(57)【要約】【課題】接合中の入熱を効率良く高めることができる金属材の接合方法及び金属材の接合装置を提供する。【解決手段】摩擦攪拌接合において、回転ツール２０の本体部２３の側に配置された超音波振動子３３からプローブ部２１まで振動を伝達させる。これにより、回転ツール２０の本体部２３の側からプローブ部２１に効率良く伝達された振動エネルギーが、金属材１００ａ，１００ｂとプローブ部２１との接触面で熱エネルギーに変換され、接合中の入熱を効率良く高めることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の被接合材と第２の被接合材との当接部分に、円柱状の本体部と前記本体部の先端の中央部に突出したプローブ部とを有する回転ツールの前記プローブ部を挿入し、前記回転ツールを回転させつつ、前記本体部の側に配置された振動源から前記プローブ部まで振動を伝達させることによって、前記当接部分を接合する金属材の接合方法。
【請求項２】
前記振動は、２０ｋＨｚ以上の周波数の振動である、請求項１に記載の金属材の接合方法。
【請求項３】
前記回転ツールは、前記振動により共振させられる、請求項１又は２に記載の金属材の接合方法。
【請求項４】
前記第１の被接合材と前記第２の被接合材とは、互いに異なる主成分から成る金属である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属材の接合方法。
【請求項５】
前記第１の被接合材の主成分と前記第２の被接合材の主成分との組み合わせは、
前記第１の被接合材の主成分はＦｅであり前記第２の被接合材の主成分はＡｌである組み合わせ、
前記第１の被接合材の主成分はＦｅであり前記第２の被接合材の主成分はＴｉである組み合わせ、
前記第１の被接合材の主成分はＡｌであり前記第２の被接合材の主成分はＴｉである組み合わせ
及び前記第１の被接合材の主成分はＡｌであり前記第２の被接合材の主成分はＭｇである組み合わせのいずれかである、請求項４に記載の金属材の接合方法。
【請求項６】
円柱状の本体部と前記本体部の先端の中央部に突出したプローブ部とを有する回転ツールを保持する保持部と、
第１の被接合材と第２の被接合材との当接部分に、前記保持部に保持された前記回転ツールの前記プローブ部を挿入し、前記回転ツールを回転させつつ、前記当接部分を接合するツール駆動部と、
前記本体部の側に配置され、前記本体部から前記プローブ部まで振動を伝達させる振動源と、を備えた金属材の接合装置。
【請求項７】
前記振動源は、２０ｋＨｚ以上の周波数の前記振動を伝達させる、請求項６に記載の金属材の接合装置。
【請求項８】
前記振動源は、前記回転ツールが前記振動により共振させられる周波数の前記振動を伝達させる、請求項６又は７に記載の金属材の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、金属材の接合方法及び金属材の接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦攪拌接合（ＦＳＷ：Friction  Stir  Welding）では、円柱状の本体部と本体部の先端の中央部に突出したプローブ部とを有する回転ツールが用いられる。摩擦攪拌接合の接合時には、２つの被接合材の当接部分に回転ツールのプローブ部が回転されつつ挿入される。回転ツールが当接部分に沿って移動させられることによって、当接部分を接合された摩擦攪拌接合継手が得られる。摩擦攪拌接合では、被接合材が固相状態で接合される。このため、従来の溶融溶接のアーク溶接等と比較して、空気等の巻き込みによるブローホールが発生しない。よって、摩擦攪拌接合は、品質が良い接合継手を得るために有利な接合方法である。例えば、特許文献１には、摩擦攪拌接合の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平７−５０５０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、摩擦攪拌接合により接合された接合継手には、特有の欠陥が発生する場合がある。摩擦攪拌接合の条件には、回転ツールの回転速度、回転ツールの当接部分に沿った移動速度である接合速度、回転ツールによる当接部分への荷重である接合荷重等がある。例えば、これらの条件が適正な値から外れると、当接部分への入熱不足が生じる。入熱不足が生じると、被接合材の塑性流動現象に異変が生じ、溝状欠陥又は内部欠陥が発生することがある。また、入熱不足が生じると、接合された当接部分の回転ツールの側とは反対側に未接合部が残存することがある。
【０００５】
本発明の一実施形態は上記課題を考慮してなされたものであり、接合中の入熱を効率良く高めることができる金属材の接合方法及び金属材の接合装置を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、第１の被接合材と第２の被接合材との当接部分に、円柱状の本体部と本体部の先端の中央部に突出したプローブ部とを有する回転ツールのプローブ部を挿入し、回転ツールを回転させつつ、本体部の側に配置された振動源からプローブ部まで振動を伝達させることによって、当接部分を接合する金属材の接合方法である。
【０００７】
この構成によれば、摩擦攪拌接合において、本体部の側に配置された振動源からプローブ部まで振動を伝達させる。これにより、回転ツールの本体部の側からプローブ部に効率良く伝達された振動エネルギーが、第１及び第２の被接合材とプローブ部との接触面で熱エネルギーに変換され、接合中の入熱を効率良く高めることができる。
【０００８】
なお、本発明の金属材の接合方法においては、（１）板状の金属材の端部同士を突き合わせて当接部分とし、回転ツールをその当接部分の長手方向に沿って回転させつつ移動させて金属材同士を接合する摩擦攪拌接合、（２）板状の金属材の端部同士を突き合わせて当接部分とし、回転ツールをその当接部分で移動させずに回転させて接合するスポット摩擦攪拌接合（スポットＦＳＷ）、（３）金属材同士を当接部分において重ね合わせ、当接部分に回転ツールを挿入し、回転ツールをその箇所で移動させずに回転させて金属材同士を接合するスポット摩擦攪拌接合、（４）金属材同士を当接部分において重ね合わせ、当接部分に回転ツールを挿入し、回転ツールをその当接部分の長手方向に沿って回転させつつ移動させて金属材同士を接合する摩擦攪拌接合の（１）〜（４）の４つの態様およびこれらの組み合わせを含む。
【０００９】
この場合、振動は、２０ｋＨｚ以上の周波数の振動にできる。
【００１０】
この構成によれば、回転ツールの本体部の側からプローブ部に超音波の周波数の振動が伝達される。このため、少ない振幅の振動であっても、大きな振動エネルギーがプローブ部に伝達されることができる。
【００１１】
また、回転ツールは、振動により共振させられることができる。
【００１２】
この構成によれば、回転ツールは振動により共振させられるため、少ないエネルギーで回転ツールを安定して振動させることができる。また、回転ツールの各部に同じ周波数の振動をより与え易い。
【００１３】
また、第１の被接合材と第２の被接合材とは、互いに異なる主成分から成る金属であることができる。
【００１４】
この構成によれば、互いに異なる主成分から成る金属が摩擦攪拌接合によって接合される。このような異種金属の摩擦攪拌接合では、当接部分の接合界面に形成された硬くて脆い金属間化合物（Inter  Metallic  Compound:ＩＭＣ）の形成が問題となる。しかし、上記構成によれば、回転ツールの本体部からプローブ部に伝達された振動により、金属間化合物が薄く分散し、接合強度が向上される。
【００１５】
この場合、第１の被接合材の主成分と第２の被接合材の主成分との組み合わせは、第１の被接合材の主成分はＦｅであり第２の被接合材の主成分はＡｌである組み合わせ、第１の被接合材の主成分はＦｅであり第２の被接合材の主成分はＴｉである組み合わせ、第１の被接合材の主成分はＡｌであり第２の被接合材の主成分はＴｉである組み合わせ及び第１の被接合材の主成分はＡｌであり第２の被接合材の主成分はＭｇである組み合わせのいずれかであることができる。
【００１６】
金属間化合物が形成される異種金属の組み合わせは、ＦｅとＡｌとの組み合わせ、ＦｅとＴｉとの組み合わせ、ＡｌとＴｉとの組み合わせ及びＡｌとＭｇとの組み合わせである。上記構成によれば、回転ツールの本体部からプローブ部に伝達された振動により、これら組み合わせの摩擦攪拌接合での金属間化合物が薄く分散し、接合強度が向上される。
【００１７】
また、本発明の他の実施形態は、円柱状の本体部と本体部の先端の中央部に突出したプローブ部とを有する回転ツールを保持する保持部と、第１の被接合材と第２の被接合材との当接部分に、保持部に保持された回転ツールのプローブ部を挿入し、回転ツールを回転させつつ、当接部分を接合するツール駆動部と、本体部の側に配置され、本体部からプローブ部まで振動を伝達させる振動源とを備えた金属材の接合装置である。
【００１８】
この場合、振動源は、２０ｋＨｚ以上の周波数の振動を伝達させることができる。
【００１９】
また、振動源は、回転ツールが振動により共振させられる周波数の振動を伝達させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一実施形態の金属材の接合方法及び金属材の接合装置によれば、接合中の入熱を効率良く高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る摩擦攪拌接合装置を示す斜視図である。
【図２】図１の摩擦攪拌接合装置の保持部を示す断面図である。
【図３】摩擦攪拌接合の攪拌部の周辺の状態を示す図である。
【図４】従来の摩擦攪拌接合方法による攪拌部の結晶粒を示す図である。
【図５】実施形態の摩擦攪拌接合方法による攪拌部の結晶粒を示す図である。
【図６】従来の摩擦攪拌接合方法により種類が異なる金属材を接合したときの攪拌部の周辺の状態を示す図である。
【図７】実施形態の摩擦攪拌接合方法により種類が異なる金属材を接合したときの攪拌部の周辺の状態を示す図である。
【図８】摩擦攪拌接合による溝状欠陥を示す図である。
【図９】摩擦攪拌接合による内部欠陥を示す図である。
【図１０】摩擦攪拌接合における未接合部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る金属材の接合方法及び金属材の接合装置について詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、本発明の第１実施形態の摩擦攪拌接合装置１０は、回転ツール２０の先端部を板状の金属材１００ａ，１００ｂの当接部分１０１に挿入し、回転ツール２０を回転させつつ当接部分１０１に沿って移動させることにより、金属材１００ａ，１００ｂが摩擦攪拌接合により接合された摩擦攪拌接合継手を製造する装置である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、摩擦攪拌接合装置１０は、回転ツール２０を保持する保持部３０を備えている。また、摩擦攪拌接合装置１０は、金属材１００ａ，１００ｂの端部同士の当接部分１０１に保持部３０に保持された回転ツール２０のプローブ部２１を挿入し、回転ツール２０を回転させつつ、当接部分１０１を接合するツール駆動部４０を備えている。また、摩擦攪拌接合装置１０は、回転ツール２０の本体部２３の側に配置され、本体部２３からプローブ部２１まで超音波の周波数の振動を伝達させる振動源である超音波振動子３３を備えている。
【００２５】
図２に示すように、回転ツール２０は、円柱状の本体部２３と本体部２３の先端の中央部に突出したプローブ部２１とを有する。回転ツール２０は、本体部２３の先端の周縁部にショルダ部２２を有する。本体部２３の側面には、回転ツール２０が保持部３０に固定されるための切欠部２４を有する。回転ツール２０の材質は、ＳＫＤ６１等の工具鋼又はＳｉ３Ｎ４等のセラミックスを適用することができる。
【００２６】
図２に示すように、保持部３０は、固定ネジ３１、ホーン部３２、超音波振動子３３、配線３４及び電極３５を有している。保持部３０では、超音波振動子３３から発振された超音波の周波数の振動がホーン部３２を介して回転ツール２０に伝搬する。保持部３０の材質は、ステンレス鋼又はアルミニウム合金とすることができる。保持部３０の材質がステンレス鋼である場合は、ステンレス鋼の剛性の高さにより、回転ツール２０の振幅を少なくすることができる。
【００２７】
本実施形態では、保持部３０と回転ツール２０とを一体として製造することができる。一方、保持部３０と回転ツール２０とを別個に製造し、固定ネジ３１又はチャック等の機械的な固定や電着等により、後に保持部３０と回転ツール２０とを一体とすることができる。保持部３０と回転ツール２０とを別個に製造した場合は、製造時及び回転ツール２０の摩耗時において、低コストとできる。
【００２８】
固定ネジ３１は、回転ツール２０の切欠部２４にその先端が当接することにより、回転ツール２０を保持部３０に固定する。超音波振動子３３は、保持部３０の内部に配置されている。超音波振動子３３は、一般的なピエゾ素子を適用することができる。超音波振動子３３は、例えば、２０ｋＨｚ以上の周波数の振動であり、２０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚ又は２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数の振動を発生させることができる。
【００２９】
保持部３０と回転ツール２０の先端との距離によって、回転ツール２０の先端の周波数が変化する可能性がある。そこで、本実施形態では、任意の周波数で回転ツール２０が振動するように、回転ツール２０は超音波振動子３３の振動により共振させられる。回転ツール２０及び保持部３０の全長及び材質等は、任意の共振周波数が得られるように設定される。
【００３０】
また、回転ツール２０及び保持部３０の全長を調整することで、回転ツール２０の先端に横振動又は縦振動を与えることができる。また、超音波振動子３３が発生する振動の周波数は、回転ツール２０及び保持部３０の共振周波数に対応するように設定される。上述したように、超音波振動子３３が発生する振動の周波数を２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚに設定することで、回転ツール２０の振幅を２〜２０μｍに制御することができる。これにより、回転ツール２０を超音波の周波数で振動させることによる効果を得ることができる。さらに、超音波振動子３３は、発生させた振動の周波数及び振幅に関する情報をアンプ５０に送信することができる。
【００３１】
一対の配線３４は、超音波振動子３３に交流電圧を伝達する。配線３４は、保持部３０の外部の電極３５に電気的に接続されている。電極３５は、所定の振幅及び周波数の交流電圧を発生するアンプ５０に電気的に接続されている。保持部３０は、ツール駆動部４０の回転モータ４１により、その長手方向の軸周りに回転させられる。そのため、保持部３０が回転させられているときに電極３５とアンプ５０との電気的な接続が保たれるように、電極３５は既存の電動機又は発電機のブラシと同様の構成とすることができる。
【００３２】
保持部３０は、超音波振動子３３から固定ネジ３１により固定される回転ツール２０の側に至るにつれて、太さが細くなるホーン部３２を有する。ホーン部３２は、超音波振動子３３が発生した振動の振幅を増大させる。ホーン部３２は、回転ツール２０が当接部分１０１に当接させられた際の荷重に耐え得る強度を有する。
【００３３】
図１に示すように、ツール駆動部４０は、回転モータ４１、移動モータ４２及び押圧機構４３を備えている。回転モータ４１は、回転ツール２０を任意の回転数でその長手方向の軸周りに回転させる。移動モータ４２は、回転ツール２０を当接部分１０１に沿って任意の移動速度で移動させる。押圧機構４３は、回転ツール２０を当接部分１０１に任意の荷重で当接させる。なお、接合中は、状況に応じて、回転ツール２０をクーラントで冷却することにより、回転ツール２０の寿命を向上させることができる。
【００３４】
アンプ５０は、電極３５を介して超音波振動子３３に任意の振幅及び周波数の交流電圧を供給する。アンプ５０は、超音波振動子３３から送信された発生させた振動の周波数及び振幅に関する情報に基づいて、摩擦攪拌接合時の付加による周波数や振幅の乱れを補正し、常に設定値に保つようにフィードバック制御を行うことができる。
【００３５】
第１の被接合材である金属材１００ａ及び第２の被接造材である金属材１００ｂそれぞれは、例えば、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｇを主成分とする同じ種類の金属とできる。また、本実施形態では、金属材１００ａ及び金属材１００ｂそれぞれは、互いに異なる種類の金属とできる。例えば、本実施形態では、金属材１００ａはＦｅを主成分とする金属であり、金属材１００ｂはＡｌを主成分とする金属とできる。また、金属材１００ａはＦｅを主成分とする金属であり、金属材１００ｂはＴｉを主成分とする金属とできる。また、金属材１００ａはＡｌを主成分とする金属であり、金属材１００ｂはＴｉを主成分とする金属とできる。また、金属材１００ａはＡｌを主成分とする金属であり、金属材１００ｂはＭｇを主成分とする金属とできる。
【００３６】
以下、本実施形態の摩擦攪拌接合装置の作用効果について説明する。上述したように、摩擦攪拌接合の条件が適正な値から外れると、当接部分への入熱不足が生じる。入熱不足が生じると、被接合材の塑性流動現象に異変が生じ、図８に示すような溝状欠陥１２１又は図９に示すような内部欠陥１２２が発生することがある。また、入熱不足が生じると、図１０に示すように、接合された当接部分の回転ツールの側とは反対側に未接合部１２３が残存することがある。
【００３７】
一般に摩擦攪拌接合による熱量Ｑ１はFrigaardらによって、下式（１）で定義されている。下式（１）において、μ：摩擦係数、Ｐ：回転ツール２０による当接部分１０１への荷重（Ｎ／ｍ２）、Ｎ：回転ツールの回転数（ｓ−１）、Ｒ：ショルダ部２２の径（ｍ）である。
【数１】
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【００３８】
一方、本実施形態のように、超音波の周波数の振動が回転ツール２０の本体部２３の側からプローブ部２１まで伝達されると、回転ツール２０に振動エネルギーが伝わる。振動エネルギーは、結果として、金属材１００ａ，１００ｂと回転ツール２０との近傍で熱エネルギーＱ２に変換される。最終的に金属材１００ａ，１００ｂと回転ツール２０とに供給される熱量Ｑは、下式（２）のようになる。
【数２】
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【００３９】
上式（２）より、最終的に金属材１００ａ，１００ｂと回転ツール２０とに供給される熱量Ｑは、超音波の周波数の振動を印加しない場合の熱量Ｑ１に比較して大きい。一般に入熱が不足した場合、図８に示めしたような溝状欠陥１２１、図９に示したような内部欠陥１２２又は図１０に示したような未接合部１２３が生じる。一方、本実施形態によれば、超音波の周波数の振動が回転ツール２０の本体部２３の側からプローブ部２１まで伝達されることにより、供給される熱量Ｑが増大する。したがって、上記のような溝状欠陥１２１、内部欠陥１２２及び未接合部１２３が生じることを抑制することができる。
【００４０】
また、回転ツール２０の当接部分１０１に沿った移動速度である接合速度がより速い場合は、同じ摩擦係数μ、荷重Ｐ、回転数Ｎ及び径Ｒであっても、入熱がより低くなる。しかしながら、本実施形態によれば、超音波の周波数の振動を印加しない場合の熱量Ｑ１に比べてと比較して大きい熱量Ｑが供給されるため、より速い接合速度での接合が可能となる。よって、生産効率を高めることができる。
【００４１】
ところで、融点が高い鉄鋼材料やＴｉなどの摩擦攪拌接合による接合が難しい被接合材に対して、従来は補助熱源を利用し、接合中の入熱を高める手法が開発されている。しかしながら、これらの補助熱源は、高周波誘導加熱装置やレーザ発振装置等の大型で高価な摩擦攪拌接合装置の外部の装置である。
【００４２】
一方、本実施形態では、保持部３０の内部にホーン部３２、超音波振動子３３、配線３４及び電極３５が配置され、保持部３０の外部に比較的に小型且つ安価なアンプ５０が配置される。このため、本実施形態は、低コスト、及び省スペース化に寄与する。また、回転ツール２０が高周波誘導加熱装置やレーザ発振装置等の加熱手段により加熱されなくとも、より大きい熱量Ｑが供給されることにより、金属材１００ａ，１００ｂがより軟化するため、回転ツール２０の熱によるダメージや接合中の抵抗をより低減することができ、従来と比較して回転ツール２０の寿命を向上させることができる。また、接合中の抵抗をより低減することができるため、接合速度を向上させることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、回転ツール２０の本体部２３の側からプローブ部２１に超音波の周波数の振動が伝達される。このため、少ない振幅の振動であっても、大きな振動エネルギーがプローブ部に伝達されることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、回転ツール２０は振動により共振させられるため、少ないエネルギーで回転ツール２０を安定して振動させることができる。また、回転ツール２０の各部に同じ周波数の振動をより与え易い。
【００４５】
ところで、図３に示すように、接合後の金属材１００ａ，１００ｂには、当接部分１０１の周辺の熱影響部１０２、熱影響部１０２の内側の熱加工影響部１０３及び熱加工影響部１０３の内側の攪拌部１０４が形成される。金属材１００ａ，１００ｂそれぞれが、例えばＡｌ合金などの同じ種類の金属である場合において、接合速度が遅く、入熱が高い場合は、図４に示すように、攪拌部１０４の結晶粒１０５の粗大化が生じ、摩擦攪拌接合継手の性能の低下が生じる。
【００４６】
しかし、本実施形態のように、超音波の周波数の振動を回転ツール２０に印加することで、超音波の周波数の振動が金属材１００ａ，１００ｂの中を伝搬し、図５に示すように結晶粒１０５の微細化が生じる。これによって、摩擦攪拌接合継手の性能の低下を防止することができる。
【００４７】
また、互いに異なる主成分から成る金属同士を接合する異種金属間の接合において、摩擦攪拌接合はアーク溶接などの溶融溶接と比較して有利な接合法である。異種金属間の反応は状態図により大別して（１）全率固溶型、（２）二相分離型、（３）中間相（金属間化合物）形成型の３種類に分けられる。異種金属間の接合において、特に問題となるのは、（３）の金属間化合物の形成である。図６に示すように、金属材１００ａ，１００ｂが互いに異なる主成分から成る金属である場合は、接合界面に形成した硬くて脆い金属間化合物１０６により継手性能は低下する。また、接合界面をはさむ領域に残留応力・ひずみが発生し、割れが生じることがある。
【００４８】
アーク溶接等の溶融溶接を異種金属間の接合に適用した場合、液体状態で大量の異種金属が反応し、結果として多量の金属間化合物１０６が形成される。しかし、摩擦攪拌接合などの固相接合においては、反応速度の遅い拡散現象が生じるのみであるので、金属間化合物１０６の形成を抑制させることが可能となる。このような理由から、摩擦攪拌接合は異種金属間の接合に有利な接合法と言える。
【００４９】
金属間化合物１０６を形成する異種金属の組み合わせとしては、ＦｅとＡｌとの組み合わせ、ＦｅとＴｉとの組み合わせ、ＡｌとＴｉとの組み合わせ及びＡｌとＭｇとの組み合わせなどが挙げられる。摩擦攪拌接合は異種金属間の接合に有利である。しかし、摩擦攪拌接合継手の性能の向上のためには、金属間化合物１０６の層の厚さを制御することが重要となる。
【００５０】
例えば、ＡｌとＴｉとの組み合わせでは、金属間化合物１０６の層の厚さが１０μｍとなるまで性能の低下が少ない。また、ＦｅとＡｌとの組み合わせでは、金属間化合物１０６の層の厚さが１μｍとなるまでは性能の低下が生じない。つまり、金属の組み合わせにより、金属間化合物１０６の影響は異なるものの、一般的に、金属間化合物１０６の層の厚さが薄いほど性能低下は抑制できる。超音波の周波数の振動を回転ツール２０に印加することで、図７に示すように、金属間化合物１０６の層が薄く分散し、異種金属間の接合における摩擦攪拌接合継手の性能を向上させることができる。
【００５１】
本発明の実施形態は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。例えば、上記実施形態では、板状の金属材１００ａ，１００ｂの端部同士の当接部分１０１に、回転ツール２０のプローブ部２１を挿入し、回転ツール２０を回転させつつ当接部分１０１に沿って移動させる態様を中心に説明した。しかし、本発明の実施形態には、板状の金属材１００ａ，１００ｂの端部同士の当接部分１０１に、回転ツール２０のプローブ部２１を挿入し、回転ツール２０を回転させつつ移動させない態様も含まれる。また、本発明の実施形態には、金属材１００ａ，１００ｂを重ね合わせ、一方の金属材１００ａ，１００ｂの側から回転ツールを他方の金属材１００ａ，１００ｂまで貫通させることにより、金属材１００ａ，１００ｂの当接部分１０１に、回転ツール２０のプローブ部２１を挿入し、回転ツール２０を回転させつつ移動させないスポット摩擦攪拌接合の態様も含まれる。また、本発明の実施形態には、金属材１００ａ，１００ｂを重ね合わせ、一方の金属材１００ａ，１００ｂの側から回転ツールを他方の金属材１００ａ，１００ｂまで貫通させることにより、金属材１００ａ，１００ｂの当接部分１０１に、回転ツール２０のプローブ部２１を挿入し、回転ツール２０を回転させつつ任意の方向に移動させて金属材１００ａ，１００ｂを接合する態様も含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…摩擦攪拌接合装置、２０…回転ツール、２１…プローブ部、２２…ショルダ部、２３…本体部、２４…切欠部、３０…保持部、３１…固定ネジ、３２…ホーン部、３３…超音波振動子、３４…配線、３５…電極、４０…ツール駆動部、４１…回転モータ、４２…移動モータ、４３…押圧機構、５０…アンプ、１００ａ，１００ｂ…金属材、１０１…当接部分、１０２…熱影響部、１０３…熱加工影響部、１０４…攪拌部、１０５…結晶粒、１０６…金属間化合物、１２１…溝状欠陥、１２２…内部欠陥、１２３…未接合部。
【図１】
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【図２】
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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３】
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【図８】
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【図９】
2015139808.tif 000013
【図１０】
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