(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが非平坦形状部と前記非平坦形状部に連接する突合せ面とを有する一対の被接合部材を準備し、
前記非平坦形状部および前記突合せ面に連続する面を有して前記被接合部材から突出する延長部をそれぞれの前記被接合部材に設け、
前記突合せ面を互いに接して前記非平坦形状部に接合線を形成するよう前記被接合部材を保持し、
略円柱形状のショルダ部と前記ショルダ部の先端面から突出する突起とを備える接合用工具を回転しつつ前記突起が前記接合線上に位置するよう前記ショルダ部を前記被接合部材に押し付け、
回転する前記接合用工具を前記延長部に到達するまで前記接合線に沿って移動し、
前記接合用工具が前記延長部に到達した後、さらに強い力で前記接合用工具を前記延長部に押し付けて前記被接合部材から前記延長部を分断することを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記ショルダ部は、前記先端面を有する略円柱形状の第一ショルダ部と、前記第一ショルダ部の基端部に位置して前記先端面よりも大きい直径を有する略円柱形状の第二ショルダ部と、を備え、
前記接合用工具が前記延長部に到達するまでは前記非平坦形状部から前記第二ショルダ部を離間し、
前記接合用工具が前記延長部に到達した後、さらに強い力で前記接合用工具を前記延長部に押し付けて前記被接合部材と前記延長部との境界部分に前記第二ショルダ部を押し付けることを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記第二ショルダ部の直径は、前記一対の被接合部材を付き合わせた状態における前記延長部の突出幅の１．７５倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記一対の被接合部材を付き合わせた状態における前記延長部の突出幅は、前記先端面の直径の１．２倍以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項５】
一対の被接合部材および接合終端部となる延長部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用の接合用工具において、
被接合部材に押し付ける先端面を有する略円柱形状の第一ショルダ部と、
前記第一ショルダ部の先端面から突出し前記被接合部材の突合せ面に押し入る突起と、
前記第一ショルダ部の基端部に位置して前記先端面よりも大きい直径を有するとともに、接合終端部に到達するまでは前記被接合部材から離間し、接合終端部に到達すると前記第一ショルダ部を前記被接合部材に押し付けるよりもさらに強い力を加えることで前記被接合部材と前記延長部との境界部分に接して前記被接合部材から前記延長部を分断する前記第二ショルダ部と、を備えることを特徴とする接合用工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法および接合用工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属製の被接合部材を接合する接合方法である溶接やろう接に代わり、新しい接合方法として摩擦攪拌接合の開発、実用化が進められている。
【０００３】
摩擦攪拌接合は固相接合であり、溶接（溶融接合）やろう接（液相−固相反応接合）よりも低温で被接合部材の接合ができるため、被接合部材の接合時の熱変形が小さく、接合部の金属の状態変化によるガス欠陥や凝固割れ等による接合不良が少ないなどの利点がある。
【０００４】
この摩擦攪拌接合は、ツールと呼ばれる円柱形状の接合用工具を準備し、高速で回転する接合用工具を被接合部材の接合部に押し付け、接合用工具と被接合部材（より詳しくは接合部）との間に生じる摩擦熱を利用して接合部の塑性流動を促し接合を行う接合方法である。接合用工具は、外径の大きい一様な円柱状のショルダ部と、ショルダ部の先端面から突出するプローブと呼ばれる外径の小さい突起と、を備える。ショルダ部および突起は、略同軸線上に位置する。接合を行う際、接合用工具は、ショルダ部の先端面を被接合部材に押し付けるとともにプローブを被接合部材中に押し入れ、被接合部材間の突合せ面に沿って移動する。被接合部材は、接合用工具との摩擦熱によって軟化しながらも固相を維持しつつ塑性流動して接合する。
【０００５】
ところで、摩擦攪拌接合は、接合用工具を被接合部材に比較的大きな力（以下、「ツール荷重」という。）で押し付ける接合方法である。例えば、いわゆる６０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）の場合、ツール荷重は、約３ｋＮから約１０ｋＮにもなる。
【０００６】
摩擦攪拌接合は、このツール荷重を被接合部材に負荷する必要性や、接合用工具の形状に起因して、被接合部材の縁部に位置する曲面形状や角形状などの複雑な形状部分、すなわち非平坦形状となる継手部を接合することが困難であるという課題がある。また、摩擦攪拌接合は、接合終端部にプローブの引き抜き痕が残るという課題がある。
【０００７】
そこで、被接合部材（より詳しくは接合部）の端部にタブあるいは延長部を形成し、このタブあるいは延長部を接合始端部または接合終端部として摩擦攪拌接合を行い、この後に別の工作機械を使用してタブあるいは延長部を切除することによって、非平坦形状を有する被接合部材の継手部を接合可能にするとともにプローブの引き抜き痕を残すことのない接合方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
一方、摩擦攪拌接合は、接合用工具が被接合部材の接合部を通過した後、接合部の表面にバリを生じることがある。このバリは、接合部の表面が滑らかであることを要する用途（例えば、接合部の表面を合わせ面とする組立品用途）や外観の美観を要する用途（例えば、意匠面とする用途）では不要になる。そこで、ツールに回転一体な切刃を備える接合用工具を用い、被接合部材の摩擦攪拌接合に並行して接合部の表面からバリを除去可能な摩擦攪拌接合方法が知られている（例えば、特許文献１および２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−７１４７７号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
被接合部材のタブあるいは延長部を接合始端部または接合終端部として摩擦攪拌接合を行う従来の接合方法は、接合の後に別の工作機械を使用してタブあるいは延長部を切除する必要がある。このように接合の後に別の工作機械を使用してタブあるいは延長部を切除する必要がある従来の接合方法は、タブあるいは延長部を切除するために、例えば、接合を行う装置から切削を行う工作機械へ段取り替えを要するなど、タブあるいは延長部を切除する工程を必要としない場合に比べて追加的な時間と労力とを要し、接合品のコストを押し上げる。
【００１１】
他方、ツールに回転一体な切刃を備える接合用工具を用い被接合部材の摩擦攪拌接合に並行して接合部の表面からバリを除去可能な摩擦攪拌接合方法は、滑らかな接合部を得ることができるものの、被接合部材のタブあるいは延長部を接合始端部または接合終端部として摩擦攪拌接合を行う場合においてタブあるいは延長部を当該切刃で切除することまでは考慮していない。また、この摩擦攪拌接合方法は、切刃でバリを切削して切除するので、被接合部材あるいは接合品、接合用工具および摩擦攪拌接合装置に切り粉が付着してしまい、切り粉を除去するために清掃などの追加的な時間と労力とを要し、接合品のコストをさらに押し上げる。
【００１２】
そこで、本発明は、摩擦攪拌装置から他の工作機械へ段取り替えを行うなどの追加的な時間と労力とを要することなく非平坦形状を有する被接合部材の継手部を接合可能にするとともにプローブの引き抜き痕を残すことのない接合方法および接合用工具を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の課題を解決するため本発明に係る接合方法は、それぞれが非平坦形状部と前記非平坦形状部に連接する突合せ面とを有する一対の被接合部材を準備し、前記非平坦形状部および前記突合せ面に連続する面を有して前記被接合部材から突出する延長部をそれぞれの前記被接合部材に設け、前記突合せ面を互いに接して前記非平坦形状部に接合線を形成するよう前記被接合部材を保持し、略円柱形状のショルダ部と前記ショルダ部の先端面から突出する突起とを備える接合用工具を回転しつつ前記突起が前記接合線上に位置するよう前記ショルダ部を前記被接合部材に押し付け、回転する前記接合用工具を前記延長部に到達するまで前記接合線に沿って移動し、前記接合用工具が前記延長部に到達した後、さらに強い力で前記接合用工具を前記延長部に押し付けて前記被接合部材から前記延長部を分断することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る接合用工具は、摩擦攪拌接合用の接合用工具において、略円柱形状の第一ショルダ部と、前記第一ショルダ部の先端面から突出する突起と、前記第一ショルダ部の基端部に位置して前記先端面よりも大きい直径を有する略円柱形状の第二ショルダ部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係る接合用工具は、一対の被接合部材および接合終端部となる延長部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用の接合用工具において、被接合部材に押し付ける先端面を有する略円柱形状の第一ショルダ部と、前記第一ショルダ部の先端面から突出し前記被接合部材の突合せ面に押し入る突起と、前記第一ショルダ部の基端部に位置して前記先端面よりも大きい直径を有するとともに、接合終端部に到達するまでは前記被接合部材から離間し、接合終端部に到達すると前記第一ショルダ部を前記被接合部材に押し付けるよりもさらに強い力を加えることで前記被接合部材と前記延長部との境界部分に接して前記被接合部材から前記延長部を分断する前記第二ショルダ部と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、摩擦攪拌装置から他の工作機械へ段取り替えを行うなどの追加的な時間と労力とを要することなく非平坦形状を有する被接合部材の継手部を接合可能にするとともにプローブの引き抜き痕を残すことのない接合方法および接合用工具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る接合方法を示したフローチャート。
【図２】本発明の実施形態に係る接合方法を実施して接合する被接合部材の一例を示す斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係る接合用工具を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る接合方法における摩擦攪拌接合の様子を示す側面図。
【図５】本発明の実施形態に係る接合方法における摩擦攪拌接合の様子を示す平面図。
【図６】本発明の実施形態に係る接合方法における摩擦攪拌接合の様子を示す側面図。
【図７】本発明の実施形態に係る接合方法における延長部の分断の様子を示す側面図。
【図８】本発明の実施形態に係る接合方法による接合品から延長部を分断した箇所の外観検査結果を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る接合方法および接合用工具の実施の形態について、図１から図８を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る接合方法を示したフローチャートである。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係る接合方法は、被接合部材準備工程Ｓ１と、延長部準備工程Ｓ２と、突合せ工程Ｓ３と、摩擦攪拌接合工程Ｓ４と、延長部分断工程Ｓ５と、を備える。
【００２１】
被接合部材準備工程Ｓ１は、それぞれが非平坦形状部と非平坦形状部に連接する突合せ面とを有する一対の被接合部材を準備する工程である。
【００２２】
延長部準備工程Ｓ２は、被接合部材の非平坦形状部および突合せ面に連続する面を有して被接合部材から突出する延長部をそれぞれの被接合部材に設ける工程である。
【００２３】
突合せ工程Ｓ３は、被接合部材の突合せ面を互いに接して非平坦形状部に接合線を形成するよう被接合部材を保持する工程である。このとき、突合せ面に連続する延長部の面もそれぞれ互いに接する。
【００２４】
摩擦攪拌接合工程Ｓ４は、接合用工具の押し付け開始工程Ｓ４−１と、被接合部材の接合工程Ｓ４−２と、を有する。接合用工具の押し付け開始工程Ｓ４−１は、略円柱形状のショルダ部と、ショルダ部の先端面から突出する突起と、を備える接合用工具を回転しつつ突起が接合線上に位置するようショルダ部を被接合部材に押し付ける工程である。被接合部材の接合工程Ｓ４−２は、回転する接合用工具を延長部に到達するまで接合線に沿って移動する工程である。一対の被接合部材は、摩擦攪拌接合工程Ｓ４において、接合用工具との摩擦熱によって突合せ面の近傍部（以下、「継手部」と呼ぶ。）を軟化しながらも固相を維持しつつ塑性流動して接合する。
【００２５】
延長部分断工程Ｓ５は、接合用工具が延長部に到達した後、さらに強い力で接合用工具を延長部に押し付けて被接合部材から延長部を分断する工程である。
【００２６】
次に、被接合部材準備工程Ｓ１において準備する被接合部材および延長部準備工程Ｓ２において被接合部材に設ける延長部について説明する。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態に係る接合方法を実施して接合する被接合部材の一例を示す斜視図である。
【００２８】
図２に示すように、本実施形態に係る接合方法を実施して接合する一対の被接合部材２、３は、それぞれが非平坦形状部５と、非平坦形状部５に連接する突合せ面６と、を有する。
【００２９】
被接合部材２、３は、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金、鉄鋼材料、マトリックス金属としてアルミニウム、マグネシウム、チタンおよびこれらの合金と強化材料として繊維や粒子を含む金属基複合材料など、摩擦攪拌接合が可能な材料で形成した部材である。被接合部材２、３は、同種材料であっても異種材料であっても良い。
【００３０】
非平坦形状部５は、被接合部材２、３の縁部に位置する角部分２ａ、３ａである。なお、非平坦形状部５は、角部分２ａ、３ａの他に曲面形状であってもよい。この場合、非平坦形状部５は、曲率半径２０ｍｍ以下の曲面形状を有する被接合部材２、３の縁部であることが好ましい。なお、被接合部材２、３は、非平坦形状部５に連続し、摩擦攪拌接合の実施に適した平坦面２ｂ、３ｂを有する。
【００３１】
突合せ面６は、突合せ工程Ｓ３において被接合部材２、３を接すると非平坦形状部５に接合線７を形成する。接合線７の近傍部分は、摩擦攪拌接合工程Ｓ４における摩擦攪拌接合によって被接合部材２、３を接合する継手部になる。突合せ面６は、継手部における欠陥の発生を抑制するために、極力隙間なく密着することが好ましい。
【００３２】
延長部１１、１２は、摩擦攪拌接合工程Ｓ４において接合始端部または接合終端部になる。延長部１１、１２は、被接合部材２、３の非平坦形状部５および突合せ面６に連続する面を有し、被接合部材２、３から突出する。延長部１１、１２は、被接合部材２、３の平坦面２ｂ、３ｂに連続し、摩擦攪拌接合の実施に適した平坦面１１ａ、１２ａを有する。延長部１１、１２は、被接合部材２、３の成形時に一体成形しても良いし、延長部１１、１２単体を独立に成形した後に延長部準備工程Ｓ２において被接合部材２、３に溶接などの接合方法で固定しても良く、治具などを使用して被接合部材２、３に固定しても良い。
【００３３】
本実施形態に係る接合方法は、被接合部材２、３を摩擦攪拌接合工程Ｓ４において、延長部１１、１２を接合始端部または接合終端部にすることによって非平坦形状部５の接合を可能とする。また、本実施形態に係る接合方法は、被接合部材２、３を接合した後、延長部分断工程Ｓ５において被接合部材２、３から延長部１１、１２を分断することで接合用工具の引き抜き痕を除去することができる。
【００３４】
次に、摩擦攪拌接合工程Ｓ４において使用する接合用工具について説明する。
【００３５】
図３は、本発明の実施形態に係る接合用工具を示す図である。
【００３６】
図３に示すように、本発明の実施形態に係る接合用工具２１は、摩擦攪拌接合装置（図示省略）で使用する摩擦攪拌接合用工具であり、略円柱形状のショルダ部２２と、ショルダ部２２の先端面２２ａから突出する突起２３と、摩擦攪拌接合装置に接続する軸部２４と、を備える。
【００３７】
ショルダ部２２は、略円柱形状の第一ショルダ部２５と、第一ショルダ部２５の基端部２５ａに位置して先端面２２ａ（すなわち、第一ショルダ部２５の先端面２５ｂ）よりも大きい直径を有する略円柱形状の第二ショルダ部２６と、を備える。
【００３８】
第一ショルダ部２５は、先端面２５ｂから略一様な直径を有する扁平な円柱形状を有する。第一ショルダ部２５は、摩擦攪拌接合工程Ｓ４において回転する先端面２５ｂを被接合部材２、３の継手部分に押し付け、被接合部材２、３を摩擦熱によって軟化しながらも固相を維持しつつ塑性流動を促す。
【００３９】
第二ショルダ部２６は、先端面２６ａが最大径となり基端側へ向かうほど縮径する扁平な円錐台形状を有する。第二ショルダ部２６は、摩擦攪拌接合工程Ｓ４において、接合終端部に到達するまでは被接合部材２、３から離間し、接合終端部に到達すると延長部分断工程Ｓ５において、第一ショルダ部２５を被接合部材２、３に押し付けるよりもさらに強い力を加えることで被接合部材２、３と延長部１１（または、延長部１２）との境界部分を摩擦熱によって軟化しながらも固相を維持しつつ塑性流動を促して被接合部材２、３から延長部１１（または、延長部１２）を分断する。
【００４０】
突起２３は、プローブと呼ばれる部分であり、ショルダ部２２の先端面２２ａ（すなわち、先端面２５ｂ）から突出し、ねじ状の溝（図示省略）を有する。突起２３は、摩擦攪拌接合工程Ｓ４において回転しながら被接合部材２、３の突合せ面６に押し入り、被接合部材２、３を摩擦熱によって軟化しながらも固相を維持しつつ塑性流動を促す。
【００４１】
次に、摩擦攪拌接合工程Ｓ４における摩擦攪拌接合について説明する。
【００４２】
図４は、本発明の実施形態に係る接合方法における摩擦攪拌接合の様子を示す側面図である。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態に係る接合方法における摩擦攪拌接合工程Ｓ４は、先ず、接合用工具２１の押し付け開始工程Ｓ４−１において、被接合部材２、３あるいは延長部１１、１２から離間した位置で接合用工具２１の回転を開始し、回転する接合用工具２１を接合始端部となる延長部１１に押し付け、突起２３を突合せ面６に押し入れ、第一ショルダ部２５の先端面２５ｂを被接合部材２、３の継手部分に押し付ける工程である。このとき、第二ショルダ部２６の先端面２６ａは被接合部材２、３の平坦面２ｂ、３ｂから離間する。
【００４４】
図５は、本発明の実施形態に係る接合方法における摩擦攪拌接合の様子を示す平面図である。
【００４５】
図６は、本発明の実施形態に係る接合方法における摩擦攪拌接合の様子を示す側面図である。
【００４６】
図５および図６に示すように、摩擦攪拌接合工程Ｓ４は、摩擦攪拌接合装置を使用して被接合部材２、３を接合する工程であり、接合用工具２１の押し付け開始工程Ｓ４−１の後、被接合部材２、３の接合工程Ｓ４−２において、接合終端部となる延長部１２に到達するまで接合線７に沿って回転する接合用工具２１を移動する（送る）工程である。被接合部材２、３は、接合用工具２１との摩擦熱によって継手部を軟化しながらも固相を維持しつつ塑性流動して摩擦攪拌接合部分１５を形成しつつ接合品１６となる。
【００４７】
このとき、接合用工具２１は、接合品１６と延長部１２との境界線Ｐに第二ショルダ部２６の先端面２６ａの縁が略重なるように延長部１２内に進行する。
【００４８】
なお、第二ショルダ部２６の先端面２６ａの直径Ｄ２および第一ショルダ部２５の回転軸線方向高さｈは、接合用工具２１の回転軸線と被接合部材２、３の平坦面２ｂ、３ｂにおける法線との間になす前進角θを考慮して、摩擦攪拌接合工程Ｓ４において、接合終端部に到達するまでは被接合部材２、３から離間し、延長部分断工程Ｓ５において、第一ショルダ部２５を被接合部材２、３に押し付けるよりもさらに強い力を加えることで被接合部材２、３と延長部１１（または、延長部１２）との境界部分である境界線Ｐに接するよう設定する。
【００４９】
また、延長部１１、１２を摩擦攪拌接合する際に、延長部１２を挟んで接合用工具２１に相対し、接合用工具２１を押し付ける力（所謂ツール荷重）を受ける治具３１を配置しても良い。この場合、治具３１は、延長部分断工程Ｓ５を開始する以前に取り去る。
【００５０】
次に、延長部分断工程Ｓ５について説明する。
【００５１】
図７は、本発明の実施形態に係る接合方法における延長部の分断の様子を示す側面図である。
【００５２】
図７に示すように、本実施形態に係る接合方法における延長部分断工程Ｓ５は、摩擦攪拌接合装置を使用して被接合部材２、３から延長部１２を分断する工程であり、接合用工具２１が延長部１２に到達した後、さらに強い力で接合用工具２１を延長部１２に押し付けて被接合部材２、３から延長部１２を分断する工程である。延長部分断工程Ｓ５は、摩擦攪拌接合工程Ｓ４を終了した後、接合用工具２１の送り位置を維持したまま、接合用工具２１を接合面に対して略垂直に下降し、第二ショルダ部２６によって延長部１２を分断する。延長部１２は、第二ショルダ部２６との摩擦熱によって軟化し、塑性流動しつつ塊状を保ったまま被接合部材２、３から分断する（図７中の破線矢）。このとき、摩擦攪拌接合によって接合終端部に残る突起２３の引き抜き痕は、被接合部材２、３から延長部１２とともに離れるので接合品１６に残らない。接合用工具２１の回転速度は、摩擦攪拌接合工程Ｓ４における摩擦攪拌接合時の回転速度と異なっていても良い。また、摩擦攪拌接合工程Ｓ４から延長部分断工程Ｓ５を接合用工具２１の回転を保ったまま連続して行っても良いし、一旦、接合用工具２１を延長部１２から離して回転を停止しても良い。
【００５３】
また、延長部分断工程Ｓ５は、延長部１２の分断後あるいは分断前に、接合用工具２１の送り位置を接合始端部まで戻して被接合部材２、３から延長部１１を分断しても良い。
【００５４】
なお、延長部１２を分断する際に、延長部１２を挟んで接合用工具２１に相対する切除用治具３２を配置しても良い。切除用治具３２は、被接合部材２、３と延長部１２との境界線Ｐを基端にする楔形状を有し、接合用工具２１の存する方向へ臨む斜面３２ａを有する。
【００５５】
次に、本実施形態に係る接合方法の具体例についてさらに詳述する。なお、各部の形状寸法は図５および図６による。
【００５６】
被接合部材２、３および延長部１１、１２は、アルミニウム合金（ＪＩＳ  Ｈ  ４０４０：Ａ６０６１）を材料とし、機械加工による一体成形品である。被接合部材２、３は、非平坦形状部５として角部分２ａ、３ａを有する。
【００５７】
延長部１１、１２は、被接合部材２、３を付き合わせた状態における突出幅Ｗを約１１ｍｍから約２５ｍｍ、突出長さＬを約４０ｍｍ、板厚Ｔを約２０ｍｍの形状を有する。延長部１１、１２を摩擦攪拌接合する際に、接合用工具２１を押し付ける力を受ける治具３１を配置した。
【００５８】
接合用工具２１は、合金工具鋼鋼材（ＪＩＳ  Ｇ  ４４０４：ＳＫＤ６１）を材料とし、突起２３の直径を約６ｍｍ、突起２３の突出長さを約６ｍｍ、第一ショルダ部２５の先端面２５ｂの直径Ｄ１を約１０ｍｍ、第二ショルダ部２６の先端面２６ａの直径Ｄ２を約３０ｍｍから約４０ｍｍの形状を有する。他に接合用工具２１は、突起２３の直径を約６ｍｍ、突起２３の突出長さを約６ｍｍ、第一ショルダ部２５の先端面２５ｂの直径Ｄ１を約１４ｍｍ、第二ショルダ部２６の先端面２６ａの直径Ｄ２を約３０ｍｍから約６５ｍｍの形状を有するものも使用した。
【００５９】
また、延長部分断工程Ｓ５における接合用工具２１の使用条件は、回転速度約８００ｒｐｍ、送り速度約１５０ｍｍ／分である。
【００６０】
図８は、本発明の実施形態に係る接合方法による接合品から延長部を分断した箇所の外観検査結果を示した図である。
【００６１】
図８に示すように、接合品１６から延長部１１または延長部１２を分断した箇所である分断面は、第二ショルダ部２６の直径Ｄ２が延長部１１、１２の突出幅Ｗの１．７５倍以上となる条件において、ほぼバリのない良好な外観を得る。
【００６２】
なお、延長部１１、１２は、延長部１１、１２の突出幅Ｗが第一ショルダ部２５の先端面２５ｂの直径Ｄ１の１．２倍以上となる条件において、摩擦攪拌接合工程Ｓ４時に延長部１１、１２を良好に接合することが可能であり、これを下回ると摩擦攪拌接合中に延長部１１、１２が離れてしまい良好な接合を得ることが難しくなる。
【００６３】
また、延長部１２を分断する際に、切除用治具３２を配置することで被接合部材２、３と延長部１２との分断面における破断面の発生領域が減少し、良好な分断面が得られることも分かった。
【００６４】
本実施形態に係る接合方法は、被接合部材２、３の摩擦攪拌接合および延長部１１、１２の分断を、摩擦攪拌接合装置で行う一連の工程として実施することができる。より具体的には、本実施形態に係る接合方法は、接合用工具２１の第一ショルダ部２５および突起２３によって被接合部材２、３を摩擦攪拌接合し、この後、接合用工具２１の第二ショルダ部２６によって被接合部材２、３から延長部１１、１２を分断することによって、摩擦攪拌接合工程Ｓ４および延長部分断工程Ｓ５を一連の工程として実施できる。すなわち、本実施形態に係る接合方法は、延長部１１、１２によって被接合部材２、３から非平坦形状部５を摩擦攪拌接合した接合品１６を製造可能にするとともに、摩擦攪拌接合装置の他に延長部１１、１２を分断するための別の工作機械を必要とすることなく、工程間あるいは工作機械間の段取り替えや、追加的な時間、労力の発生を抑え、ひいては接合品１６のコスト上昇を抑制できる。
【００６５】
また、本実施形態に係る接合方法は、被接合部材２、３から延長部１１、１２を分断する際に、第二ショルダ部２６との摩擦熱によって延長部１１、１２を軟化して塊状のまま分断できるので、被接合部材２、３あるいは接合品１６、接合用工具２１および摩擦攪拌接合装置に切り粉が付着することを防ぎ、切り粉の発生にともなう清掃などの追加的な時間、労力を必要とせず、接合品１６のコスト上昇をさらに抑制できる。
【００６６】
さらに、本実施形態に係る接合方法は、分断後の延長部１１、１２が塊状を保っているので、延長部１１、１２の回収や再利用が容易になる。
【００６７】
さらにまた、本実施形態に係る接合方法は、摩擦攪拌接合工程Ｓ４の後、接合用工具２１の回転を続けたまま連続して延長部分断工程Ｓ５を行うことによって接合用工具２１および接合終端部となる延長部１２が高温を保ったまま、さらに第二ショルダ部２６との摩擦によって加熱するので、延長部１２に塑性流動が生じ易くなり、より良好に分断できる。
【００６８】
また、本実施形態に係る接合方法は、切除用治具３２によって延長部１２が斜面３２ａに沿って被接合部材２、３から遠ざかるように押し出るので、さらに良好に延長部１２を分断できる。
【００６９】
したがって、本実施形態に係る接合方法および接合用工具２１によれば、摩擦攪拌装置から他の工作機械へ段取り替えを行うなどの追加的な時間と労力とを要することなく非平坦形状部５を有する被接合部材２、３の継手部を接合できる。
【符号の説明】
【００７０】
２、３  被接合部材
２ａ、３ａ  角部分
２ｂ、３ｂ  平坦面
５  非平坦形状部
６  突合せ面
７  接合線
１１、１２  延長部
１１ａ、１２ａ  平坦面
１５  摩擦攪拌接合部分
１６  接合品
２１  接合用工具
２２  ショルダ部
２２ａ  先端面
２３  突起
２４  軸部
２５  第一ショルダ部
２５ａ  基端部
２５ｂ  先端面
２６  第二ショルダ部
２６ａ  先端面
３１  治具
３２  切除用治具
３２ａ  斜面
【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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