(57)【要約】【課題】積層部、特に、異種の材質同士を積層した積層部を、摩擦撹拌接合用工具で接合する。【解決手段】貫通孔１８が設けられた有孔ワーク１２をＡｌ合金製ワーク１０上に積層し、積層部１６を形成する。次に、回転動作する摩擦撹拌接合用工具１４のプローブ２０を貫通孔１８に挿入して、Ａｌ合金製ワーク１０の上端面を摩擦撹拌する。これにより、該上端面及びその近傍の肉が貫通孔１８の内周壁に沿って上昇し、円環状隆起部２８が形成される。円環状隆起部２８が冷却硬化して貫通孔１８の内周壁に接合することにより、Ａｌ合金製ワーク１０と有孔ワーク１２とが接合される。この際、貫通孔１８の内周壁に設けられたねじ山２２が円環状隆起部２８の側周壁に噛合し、楔として機能する。なお、貫通孔１８から肉を流出させ、抜け止め部３０を設けるようにしてもよい。【選択図】図５
2006289409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク上に、貫通孔が設けられた有孔ワークを少なくとも１個積層して積層部を形成する工程と、
回転動作する摩擦撹拌接合用工具の先端で前記ワークの肉を塑性流動させることによって、該肉を前記貫通孔の内壁に沿って上昇させる工程と、
前記肉を硬化して前記貫通孔の内壁に接合する工程と、
を有することを特徴とする積層部接合方法。
【請求項２】
請求項１記載の接合方法において、前記ワークの肉を前記貫通孔の外部に流出するまで前記貫通孔の内壁に沿って上昇させた後、前記貫通孔の外部に流出した前記肉を硬化して前記貫通孔の開口近傍に接合することを特徴とする積層部接合方法。
【請求項３】
突部を有する有突ワーク上に、貫通孔が設けられた有孔ワークを少なくとも１個積層し、前記有孔ワークの合計肉厚を前記突部の高さに比して小さく設定するとともに、前記突部を前記貫通孔に挿入して積層部を形成する工程と、
回転動作する前記摩擦撹拌接合用工具の先端で前記突部の肉を塑性流動させることによって、前記突部の幅方向寸法を拡大するとともに、貫通孔から突出した該突部の肉と前記有突ワークとで前記有孔ワークを挟持する工程と、
前記肉を硬化して前記貫通孔の内壁及び開口近傍に接合する工程と、
を有することを特徴とする積層部接合方法。
【請求項４】
突部を有する有突ワーク上に、貫通孔が設けられた有孔ワークを少なくとも１個積層し、前記有孔ワークの合計肉厚を前記突部の高さに比して大きく設定するか、又は、等しく設定するとともに、前記突部を前記貫通孔に挿入して積層部を形成する工程と、
回転動作する前記摩擦撹拌接合用工具の先端で前記突部の肉を塑性流動させることによって、前記突部の幅方向寸法を拡大する工程と、
前記肉を硬化して前記貫通孔の内壁に接合する工程と、
を有することを特徴とする積層部接合方法。
【請求項５】
請求項４記載の接合方法において、前記突部の肉を前記貫通孔の外部に流出するまで前記貫通孔の内壁に沿って上昇させた後、前記貫通孔の外部に流出した前記肉を硬化して前記貫通孔の開口近傍に接合することを特徴とする積層部接合方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合方法において、前記貫通孔の内壁に凹凸を設けることを特徴とする積層部接合方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合方法において、前記ワーク及び前記有孔ワークとして互いに相違する材質のものを使用することを特徴とする積層部接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦撹拌接合用工具を用いて積層部を接合する積層部接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費を向上させる方策の１つとして、自動車の車体を軽量化することが図られている。そして、軽量化を実現するべく、車体の外板等の材質を、従来の鋼材よりも比重が小さなアルミニウム材に置換することが検討されつつある。
【０００３】
ところで、フレームや内板等の材質としては、小寸法で強度を確保するべく、鋼材が選定されることが一般的である。このような場合、鋼材とアルミニウム材という別種の金属材同士を接合する必要があり、そのための接合方法として、高速で回転動作するプローブをワークに摺接させ、その際に発生した摩擦熱で該ワークの肉を塑性流動させる、摩擦撹拌接合が着目されている。摩擦撹拌接合には、例えば、アーク接合と比較した場合、ワークの温度上昇を抑制することができるので接合後のワークの歪みがほとんどなく、アークを発生させる必要がないので低コストであり、しかも、溶接ビードが形成されることがないので外観が良好である等の利点がある。その上、リベット接合と比較して、ボルト・ナット、リベットの締結部品が不要となり、また、作業が簡素である。
【０００４】
しかしながら、鋼材等の高融点金属がワークである場合、該ワークの肉を塑性流動させることが困難であり、摩擦撹拌接合を進行させることが容易ではない。しかも、耐熱性に極めて優れたプローブを有する摩擦撹拌接合用工具を使用する必要があり、コスト的に不利でもある。
【０００５】
そこで、特許文献１には、異種金属材同士を摩擦撹拌接合によって容易に接合するべく、摩擦撹拌接合用工具の先端に設けられた円柱状回転子（プローブ）のワークへの挿入条件を厳密に設定することが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、貫通孔が設けられた有孔ワーク上にワークを積層して積層部とし、凹部が設けられた治具上に、貫通孔と凹部の位置が一致するようにこの積層部を載置した後、前記ワーク側から摩擦撹拌接合用工具のプローブを摺接して該ワークの肉を塑性流動させ、該肉を、貫通孔を経由して治具の凹部に流入させることが開示されている。この際、凹部に流入した肉が貫通孔より幅広となって硬化し、これにより、前記肉を抜け止めとして有孔ワークとワークとを接合する、とのことである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２６６１８２号公報
【特許文献２】特開２００４−１４８３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の技術においては、変形抵抗が小さいワーク（低変形抵抗ワーク）と、変形抵抗が大きいワーク（高変形抵抗ワーク）とが積層され、プローブは、低変形抵抗ワーク側から摺接して埋没する。しかしながら、この場合、該特許文献１の段落［００１５］の記載及び図１、図２から明らかなように、プローブが高変形抵抗ワークに到達することはない。換言すれば、高変形抵抗ワークの肉が撹拌されることはない。このため、積層部に十分な接合強度が確保されないことが懸念される。
【０００９】
また、特許文献２記載の技術では、凹部が設けられた治具を作製する必要があるので、設備投資が高騰する。さらに、貫通孔上にワークが積層されているために貫通孔を視認することが困難であるので、プローブをワークの所定の位置に摺接することが困難である。すなわち、プローブの摺接開始位置を特定することが困難であり、積層された有孔ワークとワークを交換する毎に接合箇所が異なることが懸念される。
【００１０】
さらに、特許文献２記載の技術では、プローブが摺接して離脱した側の端面には離脱穴が形成され、一方、その反対側の端面には突出部が形成される。このため、いずれの端面を背面にしても、離脱穴又は突出部が使用者に視認される。換言すれば、製品の美観が損なわれてしまう。
【００１１】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、積層部を簡便な作業によって接合強度に優れる状態に接合することが容易であり、しかも、プローブの摺接開始位置も特定することが容易で、さらに、コストを高騰させることもなく、美観にも優れた積層部を得ることも可能な積層部接合方法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】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明に係る第１の積層部接合方法は、ワーク上に、貫通孔が設けられた有孔ワークを少なくとも１個積層して積層部を形成する工程と、
回転動作する摩擦撹拌接合用工具の先端で前記ワークの肉を塑性流動させることによって、該肉を前記貫通孔の内壁に沿って上昇させる工程と、
前記肉を硬化して前記貫通孔の内壁に接合する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
すなわち、本発明に係る第１の積層部接合方法においては、有孔ワークの下方に配設されたワークを塑性変形させ、該ワークに隆起部を設ける。この隆起部の側周壁が有孔ワークの貫通孔の内周壁に接合することに伴い、積層部が接合される。
【００１４】
この場合、ワークの肉を前記貫通孔の外部に流出するまで該貫通孔の内壁に沿って上昇させ、該貫通孔の外部に流出した分の肉を硬化して、貫通孔の開口近傍に接合するようにしてもよい。これにより、隆起部と有孔ワークとの接合面積が大きくなる。しかも、貫通孔の開口近傍で硬化した肉が抜け止め部として機能するので、ワークと有孔ワークとの接合強度が一層向上する。
【００１５】
また、本発明に係る第２の積層部接合方法は、突部を有する有突ワーク上に、貫通孔が設けられた有孔ワークを少なくとも１個積層し、前記有孔ワークの合計肉厚を前記突部の高さに比して小さく設定するとともに、前記突部を前記貫通孔に挿入して積層部を形成する工程と、
回転動作する前記摩擦撹拌接合用工具の先端で前記突部の肉を塑性流動させることによって、前記突部の幅方向寸法を拡大するとともに、貫通孔から突出した該突部の肉と前記有突ワークとで前記有孔ワークを挟持する工程と、
前記肉を硬化して前記貫通孔の内壁及び開口近傍に接合する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１６】
すなわち、この場合、下方のワークに突部を設けるとともに上方のワークに貫通孔を設け、該貫通孔に前記突部を挿入する。この突部の肉を、摩擦撹拌接合用工具を摺接することによって塑性流動させる。その結果、突部の幅方向寸法が拡大されて該突部の側壁が貫通孔の内壁に到達する。
【００１７】
この場合、突部の高さが有孔ワークの合計肉厚に比して大きいので、突部の幅方向寸法が拡大されて該突部の側壁が貫通孔の内壁に到達するとともに、該突部の上端面が圧潰された状態となって抜け止め部が形成される。突部の側壁が貫通孔の内壁に接合するとともに、抜け止め部の下端面が有孔ワークの上端面に接合することによって、下方のワークと上方の有孔ワークとが強固に接合されるに至る。
【００１８】
さらに、本発明に係る第３の積層部接合方法は、突部を有する有突ワーク上に、貫通孔が設けられた有孔ワークを少なくとも１個積層し、前記有孔ワークの合計肉厚を前記突部の高さに比して大きく設定するか、又は、等しく設定するとともに、前記突部を前記貫通孔に挿入して積層部を形成する工程と、
回転動作する前記摩擦撹拌接合用工具の先端で前記突部の肉を塑性流動させることによって、前記突部の幅方向寸法を拡大する工程と、
前記肉を硬化して前記貫通孔の内壁に接合する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１９】
第３の積層部接合方法においても、第２の積層部接合方法と同様に、下方のワークに突部を設けるとともに上方のワークに貫通孔を設け、該貫通孔に前記突部を挿入する。この突部の肉を、摩擦撹拌接合用工具を摺接することによって塑性流動させる。
【００２０】
幅方向寸法が拡大するように塑性流動した突部の肉は、貫通孔の内壁に到達する。この肉が硬化されて貫通孔の内壁に接合することに伴い、有突ワークと有孔ワークとが互いに接合される。
【００２１】
第３の積層部接合方法では、貫通孔の内壁に到達した突部の肉をさらに塑性流動させ、最終的に、貫通孔の外部に流出させてもよい。流失した肉は、幅方向に拡大するように流動する。従って、この状態で硬化した場合、流出した肉によって抜け止め部が形成される。上記した突部の側壁と貫通孔の内壁の接合とに相俟って、抜け止め部の下端面が有孔ワークの上端面に接合することにより、下方の有突ワークと上方の有孔ワークとが強固に接合される。
【００２２】
第１〜第３の積層部接合方法のいずれにおいても、貫通孔の内壁に凹凸を設けることが好ましい。この場合、凸部が前記隆起部や前記突部の側壁に噛合することにより楔として機能する一方、前記隆起部や前記突部の側壁が凹部に噛合することにより楔として機能する。これらの楔効果により、積層部の接合強度が一層向上する。
【００２３】
また、下方に配設されるワークと、該ワーク上に積層される有孔ワークとは、互いに相違する材質を選定することもできる。例えば、有孔ワークは、セラミックスであってもよいし、樹脂材であってもよい。勿論、ワークとは別種の金属材であってもよい。
【００２４】
しかも、第１〜第３の積層部接合方法は、いずれも、既存の摩擦撹拌接合用設備を使用して実施することができる。このため、設備投資が高騰することが回避される。
【００２５】
その上、作業者が有孔ワークの貫通孔を視認することができるので、この貫通孔を基準として、積層部の位置決めを行うことができる。従って、摩擦撹拌の開始位置を特定することが容易であり、また、積層されたワークを交換する毎に接合箇所が異なることを回避することもできる。
【００２６】
さらに、ワークないし有突ワークを使用者に視認される側の端面とすれば、離脱穴や貫通孔から流出して硬化した肉が視認されることもないので、美観に優れた製品とすることもできる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、有孔ワークの貫通孔に下方のワークの肉を接合するようにしている。有孔ワークの貫通孔を視認しながら、この貫通孔の位置を基準として積層部を位置決めできるので、摩擦撹拌の開始位置を特定することが容易であるとともに、積層されたワークを交換する毎に接合箇所が異なることが回避される。
【００２８】
また、本発明は、既存の摩擦撹拌接合用設備を使用して実施することができるので、設備投資が高騰することもない。
【００２９】
さらに、以上のようにして得られた接合部は、接合強度に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る積層部接合方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
先ず、第１実施形態につき説明する。
【００３２】
図１は、ＪＩＳ記号の数字が５０００番台であるいわゆる５０００系のアルミニウム合金からなるＡｌ合金製ワーク１０と、鋼材からなる有孔ワーク１２と、摩擦撹拌接合用工具１４との要部拡大概略斜視図であり、図２は、Ａｌ合金製ワーク１０と有孔ワーク１２とを積層して積層部１６を設けた状態を示す概略縦断面図である。
【００３３】
積層部１６において下方側となるＡｌ合金製ワーク１０は、肉厚約０．５ｍｍの平板形状体であり、一方、上方側となる有孔ワーク１２は、その略中央部に貫通孔１８が設けられた肉厚約１．５ｍｍの平板形状体である。貫通孔１８の直径は、摩擦撹拌接合用工具１４のプローブ２０が挿入可能な寸法であればよい。例えば、プローブ２０の直径がおよそ６ｍｍであれば、貫通孔１８の直径は、約９ｍｍに設定すればよい。
【００３４】
この貫通孔１８の内壁にはねじ山２２が刻設されており、これにより、傾斜した凹凸が該内壁に形成されている。すなわち、ねじ山２２が凸部に相当するとともに、ねじ山２２同士の間が凹部に相当する。
【００３５】
摩擦撹拌接合用工具１４は回転体２４を有し、この場合、該回転体２４の外径は約１４ｍｍに設定されている。前記プローブ２０は、この回転体２４の一端部に連結されており、その先端部は円錐状に湾曲形成されている。
【００３６】
この摩擦撹拌接合用工具１４は、図示しないロボットのアーム部に配設されており、該アーム部に設けられた昇降機構の作用下に、該アーム部における摩擦撹拌接合用工具１４に対向する位置に配設された支持治具２６（図２参照）に対して接近又は離間する。
【００３７】
第１実施形態に係る積層部１６接合方法は、以下のようにして実施される。
【００３８】
先ず、Ａｌ合金製ワーク１０上に有孔ワーク１２を積層して積層部１６を形成する（図２参照）。勿論、この際、貫通孔１８が設けられた部位が積層部１６に含まれるように積層する。
【００３９】
このようにして形成された積層部１６を、摩擦撹拌を行うステーションの所定箇所に配置する。この際、貫通孔１８が設けられた有孔ワーク１２が上方にあるので、貫通孔１８を視認しながら、該貫通孔１８の位置を基準として積層部１６の配置箇所を選定することができる。換言すれば、積層部１６の位置決めが極めて容易である。
【００４０】
積層部１６が位置決めされると、次に、前記ロボットの作用下に、図２に示すように、該ロボットのアーム部に配設された摩擦撹拌接合用工具１４及び支持治具２６が該積層部１６を挟む位置まで移動する。最終的に、積層部１６が支持治具２６の上端面に当接するとともに、支持治具２６、貫通孔１８及びプローブ２０が、各軸線同士が略一致するように配列される。
【００４１】
この状態で、摩擦撹拌接合用工具１４が先ず回転機構によって回転付勢され、次に、前記昇降機構の作用下に降下して積層部１６に接近する。
【００４２】
摩擦撹拌接合用工具１４がさらに降下されると、図３に示すように、プローブ２０が貫通孔１８に挿入されるとともに、該プローブ２０がＡｌ合金製ワーク１０の上端面に摺接する。この摺接に伴って摩擦熱が発生することにより、Ａｌ合金製ワーク１０の上端面及びその近傍が軟化する。その結果、該プローブ２０でＡｌ合金製ワーク１０の肉が撹拌され、貫通孔１８の内壁に沿って上昇するように塑性流動を起こす。その結果、貫通孔１８内に円環状隆起部２８が形成される。
【００４３】
上記したように、貫通孔１８の内壁にはねじ山２２が設けられている。このため、該ねじ山２２が塑性流動する円環状隆起部２８の側周壁に噛合する。すなわち、円環状隆起部２８にねじ山２２が楔として食い込んだ状態となる一方、ねじ山２２同士の間の凹部に円環状隆起部２８の側周壁の肉が楔として食い込んだ状態となる。
【００４４】
所定時間が経過した後、図４に示すように、プローブ２０を円環状隆起部２８から離脱させれば、Ａｌ合金製ワーク１０の肉の塑性流動、すなわち、円環状隆起部２８の上昇が終了した後、該円環状隆起部２８が冷却硬化し、その結果、Ａｌ合金製ワーク１０と有孔ワーク１２とが、円環状隆起部２８の側周壁と貫通孔１８の内周壁とを介して互いに接合する。
【００４５】
しかも、上記したように、円環状隆起部２８にはねじ山２２が、ねじ山２２同士の間の凹部には円環状隆起部２８の側周壁の肉が、それぞれ楔として食い込んでいる。このため、Ａｌ合金製ワーク１０と有孔ワーク１２との接合強度が一層向上する。
【００４６】
このように、第１実施形態によれば、Ａｌ合金製ワーク１０上に有孔ワーク１２を積層し、該有孔ワーク１２の貫通孔１８に摩擦撹拌接合用工具１４のプローブ２０を挿入してＡｌ合金製ワーク１０の肉を該貫通孔１８に沿って上昇させるという簡便な作業を行うことにより、Ａｌ合金製ワーク１０と有孔ワーク１２とを容易に、しかも、優れた強度で接合することができる。
【００４７】
さらに、この場合、有孔ワーク１２の貫通孔１８を視認しながら積層部１６の位置決めを行うことができるので、貫通孔１８とプローブ２０の軸線同士を一致させることが容易である。すなわち、プローブ２０の摺接開始位置を特定することも容易であり、このため、積層されたＡｌ合金製ワーク１０と有孔ワーク１２を交換する毎に接合箇所が異なることが回避される。
【００４８】
なお、図５に示すように、円環状隆起部２８を、貫通孔１８から流出するように形成してもよい。この場合、貫通孔１８の内周壁に加え、該貫通孔１８の開口近傍においても円環状隆起部２８が接合される。さらに、貫通孔１８の直径に比して大きく拡径して硬化した肉が、貫通孔１８からの円環状隆起部２８の抜け止め部３０として機能する。従って、Ａｌ合金製ワーク１０と有孔ワーク１２との接合強度が一層向上する。
【００４９】
最終製品では、抜け止め部３０が設けられた側を背面とすればよい。これにより、最終製品における美観が損なわれることが回避される。
【００５０】
また、貫通孔１８の内周壁にねじ山２２を設けることは必須ではなく、該内周壁を平滑にしてもよい。
【００５１】
次に、第２実施形態につき説明する。なお、図１〜図５に示す構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
図６に示すように、第２実施形態では、Ａｌ合金製ワーク３２に円柱状突部３４が設けられる。以下の説明においては、このＡｌ合金製ワーク３２を有突Ａｌ合金製ワーク３２と表記する。なお、円柱状突部３４は、例えば、有突Ａｌ合金製ワーク３２を鋳造成形する際に板状部位と一体成形して設けることができる。
【００５３】
貫通孔１８の直径が第１実施形態と同様に約９ｍｍに設定された場合、円柱状突部３４の直径は、例えば、約８ｍｍとすればよい。なお、円柱状突部３４の高さは、有孔ワーク１２の肉厚（約１．５ｍｍ）に比して大きく設定されている。
【００５４】
この場合、積層部１６を形成する際に、円柱状突部３４を貫通孔１８に通す（図７参照）。そして、積層された有突Ａｌ合金製ワーク３２と有孔ワーク１２とを、摩擦撹拌接合を行うステーションの所定箇所に配置する。この際、有孔ワーク１２の貫通孔１８に有突Ａｌ合金製ワーク３２の円柱状突部３４が挿入されているので、有突Ａｌ合金製ワーク３２と有孔ワーク１２との位置ずれが起こり難い。また、この配置の際、有孔ワーク１２が上方にあるので、貫通孔１８を視認しながら、該貫通孔１８の位置を基準として積層部１６の配置箇所を選定することができる。すなわち、第２実施形態においても、積層部１６の位置決めが極めて容易である。
【００５５】
以降、第１実施形態と同様に、前記ロボットの作用下に、図７に示すように、摩擦撹拌接合用工具１４及び支持治具２６が該積層部１６を挟む位置まで移動し、積層部１６が支持治具２６の上端面に当接するとともに、支持治具２６、円柱状突部３４、貫通孔１８及びプローブ２０が、各軸線同士が略一致するように配列される。その後、回転機構によって回転付勢された摩擦撹拌接合用工具１４が前記昇降機構の作用下に降下して積層部１６に接近する。
【００５６】
摩擦撹拌接合用工具１４がさらに降下されると、図８に示すように、プローブ２０が円柱状突部３４の頂面に摺接する。この摺接に伴って摩擦熱が発生することにより、円柱状突部３４の頂面及びその近傍が軟化し、該プローブ２０で円柱状突部３４の肉が撹拌される。その結果、図８に示すように、円柱状突部３４が圧潰され、貫通孔１８の直径方向に沿って拡径する。換言すれば、幅方向寸法が拡大する。
【００５７】
拡径した頂面の肉は、有孔ワーク１２の上端面に到達する。すなわち、有孔ワーク１２は、貫通孔１８よりも大径となった円柱状突部３４の上端部（抜け止め部３０）と、有突Ａｌ合金製ワーク３２の板状部位とで挟持される。その一方で、円柱状突部３４の側周壁の肉が貫通孔１８の内周壁に到達する。
【００５８】
所定時間が経過した後、図９及び図１０に示すように、プローブ２０を円柱状突部３４から離脱させれば、該円柱状突部３４の肉の塑性流動、すなわち、該円柱状突部３４の拡径が終了し、該円柱状突部３４が冷却硬化する。その結果、有突Ａｌ合金製ワーク３２と有孔ワーク１２とが、円柱状突部３４の側周壁と貫通孔１８の内周壁、貫通孔１８から突出した抜け止め部３０の下端面と有孔ワーク１２の上端面を介して互いに接合する。そして、抜け止め部３０によって、貫通孔１８からの抜け止めがなされる。
【００５９】
最終製品において、抜け止め部３０は、使用者に視認されることのない背面として配置される。従って、最終製品における美観が損なわれることもない。
【００６０】
このように、第２実施形態においては、有突Ａｌ合金製ワーク３２上に有孔ワーク１２を積層し、該有孔ワーク１２の貫通孔１８に挿入された円柱状突部３４を摩擦撹拌することで拡径するという簡便な作業を行うことにより、有突Ａｌ合金製ワーク３２と有孔ワーク１２とを容易に、しかも、優れた強度で接合することができる。
【００６１】
さらに、この場合、有孔ワーク１２の貫通孔１８や、該貫通孔１８内に挿入された円柱状突部３４を視認しながら積層部１６の位置決めを行うことができるので、貫通孔１８とプローブ２０の軸線同士を一致させ易い。すなわち、プローブ２０の摺接開始位置を特定することも容易であり、このため、積層された有突Ａｌ合金製ワーク３２と有孔ワーク１２を交換する毎に接合箇所が異なることが回避される。
【００６２】
なお、円柱状突部３４を設ける場合、該円柱状突部３４の高さを、有孔ワーク１２の肉厚と同一としてもよい。この場合においても、上記と同様の過程を経て有突Ａｌ合金製ワーク３２と有孔ワーク１２とが互いに接合される。
【００６３】
又は、該円柱状突部３４の高さを、有孔ワーク１２の肉厚に比して小さく設定してもよい。この場合、貫通孔１８にプローブ２０が挿入される。そして、該プローブ２０が円柱状突部３４の頂面に摺接し、これに伴って該円柱状突部３４の頂面及びその近傍が摩擦撹拌されることにより、第１実施形態と同様に、円柱状突部３４の肉が塑性流動を起こして該円柱状突部３４が拡径するとともに、該肉が貫通孔１８の内周壁に沿って上昇する。
【００６４】
この肉が貫通孔１８の内周壁から流出しない段階でプローブ２０を離脱して塑性流動を停止させるようにしてもよいし、肉が貫通孔１８の外部に流出するまで塑性流動させるようにしてもよい。肉が貫通孔１８の外部に流出した場合、この流出した肉が冷却硬化して抜け止め部３０が形成される。
【００６５】
また、第２実施形態においても、図１１に示すように、第１実施形態と同様に貫通孔１８の内周壁にねじ山２２を設けるようにしてもよい。この場合、円柱状突部３４にはねじ山２２が、ねじ山２２同士の間の凹部には円柱状突部３４の側周壁の肉が、それぞれ楔として食い込むようになる。このため、有突Ａｌ合金製ワーク３２と有孔ワーク１２との接合強度が一層向上するという利点がある。
【００６６】
さらに、第１実施形態及び第２実施形態の双方において、積層部１６を接合する際には既存設備を使用すればよく、新たな治具等を作製する必要は特にない。このため、設備投資が高騰することを回避することもできる。
【００６７】
さらにまた、Ａｌ合金製ワーク１０ないし円柱状突部３４の肉の軟化及び塑性流動という接合工程を、摩擦撹拌接合用工具１４を交換することなく１工程で、しかも、簡便な作業で行うことができるので、作業効率が向上する。
【００６８】
なお、第１実施形態及び第２実施形態のいずれにおいても、有孔ワーク１２を１枚のみ積層した場合を例示して説明しているが、図１２に示すように、有孔ワーク１２を複数枚積層するようにしてもよい。この場合、貫通孔１８同士の位置を合致させることはいうまでもない。勿論、各貫通孔１８の内周壁にねじ山２２等の凹凸を設けるようにしてもよい。
【００６９】
また、有孔ワーク１２の材質は鋼材に限定されるものではなく、その他の金属であってもよい。又は、セラミックス、樹脂材等であってもよい。すなわち、有孔ワーク１２の材質は、金属に特に限定されるものではない。
【００７０】
有孔ワーク１２の下方に配設されるワークの材質も、Ａｌ合金に限定されるものではなく、例えば、Ｍｇ、Ｍｇ合金、Ａｌであってもよい。
【００７１】
さらに、有孔ワーク１２の貫通孔１８は、真円形状に特に限定されるものではなく、楕円形状であってもよいし、多角形状であってもよい。一方、有突Ａｌ合金製ワーク３２に設けられる突部も、水平断面が真円となる円柱状突部３４に特に限定されるものではなく、水平断面が楕円形状の突部であってもよいし、多角形状の突部であってもよい。
【００７２】
さらにまた、貫通孔１８の内周壁に設ける凹凸は、ねじ山２２に特に限定されるものではなく、例えば、内周壁の円周方向に沿って延在する１本以上の凸部を突出形成するようにしてもよい。この場合、凸部同士の間が凹部となる。又は、内周壁の円周方向に沿って延在する１本以上の溝を陥没形成するようにしてもよい。この場合、溝が凹部となり、溝同士の間が凸部となる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】接合する２つのワークと、摩擦撹拌接合用工具の要部とを示す要部拡大概略斜視図である。
【図２】積層部の縦断面と、摩擦撹拌接合用工具の要部とを示す概略縦断面図である。
【図３】下方のワークに隆起部を形成した状態を示す概略縦断面図である。
【図４】隆起部から摩擦撹拌接合用工具のプローブを離脱した状態を示す概略縦断面図である。
【図５】隆起部の他に抜け止め部を設けた状態を示す概略縦断面図である。
【図６】接合する２つのワークと、摩擦撹拌接合用工具の要部とを示す要部拡大概略斜視図である。
【図７】積層部の縦断面と、摩擦撹拌接合用工具の要部とを示す概略縦断面図である。
【図８】下方のワークの円柱状突起部を拡径して抜け止め部を設けた状態を示す概略縦断面図である。
【図９】円柱状突起部から摩擦撹拌接合用工具のプローブを離脱した状態を示す概略縦断面図である。
【図１０】円柱状突起部から摩擦撹拌接合用工具のプローブを離脱した状態を示す概略斜視図である。
【図１１】貫通孔の内周壁にねじ山を設けて円柱状突起部を拡径し、抜け止め部を設けた状態を示す概略縦断面図である。
【図１２】複数個の有孔ワークを積層して接合した状態を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０…Ａｌ合金製ワーク              １２…有孔ワーク
１４…摩擦撹拌接合用工具            １６…積層部
１８…貫通孔                        ２０…プローブ
２２…ねじ山                        ２６…支持治具
２８…円環状隆起部                  ３０…抜け止め部
３２…有突Ａｌ合金製ワーク          ３４…円柱状突部
【図１】
2006289409.tif 000003
【図２】
2006289409.tif 000004
【図３】
2006289409.tif 000005
【図４】
2006289409.tif 000006
【図５】
2006289409.tif 000007
【図６】
2006289409.tif 000008
【図７】
2006289409.tif 000009
【図８】
2006289409.tif 000010
【図９】
2006289409.tif 000011
【図１０】
2006289409.tif 000012
【図１１】
2006289409.tif 000013
【図１２】
2006289409.tif 000014