(57)【要約】 【課題】特殊な回転ツールを使用する必要がなく、しかも、接合構造物の外周面の美観が損なわれ難い接合構造物の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】二つの金属部材Ａ，Ｂを組み合わせることで入隅Ｌ１を有する接合構造物Ｌを製造する方法であって、接合構造物Ｌの入隅Ｌ１となる部位に欠損部Ｖａが形成された第一金属部材と、欠損部Ｖａに対応する形状を具備する係合部４が形成された第二金属部材Ｂとを用意する準備工程と、欠損部Ｖａに係合部４を入り込ませつつ両金属部材Ａ，Ｂを突き合わせる突合工程と、両金属部材Ａ，Ｂを接合する接合工程と、を含み、接合工程に、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂの係合部４との突合部に対し、入隅Ｌ１を形成する面側から摩擦攪拌を行う内周面接合過程が含まれていることを特徴とする。【選択図】図２
2009160637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの金属部材を組み合わせることで入隅を有する接合構造物を製造する方法であって、
前記接合構造物の入隅となる部位に欠損部が形成された第一金属部材と、前記欠損部に対応する形状を具備する係合部が形成された第二金属部材とを用意する準備工程と、
前記欠損部に前記係合部を位置させつつ前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせる突合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材とを接合する接合工程と、を含み、
前記接合工程に、前記第一金属部材と前記第二金属部材の前記係合部との突合部に対し、前記入隅を形成する面側から摩擦攪拌を行う内周面接合過程が含まれていることを特徴とする接合構造物の製造方法。
【請求項２】
前記接合工程に、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記接合構造物の表面側から摩擦攪拌を行う表面接合過程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記接合構造物の裏面側から摩擦攪拌を行う裏面接合過程と、が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項３】
前記表面接合過程における摩擦攪拌のルートに、前記接合構造物の表面に現れる前記第一金属部材と前記第二金属部材の境界線の屈折点を二回通過する環状のルートが含まれていることを特徴とする請求項２に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項４】
前記裏面接合過程における摩擦攪拌のルートに、前記接合構造物の裏面に現れる前記第一金属部材と前記第二金属部材の境界線の屈折点を二回通過する環状のルートが含まれていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項５】
前記第一金属部材と前記第二金属部材とを仮接合する仮接合工程を前記接合工程よりも前に行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項６】
前記入隅となる部位に欠損部が形成された基体ピースに、前記係合部の少なくとも一部を含む入隅ピースを接合して前記第二金属部材を形成する工程を含み、
前記突合工程では、前記接合構造物の入隅側において前記第一金属部材と前記入隅ピースとを対峙させるとともに、前記接合構造物の出隅側において前記第一金属部材と前記基体ピースとを対峙させる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構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入隅を有する接合構造物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二つの金属部材同士を摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction  Stir  Welding）することで接合構造物を製造する方法が知られている。摩擦攪拌接合は、金属部材同士の突合部に沿って回転ツールを移動させ、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、回転ツールとしては、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慣用されている。
【０００３】
入隅を有するＬ字状またはＴ字状の接合構造物を製造する方法としては、特許文献１に開示されているように、一方の金属部材の側面に他方の金属部材の端面を突き合わせ、この突合部に対して金属部材の表面側または裏面側から摩擦攪拌を行う方法が知られている。
【０００４】
ところで、金属部材の表面や裏面に摩擦攪拌の痕跡を残したくない場合や、突合部における気密性・水密性を高めたい場合には、金属部材同士の突合部に対して金属部材の側面側から摩擦攪拌を行う場合がある。入隅を有する接合構造物においては、その入隅に沿って摩擦攪拌を行うことになるが、回転ツールの攪拌ピンを突合部に挿入する前にショルダ部が入隅を形成する面に接触してしまうため、摩擦攪拌を行い難いという問題がある。
【０００５】
このような問題は、入隅に適した形態の回転ツールを使用することで解決することができるが（特許文献２参照）、特殊であるが故に、コストパフォーマンスに欠ける場合がある。
【０００６】
また、前記した問題は、二つの金属部材の間に平面視Ｌ字状を呈する角部専用のコーナー部材を介在させることでも解決することができるが（特許文献３参照）、コーナー部材を多用すると、接合構造物の外周面に現れる継ぎ目の数が増大し、美観を損ねる虞がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−６６６６９号公報（図６、図７）
【特許文献２】特開平１１−３２０１２８号公報
【特許文献３】特開２００５−１３１６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような観点から、本発明は、二つの金属部材を組み合わせることで入隅を有する接合構造物を製造する方法であって、特殊な回転ツールを使用する必要がなく、しかも、接合構造物の外周面の美観が損なわれ難い接合構造物の製造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】
【０００９】
このような課題を解決する本発明に係る接合構造物の製造方法は、二つの金属部材を組み合わせることで入隅を有する接合構造物を製造する方法であって、前記接合構造物の入隅となる部位に欠損部が形成された第一金属部材と、前記欠損部に対応する形状を具備する係合部が形成された第二金属部材とを用意する準備工程と、前記欠損部に前記係合部を入り込ませつつ前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせる突合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを接合する接合工程と、を含み、前記接合工程に、前記第一金属部材と前記第二金属部材の前記係合部との突合部に対し、前記入隅を形成する面側から摩擦攪拌を行う内周面接合過程が含まれていることを特徴とする。
【００１０】
この接合構造物の製造方法によれば、接合構造物の入隅からずれた位置で第一金属部材と第二金属部材とが突き合わされることになるので、入隅を形成する面側から摩擦攪拌を行うにあたって特殊な回転ツールを使用する必要はなく、従来慣用されている回転ツールを使用することができる。また、この製造方法によれば、二つの金属部材が直接接合されることになるので、接合構造物の外周面に現れる継ぎ目は一箇所で済み、したがって、外周面の美観も損なわれ難くなる。
【００１１】
なお、前記接合工程において、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記接合構造物の表面側から摩擦攪拌を行う表面接合過程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記接合構造物の裏面側から摩擦攪拌を行う裏面接合過程と、を行ってもよい。
【００１２】
このようにすると、接合構造物の表裏に現れる両金属部材の継ぎ目が塞がれることになるので、両金属部材の突合部における気密性・水密性が向上することになる。
【００１３】
前記表面接合過程における摩擦攪拌のルートに、前記接合構造物の表面に現れる前記第一金属部材と前記第二金属部材の境界線の屈折点を二回通過する環状のルートを設けるとよい。このようにすると、回転ツールの進行方向を変更する際に生じる接合欠陥の規模等を低減することが可能となる。裏面接合過程においても同様である。
【００１４】
前記接合工程よりも前に、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを仮接合する仮接合工程を行ってもよい。このようにすると、接合工程を行う際に、第一金属部材と第二金属部材との間に目開きが発生し難くなるので、得られる接合構造物の寸法精度が向上し、さらには、接合工程の際に逸散する金属の量が少なくなる。
【００１５】
なお、前記入隅となる部位に欠損部が形成された基体ピースに、前記係合部の少なくとも一部を含む入隅ピースを接合して前記第二金属部材を形成してもよい。一塊の素材から切り出して第二金属部材を形成すると、切除した部分が無駄になる虞があるが、二以上のピースを用いて第二金属部材を形成すれば、切除する部分を少なくすることができるので、無駄を省くことが可能になる。二つのピースで第二金属部材を形成した場合であっても、前記接合構造物の入隅側において前記第一金属部材と前記入隅ピースとを対峙させるとともに、前記接合構造物の出隅側において前記第一金属部材と前記基体ピースとを対峙させれば、二つ接合構造物の外周面に現れる継ぎ目は一つで済むので、外周面の美観は損なわれ難くなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る接合構造物の製造方法によれば、特殊な回転ツールを使用せずとも、入隅を有する接合構造物を得ることができ、しかも、得られた接合構造物の外周面の美観が損なわれることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係る接合構造物の製造方法は、図１に示すような平面視Ｌ字状の接合構造物Ｌの製造方法であって、（１）準備工程、（２）突合工程、（３）仮接合工程、（４）接合工程を含むものである。なお、以下の説明においては、接合構造物Ｌの角部のうち、内周面側に位置する角部を入隅Ｌ１と称し、外周面側に位置する角部を出隅Ｌ２と称する。
【００１８】
（１）準備工程  ：
準備工程は、接合構造物Ｌを構成する第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂ（図１において薄墨を付した部材）を用意する工程である。
【００１９】
第一金属部材Ａ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。図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、第一金属部材Ａには、直方体状の欠損部Ｖａが形成されている。本実施形態の第一金属部材Ａは、本体部１よりも幅狭の幅狭部２を備えており、欠損部Ｖａは、接合構造物Ｌの入隅Ｌ１となる部位（幅狭部２の側方）に確保されている。
【００２０】
なお、以下の説明においては、本体部１の側面（周面）のうち、第二金属部材Ｂに対峙する側面１１を「対向面１１」と称し、接合構造物Ｌの内周面となる側面１２（図２の（ａ）参照）を「内面１２」と称し、外周面となる側面１３を「外面１３」と称する。また、幅狭部２の側面のうち、第二金属部材Ｂに対峙する側面２１を「対向面２１」と称し、接合構造物Ｌの外周面となる側面２３を「外面２３」と称し、内周側（入隅Ｌ１側）に位置する側面２４（図２の（ａ）参照）を「中間面２４」と称する。
【００２１】
第二金属部材Ｂは、第一金属部材Ａと同一組成の金属材料からなる。第二金属部材Ｂは、第一金属部材Ａの本体部１と直交する方向に延在する本体部３と、欠損部Ｖａに対応する形状を具備した係合部４（図２において薄墨を付した部分）とを備えている。本体部３は、係合部４以外の部位の総称であり、その大部分が後記する基体ピースＢ１により形成されている。係合部４は、欠損部Ｖａに納まる部位であり、本実施形態では、本体部３の側面から第一金属部材Ａに向って突出している。係合部４の側方には、第一金属部材Ａの幅狭部２が納まる直方体状の空間Ｖｂが確保されている。
【００２２】
なお、以下の説明においては、本体部３の側面（周面）のうち、第一金属部材Ａに対峙する側面３１を「対向面３１」と称し、接合構造物Ｌの内周面となる側面３２を「内面３２」と称し、外周面となる側面３３（図２の（ｂ）参照）を「外面３３」と称する。また、係合部４の側面のうち、第一金属部材Ａに対峙する側面４１を「対向面４１」と称し、接合構造物Ｌの内周面となる側面４２を「内面４２」と称し、外周側（出隅Ｌ２側）に位置する側面４４（図２の（ｂ）参照）を「中間面４４」と称する。
【００２３】
ちなみに、本実施形態においては、本体部３の内面３２と係合部４の内面４２とが交わることによって、入隅Ｌ１が形成されている。
【００２４】
第二金属部材Ｂは、入隅Ｌ１となる部位に欠損部Ｖｃ（図３参照）が形成された基体ピースＢ１に入隅ピースＢ２を接合してなるものである。基体ピースＢ１は、本体部３の大部分を構成するものであり、図３に示すように、基体部３ａと、この基体部３ａよりも幅狭の段部３ｂとを備えている。欠損部Ｖｃは、基体部３ａの端部に段部３ｂを設けることで確保された直方体状の空間である。入隅ピースＢ２は、第二金属部材Ｂの本体部３の一部となる第一ブロック３ｃと、係合部４となる第二ブロック部４ａ（図３において薄墨を付した部分）とを含む平面視Ｌ字状を呈するブロック状の部材であり、基体ピースＢ１と同じ高さ寸法に成形されている。第一ブロック３ｃは、欠損部Ｖｃと同じ幅寸法に成形されている。
【００２５】
基体ピースＢ１と入隅ピースＢ２との接合方法に制限はないが、以下では、摩擦攪拌接合する方法を例示する。なお、接合未完状態にある基体ピースＢ１と入隅ピースＢ２も便宜的に「第二金属部材」と称することとするが、接合未完状態の「第二金属部材」には、符合「Ｂ´」を付して接合後の第二金属部材Ｂと区別する。
【００２６】
図４の（ａ）に示すように、まず、基体ピースＢ１の基体部３ａの側方に確保された欠損部Ｖｃに入隅ピースＢ２を配置し、入隅ピースＢ２の側面を基体ピースＢ１の側面に突き合わせる。入隅ピースＢ２を欠損部Ｖｃに配置すると、第一ブロック３ｃの内隅Ｌ１側の側面は、基体ピースＢ１の側面と面一になる。
【００２７】
次に、図４の（ｂ）に示すように、基体ピースＢ１と入隅ピースＢ２との突合部の両側（入隅ピースＢ２の第二ブロック４ａの両側）にタブ材１０１，１０１を配置する。タブ１０１は、クランプ等を用いて基体ピースＢ１と入隅ピースＢ２に押し付けるか、あるいは、摩擦攪拌や溶接等の手段を利用して基体ピースＢ１等に仮固定する。
【００２８】
続いて、基体ピースＢ１と入隅ピースＢ２との突合部に対して、第二金属部材Ｂ´の表面側から摩擦攪拌を行い、両者を互いに接合する。その後、第二金属部材Ｂ´を裏返し、基体ピースＢ１と入隅ピースＢ２との突合部に対して、それらの裏面側から摩擦攪拌を行い、両者を互いに接合する。基体ピースＢ１と入隅ピースＢ２との突合部に対して摩擦攪拌接合を行うには、一方のタブ材１０１に挿入した摩擦攪拌用の回転ツールＴを第二金属部材Ｂ´の表面に現れた基体ピースＢ１と入隅ピースＢ２との境界線Ｊ１に沿って相対移動させ、他方のタブ材１０１まで相対移動させた後、他方のタブ材１０１から離脱させればよい。境界線Ｊ１に対して摩擦攪拌を行うと、金属材料が塑性流動化し、境界線Ｊ１に沿って塑性化領域Ｒ１（図１参照）が形成されることになる。
【００２９】
なお、図示は省略するが、回転ツールＴを用いて摩擦攪拌を行う前に、この回転ツールＴよりも小型の回転ツールを用いて基体ピースＢ１と入隅ピースＢ２との突合部に対して摩擦攪拌接合を行い、両者を仮接合してもよい。また、図示は省略するが、塑性化領域Ｒ１に対して、再び摩擦攪拌を施してもよい。このようにすると、塑性化領域Ｒ１中に巻き込まれた酸化皮膜が分断され、さらには、塑性化領域Ｒ１中に形成された接合欠陥が補修されることになるので、接合部の品質が向上する。
【００３０】
表裏二方向から摩擦攪拌を行ったら、タブ材１０１，１０１を取り除き、入隅ピースＢ２が基体ピースＢ１の上側に位置するように第二金属部材Ｂ´を設置し直し、さらに図５に示すように、基体ピースＢ１の基体部３ａと入隅ピースＢ２の第一ブロック３ｃとの突合部の両側に、タブ材１０２，１０２を配置する。なお、図５は、第二金属部材Ｂ´を図４の（ｂ）のＸ１方向から見た図に相当する。
【００３１】
その後、基体部３ａと第一ブロック３ｃとの突合部に対して、入隅Ｌ１を形成する内面３２側から摩擦攪拌を行い、然る後にタブ材１０２，１０２を取り除くと、第二金属部材Ｂが形成される。なお、基体部３ａと第一ブロック３ｃとの突合部に対して摩擦攪拌接合を行うには、一方のタブ材１０２に挿入した回転ツールＴを、第二金属部材Ｂ´の内面３２に現れる基体部３ａと第一ブロック３ｃとの境界線Ｊ２に沿って相対移動させ、他方のタブ材１０２まで相対移動させた後、他方のタブ材１０２から離脱させればよい。境界線Ｊ２に対して摩擦攪拌を行うと、境界線Ｊ２に沿って塑性化領域Ｒ２（図１参照）が形成されることになる。なお、境界線Ｊ２の両端部においては、塑性化領域Ｒ１が再び摩擦攪拌されることになる。
【００３２】
なお、図示は省略するが、塑性化領域Ｒ２に対して、再び摩擦攪拌を施してもよい。このようにすると、塑性化領域Ｒ２中に巻き込まれた酸化皮膜が分断され、さらには、塑性化領域Ｒ２中に形成された接合欠陥が補修されることになるので、接合部の品質が向上する。
【００３３】
（２）突合工程  ：
突合工程は、図６の（ａ）に示すように、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとを突き合わせる工程である。本実施形態の突合工程では、第一金属部材Ａの幅狭部２の脇に確保された欠損部Ｖａ（図２の（ａ）参照）に第二金属部材Ｂの係合部４（図２において薄墨を付した部位）を入り込ませるとともに、第二金属部材Ｂの係合部４の脇に確保された空間Ｖｂ（図２の（ａ）参照）に第一金属部材Ａの幅狭部２を入り込ませ、第一金属部材Ａの幅狭部２と第二金属部材Ｂの係合部４とを、第一金属部材Ａの幅方向に重ね合わせている。
【００３４】
第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとを突き合わせると、第一金属部材Ａの対向面１１と第二金属部材Ｂの対向面４１とが対峙するとともに、第一金属部材Ａの対向面２１と第二金属部材Ｂの対向面３１とが対峙し、さらに、第一金属部材Ａの中間面２４と第二金属部材Ｂの中間面４４とが対峙する。すなわち、両金属部材Ａ，ＢをＬ字状に組み合わせると、第一金属部材Ａの本体部１と第二金属部材Ｂの係合部４（入隅ピースＢ２）とが対峙するとともに、係合部４（入隅ピースＢ２）の出隅Ｌ２側（外周側）において第一金属部材Ａの幅狭部２と第二金属部材Ｂの本体部３（基体ピースＢ１）とが対峙し、入隅ピースＢ２の外周側（出隅Ｌ２側）が基体ピースＢ１と第一金属部材Ａの幅狭部２とで覆い隠される。
【００３５】
なお、以下の説明においては、Ｌ字状に組み合わされた接合未完状態の第一金属部材Ａおよび第二金属部材Ｂも便宜的に「接合構造体」と称することとするが、接合未完状態の「接合構造体」には、符合「Ｌ´」を付して最終生成物の接合構造体Ｌと区別する。
【００３６】
（３）仮接合工程  ：
仮接合工程は、図６の（ｂ）に示すように、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの突合部を仮接合する工程である。仮接合方法に制限はないが、以下では、摩擦攪拌接合により仮接合する方法を例示する。
【００３７】
摩擦攪拌接合により仮接合を行う場合には、接合構造物Ｌ´の内周側と外周側のそれぞれにタブ材１０３，１０３を配置・固定したうえで、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの突合部に対して、それらの表面側から摩擦攪拌を行えばよい。
【００３８】
仮接合を行う際の摩擦攪拌のルートに制限はないが、摩擦攪拌の開始位置を一方のタブ材１０３に設けるとともに摩擦攪拌の終了位置を他方のタブ材１０３に設け、仮接合用の回転ツールＴ´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るとよい。このようにすると、仮接合用の回転ツールＴ´の抜き差しに要する時間を省略することができる。なお、本実施形態では、一方のタブ材１０３と接合構造物Ｌ´との突合部および他方のタブ材１０３と接合構造物Ｌ´との突合部に対しても摩擦攪拌を行っている。このようにすると、後記する接合工程において、回転ツールがタブ材１０３と接合構造物Ｌ´との突合部を横切る際に、タブ材１０３と接合構造物Ｌ´との間に目開き等が生じ難くなる。
【００３９】
（４）接合工程  ：
接合工程は、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとを本格的に接合する工程であって、本実施形態では、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの突合部に対して摩擦攪拌を行う表面接合過程、裏面接合過程および内周面接合過程、並びに、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの突合部に対して溶接を行う外周面接合過程を備えている。なお、表面接合過程および裏面接合過程においては、仮接合用の回転ツールＴ´よりも大型の回転ツールを用いて摩擦攪拌を行う。
【００４０】
表面接合過程は、図７の（ａ）に示すように、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの突合部に対して接合構造物Ｌ´の表面側から摩擦攪拌を行う過程である。本実施形態の表面接合過程においては、摩擦攪拌の開始位置を一方のタブ材１０３に設けるとともに摩擦攪拌の終了位置を他方のタブ材１０３に設けており、かつ、接合構造物Ｌ´の表面に現れる第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂの境界線Ｊ３を含むように設定された一筆書きの摩擦攪拌のルートに沿って回転ツールＴを相対移動させている。このようにすると、回転ツールＴの抜き差しに要する時間を省略することができる。
【００４１】
表面接合過程の手順をより詳細に説明する。表面接合過程では、まず、一方のタブ材１０３に設けた図示せぬ下穴に回転ツールＴを挿入して摩擦攪拌を開始する。タブ材１０３が塑性流動化したら、タブ材１０３と接合構造物Ｌ´との突合部に向けて回転ツールを相対移動させ、さらに、境界線Ｊ３に沿って回転ツールを相対移動させる。境界線Ｊ３に対して摩擦攪拌を行うと、境界線Ｊ３に沿って塑性化領域Ｒ３（図１参照）が形成されることになる。なお、表面接合過程における摩擦攪拌のルートは、クランク状の境界線Ｊ３に沿って設けられており、二箇所で屈折している。境界線Ｊ３の全長に亘って摩擦攪拌を行い、回転ツールを境界線Ｊ３の端部に到達させたら、そのまま他方のタブ材１０３に突入させ、適宜な位置まで移動させた後、タブ材１０３から離脱させる。
【００４２】
なお、図示は省略するが、表面接合過程によって形成された塑性化領域Ｒ３に対して、再び摩擦攪拌を施してもよい。このようにすると、塑性化領域Ｒ３中に巻き込まれた酸化皮膜が分断され、さらには、塑性化領域Ｒ３中に形成された接合欠陥が補修されることになるので、接合部の品質が向上する。
【００４３】
裏面接合過程は、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの突合部に対して接合構造物Ｌ´の裏面側から摩擦攪拌を行う過程である。図示は省略するが、裏面接合過程を行う際には、接合構造物Ｌ´を裏返し、表面接合過程と同様にして、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの突合部に対して摩擦攪拌を施せばよい。なお、裏面接合過程によって形成された塑性化領域を補修することを目的として、当該塑性化領域に対して、再び摩擦攪拌を施してもよい。
【００４４】
表面接合過程および裏面接合過程が終了したら、タブ材１０３，１０３を取り除き、図７の（ｂ）に示すように、入隅Ｌ１を形成する第一金属部材Ａの内面１２が上面となるように接合構造物Ｌ´を設置し直し、さらに、接合構造物Ｌ´を挟んで両側にタブ材１０４，１０４を配置する。なお、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）のＸ２−Ｘ２線断面図に相当する。
【００４５】
内周面接合過程は、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの突合部に対し、入隅Ｌ１を形成する面（接合構造物Ｌ´の内周面）側から摩擦攪拌を行う過程である。本実施形態の内周面接合過程においては、摩擦攪拌の開始位置を一方のタブ材１０４に設けるとともに摩擦攪拌の終了位置を他方のタブ材１０４に設けており、かつ、内面１２，４２に現れた第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの境界線Ｊ４を含むように設定された摩擦攪拌のルートに沿って回転ツールＴを相対移動させている。
【００４６】
内周面接合過程の手順をより詳細に説明する。内周面接合過程では、まず、一方のタブ材１０４に設けた図示せぬ下穴に回転ツールＴを挿入して摩擦攪拌を開始する。タブ材１０４が塑性流動化したら、第一金属部材Ａの本体部１と第二金属部材Ｂの係合部４との突合部に向けて回転ツールＴを相対移動させ、さらに、本体部１と係合部４との境界線Ｊ４に沿って回転ツールＴを相対移動させる。入隅Ｌ１を形成する面（内面１２，４２）側から境界線Ｊ４に対して摩擦攪拌を行うと、境界線Ｊ４に沿って塑性化領域Ｒ４（図１参照）が形成されることになる。なお、境界線Ｊ４の両端部においては、表面接合過程および裏面接合過程において形成された塑性化領域Ｒ３が再び摩擦攪拌されることになる。
【００４７】
境界線Ｊ４の全長に亘って摩擦攪拌を行い、回転ツールＴを境界線Ｊ４の端部に到達させたら、そのまま他方のタブ材１０４に突入させ、適宜な位置まで移動させたのち、タブ材１０４から回転ツールＴを離脱させ、その後、タブ材１０４，１０４を取り除く。
【００４８】
なお、図示は省略するが、内周面接合過程によって形成された塑性化領域Ｒ４に対して、再び摩擦攪拌を施してもよい。このようにすると、塑性化領域Ｒ４中に巻き込まれた酸化皮膜が分断され、さらには、塑性化領域Ｒ４中に形成された接合欠陥が補修されることになるので、接合部の品質が向上する。
【００４９】
外周面接合過程は、図１に示すように、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの突合部に対し、出隅Ｌ２を形成する面（接合構造物Ｌ´の外周面）側から溶接を行う過程である。外周面接合工程を行うと、出隅Ｌ２を形成する面に溶接ビードＷが形成される。図示は省略するが、接合構造物Ｌ´の外周面（図２の（ｂ）に示す外面２３，３３）に現れた第一金属部材Ａの幅狭部２と第二金属部材Ｂの本体部３との境界線の全長に亘って溶接を行う。なお、溶接に代えて、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの突合部に対し、出隅Ｌ２を形成する面（接合構造物Ｌ´の内周面）側から摩擦攪拌を行っても差し支えない。
【００５０】
そして、接合工程の全過程を完了すると、図１に示すような接合構造物Ｌが得られる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態に係る接合構造物Ｌの製造方法によれば、接合構造物Ｌの入隅Ｌ１からずれた位置で第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとが突き合わされることになるので、従来から慣用されている回転ツールを使用して接合構造物Ｌを製造することが可能となる。また、この製造方法によれば、両金属部材Ａ，Ｂが直接接合されることになるので、接合構造物Ｌの外周面に現れる継ぎ目は一箇所となる。つまり、この接合方法によれば、両金属部材Ａ，Ｂの外周面側に現れる接合跡が溶接ビードＷのみとなるので、美観も損なわれ難くなる。
【００５２】
また、本実施形態では、両金属部材Ａ，Ｂの突合部に対して接合構造物Ｌの表面側から摩擦攪拌を行うとともに（表面接合過程）と、接合構造物Ｌの裏面側から摩擦攪拌を行っているので（裏面接合過程）、接合構造物Ｌの表裏面に現れる両金属部材Ａ，Ｂの継ぎ目が塞がれることになる。すなわち、本実施形態の製造方法によれば、突合部における気密性・水密性が高い接合構造物Ｌを得ることが可能となる。
【００５３】
また、接合工程を行う前に両金属部材Ａ，Ｂを仮接合する本実施形態の製造方法によれば、両金属部材Ａ，Ｂ間に目開きが発生し難くなるので、寸法精度の高い接合構造物Ｌを得ることが可能となり、さらには、接合工程の際に逸散する金属の量が少なくなる。
【００５４】
なお、前記した接合工程における摩擦攪拌のルートは、適宜変更してもよい。例えば、本実施形態では、接合工程のうちの表面接合過程における摩擦攪拌のルートを、クランク状の境界線Ｊ３に沿ってクランク状とした場合を例示したが（図７の（ａ）参照）、図８の（ａ）に示すように、摩擦攪拌のルート中に、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂの境界線の屈折点Ｐを二回通過する環状のルートＣを設けてもよい。
【００５５】
環状のルートＣを設定した表面接合過程では、第一金属部材Ａの本体部１と第二金属部材Ｂの係合部４との境界線Ｊ３１、第一金属部材Ａの幅狭部２と第二金属部材Ｂの係合部４との境界線Ｊ３２、および、第一金属部材Ａの幅狭部２と第二金属部材Ｂの本体部３との境界線Ｊ３３に沿って回転ツールＴを相対移動させるが、一つ目の屈折点Ｐまで摩擦攪拌を行ったら、一つ目の屈折点Ｐを基点・終点にする環状のルートＣに沿って回転ツールＴを相対移動させて第一金属部材Ａに対して摩擦攪拌を行い、また、二つ目の屈折点Ｐまで摩擦攪拌を行ったら、二つ目の屈折点Ｐを基点・終点にする環状のルートＣに沿って回転ツールＴを相対移動させて第二金属部材Ｂに対して摩擦攪拌を行う（図８の（ｂ）参照）。
【００５６】
このようにすると、屈折点Ｐにおいて回転ツールＴの進行方向を変更する際に生じる接合欠陥の規模等を低減することが可能となる。なお、図示は省略するが、裏面接合過程における摩擦攪拌のルートに、前記した環状のルートＣと同様の環状のルートを設定してもよい。
【００５７】
また、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの係合部分の形状も、前記した形状に限定されることはなく、適宜変更しても差し支えない。例えば、前記した実施形態においては、第二金属部材Ｂの出隅Ｌ１側の端部における本体部３の幅寸法を入隅Ｌ２付近の幅寸法よりも小さくして、第二金属部材Ｂの対向面３１を内面３２からオフセットさせたが（図２の（ａ）参照）、図９の（ａ）に示すように、第二金属部材Ｂの出隅Ｌ１側の端部における本体部３の幅寸法を入隅Ｌ２付近の幅寸法と同一して、対向面３１と内面３２とを面一にしてもよい。
【００５８】
前記した実施形態においては、第一金属部材Ａの欠損部Ｖａおよび第二金属部材Ｂの係合部４の形状を、それぞれ直方体状とした場合を例示したが（図２の（ａ）参照）、適宜変更しても差し支えない。例えば、図９の（ａ）に示すものでは、第一金属部材Ａの欠損部Ｖａおよび第二金属部材Ｂの係合部４（図９の（ａ）において薄墨を付した部位）の形状を、それぞれ台形柱状としている。このような形態の第一金属部材Ａおよび第二金属部材Ｂにおいても、入隅Ｌ１からずれた位置で第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとが突き合わされることになるので（図９の（ｂ）参照）、従来から慣用されている回転ツールを使用して、入隅Ｌ１を形成する面（内面１２，４２）側から摩擦攪拌を行うことができる（図９の（ｂ）に示す塑性化領域Ｒ４参照）
【００５９】
前記した実施形態においては、第二金属部材Ｂの本体部３の角部が接合構造物Ｌの出隅Ｌ２となるように両金属部材Ａ，Ｂの形状を設定した場合を例示したが、図１０の（ｂ）に示すように、第一金属部材Ａの幅狭部２の角部が出隅Ｌ２となるように両金属部材Ａ，Ｂの形状を設定してもよい。なお、図１０の（ａ）に示すように、第一金属部材Ａには、入隅Ｌ１となる部位に欠損部Ｖａが形成されており、第二金属部材Ｂには、欠損部Ｖａに対応する形状を具備する係合部４（図１０の（ｂ）において薄墨を付した部位）が形成されている。このような形態の第一金属部材Ａおよび第二金属部材Ｂにおいても、入隅Ｌ１からずれた位置で第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとが突き合わされることになるので、従来から慣用されている回転ツールを使用して、入隅Ｌ１を形成する面（内面１２，４２）側から摩擦攪拌を行うことができる（図１０の（ｂ）に示す塑性化領域Ｒ４参照）。
【００６０】
なお、図１０の（ｂ）に示すように、接合構造物Ｌの表面または裏面に現れる第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの境界線Ｊ３は、Ｌ字状となるので、表面接合過程または裏面接合過程において形成される塑性化領域Ｒ３も、Ｌ字状となる。
【００６１】
前記した実施形態においては、入隅Ｌ１を一つだけ備える平面視Ｌ字状の接合構造物Ｌを製造する方法を例示したが、図１１に示すように、入隅Ｌ１を二つ備える平面視Ｔ字状の接合構造物Ｌを製造する場合にも応用することができる。
【００６２】
すなわち、前記した実施形態と同様の準備工程、突合工程および接合工程を経ることで、平面視Ｔ字状を呈する接合構造物Ｌを製造することができる。
【００６３】
具体的に説明すると、準備工程では、図１１の（ａ）に示すように、接合構造物Ｌの入隅Ｌ１，Ｌ１となる部位に欠損部Ｖａが形成された第一金属部材Ａと、欠損部Ｖａに対応する形状を具備する係合部４（図１１の（ａ）において薄墨を付した部分）が形成された第二金属部材Ｂとを用意すればよい。なお、第一金属部材Ａは、本体部１，１よりも幅狭の幅狭部２を備えており、欠損部Ｖａは、接合構造物Ｌの入隅Ｌ１，Ｌ１となる部位（幅狭部２の側方）に確保されている。また、第二金属部材Ｂは、第一金属部材Ａの本体部１と直交する方向に延在する本体部３と、欠損部Ｖａに対応する形状を具備した係合部４とを備えている。
【００６４】
突合工程では、欠損部Ｖａに係合部４を位置させつつ第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとを突き合わせればよい。すなわち、第一金属部材Ａの幅狭部２の脇に確保された欠損部Ｖａに第二金属部材Ｂの係合部４を入り込ませ、第一金属部材Ａの幅狭部２と第二金属部材Ｂの係合部４とを、第一金属部材Ａの幅方向に重ね合わせればよい。
【００６５】
接合工程では、図１１の（ｂ）に示すように、両金属部材Ａ，Ｂとの突合部に対して接合構造物Ｌの表面および裏面から摩擦攪拌を行うとともに（図１１の（ｂ）に示す塑性化領域Ｒ３参照）、第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂの係合部４との突合部に対し、入隅Ｌ１を形成する面側から摩擦攪拌を行えばよい（図１１の（ｂ）に示す塑性化領域Ｒ４参照）。
【００６６】
なお、図１１の（ｂ）に示すように、接合構造物Ｌの表面または裏面に現れる第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとの境界線Ｊ３は、コ字状となるので、表面接合過程または裏面接合過程において形成される塑性化領域Ｒ３も、コ字状となる。
【００６７】
このように、平面視Ｔ字状を呈する接合構造物Ｌを製造する場合も、接合構造物Ｌの入隅Ｌ１，Ｌ１からずれた位置で第一金属部材Ａと第二金属部材Ｂとが突き合わされることになるので、従来から慣用されている回転ツールを使用して、入隅Ｌ１を形成する面側から摩擦攪拌を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る製造方法により製造された接合構造物を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は第一金属部材および第二金属部材を入隅側から見た斜視図、（ｂ）は同じく出隅側から見た斜視図である。
【図３】第二金属部材の構成を説明するための分解斜視図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は第二金属部材の製造方法を説明するための平面図である。
【図５】図４の（ｂ）に続く工程を説明するための図である。
【図６】（ａ）は突合工程を説明するための平面図、（ｂ）は仮接合工程を説明するための平面図である。
【図７】（ａ）は表面接合過程を説明するための平面図、（ｂ）は内周面接合過程を説明するための平面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は表面接合過程の変形例を説明するための平面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は第一金属部材および第二金属部材の変形例を示す斜視図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は第一金属部材および第二金属部材の他の変形例を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は第一金属部材および第二金属部材のさらに他の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ｌ    接合構造物
Ｌ１  入隅
Ａ    第一金属部材
Ｖａ  欠損部
Ｂ    第二金属部材
４    係合部
【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】
2009160637.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009160637.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009160637.tif 000011
【図１０】
2009160637.tif 000012
【図１１】
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