(57)【要約】【課題】従来の加工プローブでは、被接合材料同士の接合界面における温度分布にばらつきが生じ、これが接合強度の向上を阻む原因となっていた。【解決手段】重合した被接合材料１，２に接触して回転させることにより、その摩擦熱で被接合材料１，２同士を接合する加工プローブＰであって、被接合材料１，２同士の接合界面Ａの温度分布を均一化させる温度均一化手段として、加工プローブ本体Ｐａの回転軸に対して偏心配置され且つ加工プローブ本体Ｐａに対して回転可能な接合用ピンＰｂを備えたものとし、接合界面Ａの温度分布を均一にして接合強度の向上を実現した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合した被接合材料に接触して回転させることにより、その摩擦熱で被接合材料同士を接合する摩擦攪拌接合用の加工プローブであって、被接合材料同士の接合界面の温度分布を均一化させる温度均一化手段を備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合用の加工プローブ。
【請求項２】
温度均一化手段が、加工プローブ本体の先端部に設けた接合用ピンであって、接合用ピンは、被接合材料に接触する摺接面を有すると共に、加工プローブ本体の回転軸に対して偏心した状態に配置してあり、加工プローブ本体に対して回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦攪拌接合用の加工プローブ。
【請求項３】
請求項２に記載の加工プローブを備えた摩擦攪拌接合装置であって、被接合材料に接触した接合用ピンの押し付け荷重を検出する荷重検出手段を備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項４】
荷重検出手段による検出値に基づいて、接合用ピンの押し付け荷重を制御する荷重制御手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項５】
請求項２に記載の加工プローブを備えた摩擦攪拌接合装置であって、被接合材料に接触した接合用ピンの押し付け変位量を検出する変位量検出手段を備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項６】
変位量検出手段による検出値に基づいて、接合用ピンの押し付け変位量を制御する変位量制御手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項７】
請求項２に記載の加工プローブを備えた摩擦攪拌接合装置であって、被接合材料に接触した接合用ピンの発熱温度を検出する温度検出手段を備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項８】
温度検出手段による検出値に基づいて、加工プローブ本体及び接合用ピンの少なくとも一方の回転数を制御する回転数制御手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項９】
請求項２に記載の加工プローブを備えた摩擦攪拌接合装置であって、被接合材料に接触した接合用ピンの押し付け荷重を検出する荷重検出手段と、被接合材料に接触した接合用ピンの押し付け変位量を検出する変位量検出手段と、被接合材料に接触した接合用ピンの発熱温度を検出する温度検出手段を備え、これらの検出手段からの検出値に基づいて、接合用ピンの押し付け荷重、接合用ピンの押し付け変位量、加工プローブ本体の回転数、及び接合用ピンの回転数のうちの少なくとも一つを制御する駆動制御手段を備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項１０】
第１の被接合材料と第２の被接合材料とを摩擦攪拌接合により接合するに際し、請求項１又は２に記載の加工プローブを用いたことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項１１】
第１の被接合材料と第２の被接合材料とを摩擦攪拌接合により接合するに際し、請求項３〜９のいずれかに記載の摩擦攪拌接合装置を用いたことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項１２】
第１の被接合材料と第２の被接合材料が、互いに異種金属であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１３】
第１の被接合材料と第２の被接合材料の間にこれらの二種類の材料とは異なる第３の材料を介在させ、第１の被接合材料及び第２の被接合材料のうちの少なくともいずれか一方の材料と第３の材料との間の界面に共晶溶融を生じさせて第１の被接合材料と第２の被接合材料とを接合することを特徴とする請求項１２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、本発明は、重合した被接合材料を摩擦攪拌接合により接合するのに用いられる加工プローブ、この加工プローブを用いた摩擦攪拌接合装置、及び摩擦攪拌接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）では、図４に示すように、第１及び第２の被接合材料１，２を重合して、これらを図示しない拘束手段で保持し、次いで、第１の被接合材料１に加工プローブ１００の摺接面を所定圧力で接触させると共に、その反対側を治具１０１で支持した後、加工プローブ１００を回転させる。これにより、摺接面と被接合材料１との間で摩擦熱が生じ、この摩擦熱により被接合材料１，２が部分的に溶融し、最終的に図５（ｃ）に示すように被接合材料１，２同士が接合する。
【０００３】
上記の摩擦攪拌接合は、同種金属の接合だけでなく、異種金属の接合にも用いることが可能である。ここで、異種金属の接合では、例えば、アルミニウム合金と鋼とを接合する場合、その接合界面には高硬度で脆弱なＦｅ２Ａｌ５やＦｅＡｌ３などの金属間化合物が生成されることから、充分な継手強度を確保するには、金属間化合物の生成を抑制するための制御が必要であった。
【特許文献１】特開２００３−１７０２８０公報
【非特許文献１】溶接学会全国大会講演概要第７３集（２００３−１０）Ｐ６６〜Ｐ６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記したような摩擦攪拌接合において、回転する加工プローブの摺接面は、回転中心からの距離が増すにつれて回転速度〔（ｒ；回転中心からの距離）×（ω；角速度）〕も大きくなり、回転速度が大きくなれば摩擦熱も高くなる。このため、従来の摩擦攪拌接合では、図５（ａ）（ｂ）に接合界面Ａの温度分布を示すように、加工プローブの回転中心からの距離ｒが大きくなるほど温度Ｔが高いものとなり、このような接合界面Ａの温度分布のばらつきが接合強度の向上を阻む原因となっていた。なお、図５（ｂ）は、接合界面Ａにおける温度分布をハッチングの濃淡で示したものである。
【０００５】
また、例えば、アルミニウム合金と鋼との異種金属接合では、アルミニウム合金の表面には緻密で強固な酸化皮膜が形成されており、この酸化皮膜を除去するには接合時に大きな熱量を投入することが有効であるが、接合時に大きな熱量を投入すると、接合界面における金属間化合物が成長して接合強度が低下することが知られている。そして、このような異種金属の接合に従来の摩擦攪拌接合を適用すると、上記した接合界面の温度分布のばらつきに伴って接合界面での金属間化合物の生成状態にもばらつきが生じ、これによっても接合強度が低下するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、被接合材料同士の接合界面の温度分布を均一にし、これにより良好な接合状態を均一に有する接合領域を確保して接合強度の向上を実現することができ、また、異種金属の接合にも好適な摩擦攪拌接合用の加工プローブ、これを用いた摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の摩擦攪拌接合用の加工プローブは、重合した被接合材料に接触して回転させることにより、その摩擦熱で被接合材料同士を接合する摩擦攪拌接合用の加工プローブであって、被接合材料同士の接合界面の温度分布を均一化させる温度均一化手段を備えたことを特徴としている。
【０００８】
そして、より好ましい実施形態として、温度均一化手段が、加工プローブ本体の先端部に設けた接合用ピンであって、接合用ピンは、被接合材料に接触する摺接面を有すると共に、加工プローブ本体の回転軸に対して偏心した状態に配置してあり、加工プローブ本体に対して回転可能であることを特徴としている。
【０００９】
本発明の摩擦攪拌接合装置は、上記の加工プローブを備えた摩擦攪拌接合装置であり、被接合材料に接触した接合用ピンの押し付け荷重を検出する荷重検出手段、被接合材料に接触した接合用ピンの押し付け変位量を検出する変位量検出手段、及び被接合材料に接触した接合用ピンの発熱温度を検出する温度検出手段のうちの少なくとも一つを備えたことを特徴としている。
【００１０】
本発明の摩擦攪拌接合方法は、上記の加工プローブ又は摩擦攪拌接合装置を用いたものであって、重合した第１及び第２の被接合材料のいずれかに上記の加工プローブの摺接面を所定圧力で接触させ、この状態で加工プローブを回転させる。
【００１１】
この際、当該接合方法では、温度均一化手段を備えた加工プローブの使用により、被接合材料同士の接合界面の温度分布を均一化し、また、被接合材料に接触した接合用ピンの押し付け荷重、押し付け変位量及び接合用ピンの発熱温度のうちの少なくとも一つをモニタリングしながら、被接合材料を部分的に溶融して被接合材料同士を接合する。
【００１２】
さらに、本発明の摩擦攪拌接合方法は、第１の被接合材料と第２の被接合材料が、互いに異種金属であることを特徴とし、さらに、第１の被接合材料と第２の被接合材料の間にこれらの二種類の材料とは異なる第３の材料を介在させ、第１の被接合材料及び第２の被接合材料のうちの少なくともいずれか一方の材料と第３の材料との間の界面に共晶溶融を生じさせて第１の被接合材料と第２の被接合材料とを接合することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の摩擦攪拌接合用の加工プローブによれば、温度均一化手段の採用により、被接合材料同士の接合界面の温度分布を均一化することで、良好な接合状態を均一に有する接合領域を確保して接合強度の向上を実現することができる。また、例えばアルミニウム合金と鋼といった異種金属の接合を行う場合には、接合界面での金属間化合物の生成状態を均一に抑制して、接合強度の向上を実現することができる。
【００１４】
本発明の摩擦攪拌接合溶接装置によれば、被接合材料同士の接合界面の温度分布を均一化することで、良好な接合状態を均一に有する接合領域を確保して接合強度の向上を実現することができ、とくに、被接合材料に接触した接合用ピンの押し付け荷重や押し付け変位量をモニタリングすることで、加工プローブと被接合材料との間における摩擦力とその摩擦による発熱量を検出し且つこれらの変化を予測することが可能になり、また、接合用ピンの発熱温度をモニタリングすることで、加工プローブと被接合材料との間における摩擦熱を検出し且つその変化を予測することが可能になり、これにより被接合材料同士の接合界面における温度分布のさらなる均一化、並びに接合強度のさらなる向上に貢献することができる。
【００１５】
本発明の摩擦攪拌接合方法によれば、被接合材料同士の接合界面の温度分布を均一化することで、良好な接合状態を均一に有する接合領域を確保して接合強度の向上を実現することができ、とくに、被接合材料に接触した接合用ピンの押し付け荷重、押し付け変位量及び接合用ピンの発熱温度のうちの少なくとも一つをモニタリングしながら、被接合材料同士を接合することで、少なくとも加工プローブと被接合材料との間における摩擦熱を検出し且つその変化を予測することが可能になり、これにより被接合材料同士の接合界面における温度分布のさらなる均一化を図ることができ、接合強度をより一層高めることができる。
【００１６】
さらに、上記の摩擦攪拌接合方法によれば、異種金属の接合に用いれば、接合界面での金属間化合物の生成状態を均一に抑制して、接合強度を向上させることができ、例えばアルミニウム合金と鋼の接合に用いれば、比較的低温状態で酸化皮膜を除去しつつ金属間化合物の生成を抑制して、アルミニウム合金と鋼の新生面同士の強固な接合強度を得ることができる。
【実施例】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる摩擦攪拌接合用の加工プローブ、これを用いた摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合方法の一実施例を説明する。なお、本発明の加工プローブや接合装置は、詳細な構成が以下の実施例に限定されるものではない。
【００１８】
図１（ａ）に示す第１の被接合材料１及び第２の被接合材料２は、互いに異種金属であって、第１の被接合材料１がアルミニウム合金であると共に、第２の被接合材料２が鋼であり、接合に際しては、双方の間にこれらの二種類の材料とは異なる第３の材料３を介在させる。
【００１９】
より具体的には、第１の被接合材料１は、板厚１．０ｍｍの６０００系アルミニウム合金であり、第２の被接合材料２は、板厚０．５５ｍｍの亜鉛めっき鋼板であって、亜鉛めっき鋼板の亜鉛めっき層を第３の材料３としている。この際、亜鉛めっき層は、共晶溶融が生じるのに必要な最低厚さを有している。
【００２０】
上記の第１及び第２の被接合材料１，２を接合する摩擦攪拌接合装置は、図１に示す加工プローブＰを備えている。この加工プローブＰは、概略円柱状を成すと共に、重合した被接合材料１，２の一方に接触して回転させることにより、その摩擦熱で被接合材料１，２同士を接合するものであって、被接合材料１，２同士の接合界面の温度分布を均一化させる温度均一化手段を備えている。
【００２１】
温度均一化手段は、加工プローブ本体Ｐａの先端部に設けた接合用ピンＰｂである。この接合用ピンＰｂは、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、加工プローブ本体Ｐａの直径の約半分程度の直径を有する円柱状を成すと共に、加工プローブ本体Ｐａに対してその回転軸Ｃａに沿って挿設してあり、加工プローブ本体Ｐａから突出した先端面（下端面）を被接合材料に接触する摺接面Ｓとしている。
【００２２】
このとき、接合用ピンＰｂは、加工プローブ本体Ｐａの回転軸Ｃａに対して偏心した状態に配置してあって、加工プローブ本体Ｐａの回転軸Ｃａと平行な回転軸Ｃｂを中心にして、加工プローブ本体Ｐａに対して回転可能である。
【００２３】
また、摩擦攪拌接合装置は、図１（ａ）に示すように、加工プローブ本体Ｐａを駆動する昇降駆動機構１１及びプローブ用回転駆動機構１２と、接合用ピンＰｂを駆動するピン用回転駆動機構１３を備えており、このほか、加工プローブＰａ及び各駆動機構１１〜１３を水平方向に移動させる手段を付加することができる。昇降駆動機構１１は、例えば駆動源であるモータやシリンダ等のアクチュエータ及び動力伝達機構などで構成してあり、加工プローブ本体Ｐａ及び接合用ピンＰｂを一体的に昇降動作させる。
【００２４】
プローブ用回転駆動機構１２は、例えば駆動源であるモータ及び減速装置などで構成してある。ピン用回転駆動機構１３は、加工プローブ本体Ｐａの回転に連動して接合用ピンＰｂを回転動作させるための動力伝達機構等で構成したもの、あるいは接合用ピンＰｂを完全に独立して回転動作させるための個別の駆動源や減速機構などで構成したものとすることができる。
【００２５】
さらに、摩擦攪拌接合装置は、被接合材料１に接触した接合用ピンＰｂの押し付け荷重を検出する荷重検出手段２１と、被接合材料１に接触した接合用ピンＰｂの押し付け変位量を検出する変位量検出手段２２と、被接合材料１に接触した接合用ピンＰｂの発熱温度を検出する温度検出手段２３を備えている。
【００２６】
荷重検出手段２１は、例えばロードセルであって、加工プローブ本体Ｐａの昇降駆動機構１１の一部あるいは加工プローブ本体Ｐａと接合用ピンＰｂの間などにおいて、回転軸Ｃａに沿う方向に作用する圧力を検出することで、被接合材料１に接触した接合用ピンＰｂの押し付け荷重を検出する。
【００２７】
変位量検出手段２２は、例えば歪ゲージであって、加工プローブ本体Ｐａと接合用ピンＰｂの間などにおいて、加工プローブ本体Ｐａに対する接合用ピンＰｂの変位、とくに回転軸Ｃｂに沿う方向の変位を検出することで、被接合材料１に接触した接合用ピンＰｂの押し付け変位量を検出する。
【００２８】
温度検出手段２３は、例えば接触式又は非接触式の温度センサであって、とくに接合用ピンＰｂの先端部における発熱温度を検出する。
【００２９】
さらに、摩擦攪拌接合装置は、荷重検出手段２１による検出値に基づいて接合用ピンＰｂの押し付け荷重を制御する荷重制御手段３１と、変位量検出手段２２による検出値に基づいて接合用ピンＰｂの押し付け変位量を制御する変位量制御手段３２と、温度検出手段２３による検出値に基づいて加工プローブ本体Ｐａ及び接合用ピンＰｂの少なくとも一方の回転数（単位時間あたりの回転数）を制御する回転数制御手段３３を備えている。
【００３０】
荷重制御手段３１は、荷重検出手段２１による検出値に基づいて、昇降駆動手段１１の動作制御すなわち加工プローブ本体Ｐａ及び接合用ピンＰｂの進退量を変化させることで、接合用ピンＰｂの押し付け荷重を制御する。
【００３１】
変位量制御手段３２は、変位量検出手段２２による検出値に基づいて、同じく昇降駆動手段１１の動作制御すなわち加工プローブ本体Ｐａ及び接合用ピンＰｂの進退量を変化させることで、接合用ピンＰｂの押し付け変位量を制御する。
【００３２】
回転数制御手段３３は、温度検出手段２３による検出値に基づいて、プローブ用回転駆動手段１２及びピン用回転駆動機構１３の動作制御を行うことで、加工プローブ本体Ｐａ及び接合用ピンＰｂの回転数を制御する。このとき、回転数制御手段３３は、接合用ピンＰｂが加工プローブ本体Ｐａと連動する構成である場合には、プローブ用回転駆動手段１２の動作制御を行うことで、加工プローブ本体Ｐａ及び接合用ピンＰｂの回転数を制御することとなり、また、接合用ピンＰｂが個別の駆動源を備えた構成である場合には、プローブ用回転駆動手段１２及びピン用回転駆動機構１３の少なくとも一方の動作制御を行うことで、加工プローブ本体Ｐａや接合用ピンＰｂの回転数を制御する。
【００３３】
上記の荷重制御手段３１、変位量制御手段３２及び回転数制御手段３３は、駆動制御手段４１に含まれる。駆動制御手段４１は、荷重検出手段２１、変位量検出手段２２及び温度検出手段２３からの検出値に基づいて、接合用ピンＰｂの押し付け荷重、接合用ピンＰｂの押し付け変位量、加工プローブ本体Ｐａの回転数及び接合用ピンＰｂの回転数のうちの少なくとも一つを制御するものであって、荷重制御手段３１、変位量制御手段３２及び回転数制御手段３３を選択的に働かせることができる。
【００３４】
なお、駆動制御手段は、上記構成のほか、加工プローブ本体Ｐａ及び各駆動機構１１〜１３を水平方向に駆動する手段の制御や、各種検出データの表示なども行う。
【００３５】
次に、接合過程を示す図３のフローチャートに基づいて、上記の加工プローブ及び摩擦攪拌接合装置の動作とともに摩擦攪拌接合方法を説明する。
【００３６】
はじめに、図１（ａ）に示すように、先述した第１の被接合材料（アルミニウム合金）１と第２の被接合材料（亜鉛めっき鋼板）２とを重合して、これらを図示しない拘束手段で保持し、続いて、第１の被接合材料１に加工プローブＰにおける接合用ピンＰｂの摺接面Ｓを所定圧力で接触させると共に、その反対側を治具Ｊで支持する。
【００３７】
また、図３に示すステップＳ１において、第１及び第２の被接合材料１，２の各板厚と材料の組み合わせから、初期接合条件として、接合用ピンＰｂの押し付け荷重、押し付け変位量、加工プローブ本体Ｐａ及び接合用ピンＰｂの回転数を決定する。接合用ピンＰｂの押し付け荷重や押し付け変位量は、荷重検出手段２１及び変位量検出手段２２の検出値をモニタリングすることができるので、その検出値が設定値となるように加工プローブＰを位置決めすることで調整し得る。
【００３８】
次に、ステップＳ２において、加工プローブ本体Ｐａ及び接合用ピンＰｂを夫々回転させることで接合を開始する。ここで、従来の加工プローブ（図４参照）では、その回転中心からの距離が大きくなるほど回転速度が増して温度（摩擦熱）が高くなり、図５に示すように、被接合材料同士の接合界面の温度分布に明らかなばらつきが生じていた。これに対して、この実施例の加工プローブＰでは、回転中心からの距離に対する回転速度の差が解消されて、被接合材料１，２同士の接合界面の温度分布が均一なものになる。
【００３９】
すなわち、加工プローブＰは、加工プローブ本体Ｐａの回転軸Ｃａに対して偏心した位置に接合用ピンＰｂを備えると共に、加工プローブ本体Ｐａ及び接合用ピンＰｂが夫々の回転軸Ｃａ，Ｃｂを中心に回転するので、接合用ピンＰｂが、自己の回転軸Ｃｂを中心に回転しながら、加工プローブ本体Ｐａの回転軸Ｃａ回りにも回動することとなる。したがって、加工プローブＰは、加工プローブ本体Ｐａの回転軸Ｃａを中心とした接合用ピンＰｂの摺接面Ｓの回動範囲において被接合材料１と摺動接触する。
【００４０】
つまり、摩擦攪拌接合装置では、上記した接合用ピンＰｂの回転及び回動によって、加工プローブ本体Ｐａの回転中心からの距離に対する回転速度の差を解消し、これにより摺接面Ｓの回動範囲において摩擦熱を均一に発生させることで、図２に示すように、被接合材料１，２同士の接合界面Ａの温度分布を均一化する。なお、図２（ａ）は、加工プローブ本体Ｐａの回転中心からの距離ｒに対する接合界面Ａの温度Ｔを示すグラフであり、図２（ｂ）は、接合界面Ａの温度分布をハッチングの濃淡で示す図である。
【００４１】
また、摩擦攪拌接合装置は、ステップＳ３において、接合用ピンＰｂの押し付け荷重、押し付け変位量及び発熱温度、すなわち荷重検出手段２１、変位量検出手段２２及び温度検出手段２３の各検出値をモニタリングしている。このモニタリングにより、現在の摩擦力とその摩擦による発熱量だけでなく、これらの変化を予測することも可能となる。
【００４２】
そして、摩擦攪拌接合装置は、ステップＳ４において、上記の各検出値に基づいて、接合用ピンＰｂの押し付け荷重及び押し付け変位量、並びに加工プローブ本体Ｐａ及び接合用ピンＰｂの回転数の制御が必要であるか否かを判定し、制御不要の場合（Ｎｏ）には、ステップＳ６の終了判定に移行し、制御要の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５に移行して、接合用ピンＰｂの押し付け荷重、接合用ピンＰｂの押し付け変位量、加工プローブ本体Ｐａの回転数及び接合用ピンＰｂの回転数のうちの少なくとも一つを制御する。
【００４３】
具体的には、駆動制御手段４１における荷重制御手段３１、変位量制御手段３２及び回転数制御手段３３により、昇降駆動手段１１、プローブ用回転駆動手段１２及びピン用回転駆動手段１３の動作制御を行う。
【００４４】
上記の如く接合用ピンＰｂの押し付け荷重、接合用ピンＰｂの押し付け変位量、加工プローブ本体Ｐａの回転数及び接合用ピンＰｂの回転数を選択して制御すれば、接合過程における摩擦力とその摩擦による発熱量を良好に維持することができ、被接合材料１，２同士の接合界面における温度分布のさらなる均一化を図ることができるほか、加工プローブ本体Ｐａに対して偏心配置された接合用ピン１０の折れを未然に防ぐことができるなどの利点がある。
【００４５】
その後、摩擦攪拌接合装置は、ステップＳ６において接合の終了判定を行い、終了しない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ３に戻って接合作業を継続し、終了する場合（Ｙｅｓ）には、加工プローブＰの回転停止や加工プローブＰの後退を行う。
【００４６】
このように、上記実施例の加工プローブＰ、これを用いた摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合方法では、温度均一化手段である接合用ピンＰｂを備えたことで、被接合材料１，２同士の接合界面における温度分布を均一化し、さらに、接合用ピンＰｂの押し付け荷重、押し付け変位量及び発熱温度をモニタリングして、押し付け荷重、押し付け変位量、加工プローブ本体Ｐａの回転数、及び接合用ピンＰｂの回転数を制御することで、接合界面における温度分布のさらなる均一化を実現し、良好な接合状態を均一に有する接合領域を確保して接合強度の向上を実現することができる。
【００４７】
また、第１の被接合材料１がアルミニウム合金であり、第２の被接合材料２が亜鉛めっき鋼板であって、第２の被接合材料２の亜鉛めっき層を第３の材料３として摩擦攪拌接合を行うと、接合用ピンＰｂの摺動接触で発生した摩擦熱によって両被接合材料１，２の界面で共晶溶融が生じ、この共晶溶融とともに第１の被接合材料（アルミニウム合金）の表面における酸化皮膜が除去され、さらに、接合界面の温度分布の均一化により金属間化合物の生成状態を均一に抑制して、アルミニウム合金と鋼の新生面同士の強固な接合強度を得ることができる。
【００４８】
そして、実際に上記の摩擦攪拌接合装置を使用し、第１及び第２の被接合材料１，２に対して、加工プローブＰの水平移動を伴わない点接合、及び加工プローブＰの水平移動を伴う線接合を行ったところ、いずれも被接合材料１，２同士の接合界面における温度分布が均一化され、充分な接合強度を得ることができた。
【００４９】
なお、上記実施例では、アルミニウム合金と鋼（亜鉛めっき鋼板）との接合を例示したが、それ以外の金属同士の接合にも適用可能である。また、第１の被接合材料をアルミニウム合金とし、第２の被接合材料を鋼とした場合、第３の材料としては、アルミニウム合金と低融点共晶を形成する材料を用いることが望ましく、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）及びニッケル（Ｎｉ）などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係わる加工プローブ及び摩擦攪拌接合装置の一実施例を示す説明図（ａ）、加工プローブの側面図（ｂ）及び加工プローブ先端部の平面図（ｂ）である。
【図２】図１に示す加工プローブで摩擦攪拌接合を行った際の接合界面の温度分布を示すグラフ（ａ）、接合界面の温度分布をハッチングの濃淡で示す説明図（ｂ）及び接合部分の断面図（ｃ）である。
【図３】接合過程を説明するフローチャートである。
【図４】従来の摩擦攪拌接合を説明する概略的な側面図である。
【図５】従来の加工プローブで摩擦攪拌接合を行った際の接合界面の温度分布を示すグラフ（ａ）、接合界面の温度分布をハッチングの濃淡で示す説明図（ｂ）及び接合部分の断面図（ｃ）である。
【符号の説明】
【００５１】
１    第１の被接合材料
２    第２の被接合材料
３    第３の材料
２１  荷重検出手段
２２  変位量検出手段
２３  温度検出手段
３１  荷重制御手段
３２  変位量制御手段
３３  回転数制御手段
４１  駆動制御手段
Ａ    接合界面
Ｐ    加工プローブ
Ｐａ  加工プローブ本体
Ｐｂ  接合用ピン（温度均一化手段）
Ｓ    摺接面
【図１】
2006167758.tif 000003
【図２】
2006167758.tif 000004
【図３】
2006167758.tif 000005
【図４】
2006167758.tif 000006
【図５】
2006167758.tif 000007