(57)【要約】【課題】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。【解決手段】回転する先端側ピンＦ３を内隅部に挿入し、先端側ピンＦ３を第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０に接触させつつ、基端側ピンＦ２の外周面を補助部材１０に押し当てた状態で内隅部に沿って回転ツールＦを相対移動させて第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０を接合する摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図３
2020171953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、
前記第一金属部材と前記第二金属部材とを断面略Ｌ字状又は略Ｔ字状に突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との内隅部において、前記第一金属部材又は前記第二金属部材に面接触するように一の補助部材を配置する配置工程と、
前記回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、
回転する前記先端側ピンを前記内隅部に挿入し、前記先端側ピンを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記補助部材に押し当てた状態で前記内隅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、前記第二金属部材及び前記補助部材を接合する摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記摩擦攪拌工程の後、前記補助部材を前記内隅部から除去する補助部材除去工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、
前記第一金属部材と前記第二金属部材とを断面略Ｌ字状又は略Ｔ字状に突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との内隅部において、前記第一金属部材及び前記第二金属部材に面接触するように補助部材を配置する配置工程と、
前記回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、
回転する前記先端側ピンを前記内隅部に挿入し、前記先端側ピンを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記補助部材に押し当てた状態で前記内隅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、前記第二金属部材及び前記補助部材を接合する摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項４】
前記摩擦攪拌工程の後、前記補助部材を前記内隅部から除去する補助部材除去工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、第一金属部材と第二金属部材とで構成された内隅部に、回転ツールの攪拌ピンのみを挿入し、摩擦攪拌接合を行う発明が開示されている。回転ツールの攪拌ピンのみを内隅部に挿入して摩擦攪拌を行うと、塑性流動材が外部に溢れて接合部の金属が不足し、接合強度が低下するおそれがある。そのため、当該発明は、内隅部に補助部材を配置し、内隅部及び補助部材と回転ツールとを接触させた状態で摩擦攪拌接合を行い、接合部の金属不足を防ぐというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２１６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る発明では、第一金属部材又は第二金属部材と補助部材とを治具で固定して摩擦攪拌を行うものの、摩擦攪拌中に補助部材が第一金属部材又は第二金属部材から離間するように変形するおそれがある。第一金属部材又は第二金属部材から補助部材が離間してしまうと、接合部の金属不足を解消する効果が得られなくなるという問題がある。また、補助部材によって回転ツールが押され、回転ツールの移動ルートが設定移動ルートから外れるおそれがある。
【０００５】
このような観点から、本発明は、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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを断面略Ｌ字状又は略Ｔ字状に突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との内隅部において、前記第一金属部材又は前記第二金属部材に面接触するように一の補助部材を配置する配置工程と、前記回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、回転する前記先端側ピンを前記内隅部に挿入し、前記先端側ピンを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記補助部材に押し当てた状態で前記内隅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、前記第二金属部材及び前記補助部材を接合する摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを断面略Ｌ字状又は略Ｔ字状に突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との内隅部において、前記第一金属部材及び前記第二金属部材に面接触するように補助部材を配置する配置工程と、前記回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、回転する前記先端側ピンを前記内隅部に挿入し、前記先端側ピンを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記補助部材に押し当てた状態で前記内隅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、前記第二金属部材及び前記補助部材を接合する摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる接合方法によれば、回転ツールの基端側ピンの外周面で補助部材を押し当てながら摩擦攪拌接合を行うため、補助部材が金属部材から離間するのを防ぐことができる。これにより、接合部の金属不足を確実に防ぐことができる。また、補助部材が回転ツールをガイドするため、回転ツールが設定移動ルートから外れるのを防ぐことができる。
【０００９】
また、前記摩擦攪拌工程の後、前記補助部材を前記内隅部から除去する補助部材除去工程を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る接合方法によれば、好適に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る回転ツールを示す側面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る接合方法の突合せ工程及び配置工程を示す斜視図である。
【図３】第一実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る接合方法の突合せ工程及び配置工程を示す断面図である。
【図５】第二実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る接合方法の突合せ工程及び配置工程を示す斜視図である。
【図７】第三実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す断面図である。
【図８】比較例１に係る接合方法を示す斜視図である。
【図９】比較例１に係る接合方法において、摩擦攪拌接合後の様子を示す斜視図である。
【図１０】比較例２に係る接合方法を示す概要図である。
【図１１】実施例１に係る接合方法を示す概要図である。
【図１２】実施例２に係る接合方法を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。まずは、本実施形態に係る接合方法で用いる回転ツールについて説明する。図１に示すように、回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されており、基軸部Ｆ１と、基端側ピンＦ２と、先端側ピンＦ３とで主に構成されている。基軸部Ｆ１は、先端に向けて先細りとなる円推台形状を呈し、摩擦攪拌装置の主軸に接続される部位である。
【００１３】
基端側ピンＦ２は、基軸部Ｆ１に連続し、先端に向けて先細りになっている。基端側ピンＦ２は、円錐台形状を呈する。基端側ピンＦ２のテーパー角度Ａは適宜設定すればよいが、例えば、約９０°になっている。テーパー角度Ａは、後記する先端側ピンＦ３のテーパー角度Ｂよりも大きくなっている。基端側ピンＦ２の外周面には、螺旋溝が形成されていない。
【００１４】
図１に示すように、先端側ピンＦ３は、基端側ピンＦ２に連続して形成されており先細りになっている。先端側ピンＦ３の先端は、平坦面を備えていてもよいが、本実施形態では、球面になっている。
【００１５】
先端側ピンＦ３の外周面には、螺旋溝が刻設されている。螺旋溝は、右回り、左回りのどちらでもよいが、本第一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けて左回りに刻設されている。
【００１６】
なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、螺旋溝によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。回転ツールＦは、摩擦攪拌装置に取り付けて摩擦攪拌接合を行う。回転ツールＦは、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたアームロボットに取り付けてもよい。アームロボットに回転ツールＦを取り付けることにより、回転ツールＦの回転中心軸の角度を容易に変更することができる。
【００１７】
［第一実施形態］
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。図２に示すように、第一実施形態に係る接合方法では、第一金属部材１と第二金属部材２とを断面Ｌ字状に突き合わせて、摩擦攪拌接合するというものである。第一実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、補助部材除去工程とを行う。なお、実施形態の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面という意味である。
【００１８】
突合せ工程は、第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせる工程である。第一金属部材１及び第二金属部材２は、板状を呈する金属部材である。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（アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等）であれば特に制限されないが、本実施形態ではいずれもアルミニウム合金で形成されている。
【００１９】
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の側面２ｂとを突き合わせて突合せ部Ｊ１が形成される。また、第一金属部材１の側面１ｂと、第二金属部材２の側面２ｂとで垂直な角部となる内隅部が形成される。第一金属部材１の側面１ｃと、第二金属部材２の端面２ａとは面一にする。
【００２０】
配置工程は、補助部材１０を配置する工程である。補助部材１０は、金属製の板状部材である。補助部材１０は、本実施形態では、第一金属部材１及び第二金属部材２と同じ材料で形成されている。補助部材１０は、接合部の金属不足を補うための部材であるとともに、回転ツールＦのガイド機能を備えるものである。配置工程では、補助部材１０の端面１０ａを第二金属部材２の側面２ｂに当接させるとともに、補助部材１０の裏面１０ｃを第一金属部材１の側面１ｂに面接触させる。補助部材１０を配置したら、図示しない治具で、第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０を移動不能に拘束する。
【００２１】
摩擦攪拌工程は、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との内隅部を摩擦攪拌接合する工程である。摩擦攪拌工程では、回転ツールＦの回転中心軸Ｚを第二金属部材２側に傾斜させ、先端側ピンＦ３を補助部材１０の表面１０ｂ側から挿入しつつ、内隅部に挿入する。先端側ピンＦ３は、突合せ部Ｊ１に達するように挿入深さ及び挿入角度を設定する。また、基端側ピンＦ２の外周面を、補助部材１０の表面１０ｂに押し当てた状態で、回転ツールＦを内隅部に沿って相対移動させる。摩擦攪拌工程では、基端側ピンＦ２の軸方向の一部又は全部が、補助部材１０に当接するように設定している。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。
【００２２】
補助部材除去工程は、摩擦攪拌工程が終了した後に、補助部材１０を切除する工程である。また、必要に応じてバリを切除するバリ切除工程を行ってもよい。以上の工程により、第一金属部材１と第二金属部材２とが垂直に接合される。
【００２３】
ここで、内隅部に対して摩擦攪拌接合を行うと、補助部材１０を治具で固定していても、回転ツールＦによる摩擦熱や押込み力等によって補助部材１０が第一金属部材１から離間する方向に変形するおそがある。また、補助部材１０の変形に伴って、回転ツールＦが補助部材１０に押されてしまい、回転ツールＦが設定移動ルートから外れてしまうおそれがある。
【００２４】
しかし、本実施形態によれば、回転ツールＦの基端側ピンＦ２の外周面を補助部材１０の表面１０ｂに押し当てた状態で摩擦攪拌接合を行う。これにより、補助部材１０の変形を防ぐことができる。また、基端側ピンＦ２の外周面を補助部材１０の表面１０ｂに押し当てることで、補助部材１０に沿って回転ツールＦがガイドされる。これにより、回転ツールＦが設定移動ルートから外れることを防ぐことができる。
【００２５】
また、基端側ピンＦ２の外周面には螺旋溝が形成されておらず平滑になっている。これにより、補助部材１０に沿って回転ツールＦがスムーズに移動でき、ガイド機能を高めることができる。
【００２６】
また、補助部材１０を設け、第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０を回転ツールＦで摩擦攪拌接合することにより、接合部の金属不足を防止することができる。また、補助部材除去工程を行うことで、内隅部をきれいに仕上げることができる。
【００２７】
また、本実施形態の摩擦攪拌工程では、回転ツールＦの進行方向左側に補助部材１０を配置し、回転ツールＦを右回転させて摩擦攪拌を行った。つまり、本実施形態では、シアー側に補助部材１０を配置して摩擦攪拌工程を行った。シアー側に補助部材１０を配置して摩擦攪拌工程を行うと、摩擦攪拌工程後に補助部材１０を容易に切除することができるというメリットがある。
【００２８】
また、摩擦攪拌工程では、回転ツールＦの進行方向右側に補助部材を配置し、回転ツールＦを右回転させて摩擦攪拌を行ってもよい。つまり、フロー側に補助部材１０を配置して摩擦攪拌を行ってもよい。フロー側に補助部材１０を配置して摩擦攪拌工程を行うと、内隅部に形成されるのど厚を比較的大きくすることができるとともに、バリを減少させることができるというメリットがある。
【００２９】
なお、シアー側（Advancing side）とは、被接合部に対する回転ツールの外周の相対速度が、回転ツールの外周における接線速度の大きさに移動速度の大きさを加算した値となる側を意味する。一方、フロー側（Retreating side）とは、回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速度が低速になる側を言う。
【００３０】
［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。第二実施形態に係る接合方法では、補助部材１０Ａの形状が第一実施形態と相違する。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。
【００３１】
本実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、補助部材除去工程とを行う。突合せ工程は、第一実施形態と同一である。
【００３２】
配置工程では、図４に示すように、補助部材１０Ａを配置する。補助部材１０Ａは、内角が９０°となる断面Ｌ字状の板状部材である。配置工程では、補助部材１０Ａの裏面１０Ａｃ，１０Ａｃを第一金属部材１の側面１ｂ及び第二金属部材２の側面２ｂにそれぞれ接触させ、図示しない治具で移動不能に固定する。
【００３３】
摩擦攪拌工程では、図５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との内隅部を摩擦攪拌接合する工程である。摩擦攪拌工程では、回転ツールＦの回転中心軸Ｚを第二金属部材２側に傾斜させ、先端側ピンＦ３を補助部材１０の表面１０Ａｂ側から挿入しつつ、内隅部に挿入する。先端側ピンＦ３は、突合せ部Ｊ１に達するように挿入深さ及び挿入角度を設定する。
【００３４】
また、基端側ピンＦ２の外周面を、補助部材１０の表面１０Ａｂ，１０Ａｂの両方に押し当てた状態で、回転ツールＦを内隅部に沿って相対移動させる。つまり、基端側ピンＦ２の外周面が、補助部材１０Ａを構成する２つの表面１０Ａｂ，１０Ａｂに接触した状態で摩擦攪拌を行う。摩擦攪拌工程では、基端側ピンＦ２の軸方向の一部又は全部が、補助部材１０Ａの表面１０Ａｂ，１０Ａｂにそれぞれ当接するように設定している。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成されている。
【００３５】
補助部材除去工程では、摩擦攪拌工程が終了した後、残存した補助部材１０Ａを切除する。
【００３６】
以上説明した本実施形態によれば、回転ツールＦの基端側ピンＦ２の外周面を補助部材１０の表面１０Ａｂ，１０Ａｂに押し当てた状態で摩擦攪拌接合を行う。これにより、補助部材１０Ａの変形を防ぐことができる。また、基端側ピンＦ２の外周面を補助部材１０の表面１０Ａｂ，１０Ａｂの両方に押し当てることで、補助部材１０に沿って回転ツールＦがより安定してガイドされる。これにより、回転ツールＦが設定移動ルートから外れることをより防ぐことができる。
【００３７】
また、基端側ピンＦ２の外周面には螺旋溝が形成されておらず平滑になっている。これにより、補助部材１０Ａに沿って回転ツールＦがスムーズに移動でき、ガイド機能を高めることができる。
【００３８】
また、補助部材１０を設け、第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０を回転ツールＦで摩擦攪拌接合することにより、接合部の金属不足を防止することができる。また、補助部材除去工程を行うことで、内隅部をきれいに仕上げることができる。
【００３９】
また、本実施形態の摩擦攪拌工程では、回転ツールＦの進行方向両側に補助部材１０Ａがあるため、接合部の金属不足をより確実に防ぐことができる。
【００４０】
［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。第三実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、補助部材除去工程とを行う。突合せ工程では、図６に示すように、第一金属部材１と第二金属部材２とを断面Ｔ字状に垂直に突き合わせる。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の表面２ｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ２が形成される。
【００４１】
第一金属部材１の側面１ｂと、第二金属部材２の側面２ｂとで一方の内隅部が形成される。また、第一金属部材１の側面１ｃと、第二金属部材２の側面２ｂとで他方の内隅部が形成される。
【００４２】
配置工程では、一方の内隅部及び他方の内隅部に補助部材１１，１２をそれぞれ配置する工程である。補助部材１１，１２は、板状を呈する金属部材である。本実施形態では、補助部材１１の端面１１ａを第一金属部材１の側面１ｂに当接させるとともに、補助部材１１の裏面１１ｃを第二金属部材２の側面２ｂに接触させる。また、補助部材１２の端面１２ａを第一金属部材１の側面１ｃに当接させるとともに、補助部材１２の裏面１２ｃを第二金属部材２の側面２ｂに接触させる。
【００４３】
摩擦攪拌工程は、図７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とで形成される一方の内隅部及び他方の内隅部を摩擦攪拌接合する工程である。摩擦攪拌工程では、回転ツールＦの回転中心軸Ｚを第二金属部材２側に傾斜させ、先端側ピンＦ３を補助部材１１の表面１１ｂ側から挿入しつつ、一方の内隅部に挿入する。先端側ピンＦ３は、突合せ部Ｊ１に達するように挿入深さ及び挿入角度を設定する。また、基端側ピンＦ２の外周面を補助部材１１の表面１１ｂに押し当てた状態で、回転ツールＦを内隅部に沿って移動させる。
【００４４】
摩擦攪拌工程では、基端側ピンＦ２の軸方向の一部又は全部が、補助部材１１に当接するように設定している。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ２が形成されている。本実施形態では、進行方向右側に補助部材１１，１２をそれぞれ配置しつつ、回転ツールＦを右回転させる。つまり、フロー側に補助部材１１，１２がそれぞれ配置するように回転ツールＦの進行方向及び回転方向を設定している。なお、他方の内隅部に対しても、一方の内隅部と同じ要領で摩擦攪拌を行う。
【００４５】
以上説明した、第三実施形態であっても、第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、本実施形態のようにＴ字状に第一金属部材１と第二金属部材２とを接合することができる。なお、本実施形態でも、断面Ｌ字状の補助部材１０Ａを配置して摩擦攪拌工程を行ってもよい。また、回転ツールＦの挿入角度や先端側ピンＦ３の長さを調整して、突合せ部Ｊ２の全体が摩擦攪拌されるように設定してもよい。つまり、突合せ部Ｊ２において、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２が接触するように設定してもよい。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明に係る比較例１、比較例２、実施例１及び実施例２について説明する。図８は、比較例１に係る接合方法を示す斜視図である。
【００４７】
［比較例１］
比較例１では、摩擦攪拌接合後に、補助部材の変形具合を確認することを目的としている。図８に示すように、比較例１では、回転ツールＦ１０を用いて、第一金属部材１と第二金属部材２とを垂直に摩擦攪拌接合する。第一金属部材１及び第二金属部材２は、アルミニウム合金であり、厚さが６ｍｍになっている。補助部材１０は、アルミニウム合金であり、厚さが３ｍｍになっている。回転ツールＦ１０は、連結部Ｆ１１と、連結部Ｆ１１から垂下する攪拌ピンＦ１２とを有する。攪拌ピンＦ１２の外周面には螺旋溝が刻設されている。
【００４８】
比較例では、本発明の第一実施形態と同じ要領で、突合せ工程及び配置工程を行う。補助部材１０の裏面１０ｃは、第一金属部材１の側面１ｂに面接触している。摩擦攪拌工程では、回転ツールＦ１０の攪拌ピンＦ１２のみを補助部材１０の表面１０ｂ側から挿入し、内隅部に挿入する。攪拌ピンＦ１２の先端は、突合せ部Ｊ１に達するように攪拌ピンＦ１２の挿入深さ及び挿入角度を設定する。摩擦攪拌工程では、内隅部（突合せ部Ｊ１）に沿って回転ツールＦ１０を相対移動させる。
【００４９】
図９は、比較例１に係る接合方法において、摩擦攪拌接合後の様子を示す斜視図である。図９に示すように、補助部材１０は、図示しない治具で第一金属部材１及び第二金属部材２とともに固定されているにも関わらず、摩擦攪拌工程による摩擦熱と押込み力によって第一金属部材１から離間する方向に張り出すように変形している。比較例１による摩擦攪拌工程であると、摩擦攪拌中に補助部材１０が変形するため、回転ツールＦ１０が補助部材１０に押されて所望の設定移動ルートから外れてしまい、接合不良が発生するという問題がある。また、補助部材１０が変形してしまうため金属が適切に補充されず、接合部の金属不足が発生するとともに、バリＶも多く発生する。
【００５０】
［比較例２］
比較例２は、回転ツールＦ１０の挿入位置が接合部に及ぼす影響を確認することを目的としている。図１０は、比較例２に係る接合方法を示す概要図である。図１０に示すように、比較例２では、第一金属部材１と第二金属部材２とを断面Ｔ字状に接合する。摩擦攪拌工程では、回転ツールＦ１０（図８参照）を用いる。第一金属部材１及び第二金属部材２は、アルミニウム合金であり、厚さが６ｍｍになっている。補助部材１１は、アルミニウム合金であり、厚さが３ｍｍになっている。
【００５１】
比較例２では、図１０に示す各条件で摩擦攪拌接合を行った。つまり、比較例２では、チルトを０°とし、Ｃ軸を４５度とした。チルトは、回転ツールＦ１０の進行方向に対する傾倒角度を言う。Ｃ軸は、攪拌ピンＦ１２の回転中心軸Ｚの第二金属部材２の側面２ｂからの開き角度を言う。また、比較例２では、接合速度を１００ｍｍ／ｍｉｎとし、回転速度を３０００ｒｐｍとし、押込み力を３７５０Ｎとした。
【００５２】
また、比較例２では、回転ツールＦ１０の挿入位置（オフセット）を−１ｍｍ、０ｍｍ、＋１ｍｍに設定した。回転ツールＦ１０の挿入位置が０ｍｍとは、回転中心軸Ｚが第一金属部材１の側面１ｂと、第二金属部材２の側面２ｂとの角部Ｐと重なる位置を意味する。オフセット量−１ｍｍとは、オフセット量０の位置から第一金属部材１側へ１ｍｍ水平移動させた位置である。オフセット量＋１ｍｍとは、オフセット量０の位置から第一金属部材１から離間する側へ１ｍｍ水平移動させた位置である。なお、図１０中の符号１１は、接合後の補助部材を示している。オフセット量＋１ｍｍについては、摩擦攪拌工程後に自然に補助部材１１が脱落した。
【００５３】
図１０に示すように、オフセット量が０ｍｍであると、接合部の断面図も良好である。しかし、オフセット量が−１ｍｍであると、凹溝Ｑ１が延長方向に向かって形成される。また、オフセット量が＋１ｍｍであると、ノッチＱ２が延長方向に向かって形成される。つまり、比較例２によると、設定移動ルートが１ｍｍずれただけで、接合不良となるおそれが高いことがわかる。
【００５４】
［実施例１］
図１１は、実施例１に係る接合方法を示す概要図である。実施例１では、本発明に係る回転ツールＦを用いて第一金属部材１と第二金属部材２とを断面Ｔ字状に摩擦攪拌接合した。第一金属部材１及び第二金属部材２は、アルミニウム合金であり、厚さが６ｍｍになっている。補助部材１１，１２は、アルミニウム合金であり、厚さが３ｍｍになっている。
【００５５】
補助部材１１，１２は、シアー側となるように回転ツールＦの接合条件を設定した。摩擦攪拌工程では、回転ツールＦの基端側ピンＦ２の外周面を、補助部材１１，１２の表面１１ｂ，１２ｂに押し当てながら回転ツールＦを相対移動させた。
【００５６】
図１１に示すように、実施例１では、チルトを０°とし、Ｃ軸を４５°とし、接合速度を１００ｍｍ／ｍｉｎとし、回転速度を３０００ｒｐｍとし、押込み力を５０００Ｎとした。オフセット量は０ｍｍとした。つまり、回転ツールＦの回転中心軸Ｚを第一金属部材１の側面１ｂと第二金属部材２の側面２ｂとの角部Ｐに重なるように摩擦攪拌を行った。
【００５７】
図１１に示すように、実施例１における接合部の断面（塑性化領域Ｗ１，Ｗ２）ともに良好であった。
【００５８】
［実施例２］
図１２は、実施例２に係る接合方法を示す概要図である。実施例２では、チルトを０°とし、Ｃ軸を４５°とし、接合速度を５００ｍｍ／ｍｉｎとし、回転速度を３０００ｒｐｍとし、押込み力を５２５０Ｎとした。オフセット−０．５ｍｍとは、回転中心軸Ｚを角部Ｐから第一金属部材１側（図面左側）へ０．５ｍｍずらしている。実施例２においても接合部の断面（塑性化領域Ｗ１，Ｗ２）はともに良好であった。
【００５９】
のど厚は、実施例２に比べて実施例１の方が比較的大きくなった。これは実施例１の方が実施例２よりも接合速度が遅いことに起因すると考えられる。
【符号の説明】
【００６０】
１      第一金属部材
１ｂ    表面
１ｃ    裏面
２      第二金属部材
２ｂ    表面
２ｃ    裏面
１０    補助部材
Ｆ      回転ツール
Ｆ１    基軸部
Ｆ２    基端側ピン
Ｆ３    先端側ピン
Ｗ      塑性化領域
【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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