(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系材料製で頂面及び外周面を有する頭部と該頭部の下面に基端が連続して延設された軸部が一体形成され、かつ前記下面に軸部外周に沿って形成された環状の凹溝を備え、前記軸部が前記軸部先端面側から非鉄系材料に打ち込み貫通してかしめ固定され、かつ該軸部先端面に当接する鉄系材料と前記頭部とを一対の溶接電極で挟持加圧及び通電して前記軸部先端が前記鉄系材料とスポット溶接される異材接合用ピアスメタルにおいて、
前記凹溝は、断面形状において前記軸部に連続する内周縁から頭部の頂面側に移行するとともに凹面状に湾曲して径方向外方に変移して前記頭部外周面の下端に連続する周面を有する略放物線状に形成され、
該凹溝の周面と頭部外周面とにより頭部外周面の下端に沿って略断面鋭角で環状に連続する外周突起部が形成され、
前記軸部先端面に、前記非鉄系材料に打ち込められた際に該非鉄系材料の表面から頂端が突出するプロジェクションが突設され、
前記プロジェクションは、前記スポット溶接に伴って溶融・圧潰して前記非鉄系材料と鉄系材料とを面一接触せしめることを特徴とする異材接合用ピアスメタル。
【請求項２】
前記プロジェクションの突設部以外の前記軸部先端面は、前記非鉄系材料に打ち込められた際に該非鉄系材料の表面より奥方に位置することを特徴とする請求項１に記載の異材接合用ピアスメタル。
【請求項３】
前記請求項１又は２の異材接合用ピアスメタルを用いた異材接合方法であって、
前記ピアスメタルの軸部が嵌挿可能な内孔及び外周を有する円筒状で端部に前記内孔側から外周側に径方向外方に移行するに従って突出する円錐環状の押圧面を有する第１ダイスと該第１ダイスと対向する第２ダイスとを備え、該第１ダイス側に配置された非鉄系材料に、前記第２ダイスにより前記異材接合用ピアスメタルの頭部を押圧して前記異材接合用ピアスメタルの軸部先端側から前記非鉄系材料に打ち込み前記異材接合用ピアスメタルを前記非鉄系材料にかしめ固定するピアスメタル固定工程と、
前記異材接合用ピアスメタルの前記頭部と前記鉄系材料とを一対の溶接電極で挟持加圧しつつ通電して軸部と前記鉄系材料とをスポット溶接するスポット溶接工程と、を有することを特徴とする異材接合方法。
【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用いた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、衝突時の安全性向上の要求が高められ、自動車の車体構造においても従来から使用される鉄系材料である鋼材に代わって、より軽量で衝撃吸収性に優れた非鉄系材料、例えばアルミニウム合金材やマグネシウム材等の軽合金材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、車体衝突時の安全性を確保するため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ている。
【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種金属の接合、いわゆる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、スポット溶接の前工程にて、予め非鉄系材料に鉄系材料製のピアスメタルを接合しておき、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。この種の異材接合方法の一例として特許文献１の異材接合方法の概要を図１２及び図１３を参照して説明する。
【０００７】
図１２に示すように、ピアスメタル１００は、頭部１０１と軸部１０２からなり、頭部１０１の下面に、軸部１０２の付け根部分に沿って矩形断面形状の凹溝１０４が形成される。また、軸部１０２の外周にテーパ１０５が設けられ、これら環状の凹溝１０４を含む頭部１０１の下面とテーパ１０５が設けられた軸部１０２の外周によってかしめ用凹部１０３が形成される。
【０００８】
このピアスメタル１００は、予めアルミニウム合金板１０６に接合される。具体的には、先ず、図１３（ａ）に示すように、環状の凸部１１１が形成された下型１１０上にアルミニウム合金板１０６をセットし、上型１１５によってピアスメタル１００の頭部１０１を上方から押圧して軸部１０２をアルミニウム合金板１０６に埋め込む。この埋め込みにより、同図（ｂ）に示すように軸部１０２の平坦な先端１０２ａによってアルミニウム合金板１０６が打ち抜かれ、貫通孔１０７が形成される。
【０００９】
さらに、上型１１５によってピアスメタル１００の頭部１０１が押圧されると、軸部１０２の先端１０２ａがアルミニウム合金板１０６を貫通し、これとともに下型１１０の凸部１１１によってアルミニウム合金板１０６の下面が押圧されて、同図（ｃ）に示すようにピアスメタル１００の凹溝１０４及びテーパ１０５によって形成されたかしめ用凹部１０３内にアルミニウム合金材料が塑性流動してピアスメタル１００がかしめ固定される。
【００１０】
そして、溶接工程において、同図（ｄ）に示すように、アルミニウム合金板１０６から突出するピアスメタル１００の軸部１０２の先端１０２ａを鋼板１０８に当接させた状態で、ピアスメタル１００の頭部１０１と鋼板１０８とを、溶接電極１１６及び１１７で挟持加圧し、かつ通電して軸部１０２の先端１０２ａと鋼材１０８との接合界面に溶接ナゲット１０９を形成すスポット溶接を行う。同図（ｅ）にアルミニウム合金材１０６に設けたピアスメタル１００と鋼板１０８との接合状態を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【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】
【００１２】
上記特許文献１によると、アルミニウム合金板１０６と鋼板１０８とをスポット溶接する際に、予めアルミニウム合金材１０６に鉄系材料製のピアスメタル１００を接結合しておき、このピアスメタル１００の軸部１０２と鋼板１０８とをスポット溶接することでアルミニウム合金板１０６と鋼材１０８の接合が得られる。
【００１３】
しかし、アルミニウム合金板１０６の貫通孔１０７に、ピアスメタル１００の軸部１０２が挿入されて貫通孔１０７とかしめ用凹部１０３との間に大きな間隙を有する状態で、上型１１５でピアスメタル１００の頭部１０１を押圧するとともにアルミニウム合金板１０６の貫通孔１０７の周囲を下型の凸部１１１により押圧してアルミニウム合金板１０６をかしめ固定することから、比較的大きな空間となる凹部１０３内に十分なアルミニウム合金材料が塑性流動しないことが懸念され、特に軸部１０２の外周とアルミニウム合金板１０６が十分に密着しないおそれがあり、かつ凹溝１０４内等に隙間が形成される、いわゆるかしめ固定が不安定となることが懸念される。
【００１４】
このかしめ固定の不安定に起因して、アルミニウム合金板１０６に対してピアスメタル１００が回転やがたつきが発生すると、ピアスメタル１００と鋼板１０８との安定したスポット溶接作業性や溶接品質が低下し、アルミニウム合金板１０６と鋼板１０８との接合品質に影響を及ぼすことが懸念される。また、アルミニウム合金板１０６から突出するピアスメタル１００の軸部先端１０２ａと鋼材１０８とをスポット溶接することから、アルミニウム合金材１０６と鋼板１０８との密着が阻害されて隙間が形成される。
【００１５】
これらアルミ合金板１０６とピアスメタル１００の頭部１０１の下側面との密着が阻害されると、該部から水滴等の水分が浸入し、或いはアルミ合金板１０６と鋼板１０８との隙間から水滴等の水分が侵入してピアスメタル１００の頭部下面及び軸部１０２とアルミニウム合金材料１０６との接触部に電食が発生すること懸念される。
【００１６】
また。ピアスメタル１００のかしめ固定等の際に負荷が最も作用する頭部１０１と軸部１０２の連続部分となる頭部１０１の下面に形成された凹溝１０４によって該部の剛性強度が局部的に低下し、破断強度が不安定となり、アルミニウム合金板１０６と鋼板１０８との安定した接合が維持されないおそれがある。
【００１７】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、経年信頼性に優れ安定した高品質の異材接合を可能にす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用いた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】
【００１８】
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、鉄系材料製で頂面及び外周面を有する頭部と該頭部の下面に基端が連続して延設された軸部が一体形成され、かつ前記下面に軸部外周に沿って形成された環状の凹溝を備え、前記軸部が前記軸部先端面側から非鉄系材に打ち込み貫通してかしめ固定され、かつ該軸部先端面に当接する鉄系材料と前記頭部とを一対の溶接電極で挟持加圧及び通電して前記軸部先端が前記鉄系材料とスポット溶接される異材接合用ピアスメタルにおいて、前記凹溝は、断面形状において前記軸部に連続する内周縁から頭部の頂面側に移行するとともに凹面状に湾曲して径方向外方に変移して前記頭部外周面の下端に連続する周面を有する略放物線状に形成され、該凹溝の周面と頭部外周面とにより頭部外周面の下端に沿って略断面鋭角で環状に連続する外周突起部が形成されたことを特徴とする。
【００１９】
これによると、頭部及び軸部を備えたピアスメタルの頭部下面に、軸部に連続する内周縁から滑らかな凹面状に湾曲して頭部外周面の下端に連続する周面を有する略放物線状に形成された凹溝及びこの凹溝の周面と頭部外周面の下端によって環状に連続する外周突起部を形成する簡単な構成で、ピアスメタルを非鉄系材料に接合するあたり、頭部を押圧して非鉄系材料に打ち込むと、頭部の外周突起部が非鉄系材料の表面を塑性変形させて食い込み、ピアスメタルが非鉄系材料に対して回転及びがたつきが抑制されて強固に保持される。
【００２０】
また、ピアスメタルの頭部の外周に形成され外周突起部は非鉄系材料に塑性変形を伴って強固にかしめ固定されて頭部の外周と非鉄系材料との相互間に隙間がなく液密的にシールされ、軸部及び頭部の下面と非鉄系材料との接合部に外部からの水滴等の水分の侵入が確実に阻止されて非鉄系材料とピアスメタルの軸部外周及び頭部下面との接合面における電食の発生が防止され、優れた経年信頼性が得られる。
【００２１】
さらに、頭部下面の凹溝が軸部に連続する内周縁から凹面状に湾曲して径方向外方に変移して頭部外周面の下端に連続する略放物線状に形成されることから、非鉄系材料でかしめ固定する際の塑性流動する非鉄系材料からの応力が分散され、かつかしめ固定後においても応力が分散されてピアスメタルの破損等が回避されて経年信頼性に優れる。
【００２２】
また、前記軸部先端面に、前記非鉄系材料に打ち込められた際に該非鉄系材料の表面から頂端が突出するプロジェクションが突設されたことを特徴とする。
【００２３】
これによると、異材接合用ピアスメタルの軸部先端面にプロジェクションが突設することで、スポット溶接装置の溶接電極を鉄系材料の表面及びピアスメタルの頭部の頂面に当接して挟持加圧した状態では軸部先端面と鉄系材料との間に間隙が形成され、かつ非鉄系材料と鉄系材料とが非接触状態に維持されて両溶接電極の間に通電した際の分流が抑制されて所期の通電状態が確保される。
【００２４】
また、前記プロジェクションは、前記スポット溶接に伴って溶融・圧潰して前記非鉄系材料と鉄系材料とを面一接触させることを特徴とする。
【００２５】
これによると、スポット溶接に伴ってプロジェクションの圧潰及び溶融に伴って非鉄系材料と鉄系材料が面一接触してこの接触部が液密的にシールされ、軸部先端面と非鉄系材料及び鉄系材料等によって形成されるナゲット周辺への外部から水滴等の水分の侵入が確実に阻止されて、該部における電食の発生が阻止されて経年信頼性に優れた安定した高品質の異材接合が得られる。
【００２６】
上記目的を達成する請求項３に記載の異材接合用ピアスメタルを用いた異材接合方法は、前記異材接合用ピアスメタルを用いた異材接合方法であって、前記ピアスメタルの軸部が嵌挿可能な内孔及び外周を有する円筒状で端部に前記内孔側から外周側に径方向外方に移行するに従って突出する円錐環状の押圧面を有する第１ダイスと該第１ダイスと対向する第２ダイスとを備え、該第１ダイス側に配置された非鉄系材料に、前記第２ダイスにより前記異材接合用ピアスメタルの頭部を押圧して前記異材接合用ピアスメタルの軸部先端側から前記非鉄系材料に打ち込み前記異材接合用ピアスメタルを前記非鉄系材料にかしめ固定するピアスメタル固定工程と、前記異材接合用ピアスメタルの前記頭部と前記鉄系材料とを一対の溶接電極で挟持加圧しつつ通電して軸部と前記鉄系材料とをスポット溶接するスポット溶接工程とを有することを特徴とする。
【００２７】
これによると、第２ダイスで頭部を押圧すると、頭部の外周突起部が非鉄系材料の表面を塑性変形させて食い込み、ピアスメタルが非鉄系材料に確実に保持された状態で、第１ダイスの傾斜する環状の押圧面によって軸部の周囲が押圧されて、ピアスメタルの軸部の先端側から軸部周面に向けて強く塑性流動させて先端の外周から周面に亘って圧着し、かつ軸部の周面に沿って塑性流動して軸部に滑らかに連続する凹溝内に塑性流動して強固にかしめ固定される。
【００２８】
一方、スポット溶接工程において、一対の溶接電極で鋼板及びピアスメタルの頭部を挟持加圧し、通電して軸部先端面と軽合金材間にナゲットを形成する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、頭部及び軸部を備えたピアスメタルの頭部下面に、軸部に連続する内周縁から滑らかな凹面状に湾曲して頭部外周面の下端に連続する周面を有する略放物線状に形成された凹溝及びこの凹溝の周面と頭部外周面の下端によって略断面鋭角で環状に連続する外周突起部を形成する簡単な構成で、ピアスメタルが非鉄系材料に強固にかしめ固定され、非鉄系材料と鉄系材料との安定した接合が得られる。さらにピアスメタルの頭部の外周に形成され外周突起部は非鉄系材料に塑性変形を伴って強固にかしめ固定されて頭部の外周と非鉄系材料との相互間に隙間がなく液密的にシールされ、ピアスメタル及び非鉄系材料との接合部に外部からの水滴等の水分の侵入が確実に阻止されて、該部の電食の発生が防止され、経年信頼性に優れた安定した高品質の異材接合が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施の形態における異材接合用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】ピアスメタル接合工程を模式的に示す図である。
【図４】ピアスメタル接合工程を模式的に示す図である。
【図５】ピアスメタル接合工程を模式的に示す図である。
【図６】ピアスメタル接合工程を模式的に示す図である。
【図７】スポット溶接工程を模式的に示す図である。
【図８】スポット溶接工程を模式的に示す図である。
【図９】スポット溶接工程を模式的に示す図である。
【図１０】スポット溶接工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断面図である。
【図１２】従来のピアスメタルの概要を示す図である。
【図１３】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】
【００３１】
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用いた異材接合方法の一実施の形態を、異材が非鉄系材料の軽合金材であるアルミニウム合金板及び鉄系材料である鋼板を例に図を参照して説明する。
【００３２】
図１、異材接合用ピアスメタルの概要を示す斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００３３】
ピアスメタル１は、鉄系材料製、例えば鋼製であって、頂面１１及び外周面１２を有する円柱状の頭部１０と、この頭部１０の下面に基端２１が連続して軸方向に突出する円柱状の軸部２０とからなる。外周面１２の下端縁１２ａとなる下面の外周縁は軸方向において軸部２０の基端２１と同位置となる。
【００３４】
頭部１０の下面に、軸部２０の基端２１の外周に沿って環状に連続する凹溝１５が形成される。凹溝１５は、断面形状において軸部２０の基端２１に滑らかに連続する内周縁１６ａから頭部１０の頂面１１側に延在する軸方向に移行するとともに緩やかな凹面状に湾曲して径方向外方に変移する内側周面１６と、凹溝１５の最奥面となる内側周面１６の頂端１７から径方向外方に向かって移行するに従って凹面状に緩やかに湾曲して外周面１２の下端縁１２ａ或いは下端縁１２ａ近傍に連続する外側周面１８を有する緩やかな略放物線状に形成される。
【００３５】
この凹溝１５の外側周面１８と外周面１２の下端１２ａによって略断面鋭角で頭部外周に沿って環状に連続する外周突起部１９が形成される。
【００３６】
軸部２０は、基端２１から先端２２に連続する周面２３を有する円柱状であって、円形平面状の先端面２４を有し、先端面２４の中央に円錐状のプロジェクション２５が突出形成される。この軸部２０の軸長Ｌａは後述するアルミニウム合金材料３０の厚さＷより僅かに小さく設定される。一方、プロジェクション２５の高さＬｂ、すなわち先端面２４からプロジェクション２５の頂端２５ａまでの寸法は、後述するアルミニウム合金材料３０の上表面３２に頭部１０が当接した状態でアルミニウム合金材３０の下表面３１から若干突出する高さ、すなわち軸部２０の高さＬａとプロジェクション２５の高さＬｂの合計がアルミニウム合金材３０の厚さＷより若干大きく設定される。
【００３７】
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る。このピアスメタル１をアルミニウム合金板３０に接合するピアスメタル接合装置及びピアスメタル接合工程の概要を模式的に示す図３乃至図６を参照して説明する。
【００３８】
ピアスメタル接合装置は、図４に模式的に示すように第１ダイス５１を備えた下型及び第２ダイス５５を備えた上型を有し、下型の第１ダイス５１はピアスメタル１の軸部２０が嵌挿可能な内孔５２及び外周５３を有する円筒状であって、上端部に内孔５２側から外周５３側に移行する径方向外方に変移するに従って次第に上方、すなわち第２ダイス５５側に突出するように傾斜角θで傾斜する円錐環状の押圧面５４が形成される。上型の第２ダイス５５は、第１ダイス５１と接離する同軸上で昇降してピアスメタル１の頭部１０を押圧する。
【００３９】
ピアスメタル１をアルミニウム合金板３０に接合するあたり、予め図３に示すように、アルミニウム合金板３０の上表面３２の溶接位置Ｓに、プロジェクション２５の頂端２５ａが対向するようにアルミニウム合金板３０に対してピアスメタル１を位置決する。
【００４０】
このピアスメタル１とアルミニウム合金板３０とが位置決めされた状態で、図４に示すようにプレス装置の下型の第１ダイス５１の先端５１ａ上にアルミニウム合金板３０の下側面３１を当接させて第１ダイス５１と上型の第２ダイス５５との間にピアスメタル１及びアルミニウム合金板３０をセットし、かつ上型の第２ダイス５５によりピアスメタル１を下降してプロジェクション２５の頂端２５ａをアルミニウム合金板３０の上表面３２の溶接位置Ｓに当接してアルミニウム合金材３０のピアス加工を開始する。
【００４１】
さらに、上型の第２ダイス５５を下降してピアスメタル１の頭部１０を押圧して軸部２１を打ち込む。この打ち込みにより図５に示すように、軸部２１が貫通して先端面２４によってアルミニウム合金板３０が打ち抜かれ、かつピアスメタル１の頭部１０に形成された環状の外周突起部１９がアルミ合金板３０の上表面３２に当接乃至食い込む。
【００４２】
さらに、図６に示すように上型の第１ダイス５５を下降して頭部１０を押圧すると、頭部１０の外周突起部１９がアルミニウム合金板３０の上表面３２を塑性変形させて食い込み、ピアスメタル１がアルミニウム合金材１１に確実に保持される。すなわち、アルミニウム合金板３０の上表面３２を塑性変形させて食い込む外周突起部１９がアンカー効果として作用して、アルミニウム合金板３０に対するピアスメタル１の回転及びがたつきが抑制される。一方、下型の第１ダイス５１によってアルミニウム合金材３０が貫通孔３３の周囲を押圧して塑性流動を生じさせながらピアスメタル１をかしめ固定する。
【００４３】
具体的には、上型の第２ダイス５５に押圧されて、頭部１０の形成された外周突起部１９がアルミニウム合金板３０の上表面３２を変形させてピアスメタル１がアルミニウム合金材３０に対して強固に保持された状態で、下型の第２ダイス５１の外周側が突出するように傾斜する環状の押圧面５４によって貫通孔３３の周囲が押圧されて、ピアスメタル１の軸部２０の先端２２側から軸部周面２３に向けて強く塑性流動させて先端２２の外周から周面２３に亘って圧着し、かつ軸部２２の周面２３に沿って塑性流動して軸部２２に滑らかに連続する凹溝１５内に塑性流動して強固にかしめ固定される。
【００４４】
このピアスメタル１がアルミニウム合金材３０にかしめ結合された状態を図７に示すように、ピアスメタル１の頭部１０の外周に形成された外周突起部１０がアルミニウム合金材３０の上表面３２に強く圧接し、軸部先端面２４をアルミニウム合金材３０の下表面３２からアルミニウム合金材３０の厚さＷと軸部２０の軸長Ｌ１との差分αに相当する位置に設定される。さらに、プロジェクション２５の頂端２５ａは、アルミニウム合金材３０の下表面３１より突出する。
【００４５】
次に、スポット溶接工程を図８乃至図１０を参照して説明する。
【００４６】
スポット溶接工程において、図８に示すように、接合工程においてピアスメタル１が接合されたアルミニウム合金板３０を、鋼板４０の上表面４２にピアスメタル１のプリジェクション２５の頂端２５ａを当接させて鋼板４０上に位置めしてセットする。
【００４７】
この鋼板４０上にアルミニウム合金板３０が位置決めされた状態で、図９に示すようにスポット溶接装置の溶接電極５６を鋼板４０の下表面４１及び溶接電極５７をメタルピアス１の頭部１０の頂面１１に当接してピアスメタル１と鋼板４０を挟持加圧する。この状態ではピアスメタル１のプロジェクション２５の先端２５ａが鋼材４０の上表面４２に圧接し、軸部先端面２４と鋼板４０との間にプロジェクション２５の高さＬｂに相当する間隙が形成され、アルミニウム合金材３０の下面３１と鋼材４０の上表面４２との間がアルミニウム合金材３０の下表面４１から突出するプロジェクション２５の突出量βに設定される。
【００４８】
このようにアルミ合金板３０と鋼板４０とが離反した状態でアルミ合金板３０に設けたピアスメタル１に突設されたプロジェクション２５の頂端２５ａと鋼材４０との上表面４２に圧接することで、溶接電極５６と５７による安定した所期の挟持加圧力が得られ、かつアルミ合金材３０と鋼材４０とが非接触状態に維持されて溶接電極５６と溶接電極５７との間に通電した際の分流が抑制されて所期の通電状態が確保される。
【００４９】
このように溶接電極５６及び５７によりメタルピアス１と鋼材４０を所期の加圧力で挟持加圧した状態で通電してする。通電はプロジェクション２５を通って鋼板４０側に流れるためプロジェクション２５が集中抵抗となり、プロジェクション２５及び鋼材４０が効率的に加熱されプロジェクション２５と鋼板４０の接合接触面が相互に溶融し始め、加熱の進展に伴ってプロジェクション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プロジェクション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。このときプロジェクション２５の圧潰及び溶融に伴ってアルミニウム合金板３０の下表面３１と鋼板４０の上表面４２が面一接触する。
【００５０】
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に強固に接合されたピアスメタル１の軸部先端面２４と鋼板４０との間に安定したナゲット３７が生成されてアルミニウム合金板３０と鋼板４０との安定した接合が得られる。さらにピアスメタル１の頭部１０の外周に形成され外周突起部１９はアルミニウム合金材３０の上表面３２に塑性変形を伴って強固にかしめ固定されて頭部１０の外周とアルミニウム合金板３０との相互間に隙間なく液密的にシールされ、かつ軸部２０の先端面２４の外周がアルミニウム合金板２０によってかしめられて軸部先端２２がアルミニウム合金板３０により液密的にシールされて、軸部外周２３及び頭部１０の下面とアルミ合金材３０との接合面に外部からの水滴等の水分の侵入が確実に阻止されてアルミニウム合金板１１とピアスメタル１の軸部外周２２及び頭部下面との接合面における電食の発生が防止され、かつアルミニウム合金板３０の下表面３１と鋼板４１の上表面４２とが面一接触して液密的にシールされ、軸部先端面２４とアルミニウム合金板３１及び鋼板４０等によって形成されるナゲット２７周辺の空間部に外部から水滴等の水分の侵入が確実に阻止されて、該部における電食の発生が阻止され、経年信頼性に優れた安定した高品質の異材接合が得られる。
【００５１】
また、ピアスメタル１の頭部下面の凹溝１５が軸部２０に連続する内周縁から凹面状に湾曲して径方向外方に変移して頭部外周面１３の下端に連続する略放物線状に形成されることから、アルミニウム合金板３０でかしめ固定する際の塑性流動するアルミニウム合金材料からの応力が分散され、かつかしめ固定後においても各応力が分散されてピアスメタル１の破損等が回避されて経年信頼性に優れる。
【００５２】
なお、保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の頭部１０の下面に形成される凹溝１５が、内周縁１６ａから頭部１０の頂面１１側に延在するとともに緩やかな凹面状に湾曲して径方向外方に変移する内側周面１６及び比較的径方向内方に位置する内側周面１６の頂端１７から径方向外方に向かって移行するに従って緩やかに湾曲して外周面１２の下端縁１２ａ或いは下端縁１２ａ近傍に連続する外側周面１８を有する略放物線状に形成したが、図１１に示すように内周縁１６ａから緩やかな凹面状に湾曲して径方向外方に変移する内側周面１６及び比較的径方向外方に位置する内側周面１６の頂端１７から凹面状に湾曲して外周面１２の下端縁１２ａ或いは下端縁１２ａ近傍に連続する外側周面１８を有略放物線状に形成することもできる。
【００５３】
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】
【００５４】
１        ピアスメタル
１０      頭部
１１      頂面
１２      外周面
１２ａ    下端縁
１５      凹溝
１６      内側周面
１８      外側周面
１９      外周突起部
２０      軸部
２１      基端
２２      先端
２３      周面
２４      先端面
２５      プロジェクション
２５ａ    頂端
３０      アルミニウム合金板（非鉄系材料）
３７      ナゲット
４０      鋼板（鉄系材料）
５１      第１ダイス
５４      押圧面
５５      第２ダイス。
５６、５７    溶接電極
【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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【図１３】
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