(57)【要約】【課題】継手部材を介して金属部材同士を接合する方法であって、金属部材の側面間に露出する未塑性化領域を密閉して金属部材の気密性及び水密性を高めることを課題とする。【解決手段】本発明に係る接合方法は、第一金属部材１０ａの本体部と継手部材２０との突合部Ｊ２及び第二金属部材１０ｂの本体部と継手部材２０との突合部Ｊ４に対して表面Ａから摩擦攪拌を行う表面本接合工程と、段部同士の突合部Ｊ２０に対して裏面Ｂから摩擦攪拌を行う裏面本接合工程と、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂと継手部材２０との突合部に対して側面から溶接を行う溶接接合工程と、を含み、溶接接合工程は、表面本接合工程で形成された第一表面側塑性化領域Ｗ２及び第二表面側塑性化領域Ｗ３と、裏面本接合工程で形成された裏面側塑性化領域Ｗ４との間の未塑性化領域を溶接金属Ｔで覆うことを特徴とする。【選択図】図１
2009125773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部の縁部に前記本体部よりも肉厚の小さい段部を備える一対の金属部材の前記段部同士を突き合わせ、前記本体部間に凹部を形成する突合工程と、
前記凹部に継手部材を配置する継手部材配置工程と、
一方の前記金属部材の本体部と前記継手部材との突合部及び他方の前記金属部材の本体部と前記継手部材との突合部に対して表面から摩擦攪拌を行う表面本接合工程と、
前記段部同士の突合部に対して裏面から摩擦攪拌を行う裏面本接合工程と、
一対の前記金属部材と前記継手部材との突合部に対して側面から溶接を行う溶接接合工程と、を含み、
前記溶接接合工程は、前記表面本接合工程で形成された表面側塑性化領域と、前記裏面本接合工程で形成された裏面側塑性化領域との間の未塑性化領域を溶接金属で覆うことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
端面に凹溝を有する一対の金属部材同士を前記端面で突き合わせるとともに、前記凹溝によって形成された中空部に継手部材を挿入する継手部材挿入工程と、
一対の前記金属部材の突合部に対して表面から摩擦攪拌を行う表面本接合工程と、
一対の前記金属部材の突合部に対して裏面から摩擦攪拌を行う裏面本接合工程と、
一対の前記金属部材と前記継手部材との突合部に対して側面から溶接を行う溶接接合工程と、を含み、
前記溶接接合工程は、前記表面本接合工程で形成された表面側塑性化領域と、前記裏面本接合工程で形成された裏面側塑性化領域との間の未塑性化領域を溶接金属で覆うことを特徴とする接合方法。
【請求項３】
前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域は、前記継手部材に接触することを特徴とする請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記溶接接合工程の前に、一対の前記金属部材と前記継手部材との突合部に沿って側部凹溝を形成する側部凹溝形成工程を含み、
前記溶接接合工程の際に、前記側部凹溝に前記溶接金属を充填する溶接金属充填工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項５】
前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域内に形成される前記側部凹溝の幅は、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の幅よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の接合方法。
【請求項６】
前記溶接接合工程の後に、前記溶接金属のうち前記金属部材の側面から突出した部分を切除する切除工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項７】
前記摩擦攪拌で用いる回転ツールの挿入予定位置に、予め下穴を形成する下穴形成工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌を利用した金属部材の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction  Stir  Welding）が知られている。摩擦攪拌接合は、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。なお、回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部の下端面に攪拌ピン（プローブ）を突設してなるものが一般的である。
【０００３】
従来、回転ツールの攪拌ピンに対して金属部材の肉厚が大きい場合には、厚みの異なる段部を備えた金属部材の間に継手部材を介して段階的に摩擦攪拌を行う接合方法が知られている。
従来の接合方法は、例えば、図２４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本体部１０１の縁部に本体部１０１よりも肉厚の小さい段部１０２を備える第一金属部材１１０ａ及び第二金属部材１１０ｂを段部１０２同士で突き合わせる突合工程と、段部同士の突合部Ｊｄに対して摩擦攪拌を行う段部摩擦攪拌工程と、突合工程で形成された凹部１０３に継手部材Ｕを配置する継手部材配置工程と、第一金属部材１１０ａと継手部材Ｕとの突合部Ｊａ及び第二金属部材１１０ｂと継手部材Ｕとの突合部Ｊｂに対して摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程とを具備するものである。かかる接合方法によれば、金属部材の肉厚が大きい部材であっても金属部材同士を好適に接合することができる。
【０００４】
また、前記した従来の接合方法において、金属部材の側面間の気密性及び水密性を高める場合には、継手部材Ｕの下面と凹部１０３の底面との突合部Ｊｃを摩擦攪拌することが好ましい。即ち、図２４の（ｂ）に示すように、前記摩擦攪拌工程によって形成された塑性化領域Ｗの深さＷａを継手部材Ｕの厚みＵａよりも大きく設定するとともに、回転ツールＧを複数回往復させて突合部Ｊｃを全面に亘って摩擦攪拌する。これにより、金属部材の両側面間の水密性及び気密性を高めることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５８５３５号公報（図８参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の接合方法によると、継手部材Ｕの底面積が大きいほど、回転ツールＧの移動距離が大きくなるため、作業が煩雑になるという問題があった。また、前記した摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域Ｗの深さＷａよりも、継手部材Ｕの厚みＵａが大きい場合は、突合部Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃに未塑性化領域が発生してしまうため、金属部材の両側面間の水密性及び気密性を高めることが困難であった。
【０００７】
このような観点から、本発明は、継手部材を介して金属部材同士を接合する方法であって、金属部材の側面間に露出する未塑性化領域を容易に密閉して金属部材の気密性及び水密性を高める接合方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決する本発明に係る接合方法は、本体部の縁部に前記本体部よりも肉厚の小さい段部を備える一対の金属部材の前記段部同士を突き合わせ、前記本体部間に凹部を形成する突合工程と、前記凹部に継手部材を配置する継手部材配置工程と、一方の前記金属部材の本体部と前記継手部材との突合部及び他方の前記金属部材の本体部と前記継手部材との突合部に対して表面から摩擦攪拌を行う表面本接合工程と、前記段部同士の突合部に対して裏面から摩擦攪拌を行う裏面本接合工程と、一対の前記金属部材と前記継手部材との突合部に対して側面から溶接を行う溶接接合工程と、を含み、前記溶接接合工程は、前記表面本接合工程で形成された表面側塑性化領域と、前記裏面本接合工程で形成された裏面側塑性化領域との間の未塑性化領域を溶接金属で覆うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、端面に凹溝を有する一対の金属部材同士を前記端面で突き合わせるとともに、前記凹溝によって形成された中空部に継手部材を挿入する継手部材挿入工程と、一対の前記金属部材の突合部に対して表面から摩擦攪拌を行う表面本接合工程と、一対の前記金属部材の突合部に対して裏面から摩擦攪拌を行う裏面本接合工程と、一対の前記金属部材と前記継手部材との突合部に対して側面から溶接を行う溶接接合工程と、を含み、前記溶接接合工程は、前記表面本接合工程で形成された表面側塑性化領域と、前記裏面本接合工程で形成された裏面側塑性化領域との間の未塑性化領域を溶接金属で覆うことを特徴とする。
【００１０】
かかる接合方法によれば、一対の金属部材の側面に露出する突合部に対して側面から溶接を行って溶接金属と表面側塑性化領域及び裏面側塑性化領域とを重複させることにより、突合部を隙間なく容易に密閉することができる。これにより、一対の金属部材の側面間の気密性及び水密性を高めることができる。
【００１１】
また、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域は、前記継手部材に接触することが好ましい。かかる接合方法によれば、金属部材の側面に露出する突合部を確実に密閉することができる。
【００１２】
また、本発明は、前記溶接接合工程の前に、一対の前記金属部材と前記継手部材との突合部に沿って側部凹溝を形成する側部凹溝形成工程を含み、前記溶接接合工程の際に、前記側部凹溝に前記溶接金属を充填する溶接金属充填工程を含むことが好ましい。
【００１３】
かかる接合方法によれば、側部凹溝に溶接金属を充填することで溶接の作業性を高めることができる。
【００１４】
また、本発明は、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域内に形成される前記側部凹溝の幅は、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の幅よりも小さいことが好ましい。かかる接合方法によれば、溶接金属を充填する範囲を小さくすることができるため、作業効率を高めることができる。
【００１５】
また、本発明は、前記溶接接合工程の後に、前記溶接金属のうち前記金属部材の側面から突出した部分を切除する切除工程を含むことが好ましい。かかる接合方法によれば、金属部材の側面を平滑に形成することができる。
【００１６】
また、本発明は、前記摩擦攪拌で用いる回転ツールの挿入予定位置に、予め下穴を形成する下穴形成工程を含むことが好ましい。かかる接合工程によれば、回転ツールを押し込む際の圧入抵抗を低減することができる。これにより、摩擦攪拌接合の精度を高めるとともに、迅速に接合作業を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る接合方法によれば、継手部材を介設して金属部材同士を接合する場合において、金属部材の側面間に露出する未塑性化領域を容易に密閉して金属部材の気密性及び水密性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第一実施形態］
本発明に係る接合方法の最良の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第一実施形態に係る接合方法を示した全体斜視図である。第一実施形態に係る接合方法は、図１に示すように、第一金属部材１０ａと、第二金属部材１０ｂと、第一金属部材１０ａと第二金属部材１０ｂの間に介設される継手部材２０とを有する被接合金属部材Ｈの突合部に対して表面Ａ、裏面Ｂから摩擦攪拌するとともに、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄのそれぞれに露出する突合部に対しては溶接を行うものである。以下、各工程について詳細に説明する。また、本説明における上下左右前後は、図１の矢印に従う。
【００１９】
本実施形態に係る接合方法は、（１）突合工程、（２）第一段部仮接合工程、（３）第一段部本接合工程、（４）継手部材配置工程、（５）表面仮接合工程、（６）表面本接合工程、（７）裏面本接合工程、（８）溶接接合工程を含むものである。
【００２０】
まず、図２等を用いて２つの金属部材である第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂについて説明する。
第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料からなる。第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂは、略同等の形状からなる部材であって、肉厚部分である本体部Ｑと、本体部Ｑの端部に肉薄に形成された段部Ｒとを備えて構成されている。以下の説明においては、本体部Ｑの側面１１，１４のうち、段部Ｒの表面１６から立ち上がる側面１１を「立上側面１１」と称し、その他の側面１４を「露出側面１４」と称することとする。また、段部Ｒの側面１５，１８（図２の（ｄ）参照）のうち、他の段部Ｒに突き合わされる側面１５を「突合側面１５」と称し、その他の側面１８を「露出側面１８」と称することとする。本体部Ｑの立上側面１１は、本実施形態では、段部Ｒの表面１６から垂直に立ち上がっており（図２の（ｃ）参照）、かつ、段部Ｒの突合側面１５と平行である（図２の（ｂ）参照）。
【００２１】
段部Ｒは、本体部Ｑよりも肉厚の小さい部位であり、本体部Ｑの表面１２を面削若しくは切除することにより形成される。図２の（ｃ）に示すように、段部Ｒの表面１６は、本体部Ｑの表面１２から一段下がったところに位置しているが、段部Ｒの裏面１７は、本体部Ｑの裏面１３と面一になっている。また、段部Ｒの突合側面１５は、段部Ｒの表面１６に対して垂直になっている。段部Ｒの奥行き寸法（本体部Ｑの立上側面１１から段部Ｒの突合側面１５までの距離）は、後記する大型回転ツールＧ（図３の（ｂ）参照）のショルダ部Ｇ１の半径（＝Ｙ１／２）よりも大きくなっている。段部Ｒの肉厚ｔＢの大きさに特に制限はないが、本実施形態では、本体部Ｑの肉厚ｔＡの２／３に設定されている。
なお、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂを単に金属部材１０ともいう。
【００２２】
（１）突合工程
突合工程は、図２に示すように、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂの段部Ｒ，Ｒ同士を突き合せ、本体部Ｑ，Ｑ間に凹部１００を形成する工程である。突合工程では、第一金属部材１０ａの段部Ｒの突合側面１５に第二金属部材１０ｂの段部Ｒの突合側面１５を密着させるとともに、第一金属部材１０ａの段部Ｒの表面（上面）１６と第二金属部材１０ｂの段部Ｒの表面（上面）１６を面一にし、さらに、第一金属部材１０ａの段部Ｒの裏面１７と第二金属部材１０ｂの段部Ｒの裏面１７を面一にする。第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂの段部Ｒ同士を突き合わせることにより、突合部Ｊ２０が形成されている。
なお、段部Ｒ，Ｒ同士を突き合せると、一方の本体部Ｑの立上側面１１と他方の本体部Ｑの立上側面１１とが、後記する大型回転ツールＧ（図３の（ｂ）参照）のショルダ部Ｇ１の外径Ｙ１よりも大きな間隔をあけて対向することになる。
【００２３】
（２）第一段部仮接合工程
第一段部仮接合工程では、図４に示すように、段部Ｒと一方のタブ材３０との突合部Ｊ１０、段部Ｒ，Ｒ同士の突合部Ｊ２０及び段部Ｒと他方のタブ材４０との突合部Ｊ３０を表面側から仮接合する。まず、タブ材と回転ツールについて説明する。
【００２４】
タブ材３０，４０は、突合部Ｊ２０を挟むように配置されるものであり、図２の（ａ）乃至（ｄ）に示すように、それぞれ、段部Ｒ，Ｒの露出側面１８，１８を覆い隠すことができる寸法・形状を備えている。本実施形態に係るタブ材３０，４０は、段部Ｒ，Ｒの露出側面１８，１８だけでなく、本体部Ｑ，Ｑの露出側面１４，１４にも突き合わされる。タブ材３０，４０は、それぞれ、段部Ｒの厚さ寸法と同一の厚さ寸法を備えていて（図２の（ｄ）参照）、段部Ｒの表面１６及び裏面１７と面一になるように配置され、かかる状態で溶接により本体部Ｑ，Ｑの露出側面１４，１４に接合される。タブ材３０，４０の材質に特に制限はないが、本実施形態では金属部材１０と同一組成の金属材料で形成している。タブ材３０と金属部材１０との突合部には、突合部Ｊ１０が形成され、タブ材４０と金属部材１０との突合部には、突合部Ｊ３０が形成されている。
【００２５】
まず、図３を参照して、小型の回転ツールＦ（以下、「小型回転ツールＦ」という。）及び小型回転ツールＦよりも比較的大型の回転ツールＧ（以下、「大型回転ツールＧ」という。）を詳細に説明する。
【００２６】
図３の（ａ）に示す小型回転ツールＦは、工具鋼など金属部材１０よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｆ１と、このショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｆ２とを備えて構成されている。小型回転ツールＦの寸法・形状は、金属部材１０の材質や厚さ等に応じて設定すればよいが、少なくとも、大型回転ツールＧ（図３の（ｂ）参照）よりも小型にする。このようにすると、大型回転ツールＧを用いる場合よりも小さな負荷で摩擦攪拌接合を行うことが可能となるので、摩擦攪拌装置に掛かる負荷を低減することが可能となり、さらには、小型回転ツールＦの移動速度（送り速度）を大型回転ツールＧの移動速度よりも高速にすることも可能になるので、摩擦攪拌接合に要する作業時間やコストを低減することが可能となる。
【００２７】
ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では、凹面状に成形されている。ショルダ部Ｆ１の外径Ｘ１の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、大型回転ツールＧのショルダ部Ｇ１の外径Ｙ１よりも小さくなっている。
【００２８】
攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＦ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。攪拌ピンＦ２の外径の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、最大外径（上端径）Ｘ２が大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の最大外径（上端径）Ｙ２よりも小さく、かつ、最小外径（下端径）Ｘ３が攪拌ピンＧ２の最小外径（下端径）Ｙ３よりも小さくなっている。また、攪拌ピンＦ２の長さＬＡも、大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の長さＬＢよりも小さくなっている。
【００２９】
図３の（ｂ）に示す大型回転ツールＧは、工具鋼など金属部材１０よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｇ１と、このショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｇ２とを備えて構成されている。
【００３０】
ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１は、小型回転ツールＦと同様に、凹面状に成形されている。攪拌ピンＧ２は、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＧ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。攪拌ピンＧ２の長さＬＢは、段部Ｒの肉厚ｔＢ（図２の（ｃ）参照）の１／２以上３／４以下となるように設定することが望ましく、より好適には、１．０１≦２ＬＢ／ｔＢ≦１．１０という関係を満たすように設定することが望ましい。
【００３１】
第一段部仮接合工程では、図４に示すように、一の小型回転ツールＦを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部Ｊ１０，Ｊ２０，Ｊ３０に対して表面１６側から連続して摩擦攪拌を行う。すなわち、摩擦攪拌の開始位置ＳＰに挿入した小型回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図３の（ａ）参照）を途中で離脱させることなく終了位置ＥＰまで移動させる。第一段部仮接合工程を行うことで、後に行う第一段部本接合工程におけるタブ材と金属部材１０との目開きを防止することができる。
なお、第一段部仮接合工程は、第一実施形態にいては図４に示すような軌跡となったが、これに限定されるものではなく、他の軌跡であってもよい。
【００３２】
（３）第一段部本接合工程
第一段部本接合工程では、大型回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の突合部Ｊ２０に対して段部Ｒの表面１６側から摩擦攪拌を行う。具体的には、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、開始位置ＳＭ１に大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入（圧入）し、挿入した攪拌ピンＧ２を途中で離脱させることなく終了位置ＥＭ１まで移動させる。
【００３３】
大型回転ツールＧを移動させると、その攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＧ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して第一段部塑性化領域Ｗ１が形成されることになる。この第一段部塑性化領域Ｗ１に形成される可能性がある接合欠陥を補修したい場合には、必要に応じて、第一段部塑性化領域Ｗ１に対して摩擦攪拌や溶接を行ってもよい。
【００３４】
前記した第一段部仮接合工程、第一段部本接合工程が終了したら、摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに、段部Ｒの表面１６（凹部１００の底面）を面削して平滑にする。これにより、後記する継手部材配置工程において、凹部１００の底面と継手部材２０とを密接させることができる。
【００３５】
（４）継手部材配置工程
継手部材配置工程は、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、凹部１００に継手部材２０を挿入し、継手部材２０を両本体部Ｑ，Ｑに突き合せるとともに、継手部材２０を挟むように一対のタブ材１，２を配置し、各タブ材１，２を継手部材２０に突き合せる工程である。
【００３６】
なお、以下の説明においては、継手部材２０の側面２１，２２のうち、凹部１００の側面（すなわち、本体部Ｑの立上側面１１）に対峙する側面２１を「突合側面２１」と称し、その他の側面２２を「露出側面２２」と称することとする。また、タブ材１，２を区別する場合には、タブ材１を「第一タブ材１」と称し、タブ材２を「第二タブ材２」と称することとする。
【００３７】
継手部材２０は、凹部１００の底面（すなわち、段部Ｒの表面１６）に載置されるものである。本実施形態に係る継手部材２０は、凹部１００と実質的に同一の平面形状（本実施形態では、長方形）を具備する板状部材からなり、凹部１００に挿入すると、突合側面２１が本体部Ｑの立上側面１１に当接し（図７の（ａ）及び（ｂ）参照）、露出側面２２が本体部Ｑの露出側面１４及び段部Ｒの露出側面１８（図２の（ａ）参照）と面一になる。継手部材２０の肉厚の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、凹部１００の深さと同一に設定されており、継手部材２０を凹部１００に挿入すると、継手部材２０の表面（上面）２３と本体部Ｑの表面（上面）１２とが面一になる（図７の（ｂ）参照）。なお、継手部材２０の材質に特に制限はないが、本実施形態では、金属部材１０と同一組成の金属材料で形成している。
【００３８】
タブ材１，２は、それぞれ、継手部材２０の露出側面２２側に現れる本体部Ｑ，Ｑと継手部材２０の継ぎ目（境界線）を覆い隠すことができる寸法・形状を備えている。本実施形態に係るタブ材１，２は、継手部材２０の露出側面２２だけでなく、本体部Ｑ，Ｑの露出側面１４，１４にも突き合わされる。
【００３９】
また、タブ材１，２は、図６の（ｂ）に示すように、それぞれ、本体部Ｑの表面１２及び継手部材２０の表面２３と面一になるように設置される。なお、本実施形態では、第一タブ材１は、段部Ｒ，Ｒを接合する際に使用したタブ材３０の表面（上面）に載置されるとともに、溶接により本体部Ｑ，Ｑの露出側面１４，１４に接合される。同様に、第二タブ材２は、段部Ｒ，Ｒを接合する際に使用したタブ材４０の表面（上面）に載置されるとともに、溶接により本体部Ｑ，Ｑの露出側面１４，１４に接合される。
なお、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂに継手部材２０を配置して形成された部材を以下、被接合金属部材Ｈともいう。また、図１に示すように、被接合金属部材Ｈの表面を表面Ａ、裏面を裏面Ｂ、一方の側面を第一側面Ｃ、他方の側面を第二側面Ｄとする。
【００４０】
（５）表面仮接合工程
表面仮接合工程では、被接合金属部材Ｈの表面Ａに露出する突合部に対して、表面Ａ側から予備的に摩擦攪拌を行う。表面仮接合工程は、図８に示すように、小型回転ツールＦを用いて、第一タブ材１と継手部材２０との突合部Ｊ１（第四交点ｃ４〜第一交点ｃ１）、第一金属部材１０ａの本体部Ｑと継手部材２０との突合部Ｊ２（第一交点ｃ１〜第二交点ｃ２）、第二タブ材２と継手部材２０との突合部Ｊ３（第二交点ｃ２〜第三交点ｃ３）及び第二金属部材１０ｂの本体部Ｑと継手部材２０との突合部Ｊ４（第三交点ｃ３〜第四交点ｃ４）に対して摩擦攪拌を行う工程である。
【００４１】
表面仮接合工程では、摩擦攪拌の開始位置ＳP及び終了位置ＥPを第一タブ材１に設け、開始位置ＳPに挿入した小型回転ツールＦを途中で離脱させることなく終了位置ＥPまで相対移動させる。つまり、継手仮接合工程では、一の小型回転ツールＦを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部Ｊ１〜Ｊ４に対して連続して摩擦攪拌を行う。
【００４２】
表面仮接合工程における摩擦攪拌の手順をより詳細に説明する。
第一タブ材１の適所に設けた開始位置ＳPの直上に小型回転ツールＦを位置させ、続いて、小型回転ツールＦを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＦ２（図３の（ａ）参照）を開始位置ＳＰに押し付ける。小型回転ツールＦの回転速度は、攪拌ピンＦ２の寸法・形状、摩擦攪拌される金属部材１０等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、５００〜２０００（ｒｐｍ）の範囲内において設定される。
【００４３】
攪拌ピンＦ２が第一タブ材１の表面に接触すると、摩擦熱によって攪拌ピンＦ２の周囲にある金属が塑性流動化し、攪拌ピンＦ２が第一タブ材１に挿入される。攪拌ピンＦ２の全体が第一タブ材１に入り込み、かつ、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１（図３の（ａ）参照）の全面が第一タブ材１の表面に接触したら、小型回転ツールＦを回転させつつ突合部Ｊ１の中央部（第一交点ｃ１と第四交点ｃ４との中間）に設けた仮接合起点ｐ１に向けて相対移動させる。
【００４４】
小型回転ツールＦの移動速度（送り速度）は、攪拌ピンＦ２の寸法・形状、摩擦攪拌される金属部材１０等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、１００〜１０００（ｍｍ／分）の範囲内において設定される。なお、小型回転ツールＦを移動させる際には、ショルダ部Ｆ１の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、小型回転ツールＦの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。
【００４５】
小型回転ツールＦを相対移動させて仮接合起点ｐ１まで連続して摩擦攪拌を行ったら、仮接合起点ｐ１で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま突合部Ｊ１の一端である第一交点ｃ１に向けて相対移動させ、突合部Ｊ１の一部に対して摩擦攪拌を行う。つまり、第一タブ材１と継手部材２０の継ぎ目（境界線）上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って小型回転ツールＦを相対移動させることで、突合部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。
【００４６】
なお、小型回転ツールＦの攪拌ピンＦ２が突合部Ｊ１に入り込むと、第一タブ材１と継手部材２０を引き離そうとする力が作用するが、第一タブ材１を本体部Ｑに溶接しているので、第一タブ材１と金属部材１０との間に目開きが発生することがない。
【００４７】
第一交点ｃ１まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、第一交点ｃ１で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま第一タブ材１と第一金属部材１０ａの本体部Ｑとの突合部Ｊ５に設けた第一中間点ｍ１に向けて相対移動させ、突合部Ｊ５に対して摩擦攪拌を行う。
【００４８】
第一中間点ｍ１まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、第一中間点ｍ１で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま第一タブ材１に突入させ、第一タブ材１に対して摩擦攪拌を行いつつ突合部Ｊ２の一端でもある第一交点ｃ１まで相対移動させる。つまり、小型回転ツールＦを第一中間点ｍ１から第一交点ｃ１に戻すための摩擦攪拌のルートを第一タブ材１に設定する。このようにすると、第一中間点ｍ１から第一交点ｃ１に小型回転ツールＦを戻す際に、金属部材１０や継手部材２０に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【００４９】
第一交点ｃ１に小型回転ツールＦを戻したら、第一交点ｃ１で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま突合部Ｊ２に突入させ、突合部Ｊ２に対して摩擦攪拌を行いつつ突合部Ｊ２の他端である第二交点ｃ２まで相対移動させる。つまり、第一交点ｃ１に小型回転ツールＦを戻したら、一方の金属部材１０の本体部Ｑと継手部材２０の継ぎ目（境界線）上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って小型回転ツールＦを相対移動させることで、突合部Ｊ２に対して摩擦攪拌を行う。
【００５０】
第二交点ｃ２まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、第二交点ｃ２で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま第二タブ材２に突入させ、第二タブ材２に対して摩擦攪拌を行いつつ、第二タブ材２と第一金属部材１０ａの本体部Ｑとの突合部Ｊ６に設けた第二中間点ｍ２まで相対移動させる。つまり、第二交点ｃ２から第二中間点ｍ２に至る摩擦攪拌のルートを第二タブ材２に設定する。
【００５１】
第二中間点ｍ２まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、第二中間点ｍ２で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま突合部Ｊ３の一端でもある第二交点ｃ２に向けて相対移動させ、突合部Ｊ６に対して摩擦攪拌を行う。つまり、第二タブ材２と本体部Ｑとの継ぎ目（境界線）上に設けた摩擦攪拌のルートに沿って小型回転ツールＦを相対移動させることで、突合部Ｊ６に対しても摩擦攪拌を行う。
【００５２】
第二交点ｃ２まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、第二交点ｃ２で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま突合部Ｊ３の他端である第三交点ｃ３に向けて相対移動させ、突合部Ｊ３に対して摩擦攪拌を行う。つまり、第二交点ｃ２まで連続して摩擦攪拌を行ったら、第二交点ｃ２で摩擦攪拌を終了させずに、第二タブ材２と本体部Ｑとの継ぎ目（境界線）上に設けた摩擦攪拌のルートに沿って小型回転ツールＦを相対移動させることで、突合部Ｊ３に対して摩擦攪拌を行う。
【００５３】
第三交点ｃ３まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、第三交点ｃ３で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま第二タブ材２と第二金属部材１０ｂの本体部Ｑとの突合部Ｊ７に設けた第三中間点ｍ３に向けて相対移動させ、突合部Ｊ７に対して摩擦攪拌を行う。つまり、突合部Ｊ３の他端である第三交点ｃ３まで連続して摩擦攪拌を行ったら、第三交点ｃ３で摩擦攪拌を終了させずに、第二タブ材２と本体部Ｑとの継ぎ目（境界線）上に設けた摩擦攪拌のルートに沿って小型回転ツールＦを相対移動させることで、突合部Ｊ７に対しても摩擦攪拌を行う。
【００５４】
第三中間点ｍ３まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、第三中間点ｍ３で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま第二タブ材２に突入させ、第二タブ材２に対して摩擦攪拌を行いつつ突合部Ｊ４の一端でもある第三交点ｃ３まで相対移動させる。つまり、小型回転ツールＦを第三中間点ｍ３から第三交点ｃ３に戻すための摩擦攪拌のルートを第二タブ材２に設定する。
【００５５】
第三交点ｃ３に小型回転ツールＦを戻したら、第三交点ｃ３で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま突合部Ｊ４に突入させ、突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌を行いつつ突合部Ｊ４の他端である第四交点ｃ４まで相対移動させる。つまり、第三交点ｃ３に小型回転ツールＦを戻したら、他方の金属部材１０の本体部Ｑと継手部材２０の継ぎ目（境界線）上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って小型回転ツールＦを相対移動させることで、突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌を行う。
【００５６】
第四交点ｃ４まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、第四交点ｃ４で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま第一タブ材１に突入させ、第一タブ材１に対して摩擦攪拌を行いつつ、第一タブ材１と他方の金属部材１０の本体部Ｑとの突合部Ｊ８に設けた第四中間点ｍ４まで相対移動させる。つまり、第四交点ｃ４から第四中間点ｍ４に至る摩擦攪拌のルートを第一タブ材１に設定する。
【００５７】
第四中間点ｍ４まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、第四中間点ｍ４で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま突合部Ｊ４の他端でもある第四交点ｃ４に向けて相対移動させ、突合部Ｊ８に対して摩擦攪拌を行う。つまり、第一タブ材１と本体部Ｑとの継ぎ目（境界線）上に設けた摩擦攪拌のルートに沿って小型回転ツールＦを相対移動させることで、突合部Ｊ８に対しても摩擦攪拌を行う。
【００５８】
第四中間点ｍ４から第四交点ｃ４まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、第四交点ｃ４で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま突合部Ｊ１の中間に設けた仮接合終点ｐ２に向けて相対移動させ、突合部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。つまり、突合部Ｊ１の他端である第四交点ｃ４まで連続して摩擦攪拌を行ったら、第四交点ｃ４で摩擦攪拌を終了させずに、第二タブ材２と本体部Ｑとの継ぎ目（境界線）上に設けた摩擦攪拌のルートに沿って小型回転ツールＦを相対移動させることで、突合部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。
【００５９】
仮接合終点ｐ２まで小型回転ツールＦを相対移動させたら、仮接合終点ｐ２で小型回転ツールＦを離脱させずにそのまま第一タブ材１に突入させ、第一タブ材１に対して摩擦攪拌を行いつつ摩擦攪拌の終了位置ＥPまで相対移動させる。
【００６０】
小型回転ツールＦが終了位置ＥＰに達したら、小型回転ツールＦを回転させつつ上昇させて攪拌ピンＦ２（図３の（ａ）参照）を終了位置ＥPから離脱させる。
【００６１】
なお、小型回転ツールＦを右回転させた場合には、小型回転ツールＦの進行方向の左側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、タブ材１，２と継手部材２０との突合部Ｊ１，Ｊ３及びタブ材１，２と本体部Ｑとの突合部Ｊ５〜Ｊ８に沿って摩擦攪拌を行う際には、小型回転ツールＦの進行方向の左側にタブ材１，２が位置するように摩擦攪拌のルートを設定することが望ましい。つまり、小型回転ツールＦを右回転させた場合には、小型回転ツールＦが継手部材２０の外縁に沿って右回りに移動するように仮接合起点ｐ１から仮接合終点ｐ２に至る摩擦攪拌のルートを設定することが望ましい。このようにすると、継手部材２０側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【００６２】
ちなみに、小型回転ツールＦを左回転させた場合には、小型回転ツールＦの進行方向の右側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、タブ材１，２と継手部材２０との突合部Ｊ１，Ｊ３及びタブ材１，２と本体部Ｑとの突合部Ｊ５〜Ｊ８に沿って摩擦攪拌を行う際には、小型回転ツールＦの進行方向の右側にタブ材１，２が位置するように摩擦攪拌のルートを設定することが望ましい。つまり、小型回転ツールＦを左回転させた場合には、小型回転ツールＦが継手部材２０の外縁（外周）に沿って左回りに移動するように仮接合起点ｐ１から仮接合終点ｐ２に至る摩擦攪拌のルートを設定することが望ましい。
【００６３】
なお、本実施形態においては、表面仮接合工程のルートを前記したように設定したが、このルートに限定されるものではない。また、必ずしも一筆書きの要領で摩擦攪拌しなければならないものではない。
【００６４】
また、表面仮接合工程が終了したら、下穴形成工程を行うのが好ましい。下穴形成工程は具体的な図示はしないが、表面本接合工程における摩擦攪拌の開始位置ＳＭ２に下穴を形成する。下穴は、大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものである。下穴の形態に特に制限はないが、例えば、円筒状が好ましい。
【００６５】
（６）表面本接合工程
表面本接合工程では、被接合金属部材Ｈの表面Ａに露出する突合部に対して、表面Ａ側から本格的に摩擦攪拌を行う。即ち、表面本接合工程は、小型回転ツールＦよりも大型の大型回転ツールＧを用いて、突合部Ｊ２，Ｊ４に対して摩擦攪拌を行う工程である。本実施形態においては、突合部Ｊ２に対して行う摩擦攪拌を第一表面本接合工程、突合部Ｊ４に対して行う摩擦攪拌を第二表面本接合工程とする。
【００６６】
表面本接合工程では、図９に示すように、摩擦攪拌の開始位置ＳＭ２及び終了位置ＥＭ２を第一タブ材１に設け、開始位置ＳＭ２に挿入した大型回転ツールＧを途中で離脱させることなく終了位置ＥＭ２まで相対移動させる。つまり、表面本接合工程では、一の大型回転ツールＧを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、第一表面本接合工程及び第二表面本接合工程を連続して行う。
【００６７】
表面本接合工程をより詳細に説明する。表面本接合工程では、まず、開始位置ＳＭ２に形成した図示せぬ下穴の直上に大型回転ツールＧを位置させ、続いて、大型回転ツールＧを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＧ２（図３の（ｂ）参照）の先端を図示せぬ下穴に挿入する。
【００６８】
攪拌ピンＧ２の全体が第一タブ材１に入り込み、かつ、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１（図３の（ｂ）参照）の全面が第一タブ材１の表面に接触したら、摩擦攪拌を行いながら突合部Ｊ２の一端（第一交点ｃ１）に向けて大型回転ツールＧを相対移動させ、さらに、突合部Ｊ２に突入し、第一表面本接合工程を行う。大型回転ツールＧを移動させると、その攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＧ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して第一表面側塑性化領域Ｗ２が形成される。
【００６９】
大型回転ツールＧの移動速度（送り速度）は、攪拌ピンＧ２の寸法・形状、摩擦攪拌される金属部材１０等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、３０〜３００（ｍｍ／分）の範囲内において設定される。
【００７０】
金属部材１０及び継手部材２０への入熱量が過大になる虞がある場合には、大型回転ツールＧの周囲に水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、突合部Ｊ２等に冷却水が入り込むと、接合面に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、表面仮接合工程を実行して金属部材１０（本体部Ｑ）と継手部材２０の目地を閉塞しているので、突合部Ｊ２等に冷却水が入り込み難く、したがって、接合部の品質を劣化させる虞がない。
【００７１】
突合部Ｊ２に大型回転ツールＧを突入させたら、本体部Ｑと継手部材２０の継ぎ目上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って大型回転ツールＧを相対移動させることで、突合部Ｊ２の一端（第一交点ｃ１）から他端（第二交点ｃ２）まで連続して摩擦攪拌を行う。
【００７２】
突合部Ｊ２の他端（第二交点ｃ２）まで大型回転ツールＧを相対移動させたら、大型回転ツールＧを離脱させずにそのまま第二タブ材２に突入させ、第二タブ材２に対して摩擦攪拌を行いつつ、突合部Ｊ４の一端（第三交点ｃ３）まで相対移動させる。つまり、第二交点ｃ２から第三交点ｃ３に至る摩擦攪拌のルートを第二タブ材２に設定する。
【００７３】
突合部Ｊ４の一端（第三交点ｃ３）まで大型回転ツールＧを相対移動させたら、第三交点ｃ３で大型回転ツールＧを離脱させずにそのまま突合部Ｊ４に突入させ、突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌を行いつつ突合部Ｊ４の他端である第四交点ｃ４まで相対移動させる。つまり、突合部Ｊ４の一端まで大型回転ツールＧを相対移動させたら、他方の金属部材１０の本体部Ｑと継手部材２０の継ぎ目（境界線）上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って大型回転ツールＧを相対移動させることで、突合部Ｊ４に対して第二表面本接合工程を行う。
【００７４】
突合部Ｊ４の他端（第四交点ｃ４）まで大型回転ツールＧを相対移動させたら、大型回転ツールＧを離脱させずにそのまま第一タブ材１に突入させ、第一タブ材１に対して摩擦攪拌を行いつつ終了位置ＥＭ２まで相対移動させる。
【００７５】
なお、表面本接合工程においては、開始位置ＳＭ２から終了位置ＥＭ２まで大型回転ツールＧを右回転させて、一筆書きの要領で摩擦攪拌を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、大型回転ツールＧを左回転させてもよいし、一筆書きの要領ではなく、第一タブ材１又は第二タブ材２のどちらか一方で大型回転ツールＧを一旦離脱させて、突合部Ｊ２又はＪ４のそれぞれの摩擦攪拌を行ってもよい。
【００７６】
（７）裏面本接合工程
裏面本接合工程では、段部Ｒ，Ｒの突合部Ｊ２０を被接合金属部材Ｈの裏面Ｂ側（裏面１７側（図７の（ｂ）参照））から摩擦攪拌を行う。図１０に示すように、前記した表面本接合工程が終了したら、被接合金属部材Ｈを図示しない摩擦攪拌装置の拘束から解いて、被接合金属部材Ｈの裏面Ｂが上方に向くように、再度設置する。
【００７７】
裏面本接合工程は、第一タブ材１に設定した開始位置ＳＭ２から、第二タブ材２に設定した終了位置ＥＭ２まで突合部Ｊ２０に沿って大型回転ツールＧを離脱させることなく摩擦攪拌を行う工程である。裏面本接合工程によって、被接合金属部材Ｈの裏面Ｂには、裏面側塑性化領域Ｗ４が形成されている。図１に示すように、裏面側塑性化領域Ｗ４は、第一段部塑性化領域Ｗ１と重複している。これにより、第一金属部材１０ａの段部Ｒと第二金属部材１０ｂの段部Ｒが突き合わされた突合部Ｊ２０が深さ方向の全長に亘って密閉される。これにより、被接合金属部材Ｈの側面間の気密性及び水密性を高めることができる。
【００７８】
なお、裏面本接合工程は、本実施形態においては、表面本接合の後に行ったが、これに限定されるものではなく、例えば、第一段部本接合工程の後に行ってもよい。裏面本接合工程が終了したら、被接合金属部材Ｈから全てのタブ材を切除する。
【００７９】
（８）溶接接合工程
溶接接合工程では、図１１及び図１２に示すように、被接合金属部材Ｈの第一側面Ｃ及び第二側面Ｄ側に露出する突合部に対して溶接を行う。即ち、第一側面Ｃは、図１１に示すように、裏面本接合工程を終えると、突合部Ｊ２及び突合部Ｊ４の下部が大型回転ツールＧによっても摩擦攪拌されないため、未塑性化領域として残存する。また、継手部材２０の下面と、凹部１００の底面との突合部Ｊ２１も、未塑性化領域として残存する。したがって、溶接接合工程では、これらの未塑性化領域に対して溶接を行って、溶接金属によって未塑性化領域を密閉する。本実施形態における溶接接合工程は、第一側面Ｃを溶接する第一溶接接合工程と、第二側面Ｄを溶接する第二溶接接合工程とを含むものである。
【００８０】
第一溶接接合工程は、第一側面Ｃに側部凹溝Ｋを形成する側部凹溝形成工程、側部凹溝Ｋに肉盛溶接を行う溶接金属充填工程、溶接金属充填工程で充填された溶接金属Ｔのうち、第一側面Ｃから突出した部分を切除する切除工程を含むものである。
【００８１】
側部凹溝形成工程は、図１１に示すように、継手部材２０と第一金属部材１０ａとの突合部Ｊ２、継手部材２０と第二金属部材１０ｂとの突合部Ｊ４、継手部材２０と凹部１００の底面との突合部Ｊ２１及び段部Ｒ，Ｒ同士の突合部Ｊ２０に亘って凹溝を形成する工程である。側部凹溝Ｋは、公知のエンドミルを用いて各突合部に沿って連続して形成する。側部凹溝Ｋの形状は限定されるものではないが、本実施形態においては、断面視半円形状に形成する。また、側部凹溝Ｋの幅Ｋｂは、第一表面側塑性化領域Ｗ２の幅Ｗ２ｂよりも小さく形成されている。このように、側部凹溝Ｋを小さく形成することで、側部凹溝Ｋの形成作業及び後記する溶接金属充填工程の作業効率を高めることができる。
【００８２】
なお、本実施形態においては、突合部Ｊ２、突合部Ｊ４、突合部Ｊ２０及び突合部Ｊ２１の全長に亘って側部凹溝Ｋを形成したが、これに限定されるものではなく、少なくとも、これらの突合部のうち未塑性化領域に側部凹溝Ｋを形成すればよい。また、仮に、第一表面側塑性化領域Ｗ２、第二表面側塑性化領域Ｗ３、第一段部塑性化領域Ｗ１及び裏面側塑性化領域Ｗ４に空洞欠陥や酸化皮膜が露出している場合には、これらの欠陥を含むように側部凹溝Ｋを形成するのが好ましい。これにより、後記する溶接金属充填工程で、溶接金属によって当該空洞欠陥や酸化皮膜を密閉することができる。
【００８３】
溶接金属充填工程では、図１２に示すように、側部凹溝ＫにＴＩＧ溶接又はＭＩＧ溶接などの肉盛溶接を行って、側部凹溝Ｋに溶接金属Ｔを充填させる。肉盛溶接は、側部凹溝Ｋに第一側面Ｃの表面から溶接金属Ｔが突出する程度に行う。このように、溶接金属充填工程を行うことで、突合部Ｊ２、突合部Ｊ４及び突合部Ｊ２１の未塑性化領域を確実に密閉することができる。また、第一表面側塑性化領域Ｗ２、第二表面側塑性化領域Ｗ３、第一段部塑性化領域Ｗ１及び裏面側塑性化領域Ｗ４に、空洞欠陥や酸化皮膜が露出している場合には、これらの欠陥も密閉して気密性及び水密性を高めることができる。なお、図１２の（ｂ）に示すように、溶接金属Ｔのうち、第一側面Ｃから突出する部分を肉盛部Ｔ’とする。
【００８４】
切除工程は、図１２の（ｂ）に示すように、肉盛部Ｔ’を切除する。切除工程は、公知の切削具等を用いて行う。切除工程を行うことで、第一側面Ｃを平滑に形成することができる。なお、本実施形態のように、溶接金属充填工程によって、溶接金属Ｔが表面Ａよりも上方又は裏面Ｂよりも下方に形成される場合には、溶接金属Ｔのうち表面Ａ又は裏面Ｂよりも突出した部分を切削することが好ましい。
【００８５】
第二溶接接合工程は、第二側面Ｄに側部凹溝Ｋを形成する側部凹溝形成工程、側部凹溝Ｋに肉盛溶接を行う溶接金属充填工程、溶接金属充填工程で形成された溶接金属Ｔのうち、第二側面Ｄから突出した部分を切除する切除工程を含むものである。
第二溶接接合工程は、第一溶接接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【００８６】
以上説明した第一実施形態に係る接合方法によれば、被接合金属部材Ｈの側面に露出する突合部Ｊ２、突合部Ｊ４、突合部Ｊ２０及び突合部Ｊ２１に溶接を行って、溶接金属Ｔと、第一表面側塑性化領域Ｗ２、第二表面側塑性化領域Ｗ３及び裏面側塑性化領域Ｗ４とを重複させる。これにより、被接合金属部材Ｈの側面に露出する未塑性化領域を確実に密閉することができ、被接合金属部材Ｈの側面間の気密性及び水密性を高めることができる。また、従来は被接合金属部材Ｈの厚みが大きくなると、作業が煩雑になるという問題があったが、本実施形態に係る溶接接合工程によれば、被接合金属部材Ｈの厚みによらずに容易に未塑性化領域を密閉することが出来る。
また、第一段部塑性化領域Ｗ１と裏面側塑性化領域Ｗ４とを重複させることで、段部Ｒ，Ｒの突合部Ｊ２０を確実に密閉することができる。
【００８７】
なお、本発明は、上記した形態に限定されずに本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更が可能である。例えば、図１１を参照するように、継手部材２０の厚みよりも第一表面側塑性化領域Ｗ２及び第二表面側塑性化領域Ｗ３の深さを大きくすることにより、突合部Ｊ２及び突合部Ｊ４の全長に亘って摩擦攪拌を行ってもよい。また、第一段部塑性化領域Ｗ１と裏面側塑性化領域Ｗ４との間に未塑性化領域が形成される場合は、溶接接合工程を行って当該未塑性化領域を密閉すればよい。
【００８８】
［第二実施形態］
本発明の第二実施形態に係る接合方法は、凹溝を備えた第一金属部材及び第二金属部材を突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入する点で第一実施形態と相違する。
図１３は、第二実施形態に係る接合方法を示した全体斜視図である。第二実施形態に係る接合方法は、図１３に示すように、第一金属部材５０ａと、第二金属部材５０ｂと、第一金属部材５０ａと第二金属部材５０ｂの間に介設される継手部材７０とを有する被接合金属部材Ｎの表面Ａ、裏面Ｂの突合部に対して摩擦攪拌を行うとともに、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに露出する突合部に対して溶接を行うことを特徴とする。
【００８９】
まず、本実施形態に係る接合方法の被接合金属部材Ｎを詳細に説明するとともに、この被接合金属部材Ｎを接合する際に用いられるタブ材を詳細に説明する。
【００９０】
被接合金属部材Ｎは、図１４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態では、端部に凹溝９０ａ，９０ｂが形成された一対の第一金属部材５０ａ及び第二金属部材５０ｂと、第一金属部材５０ａと第二金属部材５０ｂとを突き合わせて形成した中空部に挿入される継手部材７０とを有する。
【００９１】
第一金属部材５０ａは、断面視矩形を呈する金属部材である。第一金属部材５０ａの端面６１ａには、一方の側面６４ａから他方の側面６５ａに向かって連続する断面台形の凹溝９０ａが形成されている。凹溝９０ａは、第一金属部材５０ａの高さ方向の略中央に形成されている。
第二金属部材５０ｂは、第一金属部材５０ａと略同等の形状からなる金属部材である。第二金属部材５０ｂに形成された凹溝９０ｂは、第一金属部材５０ａの凹溝９０ａと対向して配置されており、第一金属部材５０ａ及び第二金属部材５０ｂとを突き合わせることにより、中空部９１（図１４の（ｂ）参照）が形成される。
【００９２】
第一金属部材５０ａ及び第二金属部材５０ｂは、本実施形態では、同一組成の金属材料からなり、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料からなる。
【００９３】
継手部材７０は、本実施形態においては、第一金属部材５０ａと同等の材料からなり、一対の凹溝９０ａ、９０ｂによって形成された中空部９１に挿入される部材である。継手部材７０は、本実施形態においては、断面視六角形を呈する部材であって、継手部材７０の長手方向の両端面は、第一金属部材５０ａ及び第二金属部材５０ｂの両側面と面一となるように形成されている。継手部材７０のうち、第一金属部材５０ａと接触する側の台形断面形状は、長辺がｐ１、短辺がｐ２で形成されている。また、長辺から短辺までの距離はｐ３で形成されている。一方、第一金属部材５０ａの凹溝９０ａの断面形状は、長辺がｑ１、短辺がｑ２で形成されている。また、長辺から短辺までの距離はｑ３で形成されている。継手部材７０のうち、第一金属部材５０ａと接触する側の台形断面形状と、第一金属部材５０ａの凹溝９０ａとの関係は、ｐ１≒ｑ１、ｐ２≒ｑ２、ｐ３≒ｑ３で形成されている。即ち、継手部材７０は、図１４の（ｂ）に示すように、一対の凹溝９０ａ，９０ｂによって形成された中空部９１に略隙間がないように挿入される。
【００９４】
なお、継手部材７０は、本実施形態においては断面視六角形に形成されているが、これに限定されるものではなく、断面視矩形、断面視円形等であってもよい。また、継手部材７０の形状に合わせて、第一金属部材５０ａ及び第二金属部材５０ｂの凹溝９０ａ，９０ｂの形状を適宜変更してもよい。
【００９５】
ここで、図１３に示すように、被接合金属部材Ｎの表面を表面Ａ、裏面を裏面Ｂ、一方の側面を第一側面Ｃ、他方の側面を第二側面Ｄとする。また、図１４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一金属部材５０ａの端面６１ａと第二金属部材５０ｂの端面６１ｂとが突き合わされた部分を突合部Ｊ５１とする。また、継手部材７０と第一金属部材５０ａ及び第二金属部材５０ｂとが突き合わされた部分を突合部Ｊ７１とする。
【００９６】
第一タブ材５２および第二タブ材５３は、図１５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被接合金属部材Ｎの突合部Ｊ５１を挟むように配置されるものであって、それぞれ被接合金属部材Ｎに添設され、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに現れる第一金属部材５０ａと第二金属部材５０ｂの継ぎ目（境界線）を覆い隠す。第一タブ材５２及び第二タブ材５３の材質に特に制限はないが、本実施形態では、被接合金属部材Ｎと同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ材５２及び第二タブ材５３の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を突合部Ｊ５１における被接合金属部材Ｎの厚さ寸法と同一にしている。
【００９７】
以下、第二実施形態に係る接合方法を詳細に説明する。本実施形態に係る接合方法は、（１）継手部材挿入工程、（２）表面仮接合工程、（３）表面本接合工程、（４）裏面仮接合工程、（５）裏面本接合工程、（６）溶接接合工程を含むものである。
【００９８】
（１）継手部材挿入工程
継手部材挿入工程では、図１４に示すように、第一金属部材５０ａの端面６１ａと、第二金属部材５０ｂの端面６１ｂとを密着させるとともに、凹溝９０ａ、９０ｂで形成された中空部９１に継手部材７０を挿入する。
継手部材挿入工程では、第一金属部材５０ａの表面６２ａと第二金属部材５０ｂの表面６２ｂを面一にし、さらに、第一金属部材５０ａの裏面６３ａと第二金属部材５０ｂの裏面６３ｂを面一にする。また、同様に、第一金属部材５０ａの側面６４ａと第二金属部材５０ｂの側面６４ｂを面一にし、第一金属部材５０ａの側面６５ａと第二金属部材５０ｂの側面６５ｂを面一にする。また、継手部材７０の両端面は、第一金属部材５０ａ及び第二金属部材５０ｂの両側面と面一に形成する。
【００９９】
（２）表面仮接合工程
表面仮接合工程は、被接合金属部材Ｎにタブ材を配置するタブ材配置工程と、被接合金属部材Ｎの表面Ａに露出する突合部Ｊ５２、突合部Ｊ５１及び突合部Ｊ５３を表面側から仮接合する表面仮接合工程とを含んでいる。
【０１００】
タブ材配置工程では、図１５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、突合部Ｊ５１の第二側面Ｄ側に第一タブ材５２を配置して、その当接面を第二側面Ｄに当接させる。さらに、突合部Ｊ５１の第一側面Ｃに第二タブ材５３を配置して、その当接面を第一側面Ｃに当接させる。このとき、第一タブ材５２の表面と第二タブ材５３の表面を被接合金属部材Ｎの表面Ａと面一にするとともに、第一タブ材５２の裏面と第二タブ材５３の裏面を被接合金属部材Ｎの裏面Ｂと面一にする。第一タブ材５２と被接合金属部材Ｎとの突き合わせ面には、突合部Ｊ５２が形成され、第二タブ材５３と被接合金属部材Ｎとの突き合わせ面には、突合部Ｊ５３が形成されている。
【０１０１】
また、タブ材配置工程では、図１５の（ｂ）に示すように、被接合金属部材Ｎと第一タブ材５２とにより形成された入り隅部５２ａ，５２ｂを溶接して被接合金属部材Ｎと第一タブ材５２とを仮接合する。さらに、被接合金属部材Ｎと第二タブ材５３とにより形成された入り隅部５３ａ，５３ｂを溶接して被接合金属部材Ｎと第二タブ材５３とを仮接合する。なお、入り隅部５２ａ，５２ｂ及び５３ａ，５３ｂの全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。
【０１０２】
表面仮接合工程では、図１６に示すように、一の小型回転ツールＦを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部Ｊ５２，Ｊ５１及びＪ５３に対して表面Ａ側から連続して摩擦攪拌を行う。即ち、摩擦攪拌の開始位置ＳＰに挿入した小型回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図３の（ａ）参照）を途中で離脱させることなく終了位置ＥＰまで移動させる。
なお、第一段部仮接合工程は、第一実施形態にいては図１７に示すような軌跡となったが、これに限定されるものではなく、他の軌跡であってもよい。また、必ずしも連続的に行う必要はない。表面仮接合工程を行うことで、後に行う表面本接合工程におけるタブ材と被接合金属部材Ｎとの目開きを防止することができる。
【０１０３】
なお、表面仮接合工程が終了したら、下穴形成工程を行うのが好ましい。下穴形成工程は、図１７（ａ）に示すように、表面本接合工程における摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１１に下穴Ｐ１を形成する。下穴Ｐ１は、大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、小型回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図５の（ａ）参照）を離脱させたときに形成される抜き穴を図示せぬドリルなどで拡径することで形成される。下穴Ｐ１の形態に特に制限はないが、本実施形態では、円筒状としている。なお、本実施形態では、第二タブ材５３に下穴Ｐ１を形成しているが、下穴Ｐ１の位置に特に制限はなく、第一タブ材５２に形成してもよいし、好適には、本実施形態の如く被接合金属部材Ｎの表面Ａ側に現れる被接合金属部材Ｎの継ぎ目（境界線）の延長線上に形成することが望ましい。
【０１０４】
（３）表面本接合工程
表面本接合工程は、被接合金属部材Ｎの表面Ａ側における突合部Ｊ５１を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る表面本接合工程では、図３の（ｂ）に示す大型回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の突合部Ｊ５１に対して被接合金属部材Ｎの表面Ａ側から摩擦攪拌を行う。
【０１０５】
表面本接合工程では、図１７の（ａ）〜（ｃ）に示すように、開始位置ＳＭ１１に形成した下穴Ｐ１に大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入（圧入）し、挿入した攪拌ピンＧ２を途中で離脱させることなく終了位置ＥＭ１１まで移動させる。即ち、表面本接合工程では、下穴Ｐ１から摩擦攪拌を開始し、終了位置ＥＭ１１まで連続して摩擦攪拌を行う。
【０１０６】
図１７の（ａ）〜（ｃ）を参照して表面本接合工程をより詳細に説明する。
まず、図１７の（ａ）に示すように、下穴Ｐ１（開始位置ＳＭ１１）の直上に大型回転ツールＧを位置させ、続いて、大型回転ツールＧを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＧ２の先端を下穴Ｐ１に挿入する。攪拌ピンＧ２を下穴Ｐ１に入り込ませると、攪拌ピンＧ２の周面（側面）が下穴Ｐ１の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。
【０１０７】
攪拌ピンＧ２の全体が第二タブ材５３に入り込んだら、図１７の（ｂ）に示すように、摩擦攪拌を行いながら被接合金属部材Ｎの突合部Ｊ５１の一端に向けて大型回転ツールＧを相対移動させ、さらに、突合部Ｊ５３を横切らせて突合部Ｊ５１に突入させる。大型回転ツールＧを移動させると、その攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＧ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して表面側塑性化領域Ｗ１’が形成される。
【０１０８】
表面側塑性化領域Ｗ１’の深さＷａは、本実施形態においては、被接合金属部材Ｎの表面Ａから継手部材７０の上端までの距離７０ａよりも大きくなるように形成するのが好ましい。即ち、表面側塑性化領域Ｗ１’を継手部材７０に接触させることにより、突合部Ｊ５１の深さ方向の全長に亘って摩擦攪拌を行うことができるため、より製品の質を高めることができる。
【０１０９】
被接合金属部材Ｎへの入熱量が過大になる虞がある場合には、大型回転ツールＧの周囲に表面Ａ側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、第一金属部材５０ａ及び第二金属部材５０ｂ間に冷却水が入り込むと、接合面（端面６１ａ，６１ｂ、図１４参照）に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、仮接合工程を実行して目地を閉塞しているので、被接合金属部材Ｎ間に冷却水が入り込み難く、接合部の品質を劣化させる虞がない。
【０１１０】
被接合金属部材Ｎの突合部Ｊ５１では、被接合金属部材Ｎの継ぎ目上（仮接合工程における移動軌跡上）に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って大型回転ツールＧを相対移動させることで、突合部Ｊ５１の一端から他端まで連続して摩擦攪拌を行う。突合部Ｊ５１の他端まで大型回転ツールＧを相対移動させたら、摩擦攪拌を行いながら突合部Ｊ５２を横切らせ、そのまま終了位置ＥＭ１１に向けて相対移動させる。大型回転ツールＧが終了位置ＥＭ１１に達したら、図１７の（ｃ）に示すように、大型回転ツールＧを回転させつつ上昇させて攪拌ピンＧ２を終了位置ＥＭ１１から離脱させる。
【０１１１】
（４）裏面仮接合工程
裏面仮接合工程では、図１８に示すように、被接合金属部材Ｎの裏面Ｂ側において、被接合金属部材Ｎと第二タブ材５３との突合部Ｊ５３、被接合金属部材Ｎの突合部Ｊ５１、被接合金属部材Ｎと第一タブ材５２との突合部Ｊ５２を仮接合する。
【０１１２】
裏面仮接合工程は、図１８の（ｂ）に示すように、一の小型回転ツールＦを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部Ｊ５３，Ｊ５１，Ｊ５２の順で連続して摩擦攪拌を行う。即ち、摩擦攪拌の開始位置ＳＰに挿入した小型回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を途中で離脱させることなく終了位置ＥＰまで移動させる。終了位置ＥＰは、後に行う裏面本接合工程の開始位置ＳＭ１２となる。
【０１１３】
なお、後記する裏面本接合工程を行う前に、大型回転ツールＧの挿入予定位置に予め下穴を形成してもよい。即ち、図１９の（ａ）に示すように、後記する裏面本接合工程の開始位置ＳＭ１２に下穴Ｐ２を形成してもよい。
【０１１４】
（５）裏面本接合工程
裏面本接合工程は、被接合金属部材Ｎの裏面Ｂに露出する突合部Ｊ５１を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る裏面本接合工程では、大型回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の突合部Ｊ５２に対して被接合金属部材Ｎの裏面Ｂから摩擦攪拌を行う。
【０１１５】
裏面本接合工程は、図１９の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一タブ材５２に設定された開始位置ＳＭ１２に大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入（圧入）し、挿入した攪拌ピンＧ２を途中で離脱させることなく終了位置ＥＭ１２まで移動させる。裏面本接合工程では、下穴Ｐ２から摩擦攪拌を開始し、終了位置ＥＭ１２まで連続して摩擦攪拌を行う。大型回転ツールＧを移動させると、その攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＧ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して裏面側塑性化領域Ｗ２’が形成される。
【０１１６】
裏面側塑性化領域Ｗ２’の深さＷａは、本実施形態においては、被接合金属部材Ｎの裏面Ｂから継手部材７０の上端までの距離７０ａよりも大きくなるように形成するのが好ましい。即ち、裏面側塑性化領域Ｗ２’を継手部材７０に接触させることにより、突合部Ｊ５２の深さ方向の全長に亘って摩擦攪拌を行うことができるため、突合部Ｊ５２を確実に密閉する事ができる。これにより製品の質をより高めることができる。
【０１１７】
裏面本接合工程が終了したら、図２０に示すように、被接合金属部材Ｎからタブ材を切除する。裏面本接合工程後の被接合金属部材Ｎの表面Ａ及び裏面Ｂには、表面側塑性化領域Ｗ１’及び裏面側塑性化領域Ｗ２’が形成されている。表面側塑性化領域Ｗ１’及び裏面側塑性化領域Ｗ２’の最深部は、継手部材７０の両端とそれぞれ接触している。継手部材７０と第一金属部材５０ａ及び第二金属部材５０ｂとの突合部Ｊ７１は、一部が摩擦攪拌されているが、他の部分は未塑性化領域となる。
【０１１８】
（６）溶接接合工程
溶接接合工程は、被接合金属部材Ｎの第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに露出する突合部Ｊ７１に沿って、溶接を行う工程である。即ち、継手部材７０と第一金属部材５０ａの凹溝９０ａ（図１４参照）及び継手部材７０と第二金属部材５０ｂの凹溝９０ｂとの突合部Ｊ７１を溶接金属で密閉する。溶接接合工程は、本実施形態においては、第一側面Ｃに溶接を行う第一溶接接合工程と、第二側面Ｄに溶接を行う第二溶接接合工程とを含んでいる。
【０１１９】
第一溶接接合工程は、被接合金属部材Ｎの第一側面Ｃに側部凹溝Ｋを形成する側部凹溝形成工程、側部凹溝Ｋに肉盛溶接を行う溶接金属充填工程、溶接金属充填工程で形成された溶接金属Ｔのうち、第一側面Ｃから突出した部分を切除する切除工程を含むものである。
【０１２０】
側部凹溝形成工程では、図２１に示すように、第一側面Ｃにおいて、突合部Ｊ５１及び突合部Ｊ７１に沿って所定の深さで側部凹溝Ｋを形成する。側部凹溝Ｋは、本実施形態においては、継手部材７０の形状に沿って形成された第一凹溝部Ｋ１と、第一凹溝部Ｋ１から表面Ａに連通する第二凹溝部Ｋ２と、第一凹溝部Ｋ１から裏面Ｂに連通する第三凹溝部Ｋ３とを有する。
第一凹溝部Ｋ１は、継手部材７０の端面、第一金属部材５０ａ及び第二金属部材５０ｂの一部を公知のエンドミル等で切削して形成される。第一凹溝部Ｋ１は、継手部材７０の端面の外周よりも大きく切削して第一凹溝部Ｋ１の底面に突合部Ｊ７１が露出するように形成されている。第一凹溝部Ｋ１は、本実施形態においては、継手部材７０の端面全部を切削しているが、少なくとも突合部Ｊ７１に沿って凹溝が形成されていればよい。
【０１２１】
第二凹溝部Ｋ２と第三凹溝部Ｋ３は、突合部Ｊ５１に沿って、第一凹溝部Ｋ１から表面Ａ及び裏面Ｂに向かって連続して形成されている。第二凹溝部Ｋ２と第三凹溝部Ｋ３の幅Ｋｂは、表面側塑性化領域Ｗ１’及び裏面側塑性化領域Ｗ２’の幅Ｗｂよりも小さく形成されている。また、表面側塑性化領域Ｗ１’及び裏面側塑性化領域Ｗ２’にトンネル状の空洞欠陥や、酸化皮膜が巻き込まれている場合には、第二凹溝部Ｋ２と第三凹溝部Ｋ３を形成する際に、これらの欠陥部分を切削するのが好ましい。これにより、後記する溶接金属充填工程で当該欠陥部分を密閉することができる。
【０１２２】
溶接金属充填工程では、図２２に示すように、側部凹溝ＫにＴＩＧ溶接又はＭＩＧ溶接などの肉盛溶接を行って、側部凹溝Ｋに溶接金属Ｔ１を充填させる。肉盛溶接は、側部凹溝Ｋに第一側面Ｃの表面から溶接金属Ｔ１が突出する程度に行う。このように、溶接金属充填工程を行うことで、突合部Ｊ７１の未塑性化領域を確実に密閉することができる。また、表面側塑性化領域Ｗ１’及び裏面側塑性化領域Ｗ２’に空洞欠陥や酸化皮膜が露出している場合には、それらの欠陥も密閉して気密性及び水密性を高めることができる。なお、図２２の（ｂ）に示すように、溶接金属Ｔ１のうち、第一側面Ｃから突出する部分を肉盛部Ｔ１’とする。
【０１２３】
切除工程は、図２２の（ｂ）に示すように、肉盛部Ｔ１’を切除する。切除工程は、公知の切削具等を用いて行う。切除工程を行うことで、第一側面Ｃを平滑に形成することができる。なお、本実施形態のように、溶接金属充填工程によって、溶接金属Ｔ１が表面Ａ又は裏面Ｂよりも上方又は下方に形成される場合は、溶接金属Ｔ１のうちそれぞれの面よりも突出した部分を切除することが好ましい。
【０１２４】
第二溶接接合工程は、第二側面Ｄに側部凹溝Ｋを形成する側部凹溝形成工程、側部凹溝Ｋに肉盛溶接を行う溶接金属充填工程、溶接金属充填工程で形成された溶接金属Ｔ１のうち、第二側面Ｄから突出した部分を切除する切除工程を含むものである。
第二溶接接合工程は、第一溶接接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【０１２５】
以上説明した第二実施形態に係る接合方法によれば、被接合金属部材Ｎの側面に露出する突合部Ｊ５１及び突合部Ｊ７１に溶接を行って溶接金属Ｔ１と、表面側塑性化領域Ｗ１’及び裏面側塑性化領域Ｗ２’とを重複させることにより、未塑性化領域を確実に密閉することができる。これにより、被接合金属部材Ｎの側面間の気密性及び水密性を高めることができる。
【０１２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜変更が可能である。
例えば、図２３は、第二実施形態の変形例を示した斜視図である。第一実施形態及び第二実施形態においては、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに側部凹溝を設けて溶接接合工程を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、図２３に示すように、側部凹溝を設けずに、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに露出する突合部Ｊ７１に対して直接溶接を行って溶接金属Ｔ２によって未塑性化領域を密閉してもよい。溶接金属Ｔ２と表面側塑性化領域Ｗ１’及び裏面側塑性化領域Ｗ２’とが重複することにより、被接合金属部材Ｎの側面に露出する未塑性化領域を確実に密閉することができる。なお、当該変形例において、溶接を行った後に、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄの表面から溶接金属Ｔ２が突出する場合には、これらの突出部分を切除して第一側面Ｃ及び第二側面Ｄを平滑にすることが好ましい。
【０１２７】
また、第一実施形態及び第二実施形態においては、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄの両方に溶接接合工程を行ったが、どちらか一方に行うだけでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】第一実施形態に係る接合方法を示した全体斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る第一金属部材、第二金属部材及びタブ材を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図、（ｄ）は、（ｂ）のII-II線断面図である。
【図３】第一実施形態に係る回転ツールを示した側面図であって（ａ）は、小型回転ツール、（ｂ）は、大型回転ツールである。
【図４】第一実施形態に係る第一段部仮接合工程を示した平面図である。
【図５】第一実施形態に係る第一段部本接合工程を示した図４のIII-III線断面図であって、（ａ）は、中間地点、（ｂ）は、終了地点を示す。
【図６】第一実施形態に係る継手部材配置工程を示した斜視図であって、（ａ）は、分解図、（ｂ）は、配置図である。
【図７】第一実施形態に係る継手部材配置工程を示した図であって、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のIV-IV線断面図である。
【図８】第一実施形態に係る表面仮接合工程を示した平面図である。
【図９】第一実施形態に係る表面本接合工程を示した平面図である。
【図１０】第一実施形態に係る裏面本接合工程を示した平面図である。
【図１１】第一実施形態に係る側部凹溝形成工程を示した側面図である。
【図１２】第一実施形態に係る溶接金属充填工程を示した図であって、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、V-V線断面図である。
【図１３】第二実施形態に係る接合方法を示した全体斜視図である。
【図１４】第二実施形態に係る第一金属部材、第二金属部材及び継手部材を示した図であって、（ａ）は、分解斜視図、（ｂ）は、側面図である。
【図１５】第二実施形態に係る被接合金属部材及びタブ材を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図である。
【図１６】第二実施形態に係る表面仮接合工程を示した平面図である。
【図１７】第二実施形態に係る表面本接合工程を示した図１６のVI-VI線断面図であって、（ａ）は、開始地点、（ｂ）は、中間地点、（ｃ）は、終了地点を示す。
【図１８】第二実施形態に係る裏面仮接合工程を示した図であって、（ａ）は、断面図、（ｂ）は、平面図である。
【図１９】第二実施形態に係る裏面本接合工程を示した図１８のVII-VII線断面図であって、（ａ）は、開始地点、（ｂ）は、中間地点を示す。
【図２０】第二実施形態に係る裏面本接合工程後にタブ材を切除した状態を示した斜視図である。
【図２１】第二実施形態に係る側部凹溝形成工程を示した斜視図である。
【図２２】第二実施形態に係る溶接金属充填工程を示した図であって、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、（ａ）のVIII-VIII線断面図である。
【図２３】第二実施形態に係る変形例を示した斜視図である。
【図２４】従来の接合方法を示した図であって（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、側面図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１０ａ    第一金属部材
１０ｂ    第二金属部材
２０    継手部材
Ａ      表面
Ｂ      裏面
Ｃ      第一側面
Ｄ      第二側面
Ｆ      小型回転ツール
Ｇ      大型回転ツール
Ｈ      被接合金属部材
Ｊ      突合部
Ｋ      凹溝
Ｐ      下穴
Ｔ      溶接金属
Ｗ      塑性化領域
【図１】
2009125773.tif 000003
【図２】
2009125773.tif 000004
【図３】
2009125773.tif 000005
【図４】
2009125773.tif 000006
【図５】
2009125773.tif 000007
【図６】
2009125773.tif 000008
【図７】
2009125773.tif 000009
【図８】
2009125773.tif 000010
【図９】
2009125773.tif 000011
【図１０】
2009125773.tif 000012
【図１１】
2009125773.tif 000013
【図１２】
2009125773.tif 000014
【図１３】
2009125773.tif 000015
【図１４】
2009125773.tif 000016
【図１５】
2009125773.tif 000017
【図１６】
2009125773.tif 000018
【図１７】
2009125773.tif 000019
【図１８】
2009125773.tif 000020
【図１９】
2009125773.tif 000021
【図２０】
2009125773.tif 000022
【図２１】
2009125773.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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