特許 6578800 接合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6578800

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】接合方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/12 20060101AFI20190912BHJP

【ＦＩ】

   B23K20/12 360

   B23K20/12 310

   B23K20/12 330

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-156616(P2015-156616)

(22)【出願日】2015年8月7日

(65)【公開番号】特開2017-35704(P2017-35704A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2018年1月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004743

【氏名又は名称】日本軽金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀 久司

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 伸城

【審査官】 岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０１８３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８９５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８２６４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属部材同士を摩擦攪拌接合する接合方法であって、
前記金属部材同士の対向する端面を、裏面側に形成された外側端面と、表面側に形成され前記外側端面に対して対向する前記金属部材とは離間する側に形成された内側端面と、前記外側端面と前記内側端面とを繋ぐ中間面とを備えるように形成し、
前記金属部材の前記外側端面同士を突き合わせて突合せ部を形成するとともに、前記中間面同士と前記内側端面同士とで構成される凹溝を形成する突合せ工程と、
前記金属部材同士の表面側から回転ツールを挿入し前記突合せ部に対して摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、を含み、
前記回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部と前記ショルダ部から垂下する攪拌ピンとを有し、前記ショルダ部の直径を前記凹溝の幅よりも小さく設定し、
前記攪拌ピンは、先細りとなっており、
前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールのショルダ部を前記凹溝内に挿入し、前記ショルダ部を前記凹溝の底面から離間させた状態で、各前記金属部材から発生するバリを前記ショルダ部で押さえつつ、前記突合せ部を摩擦攪拌接合することにより、前記凹溝の底面、前記凹溝の両側壁及び前記ショルダ部の下端面で構成された空間にバリを堆積させることを特徴とする接合方法。

【請求項2】

金属部材同士を摩擦攪拌接合する接合方法であって、
前記金属部材同士の端面を、板厚方向の中央に形成された外側端面と、前記外側端面に対して表面側及び裏面側の両方に形成されるとともに前記外側端面に対して対向する前記金属部材とは離間する側に形成された一対の内側端面と、前記外側端面と一対の前記内側端面とをそれぞれ繋ぐ一対の中間面とを備えるように形成し、
前記金属部材の前記外側端面同士を突き合わせて突合せ部を形成するとともに、前記金属部材同士の表面側及び裏面側にそれぞれ形成され前記中間面同士と前記内側端面同士とで構成される一対の凹溝を形成する突合せ工程と、
前記金属部材同士の表面側から回転ツールを挿入し前記突合せ部に対して摩擦攪拌接合を行う第一の摩擦攪拌工程と、
前記金属部材同士の裏面側から回転ツールを挿入し前記突合せ部に対して摩擦攪拌接合を行う第二の摩擦攪拌工程と、を含み、
前記回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部と前記ショルダ部から垂下する攪拌ピンとを有し、前記ショルダ部の直径を前記凹溝の幅よりも小さく設定し、
前記攪拌ピンは、先細りとなっており、
前記第一の摩擦攪拌工程及び前記第二の摩擦攪拌工程では、前記回転ツールのショルダ部を前記凹溝内にそれぞれ挿入し、前記ショルダ部を前記凹溝の底面から離間させた状態で、各前記金属部材から発生するバリを前記ショルダ部で押さえつつ、前記突合せ部を摩擦攪拌接合することにより、前記凹溝の底面、前記凹溝の両側壁及び前記ショルダ部の下端面で構成された空間にバリを堆積させることを特徴とする接合方法。

【請求項3】

前記第一の摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域と、前記第二の摩擦攪拌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２に記載の接合方法。

【請求項4】

前記突合せ部の両端にそれぞれタブ材を配置するタブ材配置工程を含み、
前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌の始点を一方のタブ材に設けるとともに、摩擦攪拌の終点を他方のタブ材に設ける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】

前記攪拌ピンの外周面に螺旋溝が形成されており、
前記攪拌ピンの螺旋溝を前記攪拌ピンの基端から先端に向かうにつれて左回りに形成した場合は、前記回転ツールを右回転させ、前記攪拌ピンの螺旋溝を前記攪拌ピンの基端から先端に向かうにつれて右回りに形成した場合は、前記回転ツールを左回転させる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方法。

【請求項6】

前記第一金属部材及び前記第二金属部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されてい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方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属部材同士の接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、板状の第一金属部材と板状の第二金属部材とを突き合わせて摩擦攪拌接合する接合方法が開示されている。当該接合方法では、第一金属部材の端面と第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、第一金属部材及び第二金属部材の表面及び裏面から回転ツールをそれぞれ押し込んで突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌工程とを行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−１７２６４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の接合方法では、回転ツールのショルダ部の下端面を第一金属部材及び第二金属部材の表面及び裏面にそれぞれ押し込んで摩擦攪拌工程を行うため、表面及び裏面にバリが発生する。そのため、バリを除去するバリ除去工程を行わなければならない。また、回転ツールのショルダ部の下端面を第一金属部材及び第二金属部材の表面及び裏面にそれぞれ押し込んで摩擦攪拌工程を行うため、摩擦攪拌装置にかかる負荷が大きくなるという問題がある。

【0005】

このような観点から、本発明は、第一金属部材及び第二金属部材の表面にバリが発生するのを防ぐことができるとともに、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる接合方法を提供することを特徴とする。また、本発明は、第一金属部材及び第二金属部材の表面及び裏面にバリが発生するのを防ぐことができるとともに、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる接合方法を提供することを特徴とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このような課題を解決するために本発明は、金属部材同士を摩擦攪拌接合する接合方法であって、前記金属部材同士の対向する端面を、裏面側に形成された外側端面と、表面側に形成され前記外側端面に対して対向する前記金属部材とは離間する側に形成された内側端面と、前記外側端面と前記内側端面とを繋ぐ中間面とを備えるように形成し、前記金属部材の前記外側端面同士を突き合わせて突合せ部を形成するとともに、前記中間面同士と前記内側端面同士とで構成される凹溝を形成する突合せ工程と、前記金属部材同士の表面側から回転ツールを挿入し前記突合せ部に対して摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、を含み、前記回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部と前記ショルダ部から垂下する攪拌ピンとを有し、前記ショルダ部の直径を前記凹溝の幅よりも小さく設定し、前記攪拌ピンは、先細りとなっており、前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールのショルダ部を前記凹溝内に挿入し、前記ショルダ部を前記凹溝の底面から離間させた状態で、各前記金属部材から発生するバリを前記ショルダ部で押さえつつ、前記突合せ部を摩擦攪拌接合することにより、前記凹溝の底面、前記凹溝の両側壁及び前記ショルダ部の下端面で構成された空間にバリを堆積させることを特徴とする。

【0007】

かかる方法によれば、凹溝の底面、凹溝の両側壁及びショルダ部の下端面で狭い空間が形成されるため、バリが散飛するのを防ぐとともに凹溝の底面にバリを堆積させることができる。これにより、第一金属部材及び第二金属部材の表面にバリが発生するのを防ぐことができる。また、凹溝の底面にショルダ部を押し込まないため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。

【0008】

また、本発明は、金属部材同士を摩擦攪拌接合する接合方法であって、前記金属部材同士の端面を、板厚方向の中央に形成された外側端面と、前記外側端面に対して表面側及び裏面側の両方に形成されるとともに前記外側端面に対して対向する前記金属部材とは離間する側に形成された一対の内側端面と、前記外側端面と一対の前記内側端面とをそれぞれ繋ぐ一対の中間面とを備えるように形成し、前記金属部材の前記外側端面同士を突き合わせて突合せ部を形成するとともに、前記金属部材同士の表面側及び裏面側にそれぞれ形成され前記中間面同士と前記内側端面同士とで構成される一対の凹溝を形成する突合せ工程と、前記金属部材同士の表面側から回転ツールを挿入し前記突合せ部に対して摩擦攪拌接合を行う第一の摩擦攪拌工程と、前記金属部材同士の裏面側から回転ツールを挿入し前記突合せ部に対して摩擦攪拌接合を行う第二の摩擦攪拌工程と、を含み、前記回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部と前記ショルダ部から垂下する攪拌ピンとを有し、前記ショルダ部の直径を前記凹溝の幅よりも小さく設定し、前記攪拌ピンは、先細りとなっており、前記第一の摩擦攪拌工程及び前記第二の摩擦攪拌工程では、前記回転ツールのショルダ部を前記凹溝内にそれぞれ挿入し、前記ショルダ部を前記凹溝の底面から離間させた状態で、各前記金属部材から発生するバリを前記ショルダ部で押さえつつ、前記突合せ部を摩擦攪拌接合することにより、前記凹溝の底面、前記凹溝の両側壁及び前記ショルダ部の下端面で構成された空間にバリを堆積させることを特徴とする。

【0009】

かかる方法によれば、各凹溝の底面、両側壁及びショルダ部の下端面で狭い空間が形成されるため、バリが散飛するのを防ぐとともに各凹溝の底面にバリを堆積させることができる。これにより、第一金属部材及び第二金属部材の表面及び裏面にバリが発生するのを防ぐことができる。また、凹溝の底面にショルダ部を押し込まないため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。

【0010】

また、前記第一の摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域と、前記第二の摩擦攪拌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。

【0011】

かかる方法によれば、突合せ部の深さ方向の全長が摩擦攪拌されるため、接合強度が向上するとともに、水密性及び気密性を高めることができる。

【0012】

また、前記突合せ部の両端にそれぞれタブ材を配置するタブ材配置工程を含み、前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌の始点を一方のタブ材に設けるとともに、摩擦攪拌の終点を他方のタブ材に設けることが好ましい。
また、前記攪拌ピンの外周面に螺旋溝が形成されており、前記攪拌ピンの螺旋溝を前記攪拌ピンの基端から先端に向かうにつれて左回りに形成した場合は、前記回転ツールを右回転させ、前記攪拌ピンの螺旋溝を前記攪拌ピンの基端から先端に向かうにつれて右回りに形成した場合は、前記回転ツールを左回転させることが好ましい。
また、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されていることが好ましい。

【0013】

かかる方法によれば、摩擦攪拌の開始位置及び終了位置を容易に設定することができるとともに、金属部材の側面をきれいに形成することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る接合方法によれば、第一金属部材及び第二金属部材の表面にバリが発生するのを防ぐことができるとともに、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。また、本発明に係る接合方法によれば、第一金属部材及び第二金属部材の表面及び裏面にバリが発生するのを防ぐことができるとともに、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第一実施形態に係る接合方法を示す図であって、（ａ）は準備工程を示す斜視図であり、（ｂ）は突合せ工程を示す断面図である。

【図2】第一実施形態に係る接合方法を示す図であって、（ａ）はタブ材配置工程を示す斜視図であり、（ｂ）は摩擦攪拌工程を示す斜視図である。

【図3】第一実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す模式断面図である。

【図4】本発明の第二実施形態に係る接合方法を示す図であって、（ａ）は準備工程を示す断面図であり、（ｂ）は突合せ工程を示す断面図である。

【図5】第二実施形態に係る第一の摩擦攪拌工程を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は模式断面図である。

【図6】第二実施形態に係る第二の摩擦攪拌工程を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る接合方法について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、第一実施形態に係る接合方法では、第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせて接合する。第一実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、タブ材配置工程と、摩擦攪拌工程とを行う。なお、説明における「表面」とは、「裏面」に対する反対側の面という意味である。

【0017】

準備工程は、図１の（ａ）に示すように、第一金属部材１及び第二金属部材２を用意する工程である。第一金属部材１は、板状の金属部材である。第一金属部材１の材料は、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、マグネシウム合金等の摩擦攪拌可能な金属から適宜選択される。準備工程では、第一金属部材１の端面が、外側端面１ｄと、内側端面１ｅと、中間面１ｆとで構成されるように形成する。内側端面１ｅは、外側端面１ｄに対して対向する第二金属部材２から離間する側に形成されている。中間面１ｆは、外側端面１ｄと内側端面１ｅとを繋ぐとともに、外側端面１ｄ及び内側端面１ｅに対して直角になっている。第一金属部材１の内側端面１ｅ及び中間面１ｆは、端面を切り欠いて形成してもよいし、ダイキャストで予め成形してもよい。

【0018】

第二金属部材２は、板状の金属部材である。第二金属部材２の材料は、前記した摩擦攪拌可能な金属から適宜選択すればよいが、第一金属部材１と同等の材料であることが好ましい。第二金属部材２は、第一金属部材１と同等の形状で形成されている。つまり、準備工程では、第二金属部材２の端面が、外側端面２ｄと、内側端面２ｅと、中間面２ｆとで構成されるように形成する。内側端面２ｅは、外側端面２ｄに対して対向する第一金属部材１から離間する側に形成されている。中間面２ｆは、外側端面２ｄと内側端面２ｅとを繋ぐとともに、外側端面２ｄ及び内側端面２ｅに対して直角になっている。

【0019】

突合せ工程は、図１の（ｂ）に示すように、第一金属部材１の端面と第二金属部材２の端面とを突き合わせて突合せ部Ｊを形成する工程である。突合せ工程では、第一金属部材１の外側端面１ｄと第二金属部材２の外側端面２ｄとを突き合わせる。これにより、突合せ部Ｊが形成される。また、対向する内側端面１ｅ，２ｅと、連続する中間面１ｆ，２ｆとで凹溝１０が形成される。凹溝１０は、断面矩形を呈する。凹溝１０は、底面１０ａ（中間面１ｆ，２ｆ）と、側壁１０ｂ，１０ｂ（内側端面１ｅ，２ｅ）とで構成されている。

【0020】

タブ材配置工程は、図２の（ａ）に示すように、突合せ部Ｊの両端に、一対のタブ材Ｔを配置する工程である。タブ材Ｔは、直方体を呈し、第一金属部材１及び第二金属部材２と同等の材料で形成されている。タブ材Ｔの板厚寸法は、外側端面１ｄ，２ｄの高さ寸法と同等に形成されている。タブ材配置工程では、タブ材Ｔの側面を第一金属部材１及び第二金属部材２の側面に当接させて、第一金属部材１とタブ材Ｔとの内隅及び第二金属部材２とタブ材Ｔとの内隅を溶接により仮接合する。タブ材Ｔの表面Ｔｂと凹溝１０の底面１０ａとを面一にするとともに、タブ材Ｔの裏面Ｔｃと第一金属部材１の裏面１ｃ及び第二金属部材２の裏面２ｃとを面一にする。

【0021】

摩擦攪拌工程は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転ツールＧのショルダ部Ｇ１を凹溝１０内に挿入して突合せ部Ｊを摩擦攪拌接合する工程である。回転ツールＧは、円柱状のショルダ部Ｇ１と、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａから垂下する攪拌ピンＧ２とで構成されている。ショルダ部Ｇ１の直径は、凹溝１０の幅よりも若干小さく形成されている。ショルダ部Ｇ１の直径は、ショルダ部Ｇ１の外周面と凹溝１０の側壁１０ｂ，１０ｂとが接触するように設定してもよいが、摩擦攪拌工程を行う際に、ショルダ部Ｇ１の外周面と凹溝１０の側壁１０ｂ，１０ｂとがわずかな隙間をあけて相対移動可能な寸法であることが好ましい。

【0022】

攪拌ピンＧ２は、先細りになっている。攪拌ピンＧ２の外周面には螺旋溝が形成されている。本実施形態では、回転ツールＧを右回転させるため、攪拌ピンＧ２の螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。

【0023】

なお、回転ツールＧを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌工程の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンＧ２の先端側に導かれる。これにより、凹溝１０の底面１０ａから溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

【0024】

摩擦攪拌工程では、図２の（ｂ）に示すように、まず、一方のタブ材Ｔの表面Ｔｂに設定された開始位置Ｓｐに回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入し、下端面Ｇ１ａを表面Ｔｂに押し込みつつ突合せ部Ｊに向けて相対移動させる。回転ツールＧが突合せ部Ｊに突入したら、図３に示すように、下端面Ｇ１ａを凹溝１０の底面１０ａから離間させつつ、突合せ部Ｊ（凹溝１０）に沿って回転ツールＧを相対移動させる。回転ツールＧの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。

【0025】

摩擦攪拌工程では、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａを、凹溝１０の底面１０ａから離間させ、かつ、第一金属部材１の表面１ｂよりも低い位置に設定している。つまり、摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌によって発生するバリＶをショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａで押さえ込みつつ摩擦攪拌接合を行う。特許請求の範囲の「前記ショルダ部を前記凹溝の底面から離間させた状態」とは、バリＶが発生する前の凹溝１０の底面１０ａからショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａを離間させるという意味である。また、特許請求の範囲の「各前記金属部材から発生するバリを前記ショルダ部で押さえつつ」とは、堆積するバリＶとショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａとが接触しており、バリＶの表面（上面）をショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａによって押さえるという意味である。

【0026】

また、ショルダ部Ｇ１の外周面と凹溝１０の側壁１０ｂ，１０ｂとはわずかな隙間をあけて離間している。凹溝１０の底面１０ａ、凹溝１０の側壁１０ｂ，１０ｂ及びショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａで狭い空間が形成されている。

【0027】

摩擦攪拌工程によって凹溝１０の底面１０ａにバリＶが発生するが、凹溝１０の底面１０ａ、凹溝１０の側壁１０ｂ，１０ｂ及びショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａで構成された狭い空間（断面矩形の閉空間）に当該バリＶが閉じ込められ、底面１０ａにバリＶが堆積する。図３に示すように、バリＶは、凹溝１０内に収容されるとともに、バリＶの表面（上面）は、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａによって押さえられて略平坦になる。回転ツールＧが、他方のタブ材Ｔの表面Ｔｂに設定された終了位置Ｅｐに達したら、タブ材Ｔから回転ツールＧを離脱させる。また、第一金属部材１及び第二金属部材２からタブ材Ｔを切除する。

【0028】

以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、摩擦攪拌工程を行う際に、凹溝１０の底面１０ａ、凹溝１０の側壁１０ｂ，１０ｂ及びショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａで狭い空間が形成されるため、バリＶが散飛するのを防ぐとともに凹溝１０の底面１０ａにバリＶを堆積させることができる。これにより、第一金属部材１の表面１ｂ及び第二金属部材２の表面２ｂにバリＶが発生するのを防ぐことができる。よって、第一金属部材１の表面１ｂ及び第二金属部材２の表面２ｂのバリ除去工程等の表面処理を省略化することができる。

【0029】

また、本実施形態に係る接合方法によれば、凹溝１０の底面１０ａにショルダ部Ｇ１を押し込まないため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。また、一対のタブ材Ｔを用いて摩擦攪拌工程を行うため、摩擦攪拌工程の開始位置Ｓｐ及び終了位置Ｅｐを容易に設定することができるとともに、第一金属部材１及び第二金属部材２の側面をきれいに仕上げることができる。

【0030】

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る接合方法について説明する。第二実施形態に係る接合方法では、第一金属部材１Ａ及び第二金属部材２Ａの表裏から摩擦攪拌接合を行う点で第一実施形態と相違する。第二実施形態に係る説明では、第一実施形態と重複する部分については説明を省略する。

【0031】

第二実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、タブ材配置工程と、第一の摩擦攪拌工程と、第二の摩擦攪拌工程とを行う。準備工程では、第一金属部材１Ａの端面が、外側端面１ｄと、内側端面１ｅと、中間面１ｆと、内側端面１ｇと、中間面１ｈとで構成されるように形成する。内側端面１ｇは、外側端面１ｄの裏側に形成されており、対向する第二金属部材２Ａから離間する側に形成されている。中間面１ｈは、外側端面１ｄと内側端面１ｇとを繋ぐとともに、外側端面１ｄ及び内側端面１ｇに対して直角になっている。つまり、内側端面１ｅ及び中間面１ｆは、第一金属部材１Ａの表面１ｂ側に形成されており、内側端面１ｇ及び中間面１ｈは、第一金属部材１Ａの裏面１ｃ側に形成されている。

【0032】

第二金属部材２Ａは、第一金属部材１Ａと同等の形状で形成されている。つまり、準備工程では、第二金属部材２Ａの端面が、外側端面２ｄと、内側端面２ｅと、中間面２ｆと、内側端面２ｇと、中間面２ｈとで構成されるように形成する。内側端面２ｇは、外側端面２ｄに対して対向する第一金属部材１Ａから離間する側に形成されている。中間面２ｈは、外側端面２ｄと内側端面２ｇとを繋ぐとともに、外側端面２ｄ及び内側端面２ｇに対して直角になっている。つまり、内側端面２ｅ及び中間面２ｆは、第二金属部材２Ａの表面２ｂ側に形成されており、内側端面２ｇ及び中間面２ｈは、第二金属部材２Ａの裏面２ｃ側に形成されている。

【0033】

突合せ工程は、図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一金属部材１Ａの端面と第二金属部材２Ａの端面とを突き合わせて突合せ部Ｊを形成する工程である。突合せ工程では、第一金属部材１Ａの外側端面１ｄと第二金属部材２Ａの外側端面２ｄとを突き合わせる。これにより、突合せ部Ｊが形成される。また、対向する内側端面１ｅ，２ｅと、連続する中間面１ｆ，２ｆとで凹溝１０が形成される。また、対向する内側端面１ｇ，２ｇと、連続する中間面１ｈ，２ｈとで凹溝１１が形成される。凹溝１１は、断面矩形を呈する。凹溝１１は、底面１１ａ（中間面１ｈ，２ｈ）と、側壁１１ｂ，１１ｂ（内側端面１ｇ，２ｇ）とで構成されている。

【0034】

タブ材配置工程は、図５の（ａ）に示すように、突合せ部Ｊの両端に、一対のタブ材Ｔを配置する工程である。タブ材Ｔは、直方体を呈し、第一金属部材１Ａ及び第二金属部材２Ａと同等の材料で形成されている。タブ材Ｔの板厚寸法は、外側端面１ｄ，２ｄの高さ寸法と同等に形成されている。タブ材配置工程では、タブ材Ｔの側面を第一金属部材１Ａ及び第二金属部材２Ａの側面に当接させて、第一金属部材１とタブ材Ｔとの内隅及び第二金属部材２とタブ材Ｔとの内隅を溶接により仮接合する。タブ材Ｔの表面Ｔｂと凹溝１０の底面１０ａとを面一にするとともに、タブ材Ｔの裏面Ｔｃと凹溝１１の底面１１ａとを面一にする。

【0035】

第一の摩擦攪拌工程は、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一実施形態の摩擦攪拌工程と同じ要領で回転ツールＧを凹溝１０に挿入して突合せ部Ｊを摩擦攪拌接合する。回転ツールＧの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。第二の摩擦攪拌工程は、図６に示すように、第一金属部材１Ａ及び第二金属部材２Ａをひっくり返し、凹溝１１に回転ツールＧを挿入して突合せ部Ｊに対して摩擦攪拌接合を行う。

【0036】

第二の摩擦攪拌工程では、一方のタブ材Ｔの裏面Ｔｃに設定された開始位置に回転ツールＧを挿入し、第一金属部材１Ａ及び第二金属部材２Ａに向けて回転ツールＧを相対移動させる。そして、回転ツールＧが突合せ部Ｊに突入したら、図６に示すように、下端面Ｇ１ａを凹溝１１の底面１１ａから離間させつつ、突合せ部Ｊ（凹溝１１）に沿って回転ツールＧを相対移動させる。回転ツールＧの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ２が形成される。

【0037】

第二の摩擦攪拌工程では、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａを、凹溝１１の底面１１ａから離間させ、かつ、第一金属部材１Ａの裏面１ｃよりも低い位置に設定している。つまり、第二の摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌によって発生するバリＶをショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａで押さえ込みつつ摩擦攪拌接合を行う。また、第二の摩擦攪拌工程では、回転ツールＧの攪拌ピンＧ２が、塑性化領域Ｗ１に達するように挿入深さを調整することを除いては、第一の摩擦攪拌工程と同等である。

【0038】

以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、第一の摩擦攪拌工程を行う際に、凹溝１０の底面１０ａ、凹溝１０の側壁１０ｂ，１０ｂ及びショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａで狭い空間が形成されるため、バリＶが散飛するのを防ぐとともに凹溝１０の底面１０ａにバリＶを堆積させることができる。これにより、第一金属部材１Ａの表面１ｂ及び第二金属部材２Ａの表面２ｂにバリＶが発生するのを防ぐことができる。

【0039】

また、第二の摩擦攪拌工程を行う際に、凹溝１１の底面１１ａ、凹溝１１の側壁１１ｂ，１１ｂ及びショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１ａで狭い空間が形成されるため、バリＶが散飛するのを防ぐとともに凹溝１１の底面１１ａにバリＶを堆積させることができる。これにより、第一金属部材１Ａの裏面１ｃ及び第二金属部材２Ａの裏面２ｃにバリＶが発生するのを防ぐことができる。よって、第一金属部材１Ａ及び第二金属部材２Ａのバリ除去工程等の表面処理を省略化することができる。

【0040】

また、本実施形態に係る接合方法によれば、凹溝１０の底面１０ａ及び凹溝１１の底面１１ａにショルダ部Ｇ１を押し込まないため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。また、第一の摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域Ｗ１と第二の摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域Ｗ２とを重複させることで、突合せ部Ｊの深さ方向の全長が摩擦攪拌されるため、接合強度を高めることができるとともに、水密性及び気密性を高めることができる。また、タブ材Ｔの高さ寸法を、外側端面１ｄ，２ｄの板厚寸法と同等にしているため、タブ材Ｔで第一の摩擦攪拌工程及び第二の摩擦攪拌工程の両方に対応することができる。

【符号の説明】

【0041】

１ 第一金属部材
１ｂ 表面
１ｃ 裏面
１ｄ 外側端面
１ｅ 内側端面
１ｆ 中間面
１ｇ 内側端面
１ｈ 中間面
２ 第二金属部材
２ｂ 表面
２ｃ 裏面
２ｄ 外側端面
２ｅ 内側端面
２ｆ 中間面
２ｇ 内側端面
２ｈ 中間面
１０ 凹溝
１１ 凹溝
Ｊ 突合せ部
Ｇ 回転ツール
Ｇ１ ショルダ部
Ｇ２ 攪拌ピン
Ｗ 塑性化領域
Ｗ１ 塑性化領域
Ｗ２ 塑性化領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】