知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 日本軽金属株式会社の特許一覧 ▶ 日軽金アクト株式会社の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024013382
(43)【公開日】2024-02-01
(54)【発明の名称】接合体の製造方法
(51)【国際特許分類】
B23K 20/12 20060101AFI20240125BHJP
【ＦＩ】
B23K20/12 342
B23K20/12 344
B23K20/12 310
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022115434
(22)【出願日】2022-07-20
(71)【出願人】
【識別番号】000004743
【氏名又は名称】日本軽金属株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】502444733
【氏名又は名称】日軽金アクト株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】瀬尾 伸城
(72)【発明者】
【氏名】小泉 慎吾
(72)【発明者】
【氏名】熊井 雅章
(72)【発明者】
【氏名】菊 和雄
【テーマコード（参考）】
4E167
【Ｆターム（参考）】
4E167AA06
4E167BG14
4E167BG22
4E167BG30
4E167DB01
4E167DC01
(57)【要約】
【課題】バリの発生と接合部の欠陥の発生を抑えるとともに、回転ツール及び接合装置に加わる負荷を軽減する接合体の製造方法を提供する。
【解決手段】螺旋溝が形成された攪拌ピンＦ２を有する回転ツールＦを用いて、被接合部材への摩擦攪拌接合により接合体を製造する方法であって、回転ツールＦを螺旋溝の形成方向と同方向に回転させた状態で、攪拌ピンＦ２を被接合部材に挿入する挿入工程と、回転ツールＦの回転方向を、螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させるように変更する変更工程と、回転ツールＦを螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させた状態で、被接合部材の接合を行う接合工程と、を順に備えることを特徴とする。
【選択図】図５
【解決手段】螺旋溝が形成された攪拌ピンＦ２を有する回転ツールＦを用いて、被接合部材への摩擦攪拌接合により接合体を製造する方法であって、回転ツールＦを螺旋溝の形成方向と同方向に回転させた状態で、攪拌ピンＦ２を被接合部材に挿入する挿入工程と、回転ツールＦの回転方向を、螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させるように変更する変更工程と、回転ツールＦを螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させた状態で、被接合部材の接合を行う接合工程と、を順に備えることを特徴とする。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
螺旋溝が形成された攪拌ピンを有する回転ツールを用いて、被接合部材への摩擦攪拌接合により接合体を製造する方法であって、
前記回転ツールを前記螺旋溝の形成方向と同方向に回転させた状態で、前記攪拌ピンを前記被接合部材に挿入する挿入工程と、
前記回転ツールの回転方向を、前記螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させるように変更する変更工程と、
前記回転ツールを前記螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させた状態で、前記被接合部材の接合を行う接合工程と、を順に備えることを特徴とする接合体の製造方法。
前記回転ツールを前記螺旋溝の形成方向と同方向に回転させた状態で、前記攪拌ピンを前記被接合部材に挿入する挿入工程と、
前記回転ツールの回転方向を、前記螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させるように変更する変更工程と、
前記回転ツールを前記螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させた状態で、前記被接合部材の接合を行う接合工程と、を順に備えることを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項2】
前記挿入工程における前記回転ツールの回転数が、前記接合工程における前記回転ツールの回転数以上である、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項3】
前記挿入工程における前記回転ツールの回転数Ｎ１と、前記接合工程における前記回転ツールの回転数Ｎ２との関係が、Ｎ２≦Ｎ１≦Ｎ２×５である、請求項２に記載の接合体の製造方法。
【請求項4】
前記挿入工程の後に、前記回転ツールを前記被接合部材の表面方向に向けて引き上げる引上げ工程をさらに備え、
前記引上げ工程の後に、前記変更工程を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
前記引上げ工程の後に、前記変更工程を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項5】
前記挿入工程における前記回転ツールの挿入深さＨ１と、前記引上げ工程での引上量Ｈ２との関係が、Ｈ１×０．０１≦Ｈ２≦Ｈ１×０．５である、請求項４に記載の接合体の製造方法。
【請求項6】
前記変更工程の後に、前記回転ツールを前記被接合部材の深さ方向に向けて押し込む押込み工程をさらに備え、
前記押込み工程の後に、前記接合工程を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
前記押込み工程の後に、前記接合工程を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項7】
前記挿入工程における前記回転ツールの挿入深さＨ１と、前記押込み工程での挿入量Ｈ３との関係が、Ｈ１×０．０１≦Ｈ３≦Ｈ１×０．５である、請求項６に記載の接合体の製造方法。
【請求項8】
前記挿入工程における前記回転ツールの挿入深さＨ１と、前記接合工程で接合を開始する際の挿入深さＨ４との関係が、Ｈ１×１．０１≦Ｈ４≦Ｈ１×１．５である、請求項６に記載の接合体の製造方法。
【請求項9】
前記回転ツールは、平面状又はすり鉢状の下端面が設けられるとともに、柱状又は推台状を呈するショルダ部をさらに有し、
前記攪拌ピンは、前記ショルダ部の前記下端面から垂下しており、
前記被接合部材に対して前記ショルダ部を接触させるとともに、前記被接合部材に前記攪拌ピンを挿入した状態で、前記被接合部材に対する摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
前記攪拌ピンは、前記ショルダ部の前記下端面から垂下しており、
前記被接合部材に対して前記ショルダ部を接触させるとともに、前記被接合部材に前記攪拌ピンを挿入した状態で、前記被接合部材に対する摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項10】
前記挿入工程における前記回転ツールの挿入深さＨ１と、前記攪拌ピンの長さＬ１との関係が、Ｌ１×０．５≦Ｈ１≦Ｌ１である、請求項９に記載の接合体の製造方法。
【請求項11】
前記回転ツールは、柱状又は推台状を呈する基部を有し、
前記攪拌ピンは、前記基部の下端面から垂下しており、
前記被接合部材に対して前記基部を離間させるとともに、前記被接合部材に前記攪拌ピンのみを挿入した状態で、前記被接合部材に対する摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
前記攪拌ピンは、前記基部の下端面から垂下しており、
前記被接合部材に対して前記基部を離間させるとともに、前記被接合部材に前記攪拌ピンのみを挿入した状態で、前記被接合部材に対する摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項12】
前記回転ツールは、柱状又は推台状を呈する基部を有し、
前記攪拌ピンは、前記基部に連続する基端側ピンと、前記基端側ピンに連続する先端側ピンとを有し、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きく、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
前記基端側ピンの外周面を前記被接合部材の表面に接触させた状態で、前記被接合部材に対する摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
前記攪拌ピンは、前記基部に連続する基端側ピンと、前記基端側ピンに連続する先端側ピンとを有し、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きく、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
前記基端側ピンの外周面を前記被接合部材の表面に接触させた状態で、前記被接合部材に対する摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項13】
前記挿入工程の前に、前記被接合部材に下穴を形成する下穴形成工程をさらに備え、
前記挿入工程において、前記下穴に前記攪拌ピンを挿入する、請求項１に記載の接合体の製造方法。
前記挿入工程において、前記下穴に前記攪拌ピンを挿入する、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項14】
前記被接合部材が、第一被接合部材と、前記第一被接合部材よりも硬度が低い第二被接合部材とからなり、
前記第一被接合部材と前記第二被接合部材との少なくともいずれか一方の端面が突き合わされて突合せ部が形成されるか、又は前記第一被接合部材の表面に前記第二被接合部材の裏面が重ね合わされて重合部が形成されており、
前記挿入工程において、前記第一被接合部材の表面から攪拌ピンを挿入して、
前記接合工程において、前記突合せ部又は前記重合部の摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
前記第一被接合部材と前記第二被接合部材との少なくともいずれか一方の端面が突き合わされて突合せ部が形成されるか、又は前記第一被接合部材の表面に前記第二被接合部材の裏面が重ね合わされて重合部が形成されており、
前記挿入工程において、前記第一被接合部材の表面から攪拌ピンを挿入して、
前記接合工程において、前記突合せ部又は前記重合部の摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項15】
前記被接合部材が、第一被接合部材と、第二被接合部材とからなり、
前記第一被接合部材と前記第二被接合部材との少なくともいずれか一方の端面が突き合わされて突合せ部が形成されるか、又は前記第一被接合部材の表面に前記第二被接合部材の裏面が重ね合わされて重合部が形成されており、
前記挿入工程において、前記突合せ部又は前記重合部に向けて攪拌ピンを挿入する、請求項１に記載の接合体の製造方法。
前記第一被接合部材と前記第二被接合部材との少なくともいずれか一方の端面が突き合わされて突合せ部が形成されるか、又は前記第一被接合部材の表面に前記第二被接合部材の裏面が重ね合わされて重合部が形成されており、
前記挿入工程において、前記突合せ部又は前記重合部に向けて攪拌ピンを挿入する、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
螺旋溝が形成された攪拌ピンを有する回転ツールを用いて被接合部材の摩擦攪拌接合を行うことで接合体を製造する方法が知られている。
通常、螺旋溝が基端から先端に向かうにつれて左巻き（左ネジ）に形成されている場合には、この回転ツールを右回転させて被接合部材に攪拌ピンを挿入して摩擦攪拌接合が行われる。一方、螺旋溝が基端から先端に向かうにつれて右巻き（右ネジ）に形成されている場合には、この回転ツールを左回転させて被接合部材に攪拌ピンを挿入して摩擦攪拌接合が行われる。すなわち、螺旋溝の形成方向と逆方向に回転ツールを回転（以下、この形態を「正回転」とする）させて被接合部材に攪拌ピンを挿入して摩擦攪拌接合が行われている（特許文献１）。
通常、螺旋溝が基端から先端に向かうにつれて左巻き（左ネジ）に形成されている場合には、この回転ツールを右回転させて被接合部材に攪拌ピンを挿入して摩擦攪拌接合が行われる。一方、螺旋溝が基端から先端に向かうにつれて右巻き（右ネジ）に形成されている場合には、この回転ツールを左回転させて被接合部材に攪拌ピンを挿入して摩擦攪拌接合が行われる。すなわち、螺旋溝の形成方向と逆方向に回転ツールを回転（以下、この形態を「正回転」とする）させて被接合部材に攪拌ピンを挿入して摩擦攪拌接合が行われている（特許文献１）。
【0003】
正回転で摩擦攪拌接合を行うことで、塑性流動化した被接合部材の材料を攪拌ピンの先端側に導くことができる。これにより、先端部周辺の塑性流動を大きくすることで、接合部の深い部分における接合を安定して行うことができ、健全な接合部を形成することができる。また、被接合部材の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
【0004】
また、従来、螺旋溝の形成方向と同方向に回転ツールを回転（以下、この形態を「逆回転」とする）させて被接合部材に攪拌ピンを挿入して摩擦攪拌接合が行われている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平１０－２４９５５１号公報
【特許文献2】特開２００２－０３５９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載されるように正回転（螺旋溝の形成方向と回転ツールの回転方向が逆）させて摩擦攪拌接合を行う場合には、攪拌ピンと被接合部材との接触によって被接合部材の塑性流動が生じるとともに、攪拌ピンの挿入に伴って攪拌ピンの体積に応じて塑性流動化した被接合部材の材料が被接合部材の外部に溢れ出すことになる。このようにして溢れ出した塑性流動化した被接合部材の材料が固化することによって、接合後の被接合部材の表面にバリが多く発生するという問題がある。
【0007】
また、正回転で摩擦攪拌接合を行う場合には、塑性流動化した被接合部材の材料を攪拌ピンの先端側に向けて押し付けるようにして摩擦攪拌を行うことになるため、回転ツールを回転させる接合装置への負荷が増大するおそれがある。また、被接合部材の硬度が比較的に高い場合には、回転ツールの破損が生じる場合がある。また、２点の被接合部材を重ね合わせた状態で、正回転で攪拌ピンを挿入して摩擦攪拌接合を行った場合には、塑性流動化した被接合部材の材料の対流が生じることで、重ね面（重合部）に存在する被接合部材の酸化皮膜が巻き上げられることにより、接合部に欠陥が生じることがある。
【0008】
一方、特許文献２に記載されるように逆回転（螺旋溝の形成方向と回転ツールの回転方向が同一）させて摩擦攪拌接合を行う場合、塑性流動化した領域で生じる過剰な上向きの対流及び界面の巻き込みを抑制することができるとされている。しかしながら、この場合には、攪拌ピンの先端側の位置において材料が不足してしまい、内部に欠陥が生じることがある。
【0009】
このような観点から本発明は、バリの発生と接合部の欠陥の発生を抑えるとともに、回転ツール及び接合装置に加わる負荷を軽減する接合体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するために、本発明は、螺旋溝が形成された攪拌ピンを有する回転ツールを用いて、被接合部材への摩擦攪拌接合により接合体を製造する方法であって、前記回転ツールを前記螺旋溝の形成方向と同方向に回転させた状態で、前記攪拌ピンを前記被接合部材に挿入する挿入工程と、前記回転ツールの回転方向を、前記螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させるように変更する変更工程と、前記回転ツールを前記螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させた状態で、前記被接合部材の接合を行う接合工程と、を順に備えることを特徴とする。
【0011】
また、前記挿入工程における前記回転ツールの回転数が、前記接合工程における前記回転ツールの回転数以上であることが好ましい。
【0012】
また、前記挿入工程における前記回転ツールの回転数Ｎ１と、前記接合工程における前記回転ツールの回転数Ｎ２との関係が、Ｎ２≦Ｎ１≦Ｎ２×５であることが好ましい。
【0013】
また、前記挿入工程の後に、前記回転ツールを前記被接合部材の表面方向に向けて引き上げる引上げ工程をさらに備え、前記引上げ工程の後に、前記変更工程を行うことが好ましい。
【0014】
また、前記挿入工程における前記回転ツールの挿入深さＨ１と、前記引上げ工程での引上量Ｈ２との関係が、Ｈ１×０．０１≦Ｈ２≦Ｈ１×０．５であることが好ましい。
【0015】
また、前記変更工程の後に、前記回転ツールを前記被接合部材の深さ方向に向けて押し込む押込み工程をさらに備え、前記押込み工程の後に、前記接合工程を行うことが好ましい。
【0016】
また、前記挿入工程における前記回転ツールの挿入深さＨ１と、前記押込み工程での挿入量Ｈ３との関係が、Ｈ１×０．０１≦Ｈ３≦Ｈ１×０．５であることが好ましい。
【0017】
また、前記挿入工程における前記回転ツールの挿入深さＨ１と、前記接合工程で接合を開始する際の挿入深さＨ４との関係が、Ｈ１×１．０１≦Ｈ４≦Ｈ１×１．５であることが好ましい。
【0018】
また、前記回転ツールは、平面状又はすり鉢状の下端面が設けられるとともに、柱状又は推台状を呈するショルダ部をさらに有し、前記攪拌ピンは、前記ショルダ部の前記下端面から垂下しており、前記被接合部材に対して前記ショルダ部を接触させるとともに、前記被接合部材に前記攪拌ピンを挿入した状態で、前記被接合部材に対する摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【0019】
また、前記挿入工程における前記回転ツールの挿入深さＨ１と、前記攪拌ピンの長さＬ１との関係が、Ｌ１×０．５≦Ｈ１≦Ｌ１であることが好ましい。
【0020】
また、前記回転ツールは、柱状又は推台状を呈する基部を有し、前記攪拌ピンは、前記基部の下端面から垂下しており、前記被接合部材に対して前記基部を離間させるとともに、前記被接合部材に前記攪拌ピンのみを挿入した状態で、前記被接合部材に対する摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【0021】
また、前記回転ツールは、柱状又は推台状を呈する基部を有し、前記攪拌ピンは、前記基部に連続する基端側ピンと、前記基端側ピンに連続する先端側ピンとを有し、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きく、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、前記基端側ピンの外周面を前記被接合部材の表面に接触させた状態で、前記被接合部材に対する摩擦攪拌接合を行うが好ましい。
【0022】
また、前記挿入工程の前に、前記被接合部材に下穴を形成する下穴形成工程をさらに備え、前記挿入工程において、前記下穴に前記攪拌ピンを挿入することが好ましい。
【0023】
また、前記被接合部材が、第一被接合部材と、前記第一被接合部材よりも硬度が低い第二被接合部材とからなり、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材との少なくともいずれか一方の端面が突き合わされて突合せ部が形成されるか、又は前記第一被接合部材の表面に前記第二被接合部材の裏面が重ね合わされて重合部が形成されており、前記挿入工程において、前記第一被接合部材の表面から攪拌ピンを挿入して、前記接合工程において、前記突合せ部又は前記重合部の摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【0024】
また、前記被接合部材が、第一被接合部材と、第二被接合部材とからなり、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材との少なくともいずれか一方の端面が突き合わされて突合せ部が形成されるか、又は前記第一被接合部材の表面に前記第二被接合部材の裏面が重ね合わされて重合部が形成されており、前記挿入工程において、前記突合せ部又は前記重合部に向けて攪拌ピンを挿入することが好ましい。
【発明の効果】
【0025】
本発明に係る接合体の製造方法によれば、バリの発生と接合部の欠陥の発生を抑えるとともに、回転ツール及び接合装置に加わる負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の第一実施形態に係る接合体を示す分解斜視図である。
【図2】第一実施形態に係る接合体の製造方法の突合せ工程を示す断面図である。
【図3】第一実施形態に係る接合体の製造方法の突合せ工程を示す平面図である。
【図4】第一実施形態に係る接合体の製造方法で用いる回転ツールを示す側面図である。
【図5】第一実施形態に係る接合体の製造方法の挿入工程を示す断面図である。
【図6】第一実施形態に係る接合体の製造方法の引上げ工程を示す断面図である。
【図7】第一実施形態に係る接合体の製造方法の変更工程を示す断面図である。
【図8】第一実施形態に係る接合体の製造方法の押込み工程を示す断面図である。
【図9】第一実施形態に係る接合体の製造方法の接合工程を示す断面図である。
【図10】第一実施形態の第一変形例に係る下穴形成工程を示す断面図である。
【図11】第一実施形態の第二変形例に係る挿入工程を示す断面図である。
【図12】第一実施形態の第二変形例に係る接合工程を示す断面図である。
【図13】第一実施形態の第三変形例に係る挿入工程を示す断面図である。
【図14】第一実施形態の第三変形例に係る回転ツールを示す拡大図である。
【図15】第一実施形態の第三変形例に係る接合工程を示す断面図である。
【図16】第一実施形態の第四変形例に係る突合せ工程を示す平面図である。
【図17】第一実施形態の第四変形例に係る挿入工程を示す断面図である。
【図18】第二実施形態に係る接合体を示す分解斜視図である。
【図19】第二実施形態に係る重ね合わせ工程を示す断面図である。
【図20】第二実施形態に係る重ね合わせ工程を示す平面図である。
【図21】第二実施形態に係る挿入工程を示す断面図である。
【図22】第二実施形態の第一変形例に係る挿入工程を示す断面図である。
【図23】試験１及び試験２において、回転ツールの形状、回転方向及びツール回転数の条件を示した表である。
【図24】試験１及び試験２において、移動速度、挿入深さ、引上量・挿入量及び評価並びに合金種を示した表である。
【図25】試験例１１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。
【図27】比較試験例１１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。
【図29】比較試験例１２の摩擦攪拌状態を示す平面図である。
【図32】比較試験例１３の摩擦攪拌状態を示す平面図である。
【図35】試験例２１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。
【図37】試験例２２の摩擦攪拌状態を示す平面図である。
【図40】比較試験例２１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。
【図42】比較試験例２２の摩擦攪拌状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。また、実施形態及び変形例における構成要素は、一部又は全部を適宜組み合わせることができる。
【0028】
［１．第一実施形態］
［１－１．被接合部材及び接合体］
本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケット（接合体）１は、図１に示すように、ジャケット本体（第一被接合部材）２と封止体（第二被接合部材）３とで構成されている。液冷ジャケット１は、内部に流体を流通させて、配置される発熱体を冷却する機器である。ジャケット本体２と封止体３とは摩擦攪拌接合で一体化される。以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面を意味する。
［１－１．被接合部材及び接合体］
本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケット（接合体）１は、図１に示すように、ジャケット本体（第一被接合部材）２と封止体（第二被接合部材）３とで構成されている。液冷ジャケット１は、内部に流体を流通させて、配置される発熱体を冷却する機器である。ジャケット本体２と封止体３とは摩擦攪拌接合で一体化される。以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面を意味する。
【0029】
ジャケット本体（第一被接合部材）２は、底部１０及び周壁部１１で主に構成されている。ジャケット本体２は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態では第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳＨ５３０２ ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。
【0030】
底部１０は、矩形を呈する板状部材である。周壁部１１は、底部１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。底部１０及び周壁部１１で、上方に開放する凹部１３が形成されている。周壁部１１の内周縁には周壁段差部１２が形成されている。周壁段差部１２は、段差底面１２ａと、段差底面１２ａから垂直に立ち上がる段差側面（側面）１２ｂとで構成されている。
【0031】
なお、本実施形態のジャケット本体２は一体形成されているが、例えば、周壁部１１を分割構成としてシール部材で接合して一体化してもよい。
【0032】
封止体（第二被接合部材）３は、ジャケット本体２の開口部を封止する板状部材である。封止体３は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態では第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳ Ａ１０５０，Ａ１０７０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。
【0033】
［１－２．製造方法］
次に、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法（接合体の製造方法、被接合部材の接合方法）（以下、「本方法」と称することがある。）について説明する。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、突合せ工程と、挿入工程と、引上げ工程と、変更工程と、押込み工程と、接合工程と、を行う。
次に、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法（接合体の製造方法、被接合部材の接合方法）（以下、「本方法」と称することがある。）について説明する。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、突合せ工程と、挿入工程と、引上げ工程と、変更工程と、押込み工程と、接合工程と、を行う。
【0034】
本方法では、図２に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置して側面同士を突き合わせた状態で、ジャケット本体２と封止体３との摩擦攪拌接合を行う。図３に示すように、本方法では、周壁部１１の端面１１ａにおいて、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１を設定し、封止体３の表面３ａにおいて、中間位置Ｓ１及び中間位置Ｅ１を設定する。図３に示すように、本実施形態の回転ツールＦ（図４参照）の回転軸Ｃが通る移動ルートＲ１は、開始位置ＳＰ１、中間位置Ｓ１、中間位置Ｅ１、及び終了位置ＥＰ１を通過する。移動ルートＲ１は、始点である開始位置ＳＰ１と終点である終了位置ＥＰ１とに挟まれたルートであり、挿入区間と、本区間と、離脱区間とを備えている。本方法では、開始位置ＳＰ１において、挿入工程、引上げ工程、変更工程、及び押込み工程を行う。また、本方法では、挿入区間、本区間、及び離脱区間において、接合工程を行う。
【0035】
挿入区間は、周壁部１１の端面１１ａに設定された開始位置ＳＰ１から封止体３の表面３ａ上に設定された中間位置Ｓ１までの区間である。挿入区間では、開始位置ＳＰ１に挿入された回転ツールＦを、中間位置Ｓ１に向けて移動させつつ、徐々に押し込んでいく。
【0036】
本区間は、中間位置Ｓ１から第一突合せ部Ｊ１に沿って一周して中間位置Ｓ１を通り過ぎ、封止体３の表面３ａ上に設定された中間位置Ｅ１までの区間である。詳細は後記するが、本区間では、移動ルートＲ１を第一突合せ部Ｊ１よりもわずかに内側（封止体３側）に設定している。本区間では、回転ツールＦを概ね一定の深さで移動させる。
【0037】
離脱区間は、中間位置Ｅ１から周壁部１１の端面１１ａに設定された終了位置ＥＰ１までの区間である。離脱区間では、後記する回転ツールＦを移動させつつ、徐々に引き上げていき、終了位置ＥＰ１で封止体３から回転ツールＦを離間させる。
【0038】
第一突合せ部Ｊ１から移動ルートＲ１までの変位量Ｐ１は、適宜設定すればよいが、好ましくは０．１（ｍｍ）＜Ｐ１、より好ましくは０．２（ｍｍ）＜Ｐ１であり、好ましくはＰ１＜０．５（ｍｍ）、より好ましくはＰ１＜０．４（ｍｍ）である。変位量Ｐ１は、第一突合せ部Ｊ１から移動ルートＲ１までの距離である。つまり、変位量Ｐ１は、第一突合せ部Ｊ１を基準として移動ルートＲ１が同一平面上でどのくらいずれているかを意味している。
【0039】
＜回転ツール＞
接合体の製造に用いられる回転ツールＦについて説明する。回転ツールＦは、図４に示すように、ショルダ部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とを備えている。回転ツールＦは、例えば、工具鋼で形成されている。ショルダ部Ｆ１は、接合装置（図示省略）の出力軸に連結される部位であって、柱状又は推台状を呈する。攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａから垂下している。攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａ側を基端として先端側に向かにつれて縮径する、円錐台状を呈する。下端面Ｆ１ａは平面状であってもよいし、上方（攪拌ピンＦ２から離間する方向）に凹むすり鉢状であってもよい。攪拌ピンＦ２の先端は平坦になっている。攪拌ピンＦ２の外周面には、高さ方向全体に亘って螺旋溝が形成されている。螺旋溝は、右巻き又は左巻きのどちらでもよいが、本実施形態では左巻き（上方から見て反時計回り）になっている。攪拌ピンＦ２の長さＬ１は、被接合部材の接合深さに応じて設計することができる。本実施形態では、後述する第一突合せ部Ｊ１の全体を接合するとともに、第二突合せ部Ｊ２に達する程度まで接合を行うことを目的として、段差側面１２ｂの高さ寸法となる１５ｍｍの深さまで攪拌ピンの挿入を行う。このため、攪拌ピンＦ２の長さＬ１が１５ｍｍである場合を例示して説明する。
接合体の製造に用いられる回転ツールＦについて説明する。回転ツールＦは、図４に示すように、ショルダ部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とを備えている。回転ツールＦは、例えば、工具鋼で形成されている。ショルダ部Ｆ１は、接合装置（図示省略）の出力軸に連結される部位であって、柱状又は推台状を呈する。攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａから垂下している。攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａ側を基端として先端側に向かにつれて縮径する、円錐台状を呈する。下端面Ｆ１ａは平面状であってもよいし、上方（攪拌ピンＦ２から離間する方向）に凹むすり鉢状であってもよい。攪拌ピンＦ２の先端は平坦になっている。攪拌ピンＦ２の外周面には、高さ方向全体に亘って螺旋溝が形成されている。螺旋溝は、右巻き又は左巻きのどちらでもよいが、本実施形態では左巻き（上方から見て反時計回り）になっている。攪拌ピンＦ２の長さＬ１は、被接合部材の接合深さに応じて設計することができる。本実施形態では、後述する第一突合せ部Ｊ１の全体を接合するとともに、第二突合せ部Ｊ２に達する程度まで接合を行うことを目的として、段差側面１２ｂの高さ寸法となる１５ｍｍの深さまで攪拌ピンの挿入を行う。このため、攪拌ピンＦ２の長さＬ１が１５ｍｍである場合を例示して説明する。
【0040】
螺旋溝が左巻きの場合に回転ツールＦを右回転させる場合、又は、螺旋溝が右巻きの場合に回転ツールＦを左回転させる場合、摩擦攪拌によって軟化された塑性流動材が螺旋溝に導かれて攪拌ピンＦ２の先端側に流動する。これにより、摩擦攪拌接合時に塑性流動材が外部に溢れ出るのを防ぐことができ、バリの発生を抑制することができる。なお、前記したように、螺旋溝が左巻きの場合に回転ツールＦを右回転させる場合、又は、螺旋溝が右巻きの場合に回転ツールＦを左回転させる場合のことを「正回転」と定義する。一方、螺旋溝が左巻きの場合に回転ツールＦを左回転させる場合、又は、螺旋溝が右巻きの場合に回転ツールＦを右回転させる場合のことを「逆回転」と定義する。
【0041】
＜準備工程＞
準備工程は、ジャケット本体２及び封止体３を準備する工程である。ジャケット本体２及び封止体３は、製造方法については特に制限されないが、ジャケット本体２は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体３は、例えば押出成形により成形する。
準備工程は、ジャケット本体２及び封止体３を準備する工程である。ジャケット本体２及び封止体３は、製造方法については特に制限されないが、ジャケット本体２は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体３は、例えば押出成形により成形する。
【0042】
＜突合せ工程＞
突合せ工程は、図２に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置して側面同士を突き合わせる工程である。突合せ工程によって、封止体３の側面３ｃと周壁段差部１２の段差側面（側面）１２ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。第一突合せ部Ｊ１は、図３に示すように、封止体３の周囲、及びジャケット本体２の端面１１ａの内縁に沿って平面視矩形状に形成される。また、周壁段差部１２の段差底面１２ａと、封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて（重ね合わされて）第二突合せ部Ｊ２が形成される。封止体３の板厚は、本実施形態では段差側面１２ｂの高さ寸法と同一になっている。封止体３の板厚は、段差側面１２ｂの高さ寸法よりも大きく設定してもよい。これにより、接合部の金属が不足するのを防ぐことができる。なお、突合せ工程後、ジャケット本体２及び封止体３の位置がずれないように、治具（図示省略）で固定する。
突合せ工程は、図２に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置して側面同士を突き合わせる工程である。突合せ工程によって、封止体３の側面３ｃと周壁段差部１２の段差側面（側面）１２ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。第一突合せ部Ｊ１は、図３に示すように、封止体３の周囲、及びジャケット本体２の端面１１ａの内縁に沿って平面視矩形状に形成される。また、周壁段差部１２の段差底面１２ａと、封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて（重ね合わされて）第二突合せ部Ｊ２が形成される。封止体３の板厚は、本実施形態では段差側面１２ｂの高さ寸法と同一になっている。封止体３の板厚は、段差側面１２ｂの高さ寸法よりも大きく設定してもよい。これにより、接合部の金属が不足するのを防ぐことができる。なお、突合せ工程後、ジャケット本体２及び封止体３の位置がずれないように、治具（図示省略）で固定する。
【0043】
＜挿入工程＞
挿入工程は、図５に示すように、回転ツールＦを被接合部材（ここではジャケット本体２）に挿入する工程である。挿入工程では、回転ツールＦを、攪拌ピンＦ２に設けられた螺旋溝の形成方向と同方向に回転（逆回転）させる。本実施形態では、螺旋溝は左巻きであるため、回転ツールＦを左回転させる。挿入工程では、所定の挿入深さＨ１となるまで回転ツールＦを押し込む。挿入深さＨ１は、周壁部１１の端面１１ａから攪拌ピンＦ２の先端までの距離である。挿入深さＨ１は、攪拌ピンＦ２の長さＬ１以下となる範囲で適宜設定することができる。挿入工程では、攪拌ピンＦ２のみを周壁部１１に接触させ、ショルダ部Ｆ１が周壁部１１に接触しない範囲で挿入深さＨ１を設定してもよい。挿入工程によって、封止体３の材料が摩擦攪拌されて塑性化領域Ｗ１が形成される。なお、挿入された攪拌ピンＦ２の先端の位置を第一仮想基準面Ｄ１とする。
挿入工程は、図５に示すように、回転ツールＦを被接合部材（ここではジャケット本体２）に挿入する工程である。挿入工程では、回転ツールＦを、攪拌ピンＦ２に設けられた螺旋溝の形成方向と同方向に回転（逆回転）させる。本実施形態では、螺旋溝は左巻きであるため、回転ツールＦを左回転させる。挿入工程では、所定の挿入深さＨ１となるまで回転ツールＦを押し込む。挿入深さＨ１は、周壁部１１の端面１１ａから攪拌ピンＦ２の先端までの距離である。挿入深さＨ１は、攪拌ピンＦ２の長さＬ１以下となる範囲で適宜設定することができる。挿入工程では、攪拌ピンＦ２のみを周壁部１１に接触させ、ショルダ部Ｆ１が周壁部１１に接触しない範囲で挿入深さＨ１を設定してもよい。挿入工程によって、封止体３の材料が摩擦攪拌されて塑性化領域Ｗ１が形成される。なお、挿入された攪拌ピンＦ２の先端の位置を第一仮想基準面Ｄ１とする。
【0044】
挿入工程における攪拌ピンＦ２の挿入深さＨ１は、攪拌ピンＦ２の長さＬ１及び被接合部材に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは７．５ｍｍ以上、より好ましくは９ｍｍ以上、さらに好ましくは１０．５ｍｍ以上であり、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１３．５ｍｍ以下、さらに好ましくは１２ｍｍ以下である。
【0045】
挿入工程における攪拌ピンＦ２の挿入深さＨ１は、攪拌ピンＦ２の長さＬ１との関係において、好ましくはＬ１×０．５≦Ｈ１、より好ましくはＬ１×０．６≦Ｈ１、さらに好ましくはＬ１×０．７≦Ｈ１であり、好ましくはＨ１≦Ｌ１、より好ましくはＨ１≦Ｌ１×０．９、さらに好ましくはＨ１≦Ｌ１×０．８である。
【0046】
挿入工程における回転ツールＦの回転数は、適宜設定すればよいが、接合工程における回転数以上に設定することが好ましい。挿入工程における回転ツールＦの回転数は、例えば、好ましくは４００ｒｐｍ以上、より好ましくは６００ｒｐｍ以上、さらに好ましくは８００ｒｐｍ以上、さらにより好ましくは９００ｒｐｍ以上、特に好ましくは１０００ｒｐ以上であり、好ましくは５０００ｒｐｍ以下、より好ましくは４０００ｒｐｍであり、さらに好ましくは３０００ｒｐｍである。
【0047】
挿入工程における回転ツールＦの回転数は、例えば、挿入工程における回転ツールＦの回転数Ｎ１と、接合工程における回転ツールＦの回転数Ｎ２との関係が、好ましくはＮ２≦Ｎ１、より好ましくはＮ２×１．１≦Ｎ１、さらに好ましくはＮ２×１．５≦Ｎ１であり、好ましくはＮ１≦Ｎ２×５、より好ましくはＮ１≦Ｎ２×４、さらに好ましくはＮ１≦Ｎ２×３である。
【0048】
＜引上げ工程＞
引上げ工程は、図６に示すように、挿入工程後において、回転ツールＦを被接合部材（ここではジャケット本体２）の表面方向に向けて引き上げる工程である。つまり、挿入工程における回転方向（逆回転）を維持した状態で回転ツールＦを引き上げる。引上げ工程において、回転ツールＦを引き上げた後の先端の位置を第二仮想基準面Ｄ２とする。引上げ工程において回転ツールＦを引き上げる引上量Ｈ２は、第一仮想基準面Ｄ１から第二仮想基準面Ｄ２までの距離となる。引上げ工程では、第一仮想基準面Ｄ１から回転ツールＦをわずかに引き上げるだけでもよいし、周壁部１１の端面１１ａよりも上方に離間させるように引き上げてもよい。
引上げ工程は、図６に示すように、挿入工程後において、回転ツールＦを被接合部材（ここではジャケット本体２）の表面方向に向けて引き上げる工程である。つまり、挿入工程における回転方向（逆回転）を維持した状態で回転ツールＦを引き上げる。引上げ工程において、回転ツールＦを引き上げた後の先端の位置を第二仮想基準面Ｄ２とする。引上げ工程において回転ツールＦを引き上げる引上量Ｈ２は、第一仮想基準面Ｄ１から第二仮想基準面Ｄ２までの距離となる。引上げ工程では、第一仮想基準面Ｄ１から回転ツールＦをわずかに引き上げるだけでもよいし、周壁部１１の端面１１ａよりも上方に離間させるように引き上げてもよい。
【0049】
引上げ工程での引上量Ｈ２は、攪拌ピンＦ２の長さＬ１及び被接合部材に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上、さらに好ましくは０．５ｍｍ以上であり、好ましくは７．５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下である。
【0050】
引上げ工程での引上量Ｈ２は、適宜設定すればよいが、挿入深さＨ１との関係が、好ましくはＨ１×０．０１≦Ｈ２、より好ましくはＨ１×０．０５≦Ｈ２、さらに好ましくはＨ１×０．１≦Ｈ２であり、好ましくはＨ２≦Ｈ１×０．５、より好ましくはＨ２≦Ｈ１×０．３、さらに好ましくはＨ２≦Ｈ１×０．２である。
【0051】
＜変更工程＞
変更工程は、図７に示すように、回転ツールＦの回転方向を変更する工程である。本実施形態では、挿入工程で逆回転させたため、逆回転から正回転に変更する。換言すると、本実施形態では、回転ツールＦの回転方向を左回転から右回転に変更する。変更工程は、攪拌ピンＦ２が周壁部１１と接触した状態で行ってもよいし、本実施形態のように周壁部１１とは離間した状態で回転方向を変更してもよい。
変更工程は、図７に示すように、回転ツールＦの回転方向を変更する工程である。本実施形態では、挿入工程で逆回転させたため、逆回転から正回転に変更する。換言すると、本実施形態では、回転ツールＦの回転方向を左回転から右回転に変更する。変更工程は、攪拌ピンＦ２が周壁部１１と接触した状態で行ってもよいし、本実施形態のように周壁部１１とは離間した状態で回転方向を変更してもよい。
【0052】
変更工程において、回転方向を変更した後の回転ツールＦの回転数は、被接合部材に応じて適宜設定することができる。回転方向を変更した後の回転ツールＦの回転数は、接合工程において設定する回転ツールＦの回転数と同じ回転数に設定することができる。
【0053】
＜押込み工程＞
押込み工程は、図８に示すように、変更工程後において回転ツールＦを被接合部材（ここではジャケット本体２）の深さ方向に向けて押し込む工程である。つまり、変更工程後の回転方向（正回転）を維持した状態で回転ツールＦを押し込む。押込み工程において、回転ツールＦを押し込んだ後の先端の位置を第三仮想基準面Ｄ３とする。押込み工程において回転ツールＦを押し込む挿入量Ｈ３は、第一仮想基準面Ｄ１から第三仮想基準面Ｄ３までの距離（攪拌ピンＦ２が周壁部１１に再度当接してからの挿入量）となる。押込み工程では、回転ツールＦを周壁部１１にわずかに接触させるだけでもよい。つまり、少なくとも第一仮想基準面Ｄ１よりも攪拌ピンＦ２の先端側が深い位置となるように挿入量を設定することが好ましい。
押込み工程は、図８に示すように、変更工程後において回転ツールＦを被接合部材（ここではジャケット本体２）の深さ方向に向けて押し込む工程である。つまり、変更工程後の回転方向（正回転）を維持した状態で回転ツールＦを押し込む。押込み工程において、回転ツールＦを押し込んだ後の先端の位置を第三仮想基準面Ｄ３とする。押込み工程において回転ツールＦを押し込む挿入量Ｈ３は、第一仮想基準面Ｄ１から第三仮想基準面Ｄ３までの距離（攪拌ピンＦ２が周壁部１１に再度当接してからの挿入量）となる。押込み工程では、回転ツールＦを周壁部１１にわずかに接触させるだけでもよい。つまり、少なくとも第一仮想基準面Ｄ１よりも攪拌ピンＦ２の先端側が深い位置となるように挿入量を設定することが好ましい。
【0054】
押込み工程では、所定の挿入深さＨ４となるまで回転ツールＦを押し込む。挿入深さＨ４は、周壁部１１の端面１１ａから攪拌ピンＦ２の先端までの距離である。挿入工程における挿入深さＨ１と、押込み工程における挿入量Ｈ３及び挿入深さＨ４とが、Ｈ１＋Ｈ３＝Ｈ４との関係になる。押込み工程における挿入深さＨ４は、接合工程において摩擦攪拌接合を開始する際の回転ツールＦの挿入深さとなる。
【0055】
また、押込み工程での挿入量Ｈ３は、攪拌ピンＦ２の長さＬ１及び被接合部材に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上、さらに好ましくは０．５ｍｍ以上であり、好ましくは７．５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下である。挿入量Ｈ３は、例えば、攪拌ピンＦ２の長さＬ１の１０分の１程度としてもよい。
【0056】
押込み工程での挿入量Ｈ３は、挿入深さＨ１との関係が、好ましくはＨ１×０．０１≦Ｈ３、より好ましくはＨ１×０．０５≦Ｈ３、さらに好ましくはＨ１×０．１≦Ｈ３であり、好ましくはＨ３≦Ｈ１×０．５、より好ましくはＨ３≦Ｈ１×０．３、さらに好ましくはＨ３≦Ｈ１×０．２である。
【0057】
また、押込み工程での挿入深さＨ４は、攪拌ピンＦ２の長さＬ１及び被接合部材に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは８ｍｍ以上、より好ましくは９ｍｍ以上、さらに好ましくは１０ｍｍ以上であり、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１３．５ｍｍ以下、さらに好ましくは１２ｍｍ以下である。
【0058】
押込み工程での挿入深さＨ４は、挿入深さＨ１との関係が、好ましくはＨ１×１．０１≦Ｈ４、より好ましくはＨ１×１．０５≦Ｈ４、さらに好ましくはＨ１×１．１≦Ｈ４であり、好ましくはＨ４≦Ｈ１×１．５、より好ましくはＨ４≦Ｈ１×１．３、さらに好ましくはＨ４≦Ｈ１×１．２である。
【0059】
押込み工程における回転ツールＦの回転数は、被接合部材に応じて適宜設定することができる。押込み工程における回転ツールＦの回転数は、接合工程において設定する回転ツールＦの回転数と同じ回転数に設定することができる。
【0060】
＜接合工程＞
接合工程は、図９に示すように、回転ツールＦを螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させた状態で、被接合部材（ここではジャケット本体２及び封止体３）の接合を行う工程である。つまり、接合工程では、正回転させた状態で摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、回転ツールＦを螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させた状態で、回転ツールＦ移動させることで被接合部材の接合を行う。前記した押込み工程で回転ツールＦを所定の挿入深さＨ４となるまで押し込んだ後、回転ツールＦを中間位置Ｓ１まで移動させつつ、所定の挿入深さＨ５となるまで徐々に深い位置に向けて押し込んでいく。中間位置Ｓ１に達したら、回転ツールＦの回転軸Ｃを移動ルートＲ１と重ね合わせた状態で第一突合せ部Ｊ１に沿って移動させる。移動ルートＲ１は、第一突合せ部Ｊ１と同じ位置に設定してもよいが、本実施形態では、第一突合せ部Ｊ１よりもわずかに内側（封止体３側）に設定している。移動ルートＲ１と第一突合せ部Ｊ１とは概ね平行になっている。
接合工程は、図９に示すように、回転ツールＦを螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させた状態で、被接合部材（ここではジャケット本体２及び封止体３）の接合を行う工程である。つまり、接合工程では、正回転させた状態で摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、回転ツールＦを螺旋溝の形成方向と逆方向に回転させた状態で、回転ツールＦ移動させることで被接合部材の接合を行う。前記した押込み工程で回転ツールＦを所定の挿入深さＨ４となるまで押し込んだ後、回転ツールＦを中間位置Ｓ１まで移動させつつ、所定の挿入深さＨ５となるまで徐々に深い位置に向けて押し込んでいく。中間位置Ｓ１に達したら、回転ツールＦの回転軸Ｃを移動ルートＲ１と重ね合わせた状態で第一突合せ部Ｊ１に沿って移動させる。移動ルートＲ１は、第一突合せ部Ｊ１と同じ位置に設定してもよいが、本実施形態では、第一突合せ部Ｊ１よりもわずかに内側（封止体３側）に設定している。移動ルートＲ１と第一突合せ部Ｊ１とは概ね平行になっている。
【0061】
回転ツールＦの挿入深さＨ５は、周壁部１１の端面１１ａから攪拌ピンＦ２の先端までの距離である。挿入深さＨ５は、第一突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌接合可能な範囲で適宜設定すればよいが、本実施形態では攪拌ピンＦ２の先端が段差底面１２ａよりも深くなるように設定している。
【0062】
接合工程では、挿入深さＨ５を維持した状態で、中間位置Ｓ１（図３参照）から移動ルートＲ１に沿って右回りで一周させた後、塑性化領域Ｗ１の一部を重複させつつ中間位置Ｅ１まで移動させる。その後、終了位置ＥＰ１まで移動させつつ、徐々に回転ツールＦを引き上げる。最後に、終了位置ＥＰ１で回転ツールＦを封止体３から離脱させる。
【0063】
また、接合工程での挿入深さＨ５は、攪拌ピンＦ２の長さＬ１及び被接合部材に応じて適宜設定すればよいが、本実施形態では、好ましくは１５ｍｍ以上、より好ましくは１６ｍｍ以上であり、好ましくは１８ｍｍ以下、より好ましくは１７ｍｍ以下である。
【0064】
［１－３．作用効果］
以上説明した本実施形態に係る接合体の製造方法によれば、挿入工程において、螺旋溝の形成方向と同方向に回転ツールＦを回転（逆回転）させた状態で攪拌ピンＦ２を被接合部材（ここではジャケット本体２）に挿入することで、攪拌ピンＦ２が被接合部材に挿入される際に、被接合部材に対して螺旋溝がドリルの刃のように作用することで、螺旋溝が被接合部材の材料を削り取りながら侵入する。つまり、本実施形態の挿入工程では、正回転の場合のような塑性流動を生じることなく被接合部材に攪拌ピンＦ２が浸入するため、正回転の時に比べて回転ツールＦが被接合部材に浸入し易くなる。これにより、攪拌ピンＦ２を挿入する際に攪拌ピンの挿入に伴って被接合部材を積極的に外部に排出することで、挿入時に回転ツールＦ及び接合装置に加わる負荷を軽減することができる。また、負荷が軽減される分、攪拌ピンＦ２の螺旋溝の摩耗も軽減し、攪拌ピンＦ２の破損を低減することができる。
以上説明した本実施形態に係る接合体の製造方法によれば、挿入工程において、螺旋溝の形成方向と同方向に回転ツールＦを回転（逆回転）させた状態で攪拌ピンＦ２を被接合部材（ここではジャケット本体２）に挿入することで、攪拌ピンＦ２が被接合部材に挿入される際に、被接合部材に対して螺旋溝がドリルの刃のように作用することで、螺旋溝が被接合部材の材料を削り取りながら侵入する。つまり、本実施形態の挿入工程では、正回転の場合のような塑性流動を生じることなく被接合部材に攪拌ピンＦ２が浸入するため、正回転の時に比べて回転ツールＦが被接合部材に浸入し易くなる。これにより、攪拌ピンＦ２を挿入する際に攪拌ピンの挿入に伴って被接合部材を積極的に外部に排出することで、挿入時に回転ツールＦ及び接合装置に加わる負荷を軽減することができる。また、負荷が軽減される分、攪拌ピンＦ２の螺旋溝の摩耗も軽減し、攪拌ピンＦ２の破損を低減することができる。
【0065】
また、従来、圧入抵抗を低減するために攪拌ピンＦ２の開始位置ＳＰ１に下穴を設けることが行われていたが、この場合には、下穴を形成するための工程が増えることになり時間を要することが課題となっていた。また、例えば、マシニングセンタを用いて下穴の形成と摩擦攪拌接合を行う場合には、それぞれの加工に用いられるツールの交換にも時間を要することが課題となっていた。しかし、本実施形態によれば、下穴を設けずとも圧入抵抗を減らして攪拌ピンＦ２の挿入をスムーズに行うとこができ、生産性を向上させることができる。
【0066】
また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の挿入後に回転ツールＦの回転方向を螺旋溝の形成方向と逆方向に切り替えて、螺旋溝の形成方向と逆方向に回転ツールＦを回転（正回転）させた状態で摩擦攪拌接合を行う。これにより、摩擦攪拌接合時には下向きの塑性流動を起こすことで攪拌ピンＦ２の先端側に向けて材料を補充することができ、内部に欠陥が生じにくくすることできる。
【0067】
また、本実施形態の挿入工程では、削り取られた被接合部材の材料は、ドリルによる切削によって生じる切粉のように、螺旋溝の回転に伴って被接合部材の外部に排出されていると推察される。これにより、摩擦攪拌接合後に被接合部材の表面（ここでは周壁部１１の端面１１ａ）に、塑性流動化を受けて流出した材料がバリとして残りにくくなるため、バリを除去するための切削加工等の後処理の負担も軽減されて生産性を向上させることができる。
【0068】
また、本実施形態の挿入工程における回転ツールＦの回転数は適宜設定すればよいが、回転ツールＦの回転数が、接合工程における回転ツールＦの回転数以上であることが好ましい。挿入工程における回転数を接合工程における回転数以上とすることで、攪拌ピンＦ２の挿入時に螺旋溝によって被接合部材が切り取られ、回転ツールＦの回転に伴って切り取られた被接合部材の切粉を被接合部材の表面から外部に飛ばしやすくなり、接合後の被接合部材の表面にバリや切粉が残らないようにしやすくなる。特に、回転ツールＦのサイズが比較的小さい場合であっても、被接合部材の切粉を飛ばしやすくなる。また、挿入時の回転数が低いと、酸化被膜の巻き上げが発生しやすくなるが、挿入工程における回転数を接合工程における回転数以上とすることで、当該巻き上げの発生を防ぐことができる。
【0069】
また、本実施形態のように挿入工程における回転ツールＦの回転数Ｎ１と、接合工程における回転ツールＦの回転数Ｎ２との関係が、Ｎ２≦Ｎ１≦Ｎ２×５であることが好ましい。回転数Ｎ１をＮ２以上とすることで攪拌ピンＦ２の螺旋溝による被接合部材の切り取り効果を高めることができる。また、回転数Ｎ１をＮ２×５以下とすることで、回転ツールＦ及び接合装置にかかる負荷を軽減することができる。
【0070】
また、本実施形態のように、挿入工程の後に、回転ツールＦを被接合部材の表面方向に向けて引き上げる引上げ工程をさらに備え、引上げ工程の際に、変更工程を行うことが好ましい。挿入工程の後に回転ツールＦを引き上げることによって、回転ツールＦと被接合部材との接触抵抗を減らす（実質的に無くす）ことで、回転方向を変更する際に生じる回転ツールＦ及び接合装置への負荷を抑えることができる。
【0071】
また、本実施形態のように、挿入工程における回転ツールＦの挿入深さＨ１と、引上げ工程での引上量Ｈ２との関係が、Ｈ１×０．０１≦Ｈ２≦Ｈ１×０．５であることが好ましい。引上量Ｈ２をＨ１×０．０１以上とすることで、被接合部材との接触抵抗を小さくすることができる。引上量Ｈ２をＨ１×０．５以下とすることで、回転ツールＦと被接合部材とが過度に離れることによって、被接合部材の温度が下がるのを防ぐことができ、その後の接合を好適に行うことができる。
【0072】
また、本実施形態のように、変更工程の後に、回転ツールＦを被接合部材の深さ方向に向けて押し込む押込み工程をさらに備え、押込み工程の後に、接合工程を行うことが好ましい。回転方向を変更した後に攪拌ピンＦ２を押し込むことで、挿入工程での逆回転の際に形成された金属組織を、正回転による下向きの塑性流動材からなる組織に変えることができる。また、攪拌ピンＦ２の押し込みによって回転ツール（攪拌ピンＦ２（＋ショルダ部Ｆ１））Ｆが新たに被接合部材と接触することになることで発熱を増加させることができる。したがって、その後の接合を好適に行うことができる。
【0073】
また、本実施形態のように、挿入工程における回転ツールの挿入深さＨ１と、押込み工程での挿入量Ｈ３との関係が、Ｈ１×０．０１≦Ｈ３≦Ｈ１×０．５であることが好ましい。挿入量Ｈ３をＨ１×０．０１以上とすることで、正回転による下向きの塑性流動からなる組織を生じさせるとともに、回転ツールＦと新たな被接合部材との接触によって発熱を増加させて、摩擦攪拌接合を好適に行うことができる。また、挿入量Ｈ３をＨ１×０．５以下とすることで、回転ツールＦ及び接合装置にかかる負荷を低減することができる。
【0074】
また、本実施形態のように、挿入工程における回転ツールの挿入深さＨ１と、接合工程で接合を開始する際の挿入深さＨ４との関係が、Ｈ１×１．０１≦Ｈ４≦Ｈ１×１．５であることが好ましい。挿入深さＨ４をＨ１×０．０１以上とすることで、正回転による下向きの塑性流動からなる組織を生じさせるとともに、回転ツールＦと新たな被接合部材との接触によって発熱を増加させて、摩擦攪拌接合を好適に行うことができる。また、挿入深さＨ４をＨ１×１．５以下とすることで、回転ツールＦ及び接合装置にかかる負荷を低減することができる。
【0075】
また、本実施形態の回転ツールＦのようにショルダ部Ｆ１を有すると、ショルダ部Ｆ１の接触によって切粉を好適に切り飛ばすことができるとともに、接合時のショルダ部Ｆ１による発熱効率も向上する。なお、一般的に、ショルダ部を備える回転ツールを用いると被接合部材との接触面積が大きくなるため、接合装置に作用する負荷が大きくなる傾向にある。しかし、本実施形態では挿入工程、引上げ工程、変更工程及び押込み工程を備えており、これらの工程時（挿入時）に予め被接合部材を積極的に外部に排出しているため、ショルダ部を被接合部材と接触させて摩擦攪拌接合を行う際に、回転ツールＦ及び接合装置に作用する負荷を軽減することができる。
【0076】
また、本実施形態のように、挿入工程における回転ツールＦの挿入深さＨ１と、攪拌ピンＦ２の長さＬ１との関係が、Ｌ１×０．５≦Ｈ１≦Ｌ１であることが好ましい。挿入深さＨ１をＬ１×０．５以上とすることにより、攪拌ピンＦ２の螺旋溝によって材料を削り取ることで回転ツールＦ及び接合装置に加わる負荷を軽減する効果が得やすくなる。また、挿入深さＨ１をＨ１≦Ｌ１とすることで、挿入工程時にショルダ部Ｆ１と被接合部材とが多く接触して接触抵抗が大きくなるのを防ぐことができる。
【0077】
また、本実施形態では、ジャケット本体（第一被接合部材）２と、ジャケット本体２よりも硬度の低い封止体３（第二被接合部材）とで構成されている。これにより、液冷ジャケット（接合体）１の強度を高めることができる。また、本実施形態では、第一突合せ部Ｊ１よりも内側に移動ルートＲ１を設定し、移動ルートＲ１と回転ツールＦの回転軸Ｃとを重ね合わせた状態で摩擦攪拌接合を行う。これにより、比較的硬いジャケット本体２の材料が、封止体３側に混入するのを極力防ぐことができ、接合部の強度が低下するのを防ぐことができる。また、摩擦攪拌接合時の材料抵抗による不均衡も解消されるため、バランスよく摩擦攪拌され好適に接合することができる。なお、挿入時に回転ツールＦ及び接合装置に加わる負荷を軽減する観点からは、第一被接合部材よりも硬度が低い第二被接合部材側に攪拌ピンを挿入することが望ましい。本実施形態では、挿入工程、変更工程、及び接合工程を順に備えることで、硬度の高い第一被接合部材に攪拌ピンを挿入する場合であっても、挿入時に回転ツールＦ及び接合装置に加わる負荷を軽減することができる。
【0078】
また、接合工程において、攪拌ピンＦ２の先端が、段差底面１２ａに達するように挿入深さを設定することにより、第一突合せ部Ｊ１だけでなく、第二突合せ部Ｊ２も確実に摩擦攪拌接合することができる。
【0079】
また、開始位置ＳＰ１を第一突合せ部Ｊ１上に設けると、酸化被膜の巻き上げが起こる場合があるが、本実施形態の接合工程では、開始位置ＳＰ１を周壁部１１の端面１１ａに設定した。これにより、特に、挿入位置において塑性化領域Ｗ１に酸化被膜が残存するのを防ぐことができる。
【0080】
［１－４．その他］
以上本実施形態にかかる接合体の製造方法について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、上記実施形態では、封止体３の側面３ｃと周壁段差部１２の段差側面１２ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される場合、すなわち、第一被接合部材と第二被接合部材との両側の端面どうしが付き合わされる場合を例示した。第一被接合部材と第二被接合部材との少なくともいずれか一方の端面が他方に対して突き合わされて突合せ部が形成されればよい。
以上本実施形態にかかる接合体の製造方法について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、上記実施形態では、封止体３の側面３ｃと周壁段差部１２の段差側面１２ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される場合、すなわち、第一被接合部材と第二被接合部材との両側の端面どうしが付き合わされる場合を例示した。第一被接合部材と第二被接合部材との少なくともいずれか一方の端面が他方に対して突き合わされて突合せ部が形成されればよい。
【0081】
また、上記実施形態では、挿入工程、引上げ工程、変更工程、及び押込み工程は、回転ツールＦを開始位置ＳＰ１から移動させずに行ったが、各工程を進行方向に移動しながら行ってもよい。すなわち、開始位置ＳＰ１から挿入区間において、回転ツールＦを移動させながら挿入工程、引上げ工程、変更工程、及び押込み工程を行ってもよい。
【0082】
また、引上げ工程は省略してもよい。つまり、挿入工程を終了した後、回転ツールＦの高さ位置を維持したまま（被接合部材に接触したまま）、回転ツールＦの回転方向を変更してもいい。特に、回転ツールＦが比較的小さい場合は、接触抵抗が小さいため、引上げ工程を省略してもよい。
【0083】
また、押込み工程は省略してもよい。
また、挿入区間において、回転ツールＦを移動ながら徐々に押し込む場合を例示して説明したが、開始位置ＳＰ１において所定の挿入深さＨ５にまで挿入した後に、当該挿入深さＨ５を保ったまま回転ツールＦを移動させてもよい。
また、挿入区間において、回転ツールＦを移動ながら徐々に押し込む場合を例示して説明したが、開始位置ＳＰ１において所定の挿入深さＨ５にまで挿入した後に、当該挿入深さＨ５を保ったまま回転ツールＦを移動させてもよい。
【0084】
また、接合工程において、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１を第一突合せ部Ｊ１上又は封止体３の表面３ａ上に設定してもよい。また、接合体は、本実施形態では直方体状の液冷ジャケットを例示したが、他の形状であってもよいし、少なくとも二部材が接合されていればよい。
【0085】
また、段差側面１２ｂは、段差底面１２ａに対して外側に傾斜させてもよい。この場合は、回転ツールＦの回転軸Ｃを封止体３の側面３ｃよりも内側に設定し、攪拌ピンＦ２と周壁部１１との接触が薄くなるように設定することが好ましい。これにより、比較的硬いジャケット本体２の材料が、封止体３側に混入するのを極力少なくすることができるため、接合強度の低下を防ぐことができる。また、摩擦攪拌時の材料抵抗による不均衡を解消することができる。またこの時、封止体３の板厚を、段差側面１２ｂの高さ寸法よりも大きくしてもよい。これにより、接合部における材料不足を補うことができる。
【0086】
［２．第一実施形態の第一変形例］
次に、前記した第一実施形態の第一変形例について説明する。本変形例に係る接合体の製造方法では、下穴形成工程を備える点で、前記した第一実施形態と相違する。
次に、前記した第一実施形態の第一変形例について説明する。本変形例に係る接合体の製造方法では、下穴形成工程を備える点で、前記した第一実施形態と相違する。
【0087】
本変形例では、図１０に示すように、挿入工程を行う前に、下穴形成工程を行う。下穴形成工程では、回転ツール、エンドミル等の切削工具を用いて、周壁部１１の端面１１ａに設定した開始位置ＳＰ１に下穴Ｑを形成する。下穴Ｑの形状は、本変形例では推台状を呈する中空部としたが、円錐状、円柱状、角柱状を呈する中空部としてもよい。
【0088】
下穴形成工程を行うことで、挿入工程を行う際の回転ツールＦによる圧入抵抗を低減することができる。またこれにより、回転ツールＦの破損や摩耗も低減することができる。特に、ジャケット本体（第一被接合部材）２をアルミニウム合金鋳造材等の比較的硬い材料で形成する場合は、圧入抵抗の低減効果が顕著となる。なお、開始位置ＳＰ１を封止体３の表面３ａに設定する場合は、表面３ａに下穴Ｑを設けてもよい。また、ジャケット本体２の成形段階で、予め下穴Ｑを形成してもよい。
【0089】
［３．第一実施形態の第二変形例］
次に、前記した第一実施形態の第二変形例について説明する。本変形例に係る接合体の製造方法では、図１１に示すように、回転ツールＫを用いる点で、前記した第一実施形態と相違する。
次に、前記した第一実施形態の第二変形例について説明する。本変形例に係る接合体の製造方法では、図１１に示すように、回転ツールＫを用いる点で、前記した第一実施形態と相違する。
【0090】
回転ツールＫは、基部Ｋ１と、攪拌ピンＫ２とを備えている。基部Ｋ１は、接合装置（図示省略）の出力軸に連結される部位であって、柱状又は推台状を呈する。攪拌ピンＫ２は、円錐台状を呈し、基部Ｋ１の下端面Ｋ１ａから垂下している。攪拌ピンＫ２は、封止体３の板厚に対して２倍以上の長さになっている。攪拌ピンＫ２の先端は、平坦になっている。攪拌ピンＫ２の外周面には、高さ方向全体に亘って螺旋溝が形成されている。螺旋溝は右巻き又は左巻きのどちらでもよいが、本実施形態では左巻き（上方から見て反時計回り）になっている。
【0091】
本変形例の接合体の製造方法では、準備工程と、突合せ工程と、挿入工程と、引上げ工程と、変更工程と、押込み工程と、接合工程と、を行う。準備工程及び突合せ工程は、前記した第一実施形態と同一である。
【0092】
挿入工程では、図１１に示すように、回転ツールＦを逆回転（左回転）させて攪拌ピンＫ２を周壁部１１の端面１１ａに挿入する。挿入工程では、攪拌ピンＫ２のみを周壁部１１に接触させる。
挿入工程の他の要領は、前記した第一実施形態と同一である。また、引上げ工程、変更工程、及び押込み工程も前記した第一実施形態と同一である。
挿入工程の他の要領は、前記した第一実施形態と同一である。また、引上げ工程、変更工程、及び押込み工程も前記した第一実施形態と同一である。
【0093】
接合工程では、図１２に示すように、回転ツールＫを正回転（右回転）させつつ、回転軸Ｃを移動ルートＲ１に重ね合わせつつ、第一突合せ部Ｊ１と平行となるように回転ツールＫを移動させる。接合工程では、攪拌ピンＫ２のみを被接合部材（ここではジャケット本体２及び封止体３）に接触させ、攪拌ピンＫ２の基端側は露出した状態で摩擦攪拌接合を行う。
【0094】
本変形例の回転ツールＫであっても、前記した第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、接合工程において攪拌ピンＫ２のみを被接合部材に接触させ、基部Ｋ１を被接合部材に接触させない状態で摩擦攪拌接合を行うため、接合装置に作用する負荷を軽減することができる。なお、回転ツールＫを用いる場合においても、段差側面１２ｂを外側に傾斜させてもよい。
【0095】
［４．第一実施形態の第三変形例］
次に、前記した第一実施形態の第三変形例について説明する。本変形例に係る接合体の製造方法では、図１３に示すように、回転ツールＧを用いる点で、前記した第一実施形態と相違する。
次に、前記した第一実施形態の第三変形例について説明する。本変形例に係る接合体の製造方法では、図１３に示すように、回転ツールＧを用いる点で、前記した第一実施形態と相違する。
【0096】
回転ツールＧは、例えば工具鋼で形成されており、基部Ｇ１と、攪拌ピン（基端側ピンＧ２及び先端側ピンＧ３）とで主に構成されている。基部Ｇ１は、柱状又は推台状を呈し、接合装置の出力軸に接続される部位である。
【0097】
基端側ピンＧ２は、基部Ｇ１に連続し、先端に向けて先細りになっている。基端側ピンＧ２は、円錐台形状を呈する。基端側ピンＧ２のテーパー角度Ａは適宜設定すればよいが、例えば、１３５～１６０°になっている。テーパー角度Ａが１３５～１６０°であると、摩擦攪拌後の接合表面粗さを小さくすることができる。
【0098】
テーパー角度Ａは、後記する先端側ピンＧ３のテーパー角度Ｂよりも大きくなっている。図１４に示すように、基端側ピンＧ２の外周面には、階段状のピン段差部Ｇ２１が高さ方向の全体に亘って形成されている。ピン段差部Ｇ２１は、右巻き又は左巻きで螺旋状に形成されている。つまり、ピン段差部Ｇ２１は、平面視して螺旋状であり、側面視すると階段状になっている。本変形例では、ピン段差部Ｇ２１は基端側から先端側に向けて左巻きに設定している。
【0099】
図１４に示すように、ピン段差部Ｇ２１は、段差底面Ｇ２１ａと、段差側面Ｇ２１ｂとで構成されている。隣り合うピン段差部Ｇ２１の各頂点Ｇ２１ｃ，Ｇ２１ｃの距離Ｘ１（水平方向距離）は、後記する段差角度Ｍ１及び段差側面Ｇ２１ｂの高さＹ１に応じて適宜設定される。
【0100】
段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１は適宜設定すればよいが、例えば、０．１～０．４ｍｍで設定されている。高さＹ１が０．１ｍｍ未満であると接合表面粗さが大きくなる。一方、高さＹ１が０．４ｍｍを超えると接合表面粗さが大きくなる傾向があるとともに、有効段差部数（被接合金属部材と接触しているピン段差部Ｇ２１の数）も減少する。
【0101】
段差底面Ｇ２１ａと段差側面Ｇ２１ｂとでなす段差角度Ｍ１は適宜設定すればよいが、例えば、８５～１２０°で設定されている。段差底面Ｇ２１ａは、本実施形態では水平面（ここでは回転軸Ｃに対して垂直な面）と平行になっている。段差底面Ｇ２１ａは、回転軸Ｃから外周方向に向かって水平面に対して－５°～１５°内の範囲で傾斜していてもよい（マイナスは水平面に対して下方、プラスは水平面に対して上方）。距離Ｘ１、段差側面Ｇ２１ｂの高さＹ１、段差角度Ｍ１及び水平面に対する段差底面Ｇ２１ａの角度は、摩擦攪拌を行う際に、塑性流動材がピン段差部Ｇ２１の内部に滞留して付着することなく外部に抜けるとともに、段差底面Ｇ２１ａで塑性流動材を押えて接合表面粗さを小さくすることができるように適宜設定する。
【0102】
図１３に示すように、先端側ピンＧ３は、基端側ピンＧ２に連続して形成されている。先端側ピンＧ３は円錐台形状を呈する。先端側ピンＧ３の先端は平坦になっている。先端側ピンＧ３のテーパー角度Ｂは、基端側ピンＧ２のテーパー角度Ａよりも小さくなっている。図１４に示すように、先端側ピンＧ３の外周面には、螺旋溝Ｇ３１が刻設されている。螺旋溝Ｇ３１は、右巻き、左巻きのどちらでもよいが、本実施形態では左巻きに刻設されている。
【0103】
螺旋溝Ｇ３１は、螺旋底面Ｇ３１ａと、螺旋側面Ｇ３１ｂとで構成されている。隣り合う螺旋溝Ｇ３１の頂点Ｇ３１ｃ，Ｇ３１ｃの距離（水平方向距離）を長さＸ２とする。螺旋側面Ｇ３１ｂの高さを高さＹ２とする。螺旋底面Ｇ３１ａと、螺旋側面Ｇ３１ｂとで構成される螺旋角度Ｍ２は例えば、４５～９０°で形成されている。螺旋溝Ｇ３１は、被接合部材と接触することにより摩擦熱を上昇させるとともに、塑性流動材を先端側に導く役割を備えている。螺旋角度Ｍ２、長さＸ２及び高さＹ２は、適宜設定すればよい。なお、回転ツールＧのピン段差部Ｇ２１及び螺旋溝Ｇ３１が、請求項の「攪拌ピンの螺旋溝」に対応する部分である。
【0104】
本変形例の接合体の製造方法では、準備工程と、突合せ工程と、挿入工程と、引上げ工程と、変更工程と、押込み工程と、接合工程と、を行う。準備工程及び突合せ工程は、前記した第一実施形態と同一である。
【0105】
挿入工程では、図１３に示すように、回転ツールＧを逆回転（左回転）させて先端側ピンＧ３を周壁部１１の端面１１ａに挿入する。挿入工程では、先端側ピンＧ３のみを周壁部１１に接触させる。挿入工程の他の要領は、前記した第一実施形態と同一である。また、引上げ工程、変更工程及び押込み工程も前記した第一実施形態と同一である。
【0106】
接合工程では、図１５に示すように、回転ツールＧを右回転（正回転）させつつ、回転軸Ｃを移動ルートＲ１に重ね合わせつつ、第一突合せ部Ｊ１と平行になるように回転ツールＧを移動させる。接合工程では、基端側ピンＧ２の外周面を、封止体３の表面３ａ及び周壁部１１の端面１１ａに接触させつつ、先端側ピンＧ３の先端が段差底面１２ａよりも下に位置するように挿入深さを設定する。
【0107】
本変形例の回転ツールＧであっても、前記した第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、接合工程において、基端側ピンＧ２の外周面で塑性流動材を押えることができるため、接合表面に形成される段差凹溝を小さくすることができるとともに、段差凹溝の脇に形成される膨出部を無くすか若しくは小さくすることができる。また、階段状のピン段差部Ｇ２１は浅く、かつ、出口が広いため、塑性流動材を段差底面Ｇ２１ａで押えつつ塑性流動材がピン段差部Ｇ２１の外部に抜けやすくなっている。そのため、基端側ピンＧ２で塑性流動材を押えても基端側ピンＧ２の外周面に塑性流動材が付着し難い。よって、接合表面粗さを小さくすることができるとともに、接合品質を好適に安定させることができる。
【0108】
また、本実施形態の回転ツールＧは、基端側ピンＧ２と、基端側ピンＧ２のテーパー角度Ａよりもテーパー角度が小さい先端側ピンＧ３を備えた構成になっている。これにより、ジャケット本体２及び封止体３に回転ツールＧを挿入しやすくなる。また、先端側ピンＧ３のテーパー角度Ｂが小さいため、第一突合せ部Ｊ１の深い位置まで回転ツールＧを容易に挿入することができる。なお、回転ツールＧを用いる場合においても、段差側面１２ｂを外側に傾斜させてもよい。
【0109】
［５．第一実施形態の第四変形例］
次に、前記した第一実施形態の第四変形例について説明する。本変形例に係る接合体の製造方法では、挿入工程において、第一突合せ部Ｊ１に向けて攪拌ピンを挿入する点で、前記した第一実施形態と相違する。
次に、前記した第一実施形態の第四変形例について説明する。本変形例に係る接合体の製造方法では、挿入工程において、第一突合せ部Ｊ１に向けて攪拌ピンを挿入する点で、前記した第一実施形態と相違する。
【0110】
本変形例の接合体の製造方法（以下、「本方法」と称することがある。）では、準備工程と、突合せ工程と、挿入工程と、引上げ工程と、変更工程と、押込み工程と、接合工程と、を行う。準備工程及び突合せ工程は、前記した第一実施形態と同一である。
【0111】
本方法では、図１６に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置して側面同士を突き合わせた状態で、ジャケット本体２と封止体３との摩擦攪拌接合を行う。本方法では、周壁部１１の端面１１ａにおいて、終了位置ＥＰ１を設定し、封止体３の表面３ａにおいて、開始位置ＳＰ２、中間位置Ｓ１、及び中間位置Ｅ１を設定する。本方法では、回転ツールＦの挿入位置である開始位置ＳＰ２に攪拌ピンＦ２を挿入することで形成される塑性化領域Ｗ２（図１７参照）が、第一突合せ部Ｊ１と重なる位置関係となるように開始位置ＳＰ２を設定する。本方法の回転ツールＦの回転軸Ｃが通る移動ルートＲ２は、開始位置ＳＰ２、中間位置Ｓ１、中間位置Ｅ１、及び終了位置ＥＰ１を通過する。移動ルートＲ２は、始点である開始位置ＳＰ２と終点である終了位置ＥＰ１とに挟まれたルートであり、挿入区間と、本区間と、離脱区間とを備えている。本方法では、開始位置ＳＰ２において、挿入工程、引上げ工程、変更工程、及び押込み工程を行う。また、本方法では、挿入区間、本区間、及び離脱区間において、接合工程を行う。
【0112】
挿入区間は、開始位置ＳＰ２から中間位置Ｓ１までの区間となっている。挿入区間では、開始位置ＳＰ２に挿入された回転ツールＦを、中間位置Ｓ１に向けて移動させつつ、徐々に押し込んでいく。
【0113】
本区間では、移動ルートＲ２を第一突合せ部Ｊ１よりもわずかに内側（封止体３側）に設定している。また、移動ルートＲ２と第一突合せ部Ｊ１とは概ね平行になっている。
【0114】
本方法の挿入工程は、図１７に示すように、回転ツールＦを被接合部材（ジャケット本体２及び封止体３）に挿入する工程である。より具体的には、本方法の挿入工程は、回転ツールＦを、ジャケット本体２と封止体３との第一突合せ部Ｊ１に向けて挿入する工程である。挿入工程では、回転ツールＦを、攪拌ピンＦ２に設けられた螺旋溝の形成方向と同方向に回転（逆回転）させて、回転ツールＦを第一突合せ部Ｊ１に向けて挿入する。攪拌ピンＦ２の挿入深さＨ１は、第一実施形態と同様に設定することができる。挿入工程によって、ジャケット本体２及び封止体３の材料が摩擦攪拌されて塑性化領域Ｗ２が形成される。このとき、塑性化領域Ｗ２は、第一突合せ部Ｊ１に跨って、ジャケット本体２及び封止体３と接触する形で形成される。
【0115】
挿入工程の他の要領は、前記した第一実施形態と同様である。また、引上げ工程、変更工程、押込み工程、及び接合工程も前記した第一実施形態と同様である。
【0116】
ここで、正回転させた攪拌ピンを被接合部材に挿入する場合には、攪拌ピンが挿入される位置において、被接合部材の塑性流動によって塑性化領域が形成されるとともに、挿入される攪拌ピンの体積分に応じて塑性流動を受けた被接合部材が下方に押し出される。このとき、塑性化領域のうち攪拌ピンの周囲に位置する内側の部分には下向きの対流が生じるとともに、塑性化領域のうち外側の部分には上向きの対流が生じることになる。このため、ジャケット本体２の段差側面１２ｂと、封止体３の側面３ｃとによって形成される第一突合せ部Ｊ１に向けて、正回転させた攪拌ピンを挿入すると、攪拌ピンが挿入される位置付近の界面に存在する酸化皮膜が塑性流動によって上側に巻き込まれることで、第一突合せ部Ｊ１の接合強度が低下する場合があった。また、正回転させた攪拌ピンを被接合部材に挿入する場合には、攪拌ピンの挿入量に応じて、塑性流動を受けて対流する被接合部材の量が増えることになる。このため、攪拌ピンが挿入される位置付近において、攪拌ピンの挿入に伴って塑性流動を受けた被接合部材の対流が増加することによって、界面付近の巻き込みが生じやすくなることで、第一突合せ部Ｊ１の接合強度が低下する場合があった。
【0117】
本方法によれば、挿入工程において、螺旋溝の形成方向と同方向に回転ツールＦを回転（逆回転）させた状態で攪拌ピンＦ２を第一突合せ部Ｊ１に向けて挿入する。これにより、塑性化領域Ｗ２のうち攪拌ピンの周囲に位置する内側の部分には上向きの対流が生じるとともに、塑性化領域Ｗ２のうち外側の部分には下向きの対流が生じる。したがって、第一突合せ部Ｊ１の開始位置ＳＰ２付近において、ジャケット本体２と封止体３との界面に存在する酸化皮膜が上側に巻き込まることを防ぎやすくなる。また、本方法によれば、攪拌ピンＦ２を挿入する際に攪拌ピンの挿入に伴って被接合部材を積極的に外部に排出することで、塑性流動を受けて対流する被接合部材の量を低下させることができる。これにより、ジャケット本体２と封止体３との界面に存在する酸化皮膜の巻き込みを防ぎやすくなる。よって、本方法によれば、ジャケット本体２と封止体３との突合せ部Ｊ１における接合強度の低下を抑えることができる。
【0118】
［６．第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。本実施形態に係る接合体の製造方法では、図１８に示すように、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを用いる点で、前記した第一実施形態と相違する。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。本実施形態に係る接合体の製造方法では、図１８に示すように、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを用いる点で、前記した第一実施形態と相違する。
【0119】
ジャケット本体２Ａは、底部１０及び周壁部１１で構成されている。ジャケット本体２Ａの内部には、凹部１３が形成されている。封止体３Ａは、ジャケット本体２Ａの開口部を覆うとともに、周壁部１１の外縁と同じ大きさになっている。
【0120】
次に、本実施形態に係る接合体の製造方法（以下、「本方法」と称することがある。）について説明する。本実施形態に係る接合体の製造方法では、準備工程と、重ね合わせ工程と、挿入工程と、引上げ工程と、変更工程と、押込み工程と、接合工程と、を行う。準備工程、引上げ工程、変更工程、及び押込み工程は前記した第一実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【0121】
本方法では、図１９示すように、ジャケット本体２Ａに封止体３Ａを載置して重ね合わせた状態で、ジャケット本体２Ａと封止体３Ａとの摩擦攪拌接合を行う。図２０に示すように、本方法では、封止体３の表面３ａにおいて、重合部Ｊ３に対応する位置に開始位置ＳＰ３、中間位置Ｓ３、中間位置Ｅ３、及び終了位置ＥＰ３を設定する。本方法における回転ツールＦの回転軸Ｃが通る移動ルートＲ３は、開始位置ＳＰ３、中間位置Ｓ３、中間位置Ｅ３、及び終了位置ＥＰ３を通過する。移動ルートＲ３は、重合部Ｊ３と重なるように平面視矩形となる。移動ルートＲ３は、始点である開始位置ＳＰ３と終点である終了位置ＥＰ３とに挟まれたルートであり、挿入区間と、本区間と、離脱区間とを備えている。本方法では、開始位置ＳＰ３において、挿入工程、引上げ工程、変更工程、及び押込み工程を行う。また、本方法では、挿入区間、本区間、及び離脱区間において、接合工程を行う。
【0122】
挿入区間は、開始位置ＳＰ３から中間位置Ｓ３までの区間となっている。挿入区間では、開始位置ＳＰ３に挿入された回転ツールＦを、中間位置Ｓ３に移動させつつ、徐々に押し込んでいく。
【0123】
本区間は、中間位置Ｓ３から重合部Ｊ３に沿って一周させた後、中間位置Ｓ３を通り越して、中間位置Ｅ３まで回転ツールＦを移動させる区間である。この時、図１９示すように、攪拌ピンＦ２が端面１１ａに達するように回転ツールＦの挿入深さを一定に維持する。
【0124】
離脱区間は、中間位置Ｅ３から終了位置ＥＰ３までの区間である。離脱区間では、中間位置Ｅ３に達した回転ツールＦを、終了位置ＥＰ３に向けて移動させつつ、徐々に回転ツールＦを引き上げる。終了位置ＥＰ３に回転ツールＦが達したら、封止体３から回転ツールＦを離脱させる。
【0125】
重ね合わせ工程は、図１９に示すように、ジャケット本体２Ａと封止体３Ａとを重ね合わせる工程である。重ね合わせ工程では、周壁部１１の端面１１ａと封止体３Ａの裏面３ｂとを重ね合わせて重合部Ｊ３を形成する。重合部Ｊ３は、凹部１３の外周に沿って、平面視矩形枠状に形成される。
【0126】
挿入工程は、図２１に示すように、回転ツールＦを被接合部材（封止体３Ａ）に挿入する工程である。より具体的には、回転ツールＦを、封止体３Ａの表面３ａから、ジャケット本体２Ａと封止体３Ａとの重合部Ｊ３に向けて挿入する工程である。挿入工程では、回転ツールＦを、攪拌ピンＦ２に設けられた螺旋溝の形成方向と同方向に回転（逆回転）させる。本実施形態では、螺旋溝は左巻きであるため、回転ツールＦを左回転させる。本実施形態の挿入工程では、攪拌ピンＦ２を封止体３Ａのみに接触させて、攪拌ピンＦ２を周壁部１１に接触させない範囲で挿入深さＨ１を設定している。挿入工程では、攪拌ピンＦ２のみを封止体３Ａの表面３ａに接触させ、ショルダ部Ｆ１が表面３ａに接触しない範囲で挿入深さＨ１を設定してもよい。挿入工程によって、封止体３Ａの材料が摩擦攪拌されて塑性化領域Ｗ３が形成される。
【0127】
接合工程は、回転ツールＦを用いて重合部Ｊ３に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。接合工程における回転ツールＦの挿入深さは、本方法ではショルダ部Ｆ１を封止体３の表面３ａにわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２が周壁部１１の端面１１ａに達するように設定している。接合工程における回転ツールＦの挿入深さは、適宜設定すればよく、例えば、攪拌ピンＦ２が端面１１ａに達しない状態で、重合部Ｊ３を接合してもよい。
【0128】
以上説明した本実施形態によっても、前記した第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、重合部Ｊ３を接合することもできる。
【0129】
なお、本実施形では回転ツールＦを用いる場合を例示して説明したが、回転ツールＫ，Ｇを用いてもよい。
また、本実施形態において、開始位置ＳＰ３及び終了位置ＥＰ３は、封止体３Ａの表面３ａのうち重合部Ｊ３に対応しない位置（重合部Ｊ３よりも内側）に設定してもよい。
また、本実施形態において、開始位置ＳＰ３及び終了位置ＥＰ３は、封止体３Ａの表面３ａのうち重合部Ｊ３に対応しない位置（重合部Ｊ３よりも内側）に設定してもよい。
【0130】
［７．第二実施形態の第一変形例］
次に、前記した第二実施形態の第一変形例について説明する。本変形例に係る接合体の製造方法では、挿入工程において、形成される塑性化領域Ｗ４が重合部Ｊ３と重なる範囲となるように攪拌ピンＦ２の挿入深さＨ１を設定している点で、前記した第二実施形態と相違する。
次に、前記した第二実施形態の第一変形例について説明する。本変形例に係る接合体の製造方法では、挿入工程において、形成される塑性化領域Ｗ４が重合部Ｊ３と重なる範囲となるように攪拌ピンＦ２の挿入深さＨ１を設定している点で、前記した第二実施形態と相違する。
【0131】
本変形例の接合体の製造方法（以下、「本方法」と称することがある。）では、準備工程と、重ね合わせ工程と、挿入工程と、引上げ工程と、変更工程と、押込み工程と、接合工程と、を行う。準備工程及び重ね合わせ工程は、前記した第二実施形態と同一である。
【0132】
本方法の挿入工程は、図２２示すように、回転ツールＦを被接合部材（ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａ）に挿入する工程である。より具体的には、本方法の挿入工程は、回転ツールＦを、封止体３Ａの表面３ａから、ジャケット本体２Ａと封止体３Ａとの重合部Ｊ３に向けて挿入する工程である。挿入工程では、回転ツールＦを、攪拌ピンＦ２に設けられた螺旋溝の形成方向と同方向に回転（逆回転）させて、回転ツールＦを重合部Ｊ３に向けて挿入する。本実施形態の挿入工程では、攪拌ピンＦ２を封止体３Ａに接触させるとともに、攪拌ピンＦ２を周壁部１１の端面１１ａに接触させる範囲で挿入深さＨ１を設定している。挿入工程では、攪拌ピンＦ２のみを封止体３Ａ及びジャケット本体２Ａに接触させ、ショルダ部Ｆ１が封止体３Ａの表面３ａに接触しない範囲で挿入深さＨ１を設定してもよい。挿入工程によって、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａの材料が摩擦攪拌されて塑性化領域Ｗ４が形成される。このとき、塑性化領域Ｗ４は、重合部Ｊ３に跨って、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａと接触する形で形成される。
【0133】
挿入工程の他の要領は、前記した第二実施形態と同様である。また、引上げ工程、変更工程、押込み工程、及び接合工程も前記した第二実施形態と同様である。
【0134】
ここで、ジャケット本体２Ａの端面１１ａと、封止体３の裏面３ｂとによって形成される重合部Ｊ３に向けて、正回転させた攪拌ピンを挿入すると、攪拌ピンが挿入される位置付近の界面が塑性流動によって上側に巻き込まれることで、重合部Ｊ３の接合強度が低下する場合があった。また、攪拌ピンの挿入量に応じて、塑性流動を受けて対流する被接合部材の量が増えるため、攪拌ピンの挿入に伴って塑性流動を受けた被接合部材の対流が増加するとともに、界面付近の巻き込みが生じやすくなることで、重合部Ｊ３の接合強度が低下する場合があった。
【0135】
本方法によれば、挿入工程において、螺旋溝の形成方向と同方向に回転ツールＦを回転（逆回転）させた状態で攪拌ピンＦ２を重合部Ｊ３に向けて挿入する。これにより、塑性化領域Ｗ４のうち攪拌ピンの周囲に位置する内側の部分には上向きの対流が生じるとともに、塑性化領域Ｗ４のうち外側の部分には下向きの対流が生じる。したがって、重合部Ｊ３の開始位置ＳＰ３付近において、ジャケット本体２Ａと封止体３Ａとの界面に存在する酸化皮膜が上側に巻き込まることを防ぎやすくなる。また、本方法によれば、攪拌ピンＦ２を挿入する際に攪拌ピンの挿入に伴って被接合部材を積極的に外部に排出することで、塑性流動を受けて対流する被接合部材の量を低下させることができる。これにより、ジャケット本体２と封止体３との界面に存在する酸化皮膜の巻き込みを防ぎやすくなる。よって、本方法によれば、ジャケット本体２と封止体３との重合部Ｊ３における接合強度の低下を抑えることができる。
【実施例0136】
本発明の効果を確認するために、試験１及び試験２を行った。試験１及び試験２は、二つの部材を接合するものではなく、一つの部材を用いて回転ツールＦによる摩擦攪拌状態を確認した。図２３は、試験１及び試験２において、回転ツールの形状、回転方向及びツール回転数の条件を示した表である。図２４は、試験１及び試験２において、移動速度、挿入深さ、引上量・挿入量及び評価並びに合金種を示した表である。
【0137】
［試験１］
試験１は、供試材（Ａ１０５０）を用意し、回転ツールＦを用いて所定の距離で摩擦攪拌を行った。回転ツールＦのショルダ部Ｆ１の外径を３０ｍｍとし、攪拌ピンＦ２の基端の外径を１４ｍｍとし、攪拌ピンＦ２の先端の外径を９．２ｍｍとした。攪拌ピンＦ２の長さＬ１は１５ｍｍとし、螺旋溝は左巻きとした。接合速度は１２５ｍｍ／ｍｉｎとした。
試験１は、供試材（Ａ１０５０）を用意し、回転ツールＦを用いて所定の距離で摩擦攪拌を行った。回転ツールＦのショルダ部Ｆ１の外径を３０ｍｍとし、攪拌ピンＦ２の基端の外径を１４ｍｍとし、攪拌ピンＦ２の先端の外径を９．２ｍｍとした。攪拌ピンＦ２の長さＬ１は１５ｍｍとし、螺旋溝は左巻きとした。接合速度は１２５ｍｍ／ｍｉｎとした。
【0138】
＜試験例１１＞
図２５は、試験例１１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図２６は、図２５のXXVI-XXVI線断面図である。試験例１１では、開始位置ＳＰ１１において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを左回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を右回転に変更し、回転ツールＦを押し込んでから、摩擦攪拌を行った。試験例１１では、挿入時の回転ツールＦの回転速度は２０００ｒｐｍであり、引上げ時の回転ツールＦの回転速度は２０００ｒｐｍであり、押し込み時の回転ツールＦの回転速度は８９０ｒｐｍであり、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度は８９０ｒｐｍである。また、試験例１１では、挿入時の挿入深さＨ１は１５ｍｍであり、引上げ時の引上量Ｈ２は１ｍｍであり、引き上げた際の（回転方向の変更時の）挿入深さは１４ｍｍであり、押込み時の挿入量Ｈ３は０．５ｍｍであり、押し込んだ後の挿入深さＨ４は１５．５ｍｍであり、摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は１５．５ｍｍである。試験例１１では、図２５に示すように、開始位置ＳＰ１１におけるバリＶ１１は比較試験例１１，１２よりも少なかった。また、図２６に示すように、塑性化領域Ｗ１１内にトンネル状欠陥は無かった。
図２５は、試験例１１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図２６は、図２５のXXVI-XXVI線断面図である。試験例１１では、開始位置ＳＰ１１において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを左回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を右回転に変更し、回転ツールＦを押し込んでから、摩擦攪拌を行った。試験例１１では、挿入時の回転ツールＦの回転速度は２０００ｒｐｍであり、引上げ時の回転ツールＦの回転速度は２０００ｒｐｍであり、押し込み時の回転ツールＦの回転速度は８９０ｒｐｍであり、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度は８９０ｒｐｍである。また、試験例１１では、挿入時の挿入深さＨ１は１５ｍｍであり、引上げ時の引上量Ｈ２は１ｍｍであり、引き上げた際の（回転方向の変更時の）挿入深さは１４ｍｍであり、押込み時の挿入量Ｈ３は０．５ｍｍであり、押し込んだ後の挿入深さＨ４は１５．５ｍｍであり、摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は１５．５ｍｍである。試験例１１では、図２５に示すように、開始位置ＳＰ１１におけるバリＶ１１は比較試験例１１，１２よりも少なかった。また、図２６に示すように、塑性化領域Ｗ１１内にトンネル状欠陥は無かった。
【0139】
＜比較試験例１１＞
図２７は、比較試験例１１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。２８２は、図２７のXXVIII-XXVIII線断面図である。比較試験例１１では、開始位置ＳＰ１２において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを右回転で挿入した後、摩擦攪拌接合を行う深さまで挿入して、そのまま右回転で摩擦攪拌を行った。挿入時の回転ツールＦの回転速度は８９０ｒｐｍであり、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度も８９０ｒｐｍである。また、挿入時の挿入深さは１５．５ｍｍであり、摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は１５．５ｍｍである。図２７及び図２８に示すように、比較試験例１１では、塑性化領域Ｗ１２内にトンネル状欠陥は無かった。しかし、図２７に示すように、開始位置ＳＰ１２においてバリＶ１２が多く発生した。
図２７は、比較試験例１１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。２８２は、図２７のXXVIII-XXVIII線断面図である。比較試験例１１では、開始位置ＳＰ１２において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを右回転で挿入した後、摩擦攪拌接合を行う深さまで挿入して、そのまま右回転で摩擦攪拌を行った。挿入時の回転ツールＦの回転速度は８９０ｒｐｍであり、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度も８９０ｒｐｍである。また、挿入時の挿入深さは１５．５ｍｍであり、摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は１５．５ｍｍである。図２７及び図２８に示すように、比較試験例１１では、塑性化領域Ｗ１２内にトンネル状欠陥は無かった。しかし、図２７に示すように、開始位置ＳＰ１２においてバリＶ１２が多く発生した。
【0140】
＜比較試験例１２＞
図２９は、比較試験例１２の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図３０は、図２９の開始位置における拡大平面図である。図３１は、図２９のXXXI-XXXI線断面図である。比較試験例１２では、開始位置ＳＰ１３において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを右回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を変更せずに回転ツールＦを押し込んでから、そのまま右回転で摩擦攪拌を行った。比較試験例１２では、挿入時の回転ツールＦの回転速度、引上げ時の回転ツールＦの回転速度、押し込み時の回転ツールＦの回転速度、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度、挿入時の挿入深さＨ１、引上げ時の引上量Ｈ２、引き上げた際の挿入深さ、押込み時の挿入量Ｈ３、押し込んだ後の挿入深さＨ４、及び摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は、試験例１１と同様にして行った。比較試験例１２では、図３１に示すように、塑性化領域Ｗ１３内にトンネル状欠陥は無かった。しかし、図２９及び図３０に示すように、開始位置ＳＰ１３においてバリＶ１３が多く発生した。
図２９は、比較試験例１２の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図３０は、図２９の開始位置における拡大平面図である。図３１は、図２９のXXXI-XXXI線断面図である。比較試験例１２では、開始位置ＳＰ１３において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを右回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を変更せずに回転ツールＦを押し込んでから、そのまま右回転で摩擦攪拌を行った。比較試験例１２では、挿入時の回転ツールＦの回転速度、引上げ時の回転ツールＦの回転速度、押し込み時の回転ツールＦの回転速度、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度、挿入時の挿入深さＨ１、引上げ時の引上量Ｈ２、引き上げた際の挿入深さ、押込み時の挿入量Ｈ３、押し込んだ後の挿入深さＨ４、及び摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は、試験例１１と同様にして行った。比較試験例１２では、図３１に示すように、塑性化領域Ｗ１３内にトンネル状欠陥は無かった。しかし、図２９及び図３０に示すように、開始位置ＳＰ１３においてバリＶ１３が多く発生した。
【0141】
＜比較試験例１３＞
図３２は、比較試験例１３の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図３３は、図３２の開始位置における拡大平面図である。図３４は、図３２のXXXIV-XXXIV線断面図である。比較試験例１３では、開始位置ＳＰ１４において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを左回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を変更せずに回転ツールＦを押し込んでから、そのまま左回転で摩擦攪拌を行った。比較試験例１３では、挿入時の回転ツールＦの回転速度、引上げ時の回転ツールＦの回転速度、押し込み時の回転ツールＦの回転速度、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度、挿入時の挿入深さＨ１、引上げ時の引上量Ｈ２、引き上げた際の挿入深さ、押込み時の挿入量Ｈ３、押し込んだ後の挿入深さＨ４、及び摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は、試験例１と同様にして行った。比較試験例１３では、図３２及び図３３に示すように、開始位置ＳＰ１４におけるバリＶ１４は比較試験例１１，１２よりも少なかった。しかし、図３４に示すように、塑性化領域Ｗ１４内にトンネル状欠陥Ｔ１４が発生した。
図３２は、比較試験例１３の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図３３は、図３２の開始位置における拡大平面図である。図３４は、図３２のXXXIV-XXXIV線断面図である。比較試験例１３では、開始位置ＳＰ１４において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを左回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を変更せずに回転ツールＦを押し込んでから、そのまま左回転で摩擦攪拌を行った。比較試験例１３では、挿入時の回転ツールＦの回転速度、引上げ時の回転ツールＦの回転速度、押し込み時の回転ツールＦの回転速度、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度、挿入時の挿入深さＨ１、引上げ時の引上量Ｈ２、引き上げた際の挿入深さ、押込み時の挿入量Ｈ３、押し込んだ後の挿入深さＨ４、及び摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は、試験例１と同様にして行った。比較試験例１３では、図３２及び図３３に示すように、開始位置ＳＰ１４におけるバリＶ１４は比較試験例１１，１２よりも少なかった。しかし、図３４に示すように、塑性化領域Ｗ１４内にトンネル状欠陥Ｔ１４が発生した。
【0142】
［試験２］
試験２は、供試材（Ａ５０５２）を用意し、回転ツールＦを用いて所定の距離で摩擦攪拌を行った。回転ツールＦの各部位の寸法は試験１と同じである。攪拌ピンＦ２の螺旋溝は左巻きとした。接合速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとした。
試験２は、供試材（Ａ５０５２）を用意し、回転ツールＦを用いて所定の距離で摩擦攪拌を行った。回転ツールＦの各部位の寸法は試験１と同じである。攪拌ピンＦ２の螺旋溝は左巻きとした。接合速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとした。
【0143】
＜試験例２１＞
図３５は、試験例２１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図３６は、図３５の開始位置における拡大平面図である。試験例２１では、開始位置ＳＰ１５において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを左回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を右回転に変更し、回転ツールＦを押し込んでから、摩擦攪拌を行った。挿入時の回転ツールＦの回転速度は２０００ｒｐｍであり、引上げ時の回転ツールＦの回転速度は２０００ｒｐｍであり、押し込み時の回転ツールＦの回転速度は４００ｒｐｍであり、摩擦攪拌時の回転ツールＦの回転速度は４００ｒｐｍである。また、試験例２１では、挿入時の挿入深さＨ１は１５ｍｍであり、引上げ時の引上量Ｈ２は１ｍｍであり、回転方向の変更時の挿入深さは１４ｍｍであり、押込み時の挿入量Ｈ３は０．５ｍｍであり、押し込んだ後の挿入深さＨ４は１５．５ｍｍであり、摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は１５．５ｍｍである。試験例２１では、図３５及び図３６に示すように、開始位置ＳＰ１５におけるバリＶ１５は比較試験例２１，２２よりも少なかった。
図３５は、試験例２１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図３６は、図３５の開始位置における拡大平面図である。試験例２１では、開始位置ＳＰ１５において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを左回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を右回転に変更し、回転ツールＦを押し込んでから、摩擦攪拌を行った。挿入時の回転ツールＦの回転速度は２０００ｒｐｍであり、引上げ時の回転ツールＦの回転速度は２０００ｒｐｍであり、押し込み時の回転ツールＦの回転速度は４００ｒｐｍであり、摩擦攪拌時の回転ツールＦの回転速度は４００ｒｐｍである。また、試験例２１では、挿入時の挿入深さＨ１は１５ｍｍであり、引上げ時の引上量Ｈ２は１ｍｍであり、回転方向の変更時の挿入深さは１４ｍｍであり、押込み時の挿入量Ｈ３は０．５ｍｍであり、押し込んだ後の挿入深さＨ４は１５．５ｍｍであり、摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は１５．５ｍｍである。試験例２１では、図３５及び図３６に示すように、開始位置ＳＰ１５におけるバリＶ１５は比較試験例２１，２２よりも少なかった。
【0144】
＜試験例２２＞
図３７は、試験例２２の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図３８は、図３７の開始位置における拡大平面図である。図３９は、図３７のXXXIX-XXXIX線断面図である。試験例２２では、開始位置ＳＰ１６において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを左回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を右回転に変更し、回転ツールＦを押し込んでから、摩擦攪拌を行った。試験例２２では、挿入時の回転ツールＦの回転速度を４００ｒｐｍ、引上げ時の回転ツールＦの回転速度を４００ｒｐｍに変更した以外は、試験例２１と同様にして行った。図３７及び図３８に示すように、開始位置ＳＰ１６におけるバリＶ１６は比較試験例２１，２２よりも少なかった。また、図３９に示すように、塑性化領域Ｗ１６内に欠陥は見当たらなかった。
図３７は、試験例２２の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図３８は、図３７の開始位置における拡大平面図である。図３９は、図３７のXXXIX-XXXIX線断面図である。試験例２２では、開始位置ＳＰ１６において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを左回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を右回転に変更し、回転ツールＦを押し込んでから、摩擦攪拌を行った。試験例２２では、挿入時の回転ツールＦの回転速度を４００ｒｐｍ、引上げ時の回転ツールＦの回転速度を４００ｒｐｍに変更した以外は、試験例２１と同様にして行った。図３７及び図３８に示すように、開始位置ＳＰ１６におけるバリＶ１６は比較試験例２１，２２よりも少なかった。また、図３９に示すように、塑性化領域Ｗ１６内に欠陥は見当たらなかった。
【0145】
＜比較試験例２１＞
図４０は、比較試験例２１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図４１は、図４０の開始位置における拡大平面図である。比較試験例２１では、開始位置ＳＰ１７において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを右回転で挿入した後、摩擦攪拌接合を行う深さまで挿入して、そのまま右回転で摩擦攪拌を行った。比較試験例２１では、挿入時の回転ツールＦの回転速度は４００ｒｐｍであり、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度は４００ｒｐｍである。また、比較試験例２１では、挿入時の挿入深さは１５．５ｍｍであり、摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は１５．５ｍｍである。比較試験例２１では、図４０及び図４１に示すように、開始位置ＳＰ１７において、バリＶ１７が多く発生した。
図４０は、比較試験例２１の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図４１は、図４０の開始位置における拡大平面図である。比較試験例２１では、開始位置ＳＰ１７において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを右回転で挿入した後、摩擦攪拌接合を行う深さまで挿入して、そのまま右回転で摩擦攪拌を行った。比較試験例２１では、挿入時の回転ツールＦの回転速度は４００ｒｐｍであり、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度は４００ｒｐｍである。また、比較試験例２１では、挿入時の挿入深さは１５．５ｍｍであり、摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は１５．５ｍｍである。比較試験例２１では、図４０及び図４１に示すように、開始位置ＳＰ１７において、バリＶ１７が多く発生した。
【0146】
＜比較試験例２２＞
図４２は、比較試験例２２の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図４３は、図４２の開始位置における拡大平面図である。図４４は、図４２のXXXXIV-XXXXIV線断面図である。比較試験例２２では、開始位置ＳＰ１８において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを右回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を変更せずに回転ツールＦを押し込んでから、そのまま右回転で摩擦攪拌を行った。比較試験例２２では、挿入時の回転ツールＦの回転速度、引上げ時の回転ツールＦの回転速度、押し込み時の回転ツールＦの回転速度、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度、挿入時の挿入深さＨ１、引上げ時の引上量Ｈ２、引き上げた際の挿入深さ、押込み時の挿入量Ｈ３、押し込んだ後の挿入深さＨ４、及び摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は、試験例２１と同様にして行った。比較試験例２では、図４４に示すように、塑性化領域Ｗ１８内にトンネル状欠陥は無かった。しかし、図４２及び図４３に示すように、開始位置ＳＰ１８においてバリＶ１８が多く発生した。
図４２は、比較試験例２２の摩擦攪拌状態を示す平面図である。図４３は、図４２の開始位置における拡大平面図である。図４４は、図４２のXXXXIV-XXXXIV線断面図である。比較試験例２２では、開始位置ＳＰ１８において螺旋溝が左巻きの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを右回転で挿入した後、回転ツールＦを引き上げて、回転方向を変更せずに回転ツールＦを押し込んでから、そのまま右回転で摩擦攪拌を行った。比較試験例２２では、挿入時の回転ツールＦの回転速度、引上げ時の回転ツールＦの回転速度、押し込み時の回転ツールＦの回転速度、摩擦攪拌接合時の回転ツールＦの回転速度、挿入時の挿入深さＨ１、引上げ時の引上量Ｈ２、引き上げた際の挿入深さ、押込み時の挿入量Ｈ３、押し込んだ後の挿入深さＨ４、及び摩擦攪拌接合時の挿入深さＨ５は、試験例２１と同様にして行った。比較試験例２では、図４４に示すように、塑性化領域Ｗ１８内にトンネル状欠陥は無かった。しかし、図４２及び図４３に示すように、開始位置ＳＰ１８においてバリＶ１８が多く発生した。
【0147】
以上のように、比較試験例１１，１２，２１，２２のように、開始位置ＳＰ１２，ＳＰ１３，ＳＰ１７，ＳＰ１８において回転ツールＦを正回転（螺旋溝が左巻きで右回転又は右巻きで左回転）で挿入すると、開始位置ＳＰ１２，ＳＰ１３，ＳＰ１７，ＳＰ１８においてバリＶ１２，Ｖ１３，Ｖ１７，Ｖ１８がそれぞれ多く発生することが分かった。
一方、試験例１１，２１，２２のように、開始位置ＳＰ１１，ＳＰ１５，ＳＰ１６において回転ツールＦを逆回転（螺旋溝が左巻きで左回転又は右巻きで右回転）で挿入した後に、正回転で摩擦攪拌すると、開始位置ＳＰ１１，ＳＰ１５，ＳＰ１６においてバリＶ１１，Ｖ１５，Ｖ１６がそれぞれ少なくなることが分かった。
一方、試験例１１，２１，２２のように、開始位置ＳＰ１１，ＳＰ１５，ＳＰ１６において回転ツールＦを逆回転（螺旋溝が左巻きで左回転又は右巻きで右回転）で挿入した後に、正回転で摩擦攪拌すると、開始位置ＳＰ１１，ＳＰ１５，ＳＰ１６においてバリＶ１１，Ｖ１５，Ｖ１６がそれぞれ少なくなることが分かった。
【0148】
また、比較試験例１３のように、摩擦攪拌接合時において回転ツールＦを逆回転（螺旋溝が左巻きで左回転又は右巻きで右回転）とすると、トンネル状欠陥Ｔ１４が発生することが分かった。
一方、試験例１１，２１，２２のように、摩擦攪拌接合時において回転ツールＦを正回転（螺旋溝が左巻きで右回転又は右巻きで左回転）で挿入すると、接合状況は良好であることが分かった。
一方、試験例１１，２１，２２のように、摩擦攪拌接合時において回転ツールＦを正回転（螺旋溝が左巻きで右回転又は右巻きで左回転）で挿入すると、接合状況は良好であることが分かった。
【0149】
つまり、本発明のように、挿入時（挿入工程）においては逆回転とし、摩擦攪拌接合時（接合工程）においては正回転とすることで、開始位置におけるバリを少なくしつつ、摩擦攪拌接合時の欠陥を無くすことができることが分かった。
【符号の説明】
【0150】
１ 液冷ジャケット（接合体）
２ ジャケット本体（第一被接合部材）
３ 封止体（第二被接合部材）
Ｆ 回転ツール
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｇ 回転ツール
Ｇ１ 基部
Ｇ２ 基端側ピン
Ｇ３ 先端側ピン
Ｊ１ 第一突合せ部（突合せ部）
Ｊ２ 第二突合せ部（突合せ部）
Ｊ３ 重合部
Ｈ１，Ｈ４，Ｈ５ 挿入深さ
Ｈ２ 引上量
Ｈ３ 挿入量
Ｋ 回転ツール
Ｋ１ 基部
Ｋ２ 攪拌ピン
Ｎ１，Ｎ２ 回転数
Ｌ１ 攪拌ピンの長さ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 移動ルート
ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３ 開始位置
ＥＰ１，ＥＰ３ 終了位置
Ｗ 塑性化領域
２ ジャケット本体（第一被接合部材）
３ 封止体（第二被接合部材）
Ｆ 回転ツール
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｇ 回転ツール
Ｇ１ 基部
Ｇ２ 基端側ピン
Ｇ３ 先端側ピン
Ｊ１ 第一突合せ部（突合せ部）
Ｊ２ 第二突合せ部（突合せ部）
Ｊ３ 重合部
Ｈ１，Ｈ４，Ｈ５ 挿入深さ
Ｈ２ 引上量
Ｈ３ 挿入量
Ｋ 回転ツール
Ｋ１ 基部
Ｋ２ 攪拌ピン
Ｎ１，Ｎ２ 回転数
Ｌ１ 攪拌ピンの長さ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 移動ルート
ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３ 開始位置
ＥＰ１，ＥＰ３ 終了位置
Ｗ 塑性化領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
