第１部材２０に進入する際にエレメント４０が押し上げられるのが効果的に抑制されるため、大入熱の通電を行わなくても、所望とする高強度の溶融部を形成することが可能となる。よって、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成することができるため、溶接不良も防止することができる。
【0058】
【0059】
本実施形態に係る抵抗溶接方法は、第１実施形態に係る抵抗溶接方法と第３実施形態に係る抵抗溶接方法とを組み合わせた溶接方法である。そして、第１実施形態や第３実施形態と同様、エレメント４０、第１部材２０及び第２部材３０を挟持して加圧しながら溶接する、上側電極５１及び下側電極５２を備える。なお、上側電極５１及び下側電極５２の形状や作用は、第１実施形態の抵抗溶接方法の場合と同様である。
【0060】
また、上側電極５１及び下側電極５２の径方向外側には、それぞれ略円環状に形成された外部加圧治具６０が設けられている。外部加圧治具６０は、上側外部加圧治具６１と、下側外部加圧治具６２からなる。
さらに、上側外部加圧治具６１は、エレメント４０の軸部４２よりも径方向外側の部分に当接してエレメント４０を加圧する第１上側外部加圧治具６１ａと、エレメント４０の頭部４１の周囲における第１部材２０を加圧する第２上側外部加圧治具６１ｂとを備える。すなわち、上側外部加圧治具６１は、略同心円状に２重に配置された第１上側外部加圧治具６１ａと第２上側外部加圧治具６１ｂとからなる。
さらに、上側外部加圧治具６１は、エレメント４０の軸部４２よりも径方向外側の部分に当接してエレメント４０を加圧する第１上側外部加圧治具６１ａと、エレメント４０の頭部４１の周囲における第１部材２０を加圧する第２上側外部加圧治具６１ｂとを備える。すなわち、上側外部加圧治具６１は、略同心円状に２重に配置された第１上側外部加圧治具６１ａと第２上側外部加圧治具６１ｂとからなる。
【0061】
下側外部加圧治具６２は、下側電極５２の周囲を囲んで径方向外側に略円環状に形成されており、第１上側外部加圧治具６１ａ及び第２上側外部加圧治具６１ｂに対向するように、第２部材３０との当接面積が大きく形成されている。
【0062】
本実施形態に係る抵抗溶接方法は、上側電極５１、第１上側外部加圧治具６１ａ及び第２上側外部加圧治具６１ｂと、下側電極５２及び下側外部加圧治具６２とにより、エレメント４０、第１部材２０及び第２部材３０を挟持する。そして、上側電極５１を加圧力Ｆ１で、第１上側外部加圧治具６１ａを加圧力Ｆ２で、第２上側外部加圧治具６１ｂを加圧力Ｆ４で加圧し、一対の電極５０及び一対の外部加圧治具６０による加圧を維持しながら、上側電極５１及び下側電極５２間に、第１電流Ｉ１、次いで第２電流Ｉ２の順に通電することで、第１部材２０を溶融し、エレメント４０の軸部４２と第２部材３０との間に溶融部２２を形成して、エレメント４０と第２部材３０とを溶接する。
【0063】
その他の部分については、第１実施形態の抵抗溶接方法と同様であるため、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【0064】
以上、第４実施形態に係る抵抗溶接方法によれば、第１実施形態や第３実施形態と同様、第１部材２０を挟んでエレメント４０と第２部材３０が、一対の電極５０による加圧力に加え、その周囲に配置された一対の外部加圧治具６０による加圧力も付加された状態で溶接されており、従来の一対の電極５０による加圧力のみによる場合と比較して、上述した作用、具体的には、エレメント４０の進入時に第１部材２０の変形に伴う反発力が生じたり、エレメント４０の溝部４４内に、第１部材２０の溶融による液滴が入り込む作用により、エレメント４０が第１部材２０に進入する際にエレメント４０が押し上げられるのが効果的に抑制されるため、大入熱の通電を行わなくても、所望とする高強度の溶融部を形成することが可能となる。よって、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成することができるため、溶接不良も防止することができる。
【0065】
特に、第３実施形態においては、外部加圧治具６０により、エレメント４０及び第１部材２０の両方を加圧するため、エレメント４０が第１部材２０に進入する際にエレメント４０が押し上げられる作用を特に効果的に抑制できる。
【0066】
【0067】
本実施形態に係る抵抗溶接方法は、第１実施形態の抵抗溶接方法と同様の溶接方法であるが、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの非鉄金属からなる第１部材２０と、鉄系金属からなる第２部材３０と、鉄系金属からなる第３部材３５とを重ね合わせ、鉄系金属からなるエレメント４０を用いて接合することで、異材溶接継手１０を形成する抵抗溶接方法である。なお、第１実施形態の異材溶接継手１０が２枚重ねであるのに対して、本実施形態の異材溶接継手１０は３枚重ねである点で異なる。
【0068】
本実施形態に係る抵抗溶接方法は、上側電極５１及び上側外部加圧治具６１と、下側電極５２及び下側外部加圧治具６２とにより、エレメント４０、第１部材２０，第２部材３０及び第３部材３５を挟持する。そして、上側電極５１を加圧力Ｆ１で、上側外部加圧治具６１を加圧力Ｆ２で加圧し、一対の電極５０及び一対の外部加圧治具６０による加圧を維持しながら、上側電極５１及び下側電極５２間に、第１電流Ｉ１、次いで第２電流Ｉ２の順に通電することで、第１部材２０を溶融し、エレメント４０の軸部４２、第２部材３０及び第３部材３５との間に溶融部２２を形成して、エレメント４０、第２部材３０及び第３部材３５とを溶接する。
【0069】
その他の部分については、第１実施形態の抵抗溶接方法と同様であるため、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【0070】
以上、第５実施形態に係る抵抗溶接方法によれば、第１実施形態と同様、第１部材２０を挟んでエレメント４０、第２部材３０及び第３部材３５が、一対の電極５０による加圧力に加え、その周囲に配置された一対の外部加圧治具６０による加圧力も付加された状態で溶接されており、従来の一対の電極５０による加圧力のみによる場合と比較して、上述した作用、具体的には、エレメント４０の進入時に第１部材２０の変形に伴う反発力が生じたり、エレメント４０の溝部４４内に、第１部材２０の溶融による液滴が入り込む作用により、エレメント４０が第１部材２０に進入する際にエレメント４０が押し上げられるのが効果的に抑制されるため、大入熱の通電を行わなくても、所望とする高強度の溶融部を形成することが可能となる。よって、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成することができるため、溶接不良も防止することができる。
【0071】
なお、上記の説明では、第２部材３０は鉄系金属からなるとして説明したが、非鉄金属から構成されてもよい。すなわち、第１部材２０及び第２部材３０の両方が非鉄金属からなる場合である。その場合、エレメント４０における環状突起部４３の下面から軸部４２の先端までの長さＬは、第１部材２０の厚さｔ１及び第２部材３０の厚さｔ２の合計厚さに設計される。これにより、第１部材２０及び第２部材３０を挟持した状態で、エレメント４０の軸部４２と第３部材３５とが当接することができ、これら部材の間で確実に溶接を行うことができる。
【0072】
また、本実施形態では、異材溶接継手１０が３枚重ねの場合であるが、それ以上、すなわち４枚重ね以上とすることもできる。なお、４枚重ねの場合における異材溶接継手１０は、上側から、非鉄金属、鉄系金属、鉄系金属、鉄系金属の順であるか、又は、上側から、非鉄金属、非鉄金属、非鉄金属、鉄系金属の順となる。
【0073】
以上、第１～第５実施形態について詳細に説明したが、本発明は、前述した各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。
【0074】
以上のとおり、本明細書には次の事項が開示されている。
【0075】
（１） 頭部及び軸部を有し、鉄系金属からなるエレメントを用いて、非鉄金属からなる第１部材と、鉄系金属からなる第２部材と、を接合する抵抗溶接方法であって、
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材及び前記第２部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント及び前記第２部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
この構成によれば、電極５０の周囲に配置された外部加圧治具６０により、溶接時において、エレメント４０又及び非鉄金属からなる第１部材２０の少なくとも一方を加圧することにより、溶接の際に溶融した第１部材２０がエレメント４０を押し上げるのを抑制するため、鉄系金属からなるエレメント４０と鉄系金属からなる第２部材３０との間で、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成して、溶接不良を防止できる。
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材及び前記第２部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント及び前記第２部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
この構成によれば、電極５０の周囲に配置された外部加圧治具６０により、溶接時において、エレメント４０又及び非鉄金属からなる第１部材２０の少なくとも一方を加圧することにより、溶接の際に溶融した第１部材２０がエレメント４０を押し上げるのを抑制するため、鉄系金属からなるエレメント４０と鉄系金属からなる第２部材３０との間で、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成して、溶接不良を防止できる。
【0076】
（２） 前記外部加圧治具により、前記エレメント又は前記第１部材を加圧する際の加圧力は、前記一対の電極により前記エレメント、前記第１部材及び前記第２部材を挟持して加圧する際の加圧力よりも大きい、上記（１）に記載の抵抗溶接方法。
この構成によれば、エレメント４０が第１部材２０に進入する際におけるエレメント４０が押し上げられる作用をより効果的に抑制できる。
この構成によれば、エレメント４０が第１部材２０に進入する際におけるエレメント４０が押し上げられる作用をより効果的に抑制できる。
【0077】
（３） 頭部及び軸部を有し、鉄系金属からなるエレメントを用いて、非鉄金属からなる第１部材と、鉄系金属からなる第２部材と、鉄系金属からなる第３部材と、を接合する抵抗溶接方法であって、
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材、前記第３部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材及び前記第３部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち、少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント、前記第２部材及び前記第３部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
この構成によれば、電極５０の周囲に配置された外部加圧治具６０により、溶接時において、エレメント４０又及び非鉄金属からなる第１部材２０の少なくとも一方を加圧することにより、溶接の際に溶融した第１部材２０がエレメント４０を押し上げるのを抑制するため、鉄系金属からなるエレメント４０と鉄系金属からなる第２部材３０及び第３部材３５との間で、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成して、溶接不良を防止できる。
前記軸部を前記第１部材に当接させて、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材、前記第３部材の順に重ね合わせる工程と、
一対の電極により、前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材及び前記第３部材を挟持して加圧するとともに、前記一対の電極のうち、少なくとも前記エレメントに近い側の電極の周囲に配置された外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材のうち少なくとも一方を加圧する工程と、
前記一対の電極及び前記外部加圧治具による加圧を維持しながら、前記一対の電極の通電により前記第１部材を溶融させ、更に前記エレメントを前記第１部材に貫通させて、前記エレメント、前記第２部材及び前記第３部材を溶接する工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
この構成によれば、電極５０の周囲に配置された外部加圧治具６０により、溶接時において、エレメント４０又及び非鉄金属からなる第１部材２０の少なくとも一方を加圧することにより、溶接の際に溶融した第１部材２０がエレメント４０を押し上げるのを抑制するため、鉄系金属からなるエレメント４０と鉄系金属からなる第２部材３０及び第３部材３５との間で、比較的入熱量を抑えた通電条件で所望の溶融部を形成して、溶接不良を防止できる。
【0078】
（４） 前記外部加圧治具により、前記エレメント又は前記第１部材を加圧する際の加圧力は、前記一対の電極により前記エレメント、前記第１部材、前記第２部材及び前記第３部材を挟持して加圧する際の加圧力よりも大きい、上記（３）に記載の抵抗溶接方法。
この構成によれば、エレメント４０が第１部材２０に進入する際におけるエレメント４０が押し上げられる作用をより効果的に抑制できる。
この構成によれば、エレメント４０が第１部材２０に進入する際におけるエレメント４０が押し上げられる作用をより効果的に抑制できる。
【0079】
（５） 前記外部加圧治具は、前記一対の電極におけるそれぞれの周囲に配置される、上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の抵抗溶接方法。
この構成によれば、上側電極５１による加圧力Ｆ１と上側外部加圧治具６１による加圧力Ｆ２を受けつつも、下側電極５２の先端径を上側電極５１の先端径とほぼ同等にすることができるため、一対の電極５０において上側と下側の電極サイズの違いによる抵抗溶接時の通電面積の増加を極力抑えることが可能となり、ナゲット径を確保するために必要な電流値を少なくすることが可能となる。
この構成によれば、上側電極５１による加圧力Ｆ１と上側外部加圧治具６１による加圧力Ｆ２を受けつつも、下側電極５２の先端径を上側電極５１の先端径とほぼ同等にすることができるため、一対の電極５０において上側と下側の電極サイズの違いによる抵抗溶接時の通電面積の増加を極力抑えることが可能となり、ナゲット径を確保するために必要な電流値を少なくすることが可能となる。
【0080】
（６） 前記外部加圧治具により、前記エレメント及び前記第１部材の両方を加圧する、上記（１）～（５）のいずれか１つに記載の抵抗溶接方法。
この構成によれば、エレメント４０が第１部材２０に進入する際にエレメント４０が押し上げられる作用を特に効果的に抑制できる。
この構成によれば、エレメント４０が第１部材２０に進入する際にエレメント４０が押し上げられる作用を特に効果的に抑制できる。
【0081】
（７） 前記外部加圧治具により前記エレメントを加圧する場合において、
前記外部加圧治具は、前記エレメントの頭部における、前記軸部よりも径方向外側の部分を加圧する、上記（１）～（６）のいずれか１つに記載の抵抗溶接方法。
この構成によれば、エレメント４０における環状突起部４３又は溝部４４を上側から押さえることができ、エレメント４０が第１部材２０へ進入する際に、第１部材２０の変形に伴う反発力が生じる作用や、エレメント４０の溝部４４内に、第１部材２０の溶融による液滴が入り込む作用により、エレメント４０が押し上げられるのをより効果的に抑制することができる。
前記外部加圧治具は、前記エレメントの頭部における、前記軸部よりも径方向外側の部分を加圧する、上記（１）～（６）のいずれか１つに記載の抵抗溶接方法。
この構成によれば、エレメント４０における環状突起部４３又は溝部４４を上側から押さえることができ、エレメント４０が第１部材２０へ進入する際に、第１部材２０の変形に伴う反発力が生じる作用や、エレメント４０の溝部４４内に、第１部材２０の溶融による液滴が入り込む作用により、エレメント４０が押し上げられるのをより効果的に抑制することができる。
【符号の説明】
【0082】
１０ 異材溶接継手
２０ 第１部材
３０ 第２部材
３５ 第３部材
４０ エレメント
４１ 頭部
４２ 軸部
５０ 一対の電極
５１ 上側電極（エレメントに近い側の電極）
６０ 一対の外部加圧治具
Ｆ１ 電極の加圧力
Ｆ２、Ｆ４ 外部加圧治具の加圧力
２０ 第１部材
３０ 第２部材
３５ 第３部材
４０ エレメント
４１ 頭部
４２ 軸部
５０ 一対の電極
５１ 上側電極（エレメントに近い側の電極）
６０ 一対の外部加圧治具
Ｆ１ 電極の加圧力
Ｆ２、Ｆ４ 外部加圧治具の加圧力
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】