(57)【要約】【課題】  肉厚の異なる２つの被接合材を摩擦攪拌接合した際の接合強度の低下を防止しうる摩擦攪拌接合方法を提供する。【解決手段】  肉厚の異なる２つの被接合材１、２を、両被接合材１、２の片面が同一面内に位置するように互いに当接させる。厚肉被接合材１の接合側端部を段付き形状とすることにより、厚肉被接合材１に、薄肉被接合材２をプローブ埋入側とは反対側から支持する支持部1aを一体に形成し、支持部1aと薄肉被接合材２の接合端部とを重ね継手とする。両被接合材１、２の当接部分に、両被接合材１、２に跨るように摩擦攪拌接合用工具３のプローブ５を埋入した後、プローブ５を回転させつつプローブ５を両被接合材１、２の当接部分に沿って移動させる。プローブ５の回転方向Ｘ前方と、プローブ５の当接部分に沿う移動方向Ｙとが一致する進行側に薄肉被接合材２を配置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉厚の異なる２つの被接合材を、両被接合材の片面が同一面内に位置するように互いに当接させるとともに、薄肉被接合材側が重ね継手となるように組み合わせ、両被接合材の当接部分に、同一面内に位置する上記片面側から両被接合材に跨るように摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、プローブを回転させつつプローブと両被接合材とを相対的に移動させることによってプローブを両被接合材の当接部分に沿って移動させ、両被接合材を摩擦攪拌接合する方法であって、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に薄肉被接合材を配置することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項２】
厚肉被接合材の接合側端部を段付き形状とすることにより、厚肉被接合材に、薄肉被接合材をプローブ埋入側とは反対側から支持する支持部を一体に形成し、支持部と薄肉被接合材の接合端部とを重ね継手とする請求項１記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項３】
支持部と薄肉被接合材との重ね代をＬｍｍ、摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤｍｍとした場合、０．３Ｄ≦Ｌの条件を満たす請求項２記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項４】
厚肉被接合材と薄肉被接合材とに跨るように、両被接合材をプローブ埋入側とは反対側から支持する支持部材を配置し、支持部材における薄肉被接合材を支持する支持部と薄肉被接合材の接合端部とを重ね継手とする請求項１記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項５】
支持部材の幅をＷｍｍ、摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤｍｍとした場合、０．６Ｄ≦Ｗの条件を満たす請求項４記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項６】
２つの被接合材がそれぞれアルミニウムからなる請求項１〜５のうちのいずれかに記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項７】
２つの筒状部材どうしを当接させ、この当接部分に、両者に跨るように摩擦攪拌接合用工具のプローブを外側から埋入した後、プローブを回転させつつ両筒状部材とプローブとを相対的に移動させることによってプローブを上記当接部分の全周にわたって移動させ、両筒状部材どうしを摩擦攪拌接合する方法において、
２つの筒状部材の肉厚を異なったものとしておき、これらの筒状部材を外周面が同一面内に位置するように互いに当接させ、厚肉筒状部材の接合端部を段付き形状とすることにより、厚肉筒状部材に、薄肉筒状部材を内側から支持する支持部を一体に形成して、支持部と薄肉筒状部材の接合端部とを重ね継手とし、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に薄肉筒状部材が来るように、プローブを回転させつつ両筒状部材の当接部分の全周にわたって移動させることを特徴とする筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項８】
厚肉筒状部材の支持部と薄肉筒状部材の接合端部との重ね代をＬｍｍ、摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤｍｍとした場合、０．３Ｄ≦Ｌの条件を満たす請求項７記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項９】
厚肉筒状部材および薄肉筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、厚肉筒状部材の支持部を薄肉筒状部材内に焼き嵌めしておく請求項７または８記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１０】
厚肉筒状部材および薄肉筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、厚肉筒状部材の支持部を薄肉筒状部材内に冷やし嵌めしておく請求項７または８記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１１】
厚肉筒状部材の支持部外周面を円筒面状とするとともにこの部分におねじを形成しておき、薄肉筒状部材の接合端部の内周面を円筒面状とするとともにこの部分にめねじを形成しておき、厚肉筒状部材および薄肉筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、厚肉筒状部材の支持部のおねじを薄肉筒状部材のめねじにねじ嵌めておく請求項７または８記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１２】
２つの筒状部材どうしを当接させ、この当接部分に、両者に跨るように摩擦攪拌接合用工具のプローブを外側から埋入した後、プローブを回転させつつ両筒状部材とプローブとを相対的に移動させることによってプローブを上記当接部分の全周にわたって移動させ、両筒状部材どうしを摩擦攪拌接合する方法において、
２つの筒状部材の肉厚を異なったものとしておき、これらの筒状部材を外周面が同一面内に位置するように互いに当接させ、厚肉筒状部材と薄肉筒状部材とに跨るように、両筒状部材を内側から支持する支持部材を配置し、支持部材における薄肉筒状部材を支持する支持部と薄肉筒状部材の接合端部とを重ね継手とし、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に薄肉筒状部材が来るように、プローブを回転させつつ両筒状部材の当接部分の全周にわたって移動させることを特徴とする筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１３】
支持部材の幅をＷｍｍ、摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤｍｍとした場合、０．６Ｄ≦Ｗの条件を満たす請求項１２記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１４】
隣り合う２つの筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、支持部材を少なくともいずれか一方の筒状部材内に焼き嵌めしておく請求項１２または１３記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１５】
隣り合う２つの筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、支持部材を少なくともいずれか一方の筒状部材内に冷やし嵌めしておく請求項１２または１３記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１６】
２つの筒状部材の接合端部の内周面を円筒面状とするとともに、支持部材の外周面を段付きの円筒面状としておき、いずれか一方の筒状部材の接合端部の内周面にめねじを形成するとともに、支持部材におけるめねじが形成された筒状部材を支持する支持部の外周面におねじを形成しておき、隣り合う２つの筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、支持部材のおねじを筒状部材のめねじにねじ嵌めておく請求項１２または１３記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１７】
厚肉筒状部材の内周面にめねじを形成しておく請求項１６記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１８】
２つの筒状部材がそれぞれアルミニウムからなる請求項７〜１７のうちのいずれかに記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１９】
筒状の胴と胴の少なくとも一端開口を閉鎖する閉鎖板とよりなる容器を、胴の長さ方向に分断したような形状となされた少なくとも２つの容器構成部材を接合することにより製造された容器であって、各容器構成部材が筒状の周壁部を有しており、周壁部どうしが請求項７〜１８のうちのいずれかに記載の方法により接合されている容器。
【請求項２０】
凹所を有するベースと、ベースの凹所内に嵌め入れられて凹所の開口を閉鎖する蓋とよりなる中空体を製造する方法であって、ベースの凹所内周面における底側の部分に、蓋の周縁部を支持する段部を形成するとともに、蓋の肉厚を凹所全体の深さよりも小さくかつ凹所における段部よりも上方の部分の深さと等しくしておき、蓋を凹所内に嵌め入れて段部に支持させることにより、ベースにおける凹所の周囲の部分の表面と蓋の外面とを同一面内に位置させるとともに蓋の外周面を凹所の内周面に当接させ、さらに蓋の周縁部と段部とを重ね継手とし、ベースにおける凹所の開口周縁部と蓋の周縁部とに跨るように外側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に蓋が来るように、プローブを回転させつつプローブとベースおよび蓋とを相対的に移動させることによってプローブをベースおよび蓋の当接部分に沿って移動させ、ベースにおける凹所の開口周縁部と蓋の周縁部とを摩擦攪拌接合することを特徴とする中空体の製造方法。
【請求項２１】
ベースの段部と蓋との重ね代をＬｍｍ、摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤｍｍとした場合、０．３Ｄ≦Ｌの条件を満たす請求項２０記載の中空体の製造方法。
【請求項２２】
ベースおよび蓋を摩擦攪拌接合する前に、蓋をベースの凹所内に焼き嵌めしておく請求項２０または２１記載の中空体の製造方法。
【請求項２３】
ベースおよび蓋を摩擦攪拌接合する前に、蓋をベースの凹所内に冷やし嵌めしておく請求項２０または２１記載の中空体の製造方法。
【請求項２４】
ベースの凹所内周面における段部よりも上側部分を円筒面状とするとともにこの部分にめねじを形成しておき、蓋の外周面を円筒面状とするとともにこの部分におねじを形成しておき、ベースおよび蓋を摩擦攪拌接合する前に、蓋のおねじをベースのめねじにねじ嵌めておく請求項２０または２１記載の中空体の製造方法。
【請求項２５】
ベースおよび蓋がそれぞれアルミニウムからなる請求項２０〜２４のうちのいずれかに記載の中空体の製造方法。
【請求項２６】
凹所を有するベースと、ベースにおける凹所の開口を閉鎖する蓋とよりなる中空体であって、請求項２０〜２５のうちのいずれかの方法により製造された中空体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種産業において利用される金属製品を製造するための摩擦攪拌接合方法、筒状部材の摩擦攪拌接合方法および中空体の製造方法に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【背景技術】
【０００３】
近年、固相接合方法である摩擦攪拌接合方法が、ＴＩＧやＭＩＧなどの溶融溶接法に比較して熱歪みによる変形や割れが生じにくく、しかも接合強度が増大するという利点があるため、広く適用されるようになってきている。
【０００４】
ところで、肉厚の異なる２つの被接合材を、両被接合材の片面が同一面内に位置するように互いに当接させた状態で両被接合材を摩擦攪拌接合する方法として、厚肉被接合材の接合側端部を段付き形状とすることにより、厚肉被接合材に、薄肉被接合材を他面側から支持する支持部を一体に形成し、薄肉被接合材を支持部上に載せることにより薄肉被接合材と支持部とが重ね継手となるように組み合わせ、両被接合材の当接部分に、表側から両被接合材に跨るように摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に厚肉被接合材が位置するように、プローブを回転させつつプローブを両被接合材の当接部分に沿って移動させる方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、本発明者が種々検討を重ねた結果、特許文献１記載の方法によれば、薄肉被接合材および厚肉被接合材における支持部の材料が両被接合材の接合部側に流動し、薄肉被接合材における支持部と接合されていない非接合部の肉厚が元の肉厚よりも減少し（図５参照）、その結果両被接合材の接合強度が低下することを見出した。
【特許文献１】特開２０００−２４６４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、上記問題を解決し、肉厚の異なる２つの被接合材を摩擦攪拌接合した際の接合強度の低下を防止しうる摩擦攪拌接合方法、筒状部材の摩擦攪拌接合方法および中空体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。  
1)肉厚の異なる２つの被接合材を、両被接合材の片面が同一面内に位置するように互いに当接させるとともに、薄肉被接合材側が重ね継手となるように組み合わせ、両被接合材の当接部分に、同一面内に位置する上記片面側から両被接合材に跨るように摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、プローブを回転させつつプローブと両被接合材とを相対的に移動させることによってプローブを両被接合材の当接部分に沿って移動させ、両被接合材を摩擦攪拌接合する方法であって、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に薄肉被接合材を配置することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【０００８】
2)厚肉被接合材の接合側端部を段付き形状とすることにより、厚肉被接合材に、薄肉被接合材をプローブ埋入側とは反対側から支持する支持部を一体に形成し、支持部と薄肉被接合材の接合端部とを重ね継手とする上記1)記載の摩擦攪拌接合方法。
【０００９】
3)支持部と薄肉被接合材との重ね代をＬｍｍ、摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤｍｍとした場合、０．３Ｄ≦Ｌの条件を満たす上記2)記載の摩擦攪拌接合方法。
【００１０】
上記3)の方法において、０．３Ｄ＞Ｌであると、摩擦攪拌接合用工具の両被接合材への押し付け力により厚肉被接合材の支持部が摩擦攪拌接合用工具とは反対方向に曲がるとともに、接合部に内部欠陥が生じ、その結果接合強度が低下するおそれがある。
【００１１】
4)厚肉被接合材と薄肉被接合材とに跨るように、両被接合材をプローブ埋入側とは反対側から支持する支持部材を配置し、支持部材における薄肉被接合材を支持する支持部と薄肉被接合材の接合端部とを重ね継手とする上記1)記載の摩擦攪拌接合方法。
【００１２】
5)支持部材の幅をＷｍｍ、摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤｍｍとした場合、０．６Ｄ≦Ｗの条件を満たす上記4)記載の摩擦攪拌接合方法。
【００１３】
上記5)の方法において、０．６Ｄ＞Ｗであると、接合部に内部欠陥が生じ、その結果接合強度が低下するおそれがある。
【００１４】
6)２つの被接合材がそれぞれアルミニウムからなる上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の摩擦攪拌接合方法。
【００１５】
7)２つの筒状部材どうしを当接させ、この当接部分に、両者に跨るように摩擦攪拌接合用工具のプローブを外側から埋入した後、プローブを回転させつつ両筒状部材とプローブとを相対的に移動させることによってプローブを上記当接部分の全周にわたって移動させ、両筒状部材どうしを摩擦攪拌接合する方法において、２つの筒状部材の肉厚を異なったものとしておき、これらの筒状部材を外周面が同一面内に位置するように互いに当接させ、厚肉筒状部材の接合端部を段付き形状とすることにより、厚肉筒状部材に、薄肉筒状部材を内側から支持する支持部を一体に形成して、支持部と薄肉筒状部材の接合端部とを重ね継手とし、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に薄肉筒状部材が来るように、プローブを回転させつつ両筒状部材の当接部分の全周にわたって移動させることを特徴とする筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００１６】
8)厚肉筒状部材の支持部と薄肉筒状部材の接合端部との重ね代をＬｍｍ、摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤｍｍとした場合、０．３Ｄ≦Ｌの条件を満たす上記7)記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００１７】
上記8)の方法において、０．３Ｄ＞Ｌであると、摩擦攪拌接合用工具の両筒状部材への押し付け力により厚肉筒状部材の支持部が内方に曲がるとともに、接合部に内部欠陥が生じ、その結果接合強度が低下するおそれがある。
【００１８】
9)厚肉筒状部材および薄肉筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、厚肉筒状部材の支持部を薄肉筒状部材に焼き嵌めしておく上記7)または8)記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００１９】
10)厚肉筒状部材および薄肉筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、厚肉筒状部材の支持部を薄肉筒状部材内に冷やし嵌めしておく上記7)または8)記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００２０】
11)厚肉筒状部材の支持部外周面を円筒面状とするとともにこの部分におねじを形成しておき、薄肉筒状部材の接合端部の内周面を円筒面状とするとともにこの部分にめねじを形成しておき、厚肉筒状部材および薄肉筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、厚肉筒状部材の支持部のおねじを薄肉筒状部材のめねじにねじ嵌めておく上記7)または8)記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００２１】
12)２つの筒状部材どうしを当接させ、この当接部分に、両者に跨るように摩擦攪拌接合用工具のプローブを外側から埋入した後、プローブを回転させつつ両筒状部材とプローブとを相対的に移動させることによってプローブを上記当接部分の全周にわたって移動させ、両筒状部材どうしを摩擦攪拌接合する方法において、２つの筒状部材の肉厚を異なったものとしておき、これらの筒状部材を外周面が同一面内に位置するように互いに当接させ、厚肉筒状部材と薄肉筒状部材とに跨るように、両筒状部材を内側から支持する支持部材を配置し、支持部材における薄肉筒状部材を支持する支持部と薄肉筒状部材の接合端部とを重ね継手とし、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に薄肉筒状部材が来るように、プローブを回転させつつ両筒状部材の当接部分の全周にわたって移動させることを特徴とする筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００２２】
13)支持部材の幅をＷｍｍ、摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤｍｍとした場合、０．６Ｄ≦Ｗの条件を満たす上記12)記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００２３】
上記13)の方法において、０．６Ｄ＞Ｗであると、接合部に内部欠陥が生じ、その結果接合強度が低下するおそれがある。
【００２４】
14)隣り合う２つの筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、支持部材を少なくともいずれか一方の筒状部材内に焼き嵌めしておく上記12)または13)記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００２５】
15)隣り合う２つの筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、支持部材を少なくともいずれか一方の筒状部材内に冷やし嵌めしておく上記12)または13)記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００２６】
16)隣り合う２つの筒状部材の接合端部の内周面を円筒面状とするとともに、支持部材の外周面を段付きの円筒面状としておき、いずれか一方の筒状部材の接合端部の内周面にめねじを形成するとともに、支持部材におけるめねじが形成された筒状部材を支持する支持部の外周面におねじを形成しておき、隣り合う２つの筒状部材を摩擦攪拌接合する前に、支持部材のおねじを筒状部材のめねじにねじ嵌めておく上記12)または13)記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００２７】
17)厚肉筒状部材の内周面にめねじを形成しておく上記16)記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００２８】
18)２つの筒状部材がそれぞれアルミニウムからなる上記7)〜17)のうちのいずれかに記載の筒状部材の摩擦攪拌接合方法。
【００２９】
19)筒状の胴と胴の少なくとも一端開口を閉鎖する閉鎖板とよりなる容器を、胴の長さ方向に分断したような形状となされた少なくとも２つの容器構成部材を接合することにより製造された容器であって、各容器構成部材が筒状の周壁部を有しており、周壁部どうしが上記7)〜18)のうちのいずれかに記載の方法により接合されている容器。
【００３０】
20)凹所を有するベースと、ベースの凹所内に嵌め入れられて凹所の開口を閉鎖する蓋とよりなる中空体を製造する方法であって、ベースの凹所内周面における底側の部分に、蓋の周縁部を支持する段部を形成するとともに、蓋の肉厚を凹所全体の深さよりも小さくかつ凹所における段部よりも上方の部分の深さと等しくしておき、蓋を凹所内に嵌め入れて段部に支持させることにより、ベースにおける凹所の周囲の部分の表面と蓋の外面とを同一面内に位置させるとともに蓋の外周面を凹所の内周面に当接させ、さらに蓋の周縁部と段部とを重ね継手とし、ベースにおける凹所の開口周縁部と蓋の周縁部とに跨るように外側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に蓋が来るように、プローブを回転させつつプローブとベースおよび蓋とを相対的に移動させることによってプローブをベースおよび蓋の当接部分に沿って移動させ、ベースにおける凹所の開口周縁部と蓋の周縁部とを摩擦攪拌接合することを特徴とする中空体の製造方法。
【００３１】
21)ベースの段部と蓋との重ね代をＬｍｍ、摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤｍｍとした場合、０．３Ｄ≦Ｌの条件を満たす上記20)記載の中空体の製造方法。
【００３２】
上記21)の方法において、０．３Ｄ＞Ｌであると、接合部に内部欠陥が生じ、その結果接合強度が低下するおそれがある。
【００３３】
22)ベースおよび蓋を摩擦攪拌接合する前に、蓋をベースの凹所内に焼き嵌めしておく上記20)または21)記載の中空体の製造方法。
【００３４】
23)ベースおよび蓋を摩擦攪拌接合する前に、蓋をベースの凹所内に冷やし嵌めしておく上記20)または21)記載の中空体の製造方法。
【００３５】
24)ベースの凹所内周面における段部よりも上側部分を円筒面状とするとともにこの部分にめねじを形成しておき、蓋の外周面を円筒面状とするとともにこの部分におねじを形成しておき、ベースおよび蓋を摩擦攪拌接合する前に、蓋のおねじをベースのめねじにねじ嵌めておく上記20)または21)記載の中空体の製造方法。
【００３６】
25)ベースおよび蓋がそれぞれアルミニウムからなる上記20)〜24)のうちのいずれかに記載の中空体の製造方法。
【００３７】
26)凹所を有するベースと、ベースにおける凹所の開口を閉鎖する蓋とよりなる中空体であって、上記20)〜25)のうちのいずれかの方法により製造された中空体。
【発明の効果】
【００３８】
上記1)および2)の摩擦攪拌接合方法によれば、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に薄肉被接合材を配置するので、薄肉被接合材の材料が両被接合材の接合部側に流動することが防止される。したがって、薄肉被接合材における厚肉被接合材と接合されていない非接合部の肉厚の減少が防止され、その結果両被接合材の接合強度が、従来の方法に比べて増大する。
【００３９】
上記3)の摩擦攪拌接合方法によれば、摩擦攪拌接合時に厚肉被接合材の支持部が摩擦攪拌接合用工具とは反対方向に曲がったり、接合部に内部欠陥が生じたりすることが防止され、その結果接合強度の低下が防止される。
【００４０】
上記4)の摩擦攪拌接合方法によれば、支持部材の働きにより、摩擦攪拌接合時に両被接合材が摩擦攪拌接合用工具とは反対方向に変形することが防止される。したがって、両被接合材の接合強度の低下が防止されるとともに、継手形状を所望の形状にすることができる。
【００４１】
上記5)の摩擦攪拌接合方法によれば、接合部に内部欠陥が生じたりすることが防止され、その結果接合強度の低下が防止される。
【００４２】
上記7)の筒状部材の摩擦攪拌接合方法によれば、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に薄肉筒状部材を配置するので、薄肉筒状部材の材料が両筒状部材の接合部側に流動することが防止される。したがって、薄肉筒状部材における厚肉筒状部材と接合されていない非接合部の肉厚の減少が防止され、その結果両筒状部材の接合強度の低下が防止される。
【００４３】
上記8)の筒状部材の摩擦攪拌接合方法によれば、摩擦攪拌接合時に厚肉筒状部材の支持部が内方に曲がったり、接合部に内部欠陥が生じたりすることが防止され、その結果接合強度の低下が防止される。
【００４４】
上記9)〜11)の筒状部材の摩擦攪拌接合方法によれば、摩擦攪拌接合を行う前に溶接などによる筒状部材どうしの仮止め作業が不要になり、また摩擦攪拌接合時の両筒状部材の拘束が不要になる。したがって、工程数が少なくなり、作業が簡単になる。さらに、薄肉筒状部材と厚肉筒状部材の支持部との間にギャップが生じないので、摩擦攪拌接合による接合欠陥の発生が防止される。ここにギャップが生じていると、ギャップの部分に材料が流れ込み、接合部の内部にボイドなどの接合欠陥が発生する。
【００４５】
上記12)の筒状部材の摩擦攪拌接合方法によれば、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に薄肉筒状部材を配置するので、薄肉筒状部材の材料が両筒状部材の接合部側に流動することが防止される。したがって、薄肉筒状部材における厚肉筒状部材と接合されていない非接合部の肉厚の減少が防止され、その結果両筒状部材の接合強度の低下が防止される。さらに、支持部材の働きにより、摩擦攪拌接合時に両筒状部材が内方に変形することが防止されるので、両筒状部材の接合強度が低下が防止されるとともに、継手形状を所望の形状にすることができる。
【００４６】
上記13)の筒状部材の摩擦攪拌接合方法によれば、接合部に内部欠陥が生じたりすることが防止され、その結果接合強度の低下が防止される。
【００４７】
上記14)〜16)の筒状部材の摩擦攪拌接合方法によれば、摩擦攪拌接合を行う前に溶接などによる筒状部材と支持部材との仮止め作業が不要になる。したがって、工程数が少なくなり、作業が簡単になる。さらに、両筒状部材と支持部材との間にギャップが生じないので、摩擦攪拌接合による接合欠陥の発生が防止される。ここにギャップが生じていると、ギャップの部分に材料が流れ込み、接合部の内部にボイドなどの接合欠陥が発生する。
【００４８】
上記17)の筒状部材の摩擦攪拌接合方法によれば、厚肉筒状部材の内周面にめねじを形成するので、確実にめねじを形成することができる。
【００４９】
上記20)の中空体の製造方法によれば、プローブの回転方向前方と、プローブの当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に薄肉の蓋を配置するので、蓋の材料が蓋とベースとの接合部側に流動することが防止される。したがって、蓋におけるベースと接合されていない非接合部の肉厚の減少が防止され、その結果蓋とベースとの接合強度が、従来の方法に比べて増大する。
【００５０】
上記21)の中空体の製造方法によれば、接合部に内部欠陥が生じたりすることが防止され、その結果接合強度の低下が防止される。
【００５１】
上記22)〜24)の中空体の製造方法によれば、摩擦攪拌接合を行う前に溶接などによる蓋の仮止め作業が不要になり、また摩擦攪拌接合時の蓋の拘束が不要になる。したがって、工程数が少なくなり、作業が簡単になる。
【００５２】
上記26)の中空体によれば、蓋とベースとの接合強度が大きくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５４】
実施形態１
この実施形態は図１および図２に示すものであり、２つの板状被接合材を接合する方法である。この実施形態の説明において、図１および図２の上下を上下というものとする。
【００５５】
まず、肉厚の異なる２つの板状被接合材(1)(2)を用意する。厚肉被接合材(1)には、その接合側端部を段付き形状とすることにより、薄肉被接合材(2)をプローブ埋入側とは反対側、ここでは下側から支持する支持部(1a)を一体に形成しておく。厚肉被接合材(1)の支持部(1a)よりも上方の部分の肉厚は、薄肉被接合材(2)の肉厚と等しくしておく。また、支持部(1a)の肉厚は、摩擦攪拌接合時において、摩擦攪拌接合用工具の押圧力による支持部(1a)の変形を防止できるようなものとされるが、この肉厚は、被接合材(1)(2)の形状、寸法などにより種々異なったものとなる。
【００５６】
両被接合材(1)(2)は、それぞれ、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれかにより形成されている。両被接合材(1)(2)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは異なる材料で形成されていてもよい。
【００５７】
ついで、支持部(1a)上に薄肉被接合材(2)を載せて両被接合材(1)(2)どうしを当接させるとともに、支持部(1a)と薄肉被接合材(2)とを重ね継手とし、当接部分において摩擦攪拌接合用工具(3)を用いて両被接合材(1)(2)を摩擦攪拌接合する。
【００５８】
摩擦攪拌接合用工具(3)は、先端部にテーパ部を介して小径部(4a)が同軸上に一体に形成された円柱状回転子(4)と、回転子(4)の小径部(4a)の端面に小径部(4a)と同軸上に一体に形成されかつ小径部(4a)よりも小径であるピン状プローブ(5)とを備えている。回転子(4)およびプローブ(5)は、両被接合材(1)(2)よりも硬質でかつ接合時に発生する摩擦熱に耐えうる耐熱性を有する材料で形成されている。
【００５９】
ここで、厚肉被接合材(1)の支持部(1a)と薄肉被接合材(2)の接合端部とを重ね継手にした際の支持部(1a)と薄肉被接合材(2)との重ね代をＬｍｍ、摩擦攪拌接合用工具(3)の回転子(4)の小径部(4a)端面におけるプローブ(5)の周囲に形成された肩部(4b)の直径をＤｍｍとした場合、０．３Ｄ≦Ｌの条件を満たすことが好ましい。０．３Ｄ＞Ｌの場合、図３に示すように、摩擦攪拌接合時に厚肉被接合材(1)の支持部(1a)が下方に曲がるように変形したり、接合部に内部欠陥(F)が生じたりし、その結果接合強度が低下するおそれがある。
【００６０】
ついで、摩擦攪拌接合用工具(3)の回転子(4)およびプローブ(5)を回転させながら、両被接合材(1)(2)の当接部分における長さ方向の１個所に、両被接合材(1)(2)に跨るように上側からプローブ(5)を埋入するとともに、工具(3)における小径部(4a)とプローブ(5)との間の肩部(4b)を、両被接合材(1)(2)の上面に押し付ける。このとき、上記肩部(4b)の押し付けにより、接合開始時および接合途中に生じることのある軟化部の肉の飛散を防止して良好な接合状態を得ることができるとともに、両被接合材(1)(2)と上記肩部(4b)との摺動によって摩擦熱をさらに発生させてプローブ(5)と両被接合材(1)(2)との接触部およびその近傍の軟化を促進することができ、しかも接合部の表面へのバリ等の凹凸の発生を防止することができる。
【００６１】
ついで、回転子(4)およびプローブ(5)を回転させながら、両被接合材(1)(2)と摩擦攪拌接合用工具(3)とを相対的に移動させることによって、プローブ(5)を上記当接部分の長さ方向に移動させる。このとき、プローブ(5)の回転方向(X)前方と、プローブ(5)の当接部分に沿う移動方向(Y)とが一致する進行側に薄肉被接合材(2)が来るように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決める（図２参照）。
【００６２】
すると、プローブ(5)の回転により発生する摩擦熱と、両被接合材(1)(2)と肩部(4b)との摺動により発生する摩擦熱とによって、上記当接部分の近傍において両被接合材(1)(2)の母材となる金属は軟化するとともに、この軟化部がプローブ(5)の回転力を受けて攪拌混合され、さらにこの軟化部がプローブ(5)通過溝を埋めるように塑性流動した後、摩擦熱を急速に失って冷却固化するという現象が、プローブ(5)の移動に伴って繰り返されることにより、両被接合材(1)(2)どうしが接合されていく。このとき、支持部(1a)は先端側の部分を除いて薄肉被接合材(2)に接合される。
【００６３】
そして、プローブ(5)が上記当接部分の全長にわたって移動したときに両被接合材(1)(2)の当接部分どうしが全長にわたって接合される。ついで、両被接合材(1)(2)の当接部分の終端部に配置した当て部材（図示略）までプローブ(5)を移動させ、ここでプローブ(5)を引き抜く。こうして、両被接合材(1)(2)が摩擦攪拌接合される。
【００６４】
次に、実施形態１の方法の具体的実験例について、比較実験例とともに説明する。
【００６５】
実験例１〜４
JIS Ａ６０６１−Ｔ６からなる板状厚肉被接合材(1)および板状薄肉被接合材(2)とを用意した。厚肉被接合材(1)の肉厚は１０ｍｍ、支持部(1a)の肉厚は５ｍｍ、薄肉被接合材(2)の肉厚は５ｍｍである。また、摩擦攪拌接合用工具(3)として、回転子(4)の小径部(4a)端面における肩部(4b)の直径：１５ｍｍ、プローブ(5)径：５ｍｍ、プローブ(5)長：５ｍｍのものを用意した。
【００６６】
そして、支持部(1a)上に薄肉被接合材(2)を載せて両被接合材(1)(2)どうしを当接させた状態で、プローブ(5)の回転方向(X)前方と、プローブ(5)の当接部分に沿う移動方向(Y)とが一致する進行側に薄肉被接合材(2)が来るように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決め、支持部(1a)と薄肉被接合材(2)との重ね代：Ｌｍｍと、回転子(4)の小径部(4a)端面における肩部(4b)の直径：Ｄｍｍとの関係を種々変更して、両被接合材(1)(2)を実施形態１で述べた方法により摩擦攪拌接合した。
【００６７】
比較例１〜４
プローブ(5)の回転方向前方と、プローブ(5)の当接部分に沿う移動方向とが一致する進行側に厚肉被接合材(1)が来るように、プローブ(5)の回転方向および移動方向を決めた他は、上記実験例１〜４と同様にして、両被接合材(1)(2)を摩擦攪拌接合した。
【００６８】
その後、実験例１〜４および比較例１〜４により得られた両被接合材(1)(2)どうしの接合部から試験片を作成して引張試験を行い、接合部の引張強度を測定した。また、接合前の材料から試験片を作成して引張試験を行い、母材の引張強度を測定した。ついで、継手効率(%)＝（接合部の引張強度／母材の引張強度）×１００という式により継手効率を求めた。また、両被接合材(1)(2)の接合部を切断し、接合部の状態を観察した。これらの結果を表１に示す。
【表１】
2005324251.tif 000003
【００６９】
表１における接合強度の欄の○印は上記継手効率が７５％以上であることを示し、×印は上記継手効率が７５％未満であることを示す。また、表１における接合状態の欄の○印は、図４に示すように、薄肉被接合材(2)の材料が両被接合材(1)(2)の接合部側に流動することが防止された結果、薄肉被接合材(2)における厚肉被接合材(1)と接合されていない非接合部の肉厚が元の肉厚から減少していないことを示し、×印は、図５に示すように、薄肉被接合材(2)および厚肉被接合材(1)における支持部(1a)の材料が両被接合材(1)(2)の接合部側に流動し、薄肉被接合材(2)における支持部(1a)と接合されていない非接合部の最小肉厚(T)が、元の肉厚よりも減少していることを示す。
【００７０】
実施形態２
この実施形態は図６および図７に示すものである。この実施形態の説明において、図６および図７の上下を上下というものとする。
【００７１】
この実施形態の場合、厚肉被接合材(1)に支持部(1a)は形成されておらず、両被接合材(1)(2)に跨るように配置した支持部材(10)により、両被接合材(1)(2)をプローブ(5)埋入側とは反対側、ここでは下側から支持し、両被接合材(1)(2)および支持部材(10)を上側から摩擦攪拌接合する点が、上記実施形態１とは異なっている。
【００７２】
支持部材(10)には、上面が段付きとされることにより、厚肉被接合材(1)を支持する薄肉支持部(11)と、薄肉被接合材(2)を支持する厚肉支持部(12)とが形成されている。支持部材(10)の薄肉支持部(11)の肉厚は、摩擦攪拌接合時において、摩擦攪拌接合用工具の押圧力による支持部(11)の変形を防止できるようなものとされるが、この肉厚は、被接合材(1)(2)の形状、寸法などにより種々異なったものとなる。
【００７３】
両被接合材(1)(2)および支持部材(10)は、それぞれ、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれかにより形成されている。両被接合材(1)(2)および支持部材(10)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは３つのうち少なくとも２つが異なる材料で形成されていてもよい。
【００７４】
その後、上記実施形態１の方法と同様に、プローブ(5)の回転方向(X)前方と、プローブ(5)の当接部分に沿う移動方向(Y)とが一致する進行側に薄肉被接合材(2)が来るように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決めて両被接合材(1)(2)および支持部材(10)を摩擦攪拌接合する。ここで、支持部材(10)の幅をＷｍｍ、摩擦攪拌接合用工具(3)の回転子(4)の小径部(4a)端面におけるプローブ(5)の周囲に形成された肩部(4b)の直径をＤｍｍとした場合、０．６Ｄ≦Ｗの条件を満たすことが好ましい。
【００７５】
実施形態３
この実施形態は図８に示すものであり、２つの筒状部材を摩擦攪拌接合する方法である。
【００７６】
まず、肉厚の異なる２つの筒状部材(30)(31)を用意する。各筒状部材(30)(31)は押出加工、鍛造加工、切削加工などの適当な方法で形成される。薄肉筒状部材(30)および厚肉筒状部材(31)は、それぞれ、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれかにより形成されている。両筒状部材(30)(31)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは異なる材料で形成されていてもよい。
【００７７】
厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)には、その一端部を段付き形状にすることにより、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)の一端部を内側から支持する支持部(33a)を一体に形成しておく。厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)の支持部(33a)よりも径方向外側の部分の肉厚は、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)端部の肉厚と等しくなっている。また、支持部(33a)の肉厚は、摩擦攪拌接合時において、摩擦攪拌接合用工具(3)の押圧力による支持部(33a)の変形を防止しうるような寸法とされる。支持部(33a)の肉厚は、両筒状部材(30)(31)の形状、たとえば周壁部(32)(33)の外径などにより種々異なったものとなる。
【００７８】
ついで、厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)における支持部(33a)を薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)の一端開口内に焼き嵌めまたは冷やし嵌めすることにより、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)の端面と、厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)の開口端面における支持部(33a)よりも径方向外側の部分とが当接するとともに、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)両端部の外周面と、厚肉筒状部材(31)における周壁部(33)の開口側端部の外周面とが同一円筒面内に位置し、さらに厚肉筒状部材(31)の支持部(33a)と薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)の端部とが重ね継手となった状態で、両筒状部材(30)(31)を仮止めする。ここで、厚肉筒状部材(31)の支持部(33a)と薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)との重ね代をＬｍｍ、摩擦攪拌接合用工具(3)の回転子(4)の小径部(4a)端面におけるプローブ(5)の周囲に形成された肩部(4b)の直径をＤｍｍとした場合、０．３Ｄ≦Ｌの条件を満たすことが好ましい。
【００７９】
ついで、摩擦攪拌接合用工具(3)の回転子(4)およびプローブ(5)を回転させながら、両筒状部材(30)(31)の周壁部(32)(33)どうしの当接部分における周方向の１箇所に、両周壁部(32)(33)に跨るように外側から摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)を埋入するとともに、工具(3)における小径部(4a)とプローブ(5)との間の肩部(4b)を、両筒状部材(30)(31)の周壁部(32)(33)の外周面に押し付ける。
【００８０】
ついで、回転子(4)およびプローブ(5)を回転させながら、両筒状部材(30)(31)と摩擦攪拌接合用工具(3)とを相対的に移動させることによって、プローブ(5)を上記当接部分の周方向に移動させる。このとき、プローブ(5)の回転方向(X)前方と、プローブ(5)の当接部分に沿う移動方向(Y)とが一致する進行側に薄肉筒状部材(30)が来るように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決める。
【００８１】
すると、プローブ(5)の回転により発生する摩擦熱と、両周壁部(32)(33)と上記肩部(4b)との摺動により発生する摩擦熱とによって、上記当接部分の近傍において両筒状部材(30)(31)の母材となる金属は軟化するとともに、この軟化部がプローブ(5)の回転力を受けて攪拌混合され、さらにこの軟化部がプローブ(5)通過溝を埋めるように塑性流動した後、摩擦熱を急速に失って冷却固化するという現象が、プローブ(5)の移動に伴って繰り返されることにより、両筒状部材(30)(31)の周壁部(32)(33)が接合されていく。このとき、支持部(33a)は、先端側の部分を除いて薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)に接合される。
【００８２】
そして、プローブ(5)が上記当接部分の全周にわたって移動して埋入位置に戻ったときに両周壁部(32)(33)どうしが全周にわたって接合される。ついで、プローブ(5)が埋入位置に戻った後、好ましくは埋入位置を通過した後に、両周壁部(32)(33)の当接部分に配置した当て部材（図示略）までプローブ(5)を移動させ、ここでプローブ(5)を引き抜く。こうして、両筒状部材(30)(31)が摩擦攪拌接合される。
【００８３】
図９は実施形態３の方法を用いて製造される容器を示す。
【００８４】
図９において、容器(35)は、円筒状胴(36)と胴(36)の少なくとも一端開口を閉鎖する閉鎖板(37)とよりなり、両端が開口したアルミニウム押出管からなりかつ胴(36)を構成する第１容器構成部材(38)と、第１容器構成部材(38)の少なくとも一端部に接合されて閉鎖板(37)を構成するアルミニウム製第２容器構成部材(39)とにより形成されている。第２容器構成部材(39)は、鍛造または切削により形成されたものである。
【００８５】
第１容器構成部材(38)は、胴(36)を構成する横断面円形の周壁部(40)を有している。第２容器構成部材(39)は、閉鎖板(37)を構成する一端が開口したドーム状の周壁部(41)を有している。周壁部(41)の開口側端部は円形である。
【００８６】
第１容器構成部材(38)の周壁部(40)における端部の肉厚は、第２容器構成部材(39)の周壁部(41)の開口側端部の肉厚よりも薄くなっている。第２容器構成部材(39)には、周壁部(41)の開口側端部を段付き形状にすることにより、第１容器構成部材(38)の周壁部(40)の両端部を内側から支持する支持部(41a)が一体に形成されている。第２容器構成部材(39)の支持部(41a)よりも径方向外側の部分の肉厚は、第１容器構成部材(38)の周壁部(40)端部の肉厚と等しくなっている。第１容器構成部材(38)の周壁部(40)の端部と、第２容器構成部材(39)の周壁部(41)の開口端部とは、両者の外周面が面一になるように相互に当接させられており、両構成部材(38)(39)の周壁部(40)(41)は、両者の当接部において全周にわたって摩擦攪拌接合されている。
【００８７】
そして、両構成部材(38)(39)の周壁部(40)(41)どうしの接合が、実施形態３の方法で行われる。
【００８８】
実施形態４
この実施形態は図１０に示すものである。
【００８９】
この実施形態の場合、薄肉筒状部材(30)と厚肉筒状部材(31)とを摩擦攪拌接合する前に、厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)における支持部(33a)を薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)の一端開口内に焼き嵌めまたは冷やし嵌めすることにより両筒状部材(30)(31)を仮止めすることに代えて、支持部(33a)と薄肉筒状部材(30)とをねじ止めにより仮止めする点が実施形態３と相違している。
【００９０】
すなわち、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)の接合端部内周面および厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)の支持部(33a)外周面をそれぞれ円筒面状としておき、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)の接合端部内周面にめねじ(45)を形成するとともに、支持部(33a)外周面におねじ(46)を形成しておき、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)のめねじ(45)に、厚肉筒状部材(31)の支持部(33a)外周面のおねじ(46)をねじ嵌めることにより、両筒状部材(30)(31)を仮止めしておく。
【００９１】
その後、上記実施形態３の方法と同様に、プローブ(5)の回転方向(X)前方と、プローブ(5)の当接部分に沿う移動方向(Y)とが一致する進行側に薄肉筒状部材(30)が来るように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決めて両筒状部材(30)(31)の周壁部(32)(33)を摩擦攪拌接合する。こうして、両筒状部材(30)(31)どうしが摩擦攪拌接合される。
【００９２】
実施形態５
この実施形態は図１１に示すものである。
【００９３】
この実施形態の場合、厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)に支持部(33a)は形成されておらず、薄肉筒状部材(30)と厚肉筒状部材(31)とに跨るように配置したリング状支持部材(50)により、両筒状部材(30)(31)を内側から支持し、両筒状部材(30)(31)および支持部材(50)を外側から摩擦攪拌接合する点が、上記実施形態３とは異なっている。
【００９４】
支持部材(50)には、外周面が段付きとされることにより、厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)を支持する薄肉支持部(51)と、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)を支持する厚肉支持部(52)とが形成されている。支持部材(50)の薄肉支持部(51)の肉厚は、摩擦攪拌接合時において、摩擦攪拌接合用工具(3)の押圧力による支持部(51)の変形を防止しうるような寸法とされる。支持部(51)の肉厚は、両筒状部材(30)(31)の形状、たとえば周壁部(32)(33)の外径などにより種々異なったものとなる。
【００９５】
両筒状部材(30)(31)および支持部材(50)は、それぞれ、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれかにより形成されている。両筒状部材(30)(31)および支持部材(50)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは３つのうち少なくとも２つが異なる材料で形成されていてもよい。
【００９６】
そして、支持部材(50)の薄肉支持部(51)を厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)内に、または支持部材(50)の厚肉支持部(52)を薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)内に、焼き嵌めまたは冷やし嵌めすることにより、支持部材(50)をいずれかの筒状部材(31)(30)に仮止めする。ついで、支持部材(50)が仮止めされていない側の筒状部材(30)(31)を支持部材(50)に嵌め被せることにより、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)の端面と、厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)の端面とを当接させるとともに、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)端部の外周面と、厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)端部の外周面とが面一になり、さらに支持部材(50)の厚肉支持部(52)と薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)の端部とが重ね継手となった状態で、両筒状部材(30)(31)および支持部材(50)を組み合わせる。なお、支持部材(50)の薄肉支持部(51)を厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)内に、支持部材(50)の厚肉支持部(52)を薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)内に、それぞれ焼き嵌めまたは冷やし嵌めしておいてもよい。
【００９７】
その後、上記実施形態３の方法と同様に、プローブ(5)の回転方向(X)前方と、プローブ(5)の当接部分に沿う移動方向(Y)とが一致する進行側に薄肉筒状部材(30)が来るように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決めて両筒状部材(30)(31)の周壁部(32)(33)および支持部材(50)を摩擦攪拌接合する。ここで、支持部材(50)の幅をＷｍｍ、摩擦攪拌接合用工具(3)の回転子(4)の小径部(4a)端面におけるプローブ(5)の周囲に形成された肩部(4b)の直径をＤｍｍとした場合、０．６Ｄ≦Ｗの条件を満たすことが好ましい。こうして、両筒状部材(30)(31)どうしが摩擦攪拌接合される。
【００９８】
実施形態６
この実施形態は図１２に示すものである。
【００９９】
この実施形態の場合、両筒状部材(30)(31)と支持部材(50)とを摩擦攪拌接合する前に、支持部材(50)を薄肉筒状部材(30)または厚肉筒状部材(31)内に焼き嵌めまたは冷やし嵌めすることにより仮止めすることに代えて、支持部材(50)の薄肉支持部(51)と厚肉筒状部材(31)とをねじ止めすることにより、支持部材(50)を仮止めする点が実施形態５と相違している。
【０１００】
すなわち、厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)の接合端部内周面および支持部材(50)の薄肉支持部(51)外周面をそれぞれ円筒面状としておき、厚肉筒状部材(31)の周壁部(33)内周面にめねじ(53)を形成するとともに、支持部材(50)の薄肉支持部(51)外周面におねじ(54)を形成しておき、厚肉筒状部材(31)のめねじ(53)に、支持部材(50)のおねじ(54)をねじ嵌めることにより、支持部材(50)を厚肉筒状部材(31)に仮止めしておく。
【０１０１】
その後、上記実施形態５の方法と同様に、プローブ(5)の回転方向(X)前方と、プローブ(5)の当接部分に沿う移動方向(Y)とが一致する進行側に薄肉筒状部材(30)が来るように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決めて両筒状部材(30)(31)の周壁部(32)(33)および支持部材(50)を摩擦攪拌接合する。両筒状部材(30)(31)どうしが摩擦攪拌接合される。
【０１０２】
なお、実施形態６において、支持部材(50)の薄肉支持部(51)と厚肉筒状部材(31)とをねじ止めする代わりに、支持部材(50)の厚肉支持部(52)と薄肉筒状部材(30)をねじ止めすることにより、支持部材(50)を仮止めしておいてもよい。すなわち、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)の接合端部内周面および支持部材(50)の厚肉支持部(52)外周面をそれぞれ円筒面状としておき、薄肉筒状部材(30)の周壁部(32)内周面にめねじを形成するとともに、支持部材(50)の厚肉支持部(52)外周面におねじを形成しておき、薄肉筒状部材(30)のめねじに、支持部材(50)のおねじをねじ嵌めることにより、支持部材(50)を薄肉筒状部材(30)に仮止めしておいてもよい。
【０１０３】
上記実施形態４〜６の方法も、図９に示す容器の製造に適用することができる。
【０１０４】
上記実施形態３〜６においては、筒状部材の周壁部は横断面円形であるが、これに限定されるものではなく、適当な形状、たとえば横断面だ円形であってもよい。ここで、「だ円形」という語には、数学で定義されるだ円の他に、だ円に近似した形状、たとえば長円形も含むものとする。
【０１０５】
実施形態７
この実施形態は図１３に示すものであり、凹所を有するベースと凹所内に嵌め入れられかつ凹所の開口を閉鎖する蓋とよりなる中空体を製造する方法である。この実施形態の説明において、図１３の上下を上下というものとする。
【０１０６】
まず、内周面が円形である凹所(21)を有するベース(20)と、凹所(21)内に嵌め入れられかつ凹所(21)の開口を閉鎖する円形の蓋(22)とを用意する。ベース(20)の凹所(21)内周面における底側の部分に、蓋(22)の周縁部を支持する段部(23)を形成しておく。蓋(22)の肉厚は凹所(21)全体の深さよりも小さくかつ凹所(21)における段部(23)よりも上方の部分の深さと等しくしておく。
【０１０７】
ベース(20)および蓋(22)は、それぞれ、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれかにより形成されている。ベース(20)および蓋(22)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは異なる材料で形成されていてもよい。
【０１０８】
ついで、蓋(22)を凹所(21)内に嵌め入れてその周縁部を段部(23)に支持させることにより、ベース(20)における凹所(21)の周囲の部分の表面と蓋(22)の外面とを同一面内に位置させるとともに蓋(22)の外周面を凹所(21)の内周面に当接させ、さらに蓋(22)の周縁部と段部(23)とを重ね継手とする。ここで、ベース(20)の段部(23)と蓋(22)との重ね代をＬｍｍ、摩擦攪拌接合用工具(3)の回転子(4)の小径部(4a)端面におけるプローブ(5)の周囲に形成された肩部(4b)の直径をＤｍｍとした場合、０．３Ｄ≦Ｌの条件を満たすことが好ましい。
【０１０９】
ついで、摩擦攪拌接合用工具(3)の回転子(4)およびプローブ(5)を回転させながら、ベース(20)および蓋(22)の当接部分における周方向の１箇所に、ベース(20)における凹所(21)の開口周縁部と蓋(22)の周縁部とに跨るように外側から摩擦攪拌接合用工具(3)のプローブ(5)を埋入するとともに、工具(3)における小径部(4a)とプローブ(5)との間の肩部(4b)を、ベース(20)および蓋(22)の上面に押し付ける。
【０１１０】
ついで、回転子(4)およびプローブ(5)を回転させながら、ベース(20)および蓋(22)と摩擦攪拌接合用工具(3)とを相対的に移動させることによって、プローブ(5)を上記当接部分の周方向に移動させる。このとき、プローブ(5)の回転方向(X)前方と、プローブ(5)の当接部分に沿う移動方向(Y)とが一致する進行側に蓋(22)が来るように、プローブ(5)の回転方向(X)および移動方向(Y)を決める。
【０１１１】
すると、プローブ(5)の回転により発生する摩擦熱と、ベース(20)および蓋(22)と肩部(4b)との摺動により発生する摩擦熱とによって、上記当接部分の近傍においてベース(20)および蓋(22)の母材となる金属は軟化するとともに、この軟化部がプローブ(5)の回転力を受けて攪拌混合され、さらにこの軟化部がプローブ(5)通過溝を埋めるように塑性流動した後、摩擦熱を急速に失って冷却固化するという現象が、プローブ(5)の移動に伴って繰り返されることにより、ベース(20)と蓋(22)とが接合されていく。
【０１１２】
そして、プローブ(5)が上記当接部分の全周にわたって移動したときにベース(20)および蓋(22)の当接部分どうしが全周にわたって接合される。ついで、プローブ(5)が埋入位置に戻った後、好ましくは埋入位置を通過した後に、両周壁部(6)(7)の当接部分に配置した当て部材（図示略）までプローブ(5)を移動させ、ここでプローブ(5)を引き抜く。こうして、ベース(20)と蓋(22)とが摩擦攪拌接合され、中空体が製造される。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】この発明の実施形態１の方法を示す両被接合材を接合する前の状態の垂直断面図である。
【図２】この発明の実施形態１の方法を示す両被接合材を接合している状態の一部切り欠き斜視図である。
【図３】実施形態１の方法において、支持部と薄肉被接合材との重ね代Ｌと摩擦攪拌接合用工具の円柱状回転子の端面におけるプローブの周囲に形成された肩部の直径をＤとの関係が０．３Ｄ＞Ｌである場合の問題点を示す断面図である。
【図４】具体的実験例１〜４の接合部の状態を示す断面図である。
【図５】比較例１〜４の接合部の状態を示す断面図である。
【図６】この発明の実施形態２の方法を示す両被接合材を接合する前の状態の垂直断面図である。
【図７】この発明の実施形態２の方法を示す両被接合材を接合している状態の一部切り欠き斜視図である。
【図８】この発明の実施形態３の方法を示す両筒状部材を接合する前の状態の一部切り欠き斜視図である。
【図９】この発明の実施形態３の方法により製造された容器を示す縦断面図である。
【図１０】この発明の実施形態４の方法を示す両筒状部材を接合する前の状態の一部切り欠き拡大斜視図である。
【図１１】この発明の実施形態５の方法を示す両筒状部材を接合する前の状態の一部切り欠き斜視図である。
【図１２】この発明の実施形態６の方法を示す両筒状部材を接合する前の状態の一部切り欠き拡大斜視図である。
【図１３】この発明の実施形態７の方法を示すベースと蓋とを接合する前の状態の一部切り欠き斜視図である。
【符号の説明】
【０１１４】
(1)：厚肉被接合材
(1a)：支持部
(2)：薄肉被接合材
(3)：摩擦攪拌接合用工具
(4)：回転子
(4a)：小径部
(4b)：肩部
(5)：プローブ
(10)：支持部材
(11)：薄肉支持部
(12)：厚肉支持部
(20)：ベース
(21)：凹所
(22)：蓋
(23)：段部
(30)：薄肉筒状部材
(31)：厚肉筒状部材
(32)(33)：周壁部
(33a)：支持部
(35)：容器
(36)：胴
(37)：閉鎖板
(38)(39)：容器構成部材
(45)：めねじ
(46)：おねじ
(50)：支持部材
(51)：薄肉支持部
(52)：厚肉支持部
(53)：めねじ
(54)：おねじ
Ｄ：肩部の直径
Ｌ：重ね代
Ｗ：支持部材の幅
(X)：プローブの回転方向
(Y)：プローブの移動方向
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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