知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024113517
(43)【公開日】2024-08-22
(54)【発明の名称】異材接合用アーク溶接方法
(51)【国際特許分類】
B23K 9/23 20060101AFI20240815BHJP
B23K 9/02 20060101ALI20240815BHJP
B23K 9/12 20060101ALI20240815BHJP
B25J 13/00 20060101ALI20240815BHJP
【ＦＩ】
B23K9/23 H
B23K9/02 M
B23K9/12 331K
B23K9/23 F
B25J13/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023018565
(22)【出願日】2023-02-09
(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】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】戸田 要
【テーマコード（参考）】
3C707
4E001
4E081
【Ｆターム（参考）】
3C707AS11
3C707DS01
4E001AA03
4E001BB08
4E001CA01
4E001CA02
4E001CB01
4E001DD02
4E081BA02
4E081BA08
4E081BA40
4E081BB15
4E081BB17
4E081CA08
4E081DA06
4E081DA28
4E081DA49
4E081EA24
(57)【要約】
【課題】鋼材とアルミニウム合金材との異材接合において、溶接を実施する位置が鋼材の端部付近であっても磁気吹きの発生を抑制することができるとともに、信頼性の高い品質で接合でき、これにより、得られる継手を軽量化できる異材接合用アーク溶接方法を提供する。
【解決手段】異材接合用アーク溶接方法は、アルミニウム合金板１１に、第１穴１２ａを有する鋼板１２を重ねて配置し、鋼板１２の溶接面１２ｃにおける第１穴１２ａから第１端面１２ｂまでの間及び第１端面１２ｂ、の少なくとも一部の領域に、鋼製の当て板１７を接触させて配置する。その後、アーク溶接により第１穴１２ａを介してアルミニウム合金板１１の表面を溶融し、第１穴１２ａを充填する溶接金属を形成するとともに、鋼板１２の溶接面１２ｃ上に第１穴１２ａの直径よりも大きい直径を有する余盛を形成し、アルミニウム合金板１１と鋼板１２とを接合する。
【選択図】図３Ｃ
【解決手段】異材接合用アーク溶接方法は、アルミニウム合金板１１に、第１穴１２ａを有する鋼板１２を重ねて配置し、鋼板１２の溶接面１２ｃにおける第１穴１２ａから第１端面１２ｂまでの間及び第１端面１２ｂ、の少なくとも一部の領域に、鋼製の当て板１７を接触させて配置する。その後、アーク溶接により第１穴１２ａを介してアルミニウム合金板１１の表面を溶融し、第１穴１２ａを充填する溶接金属を形成するとともに、鋼板１２の溶接面１２ｃ上に第１穴１２ａの直径よりも大きい直径を有する余盛を形成し、アルミニウム合金板１１と鋼板１２とを接合する。
【選択図】図３Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アルミニウム又はアルミニウム合金製の第１部材と、鋼製の第２板材と、を接合する異材接合用アーク溶接方法であって、
前記第２板材に、その板厚方向に貫通する第１穴を設ける第１穴形成工程と、
前記第１部材に前記第２板材を重ねて配置する母材配置工程と、
前記第２板材における前記第１部材と対向する面と反対側の面を溶接面とし、前記第２板材の板厚方向に略平行な端面のうち、前記第１穴に最も近い端面を第１端面とした場合に、前記溶接面における前記第１穴から前記第１端面までの間及び前記第１端面、の少なくとも一部の領域に、鋼製の当て板を接触させる当て板配置工程と、
アーク溶接により前記第１穴を介して前記第１部材の表面を溶融し、前記第１穴を充填する溶接金属を形成するとともに、前記第２板材の溶接面上に前記第１穴の直径よりも大きい直径を有する接合頭部を形成し、前記第１部材と前記第２板材とを接合する接合工程と、を有することを特徴とする、異材接合用アーク溶接方法。
前記第２板材に、その板厚方向に貫通する第１穴を設ける第１穴形成工程と、
前記第１部材に前記第２板材を重ねて配置する母材配置工程と、
前記第２板材における前記第１部材と対向する面と反対側の面を溶接面とし、前記第２板材の板厚方向に略平行な端面のうち、前記第１穴に最も近い端面を第１端面とした場合に、前記溶接面における前記第１穴から前記第１端面までの間及び前記第１端面、の少なくとも一部の領域に、鋼製の当て板を接触させる当て板配置工程と、
アーク溶接により前記第１穴を介して前記第１部材の表面を溶融し、前記第１穴を充填する溶接金属を形成するとともに、前記第２板材の溶接面上に前記第１穴の直径よりも大きい直径を有する接合頭部を形成し、前記第１部材と前記第２板材とを接合する接合工程と、を有することを特徴とする、異材接合用アーク溶接方法。
【請求項2】
前記当て板は、前記第２板材の前記第１端面に当接させる当て板側端面を有し、前記当て板配置工程において、前記第２板材の前記第１端面と、前記当て板側端面とを接触させることを特徴とする、請求項１に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【請求項3】
前記当て板配置工程において、前記第１穴の中心から前記第１端面までの距離が４ｍｍ以上２５ｍｍ以下である領域に前記当て板を接触させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【請求項4】
前記第２板材の比透磁率が１０以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【請求項5】
前記当て板の比透磁率が１０以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【請求項6】
前記第１端面に直交する方向を第１方向とした場合に、前記第１方向における当て板の長さが１５ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【請求項7】
前記当て板は、前記当て板と前記第２板材との相対的な位置を決定する位置決め機能を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【請求項8】
前記当て板は、前記第２板材の前記第１端面に当接させる当て板側端面と、前記第２板材の前記溶接面上に突出する突出部を有し、
前記当て板配置工程において、前記当て板側端面を前記第１端面に当接させるとともに、前記突出部が前記溶接面上に位置するように前記当て板を配置することを特徴とする、請求項７に記載の異材接合用アーク溶接方法。
前記当て板配置工程において、前記当て板側端面を前記第１端面に当接させるとともに、前記突出部が前記溶接面上に位置するように前記当て板を配置することを特徴とする、請求項７に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【請求項9】
前記当て板が、溶接ロボットにより制御されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【請求項10】
前記接合工程において、前記アーク溶接に使用される溶接トーチと、前記当て板とは、同一の溶接ロボットにより制御されていることを特徴とする、請求項９に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【請求項11】
前記第１部材及び前記溶接金属は、同一の成分若しくは互いに異なる成分を有するアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【請求項12】
前記第１穴形成工程と前記接合工程との間に、前記第１穴に、アルミニウム又はアルミニウム合金製の接合補助部材を挿入する工程を有し、
前記接合補助部材は、前記第１穴が貫通する方向と略同一の方向に貫通する第２穴を有し、
前記接合工程は、前記接合補助部材の前記第２穴を介して前記第１部材の表面の少なくとも一部と前記接合補助部材の少なくとも一部をアーク溶接により溶融する工程を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の異材接合用アーク溶接方法。
前記接合補助部材は、前記第１穴が貫通する方向と略同一の方向に貫通する第２穴を有し、
前記接合工程は、前記接合補助部材の前記第２穴を介して前記第１部材の表面の少なくとも一部と前記接合補助部材の少なくとも一部をアーク溶接により溶融する工程を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異材接合用アーク溶接方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、車両における乗員の安全性向上が求められており、係る目的のために車体の強度を向上させてきた。他方、地球温暖化問題等の深刻化を背景に、自動車の燃費改善の動きが加速している。燃費改善には車体の軽量化が有効であることが知られている。
【0003】
しかし、輸送機器の主要材料の全てを軽量素材に置換すると、高コスト化や強度不足になる、といった課題がある。この解決策として、鋼と軽量素材を適材適所に組み合わせて溶接する、異種金属ＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）アークスポット溶接（以下、ＤＡＳＷ（Ｄｉｓｓｉｍｉｌａｒ ｍｅｔａｌｓ Ａｒｃ Ｓｐｏｔ Ｗｅｌｄｉｎｇ）ということがある。）により接合する方法が考案されている。
【0004】
アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、単にアルミニウム合金という）からなる溶接ワイヤを使用して、鋼材とアルミニウム合金材とをＤＡＳＷにより接合する場合に、ＭＩＧアーク特有の末広がりのアーク形状が得られるとともに、特有の電流経路をとる。電流が流れる場所においては、電流が磁場の影響を受ける磁気吹きが発生する。磁気吹きが発生すると、アークが偏り、溶接金属にも偏りが生じて継手強度低下の原因となるだけでなく、多量のスパッタやスマット発生の原因となり、実用化の障害となる。
【0005】
例えば、特許文献１には、パルスアーク溶接において、磁気吹きによるアークの偏向を早期に判別することができる磁気吹き判別方法が記載されている。上記特許文献１に記載の判別方法によると、磁気吹きが判別されたときには、溶接条件の見直しや、母材側ケーブルの接続位置の見直し等によって磁気吹きの発生が生じない条件に設定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１２－２３６２２２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、異材接合に限らず、磁気吹きによる溶接不良は、従来より工業的な損失をもたらしており、上記特許文献１に記載の磁気吹き判別方法では、磁気吹き現象を定量的に評価したり、磁気吹きの発生そのものを抑制することは困難である。本発明者は、特に、空気やアルミニウム合金と比較して大きい透磁率を有する鋼材や、フェライト系、マルテンサイト系ステンレス鋼材を溶接する場合に、電流に対する磁場の影響が大きくなること、また、これらの鋼材の端部付近に電流が流れる場合に、磁気吹きが発生しやすくなることを見出した。
【0008】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第１部材と鋼製の第２板材とを接合する場合に、溶接を実施する位置が第２板材の端部付近であっても磁気吹きの発生を抑制し、溶接の不安定化やスパッタの多量発生、溶接部の偏りなどを抑制して、第１部材と第２板材とを信頼性の高い品質で接合でき、これにより、得られる継手を軽量化でき、該継手を車体に使用した場合に燃費改善を実現することができる、異材接合用アーク溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１） アルミニウム又はアルミニウム合金製の第１部材と、鋼製の第２部材と、を接合する異材接合用アーク溶接方法であって、
前記第２板材に、その板厚方向に貫通する第１穴を設ける第１穴形成工程と、
前記第１部材に前記第２板材を重ねて配置する母材配置工程と、
前記第２板材における前記第１部材と対向する面と反対側の面を溶接面とし、前記第２板材の板厚方向に略平行な端面のうち、前記第１穴に最も近い端面を第１端面とした場合に、前記溶接面における前記第１穴から前記第１端面までの間及び前記第１端面、の少なくとも一部の領域に、鋼製の当て板を接触させる当て板配置工程と、
アーク溶接により前記第１穴を介して前記第１部材の表面を溶融し、前記第１穴を充填する溶接金属を形成するとともに、前記第２板材の溶接面上に前記第１穴の直径よりも大きい直径を有する接合頭部を形成し、前記第１部材と前記第２板材とを接合する接合工程と、を有することを特徴とする、異材接合用アーク溶接方法。
前記第２板材に、その板厚方向に貫通する第１穴を設ける第１穴形成工程と、
前記第１部材に前記第２板材を重ねて配置する母材配置工程と、
前記第２板材における前記第１部材と対向する面と反対側の面を溶接面とし、前記第２板材の板厚方向に略平行な端面のうち、前記第１穴に最も近い端面を第１端面とした場合に、前記溶接面における前記第１穴から前記第１端面までの間及び前記第１端面、の少なくとも一部の領域に、鋼製の当て板を接触させる当て板配置工程と、
アーク溶接により前記第１穴を介して前記第１部材の表面を溶融し、前記第１穴を充填する溶接金属を形成するとともに、前記第２板材の溶接面上に前記第１穴の直径よりも大きい直径を有する接合頭部を形成し、前記第１部材と前記第２板材とを接合する接合工程と、を有することを特徴とする、異材接合用アーク溶接方法。
【0010】
（２） 前記当て板は、前記第２板材の前記第１端面に当接させる当て板側端面を有し、前記当て板配置工程において、前記第２板材の前記第１端面と、前記当て板側端面とを接触させることを特徴とする、（１）に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【0011】
（３） 前記当て板配置工程において、前記第１穴の中心から前記第１端面までの距離が４ｍｍ以上２５ｍｍ以下である領域に前記当て板を接触させることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【0012】
（４） 前記第２板材の比透磁率が１０以上であることを特徴とする、（１）～（３）のいずれか１つに記載の異材接合用アーク溶接方法。
【0013】
（５） 前記当て板の比透磁率が１０以上であることを特徴とする、（１）～（４）のいずれか１つに記載の異材接合用アーク溶接方法。
【0014】
（６） 前記第１端面に直交する方向を第１方向とした場合に、前記第１方向における当て板の長さが１５ｍｍ以上であることを特徴とする、（１）～（５）のいずれか１つに記載の異材接合用アーク溶接方法。
【0015】
（７） 前記当て板は、前記当て板と前記第２板材との相対的な位置を決定する位置決め機能を有することを特徴とする、（１）又は（２）に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【0016】
（８） 前記当て板は、前記第２板材の前記第１端面に当接させる当て板側端面と、前記第２板材の前記溶接面上に突出する突出部を有し、
前記当て板配置工程において、前記当て板側端面を前記第１端面に当接させるとともに、前記突出部が前記溶接面上に位置するように前記当て板を配置することを特徴とする、（７）に記載の異材接合用アーク溶接方法。
前記当て板配置工程において、前記当て板側端面を前記第１端面に当接させるとともに、前記突出部が前記溶接面上に位置するように前記当て板を配置することを特徴とする、（７）に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【0017】
（９） 前記当て板が、溶接ロボットにより制御されていることを特徴とする、（１）～（８）のいずれか１つに記載の異材接合用アーク溶接方法。
【0018】
（１０） 前記接合工程において、前記アーク溶接に使用される溶接トーチと、前記当て板とは、同一の溶接ロボットにより制御されていることを特徴とする、（９）に記載の異材接合用アーク溶接方法。
【0019】
（１１） 前記第１部材及び前記溶接金属は、同一の成分若しくは互いに異なる成分を有するアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする、（１）～（１０）のいずれか１つに記載の異材接合用アーク溶接方法。
【0020】
（１２） 前記第１穴形成工程と前記接合工程との間に、前記第１穴に、アルミニウム又はアルミニウム合金製の接合補助部材を挿入する工程を有し、
前記接合補助部材は、前記第１穴が貫通する方向と略同一の方向に貫通する第２穴を有し、
前記接合工程は、前記接合補助部材の前記第２穴を介して前記第１部材の表面の少なくとも一部と前記接合補助部材の少なくとも一部をアーク溶接により溶融する工程を有することを特徴とする、（１）～（１１）のいずれか１つに記載の異材接合用アーク溶接方法。
前記接合補助部材は、前記第１穴が貫通する方向と略同一の方向に貫通する第２穴を有し、
前記接合工程は、前記接合補助部材の前記第２穴を介して前記第１部材の表面の少なくとも一部と前記接合補助部材の少なくとも一部をアーク溶接により溶融する工程を有することを特徴とする、（１）～（１１）のいずれか１つに記載の異材接合用アーク溶接方法。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第１部材と鋼製の第２板材とを接合する場合に、溶接を実施する位置が第２板材の端部付近であっても磁気吹きの発生を抑制し、溶接の不安定化やスパッタの多量発生、溶接部の偏りなどを抑制して、第１部材と第２板材とを信頼性の高い品質で接合できる、異材接合用アーク溶接方法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】
本願発明者は、磁気吹きの発生を抑制する技術を確立するため、まず、磁気吹き発生のメカニズムについて検討した。図１Ａは、上板の端部から離隔した位置でアーク溶接を実施した場合のアークの様子を示す模式図であり、図１Ｂは、その溶接時に発生する電流と磁界の様子を上面から示す模式図である。また、図２Ａは、上板の端部近傍の位置でアーク溶接を実施した場合のアークの様子を示す模式図であり、図２Ｂは、その溶接時に発生する電流と磁界の様子を上面から示す模式図である。
【0024】
図１Ａに示すように、アルミニウム合金板１の上に、穴２ａを有する鋼板２を重ねて配置し、穴２ａの上方からアルミニウム合金製の溶接ワイヤ３を使用してアーク溶接を実施すると、アーク４ａは溶接ワイヤ３を軸として対称性の高い形状で広がる。また、図１Ｂに示すように、磁界５を表す図形は電流６を中心とした対称性の高い円形状となる。
【0025】
一方、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、穴２ａが鋼板２の端面２ｂの近傍に位置していると、鋼板２の穴２ａと端面２ｂとの間で磁界５が密となって磁束密度が大きくなり、磁界５の対称性が低下する。その結果、上面視で鋼板２の端面２ｂ側から電流６の方向に発生するローレンツ力Ｆ１が、端面２ｂから離れた位置から電流６の方向に発生するローレンツ力Ｆ２よりも大きくなるため、アークが偏ることにより、磁気吹きが発生する。これは、鋼板２とその端面２ｂ側の空気との間で透磁率が大きく異なることが原因であると推測される。
【0026】
そこで、本願発明者は、鋼板２の端面２ｂから外方に向かう領域において、透磁率の変化を減少させるための方法について種々検討を行った。その結果、鋼板２の端面２ｂに当て板を配置することによって、アークの偏りを抑制し、磁気吹きの発生を抑制することができることを見出した。
【0027】
以下、本発明の実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法について、図面に基づいて詳細に説明する。本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。
【0028】
［異材接合用アーク溶接方法］
＜第１実施形態＞
図３Ａ～図３Ｄは、本発明の第１実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法を工程順に示す断面図である。本実施形態は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第１部材（アルミニウム合金板１１）と、鋼製の第２板材（鋼板１２）とを接合するアーク溶接方法である。
＜第１実施形態＞
図３Ａ～図３Ｄは、本発明の第１実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法を工程順に示す断面図である。本実施形態は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第１部材（アルミニウム合金板１１）と、鋼製の第２板材（鋼板１２）とを接合するアーク溶接方法である。
【0029】
（第１穴形成工程）
図３Ａに示すように、まず、鋼板２に、その板厚方向に貫通する第１穴１２ａを形成する。
図３Ａに示すように、まず、鋼板２に、その板厚方向に貫通する第１穴１２ａを形成する。
【0030】
（母材配置工程）
次に、アルミニウム合金板１１の上に鋼板２を重ねて配置する。なお、本実施形態において、鋼板１２の板厚方向に略平行な端面のうち、第１穴１２ａに最も近い端面を第１端面１２ｂとする。また、鋼板１２の上面、すなわち、鋼板１２におけるアルミニウム合金板１１に対向する面と反対側の面を溶接面１２ｃとする。本実施形態においては、鋼板１２の第１端面１２ｂとアルミニウム合金板１１の任意の端面１１ａとが面一となるように揃えて配置する。
次に、アルミニウム合金板１１の上に鋼板２を重ねて配置する。なお、本実施形態において、鋼板１２の板厚方向に略平行な端面のうち、第１穴１２ａに最も近い端面を第１端面１２ｂとする。また、鋼板１２の上面、すなわち、鋼板１２におけるアルミニウム合金板１１に対向する面と反対側の面を溶接面１２ｃとする。本実施形態においては、鋼板１２の第１端面１２ｂとアルミニウム合金板１１の任意の端面１１ａとが面一となるように揃えて配置する。
【0031】
（当て板配置工程）
その後、図３Ｂに示すように、第１端面１２ｂ及びアルミニウム合金板１１の端面１１ａに、鋼製の当て板１７の端面（当て板側端面）１７ａを接触させる。
その後、図３Ｂに示すように、第１端面１２ｂ及びアルミニウム合金板１１の端面１１ａに、鋼製の当て板１７の端面（当て板側端面）１７ａを接触させる。
【0032】
（接合工程）
その後、図３Ｃに示すように、第１穴１２ａの上方に溶接トーチ１４を配置し、シールドガス１６を流しながら溶接トーチ１４に保持されたアルミニウム合金製の溶接ワイヤ１３とアルミニウム合金板１１との間を通電してアーク１５を発生させる。これにより、図３Ｄに示すように、第１穴１２ａを介してアルミニウム合金板１１の表面を溶融し、第１穴１２ａを充填する溶接金属１８を形成する。また、鋼板１２の溶接面１２ｃ上に、第１穴１２ａの直径よりも大きい直径を有する余盛（接合頭部）１８ａを形成する。このようにして、アルミニウム合金板１１と鋼板１２とを接合する。
その後、図３Ｃに示すように、第１穴１２ａの上方に溶接トーチ１４を配置し、シールドガス１６を流しながら溶接トーチ１４に保持されたアルミニウム合金製の溶接ワイヤ１３とアルミニウム合金板１１との間を通電してアーク１５を発生させる。これにより、図３Ｄに示すように、第１穴１２ａを介してアルミニウム合金板１１の表面を溶融し、第１穴１２ａを充填する溶接金属１８を形成する。また、鋼板１２の溶接面１２ｃ上に、第１穴１２ａの直径よりも大きい直径を有する余盛（接合頭部）１８ａを形成する。このようにして、アルミニウム合金板１１と鋼板１２とを接合する。
【0033】
上記第１実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法によると、アルミニウム合金板１１及び溶接ワイヤ１３は、ともにアルミニウム合金からなるものであるため、溶接金属１８はアルミニウム合金板１１に強固に接合される。また、溶接金属１８は第１穴１２ａよりも大きい余盛１８ａを有するため、鋼板１２は余盛１８ａとアルミニウム合金板１１との間で挟持され、機械的に固定される。したがって、アルミニウム合金板１１と鋼板１２とをアーク溶接により接合することができる。
【0034】
また、本実施形態においては、第１端面１２ｂの少なくとも一部の領域に当て板１７の端面１７ａを接触させている。当て板１７は鋼製であり、当て板１７を配置しない空気の場合よりも透磁率が大きいため、鋼板１２の第１端面１２ｂの付近で磁束密度が大きくなることを抑制することができる。その結果、アークの偏りによる磁気吹きの発生を抑制することができる。また、鋼板１２の第１端面１２ｂの付近であっても、鋼板１２とアルミニウム合金板１１とを強固に接合することができるため、鋼材同士を接合する場合と比較して、継手の軽量化を実現することができる。さらに、本実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法を使用して、自動車等の車体を製造した場合に、燃費及び安全性を向上させることができる。
【0035】
なお、第１実施形態において、鋼板１２の第１端面１２ｂとアルミニウム合金板１１の端面１１ａを揃えて配置し、第１端面１２ｂと端面１１ａとに接触するように当て板１７を配置したが、第１端面１２ｂと端面１１ａは必ずしも揃えて配置する必要はない。アルミニウム合金板１１の端面１１ａが鋼板１２の第１端面１２ｂよりも外方に位置している場合であっても、アルミニウム合金板１１の上面に載せるように当て板１７を配置し、第１端面１２ｂの少なくとも一部と当て板１７の端面１７ａとが接触すればよい。
【0036】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法の一工程を示す断面図である。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、当て板の形状のみである。したがって、図４に示す第２実施形態において、図３Ｃに示すものと同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法の一工程を示す断面図である。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、当て板の形状のみである。したがって、図４に示す第２実施形態において、図３Ｃに示すものと同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
【0037】
上記第１実施形態と同様に、第１穴形成工程及び母材配置工程を実施する。
【0038】
（当て板配置工程）
第２実施形態において、当て板２７は、当て板２７自身を鋼板１２接触させる位置を決定するための位置決め機能を有する。具体的に、当て板２７は、アルミニウム合金板１１と鋼板１２との合計の板厚よりも大きい板厚を有し、鋼板１２の第１端面１２ｂ及びアルミニウム合金板１１の端面１１ａに当接させる当て板側端面２７ａと、アルミニウム合金板１１の端面１１ａからアルミニウム合金板１１の上面に沿って外方に突出する突出部２７ｂを有する。そして、当て板側端面２７ａを鋼板１２の第１端面１２ｂに当接させるとともに、突出部２７ｂが溶接面１２ｃ上に位置するように当て板２７を配置する。
第２実施形態において、当て板２７は、当て板２７自身を鋼板１２接触させる位置を決定するための位置決め機能を有する。具体的に、当て板２７は、アルミニウム合金板１１と鋼板１２との合計の板厚よりも大きい板厚を有し、鋼板１２の第１端面１２ｂ及びアルミニウム合金板１１の端面１１ａに当接させる当て板側端面２７ａと、アルミニウム合金板１１の端面１１ａからアルミニウム合金板１１の上面に沿って外方に突出する突出部２７ｂを有する。そして、当て板側端面２７ａを鋼板１２の第１端面１２ｂに当接させるとともに、突出部２７ｂが溶接面１２ｃ上に位置するように当て板２７を配置する。
【0039】
その後、第１実施形態と同様に、接合工程を実施する。
【0040】
上記のように構成された当て板２７を使用する第２実施形態によると、アルミニウム合金板１１の端面１１ａと鋼板１２の第１端面１２ｂとに当て板２７を当接させることによって、端面１１ａと第１端面１２ｂとを容易に揃えて配置することができる。また、突出部２７ｂを溶接面１２ｃ上に突出させるように当て板２７を配置するため、当て板配置工程において鋼板１２とアルミニウム合金板１１との相対的な位置を容易に決定することができ、ずれの防止も実現することができる。
【0041】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法の一工程を示す断面図である。図５に示す第３実施形態において、図４に示す第２実施形態と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
第３実施形態においては、溶接ワイヤ１３を保持する溶接トーチ１４と、当て板２７とが同一の溶接ロボット１９により制御されている。
図５は、本発明の第３実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法の一工程を示す断面図である。図５に示す第３実施形態において、図４に示す第２実施形態と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
第３実施形態においては、溶接ワイヤ１３を保持する溶接トーチ１４と、当て板２７とが同一の溶接ロボット１９により制御されている。
【0042】
このように構成された第３実施形態によると、溶接トーチ１４と当て板２７とを同時に移動させることができる。このため、鋼板１２の第１端面１２ｂの近傍に複数の第１穴１２ａが形成されている場合や、第１端面１２ｂに沿って延びる第１穴が形成されている場合に、当て板２７を溶接トーチ１４とのそれぞれを個別に制御する必要がない。したがって、アルミニウム合金板１１と鋼板１２との接合を円滑に実施することができる。
【0043】
なお、溶接トーチ１４と当て板２７とは同一の溶接ロボットで制御する方が好ましいが、互いに異なる溶接ロボットで制御してもよい。いずれの場合であっても、当て板２７を溶接ロボットで制御することにより、容易に適切な位置へ当て板２７を移動することができる。
【0044】
＜第４実施形態＞
図６は、本発明の第４実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法の一工程を示す断面図である。図６に示す第４実施形態において、図３Ｂに示す第１実施形態と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
図６は、本発明の第４実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法の一工程を示す断面図である。図６に示す第４実施形態において、図３Ｂに示す第１実施形態と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
【0045】
まず、上記第１実施形態と同様に、第１穴形成工程及び母材配置工程を実施する。このとき、本実施形態においては、図６に示すように、鋼板１２の第１穴１２ａに接合補助部材２０を挿入する。接合補助部材２０は、例えばアルミニウム合金製であり、第１穴１２ａに挿入可能な外径を有する胴部２０ａと、胴部２０ａに連続して形成され、第１穴１２ａよりも大きい外径を有する頭部２０ｂとを有する。また、接合補助部材２０は、第１穴１２ａに挿入された状態で、第１穴１２ａが貫通する方向と略同一の方向に貫通する第２穴２０ｃが形成されている。
【0046】
（当て板配置工程）
本実施形態においては、鋼板１２の第１端面１２ｂよりもアルミニウム合金板１１の端面１１ａが外方に延出しているため、当て板３７をアルミニウム合金板１１の上面に載置するとともに、鋼板１２の第１端面１２ｂに当て板３７の端面３７ａを当接させて配置する。
本実施形態においては、鋼板１２の第１端面１２ｂよりもアルミニウム合金板１１の端面１１ａが外方に延出しているため、当て板３７をアルミニウム合金板１１の上面に載置するとともに、鋼板１２の第１端面１２ｂに当て板３７の端面３７ａを当接させて配置する。
【0047】
（接合工程）
その後、接合補助部材２０の上方に溶接トーチを配置し、接合補助部材２０の第２穴２０ｃを介してアルミニウム合金板１１の表面の少なくとも一部と、接合補助部材２０の少なくとも一部とをアーク溶接により溶融し、第２穴２０ｃを充填する溶接金属１８を形成する。
その後、接合補助部材２０の上方に溶接トーチを配置し、接合補助部材２０の第２穴２０ｃを介してアルミニウム合金板１１の表面の少なくとも一部と、接合補助部材２０の少なくとも一部とをアーク溶接により溶融し、第２穴２０ｃを充填する溶接金属１８を形成する。
【0048】
このように構成された第４実施形態によると、接合補助部材２０が頭部２０ｂを有しており、頭部２０ｂは第１穴１２ａよりも大きい直径を有している。したがって、第１実施形態の余盛と同様に、第２穴２０ｃに溶接金属が充填されることにより接合頭部が形成され、鋼板１２は接合頭部とアルミニウム合金板１１との間で挟持されて、機械的に固定される。したがって、アルミニウム合金板１１と鋼板１２とをアーク溶接により接合することができる。
【0049】
また、接合補助部材２０を用いた溶接であっても、上記第１～第３実施形態と同様に、当て板３７を鋼板１２の所定の位置に接触させることにより、アークの偏りを抑制し、磁気吹きの発生を抑制することができる。さらに、アルミニウム合金板１１と鋼板１２とを高強度で接合することができるため、継手の軽量化を実現することができ、本実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法を使用して自動車等の車体を製造した場合に、軽量化による燃費改善と強度確保による安全性向上とを実現することができる。
【0050】
なお、接合補助部材２０を使用する場合に、接合補助部材２０を挿入するタイミングは、第１穴形成工程と接合工程との間であれば特に限定されない。
【0051】
＜第５実施形態＞
図７は、本発明の第５実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法の一工程を示す断面図である。図７に示す第５実施形態において、図４に示す第２実施形態と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
図７は、本発明の第５実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法の一工程を示す断面図である。図７に示す第５実施形態において、図４に示す第２実施形態と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
【0052】
まず、上記第１実施形態と同様に、第１穴形成工程及び母材配置工程を実施する。
【0053】
（当て板配置工程）
第５実施形態において、当て板３７の端面３７ａは、鋼板１２の第１端面１２ｂに当接させず、当て板３７を鋼板１２の角部１２ｄに立てかけるようにして、鋼板１２に接触させている。
第５実施形態において、当て板３７の端面３７ａは、鋼板１２の第１端面１２ｂに当接させず、当て板３７を鋼板１２の角部１２ｄに立てかけるようにして、鋼板１２に接触させている。
【0054】
その後、第１～第４実施形態と同様に、アーク溶接を実施することにより、磁気吹きの発生を抑制することができる。なお、上記第５実施形態に示すように、鋼板１２と当て板３７とを接触させる領域は、必ずしも面状である必要はなく、鋼板の溶接面１２ｃと第１端面１２ｂとの間の角部１２ｄと当て板３７とが線状に接触していてもよい。すなわち、当て板３７は、鋼板１２の溶接面１２ｃにおける第１穴１２ａから第１端面１２ｂまでの間の少なくとも一部（角部１２ｄを含む）か、又は第１端面１２ｂの少なくとも一部の領域に接触させればよい。
【0055】
以下、本発明の実施形態に係る異材接合用アーク溶接方法において使用することができる母材、当て板及び溶接ワイヤについて詳細に説明する。
【0056】
（第１部材）
下板となる第１部材としては、アルミニウム又はアルミニウム合金製の部材であれば特に限定されず、要求される特性に応じて適宜選択することができる。第１部材として、具体的には、上記第１～第５実施形態で例示したような板材の他に、押出材や、ダイキャスト等を使用することができる。
下板となる第１部材としては、アルミニウム又はアルミニウム合金製の部材であれば特に限定されず、要求される特性に応じて適宜選択することができる。第１部材として、具体的には、上記第１～第５実施形態で例示したような板材の他に、押出材や、ダイキャスト等を使用することができる。
【0057】
（第２板材）
上板となる第２板材としては、鋼製の板材であれば特に限定されず、要求される特性に応じて適宜選択することができる。なお、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４は、比透磁率が１０未満であるため、第２板材としてＳＵＳ３０４鋼板を使用した場合に、磁気吹きが発生しにくく、当て板を使用する必要はない。したがって、比透磁率が１０以上である第２板材を使用する場合に、本発明を適用することが好ましい。このような鋼種としては、ＳＰＣＣ、ＳＵＳ４３０、ＳＳ４００、各種熱延鋼板、熱延ハイテン、冷延鋼板、冷延ハイテン、ホットスタンプ用鋼板等が挙げられるが、特に限定されない。
上板となる第２板材としては、鋼製の板材であれば特に限定されず、要求される特性に応じて適宜選択することができる。なお、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４は、比透磁率が１０未満であるため、第２板材としてＳＵＳ３０４鋼板を使用した場合に、磁気吹きが発生しにくく、当て板を使用する必要はない。したがって、比透磁率が１０以上である第２板材を使用する場合に、本発明を適用することが好ましい。このような鋼種としては、ＳＰＣＣ、ＳＵＳ４３０、ＳＳ４００、各種熱延鋼板、熱延ハイテン、冷延鋼板、冷延ハイテン、ホットスタンプ用鋼板等が挙げられるが、特に限定されない。
【0058】
第２板材に形成する第１穴の形状及びサイズは特に限定されない。具体的には、一般的に穴を利用したアーク溶接が可能である形状及びサイズで第１穴を形成すればよく、一方向に延びる形状等であってもよい。
【0059】
なお、本発明の実施形態に係る異材アーク溶接方法は、鋼板の第１穴が第１端面に接近している場合に発生する磁気吹きを抑制する効果を有する。本発明を適用することが好ましい第１穴の位置等について、図８を参照して説明する。
【0060】
上述のとおり、第２板材（鋼板１２）の第１穴１２ａの位置と第１端面１２ｂとの間の距離が十分に大きい場合には、磁気吹きが発生することはないため、当て板１７を使用する必要はない。したがって、第１端面１２ｂに直交する方向を第１方向とした場合に、第１方向において、第１穴１２ａの中心から第１端面１２ｂまでの距離ａ０が４ｍｍ以上２５ｍｍ以下である場合に、本発明の効果を十分に発揮することができる。第１穴が円形ではなく、例えば一方向に延びる楕円形状等の場合は、上面視で溶接ワイヤの先端位置から第１端面１２ｂまでの距離ａ０が上記範囲である場合に、本発明の効果を発揮することができる。
【0061】
（当て板）
当て板としては、鋼製の板材を使用することができる。具体的には、当て板を配置しない場合（空気の場合）と比較して、組成にかかわらず空気よりも比透磁率が高い材質からなる当て板を使用すれば、磁気吹きの発生を抑制することができる。なお、比透磁率が１０以上である当て板を使用すると、磁気吹きを抑制する効果をより一層高めることができる。当て板として使用することができる鋼種としては、ＳＰＣＣ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４、ＳＳ４００等が挙げられ、ＳＰＣＣ、ＳＵＳ４３０、ＳＳ４００、各種熱延鋼板、熱延ハイテン、冷延鋼板、冷延ハイテン、ホットスタンプ用鋼板等が好ましい。
当て板としては、鋼製の板材を使用することができる。具体的には、当て板を配置しない場合（空気の場合）と比較して、組成にかかわらず空気よりも比透磁率が高い材質からなる当て板を使用すれば、磁気吹きの発生を抑制することができる。なお、比透磁率が１０以上である当て板を使用すると、磁気吹きを抑制する効果をより一層高めることができる。当て板として使用することができる鋼種としては、ＳＰＣＣ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４、ＳＳ４００等が挙げられ、ＳＰＣＣ、ＳＵＳ４３０、ＳＳ４００、各種熱延鋼板、熱延ハイテン、冷延鋼板、冷延ハイテン、ホットスタンプ用鋼板等が好ましい。
【0062】
当て板を配置する位置及び当て板のサイズについて、図８及び図９を参照して説明する。上述のとおり、第１穴１２ａの中心Ｑ０から第１端面１２ｂまでの距離ａ０が４ｍｍ以上２５ｍｍ以下の場合に磁気吹きが発生しやすいため、当て板１７を第２板材（鋼板１２）に接触させることが好ましい。言い換えると、図９に示すように、第１穴１２ａの中心Ｑ０（又は上面視で溶接ワイヤの先端位置）から第１端面１２ｂにおける任意の位置までの距離をａｎとする場合に、ａｎが４ｍｍ以上２５ｍｍ以下である領域に、当て板１７を接触させることが好ましい。
【0063】
また、第１穴１２ａの中心Ｑ０に対して対称性の高い磁界を形成するためには、第１方向における当て板１７の長さ（幅ｐ）が１５ｍｍ以上であることが好ましい。
【0064】
さらに、当て板は、繰り返し使用される可能性が高いため、その表面にスパッタ・スマットの付着を防止する処理が施されていると、当て板の表面を容易に清掃することができ、また、定期的に表面を清掃することで、他の領域を汚染することを抑制することができる。
【0065】
なお、上述の第１～第５実施形態において、鋼板１２における第１穴１２ａに最も近い端面を第１端面としているが、２番目に第１穴１２ａに近い端面を第２端面（不図示）とした場合に、第１穴１２ａが第２端面に接近していると、第２端面の付近で磁束密度が高くなり、アークが偏向する。したがって、アークの偏向を抑制するためには、第１穴１２ａから全ての端面までの距離を考慮し、第１穴１２ａの全ての方向についてアークの偏向を抑制できるように、第１穴１２ａに接近した端面に当て板を接触させることが好ましい。すなわち、第１穴１２ａの中心Ｑ０から鋼板１２の全ての端面における任意の位置までの距離が４ｍｍ以上２５ｍｍ以下である領域に、当て板を接触させることが好ましい。
【0066】
（溶接ワイヤ）
本発明の実施形態においては、アルミニウム又はアルミニウム合金製の溶接ワイヤを使用することができ、これにより、得られる溶接金属とアルミニウム又はアルミニウム合金製の第１部材とを強固に接合することができる。ただし、溶接ワイヤと第１部材とは完全に同一の成分であってもよいし、互いに異なる成分を有するアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものであってもよい。したがって、溶接ワイヤと第１部材とが溶融して、得られる溶接金属が第１部材に所望の強度で接合できればよく、溶接金属と第１部材とは、同一の成分であっても互いに異なる成分であってもよい。
本発明の実施形態においては、アルミニウム又はアルミニウム合金製の溶接ワイヤを使用することができ、これにより、得られる溶接金属とアルミニウム又はアルミニウム合金製の第１部材とを強固に接合することができる。ただし、溶接ワイヤと第１部材とは完全に同一の成分であってもよいし、互いに異なる成分を有するアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものであってもよい。したがって、溶接ワイヤと第１部材とが溶融して、得られる溶接金属が第１部材に所望の強度で接合できればよく、溶接金属と第１部材とは、同一の成分であっても互いに異なる成分であってもよい。
【0067】
［異材接合継手］
異材接合継手は、本発明に係る異材接合用アーク溶接方法により形成されるものである。本発明に係る異材接合用アーク溶接方法により形成された異材接合継手は、軽量化を実現することができ、自動車等の車体に適用した場合に、軽量化による燃費改善と強度確保による安全性向上とを実現することができる。異材接合用アーク溶接方法の具体例は上述のとおりであるが、異材接合用アーク溶接方法としては上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。
異材接合継手は、本発明に係る異材接合用アーク溶接方法により形成されるものである。本発明に係る異材接合用アーク溶接方法により形成された異材接合継手は、軽量化を実現することができ、自動車等の車体に適用した場合に、軽量化による燃費改善と強度確保による安全性向上とを実現することができる。異材接合用アーク溶接方法の具体例は上述のとおりであるが、異材接合用アーク溶接方法としては上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。
【実施例0068】
以下に示す異材接合用アーク溶接方法を使用して、アルミニウム合金板と鋼板とをアーク溶接により異材接合継手を作製し、溶接金属の余盛を観察することにより磁気吹きを評価した。
【0069】
［異材接合継手の作成］
まず、第１部材（下板）としてアルミニウム合金板１１を使用し、第２板材（上板）として第１穴１２ａが形成された種々の鋼種の鋼板１２を使用して、図６に示すように、アルミニウム合金板１１の端面１１ａが鋼板１２の第１端面１２ｂよりも延出するように、両者を重ねて配置した。次に、発明例Ｎｏ．１～４及び６～１４については、種々の鋼種の当て板３７をアルミニウム合金板１１の上面に載置するとともに、当て板３７の端面と鋼板１２の第１端面１２ｂとを当接させるように配置した。発明例Ｎｏ．５については、図７に示すように、当て板３７を鋼板１２の角部１２ｄに立てかけるように配置した。比較例Ｎｏ．１～６については、当て板を使用せず、次の接合工程に進んだ。
まず、第１部材（下板）としてアルミニウム合金板１１を使用し、第２板材（上板）として第１穴１２ａが形成された種々の鋼種の鋼板１２を使用して、図６に示すように、アルミニウム合金板１１の端面１１ａが鋼板１２の第１端面１２ｂよりも延出するように、両者を重ねて配置した。次に、発明例Ｎｏ．１～４及び６～１４については、種々の鋼種の当て板３７をアルミニウム合金板１１の上面に載置するとともに、当て板３７の端面と鋼板１２の第１端面１２ｂとを当接させるように配置した。発明例Ｎｏ．５については、図７に示すように、当て板３７を鋼板１２の角部１２ｄに立てかけるように配置した。比較例Ｎｏ．１～６については、当て板を使用せず、次の接合工程に進んだ。
【0070】
その後、アルミニウム合金製の溶接ワイヤを使用して、第１穴１２ａの中心を狙ってガスシールドアーク溶接を実施した。なお、図６では接合補助部材２０を使用しているが、本発明例、比較例については接合補助部材を使用しないものとした。これにより、第１穴１２ａを充填する溶接金属１８を形成するとともに、鋼板１２の溶接面１２ｃ上に第１穴１２ａの直径よりも大きい直径を有する余盛１８ａを形成し、アルミニウム合金板１１と鋼板１２とを接合して、異材接合継手を得た。
【0071】
共通の溶接条件及び使用した鋼板の比透磁率の参考データを以下に示し、使用した鋼板１２の種類及び板厚、当て板１７の種類、板厚及び第１方向の長さを下記表１に示す。
【0072】
アルミニウム合金板：Ａ６０６１ 板厚１．０ｍｍ
第１穴の直径ｄ：５ｍｍ
溶接ワイヤ：Ａ５３５６、直径１．２ｍｍ
シールドガスの種類、流量：１００％Ａｒ、２５リットル／分
コンタクトチップ－母材間距離（ＣＴＷＤ：Ｃｏｎｔａｃｔ Ｔｉｐ ｔｏ Ｗｏｒｋ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）：１５ｍｍ
ワイヤ送給速度
溶接モード：パルスＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）
溶接電圧：１９Ｖ
ワイヤ送給速度：６５０（ｃｍ／分）
アークタイム：２．０秒
狙い位置：第１穴の中央
第１穴の直径ｄ：５ｍｍ
溶接ワイヤ：Ａ５３５６、直径１．２ｍｍ
シールドガスの種類、流量：１００％Ａｒ、２５リットル／分
コンタクトチップ－母材間距離（ＣＴＷＤ：Ｃｏｎｔａｃｔ Ｔｉｐ ｔｏ Ｗｏｒｋ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）：１５ｍｍ
ワイヤ送給速度
溶接モード：パルスＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）
溶接電圧：１９Ｖ
ワイヤ送給速度：６５０（ｃｍ／分）
アークタイム：２．０秒
狙い位置：第１穴の中央
【0073】
鋼板の比透磁率（参考データ）
ＳＰＣＣ：５０００
ＳＵＳ４３０：１０００～１８００
ＳＵＳ３０４：１．００３～７
ＳＳ４００：５０００
ＳＰＣＣ：５０００
ＳＵＳ４３０：１０００～１８００
ＳＵＳ３０４：１．００３～７
ＳＳ４００：５０００
【0074】
［磁気吹きの評価］
図９及び図１０に示すように、得られた異材接合継手において、第１端面１２ｂに直交する第１方向における余盛１８ａの幅ｗを測定するとともに、第１方向における余盛１８ａの中心Ｒ０と第１穴１２ａの中心Ｑ０との距離を測定した。余盛１８ａの中心Ｒ０が、第１穴１２ａの中心Ｑ０に近いほど、磁気吹きが抑制されたと評価することができる。したがって、余盛１８ａの中心Ｒ０と第１穴１２ａの中心Ｑ０との距離を乖離量δ（ｍｍ）とし、余盛１８ａの幅ｗに対する乖離率（δ／ｗ）×１００を算出することによって磁気吹きを評価した。すなわち、乖離率が０に近いほど、磁気吹きが抑制されていることを示す。なお、図１０において、乖離量δは図中の矢印方向をプラスとしている。
図９及び図１０に示すように、得られた異材接合継手において、第１端面１２ｂに直交する第１方向における余盛１８ａの幅ｗを測定するとともに、第１方向における余盛１８ａの中心Ｒ０と第１穴１２ａの中心Ｑ０との距離を測定した。余盛１８ａの中心Ｒ０が、第１穴１２ａの中心Ｑ０に近いほど、磁気吹きが抑制されたと評価することができる。したがって、余盛１８ａの中心Ｒ０と第１穴１２ａの中心Ｑ０との距離を乖離量δ（ｍｍ）とし、余盛１８ａの幅ｗに対する乖離率（δ／ｗ）×１００を算出することによって磁気吹きを評価した。すなわち、乖離率が０に近いほど、磁気吹きが抑制されていることを示す。なお、図１０において、乖離量δは図中の矢印方向をプラスとしている。
【0075】
第１方向における第１穴１２ａの中心Ｑ０から第１端面１２ｂまでの距離ａ０、余盛１８ａの幅ｗ、乖離量δ及びδ／ｗの値を下記表１に併せて示す。
【0076】
【表1】
【0077】
上記表１に示すように、発明例Ｎｏ.１と比較例Ｎｏ．１とを比較すると、当て板の有無を除く溶接時の条件は同一である。比較の結果、当て板を使用した発明例Ｎｏ．１が当て板を使用しない比較例Ｎｏ．１と比較して、乖離率が小さい値となり、磁気吹きが抑制されたことが示された。
【0078】
発明例Ｎｏ．２～４と比較例Ｎｏ．２とを比較すると、当て板の有無と当て板の第１方向における長さ（幅ｐ）が異なるのみで、その他の溶接時の条件はほぼ同一である。比較の結果、当て板を使用した発明例Ｎｏ．２～４は、当て板を使用しない比較例Ｎｏ．２と比較して、乖離率が小さい値となり、磁気吹きが抑制されたことが示された。なお、発明例Ｎｏ．２～４において、当て板の幅ｐを１５ｍｍ、３５ｍｍ、５０ｍｍと変化させた結果、図１１に示すように、当て板の幅ｐが長いほど、磁気吹きの発生を抑制することができた。
【0079】
発明例Ｎｏ．４と発明例Ｎｏ．５とは、当て板を配置する位置が互いに異なるため、鋼板と当て板との接触する領域が互いに異なるものとなっているが、当て板の配置位置にかかわらず、いずれも比較例Ｎｏ．２と比較して磁気吹きの発生を抑制する効果を得ることができた。
【0080】
発明例Ｎｏ．６及び７と比較例Ｎｏ．２とを比較すると、当て板の有無と当て板の板厚が異なるのみで、その他の溶接時の条件はほぼ同一である。比較の結果、当て板を使用した発明例Ｎｏ．６及び７は、当て板を使用しない比較例Ｎｏ．２と比較して、乖離率が小さい値となり、磁気吹きが抑制されたことが示された。なお、図１２に示すように、当て板の板厚が磁気吹きの抑制に与える影響は少ないことが示された。
【0081】
発明例Ｎｏ．４、８及び９と比較例Ｎｏ．２とを比較すると、当て板の有無と当て板の鋼種が異なるのみで、その他の溶接時の条件はほぼ同一である。比較の結果、当て板を使用した発明例Ｎｏ．４、８及び９は、当て板を使用しない比較例Ｎｏ．２と比較して、乖離率が小さい値となり、磁気吹きが抑制されたことが示された。なお、図１３に示すように、当て板の鋼種については、ＳＰＣＣ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４の順に比透磁率が高く、当て板の比透磁率が高いほど磁気吹きの抑制効果が向上した。
【0082】
発明例Ｎｏ．１０及び１１と比較例Ｎｏ．３とを比較すると、当て板の有無と当て板の幅ｐが異なるのみで、その他の溶接時の条件はほぼ同一である。比較の結果、当て板を使用した発明例Ｎｏ．１０及び１１は、当て板を使用しない比較例Ｎｏ．３と比較して、乖離率が小さい値となり、磁気吹きが抑制されたことが示された。また、当て板の幅ｐが長いほど磁気吹きの抑制効果が向上した。
【0083】
発明例Ｎｏ.１２と比較例Ｎｏ．４とを比較すると、当て板の有無を除く溶接時の条件はほぼ同一であり、いずれも第１穴の中心から第１端面までの距離ａ０が２０ｍｍを超えている。したがって、当て板を使用しない場合であっても乖離率は７．１％であり、磁気吹きの程度は小さくなったが、当て板を使用した発明例Ｎｏ．１２の方が、乖離率が小さい値となり、当て板の使用によって磁気吹きが抑制されたことが示された。
【0084】
発明例Ｎｏ．１３及び１４は、鋼材の鋼種が発明例Ｎｏ．１～１２と異なり、ＳＵＳ４３０を使用している。発明例Ｎｏ．１３及び１４と比較例Ｎｏ．５とを比較すると、当て板の有無及び当て板の鋼種が異なるのみで、その他の溶接時の条件はほぼ同一である。比較の結果、当て板を使用した発明例Ｎｏ．１３及び１４は、当て板を使用しない比較例Ｎｏ．５と比較して、乖離率が小さい値となり、磁気吹きが抑制されたことが示された。
【0085】
比較例Ｎｏ．６は、鋼板としてＳＵＳ３０４を使用した例である。ＳＵＳ３０４は、比透磁率が低い材質であるため、当て板を使用しない場合であっても、磁気吹きはほとんど発生しなかった。
【符号の説明】
【0086】
１，１１ アルミニウム合金板
１１ａ，１７ａ，３７ａ 端面
２，１２ 鋼板
３，１３ 溶接ワイヤ
４ａ，１５ アーク
５ 磁界
６ 電流
１２ａ 第１穴
１２ｂ 第１端面
１２ｃ 溶接面
１２ｄ 角部
１７，２７，３７ 当て板
１８ａ 余盛
１８ 溶接金属
２０ 接合補助部材
２０ｃ 第２穴
２７ｂ 突出部
１１ａ，１７ａ，３７ａ 端面
２，１２ 鋼板
３，１３ 溶接ワイヤ
４ａ，１５ アーク
５ 磁界
６ 電流
１２ａ 第１穴
１２ｂ 第１端面
１２ｃ 溶接面
１２ｄ 角部
１７，２７，３７ 当て板
１８ａ 余盛
１８ 溶接金属
２０ 接合補助部材
２０ｃ 第２穴
２７ｂ 突出部
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】