(57)【要約】【課題】素材が本来有する強度よりも小さい張力によって破断することのない重ね継手の形成方法を提供する。【解決手段】重ね継手の形成方法は、２つの被接合材１、２を部分的に重なるように組み合わせ、ついで両被接合材１、２の重なり部分に、接合後片側部分のみに張力が作用する被接合材１側から摩擦攪拌接合用工具３のプローブ５を回転させつつ埋入し、その後プローブ５を上記重なり部分に沿って移動させることを含む。プローブ埋入側被接合材１の張力作用側部分が、プローブ５の回転方向Ｘ前方とプローブ５の移動方向Ｙとが一致する側にくるようにして、両被接合材１、２を摩擦攪拌接合する。【選択図】図２
2006192501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの被接合材が重ね継手により接合されており、かつ少なくとも一方の被接合材における接合部の片側部分のみが、張力が作用する張力作用部となっている接合体における重ね継手を形成する方法であって、
２つの被接合材を部分的に重なるように組み合わせ、ついで両被接合材の重なり部分に、接合後片側部分のみに張力が作用する被接合材側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを回転させつつ埋入し、その後プローブを上記重なり部分に沿って移動させることを含み、プローブ埋入側被接合材の張力作用側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、両被接合材を摩擦攪拌接合することを特徴とする重ね継手の形成方法。
【請求項２】
プローブ埋入側被接合材の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たす請求項１記載の重ね継手の形成方法。
【請求項３】
回転させつつ埋入したプローブを移動させることによる摩擦攪拌接合を、プローブの移動方向が平行となるように複数回行う請求項１または２記載の重ね継手の形成方法。
【請求項４】
移動したプローブの中心線間の距離をＷｍｍ、プローブ径をＤｍｍ、プローブ埋入側被接合材の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合回数をＮ回とした場合、Ｗ≦ＤでかつＴ＜Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）の関係を満たす請求項３記載の重ね継手の形成方法。
【請求項５】
２つの被接合材がそれぞれアルミニウムからなる請求項１〜４のうちのいずれかに記載の重ね継手の形成方法。
【請求項６】
２つの被接合材が重ね継手により接合された接合体であって、請求項１〜５のうちのいずれかの方法によって重ね継手が形成されており、プローブ埋入側被接合材における接合部よりも張力作用側部分の非接合部に肉厚減少部が形成されていない接合体。
【請求項７】
先行圧延用板の終端部に、コイルから繰り出された後続圧延用板の始端部を接合する方法であって、先行圧延用板の終端部と後続圧延用板の始端部とをいずれか一方が上側に来るように重ね合わせ、ついで両圧延用板の重なり部分に、上圧延用板側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを回転させつつ埋入し、その後プローブを上記重なり部分に沿って両圧延用板の幅方向に移動させることを含み、上圧延用板におけるプローブ埋入部よりも長さ方向の内側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、両圧延用板を摩擦攪拌接合することを特徴とする圧延用板の接合方法。
【請求項８】
上圧延用板の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たす請求項７記載の圧延用板の接合方法。
【請求項９】
回転させつつ埋入したプローブを移動させることによる摩擦攪拌接合を、プローブの移動方向が平行となるように複数回行う請求項７または８記載の圧延用板の接合方法。
【請求項１０】
移動したプローブの中心線間の距離をＷｍｍ、プローブ径をＤｍｍ、上圧延用板の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合回数をＮ回とした場合、Ｗ≦ＤでかつＴ＜Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）の関係を満たす請求項９記載の圧延用板の接合方法。
【請求項１１】
２つの圧延用板がそれぞれアルミニウムからなる請求項７〜１０のうちのいずれかに記載の圧延用板の接合方法。
【請求項１２】
ウェブ部およびウェブ部下端に形成されたフランジ部を有するリブ材を板材に接合する方法であって、リブ材のフランジ部を板材の上面に重ね合わせ、ついでフランジ部と板材との重なり部分に、フランジ部側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを回転させつつ埋入し、その後プローブを上記重なり部分に沿ってフランジ部の長さ方向に移動させることを含み、フランジ部におけるプローブ埋入部よりもウェブ部側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、フランジ部と板材とを摩擦攪拌接合することを特徴とする板材へのリブ材接合方法。
【請求項１３】
リブ材のフランジ部の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たす請求項１２記載の板材へのリブ材接合方法。
【請求項１４】
回転させつつ埋入したプローブを移動させることによる摩擦攪拌接合を、プローブの移動方向が平行となるように複数回行う請求項１２または１３記載の板材へのリブ材接合方法。
【請求項１５】
移動したプローブの中心線間の距離をＷｍｍ、プローブ径をＤｍｍ、リブ材のフランジ部の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合回数をＮ回とした場合、Ｗ≦ＤでかつＴ＜Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）の関係を満たす請求項１４記載の板材へのリブ材接合方法。
【請求項１６】
リブ材および板材がそれぞれアルミニウムからなる請求項１２〜１５のうちのいずれかに記載の板材へのリブ材接合方法。
【請求項１７】
板材と、ウェブ部およびウェブ部下端に形成されたフランジ部を有しかつ板材の片面に接合されたリブ材とを備えた強度部材であって、リブ材のフランジ部と板材とが請求項１２〜１６のうちのいずれかに記載の方法により接合されており、フランジ部における接合部よりもウェブ部側の非接合部に肉厚減少部が形成されていない強度部材。
【請求項１８】
凹所、および凹所の上端開口の周囲に形成された蓋受け部を有する本体と、周縁部が本体の蓋受け部上に乗せられて蓋受け部に接合されている蓋とからなる中空体を製造する方法であって、蓋の周縁部を本体の蓋受け部上に重ね合わせ、ついで蓋と蓋受け部との重なり部分に、蓋側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを回転させつつ埋入し、その後プローブを上記重なり部分に沿って周方向に移動させることを含み、蓋におけるプローブ埋入部よりも内側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、蓋と蓋受け部とを摩擦攪拌接合することを特徴とする中空体の製造方法。
【請求項１９】
蓋の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たす請求項１８記載の中空体の製造方法。
【請求項２０】
回転させつつ埋入したプローブを移動させることによる摩擦攪拌接合を、プローブの移動方向が平行となるように複数回行う請求項１８または１９記載の中空体の製造方法。
【請求項２１】
移動したプローブの中心線間の距離をＷｍｍ、プローブ径をＤｍｍ、蓋の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合回数をＮ回とした場合、Ｗ≦ＤでかつＴ＜Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）の関係を満たす請求項２０記載の中空体の製造方法。
【請求項２２】
本体および蓋がそれぞれアルミニウムからなる請求項１８〜２１のうちのいずれかに記載の中空体の製造方法。
【請求項２３】
凹所、および凹所の上端開口の周囲に形成された蓋受け部を有する本体と、周縁部が本体の蓋受け部上に乗せられて蓋受け部に接合されている蓋とからなる中空体であって、請求項１８〜２２のうちのいずれかに記載の方法により製造されており、蓋および蓋受け部における接合部よりも内側の非接合部に肉厚減少部が形成されていない中空体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種産業において金属材を接合するのに利用される重ね継手の形成方法、金属板の圧延において先行圧延用金属板の終端部と後続圧延用金属板の始端部とを接合する方法、各種産業において利用される板材へのリブ材接合方法、および各種産業において利用される中空体の製造方法に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【０００３】
なお、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【背景技術】
【０００４】
近年、固相接合方法である摩擦攪拌接合方法が、ＴＩＧやＭＩＧなどの溶融溶接法に比較して熱歪みによる変形や割れが生じにくく、しかも接合強度が増大するという利点があるため、広く適用されるようになってきている。
【０００５】
たとえば、２つの板状被接合材が重ね継手となって接合されている接合体における重ね継手を形成する方法として、図８に示すように、２つの被接合材(1)(2)の端部どうしを上下に重ね合わせ、ついで両被接合材(1)(2)の重なり部分に、上被接合材(1)側から摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)を回転させつつ埋入した後、プローブ(5)を上記重なり部分に沿って移動させることを含み、上被接合材(1)の端面側が、プローブ(5)の回転方向(X)前方とプローブ(5)の移動方向(Y)とが一致する側にくるようにして、両被接合材(1)(2)を摩擦攪拌接合する方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
ところで、特許文献１記載の方法においては、摩擦攪拌接合時には、上被接合材(1)におけるプローブ埋入部を挟んで端面とは反対側の部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動する。したがって、特許文献１記載の方法によって形成された重ね継手を有する接合体(6A)においては、図９に示すように、上被接合材(1)における接合部(A)を挟んで端面とは反対側の非接合部に肉厚減少部(1a)が発生し、肉厚減少部(1a)において上被接合材(1)の他の部分の強度よりも低下する。
【０００７】
その結果、特許文献１記載の方法により形成された重ね継手を有する接合体(6A)において、上被接合材(1)における接合部(A)を挟んで上記端面とは反対側の部分に張力が作用した場合、その張力が、接合前の上被接合材(1)が本来有する強度よりも小さいときにも、肉厚減少部(1a)の近傍において破断するおそれがある。
【特許文献１】特開平１１−５８０３９号公報（段落０００５および図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の目的は、上記問題を解決し、素材が本来有する強度よりも小さい張力によって破断することのない重ね継手の形成方法、圧延用板の接合方法、板材へのリブ材接合方法および中空体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の態様からなる。
【００１０】
1)２つの被接合材が重ね継手により接合されており、かつ少なくとも一方の被接合材における接合部の片側部分のみが、張力が作用する張力作用部となっている接合体における重ね継手を形成する方法であって、
２つの被接合材を部分的に重なるように組み合わせ、ついで両被接合材の重なり部分に、接合後片側部分のみに張力が作用する被接合材側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを回転させつつ埋入し、その後プローブを上記重なり部分に沿って移動させることを含み、プローブ埋入側被接合材の張力作用側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、両被接合材を摩擦攪拌接合することを特徴とする重ね継手の形成方法。
【００１１】
2)プローブ埋入側被接合材の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たす上記1)記載の重ね継手の形成方法。
【００１２】
3)回転させつつ埋入したプローブを移動させることによる摩擦攪拌接合を、プローブの移動方向が平行となるように複数回行う上記1)または2)記載の重ね継手の形成方法。
【００１３】
4)移動したプローブの中心線間の距離をＷｍｍ、プローブ径をＤｍｍ、プローブ埋入側被接合材の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合回数をＮ回とした場合、Ｗ≦ＤでかつＴ＜Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）の関係を満たす上記3)記載の重ね継手の形成方法。
【００１４】
5)２つの被接合材がそれぞれアルミニウムからなる上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の重ね継手の形成方法。
【００１５】
6)２つの被接合材が重ね継手により接合された接合体であって、上記1)〜5)のうちのいずれかの方法によって重ね継手が形成されており、プローブ埋入側被接合材における接合部よりも張力作用側部分の非接合部に肉厚減少部が形成されていない接合体。
【００１６】
7)先行圧延用板の終端部に、コイルから繰り出された後続圧延用板の始端部を接合する方法であって、先行圧延用板の終端部と後続圧延用板の始端部とをいずれか一方が上側に来るように重ね合わせ、ついで両圧延用板の重なり部分に、上圧延用板側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを回転させつつ埋入し、その後プローブを上記重なり部分に沿って両圧延用板の幅方向に移動させることを含み、上圧延用板におけるプローブ埋入部よりも長さ方向の内側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、両圧延用板を摩擦攪拌接合することを特徴とする圧延用板の接合方法。
【００１７】
8)上圧延用板の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たす上記7)記載の圧延用板の接合方法。
【００１８】
9)回転させつつ埋入したプローブを移動させることによる摩擦攪拌接合を、プローブの移動方向が平行となるように複数回行う上記7)または8)記載の圧延用板の接合方法。
【００１９】
10)移動したプローブの中心線間の距離をＷｍｍ、プローブ径をＤｍｍ、上圧延用板の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合回数をＮ回とした場合、Ｗ≦ＤでかつＴ＜Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）の関係を満たす上記9)記載の圧延用板の接合方法。
【００２０】
11)２つの圧延用板がそれぞれアルミニウムからなる上記7)〜10)のうちのいずれかに記載の圧延用板の接合方法。
【００２１】
12)ウェブ部およびウェブ部下端に形成されたフランジ部を有するリブ材を板材に接合する方法であって、リブ材のフランジ部を板材の上面に重ね合わせ、ついでフランジ部と板材との重なり部分に、フランジ部側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを回転させつつ埋入し、その後プローブを上記重なり部分に沿ってフランジ部の長さ方向に移動させることを含み、フランジ部におけるプローブ埋入部よりもウェブ部側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、フランジ部と板材とを摩擦攪拌接合することを特徴とする板材へのリブ材接合方法。
【００２２】
13)リブ材のフランジ部の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たす上記12)記載の板材へのリブ材接合方法。
【００２３】
14)回転させつつ埋入したプローブを移動させることによる摩擦攪拌接合を、プローブの移動方向が平行となるように複数回行う上記12)または13)記載の板材へのリブ材接合方法。
【００２４】
15)移動したプローブの中心線間の距離をＷｍｍ、プローブ径をＤｍｍ、リブ材のフランジ部の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合回数をＮ回とした場合、Ｗ≦ＤでかつＴ＜Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）の関係を満たす上記14)記載の板材へのリブ材接合方法。
【００２５】
16)リブ材および板材がそれぞれアルミニウムからなる上記12)〜15)のうちのいずれかに記載の板材へのリブ材接合方法。
【００２６】
17) 板材と、ウェブ部およびウェブ部下端に形成されたフランジ部を有しかつ板材の片面に接合されたリブ材とを備えた強度部材であって、リブ材のフランジ部と板材とが上記12)〜16)のうちのいずれかに記載の方法により接合されており、フランジ部における接合部よりもウェブ部側の非接合部に肉厚減少部が形成されていない強度部材。
【００２７】
18)凹所、および凹所の上端開口の周囲に形成された蓋受け部を有する本体と、周縁部が本体の蓋受け部上に乗せられて蓋受け部に接合されている蓋とからなる中空体を製造する方法であって、蓋の周縁部を本体の蓋受け部上に重ね合わせ、ついで蓋と蓋受け部との重なり部分に、蓋側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを回転させつつ埋入し、その後プローブを上記重なり部分に沿って周方向に移動させることを含み、蓋におけるプローブ埋入部よりも内側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、蓋と蓋受け部とを摩擦攪拌接合することを特徴とする中空体の製造方法。
【００２８】
19)蓋の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たす上記18)記載の中空体の製造方法。
【００２９】
20)回転させつつ埋入したプローブを移動させることによる摩擦攪拌接合を、プローブの移動方向が平行となるように複数回行う上記18)または19)記載の中空体の製造方法。
【００３０】
21)移動したプローブの中心線間の距離をＷｍｍ、プローブ径をＤｍｍ、蓋の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合回数をＮ回とした場合、Ｗ≦ＤでかつＴ＜Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）の関係を満たす上記20)記載の中空体の製造方法。
【００３１】
22)本体および蓋がそれぞれアルミニウムからなる上記18)〜21)のうちのいずれかに記載の中空体の製造方法。
【００３２】
22)凹所、および凹所の上端開口の周囲に形成された蓋受け部を有する本体と、周縁部が本体の蓋受け部上に乗せられて蓋受け部に接合されている蓋とからなる中空体であって、上記18)〜22)のうちのいずれかに記載の方法により製造されており、蓋および蓋受け部における接合部よりも内側の非接合部に肉厚減少部が形成されていない中空体。
【発明の効果】
【００３３】
上記1)の重ね継手の形成方法によれば、プローブ埋入側被接合材の張力作用側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、両被接合材を摩擦攪拌接合するので、摩擦攪拌接合時には、プローブ埋入側被接合材における張力作用側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止され、その結果、この方法により形成された重ね継手を有する接合体において、プローブ埋入側被接合材の張力作用側部分に肉厚減少部が形成されることが防止される。したがって、接合体のプローブ埋入側被接合材の張力作用側部分に張力が作用した場合、被接合材の張力作用側部分は、張力の強さが被接合材が本来有している設定強度以上になるまでは、被接合材が破断することはない。
【００３４】
上記2)の重ね継手の形成方法によれば、プローブ埋入側被接合材と他の被接合材との接合幅が、プローブ埋入側被接合材の肉厚よりも大きくなる。したがって、形成された重ね継手を有する接合体において、プローブ埋入側被接合材の張力作用側部分に張力が作用した場合にも、その張力の強さが被接合材が本来有している設定強度より大きくなるまでは、接合体の接合部において破断することはない。Ｔ≧Ｄの場合、プローブ埋入側被接合材の張力作用側部分に張力が作用した場合に、その張力の強さが被接合材が本来有している設定強度に達するまでに、接合体の接合部において破断することがある。
【００３５】
上記3)および4)の重ね継手の形成方法によれば、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径が、プローブ埋入側被接合材の肉厚よりも小さい場合であっても、プローブ埋入側被接合材と他の被接合材との接合幅が、プローブ埋入側被接合材の肉厚よりも大きくなる。したがって、形成された重ね継手を有する接合体において、プローブ埋入側被接合材の張力作用側部分に張力が作用した場合にも、その張力の強さが被接合材が本来有している設定強度より大きくなるまでは、接合体の接合部において破断することはない。上記4)の方法において、Ｗ＞Ｄおよび／またはＴ＞Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）であれば、プローブ埋入側被接合材の張力作用側部分に張力が作用した場合に、その張力の強さが被接合材が本来有している設定強度に達するまでに、接合体の接合部において破断することがある。
【００３６】
上記7)の圧延用板の接合方法によれば、上圧延用板におけるプローブ埋入部よりも長さ方向の内側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、両圧延用板を摩擦攪拌接合するので、摩擦攪拌接合時には、上圧延用板におけるプローブ埋入部よりも長さ方向の内側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止され、その結果、この方法により両圧延用板が接合された接合体において、上圧延用板における接合部よりも長さ方向の内側の非接合部に肉厚減少部が形成されることが防止される。しかも、摩擦攪拌接合時には、下圧延用板におけるプローブ埋入部よりも長さ方向の内側の部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動するので、両圧延用板の接合体において、下圧延用板における接合部よりも長さ方向内側の非接合部に肉厚増大部が形成される。通常、先行圧延用板の終端部と後続圧延用板の始端部とをいずれか一方が上側に来るように重ね合わせて両者を接合した場合、接合後には、両圧延用板における接合部よりも長さ方向の内側部分に張力が作用する。ところが、上圧延用板における接合部よりも長さ方向の内側部分には肉厚減少部が形成されておらず、下圧延用板における接合部よりも長さ方向の内側部分には肉厚増大部が形成されているので、両圧延用板における接合部よりも長さ方向の内側部分に張力が作用した場合、張力の強さが両圧延用板が本来有している設定強度以上になるまでは、両圧延用板が破断することはない。
【００３７】
上記8)の圧延用板の接合方法によれば、上下両圧延用板間の接合幅が、上圧延用板の肉厚よりも大きくなる。したがって、接合された両圧延用板において、上圧延用板における接合部よりも長さ方向の内側部分に張力が作用した場合にも、その張力の強さが上圧延用板が本来有している設定強度より大きくなるまでは、両圧延用板の接合部において破断することはない。Ｔ≧Ｄの場合、上下両圧延用板間の接合幅が、上圧延用板の肉厚よりも小さくなり、上圧延用板における接合部よりも長さ方向の内側部分に張力が作用した場合に、その張力の強さが上圧延用板が本来有している設定強度に達するまでに、両圧延用板の接合部において破断することがある。
【００３８】
上記9)および10)の圧延用板の接合方法によれば、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径が、上圧延用板の肉厚よりも小さい場合であっても、上下両圧延用板間の接合幅が、上圧延用板の肉厚よりも大きくなる。したがって、接合された両圧延用板において、上圧延用板におけるプローブ埋入部よりも長さ方向の内側部分に張力が作用した場合にも、その張力の強さが上圧延用板が本来有している設定強度より大きくなるまでは、両圧延用板の接合部において破断することはない。上記10)の方法において、Ｗ＞Ｄおよび／またはＴ＞Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）であれば、上圧延用板におけるプローブ埋入部よりも長さ方向の内側部分に張力が作用した場合に、その張力の強さが上圧延用板が本来有している設定強度に達するまでに、両圧延用板の接合部において破断することがある。
【００３９】
上記12)の板材へのリブ材接合方法によれば、フランジ部におけるプローブ埋入部よりもウェブ部側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、フランジ部と板材とを摩擦攪拌接合するので、摩擦攪拌接合時には、リブ材のフランジ部におけるプローブ埋入部よりもウェブ部側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止され、その結果、この方法により接合された板材およびリブ材の接合体において、フランジ部における接合部よりもウェブ部側の非接合部に肉厚減少部が形成されることが防止される。しかも、摩擦攪拌接合時には、板材におけるプローブ埋入部を挟んでウェブ部と反対側の部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動するので、板材およびリブ材の接合体において、板材における接合部を挟んでウェブ部と反対側の非接合部に肉厚増大部が形成される。通常、リブ材のフランジ部を板材の上面に重ね合わせて両者を接合した場合、接合後には、フランジ部における接合部よりもウェブ部側の部分、および板材における接合部を挟んでウェブ部と反対側の部分に張力が作用する。ところが、フランジ部における接合部よりもウェブ部側の部分には肉厚減少部が形成されておらず、板材における接合部を挟んでウェブ部と反対側の部分には肉厚増大部が形成されているので、上述のように張力が作用した場合、張力の強さがフランジ部および板材が本来有している設定強度以上になるまでは、フランジ部および板材が破断することはない。
【００４０】
上記13)の板材へのリブ材接合方法によれば、フランジ部と板材との間の接合幅が、フランジ部の肉厚よりも大きくなる。したがって、接合された板材およびリブ材において、フランジ部における接合部よりもウェブ部側の部分に張力が作用した場合にも、その張力の強さがフランジ部が本来有している設定強度より大きくなるまでは、フランジ部と板材との接合部において破断することはない。Ｔ≧Ｄの場合、フランジ部における接合部よりもウェブ部側の部分に張力が作用した場合に、その張力の強さがフランジ部が本来有している設定強度に達するまでに、フランジ部と板材との接合部において破断することがある。
【００４１】
上記14)および15)の板材へのリブ材接合方法によれば、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径が、フランジ部の肉厚よりも小さい場合であっても、フランジ部と板材との間の接合幅が、フランジ部の肉厚よりも大きくなる。したがって、接合された板材およびリブ材において、フランジ部における接合部よりもウェブ部側の部分に張力が作用した場合にも、その張力の強さがフランジ部が本来有している設定強度より大きくなるまでは、板材およびリブ材の接合部において破断することはない。上記15)の方法において、Ｗ＞Ｄおよび／またはＴ＞Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）であれば、フランジ部における接合部よりもウェブ部側の部分に張力が作用した場合に、その張力の強さがフランジ部が本来有している設定強度に達するまでに、板材およびリブ材の接合部において破断することがある。
【００４２】
上記18)の中空体の製造方法によれば、蓋におけるプローブ埋入部よりも内側部分が、プローブの回転方向前方とプローブの移動方向とが一致する側にくるようにして、蓋と蓋受け部とを摩擦攪拌接合するので、摩擦攪拌接合時には、蓋におけるプローブ埋入部よりも内側部分の材料が接合部に向かって上側に流動することが防止され、その結果、この方法により製造された中空体において、蓋における接合部よりも内側部分に肉厚減少部が形成されることが防止される。しかも、摩擦攪拌接合時には、本体の蓋受け部におけるプローブ埋入部よりも内側部分の材料は接合部に向かって下側に流動せず、その結果、この方法により製造された中空体において、蓋受け部における接合部よりも内側部分に肉厚減少部が形成されることが防止される。通常、蓋の周縁部を本体の蓋受け部上に重ね合わせて両者を接合して製造した中空体の場合、内圧が上昇したり、蓋に振動が発生することによって、蓋および蓋受け部における接合部よりも内側部分に張力が作用する。ところが、蓋および蓋受け部における接合部よりも内側部分肉厚減少部が形成されていないので、蓋および蓋受け部における接合部よりも内側部分に張力が作用した場合、張力の強さが蓋および蓋受け部が本来有している設定強度以上になるまでは破断することはない。
【００４３】
上記19)の中空体の製造方法によれば、蓋および蓋受け部の接合幅が、蓋の肉厚よりも大きくなる。したがって、製造された中空体において、蓋における接合部よりも内側部分に張力が作用した場合にも、その張力の強さが蓋が本来有している設定強度より大きくなるまでは、蓋および蓋受け部の接合部において破断することはない。Ｔ≧Ｄの場合、蓋における接合部よりも内側部分に張力が作用した場合に、その張力の強さが蓋が本来有している設定強度に達するまでに、蓋および蓋受け部の接合部において破断することがある。
【００４４】
上記20)および21)の中空体の製造方法によれば、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径が、蓋の肉厚よりも小さい場合であっても、蓋および蓋受け部の接合幅が、蓋の肉厚よりも大きくなる。したがって、製造された中空体において、蓋における接合部よりも内側部分に張力が作用した場合にも、その張力の強さが蓋が本来有している設定強度より大きくなるまでは、蓋および蓋受け部の接合部において破断することはない。上記21)の方法において、Ｗ＞Ｄおよび／またはＴ＞Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）であれば、蓋における接合部よりも内側部分に張力が作用した場合に、その張力の強さが蓋が本来有している設定強度に達するまでに、蓋および蓋受け部の接合部において破断することがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００４６】
以下の説明において、各図面の上下、左右を上下、左右というものとする。
【００４７】
実施形態１
この実施形態は図１〜図３に示すものであり、２つの板状被接合材(1)(2)を部分的に重ね合わせて接合する際の重ね継手を形成する方法である。
【００４８】
まず、２つの板状被接合材(1)(2)を用意し、上被接合材(1)の左端部を下被接合材(2)の右端部上に部分的に重ね合わせ、両被接合材(1)(2)の重ね合わせ部分において、摩擦攪拌接合用工具(3)を用いて両被接合材(1)(2)を摩擦攪拌接合する。
【００４９】
両被接合材(1)(2)は、それぞれアルミニウム、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれかにより形成されている。両被接合材(1)(2)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは異なる材料で形成されていてもよい。また、両被接合材(1)(2)の肉厚は、ここでは等しくなっているが、これに限定されるものではない。
【００５０】
摩擦攪拌接合用工具(3)は、先端部にテーパ部を介して小径部(4a)が同軸上に一体に形成された円柱状回転子(4)と、回転子(4)の小径部(4a)の端面に小径部(4a)と同軸上に一体に形成されかつ小径部(4a)よりも小径であるピン状プローブ(5)とを備えている。回転子(4)およびプローブ(5)は、両被接合材(1)(2)よりも硬質でかつ接合時に発生する摩擦熱に耐えうる耐熱性を有する材料で形成されている。
【００５１】
ここで、上被接合材(1)の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)の直径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たすことが好ましい。また、プローブ(5)の長さは上被接合材(1)の肉厚Ｔよりも長いことが好ましい。
【００５２】
ついで、摩擦攪拌接合用工具(3)を回転させながら、両被接合材(1)(2)の重ね合わせ部分に、上被接合材(1)側、すなわち上側からプローブ(5)を埋入するとともに、工具(3)における小径部(4a)とプローブ(5)との間の肩部(4b)を、上被接合材(1)の上面に押し付ける。このとき、上記肩部(4b)の押し付けにより、接合開始時および接合途中に生じることのある軟化部の肉の飛散を防止して良好な接合状態を得ることができるとともに、上被接合材(1)と上記肩部(4b)との摺動によって摩擦熱をさらに発生させてプローブ(5)と上被接合材(1)との接触部およびその近傍の軟化を促進することができ、しかも接合部の表面へのバリ等の凹凸の発生を防止することができる。
【００５３】
ついで、両被接合材(1)(2)と摩擦攪拌接合用工具(3)とを相対的に移動させることによって、プローブ(5)を上記重ね合わせ部分の長さ方向に移動させる。このとき、接合後に上被接合材(1)に張力が作用する接合部の片側、ここではプローブ埋入部の右側が、プローブ(5)の回転方向(X)の前方とプローブ(5)の上記重ね合わせ部分に沿う移動方向(Y)とが一致する進行側にくるように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決める（図１および図２参照）。
【００５４】
すると、プローブ(5)の回転により発生する摩擦熱と、両被接合材(1)(2)と肩部(4b)との摺動により発生する摩擦熱とによって、両被接合材(1)(2)の母材となる金属は軟化するとともに、この軟化部がプローブ(5)の回転力を受けて攪拌混合され、さらにこの軟化部がプローブ(5)通過溝を埋めるように塑性流動した後、摩擦熱を急速に失って冷却固化するという現象が、プローブ(5)の移動に伴って繰り返されることにより、両被接合材(1)(2)どうしが接合されていく。このとき、上被接合材(1)におけるプローブ埋入部よりも右側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止されるとともに、下被接合材(2)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動する。また、上被接合材(1)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動する。
【００５５】
そして、プローブ(5)が上記重ね合わせ部分の全長にわたって移動したときに両被接合材(1)(2)どうしが全長にわたって接合される。接合部を(A)で示す。ついで、両被接合材(1)(2)の重ね合わせ部分の終端部に配置した当て部材（図示略）までプローブ(5)を移動させ、ここでプローブ(5)を引き抜く。こうして、両被接合材(1)(2)が摩擦攪拌接合されて重ね継手が形成され、接合体(6)が得られる。
【００５６】
上述したように、摩擦攪拌接合時に、上被接合材(1)におけるプローブ埋入部よりも右側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止されるとともに、下被接合材(2)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動しているので、接合体(6)において、上被接合材(1)における接合部(A)よりも右側部分（張力作用側部分）の非接合部には肉厚減少部は形成されず、下被接合材(2)における接合部(A)よりも左側の非接合部には肉厚増大部(2a)が形成される。また、摩擦攪拌接合時に、上被接合材(1)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動しているので、接合体(6)の上被接合材(1)における接合部(A)よりも左側部分の非接合部には肉厚減少部(1a)が形成されている。
【００５７】
したがって、接合体(6)において、上被接合材(1)における接合部(A)よりも右側部分に右向きの張力が作用し、下被接合材(2)における接合部(A)よりも左側部分に左向きの張力が作用した場合、上被接合材(1)における接合部(A)よりも右側部分には肉厚減少部が形成されておらず、下被接合材(2)における接合部(A)よりも左側部分には肉厚増大部(2a)が形成されているので、張力の強さが両被接合材(1)(2)が本来有している設定強度以上になるまでは、両被接合材(1)(2)が破断することはない。
【００５８】
さらに、上述したように、上被接合材(1)の肉厚Ｔｍｍとプローブ(5)の直径ＤｍｍとがＴ＜Ｄの関係を満たしているので、図３に示すように、接合部(A)における上被接合材(1)と下被接合材(2)との接合幅(S)は、上被接合材(1)の肉厚Ｔよりも大きくなる。したがって、接合体(6)において、上述したように両被接合材(1)(2)に張力が作用した場合にも、その張力の強さが両被接合材(1)(2)が本来有している設定強度より大きくなるまでは、両被接合材(1)(2)の接合部(A)において破断することはない。
【００５９】
次に、実施形態１の方法の具体的実験例について、比較実験例とともに説明する。
【００６０】
実験例
JIS Ａ６０６１−Ｔ６の圧延材からなる肉厚：３ｍｍの上下両被接合材(1)(2)を用意した。また、摩擦攪拌接合用工具(3)として、回転子(4)の小径部(4a)端面における肩部(4b)の直径：１５ｍｍ、プローブ(5)の直径：５ｍｍ、プローブ(5)の長さ：５ｍｍのものを用意した。
【００６１】
そして、プローブ回転数：１５００ｒｐｍ、プローブ移動速度：５００ｍｍ／ｍｉｎ、前進角：３度の条件で、実施形態１に述べた方法により両被接合材(1)(2)を摩擦攪拌接合して重ね継手を形成し、接合体(6)を得た。
【００６２】
比較例
上記実験例の場合とはプローブ(5)の回転方向を逆向きにし、すなわち図８に示す特許文献１記載の方法と同様に、接合後に上被接合材(1)に張力が作用しない側、ここでは接合部の左側が、プローブ(5)の回転方向(X)の前方とプローブ(5)の上記重ね合わせ部分に沿う移動方向(Y)とが一致する進行側にくるようした他は、上記実験例と同様にして、両被接合材(1)(2)を重ね合わせ部分で摩擦攪拌接合して重ね継手を形成し、接合体(6A)を得た。
【００６３】
評価試験
実験例および比較例の接合体(6)(6A)の上被接合材(1)を右向きに、下被接合材(2)を左向きにそれぞれ引っ張り、接合体が破断した際の破断荷重を調べた。その結果、実験例の接合体(6)では１２５００Ｎ、比較例の接合体(6A)では５７００Ｎであった。また、実験例の接合体(6)の破断位置は、図３に鎖線αで示すように、上被接合材(1)の接合部(A)よりも右側の非接合部における肉厚が減少していない部分であった。一方、比較例の接合体(6A)の破断位置は、図９に鎖線βで示すように、上下被接合材(1)(2)の接合部(A)における接合部(A)よりもの右側の非接合部に形成された上被接合材(1)の肉厚減少部(1a)の近傍部分であった。
【００６４】
実施形態２
この実施形態は図４に示すものである。
【００６５】
この実施形態の場合、使用する摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)の直径D1が、上被接合材(1)の肉厚Ｔｍｍよりも小さくなっている。なお、プローブ(5)の長さは上被接合材(1)の肉厚Ｔｍｍよりも長い。
【００６６】
そして、プローブ(5)による摩擦攪拌接合を、プローブ(5)の移動方向が平行となるように複数回行う。ここで、移動したプローブ(5)の中心線(C)間の距離をＷｍｍ、プローブの直径をD1ｍｍ、上被接合材(1)の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合回数をＮ回とした場合、Ｗ≦ＤでかつＴ＜Ｄ＋Ｗ×（Ｎ−１）の関係を満たしていることが好ましい。このような関係を満たしていると、摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)の直径が、上被接合材(1)の肉厚よりも小さい場合であっても、上被接合材(1)と下被接合材(2)との接合幅(S1)が、上被接合材(1)の肉厚よりも大きくなる。したがって、形成された重ね継手を有する接合体において、上被接合材(1)の張力作用側部分（接合部よりも右側部分）に張力が作用した場合にも、その張力の強さが上被接合材(1)が本来有している設定強度より大きくなるまでは、接合体の接合部において破断することはない。
【００６７】
その他の構成は実施形態１と同様である。
【００６８】
実施形態３
この実施形態は図５に示すものであり、先行圧延用板(10)の終端部に、コイル(12)から繰り出された後続圧延用板(11)の始端部を接合する方法である。
【００６９】
両圧延用板(10)(11)は、それぞれアルミニウム、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれかにより形成されている。両圧延用板(10)(11)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは異なる材料で形成されていてもよい。また、両圧延用板(10)(11)の肉厚は、ここでは等しくなっているが、これに限定されるものではない。
【００７０】
まず、先行圧延用板(10)の終端部と、コイル(12)から繰り出された後続圧延用板(11)の始端部とを、いずれか一方、ここでは先行圧延用板(10)が上側に来るように重ね合わせ、両圧延用板(10)(11)の重ね合わせ部分において、実施形態１の場合と同様にして、摩擦攪拌接合用工具(3)を用いて上側から両圧延用板(10)(11)を摩擦攪拌接合する。
【００７１】
ここで、先行圧延用板(10)の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)の直径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たすことが好ましい。また、プローブ(5)の長さは先行圧延用板(10)の肉厚Ｔよりも長いことが好ましい。
【００７２】
この摩擦攪拌接合の際に、先行圧延用板(10)におけるプローブ埋入部よりも長さ方向の内側部分（図５の右側部分）が、プローブ(5)の回転方向(X)の前方とプローブ(5)の両圧延用板(10)(11)の幅方向への移動方向(Y)とが一致する進行側にくるように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決める。すると、先行圧延用板(10)におけるプローブ埋入部よりも右側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止されるとともに、後続圧延用板(11)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動する。また、先行圧延用板(10)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動する。
【００７３】
その他の構成は実施形態１の場合と実質的に同様である。
【００７４】
上述したように、摩擦攪拌接合時に、先行圧延用板(10)におけるプローブ埋入部よりも右側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止されるとともに、後続圧延用板(11)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動しているので、このようにして得られた両圧延用板(10)(11)の接合体において、図示は省略したが、先行圧延用板(10)における接合部(A)よりも右側の非接合部には肉厚減少部は形成されず、後続圧延用板(11)における接合部(A)よりも左側の非接合部には肉厚増大部が形成されている。また、摩擦攪拌接合時に、先行圧延用板(10)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動しているので、先行圧延用板(10)における接合部(A)よりも左側の非接合部には肉厚減少部が形成されている。
【００７５】
通常、先行圧延用板(10)の終端部と後続圧延用板(11)の始端部とを、先行圧延用板(10)が上側に来るように重ね合わせて両者を接合した場合、接合後には、両圧延用板(10)(11)における接合部(A)よりも長さ方向の内側部分、すなわち先行圧延用板(10)にあっては接合部(A)よりも右側部分に右向きの張力が作用し、後続圧延用板(11)にあっては接合部(A)よりも左側部分に左向きの張力が作用する。ところが、先行圧延用板(10)における接合部(A)よりも右側の非接合部には肉厚減少部が形成されておらず、後続圧延用板(11)における接合部(A)よりも左側の非接合部には肉厚増大部が形成されているので、張力の強さが両圧延用板(10)(11)が本来有している設定強度以上になるまでは、両圧延用板(10)(11)が破断することはない。
【００７６】
さらに、上述したように、先行圧延用板(10)の肉厚Ｔｍｍとプローブ(5)の直径ＤｍｍとがＴ＜Ｄの関係を満たしているので、接合部(A)における先行圧延用板(10)と後続圧延用板(11)との接合幅は、両圧延用板(10)(11)の肉厚Ｔよりも大きくなる。したがって、接合後、両圧延用板(10)(11)に上述したような張力が作用した場合にも、その張力の強さが両圧延用板(10)(11)が本来有している設定強度より大きくなるまでは、両圧延用板(10)(11)の接合部(A)において破断することはない。
【００７７】
実施形態３において、使用する摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)の直径が、先行圧延用板(10)の肉厚Ｔｍｍよりも小さい場合には、実施形態２の場合と同様にして両圧延用板(10)(11)を接合する。
【００７８】
実施形態４
この実施形態は図６に示すものであり、ウェブ部(21)およびウェブ部(21)下端に一体に形成され、かつウェブ部(21)から両側に張り出したフランジ部(22)を有するリブ材(20)を、板材(23)に接合する方法である。
【００７９】
リブ材(20)および板材(23)は、それぞれアルミニウム、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれかにより形成されている。リブ材(20)および板材(23)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは異なる材料で形成されていてもよい。また、リブ材(20)のフランジ部(22)および板材(23)の肉厚は、ここでは等しくなっているが、これに限定されるものではない。
【００８０】
まず、リブ材(20)のフランジ部(22)を板材(23)の上面に重ね合わせ、フランジ部(22)と板材(23)との重ね合わせ部分において、実施形態１の場合と同様にして、摩擦攪拌接合用工具(3)を用いて上側からフランジ部(22)におけるウェブ部(21)の左右両側部分と板材(23)とを摩擦攪拌接合し、強度部材を製造する。
【００８１】
ここで、フランジ部(22)の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)の直径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たすことが好ましい。また、プローブ(5)の長さはフランジ部(22)の肉厚Ｔよりも長いことが好ましい。
【００８２】
この摩擦攪拌接合の際に、フランジ部(22)におけるプローブ埋入部よりもウェブ部(21)側部分が、プローブ(5)の回転方向(X1)(X2)の前方とプローブ(5)のフランジ部(22)の長さ方向への移動方向(Y1)(Y2)とが一致する進行側にくるように、プローブ(5)の回転方向(X1)(X1)および移動方向(Y1)(Y2)を決める。すなわち、フランジ部(22)におけるウェブ部(21)よりも右側においては、プローブ埋入部よりも左側部分がプローブ(5)の回転方向(X1)の前方とプローブ(5)のフランジ部(22)の長さ方向への移動方向(Y1)とが一致する進行側にくるようにし、同じくフランジ部(22)におけるウェブ部(21)よりも左側においては、プローブ埋入部よりも右側部分がプローブ(5)の回転方向(X2)の前方とプローブ(5)のフランジ部(22)の長さ方向への移動方向(Y2)とが一致する進行側にくるようにする。
【００８３】
すると、ウェブ部(21)よりも右側においては、フランジ部(22)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止されるとともに、板材(23)におけるプローブ埋入部よりも右側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動し、さらにフランジ部(22)におけるプローブ埋入部よりも右側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動する。また、ウェブ部(21)よりも左側においては、フランジ部(22)におけるプローブ埋入部よりも右側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止されるとともに、板材(23)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動し、さらにフランジ部(22)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動する。
【００８４】
その他の構成は実施形態１の場合と実質的に同様である。
【００８５】
上述したように、摩擦攪拌接合時に、ウェブ部(21)よりも右側においては、フランジ部(22)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止されるとともに、板材(23)におけるプローブ埋入部よりも右側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動し、さらにフランジ部(22)におけるプローブ埋入部よりも右側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動しているので、この方法で得られた強度部材において、図示は省略したが、フランジ部(22)における接合部(A)よりも左側の非接合部には肉厚減少部は形成されず、板材(23)における接合部(A)よりも右側の非接合部には肉厚増大部が形成され、さらにフランジ部(22)における接合部(A)よりも右側の非接合部には肉厚減少部が形成されている。一方、ウェブ部(21)よりも左側においては、フランジ部(22)におけるプローブ埋入部よりも右側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止されるとともに、板材(23)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動し、さらにフランジ部(22)におけるプローブ埋入部よりも左側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動しているので、この方法で得られた強度部材において、図示は省略したが、フランジ部(22)における接合部(A)よりも右側の非接合部には肉厚減少部は形成されず、板材(23)における接合部(A)よりも左側の非接合部には肉厚増大部が形成され、さらにフランジ部(22)における接合部(A)よりも左側の非接合部には肉厚減少部が形成されている。
【００８６】
通常、上述した強度部材の場合、リブ材(20)のウェブ部(21)よりも右側において、フランジ部(22)にあっては接合部(A)よりも左側部分に左向きの張力が作用し、板材(23)にあっては接合部(A)よりも右側部分に右向きの張力が作用する。ところが、フランジ部(22)における接合部(A)よりも左側の非接合部には肉厚減少部が形成されておらず、板材(23)における接合部(A)よりも右側部分には肉厚増大部が形成されているので、張力の強さがフランジ部(22)および板材(23)が本来有している設定強度以上になるまでは、フランジ部(22)および板材(23)が破断することはない。一方、リブ材(20)のウェブ部(21)よりも左側において、フランジ部(22)にあっては接合部(A)よりも右側部分に右向きの張力が作用し、板材(23)にあっては接合部(A)よりも左側部分に左向きの張力が作用する。ところが、フランジ部(22)における接合部(A)よりも右側の非接合部には肉厚減少部が形成されておらず、板材(23)における接合部(A)よりも左側の非接合部には肉厚増大部が形成されているので、張力の強さがフランジ部(22)および板材(23)が本来有している設定強度以上になるまでは、フランジ部(22)および板材(23)が破断することはない。
【００８７】
さらに、上述したように、フランジ部(22)の肉厚Ｔｍｍとプローブ(5)の直径ＤｍｍとがＴ＜Ｄの関係を満たしているので、接合部(A)におけるフランジ部(22)と板材(23)との接合幅は、両フランジ部(22)および板材(23)の肉厚Ｔよりも大きくなる。したがって、接合後、フランジ部(22)および板材(23)に上述したような張力が作用した場合にも、その張力の強さがフランジ部(22)および板材(23)が本来有している設定強度より大きくなるまでは、フランジ部(22)および板材(23)の接合部(A)において破断することはない。
【００８８】
実施形態４において、使用する摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)の直径が、フランジ部(22)の肉厚Ｔｍｍよりも小さい場合には、実施形態２の場合と同様にしてフランジ部(22)および板材(23)を接合する。
【００８９】
実施形態５
この実施形態は図７に示すものであり、凹所(31)、および凹所(31)の上端開口の周囲に一体に形成された外向きフランジ(32)（蓋受け部）を有する本体(30)と、周縁部が本体(30)の外向きフランジ(32)上に乗せられて外向きフランジ(32)に接合されている蓋(33)とからなる中空体を製造する方法である。
【００９０】
本体(30)および蓋(33)は、それぞれアルミニウム、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれかにより形成されている。本体(30)および蓋(33)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは異なる材料で形成されていてもよい。また、蓋(33)および本体(30)の外向きフランジ(32)の肉厚は、ここでは等しくなっているが、これに限定されるものではない。
【００９１】
まず、蓋(33)の周縁部を本体(30)の外向きフランジ(32)上に重ね合わせ、蓋(33)と外向きフランジ(32)との重ね合わせ部分において、実施形態１の場合と同様にして、摩擦攪拌接合用工具(3)を用いて蓋(33)側から蓋(33)および外向きフランジ(32)を摩擦攪拌接合し、中空体を製造する。
【００９２】
ここで、蓋(33)の肉厚をＴｍｍ、摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)の直径をＤｍｍとした場合、Ｔ＜Ｄの関係を満たすことが好ましい。また、プローブ(5)の長さは蓋(33)の肉厚Ｔよりも長いことが好ましい。
【００９３】
この摩擦攪拌接合の際に、蓋(33)におけるプローブ埋入部よりも内周側部分が、プローブ(5)の回転方向(X)の前方とプローブ(5)の周方向への移動方向(Y)とが一致する進行側にくるように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決める。すると、蓋(33)におけるプローブ埋入部よりも内周側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止されるとともに、外向きフランジ(32)におけるプローブ埋入部よりも外周側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動する。また、蓋(33)におけるプローブ埋入部よりも外周側部分の材料はプローブ埋入部に向かって上側に流動する。さらに、外向きフランジ(32)におけるプローブ埋入部よりも内周側部分の材料はプローブ埋入部に向かって下側に流動することが防止されている。
【００９４】
その他の構成は実施形態１の場合と実質的に同様である。
【００９５】
上述したように、摩擦攪拌接合時に、蓋(33)におけるプローブ埋入部よりも内周側部分の材料がプローブ埋入部に向かって上側に流動することが防止されるとともに、外向きフランジ(32)におけるプローブ埋入部よりも内周側部分の材料がプローブ埋入部に向かって下側に向かって流動することが防止されているので、この方法で得られた中空体において、図示は省略したが、蓋(33)および外向きフランジ(32)における接合部(A)よりも内周側の非接合部には肉厚減少部は形成されない。
【００９６】
上記中空体の場合、内圧が上昇したり、蓋(33)に振動が発生することによって、蓋(33)および外向きフランジ(32)における接合部(A)よりも内周側部分に内向きの張力が作用する。ところが、蓋(33)および外向きフランジ(32)における接合部(A)よりも内側部分に肉厚減少部が形成されていないので、張力の強さが蓋(33)および外向きフランジ(32)が本来有している設定強度以上になるまでは、蓋(33)および外向きフランジ(32)が破断することはない。
【００９７】
さらに、上述したように、蓋(33)の肉厚Ｔｍｍとプローブ(5)の直径ＤｍｍとがＴ＜Ｄの関係を満たしているので、接合部(A)における蓋(33)と外向きフランジ(32)との接合幅は、蓋(33)および外向きフランジ(32)の肉厚Ｔよりも大きくなる。したがって、接合後、蓋(33)および外向きフランジ(32)に上述したような張力が作用した場合にも、その張力の強さが蓋(33)および外向きフランジ(32)が本来有している設定強度より大きくなるまでは、蓋(33)および外向きフランジ(32)の接合部(A)において破断することはない。
【００９８】
実施形態５において、使用する摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)の直径が、蓋(33)の肉厚Ｔｍｍよりも小さい場合には、実施形態２の場合と同様にして蓋(33)および外向きフランジ(32)を接合する。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】この発明の実施形態１の方法を示す両被接合材を接合する前の状態の垂直断面図である。
【図２】この発明の実施形態１の方法を示す両被接合材を接合している状態の一部切り欠き斜視図である。
【図３】この発明の実施形態１の方法により形成された重ね継手を有する接合体を示す垂直断面図である。
【図４】この発明の実施形態２の方法を示す両被接合材を接合する前の状態の垂直断面図である。
【図５】この発明の実施形態３の方法を示す両圧延用板を接合している状態の斜視図である。
【図６】この発明の実施形態４の方法を示すリブ材と板とを接合している状態の斜視図である。
【図７】この発明の実施形態５の方法を示す蓋と外向きフランジとを接合している状態の斜視図である。
【図８】特許文献１記載の方法を示す両被接合材を接合している状態の一部切り欠き斜視図である。
【図９】特許文献１記載の方法により形成された重ね継手を有する接合体を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
【０１００】
(1)(2)：被接合材
(3)：摩擦攪拌接合用工具
(5)：プローブ
(6)：接合体
(10)：先行圧延用板
(11)：後続圧延用板
(20)：リブ材
(21)：ウェブ部
(22)：フランジ部
(23)：板材
(30)：本体
(31)：凹所
(32)：外向きフランジ（蓋受け部）
(33)：蓋
(A)：接合部
(X)(X1)(X2)：プローブの回転方向
(Y)(Y1)(Y2)：プローブの移動方向
【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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