(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系材料製で頭部及び該頭部の下面から突出形成された軸部を備え、該軸部が非鉄系材料に形成された貫通孔に嵌挿されて前記非鉄系材料に装着され、該軸部先端面が鉄系材料に溶接接合される異材接合用ピアスメタルにおいて、
前記軸部先端面に該軸部先端面から突出する第１突起及び第２突起を有し、該第２突起は前記第１突起に対して突出高さが大であり、
前記軸部先端面の中央側に前記第１突起が突設され外周側に前記第２突起が突設されたことを特徴とする異材接合用ピアスメタル。
【請求項２】
鉄系材料製で頭部及び該頭部の下面から突出形成された軸部を備え、該軸部が非鉄系材料に形成された貫通孔に嵌挿されて前記非鉄系材料に装着され、該軸部先端面が鉄系材料に溶接接合される異材接合用ピアスメタルにおいて、
前記軸部先端面に該軸部先端面から突出する第１突起及び第２突起を有し、該第２突起は前記第１突起に対して突出高さが大であり、
前記非鉄系材料に装着した状態において前記先端面及び第１突起の先端が前記貫通孔内に位置し、かつ第２突起の先端が、前記貫通孔から突出する又は前記非鉄系材料の前記鉄系材料に対する接合面と面一になることを特徴とする異材接合用ピアスメタル。
【請求項３】
鉄系材料製で頭部及び該頭部の下面から突出形成された軸部を備え、該軸部が非鉄系材料に形成された貫通孔に嵌挿されて前記非鉄系材料に装着され、該軸部先端面が鉄系材料に溶接接合される異材接合用ピアスメタルであって、前記軸部先端面に該軸部先端面から突出する第１突起及び第２突起を有し、該第２突起は前記第１突起に対して突出高さが大である異材接合用ピアスメタルを使用して前記非鉄材料と鉄系材料とを接合する異材接合方法において、
前記ピアスメタルをその軸部の先端側から前記非鉄系材料の貫通孔に嵌挿して装着するピアスメタル装着工程と、
前記非鉄系材料に装着されたピアスメタルの頭部と前記鉄系材料とを一対の電極で挟持加圧すると共に予備電流を流す軟化工程と、
前記ピアスメタルの頭部と前記鉄系材料とを一対の電極で挟持加圧すると共に溶接電流を流す溶接工程と、を有することを特徴とする異材接合方法。 
【請求項４】
前記請求項１または２に記載の異材接合用ピアスメタルを使用して前記非鉄材料と鉄系材料とを接合する異材接合方法において、
前記ピアスメタルをその軸部の先端側から前記非鉄系材料の貫通孔に嵌挿して装着するピアスメタル装着工程と、
前記非鉄系材料に装着されたピアスメタルの頭部と前記鉄系材料とを一対の電極で挟持加圧すると共に予備電流を流す軟化工程と、
前記ピアスメタルの頭部と前記鉄系材料とを一対の電極で挟持加圧すると共に溶接電流を流す溶接工程と、を有することを特徴とする異材接合方法。 
【請求項５】
前記予備電流は、互いに当接する前記鉄系材料及び第２突起の温度を高めて鉄系材料及び第２突起を軟化し、かつ鉄系材料と第２突起との溶接を開始しない電流値に設定され、 前記溶接電流は、互いに当接する前記鉄系材料と第１突起を溶接する電流値に設定されることを特徴とする請求項３または４に記載の異材接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異材接合用ピアスメタル及び該異材接合用ピアスメタルを使用する異材接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車体には軽量化や、衝突時の衝撃吸収等の安全性向上が要求され、車体構造においても従来から使用される鉄系材料に代わって、より軽量で衝撃吸収性に優れたアルミニウム合金材やマグネシウム材等の軽合金材料、すなわち非鉄系材料の使用が増加しつつある。
【０００３】
例えば、自動車のルーフ、フード、フェンダ、ドア等の各パネルや、衝突時の安全性を確保するためのバンパ補強材及びドア補強材、さらに、サスペンションアーム等の懸架部品等にアルミニウム合金材等の軽合金材が使用される。
【０００４】
これら軽合金材、例えばアルミニウム合金材は、一般に従来から使用されている鋼板や型鋼等の鋼材と組み合わせて使用され、必然的に、鋼材とアルミニウム合金材との異材接合が必要になる。
【０００５】
しかし、この鋼材とアルミニウム合金材との異材接合を、生産性に優れたスポット溶接により行おうとすると、互いの接合界面において、これらの鋼材やアルミニウム合金材とは性質が全く異なる高硬度で極めて脆いＦｅとＡｌとの金属間化合物層が生成される。この金属間化合物層の生成が要因となって十分な接合強度が得られないおそれがある。
【０００６】
このため、例えば特許文献１に開示されるように、スポット溶接の前工程にて、予めアルミニウム合金材に鉄系材料製のピアスメタルを装着しておき、ピアスメタルと鉄系材料との間をスポット溶接する異材接合方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２８５６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１によると、アルミニウム合金材等の非鉄系材料と鉄系材料とをスポット溶接する際に、予め非鉄系材料に鉄系材料製のピアスメタルを装着しておき、このピアスメタルと鉄系材料とをスポット溶接することで、非鉄系材料と鉄系材料の接合が得られる。
【０００９】
しかし、図１２（ａ）に示すように、スポット溶接にあたり、予めアルミニウム合金板１０１の貫通孔１０１ａに鉄系材料製のピアスメタル１０２の軸部１０２ａを挿入して装着し、このアルミニウム合金板１０１と鉄系材料の鋼板１０３を重ねた際、ピアスメタル１０２の軸部１０２ａの先端１０２ｂと鋼板１０３との間に隙間ａがあると、ピアスメタル１０２の軸部１０２ａと鋼板１０３との接触が不十分で溶接不良を招く要因となる。また、ピアスメタル１０２の軸部１０２ａの先端１０２ｂに鋼板１０３を当接するには大きな加圧力が要求される。特に鋼板１０３が高剛性の高張力鋼板等の場合には特に大きな加圧力が要求される。
【００１０】
また、同図（ｂ）に示すように、ピアスメタル１０２の軸部１０２ａの先端１０２ｂがアルミニウム合金板１０１の表面から突出した際には、アルミニウム合金板１０１と鋼板１０３との間に隙間ｂが発生して、ピアスメタル１０２の軸部１０２の先端１０２ｂの端部１０２ｃに接触する鋼板１０３の触端部１０３ｂに応力が集中して作用して、鋼板１０３の剛性低下や強度低下を招く要因となる。
【００１１】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、鉄系材料と非鉄系材料との接合界面の密着が得られ、かつ良好なスポット溶接が得られる異材接合用ピアスメタル及び該異材接合用ピアスメタルを使用する異材接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する請求項１に記載の異材接合用ピアスメタルは、鉄系材料製で頭部及び該頭部の下面から突出形成された軸部を備え、該軸部が非鉄系材料に形成された貫通孔に嵌挿されて前記非鉄系材料に装着され、該軸部先端面が鉄系材料に溶接接合される異材接合用ピアスメタルにおいて、前記軸部先端面に該軸部先端面から突出する第１突起及び第２突起を有し、該第２突起は前記第１突起に対して突出高さが大であり、前記軸部先端面の中央側に前記第１突起が突設され外周側に前記第２突起が突設されたことを特徴とする。
【００１３】
これによると、ピアスメタルの軸部先端面に突出高さが異なる第１突起と第２突起とを有することで、ピアスメタルと鉄系材料間を挟持加圧するとともに通電する接合初期段階において互いに当接する第２突起と該部における鉄系材料が軟化され、少ない加圧力で鉄系材料が変形して鉄系材料と第１突起とが当接することで、非鉄系材料と鉄系材料の界面が密着すると共に剛性低下防止しつつ、続く溶接後期段階において容易にピアスメタルの軸部先端とを容易に良好な溶接がなされる。また、これによると、鉄系材料の軸部外周側が軟化する一方、中央側の第１突起側の温度上昇が抑制され、すなわち中央側の温度上昇が抑制されて電気抵抗が小さくなり、溶接時に温度が高い周囲に対して溶接部位に溶接電流が集中して良好な溶接がなされる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、鉄系材料製で頭部及び該頭部の下面から突出形成された軸部を備え、該軸部が非鉄系材料に形成された貫通孔に嵌挿されて前記非鉄系材料に装着され、該軸部先端面が鉄系材料に溶接接合される異材接合用ピアスメタルにおいて、前記軸部先端面に該軸部先端面から突出する第１突起及び第２突起を有し、該第２突起は前記第１突起に対して突出高さが大であり、前記非鉄系材料に装着した状態において前記先端面及び第１突起の先端が前記貫通孔内に位置し、かつ第２突起の先端が、前記貫通孔から突出する又は前記非鉄系材料の前記鉄系材料に対する接合面と面一になることを特徴とする。
【００１７】
これによると、ピアスメタルの軸部先端面に突出高さが異なる第１突起と第２突起とを有することで、ピアスメタルと鉄系材料間を挟持加圧するとともに通電する接合初期段階において互いに当接する第２突起と該部における鉄系材料が軟化され、少ない加圧力で鉄系材料が変形して鉄系材料と第１突起とが当接することで、非鉄系材料と鉄系材料の界面が密着すると共に剛性低下防止しつつ、続く溶接後期段階において容易にピアスメタルの軸部先端とを容易に良好な溶接がなされる。また、これによると、貫通孔から突出する又は非接系材料の接合面と面一になる第２突起と鉄系材料の接触が確実になり、鉄系材料の軟化が容易でかつ鉄系材料と第１突起との接触が容易になる。
【００１８】
請求項３に記載の異材接合方法は、鉄系材料製で頭部及び該頭部の下面から突出形成された軸部を備え、該軸部が非鉄系材料に形成された貫通孔に嵌挿されて前記非鉄系材料に装着され、該軸部先端面が鉄系材料に溶接接合される異材接合用ピアスメタルであって、前記軸部先端面に該軸部先端面から突出する第１突起及び第２突起を有し、該第２突起は前記第１突起に対して突出高さが大である異材接合用ピアスメタルを使用して前記非鉄材料と鉄系材料とを接合する異材接合方法において、前記ピアスメタルをその軸部の先端側から前記非鉄系材料の貫通孔に嵌挿して装着するピアスメタル装着工程と、前記非鉄系材料に装着されたピアスメタルの頭部と前記鉄系材料とを一対の電極で挟持加圧すると共に予備電流を流す軟化工程と、前記ピアスメタルの頭部と前記鉄系材料とを一対の電極で挟持加圧すると共に溶接電流を流す溶接工程と、を有することを特徴とする。
また、請求項４に記載の異材接合方法は、前記請求項１または２項に記載の異材接合用ピアスメタルを使用して前記非鉄材料と鉄系材料とを接合する異材接合方法において、前記ピアスメタルをその軸部の先端側から前記非鉄系材料の貫通孔に嵌挿して装着するピアスメタル装着工程と、前記非鉄系材料に装着されたピアスメタルの頭部と前記鉄系材料とを一対の電極で挟持加圧すると共に予備電流を流す軟化工程と、前記ピアスメタルの頭部と前記鉄系材料とを一対の電極で挟持加圧すると共に溶接電流を流す溶接工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
これによると、ピアスメタル装着工程で非鉄系材料にピアスメタルを接合し、軟化工程でピアスメタルと鉄系材料間を挟持加圧するとともに予備電流を流すことで当接する第２突起と該部における鉄系材料が軟化し、少ない加圧力で鉄系材料と第１突起とが当接し、更に溶接工程でピアスメタルの頭部と前記鉄系材料とを一対の電極で挟持加圧すると共に溶接電流を流すことで容易にピアメタルの軸部先端と良好な溶接が可能になる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４の異材接合方法において、前記予備電流は、互いに当接する前記鉄系材料及び第２突起の温度を高めて鉄系材料及び第２突起を軟化し、かつ鉄系材料と第２突起との溶接を開始しない電流値に設定され、前記溶接電流は、互いに当接する前記鉄系材料と第１突起を溶接する電流値に設定されることを特徴とする。
【００２１】
これによると、軟化工程において鉄系材料が第２突起と溶接接合されることなく軟化され、鉄系材料が第１突起に円滑に当接し、かつ溶接工程において良好に溶接される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、ピアスメタルと鉄系材料間を挟持加圧するとともに通電する接合初期段階において当接する第２突起と該部における鉄系材料が軟化する。従って少ない加圧力で鉄系材料と第１突起とを当接させることが可能になり、非鉄系材料と鉄系材料の界面を密着させることで剛性低下を防止しつつ、続く溶接後期において容易にピアメタルの軸部先端との容易に良好な溶接がなされる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施の形態におけるピアスメタルの概要を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】ピアスメタルをアルミニウム合金板に装着した状態における断面図である。
【図４】溶接装置の要部を示す構成図である。
【図５】予備電流及び溶接電流の電流値と通電時間の相関図である。
【図６】接合過程を模式的に示す図である。
【図７】接合過程を模式的に示す図である。
【図８】接合過程を模式的に示す図である。
【図９】接合過程を模式的に示す図である。
【図１０】接合過程を模式的に示す図である。
【図１１】ピアスメタルの他の例を示す斜視図断である。
【図１２】従来のピアスメタルによる異材接合方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明にかかる異材接合用ピアスメタル及び該異材接合用ピアスメタルを使用した異材接合方法の一実施の形態を、被溶接部材である非鉄系材料がアルミニウム合金板であり、鉄系材料が鋼板である場合を例に図を参照して説明する。
【００２５】
図１は異材接合用ピアスメタル１の概要を示す斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は異材接合用ピアスメタル１をアルミニウム合金板３０に装着した状態を示す断面図である。
【００２６】
ピアスメタル１は、鉄系材料製であって、円柱状の頭部１０と、この頭部１０と同軸芯上で頭部１０の下面１３に連続して軸方向に突出する軸部２０とを有する。
【００２７】
頭部１０は、平坦な頂面１１及び外周面１２を有する円柱状であって、下面１３に軸部２０の外周に沿って環状に連続する凹溝１４が形成される。
【００２８】
軸部２０は、頭部１０の下面１３に連続する基端２１から先端２２に移行するに従って次第に縮径される裁頭円錐状で、円錐面状の外周面２３及び円形平面状の先端面２４を有する。
【００２９】
先端面２４の中央側に第１突起となる比較的大径で緩やかに傾斜する円錐状の溶接用突起２５が突設し、この溶接突起２５と離反して溶接突起２５を囲むように外周側に複数、本実施の形態では一対の比較的小径で溶接用突起２５より突出高さが大きい円錐状で比較的低剛性の第２突起となる加熱用突起２６が突設される。
【００３０】
これら軸部２０、溶接用突起２５及び加熱用突起２６とアルミニウム合金板３０との相関関係について図３を参照して説明する。
【００３１】
図３に示すように、アルミニウム合金板３０は、鋼板４０との接触界面となる接合面３１及び外表面３２を有する板状であって、予め設定された接合部には、外表面３２側から接合面３１側に移行するに従って次第に縮径される円錐状で貫通する貫通孔であるピアスメタル装着孔３３が形成される。鋼板４０はアルミニウム合金板３０に接合面３１との接触界面となる接合面４１及び外表面４２を有する板状に形成される。
【００３２】
このアルミニウム合金板３０のピアスメタル装着孔３３に、外表面３２側からピアスメタル１の軸部２０を圧入して、頭部１０の下面１３が外表面３２に圧着した装着状態において、軸部２０の外周面２３がピアスメタル装着孔３３の内周面３４に圧接して密着すると共に、先端面２４から突出する溶接用突起２５の先端２５ａがピアスメタル装着孔３３内に維持される一方、加熱用突起２６の先端２６ａが接合面３１と面一或いは若干突出する突出高さ、本実施の形態では若干突出する高さに設定される。
【００３３】
すなわち、アルミニウム合金板３０のピアスメタル装着孔３３にピアスメタル１の軸部２０を圧入して取り付けた状態において、軸部先端面２４とアルミニウム合金板３０の接合面３１との間隙寸法をＬ、溶接用突起２５の突出高さをＨ、加熱用突起２６の突出高さをｈとすると、
Ｈ＜Ｌ≦ｈ
に設定される。
【００３４】
このように構成されたピアスメタル１は、アルミニウム合金板３０の予め設定された溶接位置に接合された状態で、溶接用突起２５と鋼板４０とがスポット溶接される。
【００３５】
次に、溶接装置及び接合過程の概要を溶接装置を模式的に示す図４乃至図１０の工程を参照して説明する。
【００３６】
図４は溶接装置５０の要部構成図であり、ピアスメタル１及び被接合部材であるアルミニウム合金板３０、鋼板４０を仮想線で示す。
【００３７】
図４に示すように、溶接装置５０は、第１溶電極となる固定電極５１と、ステッピングモータ等の加圧アクチュエータ５２によって昇降するアーム５３の先端に装着されて固定電極５１と同軸上で対向する第２溶接電極となる可動電極５４とを備える。可動電極５４は加圧アクチュエータ５２によって固定電極５１と協働して被溶接部材を挟持加圧する加圧位置と、加圧位置から上昇して固定電極５１から離反する退避位置との間で往復動する。
【００３８】
さらに、アーム５３にピアスメタル１を固定保持するピアスメタル固定用治具５５が配設される。ピアスメタル固定用治具５５は、可動電極５４及びアーム５３を相対移動可能に囲む円筒状の治具本体５６を有し、治具本体５６の上端がクッションゴム等の圧縮変形可能な弾性部材５９を介在してアーム５３に結合された取付ブラケット６０の下面に取り付けられる。
【００３９】
治具本体５６の先端に環状の当接部５７及び当接部５７の内周に沿って連続する周面５８ａ及び底面５８ｂからなる断面Ｌ字状に切欠き形成されてピアスメタル１の頭部１０を収容保持するピアスメタル保持部５８が形成される。このピアスメタル保持部５８の底面５８ｂには、ピアスメタル１の頭部１０を吸着して保持する永久磁石５８ｃが埋設される。なお、永久磁石５８ｃに代えて底面５８ｂを磁化することもできる。
【００４０】
さらに、溶接装置５０は、溶接初期段階のピアスメタル１の加熱用突起２６を鋼板４０に通電可能に圧接した状態で固定電極５１と可動電極５４に予備電流を所定時間流して鋼板４０及び加熱用突起２６を軟化して鋼板４０を溶接用突起２５に当接させる軟化工程Ａと、溶接後期段階のピアスメタル１の溶接用突起２５が鋼板４０に圧接した状態で固定電極４１と可動電極５４との間に溶接電流を所定時間供給してピアスメタル１の溶接用突起２５と鋼板４０を溶接する溶接工程Ｂを有する。
【００４１】
軟化工程Ａにおける予備電流は鋼板４０及び加熱用突起２６の温度を高めて鋼板４０及び加熱用突起２６を軟化し、かつ加熱用突起２６と鋼板４０が溶接開始しない温度となる比較的低電流値に設定される。一方、溶接工程Ｂにおける溶接電流はピアスメタル１０の溶接突起２５と鋼板４０とを溶接接合する比較的大電流値に設定される。図５は接合過程における溶接時の溶接条件となる通電時間と電流値の相関図であり、縦軸は予備電流及び溶接電流の電流値を表し、横軸は時間を表す。
【００４２】
次に、溶接装置５０による接合過程を図５乃至図１０を参照しつつ説明する。
【００４３】
アルミニウム板材３０と鋼板４０の接合にあたり、図６に示すように、可動電極５４が固定電極５２から上方に離れた退避状態において、予め固定電極５１と可動電極５４との間に、鋼板４０の外表面４２側を固定電極５１側として鋼板４０及び接合部にピアスメタル装着孔３３が貫通形成されたアルミニウム合金板３０を重ねてセットする一方、治具本体５６のピアスメタル保持部５８にピアスメタル１の頭部１０を挿入してピアスメタル１を吸着保持する。
【００４４】
このピアスメタル１が軸保本体５６のピアスメタル保持部５８に挿入保持されるピアスメタル１は、頭部１０を永久磁石５８ｃに吸着された安定した状態で保持される。また、ピアスメタル１の頭部１０と可動電極５４は互い離反し、かつ当接部５７はピアスメタル１の頭部１０より先端方向に突出している。
【００４５】
次のピアスメタル装着工程において、加圧アクチュエータ５２を作動して可動電極５４を下降する。可動電極５４の下降に伴ってピアスメタル固定用治具５５が下降し、図７に示すように治具本体５６の当接部５７がアルミニウム合金板３０の外表面３２に当接する。
【００４６】
この当接部５７がアルミニウム合金板２０の外表面３２に当接した状態で、さらに弾性部材５９の付勢力に抗して可動電極５４を下降すると、可動電極５４がピアスメタル１の頭部１０に当接してピアスメタル１をピアスメタル保持部５８から押し出す。
【００４７】
さらに可動電極５４に下降してピアスメタル１の頭部１０を押圧する。これにより、図８に示しように、ピアスメタル１の円錐面状に形成された軸部２０の外周面２３がアルミニウム合金板３０の円錐周面状に形成されたピアスメタル装着孔３３の内周面３４に沿って誘導されてピアスメタル１の位置が規制されつつピアスメタル装着孔３２に圧入される。この圧入に伴って、凹溝１４内にアルミニウム合金板３０が塑性流入しかつ頭部１０の下面１３が外表面３２に圧接してピアスメタル１０がアルミニウム合金板３０に強固に装着される。
【００４８】
このピアスメタル１がピアスメタル装着孔３３に圧入されてアルミニウム合金板３０に接合された状態では、ピアスメタル装着孔４３から突出する各加熱用突起２６の先端２６が鋼板４０の接合面４２に通電可能に圧接する一方、軸部先端面２４と鋼板４０との間に空間Ｃが形成され、かつ溶接用突起２５の先端２５ａは鋼板４０に接触することなくこれらの間に隙間が形成される。
【００４９】
この固定電極５１と可動電極５４によって鋼板４０の外表面４２及びピアスメタル１の頭部１０とを挟持加圧付与した状態で、次の軟化工程Ａにおいて、図５に示すよう予備電流を可動電極５４と固定電極５１との間に所定時間供給する。この可動電極５４と固定電極５１との間の通電によって、鋼板４０と加熱用突起２６との間に抵抗発熱（ジュール熱）が生じて鋼板４０の該部及び加熱用突起２６の温度が高くなり、鋼板４０及び加熱用突起２８が軟化する。
【００５０】
これにより、図９に示すように、固定電極５１が当接する鋼板４０の部位が固定電極５１の加圧によってピアス装着孔３３内に侵入する球面状乃至湾曲面状に変形するとともに、加熱用突起２６が押潰されて鋼板４０の接合面４１が溶接用突起２５の先端２５ａに圧接する。更にアルミニウム合金板３０に形成されピアスメタル装着孔３３の端縁３３ａに鋼板４０の接合面４１が圧接してアルミ合金板３０の接合面３１と鋼板４０の接合面４１が密接する。このときの鋼板４０及び加熱用突起２６は軟化状態であり、固定電極５１と可動電極５４による極めて小さな挟持加圧力で鋼板４０及び加熱用突起２６が変形して鋼板４０が溶接用突起２５の先端２５ａに通電可能に接触或いは圧接する。
【００５１】
この状態では、上記のように予備電流は比較的低電流値に設定されることで抵抗発熱が抑制、この鋼板４０及び加熱用突起２６は軟化するものの、鋼板４０及び加熱用突起２６は溶融することがなく、円滑に鋼板４０と加熱用突起２６が変形して溶接用突起２５に当接する。
【００５２】
次の溶接工程Ｂにおいて、溶接条件に従って加圧アクチュエータ５３に作動により固定電極５１と可動電極５４による鋼板４０とピアスメタル１への挟持加圧力を制御し、かつ溶接電流を可動電極５４と固定電極５１との間に所定時間供給する。
【００５３】
この可動電極５４と固定電極５１との間の通電によって、通電可能に圧接するピアスメタル１における溶接用突起２５の先端２５ａと鋼板４０の接合面４１と間が集中した抵抗発熱となり、溶接用突起２５及び鋼板４０が効率的に加熱され溶接用突起２５と鋼板４０の接触面が相互に溶融し始める。加熱の進展に伴って溶接用突起２５が圧潰して軸部先端面２４と鋼板４０の間隔が次第に消滅して所定の通電及び加圧によって溶接用突起２５を中心として溶融層が形成されて軸部先端面２４と鋼板４０に亘りナゲット３７が形成される。
【００５４】
ここで、鋼板４０の加熱用突起２６側の軸部外周側が軟化する一方中央側の溶接用突起２５側の温度上昇が抑制、即ち中央側の温度上昇が抑制されて電気抵抗が小さくなり、溶接時に温度が高い周囲に対して溶接部位に溶接電流が集中する。
【００５５】
このとき、更に溶接用突起２５の圧潰及び溶融に伴ってアルミニウム合金板３０の接合面３１と鋼板４０の接合面４１、すなわち接触界面が確実に接触する。
【００５６】
このように接合されたアルミニウム合金板３０及び鋼板４０は、図１０に示すようにアルミニウム合金板３０に形成されたピアスメタル装着孔３３においてピアスメタル１の軸部先端面２４と鋼板４０とを接合するナゲット３７が生成されて鋼板４０の接合面４１とアルミニウム合金板３０の接合面３１と接合する接触界面が確保できる。
【００５７】
従って、本実施の形態によると、アルミニウム合金板３０と鋼板４０を接合するにあたり、軸部先端面２４に突出高さが異なる溶接用突起２５及び加熱用突起２６を備えたピアスメタル１をピアスメタル装着孔３３に装着したアルミニウム合金板３０と鋼板４０を重ねた状態で、予備電流を流して鋼板４０と加熱用突起２６を軟化するとともに固定電極５１と可動電極５４による挟持加圧により鋼板４０を加圧変形させて鋼板４０が溶接用突起２５に接触させることで、容易かつ確実に鋼板４０と溶接用突起２５が通電可能に接触する。この溶接用突起２５と鋼板４０を接触した状態で固定電極５１と可動電極間に溶接電流を流して溶接することで、アルミニウム合金板３０と鋼板４０との間に隙間がない接触界面が確保できる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨と逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態ではピアスメタル１の軸部先端面２４の中央に溶接用突起２５を形成し、溶接突起２５を囲むように一対の加熱用突起２６を形成したが、図１１(ａ)にピアスメタル１の斜視図を示すように、軸部先端面２４の中央に溶接用突起２５を形成し、溶接用突起２５を囲むように環状に突出する加熱用突起２６を形成することもできる。また、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように軸部先端面２４の中央に溶接用突起２５を形成し、溶接用突起２５を囲むように３個の加熱用突起２６、或いは４個の加熱用突起２６を形成することや、適宜他の複数個の加熱用突起２６を形成することができる。また、溶接用突起２５を複数形成することもできる。
【００５９】
また、上記実施の形態では軽合金材としてアルミニウム合金板３０の場合を例に説明したが、マグネシウム材等他の適宜非鉄系材料の場合にも同様に適用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１          ピアスメタル
１０        頭部
１３        下面
２０        軸部
２４        先端面
２５        溶接用突起（第１突起）
２５ａ      先端
２６        加熱用突起（第２突起）
２６ａ      先端
３０        アルミニウム合金板（非鉄系材料）
３３        ピアスメタル装着孔（貫通孔）
４０        鋼板（鉄系材料）
５０        溶接装置
５１        固定電極（第１溶接電極）
５２        加圧アクチュエータ
５４        可動電極（第２溶接電極）
５５        ピアスメタル固定用治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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