(57)【要約】  第１の部材１０及び第２の部材２０が同種系の金属材で構成され、第３の部材３０が、第１の部材１０及び第２の部材２０に対して溶接が困難な異種材料で構成されている。第１の部材１０及び第２の部材２０は、第３の部材３０を挟んだ状態で、スペーサ部２５に対応する領域が貫通孔３１を介して互いにレーザ溶接される。スペーサ部２５は、アーク溶接によって第２の部材２０に接合された溶加材で構成され且つ中央部が外周部よりも第１の部材１０に向かって突出している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材で構成された第１の部材と、該第１の部材に対して溶接可能な同種系の金属材で構成された第２の部材と、該第１の部材及び該第２の部材に対して溶接が困難な材料で構成された第３の部材とが互いに接合された接合構造であって、
前記第２の部材には、前記第１の部材と対向する面に接合された溶加材によって構成され且つ中央部が外周部よりも該第１の部材に向かって突出したスペーサ部が設けられ、
前記第３の部材には、前記スペーサ部が挿入される貫通部が形成され、
前記第１の部材は、前記スペーサ部が前記貫通部に挿入され且つ前記第２の部材との間に該第３の部材を挟んだ状態で、少なくとも該スペーサ部に溶接されていることを特徴とする接合構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の部材は、前記スペーサ部に対応する領域が該スペーサ部に向かって撓んだ状態で、少なくとも該スペーサ部に溶接されていることを特徴とする接合構造。
【請求項３】
金属材で構成された第１の部材と、該第１の部材に対して溶接可能な同種系の金属材で構成された第２の部材と、該第１の部材及び該第２の部材に対して溶接が困難な材料で構成された第３の部材とを互いに接合するための接合方法であって、
前記第３の部材には、貫通部が形成されており、
溶加材を溶融させて前記第２の部材に接合することで、中央部が外周部よりも突出したスペーサ部を設ける工程と、
前記第３の部材の前記貫通部に前記スペーサ部を挿入させた状態で、前記第１の部材と前記第２の部材との間に該第３の部材を挟む工程と、
前記第１の部材における前記スペーサ部に対応する領域にレーザ光を照射して、該第１の部材と少なくとも該スペーサ部とを溶接する工程とを備えたことを特徴とする接合方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記スペーサ部を設ける工程では、前記第２の部材に前記第３の部材を重ね合わせた状態で、前記貫通部内に前記溶加材を溶融させることを特徴とする接合方法。
【請求項５】
請求項３又は４において、
前記スペーサ部を設ける工程では、前記スペーサ部の中央部の高さが前記第３の部材の厚みよりも高くなるように前記溶加材を溶融させ、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に前記第３の部材を挟む工程は、前記溶加材が凝固する前に行うことを特徴とする接合方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１の部材と少なくとも前記スペーサ部とを溶接する工程では、該スペーサ部の温度が融点以下で且つ１００℃以上のときに、レーザ光を照射することを特徴とする接合方法。
【請求項７】
請求項３において、
厚み方向に貫通して一方の面から他方の面に向かって徐々に孔径が大きくなった成形孔が設けられ、前記溶加材よりも融点の高い材料で構成された成形治具を用意する工程を備え、
前記スペーサ部を設ける工程では、前記成形治具における前記成形孔の孔径が大きい側の面を前記第２の部材に重ね合わせた状態で、前記成形孔内に前記溶加材を溶融させた後、該成形治具を取り外すことを特徴とする接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合構造及び接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、互いに溶接可能な同種系の金属材からなる第１の材料及び第２の材料の間に、第１の材料及び第２の材料に対して溶接が困難な第３の材料を挟み込んだ状態で、第１の材料と第２の材料とを溶接することで、異種材としての第３の材料を圧縮固定するようにした接合構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１７０５１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の発明では、第１の材料と第２の材料とに、テーパー状に押し出されたエンボス形状の突起部を形成して、突起部同士を対向させて隙間を小さくした上で、レーザ溶接を行うようにしている。【０００５】
ここで、突起部は、プレス加工によって絞り加工による成形をするのが一般的であるが、第１及び第２の材料がプレス加工されると、絞り加工時の凸側の型であるパンチと凹側の型であるダイとのクリアランスによっては、例えばクリアランスが狭すぎる等の場合、その一部が絞られすぎて板厚よりも極めて薄い部分が生じてしまい、接合強度が低下するおそれがある。【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、同種系の金属材の厚みを薄くすることなく、金属材と異種材とを接合できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の態様は、金属材で構成された第１の部材と、該第１の部材に対して溶接可能な同種系の金属材で構成された第２の部材と、該第１の部材及び該第２の部材に対して溶接が困難な材料で構成された第３の部材とが互いに接合された接合構造を対象とし、次のような解決手段を講じた。【０００８】
すなわち、第１の態様は、前記第２の部材には、前記第１の部材と対向する面に接合された溶加材によって構成され且つ中央部が外周部よりも該第１の部材に向かって突出したスペーサ部が設けられ、
前記第３の部材には、前記スペーサ部が挿入される貫通部が形成され、
前記第１の部材は、前記スペーサ部が前記貫通部に挿入され且つ前記第２の部材との間に該第３の部材を挟んだ状態で、少なくとも該スペーサ部に溶接されていることを特徴とするものである。【０００９】
第１の態様では、第１の部材及び第２の部材が同種系の金属材で構成され、第３の部材が、第１の部材及び第２の部材に対して溶接が困難な異種材料で構成されている。第１の部材及び第２の部材は、第３の部材を挟んだ状態で、スペーサ部に対応する領域が貫通部を介して互いに溶接される。スペーサ部は、第２の部材に接合された溶加材によって構成され且つ中央部が外周部よりも第１の部材に向かって突出している。【００１０】
これにより、同種系の金属材である第１の部材及び第２の部材の厚みを薄くすることなく、第１の部材及び第２の部材の間に、異種材料である第３の部材を挟み込んだ状態で接合することができる。【００１１】
具体的に、第１の部材と第２の部材との間に第３の部材を挟み込んだ状態で溶接を行う場合には、第１の部材と第２の部材とが、第３の部材の厚み分だけ離れて配置されることとなるので、隙間が大きすぎてレーザ溶接を行うことができない。【００１２】
そのため、従来は、第１の部材及び第２の部材をプレス加工してエンボス形状の突起部を形成し、突起部同士を対向させて隙間を小さくした上で、レーザ溶接を行うようにしていた。【００１３】
しかしながら、第１の部材及び第２の部材がプレス加工されると、その一部が絞られて板厚よりも薄い部分が生じてしまい、接合強度が低下するおそれがある。【００１４】
そこで、本態様では、第２の部材に対して、例えば、消耗電極やフィラーワイヤを用いたアーク溶接やフィラーワイヤを用いたレーザフィラー溶接を行うことで、溶加材で構成されたスペーサ部を設けるようにしている。これにより、第２の部材の厚みを薄くすることなく、スペーサ部の高さ分だけ第１の部材と第２の部材との隙間を小さくして、第１の部材及び第２の部材をレーザ溶接によって接合することができる。【００１５】
ここで、スペーサ部の中央部は、外周部よりも突出しているので、スペーサ部を貫通部に挿入した状態では、スペーサ部の周辺、つまり、スペーサ部と貫通部の内周壁との間に隙間が設けられることとなる。そして、第１の部材及び第２の部材をレーザ溶接して溶融金属が凝固収縮するときの第１の部材の変形が、スペーサ部周辺の隙間によって許容されることとなる。【００１６】
これにより、第１の部材及び第２の部材の間に挟まれる第３の部材を圧縮固定することができる。【００１７】
第２の態様は、第１の態様において、
前記第１の部材は、前記スペーサ部に対応する領域が該スペーサ部に向かって撓んだ状態で、少なくとも該スペーサ部に溶接されていることを特徴とするものである。【００１８】
第２の態様では、第１の部材におけるスペーサ部に対応する領域が撓んだ状態で、第１の部材及び第２の部材が接合される。つまり、第１の部材及び第２の部材をレーザ溶接したときに溶融金属が凝固収縮して第１の部材が撓むことで、第１の部材とスペーサ部との隙間が縮小するので、その間に挟まれる第３の部材を圧縮固定することができる。【００１９】
第３の態様は、金属材で構成された第１の部材と、該第１の部材に対して溶接可能な同種系の金属材で構成された第２の部材と、該第１の部材及び該第２の部材に対して溶接が困難な材料で構成された第３の部材とを互いに接合するための接合方法を対象とし、
前記第３の部材には、貫通部が形成されており、
溶加材を溶融させて前記第２の部材に接合することで、中央部が外周部よりも突出したスペーサ部を設ける工程と、
前記第３の部材の前記貫通部に前記スペーサ部を挿入させた状態で、前記第１の部材と前記第２の部材との間に該第３の部材を挟む工程と、
前記第１の部材における前記スペーサ部に対応する領域にレーザ光を照射して、該第１の部材と少なくとも該スペーサ部とを溶接する工程とを備えたことを特徴とするものである。【００２０】
第３の態様では、第１の部材及び第２の部材が同種系の金属材で構成され、第３の部材が、第１の部材及び第２の部材に対して溶接が困難な異種材料で構成されている。そして、溶加材を溶融して第２の部材に接合することで、中央部が外周部よりも突出したスペーサ部を設け、第１の部材及び第２の部材の間に第３の部材を挟み込んだ状態で、第１の部材と少なくともスペーサ部とをレーザ溶接する。【００２１】
これにより、同種系の金属材である第１の部材及び第２の部材の厚みを薄くすることなく、第１の部材及び第２の部材の間に、異種材料である第３の部材を挟み込んだ状態で接合することができる。【００２２】
第４の態様は、第３の態様において、
前記スペーサ部を設ける工程では、前記第２の部材に前記第３の部材を重ね合わせた状態で、前記貫通部内に前記溶加材を溶融させることを特徴とするものである。【００２３】
第４の態様では、第２の部材と第３の部材とを重ね合わせ、貫通部内に溶加材を溶融させるようにしている。これにより、溶融した溶加材が第２の部材の表面に広がってしまうのを、第３の部材の貫通部の内周壁によって規制することができるので、スペーサ部を所望の高さに設定し易くなる。【００２４】
第５の態様は、第３又は第４の態様において、
前記スペーサ部を設ける工程では、前記スペーサ部の中央部の高さが前記第３の部材の厚みよりも高くなるように前記溶加材を溶融させ、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に前記第３の部材を挟む工程は、前記溶加材が凝固する前に行うことを特徴とするものである。【００２５】
第５の態様では、スペーサ部の中央部の高さが第３の部材の厚みよりも高くなるように溶加材を溶融させ、溶加材が凝固する前に、第１の部材と第２の部材との間に第３の部材を挟むようにしている。【００２６】
これにより、スペーサ部の中央部の高さが第３の部材の厚さを越えた場合でも、溶加材が凝固する前に、第１の部材をスペーサ部に押し付けることで、スペーサ部の中央部を変形させて貫通部内に収めることができる。その後、第１の部材と第２の部材とをレーザ溶接することで、第１の部材と第２の部材との間に第３の部材を挟み込んだ状態で、互いに接合することができる。【００２７】
第６の態様は、第５の態様において、
前記第１の部材と少なくとも前記スペーサ部とを溶接する工程では、該スペーサ部の温度が融点以下で且つ１００℃以上のときに、レーザ光を照射することを特徴とするものである。【００２８】
第６の態様では、スペーサ部の温度が融点以下で１００℃以上のとき、つまり、赤熱状態のときにレーザ溶接を行うことで、溶融金属が凝固するときの収縮性が良好となる。【００２９】
第７の態様は、第３の態様において、
厚み方向に貫通して一方の面から他方の面に向かって徐々に孔径が大きくなる成形孔が設けられ、前記溶加材よりも融点の高い材料で構成された成形治具を用意する工程を備え、
前記スペーサ部を設ける工程では、前記成形治具における前記成形孔の孔径が大きい側の面を前記第２の部材に重ね合わせた状態で、前記成形孔内に前記溶加材を溶融させた後、該成形治具を取り外すことを特徴とするものである。【００３０】
第７の態様では、溶加材よりも融点の高い材料で構成された成形治具を、第２の部材に重ね合わせた状態で、成形孔に溶加材を溶融する。例えば、高温の溶加材に触れると変形したり溶けてしまうようなアルミ材や樹脂材で第３の部材が構成されている場合等に、成形治具を用いて予めスペーサ部を成形すればよい。【００３１】
また、成形治具における成形孔の孔径が大きい側の面を第２の部材に重ね合わせることで、溶加材が凝固した後で、成形治具を取り外し易くなる。
【発明の効果】
【００３２】
本開示の態様によれば、同種系の金属材の厚みを薄くすることなく、金属材と異種材とを接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本実施形態１に係る接合構造を説明するための側面断面図である。
【図２】図２は、アーク溶接によって第２の部材にスペーサ部を設けている状態を示す側面断面図である。
【図３】図３は、レーザ溶接前の接合構造を説明するための側面断面図である。
【図４】図４は、本実施形態２に係る接合構造において、アーク溶接によって第２の部材にスペーサ部を設けている状態を示す側面断面図である。
【図５】図５は、レーザ溶接前の接合構造を説明するための側面断面図である。
【図６】図６は、溶接後の接合構造を説明するための側面断面図である。
【図７】図７は、本実施形態３に係る接合構造において、アーク溶接によって第２の部材にスペーサ部を設けている状態を示す側面断面図である。
【図８】図８は、レーザ溶接前の接合構造を説明するための側面断面図である。
【図９】図９は、溶接後の接合構造を説明するための側面断面図である。
【図１０】図１０は、本実施形態４に係る接合構造において、アーク溶接によって第２の部材にスペーサ部を設けている状態を示す側面断面図である。
【図１１】図１１は、レーザ溶接前の接合構造を説明するための側面断面図である。
【図１２】図１２は、溶接後の接合構造を説明するための側面断面図である。
【図１３】図１３は、その他の実施形態に係る接合構造を説明するための側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３５】
《実施形態１》
図１に示すように、本実施形態の接合構造は、第１の部材１０と第２の部材２０との間に、第３の部材３０が挟み込まれた状態で互いに接合されたものである。
【００３６】
第１の部材１０は、金属材で構成された板状の部材である。第２の部材２０は、第１の部材１０に対して溶接可能な同種系の金属材で構成された板状の部材である。第２の部材２０には、第１の部材１０と対向する面にスペーサ部２５が設けられている。
【００３７】
スペーサ部２５は、第２の部材２０に接合された溶加材によって構成されている。スペーサ部２５は、中央部が外周部よりも第１の部材１０に向かって湾曲状に突出した形状に形成されている。
【００３８】
第３の部材３０は、第１の部材１０及び第２の部材２０に対して溶接が困難な材料で構成された板状の部材であり、貫通部としての貫通孔３１が形成されている。なお、貫通部を貫通孔３１としているが、貫通溝であっても良い。
【００３９】
ここで、スペーサ部２５は、第３の部材３０の貫通孔３１に挿入されている。このように、第３の部材３０の貫通孔３１に、スペーサ部２５が挿入されるので、貫通孔３１には、貫通孔３１に対する第２の部材２０の相対的な位置ズレを抑制する効果がある。
【００４０】
接合に際して、異種材である第３の部材３０は、同種系の金属材である第１の部材１０及び第２の部材２０の間に挟み込まれて配置されている。
【００４１】
ここで、同種系の金属材とは、互いに溶接可能な金属であり、同じ材質同士だけではなく、鉄系金属材同士、非鉄系金属材同士などの溶接接合性が良い金属材のことである。言い換えると、同種系の金属材とは、溶接の相性が良い同種系の材料のことである。
【００４２】
具体的には、溶接時における第１の部材１０と第２の部材２０における組み合わせとしては、以下のものが挙げられる。例えば、鉄系金属材の組合せとしては、軟鋼と軟鋼、ステンレスとステンレス、軟鋼とハイテン（高張力鋼）、ハイテンとハイテン等がある。また、非鉄系金属材としては、アルミとアルミ、アルミとアルミ合金、アルミ合金とアルミ合金等がある。
【００４３】
また、異種材としての第３の部材３０は、同種系の金属材としての第１の部材１０及び第２の部材２０とは、異なる材質の材料であり、第１の部材１０及び第２の部材２０に対して溶接が困難な材質である。
【００４４】
例えば、同種系の金属材としての第１の部材１０及び第２の部材２０を鉄系金属材にした場合、異種材としての第３の部材３０は、レーザ光の吸収率が低くレーザ接合が難しい銅材やアルミ材等の非鉄系金属材である。また、例えばＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics，炭素繊維強化プラスチック）、ＰＥＴ（PolyEthlen Terephthalate，ポリエチレンテレフタレート）等といった樹脂材も金属材に対する異種材として挙げられる。
【００４５】
なお、以下の説明では、第１の部材１０及び第２の部材２０として軟鋼材、第３の部材３０としてアルミ材、溶加材として軟鋼材を用いた場合について説明する。
【００４６】
第１の部材１０及び第２の部材２０は、レーザ溶接によって接合されている。具体的に、レーザ溶接は、第１の部材１０の板厚方向の上側から、スペーサ部２５に対応する領域に向けて、レーザ光Ｌを照射することで行われる。
【００４７】
そして、第１の部材１０にレーザ光Ｌを照射してレーザ溶接を行うと、溶接時に溶接部４０が形成される。この際に、第１の部材１０及び第２の部材２０の溶接部４０の溶融金属が凝固収縮するため、第１の部材１０におけるスペーサ部２５に対応する領域が、スペーサ部２５に向かって撓んだ状態となり、第１の部材１０とスペーサ部２５との隙間が縮小する。
【００４８】
これにより、同種系の金属材としての第１の部材１０及び第２の部材２０が、スペーサ部２５を介して互いに溶融結合して凝固収縮され、その間に挟まれる異種材としての第３の部材３０が圧縮固定される。
【００４９】
以下、第１の部材１０、第２の部材２０、及び第３の部材３０の接合方法について説明する。図２に示すように、まず、アーク溶接機５０を用いて、第２の部材２０に対してアーク溶接（ＣＯ２、ＭＡＧ、ＴＩＧ）を行うことで、第２の部材２０の表面に、溶加材で構成されたスペーサ部２５を設ける。スペーサ部２５は、溶融時の表面張力によって、上方に向かって湾曲状に突出した形状となる。そのため、スペーサ部２５の中央部は、外周部よりも高さが高くなっている。
【００５０】
なお、アーク溶接を行う際には、スペーサ部２５の下側周縁部の外径が第３の部材３０の貫通孔３１の孔径よりも小さく、且つ、スペーサ部２５の中央部の高さが第３の部材３０の板厚よりも低くなるように、溶加材の送り量を調整する必要がある。
【００５１】
次に、図３に示すように、第３の部材３０の貫通孔３１にスペーサ部２５を挿入させた状態で、第１の部材１０と第２の部材２０との間に第３の部材３０を挟み込む。ここで、スペーサ部２５の中央部の高さは、第３の部材３０の板厚よりも低くなっているので、第１の部材１０とスペーサ部２５との間には、隙間が設けられることとなる。
【００５２】
そして、第１の部材１０におけるスペーサ部２５に対応する領域にレーザ光Ｌを照射して、第１の部材１０、スペーサ部２５、及び第２の部材２０に連続する溶接部４０を形成する。これにより、第１の部材１０と第２の部材２０とを、スペーサ部２５を介して接合する。
【００５３】
このとき、図１に示すように、溶接部４０の溶融金属が凝固収縮して第１の部材１０が撓むことで、第１の部材１０とスペーサ部２５との隙間が縮小するので、同種系の金属材である第１の部材１０及び第２の部材２０の間に、異種材料である第３の部材３０を圧縮固定することができる。
【００５４】
《実施形態２》
以下、本実施形態２に係る接合構造について、図４〜図６を用いて説明する。なお、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【００５５】
図４に示すように、まず、第２の部材２０に第３の部材３０を重ね合わせる。そして、アーク溶接機５０を用いて、第３の部材３０の貫通孔３１内に溶加材を溶融させ、第２の部材２０の表面に、溶加材で構成されたスペーサ部２５を設ける。このとき、溶融した溶加材が第２の部材２０の表面に広がってしまうのを、第３の部材３０の貫通孔３１の内周壁によって規制することができるので、スペーサ部２５を所望の高さに設定し易くなる。
【００５６】
スペーサ部２５は、溶融時の表面張力によって、上方に向かって湾曲状に突出した形状となる。そのため、スペーサ部２５の中央部は、外周部よりも高さが高くなっている。
【００５７】
なお、アーク溶接を行う際には、スペーサ部２５の中央部の高さが、第３の部材３０の板厚よりも低くなるように、溶加材の送り量を調整する必要がある。
【００５８】
次に、図５に示すように、第３の部材３０の上面に第１の部材１０を重ね合わせ、第３の部材３０の貫通孔３１にスペーサ部２５を挿入させた状態で、第１の部材１０と第２の部材２０との間に第３の部材３０を挟み込む。ここで、スペーサ部２５の中央部の高さは、第３の部材３０の板厚よりも低くなっているので、第１の部材１０とスペーサ部２５との間には、隙間が設けられることとなる。
【００５９】
そして、第１の部材１０におけるスペーサ部２５に対応する領域にレーザ光Ｌを照射して、第１の部材１０、スペーサ部２５、及び第２の部材２０に連続する溶接部４０を形成する。これにより、第１の部材１０と第２の部材２０とを、スペーサ部２５を介して接合する。
【００６０】
このとき、図６に示すように、溶接部４０の溶融金属が凝固収縮して第１の部材１０が撓むことで、第１の部材１０とスペーサ部２５との隙間が縮小するので、同種系の金属材である第１の部材１０及び第２の部材２０の間に、異種材料である第３の部材３０を圧縮固定することができる。
【００６１】
《実施形態３》
以下、本実施形態３に係る接合構造について、図７〜図９を用いて説明する。なお、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【００６２】
図７に示すように、まず、第２の部材２０に第３の部材３０を重ね合わせる。そして、アーク溶接機５０を用いて、第３の部材３０の貫通孔３１内に溶加材を溶融させ、第２の部材２０の表面に、溶加材で構成されたスペーサ部２５を設ける。
【００６３】
スペーサ部２５は、溶融時の表面張力によって、上方に向かって湾曲状に突出した形状となる。そのため、スペーサ部２５の中央部は、外周部よりも高さが高くなっている。
【００６４】
ここで、アーク溶接を行う際には、スペーサ部２５の中央部の高さが、第３の部材３０の板厚よりも高くなるように、溶加材の送り量を調整する。例えば、スペーサ部２５の中央部の高さが、第３の部材３０の板面よりも０．１〜１ｍｍ程度高くなるようにする。
【００６５】
次に、図８に示すように、溶融した溶加材が凝固する前（例えば、凝固時間は２〜３秒）に、第３の部材３０の上面に第１の部材１０を重ね合わせ、第１の部材１０をスペーサ部２５に対して押し付ける。これにより、スペーサ部２５の中央部を変形させて、第３の部材３０の貫通孔３１内にスペーサ部２５を収める。
【００６６】
そして、第１の部材１０におけるスペーサ部２５に対応する領域にレーザ光Ｌを照射して、第１の部材１０、スペーサ部２５、及び第２の部材２０に連続する溶接部４０を形成する。これにより、第１の部材１０と第２の部材２０とを、スペーサ部２５を介して接合する。
【００６７】
ここで、レーザ光Ｌの照射は、スペーサ部２５の温度が融点以下で且つ１００℃以上のとき、つまり、赤熱状態のときに行うようにする。これにより、図９に示すように、溶融金属が凝固するときの収縮性が良好となり、溶接部４０の溶融金属が凝固収縮して第１の部材１０が撓むことで、同種系の金属材である第１の部材１０及び第２の部材２０の間に、異種材料である第３の部材３０を圧縮固定することができる。
【００６８】
《実施形態４》
以下、本実施形態４に係る接合構造について、図１０〜図１２を用いて説明する。なお、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【００６９】
図１０に示すように、スペーサ部２５を成形するための成形治具４５を用意する。成形治具４５は、溶加材よりも融点の高い材料で構成された板状の部材である。例えば、溶加材として、融点が１６００℃程度の軟鋼材を用いる場合には、成形治具４５を、融点が３０００℃以上のタングステンやモリブデン等で構成すればよい。
【００７０】
これにより、例えば、高温の溶加材に触れると変形したり溶けてしまうアルミ材（融点６６０℃程度）で第３の部材３０が構成されている場合でも、成形治具４５を用いて予めスペーサ部２５を成形することができる。
【００７１】
成形治具４５には、厚み方向に貫通する成形孔４６が設けられている。成形孔４６は、成形治具４５の上面から下面に向かって徐々に孔径が大きくなるテーパー状に形成されている。ここで、成形孔４６の下面側の孔径は、第３の部材３０の貫通孔３１の孔径よりも小さく（例えば、０．５ｍｍ程度小さく）なっている。
【００７２】
なお、成形孔４６の形状は、テーパー状に限定するものではなく、溶加材が凝固した後で、成形治具４５を取り外し易い形状であれば構わない。例えば、成形孔４６の断面が円弧状に形成されたものであってもあってもよい。
【００７３】
そして、成形治具４５における成形孔４６の孔径が大きい側の面を第２の部材２０に重ね合わせた状態で、アーク溶接機５０を用いて、成形治具４５の成形孔４６内に溶加材を溶融させ、第２の部材２０の表面に、溶加材で構成されたスペーサ部２５を設ける。ここで、成形孔４６がテーパー状に形成されているので、溶加材が凝固した後で、成形治具４５を取り外し易くなる。
【００７４】
スペーサ部２５の外周部は、成形孔４６のテーパー形状に対応してテーパー形状に成形される。スペーサ部２５の中央部は、溶融時の表面張力によって、上方に向かって湾曲状に突出した形状となる。そのため、スペーサ部２５の中央部は、外周部よりも高さが高くなっている。
【００７５】
なお、アーク溶接を行う際には、スペーサ部２５の中央部の高さが、第３の部材３０の板厚よりも低くなるように、溶加材の送り量を調整する必要がある。
【００７６】
次に、図１１に示すように、第３の部材３０の上面に第１の部材１０を重ね合わせ、第３の部材３０の貫通孔３１にスペーサ部２５を挿入させた状態で、第１の部材１０と第２の部材２０との間に第３の部材３０を挟み込む。ここで、スペーサ部２５の中央部の高さは、第３の部材３０の板厚よりも低くなっているので、第１の部材１０とスペーサ部２５との間には、隙間が設けられることとなる。
【００７７】
そして、第１の部材１０におけるスペーサ部２５に対応する領域にレーザ光Ｌを照射して、第１の部材１０、スペーサ部２５、及び第２の部材２０に連続する溶接部４０を形成する。これにより、第１の部材１０と第２の部材２０とを、スペーサ部２５を介して接合する。
【００７８】
このとき、図１２に示すように、溶接部４０の溶融金属が凝固収縮して第１の部材１０が撓むことで、第１の部材１０とスペーサ部２５との隙間が縮小するので、同種系の金属材である第１の部材１０及び第２の部材２０の間に、異種材料である第３の部材３０を圧縮固定することができる。
【００７９】
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００８０】
本実施形態では、レーザ溶接を行うことで、第１の部材１０、スペーサ部２５、及び第２の部材２０に連続する溶接部４０を形成するようにしたが、この形態に限定するものではない。
【００８１】
例えば、図１３に示すように、第１の部材１０の上面側からレーザ光Ｌを照射することで、第１の部材１０とスペーサ部２５とに連続する溶接部４０を形成してもよい。このように、第１の部材１０と少なくともスペーサ部２５とを接合すれば、第１の部材１０、第２の部材２０、及び第３の部材３０を互いに接合することが可能となる。
【００８２】
また、本実施形態では、第２の部材２０にのみスペーサ部２５を設けたが、例えば、第１の部材１０にもスペーサ部２５を設けるようにしてもよい。
【００８３】
また、本実施形態では、第２の部材２０に対してアーク溶接を行うことで、溶加材で構成されたスペーサ部２５を設けるようにしたが、例えば、レーザフィラー溶接を行うことで、スペーサ部２５を設けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上説明したように、本発明は、同種系の金属材の厚みを薄くすることなく、金属材と異種材とを接合することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００８５】
１０    第１の部材
２０    第２の部材
２５    スペーサ部
３０    第３の部材
３１    貫通孔（貫通部）
４５    成形治具
４６    成形孔
Ｌ    レーザ光
【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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【国際調査報告】
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