技術 接合方法

0001

本発明は、接合方法に関する。

0002

例えば、特許文献１には、一対の板状の金属部材を回転ツールを用いて摩擦攪拌接合する発明が開示されている。当該発明では、一対の金属部材の間に金属部材よりも軟質の補助部材を介設し、当該補助部材に回転ツールを挿入して摩擦攪拌を行うというものである。硬度の高い金属部材同士を摩擦攪拌接合すると、回転ツールの損傷が激しく、工具コストが増加するという問題がある。しかし、当該発明によれば、軟質の補助部材に回転ツールを挿入して摩擦攪拌を行うため、硬度の高い金属部材同士を好適に接合することができる。

0003

特開２００７−８３２４２号公報

0004

従来の接合方法では、回転ツールの攪拌ピンが円柱状を呈するため、補助部材への挿入が困難となるという問題があった。また、回転ツールのショルダ部を金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うため、摩擦攪拌装置に作用する負荷が大きくなるという問題があった。

0005

このような観点から、本発明は、硬度が高い金属部材同士を好適に接合することができる接合方法を提供することを課題とする。

0006

前記課題を解決するために、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて一対の金属部材を接合する接合方法であって、アルミニウム合金から形成された第一金属部材と、アルミニウム合金から形成された第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成された補助部材を準備する準備工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材の端部同士を向い合せて、前記端部同士の隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の端面と前記補助部材の一方の側面とを突き合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記補助部材の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、前記補助部材は、少なくとも一方の側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備え、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方は、前記補助部材の傾斜面に対応し表面から裏面に向けて傾斜する傾斜面を備えることを特徴とする。

0007

また、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて一対の金属部材を接合する接合方法であって、アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第一金属部材と、アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、両側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備えた補助部材を準備する準備工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材の端部同士を向い合せて、前記端部同士の隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の傾斜面と前記補助部材の一方の傾斜面とを突き合わせるとともに、前記第二金属部材の傾斜面と前記補助部材の他方の傾斜面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。

0008

かかる接合方法によれば、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いるため、補助部材に容易に挿入することができる。また、攪拌ピンのみを補助部材に挿入するため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、第一金属部材及び第二金属部材よりも軟質の補助部材に回転ツールを挿入するため、回転ツールの寿命を長くすることができる。また、攪拌ピンと第一金属部材及び第二金属部材とを僅かに接触させることにより接合強度を高めることができる。

0009

また、前記補助部材の裏面側に、浮き防止のための突起部を備え、前記突合せ工程では、前記突起部が前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に係止するように前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせることが好ましい。

0010

かかる接合方法によれば、補助部材の表面側への浮き上りを防ぐことができるため、より好適に接合することができる。

0011

また、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて一対の金属部材を接合する接合方法であって、アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第一金属部材と、アルミニウム合金から形成された第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、両側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備えた補助部材を準備する準備工程と、前記第一金属部材の端部と前記第二金属部材の側面とを突き合せて、内隅側に形成された前記第一金属部材の端部と前記第二金属部材の側面との隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の傾斜面と前記補助部材の一方の傾斜面とを突き合せるとともに、前記第二金属部材の側面と前記補助部材の他方の傾斜面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。

0012

かかる接合方法によれば、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いるため、補助部材に容易に挿入することができる。また、攪拌ピンのみを補助部材に挿入するため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、第一金属部材及び第二金属部材よりも軟質の補助部材に回転ツールを挿入するため、回転ツールの寿命を長くすることができる。また、攪拌ピンと第一金属部材及び第二金属部材を僅かに接触させることにより接合強度を高めることができる。また、第一金属部材と第二金属部材とを垂直に接合することができる。

0013

また、前記補助部材の裏面側に、浮き防止のための突起部を備え、前記突合せ工程では、前記突起部が前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に係止するように前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせるこが好ましい。

0014

かかる接合方法によれば、補助部材の表面側への浮き上りを防ぐことができるため、より好適に接合することができる。

0015

また、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて一対の金属部材を接合する接合方法であって、アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第一金属部材と、アルミニウム合金から形成された第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、両側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備えた補助部材を準備する準備工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを重ね合わせて、前記第一金属部材の傾斜面と前記第二金属部材の表面との隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の傾斜面と前記補助部材の一方の傾斜面とを突き合わせるとともに、前記第二金属部材の表面と前記補助部材の他方の傾斜面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。

0016

かかる接合方法によれば、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いるため、補助部材に容易に挿入することができる。また、攪拌ピンのみを補助部材に挿入するため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、第一金属部材及び第二金属部材よりも軟質の補助部材に回転ツールを挿入するため、回転ツールの寿命を長くすることができる。また、攪拌ピンと第一金属部材及び第二金属部材を僅かに接触させることにより接合強度を高めることができる。また、重ね合わされた第一金属部材と第二金属部材とを接合することができる。

0017

また、前記補助部材の裏面側に、浮き防止のための突起部を備え、前記突合せ工程では、前記第一金属部材の裏面に形成された溝部及び前記第二金属部材の表面に形成された溝部の少なくとも一方で構成された凹溝部に前記突起部を嵌め合わせつつ、前記第一金属部材と前記第二金属部材を突き合わせることが好ましい。

0018

かかる接合方法によれば、補助部材の表面側への浮き上りを防ぐことができるため、より好適に接合することができる。

0019

本発明に係る接合方法によれば、硬度が高い金属部材同士を好適に接合することができる。

0020

本発明の第一実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。
第一実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。
第一実施形態に係る接合方法の接合工程を示す断面図である。
本発明の第二実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。
本発明の第三実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。
第三実施形態に係る接合方法の接合工程を示す断面図である。
本発明の第四実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。
本発明の第五実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。
第五実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。
第五実施形態に係る接合方法の接合工程を示す断面図である。
本発明の第六実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。
本発明の第七実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。
第七実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。
第七実施形態に係る接合方法の接合工程を示す断面図である。
本発明の第八実施形態に係る接合方法の準備工程を示す断面図である。
第八実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。
本発明の第九実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。
第九実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。
第九実施形態に係る接合方法の接合工程を示す断面図である。
本発明の第十実施形態に係る接合方法の準備工程を示す断面図である。
第十実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。

0021

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。第一実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。図１に示すように、本実施形態では、第一金属部材１と第二金属部材２とを摩擦攪拌接合する。以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面を言う。

0022

図１に示すように、準備工程は、第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０を用意する工程である。第一金属部材１及び第二金属部材２は、板状の金属部材である。第一金属部材１及び第二金属部材２は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いる。第一金属部材１及び第二金属部材２は、本実施形態では、ＪＩＳＨ５３０２ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。

0023

第一金属部材１は、端部に形成された端面１ａ、表面１ｂ及び裏面１ｃを備えている。第二金属部材２は、端部に形成された端面２ａ、表面２ｂ及び裏面２ｃを備えている。第一金属部材１及び第二金属部材２の板厚は同一である。端面１ａ及び端面２ａは、表面１ｂ，２ｂに向かうにつれて互いに離間するように傾斜する傾斜面になっている。鉛直面に対する端面１ａ，２ａの傾斜角度は同一になっている。

0024

補助部材１０は、第一金属部材１と第二金属部材２との間に介設される部材である。補助部材１０は、第一金属部材１よりも硬度の低い金属で形成されている。補助部材１０は、例えば、ＪＩＳ Ａ１０５０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。補助部材１０は、断面台形を呈する長尺の部材になっている。

0025

補助部材１０は、表面１０ａと、側面１０ｂ，１０ｃと、裏面１０ｄを備えている。側面１０ｂ，１０ｃは、表面１０ａから離間するにつれて（裏面１０ｄに向かうにつれて）互いに近接する傾斜面になっている。側面１０ｂ，１０ｃの傾斜角度は、それぞれ対向する端面１ａ，２ａの傾斜角度と同一になっている。

0026

突合せ工程は、図２に示すように、第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０を突き合わせつつ架台Ｋに固定する工程である。突合せ工程では、第一金属部材１の端面１ａと、第二金属部材２の端面２ａとの間に補助部材１０を配置する。第一金属部材１の端面１ａと、補助部材１０の側面１０ｂとが概ね面接触するように突き合わされて突合せ部Ｊ１が形成される。第二金属部材２の端面２ａと、補助部材１０の側面１０ｃとが概ね面接触するように突き合わされて突合せ部Ｊ２が形成される。補助部材１０の表面１０ａは、第一金属部材１の表面１ｂ及び第二金属部材２の表面２ｂと面一になる。補助部材１０の裏面１０ｄは、第一金属部材１の裏面１ｃ及び第二金属部材２の裏面２ｃと面一になる。

0027

ここで、図２に示すように回転ツールＦは、基部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。回転ツールＦは、例えば、工具鋼で形成されている。基部Ｆ１は、摩擦攪拌装置の回転軸に接続される部位である。攪拌ピンＦ２は、基部Ｆ１から垂下し、先細りとなっている。攪拌ピンＦ２の先端には、回転中心軸に対して垂直な平坦面Ｆ３が形成されている。平坦面Ｆ３は、補助部材１０の裏面１０ｄよりもやや大きな寸法で形成されている。

0028

攪拌ピンＦ２の外周面のテーパー角度は、第一金属部材１の端面１ａ及び第二金属部材の端面１ａの各傾斜角度と同一になっている。つまり、攪拌ピンＦ２を側面から見た断面形状は、補助部材１０の断面形状と概ね同一になっている。

0029

攪拌ピンＦ２の外周面には、螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、回転ツールＦを右回転させるため、基端側から先端側に向かうにつれて螺旋溝が左回りで形成されている。なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、基端側から先端側に向かうにつれて螺旋溝が右回りで形成されている。このようにすると、塑性流動化した金属が螺旋溝に導かれて先端側に移動するため、バリの発生を抑制することができる。

0030

接合工程は、図３に示すように、回転ツールＦを用いて第一金属部材１と第二金属部材２とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、右回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を補助部材１０の表面１０ａの幅方向中央に挿入する。接合工程では、攪拌ピンＦ２の外周面を第一金属部材１の端面１ａ及び第二金属部材２の端面２ａに接触させなくてもよいが、本実施形態では第一金属部材１の端面１ａ及び第二金属部材２の端面２ａに僅かに接触させた状態で、補助部材１０に沿って相対移動させる。攪拌ピンＦ２の外周面と、第一金属部材１の端面１ａ及び第二金属部材２の端面２ａとの接触代は、例えば、１．０ｍｍ未満で適宜設定すればよい。

0031

接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は、第一金属部材１及び第二金属部材２から露出した状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３は、架台Ｋに接触しない範囲で深い位置まで挿入する。回転ツールＦを補助部材１０に沿って相対移動させ、終了位置に達したら回転ツールＦを補助部材１０から離脱させる。以上により、突合せ部Ｊ１，Ｊ２が一の工程で同時に摩擦攪拌接合される。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。

0032

以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、先細りの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを用いるため、補助部材１０の表面１０ａに容易に挿入することができる。また、攪拌ピンＦ２のみを補助部材１０に挿入し、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌するため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。

0033

また、第一金属部材１及び第二金属部材２よりも軟質の補助部材１０に回転ツールＦを挿入するため、回転ツールＦの寿命を長くすることができる。また、攪拌ピンＦ２と第一金属部材１及び第二金属部材２を僅かに接触させるに留めるため、第一金属部材１及び第二金属部材２の硬質の金属が補助部材１０側に多く混入するのを防ぐことができるため、より接合強度を高めることができる。

0034

また、第一金属部材１の端面１ａと第二金属部材２の端面２ａに傾斜面を設けているため、攪拌ピンＦ２と第一金属部材１及び第二金属部材２とが大きく接触するのを防ぐことができる。また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２のテーパー角度と、端面１ａ，２ａの傾斜角度とを同一（概ね平行）にしているため、高さ方向に亘ってバランス良く摩擦攪拌することができる。

0035

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る接合方法について説明する。図４は、本発明の第二実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。第二実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第二実施形態では、補助部材１０Ａの形状が第一実施形態と主に相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

0036

図４に示すように、第一金属部材１及び第二金属部材２は第一実施形態と同一である。補助部材１０Ａは、断面台形状の本体部１１と、本体部１１の裏面（底部）１０ｄから下方に突出する突起部１２を備えている。突起部１２は、本体部１１の裏面（底部）１０ｄよりも幅広となる断面矩形状を呈する。突起部１２は、補助部材１０Ａの長手方向に一定の形状で形成されている。架台Ｋには、突起部１２が挿入される断面矩形の凹部Ｋ１が形成されている。

0037

突合せ工程では、第一金属部材１と、第二金属部材２と、補助部材１０Ａとを突き合わせて架台Ｋに固定する。突合せ工程では、まず、補助部材１０Ａの突起部１２を凹部Ｋ１に挿入する。例えば、架台Ｋの手前側又は奥側の凹部Ｋ１の開口部から突起部１２を挿入する。

0038

次に、第一金属部材１及び第二金属部材２を補助部材１０の両側から突き合わせる。突起部１２は、第一金属部材１の裏面１ｃ及び第二金属部材２の裏面２ｃにそれぞれ係止される。第一金属部材１の端面１ａと、補助部材１０の側面１０ｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ１が形成される。第二金属部材２の端面２ａと、補助部材１０の側面１０ｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ２が形成される。

0039

接合工程では、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１，Ｊ２に対して摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、第一実施形態と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。なお、接合工程が終了したら、突起部１２を切除する切除工程を行ってもよいし、突起部１２をそのまま残してもよい。

0040

以上説明した第二実施形態によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。例えば、摩擦攪拌接合の接合長が長くなると、それに伴って補助部材１０も長く形成する。このような場合に摩擦攪拌接合を行うと、補助部材１０が上方に浮き上がってしまうという問題がある。しかし、第二実施形態によれば、補助部材１０に突起部１２を設けているため、補助部材１０の浮き上がりを防ぐことができる。これにより、第一金属部材１及び第二金属部材２に対する補助部材１０の位置ずれを防ぐことができるため、より好適に摩擦攪拌接合することができる。

0041

なお、本実施形態では、突起部１２が第一金属部材１及び第二金属部材２の両方に係止するように設定したが、補助部材１０Ａが浮き上がらないように、第一金属部材１及び第二金属部材２の少なくとも一方に係止させてもよい。

0042

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る接合方法について説明する。図５は、本発明の第三実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。第三実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第三実施形態では、補助部材１０Ｂの形状が第一実施形態と主に相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

0043

準備工程では、第一金属部材１Ｂと、第二金属部材２と、補助部材１０Ｂとを用意する。第一金属部材１Ｂの端面１ａは、表面１ｂ及び裏面１ｃに対して垂直になっている。第二金属部材２は、第一実施形態と同一である。補助部材１０Ｂは、断面台形の補助部材１０Ｂであって、表面１０ａと、側面１０ｂ，１０ｃと、裏面１０ｄを備えている。

0044

側面１０ｂは、表面１０ａに対して垂直になっている。側面１０ｃは、表面１０ａから離間するにつれて先細りとなるように傾斜している。側面１０ｃの傾斜角度は、第二金属部材２の端面２ａの傾斜角度と同一である。

0045

突合せ工程では、第一金属部材１Ｂと、第二金属部材２と、補助部材１０Ｂとを突き合わせる。第一金属部材１Ｂの端面１ａと、補助部材１０Ｂの側面１０ｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ１が形成される。第二金属部材２の端面２ａと、補助部材１０Ｂの側面１０ｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ２が形成される。補助部材１０の表面１０ａは、第一金属部材１の表面１ｂ及び第二金属部材２の表面２ｂとそれぞれ面一になる。補助部材１０の裏面１０ｄは、第一金属部材１の裏面１ｃ及び第二金属部材２の裏面２ｃとそれぞれ面一になる。

0046

接合工程では、図６に示すように、回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを補助部材１０Ｂに挿入し、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で補助部材１０Ｂに沿って相対移動させて突合せ部Ｊ１，Ｊ２に対して摩擦攪拌接合を行う。また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の回転中心軸Ｚを第二金属部材２側に傾斜させつつ、攪拌ピンＦ２の外周面を、第一金属部材１の端面１ａと、第二金属部材２の端面２ａとに僅かに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。なお、回転ツールＦの傾斜角度は、適宜設定すればよいが、攪拌ピンＦ２の外周面と第一金属部材１Ｂの端面１ａとが平行となるとともに、攪拌ピンＦ２の外周面と第二金属部材２の端面２ａとが平行となるように設定することが好ましい。

0047

以上説明した第三実施形態に係る接合方法によっても、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。また、本実施形態では、第一金属部材１の端面１ａを傾斜面とする必要がないため、作業手間を省くことができる。

0048

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態に係る接合方法について説明する。図７は、本発明の第四実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。第四実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第四実施形態では、補助部材１０Ｃの形状が第三実施形態と主に相違する。本実施形態では、第三実施形態と相違する部分を中心に説明する。

0049

図７に示すように、第一金属部材１Ｂ及び第二金属部材２は第三実施形態と同一である。補助部材１０Ｃは、断面台形状の本体部１１と、本体部１１の裏面（底部）１０ｄから下方に突出する突起部１２を備えている。突起部１２は、本体部１１の裏面（底部）１０ｄよりも幅広となる断面矩形状を呈する。突起部１２は、補助部材１０Ｃの長手方向に一定の形状で形成されている。架台Ｋには、突起部１２が挿入される凹部Ｋ１が形成されている。

0050

突合せ工程では、第一金属部材１と、第二金属部材２と、補助部材１０Ｃとを突き合わせつつ、架台Ｋで固定する。突合せ工程では、まず、補助部材１０Ｃの突起部１２を凹部Ｋ１に挿入する。次に、第一金属部材１及び第二金属部材２を補助部材１０の両側から突き合わせる。突起部１２は、第一金属部材１の裏面１ｃ及び第二金属部材２の裏面２ｃにそれぞれ係止される。第一金属部材１の端面１ａと、補助部材１０の側面１０ｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ１が形成される。第二金属部材２の端面２ａと、補助部材１０の側面１０ｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ２が形成される。

0051

接合工程では、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１，Ｊ２に対して摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、第三実施形態と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。なお、接合工程が終了したら、突起部１２を切除する切除工程を行ってもよいし、突起部１２をそのまま残してもよい。

0052

以上説明した第四実施形態によっても第三実施形態と略同等の効果を奏することができる。第四実施形態によれば、補助部材１０Ｃに突起部１２を設けているため、補助部材１０Ｃの浮き上がりを防ぐことができる。これにより、第一金属部材１Ｂ及び第二金属部材２に対する補助部材１０Ｃの位置ずれを防ぐことができるため、より好適に摩擦攪拌接合することができる。

0053

なお、本実施形態では、突起部１２が第一金属部材１Ｂ及び第二金属部材２の両方に係止するように設定したが、補助部材１０Ｃが浮き上がらないように、第一金属部材１Ｂ及び第二金属部材２の少なくとも一方に係止させればよい。

0054

［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態に係る接合方法について説明する。図８は、本発明の第五実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。第五実施形態では、図８に示すように、第一金属部材１Ｄと第二金属部材２Ｄとを垂直に接合する点で他の実施形態と相違する。

0055

第五実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。準備工程では、第一金属部材１Ｄ、第二金属部材２Ｄ及び補助部材１０Ｄを用意する。第一金属部材１Ｄは、板状を呈し、端面１Ｄａ、側面１Ｄｂ，１Ｄｃを備えている。端面１Ｄａは、傾斜面になっている。第二金属部材Ｄは、板状を呈し、端面２Ｄａ、側面２Ｄｂ，２Ｄｃを備えている。端面２Ｄａと側面２Ｄｂは垂直になっている。

0056

補助部材１０Ｄは、断面台形を呈する長尺部材である。補助部材１０Ｄは、表面１０Ｄａ、側面１０Ｄｂ，１０Ｄｃ及び裏面１０Ｄｄを備えている。

0057

突合せ工程は、図９に示すように、第一金属部材１Ｄと第二金属部材２Ｄとの間に補助部材１０Ｄを介設し、第一金属部材１Ｄと第二金属部材２Ｄとを垂直に突き合わせる工程である。本実施形態では、第一金属部材１Ｄ及び第二金属部材２Ｄの裏側に架台Ｋ２を配置して、両者を付き合わせる。架台Ｋ２は、断面Ｌ字状を呈し、長手方向に延設される凹部Ｋ２ａを備えている。凹部Ｋ２ａは、補助部材１０Ｄの先端と架台Ｋ２との干渉を避けるために設けられている。

0058

第一金属部材１Ｄの端面１Ｄａと、補助部材１０Ｄの側面１０Ｄｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ３が形成される。第二金属部材２Ｄの側面２Ｄｂと補助部材１０Ｄの側面１０Ｄｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ４が形成される。第一金属部材１Ｄと第二金属部材２Ｄとは垂直になっている。補助部材１０Ｄの先端は、第一金属部材１の側面１Ｄｃから僅かに突出するため、補助部材１０Ｄの先端を凹部Ｋ２ａに挿入する。

0059

接合工程は、図９及び図１０に示すように、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ３，Ｊ４を摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを補助部材１０Ｄの表面１０Ｄａに挿入し、攪拌ピンＦ２の基端側の一部を露出させた状態で補助部材１０Ｄに沿って相対移動させて突合せ部Ｊ３，Ｊ４に対して摩擦攪拌接合を行う。

0060

また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の回転中心軸Ｚを第二金属部材２Ｄ側に傾斜させつつ、攪拌ピンＦ２の外周面を、第一金属部材１Ｄの端面１Ｄａと、第二金属部材２Ｄの側面２Ｄｂとに僅かに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。なお、回転ツールＦの傾斜角度は、適宜設定すればよいが、攪拌ピンＦ２の外周面と第一金属部材１Ｄの端面１Ｄａとが平行となるとともに、攪拌ピンＦ２の外周面と第二金属部材２Ｄの側面２Ｄｂとが平行となるように設定することが好ましい。

0061

以上説明した第五実施形態に係る接合方法によっても、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。また、本実施形態では、第一金属部材１Ｄと、第二金属部材２Ｄとを垂直に接合することができる。

0062

［第六実施形態］
次に、本発明の第六実施形態に係る接合方法について説明する。図１１は、本発明の第六実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。第六実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第六実施形態では、補助部材１０ＤＡの形状が第五実施形態と主に相違する。本実施形態では、第五実施形態と相違する部分を中心に説明する。

0063

図１１に示すように、第一金属部材１Ｄ及び第二金属部材２Ｄは第五実施形態と同一である。補助部材１０ＤＡは、断面台形状の本体部１１と、本体部１１の裏面（底部）１０Ｄｄから側方に突出する突起部１２を備えている。突起部１２は、本体部１１の裏面（底部）１０Ｄｄよりも幅広となる断面矩形状を呈する。突起部１２は、補助部材１０ＤＡの長手方向に一定の形状で形成されている。

0064

突合せ工程では、第一金属部材１Ｄと第二金属部材２Ｄとの間に補助部材１０ＤＡを介設しつつ、第一金属部材１Ｄと第二金属部材２Ｄとを垂直に突き合わせて架台Ｋ３に固定する。架台Ｋ３は、第一金属部材１Ｄ及び第二金属部材２Ｄの裏側に配置される。架台Ｋ３には、突起部１２を挿入するための凹部Ｋ３ａが形成されている。

0065

突合せ工程では、まず、架台Ｋ３の凹部Ｋ３ａの手前側又は奥側の開口部から補助部材１０ＤＡの突起部１２を挿入する。次に、突合せ工程では、第一金属部材１Ｄ及び第二金属部材２Ｄとを補助部材１０ＤＡの両側から突き合わせる。突起部１２は、第一金属部材１の側面１Ｄｃ及び第二金属部材２Ｄの端面２Ｄａにそれぞれ係止される。第一金属部材１Ｄの端面１Ｄａと、補助部材１０ＤＡの側面１０Ｄｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ３が形成される。第二金属部材２Ｄの側面２Ｄｂと、補助部材１０ＤＡの側面１０Ｄｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ４が形成される。

0066

接合工程では、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ３，Ｊ４に対して摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、第五実施形態と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。なお、接合工程が終了したら、突起部１２を切除する切除工程を行ってもよいし、突起部１２をそのまま残してもよい。

0067

以上説明した第六実施形態によっても第五実施形態と略同等の効果を奏することができる。第六実施形態によれば、補助部材１０ＤＡに突起部１２を設けているため、補助部材１０ＤＡの浮き上がりを防ぐことができる。これにより、第一金属部材１Ｄ及び第二金属部材２Ｄに対する補助部材１０ＤＡの位置ずれを防ぐことができるため、より好適に摩擦攪拌接合することができる。

0068

なお、本実施形態では、突起部１２が第一金属部材１Ｄ及び第二金属部材２Ｄの両方に係止するように設定したが、補助部材１０ＤＡが浮き上がらないように、第一金属部材１Ｄ及び第二金属部材２Ｄの少なくとも一方に係止させればよい。

0069

［第七実施形態］
次に、本発明の第七実施形態に係る接合方法について説明する。図１２は、本発明の第七実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。第七実施形態では、図１２に示すように、第一金属部材１Ｅと第二金属部材２Ｅとを重ね合わせて接合する点で他の実施形態と相違する。

0070

第七実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。準備工程では、第一金属部材１Ｅ、第二金属部材２Ｅ及び補助部材１０Ｅを用意する。第一金属部材１Ｅは、板状を呈し、端面１Ｅａ、表面１Ｅｂ及び裏面１Ｅｃを備えている。第二金属部材２Ｅは、板状を呈し、端面２Ｅａ、表面２Ｅｂ、裏面２Ｅｃを備えている。端面２Ｅａは、表面２Ｅｂと垂直になっている。

0071

補助部材１０Ｅは、断面台形を呈する長尺部材である。補助部材１０Ｅは、表面１０Ｅａ、側面１０Ｅｂ，１０Ｅｃ及び裏面１０Ｅｄを備えている。側面１０Ｅｂ，１０Ｅｃは、表面１０Ｅａから離間するにつれて近接する傾斜面となっている。

0072

突合せ工程は、図１３に示すように、第一金属部材１Ｅと第二金属部材２Ｅとを重ね合わせるとともに、第一金属部材１Ｅの端部に補助部材１０Ｅを配置する工程である。突合せ工程では、第一金属部材１Ｅの裏面１Ｅｃと、第二金属部材２Ｅの表面２Ｅｂとが重ね合わされて突合せ部Ｊ７が形成される。また、第一金属部材１Ｅの端面１Ｅａと、補助部材１０Ｅの側面１０Ｅｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ５が形成される。また、第二金属部材２Ｅの表面２Ｅｂと補助部材１０Ｅの側面１０Ｅｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ６が形成される。

0073

接合工程は、図１４に示すように、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ５，Ｊ６を摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを補助部材１０Ｅの表面１０Ｅａに挿入し、攪拌ピンＦ２の基端側の一部を露出させた状態で補助部材１０Ｅに沿って相対移動させて突合せ部Ｊ５，Ｊ６に対して摩擦攪拌接合を行う。また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の回転中心軸Ｚを第二金属部材２Ｅ側に傾斜させつつ、攪拌ピンＦ２の外周面を、第一金属部材１Ｅの端面１Ｅａ（図１３参照）と、第二金属部材２Ｅの表面２Ｅｂとに僅かに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。なお、回転ツールＦの傾斜角度は、適宜設定すればよいが、攪拌ピンＦ２の外周面と第一金属部材１Ｅの端面１Ｅａとが平行となるとともに、攪拌ピンＦ２の外周面と第二金属部材２Ｅの表面２Ｅｂとが平行となるように設定することが好ましい。

0074

以上説明した第七実施形態に係る接合方法によっても、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。また、本実施形態では、第一金属部材１Ｅと、第二金属部材２Ｅとを重ね合わせて接合することができる。

0075

［第八実施形態］
次に、本発明の第八実施形態に係る接合方法について説明する。図１５は、本発明の第八実施形態に係る接合方法の準備工程を示す断面図である。第八実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第八実施形態では、補助部材１０ＥＡの形状が第七実施形態と相違する。本実施形態では、第七実施形態と相違する部分を中心に説明する。

0076

図１５に示すように、本実施形態の準備工程では、第一金属部材１Ｅの裏面１Ｅｃ側に溝部１Ｅｄを形成する。溝部１Ｅｄは、端面１Ｅａと裏面１Ｅｃの角部に長手方向に沿って断面円弧状に形成されている。また、準備工程では、第二金属部材２Ｅの表面２Ｅｂに溝部２Ｅｄを形成する。溝部２Ｅｄは、長手方向に沿って断面円弧状に形成されている。

0077

補助部材１０ＥＡは、断面台形状の本体部１１と、本体部１１の裏面（底部）１０Ｅｄから突出する突起部１３とを備えている。突起部１３は、本体部１１の裏面（底部）１０Ｅｄよりも幅広となる断面円形状を呈する。突起部１３は、補助部材１０ＥＡの長手方向に一定の形状で形成されている。

0078

突合せ工程では、第一金属部材１Ｅと第二金属部材２Ｅとを重ね合わせつつ、第一金属部材１Ｅの端部に補助部材１０ＥＡを配置する工程である。

0079

突合せ工程では、図１６に示すように、第一金属部材１Ｅの裏面１Ｅｃと、第二金属部材２Ｅの表面２Ｅｂとが重ね合わされて突合せ部Ｊ７が形成される。また、第一金属部材１Ｅの端面１Ｅａと、補助部材１０Ｅの側面１０Ｅｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ５が形成される。また、第二金属部材２Ｅの表面２Ｅｂと補助部材１０Ｅの側面１０Ｅｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ６が形成される。また、第一金属部材１Ｅの溝部１Ｅｄ（図１５参照）と、第二金属部材２Ｅの溝部２Ｅｄとで形成される凹溝部１４に突起部１３を挿入する。

0080

接合工程では、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ５，Ｊ６に対して摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、第七実施形態と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。

0081

以上説明した第八実施形態によっても第七実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、補助部材１０ＥＡに突起部１３を設けることにより、補助部材１０ＥＡの浮き上がりを防止することができる。なお、凹溝部１４は、本実施形態では、第一金属部材１Ｅと第二金属部材２Ｅとで形成したが、第一金属部材１Ｅと第二金属部材２Ｅの少なくとも一方に形成すればよい。第一金属部材１Ｅ及び第二金属部材２Ｅの一方に凹溝部を形成する場合は、当該凹溝部の形状に合わせて、補助部材１０ＥＡの突起部１３の形状を適宜形成すればよい。

0082

［第九実施形態］
次に、本発明の第九実施形態に係る接合方法について説明する。図１７は、本発明の第九実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。第九実施形態では、図１７に示すように、第一金属部材１Ｇと第二金属部材２Ｇとを重ね合わせつつ突き合わせる点で他の実施形態と相違する。

0083

第九実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。準備工程では、第一金属部材１Ｇ、第二金属部材２Ｇ及び補助部材１０Ｇを用意する。第一金属部材１Ｇは、板状を呈し、端面１Ｇａ、表面１Ｇｂ及び裏面１Ｇｃを備えている。端面１Ｇａは、傾斜面になっている。

0084

第二金属部材２は、板厚部と板薄部からなる段差部を備えた形状になっている。第二金属部材２は、第一端面２Ｇａ、第一表面２Ｇｂ、第二端面２Ｇｃ、第二表面２Ｇｄ及び裏面２Ｇｅとを有する。第一端面２Ｇａは、傾斜面になっている。第二端面２Ｇｃは、第二表面２Ｇｄ及び裏面２Ｇｅに対して垂直になっている。

0085

突合せ工程は、図１８に示すように、第一金属部材１Ｇと第二金属部材２Ｇとを重ね合わせつつ、補助部材１０Ｇを介設して突き合わせる工程である。突合せ工程では、第一金属部材１Ｇの裏面１Ｇｃと、第二金属部材２Ｇの第二表面２Ｇｄとが重ね合わされて突合せ部Ｊ１０が形成される。また、補助部材１０Ｇの側面１０Ｇｂと第一金属部材１Ｇの端面１Ｇａとが突き合わされて突合せ部Ｊ８が形成される。また、補助部材１０Ｇの側面１０Ｇｃと第二金属部材２Ｇの第一端面２Ｇａとが突き合わされて突合せ部Ｊ９が形成される。

0086

接合工程は、図１９に示すように、回転ツールＦを用いて第一金属部材１と第二金属部材２を摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、右回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を補助部材１０Ｇの表面１０Ｇａの幅方向中央に挿入する。接合工程では、本実施形態では第一金属部材１Ｇの端面１Ｇａ及び第二金属部材２Ｇの第一端面２Ｇａに僅かに接触させた状態で、補助部材１０Ｇに沿って相対移動させる。

0087

接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１Ｇ、第二金属部材２Ｇ及び補助部材１０Ｇに接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は、第一金属部材１Ｇ及び第二金属部材２Ｇから露出した状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３は、第二金属部材２の第二表面２Ｇｄに接触しない範囲で深い位置まで挿入する。回転ツールＦを補助部材１０Ｇに沿って相対移動させ、終了位置に達したら回転ツールＦを補助部材１０Ｇから離脱させる。以上により、突合せ部Ｊ８，Ｊ９が一の工程で同時に摩擦攪拌接合される。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。

0088

以上説明した第九実施形態によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。

0089

［第十実施形態］
次に、本発明の第十実施形態に係る接合方法について説明する。図２０は、本発明の第十実施形態に係る接合方法の準備工程を示す断面図である。第十実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第十実施形態では、補助部材１０ＧＡの形状が第九実施形態と主に相違する。本実施形態では、第九実施形態と相違する部分を中心に説明する。

0090

図２０に示すように、第一金属部材１Ｇは第九実施形態と同一である。第二金属部材２Ｇの第二表面２Ｇｄには、断面略円形状の凹溝部１５が形成されている。凹溝部１５は断面略円形状に形成されている。

0091

補助部材１０Ｇは、断面台形状の本体部１１と、本体部１１の裏面（底部）１０Ｇｄから突出する突起部１３とを備えている。突起部１３は、裏面（底部）１０Ｇｄよりも幅広となる断面円形状を呈する。突起部１３は、凹溝部１５に挿入されるように、補助部材１０ＧＡの長手方向に一定の形状で形成されている。

0092

突合せ工程では、第一金属部材１Ｇと、第二金属部材２Ｇと、補助部材１０ＧＡとを突き合わせて架台Ｋに固定する。突合せ工程では、まず、補助部材１０Ｇの突起部１３を凹溝部１５に挿入する。例えば、凹溝部１５の手前側又は奥側の開口部から突起部１３を挿入する。次に、第九実施形態と同じ要領で、各部材を突き合わせて突合せ部Ｊ８，Ｊ９，Ｊ１０を形成する。接合工程は、第九実施形態と同一である。

0093

以上説明した第十実施形態によっても、第九実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、突起部１３を備えることにより、補助部材１０ＧＡの浮き上がりを防ぐことができる。

0094

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、第二〜第十実施形態に係る接合工程でも、攪拌ピンＦ２の外周面と第一金属部材及び第二金属部材は僅かに接触させたが、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２と第一金属部材及び第二金属部材とを接触させずに摩擦攪拌接合を行ってもよい。

0095

１ 第一金属部材
１ａ 端面（傾斜面）
２ 第二金属部材
２ａ 端面（傾斜面）
１０補助部材
１２突起部
Ｊ１ 突合せ部
Ｊ２ 突合せ部
Ｆ回転ツール
Ｆ２ 攪拌ピン