(57)【要約】【課題】内隅の接合部における金属不足を防ぐ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。【解決手段】攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを用いて第一金属部材１０と第二金属部材２０とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、第一金属部材１０及び表面の高さが変化する第二金属部材２０を突き合わせて、第一金属部材１０の端面と第二金属部材２０の表面とで形成される内隅を形成しつつ、高さが変化する突合せ部Ｊ１を形成する突合せ工程と、第一金属部材１０と第二金属部材２０との内隅に沿って補助部材３０を配置する配置工程と、内隅に回転する回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入して、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１０、第二金属部材２０及び補助部材３０に接触させた状態で内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、
前記第一金属部材及び表面の高さが変化する前記第二金属部材を突き合わせて、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の表面とで形成される内隅を形成しつつ、高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、
前記内隅に沿って補助部材を配置する配置工程と、
前記内隅に回転する前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンを挿入して、前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で前記内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項２】
バリが形成された前記補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材から除去する除去工程を含む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】
前記本接合工程では、摩擦攪拌で発生するバリが前記補助部材に形成されるように接合条件を設定することを特徴とする請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項４】
前記配置工程では、前記第二金属部材の表面に前記補助部材を面接触させ、前記第一金属部材の表面よりも前記補助部材の表面が低い位置となるように前記補助部材を配置することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項５】
前記配置工程では、前記第一金属部材の端面に前記補助部材を面接触させるとともに前記補助部材の端面が前記第一金属部材の表面よりも高い位置となるように前記補助部材を配置することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項６】
前記本接合工程の前に、仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記内隅に挿入し、
少なくとも前記第一金属部材及び前記第二金属部材のいずれか一方と前記補助部材とをスポットで摩擦攪拌接合する仮接合工程を含む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。
【請求項７】
前記仮接合用回転ツール及び前記本接合用回転ツールは同一の回転ツールであることを特徴とする請求項６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、摩擦攪拌接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された従来技術では、金属部材同士を断面視Ｌ字状に突き合わせ、内隅に沿って回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２０２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、回転ツールの攪拌ピンのみを内隅に挿入するため、塑性流動化した金属が外部に溢れ出し、接合部（塑性化領域）が金属不足になるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、内隅の接合部における金属不足を防ぐ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】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明は、攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記第一金属部材及び表面の高さが変化する前記第二金属部材を突き合わせて、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の表面とで形成される内隅を形成しつつ、高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、前記内隅に沿って補助部材を配置する配置工程と、前記内隅に回転する前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンを挿入して、前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で前記内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、第一金属部材及び第二金属部材に加え、補助部材も攪拌ピンに接触させた状態で摩擦攪拌接合するため、接合部の金属不足を防ぐことができる。また、突合せ部の高さが変化する内隅においても好適に接合することができる。
【０００８】
また、バリが形成された前記補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材から除去する除去工程を含むことが好ましい。
【０００９】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、バリを補助部材ごと除去することができる。
【００１０】
また、前記本接合工程では、摩擦攪拌で発生するバリが前記補助部材に形成されるように接合条件を設定することが好ましい。
【００１１】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、バリを補助部材に集約できるので、バリをより容易に除去することができる。
【００１２】
また、前記配置工程では、前記第二金属部材の表面に前記補助部材を面接触させ、前記第一金属部材の表面よりも前記補助部材の表面が低い位置となるように前記補助部材を配置することが好ましい。また、前記配置工程では、前記第一金属部材の端面に前記補助部材を面接触させるとともに前記補助部材の端面が前記第一金属部材の表面よりも高い位置となるように前記補助部材を配置することが好ましい。
【００１３】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、補助部材を容易に除去することができる。
【００１４】
また、前記本接合工程の前に、仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記内隅に挿入し、少なくとも前記第一金属部材及び前記第二金属部材のいずれか一方と前記補助部材とをスポットで摩擦攪拌接合する仮接合工程を含むことが好ましい。
【００１５】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、入熱量を少なくすることができるので、第一金属部材及び第二金属部材の熱歪みを小さくすることができるとともに、仮接合工程を短時間で行うことができる。
【００１６】
また、前記仮接合用回転ツール及び前記本接合用回転ツールは同一の回転ツールであることが好ましい。
【００１７】
かかる摩擦攪拌接合方法によれば、工程ごとに回転ツールを変更する必要がないため、接合サイクルを短くすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る摩擦攪拌接合方法によれば、内隅の接合部における金属不足を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の準備工程を示す斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る摩擦攪拌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摩擦攪拌接合方法の配置工程を示す斜視図である。
【図４】第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。
【図５】第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す断面図である。
【図６】第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す斜視図である。
【図７】第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。
【図８】第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の除去工程を示す断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の突合せ工程を示す斜視図である。
【図１０Ａ】第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の配置工程を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の配置工程を示す断面図である。
【図１１】第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。
【図１２】第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す断面図である。
【図１３】第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。
【図１４】第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の除去工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一実施形態］
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、図面を用いて詳細に説明する。第一実施形態では、厚さの異なる二つの金属部材（第一金属部材と第二金属部材）を接合する。第一金属部材及び第二金属部材は、ともに表面に凸部を有しており、表面の高さが変化している。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、配置工程と、仮接合工程と、本接合工程と、除去工程と、を行う。なお、以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面という意味である。
【００２１】
準備工程は、図１に示すように、厚さの異なる第一金属部材１０と第二金属部材２０とを準備する工程である。第一金属部材１０及び第二金属部材２０は、アルミニウム合金製の板状部材である。第一金属部材１０及び第二金属部材２０の材料は、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の摩擦攪拌可能な金属から適宜選択される。
【００２２】
第一金属部材１０は、直方体を呈する本体部１１と、本体部１１の上に形成され断面台形状を呈する凸部１２とで構成されている。凸部１２は、本体部１１の中央に配置されている。凸部１２の表面１２ａは、本体部１１の表面１１ａ，１１ｂよりも上方に位置している。凸部１２の第一傾斜表面１２ｂは、台形の斜辺部に相当する部分であって本体部１１の表面１１ａと凸部１２の表面１２ａとを連結している。また、凸部１２の第二傾斜表面１２ｃは、台形の斜辺部に相当する部分であって本体部１１の表面１１ｂと凸部１２の表面１２ａとを連結している。
【００２３】
第二金属部材２０は、直方体を呈する本体部２１と、本体部２１の上に形成され断面台形状を呈する凸部２２とで構成されている。凸部２２は、本体部２１の中央に配置されている。第二金属部材２０の本体部２１の厚さは、第一金属部材１０の本体部１１の厚さより薄い。凸部２２の形状は、凸部１２と同等である。凸部２２の表面２２ａは、本体部２１の表面２１ａ，２１ｂよりも上方に位置している。凸部２２の第一傾斜表面２２ｂは、台形の斜辺部に相当する部分であって本体部２１の表面２１ａと凸部２２の表面２２ａとを連結している。また、凸部２２の第二傾斜表面２２ｃは、台形の斜辺部に相当する部分であって本体部２１の表面２１ｂと凸部２２の表面２２ａとを連結している。
【００２４】
突合せ工程は、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを突き合わせる工程である。突合せ工程では、図１及び図２に示すように、第一金属部材１０の端面１０ａと第二金属部材２０の端面２０ａとを突き合わせる。このとき、第一金属部材１０の裏面（下面）１０ｃと第二金属部材２０の裏面（下面）２０ｃとを面一とするので、第一金属部材１０の本体部１１の各表面（上面）１１ａ，１１ｂが、第二金属部材２０の本体部２１の各表面（上面）２１ａ，２１ｂより上方に位置している。また、第一金属部材１０の凸部１２の各表面（上面）１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、対応する第二金属部材２０の凸部２２の各表面（上面）２２ａ，２２ｂ，２２ｃよりそれぞれ上方に位置している。また、第一金属部材１０の側面１０ｄと第二金属部材２０の側面２０ｄとを面一とする。
【００２５】
突合せ工程によって端面１０ａ，２０ａが面接触して突合せ部Ｊ１が形成される。突合せ部Ｊ１はその高さ位置が変化するように形成される。突合せ部Ｊ１の端部（第二金属部材２０の厚さ方向上端部）には、第一金属部材１０の端面１０ａと第二金属部材２０の各表面２１ａ，２２ｂ，２２ａ，２２ｃ，２１ｂとによって内隅が形成される。内隅は、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、内隅は、第一平部Ｃａと、第一傾斜部Ｃｂと、第二平部Ｃｃと、第二傾斜部Ｃｄと、第三平部Ｃｅとで構成されている。
【００２６】
また、突合せ工程では、タブ材Ｔ，Ｔを配置する。タブ材Ｔは、第二金属部材２０の本体部２１の厚さと同じ厚さになっている。突合せ工程では、タブ材Ｔ，Ｔを内隅の延在方向の両端に配置する。タブ材Ｔの表面Ｔａは、第二金属部材２の表面２１ａ，２１ｂと面一にする。また、タブ材Ｔの裏面Ｔｂは、第一金属部材１の裏面１０ｃ及び第二金属部材２の裏面２０ｃと面一にする。
【００２７】
配置工程は、内隅に補助部材３０を配置する工程である。図２に示すように、補助部材３０は、金属材料であって板状を呈する。補助部材３０は、第一金属部材１０及び第二金属部材２０と同じ材料であることが好ましい。補助部材３０は、第二金属部材２０の表面に面接触する形状になっている。補助部材３０の厚さは、本接合工程を終えた後に、接合部（塑性化領域）に金属不足が発生しない程度に設定する。
【００２８】
配置工程では、補助部材３０の側面３０ｃを第一金属部材１０の端面１０ａに突き合わせるとともに、図３に示すように、補助部材３０の裏面３０ｂを第二金属部材２０の表面に面接触させる。補助部材３０の表面３０ａは、第一金属部材１０の表面よりも低い位置となっている。
【００２９】
仮接合工程は、図４に示すように、回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）を用いて内隅に対して仮接合を行う工程である。回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。回転ツールＦは、連結部Ｆ１と攪拌ピンＦ２とを備えている。連結部Ｆ１は、摩擦攪拌装置の回転軸に連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈する。
【００３０】
攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から延在しており、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が刻設されている。第一実施形態では、回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝は、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。
【００３１】
なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝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。螺旋溝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（第一金属部材１０、第二金属部材２０及び補助部材３０）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
【００３２】
仮接合工程では、図５に示すように、右回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ１の端部の内隅に接触させてスポット仮付けを行う。仮接合工程では、所定の間隔をあけて攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ１に浅く押し込んでいく。このとき、攪拌ピンＦ２が第一金属部材１０の端面１０ａの上部に干渉しないように、回転ツールＦを傾斜させる。回転ツールＦは、連結部Ｆ１が第二金属部材２０側になるように傾斜させる。攪拌ピンＦ２の押し込み跡には、点状の塑性化領域Ｗ１が形成される。
【００３３】
回転ツールＦは、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたアームロボット（図示せず）に取り付けられることが好ましい。これにより、回転ツールＦの回転中心軸を傾けることができるため、容易に内隅のスポット仮付けを行うことができる。
【００３４】
また、仮接合工程では、第一金属部材１０とタブ材Ｔとの突合せ部及び第二金属部材２０とタブ材Ｔとの突合せ部に対してもスポット仮付けを行い、タブ材Ｔと第一金属部材１０及び第二金属部材２０とを仮接合する。
【００３５】
本接合工程は、図６に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて突合せ部Ｊ１の内隅に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本接合工程では、一方のタブ材Ｔに設定した開始位置Ｓｐに右回転させた回転ツールＦを挿入した後、突合せ部Ｊ１の内隅に沿って回転ツールＦを相対移動させる。本接合工程では、回転ツールＦの進行方向右側に補助部材３０が位置するように設定している。本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１０、第二金属部材２０及び補助部材３０に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。
【００３６】
タブ材Ｔ上では、回転ツールＦの回転中心軸がタブ材Ｔの表面Ｔａに直交した状態で回転ツールＦを移動させる。回転ツールＦが内隅の近傍まで移動すると、回転ツールＦを第二金属部材２０側（表面が低い金属部材側）に傾斜させる。図７に示すように、本実施形態では、回転ツールＦの回転中心軸が、第二金属部材２０の表面２２ａに対して４５〜６０°程度傾斜しており、攪拌ピンＦ２の先端部が、第一金属部材１０と第二金属部材２０との突合せ面（第一金属部材１０の端面１０ａと第二金属部材２０の端面２０ａとの当接面）から離れすぎないようになっている。
【００３７】
回転ツールＦが内隅から離反して他方のタブ材Ｔ上に移動すると、回転ツールＦの回転中心軸をタブ材Ｔの表面Ｔａに直交する状態に戻す。回転ツールＦが他方のタブ材Ｔに設定した終了位置に達したら、タブ材Ｔから回転ツールＦを離脱させる。以上の工程によって、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。
【００３８】
第一実施形態に係る本接合工程では、突合せ部Ｊ１の内隅に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１０、第二金属部材２０及び補助部材３０に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。また、第一金属部材１０の端面１０ａを正面から見た場合、回転ツールＦの回転中心軸と鉛直方向とが平行になるようにして回転ツールＦを相対移動させる。
【００３９】
第一実施形態に係る本接合工程では、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを固定された架台（図示省略）に対して回転ツールＦを上下動させることにより摩擦攪拌を行う。これにより、塑性化領域Ｗ２の深さ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、回転ツールＦの回転中心軸上における第二金属部材２０の表面から攪拌ピンＦ２の先端までの距離を意味する。
【００４０】
なお、第一実施形態に係る本接合工程では、架台（図示省略）に対して回転ツールＦを上下動させたが、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。
【００４１】
図６及び図７に示すように、本接合工程では、回転ツールＦを右回転させつつ、補助部材３０が進行方向右側に位置するように回転ツールＦの回転方向及び進行方向を設定する。例えば、回転ツールＦの回転速度が遅い場合では、フロー側（retreating side：回転ツールの外周における接線速度から回転ツールの移動速度が減算される側）に比べてシアー側（advancing side：回転ツールの外周における接線速度に回転ツールの移動速度が加算される側）の方が塑性流動材の温度が上昇しやすくなるため、塑性化領域Ｗ２外のシアー側にバリＶが多く発生する傾向にある。一方、例えば、回転ツールＦの回転速度が速い場合、シアー側の方が塑性流動材の温度が上昇するものの、回転速度が速い分、塑性化領域Ｗ２外のフロー側にバリＶが多く発生する傾向にある。
【００４２】
本実施形態では、回転ツールＦの回転速度を速く設定しているため、図７に示すように、塑性化領域Ｗ２外のフロー側にバリＶが多く発生する傾向にある。つまり、補助部材３０にバリＶを集約させることができる。また、回転ツールＦの回転速度を速く設定することにより、回転ツールＦの移動速度（送り速度）を高めることができる。これにより、接合サイクルを短くすることができる。
【００４３】
摩擦攪拌工程の際に、回転ツールＦの進行方向のどちら側にバリＶが発生するかは接合条件によって異なる。当該接合条件とは、回転ツールＦの回転速度、回転方向、移動速度（送り速度）、攪拌ピンＦ２の傾斜角度（テーパー角度）、第一金属部材１０、第二金属部材２０及び補助部材３０の材質、補助部材３０の厚さ等の各要素とこれらの要素の組合せで決定される。接合条件に応じて、バリＶが発生する側又はバリＶが多く発生する側が、補助部材３０側となるように設定すれば、後記する除去工程を容易に行うことができるため好ましい。
【００４４】
除去工程は、図８に示すように、第一金属部材１０及び第二金属部材２０から補助部材３０を除去する工程である。除去工程では、第二金属部材２０から離間する方向に補助部材３０を折り曲げるようにして、切除する。除去工程は、切削装置等を用いてもよいが、本実施形態では手作業で行っている。
【００４５】
以上説明した第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、第一金属部材１０及び第二金属部材２０に加え、補助部材３０も攪拌ピンＦ２に接触させた状態で摩擦攪拌接合するため、接合部（塑性化領域Ｗ２）の金属不足を防ぐことができる。また、第二金属部材２０の表面の形状に合わせて補助部材３０の形状を形成したので、突合せ部Ｊ１の高さが変化する内隅においても好適に接合することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、バリＶが集約された補助部材３０を第一金属部材１０及び第二金属部材２０から除去することができる。これによれば、バリＶを補助部材３０ごと容易に除去することができる。
【００４７】
また、本実施形態のように、スポット仮付けで仮接合工程を行うため、入熱量を低くすることができる。これにより、第一金属部材１０及び第二金属部材２０の熱歪みを小さくすることができる。また、本実施形態によれば、仮接合工程を短時間で行うことができる。また、仮接合工程と本接合工程とで同一の回転ツールＦを用いている。これにより、各工程で回転ツールの交換を行う必要が無いため作業効率を高めることができる。
【００４８】
また、本接合工程においても攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１０、第二金属部材２０及び補助部材３０に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、突合せ部Ｊ１の深い位置を接合することができる。さらに、仮接合工程及び本接合工程の両工程で攪拌ピンＦ２のみを挿入するため、入熱量をより低く抑えて熱歪みを小さくすることができる。
【００４９】
また、本接合工程では、高さが変化する突合せ部Ｊ１の内隅に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行っているため、接合部の接合強度をほぼ一定に保つことができる。
【００５０】
以上本発明の第一実施形態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、仮接合工程と、本接合工程とで異なる回転ツールを用いてもよい。また、本実施形態では、本接合工程について、第一金属部材１０の端面１０ａを正面から見た場合、回転ツールＦの回転中心軸と鉛直方向とが平行になるように摩擦攪拌接合を行った。本接合工程では、第一金属部材１０の端面１０ａを正面から見た場合、回転ツールＦの回転中心軸と第一傾斜表面２２ｂ及び第二傾斜表面２２ｃとが垂直になるようにしつつ、本接合工程の塑性化領域Ｗ２の深さが一定になるように調節してもよい。また、仮接合工程では、摩擦攪拌に代えて溶接で行ってもよい。溶接の種類は問わないが、例えば、レーザー溶接、ＴＩＧ溶接又はＭＩＧ溶接で行うことができる。また、仮接合工程では、第一金属部材１０と第二金属部材２０と補助部材３０とをスポット仮付けしたが、第一金属部材１０と補助部材３０のみを仮付けするだけでもよい。
【００５１】
［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。第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、配置工程と、仮接合工程と、本接合工程と、除去工程とを行う。第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、補助部材の配置方法が第一実施形態と相違する。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。図９に示すように、準備工程及び突合せ工程は、第一実施形態と共通である。
【００５２】
配置工程は、補助部材４０を配置する工程である。補助部材４０は、第一金属部材１０及び第二金属部材２０と同じ材料からなる板状部材である。補助部材４０の下部には切欠き部４１が形成されている。切欠き部４１は、第二金属部材２０の凸部２２と隙間なく当接する形状になっている。配置工程では、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、第一金属部材１０と第二金属部材２０の内隅に沿って補助部材４０を立てて配置する。
【００５３】
配置工程では、図１０Ｂに示すように、補助部材４０の表面４０ａと第一金属部材１０の端面１０ａとを面接触させつつ、補助部材４０の一方端面４０ｄと第二金属部材２０の表面とを当接させる。補助部材４０の他方端面４０ｃは、第一金属部材１０の表面よりも上方に位置するようになっている。
【００５４】
仮接合工程は、図１１に示すように、回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）を用いて内隅に対して仮接合を行う工程である。仮接合工程では、左回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ１の端部の内隅に接触させてスポット仮付けを行う。仮接合工程では、所定の間隔をあけて攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ１に浅く押し込んでいく。図１２に示すように、回転ツールＦは、連結部Ｆ１が第二金属部材２０側になるように傾斜させる。攪拌ピンＦ２の押し込み跡には、塑性化領域Ｗ１が形成される。
【００５５】
本接合工程は、図１３に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて突合せ部Ｊ１の内隅に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本実施形態の本接合工程では、進行方向左側に補助部材４０を位置させ、回転ツールＦを左回転させる。これにより、回転ツールＦの進行方向右側がシアー側となり、左側がフロー側となる。本実施形態では、回転ツールＦを高速回転させるため、摩擦攪拌によって発生するバリＶは補助部材４０に集約される。
【００５６】
除去工程は、図１４に示すように、第一金属部材１０及び第二金属部材２０から補助部材４０を除去する工程である。除去工程では、第一金属部材１０から離間する方向に補助部材４０を折り曲げるようにして、切除する。除去工程は、切削装置等を用いてもよいが、本実施形態では手作業で行っている。
【００５７】
以上説明した第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によっても第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。本実施形態の配置工程では、補助部材４０の他方端面４０ｃが第一金属部材１０の表面よりも上方に位置するようになっているため、補助部材４０を容易に折り曲げることができる。これにより、除去工程を容易に行うことができる。なお、仮接合工程では、第一金属部材１０と第二金属部材２０と補助部材４０とをスポット仮付けしたが、第二金属部材２０と補助部材４０のみを仮付けするだけでもよい。
【００５８】
以上本発明の実施形態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、第一金属部材及び第二金属部材は、互いに異なる形状であってもよい。また、第一金属部材及び第二金属部材は、同形状の部材をずらして突き合わせてもよい。また、仮接合工程の前に、第一金属部材１０と第二金属部材２０との突合せ部Ｊ１に対して、摩擦攪拌又は溶接で予備接合を行ってもよい。予備接合は、突合せ部Ｊ１を全体的に接合してもよいし、スポット仮接合であってもよい。これにより、配置工程及び仮接合工程の際に第一金属部材１０及び第二金属部材２０の目開きを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０      第一金属部材
２０      第二金属部材
Ｆ        回転ツール（仮接合用回転ツール、本接合用回転ツール）
Ｆ２      攪拌ピン
Ｊ１      突合せ部
Ｔ        タブ材
Ｗ１      塑性化領域
Ｗ２      塑性化領域
【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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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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