▶ 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】P2024052006
(43)【公開日】2024-04-11
(54)【発明の名称】摩擦攪拌接合方法
(51)【国際特許分類】
B23K 20/12 20060101AFI20240404BHJP
【ＦＩ】
B23K20/12 340
B23K20/12 310
B23K20/12 360
B23K20/12 344
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022158433
(22)【出願日】2022-09-30
(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
4E167BG05
4E167BG06
4E167BG12
4E167BG14
4E167BG22
4E167BG25
4E167DB01
(57)【要約】
【課題】回転ツールの移動ルートが重複している場合であっても被接合部材の表面に欠陥の生成を抑える摩擦撹拌接合を提供する。
【解決手段】被接合部材上に設定された移動ルートに沿って、回転ツールＦを移動させて被接合部材を接合する接合工程を備え、移動ルートは、回転ツールＦの移動により、被接合部材を摩擦攪拌して塑性化領域を形成する第一移動ルートと、回転ツールＦの移動により、第一移動ルートで形成された塑性化領域Ｗ（Ｗａ）の一部を第一移動ルートと同じ側から回転ツールＦを挿入した状態で被接合部材を摩擦攪拌して再度塑性流動化する第二移動ルートと、有するように設定されており、第二移動ルートにおいて回転ツールＦが再度塑性流動化する際の回転ツールＦの挿入深さは、第一移動ルートにおいて塑性化領域Ｗ（Ｗａ）を形成した際の回転ツールＦの挿入深さよりも深いこと、を特徴とする。
【選択図】図１７
【解決手段】被接合部材上に設定された移動ルートに沿って、回転ツールＦを移動させて被接合部材を接合する接合工程を備え、移動ルートは、回転ツールＦの移動により、被接合部材を摩擦攪拌して塑性化領域を形成する第一移動ルートと、回転ツールＦの移動により、第一移動ルートで形成された塑性化領域Ｗ（Ｗａ）の一部を第一移動ルートと同じ側から回転ツールＦを挿入した状態で被接合部材を摩擦攪拌して再度塑性流動化する第二移動ルートと、有するように設定されており、第二移動ルートにおいて回転ツールＦが再度塑性流動化する際の回転ツールＦの挿入深さは、第一移動ルートにおいて塑性化領域Ｗ（Ｗａ）を形成した際の回転ツールＦの挿入深さよりも深いこと、を特徴とする。
【選択図】図１７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転ツールを用いて被接合部材を摩擦攪拌接合する方法であって、
前記被接合部材上に設定された移動ルートに沿って、前記回転ツールを移動させて前記被接合部材を接合する接合工程を備え、
前記移動ルートは、前記回転ツールの移動により、前記被接合部材を摩擦攪拌して塑性化領域を形成する第一移動ルートと、
前記回転ツールの移動により、前記第一移動ルートで形成された前記塑性化領域の一部を前記第一移動ルートと同じ側から前記回転ツールを挿入した状態で前記被接合部材を摩擦攪拌して再度塑性流動化する第二移動ルートと、有するように設定されており、
前記第二移動ルートにおいて前記回転ツールが再度塑性流動化する際の前記回転ツールの挿入深さは、前記第一移動ルートにおいて前記塑性化領域を形成した際の前記回転ツールの挿入深さよりも深い、ことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
前記被接合部材上に設定された移動ルートに沿って、前記回転ツールを移動させて前記被接合部材を接合する接合工程を備え、
前記移動ルートは、前記回転ツールの移動により、前記被接合部材を摩擦攪拌して塑性化領域を形成する第一移動ルートと、
前記回転ツールの移動により、前記第一移動ルートで形成された前記塑性化領域の一部を前記第一移動ルートと同じ側から前記回転ツールを挿入した状態で前記被接合部材を摩擦攪拌して再度塑性流動化する第二移動ルートと、有するように設定されており、
前記第二移動ルートにおいて前記回転ツールが再度塑性流動化する際の前記回転ツールの挿入深さは、前記第一移動ルートにおいて前記塑性化領域を形成した際の前記回転ツールの挿入深さよりも深い、ことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項2】
前記第二移動ルートにおける前記回転ツールの回転軸の位置は、前記第一移動ルートにおける前記回転軸の位置を基準としたとき、前記回転ツールの進行方向に対して左右方向に変位している、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項3】
前記第二移動ルートにおける前記回転ツールの挿入深さをＤ２、前記第一移動ルートにおける前記回転ツールの挿入深さをＤ１とした時に、Ｄ１×１．０５＜Ｄ２＜Ｄ１×１．２５となる、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項4】
前記回転ツールが前記第一移動ルートを通過した後に、前記第一移動ルートにおける前記回転ツールの進行方向と同じ方向となるように前記回転ツールが前記第二移動ルートを通過する、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項5】
前記回転ツールが前記第一移動ルートを通過した後に、前記第一移動ルートにおける前記回転ツールの進行方向と反対方向となるように前記回転ツールが前記第二移動ルートを通過する、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項6】
前記回転ツールが前記第一移動ルートを通過した後に、前記第一移動ルートにおける前記回転ツールの進行方向と交差するように前記回転ツールが前記第二移動ルートを通過する、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項7】
前記接合工程では、
前記被接合部材同士が重ね合わせられて形成された重合部を接合し、前記第二移動ルートにおける前記回転ツールの先端の位置が前記重合部よりも低い、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
前記被接合部材同士が重ね合わせられて形成された重合部を接合し、前記第二移動ルートにおける前記回転ツールの先端の位置が前記重合部よりも低い、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項8】
前記被接合部材は、開口部を有する第一被接合部材及び前記開口部を封止する第二被接合部材を有し、
前記第一被接合部材は、
底部と、
前記底部から立ち上がり前記開口部を備える周壁部と、
第一段差底面及び前記第一段差底面から立ち上がる第一段差側面を有し、前記周壁部の端面の内周縁に設けられた第一段差部と、
前記第一段差底面と連続し略同一の高さ位置となる第一底面と、を有し、
前記第一段差底面及び前記第一底面に前記第二被接合部材を載置することで、前記第一底面と前記第二被接合部材の裏面とが重ね合わされて重合部が形成されるとともに、前記第一段差側面と前記第二被接合部材の側面とが突き合わされて第一突合せ部が形成される載置工程をさらに備え、
前記接合工程では、
前記重合部において、前記回転ツールの移動により、少なくとも前記第二被接合部材を摩擦攪拌して塑性化領域を形成する前記第一移動ルートと、
前記第一突合せ部において、前記回転ツールの移動により、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌する第三移動ルートと、
前記重合部において、前記回転ツールの移動により、前記第一移動ルートで形成された塑性化領域の一部を前記第一移動ルートと同じ側から前記回転ツールを挿入した状態で前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌して再度塑性流動化する前記第二移動ルートと、を有し、
前記第一移動ルート、前記第三移動ルート及び前記第二移動ルートの順で前記回転ツールを移動させて前記第一被接合部材及び前記第二被接合部材を接合する、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
前記第一被接合部材は、
底部と、
前記底部から立ち上がり前記開口部を備える周壁部と、
第一段差底面及び前記第一段差底面から立ち上がる第一段差側面を有し、前記周壁部の端面の内周縁に設けられた第一段差部と、
前記第一段差底面と連続し略同一の高さ位置となる第一底面と、を有し、
前記第一段差底面及び前記第一底面に前記第二被接合部材を載置することで、前記第一底面と前記第二被接合部材の裏面とが重ね合わされて重合部が形成されるとともに、前記第一段差側面と前記第二被接合部材の側面とが突き合わされて第一突合せ部が形成される載置工程をさらに備え、
前記接合工程では、
前記重合部において、前記回転ツールの移動により、少なくとも前記第二被接合部材を摩擦攪拌して塑性化領域を形成する前記第一移動ルートと、
前記第一突合せ部において、前記回転ツールの移動により、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌する第三移動ルートと、
前記重合部において、前記回転ツールの移動により、前記第一移動ルートで形成された塑性化領域の一部を前記第一移動ルートと同じ側から前記回転ツールを挿入した状態で前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌して再度塑性流動化する前記第二移動ルートと、を有し、
前記第一移動ルート、前記第三移動ルート及び前記第二移動ルートの順で前記回転ツールを移動させて前記第一被接合部材及び前記第二被接合部材を接合する、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項9】
前記接合工程では、前記第一移動ルートを接合する際に前記回転ツールが前記第二被接合部材のみに接触している、請求項８に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項10】
前記接合工程では、
前記第三移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一段差底面と同じ高さであり、
前記第二移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一底面よりも低い、請求項８に記載の摩擦攪拌接合方法。
前記第三移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一段差底面と同じ高さであり、
前記第二移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一底面よりも低い、請求項８に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項11】
前記第一被接合部材は、
前記第一段差底面と連続して略同一の高さ位置となる第二段差底面及び前記第二段差底面から立ち上がる第二段差側面を有する第二段差部
と、
前記第一段差底面と連続して略同一の高さ位置となる第三段差底面及び前記第三段差底面から立ち上がる第三段差側面を有する第三段差部と、を有し、
前記載置工程では、
前記第一段差底面、前記第二段差底面、前記第三段差底面、及び前記第一底面に前記第二被接合部材を載置することで、前記第二段差側面と前記第二被接合部材の側面とが突き合わされて第二突合せ部が形成されるとともに、前記第三段差側面と前記第二被接合部材の側面とが突き合わされて第三突合せ部が形成され、
前記接合工程では、
前記第二突合せ部において、前記回転ツールの移動により、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌する第四移動ルートと、
前記第三突合せ部において、前記回転ツールの移動により、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌する第五移動ルートと、を有し、
前記第四移動ルート、前記第一移動ルート、前記第三移動ルート、前記第二移動ルート、前記第五移動ルートの順で前記回転ツールを移動させて前記第一被接合部材及び前記第二被接合部材を接合する、請求項８に記載の摩擦攪拌接合方法。
前記第一段差底面と連続して略同一の高さ位置となる第二段差底面及び前記第二段差底面から立ち上がる第二段差側面を有する第二段差部
と、
前記第一段差底面と連続して略同一の高さ位置となる第三段差底面及び前記第三段差底面から立ち上がる第三段差側面を有する第三段差部と、を有し、
前記載置工程では、
前記第一段差底面、前記第二段差底面、前記第三段差底面、及び前記第一底面に前記第二被接合部材を載置することで、前記第二段差側面と前記第二被接合部材の側面とが突き合わされて第二突合せ部が形成されるとともに、前記第三段差側面と前記第二被接合部材の側面とが突き合わされて第三突合せ部が形成され、
前記接合工程では、
前記第二突合せ部において、前記回転ツールの移動により、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌する第四移動ルートと、
前記第三突合せ部において、前記回転ツールの移動により、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌する第五移動ルートと、を有し、
前記第四移動ルート、前記第一移動ルート、前記第三移動ルート、前記第二移動ルート、前記第五移動ルートの順で前記回転ツールを移動させて前記第一被接合部材及び前記第二被接合部材を接合する、請求項８に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項12】
前記接合工程では、
前記第三移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一段差底面と同じ高さであり、
前記第四移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第二段差底面と同じ高さであり、
前記第五移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第三段差底面と同じ高さであり、
前記第二移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一底面よりも低い、請求項１１に記載の摩擦攪拌接合方法。
前記第三移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一段差底面と同じ高さであり、
前記第四移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第二段差底面と同じ高さであり、
前記第五移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第三段差底面と同じ高さであり、
前記第二移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一底面よりも低い、請求項１１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項13】
前記第四移動ルートから前記第一移動ルートに移行する際に、前記回転ツールを移動させながら前記回転ツールの挿入深さを浅くする、請求項１１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項14】
前記第二被接合部材の厚さを、前記第一段差側面の高さ寸法よりも大きくする、請求項８に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項15】
前記第三移動ルートにおいて、前記回転ツールの回転軸が前記第一突合せ部よりもわずかに前記第二被接合部材側に位置した状態で前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌接合する、請求項８に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項16】
前記第一被接合部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二被接合部材は第二アルミニウム合金で形成されており、
前記第一アルミニウム合金は、前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種である、請求項１５に記載の摩擦攪拌接合方法。
前記第一アルミニウム合金は、前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種である、請求項１５に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項17】
前記回転ツールは、ショルダ部と、前記ショルダ部の下端面の中央から垂下する攪拌ピンと、を備えており、
前記接合工程では、前記ショルダ部の下端面を前記被接合部材の表面に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
前記接合工程では、前記ショルダ部の下端面を前記被接合部材の表面に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項18】
前記回転ツールは、基部と、前記基部の下端面の中央から垂下する攪拌ピンと、を備えており、
前記接合工程では、前記基部を前記被接合部材から離間させつつ、前記攪拌ピンのみを前記被接合部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
前記接合工程では、前記基部を前記被接合部材から離間させつつ、前記攪拌ピンのみを前記被接合部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項19】
前記回転ツールは、
基部と、前記基部に設けられた攪拌ピンと、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備え、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、
前記接合工程では、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摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
基部と、前記基部に設けられた攪拌ピンと、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備え、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、
前記接合工程では、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摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、摩擦攪拌接合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
回転ツールの移動経路が閉じた形状である場合や、複雑形状の被接合部材を摩擦攪拌接合する際には、回転ツールの移動ルートを一部重複させることで塑性化領域の一部をオーバーラップさせることがある（特許文献１参照）。
【0003】
摩擦攪拌接合においては接合状態を均質にし、欠陥やバリの発生を抑えるために回転ツールの挿入深さを一定に保つことが一般的であり、特許文献１のように回転ツールの移動ルートを一部重複させる場合であっても、接合部においては回転ツールの挿入深さを一定に保ちながら摩擦攪拌接合が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１０－２０３３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、被接合部材に回転ツールを挿入し摩擦撹拌接合を行うと、回転ツールの移動した軌跡には凹溝が形成される。換言すると、回転ツールが一度移動した軌跡では材料が減肉化されているため、同じ回転ツールの挿入深さで回転ツールの移動ルートを重複させて摩擦撹拌接合を行うと、２回目に回転ツールが摩擦撹拌接合を行う際には巻き込むことができる材料が少なくなり、その結果として摩擦撹拌接合後の被接合部材表面に欠陥が発生しやすくなるという問題がある。
【0006】
このような観点から本発明は、回転ツールの移動ルートが重複している場合であっても被接合部材の表面に欠陥の生成を抑える摩擦撹拌接合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】
【0007】
前記課題を解決するために、本発明は、回転ツールを用いて被接合部材を摩擦攪拌接合する方法であって、前記被接合部材上に設定された移動ルートに沿って、前記回転ツールを移動させて前記被接合部材を接合する接合工程を備え、前記移動ルートは、前記回転ツールの移動により、前記被接合部材を摩擦攪拌して塑性化領域を形成する第一移動ルートと、前記回転ツールの移動により、前記第一移動ルートで形成された前記塑性化領域の一部を前記第一移動ルートと同じ側から前記回転ツールを挿入した状態で前記被接合部材を摩擦攪拌して再度塑性流動化する第二移動ルートと、有するように設定されており、前記第二移動ルートにおいて前記回転ツールが再度塑性流動化する際の前記回転ツールの挿入深さは、前記第一移動ルートにおいて前記塑性化領域を形成した際の前記回転ツールの挿入深さよりも深いこと、を特徴とする。
【0008】
また、前記第二移動ルートにおける前記回転ツールの回転軸の位置は、前記第一移動ルートにおける前記回転軸の位置を基準としたとき、前記回転ツールの進行方向に対して左右方向に変位していることが好ましい。
【0009】
また、前記第二移動ルートにおける前記回転ツールの挿入深さをＤ２、前記第一移動ルートにおける前記回転ツールの挿入深さをＤ１とした時に、Ｄ１×１．０５＜Ｄ２＜Ｄ１×１．２５となることが好ましい。
【0010】
また、前記回転ツールが前記第一移動ルートを通過した後に、前記第一移動ルートにおける前記回転ツールの進行方向と同じ方向となるように前記回転ツールが前記第二移動ルートを通過することが好ましい。
【0011】
また、前記回転ツールが前記第一移動ルートを通過した後に、前記第一移動ルートにおける前記回転ツールの進行方向と反対方向となるように前記回転ツールが前記第二移動ルートを通過することが好ましい。
【0012】
また、前記回転ツールが前記第一移動ルートを通過した後に、前記第一移動ルートにおける前記回転ツールの進行方向と交差するように前記回転ツールが前記第二移動ルートを通過することが好ましい。
【0013】
また、前記接合工程では、前記被接合部材同士が重ね合わせられて形成された重合部を接合し、前記第二移動ルートにおける前記回転ツールの先端の位置が前記重合部よりも低いことが好ましい。
【0014】
また、前記被接合部材は、開口部を有する第一被接合部材及び前記開口部を封止する第二被接合部材を有し、前記第一被接合部材は、底部と、前記底部から立ち上がり前記開口部を備える周壁部と、第一段差底面及び前記第一段差底面から立ち上がる第一段差側面を有し、前記周壁部の端面の内周縁に設けられた第一段差部と、前記第一段差底面と連続し略同一の高さ位置となる第一底面と、を有し、前記第一段差底面及び前記第一底面に前記第二被接合部材を載置することで、前記第一底面と前記第二被接合部材の裏面とが重ね合わされて重合部が形成されるとともに、前記第一段差側面と前記第二被接合部材の側面とが突き合わされて第一突合せ部が形成される載置工程をさらに備え、前記接合工程では、前記重合部において、前記回転ツールの移動により、少なくとも前記第二被接合部材を摩擦攪拌して塑性化領域を形成する前記第一移動ルートと、前記第一突合せ部において、前記回転ツールの移動により、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌する第三移動ルートと、前記重合部において、前記回転ツールの移動により、前記第一移動ルートで形成された塑性化領域の一部を前記第一移動ルートと同じ側から前記回転ツールを挿入した状態で前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌して再度塑性流動化する前記第二移動ルートと、を有し、前記第一移動ルート、前記第三移動ルート及び前記第二移動ルートの順で前記回転ツールを移動させて前記第一被接合部材及び前記第二被接合部材を接合することが好ましい。
【0015】
また、前記接合工程では、前記第一移動ルートを接合する際に前記回転ツールが前記第二被接合部材のみに接触していることが好ましい。
【0016】
また、記接合工程では、前記第三移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一段差底面と同じ高さであり、前記第二移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一底面よりも低いことが好ましい。
【0017】
また、前記第一被接合部材は、前記第一段差底面と連続して略同一の高さ位置となる第二段差底面及び前記第二段差底面から立ち上がる第二段差側面を有する第二段差部と、前記第一段差底面と連続して略同一の高さ位置となる第三段差底面及び前記第三段差底面から立ち上がる第三段差側面を有する第三段差部と、を有し、前記載置工程では、前記第一段差底面、前記第二段差底面、前記第三段差底面、及び前記第一底面に前記第二被接合部材を載置することで、前記第二段差側面と前記第二被接合部材の側面とが突き合わされて第二突合せ部が形成されるとともに、前記第三段差側面と前記第二被接合部材の側面とが突き合わされて第三突合せ部が形成され、前記接合工程では、前記第二突合せ部において、前記回転ツールの移動により、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌する第四移動ルートと、前記第三突合せ部において、前記回転ツールの移動により、前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌する第五移動ルートと、を有し、前記第四移動ルート、前記第一移動ルート、前記第三移動ルート、前記第二移動ルート、前記第五移動ルートの順で前記回転ツールを移動させて前記第一被接合部材及び前記第二被接合部材を接合することが好ましい。
【0018】
また、前記接合工程では、前記第三移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一段差底面と同じ高さであり、前記第四移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第二段差底面と同じ高さであり、前記第五移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第三段差底面と同じ高さであり、前記第二移動ルートにおいて、前記回転ツールの先端の位置が前記第一底面よりも低いことが好ましい。
【0019】
また、前記第四移動ルートから前記第一移動ルートに移行する際に、前記回転ツールを移動させながら前記回転ツールの挿入深さを浅くすることが好ましい。
【0020】
また、前記第二被接合部材の厚さを、前記第一段差側面の高さ寸法よりも大きくすることが好ましい。
【0021】
また、前記第三移動ルートにおいて、前記回転ツールの回転軸が前記第一突合せ部よりもわずかに前記第二被接合部材側に位置した状態で前記第一被接合部材と前記第二被接合部材とを摩擦攪拌接合することが好ましい。
【0022】
また、前記第一被接合部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二被接合部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は、前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であることが好ましい。
【0023】
また、前記回転ツールは、ショルダ部と、前記ショルダ部の下端面の中央から垂下する攪拌ピンと、を備えており、前記接合工程では、前記ショルダ部の下端面を前記被接合部材の表面に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【0024】
また、前記回転ツールは、基部と、前記基部の下端面の中央から垂下する攪拌ピンと、を備えており、前記接合工程では、前記基部を前記被接合部材から離間させつつ、前記攪拌ピンのみを前記被接合部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【0025】
また、前記回転ツールは、基部と、前記基部に設けられた攪拌ピンと、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備え、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、前記接合工程では、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摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【0026】
本発明に係る摩擦攪拌接合方法によれば、回転ツールの移動ルートが重複している場合であっても被接合部材の表面に欠陥の生成を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【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摩擦攪拌接合方法の載置工程を示す斜視図である。
【図10】第一実施形態に係る回転ツールを示す側面図である。
【図11】第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の移動ルートを示す全体概略図である。
【図13】第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の第四移動ルートを示す拡大概略図である。
【図16】第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の第三移動ルートを示す拡大概略図である。
【図18】第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の第五移動ルートを示す拡大概略図である。
【図20】本発明の第二実施形態に係る接合体を示す分解斜視図である。
【図21】第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の載置工程を示す斜視図である。
【図24】第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の移動ルートを示す全体概略図である。
【図28】本発明の第三実施形態に係る接合体を示す分解斜視図である。
【図29】第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の載置工程を示す斜視図である。
【図32】第一変形例に係る回転ツールを示す側面図である。
【図33】第二変形例に係る回転ツールを示す側面図である。
【図34】第二変形例に係る回転ツールを示す拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
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。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。当該方向は、説明のために便宜上用いるものであって、本発明を限定するものではない。
【0029】
［１．第一実施形態］
［１－１．被接合部材及び接合体］
本発明の第一本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、図１に示すように、液冷ジャケット（接合体）１を形成する場合を例示する。液冷ジャケット１は、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］
本発明の第一本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、図１に示すように、液冷ジャケット（接合体）１を形成する場合を例示する。液冷ジャケット１は、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。
【0030】
ジャケット本体（第一被接合部材）２は、底部１０、周壁部１１及び横架部１５で構成されている。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。
【0031】
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の周縁部から枠状に立ち上がる壁部である。底部１０及び周壁部１１の内側には、中空部となる凹部１６が形成されるとともに、上方に開口する開口部１７が形成されている。周壁部１１の内側は、底部１０に対していずれも垂直に立ち上がる内側面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈで構成されている。
【0032】
内側面１１Ａは、内側面１１Ｇと平行に対向するとともに、内側面１１Ａの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ｂ，１１Ｈに対して垂直になっている。
内側面１１Ｂは、内側面１１Ｈと平行に対向するとともに、内側面１１Ｂの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ａ，１１Ｃに対して垂直になっている。
内側面１１Ｃは、内側面１１Ｅと平行に対向するとともに、内側面１１Ｃの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ｂ，１１Ｄに対して垂直になっている。
内側面１１Ｂは、内側面１１Ｈと平行に対向するとともに、内側面１１Ｂの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ａ，１１Ｃに対して垂直になっている。
内側面１１Ｃは、内側面１１Ｅと平行に対向するとともに、内側面１１Ｃの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ｂ，１１Ｄに対して垂直になっている。
【0033】
内側面１１Ｄは、内側面１１Ｈと平行に対向するとともに、内側面１１Ｄの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ｃ，１１Ｅに対して垂直になっている。
内側面１１Ｅは、内側面１１Ｃと平行に対向するとともに、内側面１１Ｅの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ｄ，１１Ｆに対して垂直になっている。
内側面１１Ｆは、内側面１１Ｈと平行に対向するとともに、内側面１１Ｆの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ｅ，１１Ｇに対して垂直になっている。
内側面１１Ｅは、内側面１１Ｃと平行に対向するとともに、内側面１１Ｅの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ｄ，１１Ｆに対して垂直になっている。
内側面１１Ｆは、内側面１１Ｈと平行に対向するとともに、内側面１１Ｆの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ｅ，１１Ｇに対して垂直になっている。
【0034】
内側面１１Ｇは、内側面１１Ａと平行に対向するとともに、内側面１１Ｇの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ｆ，１１Ｈに対して垂直になっている。
内側面１１Ｈは、内側面１１Ｄと平行に対向するとともに、内側面１１Ｈの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ａ，１１Ｇと垂直になっている。
内側面１１Ｈは、内側面１１Ｄと平行に対向するとともに、内側面１１Ｈの両端からそれぞれ延設される内側面１１Ａ，１１Ｇと垂直になっている。
【0035】
また、内側面１１Ｂ及び内側面１１Ｆは、同一平面状に形成されている。内側面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃで平面視クランク状を呈する。また、内側面１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇで平面視クランク状を呈する。
【0036】
内側面１１Ｃと内側面１１Ｅに架け渡されるように横架部１５が形成されている。横架部１５は、断面矩形の板状部である。横架部１５の表面（第一底面）１５ａは、後記する段差底面１２に連続し、面一になっている。横架部１５の側面１５ｂは、内側面１１Ｂ，１１Ｆとそれぞれ面一になっている。横架部１５を設けることで、凹部１６の前側（一方側）は小さな中空部に、後側（他方側）は大きな中空部に隔てられている。
【0037】
周壁部１１の内周縁には、周方向全体に亘って段差部１４が形成されている。段差部１４は、段差底面１２と、段差底面１２から立ち上がる段差側面１３とで形成されている。段差底面１２、段差側面１３及び段差部１４は、各内側面１１Ａ～１１Ｈに対応する部位によって符号を分けて付して区別する。各段差部については追って詳述するが、例えば、図１に示すように、内側面１１Ａに対応する部位の第二段差部１４Ａは、第二段差底面１２Ａと、第二段差側面１３Ａとで構成されている。
【0038】
なお、各段差底面の幅寸法は、適宜設定すればよいが、本実施形態では全て同一になっている。また、各段差底面の高さ位置は、適宜設定すればよいが、本実施形態では全て同じ高さ位置になっている。また、各段差側面の高さ寸法は、適宜設定すればよいが、本実施形態ではすべて同一になっている。また、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。
【0039】
封止体（第二被接合部材）３は、ジャケット本体２の開口部１７を封止する板状部材である。封止体３は、大きな部位となる大板部３Ａと、大板部３Ａより小さな部位となる小板部３Ｂとで構成されている。大板部３Ａは、横架部１５及び内側面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈを覆う部位である。小板部３Ｂは、内側面１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅを覆う部位である。封止体３は、段差部１４に概ね隙間なく配置されるように、段差部１４の外縁と略同等の形状になっている。封止体３は、表面３ｊ、裏面３ｋ及び側面３ａ～３ｈを備えている。
【0040】
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。
【0041】
［１－２．製造方法］
次に、本実施形態に係る接合体の製造方法（摩擦攪拌接合方法）について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、載置工程と、接合工程と、を行う。
次に、本実施形態に係る接合体の製造方法（摩擦攪拌接合方法）について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、載置工程と、接合工程と、を行う。
【0042】
＜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。
【0043】
＜載置工程＞
載置工程は、図２に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置して各突合せ部及び重合部を形成する工程である。本実施形態では、第一突合せ重ね部Ｊ１、第二突合せ重ね部Ｊ２、第三突合せ重ね部Ｊ３及び第四重合部Ｕを形成する。第一突合せ重ね部Ｊ１は、内側面１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに対応し、太線で示すように平面視略Ｃ字状を呈する。第二突合せ重ね部Ｊ２は、内側面１１Ａ，１１Ｂに対応し、ドット線で示すように平面視略Ｌ字状を呈する。第三突合せ重ね部Ｊ３は、内側面１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈに対応し、破線で示すように左右が反転した平面視略Ｊ字状を呈する。第四重合部Ｕは、仮想線で示すように平面視細長の矩形状を呈する。
載置工程は、図２に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置して各突合せ部及び重合部を形成する工程である。本実施形態では、第一突合せ重ね部Ｊ１、第二突合せ重ね部Ｊ２、第三突合せ重ね部Ｊ３及び第四重合部Ｕを形成する。第一突合せ重ね部Ｊ１は、内側面１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに対応し、太線で示すように平面視略Ｃ字状を呈する。第二突合せ重ね部Ｊ２は、内側面１１Ａ，１１Ｂに対応し、ドット線で示すように平面視略Ｌ字状を呈する。第三突合せ重ね部Ｊ３は、内側面１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈに対応し、破線で示すように左右が反転した平面視略Ｊ字状を呈する。第四重合部Ｕは、仮想線で示すように平面視細長の矩形状を呈する。
【0044】
図３に示すように、封止体３の側面３ｅと、第一段差側面１３Ｅとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１Ａが形成される。また、封止体３の裏面３ｋと、第一段差底面１２Ｅとが重ね合わされて第一重合部Ｊ１Ｂが形成される。封止体３の表面３ｊと、周壁部１１の端面１１ａとは面一になる。
さらに、封止体３の側面３ｃと、第一段差側面１３Ｃとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１Ａが形成される。また、封止体３の裏面３ｋと、第一段差底面１２Ｃとが重ね合わされて第一重合部Ｊ１Ｂが形成される。
さらに、封止体３の側面３ｃと、第一段差側面１３Ｃとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１Ａが形成される。また、封止体３の裏面３ｋと、第一段差底面１２Ｃとが重ね合わされて第一重合部Ｊ１Ｂが形成される。
【0045】
図４に示すように、封止体３の側面３ｄと、第一段差側面１３Ｄとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１Ａが形成される。また、封止体３の裏面３ｋと、第一段差底面１２Ｄとが重ね合わされて第一重合部Ｊ１Ｂが形成される。以上説明した３つの第一突合せ部Ｊ１Ａと、３つの第一重合部Ｊ１Ｂとで第一突合せ重ね部Ｊ１が形成されている。
【0046】
図５に示すように、封止体３の側面３ａと、第二段差側面１３Ａとが突き合わされて第二突合せ部Ｊ２Ａが形成される。また、封止体３の裏面３ｋと、第二段差底面１２Ａとが重ね合わされて第二重合部Ｊ２Ｂが形成される。
【0047】
図６に示すように、封止体３の側面３ｂと、第二段差側面１３Ｂとが突き合わされて第二突合せ部Ｊ２Ａが形成される。また、封止体３の裏面３ｋと、第二段差底面１２Ｂとが重ね合わされて第二重合部Ｊ２Ｂが形成される。以上説明した２つの第二突合せ部Ｊ２Ａと、２つの第二重合部Ｊ２Ｂとで第二突合せ重ね部Ｊ２が形成されている。
【0048】
図７に示すように、封止体３の側面３ｆと、第三段差側面１３Ｆとが突き合わされて第三突合せ部Ｊ３Ａが形成される。また、封止体３の裏面３ｋと、第三段差底面１２Ｆとが重ね合わされて第三重合部Ｊ３Ｂが形成される。
また、封止体３の側面３ｈと、第三段差側面１３Ｈとが突き合わされて第三突合せ部Ｊ３Ａが形成される。また、封止体３の裏面３ｋと、第三段差底面１２Ｈとが重ね合わされて第三重合部Ｊ３Ｂが形成される。
また、封止体３の側面３ｈと、第三段差側面１３Ｈとが突き合わされて第三突合せ部Ｊ３Ａが形成される。また、封止体３の裏面３ｋと、第三段差底面１２Ｈとが重ね合わされて第三重合部Ｊ３Ｂが形成される。
【0049】
図８に示すように、封止体３の側面３ｇと、第三段差側面１３Ｇとが突き合わされて第三突合せ部Ｊ３Ａが形成される。また、封止体３の裏面３ｋと、第三段差底面１２Ｇとが重ね合わされて第三重合部Ｊ３Ｂが形成される。以上説明した３つの第三突合せ部Ｊ３Ａと、３つの第三重合部Ｊ３Ｂとで第三突合せ重ね部Ｊ３が形成されている。
【0050】
図９に示すように、封止体３の裏面３ｋと、横架部１５の表面（第一底面）１５ａとが重ね合わされて第四重合部Ｕが形成される。
【0051】
＜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。図１０に示すように、回転ツールＦは、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の中央から垂下している。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うにつれて縮径する、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Ｆ２ａ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。
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。図１０に示すように、回転ツールＦは、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の中央から垂下している。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うにつれて縮径する、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Ｆ２ａ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。
【0052】
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。また、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを被接合部材に接触させて摩擦攪拌接合を行うことで、軟化された塑性流動材を押し込むことができるため、バリの発生を抑制することができる。
【0053】
＜接合工程＞
接合工程は、図１１に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体２と封止体３とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、回転ツールＦを右回転させて摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、図１１に示すように、各突合せ重ね部及び第四重合部Ｕに沿って回転ツールＦを移動させ、途中で回転ツールＦを離脱させずに連続的に摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、周壁部１１の端面１１ａに設定された開始位置ＳＰ１に回転ツールＦを挿入した後、中間位置Ｓ１に突入し、第二突合せ重ね部Ｊ２、第四重合部Ｕ、第一突合せ重ね部Ｊ１、第四重合部Ｕ、第三突合せ重ね部Ｊ３を摩擦攪拌接合し、周壁部１１の端面１１ａに設定された終了位置ＥＰ１で回転ツールＦを周壁部１１から離脱させる。換言すると、回転ツールＦの通り道が重複する第四重合部Ｕに対して二度摩擦攪拌接合を行いつつ、回転ツールＦを８の字状に移動させて摩擦攪拌接合を行う。
接合工程は、図１１に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体２と封止体３とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、回転ツールＦを右回転させて摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、図１１に示すように、各突合せ重ね部及び第四重合部Ｕに沿って回転ツールＦを移動させ、途中で回転ツールＦを離脱させずに連続的に摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、周壁部１１の端面１１ａに設定された開始位置ＳＰ１に回転ツールＦを挿入した後、中間位置Ｓ１に突入し、第二突合せ重ね部Ｊ２、第四重合部Ｕ、第一突合せ重ね部Ｊ１、第四重合部Ｕ、第三突合せ重ね部Ｊ３を摩擦攪拌接合し、周壁部１１の端面１１ａに設定された終了位置ＥＰ１で回転ツールＦを周壁部１１から離脱させる。換言すると、回転ツールＦの通り道が重複する第四重合部Ｕに対して二度摩擦攪拌接合を行いつつ、回転ツールＦを８の字状に移動させて摩擦攪拌接合を行う。
【0054】
なお、中間位置Ｓ１は、封止体３の表面３ｊにおいて、第二突合せ重ね部Ｊ２と第三突合せ重ね部Ｊ３とが交差する位置の近傍に設定されている。また、第二突合せ重ね部Ｊ２と第四重合部Ｕとの繋ぎ目となる位置の近傍に中間位置Ｓ２を設定している。さらに、第四重合部Ｕと第一突合せ重ね部Ｊ１（及び第三突合せ重ね部Ｊ３）との繋ぎ目となる位置の近傍に中間位置Ｓ３を設定している。
【0055】
＜第二突合せ重ね部Ｊ２：第四移動ルートＬ４＞
まず、開始位置ＳＰ１を周壁部１１の端面１１ａに設定する。開始位置ＳＰ１は、封止体３の表面３ｊ上に設けてもよい。回転ツールＦを正回転させつつ開始位置ＳＰ１に挿入したら、第二突合せ重ね部Ｊ２に向けて移動させつつ徐々に深く押し込んでいく。図１２に示すように、第二突合せ重ね部Ｊ２に達したら、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを周壁部１１の端面１１ａ及び封止体３の表面３ｊにわずかに押込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第二段差底面１２Ａと同じ高さ位置となるように設定された挿入深さＤ４まで挿入する。当該挿入深さＤ４を維持した状態で、回転ツールＦを第二突合せ重ね部Ｊ２に沿って移動させることにより、第二突合せ部Ｊ２Ａ及び第二重合部Ｊ２Ｂが摩擦攪拌接合される。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成される。
まず、開始位置ＳＰ１を周壁部１１の端面１１ａに設定する。開始位置ＳＰ１は、封止体３の表面３ｊ上に設けてもよい。回転ツールＦを正回転させつつ開始位置ＳＰ１に挿入したら、第二突合せ重ね部Ｊ２に向けて移動させつつ徐々に深く押し込んでいく。図１２に示すように、第二突合せ重ね部Ｊ２に達したら、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを周壁部１１の端面１１ａ及び封止体３の表面３ｊにわずかに押込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第二段差底面１２Ａと同じ高さ位置となるように設定された挿入深さＤ４まで挿入する。当該挿入深さＤ４を維持した状態で、回転ツールＦを第二突合せ重ね部Ｊ２に沿って移動させることにより、第二突合せ部Ｊ２Ａ及び第二重合部Ｊ２Ｂが摩擦攪拌接合される。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成される。
【0056】
回転ツールＦの回転軸Ｃは、第二突合せ部Ｊ２Ａと重なるようにしてもよいが、本実施形態では、回転軸Ｃが第二突合せ部Ｊ２Ａよりも内側（封止体３側）となるように変位させつつ摩擦攪拌接合を行う。より詳しくは、図１３に示すように、第二突合せ重ね部Ｊ２を摩擦攪拌接合する際の回転ツールＦの移動ルート（回転軸Ｃが通るルート）を第四移動ルートＬ４とすると、第四移動ルートＬ４は、第二突合せ部Ｊ２Ａに沿いつつ、第二突合せ部Ｊ２Ａの内側に若干変位させた位置に設定している。第二突合せ部Ｊ２Ａから第四移動ルートＬ４までの変位量Ｐ１は、好ましくは０．１＜Ｐ１（ｍｍ）であり、より好ましくは０．２＜Ｐ１（ｍｍ）であり、好ましくはＰ１＜０．５（ｍｍ）であり、より好ましくはＰ１＜０．４（ｍｍ）である。中間位置Ｓ２に回転ツールＦが達したら、そのまま第四重合部Ｕの一回目の摩擦攪拌接合に移行する。
【0057】
＜第四重合部Ｕ：一回目：第一移動ルートＬ１＞
図１４に示すように、一回目の第四重合部Ｕの摩擦攪拌接合では、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを封止体３の表面３ｊに接触させつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第四重合部Ｕに達しないように挿入深さＤ１を設定する。攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａは横架部１５の表面１５ａに達していないが、塑性化領域Ｗが表面１５ａに達するため、第四重合部Ｕを摩擦攪拌接合することができる。第二突合せ重ね部Ｊ２から第四重合部Ｕの摩擦攪拌接合に移行する際には、回転ツールＦを移動させつつ回転ツールＦの高さ位置を徐々に上げながら（浅くしながら）摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
図１４に示すように、一回目の第四重合部Ｕの摩擦攪拌接合では、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを封止体３の表面３ｊに接触させつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第四重合部Ｕに達しないように挿入深さＤ１を設定する。攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａは横架部１５の表面１５ａに達していないが、塑性化領域Ｗが表面１５ａに達するため、第四重合部Ｕを摩擦攪拌接合することができる。第二突合せ重ね部Ｊ２から第四重合部Ｕの摩擦攪拌接合に移行する際には、回転ツールＦを移動させつつ回転ツールＦの高さ位置を徐々に上げながら（浅くしながら）摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【0058】
図１４に示すように、第四重合部Ｕを一回目に摩擦攪拌接合する際の回転ツールＦの移動ルートを第一移動ルートＬ１とすると、第一移動ルートＬ１は、第四重合部Ｕの幅方向の概ね中央部に設定している。回転ツールＦが中間位置Ｓ３（図１１参照）の近傍に達したら、そのまま第一突合せ重ね部Ｊ１の摩擦攪拌接合に移行する。
【0059】
＜第一突合せ重ね部Ｊ１：第三移動ルートＬ３＞
図１５に示すように、第一突合せ重ね部Ｊ１に達したら、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを周壁部１１の端面１１ａ及び封止体３の表面３ｊにわずかに押込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第一段差底面１２Ｅと同じ高さ位置となるように設定された挿入深さＤ３まで挿入する。当該挿入深さＤ３を維持した状態で、回転ツールＦを第一突合せ重ね部Ｊ１に沿って移動させることにより、第一突合せ部Ｊ１Ａ及び第一重合部Ｊ１Ｂが摩擦攪拌接合される。また、ジャケット本体２側と封止体３側で、回転ツールＦのシアー側とフロー側を一定にするために、第一突合せ重ね部Ｊ１を摩擦攪拌接合する際には回転ツールＦの回転方向を逆回転にしても良い。
図１５に示すように、第一突合せ重ね部Ｊ１に達したら、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを周壁部１１の端面１１ａ及び封止体３の表面３ｊにわずかに押込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第一段差底面１２Ｅと同じ高さ位置となるように設定された挿入深さＤ３まで挿入する。当該挿入深さＤ３を維持した状態で、回転ツールＦを第一突合せ重ね部Ｊ１に沿って移動させることにより、第一突合せ部Ｊ１Ａ及び第一重合部Ｊ１Ｂが摩擦攪拌接合される。また、ジャケット本体２側と封止体３側で、回転ツールＦのシアー側とフロー側を一定にするために、第一突合せ重ね部Ｊ１を摩擦攪拌接合する際には回転ツールＦの回転方向を逆回転にしても良い。
【0060】
なお、中間地点Ｓ３において、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第一段差底面１２Ｅよりも浅い場合、第一突合せ重ね部Ｊ１の接合不良の原因となるおそれがある。そのため、第四重合部Ｕから第一突合せ重ね部Ｊ１に移行する際には、中間位置Ｓ３に到達した時点で攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第一段差底面１２Ｅと同じ高さとなるように設定されていればよく、例えば、第四重合部Ｕから第一突合せ重ね部Ｊ１に移行する際に、回転ツールＦを移動させつつ回転ツールＦの高さ位置を徐々に下げながら（深くしながら）摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【0061】
回転ツールＦの回転軸Ｃは、第一突合せ部Ｊ１Ａと重なるようにしてもよいが、本実施形態では、回転軸Ｃが第一突合せ部Ｊ１Ａよりも内側（封止体３側）となるように変位させつつ摩擦攪拌接合を行う。より詳しくは、図１６に示すように、第一突合せ重ね部Ｊ１を摩擦攪拌接合する際の回転ツールＦの移動ルートを第三移動ルートＬ３とすると、第三移動ルートＬ３は、第一突合せ部Ｊ１Ａに沿いつつ、第一突合せ部Ｊ１Ａの内側に若干変位させた位置に設定している。第一突合せ部Ｊ１Ａから第三移動ルートＬ３までの変位量Ｐ２は、好ましくは０．１＜Ｐ２（ｍｍ）であり、より好ましくは０．２＜Ｐ２（ｍｍ）であり、好ましくはＰ２＜０．５（ｍｍ）であり、より好ましくはＰ２＜０．４（ｍｍ）である。回転ツールＦが中間位置Ｓ２の近傍に達したら、第四重合部Ｕの二回目の摩擦攪拌接合に移行する。
【0062】
＜第四重合部Ｕ：二回目：第二移動ルートＬ２＞
図１７に示すように、二回目の第四重合部Ｕでは、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを封止体３の表面３ｊにわずかに押込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが横架部１５（第四重合部Ｕ）に達するように設定された挿入深さＤ２を設定する。第一突合せ重ね部Ｊ１から第四重合部Ｕに移行する際には、回転ツールＦを移動させつつ、回転ツールＦの高さ位置を徐々に下げながら（深くしながら）摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
図１７に示すように、二回目の第四重合部Ｕでは、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを封止体３の表面３ｊにわずかに押込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが横架部１５（第四重合部Ｕ）に達するように設定された挿入深さＤ２を設定する。第一突合せ重ね部Ｊ１から第四重合部Ｕに移行する際には、回転ツールＦを移動させつつ、回転ツールＦの高さ位置を徐々に下げながら（深くしながら）摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【0063】
図１７及び図１８に示すように、第四重合部Ｕを二回目に摩擦攪拌接合する際の回転ツールＦの移動ルートを第二移動ルートＬ２とすると、第二移動ルートＬ２は、第一移動ルートＬ１を基準としたとき、回転ツールＦの進行方向に対して左右方向（ここでは左方向）に若干変位している。これにより、一回目の塑性化領域Ｗ（Ｗａ）と、二回目の塑性化領域Ｗ（Ｗｂ）とは若干ずれて形成される。第四重合部Ｕにおいて、第一移動ルートＬ１（一回目）と第二移動ルートＬ２（二回目）との変位量Ｐ３は適宜設定すればよいが、好ましくは０．１＜Ｐ３（ｍｍ）であり、より好ましくは０．２＜Ｐ３（ｍｍ）であり、さらに好ましくは０．３＜Ｐ３（ｍｍ）であり、好ましくはＰ３＜１．２（ｍｍ）であり、より好ましくはＰ３＜１．０（ｍｍ）であり、さらに好ましくはＰ３＜０．８ｍｍである。
【0064】
また、第二移動ルートＬ２（二回目）における回転ツールＦの挿入深さをＤ２、第一移動ルートＬ１（一回目）における回転ツールＦの挿入深さをＤ１とした時に、Ｄ１×１．０５＜Ｄ２＜Ｄ１×１．２５となることが好ましい。上限値は、好ましくはＤ２＜Ｄ１×１．２５であり、より好ましくはＤ２＜Ｄ１×１．２０であり、さらに好ましくはＤ２＜Ｄ１×１．１５である。挿入深さとは、被接合部材の表面（ここでは、封止体３の表面３ｊ）から攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａまでの距離である。図１８に示すように、回転ツールＦが中間位置Ｓ３の近傍に達したら、そのまま第三突合せ重ね部Ｊ３の摩擦攪拌接合に移行する。
【0065】
＜第三突合せ重ね部Ｊ３：第五移動ルートＬ５＞
図１９に示すように、回転ツールＦが中間位置Ｓ３に達したら、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを周壁部１１の端面１１ａ及び封止体３の表面３ｊにわずかに押込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第三段差底面１２Ｆと同じ高さ位置となるように設定された挿入深さＤ５まで挿入する。当該挿入深さＤ５を維持した状態で、回転ツールＦを第三突合せ部Ｊ３Ａに沿って移動させることにより、第三突合せ部Ｊ３Ａ及び第三重合部Ｊ３Ｂが摩擦攪拌接合される。二回目の第四重合部Ｕから第三突合せ重ね部Ｊ３に移行する際には、回転ツールＦが第三突合せ重ね部Ｊ３に移行する中間位置Ｓ３に到達した時点で攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第一段差底面１２Ｅと同じ高さとなるように設定すればよく、例えば、回転ツールＦを移動させつつ回転ツールＦの高さ位置を徐々に上げながら（浅くしながら）摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
図１９に示すように、回転ツールＦが中間位置Ｓ３に達したら、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを周壁部１１の端面１１ａ及び封止体３の表面３ｊにわずかに押込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第三段差底面１２Ｆと同じ高さ位置となるように設定された挿入深さＤ５まで挿入する。当該挿入深さＤ５を維持した状態で、回転ツールＦを第三突合せ部Ｊ３Ａに沿って移動させることにより、第三突合せ部Ｊ３Ａ及び第三重合部Ｊ３Ｂが摩擦攪拌接合される。二回目の第四重合部Ｕから第三突合せ重ね部Ｊ３に移行する際には、回転ツールＦが第三突合せ重ね部Ｊ３に移行する中間位置Ｓ３に到達した時点で攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第一段差底面１２Ｅと同じ高さとなるように設定すればよく、例えば、回転ツールＦを移動させつつ回転ツールＦの高さ位置を徐々に上げながら（浅くしながら）摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【0066】
回転ツールＦの回転軸Ｃは、第三突合せ部Ｊ３Ａと重なるようにしてもよいが、本実施形態では、回転軸Ｃが第三突合せ部Ｊ３Ａよりも内側（封止体３側）となるように変位させつつ摩擦攪拌接合を行う。より詳しくは、図１８及び図１９に示すように、第三突合せ重ね部Ｊ３を摩擦攪拌接合する際の回転ツールＦの移動ルートを第五移動ルートＬ５とすると、第五移動ルートＬ５は、第三突合せ部Ｊ３Ａに沿いつつ、第三突合せ部Ｊ３Ａの内側に若干変位させた位置に設定している。第三突合せ部Ｊ３Ａから第五移動ルートＬ５までの変位量Ｐ４は、好ましくは０．１＜Ｐ１（ｍｍ）であり、より好ましくは０．２＜Ｐ１（ｍｍ）であり、好ましくはＰ１＜０．５（ｍｍ）であり、より好ましくはＰ１＜０．４（ｍｍ）である。回転ツールＦが中間位置Ｓ１に達したら、回転ツールＦの高さ位置を徐々に上げながら、終了位置ＥＰ１で回転ツールＦを周壁部１１から離脱させる。以上の工程により、ジャケット本体２と封止体３とが摩擦攪拌接合により一体化される。
【0067】
［１－３．作用効果］
以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合では、回転ツールＦが重複して被接合部材を塑性流動化する領域（第四重合部Ｕ）において、１回目に被接合部材を塑性流動化するときの回転ツールＦの挿入深さＤ１よりも、被接合部材を再度塑性流動化するときの回転ツールＦの挿入深さＤ２を深く設定している。
これにより塑性流動化していない被接合部材の領域、特には深さ方向の塑性流動化していない被接合部材の領域からも材料を巻き込んで再度の摩擦攪拌接合が行われるため、１回目の摩擦攪拌による材料表面の減肉分を補うことができる。その結果、回転ツールＦが重複して被接合部材を塑性流動化する移動軌跡をとる場合においても被接合部材の表面に欠陥を生じさせることを抑制でき、良好な接合を行うことができる。また、移動ルートの自由度、及び被接合部材の設計の自由度を増加させることができるとともに、移動ルートを効率化して接合に要する時間を短縮することができるため、生産性を向上させることができる。
以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合では、回転ツールＦが重複して被接合部材を塑性流動化する領域（第四重合部Ｕ）において、１回目に被接合部材を塑性流動化するときの回転ツールＦの挿入深さＤ１よりも、被接合部材を再度塑性流動化するときの回転ツールＦの挿入深さＤ２を深く設定している。
これにより塑性流動化していない被接合部材の領域、特には深さ方向の塑性流動化していない被接合部材の領域からも材料を巻き込んで再度の摩擦攪拌接合が行われるため、１回目の摩擦攪拌による材料表面の減肉分を補うことができる。その結果、回転ツールＦが重複して被接合部材を塑性流動化する移動軌跡をとる場合においても被接合部材の表面に欠陥を生じさせることを抑制でき、良好な接合を行うことができる。また、移動ルートの自由度、及び被接合部材の設計の自由度を増加させることができるとともに、移動ルートを効率化して接合に要する時間を短縮することができるため、生産性を向上させることができる。
【0068】
また、第四重合部Ｕにおいて、第一移動ルートＬ１と第二移動ルートＬ２とは同じ位置でもよいが、本実施形態では進行方向に対して左右方向にずらしている。一回目と二回目の摩擦攪拌接合における回転ツールＦの位置を、進行方向に対して左右（水平方向）にずらすことで、上下方向からの材料を補充するだけではなく、左右方向からも材料を補充することができるため、被接合部材の表面に欠陥を生じさせることを抑制できる。また、接合幅が増え、接合強度を大きくすることができる。
【0069】
また、第一移動ルートＬ１及び第二移動ルートＬ２で摩擦攪拌接合する際の挿入深さは適宜設定すればよいが、第二移動ルートＬ２において回転ツールＦが深く入り過ぎると被接合部材の表面に生じる凹溝の接合跡が大きくなるおそれがある。この点、本実施形態では第二移動ルートＬ２における回転ツールＦの挿入深さをＤ１、第一移動ルートＬ１における回転ツールＦの挿入深さをＤ２とした時に、Ｄ１×１．０５＜Ｄ２＜Ｄ１×１．２５に設定した。これにより、第二移動ルートＬ２において回転ツールＦが深く入り過ぎることに起因して被接合部材の表面に生じる凹溝の接合跡が大きくなるのを防ぐことができる。
【0070】
また、本実施形態では、第四重合部Ｕを同じ側（封止体３の表面３ｊ側）から二回摩擦攪拌接合するものであるが、このような場合においても、被接合部材の表面に欠陥が発生するのを防ぐことができる。
【0071】
また、回転ツールＦの挿入深さは、被接合部材を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、被接合部材同士が重ね合わせられて形成された第四重合部Ｕを接合する第二移動ルートＬ２における回転ツールＦの先端Ｆ２ａの位置が第四重合部Ｕよりも低くなっている。これにより、ジャケット本体２と封止体３とを確実に接合させることができ、ジャケット本体２と封止体３との接合強度を高めることができる。一方、第一移動ルートＬ１における回転ツールＦの先端Ｆ２ａの位置が第四重合部Ｕよりも高いことで、第二移動ルートＬ２における回転ツールＦの高さを下げるための余裕（マージン）を確保することができる。よって、第二移動ルートＬ２における回転ツールＦの挿入量を抑えることができるため、被接合部材の表面に生じる凹溝の接合跡と、封止体３からの材料の過度の流入を抑えることができる。
【0072】
また、本実施形態の接合工程では、第一移動ルートＬ１で第四重合部Ｕを接合する際に、回転ツールＦが横架部１５に接触せず、封止体３（第二被接合部材）のみに接触している。この場合であっても、一回目の塑性化領域Ｗ（Ｗａ）が第四重合部Ｕに達することで、第四重合部Ｕを接合することができる。また、塑性化領域Ｗが第四重合部Ｕに達していない場合であっても、回転ツールＦの作用により、封止体３とジャケット本体２との間で凹凸を形成して嵌合する場合や、封止体３とジャケット本体２との間の酸化被膜が破壊されることで両者の基材が一部混ぜ合わされることによって、圧接することができる。これにより、接合装置（図示省略）に作用する負荷を軽減することができる。
【0073】
また、本実施形態の接合工程では、回転ツールＦの挿入深さは、被接合部材を接合可能な範囲で適宜設定すればよいが、第三移動ルートＬ３において、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａの高さ位置を第一段差底面１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅと同じ高さに設定し、第二移動ルートＬ２において、回転ツールＦの先端Ｆ２ａの高さ位置を横架部１５の表面（第一底面）１５ａよりも低く設定した。これにより、第三突合せ重ね部Ｊ３での酸化被膜の巻き上がりを防ぐとともに、十分な接合深さを確保することで接合強度の低下を抑えることができる。
【0074】
また、摩擦攪拌接合を行う順番は適宜設定すればよいが、本実施形態では、第四移動ルートＬ４、第一移動ルートＬ１、第三移動ルートＬ３、第二移動ルートＬ２及び第五移動ルートＬ５をこの順で摩擦攪拌接合した。このように、第一移動ルートＬ１（第四重合部Ｕ）を摩擦攪拌接合する前に、第四移動ルートＬ４を摩擦攪拌接合することで、ジャケット本体２に封止体３を仮接合（仮止め）することができる。
【0075】
また、回転ツールＦの挿入深さは、被接合部材を接合可能な範囲で適宜設定すればよいが、本実施形態の接合工程では、第三移動ルートＬ３において、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａの高さ位置を第一段差底面１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅと同じ高さ位置に設定し、第四移動ルートＬ４において、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａの高さ位置を第二段差底面１２Ａ，１２Ｂと同じ高さ位置に設定し、第五移動ルートＬ５において、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａの高さ位置を第三段差底面１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈと同じ高さ位置に設定し、第二移動ルートＬ２において、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａの高さ位置を横架部１５の表面（第一底面）１５ａよりも低く設定した。これにより、各突合せ重ね部での酸化被膜の巻き上がりを防ぐとともに、十分な接合深さを確保することで接合強度の低下を抑えることができる。
【0076】
また、回転ツールＦの深さは、被接合部材を接合可能な範囲で適宜設定すればよいが、本実施形態の第四移動ルートＬ４から第一移動ルートＬ１に移行する際、及び第二移動ルートＬ２から第五移動ルートＬ５に移行する際、回転ツールＦを移動させながら回転ツールＦの挿入深さを浅くしている。回転ツールＦの挿入深さを変化させる際、深くする場合は急激に変化させても問題ないが、浅くする場合は回転ツールＦを移動させながら浅くすることで、表面欠陥の生成を抑えることができる。
【0077】
また、本実施形態の接合工程では、第三移動ルートＬ３、第四移動ルートＬ４及び第五移動ルートＬ５において、回転ツールＦの回転軸Ｃが各突合せ部よりもわずかに封止体（第二被接合部材）３側に位置した状態でジャケット本体（第一被接合部材）２と封止体（第二被接合部材）３とを摩擦攪拌接合する。つまり、回転ツールＦとジャケット本体２とはわずかに接触させた状態で摩擦攪拌を行うため、ジャケット本体（第一被接合部材）２から封止体（第二被接合部材）３への材料の混入を極力少なくすることができる。これにより、各突合せ部においては主として封止体（第二被接合部材）側の材料が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。
【0078】
また、被接合部材の材料は適宜選択すればよいが、本実施形態では、ジャケット本体（第一被接合部材）２は第一アルミニウム合金で形成されており、封止体（第二被接合部材）３は第二アルミニウム合金で形成されており、第一アルミニウム合金は、第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種になっている。仮に、回転ツールＦの回転軸Ｃと各突合せ部とを重ね合わせた状態で摩擦攪拌接合を行うと、各被接合部材から受ける材料抵抗が異なるため、材料が均一に撹拌されず接合不良の原因となることがある。しかし、本実施形態によれば、回転ツールＦの回転軸Ｃが各突合せ部に対して封止体３側に変位しており、攪拌されやすい第二アルミニウム合金を多く巻き込んで摩擦攪拌を行うことができるため、均一な攪拌を行いやすく接合不良を生じさせにくい。
【0079】
また、回転ツールはどのような形態であってもよいが、本実施形態ではショルダ部Ｆ１を備えた回転ツールＦを用い、ショルダ部Ｆ１を被接合部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う。これにより、摩擦攪拌接合の際に軟化した塑性流動材を押さえ込むことができ、欠陥の発生を防ぐことができる。
【0080】
［１－４．その他］
上記実施形態では、接合工程において、第四移動ルートＬ４、第一移動ルートＬ１、第三移動ルートＬ３、第二移動ルートＬ２及び第五移動ルートＬ５をこの順で摩擦攪拌接合する場合を例示して説明した。接合工程では、少なくとも、第一移動ルートＬ１で形成された塑性化領域の一部を、第二移動ルートＬ２を摩擦攪拌して再度塑性流動化すればよい。例えば、第一移動ルートＬ１で摩擦攪拌を行った後に、回転ツールＦを被接合部材から離脱させてから、その後、再度回転ツールＦを被接合部材に挿入して、第二移動ルートＬ２を摩擦攪拌してもよい。
上記実施形態では、接合工程において、第四移動ルートＬ４、第一移動ルートＬ１、第三移動ルートＬ３、第二移動ルートＬ２及び第五移動ルートＬ５をこの順で摩擦攪拌接合する場合を例示して説明した。接合工程では、少なくとも、第一移動ルートＬ１で形成された塑性化領域の一部を、第二移動ルートＬ２を摩擦攪拌して再度塑性流動化すればよい。例えば、第一移動ルートＬ１で摩擦攪拌を行った後に、回転ツールＦを被接合部材から離脱させてから、その後、再度回転ツールＦを被接合部材に挿入して、第二移動ルートＬ２を摩擦攪拌してもよい。
【0081】
上記実施形態では、接合工程において、第四重合部Ｕを一回目に摩擦攪拌接合する第一移動ルートＬ１と、第四重合部Ｕを二回目に摩擦攪拌接合する第二移動ルートＬ２とを有する場合を例示して説明した。第一移動ルートＬ１と第二移動ルートＬ２とにおける被接合部材が接合を受ける部分の構造又は組み合わせ態様は限定されず、例えば、被接合部材が重ね合わせられて形成された重合部であってもよく、被接合部材が突き合わされて形成された突合せ部であってもよく、重ね合わせと突合せとによって形成された突合せ重ね部であってもよい。
【0082】
また、例えば、ジャケット本体２の段差側面１３を外側に傾斜させてもよい。また、封止体３の板厚を、段差側面１３の高さ寸法よりも大きくしてもよい。これにより、接合部が減肉となるのを防ぐことができる。
【0083】
［２．第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態では、ジャケット本体の形状及び接合工程が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係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態では、ジャケット本体の形状及び接合工程が前記した第一実施形態と相違する。
【0084】
［２－１．被接合部材及び接合体］
図２０に示すように、本実施形態に係る液冷ジャケット１０１は、ジャケット本体１０２と、封止体１０３とで構成されている。ジャケット本体（第一被接合部材）１０２は、底部１１０と、周壁部１１１と、支持部１１８とを備えている。底部１１０は、矩形を呈する板状部である。周壁部１１１は、底部１１０の周縁部から枠状に立ち上がる部位である。底部１１０及び周壁部１１１の内側には、中空部となる凹部１１６が形成されるとともに、上方に開口する開口部１１７が形成されている。
図２０に示すように、本実施形態に係る液冷ジャケット１０１は、ジャケット本体１０２と、封止体１０３とで構成されている。ジャケット本体（第一被接合部材）１０２は、底部１１０と、周壁部１１１と、支持部１１８とを備えている。底部１１０は、矩形を呈する板状部である。周壁部１１１は、底部１１０の周縁部から枠状に立ち上がる部位である。底部１１０及び周壁部１１１の内側には、中空部となる凹部１１６が形成されるとともに、上方に開口する開口部１１７が形成されている。
【0085】
支持部１１８は、板状を呈し、周壁部１１１の一の内側面から垂直に張り出している。支持部１１８は、周壁部１１１の他の内側面には連結していない。周壁部１１１の内周縁には、周方向全体に亘って段差部１１４が形成されている。段差部１１４は、段差底面１１２と、段差底面１１２から立ち上がる段差側面１１３とで形成されている。段差底面１１２と、支持部１１８の表面（第一底面）１１８ａとは面一になっている。
【0086】
封止体（第二被接合部材）１０３は、矩形状の板状部材である。封止体１０３は、段差部１１４の外縁と略同等の形状になっている。封止体１０３は、表面１０３ａ、裏面１０３ｂ及び側面１０３ｃを備えている。
【0087】
［２－２．製造方法］
次に、本実施形態に係る接合体の製造方法（摩擦攪拌接合方法）について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、載置工程と、接合工程と、を行う。
次に、本実施形態に係る接合体の製造方法（摩擦攪拌接合方法）について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、載置工程と、接合工程と、を行う。
【0088】
＜準備工程＞
準備工程は、ジャケット本体１０２及び封止体１０３を準備する工程である。ジャケット本体１０２及び封止体１０３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１０２は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体１０３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１０２及び封止体１０３を準備する工程である。ジャケット本体１０２及び封止体１０３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１０２は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体１０３は、例えば押出成形により成形する。
【0089】
＜載置工程＞
載置工程は、図２１に示すように、ジャケット本体１０２に封止体１０３を載置して、各突合せ部及び重合部を形成する工程である。本実施形態では、突合せ重ね部Ｊ１１及び重合部Ｕ１１を形成する。図２２に示すように、突合せ部Ｊ１１Ａは、封止体１０３の側面１０３ｃと、段差側面１１３とが突き合わされて形成された部位である。突合せ部Ｊ１１Ａは、平面視矩形枠状を呈する。また、重合部Ｊ１１Ｂは、段差底面１１２と封止体１０３の裏面１０３ｂとが重ね合わされて形成された部位である。突合せ部Ｊ１１Ａと重合部Ｊ１１Ｂで突合せ重ね部Ｊ１１が形成されている。周壁部１１１の端面１１１ａと、封止体１０３の表面１０３ａは面一になっている。
載置工程は、図２１に示すように、ジャケット本体１０２に封止体１０３を載置して、各突合せ部及び重合部を形成する工程である。本実施形態では、突合せ重ね部Ｊ１１及び重合部Ｕ１１を形成する。図２２に示すように、突合せ部Ｊ１１Ａは、封止体１０３の側面１０３ｃと、段差側面１１３とが突き合わされて形成された部位である。突合せ部Ｊ１１Ａは、平面視矩形枠状を呈する。また、重合部Ｊ１１Ｂは、段差底面１１２と封止体１０３の裏面１０３ｂとが重ね合わされて形成された部位である。突合せ部Ｊ１１Ａと重合部Ｊ１１Ｂで突合せ重ね部Ｊ１１が形成されている。周壁部１１１の端面１１１ａと、封止体１０３の表面１０３ａは面一になっている。
【0090】
図２３に示すように、重合部Ｕ１１は、支持部１１８の表面（第一面）１１８ａと、封止体１０３の裏面１０３ｂとが重ね合わされて形成された部位である。重合部Ｕ１１は、平面視矩形を呈する。
【0091】
＜接合工程＞
接合工程は、図２４に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体１０２と封止体１０３とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、回転ツールＦを右回転させて摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、突合せ部Ｊ１１Ａ及び重合部Ｕ１１に沿って回転ツールＦを移動させ、途中で回転ツールＦを離脱させずに連続的に摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、開始位置ＳＰ１１に回転ツールＦを挿入した後、重合部Ｕ１１に沿って移動させ、支持部１１８の先端に達したら、折り返して再度重合部Ｕ１１に沿って移動させる。中間位置Ｓ１１の近傍に達したら、突合せ部Ｊ１１Ａに沿って回転ツールＦを右回りに移動させ封止体１０３の回りを一周させる。中間位置Ｓ１１を通り過ぎたら終了位置ＥＰ１１で回転ツールＦを離脱させる。
接合工程は、図２４に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体１０２と封止体１０３とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、回転ツールＦを右回転させて摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、突合せ部Ｊ１１Ａ及び重合部Ｕ１１に沿って回転ツールＦを移動させ、途中で回転ツールＦを離脱させずに連続的に摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、開始位置ＳＰ１１に回転ツールＦを挿入した後、重合部Ｕ１１に沿って移動させ、支持部１１８の先端に達したら、折り返して再度重合部Ｕ１１に沿って移動させる。中間位置Ｓ１１の近傍に達したら、突合せ部Ｊ１１Ａに沿って回転ツールＦを右回りに移動させ封止体１０３の回りを一周させる。中間位置Ｓ１１を通り過ぎたら終了位置ＥＰ１１で回転ツールＦを離脱させる。
【0092】
より詳しくは、まず、回転ツールＦを挿入する開始位置ＳＰ１１を周壁部１１１の端面１１１ａに設定する。開始位置ＳＰ１１は、封止体１０３の表面１０３ａ上に設けてもよい。回転ツールＦを開始位置ＳＰ１１に挿入したら、重合部Ｕ１１に向けて移動させつつ徐々に深く押し込んでいく。
【0093】
＜重合部Ｕ１１：一回目：第一移動ルートＬ１１＞
図２５に示すように、一回目の重合部Ｕ１１では、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを封止体１０３の表面１０３ａに接触させつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが重合部Ｕ１１に達しないように挿入深さＤ１１を設定する。攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａは支持部１１８に達していないが、塑性化領域Ｗが表面１１８ａに達するため、重合部Ｕ１１を摩擦攪拌接合することができる。また、塑性化領域Ｗが重合部Ｕ１１に達していない場合であっても、回転ツールＦの作用により、封止体３とジャケット本体２との間で凹凸を形成して嵌合する場合や、封止体３とジャケット本体２との間の酸化被膜が破壊されることで両者の基材が一部混ぜ合わされることによって、圧接することができる。
図２５に示すように、一回目の重合部Ｕ１１では、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを封止体１０３の表面１０３ａに接触させつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが重合部Ｕ１１に達しないように挿入深さＤ１１を設定する。攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａは支持部１１８に達していないが、塑性化領域Ｗが表面１１８ａに達するため、重合部Ｕ１１を摩擦攪拌接合することができる。また、塑性化領域Ｗが重合部Ｕ１１に達していない場合であっても、回転ツールＦの作用により、封止体３とジャケット本体２との間で凹凸を形成して嵌合する場合や、封止体３とジャケット本体２との間の酸化被膜が破壊されることで両者の基材が一部混ぜ合わされることによって、圧接することができる。
【0094】
図２５に示すように、重合部Ｕ１１を一回目に摩擦攪拌接合する際の回転ツールＦの移動ルートを第一移動ルートＬ１１とすると、第一移動ルートＬ１１は、重合部Ｕ１１の幅方向の概ね中央に設定している。回転ツールＦが重合部Ｕ１１の先端側に達したら、折り返してそのまま二回目の重合部Ｕ１１の摩擦攪拌接合に移行する。
【0095】
＜重合部Ｕ１１：二回目：第二移動ルートＬ１２＞
図２６に示すように、二回目の重合部Ｕ１１では、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを封止体１０３の表面１０３ａにわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが支持部１１８（重合部Ｕ１１）に達するように挿入深さＤ１２を設定する。第一移動ルートＬ１１から第二移動ルートＬ１２に移行する際には、回転ツールＦの高さ位置を徐々に下げながら（深くしながら）折り返す。
図２６に示すように、二回目の重合部Ｕ１１では、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを封止体１０３の表面１０３ａにわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが支持部１１８（重合部Ｕ１１）に達するように挿入深さＤ１２を設定する。第一移動ルートＬ１１から第二移動ルートＬ１２に移行する際には、回転ツールＦの高さ位置を徐々に下げながら（深くしながら）折り返す。
【0096】
図２６に示すように、重合部Ｕ１１を二回目に摩擦攪拌接合する際の回転ツールＦの移動ルートを第二移動ルートＬ１２とすると、第二移動ルートＬ１２は、第一移動ルートＬ１１における回転軸Ｃの位置を基準としたとき、回転ツールＦの進行方向に対して左右方向（ここでは右方向）に若干変位している。これにより、一回目の塑性化領域Ｗ（Ｗａ）と、二回目の塑性化領域Ｗ（Ｗｂ）とは若干ずれて形成される。重合部Ｕ１１において、第一移動ルートＬ１１（一回目）と第二移動ルートＬ１２（二回目）との変位量Ｐ１１は適宜設定すればよいが、好ましくは０．１＜Ｐ１１（ｍｍ）であり、より好ましくは０．２＜Ｐ１１（ｍｍ）であり、さらに好ましくは０．３＜Ｐ１１（ｍｍ）であり、好ましくはＰ１１＜１．２（ｍｍ）であり、より好ましくはＰ１１＜１．０（ｍｍ）であり、さらに好ましくはＰ１１＜０．８（ｍｍ）である。
【0097】
また、第二移動ルートＬ１２（二回目）における回転ツールＦの挿入深さをＤ１２、第一移動ルートＬ１１（一回目）における回転ツールＦの挿入深さをＤ１１とした時に、Ｄ１２＜Ｄ１１×１．２５であることが好ましく、Ｄ１２＜Ｄ１１×１．２０であることがより好ましく、Ｄ１２＜Ｄ１１×１．１５であることがさらに好ましい。挿入深さとは、被接合部材の表面（ここでは、封止体１０３の表面１０３ａ）から攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａまでの距離である。図２４に示すように、回転ツールＦが中間位置Ｓ１１の近傍に達したら、そのまま突合せ重ね部Ｊ１１の摩擦攪拌接合に移行する。
【0098】
＜突合せ重ね部Ｊ１１：第三移動ルートＬ１３＞
図２７に示すように、突合せ重ね部Ｊ１１に達したら、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを周壁部１１１の端面１１１ａ及び封止体１０３の表面１０３ａにわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが段差底面１１２と同じ高さ位置となるように設定された挿入深さＤ１３まで挿入する。当該挿入深さＤ１３を維持した状態で、回転ツールＦを右回りに突合せ部Ｊ１１Ａに沿って移動させることにより、突合せ部Ｊ１１Ａ及び重合部Ｊ１１Ｂが摩擦攪拌接合される。重合部Ｕ１１から突合せ重ね部Ｊ１１に移行する際には、回転ツールＦを移動させつつ回転ツールＦの高さ位置を徐々に上げながら（浅くしながら）摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
図２７に示すように、突合せ重ね部Ｊ１１に達したら、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを周壁部１１１の端面１１１ａ及び封止体１０３の表面１０３ａにわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが段差底面１１２と同じ高さ位置となるように設定された挿入深さＤ１３まで挿入する。当該挿入深さＤ１３を維持した状態で、回転ツールＦを右回りに突合せ部Ｊ１１Ａに沿って移動させることにより、突合せ部Ｊ１１Ａ及び重合部Ｊ１１Ｂが摩擦攪拌接合される。重合部Ｕ１１から突合せ重ね部Ｊ１１に移行する際には、回転ツールＦを移動させつつ回転ツールＦの高さ位置を徐々に上げながら（浅くしながら）摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
【0099】
回転ツールＦの回転軸Ｃは、突合せ部Ｊ１１Ａと重なるようにしてもよいが、本実施形態では、回転軸Ｃが突合せ部Ｊ１１Ａよりも内側（封止体１０３側）となるように変位させつつ摩擦攪拌接合を行う。より詳しくは、図２７に示すように、突合せ重ね部Ｊ１１を摩擦攪拌接合する際の回転ツールＦの移動ルートを第三移動ルートＬ１３とすると、第三移動ルートＬ１３は、突合せ部Ｊ１１Ａに沿いつつ、突合せ部Ｊ１１Ａの内側に若干変位させた位置に設定している。突合せ部Ｊ１１Ａから第三移動ルートＬ１３までの変位量Ｐ１２は、好ましくは０．１＜Ｐ１２（ｍｍ）であり、より好ましくは０．２＜Ｐ１２（ｍｍ）であり、好ましくはＰ１２＜０．５（ｍｍ）であり、より好ましくはＰ１２＜０．４（ｍｍ）である。回転ツールＦを突合せ重ね部Ｊ１１に沿って一周させ、中間位置Ｓ１１を通り越したら、終了位置ＥＰ１１に向けて移動させつつ徐々に回転ツールＦを引き上げていく。終了位置ＥＰ１１に達したら、周壁部１１１で回転ツールＦを離脱させる。
【0100】
以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。支持部１１８を備えるとともに、支持部１１８と封止体１０３とを摩擦攪拌接合することで、液冷ジャケット１０１の強度を高めることができる。
【0101】
［３．第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態では、ジャケット本体の形状及び接合工程が前記した第一実施形態と相違する。
次に、本発明の第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態では、ジャケット本体の形状及び接合工程が前記した第一実施形態と相違する。
【0102】
［３－１．被接合部材及び接合体］
図２８に示すように、本実施形態に係る液冷ジャケット２０１は、ジャケット本体２０２と、封止体２０３，２０３とで構成されている。ジャケット本体（第一被接合部材）２０２は、底部２１０と、周壁部２１１とを備えている。底部２１０は、矩形を呈する板状部である。周壁部２１１は、底部２１０の周縁部から立ち上がる部位である。周壁部２１１の内側には、中空部となる凹部２１６，２１６が形成されるとともに、上方に開口する開口部２１７，２１７がそれぞれ形成されている。凹部２１６，２１６は、互いの角部が隣接するように形成されている。
図２８に示すように、本実施形態に係る液冷ジャケット２０１は、ジャケット本体２０２と、封止体２０３，２０３とで構成されている。ジャケット本体（第一被接合部材）２０２は、底部２１０と、周壁部２１１とを備えている。底部２１０は、矩形を呈する板状部である。周壁部２１１は、底部２１０の周縁部から立ち上がる部位である。周壁部２１１の内側には、中空部となる凹部２１６，２１６が形成されるとともに、上方に開口する開口部２１７，２１７がそれぞれ形成されている。凹部２１６，２１６は、互いの角部が隣接するように形成されている。
【0103】
凹部２１６の外周縁には、周方向全体に亘って段差部２１４が形成されている。段差部２１４は、段差底面２１２と、段差底面２１２から立ち上がる段差側面２１３とで形成されている。なお、段差部２１４，２１４の各部寸法は、互いに同一である。
【0104】
封止体（第二被接合部材）２０３は、矩形の板状部材である。封止体２０３は、段差部２１４の外縁と略同等の形状になっている。封止体２０３は、表面２０３ａ、裏面２０３ｂ及び側面２０３ｃを備えている。
【0105】
［３－２．製造方法］
次に、本実施形態に係る接合体の製造方法（摩擦攪拌接合方法）について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、載置工程と、接合工程と、を行う。
次に、本実施形態に係る接合体の製造方法（摩擦攪拌接合方法）について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、載置工程と、接合工程と、を行う。
【0106】
＜準備工程＞
準備工程は、ジャケット本体２０２及び封止体２０３を準備する工程である。ジャケット本体２０２及び封止体２０３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２０２は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体２０３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２０２及び封止体２０３を準備する工程である。ジャケット本体２０２及び封止体２０３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２０２は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体２０３は、例えば押出成形により成形する。
【0107】
＜載置工程＞
載置工程は、図２９に示すように、ジャケット本体２０２に封止体２０３を載置して、各突合せ部を形成する工程である。本実施形態では、突合せ重ね部Ｊ２１，Ｊ２２を形成する。図３０にも示すように、突合せ重ね部Ｊ２１は、突合せ部Ｊ２１Ａと、重合部Ｊ２１Ｂとで構成されている。突合せ部Ｊ２１Ａは、段差側面２１３と、封止体３の側面２０３ｃとが突き合わされた部位である。重合部Ｊ２１Ｂは、段差底面２１２と、封止体２０３の裏面２０３ｂとが重ね合わされた部位である。突合せ重ね部Ｊ２１は、平面視矩形を呈する。突合せ重ね部Ｊ２２は、突合せ重ね部Ｊ２１と同じであるため詳細な説明は省略する。突合せ重ね部Ｊ２１，Ｊ２２の角部は一点（中間位置Ｓ２１）で接している。
載置工程は、図２９に示すように、ジャケット本体２０２に封止体２０３を載置して、各突合せ部を形成する工程である。本実施形態では、突合せ重ね部Ｊ２１，Ｊ２２を形成する。図３０にも示すように、突合せ重ね部Ｊ２１は、突合せ部Ｊ２１Ａと、重合部Ｊ２１Ｂとで構成されている。突合せ部Ｊ２１Ａは、段差側面２１３と、封止体３の側面２０３ｃとが突き合わされた部位である。重合部Ｊ２１Ｂは、段差底面２１２と、封止体２０３の裏面２０３ｂとが重ね合わされた部位である。突合せ重ね部Ｊ２１は、平面視矩形を呈する。突合せ重ね部Ｊ２２は、突合せ重ね部Ｊ２１と同じであるため詳細な説明は省略する。突合せ重ね部Ｊ２１，Ｊ２２の角部は一点（中間位置Ｓ２１）で接している。
【0108】
＜接合工程＞
接合工程は、図３０に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体２０２と封止体２０３とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、回転ツールＦを右回転させて摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、一方の突合せ重ね部Ｊ２１に沿って回転ツールＦを移動させ、途中で回転ツールＦを離脱させずに連続的に突合せ重ね部Ｊ２１，Ｊ２２に摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、開始位置ＳＰ２１に回転ツールＦを挿入した後、突合せ部Ｊ２１Ａに沿って移動させ、中間位置Ｓ２１を経由した後、突合せ重ね部Ｊ２２に突入する。突合せ部Ｊ２２Ａに沿って回転ツールＦを移動させ、再度中間位置Ｓ２１を経由した後、突合せ重ね部Ｊ２１において摩擦攪拌接合を行っていない部位を摩擦攪拌接合する。突合せ重ね部Ｊ２１を全て摩擦攪拌接合したら終了位置ＥＰ２１で回転ツールＦを離脱させる。
接合工程は、図３０に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体２０２と封止体２０３とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、回転ツールＦを右回転させて摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、一方の突合せ重ね部Ｊ２１に沿って回転ツールＦを移動させ、途中で回転ツールＦを離脱させずに連続的に突合せ重ね部Ｊ２１，Ｊ２２に摩擦攪拌接合を行う。接合工程では、開始位置ＳＰ２１に回転ツールＦを挿入した後、突合せ部Ｊ２１Ａに沿って移動させ、中間位置Ｓ２１を経由した後、突合せ重ね部Ｊ２２に突入する。突合せ部Ｊ２２Ａに沿って回転ツールＦを移動させ、再度中間位置Ｓ２１を経由した後、突合せ重ね部Ｊ２１において摩擦攪拌接合を行っていない部位を摩擦攪拌接合する。突合せ重ね部Ｊ２１を全て摩擦攪拌接合したら終了位置ＥＰ２１で回転ツールＦを離脱させる。
【0109】
より詳しくは、まず、回転ツールＦを挿入する開始位置ＳＰ２１を周壁部２１１の端面２１１ａに設定する。開始位置ＳＰ２１は、封止体２０３の表面２０３ａ上に設けてもよい。回転ツールＦを開始位置ＳＰ２１に挿入したら、突合せ重ね部Ｊ２１に向けて移動させつつ徐々に深く押し込んでいく。
【0110】
＜突合せ重ね部Ｊ２１＞
図３０に示すように、回転ツールＦが突合せ重ね部Ｊ２１に達したらショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを周壁部２１１の端面２１１ａ及び封止体２０３の表面２０３ａにわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが段差底面２１２と同じ高さ位置となるように設定された挿入深さＤ２１まで挿入する。当該挿入深さＤ２１を維持した状態で、回転ツールＦを右回りに突合せ重ね部Ｊ２１に沿って移動させることにより、突合せ部Ｊ２１Ａ及び重合部Ｊ２１Ｂが摩擦攪拌接合される。
図３０に示すように、回転ツールＦが突合せ重ね部Ｊ２１に達したらショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを周壁部２１１の端面２１１ａ及び封止体２０３の表面２０３ａにわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが段差底面２１２と同じ高さ位置となるように設定された挿入深さＤ２１まで挿入する。当該挿入深さＤ２１を維持した状態で、回転ツールＦを右回りに突合せ重ね部Ｊ２１に沿って移動させることにより、突合せ部Ｊ２１Ａ及び重合部Ｊ２１Ｂが摩擦攪拌接合される。
【0111】
回転ツールＦの回転軸Ｃは、突合せ部Ｊ２１Ａと重なるようにしてもよいが、本実施形態では、回転軸Ｃが突合せ部Ｊ２１Ａよりも内側（封止体２０３側）となるように変位させつつ摩擦攪拌接合を行う。より詳しくは、図３０に示すように、突合せ重ね部Ｊ２１を摩擦攪拌接合する際の回転ツールＦの移動ルートを移動ルートＬ２１とすると、移動ルートＬ２１は、突合せ部Ｊ２１Ａに沿いつつ、突合せ部Ｊ２１Ａの内側に若干変位させた位置に設定している。突合せ部Ｊ２１Ａから移動ルートＬ２１までの変位量Ｐ２１は、好ましくは０．１＜Ｐ２１（ｍｍ）であり、より好ましくは０．２＜Ｐ２１（ｍｍ）であり、好ましくはＰ２１＜０．５（ｍｍ）であり、より好ましくはＰ２１＜０．４（ｍｍ）である。
【0112】
＜中間位置Ｓ２１：一回目＞
回転ツールＦが中間位置Ｓ２１の近傍に達したら、回転ツールＦの高さ位置は変えずに、挿入深さＤ２１を維持した状態で、中間位置Ｓ２１を通過して、突合せ重ね部Ｊ２２の摩擦攪拌接合を行う。
回転ツールＦが中間位置Ｓ２１の近傍に達したら、回転ツールＦの高さ位置は変えずに、挿入深さＤ２１を維持した状態で、中間位置Ｓ２１を通過して、突合せ重ね部Ｊ２２の摩擦攪拌接合を行う。
【0113】
＜突合せ重ね部Ｊ２２＞
図２９に示すように、突合せ重ね部Ｊ２２においては、回転ツールＦを右回りに移動させてジャケット本体２０２と封止体２０３との摩擦攪拌接合を行う。突合せ重ね部Ｊ２２においては、突合せ重ね部Ｊ２１と同一の要領で摩擦攪拌接合を行う。
図２９に示すように、突合せ重ね部Ｊ２２においては、回転ツールＦを右回りに移動させてジャケット本体２０２と封止体２０３との摩擦攪拌接合を行う。突合せ重ね部Ｊ２２においては、突合せ重ね部Ｊ２１と同一の要領で摩擦攪拌接合を行う。
【0114】
＜中間位置Ｓ２１：二回目＞
図２９に示すように、回転ツールＦが再度中間位置Ｓ２１に近づいたら、回転ツールＦを徐々に押し込みながら（深くしながら）、引き続き突合せ重ね部Ｊ２２に沿って回転ツールＦを移動させる。図３１に示すように、中間位置Ｓ２１を通過する時、回転ツールＦの挿入量は一回目の摩擦攪拌接合時よりも深い挿入深さＤ２２を設定する。本実施形態では、一回目の塑性化領域Ｗ（Ｗａ）よりも、二回目に通過する際に形成された塑性化領域Ｗ（Ｗｂ）の方が深い位置に形成されるよう挿入深さＤ２２を設定する。
図２９に示すように、回転ツールＦが再度中間位置Ｓ２１に近づいたら、回転ツールＦを徐々に押し込みながら（深くしながら）、引き続き突合せ重ね部Ｊ２２に沿って回転ツールＦを移動させる。図３１に示すように、中間位置Ｓ２１を通過する時、回転ツールＦの挿入量は一回目の摩擦攪拌接合時よりも深い挿入深さＤ２２を設定する。本実施形態では、一回目の塑性化領域Ｗ（Ｗａ）よりも、二回目に通過する際に形成された塑性化領域Ｗ（Ｗｂ）の方が深い位置に形成されるよう挿入深さＤ２２を設定する。
【0115】
＜突合せ重ね部Ｊ２１＞
中間位置Ｓ２１を通過したら、突合せ重ね部Ｊ２１において摩擦攪拌接合を行っていない部位（３辺分）を摩擦攪拌接合する。つまり、突合せ部Ｊ２１Ａに沿って回転ツールＦを左回りに移動させてジャケット本体２０２と封止体２０３との摩擦攪拌接合を行う。突合せ重ね部Ｊ２１の全体を摩擦攪拌接合したら、終了位置ＥＰ２１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ＥＰ２１に達したら、回転ツールＦを周壁部２１１から離脱させる。
中間位置Ｓ２１を通過したら、突合せ重ね部Ｊ２１において摩擦攪拌接合を行っていない部位（３辺分）を摩擦攪拌接合する。つまり、突合せ部Ｊ２１Ａに沿って回転ツールＦを左回りに移動させてジャケット本体２０２と封止体２０３との摩擦攪拌接合を行う。突合せ重ね部Ｊ２１の全体を摩擦攪拌接合したら、終了位置ＥＰ２１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ＥＰ２１に達したら、回転ツールＦを周壁部２１１から離脱させる。
【0116】
本実施形態のように、突合せ重ね部Ｊ２１，Ｊ２２が平面視略∞（略無限大のマーク）を呈するように、一箇所で交差する場合であっても、第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。交差する部分（本実施形態では中間位置Ｓ２１）を二回目に通過する際には、中間位置Ｓ２１の手前から徐々に回転ツールＦを深くしていき、通過後は、徐々に回転ツールＦを上げながら移動させることが好ましい。つまり、回転ツールＦの高さ方向の急激な移動を避けることで、欠陥の発生を防ぐことができる。
【0117】
なお、本実施形態では、回転ツールＦの回転方向は一定としたが、例えば、ジャケット本体２０２側が常にフロー側（若しくは、封止体２０３側が常にフロー側）となるように、突合せ重ね部Ｊ２１及び突合せ重ね部Ｊ２２において、回転ツールＦの回転方向を互いに逆にしてもよい。
また、本実施形態においては、中間位置Ｓ２１に開始位置を設定し、中間位置Ｓ２１から突合せ重ね部Ｊ２１を時計回りに摩擦攪拌接合し、中間位置Ｓ２１を通過した後、突合せ重ね部Ｊ２２を反時計回りに摩擦攪拌接合してもよい。このようにしても、ジャケット本体２０２側が常にフロー側（若しくは、封止体２０３側が常にフロー側）とすることができる。換言すると、突合せ重ね部Ｊ２１及び突合せ重ね部Ｊ２２において、回転ツールＦの進行方向を互いに逆にしてもよい。
また、本実施形態においては、中間位置Ｓ２１に開始位置を設定し、中間位置Ｓ２１から突合せ重ね部Ｊ２１を時計回りに摩擦攪拌接合し、中間位置Ｓ２１を通過した後、突合せ重ね部Ｊ２２を反時計回りに摩擦攪拌接合してもよい。このようにしても、ジャケット本体２０２側が常にフロー側（若しくは、封止体２０３側が常にフロー側）とすることができる。換言すると、突合せ重ね部Ｊ２１及び突合せ重ね部Ｊ２２において、回転ツールＦの進行方向を互いに逆にしてもよい。
【0118】
［４．第一変形例］
次に、前記した実施形態の第一変形例について説明する。本変形例に係る摩擦攪拌接合方法では、図３２に示すように、回転ツールＫを用いる点で、前記した実施形態と相違する。
次に、前記した実施形態の第一変形例について説明する。本変形例に係る摩擦攪拌接合方法では、図３２に示すように、回転ツールＫを用いる点で、前記した実施形態と相違する。
【0119】
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、基部Ｋ１の下端面Ｋ１ａの中央から垂下している。攪拌ピンＫ２は、基部Ｋ１の下端面Ｋ１ａ側を基端として先端側に向かうにつれて縮径する、円錐台状を呈する。攪拌ピンＫ２の先端Ｋ２ａ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。
【0120】
本変形例の準摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、載置工程と、接合工程と、を行う。準備工程では、封止体３０３の板厚を、第二段差側面１３Ａの高さ寸法よりも大きく設定している。載置工程は、前記した実施形態と概ね同一である。
【0121】
本変形例の接合体の接合工程では、図３２に示すように、回転ツールＫを右回転させつつ、回転軸Ｃを第四移動ルートＬ４に重ね合わせつつ、第二突合せ部Ｊ２Ａと平行となるように回転ツールＫを移動させる。攪拌ピンＦ２の挿入深さは、適宜設定すればよいが、本変形例では先端Ｋ２ａが第二段差底面１２Ａと同じ高さ位置となるように挿入深さＤ４を設定している。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。
【0122】
本変形例の回転ツールＫであっても、前記した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。
【0123】
［５．第二変形例］
次に、前記した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３３に示すように、回転ツールＧを用いる点で、前記した実施形態と相違する。
次に、前記した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３３に示すように、回転ツールＧを用いる点で、前記した実施形態と相違する。
【0124】
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。
【0125】
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。
【0126】
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３４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。
【0127】
図３４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。
【0128】
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。
【0129】
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。
【0130】
図３３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Ｇ３ａ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３４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。
【0131】
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。
【0132】
本変形例の摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、載置工程と、接合工程と、を行う。準備工程及び載置工程は、前記した第一実施形態と同一である。
【0133】
接合工程では、図３３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を第四移動ルートＬ４に重ね合わせつつ、第二突合せ部Ｊ２Ａ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３ｊ及び周壁部１１の端面１１ａに接触させつつ、先端側ピンＧ３の先端が第二段差底面１２Ａと同じ高さ位置となるようい挿入深さＤ４を設定する。
【0134】
本変形例の回転ツールＧであっても、前記した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。
【0135】
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、第二突合せ部Ｊ２Ａ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。
【実施例0136】
次に、本発明の効果を確認するために、試験１を行った。試験１は、前記した第一実施形態と同じ要領で摩擦攪拌接合を行った。つまり、図２等を参照するように、試験１では、第二突合せ重ね部Ｊ２（第四移動ルートＬ４）、第四重合部Ｕ（第一移動ルートＬ１）、第一突合せ重ね部Ｊ１（第三移動ルートＬ３）、第四重合部Ｕ（第二移動ルートＬ２）、第三突合せ重ね部Ｊ３（第五移動ルートＬ５）の順で摩擦攪拌接合を行った。
【0137】
実施例において、回転ツールＦのショルダ部Ｆ１の外径は１１．５ｍｍとし、攪拌ピンＦ２の長さは３．０５ｍｍとした。攪拌ピンＦ２のテーパー角度は２６．４°とした。また、攪拌ピンＦ２の螺旋溝は左巻きとし、回転ツールＦを右回転させて摩擦攪拌接合を行った。
【0138】
実施例の第二突合せ重ね部Ｊ２（第四移動ルートＬ４）においては、挿入深さ（周壁部１１の端面１１ａから攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａまでの距離）を３．４ｍｍに設定した。ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを被接合部材にわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第二段差底面１２Ａと同じ高さ位置となるように設定した。
【0139】
実施例の第四重合部Ｕ（一回目：第一移動ルートＬ１）においては、挿入深さを３．２ｍｍに設定した。ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを被接合部材にわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが横架部１５の表面１５ａよりも上に位置するように設定した。
【0140】
実施例の第一突合せ重ね部Ｊ１（第三移動ルートＬ３）においては、挿入深さを３．４ｍｍに設定した。ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを被接合部材にわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第一段差底面１２Ｅと同じ高さ位置となるように設定した。
【0141】
実施例の第四重合部Ｕ（二回目：第二移動ルートＬ２）においては、挿入深さを３．７ｍｍに設定した。ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを被接合部材にわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが横架部１５の表面１５ａよりも下に位置するように設定した。
【0142】
実施例の第三突合せ重ね部Ｊ３（第五移動ルートＬ５）においては、挿入深さを３．４ｍｍに設定した。ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１ａを被接合部材にわずかに押し込みつつ、攪拌ピンＦ２の先端Ｆ２ａが第三段差底面１２Ｇと同じ高さ位置となるように設定した。
【0143】
比較例では、第四重合部Ｕの一回目と二回目の回転ツールＦの高さ位置を同じ高さ位置とした。その他の条件は、実施例と同じである。
【0144】
前記した実施例によれば、二回目の第四重合部Ｕの摩擦攪拌接合時において、一回目よりも回転ツールＦを深く挿入するため、摩擦攪拌接合を二回目に行う際の減肉分を補うことができる。つまり、回転ツールＦの移動ルートが重複している場合であっても被接合部材の表面に欠陥の生成を抑えることができた。
【0145】
一方、比較例では、一回目と二回目の回転ツールＦの高さ位置を同じ高さとしているため、二回目の摩擦攪拌接合を行う際に塑性流動を行う材料が減り、表面欠陥が発生した。
【符号の説明】
【0146】
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）
１０ 底部
１１ 周壁部
１５ａ 表面（第一底面）
Ｄ１ 挿入深さ
Ｄ２ 挿入深さ
Ｆ 回転ツール
Ｆ１ ショルダ部
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｇ 回転ツール
Ｇ２ 基端側ピン
Ｇ３ 先端側ピン
Ｇ２１ ピン段差部
Ｊ１ 第一突合せ重ね部
Ｊ２ 第二突合せ重ね部
Ｊ３ 第三突合せ重ね部
Ｋ 回転ツール
Ｋ１ 基部
Ｋ２ 攪拌ピン
Ｌ１ 第一移動ルート
Ｌ２ 第二移動ルート
Ｌ３ 第三移動ルート
Ｌ４ 第四移動ルート
Ｌ５ 第五移動ルート
Ｕ 第四重合部
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）
１０ 底部
１１ 周壁部
１５ａ 表面（第一底面）
Ｄ１ 挿入深さ
Ｄ２ 挿入深さ
Ｆ 回転ツール
Ｆ１ ショルダ部
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｇ 回転ツール
Ｇ２ 基端側ピン
Ｇ３ 先端側ピン
Ｇ２１ ピン段差部
Ｊ１ 第一突合せ重ね部
Ｊ２ 第二突合せ重ね部
Ｊ３ 第三突合せ重ね部
Ｋ 回転ツール
Ｋ１ 基部
Ｋ２ 攪拌ピン
Ｌ１ 第一移動ルート
Ｌ２ 第二移動ルート
Ｌ３ 第三移動ルート
Ｌ４ 第四移動ルート
Ｌ５ 第五移動ルート
Ｕ 第四重合部
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】