(57)【要約】【課題】金属部材同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる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】接合構造物の製造方法であって、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に表面Ａから摩擦攪拌を行う第一接合工程と、突合部Ｊ１に裏面Ｂから摩擦攪拌を行う第二接合工程と、側面Ｃ，Ｄにおいて突合部Ｊ１に沿って凹溝Ｋ１を形成する凹溝形成工程と、凹溝Ｋ１に継手部材Ｈを挿入する継手部材挿入工程と、接合構造物１と継手部材Ｈとの突合部Ｊ２，Ｊ３に表面Ａから摩擦攪拌を行う第三接合工程と、突合部Ｊ２，Ｊ３に裏面Ｂから摩擦攪拌を行う第四接合工程と、突合部Ｊ２，Ｊ３において、第三接合工程で形成された塑性化領域Ｗ３と第四接合工程で形成された塑性化領域Ｗ４との間に形成された未塑性化領域に対して溶接を行う側面溶接工程と、を含んでいることを特徴としている。【選択図】図１
2009195949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一金属部材及び第二金属部材の端面同士を突き合わせてなる接合構造物の製造方法であって、
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から摩擦攪拌を行う第一接合工程と、
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から摩擦攪拌を行う第二接合工程と、
前記接合構造物の側面において、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に沿って、前記接合構造物の表面から裏面に亘って凹溝を形成する凹溝形成工程と、
前記凹溝に継手部材を挿入する継手部材挿入工程と、
前記接合構造物と前記継手部材との突合部に対して、前記接合構造物の表面から摩擦攪拌を行う第三接合工程と、
前記接合構造物と前記継手部材との突合部に対して、前記接合構造物の裏面から摩擦攪拌を行う第四接合工程と、
前記接合構造物と前記継手部材との突合部において、前記第三接合工程で形成された塑性化領域と前記第四接合工程で形成された塑性化領域との間に形成された未塑性化領域に対して、前記接合構造物の側面から溶接を行う側面溶接工程と、を含んでいることを特徴とする接合構造物の製造方法。
【請求項２】
前記凹溝形成工程の後に、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部において、前記第一接合工程で形成された塑性化領域と前記第二接合工程で形成された塑性化領域との間に形成された未塑性化領域に対して、前記凹溝内から溶接を行う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】
前記凹溝形成工程の後に、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部において、前記第一接合工程で形成された塑性化領域と前記第二接合工程で形成された塑性化領域との間に形成された未塑性化領域に沿って、前記凹溝内に溝部を形成し、この溝部に溶接金属を充填す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４】
前記側面溶接工程では、前記接合構造物と前記継手部材との突合部において、前記第三接合工程で形成された塑性化領域と前記第四接合工程で形成された塑性化領域との間に形成された未塑性化領域に沿って、前記接合構造物の側面に溝部を形成し、この溝部に溶接金属を充填することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項５】
前記凹溝内に形成された溝部に充填された溶接金属のうち前記凹溝の側面から突出した部分を切除することを特徴とする請求項３に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項６】
前記接合構造物の側面に形成された溝部に充填された溶接金属のうち前記接合構造物の側面から突出した部分を切除することを特徴とする請求項４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、摩擦攪拌を利用した接合構造物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を突き合わせてなる接合構造物の製造方法としては、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction  Stir  Welding）を用いた方法が知られている。この摩擦攪拌接合は、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）を突設したものが一般的である。
【０００３】
ここで、回転ツールの攪拌ピンの長さに対して金属部材の肉厚が大きい場合には、金属部材の厚みに応じて攪拌ピンの長さを大きくすることで、突合部の深さ方向の全長に亘って隙間なく接合することができる。しかしながら、回転ツールは、金属部材内に攪拌ピンを埋没させて高速で回転しながら移動するため、攪拌ピンの長さを大きくすると、摩擦攪拌装置の駆動手段及び攪拌ピンに作用する負荷が増大し、装置の短寿命化を招来するという問題がある。
【０００４】
そこで、回転ツールの攪拌ピンの長さ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一対の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ことで接合構造物を製造する方法が知られている。
前記した従来の製造方法に用いられる金属部材は、図１５に示すように、第一金属部材１１０ａ及び第二金属部材１１０ｂの本体部１０１，１０１の縁部に、本体部１０１よりも肉厚の小さい段部１０２，１０２が形成されている。
【０００５】
そして、従来の接合構造物の製造方法は、第一金属部材１１０ａ及び第二金属部材１１０ｂの段部１０２，１０２同士を突き合わせる突合工程と、段部１０２，１０２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、を備えている。この製造方法によれば、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接合することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３５８５３５号公報（段落００１９、図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記した従来の接合構造物の製造方法では、第一金属部材１１０ａ及び第二金属部材１１０ｂと継手部材Ｕとの継ぎ目が接合構造物の側面に露出しており、この継ぎ目は凹部１０３の底面１０３ａと継手部材Ｕの下面Ｕａとの間の未接合部に通じているため、金属部材１１０ａ，１１０ｂの接合部における気密性及び水密性が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、金属部材同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる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】
前記課題を解決するため、本発明は、第一金属部材及び第二金属部材の端面同士を突き合わせてなる接合構造物の製造方法であって、第一金属部材と第二金属部材との突合部に対して、接合構造物の表面から摩擦攪拌を行う第一接合工程と、第一金属部材と第二金属部材との突合部に対して、接合構造物の裏面から摩擦攪拌を行う第二接合工程と、接合構造物の側面において、第一金属部材と第二金属部材との突合部に沿って、接合構造物の表面から裏面に亘って凹溝を形成する凹溝形成工程と、凹溝に継手部材を挿入する継手部材挿入工程と、接合構造物と継手部材との突合部に対して、接合構造物の表面から摩擦攪拌を行う第三接合工程と、接合構造物と継手部材との突合部に対して、接合構造物の裏面から摩擦攪拌を行う第四接合工程と、接合構造物と継手部材との突合部において、第三接合工程で形成された塑性化領域と第四接合工程で形成された塑性化領域との間に形成された未塑性化領域に対して、接合構造物の側面から溶接を行う側面溶接工程と、を含んでいることを特徴としている。
【００１０】
この構成では、接合構造物の表面、裏面及び側面において、接合構造物と継手部材との突合部が接合され、接合構造物と継手部材との継ぎ目全体が閉じられるため、第一金属部材と第二金属部材との接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
【００１１】
前記した接合構造物の製造方法において、凹溝形成工程の後に、第一金属部材と第二金属部材との突合部において、第一接合工程で形成された塑性化領域と第二接合工程で形成された塑性化領域との間に形成された未塑性化領域に対して、凹溝内から溶接を行うように構成することができる。
また、凹溝形成工程の後に、第一金属部材と第二金属部材との突合部において、第一接合工程で形成された塑性化領域と第二接合工程で形成された塑性化領域との間に形成された未塑性化領域に沿って、凹溝内に溝部を形成し、この溝部に溶接金属を充填してもよい。
【００１２】
この構成では、第一金属部材と第二金属部材との突合部に形成された未塑性化領域に対して、凹溝内から溶接が行われた後に、凹溝に継手部材が挿入され、接合構造物と継手部材との突合部に対して側面から溶接が行われる。したがって、接合構造物の側部は肉厚方向において二重に溶接された状態となるため、第一金属部材と第二金属部材との接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
また、未塑性化領域に沿って形成された溝部に溶接金属を充填する構成では、溶接金属の充填作業を容易に行うことができるとともに、未塑性化領域を確実に閉じることができる。
【００１３】
前記した接合構造物の製造方法において、側面溶接工程では、接合構造物と継手部材との突合部において、第三接合工程で形成された塑性化領域と第四接合工程で形成された塑性化領域との間に形成された未塑性化領域に沿って、接合構造物の側面に溝部を形成し、この溝部に溶接金属を充填してもよい。
【００１４】
この構成では、接合構造物と継手部材との突合部に沿って形成された溝部に溶接金属を充填することで、溶接金属の充填作業を容易に行うことができるとともに、未塑性化領域を確実に閉じることができる。
【００１５】
前記した接合構造物の製造方法において、凹溝内に形成された溝部に充填された溶接金属のうち凹溝の側面から突出した部分を切除することが望ましい。
この構成では、凹溝の側面が平滑に成形され、凹溝の側面と継手部材の外面とを密着させることができるため、接合構造物と継手部材との接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
【００１６】
前記した接合構造物の製造方法において、接合構造物の側面に形成された溝部に充填された溶接金属のうち接合構造物の側面から突出した部分を切除することが望ましい。
この構成では、接合構造物の側面から突出した溶接金属を切除することで、接合構造物の仕上がり面を平滑に成形することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の接合構造物の製造方法によれば、接合構造物と継手部材との継ぎ目全体が閉じられるため、第一金属部材と第二金属部材との接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の接合構造物の製造方法は、図１に示すように、第一金属部材１ａの端面１１ａ（図２（ａ）参照）と第二金属部材１ｂの端面１１ｂ（図２（ａ）参照）とを突き合わせてなる接合構造物１の製造方法であって、接合構造物１の表面Ａ及び裏面Ｂから摩擦攪拌接合を行った後に、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに形成された凹溝Ｋ１，Ｋ１に継手部材Ｈ，Ｈを挿入して溶接接合を行うものである。
【００１９】
本実施形態の接合構造物の製造方法は、（１）突合工程、（２）第一接合工程、（３）第二接合工程、（４）凹溝形成工程、（５）第一側面溶接工程、（６）継手部材挿入工程、（７）第三接合工程、（８）第四接合工程、（９）第二側面溶接工程を含むものである。以下、各工程について詳細に説明する。なお、本実施形態における上下左右前後は、図１の矢印に従う。
【００２０】
（１）突合工程
突合工程は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一金属部材１ａの端面１１ａと第二金属部材１ｂの端面１１ｂとを突き合わせる工程である。
第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂは、図２（ａ）に示すように、断面視矩形の金属部材であって、略同等の形状となっている。第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂは、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である。
【００２１】
突合工程では、図２（ｂ）に示すように、第一金属部材１ａの端面１１ａと第二金属部材１ｂの端面１１ｂとを突き合わせるとともに、第一金属部材１ａの表面１２ａと第二金属部材１ｂの表面１２ｂとを面一にし、第一金属部材１ａの裏面１３ａと第二金属部材１ｂの裏面１３ｂとを面一にする。また、第一金属部材１ａの側面１４ａと第二金属部材１ｂの側面１４ｂとを面一にし、第一金属部材１ａの側面１５ａと第二金属部材１ｂの側面１５ｂとを面一にする。そして、第一金属部材１ａの端面１１ａと第二金属部材１ｂの端面１１ａとの突合せ面には、突合部Ｊ１が形成されている。
【００２２】
第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとを突き合わせて形成した部材を以下、接合構造物１とする。また、図２（ｂ）における接合構造物１の上面を表面Ａ、下面を裏面Ｂとし、接合構造物１のうち、第一金属部材１ａの側面１４ａと第二金属部材１ｂの側面１４ｂとで構成される面を第一側面Ｃとする。また、接合構造物１のうち、第一金属部材１ａの側面１５ａと第二金属部材１ｂの側面１５ｂとで構成される面を第二側面Ｄとする。
なお、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂの形状・寸法は特に制限はないが、少なくとも突合部Ｊ１における厚さ寸法を同一にすることが望ましい。
【００２３】
（２）第一接合工程
第一接合工程は、図６に示すように、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して、接合構造物１の表面Ａから回転ツールＧ（図４参照）を用いて摩擦攪拌接合を行う工程である。
第一接合工程は、接合構造物１にタブ材２，３を配置するタブ材配置工程（図３参照）と、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して表面Ａから摩擦攪拌を行う本接合工程（図６参照）と、を含むものである。
【００２４】
タブ材配置工程は、図３に示すように、接合構造物１の接合部の左右両側に一対のタブ材２，３を配置する工程である。このタブ材２，３は、後記する摩擦攪拌工程において、回転ツールＧ（図４参照）を押圧させる開始位置、及び回転ツールＧを離脱させる終了位置を設定するものである。
【００２５】
第一タブ材２及び第二タブ材３は、直方体の金属部材であり、本実施形態では接合構造物１と同等の素材を用いている。第一タブ材２及び第二タブ材３の表面及び裏面は、接合構造物１の表面Ａ及び裏面Ｂと面一に形成されている。
第一タブ材２は、接合構造物１の第一側面Ｃに当接して配置され、第二タブ材３は、接合構造物１の第二側面Ｄに当接して配置される。
第一タブ材２及び第二タブ材３と接合構造物１とは、それぞれ入り隅部において溶接により仮接合されている。
【００２６】
図４に示す回転ツールＧは、工具鋼など接合構造物１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とを備えている。回転ツールＧの寸法・形状は、接合構造物１の材質や厚さ等に応じて設定されている。
ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１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。
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。
【００２７】
本接合工程は、図６に示すように、摩擦攪拌の開始位置Ｐ１に挿入した回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を、途中で離脱させることなく終了位置Ｐ２まで移動させて、突合部Ｊ１の摩擦攪拌を行う工程である。
【００２８】
まず、図５（ａ）に示すように、第一タブ材２の適所に設けた開始位置Ｐ１の直上に回転ツールＧを位置させ、続いて、回転ツールＧを回転させつつ下降させて攪拌ピンＧ２を開始位置Ｐ１に押し付ける。
回転ツールＧの回転速度は、攪拌ピンＧ２の寸法・形状、摩擦攪拌される接合構造物１等の材質や肉厚等に応じて設定されている。
【００２９】
攪拌ピンＧ２が第一タブ材２の表面に接触すると、摩擦熱によって攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が塑性流動化し、図５（ｂ）に示すように、攪拌ピンＧ２が第一タブ材２に挿入される。
なお、回転ツールＧの挿入予定位置に予め下穴を形成した場合には、回転ツールＧを押し込む際の圧入抵抗を低減することができ、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。
【００３０】
攪拌ピンＧ２全体が第一タブ材２に入り込み、かつ、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の全面が第一タブ材２の表面に接触したら、図６に示すように、回転ツールＧを回転させつつ突合部Ｊ１に向けて移動させる。
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、摩擦攪拌される接合構造物１等の材質や肉厚等に応じて設定されている。
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塑性化領域Ｗ１が形成される（図５（ｂ）参照）。
【００３１】
本接合工程では、開始位置Ｐ１から第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの継ぎ目（境界線）上に設定したルートに沿って、回転ツールＧを連続して移動させることで、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。
【００３２】
そして、回転ツールＧが突合部Ｊ１を通過し、第二タブ材３の適所に設けた終了位置Ｐ２に達したら、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Ｐ２から離脱させる。これにより、接合構造物１の表面Ａ側の摩擦攪拌接合が完了する。
【００３３】
なお、本実施形態では、第一タブ材２に開始位置Ｐ１を設け、第二タブ材３に終了位置Ｐ２設けているが、第二タブ材３に開始位置Ｐ１を設け、第一タブ材２に終了位置Ｐ２を設けてもよい。
【００３４】
（３）第二接合工程
第二接合工程は、図７に示すように、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して、接合構造物１の裏面Ｂから摩擦攪拌接合を行う工程である。
第二接合工程では、第一接合工程が終了したら、接合構造物１を図示せぬ摩擦攪拌装置から一旦取り外し、裏面Ｂを上方に向けて再度固定する。
第二接合工程は、タブ材配置工程が含まれないこと以外は、前記した第一接合工程と同等であるため、その詳細な説明は省略する。
なお、第二接合工程で形成された塑性化領域を塑性化領域Ｗ２とする。また、第二接合工程が終了したら、接合構造物１からタブ材２，３を切削して除去する。
【００３５】
（４）凹溝形成工程
凹溝形成工程は、図８に示すように、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄにおいて、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に沿って凹溝Ｋ１，Ｋ１を形成する工程である。本実施形態では、公知のエンドミル等の切削工具を用いて、一定の幅及び深さで表面Ａから裏面Ｂに亘って連続して凹溝Ｋ１，Ｋ１を形成している。また、本実施形態では、両側の凹溝Ｋ１，Ｋ１の間に残された突合部Ｊ１の幅が、接合構造物１の最大幅の半分程度になるように凹溝Ｋ１の深さを設定している。
【００３６】
（５）第一側面溶接工程
第一側面溶接工程は、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に沿って、両側の凹溝Ｋ１，Ｋ１内に第一溝部Ｋ２を形成する溝部形成工程（図９参照）と、第一溝部Ｋ２に溶接金属を充填する溶接金属充填工程（図１０参照）と、を含むものである。
【００３７】
溝部形成工程では、図９に示すように、両側の凹溝Ｋ１，Ｋ１内の側面に露出した突合部Ｊ１に沿って、凹状の第一溝部Ｋ２を形成する。本実施形態では、公知のエンドミル等の切削工具を用いて、一定の幅及び深さで表面Ａから裏面Ｂに亘って連続して第一溝部Ｋ２を形成している。
第一溝部Ｋ２の溝幅は限定されるものではないが、本実施形態では塑性化領域Ｗ１，Ｗ２の幅よりも小さい溝幅に設定されている。なお、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２に空洞欠陥が形成される虞がある場合には、空洞欠陥を含むように第一溝部Ｋ２内の溝幅を設定することが望ましい。
【００３８】
溶接金属充填工程では、図１０に示すように、第一溝部Ｋ２にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、第一溝部Ｋ２に溶接金属Ｌ１を充填する。これにより、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間に形成された未塑性化領域が閉じられる。また、第一溝部Ｋ２内に空洞欠陥が含まれる場合には、その空洞欠陥が溶接金属Ｌ１によって閉塞される。
なお、溶接金属充填工程は、ＭＩＧ溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。また、溶接材料は、接合構造物１と異なっていてもよいが、本実施形態では同一の材料を用いている。
また、第一溝部Ｋ２に溶接金属Ｌ１を充填した後に、第一溝部Ｋ２に充填された溶接金属Ｌ１のうち凹溝Ｋ１内の側面から突出している部分を切除する。
【００３９】
（６）継手部材挿入工程
継手部材挿入工程は、図１１に示すように、両側の凹溝Ｋ１，Ｋ１に継手部材Ｈを挿入する工程である。
継手部材Ｈは、直方体の金属部材であり、その上下高さ寸法、左右幅寸法、前後幅寸法を、凹溝Ｋ１の各寸法と同一にしている。本実施形態では、接合構造物１と同一組成の金属材料で継手部材Ｈを形成しているが、摩擦攪拌可能な金属材料であればよい。
第一側面Ｃ側の凹溝Ｋ１に挿入された継手部材Ｈでは、表面（上面）と接合構造物１の表面Ａとを面一にし、側面と接合構造物１の側面Ｃとを面一にし、裏面（下面）と接合構造物１の裏面Ｂとを面一にする。
同様に、第二側面Ｄ側の凹溝Ｋ１に挿入された継手部材Ｈでは、表面（上面）と接合構造物１の表面Ａとを面一にし、側面と接合構造物１の側面Ｄとを面一にし、裏面（下面）と接合構造物１の裏面Ｂとを面一にする。
【００４０】
（７）第三接合工程
第三接合工程は、図１３に示すように、接合構造物１と各継手部材Ｈ，Ｈとの突合部Ｊ２，Ｊ３に対して、接合構造物１の表面Ａから回転ツールＧ（図４参照）を用いて摩擦攪拌接合を行う工程である。
第三接合工程は、接合構造物１にタブ材４，５を配置するタブ材配置工程（図１２参照）と、接合構造物１と各継手部材Ｈ，Ｈとの突合部Ｊ２，Ｊ３に対して表面Ａから摩擦攪拌を行う本接合工程（図１３参照）と、を含むものである。
【００４１】
タブ材配置工程は、図１２に示すように、接合構造物１の接合部の左右両側に一対のタブ材４，５を配置する工程である。このタブ材４，５は、後記する本接合工程において、回転ツールＧ（図４参照）を押圧させる開始位置Ｐ３，Ｐ５、及び回転ツールＧを離脱させる終了位置Ｐ４，Ｐ６を設定するものである（図１３参照）。
【００４２】
第三タブ材４及び第四タブ材５は、直方体の金属部材であり、本実施形態では接合構造物１と同等の素材を用いている。第三タブ材４及び第四タブ材５の表面及び裏面は、接合構造物１の表面Ａ及び裏面Ｂと面一に形成されている。
第三タブ材４は、接合構造物１の第一側面Ｃに当接して配置され、第四タブ材５は、接合構造物１の第二側面Ｄに当接して配置される。
第三タブ材４及び第四タブ材５と接合構造物１とは、それぞれ入り隅部において溶接により仮接合されている。
【００４３】
本接合工程では、図１３に示すように、第三タブ材４の表面に設定された開始位置Ｐ３に挿入した回転ツールＧ（図４参照）の攪拌ピンＧ２を、接合構造物１と右側の継手部材Ｈとの継ぎ目を通過して、第三タブ材４の表面に設定された終了位置Ｐ４まで移動させることで、接合構造物１と右側の継手部材Ｈとの突合部Ｊ２の摩擦攪拌を行う。
同様に、第四タブ材５の表面に設定された開始位置Ｐ５に挿入した回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を、接合構造物１と左側の継手部材Ｈとの継ぎ目を通過して、第四タブ材５の表面に設定された終了位置Ｐ６まで移動させることで、接合構造物１と左側の継手部材Ｈとの突合部Ｊ３の摩擦攪拌を行う。
なお、第三接合工程で行われる摩擦攪拌接合は、第一接合工程及び第二接合工程で行われた摩擦攪拌接合と同等であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
（８）第四接合工程
第四接合工程は、図１４に示すように、接合構造物１と各継手部材Ｈ，Ｈとの突合部Ｊ２，Ｊ３に対して、接合構造物１の裏面Ｂから回転ツールＧ（図４参照）を用いて摩擦攪拌を行う工程である。
第四接合工程では、第三接合工程が終了したら、接合構造物１を図示せぬ摩擦攪拌装置から一旦取り外し、裏面Ｂを上方に向けて再度固定する。
第四接合工程は、タブ材配置工程が含まれないこと以外は、前記した第三接合工程と同等であるため、その詳細な説明は省略する。
なお、第四接合工程で形成された塑性化領域を塑性化領域Ｗ４とする。また、第四接合工程が終了したら、接合構造物１からタブ材４，５を切削して除去する。
【００４５】
（９）第二側面溶接工程
第二側面溶接工程は、接合構造物１の両側面Ｃ，Ｄにおいて、接合構造物１と継手部材Ｈとの突合部Ｊ２，Ｊ３に沿って、第二溝部Ｋ３・・・を形成する溝部形成工程（図１４参照）と、第二溝部Ｋ３に溶接金属を充填する溶接金属充填工程（図１参照）と、を含むものである。
【００４６】
溝部形成工程では、図１４に示すように、接合構造物１の両側面Ｃ，Ｄに露出した突合部Ｊ２，Ｊ３に沿って、凹状の第二溝部Ｋ３を形成する。本実施形態では、公知のエンドミル等の切削工具を用いて、一定の幅及び深さで表面Ａから裏面Ｂに亘って連続して第二溝部Ｋ３を形成している。
第二溝部Ｋ３の溝幅は限定されるものではないが、本実施形態では塑性化領域Ｗ３，Ｗ４の幅よりも小さい溝幅に設定されている。なお、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４に空洞欠陥が形成される虞がある場合には、空洞欠陥を含むように第二溝部Ｋ３内の溝幅を設定することが望ましい。
【００４７】
溶接金属充填工程では、図１に示すように、第二溝部Ｋ３にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、第二溝部Ｋ３に溶接金属Ｌ２を充填する。これにより、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ３と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ４との間に形成された未塑性化領域が閉じられる。また、第二溝部Ｋ３内に空洞欠陥が含まれる場合には、その空洞欠陥が溶接金属Ｌ２によって閉塞される。
なお、溶接金属充填工程は、ＭＩＧ溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。また、溶接材料は、接合構造物１と異なっていてもよいが、本実施形態では同一の材料を用いている。
また、第二溝部Ｋ３に溶接金属Ｌ２を充填した後に、第二溝部Ｋ３に充填された溶接金属Ｌ２のうち接合構造物１の側面Ｃ，Ｄから突出している部分を切除する。
【００４８】
以上のような各工程により、図１に示すように、第一金属部材１ａの端面１１ａ（図２（ａ）参照）と第二金属部材１ｂの端面１１ｂ（図２（ａ）参照）とが接合された接合構造物１が形成される。
【００４９】
本実施形態の接合構造物の製造方法によれば、図１に示すように、接合構造物１の表面Ａ、裏面Ｂ及び両側面Ｃ，Ｄにおいて、接合構造物１と各継手部材Ｈ，Ｈとの突合部Ｊ２，Ｊ３が接合され、接合構造物１と各継手部材Ｈ，Ｈとの継ぎ目全体が閉じられるため、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
【００５０】
また、第一側面溶接工程において、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して、凹溝Ｋ１内から溶接が行われた後に、凹溝Ｋ１に継手部材Ｈが挿入され、第二側面溶接工程において、接合構造物１と継手部材Ｈとの突合部Ｊ２，Ｊ３に対して側面Ｃ，Ｄから溶接が行われる。したがって、接合構造物１の側部は肉厚方向において二重に溶接された状態となるため、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
特に、本実施形態のように、突合部Ｊ１の幅が接合構造物１の最大幅の半分程度となるように設定した場合には、接合構造物１の中心部で溶接が行われるため、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
【００５１】
また、第一側面溶接工程では、突合部Ｊ１に沿って形成された第一溝部Ｋ２に溶接金属Ｆ１を充填し、第二側面溶接工程では、突合部Ｊ２，Ｊ３に沿って形成された第二溝部Ｋ３に溶接金属Ｌ２を充填することで、溶接金属Ｌ１，Ｌ２の充填作業を容易に行うことができるとともに、各突合部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３を確実に閉じることができる。
【００５２】
また、第一側面溶接工程では、第一溝部Ｋ２に充填された溶接金属Ｌ２のうち凹溝Ｋ１の側面から突出した部分を切除することで、凹溝Ｋ１の側面が平滑に成形され、凹溝Ｋ１の側面と継手部材Ｈの外面とを密着させることができるため、接合構造物１と継手部材Ｈとの接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
【００５３】
また、第二側面溶接工程では、第二溝部Ｋ３に充填された溶接金属のうち接合構造物１の側面Ｃ，Ｄから突出した部分を切除することで、接合構造物１の仕上がり面を平滑に成形することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。
例えば、本実施形態の第一側面溶接工程では、図１０に示すように、突合部Ｊ１に沿って、表面Ａから裏面Ｂに亘って第一溝部Ｋ２を形成しているが、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間に形成された未塑性化領域に対応する部位に溝部を形成し、この溝部に溶接金属を充填することで未塑性化領域を閉じてもよい。
【００５５】
また、本実施形態の第二側面溶接工程では、図１４に示すように、突合部Ｊ２，Ｊ３に沿って、表面Ａから裏面Ｂに亘って第二溝部Ｋ３を形成しているが、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ３と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ４との間に形成された未塑性化領域に対応する部位に溝部を形成し、この溝部に溶接金属を充填することで未塑性化領域を閉じてもよい。
【００５６】
また、第一接合工程及び第二接合工程の前に、回転ツールＧ（図４参照）よりも小型の回転ツールを用いて、突合部Ｊ１を摩擦攪拌接合する仮接合工程を行ってもよい。このように、突合部Ｊ１を仮接合することで、突合部Ｊ１に回転ツールＧが押し込まれたときに、目開きが生じるのを防ぐことができる。同様に、第三接合工程の前に、突合部Ｊ２，Ｊ３を仮接合することで、突合部Ｊ２，Ｊ３に回転ツールＧが押し込まれたときに、目開きが生じるのを防ぐことができる。
【００５７】
また、本実施形態の第一接合工程及び第二接合工程では、図６に示すように、接合構造物１の左右両側に一対のタブ材２，３を配置しているが、タブ材は必ずしも設けなくてもよい。このように、タブ材を省略する場合には、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１の両端部に摩擦攪拌の開始位置及び終了位置を設定し、第一側面溶接工程において、摩擦攪拌の開始位置及び終了位置が切除されるように第一溝部Ｋ２を形成することが望ましい。
同様に、第三接合工程及び第四接合工程においてもタブ材を設けることなく、突合部Ｊ２，Ｊ３の両端部に摩擦攪拌の開始位置及び終了位置を設定し、第二側面溶接工程において、開始位置及び終了位置が切除されるように第三溝部Ｋ３を形成することが望ましい。
【００５８】
また、本実施形態では、図１１に示すように、凹溝Ｋ１の断面形状を矩形に形成し、この凹溝Ｋ１に直方体の継手部材Ｈを挿入しているが、凹溝Ｋ１及び継手部材Ｈの形状は限定されるものではなく、他の形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態の製造方法によって接合された接合構造物を示した斜視図である。
【図２】本実施形態の突合工程を示した図で、（ａ）は第一金属部材と第二金属部材とを突き合わせる前の斜視図、（ｂ）は第一金属部材と第二金属部材とを突き合わせた後の斜視図である。
【図３】本実施形態の第一接合工程におけるタブ材配置工程を示した斜視図である。
【図４】本実施形態の回転ツールを示した側面図である。
【図５】本実施形態の回転ツールの使用状態を示した図で、（ａ）は回転ツールをタブ材に当接させたときの側面図、（ｂ）は回転ツールをタブ材に押し込んだときの側面図である。
【図６】本実施形態の第一接合工程における本接合工程を示した平面図である。
【図７】本実施形態の第二接合工程を終了した後に、タブ材を除去した状態の接合構造物を示した斜視図である。
【図８】本実施形態の凹溝形成工程を示した斜視図である。
【図９】本実施形態の第一側面溶接工程における溝部形成工程を示した斜視図である。
【図１０】本実施形態の第一側面溶接工程における溶接金属充填工程を示した斜視図である。
【図１１】本実施形態の継手部材挿入工程を示した斜視図である。
【図１２】本実施形態の第三接合工程におけるタブ材配置工程を示した斜視図である。
【図１３】本実施形態の第三接合工程における本接合工程を示した平面図である。
【図１４】本実施形態の第二側面溶接工程における溝部形成工程を示した斜視図である。
【図１５】従来の接合構造物の製造方法を示した断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１      接合構造物
１ａ    第一金属部材
１ｂ    第二金属部材
Ａ      表面
Ｂ      裏面
Ｃ      第一側面
Ｄ      第二側面
Ｈ      継手部材
Ｊ１    突合部（第一金属部材と第二金属部材）
Ｊ２    突合部（接合構造物と継手部材）
Ｊ３    突合部（接合構造物と継手部材）
Ｋ１    凹溝
Ｋ２    第一溝部
Ｋ３    第二溝部
Ｌ１    溶接金属
Ｌ２    溶接金属
Ｇ      回転ツール
Ｇ２    攪拌ピン
Ｗ１    塑性化領域（表面）
Ｗ２    塑性化領域（裏面）
Ｗ３    塑性化領域（表面）
Ｗ４    塑性化領域（裏面）
【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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【図１４】
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【図１５】
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