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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】P2024180068
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】異種金属接合継手
(51)【国際特許分類】
B23K 9/23 20060101AFI20241219BHJP
B23K 9/02 20060101ALI20241219BHJP
【ＦＩ】
B23K9/23 H
B23K9/02 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023099501
(22)【出願日】2023-06-16
(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）】
4E001
4E081
【Ｆターム（参考）】
4E001AA03
4E001BB01
4E001BB07
4E001BB08
4E001BB09
4E001BB11
4E001CA01
4E001CB01
4E001CB05
4E001CC02
4E001DB03
4E001DD02
4E081BA02
4E081BA08
4E081BA16
4E081BB15
4E081CA01
4E081CA08
4E081CA09
4E081CA11
4E081CA14
4E081CA19
4E081DA13
(57)【要約】
【課題】鋼板からなる第１部材と、アルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる第２部材と、を接合する異材接合継手において、高強度の異種金属接合継手を提供する。
【解決手段】鋼板からなる第１部材と、アルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、を備え、第１部材は、第２部材との重ね合わせ面に臨む板厚方向の貫通孔を有し、接合部は、貫通孔に充填されて第２部材と溶接した溶接金属であって、少なくとも前記第１部材の表面に表余盛を形成し、貫通孔の直径を、３．０ｍｍ以上、１５．０ｍｍ以下とし、表余盛の直径を、貫通孔の直径をｄとした場合、ｄ以上、５．０ｄ以下とし、表余盛の高さを、第２部材の板厚をｔ２とした場合、０．１ｔ２以上、５．０ｔ２以下とする。
【選択図】図２
【解決手段】鋼板からなる第１部材と、アルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、を備え、第１部材は、第２部材との重ね合わせ面に臨む板厚方向の貫通孔を有し、接合部は、貫通孔に充填されて第２部材と溶接した溶接金属であって、少なくとも前記第１部材の表面に表余盛を形成し、貫通孔の直径を、３．０ｍｍ以上、１５．０ｍｍ以下とし、表余盛の直径を、貫通孔の直径をｄとした場合、ｄ以上、５．０ｄ以下とし、表余盛の高さを、第２部材の板厚をｔ２とした場合、０．１ｔ２以上、５．０ｔ２以下とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１つ又は複数の鋼板からなる第１部材と、
１つ又は複数のアルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる板状の第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、
を備え、
前記第１部材は、前記第２部材との重ね合わせ面に臨む板厚方向の貫通孔を有し、
前記接合部は、前記貫通孔に充填されて前記第２部材と溶接した溶接金属であって、前記第１部材の表面に配置される表余盛を有し、
前記貫通孔の直径ｄと、前記表余盛の幅Ｗ１と、前記表余盛の高さＨ１と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
異材接合継手。
３．０ｍｍ≦ｄ≦１５．０ｍｍ
ｄ＜Ｗ１≦５．０ｄ
０．１ｔ２≦Ｈ１≦５．０ｔ２
１つ又は複数のアルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる板状の第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、
を備え、
前記第１部材は、前記第２部材との重ね合わせ面に臨む板厚方向の貫通孔を有し、
前記接合部は、前記貫通孔に充填されて前記第２部材と溶接した溶接金属であって、前記第１部材の表面に配置される表余盛を有し、
前記貫通孔の直径ｄと、前記表余盛の幅Ｗ１と、前記表余盛の高さＨ１と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
異材接合継手。
３．０ｍｍ≦ｄ≦１５．０ｍｍ
ｄ＜Ｗ１≦５．０ｄ
０．１ｔ２≦Ｈ１≦５．０ｔ２
【請求項2】
前記第２部材の裏面に裏余盛を有し、
前記貫通孔の直径ｄと、前記裏余盛の幅Ｗ２と、前記裏余盛の高さＨ２と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
請求項１に記載の異材接合継手。
Ｗ２≦３．０ｄ
Ｈ２≦５．０ｔ２
前記貫通孔の直径ｄと、前記裏余盛の幅Ｗ２と、前記裏余盛の高さＨ２と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
請求項１に記載の異材接合継手。
Ｗ２≦３．０ｄ
Ｈ２≦５．０ｔ２
【請求項3】
請求項１又は２に記載の異材接合継手の製造方法であって、
前記第１部材に前記貫通孔を空ける孔空け工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
溶接材料を溶融させた溶接金属を前記貫通孔に充填し、前記溶接金属と前記第２部材とを溶接する溶接工程と、
を備え、
アーク、プラズマ、レーザーから選択される少なくとも１つの熱源により、前記溶接材料を溶融させる、
異材接合継手の製造方法。
前記第１部材に前記貫通孔を空ける孔空け工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
溶接材料を溶融させた溶接金属を前記貫通孔に充填し、前記溶接金属と前記第２部材とを溶接する溶接工程と、
を備え、
アーク、プラズマ、レーザーから選択される少なくとも１つの熱源により、前記溶接材料を溶融させる、
異材接合継手の製造方法。
【請求項4】
前記溶接工程の前に、前記第２部材に当接する裏当て部材を当接する当接工程を有する、
請求項３に記載の異材接合継手の製造方法。
請求項３に記載の異材接合継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異種金属接合継手に関する。
【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、炭素繊維等に置換する手段がある。しかし、全てをこれらの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問題点がある。このため、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】
従来の鋼とアルミニウム又はマグネシウムの異材接合技術としては、アルミニウム製の下板と、該下板との重ね合わせ面に臨む穴が設けられた鋼製の上板と、中空部を有し上板の穴に挿入されるアルミニウム製の接合補助部材とを備え、接合補助部材の中空部にアーク溶接によって溶接金属を充填して、アルミニウム同士の拘束力により下板と上板とを接合する、特許文献１に記載の異材接合技術が知られている。同様に、鋼製の下板と、アルミニウム製の上板とを、鉄製のワイヤを用いて接合する異材接合技術として、例えば、特許文献２が知られている。
【0004】
また、特許文献３には、あらかじめ貫通穴を溶接線に沿って設けた鋼材とアルミニウム材とを互いに重ねて合わせ、溶接トーチに後退角を設けて溶接線に沿って走らせながら、アルミニウム溶接ワイヤによって、鋼材側に設けた貫通孔にアルミニウム溶接材料を溶融充填させつつ、ビードを形成してアーク溶接する、いわゆるスクラムリベット法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－１７１７６５号公報
【特許文献2】ＷＯ２０１８／０３０２７２号公報
【特許文献3】特許第４９４４９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載の技術は、上板である鋼材に形成した貫通穴に、板厚方向に貫通する中空部が形成されたアルミニウム系材料又はマグネシウム系材料性からなる接合補助部材を設けるものであって、溶接時間を短くすることを目的としている。この場合、貫通穴に嵌合する接合補助部材を製造するコストと、製造した接合補助部材を貫通孔に挿入する手間が掛かるという課題がある。また、特許文献２の技術は、鋼板を下板に、アルミニウム合金又はマグネシウム合金製の上板を接合する技術であって、アルミニウム合金製の下板に、鋼製の上板を接合する技術とは異なる。また、特許文献３の技術によれば、線溶接で連続的に複数の予備穴を埋めていくのが特徴であるため、鋼を溶かしすぎて溶接金属に割れが生じやすく、継手強度が低くなり易いという課題がある。
【0007】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋼板からなる第１部材と、アルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる第２部材と、を接合する異材接合継手において、高強度の異種金属接合継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
［１］ １つ又は複数の鋼板からなる第１部材と、
１つ又は複数のアルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる板状の第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、
を備え、
前記第１部材は、前記第２部材との重ね合わせ面に臨む板厚方向の貫通孔を有し、
前記接合部は、前記貫通孔に充填されて前記第２部材と溶接した溶接金属であって、前記第１部材の表面に配置される表余盛を有し、
前記貫通孔の直径ｄと、前記表余盛の幅Ｗ１と、前記表余盛の高さＨ１と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
異材接合継手。
３．０ｍｍ≦ｄ≦１５．０ｍｍ
ｄ＜Ｗ１≦５．０ｄ
０．１ｔ２≦Ｈ１≦５．０ｔ２
［２］ 前記第２部材の裏面に裏余盛を有し、
前記貫通孔の直径ｄと、前記裏余盛の幅Ｗ２と、前記裏余盛の高さＨ２と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
［１］に記載の異材接合継手。
Ｗ２≦３．０ｄ
Ｈ２≦５．０ｔ２
［３］ ［１］又は［２］に記載の異材接合継手の製造方法であって、
前記第１部材に前記貫通孔を空ける孔空け工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
溶接材料を溶融させた溶接金属を前記貫通孔に充填し、前記溶接金属と前記第２部材とを溶接する溶接工程と、
を備え、
アーク、プラズマ、レーザーから選択される少なくとも１つの熱源により、前記溶接材料を溶融させる、
異材接合継手の製造方法。
［４］ 前記溶接工程の前に、前記第２部材に当接する裏当て部材を当接する当接工程を有する、
［３］に記載の異材接合継手の製造方法。
［１］ １つ又は複数の鋼板からなる第１部材と、
１つ又は複数のアルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる板状の第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、
を備え、
前記第１部材は、前記第２部材との重ね合わせ面に臨む板厚方向の貫通孔を有し、
前記接合部は、前記貫通孔に充填されて前記第２部材と溶接した溶接金属であって、前記第１部材の表面に配置される表余盛を有し、
前記貫通孔の直径ｄと、前記表余盛の幅Ｗ１と、前記表余盛の高さＨ１と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
異材接合継手。
３．０ｍｍ≦ｄ≦１５．０ｍｍ
ｄ＜Ｗ１≦５．０ｄ
０．１ｔ２≦Ｈ１≦５．０ｔ２
［２］ 前記第２部材の裏面に裏余盛を有し、
前記貫通孔の直径ｄと、前記裏余盛の幅Ｗ２と、前記裏余盛の高さＨ２と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
［１］に記載の異材接合継手。
Ｗ２≦３．０ｄ
Ｈ２≦５．０ｔ２
［３］ ［１］又は［２］に記載の異材接合継手の製造方法であって、
前記第１部材に前記貫通孔を空ける孔空け工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
溶接材料を溶融させた溶接金属を前記貫通孔に充填し、前記溶接金属と前記第２部材とを溶接する溶接工程と、
を備え、
アーク、プラズマ、レーザーから選択される少なくとも１つの熱源により、前記溶接材料を溶融させる、
異材接合継手の製造方法。
［４］ 前記溶接工程の前に、前記第２部材に当接する裏当て部材を当接する当接工程を有する、
［３］に記載の異材接合継手の製造方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、鋼板からなる第１部材と、アルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる第２部材と、第１部材と第２部材とを接合する接合部と、を備えた異材接合継手において、接合部が有する表余盛を所定のサイズに収めることにより、高強度の異材接合継手を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図3】図３（Ａ）は、上板として複数の板状部材を設けた例を示した図であり、図３（Ｂ）は、貫通孔に下板に向かって幅広になるテーパーを設けた図であり、図３（Ｃ）は、貫通孔に下板に向かって幅狭になるテーパーを設けた図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の一実施形態に係る異材接合継手、及び、異材接合継手の製造方法を図面に基づいて説明する。図１（Ａ）は、本実施形態の異材接合継手の製造方法の孔空け工程を示す図であり、図１（Ｂ）は、本実施形態の異材接合継手の製造方法の溶接工程を示す図である。図２は、異材接合継手の形状を示したモデル図である。
【0012】
本実施形態の異材接合継手は、上板１０（第１部材）と、下板２０（第２部材）と、接合部３０と、を有する。
上板１０は、貫通孔１１が形成される鋼製の板状部材である。下板２０は、上板１０の下面に重なるように配置されるアルミニウム合金又はマグネシウム合金製の板状部材である。接合部３０は、アークスポット溶接法によって溶融したアルミニウム合金又はマグネシウム合金製の溶接金属を貫通孔１１に充填することで形成される。この構成は、図２を参照するとよい。
上板１０は、貫通孔１１が形成される鋼製の板状部材である。下板２０は、上板１０の下面に重なるように配置されるアルミニウム合金又はマグネシウム合金製の板状部材である。接合部３０は、アークスポット溶接法によって溶融したアルミニウム合金又はマグネシウム合金製の溶接金属を貫通孔１１に充填することで形成される。この構成は、図２を参照するとよい。
【0013】
＜異材接合継手の製造方法＞
まず、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貫通孔１１を空ける孔空け工程を行う。この構成は、図１（Ａ）を参照するとよい。孔空け工程では、電動ドリルやボール盤といった回転工具を用いた切削、ポンチを用いた打抜き、又は、金型を用いたプレス型抜きによって上板１０に貫通孔１１を形成する。
まず、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貫通孔１１を空ける孔空け工程を行う。この構成は、図１（Ａ）を参照するとよい。孔空け工程では、電動ドリルやボール盤といった回転工具を用いた切削、ポンチを用いた打抜き、又は、金型を用いたプレス型抜きによって上板１０に貫通孔１１を形成する。
【0014】
次に、上板１０と下板２０を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う。
続いて、以下で説明する、（ａ）溶極式ガスシールドアーク溶接法、（ｂ）ノンガスアーク溶接法、（ｃ）ガスタングステンアーク溶接法、（ｄ）プラズマアーク溶接法、（ｅ）被覆アーク溶接法のいずれかのアーク溶接法によって、溶接材料を溶融した溶融金属を貫通孔に充填し、溶接金属と下板２０とを溶接する溶接工程を行う。このとき、アーク溶接では、上板１０を略溶融させない溶接条件で溶接材料を溶融する。これにより、上板１０と下板２０とを接合する接合部３０を形成する。この構成は、図１（Ｂ）を参照するとよい。
続いて、以下で説明する、（ａ）溶極式ガスシールドアーク溶接法、（ｂ）ノンガスアーク溶接法、（ｃ）ガスタングステンアーク溶接法、（ｄ）プラズマアーク溶接法、（ｅ）被覆アーク溶接法のいずれかのアーク溶接法によって、溶接材料を溶融した溶融金属を貫通孔に充填し、溶接金属と下板２０とを溶接する溶接工程を行う。このとき、アーク溶接では、上板１０を略溶融させない溶接条件で溶接材料を溶融する。これにより、上板１０と下板２０とを接合する接合部３０を形成する。この構成は、図１（Ｂ）を参照するとよい。
【0015】
すなわち、上記したいずれかのアーク溶接法によって溶接材料を溶融し、生成された溶接金属を、上板１０の貫通孔１１に充填して、上板１０の表面にフランジ状の表余盛３１を形成する。表余盛３１は余盛とも称する。さらに、溶接金属を下板２０に裏余盛３２が出る状態まで溶け込ませて、上板１０と下板２０とを接合する。なお、裏余盛は裏波とも称する。
言い換えると、貫通孔１１に充填された溶接金属によって、表余盛３１及び裏余盛３２を備えた接合部３０が形成される。
なお、溶接材料は、上述のアーク溶接法により下板２０と溶接可能なものであればよく、溶接ワイヤ、溶接棒、フィラー、消耗材等、その他の溶接に一般的に用いるものを含む。
以下、各アーク溶接法について説明する。
言い換えると、貫通孔１１に充填された溶接金属によって、表余盛３１及び裏余盛３２を備えた接合部３０が形成される。
なお、溶接材料は、上述のアーク溶接法により下板２０と溶接可能なものであればよく、溶接ワイヤ、溶接棒、フィラー、消耗材等、その他の溶接に一般的に用いるものを含む。
以下、各アーク溶接法について説明する。
【0016】
（ａ）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や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手法である。
【0017】
（ｂ）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手段である。
【0018】
（ｃ）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。
【0019】
（ｄ）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。
【0020】
（ｅ）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。
【0021】
なお、溶接金属を生成する溶接法は、上記のアーク溶接法には限られず、アーク、プラズマ、レーザーから選択される少なくとも一つの熱源によって溶接金属を溶融させるものであってもよい。例えば、レーザー・アークのハイブリッドした場合、溶接時間を短縮できる。なお、溶接法は、アーク溶接（ＭＩＧ又はＴＩＧ）が好ましく、ＭＩＧがさらに好ましい。
溶接法として、ＭＩＧやＴＩＧを用いる場合、貫通孔１１の中心を狙って溶接トーチを動かさずに溶接してもよく、時間とともに溶接トーチを引き上げてもよく、貫通孔１１の内側や縁を揺動してもよく、これらを組み合わせてもよい。
また、上板１０及び下板２０に対して、溶接トーチを垂直にアプローチしなくてもよく、溶接トーチを斜めに傾けて溶接してもよい。また、溶接トーチは、下向き姿勢だけでなく、横向き姿勢や上向き姿勢で溶接してもよい。
溶接法として、ＭＩＧやＴＩＧを用いる場合、貫通孔１１の中心を狙って溶接トーチを動かさずに溶接してもよく、時間とともに溶接トーチを引き上げてもよく、貫通孔１１の内側や縁を揺動してもよく、これらを組み合わせてもよい。
また、上板１０及び下板２０に対して、溶接トーチを垂直にアプローチしなくてもよく、溶接トーチを斜めに傾けて溶接してもよい。また、溶接トーチは、下向き姿勢だけでなく、横向き姿勢や上向き姿勢で溶接してもよい。
【0022】
次に、図２及び図３（Ａ）～図３（Ｃ）に基づいて、異材接合継手の具体的な形状について説明する。図３（Ａ）は、上板として複数の板状部材を設けた例を示した図であり、図３（Ｂ）は、貫通孔に下板に向かって幅広になるテーパーを設けた図であり、図３（Ｃ）は、貫通孔に下板に向かって幅狭になるテーパーを設けた図である。
【0023】
＜異材接合継手の形状＞
まず、異材接合継手を構成する上板１０、下板２０、接合部３０について、上板１０の板厚をｔ１、下板２０板厚をｔ２、貫通孔１１の直径をｄ、表余盛３１の幅をＷ１、表余盛３１の高さをＨ１、裏余盛３２の幅をＷ２、裏余盛の高さをＨ２と称する。また、上板１０と表余盛３１との間の接触角をθ１、下板２０と裏余盛３２との間の接触角をθ２と、称する。この構成は、図２を参照するとよい。
なお、表余盛３１の幅Ｗ１は、表余盛３１の平面方向の幅の中で一番短い部分の幅を意味する。同様に、裏余盛３２の幅Ｗ２は、裏余盛３２の平面方向の幅中で一番短い部分の幅を意味する。
まず、異材接合継手を構成する上板１０、下板２０、接合部３０について、上板１０の板厚をｔ１、下板２０板厚をｔ２、貫通孔１１の直径をｄ、表余盛３１の幅をＷ１、表余盛３１の高さをＨ１、裏余盛３２の幅をＷ２、裏余盛の高さをＨ２と称する。また、上板１０と表余盛３１との間の接触角をθ１、下板２０と裏余盛３２との間の接触角をθ２と、称する。この構成は、図２を参照するとよい。
なお、表余盛３１の幅Ｗ１は、表余盛３１の平面方向の幅の中で一番短い部分の幅を意味する。同様に、裏余盛３２の幅Ｗ２は、裏余盛３２の平面方向の幅中で一番短い部分の幅を意味する。
【0024】
上板１０の板厚ｔ１は、一般的には０．５ｍｍ～３．０ｍｍが好ましいが、より好ましくは１．０ｍｍ～２．０ｍｍである。しかし、上板１０の板厚ｔ１は、上記範囲を外れていてもよい。
また、上板１０は、１枚のみに限られず、複数枚を重ねた第１の板組としてもよい。この場合、それぞれの貫通孔１１Ａ、１１Ｂの直径は異なっていてもよい。複数の貫通孔１１Ａ、１１Ｂの直径が異なる場合は、最も径の小さい貫通孔１１Ａ、１１Ｂの直径を、貫通孔１１の直径ｄとする。この構成は、図３（Ａ）を参照するとよい。
なお、上板１０は、鋼板の種類や、表面処理の有無について制限がなく、どのような強度クラスの鋼であっても貫通孔１１が形成できれば適用できる。すなわち、上板１０は、ステンレス鋼であっても、ニッケル基合金あってもよい。また、上板１０は、合金化溶融亜鉛めっき（ＧＡ）、溶融亜鉛めっき（ＧＩ）、アルミめっき等が施されていてもよい。
また、上板１０は、１枚のみに限られず、複数枚を重ねた第１の板組としてもよい。この場合、それぞれの貫通孔１１Ａ、１１Ｂの直径は異なっていてもよい。複数の貫通孔１１Ａ、１１Ｂの直径が異なる場合は、最も径の小さい貫通孔１１Ａ、１１Ｂの直径を、貫通孔１１の直径ｄとする。この構成は、図３（Ａ）を参照するとよい。
なお、上板１０は、鋼板の種類や、表面処理の有無について制限がなく、どのような強度クラスの鋼であっても貫通孔１１が形成できれば適用できる。すなわち、上板１０は、ステンレス鋼であっても、ニッケル基合金あってもよい。また、上板１０は、合金化溶融亜鉛めっき（ＧＡ）、溶融亜鉛めっき（ＧＩ）、アルミめっき等が施されていてもよい。
【0025】
下板２０の板厚ｔ２は、特に制限はないが０．５ｍｍ～８．０ｍｍが好ましい。また、下板２０は、１枚のみに限られず、複数板を重ねた不図示の第２の板組としてもよく、厚さｔ２が上記範囲を外れていてもよい。
下板２０の板厚ｔ２の上限については、７．０ｍｍ以下がより好ましく、５．０ｍｍ以下がより好ましく、３．０ｍｍ以下がより好ましい。
下板２０の板厚ｔ２の下限については、０．６５ｍｍ以上がより好ましく、０．８ｍｍ以上がより好ましい。
なお、下板２０は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金の種類は問わない。下板２０として用いられるアルミニウム合金としては、例えば、５０００系、６０００系、７０００系合金等があるが、いずれでも適用できる。また、下板２０は、板状部材には限られず、押出材、ダイキャスト等いずれのアルミ材に対しても適用できる。
下板２０の板厚ｔ２の上限については、７．０ｍｍ以下がより好ましく、５．０ｍｍ以下がより好ましく、３．０ｍｍ以下がより好ましい。
下板２０の板厚ｔ２の下限については、０．６５ｍｍ以上がより好ましく、０．８ｍｍ以上がより好ましい。
なお、下板２０は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金の種類は問わない。下板２０として用いられるアルミニウム合金としては、例えば、５０００系、６０００系、７０００系合金等があるが、いずれでも適用できる。また、下板２０は、板状部材には限られず、押出材、ダイキャスト等いずれのアルミ材に対しても適用できる。
【0026】
上板１０と下板２０の板厚比であるｔ１／ｔ２は、溶接作業のし易さの観点から０．５～２．０の範囲が好ましい。なお、溶接部の形状が好ましい範囲となるように溶接条件が設定されていれば、板厚比が上記範囲を外れていてもよい。
【0027】
貫通孔１１の直径ｄは、３．０ｍｍ～１５．０ｍｍが好ましい。
貫通孔１１の直径ｄが小さすぎると、アーク溶接による溶接材料の充填が難しく、接合部３０の継手強度も低くなる。このため、貫通孔１１の直径ｄの下限は、３．０ｍｍ以上が好ましく、４．０ｍｍ以上がより好ましく、５．０ｍｍ以上がより好ましい。
その一方で、貫通孔１１の直径ｄが大きすぎると、貫通孔１１に溶接金属を充填するのが難しくなり、溶接時間が長くなる。また、溶接材料の消費量が増加し、アルミニウムへの入熱過多による下板２０や溶接金属の割れが懸念される。このため、貫通孔１１の直径ｄは、１５．０ｍｍ以下が好ましく、１３．０ｍｍ以下がより好ましく、１１．０ｍｍ以下がより好ましい。
貫通孔１１の直径ｄが小さすぎると、アーク溶接による溶接材料の充填が難しく、接合部３０の継手強度も低くなる。このため、貫通孔１１の直径ｄの下限は、３．０ｍｍ以上が好ましく、４．０ｍｍ以上がより好ましく、５．０ｍｍ以上がより好ましい。
その一方で、貫通孔１１の直径ｄが大きすぎると、貫通孔１１に溶接金属を充填するのが難しくなり、溶接時間が長くなる。また、溶接材料の消費量が増加し、アルミニウムへの入熱過多による下板２０や溶接金属の割れが懸念される。このため、貫通孔１１の直径ｄは、１５．０ｍｍ以下が好ましく、１３．０ｍｍ以下がより好ましく、１１．０ｍｍ以下がより好ましい。
【0028】
貫通孔１１の形状は、楕円形や多角形であってもよいが、接合部３０及び上板１０への応力集中の観点からは円や楕円等の角のない形状の方が好ましい。また、貫通孔１１は、面取りしてもよいが、バリの有無は問わない。
また、貫通孔１１は、板厚方向が垂直な孔ではなく、テーパー付きでもよい。貫通孔１１に形成されるテーパーは、板厚表面方向に狭まるテーパー１１ａであっても、板厚裏面（界面）方向に狭まるテーパー１１ｂであってもよい。この場合、最も径の小さい部分の直径を、前記貫通孔１１の直径ｄとする。この構成は、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）を参照するとよい。
また、貫通孔１１は、板厚方向が垂直な孔ではなく、テーパー付きでもよい。貫通孔１１に形成されるテーパーは、板厚表面方向に狭まるテーパー１１ａであっても、板厚裏面（界面）方向に狭まるテーパー１１ｂであってもよい。この場合、最も径の小さい部分の直径を、前記貫通孔１１の直径ｄとする。この構成は、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）を参照するとよい。
【0029】
表余盛３１の幅Ｗ１は、貫通孔１１の直径をｄとした場合に、貫通孔の直径ｄより大きく、５．０ｄ以下（ｄ＜Ｗ≦５．０ｄ）であることが好ましい。
表余盛３１の幅Ｗ１は、基本的には大きいほど継手強度には良い影響を与える。しかし表余盛３１の幅Ｗ１が大きすぎると、溶接時間の長時間化、消耗材の消費量の増加、鋼が過剰に溶融して溶接金属に多量に混入することによる脆化、熱変形等の影響が起きることが考えられる。このため、表余盛３１の幅Ｗ１の上限は、５．０ｄ以下が好ましく、４．５ｄ以下がより好ましく、４．０ｄ以下がより好ましい。
その一方で、表余盛３１の幅Ｗ１の下限は、所望のアンカー効果を得るために、貫通孔１１の直径ｄよりも大きいことが好ましく、１．２ｄ以上がより好ましい。
表余盛３１の幅Ｗ１は、基本的には大きいほど継手強度には良い影響を与える。しかし表余盛３１の幅Ｗ１が大きすぎると、溶接時間の長時間化、消耗材の消費量の増加、鋼が過剰に溶融して溶接金属に多量に混入することによる脆化、熱変形等の影響が起きることが考えられる。このため、表余盛３１の幅Ｗ１の上限は、５．０ｄ以下が好ましく、４．５ｄ以下がより好ましく、４．０ｄ以下がより好ましい。
その一方で、表余盛３１の幅Ｗ１の下限は、所望のアンカー効果を得るために、貫通孔１１の直径ｄよりも大きいことが好ましく、１．２ｄ以上がより好ましい。
【0030】
表余盛３１の高さＨ１は、下板２０の板厚をｔ２とした場合に、０．１ｔ２以上、５．０ｔ２以下が好ましい。
表余盛３１の高さＨ１は、基本的には高いほど継手強度には良い影響を与える。しかし、表余盛３１の高さＨ１が高すぎても、継手強度の向上効果を相応には得られない一方で、他の部品と干渉し易くなったり、溶接時間の長時間化したり、消耗材の消費量が増加したりする。このため、表余盛３１の高さＨ１の上限は、５．０ｔ２以下が好ましく、４．５ｔ２以下がより好ましく、４．０ｔ２以下がより好ましい。
その一方で、表余盛３１の高さＨ１の下限は、低すぎると接合部３０が剥離方向に外力に対して破断し易くなるため、０．１ｔ２以上が好ましく、０．２ｔ２以上がより好ましく、０．３ｔ２以上がより好ましく、０．４ｔ２以上がより好ましい。
表余盛３１の高さＨ１は、基本的には高いほど継手強度には良い影響を与える。しかし、表余盛３１の高さＨ１が高すぎても、継手強度の向上効果を相応には得られない一方で、他の部品と干渉し易くなったり、溶接時間の長時間化したり、消耗材の消費量が増加したりする。このため、表余盛３１の高さＨ１の上限は、５．０ｔ２以下が好ましく、４．５ｔ２以下がより好ましく、４．０ｔ２以下がより好ましい。
その一方で、表余盛３１の高さＨ１の下限は、低すぎると接合部３０が剥離方向に外力に対して破断し易くなるため、０．１ｔ２以上が好ましく、０．２ｔ２以上がより好ましく、０．３ｔ２以上がより好ましく、０．４ｔ２以上がより好ましい。
【0031】
裏余盛３２の幅Ｗ２は、貫通孔１１の直径をｄとした場合に、０≦Ｗ２≦３．０ｄが好ましい。
裏余盛３２の高さＨ２は、下板２０の板厚をｔ２とした場合に、０≦Ｈ２≦５．０ｔ２が好ましい。
すなわち、裏余盛３２は存在しなくても十分な継手強度を得ることができ、接合部３０の軽量化になる。裏余盛３２を作る場合は、大きいほど継手強度には良い影響を与える。しかし、裏余盛３２の幅Ｗ２や高さＨ２が大きすぎる場合には、裏余盛３２が他の部品に干渉したり、消耗材の消費量が増加したり、重量が必要以上に増加したりすることが考えられる。このため、裏余盛３２の幅Ｗ２は３．０ｄ以下が好ましく、２．５d以下がより好ましく、裏余盛３２の高さＨ２は５．０ｔ２以下が好ましく、４．０ｔ２以下がより好ましい。
なお、接合部３０を補強するために裏余盛３２を別途に作ってもよい。
裏余盛３２の高さＨ２は、下板２０の板厚をｔ２とした場合に、０≦Ｈ２≦５．０ｔ２が好ましい。
すなわち、裏余盛３２は存在しなくても十分な継手強度を得ることができ、接合部３０の軽量化になる。裏余盛３２を作る場合は、大きいほど継手強度には良い影響を与える。しかし、裏余盛３２の幅Ｗ２や高さＨ２が大きすぎる場合には、裏余盛３２が他の部品に干渉したり、消耗材の消費量が増加したり、重量が必要以上に増加したりすることが考えられる。このため、裏余盛３２の幅Ｗ２は３．０ｄ以下が好ましく、２．５d以下がより好ましく、裏余盛３２の高さＨ２は５．０ｔ２以下が好ましく、４．０ｔ２以下がより好ましい。
なお、接合部３０を補強するために裏余盛３２を別途に作ってもよい。
【0032】
接触角θ１は、表余盛３１の幅Ｗ１と高さＨ１の条件が満たされていれば、０～１８０°の何れであってもよい。しかし、接触角θ１は、１２０°を超える場合には、入り熱が不足して上板１０と接合部３０との間の接合が弱くなっている可能性があるため、１２０°未満が好ましい。
【0033】
接触角θ２は、一般的には、同種の金属同士の接触となるため、０～９０°が好ましい。ただし、後述する当て部材やその他部品等が干渉している場合や、合金元素が著しく異なる場合、下板２０に表面処理が施されている場合等は、この限りではない。
【0034】
上述の接合部３０は、表余盛３１の幅Ｗ１及び高さＨ１と、裏余盛３２の幅Ｗ２及び高さＨ２が、規定の範囲を外れた場合には、接合部３０を研削したり再溶接したりすることで、規定範囲内に収まるように補修してもよい。
【0035】
また、上述の条件が満たされている場合、上記の上板１０及び下板２０の間には、ある程度のギャップがあってもよい。具体的には、上板１０及び下板２０の間に、２ｍｍ程度の隙間があっても接合部３０による接合強度を十分得ることができる。
また、上板１０及び下板２０の間に、板間の開口の防止、剛性の向上、防水等を目的として、接着剤やシール剤を塗布した状態で、溶接してもよい。ただし、接着剤やシール剤は、熱による影響が出ない範囲での塗布が望ましい。
また、上板１０及び下板２０の間に、板間の開口の防止、剛性の向上、防水等を目的として、接着剤やシール剤を塗布した状態で、溶接してもよい。ただし、接着剤やシール剤は、熱による影響が出ない範囲での塗布が望ましい。
【0036】
また、上板１０と下板２０の接合は、鋼とアルミの接合であるため、異種金属接触腐食（ガルバニック腐食）が懸念される。これを防止するため、腐食原因となる水分が接合部３０を含む異材接触部への侵入しないように、接合部３０を作成後、シール剤やフィルム、電着塗装等によって接合部３０を含む異材接触部を被覆することが好ましい。
【0037】
次に、接合部３０を構成する溶接金属について具体的に説明する。
【0038】
＜溶接金属＞
溶接金属となる溶接材料は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金となるものであれば、一般的に用いられる溶接ワイヤが適用可能であり、接合部３０や溶接条件に応じて適宜選択される。例えば、５０００系、４０００系、１０００系の溶接ワイヤが流通しているが、このいずれを使用してもよい。さらに具体的には、例えば、Ａ５３５６、Ａ５１８３、Ａ５５５４、Ａ４０４３、Ａ４０４７、Ａ１１００、Ａ１０７０等がある。
溶接金属となる溶接材料は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金となるものであれば、一般的に用いられる溶接ワイヤが適用可能であり、接合部３０や溶接条件に応じて適宜選択される。例えば、５０００系、４０００系、１０００系の溶接ワイヤが流通しているが、このいずれを使用してもよい。さらに具体的には、例えば、Ａ５３５６、Ａ５１８３、Ａ５５５４、Ａ４０４３、Ａ４０４７、Ａ１１００、Ａ１０７０等がある。
【0039】
接合部３０を構成する溶接金属は、上板１０の鉄の一部を溶かして溶接金属中に混入させてもよい。一般的には混入した鉄は溶接金属を脆化させるものであるが、少量であれば溶接金属の強度を向上させる効果があり、接合部３０の強度向上に有効に作用することを見出した。接合部３０を構成する溶接金属中の平均Ｆｅ濃度は１０％以下であることが好ましい。
上板１０の貫通孔１１に中空部を有する不図示の接合補助部材を設けると、上板１０がほとんど溶けないため、接合部３０にほとんど上板１０を構成する鉄が混入しなくなる。このため、本実施形態では、溶接時に上板１０の一部を若干溶かして混入させるために、接合補助部材は用いず、溶接金属を貫通孔１１に直接流す必要がある。
上板１０の貫通孔１１に中空部を有する不図示の接合補助部材を設けると、上板１０がほとんど溶けないため、接合部３０にほとんど上板１０を構成する鉄が混入しなくなる。このため、本実施形態では、溶接時に上板１０の一部を若干溶かして混入させるために、接合補助部材は用いず、溶接金属を貫通孔１１に直接流す必要がある。
【0040】
次に、図４に基づいて、異材接合継手の製造方法の他実施例について説明する。図４（Ａ）は、本実施形態の異材接合継手の製造方法の第１裏当て部材を用いた当接工程を示した図であり、図４（Ｂ）は、本実施形態の異材接合継手の製造方法の第２裏当て部材を用いた当接工程を示した図であり、図４（Ｃ）は、本実施形態の異材接合継手の製造方法の第３裏当て部材を用いた当接工程を示した図である。
【0041】
＜裏当て部材を用いた異材接合継手の製造方法＞
本実施形態の異材接合継手の製造方法は、溶接工程の前に、下板２０の裏面であって、板厚方向に貫通孔１１が配置される部分に、裏当て部材４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを当接する、当接工程を設けてもよい。言い換えると、裏当て部材４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを用いて、上述のアーク溶接を行うことで、裏余盛３２をなくしたり、裏余盛３２の大きさを制限したり、裏余盛３２の形状を矯正したりすることができる。裏当て部材４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの材質としては、溶接金属よりも融点の高い銅、銅合金等の金属材料や、セラミックス等からなる耐熱性のある非金属材料を使用する。
本実施形態の異材接合継手の製造方法は、溶接工程の前に、下板２０の裏面であって、板厚方向に貫通孔１１が配置される部分に、裏当て部材４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを当接する、当接工程を設けてもよい。言い換えると、裏当て部材４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを用いて、上述のアーク溶接を行うことで、裏余盛３２をなくしたり、裏余盛３２の大きさを制限したり、裏余盛３２の形状を矯正したりすることができる。裏当て部材４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの材質としては、溶接金属よりも融点の高い銅、銅合金等の金属材料や、セラミックス等からなる耐熱性のある非金属材料を使用する。
【0042】
裏当て部材４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃについて具体的に説明する。
第１裏当て部材４０Ａは、下板２０の裏余盛３２が形成される箇所全体に面接触する板状部材とする。これにより、下板２０から裏余盛３２が突出形成されることを規制できる。この構成は、図４（Ａ）を参照するとよい。
第２裏当て部材４０Ｂは、下板２０の裏余盛３２が形成される箇所に所定深さの第１凹部４１が形成された板状部材とする。これにより、下板２０に形成される裏余盛３２の高さＨ２及び幅Ｗ２が所定以上大きくなることを規制できる。この構成は、図４（Ｂ）を参照するとよい。
第３裏当て部材４０Ｃは、下板２０の裏余盛３２が形成される箇所に所定のドーム状の第２凹部４２が形成された板状部材とする。これにより、下板２０に形成される裏余盛３２の形状を滑らかなドーム状に形成し、裏余盛３２の高さＨ２及び幅Ｗ２も所望の値にすることができる。この構成は、図４（Ｃ）を参照するとよい。
第１裏当て部材４０Ａは、下板２０の裏余盛３２が形成される箇所全体に面接触する板状部材とする。これにより、下板２０から裏余盛３２が突出形成されることを規制できる。この構成は、図４（Ａ）を参照するとよい。
第２裏当て部材４０Ｂは、下板２０の裏余盛３２が形成される箇所に所定深さの第１凹部４１が形成された板状部材とする。これにより、下板２０に形成される裏余盛３２の高さＨ２及び幅Ｗ２が所定以上大きくなることを規制できる。この構成は、図４（Ｂ）を参照するとよい。
第３裏当て部材４０Ｃは、下板２０の裏余盛３２が形成される箇所に所定のドーム状の第２凹部４２が形成された板状部材とする。これにより、下板２０に形成される裏余盛３２の形状を滑らかなドーム状に形成し、裏余盛３２の高さＨ２及び幅Ｗ２も所望の値にすることができる。この構成は、図４（Ｃ）を参照するとよい。
【実施例0043】
以下、本実施形態に係る異材接合継手と、異材接合継手の製造方法の実施例について、具体的に説明する。本発明はこれに限定されるものではない。
【0044】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、貫通孔１１が形成された鋼板である上板１０の下に、アルミニウム合金製の下板２０を重ねて配置した。次に、溶接ワイヤＷと下板２０とに電源を接続し、溶接ワイヤＷを貫通孔１１の中で下板２０に接触させて、ＭＩＧアーク溶接を実施した。なお、ＭＩＧアーク溶接では、シールドガスとして１００％Ａｒガスを用いた。これにより、貫通孔１１に溶融した溶接金属を充填して接合部３０を形成し、上板１０と下板２０とを接合する異材接合継手を形成した。
【0045】
本実施例においては、上板１０の種類（Ｓ１～Ｓ４）と、下板２０の種類（Ａ１～Ａ４）と、溶接ワイヤＷの種類（Ｗ１、Ｗ２）と、上板１０の板厚ｔ１と、下板２０の板厚ｔ２と、貫通孔１１の直径ｄと、接合部３０（表余盛３１及び裏余盛３２）の形状とサイズと、を適宜変更して異材接合継手を製造した。使用した上板１０、下板２０及び溶接ワイヤＷの種類について、以下に示す。
【0046】
（上板の種類）
Ｓ１：２７０ＭＰａ級冷延鋼材
Ｓ２：２７０ＭＰａ級冷延鋼材ＧＡめっき鋼板
Ｓ３：２７０ＭＰａ級冷延鋼材ＧＩめっき鋼板
Ｓ４：１５００ＭＰａ級冷延鋼材
（下板の種類）
Ａ１：６０００系アルミニウム合金板（引張強度２４０ＭＰａ）
Ａ２：５０００系アルミニウム合金板（引張強度２７０ＭＰａ）
Ａ３：７０００系合金押出材（引張強度３６５ＭＰａ）
Ａ４：アルミニウムダイキャスト材（引張強度３１０ＭＰａ）
Ａ５：５０００系アルミニウム合金板（引張強度２３０ＭＰａ）
（溶接ワイヤの種類）
Ｗ１：ＪＩＳ Ｚ３２３２ Ａ５３５６－ＷＹ φ１．２ｍｍ
Ｗ２：ＪＩＳ Ｚ３２３２ Ａ４０４３－ＷＹ φ１．２ｍｍ
Ｓ１：２７０ＭＰａ級冷延鋼材
Ｓ２：２７０ＭＰａ級冷延鋼材ＧＡめっき鋼板
Ｓ３：２７０ＭＰａ級冷延鋼材ＧＩめっき鋼板
Ｓ４：１５００ＭＰａ級冷延鋼材
（下板の種類）
Ａ１：６０００系アルミニウム合金板（引張強度２４０ＭＰａ）
Ａ２：５０００系アルミニウム合金板（引張強度２７０ＭＰａ）
Ａ３：７０００系合金押出材（引張強度３６５ＭＰａ）
Ａ４：アルミニウムダイキャスト材（引張強度３１０ＭＰａ）
Ａ５：５０００系アルミニウム合金板（引張強度２３０ＭＰａ）
（溶接ワイヤの種類）
Ｗ１：ＪＩＳ Ｚ３２３２ Ａ５３５６－ＷＹ φ１．２ｍｍ
Ｗ２：ＪＩＳ Ｚ３２３２ Ａ４０４３－ＷＹ φ１．２ｍｍ
【0047】
＜異材接合継手の評価＞
次に、得られた各異材接合継手について、異材継手の形状の影響が大きい剥離方向の継手強度を測定することにより、継手強度を評価した。
次に、得られた各異材接合継手について、異材継手の形状の影響が大きい剥離方向の継手強度を測定することにより、継手強度を評価した。
【0048】
（剥離方向の継手強度）
各異材接合継手の継手強度として、ＪＩＳ Ｚ３１３７に記載の十字引張試験による剥離方向の継手強度（ＣＴＳ：Ｃｒｏｓｓ ｔｅｎｔｉｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を測定し、測定された継手強度を、基準強度と比較（比基準強度を算出）して評価した。
剥離方向の継手強度（ＣＴＳ）の基準強度は、せん断方向の継手強度（ＴＳＳ）の基準強度の５０％とした。せん断方向の継手強度（ＴＳＳ）の基準強度は、ＷＥＳ７３０２ スポット溶接作業標準（アルミニウム及びアルミニウム合金）の引張せん断荷重Ｂ、ＢＦ級最小値を参考にした。
具体例を示すと、板厚２．０ｍｍの、引張強度２４０ＭＰａの６０００系アルミニウム系合金板（Ａ１）の場合、基準強度は、以下のように算出した。
２４０×１／９８×１．０００×０．５＝１．２ｋＮ
各異材接合継手の継手強度として、ＪＩＳ Ｚ３１３７に記載の十字引張試験による剥離方向の継手強度（ＣＴＳ：Ｃｒｏｓｓ ｔｅｎｔｉｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を測定し、測定された継手強度を、基準強度と比較（比基準強度を算出）して評価した。
剥離方向の継手強度（ＣＴＳ）の基準強度は、せん断方向の継手強度（ＴＳＳ）の基準強度の５０％とした。せん断方向の継手強度（ＴＳＳ）の基準強度は、ＷＥＳ７３０２ スポット溶接作業標準（アルミニウム及びアルミニウム合金）の引張せん断荷重Ｂ、ＢＦ級最小値を参考にした。
具体例を示すと、板厚２．０ｍｍの、引張強度２４０ＭＰａの６０００系アルミニウム系合金板（Ａ１）の場合、基準強度は、以下のように算出した。
２４０×１／９８×１．０００×０．５＝１．２ｋＮ
【0049】
表１には、各異材接合継手の製造に用いた材料の種類及び寸法と、接合部３０の寸法と、を継手強度とともに示す。なお、接合部３０のサイズは、レーザー変位計にて溶接部形状をスキャンして計算した。
【0050】
【表1】
【0051】
表１に示すように、異材接合継手の貫通孔１１の直径ｄが３．０ｍｍ以上、１５．０ｍｍ以下、ｄ≦表余盛の幅Ｗ１≦５．０ｄ、０．１ｔ２≦表余盛の高さＨ１≦５．０ｔ２の条件を満たす場合には、異材接合継手の継手強度が基準強度よりも大きくなることが確認できた。
なお、Ｎｏ．２０は、上板１０を２枚重ねしたものであり、板厚ｔ１は合計で２．８ｍｍである。Ｎｏ．２２は、基準強度を下回った比較例である。
なお、Ｎｏ．２０は、上板１０を２枚重ねしたものであり、板厚ｔ１は合計で２．８ｍｍである。Ｎｏ．２２は、基準強度を下回った比較例である。
【0052】
なお、図５（Ａ）は、表１のＮｏ１に相当する溶接部断面写真であり、図５（Ｂ）は、表１のＮｏ．７に相当する溶接部断面写真であり、図５（Ｃ）は、表１のＮｏ．９に相当する溶接部の断面写真であり、図５（Ｄ）は、表１のＮｏ．２２に相当する溶接部の断面写真である。
図５（Ａ）～図５（Ｄ）に示すように、本実施形態の溶接方法では、裏余盛３２が表れていなくとも、接合部３０が下板２０に接合されていれば、実用上、十分な接合強度が得られる。その一方で、溶接金属が深く溶け込みすぎて、接合部３０と下板２０が溶け落ちてしまわないように、溶接条件を制御する必要がある。
なお、図５（Ｄ）に示す例は、基準強度を下回った比較例を示している。
図５（Ａ）～図５（Ｄ）に示すように、本実施形態の溶接方法では、裏余盛３２が表れていなくとも、接合部３０が下板２０に接合されていれば、実用上、十分な接合強度が得られる。その一方で、溶接金属が深く溶け込みすぎて、接合部３０と下板２０が溶け落ちてしまわないように、溶接条件を制御する必要がある。
なお、図５（Ｄ）に示す例は、基準強度を下回った比較例を示している。
【0053】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【0054】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） １つ又は複数の鋼板からなる第１部材と、
１つ又は複数のアルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる板状の第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、
を備え、
前記第１部材は、前記第２部材との重ね合わせ面に臨む板厚方向の貫通孔を有し、
前記接合部は、前記貫通孔に充填されて前記第２部材と溶接した溶接金属であって、前記第１部材の表面に配置される表余盛を有し、
前記貫通孔の直径ｄと、前記表余盛の幅Ｗ１と、前記表余盛の高さＨ１と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
異材接合継手。
３．０ｍｍ≦ｄ≦１５．０ｍｍ
ｄ＜Ｗ１≦５．０ｄ
０．１ｔ２≦Ｈ１≦５．０ｔ２
本構成によれば、溶接金属によって成形される前記接合部の前記表余盛を所定のサイズに収めることにより、高強度の異材接合継手を得ることができる。
（１） １つ又は複数の鋼板からなる第１部材と、
１つ又は複数のアルミニウム系材料又はマグネシウム系材料からなる板状の第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、
を備え、
前記第１部材は、前記第２部材との重ね合わせ面に臨む板厚方向の貫通孔を有し、
前記接合部は、前記貫通孔に充填されて前記第２部材と溶接した溶接金属であって、前記第１部材の表面に配置される表余盛を有し、
前記貫通孔の直径ｄと、前記表余盛の幅Ｗ１と、前記表余盛の高さＨ１と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
異材接合継手。
３．０ｍｍ≦ｄ≦１５．０ｍｍ
ｄ＜Ｗ１≦５．０ｄ
０．１ｔ２≦Ｈ１≦５．０ｔ２
本構成によれば、溶接金属によって成形される前記接合部の前記表余盛を所定のサイズに収めることにより、高強度の異材接合継手を得ることができる。
【0055】
（２） 前記第２部材の裏面に裏余盛を有し、
前記貫通孔の直径ｄと、前記裏余盛の幅Ｗ２と、前記裏余盛の高さＨ２と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
（１）に記載の異材接合継手。
Ｗ２≦３．０ｄ
Ｈ２≦５．０ｔ２
本構成によれば、溶接金属によって成形される前記裏余盛を所定のサイズに収めることにより、高強度の異材接合継手を得ることができる。
前記貫通孔の直径ｄと、前記裏余盛の幅Ｗ２と、前記裏余盛の高さＨ２と、前記第２部材の板厚ｔ２との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする、
（１）に記載の異材接合継手。
Ｗ２≦３．０ｄ
Ｈ２≦５．０ｔ２
本構成によれば、溶接金属によって成形される前記裏余盛を所定のサイズに収めることにより、高強度の異材接合継手を得ることができる。
【0056】
（３） （１）又は（２）に記載の異材接合継手の製造方法であって、
前記第１部材に前記貫通孔を空ける孔空け工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
溶接材料を溶融させた溶接金属を前記貫通孔に充填し、前記溶接金属と前記第２部材とを溶接する溶接工程と、
を備え、
アーク、プラズマ、レーザーから選択される少なくとも１つの熱源により、前記溶接材料を溶融させる、
本構成によれば、溶接材料から前記接合部を構成する溶融金属をスムーズに生成できるため、より安定して異材接合継手を製造できる。
前記第１部材に前記貫通孔を空ける孔空け工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
溶接材料を溶融させた溶接金属を前記貫通孔に充填し、前記溶接金属と前記第２部材とを溶接する溶接工程と、
を備え、
アーク、プラズマ、レーザーから選択される少なくとも１つの熱源により、前記溶接材料を溶融させる、
本構成によれば、溶接材料から前記接合部を構成する溶融金属をスムーズに生成できるため、より安定して異材接合継手を製造できる。
【0057】
（４） 前記溶接工程の前に、前記第２部材に当接する裏当て部材を当接する当接工程を有する、
（３）に記載の異材接合継手の製造方法。
本構成によれば、第２部材に形成される裏余盛のサイズや形状を任意に調整できる。
（３）に記載の異材接合継手の製造方法。
本構成によれば、第２部材に形成される裏余盛のサイズや形状を任意に調整できる。
【符号の説明】
【0058】
１０ 上板（第１部材）
１１ 貫通孔
１１Ａ 貫通孔
１１Ｂ 貫通孔
２０ 下板（第２部材）
３０ 接合部
３１ 表余盛
３２ 裏余盛
４０Ａ 第１裏当て部材
４０Ｂ 第２裏当て部材
４０Ｃ 第３裏当て部材
４１ 第１凹部
４２ 第２凹部
ｄ 貫通孔の直径
ｔ１ 上板の板厚
ｔ２ 下板の板厚
Ｈ１ 表余盛の高さ
Ｈ２ 裏余盛の高さ
Ｗ１ 表余盛の幅
Ｗ２ 裏余盛の幅
θ１ 第１接触角
θ２ 第２接触角
１１ 貫通孔
１１Ａ 貫通孔
１１Ｂ 貫通孔
２０ 下板（第２部材）
３０ 接合部
３１ 表余盛
３２ 裏余盛
４０Ａ 第１裏当て部材
４０Ｂ 第２裏当て部材
４０Ｃ 第３裏当て部材
４１ 第１凹部
４２ 第２凹部
ｄ 貫通孔の直径
ｔ１ 上板の板厚
ｔ２ 下板の板厚
Ｈ１ 表余盛の高さ
Ｈ２ 裏余盛の高さ
Ｗ１ 表余盛の幅
Ｗ２ 裏余盛の幅
θ１ 第１接触角
θ２ 第２接触角
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
