JP2004148320A

JP2004148320A - 摩擦撹拌を用いた接合方法及び接合用工具

Info

Publication number: JP2004148320A
Application number: JP2002313019A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Murakami; 士嘉村上
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-28
Also published as: DE60312793T2; US20060163326A1; DE60312793D1; US20040144830A1; AU2003277797A1; AU2003277797A8; US20050145678A1; WO2004037478A1; EP1415752A1; EP1415752B1; JP3864888B2

Abstract

【課題】重ねられたワーク同士の接合強度を向上させる。
【解決手段】アルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２とを重ねた状態で接合するに際して、鋼板Ｗ２に、予め、貫通孔１０を設けておき、回転状態の回転ツール４により、その加圧をもってアルミニウム板Ｗ１のアルミ材Ｗ１−１を貫通孔１０に押し込むと共に、その回転をもってそのアルミ材Ｗ１−１を塑性流動させる。そして、貫通孔１０内周面の軟化に伴い、アルミ材Ｗ１−１の塑性流動に基づき貫通孔１０内周面に圧接力を生じさせ、アルミ材Ｗ１−１と貫通孔１０内周面との接合を行う。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦撹拌を用いた接合方法、及びその方法に使用する接合用工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
摩擦撹拌を用いた接合方法として、特許文献１に示すように、重ねられた板状のワークのうち、該ワークの重ね方向一方側における一方のワークに対して回転ツールを当接させて、該重ねられたワークに対して、該ワークの重ね方向に向けて加圧力を付与すると共に該加圧力の加圧方向を中心として回転力を付与するものがある。このものによれば、回転ツールの加圧と回転とに伴い、回転ツールと重ねられたワークとの間で発生される摩擦熱によりそのワークが軟化されて、そのワーク内に回転ツールが進入される。このため、その回転ツールによりワーク内における重ね面付近で塑性流動が引き起こされることになり、重ねられたワークは、その重ね面付近でスポット的に一体化することになる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１４９８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記接合方法においては、回転ツールによって一方のワークを他方のワーク内に深く入り込ませることができず、重ねられたワーク同士の接合は、ワークの重ね面付近における浅い部分（回転ツールが塑性流動させた部分）に限られる。このため、一層の接合強度の向上が望まれている。
【０００５】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その第１の技術的課題は、重ねられたワーク同士の接合強度を向上させることができる摩擦撹拌を用いた接合方法を提供することにある。
第２の技術的課題は、上記接合方法を実施する接合用工具を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記第１の技術的課題を達成するために本発明（請求項１に係る発明）にあっては、
重ねられた板状のワークのうち、該ワークの重ね方向一方側における一方のワークに対して回転ツールを当接させて、該重ねられたワークに対して、該ワークの重ね方向に向けて加圧力を付与すると共に該加圧力の加圧方向を中心とした回転に基づく摩擦熱を付与する摩擦撹拌を用いた接合方法において、
前記ワークの重ね方向他方側における他方のワークに、予め、前記回転ツールの加圧領域に臨むようにして貫通孔を設け、
前記回転ツールの加圧に伴い、前記貫通孔内に前記一方のワークを押し込む構成としてある。この請求項１の好ましい態様としては、請求項２〜５記載の通りとなる。
【０００７】
前記第２の技術的課題を達成するために本発明（請求項６に係る発明）にあっては、
板状の一方のワークと、接合すべき部分に貫通孔を有する板状の他方のワークとを重ねた状態で接合する接合用工具であって、
前記一方のワークに対して当接された状態でワークの重ね方向に加圧力を付与すると共に該加圧力の加圧方向を中心とした回転に基づく摩擦熱を付与する回転ツールと、該回転ツールに対向して配置され前記両ワークを前記他方のワークに当接した状態で受け止める受け具とを備え、
前記受け具が、前記他方のワークにおける貫通孔の径よりも大きな開口を有する凹所を備えている構成とされている。この請求項６の好ましい態様としては、請求項７記載の通りとなる。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１に記載された発明によれば、回転ツールの加圧に伴い、回転に基づく摩擦熱により軟化した一方のワークの一部材料が他方のワークの貫通孔に十分に押し込まれ、その貫通孔内に充填された一方のワークの一部材料が、進入してくる回転ツールにより塑性流動される。これにより、他方のワーク表面の軟化に伴い、その貫通孔内周面等に対して圧接力が生じることになり、接合が行われる。このため、強い接合が貫通孔内周面を含む広い接合面積の下で行われることになり、重ねられたワーク同士の接合強度を向上させることができることになる。
【０００９】
請求項２に記載された発明によれば、貫通孔内に押し込まれた一方のワークの材料を、該貫通孔を経てワークの重ね方向他方側に押し出すと共に該貫通孔外において該貫通孔の径方向外方に拡がるようにすることから、一方のワーク材料の硬化後、他方のワークが、貫通孔から押し出され径方向外方に拡がった一方のワーク材料と、もともとの一方のワークとによって挟持された状態となる。このため、両ワークの剥離方向（ワークの板面に対して垂直方向）において特に強固な係合関係が確保されることになり、重ねられたワーク同士の接合強度を、一層向上させることができることになる。
【００１０】
請求項３に記載された発明によれば、回転ツールの加圧に伴い、貫通孔周縁部に、他方のワーク外側から押圧力を付与する一方、一方のワークに押圧力が作用する領域において逃げ空間を確保することから、回転ツールに基づく摩擦熱によってワークの軟化が進むにつれて、一方のワークの一部材料が逃げ空間に逃げる一方、その一方のワークと当接する貫通孔周縁部が盛り上がって、該一方のワーク内にその他方のワークにおける盛り上がり部分が入り込むことになる。このため、両ワークのせん断方向（ワークの板面に沿う方向）において特に強固な係合関係が確保されることになり、一層、重ねられたワーク同士の接合強度を向上させることができることになる。
【００１１】
請求項４に記載された発明によれば、一方のワーク及び他方のワークは異種材料であり、他方のワークに対して一方のワークが軟質材料とされていることから、一方のワーク及び他方のワークが異種材料であっても、的確に前記請求項１等と同様の作用効果を得ることができることになる。
【００１２】
請求項５に記載された発明によれば、一方のワークがアルミニウム板とされ、他方のワークが鋼板とされていることから、このような異種材料であっても、的確に前記請求項１等と同様の作用効果を得ることができることになる。
【００１３】
請求項６に記載された発明によれば、受け具の凹所開口が他方のワークにおける貫通孔の径よりも大きくされていることから、一方のワークの一部の材料が貫通孔を経て他方のワークの貫通孔外に押し出されると共にその該貫通孔の径方向外方に拡がることになり、前記請求項２に係る方法を具体的に実施できる接合用工具を提供できることになる。
しかも、貫通孔を経てワークの重ね方向他方側に押し出された一方のワークの材料が、貫通孔周縁部に対して回転ツール側に向けた力を作用させることになり、回転ツールに基づく摩擦熱によって他方のワーク（貫通孔内周面、内周縁部等）の軟化が進むにつれて、一方のワークと当接する貫通孔周縁部が盛り上がり易くすることができることになる。このため、一方のワーク内に他方のワークにおける盛り上がり部分が入り込み易くなり、重ねられたワーク同士の接合強度を向上させる上で好ましいものとなる。
【００１４】
請求項７に記載された発明によれば、受け具における環状の突部により他方のワークに対する押圧力が得られ、回転ツールにおける環状溝により逃げ空間が得られることになり、前記請求項３に係る方法を具体的に実施できる接合用工具を提供できることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
先ず、本発明に係る方法を説明する前に、本発明に係る方法を実施する具体的な接合装置について説明する。
【００１６】
図１は、第１実施形態に係る接合装置Ａの概略構成を示しており、この接合装置Ａは、例えば自動車ボディ等に用いられるアルミニウム合金等からなるアルミニウム板（一方のワーク）Ｗ１と鋼板（他方のワーク）Ｗ２とをワークＷとして、その両板面を重ねた状態で接合するために用いられる。この接合装置Ａは、ロボット２と、そのロボット２の手首に取付けられる接合ガン１と、それらを制御する制御盤３とを備えている。
【００１７】
前記ロボット２としては、例えば汎用の６軸垂直多関節型ロボットが用いられる。このロボット２は、接合ガン１を、前記アルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２との接合位置に位置づける機能を有している。
【００１８】
前記接合ガン１は、図２に示すように、前記アルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２とを接合するべく、接合用工具６として、回転ツール４と、受け具５とを備えている。回転ツール４は、接合軸Ｘ上に配設されており、この回転ツール４は、加圧軸モータ１２により加圧のために上記接合軸Ｘに沿って昇降動されると共に、回転軸モータ１１により接合軸Ｘを中心として回転されることになっている。上記回転軸モータ１１としては、インダクションモータやサーボモータが用いることができ、上記加圧軸モータ１２としては、サーボモータを用いることができる。受け具５は、前記回転ツール４に対向して配置されており、この位置状態は、略Ｌ字状のアーム１３を利用し、その先端に受け具５を取付けることにより保持されている。尚、回転ツール４及び受け具５は、接合ガン１に対して着脱可能に取付けられている。
【００１９】
上記接合ガン１における回転ツール４と受け具５とについて、図３に基づいて具体的に説明する。
回転ツール４は、本体部４ａと、その本体部４ａの先端面から突出する突出部としてのピン部４ｂとを一体的に有している。本体部４ａは、略円柱状に形成され、その配置は、その軸心が前記接合軸Ｘに合致するように設定されている。ピン部４ｂは、その軸心が本体部４ａの軸心（接合軸Ｘ）に合致するように配置されつつ、本体部４ａよりも小径となるようにして突出されており、その先端面は平坦面に形成されている。この場合、この先端面の形状は、より好ましくは、曲率半径４０ｍｍ程度の曲面形状がよく、これにより、回転ツール４の回転時に求心力が発生して押し込みがスムーズとなる。受け具５は、前記回転ツール４における本体部４ａと略同径とされた略円柱状に形成されており、その先端部形状は、その先端周縁部にその先端に向かうに従って縮径されるようにテーパ面５ａが形成され、その先端面５ｂは平坦面に形成されている。
【００２０】
前記制御盤３は、図１に示すように、前記ロボット２にハーネス３１を介して接続されると共に、前記接合ガン１に、ハーネス３３、中継ボックス３４、ハーネス３２を介して接続されている。この制御盤３は、ロボット２の６軸と、接合ガン１における回転軸モータ１１及び加圧軸モータ１２の２軸の合計８軸を同期制御するように構成されている。
【００２１】
次に、上記接合装置Ａを用いて、ワークＷの接合方法について具体的に説明する。この接合方法は、接合すべきワークＷとして、異種材料のもの、特に軟質性が相対的に異なるものに対して適用できることになっており、そのうち、軟質性が低いワーク（硬度が相対的に高いもの）に取付け孔として貫通孔が形成されている。本実施形態においては、前述の如く、アルミニウム板（一方のワーク）Ｗ１，鋼板（他方のワーク）Ｗ２が接合すべきワークＷとされ、そのうち、鋼板Ｗ２の接合すべき部分（重ねる部分）に貫通孔１０が形成されている。
【００２２】
先ず、接合すべきアルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２とが、所定の状態で所定位置に固定される。これは、ロボット２の作業領域における所定位置に固定される図示を略す治具に、アルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２とをセットすることにより行われることになっており、このセットにおいて、アルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２との接合すべき部分が互いに重ねた状態とされると共にその重ね部分に貫通孔１０が位置されることになっている。
【００２３】
次に、図３に示すように、接合ガン１がロボット２によって所定の接合位置に位置づけられる。すなわち、接合ガン１が、受け具５を鋼板Ｗ２に対向させるように配置させつつ、その受け具５と回転ツール４との間にワークＷの接合位置を位置させるように移動され、その接合ガン１の接合軸Ｘ上にワークＷの接合位置が位置される。そしてこの後、接合ガン１が移動されて、受け具５の先端面５ｂが鋼板Ｗ２の貫通孔１０を塞ぐように該鋼板Ｗ２に当接される。
【００２４】
次に、図４に示すように、回転状態の回転ツール４のピン部４ｂと受け具５とによりワークＷが把持される。すなわち、回転ツール４は、接合軸Ｘを中心として回転され、その回転状態を維持しつつ受け具５に向けて移動され、回転ツール４のピン部４ｂと受け具５とにより、その回転ツール４の回転を維持しつつ、ワークＷは把持される。これにより、ワークＷとピン部４ｂとの間に摩擦熱が発生することになり、その摩擦熱によりワークＷは軟化することになる。
【００２５】
次に、図５に示すように、さらに回転ツール４が回転状態を維持しつつ受け具５に向けて移動されて、ワークＷは、回転状態の回転ツール４と受け具５とにより加圧される。これにより、回転ツール４が、軟化したアルミニウム板Ｗ１内に進入するに伴い、アルミニウム板Ｗ１のアルミ材（一部材料）Ｗ１−１が鋼板Ｗ２の貫通孔１０内に押し込まれることになり、アルミニウム板Ｗ１のアルミ材Ｗ１−１は貫通孔１０内に充填される。
【００２６】
続いて、図６に示すように、回転ツール４がさらに受け具５に向けて移動されて、そのピン部４ｂが貫通孔１０内に進入される。これにより、ピン部４ｂのその軸心を中心とした回転を通じて貫通孔１０内に塑性流動が生じることになり、回転ツール４（軟化熱）に基づく鋼板Ｗ２表面の軟化に伴い、貫通孔１０内周面全体に対して圧接力が生じ、アルミ材Ｗ１−１と鋼板Ｗ２とは強固に接合（固相接合）される。このとき、鋼板Ｗ２の板面と本体部４ａの先端面（ピン部４ｂと本体部４ａとの段差部）との間にも、回転ツール４（本体部４ａ）の回転に基づく塑性流動、軟化現象が生じており、アルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２との境界面は、貫通孔１０周縁部においても、強固に接合されることになる。この圧接力が生じ接合が行われる部分を、図６において、太線をもって示すと共に、その部分を符号Ｓをもって示す。
【００２７】
この場合、受け具５のテーパ面５ａと鋼板Ｗ２の貫通孔１０の周縁部とが当接されて、受け具５と鋼板Ｗ２との接触面積ができるだけ小さくされており、ワークＷを軟化するための軟化熱が受け具５を通じて逃げることが抑制されている。その一方、受け具５のテーパ面５ａは、軟化した鋼板Ｗ２の貫通孔１０周縁部をアルミニウム板Ｗ１に向けて撓ませることになり、貫通孔１０の周縁部１０ａは、図６に示すように、軟化しているアルミニウム板Ｗ１内に進入することになる。このため、そのアルミニウム板Ｗ１内に進入した貫通孔１０周縁部１０ａによっても、接合強度が向上される。
【００２８】
この後、設定時間が経過すると、回転ツール４と受け具５とは、ワークＷからそれぞれ離間され、それらは、次の処理のために待機される。この場合、回転ツール４は、回転状態が維持しつつワークＷから離間される。したがって、回転ツール４及び受け具５がワークＷから離間されることにより、塑性流動していたワークＷは急激に冷却され、アルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２とは接合される。
【００２９】
図７〜図９はは第２実施形態、図１０は第３実施形態、図１１は第４実施形態、図１２は第５実施形態を示す。この各実施形態において、前記第１実施形態及びその他の実施形態と同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図７〜図９に示す第２実施形態は、前記第１実施形態の場合よりも一層接合強度の向上を図るべく、鋼板Ｗ２をアルミニウム板Ｗ１とアルミ材Ｗ１−１で挟持したものである。この第２実施形態においては、回転ツール４に関し、本体部４ａが大径部４ａ−１とそれよりも縮径された中径部４ａ−２とを有しており、この本体部４ａは、大径部４ａ−１と中径部４ａ−２とにより段付き構造とされている。ピン部４ｂは中径部４ａ−２の先端面に設けられるが、この中径部４ａ−２の先端面には、ピン部４ｂを中心としてその周囲に環状溝２０が形成され、この環状溝２０が、中径部４ａ−２の先端面がアルミニウム板Ｗ１に当接したとき、アルミニウム板Ｗ１の一部材料であるアルミ材Ｗ１−１の逃げ空間を確保することになっている。
【００３１】
一方、受け具５の先端面には、前記貫通孔１０を通じて鋼板Ｗ２の外側にアルミ材Ｗ１−１を確保すべく、凹所２１が形成されている。この凹所２１は、先端に向かうに従って拡径されるように設定され、その凹所２１の開口径は、貫通孔１０の径よりも大きなものとされている。また、本実施形態においては、凹所２１の開口周縁部に環状の突部２２が設けられている。この環状の突部２２は、その内周面が、凹所２１内周面に滑らかに連続すべく、先端に向かうに従って拡径されると共に、その突部２２の肉厚は、先端の肉厚をできるだけ薄くすべく、先端に向かうほど短くされている。
【００３２】
このような回転ツール４と受け具５とを用いてアルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２とを接合する場合には、受け具５が、その凹所２１が鋼板Ｗ２の貫通孔１０に臨むようにしてその鋼板Ｗ２に当接され、その下で、回転ツール４によりワークＷに対して加圧される。これにより、前記第１実施形態同様、ワークＷに摩擦熱が発生し、ワークＷは軟化することになる。
【００３３】
この状態の下で、回転ツール４の加圧動作がさらに続行されると、軟化したアルミ材Ｗ１−１がピン部４ｂにより貫通孔１０を介して受け具５の凹所２１内に押し込まれることになり（図８の矢印参照）、アルミ材Ｗ１−１は、貫通孔１０外において、貫通孔１０の径方向外方に拡がった状態で存在し、アルミ材Ｗ１−１とアルミニウム板Ｗ１とは鋼板Ｗ２を挟持することになる。このため、機械的に強固な係合関係が確保されることになり、剥離方向において接合強度が向上されることになる。
【００３４】
また、この間、貫通孔１０内においては、進入してくるピン部４ｂの軸心を中心としてアルミ材Ｗ１−１の塑性流動が生じることになり、この塑性流動と鋼板Ｗ２の軟化とにより、貫通孔１０内周面に圧接力が生じ、アルミ材Ｗ１−１と鋼板Ｗ２の貫通孔１０の全内周面とは強固に接合されることになる。このとき、鋼板Ｗ２の板面と中径部４ａ−２の先端面、鋼板Ｗ２の板面と大径部４ａ−１の先端面との間にも、回転ツール４（大径部４ａ−１、中径部４ａ−２）の回転に基づく塑性流動、軟化現象が生じており、アルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２との境界面は、貫通孔１０周縁部においても、強固に接合されることになる。この圧接力が生じ接合が行われる部分を、図９において、太線をもって示すと共に、その部分を符号Ｓをもって示す。
【００３５】
上記回転ツール４の加圧動作に際しては、それに伴い、受け具５の環状の突部２２が鋼板Ｗ２をアルミニウム板Ｗ１に向けて押圧することになる。このため、その押圧力に基づき、アルミニウム板Ｗ１の軟化したアルミ材Ｗ１−１が回転ツール４の環状溝２０に入り込むことになる一方、受け具５の環状の突部２２が鋼板Ｗ２に入り込んで、軟化した鋼板Ｗ２の貫通孔１０周縁部をアルミニウム板Ｗ１に向けて撓ませることになり、その貫通孔１０の周縁部１０ａは、図９に示すように、軟化しているアルミニウム板Ｗ１内に容易に進入することになる。このため、そのアルミニウム板Ｗ１内に大きく進入した貫通孔周縁部１０ａによっても、せん断方向において接合強度が向上されることになる。
【００３６】
またこの接合工程の間においては、受け具５の環状の突部２２と鋼板Ｗ２の貫通孔１０の周縁部とが当接されて、受け具５と鋼板Ｗ２との接触面積ができるだけ小さくされている。このため、ワークＷを軟化するための軟化熱が受け具５を通じて逃げることが極力抑制される。その一方、本実施形態においては、回転ツール４の大径部４ａ−１がアルミニウム板Ｗ１と当接して、その回転に基づき摩擦熱を増加させることになっている。このため、本実施形態においては、ワークＷに対して十分な軟化熱を供給できることになっている。尚、この大径部４ａ−１は、アルミニウム板Ｗ１と当接することにより、単位面積当たりの加圧力を低下させ、ワークＷへの回転ツール４の進入速度が過速度になることを防止している。
【００３７】
そしてこの後、設定時間が経過すると、回転ツール４と受け具５とは、ワークＷからそれぞれ離間され、それらは、次の処理のために待機される。この場合、回転ツール４は、回転状態が維持しつつワークＷから離間される。したがって、回転ツール４及び受け具５がワークＷから離間されることにより、ワークＷは急激に冷却され、アルミニウム板Ｗ１と鋼板Ｗ２とは強固に接合されることになる。
【００３８】
図１０に示す第３実施形態は、第２実施形態の変形例を示す。この第３実施形態においては、図１０に示すように、本体部４ａが一定の径とされ、その先端部が段付きでないものとされている。
【００３９】
図１１に示す第４実施形態は、第２実施形態の変形例を示す。この第４実施形態においては、図１１に示すように、受け具５における環状の突部２２も、回転ツール４における環状溝２０も省かれており、第２実施形態に係る接合用工具６をできるだけ簡素な構成としたものとされている。
【００４０】
図１２に示す第５実施形態は、ロボット２と別に設置された架台８に前記各実施形態に係る接合ガン１を取付ける一方、ロボット２によりワークＷの接合のための位置決めを行うようにしたものを示している。このため、ロボット２の手首に、接合ガン１に代えて、ワークＷを保持するためのハンドリングツール７が取付けられている。勿論、ロボット２は、分岐ボックス３５、ハーネス３１を介して制御盤３に接続され、接合ガン１は、ハーネス３３、中継ボックス３４、ハーネス３２を介して制御盤３に接続されると共に、ハーネス３３、中継ボックス３４、ハーネス３６を介して上記分岐ボックス３５に接続されており、それらは、所定の制御が行われることになっている。
【００４１】
以上実施形態について説明したが本発明にあっては次のような態様を包含する。
１）鋼板Ｗ２の貫通孔１０の内周面が、酸化膜により形成されていないことが好ましい。固相接合の強度を高める上で有利となるからである。
２）鋼板としては、亜鉛鋼板が好ましい。亜鉛とアルミニウムとが反応して、接合強度の向上を図ることができるからである。
３）受け具５もその軸心（接合軸Ｘ）を中心として回転させること。
４）第１実施形態において、本体部４ａの先端部を段付きにして、摩擦熱をより確保すると共に、アルミニウム板Ｗ１に対する接触面積（単位面積当たりの加圧力）を変化させて、加圧速度を調整すること。
【００４２】
尚、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましい或いは利点として載されたものに対応したものを提供することをも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る接合装置の概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態に係る接合ガンの概略構成を示す図。
【図３】第１実施形態に係る接合用工具を示す図。
【図４】図３の状態に続く接合工程を示す図。
【図５】図４の状態に続く接合工程を示す図。
【図６】図５の状態に続く接合工程を示す図。
【図７】第２実施形態に係る接合用工具を示す図。
【図８】図７の状態に続く接合工程を示す図。
【図９】図８の状態に続く接合工程を示す図。
【図１０】第３実施形態に係る接合用工具を示す図。
【図１１】第４実施形態に係る接合用工具を示す図。
【図１２】第５実施形態に係る接合装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１接合ガン
４回転ツール
４ｂピン部
５受け具
６接合用工具
１０貫通孔
２０環状溝（逃げ空間）
２１凹所
２２突部
Ｗワーク
Ｗ１アルミニウム板
Ｗ２鋼板

Claims

重ねられた板状のワークのうち、該ワークの重ね方向一方側における一方のワークに対して回転ツールを当接させて、該重ねられたワークに対して、該ワークの重ね方向に向けて加圧力を付与すると共に該加圧力の加圧方向を中心とした回転に基づく摩擦熱を付与する摩擦撹拌を用いた接合方法において、
前記ワークの重ね方向他方側における他方のワークに、予め、前記回転ツールの加圧領域に臨むようにして貫通孔を設け、
前記回転ツールの加圧に伴い、前記貫通孔内に前記一方のワークを押し込む、ことを特徴とする摩擦撹拌を用いた接合方法。
請求項１おいて、
前記貫通孔内に押し込まれた前記一方のワークの材料を、該貫通孔を経てワークの重ね方向他方側に押し出すと共に該貫通孔外において該貫通孔の径方向外方に拡がるようにする、
ことを特徴とする摩擦撹拌を用いた接合方法。
請求項１又は２において、
前記回転ツールの加圧に伴い、前記貫通孔周縁部に、前記他方のワーク外側から押圧力を付与する一方、前記一方のワークに前記押圧力が作用する領域において逃げ空間を確保する、
ことを特徴とする摩擦撹拌を用いた接合方法。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記一方のワーク及び他方のワークは、異種材料であり、
前記他方のワークに対して前記一方のワークが、軟質材料とされている、
ことを特徴とする摩擦撹拌を用いた接合方法。
請求項４において、
前記一方のワークがアルミニウム板とされ、
前記他方のワークが鋼板とされている、
ことを特徴とする摩擦撹拌を用いた接合方法。
板状の一方のワークと、接合すべき部分に貫通孔を有する板状の他方のワークとを重ねた状態で接合する接合用工具であって、
前記一方のワークに対して当接された状態でワークの重ね方向に加圧力を付与すると共に該加圧力の加圧方向を中心とした回転に基づく摩擦熱を付与する回転ツールと、該回転ツールに対向して配置され前記両ワークを前記他方のワークに当接した状態で受け止める受け具とを備え、
前記受け具が、前記他方のワークにおける貫通孔の径よりも大きな開口を有する凹所を備えている、
ことを特徴とする接合用工具。
請求項６において、
前記回転ツールに、前記一方のワークに対して加圧力と回転に基づく摩擦熱とを付与する突出部と、該突出部を中心として環状に形成される環状溝とが備えられ、
前記受け具に、前記凹所の開口周縁部に環状の突部が設けられている、
ことを特徴とする接合用工具。