CN102814588B

CN102814588B - 接合方法

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Publication number: CN102814588B
Application number: CN201210138088.4A
Authority: CN
Inventors: 佐藤勇人; 堀久司
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2027-03-16
Also published as: US8672212B2; TW200838634A; KR20090077815A; CN102303183B; US8281977B2; US20100096438A1; CN102303183A; CN102672342A; US8479971B2; KR101152533B1; TW201200277A; CN102267007B; CN103495801B; KR20120006084A; CN102284785A; KR101152542B1; TWI449585B; CN102284785B; US20130233910A1; CN102248277B

Abstract

本发明的课题是提供一种可提高接合部的气密性及水密性的接合方法，还提供一种可使接合作业效率化、迅速化的接合方法及摩擦搅拌方法。该接合方法包括从金属构件(1)的表面(12)侧对金属构件(1、1)的对接部(J1)进行摩擦搅拌的第一正式接合工序以及从金属构件(1)的背面(13)侧对对接部(J1)进行摩擦搅拌的第二正式接合工序，该接合方法的特征在于，在第二正式接合工序中，使旋转工具(B)的搅拌销(B2)进入在第一正式接合工序中形成的塑性化区域(W1)并同时进行摩擦搅拌。

Description

接合方法

本发明专利申请是国际申请号为PCT/JP2007/055346，国际申请日为2007年03月16日，进入中国国家阶段的申请号为200780033399.1，名称为“接合方法及摩擦搅拌方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种利用摩擦搅拌的金属构件的接合方法及摩擦搅拌方法。

背景技术

作为将金属构件彼此接合的方法，已知摩擦搅拌接合(FSW＝FrictionStir Welding)(参照以下所列举的文献1～9(日本特许厅发行的公开专利公报))。摩擦搅拌接合是如下方法：使旋转工具一边旋转一边沿着金属构件彼此的对接部移动，利用旋转工具与金属构件的摩擦热使对接部的金属作塑性流动，藉此使金属构件彼此固相接合。另外，旋转工具一般为在呈圆柱状的肩部的下端面上突出设置搅拌销(probe)而成的工具。

专利文献1：日本专利特开平11－342481号公报

专利文献2：日本专利特开2004－358535号公报

专利文献3：日本专利特开2005－131666号公报

专利文献4：日本专利特开2003－164980号公报

专利文献5：日本专利特开2002－248582号公报

专利文献6：日本专利特开2002－1551号公报

专利文献7：日本专利特开2005－66669号公报

专利文献8：日本专利特开2004－154798号公报

专利文献9：日本专利特开2003－326374号公报

在要接合的金属构件的厚度比旋转工具的搅拌销的长度大的情况下，有时在从金属构件的表面侧进行摩擦搅拌接合后，还要从背面侧进行摩擦搅拌接合(例如参照文献1～3)。另外，如果增大搅拌销的长度，则仅从表面侧进行摩擦搅拌接合就可将金属构件彼此接合，但由于施加于摩擦搅拌装置的驱动装置的负荷增大，在以现有的摩擦搅拌装置无法应对的情况下，必须对摩擦搅拌装置进行改造或引入大型的摩擦搅拌装置。

如果对金属构件彼此的对接部进行摩擦搅拌，则如文献2所记载，可能会沿着旋转工具的行进方向产生所谓隧道(tunnel)缺陷。虽然即使有隧道缺陷也不至于影响接合部的质量，但在要求较高的气密性及水密性的情况下，必须将隧道缺陷切断，使其不连续。另外，文献2中揭示的是使端面上形成有台阶部的金属构件彼此对接而在对接部上形成凹部、对嵌入该凹部的连接板与金属构件的对接部进行摩擦搅拌、藉此将金属构件彼此接合的技术，但是，在对金属构件彼此的对接部进行了摩擦搅拌后、利用移动旋转工具来横切对接部、从而将隧道缺陷切断的技术也已被揭示。

在文献4、5中，揭示了在通过摩擦搅拌将欲接合的金属构件彼此的对接部正式接合之前将上述对接部临时接合的技术；在金属构件彼此的对接部的两侧配置接头件(tab)(抵接构件)，在该接头件上设置用于进行正式接合的摩擦搅拌的开始位置或结束位置的技术；以及在对金属构件彼此的对接部进行正式接合之前，将接头件接合于金属构件的技术等。

在文献6中，揭示了在通过摩擦搅拌将欲接合的金属构件彼此的对接部正式接合之前通过摩擦搅拌将上述对接部临时接合的技术；在文献7中，揭示了在配置于金属构件彼此的对接部的两侧的接头件上设置用于进行正式接合的摩擦搅拌的开始位置或结束位置的技术；以及在将金属构件彼此的对接部正式接合之前通过摩擦搅拌将接头件接合于金属构件的技术等。

在文献7及文献8等中，揭示了在配置于欲接合的金属构件彼此的对接部的侧方的接头件上设置摩擦搅拌的开始位置或结束位置的技术。

在文献9中，揭示了在摩擦搅拌的开始位置形成底孔，从该底孔开始进行摩擦搅拌的摩擦搅拌方法。

另外，旋转工具的转速及输送速度(移动速度)等摩擦搅拌条件根据作为摩擦搅拌的对象的金属构件的材质及厚度等适当地设定，在文献2、3、5、6、9中，虽然也揭示了各种的摩擦压接条件，但在任何一篇文献中，都是从插入(压入)开始位置的时刻起到从结束位置脱离为止将旋转工具的旋转速度保持恒定，使旋转工具以恒定的输送速度移动。

发明的揭示

在文献1～3的接合方法中，通过从表面侧进行的摩擦搅拌而塑性化的区域(以下称为“表面侧塑性化区域”)与通过从背面侧进行的摩擦搅拌而塑性化的区域(以下称为“背面侧塑性化区域”)的边界部分有时会残留有细微的接合缺陷。如果这样的接合缺陷连接起来，则可能会使接合部的气密性及水密性下降，因此不理想。另外，在文献1～3中，使表面侧塑性化区域与背面侧塑性化区域在金属构件的厚度方向的中央部接触或略微重叠，藉此在整个厚度方向上将金属构件接合，所以接合强度不会不足。

从上述观点来看，本发明的课题是提供一种可提高接合部的气密性及水密性的接合方法，还提供一种可使接合作业效率化、迅速化的接合方法及摩擦搅拌方法。

用于解决上述课题的权利要求1所述的接合方法包括从金属构件的表面侧对上述金属构件彼此的对接部进行摩擦搅拌的第一正式接合工序以及从上述金属构件的背面侧对所述对接部进行摩擦搅拌的第二正式接合工序，该方法的特征在于，将在上述第一正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销的长度与在上述第二正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销的长度之和设定在上述对接部处的上述金属构件的厚度以上。

本发明的接合方法的主要特征在于，在上述第二正式接合工序中，使旋转工具的搅拌销进入在上述第一正式接合工序中形成的塑性化区域并同时进行摩擦搅拌。

由此，在第一正式接合工序中形成的塑性化区域(表面侧塑性化区域)的深部在第二正式接合工序中藉由旋转工具的搅拌销而再度被摩擦搅拌，因此即使在表面侧塑性化区域的深部形成有接合缺陷等，也可将该接合缺陷等修正，从而可提高接合部的气密性及水密性。

另外，由于塑性化至比搅拌销的前端还深的位置，因此如上述的现有技术所述，即使在从背面侧进行的摩擦搅拌中使用的旋转工具的搅拌销较短、无法到达表面侧塑性化区域的情况下，也能够使表面侧塑性化区域与背面侧塑性化区域在金属构件的厚度方向的中央部接触或略微重叠，但是，却无法充分确实地修正形成于表面侧塑性化区域的深部的接合缺陷等。与此相对，在本发明中，在第二正式接合工序中使搅拌销进入表面侧塑性化区域直接进行摩擦搅拌，因此可充分确实地修正形成于表面侧塑性化区域的接合缺陷。

在本发明中，将上述第一正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销的长度设定在上述对接部处的上述金属构件的厚度的1/2以上，并将上述第二正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销的长度设定在上述对接部处的上述金属构件的厚度的1/2以上即可。由此，表面侧塑性化区域与背面侧塑性化区域在金属构件的厚度方向的中央部重叠，并且表面侧塑性化区域的截面积与背面侧塑性化区域的截面积的差变小，所以接合部的质量变得均一。另外，各旋转工具的搅拌销的长度显然不到金属构件的厚度。

另外，如果将上述第二正式接合工序中使用的上述旋转工具的上述搅拌销的长度设为与上述第一正式接合工序中使用的上述旋转工具的上述搅拌销的长度相同，则表面侧塑性化区域与背面侧塑性化区域是同等的，因此接合部的质量更为均一，而且，由于可在第一正式接合工序与第二正式接合工序中使用同一旋转工具，因此可提高作业效率。

此外，将上述第一正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销的长度L₁以及上述第二正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销的长度L₂设定为满足如下关系即可：将上述对接部处的上述金属构件的厚度设为t时，1.01≤(L₁＋L₂)/t≤1.10。如果(L₁十L₂)/t在1.01以上，则即使金属构件有尺寸公差等，在第二正式接合工序中也可使搅拌销确实地进入表面侧塑性化区域。如果(L₁＋L₂)/t大于1.10，则各旋转工具的尺寸增大至所需的尺寸以上，施加于摩擦搅拌装置的负荷增大，因此(L₁＋L₂)/t较好为1.10以下。

在本发明中，将上述第一正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销的长度设定在上述对接部处的上述金属构件的厚度的3/4以下，并将上述第二正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销的长度设定在上述对接部处的上述金属构件的厚度的3/4以下即可。由此，由于在进行摩擦搅拌时不需要背侧抵接件，因此可提高作业效率。

另外，在第一正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置使搅拌销向上方脱离时，会不可避免地形成与搅拌销的形状大致相同的冲孔，而如果在第二正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销的移动路线与冲孔重叠，则塑性流动化的金属可能会流入冲孔中，产生接合缺陷。因此，在第一正式接合工序中形成的冲孔仍然残留着的情况下，较好的是设定上述第二正式接合工序中的摩擦搅拌的路线，使其避开上述冲孔，然后使第二正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销沿该路线移动。

另外，即使在第二正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销不通过第一正式接合工序的冲孔的情况下，在其间隔距离较小时，塑性流动化的金属可能会被推向冲孔，产生接合缺陷，因此更好的是将上述第一正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置与上述第二正式接合工序中使用的上述旋转工具的移动轨迹之间的最短距离设为上述第二正式接合工序中使用的上述旋转工具的肩部的外径以上。

在实施第一正式接合工序之前，可实施将金属构件彼此的对接部临时接合的临时接合工序。临时接合的方法无特别限制，可通过熔接或摩擦搅拌来进行，在通过摩擦搅拌来进行临时接合工序的情况下，较好的是使用比上述第一正式接合工序中使用的旋转工具更小型的临时接合用旋转工具，从上述金属构件的表面侧对上述对接部进行摩擦搅拌。由此，在第一正式接合工序中对金属构件的表面侧进行摩擦搅拌时不易在对接部发生开孔，因此能够以良好的精度进行接合。另外，如果在实施第一正式接合工序时对对接部进行水冷，则冷却水可能会进入金属构件之间，使接合面上产生氧化皮膜，但如果实施临时接合工序，预先将金属构件的表面侧的接缝密闭，则冷却水难以进入金属构件之间，因此可提高接合部的质量。

在实施第二正式接合工序之前，也可实施临时接合工序。在此情况下，较好的是使用比上述第二正式接合工序中使用的旋转工具更小型的临时接合用旋转工具，从上述金属构件的背面侧对上述对接部进行摩擦搅拌。

另外，由于在正式接合前进行的临时接合以及接头件与金属构件的接合不过是为了进行正式接合而实施的预备性的接合，因此虽然希望能做到效率化及迅速化，但是上述的文献4～7的技术中的任何一种均无法使预备性的接合作业效率化及迅速化。

例如，如文献4、5所示，在通过熔接来进行金属构件彼此之间的临时接合以及接头件与金属构件的接合的情况下，由于手工作业较多，因此作业效率低，不适用于熔接位置多的情况及进行大量生产的情况。

此外，如文献6、7所示，在通过摩擦搅拌来进行临时接合以及接头件的接合等预备性的接合的情况下，由于是使用摩擦搅拌装置进行的作业，因此与通过手工作业进行的熔接的情况相比，更可达到效率化及迅速化的效果，但由于旋转工具的插拔需要时间，因此如果旋转工具的插拔次数多，则会影响预备性接合作业的效率化及迅速化。

为了解决上述问题，较好的是采用权利要求11所述的接合方法。权利要求11所述的接合方法包括：准备工序，在该准备工序中，在金属构件彼此的对接部的一端侧配置第一接头件，使上述第一接头件的抵接面抵接于上述两金属构件的侧面，并且在上述对接部的另一端侧配置第二接头件，使上述第二接头件的抵接面抵接于上述两金属构件的侧面；第一接头件接合工序，在该第一接头件接合工序中，对上述第一接头件与上述两金属构件的对接部进行摩擦搅拌；临时接合工序，在该临时接合工序中，对上述金属构件彼此的对接部进行摩擦搅拌；第二接头件接合工序，在该第二接头件接合工序中，对上述第二接头件与上述两金属构件的对接部进行摩擦搅拌；以及正式接合工序，在该正式接合工序中，对临时接合状态下的上述金属构件彼此的对接部进行摩擦搅拌，该接合方法的特征在于，在上述第一接头件接合工序的终点不结束摩擦搅拌，而是连续地进行摩擦搅拌，直到上述临时接合工序的起点为止，然后直接转移至上述临时接合工序。

由此，由于在第一接头件接合工序的终点无需实施旋转工具的脱离作业，而且在临时接合工序的起点无需实施旋转工具的插入作业，因此可使预备性的接合作业效率化、迅速化。

在不使旋转工具脱离的条件下进行摩擦搅拌、直到临时接合工序的起点为止的情况下，在上述临时接合工序的起点可以不结束摩擦搅拌，而是连续地进行摩擦搅拌，直到上述临时接合工序的终点为止。由此，在临时接合工序中完全不需要实施旋转工具的脱离作业，因此可使预备性的接合作业进一步地效率化、迅速化。

在不使旋转工具脱离的条件下进行摩擦搅拌、直到临时接合工序的终点为止的情况下，在上述临时接合工序的终点可以不结束摩擦搅拌，而是连续地进行摩擦搅拌，直到上述第二接头件接合工序的起点为止，然后直接转移至上述第二接头件接合工序。由此，在临时接合工序的终点无需实施旋转工具的脱离作业，而且在第二接头件接合工序的起点无需实施旋转工具的插入作业，因此可使预备性的接合作业进一步地效率化、迅速化。

在不使旋转工具脱离的条件下进行摩擦搅拌、直到第二接头件接合工序的起点为止的情况下，在上述第二接头件接合工序的终点可以不结束摩擦搅拌，而是从上述第二接头件接合工序的起点到终点连续地进行摩擦搅拌。由此，在第二接头件接合工序的终点无需实施旋转工具的脱离作业，因此可使预备性的接合作业进一步地效率化、迅速化。

另外，即使在第一接头件接合工序等工序中使旋转工具脱离的情况下，只要在上述临时接合工序的终点不结束摩擦搅拌，而是连续地进行摩擦搅拌，直到上述第二接头件接合工序的起点为止，然后直接转移至上述第二接头件接合工序，则在临时接合工序的终点无需实施旋转工具的脱离作业，而且在第二接头件接合工序的起点无需实施旋转工具的插入作业，因此可使预备性的接合作业进一步地效率化、迅速化。

另外，在使旋转工具向右旋转的情况下，在旋转工具行进方向的左侧可能会产生细微的接合缺陷。因此，使上述第一接头件接合工序中使用的旋转工具向右旋转的情况下，只要设定上述第一接头件接合工序的起点和终点的位置，使上述金属构件位于上述旋转工具的行进方向的右侧即可。由此，在金属构件侧难以产生接合缺陷，因此可得到高质量的接合体。

此外，在使旋转工具向左旋转的情况下，在旋转工具行进方向的右侧可能会产生细微的接合缺陷。因此，使上述第一接头件接合工序中使用的旋转工具向左旋转的情况下，只要设定上述第一接头件接合工序的起点和终点的位置，使上述金属构件位于上述旋转工具的行进方向的左侧即可。

此外，只要将从上述第一接头件接合工序的终点到上述临时接合工序的起点的摩擦搅拌的路线设定在上述第一接头件上，使旋转工具从第一接头件接合工序的终点移动至临时接合工序的起点时的移动轨迹形成于第一接头件上即可。由此，在从第一接头件接合工序的终点起到临时接合工序的起点为止的工序中，金属构件上难以产生接合缺陷。因此可得到高质量的接合体。

上述第一接头件接合工序中的摩擦搅拌的路线与从上述第一接头件接合工序的终点到上述临时接合工序的起点的摩擦搅拌的路线的间隔距离最好确保在上述旋转工具的肩部的外径以上。即，使旋转工具从上述第一接头件接合工序的起点移动至终点时所形成的移动轨迹与使旋转工具从上述第一接头件接合工序的终点移动至临时接合工序的起点时所形成的移动轨迹的间隔距离最好确保在旋转工具的肩部的外径以上。由此，即使在从第一接头件接合工序的终点起到临时接合工序的起点为止的工序中在旋转工具的金属构件侧产生了接合缺陷，该接合缺陷也难以波及金属构件，因此可得到高质量的接合体。

在使上述第二接头件接合工序中使用的旋转工具向右旋转的情况下，较好的是使上述金属构件位于旋转工具行进方向的右侧，但根据金属构件与第二接头件的位置关系，金属构件也可能位于行进方向的左侧。在此情况下，只要在从上述第二接头件接合工序的起点到终点的摩擦搅拌的路线上设置折返点，然后设定上述第二接头件接合工序的起点、折返点及终点的位置，使得至少在从上述折返点到上述终点的摩擦搅拌的路线中，上述金属构件位于上述旋转工具的行进方向的右侧即可。由此，即使在旋转工具行进至折返点的过程中，金属构件位于旋转工具行进方向的左侧，在金属构件侧产生了接合缺陷，但由于在之后进行的从折返点到终点的摩擦搅拌中，金属构件位于旋转工具行进方向的右侧，因此可修正上述接合缺陷，得到高质量的接合体。

此外，在使上述第二接头件接合工序中使用的旋转工具向左旋转的情况下，较好的是使上述金属构件位于旋转工具行进方向的左侧，但根据金属构件与第二接头件的位置关系，金属构件也可能位于行进方向的右侧。在此情况下，只要在从上述第二接头件接合工序的起点到终点的摩擦搅拌的路线上设置折返点，然后设定上述第二接头件接合工序的起点、折返点及终点的位置，使得至少在从上述折返点到上述终点的摩擦搅拌的路线中，上述金属构件位于上述旋转工具的行进方向的左侧即可。

此外，只要将从上述临时接合工序的终点到上述第二接头件接合工序的起点的摩擦搅拌的路线设定在上述第二接头件上，使旋转工具从临时接合工序的终点移动至第二接头件接合工序的起点时的移动轨迹形成于第二接头件上即可。由此，在从临时接合工序的终点起到第二接头件接合工序的起点为止的工序中，金属构件上难以产生接合缺陷，因此可得到高质量的接合体。

从上述临时接合工序的终点到上述第二接头件接合工序的起点的摩擦搅拌的路线与上述第二接头件接合工序中的摩擦搅拌的路线的间隔距离最好确保在上述旋转工具的肩部的外径以上。即，使旋转工具从临时接合工序的终点移动至第二接头件接合工序的起点时所形成的移动轨迹与使旋转工具从上述第二接头件接合工序的起点移动至终点时所形成的移动轨迹的间隔距离最好确保在旋转工具的肩部的外径以上。由此，即使在从临时接合工序的终点起到第二接头件接合工序的起点为止的工序中在旋转工具的金属构件侧产生了接合缺陷，该接合缺陷也难以波及金属构件，因此可得到高质量的接合体。

在本发明中，在上述正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成底孔，从上述底孔开始进行摩擦搅拌即可。即，在搅拌销的插入预定位置形成底孔即可。由此，可减轻在正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具的搅拌销插入时的负荷(挤压力)，因此可减小摩擦搅拌装置的负荷，而且，由于还可加快正式接合用旋转工具的插入速度，因此可缩短正式接合所需的作业时间。

在设置底孔时，预先将上述底孔的最大孔径减小至小于在上述正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具的搅拌销的最大外径，然后在使上述搅拌销旋转的同时将其压入上述底孔即可。由此，在正式接合用旋转工具的肩部抵接于金属构件等的表面之前，搅拌销抵接于底孔的孔壁并产生摩擦热，因此可缩短塑性流动化所需的时间。

在设置底孔时，将底孔形成于上述第一接头件与上述金属构件的对接部，或形成于上述第二接头件与上述金属构件的对接部即可。由此，在正式接合用旋转工具的搅拌销压入底孔时，塑性流动化的金属的一部分流入接头件与金属构件之间的微小的间隙中，在此之后塑性流动化的金属朝上述间隙的逸散变得缓和，因此难以因厚度不足而引起接合缺陷。

另外，如果将正式接合用旋转工具的搅拌销压入设置于接头件与金属构件的对接部上的底孔，则将接头件与金属构件拉离的力产生作用，接头件与金属构件之间可能会产生间隙，因此，在第一接头件与金属构件的对接部上设置底孔时，在将上述正式接合用旋转工具插入上述底孔之前预先通过熔接将由上述金属构件和上述第一接头件形成的内角部临时接合即可；同样地，在第二接头件与金属构件的对接部上设置底孔时，预先通过熔接将由上述金属构件和上述第二接头件形成的内角部临时接合即可。

此外，在本发明中，将在上述第二接头件接合工序中使用的临时接合用旋转工具的搅拌销脱离时形成的冲孔作为上述底孔，或者是将上述冲孔的孔径扩大后作为上述底孔即可。由此，可省略或简化底孔的加工，因此可缩短作业时间。

另外，在文献6所揭示的接合方法中，由于使用正式接合用的旋转工具进行临时接合，因此临时接合的接合强度可能会过大。特别是在欲接合的金属构件很厚的情况下，由于正式接合所使用的旋转工具大型化，因此如果使用该旋转工具进行临时接合，则不仅旋转工具的损耗加快，而且尽管是为了正式接合而实施的预备性接合，也同样会对摩擦搅拌装置施加很大的负荷。而且，在文献6中，由于必须将临时接合时的旋转工具的输送速度(移动速度)设定成与正式接合时的输送速度相同，因此也存在无法缩短临时接合所需的时间的问题。

为了解决上述问题。较好的是采用权利要求32所述的接合方法。权利要求32所述的接合方法包括：对金属构件彼此的对接部进行摩擦搅拌的临时接合工序；以及对临时接合的状态下的上述金属构件彼此的对接部进行摩擦搅拌的正式接合工序，该接合方法的特征在于，使用比上述正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具更小型的临时接合用旋转工具来实施上述临时接合工序。

由此，能够以比正式接合更小的负荷来进行临时接合，因此可减小在临时接合时施加于摩擦搅拌装置的负荷，还可将临时接合用旋转工具的移动速度(输送速度)加快至高于正式接合用旋转工具的移动速度，所以可降低临时接合所需的作业时间及成本。

另外，可以在临时接合工序中从金属构件的表面侧进行摩擦搅拌，并且在正式接合工序中从金属构件的背面侧进行摩擦搅拌，也可以在临时接合工序及正式接合工序这两个工序中从金属构件的表面侧进行摩擦搅拌。

此外，在权利要求32中的临时接合工序中，既可间断地对上述对接部进行摩擦搅拌，也可在上述对接部的全长范围内连续地进行摩擦搅拌。

另外，在实施正式接合工序时，在实施水冷的情况下，在临时接合工序中从金属构件的表面侧在全长范围内对金属构件彼此的对接部连续地进行摩擦搅拌，并且在正式接合工序中从金属构件的表面侧对临时接合状态下的对接部进行摩擦搅拌即可。在间断地进行临时接合的情况下，冷却水可能会进入金属构件之间，使接合面上产生氧化皮膜，但如果连续性地进行临时接合，则冷却水难以进入金属构件之间，因此可提高接合部的质量。

在本发明中，在上述正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成底孔，从上述底孔开始进行摩擦搅拌即可。即，在正式接合用旋转工具的搅拌销的插入预定位置形成底孔即可。由此，可减轻正式接合用旋转工具的搅拌销插入时的负荷(挤压力)，因此可减小施加于摩擦搅拌装置的负荷，而且，由于可加快正式接合用旋转工具的插入速度，因此可缩短正式接合所需的作业时间。

在设置底孔时，预先将上述底孔的最大孔径减小至小于上述正式接合用旋转工具的搅拌销的最大外径，然后在使上述搅拌销旋转的同时将其压入上述底孔即可。由此，在正式接合用旋转工具的肩部抵接于金属构件等的表面之前，搅拌销抵接于底孔的孔壁并产生摩擦热，因此可缩短塑性流动化所需的时间。

此外，在本发明中，将使上述临时接合用旋转工具的搅拌销脱离时形成的冲孔作为上述底孔，或者是将上述冲孔扩大后作为上述底孔即可。由此，可省略或简化底孔的加工，因此可缩短作业时间。

另外，在使正式接合用旋转工具向右旋转的情况下，在正式接合用旋转工具的行进方向的左侧可能会产生隧道缺陷等，在使其向左旋转的情况下，在行进方向的右侧可能会产生隧道缺陷，因此，为切断上述隧道缺陷，可实施修补工序，该修补工序是对通过上述正式接合工序而形成的塑性化区域进行摩擦搅拌的工序。在上述修补工序中，在使上述正式接合用旋转工具向右旋转的情况下，对位于上述正式接合用旋转工具的行进方向左侧的上述塑性化区域进行摩擦搅拌，在使上述正式接合用旋转工具向左旋转的情况下，对位于上述正式接合用旋转工具的行进方向右侧的上述塑性化区域进行摩擦搅拌。

在上述修补工序中，沿着上述正式接合工序中的摩擦搅拌的路线连续地进行摩擦搅拌即可。由此，即使在沿着正式接合工序中的摩擦搅拌的路线连续地形成隧道缺陷的情况下，也可确实地切断该隧道缺陷，因此难以产生接合缺陷。

另外，在实施上述修补工序时，可使用比上述正式接合用旋转工具更小型的修补用旋转工具。由此，可防止塑性化区域扩大到所需大小以上。

如果在配置于欲接合的金属构件彼此的对接部的侧方的接头件上设置摩擦搅拌的开始位置或结束位置，则伴随着旋转工具的移动，存在于金属构件与接头件的抵接面上的氧化皮膜被卷入形成于金属构件上的塑性化区域，因此可能会产生接合缺陷。

为了解决上述问题，较好的是采用权利要求42所述的接合方法。权利要求42所述的接合方法包括：对金属构件彼此的对接部进行摩擦搅拌的正式接合工序；以及对通过上述正式接合工序在上述金属构件上形成的塑性化区域进行摩擦搅拌的修补工序，该接合方法的特征在于，在上述正式接合工序中，在配置于上述金属构件彼此的对接部的侧方的接头件上设置摩擦搅拌的开始位置或结束位置，在上述修补工序中，至少对与上述接头件邻接的上述塑性化区域进行摩擦搅拌。

由此，即使存在于金属构件与接头件的抵接面上的氧化皮膜被卷入形成于金属构件上的塑性化区域，也可通过修补工序中的摩擦搅拌将该氧化皮膜切断，因此难以产生接合缺陷。

另外，在上述正式接合工序中，在配置于上述金属构件彼此的对接部的侧方的接头件上设置有摩擦搅拌的开始位置的情况下，在上述修补工序中，在使上述正式接合用旋转工具向右旋转的情况下对位于上述正式接合用旋转工具的行进方向左侧的上述塑性化区域进行摩擦搅拌，在使上述正式接合用旋转工具向左旋转的情况下对位于上述正式接合用旋转工具的行进方向右侧的上述塑性化区域进行摩擦搅拌即可。

此外，在上述正式接合工序中，在配置于上述金属构件彼此的对接部的侧方的接头件上设置有摩擦搅拌的结束位置的情况下，在上述修补工序中，在使上述正式接合用旋转工具向右旋转的情况下对位于上述正式接合用旋转工具的行进方向右侧的上述塑性化区域进行摩擦搅拌，在使上述正式接合用旋转工具向左旋转的情况下对位于上述正式接合用旋转工具的行进方向左侧的上述塑性化区域进行摩擦搅拌即可。

在本发明中，较好的是使用比上述正式接合用旋转工具更小型的修补用旋转工具来实施上述修补工程。由此，可防止塑性化区域扩大到所需大小以上。

另外，文献2中所揭示的摩擦搅拌的路线是为了对形成于对接部上的凹部的底面与连接板的交界面的整个表面无间隙地进行摩擦搅拌而设定的路线，不是仅为切断隧道缺陷而设定的路线，因此在以切断隧道缺陷为主要目的而进行摩擦搅拌的情况下，如果设定如文献2中所揭示的摩擦搅拌的路线，则不仅旋转工具的移动距离增加至所需长度以上，而且旋转工具的方向转换的次数也增多。即，在以切断隧道缺陷为主要目的的情况下，如果直接沿用文献2的摩擦搅拌的路线，则旋转工具的动作中无用的动作变多，利用率可能会变差。

为了解决上述问题，较好的是采用权利要求46所述的接合方法。权利要求46所述的接合方法包括：对金属构件彼此的对接部进行摩擦搅拌的正式接合工序；以及横切修补工序，在该横切修补工序中，移动旋转工具，使其对通过正式接合工序在上述金属构件上形成的塑性化区域进行多次横切，藉此对上述塑性化区域进行摩擦搅拌，该接合方法的特征在于，设定上述横切修补工序中的摩擦搅拌的路线，使得通过上述横切修补工序而在上述塑性化区域内形成的多个再塑性化区域在上述正式接合工序中的摩擦搅拌的路线上相互隔开间隔。

本发明中，以将通过正式接合工序形成的塑性化区域横切的形态进行摩擦搅拌，因此即使沿该塑性化区域形成有隧道缺陷，也可将该隧道缺陷切断。此外，如本发明所述，如果使多个再塑性化区域在正式接合工序中的摩擦搅拌的路线上相互隔开间隔，则与在正式接合工序中形成的整个塑性化区域内形成再塑性化区域的情况相比，旋转工具的横切次数及方向转换的次数变少，结果，横切修补工序中的摩擦搅拌的路线的总长变短，因此旋转工具的动作中无用的动作减少，而且可高效地切断隧道缺陷。

在本发明中，较好的是使相邻的上述再塑性化区域的间隔在上述再塑性化区域的宽度尺寸以上。由此，旋转工具的动作中无用的动作进一步减少，可更高效地切断隧道缺陷。

另外，在上述横切修补工序中的摩擦搅拌路线上设有横切上述塑性化区域的多条交叉路线以及将相邻的上述交叉路线的同侧的端部彼此连接的转移路线的情况下，上述转移路线最好与上述正式接合工序中的摩擦搅拌的路线平行。由此，与转移路线相对于正式接合工序中的摩擦搅拌的路线倾斜的情况相比，由于转移路线的距离变短，因此旋转工具的动作中无用的动作进一步减少，可更高效地切断隧道缺陷。

上述转移路线与上述正式接合工序中的摩擦搅拌路线平行的情况下，较好的是设定上述转移路线的位置，使得通过使上述旋转工具沿上述转移路线移动而形成的塑性化区域与上述正式接合工序中形成的上述塑性化区域的侧缘接触。由此，可使交叉路线的长度达到相当于正式接合工序中形成的塑性化区域的宽度尺寸与旋转工具的肩部的外径之和的长度，因此旋转工具的动作中无用的动作进一步减少，可更高效地切断隧道缺陷。

在本发明中，较好的是使用比上述正式接合工序中使用的旋转工具更小型的旋转工具来实施上述横切修补工序。由此，可防止在横切修补工序中形成的塑性化区域(再塑性化区域)扩大到所需大小以上。

另外，在正式接合工序中使用的旋转工具所造成的接合缺陷大多形成于从其搅拌销的上端起到其长度的1/3为止的范围内，因此横切修补工序中使用的旋转工具的搅拌销的长度较好的是在正式接合工序中使用的旋转工具的搅拌销的长度的1/3以上，但如果大于1/2，则塑性化区域可能会扩大到所需大小以上，因此较好为1/2以下。

在文献9的摩擦搅拌方法中，虽然搅拌销为圆柱状，且底孔的最大孔径小于上述搅拌销的外径，但由此，由于搅拌销的下端面抵接于金属构件的表面，因此存在压入初期阶段的压入阻力较大的问题。

为了解决上述问题，较好的是采用权利要求52所述的摩擦搅拌方法。权利要求52所述的摩擦搅拌方法是在摩擦搅拌的开始位置形成底孔、从上述底孔开始进行摩擦搅拌的方法，该摩擦搅拌方法的特征在于，预先将旋转工具的搅拌销制成尖头的圆锥台状，使上述底孔的最大孔径大于上述搅拌销的最小外径，并且使上述底孔的最大孔径小于上述搅拌销的最大外径，然后在使上述搅拌销旋转的同时将其压入上述底孔。

根据该摩擦搅拌方法，呈尖头的圆锥台状的搅拌销的前端部进入底孔，进入了底孔的搅拌销的周面(侧面)抵接于底孔的孔壁，因此金属从孔壁侧开始塑性流动化。如果是上述状态，则可在利用搅拌销的周面将塑性流动化的金属排开的同时将搅拌销压入，因此可减小压入初期阶段的压入阻力。

另外，如果底孔的最大孔径不到搅拌销的最大外径的50％，则压入阻力的减小程度可能会下降，此外，如果底孔的最大孔径超过搅拌销的最大外径90％，则搅拌销所产生的摩擦热的量减少，塑性流动化区域减小，热量输入量减少，因此旋转工具移动时的负荷增大，容易产生缺陷。因此，在本发明中，上述底孔的最大孔径较好为上述搅拌销的最大外径的50～90％。

此外，如果底孔的深度在所需的深度以上，则底孔的加工所需的时间变长，因此上述底孔的深度最好小于上述搅拌销的长度，但如果底孔的深度不到搅拌销的长度的70％，则压入阻力的减小程度可能会下降，此外，如果底孔的深度超过搅拌销的长度的90％，则搅拌销所产生的摩擦热的量减少，塑性流动化区域减小，热量输入量减少，因此旋转工具移动时的负荷变大，容易产生缺陷。因此，在本发明中，上述底孔的深度较好为上述搅拌销的长度的70～90％。

此外，如果底孔的容积在所需的容积以上，则塑性流动化区城变小，将搅拌销压入时的压入阻力可能会增加，因此上述底孔的容积最好小于上述搅拌销的体积，但如果底孔的容积不到搅拌销的体积的40％，则压入阻力的减小程度可能会下降，此外，如果底孔的容积超过搅拌销的体积的80％，则搅拌销所产生的摩擦热的量减少，塑性流动化区域减小，热量输入量减少，因此旋转工具移动时的负荷变大，容易产生缺陷。因此，在本发明中，上述底孔的容积较好为上述搅拌销的体积的40～80％。

另外，在摩擦搅拌的开始位置插入搅拌销时，由于必须使常温状态下的金属塑性流动化，因此插入作业需要时间。

为了解决上述问题，较好的是采用权利要求58所述的摩擦搅拌方法。权利要求58所述的摩擦搅拌方法的特征在于，在摩擦搅拌的开始位置插入旋转工具的搅拌销时的上述旋转工具的旋转速度高于使上述旋转工具从上述开始位置向摩擦搅拌的结束位置移动时的上述旋转工具的旋转速度。

由此，与在摩擦搅拌的开始位置插入搅拌销时的旋转工具的旋转速度(插入时的旋转速度)与使旋转工具从该开始位置向摩擦搅拌的结束位置移动时的旋转工具的旋转速度(移动时的旋转速度)相同的情况相比，使金属塑性流动化所需的时间变短，因此可迅速地在摩擦搅拌的开始位置进行搅拌销的插入作业。

另外，如果插入时的旋转速度大于移动时的旋转速度的3.0倍，则向金属输入的热量增大，金属的温度上升至所需温度以上，因此较好为3.0倍以下。此外，如果插入时的旋转速度小于移动时的旋转速度的1.5倍，则缩短作业时间的效果变小，因此较好为1.5倍以上。

使搅拌销从摩擦搅拌的结束位置脱离时，由于塑性流动化的金属缠绕在搅拌销上，因此搅拌销的脱离阻力(拉拔阻力)增大，搅拌销的脱离作业需要时间。

为了解决上述问题，较好的是采用权利要求60所述的摩擦搅拌方法。权利要求60所述的摩擦搅拌方法的特征在于，使已到达摩擦搅拌的结束位置的旋转工具的搅拌销从上述结束位置脱离时的上述旋转工具的旋转速度高于使上述旋转工具从摩擦搅拌的开始位置向上述结束位置移动时的上述旋转工具的旋转速度。

由此，与使搅拌销从摩擦搅拌的结束位置脱离时的旋转工具的旋转速度(脱离时的旋转速度)与移动时的旋转速度相同的情况相比，搅拌销的脱离阻力减小，因此可迅速地在摩擦搅拌的结束位置进行搅拌销的脱离作业。

另外，如果脱离时的旋转速度大于移动时的旋转工具的旋转速度的3.0倍，则向金属输入的热量增大，金属的温度上升至所需温度以上，因此较好为3.0倍以下。此外，如果脱离时的旋转速度小于移动时的旋转速度的1.5倍，则缩短作业时间的效果变小，因此较好为1.5倍以上。

利用本发明的接合方法，可提高接合部的气密性及水密性。而且，利用本发明的接合方法及摩擦搅拌方法，可使接合作业效率化、迅速化。

附图的简单说明

图1是用于说明实施方式一中的金属构件、第一接头件及第二接头件的配置的图，(a)为立体图，(b)为平面图，(c)为(b)的沿I－I线的剖视图，（d）为（b）的沿II－II线的剖视图。

图2(a)是用于说明临时接合用旋转工具的侧视图，(b)是用于说明正式接合用旋转工具的侧视图。

图3(a)及(b)是用于说明将临时接合用旋转工具插入开始位置的状况的模式侧视图。

图4是用于说明实施方式一中的第一接头件接合工序、临时接合工序和第二接头件接合工序的平面图。

图5(a)是图4的沿II I－III线的剖视图，(b)及(c)是用于说明实施方式一中的第一正式接合工序的剖视图。

图6是用于说明实施方式一中的第一修补工序中进行摩擦搅拌的区域的图，(a)为平面图，(b)为(a)的沿IV－IV线的剖视图。

图7是用于说明实施方式一中的第一修补工序的平面图。

图8是用于说明实施方式一中的第一横切修补工序的平面图。

图9是图8的沿V－V线的剖视图。

图10(a)～(c)是用于说明实施方式一中的第二正式接合工序的剖视图。

图11(a)是表示第一正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具的侧视图，(b)是表示第二正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具的侧视图。

图12是用于说明实施方式一中的第一接头件接合工序和第二接头件接合工序的变形例的平面图。

图13是用于说明实施方式一中的修补工序的变形例的平面图。

图14是用于说明实施方式一中的横切修补工序的变形例的平面图，

图15是用于说明实施方式二中的金属构件、第一接头件及第二接头件的配置的图，(a)为立体图，(b)为平面图。

图16(a)及(b)是用于说明实施方式二中的第一预备工序的图。

图17是用于说明实施方式二中的第一预备工序的变形例的平面图。

图18是用于说明实施方式二中的第一正式接合工序的平面图。

图19(a)及(b)是用于说明实施方式二中的第一正式接合工序的变形例的平面图。

图20(a)及(b)是用于说明实施方式二中的第一修补工序的平面图。

图21是用于说明实施方式二中的第一横切修补工序的平面图。

图22是用于说明实施方式二中的第二正式接合工序的剖视图。

图23是用于说明实施方式二中的第一接头件接合工序和第二接头件接合工序的变形例的平面图。

标号说明

1 金属构件

2 第一接头件

3 第二接头件

J1～J3 对接部

A 临时接合用旋转工具

A1 肩部

A2 搅拌销

B 正式接合用旋转工具

B1 肩部

B2 搅拌销

C 修补用旋转工具

D 横切用旋转工具

P1 底孔

W1、W2 塑性化区域

W3 再塑性化区域

实施发明的最佳方式

实施本发明的最佳方式是利用摩擦搅拌的金属构件彼此的接合方法，例举如下接合方法：对金属构件彼此的对接部进行作为临时接合的摩擦搅拌后，对临时接合状态下的对接部进行作为正式接合的摩擦搅拌。

[实施方式一]

在实施方式一中，如图1所示，例举将金属构件1、1以直线状相互连接的情况。

首先，对欲接合的金属构件1、1进行详细说明，并对将该金属构件1、1接合时所使用的第一接头件2和第二接头件3进行详细说明。

金属构件1由铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等可摩擦搅拌的金属材料构成。在本实施方式中，一个金属构件1及另个金属构件1由相同组成的金属材料构成。金属构件1、1的形状、尺寸无特别限制，但最好至少与对接部J1处的厚度尺寸相同。

第一接头件2及第二接头件3是以将金属构件1、1的对接部J1夹住的形态配置的接头件，分别添设于金属构件1、1上，将出现于金属构件1的侧面14侧的金属构件1、1的接缝(边界线)遮盖。第一接头件2及第二接头件3的材质无特别限制，但在本实施方式中，由与金属构件1相同组成的金属材料形成。此外，第一接头件2及第二接头件3的形状、尺寸也无特别限制，但在本实施方式中，将其厚度尺寸设为与对接部J1处的金属构件1的厚度尺寸相同。

接着，参照图2，对在临时接合中使用的旋转工具A(以下称为“临时接合用旋转工具A”)以及在正式接合中使用的旋转工具B(以下称为“正式接合用旋转工具B”)进行详细说明。

第图2(a)所示的临时接合用旋转工具A由工具钢等比金属构件1更硬质的金属材料构成，包括呈圆柱状的肩部A1和突出设置于该肩部A1的下端面A11上的搅拌销(probe)A2。临时接合用旋转工具A的尺寸、形状只要对应于金属构件1的材质和厚度等来设定即可，但至少比后述的第一正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具B(参照图2(b))更小型。由此，能够以比正式接合小的负荷进行临时接合，因此可降低临时接合时施加于摩擦搅拌装置的负荷，而且，由于可使临时接合用旋转工具A的移动速度(输送速度)高于正式接合用旋转工具B的移动速度，因此可降低临时接合所需的作业时间及成本。

肩部A1的下端面A11是起到压住塑性流动化的金属、防止其向周围飞散的作用的部位，在本实施方式中，成形为凹面状。肩部A1的外径X₁的大小无特别限制，但在本实施方式中小于正式接合用旋转工具B的肩部B1的外径Y₁。

搅拌销A2从肩部A1的下端面A11的中央垂下，在本实施方式中，成形为尖头的圆锥台状。此外，在搅拌销A2的周面上形成有刻成螺旋状的搅拌翼。搅拌销A2的外径的大小无特别限制，但在本实施方式中，最大外径(上端径)X₂小于正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的最大外径(上端径)Y₂，且最小外径(下端径)X₃小于搅拌销B2的最小外径(下端径)Y₃。搅拌销A2的长度L_A较好的是对接部J1(参照图1(a))处的金属构件1的厚度t(参照图2(b))的3～15％，至少小于正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的长度L₁。

图2(b)所示的正式接合用旋转工具B由工具钢等比金属构件1更硬质的金属材料构成，包括呈圆柱状的肩部B1以及突出设置于该肩部B1的下端面B11上的搅拌销(probe)B2。

肩部B1的下端面B11与临时接合用旋转工具A相同，成形为凹面状。搅拌销B2从肩部B1的下端面B11的中央垂下，在本实施方式中，成形为尖头的圆锥台状。此外，在搅拌销B2的周面上形成有刻成螺旋状的搅拌翼。搅拌销B2的长度L₁较好的是设定为对接部J1(参照图1(a))处的金属构件1的厚度t的1/2以上3/4以下，更好的是设定成满足1.01≤2L₁/t≤1.10的关系。

下面，对本实施方式中的接合方法进行详细说明。本实施方式中的接合方法包括：(1)准备工序、(2)第一预备工序、(3)第一正式接合工序、(4)第一修补工序、(5)第一横切修补工序、(6)第二预备工序、(7)第二正式接合工序、(8)第二修补工序、(9)第二横切修补工序。另外，第一预备工序、第一正式接合工序、第一修补工序及第一横切修补工序是从金属构件1的表面12侧实施的工序，第二预备工序、第二正式接合工序、第二修补工序及第二横切修补工序是从金属构件1的背面13侧实施的工序。

(1)准备工序：

参照图1对准备工序进行说明。准备工序是准备欲接合的金属构件1、1以及用于设置摩擦搅拌的开始位置和结束位置的抵接构件(第一接头件2及第二接头件3)的工序，在本实施方式中，其包括：使欲接合的金属构件1、1对接的对接工序；在金属构件1、1的对接部J1的两侧配置第一接头件2和第二接头件3的接头件配置工序；以及通过熔接将第一接头件2和第二接头件3临时接合于金属构件1、1的熔接工序。

在对接工序中，如图1(c)所示，使一个金属构件1的侧面11与另一个金属构件1的侧面11密合，并且使一个金属构件1的表面12与另一个金属构件1的表面12处于同一平面内，使一边的金属构件1的背面13与另一边的金属构件1的背面13处于同一平面内。

在接头件配置工序中，如图1(b)所示，将第一接头件2配置于金属构件1、1的对接部J1的一端侧，使其抵接面21抵接于金属构件1、1的侧面14、14，并将第二接头件3配置于对接部J1的另一端侧，使其抵接面31抵接于金属构件1、1的侧面14、14。此时，如图1(d)所示，使第一接头件2的表面22及第二接头件3的表面32与金属构件1的表面12处于同一平面内，并且使第一接头件2的背面23及第二接头件3的背面33与金属构件1的背面13处于同一平面内。

在熔接工序中，如图1(a)及(b)所示，将由金属构件1和第一接头件2形成的内角部2a、2a(即由金属构件1的侧面14和第一接头件2的侧面24形成的角部2a、2a)熔接，从而将金属构件1与第一接头件2接合，将由金属构件1和第二接头件3形成的内角部3a、3a(即由金属构件1的侧面14和第二接头件3的侧面34形成的角部3a、3a)熔接，从而将金属构件1与第二接头件3接合。另外，既可在内角部2a、3a的整个全长上连续地实施熔接，也可间断地实施熔接。

准备工序结束后，将金属构件1、1、第一接头件2及第二接头件3载置于未图示的摩擦搅拌装置的架台上，使用夹子等未图示的夹具来进行限制，使其无法移动。另外，在省略熔接工序的情况下，在未图示的摩擦搅拌装置的架台上实施对接工序和接头件配置工序。

(2)第一预备工序：

第一预备工序是在第一正式接合工序之前进行的工序，在本实施方式中，其包括：将金属构件1、1与第一接头件2的对接部J2接合的第一接头件接合工序；将金属构件1、1的对接部J1临时接合的临时接合工序；将金属构件1、1与第二接头件3的对接部J3接合的第二接头件接合工序；以及在第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成底孔的底孔形成工序。

在本实施方式的第一预备工序中，如图4所示，使一个临时接合用旋转工具A移动，形成一笔画的移动轨迹(bead)，从而对对接部J1、J2、J3连续地进行摩擦搅拌。即，使插入摩擦搅拌的开始位置S_P的临时接合用旋转工具A的搅拌销A2(参照图2(a))在不中途脱离的情况下移动至结束位置E_P，从而连续地实施第一接头件接合工序、临时接合工序及第二接头件接合工序。另外，在本实施方式中，在第一接头件2上设置摩擦搅拌的开始位置S_P，在第二接头件3上设置结束位置E_P，但并不表示对开始位置S_P和结束位置E_P的位置进行限定。

参照图3及图4对本实施方式的第一预备工序中的摩擦搅拌的顺序进行详细说明。

首先，如图3(a)所示，使临时接合用旋转工具A位于设置于第一接头件2的适当位置上的开始位置S_P的正上方，接着，使临时接合用旋转工具A边向右旋转边下降，从而将搅拌销A2紧压在开始位置S_P。临时接合用旋转工具A的旋转速度根据搅拌销A2的尺寸、形状、被摩擦搅拌的金属构件1等的材质和厚度等来设定，但大多数情况下设定在500～2000(rpm)的范围内。

如果搅拌销A2与第一接头件2的表面22接触，则因摩擦热而导致搅拌销A2周围的金属塑性流动化，如图3(b)所示，搅拌销A2插入第一接头件2。临时接合用旋转工具A的插入速度(下降速度)根据搅拌销A2的尺寸、形状、用于设置开始位置S_P的构件的材质和厚度等来设定，但大多数情况下设定在30～60(mm/分)的范围内。

搅拌销A2的整体进入第一接头件2，且肩部A1的下端面A11的整个表面与第一接头件2的表面22接触后，如图4所示，使临时接合用旋转工具A一边旋转一边向第一接头件接合工序的起点s2作相对移动。

临时接合用旋转工具A的移动速度(输送速度)根据搅拌销A2的尺寸、形状、被摩擦搅拌的金属构件1等的材质和厚度等来设定，但大多数情况下设定在100～1000(mm/分)的范围内。临时接合用旋转工具A的移动时的旋转速度与插入时的旋转速度相同或比其更低。另外，使临时接合用旋转工具A移动时，虽然可使肩部A1的轴线相对于铅锤线朝行进方向的后侧略微倾斜，但如果不倾斜，而是呈竖直状态，则临时接合用旋转工具A的方向转换变得容易，可作复杂的动作。如果使临时接合用旋转工具A移动，则其搅拌销A2周围的金属依次塑性流动化，并且在远离搅拌销A2的位置上，已塑性流动化的金属再度固化。

使临时接合用旋转工具A作相对移动，到第一接头件接合工序的起点s2为止连续地进行摩擦搅拌后，在起点s2不使临时接合用旋转工具A脱离，而是直接转移至第一接头件接合工序。

在第一接头件接合工序中，对第一接头件2与金属构件1的对接部J2进行摩擦搅拌。具体而言，在金属构件1、1与第一接头件2的接缝(边界线)上设定摩擦搅拌的路线，使临时接合用旋转工具A沿该路线作相对移动，藉此对对接部J2进行摩擦搅拌。另外，本实施方式中，不使临时接合用旋转工具A中途脱离，而是从第一接头件接合工序的起点s2到终点e2连续地进行摩擦搅拌。

另外，在使临时接合用旋转工具A向右旋转的情况下，由于在临时接合用旋转工具A的行进方向的左侧可能会产生微小的接合缺陷，因此较好的是设定第一接头件接合工序的起点s2和终点e2的位置，使金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧。由此，在金属构件1侧难以产生接合缺陷，因此可得到高质量的接合体。

另外，在使临时接合用旋转工具A向左旋转的情况下，由于在临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧可能会产生微小的接合缺陷，因此较好的是设定第一接头件接合工序的起点和终点的位置，使金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的左侧。具体而言，虽然省略图示，但只要在使临时接合用旋转工具A向右旋转时的终点e2的位置上设置起点，在使临时接合用旋转工具A向右旋转时的起点s2的位置上设置终点即可。

另外，如果临时接合用旋转工具A的搅拌销A2进入对接部J2，则将金属构件1与第一接头件2拉离的力产生作用，但由于已通过熔接将由金属构件1和第一接头件2形成的内角部2a临时接合，因此金属构件1与第一接头件2之间不会产生空隙。

在临时接合用旋转工具A到达第一接头件接合工序的终点e2后，在终点e2不结束摩擦搅拌，而是连续地进行摩擦搅拌，直到临时接合工序的起点s1为止，然后直接转移至临时接合工序。即，从第一接头件接合工序的终点e2起到临时接合工序的起点s1为止不使临时接合用旋转工具A脱离，而是继续进行摩擦搅拌，然后在起点s1处在不使临时接合用旋转工具A脱离的情况下转移至临时接合工序。由此，不需要在第一接头件接合工序的终点e2进行临时接合用旋转工具A的脱离作业，也不需要在临时接合工序的起点s1进行临时接合用旋转工具A的插入作业，因此可使预备性的接合作业的效率化、迅速化。

在本实施方式中，将从第一接头件接合工序的终点e2到临时接合工序的起点s1的摩擦搅拌的路线设定在第一接头件2上，从而将临时接合用旋转工具A从第一接头件接合工序的终点e2移动至临时接合工序的起点s1时的移动轨迹形成在第一接头件2上。由此，在从第一接头件接合工序的终点e2起到临时接合工序的起点s1为止的工序中，金属构件1、1上不易产生接合缺陷，因此可得到高质量的接合体。

另外，从第一接头件接合工序的终点e2到临时接合工序的起点s1的摩擦搅拌的路线中与第一接头件接合工序中的摩擦搅拌的路线平行的部分与第一接头件接合工序中的摩擦搅拌的路线的间隔距离d₂确保在临时接合用旋转工具A的肩部A1的外径X₁(参照图2(a))以上。即，临时接合用旋转工具A从第一接头件接合工序的起点s2移动至终点e2时所形成的移动轨迹与临时接合用旋转工具A从第一接头件接合工序的终点e2移动至临时接合工序的起点s1时所形成的移动轨迹的间隔距离d₂确保在临时接合用旋转工具A的肩部A1的外径X₁以上。由此，在从第一接头件接合工序的终点e2起到临时接合工序的起点s1为止的工序中，即使在临时接合用旋转工具A的金属构件1侧产生了接合缺陷，该接合缺陷也难以波及金属构件1，因此可得到高质量的接合体。

在临时接合工序中，对金属构件1、1的对接部J1(参照图1(a))进行摩擦搅拌。具体而言，在金属构件1、1的接缝(边界线)上设定摩擦搅拌的路线，使临时接合用旋转工具A沿该路线作相对移动，藉此在对接部J1的整个全长上连续地进行摩擦搅拌。另外，在本实施方式中，不使临时接合用旋转工具A中途脱离，而是从临时接合工序的起点s1到终点e1连续地进行摩擦搅拌。由此，完全不需要临时接合工序中的临时接合用旋转工具A的脱离作业，因此可使预备性的接合作业进一步地效率化、迅速化。

在临时接合用旋转工具A到达临时接合工序的终点e1后，在终点e1不结束摩擦搅拌，而是连续地进行摩擦搅拌，直到第二接头件接合工序的起点s3为止，然后直接转移至第二接头件接合工序。即，从临时接合工序的终点e1起到第二接头件接合工序的起点s3为止不使临时接合用旋转工具A脱离，而是继续进行摩擦搅拌，然后在起点s3处在不使临时接合用旋转工具A脱离的情况下转移至第二接头件接合工序。由此，不需要在临时接合工序的终点e1进行临时接合用旋转工具A的脱离作业，也不需要在第二接头件接合工序的起点s3进行临时接合用旋转工具A的插入作业，因此可使预备性的接合作业进一步地效率化、迅速化。

在本实施方式中，将从临时接合工序的终点e1到第二接头件接合工序的起点s3的摩擦搅拌路线设定在第二接头件3上，从而将临时接合用旋转工具A从临时接合工序的终点e1移动至第二接头件接合工序的起点s3时的移动轨迹形成在第二接头件3上。由此，在从临时接合工序的终点e1起到第二接头件接合工序的起点s3为止的工序中，在金属构件1上难以产生接合缺陷，因此可得到高质量的接合体。

另外，从临时接合工序的终点e1到第二接头件接合工序的起点s3的摩擦搅拌的路线中的与后述的第二接头件接合工序中的摩擦搅拌的路线平行的部分与第二接头件接合工序中的摩擦搅拌的路线的间隔距离d3确保在临时接合用旋转工具A的肩部A1的外径X₁(参照图2(a))以上。即，临时接合用旋转工具A从临时接合工序的终点e1移动至第二接头件接合工序的起点s3时所形成的移动轨迹与临时接合用旋转工具A从第二接头件接合工序的起点s3移动至终点e3时所形成的移动轨迹的间隔距离d3确保在临时接合用旋转工具A的肩部A1的外径X₁以上。由此，从临时接合工序的终点e1起到第二接头件接合工序的起点s3为止的工序中，即使在临时接合用旋转工具A的金属构件1侧产生了接合缺陷，该接合缺陷也难以波及金属构件1，因此可得到高质量的接合体。

在第二接头件接合工序中，对金属构件1、1与第二接头件3的对接部J3进行摩擦搅拌。具体而言，在金属构件1、1与第二接头件3的接缝(边界线)上设定摩擦搅拌的路线，使临时接合用旋转工具A沿该路线作相对移动，藉此对对接部J3进行摩擦搅拌。另外，在本实施方式中，在不使临时接合用旋转工具A中途脱离的情况下从第二接头件接合工序的起点s3到终点e3连续地进行摩擦搅拌。

另外，由于使临时接合用旋转工具A向右旋转，因此设定第二接头件接合工序的起点s3和终点e3的位置，使金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧。由此，在金属构件1侧难以产生接合缺陷，因此可得高质量的接合体。另外，在使临时接合用旋转工具A向左旋转的情况下，较好的是设定第二接头件接合工序的起点和终点的位置，使金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的左侧。具体而言，虽然省略图示，但只要在使临时接合用旋转工具A向右旋转时的终点e3的位置上设置起点，在使临时接合用旋转工具A向右旋转时的起点s3的位置上设置终点即可。

另外，如果临时接合用旋转工具A的搅拌销A2(参照第2a图)进入对接部J3，则将金属构件1与第二接头件3拉离的力产生作用，但由于已通过熔接将金属构件1和第二接头件3的内角部3a临时接合，因此在金属构件1与第二接头件3之间不会发生空隙。

在临时接合用旋转工具A到达第二接头件接合工序的终点e3后，在终点e3不结束摩擦搅拌，而是连续地进行摩擦搅拌，直到设置在第二接头件3上的结束位置E_P为止。另外，在本实施方式中，在出现于金属构件1的表面12侧的金属构件1、1的接缝(边界线)的延长线上设置了结束位置E_P。另外，结束位置E_P也是后述的第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置S_M1。

在临时接合用旋转工具A到达结束位置E_P后，使临时接合用旋转工具A边旋转边上升，从而使搅拌销A2(参照图2(a))从结束位置E_P脱离。

另外，临时接合用旋转工具A的脱离速度(上升速度)根据搅拌销A2的尺寸、形状、用于设置结束位置E_P的构件的材质和厚度等来设定，但大多数情况下设定在30～60(mm/分)的范围内。此外，临时接合用旋转工具A脱离时的旋转速度与移动时的旋转速度相同或比其更高。

接着，实施底孔形成工序。底孔形成工序如图2(b)所示，是在第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置S_M1形成底孔P1的工序。即，底孔形成工序是在正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的插入预定位置形成底孔P1的工序。

底孔P1是为了减小正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的插入阻力(压入阻力)而设置的孔，在本实施方式中，是通过用未图示的钻头等将临时接合用旋转工具A的搅拌销A2(参照图2(a))脱离时所形成的冲孔H1的孔径扩大而形成的。如果利用冲孔H1，则可简化底孔P1的形成工序，因此可缩短作业时间。底孔P1的形态无特别限制，但在本实施方式中为圆筒状。另外，在本实施方式中，在第二接头件3上形成了底孔P1，但底孔P1的位置无特别限制，既可形成在第一接头件2上，也可形成在对接部J2、J3上，但较好的是如本实施方式所述，形成在出现于金属构件1的表面12侧的金属构件1、1的接缝(边界线)的延长线上。

底孔P1的最大孔径Z₁小于正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的最大外径(上段径)Y₂，但较好的是搅拌销B2的最大外径Y₂的50～90％。另外，如果底孔P1的最大孔径Z₁不到搅拌销B2的最大外径Y₂的50％，则搅拌销B2的压入阻力的减小程度可能会下降，此外，如果底孔P的最大孔径Z₁超过搅拌销B2的最大外径Y₂的90％，则由搅拌销B2产生的摩擦热的量减少，塑性流动化的区域变小，热量输入量减少，因此使正式接合用旋转工具B移动时的负荷增大，容易产生缺陷。

另外，如果底孔P1的深度Z₂在所需的深度以上，则底孔P1的加工所需的时间变长，因此底孔P1的深度Z₂最好小于搅拌销B2的长度L₁，但如果底孔P1的深度Z₂不到搅拌销B2的长度L₁的70％，则压入阻力的减小程度可能会下降，此外，如果底孔P1的深度Z₂超过搅拌销B2的长度L₁的90％，则由搅拌销B2产生的摩擦热的量减少，塑性流动化的区域变小，热量输入量减少，因此使正式接合用旋转工具B移动时的负荷增大，容易产生缺陷。因此，底孔P的深度Z₂较好的是搅拌销B2的长度L₁的70～90％。

此外，如果底孔P1的容积在所需的容积以上，则塑性流动化的区域变小，将搅拌销B2压入时的压入阻力可能会增加，因此底孔P1的容积最好小于搅拌销B2的体积，但如果底孔P1的容积不到搅拌销B2的体积的40％，则压入阻力的减小程度可能会下降，此外，如果底孔P1的容积超过搅拌销B2的体积的80％，则由搅拌销B2产生的摩擦热的量减少，塑性流动化的区域变小，热量输入量减少，因此使正式接合用旋转工具B移动时的负荷增大，容易产生缺陷。因此，底孔P1的容积较好的是搅拌销B2的体积的40～80％。

另外，在本实施方式中，例举了将临时接合用旋转工具A的搅拌销A2(参照图2(a))的冲孔H1的孔径扩大后用作底孔P1的情况，但在搅拌销A2的最大外径X₂大于正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的最小外径Y₃、且搅拌销A2的最大外径X₂小于搅拌销B2的最大外径Y₂(Y₃<X₂<Y₂)的情况下，也可直接将搅拌销A2的冲孔H1用作底孔P1。

(3)第一正式接合工序：

第一正式接合工序是将金属构件1、1的对接部J1正式地接合的工序。在本实施方式的第一正式接合工序中，使用图2(b)所示的正式接合用旋转工具B从金属构件1的表面12侧对临时接合的状态下的对接部J1进行摩擦搅拌。

在第一正式接合工序中。如图5(a)～(c)所示，将正式接合用旋转工具B的搅拌销B2插入(压入)形成于开始位置S_M1上的底孔P1，然后使所插入的搅拌销B2在不中途脱离的情况下移动至结束位置E_M1。即，在第一正式接合工序中，从底孔P1开始进行摩擦搅拌，然后连续地进行摩擦搅拌，直到结束位置E_M1为止。另外，在本实施方式中，在第二接头件3上设置摩擦搅拌的开始位置S_M1，在第一接头件2上设置结束位置E_M1，但并不表示对开始位置S_M1与结束位置E_M1的位置进行限定。

参照图5(a)～(c)对第一正式接合工序进行更详细的说明。

首先，如图5(a)所示，使正式接合用旋转工具B位于底孔P1(开始位置S_M1)的正上方，接着，使正式接合用旋转工具B边向右旋转边下降，从而使搅拌销B2的前端插入底孔P1。如果搅拌销B2插入底孔P1，则搅拌销B2的周面(侧面)抵接于底孔P1的孔壁，金属从孔壁开始塑性流动化。在此状态下，在利用搅拌销B2的周面将塑性流动化的金属排开的同时将搅拌销B2压入，因此可减小压入初期阶段的压入阻力，此外，在正式接合用旋转工具B的肩部B1抵接于第二接头件3的表面32之前，搅拌销B2抵接于底孔P1的孔壁并产生摩擦热，因此可缩短塑性流动化所需的时间。即，可降低摩擦搅拌装置的负荷，还可缩短正式接合所需的作业时间。

将正式接合用旋转工具B的搅拌销B2插入摩擦搅拌的开始位置S_M1时的正式接合用旋转工具B的旋转速度(插入时的旋转速度)根据搅拌销B2的尺寸、形状、被摩擦搅拌的金属构件1等的材质和厚度等来设定，在大多数情况下设定在70～700(rpm)的范围内，但较好的是比正式接合用旋转工具B从开始位置S_M1向摩擦搅拌的结束位置E_M1移动时的正式接合用旋转工具B的旋转速度(移动时的旋转速度)更高。由此，与插入时的旋转速度与移动时的旋转速度相同的情况相比，由于使金属塑性流动化所需的时间变短，因此可迅速地进行开始位置S_M1处的搅拌销B2的插入作业。

另外，如果正式接合用旋转工具B的插入时的旋转速度大于移动时的旋转速度的3.0倍，则向金属输入的热量增大，金属的温度上升至所需的温度以上，此外，如果插入时的旋转速度小于移动时的旋转速度的1.5倍，则作业时间的缩短效果变小，因此正式接合用旋转工具B的插入时的旋转速度较好的是移动时的旋转速度的1.5～3.0倍。

正式接合用旋转工具B的插入速度(下降速度)根据搅拌销B2的尺寸、形状、用于设置开始位置S_M1的构件的材质和厚度等来设定，但大多数情况下设定在5～60(mm/分)的范围内。

搅拌销B2的整体进入第二接头件3，且肩部B1的下端面B11的整个表面与第二接头件3的表面32接触后，如图5(b)所示，在进行摩擦搅拌的同时使正式接合用旋转工具B向金属构件1、1的对接部J1的一端作相对移动，然后使正式接合用旋转工具B横切对接部J3并突入对接部J1。如果使正式接合用旋转工具B移动，则其搅拌销B2周围的金属依次塑性流动化，并且在远离搅拌销B2的位置上，己塑性流动化的金属再度固化，从而形成塑性化区域W1(以下称为“表面侧塑性化区域W1”)。

正式接合用旋转工具B的移动速度(输送速度)根据搅拌销B2的尺寸、形状、被摩擦搅拌的金属构件1等的材质和厚度来设定，但大多数情况下设定在30～300(mm/分)的范围内。另外，使正式接合用旋转工具B移动时，可以使肩部B1的轴线相对于铅锤线朝行进方向的后侧略微倾斜，但如果不倾斜，而是呈竖直状态，则正式接合用旋转工具B的方向转换变得容易，可作复杂的动作。

在向金属构件1输入的热量可能会过大的情况下，较好的是从表面12侧向正式接合用旋转工具B的周围供给水等来进行冷却。另外，如果冷却水进入金属构件1、1之间，则在接合面(侧面11)上可能会产生氧化皮膜，但在本实施方式中，由于实施了临时接合工序，将金属构件1、1之间的接缝闭塞，因此冷却水难以进入金属构件1、1之间，所以接合部的质量不会劣化。

在金属构件1、1的对接部J1上，在金属构件1、1的接缝上(临时接合工序中的移动轨迹上)设定摩擦搅拌的路线，使正式接合用旋转工具B沿该路线作相对移动，从对接部J1的一端起到另一端为止连续地进行摩擦搅拌。使正式接合用旋转工具B相对移动至对接部J1的另一端后，一边进行摩擦搅拌一边使正式接合用旋转工具B横切对接部J2，然后直接向结束位置E_M1作相对移动。

另外，在本实施方式中，在出现于金属构件1的表面12侧的金属构件1、1的接缝(边界线)的延长线上设定摩擦搅拌的开始位置S_M1，因此可将第一正式接合工序中的摩擦搅拌的路线设为一直线。如果将摩擦搅拌的路线设为一直线，则可将正式接合用旋转工具B的移动距离控制在最小限度，因此可高效地进行第一正式接合工序，还可减小正式接合用旋转工具B的磨损量。

在正式接合用旋转工具B到达结束位置E_M1后，如图5(c)所示，使正式接合用旋转工具B边旋转边上升，从而使搅拌销B2从结束位置E_M1(参照图5(b))脱离。另外，如果在结束位置E_M1处使搅拌销B2向上方脱离，则会不可避免地形成与搅拌销B2大致相同形状的冲孔Q1，但在本实施方式中，仍然使其残留。

使正式接合用旋转工具B的搅拌销B2从结束位置E_M1脱离时的正式接合用旋转工具B的旋转速度(脱离时的旋转速度)较好的是高于移动时的旋转速度。由此，与脱离时的旋转速度与移动时的旋转速度相同的情况相比，搅拌销B2的脱离阻力减小，因此可迅速地进行结束位置E_M1处的搅拌销B2的脱离作业。

另外，如果正式接合用旋转工具B的脱离时的旋转速度大于移动时的旋转速度的3.0倍，则向金属输入的热量增大，金属的温度上升至所需的温度以上，此外，如果脱离时的旋转速度小于移动时的旋转速度的1.5倍，则作业时间的缩短效果变小，因此正式接合用旋转工具B的脱离时的旋转速度较好的是移动时的旋转速度的1.5～3.0倍。

正式接合用旋转工具B的脱离速度(上升速度)根据搅拌销B2的尺寸、形状、用于设置开始位置S_M1的构件的材质和厚度等来设定，但大多数情况下设定在5～60(mm/分)的范围内。

(4)第一修补工序：

第一修补工序是对通过第一正式接合工序在金属构件1上形成的表面侧塑性化区域W1进行摩擦搅拌的工序，进行该工序的目的是对可能被包含在表面侧塑性化区域W1内的接合缺陷进行修补。

在本实施方式的第一修补工序中，如图6(a)～(b)所示，至少对表面侧塑性化区域W1中的第一修补区域R1、第二修补区域R2及第三修补区域R3进行摩擦搅拌。

对第一修补区域R1进行摩擦搅拌的目的是将可能会沿着正式接合用旋转工具B的行进方向形成的隧道缺陷切断。在使正式接合用旋转工具B向右旋转的情况下，在其行进方向的左侧可能会产生隧道缺陷，在向左旋转的情况下，在行进方向的右侧可能会产生隧道缺陷，因此在使正式接合用旋转工具B向右旋转的本实施方式中，只要设定第一修补区域R1，使其至少包含从平面上观察位于行进方向左侧的表面侧塑性化区域W1的上部即可。

对第二修补区域R2进行摩擦搅拌的目的是将在正式接合用旋转工具B横切对接部J2时被卷入表面侧塑性化区域W1内的氧化皮膜(在金属构件1的侧面14与第一接头件2的抵接面21上形成的氧化皮膜)切断。如本实施方式所述将正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置E_M1设置于第一接头件2上的情况下，在使正式接合用旋转工具B向右旋转的情况下，氧化皮膜被卷入位于其行进方向右侧的表面侧塑性化区域W1的上部的可能性较高，在向左旋转的情况下，氧化皮膜被卷入位于行进方向左侧的表面侧塑性化区域W1的上部的可能性较高，因此在使正式接合用旋转工具B向右旋转的本实施方式中，只要设定第二修补区域R2，使其至少包含与第一接头件2邻接的表面侧塑性化区域W1中从平面上观察位于行进方向右侧的表面侧塑性化区域W1的上部即可。另外，从金属构件1与第一接头件2的接缝到第二修补区域R2的金属构件1侧的边缘的距离d₄最好大于正式接合用旋转工具B的搅拌销B2最大外径Y₂。

对第三修补区域R3进行摩擦搅拌的目的是将正式接合用旋转工具B横切对接部J3时被卷入表面侧塑性化区域W1的氧化皮膜(在金属构件1的侧面14与第二接头件3的抵接面31上形成的氧化皮膜)切断。如本实施方式所述将正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置S_M1设置于第二接头件3上的情况下，在使正式接合用旋转工具B向右旋转的情况下，氧化皮膜被卷入位于其行进方向左侧的表面侧塑性化区域W1的上部的可能性较高，在向左旋转的情况下，氧化皮膜被卷入位于行进方向右侧的表面侧塑性化区域W1的上部的可能性较高，因此在使正式接合用旋转工具B向右旋转的本实施方式中，只要设定第三修补区域R3，使其至少包含与第二接头件3邻接的表面侧塑性化区域W1中的从平面上观察位于行进方向左侧的表面侧塑性化区域W1的上部即可。另外，从金属构件1与第二接头件3的接缝到第三修补区域R3的金属构件1侧的边缘的距离d₅最好大于正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的最大外径Y₂。

在本实施方式的第一修补工序中，使用比正式接合用旋转工具B更小型的修补用旋转工具C来进行摩擦搅拌。由此，可防止塑性化区域扩大至所需大小以上。

修补用旋转工具C与临时接合用旋转工具A相同，由工具钢等硬质的金属材料构成，如图6(b)所示，包括呈圆柱状的肩部C1以及突出设置于该肩部C1的下端面上的搅拌销(probe)C2。

搅拌销C2从肩部C1的下端面垂下，在本实施方式中，成形为尖头的圆锥台状。此外，在搅拌销C2的周面上形成有刻成螺旋状的搅拌翼。由图2(b)所示的正式接合用旋转工具B造成的接合缺陷大多形成于从搅拌销B2的上端起到其长度的1/3为止的范围内，因此修补用旋转工具C的搅拌销C2的长度较好的是在正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的长度L₁(参照图2(b))的1/3以上，但如果大于其1/2，则塑性化区域可能会扩大至所需大小以上，因此较好的是在1/2以下。另外，虽然搅拌销C2的最大外径(上端径)及最小外径(下端径)的大小无特别限制，但在本实施方式中，它们分别小于正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的最大外径(上端径)Y₂及最小外径(下端径)Y₃。

在第一修补工序中，既可在每当对一个修补区域进行的摩擦搅拌结束时使修补用旋转工具C脱离，也可对每个修补区域使用形态不同的修补用旋转工具C，但在本实施方式中，如图7所示，使一个修补用旋转工具C移动，形成一笔画的移动轨迹(bead)，从而对第一修补区域R1、第二修补区域R2及第三修补区域R3连续地进行摩擦搅拌。即，在本实施方式的第一修补工序中，使插入摩擦搅拌的开始位置S_R的修补用旋转工具C的搅拌销C2(参照图6(b))在不中途脱离的情况下移动至结束位置E_R。另外，在本实施方式中，例举了在第一接头件2上设置摩擦搅拌的开始位置S_R，并且在第二接头件3上设置结束位置E_R，以第二修补区域R2、第一修补区域R1、第三修补区域R3的顺序进行摩擦搅拌的情况，但并不表示对开始位置S_R和结束位置E_R的位置以及摩擦搅拌的顺序进行限定。

参照图7对第一修补工序中的摩擦搅拌的顺序进行详细说明。

首先，将修补用旋转工具C的搅拌销C2(参照图6(b))插入(压入)设置于第一接头件2的适当位置上的开始位置S_R，然后开始进行摩擦搅拌，对第二修补区域R2进行摩擦搅拌。

另外，将修补用旋转工具C插入开始位置S_R时的旋转速度及插入速度(下降速度)根据搅拌销C2的尺寸、形状、被摩擦搅拌的金属构件1等的材质和厚度等来设定，但大多数情况下，旋转速度设定在300～2000(rpm)的范围内，插入速度设定在30～60(mm/分)的范围内。

此外，修补用旋转工具C的移动速度(输送速度)根据搅拌销C2的尺寸、形状、被摩擦搅拌的金属构件1等的材质和厚度等来设定，但大多数情况下设定在100～1000(mm/分)的范围内。修补用旋转工具C的移动时的旋转速度与插入时的旋转速度相同或比其更低。

如果对第二修补区域R2进行摩擦搅拌，则即使在金属构件1的侧面14与第一接头件2的抵接面21上的氧化皮膜被卷入表面侧塑性化区域W1(参照图6(b))的情况下，也可将该氧化皮膜切断，因此即使是在与第一接头件2邻接的表面侧塑性化区域W1中，也难以产生接合缺陷。另外，在第二修补区域R2比可以使用修补用旋转工具C进行摩擦搅拌的区域大的情况下，只要一边使摩擦搅拌的路线偏移一边使修补用旋转工具C作数次回转(U－turn)即可。

在对第二修补区域R2进行的摩擦搅拌结束俊，不使修补用旋转工具C脱离，而是直接移动至第一修补区域R1，沿着上述第一正式接合工序中的摩擦搅拌的路线连续地进行摩擦搅拌。由此，即使在沿着正式接合工序中的摩擦搅拌的路线连续地形成有隧道缺陷的情况下，也可确实地将该隧道缺陷切断，因此难以产生接合缺陷。

在对第一修补区域R1的摩擦搅拌结束后，不使修补用旋转工具C脱离，而是直接移动至第三修补区域R3，对第三修补区域R3进行摩擦搅拌。由此，即使在金属构件1的侧面14与第二接头件3的抵接面31上的氧化皮膜被卷入表面侧塑性化区域W1(参照图6(b))的情况，也可将该氧化皮膜切断，因此即使是在与第二接头件3邻接的表面侧塑性化区域W1中，也难以产生接合缺陷。另外，在第三修补区域R3比可以使用修补用旋转工具C进行摩擦搅拌的区域大的情况下，只要一边使摩擦搅拌的路线偏移一边使修补用旋转工具C作数次回转即可。

在对第三修补区域R3进行的摩擦搅拌结束后，使修补用旋转工具C移动至结束位置E_R，然后使修补用旋转工具C边旋转边上升，从而使搅拌销C2(参照图6(b))从结束位置E_R脱离。

另外，使修补用旋转工具C从结束位置E_R脱离时的旋转速度及脱离速度(上升速度)根据搅拌销C2的尺寸、形状、被摩擦搅拌的金属构件1等的材质和厚度等来设定，但大多数情况下，旋转速度设定在300～2000(rpm)的范围内，脱离速度设定在30～60(mm/分)的范围内。修补用旋转工具C的脱离时的旋转速度与移动时的旋转速度相同或比其更高。

(5)第一横切修补工序：

第一横切修补工序也是对通过第一正式接合工序在金属构件1上形成的表面侧塑性化区域W1进行摩擦搅拌的工序，其目的是将可能被包含在表面侧塑性化区域W1内的隧道缺陷切断。

在本实施方式的第一横切修补工序中，如图8所示，使横切用旋转工具D移动，使其多次横切表面侧塑性化区域W1，藉此对表面侧塑性化区域W1进行摩擦搅拌。即，在第一横切修补工序中，设定摩擦搅拌的路线，使其多次横切表面侧塑性化区域W1。由此，即使沿表面侧塑性化区域W1形成有隧道缺陷，也可充分确实地将该隧道缺陷切断。

第一横切修补工序中的摩擦搅拌路线设定为使得形成在表面侧塑性化区域W1内的多个塑性化区域(以下称为“再塑性化区域”)W3、W3、……在第一正式接合工序中的摩擦搅拌的路线(即表面侧塑性化区域W1的中线)上相互隔开间隔。

在第一横切修补工序中的摩擦搅拌路线上设置有横切表面侧塑性化区域W1的复数条交叉路线F1、以及将相邻的交叉路线F1、F1的同侧的端部彼此连接的转移路线F2。即，第一横切修补工序中的摩擦搅拌的路线至少包括：从表面侧塑性化区域W1的侧方开始，夹住表面侧塑性化区域W1，朝向相反侧设定的第一交叉路线F1；从该交叉路线F1的终点e10开始，沿着第一正式接合工序中的摩擦搅拌的路线(金属构件1、1的接缝)设定的转移路线F2；以及从该转移路线F2的终点s10开始，夹住表面侧塑性化区域W1，朝向相反侧设定的第二交叉路线F1。

交叉路线F1是以横切表面侧塑性化区域W1的形态设定的摩擦搅拌的路线，在本实施方式中，与第一正式接合工序中的摩擦搅拌路线正交。交叉路线F1的起点s10和终点e10位于表面侧塑性化区域W1的侧方，夹住表面侧塑性化区域W1并对置。

虽然交叉路线F1的起点s10和终点e10的位置较好的是设定在横切用旋转工具D的整体从表面侧塑性化区域W1内拔出的位置，但如果设定在与表面侧塑性化区域W1相距所需的距离以上的位置，则横切用旋转工具D的移动距离增大，因此在本实施方式中，将它们设定在满足如下条件的位置：从起点s10到表面侧塑性化区域W1的侧缘的距离以及从表面侧塑性化区域W1的侧缘到终点e10的距离等于横切用旋转工具D的肩部D2的外径X₄(参照图9)的一半。即，交叉路线F1的长度(从起点s10到终点e10的距离)等于表面侧塑性化区域W1的宽度尺寸d₆加上肩部D2的外径X₄而得的值。另外，由横切用旋转工具D所形成的塑性化区域的宽度尺寸d₉约等于肩部D2的外径X₄，因此交叉路线F1的长度约等于表面侧塑性化区域W1的宽度尺寸d₅加上由横切用旋转工具D所形成的塑性化区域的宽度尺寸d₉而得的值。

相邻的交叉路线F1、F1的间隔距离d₇的大小设定为使再塑性化区域W3、W3、……在第一正式接合工序中的摩擦搅拌的路线(即，表面侧塑性化区域W1的中线)上相互隔开间隔。另外，相邻的再塑性化区域W3、W3的间隔距离d₈在再塑性化区域W3的宽度尺寸d₉以上，更好的是确保在宽度尺寸d₉的2倍以上。

转移路线F2是从一条交叉路线F1的终点e10起到比该交叉路线F1更靠近摩擦搅拌的结束位置E_C侧的另一交叉路线F1的起点s10为止的摩擦搅拌的路线，在本实施方式中，设置于表面侧塑性化区域W1的右侧或左侧，且与第一正式接合工序中的摩擦搅拌的路线平行。

转移路线F2较好的是设定于通过使横切用旋转工具D沿转移路线F2移动而形成的塑性化区域W4与表面侧塑性化区域W1的侧缘接触的位置上。另外，在本实施方式中，如上所述，作为转移路线F2起点的交叉路线F1的终点e10与表面侧塑性化区域W1的侧缘的距离以及作为转移路线F2终点的交叉路线F1的起点s10与表面侧塑性化区域W1的侧缘的距离分别等于由横切用旋转工具D所形成的塑性化区域的宽度尺寸d₉的一半，因此塑性化区域W4必然与表面侧塑性化区域W1的侧缘接触。

对第一横切修补工序中的摩擦搅拌的顺序进行详细说明。

另外，在本实施方式中，将上述的修补用旋转工具C(参照图6)用作横切用旋转工具D，省略其详细说明。此外，横切用旋转工具D的旋转速度、插入速度、移动速度、脱离速度等也与修补用旋转工具C的情况相同，省略其详细说明。

在本实施方式中，使一个横切用旋转工具D作锯齿状移动，形成一笔画的移动轨迹(bead)，藉此从摩擦搅拌的开始位置S_C到结束位置E_C连续地进行摩擦搅拌。即，使插入摩擦搅拌的开始位置S_C的横切用旋转工具D的搅拌销D2(参照图9)在不中途脱离的情况下移动至结束位置E_C。另外，在每次横切表面侧塑性化区域W1时使横切用旋转工具D脱离也无妨。此外，在本实施方式中，例举了在金属构件1上设置摩擦搅拌的开始位置S_C，并且在第二接头件3上设置结束位置E_C的情况，但并不表示对开始位置S_C和结束位置E_C的位置进行限定。

对第一横切修补工序中的摩擦搅拌的顺序进行更详细的说明。

在第一横切修补工序中，首先，将横切用旋转工具D的搅拌销D2(参照图9)插入(压入)设置于金属构件1的适当位置上的开始位置S_C，然后开始进行摩擦搅拌，沿第一条交叉路线F1连续地进行摩擦搅拌。

如果使横切用旋转工具D沿交叉路线F1移动，则位于表面侧塑性化区域W1的上部的金属再次被摩擦搅拌(参照图9)，因此可充分确实地将上述第一修补工序中未被完全切断的隧道缺陷和在远离第一修补工序中的摩擦搅拌的路线的位置上形成的隧道缺陷等切断。

在横切用旋转工具D到达第一条交叉路线F1的终点e10后，将横切用旋转工具D的移动方向改变成沿着正式接合工序中的摩擦搅拌的路线的方向，然后使其沿转移路线F2移动。即，在终点e10不使横切用旋转工具D脱离，而是直接沿转移路线F2移动，从而对位于表面侧塑性化区域W1的侧方的金属连续地进行摩擦搅拌。在本实施方式中，转移路线F2与第一正式接合工序中的摩擦搅拌的路线平行，因此与使转移路线F2倾斜的情况相比，转移路线F2的距离变短。

在横切用旋转工具D到达第二条交叉路线F1的起点s10后，将横切用旋转工具D的移动方向改变成与表面侧塑性化区域W1交叉的方向，并且使横切用旋转工具D在不脱离的情况下直接沿第二条交叉路线F1移动，从而对表面侧塑性化区域W1连续地进行摩擦搅拌。

反复进行上述过程，在横切用旋转工具D到达最后的交叉路线F1的终点e10后，使横切用旋转工具D移动至结束位置E_C，然后使横切用旋转工具D边旋转边上升，从而使搅拌销D2(参照图9)从结束位置E_C脱离。

由此，如果使多个再塑性化区域W3、W3、……在第一正式接合工序中的摩擦搅拌路线上相互隔开间隔，则与在整个表面侧塑性化区域W1内形成再塑性化区域的情况相比，横切用旋转工具D的横切次数及方向转换的次数减少，结果，第一横切修补工序中的摩擦搅拌的路线的总长变短，因此横切用旋转工具D的动作中无用的动作减少，而且可高效地切断隧道缺陷。特别是在本实施方式中，相邻的再塑性化区域W3、W3的间隔距离d₈在再塑性化区域W3的宽度尺寸d9以上，因此横切用旋转工具D的动作中无用的动作进一步减少。

另外，即使将与修补用旋转工具C不同的旋转工具用作横切用旋转工具D也无妨，但即使在此情况下，该旋转工具也最好是比图2所示的正式接合用旋转工具B更小型。此外，由正式接合用旋转工具B造成的隧道缺陷大多形成于从搅拌销的上端起到其长度的1/3为止的范围内，因此横切用旋转工具D的搅拌销的长度较好的是在正式接合用旋转工具B的搅拌销B2(参照图2)的长度L₁的1/3以上，但如果大于1/2，则塑性化区域可能会扩大至所需大小以上，因此较好为1/2以下。

在第一横切修补工序结束后，除去因第一预备工序、第一正式接合工序、第一修补工序及第一横切工序中的摩擦搅拌而产生的毛刺，然后如图10(a)所示，将金属构件1、1翻面，使背面13朝上。

(6)第二预备工序：

第二预备工序是第二正式接合工序之前进行的工序，在本实施方式中，包括在第二正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置S_M2形成底孔P2的底孔形成工序。另外，在第二预备工序中，可包含上述第一接头件接合工序、临时接合工序及第二接头件接合工序。

(7)第二正式接合工序：

第二正式接合工序是将金属构件1、1的对接部J1正式地接合的工序。在本实施方式的第二正式接合工序中，如图10(a)及(b)所示，使用在第一正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具B从金属构件1的背面侧13对对接部J1进行摩擦搅拌。

在第二正式接合工序中，将正式接合用旋转工具B的搅拌销B2插入(压入)设置于第二接头件3上的底孔P2(开始位置S_M2)，然后使所插入的搅拌销B2在不中途脱离的情况下移动至设置于第一接头件2上的结束位置E_M2。即，在第二正式接合工序中，从底孔P2开始进行摩擦搅拌，然后连续地进行摩擦搅拌，直到结束位置E_M2为止。

参照图10(a)～(c)对第二正式接合工序进行更详细的说明。

首先，如图10(a)所示，使正式接合用旋转工具B位于底孔P2的正上方，接着，使正式接合用旋转工具B边向右旋转边下降，从而将搅拌销B2的前端插入底孔P2。另外，与上述第一正式接合工序的情况相同，正式接合用旋转工具B的插入时的旋转速度较好的是高于正式接合用旋转工具B的移动时的旋转速度。

搅拌销B2的整体进入第二接头件3，且肩部B1的下端面B11的整个表面与第二接头件3的表面接触后，如图10(b)所示，在进行摩擦搅拌的同时使正式接合用旋转工具B向金属构件1、1的对接部J1的一端作相对移动。如果使正式接合用旋转工具B移动，则位于其搅拌销B2周围的金属依次塑性流动化，并且在远离搅拌销B2的位置上，已塑性流动化的金属再次固化，从而形成塑性化区域W2(以下称为“背面侧塑性化区域W2”)。在本实施方式中，在第一正式接合工序和第二正式接合工序中使用同一正式接合用旋转工具B，因此背面侧塑性化区域W2的截面积与表面侧塑性化区域W1的截面积相同。另外，与第一正式接合工序的情况相同，在使正式接合用旋转工具B移动时，可以使肩部B1的轴线相对于铅锤线朝行进方向的后侧略微倾斜，但如果不倾斜，而是呈竖直状态，则正式接合用旋转工具B的方向转换变得容易，可作复杂的动作。此外，向金属构件1输入的热量可能会过大的情况下，较好的是从背面13侧向正式接合用旋转工具B的周围供给水等来进行冷却。

在到达金属构件1、1的对接部J1的一端后，使正式接合用旋转工具B沿着金属构件1、1的接缝作相对移动，从而连续地进行摩擦搅拌，直到对接部J1的另一端，然后一边进行摩擦搅拌一边使正式接合用旋转工具B作相对移动，直到结束位置E_M2为止。

在对对接部J1进行摩擦搅拌时，使正式接合用旋转工具B的搅拌销B2进入在第一正式接合工序中形成的表面侧塑性化区域W1并同时进行摩擦搅拌。由此，利用搅拌销B2对第一正式接合工序中形成的表面侧塑性化区域W1的深部再次进行摩擦搅拌，因此即使在表面侧塑性化区域W1的深部连续地形成有接合缺陷，也可将该接合缺陷切断，使其不连续，从而可提高接合部的气密性及水密性。另外，在本实施方式中，正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的长度L₁设定成满足1.01≤2L₁/t≤1.10的关系(参照图2(b))，因此只要使正式接合用旋转工具B沿着金属构件1、1的接缝移动，搅拌销B2即可确实地进入表面侧塑性化区域W1。

在正式接合用旋转工具B到达结束位置E_M2后，使正式接合用旋转工具B边旋转边上升，从而使搅拌销B2从结束位置E_M2脱离(参照图10(c))。正式接合用旋转工具B脱离时的旋转速度与上述第一正式接合工序的情况相同，较好的是高于移动时的旋转速度。

另外，如果第一正式接合工序中残留下来的冲孔Q1与第二正式接合工序中的正式接合用旋转工具B的移动路线重叠，则塑性流动化的金属可能会流入错孔Q1中，产生接合缺陷，因此较好的是在远离冲孔Q1的位置上设置第二正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置E_M2(冲孔Q2)，并且设定第二正式接合工序中的摩擦搅拌的路线，使其避开冲孔Q1，使正式接合用旋转工具B的搅拌销B2沿该路线移动。

此外，即使在第二正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具B的搅拌销B2不通过第一正式接合工序的冲孔Q1的情况下，在其间隔距离较小时，塑性流动化的金属可能会被推向冲孔Q1，产生接合缺陷，因此第一正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置E_M1与第二正式接合工序中的正式接合用旋转工具B的移动轨迹(在本实施方式中为结束位置E_M2)从平面上观察时的最短距离d₁更好的是在正式接合用旋转工具B的肩部B1的外径以上。

另外，如果如本实施方式所述使用第一正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具B来进行第二正式接合工序，则可提高作业效率，达到削减成本的目的，而且由于表面侧塑性化区域W1的截面积与背面侧塑性化区域W2的截面积相等，因此接合部的质量更为均一，但是，即使在第一正式接合工序和第二正式接合工序中使用不同形态的正式接合用旋转工具也无妨。

在第一正式接合工序和第二正式接合工序中使用不同形态的正式接合用旋转工具的情况下，较好的是例如图11(a)及(b)所示，将第一正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具B的搅拌销B2的长度L₁与第二正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具B’的搅拌销B2’的长度L₂之和设定在对接部J1处的金属构件1的厚度t以上。另外，搅拌销B2、B2’的长度L₁、L₂显然分别不到厚度t。由此，利用第二正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具B’的搅拌销B2’对第一正式接合工序中形成的表面侧塑性化区域W1的深部再次进行摩擦搅拌，因此即使在表面侧塑性化区域W1的深部连续地形成有接合缺陷，也可将该接合缺陷切断，使其不连续，从而可提高接合部的气密性及水密性。

而且，更好的是如图11(a)及(b)所示，将正式接合用旋转工具B、B’的搅拌销B2、B2’的长度L₁、L₂分别设定在对接部J1处的金属构件1的厚度t的1/2以上，而且，最好设定在厚度t的3/4以下。如果将搅拌销B2、B2’的长度L₁、L₂设定在厚度t的1/2以上，则表面侧塑性化区域W1和背面侧塑性化区域W2在金属构件1的厚度方向的中央部重叠，并且表面侧塑性化区域W1的截面积与背面侧塑性化区域W2的截面积的差减小，因此接合部的质量变得均一，如果将搅拌销B2、B2’的长度L₁、L₂设定在厚度t的3/4以下，则在进行摩擦搅拌时不需要背侧抵接件，因此可提高作业效率。

更好的是将搅拌销B2、B2’的长度L₁、L₂设定为满足1.01≤(L₁＋L₂)/t≤1.10的关系。如果预先将(L₁＋L₂)/t设定为1.01以上，则即使金属构件1有尺寸公差等，在第二正式接合工序中也可使搅拌销B2’确实地进入表面侧塑性化区域W1。此外，如果(L₁＋L₂)/t大于1.10，则各旋转工具增大至所需的尺寸以上，施加于摩擦搅拌装置的负荷增大，但如果预先将(L₁＋L₂)/t设定为1.10以下，则施加于摩擦搅拌装置的负荷减小。

(8)第二修补工序：

第二修补工序是对通过第二正式接合工序在金属构件1上形成的背面侧塑性化区域W2进行摩擦搅拌的工序，其目的是对可能被包含在背面侧塑性化区域W2内的接合缺陷进行修补。第二修补工序除了从金属构件1的背面13侧进行摩擦搅拌这一点以外，与上述第一修补工序相同，因此省略其详细说明。

(9)第二横切修补工序：

第二横切修补工序是对通过第二正式接合工序在金属构件1上形成的背面侧塑性化区域W2进行摩擦搅拌的工序，其目的是将可能被包含在背面侧塑性化区域W2内的隧道缺陷切断。第二横切修补工序除了从金属构件1的背面13侧进行摩擦搅拌这一点以外，与上述的第一横切修补工序相同，因此省略其详细说明。

在第二横切修补工序结束后，除去因第二预备工序、第二正式接合工序、第二修补工序及第二横切修补工序中的摩擦搅拌而产生的毛刺，然后切除第一接头件2及第二接头件3。

经过上述工序(1)～(9)，即使在将厚度超过40(mm)的极厚的金属构件1、1接合的情况下，也可提高接合部的气密性及水密性。

[变形例]

另外，即使对上述实施方式一中的顺序等进行适当的改变也无妨。

例如，在上述第一接头件接合工序中，设定了第一接头件接合工序的起点s2和终点e2的位置，使金属构件1、1位于向右旋转的临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧(参照图4)，但并不限定于此，也可以将图4所示的终点e2的位置作为折返点，将图4所示的临时接合工序的起点s1的位置作为第一接头件接合工序的终点。即，如图12所示，在金属构件1与第一接头件2的接缝上设置起点s2和折返点m2，并将位于起点s2与折返点m2之间的临时接合工序的起点s1作为终点e2，在使临时接合用旋转工具从起点s2移动至折返点m2后，使其从折返点m2移动至终点e2，从而对对接部J2进行摩擦搅拌即可。

由此，无需将从第一接头件接合工序的终点e2到临时接合工序的起点s1的摩擦搅拌的路线设定在第一接头件2上，因此可将临时接合用旋转工具A的移动距离控制在最小限度。即，可高效地进行第一接头件接合工序，还可减小临时接合用旋转工具A的磨损量。

另外，在使临时接合用旋转工具A向右旋转的情况下，较好的是设定第一接头件接合工序的起点s2、折返点m2及终点e2的位置，使得至少在从起点s2到折返点m2的摩擦搅拌的路线中，金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧。另外，在使临时接合用旋转工具A向左旋转的情况下，虽然省略图示，但较好的是设定第一接头件接合工序的起点、折返点及终点的位置，使得至少在从起点到折返点的摩擦搅拌的路线中，金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的左侧。

同样地，在上述第二接头件接合工序中，也设定了第二接头件接合工序的起点s3和终点e3的位置，使得金属构件1、1位于向右旋转的临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧(参照图4)，但并不限定于此，也可以将图4所示的临时接合工序的终点s1作为起点，将图4所示的第二接头件接合工序的起点s3的位置作为折返点。即，如图12所示，在金属构件1与第二接头件3的接缝上设置折返点m3和终点e3，并将位于折返点m3与终点e3之间的临时接合工序的终点e1作为起点s3，在使临时接合用旋转工具A从起点s3移动至折返点m3后，使其从折返点m3移动至终点e3，从而对对接部J3进行摩擦搅拌即可。

由此，无需将从临时接合工序的终点e1到第二接头件接合工序的起点s3的摩擦搅拌的路线设置在第二接头件3上，因此可将临时接合用旋转工具A的移动距离控制在最小限度。即，可高效地进行第二接头件接合工序，还可减小临时接合用旋转工具A的磨损量。

另外，在使临时接合用旋转工具A向右旋转的情况下，较好的是设定第二接头件接合工序的起点s3、折返点m3及终点e3的位置，使得至少在从折返点m3到终点e3的摩擦搅拌的路线中，金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧。另外，在使临时接合用旋转工具A向左旋转的情况下，虽然省略图示，但较好的是设定第二接头件接合工序的起点、折返点以及终点妁位置，使得至少在从折返点到终点的摩擦搅拌的路线中，金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的左侧。

此外，在上述修补工序中，对第一修补区域R1、第二修补区域R2及第三修补区域R3进行了摩擦搅拌(参照图7)，但也可以仅对第二修补区域R2和第三修补区域R3进行摩擦搅拌。

在此情况下，只要如图13所示，移动修补用旋转工具C’，使其横切通过正式接合工序分别在对接部J1的两端部上形成的塑性化区域(第二修补区域R2或第三修补区域R3)即可。即，只要在对接部J1的一边的端部上使修补用旋转工具C’沿对接部J2移动，藉此对第二修补区域R2进行摩擦搅拌，在对接部J1的另一边的端部上使修补用旋转工具沿对接部J3移动，藉此对第三修补区域R3进行摩擦搅拌即可。具体而言，只要在一个金属构件1上设置摩擦搅拌的开始位置S_R，使修补用旋转工具向另一个金属构件1移动，藉此对金属构件1的侧缘部进行摩擦搅拌即可。由此，也可将在正式接合用旋转工具B(参照图2(b))横切对接部J2、J3时被卷入的氧化皮膜切断，因此可得到接合缺陷极少的接合体。

另外，沿对接部J2进行摩擦搅拌时，在使修补用旋转工具C’向右旋转的情况下，设定摩擦搅拌的路线，使第一接头件2位于行进方向的左侧，而在如图所示向左旋转的情况下，设定摩擦搅拌的路线，使第一接头件2位于行进方向的右侧。同样地，沿对接部J3进行摩擦搅拌时，在如图所示使修补用旋转工具C’向右旋转的情况下，设定摩擦搅拌的路线，使第二接头件3位于行进方向的左侧，在向左旋转的情况下，设定摩擦搅拌的路线，使第二接头件3位于行进方向的右侧。在任一种情况下，摩擦搅拌的结束位置E_R都只要设定在第一接头件2或第二接头件3上，使修补用旋转工具C’的搅拌销的冲孔不残留于金属构件1、1即可。

在上述横切修补工序中，例举了使作为摩擦搅拌路线的一部分的交叉路线F1与正式接合工序中的摩擦搅拌的路线正交的情况(参照图8)，但也可以像图14所示的交叉路线F1’那样斜交。

图14所示的横切修补工序中的摩擦搅拌的路线也设定成使得多个在塑性化区域W3、W3、……在正式接合工序中的摩擦搅拌路线(塑性化区域W1的中线)上相互隔开间隔，但也可以省略图8所示的转移路线F2，使多条交叉路线F1’、F1’、……连续。另外，较好的是确保相邻的再塑性化区域W3、W3在塑性化区域W1的中线上的间隔距离d₈在再塑性化区域W3的宽度尺寸d₉以上，更好的是确保在宽度尺寸d₉的2倍以上。

交叉路线F1’也设定成将通过正式接合工序而形成的塑性化区域W1横切。交叉路线F1’的起点(也是前一条交叉路线F1’的终点)s11和终点(也是后一条交叉路线F1’的起点)e11位于塑性化区域W1的侧方，夹住塑性化区域W1并对置。

交叉路线F1’的起点s11及终点e11较好的是设定在横切用旋转工具D的整体从塑性化区域W1内拔出的位置，但如果设定在与塑性化区域W1相距所需的距离以上的位置，则横切用旋转工具D的移动距离增大，因此在本实施方式中，将它们设定在满足如下条件的位置：从起点s11到塑性化区域W1的侧缘的距离以及从塑性化区域W1的侧缘到终点e 11的距离等于横切用旋转工具D的肩部的外径的一半。

在变形例的第一横切修补工序中，首先将横切用工具D的搅拌销插入(压入)设置于金属构件1的适当位置上的开始位置S_C，然后开始进行摩擦搅拌，沿第一条交叉路线F1’连续地进行摩擦搅拌。

在横切用旋转工具D到达第一条交叉路线F1’的终点e11后，改变横切用旋转工具D的移动方向，使其沿着第二条交叉路线F1’移动。即，在终点e11不使横切用旋转工具D脱离，而是直接沿着第二条交叉路线F1’移动，从而对塑性化区域W1连续地进行摩擦搅拌。

反复进行上述过程，在横切用旋转工具D到达最后的交叉路线F1’后，使横切用旋转工具D移动至结束位置E_C，然后使横切用旋转工具D边旋转边上升，从而使搅拌销从结束位置E_C脱离。

如果像图14所示的横切修补工序那样使与塑性化区域W1斜交的多条交叉路线F1’、F1’、……以锯齿状连续，则与设置转移路线的情况(参照图8)相比，可减少横切用旋转工具D的方向转换的次数，因此横切用旋转工具D的动作中无用的动作进一步减少，可更高效地切断隧道缺陷。

[实施方式二]

在上述的实施方式一中，例举了将金属构件1、1以直线状相互连接的情况，但对于将金属构件1、1以L字形或T字形相互连接的情况，也可使用上述方法。另外，下面例举将金属构件1、1以L字形相互连接的情况。

实施方式二的接合方法与实施方式一的接合方法相同，也包括(1)准备工序、(2)第一预备工序、(3)第一正式接合工序、(4)第一修补工序、(5)第一横切修补工序、(6)第二预备工序、(7)第二正式接合工序、(8)第二修补工序、以及(9)第二横切修补工序。另外，第一预备工序，第一正式接合工序、第一修补工序及第一横切修补工序是从金属构件1的表面侧实施的工序，第二预备工序、第二正式接合工序、第二修补工序及第二横切修补工序是从金属构件1的背面侧实施的工序。

(1)准备工序：

参照图15对准备工序进行说明。本实施方式的准备工序包括：使欲接合的金属构件1、1对接的对接工序；在金属构件1、1的对接部J1的两侧配置第一接头件2和第二接头件3的接头件配置工序；以及通过熔接将第一接头件2和第二接头件3临时接合于金属构件1、1的熔接工序。

在对接工序中，将欲接合的金属构件1、1配置成L字形，使一个金属构件1的侧面与另一个金属构件1的侧面密合。

在接头件配置工序中，将第一接头件2配置于金属构件1、1的对接部J1的一端侧(外侧)，使第一接头件2的抵接面21(参照图15(b))抵接于金属构件1、1的外侧的侧面，并将第二接头件3配置于对接部J1的另一端侧，使第二接头件3的抵接面31(参照图15(b))抵接于金属构件1的内侧的侧面。另外，将金属构件1、1组合成L字形时，将第一接头件2及第二接头件3中的一个(在本实施方式中为第三接头件3)配置于由金属构件1、1形成的内角部(由金属构件1、1的内侧的侧面形成的角部)。

在熔接工序中，将由金属构件1与第一接头件2形成的内角部2a、2a熔接，从而将金属构件1与第一接头件2接合，将由金属构件1与第二接头件3形成的内角部3a、3a熔接，从而将金属构件1与第二接头件3接合。

在准备工序结束后，将金属构件1、1、第一接头件2及第二接头件3载置于未图示的摩擦搅拌装置的架台上，使用夹子等的未图示的夹具来进行限制，使其无法移动。

(2)第一预备工序：

第一预备工序包括：将金属构件1、1与第一接头件2的对接部J2接合的第一接头件接合工序；将金属构件1、1的对接部J1临时接合的临时接合工序；将金属构件1、1与第二接头件3的对接部J3接合的第二接头件接合工序；以及在第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成底孔的底孔形成工序。

在本实施方式的第一预备工序中，如图16(a)及(b)所示，使一个临时接合用旋转工具A移动，形成一笔画的移动轨迹(bead)，从而对对接部J1、J2、J3连续地进行摩擦搅拌。

对本实施方式的第一预备工序的摩擦搅拌的顺序进行更详细的说明。

首先，使临时接合用旋转工具A的搅拌销A2在向左旋转的同时插入设置于第一接头件2的适当位置上的开始位置S_P，然后开始进行摩擦搅拌，使临时接合用旋转工具A向第一接头件接合工序的起点s2作相对移动。

在第一接头件接合工序中，对第一接头件2与金属构件1、1的对接部J2进行摩擦搅拌。具体而言，在金属构件1、1与第一接头件2的接缝上设定摩擦搅拌的路线，使临时接合用旋转工具A沿该路线作相对移动，藉此对对接部J2进行摩擦搅拌。在本实施方式中，不使临时接合用旋转工具A中途脱离，而是从第一接头件接合工序的起点s2到终点e2连续地进行摩擦搅拌。

另外，在使临时接合用旋转工具A向左旋转的情况下，在行进方向的右侧可能会产生微小的接合缺陷，因此较好的是设定第一接头件接合工序的起点s2和终点e2的位置，使金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的左侧。由此，在金属构件1侧难以产生接合缺陷，因此可得到高质量的接合体。

在临时接合用旋转工具A到达第一接头件接合工序的终点e2后，在终点e2不结束摩擦搅拌，而是连续地进行摩擦搅拌，直到临时接合工序的起点s1为止，然后直接转移至临时接合工序。另外，在本实施方式中，将从第一接头件接合工序的终点e2到临时接合工序的起点s1的摩擦搅拌的路线设定在第一接头件2上。

在临时接合工序中，对金属构件1、1的对接部J1进行摩擦搅拌。具体而言，在金属构件1、1的接缝上设定摩擦搅拌的路线，使临时接合用旋转工具A沿该路线作相对移动，藉此对对接部J1进行摩擦搅拌。在本实施方式中，不使临时接合用旋转工具A中途脱离，而是从临时接合工序的起点s1到终点e1连续地进行摩擦搅拌。

在临时接合用旋转工具A到达临时接合工序的终点e1后，直接转移至第二接头件接合工序。即，在临时接合工序的终点e1不使临时接合用旋转工具A脱离，而是转移至第二接头件接合工序，上述临时接合工序的终点e1也是第二接头件接合工序的起点s3。

在第二接头件接合工序中，对金属构件1、1与第二接头件3的对接部J3、J3进行摩擦搅拌。在本实施方式中，第二接头件接合工序的起点s3位于对接部J3、J3的中间，因此在从第二接头件接合工序的起点s3到终点e3的摩擦搅拌的路线上设置折返点m3，在使临时接合用旋转工具A从起点s3移动到折返点m3后(参照图16(a))，使临时接合用旋转工具A从折返点m3移动至终点e3(参照图16(b))，藉此从第二接头件接合工序的起点s3到终点e3连续地进行摩擦搅拌。即，使临时接合用旋转工具A在起点s3～折返点m3之间往返之后，使临时接合用旋转工具A移动至终点e3，藉此从第二接头件接合工序的起点s3到终点e3连续地进行摩擦搅拌。另外，从起点s3到折返点m3的摩擦搅拌的路线以及从折返点m3到终点e3的摩擦搅拌的路线分别设定在金属构件1与第二接头件3的接缝上。

起点s3、折返点m3及终点e3的位置关系无特别限制，但在如本实施方式所述使临时接合用旋转工具A向左旋转的情况下，较好的是设定第二接头件接合工序的起点s3、折返点m3及终点e3的位置，使得至少在从折返点m3到终点e3的摩擦搅拌的路线中，金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的左侧。在此情况下，较好的是将起点s3～折返点m3之间的往返两路的摩擦搅拌的路线都设定在金属构件1与第二接头件3的接缝上，使临时接合用旋转工具A沿该路线移动。由此，在从起点s3到折返点m3的路线上，金属构件1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧，即使在金属构件1侧产生了接合缺陷，由于在之后进行的从折返点m3到终点e3的摩擦搅拌中，金属构件1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的左侧，因此可修正上述接合缺陷，得到高质量的接合体。

另外，在使临时接合用旋转工具A向右旋转的情况下，较好的是设定第二接头件接合工序的起点、折返点及终点的位置，使得在从折返点到终点的摩擦搅拌的路线中，金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧。具体而言，虽然省略图示，但只要在临时接合用旋转工具A向左旋转的情况下的终点e3的位置上设置折返点，在临时接合用旋转工具A向左旋转的情况下的折返点m3的位置上设置终点即可。

如图16(b)所示，在临时接合用旋转工具A到达第二接头件接合工序的终点e3后，在终点e3不结束摩擦搅拌，而是连续地进行摩擦搅拌，直到设置在第二接头件3上的结束位置E_P为止。在临时接合用旋转工具A到达结束位置E_P后，使临时接合用旋转工具A边旋转边上升，从而使搅拌销A2从结束位置E_P脱离。

接着，实施底孔形成工序。底孔形成工序是在第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成底孔P1的工序。在本实施方式的底孔形成工序中，底孔P1形成在金属构件1与第二接头件3的对接部J3上。

底孔P1的形成方法并无限制，例如可通过将未图示的公知的钻头旋转插入而形成，除此之外，也可通过一边使具有比临时接合用旋转工具A的搅拌销A2(参照图2(a))更大型且比正式接合用旋转工具B的搅拌销B2(参照图2(b))更小型的搅拌销的旋转工具旋转一边将其插入拔出而形成。

此外，底孔P1的位置(即第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置)也无限制，既可以形成在第一接头件2及第二接头件3上，也可以形成在对接部J2上，但较好的是如本实施方式所述，形成在出现于金属构件1的表面12侧的金属构件1、1的接缝(边界线)的延长线上，或者是形成于省略图示的金属构件1、1的接缝的端部(即对接部J1的端部)。

另外，在金属构件1、1的接缝的延长线上形成底孔P1的情况下，可以如图17所示，在该延长线上设置第一预备工序中的摩擦搅拌的结束位置E_P，将临时接合用旋转工具A的搅拌销A2脱离时形成的冲孔直接作为底孔，或是用未图示的钻头等将冲孔的孔径扩大而形成底孔。由此，可省略或简化底孔的加工作业，因此可缩短作业时间。

(3)第一正式接合工序：

在第一预备工序结束后，实施使金属构件1、1的对接部J1正式地接合的第一正式接合工序。在本实施方式的第一正式接合工序中，使用图2(a)所示的正式接合用旋转工具B，从金属构件1的表面侧对临时接合状态下的对接部J1进行摩擦搅拌。

在第一正式接合工序中，首先，如图18所示，使正式接合用旋转工具B向左旋转并同时将搅拌销B2插入开始位置S_M1(即图16(b)所示的底孔P1)，然后开始进行摩擦搅拌。在本实施方式中，将开始位置S_M1设置于金属构件1与第二接头件3的对接部J3，因此在将正式接合用旋转工具B的搅拌销B2压入时，塑性流动化的金属的一部分流入金属构件1与第二接头件3之间的微小的间隙中，在此之后塑性流动化的金属朝上述间隙的逸散变得缓和，因此难以发生因厚度不足而引起的接合缺陷。

另外，如果将正式接合用旋转工具B的搅拌销B2压入底孔P1，则将金属构件1与第二接头件3拉离的力产生作用，但由于已通过熔接将由金属构件1与第二接头件3形成的内角部3a、3a临时接合，因此金属构件1与第二接头件3之间不会产生空隙。

在摩擦搅拌进行至金属构件1、1的对接部J1的一端后，使正式接合用旋转工具B直接突入对接部J1，然后使正式接合用旋转工具B沿着设定在金属构件1、1的接缝上的摩擦搅拌路线作相对移动，藉此从对接部J1的一端到另一端连续地进行摩擦搅拌。使正式接合用旋转工具B相对移动至对接部J1的另一端后，一边进行摩擦搅拌一边使其横切对接部J2，直接向结束位置E_M1作相对移动。

在正式接合用旋转工具B到达结束位置E_M1后，使正式接合用旋转工具边旋转边上升，从而使搅拌销B2从结束位置E_M1脱离。另外，如果在结束位置E_M1处使搅拌销B2向上方脱离，则会不可避免地形成与搅拌销B2大致相同形状的冲孔Q1，但在本实施方式中，仍然使其残留。

另外，在本实施方式中，例举了将第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置设置于对接部J3的情况，但也可以如图19(a)所示设置在第二接头件3上，还可以如图19(b)所示设置在第一接头件2上。

(4)第一修补工序：

在第一正式接合工序结束后，实施第一修补工序，在该第一修补工序中，对通过第一正式接合工序在金属构件1上形成的表面侧塑性化区域W1进行摩擦搅拌。在本实施方式的第一修补工序中，如图20(a)及(b)所示，利用比正式接合用旋转工具B更小型的修补用旋转工具C，至少对表面侧塑性化区域W1中的第一修赖区域R1及第二修补区域R2进行摩擦搅拌。

对第一修补区域R1进行摩擦搅拌的目的是将可能会沿着正式接合用旋转工具B(参照图2(b))的行进方向形成的隧道缺陷切断。在使正式接合用旋转工具B向左旋转的本实施方式中，在行进方向的右侧可能会产生隧道缺陷，因此只要设定第一修补区域R1，使其至少包含从平面上观察位于行进方向右侧的表面侧塑性化区域W1的上部即可。

对第二修补区域R2进行摩擦搅拌的目的是将在正式接合用旋转工具B横切对接部J2时被卷入表面侧塑性化区域W1内的氧化皮膜(在金属构件1的侧面14与第一接头件2的抵接面21上形成的氧化皮膜)切断。如本实施方式所述将正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置E_M1设置于第一接头件2上、且使正式接合用旋转工具B(参照图2(b))向左旋转的情况下，氧化皮膜被卷入位于行进方向左侧的表面侧塑性化区域W1的上部的可能性较高，因此只要设定第二修补区域R2，使其至少包含与第一接头件2邻接的表面侧塑性化区域W1中从平面上观察位于行进方向左侧的表面侧塑性化区域W1的上部即可。

在第一修补工序中，如图20(b)所示，使一个修补用旋转工具移动，形成一笔画的移动轨迹(bead)，从而对第一修补区域R1、第二修补区域R2及第三修补区域R3连续地进行摩擦搅拌。另外，在本实施方式中，例举了以第一修补区域R1、第二修补区域R2的顺序进行摩擦搅拌的情况，但并不表示对摩擦搅拌的顺序进行限定。

参照图20(b)对第一修补工序中的摩擦搅拌的顺序进行更详细的说明。

首先，将修补用旋转工具C的搅拌销插入(压入)设置于金属构件1的适当位置上的开始位置S_R，然后开始进行摩擦搅拌，对第一修补区域R1(参照图20(a))进行摩擦搅拌。在本实施方式中，在正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置S_M1(参照图18)的附近设置开始位置S_R，并且在夹住开始位置S_R、与结束位置E_R相对的一侧设置折返点M_R，使修补用旋转工具C向折返点M_R作相对移动后，在折返点M_R折返，然后使其沿对接部J1(参照图18)作相对移动，藉此对第一修补区域R1(参照图20(a))进行摩擦搅拌。通过从开始位置S_R到折返点M_R进行摩擦搅拌，可将在正式接合用旋转工具B的搅拌销B2插入开始位置S_M1(参照图18)时被卷入的氧化皮膜切断。

在对第一修补区域R1进行的摩擦搅拌结束后，不使修补用旋转工具C脱离，而是直接移动至第二修补区域R2，对于第二修补区域R2进行摩擦搅拌。另外，在第二修补区域R2比可以使用修补用旋转工具C进行摩擦搅拌的区域大的情况下，只要一边使摩擦搅拌的路线偏移一边使修补用旋转工具C作数次回转(U－turn)即可。

在对第二修补区域R2进行的摩擦搅拌结束后，使修补用旋转工具C移动至结束位置E_R，然后使修补用旋转工具C边旋转边上升，从而使搅拌销C2从结束位置E_R脱离。

(5)第一横切修补工序：

在第一修补工序结束后，实施第一横切修补工序，在该第一横切修补工序中，如图21所示使横切用旋转工具D移动，使其多次横切表面侧塑性化区域W1，藉此对表面侧塑性化区域W1进行摩擦搅拌。

第一横切修补工序中的摩擦搅拌的路线设定为使得多个再塑性化区域W3、W3、……在第一正式接合工序中的摩擦搅拌的路线(表面侧塑性化区域W1的中线)上相互隔开间隔，在本实施方式中，其包括：横切表面侧塑性化区域W1的多条交叉路线F1、F1、……；以及将相邻的交叉路线F1、F1的同侧的端部彼此连接的转移路线F2、F2、……。

交叉路线F1与第一正式接合工序中的摩擦搅拌的路线正交。此外，转移路线F2设置于表面侧塑性化区域W1的右侧或左侧，与第一正式接合工序中的摩擦搅拌路线平行。

对第一横切修补工序中的摩擦搅拌的顺序进行详细说明。

在本实施方式中，也是使一个横切用旋转工具D作锯齿状移动，形成一笔画的移动轨迹(bead)，藉此从摩擦搅拌的开始位置S_C到结束位置E_C连续地进行摩擦搅拌。

在第一横切修补工序中，首先，将横切用旋转工具D的搅拌销D2(参照图9)插入(压入)设置于金属构件1的适当位置上的开始位置S_C，然后开始进行摩擦搅拌，沿第一条交叉路线F1连续地进行摩擦搅拌。在到达第一条交叉路线F1的终点e10后，改变横切用旋转工具D的移动方向，使其沿转移路线F2移动，对位于表面侧塑性化区域W1侧方的金属连续地进行摩擦搅拌。在横切用旋转工具D到达第二条交叉路线F1的起点s10后，改变横切用旋转工具D的移动方向，使其沿第二条交叉路线F1移动，对表面侧塑性化区域W1连续地进行摩擦搅拌。反复进行上述过程，在横切用旋转工具D到达最后的交叉路线F1的终点e10后，使横切用旋转工具D移动至结束位置E_C，然后使横切用旋转工具D边旋转边上升，从而使搅拌销D2(参照图9)从结束位置E_C脱离。

在第一横切修补工序结束后，除去因第一预备工序、第一正式接合工序、第一修补工序及第一横切修补工序中的摩擦搅拌而产生的毛刺，然后将金属构件1、1翻面，使背面朝上。

(6)第二预备工序：

在将金属构件1、1翻面后，实施第二预备工序，该第二预备工序包括在第二正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成底孔(省略图示)的底孔形成工序。

(7)第二正式接合工序：

在第二预备工序结束后，实施第二正式接合工序，在该第二正式接合工序中，如图22所示，使用在第一正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具B，从金属构件1的背面13侧对对接部J1进行摩擦搅拌。在对对接部J1进行摩擦搅拌时，使正式接合用旋转工具B的搅拌销B2进入在第一正式接合工序中形成的表面侧塑性化区域，并同时进行摩擦搅拌(参照图10(b))。

在本实施方式的第二正式接合工序中，设定摩擦搅拌的路线，使其避开在第一正式接合工序中残留下来的冲孔Q1，使插入未图示的底孔(开始位置S_M2)的搅拌销在不中途脱离的情况下移动至结束位置E_M2，藉此从开始位置S_M2到结束位置E_M2连续地进行摩擦搅拌。另外，第一正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置E_M1(冲孔Q1的中心)与第二正式接合工序中的正式接合用旋转工具B的移动轨迹从平面上观察时的最短距离d₁确保在正式接合用旋转工具B的肩部B1的外径以上。

除此之外，本实施方式的第二正式接合工序的顺序与上述实施方式一的第二正式接合工序的情况相同，因此省略其详细说明。

(8)第二修补工序：

在第二正式接合工序结束后，实施第二修补工序，在该第二修补工序中，对通过第二正式接合工序在金属构件1上形成的背面侧塑性化区域W2进行摩擦搅拌。第二修补工序除了从金属构件1的背面13侧进行摩擦搅拌这一点以外，与上述第一修补工序相同，因此省略其详细说明。

(9)第二横切修补工序：

在第二修补工序结束后，实施第二横切修补工序，在该第二横切修补工序中，对通过第二正式接合工序在金属构件1上形成的背面侧塑性化区域W2进行摩擦搅拌。第二修补工序除了从金属构件1的背面13侧进行摩擦搅拌这一点以外，与上述第一横切修补工序相同，因此省略其详细说明。

在第二横切修补工序结束后，除去因第二预备工序、第二正式接合工序、第二修补工序及第二横切修补工序中的摩擦搅拌而产生的毛刺，然后切除第一接头件2以及第二接头件3。

另外，在实施方式二中，例举了在以L字形对接的金属构件1、1的内角部配置第二接头件3的情况，但即使如图23所示，在金属构件1、1的内角部配置第一接头件2，以夹住对接部J1的形态在相反侧配置第二接头件3也无妨。

在此情况下，可以在金属构件1与第一接头件2的接缝上设置第一接头件接合工序的起点s2和折返点m2，并将位于起点s2与折返点m2之间的临时接合工序的起点s1(金属构件1、1的内角部)作为终点e2，在使临时接合用旋转工具A从起点s2移动至折返点m2后，使其从折返点m2移动至终点e2，从而对对接部J2进行摩擦搅拌。

另外，在使临时接合用旋转工具A向右旋转的情况下，较好的是设定第一接头件接合工序的起点s2、折返点m2及终点e2的位置，使得至少在从起点s2到折返点m2的摩擦搅拌的路线中，金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧。另外，在使临时接合用旋转工具A向左旋转的情况下，虽然省略图示，但较好的是设定第一接头件接合工序的起点、折返点及终点的位置，使得至少在从起点到折返点的摩擦搅拌路线中，金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的左侧。

同样地，在上述第二接头件接合工序中，可以在金属构件1与第二接头件3的接缝上设置折返点m3和终点e3，并将位于折返点m3与终点e3之间的临时接合工序的终点e1作为起点s3，在使临时接合用旋转工具A从起点s3移动至折返点m3后，使其从折返点m3移动至终点e3，从而对对接部J3进行摩擦搅拌。

另外，在使临时接合用旋转工具A向右旋转的情况下，较好的是设定第二接头件接合工序的起点s3、折返点m3及终点e3的位置，使得至少在从折返点m3到终点e3的摩擦搅拌路线中，金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的右侧。另外，在使临时接合用旋转工具A向左旋转的情况下，虽然省略图示，但较好的是设定第二接头件接合工序的起点、折返点及终点的位置，使得至少在从折返点到终点的摩擦搅拌路线中，金属构件1、1位于临时接合用旋转工具A的行进方向的左侧。

实施例

上述接合方法的具体的接合条件示于表1～表2。表1揭示的是金属构件1、第一接头件2及第二接头件3的合金种类、厚度、各旋转工具的尺寸和底孔的尺寸，表2揭示的是上述各工序中的各旋转工具的旋转速度、插入速度和移动速度。另外，在本实施例中，第一正式接合工序和第二正式接合工序的接合条件相同，并且第一修补工序和第二修补工序的接合条件相同。此外，表1中，“JIS5052－O”是日本工业标准所规定的表示铝合金的种类的记号，意思是包含2.2～2.8％的Mg的铝合金(A1－Mg系合金)，且为退火铝合金。此外，“C1020”是日本工业标准所规定的表示铜(铜合金)的种类的记号，意思是高纯度无氧铜(Cu 99.96％以上)。

[表1]

[表2]

Claims

1.一种接合方法，包括：

在金属构件各自的对接部的两侧配置第一接头件和第二接头件的接头件配置工序；

从所述金属构件的表面侧对所述金属构件和所述第一接头件的对接部进行摩擦搅拌的第一接头件接合工序；

从所述金属构件的表面侧对所述金属构件各自的对接部进行摩擦搅拌，以将所述金属构件彼此临时接合的临时接合工序；

从所述金属构件的表面侧对所述金属构件和所述第二接头件的对接部进行摩擦搅拌的第二接头件接合工序；

在所述第一接头件或所述第二接头件的表面形成底孔的底孔形成工序；

将所述金属构件、所述第一接头件及所述第二接头件载置于摩擦搅拌装置的架台上，在限制成无法相对于所述架台移动的状态下，将旋转工具的搅拌销插入所述底孔，并使其朝所述金属构件各自的对接部移动，从所述金属构件的表面侧对临时接合后的所述金属构件各自的对接部进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；

除去因所述第一正式接合工序中的摩擦搅拌而产生的毛刺的毛刺除去工序；

将所述金属构件翻面，使所述金属构件的背面朝上的翻面工序；以及

从所述金属构件的所述背面侧对所述金属构件各自的对接部进行摩擦搅拌的第二正式接合工序，其特征在于，

在所述第二正式接合工序中，使旋转工具的搅拌销进入在所述第一正式接合工序中形成的塑性化区域并同时进行摩擦搅拌，并且设定所述第二正式接合工序中的摩擦搅拌的路线，使其避开因在所述第一正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置上使搅拌销脱离而形成的冲孔。

2.一种接合方法，包括：

从所述金属构件的表面侧对所述金属构件各自的对接部进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；

将所述金属构件翻面，使所述金属构件的背面朝上的翻面工序；

从所述金属构件的背面侧对所述金属构件和所述第一接头件的对接部进行摩擦搅拌的第一接头件接合工序；

从所述金属构件的背面侧对所述金属构件各自的对接部进行摩擦搅拌，以将所述金属构件彼此临时接合的临时接合工序；

从所述金属构件的背面侧对所述金属构件和所述第二接头件的对接部进行摩擦搅拌的第二接头件接合工序；

在所述第一接头件或所述第二接头件的背面形成底孔的底孔形成工序；以及

将所述金属构件、所述第一接头件及所述第二接头件载置于摩擦搅拌装置的架台上，在限制成无法相对于所述架台移动的状态下，将旋转工具的搅拌销插入所述底孔，并使其朝所述金属构件各自的对接部移动，从所述金属构件的背面侧对临时接合后的所述金属构件各自的对接部进行摩擦搅拌的第二正式接合工序，

其特征在于，

3.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，将所述第一正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的长度与所述第二正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的长度之和设定在所述金属构件各自的对接部处的所述金属构件的厚度以上。

4.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，将所述第一正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的长度设定在所述金属构件各自的对接部处的所述金属构件的厚度的1/2以上，并将在所述第二正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的长度设定在所述金属构件各自的对接部处的所述金属构件的厚度的1/2以上。

5.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，所述第二正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的长度与所述第一正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的长度相同。

6.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，将所述第一正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的长度设为L₁、将所述第二正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的长度设为L₂、将所述金属构件各自的对接部处的所述金属构件的厚度设为t时，满足1.01≤(L₁+L₂)/t≤1.10的关系。

7.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，将所述第一正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的长度设定在所述金属构件各自的对接部处的所述金属构件的厚度的3/4以下，并将所述第二正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的长度设定在所述金属构件各自的对接部处的所述金属构件的厚度的3/4以下。

8.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，在所述接头件配置工序中，使第一接头件的表面及第二接头件的表面与金属构件的表面处于同一平面内，并且使第一接头件的背面及第二接头件的背面与金属构件的背面处于同一平面内。

9.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，所述第一正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置与所述第二正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的移动轨迹的最短距离在所述第二正式接合工序中使用的所述旋转工具的肩部的外径以上。

10.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，在所述临时接合工序中，使用比所述第一正式接合工序中使用的所述旋转工具更小型的临时接合用旋转工具。

11.如权利要求2所述的接合方法，其特征在于，在所述临时接合工序中，使用比所述第二正式接合工序中使用的所述旋转工具更小型的临时接合用旋转工具。

12.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，预先将所述底孔的最大孔径减小至小于所述第一正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的最大外径。

13.如权利要求2所述的接合方法，其特征在于，预先将所述底孔的最大孔径减小至小于所述第二正式接合工序中使用的所述旋转工具的搅拌销的最大外径。