(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の高さが変化する金属部材同士を突き合わせて高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、
攪拌ピンを備え、摩擦攪拌装置の回転軸に連結された回転ツールによって、高さが変化する前記突合せ部に対して摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、
前記攪拌ピンの周面に螺旋溝が刻設されており、
前記回転ツールを右回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて左回りに刻設し、
前記回転ツールを左回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて右回りに刻設するとともに、
前記接合工程では、前記摩擦攪拌装置及び前記回転ツールのうち、前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させて摩擦熱を発生させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記接合工程では、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の深さがほぼ一定になるように、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さを調節することを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項４】
少なくとも表面の高さが変化する一方の金属部材の表面に、少なくとも裏面の高さが変化する他方の金属部材の裏面を重ね合わせて高さが変化する重合部を形成する重ね合せ工程と、
他方の前記金属部材の表面から、攪拌ピンを備えた回転ツールを挿入し、高さが変化する前記重合部に対して摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、
前記攪拌ピンの周面に螺旋溝が刻設されており、
前記回転ツールを右回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて左回りに刻設し、
前記回転ツールを左回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて右回りに刻設するとともに、
前記接合工程では、前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを一方の前記金属部材と他方の前記金属部材の両方、又は、他方の前記金属部材のみに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする接合方法。
【請求項５】
前記接合工程では、高さが変化する前記重合部に対する前記攪拌ピンの挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項４に記載の接合方法。
【請求項６】
前記接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の深さがほぼ一定になるように、高さが変化する前記重合部に対する前記攪拌ピンの挿入深さを調節することを特徴とする請求項４に記載の接合方法。
【請求項７】
一方の金属部材の表面に、表面の高さが変化する他方の金属部材の裏面を重ね合わせて重合部を形成する重ね合せ工程と、
表面の高さが変化する他方の前記金属部材の表面から、攪拌ピンを備えた回転ツールを挿入し、前記重合部に対して摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、
前記攪拌ピンの周面に螺旋溝が刻設されており、
前記回転ツールを右回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて左回りに刻設し、
前記回転ツールを左回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて右回りに刻設するとともに、
前記接合工程では、前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを一方の前記金属部材と他方の前記金属部材の両方、又は、他方の前記金属部材のみに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする接合方法。
【請求項８】
先端に回転駆動手段を備えたロボットアームに前記回転ツールを取り付けて摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項９】
表面の高さが変化する金属部材同士を突き合わせて高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、
攪拌ピンを備えた回転ツールによって、高さが変化する前記突合せ部に対して摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、
前記攪拌ピンの周面に螺旋溝が刻設されており、
前記回転ツールを右回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて左回りに刻設し、
前記回転ツールを左回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて右回りに刻設するとともに、
前記接合工程では、先端に回転駆動手段を備えたロボットアームに前記回転ツールを取り付けて前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする接合方法。
【請求項１０】
前記接合工程では、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項９に記載の接合方法。
【請求項１１】
前記接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の深さがほぼ一定になるように、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さを調節することを特徴とする請求項９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、金属部材同士を摩擦攪拌で接合する接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦攪拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合せ部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合せ部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ショルダ部と、当該ショルダ部の下端面から突出する攪拌ピンとで構成された回転ツールを用いて、金属部材同士の突合せ部に対して摩擦攪拌接合を行う技術が開示されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、板状の金属部材同士を重ね合わせて重合部を形成した後、上側に配置された金属部材の表面から回転ツールを挿入して重合部に対して摩擦攪拌を行う技術が開示されている。特許文献１，２に係る摩擦攪拌接合では、いずれも回転ツールのショルダ部の下端面を金属部材の表面に数ミリ程度押し込んで摩擦攪拌を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９００９２号公報
【特許文献２】特開２００２−７９３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
傾斜面や曲面を備えた金属部材同士を突き合わせると突合せ部の高さが変化することになる。また、傾斜面や曲面を備えた板状の金属部材同士を重ね合わせると、重合部の高さが変化することになる。このような場合に、従来の回転ツールで摩擦攪拌接合を行うと、回転ツールのショルダ部が傾斜面等に接触するため、回転ツールの移動が困難になるという問題がある。また、傾斜面等で構成された突合せ部及び重合部を接合する際に、当該突合せ部の深い位置に攪拌ピンを挿入することが困難となるため、接合不良となる場合がある。
【０００７】
一方、一定の板厚からなる一方の金属部材の表面に、表面の高さが変化する他方の金属部材の裏面を重ね合わせて形成された重合部に対して摩擦攪拌を行う場合も考えられる。この場合も、回転ツールを挿入する側の金属部材、つまり、他方の金属部材の表面の高さが変化するため、従来の回転ツールでは回転ツールの移動が困難になったり、接合不良が発生したりするという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、突合せ部又は重合部の高さが変化する場合において、回転ツールの操作性を高めるとともに確実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。また、本発明は、回転ツールを挿入する側の金属部材の表面高さが変化する場合において、回転ツールの操作性を高めるとともに確実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】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、表面の高さが変化する金属部材同士を突き合わせて高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、攪拌ピンを備え、摩擦攪拌装置の回転軸に連結された回転ツールによって、高さが変化する前記突合せ部に対して摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、前記攪拌ピンの周面に螺旋溝が刻設されており、前記回転ツールを右回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて左回りに刻設し、前記回転ツールを左回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて右回りに刻設するとともに、前記接合工程では、前記摩擦攪拌装置及び前記回転ツールのうち、前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させて摩擦熱を発生させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。
【００１０】
従来は摩擦攪拌の際に金属部材にショルダ部が接触していたが、かかる接合方法によれば、金属部材にショルダ部が接触することがないため、攪拌ピンを十分な深さに挿入しつつ、突合せ部の高さの変化に応じて回転ツールの相対的な高さ位置を容易に調節することができる。また、高さが変化する突合せ部においても、攪拌ピンを突合せ部の深い位置まで容易に挿入することができるため、突合せ部を確実に接合することができる。さらに、攪拌ピンのみ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を軽減することできる。これにより、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、突合せ部の深い位置を摩擦攪拌することができる。また、かかる接合方法によれば、塑性流動化した金属材料が螺旋溝に導かれて攪拌ピンの先端側に移動するため、金属部材の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
【００１１】
また、前記接合工程では、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。
また、前記接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の深さがほぼ一定になるように、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さを調節することが好ましい。
【００１２】
かかる接合方法によれば、接合部の接合強度をほぼ一定に保つことができる。
【００１３】
本発明は、少なくとも表面の高さが変化する一方の金属部材の表面に、少なくとも裏面の高さが変化する他方の金属部材の裏面を重ね合わせて高さが変化する重合部を形成する重ね合せ工程と、他方の前記金属部材の表面から、攪拌ピンを備えた回転ツールを挿入し、高さが変化する前記重合部に対して摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、前記攪拌ピンの周面に螺旋溝が刻設されており、前記回転ツールを右回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて左回りに刻設し、前記回転ツールを左回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて右回りに刻設するとともに、前記接合工程では、前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを一方の前記金属部材と他方の前記金属部材の両方、又は、他方の前記金属部材のみに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。
【００１４】
従来は摩擦攪拌の際に金属部材にショルダ部が接触していたが、かかる接合方法によれば、金属部材にショルダ部が接触することがないため、攪拌ピンを十分な深さに挿入しつつ、重合部の高さの変化に応じて回転ツールの相対的な高さ位置を容易に調節することができる。また、深い位置にある重合部まで攪拌ピンを容易に挿入することができるため、重合部を確実に接合することができる。さらに、攪拌ピンのみ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を軽減することできる。これにより、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、深い位置にある重合部を摩擦攪拌することができる。また、かかる接合方法によれば、塑性流動化した金属材料が螺旋溝に導かれて攪拌ピンの先端側に移動するため、金属部材の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
【００１５】
また、前記接合工程では、高さが変化する前記重合部に対する前記攪拌ピンの挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。
また、前記接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の深さがほぼ一定になるように、高さが変化する前記重合部に対する前記攪拌ピンの挿入深さを調節することが好ましい。
【００１６】
かかる接合方法によれば、接合部の接合強度をほぼ一定に保つことができる。
【００１７】
本発明は、一方の金属部材の表面に、表面の高さが変化する他方の金属部材の裏面を重ね合わせて重合部を形成する重ね合せ工程と、表面の高さが変化する他方の前記金属部材の表面から、攪拌ピンを備えた回転ツールを挿入し、前記重合部に対して摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、前記攪拌ピンの周面に螺旋溝が刻設されており、前記回転ツールを右回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて左回りに刻設し、前記回転ツールを左回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて右回りに刻設するとともに、前記接合工程では、前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを一方の前記金属部材と他方の前記金属部材の両方、又は、他方の前記金属部材のみに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。
【００１８】
従来は摩擦攪拌の際に金属部材にショルダ部が接触していたが、かかる接合方法によれば、金属部材にショルダ部が接触することがないため、他方の金属部材の表面の高さが変化する場合でも、攪拌ピンを重合部まで容易に挿入することができる。これにより、重合部を確実に接合することができる。また、深い位置にある重合部まで攪拌ピンを容易に挿入することができるため、重合部を確実に接合することができる。さらに、攪拌ピンのみ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を軽減することできる。これにより、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、深い位置にある重合部を摩擦攪拌することができる。また、かかる接合方法によれば、塑性流動化した金属材料が螺旋溝に導かれて攪拌ピンの先端側に移動するため、金属部材の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
【００１９】
本発明は、先端に回転駆動手段を備えたロボットアームに前記回転ツールを取り付けて摩擦攪拌を行うことができる。
【００２０】
かかる接合方法によれば、塑性流動化した金属材料が螺旋溝に導かれて攪拌ピンの先端側に移動するため、金属部材の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
また、本発明は、表面の高さが変化する金属部材同士を突き合わせて高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、攪拌ピンを備えた回転ツールによって、高さが変化する前記突合せ部に対して摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、前記攪拌ピンの周面に螺旋溝が刻設されており、前記回転ツールを右回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて左回りに刻設し、前記回転ツールを左回転させる場合は、前記螺旋溝を前記攪拌ピンの基端側から先端側に向けて右回りに刻設するとともに、前記接合工程では、先端に回転駆動手段を備えたロボットアームに前記回転ツールを取り付けて前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る接合方法によれば、突合せ部又は重合部の高さが変化する場合において、回転ツールの操作性を高めるとともに確実に接合することができる。また、本発明に係る接合方法によれば、回転ツールを挿入する側の金属部材の表面高さが変化する場合において、回転ツールの操作性を高めるとともに確実に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は本実施形態の接合用回転ツールを示した側面図であり、（ｂ）は接合用回転ツールの接合形態を示した模式断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第一実施形態に係る接合方法の金属部材を示す斜視図であり、（ｂ）は第一実施形態に係る接合方法の突合せ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接合工程を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】（ａ）は第一実施形態の第一変形例に係る接合方法を示す縦断面図であり、（ｂ）は第一実施形態の第二変形例に係る接合方法を示す縦断面図である。
【図５】第一実施形態の第三変形例に係る接合方法を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る接合方法を示す斜視図である。
【図７】第二実施形態に係る接合方法を示す縦断面図である。
【図８】（ａ）は第二実施形態の第一変形例に係る接合方法を示す縦断面図であり、（ｂ）は第二実施形態の第二変形例に係る接合方法を示す縦断面図である。
【図９】（ａ）は第二実施形態の第三変形例に係る金属部材を示す縦断面図であり、（ｂ）は第三変形例に係る接合方法を示す縦断面図である。
【図１０】第二実施形態の第四変形例に係る接合方法を示す縦断面図である。
【図１１】第二実施形態の第五変形例に係る接合方法を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係る接合方法を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第一実施形態〕
本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まずは、本実施形態で用いる接合用回転ツールについて説明する。
【００２４】
図１の（ａ）に示すように、接合用回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。接合用回転ツールＦは、特許請求の範囲の「回転ツール」に相当する。接合用回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、図１の（ｂ）に示す摩擦攪拌装置の回転軸Ｄに連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈し、ボルトが締結されるネジ孔Ｂ，Ｂが形成されている。
【００２５】
攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸になっている。攪拌ピンＦ２は連結部Ｆ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝Ｆ３が刻設されている。本実施形態では、接合用回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝Ｆ３は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝Ｆ３は、螺旋溝Ｆ３を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。
【００２６】
なお、接合用回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝Ｆ３を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝Ｆ３は、螺旋溝Ｆ３を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。螺旋溝Ｆ３をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝Ｆ３によって攪拌ピンＦ２の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（金属部材１，１）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
【００２７】
図１の（ｂ）に示すように、接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合をする際には、被接合金属部材に回転した攪拌ピンＦ２のみを挿入し、被接合金属部材と連結部Ｆ１とは離間させつつ移動させる。言い換えると、攪拌ピンＦ２の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。接合用回転ツールＦの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Ｗが形成される。
【００２８】
次に、第一実施形態に係る接合方法について説明する。図２に示すように、本実施形態では、金属部材１，１の端面１ａ，１ａ同士を突き合わせて形成された突合せ部Ｊを摩擦攪拌によって接合する。金属部材１は、金属製の部材であって、突き合わされる部分が同等の形状になっている。また、金属部材１，１は同等の材料で形成されている。金属部材１の材料は、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、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から適宜選択すればよい。
【００２９】
図２の（ａ）に示すように、金属部材１は、直方体を呈する本体部２と、本体部２の上に形成され断面台形状を呈する凸部３とで構成されている。凸部３の表面３ａは、本体部２の表面２ａ，２ｂよりも上方に位置している。凸部３の第一表面３ｂは、傾斜しており本体部２の表面２ａと凸部３の表面３ａとを連結している。また、凸部３の第二表面３ｃは、傾斜しており本体部２の表面２ｂと凸部３の表面３ａとを連結している。
【００３０】
本実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、接合工程を行う。図２の（ａ）に示すように、突合せ工程は、金属部材１，１の端面１ａ，１ａを突き合わせる工程である。突合せ工程では、金属部材１，１の各表面同士が面一になるように突き合わせる。
【００３１】
図２の（ｂ）に示すように、突合せ工程によって端面１ａ，１ａが面接触して突合せ部Ｊが形成される。突合せ部Ｊはその高さ位置が変化するように形成される。つまり、突合せ部Ｊは、摩擦攪拌の始点（挿入位置）の高さ（標高）を基準高さとすると、始点から終点に至るまでに基準高さと高さの異なる区間が存在している。本実施形態では、突合せ部Ｊは、第一平部Ｊａと、第一傾斜部Ｊｂと、第二平部Ｊｃと、第二傾斜部Ｊｄと、第三平部Ｊｅとで構成されている。
【００３２】
図３の（ａ）に示すように、接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊに対して摩擦攪拌接合を行う工程である。接合工程では、突合せ部Ｊの第一平部Ｊａの端部に回転した接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入し、突合せ部Ｊに沿って接合用回転ツールＦを相対移動させる。本実施形態では、接合用回転ツールＦの回転中心軸が、常に鉛直軸と平行となる状態で摩擦攪拌を行う。接合工程によって攪拌ピンＦ２の周囲の金属部材１，１が摩擦攪拌され金属部材１，１が接合される。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成される。
【００３３】
図３の（ｂ）に示すように、本実施形態に係る接合工程では、突合せ部Ｊに対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。本実施形態に係る接合工程では、金属部材１，１が固定された架台（図示省略）に対して接合用回転ツールＦを上下動させることにより摩擦攪拌を行う。
【００３４】
これにより、第一平部Ｊａの塑性化領域Ｗの深さＺａ、第一傾斜部Ｊｂの塑性化領域Ｗの深さＺｂ（第一表面３ｂと直交する線上における塑性化領域Ｗの深さ）及び第二平部Ｊｃの塑性化領域Ｗの深さＺｃをほぼ同等にすることができる。攪拌ピンＦ２の「挿入深さ」とは、接合用回転ツールＦの回転中心軸上における金属部材１の表面から攪拌ピンＦ２の先端までの距離を意味する。
【００３５】
なお、本実施形態に係る接合工程では、架台（図示省略）に対して接合用回転ツールＦを上下動させたが、接合用回転ツールＦの高さ位置を固定して、架台を上下動させることにより摩擦攪拌を行ってもよい。
【００３６】
以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、金属部材１，１にショルダ部が接触することがないため、攪拌ピンＦ２を十分な深さに挿入しつつ、突合せ部Ｊの高さ変化に応じて接合用回転ツールＦの相対的な高さ位置を容易に調節することができる。また、高さが変化する突合せ部Ｊにおいても、攪拌ピンＦ２を突合せ部Ｊの深い位置まで容易に挿入することができるため、突合せ部Ｊを確実に接合することができる。つまり、金属部材１，１の突合せ部Ｊに上り傾斜（上り勾配）又は下り傾斜（下り勾配）があった場合でも、接合用回転ツールＦの操作性を高めることができる。
【００３７】
また、塑性化領域Ｗの深さを一定にすることができるため、突合せ部Ｊの高さが変化しても接合部の接合強度を一定にすることできる。
【００３８】
さらに、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，１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を軽減することできる。これにより、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、突合せ部Ｊの深い位置を摩擦攪拌することができる。
【００３９】
なお、突合せ部Ｊの高さの変化点や傾斜面（第一傾斜部Ｊｂ、第二傾斜部Ｊｄ）においては、攪拌ピンＦ２の挿入深さを一定にしても塑性化領域Ｗの深さを一定にすることが困難になる場合がある。そのような場合は、塑性化領域Ｗの深さがほぼ一定になるように、突合せ部Ｊに対する接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２の挿入深さを適宜調節することが好ましい。
【００４０】
〔第一変形例〕
次に、本実施形態の変形例について説明する。図４の（ａ）は本実施形態に係る接合方法の第一変形例における突合せ部の縦断面図であり、（ｂ）は第二変形例における突合せ部の縦断面図である。図４の（ａ）に示す第一変形例では、突合せ部Ｊ１の高さが変化するとともに金属部材１，１の表面が曲面になっている点で前記した実施形態と相違する。
【００４１】
第一変形例の接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。第一変形例に係る接合工程では、突合せ部Ｊ１に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。
【００４２】
〔第二変形例〕
図４の（ｂ）に示す第二変形例では、突合せ部Ｊ２の高さが変化するとともに、上り傾斜（上り勾配）と下り傾斜（下り勾配）とが交互に連続する点で前記した実施形態と相違する。
【００４３】
第二変形例の接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ２に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。第二変形例に係る接合工程では、突合せ部Ｊ２に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。
【００４４】
第一変形例及び第二変形例に係る接合方法のように、金属部材１，１の表面が曲面である場合や、上り傾斜と下り傾斜とが連続する場合においても、前記した実施形態と略同等の効果を奏することができる。
【００４５】
〔第三変形例〕
図５は、第一実施形態の第三変形例に係る接合方法を示す縦断面図である。第三変形例では、接合用回転ツールＦを接合面に対して垂直にした状態で摩擦攪拌を行う点で第一実施形態と相違する。
【００４６】
図５に示すように、第三変形例では、接合工程を行う際に、接合用回転ツールＦを接合面に対して垂直に挿入しつつ摩擦攪拌を行う。第三変形例の接合工程では、第一平部Ｊａ、第二平部Ｊｃ及び第三平部Ｊｅにおいては、第一実施形態と同様に接合用回転ツールＦの回転中心軸を鉛直軸と平行にした状態で摩擦攪拌を行う。一方、第一傾斜部Ｊｂ及び第二傾斜部Ｊｄにおいては、接合用回転ツールＦを鉛直軸に対して傾斜させて、第一傾斜部Ｊｂ及び第二傾斜部Ｊｄの接合面（第一表面３ｂ、第二表面３ｃ）に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸を垂直にした状態で摩擦攪拌を行う。
【００４７】
第三変形例を行う場合は、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ロボットアームに接合用回転ツールＦを取り付けて摩擦攪拌を行うことができる。このような摩擦攪拌装置によれば、鉛直軸に対する接合用回転ツールＦの回転中心軸の角度を容易に変更することができる。これにより、突合せ部Ｊの高さが変化する場合においても、摩擦攪拌中に鉛直軸に対する接合用回転ツールＦの回転中心軸の角度を変更することで、接合面に対して接合用回転ツールＦを常に垂直にした状態で連続して摩擦攪拌を行うことができる。
【００４８】
第三変形例であっても、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、接合用回転ツールＦを各接合面に対して垂直に挿入することができるため、傾斜面であっても突合せ部Ｊの深い位置まで摩擦攪拌を行うことができる。なお、接合面が曲面である場合は、その接合面の法線と接合用回転ツールＦの回転中心軸とを重ね合わせて摩擦撹拌を行えばよい。
【００４９】
以上本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、接合工程を行う前に、小型の回転ツールを用いて摩擦攪拌を行うか、若しくは溶接により仮接合工程を行ってもよい。これにより、接合工程を行う際の突合せ部の目開きを防ぐことができる。
【００５０】
また、接合工程を行う際に、突合せ部の両端にタブ材を配置してもよい。当該タブ材のそれぞれの表面に摩擦攪拌の開始位置及び終了位置を設定することができる。接合工程が終了したらタブ材は切除すればよい。これにより、接合工程の作業性を高めることができる。また、金属部材１，１の側面をきれいに仕上げることができる。
【００５１】
〔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６に示すように、本実施形態では、金属部材１０１，１０１同士を重ね合わせて形成された重合部Ｊ１１を摩擦攪拌によって接合する。金属部材１０１，１０１は、金属製の板状部材であって、同等の形状になっている。
【００５２】
金属部材１０１，１０１は同等の材料で形成されている。金属部材１０１の材料は、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、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から適宜選択すればよい。
【００５３】
図６に示すように、金属部材１０１は、第一平坦部１０２と、傾斜部１０３と、第二平坦部１０４とで構成されている。第一平坦部１０２、傾斜部１０３及び第二平坦部１０４は、一定の厚さになっており、いずれも板状を呈する。第二平坦部１０４は、第一平坦部１０２よりも高い位置に形成されている。傾斜部１０３は、第一平坦部１０２の一端側と第二平坦部１０４の他端側とを連結している。
【００５４】
金属部材１０１，１０１は、本実施形態では、一定の厚さになっており、表面１０１ａ及び裏面１０１ｂともに高さが変化するように形成されているが、下側に配置される金属部材１０１の少なくとも表面１０１ａ及び上側に配置される金属部材１０１の少なくとも裏面１０１ｂの高さが異なるように形成されており、かつ、両者が面接触するように形成されていればよい。
【００５５】
本実施形態に係る接合方法では、重ね合せ工程と、接合工程を行う。図６に示すように、重ね合せ工程は、下側の金属部材１０１の表面１０１ａに、上側の金属部材１０１の裏面１０１ｂを重ね合わせる工程である。本実施形態では、下側の金属部材１０１の表面１０１ａと、上側の金属部材１０１の裏面１０１ｂとが同じ形状であるため、重ね合せ工程によって下側の金属部材１０１の表面１０１ａと上側の金属部材１０１の裏面１０１ｂとが面接触して重合部Ｊ１１が形成される。
【００５６】
重合部Ｊ１１（金属部材１０１，１０１の境界面）はその高さ位置が変化するように形成される。つまり、重合部Ｊ１１における摩擦攪拌の始点（挿入位置）の高さ（標高）を基準高さとすると、始点から終点に至るまでに基準高さと高さの異なる区間が存在している。本実施形態では、重合部Ｊ１１は、第一平重合部Ｊ１２と、傾斜重合部Ｊ１３と、第二平重合部Ｊ１４とで構成されている。また、本実施形態では、上側の金属部材１０１は同等の板厚になっているため、重合部Ｊ１１及び上側の金属部材１０１の表面１０１ａの高さがともに変化する。
【００５７】
図７に示すように、接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて重合部Ｊ１１に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。接合工程では、上側の金属部材１０１の表面１０１ａから右回転させた接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入し、上側の金属部材１０１の表面１０１ａ上で接合用回転ツールＦを相対移動させる。接合工程によって重合部Ｊ１１の周囲の金属が摩擦攪拌され金属部材１０１，１０１が接合される。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成される。接合工程では、接合用回転ツールＦの回転中心軸が、常に鉛直軸と平行となる状態で摩擦攪拌を行う。
【００５８】
攪拌ピンＦ２の挿入深さは、少なくとも摩擦攪拌によって形成される塑性化領域Ｗが重合部Ｊ１１に達するように設定すればよいが、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端が、下側の金属部材１０１に接触する程度に設定している。
【００５９】
図７に示すように、本実施形態に係る接合工程では、重合部Ｊ１１に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。本実施形態に係る接合工程では、金属部材１０１，１０１が固定された架台（図示省略）に対して接合用回転ツールＦを上下動させることにより摩擦攪拌を行う。
【００６０】
これにより、第一平重合部Ｊ１２の塑性化領域Ｗの深さＺａ、傾斜重合部Ｊ１３の塑性化領域Ｗの深さＺｂ（傾斜部１０３と直交する線上における塑性化領域Ｗの深さ）及び第二平重合部Ｊ１４の塑性化領域Ｗの深さＺｃをほぼ同等にすることができる。攪拌ピンＦ２の「挿入深さ」とは、接合用回転ツールＦの回転中心軸上における金属部材１０１の表面１０１ａから攪拌ピンＦ２の先端までの距離を意味する。
【００６１】
なお、本実施形態に係る接合工程では、架台（図示省略）に対して接合用回転ツールＦを上下動させたが、接合用回転ツールＦの高さ位置を固定して、架台を上下動させることにより摩擦攪拌を行ってもよい。
【００６２】
以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、上側の金属部材１０１にショルダ部が接触することがないため、攪拌ピンＦ２を十分な深さに挿入しつつ、重合部Ｊ１１の高さ変化に応じて接合用回転ツールＦの相対的な高さ位置を容易に調節することができる。また、高さが変化する重合部Ｊ１１においても、攪拌ピンＦ２を深い位置にある重合部Ｊ１１まで容易に挿入することができるため、重合部Ｊ１１を確実に接合することができる。つまり、金属部材１０１，１０１の重合部Ｊ１１に上り傾斜（上り勾配）又は下り傾斜（下り勾配）があった場合でも、接合用回転ツールＦの操作性を高めることができる。
【００６３】
また、塑性化領域Ｗの深さを一定にすることができるため、重合部Ｊ１１の高さが変化しても接合部の接合強度を一定にすることできる。
【００６４】
さらに、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０１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を軽減することできる。これにより、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、深い位置にある重合部Ｊ１１を摩擦攪拌することができる。
【００６５】
また、接合工程において、攪拌ピンＦ２の先端を下側の金属部材１０１に接触させて（入り込ませて）摩擦攪拌を行うことで、重合部Ｊ１１をより確実に接合することができる。
【００６６】
なお、重合部Ｊ１１の高さの変化点や傾斜面（傾斜重合部Ｊ１３）においては、攪拌ピンＦ２の挿入深さを一定にしても塑性化領域Ｗの深さを一定にすることが困難になる場合がある。そのような場合は、塑性化領域Ｗの深さがほぼ一定になるように、重合部Ｊ１１に対する接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２の挿入深さを適宜調節することが好ましい。
【００６７】
〔第一変形例〕
次に、本実施形態の変形例について説明する。図８の（ａ）は第二実施形態の第一変形例に係る接合方法を示す縦断面図であり、（ｂ）は第二実施形態の第二変形例に係る接合方法を示す縦断面図である。図８の（ａ）に示す第一変形例では、重合部Ｊ１１が上り傾斜（上り勾配）と下り傾斜（下り勾配）とが交互に連続する点で前記した実施形態と相違する。
【００６８】
第一変形例の接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて重合部Ｊ１１に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。第一変形例に係る接合工程では、重合部Ｊ１１に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。
【００６９】
〔第二変形例〕
図８の（ｂ）に示す第二変形例では、重合部Ｊ１１の高さが変化するとともに金属部材１０１，１０１が上下方向に湾曲している点で前記した実施形態と相違する。
【００７０】
第二変形例の接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて重合部Ｊ１１に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。第二変形例に係る接合工程では、重合部Ｊ１１に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。
【００７１】
第一変形例及び第二変形例に係る接合方法のように、金属部材１０１の表面１０１ａが上り傾斜と下り傾斜とが連続する場合や、表面１０１ａが曲面である場合においても、前記した実施形態と略同等の効果を奏することができる。
【００７２】
〔第三変形例〕
図９の（ａ）及び（ｂ）に示す第三変形例では、接合用回転ツールＦを挿入する側の金属部材１１１の表面１１１ａが平坦であるが、重合部Ｊ１１の高さが変化する点で第二実施形態と相違する。
【００７３】
下側の金属部材１１１は、異なる厚さで形成された板状部材である。下側の金属部材１１１は、薄肉部１１２と、薄肉部１１２よりも厚く形成された厚肉部１１４と、薄肉部１１２と厚肉部１１４との間に形成された傾斜部１１３とで構成されている。傾斜部１１３は、断面台形状を呈する。傾斜部１１３の表面は、薄肉部１１２の表面及び厚肉部１１４の表面に連続しており、薄肉部１１２から厚肉部１１４に向けて上り傾斜になっている。これにより、下側の金属部材１１１の表面１１１ａは、高さが変化するように形成されている。下側の金属部材１１１の裏面１１１ｂは、高さ変化がなく平坦になっている。
【００７４】
上側の金属部材１１１は、下側の金属部材１１１と同等の形状になっている。上側の金属部材１１１は、下側の金属部材１１１に対して点対称となるように配置される。これにより、上側の金属部材１１１の表面１１１ａは、高さ変化がなく平坦になる。また、上側の金属部材１１１の裏面１１１ｂは、高さが変化するようになる。
【００７５】
重ね合せ工程では、下側の金属部材１１１の表面１１１ａと上側の金属部材１１１の裏面１１１ｂとを重ね合わせる。図９の（ｂ）に示すように、重ね合せ工程によって重合部Ｊ１１が形成される。重合部Ｊ１１は、その高さ位置が変化するように形成される。つまり、重合部Ｊ１１は、第一平重合部Ｊ１２と、傾斜重合部Ｊ１３と、第二平重合部Ｊ１４とで構成されている。
【００７６】
図９の（ｂ）に示すように、接合工程では、接合用回転ツールＦを用いて重合部Ｊ１１に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。接合工程では、上側の金属部材１１１の表面１１１ａから右回転させた接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入し、上側の金属部材１１１の表面１１１ａ上で接合用回転ツールＦを相対移動させる。接合工程によって重合部Ｊ１１の周囲の金属が摩擦攪拌され金属部材１１１，１１１が接合される。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成される。接合工程では、接合用回転ツールＦの回転中心軸が、鉛直軸と平行となる状態で摩擦攪拌を行う。
【００７７】
第三変形例に係る接合工程では、金属部材１１１，１１１が固定された架台（図示省略）に対して接合用回転ツールＦを上下動させることにより摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の挿入深さは、少なくとも摩擦攪拌によって形成される塑性化領域Ｗが重合部Ｊ１１に達するように設定すればよいが、本実施形態では、重合部Ｊ１１の高さ変化に沿って攪拌ピンＦ２の先端が、下側の金属部材１１１に接触する程度に設定している。
【００７８】
なお、第三変形例に係る接合工程では、架台（図示省略）に対して接合用回転ツールＦを上下動させたが、接合用回転ツールＦの高さ位置を固定して、架台を上下動させることにより摩擦攪拌を行ってもよい。
【００７９】
第三変形例のように、接合用回転ツールＦを挿入する上側の金属部材１１１の表面１１１ａが平坦であるが、重合部Ｊ１１の高さが変化する場合であっても、第二実施形態と略同等の効果を奏することができる。このように、接合される金属部材同士は、下側に配置される金属部材の少なくとも表面と、上側に配置される金属部材の少なくとも裏面とが面接触するような形状であればよい。
【００８０】
〔第四変形例〕
図１０は、第四変形例における接合方法を示す縦断面図である。図１０に示すように、第四変形例では、攪拌ピンＦ２を上側の金属部材１０１のみに接触させる点で前記した第二実施形態と相違する。第四変形例の接合工程では、攪拌ピンＦ２を上側の金属部材１０１のみに接触させつつ、摩擦攪拌によって形成された塑性化領域Ｗが下側の金属部材１０１に達する程度に攪拌ピンＦ２の挿入深さを設定する。
【００８１】
第四変形例の接合工程においても、高さが変化する重合部Ｊ１１（上側の金属部材１０１）に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行う。このような場合は、攪拌ピンＦ２と上側の金属部材１０１との摩擦によって生じた摩擦熱で、金属部材１０１，１０１が塑性流動化されることにより、重合部Ｊ１１が接合される。
【００８２】
また、前記した第二実施形態及び第二実施形態の第一変形例〜第三変形例においても、第四変形例のように接合用回転ツールＦを上側の金属部材のみに接触させた状態で接合工程を行ってもよい。
【００８３】
〔第五変形例〕
図１１は、第二実施形態の第五変形例に係る接合方法を示す縦断面図である。第五形例では、接合用回転ツールＦを接合面に対して垂直にした状態で摩擦攪拌を行う点で第二実施形態と相違する。
【００８４】
図１１に示すように、第五変形例の重ね合せ工程では、下側の金属部材１１１の表面１１１ａに、上側の金属部材１０１の裏面１０１ｂを重ね合わせて重合部Ｊ１１を形成する。接合工程では、第一平重合部Ｊ１２及び第二平重合部Ｊ１４においては、第二実施形態と同様に接合用回転ツールＦの回転中心軸を鉛直軸と平行にした状態で摩擦攪拌を行う。一方、傾斜重合部Ｊ１３においては、接合用回転ツールＦを鉛直軸に対して傾斜させて、傾斜重合部Ｊ１３の接合面に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸を垂直にした状態で摩擦攪拌を行う。
【００８５】
第五変形例を行う場合は、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ロボットアームに接合用回転ツールＦを取り付けて摩擦攪拌を行うことができる。このような摩擦攪拌装置によれば、鉛直軸に対する接合用回転ツールＦの回転中心軸の角度を容易に変更することができる。これにより、重合部Ｊ１１の高さが変化する場合においても、摩擦攪拌中に鉛直軸に対する接合用回転ツールＦの回転中心軸の角度を変更することで、重合部Ｊ１１（境界面）に対して接合用回転ツールＦを常に垂直にした状態で連続して摩擦攪拌を行うことができる。
【００８６】
第五変形例であっても、第二実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、鉛直軸に対する接合用回転ツールＦの回転中心軸の角度を変更することができるため、傾斜面であっても深い位置にある重合部Ｊ１１（境界面）に対して摩擦攪拌を行うことができる。なお、接合面が曲面である場合は、その接合面の法線と接合用回転ツールＦの回転中心軸とを重ね合わせて摩擦撹拌を行えばよい。
【００８７】
［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１２に示すように、第三実施形態では、接合用回転ツールＦを挿入する側の金属部材１１１の表面１１１ａのみの高さが変化する点で第二実施形態と相違する。
【００８８】
図１２に示すように、本実施形態では、金属部材１１０と金属部材１１１とを重ね合わせて形成された重合部Ｊ１５を摩擦攪拌で接合する。金属部材１１０は、一定の厚さで形成された板状部材である。
【００８９】
一方、金属部材１１１は、前記した第二実施形態の第三変形例に係る下側の金属部材１１１と同等である。金属部材１１１の表面１１１ａは、高さが変化するように形成されている。金属部材１１１の裏面１１１ｂは、平坦になっている。
【００９０】
本実施形態に係る接合方法では、重ね合せ工程と、接合工程とを行う。重ね合せ工程は、下側の金属部材１１０の表面１１０ａと、上側の金属部材１１１の裏面１１１ｂとを重ね合わせる工程である。下側の金属部材１１０の表面１１０ａと上側の金属部材１１１の裏面１１１ｂとが面接触して重合部Ｊ１５が形成される。重合部Ｊ１５は、その高さ位置が一定となっている。
【００９１】
接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて重合部Ｊ１５に対して摩擦攪拌を行う工程である。接合工程では、上側の金属部材１１１の表面１１１ａから右回転させた接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入し、金属部材１１１の表面１１１ａ上で接合用回転ツールＦを相対移動させる。接合工程によって重合部Ｊ１５の周囲の金属が摩擦攪拌され金属部材１１０，１１１が接合される。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成される。
【００９２】
攪拌ピンＦ２の挿入深さは、少なくとも摩擦攪拌によって形成される塑性化領域Ｗが重合部Ｊ１５に達するように設定すればよいが、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端が、下側の金属部材１１０に接触する程度に設定している。
【００９３】
本実施形態に係る接合工程では、重合部Ｊ１５（金属部材１１０）に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１１０，１１１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。
【００９４】
以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、上側の金属部材１１１にショルダ部が接触することがないため、金属部材１１１の表面１１１ａの高さが変化する場合でも、攪拌ピンＦ２を重合部Ｊ１５まで容易に挿入することができる。これにより、重合部Ｊ１５を確実に接合することができる。つまり、接合用回転ツールＦを挿入する側の金属部材１１１の表面１１１ａに上り傾斜（上り勾配）又は下り傾斜（下り勾配）があった場合でも、接合用回転ツールＦの操作性を高めることができる。
【００９５】
また、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１１０，１１１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を軽減することできる。これにより、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、深い位置にある重合部Ｊ１５を摩擦攪拌することができる。
【００９６】
また、接合工程において、攪拌ピンＦ２の先端を下側の金属部材１１０に接触させて（入り込ませて）摩擦攪拌を行うことで、重合部Ｊ１５をより確実に接合することができる。
【００９７】
なお、前記した実施形態では、金属部材１１０，１１１の両方に攪拌ピンＦ２を接触させて摩擦攪拌を行ったが、接合用回転ツールＦを挿入する側の金属部材１１１のみに攪拌ピンＦ２を接触させて接合工程を行ってもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２と上側の金属部材１１１との摩擦によって生じた摩擦熱で、金属部材１１０，１１１が塑性流動化されることにより、重合部Ｊ１５が接合される。
【００９８】
また、本実施形態では、上側の金属部材１１１の表面１１１ａの一部（傾斜部１１３）は傾斜面になっているが、曲面である場合にも本発明を適用することができる。また、上側の金属部材に傾斜面や曲面が連続する場合においても、本発明を適用することができる。
【００９９】
以上本発明の第二実施形態、第三実施形態及び変形例について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、接合工程を行う前に、小型の回転ツールを用いて金属部材同士の側方から摩擦攪拌を行うか、若しくは溶接により仮接合工程を行ってもよい。これにより、接合工程を行う際の重合部Ｊ１１，Ｊ１５の目開きを防ぐことができる。
【０１００】
また、接合工程を行う際に、重合部の両端にタブ材を配置してもよい。当該タブ材のそれぞれの表面に摩擦攪拌の開始位置及び終了位置を設定することができる。接合工程が終了したらタブ材は切除すればよい。これにより、接合工程の作業性を高めることができる。また、タブ材を設けて接合工程を行うことで金属部材同士の側面をきれいに仕上げることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１      金属部材
１０１  金属部材
１１０  金属部材
１１１  金属部材
Ｆ      接合用回転ツール（回転ツール）
Ｆ１    連結部
Ｆ２    攪拌ピン
Ｆ３    螺旋溝
Ｊ      突合せ部
Ｊ１１  重合部
Ｊ１５  重合部
【図１】
0006052232.tif 000002
【図２】
0006052232.tif 000003
【図３】
0006052232.tif 000004
【図４】
0006052232.tif 000005
【図５】
0006052232.tif 000006
【図６】
0006052232.tif 000007
【図７】
0006052232.tif 000008
【図８】
0006052232.tif 000009
【図９】
0006052232.tif 000010
【図１０】
0006052232.tif 000011
【図１１】
0006052232.tif 000012
【図１２】
0006052232.tif 000013