(57)【要約】【課題】継手部材を介設して金属部材同士を摩擦攪拌する接合方法であって、金属部材の両側面間の気密性及び水密性を向上させることが可能な接合方法を提供す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１ａ及び第二金属部材１ｂを端部同士で突き合わせて形成された中空部に継手部材Ｕ１を嵌合してなる被接合金属部材１に、回転ツールＧを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、表面側突合部Ｊ１に対して表面Ａから摩擦攪拌を行う表面側接合工程と、裏面側突合部Ｊ２に対して裏面Ｂから摩擦攪拌を行う裏面側接合工程と、第二金属側継手突合部Ｊ３及び第一金属側継手突合部Ｊ４に対して第一側面Ｃから摩擦攪拌を行う側面側接合工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
2009066639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に凹溝を有する第一金属部材及び第二金属部材を前記端部同士で突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入してなる被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、
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被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行う表面側接合工程と、
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被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う裏面側接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の側面から摩擦攪拌を行う側面側接合工程と、
を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記表面側接合工程及び裏面側接合工程で形成された塑性化領域と、前記継手部材とが接触することを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記側面側接合工程において、
前記表面側接合工程及び裏面側接合工程で形成された塑性化領域を前記回転ツールによって摩擦攪拌することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
端面に凹溝を有する第一金属部材及び第二金属部材と、前記第一金属部材の前記端面と前記第二金属部材の一方の側面とを突き合わせて形成された中空部に挿入された継手部材と、を有する被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、
前記第一金属部材の前記凹溝に前記継手部材を挿入する第一挿入工程と、
前記第一金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記第一金属部材の側面から摩擦攪拌を行う第一の本接合工程と、
前記第一金属部材の端面が前記第二金属部材の一方の側面に突き合わされるようにして前記第二金属部材の前記凹溝に前記継手部材を挿入する第二挿入工程と、
前記第一金属部材の前記端面と第二金属部材の一方の前記側面との突合部に対して、被接合金属部材の表面及び裏面から摩擦攪拌を行う第二の本接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材の突合部及び前記第二金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記第二金属部材の前記端面から摩擦攪拌を行う第三の本接合工程と、
前記第二金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記第二金属部材の他方の前記側面から摩擦攪拌を行う第四の本接合工程と、
を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項５】
端面に凹溝を有する第一金属部材及び第二金属部材と、前記第一金属部材の前記端面と前記第二金属部材の一方の側面とを突き合わせて形成された中空部に挿入された継手部材と、を有する被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、
前記第二金属部材の前記凹溝に前記継手部材を挿入する第三挿入工程と、
前記第二金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記第二金属部材の他方の前記側面から摩擦攪拌を行う第四の本接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材の突合部及び前記第二金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記第二金属部材の前記端面から摩擦攪拌を行う第三の本接合工程と、
前記第一金属部材の端面が前記第二金属部材の一方の側面に突き合わされるようにして前記第一金属部材の前記凹溝に前記継手部材を挿入する第四挿入工程と、
前記第一金属部材の前記端面と第二金属部材の一方の前記側面との突合部に対して表面及び裏面から摩擦攪拌を行う第二の本接合工程と、
前記第一金属部材と前記継手部材との突合部に対して前記第一金属部材の側面から摩擦攪拌を行う第一の本接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項６】
前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域と、
前記第二の本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させ、
前記第二の本接合工程で形成された塑性化領域と、
前記第三の本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させ、
前記第三の本接合工程で形成された塑性化領域と
前記第四の本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させる
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
端面に凹溝を有する第一金属部材、第二金属部材及び第三金属部材と、前記凹溝に挿入される継手部材と、を有し、前記継手部材の両側に前記第一金属部材及び前記第三金属部材を挿入するとともに、前記第一金属部材と第三金属部材の間に第二金属部材を挿入して形成された平面視Ｔ字状を呈する被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、
前記第一金属部材及び前記第三金属部材を前記継手部材の両側に挿入する第五挿入工程と、
前記第一金属部材と前記継手部材との突合部及び前記第三金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記継手部材の一方の側面から摩擦攪拌を行う第五の本接合工程と、
前記継手部材に前記第二金属部材を挿入する第六挿入工程と、
前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の一方の側面との突合部と、前記第二金属部材と前記継手部材の突合部と、前記第三金属部材の端面と前記第二金属部材の他方の側面との突合部と、を前記第二金属部材の端面から摩擦攪拌を行う第六の本接合工程と、
前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の一方の側面との突合部に対して、表面及び裏面から摩擦攪拌を行うとともに、
前記第三金属部材の端面と前記第二金属部材の他方の側面との突合部に対して、表面及び裏面から摩擦攪拌を行う第七の本接合工程と、
を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項８】
前記第五の本接合工程で形成された塑性化領域と、
前記第六の本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させ、
前記第六の本接合工程で形成された塑性化領域と、
前記第七の本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させ、
ことを特徴とする請求項７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】
ここで図３１の（ａ）及び（ｂ）は、一対の金属部材に摩擦攪拌接合を施した従来の接合方法を示した断面図である。従来の接合方法は、まず、図３１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一金属部材１００の端部に切り欠かれた凹溝１００ａ及び第二金属部材１０１の端部に切り欠かれた凹溝１０１ａを対向させ、凹溝１００ａ，１０１ａによって形成された中空部に、継手部材１０３を嵌合してなる被接合金属部材１０４を形成する。そして、第一金属部材１００と第二金属部材１０１との突合部１１０の表面及び裏面から摩擦攪拌接合を行うものである。
このような接合方法によれば、継手部材１０３が回転ツールＧの圧力を均一化するとともに、摩擦攪拌により塑性流動化した金属Ｗを下支えするので、仮に第一金属部材１００と第二金属部材１０１との間に段差があったとしても好適に接合することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６７４９８号公報（図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の接合方法のように継手部材１０３を介設して第一金属部材１００及び第二金属部材１０１の端部同士を接合する場合、第一金属部材１００と継手部材１０３との突合部１００ｂ及び第二金属部材１０１と継手部材１０３との突合部１０１ｂが、被接合金属部材１０４の両側面間に露出しているため、被接合金属部材１０４の水密性及び気密性が低下するという問題があった。
【０００６】
このような観点から本発明は、継手部材を介設して金属部材同士を摩擦攪拌する接合方法であって、金属部材の両側面間の気密性及び水密性を向上させることが可能な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】
【０００７】
このような課題を解決する本発明に係る接合方法は、端部に凹溝を有する第一金属部材及び第二金属部材を前記端部同士で突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入してなる被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、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被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行う表面側接合工程と、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被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う裏面側接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の側面から摩擦攪拌を行う側面側接合工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の表面及び裏面を摩擦攪拌するとともに、被接合金属部材の側面に露出する前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して摩擦攪拌を行うことにより未塑性化領域を密閉する。これにより、被接合金属部材の両側面間の気密性及び水密性を向上させることができる。
【０００９】
また、第一金属部材と第二金属部材の突合部に継手部材を挿入して、継手部材と第一金属部材の突合部及び継手部材と第二金属部材の突合部とを摩擦攪拌することで、接合部の強度を高めることができる。
【００１０】
また、本発明では、前記表面側接合工程及び裏面側接合工程で形成された塑性化領域と、前記継手部材とが接触することが好ましい。かかる接合方法によれば、被接合金属部材の側面において、第一金属部材と第二金属部材との突合部の全長に亘って密閉することができるため、製品の質をより高めることができる。
【００１１】
また、本発明では、前記側面側接合工程において、前記表面側接合工程及び裏面側接合工程で形成された塑性化領域を前記回転ツールによって摩擦攪拌することが好ましい。かかる接合方法によれば、側面側接合工程によって形成された塑性化領域と、前記表面側接合工程及び裏面側接合工程で形成された塑性化領域とが重複するため、より一層製品の質を高めることができる。
【００１２】
また、本発明では、端面に凹溝を有する第一金属部材及び第二金属部材と、前記第一金属部材の前記端面と前記第二金属部材の一方の側面とを突き合わせて形成された中空部に挿入された継手部材と、を有する被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、前記第一金属部材の前記凹溝に前記継手部材を挿入する第一挿入工程と、前記第一金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記第一金属部材の側面から摩擦攪拌を行う第一の本接合工程と、前記第一金属部材の端面が前記第二金属部材の一方の側面に突き合わされるようにして前記第二金属部材の前記凹溝に前記継手部材を挿入する第二挿入工程と、前記第一金属部材の前記端面と第二金属部材の一方の前記側面との突合部に対して、被接合金属部材の表面及び裏面から摩擦攪拌を行う第二の本接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材の突合部及び前記第二金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記第二金属部材の前記端面から摩擦攪拌を行う第三の本接合工程と、前記第二金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記第二金属部材の他方の前記側面から摩擦攪拌を行う第四の本接合工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の表面及び裏面を摩擦攪拌するとともに、被接合金属部材の側面に露出する前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して摩擦攪拌を行うことにより未塑性化領域を密閉する。これにより、被接合金属部材の両側面間の気密性及び水密性を向上させることができる。
【００１４】
また、第一金属部材と第二金属部材の突合部に継手部材を挿入して、継手部材と第一金属部材の突合部及び継手部材と第二金属部材の突合部とを摩擦攪拌することで、接合部の強度を高めることができる。
【００１５】
また、本発明では、端面に凹溝を有する第一金属部材及び第二金属部材と、前記第一金属部材の前記端面と前記第二金属部材の一方の側面とを突き合わせて形成された中空部に挿入された継手部材と、を有する被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、前記第二金属部材の前記凹溝に前記継手部材を挿入する第三挿入工程と、前記第二金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記第二金属部材の他方の前記側面から摩擦攪拌を行う第四の本接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材の突合部及び前記第二金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記第二金属部材の前記端面から摩擦攪拌を行う第三の本接合工程と、前記第一金属部材の端面が前記第二金属部材の一方の側面に突き合わされるようにして前記第一金属部材の前記凹溝に前記継手部材を挿入する第四挿入工程と、前記第一金属部材の前記端面と第二金属部材の一方の前記側面との突合部に対して表面及び裏面から摩擦攪拌を行う第二の本接合工程と、前記第一金属部材と前記継手部材との突合部に対して前記第一金属部材の側面から摩擦攪拌を行う第一の本接合工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の表面及び裏面を摩擦攪拌するとともに、被接合金属部材の側面に露出する前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して摩擦攪拌を行うことにより未塑性化領域を密閉する。これにより、被接合金属部材の両側面間の気密性及び水密性を向上させることができる。
【００１７】
また、第一金属部材と第二金属部材の突合部に継手部材を挿入して、継手部材と第一金属部材の突合部及び継手部材と第二金属部材の突合部とを摩擦攪拌することで、接合部の強度を高めることができる。
【００１８】
また、本発明では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域と、前記第二の本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させ、前記第二の本接合工程で形成された塑性化領域と、前記第三の本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させ、前記第三の本接合工程で形成された塑性化領域と前記第四の本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させることが好ましい。
【００１９】
かかる接合方法によれば、各接合工程によって形成された塑性化領域を重複させて突合部を密閉するため、より一層製品の質を高めることができる。
【００２０】
端面に凹溝を有する第一金属部材、第二金属部材及び第三金属部材と、前記凹溝に挿入される継手部材と、を有し、前記継手部材の両側に前記第一金属部材及び前記第三金属部材を挿入するとともに、前記第一金属部材と第三金属部材の間に第二金属部材を挿入して形成された平面視Ｔ字状を呈する被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、前記第一金属部材及び前記第三金属部材を前記継手部材の両側に挿入する第五挿入工程と、前記第一金属部材と前記継手部材との突合部及び前記第三金属部材と前記継手部材との突合部に対して、前記継手部材の一方の側面から摩擦攪拌を行う第五の本接合工程と、前記継手部材に前記第二金属部材を挿入する第六挿入工程と、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の一方の側面との突合部と、前記第二金属部材と前記継手部材の突合部と、前記第三金属部材の端面と前記第二金属部材の他方の側面との突合部と、を前記第二金属部材の端面から摩擦攪拌を行う第六の本接合工程と、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の一方の側面との突合部に対して、表面及び裏面から摩擦攪拌を行うとともに、前記第三金属部材の端面と前記第二金属部材の他方の側面との突合部に対して、表面及び裏面から摩擦攪拌を行う第七の本接合工程と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
かかる接合方法によれば、第一金属部材、第二金属部材及び第三金属部材及び継手部材を挿入してなる平面視Ｔ字状を呈する被接合金属部材であっても、被接合金属部材の側面に露出する突合部に摩擦攪拌を行うことで、被接合金属部材の側面間における水密性及び気密性を高めることができる。
【００２２】
また、本発明では、前記第五の本接合工程で形成された塑性化領域と、前記第六の本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させ、前記第六の本接合工程で形成された塑性化領域と、前記第七の本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させることが好ましい。
【００２３】
かかる接合方法によれば、各接合工程によって形成された塑性化領域を重複させて突合部を密閉するため、より一層製品の質を高めることができる。
【発明の効果】
【００２４】
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摩擦攪拌する場合において、金属部材の両側面間の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】
【００２５】
［第一実施形態］
本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１ａ及び第二金属部材１ｂを突き合せて形成された中空部に継手部材Ｕ１を挿入するとともに、第一金属部材１ａと継手部材Ｕ１及び第二金属部材１ｂと継手部材Ｕ１との突合部を摩擦攪拌により接合することを特徴とするものである。
まず、本実施形態に係る接合方法の被接合金属部材１を詳細に説明するとともに、この被接合金属部材１を接合する際に用いられる第一タブ材２と第二タブ材３を詳細に説明する。
【００２６】
被接合金属部材１は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態では、端部に凹溝ｋａ，ｋｂが形成された一対の第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂと、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中空部に挿入される継手部材Ｕ（Ｕ１）とを有する。
【００２７】
第一金属部材１ａは、断面視矩形を呈し、端面Ｔ１に一方の側面１４ａから他方の側面１５ａに向かって連続する断面視矩形の凹溝ｋａが形成されている。第二金属部材１ｂは、第一金属部材１ａと略同等の形状からなる金属部材である。第二金属部材１ｂに形成された凹溝ｋｂは、第一金属部材１ａの凹溝ｋａと対向して配置されており、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂとを突き合わせることにより、中空部が形成される。
【００２８】
第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂは、本実施形態では、同一組成の金属材料であって、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。
なお、図１に示すように、被接合金属部材１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、本実施形態における上下左右前後は、図１の矢印に従う。
【００２９】
継手部材Ｕ１は、断面視矩形を呈する直方体であって、継手部材Ｕ１の長手方向の両端面は、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂの両側面と面一となるように形成されている。継手部材Ｕ１の高さｕ１は、第一金属部材１ａの凹溝ｋａの高さｋ１及び第二金属部材１ｂの凹溝ｋｂの高さｋ３と略同等に形成されている。また、継手部材Ｕ１の幅ｕ２は、凹溝ｋａの幅ｋ２と凹溝ｋｂの幅ｋ４の和と略同等に形成されている。即ち、継手部材Ｕ１は、図２の（ｂ）に示すように、被接合金属部材１の中空部に略隙間がないように挿入されている。継手部材Ｕ１は、本実施形態においては、第一金属部材１ａと同等の材料からなる。
【００３０】
図１及び図２の（ｂ）に示すように、被接合金属部材１の表面Ａ側において、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとが突き合わされた部分を表面側突合部Ｊ１とする。また、被接合金属部材１の裏面Ｂ側において、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとが突き合わされた部分を裏面側突合部Ｊ２とする。また、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄ側において、継手部材Ｕ１と第二金属部材１ｂとが突き合わされた部分を第二金属側継手突合部Ｊ３とする。また、継手部材Ｕ１と第一金属部材１ａとが突き合わされた部分を第一金属側継手突合部Ｊ４とする。
【００３１】
第一タブ材２および第二タブ材３は、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被接合金属部材１の突合部Ｊ１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１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１ａと第二金属部材１ｂの継ぎ目（境界線）を覆い隠す。第一タブ材２及び第二タブ材３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１と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ材２及び第二タブ材３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Ｊ１における被接合金属部材１の厚さ寸法と同一にしている。
【００３２】
次に、図５を参照して、摩擦攪拌に用いる小型の回転ツールＦ（以下、「小型回転ツールＦ」という。）及び大型の回転ツールＧ（以下、「大型回転ツールＧ」という。）を詳細に説明する。
【００３３】
図５の（ａ）に示す小型回転ツールＦは、工具鋼など被接合金属部材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、被接合金属部材１の材質や厚さ等に応じて設定すればよいが、少なくとも、後記する第一の本接合工程で用いる大型回転ツールＧ（図５の（ｂ）参照）よりも小型にする。このようにすると、小さな負荷で接合を行うことが可能となるので、接合時に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、比較的複雑な経路であってもスムーズに摩擦攪拌することができる。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、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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よりも小さい。攪拌ピンＦ２の長さＬ２は、大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の長さＬ１（図５の（ｂ）参照）よりも小さくすることが望ましい。
【００３６】
図５の（ｂ）に示す大型回転ツールＧは、工具鋼など被接合金属部材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とを備えて構成されている。
【００３７】
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。
【００３８】
以下、本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）第一の準備工程、（２）第一の予備工程、（３）表面側接合工程、（４）第二の準備工程、（５）第二の予備工程、（６）裏面側接合工程、（７）タブ材切除工程、（８）第三の準備工程、（９）第一側面側接合工程、（１０）第四の準備工程、（１１）第二側面側接合工程、（１２）タブ材切除工程、を含むものである。
【００３９】
（１）第一の準備工程
図２乃至図４を参照して第一の準備工程を説明する。第一の準備工程は、被接合金属部材１の摩擦攪拌の開始位置や終了位置が設けられる当て部材（第一タブ材２及び第二タブ材３）を準備する工程である。第一の準備工程は、本実施形態では、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを突き合せて中空部に継手部材Ｕを挿入する突合工程と、被接合金属部材１の突合部Ｊ１の両側に第一タブ材２と第二タブ材３を配置するタブ材配置工程と、第一タブ材２と第二タブ材３を溶接により被接合金属部材１に仮接合する仮溶接工程と、被接合金属部材１を摩擦攪拌装置に設置する被接合金属部材設置工程と、を具備している。
【００４０】
（1-1）突合工程
突合工程では、図２及び図３に示すように、第一金属部材１ａの端面Ｔ１に第二金属部材１ｂの端面Ｔ２を密着させるとともに、凹溝ｋａ，ｋｂによって形成された中空部に継手部材Ｕ１を挿入する。
また、図４等に示すように、第一金属部材１ａの表面１２ａと第二金属部材１ｂの表面１２ｂを面一にし、さらに、第一金属部材１ａの裏面１３ａと第二金属部材１ｂの裏面１３ｂを面一にする。また、同様に、第一金属部材１ａの第一側面１４ａと第二金属部材１ｂの第一側面１４ｂを面一にし、第一金属部材１ａの第二側面１５ａと第二金属部材１ｂの第二側面１５ｂを面一にする。
【００４１】
（1-2）タブ材配置工程
タブ材配置工程では、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、突合部Ｊ１の第二側面Ｄ側に第一タブ材２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Ｊ１の第一側面Ｃに第二タブ材３を配置して、その当接面３１を第一側面Ｃに当接させる。このとき、図４の（ｂ）に示すように、第一タブ材２の表面２２と第二タブ材３の表面３２を被接合金属部材１の表面Ａと面一にするとともに、第一タブ材２の裏面２３と第二タブ材３の裏面３３を被接合金属部材１の裏面Ｂと面一にする。
【００４２】
（1-3）仮溶接工程
仮溶接工程では、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被接合金属部材１と第一タブ材２とにより形成された入り隅部２ａ，２ｂを溶接して被接合金属部材１と第一タブ材２とを仮接合する。さらに、被接合金属部材１と第二タブ材３とにより形成された入り隅部３ａ，３ｂを溶接して被接合金属部材１と第二タブ材３とを仮接合する。
なお、入り隅部２ａ，２ｂ及び３ａ，３ｂ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。また、第一の準備工程において、仮溶接工程を省略する場合には、図示せぬ摩擦攪拌装置の架台上で、突合工程とタブ材配置工程を実行してもよい。
【００４３】
（1-4）被接合金属部材設置工程
被接合金属部材設置工程では、図７に示すように、被接合金属部材１の表面Ａが上方を向くようにして、図示せぬ摩擦攪拌装置の架台に被接合金属部材１を固定する。なお、本実施形態においては、常に架台の上方から摩擦攪拌を行うものとする。
【００４４】
（２）第一の予備工程
第一の予備工程は、表面側接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、表面Ａ側において、被接合金属部材１と第一タブ材２との突合部ｊ２を接合する第一タブ材接合工程と、被接合金属部材１の突合部Ｊ１を仮接合する仮接合工程と、被接合金属部材１と第二タブ材３との突合部ｊ３を接合する第二タブ材接合工程と、表面側接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程とを具備している。
【００４５】
第一の予備工程では、図７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ｊ２，Ｊ１，ｊ３に対して連続して摩擦攪拌を行う。即ち、摩擦攪拌の開始位置ＳＰ１に挿入した小型回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図５の（ａ）参照）を途中で離脱させることなく終了位置ＥＰ１まで移動させる。なお、本実施形態では、第一タブ材２に摩擦攪拌の開始位置ＳＰ１を設け、第二タブ材３に終了位置ＥＰ１を設けているが、開始位置ＳＰ１と終了位置ＥＰ１の位置を限定する趣旨ではない。また、本実施形態では、小型回転ツールＦ及び大型回転ツールＧの回転方向は、全て右回転で行うものとする。このように、小型回転ツールＦ及び大型回転ツールＧの回転方向を統一することで、作業手間を省略することができる。
【００４６】
本実施形態の第一の予備工程における摩擦攪拌の手順を図６及び図７を参照してより詳細に説明する。
まず、図６の（ａ）に示すように、第一タブ材２の適所に設けた開始位置ＳＰ１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を開始位置ＳＰ１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、摩擦攪拌される被接合金属部材１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。
【００４７】
攪拌ピンＦ２が第一タブ材２の表面２２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、図６の（ｂ）に示すように、攪拌ピンＦ２が第一タブ材２に挿入される。
【００４８】
攪拌ピンＦ２の全体が第一タブ材２に入り込み、かつ、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１の全面が第一タブ材２の表面２２に接触したら、図７に示すように、小型回転ツールＦを回転させつつ第一タブ材接合工程の始点ｓ２に向けて相対移動させる。
【００４９】
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、摩擦攪拌される被接合金属部材１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。小型回転ツールＦの移動時の回転速度は、挿入時の回転速度と同じか、それよりも低速にする。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。小型回転ツールＦを移動させると、その攪拌ピンＦ２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Ｆ２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する。
【００５０】
小型回転ツールＦを相対移動させて第一タブ材接合工程の始点ｓ２まで連続して摩擦攪拌を行ったら、始点ｓ２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接合工程に移行する。
【００５１】
（2-1）第一タブ材接合工程
第一タブ材接合工程では、第一タブ材２と被接合金属部材１との突合部ｊ２に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材１と第一タブ材２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。なお、本実施形態では、小型回転ツールＦを途中で離脱させることなく第一タブ材接合工程の始点ｓ２から終点ｅ２まで連続して摩擦攪拌を行う。
【００５２】
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空洞欠陥が発生する虞があるので、小型回転ツールＦの進行方向の右側に被接合金属部材１が位置するように第一タブ材接合工程の始点ｓ２と終点ｅ２の位置を設定することが望ましい。このようにすると、被接合金属部材１側に空洞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。
【００５３】
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空洞欠陥が発生する虞があるので、小型回転ツールＦの進行方向の左側に被接合金属部材１が位置するように第一タブ材接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、小型回転ツールＦを右回転させた場合の終点ｅ２の位置に始点を設け、小型回転ツールＦを右回転させた場合の始点ｓ２の位置に終点を設ければよい。
【００５４】
なお、小型回転ツールＦの攪拌ピンＦ２が突合部ｊ２に入り込むと、被接合金属部材１と第一タブ材２を引き離そうとする力が作用するが、被接合金属部材１と第一タブ材２により形成された入り隅部２ａ，２ｂ（図３参照）を溶接により仮接合しているので、被接合金属部材１と第一タブ材２との間に目開きが発生することがない。
【００５５】
（2-2）仮接合工程
小型回転ツールＦが第一タブ材接合工程の終点ｅ２に達したら、終点ｅ２で摩擦攪拌を終了させずに仮接合工程の始点ｓ１まで連続して摩擦攪拌を行い、そのまま仮接合工程に移行する。即ち、第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１まで小型回転ツールＦを離脱させずに摩擦攪拌を継続し、さらに、始点ｓ１で小型回転ツールＦを離脱させることなく仮接合工程に移行する。このようにすると、第一タブ材接合工程の終点ｅ２での小型回転ツールＦの離脱作業が不要となり、さらに、仮接合工程の始点ｓ１での小型回転ツールＦの挿入作業が不要となることから、予備的な接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００５６】
本実施形態では、第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１に至る摩擦攪拌のルートを第一タブ材２に設定し、小型回転ツールＦを第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１に移動させる際の移動軌跡を第一タブ材２に形成する。このようにすると、第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１に至る工程中において、被接合金属部材１に空洞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。
【００５７】
仮接合工程では、被接合金属部材１の表面側突合部Ｊ１（図７参照）に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材１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、表面側突合部Ｊ１の全長に亘って連続して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、小型回転ツールＦを途中で離脱させることなく仮接合工程の始点ｓ１から終点ｅ１まで連続して摩擦攪拌を行う。
【００５８】
小型回転ツールＦが仮接合工程の終点ｅ１に達したら、終点ｅ１で摩擦攪拌を終了させずに第二タブ材接合工程の始点ｓ３まで連続して摩擦攪拌を行い、そのまま第二タブ材接合工程に移行する。即ち、仮接合工程の終点ｅ１から第二タブ材接合工程の始点ｓ３まで小型回転ツールＦを離脱させずに摩擦攪拌を継続し、さらに、始点ｓ３で小型回転ツールＦを離脱させることなく第二タブ材接合工程に移行する。
【００５９】
本実施形態では、仮接合工程の終点ｅ１から第二タブ材接合工程の始点ｓ３に至る摩擦攪拌のルートを第二タブ材３に設定し、小型回転ツールＦを仮接合工程の終点ｅ１から第二タブ材接合工程の始点ｓ３に移動させる際の移動軌跡を第二タブ材３に形成する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ１から第二タブ材接合工程の始点ｓ３に至る工程中において、被接合金属部材１に空洞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。
【００６０】
（2-3）第二タブ材接合工程
第二タブ材接合工程では、被接合金属部材１と第二タブ材３との突合部ｊ３に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材１と第二タブ材３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ｊ３に対して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、小型回転ツールＦを途中で離脱させることなく第二タブ材接合工程の始点ｓ３から終点ｅ３まで連続して摩擦攪拌を行う。
【００６１】
なお、小型回転ツールＦを右回転させているので、小型回転ツールＦの進行方向の右側に被接合金属部材１が位置するように第二タブ材接合工程の始点ｓ３と終点ｅ３の位置を設定する。
【００６２】
また、小型回転ツールＦの攪拌ピンＦ２が突合部ｊ３に入り込むと、被接合金属部材１と第二タブ材３を引き離そうとする力が作用するが、被接合金属部材１と第二タブ材３の入り隅部３ａ，３ｂ（図３参照）を溶接により仮接合しているので、被接合金属部材１と第二タブ材３との間に目開きが発生することがない。
【００６３】
小型回転ツールＦが第二タブ材接合工程の終点ｅ３に達したら、終点ｅ３で摩擦攪拌を終了させずに、第二タブ材３に設けた終了位置ＥＰ１まで連続して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、被接合金属部材１の表面Ａ側に現れる継ぎ目（境界線）の延長線上に終了位置ＥＰ１を設けている。ちなみに、終了位置ＥＰ１は、後記する表面側接合工程における摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１でもある。
小型回転ツールＦが終了位置ＥＰ１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を終了位置ＥＰ１から離脱させる。
【００６４】
以上、第一タブ材接合工程、仮接合工程及び第二タブ材接合工程について説明したが、
各接合工程における軌跡はあくまで例示であって、他の形態であってもよい。また、第一タブ材接合工程及び第二タブ材接合工程を省略して、仮接合工程のみ行ってもよい。
【００６５】
（2-4）下穴形成工程
続いて、下穴形成工程を実行する。下穴形成工程は、図５の（ｂ）に示すように、表面側接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴Ｐ１を形成する工程である。第一の予備工程に係る下穴形成工程においては、第二タブ材３の表面３２に設定されたＳＭ１に下穴Ｐ１を形成する。
【００６６】
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Ｈ１を図示せぬドリルなどで拡径することで形成される。抜き穴Ｈ１を利用すれば、下穴Ｐ１の形成工程を簡略化することができるので、作業時間を短縮することが可能となる。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３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２に形成してもよいし、突合部ｊ２，ｊ３に形成してもよいが、好適には、本実施形態の如く被接合金属部材１の表面Ａ側に現れる被接合金属部材１の継ぎ目（境界線）の延長線上に形成することが望ましい。
【００６７】
なお、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）の抜き穴Ｈ１を拡径して下穴Ｐ１とする場合を例示したが、攪拌ピンＦ２の最大外径Ｘ２が大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の最小外径Ｙ３よりも大きく、かつ、攪拌ピンＦ２の最大外径Ｘ２が攪拌ピンＧ２の最大外径Ｙ２よりも小さい（Ｙ３＜Ｘ２＜Ｙ２）場合などにおいては、攪拌ピンＦ２の抜き穴Ｈ１をそのまま下穴Ｐ１としてもよい。
【００６８】
（３）表面側接合工程
表面側接合工程は、被接合金属部材１の表面Ａ側における表面側突合部Ｊ１を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る表面側接合工程では、図５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表面側突合部Ｊ１に対して被接合金属部材１の表面Ａ側から摩擦攪拌を行う。
【００６９】
表面側接合工程では、図８の（ａ）〜（ｃ）に示すように、開始位置ＳＭ１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ＥＭ１まで移動させる。即ち、表面側接合工程では、下穴Ｐ１から摩擦攪拌を開始し、終了位置ＥＭ１まで連続して摩擦攪拌を行う。
【００７０】
ここで、前記した第一の予備工程を終了した時点では、小型回転ツールＦを備えた摩擦攪拌装置は、第二タブ材３の終了位置ＥＰ１の直上（図７参照）に位置しているため、表面側接合工程の開始位置をＳＭ１にすると、大型回転ツールＧを備えた摩擦攪拌装置を移動させることなく表面側接合工程を行うことができ、作業を簡略化できる。
なお、本実施形態では、第二タブ材３に摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１を設け、第一タブ材２に終了位置ＥＭ１を設けているが、開始位置ＳＭ１と終了位置ＥＭ１の位置を限定する趣旨ではない。
【００７１】
図８の（ａ）〜（ｃ）を参照して表面側接合工程をより詳細に説明する。
まず、図８の（ａ）に示すように、下穴Ｐ１（開始位置ＳＭ１）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。このような状態になると、塑性流動化した金属を攪拌ピンＧ２の周面で押し退けながら、攪拌ピンＧ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となる。また、大型回転ツールＧのショルダ部Ｇ１が第二タブ材３の表面３２に当接する前に攪拌ピンＧ２が下穴Ｐ１の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦攪拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【００７２】
攪拌ピンＧ２の全体が第二タブ材３に入り込み、かつ、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の全面が第二タブ材３の表面３２に接触したら、図８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１の表面側突合部Ｊ１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ｊ３を横切らせて表面側突合部Ｊ１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塑性化領域（以下、「表面側塑性化領域Ｗ１」という。）が形成される。
【００７３】
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１の表面Ａから継手部材Ｕ１の上面までの距離ｕａ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Ｕ１に接触させることにより、表面側突合部Ｊ１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。
【００７４】
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、摩擦攪拌される被接合金属部材１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。
【００７５】
被接合金属部材１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１ａ及び第二金属部材１ｂ間に冷却水が入り込むと、接合面（端面Ｔ１，Ｔ２、図３の（ｂ）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１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。
【００７６】
被接合金属部材１の表面側突合部Ｊ１では、被接合金属部材１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、表面側突合部Ｊ１の一端から他端まで連続して摩擦攪拌を行う。表面側突合部Ｊ１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ｊ２を横切らせ、そのまま終了位置ＥＭ１に向けて相対移動させる。
【００７７】
なお、本実施形態では、被接合金属部材１の表面Ａ側に現れる被接合金属部材１の継ぎ目（境界線）の延長線上に摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１を設定しているので、表面側接合工程における摩擦攪拌のルートが一直線にすることができる。摩擦攪拌のルートを一直線にすると、大型回転ツールＧの移動距離を最小限に抑えることができるので、表面側接合工程を効率よく行うことが可能となり、さらには、大型回転ツールＧの磨耗量を低減することが可能となる。
【００７８】
大型回転ツールＧが終了位置ＥＭ１に達したら、図８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ＥＭ１（図７の（ｂ）参照）から離脱させる。なお、終了位置ＥＭ１において攪拌ピンＧ２を上方に離脱させると、攪拌ピンＧ２と略同形の抜き穴Ｑ１が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【００７９】
大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を終了位置ＥＭ１から離脱させる際の大型回転ツールＧの回転速度（離脱時の回転速度）は、移動時の回転速度よりも高速にすることが望ましい。このようにすると、離脱時の回転速度を移動時の回転速度と同じにした場合に比べて、攪拌ピンＧ２の離脱抵抗が小さくなるので、終了位置ＥＭ１における攪拌ピンＧ２の離脱作業を迅速に行うことが可能となる。
【００８０】
なお、本実施形態においては、表面側接合工程の前に、第一の予備工程を行ったが、第一の予備工程を省略して、第一の準備工程の直後に表面側接合工程を行ってもよい。
【００８１】
（４）第二の準備工程
第二の準備工程は、第二の予備工程に先だって行われる準備工程である。本実施形態では、被接合金属部材１の裏面Ｂ側を上方に向けて、図示しない摩擦攪拌装置に再度設置する被接合金属部材設置工程を具備するものである。
【００８２】
（4-1）被接合金属部材設置工程
被接合金属部材設置工程では、表面側接合工程を終えた被接合金属部材１の拘束を解いた後、被接合金属部材１の表裏を逆にして、裏面Ｂ側を上方に向け、摩擦攪拌装置の架台に再度設置する。本実施形態では、図１に示す前後軸回りに被接合金属部材１を半回転させて、被接合金属部材１の表裏を逆にする。
ここで、図９の（ａ）は、本実施形態に係る第二の準備工程の被接合金属部材設置工程後において、表面側突合部Ｊ１から第一金属部材１ａ側を臨む断面図である。図９の（ａ）に示すように、被接合金属部材設置工程では、被接合金属部材１の上面が裏面Ｂとなるとともに、表面側突合部Ｊ１側から第一金属部材１ａを臨むと、被接合金属部材１の左側に第二タブ材３、右側に第一タブ材２が位置する。
なお、摩擦攪拌装置によっては、被接合金属部材１の拘束を解かずに表裏を回転させてもよい。
（５）第二の予備工程
第二の予備工程は、裏面側接合工程に先だって行われる工程であり、裏面Ｂ側において、被接合金属部材１と第二タブ材３との突合部ｊ３を接合する第二タブ材接合工程と、被接合金属部材１の突合部Ｊ２を仮接合する仮接合工程と、被接合金属部材１と第一タブ材２との突合部ｊ２を接合する第一タブ材接合工程と、裏面側接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程とを具備している。
【００８３】
（5-1）第二タブ材接合工程、（5-2）仮接合工程及び（5-3）第一タブ材接合工程
（5-1）第二タブ材接合工程、（5-2）仮接合工程及び（5-3）第一タブ材接合工程は、前記した第一の予備工程に係る（2-3）第二タブ材接合工程、（2-2）仮接合工程及び（2-1）第一タブ材接合工程と略同等の工程である。図９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ｊ３，Ｊ２，ｊ２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ＳＰ２に挿入した小型回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図５の（ａ）参照）を途中で離脱させることなく終了位置ＥＰ２まで移動させ、（5-1）第二タブ材接合工程、（5-2）仮接合工程及び（5-3）第一タブ材接合工程、を連続して実行する。なお、終了位置ＥＰ２は、後に行う裏面側接合工程の開始位置ＳＭ２となる。
【００８４】
ここで、第一の予備工程では、図７に示すように、第一タブ材２側から、（2-1）第一タブ材接合工程、（2-2）仮接合工程及び（2-3）第二タブ材接合工程を順次行った。一方、第二の予備工程では、裏面側突合部Ｊ２から第一金属部材１ａ側を臨むと、第二タブ材３が被接合金属部材１の左側に位置するとともに、表面側接合工程を終えた時点で、大型回転ツールＧを備えた摩擦攪拌装置が第二タブ材３の上方に位置しているため、第二タブ材３側から（5-1）第二タブ材接合工程、（5-2）仮接合工程及び（5-3）第一タブ材接合工程を順次行う。このようにすると、小型回転ツールＦを備えた摩擦攪拌装置の移動距離が小さくて済むため、作業を省力化できる。
なお、（5-1）第二タブ材接合工程、（5-2）仮接合工程及び（5-3）第一タブ材接合工程の詳細な説明は、第一予備工程と略同等であるため省略する。
【００８５】
（5-4）下穴形成工程
下穴形成工程は、図１０の（ａ）に示すように、裏面側接合工程における摩擦攪拌の開始位置ＳＭ２に下穴Ｐ２を形成する工程である。即ち、下穴形成工程は、大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の挿入予定位置に下穴Ｐ２を形成する工程である。これにより、大型回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減することができる。
なお、（5-4）下穴形成工程は、第一の予備工程に係る（2-4）下穴形成工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【００８６】
（６）裏面側接合工程
裏面側接合工程は、被接合金属部材１の裏面Ｂ側における裏面側突合部Ｊ２を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る裏面側接合工程では、大型回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の裏面側突合部Ｊ２に対して被接合金属部材１の裏面Ｂ側から摩擦攪拌を行う。
【００８７】
裏面側接合工程は、図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一タブ材２の裏面２３に設定されたＳＭ２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ＥＭ２まで移動させる。裏面側接合工程では、下穴Ｐ２から摩擦攪拌を開始し、終了位置ＥＭ２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塑性化領域（以下、「裏面側塑性化領域Ｗ２」という。）が形成される。
【００８８】
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１の裏面Ｂから継手部材Ｕ１の上面までの距離ｕａ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Ｕ１に接触させることにより、突合部Ｊ２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。
【００８９】
ここで、第二の予備工程を終了した時点では、小型回転ツールＦを備えた摩擦攪拌装置は、第一タブ材２の終了位置ＥＰ２の直上（図９の（ｂ）参照）に位置しているため、裏面側接合工程の開始位置ＳＭ２を第一タブ材２の上方に設定すると、大型回転ツールＧを備えた摩擦攪拌装置を移動させることなく表面側接合工程を行うことができ、作業を省略化できる。
なお、裏面側接合工程については、表面側接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においては、第二の予備工程を行ったが、第二の予備工程を省略して、表面側接合工程の直後に裏面側接合工程を行ってもよい。
【００９０】
（７）タブ材切除工程
タブ材切除工程では、第一タブ材２及び第二タブ材３を被接合金属部材１から切除する。本実施形態では、裏面側接合工程を終えた被接合金属部材１を摩擦攪拌装置の架台から一旦外し、図示しない切削器具を用いて突合部ｊ２，ｊ３に沿って第一タブ材２及び第二タブ材３を切除する。
【００９１】
図１１は、タブ材切除工程を行った後の被接合金属部材１を示した斜視図である。図１１に示すように、表面側塑性化領域Ｗ１及び裏面側塑性化領域Ｗ２は、第一側面Ｃ側から第二側面Ｄ側に亘って連続して形成されている。
【００９２】
ここで、表面側塑性化領域Ｗ１及び裏面側塑性化領域Ｗ２には、大型回転ツールＧの進行方向（矢印Ｖ１，Ｖ２参照）左側、即ち、第二金属部材１ｂに、第一側面Ｃ側から第二側面Ｄ側に亘って連続する図示しないトンネル状空洞欠陥が発生する可能性がある。
また、表面側塑性化領域Ｗ１及び裏面側塑性化領域Ｗ２の両端には、図示せぬ酸化皮膜が巻き込まれる可能性がある。酸化皮膜は、第一側面Ｃ及び第二タブ材３、第二側面Ｄ及び第一タブ材２に形成された酸化皮膜を被接合金属部材１の内部に巻き込むことにより、形成されるものである。
【００９３】
したがって、トンネル状の空洞欠陥や酸化被膜が形成されている場合は、溶接を行って溶接金属によりこれらの欠陥（空隙）を埋める補修を行ってもよい。
【００９４】
（８）第三の準備工程
第三の準備工程は、第一側面側接合工程に先だって行われる工程であって、被接合金属部材１の摩擦攪拌の開始位置や終了位置が設けられる第一タブ材２及び第二タブ材３を準備する工程である。第三の準備工程は、本実施形態では、被接合金属部材１の表面Ａ及び裏面Ｂに第一タブ材２と第二タブ材３を配置するタブ材配置工程と、第一タブ材２と第二タブ材３を溶接により被接合金属部材１に仮接合する仮溶接工程と、被接合金属部材１を摩擦攪拌装置に設置する被接合金属部材設置工程と、を具備している。
【００９５】
（8-1）タブ材配置工程
タブ材配置工程は、図１２の（ａ）に示すように、被接合金属部材１の表面側塑性化領域Ｗ１の長手方向に沿って第一タブ材２を配置するとともに、裏面側塑性化領域Ｗ２の長手方向に沿って第二タブ材３を配置する工程である。第一タブ材２と第二タブ材３の表面及び裏面は、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄと面一になるように形成する。
（8-1）タブ材配置工程は、（1-2）タブ材配置工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【００９６】
（8-2）仮溶接工程
仮溶接工程は、図１２（ａ）に示すように、被接合金属部材１と第一タブ材２とにより形成された入り隅部を溶接して被接合金属部材１と第一タブ材２とを仮接合する。さらに、被接合金属部材１と第二タブ材３とにより形成された入り隅部を溶接して被接合金属部材１と第二タブ材３とを仮接合する。
【００９７】
（8-3）被接合金属部材設置工程
被接合金属部材設置工程では、図１２の（ａ）に示すように、被接合金属部材１の第一側面Ｃが上方を向くようにして、図示せぬ摩擦攪拌装置の架台に被接合金属部材１を固定する。
なお、摩擦攪拌装置の上で第一タブ材２及び第二タブ材３を配置し、被接合金属部材設置工程を行ってから仮溶接接合を行ってもよい。
【００９８】
（９）第一側面側接合工程
第一側面側接合工程は、第一側面Ｃにおいて、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂとの表面側突合部Ｊ１、裏面側突合部Ｊ２及び第一金属部材１ａと継手部材Ｕ１との第二金属側継手突合部Ｊ３、第二金属部材１ｂと継手部材Ｕ２との第一金属側継手突合部Ｊ４に対して、一筆書きの要領で摩擦攪拌接合を行うものである。
第一側面側接合工程は、本実施形態では、表面Ａ側の表面側突合部Ｊ１を摩擦攪拌する表面側突合部接合工程と、第二金属部材１ｂと継手部材Ｕ１との第二金属側継手突合部Ｊ３を摩擦攪拌する第二金属側突合部接合工程と、裏面Ｂ側の裏面側突合部Ｊ２を摩擦攪拌する裏面側突合部接合工程と、裏面側突合部Ｊ２を再度摩擦攪拌する裏面側突合部再接合工程と、第一金属部材１ａと継手部材Ｕ１との第一金属側継手突合部Ｊ４を摩擦攪拌する第一金属側継手突合部接合工程と、表面Ａ側の表面側突合部Ｊ１を再度摩擦攪拌する表面側突合部再接合工程と、を具備するものである。
なお、第一側面側接合工程においては、比較的小回りの効く小型回転ツールＦを右回転させて行う。
【００９９】
（9-1）表面側突合部接合工程
表面側突合部接合工程は、図１２の（ａ）に示すように、第一側面Ｃに露出する表面側突合部Ｊ１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、前記した表面側接合工程において、第一側面Ｃに露出する表面側突合部Ｊ１の全長に亘って摩擦攪拌が行われているため、表面側塑性化領域Ｗ１を再度摩擦攪拌することとなる。
【０１００】
つまり、本実施形態に係る表面側突合部接合工程は、第一タブ材２に設定された開始位置ＳＭ３から、表面側突合部Ｊ１と継手部材Ｕ１とが当接する当接点ｆ２まで連続して摩擦攪拌を行う。第一タブ材２に設定された開始位置ＳＭ３に小型回転ツールＦを押圧した後、小型回転ツールＦを表面側突合部接合工程の始点ｆ１まで移動させる。そして、小型回転ツールＦを離脱させることなく、当接点ｆ２まで移動させる。
【０１０１】
表面側突合部接合工程によれば、表面側塑性化領域Ｗ１を再度摩擦攪拌することにより、より確実に摩擦攪拌することができる。また、表面側塑性化領域Ｗ１に、酸化被膜の巻き込みや、空洞欠陥が生じている場合であっても、表面側突合部接合工程によってこれらの欠陥を好適に補修することができる。
【０１０２】
（9-2）第二金属側継手突合部接合工程
第二金属側継手突合部接合工程は、第二金属部材１ｂと継手部材Ｕ１との第二金属側継手突合部Ｊ３に対して摩擦攪拌を行う工程である。小型回転ツールＦを当接点ｆ２まで移動させたら、離脱させることなくそのまま第二金属側継手突合部接合工程に移行する。そして、第二金属側継手突合部Ｊ３に沿って摩擦攪拌を行い、裏面側突合部Ｊ２と継手部材Ｕ１との当接点ｆ３まで小型回転ツールＦを移動させる。
【０１０３】
（9-3）裏面側突合部接合工程
裏面側突合部接合工程は、第一側面Ｃに露出する裏面側突合部Ｊ２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、前記した裏面側接合工程において、第一側面Ｃに露出する裏面側突合部Ｊ２の全長に亘って摩擦攪拌が行われているため、裏面側塑性化領域Ｗ２を再度摩擦攪拌することとなる。
【０１０４】
つまり、本実施形態に係る裏面側突合部接合工程は、当接点ｆ３から第二タブ材３に設置された折返し点ＲＭ３まで連続して摩擦攪拌を行う工程である。即ち、小型回転ツールＦを当接点ｆ３まで移動させたら、離脱させることなくそのまま裏面側突合部接合工程に移行する。そして、第二タブ材３と被接合金属部材１の裏面Ｂとの突合部ｊ３に設定された裏面側突合部接合工程の終点ｆ４を通過して、折返し点ＲＭ３まで小型回転ツールＦを移動させる。
【０１０５】
これにより、裏面側突合部Ｊ２に対してより確実に摩擦攪拌を行うことができる。また、裏面側塑性化領域Ｗ２に、酸化被膜の巻き込みや、空洞欠陥が生じている場合であっても、これらの欠陥を好適に補修することができる。
【０１０６】
（9-4）裏面側突合部再接合工程
裏面側突合部再接合工程は、折返し点ＲＭ３から当接点ｆ３まで連続して摩擦攪拌接合を行う工程である。小型回転ツールＦを折返し点ＲＭ３まで移動させたら、離脱させることなくそのまま裏面側突合部再接合工程に移行する。つまり、（9-4）裏面側突合部再接合工程は、（9-3）裏面側突合部接合工程の進行方向が逆になる工程である。
【０１０７】
（9-5）第一金属側継手突合部接合工程
第一金属側継手突合部接合工程は、図１２の（ｂ）に示すように、第一金属部材１ａと継手部材Ｕ１との第一金属側継手突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌を行う工程である。小型回転ツールＦを当接点ｆ３まで移動させたら、離脱させることなくそのまま第一金属側継手突合部接合工程に移行する。そして、第一金属側継手突合部Ｊ４に沿って摩擦攪拌を行い、当接点ｆ２まで小型回転ツールＦを移動させる。
【０１０８】
（9-6）表面側突合部再接合工程
表面側突合部再接合工程は、当接点ｆ２から開始位置ＳＭ３まで連続して摩擦攪拌接合を行う工程である。小型回転ツールＦを当接点ｆ２まで移動させたら、離脱させることなくそのまま表面側突合部再接合工程に移行する。つまり、（9-6）表面側突合部再接合工程は、（9-1）表面側突合部接合工程の進行方向が逆になる工程である。小型回転ツールＦを終了位置ＥＭ３まで移動させたら、小型回転ツールＦを第一タブ材２から離脱させる。
【０１０９】
このように、第一側面側接合工程を行うことにより、表面側突合部Ｊ１（表面側塑性化領域Ｗ１）、裏面側突合部Ｊ２（裏面側塑性化領域Ｗ２）、第二金属側継手突合部Ｊ３及び第一金属側継手突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌接合を行うことで、第一側面Ｃに露出する突合部を密閉することができる。また、一筆書きの要領で摩擦攪拌を行うことで、効率よく接合作業を行うことができる。
【０１１０】
（１０）第四の準備工程
第一側面側接合工程が終了したら、被接合金属部材１の拘束を一旦解いて、第二側面Ｄ側を上方に向けて再度、被接合金属部材１を摩擦攪拌装置に固定する。
【０１１１】
（１１）第二側面側接合工程
第二側面側接合工程は、第二側面Ｄにおいて、表面側突合部Ｊ１、裏面側突合部Ｊ２、第二金属側継手突合部Ｊ３及び第一金属側継手突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌接合を行うことにより、第二側面Ｄに露出する突合部を密閉するものである。第二側面側接合工程は、第一側面側接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１２】
第一側面側接合工程及び第二側面側接合工程は、本実施形態においては前記したように行ったが、当該工程に限定されるものではない。小型回転ツールＦの軌跡は他の軌跡であってもよいし、一筆書きの要領でなくてもよい。また、第一側面側接合工程によって、形成された第一側面側塑性化領域ｗ３，ｗ４にトンネル状欠陥や酸化被膜の巻き込みが生じている場合には、当該欠陥を溶接等によって充填するのが好ましい。
【０１１３】
以上説明した第一実施形態によれば、被接合金属部材１の表面Ａ及び裏面Ｂを摩擦攪拌した後、被接合金属部材１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに露出する第二金属側継手突合部Ｊ３及び第一金属側継手突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌を行うことにより未塑性化領域を密閉することができる。これにより、被接合金属部材１の両側面間の気密性及び水密性を向上させることができる。
【０１１４】
また、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された中空部に継手部材Ｕを挿入して、継手部材Ｕと被接合金属部材１とを摩擦攪拌接合することで、接合部の強度を高めることができる。また、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄの摩擦攪拌を一筆書きの要領で行うことで、生産効率を高めることができる。
【０１１５】
なお、各工程において摩擦攪拌を行った後は、これらの工程によって発生したバリ等を除去して表面を平滑にしておくことが好ましい。これにより、各タブ材配置工程において、タブ材を被接合金属部材１に密着させることができる。
【０１１６】
［第二実施形態］
第二実施形態は、第一実施形態の工程の順序を入れ替えた接合方法である。
第二実施形態に係る接合方法は、前記した（８）第三の準備工程、（９）第一側面側接合工程、（１０）第四の準備工程及び（１１）第二側面側接合工程を行った後に、（３）表面側接合工程、（４）裏面側接合工程を行ってもよい。
即ち、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄを先に摩擦攪拌接合を行った後、表面Ａ側及び裏面Ｂ側に摩擦攪拌を行ってもよい。このように、工程を入れ替えて先に側面側から摩擦攪拌接合を行っても、第一実施形態と略同じような効果が得られる。
【０１１７】
［第三実施形態］
第三実施形態は、図１３に示すように、第一金属部材２０ａの端面と、第二金属部材２０ｂの側面とを突き合わせて被接合金属部材２０を形成し、被接合金属部材２０に露出する突合部に対して摩擦攪拌を行う点で第一実施形態と相違する。即ち、図１４に示すように、第一金属部材２０ａと第二金属部材２０ｂの端部には凹溝ｋｃ，ｋｄがそれぞれ切り欠かれており、第一金属部材２０ａと第二金属部材２０ｂとを突き合わせて形成した中空部に継手部材Ｕ２が挿入される。そして、第一金属部材２０ａと第二金属部材２０ｂの突合部、第一金属部材２０ａと継手部材Ｕ２との突合部、第二金属部材２０ｂと継手部材Ｕ２との突合部に摩擦攪拌接合が施される。
【０１１８】
まず、第三実施形態に係る被接合金属部材２０について説明する。
被接合金属部材２０は、図１３及び図１４に示すように、第一金属部材２０ａ、第二金属部材２０ｂ及び継手部材Ｕ２からなり、第一金属部材２０ａと第二金属部材２０ｂとが平面視して略直角となるように形成されている。
第一金属部材２０ａは、断面視矩形を呈する金属部材であって、端面Ｔ１には、第一側面Ｓ１から第二側面Ｓ２に亘って連続する凹溝ｋｃが形成されている。凹溝ｋｃは、断面視矩形であって、高さｐ１、幅ｐ２及び長さｐ３で形成されている。
【０１１９】
第二金属部材２０ｂは、断面視矩形を呈する金属部材であって、端面Ｔ２には、第三側面Ｓ３から第四側面Ｓ４に亘って連続する凹溝ｋｄが形成されている。凹溝ｋｄは、断面視矩形であって、高さｑ１、幅ｑ２及び長さｑ３で形成されている。
【０１２０】
継手部材Ｕ２は、直方体を呈する金属部材であって、第一金属部材２０ａの凹溝ｋｃと、第二金属部材２０ｂの凹溝ｋｄとで形成された中空部に挿入されるものである。継手部材Ｕ２は、高さｒ１、幅ｒ２及び長さｒ３で形成されている。
第一金属部材２０ａ、第二金属部材２０ｂ及び継手部材Ｕ２は、本実施形態においては、アルミニウム合金からなる。第一金属部材２０ａ、第二金属部材２０ｂ及び継手部材Ｕ２は、例えば、アルミニウム、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ことが好ましい。
【０１２１】
第一金属部材２０ａの凹溝ｋｃの高さｐ１、第二金属部材２０ｂの凹溝ｋｄの高さｑ１及び継手部材Ｕ２の高さｒ１は、略同等に形成されている。また、凹溝ｋｃの長さｐ３、凹溝ｋｄの長さｑ３及び継手部材Ｕ２の長さｒ３は、略同等に形成されている。また、継手部材Ｕ２の幅ｒ２は、凹溝ｋｃの幅ｐ２と凹溝ｋｄの幅ｑ２との和と略同等に形成されている。
【０１２２】
即ち、継手部材Ｕ２は、図１４及び図１５の（ａ）乃至（ｃ）に示すように、第一金属部材２０ａの端面Ｔ１と第二金属部材２０ｂの第四側面Ｓ４とを突き合わせることにより、凹溝ｋｃと凹溝ｋｄとで形成された中空部に隙間なく挿入されるとともに、継手部材Ｕ２の側面Ｓ５と第一金属部材２０ａの第一側面Ｓ１とが面一に、継手部材Ｕ２の側面Ｓ６と第二金属部材２０ｂの第三側面Ｓ３とが面一に形成されている。
【０１２３】
ここで、被接合金属部材２０の突合部について説明する。図１５の（ａ）乃至（ｃ）は、被接合金属部材２０を３方向から見た斜視図である。
図１５の（ａ）に示すように、被接合金属部材２０の表面Ａには、第一金属部材２０ａの端面Ｔ１（図１４参照）と第二金属部材２０ｂの第四側面Ｓ４とを突き合せて形成される表面側突合部Ｊ１０が露出している。また、被接合金属部材２０の裏面Ｂには、第一金属部材２０ａの端面Ｔ１と第二金属部材２０ｂの第四側面Ｓ４とを突き合せて形成される裏面側突合部Ｊ１１が露出している。
【０１２４】
また、図１５の（ａ）に示すように、第一金属部材２０ａの第一側面Ｓ１には、第一金属部材２０ａと継手部材Ｕ２とを突き合せて略コの字状に形成される第一継手突合部Ｊ２０が露出している。また、図１５の（ｃ）に示すように、第一金属部材２０ａの第二側面Ｓ２には、第一金属部材２０ａと継手部材Ｕ２とを突き合せて略コの字状に形成される第二継手突合部Ｊ２１が露出している。
また、図１５の（ａ）及び図１５の（ｃ）に示すように、第一側面Ｓ１及び第二側面Ｓ２においてもそれぞれ表面側突合部Ｊ１０及び裏面側突合部Ｊ１１が露出している。
【０１２５】
また、図１５の（ｂ）に示すように、第二金属部材２０ｂの端面Ｔ２には、第二金属部材２０ｂと継手部材Ｕ２の上面及び下面とを突き合せて形成される第三継手突合部Ｊ２２が露出している。また、第二金属部材２０ｂの第三側面Ｓ３には、第二金属部材２０ｂと継手部材Ｕ２とを突き合せて略コの字状に形成される第四継手突合部Ｊ２３が露出している。
【０１２６】
次に、第三実施形態における具体的な接合方法について説明する。
第三実施形態に係る接合方法は、（１）第一の準備工程と、（２）第一の本接合工程と、（３）タブ材切除工程と、（４）第二の準備工程と、（５）第二の本接合工程と、（６）タブ材切除工程と、（７）第三の準備工程と、（８）第三の本接合工程と、（９）タブ材切除工程と、（１０）第四の準備工程と、（１１）第四の本接合工程と、（１２）タブ材切除工程と、を具備するものである。
第三実施形態に係る接合方法は、タブ材の配置と切除を各工程ごとに行いながら、被接合金属部材の各突合部に対して摩擦攪拌接合を行うものである。タブ材は、工程ごとにそれぞれ新しいものを用いるものとする。
【０１２７】
（１）第一の準備工程
第一の準備工程は、第一の本接合工程に先だって行われる工程であって、継手部材Ｕ２を第一金属部材２０ａに挿入する（1-1）第一挿入工程と、第一挿入工程で形成された中間部材にタブ材を配置する（1-2）タブ材配置工程と、中間部材とタブ材とを溶接する（1-3）仮溶接工程と、中間部材を摩擦攪拌装置に設置する（1-4）中間部材設置工程とを具備するものである。
【０１２８】
（1-1）第一挿入工程
第一挿入工程は、図１６の（ａ）に示すように、第一金属部材２０ａの凹溝ｋｃに継手部材Ｕ２の一端側を挿入する工程である。第一挿入工程によって形成された部材を以下、中間部材２１とする。
【０１２９】
（1-2）タブ材配置工程
タブ材配置工程は、図１６の（ｂ）に示すように、中間部材２１の入り隅部に一対の第一タブ材２、第二タブ材３を配置する工程である。第一タブ材２及び第二タブ材３の上面及び下面は、中間部材２１の上面及び下面と面一に形成されている。
【０１３０】
（1-3）仮溶接工程
仮溶接工程は、第一タブ材２と中間部材２１との入り隅部２ａ，２ｂ、第二タブ材３と中間部材２１との入り隅部３ａ，３ｂに対して溶接を行うものである。これにより、後記する本接合工程においてタブ材と中間部材２１との突合部を摩擦攪拌するときの目開きを防止することができる。
【０１３１】
（1-4）中間部材設置工程
中間部材設置工程は、中間部材２１を図示しない摩擦攪拌装置に固定する工程である。第三実施形態においては、図１６の（ｂ）に示すように、中間部材２１の第一側面Ｓ１側を上面にして、中間部材２１を摩擦攪拌装置に固定する。
【０１３２】
（２）第一の本接合工程
第一の本接合工程は、第一金属部材２０ａと継手部材Ｕ２との突合部に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。第一の本接合工程は、中間部材２１の第一側面Ｓ１から摩擦攪拌接合を行う第一継手突合部接合工程と、中間部材２１を摩擦攪拌装置に再設置する中間部材再設置工程と、中間部材２１の第二側面Ｓ２から摩擦攪拌接合を行う第二継手突合部接合工程と、を具備するものである。第一の本接合工程においては、比較的小回りの効く小型回転ツールＦを用いる。
【０１３３】
（2-1）第一継手突合部接合工程
第一継手突合部接合工程は、図１６の（ｂ）に示すように、第一継手突合部Ｊ２０に沿って摩擦攪拌を行う工程である。第三実施形態においては、第一タブ材２に設定した開始位置ＳＭ１から第二タブ材３に設定した終了位置ＥＭ１まで一筆書きの要領で摩擦攪拌を行う。小型回転ツールＦを第一タブ材２の開始位置ＳＭ１に押圧した後、第一継手突合部Ｊ２０の始点ｈ１に向けて移動させる。そして、第一継手突合部Ｊ２０に沿って摩擦攪拌を行う。終点ｈ２まで移動したら、離脱させることなくそのまま第二タブ材３に設定した終了位置ＥＭ１まで小型回転ツールＦを移動させる。これにより、第一継手突合部Ｊ２０には、第一継手塑性化領域ｗ２０が形成される。
【０１３４】
（2-2）中間部材再設置工程
第一継手突合部接合工程が終了したら、一旦中間部材２１の拘束を解いて、表裏を反転した後、中間部材２１を再度摩擦攪拌装置に再度設置する。
【０１３５】
（2-3）第二継手突合部接合工程
第二継手突合部接合工程は、具体的な図示はしないが、第一金属部材２０ａの第二側面Ｓ２側に露出する第二継手突合部Ｊ２１（図１５の（ｃ）参照）に対して摩擦攪拌を行う工程である。第二継手突合部接合工程は、第一継手突合部接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。これにより、第二継手突合部Ｊ２１には、第二継手塑性化領域ｗ２１（図２１参照）が形成されている。
なお、第三実施形態においては、摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１を第一タブ材２に設定したが、これに限定されるものではなく、第二タブ材３に設定してもよい。また、摩擦攪拌装置によっては、中間部材再設置工程を省略してもよい。
【０１３６】
（３）タブ材切除工程
タブ材切除工程は、第一の本接合工程を終えた中間部材２１から第一タブ材２及び第二タブ材３を切除する工程である。
【０１３７】
（４）第二の準備工程
第二の準備工程は、第二の本接合工程に先だって行われる工程であって、図１７に示すように、中間部材２１を第二金属部材２０ｂに挿入して被接合金属部材を形成する第二挿入工程と、被接合金属部材２０にタブ材を配置するタブ材配置工程と、被接合金属部材２０とタブ材とを溶接する仮溶接工程と、被接合金属部材２０を摩擦攪拌装置に設置する被接合金属部材設置工程と、を具備するものである。
【０１３８】
（4-1）第二挿入工程
第二挿入工程は、図１７に示すように、中間部材２１を第二金属部材２０ｂに挿入する工程である。即ち、第二金属部材２０ｂの凹溝ｋｄと、中間部材２１の継手部材Ｕ２に係る部分とを嵌め合わせて、第一金属部材２０ａの端面Ｔ１と第二金属部材２０ｂの第四側面Ｓ４とを突き合わせ被接合金属部材２０を形成する。
（4-2）タブ材配置工程
タブ材配置工程は、図１８の（ａ）に示すように、被接合金属部材２０のうち、表面側突合部Ｊ１０に沿って、対向する一対の第一タブ材２及び第二タブ材３を配置する工程である。第一タブ材２は、第一金属部材２０ａの第一側面Ｓ１において、表面側突合部Ｊ１０及び裏面側突合部Ｊ１１に沿って配置される。また、第二タブ材３は、第一金属部材２０ａと第二金属部材２０ｂとで形成された入り隅部に配置される。
【０１３９】
（4-3）仮溶接工程
仮溶接工程は、第一タブ材２と被接合金属部材２０並びに第二タブ材３と被接合金属部材２０に対して溶接を行うものである。これにより、後記する本接合工程においてタブ材と被接合金属部材２０との突合部を摩擦攪拌するときの目開きを防止することができる。
【０１４０】
（4-4）被接合金属部材設置工程
被接合金属部材設置工程は、被接合金属部材２０を図示しない摩擦攪拌装置に固定する工程である。第三実施形態においては、図１８の（ａ）に示すように、被接合金属部材２０の表面Ａ側を上方に向けて摩擦攪拌装置に固定する。
【０１４１】
（５）第二の本接合工程
第二の本接合工程は、被接合金属部材２０の表面Ａ側及び裏面Ｂ側から表面側突合部Ｊ１０及び裏面側突合部Ｊ１１に沿って摩擦攪拌接合を行う工程である。第二の本接合工程は、表面側突合部Ｊ１０に対して摩擦攪拌を行う表面側突合部接合工程と、被接合金属部材２０を反転させて再度設置する被接合金属部材再設置工程と、裏面側突合部Ｊ１１に対して摩擦攪拌を行う裏面側突合部接合工程と、を具備するものである。なお、第二の本接合工程においては、大型回転ツールＧを用いる。
【０１４２】
（5-1）表面側突合部接合工程
表面側突合部接合工程は、図１８の（ａ）に示すように、表面側突合部Ｊ１０に対して摩擦攪拌を行う工程である。表面側突合部接合工程は、第三実施形態においては、第一タブ材２に設定された開始位置ＳＭ２から、第二タブ材３に設定された終了位置ＥＭ２まで連続して摩擦攪拌を行う。即ち、開始位置ＳＭ２に大型回転ツールＧを押圧した後、表面側突合部接合工程の始点ｈ３まで大型回転ツールＧを移動させて、離脱させることなく終点ｈ４を通過して、終了位置ＥＭ２に到達したら大型回転ツールＧを上方に引き抜く。これにより、表面側突合部Ｊ１０には、表面側塑性化領域Ｗ１０が形成される。
【０１４３】
（5-2）被接合金属部材再設置工程
表面側突合部接合工程が終了したら、一旦被接合金属部材２０の拘束を解いて表裏を反転した後、被接合金属部材２０を摩擦攪拌装置に再度設置する。
【０１４４】
（5-3）裏面側突合部接合工程
裏面側突合部接合工程は、具体的な図示はしないが、被接合金属部材２０の裏面に露出する裏面側突合部Ｊ１１に対して摩擦攪拌を行う工程である。裏面側突合部接合工程は、表面側突合部接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。これにより、裏面側突合部Ｊ１１には、裏面側塑性化領域Ｗ１１が形成される。
なお、表面側突合部接合工程及び裏面側突合部接合工程を行う前に、第一タブ材２及び第二タブ材３に予め下穴を設けてもよい。
【０１４５】
（６）タブ材切除工程
タブ材切除工程は、第二の本接合工程を終えた被接合金属部材２０から第一タブ材２及び第二タブ材３を切除する工程である。
【０１４６】
なお、図１８の（ｂ）は、図１８の（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。図１８の（ｂ）に示すように、表面側塑性化領域Ｗ１０の深さＷａは、被接合金属部材２０の表面Ａから継手部材Ｕ２までの距離ｕａよりも大きくなるように形成されている。このように、表面側塑性化領域Ｗ１０が継手部材Ｕ２に接触することにより、表面側突合部Ｊ１０の深さ方向の全長に亘って確実に摩擦攪拌を行うことができる。また、第一継手塑性化領域ｗ２０と表面側塑性化領域Ｗ１０並びに第一継手塑性化領域ｗ２０と裏面側塑性化領域Ｗ１１とを重複させることで、表面側突合部Ｊ１０、裏面側突合部Ｊ１１及び第一継手突合部Ｊ２０をより確実に密閉することができる。また、第二側面Ｓ２側においても同様に、各塑性化領域を重複させることで、表面側突合部Ｊ１０、裏面側突合部Ｊ１１及び第二継手突合部Ｊ２１が確実に密閉されている。
【０１４７】
（７）第三の準備工程
第三の準備工程は、第三の本接合工程に先だって行われる工程であって、被接合金属部材２０の表面Ａ及び裏面Ｂ並びに第二金属部材２０ｂの第三側面Ｓ３に沿ってタブ材を配置するタブ材配置工程と、被接合金属部材２０と各タブ材とを溶接する仮溶接工程と、被接合金属部材２０を摩擦攪拌装置に設置する被接合金属部材設置工程と、を具備するものである。
【０１４８】
（7-1）タブ材配置工程
タブ材配置工程は、図１９に示すように、第一タブ材２を被接合金属部材２０の裏面Ｂにおいて、裏面側塑性化領域Ｗ１１に沿って配置する。また、第二タブ材３を第二金属部材２０ｂの第三側面Ｓ３に沿って配置する。また、第三タブ材４を被接合金属部材２０の表面Ａにおいて、表面側塑性化領域Ｗ１０に沿って配置する。
【０１４９】
（7-2）仮溶接工程
仮溶接工程は、第一タブ材２と被接合金属部材２０、第二タブ材３と被接合金属部材２０、第三タブ材４と被接合金属部材２０とをそれぞれ溶接する工程である。これにより、後記する本接合工程においてタブ材と被接合金属部材２０との突合部を摩擦攪拌するときの目開きを防止することができる。
【０１５０】
（7-3）被接合金属部材設置工程
被接合金属部材設置工程は、被接合金属部材２０を図示しない摩擦攪拌装置に固定する工程である。第三実施形態においては、図１９に示すように、第二金属部材２０ｂの端面Ｔ２を上方に向けて摩擦攪拌装置に固定する。
【０１５１】
（８）第三の本接合工程
第三の本接合工程は、第二金属部材２０ｂの端面Ｔ２側から摩擦攪拌接合を行う工程である。第三の本接合工程は、端面Ｔ２に形成された裏面側突合部Ｊ１１を摩擦攪拌する裏面側突合部接合工程と、継手部材Ｕ２と第二金属部材２０ｂとの第三継手突合部Ｊ２２を摩擦攪拌する第三継手突合部接合工程と、端面Ｔ２に形成された表面側突合部Ｊ１０を摩擦攪拌する表面側突合部接合工程と、を具備するものである。即ち、第一タブ材２に設定された開始位置ＳＭ３から、第二タブ材３を経由して、第三タブ材４に設定された終了位置ＥＭ３まで一筆書きの要領で摩擦攪拌を行うものである。第三の本接合工程においては、小型回転ツールＦを用いる。
【０１５２】
（8-1）裏面側突合部接合工程
裏面側突合部接合工程は、第一側面Ｓ１に露出する突合部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、（５）第二の本接合工程において、第一側面Ｓ１に露出する裏面側突合部Ｊ１１が全て摩擦攪拌されているため、裏面側塑性化領域Ｗ１１を再度摩擦攪拌することとなる。
即ち、図１９に示すように、第一タブ材２に設定された開始位置ＳＭ３から、継手部材Ｕ２と裏面側突合部Ｊ１１とが当接される当接点ｈ５まで連続して摩擦攪拌を行う。
【０１５３】
（8-2）第三継手突合部接合工程
第三突合部接合工程は、当接点ｈ５から、継手部材Ｕ２と表面側突合部Ｊ１０とが当接する当接点ｈ８まで連続して摩擦攪拌を行う工程である。即ち、小型回転ツールＦが当接点ｈ５に達したら、離脱させることなく第三継手突合部Ｊ２２ａに沿って摩擦攪拌を行い、第二タブ材３に設定された変化点ｈ６まで移動させる。そして、第二タブ材３上であって、継手部材Ｕ２の上面と第二金属部材２０ｂとの突合せ面の延長線上の点である変化点ｈ７まで移動させる。そして、小型回転ツールＦを離脱させることなく第三継手突合部Ｊ２２ｂに沿って、当接点ｈ８まで摩擦攪拌を行う。
【０１５４】
（8-3）表面側突合部接合工程
表面側突合部接合工程は、第一側面Ｓ１に露出する突合部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、（５）第二の本接合工程において、第一側面Ｓ１に露出する表面側突合部Ｊ１０が全て摩擦攪拌されているため、表面側塑性化領域Ｗ１０を再度摩擦攪拌することとなる。即ち、当接点ｈ８から第三タブ材４に設定された終了位置ＥＭ３まで連続して摩擦攪拌を行う。
【０１５５】
（９）タブ材切除工程
タブ材切除工程は、第三の本接合工程を終えた被接合金属部材２０から第一タブ材２、第二タブ材３及び第三タブ材４を切除する工程である。
【０１５６】
このように、第三の本接合工程を行うことで、端面Ｔ２には、第三継手塑性化領域ｗ２２が形成される。第三継手塑性化領域ｗ２２は、表面側塑性化領域Ｗ１０及び裏面側塑性化領域Ｗ１１と重複しているため、側面側に露出する突合部をより確実に密閉することができる。また、表面側塑性化領域Ｗ１０及び裏面側塑性化領域Ｗ１１に連続するトンネル状空洞欠陥や酸化被膜の巻き込み等がある場合には、第三の本接合工程で空隙を埋めることにより補修することができる。
【０１５７】
（１０）第四の準備工程
第四の準備工程は、図２０に示すように、第四の本接合工程に先だって行われる工程であって、第二金属部材２０ｂの端面Ｔ２にタブ材を配置するタブ材配置工程と、第二金属部材２０ｂとタブ材とを溶接する仮溶接工程と、被接合金属部材２０を図示しない摩擦攪拌装置に設置する被接合金属部材設置工程と、を具備するものである。
【０１５８】
（10-1）タブ材配置工程
タブ材配置工程は、第一タブ材２を第二金属部材２０ｂの端面Ｔ２に沿って配置させる工程である。
【０１５９】
（10-2）仮溶接工程
仮溶接工程は、第一タブ材２と第二金属部材２０ｂとの入り隅部２ａ，２ｂに対して仮溶接を行う工程である。これにより、後記する本接合工程において第一タブ材２と第二金属部材２０ｂとの突合部を摩擦攪拌するときの目開きを防止することができる。
【０１６０】
（10-3）被接合金属部材設置工程
被接合金属部材設置工程は、被接合金属部材２０を図示しない摩擦攪拌装置に固定する工程である。第三実施形態においては、図２０に示すように、第二金属部材２０ｂの第三側面Ｓ３を上方に向けて摩擦攪拌装置に固定する。
【０１６１】
（１１）第四の本接合工程
第四の本接合工程は、第二金属部材２０ｂの第三側面Ｓ３側から摩擦攪拌接合を行う工程である。第四の本接合工程は、継手部材Ｕ２と第二金属部材２０ｂとの第四継手突合部Ｊ２３を摩擦攪拌する第四継手突合部接合工程を具備するものである。
【０１６２】
（11-1）第四継手突合部接合工程
第四継手突合部接合工程は、図２０に示すように、第四継手突合部接合工程の始点ｈ９から終点ｈ１０まで連続して摩擦攪拌を行う工程である。即ち、本実施形態においては、第一タブ材２に設置された開始位置ＳＭ４から一筆書きの要領で小型回転ツールＦを移動させ、第四継手突合部Ｊ２３に沿って摩擦攪拌する。そして、第四継手突合部Ｊ２３の延長線上に設定された終了位置ＥＭ４まで連続して摩擦攪拌を行う。
【０１６３】
（１２）タブ材切除工程
タブ材切除工程は、第四の本接合工程を終えた第二金属部材２０ｂから第一タブ材２、を切除する工程である。
【０１６４】
このように第四の本接合工程によれば、図２０に示すように、第四継手突合部Ｊ２３の全長に亘って摩擦攪拌が行われて、第四継手塑性化領域ｗ２３が形成される。したがって、図１３に示すように、第四継手塑性化領域ｗ２３と、第三の本接合工程で形成された第三継手塑性化領域ｗ２２とを重複させることができるため、より確実に突合部を密閉することができる。
【０１６５】
以上説明した第三実施形態によれば、第一金属部材２０ａと第二金属部材２０ｂとを略直角になるように突き合わせた場合であっても、被接合金属部材２０の側面及び端面に露出する突合部に対して効率よく、かつ、確実に摩擦攪拌接合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。また、各接合工程で形成された塑性化領域を重複させることで、より確実に突合部を密閉することができる。
【０１６６】
なお、図２１は、被接合金属部材２０を第二側面Ｓ２側からみた斜視図である。第三の実施形態においては、第一金属部材２０ａ及び第二金属部材２０ｂで形成される入り隅部Ｒ１には摩擦攪拌がされていない。そのため、入り隅部Ｒ１に摩擦攪拌を行ってもよい。
例えば、三角柱を呈する当て部材Ｌを入り隅部Ｒ１に当てがい、比較的小型の回転ツールＨを当て部材Ｌに貫通させて、当て部材Ｌを入り隅部Ｒ１に摺動させながら摩擦攪拌を行ってもよい。このように入り隅部Ｒ１に摩擦攪拌を行うことで、入り隅部塑性化領域ｗｈが形成され、被接合金属部材２０の水密性及び気密性をより高めることができる。
【０１６７】
ここで、第三実施形態において、第一乃至第四の本接合工程を行った後は、これらの工程によって発生したバリ等を除去して表面を平滑にしておくことが好ましい。これにより、各タブ材配置工程において、タブ材を被接合金属部材２０に密着させることができる。
また、本実施形態においては、前記した順序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、第一の本接合工程の後に、第三の本接合工程又は第四の本接合工程を行ってもよい。
【０１６８】
［第四実施形態］
第四実施形態は、第三実施形態の工程順序を変更した接合方法である。即ち、第三実施形態における第四の本接合工程、第三の本接合工程、第二の本接合工程、第一の本接合工程の順序で接合を行うものである。
第四実施形態に係る接合方法は、具体的には、（１）第四の準備工程と、（２）第四の本接合工程と、（３）タブ材切除工程と、（４）第三の準備工程と、（５）第三の本接合工程と、（６）タブ材切除工程と、（７）第二の準備工程と、（８）第二の本接合工程と、（９）タブ材切除工程と、（１０）第一の準備工程と、（１１）第一の本接合工程、（１２）タブ材切除工程と、を具備するものである。
なお、第四実施形態に係る接合方法においては、第三実施形態に係る被接合金属部材２０と同等の金属部材を用いる。また、他の実施形態と略同等の工程については、説明を簡略化する。
【０１６９】
（１）第四の準備工程
第四の準備工程は、第二金属部材２０ｂに継手部材Ｕ２を挿入する第三挿入工程と、第三挿入工程で形成された中間部材にタブ材を配置するタブ材配置工程と、中間部材とタブ材とを溶接する仮溶接工程と、中間部材を図示せぬ摩擦攪拌装置に設置する中間部材設置工程と、を具備するものである。
【０１７０】
（1-1）第三挿入工程
第三挿入工程は、図２２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第二金属部材２０ｂの凹溝ｋｄに継手部材Ｕ２を挿入して中間部材２２を形成する工程である。第二金属部材２０ｂの凹溝ｋｄに継手部材Ｕ２を挿入し、継手部材Ｕ２の側面Ｓ５と第二金属部材２０ｂの端面Ｔ２とを面一にする。また、継手部材Ｕ２の側面Ｓ６と第二金属部材２０ｂの第三側面Ｓ３とを面一にする。
【０１７１】
（1-2）タブ材配置工程、（1-3）仮溶接工程、（1-4）中間部材設置工程
タブ材配置工程、仮溶接工程、中間部材設置工程は、第三実施形態に係る第四の準備工程と略同等であるため、説明を省略する。
【０１７２】
（２）第四の本接合工程
第四の本接合工程は、図２２の（ｂ）に示すように、中間部材２２の第三側面Ｓ３側から第四継手突合部Ｊ２３に対して摩擦攪拌を行う工程である。当該工程は、第三実施形態に係る第四の本接合工程と略同等であるため、説明を省略する。当該摩擦攪拌によって、第二金属部材２０ｂの第三側面Ｓ３には、第四継手塑性化領域ｗ２３が形成されている。第四の本接合工程の後に、タブ材を切除する。
【０１７３】
（４）第三の準備工程
第三の準備工程は、図２３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一金属部材２０ａの凹溝ｋｃに、中間部材２２に係る継手部材Ｕ２を挿入して被接合金属部材２０を形成する第四挿入工程と、被接合金属部材２０にタブ材を配置するタブ材配置工程と、被接合金属部材２０とタブ材を溶接する仮溶接工程と、被接合金属部材２０を図示せぬ摩擦攪拌装置に設置する被接合金属部材設置工程と、を具備するものである。
【０１７４】
（4-1）第四挿入工程
第四挿入工程は、中間部材２２に係る継手部材Ｕ２を第一金属部材２０ａに挿入する工程である。即ち、第一金属部材２０ａの凹溝ｋｃに、継手部材Ｕ２を挿入し、第一金属部材２０ａの端面Ｔ１と第二金属部材２０ｂの第四側面Ｓ４を突き合せる。
【０１７５】
（4-2）タブ材配置工程、（4-3）仮溶接工程、（4-4）被接合金属部材設置工程
タブ材配置工程、仮溶接工程、被接合金属部材設置工程は、第三実施形態に係る第三の準備工程と略同等であるため、説明を省略する。
【０１７６】
（５）第三の本接合工程
第三の本接合工程は、図２３の（ｂ）に示すように、第一タブ材２に設定された開始位置ＳＭ３から第二タブ材３を経由して、第三タブ材４に設定された終了位置ＥＭ３まで一筆書きの要領で摩擦攪拌を行うものである。当該摩擦攪拌によって、端面Ｔ２には第三継手塑性化領域ｗ２２が形成される。第三継手塑性化領域ｗ２２は、第四継手塑性化領域ｗ２３と重複しているため、被接合金属部材２０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。
なお、当該工程は、第三実施形態の第三の本接合工程と略同等であるため、詳細な説明を省略する。また、第三の本接合工程終了後に、タブ材を切除する。
【０１７７】
（７）第二の準備工程
第二の準備工程は、第二の本接合工程に先だって行われる工程であって、被接合金属部材２０にタブ材を配置するタブ材配置工程と、被接合金属部材２０とタブ材とを溶接する仮溶接工程と、被接合金属部材２０を摩擦攪拌装置に設置する被接合金属部材設置工程と、を具備するものである。
第二の準備工程は、第三実施形態の第二の準備工程と略同等であるため、説明を省略する。
【０１７８】
（８）第二の本接合工程
第二の本接合工程は、図２４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、被接合金属部材２０の表面Ａ側及び裏面Ｂ側から表面側突合部Ｊ１０及び裏面側突合部Ｊ１１に沿って摩擦攪拌接合を行う工程である。第二の本接合工程は、表面側突合部Ｊ１０に対して摩擦攪拌を行う表面側突合部接合工程と、被接合金属部材２０を反転させて再度設置する被接合金属部材再設置工程と、裏面側突合部Ｊ１１に対して摩擦攪拌を行う裏面側突合部接合工程と、を具備するものである。第二の本接合工程においては、大型回転ツールＧを用いる。
【０１７９】
（8-1）表面側突合部接合工程、（8-2）被接合金属部材再設置工程、及び（8-3）裏面側突合部接合工程においては、第三実施形態の第二の本接合工程と略同等であるため、説明を省略する。図２４の（ｂ）は、図２４の（ａ）のVI−VI線断面図である。図２４の（ｂ）に示すように、第二の本接合工程によれば、第三の本接合で形成された第三継手塑性化領域ｗ２２と表面側塑性化領域Ｗ１０及び裏面側塑性化領域Ｗ１１を重複させることができるため、被接合金属部材２０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。また、表面側塑性化領域Ｗ１０及び裏面側塑性化領域Ｗ１１は、継手部材Ｕ２と接触しているため、表面側突合部Ｊ１０及び裏面側突合部Ｊ１１をより確実に密閉することができる。なお、第二の本接合工程の後に、タブ材を切除する。
【０１８０】
（１０）第一の準備工程
第一の準備工程は、第一の本接合工程に先だって行われる工程であって、被接合金属部材２０にタブ材を配置するタブ材配置工程と、被接合金属部材２０とタブ材とを溶接する仮溶接工程と、被接合金属部材２０を摩擦攪拌装置に設置する被接合金属部材設置工程とを具備するものである。第一の準備工程の各工程においては、第三実施形態の第一本接合工程と略同等であるため説明を省略する。
【０１８１】
（１１）第一の本接合工程
第一の本接合工程は、図２５に示すように、第一金属部材２０ａと継手部材Ｕ２との突合部に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。第一の本接合工程は、第一金属部材２０ａの第一側面Ｓ１側から摩擦攪拌接合を行う第一継手突合部接合工程と、被接合金属部材２０を摩擦攪拌装置に再設置する被接合金属部材再設置工程と、第一金属部材２０ａの第二側面Ｓ２から摩擦攪拌接合を行う第二継手突合部接合工程と、を具備するものである。第一の本接合工程においては、比較的小回りの効く小型回転ツールＦを用いる。
【０１８２】
（11-1）第一継手突合部接合工程
第一継手突合部接合工程は、図２５の（ａ）に示すように、第一タブ材２に設定された開始位置ＳＭ１から終了位置ＥＭ１まで、第一継手突合部Ｊ２０に沿って一筆書きの要領で連続して摩擦攪拌を行うものである。第一の本接合工程で形成された第一継手塑性化領域ｗ２０は、第一継手突合部Ｊ２０を摩擦攪拌するとともに、表面側塑性化領域Ｗ１０及び裏面側塑性化領域Ｗ１１と重複させることができるため、表面側突合部Ｊ１０及び裏面側突合部Ｊ１１をより確実に密閉することができる。
【０１８３】
（11-2）被接合金属部材再設置工程
第一継手突合部接合工程が終了したら、被接合金属部材２０の表裏を逆にして、再度摩擦攪拌装置に設置する。
【０１８４】
（11-3）第二継手突合部接合工程
第二継手突合部接合工程は、図２５の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第一金属部材２０ａ及び第二金属部材２０ｂの入り隅部Ｒ２及び第一金属部材２０ａと継手部材Ｕ２との第二継手突合部Ｊ２１を摩擦攪拌する工程である。
入り隅部Ｒ２は、例えば、三角柱を呈する当て部材Ｌを入り隅部Ｒ２に当てがい、比較的小型の回転ツールＨを当て部材Ｌに貫通させて、当て部材Ｌを入り隅部Ｒ２に摺動させながら摩擦攪拌を行ってもよい。このように摩擦攪拌を行うことで、入り隅部塑性化領域ｗｈが形成されることにより、被接合金属部材２０の水密性及び気密性をより高め、製品の質を高めることができる。なお、入り隅部の摩擦攪拌は必要に応じて適宜行えばよい。
【０１８５】
第二継手突合部Ｊ２１は、図２５の（ｃ）に示すように、第一タブ材２に設定された開始位置ＳＭ１から第二継手突合部Ｊ２１に沿って終了位置ＥＭ１まで一筆書きの要領で摩擦攪拌を行うものである。なお、第二継手突合部接合工程によって形成された第二継手塑性化領域ｗ２１は、入り隅部塑性化領域ｗｈと重複することが好ましい。これにより、被接合金属部材２０の入り隅部Ｒ２及び第二継手突合部Ｊ２１を確実に密閉することができる。
【０１８６】
以上説明したように、第四実施形態においては、第四、第三、第二及び第一の本接合工程の順序で摩擦攪拌を行っても前記した第三実施形態と同等の効果を得ることができる。
なお、第四実施形態においては、前記した順序で摩擦攪拌接合を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、第三挿入工程の後に、第三の本接合工程、第四の本接合工程順序でを行ってもよい。
【０１８７】
［第五実施形態］
第五実施形態に係る接合方法は、第一金属部材２０ａ、第二金属部材２０ｂ、第一金属部材２０ａと略同等の形状を呈する第三金属部材２０ｃ及び継手部材Ｕ３を接合して、平面視Ｔ字状に接合するものである。
即ち、第五実施形態に係る被接合金属部材３０は、図２７に示すように、第四実施形態で用いた継手部材Ｕ２よりも幅の大きい継手部材Ｕ３を用いる。被接合金属部材３０は、継手部材Ｕ３の両端に第一金属部材２０ａ及び第三金属部材２０ｃを挿入するとともに、第二金属部材２０ｂを第一金属部材２０ａと第三金属部材２０ｃの間に挿入して形成する。
【０１８８】
第五実施形態は、（１）第一の準備工程と、（２）第五の本接合工程と、（３）タブ材切除工程と、（４）第二の準備工程と、（５）第六の本接合工程と、（６）タブ材除去工程と、（７）第三の準備工程と、（８）第七の本接合工程と、を具備するものである。
なお、他の実施形態と略同等の工程のものは説明を簡略化する。
【０１８９】
（１）第一の準備工程
第一の準備工程は、第五の本接合工程に先だって行われる工程であって、各部材を挿入して中間部材を形成する第五挿入工程と、中間部材にタブ材を配置するタブ材配置工程と、中間部材とタブ材とを溶接する仮溶接工程と、中間部材を図示せぬ摩擦攪拌装置に設置する中間部材設置工程と、を具備するものである。
【０１９０】
（1-1）第五挿入工程
第五挿入工程は、図２８に示すように、第一金属部材２０ａ、第三金属部材２０ｃ及び継手部材Ｕ３を嵌め合わせて中間部材３４を形成する工程である。中間部材３４は、継手部材Ｕ３の両端に第一金属部材２０ａ及び第三金属部材２０ｃを挿入するとともに、第一金属部材２０ａに係る第一側面Ｓ１と、第三金属部材２０ｃに係る第五側面Ｓ７と、継手部材Ｕ２の側面Ｓ５とが面一になるように形成する。
【０１９１】
（1-2）タブ材配置工程
タブ材配置工程は、図２８に示すように、第一金属部材２０ａと継手部材Ｕ２との入り隅部に一対の第一タブ材２及び第二タブ材３を配置するとともに、第三金属部材２０ｃと継手部材Ｕ３との入り隅部に一対の第三タブ材４及び第四タブ材５を配置する。
【０１９２】
（1-3）仮溶接工程、（1-4）中間部材設置工程
仮溶接工程は、中間部材３４と第一タブ材２乃至第四タブ材５とを溶接する工程である。そして、第一タブ材２乃至第四タブ材５を接合した中間部材３４を第一金属部材２０ａの第一側面Ｓ１が上方を向くようにして図示しない摩擦攪拌装置に設置する。
【０１９３】
（２）第五の本接合工程
第五の本接合工程は、第一継手突合部Ｊ２０に摩擦攪拌を行う第一継手突合部接合工程と、第五継手突合部Ｊ２４に摩擦攪拌を行う第五継手突合部接合工程を具備するものである。
【０１９４】
（2-1）第一継手突合部接合工程
第一継手突合部接合工程は、第一タブ材２と第一金属部材２０ａとの入り隅部に設定された始点ｍ１から、第二タブ材３と第一金属部材２０ａとの入り隅部に設定された終点ｍ２まで摩擦攪拌を行う工程である。本実施形態においては、第一タブ材２に設定された開始位置ＳＭ５から第一継手突合部Ｊ２０に沿って終了位置ＥＭ５まで一筆書きの要領で摩擦攪拌を行う。
【０１９５】
（2-2）第五継手突合部接合工程
第五継手突合部接合工程は、第三タブ材４と第三金属部材２０ｃとの入り隅部に設定された始点ｍ３から、第四タブ材５と第三金属部材２０ｃとの入り隅部に設定された終点ｍ４まで摩擦攪拌を行う工程である。本実施形態においては、第三タブ材４に設定された開始位置ＳＭ５から第五継手突合部Ｊ２４に沿って終了位置ＥＭ５まで一筆書きの要領で摩擦攪拌を行う。第五の本接合工程が終了したら、第一タブ材２乃至第四タブ材５を中間部材３４から切除する。第五継手突合部Ｊ２４には、第五継手塑性化領域ｗ２４が形成されている。
【０１９６】
（４）第二の準備工程
第二の準備工程は、第六の本接合工程に先だって行われる工程であって、各部材を挿入して被接合金属部材３０を形成する第六挿入工程と、被接合金属部材３０にタブ材を配置するタブ材配置工程と、被接合金属部材３０とタブ材とを溶接する仮溶接工程と、被接合金属部材３０を図示せぬ摩擦攪拌装置に設置する被接合金属部材設置工程とを具備するものである。
【０１９７】
（4-1）第六挿入工程、（4-2）タブ材配置工程
第六挿入工程は、図２７及び図２９に示すように、中間部材３４を第二金属部材２０ｂに挿入して被接合金属部材３０を形成する工程である。そして、被接合金属部材３０に第一タブ材２乃至第四タブ材５を配置する。
第一タブ材２は、表面Ａ側において、第三金属部材２０ｃと第二金属部材２０ｂとの突合部である第二表面側突合部Ｊ４２に沿って配置される。第二タブ材３は、表面Ａ側において、第一金属部材２０ａと第二金属部材２０ｂとの突合部である第一表面側突合部Ｊ４０に沿って配置される。第三タブ材４は、裏面Ｂ側において、第二金属部材２０ｂと第三金属部材２０ｃとの突合部である第二裏面側突合部Ｊ４３に沿って配置される。第四タブ材５は、裏面Ｂ側において、第一金属部材２０ａと第二金属部材２０ｂとの突合部である第一裏面側突合部Ｊ４１に沿って配置される。
【０１９８】
（4-3）仮溶接工程、（4-4）被接合金属部材設置工程
仮溶接工程は、第一タブ材２乃至第四タブ材５と被接合金属部材３０とを溶接する工程である。そして、タブ材を溶接した被接合金属部材３０を第一金属部材２０ａの第一側面Ｓ１が上方を向くようにして摩擦攪拌装置に設置する。
【０１９９】
（５）第六の本接合工程
第六の本接合工程は、被接合金属部材３０の表面Ａ側の突合部を摩擦攪拌する表面側接合ルートと、裏面Ｂ側の突合部を摩擦攪拌する裏面側接合ルートを具備するものである。
表面側接合ルートは、第二表面側突合部Ｊ４２に摩擦攪拌を行う第二表面側突合部接合工程と、第三継手突合部Ｊ２２に摩擦攪拌を行う第三継手突合部接合工程と、第一表面側突合部Ｊ４０に摩擦攪拌を行う第一表面側突合部接合工程と、を具備する。
【０２００】
即ち、表面側接合ルートは、第二表面側突合部接合工程、第三継手突合部接合工程及び第一表面側突合部接合工程を始点ｍ５から終点ｍ６まで一筆書きの要領で連続して摩擦攪拌を行う工程である。本実施形態においては、第一タブ材２に設定された開始位置ＳＭ６から第二タブ材３に設定された終了位置ＥＭ６まで小型回転ツールＦを離脱させることなく摩擦攪拌を行う。
【０２０１】
一方、裏面側接合ルートは、第二裏面側突合部Ｊ４３に摩擦攪拌を行う（5-4）第二裏面側突合部接合工程と、第三継手突合部Ｊ２２に摩擦攪拌を行う（5-5）第三突合部接合工程と、第一裏面側突合部Ｊ４１に摩擦攪拌を行う（5-6）第一裏面側突合部接合工程を具備するものである。
【０２０２】
即ち、裏面側接合ルートは、第二裏面側突合部接合工程、第三継手突合部接合工程及び第一裏面側突合部接合工程を始点ｍ７から終点ｍ８まで一筆書きの要領で連続して摩擦攪拌を行う工程である。本実施形態においては、第三タブ材４に設定された開始位置ＳＭ６から第四タブ材５に設定された終了位置ＥＭ６まで小型回転ツールＦを離脱させることなく摩擦攪拌を行う。
第六の本接合工程を終えたら、第一タブ材２乃至第四タブ材５を被接合金属部材３０から切除する。
【０２０３】
（７）第三の準備工程
第三の準備工程は、第七の本接合工程に先だって行われる工程であって、被接合金属部材３０にタブ材を配置するタブ材配置工程と、タブ材と被接合金属部材３０とを溶接する仮溶接工程と、被接合金属部材３０を図示せぬ摩擦攪拌装置に設置する被接合金属部材設置工程と、を具備するものである。
【０２０４】
（7-1）タブ材配置工程
タブ材配置工程は、図３０に示すように、被接合金属部材３０に第一タブ材２乃至第四タブ材５を配置する工程である。第一タブ材２は、第一金属部材２０ａの第一側面Ｓ１側において、第一表面側突合部Ｊ４０に沿って配置される。第二タブ材３は、第一金属部材２０ａと第二金属部材２０ｂとの入り隅部に配置される。第三タブ材４は、第三金属部材２０ｃの第五側面Ｓ７側において、第二表面側突合部Ｊ４２に沿って配置される。第四タブ材５は、第二金属部材２０ｂと第三金属部材２０ｃとの入り隅部に配置される。
【０２０５】
（7-2）仮溶接工程、（7-3）被接合金属部材設置工程
仮溶接工程は、第一タブ材２乃至第四タブ材５と被接合金属部材３０とを溶接する工程である。そして、タブ材を溶接した被接合金属部材３０を表面Ａ側が上方を向くようにして摩擦攪拌装置に設置する。
【０２０６】
（８）第七の本接合工程
第七の本接合工程は、被接合金属部材３０の表面側において、第一表面側突合部Ｊ４０を摩擦攪拌する第一表面側突合部接合工程と、被接合金属部材３０の表面側において、第二表面側突合部Ｊ４２を摩擦攪拌する第二表面側突合部接合工程と、被接合金属部材３０の裏面側において、第一裏面側突合部Ｊ４１を摩擦攪拌する第一裏面側突合部接合工程と、被接合金属部材３０の裏面側において、第二裏面側突合部Ｊ４３を摩擦攪拌する第二裏面側突合部接合工程と、を具備するものである。第七の本接合工程においては、大型回転ツールＧを用いる。
【０２０７】
（8-1）第一表面側突合部接合工程、（8-2）第二表面側突合部接合工程
第一表面側突合部接合工程は、第一タブ材２に設定した開始位置ＳＭ７から第二タブ材３に設定した終了位置ＥＭ７まで第一表面側突合部Ｊ４０に沿って摩擦攪拌を行うものである。第二表面側突合部接合工程は、第三タブ材４に設定した開始位置ＳＭ７から第四タブ材５に設定したＥＭ７まで第二表面側突合部Ｊ４２に沿って摩擦攪拌を行うものである。
また、被接合金属部材３０の裏面Ｂ側においても第一表面側突合部接合工程、第二表面側突合部接合工程と略同様に、第一裏面側突合部接合工程、第二裏面側突合部接合工程を行う。
【０２０８】
なお、図２６の（ｂ）は、図２６の（ａ）のVII−VII線断面図である。図２６の（ｂ）に示すように、被接合金属部材３０の入り隅部Ｒ３，Ｒ４において露出する突合部、第二継手突合部Ｊ２１及び第六継手突合部Ｊ２５に沿って摩擦攪拌を行ってもよい。これらの摩擦攪拌は、第四実施形態に係る（11-3）第二継手突合部接合工程と略同等であるため説明を省略する。
【０２０９】
以上説明した第五実施形態によれば、第一金属部材２０ａ、第二金属部材２０ｂ、第三金属部材２０ｃ及び継手部材Ｕ３を嵌め合わせて平面視Ｔ字状に形成する場合であっても、第一実施形態に係る接合方法と同じように、表面Ａ及び裏面Ｂ側に露出する突合部を摩擦攪拌するとともに、被接合金属部材３０の側面に露出する突合部を効率よく摩擦攪拌することができる。また、図２６の（ａ）に示すように、各工程によって形成される塑性化領域を重複させることで、より確実に突合部を密閉することができる。即ち、例えば、第一表面側塑性化領域Ｗ４０と、第三継手塑性化領域ｗ２２と、第二継手塑性化領域ｗ２０とを重複させることにより、より確実に突合部を密閉することができる。
【０２１０】
以上本発明の実施形態について説明したが、上記した形態に限定されず、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。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【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突合工程を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、側面図である。
【図３】第一実施形態に係るタブ材配置工程を示した図であって（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）の平面図である。
【図４】（ａ）は、図３の（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図、（ｂ）は、図３の（ｂ）のII−II線断面図である。
【図５】第一実施形態に係る回転ツールを示した図であって、（ａ）は、小型回転ツールの側面図、（ｂ）は、大型回転ツールの側面図である。
【図６】本実施形態に係る小型回転ツールの使用状態を示した図であって、（ａ）は、小型回転ツールを第一タブ材に当接させた図であって、（ｂ）は、小型回転ツールを第一タブ材に押し込んだ図である。
【図７】第一実施形態に係る第一の予備工程の第一タブ材接合工程、仮接合工程及び第二タブ材接合工程を示した平面図である。
【図８】第一実施形態に係る表面側接合工程を図７のIII−III矢視方向で示した断面図であって、（ａ）は、開始位置部分、（ｂ）は、中間部分、（ｃ）は、終了位置部分の摩擦攪拌接合を示した図である。
【図９】（ａ）は、第一実施形態に係る第二の準備工程後において、表面側突合部Ｊ１から第一金属部材１ａ側を臨む断面図である。（ｂ）は、本実施形態に係る第二の予備工程の第二タブ材接合工程、仮接合工程及び第一タブ材接合工程を示した平面図である。
【図１０】本実施形態に係る裏面側接合工程を示した図９の（ｂ）のIV−IV線断面図であって、（ａ）は、開始位置部分、（ｂ）は、中間部分の摩擦攪拌接合を示した図である。
【図１１】第一実施形態において、裏面側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１２】第一実施形態において、第一側面側接合工程を示した図であって、（ａ）は、前半部分、（ｂ）は、後半部分を示した平面図である。
【図１３】第三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】第三実施形態に係る被接合金属部材の分解斜視図である。
【図１５】第三実施形態に係る被接合金属部材を三方向から示した斜視図である。
【図１６】第三実施形態に係る図であって、（ａ）は、第一挿入工程を示した斜視図、（ｂ）は、第一の本接合工程を示した平面図である。
【図１７】第三実施形態に係る第二挿入工程を示した斜視図である。
【図１８】第三実施形態に係る第二の本接合を示した図であって（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。
【図１９】第三実施形態に係る第三の本接合工程を示した平面図である。
【図２０】第三実施形態に係る第四の本接合工程を示した平面図である。
【図２１】第三実施形態に係る入り隅部の摩擦攪拌例を示した斜視図である。
【図２２】第四実施形態に係る図であって、（ａ）は、第三挿入工程を示した斜視図、（ｂ）は、第四の本接合工程を示した平面図である。
【図２３】第四実施形態に係る図であって、（ａ）は、第四挿入工程を示した側面図、（ｂ）は、第三の本接合工程を示した平面図である。
【図２４】第四実施形態に係る図であって、（ａ）は、第二の本接合工程を示した平面図、（ｂ）は、（ａ）のVI−VI線断面図である。
【図２５】第四実施形態に係る第一の本接合工程を示した図であって、（ａ）は、第一継手突合部接合工程、（ｂ）は、入り隅部接合工程、（ｃ）は、第二継手突合部接合工程を示す。
【図２６】第五実施形態に係る接合方法を示した図であって（ａ）は、全体斜視図、（ｂ）は、（ａ）のVII−VII線断面図である。
【図２７】第五実施形態に係る被接合金属部材の分解斜視図である。
【図２８】第五実施形態に係る第五の本接合工程を示した平面図である。
【図２９】第五実施形態に係る第六の本接合工程を示した平面図である。
【図３０】第五実施形態に係る第七の本接合工程を示した平面図である。
【図３１】従来の接合方法を示した図であって（ａ）は、摩擦攪拌前、（ｂ）は、摩擦攪拌後を示す。
【符号の説明】
【０２１２】
１      被接合金属部材
１ａ    第一金属部材
１ｂ    第二金属部材
２      第一タブ材
３      第二タブ材
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
Ｊ      突合部
Ｋ      凹溝
Ｐ      下穴
Ｕ      継手部材
Ｗ，ｗ  塑性化領域
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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