(57)【要約】【課題】摩擦撹拌接合に要する時間を短縮し、機械的特性に優れた摩擦撹拌接合材を提供することが可能な、新規かつ改良された摩擦撹拌接合方法、摩擦撹拌接合材および摩擦撹拌接合装置を提供することができる。【解決手段】被接合材の接合対象断面を圧接する圧接工程と、摩擦撹拌接合により、圧接された前記接合対象断面に接合部を形成する接合部形成工程とを少なくとも含む、摩擦撹拌接合方法。【選択図】図１
2017192961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接合材の接合対象断面を圧接する圧接工程と、
摩擦撹拌接合により、圧接された前記接合対象断面に接合部を形成する接合部形成工程と
を少なくとも含む、摩擦撹拌接合方法。
【請求項２】
前記圧接工程は、前記接合対象断面の面圧を３．０ＭＰａ以上変形抵抗未満とする圧接段階を含む、請求項１に記載の摩擦撹拌接合方法。
【請求項３】
前記接合部形成工程における摩擦撹拌接合は、
前記接合対象断面に、接合ツールを回転させながら押圧する押圧段階と、
前記押圧段階により発生する摩擦熱によって軟化した前記接合対象断面へ、前記接合ツールのプローブを没入させる没入段階と、
軟化した前記接合対象断面を撹拌しながら固相接合する固相接合段階と
を少なくとも含み、
前記接合ツールの回転数は、１００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍであり、
前記固相接合の接合速度は、１ｍｍ／分〜５０００ｍｍ／分である、請求項１または２に記載の摩擦撹拌接合方法。
【請求項４】
前記圧接段階における前記接合対象断面の面圧は、４０ＭＰａであり、
前記接合ツールの回転数は、１５００ｒｐｍであり、
前記固相接合の接合速度は、３０００ｍｍ／分である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合方法。
【請求項５】
前記被接合材は、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、ステンレス、チタンおよびこれらの合金のいずれかから選択される同種材料または異種材料からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合方法。
【請求項６】
接合対象断面が圧接された状態で摩擦撹拌接合された接合部
を少なくとも備える、摩擦撹拌接合材。
【請求項７】
前記接合部は、前記接合対象断面の面圧が３．０ＭＰａ以上変形抵抗未満の条件で圧接された状態で摩擦撹拌接合された接合部である、請求項６に記載の摩擦撹拌接合材。
【請求項８】
前記摩擦撹拌接合材は、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、ステンレス、チタンおよびこれらの合金のいずれかから選択される同種材料または異種材料からなる、請求項６または７項に記載の摩擦撹拌接合材。
【請求項９】
被接合材を載置する載置部と、
前記被接合材の接合対象断面を接合する接合ツールと、
前記被接合材の接合対象断面と平行な被接合材側面を加圧する加圧治具と、
前記被接合材の上部であって、当該上部の表面との間に隙間を有して配置される跳ね抑え板と
を少なくとも含む、摩擦撹拌接合装置。
【請求項１０】
前記隙間が０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである、請求項９に記載の摩擦撹拌接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦撹拌接合方法、摩擦撹拌接合材および摩擦撹拌接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
同種または異種の被接合材を接合する方法として、摩擦撹拌接合方法が挙げられる。摩擦撹拌接合方法は、例えば、先端に突起部のある円筒状の工具（接合ツール）を回転させながら強い力で押し付けることで、突起部を接合させる被接合材の接合対象断面に貫入させ、これによって摩擦熱を発生させて被接合材を軟化させるとともに、工具の回転力によって接合対象断面の周辺を塑性流動させて練り混ぜることで、複数の被接合材を一体化させる接合法である。
【０００３】
摩擦撹拌接合方法としては、例えば、回転子を冷却媒体にて冷却しながらワーク同士を摩擦撹拌接合する方法が挙げられる（特許文献１）。この方法によれば、回転子の寿命を延ばすことができ、熱影響による品質面での問題のない接合部を形成することができる。
【０００４】
また、被接合材料に直交する３方向のそれぞれに加圧応力を同時に加えながら接合面を摩擦撹拌して接合する、摩擦撹拌接合方法が挙げられる。この方法であれば、接合ツールの通過した後に、キャビティーと呼ばれる空隙の欠陥が発生することを抑止することができる（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１０３６７号公報
【特許文献２】特開２００３−２６０５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来の摩擦撹拌接合方法であれば、機械的特性に優れた摩擦撹拌接合材を提供することができる。生産性向上の観点から、製造効率が向上する摩擦撹拌接合方法を確立することが好ましい。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、摩擦撹拌接合に要する時間を短縮し、機械的特性に優れた摩擦撹拌接合材を提供することが可能な、新規かつ改良された摩擦撹拌接合方法、摩擦撹拌接合材および摩擦撹拌接合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被接合材の接合対象断面を圧接する圧接工程と、摩擦撹拌接合により、圧接された前記接合対象断面に接合部を形成する接合部形成工程とを少なくとも含む、摩擦撹拌接合方法が提供される。
【０００９】
前記圧接工程は、前記接合対象断面の面圧を３．０ＭＰａ以上変形抵抗未満とする圧接段階を含むことが好ましい。
【００１０】
前記接合部形成工程における摩擦撹拌接合は、前記接合対象断面に、接合ツールを回転させながら押圧する押圧段階と、前記押圧段階により発生する摩擦熱によって軟化した前記接合対象断面へ、前記接合ツールのプローブを没入させる没入段階と、軟化した前記接合対象断面を撹拌しながら固相接合する固相接合段階とを少なくとも含み、前記接合ツールの回転数は、１００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍであり、前記固相接合の接合速度は、１ｍｍ／分〜５０００ｍｍ／分であることが好ましい。
【００１１】
前記圧接段階における前記接合対象断面の面圧は、４０ＭＰａであり、前記接合ツールの回転数は、１５００ｒｐｍであり、前記固相接合の接合速度は、３０００ｍｍ／分であることが好ましい。
【００１２】
前記被接合材は、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、ステンレス、チタンおよびこれらの合金のいずれかから選択される同種材料または異種材料からなることが好ましい。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、接合対象断面が圧接された状態で摩擦撹拌接合された接合部を少なくとも備える、摩擦撹拌接合材が提供される。
【００１４】
前記接合部は、前記接合対象断面の面圧が３．０ＭＰａ以上変形抵抗未満の条件で圧接された状態で摩擦撹拌接合された接合部であることが好ましい。
【００１５】
前記摩擦撹拌接合材は、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、ステンレス、チタンおよびこれらの合金のいずれかから選択される同種材料または異種材料からなることが好ましい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被接合材を載置する載置部と、前記被接合材の接合対象断面を接合する接合ツールと、前記被接合材の接合対象断面と平行な被接合材側面を加圧する加圧治具と、前記被接合材の上部であって、当該上部の表面との間に隙間を有して配置される跳ね抑え板とを少なくとも含む、摩擦撹拌接合装置が提供される。
【００１７】
前記隙間が０．２ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、摩擦撹拌接合に要する時間を短縮し、機械的特性に優れた摩擦撹拌接合材を提供することが可能な、新規かつ改良された摩擦撹拌接合方法、摩擦撹拌接合材および摩擦撹拌接合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の摩擦撹拌接合装置１の概略図である。
【図２】摩擦撹拌接合材の接合部の外観を示す写真である。
【図３】接合ツール３０への荷重変化を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００２１】
［摩擦撹拌接合装置］
まず、本発明の摩擦撹拌接合装置について説明する。図１は、本発明の摩擦撹拌接合装置１の概略図である。図１（ａ）は摩擦撹拌接合装置１を上部からみた概略図、図１（ｂ）は摩擦撹拌接合装置１を被接合材１０、１１の接合対象断面１２と垂直な側面からみた概略図、図１（ｃ）は摩擦撹拌接合装置１の斜視概略図である。
【００２２】
接合対象となる被接合材１０、１１は、接合対象断面１２が密着した状態で載置部２０へ載置される。次に、接合ツール３０は、ショルダー３１およびプローブ３２を備え、矢印Ａで示す時計回り方向に回転する。そして、加圧治具４０は、例えば被接合材１０、１１の接合対象断面１２と平行な被接合材側面１３、１４のみを加圧する。また、金属プレート５０は、被接合材１０、１１の上部に配置され、ボルト５１により載置部２０に固定される。上部の表面１５、１６との間に隙間５２を有して配置される。
【００２３】
ここで、金属プレート５０は、加圧された被接合材１０、１１の接合中に起こりうる被接合材１０、１１の跳ね上がりによる材料の飛散を防止するための跳ね抑え板として配置される。また、被接合材１０、１１の表面１５、１６を加圧しないよう、隙間５２を十分に確保することが好ましく、例えば、隙間５２が０．２ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【００２４】
次に、載置部２０および接合ツール３０は、摩擦撹拌接合に一般的に用いられる形状や素材のものを用いることができる。そして、跳ね抑え板は、被接合材１０、１１の跳ね上がりを防止することができればよく、金属プレート５０を用いる場合においては、鉄、ステンレス、アルミニウム等のプレートを用いることができる。また、跳ね抑え板としては、金属プレート５０に限定されず、材料の飛散を防止することができるものであればよい。例えば、金属のほか、木材や樹脂等のプレート等も用いることができる。
【００２５】
また、加圧治具４０は、加圧により変形しない耐力を有するものであればよく、被接合材１０、１１と同等以上の耐力を有する金属プレート等を用いることができる。加圧手段は、加圧治具４０を介して被接合材１０、１１を加圧することのできる手段であればよい。このような手段としては、例えば、矢印Ｃに示すように、接合対象断面１２と平行な被接合材側面１４と、垂直な方向であって、当該被接合材側面１４の方向へ、加圧治具４０を押圧駆動する押圧駆動部６０を用いることが出来る。押圧駆動部６０は、例えば未図示の油圧制御装置により押圧駆動することができる。押圧駆動の態様としては、加圧治具４０のいずれか一方を固定し、他方の加圧治具４０を押圧駆動部６０により押圧駆動する態様をとることができる。また、両方の加圧治具４０を複数の押圧駆動部６０により押圧駆動する態様をとることができる。
【００２６】
［摩擦撹拌接合方法］
次に、本発明の摩擦撹拌接合方法として、その一態様として、図１に示す摩擦撹拌接合装置１を用いた方法について説明する。
【００２７】
まず、接合対象となる被接合材１０、１１を、それぞれ接合対象断面１２が密着した状態で載置部２０へ載置する。そして、金属プレート５０を、被接合材１０、１１の上部の表面１５、１６との間に、ボルト５１を調整することにより、隙間５２を有して配置する。金属プレート５０を配置することにより、摩擦撹拌接合の際に被接合材１０、１１が跳ね上がるのを防止することができる。
【００２８】
次に、加圧治具４０を被接合材側面１３、１４に密着させた後、被接合材側面１３に密着する加圧治具４０が動かないように固定し、被接合材側面１４に密着する加圧治具４０を押圧駆動部６０により押圧駆動する。この操作により、被接合材１０、１１の接合対象断面１２のみを圧接することができる（圧接工程）。
【００２９】
そして、接合ツール３０を回転させ、接合ツール３０の位置を制御して矢印Ｂで示す接合方向に移動することにより、接合対象断面１２を摩擦撹拌接合して、圧接された接合対象断面１２に接合部を形成する（接合部形成工程）。接合部形成工程により、接合対象断面１２が接合されて、被接合材１０および被接合材１１が一体化し、摩擦撹拌接合材となる。
【００３０】
接合後は、接合ツール３０を摩擦撹拌接合材と非接触の状態とし、回転を停止する。そして、押圧駆動部６０による押圧駆動を停止し、加圧治具４０を摩擦撹拌接合材と非接触状態とする。その後、ボルト５１を調整して金属プレート５０を取り外し、載置部２０より取り出す。これらの操作により、摩擦撹拌接合材を摩擦撹拌接合装置１より取り出すことができる。
【００３１】
ここで、圧接工程では、接合対象断面１２の面圧を３．０ＭＰａ以上変形抵抗未満とする圧接段階を含むことができる。この条件であれば、接合部における機械的特性を満足することができる。前記接合対象断面１２の面圧が１５．０ＭＰａ以上の条件であれば、接合部の表面の欠陥が減少し、機械的特性がより向上するため、より好ましい。
【００３２】
また、接合部形成工程における摩擦撹拌接合は、接合対象断面１２に、接合ツール３０を回転させながら押圧する段階（押圧段階）と、押圧段階により発生する摩擦熱によって軟化した接合対象断面１２へ、接合ツール３０のプローブ３２を没入させる段階（没入段階）と、軟化した接合対象断面１２を撹拌しながら固相接合する段階（固相接合段階）とを含むことができる。
【００３３】
ここで、接合ツール３０の回転数は、１００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍであることが好ましい。回転数が１００ｒｐｍよりも低いと、被接合材１０、１１を速やかに軟化させることができない場合がある。また、回転数が１００００ｒｐｍより高くなっても、被接合材１０、１１を速やかに軟化させる効果は向上しない。接合ツール３０の回転数が１００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍであることにより、押圧段階により発生する摩擦熱によって接合対象断面およびその近傍の被接合材１０、１１を速やかに軟化させること、および接合ツール３０のプローブ３２を速やかに没入させることが容易となる。また、軟化した接合対象断面１２を撹拌しながら速やかに固相接合することが容易となる。
【００３４】
また、固相接合の接合速度は、１ｍｍ／分〜５０００ｍｍ／分であることが好ましい。接合速度が１ｍｍ／分よりも遅いと、軟化しすぎてしまう場合があり、接合効率が低下するおそれがある。一方で、接合速度が５０００ｍｍ／分よりも早くすると、被接合材１０、１１に十分な熱を伝えることができない場合があり、接合面に隙間や欠陥が多く発生してしまうおそれがある。固相接合の接合速度が１ｍｍ／分〜５０００ｍｍ／分であることにより、接合面に空隙等が発生することなく、機械的特性を満足することの可能な固相接合を行うことができる。
【００３５】
なお、接合対象断面１２に面圧を付加しない場合における、摩擦攪拌接合方法の接合条件としては、固相接合段階における接合ツールの回転数を約２０００ｒｐｍとし、固相接合の接合速度を約１８００ｍｍ／分とすることが一般的である。ただし、本発明の摩擦撹拌接合方法においては、圧接段階における接合対象断面１２の面圧を４０ＭＰａとし、固相接合段階における接合ツールの回転数を１５００ｒｐｍとすることにより、固相接合の接合速度を３０００ｍｍ／分と、接合速度を速くすることができる。このように接合速度を速くしても、接合強度を満足する摩擦撹拌接合材を得ることができ、結果として摩擦撹拌接合に要する時間を短縮し、機械的特性に優れた摩擦撹拌接合材を効率的に提供することができる。
【００３６】
被接合材１０、１１は、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、ステンレス、チタンおよびこれらの合金のいずれかから選択される同種材料または異種材料とすることができる。例えば、被接合材１０と１１のいずれもがアルミニウムである場合や、被接合材１０がマグネシウムであり、被接合材１１がマグネシウム合金である場合が挙げられる。また、被接合材１０、１１としては、板厚０．４ｍｍ〜５ｍｍの板材および中空押出形材を使用することができる。
【００３７】
［摩擦撹拌接合材］
次に、本発明の摩擦撹拌接合材について説明する。本発明の摩擦撹拌接合材は、接合対象断面が圧接された状態で摩擦撹拌接合された接合部を少なくとも備えるものである。例えば、本発明の摩擦撹拌接合方法により製造することができる。
【００３８】
前記接合部は、前記接合対象断面の面圧が３．０ＭＰａ以上変形抵抗未満の条件で圧接された状態で摩擦撹拌接合された接合部であることが好ましい。この条件であれば、接合部における機械的特性を満足することができる。前記接合対象断面の面圧が１５．０ＭＰａ以上の条件であれば、接合部の表面の欠陥が減少し、機械的特性がより向上するため、より好ましい。
【００３９】
摩擦撹拌接合材は、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、ステンレス、チタンおよびこれらの合金のいずれかから選択される同種材料または異種材料とすることができる。例えば、同種材料としてアルミニウムである場合や、異種材料としてマグネシウムとマグネシウム合金である場合が挙げられる。また、被接合材１０、１１としては、板厚０．４ｍｍ〜５ｍｍの板材および中空押出形材を使用することができる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例および比較例に基づき、本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４１】
〈摩擦撹拌接合装置〉
図１に示す摩擦撹拌接合装置１を用いた。具体的には、日東制機（株）製の摩擦撹拌接合装置を基本とし、加圧治具４０、金属プレート５０、押圧駆動部６０を備えるものとした。また、バックプレート（載置部２０）としては、厚さ３０ｍｍ、幅１３０ｍｍ、長さ４００ｍｍのＳＳ４００プレートを用いた。被接合材に影響しないよう、バックプレートとしては、その表面が鏡面であり、表面硬化処理したものを採用した。押圧駆動は、油圧制御により２ｋＮ〜１２ｋＮの範囲で任意の制御が可能であるものを用いた。
【００４２】
そして、接合ツール３０としては、材質として鉄鋼材料を採用し、ショルダー直径１２ｍｍ、ショルダー角度４°、プローブ直径６ｍｍ、プローブ長さ２．８ｍｍ、プローブ形状Ｍ６の右ねじを用いた。
【００４３】
〈被接合材〉
板厚３ｍｍ、板幅７０ｍｍ、長さ２００ｍｍの難燃性マグネシウム合金（ＡＺＸ６１２）押出材（三協マテリアル社製）を被接合材１０、１１とし、摩擦撹拌接合により、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍ、長さ２００ｍｍの摩擦撹拌接合材を製造した。
【００４４】
〈接合方法〉
被接合材１０、１１を、それぞれ接合対象断面１２が密着した状態で載置部２０へ載置した。次に、金属プレート５０を、被接合材１０、１１の上部の表面１５、１６との間に、ボルト５１を調整することにより、０．２ｍｍの隙間５２を有して配置した。そして、加圧治具４０を被接合材側面１３、１４に密着させた後、被接合材側面１３に密着する加圧治具４０が動かないように固定し、被接合材側面１４に密着する加圧治具４０を押圧駆動部６０により押圧駆動して、被接合材１０、１１の接合対象断面１２を圧接した。そして、接合ツール３０を図１（ａ）の矢印Ａの方向に回転させ、接合ツール３０の位置を制御して図１（ａ）の矢印Ｂで示す接合方向に移動することにより、接合対象断面１２を摩擦撹拌接合して、圧接された接合対象断面１２に接合部を形成し、摩擦撹拌接合材を製造した。
【００４５】
〈接合条件〉
接合速度は５ｍｍ／秒（３００ｍｍ／分）〜５０ｍｍ／秒（３０００ｍｍ／分）、接合ツールの回転数は１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍとし、押圧の負荷を２ｋＮ〜１２ｋＮとした。接合ツール３０の前進角を３°とし、接合長さ（接合ツール３０の移動距離）は１８０ｍｍとして、大気雰囲気下にて接合した。プローブ３２の先端はバックプレートから０．１ｍｍの距離を維持する位置制御を行い、接合ツール３０を挿入後、５秒〜１０秒保持してから接合を開始した。
【００４６】
〈摩擦撹拌接合材の機械的特性の評価〉
製造した摩擦撹拌接合材より、平行部幅１２．５ｍｍ、評点間距離５０ｍｍの引張試験片を、接合方向に対して垂直方向から採取し、引張試験機を用いて、大気雰囲気下にて引張速度３ｍｍ／分で一定の条件で引張試験を実施し、機械的特性を破断強度として評価した。引張試験片は機械加工により作製し、平行部の端面は♯１５００で切削痕が目視できない程度まで研磨した。また、接合部の表面状態は接合痕（接合ピッチ痕）のある状態のままで試験評価した。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2017192961.tif 000003
【００４８】
〈評価結果〉
（機械的特性）
摩擦撹拌接合方法における一般的な接合条件は、接合ツール３０の回転数が２０００ｒｐｍ、接合速度が３０ｍｍ／秒（１８００ｍｍ／分）程度であるところ（表１試験Ｎｏ．４）、接合対象断面の面圧を４０ＭＰａにした場合、接合ツール３０の回転数を１５００ｒｐｍとし、接合速度を５０ｍｍ／秒（３０００ｍｍ／分）の条件として接合することも可能であり（表１試験Ｎｏ．１１）、破断強度を満足し、また、接合部分に欠陥が認められないことが確認された。これは、接合時の摩擦熱による発熱温度（約６２３ｋ）での被接合材の耐力が５０ＭＰａ程度であり、接合時に耐力と同程度（４０ＭＰａ）のｃ方向の圧接負荷を加えることにより、欠陥の発生が抑制されたものと考えられる。
【００４９】
（接合部外観）
図２は、摩擦撹拌接合材の接合部の外観を示す写真である。接合ツール３０の回転数を３０００ｒｐｍ、接合速度を２０ｍｍ／秒（１２００ｍｍ／分）とし、５ｋＮ、７．５ｋＮ、１０ｋＮの圧接負荷にて接合した場合についての結果である。ここで、接合対象断面の面圧は、圧接負荷が５ｋＮの場合は約８．３ＭＰａ、圧接負荷が７．５ｋＮの場合は約１２．５ＭＰａ、圧接負荷が１０ｋＮの場合は約１６．７ＭＰａであり、接合中の接合部の温度（約６２３ｋ）における接合材料の耐力（変形抵抗）より小さいため、圧接方向における接合材の変形はしない。
【００５０】
圧接負荷が５ｋＮおよび７．５ｋＮの場合は、接合部分に欠陥が接合方向と同一方向に接合開始から終了の間に観察される。一方で、圧接負荷が１０ｋＮの場合は、欠陥が減少することが確認された。ただし、これらの欠陥は機械的特性に影響するものではない。
【００５１】
（接合ツールへの荷重変化）
接合時に接合ツール３０に加わる押し込み方向（図１（ｂ）の矢印Ｚ方向）および接合方向（図１（ａ）の矢印Ｘ方向）の負荷の変化を測定した。負荷の変化は、摩擦撹拌接合装置１が備えるロードセル（荷重検出器）（図示せず）により測定することが可能である。図３は、接合ツール３０への荷重変化を測定した結果を示す図である。接合ツール３０の回転数は１０００ｒｐｍ、接合速度は１０ｍｍ／秒（６００ｍｍ／分）、面圧は２０ＭＰａの条件により接合したときのＺ方向およびＸ方向の荷重変化を示している。すなわち、接合ツール３０を挿入してから、接合を開始するまでの範囲での荷重変化である。
【００５２】
結果として、接合ツールを被接合材へ挿入した直後にＺ方向の荷重が上昇して約１６ｋＮまで上昇し、保持時間の５秒間で６ｋＮまで減少した（約５０％の減少）。そして、接合ツール３０がＸ方向へ移動を開始する接合開示と同時に、約１３ｋＮまで上昇した。
【００５３】
一方、Ｘ方向の荷重は、接合ツール挿入直後から接合開始の間まで大きな変化はなく、接合開始と同時に２ｋＮに上昇した。
【００５４】
Ｚ方向の荷重およびＸ方向の荷重の増減の変化については、圧接した条件において同様の挙動が認められた。特に、図１（ａ）のｃ方向の圧接負荷が大きくなると、Ｘ方向およびＺ方向の荷重は共に大きくなる傾向がみられた。特に、Ｘ方向の荷重はｃ方向の圧接負荷を２倍にすると、同様に２倍となることが確認された。これは、ｃ方向の圧接負荷が、接合ツール３０のプローブ３２が移動する抵抗となり、Ｘ方向の荷重が上昇することが考えられた。また、これにより接合時の入熱量が増加することが考えられた。
【００５５】
［まとめ］
以上の結果より、本発明であれば、摩擦撹拌接合に要する時間を短縮することが可能であると共に、機械的特性に優れた摩擦撹拌接合材を提供することが可能である。特に、本発明の摩擦撹拌接合方法であれば、被接合材の接合対象断面を圧接する圧接工程を含むことにより、接合対象断面に接合ツールを挿入する際に被接合材が動いて接合不良となることを防止することができる。その結果として、摩擦攪拌接合を行う実施者の違いに起因する、接合後の摩擦攪拌接合材の機械的強度等の性能にばらつきが生じることを防止することができる。また、跳ね抑え板により、被接合材の跳ね上がりによる材料の飛散を防止することができる。以上より、本発明であれば、摩擦攪拌接合の作業性および安定性を向上させることができる。
【００５６】
以上、添付図面等を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５７】
１    摩擦撹拌接合装置
１０、１１    被接合材
１２    接合対象断面
１３、１４    被接合材側面
１５、１６    表面
２０    載置部
３０    接合ツール
３１    ショルダー
３２    プローブ
４０    加圧治具
５０    金属プレート
５１    ボルト
５２    隙間
６０    押圧駆動部
【図１】
2017192961.tif 000004
【図２】
2017192961.tif 000005
【図３】
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