(57)【要約】【課題】ツール進行方向に曲面形状を有する被接合部材同士を摩擦撹拌接合する際に、曲面形状の半径が小さい場合、もしくは被接合部材の板厚が薄い場合においても、ツールのショルダ部の後方部分と被接合部材との干渉が発生せず、接合後における被接合部材の接合部の板厚低下を抑制し、接合部の強度低下を防ぐことにある。【解決手段】回転ツール４の進行方向Ｆに曲面形状を有する２つの被接合部材２，３同士を突き合わせるとともに、回転ツール４を被接合部材２，３同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合される摩擦撹拌接合体１であって、回転ツール４を挿入する側の被接合部材３の端部には、斜面部５ａを有する突起部５が設けられており、斜面部５ａに対して、回転ツール４が略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されている。【選択図】図１
2015027699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツールの進行方向に曲面形状を有する２つの被接合部材同士を突き合わせるとともに、前記ツールを前記被接合部材同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合される摩擦撹拌接合体であって、
少なくとも前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部には、斜面部を有する突起部が設けられており、
前記斜面部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されていることを特徴とする摩擦撹拌接合体。
【請求項２】
前記斜面部の辺の長さは、前記ツールのショルダ部の直径以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦撹拌接合体。
【請求項３】
前記突起部は、断面略三角形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦撹拌接合体。
【請求項４】
前記断面略三角形状の突起部における斜辺と底辺との間の角度θは、４０°≦θ＜７５°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の摩擦撹拌接合体。
【請求項５】
前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部は、前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の前記突起部に当接する断面略四角形状もしくは断面略三角形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦撹拌接合体。
【請求項６】
前記突起部は、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部上面まで延び、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部上面に重ね合わせることが可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦撹拌接合体。
【請求項７】
ツールの進行方向に曲面形状を有する２つ以上の被接合部材を重ね合わせるとともに、前記ツールを前記被接合部材同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合される摩擦撹拌接合体であって、
前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部は、傾斜面形状に形成されており、
前記傾斜面形状となっている端部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されていることを特徴とする摩擦撹拌接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦撹拌接合体に関し、詳しくは、金属材からなる２つの被接合部材同士を突き合わせて、もしくは２つ以上の被接合部材同士を重ね合わせて摩擦撹拌接合する際、二次元の平面部を接合する回転ツールの進行方向において、平面部から当該平面部以外の曲面形状を有する部分を摩擦撹拌接合することにより接合された摩擦撹拌接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材からなる２つの被接合部材を接合する従来の方法として、図９に示すような円筒状の回転ツール５１を用いて、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）を行う方法がある。この回転ツール５１は、大径のショルダ部５２と、該ショルダ部５２から突出するように設けられた小径の突起状のプローブ部５３とを備えており、ショルダ部５２及びプローブ部５３は、回転ツール５１の軸心Ｃに対して同心状に配置されている。
２つの被接合部材５４を接合する場合には、回転ツール５１を被接合部材５４同士の接合予定部に突き当て、軸心Ｃを中心に回転させながら挿入し、所定の接合線（図示せず）に沿ってツール進行方向Ｆへ移動させる。この際、回転ツール５１と被接合部材５４との間に生じる摩擦熱により軟化した被接合部材５４をプローブ部５３が撹拌及び塑性流動させて接合すれば、所定の接合線に沿って接合部が形成されることになる。
【０００３】
一般的に、摩擦撹拌接合方法では、接合後の空洞欠陥などを防止するために、被接合部材５４に対して回転ツール５１の軸心Ｃを前進角αの分だけ傾けて接合している。つまり、プローブ部５３による撹拌の際、被接合部材５４の材料がショルダ部５２から流出することなく、欠陥の無い良好な接合継手（接合部）を得るために、回転ツール５１の断面積の少なくとも半分を被接合部材５４と接触させて接合を行っている。
【０００４】
ところで、摩擦撹拌接合方法において、回転ツール５１の進行方向Ｆに曲面形状を有する被接合部材同士を接合することは、余り例は見られないが、似たような摩擦撹拌接合方法は提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特許文献１には、被接合部材が曲面形状を有する場合においても、摩擦撹拌接合を可能とする回転ツールの形状が開示されている。また、特許文献２には、摩擦撹拌接合により接合され、ショルダ部の当接面が水平の被接合部材と立設した被接合部材の両者にまたがって傾斜平面に形成された、Ｔ型、Ｌ字型、Ｉ型、Π型、及び∠型等の垂直もしくは傾斜立設の継手構造体が開示されている。さらに、特許文献３には、被接合部材を突き合わせた接合部のセンサによる確認が行える検出部として、傾斜した跳ね上がりを有する摩擦撹拌接合体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０１５７９号公報
【特許文献２】特開２００３−３２６３７５号公報
【特許文献３】特開２００６−３５２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、回転ツール５１のショルダ部５２と水平な面の断面積の少なくとも半分を被接合部材と接触させた状態を保ったまま、図１０に示すように、ツール進行方向Ｆに半径の小さい曲面形状の湾曲部Ｒを有する被接合部材５５，５６同士を摩擦撹拌接合しようとすると、回転ツール５１のショルダ部５２の後方部分が被接合部材５５，５６に過剰に干渉してしまう。そのため、特に曲面形状の半径が小さい場合、もしくは被接合部材５５，５６の板厚が薄い場合には、曲面形状の湾曲部Ｒにおける被接合部材５５，５６の接合後の接合部Ｗの板厚ｔが大きく減少し、湾曲部Ｒを有する被接合部材５５，５６の接合部Ｗの強度が低下してしまうおそれがあった。
【０００７】
一方、特許文献１に記載された回転ツールの形状は、非常に複雑であり、しかも回転ツールの材質は、ＳＫ材、ＳＫＤ材またはＰＣＢＮ（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｃｕｂｉｃ  ｂｏｒｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ）などで非常に硬いことから、加工が非常に困難であり、相当の加工費用と製作日数が掛かってしまうという問題があった。また、特許文献２には、上述した本発明の課題が記載されていない。仮に、開示された構成でツールの進行方向に曲面形状を有する被接合部材同士を摩擦撹拌接合する場合には、斜面同士を突き合わせる必要があるため、垂直面同士を突き合わせる場合と比べて、突き合わせ部分の位置合わせが難しく、かつ位置決め精度が低いという問題があった。さらに、特許文献３には、特許文献２と同様、上述した本発明の課題が記載されていない。仮に、開示された構成で、ツールの進行方向に曲面形状を有する被接合部材同士を摩擦撹拌接合するとき、被接合部材に対して略垂直方向からツールを挿入しているため、特に曲面形状の半径が小さい場合、もしくは被接合部材の板厚が薄い場合には、曲面形状の湾曲部における被接合部材の接合後の接合部の板厚が大きく減少してしまい、当該接合部の強度低下が免れないという問題があった。そのため、一般的に用いられているショルダ部及びプローブ部を備えた回転ツールで、曲面形状を有する２つの被接合部材を摩擦撹拌接合して得られる高品質の摩擦撹拌接合体が求められていた。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ツール進行方向に曲面形状を有する被接合部材同士を摩擦撹拌接合する際に、曲面形状の半径が小さい場合、もしくは被接合部材の板厚が薄い場合においても、ツールのショルダ部の後方部分と被接合部材との干渉が発生せず、接合後における被接合部材の接合部の板厚低下を抑制し、接合部の強度低下を防ぐことが可能な摩擦撹拌接合体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、ツールの進行方向に曲面形状を有する２つの被接合部材同士を突き合わせるとともに、前記ツールを前記被接合部材同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合される摩擦撹拌接合体であって、少なくとも前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部には、斜面部を有する突起部が設けられており、前記斜面部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されている。
【００１０】
また、本発明において、前記斜面部の辺の長さは、前記ツールのショルダ部の直径以上に設定されている。
【００１１】
さらに、本発明において、前記突起部は、断面略三角形状に形成されている。
【００１２】
そして、本発明において、前記断面略三角形状の突起部における斜辺と底辺との間の角度θは、４０°≦θ＜７５°の範囲に設定されている。
【００１３】
また、本発明において、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部は、前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の前記突起部に当接する断面略四角形状もしくは断面略三角形状に形成されている。
【００１４】
さらに、本発明において、前記突起部は、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部上面まで延び、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部上面に重ね合わせることが可能に構成されている。
【００１５】
また、本発明は、ツールの進行方向に曲面形状を有する２つ以上の被接合部材を重ね合わせるとともに、前記ツールを前記被接合部材同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合される摩擦撹拌接合体であって、前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部は、傾斜面形状に形成されており、前記傾斜面形状の端部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る摩擦撹拌接合体は、ツールの進行方向に曲面形状を有する２つの被接合部材同士を突き合わせるとともに、前記ツールを前記被接合部材同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合されるものであって、少なくとも前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部には、斜面部を有する突起部が設けられており、前記斜面部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されているので、当該突起部を、ツールのショルダ部の後方部分と被接合部材とが干渉する部位とすることができる。したがって、本発明の摩擦撹拌接合体によれば、ツール進行方向に曲面形状を有する被接合部材同士を摩擦撹拌接合する際に、曲面形状の半径が小さい場合、もしくは被接合部材の板厚が薄い場合においても、ツールのショルダ部の後方部分と被接合部材との干渉が発生せず、接合後における被接合部材の接合部の板厚低下を抑制でき、接合部の強度低下を確実に防止することができる。
【００１７】
また、本発明において、前記斜面部の辺の長さは、前記ツールのショルダ部の直径以上に設定されているので、被接合部材の接合部において、材料の流出による接合欠陥の発生を抑えることができ、良好な接合部を得ることができる。
【００１８】
さらに、本発明において、前記突起部は、断面略三角形状に形成されているので、突起部の存在による重量増加を減少させることができる。
【００１９】
そして、本発明において、前記断面略三角形状の突起部における斜辺と底辺との間の角度θは、４０°≦θ＜７５°の範囲に設定されているので、ツールによって被接合部材間の接合界面を確実に撹拌することが可能となり、突起部を有しない状態の板厚での被接合部材同士の接合よりも、高強度の接合部を得ることができる。
【００２０】
また、本発明において、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部は、前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の前記突起部に当接する断面略四角形状もしくは断面略三角形状に形成されているので、２つの被接合部材の端部を確実に突き合わせた状態で接合できるとともに、接合部での材料の流出による接合欠陥の発生を抑えることができ、良好な接合部を得ることができる。
【００２１】
さらに、本発明において、前記突起部は、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部上面まで延び、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部上面に重ね合わせることが可能に構成されているので、被接合部材の端部同士の位置決めを高精度で行うことが可能となり、良好な接合部を得ることができる。
【００２２】
また、発明に係る摩擦撹拌接合体は、ツールの進行方向に曲面形状を有する２つ以上の被接合部材を重ね合わせるとともに、前記ツールを前記被接合部材同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合されるものであって、前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部は、傾斜面形状に形成されており、前記傾斜面形状の端部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されているので、重ね合わせ接合であっても、上記発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る摩擦撹拌接合体を示すものであり、（ａ）は２つの被接合部材を突き合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の第１変形例に係る摩擦撹拌接合体を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の第２変形例に係る摩擦撹拌接合体を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の第３変形例に係る摩擦撹拌接合体を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第４変形例に係る摩擦撹拌接合体を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る摩擦撹拌接合体を示すものであり、（ａ）は２つの被接合部材を突き合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例に係る摩擦撹拌接合体を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る摩擦撹拌接合体を示すものであり、（ａ）は２つの被接合部材を重ね合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の斜視図、（ｂ）はその断面図である。また、（ｃ）は３つの被接合部材を重ね合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の断面図である。
【図９】従来の被接合部材の接合予定部に回転ツールを挿入した状態を示す断面図である。
【図１０】従来の摩擦撹拌接合体を示すものであり、（ａ）は２つの被接合部材を突き合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る摩擦撹拌接合体を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る摩擦撹拌接合体を示すものであり、（ａ）は２つの被接合部材を突き合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【００２５】
図１に示すように、第１実施形態に係る摩擦撹拌接合体１は、金属材からなる２つの被接合部材２，３同士を突き合わせて摩擦撹拌接合する際、二次元の平面部を接合する回転ツール４の進行方向Ｆにおいて、平面部から当該平面部以外の曲面形状を有する部分を摩擦撹拌接合することにより接合された構造体である。すなわち、摩擦撹拌接合体１は、摩擦撹拌接合工具として用いられる回転ツール４の進行方向Ｆに曲面形状を有する２つの被接合部材２，３同士を突き合わせるとともに、回転ツール４を被接合部材２，３同士の接合予定部に挿入して摩擦撹拌接合することにより得られる接合体である。
このため、本実施形態の被接合部材２，３は、側面視で略Ｌ字形状に形成されており、水平方向へ延びる平面部２ａ，３ａと、該平面部２ａ，３ａの後端から垂直方向へ延びる垂直面部２ｂ，３ｂと、これら平面部２ａ，３ａ及び垂直面部２ｂ，３ｂを接続する曲面形状の湾曲部２ｃ，３ｃとを有している。
【００２６】
しかも、本実施形態の被接合部材２，３のうち、回転ツール４を挿入する側の被接合部材３の端部には、垂直でない斜面部５ａを有する突起部５が設けられている。この突起部５は、摩擦撹拌時の回転ツール４のショルダ部（後述する）が被接合部材２，３の湾曲部２ｃ，３ｃにおいても接触しないように、被接合部材３の端部上面から上方へ一定の高さにわたって突出した四角形状に形成されており、回転ツール４のショルダ部（後述する）の後方と被接合部材３とが干渉する部位として構成されている。したがって、本実施形態の摩擦撹拌接合体１は、回転ツール４のショルダ部（後述する）の後方と被接合部材３との干渉部が被接合部材３ではなく、突起部５に移動するようになっている。
斜面部５ａは、回転ツール４のショルダ部（後述する）を載置する箇所であって、回転ツール４を挿入しない被接合部材２と反対側の上端角部が所定の角度で斜めにカットされることによって形成されており、回転ツール４は、斜面部５ａに対して略垂直に挿入されて摩擦撹拌するように構成されている。
【００２７】
摩擦撹拌接合工具の回転ツール４は、被接合部材３の突起部５の斜面部５ａに当接する円筒状のショルダ部６と、該ショルダ部６から突出するように設けられた円筒状のプローブ部７とを備えており、軸心Ｃを中心に回転するように構成されている。プローブ部７は、ショルダ部６よりも径が小さく形成され、摩擦撹拌接合時に、先端部７ａが被接合部材２，３間の界面（接合予定部）を越える長さに延在すべく設定されており、ショルダ部６の軸心Ｃと同心状に配置されている。
【００２８】
次に、上記回転ツール４を用いて一対の被接合部材２，３を接合することにより第１実施形態の摩擦撹拌接合体１を得る手順について説明する。
図１に示すように、まず、２つの被接合部材２，３の端部同士を突き合わせて位置決めする。次いで、一方の被接合部材３の突起部５から回転ツール４を回転させながらショルダ部６を斜面部５ａに押し当てる。この際、回転ツール４は、斜面部５ａに対して略垂直に挿入されている。この状態で、回転ツール４を所定の接合予定部（図示せず）に沿って移動させると、プローブ部７の周囲の軟化した被接合部材２，３が攪拌及び塑性流動され、接合部Ｗが形成されることになる。
【００２９】
本発明の第１実施形態の摩擦撹拌接合体１においては、回転ツール４を挿入する側の被接合部材３の端部に斜面部５ａを有する突起部５が設けられ、斜面部５ａに対して、回転ツール４が略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されているので、突起部５が回転ツール４のショルダ部６の後方部分と被接合部材３との干渉部となり、摩擦撹拌時に、回転ツール４のショルダ部６の後方部分が被接合部材３に接触することを防ぐことができる。したがって、本実施形態の摩擦撹拌接合体１は、回転ツール４の進行方向Ｆに曲面形状の湾曲部２ｃ，３ｃを有する被接合部材２，３同士を摩擦撹拌接合する際に、湾曲部２ｃ，３ｃの半径が小さい場合、もしくは被接合部材３の板厚が薄い場合においても、回転ツール４のショルダ部６の後方部分と被接合部材３とが干渉するということは起こらないので、接合後における被接合部材２，３の接合部Ｗの板厚の低下を抑制でき、接合部Ｗの強度低下を確実に防止することができ、優れた品質強度を有する構造体として提供できる。
【００３０】
図２〜図５は、本発明の第１実施形態の第１変形例〜第４変形例に係る摩擦撹拌接合体を示すものである。なお、上述した第１実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
（１）第１変形例の摩擦撹拌接合体１１ａにおいては、図２に示すように、上記第１実施形態と異なり、突起部５の斜面部５ａの辺の長さＬが回転ツール４のショルダ部６の直径Ｄ（図１（ｂ）参照）以上に設定されている。これにより、被接合部材２，３の接合部Ｗにおいて、材料の流出による接合欠陥の発生を抑えることが可能となり、高強度の接合部Ｗを備えた摩擦撹拌接合体１１ａを得ることができる。
（２）第２変形例の摩擦撹拌接合体１１ｂにおいては、図３に示すように、上記第１実施形態と異なり、突起部５が断面略三角形状に形成され、突出高さが他方の被接合部材２の板厚とほぼ一致するように設定されている。これにより、接合部Ｗの強度向上に寄与する突起部５を設けても、摩擦撹拌接合体１１ｂの重量増加を減らすことができる。
【００３１】
（３）第３変形例の摩擦撹拌接合体１１ｃにおいては、図４に示すように、上記第１実施形態と異なり、突起部５が断面略三角形状に形成され、断面略三角形状の突起部５における斜辺と底辺との間の角度θは、４０°≦θ＜７５°の範囲に設定されているとともに、突出高さが他方の被接合部材２の板厚よりも大きくなるように設定されている。これによると、被接合部材２，３間の接合界面を回転ツール４でしっかりと撹拌することが可能となり、突起部５を有しない状態の板厚での被接合部材同士を接合する場合よりも、高強度の接合部Ｗを備えた摩擦撹拌接合体１１ｃを得ることができる。なお、角度θが４０°≦θ＜７５°の範囲に設定されている場合は、突き合わせたすべての被接合部材２，３を接合することができるが、角度θが４０°以下の場合は、被接合部材２，３の接合界面に回転ツール４の撹拌領域が達せずに接合できない。一方、角度θが７５°以上の場合は、接合後に突起部５の斜面部５ａの途中から亀裂が生じて破断する可能性を有する。
（４）第４変形例の摩擦撹拌接合体１１ｄにおいては、図５に示すように、上記第１実施形態と異なり、突起部５が回転ツール４を挿入しない側の被接合部材２の端部上面まで延び、該断面三角形状の延長部５ｂの底面が回転ツール４を挿入しない側の被接合部材２の端部上面に重ね合わせることが可能に構成されている．これにより、被接合部材２，３の端部同士の位置決めを高精度で行うことが可能となり、高強度の接合部Ｗを備えた摩擦撹拌接合体１１ｄを得ることができる。
【００３２】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る摩擦撹拌接合体を示すものであり、（ａ）は２つの被接合部材を突き合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の斜視図、（ｂ）はその断面図である。なお、上述した第１実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
この第２実施形態の摩擦撹拌接合体２１においては、図６に示すように、回転ツール４を挿入する側の被接合部材３の突起部５が断面略三角形状に形成され、断面略三角形状の突起部５における斜辺と底辺との間の角度θは、４０°≦θ＜７５°の範囲に設定されている。一方、回転ツール４を挿入しない側の被接合部材２の端部は、回転ツール４を挿入する側の被接合部材３の突起部５と向き合い、かつ該突起部５に当接する大きさの断面略三角形状に形成され、対向突起部８として構成されている。
【００３３】
このように、第２実施形態の摩擦撹拌接合体２１においては、回転ツール４を挿入しない側の被接合部材２の端部が被接合部材３の突起部５に当接する断面略三角形状に形成され、対向突起部８として構成されているので、２つの被接合部材２，３の端部を突き合わせる当接箇所の面積が大きくなり、２つの被接合部材２，３の端部を確実に突き合わせた状態で接合でき、接合部Ｗでの材料の流出による接合欠陥の発生を効果的に抑えることができるとともに、高強度の接合部Ｗを具備することができる。
【実施例】
【００３４】
下記の表１において示す摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）条件で被接合部材２，３を接合することにより、本発明の第２実施形態に係る摩擦撹拌接合体２１を得た。
ここで、被接合部材２，３には、板厚が３ｍｍのものを用いた。また、回転ツール４には、直径Ｄ１が１２ｍｍのショルダ部６と、直径Ｄ２が３．６ｍｍ及び長さＬ１が４．５ｍｍのプローブ部７のツールを用いた。
【００３５】
【表１】
2015027699.tif 000003
【００３６】
また、突起部５の斜面部５ａの角度θを変化させて摩擦撹拌接合試験を行い、摩擦撹拌接合体２１の接合部Ｗの引張試験を実施した。その結果を下記の表２に示す。
ここで、引張試験機には、オートグラフＡＧ−Ｘ  ｐｌｕｓ  １００ｋＮ（メーカー：株式会社島津製作所）を用い、摩擦撹拌接合体２１の接合部Ｗの湾曲部分を短冊状に切り出して試験片を製作し、湾曲部分の曲面形状に合致するようなつかみ歯を使用して試験片を固定し、引張速度５ｍｍ／ｍｉｎで接合進行方向と垂直な方向に引っ張りました。
【００３７】
【表２】
2015027699.tif 000004
表２から、θ＝３５°のときは、被接合部材２，３の接合界面に回転ツール４の撹拌領域が達しなかったため、被接合部材２，３を接合できなったことが判る。また、θが４０°≦θ≦８０°の範囲のときは、すべての被接合部材２，３を接合できたことが判る。さらに、θが７５°以上のときは、摩擦撹拌接合体２１の突起部５の斜面部５ａの途中から亀裂が生じて、破断した。
【００３８】
図７は、本発明の第２実施形態の変形例に係る摩擦撹拌接合体を示すものである。なお、上述した第１及び第２実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
この変形例の摩擦撹拌接合体２１ａにおいては、図７に示すように、上記第２実施形態と異なり、回転ツール４を挿入しない側の被接合部材２の端部は、回転ツール４を挿入する側の被接合部材３の突起部５と向き合い、かつ該突起部５に当接する大きさの断面略四角形状に形成され、対向突起部８ａとして構成されている。これにより、被接合部材２，３の接合部Ｗにおいて、材料の流出による接合欠陥の発生を抑えることが可能となり、高強度の接合部Ｗを備えた摩擦撹拌接合体２１ａを得ることができる。
【００３９】
［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係る摩擦撹拌接合体を示すものであり、（ａ）は２つの被接合部材を重ね合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の斜視図、（ｂ）はその断面図である。また、（ｃ）は３つの被接合部材を重ね合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の断面図である。なお、上述した第１及び第２実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
この第３実施形態の摩擦撹拌接合体３１においては、図８に示すように、回転ツール４を挿入する側の被接合部材２が回転ツール４を挿入しない側の被接合部材３の上面に載せられて重ね合わせられ、回転ツール４を被接合部材２，３あるいは被接合部材２，３，９同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合された構造体である。本実施形態の摩擦撹拌接合体３１では、回転ツール４を挿入する側の被接合部材２の端部２ｄが断面略三角形の傾斜面形状に形成されている。傾斜面形状の端部２ｄは、回転ツール４のショルダ部６を載置する箇所であって、所定の角度で斜めにカットされることによって形成されており、回転ツール４は、傾斜面形状となっている端部２ｄに対して略垂直に挿入されて摩擦撹拌するように構成されている。
【００４０】
このように、第３実施形態の摩擦撹拌接合体３１においては、回転ツール４を挿入する側の被接合部材２の端部２ｄが断面略三角形の傾斜面形状に形成されているので、重ね合わせ接合であっても、２つの被接合部材２，３あるいは３つの被接合部材２，３，９の端部を確実に接合でき、突き合わせ接合と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  摩擦撹拌接合体
２，３，９  被接合部材
２ａ，３ａ  平面部
２ｂ，３ｂ  垂直面部
２ｃ，３ｃ  湾曲部
２ｄ  端部
４  回転ツール
５  突起部
５ａ  斜面部
６  ショルダ部
７  プローブ部
７ａ  プローブ部の先端部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  摩擦撹拌接合体
２１，３１  摩擦撹拌接合体
Ｃ  回転ツールの軸心
Ｆ  回転ツールの進行方向
Ｗ  接合部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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