特許 7448439 接合体の製造方法、溶接用金属体および接合子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-04

(45)【発行日】2024-03-12

(54)【発明の名称】接合体の製造方法、溶接用金属体および接合子

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/20 20060101AFI20240305BHJP

   B23K 11/11 20060101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

B23K11/20

B23K11/11 540

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020134665

(22)【出願日】2020-08-07

(65)【公開番号】P2022030565

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2022-12-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000005256

【氏名又は名称】株式会社アーレスティ

(74)【代理人】

【識別番号】110000534

【氏名又は名称】弁理士法人真明センチュリー

(72)【発明者】

【氏名】青山 俊三

(72)【発明者】

【氏名】近藤 吉輝

【審査官】柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２１６９５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１２６７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第２０１８－００４４６２２（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ １１／２０

Ｂ２３Ｋ １１／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄系金属製の相手部材と、前記相手部材に面する所定面を含む非鉄金属材と、を接合した接合体を製造する方法であって、
鉄系金属製の接合子を前記非鉄金属材の前記所定面に圧入する圧入工程と、
前記非鉄金属材に圧入された前記接合子の露出部分と前記相手部材との間に溶融部を形成する溶接工程と、を備え、
前記圧入工程前の前記接合子は、
仮想軸線と直交する平面状に形成される接合面と、前記接合面の外周縁に連なって前記仮想軸線を取り囲む外周面とを含む本体部と、
前記外周面に連なる外面を含み、前記仮想軸線の周りに前記仮想軸線から離れて位置するように前記本体部のうち前記接合面とは反対側から突出する脚部と、を備え、
前記圧入工程前において、前記本体部の前記外周面は、前記仮想軸線を含む断面において前記仮想軸線と平行な平行部と、前記接合面から離れるにつれて前記仮想軸線から離れる傾斜部と、の少なくとも一方により形成され、前記接合面から離れるにつれて前記仮想軸線側へ近づく部位が無く、
前記圧入工程後において、前記接合面を含む前記接合子の一部が前記所定面から露出し、前記接合子の残部が露出せずに前記非鉄金属材に埋まり、
前記接合子の前記残部は、前記所定面を向く面を含む引掛部を備えていることを特徴とする接合体の製造方法。

【請求項2】

前記圧入工程前の前記非鉄金属材のうち前記圧入工程で前記接合子が圧入される部分を加熱する加熱工程を備えることを特徴とする請求項１記載の接合体の製造方法。

【請求項3】

所定面を含む非鉄金属材と、
炭素含有量が０．４質量％以下の低炭素鋼製の接合子と、を備え、
前記接合子は、
仮想軸線と直交する平面状に形成される接合面と、前記接合面の外周縁に連なって前記仮想軸線を取り囲む外周面とを含む本体部と、
前記外周面に連なる外面を含み、前記仮想軸線の周りに前記仮想軸線から離れて位置するように前記本体部のうち前記接合面とは反対側から突出する脚部と、を備え、
前記本体部の前記外周面は、前記仮想軸線を含む断面において前記仮想軸線と平行な平行部と、前記接合面から離れるにつれて前記仮想軸線から離れる傾斜部と、の少なくとも一方により形成され、前記接合面から離れるにつれて前記仮想軸線側へ近づく部位が無く、
前記接合面を含む前記接合子の一部が前記所定面から露出し、前記接合子の残部が露出せずに前記非鉄金属材に埋まるように前記所定面に前記接合子が圧入されており、
前記接合子の前記残部は、前記所定面を向く面を含む引掛部を備えていることを特徴とする溶接用金属体。

【請求項4】

非鉄金属材の所定面に圧入され、鉄系金属製の相手部材に溶接される鉄系金属製の接合子であって、
仮想軸線と直交する平面状に形成される接合面と、前記接合面の外周縁に連なって前記仮想軸線を取り囲む外周面とを含む本体部と、
前記外周面に連なる外面を含み、前記仮想軸線の周りに前記仮想軸線から離れて位置するように前記本体部のうち前記接合面とは反対側から突出する脚部と、を備え、
前記本体部の前記外周面は、前記仮想軸線を含む断面において前記仮想軸線と平行な平行部と、前記接合面から離れるにつれて前記仮想軸線から離れる傾斜部と、の少なくとも一方により形成され、前記接合面から離れるにつれて前記仮想軸線側へ近づく部位が無いことを特徴とする接合子。

【請求項5】

非鉄金属材の所定面に圧入され、鉄系金属製の相手部材に溶接される鉄系金属製の接合子であって、
仮想軸線と直交する平面状に形成される接合面と、前記接合面の外周縁に連なって前記仮想軸線を取り囲む外周面とを含む本体部と、
前記外周面に連なる外面を含み、前記仮想軸線の周りに位置するように前記本体部のうち前記接合面とは反対側から突出する脚部と、を備え、
前記外周面は、前記仮想軸線を含む断面において前記仮想軸線と平行な平行部と、
前記接合面から離れるにつれて前記仮想軸線から離れる傾斜部と、の少なくとも一方により形成され、
前記脚部の前記外面が連なる位置の前記外周面は、前記接合面の外周縁に連なる前記傾斜部を含むことを特徴とする接合子。

【請求項6】

前記本体部は、前記接合面とは反対側の面であって前記脚部から前記仮想軸線側へ延びた裏面を含み、
前記傾斜部と前記接合面との境界は、前記裏面と前記脚部との境界よりも前記仮想軸線から離れた位置にあることを特徴とする請求項５記載の接合子。

【請求項7】

非鉄金属材の所定面に圧入され、鉄系金属製の相手部材に溶接される鉄系金属製の接合子であって、
仮想軸線と直交する平面状に形成される接合面と、前記接合面の外周縁に連なって前記仮想軸線を取り囲む外周面とを含む本体部と、
前記外周面に連なる外面を含み、前記仮想軸線の周りに位置するように前記本体部のうち前記接合面とは反対側から突出する脚部と、を備え、
前記外周面は、前記仮想軸線を含む断面において前記仮想軸線と平行な平行部と、
前記接合面から離れるにつれて前記仮想軸線から離れる傾斜部と、の少なくとも一方により形成され、
前記脚部は、前記仮想軸線を全周に亘って取り囲む筒状に形成され、
前記接合面、前記外周面または前記外面に開口する貫通孔が前記脚部の内側に連通することを特徴とする接合子。

【請求項8】

非鉄金属材の所定面に圧入され、鉄系金属製の相手部材に溶接される鉄系金属製の接合子であって、
仮想軸線と直交する平面状に形成される接合面と、前記接合面の外周縁に連なって前記仮想軸線を取り囲む外周面とを含む本体部と、
前記外周面に連なる外面を含み、前記仮想軸線の周りに位置するように前記本体部のうち前記接合面とは反対側から突出する脚部と、を備え、
前記外周面は、前記仮想軸線を含む断面において前記仮想軸線と平行な平行部と、
前記接合面から離れるにつれて前記仮想軸線から離れる傾斜部と、の少なくとも一方により形成され、
前記脚部は、前記仮想軸線を全周に亘って取り囲む筒状に形成され、
前記本体部は、前記接合面とは反対側の面であって前記脚部から前記仮想軸線側へ延びた裏面を含み、
前記裏面の少なくとも一部が凸状に形成されていることを特徴とする接合子。

【請求項9】

前記脚部は、前記仮想軸線を取り囲む円筒状であることを特徴とする請求項４から８のいずれかに記載の接合子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガルバニック腐食を低減できる接合体の製造方法、溶接用金属体および接合子に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、例えばアルミニウム、マグネシウム、亜鉛などの非鉄金属材と、鉄系金属材（鉄鋼）により形成される相手部材とを直接溶接することが難しいため、非鉄金属材に鉄系金属製の接合子を溶接以外の方法で接合し、その接合子と相手部材とを溶接することが知られている。この工法には、非鉄金属材のうち相手部材に面する表面とは反対側の裏面に、鉄系金属製の接合子を突入させて押込み、非鉄金属材の表面まで貫通した接合子を相手部材に抵抗スポット溶接する工法がある（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－８７２８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来の工法では、鉄系金属製の接合子のうち相手部材に溶接された部位とは反対側の部位が、非鉄金属材の裏面から露出している。そのため、非鉄金属材の裏面側で非鉄金属材と接合子との間のガルバニック腐食の対策を講じる必要があり、その対策に伴って作業工程の増加やコスト上昇を招くという問題点がある。

【0005】

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、ガルバニック腐食を低減できる接合体の製造方法、溶接用金属体および接合子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】

【0006】

この目的を達成するために本発明の接合体の製造方法は、鉄系金属製の相手部材と、相手部材に面する所定面を含む非鉄金属材と、を接合した接合体を製造する方法であって、鉄系金属製の接合子を非鉄金属材の所定面に圧入する圧入工程と、非鉄金属材に圧入された接合子の露出部分と相手部材との間に溶融部を形成する溶接工程と、を備え、圧入工程後において、所定面から接合子の一部が露出し、接合子の残部が露出せずに非鉄金属材に埋まり、接合子の残部は、所定面を向く面を含む引掛部を備えている。

【0007】

本発明の溶接用金属体は、所定面を含む非鉄金属材と、炭素含有量が０．４質量％以下の低炭素鋼製の接合子と、を備え、所定面から接合子の一部が露出し、接合子の残部が露出せずに非鉄金属材に埋まるように所定面に接合子が圧入されており、接合子の残部は、所定面を向く面を含む引掛部を備えている。

【0008】

本発明の接合子は、非鉄金属材の所定面に圧入され、鉄系金属製の相手部材に溶接される鉄系金属製のものであって、仮想軸線と直交する平面状に形成される接合面と、接合面の外周縁に連なって仮想軸線を取り囲む外周面とを含む本体部と、外周面に連なる外面を含み、仮想軸線の周りに位置するように本体部のうち接合面とは反対側から突出する脚部と、を備え、外周面は、仮想軸線を含む断面において仮想軸線と平行な平行部と、接合面から離れるにつれて仮想軸線から離れる傾斜部と、の少なくとも一方により形成されている。

【発明の効果】

【0009】

請求項１記載の接合体の製造方法によれば、圧入工程では、接合子を非鉄金属材の所定面に圧入する。接合子において非鉄金属材に埋まった部分は、引掛部が所定面を向く面を含むので、非鉄金属材から接合子を抜け難くできる。

【0010】

圧入工程後において所定面から接合子の一部が露出し、その部分と相手部材との間に溶融部を形成する溶接工程が行われ、接合体が製造される。接合子の残部は露出せずに非鉄金属材に埋まっているので、ガルバニック腐食を低減できる。また、請求項１記載の接合体の製造方法によれば、後述の請求項４記載の接合子と同様の効果を奏する。

【0011】

請求項２記載の接合体の製造方法によれば、加熱工程では、圧入工程前の非鉄金属材のうち圧入工程で接合子が圧入される部分を加熱する。これにより、非鉄金属材のうち加熱工程によって延性を高めた部分に、接合子を圧入するので、請求項１の効果に加え、接合子が圧入された非鉄金属材を割れ難くできる。

【0012】

請求項３記載の溶接用金属体によれば、非鉄金属材の所定面に接合子が圧入されている。接合子において非鉄金属材に埋まった部分は、引掛部が所定面を向く面を含むので、非鉄金属材から接合子を抜け難くできる。非鉄金属材の所定面から接合子の一部が露出しているので、その部分に相手部材を溶接できる。接合子の残部が露出せずに非鉄金属材に埋まっているので、ガルバニック腐食を低減できる。

【0013】

さらに、接合子は、炭素含有量が０．４質量％以下の低炭素鋼といった溶接に適した素材により形成されているので、相手部材と接合子との溶接に伴う熱影響により、接合子を硬く脆くなり過ぎないようにできる。その結果、溶接時の硬化に伴う接合子の溶接割れや靭性の低下を抑制できるので、接合子を介した相手部材と非鉄金属材との接合強度を確保できる。また、請求項３記載の溶接用金属体によれば、後述の請求項４記載の接合子と同様の効果を奏する。

【0014】

請求項４記載の接合子によれば、本体部のうち接合面とは反対側から突出する脚部が、接合面と直交する仮想軸線の周りに仮想軸線から離れて位置する。接合子や非鉄金属材の寸法設定などにもよるが、接合面を押して脚部から非鉄金属材の所定面に接合子を圧入することで、接合子が非鉄金属材を打ち抜くことなく、非鉄金属材に接合子が圧入される。これにより、相手部材に溶接される接合面を非鉄金属材から露出させつつ、脚部や本体部の裏面を非鉄金属材から露出しないようにできる。そのため、接合子を非鉄金属材に圧入したものにおいて、ガルバニック腐食を低減できる。

【0015】

外周面は、仮想軸線を含む断面において仮想軸線と平行な平行部と、接合面から離れるにつれて仮想軸線から離れる傾斜部と、の少なくとも一方により形成され、接合面から離れるにつれて仮想軸線側へ近づく部位が無い。この外周面に連なる外面を含む脚部が本体部から突出している。脚部の外面から外側へ広がる鍔（接合面から離れるにつれて仮想軸線側へ近づく部位）が本体部にある場合と比べて、非鉄金属材の所定面に接合子を本体部まで圧入し易くできる。

【0016】

請求項５記載の接合子によれば、脚部の外面が連なる位置の外周面は、接合面の外周縁に連なる傾斜部を含む。これにより、接合面を押して脚部から非鉄金属材に接合子を圧入するとき、本体部が脚部に押されて盛り上がろうとする変形を、傾斜部が接合面と面一に近づく変形で吸収できる。その結果、非鉄金属材に圧入された接合子の接合面と相手部材とをより面接触させ易くできるので、請求項４と同様の効果に加え、接合子と相手部材との溶接強度を向上できる。

【0017】

請求項６記載の接合子によれば、本体部は、接合面とは反対側の面であって脚部から仮想軸線側へ延びた裏面を含む。傾斜部と接合面との境界は、本体部の裏面と脚部との境界よりも仮想軸線から離れた位置にある。これにより、接合面を押して脚部から非鉄金属材に接合子を圧入するとき、脚部を仮想軸線の軸方向に延長した位置で接合面を押すことができる。その結果、請求項５の効果に加え、非鉄金属材に圧入した接合子の本体部を脚部の内側で陥没し難くできる。

【0018】

請求項７記載の接合子によれば、脚部は、仮想軸線を全周に亘って取り囲む筒状に形成されているので、接合子を脚部から非鉄金属材に圧入したとき、脚部の内側における本体部と非鉄金属材との間に空気が残ることがある。しかし、本体部の接合面や外周面、又は、脚部の外面に開口する貫通孔が脚部の内側に連通するので、圧入後に、本体部と非鉄金属材との間に空気が残り難くなる。これにより、接合面に当てた相手部材と接合子とを溶接するとき、接合子から非鉄金属材への熱の移動が、本体部と非鉄金属材との間の空気によって妨げられ難くなる。これにより、溶接時の接合子の冷却が安定し、接合子と相手部材との間の溶融部の形状や大きさが安定する。その結果、請求項４と同様の効果に加え、接合子と相手部材との溶接強度を向上できる。

【0019】

請求項８記載の接合子によれば、脚部が仮想軸線を全周に亘って取り囲む筒状に形成され、接合面とは反対側の面である本体部の裏面が脚部から仮想軸線側へ延びている。そのため、接合子を脚部から非鉄金属材に圧入したとき、脚部の内側における本体部の裏面と非鉄金属材との間に空気が残ることがある。しかし、本体部の裏面の少なくとも一部が凸状に形成されているので、その凸の周縁部と非鉄金属材との間に空気が集まり、凸の中央部が非鉄金属材に密着し易くなる。これにより、接合面に当てた相手部材と接合子とを溶接するとき、接合子から非鉄金属材へ熱を移動させ易くできるので、溶接時の接合子の冷却が安定し、接合子と相手部材との間の溶融部の形状や大きさが安定する。その結果、請求項４と同様の効果に加え、接合子と相手部材との溶接強度を向上できる。

【0020】

請求項９記載の接合子によれば、脚部が仮想軸線を取り囲む円筒状であるので、脚部の剛性を周方向で略均一にしつつ、仮想軸線の軸方向における脚部の剛性を確保できる。これにより、接合面を押して脚部から非鉄金属材に接合子を圧入するとき、脚部を座屈や破断し難くでき、脚部を非鉄金属材に確実に食い込ませることができる。よって、請求項４から８のいずれかの効果に加え、非鉄金属材と接合子との接合強度を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態における接合子および非鉄金属材の断面図である。

【図2】非鉄金属材に接合子を圧入した溶接用金属体の断面図である。

【図3】溶接用金属体に相手部材を溶接した接合体の断面図である。

【図4】（ａ）は第２実施形態における接合子の断面図であり、（ｂ）は接合体の断面図である。

【図5】第３実施形態における接合体の断面図である。

【図6】第４実施形態における接合体の断面図である。

【図7】（ａ）は第５実施形態における接合子の断面図であり、（ｂ）は接合体の断面図である。

【図8】（ａ）は第６実施形態における接合子の断面図であり、（ｂ）は接合体の断面図である。

【図9】（ａ）は第７実施形態における接合子の断面図であり、（ｂ）は接合体の断面図である。

【図10】変形例を示した接合子の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず図１を参照して接合子１０と、接合子１０が圧入される非鉄金属材２１とについて説明する。図１は接合子１０及び非鉄金属材２１の断面図である。接合子１０は、互いに異種金属から構成される非鉄金属材２１と相手部材２（図３参照）とを接合するための部材である。詳しくは図３を参照して後述するが、接合子１０は、非鉄金属材２１に圧入された後、相手部材２に溶接されることで接合体１を形成する。

【0023】

接合子１０は、鉄系金属製である。本実施形態では低炭素鋼により接合子１０が形成される。低炭素鋼は、炭素含有量が０．４質量％以下の鋼である。低炭素鋼の炭素含有量は、０．２質量％以下であることが好ましい。低炭素鋼としては、Ｓ１５Ｃ鋼やＳＳ４００鋼が例示される。

【0024】

接合子１０は、円板状の本体部１１と、その本体部１１から突出する円筒状の脚部１６とを備え、それらが一体成形されている。接合子１０は、仮想軸線Ａに関して軸対称に形成されている。図１には、この仮想軸線Ａを含む断面が示されている。

【0025】

本体部１１は、接合面１２と、接合面１２とは反対側の裏面１３と、接合面１２の外周縁に連なって裏面１３を取り囲む外周面と、を含む。円形状の接合面１２の中心を仮想軸線Ａが通り、接合面１２が仮想軸線Ａと直交する平面状に形成され、本体部１１の外周面が仮想軸線Ａを取り囲む。裏面１３は、径方向中央（仮想軸線Ａ）へ向かうにつれて接合面１２側へ凹んだ凹状に形成されている。

【0026】

本体部１１の外周面は、仮想軸線Ａを含む断面において仮想軸線Ａと平行な平行部１４と、接合面１２から離れるにつれて仮想軸線Ａから離れる傾斜部１５とにより形成されている。傾斜部１５は、接合面１２の外周縁の全周に連なる。平行部１４は、傾斜部１５の裏面１３側の端縁の全周に連なる。

【0027】

脚部１６は、本体部１１の裏面１３の外周側から突出する部位であり、仮想軸線Ａを中心とする円筒状に形成されている。この脚部１６の上端から裏面１３が径方向内側（仮想軸線Ａ側）へ延びている。脚部１６が円筒状なので、接合子１０を圧造によって形成し易くできる。脚部１６の内側が空洞になっているので、接合面１２を大きくしても、脚部１６の内側が詰まっている場合と比べて、接合子１０を軽くできる。脚部１６の外周面（外面）１７は、本体部１１の平行部１４（外周面）に全周に亘って連なる。外周面１７は、仮想軸線Ａを含む断面において、仮想軸線Ａと平行であり、平行部１４と共に直線状に形成されている。

【0028】

脚部１６の内周面は、本体部１１から離れた脚部１６の先端１９へ向かうにつれて次第に拡径する。脚部１６の内周面は、環状の先端１９に全周に亘って連なる先端内面１８ａと、先端内面１８ａの全周と本体部１１の裏面１３とを連結する基端内面１８ｂと、を含む。仮想軸線Ａを含む断面において、仮想軸線Ａに対する傾斜角度は、先端内面１８ａの方が基端内面１８ｂよりも大きい。

【0029】

なお、仮想軸線Ａを含む断面において、脚部１６の内周面（基端内面１８ｂ）と裏面１３とが曲線で接続されている場合、その曲線の接線と仮想軸線Ａとのなす角度が４５度の位置を、脚部１６と本体部１１の裏面１３との境界Ｂ１とする。この境界Ｂ１よりも、傾斜部１５と接合面１２との境界Ｂ２（接合面１２の外周縁）が仮想軸線Ａから離れた位置にある。即ち、脚部１６を仮想軸線Ａ方向に延長した位置に接合面１２の一部がある。

【0030】

非鉄金属材２１は、アルミニウムやマグネシウム、亜鉛、それらを主成分とする合金など、特に鉄系金属との溶接が難しい非鉄金属製の部材である。本実施形態では、非鉄金属材２１は、アルミニウム合金製の鋳造品であり、接合子１０が圧入される部分が板状に形成されている。非鉄金属材２１は、接合子１０が圧入される表面（所定面）２２と、表面２２とは板厚方向の反対側の裏面２３と、を含む。接合子１０が圧入される前の非鉄金属材２１は、厚さが略一定に形成されている。

【0031】

図１及び図２を参照し、非鉄金属材２１に接合子１０を圧入して溶接用金属体２０を形成する工程について説明する。図２は溶接用金属体２０の断面図である。図２には、図１と同様に、仮想軸線Ａを含む断面が示されている。図１に示した接合子１０を非鉄金属材２１の表面２２に圧入することにより、図２に示す溶接用金属体２０が形成される。

【0032】

接合子１０を圧入するには具体的に、まず、裏面２３に接するダイ（図示せず）と、表面２２に接する円筒状のクランパー（材料押さえ、図示せず）とで非鉄金属材２１を挟み込む。次いで、接合子１０の平行部１４及び外周面１７がクランパーの内周面を摺動し、接合子１０の脚部１６の先端１９が表面２２に当たるように、接合子１０をクランパー内にセットする。

【0033】

この状態では、表面２２が仮想軸線Ａに垂直な平面であり、クランパーが仮想軸線Ａを中心とする円筒状である。クランパー内を仮想軸線Ａ方向に摺動するパンチ（図示せず）で接合面１２を押すことで、接合子１０が非鉄金属材２１を打ち抜くことなく、脚部１６から非鉄金属材２１に接合子１０が圧入される。接合面１２を含む接合子１０の一部が非鉄金属材２１から露出しつつ、接合子１０の残部（接合子１０のうち、非鉄金属材２１から露出した一部以外の部位）が非鉄金属材２１から露出しないように埋まり、溶接用金属体２０が形成される。

【0034】

なお、非鉄金属材２１の素材によっては、非鉄金属材２１に接合子１０を圧入するとき、非鉄金属材２１が割れることがある。この割れを低減するために一般的には、非鉄金属材２１の全体に熱処理を施すことで金属組織などを変化させ、非鉄金属材２１の延性を高めている。また、熱処理をしなくても、圧入時に割れが発生し難い素材を非鉄金属材２１に用いることで、圧入時の割れを低減している。

【0035】

これらの方法に対し本実施形態では、接合子１０が圧入される前の非鉄金属材２１のうち、接合子１０が圧入される部分を予め加熱して高延性部２１ａを形成する。これにより、非鉄金属材２１の全体に熱処理を施さなくても、接合子１０の圧入時に非鉄金属材２１を割れ難くできる。図１の二点鎖線よりも仮想軸線Ａ側が高延性部２１ａである。

【0036】

例えば高延性部２１ａを形成するには、まず、非鉄金属材２１の表面２２に接合子１０の先端１９を当てた状態で、電源２５に繋がる電極２６，２７をそれぞれ接合子１０及び非鉄金属材２１に接続する。電極２６，２７間に電気を流して先端１９近傍に集中抵抗を発生させ、その集中抵抗により非鉄金属材２１の一部を抵抗加熱する。非鉄金属材２１の一部を軟化する温度まで抵抗加熱することで、高延性部２１ａが形成される。ダイ及びクランパーで挟んだ非鉄金属材２１の一部を軟化させて高延性部２１ａを形成し、その高延性部２１ａに接合子１０を圧入することで、高延性部２１ａを割れ難くできる。

【0037】

なお、非鉄金属材２１の一部の加熱方法には、抵抗加熱以外に、レーザ加熱や電磁誘導加熱、ハロゲン光などを用いた光加熱、高温媒体の接触による接触加熱などが挙げられる。また、高延性部２１ａは、高温状態で軟化している部位に限らず、加熱および冷却に伴う金属組織の変化によって延性が向上した部位でも良い。非鉄金属材２１の素材に応じて、接合子１０が圧入される部分を適切な温度で加熱し、又は加熱後に冷却して高延性部２１ａを形成することで、非鉄金属材２１の素材の自由度を向上できる。

【0038】

図２に示すように、溶接用金属体２０は、接合面１２と表面２２とが面一になるように接合子１０が非鉄金属材２１に圧入されている。なお、本明細書において、接合面１２と表面２２とが面一とは、表面２２から接合面１２の浮きが１ｍｍ以内であることを示す。

【0039】

溶接用金属体２０において、接合子１０が圧入された位置の非鉄金属材２１の裏面２３が周囲に対して盛り上がり、その盛り上がった部分によって非鉄金属材２１に被覆部２４が形成される。接合子１０の外径よりも大きい径の窪みがダイに形成されており、接合子１０の圧入によって押し出される非鉄金属材２１が窪みを埋めることで被覆部２４が形成される。接合面１２を含む接合子１０の一部が非鉄金属材２１の表面２２から露出し、接合子１０の残部が非鉄金属材２１の裏面２３から露出しないように、接合子１０の裏面１３や脚部１６を被覆部２４が覆う。被覆部２４における裏面２３は、仮想軸線Ａと垂直な平面、即ち接合面１２や表面２２と平行な平面である。

【0040】

図１に示す圧入前の脚部１６の先端内面１８ａ及び基端内面１８ｂが先端１９へ向かうにつれて次第に拡径しているので、接合子１０の圧入時に非鉄金属材２１から脚部１６へ径方向外側の力が加わる。そのため、図２に示す溶接用金属体２０において、非鉄金属材２１に埋まった脚部１６は、先端１９へ向かうにつれて外周面１７が径方向外側へ湾曲（傾斜）するように塑性変形している。この脚部１６によって、非鉄金属材２１の表面２２を向く外周面１７を含む引掛部が形成されるので、非鉄金属材２１から接合子１０を抜け難くできる。なお、引掛部における表面２２を向く外周面１７は、非鉄金属材２１の表面２２側から接合子１０を抜こうとしたときに非鉄金属材２１に引っ掛かるように、僅かでも表面２２を向いていれば良い。例えば、仮想軸線Ａを含む断面において、仮想軸線Ａに対する外周面１７の傾斜角度が１°程度でも、その外周面１７が表面２２を向いているという。

【0041】

また、仮想軸線Ａを含む断面において、仮想軸線Ａに対する先端内面１８ａの傾斜角度は、仮想軸線Ａに対する基端内面１８ｂの傾斜角度よりも大きい。そのため、基端内面１８ｂにおける脚部１６の肉厚を確保して脚部１６の剛性を確保しつつ、先端内面１８ａによって先細りさせた脚部１６の先端１９を非鉄金属材２１に食い込ませ易くできる。さらに、脚部１６が仮想軸線Ａを取り囲む円筒状であるので、脚部１６の剛性を周方向で略均一にしつつ、仮想軸線Ａ方向における脚部１６の剛性を確保できる。これにより、接合面１２を押して脚部１６から非鉄金属材２１に接合子１０を圧入するとき、脚部１６を座屈や破断し難くでき、脚部１６を非鉄金属材２１に確実に食い込ませることができる。その結果、非鉄金属材２１と接合子１０との接合強度を確保できる。

【0042】

なお、ＪＩＳＺ２２４４：２００９（ＩＳＯ６５０７－１及びＩＳＯ６５０７－４）に準拠した接合子１０の素材のビッカース硬さは、アルミニウム合金製の非鉄金属材２１に圧入するものとして最適な３１０～３７０ＨＶ１０に設定されている。接合子１０のビッカース硬さがこの範囲内であれば、脚部１６を座屈させずに、アルミニウム合金製鋳造品の非鉄金属材２１に脚部１６を食い込ませることができると共に、圧入時に非鉄金属材２１内で脚部１６を径方向外側へ十分に塑性変形させることができる。

【0043】

接合子１０の脚部１６の内側の空間は殆どが非鉄金属材２１によって満たされる。これにより、径方向外側へ塑性変形した脚部１６が径方向内側へ変形して戻り難くなる。そのため、径方向外側へ広がった脚部１６による非鉄金属材２１と接合子１０との接合強度を確保できる。

【0044】

図１に示す圧入前の接合子１０の本体部１１の外周面が平行部１４及び傾斜部１５により形成され、接合面１２から離れるにつれて仮想軸線Ａ側へ向かう傾斜面がない。そして、この本体部１１の外周面（平行部１４）に連なる外周面１７を含む脚部１６が本体部１１の裏面１３から突出している。これらの結果、脚部１６の外周面１７から外側へ広がる鍔が本体部１１にある場合と比べて、非鉄金属材２１の表面２２に接合子１０を本体部１１まで圧入し易くできる。

【0045】

接合面１２を押して脚部１６から非鉄金属材２１に接合子１０を圧入するとき、脚部１６からの仮想軸線Ａ方向の反力が本体部１１に加わる。そのため、本体部１１が脚部１６に押され、接合面１２の外周縁がパンチとクランパーとの間に入り込むように盛り上がろうとする。しかし、脚部１６の外周面１７が連なる位置の本体部１１の外周面は、接合面１２の外周縁に連なる傾斜部１５を含む。これにより、本体部１１が脚部１６に押されて盛り上がろうとする変形を、傾斜部１５が接合面１２と面一に近づく変形で吸収できる。その結果、非鉄金属材２１に圧入した接合子１０の接合面１２を平面状に保つことができる。特に、接合子１０が３１０～３７０ＨＶ１０と比較的柔らかい素材であっても、非鉄金属材２１に圧入した接合子１０の接合面１２を傾斜部１５により平面状に保つことができる。なお、接合面１２と面一になった傾斜部１５は、接合面１２の一部となる。

【0046】

傾斜部１５と接合面１２との境界Ｂ２（接合面１２の外周縁）は、脚部１６と本体部１１の裏面１３との境界Ｂ１よりも仮想軸線Ａから離れた位置にある。これにより、接合面１２を押して脚部１６から非鉄金属材２１に接合子１０を圧入するとき、脚部１６を仮想軸線Ａ方向に延長した位置で接合面１２を押すことができる。その結果、非鉄金属材２１に圧入した接合子１０の本体部１１を脚部１６の内側で陥没し難くできる。

【0047】

次に図３を参照して、溶接用金属体２０に相手部材２を接合した接合体１について説明する。図３は接合体１の断面図である。図３には、図１，２と同様に、仮想軸線Ａを含む断面が示されている。相手部材２は、鉄系金属製の部材であり、溶接用金属体２０に溶接される部分が板状に形成されている。

【0048】

接合体１を形成するには、まず、相手部材２が重ねられる非鉄金属材２１の表面２２や接合子１０の接合面１２に防錆用のシーラ（図示せず）を塗布する。このシーラは、接合子１０と非鉄金属材２１との間や、非鉄金属材２１と相手部材２との間でガルバニック腐食を低減するためのものである。

【0049】

次いで、非鉄金属材２１の表面２２に相手部材２を重ねる。表面２２から露出した接合子１０と相手部材２とをスポット溶接することで、同種の金属同士である接合子１０と相手部材２との間に溶融部４を形成する。このようにして、接合子１０を介して非鉄金属材２１と相手部材２とを接合した接合体１が形成される。

【0050】

本実施形態では相手部材２と接合子１０との溶接に、接合面１２の仮想軸線Ａ方向の両側から溶接用金属体２０及び相手部材２を挟み込んだ一対の電極２８，２９間に電流を流すダイレクト式の抵抗スポット溶接を用いる。相手部材２に当たる電極２８の先端は、フラットに形成されている。よって、電極２８による圧痕を相手部材２に残り難くできる。

【0051】

電極２９が当たる被覆部２４の裏面２３が仮想軸線Ａと垂直な平面なので、電極２９による加圧や電極２９と裏面２３との接地面積をコントロールし易い。裏面２３のうち周囲の部位に対して被覆部２４が盛り上がっているので、被覆部２４は電極２９を当てる位置の目印になる。

【0052】

被覆部２４の裏面２３に当たる電極２９の先端は、ドーム状に形成されている。非鉄金属材２１のうち脚部１６の内側の部位を電極２９で押すことができるので、非鉄金属材２１を接合子１０の本体部１１の裏面１３に密着させ易くできる。これにより、電極２９から非鉄金属材２１を介して接合子１０へ給電し易くできるので、抵抗スポット溶接を安定化できる。

【0053】

なお、インダイレクト式やシリーズ式、パラレル式の抵抗スポット溶接によって接合子１０と相手部材２とを溶接しても良い。また、レーザ溶接やアーク溶接、ガス溶接によって接合子１０と相手部材２とを溶接しても良い。接合面１２の一部に突起を設けたり、接合面１２に当たる突起を相手部材２に設けたりして、接合子１０と相手部材２とをプロジェクション溶接しても良い。

【0054】

以上のような接合体１によれば、非鉄金属材２１の表面２２から露出した接合子１０の一部に相手部材２が溶接され、接合子１０の残部が非鉄金属材２１から露出せずに非鉄金属材２１に埋まっている。これにより、非鉄金属材２１と接合子１０との間のガルバニック腐食を低減できる。よって、この非鉄金属材２１の裏面２３側のガルバニック腐食の対策に伴う作業工程の増加やコスト上昇を抑制できる。

【0055】

上述した通り、接合面１２の外周縁に連なる傾斜部１５によって接合面１２の一部の盛り上がりを低減できるので、接合面１２と相手部材２とを面接触させ易くできる。その結果、接合子１０と相手部材２との溶接強度を向上できる。さらに、接合面１２と非鉄金属材２１の表面２２とが略面一であるので、接合面１２に重ねた相手部材２と接合子１０とを溶接したとき、非鉄金属材２１の表面２２と相手部材２との間に隙間を殆ど生じないようにできる。その隙間から水分などが浸入することに起因して接合子１０を腐食し難くできるので、接合子１０の耐久性を向上できる。その結果、接合子１０を介した相手部材２と非鉄金属材２１との接合強度を向上できる。さらに、非鉄金属材２１の表面２２と相手部材２との間にシーラを塗布し、それらの間から接合子１０側へ水分を浸入し難くすることで、接合子１０をより腐食し難くできる。

【0056】

溶融部４が形成される領域における接合子１０の厚さＴ１は、その領域における相手部材２の厚さＴ２の０．８～２倍であることが好ましい。なお、溶融部４が形成される領域における各部の厚さＴ１，Ｔ２とは、溶融部４が形成される前の各部の厚さを示している。特に、溶融部４は中央部分で最も大きくなり易いので、溶融部４が形成される領域の中央部分において、接合子１０の厚さＴ１が相手部材２の厚さＴ２の０．８～２倍であることが好ましい。図３には、溶融部４が形成される前の接合子１０と相手部材２との接触面を二点鎖線で示し、電極２８による圧痕が形成される前の相手部材２の表面を破線で示している。

【0057】

厚さＴ１が厚さＴ２の０．８倍以上であれば、接合子１０と相手部材２との間に形成される溶融部４の位置やサイズを適切に調整でき、溶融部４を非鉄金属材２１まで達し難くできる。これにより、接合子１０の強度や、接合子１０と非鉄金属材２１との接合強度を確保できる。また、厚さＴ１が厚さＴ２の２倍以下であれば、接合子１０の接合面１２と非鉄金属材２１の表面２２とが略面一になるまで接合子１０を非鉄金属材２１に圧入するときの力を低減できると共に、接合子１０を軽くできる。

【0058】

接合子１０は、上述した通り炭素含有量０．４質量％以下の低炭素鋼により形成されているので、相手部材２と接合子１０との溶接に伴う熱影響によって接合子１０を硬く脆くなり過ぎないようにできる。低炭素鋼の炭素含有量が０．２質量％以下であれば、溶接の熱影響による接合子１０の硬化を十分に抑制できる。これらの結果、溶接時の硬化に伴う接合子１０の溶接割れや靭性の低下を抑制できるので、接合子１０を介した相手部材２と非鉄金属材２１との接合強度を確保できる。

【0059】

次に図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して第２実施形態について説明する。第１実施形態では、接合子１０の本体部１１の外周面が平行部１４及び傾斜部１５により形成され、脚部１６の外周面１７が仮想軸線Ａに沿っている場合について説明した。これに対して第２実施形態では、接合子３０の本体部３１の外周面が傾斜部３２により形成され、脚部３４の外周面１７が仮想軸線Ａに対して傾斜する場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

【0060】

図４（ａ）は第２実施形態における接合子３０の断面図である。図４（ｂ）は、接合子３０を介して相手部材２と非鉄金属材４２とを接合した接合体４０の断面図である。なお、図４（ｂ）では、電極２８，２９（図３参照）による圧痕の図示を省略している。

【0061】

図４（ａ）に示すように、接合子３０は、円板状の本体部３１と、その本体部３１から突出する筒状の脚部３４とを備え、それらが炭素含有量０．４質量％以下の低炭素鋼によって一体成形されている。接合子３０は、仮想軸線Ａに関して軸対称に形成されている。図４（ａ）及び図４（ｂ）には、この仮想軸線Ａを含む断面が示されている。

【0062】

本体部３１は、接合面１２と、接合面１２とは反対側の裏面１３と、接合面１２の外周縁に連なって裏面１３を取り囲む外周面と、を含む。本体部３１の外周面は、接合面１２から離れるにつれて仮想軸線Ａから離れる傾斜部３２により形成されている。傾斜部３２は、接合面１２の外周縁の全周に連なる。

【0063】

脚部３４は、本体部３１の裏面１３の外周側から突出する筒状の部位である。脚部３４の外周面（外面）３５は、本体部３１の傾斜部３２に全周に亘って連なる。脚部３４の外周面３５及び内周面３６は、接合面１２から離れるにつれて仮想軸線Ａから離れる面であり、本体部３１から離れた脚部３４の先端３７へ向かうにつれて次第に拡径する。脚部３４は、先端３７へ向かうにつれて肉厚が薄くなっている。外周面３５は、仮想軸線Ａを含む断面において、傾斜部３２と共に直線状に形成されている。

【0064】

図４（ｂ）に示すように、接合子３０を非鉄金属材４２に圧入して溶接用金属体４１を形成し、溶接により溶接用金属体４１の接合子３０と相手部材２との間に溶融部４を形成することで接合体４０が製造される。非鉄金属材４２は、第１実施形態における非鉄金属材２１に対して厚く形成された点以外の構成が非鉄金属材２１と同一である。非鉄金属材４２の厚さは、接合子３０の接合面１２から先端３７までの仮想軸線Ａ方向の寸法の２倍以上である。そのため、接合子３０を非鉄金属材４２に圧入しても、非鉄金属材４２の裏面２３が殆ど盛り上がらない。

【0065】

図４（ａ）に示す圧入前の脚部３４の内周面３６が先端３７へ向かうにつれて次第に拡径しているので、接合子３０の圧入時に非鉄金属材４２から脚部３４へ径方向外側の力が加わる。そのため、図４（ｂ）に示す溶接用金属体４１において、非鉄金属材４２に埋まった脚部３４は、先端３７へ向かうにつれて径方向外側へ湾曲するように塑性変形している。この脚部３４によって、非鉄金属材４２の表面２２を向く外周面３５を含む引掛部が形成されるので、非鉄金属材４２から接合子３０を抜け難くできる。

【0066】

圧入前の脚部３４の外周面３５が先端３７へ向かうにつれて次第に拡径しているので、脚部３４から接合子３０を非鉄金属材４２に圧入するとき、非鉄金属材４２から脚部３４が受ける反力のうち、本体部３１の接合面１２の盛り上がりに寄与しようとする仮想軸線Ａ方向の成分を低減できる。その結果、接合面１２を平面状に保ち易くできる。

【0067】

次に図５を参照して第３実施形態について説明する。第１実施形態では、非鉄金属材２１への接合子１０の圧入に伴って脚部１６が塑性変形することで、非鉄金属材２１の表面２２を向く面を含む引掛部が形成された接合体１について説明した。これに対して第３実施形態では、圧入の前後で殆ど脚部５４が塑性変形しない接合子５２によって相手部材２と非鉄金属材４２とが接合された接合体５０について説明する。なお、第１，２実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

【0068】

図５は第３実施形態における接合体５０の断面図である。図５では、電極２８，２９（図３参照）による圧痕の図示を省略している。接合体５０は、相手部材２と、非鉄金属材４２に接合子５２が圧入された溶接用金属体５１と、を備える。溶接用金属体５１の接合子５２に相手部材２を溶接して溶融部４を形成することで、接合体５０が製造される。

【0069】

接合子５２は、円板状の本体部１１と、その本体部１１の裏面１３の外周側から突出する円筒状の脚部５４とを備え、それらが炭素含有量０．４質量％以下の低炭素鋼によって一体成形されている。接合子５２は、仮想軸線Ａに関して軸対称に形成されている。図５には、この仮想軸線Ａを含む断面が示されている。

【0070】

脚部５４の内周面５８は、仮想軸線Ａを含む断面において、裏面１３から脚部の先端５９に亘って仮想軸線Ａと平行に形成される。そのため、接合子５２を非鉄金属材４２に圧入するとき、脚部５４を径方向外側へ広げ難くできる。圧入の前後で脚部５４が塑性変形し難いので、塑性変形に伴う微視的な金属組織のせん断などを抑制でき、脚部５４の耐久性を確保できる。

【0071】

脚部５４の外面は、本体部１１の平行部１４に全周に亘って連なる第１外面５５と、脚部５４の先端５９に全周に亘って連なる第２外面５６とを備える。第１外面５５は、仮想軸線Ａを含む断面において、仮想軸線Ａと平行に形成される。第２外面５６は、先端５９から離れるにつれて仮想軸線Ａから離れ、即ち先端５９から離れるにつれて次第に拡径する。第１外面５５の先端５９側の端縁から垂直に段差状に張り出す面によって、第１外面５５と第２外面５６とが接続される。この段差状の面を含む部位が引掛部５７である。

【0072】

このような接合子５２を非鉄金属材４２に圧入するとき、第２外面５６は、非鉄金属材４２から円筒状の脚部５４の径方向内側へ向かう反力を受ける。これにより、圧入の前後で脚部５４をより塑性変形し難くできるので、脚部５４の耐久性を確保できる。また、脚部５４は、非鉄金属材４２の表面２２を向く面を含む引掛部５７を備えているので、非鉄金属材４２から接合子５２を抜け難くできる。

【0073】

次に図６を参照して第４実施形態について説明する。第１実施形態では、本体部１１の裏面１３の外周側から脚部１６が突出した接合子１０を用いた接合体１について説明した。これに対して第４実施形態では、脚部を有しない接合子６２を用いた接合体６０について説明する。なお、第１，２実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

【0074】

図６は第４実施形態における接合体６０の断面図である。図６では、電極２８，２９（図３参照）による圧痕の図示を省略している。接合体６０は、相手部材２と、非鉄金属材４２に接合子６２が圧入された溶接用金属体６１と、を備える。溶接用金属体６１の接合子６２に相手部材２を溶接して溶融部４を形成することで、接合体６０が製造される。

【0075】

接合子６２は、円柱状の本体部６３と、その本体部６３の外周面である平行部１４から突出する複数の引掛部６５と、を備え、それらが炭素含有量０．４質量％以下の低炭素鋼によって一体成形されている。接合子６２は、本体部６３の接合面１２と直交する仮想軸線Ａに関して軸対称に形成されている。図６には、この仮想軸線Ａを含む断面が示されている。

【0076】

本体部６３は、第１実施形態における本体部１１に対し、厚く形成されている点以外は、本体部１１と同一に構成されている。なお、図６は、接合面１２と本体部６３の外周面との角にあった傾斜部１５（図１参照）が、接合子６２の非鉄金属材４２への圧入に伴って変形し、接合面１２と面一になった状態を示している。

【0077】

引掛部６５は、接合子６２のうち非鉄金属材４２に埋まる部分に形成されている。非鉄金属材４２に接合子６２が埋まった状態で、引掛部６５は、非鉄金属材４２の表面２２を向く面を含むので、非鉄金属材４２から接合子６２を抜け難くできる。

【0078】

接合子６２は、第１～３実施形態における脚部１６，３４，５４を備えた接合子１０，３０，５２に対して、円柱状といったシンプルな形状である。そのため、接合子６２の製造を容易にできる。また、接合子６２は、脚部の座屈を考慮した設計を不要にできる。

【0079】

次に図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して第５実施形態について説明する。第１実施形態では、接合子１０の本体部１１が円板状である場合について説明した。これに対して第５実施形態では、接合子８０の本体部８１の径方向の中央に貫通孔８２が形成されて本体部８１が円環板状になる場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図７（ａ）は第５実施形態における接合子８０の断面図である。図７（ｂ）は接合体７０の断面図である。図７（ｂ）では、電極２８，２９（図３参照）による圧痕の図示を省略している。

【0080】

図７（ａ）に示すように、接合子８０は、径方向の中央に貫通孔８２が形成された円環板状の本体部８１と、その本体部８１から突出する円筒状の脚部８３とを備え、それらが炭素含有量０．４質量％以下の低炭素鋼によって一体成形されている。接合子８０は、仮想軸線Ａに関して軸対称に形成されている。図７（ａ）及び図７（ｂ）には、この仮想軸線Ａを含む断面が示されている。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）には、本体部８１と脚部８３との境界８７が二点鎖線で示される。

【0081】

本体部８１は、接合面１２と、接合面１２の外周縁に連なって仮想軸線Ａを取り囲む外周面としての平行部１４と、を含む。貫通孔８２は、接合面１２に開口し、脚部８３の内側（仮想軸線Ａ側）に連通する。

【0082】

脚部８３は、本体部８１のうち接合面１２とは反対側から突出する円筒状の部位である。脚部８３の外周面（外面）１７は、本体部８１の平行部１４に全周に亘って連なる。仮想軸線Ａに面する脚部８３の内周面は、本体部８１から離れた脚部８３の先端１９へ向かうにつれて次第に拡径する。脚部８３の内周面は、環状の先端１９に全周に亘って連なる第１内面８４と、第１内面８４の全周から本体部８１側へ延びる第２内面８５と、第２内面８５の全周と本体部８１の貫通孔８２の内壁面の全周とを連結する第３内面８６と、を含む。

【0083】

図７（ｂ）に示すように、接合子８０を非鉄金属材２１に圧入して溶接用金属体７１を形成し、溶接により溶接用金属体７１の接合子８０と相手部材２との間に溶融部４を形成することで接合体７０が製造される。図７（ａ）に示す圧入前の脚部８３の第１内面８４、第２内面８５及び第３内面８６が先端１９へ向かうにつれて次第に拡径しているので、接合子８０の圧入時に非鉄金属材２１から脚部８３へ径方向外側の力が加わる。そのため、図７（ｂ）に示す溶接用金属体７１において、非鉄金属材２１に埋まった脚部８３は、先端１９へ向かうにつれて外周面１７が径方向外側へ湾曲するように塑性変形している。この脚部８３によって、非鉄金属材２１の表面２２を向く外周面１７を含む引掛部が形成されるので、非鉄金属材２１から接合子８０を抜け難くできる。

【0084】

図７（ａ）に示す圧入前の脚部８３に関し、仮想軸線Ａを含む断面において、仮想軸線Ａに対する傾斜角度は、第２内面８５、第３内面８６、第１内面８４の順番で大きくなっている。さらに、第１内面８４の軸方向寸法と、第２内面８５の軸方向寸法との和よりも、第３内面８６の軸方向寸法が大きい。このように、脚部８３のうち第３内面８６により肉厚が大きくなった部分の軸方向寸法が確保されたので、圧入時に脚部８３を座屈し難くできる。また、第１内面８４によって先細りさせた脚部８３の先端１９を非鉄金属材２１に食い込ませ易くできる。さらに、傾斜角度の関係によって、第３内面８６における脚部８３に対して第２内面８５における脚部８３が径方向外側へ曲がり易いので、脚部８３を非鉄金属材２１から抜け難くできる。

【0085】

脚部８３が仮想軸線Ａを全周に亘って取り囲む筒状に形成されているので、接合子８０を脚部８３から非鉄金属材２１に圧入したとき、本体部８１に貫通孔８２が無ければ、脚部８３の内側における本体部８１と非鉄金属材２１との間に空気が残ることがある。なお、貫通孔８２が無くても、真空中で接合子８０を非鉄金属材２１に圧入すれば、圧入後に本体部８１と非鉄金属材２１との間に空気を残らないようにできる。

【0086】

本実施形態では、接合面１２に開口する貫通孔８２が脚部８３の内側に連通するので、非鉄金属材２１への接合子８０の圧入を真空中で行わなくても、圧入後に本体部８１と非鉄金属材２１との間に空気が残り難くなる。これにより、接合面１２に当てた相手部材２と接合子８０とを溶接するとき、接合子８０から非鉄金属材２１への熱の移動が、本体部８１と非鉄金属材２１との間の空気によって妨げられ難くなる。これにより、溶接時の接合子８０の冷却が安定し、接合子８０と相手部材２との間の溶融部４の形状や大きさが安定する。その結果、接合子８０と相手部材２との溶接強度を向上できる。

【0087】

貫通孔８２の内壁面が全周に亘って脚部８３の第３内面８６に連なるので、非鉄金属材２１への接合子８０の圧入時、貫通孔８２の周囲の本体部８１が脚部８３の内側の非鉄金属材２１で押され難くなり、接合面１２の一部を盛り上がり難くできる。その結果、非鉄金属材２１に圧入された接合子８０の接合面１２と相手部材２とを面接触させ易くできるので、接合子８０と相手部材２との溶接強度を向上できる。

【0088】

貫通孔８２の内壁面は、仮想軸線Ａを含む断面において仮想軸線Ａと平行である。これにより、パンチ等で接合面１２を押して接合子８０を非鉄金属材２１に圧入するとき、脚部８３から本体部８１を介してパンチ等へ加わる仮想軸線Ａの軸方向の力を接合面１２の全体で均一に近づけることができる。その結果、圧入時に接合子８０を座屈し難くできる。さらに、仮想軸線Ａと平行な貫通孔８２の内壁面は、非鉄金属材２１から仮想軸線Ａの軸方向の力を受け難いので、接合面１２の一部が盛り上がり難くなる。

【0089】

次に図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照して第６実施形態について説明する。第５実施形態では、貫通孔８２の内壁面が、仮想軸線Ａを含む断面において仮想軸線Ａと平行である場合について説明した。これに対して第６実施形態では、貫通孔９４の内壁面が、仮想軸線Ａを含む断面において脚部８３へ向かうにつれて仮想軸線Ａ側へ傾斜する場合について説明する。なお、第１，５実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図８（ａ）は第６実施形態における接合子９２の断面図である。図８（ｂ）は接合体９０の断面図である。図８（ｂ）では、電極２８，２９（図３参照）による圧痕の図示を省略している。

【0090】

図８（ａ）に示すように、接合子９２は、径方向の中央に貫通孔９４が形成された円環板状の本体部９３と、その本体部９３から突出する円筒状の脚部８３とを備え、それらが炭素含有量０．４質量％以下の低炭素鋼によって一体成形されている。接合子９２は、仮想軸線Ａに関して軸対称に形成されている。図８（ａ）及び図８（ｂ）には、この仮想軸線Ａを含む断面が示されている。また、図８（ａ）及び図８（ｂ）には、本体部９３と脚部８３との境界９５が二点鎖線で示される。

【0091】

本体部９３は、接合面１２と、接合面１２の外周縁に連なる傾斜部１５と、傾斜部１５と脚部８３の外周面１７とを連結する平行部１４と、を含む。貫通孔９４は、接合面１２に開口し、脚部８３の内側（仮想軸線Ａ側）に連通する。

【0092】

貫通孔９４の内壁面は、仮想軸線Ａを含む断面において仮想軸線Ａと非平行であり、脚部８３へ向かうにつれて仮想軸線Ａ側へ傾斜する。貫通孔９４の内壁面の下端は、全周に亘って脚部８３の第３内面８６に連なる。貫通孔９４の内壁面の上端は、接合面１２の外周縁に連なる。これにより、貫通孔９４が形成された接合面１２は、外周縁による線状の部位が残る。

【0093】

図８（ｂ）に示すように、接合子９２を非鉄金属材２１に圧入して溶接用金属体９１を形成し、溶接により溶接用金属体９１の接合子９２と相手部材２との間に溶融部４を形成することで接合体９０が製造される。第５実施形態と同様に、非鉄金属材２１に埋まった脚部８３が引掛部を形成するので、非鉄金属材２１から接合子９２を抜け難くできる。さらに、本体部９３に形成された貫通孔９４によって、圧入後に本体部９３と非鉄金属材２１との間に空気が残り難くなる。

【0094】

接合子９２を非鉄金属材２１に圧入するとき、貫通孔９４の形成により線状に残った接合面１２の近傍が潰れて、接合面１２の幅が若干広がる。それでも接合面１２の幅が十分に狭いので、スポット溶接時、プロジェクション溶接のように、相手部材２に接触している狭い接合面１２に電流が集中する。そのため溶接時、径方向の発熱の中心位置が安定すると共に、周方向に亘って発熱量が均一に近づく。その結果、接合子９２と相手部材２との間の溶融部４を周方向に亘って均質化できるので、接合子９２と相手部材２との接合強度を向上できる。

【0095】

次に図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照して第７実施形態について説明する。第１実施形態では、本体部１１の裏面１３が凹状である場合について説明した。これに対して第７実施形態では、本体部１１の裏面１０３が凸状である場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図９（ａ）は第７実施形態における接合子１０２の断面図である。図９（ｂ）は接合体１００の断面図である。図９（ｂ）では、電極２８，２９（図３参照）による圧痕の図示を省略している。

【0096】

図９（ａ）に示すように、接合子１０２の本体部１１の裏面１０３は、その全体が、径方向中央（仮想軸線Ａ）へ向かうにつれて接合面１２とは反対側へ膨らんだ凸状に形成されている。接合子１０２は、裏面１０３の形状以外が第１実施形態における接合子１０と同一に構成される。

【0097】

図９（ｂ）に示すように、接合子１０２を非鉄金属材２１に圧入して溶接用金属体１０１を形成し、溶接により溶接用金属体１０１の接合子１０２と相手部材２との間に溶融部４を形成することで接合体１００が製造される。脚部１６が仮想軸線Ａを全周に亘って取り囲む筒状に形成されているので、非鉄金属材２１への接合子１０２の圧入後に、脚部１６の内側における本体部１１の裏面１０３と非鉄金属材２１との間に空気が残ることがある。

【0098】

しかし、裏面１０３が凸状に形成されているので、その凸の周縁部（脚部１６側）と非鉄金属材２１との間に空気が集まり、凸の中央部（裏面１０３の径方向中央部）が非鉄金属材２１に密着し易くなる。これにより、接合面１２に当てた相手部材２と接合子１０２とを溶接するとき、接合子１０２から非鉄金属材２１へ熱を移動させ易くできるので、溶接時の接合子１０２の冷却が安定し、接合子１０２と相手部材２との間の溶融部４の形状や大きさが安定する。その結果、接合子１０２と相手部材２との溶接強度を向上できる。

【0099】

さらに、接合子１０２には、第５，６実施形態のように接合面１２に貫通孔８２，９４が開口していないので、貫通孔８２，９４がある場合と比べて溶融部４を大きくし易い。これにより、接合子１０２と相手部材２との溶接強度を向上できる。

【0100】

接合子１０２の裏面１０３と非鉄金属材２１との接触部分の周縁よりも径方向内側に溶融部４が位置するように、裏面１０３の凸形状や溶接条件などを設定することが好ましい。これにより、接合子１０２と相手部材２との溶接時に発熱量が最も大きくなる部分であって溶融部４を形成しようとする部分（接合子１０２の径方向の中央部分）の熱を非鉄金属材２１へ移動させ易くできる。その結果、溶接時の接合子１０２の冷却がより安定し、接合子１０２と相手部材２との間の溶融部４の形状や大きさがより安定する。

【0101】

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、相手部材２のうち接合子１０，３０，５２，６２，８０，９２，１０２に溶接される部分が板状である場合に限らず、接合子１０，３０，５２，６２，８０，９２，１０２と溶接可能であれば、相手部材２の形状を自由に設定しても良い。また、非鉄金属材２１，４２のうち接合子１０，３０，５２，６２，８０，９２，１０２が圧入される部分が板状である場合に限らず、接合体１，４０，５０，６０，７０，９０，１００を形成したときに相手部材２に面する所定面を含んでいれば、非鉄金属材２１，４２の形状を自由に設定しても良い。非鉄金属材を２枚以上重ねた部分に接合子１０，３０，５２，６２，８０，９２，１０２を圧入しても良い。

【0102】

アルミニウム合金製の非鉄金属材２１への圧入に適したビッカース硬さの素材によって接合子１０が形成される場合について説明したが、非鉄金属材２１を形成する金属の素材に応じて、接合子１０の素材のビッカース硬さを適宜変更しても良い。また、比較的溶接が簡単な低炭素鋼により接合子１０が形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限らない。溶接方法などに応じて、炭素含有量が０．４質量％よりも多い鋼によって接合子１０を形成しても良い。

【0103】

上記形態では、接合面１２が平面状である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。相手部材２との関係で、接合面を湾曲面状などに形成しても良い。接合面が湾曲面状である場合の仮想軸線Ａとは、その湾曲面の所定位置の接平面と直交する軸である。また、接合面１２の一部に突起や凹みを設けても良い。

【0104】

接合子１０，３０，５２，６２，８０，９２，１０２は、非鉄金属材２１，４２に圧入されたとき、非鉄金属材２１，４２の表面（所定面）２２を向く面を含む引掛部を備えていれば、本体部１１，３１，６３，８１，９３や脚部１６，３４，５４，８３の形状を適宜変更しても良い。例えば、四角平板状の本体部の表面を接合面１２とし、本体部の裏面の中心から突出する脚部の先端に引掛部を設けて接合子を形成しても良い。

【0105】

上記第１～３，５～７実施形態では、接合子１０，３０，５２，８０，９２，１０２の脚部１６，３４，５４，８３が仮想軸線Ａを中心とする筒状である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。脚部１６，３４，５４を仮想軸線Ａまわりに断続的に設けても良い。この場合、貫通孔８２，９４がなくても、断続的に設けた脚部１６，３４，５４の間から、本体部１１，３１，８１，９３と非鉄金属材２１との間の空気を抜くことができる。

【0106】

また、脚部１６，３４，５４，８３を角筒状に形成しても良い。板状の脚部１６，３４，５４を仮想軸線Ａを挟んだ両側に設けても良い。この脚部１６，３４，５４，８３の外周面１７，３５（第１外面５５）が連なる位置における本体部１１，３１，８１，９３の外周面に、接合面１２に連なる傾斜部１５，３２があることが好ましい。これにより、接合子を非鉄金属材２１，４２に圧入するとき、本体部１１，３１，８１，９３が脚部１６，３４，５４，８３に押されて盛り上がろうとする変形を、傾斜部１５，３２の変形によって吸収できる。

【0107】

脚部１６，３４，５４の有無にかかわらず、接合面１２に連なる傾斜部１５，３２を設けなくても良い。また、脚部１６，３４，５４，８３に対して径方向外側へ張り出す鍔を本体部１１，３１，８１，９３に設けても良い。この場合、本体部１１，３１，８１，９３のうち圧入時に脚部１６，３４，５４，８３に押される部分よりも外側に鍔があるので、接合面１２の外周縁をパンチとクランパーとの間に入り込み難くできる。

【0108】

上記形態では、接合面１２と非鉄金属材２１，４２の表面２２とが面一になるまで、接合子１０，３０，５２，６２，８０，９２，１０２を非鉄金属材２１，４２に圧入する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。表面２２から接合子１０，３０，５２，６２，８０，９２，１０２が１ｍｍ以上出ていても良い。

【0109】

上記第５，６実施形態では、本体部８１，９３に設けた貫通孔８２，９４の内壁面が脚部８３の内面（第３内面８６）に全周に亘って連なり、脚部８３の内側に裏面１３（図１等参照）が残っていない場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。貫通孔の内壁面が脚部８３の内面に連ならず、脚部８３の内側に裏面１３が残るように、貫通孔を本体部８１，９３に形成しても良い。この場合、複数の貫通孔を本体部８１，９３に形成しても良い。また、第１～４実施形態における接合子１０，３０，５２，６２の本体部１１，３１，６３に貫通孔を形成しても良い。

【0110】

例えば、図１０に示すように、本体部１１の径方向の中央に貫通孔１１１を設けた接合子１１０を形成しても良い。接合子１１０は、本体部１１に貫通孔１１１が形成された点以外は、第１実施形態における接合子１０と同一に構成される。貫通孔１１１は、接合面１２に開口し、脚部１６の内側に連通するように裏面１３に開口する。貫通孔１１１の内径は、仮想軸線Ａの軸方向に亘って一定であり、脚部１６の内径よりも小さい。この貫通孔１１１の内径は、接合子１１０の圧造時に形成可能な最小寸法（例えば２ｍｍ程度）に設定される。これにより、貫通孔１１１を設けた接合子１１０を圧造により形成できると共に、貫通孔１１１を設けた接合子１１０を相手部材２に溶接するとき、溶融部４の形成に対する貫通孔１１１の影響を最小限に抑えることができる。

【0111】

また、貫通孔８２，９４，１１１が接合面１２に開口する場合に限らず、本体部１１，３１，６３，８１，９３の外周面（平行部１４や傾斜部１５，３２）又は脚部１６，３４，５４，８３の外周面１７，３５に貫通孔を開口させても良い。この開口位置が接合面１２に近い程、圧入後に本体部１１，３１，６３，８１，９３と非鉄金属材２１との間に空気を残り難くできる。

【0112】

さらに、貫通孔が脚部１６，３４，５４，８３の内側に連通すれば、脚部１６，３４，５４，８３の内周面（先端内面１８ａや基端内面１８ｂ、第１内面８４等）に貫通孔を開口させても良い。なお、この開口位置が、裏面１３や境界８７，９５に近い程、圧入後に本体部１１，３１，６３，８１，９３と非鉄金属材２１との間に空気を残り難くできる。

【0113】

上記第７実施形態では、本体部１１の裏面１０３の全体が径方向中央（仮想軸線Ａ）へ向かうにつれて接合面１２とは反対側へ膨らんだ凸状に形成されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２実施形態における本体部３１等に凸状の裏面１０３を設けても良い。また、本体部１１，３１の裏面の一部が、その周囲の部位に対して接合面１２とは反対側へ膨らんでいれば良い。例えば、仮想軸線Ａと垂直な平坦面を含む凸部を、本体部１１，３１の裏面の一部を段差状に膨らませることで形成しても良い。

【符号の説明】

【0114】

１，４０，５０，６０，７０，９０，１００ 接合体
２ 相手部材
４ 溶融部
１０，３０，５２，６２，８０，９２，１０２，１１０ 接合子
１１，３１，６３，８１，９３ 本体部
１２ 接合面
１３，１０３ 裏面
１４ 平行部
１５，３２ 傾斜部
１６，３４，８３ 脚部（引掛部）
１７,３５ 外周面（外面）
２０，４１，５１，６１，７１，９１，１０１ 溶接用金属体
２１，４２ 非鉄金属材
２２ 表面（所定面）
５４ 脚部
５５ 第１外面（外面の一部）
５６ 第２外面（外面の一部）
５７，６５ 引掛部
８２，９４，１１１ 貫通孔
Ａ 仮想軸線
Ｂ１，Ｂ２ 境界

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】