(57)【要約】【課題】第１金属部品と第２金属部品との接合強度を効果的に高めることができる異種材料接合部品及び異種材料接合方法を提供すること。【解決手段】異種材料接合部品１は、第１金属部品２と、第１金属部品２の融点よりも融点が低い第２金属部品３とが接合されたものである。第１金属部品２は、一般軸部２１と、一般軸部２１よりも外周が縮径された縮径部２２とを有する。第２金属部品３は、縮径部２２と接合された接合穴３１を有する。縮径部２２における、接合穴３１に接合された接合部２３は、段階的に傾斜し、一般軸部２１に対して縮径部２２が形成された先端側Ｄ１に位置する傾斜面ほど、第１金属部品２の中心軸線Ｃに対する鋭角としての傾斜角度θ１，θ２が小さい複数の傾斜面２４，２５を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般軸部、及び該一般軸部よりも外周が縮径された縮径部を有する第１金属部品と、
該第１金属部品の融点よりも融点が低く、上記縮径部と接合された接合穴を有する第２金属部品と、を備え、
上記縮径部における、上記接合穴に接合された接合部は、
段階的に傾斜し、上記一般軸部に対して上記縮径部が形成された先端側に位置する傾斜面ほど、上記第１金属部品の中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面を有する、異種材料接合部品。
【請求項２】
上記接合部は、第１傾斜面と、該第１傾斜面の上記先端側に隣接し、該第１傾斜面の上記中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度よりも傾斜角度が小さい第２傾斜面とを有する、請求項１に記載の異種材料接合部品。
【請求項３】
上記第１金属部品は、鉄を含有する鉄系材料から構成され、上記第２金属部品は、アルミニウムを含有するアルミニウム材料から構成されている、請求項１又は２に記載の異種材料接合部品。
【請求項４】
上記接合穴には、上記接合部以外にも、上記一般軸部における、上記接合部に隣接する部分が接合されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の異種材料接合部品。
【請求項５】
一般軸部、及び該一般軸部よりも外周が縮径された縮径部を有する第１金属部品と、該第１金属部品の融点よりも融点が低く、上記縮径部が配置される接合穴を有する第２金属部品とを接合する方法であって、
上記縮径部における、上記接合穴に配置される接合部の外周は、
段階的に傾斜し、上記一般軸部に対して上記縮径部が形成された先端側に位置する傾斜面ほど、上記第１金属部品の中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面として形成し、
上記第２金属部品に対して、上記第１金属部品を、その中心軸線を中心に相対的に回転させながら圧接させ、上記接合部の上記複数の傾斜面又は上記曲面状傾斜面に倣って上記接合穴の内壁面を変形させて、上記第１金属部品と上記第２金属部品とを接合する、異種材料接合方法。
【請求項６】
上記接合穴の内壁面を、上記接合部の上記曲面状傾斜面における上記先端側の部分に先に接触させるとともに、上記接合穴の内壁面が上記曲面状傾斜面に接触する範囲を基端側へ拡大させる、請求項５に記載の異種材料接合方法。
【請求項７】
上記接合穴の内壁面を、上記接合部の上記複数の傾斜面のうちの上記先端側に位置する傾斜面に先に接触させるとともに、上記接合穴の内壁面が接触する範囲を基端側に位置する傾斜面に拡大させる、請求項５に記載の異種材料接合方法。
【請求項８】
上記接合部は、第１傾斜面と、該第１傾斜面の上記先端側に隣接し、該第１傾斜面の上記中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度よりも傾斜角度が小さい第２傾斜面とを有する形状である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の異種材料接合方法。
【請求項９】
上記第１金属部品は、鉄を含有する鉄系材料から構成され、上記第２金属部品は、アルミニウムを含有するアルミニウム材料から構成されている、請求項５〜８のいずれか一項に記載の異種材料接合方法。
【請求項１０】
上記接合部の上記複数の傾斜面又は上記曲面状傾斜面に倣って上記接合穴の内壁面を変形させる際には、上記一般軸部における、上記接合部に隣接する部分を、上記接合穴内に埋設させる、請求項５〜９のいずれか一項に記載の異種材料接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異種材料からなる部品同士による異種材料接合部品及び異種材料接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異種材料からなる金属部品同士を接合する技術としては、拡散接合、摩擦接合、超音波振動接合、ろう付け、溶接等の技術がある。その中でも、摩擦接合の技術においては、第１金属部品を回転させながら、第１金属部品と第２金属部品とを接触させ、第１金属部品と第２金属部品との間に生じる摩擦熱によって、両部品を接合する。
【０００３】
例えば、特許文献１の摩擦接合方法においては、磁性体金属からなる穴付き部材のストレート状の穴部に、穴付き部材よりも硬度の高い金属材料からなる軸状部材のテーパ状の先端部を嵌合して摩擦接合することが開示されている。この摩擦接合は、軸状部材に荷重を与えて、軸状部材を穴付き部材に圧接させながら、両者を相対的に回転させて行っている。
また、特許文献２の段落［００２７］及び図１７に開示されたコモンレールにおいては、厚肉鋼管又は中実丸棒からなるコモンレール本体に、先端が平らな円錐形状の突起を有する分岐接合体を、摩擦溶接することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３５３０６号公報
【特許文献２】特開２００６−２３３９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された摩擦接合の方法においては、軸状部材のテーパ状の先端部の傾斜角度は一定である。そして、軸状部材の先端部が回転しながら穴付き部材の穴部に圧接される際に、軸状部材に与えられる荷重によって、軸状部材のテーパ状の先端部に垂直に作用する圧力成分は、先端部の全体において均一になる。そのため、摩擦接合が最終的に開始されるテーパ状の先端部の基端側部分から穴付き部材に、摩擦接合をするための十分な圧力が加わらないおそれがある。その結果、テーパ状の先端部の基端側部分と穴付き部材の穴部との間に未接合部分が形成されるおそれがある。
【０００６】
一方、特許文献２の段落［００２７］及び図１７に開示されたコモンレールにおいては、分岐接合体の突起の先端面及び側面の全体が、コモンレール本体に形成された凹部と摩擦溶接される。そのため、分岐接合体からコモンレール本体に作用する圧力の多くが、分岐接合体の突起の先端面に加わり、分岐接合体の突起の側面には、摩擦溶接をするための十分な圧力が加わらないおそれがある。その結果、摩擦溶接が最終的に開始される、分岐接合体の突起の側面の基端側部分と、コモンレール本体との間に未接合部分が形成されるおそれがある。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、第１金属部品と第２金属部品との接合強度を効果的に高めることができる異種材料接合部品及び異種材料接合方法を提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、一般軸部、及び該一般軸部よりも外周が縮径された縮径部を有する第１金属部品と、
該第１金属部品の融点よりも融点が低く、上記縮径部と接合された接合穴を有する第２金属部品と、を備え、
上記縮径部における、上記接合穴に接合された接合部は、
段階的に傾斜し、上記一般軸部に対して上記縮径部が形成された先端側に位置する傾斜面ほど、上記第１金属部品の中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面を有する、異種材料接合部品にある。
【０００９】
本発明の他の態様は、一般軸部、及び該一般軸部よりも外周が縮径された縮径部を有する第１金属部品と、該第１金属部品の融点よりも融点が低く、上記縮径部が配置される接合穴を有する第２金属部品とを接合する方法であって、
上記縮径部における、上記接合穴に配置される接合部の外周は、
段階的に傾斜し、上記一般軸部に対して上記縮径部が形成された先端側に位置する傾斜面ほど、上記第１金属部品の中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面として形成し、
上記第２金属部品に対して、上記第１金属部品を、その中心軸線を中心に相対的に回転させながら圧接させ、上記接合部の上記複数の傾斜面又は上記曲面状傾斜面に倣って上記接合穴の内壁面を変形させて、上記第１金属部品と上記第２金属部品とを接合する、異種材料接合方法にある。
【発明の効果】
【００１０】
上記異種材料接合部品においては、第１金属部品の縮径部における、第２金属部品の接合穴に接合された接合部の形状に工夫をし、第１金属部品と第２金属部品との接合強度を高めている。具体的には、縮径部における接合部は、先端側に位置する傾斜面ほど、第１金属部品の中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面を有する。
【００１１】
第１金属部品の中心軸線に対する複数の傾斜面の鋭角としての傾斜角度は、先端側に位置する傾斜面ほど小さい。そして、第１金属部品と第２金属部品とが摩擦接合等によって接合されるときには、第１金属部品と第２金属部品との間に加えられる荷重によって、複数の傾斜面に垂直な方向に作用する圧力成分は、基端側に位置する傾斜面ほど大きくなる。そのため、このような複数の傾斜面を有する異種材料接合部品においては、特に、接合部の最も基端側に位置する傾斜面の基端側部分と接合穴との間に、接合強度を弱める隙間等が存在しない。
【００１２】
また、曲面状傾斜面の鋭角としての傾斜角度は、先端側に向かうほど、第１金属部品の中心軸線に近づくよう変化する。そして、第１金属部品と第２金属部品とが摩擦接合等によって接合されるときには、第１金属部品と第２金属部品との間に加えられる荷重によって、曲面状傾斜面に垂直な方向に作用する圧力成分は、曲面状傾斜面の基端側に行くほど大きくなる。そのため、このような曲面状傾斜面を有する異種材料接合部品においては、特に、接合部の曲面状傾斜面の基端側部分と接合穴との間に、接合強度を弱める隙間等が存在しない。
【００１３】
それ故、上記異種材料接合部品によれば、第１金属部品と第２金属部品との接合強度を効果的に高めることができる。
【００１４】
上記異種材料接合方法においては、縮径部における接合部が、先端側に位置する傾斜面ほど、第１金属部品の中心軸線に対する傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面を有する第１金属部品を、第２金属部品と接合する。
第１金属部品と第２金属部品とを接合する際には、第２金属部品に対して、第１金属部品を、その中心軸線を中心に相対的に回転させながら圧接させる。このとき、接合部の外周が複数の傾斜面として形成されている場合には、第１金属部品と第２金属部品との間に加えられる荷重によって、複数の傾斜面に垂直な方向に作用する圧力成分は、基端側に位置する傾斜面ほど大きくなる。そのため、基端側に位置する傾斜面ほど摩擦接合を行うための拡散エネルギーを増大させることができる。そして、特に、接合部の最も基端側に位置する傾斜面の基端側部分と接合穴との間の摩擦接合を効果的に行うことができ、最も基端側に位置する傾斜面の基端側部分と接合穴との間に、接合強度を弱める隙間等が形成されないようにすることができる。
【００１５】
また、第２金属部品に対して、第１金属部品を、その中心軸線を中心に相対的に回転させながら圧接させるとき、接合部の外周が曲面状傾斜面として形成されている場合には、第１金属部品と第２金属部品との間に加えられる荷重によって、曲面状傾斜面に垂直な方向に作用する圧力成分は、曲面状傾斜面の基端側に行くほど大きくなる。そのため、曲面状傾斜面の基端側に行くほど摩擦接合を行うための拡散エネルギーを増大させることができる。そして、特に、接合部の曲面状傾斜面の基端側部分と接合穴との間の摩擦接合を効果的に行うことができ、曲面状傾斜面の基端側部分と接合穴との間に、接合強度を弱める隙間等が形成されないようにすることができる。
【００１６】
それ故、上記異種材料接合方法によれば、第１金属部品と第２金属部品との接合強度を効果的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１にかかる、異種材料接合部品を示す断面説明図。
【図２】実施形態１にかかる、第１金属部品と第２金属部品との間に作用する圧力成分を示す説明図。
【図３】実施形態１にかかる、第１金属部品と第２金属部品とを摩擦圧接させる状態を示す断面説明図。
【図４】実施形態１にかかる、第１金属部品の回転速度と、第１金属部品から第２金属部品に加えられる荷重の時間的変化を模式的に示すグラフ。
【図５】実施形態２にかかる、異種材料接合部品を示す断面説明図。
【図６】実施形態２にかかる、第１金属部品と第２金属部品との間に作用する圧力成分を示す説明図。
【図７】実施形態２にかかる、第１金属部品と第２金属部品とを摩擦圧接させる状態を示す断面説明図。
【図８】実施形態３にかかる、異種材料接合部品を示す断面説明図。
【図９】実施形態３にかかる、第１金属部品と第２金属部品との間に作用する圧力成分を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上述した異種材料接合部品及び異種材料接合方法にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
本形態の異種材料接合部品１は、図１に示すように、第１金属部品２と、第１金属部品２の融点よりも融点が低い第２金属部品３とが接合（接続）されたものである。第１金属部品２は、一般軸部２１と、一般軸部２１よりも外周が縮径された縮径部２２とを有する。第２金属部品３は、縮径部２２が配置され、縮径部２２と接合された接合穴３１を有する。図２に示すように、縮径部２２における、接合穴３１に接合された接合部２３は、段階的に傾斜し、一般軸部２１に対して縮径部２２が形成された先端側Ｄ１に位置する傾斜面ほど、第１金属部品２の中心軸線Ｃに対する鋭角としての傾斜角度θ１，θ２が小さい複数の傾斜面２４，２５を有する。
【００１９】
まず、本形態の異種材料接合部品１について詳説する。
本形態の異種材料（異材）接合部品１は、摩擦接合としての固相接合が行われたものであり、強度が異なる２つの金属部品２，３から構成された機械部品として、種々の用途に用いられる。第１金属部品２は、鉄を含有する鉄系材料から構成されており、第２金属部品３は、アルミニウムを含有するアルミニウム材料から構成されている。第１金属部品２の硬度及び強度は、第２金属部品３の硬度及び強度よりも高い。
第１金属部品２は軸状部品であり、第２金属部品３は、接合穴３１が形成された板状部品（フランジ部品）である。本形態の異種材料接合部品１は、例えば、軸状部分には高い強度が要求される一方、板状部分には軽量化が要求される用途に用いられる。
【００２０】
図１、図２に示すように、本形態の縮径部２２は、第１金属部品２の先端部に形成されており、接合部２３は縮径部２２の全体となる。接合部２３を構成する複数の傾斜面２４，２５は、２段階に傾斜しており、複数の傾斜面２４，２５は、第１傾斜面２４と、第１傾斜面２４の先端側Ｄ１に隣接し、中心軸線Ｃに対する第１傾斜面２４の鋭角としての傾斜角度θ１よりも傾斜角度θ２が小さい第２傾斜面２５とからなる。傾斜角度θ１，θ２は、第１金属部品２の中心軸線Ｃと各傾斜面２４，２５との間の基端側Ｄ２に形成される鋭角状の角度とする。接合部２３の外周面は、第１傾斜面２４と第２傾斜面２５との境界部が内周側に窪む形状に形成されている。なお、第１傾斜面２４と第２傾斜面２５との境界部は、曲面状に形成されていてもよい。
【００２１】
異種材料接合部品１は、最も基端側Ｄ２に位置する第１傾斜面２４の基端側部分２４１と接合穴３１との間に、接合強度を弱める隙間が存在しないようにしたものである。本形態の第１金属部品２の接合部２３は、その全体が接合穴３１に接触して接合されている。また、第２金属部品３の接合穴３１には、第１金属部品２の縮径部２２の接合部２３以外にも、第１金属部品２の一般軸部２１における、接合部２３に隣接する部分２１１が接合されている。この構成により、最も基端側Ｄ２に位置する第１傾斜面２４の基端側部分２４１が接合穴３１内により確実に埋設され、基端側部分２４１と接合穴３１との間に、より隙間が形成されにくくすることができる。
【００２２】
次に、本形態の異種材料接合方法について説明する。
異種材料接合方法においては、摩擦圧接によって第１金属部品２と第２金属部品３とを接合する。
まず、図３に示すように、一般軸部２１及び縮径部２２を有する第１金属部品２と、縮径部２２が配置される接合穴３１を有する第２金属部品３とを準備する。第１金属部品２の縮径部２２における、接合穴３１に配置される接合部２３の外周は、２段階に傾斜させて形成する。接合部２３の外周は、第１傾斜面２４と、第１傾斜面２４の先端側Ｄ１に隣接する第２傾斜面２５とによって形成する。また、第２金属部品３の接合穴３１は、第２金属部品３の表面に対して垂直に形成する。
【００２３】
本形態の接合穴３１は、第２金属部品３の表面に対して垂直なストレート状の穴として形成する。接合穴３１の内径は、接合部２３における第２傾斜面２５が形成された部位の外径の変化範囲内の大きさで形成する。接合穴３１の内径は、接合部２３における第２傾斜面２５の先端側Ｄ１の最小外径と、接合部２３における第２傾斜面２５の基端側Ｄ２の最大外径との間の大きさで形成する。なお、接合穴３１は、例えば、第１金属部品２が位置する基端側Ｄ２に向けて穴径がテーパ状に拡大する穴として形成することもできる。
【００２４】
次いで、第１金属部品２は、回転速度の調整が可能であって進退可能に構成された主軸に保持させ、第２金属部品３は、保持台に保持させる。次いで、同図に示すように、第２金属部品３に対して第１金属部品２を対向させ、第１金属部品２を回転させながら第２金属部品３に接近させる。そして、第１金属部品２の接合部２３における第２傾斜面２５に、第２金属部品３の接合穴３１の基端側開口部３１１が接触する。このとき、第１金属部品２から第２金属部品３に荷重Ｆが加わり、第２傾斜面２５と接合穴３１との間で摩擦圧接が行われる。
【００２５】
そして、第２傾斜面２５と接合穴３１との間で摩擦圧接が行われるときには、接合穴３１の周辺の素材が第２傾斜面２５に倣うように変形する。また、第１金属部品２から第２金属部品３に荷重Ｆを加えた状態を維持すると、第２金属部品３の変形が進行して、第１金属部品２が第２金属部品３にさらに接近する。そして、第２金属部品３の接合穴３１の周辺の素材は、第１金属部品２の接合部２３における第１傾斜面２４にも接触する。このとき、第１金属部品２から第２金属部品３に荷重Ｆが加わり、第２傾斜面２５と接合穴３１との間だけでなく、第２傾斜面２５と接合穴３１との間においても摩擦圧接が行われる。
【００２６】
こうして、接合穴３１の内壁面を、接合部２３の先端側Ｄ１に位置する第２傾斜面２５に先に接触させ、その後、接合穴３１の内壁面が接触する範囲を、第２傾斜面２５だけでなく、第２傾斜面２５の基端側Ｄ２に位置する第１傾斜面２４にも拡大させる。そして、接合部２３の第１傾斜面２４及び第２傾斜面２５に倣って接合穴３１の内壁面を変形させて、第１金属部品２と第２金属部品３とを摩擦接合する。
【００２７】
図４に示すように、第１金属部品２から第２金属部品３に加えられる荷重Ｆは、１段階目の荷重Ｆ１と、１段階目の荷重Ｆ１よりも大きい２段階目の荷重Ｆ２との２段階に変化する。同図においては、主軸による第１金属部品２の回転速度Ｖと、第１金属部品２から第２金属部品３に加えられる荷重Ｆの時間的変化を示す。
１段階目の荷重Ｆ１は、摩擦圧接が始まってから、接合穴３１の周辺の素材が、第１傾斜面２４及び第２傾斜面２５に沿った状態に変形するまでに、第１金属部品２から第２金属部品３に加えられる。２段階目の荷重Ｆ２は、接合穴３１の周辺の素材が、第１傾斜面２４及び第２傾斜面２５に沿った状態に変形した後に、第１金属部品２と第２金属部品３との接合をより強固にするために、第１金属部品２から第２金属部品３に加えられる。
【００２８】
また、１段階目の荷重Ｆ１によって摩擦圧接が行われる初期段階においては、第１金属部品２における第１傾斜面２４及び第２傾斜面２５の表面と、第２金属部品３における接合穴３１の内壁面の表面とに存在する酸化膜が除去される。
第１金属部品２から第２金属部品３に１段階目の荷重Ｆ１を加えるときには、摩擦圧接として、第１金属部品２の回転速度Ｖを一定に保ち、第２金属部品３に対して第１金属部品２を摺動させて、第１金属部品２と第２金属部品３との間に摩擦熱を生じさせる。その後、第１金属部品２から第２金属部品３に２段階目の荷重Ｆ２を加えるときには、第１金属部品２の回転を停止することができる。この場合、第１金属部品２から第２金属部品３へは、推力押しとして、回転による摩擦を伴わない推力のみが、２段階目の荷重Ｆ２として加えられる。
【００２９】
摩擦圧接が行われるときには、固相状態の第１金属部品２と固相状態の第２金属部品３との間に生じる摩擦熱によって、第１金属部品２よりも融点が低い第２金属部品３の素材の一部分が変形する。また、摩擦熱によって、第１傾斜面２４の基端側部分２４１から外部へ、第２金属部品３の素材の一部分がバリ（微小な金属片）として排出される。このバリは、第１金属部品２から第２金属部品３に２段階目の荷重Ｆ２が加えられるときに、より多く排出される。
【００３０】
図４に示すように、第１傾斜面２４及び第２傾斜面２５と接合穴３１との間において摩擦圧接及び推力押しが行われるとき、第１傾斜面２４の傾斜角度θ１と第２傾斜面２５の傾斜角度θ２との違いにより、第１傾斜面２４に垂直な方向に作用する圧力成分σ１は、第２傾斜面２５に垂直な方向に作用する圧力成分σ２よりも大きくなる。より具体的には、第１傾斜面２４に垂直な方向において、第１傾斜面２４から接合穴３１の周辺の素材に加わる圧力成分σ１は、第２傾斜面２５に垂直な方向において、第２傾斜面２５から接合穴３１の周辺の素材に加わる圧力成分σ２よりも大きくなる。ここで、第１金属部品２から第２金属部品３に荷重Ｆ（ｋＮ）が作用する単位面積をＳ（ｍ2）としたとき、圧力成分σ１，σ２は、σ１＝Ｆ／Ｓ×ｃｏｓ（９０°−θ１）、σ２＝Ｆ／Ｓ×ｃｏｓ（９０°−θ２）によって表される。
【００３１】
そのため、第１傾斜面２４と接合穴３１の周辺の素材との間に生じる、摩擦接合を行うための拡散エネルギーは、第２傾斜面２５と接合穴３１の周辺の素材との間に生じる、摩擦接合を行うための拡散エネルギーよりも大きくなる。これにより、特に、接合部２３の最も基端側Ｄ２に位置する第１傾斜面２４の基端側部分２４１と接合穴３１との間の摩擦接合を効果的に行うことができる。そして、第１傾斜面２４の基端側部分２４１と接合穴３１との間に、接合強度を弱める隙間等が形成されないようにすることができる。
【００３２】
また、第１金属部品２から第２金属部品３に２段階目の荷重Ｆ２を加えるときには、一般軸部２１における、接合部２３に隣接する部分２１１を、接合穴３１内に埋設させることができる。また、この埋設は、第１金属部品２から第２金属部品３に１段階目の荷重Ｆ１を加えて、接合部２３の第１傾斜面２４及び第２傾斜面２５に倣って接合穴３１の内壁面を変形させる際に行うこともできる。これらの場合には、第１傾斜面２４の基端側部分２４１が接合穴３１内により確実に埋設され、基端側部分２４１と接合穴３１との間に、より隙間が形成されにくくすることができる。
【００３３】
このようにして製造された異種材料接合部品１においては、特に、接合部２３の最も基端側Ｄ２に位置する第１傾斜面２４の基端側部分２４１と接合穴３１との間に、接合強度を弱める隙間等が存在しない。
それ故、本形態の異種材料接合部品１及び異種材料接合方法によれば、第１金属部品２と第２金属部品３との接合強度を効果的に高めることができる。
【００３４】
接合部２３に形成する複数の傾斜面は、第１傾斜面２４と第２傾斜面２５との２段階に形成する以外にも、３段階以上に形成することもできる。この場合には、一般軸部２１に対して縮径部２２が形成された先端側Ｄ１に位置する傾斜面ほど、第１金属部品２の中心軸線Ｃに対する鋭角としての傾斜角度が小さくなるようにする。
また、第１金属部品２の縮径部２２は、第２金属部品３の接合穴３１を貫通して突出する長さに形成されていてもよい。この場合、縮径部２２は、複数の傾斜面２４，２５を有する接合部２３と、一般軸部２１よりも外径が小さい一般縮径部２２とによって形成される。
【００３５】
また、第１金属部品２の中心部には、その中心軸線Ｃに沿った中空穴が形成されていてもよい。
また、第１金属部品２を回転させる代わりに第２金属部品３を回転させることもできる。また、第１金属部品２から第２金属部品３に荷重Ｆを加える代わりに、第２金属部品３から第１金属部品２に荷重Ｆを加えることもできる。
また、第１金属部品２と第２金属部品３との摩擦圧接を行う際には、第１金属部品２及び第２金属部品３の少なくとも一方を、固相状態が保たれる範囲内で加熱することもできる。
【００３６】
（実施形態２）
本形態は、図５に示すように、縮径部２２における、接合穴３１に接合された接合部２３が、内周側に曲面状に窪む曲面状傾斜面２６を有する場合について示す。
曲面状に窪む曲面状傾斜面２６は、実施形態１に示した複数の傾斜面２４，２５の形成段階数を多くした場合と考えることができる。図６に示すように、曲面状傾斜面２６の鋭角としての傾斜角度θ３は、先端側Ｄ１に向かうほど、第１金属部品２の中心軸線Ｃに近づくよう変化する。そして、第１金属部品２と第２金属部品３とが摩擦接合によって接合されるときには、第１金属部品２と第２金属部品３との間に加えられる荷重Ｆによって、曲面状傾斜面２６に垂直な方向に作用する圧力成分σ３は、曲面状傾斜面２６の基端側Ｄ２に行くほど大きくなる。
【００３７】
本形態において、図７に示すように、第１金属部品２を回転させながら第２金属部品３に接近させるときには、第１金属部品２の接合部２３における曲面状傾斜面２６の先端側部分に、第２金属部品３の接合穴３１の基端側開口部３１１が接触する。そして、第２金属部品３に対して、第１金属部品２を、その中心軸線Ｃを中心に相対的に回転させながら圧接させるときには、接合穴３１の周辺の素材は、変形しながら、曲面状傾斜面２６の先端側部分だけでなく、曲面状傾斜面２６の基端側部分にも接触していく。そして、曲面状傾斜面２６と接合穴３１の周辺の素材との間に摩擦圧接が行われ、接合穴３１の周辺の素材が曲面状傾斜面２６に倣うように変形する。
こうして、接合穴３１の内壁面を、接合部２３の曲面状傾斜面２６における先端側部分に先に接触させるとともに、接合穴３１の内壁面が曲面状傾斜面２６に接触する範囲が基端側Ｄ２へ拡大される。
【００３８】
本形態において、図６に示すように、第１金属部品２と第２金属部品３との間に加えられる荷重Ｆによって、曲面状傾斜面２６に垂直な方向に作用する圧力成分σ３は、曲面状傾斜面２６の基端側Ｄ２に行くほど大きくなる。そのため、曲面状傾斜面２６の基端側Ｄ２に行くほど摩擦接合を行うための拡散エネルギーを増大させることができる。そして、特に、接合部２３の曲面状傾斜面２６の基端側部分２６１と接合穴３１との間の摩擦接合を効果的に行うことができ、曲面状傾斜面２６の基端側部分２６１と接合穴３１との間に、接合強度を弱める隙間等が形成されないようにすることができる。
本形態においても、異種材料接合部品１及び異種材料接合方法のその他の構成及び図中の符号が示す構成要素は実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
（実施形態３）
本形態は、参考として、第１金属部品２及び第２金属部品３の形状が実施形態１，２の場合と大きく異なる異種材料接合部品１について示す。本形態の異種材料接合部品１においては、図８に示すように、第１金属部品２が中空穴２７を有し、接合部２３Ａにおける曲面状傾斜面２６Ａが、中空穴２７の先端側Ｄ１に隣接して、中空穴２７の内径よりも拡径して形成されている。
接合部２３Ａは、中空穴２７の内径よりも内周が拡径して形成された拡径部２２Ａにおける、中空穴２７と隣接する位置に形成されている。本形態の第１金属部品２の接合部２３Ａにおいては、外周側に曲面状に窪む曲面状傾斜面２６Ａが形成されている。また、第２金属部品３も中空穴３７を有しており、第２金属部品３の先端部３２は、接合部２３Ａと接合されている。
【００４０】
図９に示すように、本形態の曲面状傾斜面２６Ａの鋭角としての傾斜角度θ４も、先端側Ｄ１に向かうほど、第１金属部品２の中心軸線Ｃに近づくよう変化する。摩擦圧接を行う際には、第２金属部品３の先端部を曲面状傾斜面２６Ａに接触させ、上記各実施形態と同様にして、第１金属部品２と第２金属部品３とを接合することができる。このとき、第１金属部品２と第２金属部品３との間に加えられる荷重Ｆによって、曲面状傾斜面２６Ａに垂直な方向に作用する圧力成分σ４は、曲面状傾斜面２６Ａの基端側Ｄ２に行くほど大きくなる。そのため、本形態においても、図８に示すように、特に、第１金属部品２における接合部２３Ａの曲面状傾斜面２６Ａの基端側部分２６２と、第２金属部品３の先端部３２との間に、接合強度を弱める隙間等が形成されないようにすることができる。
【００４１】
なお、接合部２３Ａには、曲面状傾斜面２６Ａに代えて、段階的に傾斜する複数の傾斜面を形成することもできる。この場合には、複数の傾斜面は、先端側Ｄ１に位置する傾斜面ほど、第１金属部品２の中心軸線Ｃに対する鋭角としての傾斜角度を小さくすることができる。
本形態においても、異種材料接合部品１及び異種材料接合方法のその他の構成及び図中の符号が示す構成要素は実施形態１，２と同様であり、実施形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。
【００４２】
また、本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  異種材料接合部品
２  第１金属部品
２１  一般軸部
２２  縮径部
２３  接合部
２４  第１傾斜面
２５  第２傾斜面
２６  曲面状傾斜面
３  第２金属部品
３１  接合穴
【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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