(57)【要約】【課題】耐摩耗性及び耐久性に優れ、優れた接合特性が得られる摩擦攪拌接合用回転ツールを提供する。【解決手段】摩擦攪拌接合用回転ツール１０におけるショルダー部１１の先端面１３から突出するプローブピン２０の外周面におけるショルダー部１１の先端面１３に連続する連続部分１５からねじ部２３ａとの間の基端側範囲２２にパルスレーザピーニングを施す。摩擦攪拌接合に伴い繰り返し圧縮荷重及び引張荷重が付与されるプローブピン２０の表面硬度及び靱性が維持され、座屈や熱変形による破損が抑制されて耐久性が大幅に向上する。【選択図】図２
2011020125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するショルダー部の先端面から突出され先端側外周にねじ部を備えたプローブピンを、被接合部材の接合部に圧入させ、該接合部に沿ってプローブピンを移動して、接合部における被接合部材を摩擦攪拌接合させる摩擦攪拌接合用回転ツールにおいて、
上記プローブピンの外周面にパルスレーザピーニングを施したことを特徴とする摩擦攪拌接合用回転ツール。
【請求項２】
上記プローブピンの外周面におけるショルダー部の先端面に連続する連続部分から上記ねじ部との間の基端側範囲に上記パルスレーザピーニングを施したことを特徴とする請求項１に記載の摩擦攪拌接合用回転ツール。
【請求項３】
上記パルスレーザピーニングにより付与される圧縮残留応力が、摩擦攪拌接合用回転ツールの使用時における最高温度下で付与される引張応力より大きく、かつ上記最高温度下での上記回転ツール使用材質の圧縮降伏応力より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦攪拌接合用回転ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金、チタン合金等の金属材料で構成された被接合部材を摩擦攪拌接合する際に使用する摩擦攪拌接合用回転ツールに関し、特に耐久性に優れると共に、高品質の摩擦攪拌接合が得られる摩擦攪拌接合用回転ツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金、チタン合金等の金属材料で構成された被接合部材相互を接合する方法としては、ボルトやリベットによる機械的接合或いは、抵抗スポット溶接、アーク溶接、ガス溶接がある。この抵抗スポット溶接、アーク溶接、ガス溶接等は、ボルトやリベットによる機械的接合に比べ、製品が軽量化され、工数も少なくかつ装置も比較的簡単で広く利用されている。しかし、これらの溶接は、溶接温度が高く接合部がほぼ溶融温度に加熱され、被接合部材に熱的変形、硬化、残留応力、脆化、酸化による接合不良等の種々の熱的影響が懸念される。
【０００３】
ここで、溶接に代えて、摩擦攪拌によって互いの被接合部材を接合させる摩擦攪拌接合方法が提案されている。
【０００４】
図８はこの摩擦攪拌接合に用いる摩擦攪拌接合用回転ツールの一例を示す回転ツール先端部の斜視図、図９は摩擦攪拌接合方法を示す図である。
【０００５】
図８に示すように、摩擦攪拌接合用回転ツール１００は円柱状であって、その先端に円柱状のショルダー部１０１を有し、ショルダー部１０１の先端面１０１ａからプローブピン１０２が突出し、プローブピン１０２の先端側外周にねじ部１０２ａが形成されている。この摩擦攪拌接合用回転ツール１００を図９に示すように回転駆動装置１０５により高速で回転させながら、ショルダー部１０１の先端面１０１ａから突出されたプローブピン１０２を相互の被接合部材Ｗの接合部Ｗａに圧入させると共に、ショルダー部１０１の先端面１０１ａを被接合部材Ｗの表面に接触させる。この状態で、摩擦攪拌接合用ツール１００を被接合部材Ｗの接合部Ｗａに沿って移動させながら、被接合部材Ｗ相互の接合部Ｗａに沿って接合させる。
【０００６】
即ち、この摩擦攪拌接合用回転ツール１００においては、高速で回転するショルダー部１０１やプローブピン１０２と被接合部材Ｗとの摩擦熱により、被接合部材Ｗを塑性流動化させ、その流動化された被接合部材Ｗをその接合部Ｗａにおいてプローブピン１０２の外周に設けられたねじ部１０２ａにより攪拌し、その後、該部を冷却させて相互の被接合部材Ｗを接合部Ｗａにおいて接合させる。
【０００７】
このように摩擦攪拌接合により互いの被接合部材Ｗを接合させる場合、溶接に比べ低温で互いの被接合部材Ｗを接合させることができ、接合時の熱的影響が抑制できると共に、接合部Ｗａ全体が均一に接合でき、更に、異種材料の接合も容易に行える。この摩擦攪拌接合用回転ツール１００におけるショルダー部１０１やプローブピン１０２を構成する材料として、一般に熱間工具鋼が使用される。
【０００８】
しかし、摩擦攪拌接合用回転ツール１００を高速で回転させて、プローブピン１０２を互いの被接合部材Ｗの接合部Ｗａに圧入すると共に、ショルダー部１０１の先端面１０１ａを被接合部材Ｗに接触させ、摩擦熱により被接合部材Ｗを塑性流動化させる場合、流動化された被接合部材Ｗがショルダー部１０１やプローブピン１０２に溶着すると、攪拌抵抗が大きくなりプローブピン１０２が破損する要因となる。また、ショルダー部１０１やプローブピン１０２が高温下に曝露されて摩耗が激しくなると共に強度が低下し、引張及び圧縮荷重が繰り返し付加されるプローブピン１０２の座屈及び破損や、接合された被接合部材Ｗの接合部Ｗａが熱変形することが懸念される。
【０００９】
また、摩擦攪拌接合用回転ツールのプローブピン等が破損した場合、被接合部材が損傷したり、作業者に危険が及ぶこともある。この摩擦攪拌接合用回転ツールの破損を防ぐ対策として、摩擦攪拌接合用回転ツールの軸径増大、応力集中部の曲率増大、摩擦攪拌接合用回転ツールの材料の高強度化等の種々の方策があるが、これらの変更に伴い発生する不具合の有無確認には多くの費用及び時間を要するだけでなく、接合特性に影響を及ぼすことがある。また、ねじ部等の形状を簡素化して工具寿命を延ばす方法もあるが、その場合優れた接合特性が実現できなくなる。
【００１０】
そこで、ショルダー部やプローブピンの摩耗や破損を抑制すると共に、接合部材の熱的影響を抑制する摩擦攪拌接合用回転ツールが特許文献１によって提案されている。
【００１１】
この特許文献１に開示された摩擦攪拌接合用回転ツールは、被接合部材と接触するプローブピン及びショルダー部を、Ｃｏを５〜１８重量％含有するＷＣ系の超硬合金で構成する。この摩擦攪拌接合用回転ツールを高速で回転させ、プローブピンを被接合部材の接合部に圧入させると共にショルダー部の先端面を接触させて、摩擦熱により被接合部材を塑性流動化させて被接合部材を接合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１９９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上記特許文献１の摩擦攪拌接合用回転ツールによると、ＷＣ系の超硬合金で形成されたプローブピン及びショルダー部は耐摩耗性に優れる反面、靱性が低く、使用による引張及び圧縮荷重の繰り返しにより、破損することが懸念される。
【００１４】
また、ＷＣ系の超硬合金からなるプローブピン及びショルダー部を備えた摩擦攪拌接合用回転ツールは、その製造コストが増大し、摩擦攪拌接合用回転ツールにより接合された製品の製造コストが増大することが懸念される。
【００１５】
一方、鋼材における繰り返し荷重を受ける部分の疲労強度を向上させる手段として、ショットピーニングにより圧縮残留応力を付与したり、表面部の硬さを向上させる方法がある。このショットピーニングは、鋼材のターゲットとする表面に小さな剛球を吹き付けてそこに塑性変形をもたらすことにより、圧縮残留応力を付与するものである。
【００１６】
このショットピーニングにより、比較的安価な熱間工具鋼や耐熱合金によって形成した摩擦攪拌接合用回転ツールのプローブピンに圧縮残留応力を付与することができ、安価に耐久性に優れた摩擦攪拌接合用回転ツールを得ることも想定できる。しかし、ショットピーニングは、その表面に小さな鋼球等を吹き付けることから、その吹き付け範囲が広くプローブピンやショルダー部の先端面の表面がショット痕により荒れ、そのショット痕の凹凸が疲労起点となり疲労特性が低下するおそれがある。更にプローブピンやショルダー部の先端面、特にプローブピンの先端外周に形成されるねじ部等がショット痕により表面形状精度が低下する。この表面形状精度の低下に起因して、被接合部材の接合時にプローブピン及びショルダー部の先端面と被接合部材との間の摩擦攪拌抵抗が増大し、かつ接合特性が低下することが懸念される。
【００１７】
また、ショットピーニングによって付与される圧縮残留応力は極めて浅く、十分な疲労特性の改善に足る圧縮残留応力を確保することが困難である。また、ショットピーニングにより微小領域に精度よく剛球を吹き付けることはできず、表面形状精度が要求される小さなプローブピンを備えた摩擦攪拌接合用回転ツールにショットピーニングを施すことは困難である。
【００１８】
一方、最近、金属物体の表面近傍に圧縮残留応力を付与する方法としてパルスレーザピーニングが開発されている。パルスレーザピーニングは、ショットピーニングと比較して、パルスレーザビームの照射スポットを高精度で制御することが可能で、微小領域への選択的な圧縮残留応力付与に適し、かつ施工処理に伴う表面形状変化が小さく、表面形状精度が要求される機械部品への適用が可能である。また、より深く圧縮残留応力を付与することが可能であり、パルスエネルギ、スポット径、パルス照射回数等のパルスレーザビームの照射条件を制御することで、圧縮残留応力深さが調整できる。
【００１９】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、耐摩耗性及び耐久性に優れ、優れた接合特性が得られる摩擦攪拌接合用回転ツールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成する請求項１に記載の摩擦攪拌接合用回転ツールの発明は、回転するショルダー部の先端面から突出され先端側外周にねじ部を備えたプローブピンを、被接合部材の接合部に圧入させ、該接合部に沿ってプローブピンを移動して、接合部における被接合部材を摩擦攪拌接合させる摩擦攪拌接合用回転ツールにおいて、上記プローブピンの外周面にパルスレーザピーニングを施したことを特徴とする。
【００２１】
この発明によると、接合時に繰り返し引張及び圧縮荷重応力が負荷されるプローブピンの外周面に、微小領域への選択的な圧縮残留応力を付与することが可能となり、表面形状変化が小さく表面形状精度が維持される。また、パルスレーザピーニングにより圧縮残留応力及び硬度上昇を深くまで導入することにより、摩擦攪拌接合に伴い引張及び圧縮応力が繰り返し付与されるプローブピンの亀裂の発生を抑制できる。よって、座屈や破損が抑制されて耐久性が大幅に向上する。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１の摩擦攪拌接合用回転ツールにおいて、上記プローブピンの外周面におけるショルダー部の先端面に連続する連続部分から上記ねじ部との間の基端側範囲に上記パルスレーザピーニングを施したことを特徴とする。
【００２３】
この発明によると、摩擦攪拌接合に伴い繰り返し引張及び圧縮応力が集中的に付与されるプローブピンの基端側範囲にパルスレーザピーニングを施すことにより、特にパルスレーザピーニングにより圧縮残留応力が集中的に付与されるプローブピンの基端側範囲の靱性が維持され、座屈や熱変形による破損が抑制されて耐久性が大幅に向上する。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の摩擦攪拌接合用回転ツールにおいて、上記パルスレーザピーニングにより付与される圧縮残留応力が、摩擦攪拌接合用回転ツールの使用時における最高温度下で付与される引張応力より大きくかつ圧縮降伏応力より小さいことを特徴とする。
【００２５】
この発明によると、パルスレーザピーニングにより付与される圧縮残留応力が摩擦攪拌接合用回転ツールの使用時における最高温度下で付与される引張応力より大きくかつ圧縮降伏応力より小さくなる範囲に制御することで、より確実にプローブピンの靱性が維持され、座屈や熱変形による破損が抑制されて耐久性が大幅に向上する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によるとパルスレーザピーニングを施すことにより、摩擦攪拌接合に伴い引張及び圧縮応力が繰り返し付与されるプローブピンの表面硬度及び靱性が維持され、座屈や熱変形による破損が抑制されて耐久性が大幅に向上する。また、プローブピンの表面形状精度が損なわれることなく良好な接合特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施の形態における摩擦攪拌接合用回転ツールの概要を示す側面図である。
【図２】図１のＡ部の斜視図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】パルスレーザピーニング処理の概要を示す図である。
【図５】摩擦攪拌接合の概要を示す図である。
【図６】実施例における摩擦攪拌接合用回転ツールの概要を示す断面図である。
【図７】同じく、残留応力測定結果を示す図である。
【図８】従来の摩擦攪拌接合用回転ツールの概要を示す図である。
【図９】同じく、摩擦攪拌接合の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明による摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態を図１乃至図５を参照して説明する。
【００２９】
図１は、摩擦攪拌接合用回転ツールの概要を示す側面図、図２は図１のＡ部の斜視図、図３は図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【００３０】
図１に示すように摩擦攪拌接合用回転ツール１０は、図示されていないインダクションモータ等の回転駆動装置１によって軸線Ｚまわりに回転駆動される熱間工具鋼からなる円柱状であって、その先端に円柱状のショルダー部１１が形成され、ショルダー部１１の先端面１３の中央から軸線Ｚに沿って突出するプローブピン２０が形成されている。
【００３１】
ショルダー部１１の先端面１３は、図２及び図３に示すように、中央が基端側に凹むように逆円錐状に形成され、最も凹んだ中央部からプローブピン２１が軸線Ｚに沿って先端方向に突出している。ショルダー部１１の外周面１２と先端面１３に亘る環状の角部１４は円弧状に滑らかに連続する、いわゆる隅Ｒが形成されている。また、先端面１３とプローブピン２０の基端とが連続する連続部分１５も円弧状に滑らかに連なる、いわゆる隅Ｒが形成されている。
【００３２】
プローブピン２０は円柱状であって、その外周面の基端側範囲２２は断面真円状であって、先端側範囲２３には螺旋状のねじ部２３ａが形成されている。
【００３３】
このように形成された摩擦攪拌接合用回転ツール１０において、使用時に繰り返し引張及び圧縮応力が負荷されるショルダー部１１やプローブピン２０、本実施の形態では特に応力が集中的に負荷されるショルダー部１１の先端面１３に連なる連続部分１５からねじ部２３ａとの間の基端側範囲２２の表面にパルスレーザピーニングを施す。
【００３４】
パルスレーザピーニングは、例えば摩擦攪拌接合回転ツール１０を軸線Ｚまわりに回転駆動し、回転する摩擦攪拌接合回転ツール１０のショルダー部１１の先端面１３に連なる連続部分１５を含むプローブピン２０の基端側範囲２２（図２にハッチングで示す）の表面に、パルスレーザビームを集光及び照射して図４に要部拡大図を示すように、摩擦攪拌接合回転ツール１０が回転する周方向を走査方向Ｙとし、ビームスポットＳの走査領域をプローブピン２０の基端側から先端２４側方向Ｘにずらしながら行う。走査方向ＹにビームスポットＳは互いに重なりあうようにビームスポットＳを走査し、また、隣接するＸ方向のビームスポットＳも互いに重なりあうようにする。これにより、ショルダー部１１の先端面１３に連なる接続部分１５を含むプローブピン２０の基端側範囲２２の表面にパルスレーザビームが重畳照射されて圧縮残留応力が付与され、疲労強度が高められる。
【００３５】
このパルスレーザピーニングにあたり、パルスレーザビームの照射スポットを制御することで、予め設定したショルダー部１１の先端面１３に連続する連続部分１５を含むプローブピン２０の基端側範囲２２の表面に高精度で圧縮残留応力が付与され、かつ表面形状変化が極めて小さく連続部分１５を含むプローブピン２０の表面形状精度が維持される。更に、パルスエネルギ、スポット径、パルス照射回数等のパルスレーザビームの照射条件を制御することで、所望の圧縮残留応力深さが確保できる。例えば圧縮残留応力深さＨをプローブピン２０の径Ｄに対し２５％（Ｈ＜Ｄ／４）程度以下に設定することでショルダー部１１の先端面１３に連なる連続部分１５を含むプローブピン２０の表面硬度を十分に確保しつつ、靱性が保持される。
【００３６】
なお、このパルスレーザビームの照射により付与される圧縮残留応力は、摩擦攪拌接合に伴う温度上昇により摩擦攪拌接合用回転ツール１０の強度が低下することを考慮して設定することが好ましく、摩擦攪拌接合に伴うプローブピン２０の基端側範囲２２の座屈や、プローブピン２０の破損を有効的に回避乃至抑制するには、摩擦攪拌結合の際の最高温度曝露下おいて最も負荷が付与されるプローブピン２０の基端側範囲２２における引張応力より大きく、かつ最高温度曝露下における圧縮降伏応力より小さく設定することが好ましい。
【００３７】
即ち、圧縮残留応力が下記のようになるようにパルスレーザビームの照射を制御することが好ましい。
【００３８】
（最高温度曝露下で付与される引張応力＜圧縮残留応力＜最高温度曝露下における圧縮降伏応力）
【００３９】
このように構成された摩擦攪拌接合用回転ツール１０を用いて互いの被接合部材Ｗを接合部Ｗａにおいて摩擦攪拌接合させるにあたっては、図５に示すように、回転駆動手段１によって摩擦攪拌接合用回転ツール１０を高速で回転させながら軸線Ｚに沿って下降させる。
【００４０】
そして、摩擦攪拌接合用回転ツール１０のプローブピン２０が互いの被接合部材Ｗの接合部Ｗａに達すると、回転するプローブピン２０と被接合部材Ｗとの摩擦熱によって被接合部材Ｗが加熱されて軟化し、プローブピン２０が挿入される。
【００４１】
更に、プローブピン２０をショルダー部１１の角部１４が被接触部材Ｗの表面に接触するまで挿入し、この被接合部材Ｗに挿入された状態で回転するショルダー部１１及びプローブピン２０と被接合部材Ｗとの摩擦熱により更に被接合部材Ｗが加熱されて軟化し、かつ回転するプローブピン２０により接合部Ｗａにおける被接合部材Ｗを塑性流動化させる。そして、このように流動化された被接合部材Ｗをプローブピン２０に形成されたねじ部２３ａにより攪拌し、この攪拌によって被接合部材Ｗの接合部Ｗａに塑性流動域が形成される。この状態で、摩擦攪拌接合用回転ツール１０を被接合部材Ｗの接合部Ｗａに沿って移動させ、被接合部材Ｗの接合部Ｗａに沿って順次に接合させる。
【００４２】
また、摩擦攪拌接合用回転ツール１０において、流動化された被接合部材Ｗをプローブピン２０の先端外周に形成されたねじ部２３ａにより攪拌させる場合に、このねじ部２３ａが摩擦攪拌接合用回転ツール１０の回転方向と逆ねじに形成されているため、流動化された被接合部材Ｗがねじ部２３ａの作用により奥方に押し付けられるようになり、またショルダー部１１の先端面１３を外周側からプロービングピン２０が設けられた中心に向けて凹むように形成しているため、流動化された被接合部材Ｗが接合部Ｗａから外側に流れ出るのが抑制され、空洞等が形成されることがなく、被接合部材Ｗの双方が接合部Ｗａにおいて均一に接合される。
【００４３】
ここで、摩擦攪拌接合用回転ツール１０においては、ショルダー部１１の先端面１３に連続する連続部分１５を含むプローブピン２０の基端側範囲２２にパルスレーザピーニングを施すことにより、ショルダー部１１の先端面１３及び先端面１３に連続する連続部分１５を含むプローブピン２０の表面形状が損なわれることなく圧縮残留応力が付与され、被接合部材Ｗを接合部Ｗａに沿って摩擦攪拌接合する際に、被接合部材Ｗがプローブピン２０やショルダー部１１の先端面１３に付着するのが抑制されると共に、摩擦によるプローブピン２０やショルダー部１１の摩耗も少なくなる。
【００４４】
また、摩擦攪拌接合に伴い引張及び圧縮荷重応力が繰り返し付与されるショルダー部１１の先端面１３に連なる部分１５を含むプローブピン２０の基端側範囲２２の表面硬度及び靱性が維持され、ショルダー部１１の座屈や熱変形による破損が抑制されて耐久性が大幅に向上する。
【００４５】
なお、この実施形態における摩擦攪拌接合用回転ツール１０においては、ショルダー部１１の先端面１３に連なる連続部分１５を含むプローブピン２０の基端側範囲２２の範囲にのみパルスレーザピーニングを施して該部に残留応力を付与したが、摩擦攪拌接合に伴い被接合部材Ｗと接するショルダー部１１の先端面１３及びプローブピン２０の外周面の広範囲に亘りパルスレーザピーニングを施して圧縮残留応力を付与しても良い。この場合においても、ねじ部２３の表面形状変化が極めて小さくねじ部２３ａを含むプローブピン２０全体の表面形状精度が維持される。
【実施例】
【００４６】
次に、この発明の実施の形態に係る具体的な摩擦攪拌接合用回転ツールの特性を説明する。
【００４７】
実施例において、摩擦攪拌接合用回転ツールのショルダー部の先端面に連なる部分を含むプローブピンの基端側範囲にパルスレーザピーニング処理を施し、高温曝露前及び高温曝露下における残留圧縮応力測定をした。
（１）摩擦攪拌接合用回転ツール
・摩擦攪拌接合用回転ツール形状：図６に要部断面を示し、かつ図３と対応する部分に同一符号を付すように、ショルダー部１１の先端面１３の中央から径Ｄが２ｍｍ、先端面１３から先端２４までの長さＬが５ｍｍである。
・パルスレーザピーニング処理範囲：摩擦攪拌接合用回転ツール１０を回転駆動状態でショルダー部１１の先端面１３に連なる連続部分１５を含むプローブピン２０の基端側範囲２２にパルスレーザピーニングを施す。
・材質：摩擦攪拌接合用回転ツール２０の材質を表１に示す。表１に示すような機械的特性を有する熱間工具鋼、即ちヤング率：２１０，０００Ｎ／ｍｍ２、引張強さ：２，６５０Ｎ／ｍｍ２、０．２％耐力：１，９６０Ｎ／ｍｍ２、伸び：４％、絞り：１３％の熱間工具鋼により摩擦攪拌接合用回転ツール１０を形成した。
・応力状態：摩擦攪拌接合用回転ツール１０は、高速回転しながら被接合部材の接合部に差し込まれて、接合部に沿って一方に移動し、引張／圧縮荷重を繰り返し受ける。ここで、この摩擦攪拌接合用回転ツール１０の場合、プローブピン２０の応力集中部となる基端側範囲２２に４００ＭＰａ程度の引張／圧縮応力が作用する。
・温度状態：一方、摩擦攪拌接合用回転ツール１０は、通常の温度から使用により高温下に曝露されてプローブピン２０の温度は約４００℃まで上昇する。
【００４８】
【表１】
2011020125.tif 000003
【００４９】
（２）パルスレーザピーニング条件
・必要条件１：摩擦攪拌接合用回転ツール１０のプローブピン２０は使用時に高温曝露下となり、温度が約４００℃程度となる。したがってプローブピン２０の強度は常温時と比較し約３０％低下することを考慮し、パルスレーザピーニングにより付与される圧縮残留応力を通常の高温曝露前において作用する引張／圧縮荷重４００ＭＰａに対し３０％程度大きく付与する必要がある。よって、パルスレーザピーニングにより付与される圧縮残留応力は引張／圧縮荷重４００ＭＰａに対し３０％程度大きな５７１ＭＰａ以上が必要である。・必要条件２：一方、パルスレーザピーニングにより付与される圧縮残留応力は高温曝露下での圧縮降伏応力以下、すなわち図７における回転ツールの使用材質の０．２％耐力（１，９６０ＭＰａ）の７０％以下、即ち１，３７０ＭＰａ以下に設定する必要がある。
【００５０】
これら必要条件１及び必要条件２を考慮し、表２に示すケース１〜ケース９の各パルスレーザピーニング条件でパルスレーザピーニングを施し、高温曝露前及び高温暴露後（４００℃）における圧縮残留応力を測定した。これらの結果を表２および図７に示す。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
これらの結果より、ケース１に示すパルスエネルギ：１０ｍＪ、スポット径：０．２ｍｍ、パルス照射回数：１８０ｐｌｓ／ｍｍ２において上記必要条件１及び必要条件２を満足することが確認できる。同様に、ケース４乃至ケース６に示すパルスエネルギ：２０ｍＪ、スポット径：０．３ｍｍ、パルス照射回数：９０ｐｌｓ／ｍｍ２、１８０ｐｌｓ／ｍｍ２及び２７０ｐｌｓ／ｍｍ２おいて上記必要条件１及び必要条件２を満足することが確認できる。また、ケース７及びケース８に示すパルスエネルギ：３０ｍＪ、スポット径：０．３５ｍｍ、パルス照射回数：６０ｐｌｓ／ｍｍ２及び１２０ｐｌｓ／ｍｍ２において上記必要条件１及び必要条件２を満足することが確認できる。
【００５３】
即ち、表１及び表２より次の各パルスレーザピーニング条件で上記必要条件１及び必要条件２を満足することが確認でき、下記のパルスレーザピーニング条件により良好な圧縮残留応力が付与されることが確認できる。
【００５４】
パルスエネルギ１０ｍＪの場合、スポット径：０．２ｍｍでかつパルス照射回数１８０ｐｌｓ／ｍｍ２
パルスエネルギ２０ｍＪの場合、スポット径：０．３ｍｍでかつパルス照射回数９０〜２７０ｐｌｓ／ｍｍ２
パルスエネルギ３０ｍＪの場合、スポット径：０．３５ｍｍでかつパルス照射回数６０〜１２０ｐｌｓ／ｍｍ２
【００５５】
（３）摩擦攪拌接合用回転ツールの評価
ケース１、４〜８の条件でパルスレーザピーニングを施した摩擦攪拌接合用回転ツールを使用して以下の評価を行い、プローブピン２０の折損がなく、良好な摩擦攪拌接合特性が得られる状態で接合距離も２倍以上延ばせることを確認した。
・パルスレーザピーニングを施したケース１、４〜８の摩擦攪拌接合用回転ツールを用いて摩擦攪拌接合した後に引張試験及び疲労試験を行い、強度及び疲労サイクル数を満足していることを確認した。
・所望距離だけ摩擦攪拌接合を行い、プローブピン２０の折損がないことを確認した。
【符号の説明】
【００５６】
１０          摩擦攪拌接合用回転ツール
１１          ショルダー部
１２          外周面
１３          先端面
１５          連続部分
２０          プローブピン
２２          基端側範囲
２３          先端側範囲
２４          先端
Ｗ            被接合部材
Ｗａ          接合部
【図１】
2011020125.tif 000005
【図２】
2011020125.tif 000006
【図３】
2011020125.tif 000007
【図４】
2011020125.tif 000008
【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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