(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属又は合金からなる被接合材を重ねて相互に接合した金属材の接合体において、
重ねられた前記被接合材を相互に接合する接合部は、前記被接合材の重ね継手の表面及び裏面に夫々押圧部材で重ね継手を挟持する方向に押圧することによる第１凹部及び第２凹部が形成されており、
この第１及び第２凹部に整合する位置にて、前記各被接合材は塑性流動により撹拌され、接合界面が消失していることを特徴とする金属材の接合体。
【請求項２】
複数の金属又は合金からなる被接合材を重ねて相互に接合した金属材の接合体において、
重ねられた前記被接合材を相互に接合する接合部は、前記被接合材の重ね継手がその厚さ方向の一方向に押し込まれて前記重ね継手にはその一方向に突出する突出部が形成されており、
この突出部の反対側の面に形成された第３凹部に整合する位置にて、前記各被接合材は塑性流動により撹拌され、接合界面が消失していることを特徴とする金属材の接合体。
【請求項３】
前記被接合材は、アルミニウム又はアルミニウム合金の板材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属材の接合体。
【請求項４】
前記被接合材は、厚さが１ｍｍ以下の板材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の金属材の接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の金属材を重ね合わせて超音波により接合した金属材の接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の軽量化等の点から、自動車の構造体等にアルミニウム又はアルミニウム合金材の使用が進められている。構造体の形成には、部材と部材をスポット溶接で点接合したり、ＭＩＧ溶接又はレーザ溶接等により連続的に線接合する等の溶融溶接が一般的に採用されている。
【０００３】
一方、溶接による接合方法は、溶接熱による熱歪が発生することから、この熱歪みを回避するための方法として、摩擦撹拌線接合（ＦＳＷ）が広く使用されている（特許文献１）。また、スポット的に接合する方法として、摩擦撹拌点接合が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献２】特許第２７１２８３８号公報
【特許文献２】特開２００４−３３７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の摩擦撹拌線接合は、ツールを回転させた状態で、ツールを溶接線に沿って移動させることにより、被接合材の塑性流動を起こして、撹拌接合している。このような接合方法は、熱歪の抑制には極めて効果が大きいが、接合開始部位と、接合終了部位とに、ツールが溶接線に出入りするための捨て板を配置する必要があるという問題点がある。更に、この従来技術においては、接合終了後に、捨て板を除去することが必要である。
【０００６】
一方、特許文献２に記載の摩擦撹拌点接合においては、このような捨て板は不要である。しかし、特許文献２に記載の摩擦撹拌点接合は、回転停止状態でツールを被接合材に没入し、この没入後に、ツールを回転させて被接合材を摩擦撹拌する。このため、この従来技術においては、ツールを被接合材に深く押し込む必要があり、継手の強度が低くなり、特に薄肉材の接合が困難であるという問題点がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、被接合材の肉厚が薄くなっても接合が可能であり、しかもその接合体の接合強度が高い金属材の接合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願第１発明に係る金属材の接合体は、
複数の金属又は合金からなる被接合材を重ねて相互に接合した金属材の接合体において、
重ねられた前記被接合材を相互に接合する接合部は、前記被接合材の重ね継手の表面及び裏面に夫々押圧部材で重ね継手を挟持する方向に押圧することによる第１凹部及び第２凹部が形成されており、
この第１及び第２凹部に整合する位置にて、前記各被接合材は塑性流動により撹拌され、接合界面が消失していることを特徴とする。
【０００９】
本願第２発明に係る金属材の接合体は、
複数の金属又は合金からなる被接合材を重ねて相互に接合した金属材の接合体において、
重ねられた前記被接合材を相互に接合する接合部は、前記被接合材の重ね継手がその厚さ方向の一方向に押し込まれて前記重ね継手にはその一方向に突出する突出部が形成されており、
この突出部の反対側の面に形成された第３凹部に整合する位置にて、前記各被接合材は塑性流動により撹拌され、接合界面が消失していることを特徴とする。
【００１０】
これらの金属材の接合体において、例えば、
先記被接合材は、アルミニウム又はアルミニウム合金の板材である。また、前記被接合材は、厚さが１ｍｍ以下の板材である。
【発明の効果】
【００１１】
本願第１及び第２発明によれば、複数の金属材を重ねあわせた金属材の接合体として、接合部が金属材料の塑性流動により接合界面が消失した状態で接合されているので、高強度の接合体を得ることができる。
【００１２】
特に、本願第２発明の接合体は、重ね継手が厚さ方向の一方向に押し込まれて重ね継手の全体に第３凹部が形成されているので、更に接合体の接合強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る接合体の製造方法に用いる超音波振動付与装置を示す模式図である。
【図２】本発明における応力分布と変位分布との関係を示す模式図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の実施形態の超音波振動を付与した機械的クリンチ接合の過程を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態（第１実施例）の接合部を示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態（第２実施例）の接合部の形状を示す模式図である。
【図６】同じく、図５の一部を拡大して示す図である。
【図７】超音波振動を付与せずに機械的クリンチ接合した場合の金属組織を示す模式図である。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は、超音波振動を付与してクリンチ接合した場合の金属組織の流動状態を示す模式図である。
【図９】ダイの内縁部の傾斜面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１実施形態の接合体の製造方法について説明する。図１は、この接合体の製造方法に使用する超音波振動付与装置を示す模式図と、超音波振動態様を示す波形図である。また、図３(ａ)、（ｂ）、（ｃ）は、被接合材の機械的クリンチの過程を示す図である。図３に示すように、Ａ１０５０アルミニウム合金材等の被接合材１ａ、１ｂの重ね継手１がダイ１２の上に載置され、更に、この重ね継手１の上にストリッパ１１が配置される。ダイ１２はその中心部にカウンタパンチ４が挿入される成形用孔１４がその軸方向を垂直にして形成されており、ストリッパ１１にはその中心部にパンチ２が挿入されるパンチ用孔１３がその軸方向を垂直にして形成されている。成形用孔１４は、パンチ２により、その内部に重ね継手１が押し込まれて、接合後の重ね継手１の形状を成形する。
【００１５】
この場合に、ダイ１２に設けられた成形用孔１４を規定するダイ１２の内面は、図９に示すように、その上部が上方に向かって広がるように傾斜させることができる。この傾斜は、ダイ１２の縦断面において、図９に示すように例えば、７°である。このように、ダイ１２の成形用孔１４を規定する内面の上部を傾斜させておくと、接合後に、パンチ２を重ね継手１から引き抜きやすくなり、生産性の観点から好ましい。
【００１６】
図１は超音波振動付与装置を示すが、この図１には、図示の簡単のために、図３に示すダイ１２及びストリッパ１１は図示されていない。下方の被接合材１ａの下面にはカウンタパンチ４が配設され、上方の被接合材１ｂの上面にはパンチ２が配設されている。そして、カウンタパンチ４はホーン５上に接続されており、パンチ２はその上にホーン３が接続されている。そして、上方のホーン３は超音波振動子６が接続されている。これらのホーン３，５は、超音波振動子６により付与される超音波振動を拡大して夫々パンチ２及びカウンタパンチ４に伝達するものである。
【００１７】
このようなホーンは、通常の超音波振動装置では、パンチに締結されており、ホーンとパンチとは相互に固定されている。しかし、本実施形態においては、パンチ２及びカウンタパンチ４と、夫々ホーン３及び５とは、締結されていない。これは、超音波振動の付与により、パンチのみならず、パンチを締結するボルト等の締結部材にも大きな荷重がかかる場合があり、接合開始後、短期間で締結部材が破損することがあるからである。パンチ２及びカウンタパンチ４を夫々ホーン３及び５に締結せずに、フリーの状態にしておくことにより、この問題を解決することができる。なお、この場合に、ホーン３，５からパンチ２及びカウンタパンチ４が離脱してしまう虞があるが、パンチ２及びカウンタパンチ４を適宜の治具で夫々ホーン３，５に取り付けてホーン３，５に固定しておき、パンチ２及びカウンタパンチ４が重ね継手１に当接した後、前記治具を外して、パンチ２及びカウンタパンチ４とホーン３，５とを、ホーン３，５がパンチ２及びカウンタパンチ４を支持するがホーン３，５とパンチ２及びカウンタパンチ４とを締結しない状態、即ち、上記フリーの状態にすれば良い。なお、機械的クリンチングの後、接合対象の重ね継手１にパンチ２が拘束されてしまった場合は、前記治具によりパンチ２をホーン３に固定して、このホーン３を引き上げることにより、パンチ２を重ね継手１から離脱させることができる。なお、ホーン３と超音波振動子６とはネジ等により相互に固定されている。
【００１８】
ダイ１２の中心部分に、成形用孔１４が形成されており、この孔１４内にカウンタパンチ４の作動部分（先端部分）が挿入されている。また、ストリッパ１１の中心部分に、パンチ用孔１３が形成されており、この孔１３内にパンチ２の作動部分（先端部分）が挿入されている。このカウンタパンチ４の作動部分とパンチ２の作動部分とにより、重ね継手１を挟み、重ね継手１に超音波振動を付与すると共に、図３（ｃ）に示すように、パンチ２を下降させて重ね継手１をクリンチする。本実施形態においては、カウンタパンチ４が設置されている。従って、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、パンチ２が下降して、重ね継手１を下方に押圧すると、カウンタパンチ４は、パンチ２との間で重ね継手１に挟持力を印加しつつ、パンチ４及び重ね継手１と共に下方に移動する。このように、パンチ２の押込によって、重ね継手１の接合部分が軸方向に移動するが、所定の位置で移動が停止し、カウンタパンチ４は、従来の機械的クリンチにおけるダイ底部と同様に材料の重ね継手１を押しつぶすアンビルの作用をする。
【００１９】
超音波振動子６から発生した超音波振動は、ホーン３によって拡大されて、パンチ２に伝達される。また、この超音波振動は、カウンタパンチ４からカウンタパンチ側のホーン５に伝達され、振動系全体が共振状態を維持する。
【００２０】
そして、機械的クリンチによる重ね継手１の加工中は、定常的に共振状態を維持するために、例えば、発信制御をＰＬＬ（位相同期回路）方式低振幅周波数自動追尾方式で制御する。ダイ１２とストリッパ１１とは重ね継手１を挟み込んでいる。
【００２１】
次に、上述の装置を使用して本発明の実施形態の接合体を製造する方法について説明する。ダイ１２上に、Ａ１０５０アルミニウム合金材等の被接合材１ａ、１ｂの重ね継手１を載置し、ストリッパ１１を重ね継手１の周辺部上に下降させる。このストリッパ１１及びダイ１２により重ね継手１を挟み込む。そして、ダイ１２及びストリッパ１１の各孔内に、カウンタパンチ４及びパンチ３を挿入し、重ね継手１をカウンタパンチ４及びパンチ２で挟持する。このとき、カウンタパンチ４及びパンチ２は、孔内への挿入時には、適宜の治具により夫々ホーン５及び３に固定されており、重ね継手１に当接した後、治具を外して、ホーン３及び５とパンチ２及びカウンタパンチ４とが機械的に締結されていない状態で垂直方向に振動が伝達されるような接続状態にする。
【００２２】
次に、上述のごとくパンチ２とカウンタパンチ４との間で重ね継手１を挟持した後、パンチ２とカウンタパンチ４を重ね継手１に対し、例えば、７５ＭＰａ以上の圧力で加圧する。これにより、パンチ２及びカウンタパンチ４の先端の作動部分を、重ね継手１の被接合材１ａ、１ｂに、例えば、重ね継手１の全体の厚さの４０乃至７０％の深さだけ、食い込ませる。なお、被接合材１ａ、１ｂの表面に重ね継手１全体の厚さの４０乃至７０％だけ食い込ませるためには、被接合材１ａ、１ｂの品種により、その必要な応力が異なる。よって、品種によっては、７５ＭＰａではパンチ２及びカウンタパンチ４を重ね継手１に全体厚さの４０乃至７０％だけ食い込ませることができない場合もある。又は、７５ＭＰａ未満でも上記食い込み条件を満たす場合もある。しかし、一般的なアルミニウム合金の場合には、７５ＭＰａ以上の圧力を印加すれば、上記食い込み条件を満足させることができる。
【００２３】
このように、重ね継手１に、パンチ２とカウンタパンチ４とを食い込ませない状態で、後述するように超音波振動を付与すると、パンチ２及びカウンタパンチ４からの超音波振動が重ね継手１に有効に伝わらず、重ね継手１に共振振動が生じにくくなる。
【００２４】
なお、食い込み量は、前述のごとく、重ね継手１の全体の厚さの４０乃至７０％の深さで良いが、更に好ましくは、６０％程度の食い込み量が良い。
【００２５】
また、前述のごとく、パンチ２とカウンタパンチ４の重ね継手１に対する圧力は７５ＭＰａ以上であることが好ましい。この理由は、前述のパンチ２及びカウンタパンチ４の重ね継手１に対する食い込み量確保の目的の他に、パンチ２とカウンタパンチ４の荷重が低すぎると、パンチ２と、被接合材からなる重ね継手１と、カウンタパンチ４とが共振体として一体にならず、パンチ２とホーン３との接続部に負荷が大きくかかり、量産に適さないという理由もある。従って、共振状態を維持し、装置に負荷をかけないために、超音波振動を付与する前に、パンチ２及びカウンタパンチ４により７５ＭＰａ以上の圧力で重ね継手１を加圧しておくことが好ましい。なお、この加圧力として、１２０ＭＰａ以上の大きな応力を印加しても、上述の効果があまり向上しないため、加圧力は１２０ＭＰａ未満とすることが好ましい。
【００２６】
このように、パンチ２及びカウンタパンチ４により重ね継手１を挟持し、更に、ダイ１２及びストリッパ１１で重ね継手１を緩く挟み込んだ状態で、超音波振動子６により、パンチ２及びカウンタパンチ４にその軸方向に超音波振動を付与する。このとき、パンチ２及びカウンタパンチ４の先端の作動部分は、重ね継手１に食い込んでおり、重ね継手１の周辺部分は、ダイ１２及びストリッパ１１に挟まれているので、この重ね継手１におけるダイ１２及びストリッパ１１に挟まれた部分の内側部分にのみ垂直方向に（パンチ２の軸方向に）加振するため、被接合材１ａ、１ｂの形状によらずに、パンチ２の軸方向への振動状態が得られる。
【００２７】
また、ダイ２とストリッパ４で重ね継手１を緩く挟みこむことにより、材料の反り及び曲がり等を矯正しつつ、重ね継手１の押し込まれつつある接合部に材料を供給することができる。
【００２８】
この超音波振動の付与においては、被接合部材１ａ、１ｂが接触する位置、即ち、被接合部において、応力分布が最大となるように共振させることが好ましい。これは、図１に示すように、パンチ２及びカウンタパンチ４と、ホーン３とパンチ２との境界及びホーン５とカウンタパンチ４との境界の位置が、図２に示す振動の腹となるような振動を、超音波振動子６からホーン３に付与する。このようなホーン３とパンチ２との境界及びホーン５とカウンタパンチ４との境界の位置が振動の腹であると、その位置で変位が最大となり、この腹間の中央の位置、即ち、被接合部材１ａ、１ｂの位置が節となって、この節の位置では、変位分布が０であり、応力分布が最大となる。このように、超音波振動子６から発振された超音波振動が、ホーン３とパンチ２との境界及びホーン５とカウンタパンチ４との境界の位置が腹となるようなものであると、パンチ２とカウンタパンチ４との間の被接合部材１ａ、１ｂが接触する面の位置で、応力分布が最大となる超音波振動が得られる。
【００２９】
超音波振動子６から発振された超音波振動は、ホーン３により拡大されてパンチ２に伝達され、パンチ２からカウンタパンチ４に伝達され、更にカウンタパンチ４からホーン５に伝達される。そして、ホーン３，４により拡大された超音波振動は、パンチ２及びカウンタパンチ４に伝達され、被接合部材１ａ、１ｂの接合部で応力分布が最大となる共振波として、接合部に印加される。この際、変位分布は応力分布と逆位相となっている。このような振動モードで、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる被接合材１ａ、１ｂの重ね継手１を振動させると、重ね継手１の金属板の厚さ方向に時計回り及び半時計回りの渦が交互に生じ、金属材料が撹拌される。これによって、被接合材１ａ、１ｂの表面に油分が残っていても、接合強度が強力な接合体が得られる。
【００３０】
このようにして得られた接合体は、その接合部の断面が、図４に示すような金属組織を有する。図４は、この金属組織写真をトレースしたものである。この組織写真の倍率は５０倍である。
【００３１】
図４は、重ね継手の接合部の厚さ方向の断面を示す金属組織写真（のトレース図）であるが、パンチ２及びカウンタパンチ４により挟持方向の圧力を印加された部分は平坦であり、この平坦な部分の周囲は、パンチ２及びカウンタパンチ４が重ね継手１の表面及び裏面に食い込むことにより、盛り上がり、このパンチ２及びカウンタパンチ４が食い込んだ部分の周囲に盛り上がり部２２、２３が形成されるため、パンチ２及びカウンタパンチ４が挟持した部分に、重ね継手表面側の第１の凹部２０と、重ね継手裏面側の第２の凹部２１とが形成される。そして、この第１及び第２の凹部２０，２１において、被接合材１ａ、１ｂの接合部は、接合界面が消失し、一体的な金属組織になっている。これは、重ね継手１の表面及び裏面に夫々パンチ２及びカウンタパンチ４が押圧されて、パンチ２及びカウンタパンチ４が食い込み、この状態で、重ね継手１が超音波振動を印加されたことにより、被接合材１ａ，１ｂの挟持圧力を受けた部分で金属組織の塑性流動が生じ、これにより、接合界面が消失して、組織が一体化されたものである。これにより、接合力が高い接合部が得られる。
【００３２】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、上述のごとくして、重ね継手１に超音波振動を印加した後、超音波振動を印加した状態で、図３に示すように、固定されたダイ１２及びストリッパ１１に対して、パンチ２及びカウンタパンチ４を下方に下げて、パンチ２により重ね継手１を押し込むものである。
【００３３】
上述のごとく、図３（ａ）に示すように、重ね継手１に超音波振動を付与した状態で、図３（ｂ）に示すように、パンチ２を下降させて、パンチ２とカウンタパンチ４とを協働させて重ね継手１の接合部を下方に押し込むと、所定の位置で、図３（ｃ）に示すように、パンチ２及びカウンタパンチ４の下降が停止する。このとき、重ね継手１の被接合材１ａと被接合材１ｂとは、パンチ２の作動部分の先端で押しつぶされ、押し込まれた部分の底部において横方向に広がった部分が形成され、相互に係止され、これにより、この押し込まれた部分で、重ね継手１が機械的クリンチにより接合される。
【００３４】
本実施形態においては、被接合材１ａ，１ｂの表面に油分が付着していても、被接合材１ａ、１ｂの接合面が節となる波形の超音波振動を受け、この接合面で最大応力を受けるので、この接合部で重ね継手１の厚さ方向に時計回り及び反時計回りの渦が生じ、材料が撹拌されるので、被接合材１ａ、１ｂの表面の油分は気化して消失するか、又は消失しなくても、被締結材が撹拌により互いに締結される。このため、接合強度が優れた接合部が得られる。
【００３５】
図５はこの機械的クリンチを施した接合体の断面を示す模式図であり、図６はその一部拡大図である。図５に示すように、パンチ２により重ね継手１を押し込むことにより、重ね継手１はその全体として重ね継手の裏面方向に突出し、重ね継手全体で第３の凹部２４が形成される。この第３の凹部２４の底部の接合部は、金属組織の塑性流動が生じて、接合界面が消失しており、更に、第３の凹部の隅部は、上方の被接合材１ｂの隅部が、下方の被接合材１ａの隅部に横方向に入り込む結果、この部分で相互に係止される。このため、超音波振動による金属組織の塑性流動と、機械的クリンチとによる効果により、被接合材は更に一層強固に接合される。
【実施例１】
【００３６】
以下、本発明の実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。第１実施例として、２枚のアルミニウム合金板（Ａ１０５０アルミニウム合金、厚さ：０．５ｍｍ、幅：２５ｍｍ、長さ：７５ｍｍ）を脱脂した後に、動粘度が１．２ｍｍ２・ｓ−１の圧延油を塗布し、十字に組み合わせて中心部を接合した。接合については、図１に示す超音波振動付与装置を使用し、超音波振動子６には日本特殊陶業製Ｄ４４２７ＰＣ（共振周波数２７ｋＨＺ、最大入力７００Ｗ）を使用した。
【００３７】
ホーンの端面は９μｍの振幅で振動した。パンチ２と被接合材１ａ、１ｂとカウンタパンチ４とは、共に１つの共振体として振動し、被接合材１ａ、１ｂの重ね合わせ面で最大応力が得られるように、有限要素法によるコンピュータシミュレーションで、パンチ２等の形状を設計し、寸法を決定した。
【００３８】
なお、パンチ２、カウンタパンチ４、ストリッパ１１、ダイ１２は、全てロックウエル硬度ＨＲＣが５８〜６１のＳＫＤ１１鋼材を使用した。
【００３９】
次に、接合部の底部板厚が０．２０ｍｍとなる位置までパンチを押し込んだ後、超音波振動を付与して、被接合材を接合した。その後、得られた十字継手を引張り剥離強度試験して、剥離強度を測定した。この剥離強度試験の結果を下記表１に示す。表１において、実施例１乃至７は、接合部で振動応力が最大となるように超音波振動を印加して接合したものであり、本発明の請求項１の要件を満たすものである。一方、比較例１乃至７は、超音波振動を付与しないで接合したものであり、比較例８は実施例１乃至７と振動の位相が１８０°異なるように超音波振動を付与したものである。また、底部の厚さとは、重ね継手におけるパンチ２により押圧された部分の厚さである。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
この表１に示すように、本発明の実施例１乃至７は、いずれも、剥離強度が８．２ＭＰａ以上と高く、優れた接合強度を有していた。これに対し、超音波振動を付与せずに、重ね継手をパンチにより押し込んだ比較例１乃至７の場合は、接合強度が低かった。また、超音波振動を付与した比較例８も振動の位相が本発明と異なるため、接合強度は低い値に留まった。
【００４２】
続いて、接合体を切断して試料を作成し、この試料を樹脂に埋め込んだ後、断面を研磨してケラー氏液で断面をエッチングして金属組織を観察した。この金属組織の写真を図４に示した。前述のごとく、パンチの押込部（第１及び第２の凹部）の外側においては、２枚のアルミニウム合金板の界面が続いているが、パンチの押込部においては、２枚のアルミニウム合金板界面が消失しており、この接合部において、金属組織が一体化していることが観察された。
【００４３】
次に、本発明の第２実施例について説明する。第１実施例と同一の品種のアルミニム合金板を使用し、同一の条件で、超音波を付与しつつ、パンチ２及びカウンタパンチ４を下方に移動させて、機械的クリンチ接合（かしめ接合）を行った。この結果、図４及び図６に示すように、接合部では界面が消失して被接合材１ａ、１ｂが一体化されていることが観察された。一方，超音波振動を付与していない場合は、機械的クリンチ接合を行っても、接合部の界面の消失は生じなかった。この結果、図４及び図６に示すように接合部の界面の消失が生じた場合には、その接合部は、超音波振動を付与せずに界面が消失していない場合の接合体の１．６倍の剥離荷重（十字引張）を有していた。図６の底部の板厚は０．２８ｍｍである。
【００４４】
図７は板厚が０．１５ｍｍのＡ１０５０アルミニウム合金の板材を７枚重ね合わせ、第２実施例と同一の条件で、かしめ接合を行った場合の金属組織を示す模式図である。図７においては、超音波振動を付与していないため、接合界面の塑性流動は生じていない。一方、図８（ａ）〜（ｃ）は、同様の７枚のアルミニウム合金板を重ねあわせて、本発明により超音波振動を付与しつつ、かしめ接合した場合の金属組織を示す模式図である。観察箇所は、図７の２点鎖線にて示す部分である。図８においては、超音波エネルギを、超音波振動子の入力で最大７００Ｗ以内の３水準で、３段階に変更したものであり、超音波エネルギが図８（ａ）から図８（ｃ）にかけて高くなっている。図８（ａ）は中心の材料が優先的に流動し、渦を巻くように流動方向が変化している。図８（ｃ）は材料が攪拌されている。
【００４５】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、超音波エネルギの印加量がこの順に高くなるにつれて、板厚方向の上下に時計回りと反時計回りの渦の塑性流動が促進され、材料が撹拌されるため、接合界面が消失し、良好な接合体が得られた。
【符号の説明】
【００４６】
１：重ね継手
１ａ、１ｂ：被接合材
２：パンチ
３、５：ホーン
４：カウンタパンチ
６：超音波振動子
１１：ストリッパ
１２：ダイ
１４：成形用孔
【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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