(57)【要約】【課題】摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減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。【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とを接合する接合方法であって、第一金属部材１０及び第二金属部材２０の少なくとも一方に、嵌合用の切り欠き部１１，２１を設け、切り欠き部１１，２１において第一金属部材１０と第二金属部材２０とを嵌合状態に組み合わせる準備工程と、回転する攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１０及び第二金属部材２０に接触させた状態で、第一金属部材１０と第二金属部材２０との突合せ部Ｊ又は内隅Ｃに摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図４
2019089109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌ピンを備えた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接合方法であって、
前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に、嵌合用の切り欠き部を設け、前記切り欠き部において前記第一金属部材と前記第二金属部材とを嵌合状態に組み合わせる準備工程と、
回転する前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材及び前記第二金属部材に接触させた状態で、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合せ部又は内隅に摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記突合せ部又は前記内隅に補助部材を配置する配置工程を含み、
前記摩擦攪拌工程では、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摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記摩擦攪拌工程では、前記補助部材にバリが発生す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に記載の接合方法。
【請求項４】
前記摩擦攪拌工程の前に、前記突合せ部又は前記内隅にＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、又はレーザ溶接によって溶接を行う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３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項５】
攪拌ピンを備えた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接合方法であって、
前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に、嵌合用の切り欠き部を設け、前記切り欠き部において前記第一金属部材と前記第二金属部材とを嵌合状態に組み合わせる準備工程と、
回転する前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材及び前記第二金属部材に接触させた状態で、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合せ部及び内隅に摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項６】
前記突合せ部及び前記内隅に補助部材を配置する配置工程を含み、
前記摩擦攪拌工程では、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摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記摩擦攪拌工程では、前記補助部材にバリが発生するように接合条件を設定することを特徴とする請求項６に記載の接合方法。
【請求項８】
前記摩擦攪拌工程では、前記突合せ部及び前記内隅に対して全周に亘って摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項９】
前記摩擦攪拌工程では、前記突合せ部及び前記内隅に対して前記回転ツールを連続的に相対移動させて摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項８に記載の接合方法。
【請求項１０】
前記摩擦攪拌工程の前に、前記突合せ部及び前記内隅にＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、又はレーザ溶接によって溶接を行う仮接合工程を含むことを特徴とする請求項５乃至請求項９のいずれか一項に記載の接合方法。
【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接合する接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属部材同士を嵌合状態に組み合わせ、その金属部材同士の突合せ部及び内隅に対して回転ツールで摩擦攪拌を行う接合方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−３２３１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した接合方法では、回転ツールのショルダ部を数ミリ程度金属部材に押し込んで接合しているため、摩擦攪拌装置に作用する負荷が大きくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減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】
前記課題を解決するため、本発明は、攪拌ピンを備えた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接合方法であって、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に、嵌合用の切り欠き部を設け、前記切り欠き部において前記第一金属部材と前記第二金属部材とを嵌合状態に組み合わせる準備工程と、回転する前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材及び前記第二金属部材に接触させた状態で、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合せ部又は内隅に摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、攪拌ピンを備えた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接合方法であって、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に、嵌合用の切り欠き部を設け、前記切り欠き部において前記第一金属部材と前記第二金属部材とを嵌合状態に組み合わせる準備工程と、回転する前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材及び前記第二金属部材に接触させた状態で、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合せ部及び内隅に摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、突合せ部や内隅を接合する場合において、回転ツールの攪拌ピンのみを金属部材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。
【０００９】
前記の接合方法において、前記突合せ部又は前記内隅に補助部材を配置する配置工程を含み、前記摩擦攪拌工程では、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摩擦攪拌を行うことが好ましい。
前記の接合方法において、前記突合せ部及び前記内隅に補助部材を配置する配置工程を含み、前記摩擦攪拌工程では、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摩擦攪拌を行うことが好ましい。
前記の接合方法によれば、補助部材を配置して摩擦攪拌するので、金属部材同士の接合部の金属不足を防ぐことができる。
【００１０】
前記の接合方法において、前記摩擦攪拌工程では、前記補助部材にバリが発生するように接合条件を設定することが好ましい。
前記の接合方法によれば、補助部材にバリを集約できるので、バリを補助部材ごと除去することができる。
【００１１】
前記の接合方法において、前記摩擦攪拌工程の前に、前記突合せ部又は前記内隅にＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、又はレーザ溶接によって溶接を行う仮接合工程を含むことが好ましい。
前記の接合方法において、前記摩擦攪拌工程の前に、前記突合せ部及び前記内隅にＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、又はレーザ溶接によって溶接を行う仮接合工程を含むことが好ましい。
前記の接合方法によれば、予め突合せ部や内隅を溶接してから摩擦攪拌工程を行うので、摩擦攪拌工程での第一金属部材、第二金属部材の位置ずれを防ぐことができる。
【００１２】
前記の接合方法において、前記摩擦攪拌工程では、前記突合せ部及び前記内隅に対して全周に亘って摩擦攪拌を行うことが好ましい。
前記の接合方法によれば、接合後の両金属部材の外面に露出する突合せ部や内隅に対して全周に亘って摩擦攪拌接合するので、水密性、気密性が高い金属部材同士の接合方法を提供することができる。
【００１３】
前記の接合方法において、前記摩擦攪拌工程では、前記突合せ部及び前記内隅に対して前記回転ツールを連続的に相対移動させて摩擦攪拌を行うことが好ましい。
前記の接合方法によれば、回転ツールを、摩擦攪拌を行う位置に連続的に相対移動させるので、一連の摩擦攪拌工程を効率良く行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る接合方法では、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。
【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上から見た斜視図である。
【図３】第一実施形態に係る接合方法の突合せ工程後を下から見た斜視図である。
【図４】第一実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程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摩擦攪拌工程を示す断面図である。
【図６】第一実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程の変形例を示す断面図である。
【図７】第二実施形態に係る接合方法の配置工程を示す斜視図である。
【図８】第二実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す斜視図である。
【図９】第二実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す断面図である。
【図１０】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１１】第三実施形態に係る接合方法の配置工程を示す斜視図である。
【図１２】第三実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す斜視図である。
【図１３】第四実施形態に係る接合方法の配置工程を示す斜視図である。
【図１４】第四実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す斜視図である。
【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６を参照して詳細に説明する。第一実施形態では、図４に示すように、二つの金属部材（第一金属部材１０と第二金属部材２０）を接合する。
図１に示すように、第一金属部材１０は表面１０ａに切り欠き部１１を有しており、表面１０ａの高さが変化している。第二金属部材２０は裏面２０ｂに切り欠き部２１を有しており、裏面２０ｂの高さが変化している。
第一実施形態に係る接合方法では、準備工程と、仮接合工程と、摩擦攪拌工程とを行う。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】
準備工程は、図２に示すように、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを嵌合状態に組み合わせる工程である。
第一金属部材１０及び第二金属部材２０は、図１に示すように、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。
【００１８】
第一金属部材１０は、直方体を呈している。第一金属部材１０の表面１０ａ（上面）には嵌合用の第一切り欠き部１１が形成されている。第一切り欠き部１１は、第一金属部材１０の長手方向の中央に形成された凹部である。
第一切り欠き部１１は、矩形状に窪んでおり、第一金属部材１０の両側面１０ｃ，１０ｃに露出している。第一切り欠き部１１は、第一金属部材１０の表面１０ａから高さ方向の中央まで窪んでおり、第一切り欠き部１１の底面１１ａは、第一金属部材１０の高さ方向の中央に配置されている。
第一切り欠き部１１において、第一金属部材１０の長手方向の幅は、第二金属部材２０の長手方向に直交する方向の幅と同一に設定されている。
【００１９】
第二金属部材２０は、第一金属部材１０を上下方向にひっくり返した形状である。つまり、第二金属部材２０は、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の裏面２０ｂ（下面）には、第一切り欠き部１１と同様に、嵌合用の第二切り欠き部２１が形成されている。
【００２０】
準備工程では、第一金属部材１０の長手方向と、第二金属部材２０の長手方向とを直交させ、第一金属部材１０の表側（上側）に第二金属部材２０を配置する。
そして、図２及び図３に示すように、第二金属部材２０の長手方向の中央部を第一金属部材１０の第一切り欠き部１１に嵌め合わせるとともに、第一金属部材１０の長手方向の中央部を第二金属部材２０の第二切り欠き部２１に嵌め合わせる。つまり、第二金属部材２０の第二切り欠き部２１と第一金属部材１０の第一切り欠き部１１とを嵌め合わせる。これにより、第一切り欠き部１１の底面１１ａと、第二切り欠き部２１の底面２１ａとが突き合わされる。
【００２１】
このように、第一切り欠き部１１及び第二切り欠き部２１において、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを嵌合状態に組み合わせることにより、第一金属部材１０と第二金属部材とが十字形状に組み合わせる。
第一金属部材１０と第二金属部材２０とを組み合わせると、第一金属部材１０の表面１０ａと、第二金属部材２０の表面２０ａとが面一になるとともに、第一金属部材１０の裏面１０ｂと、第二金属部材２０の裏面２０ｂとが面一になる。
【００２２】
そして、第一金属部材１０と第二金属部材２０との嵌合部には、図２に示すように、第一金属部材１０の第一切り欠き部１１の内面と、第二金属部材２０の両側面２０ｃ，２０ｃとが面接触して、二つの表側の突合せ部Ｊ，Ｊが形成される。
また、第一金属部材１０と第二金属部材２０との嵌合部には、図３に示すように、第二金属部材２０の第二切り欠き部２１の内面と、第一金属部材１０の両側面１０ｃ，１０ｃとが面接触して、二つの裏側の突合せ部Ｊ，Ｊが形成される。
また、第一金属部材１０と第二金属部材２０との嵌合部には、第一金属部材１０の両側面１０ｃ，１０ｃと、第二金属部材２０の両側面２０ｃ，２０ｃとによって四つの内隅Ｃが形成される。
突合せ部Ｊは、横方向に延びており、突合せ部Ｊの両端部にそれぞれ内隅Ｃが連続している。内隅Ｃは、突合せ部Ｊに対して直角に延びている。各突合せ部Ｊ及び各内隅Ｃは、環状に連続している。
【００２３】
仮接合工程は、具体的な図示は省略するが、第一金属部材１０と第二金属部材２０との位置関係が後記する摩擦攪拌工程でも維持できるように、両者を仮接合する工程である。
具体的には、突合せ部Ｊ及び内隅Ｃに対して、ＭＩＧ溶接（Metal Inert Gas welding）、ＴＩＧ溶接（Tungsten Inert Gas welding）、又はレーザ溶接などの手段によりスポット溶接を行って、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを仮接合するものである。第一金属部材１０と第二金属部材２０とを接着その他の手段により仮接合してもよい。
【００２４】
摩擦攪拌工程は、図４に示すように、接合用回転ツールＦ（回転ツール）によって各突合せ部Ｊ及び各内隅Ｃを摩擦攪拌接合する工程である。つまり、摩擦攪拌工程では、第一金属部材１０と第二金属部材２０との嵌合部の全周に亘って摩擦攪拌接合を行うというものである。
【００２５】
接合用回転ツールＦは、図５に示すように、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されており、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、図示しない摩擦攪拌装置に取り付けられる部位であって、円柱状をしている。
攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸である。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まれている。本実施形態では、接合用回転ツール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。
【００２６】
なお、接合用回転ツール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及び第二金属部材２０）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
接合用回転ツールＦは、例えば、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に取り付けられる。アームロボットに取り付けることにより、接合用回転ツールＦの回転中心軸の傾斜角度を容易に変更することができる。
【００２７】
突合せ部Ｊの摩擦攪拌接合では、図４に示すように、突合せ部Ｊに右回転させた攪拌ピンＦ２を挿入し、突合せ部Ｊに沿って接合用回転ツールＦを相対移動させる。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１０及び第二金属部材２０に接触させて摩擦攪拌を行う。
これにより、接合用回転ツールＦの移動軌跡には線状の塑性化領域Ｗが形成される。
【００２８】
内隅Ｃの摩擦攪拌接合では、図５に示すように、内隅Ｃに右回転させた攪拌ピンＦ２を挿入し、内隅Ｃに沿って接合用回転ツールＦを相対移動させる。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１０及び第二金属部材２０に接触させて摩擦攪拌を行う。なお、図５は内隅Ｃを裏側（下側）から見た断面図である。接合用回転ツールＦは、図５の手前側から奥側に向けて移動する。
これにより、接合用回転ツールＦの移動軌跡には線状の塑性化領域Ｗが形成される（図４参照）。
【００２９】
内隅Ｃの摩擦攪拌工程では、連結部Ｆ１が第一金属部材１０の側面１０ｃ及び第二金属部材２０の側面２０ｃに干渉しないように、接合用回転ツールＦを第一金属部材１０の側面１０ｃ及び第二金属部材２０の側面２０ｃに対して傾斜させた状態で、摩擦攪拌接合を行う。
【００３０】
摩擦攪拌工程において、攪拌ピンＦ２の挿入角度や挿入深さは、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを接合できるように適宜設定すればよい。なお、第一実施形態では、接合用回転ツールＦの回転中心軸を側面１０ｃ，２０ｃに対して４５°傾けている。
【００３１】
第一実施形態の摩擦攪拌工程では、図４に示すように、各突合せ部Ｊ及び各内隅Ｃに対して、接合用回転ツールＦを連続的に相対移動させる。第一実施形態の摩擦攪拌工程では、内隅Ｃ、表側の突合せ部Ｊ、内隅Ｃ、裏側の突合せ部Ｊ、内隅Ｃ、表側の突合せ部Ｊ、内隅Ｃ、裏側の突合せ部Ｊの順に摩擦攪拌接合し、塑性化領域Ｗの始点に終点をオーバーラップさせる。このようにして、第一金属部材１０と第二金属部材２０との嵌合部の全周に亘って摩擦攪拌接合を行う。
【００３２】
以上説明した第一実施形態に係る接合方法によれば、各突合せ部Ｊ及び各内隅Ｃの全周に亘って第一金属部材１０と第二金属部材２０とが接合されるため、第一金属部材１０と第二金属部材２０との嵌合部の周囲が全て封止され、水密性、気密性が高い金属部材同士の接合方法を提供することができる。
また、接合用回転ツールＦを各突合せ部Ｊ及び各内隅Ｃに対して連続的に相対移動させることにより、一連の摩擦攪拌工程を効率良く行うことができる。
【００３３】
また、第一実施形態に係る接合方法によれば、突合せ部Ｊ及び内隅Ｃを接合する場合に、接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。
【００３４】
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。
第一実施形態の第一金属部材１０と第二金属部材２０とは、同じ形状の部材の向きを変えたものであるが、第一金属部材１０と第二金属部材２０とは、異なる形状の部材を用いてもよい。
【００３５】
また、図６に示すように、第一金属部材１０及び第二金属部材２０を中空な角筒状の金属部材によって構成してもよい。この場合には、第一金属部材１０の中央には、第一切り欠き部１１によって開口部が形成されるとともに、第二金属部材２０の中央には、第二切り欠き部２１によって開口部が形成される。そして、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを嵌合状態に組み合わせることで開口部が塞がれている。
【００３６】
第一実施形態では、図４に示すように、各突合せ部Ｊ及び各内隅Ｃの全周に亘って連続的に摩擦攪拌接合を行う例を示しているが、各突合せ部Ｊ及び各内隅Ｃの一部に連続的に摩擦攪拌接合を行ってもよい。このように、各突合せ部Ｊ及び各内隅Ｃに不連続に摩擦攪拌接合を行うようにしてもよい。また、突合せ部Ｊ及び内隅Ｃのいずれか一方のみに摩擦攪拌接合を行うようにしてもよい。
【００３７】
［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について、図７〜図１０を参照して詳細に説明する。第二実施形態では、突合せ部及び内隅に補助部材を配置している。
第二実施形態に係る接合方法では、準備工程と、仮接合工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程と、を行う。これらの各工程の内容は第一実施形態に準じるが、以下では、特に異なっている点を中心に説明する。
【００３８】
第二実施形態が第一実施形態と異なるのは、図８に示すように、突合せ部Ｊ及び内隅Ｃに補助部材３０を配置し、攪拌ピンＦ２を補助部材３０、第一金属部材１０及び第二金属部材２０に接触させて摩擦攪拌を行う点である。
【００３９】
配置工程は、図７に示すように、第一金属部材１０及び第二金属部材２０の各突合せ部Ｊ及び各内隅Ｃに沿って補助部材３０を配置する工程である。
補助部材３０は板状の金属部材であり、例えば、第一金属部材１０及び第二金属部材２０と同様の材料で形成されている。補助部材３０の板厚は、摩擦攪拌工程で金属不足が発生しない程度の厚さに設定する。なお、第二実施形態では、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。
【００４０】
配置工程では、仮接合工程の後に、複数の補助部材３０を突合せ部Ｊ及び内隅Ｃに沿って配置している。このとき、補助部材３０の裏面を第一金属部材１０の外面に面接触させている。
表側の二つの突合せ部Ｊ及び裏側の二つの突合せ部Ｊでは、第一金属部材１０のみに補助部材３０が配置されている。また、各内隅Ｃでは、第一金属部材１０のみに補助部材３０が配置されている。
なお、補助部材３０は、第一金属部材１０及び第二金属部材２０から脱落しないように仮接合又は仮接着をしてもよい。
【００４１】
摩擦攪拌工程では、図９に示すように、補助部材３０にバリが発生するように接合条件を設定するのが望ましい。接合用回転ツールＦは、図９の手前側から奥側に向けて移動している。
バリが発生する位置は、接合条件によって異なる。当該接合条件とは、接合用回転ツールＦの回転速度、回転方向、移動速度（送り速度）、進行方向、攪拌ピンＦ２の傾斜角度（テーパー角度）、被接合金属部材（第一金属部材１０、第二金属部材２０、補助部材３０）の材質、被接合金属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。
【００４２】
例えば、接合用回転ツールＦの回転速度が遅い場合は、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易くなるため、塑性化領域外のシアー側にバリが多く発生する傾向にある。一方、例えば、接合用回転ツール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、塑性化領域外のフロー側にバリが多く発生する傾向がある。
【００４３】
第二実施形態の摩擦攪拌接合では、接合用回転ツールＦの回転速度を速く設定しているため、塑性化領域Ｗ外のフロー側である補助部材３０にバリＶが多く発生する傾向にある。なお、接合用回転ツールＦの接合条件及び補助部材３０の配置位置は、ここで説明したものに限定されるものではなく適宜設定すればよい。
【００４４】
このようにして、バリＶが発生する側が補助部材３０となるように接合条件を設定すれば、補助部材３０にバリＶを集約することができる。そのため、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。また、接合用回転ツールＦの回転速度を速く設定することにより、接合用回転ツール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。
【００４５】
除去工程は、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。図１０では、第一金属部材１０から補助部材３０を除去する場合を説明する。
第二実施形態の除去工程では、補助部材３０の端部を第一金属部材１０から離間する方向にめくり上げて、塑性化領域Ｗとの境界部分を折り曲げるようにして切除する。除去工程は、切削工具等を用いてもよいが、本実施例では手作業で除去している。
補助部材３０にはバリＶが形成されているので、補助部材３０と共にバリＶも一緒に除去される。
【００４６】
以上説明した第二実施形態に係る接合方法によれば、図８に示すように、摩擦攪拌接合を行う位置に補助部材３０を配置して摩擦攪拌するので、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、摩擦攪拌工程では、図１０に示すように、補助部材３０にバリＶが発生するように接合条件を設定しているので、補助部材３０と共にバリＶを除去することができ、バリＶの除去が容易となる。
【００４７】
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。
例えば、第一金属部材１０及び第二金属部材２０を中空な角筒状の金属部材によって構成してもよい。
【００４８】
また、第二実施形態の配置工程では、図８に示すように、突合せ部Ｊでは、第一金属部材１０のみに補助部材３０を配置しているが、突合せ部Ｊを覆うように補助部材３０を第一金属部材１０及び第二金属部材２０に配置してもよい。このとき、摩擦攪拌工程後に、第一金属部材１０及び第二金属部材２０の一方のみに補助部材３０が残るように、突合せ部Ｊに対して補助部材３０を配置することが望ましい。
【００４９】
［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について、図１１〜図１２を参照して詳細に説明する。第三実施形態では、図１１に示すように、第一金属部材１０と第二金属部材２０との嵌合部の構成が第二実施形態と異なっている。
【００５０】
第三実施形態の第一切り欠き部１１は、第一金属部材１０の長手方向の中央において、表面１０ａと一方の側面１０ｃとの角部に形成されている。第三実施形態の第一切り欠き部１１は、第一金属部材１０の表面１０ａ及び一方の側面１０ｃに露出している。
第三実施形態の第二切り欠き部２１は、第二金属部材２０の一方の端面２０ｄと裏面２０ｂとの角部に形成されている。第三実施形態の第二切り欠き部２１は、第二金属部材２０の一方の端面２０ｄ、裏面２０ｂ及び両側面２０ｃ，２０ｃに露出している。
【００５１】
第三実施形態の準備工程では、図１２に示すように、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを直交させ、第一切り欠き部１１及び第二切り欠き部２１において、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを嵌合状態に組み合わせる。このように、第一金属部材１０と第二金属部材とをＴ字形状に組み合わせると、第一金属部材１０及び第二金属部材２０の表側にはＣ形状に屈曲した突合せ部Ｊ１が形成される。
【００５２】
第三実施形態の配置工程では、裏側の突合せ部Ｊ及び各内隅Ｃに沿って直線状の補助部材３０を配置するとともに、表側の突合せ部Ｊ１に沿ってＣ形状に屈曲した補助部材３１を配置する。
そして、第三実施形態の摩擦攪拌工程では、各突合せ部Ｊ，Ｊ１及び各内隅Ｃに対して、接合用回転ツールＦを連続的に相対移動させることで、第一金属部材１０と第二金属部材２０との嵌合部の全周に亘って摩擦攪拌接合を行う。なお、摩擦攪拌工程では、バリＶが発生する側が補助部材３０，３１となるように接合条件を設定することが好ましい。
【００５３】
以上本発明の第三実施形態について説明したが、第二実施形態と同様に、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、第一金属部材１０及び第二金属部材２０を中空な角筒状の金属部材によって構成してもよい。
【００５４】
また、第三実施形態では、各突合せ部Ｊ，Ｊ１及び各内隅Ｃに沿って補助部材３０，３１を配置しているが、補助部材３０，３１を配置することなく、各突合せ部Ｊ，Ｊ１及び各内隅Ｃを摩擦攪拌接合してもよい。
【００５５】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態に係る接合方法について、図１３〜図１４を参照して詳細に説明する。第四実施形態では、図１３に示すように、第一金属部材１０と第二金属部材２０との嵌合部の構成が第二実施形態と異なっている。
【００５６】
第四実施形態の第一金属部材１０では、一方の側面１０ｃに凹状の第一切り欠き部１１が形成されている。第一切り欠き部１１は、矩形状に窪んでおり、両端部が表面１０ａ及び裏面１０ｂに露出している。また、第四実施形態では、第二金属部材２０に切り欠き部が形成されていない。
【００５７】
第四実施形態の準備工程では、図１４に示すように、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを直交させ、第二金属部材２０の一方の端部を第一金属部材１０の第一切り欠き部１１に嵌め合わせる。このように、第一切り欠き部１１において、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを嵌合させ、第一金属部材１０と第二金属部材２０とをＴ字形状に組み合わせる。これにより、第一金属部材１０及び第二金属部材２０の表側及び裏側には、Ｃ形状に屈曲した突合せ部Ｊ１，Ｊ１が形成される。
【００５８】
第四実施形態の配置工程では、各内隅Ｃに沿って直線状の補助部材３０を配置するとともに、表側及び裏側の突合せ部Ｊ１，Ｊ１に沿ってＣ形状に屈曲した補助部材３１を配置する。
そして、第四実施形態の摩擦攪拌工程では、各突合せ部Ｊ，Ｊ１及び各内隅Ｃに対して、接合用回転ツールＦを連続的に相対移動させることで、第一金属部材１０と第二金属部材２０との嵌合部の全周に亘って摩擦攪拌接合を行う。
【００５９】
以上本発明の第四実施形態について説明したが、第二実施形態と同様に、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、第一金属部材１０及び第二金属部材２０を中空な角筒状の金属部材によって構成してもよい。
【００６０】
また、第四実施形態では、各突合せ部Ｊ，Ｊ１及び各内隅Ｃに沿って補助部材３０，３１を配置しているが、補助部材３０，３１を配置することなく、各突合せ部Ｊ，Ｊ１及び各内隅Ｃを摩擦攪拌接合してもよい。
【００６１】
また、第二金属部材２０に切り欠き部を形成し、第一金属部材１０に切り欠き部を形成しなくてもよい。この場合には、第一金属部材１０の端部を第二金属部材２０の切り欠き部に嵌め合わせることで、第一金属部材１０と第二金属部材２０とを嵌合状態に組み合わせる。
【符号の説明】
【００６２】
１０    第一金属部材
１０ａ  表面
１０ｂ  裏面
１０ｃ  側面
１１    第一切り欠き部
１１ａ  底面
２０    第二金属部材
２０ａ  表面
２０ｂ  裏面
２０ｃ  側面
２０ｄ  端面
２１    第二切り欠き部
２１ａ  底面
３０    補助部材
３１    補助部材
Ｃ      内隅
Ｆ      接合用回転ツール
Ｆ１    連結部
Ｆ２    攪拌ピン
Ｊ      突合せ部
Ｊ１    突合せ部
Ｖ      バリ
Ｗ      塑性化領域
【図１】
2019089109.tif 000003
【図２】
2019089109.tif 000004
【図３】
2019089109.tif 000005
【図４】
2019089109.tif 000006
【図５】
2019089109.tif 000007
【図６】
2019089109.tif 000008
【図７】
2019089109.tif 000009
【図８】
2019089109.tif 000010
【図９】
2019089109.tif 000011
【図１０】
2019089109.tif 000012
【図１１】
2019089109.tif 000013
【図１２】
2019089109.tif 000014
【図１３】
2019089109.tif 000015
【図１４】
2019089109.tif 000016