(57)【要約】【課題】接合部の金属不足を防ぐことができる接合方法を提供する。【解決手段】金属部材１０，２０同士を接合する接合方法であって、第一金属部材１０および第二金属部材２０は断面Ｌ字形状に形成されており、第一金属部材１０の縦板１１の他方の側面１１ｂと、第二金属部材２０の縦板２１の他方の側面２１ｂとを突き合わせて基端側の突合せ部Ｊ１を形成する工程と、基端側の突合せ部Ｊ１を覆うように、両金属部材１０，２０に補助部材３０を配置する工程と、攪拌ピンＦ２のみを補助部材３０および両金属部材１０，２０に接触させた状態で回転ツールＦを移動させて、補助部材３０および両金属部材１０，２０の摩擦攪拌接合を行う工程と、バリが形成された補助部材３０を両金属部材１０，２０から除去する工程と、を含んでいる。【選択図】図７
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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摩擦攪拌で接合する接合方法であって、
前記第一金属部材および前記第二金属部材は、縦板の一方の側面の基端部から横板が突出した断面Ｌ字形状に形成されており、
前記第一金属部材の前記縦板の他方の側面と、前記第二金属部材の前記縦板の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
基端側の前記突合せ部を覆うように、前記第一金属部材および前記第二金属部材に補助部材を配置する補助部材配置工程と、
前記攪拌ピンを前記補助部材の表面側から挿入し、前記攪拌ピンのみを前記補助部材、前記第一金属部材および前記第二金属部材に接触させた状態で、基端側の前記突合せ部に沿って前記本接合用回転ツールを移動させて、前記補助部材、前記第一金属部材および前記第二金属部材の摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、
バリが形成された前記補助部材を前記第一金属部材および前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
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摩擦攪拌で接合する接合方法であって、
前記第一金属部材および前記第二金属部材は、縦板の一方の側面の基端部から横板が突出した断面Ｌ字形状に形成されており、
前記第一金属部材の前記縦板の他方の側面と、前記第二金属部材の前記縦板の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
基端側の前記突合せ部に沿って、前記第一金属部材または前記第二金属部材に補助部材を配置する補助部材配置工程と、
前記攪拌ピンを前記補助部材の表面側から挿入し、前記攪拌ピンのみを前記補助部材、前記第一金属部材および前記第二金属部材に接触させた状態で、基端側の前記突合せ部に沿って前記本接合用回転ツールを移動させて、前記補助部材、前記第一金属部材および前記第二金属部材の摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、
バリが形成された前記補助部材を前記第一金属部材または前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項３】
前記補助部材配置工程の前に、基端側の前記突合せ部に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記仮接合用回転ツールおよ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３に記載の接合方法。
【請求項５】
前記補助部材配置工程の前に、基端側の前記突合せ部を溶接によるスポットで接合する仮接合工程を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接合方法。
【請求項６】
前記溶接は、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接またはレーザー溶接であることを特徴とする請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記補助部材配置工程の前に、先端側の前記突合せ部に、仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接合方法。
【請求項８】
前記仮接合用回転ツールおよ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７に記載の接合方法。
【請求項９】
前記補助部材配置工程の前に、先端側の前記突合せ部を溶接によるスポットで接合する仮接合工程を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接合方法。
【請求項１０】
前記溶接は、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接またはレーザー溶接であることを特徴とする請求項９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、金属部材同士を摩擦攪拌で接合する接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、第一金属部材と第二金属部材とを摩擦攪拌で接合する接合方法が開示されている。当該接合方法では、第一金属部材と第二金属部材とを突き合わせて突合せ部を形成した後に、回転ツールの攪拌ピンのみを第一金属部材と第二金属部材に接触させた状態で突合せ部に対して摩擦攪拌を行うというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０３９６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の接合方法では、塑性流動化した金属を回転ツールのショルダ部で押さえないため、塑性流動化した金属が外部に漏れ出して接合部が金属不足になるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、接合部の金属不足を防ぐ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】
前記課題を解決するための第一の発明は、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摩擦攪拌で接合する接合方法であって、前記第一金属部材および前記第二金属部材は、縦板の一方の側面の基端部から横板が突出した断面Ｌ字形状に形成されており、前記第一金属部材の前記縦板の他方の側面と、前記第二金属部材の前記縦板の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、基端側の前記突合せ部を覆うように、前記第一金属部材および前記第二金属部材に補助部材を配置する補助部材配置工程と、前記攪拌ピンを前記補助部材の表面側から挿入し、前記攪拌ピンのみを前記補助部材、前記第一金属部材および前記第二金属部材に接触させた状態で、基端側の前記突合せ部に沿って前記本接合用回転ツールを移動させて、前記補助部材、前記第一金属部材および前記第二金属部材の摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、バリが形成された前記補助部材を前記第一金属部材および前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
前記課題を解決するための第二の発明は、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摩擦攪拌で接合する接合方法であって、前記第一金属部材および前記第二金属部材は、縦板の一方の側面の基端部から横板が突出した断面Ｌ字形状に形成されており、前記第一金属部材の前記縦板の他方の側面と、前記第二金属部材の前記縦板の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、基端側の前記突合せ部に沿って、前記第一金属部材または前記第二金属部材に補助部材を配置する補助部材配置工程と、前記攪拌ピンを前記補助部材の表面側から挿入し、前記攪拌ピンのみを前記補助部材、前記第一金属部材および前記第二金属部材に接触させた状態で、基端側の前記突合せ部に沿って前記本接合用回転ツールを移動させて、前記補助部材、前記第一金属部材および前記第二金属部材の摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、バリが形成された前記補助部材を前記第一金属部材または前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
第一の発明および第二の発明における接合方法によれば、第一金属部材と第二金属部材とが接合されるとともに、第一金属部材および第二金属部材に加えて、補助部材も同時に摩擦攪拌接合することにより、接合部の金属不足を防ぐことができる。
また、摩擦攪拌接合で発生するバリを補助部材ごと金属部材から除去することができるため、バリを除去する工程が容易となる。
【０００９】
前記補助部材配置工程の前に、基端側の前記突合せ部に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程を含むことが好ましい。
前記補助部材配置工程の前に、先端側の前記突合せ部に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程を含むことが好ましい。
【００１０】
かかる接合方法によれば、攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で突合せ部のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、従来のように突合せ部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。
【００１１】
また、前記仮接合用回転ツールおよ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。かかる接合方法によれば、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。
【００１２】
前記補助部材配置工程の前に、基端側の前記突合せ部を溶接によるスポットで接合する仮接合工程を含むことが好ましい。また、前記溶接は、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接またはレーザー溶接を用いることができる。
前記補助部材配置工程の前に、先端側の前記突合せ部を溶接によるスポットで接合する仮接合工程を含むことが好ましい。また、前記溶接は、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接またはレーザー溶接を用いることができる。
【００１３】
かかる接合方法によれば、従来のように突合せ部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る接合方法によれば、接合部の金属不足を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態に係る接合方法の突合せ工程前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突合せ工程後を示す断面図である。
【図３】第一実施形態に係る接合方法の仮接合工程において先端側の突合せ部の仮接合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仮接合工程において基端側の突合せ部の仮接合を示す斜視図である。
【図５】第一実施形態に係る接合方法の補助部材配置工程を示す斜視図である。
【図６】第一実施形態に係る接合方法の補助部材配置工程を示す斜視図である。
【図７】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８】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９】第一実施形態に係る接合方法の除去工程前を示す断面図である。
【図１０】第一実施形態に係る接合方法の除去工程を示す断面図である。
【図１１】第一実施形態に係る接合方法の仮接合工程において先端側の突合せ部の仮接合の変形例を示す斜視図である。
【図１２】第一本実施形態に係る接合方法の仮接合工程において基端側の突合せ部の仮接合の変形例を示す斜視図である。
【図１３】第二実施形態に係る接合方法の補助部材配置工程を示す断面図である。
【図１４】第二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１５】第二実施形態に係る接合方法の除去工程を示す断面図である。
【図１６】第三実施形態に係る接合方法の補助部材配置工程を示す断面図である。
【図１７】第三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１８】第三実施形態に係る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】
【００１６】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る接合方法について、図１〜図１０を参照して詳細に説明する。第一実施形態では、断面Ｌ字形状の二つの金属板（第一金属部材と第二金属部材）を接合する。第一実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、第一仮接合工程と、第二仮接合工程と、補助部材配置工程と、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。
【００１７】
突合せ工程は、図１に示すように、断面Ｌ字形状の第一金属部材１０と第二金属部材２０とを突き合わせる工程である。
第一金属部材１０および第二金属部材２０は、アルミニウム合金製の板状部材からなる。第一金属部材１０および第二金属部材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。第一実施形態の第一金属部材１０と第二金属部材２０とは、同一の断面Ｌ字形状の型材を逆向きに配置したものである。
【００１８】
第一金属部材１０は、軸断面がＬ字形状に形成された型材である。第一金属部材１０は、縦板１１と、縦板１１の一方の側面１１ａの基端部から一方に向けて突出した横板１２とによって構成されている。すなわち、縦板１１の基端部（図１における縦板１１の下端部）から一方に向けて横板１２が直角に屈曲している。このように、第一金属部材１０では、横板１２の他方側の側縁部に縦板１１が直角に立ち上げられている。
縦板１１と横板１２との接続部には、図２に示すように、直角に屈曲した角部１３が形成されている。角部１３の外側の頂部には、円弧状に湾曲した曲面が形成されている。
なお、第一実施形態の第一金属部材１０では、縦板１１の高さと、横板１２の横幅と同じ長さに形成されているが異なる長さに形成してもよい。
【００１９】
第二金属部材２０は、図１に示すように、軸断面がＬ字形状に形成された型材であり、第一金属部材１０と同じ形状の部材である。第二金属部材２０は、縦板２１と、縦板２１の一方の側面２１ａの基端部から他方に向けて突出した横板２２とで構成されている。
なお、第二金属部材２０は、第一金属部材１０と同様に、縦板１１の高さと、横板１２の横幅とを異なる長さに形成してもよい。
【００２０】
突合せ工程では、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを逆向きに配置し、図２に示すように、第一金属部材１０の縦板１１の他方の側面１１ｂと、第二金属部材２０の縦板２１の他方の側面２１ｂとを面接触させて突き合わせる。
このとき、第一金属部材１０の横板１２の裏面１２ａ（図２における横板１２の下面）と、第二金属部材２０の横板２２の裏面２２ａ（図２における横板２２の下面）とを面一とする。
また、第一金属部材１０の縦板１１の先端面１１ｃ（図２における縦板１１の上端面）と、第二金属部材２０の縦板２１の先端面２１ｃ（図２における縦板２１の上端面）とを面一とする。
【００２１】
突合せ工程によって、第一金属部材１０の他方の側面１１ｂと、第二金属部材２０の他方の側面２１ｂとが突き合わされると、第一金属部材１０の角部１３と第二金属部材２０の角部２３とによって、基端側の突合せ部Ｊ１が形成される。
第一金属部材１０の角部１３と第二金属部材２０の角部２３とは、逆向きに湾曲しているため、第一金属部材１０の角部１３と第二金属部材２０の角部２３との間には、略Ｖ字形状の隙間Ｓが形成される。
【００２２】
また、突合せ工程によって、第一金属部材１０と第二金属部材２０とが突き合わされると、第一金属部材１０の縦板１１の先端面１１ｃと第二金属部材２０の縦板２１の先端面２１ｃとによって、先端側の突合せ部Ｊ２が形成される。
【００２３】
第一仮接合工程は、図３に示すように、回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）を用いて先端側の突合せ部Ｊ２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。
【００２４】
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。
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。
【００２５】
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および補助部材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。なお、螺旋溝は省略してもよい。
【００２６】
第一仮接合工程では、回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを先端側の突合せ部Ｊ２に接触させてスポット仮付けを行う。第一仮接合工程では、所定の間隔をあけて攪拌ピンＦ２のみを先端側の突合せ部Ｊ２に浅く押し込んでいく。攪拌ピンＦ２の押し込み跡には、塑性化領域Ｗ０が形成される。
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、容易にスポット仮付けを行うことができる。
【００２７】
第二仮接合工程は、図４に示すように、回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）を用いて基端側の突合せ部Ｊ１に対して仮接合を行う工程である。
第二仮接合工程では、第一金属部材１０および第二金属部材２０を上下反転させ回転させ、回転ツールＦによって基端側の突合せ部Ｊ１にスポット仮付けを行う。第二仮接合工程では、第一仮接合工程と同様に、所定の間隔をあけて攪拌ピンＦ２のみを基端側の突合せ部Ｊ１に浅く押し込んでいくことにより、塑性化領域Ｗ０が形成される。
【００２８】
補助部材配置工程は、図５に示すように、基端側の突合せ部Ｊ１を覆うように、第一金属部材１０および第二金属部材２０に補助部材３０を配置する工程である。
補助部材３０は金属製の板状部材である。補助部材３０は摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、第一実施形態では、第一金属部材１０および第二金属部材２０と同じ材料になっている。
補助部材３０の板厚は、後記する本接合工程後に、塑性化領域Ｗが金属不足ならないとともに、基端側の突合せ部Ｊ１の隙間Ｓが金属によって埋まるように適宜設定する。第一実施形態では、補助部材３０の板厚は第一金属部材１０および第二金属部材２０の板厚よりも薄く設定している。
【００２９】
補助部材配置工程では、図６に示すように、補助部材３０の裏面３０ｂと、第一金属部材１０の横板１２の裏面１２ａおよび第二金属部材２０の横板２２の裏面２２ａとを面接触させる。これにより、補助部材３０によって基端側の突合せ部Ｊ１が覆われる。
また、第一金属部材１０、第二金属部材２０および補助部材３０を治具（図示せず）によって架台（図示せず）に移動不能に拘束する。なお、第一実施形態では、補助部材３０は板状としているが、他の形状であってもよい。
【００３０】
本接合工程は、図７に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて基端側の突合せ部Ｊ１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、図８に示すように、右回転させた回転ツールＦを補助部材３０の表面３０ａから挿入し、基端側の突合せ部Ｊ１に達するように、攪拌ピンＦ２の挿入深さを設定する。
本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを補助部材３０、第一金属部材１０および第二金属部材２０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。
そして、図７に示すように、基端側の突合せ部Ｊ１に沿って回転ツールＦを移動させる。これにより、基端側の突合せ部Ｊ１において、補助部材３０、第一金属部材１０および第二金属部材２０が摩擦攪拌接合される。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成される。
本接合工程後には、図９に示すように、補助部材３０は、塑性化領域Ｗによって第一金属部材１０側と第二金属部材２０側とに分断される。また、分断された補助部材３０，３０の端部にはバリＶ，Ｖが形成されている。
【００３１】
除去工程は、図１０に示すように、補助部材３０を第一金属部材１０および第二金属部材２０から除去する工程である。除去工程では、例えば手作業により、補助部材３０を第一金属部材１０および第二金属部材２０から離間する方向に折り曲げて、補助部材３０を第一金属部材１０および第二金属部材２０から除去する。これにより、第一金属部材１０の横板１２と、第二金属部材２０の横板２２とが平面状に接合される。
【００３２】
以上説明した第一実施形態に係る接合方法によれば、図８に示すように、第一金属部材１０と第二金属部材２０とが接合されるとともに、第一金属部材１０および第二金属部材２０に加えて、補助部材３０も同時に摩擦攪拌接合することにより、接合部（塑性化領域Ｗ）の金属不足を防ぐことができる。
また、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを補助部材３０、第一金属部材１０および第二金属部材２０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することができる。
また、第一実施形態に係る接合方法では、図３、図４および図７に示すように、本接合工程および仮接合工程において、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを金属部材に接触させて摩擦攪拌しているため、入熱量を少なくすることができ、第一金属部材１０および第二金属部材２０の熱歪みを小さくすることができる。
【００３３】
また、第一実施形態に係る接合方法では、図８に示すように、基端側の突合せ部Ｊ１に補助部材３０を配置し、補助部材３０、第一金属部材１０および第二金属部材２０を同時に摩擦攪拌接合しているため、塑性流動化した金属によって、第一金属部材１０および第二金属部材２０の角部１３，２３同士の間の隙間Ｓ（図６参照）を埋めることができる。
【００３４】
また、第一実施形態に係る接合方法では、図９に示すように、本接合工程によって補助部材３０にバリＶ，Ｖが形成されるが、図１０に示すように、除去工程において、バリＶを補助部材３０ごと取り除くことができる。これにより、バリＶを除去する工程を容易に行うことができる。
補助部材３０は、除去装置等を用いて除去してもよいが、第一実施形態では、手作業で容易に補助部材３０を取り除くことができる。
【００３５】
また、第一実施形態に係る接合方法では、仮接合工程を行うため、本接合工程を行う際の基端側の突合せ部Ｊ１及び先端側の突合せ部Ｊ２の目開きを防ぐことができる。第一実施形態では、先端側の突合せ部Ｊ２も仮接合することで目開きをより確実に防ぐことができる。
また、第一実施形態に係る接合方法では、図３および図４に示すように、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを金属部材に接触させた状態で基端側の突合せ部Ｊ１及び基端側の突合せ部Ｊ２のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、従来のように突合せ部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。
【００３６】
また、第一実施形態では、第一仮接合工程および第二仮接工程を行う回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）と、本接合工程を行う回転ツールＦ（本接合用回転ツール）は同一の回転ツールを用いている。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。
【００３７】
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、仮接合用回転ツールまたは本接合用回転ツールに、ショルダ部および攪拌ピンを備えた回転ツールを用いてもよい。また、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。
【００３８】
また、第一実施形態では、図２に示すように、第一金属部材１０の角部１３と第二金属部材２０の角部２３が丸面取りされており、基端側の突合せ部Ｊ１に隙間Ｓを設ける構成としたが、隙間Ｓが無いように構成してもよい。
【００３９】
また、第一実施形態の第一仮接合工程では、図３に示すように、回転ツールＦを用いて先端側の突合せ部Ｊ２に対して仮接合を行っているが、図１１に示すように、先端側の突合せ部Ｊ２に対して溶接で仮接合を行ってもよい。このとき、溶接の種類は特に制限されないが、例えば、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のアーク溶接やレーザー溶接で行うことができる。そして、溶接トーチＨを先端側の突合せ部Ｊ２に近接させつつ、所定の間隔をあけてスポット仮付けを行う。このようにして、スポット仮付けを行った部分には、溶接痕Ｗ２が形成される。
【００４０】
また、第一仮接合工程の変形例と同様に、図１２に示すように、第二仮接合工程においても、基端側の突合せ部Ｊ１に対して溶接で仮接合を行ってもよい。この場合も溶接の種類は特に制限されない。そして、溶接トーチＨを基端側の突合せ部Ｊ１に近接させつつ、所定の間隔をあけてスポット仮付けを行う。
【００４１】
このように、仮接合工程において、図１１および図１２に示すように、溶接で基端側の突合せ部Ｊ１及び先端側の突合せ部Ｊ２のスポット仮付けを行う場合には、仮付けを摩擦攪拌にて行う場合より、摩擦攪拌装置に作用する負担を軽減できる。また、従来のように基端側の突合せ部Ｊ１及び先端側の突合せ部Ｊ２の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。
【００４２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る接合方法の補助部材配置工程、本接合工程および除去工程について、図１３〜図１５を参照して詳細に説明する。
第二実施形態に係る接合方法は、図１３に示すように、補助部材配置工程において、補助部材３０を第一金属部材１０および第二金属部材２０に配置する割合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、第一実施形態の接合方法と相違する点を中心に説明する。
【００４３】
第二実施形態の補助部材配置工程では、図１３に示すように、補助部材３０の９割程度を第二金属部材２０に配置し、補助部材３０の残りの１割程度を第一金属部材１０に配置する。つまり、基端側の突合せ部Ｊ１に対して補助部材３０が僅かに第一金属部材１０の横板１２の裏面１２ａに突出するように配置する。
【００４４】
第二実施形態の本接合工程では、図１４に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）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。また、本接合工程では、図１４の手前側から奥側に向けて回転ツールＦを相対移動させる。
第二実施形態の本接合工程では、右回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを補助部材３０、第一金属部材１０および第二金属部材２０に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う。これにより、基端側の突合せ部Ｊ１において、補助部材３０、第一金属部材１０および第二金属部材２０が摩擦攪拌接合されて塑性化領域Ｗが形成される。
【００４５】
第二実施形態では、回転ツールＦを右回転させているため、第二金属部材２０側は、回転ツールＦの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが減算される側である。一方、第一金属部材１０側は、回転ツールＦの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが加算される側である。
回転ツールＦの回転速度が遅い場合では、塑性化領域Ｗの第二金属部材２０側に比べて、第一金属部材１０側の方が塑性流動材の温度が上昇し易くなるため、第一金属部材１０側にバリが多く発生する傾向にある。一方、回転ツールＦの回転速度が速い場合には、第一金属部材１０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、第二金属部材２０側にバリが発生する傾向にある。
【００４６】
第二実施形態の本接合工程では、回転ツールＦの回転速度を速く設定しているため、補助部材３０の第二金属部材２０側にバリＶが多く形成される。
なお、第二実施形態では、本接合工程において、第一金属部材１０側に補助部材３０が残存しないように、第一金属部材１０と補助部材３０との接触割合が調節されている。
【００４７】
第二実施形態の除去工程では、図１５に示すように、補助部材３０を第二金属部材２０から除去することで、バリＶを片側のみに残存する補助部材３０ごと除去することができるため、バリＶを除去する工程を容易に行うことができる。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。
【００４８】
上記したように、本接合工程の際に、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。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、第一金属部材１０、第二金属部材２０および補助部材３０の材料、各部材の厚さ等の各要素と、これらの要素の組み合わせで決定される。接合条件に応じて、バリＶが発生する側またはバリＶが多く発生する側に補助部材３０を配置するようにすれば、バリＶを除去する工程を容易に行うことができる。
【００４９】
以上本発明の第二実施形態について説明したが、第一実施形態と同様に、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。
【００５０】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る接合方法の補助部材配置工程、本接合工程および除去工程について、図１６〜図１８を参照して詳細に説明する。
第三実施形態に係る接合方法では、図１６に示すように、補助部材工程において、補助部材３０を第一金属部材１０のみと面接触する点で第一実施形態と相違する。第三実施形態に係る接合方法では、第一実施形態の接合方法と相違する点を中心に説明する。
【００５１】
第三実施形態に係る接合方法では、図１７に示すように、本接合工程において、回転ツールＦを左回転させるため、攪拌ピンＦ２の螺旋溝は、基端から先端に向かうに従って右回りに形成されている。また、本接合工程では、図１７の手前側から奥側に向けて回転ツールＦを相対移動させる。
【００５２】
第三実施形態では、回転ツールＦを左回転させているため、第一金属部材１０側は、回転ツールＦの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが減算される側である。一方、第二金属部材２０側は、回転ツールＦの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが加算される側である。
回転ツールＦの回転速度が遅い場合では、塑性化領域Ｗの第一金属部材１０側に比べて、第二金属部材２０側の方が塑性流動材の温度が上昇し易くなるため、第二金属部材２０側にバリが多く発生する傾向にある。一方、回転ツールＦの回転速度が速い場合には、第二金属部材２０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、第一金属部材１０側にバリが発生する傾向にある。
【００５３】
第三実施形態の本接合工程では、回転ツールＦの回転速度を速く設定しているため、補助部材３０のうち第一金属部材１０側にバリＶが多く形成される。
そして、第三実施形態の除去工程では、図１８に示すように、補助部材３０を第一金属部材１０から除去することで、バリＶを補助部材３０ごと除去することができる。つまり、本実施形態によれば片側のみに残存する補助部材３０およびバリＶを除去するだけでよい。
【００５４】
以上本発明の第三実施形態について説明したが、第一実施形態と同様に、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、補助部材配置工程において、補助部材３０を第二金属部材２０のみと面接触するように配置してもよい。この場合には、本接合工程において、補助部材３０にバリＶが発生するように、各種の接合条件を設定し、除去工程では、補助部材３０を第二金属部材２０から除去することで、バリＶを補助部材３０ごと除去することができる。また、第一仮接合工程および第二仮接合工程はいずれも省略してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０    第一金属部材
１１    縦板
１２    横板
２０    第二金属部材
２１    縦板
２２    横板
３０    補助部材
Ｆ      回転ツール
Ｆ１    連結部
Ｆ２    攪拌ピン
Ｊ１    基端側の突合せ部
Ｊ２    先端側の突合せ部
Ｓ      隙間
Ｖ      バリ
Ｗ      塑性化領域
【図１】
2018069325.tif 000003
【図２】
2018069325.tif 000004
【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１０】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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