JP6631417B2 - 接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、接合方法に関する。

特許文献１には、円柱状部材と円筒状部材とを端面同士で突き合わせて形成された突合せ部に対して回転ツールを用いて摩擦攪拌接合する接合方法が開示されている。当該接合方法は、回転ツールの攪拌ピンのみを被接合金属部材に接触させて接合するものである。

特開２０１５−１３１３２２号公報

従来の接合方法では、回転ツールのショルダ部を被接合金属部材に押し込まないため、塑性流動材が外部に溢れて接合部が金属不足になるおそれがある。

そこで、本発明は、接合部の金属不足を防ぐことができる接合方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために本発明は、柱状を呈する第一金属部材の端面と、柱状又は筒状の第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記第一金属部材又は前記第二金属部材の外周面に面接触するように筒状の補助部材を配置する配置工程と、回転する回転ツールを前記補助部材の表面側から挿入し、前記回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で、前記回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明は、柱状を呈する第一金属部材の端面と、柱状又は筒状の第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の外周面に面接触するように筒状の補助部材を配置する配置工程と、回転する回転ツールを前記補助部材の表面側から挿入し、前記回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で、前記回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌工程と、バリが形成された補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含み、前記配置工程では、前記補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材のいずれか一方に配置しつつ、前記突合せ部を挟んで他方側にわずかに突出するように配置し、前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合で発生するバリが、前記補助部材のうち前記第一金属部材及び前記第二金属部材の一方側に形成されるように接合条件を設定することを特徴とする。

また、本発明は、筒状を呈する第一金属部材の端面と、筒状の第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記第一金属部材又は前記第二金属部材の外周面に面接触するように筒状の補助部材を配置する配置工程と、回転する回転ツールを前記補助部材の表面側から挿入し、前記回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で、前記回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明は、筒状を呈する第一金属部材の端面と、筒状の第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の外周面に面接触するように筒状の補助部材を配置する配置工程と、回転する回転ツールを前記補助部材の表面側から挿入し、前記回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で、前記回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌工程と、バリが形成された補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含み、前記配置工程では、前記補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材のいずれか一方に配置しつつ、前記突合せ部を挟んで他方側にわずかに突出するように配置し、前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合で発生するバリが、前記補助部材のうち前記第一金属部材及び前記第二金属部材の一方側に形成されるように接合条件を設定することを特徴とする。

かかる接合方法によれば、第一金属部材と第二金属部材に加え、補助部材も攪拌ピンに接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、接合部の金属不足を防ぐことができる。

また、バリが形成された補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材から除去する除去工程を含むことが好ましい。

かかる接合方法によれば、バリを補助部材ごと除去することができるため、バリを容易に除去することができる。

また、前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合で発生するバリが前記補助部材に形成されるように接合条件を設定することが好ましい。

かかる接合方法によれば、補助部材にバリを集約できるため、除去工程をより容易に行うことができる。

また、前記配置工程では、前記補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材のいずれか一方に配置しつつ、前記突合せ部を挟んで他方側にわずかに突出するように配置し、前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合で発生するバリが、前記補助部材のうち前記第一金属部材及び前記第二金属部材の一方側に形成されるように接合条件を設定することが好ましい。

かかる接合方法によれば、接合部の金属不足をバランス良く防ぐことができるとともに、一方側に残存する補助部材のみを除去すればよいため、除去工程をより容易に行うことができる。

本発明に係る接合方法によれば、接合部の金属不足を防ぐことができる。

本発明の第一実施形態に係る接合方法の第一金属部材及び第二金属部材を示す斜視図である。 第一実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る接合方法の配置工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る接合方法の除去工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る接合方法の除去工程後を示す断面図である。 第二実施形態に係る接合方法の突合せ工程及び配置工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。 第二実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る接合方法の除去工程を示す断面図である。 第三実施形態に係る接合方法の第一金属部材及び第二金属部材を示す斜視図である。 第三実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。 第三実施形態に係る接合方法の配置工程を示す断面図である。 第三実施形態に係る接合方法の摩擦攪拌工程を示す断面図である。 第三実施形態に係る接合方法の除去工程を示す断面図である。

［第一実施形態］
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る接合方法は、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂの端面同士を突き合わせて摩擦攪拌接合するものである。本実施形態に係る接合方法は、突合せ工程と、配置工程と、仮接合工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程とを行う。なお、以下の説明における「表面」とは「裏面」の反対側の面という意味である。

第一金属部材１ａは、図１に示すように、略円柱状を呈する金属部材であって、大径部２と、大径部２の端面１１ａに凸設された円柱状を呈する小径部３とを有する。大径部２及び小径部３は、同心軸で形成されている。大径部２の端面１１ａは、小径部３の端面１４ａよりも一段下がった位置に形成されている。一方、第二金属部材１ｂは、円筒状を呈する金属部材である。第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂは、略同等の外径からなり、第一金属部材１ａの小径部３の外径と、第二金属部材１ｂの内径は、略同等に形成されている。

第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂは、本実施形態では、同一組成の金属材料であって、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料で形成されている。

突合せ工程は、図２示すように、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとを端面同士で突き合わせる工程である。即ち、第一金属部材１ａの端面１１ａと、第二金属部材１ｂの端面１１ｂとを密着させる。前記したように、第一金属部材１ａの外径（大径部２の外径）と、第二金属部材１ｂの外径は、略同一に形成されているため、両部材を突き合わせると互いの外周面１２ａ，１２ｂが面一になる。また、第一金属部材１ａの小径部３の外径と、第二金属部材１ｂの内径は、略同等に形成されているため、両部材を突き合わせると小径部３の外周面１３ａと、第二金属部材１ｂの内周面１３ｂとが面接触する。

図２に示すように、第一金属部材１ａの端面１１ａと、第二金属部材１ｂの端面１１ｂとが突き合わされることにより、突合せ部Ｊ１が形成される。突合せ部Ｊ１は、外周面１２ａ，１２ｂに亘って連続して一周形成される。

配置工程は、図３及び図４に示すように、突合せ部Ｊ１を覆うように補助部材５を配置する工程である。補助部材５は、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂと同じ金属で形成されており、薄板状かつリング状を呈する。補助部材５には、幅方向に連続するスリット６（図４参照）が形成されている。補助部材５の内径は、第一金属部材１ａ及び第二金属部材２ｂの外径と略同等になっている。第一金属部材１ａの外周面１２ａ及び第二金属部材１ｂの外周面１２ｂと、補助部材５の内周面５ｂは面接触する。補助部材５の板厚は、後記する摩擦攪拌工程の際に、接合部が金属不足にならないように適宜設定する。配置工程は、本実施形態では、補助部材５の中央部と突合せ部Ｊ１とが重なるように配置する。

仮接合工程は、図４に示すように、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂと補助部材５とを仮接合する工程である。仮接合工程は、本実施形態では接合用回転ツールＦを用いてスポット仮付けを行う。接合用回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。接合用回転ツールＦは、特許請求の範囲の「回転ツール」に相当する。接合用回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、摩擦攪拌装置の回転軸に連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈する。

攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸になっている。攪拌ピンＦ２は連結部Ｆ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＦ２の長さは、補助部材５の板厚よりも大きくなっている。攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、接合用回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。

なお、接合用回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンＦ２の先端側に導かれる。これにより、補助部材５の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

仮接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを補助部材５のみ、又は、第一金属部材１ａ、第二金属部材１ｂ及び補助部材５に挿入して第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂと補助部材５とを仮接合する。仮接合工程では、所定の間隔をあけて接合用回転ツールＦを補助部材５に挿入していく。仮接合工程によって塑性化領域Ｗ０が形成される。攪拌ピンＦ２の挿入深さ及び接合箇所は、後記する摩擦攪拌工程において、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂと補助部材５とが一体的に回転するように適宜設定する。

なお、仮接合工程は、本実施形態では摩擦攪拌接合で行ったが、溶接で行ってもよい。この場合は、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂと補助部材５の側面とをスポット溶接する。後記する除去工程を考慮すると、スポット溶接の箇所は極力少ない方が好ましい。

摩擦攪拌工程は、図５及び図６に示すように、接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌接合する工程である。摩擦攪拌工程では、図５に示すように、補助部材５の表面５ａに設定された開始位置Ｓｐに右回転させた接合用回転ツールＦを挿入し、突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う。図５に示すように、摩擦攪拌工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１ａ、第二金属部材１ｂ及び補助部材５（被接合金属部材１）に接触させ、突合せ部Ｊ１に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させる。つまり、接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、接合用回転ツールＦの位置は固定し、接合用回転ツールＦの回転中心軸と補助部材５の法線とを重ねつつ、被接合金属部材１を周方向に回転させる。接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。

図６に示すように、摩擦攪拌工程の接合用回転ツールＦの挿入深さは適宜設定すればよいが、本実施形態では突合せ部Ｊ１の高さの約１／２〜１／３となるように挿入深さを調節する。もしくは、攪拌ピンＦ２が小径部３に達するようにして突合せ部Ｊ１の高さ方向の全長が摩擦攪拌されるように挿入深さを設定してもよい。摩擦攪拌工程では、塑性化領域Ｗ１の始端と終端とが重複するようにして、突合せ部Ｊ１の全周を摩擦攪拌接合する。

除去工程は、図７に示すように、補助部材５を除去する工程である。塑性化領域Ｗ１には、より深くえぐれる部位である凹溝Ｄが形成されている。除去工程では、補助部材５のスリット６（図５参照）を起点として、凹溝Ｄを境に補助部材５の両端を折り曲げるようにして切除する。補助部材５は切削装置等を用いて除去してもよいが、本実施形態では手作業により除去することができる。図８に示すように、除去工程後は、バリＶを補助部材５ごと除去するため、別途切削装置等を用いてバリ除去工程を行わなくても、塑性化領域Ｗ１の表面をきれいに仕上げることができる。以上の工程により、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂが接合される。

以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、摩擦攪拌工程の際に、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂに加え、補助部材５も攪拌ピンＦ２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、接合部（塑性化領域Ｗ１）の金属不足を防ぐことができる。また、本実施形態に係る除去工程によれば、バリＶを補助部材５ごと除去することができるため、バリＶを容易に除去することができる。

また、仮接合工程によれば、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂと補助部材５とを仮接合するため、摩擦攪拌工程の際に、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂと補助部材５とが相対回転不能になる。これにより、接合用回転ツールＦを固定し、被接合金属部材１を周方向に回転することで、突合せ部Ｊ１を好適に摩擦攪拌接合することができる。また、仮接合工程の塑性化領域Ｗ０は補助部材５の中央部に形成されるため、除去工程で補助部材５を除去する際の妨げとならない。

また、本実施形態の摩擦攪拌工程によれば、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１ａ、第二金属部材１ｂ及び補助部材５に挿入するため、回転ツールのショルダ部を押し込む場合に比べて摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。また、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、突合せ部Ｊ１の深い位置を接合することができる。また、仮接合工程及び摩擦攪拌工程で同じ接合用回転ツールＦを用いるため、回転ツールの交換作業を行う必要がない。また、第一金属部材１ａの端面１１ａに段差部を設けることにより、突合せ工程の際に、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂの位置決めを容易に行うことができる。

なお、本実施形態に係る摩擦攪拌工程では、接合用回転ツールＦの位置を固定して、被接合金属部材１を周方向に回転させたが、先端に駆動手段を備えたアームロボット等に接合用回転ツールＦを取り付けて被接合金属部材１に対して接合用回転ツールＦを移動させてもよい。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る接合方法について説明する。第二実施形態に係る接合方法では、第一金属部材１ｃの形状及び補助部材５の配置位置が第一実施形態と相違する。第二実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、配置工程と、仮接合工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程とを行う。第二実施形態に係る接合方法では、第一実地形態と相違する部分を中心に説明する。

図９に示すように、第一金属部材１ｃは円柱状を呈する。第一金属部材１ｃは、第二金属部材１ｂと同等の材料で形成されている。突合せ工程では、第一金属部材１ｃの端面１４ｃと、第二金属部材１ｂの端面１１ｂとを突き合わせて突合せ部Ｊ２を形成する。

配置工程では、補助部材５を突合せ部Ｊ２に沿って配置する。本実施形態に係る配置工程では、補助部材５の側面５ｃと突合せ部Ｊ２とが重なる位置に補助部材５を配置する。

仮接合工程では、図１０に示すように、第一金属部材１ｃ、第二金属部材１ｂ及び補助部材５を仮接合する工程である。仮接合を行う手段は特に制限されないが、本実施形態では、接合用回転ツールＦを用いてスポット仮付けを行う。仮接合工程では、接合用回転ツールＦを突合せ部Ｊ２に押し込んで、所定の間隔をあけて第一金属部材１ｃ、第二金属部材１ｂ及び補助部材５を仮接合する。仮接合した部分には、塑性化領域Ｗ０が形成される。

摩擦攪拌工程は、図１１に示すように、接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ２を摩擦攪拌接合する工程である。本実施形態でも第一実施形態と同様に、接合用回転ツールＦの位置は固定し、被接合金属部材１Ａ（第一金属部材１ｃ、第二金属部材１ｂ及び補助部材５）を周方向に回転させて接合する。本実施形態では、接合用回転ツールＦのシアー側（advancing side：回転ツールの外周における接線速度に回転ツールの移動速度が加算される側）が第一金属部材１ｃ側となるように接合用回転ツールＦの移動方向と回転方向を設定している。接合用回転ツールＦの回転方向及び進行方向は前記したものに限定されるものではなく適宜設定すればよい。

例えば、接合用回転ツールＦの回転速度が遅い場合では、フロー側（retreating side：回転ツールの外周における接線速度から回転ツールの移動速度が減算される側）に比べてシアー側の方が塑性流動材の温度が上昇しやすくなるため、塑性化領域Ｗ２外のシアー側にバリＶが多く発生する傾向にある。一方、例えば、接合用回転ツールＦの回転速度が速い場合、シアー側の方が塑性流動材の温度が上昇するものの、回転速度が速い分、塑性化領域Ｗ２外のフロー側にバリＶが多く発生する傾向にある。

本実施形態では、接合用回転ツールＦの回転速度を速く設定しているため、図１１に示すように、塑性化領域Ｗ２外のフロー側にバリＶが多く発生する傾向にある。また、接合用回転ツールＦの回転速度を速く設定することにより、接合用回転ツールＦの移動速度（送り速度）を高めることができる。これにより、接合サイクルを短くすることができる。

摩擦攪拌工程の際に、接合用回転ツールＦの進行方向のどちら側にバリＶが発生するかは接合条件によって異なる。当該接合条件とは、接合用回転ツールＦの回転速度、回転方向、移動速度（送り速度）、攪拌ピンＦ２の傾斜角度（テーパー角度）、被接合金属部材１Ａの材質、被接合金属部材１Ａの厚さ等の各要素とこれらの要素の組合せで決定される。接合条件に応じて、バリＶが発生する側又はバリＶが多く発生する側が補助部材５側（本実施形態では第二金属部材１ｂ側）となるように設定すれば、後記する除去工程を容易に行うことができるため好ましい。

除去工程は、図１２に示すように、第二金属部材１ｂから補助部材５を除去する工程である。除去工程では、第一実施形態と同様に、スリット６（図１０参照）を起点として、補助部材５を折り曲げるようにして除去する。以上の工程により、第一金属部材１ｃと第二金属部材１ｂとが接合される。

以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、円柱状の第一金属部材１ｃと円筒状の第二金属部材１ｂとを接合することができる。また、補助部材５を第二金属部材１ｂ側のみに配置させることにより、接合部（塑性化領域Ｗ２）の金属不足を防ぎつつ、除去工程の際に突合せ部Ｊ２の延長線Ｘに対して片側のみから補助部材５を除去すればよい。これにより、除去工程を容易に行うことができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る接合方法について説明する。第三実施形態に係る接合方法では、第一金属部材１ｄ及び第二金属部材１ｅの形状や、補助部材５の配置位置が第一実施形態と相違する。第三実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、配置工程と、仮接合工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程とを行う。第三実施形態に係る接合方法では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図１３に示すように、第一金属部材１ｄは円筒状を呈する。第一金属部材１ｄの端面１０ｄの外周部には、段差面１１ｄが形成されている。一方、第二金属部材１ｅも円筒状を呈する。第二金属部材１ｅの端面１０ｅの内周部には段差面１１ｅが形成されている。第一金属部材１ｄと第二金属部材１ｅは同等の材料で形成されている。第一金属部材１ｄの外径と第二金属部材１ｅの外径は略同等に形成されている。また、第一金属部材１ｄの内径と第二金属部材１ｅの内径は略同等に形成されている。

突合せ工程では、図１４に示すように、第一金属部材１ｄの端面１０ｄ及び段差面１１ｄを、第二金属部材１ｅの段差面１１ｅ及び端面１０ｅにそれぞれ突き合わせる。これにより、断面視クランク状の突合せ部Ｊ３が形成される。また、外周面１２ｄ，１２ｅ同士は面一になり、内周面１３ｄ，１３ｅ同士は面一になる。

配置工程では、図１５に示すように、突合せ部Ｊ３に沿って補助部材５を配置する工程である。補助部材５の厚さは、後記する摩擦攪拌工程を行った後に、接合部（塑性化領域Ｗ３）が金属不足とならないように設定する。配置工程では、補助部材５を第二金属部材１ｅに面接触させつつ、補助部材５の側面５ｃが突合せ部Ｊ３の延長線Ｘに対してわずかに第一金属部材１ｄ側に突出するように配置する。これにより、補助部材５は、第一金属部材１ｄ及び第二金属部材１ｅの両方に面接触する。

補助部材５の突出長さ（延長線Ｘから補助部材５の側面５ｃまでの距離）は、後記する摩擦攪拌工程を行った後に、接合部（塑性化領域Ｗ３）が金属不足とならず、かつ、第一金属部材１ｄ側に補助部材５が残存しないように設定する。

仮接合工程は、具体的な図示は省略するが、第一実施形態の仮接合工程と同様に、第一金属部材１ｄと、第二金属部材１ｅと、補助部材５とを仮接合する工程である。仮接合工程では、補助部材５の表面５ａから回転させた攪拌ピンＦ２を挿入し、スポット仮付けを行う。

摩擦攪拌工程は、図１６に示すように、接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ３を摩擦攪拌接合する工程である。摩擦攪拌工程では、回転させた接合用回転ツールＦを補助部材５の表面５ａから挿入し、突合せ部Ｊ３に対して相対移動させる。摩擦攪拌工程では、接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃが、突合せ部Ｊ３の延長線Ｘと重なるようにして移動ルートを設定する。また、第一実施形態と同様に、接合用回転ツールＦの位置は固定し、被接合金属部材１Ｂ（第一金属部材１ｄ、第二金属部材１ｅ及び補助部材５）を周方向に回転させて接合する。さらに、本実施形態に係る摩擦攪拌工程では、第二金属部材１ｅ側にバリＶが発生するように、接合用回転ツールＦの移動方向及び回転方向を設定する。つまり、摩擦攪拌工程では、第一金属部材１ｄ及び第二金属部材１ｅのうち補助部材５との接触面積が大きい方にバリＶが発生するように接合条件を設定する。

除去工程では、図１７に示すように、第二実施形態と同様にバリＶを補助部材５とともに除去する工程である。これにより、第一金属部材１ｄと第二金属部材１ｅとが接合される。

以上説明した第三実施形態に係る接合方法によれば、筒状の第一金属部材１ｄと筒状の第二金属部材１ｅを接合することができる。また、段差面１１ｄ，１１ｅを設けることにより、第一金属部材１ｄと第二金属部材１ｅとを突き合わせる際の位置決めを容易に行うことができる。また、本実施形態に係る配置工程及び摩擦攪拌工程によれば、接合部（塑性化領域Ｗ３）の金属不足を第二実施形態に比べてバランス良く防ぐことができるとともに、第一金属部材１ｄ及び第二金属部材１ｅのうち一方側に残存する補助部材５のみを除去すればよいため、除去工程もより容易に行うことができる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では円柱又は円筒状の部材同士を接合したが、断面楕円や断面角形状等他の断面形状の部材を接合してもよい。また、円柱状同士の部材を接合してもよい。また、第一金属部材及び第二金属部材の端面は、適宜段差を設けるなどして突き合わせてもよい。

また、第一金属部材及び第二金属部材の形状にかかわらず、第一実施形態〜第三実施形態で示した各配置工程を採用して、摩擦攪拌工程を行うことができる。また、第一金属部材及び第二金属部材と補助部材５とが相対回転不能となるように形成されていれば、仮接合工程は省略してもよい。

１ 被接合金属部材
１ａ 第一金属部材
１ｂ 第二金属部材
５ 補助部材
Ｆ 接合用回転ツール（回転ツール）
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｊ１ 突合せ部
Ｖ バリ
Ｗ１ 塑性化領域

Claims (8)

1. 柱状を呈する第一金属部材の端面と、柱状又は筒状の第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
   前記第一金属部材又は前記第二金属部材の外周面に面接触するように筒状の補助部材を配置する配置工程と、
   回転する回転ツールを前記補助部材の表面側から挿入し、前記回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で、前記回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
2. バリが形成された補助部材を前記第一金属部材又は前記第二金属部材から除去する除去工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
3. 前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合で発生するバリが前記補助部材に形成されるように接合条件を設定することを特徴とする請求項２に記載の接合方法。
4. 柱状を呈する第一金属部材の端面と、柱状又は筒状の第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
   前記第一金属部材及び前記第二金属部材の外周面に面接触するように筒状の補助部材を配置する配置工程と、
   回転する回転ツールを前記補助部材の表面側から挿入し、前記回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で、前記回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌工程と、
   バリが形成された補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含み、
   前記配置工程では、前記補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材のいずれか一方に配置しつつ、前記突合せ部を挟んで他方側にわずかに突出するように配置し、
   前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合で発生するバリが、前記補助部材のうち前記第一金属部材及び前記第二金属部材の一方側に形成されるように接合条件を設定することを特徴とする接合方法。
5. 筒状を呈する第一金属部材の端面と、筒状の第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
   前記第一金属部材又は前記第二金属部材の外周面に面接触するように筒状の補助部材を配置する配置工程と、
   回転する回転ツールを前記補助部材の表面側から挿入し、前記回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で、前記回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
6. バリが形成された補助部材を前記第一金属部材又は前記第二金属部材から除去する除去工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の接合方法。
7. 前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合で発生するバリが前記補助部材に形成されるように接合条件を設定することを特徴とする請求項６に記載の接合方法。
8. 筒状を呈する第一金属部材の端面と、筒状の第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
   前記第一金属部材及び前記第二金属部材の外周面に面接触するように筒状の補助部材を配置する配置工程と、
   回転する回転ツールを前記補助部材の表面側から挿入し、前記回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で、前記回転ツールを相対移動させて前記突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌工程と、
   バリが形成された補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含み、
   前記配置工程では、前記補助部材を前記第一金属部材及び前記第二金属部材のいずれか一方に配置しつつ、前記突合せ部を挟んで他方側にわずかに突出するように配置し、
   前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合で発生するバリが、前記補助部材のうち前記第一金属部材及び前記第二金属部材の一方側に形成されるように接合条件を設定することを特徴とする接合方法。

Images