(57)【要約】【課題】摩擦攪拌接合に用いるプローブの長寿命化をもたらし得る新たな摩擦攪拌接合手法を提供する。【解決手段】一対の金属部材をツール本体からプローブを突出して有する加工ツールを用いて摩擦攪拌接合するに当たり、一対の金属部材を、摩擦攪拌接合による接合領域に含まれる端側面が向かい合うように固定する。こうした金属部材の固定に際し、プローブ半径より狭い間隔の間隙が少なくともツール本体の側の端側面の上縁において接合線に沿って形成されるようにする。次いで、プローブを、ツール本体と共に回転させたまま端側面の上方の側から一対の金属部材に押し付けてから、回転したままのプローブを、接合線に沿って加工テーブルに対して相対的に移動させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の金属部材を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合方法であって、
前記一対の金属部材を、前記摩擦攪拌接合による接合領域に含まれる端側面が向かい合うように固定する固定工程と、
摩擦攪拌接合用の加工ツールがツール本体から突出して有するプローブを、該ツール本体と共に回転させたまま前記端側面の上方の側から前記一対の金属部材に押し付けてから、前記回転したままの前記プローブを、前記接合領域における接合線に沿って前記一対の金属部材に対して相対的に移動させる摩擦攪拌接合工程とを有し、
前記固定工程では、
前記一対の金属部材の前記向かい合った端側面の少なくとも前記ツール本体の側を、前記接合線の少なくとも一部領域において前記プローブの半径より短い距離だけ離間して、前記一対の金属部材を固定する、
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】
摩擦攪拌接合（ＦＳＷ：Friction Stir Welding）は、端面同士が付き合わされた一対の金属部材を固相接合する手法であり、プローブを有する加工ツールを用いる。この加工ツールは、ツール本体から突出したプローブを、ツール本体と共に回転させたまま金属部材の接合箇所に押し付け、一対の金属部材が端面に沿って固相接合した接合線に沿って移動する（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６６１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献で提案された摩擦攪拌接合手法では、摩擦攪拌接合した金属部材は平坦化されるとは言え、摩擦攪拌接合に用いる加工ツールのプローブの長寿命化には特に配慮されていない。こうしたことから、本願発明者は、プローブの寿命に影響を与える要因を以下のように解析した。
【０００５】
摩擦攪拌接合は、加工ツールのプローブによる摩擦攪拌で生じる摩擦熱によりなされることから、プローブの寿命は摩擦攪拌に伴って発生した摩擦熱の蓄熱量に依存する。そして、摩擦熱により軟化した金属部材は、ツール本体から突出したプローブの付け根の側に多く存在する。このため、プローブの付け根では蓄熱量が大きくなるので、摩擦熱により軟化した金属部材にプローブの構成材が溶け出す、いわゆる溶損が起き易くなり、プローブの付け根が小径となる。これに加え、プローブの付け根には、接合線に沿った移動の際に力が掛かりやすいので、プローブの付け根における溶損が進むと、プローブはその付け根から破損し、プローブの寿命が尽きる。こうした知見を得て、プローブの長寿命化をもたらし得る新たな摩擦攪拌接合手法を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、摩擦攪拌接合方法が提供される。この摩擦攪拌接合方法は、一対の金属部材を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記一対の金属部材を、前記摩擦攪拌接合による接合領域に含まれる端側面が向かい合うように固定する固定工程と、摩擦攪拌接合用の加工ツールがツール本体から突出して有するプローブを、該ツール本体と共に回転させたまま前記端側面の上方の側から前記一対の金属部材に押し付けてから、前記回転したままの前記プローブを、前記接合領域における接合線に沿って前記一対の金属部材に対して相対的に移動させる摩擦攪拌接合工程とを有する。そして、前記固定工程では、前記一対の金属部材の前記向かい合った端側面の少なくとも前記ツール本体の側を、前記接合線の少なくとも一部領域において前記プローブの半径より短い距離だけ離間して、前記一対の金属部材を固定する。
【０００８】
この形態の摩擦攪拌接合方法では、次のような効果が得られる。金属材料は、プローブの回転に伴って発生した摩擦熱により軟化してプローブの付け根に存在する。プローブの付け根の側に存在する金属材料は、プローブの付け根での蓄熱量の大小に影響する他、接合線に沿ったプローブの移動の妨げとなる。この形態の摩擦攪拌接合方法では、摩擦熱により軟化してプローブの付け根の側に存在する金属材料は、プローブの半径より短い距離での端側面の離間により、少量となる。よって、この形態の摩擦攪拌接合方法によれば、プローブの付け根での蓄熱量を小さくして、プローブの構成材の溶損を抑制できると共に、接合線に沿ったプローブの移動の妨げの軽減をもたらし得る。これらの結果、この形態の摩擦攪拌接合方法によれば、プローブの長寿命化をもたらし得る。
【０００９】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、摩擦攪拌接合装置の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の摩擦攪拌接合方法の概要を模式的に示す説明図である。
【図２】摩擦攪拌接合に用いる加工ツールを斜視にて示す説明図である。
【図３】第１実施形態の摩擦攪拌接合方法における金属材料の固定の様子を示す説明図である。
【図４】加工テーブルに固定された金属材料の様子を平面視して示す説明図である。
【図５】加工テーブルに固定された金属材料の様子を図４におけるＡ方向から見て示す説明図である。
【図６】加工ツールを用いた摩擦攪拌接合工程での接合領域の形成の様子を模式的に示す説明図である。
【図７】摩擦攪拌接合の過程で加工ツールが受ける反力を経過時間と共に測定したグラフである。
【図８】第２実施形態の摩擦攪拌接合方法における金属材料の固定の様子を示す説明図である。
【図９】第３実施形態の摩擦攪拌接合方法における金属材料の固定の様子を示す説明図である。
【図１０】第４実施形態の摩擦攪拌接合方法における金属材料の固定の様子を示す説明図である。
【図１１】加工テーブルに固定された金属材料の様子を平面視して示す説明図である。
【図１２】加工テーブルに固定された金属材料の様子を図１１におけるＡ方向から見て示す説明図である。
【図１３】第５実施形態の摩擦攪拌接合方法における金属材料の固定の様子を示す説明図である。
【図１４】加工テーブルに固定された金属材料の様子を平面視して示す説明図である。
【図１５】加工テーブルに固定された金属材料の様子を図１４におけるＡ方向から見て示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は第１実施形態の摩擦攪拌接合方法の概要を模式的に示す説明図であり、図２は摩擦攪拌接合に用いる加工ツール１０を斜視にて示す説明図である。摩擦攪拌接合用の加工ツール１０は、円柱形状のツール本体１１からプローブ１２を突出して有し、このプローブ１２は、円柱状或いは円錐台状の突起として、ツール本体１１の先端部１１ｅの中心に形成されている。プローブ１２の軸線は、ツール本体１１の軸線Ｘと一致する。以下に説明するそれぞれの実施形態において、加工ツール１０は、図示しない摩擦攪拌接合装置（ＦＳＷ装置）の付属品であり、プローブ１２は、直径４ｍｍで、先端部１１ｅから突出長２．３ｍｍで突出する。なお、プローブ１２の上記寸法に加え、プローブ１２の回転数や、ツール本体１１の直径および長さ等は、ＦＳＷ装置の仕様や摩擦攪拌接合される金属部材の材質等に応じて、任意に調整可能である。
【００１２】
加工ツール１０は、プローブ１２を、ツール本体１１と共に回転させたまま被接合部材である一対の金属部材、即ち第１金属部材２１と第２金属部材２２の境界において、第１金属部材２１と第２金属部材２２に押し付ける。この押し付けは、回転したままのプローブ１２が所定の長さ分だけ金属部材に入り込むまで継続される。その後、加工ツール１０は、回転したままのプローブ１２を、第１金属部材２１と第２金属部材２２がそれぞれの端側面２１ｔと端側面２２ｔに沿って固相接合した接合線ＷＬに沿って移動させる。ＦＳＷ装置は、プレート状の第１金属部材２１と第２金属部材２２を後述の加工テーブルに固定し、加工テーブルごと固定済みの両金属部材を移動させるので、プローブ１２は、加工テーブルおよび第１金属部材２１と第２金属部材２２とに対して相対的に移動することになる。プローブ１２の押し付けおよび移動は、軸線Ｘが鉛直線から傾斜してプローブ１２が移動方向の前進側に位置する前進角ＺＫを確保してなされ、この前進角ＺＫについても調整可能である。なお、プローブ１２の長さやプローブ入り込み長さは、金属部材の厚みに応じて、調整される。
【００１３】
本実施形態において、第１金属部材２１と第２金属部材２２は、アルミのプレート材であるが、アルミに代えて他の任意の金属であってもよい。第１金属部材２１と第２金属部材２２は、プローブ１２が移動する接合線ＷＬの付近において、回転したままのプローブ１２との間の摩擦熱によって塑性流動する。第１金属部材２１と第２金属部材２２の塑性流動した部分をプローブ１２が攪拌することにより、接合領域ＷＡが形成される。この接合領域ＷＡの金属が冷却硬化することによって、第１金属部材２１と第２金属部材２２が互いに摩擦攪拌接合される。
【００１４】
図３は第１実施形態の摩擦攪拌接合方法における金属材料の固定の様子を示す説明図であり、図４は加工テーブル１００に固定された金属材料の様子を平面視して示す説明図であり、図５は加工テーブル１００に固定された金属材料の様子を図４におけるＡ方向から見て示す説明図である。
【００１５】
第１金属部材２１は、摩擦攪拌接合による接合領域ＷＡに含まれる端側面２１ｔに突起２４を有する。第２金属部材２２は、摩擦攪拌接合による接合領域ＷＡに含まれる端側面２２ｔに、こうした突起２４を備えない。第１金属部材２１と第２金属部材２２は、それぞれの端側面２１ｔと端側面２２ｔが向かい合い、第１金属部材２１の突起２４が第２金属部材２２の端側面２２ｔに接触した状態で加工テーブル１００に並べられる。そして、第１金属部材２１と第２金属部材２２は、固定治具１１０により、加工テーブル１００に固定される。
【００１６】
端側面２１ｔからの突起２４の突出長さは、プローブ１２の半径（本実施形態では２ｍｍ）より短くされ、０．３〜１．２ｍｍ程度である。よって、端側面２１ｔと端側面２２ｔとが向かい合って、第１金属部材２１の突起２４が第２金属部材２２の端側面２２ｔに接触した状態で加工テーブル１００に並べて固定された第１金属部材２１と第２金属部材２２においては、プローブ１２の半径より狭い間隔の間隙ＷＫが上記の両端側面の延び方向、即ち接合線ＷＬに沿って形成されることになる。本実施形態では、間隙ＷＫが突起２４により区画して形成され、この間隙ＷＫの間隙幅は、端側面２１ｔおよび端側面２２ｔの上縁から加工テーブル１００の表面まで一律である。こうした間隙ＷＫの形成により、向かい合った端側面２１ｔと端側面２２ｔの少なくともツール本体１１の側では、接合線ＷＬの少なくとも一部領域においてプローブ１２の半径より短い距離だけ離間して、第１金属部材２１と第２金属部材２２が固定されることになる。このようにして第１金属部材２１と第２金属部材２２とが間隙ＷＫを形成して加工テーブル１００に固定されることで、本願における固定工程が完了する。
【００１７】
加工テーブル１００への上記した金属部材の固定に続き、図３に示すように、加工ツール１０を用いた本願における摩擦攪拌接合工程が開始される。この摩擦攪拌接合工程において、プローブ１２は、まず、回転したままの状態で、端側面２１ｔおよび端側面２２ｔの上方の側から第１金属部材２１と第２金属部材２２とに押し付けられる。押し付け箇所は、接合線ＷＬの上、即ち間隙ＷＫである。その後、プローブ１２は、回転したままの状態で、接合線ＷＬに沿って、加工テーブル１００および第１金属部材２１と第２金属部材２２とに対して相対的に移動される。図６は加工ツール１０を用いた摩擦攪拌接合工程での接合領域ＷＡの形成の様子を模式的に示す説明図である。
【００１８】
図示するように、プローブ１２の押し付け前では、プローブ１２の先端側に間隙ＷＫが残存し、回転を伴ったプローブ１２の押し付けがなされると、間隙ＷＫの周辺の第１金属部材２１および第２金属部材２２がそれぞれの端側面を含めて摩擦熱により軟化して塑性流動する。プローブ１２は、この塑性流動した部分を攪拌するので、間隙ＷＫは塑性流動金属材で埋め尽くされた状態で、接合領域ＷＡが形成される。プローブ１２は、図３に示す接合線ＷＬに沿って移動するので、その移動範囲に亘って、間隙ＷＫが塑性流動金属材で埋め尽くされて接合領域ＷＡが形成される。この接合領域ＷＡの金属が冷却硬化することによって、第１金属部材２１と第２金属部材２２が互いに摩擦攪拌接合される。
【００１９】
図７は摩擦攪拌接合の過程で加工ツール１０が受ける反力を経過時間と共に測定したグラフである。図７のグラフは、ＦＳＷ装置の規定加圧圧力（２０ＫＮ）で加圧される加工ツール１０に反力測定子を装着し、その反力測定子の測定力を、摩擦攪拌接合の過程で加工ツール１０が第１金属部材２１および第２金属部材２２の側から受ける反力として経過時間と共に示している。そして、図示するグラフＧａは、図３に示した突起２４を備えない第１金属部材２１と第２金属部材２２とを、それぞれの端側面２１ｔと端側面２２ｔとが密着するように加工テーブル１００に固定した場合の反力のグラフであり、端側面２１ｔと端側面２２ｔとの間の間隙幅はゼロ（０ｍｍ）である。これに対し、グラフＧｂは、０．５ｍｍの突出長の突起２４を備える図３の第１金属部材２１と第２金属部材２２とを、それぞれの端側面２１ｔと端側面２２ｔとの間に０．５ｍｍの間隔幅の間隙ＷＫを接合線ＷＬに沿って形成して加工テーブル１００に固定した場合の反力のグラフである。時間軸において反力がゼロの期間（０〜１０秒）の間は、図３に示すように加工ツール１０が降下する期間であり、反力が計測された期間（１０〜５０秒）の間が、加工ツール１０による接合線ＷＬに沿った摩擦攪拌接合期間となる。このグラフを得るための諸元は、以下の通りである。
【００２０】
アルミ製の第１金属部材２１と第２金属部材２２の厚み：２．９ｍｍ；
プローブ加圧力：２０ＫＮ；
プローブ回転数：８００ｒｐｍ；
摩擦攪拌接合の移動速度：２５０ｍｍ／ｍｉｎ；
前進角ＺＫ：２°；
プローブ長さ：２．３ｍｍ；
プローブ押し込み量：０．６ｍｍ；
【００２１】
図７のグラフから、０．５ｍｍの突出長の突起２４により端側面２１ｔと端側面２２ｔとの間に０．５ｍｍの間隔幅の間隙ＷＫを接合線ＷＬに沿って形成して、プローブ１２により第１金属部材２１と第２金属部材２２とを摩擦攪拌接合した場合には、摩擦攪拌接合の開始当初から終了までの期間に亘り、プローブ１２が第１金属部材２１および第２金属部材２２の側から受ける反力は、約１１％ほど低減することが確認された。プローブ１２が第１金属部材２１および第２金属部材２２の側から受ける反力は、接合線ＷＬに沿って移動するプローブ１２の荷重負荷であることから、上記のように間隙ＷＫを確保するだけで、プローブ１２の損傷の抑制、延いては、プローブ１２の長寿命化を図ることができると言える。なお、１．０ｍｍの突出長の突起２４により端側面２１ｔと端側面２２ｔとの間に１．０ｍｍの間隔幅の間隙ＷＫを接合線ＷＬに沿って形成した場合も、０．５ｍｍの間隙ＷＫの場合と同様の反力低減が起きることが確認された。そして、この結果は、次のように説明できる。
【００２２】
以上説明した本実施形態の摩擦攪拌接合方法では、プローブ１２の回転に伴って発生した摩擦熱により軟化してプローブ１２の付け根の側に存在する金属材料を、プローブ１２の半径（２ｍｍ）より狭い０．５ｍｍや１．０ｍｍの間隔幅で端側面２１ｔと端側面２２ｔとの間に設けた間隙ＷＫに相当する分だけ、少量とする。よって、この実施形態の摩擦攪拌接合方法によれば、プローブ１２の付け根での蓄熱量を小さくして、プローブ１２の構成材の溶損を抑制できると共に、接合線ＷＬに沿ったプローブ１２の移動の妨げの軽減をもたらす。図７に示すグラフで判明した反力低減は、接合線ＷＬに沿ったプローブ１２の移動の妨げの軽減の実証である。これらの結果、本実施形態の摩擦攪拌接合方法によれば、プローブ１２の長寿命化を図ることができると言える。
【００２３】
図８は第２実施形態の摩擦攪拌接合方法における金属材料の固定の様子を示す説明図である。この実施形態では、第１金属部材２１と第２金属部材２２とが、それぞれ突起２４を一つずつ備え、お互いに突起２４を他方の金属部材の端側面２１ｔ或いは端側面２２ｔに向けている。この実施形態の第１金属部材２１と第２金属部材２２とは、第１実施形態について図４と図５で説明したように、端側面２１ｔと端側面２２ｔとが向かい合い、第１金属部材２１の突起２４が第２金属部材２２の端側面２２ｔに接触し、且つ、第２金属部材２２の突起２４が第１金属部材２１の端側面２１ｔに接触した状態で加工テーブル１００に並べて固定される。しかも、第１金属部材２１の端側面２１ｔと第２金属部材２２の端側面２２ｔとの間には、プローブ１２の半径より狭い間隔の間隙ＷＫが接合線ＷＬに沿って形成される。よって、この実施形態の摩擦攪拌接合方法によっても、既述した効果を奏することができる。
【００２４】
図９は第３実施形態の摩擦攪拌接合方法における金属材料の固定の様子を示す説明図である。この実施形態では、第１金属部材２１と第２金属部材２２とは別に、既述した突起２４と同じ形状の別ピース２４ｐを用いる。そして、第１金属部材２１と第２金属部材２２との加工テーブル１００への固定に際しては、第１金属部材２１の端側面２１ｔと第２金属部材２２の端側面２２ｔとの間に、別ピース２４ｐを挟持して組み込み、別ピース２４ｐの移動が起きないようにして、両金属部材を固定する。この実施形態の第１金属部材２１と第２金属部材２２とは、第１実施形態について図４と図５で説明したように、端側面２１ｔと端側面２２ｔとが向かい合い、この向かい合う端側面に別ピース２４ｐが挟まれて接触した状態で加工テーブル１００に並べて固定される。しかも、第１金属部材２１の端側面２１ｔと第２金属部材２２の端側面２２ｔとの間には、プローブ１２の半径より狭い間隔の間隙ＷＫが接合線ＷＬに沿って形成される。よって、この実施形態の摩擦攪拌接合方法によっても、既述した効果を奏することができる。
【００２５】
図１０は第４実施形態の摩擦攪拌接合方法における金属材料の固定の様子を示す説明図であり、図１１は加工テーブル１００に固定された金属材料の様子を平面視して示す説明図であり、図１２は加工テーブル１００に固定された金属材料の様子を図１１におけるＡ方向から見て示す説明図である。この実施形態では、第１金属部材２１と第２金属部材２２は、いずれも突起２４を備えないが、加工テーブル１００への固定に際しては、第１金属部材２１の金属部材の端側面２１ｔと第２金属部材２２の端側面２２ｔとの間に、接合線ＷＬに沿って間隙ＷＫが形成されるように、両金属部材を離間して固定する。この実施形態の第１金属部材２１と第２金属部材２２とは、図１１や図１２に示すように、端側面２１ｔと端側面２２ｔとが間隙ＷＫを隔てて向かい合う状態で加工テーブル１００に並べて固定される。しかも、第１金属部材２１の端側面２１ｔと第２金属部材２２の端側面２２ｔとの間には、プローブ１２の半径より狭い間隔の間隙ＷＫが接合線ＷＬに沿って形成される。こうした間隙ＷＫの形成により、第１金属部材２１と第２金属部材２２とは、向かい合った端側面２１ｔと端側面２２ｔの全域に等しい接合線ＷＬの全一部領域においてプローブ１２の半径より短い距離だけ離間して、固定される。よって、この実施形態の摩擦攪拌接合方法によっても、既述した効果を奏することができる。
【００２６】
図１３は第５実施形態の摩擦攪拌接合方法における金属材料の固定の様子を示す説明図であり、図１４は加工テーブル１００に固定された金属材料の様子を平面視して示す説明図であり、図１５は加工テーブル１００に固定された金属材料の様子を図１４におけるＡ方向から見て示す説明図である。この実施形態では、第１金属部材２１は、その下面側、即ち加工テーブル１００のテーブル面と接触する側に、凸条２４Ｊを有する。この凸条２４Ｊは、既述した突起２４と同一の突出長で端側面２１ｔから突出し、端側面２１ｔの上縁、即ち図１３や図１５に示す加工ツール１０のツール本体１１の側の端側面２１ｔの上縁において、第１金属部材２１の金属部材の端側面２１ｔと第２金属部材２２の端側面２２ｔとの間に、接合線ＷＬに沿って間隙ＷＫを形成する。この実施形態の第１金属部材２１と第２金属部材２２とは、図１３や図１５に示すように、端側面２１ｔの上縁において間隙ＷＫを隔てて向かい合い、端側面２１ｔの下面側では端側面２１ｔから突出した凸条２４Ｊが端側面２２ｔに接触した状態で加工テーブル１００に並べて固定される。しかも、第１金属部材２１の端側面２１ｔと第２金属部材２２の端側面２２ｔとの間には、プローブ１２の半径より狭い間隔の間隙ＷＫが少なくとも端側面２１ｔの上縁において接合線ＷＬに沿って形成される。こうした間隙ＷＫの形成により、向かい合った端側面２１ｔと端側面２２ｔの少なくともツール本体１１の側では、接合線ＷＬの全領域においてプローブ１２の半径より短い距離だけ離間して、第１金属部材２１と第２金属部材２２が固定される。よって、この実施形態の摩擦攪拌接合方法によっても、既述した効果を奏することができる。
【００２７】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００２８】
既述した実施形態では、突起２４や凸条２４Ｊにより、第１金属部材２１の端側面２１ｔと第２金属部材２２の端側面２２ｔの少なくとも上縁において０．３〜１．２ｍｍの間隙ＷＫを形成したが、用いるプローブ１２の半径に応じて適宜設定してもよい。間隙ＷＫの間隔が０．３ｍｍを下回るほど狭いと、プローブ１２の回転に伴って発生した摩擦熱により軟化してプローブ１２の付け根の側に存在する金属材料の存在量がさほど少なくならないので、プローブ１２の付け根での蓄熱量の少量化が進まないが、間隙ＷＫの間隔を０．３ｍｍに確保できれば、プローブ１２の回転に伴って発生した摩擦熱により軟化してプローブ１２の付け根の側に存在する金属材料の存在量を少なくでき、プローブ１２の長寿命化を図り得る。また、間隙ＷＫの間隔がプローブ１２の半径を超えると、回転するプローブ１２から摩擦を受ける金属材料の領域が少なくなり過ぎて摩擦攪拌接合の実効性が低下することが危惧されるが、間隙ＷＫの間隔をプローブ１２の半径（２ｍｍ）程度とすれば、回転するプローブ１２から摩擦を受ける金属材料の領域を確保できるので、摩擦攪拌接合の実効性を担保した上で、既述したようにプローブ１２の長寿命化を図り得る。
【００２９】
既述した実施形態では、２．９ｍｍのアルミ製の第１金属部材２１と第２金属部材２２とを摩擦攪拌接合するようにしたが、板厚や金属部材の材質は、摩擦攪拌接合の対象となる金属部材の用途等に応じて適宜変更してもよい。例えば、第１金属部材２１と第２金属部材２２とを、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に伴い軟化して塑性流動を起こす金属としてもよい。
【００３０】
既述した第１実施形態では、突起２４を第１金属部材２１の端側面２１ｔにのみ二つ設けたが、第２金属部材２２の端側面２２ｔにも突起２４を設けてもよい。また、端側面２１ｔの突起２４と端側面２２ｔの突起２４とを接合線ＷＬに沿って等ピッチとしてもよいほか、不等ピッチで設けてもよい。
【００３１】
既述した実施形態では、凸条２４Ｊを第１金属部材２１の端側面２１ｔの下面側の全域に形成したが、凸条２４Ｊを適宜なピッチで切り欠くようにしてもよい。また、凸条２４Ｊを第１金属部材２１とは別ピースのパーツとしたり、凸条２４Ｊを第２金属部材２２の端側面２２ｔにも設けてもよい。
【００３２】
既述した実施形態では、プレート状の第１金属部材２１と第２金属部材２２とを摩擦攪拌接合する場合について説明したが、プレート状以外の金属部材の摩擦攪拌接合にも適用してもよい。例えば、燃料電池スタックをその外周域において取り囲むアルミ製のスタックケースにおいて、このスタックケースをアンダーケースとアッパーケースのツーパーツ品とし、既述した端側面２１ｔと端側面２２ｔに相当するアンダーケースの上端端面とアッパーケースの下端端面とを向かい合わせ、突起２４や別ピース２４ｐ或いは凸条２４Ｊにより、両端面に既述した間隙ＷＫを形成して、プローブ１２により摩擦攪拌接合してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０…加工ツール
１１…ツール本体
１１ｅ…先端部
１２…プローブ
２１…第１金属部材
２１ｔ…端側面
２２…第２金属部材
２２ｔ…端側面
２４…突起
２４Ｊ…凸条
２４ｐ…別ピース
１００…加工テーブル
１１０…固定治具
ＷＡ…接合領域
ＷＫ…間隙
ＷＬ…接合線
Ｘ…軸線
ＺＫ…前進角
【図１】
2018039027.tif 000003
【図２】
2018039027.tif 000004
【図３】
2018039027.tif 000005
【図４】
2018039027.tif 000006
【図５】
2018039027.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018039027.tif 000009
【図８】
2018039027.tif 000010
【図９】
2018039027.tif 000011
【図１０】
2018039027.tif 000012
【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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