(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
一方の金属部材の側面に他方の金属部材の端面を突き合わせて突合せ部を形成することにより正面視Ｔ字状の被接合金属部材を形成する突合せ工程と、
前記被接合金属部材の少なくとも一方の内隅に肉盛溶接を施して溶接金属で前記内隅を覆う肉盛溶接工程と、
回転した攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記溶接金属及び前記被接合金属部材に接触させた状態で前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、
前記回転ツールの攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、
前記接合工程において、前記回転ツールを右回転させる場合には、前記螺旋溝を基端側から先端側に向かうにつれて左回りに形成させ、
前記回転ツールを左回転させる場合には、前記螺旋溝を基端側から先端側に向かうにつれて右回りに形成させることを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項２】
前記肉盛溶接工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅に肉盛溶接を施して溶接金属で各内隅を覆い、
前記接合工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅の一方に摩擦攪拌を行う第一接合工程と他方に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行い、
前記第二接合工程では、前記第一接合工程で形成された塑性化領域に前記攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項３】
攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
一方の金属部材の側面に他方の金属部材の端面を突き合わせて突合せ部を形成することにより正面視Ｔ字状の被接合金属部材を形成する突合せ工程と、
前記被接合金属部材の少なくとも一方の内隅に補助部材を配置して前記補助部材で前記内隅を覆う補助部材配置工程と、
回転した攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記補助部材及び前記被接合金属部材に接触させた状態で前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、
前記回転ツールの攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、
前記接合工程において、前記回転ツールを右回転させる場合には、前記螺旋溝を基端側から先端側に向かうにつれて左回りに形成させ、
前記回転ツールを左回転させる場合には、前記螺旋溝を基端側から先端側に向かうにつれて右回りに形成させることを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項４】
前記補助部材配置工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅に前記補助部材をそれぞれ配置して前記補助部材で各内隅を覆い、
前記接合工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅の一方に摩擦攪拌を行う第一接合工程と他方に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行い、
前記第二接合工程では、前記第一接合工程で形成された塑性化領域に前記攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項３に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項５】
前記突合せ工程後に、二つのツール挿入面を備えたタブ材を前記被接合金属部材の正面に当接するタブ材配置工程を含み、
前記タブ材配置工程では、
一方の前記補助部材の露出面と、前記タブ材の一方の前記ツール挿入面とを面一にするとともに、
他方の前記補助部材の露出面と、前記タブ材の他方の前記ツール挿入面とを面一にすることを特徴とする請求項４に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項６】
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１乃至請求項５のいずれか一項に記載の摩擦攪拌接合方法。
【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摩擦攪拌接合方法に関する。
【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、垂直に突き合わされた金属部材同士の内隅に回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して突合せ部の摩擦攪拌接合を行う技術が開示されている。従来の摩擦攪拌接合方法の回転ツールは、ショルダ部を備えておらず回転ツールの攪拌ピンのみを内隅に挿入するため、突合せ部の深い位置まで摩擦攪拌を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０４９０７２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、従来の摩擦攪拌接合方法であると、塑性流動化した金属をショルダ部で押さえないため、塑性流動化した金属が内隅の外部に溢れ出やすくなる。これにより、内隅が金属不足になるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、金属部材同士の内隅から突合せ部を摩擦攪拌接合する場合に、内隅の金属不足を解消することができる摩擦攪拌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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、一方の金属部材の側面に他方の金属部材の端面を突き合わせて突合せ部を形成することにより正面視Ｔ字状の被接合金属部材を形成する突合せ工程と、前記被接合金属部材の少なくとも一方の内隅に肉盛溶接を施して溶接金属で前記内隅を覆う肉盛溶接工程と、回転した攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記溶接金属及び前記被接合金属部材に接触させた状態で前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、前記回転ツールの攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記接合工程において、前記回転ツールを右回転させる場合には、前記螺旋溝を基端側から先端側に向かうにつれて左回りに形成させ、前記回転ツールを左回転させる場合には、前記螺旋溝を基端側から先端側に向かうにつれて右回りに形成させることを特徴とする。
【０００８】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、金属部材を突き合わせて形成された内隅に予め肉盛溶接を施した後に摩擦攪拌を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。
【０００９】
また、前記肉盛溶接工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅に肉盛溶接を施して溶接金属で各内隅を覆い、前記接合工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅の一方に摩擦攪拌を行う第一接合工程と他方に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行い、前記第二接合工程では、前記第一接合工程で形成された塑性化領域に前記攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。
【００１０】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、肉盛溶接工程で金属部材同士の接合強度を高めることができるため、接合工程を安定して行うことができる。また、二つの内隅に摩擦攪拌を行うことで接合部の気密性及び水密性を高めることができるとともに、接合強度を高めることができる。さらに、一方の塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませた状態で他方の接合工程を行うことで気密性及び水密性をより高めることができる。
【００１１】
また、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、一方の金属部材の側面に他方の金属部材の端面を突き合わせて突合せ部を形成することにより正面視Ｔ字状の被接合金属部材を形成する突合せ工程と、前記被接合金属部材の少なくとも一方の内隅に補助部材を配置して前記補助部材で前記内隅を覆う補助部材配置工程と、回転した攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記補助部材及び前記被接合金属部材に接触させた状態で前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、前記回転ツールの攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記接合工程において、前記回転ツールを右回転させる場合には、前記螺旋溝を基端側から先端側に向かうにつれて左回りに形成させ、前記回転ツールを左回転させる場合には、前記螺旋溝を基端側から先端側に向かうにつれて右回りに形成させることを特徴とする。
【００１２】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、金属部材を突き合わせて形成された内隅に予め補助部材を配置した後に摩擦攪拌を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。
【００１３】
また、前記補助部材配置工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅に前記補助部材をそれぞれ配置して前記補助部材で各内隅を覆い、前記接合工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅の一方に摩擦攪拌を行う第一接合工程と他方に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行い、前記第二接合工程では、前記第一接合工程で形成された塑性化領域に前記攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。
【００１４】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、二つの内隅に摩擦攪拌を行うことで接合部の気密性及び水密性を高めることができるとともに、接合強度を高めることができる。また、一方の塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませた状態で他方の接合工程を行うことで気密性及び水密性をより高めることができる。
【００１５】
また、前記突合せ工程後に、二つのツール挿入面を備えたタブ材を前記被接合金属部材の正面に当接するタブ材配置工程を含み、前記タブ材配置工程では、一方の前記補助部材の露出面と、前記タブ材の一方の前記ツール挿入面とを面一にするとともに、他方の前記補助部材の露出面と、前記タブ材の他方の前記ツール挿入面とを面一にすることが好ましい。
【００１６】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、接合工程の回転ツールの挿入位置をタブ材に設定することができる。また、各補助部材の露出面と、タブ材の二つのツール挿入面とをそれぞれ面一にすることで摩擦攪拌をスムーズに行うことができる。また、一のタブ材に二つの接合工程の挿入位置を設定することができるため、作業効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る摩擦攪拌接合方法によれば、金属部材同士の内隅から突合せ部を摩擦攪拌接合する場合に、内隅の金属不足を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の接合用回転ツールを示した側面図である。
【図２】（ａ）は第一実施形態に係る突合せ工程及び肉盛溶接工程を示す断面図であり、（ｂ）は第一接合工程を示す断面図である。
【図３】第一実施形態に係る第二接合工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）は第二実施形態に係る突合せ工程及び補助部材配置工程を示す断面図である。
【図５】第二実施形態に係るタブ材配置工程を示す斜視図である。
【図６】第二実施形態に係る第一接合工程を示す斜視図である。
【図７】第二実施形態に係る第一接合工程を示す断面図である。
【図８】第二実施形態に係る第二接合工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［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。
【００２０】
図１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、摩擦攪拌装置の回転軸（図示省略）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。
【００２１】
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。
【００２２】
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１，２）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
【００２３】
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。
【００２４】
具体的な図示は省略するが、後記する接合工程を行う場合は、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、接合用回転ツールＦの挿入位置及び挿入角度等を容易に変更することができる。
【００２５】
次に、本発明の第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、肉盛溶接工程と、接合工程と、を行う。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態では、金属部材１，２を突き合わせて形成された突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌によって接合する。金属部材１，２は、金属製であって、直方体（板状）を呈する。金属部材１，２は同等の材料で形成されている。金属部材１，２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。
【００２７】
突合せ工程は、金属部材１，２を突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成する工程である。図２の（ａ）に示すように、突合せ工程では、金属部材１の側面１ａの中央に、金属部材２の端面２ｃを突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成する。突合せ工程によって、金属部材１，２からなる被接合金属部材が形成される。被接合金属部材は、正面視Ｔ字状を呈する。金属部材２の両側には第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２が形成される。第一内隅Ｓ１は、金属部材１の側面１ａと金属部材２の側面２ａとで構成される隅部である。第二内隅Ｓ２は、金属部材１の側面１ａと金属部材２の側面２ｂとで構成される隅部である。
【００２８】
肉盛溶接工程は、突合せ部Ｊ１に対して肉盛溶接を行う工程である。図２の（ａ）に示すように、肉盛溶接工程では、第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２の延長方向に亘ってＴＩＧ溶接又はＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行う。肉盛溶接を行うことで、第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２が溶接金属Ｕ１，Ｕ２でそれぞれ覆われる。溶接金属Ｕ１，Ｕ２の肉盛量は、接合工程を行った後に、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面から溶接金属Ｕ１，Ｕ２が突出したりしない程度に設定することが好ましい。
【００２９】
接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う工程である。図２の（ｂ）及び図３に示すように、接合工程は、本実施形態では、第一内隅Ｓ１に摩擦攪拌を行う第一接合工程と、第二内隅Ｓ２に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行う。
【００３０】
第一接合工程は、第一内隅Ｓ１に右回転させた接合用回転ツールＦを挿入し、溶接金属Ｕ１をなぞるようにして摩擦攪拌を行う。図２の（ｂ）に示すように、第一接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２及び溶接金属Ｕ１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。
【００３１】
第二接合工程では、第二内隅Ｓ２に右回転させた接合用回転ツールＦを挿入し、溶接金属Ｕ２（図２の（ａ）参照）をなぞるようにして摩擦攪拌を行う。図３に示すように、第二接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２及び溶接金属Ｕ２に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。
【００３２】
第二接合工程では、少なくとも塑性化領域Ｗ２が塑性化領域Ｗ１に接触する程度に攪拌ピンＦ２を挿入することが好ましいが、本実施形態では攪拌ピンＦ２の先端を塑性化領域Ｗ１に入り込ませるように設定している。
【００３３】
以上説明した摩擦攪拌接合方法によれば、第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２に予め肉盛溶接を施して溶接金属Ｕ１，Ｕ２の上から突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行うことで第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２の金属不足を解消することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、二つの内隅（第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２）に肉盛溶接を行っているため、被接合金属部材の接合強度を高めることができる。これにより、接合工程を安定して行うことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、二つの内隅（第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２）に摩擦攪拌を行うことで接合部の気密性及び水密性を高めることができるとともに、接合強度を高めることができる。また、第一接合工程で形成された塑性化領域Ｗ１に接合欠陥が発生するおそれがあるが、本実施形態のように塑性化領域Ｗ１に攪拌ピンＦ２を入り込ませて摩擦攪拌を行うことで、当該接合欠陥を補修することができる。これにより、水密性及び気密性をより高めることができる。
【００３６】
なお、肉盛溶接工程では、本実施形態では第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２の両方に肉盛溶接を行っているが、少なくともいずれかに行えばよい。また、この場合は、肉盛溶接を行った内隅に対して摩擦撹拌を行えばよい。
【００３７】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２に第一補助部材１０及び第二補助部材１１をそれぞれ配置する点で第一実施形態と相違する。第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
【００３８】
本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、補助部材配置工程と、タブ材配置工程と、接合工程とを行う。図４に示すように、突合せ工程は、第一実施形態と同等の要領で行う。
【００３９】
補助部材配置工程は、突合せ部Ｊ１に第一補助部材１０及び第二補助部材１１を配置する工程である。第一補助部材１０及び第二補助部材１１は、金属で形成されており、三角柱になっている。第一補助部材１０及び第二補助部材１１は、同等の形状で形成されている。第一補助部材１０及び第二補助部材１１は、摩擦攪拌可能な金属であればよいが、本実施形態のように金属部材１，２と同等の材料で形成されていることが好ましい。
【００４０】
第一補助部材１０及び第二補助部材１１は、断面直角二等辺三角形を呈する。第一補助部材１０及び第二補助部材１１の長さは、突合せ部Ｊ１の長さと同等になっている。図４に示すように、補助部材配置工程では、第一補助部材１０の底面１０ａを金属部材１の側面１ａに面接触させ、第一補助部材１０の立上り面１０ｂを金属部材２の側面２ａに面接触させる。これにより、第一内隅Ｓ１が第一補助部材１０で覆われる。
【００４１】
また、補助部材配置工程では、第二補助部材１１の底面１１ａを金属部材１の側面１ａに面接触させ、第二補助部材１１の立上り面１１ｂを金属部材２の側面２ｂに面接触させる。これにより第二内隅Ｓ２が第二補助部材１１で覆われる。
【００４２】
第一補助部材１０及び第二補助部材１１の大きさは、接合工程を行った後に、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面に各補助部材が残存したりしない程度に設定することが好ましい。
【００４３】
タブ材配置工程は、被接合金属部材の正面にタブ材Ｔを配置する工程である。図５に示すように、タブ材Ｔは、金属部材１，２と同等の金属で形成されており、三角柱になっている。タブ材Ｔの断面は、直角二等辺三角形になっている。タブ材Ｔは、底面Ｔ１、傾斜面Ｔ２，Ｔ３を備えている。
【００４４】
タブ材配置工程では、タブ材Ｔの底面Ｔ１と金属部材１の側面１ｂとを面一にするとともに、タブ材Ｔの端面を被接合金属部材の正面（金属部材１の正面１ｄ及び金属部材２の正面２ｄ）に面接触させる。そして、タブ材Ｔと被接合金属部材とを溶接により仮接合する。タブ材配置工程によって、タブ材Ｔの傾斜面（ツール挿入面）Ｔ２と第一補助部材１０の傾斜面（露出面）１０ｃとは面一になる。また、タブ材Ｔの傾斜面（ツール挿入面）Ｔ３と第二補助部材１１の傾斜面（露出面）１１ｃとは面一になる。
【００４５】
接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う工程である。図６及び図７に示すように、本実視形態では、第一内隅Ｓ１に摩擦攪拌を行う第一接合工程と、第二内隅Ｓ２に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行う。
【００４６】
第一接合工程は、まず、タブ材Ｔの傾斜面Ｔ２に設定した開始位置ＳＰに右回転させた接合用回転ツールＦを挿入する。本実視形態では、傾斜面Ｔ２に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸が垂直となるように挿入する。そして、被接合金属部材方向に向けて接合用回転ツールＦを相対移動させる。
【００４７】
接合用回転ツールＦが第一補助部材１０に達したら、そのまま傾斜面１０ｃをなぞるようにして突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。つまり、被接合金属部材の正面（金属部材１の正面１ｄ及び金属部材２の正面２ｄ）側から奥行方向に接合用回転ツールＦを相対移動させる。図７に示すように、第一接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２、第一補助部材１０に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。つまり、傾斜面１０ｃに対して接合用回転ツールＦの回転中心軸を垂直に設定した状態で摩擦攪拌を行う。
【００４８】
第二接合工程は、まず、タブ材Ｔの傾斜面Ｔ３に設定した開始位置に右回転させた接合用回転ツールＦを挿入する。本実視形態では、傾斜面Ｔ３に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸が垂直となるように挿入する。そして、被接合金属部材方向に向けて接合用回転ツールＦを相対移動させる。
【００４９】
接合用回転ツールＦが第二補助部材１１に達したら、そのまま傾斜面１１ｃをなぞるようにして突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。図８に示すように、第二接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２及び第二補助部材１１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。つまり、傾斜面１１ｃに対して接合用回転ツールＦの回転中心軸を垂直に設定した状態で摩擦攪拌を行う。
【００５０】
第二接合工程では、少なくとも塑性化領域Ｗ２が塑性化領域Ｗ１に接触する程度に攪拌ピンＦ２を挿入することが好ましいが、本実施形態では攪拌ピンＦ２の先端を塑性化領域Ｗ１に入り込ませるように設定している。接合工程が終了したら、被接合金属部材からタブ材Ｔを切除する。
【００５１】
以上説明した摩擦攪拌接合方法によれば、第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２に予め第一補助部材１０及び第二補助部材１１をそれぞれ配置して、第一補助部材１０及び第二補助部材１１の上から突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行うことで第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２の金属不足を解消することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、二つの内隅（第一内隅Ｓ１及び第二内隅Ｓ２）に摩擦攪拌を行うことで接合部の気密性及び水密性を高めることができるとともに、接合強度を高めることができる。また、第一接合工程で形成された塑性化領域Ｗ１に接合欠陥が発生するおそれがあるが、本実施形態のように塑性化領域Ｗ１に攪拌ピンＦ２を入り込ませて摩擦攪拌を行うことで、当該接合欠陥を補修することができる。これにより、水密性及び気密性をより高めることができる。
【００５３】
また、タブ材Ｔを配置することで、接合工程の接合用回転ツールＦの開始位置（挿入位置）をタブ材Ｔに設定することができる。また、一のタブ材Ｔに第一接合工程及び第二接合工程の開始位置（挿入位置）を設定することができるため、作業効率を高めることができる。また、タブ材Ｔの傾斜面（ツール挿入面）Ｔ２と第一補助部材１０の傾斜面（露出面）１０ｃとが面一に設定されるとともに、タブ材Ｔの傾斜面（ツール挿入面）Ｔ３と第二補助部材１１の傾斜面（露出面）１１ｃとが面一に設定されることで、接合工程をスムーズに行うことができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、第一補助部材１０及び第二補助部材１１が三角柱であるため、攪拌ピンＦ２が挿入される面、つまり、内隅において露出する露出面は傾斜面１０ｃ，１１ｃとなっているが、これに限定されるものではない。第一補助部材及び第二補助部材のうち攪拌ピンＦ２が挿入される面（露出面）は曲面であってもよい。この場合、当該曲面と面一になるようにタブ材Ｔのツール挿入面の形状も変更することが好ましい。これにより、接合工程をスムーズに行うことができる。
【００５５】
また、第一実施形態においてもタブ材Ｔを用いて接合工程を行ってもよい。この場合も、タブ材Ｔの各ツール挿入面と溶接金属Ｕ１，Ｕ２の露出面とがほぼ面一となるように設定することが好ましい。
【符号の説明】
【００５６】
１        金属部材
１ａ      側面
２        金属部材
２ａ      側面
２ｂ      側面
２ｃ      端面
１０      第一補助部材（補助部材）
１１      第二補助部材（補助部材）
Ｆ        接合用回転ツール（回転ツール）
Ｆ２      攪拌ピン
Ｊ１      突合せ部
Ｓ１      第一内隅（内隅）
Ｓ２      第二内隅（内隅）
Ｔ        タブ材
Ｕ１      溶接金属
Ｕ２      溶接金属
Ｗ１      塑性化領域
Ｗ２      塑性化領域
【図１】
0006052237.tif 000002
【図２】
0006052237.tif 000003
【図３】
0006052237.tif 000004
【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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