(57)【要約】【課題】摩擦攪拌装置に係る負荷を軽減しつつ接合精度を高めることができるとともに各金属部材の熱歪を小さくすることができる接合方法を提供すること。【解決手段】板状を呈し裏面２ｃに凹溝２ｄを有する第二金属部材２の凹溝２ｄに、板状の第一金属部材１の端面１ａを挿入して端面１ａを凹溝２ｄの底面２ｅに突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成する突合せ工程と、回転する回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１と第二金属部材２とで構成される内隅に挿入し、内隅に沿ってスポット仮接合を行う仮接合工程と、回転する回転ツールＦを第二金属部材２の表面２ｂ側から挿入し、当該回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを、第二金属部材２、又は、第一金属部材１及び第二金属部材２の両方に接触させた状態で回転ツールＦを相対移動させて突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状を呈し裏面に凹溝を有する第二金属部材の前記凹溝に、板状の第一金属部材の端面を挿入して前記端面を前記凹溝の底面に突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
回転する仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材と前記第二金属部材とで構成される内隅に挿入し、前記内隅に沿ってスポット仮接合を行う仮接合工程と、
回転する本接合用回転ツールを前記第二金属部材の表面側から挿入し、当該本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを、前記第二金属部材、又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記本接合用回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
板状を呈し裏面側の角部を切り欠いた第二金属部材の端面と板状を呈し裏面側の角部を切り欠いた第三金属部材の端面とを突き合わせて凹溝及び第一突合せ部を形成するとともに、前記凹溝に板状の第一金属部材の端面を挿入して端面を前記凹溝の底面に突き合わせて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、
回転する仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材と前記第二金属部材とで構成される内隅及び前記第一金属部材と前記第三金属部材とで構成される内隅に挿入し、前記内隅に沿ってスポット仮接合を行う仮接合工程と、
回転する本接合用回転ツールを前記第二金属部材及び前記第三金属部材の表面側から挿入し、当該本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを、前記第二金属部材及び前記第三金属部材、又は、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記第三金属部材に接触させた状態で前記本接合用回転ツールを相対移動させて前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項３】
前記仮接合用回転ツールと前記本接合用回転ツールとが同一であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
板状を呈し裏面に凹溝を有する第二金属部材の前記凹溝に、板状の第一金属部材の端面を挿入して前記端面を前記凹溝の底面に突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材とで構成される内隅に沿って溶接によるスポット仮接合を行う仮接合工程と、
回転する本接合用回転ツールを前記第二金属部材の表面側から挿入し、当該本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを、前記第二金属部材、又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記本接合用回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項５】
板状を呈し裏面側の角部を切り欠いた第二金属部材の端面と板状を呈し裏面側の角部を切り欠いた第三金属部材の端面とを突き合わせて凹溝及び第一突合せ部を形成するとともに、前記凹溝に板状の第一金属部材の端面を挿入して端面を前記凹溝の底面に突き合わせて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材とで構成される内隅及び前記第一金属部材と前記第三金属部材とで構成される内隅に沿って溶接によるスポット仮接合を行う仮接合工程と、
回転する本接合用回転ツールを前記第二金属部材及び前記第三金属部材の表面側から挿入し、当該本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを、前記第二金属部材及び前記第三金属部材、又は、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記第三金属部材に接触させた状態で前記本接合用回転ツールを相対移動させて前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項６】
前記溶接は、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接又はレーザー溶接であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の金属部材同士の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、板状の第一金属部材と板状の第二金属部材とをＴ字状に突き合わせて接合する接合方法が開示されている。当該接合方法では、第一金属部材の端面と第二金属部材の裏面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、第二金属部材の表面から回転ツールを押し込んで突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程とを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９４７２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術は、第一金属部材を第二金属部材の凹溝に挿入する形態であるため、摩擦攪拌接合時に第一金属部材の長手方向に金属部材同士の位置がずれるという問題がある。また、摩擦攪拌接合時に、第二金属部材が第一金属部材に対して浮き上がるように離間して接合不良となるおそれがある。また、従来の接合方法では、回転ツールのショルダ部の下端面を第二金属部材の表面に押し込んで本接合工程を行うため、摩擦攪拌装置にかかる負荷が大きくなるという問題がある。また、回転ツールのショルダ部の下端面を第二金属部材の表面に押し込んで本接合工程を行うため、入熱量が多くなり第一金属部材及び第二金属部材の熱歪が大きくなるという問題がある。
【０００５】
このような観点から、本発明は、摩擦攪拌装置に係る負荷を軽減しつつ接合精度を高めることができるとともに各金属部材の熱歪を小さくすることができる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】
このような課題を解決するために本発明は、板状を呈し裏面に凹溝を有する第二金属部材の前記凹溝に、板状の第一金属部材の端面を挿入して前記端面を前記凹溝の底面に突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材と前記第二金属部材とで構成される内隅に挿入し、前記内隅に沿ってスポット仮接合を行う仮接合工程と、回転する本接合用回転ツールを前記第二金属部材の表面側から挿入し、当該本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを、前記第二金属部材、又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記本接合用回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、板状を呈し裏面側の角部を切り欠いた第二金属部材の端面と板状を呈し裏面側の角部を切り欠いた第三金属部材の端面とを突き合わせて凹溝及び第一突合せ部を形成するとともに、前記凹溝に板状の第一金属部材の端面を挿入して端面を前記凹溝の底面に突き合わせて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材と前記第二金属部材とで構成される内隅及び前記第一金属部材と前記第三金属部材とで構成される内隅に挿入し、前記内隅に沿ってスポット仮接合を行う仮接合工程と、回転する本接合用回転ツールを前記第二金属部材及び前記第三金属部材の表面側から挿入し、当該本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを、前記第二金属部材及び前記第三金属部材、又は、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記第三金属部材に接触させた状態で前記本接合用回転ツールを相対移動させて前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
かかる接合方法によれば、仮接合工程で金属部材同士をスポット仮接合するため、本接合工程の際に、金属部材同士が離間することや位置ずれを防ぐことができる。これにより、接合精度を高めることができる。また、本接合工程及び仮接合工程とも、攪拌ピンのみを各金属部材に挿入するため、入熱量を少なくすることができ、各金属部材の熱歪を小さくすることができる。また、本接合工程及び仮接合工程とも、攪拌ピンのみを各金属部材に挿入するため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。
【０００８】
また、前記仮接合用回転ツールと前記本接合用回転ツールとが同一であることが好ましい。かかる接合方法によれば、仮接合工程と本接合工程の際に回転ツールを交換しなくて済むため作業効率を高めることができる。
【０００９】
また、本発明は、板状を呈し裏面に凹溝を有する第二金属部材の前記凹溝に、板状の第一金属部材の端面を挿入して前記端面を前記凹溝の底面に突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材とで構成される内隅に沿って溶接によるスポット仮接合を行う仮接合工程と、回転する本接合用回転ツールを前記第二金属部材の表面側から挿入し、当該本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを、前記第二金属部材、又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記本接合用回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、板状を呈し裏面側の角部を切り欠いた第二金属部材の端面と板状を呈し裏面側の角部を切り欠いた第三金属部材の端面とを突き合わせて凹溝及び第一突合せ部を形成するとともに、前記凹溝に板状の第一金属部材の端面を挿入して端面を前記凹溝の底面に突き合わせて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材とで構成される内隅及び前記第一金属部材と前記第三金属部材とで構成される内隅に沿って溶接によるスポット仮接合を行う仮接合工程と、回転する本接合用回転ツールを前記第二金属部材及び前記第三金属部材の表面側から挿入し、当該本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを、前記第二金属部材及び前記第三金属部材、又は、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記第三金属部材に接触させた状態で前記本接合用回転ツールを相対移動させて前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる接合方法によれば、仮接合工程で金属部材同士をスポット仮接合するため、本接合工程の際に、金属部材同士が離間することや位置ずれを防ぐことができる。これにより、接合精度を高めることができる。また、仮接合工程ではスポット仮接合するとともに、本接合工程では攪拌ピンのみを各金属部材に挿入するため、入熱量を少なくすることができ、各金属部材の熱歪を小さくすることができる。また、本接合工程では、攪拌ピンのみを各金属部材に挿入するため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。
【００１１】
また、前記溶接は、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接又はレーザー溶接であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る接合方法によれば、摩擦攪拌装置に係る負荷を軽減しつつ接合精度を高めることができるとともに各金属部材の熱歪を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。
【図３】第一実施形態に係る接合方法の本接合工程を示す斜視図である。
【図４】第一実施形態に係る接合方法の本接合工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す斜視図である。
【図６】第二実施形態に係る接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る接合方法について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、第一実施形態に係る接合方法では、第一金属部材１と第二金属部材２とをＴ字状に突き合わせて接合する。本実施形態に係る接合方法は、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。なお、説明における「表面」とは、「裏面」に対する反対側の面という意味である。
【００１５】
第一金属部材１は、板状の金属部材である。第一金属部材１の材料は、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。第二金属部材２は、板状の金属部材である。第二金属部材２の材料は、前記した摩擦攪拌可能な金属から適宜選択すればよいが、第一金属部材１と同等の材料であることが好ましい。第一金属部材１及び第二金属部材２の板厚は適宜設定すればよい。第二金属部材２の裏面２ｃには、第一金属部材１側に開口する凹溝２ｄが形成されている。凹溝２ｄは、第一金属部材１の形状に対応する断面矩形状を呈する。凹溝２ｄの溝幅は、本実施形態では第一金属部材１の板厚と同等に形成されている。凹溝２ｄは、第一金属部材１の一端縁を嵌合可能に形成されている。
【００１６】
突合せ工程は、図１に示すように、第二金属部材２の凹溝２ｄに第一金属部材１の端面１ａを挿入して当該端面１ａを凹溝２ｄの底面２ｅに突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成する工程である。本実施形態に係る突合せ工程では、凹溝２ｄの溝幅が第一金属部材１の板厚と同等に形成されているため、第一金属部材１の板厚方向の側面１ｂ，１ｃと凹溝２ｄの溝幅方向の側面２ｆ，２ｇとがそれぞれ当接し、第一金属部材１の一端縁が凹溝２ｄに嵌合する。
【００１７】
仮接合工程は、図２に示すように、第一金属部材１と第二金属部材２の内隅を、回転ツール（仮接合用回転ツール）Ｆを用いてスポット仮接合する工程である。回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。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。
【００１８】
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の長さは、第二金属部材２の板厚よりも大きくなっている。攪拌ピンＦ２の外周面には、螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、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。
【００１９】
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１及び第二金属部材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。
【００２０】
仮接合工程では、第一金属部材１の側面１ｂと第二金属部材２の裏面２ｃとで構成される第一内隅（内隅）及び第一金属部材１の側面１ｃと第二金属部材２の裏面２ｃとで構成される第二内隅（内隅）に、回転ツールＦの回転中心軸を傾斜させつつ挿入する。また、仮接合工程では、攪拌ピンＦ２を前記内隅に浅く挿入しつつ内隅に沿って断続的に摩擦攪拌接合を行う。仮接合工程によって、塑性化領域Ｗ１が点状に断続的に形成される。
【００２１】
また、仮接合工程では、第二金属部材２の一端側の端面にタブ材Ｔを仮接合するタブ材仮接合工程を行う。タブ材Ｔの板厚は、第二金属部材２の板厚と同一である。タブ材仮接合工程では、タブ材Ｔの裏面Ｔｂと第二金属部材２の裏面２ｃとを面一にするとともに、タブ材Ｔの表面Ｔａと第二金属部材２の表面２ｂとを面一にする。また、タブ材仮接合工程では、回転ツールＦを用いてタブ材Ｔと第二金属部材２とを仮接合する。なお、後記する本接合工程の終了位置となるように、第二金属部材２の他端側の端面にタブ材Ｔを設けてもよい。
【００２２】
本接合工程は、図３に示すように、回転ツール（本接合用回転ツール）Ｆを用いて、突合せ部Ｊ１を本格的に摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、タブ材Ｔに設定された開始位置Ｓｐに右回転させた回転ツールＦを挿入し、突合せ部Ｊ１に沿って回転ツールＦを相対移動させる。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。
【００２３】
本接合工程では、図４に示すように、連結部Ｆ１を第二金属部材２から離間させ、つまり、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。また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端が第一金属部材１に達するように、つまり、攪拌ピンＦ２と第一金属部材１及び第二金属部材２とが接触するように攪拌ピンＦ２の挿入深さを設定する。
【００２４】
なお、攪拌ピンＦ２の挿入深さは、攪拌ピンＦ２が第二金属部材２のみに接触するように設定してもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２と第二金属部材２との摩擦熱により突合せ部Ｊ１が塑性流動化して接合される。
【００２５】
本接合工程が終了したら、塑性化領域Ｗ２に形成されたバリを除去するバリ除去工程を行ってもよい。これにより、第二金属部材２の表面２ｂをきれいに仕上げることができる。
【００２６】
以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、仮接合工程で第一金属部材１及び第二金属部材２同士をスポット仮接合するため、本接合工程の際に、各金属部材同士が離間することや位置ずれを防ぐことができる。これにより、接合精度を高めることができる。また、本接合工程及び仮接合工程とも、攪拌ピンＦ２のみを各金属部材に挿入するため、入熱量を少なくすることができ、各金属部材の熱歪を小さくすることができる。特に、仮接合工程では、スポット仮接合を行うことにより、入熱量を少なくすることができるとともに、接合時間も短くすることができる。
【００２７】
また、本接合工程及び仮接合工程とも、攪拌ピンＦ２のみを各金属部材に挿入するため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。これにより、本接合工程では、深い位置にある突合せ部Ｊ１を接合することができる。つまり、第二金属部材２の板厚が大きい場合でも接合できるため、設計の自由度を高めることができる。
【００２８】
また、第二金属部材２の凹溝２ｄに第一金属部材１の端面１ａを挿入して当該端面１ａを凹溝２ｄの底面２ｅに突き合わせるため、突合せ工程時に第一金属部材１と第二金属部材２とを容易に位置決めできる。
【００２９】
また、仮接合工程で用いる仮接合用回転ツールと、本接合工程で用いる本接合用回転ツールはそれぞれ異なるものを用いてもよいが、本実施形態のように回転ツールＦで兼用させることにより、各工程で回転ツールを交換する必要がない。これにより、接合作業を効率よく行うことができる。
【００３０】
次に、本発明の変形例に係る接合方法について説明する。変形例では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。変形例に係る突合せ工程及び本接合工程は、前記した第一実施形態と共通なので説明を省略する。
【００３１】
変形例に係る仮接合工程は、具体的な図示は省略するが、第一金属部材１と第二金属部材２とで構成される内隅に沿って溶接によるスポット仮接合を行う。仮接合工程では、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接又はレーザー溶接等によって第一金属部材１の側面１ｂと第二金属部材２の裏面２ｃとで構成される第一内隅（内隅）及び第一金属部材１の側面１ｃと第二金属部材２の裏面２ｃとで構成される第二内隅（内隅）に断続的に溶接を行う。
【００３２】
変形例によっても前記した第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。特に、仮接合工程では、溶接でスポット仮接合を行うことにより各金属部材の熱歪を防ぐことができるとともに、短時間で仮接合することができる。
【００３３】
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第二実施形態に係る接合方法について説明する。第二実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。第二実施形態に係る接合方法は、第二金属部材３及び第三金属部材４によって凹溝５を形成する点が第一実施形態と相違する。第二実施形態に係る接合方法では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
【００３４】
第一金属部材１は、板状の金属部材である。第一金属部材１の材料は、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。第二金属部材３及び第三金属部材４は、板状の金属部材である。第二金属部材３及び第三金属部材４の材料は、前記した摩擦攪拌可能な金属から適宜選択すればよいが、第一金属部材１と同等の材料であることが好ましい。第一金属部材１、第二金属部材３及び第三金属部材４の板厚は適宜設定すればよい。
【００３５】
第二金属部材３は、第三金属部材４に対面する端面３ｃと、端面３ｃに対して連続するとともに直交する方向に延在する表面３ａと、端面３ｃに対して直交する方向に延在する裏面３ｂと、裏面３ｂと端面３ｃとで構成された角部を切り欠いて形成された第一切欠部３ｄと、を有している。第一切欠部３ｄは、第一金属部材１側及び第三金属部材４側に開口している。第一切欠部３ｄは、第一切欠底面３ｅと第一切欠側面３ｆとを有している。第一切欠底面３ｅは、端面３ｃに対して連続するとともに直交する方向に延在している。第一切欠側面３ｆは、第一切欠底面３ｅと裏面３ｂとの間に形成されるとともに、第一切欠底面３ｅ及び裏面３ｂに対して直交する方向に延在している。
【００３６】
第三金属部材４は、端面３ｃに対面する端面４ｃと、端面４ｃに対して連続するとともに直交する方向に延在する表面４ａと、端面４ｃに対して直交する方向に延在する裏面４ｂと、裏面４ｂと端面４ｃとで構成された角部を切り欠いて形成された第二切欠部４ｄと、を有している。第二切欠部４ｄは、第一金属部材１側及び第二金属部材３側に開口している。第二切欠部４ｄは、第二切欠底面４ｅと第二切欠側面４ｆとを有している。第二切欠底面４ｅは、端面４ｃに対して連続するとともに直交する方向に延在している。第二切欠側面４ｆは、第二切欠底面４ｅと裏面４ｂとの間に形成されるとともに、第二切欠底面４ｅ及び裏面４ｂに対して直交する方向に延在している。第一切欠部３ｄと第二切欠部４ｄとは、第一突合せ部Ｊ２の延長線に対して線対称に形成されている。
【００３７】
第一切欠部３ｄと第二切欠部４ｄは、端面３ｃと端面４ｃとが突き合わされた状態において、単一の凹溝５を構成する。第一切欠底面３ｅと第二切欠底面４ｅは、凹溝５の底面５ａを構成する。第一切欠側面３ｆは、凹溝５の一方の側面５ｂを構成し、第二切欠側面４ｆは、凹溝５の他方の側面５ｃを構成する。凹溝５は、第一金属部材１側に開口する。凹溝５は、第一金属部材１の形状に対応する断面矩形状を呈する。凹溝５の溝幅は、本実施形態では第一金属部材１の板厚と同等に形成されている。凹溝５は、第一金属部材１の一端縁を嵌合可能に形成されている。
【００３８】
突合せ工程では、まず第二金属部材３の端面３ｃと第三金属部材４の端面４ｃとを突き合わせて第一突合せ部Ｊ２を形成する。このように突き合わせると、第一切欠部３ｄ及び第二切欠部４ｄによって第二金属部材３と第三金属部材４とに跨る単一かつ断面矩形の凹溝５が形成される。次に、第二金属部材３及び第三金属部材４の凹溝５に第一金属部材１の端面１ａを挿入して当該端面１ａを凹溝５の底面５ａに突き合わせて第二突合せ部Ｊ３を形成する（図６参照）。本実施形態に係る突合せ工程では、凹溝５の溝幅が第一金属部材１の板厚と同等に形成されているため、第一金属部材１の板厚方向の側面１ｂ，１ｃと凹溝５の溝幅方向の側面５ｂ，５ｃとがそれぞれ当接し、第一金属部材１の一端縁が凹溝５に嵌合する。
【００３９】
仮接合工程は、図６に示すように、第一金属部材１と第二金属部材３の内隅及び第一金属部材１と第三金属部材４の内隅を、回転ツール（仮接合用回転ツール）Ｆを用いてスポット仮接合する工程である。
【００４０】
仮接合工程では、第一金属部材１の側面１ｂと第二金属部材３の裏面３ｂとで構成される第一内隅（内隅）及び第一金属部材１の側面１ｃと第三金属部材４の裏面４ｂとで構成される第二内隅（内隅）に、回転ツールＦの回転中心軸を傾斜させつつ挿入する。また、仮接合工程では、攪拌ピンＦ２を前記内隅に浅く挿入しつつ内隅に沿って断続的に摩擦攪拌接合を行う。仮接合工程によって、塑性化領域Ｗ１が点状に断続的に形成される。
【００４１】
また、仮接合工程では、第二金属部材３及び第三金属部材４の一端側の端面にタブ材Ｔを仮接合するタブ材仮接合工程を行う。タブ材Ｔの板厚は、第二金属部材３及び第三金属部材４の板厚と同一である。タブ材仮接合工程では、タブ材Ｔの裏面Ｔｂと第二金属部材３の裏面３ｂと第三金属部材４の裏面４ｂとを面一にするとともに、タブ材Ｔの表面Ｔａと第二金属部材３の表面３ａと第三金属部材４の表面４ａを面一にする。また、タブ材仮接合工程では、回転ツールＦを用いてタブ材Ｔと第二金属部材３とを仮接合するとともに、タブ材Ｔと第三金属部材４とを仮接合する。なお、後記する本接合工程の終了位置となるように、第二金属部材３の他端側の端面にタブ材Ｔを設けてもよい。
【００４２】
本接合工程は、具体的な図示は省略するが、第一実施形態と同様に回転ツール（本接合用回転ツール）Ｆ（図３参照）を用いて、第一突合せ部Ｊ２及び第二突合せ部Ｊ３を本格的に摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、タブ材Ｔに設定された開始位置Ｓｐに右回転させた回転ツールＦを挿入し、第一突合せ部Ｊ２及び第二突合せ部Ｊ３に沿って回転ツールＦを相対移動させる。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。
【００４３】
本接合工程では、連結部Ｆ１を第二金属部材３及び第三金属部材４から離間させ、つまり、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。また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端が第一金属部材１に達するように、つまり、攪拌ピンＦ２と第一金属部材１、第二金属部材３及び第三金属部材４とが接触するように攪拌ピンＦ２の挿入深さを設定する。
【００４４】
なお、攪拌ピンＦ２の挿入深さは、攪拌ピンＦ２が第二金属部材３及び第三金属部材４のみに接触するように設定してもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２と第二金属部材３と第三金属部材４との摩擦熱により第二突合せ部Ｊ３が塑性流動化して接合される。
【００４５】
本接合工程が終了したら、塑性化領域Ｗ２に形成されたバリを除去するバリ除去工程を行ってもよい。これにより、第二金属部材３の表面３ａ及び第三金属部材４の表面４ａをきれいに仕上げることができる。
【００４６】
第二実施形態によっても前記した第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。特に、第二金属部材３と第三金属部材４を突き合わせて形成される凹溝５に第一金属部材１の端面１ａを挿入して当該端面１ａを凹溝５の底面５ａに突き合わせるため、突合せ工程時に第一金属部材１と第二金属部材３と第三金属部材４とを容易に位置決めできる。
【００４７】
次に、本発明の変形例に係る接合方法について説明する。変形例では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。変形例に係る突合せ工程及び本接合工程は、前記した第二実施形態と共通なので説明を省略する。
【００４８】
変形例に係る仮接合工程は、具体的な図示は省略するが、第一金属部材１と第二金属部材３とで構成される内隅及び第一金属部材１と第三金属部材４とで構成される内隅に沿って溶接によるスポット仮接合を行う。仮接合工程では、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接又はレーザー溶接等によって第一金属部材１の側面１ｂと第二金属部材３の裏面３ｂとで構成される第一内隅（内隅）及び第一金属部材１の側面１ｃと第三金属部材４の裏面４ｂとで構成される第二内隅（内隅）に断続的に溶接を行う。
【００４９】
変形例によっても前記した第二実施形態と略同等の効果を奏することができる。特に、仮接合工程では、溶接でスポット仮接合を行うことにより各金属部材の熱歪を防ぐことができるとともに、短時間で仮接合することができる。
【００５０】
以上説明した本発明の実施形態及び変形例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、各実施形態及び変形例では、金属部材同士を断面Ｔ字状となるように接合したが、断面略Ｌ字状となるように接合してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１      第一金属部材
２，３  第二金属部材
４      第三金属部材
１ａ    端面
２ｄ，５  凹溝
２ｅ，５ａ  底面
３ｂ    裏面
３ｄ    第一切欠部
４ｂ    裏面
４ｄ    第二切欠部
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
Ｊ２    第一突合せ部
Ｊ３    第二突合せ部
Ｔ      タブ材
【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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