CN101772395B - 接合方法及接合构造物的制造方法 - Google Patents

接合方法及接合构造物的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种可提高被接合的金属构件的气密性及水密性的接合方法及接合构造物的制造方法。本发明的接合方法是对第一金属构件(1a)与第二金属构件(1b)对接而形成的被接合金属构件(1)进行摩擦搅拌的接合方法，其特征是，包括：对第一金属构件(1a)与第二金属构件(1b)的对接部(J1)从被接合金属构件(1)的表面(A)进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；对对接部(J1)从被接合金属构件(1)的背面(B)进行摩擦搅拌的第二正式接合工序；对对接部(J1)从被接合金属构件(1)的侧面进行焊接的侧面焊接工序，在所述侧面焊接工序中，以焊接金属(T)覆盖封闭在第一正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域(W1)与在第二正式接合工序中所形成的背面侧塑性化区域(W2)之间的未塑性化区域。

Description

接合方法及接合构造物的制造方法
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接合构造物的制造方法。
背景技术
作为金属构件彼此接合的方法已知的是摩擦搅拌接合(FSW＝FrictionStir Welding)。摩擦搅拌接合是通过使旋转工具边旋转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塑性化流动，从而使金属构件彼此做固相接合。而且，旋转工具一般是在呈圆柱状的肩部的下端面上突设搅拌销(探针)而形成的。
在此，图88是表示对一对平板状的金属构件进行摩擦搅拌接合的现有的接合方法的立体图。如图88所示，在欲接合的金属构件101、101的厚度比未图示的旋转工具的搅拌销长度还大的情况下，有时在从金属构件101的表面102侧进行摩擦搅拌之后，还从背面103侧进行摩擦搅拌。
即，该现有的接合方法是沿着金属构件101、101的对接部104(双点滑线)从表面102及背面103的两侧进行摩擦搅拌，以使通过摩擦搅拌所形成的塑性化区域105、106的厚度方向的中央部分接触而接合。藉此，在对接部104能达到无间隙接合。这种接合方法记载于文献1。
此外，图89是表示在一对金属构件之间使用接头构件进行摩擦搅拌接合的现有的接合方法的剖视图。如图89所示，已知有一种在相对于旋转工具的搅拌销的长度，金属构件的厚度较大的情况下，在具有不同厚度的台阶部的一对金属构件之间，通过接头构件进行阶段性地摩擦搅拌的接合方法。
如图89所示，该现有的接合方法中使用的金属构件在第一金属构件120a及第二金属构件120b的本体部121、121的缘部形成有比本体部121的厚度还小的台阶部122。
然后，该现有的接合方法包括：使第一金属构件120a及第二金属构件120b的台阶部122、122彼此对接的对接工序；对台阶部122、122彼此的对接部Jd进行摩擦搅拌的台阶部摩擦搅拌工序；将接头构件U配置于在对接工序中所形成的凹部123的接头构件配置工序；以及对第一金属构件120a与接头构件U的对接部Ja以及第二金属构件120b与接头构件U的对接部Jb进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序。根据该接合方法，即使是金属构件厚度大的构件，也能将金属构件彼此接合。这种接合方法记载于文献2。
此外，图90是表示对在形成于一对金属构件之间的中空部插入有接头构件的被接合金属构件进行摩擦搅拌接合的现有的接合方法的图，图90(a)是接合前，图90(b)是接合后。
该现有的接合方法使在第一金属构件130的端部切开的凹槽130a以及在第二金属构件131的端部切开的凹槽131a对接，并将接头构件133插入由凹槽130a、131a所形成的中空部，从而形成被接合金属构件134。然后，对第一金属构件130与第二金属构件131的对接部Je、Jf进行摩擦搅拌接合。这种接合方法记载于文献3中。
文献1：日本专利特开2005-131666号公报
文献2：日本专利特开2004-358535号公报
文献3：日本专利特开2004-167498号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题
图91是表示对一对厚度大的金属构件进行磨擦搅拌接合的接合方法的立体图。如图91所示，在欲接合的金属111的厚度较大的情况下，即使从表面102以及背面103进行摩擦搅拌，也可能在对接部104(双点滑线)的中央部产生未塑性化区域。即，在相对于未图示的旋转工具的搅拌销的长度，金属构件111的厚度非常大的情况下，即使从金属构件111的表面102以及背面103进行摩擦搅拌，由于不会使塑性化区域105、106的厚度方向的中央部分接触，因此在对接部104的中央部产生间隙(未塑性化区域119)。如此，当从一侧的侧面107至另一侧的侧面108产生连续的未塑性化区域119时，存在金属构件的水密性及气密性降低的问题。
在此，若对应于金属构件111的厚度而使旋转工具的搅拌销的长度变大，则通过从表面102以及背面103进行摩擦搅拌，可使金属构件111彼此无间隙地接合。但是，旋转工具存在以下问题：由于使搅拌销埋没于金属构件111内而边高速旋转边移动，因此当搅拌销的长度变大时，作用于摩擦搅拌装置的驱动装置及搅拌销的负载增大，从而导致装置的寿命变短。
此外，如图88及图91所示，在塑性化区域105、106中，可从一侧的侧面107至另一侧的侧面108产生连续的空洞缺陷109。上述空洞缺陷109是使金属构件101、111的水密性及气密性降低的原因之一。
另一方面，如图89所示，即使在金属构件120a、120b的厚度变大的情况下，若使用接头构件U也能阶段性地进行摩擦搅拌。但在摩擦搅拌所形成的塑性化区域WJa、WJb、WJc中，可能从一面至另一面产生连续空洞缺陷，这是金属构件120a、120b的水密性及气密性降低的原因之一。
另一方面，如图90所示，在设置接头构件133来使第一金属构件130及第二金属构件131的端部彼此接合的情况下，由于第一金属构件130与接头构件133的对接部130b以及第二金属构件131与接头构件133的对接部131b作为未塑性化区域存在，因此存在被接合金属构件134的水密性及气密性降低的问题。
从这种观点出发，本发明的目的在于提供一种可提高被接合的金属构件的气密性及水密性的接合方法及接合构造物的制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决此问题，本发明的接合方法使旋转工具相对于第一金属构件与第二金属构件对接而形成的被接合金属构件移动而进行摩擦搅拌，其特征是，包括：对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述被接合金属构件的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；对上述对接部从上述被接合金属构件的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序；以及对上述对接部从上述被接合金属构件的侧面进行焊接的侧面焊接工序，其中，在上述侧面焊接工序中，以焊接金属覆盖在上述第一正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域与在上述第二正式接合工序中所形成的背面侧塑性化区域之间的未塑性化区域。
由于根据上述接合方法摩擦搅拌被接合金属构件的表面及背面，并焊接侧面的对接部，从而以焊接金属覆盖存在于表面侧塑性化区域与背面侧塑性化区域之间的未塑性化区域，因此能提高被接合金属构件的气密性及水密性。
此外，最好还包括凹槽形成工序，该工序在上述侧面焊接工序之前，沿着上述被接合金属构件的侧面的上述对接部形成凹槽，在上述侧面焊接工序进行之际，将上述焊接金属填充于上述凹槽。
由于根据上述接合方法将焊接金属填充于凹槽，因此能容易地进行焊接作业，并能用焊接金属可靠地覆盖未塑性化区域。
在此，当在第一正式接合工序及第二正式接合工序中对对接部进行摩擦搅拌时，由于产生多处毛边而导致金属不足，因此可能在表面侧塑性化区域及背面侧塑性化区域的内部的两侧面之间形成连续的隧道状的空洞缺陷(以下称隧道状空洞缺陷)。而且，在第一正式接合工序及第二正式接合工序中的摩擦搅拌施加于被接合金属构件的侧面时，形成于该侧面的氧化膜可能卷入表面侧塑性化区域以及背面侧塑性化区域。
但是，根据本发明的接合方法，即使在表面侧塑性化区域以及背面侧塑性化区域的内部产生隧道状空洞缺陷及氧化膜的情况下，通过在侧面形成凹槽能除去该氧化膜，并通过将焊接金属填充于凹槽能断开隧道状空洞缺陷。藉此，能提高被接合金属构件的水密性及气密性。
此外，上述沟槽的宽度最好比上述表面侧塑性化区域及上述背面侧塑性化区域的宽度小。根据上述接合方法，使塑性化区域与焊接金属接触，并能使填充焊接金属的范围变小，因而能提高作业效率。
此外，最好在上述侧面焊接工序之后，将上述焊接金属中从上述被接合金属构件的侧面突出的部分切除。根据上述接合方法，通过切除从侧面突出的焊接金属使最终的面形成平滑。而且，焊接金属中从被接合金属的侧面突出的部分称为突起部。
此外，最好在上述旋转工具的插入预定位置预先形成下孔。根据上述接合方法，能降低推压旋转工具之际的压入阻力。藉此能提高摩擦搅拌接合的精度，并能迅速地进行接合作业。
此外，本发明的接合构造物的制造方法使第一金属构件与第二金属构件的端面彼此对接而形成接合构造物，其特征是，包括：对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述接合构造物的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述接合构造物的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序；在上述接合构造物的侧面，沿着上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述接合构造物的表面至背面形成凹槽的凹槽形成工序；将接头构件插入上述凹槽的接头构件插入工序；对上述接合构造物与上述接头构件的对接部，从上述接合构造物的表面进行摩擦搅拌的第三正式接合工序；对上述接合构造物与上述接头构件的对接部，从上述接合构造物的背面进行摩擦搅拌的第四正式接合工序；以及在上述接合构造物与上述接头构件的对接部，对在上述第三正式接合工序中所形成的塑性化区域与在上述第四正式接合工序中所形成的塑性化区域之间形成的未塑性化区域，从上述接合构造物的侧面进行焊接的侧面焊接工序。
根据上述接合构造物的制造方法，由于在接合构造物的表面、背面及侧面使接合构造物与接头构件的对接部接合，并将接合构造物与接头构件的接缝以焊接金属覆盖，因此能提高第一金属构件与第二金属构件的接合部的气密性及水密性。
此外，最好在上述凹槽形成工序之后，在上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，对在上述第一正式接合工序中所形成的塑性化区域与在上述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域之间形成的未塑性化区域，从上述凹槽内进行焊接。
此外，最好在上述凹槽形成工序之后，在上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，沿着在上述第一正式接合工序中所形成的塑性化区域与在上述第二正式接合工序中形成的塑性化区域之间形成的未塑性化区域，在上述凹槽内形成槽部，并将焊接金属充填于该槽部。
根据上述接合构造物的制造方法，在对形成于第一金属构件与第二金属构件的对接部的未塑性化区域，从凹槽内进行焊接之后，将接头构件插入凹槽，并对接合构造物与接头构件的对接部从侧面进行焊接。因此，由于接合构造物的侧部在厚度方向上处于双重焊接的状态，因此能进一步提高第一金属构件与第二金属构件的接合部的气密性及水密性。
此外，通过采用将焊接金属填充于沿着未塑性化区域所形成的槽部的构造，能容易地进行焊接金属的填充作业，并能可靠地以焊接金属覆盖未塑性化区域。
此外，最好在上述侧面焊接工序中，在上述接合构造物与上述接头构件的对接部，沿着在上述第三正式接合工序中所形成的塑性化区域与在上述第四正式接合工序中所形成的塑性化区域之间所形成的未塑性化区域，在上述接合构造物的侧面形成槽部，并将焊接金属填充于该槽部。
根据上述接合构造物的制造方法，通过将焊接金属填充于沿着接合构造物与接头构件的对接部所形成的槽部，能容易地进行焊接金属的充填作业，并能可靠地以焊接金属覆盖未塑性化区域。
此外，最好将填充于形成于上述凹槽内的槽部的焊接金属中从上述凹槽的侧面突出的部分切除。根据上述接合构造物的制造方法，由于凹槽的侧面(底面)形成平滑，凹槽的侧面(底面)与接头构件的外表面紧贴，因此能提高接合构造物与接头构件的接合部的气密性及水密性。
此外，最好将填充于形成于上述接合构造物的侧面的槽部的焊接金属中从上述接合构造物的侧面突出的部分切除。根据上述接合构造物的制造方法，通过将从接合构造物的侧面突出的焊接金属切除，能平滑地形成接合构造物的最终面。
此外，本发明的接合方法使旋转工具相对于第一金属构件与第二金属构件的端面彼此对接而形成的被接合金属构件移动而进行摩擦搅拌，其包括：对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述被接合金属构件的侧面进行焊接的侧面焊接工序；在上述侧面焊接工序之后，对上述对接部从上述被接合金属构件的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；以及在上述第一正式接合工序之后，对上述对接部从上述被接合金属构件的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序，其中，最好使在上述侧面焊接工序中所形成的焊接金属与在上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域接触。
根据上述接合方法，在对露出于被接合金属构件的侧面的对接部进行侧面焊接工序之后，使在侧面焊接工序中所形成的焊接金属与在上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域接触。藉此，由于能对被接合金属构件与焊接金属的交界面进行摩擦搅拌，因此能提高被接合金属构件的气密性及水密性。
此外，最好在上述侧面焊接工序中，在上述被接合金属构件的侧面，对沿着上述对接部所形成的凹槽填充上述焊接金属。根据上述接合方法，通过将焊接金属填充于沿着对接部形成的凹槽，能容易地进行焊接金属的充填作业，并能可靠地以焊接金属覆盖未塑性化区域。
此外，上述凹槽的宽度最好比在上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域的宽度还小。根据上述接合方法，由于使塑性化区域与焊接金属接触，能使填充焊接金属的范围变小，因此能提高作业效率。
此外，上述凹槽最好具有在被接合金属构件的中央方向连续扩张的扩张凹槽。根据上述接合方法，由于能使焊接长度变大，因此能进一步提高接合位置的强度。
此外，本发明的接合方法使旋转工具相对于第一金属构件的侧面与第二金属构件的端面彼此对接而形成的被接合金属构件移动而进行摩擦搅拌，其特征是，包括：对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述被接合金属构件的侧面进行焊接的侧面焊接工序；在上述侧面焊接工序之后，对上述对接部从上述被接合金属构件的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；以及在上述第一正式接合工序之后，对上述对接部从上述被接合金属构件的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序，其中，使在上述侧面焊接工序中所形成的焊接金属与在上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域接触。
根据上述接合方法，在对露出于被接合金属构件的侧面的对接部进行侧面焊接工序之后，使在侧面焊接工序中所形成的焊接金属与在第一正式接合工序及上述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域接触。藉此，由于能对被接合金属构件与焊接金属的交界面进行摩擦搅拌，因此能提高被接合金属构件的气密性及水密性。
此外，最好在本发明的上述侧面焊接工序中，对在上述第二金属构件的端面的侧面侧沿着上述对接部形成的凹槽填充上述焊接金属。根据上述接合方法，通过将焊接金属填充于沿着对接部形成的凹槽中，能容易地进行焊接金属的充填作业，并能可靠地以焊接金属覆盖未塑性化区域。
此外，上述凹槽的宽度最好比在上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序中形成的塑性化区域的宽度的1/2还小。根据上述接合方法，由于使焊接金属与塑性化区域接触，并能使填充焊接金属的范围变小，因此能提高作业效率。
上述凹槽最好具有在上述第二金属构件的中央方向连续扩张的扩张凹槽。根据上述接合方法，由于焊接长度变大，因此能进一步提高接合位置的强度。
此外，最好还包括临时接合工序，该工序在进行上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序中至少一个工序之前，对上述对接部进行临时接合。根据上述接合方法，能防止进行第一正式接合工序及第二正式接合工序之际产生开缝。
此外，在上述侧面焊接工序之后，最好将上述焊接金属中从被接合金属构件的上述侧面突出的部分切除。根据上述接合构造物的制造方法，通过将从接合构造物的侧面突出的焊接金属切除，能平滑地形成接合构造物的最终面。
此外，最好在上述旋转工具的插入预定位置预先形成下孔。根据上述接合方法能降低推压旋转工具之际的压入阻力。藉此，能提高摩擦搅拌接合的精度，并能迅速地进行接合作业。
此外，本发明的接合构造物的制造方法使第一金属构件及第二金属构件的端面彼此对接而形成接合构造物，其特征是，包括：对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述接合构造物的侧面进行焊接的侧面焊接工序；对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述接合构造物的表面使用旋转工具进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；以及对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述接合构造物的背面使用旋转工具进行摩擦搅拌的第二正式接合工序，此外，还进行修补工序，该工序对在上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序中旋转工具脱离时所形成的冲孔填充填充用金属构件，并对上述接合构造物与上述填充用金属构件的对接部用旋转工具进行摩擦搅拌。
在上述接合构造物的制造方法的修补工序中，通过将填充用金属构件填充于旋转工具的冲孔以填埋形成于摩擦搅拌的结束位置的冲孔，从而能防止由于冲孔造成的结合位置的强度降低。藉此，由于可省去用于设定摩擦搅拌的结束位置的突出材，因此能减少接合作业中的工序数。
此外，由于在修补工序中，接合构造物与填充用金属构件的对接部被摩擦搅拌，在该对接部，接合构造物与填充用金属构件形成一体，因此能提高金属构件彼此的接合部的气密性及水密性。
此外，在上述侧面焊接工序中，最好通过对形成于上述第一金属构件及上述第二金属构件中至少一方的端面的侧面侧的凹槽从上述接合构造物的侧面进行焊接，从而将焊接金属填充于上述凹槽内。
根据上述接合构造物的制造方法，通过将焊接金属填充于沿着对接部形成的凹槽，能容易地进行焊接金属的填充作业，并能可靠地以焊接金属覆盖未塑性化区域。
此外，最好还包括临时接合工序，该工序在上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序之前，对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部进行临时接合。根据上述接合构造物的制造方法，能防止在第一正式接合工序及第二正式接合工序进行之际产生开缝。
此外，在上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序中，最好在上述旋转工具的插入预定位置预先形成下孔。根据上述接合构造物的制造方法，能降低推压旋转工具之际的压入阻力。藉此提高摩擦搅拌接合的精度，并能迅速地进行接合作业。
此外，最好在上述修补工序中，将焊接金属填充于旋转工具脱离时形成的冲孔。根据上述接合构造物的制造方法，在修补工序中，通过将焊接金属填充于旋转工具脱离时所形成的冲孔而填埋冲孔，能防止由于冲孔所造成的接合位置的强度降低，并能将接合位置修整成平坦状。
此外，最好使在上述第一正式接合工序中所形成的塑性化区域与在上述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域的局部重叠。根据上述接合构造物的制造方法，通过使在第一接合工序及第二接合工序中所形成的塑性化区域的局部重叠，并由于塑性化至接合构造物的内部，能提高金属构件彼此的接合部的气密性及水密性。
此外，本发明的接合方法是在被接合金属构件上使旋转工具移动而进行摩擦搅拌接合的接合方法，该被接合金属构件是通过朝端面具有凹部的第一金属构件及第二金属构件在上述端面彼此对接而形成的中空部插入接头构件而形成的，其特征是，包括：对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部、上述接头构件与上述第一金属构件的对接部以及上述接头构件与上述第二金属构件的对接部，从上述被接合金属构件的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部、上述接头构件与上述第一金属构件的对接部以及上述接头构件与上述第二金属构件的对接部，从上述被接合金属构件的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序；以及对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述被接合金属构件的至少一侧的侧面进行焊接的侧面焊接工序。
根据上述接合方法，由于对被接合金属构件的第一金属构件与第二金属构件的对接部以及接头构件与一对金属构件的对接部从表面及背面进行摩擦搅拌，因此能确保摩擦搅拌的距离比现有的摩擦搅拌的距离还长。藉此，能提高被接合金属构件的接合强度。此外，由于对出现于被接合金属构件的侧面的对接部进行焊接，因此能提高被接合金属构件的水密性及气密性。
此外，本发明的接合方法使旋转工具在被接合金属构件上移动而进行摩擦搅拌接合，该被接合金属构件是朝端面具有凹部的第一金属构件及侧面具有凹部的第二金属构件在上述端面及上述侧面彼此对接而形成的中空部插入接头构件而形成的，上述接合方法的特征是，包括：对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部、上述接头构件与上述第一金属构件的对接部以及上述接头构件与上述第二金属构件的对接部，从上述被接合金属构件的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部、上述接头构件与上述第一金属构件的对接部以及上述接头构件与上述第二金属构件的对接部，从上述被接合金属构件的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序；以及对上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部，从上述被接合金属构件的至少一侧的侧面进行焊接的侧面焊接工序。
根据上述接合方法，由于对被接合金属构件的第一金属构件与第二金属构件的对接部以及接头构件与一对金属构件的对接部，从表面及背面进行摩擦搅拌，因此能确保摩擦搅拌的距离比现有的摩擦搅拌的距离还长。藉此，能提高被接合金属构件的接合强度。此外，由于对出现于被接合金属构件的侧面的对接部进行焊接，因此能提高被接合金属构件的水密性及气密性。
此外，在上述侧面焊接工序中，最好遍及在上述第一正式接合工序中所形成的塑性化区域与在上述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域之间的未塑性化区域整体而进行焊接。
根据上述接合方法，由于能遍及出现于被接合金属构件的侧面的对接部整体而封闭对接部，因此能进一步提高水密性及气密性。
此外，最好在上述侧面焊接工序中沿着出现于上述被接合金属构件的上述侧面的对接部形成凹槽，并将焊接金属填充于上述凹槽。根据上述接合方法，通过将焊接金属填充于沿着对接部形成的凹槽，能容易地进行焊接金属的填充作业，并能可靠地以焊接金属覆盖未塑性化区域。
此外，最好还包括：在上述第一正式接合工序或上述第二正式接合工序之前，在上述被接合金属构件的两侧面配置第一突出材及第二突出材的突出材配置工序；以及对上述被接合金属构件与上述第一突出材的对接部、上述第一金属构件与上述第二金属构件的对接部、上述接头构件与上述第一金属构件的对接部、上述接头构件与上述第二金属构件的对接部以及上述被接合金属构件与上述第二突出材的对接部进行摩擦搅拌的临时接合工序。
根据上述接合方法，由于在突出材上设定第一正式接合工序及第二正式接合工序的开始位置或结束位置，因此能容易地设定摩擦搅拌的轨迹。此外，通过进行临时接合工序，能防止在进行摩擦搅拌之际各构件产生开缝。
此外，本发明的特征是，包括：使在本体部的缘部具有比上述本体部的厚度还小的台阶部的一对金属构件的上述台阶部彼此对接，并在上述本体部间形成对接凹部的对接工序；在上述对接凹部配置接头构件的接头构件配置工序；对一侧的上述金属构件的本体部与上述接头构件的对接部及另一侧的上述金属构件的本体部与上述接头构件的对接部，从表面进行摩擦搅拌的表面正式接合工序；对上述台阶部彼此的对接部从背面进行摩擦搅拌的背面正式接合工序；以及对一对上述金属构件与上述接头构件的对接部，从侧面进行焊接的侧面焊接工序，其中在上述侧面焊接工序中，以焊接金属覆盖上述表面正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域与在上述背面正式接合工序中所形成的背面侧塑性化区域之间的未塑性化区域。
此外，本发明的特征是，包括：使端面具有凹部的一对金属构件彼此在上述端面对接，并将接头构件插入由上述凹部形成的中空部的接头构件插入工序；对一对上述金属构件的对接部，从表面进行摩擦搅拌的表面正式接合工序；对一对上述金属构件的对接部，从背面进行摩擦搅拌的背面正式接合工序；以及对一对上述金属构件与上述接头构件的对接部，从侧面进行焊接的侧面焊接工序，其中在上述侧面焊接工序中，以焊接金属覆盖上述表面正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域与在上述背面正式接合工序中所形成的背面侧塑性化区域之间的未塑性化区域。
根据上述接合方法，通过对露出于一对金属构件的侧面的对接部从侧面进行焊接，使焊接金属与表面侧塑性化区域及背面侧塑性化区域重叠而覆盖未塑性化区域。藉此，能提高一对金属构件的侧面间的气密性及水密性。
此外，在技术方案35所涉及的接合方法中，上述表面侧塑性化区域及上述背面侧塑性化区域最好接触于上述接头构件。根据上述接合方法，能可靠地封闭露出于金属构件的侧面的对接部。
此外，最好还包括凹槽形成工序，该工序在上述侧面焊接工序之前，沿一对上述金属构件与上述接头构件的对接部形成凹槽，在上述侧面焊接工序进行之际，将上述焊接金属填充于上述凹槽。
根据上述接合方法，通过将焊接金属填充于沿着对接部形成的凹槽，能容易地进行焊接金属的填充作业，并能用焊接金属可靠地覆盖未塑性化区域。
此外，在上述表面侧塑性化区域及上述背面侧塑性化区域内形成的上述凹槽的宽度最好比上述表面侧塑性化区域以及上述背面侧塑性化区域的宽度还小。根据上述接合方法，由于使塑性化区域与焊接金属接触，并能使填充焊接金属的范围变小，因此能提高作业效率。
此外，最好在上述侧面焊接工序之后，切除上述焊接金属中从上述金属构件的侧面突出的部分。根据上述接合方法，通过将从金属构件的侧面突出的焊接金属切除，能使金属构件的最终面形成平滑。
此外，最好在上述摩擦搅拌中使用的旋转工具的插入预定位置预先形成下孔。根据上述接合方法能降低推压旋转工具之际的压入阻力。藉此提高摩擦搅拌接合的精度，并能迅速地进行接合作业。
发明效果
根据本发明的接合方法及接合构造物的制造方法，能提高被接合的金属构件的气密性及水密性。
附图说明
图1是表示实施方式一的接合方法的图，其中图1(a)是立体图，图1(b)是图1(a)的N部分的放大立体图。
图2是表示实施方式一中(1)第一准备工序的图，其中图2(a)是立体图，图2(b)是俯视图。
图3是表示实施方式一的(1)第一准备工序的图，图3(a)是图2(b)的I-I线剖视图。图3(b)是图2(b)的II-II线剖视图。
图4是表示旋转工具的图，图4(a)是临时接合用旋转工具的侧视图，图4(b)是正式接合用旋转工具的侧视图。
图5是表示实施方式一的临时接合用旋转工具的使用状态的图，图5(a)是使临时接合用旋转工具抵接于第二突出材的图，图5(b)是将临时接合用旋转工具压入第二突出材的图。
图6是表示实施方式一的第一预备工序的第二突出材接合工序、临时接合工序以及第一突出材接合工序的俯视图。
图7是从图6的III-III箭头方向表示实施方式一的第一正式接合工序的剖视图，图6(a)是表示开始位置部分的摩擦搅拌接合的图，图6(b)是表示中间部分的摩擦搅拌接合的图，图6(c)是表示结束位置部分的摩擦搅拌接合的图。
图8(a)是实施方式一的第二准备工序中，从对接部J1面向第一金属构件侧的剖视图。图8(b)是表示实施方式一的第二准备工序的第一突出材接合工序、临时接合工序以及第二突出材接合工序的俯视图。
图9是实施方式一的第二正式接合工序的图8(b)的IV-IV线剖视图，图9(a)是表示开始位置部分的摩擦搅拌接合的图，图9(b)是表示中间部分的摩擦搅拌接合的图。
图10是表示实施方式一的突出材切除工序后的被接合金属构件的立体图。
图11是表示实施方式一的凹槽形成工序的立体图。
图12是表示实施方式一的侧面焊接工序的图，其中图12(a)是从第二侧面所看的主视图，图12(b)是图12(a)的V-V线向视剖视图。
图13是表示实施方式二的接合方法的图，其中图13(a)是立体图，图13(b)是图13(a)的VI-VI线向视剖视图。
图14是表示通过实施方式三的接合构造物的制造方法而接合的接合构造物的立体图。
图15是表示实施方式三的对接工序的图，其中图15(a)是第一金属构件与第二金属构件对接前的立体图，图15(b)是第一金属构件与第二金属构件对接后的立体图。
图16是表示实施方式三的第一正式接合工序中突出材配置工序的立体图。
图17是表示实施方式三的旋转工具的使用状态的图，其中图17(a)是旋转工具抵接于突出材的侧视图，图17(b)是将旋转工具压入突出材时的侧视图。
图18是表示实施方式三的第一正式接合工序中的正式接合工序的俯视图。
图19是表示在实施方式三的第二正式接合工序结束之后，除去突出材的状态下的接合构造物的立体图。
图20是表示实施方式三的凹槽形成工序的立体图。
图21是表示实施方式三的凹槽焊接工序的槽部形成工序的立体图。
图22是表示实施方式三的凹槽焊接工序的焊接金属填充工序的立体图。
图23是表示实施方式三的接头构件插入工序的立体图。
图24是表示实施方式三的第三正式接合工序中突出材配置工序的立体图。
图25是表示实施方式三的第三正式接合工序中的正式接合工序的俯视图。
图26是表示实施方式三的侧面焊接工序的槽部形成工序的立体图。
图27是表示实施方式四的接合方法的图，其中图27(a)是立体图，图27(b)是图27(a)中N部分的放大立体图。
图28是表示实施方式四的对接工序的图，其中图28(a)是立体图，图28(b)是俯视图。
图29是表示实施方式四的第一侧面焊接工序的图，其中图29(a)是被接合金属构件的第一侧面的主视图，图29(b)是图29(a)的I-I线剖视图。
图30是表示实施方式四的突出材配置工序的图，其中图30(a)是立体图，图30(b)是俯视图。
图31是表示实施方式四的第一正式接合工序的俯视图。
图32是表示实施方式五的图，其中图32(a)是立体图，图32(b)是II-II线剖视图。
图33是表示实施方式六的接合方法的立体图。
图34是表示实施方式六的对接工序的立体图。
图35是表示实施方式六的侧面焊接工序的图，其中图35(a)是立体图，图35(b)是俯视图。
图36是表示实施方式六的突出材配置工序的立体图。
图37是表示实施方式六的第一正式接合工序的俯视图。
图38(a)、图38(b)是表示实施方式六的凹槽的变形例的立体图。
图39是表示通过实施方式七的接合构造物的制造方法所接合的接合构造物的立体图。
图40是表示实施方式七的对接工序的图，图40(a)是第一金属构件与第二金属构件对接前的立体图，图40(b)是第一金属构件与第二金属构件对接后的立体图。
图41是表示实施方式七的侧面焊接工序的图，是将焊接金属填充于凹槽后的立体图。
图42是表示实施方式七的临时接合用旋转工具的使用状态的图，其中图42(a)是临时接合用旋转工具抵接于焊接金属时的侧视图，图42(b)是将临时接合用旋转工具压入焊接金属时的侧视图。
图43是表示实施方式七的第一正式接合工序中的临时接合工序的俯视图。
图44是表示实施方式七的第一正式接合工序中正式接合工序的俯视图。
图45是表示实施方式七的各工序的图，其中图45(a)、图45(b)是第一正式接合工序中正式接合工序的图44的I-I剖视图，图45(c)是表示第一修补工序中填充用金属构件插入工序的剖视图。
图46是表示实施方式七的第一修补工序的修补接合工序的俯视图。
图47是表示实施方式七的第一修补工序中的修补焊接工序的图，是图46的II-II线剖视图。
图48是表示实施方式七的第二正式接合工序及第二修补工序的侧剖视图。
图49是表示实施方式七的变形例的俯视图。
图50是表示实施方式八的被接合金属构件的全体立体图。
图51是表示实施方式八的第一金属构件、第二金属构件及接头构件的示意图，图51(a)是立体图，图51(b)是俯视图。
图52是表示实施方式八的突出材配置工序的立体图。
图53是表示实施方式八的临时接合工序的俯视图。
图54是表示实施方式八的第一正式接合工序的俯视图。
图55是表示实施方式八的凹槽形成工序的立体图。
图56是表示实施方式八的侧面焊接工序的局部透视主视图。
图57是表示实施方式九的被接合金属构件的全体立体图。
图58是表示实施方式九的第一金属构件、第二金属构件以及接头构件的图，图58(a)是立体图，图58(b)是俯视图。
图59是表示实施方式九的突出材配置工序的立体图。
图60是表示实施方式九的临时接合工序的俯视图。
图61是表示实施方式九的临时接合工序的俯视图。
图62是表示实施方式九的第一正式接合工序的俯视图。
图63是表示实施方式九的凹槽形成工序的图，其中图63(a)是立体图，图63(b)是俯视图。
图64是表示实施方式九的侧面焊接工序的图，图64(a)是立体图，图64(b)是从图64(a)的箭头方向所看的主视图。
图65是表示实施方式九的变形例的俯视图。
图66是表示实施方式十的接合方法的全体立体图。
图67是表示实施方式十的第一金属构件、第二金属构件及突出材的图，其中图67(a)是立体图，图67(b)是俯视图，图67(c)是图67(b)的I-I线剖视图，图67(d)是图67(b)的II-II线剖视图。
图68是表示实施方式十的第一台阶部临时接合工序的俯视图。
图69是实施方式十的第一台阶部正式接合工序的图68的III-III线剖视图，其中图69(a)表示中间地点，图69(b)表示结束地点。
图70是表示实施方式十的接头构件配置工序的立体图，图70(a)是分解图，图70(b)是配置图。
图71是表示实施方式十的接头构件配置工序的图，其中图71(a)是俯视图，图71(b)是图71(a)的IV-IV线剖视图。
图72是表示实施方式十的表面临时接合工序的俯视图。
图73是表示实施方式十的表面正式接合工序的俯视图。
图74是表示实施方式十的背面正式接合工序的俯视图。
图75是表示实施方式十的凹槽形成工序的侧视图。
图76是表示实施方式十的焊接金属填充工序的图，图76(a)是侧视图，图76(b)是图76(a)的V-V线剖视图。
图77是表示实施方式十一的接合方法的全体立体图。
图78是表示实施方式十一的第一金属构件、第二金属构件以及接头构件的图，其中图78(a)是分解立体图，图78(b)是侧视图。
图79是表示实施方式十一的被接合金属构件及突出材的图，其中图79(a)是立体图，图79(b)是俯视图。
图80是表示实施方式十一的表面临时接合工序的俯视图。
图81是实施方式十一的表面正式接合工序的图80的VI-VI线剖视图，图81(a)表示开始地点，图81(b)表示中间地点，图81(c)表示结束地点。
图82是表示实施方式十一的背面临时接合工序的图，图82(a)是剖视图，图82(b)是俯视图。
图83是实施方式十一的背面正式接合工序的图82的VII-VII线剖视图，图83(a)表示开始地点，图83(b)表示中间地点。
图84是表示实施方式十一的背面正式接合工序后，除去突出材的状态的立体图。
图85是表示实施方式十一的凹槽形成工序的立体图。
图86是表示实施方式十一的焊接金属填充工序的图，其中图86(a)是侧视图，图86(b)是图86(a)的VIII-VIII线剖视图。
图87是表示实施方式十一的变形例的立体图。
图88是表示对一对金属构件进行摩擦搅拌接合的现有的接合方法的立体图。
图89是表示在一对金属构件之间经由接头构件而进行摩擦搅拌接合的现有的接合方法的剖视图。
图90是表示对将接头构件插入形成于一对金属构件之间的中空部而形成的被接合金属构件进行摩擦搅拌接合的现有的接合方法的图，其中图90(a)表示接合前，图90(b)表示接合后。
图91是表示对一对厚度大的金属构件进行摩擦搅拌接合的接合方法的立体图。
(符号说明)
1～被接合金属构件；
1a～第一金属构件；
1b～第二金属构件；
2～第一突出材；
3～第二突出材；
A～表面；
B～背面；
C～第一侧面；
D～第二侧面；
F～临时接合用旋转工具；
G～正式接合用旋转工具；
h～填充用金属构件；
J～对接部；
K～凹槽；
K21～凹槽；
K23～槽部；
P1～下孔；
Q～冲孔；
R1、R2～隧道状空洞缺陷；
S1～S4～氧化膜；
T～焊接金属；
U～接头构件；
W～塑性化区域；
具体实施方式
实施方式一
实施方式一的接合方法的特征是，如图1(a)所示，使对第一金属构件1a及第二金属构件1b对接而形成的被接合金属构件1的表面A及背面B进行摩擦搅拌而接合，此外如图1(b)所示，在被接合金属构件1的两侧面，在形成凹槽K后，对该凹槽K进行突起焊接。
首先，详细说明本实施方式的接合方法的被接合金属构件1，并详细说明接合该被接合金属构件1之际所使用的第一突出材2与第二突出材3。
如图2(a)及图2(b)所示，在本实施方式中，被接合金属构件1由截面呈矩形的第一金属构件1a以及第二金属构件1b所构成，并通过使分别的端面对接而形成对接部J1。第一金属构件1a及第二金属构件1b在本实施方式中是相同组成的金属材料，例如由铝、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。虽然第一金属构件1a及第二金属构件1b的形状、尺寸并无特别限制，但希望至少在对接部J1处的厚度尺寸是相同的。
而且，如图1所示，被接合金属构件1的表面为表面A、背面为背面B，一侧的侧面为第一侧面C、另一侧的侧面为第二侧面D。此外，本实施方式中的上下左右前后依照图1的箭头确定。
如图2(a)及图2(b)所示，第一突出材2以及第二突出材3配置成夹持被接合金属构件1的对接部J1，分别添设于被接合金属构件1，覆盖隐藏出现在第一侧面C及第二侧面D的第一金属构件1a与第二金属构件1b的接缝(边界线)。虽然第一突出材2及第二突出材3的材质并无特别限制，但在本实施方式中，是由与被接合金属构件1相同组成的金属材料形成。此外，虽然第一突出材2及第二突出材3的尺寸、形状并无特别限制，但在本实施方式中，其厚度尺寸与对接部J1处的被接合金属构件1的厚度尺寸相同。
接着，参照图4详细说明用于临时接合工序的旋转工具F(以下称“临时接合用旋转工具”)以及用于正式接合工序的旋转工具G(以下称“正式接合用旋转工具G”)。
图4(a)所示的临时接合用旋转工具F由工具钢等比被接合金属构件1还硬质的金属材料构成，包括呈圆柱状的肩部F1、突设于该肩部F1的下端面F11的搅拌销(探针)F2。虽然临时接合用旋转工具F的尺寸、形状对应于被接合金属构件1的材质及厚度设定即可，但至少比后述的第一正式接合工序中所使用的正式接合用旋转工具G(参照图4(b))还小。如此，由于可用比正式接合还小的负载进行临时接合，因此可降低在临时接合时施加于摩擦搅拌装置的负载，而且由于临时接合用旋转工具F的移动速度(输送速度)比正式接合用旋转工具G的移动速度还高，因此可降低临时接合所需的作业时间及成本。
肩部F1的下端面F11是具有推压塑性化流动的金属而防止向周围飞散的功能的部位，在本实施方式中形成凹面状。肩部F1的外径X1的大小并无特别限制，但在本实施方式中，比正式接合用旋转工具G的肩部G1的外径Y1还小。
搅拌销F2从肩部F1的下端面F11的中央垂下，在本实施方式中形成前端细的圆锥台状。此外，在搅拌销F2的周面形成有刻设成螺旋状的搅拌翼。虽然搅拌销F2的外径大小并无特别限制，但在本实施方式中，最大外径(上端径)X2比正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的最大外径(上端径)Y2还小，而且最小外径(下端径)X3比搅拌销G2的最小外径(下端径)Y3还小。搅拌销F2的长度L2最好比正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的长度L1(参照图4(b))还小。
图4(b)所示的正式接合用旋转工具G由工具钢等比被接合金属构件1还硬质的金属材料构成，包括呈圆柱状的肩部G1以及突设于该肩部G1的下端面G11的搅拌销(探针)G2。
肩部G1的下端面G11与临时接合用旋转工具F相同，形成凹面状。搅拌销G2从肩部G1的下端面G11的中央垂下，在本实施方式中，形成前端细的圆锥台状。此外，在搅拌销G2的周面形成有刻设成螺旋状的搅拌翼。
以下，详细说明本实施方式的接合方法。本实施方式的接合方法包括(1)第一准备工序、(2)第一预备工序、(3)第一正式接合工序、(4)第二准备工序、(5)第二预备工序、(6)第二正式接合工序、(7)突出材切除工序、(8)凹槽形成工序、(9)侧面焊接工序、(10)突起部切除工序。
而且，如图1所示，(2)第一预备工序及(3)第一正式接合工序是在表面A进行的工序，(5)第二预备工序及(6)第二正式接合工序是在背面B进行的工序。此外，(8)凹槽形成工序、(9)侧面焊接工序及(10)突起部切除工序是在第一侧面C及第二侧面D两面进行的工序。
(1)第一准备工序
参照图2及图3说明第一准备工序。第一准备工序是准备设置被接合金属构件1的摩擦搅拌的开始位置及结束位置的抵接构件(第一突出材2及第二突出材3)的工序。在本实施方式中，第一准备工序包括：使第一金属构件1a及第二金属构件1b对接的对接工序；在被接合金属构件1的对接部J1的两侧配置第一突出材2与第二突出材3的突出材配置工序；通过焊接第一突出材2与第二突出材3而临时接合于被接合金属构件1的临时焊接工序。
(1-1)对接工序
如图2(b)所示，在对接工序中，使第二金属构件1b的端面11b紧贴于第一金属构件1a的端面11a。此外，如图3等所示，使第一金属构件1a的表面12a与第二金属构件1b的表面12b齐平，并使第一金属构件1a的背面13a与第二金属构件1b的背面13b齐平。此外，同样地，使第一金属构件1a的第一侧面14a与第二金属构件1b的第一侧面14b齐平，并使第一金属构件1a的第二侧面15a与第二金属构件1b的第二侧面15b齐平。
即，表面A由第一金属构件1a的表面12a与第二金属构件1b的表面12b形成，背面B由第一金属构件1a的背面13a与第二金属构件1b的背面13b形成，第一侧面C由第一金属构件1a的第一侧面14a与第二金属构件1b的第一侧面14b形成，第二侧面D由第一金属构件1a的第二侧面15a与第二金属构件1b的第二侧面15b形成。
(1-2)突出材配置工序
如图2(b)所示，在突出材配置工序中，沿着对接部J1使第一突出材2抵接于第一侧面C侧。而且，沿着对接部J1使第二突出材3抵接于第二侧面D侧。此时，如图3(b)所示，使第一突出材2的表面22和第二突出材3的表面32与被接合金属构件1的表面A齐平，并使第一突出材2的背面23和第二突出材3的背面33与被接合金属构件1的背面B齐平。
(1-3)临时接合工序
如图2(a)及图2(b)所示，在临时焊接工序中，通过焊接被接合金属构件1与第一突出材2所形成的内侧角部2a、2b，从而对被接合金属构件1与第一突出材2进行临时接合。而且，通过焊接被接合金属构件1与第二突出材3所形成内侧角部3a、3b，从而对被接合金属构件1与第二突出材3进行临时接合。
而且，也可跨越内侧角部2a、2b以及3a、3b的全长而连续地进行焊接，也可断续地进行焊接。此外，在第一准备工序中，在省略临时焊接工序的情况下，也可在未图示的摩擦搅拌装置的台架上进行对接工序和突出材配置工序。
(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的工序，在本实施方式中，包括：在表面A侧使被接合金属构件1与第二突出材3的对接部J3接合的(2-1)第二突出材接合工序；临时接合被接合金属构件1的对接部J1的(2-2)临时接合工序；接合被接合金属构件1与第一突出材2的对接部J2的(2-3)第一突出材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下孔的(2-4)下孔形成工序。
如图6所示，在第一预备工序中，使一临时接合用旋转工具F移动而形成连续的移动轨迹(bead)，并对对接部J3、J1、J2进行连续摩擦搅拌。即，使插入摩擦搅拌的开始位置SP1的临时接合用旋转工具F的搅拌销F2(参照图4(a))在中途不脱离而移动至结束位置EP1。而且，在本实施方式中，虽然在第二突出材3上设定摩擦搅拌的开始位置SP1，在第一突出材2上设定结束位置EP1，但开始位置SP1与结束位置EP1的位置并无限定。此外，在本实施方式中，临时接合用旋转工具F以及正式接合用旋转工具G的旋转方向全部作右旋转。如此，通过使临时接合用旋转工具F以及正式接合用旋转工具G的旋转方向一致，可省略作业手续。
参照图5及图6进一步详细的说明本实施方式的第一预备工序中的摩擦搅拌的顺序。
首先，将完成临时焊接工序的被接合金属构件1固定于未图示的摩擦搅拌装置的台架上。然后，如图5(a)所示，使临时接合用旋转工具F置于设在第二突出材3的适当位置的开始位置SP1的正上方，接着，使临时接合用旋转工具F边作右旋转边下降，将搅拌销F2压入开始位置SP1。虽然临时接合用旋转工具F的旋转速度对应于搅拌销F2的尺寸、形状以及摩擦搅拌的被接合金属构件1等的材质及厚度等而设定，但大多情况下，被设定于500～2000(rpm)范围内。
当搅拌销F2与第二突出材3的表面32接触时，利用摩擦热使搅拌销F2周围的金属塑性化流动，如图5(b)所示，搅拌销F2插入第二突出材3。
在搅拌销F2的全体进入第二突出材3且肩部F1的下端面F11的整个表面接触于第二突出材3的表面32之后，如图6所示，使临时接合用旋转工具F边旋转边朝第二突出材接合工序的起点s3做相对移动。
虽然临时接合用旋转工具F的移动速度(输送速度)对应于搅拌销F2的尺寸、形状及摩擦搅拌的被接合金属构件1等的材质及厚度等而设定，但大多情况下，被设定于100～1000(mm/分)范围内。临时接合用旋转工具F移动时的旋转速度与插入时的旋转速度相同或较低。而且，在使临时接合用旋转工具F移动之际，虽然也可使肩部F1的轴线相对于铅垂线朝行进方向的后方稍微倾斜，但若不倾斜而呈铅垂，则临时接合用旋转工具F的方向转换容易，可做复杂的动作。在使临时接合用旋转工具F移动时，其搅拌销F2的周围的金属依次塑性化流动，并在离开搅拌销F2的位置上，塑性化流动的金属再次硬化。
使临时接合用旋转工具F作相对移动而连续地进行摩擦搅拌直到第二突出材接合工序的起点s3为止，在起点s3使临时接合用旋转工具F不脱离而移至第二突出材接合工序。
(2-1)第二突出材接合工序
在第二突出材接合工序中，对第二突出材3与被接合金属构件1的对接部J3进行摩擦搅拌。具体而言，将摩擦搅拌的路径(route)设定在被接合金属构件1与第二突出材3的接缝(边界线)上，通过沿着该路径使临时接合用旋转工具F作相对移动而对对接部J3进行摩擦搅拌。而且，在本实施方式中，使临时接合用旋转工具F在中途不脱离而从第二突出材接合工序s3至终点e3连续地进行摩擦搅拌。
而且，在使临时接合用旋转工具F作右旋转的情况下，由于可能会在临时接合用旋转工具F的行进方向的左侧产生微小的空洞缺陷，因此最好设定第二突出材接合工序的起点s3和终点e3的位置，使得被接合金属构件1位于临时接合用旋转工具F的行进方向的右侧。如此，由于空洞缺陷难以产生于被接合金属构件1侧，因而可得到高质量的接合体。
此外，在使临时接合用旋转工具F作左旋转时，由于可能会在临时接合用旋转工具F的行进方向的右侧产生微小的空洞缺陷，因此最好设定第二突出材接合工序的起点和终点的位置，使得被接合金属构件1位于临时接合用旋转工具F的行进方向的左侧。具体而言，虽然图示省略，但可将起点设置于临时接合用旋转工具F作右旋转时的终点e3的位置，将终点设置于临时接合用旋转工具F作右旋转时的起点s3的位置。
而且，当临时接合用旋转工具F的搅拌销F2进入对接部J3时，虽然将被接合金属构件1与第二突出材3拉离的力产生作用，但由于对由被接合金属构件1与第一突出材2所形成的内侧角部3a、3b(参照图2)进行焊接而作临时接合，因此被接合金属1与第二突出材3之间不会产生开缝。
(2-2)临时接合工序
在临时接合用旋转工具F到达第二突出材接合工序的终点e3之后，摩擦搅拌在终点e3并未结束而连续地进行摩擦搅拌直到临时接合工序的起点s1，并以此状态移至临时接合工序。即，从第二突出材接合工序的终点e3至临时接合工序的起点s1为止，临时接合用旋转工具F不脱离而持续进行摩擦搅拌，而且在起点s1，临时接合用旋转工具F不脱离而移至临时接合工序。如此，在第二突出材接合工序的终点e3不需要临时接合用旋转工具F的脱离作业，而且由于在临时接合工序的起点s1不需要临时接合用旋转工具F的插入作业，可使预备性的接合作业高效迅速。
在本实施方式中，将从第二突出材接合工序的终点e3至临时接合工序的起点s1的摩擦搅拌的路径设定于第二突出材3，使临时接合用旋转工具F从第二突出材接合工序的终点e3移动至临时接合工序的起点s1的移动轨迹形成于第二突出材3。如此，在从第二突出材接合工序的终点e3移动至临时接合工序的起点s1的工序中，由于被接合金属构件1难以产生空洞缺陷，因此可得到高质量的接合体。
在临时接合工序中，对被接合金属构件1的对接部J1(参照图6)进行摩擦搅拌。具体而言，在被接合金属构件1的接缝(边界线)上设定摩擦搅拌的路径，通过沿着该路径使临时接合用旋转工具F作相对移动，横越对接部J1的全长而连续地进行摩擦搅拌。而且，在本实施方式中，临时接合用旋转工具F在中途不脱离而从临时接合工序的起点s1至终点e1连续地进行摩擦搅拌。
在临时接合用旋转工具F到达临时接合工序的终点e1之后，在终点e1摩擦搅拌不结束而连续地进行摩擦搅拌至第一突出材接合工序的起点s2，并依此状态移至第一突出材接合工序。即，从临时接合工序的终点e1至第一突出材接合工序的起点s2，临时接合用旋转工具F不脱离而连续地进行摩擦搅拌，而且在起点s2临时接合用旋转工具F不脱离而移至第一突出材接合工序。
在本实施方式中，将从临时接合工序的终点e1至第一突出材接合工序的起点s2的摩擦搅拌的路径设定于第一突出材2，使临时接合用旋转工具F从临时接合工序的终点e1移动至第一突出材接合工序的起点s2时的移动轨迹形成于第一突出材2。如此，在从临时接合工序的终点e1移动至第一突出材接合工序的起点s2的工序中，由于被接合金属构件1难以产生空洞缺陷，因此可得到高质量的接合体。
(2-3)第一突出材接合工序
在第一突出材接合工序中，对被接合金属构件1与第一突出材2的对接部J2进行摩擦搅拌。具体而言，在被接合金属构件1与第一突出材2的接缝(边界线)上设定摩擦搅拌的路径，通过沿该路径使临时接合用旋转工具F作相对移动，并对对接部J2进行摩擦搅拌。而且，在本实施方式中，临时接合用旋转工具F在中途不脱离而从第一突出材接合工序的起点s2至终点e2连续进行摩擦搅拌。
而且，由于使临时接合用旋转工具F作右旋转，设定第一突出材接合工序的起点s2和终点e2的位置，使得被接合金属构件1位于临时接合用旋转工具F的行进方向的右侧。
此外，当临时接合用旋转工具F的搅拌销F2进入对接部J2时，虽然将被接合金属构件1与第一突出材2拉离的力产生作用，但由于对由被接合金属构件1与第一突出材2所形成的内侧角部2a、2b(参照图2)进行焊接而作临时接合，因此被接合金属1与第一突出材2之间不会产生开缝。
在临时接合用旋转工具F到达第一突出材接合工序的终点e2之后，在终点e2摩擦搅拌不结束而连续地进行摩擦搅拌直到设于第一突出材2的结束位置EP1为止。而且，在本实施方式中，在出现于被接合金属构件1的表面A侧的接缝(边界线)的延长线上设置结束位置EP1。即，结束位置Ep1也是后述的第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置SM1。
在临时接合用旋转工具F到达结束位置EP1之后，使临时接合用旋转工具F边旋转边上升而使搅拌销F2从结束位置EP1脱离。
(2-4)下孔形成工序
接着，进行下孔形成工序。如图4(b)所示，下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下孔P1的工序。在第一预备工序中的下孔形成工序中，在设定于第一突出材2的表面22的开始位置SM1形成下孔P1。
设置下孔P1的目的是为了降低正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的插入阻力(压入阻力)，在本实施方式中，是对临时接合用旋转工具F的搅拌销F2(参照图4(a))脱离时所形成的冲孔H1以未图示的钻具作扩孔而形成的。若利用冲孔H1，则由于可简化下孔P1的形成工序，可缩短作业时间。虽然下孔P1的形态并无特别限制，但在本实施方式中为圆筒状。而且在本实施方式中，虽然在第一突出材2形成下孔P1，但下孔P1的位置并无特别限定，可形成于第二突出材3，也可形成于对接部J2、J3，但较佳的是，如本实施方式这样形成于被接合金属构件1的表面A侧的被接合金属构件1的接缝(边界线)的延长线上。
而且，在本实施方式中，是以将临时接合用旋转工具F的搅拌销F2(参照图4(a))的冲孔H1作扩孔而形成下孔P1的情况为例，但在搅拌销F2的最大外径X2比正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的最小外径Y3还大，而且在搅拌销F2的最大外径X2比搅拌销G2的最大外径Y2还小(Y3＜X2＜Y2)的情况下，搅拌销F2的冲孔H1本身就可以作为下孔P1。
(3)第一正式接合工序
第一正式接合工序是使被接合金属构件1的表面A侧的对接部J1真正地接合的工序。在本实施方式的第一正式接合工序中，使用如图4(b)所示的正式接合用旋转工具G，对临时接合状态下的对接部J1从被接合金属构件1的表面A侧进行摩擦搅拌。
如图7(a)～图7(c)所示，在第一正式接合工序中，使正式接合用旋转工具G的搅拌销G2插入(压入)形成于开始位置SM1的下孔P1，使插入的搅拌销G2在中途不脱离而移动至结束位置EM1。即，在第一正式接合工序中，从下孔P1开始摩擦搅拌并连续地进行摩擦搅拌直到结束位置EM1为止。
在此，在上述第一预备工序结束的时间点，由于具有临时接合用旋转工具F的摩擦搅拌装置位于第一突出材2的结束位置EP1的正上方(参照图6)，若第一正式接合工序的开始位置为SM1，则具有正式接合用旋转工具G的摩擦搅拌装置不移动就能进行第一正式接合工序，能省略作业。
而且，在本实施方式中，虽然在第一突出材2上设置摩擦搅拌的开始位置SM1，在第二突出材3上设置结束位置EM1，但开始位置SM1和结束位置EM1的位置并无限定。
参照图7(a)～图7(c)图更详细地说明第一正式接合工序。
首先，如图7(a)所示，使正式接合用旋转工具G位于下孔P1(开始位置SM1)的正上方，接着使正式接合用旋转工具G边作右旋转边下降而使搅拌销G2的前端插入下孔P1。当搅拌销G2进入下孔P1时，搅拌销G2的周面(侧面)抵接于下孔P1的孔壁，金属从孔壁开始塑性化流动。当达到这种状态时，由于塑性化流动的金属在搅拌销G2的周面压退，且搅拌销G2被压入，因此可降低在压入初期阶段的压入阻力，此外，由于在正式接合用旋转工具G的肩部G1抵接于第一突出材2的表面22之前，搅拌销G2抵接于下孔P1而产生摩擦热，因此可缩短塑性化流动的时间。即，可降低摩擦搅拌装置的负载，此外还可缩短正式接合工序所需要的作业时间。
在搅拌销G2的全体进入第一突出材2，且肩部G1的下端面G11的整个表面接触于第一突出材2的表面22之后，如图7(b)所示，边进行摩擦搅拌边使正式接合用旋转工具G朝向被接合金属构件1的对接部J1的一端作相对移动，而且，横穿对接部J2而突入对接部J1。当使正式接合用旋转工具G移动时，该搅拌销G2周围的金属依次塑性化流动，并在离开搅拌销G2的位置上，塑性化流动的金属再次硬化而形成塑性化区域(以下称“表面侧塑性化区域W1”)。而且，所谓塑性化区域包括由旋转工具的摩擦热加热而呈现塑性化的状态以及旋转工具通过而回到常温的状态。
虽然正式接合用旋转工具G的移动速度(输送速度)是对应于搅拌销G2的尺寸、形状及摩擦搅拌的被接合金属构件1等的材质及厚度等而设定，但在大多情况下，设定于30～300(mm/分)的范围内。
在进入被接合金属构件1的热量有可能过大的情况下，最好对正式接合用旋转工具G的周围从表面A侧供给水等而进行冷却。而且，当冷却水进入第一金属构件1a与第二金属构件1b之间时，在接合面(端面11a、11b，参照图2(b))有可能产生氧化膜，但在本实施方式中，由于进行临时接合工序而封闭被接合金属构件1间的接缝，因此冷却水难以流入被接合金属构件1之间，接合部的质量没有变差的可能。
在被接合金属构件1的对接部J1，将摩擦搅拌的路径设定于被接合金属构件1的接缝上(临时接合工序中的移动轨迹上)，通过沿该路径使正式接合用旋转工具G作相对移动，从对接部J1的一端至另一端连续地进行摩擦搅拌。使正式接合用旋转工具G相对移动至对接部J1的另一端，边进行摩擦搅拌边横穿过对接部J3，并依此状态朝结束位置EM1作相对移动。
而且，在本实施方式中，由于将摩擦搅拌的开始位置SM1设定于被接合金属构件1的表面A侧的被接合金属构件1的接缝(边界线)的延长线上，因此第一正式接合工序中的摩擦搅拌的路径能成为一直线。若摩擦搅拌的路径成为一直线，则由于能将正式接合用旋转工具G的移动距离抑制到最小限度，可有效地进行第一正式接合工序，而且，可降低正式接合用旋转工具G的磨耗量。
如图7(c)图所示，在正式接合用旋转工具G到达结束位置EM1时，使正式接合用旋转工具G边旋转边上升，而使搅拌销G2从结束位置EM1(参照图7(b))脱离。而且，若在结束位置EM1上搅拌销G2脱离至上方，则不可避免地形成与搅拌销G2大致相同形状的冲孔Q1，在本实施方式中原样保留。
正式接合用旋转工具G的搅拌销G2从结束位置EM1脱离之际的正式接合用旋转工具G的旋转速度(脱离时的旋转速度)最好比移动时的旋转速度还高。如此，与脱离时的旋转速度和移动时的旋转速度相同的情况相比较，由于搅拌销G2的脱离阻力小，因此可迅速地进行结束位置EM1处的搅拌销G2的脱离作业。
而且，在本实施方式中，在第一正式接合工序之前进行了第一预备工序，然而，也可省略第一预备工序而在第一准备工序之后直接进行第一正式接合工序。
(4)第二准备工序
第二准备工序是在第二预备工序之前所进行的准备工序。本实施方式中包括再设置工序，该工序中将被接合金属构件1的背面B侧朝向上方，并再次设置于未图示的摩擦搅拌装置。
(4-1)再设置工序
在再设置工序中，在解除完成第一正式接合工序的被接合金属构件1的约束后，将被接合金属构件1的表面背面反转，使背面B侧朝向上方而再次设置于摩擦搅拌装的台架上。在本实施方式中，如图1所示，使被接合金属构件1绕前后轴做半周旋转，从而使被接合金属构件1的表面背面反转。
在此，图8(a)是在本实施方式的第二准备工序之后，从对接部J1朝向第一金属构件1a侧的剖视图。如图8(a)所示，在再设置工序中，被接合金属构件1的上表面是背面B，且当从对接部J1侧朝向第一金属构件1a时，第一突出材2位于被接合金属构件1的左侧，第二突出材3位于被接合金属构件1的右侧。
而且，根据摩擦搅拌装置的情况，也可不解除被接合金属构件1的约束而旋转表面背面。
(5)第二预备工序
第二预备工序是在第二正式接合工序之前所进行的工序，包括：在背面B侧使被接合金属构件1与第一突出材2的对接部J2接合的(5-1)第一突出材接合工序；使被接合金属构件1的对接部J1临时接合的(5-2)临时接合工序；使被接合金属构件1与第二突出材3的对接部J3接合的(5-3)第二突出材接合工序；将下孔形成于第二正式接合工序的摩擦搅拌的开始位置的(5-4)下孔形成工序。而且，在(5-1)第一突出材接合工序、(5-2)临时接合工序及(5-3)第二突出材接合工序中使用临时接合用旋转工具F。
(5-1)第一突出材接合工序、(5-2)临时接合工序及(5-3)第二突出材接合工序
(5-1)第一突出材接合工序、(5-2)临时接合工序及(5-3)第二突出材接合工序是与上述第一预备工序的(2-3)第一突出材接合工序、(2-2)临时接合工序及(2-1)第二突出材接合工序大致相同的工序。如图8(b)所示，使一临时接合用旋转工具F移动而形成连续的移动轨迹(bead)，并以对接部J2、J1、J3的顺序连续地进行摩擦搅拌。即，插入摩擦搅拌的开始位置SP2的临时接合用旋转工具F的搅拌销F2(参照图4(a))在中途不脱离地移动至结束位置EP2而连续地进行(5-1)第一突出材接合工序、(5-2)临时接合工序以及(5-3)第二突出材接合工序。而且，结束位置EP2是之后进行的第二正式接合工序的开始位置SM2。
在此，如图6所示，在第一预备工序中，从第二突出材3侧，依次进行(2-1)第二突出材接合工序、(2-2)临时接合工序以及(2-3)第一突出材接合工序。另一方面，在第二预备工序中，当从对接部J1朝向金属构件1a侧时，第一突出材2位于被接合金属构件1的左侧，且在第一正式接合工序结束的时间点，由于具有正式接合用旋转工具G的摩擦搅拌装置位于第一突出材2的上方，因此从第一突出材2侧依次进行(5-1)第一突出材接合工序、(5-2)临时接合工序以及(5-3)第二突出材接合工序。如此，由于具有临时接合用旋转工具F的摩擦搅拌装置的移动距离变小，可使作业省力。
此外，由于(5-1)第一突出材接合工序、(5-2)临时接合工序以及(5-3)第二突出材接合工序的详细说明与第一预备工序大致相同而省略其说明。
(5-4)下孔形成工序
如图9(a)所示，下孔形成工序是在第二正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置SM2形成下孔P2的工序。即，下孔形成工序是在正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的插入预定位置形成下孔P2的工序。藉此能降低正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的插入阻力(压入阻力)。
此外，由于(5-4)下孔形成工序与第一预备工序的(2-4)下孔形成工序大致相同而省略其详细说明。
(6)第二正式接合工序
第二正式接合工序是在被接合金属构件1的背面B侧使对接部J1做真正接合的工序。在本实施方式的第二正式接合工序中，使用正式接合用旋转工具G对临时接合状态的对接部J1从被接合金属构件1的背面B侧进行摩擦搅拌。
如图9(a)及图9(b)所示，在第二正式接合工序中，将正式接合用旋转工具G的搅拌销G2插入(压入)设定于第二突出材3的背面33的开始位置SM2，并使插入的搅拌销G2在中途不脱离而移动至结束位置EM2。在第二正式接合工序中，从下孔P2开始进行摩擦搅拌，并连续地进行直到结束位置EM2。当使正式接合用旋转工具G移动时，其搅拌销G2的周围的金属依次塑性化流动，且在从搅拌销G2脱离的位置上，塑性化流动的金属再次硬化而形成塑性化区域(以下称为“背面侧塑性化区域W2”)。
在此，在第二预备工序结束的时间点，由于具有临时接合用旋转工具F的摩擦搅拌装置位于第二突出材3的结束位置EP2的正上方(参照图8(a))，因此当第二正式接合工序的开始位置SM2设定于第二突出材3的上方时，能使具有正式接合用旋转工具G的摩擦搅拌装置不移动而进行第二正式接合工序，从而能省略作业。
关于第二正式接合工序，由于与第一正式接合工序大致相同而省略其详细的说明。而且，在本实施方式中虽然进行了第二预备工序，但也可省略第二预备工序而在第一正式接合工序之后直接进行第二正式接合工序。
(7)突出材切除工序
在突出材切除工序中，将第一突出材2及第二突出材3从被接合金属构件1切除。在本实施方式中，将完成第二正式接合工序的被接合金属构件1从摩擦搅拌装置的台架移除，并使用未图示的切削器具沿着对接部J2、J3切除第一突出材2及第二突出材3。
图10是表示进行实施方式一的突出材切除工序之后的被接合金属构件1的立体图。如图10所示，表面侧塑性化区域W1及背面侧塑性化区域W2从第一侧面C侧横越第二侧面D侧而连续地形成。另一方面，在表面侧塑性化区域W1与背面侧塑性化区域W2之间形成有从第一侧面C侧横越至第二侧面D侧的连续的微小的未塑性化区域j。
在此，在表面侧塑性化区域W1以及背面侧塑性化区域W2上，在正式接合用旋转工具G的行进方向(参照箭头V1、V2)左侧，即在第二金属构件1b上，产生从第一侧面C侧横越至第二侧面D侧的连续的隧道状的空洞缺陷R1、R2。隧道状的空洞缺陷R1、R2是由于进行摩擦搅拌接合多处产生毛边导致金属不足所形成的。
此外，如图10所示，氧化膜S1～S4被卷入于表面侧塑性化区域W1及背面侧塑性化区域W2的两端。氧化膜S1～S4是由形成于第一侧面C、第二侧面D的氧化膜被卷入被接合金属构件1的内部而形成。例如，氧化膜S 1是由于使正式接合用旋转工具G作右旋转，从而使形成于第二侧面D的氧化膜被卷入第二金属构件1b的内部，因此容易形成于背面侧塑性化区域W2的第二金属构件1b侧。
(8)凹槽形成工序
如图11所示，凹槽形成工序是在第一侧面C以及第二侧面D沿对接部J1形成凹槽K的工序。凹槽K在后述的侧面焊接工序中是用焊接金属填充的槽。凹槽K在本实施方式中使用公知的端铣方法，以规定的宽度m、深度p从背面B横越表面A连续地形成。
通过设置凹槽K，在进行后述的焊接之际能适当地填充焊接金属，并能除去氧化膜S1～S4(参照图10)。即凹槽K的宽度m及深度p只需对应于氧化膜S1～S4的尺寸(范围)适当地设定即可。此外，凹槽K的宽度m与背面侧塑性化区域W2的宽度n最好形成为m＜n。藉此由于能缩小在焊接之际填充焊接金属的范围，因此能提高作业效率。而且，虽然凹槽K在本实施方式中截面呈矩形，但并不限定于此，也可呈其它形状。
(9)侧面焊接工序
如图12(a)所示，侧面焊接工序是沿着第一侧面C及第二侧面D的未塑性化区域j进行焊接的工序。在本实施方式中，最好进行TIG焊接、MIG焊接等突起焊接。通过突起焊接，能将焊接金属T填充于凹槽K中。藉此，用焊接金属T可靠地将存在于表面侧塑性化区域W1及背面侧塑性化区域W2之间的未塑性化区域j封闭，并能提高接合位置的强度。
此外，假设即使从第一侧面C至第二侧面D形成连续的隧道状空洞缺陷R1、R2(参照图10)，通过将焊接金属T填充于凹槽K而将隧道状空洞缺陷R1、R2断开，并能封入被接合金属构件1中。而且，虽然焊接材料也可与被接合金属构件1不同，但在本实施方式中使用相同的材料。
(10)突起部切除工序
如图12(b)所示，突起部切除工序是将在侧面焊接工序所填充的焊接金属T中从第一侧面C或第二侧面D的表面突出的部分(突起部T’)切除的工序。通过切除上述突起部T’，使第一侧面C或第二侧面D的表面形成平滑。
根据以上说明的本发明的接合方法，如图1所示，由于在被接合金属构件1的对接部J1，表面A及背面B侧通过摩擦搅拌而接合，且焊接第一侧面C及第二侧面D从而用焊接金属T覆盖封闭存在于表面侧塑性化区域W1与背面侧塑性化区域W2的未塑性化区域j，因此，能提高被接合金属构件1的两侧面间的气密性及水密性。
此外，即使形成连通第一侧面C与第二侧面D的隧道状空洞缺陷R1、R2，通过使焊接金属T填充于凹槽K中而断开隧道状空洞缺陷R1、R2，并能封入被接合金属构件1中。此外，即使氧化膜S1～S4(参照图10)被卷入表面侧塑性化区域W1和背面侧塑性化区域W2，也能在形成凹槽K之际切除该氧化膜S1～S4。藉此，能提高被接合金属构件1的气密性及水密性。
此外，在侧面焊接工序中，通过进行突起焊接能使焊接金属T容易地填充于凹槽K，且由于切除焊接金属T中从侧面突出的突起部T’，最终面也能变得平滑。
实施方式二
接着，说明本发明的实施方式二。
在实施方式一中，虽然在形成凹槽K之后进行了侧面焊接工序，但也可如本发明的实施方式二不设置凹槽K。
图13是表示实施方式二的图。图13(a)是立体图，图13(b)是图13(a)的VI-VI向视剖视图。
在实施方式二的侧面焊接工序中，不设置凹槽K，而沿着第一侧面C与第二侧面D的对接部J1(未塑性化区域j)进行焊接。然后，也可如图13(b)所示，切除焊接金属T中从第二侧面D突出的突起部T’，而将第一侧面C及第二侧面D修整成平滑。这种接合方法也能提高被接合金属构件1的两侧面间的气密性及水密性。
以上，对本发明的实施方式做了详细的说明，但可在不脱离本发明的主旨的范围内做适当的变更。例如在本实施方式中，虽然在被接合金属构件1的两侧面进行侧面焊接工序，但并不限定于此，也可仅在任一侧的侧面进行焊接。此外，正式接合用旋转工具G的旋转方向及行进方向并不限定于上述方式。
此外，在侧面焊接工序中，在本实施方式中采用了TIG焊接或MIG焊接，但仅为举例说明，也可是其它的焊接。此外，本实施方式中的摩擦搅拌装置从被接合金属构件的上方进行摩擦搅拌，但并不限于此，也可使正式接合用旋转工具G对被接合金属构件的周围边移动边进行摩擦搅拌。此外，第一预备工序、第一正式接合工序、第二预备工序及第二正式接合工序的摩擦搅拌的路径仅是举例说明，也可为其它的路径。此外，第一金属构件1a及第二金属构件1b可以是中空的构件。
实施方式三
接着，说明本发明的实施方式三。
如图14所示，实施方式三的接合构造物的制造方法是使第一金属构件1a的端面与第二金属构件1b的端面对接而形成接合构造物21的制造方法，在从接合构造物21的表面A及背面B进行摩擦搅拌之后，将接头构件U、U插入形成于第一侧面C及第二侧面D的凹槽K21、K21并进行焊接。
本实施方式的接合构造物的制造方法包括(1)对接工序、(2)第一正式接合工序、(3)第二正式接合工序、(4)凹槽形成工序、(5)凹槽焊接工序、(6)接头构件插入工序、(7)第三正式接合工序、(8)第四正式接合工序以及(9)侧面焊接工序。以下对各工序做详细的说明。而且，本实施方式的上下左右前后依照图14的箭头确定。
(1)对接工序
如图15(a)及图15(b)所示，对接工序是使第一金属构件1a的端面11a与第二金属构件1b的端面11b对接的工序。由于对接工序与实施方式一的对接工序大致相同，因此省略重复的说明。
(2)第一正式接合工序
如图18所示，第一正式接合工序是对第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接部J21，从接合构造物21的表面A使用正式接合用旋转工具G(参照图4)进行摩擦搅拌的工序。
第一正式接合工序包括：将突出材2、3配置于接合构造物21的突出材配置工序；对第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接部J21从表面A进行摩擦搅拌的正式接合工序。
如图16所示，突出材配置工序是在接合构造物21的接合部的左右两侧配置一对突出材2、3的工序。该突出材2、3在后述的摩擦搅拌工序中，设定了推压正式接合用旋转工具G(参照图4)的开始位置以及使正式接合用旋转工具G脱离的结束位置。
第一突出材2及第二突出材3是长方体的金属构件。在本实施方式中使用与接合构造物21相同的材料。第一突出材2及第二突出材3的表面及背面与接合构造物21的表面A及背面B齐平。
第一突出材2抵接于接合构造物21的第一侧面C配置，第二突出材3抵接于接合构造物21的第二侧面D配置。
第一突出材2及第二突出材3与接合构造物21在各内侧角部通过焊接而进行临时接合。
如图18所示，正式接合工序是使插入摩擦搅拌的开始位置SP1的正式接合用旋转工具G的搅拌销G2在中途不脱离而移动至结束位置EP2进行对接部J21的摩擦搅拌的工序。
首先，如图17(a)所示，使正式接合用旋转工具G位于设在第一突出材2的适当位置的开始位置SP1的正上方，接着，使正式接合用旋转工具G边旋转边下降，并将搅拌销G2推压至开始位置SP1。
正式接合用旋转工具G的旋转速度对应于搅拌销G2的尺寸、形状及被摩擦搅拌的接合构造物21等的材质及厚度等而设定。
当搅拌销G2与第一突出材2的表面接触时，由于摩擦热使搅拌销G2周围的金属做塑性化流动，如图17(b)所示，搅拌销G2插入第一突出材2。
而且，在正式接合用旋转工具G的插入预定位置预先形成下孔的情况下，能降低正式接合用旋转工具G压入之际的压入阻力，提高摩擦搅拌接合的精度，并能迅速地进行接合作业。
如图18所示，在搅拌销G2全体进入第一突出材2，且肩部G1的下端面G11的整个表面接触于第一突出材2的表面之后，使正式接合用旋转工具G边旋转边朝对接部J21移动。
正式接合用旋转工具G的移动速度(输送速度)对应于搅拌销G2的尺寸、形状及被摩擦搅拌的接合构造物21等的材质及厚度等而设定。
当使正式接合用旋转工具G移动时，其搅拌销G2的周围的金属依次塑性化流动，且在从搅拌销G2分离的位置上，塑性化流动的金属再次硬化而形成表面侧塑性化区域W21(参照图17(b))。
在正式接合工序中，通过使正式接合用旋转工具G从开始位置SP1沿着设定于第一金属构件1a与第二金属构件1b的接缝(边界线)上的路径连续移动而对第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接部J21进行摩擦搅拌。
然后，在正式接合用旋转工具G通过对接部J21到达设置于第二突出材3的适当位置的结束位置EP2之后，使正式接合用旋转工具G边旋转边上升，从而使搅拌销G2脱离结束位置EP2。藉此，接合构造物21的表面A侧的摩擦搅拌接合结束。
而且，在本实施方式中，将开始位置SP1设于第一突出材2，将结束位置EP2设于第二突出材3，但也可将开始位置SP1设于第二突出材3，将结束位置EP2设于第一突出材2。
(3)第二正式接合工序
如图19所示，第二正式接合工序是对第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接部J21，从接合构造物21的背面B进行摩擦搅拌接合的工序。
在第二正式接合工序中，在第一正式接合工序结束之后，将接合构造物21暂时从未图示的摩擦搅拌装置取下，将背面B朝向上方而再次固定。
第二正式接合工序除了不包括突出材配置工序之外，其余与上述第一正式接合工序相同，因此省略其详细说明。
而且，在第二正式接合工序中所形成的塑性化区域为背面侧塑性化区域W22。此外，在第二正式接合工序结束之后，将突出材2、3从接合构造物21切除。
(4)凹槽形成工序
如图20所示，凹槽形成工序是在接合构造物21的第一侧面C及第二侧面D上，沿着第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接部J21形成凹槽K21的工序。在本实施方式中使用公知的端铣刀等切削工具，以规定的宽度及深度从表面A横越背面B而形成连续的凹槽K21、K21。此外，在本实施方式中，设定凹槽K21的深度以使位于两侧的凹槽K21、K21之间的对接部J21的宽度是接合构造物21的最大宽度的一半。
(5)凹槽焊接工序
凹槽焊接工序包括：沿着第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接部J21，在两侧的凹槽K21、K21内形成第一槽部K22的槽部形成工序(参照图21)；以及将焊接金属填充于第一槽部K22的焊接金属填充工序(参照图22)。
如图21所示，在槽部形成工序中沿着露出于两侧的凹槽K21、K21内的侧面的对接部J21形成凹状的第一槽部K22。在本实施方式中，使用公知的端铣刀等切削工具，以规定的宽度及深度从表面A横越背面B而形成连续的凹槽K22。
虽然第一槽部K22的槽宽并无限定，但在本实施方式中，槽宽设定成比表面侧塑性化区域W21及背面侧塑性化区域W22的宽度还小。而且，在表面侧塑性化区域W21、背面侧塑性化区域W22中可能形成空洞缺陷的情况下，最好设定第一槽部K22内的槽宽能包含空洞缺陷。
如图22所示，在焊接金属填充工序中，通过对第一槽部K22进行MIG焊接等突起焊接，将焊接金属T21填充于第一槽部K22。藉此，覆盖表面A侧的表面侧塑性化区域W21与背面B侧的背面侧塑性化区域W22之间形成的未塑性化区域。此外，在第一槽部K22内包含空洞缺陷的情况下，用焊接金属T21封闭该空洞缺陷。
而且，焊接金属填充工序并不限于MIG焊接，也可进行其它的公知的焊接。此外，焊接材料也可与接合构造物21不同，但在本实施方式中使用相同的材料。
此外，将焊接金属T21填充于第一槽部K22之后，将填充于第一槽部K22的焊接金属T21中从凹槽K21内的侧面(底面)突出的部分切除。
(6)接头构件插入工序
如图23所示，接头构件插入工序是将接头构件U、U插入两侧的凹槽K21、K21的工序。
接头构件U是长方体的金属构件，其上下高度尺寸、左右宽度尺寸、前后宽度尺寸与凹槽K21的各尺寸相同。而且在本实施方式中，以与接合构造物21相同组成的金属材料形成接头构件U，但只要是可进行摩擦搅拌的金属材料即可。
插入第一侧面C侧的凹槽K21的接头构件U中，其表面(上表面)与接合构造物21的表面A齐平，侧面与接合构造物21的侧面C齐平，背面(下表面)与接合构造物21的背面B齐平。
同样地，插入第二侧面D侧的凹槽K21的接头构件U中，其表面(上表面)与接合构造物21的表面A齐平，侧面与接合构造物21的侧面D齐平，背面(下表面)与接合构造物21的背面B齐平。
(7)第三正式接合工序
如图25所示，第三正式接合工序是对接合构造物21与各接头构件U、U的对接部J22、J23，从接合构造物21的表面A以正式接合用旋转工具G进行摩擦搅拌的工序。
第三正式接合工序包括：在接合构造物21上配置突出材4、5的突出材配置工序(参照图24)；以及对接合构造物21与各接头构件U、U的对接部J22、J23从表面A进行摩擦搅拌的正式接合工序(参照图25)。
如图24所示，突出材配置工序是在接合构造物21的接合部的左右两侧配置一对突出材4、5的工序。该突出材4、5是在后述的正式接合工序中设定推压正式接合用旋转工具G的开始位置SP3、SP5以及使正式接合用旋转工具G脱离的结束位置EP4、EP6的构件(参照图25)。
第三突出材4以及第四突出材5是长方体的金属构件，在本实施方式中使用与接合构造物21相同的材料。第三突出材4及第四突出材5的表面及背面与接合构造物21的表面A及背面B齐平。
第三突出材4抵接于接合构造物2 1的第一侧面C配置，第四突出材5抵接于接合构造物21的第二侧面D配置。
第三突出材4及第四突出材5与接合构造物21在各内侧角部通过焊接而进行临时接合。
如图25所示，在正式接合工序中，插入设定于第三突出材4的表面的开始位置SP3的正式接合用旋转工具G的搅拌销G2通过接合构造物21与右侧的接头构件U的接缝，移动至设定于第三突出材4的表面的结束位置EP4，进行接合构造物21与右侧的接头构件U的对接部J22的摩擦搅拌。
同样地，插入设定于第四突出材5的表面的开始位置SP5的正式接合用旋转工具G的搅拌销G2通过接合构造物21与左侧的接头构件U的接缝，移动至设定于第四突出材5的表面的结束位置EP6，从而进行接合构造物21与左侧的接头构件U的对接部J23的摩擦搅拌。在第三正式接合工序中形成的塑性化区域为表面侧塑性化区域W23。
而且，由于在第三正式接合工序中所进行的摩擦搅拌接合与在第一正式接合工序及第二正式接合工序中进行的摩擦搅拌接合相同，因此省略其详细说明。
(8)第四正式接合工序
如图26所示，第四正式接合工序是对接合构造物21与各接头构件U、U的对接部J22、J23，从接合构造物21的背面B用正式接合用旋转工具G进行摩擦搅拌的工序。
在第四正式接合工序中，在第三正式接合工序结束之后，将接合构造物21从未图示的摩擦搅拌装置暂时取下，将背面B朝向上方再次固定。
由于第四正式接合工序除了突出材配置工序之外，其余与上述第三正式接合工序相同，因此省略其详细说明。
而且，在第四正式接合工序中所形成的塑性化区域为背面侧塑性化区域W24。此外，在第四正式接合工序结束之后，从接合构造物21将突出材4、5切削而除去。
(9)侧面焊接工序
侧面焊接工序包括：在接合构造物21的两侧面C、D，沿着接合构造物21与接头构件U的对接部J22、J23形成第二槽部K23、K23、K23、K23的槽部形成工序(参照图26)；以及将焊接金属填充于各第二槽部K23的焊接金属填充工序(参照图14)。
如图26所示，在槽部形成工序中，沿着露出于接合构造物21的两侧面C、D的对接部J22、J23形成凹状的第二槽部K23。在本实施方式中，使用公知的端铣刀等切削工具，以规定的宽度及深度从表面A至背面B连续地形成第二槽部K23。
虽然第二槽部K23的槽宽并无限定，但在本实施方式中设定成比表面侧塑性化区域W23及背面侧塑性化区域W24的宽度还小。而且，在表面侧塑性化区域W23及背面侧塑性化区域W24有可能形成空洞缺陷的情况下，最好设定第二槽部K23内的槽宽包含空洞缺陷。
如图14所示，在焊接金属填充工序中，通过对第二槽部K23进行MIG焊接等突起焊接，将焊接金属T22填充于第二槽部K23。藉此，覆盖表面A侧的表面侧塑性化区域W23与背面B侧的背面侧塑性化区域W24之间形成的未塑性化区域。此外，在第二槽部K23内包含空洞缺陷的情况下，用焊接金属T22封闭该空洞缺陷。
而且，焊接金属填充工序并不限于MIG焊接，也可进行其它的公知的焊接。此外，焊接材料也可与接合构造物21不同，但在本实施方式中使用相同的材料。
此外，将焊接金属T22填充于第二槽部K23之后，将填充于第二槽部K23的焊接金属T22中从接合构造物21的侧面C、D突出的部分切除。
如图14所示，通过以上的各工序形成将第一金属构件1a的端面与第二金属构件1b的端面接合而成的接合构造物21。
如图14所示，根据本实施方式的接合构造物的制造方法，在接合构造物21的表面A、背面B及两侧面C、D上，接合构造物21与各接头构件U、U的对接部J22、J23接合，由于接合构造物21与各接头构件U的开缝全体被封闭，因此能提高第一金属构件1a与第二金属构件1b的接合部的气密性及水密性。
此外，在凹槽焊接工序中，对第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接部J21从凹槽K21内进行焊接，然后将接头构件U插入凹槽K21中，在侧面焊接工序中，对接合构造物21与接头构件U的对接部J22、J23从侧面C、D进行焊接。因此，由于接合构造物21的侧部处于在厚度方向为双层焊接的状态，因此能提高第一金属构件1a与第二金属构件1b的接合部的气密性及水密性。
特别地，如本实施方式所述，当对接部J21的宽度设定为接合构造物21的最大宽度的一半时，由于在接合构造物21的中心部进行焊接，因此能提高第一金属构件1a与第二金属构件1b的接合部的气密性及水密性。
此外，在凹槽焊接工序中，将焊接金属T21填充于沿对接部J21形成的第一槽部K22，在侧面焊接工序中，将焊接金属T22填充于沿对接部J22、J23形成的第二槽部K23中，藉此，能容易地进行焊接金属T21、T22的填充作业，并能可靠地封闭各对接部J21、J22、J23。
此外，在凹槽焊接工序中，将填充于第一槽部K22的焊接金属T22中从凹槽K21的侧面突出的部分切除，藉此凹槽K21的侧面形成平滑，由于能使凹槽K21的侧面与接头构件U的外表面紧贴，因此能提高接合构造物21与接头构件U的接合部的气密性及水密性。
此外，在侧面焊接工序中，将填充于第二槽部K23的焊接金属中从接合构造物21的侧面C、D突出的部分切除，藉此使接合构造物21的最终面形成平滑。
以上对本发明的实施方式做了说明，但本发明并不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可适当地变更设计。
例如，如图22所示，在本实施方式的凹槽焊接工序中，沿着对接部J21从表面A至背面B形成第一槽部K22，但也可在对应于表面A侧的表面侧塑性化区域W21与背面B侧的背面侧塑性化区域W22之间的未塑性化区域形成槽部，并将焊接金属填充于该槽部而封闭未塑性化区域。
此外，如图14所示，在本实施方式的侧面焊接工序中，沿着对接部J22、J23从表面A至背面B形成第二槽部K23，但也可在对应于表面A侧的表面侧塑性化区域W23与背面B侧的背面侧塑性化区域W24之间的未塑性化区域形成槽部，并将焊接金属填充于该槽部而封闭未塑性化区域。
此外，也可在第一正式接合工序及第二正式接合工序之前，使用比正式接合用旋转工具G还小的旋转工具进行对对接部21做摩擦搅拌的临时接合工序。如此，通过对对接部J21进行临时接合，在将正式接合用旋转工具G压入对接部J21时，能防止产生开缝。同样地，在第三正式接合工序及第四正式接合工序之前，通过对对接部J22、J23进行临时接合，能防止当正式接合用旋转工具G被压入对接部J22、J23时产生开缝。
此外，如图18所示，在本实施方式的第一正式接合工序及第二正式接合工序中，在接合构造物21的左右两侧配置一对突出材2、3，但突出材并非必要设置。如此，在省略突出材的情况下，最好在第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接部J21的两端部设定摩擦搅拌的开始位置及结束位置，并在凹槽焊接工序中形成第一槽部K22以切除摩擦搅拌的开始位置及结束位置。
同样地，即使在第三正式接合工序及第四正式接合工序中并未设置突出材，也最好在对接部J22、J23的两端部设定摩擦搅拌的开始位置及结束位置，并在侧面焊接工序中形成第二槽部K23以切除开始位置及结束位置。
此外，如图23所示，在本实施方式中，凹槽K21的截面形状呈矩形，并将长方体的接头构件U插入该凹槽K21中，但凹槽K21及接头构件U的形状并无限定，也可为其它形状。
实施方式四
接着，说明本发明的实施方式四。
如图27(a)所示，实施方式四的接合方法的特征是，在对第一金属构件1a及第二金属构件1b的端面彼此对接而形成的被接合金属构件31的对接部J1，从被接合金属构件31的第一侧面C及第二侧面D进行焊接之后，从被接合金属构件31的表面A及背面B进行摩擦搅拌接合。
本实施方式的接合方法包括(1)对接工序、(2)第一侧面焊接工序、(3)第二侧面焊接工序、(4)第一正式接合工序以及(5)第二正式接合工序。以下对各工序做详细的说明。此外，本实施方式的上下左右前后根据图27的箭头确定。
(1)对接工序
如图28(a)及图28(b)所示，对接工序是使第一金属构件1a与第二金属构件1b的端面彼此对接的工序。第一金属构件1a及第二金属构件1b是从截面看呈矩形的金属构件，并形成大致相同形状。在第一金属构件1a的端面11a的两侧面侧，从表面12a朝背面13a形成连续的凹槽Ka、Ka。此外，在第二金属构件1b的端面11b的两侧面侧，从表面12b朝背面13b形成连续的凹槽Kb、Kb。
第一金属构件1a及第二金属构件1b在本实施方式中由可摩擦搅拌的金属材料构成，例如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等。
对接工序使第一金属构件1a的端面11a与第二金属构件1b的端面11b对接，并使第一金属构件1a的表面12a与第二金属表面1b的表面12b齐平，第一金属构件1a的背面13a与第二金属构件1b的背面13b齐平。此外，使第一金属构件1a的侧面14a与第二金属表面1b的侧面14b齐平，第一金属构件1a的侧面15a与第二金属表面1b的侧面15b齐平。
如图27所示，以下把第一金属构件1a与第二金属构件1b对接而形成的构件作为被接合金属31，其表面为表面A，背面为背面B，一侧的侧面为第一侧面C，另一侧的侧面为第二侧面D。
如图28(b)所示，在第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接面上形成有对接部J31。此外，通过使第一金属构件1a的凹槽Ka与第二金属构件1b的凹槽Kb相对，在被接合金属构件31的两侧面从表面A至背面B形成连续的凹槽K30、K30。
而且，在本实施方式中，预先形成第一金属构件1a及第二金属构件1b的凹槽Ka、Kb，但并不限于此。例如，也可在使第一金属构件1a及第二金属构件1b对接之后，用切削工具切削而形成凹槽K30。此外，第一金属构件1a及第二金属构件1b的形状、尺寸并无特别的限制，但希望至少在对接部J31处的厚度尺寸相同。此外，凹槽K30的形状在本实施方式中截面呈矩形，但也可为其它的形状。
(2)第一侧面焊接工序
第一侧面焊接工序是对露出被接合金属31的第一侧面C的对接部J31进行焊接的工序。如图29(a)所示，第一侧面焊接工序在本实施方式中包括：对形成于被接合金属构件31的第一侧面C的凹槽K30进行突起焊接的突起焊接工序；以及将突起焊接所填充的焊接金属中从第一侧面C突出的部分切除的突起部切除工序。
在突起焊接工序中，对对接部J31进行TIG焊接或MIG焊接等突起焊接来封闭对接部J31，并用焊接金属T填充凹槽K30。如图29(b)所示，在本实施方式中，进行突起焊接，使得焊接金属T从被接合金属构件31的第一侧面C突出。突起焊接工序并不限于上述的TIG焊接或MIG焊接，也可为其它公知的焊接。而且，焊接材料也可与被接合金属构件31不同，但在本实施方式中使用相同的材料。
如图29所示，在突起部切除工序中，使用公知的切削工具将突起焊接中从第一侧面C突出的突起部T’切削除去。藉此，由于能使焊接金属T的表面形成平滑，因此能使后述的突出材紧贴于被接合金属构件31。
(3)第二侧面焊接工序
第二侧面焊接工序是对露出被接合金属构件31的第二侧面D的对接部J31进行焊接的工序。虽然未具体图示，第二侧面焊接工序包括：对形成于被接合金属构件31的第二侧面D的凹槽K30进行突起焊接的突起焊接工序；以及将通过突起焊接而填充的焊接金属中从第二侧面D突出的部分切除的突起切除工序。由于第二侧面焊接工序与第一侧面焊接工序大致相同，因此省略其详细的说明。
(4)第一正式接合工序
在第一正式接合工序中，从被接合金属构件31的表面A沿着对接部J3 1进行摩擦搅拌接合。第一正式接合工序在本实施方式中包括：如图30(a)所示的在被接合金属构件31设置突出材的突出材配置工序；以及对对接部J31进行摩擦搅拌的正式接合工序。
如图30(a)所示，突出材配置工序是在被接合金属构件31的两侧面沿着对接部J31配置一对突出材的工序。突出材在后述的正式接合工序中设定了使旋转工具推压于突出材的开始位置以及使旋转工具从突出材脱离的结束位置。
第一突出材2及第二突出材3呈长方体，各表面及背面与被接合金属构件31的表面A及背面B齐平。第一突出材2及第二突出材3在本实施方式中使用与被接合金属构件31相同的材料。
如图30(b)所示，使第一突出材2抵接于第一侧面C，并使第二突出材3抵接于第二侧面D。第一突出材2与被接合金属构件31的内侧角部2a、2b通过焊接而临时接合。此外，第二突出材3与被接合金属构件31的内侧角部3a、3b通过焊接而临时接合。藉此，在后述的正式接合工序中能防止第一突出材2及第二突出材3与被接合金属构件31之间产生的开缝。
在此，被接合金属构件31与第一突出材2的对接面是对接部J2。此外，被接合金属构件31与第二突出材3的对接面是对接部J3。
如图3 1所示，在正式接合工序中，沿着露出被接合金属构件31的表面A的对接部J31，使用正式接合用旋转工具G进行摩擦搅拌。正式接合工序在本实施方式中，在第二突出材3上设定开始位置SM1，在第一突出材2上设定结束位置EM1，并以连续轨迹进行摩擦搅拌。
如图31所示，在正式接合工序中，将正式接合用旋转工具G在旋转的状态下推压至开始位置SM1，使正式接合用旋转工具不脱离而相对移动至结束位置EM1。即，在将正式接合用旋转工具G推压至开始位置SM1后，使其朝正式接合工序的起点s1移动，并使正式接合用旋转工具G不脱离而沿着对接部J31进行摩擦搅拌。然后，在到达正式接合工序的终点s2之后，依此状态使正式接合用旋转工具G移动至设定于第一突出材2的结束位置EM1，并使正式接合用旋转工具G从第一突出材2脱离。
如图31所示，根据正式接合工序，沿着对接部J31形成表面侧塑性化区域W31。表面侧塑性化区域W31的宽度Wa设定成比凹槽K30的宽度KL还大。藉此，焊接金属T31的上表面被表面侧塑性化区域W31覆盖。
而且，在正式接合工序中，也可预先在第二突出材3的表面设置下孔(图示省略)。通过设置下孔，能降低将正式接合用旋转工具G压入第二突出材3的压入阻力。藉此能提高摩擦搅拌的精度，并能迅速地进行接合作业。
此外，也可在进行正式接合工序之前，对对接部J31进行临时接合工序。即，在临时接合工序中，例如使用比正式接合用旋转工具G还小的旋转工具，对第一突出材2与被接合金属构件31的对接部J2、对接部J31以及第二突出材3与被接合金属构件31的对接部J3进行摩擦搅拌。在正式接合工序之前，通过进行临时接合工序能防止突出材与被接合金属构件31的开缝。
此外，在正式接合工序中，由于摩擦而使被接合金属构件31过热的情况下，边对对接部J3 1供水边进行作业。在此情况下，若预先进行临时接合工序，则由于水不会进入对接部J31的间隙而能制出高质量的产品。
此外，在本实施方式中，将正式接合工序的开始位置SM1设于第二突出材3上，但也可设于第一突出材2上。此外，在本实施方式中，虽然使用突出材进行正式接合工序，但突出材并非必要的设置。
(5)第二正式接合工序
在第二正式接合工序中，从被接合金属构件31的背面B沿着对接部J31进行摩擦搅拌。第二正式接合工序中，在第一正式接合工序结束之后，将被接合金属构件31从未图示的摩擦搅拌装置暂时取下，将背面B朝向上方再次固定。由于第二正式接合工序除了未进行突出材配置工序之外，其余与第一正式接合工序大致相同，因此省略其详细的说明。在第二正式接合工序结束之后，将突出材从被接合金属构件31切削除去。而且，如图27所示，在第二正式接合工序中所形成的塑性化区域是背面侧塑性化区域W32。
根据以上说明的本实施方式的接合方法，对露出被接合金属构件31的第一侧面C及第二侧面D的对接部J31进行焊接，并对表面A及背面B进行摩擦搅拌，藉此，即使被接合金属构件31的厚度大，也能使露出被接合金属构件31的对接部J31有效且容易地接合。
此外，在进行第一侧面焊接工序及第二侧面焊接工序之后，通过进行第一正式接合工序及第二正式接合工序，使得在焊接工序中所形成的焊接金属T31的上端和下端不会露出被接合金属构件31的表面A及背面B。即，由于在焊接金属T31的上端及下端对被接合金属构件31与焊接金属T31的交界面进行摩擦搅拌，因此能提高被接合金属构件31的气密性及水密性。
此外，通过将焊接金属T31填充于凹槽K30，能更可靠地封闭对接部J31。此外，如图31所示，凹槽K30的宽度KL最好比在第一正式接合工序及第二正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域W31、背面侧塑性化区域W32的宽度Wa还小。根据上述的接合方法，能缩小填充焊接金属T31的范围，提高作业效率，并能对焊接金属T31的上表面及下表面的整个表面进行摩擦搅拌。而且，如图31所示，凹槽K30的深度KD只需根据焊接的种类、被接合金属构件的材料适当地设定即可。
实施方式五
接着，说明本发明的实施方式五。
图32是表示实施方式五的图。图32(a)是立体图，图32(b)是图32(a)的II-II线剖视图。实施方式五的接合方法在不设置凹槽而进行侧面焊接工序这点而言与实施方式四不同。
即，实施方式五的侧面焊接工序不像实施方式四的接合方法那样在被接合金属构件31上设置凹槽K30，而对对接部J31进行焊接。如图32(b)所示，在实施方式五的侧面焊接工序中，对被接合金属构件31的第一侧面C的对接部J31进行突起焊接。然后，对由突起焊接所形成的焊接金属T31中从第一侧面C突出的突起部T1’进行切削除去而与第一侧面C齐平。如此，在侧面焊接工序中，即使不形成凹槽K30也能容易地对露出被接合金属构件31的未塑性化区域进行焊接。
然后，在进行实施方式五的侧面焊接工序之后进行第一正式接合工序及第二正式接合工序。由于其它的工序与实施方式四大致相同，因此省略其说明。
实施方式六
接着，说明本发明的实施方式六。
图33是表示实施方式六的接合方法的立体图。实施方式六的接合方法在使第一金属构件10a与第二金属构件10b从俯视方向看接合呈L字状这点而言与实施方式五不同。
实施方式六的接合方法包括(1)对接工序、(2)第一侧面焊接工序、(3)第二侧面焊接工序、(4)第一正式接合工序、(5)第二正式接合工序。以下对各工序做详细说明。
(1)对接工序
如图34所示，在对接工序中，使第一金属构件10a的侧面与第二金属构件10b的端面对接。第一金属构件10a是呈长方体的金属构件。另一方面，第二金属构件10b是大致呈长方体的金属构件，在端面11a的两侧形成凹槽Kc、Kd。凹槽Kc、Kd的截面呈矩形，并从第二金属构件10b的表面12b至背面13b连续地形成。
在对接工序中，使第一金属构件10a的侧面44a与第二金属构件10b的端面11a对接，并使第一金属构件10a的表面42a与第二金属构件10b的表面12b齐平，第一金属构件10a的背面43a与第二金属构件10b的背面13b齐平。此外，使第一金属构件10a的端面45a与第二金属构件10b的侧面15b齐平。在第一金属构件10a的侧面44a与第二金属构件10b的端面11a的对接面上形成对接部J41(参照图33)。
而且，如图33所示，第一金属构件10a与第二金属构件10b对接而形成的构件以下作为被接合金属构件41。此外，被接合金属构件41的表面为表面A、背面为背面B，在被接合金属构件41中，由第一金属构件10a的侧面44a与第二金属构件10b的侧面14b所构成的面为第一侧面C。此外，在被接合金属构件41中，由第一金属构件10a的端面45a与第二金属构件10b的侧面15b所构成的面为第二侧面D。此外，由第一金属构件10a的侧面44a与第二金属构件10b的侧面14b所构成的角部为内侧角部I。
(2)第一侧面焊接工序
第一侧面焊接工序是对露出被接合金属构件41的第一侧面C的对接部J41进行焊接的工序。如图35(a)及图35(b)所示，第一侧面焊接工序在实施方式二中包括：在凹槽Kc进行突起焊接的突起焊接工序；以及切除由于突起焊接而从第二金属构件10b的侧面14b突出的部分的突起部切除工序。
如图35(a)所示，在突起焊接工序中，对对接部J41进行TIG焊接或MIG焊接等突起焊接，从而封闭对接部J41，并用焊接金属T41填充凹槽Kc。在本实施方式中进行突起焊接以使焊接金属T41从第二金属构件10b的侧面14b突出。突起焊接工序并非限定于上述的TIG焊接或MIG焊接，也可进行其它公知的焊接。
如图35(b)所示，在突起部切除工序中，切除由于突起焊接而从第二金属构件10b的侧面14b突出的突起部T1’。藉此，由于能使焊接金属T41的表面变得平滑，能使后述的突出材紧贴于被接合金属构件41。
(3)第二侧面焊接工序
第二侧面焊接工序是对露出被接合金属构件41的第二侧面D的对接部J41进行焊接的工序。第二焊接工序包括：在被接合金属构件41的第二侧面D侧的凹槽Kd进行突起焊接的突起焊接工序；以及切除由于突起焊接而从第二侧面D突出的部分的突起部切除工序。
由于第二侧面焊接工序与第一侧面焊接工序大致相同，因此省略其详细的说明。
(4)第一正式接合工序
在第一正式接合工序中，从被接合金属构件41的表面A沿着对接部J41进行摩擦搅拌。第一正式接合工序在实施方式六中包括：如图36所示的在被接合金属构件41配置突出材的突出材配置工序；以及对对接部J41进行摩擦搅拌的正式接合工序。
如图36所示，突出材配置工序是沿着被接合金属构件41的对接部J41配置一对突出材的工序。突出材是在后述的正式接合工序中设定将旋转工具推压于突出材的开始位置以及使旋转工具从突出材脱离的结束位置的构件。
第一突出材4及第二突出材5呈长方体，各表面及背面与被接合金属构件41的表面A及背面B齐平。第一突出材4及第二突出材5在本实施方式中使用与被接合金属构件41相同的材料。第一突出材4在被接合金属构件41的第二侧面D上沿着对接部J41(焊接金属T41)抵接配置。第二突出材5抵接配置于被接合金属41的内侧角部I。第一突出材4与被接合金属构件41在内侧角部4a、4b通过焊接而进行临时接合。此外，第二突出材5与被接合金属构件41在内侧角部5a、5b通过焊接而进行临时接合。藉此，在后述的正式接合工序中，能防止第一突出材4及第二突出材5与被接合金属41的开缝。
如图37所示，在正式接合工序中，沿着露出被接合金属构件41的表面A的对接部J41使用正式接合用旋转工具G进行摩擦搅拌。在正式接合工序的实施方式六中，将开始位置SM2设定于第一突出材4，将结束位置EM2设定于第二突出材5，并以连续轨迹进行摩擦搅拌。
即，在正式接合工序中，使正式接合用旋转工具G在旋转的状态下压入开始位置SM2，并朝正式接合工序的起点s3移动，使正式接合用旋转工具G不脱离而沿着对接部J41进行摩擦搅拌。然后，在到达正式接合工序的终点s4之后，依此状态使正式接合用旋转工具G移动至设定于第二突出材5的结束位置EM2，并使正式接合用旋转工具G不脱离第二突出材5。
如图37所示，通过正式接合工序，沿着对接部J41形成表面侧塑性化区域W41。表面侧塑性化区域W41的宽度Wa的1/2是Wa/2，其比凹槽Kc的宽度KH还大。藉此，焊接金属T41的上表面被表面侧塑性化区域W41所覆盖。
(5)第二正式接合工序
在第二正式接合工序中，从被接合金属构件41的背面B沿着对接部J41进行摩擦搅拌。在第二正式接合工序中，在第一正式接合工序结束之后，将被接合金属构件41从未图示的摩擦搅拌装置暂时取下，将背面B朝向上方再次固定。由于第二正式接合工序除了未进行突出材配置工序之外，其余与第一正式接合工序大致相同，因此省略其详细的说明。
在第二正式接合工序结束之后，将突出材从被接合金属构件41切削除去。
而且，如图33所示，在第二正式接合工序中所形成的塑性化区域是背面侧塑性化区域W42。
根据以上说明的实施方式六的接合方法，即使第一金属构件10a与第二金属构件10b从俯视方向看呈L字状接合，也能适当地接合。
此外，对露出被接合金属构件41的第一侧面C及第二侧面D的对接部J41进行焊接，并对表面A及背面B进行摩擦搅拌，藉此，即使被接合金属构件41的厚度大，也能使露出被接合金属构件41的对接部J41有效且容易地接合。
此外，在进行第一侧面焊接工序及第二侧面焊接工序之后，通过进行第一正式接合工序及第二正式接合工序，使得在焊接工序中所形成的焊接金属T41的上端和下端不会露出被接合金属构件41的表面A及背面B。即，由于在焊接金属T41的上端及下端对被接合金属构件41与焊接金属T41的交界面进行摩擦搅拌，因此能提高被接合金属构件41的气密性及水密性。
此外，通过将焊接金属T41填充于凹槽Kc、Kd，能更可靠地封闭对接部J41。此外，通过设置突起部切除工序，能使被接合金属构件41的最终面修整成平滑。
此外，也可在正式接合工序之前，对对接部J41进行临时接合工序。即，在临时接合工序中，例如使用比正式接合用旋转工具G还小的旋转工具，对第一突出材4与被接合金属构件41的对接部J14以及第二突出材5与被接合金属构件41的对接部J15进行摩擦搅拌。在正式接合工序之前，通过进行临时接合工序，能防止突出材与被接合金属构件41的开缝。
此外，在正式接合工序中，在由于摩擦而使被接合金属构件41过热的情况下，边对对接部J41供水边进行作业。在此情况下，若预先进行临时接合工序，由于水不会进入对接部J41的间隙因而能制出高质量的产品。
以上对发明的实施方式六做了说明，但本发明并不限于上述方式，可在不违反本发明的主旨的范围内做适当的变更。
例如，如图38(a)所示，也可在第一金属构件10a的端面45a的第二金属构件10b侧形成凹槽Ke。凹槽Ke与凹槽Kd的形状、大小大致相同。即，也可使形成于第一金属构件10a的凹槽Ke与形成于第二金属构件10b的凹槽Kd相对而形成凹槽。此外，也可不设置凹槽Kc、Kd、Ke，直接对对接部J41进行焊接。
此外，如图38(b)所示，也可在第一金属构件1a及第二金属构件1b中至少一侧与形成于端面11a的凹槽Ka相连，从而设置朝构件的中央方向扩张的扩张凹槽La。在侧面焊接工序中，将焊接金属通过突起焊接而填充于凹槽Ka及扩张凹槽La中。如此，由于通过设置扩张凹槽La而使焊接长度变大，因此能进一步提高接合强度。
而且，从第一金属构件1a的表面12a至扩张凹槽La的上表面的距离Lb以及从第一金属构件1a的背面13a至扩张凹槽La的下表面的距离Lc也可比在第一正式接合工序及第二正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域W31、背面侧塑性化区域W32(参照图27)的深度还小。藉此，由于能对填充于扩张凹槽La的焊接金属与第一金属构件1a的交界面进行摩擦搅拌，因此能提高被接合金属构件的气密性及水密性。此外，扩张凹槽La可采用实施方式四至实施方式六中的任一方式。此外，虽然凹槽Ka及扩张凹槽La两者的截面呈矩形，但其形状并无限定。
此外，例如在第一正式接合工序及第二正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域W31、W41、背面侧塑性化区域W32、W42中，可能产生从第一侧面C连通至第二侧面D的隧道形空洞缺陷。此外，在摩擦搅拌接合中，在通过被接合金属构件与突出材的对接部之际，形成于被接合金属构件与突出材之间的氧化膜可能被卷入被接合金属构件侧。这种隧道状空洞缺陷及氧化膜是被接合金属构件的气密性及水密性降低的主要原因。因此，在产生这种空洞缺陷部分的情况下，最好进行通过焊接而将该缺陷部分封入的修补工序。此外，在本实施方式中，虽然在被接合金属的两侧面进行侧面焊接工序，但仅在任一侧进行即可。
实施方式七
接着，对本发明的实施方式七做说明。
如图39所示，本发明的实施方式七的接合构造物的制造方法是第一金属构件1a的端面与第二金属构件1b的端面对接而形成的接合构造物51的制造方法，在从接合构造物51的第一侧面C及第二侧面D进行焊接之后，从接合构造物5 1的表面A及背面B进行摩擦搅拌接合。
本实施方式的接合构造物的制造方法包括(1)对接工序、(2)侧面焊接工序、(3)第一正式接合工序、(4)第一修补工序、(5)第二正式接合工序、(6)第二修补工序。以下对各工序做详细的说明。而且，本实施方式的上下左右前后根据图39的箭头确定。
(1)对接工序
如图40(a)及图40(b)所示，对接工序是使第一金属构件1a的端面11a与第二金属构件1b的端面11b对接的工序。
如图40(a)所示，第一金属构件1a及第二金属构件1b是截面呈矩形的金属构件，且形状大致相同。第一金属构件1a及第二金属构件1b是例如铝、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。
在第一金属构件1a的端面11a的两侧面14a、15a侧，从表面12a至背面13a形成角部朝宽度方向内侧偏移的长方体状的缺口部16a、17a，第一金属构件1a的前端部形成有凸部。
在第二金属构件1b的端面11b的两侧面14b、15b侧，从表面12b至背面13b形成角部朝宽度方向内侧偏移的长方体状的缺口部16b、17b，在第二金属构件1b的后端部形成有凸部。
如图40(b)所示，在对接工序中，使第一金属构件1a的凸部的端面11a与第二金属构件1b的凸部的端面11b对接，并使第一金属构件1a的表面12a与第二金属构件1b的表面12b齐平，第一金属构件1a的背面13a与第二金属构件1b的背面13b齐平。此外，使第一金属构件1a的侧面14a与第二金属构件1b的侧面14b配置于同一平面上，并使第一金属构件1a的侧面15a与第二金属构件1b的侧面15b配置于同一平面上。然后，在第一金属构件1a的凸部的端面11a与第二金属构件1b的凸部的端面11b的对接面上形成有对接部J51。此外，在对接部J51的左右两侧，通过第一金属构件1a的缺口部16a、17a与第二金属构件1b的缺口部16b、17b连结而形成凹状的凹槽K50、K50。
以下，第一金属构件1a与第二金属构件1b对接而形成的构件是接合构造物51。此外，接合构造物51的上表面为表面A，下表面为背面B，接合构造物51中，由第一金属构件1a的侧面14a与第二金属构件1b的侧面14b所构成的面为第一侧面C。此外，接合构造物51中，由第一金属构件1a的侧面15a与第二金属构件1b的侧面15b所构成的面为第二侧面D。
而且，在本实施方式中，对第一金属构件1a及第二金属构件1b预先形成缺口部16a、17a、16b、17b，例如在将第一金属构件1a及第二金属构件1b对接之后，使用切削工具切削而形成凹槽K50。
此外，第一金属构件1a及第二金属构件1b的形状、尺寸并无特别的限制，但希望至少在对接部J51处的厚度尺寸是相同的。
(2)侧面焊接工序
如图41所示，侧面焊接工序是对各凹槽K50、K50，通过从接合构造物51的第一侧面C及第二侧面D进行焊接，而将焊接金属T51填充于各凹槽K50、K50内的工序。
如图41所示，在侧面焊接工序中，通过从第一侧面C及第二侧面D在各凹槽K50、K50内进行TIG焊接或MIG焊接等突起焊接，从而将焊接金属T51填充于各凹槽K50、K50内。藉此，形成将第一金属构件1a的端面11a与第二金属构件1b的端面11b接合的接合构造物51。
而且，侧面焊接工序并未限定于TIG焊接或MIG焊接，也可进行其它公知的焊接。而且，焊接材料也可与接合构造物51不同，但在本实施方式中使用相同的材料。
此外，在侧面焊接工序中，最好在将焊接金属T51填充于各凹槽K50、K50之后，将比接合构造物51的第一侧面C及第二侧面D还突起的部分的焊接金属T51切除。
(3)第一正式接合工序
如图45所示，第一正式接合工序是对第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接部J51，从接合构造物51的表面A进行摩擦搅拌接合的工序。
第一正式接合工序包括：对对接部J51进行临时接合的临时接合工序；在正式接合用旋转工具G的插入预定位置预先形成下孔的下孔形成工序；以及对对接部J51进行摩擦搅拌的正式接合工序。
如图43所示，临时接合工序是使临时接合用旋转工具F沿着第一金属构件1a与第二金属构件1b的接缝移动从而对对接部J51进行摩擦搅拌的工序。
在临时接合工序中，首先，如图42(a)所示，将临时接合用旋转工具F配置于设定在第二侧面D侧的焊接金属T51的摩擦搅拌的开始位置SP1(参照图43)的正上方，使该临时接合用旋转工具F边旋转边下降而将搅拌销F2推压于开始位置SP1。
当搅拌销F2接触于焊接金属T51的表面时，由于摩擦热而使搅拌销F2的周围的金属做塑性化流动，如图42(b)所示，搅拌销F2插入焊接金属T51。
在搅拌销F2全体进入焊接金属T51且肩部F1的下端面F11的整个表面接触于焊接金属T51的表面之后，使临时接合用旋转工具F边旋转边朝设于第一侧面C侧的焊接金属T51的结束位置EP2移动(参照图43)。
当使临时接合用旋转工具F移动时，其搅拌销F2周围的金属依次塑性化流动，且在从搅拌销F2分离的位置上，塑性化流动的金属再次硬化。
然后，如图43所示，通过使临时接合用旋转工具F通过第一金属构件1a及第二金属构件1b的接缝并朝结束位置EP2移动，从而横越对接部J51的全长而进行摩擦搅拌。
之后，在临时接合用旋转工具F到达结束位置EP2之后，使临时接合用旋转工具F边旋转边上升而使搅拌销F2从焊接金属T51的表面脱离。
如图45(a)所示，下孔形成工序是在正式接合用旋转工具G的插入预定位置预先形成下孔P1的工序。在下孔形成工序中，用钻具对临时接合用旋转工具F的搅拌销F2从结束位置EP2脱离时所形成的冲孔进行扩孔而在设定于焊接金属T51的结束位置EP2(参照图43)处形成下孔P1。该下孔P1是以降低正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的压入阻力为目的而设置的。而且，本实施方式的临时接合工序中的摩擦搅拌的结束位置EP2为后述的正式接合工序的摩擦搅拌的开始位置SP3。
如图44所示，在正式接合工序中，沿着露出于接合构造物51的表面A的对接部J51进行摩擦搅拌。
首先，如图45(a)所示，将正式接合用旋转工具G配置于设定在第一侧面C侧的焊接金属T51的开始位置SP3的正上方，接着，一边使正式接合用旋转工具G旋转，一边使搅拌销G2的前端插入下孔P1内，从而使搅拌销G2进入焊接金属T51。藉此，搅拌销G2的周围的金属塑性化流动。
而且，如图45(b)所示，在搅拌销G2的全体进入焊接金属T51且肩部G1的下端面G11的整个表面接触于焊接金属T51的表面之后，一边进行摩擦搅拌，一边使正式接合用旋转工具G朝设定于第二侧面D侧的焊接金属T51的结束位置EP4移动。而且，在本实施方式中，虽然把上述临时接合工序的开始位置SP1设定成正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置EP4，但两者不一定要一致。
当正式接合用旋转工具G移动时，在该搅拌销G2周围的金属依次塑性化流动，且在从搅拌销G2分离的位置上，塑性化流动的金属再次硬化而形成表面侧塑性化区域W51。
在进入接合构造物51的热量有可能过大的情况下，希望将水从表面A侧供给至正式接合用旋转工具G的周围。而且，当冷却水进入第一金属构件1a与第二金属构件1b之间(参照图44)时，虽然在接合面有可能产生氧化膜，但在本实施方式中，由于进行临时接合工序而封闭第一金属构件1a与第二金属构件1b之间的接缝，因此冷却水难以进入接合构造物51的接合部，接合部的质量无变差的可能。
如图44所示，通过使正式接合用旋转工具G通过第一金属构件1a及第二金属构件1b的接缝朝结束位置EP4移动，从而横越对接部J51的全长而进行摩擦搅拌。
在正式接合用旋转工具G到达结束位置EP4之后，使正式接合用旋转工具G边旋转边上升，从而使搅拌销G2从焊接金属T51的表面脱离。当使搅拌销G2脱离至上方时，在结束位置EP4形成与搅拌销G2大致相同形状的冲孔Q2(参照图45(c))。
(4)第一修补工序
第一修补工序包括：如图45(c)所示，将填充用金属构件h填充于在第一正式接合工序中正式接合用旋转工具G脱离时所形成的冲孔Q2的填充用金属构件插入工序；如图46所示，对接合构造物51与填充用金属构件h的对接部J52使用临时接合用旋转工具F进行摩擦搅拌的修补接合工序；以及如图47所示，将焊接金属T52填充于在修补接合工序中临时接合用旋转工具F脱离时所形成的冲孔Q3的修补焊接工序。
如图45(c)所示，填充用金属构件插入工序是将与冲孔Q2相同形状的填充用金属构件h插入形成于左侧的焊接金属T51的表面的冲孔Q2，从而填埋冲孔Q2的工序。在本实施方式中，以与接合构造物5 1相同组成的金属材料形成填充用金属构件h，但只要是可摩擦搅拌的金属材料即可。
如图46所示，在修补接合工序中，对接合构造物51(焊接金属T51)与填充用金属构件h的对接部J52，用临时接合用旋转工具F进行摩擦搅拌。
在修补接合工序中，使临时接合用旋转工具F的搅拌销F2进入设定于接合构造物51(焊接金属T51)与填充用金属构件h的接缝上的摩擦搅拌的开始位置SP5，并沿着接合构造物51与填充用金属构件h的接缝使临时接合用旋转工具F移动，藉此横越对接部J52的全周进行摩擦搅拌。
而且，由于在修补接合工序中的摩擦搅拌接合与在第一正式接合工序中所进行的摩擦搅拌接合大致相同，因此省略其详细的说明。
此外，在本实施方式中，在横越对接部J52的全周而进行摩擦搅拌之后，使临时接合用旋转工具F移动至摩擦搅拌的结束位置EP6为止(正式接合工序中的摩擦搅拌的结束位置EP4)，使临时接合用旋转工具F从结束位置EP6的位置脱离。如此，当在结束位置EP6使搅拌销F2脱离至上方时，在结束位置EP6形成与搅拌销F2大致相同形状的冲孔Q3(参照图47)。
在此，在本实施方式中，为了对接合构造物51与填充用金属构件h的对接部J52进行摩擦搅拌，使用了在临时接合工序中所使用的临时接合用旋转工具F，但只要具有能沿着接合构造物51与填充用金属构件h的接缝使搅拌销做圆周状移动的尺寸，也可使用其它的旋转工具。
如图47所示，在修补焊接工序中，通过在形成于左侧的焊接金属T51的表面的冲孔Q3内进行TIG焊接或MIG焊接等突起焊接，将焊接金属T52填充于冲孔Q3中。
而且，修补焊接工序并不限定于TIG焊接或MIG焊接，也可进行其它公知的焊接。而且，焊接材料也可与接合构造物51不同，但在本实施方式中使用相同的材料。
此外，在修补焊接工序中，最好在将焊接金属T52填充于冲孔Q3之后，将比接合构造物51的表面A还突起的部分的焊接金属T52切除。
(5)第二正式接合工序
如图48所示，第二正式接合工序是对第一金属构件1a与第二金属构件1b的对接部J52从接合构造物51的背面B进行摩擦搅拌接合的工序。
第二正式接合工序包括：对对接部J51进行临时接合的临时接合工序；在正式接合用旋转工具G的插入预定位置预先形成下孔的下孔形成工序；对对接部J51进行摩擦搅拌的正式接合工序。
在第二正式接合工序中，在第一修补工序结束之后，将接合构造物51从未图示的摩擦搅拌装置暂时取下，使背面B朝向上方而再次固定，在此状态下进行临时接合工序、下孔形成工序以及正式接合工序。而且，由于第二正式接合工序中的各工序与第一正式接合工序中的各工序相同，因此省略其说明。
(6)第二修补工序
如图48所示，第二修补工序包括：将填充用金属构件h填充于在第二正式接合工序中所形成的冲孔Q2的填充用金属构件插入工序；对接合构造物51与填充用金属构件h的对接部J52进行摩擦搅拌的修补接合工序；以及将焊接金属T52填充于在修补接合工序中所形成的冲孔Q3的修补焊接工序。而且，由于第二修补工序中的各工序与第一修补工序中的各工序相同，因此省略其说明。
如图39所示，通过以上各工序形成第一金属构件1a的端面与第二金属构件1b的端面接合的接合构造物51。
如图39所示，根据本实施方式的制造方法，通过对露出于接合构造物51的侧面C、D的对接部J51进行焊接，能比较容易地接合接合构造物51。
此外，如图47及图48所示，在各修补工序中，通过将填充用金属构件h填充于正式接合用旋转工具G的冲孔Q2而填埋形成于摩擦搅拌的结束位置的冲孔Q2，因此能防止由于冲孔Q2所造成的接合位置的强度降低。即，由于能在接合构造物51上设置摩擦搅拌的结束位置，省略了用于设定摩擦搅拌的结束位置的突出材，因此能减少接合作业的工序数。
此外，在各修补工序中，由于接合构造物51与填充用金属构件h的对接部J52被摩擦搅拌，在该对接部J52处，接合构造物51与填充用金属构件h一体成形，因此能提高第一金属构件1a及第二金属构件1b彼此的接合部的气密性及水密性。
此外，如图39所示，通过将焊接金属T51填充于形成于接合构造物51的侧面的凹槽K50、K50内，能进行焊接至接合构造物51的内部，由于焊接范围变大，因此能提高接合位置的强度，并能提高接合位置的气密性及水密性。
此外，如图43所示，在进行各工序之前，通过对对接部J51进行临时接合，能防止由于将正式接合用旋转工具G压入对接部J51所造成的对接部J51的开缝，能适合各接合工序。
此外，如图45(a)所示，在各接合工序中，通过在正式接合用旋转工具G的插入预定位置形成下孔P1，能降低将正式接合用旋转工具G压入接合构造物51时的压入阻力。藉此，能提高摩擦搅拌接合的精度，并能迅速地进行接合作业。
此外，如图47及图48所示，在各修补工序中将焊接金属T52填充于使临时接合用旋转工具F脱离时所形成的冲孔Q3，藉此能防止冲孔Q3造成的接合位置的强度降低，并能将接合位置修整平坦。
以上，对本发明的实施方式做了说明，但本发明并不限于上述实施方式，可在不脱离其主旨的范围内适当地做设计变更。
例如，如图44所示，在本实施方式中，在设于接合构造物51的两侧部的焊接金属T51、T51的表面设定摩擦搅拌的开始位置SP3和结束位置EP4，但也可在对接部J51与焊接金属T51、T51的边界设定摩擦搅拌的开始位置和结束位置。
此外，如图49所示，也可将摩擦搅拌的开始位置SP7和结束位置EP8设定于各金属构件1a、1b的表面12a、12b中任一侧(在图49中设定于第二金属构件1b)，并使表面塑性化区域W51形成コ字状。
此外，如图39所示，在本实施方式中，在接合构造物51的两侧面C、D形成凹状的凹槽K50、K50，但也可如图49所示的接合构造物51在接合构造物51的两侧面C、D形成轴向截面呈三角形的凹槽K51’、K51’，凹槽的形状并无限定。
而且，如图40(a)所示，在本实施方式中，通过在第一金属构件1a形成缺口部16a、17a，在第二金属构件1b形成缺口部16b、17b而构成凹槽K50、K50，但也可在第一金属构件1a或第二金属构件1b中其中一侧形成缺口部而形成凹槽。
此外，在本实施方式的制造方法中，也可使在第一正式接合工序中形成于表面A的表面侧塑性化区域W51与在第二正式接合工序中形成于背面B的背面侧塑性化区域W52重叠。在此构造中，由于塑性化至第一金属构件1a与第二金属构件1b的内部，因此能提高第一金属构件1a与第二金属构件1b的接合部的气密性及水密性。
实施方式八
接着，对本发明的实施方式八做说明。
如图50所示，实施方式八的接合方法的特征是，将接头构件U插入第一金属构件1a及第二金属构件1b对接而形成的中空部，对第一金属构件1a与接头构件U以及第二金属构件1b与接头构件U的对接部进行摩擦搅拌，并对第一金属构件1a及第二金属构件1b的侧面进行焊接。首先，对本实施方式的接合方法的第一金属构件1a及第二金属构件1b做详细的说明。
如图51(a)及图51(b)所示，在本实施方式中，使用在端面16分别形成有凹部V的第一金属构件1a和第二金属构件1b以及插入第一金属构件1a与第二金属构件1b对接而形成的中空部的接头构件U。
第一金属构件1a的截面呈矩形，并在端面16上从表面12朝背面13形成连续的截面呈矩形的凹部V。第二金属构件1b是与第一金属构件1a大致相同形状的金属构件。形成于第二金属构件1b的凹部V与形成于第一金属构件1a的凹部V相对。通过使第一金属构件1a及第二金属构件1b的端面16、16彼此对接而形成中空部。
第一金属构件1a及第二金属构件1b在本实施方式中为相同组成的金属材料，例如由铝、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。
接头构件U是截面呈矩形的长方体。接头构件U的宽度q1与第一金属构件1a的凹部V的宽度p1大致相等。此外，接头构件U的长度q2的1/2即q2/2与第一金属构件1a的凹部V的长度p2大致相等。此外，接头构件U的厚度q3与第一金属构件1a的凹部V的厚度p3大致相等。即，如图51(b)所示，接头构件U大致无间隙地插入第一金属构件1a及第二金属构件1b对接而形成的中空部。接头构件U在本实施方式中由与第一金属构件1a相同的材料构成。
在此，将接头构件U插入第一金属构件1a及第二金属构件1b对接而形成的中空部中所形成的构件称为被接合金属构件71。此外，被接合金属构件71的表面称为表面A，背面称为背面B，一侧的侧面称为第一侧面C，另一侧的侧面称为第二侧面D。此外，本实施方式中的上下左右前后根据图50的箭头确定。
如图51(b)及图52所示，在被接合金属构件71的表面A上形成有第一金属构件1a与第二金属构件1b对接的对接部J70。而且，夹持接头构件U的二个对接部J70中，把第二侧面D侧的对接部称为第一对接部J70a，第一侧面C侧的对接部称为第二对接部J70b。
此外，在被接合金属构件71的表面A形成有接头构件U与第二金属构件1b对接而形成的一侧接头对接部J71以及接头构件U与第一金属构件1a对接而形成的另一侧接头对接部J72。
如图52所示，第一突出材2以及第二突出材3是为夹持被接合金属构件71的对接部J70而配置的构件，分别添设于被接合金属构件71，覆盖隐藏出现于第一侧面C及第二侧面D的第一金属构件1a与第二金属构件1b的接缝(边界线)。第一突出材2及第二突出材3的材质并无特别限制，但在本实施方式中，由与被接合金属构件71相同组成的金属材料形成。此外，第一突出材2及第二突出材3的形状、尺寸并无特别限制，但在本实施方式中，其厚度尺寸与对接部J70处的被接合金属构件71的厚度尺寸相同。
以下，详细说明本实施方式的接合方法。本实施方式的接合方法包括(1)第一准备工序、(2)第一预备工序、(3)第一正式接合工序、(4)第二预备工序、(5)第二正式接合工序以及(6)侧面焊接工序。
(1)第一准备工序
参照图51及图52说明第一准备工序。第一准备工序是形成被接合金属构件71并配置突出材的工序。第一准备工序在本实施方式中包括：将接头构件U插入第一金属构件1a与第二金属构件1b对接而形成的中空部的对接工序；以及在被接合金属构件71的对接部J70的两侧分别配置第一突出材2和第二突出材3的突出材配置工序。
如图51及图52所示，在对接工序中，使第二金属构件1b的端面16紧贴于第一金属构件1a的端面16，并将接头构件U插入由相对的凹部V、V所形成的中空部。
此外，第一金属构件1a的表面12与第二金属构件1b的表面12齐平，且第一金属构件1a的背面13与第二金属构件1b的背面13齐平。此外，同样地，第一金属构件1a的第一侧面14与第二金属构件1b的第一侧面14齐平，第一金属构件1a的第二侧面15与第二金属构件1b的第二侧面15齐平。此外，接头构件U的表面与第一金属构件1a的表面12及第二金属构件1b的表面12齐平。同样地，接头构件U的背面与第一金属构件1a的背面13及第二金属构件1b的背面13齐平。
如图52所示，在突出材配置工序中，配置第二突出材3来覆盖隐藏出现在第一侧面C侧的对接部J70，使其抵接面抵接于第一侧面C。而且，配置第一突出材2来覆盖隐藏出现在第二侧面D侧的对接部J70，使其抵接面抵接于第二侧面D。此时，第一突出材2的表面与第二突出材3的表面与被接合金属构件71的表面A齐平，且第一突出材2的背面和第二突出材3的背面与被接合金属构件71的背面B齐平。
在配置第一突出材2及第二突出材3之后，焊接由被接合金属构件71与第一突出材2所形成的内侧角部2a、2a来临时接合被接合金属构件71与第一突出材2。而且，焊接由被接合金属构件71与第二突出材3所形成的内侧角部3a、3a来临时接合被接合金属构件71与第二突出材3。而且，可横越内侧角部2a、2a及3a、3a的全长而连续地进行焊接，也可断续地进行焊接。
(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所进行的工序，在本实施方式中，包括：在被接合金属构件71的表面A侧，对出现于被接合金属构件71的表面A的各对接部进行临时接合的临时接合工序；以及在第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成下孔的下孔形成工序。
如图53所示，在临时接合工序中，使一临时接合用旋转工具F移动而形成连续的轨迹(bead)，对第一突出材对接部J2、第二突出材对接部J3、对接部J70(第一对接部J70a及第二对接部J70b)、一侧接头对接部J71及另一侧接头对接部J72连续地进行摩擦搅拌。即，使插入摩擦搅拌的开始位置SP1的临时接合用旋转工具F的搅拌销F2在中途不脱离而移动至结束位置EP1为止。在本实施方式中，将摩擦搅拌的开始位置SP1及结束位置EP1设于第一突出材2，但并不限定开始位置SP1和结束位置EP1的位置。此外，在本实施方式中，临时接合用旋转工具F及正式接合用旋转工具G的旋转方向全部作右旋转。如此，由于使临时接合用旋转工具F及正式接合用旋转工具G的旋转方向一致，能省略作业手续。
参照图53(a)及图53(b)对本实施方式的临时接合工序的顺序做进一步详细的说明。
临时接合工序在本实施方式中包括：使被接合金属构件71与第一突出材2的第一突出材对接部J2接合的第一突出材接合工序；使被接合金属构件71的对接部J70及一侧的接头对接部J71作临时接合的第一临时接合工序；接合被接合金属构件71与第二突出材3的第二突出材对接部J3的第二突出材接合工序；以及对被接合金属构件71的对接部J70以及另一侧的接头对接部J72作临时接合的第二临时接合工序。
如图53(a)所示，在第一突出材接合工序中，使临时接合用旋转工具F位于设于第一突出材2的适当位置的开始位置SP1的正上方，接着，使临时接合用旋转工具F边作右旋转边下降，从而将搅拌销F2推压于开始位置SP1。临时接合用旋转工具F的旋转速度对应于搅拌销F2的尺寸、形状及被摩擦搅拌的被接合金属构件71等的材质及厚度等而设定，但大多情况下，设定于500～2000(rpm)的范围内。
当搅拌销F2与第一突出材2的表面接触时，由于摩擦热而使搅拌销F2的周围的金属塑性化流动，搅拌销F2被插入第一突出材2。
在搅拌销F2全体进入第一突出材2且肩部F1的下端面F11的整个表面接触于第一突出材2的表面之后，如图53(a)所示，使临时接合用旋转工具F边旋转边朝设于第一突出材对接部J2上的基点s1做相对移动。
临时接合用旋转工具F的移动速度(输送速度)对应于搅拌销F2的尺寸、形状及被摩擦搅拌的被接合金属构件71等的材质及厚度等而设定，但在大多情况下，设定于100～1000(mm/分)的范围内。临时接合用旋转工具F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。而且，在使临时接合用旋转工具F移动之际，虽然也可使肩部F1的轴线相对于铅垂线稍微朝行进方向的后侧倾斜，但若不倾斜而呈铅垂，则临时接合用旋转工具F的方向转换变得容易，从而可做复杂的移动。当使临时接合用旋转工具F移动时，其搅拌销F2的周围的金属依次塑性化流动，并在从搅拌销F2分离的位置上，已塑性化流动的金属再次硬化。
在使临时接合用旋转工具F做相对移动而进行摩擦搅拌至第一突出材对接部J2上的基点s1之后，在基点s1使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态移至第一突出材接合工序。
在第一突出材接合工序中，对由第一突出材2与被接合金属构件71所形成的第一突出材对接部J2进行摩擦搅拌。具体而言，在被接合金属构件71与第一突出材2的接缝(边界线)上设定摩擦搅拌的路径，沿该路径使临时接合用旋转工具F做相对移动从而对第一突出材对接部J2进行摩擦搅拌。即，在临时接合用旋转工具F到达基点s1之后，使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态移动至设于第一突出材对接部J2上的一端侧的折返点s2。然后，在折返点s2使临时接合用旋转工具F折返之后，使临时接合用旋转工具F朝向设定于第一突出材对接部J2的另一端侧的折返点s3移动。然后，使临时接合用旋转工具F在折返点s3折返之后，移动至基点s1为止。
在临时接合用旋转工具F到达基点s1之后，依此状态移至第一临时接合工序。如图53(a)及图53(b)所示，在第一临时接合工序中，使被接合金属构件71的第一对接部J70a、一侧接头对接部J71以及第二对接部J70b临时接合。即，在临时接合用旋转工具F到达基点s1之后，沿着第一对接部J70a进行摩擦搅拌，使临时接合用旋转工具F移动至接头构件U上的第一金属构件1a与第二金属构件1b相对的基点s4为止。然后，在基点s4使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态沿着一侧接头对接部J71移动。
在临时接合用旋转工具F到达接头构件U上的第一金属构件1a与第二金属构件1b相对的基点s5之后，使临时接合用旋转工具F沿着第二对接部J70b移动。然后，在临时接合用旋转工具F到达设定于第二突出材对接部J3上的基点s6之后，依此状态移至第二突出材接合工序。
在第二突出材接合工序中，对由第二突出材3与被接合金属构件71所形成的第二突出材对接部J3进行摩擦搅拌。即，在临时接合用旋转工具F到达基点s6之后，使临时接合用旋转工具F不脱离，而依此状态移动至设定于第二对接材对接部J3的一端侧的折返点s7。然后，在折返点s7使临时接合用旋转工具F折返之后，使临时接合用旋转工具F朝向设定于第二突出材对接部J3的另一端侧的折返点s8移动。然后，在使临时接合用旋转工具F在折返点s8折返之后，移动至基点s6。
在临时接合用旋转工具F到达基点s6之后，依此状态移至第二临时接合工序。在第二临时接合工序中，对被接合金属构件71的第二对接部J70b、另一侧接头对接部J72以及第一对接部J70a进行临时接合。即，在临时接合用旋转工具F到达基点s6之后，使临时接合用旋转工具F不脱离而沿着第二对接部J70b朝基点s5移动。然后，在临时接合用旋转工具F到达基点s5之后，依此状态沿着另一侧接头对接部J72移动。
然后，在临时接合用旋转工具F到达基点s4之后，使临时接合用旋转工具F沿着第一对接部J70a移动，横穿第一突出材对接部J2而突入第一突出材2。最后，在临时接合用旋转工具F到达结束位置EP1之后，使临时接合用旋转工具F脱离。
而且，当临时接合用旋转工具F的搅拌销F2进入第一突出材J2及第二突出材J3时，虽然将被接合金属构件71与两突出材拉离的力作用，但由于通过对由被接合金属构件71与第一突出材2及第二突出材3所形成的内侧角部2a、3a进行焊接而被临时接合，因此在被接合金属构件71与第一突出材2及第二突出材3之间不会产生开缝。
如此，通过使临时接合工序以连续轨迹进行，能高效地对出现于被接合金属构件71的表面A的各对接部进行临时接合。
在临时接合工序结束之后进行下孔形成工序。下孔形成工序是在后述的第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置SM1形成下孔的工序。下孔是以降低正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的插入阻力(压入阻力)为目的而设置的，在本实施方式中，是以未图示的钻具对临时接合用旋转工具F的搅拌销F2脱离时所形成的冲孔进行扩孔而形成。
(3)第一正式接合工序
第一正式接合工序是对被接合金属构件71的表面A侧的对接部J70(第一对接部J70a、第二对接部J70b)、一侧接头对接部J71以及另一侧接头对接部J72真正进行接合的工序。即，在本实施方式的第一正式接合工序中，使用正式接合用旋转工具G，从临时接合状态下的被接合金属构件71的表面A侧进行摩擦搅拌。
如图54(a)及图54(b)所示，在第一正式接合工序中，将正式接合用旋转工具G的搅拌销G2插入(压入)形成于开始位置SM1的下孔(图示省略)，已插入的搅拌销G2在中途不脱离而移动至折返点OM1，随后依此状态往复移动至结束位置EM1。
在此，在上述临时接合工序结束的时间点，由于具有临时接合用旋转工具F的摩擦搅拌装置位于第一突出材2的结束位置EP1的正上方(参照图53(b))，若第一正式接合工序的开始位置为SM1，则能使具有正式接合用旋转工具G的摩擦搅拌装置不移动而进行第一正式接合工序，能使作业简化。而且，在本实施方式中，将摩擦搅拌的开始位置SM1及结束位置EM1设于第一突出材2，但开始位置SM1及结束位置EM1的位置并无限定。
参照图54(a)及图54(b)进一步详细地说明第一正式接合工序。
首先，如图54(a)所示，使正式接合用旋转工具G位于开始位置SM1的正上方，接着，使正式接合用旋转工具G边作右旋转边下降从而将搅拌销G2的前端插入下孔。当搅拌销G2进入下孔时，搅拌销G2的周面(侧面)抵接于下孔的孔壁，金属从孔壁塑性化流动。当达到这种状态时，由于搅拌销G2一边将塑性化流动的金属在搅拌销G2的周面压退，一边被压入，因此可降低压入初期阶段的压入阻力。此外，由于在正式接合用旋转工具G的肩部G1抵接于第一突出材2的表面之前，搅拌销G2抵接于下孔的孔壁而产生摩擦热，因此可缩短塑性化流动的时间。即，可降低摩擦搅拌装置的负载，除此之外，还可缩短正式接合所需要的作业时间。
在搅拌销G2的全体进入第一突出材2且肩部G1的下端面G11的整个表面接触于第一突出材2的表面之后，如图54(a)所示，使正式接合用旋转工具G一边进行摩擦搅拌一边朝向被接合金属构件71的第一突出材对接部J2的基点s1做相对移动，而且横穿第一突出材对接部J2而突入第一对接部J70a。当使正式接合用旋转工具G移动时，其搅拌销G2的周围的金属依次塑性化流动，并在从搅拌销G2分离的位置上，塑性化流动的金属再次硬化而形成塑性化区域(以下称“表面侧塑性化区域W71”)。
正式接合用旋转工具G的移动速度(输送速度)对应于搅拌销G2的尺寸、形状及被摩擦搅拌的被接合金属构件71等的材质及厚度而设定，但在大多情况下，设定于30～300(mm/分)的范围内。
在进入被接合金属构件71的热量可能过大的情况下，最好将水从表面A侧供给至正式接合用旋转工具G的周围等而冷却。而且，当冷却水进入第一金属构件1a与第二金属构件1b之间时，有可能在接合面产生氧化膜，但在本实施方式中，由于进行临时接合工序而封闭接缝，冷却水难以进入被接合金属构件71的接缝，因此不会有接合部质量变差的可能。
在正式接合用旋转工具G到达基点s4之后，使正式接合用旋转工具G不脱离而依此状态沿着一侧接头对接部J71移动。然后，在正式接合用旋转工具G到达基点s5之后，使正式接合用旋转工具G沿着第二对接部J70b移动，并突入第二突出材3。然后，在正式接合用旋转工具G到达设定于第二突出材3的折返点OM1之后，使正式接合用旋转工具G在折返点OM1折返。
然后，再次使正式接合用旋转工具G沿着第二对接部J70b移动，在正式接合用旋转工具G到达基点s5之后，如图54(b)所示，使正式接合用旋转工具G沿着另一侧接头对接部J72移动。然后，在正式接合用旋转工具G到达基点s4之后，使正式接合用旋转工具G沿着第一对接部J70a移动。然后，横穿第一突出材对接部J2，并在结束位置EM1使正式接合用旋转工具G脱离。
如此，通过以连续轨迹进行第一正式接合工序，能有效地接合出现于被接合金属构件71的表面A的各对接部。
而且，在本实施方式中，由于在出现于被接合金属构件71的表面A侧的被接合金属构件71的接缝(边界线)的延长线上设定摩擦搅拌的开始位置SM1及结束位置EM1，因此能将正式接合用旋转工具G的移动距离抑制到最小限度。藉此，可有效地进行第一正式接合工序，而且可降低正式接合用旋转工具G的磨耗量。
正式接合用旋转工具G的搅拌销G2从结束位置EM1脱离之际的正式接合用旋转工具G的旋转速度(脱离时的旋转速度)最好比移动时的旋转速度还高。如此，相较于脱离时的旋转速度与移动时的旋转速度相同的情况，由于搅拌销G2的脱离阻力变小，可迅速地进行结束位置EM1的搅拌销G2的脱离作业。
而且，在本实施方式中，在第一正式接合工序之前进行了第一预备工序，但也可省略第一预备工序而在第一准备工序之后直接进行第一正式接合工序。
(4)第二预备工序
虽然并未具体地图示，但第二预备工序是在第二正式接合工序之前进行的工序，在本实施方式中包括：在被接合金属构件71的背面B侧，对出现于被接合金属构件71的背面B的各对接部进行临时接合的临时接合工序；以及在第二正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成下孔的下孔形成工序。
第二预备工序除在被接合金属构件71的背面B侧进行之外，其余与上述的第一预备工序大致相同，因此省略其详细的说明。
(5)第二正式接合工序
虽然并未具体图示，但第二正式接合工序是对被接合金属构件71的背面B侧的对接部J70、一侧接头对接部J71以及另一侧接头对接部J72做真正接合的工序。即，在本实施方式的第二正式接合工序中，使用正式接合用旋转工具G，从临时接合状态下的被接合金属构件71的背面B侧进行摩擦搅拌。通过第二正式接合工序，在被接合金属构件71的背面B侧形成背面侧塑性化区域W72(参照图55)。
第二正式接合工序除了在被接合金属构件71的背面B侧进行之外，其余与第一正式接合工序大致相同，因此省略其详细的说明。而且，在第二正式接合工序结束之后，切除突出材。
在此，如本实施方式所示，在对一对金属构件的对接部进行摩擦搅拌之际，在使旋转工具作右旋转的情况下，在行进方向的左侧很有可能形成隧道状空洞缺陷，在使旋转工具作左旋转的情况下，在行进方向的右侧很有可能形成隧道状空洞缺陷。
此外，在表面侧塑性化区域W71及背面侧塑性化区域W72的两端侧可能形成氧化膜。该氧化膜是由在第一侧面C与第二突出材3之间以及在第二侧面D与第一突出材2之间形成的氧化膜卷入被接合金属构件71的内部而形成的。如此，隧道状空洞缺陷以及氧化膜是被接合金属构件71的气密性及水密性降低的原因。
但是，在本实施方式中，由于使正式接合用旋转工具G在折返点OM1折返而往复，因此对对接部J70进行两次摩擦搅拌，假设即使由于去程的摩擦搅拌形成隧道状空洞缺陷及氧化膜，也能通过回程的摩擦搅拌封闭该缺陷而修补。藉此，能形成气密性及水密性高的被接合金属构件71。
(6)侧面焊接工序
侧面焊接工序包括：分别在被接合金属构件71的两侧面形成凹槽K71、K72的凹槽形成工序；对凹槽K71进行焊接的第一侧面焊接工序；以及对凹槽K72进行焊接的第二侧面焊接工序。
如图55及图56所示，在凹槽形成工序中，沿着分别出现于被接合金属构件71的第一侧面C以及第二侧面D的的对接部J70形成凹槽K71、K72。凹槽K71、K72是使用公知的端铣刀等切口而形成的。凹槽K71及凹槽K72是在后述的焊接工序中被焊接金属T71、72分别填充的部分。
由于凹槽K71、K72是相同的形状，因此以凹槽K71为例做说明。凹槽K71的截面呈矩形，并沿着出现于第一侧面C的对接部J70从被接合金属构件71的表面A至背面B连续地形成。如图56所示，凹槽K71的宽度Ka1比表面侧塑性化区域W71及背面侧塑性化区域W72的宽度Wa还小。
凹槽K71的深度并无特别限定，只要适当地设定即可。而且，虽然凹槽K71、K72的形状在本实施方式中是截面呈矩形，但并不限于此，其它形状也可。
如图56所示，在第一侧面焊接工序中，对形成于第一侧面C的凹槽K71进行焊接。在本实施方式中焊接最好是由TIG焊接、MIG焊接等进行突起焊接。通过突起焊接能将焊接金属T71适当地填充于凹槽K71中。藉此，能以焊接金属T71可靠地封闭存在于表面侧塑性化区域W71以及背面侧塑性化区域W72之间的未塑性化区域(未接合区域)，并能提高接合部的强度。而且，焊接材可与被接合金属构件71的材料不同，但在本实施方式中使用相同的材料。
而且，在以突起焊接填充的焊接金属T71中，对从第一侧面C的表面突出的部分(突起部)最好进行将该突起部切除的突起部切除工序。通过切除上述突起部，可使第一侧面C的表面形成平滑。
此外，在本实施方式中，虽然从表面A至背面B填充焊接金属T71，但至少对表面侧塑性化区域W71与背面侧塑性化区域W72之间的未塑性化区域进行焊接即可。
在第二侧面焊接工序中，对形成于第二侧面D的凹槽K72进行焊接。如图50所示，将焊接金属T72填充于凹槽K72中。由于第二侧面焊接工序除了对第二侧面D进行焊接之外，其余与第一侧面焊接工序大致相同，因此省略其详细的说明。
如图50所示，根据以上说明的实施方式八的接合方法，被接合金属构件71的表面A及背面B侧通过摩擦搅拌而接合，且焊接第一侧面C及第二侧面D以焊接金属T71、T72覆盖封闭存在于表面侧塑性化区域W71与背面侧塑性化区域W72之间的未塑性化区域(未接合区域)，因此能提高被接合金属构件71的两侧面间的气密性及水密性。
此外，通过使用接头构件U，使得在第一正式接合工序及第二正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域W71及背面侧塑性化区域W72的长度变大，藉此能提高被接合金属构件71的接合强度。
此外，在侧面焊接工序中，通过形成凹槽K71、K72能容易地将焊接金属T71、T72填充于凹槽K71、K72。此外，通过切除焊接金属T71、T72中从侧面突出的突起部，能使最终面变得平滑。
此外，由于凹槽K71、K72的宽度Ka1比表面侧塑性化区域W71及背面侧塑性化区域W72的宽度还小，藉此焊接金属T71、T72的量变少。
此外，在本实施方式中，由于临时接合工序与正式接合工序的开始位置SM1及结束位置EM1是相同位置，因此能有效地进行摩擦搅拌作业。
而且，在本实施方式中，在形成凹槽K71、K72之后进行焊接，但不限于此，也可不设置凹槽而进行焊接。此外，在本实施方式中，在第一侧面C及第二侧面D的两面进行焊接，但也可在任一侧进行。
实施方式九
接着，说明本发明的实施方式九。
如图57所示，实施方式九在第一金属构件10a的端面与第二金属构件10b的侧面对接而接合成俯视方向看呈L字状这点上与实施方式一不同。首先，对第一金属构件10a、第二金属构件10b及接头构件U做说明。
如图58所示，第一金属构件10a的截面呈矩形，在端面16上从表面12至背面13形成连续的截面呈矩形的凹部V。另一方面，第二金属构件10b的截面呈矩形，在第一侧面14上从表面12至背面13形成连续的截面呈矩形的凹部V。第一金属构件10a及第二金属构件10b是相同组成，且在两者形成的凹部V形状、大小相同。通过使第一金属构件10a的端面16与第二金属构件10b的第一侧面14对接而形成中空部。
接头构件U是截面呈矩形的长方体。接头构件U的宽度q1与第一金属构件10a的凹部V的宽度p1大致相同。此外，接头构件U的长度q2的1/2是q2/2，其与第一金属构件10a的凹部V的长度p2大致相同。此外，接头构件U的厚度q3与第一金属构件10a的凹部V的厚度p3大致相同。即，如图58(b)所示，接头构件U大致无间隙地插入第一金属构件10a及第二金属构件10b对接而形成的中空部。接头构件U在本实施方式中由与第一金属构件10a相同的材料构成。
在此，将接头构件U插入第一金属构件10a及第二金属构件10b对接而形成的中空部中，其所形成的构件也被称为被接合金属构件80。此外，被接合金属构件80的表面为表面A，背面是为背面B，一侧的侧面为第一侧面C，另一侧的侧面为第二侧面D。而且第一侧面C是由第一金属构件10a的第二侧面15与第二金属构件10b的第一侧面14所形成的面。
如图58(b)所示，在被接合金属构件80的表面A上形成第一金属构件10a与第二金属构件10b对接的对接部J80。而且，夹持接头构件U的二个对接部J80中，第二侧面D侧的对接部称为第一对接部J80a，第一侧面C侧的对接部称为第二对接部J80b。
此外，在被接合金属构件80的表面A上形成接头构件U与第二金属构件1b对接而形成的一侧接头对接部J71以及接头构件U与第一金属构件10a对接而形成的另一侧接头对接部J82。
如图59所示，第一突出材4以及第二突出材5是为夹持被接合金属构件80的对接部J80而配置的构件，分别添设于被接合金属构件80，覆盖隐藏出现于第一侧面C及第二侧面D的第一金属构件10a与第二金属构件10b的接缝(边界线)。第一突出材4及第二突出材5的材质并无特别限制，但在本实施方式中，由与被接合金属构件80相同组成的金属材料形成。此外，第一突出材4及第二突出材5的形状、尺寸并无特别限制，但在本实施方式中，其厚度尺寸与对接部J80中的被接合金属构件80的厚度尺寸相同。
以下，详细说明本实施方式的接合方法。本实施方式的接合方法包括(1)第一准备工序、(2)第一预备工序、(3)第一正式接合工序、(4)第二预备工序、(5)第二正式接合工序以及(6)侧面焊接工序。
参照图58及图59说明第一准备工序。第一准备工序是形成被接合金属构件80，并将突出材配置于被接合金属构件80的工序。第一准备工序在本实施方式中包括：将接头构件U插入第一金属构件10a与第二金属构件10b对接而形成的中空部的对接工序；以及在被接合金属构件80的对接部J80的两侧配置第一突出材4及第二突出材5的突出材配置工序。
如图58及图59所示，在对接工序中，使第二金属构件10b的第一侧面14紧贴于第一金属构件10a的端面16，并将接头构件U插入由相对的凹部V、V所形成的中空部。
此外，第一金属构件10a的表面12与第二金属构件10b的表面12齐平，而且第一金属构件10a的背面13与第二金属构件10b的背面13齐平。此外，如图58(b)所示，第一金属构件10a的第一侧面14与第二金属构件10b的端面16齐平。此外，接头构件U的表面与第一金属构件10a的表面12及第二金属构件10b的表面12齐平。同样地，接头构件U的背面与第一金属构件10a的背面13及第二金属构件10b的背面13齐平。而且，由第一金属构件10a的第二侧面15与第二金属构件10b的第一侧面14形成内侧角部I。
如图59所示，在突出材配置工序中，配置第一突出材4来覆盖隐藏出现在第二侧面D侧的对接部J80，使其抵接面抵接于第二侧面D。而且，配置第二突出材5来覆盖隐藏出现在内侧角部I的对接部J80，使其抵接面抵接于第一侧面C。第二突出材5呈长方体，分别抵接于构成内侧角部I的第一金属构件10a的第二侧面15以及第二金属构件10b的第一侧面14。此时，第一突出材4的表面和第二突出材5的表面与被接合金属构件80的表面A齐平，且第一突出材4的背面和第二突出材5的背面与被接合金属构件80的背面齐平。
在配置第一突出材4及第二突出材5之后，焊接由被接合金属构件80与第一突出材4所形成的内侧角部4a来临时接合被接合金属构件80与第一突出材4。而且，焊接由被接合金属构件80与第二突出材5所形成的内侧角部5a来临时接合被接合金属构件80与第二突出材5。而且，可横越内侧角部4a、4a及5a、5a的全长而连续地进行焊接，也可断续地进行焊接。
(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所进行的工序，在本实施方式中包括：在被接合金属构件80的表面A侧，对出现于被接合金属构件80的表面A的各对接部进行临时接合的临时接合工序；以及在第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成下孔的下孔形成工序。
如图60及图61所示，在临时接合工序中，使一临时接合用旋转工具F移动而形成连续的移动轨迹(bead)，对第一突出材对接部J4、第二突出材对接部J5、对接部J80(第一对接部J80a及第二对接部J80b)、一侧接头对接部J81及另一侧接头对接部J82连续地进行摩擦搅拌。即，使插入摩擦搅拌的开始位置SP2的临时接合用旋转工具F的搅拌销F2在中途不脱离而移动至结束位置EP2为止。在本实施方式中，将摩擦搅拌的开始位置SP2及结束位置EP2设于第一突出材4，但并不限定开始位置SP2和结束位置EP2的位置。
参照图60及图61对本实施方式的第一预备工序的摩擦搅拌的顺序做详细的说明。
临时接合工序在本实施方式中包括：使被接合金属构件80与第一突出材4的第一突出材对接部J4接合的第一突出材接合工序；使被接合金属构件80的对接部J80及一侧的接头对接部J81临时接合的第一临时接合工序；接合被接合金属构件80与第二突出材5的第二突出材对接部J5、J5的第二突出材接合工序；以及对被接合金属构件80的对接部J80以及另一侧的接头对接部J82作临时接合的第二临时接合工序。
如图60(a)所示，在第一突出材接合工序中，使临时接合用旋转工具F位于设于第一突出材4的适当位置的开始位置SP2的正上方，接着，使临时接合用旋转工具F边作右旋转边下降从而将搅拌销F2推压于开始位置SP2。临时接合用旋转工具F的旋转速度对应于搅拌销F2的尺寸、形状及被摩擦搅拌的被接合金属构件80等的材质及厚度等而设定，但大多情况下，设定于500～2000(rpm)的范围内。
当搅拌销F2与第一突出材4的表面接触时，由于摩擦热而使搅拌销F2的周围的金属塑性化流动化，搅拌销F2插入第一突出材4。
在搅拌销F2的全体进入第一突出材4且肩部F1的下端面F11的整个表面接触于第一突出材4的表面之后，如图60(a)所示，使临时接合用旋转工具F边旋转边朝设于第一突出材对接部J4上的基点s1做相对移动。
在使临时接合用旋转工具F做相对移动而进行摩擦搅拌至第一突出材接合工序的基点s1为止之后，在基点s1使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态移至第一突出材接合工序。
在第一突出材接合工序中，对由第一突出材4与被接合金属构件80所形成的第一突出材对接部J4进行摩擦搅拌。具体而言，在被接合金属构件80与第一突出材4的接缝(边界线)上设定摩擦搅拌的路径，沿该路径使临时接合用旋转工具F做相对移动，藉此对第一突出材对接部J4进行摩擦搅拌。即，在临时接合用旋转工具F到达基点s1之后，使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态移动至设于第一突出材对接部J4上的一端侧的折返点s2。然后，在折返点s2使临时接合用旋转工具F折返之后，使临时接合用旋转工具F朝向设定于第一突出材对接部J4的另一端侧的折返点s3移动。然后，在折返点s3使临时接合用旋转工具F折返之后，移动至基点s1为止。
在临时接合用旋转工具F到达基点s1之后，依此状态移至第一临时接合工序。在第一临时接合工序中，使被接合金属构件80的第一对接部J80a、一侧接头对接部J81以及第二对接部J80b临时接合。即，在临时接合用旋转工具F到达基点s1之后，沿着第一对接部J80a进行摩擦搅拌，使临时接合用旋转工具F移动至接头构件U上的第一金属构件10a及第二金属构件10b相对的基点s4为止。然后，在基点s4使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态沿着一侧接头对接部J81移动。
在临时接合用旋转工具F到达接头构件U上的第一金属构件10a及第二金属构件10b相对的基点s5之后，使临时接合用旋转工具F沿着第二对接部J80b移动。然后，在临时接合用旋转工具F到达设定于第二突出材对接部J5上的基点s6之后，依此状态移至第二突出材接合工序。
如图60(b)所示，在第二突出材接合工序中，对由第二突出材5和被接合金属构件80所形成的第二突出材对接部J5(J5a、J5b)进行摩擦搅拌。即，在临时接合用旋转工具F到达基点s6之后，使临时接合用旋转工具F移动至设于第一金属构件10a的第二侧面15与第二突出材的第二突出材对接部J5a上的折返点s7为止。然后，如图61(a)所示，在临时接合用旋转工具F在折返点s7折返而到达基点s6之后，使临时接合用旋转工具F移动至设定于第二金属构件10b的第一侧面14与第二突出材5的第二突出材对接部J5b上的折返点s8。
在临时接合用旋转工具F到达折返点s8之后，依此状态移至第二临时接合工序。在第二临时接合工序中，使第二对接部J80b、另一侧接头对接部J82以及第一对接部J80a临时接合。即，如图61(b)所示，使临时接合用旋转工具F在折返点s8折返之后，沿着第二对接部J80b移动至基点s5。然后，依此状态沿着另一侧接头对接部J82移动。
然后，在临时接合用旋转工具F到达基点s4之后，使临时接合用旋转工具F沿着第一对接部J80a移动，横穿第一突出材对接部J4而突入第一突出材4。最后，在临时接合用旋转工具F到达结束位置EP2之后，使临时接合用旋转工具F脱离。
而且，当临时接合用旋转工具F的搅拌销F2进入第一突出材对接部J4及第二突出材对接部J5时，使被接合金属构件80与两突出材拉离的力作用，但由于对由被接合金属构件80与第一突出材4及第二突出材5所形成的内侧角部4a、5a进行焊接而临时接合，因此在被接合金属构件80与第一突出材4及第二突出材5之间不会产生开缝。
如此，通过以连续轨迹进行临时接合工序，能有效地进行出现于被接合金属构件80的各对接部的临时接合。
在临时接合工序结束之后，进行下孔形成工序。下孔形成工序是在后述的第一正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成下孔的工序。在第一预备工序的下孔形成工序中，将下孔形成于设定在第一突出材4的表面的开始位置SM2。
(3)第一正式接合工序
第一正式接合工序是对被接合金属构件80的表面A侧的对接部J80(第一对接部J80a、第二对接部J80b)、一侧接头对接部J81以及另一侧接头对接部J82真正进行接合的工序。即，在本实施方式的第一正式接合工序中，使用正式接合用旋转工具G，从临时接合状态下的被接合金属构件80的表面A侧进行摩擦搅拌。
如图62(a)及图62(b)所示，在第一正式接合工序中，将正式接合用旋转工具G的搅拌销G2插入(压入)设定于第一突出材4的开始位置SM2，已插入的搅拌销G2在中途不脱离而移动至设定在第二突出材5的折返点OM2，随后在折返点OM2折返，并依此状态往复移动至结束位置EM2。而且，在本实施方式中，将摩擦搅拌的开始位置SM2及结束位置EM2设于第一突出材4，但开始位置SM2及结束位置EM2的位置并无限定。
参照图62(a)及图62(b)进一步详细地说明第一正式接合工序。
首先，如图62(a)所示，使正式接合用旋转工具G位于开始位置SM2的正上方，接着，使正式接合用旋转工具G边作右旋转边下降，从而将搅拌销G2的前端插入。
在搅拌销G2的全体进入第一突出材4且肩部G1的下端面G11的整个表面接触于第一突出材4的表面之后，如图62a所示，一边进行摩擦搅拌，一边使正式接合用旋转工具G朝向被接合金属构件80的第一突出材对接部J4的基点s1做相对移动，而且横穿第一突出材对接部J4而突入第一对接部J80a。当使正式接合用旋转工具G移动时，其搅拌销G2的周围的金属依次塑性化流动，并在从搅拌销G2分离的位置上，塑性化流动的金属再次硬化而形成塑性化区域(以下称“表面侧塑性化区域W81”)。
在正式接合用旋转工具G到达基点s4之后，使正式接合用旋转工具G不脱离而依此状态沿着一侧接头对接部J81移动。然后，在正式接合用旋转工具G到达基点s5之后，使正式接合用旋转工具G沿着第二对接部J80b移动，并突入第二突出材5。然后，在正式接合用旋转工具G到达设定于第二突出材5的折返点OM2之后，使正式接合用旋转工具G在折返点OM2折返。
然后，再次使正式接合用旋转工具G沿着第二对接部J80b移动，在到达基点s5之后，使正式接合用旋转工具G沿着另一侧接头对接部J82移动。在正式接合用旋转工具G到达基点s4之后，再次使正式接合用旋转工具G沿着第一对接部J80a移动。最后，使正式接合用旋转工具G突入第一突出材4，并在结束位置EM2使正式接合用旋转工具G脱离。
而且，在本实施方式中，在第一正式接合工序之前进行第一预备工序，但也可省略第一预备工序而在第一准备工序之后直接进行第一正式接合工序。
(4)第二预备工序
虽然并未具体地图示，但第二预备工序是在第二正式接合工序之前进行的工序，在本实施方式中包括：在被接合金属构件80的背面B侧，对出现于被接合金属构件80的背面B侧的各对接部进行临时接合的临时接合工序；以及在第二正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置形成下孔的下孔形成工序。
第二预备工序除在被接合金属构件80的背面B侧进行之外，其余与本实施方式的第一预备工序大致相同，因此省略其详细的说明。
(5)第二正式接合工序
虽然并未具体图示，但第二正式接合工序是使被接合金属构件80的背面B侧的对接部J80、一侧接头对接部J81以及另一侧接头对接部J82做真正的接合的工序。即，在本实施方式的第二正式接合工序中，使用正式接合用旋转工具G，从临时接合状态下的被接合金属构件80的背面B侧进行摩擦搅拌。
第二正式接合工序除了在被接合金属构件80的背面B侧进行之外，其余与本实施方式的第一正式接合工序大致相同，因此省略其详细的说明。而且，在第二正式接合工序结束之后，切除突出材。
在此，如本实施方式所述，在对一对金属构件的对接部进行摩擦搅拌之际，在使旋转工具作右旋转的情况下，在行进方向的左侧很有可能形成隧道状空洞缺陷，在使旋转工具做左旋转的情况下，在行进方向的右侧很有可能形成隧道状空洞缺陷。
此外，在表面侧塑性化区域W81及背面侧塑性化区域W82的两端侧可能形成氧化膜。该氧化膜是由在第一侧面C与第二突出材5之间以及在第二侧面D与第一突出材4之间形成的氧化膜卷入被接合金属构件80的内部而形成。如此，隧道状空洞缺陷以及氧化膜是被接合金属构件80的气密性及水密性降低的原因。
但是，在本实施方式中，由于在折返点OM2折返使正式接合用旋转工具G往复而摩擦搅拌对接部J80，因此，假设即使由于去程的摩擦搅拌而形成隧道状空洞缺陷及氧化膜，也可通过回程的摩擦搅拌而封闭修补该缺陷。藉此，能形成气密性及水密性高的被接合金属构件80。
(6)侧面焊接工序
侧面焊接工序包括：分别在被接合金属构件80的两侧面形成凹槽K83、K84的凹槽形成工序；对凹槽K83进行焊接的第一侧面焊接工序；以及对凹槽K84进行焊接的第二侧面焊接工序。
如图63所示，在凹槽形成工序中，沿着出现于被接合金属构件80的第一侧面C以及第二侧面D的对接部J80形成凹槽K83、K84。凹槽K83、K84是使用公知的端铣刀等切口而形成的。凹槽K83及凹槽K84是在后述的焊接工序中焊接金属T83、T84分别填充的部分。
如图63(a)及图63(b)所示，凹槽K83的截面呈矩形，并从被接合金属构件80(第一金属构件10a)的表面A至背面B连续地形成。如图63(b)所示，凹槽K83的宽度Ka3比表面侧塑性化区域W81的宽度Wa的1/2(Wa/2)还小。
另一方面，凹槽K84在被接合金属构件80的第二侧面D上，其截面呈矩形，并沿着对接部J80从表面A至背面B连续地形成。如图63(b)所示，凹槽K84的宽度Ka4比表面侧塑性化区域W81的宽度Wa还小。
凹槽K83、K84的深度并无特别限定只要适当地设定即可。而且，虽然凹槽K83、K84的形状在本实施方式中截面呈矩形，但并不限于此，其它形状也可。
如图64所示，在第一侧面焊接工序中，对形成于第一侧面C的凹槽K83进行焊接。在本实施方式中，焊接最好是通过TIG焊接、MIG焊接等进行突起焊接。通过突起焊接能将焊接金属T83适当地填充于凹槽K83中。藉此，以焊接金属T83可靠地封闭存在于表面侧塑性化区域W81以及背面侧塑性化区域W83之间的未塑性化区域(未接合区域)，并能提高接合部的强度。
在以突起焊接填充的焊接金属T83中，对从第一侧面C的表面突出的部分(突起部)，最好将该突起部切除。通过切除上述突起部，能使第一侧面C的表面形成平滑。
如图64(b)所示，在第二侧面焊接工序中，对形成于第二侧面D的凹槽K84进行焊接。将焊接金属T84填充于凹槽K84中。第二侧面焊接工序除了对第二侧面D进行焊接之外，其余与第一侧面焊接工序大致相同，因此省略其详细的说明。
根据以上说明的实施方式八的接合方法达到与实施方式八相同的效果，此外在使一对金属构件对接成俯视方向看L字状的情况下也可以适当地接合。
以上对本发明的实施方式做了说明，但上述实施方式是举例表示，并非用于限定本发明。例如，临时接合工序的轨迹并不限于上述实施形式，其它的轨迹也可。此外，并不一定要以连续轨迹进行。此外，在本实施方式中采用突起焊接，但也可以用其它的焊接方法。
此外，在实施方式八及实施方式九中，接头构件U的截面呈长方形，但例如也可如图65所示的接头构件U1那样截面呈六角形。
实施方式十
接着，说明本发明的实施方式十的接合方法。
图66是表示实施方式十的接合方法的全体立体图。如图66所示，在实施方式十的接合方法中，对具有第一金属构件910a、第二金属构件910b以及设于第一金属构件910a与第二金属构件910b之间的接头构件U的被接合金属构件90的对接部，从表面A、背面B进行摩擦搅拌，并对分别露出第一侧面C及第二侧面D的对接部进行焊接。以下对各工序做详细的说明。此外，本说明中的上下左右前后根据图66的箭头确定。
本实施方式的接合方法包括(1)对接工序、(2)第一台阶部临时接合工序、(3)第一台阶部正式接合工序、(4)接头构件配置工序、(5)表面临时接合工序、(6)表面正式接合工序、(7)背面正式接合工序、(8)侧面焊接工序。
首先，使用图67等对二个金属构件，即第一金属构件910a及第二金属构件910b做说明。
第一金属构件910a及第二金属构件910b由铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、每合金等可摩擦搅拌的金属材料组成。第一金属构件910a及第二金属构件910b是大致相同形状的构件，包括较厚部分的本体部90Q以及在本体部90Q的端部形成厚度薄的台阶部90R。在以下的说明中，将本体部90Q的侧面911、914中从台阶部90R的表面916立起的侧面911称为“立起侧面911”，而其它的侧面914则称为“露出侧面914”。此外，将在台阶部90R的侧面915、918(参照图67(d))中对接于其它台阶部90R的侧面915称为“对接侧面915”，其它的侧面918则称为“露出侧面918”。本体部90Q的立起侧面911在本实施方式中是从台阶部90R的表面916垂直立起的(参照图67(c))，且与台阶部90R的对接侧面915平行(参照图67(b))。
台阶部90R是比本体部90Q的厚度还小的部位，是通过将本体部90Q的表面912做面切削或切除而形成的。如图67(c)所示，台阶部90R的表面916位于从本体部90Q的表面912下沉的一个台阶，台阶部90R的背面917与本体部90Q的背面913齐平。此外，台阶部90R的对接侧面915相对于台阶部90R的表面916是垂直的。台阶部90R的深度尺寸(从本体部90Q的立起侧面911至台阶部90R的对接侧面915的距离)比正式接合用旋转工具G的肩部G1的半径(＝Y1/2)还大。虽然台阶部90R的厚度tB的大小并无限制，但在本实施方式中，其设定为本体部90Q的厚度tA的2/3。
而且，第一金属构件910a及第二金属构件910b可只称为金属构件910。
(1)对接工序
如图67所示，对接工序是使第一金属构件910a及第二金属构件910b的台阶部90R、90R彼此对接而在本体部90Q、90Q之间形成对接凹部900的工序。在对接工序中，使第二金属构件910b的台阶部90R的对接侧面915紧贴于第一金属构件910a的台阶部90R的对接侧面915，且第一金属构件910a的台阶部90R的表面(上表面)916与第二金属构件910b的台阶部90R的表面(上表面)916齐平，而且，第一金属构件910a的台阶部90R的背面917与第二金属构件910b的台阶部90R的背面917齐平。通过使第一金属构件910a以及第二金属构件910b的台阶部90R彼此对接而形成对接部J920。
而且，当使台阶部90R、90R彼此对接时，一侧的本体部90Q的立起侧面911与另一侧的本体部90Q的立起侧面911以比后述的正式接合用旋转工具G的肩部G1的外径Y1还大的间隔相对。
(2)第一台阶部临时接合工序
如图68所示，在第一台阶部临时接合工序中，使台阶部90R与一侧的突出材930的对接部J910、台阶部90R、90R彼此的对接部J920以及台阶部90R与另一突出材940的对接部J930从表面侧临时接合。首先，对突出材和旋转工具做说明。
突出材930、940是为夹持对接部J920而配置的构件，如图67(a)至图67(d)所示，分别具有能覆盖隐藏台阶部90R、90R的露出侧面918、918的尺寸、形状。本实施方式的突出材930、940不仅对接于台阶部90R、90R的露出侧面918、918，也对接于本体部90Q、90Q的露出侧面918、918。突出材930、940分别具有与台阶部90R的厚度尺寸相同的厚度尺寸(参照图67(d))，并被配置成与台阶部90R的表面916以及背面917齐平，在上述的状态下通过焊接而临时接合于本体部90Q、90Q的露出侧面914。虽然突出材930、940的材质并无特别限制，但在本实施方式中，由与金属构件910相同组成的金属材料形成。在突出材930与金属构件910的对接部形成对接部J910，在突出材940与金属构件910的对接部形成对接部J930。
而且，在本实施方式中，正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的长度L1(参照图4(b))最好设定成台阶部90R的厚度tB(参照图67(c))的1/2以上且3/4以下。设定成满足1.01≤2L1/tB≤1.10的关系则更好。
如图68所示，在第一台阶部临时接合工序中，使一临时接合用旋转工具F以连续的移动轨迹(bead)移动，对对接部J910、J920、J930从表面916侧连续地进行摩擦搅拌。即，插入摩擦搅拌的开始位置SP的临时接合用旋转工具F的搅拌销F2在中途不脱离而移动至结束位置EP为止。通过进行第一台阶部临时接合工序，能防止之后进行的第一台阶部正式接合工序中突出材与金属构件910的开缝。
而且，虽然在第一台阶部正式接合工序中形成实施方式一中如图68所示的轨迹，但并不限于此，其它的轨迹也可。
(3)第一台阶部正式接合工序
在第一台阶部正式接合工序中，使用正式接合用旋转工具G对临时接合状态的对接部J920从台阶部90R的表面916侧进行摩擦搅拌。具体而言，如图69(a)及图69(b)所示，使正式接合用旋转工具G的搅拌销G2插入(压入)开始位置SM1，已插入的搅拌销G2在中途不脱离而移动至结束位置EM1。
当移动正式接合用旋转工具G时，其搅拌销G2周围的金属依次塑性化流动，且在从搅拌销G2分离的位置上，塑性化流动的金属再次硬化而形成第一台阶部塑性化区域W91。在欲对可能形成于该第一台阶部塑性化区域W91的接合缺陷进行修补的情况下，也可根据需要对第一台阶部塑性化区域W91进行摩擦搅拌及焊接。
在上述的第一台阶部临时接合工序、第一台阶部正式接合工序结束之后，除去由于摩擦搅拌而产生的毛边，并对台阶部90R的表面916(对接凹部900的底面)做面切削而变成平滑。藉此，在后述的接头构件配置工序中，使对接凹部900的底面与接头构件U紧贴。
(4)接头构件配置工序
如图70(a)及图70(b)所示，在接头构件配置工序中，将接头构件U插入对接凹部900，并对接于两本体部90Q、90Q，此外，为夹持接头构件U而配置一对突出材91、92，使各突出材91、92对接于接头构件U。
而且，在以下的说明中，把接头构件U的侧面921、922中与对接凹部900的侧面(即，本体部90Q的立起侧面911)相对的侧面921称为“对接侧面921”，其它的侧面922称为“露出侧面922”。此外，在区别突出材91、92的情况下，把突出材91称为“第一突出材91”，突出材92称为“第二突出材92”。
接头构件U是载置于对接凹部900的底面(即台阶部90R的表面916)的构件。本实施方式的接头构件U是具有与对接凹部900实质上相同的平面形状(在本实施方式中为长方形)的板状构件，当插入对接凹部900时，对接侧面921抵接于本体部90Q的立起侧面911(参照图71(a)及图71(b))，露出侧面922与本体部90Q的露出侧面914及台阶部90R的露出侧面918(参照图67(a))齐平。虽然接头构件U的厚度大小并无特别限制，但在本实施方式中，设定成与对接凹部900相同的深度，当把接头构件U插入对接凹部900时，接头构件U的表面(上表面)923与本体部90Q的表面(上表面)912齐平(参照图71(b))。而且，虽然接头构件U的材质并无特别限制，但在本实施方式中，是与金属构件910相同组成的金属材料。
突出材91、92分别具有覆盖隐藏出现于接头构件U的露出侧面922侧的本体部90Q、90Q与接头构件U的接缝(边界线)的尺寸、形状。本实施方式的突出材91、92不仅对接于接头构件U的露出侧面922，也对接于本体部90Q、90Q的露出侧面914、914。
此外，如图70(b)所示，突出材91、92分别被设置成使本体部90Q的表面912及接头构件U的表面923齐平。而且，在本实施方式中，第一突出材91载置于接合台阶部90R、90R之际所使用的突出材930的表面(上表面)，并通过焊接接合于本体部90Q、90Q的露出侧面914、914。
而且，将接头构件U配置于第一金属构件910a及第二金属构件910b而形成的构件称为被接合金属构件90。此外，如图66所示，被接合金属构件90的表面为表面A、背面为背面B、一侧的侧面为第一侧面C、另一侧的侧面为第二侧面D。
(5)表面临时接合工序
在表面临时接合工序中，对露出被接合金属构件90的表面A的对接部，从表面A侧进行预备性的摩擦搅拌。如图72所示，表面临时接合工序是使用临时接合用旋转工具F对第一突出材91与接头构件U的对接部J91(第四交点c4～第一交点c1)、第一金属构件910a的本体部90Q与接头构件U的对接部J92(第一交点c1～第二交点c2)、第二突出材92与接头构件U的对接部J93(第二交点c2～第三交点c3)以及第二金属构件910b的本体部90Q与接头构件U的对接部J94(第三交点c3～第四交点c4)进行摩擦搅拌的工序。
在表面临时接合工序中，摩擦搅拌的开始位置SP及结束位置EP设于第一突出材91，已插入开始位置SP的临时接合用旋转工具F在中途不脱离而相对移动至结束位置EP。即，在接头临时接合工序中，使一临时接合用旋转工具F形成连续的移动轨迹(bead)而移动，从而对对接部J91～J94连续地进行摩擦搅拌。
对表面临时接合工序中的摩擦搅拌的顺序做更详细的说明。
使临时接合用旋转工具F位于设在第一突出材91的适当位置的开始位置SP的正上方，接着，使临时接合用旋转工具F边作右旋转边下降，从而将搅拌销F2压入开始位置SP。临时接合用旋转工具F的旋转速度对应于搅拌销F2的尺寸、形状及被摩擦搅拌的金属构件10等的材质及厚度等设定，但大多情况下，被设定于500～2000(rpm)的范围内。
当搅拌销F2接触于第一突出材91的表面时，由摩擦热而使搅拌销F2周围的金属塑性化流动，搅拌销F2插入第一突出材91。在搅拌销F2的全体进入第一突出材91且肩部F1的下端面F11的整个表面接触于第一突出材91的表面之后，使临时接合用旋转工具F边旋转边朝设于对接部J91的中央部(第一交点c1与第四交点c4的中间)的临时接合起点p1做相对移动。
临时接合用旋转工具F的移动速度(输送速度)对应于搅拌销F2的尺寸、形状及被摩擦搅拌的金属构件910等的材质及厚度等设定，但大多情况下，被设定于100～1000(mm/分)的范围内。而且，在临时接合用旋转工具F移动之际，虽然肩部F1的轴线也可相对于铅垂线朝行进方向的后侧稍微倾斜，但若不倾斜而呈铅垂，则临时接合用旋转工具F的方向转换变得容易，可做复杂的移动。
在使临时接合用旋转工具F做相对移动而连续地进行摩擦搅拌至临时接合起点p1之后，在临时接合起点p1使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态朝对接部J91的一端的第一交点c1做相对移动，对对接部J91的局部进行摩擦搅拌。即，在第一突出材91与接头构件U的接缝(边界线)上设定摩擦搅拌的路径，沿该路径使临时接合用旋转工具F相对移动，对对接部J91进行摩擦搅拌。
而且，当临时接合用旋转工具F的搅拌销F2进入对接部J91时，虽然将第一突出材91与接头构件U拉离的力作用，但由于第一突出材91焊接于本体部90Q，因此在第一突出材91与金属构件910之间不会产生开缝。
在使临时接合用旋转工具F移动至第一交点c1之后，在第一交点c1使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态朝设于第一突出材91与第一金属构件910a的本体部90Q的对接部J95上的第一中间点m1相对移动，对对接部J95进行摩擦搅拌。
在使临时接合用旋转工具F相对移动至第一中间点m1之后，在第一中间点m1使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态突入第一突出材91，对第一突出材91进行摩擦搅拌并同时相对移动至对接部J92的一端的第一交点c1。即，将用于临时接合用旋转工具F从第一中间点m1返回第一交点c1的摩擦搅拌路径设定在第一突出材91上。如此，在临时接合用旋转工具F从第一中间点m1返回第一交点c1之际，由于接合缺陷难以产生于金属构件910和接头构件U，因而可得到高质量的接合体。
在临时接合用旋转工具F回到第一交点c1之后，在第一交点c1使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态突入对接部J92，对对接部J92进行摩擦搅拌的同时相对移动至对接部J92的另一端的第二交点c2。即，在临时接合用旋转工具F返回第一交点c1之后，将摩擦搅拌的路径设于第一金属构件910a的本体部90Q与接头构件U的接缝(边界线)上，沿该路径使临时接合用旋转工具F做相对移动，从而对对接部J92进行摩擦搅拌。
在临时接合用旋转工具F相对移动至第二交点c2之后，在第二交点c2使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态突入第二突出材92，对第二突出材92进行摩擦搅拌的同时相对移动至设于第二突出材92与第一金属构件910a的本体部90Q的对接部J96上的第二中间点m2。即，从第二交点c2至第二中间点m2的摩擦搅拌的路径设于第二突出材92。
在临时接合用旋转工具F相对移动至第二中间点m2之后，在第二中间点m2使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态朝对接部J93的一端的第二交点c2做相对移动，从而对对接部J96进行摩擦搅拌。即，沿着设于第二突出材92与本体部90Q的接缝(边界线)上的摩擦搅拌的路径，使临时接合用旋转工具F做相对移动，从而对对接部J96进行摩擦搅拌。
在临时接合用旋转工具F相对移动至第二交点c2之后，在第二交点c2使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态朝对接部J93的另一端的第三交点c3做相对移动，从而对对接部J93进行摩擦搅拌。即，在连续地进行摩擦搅拌至第二交点c2之后，在第二交点c2不结束摩擦搅拌而使临时接合用旋转工具F沿着设于第二突出材92与本体部90Q的接缝(边界线)上的摩擦搅拌的路径做相对移动，从而对对接部J93进行摩擦搅拌。
在临时接合用旋转工具F相对移动至第三交点c3之后，在第三交点c3使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态朝设于第二突出材92与第二金属构件910b的本体部90Q的对接部J97上的第三中间点m3做相对移动，从而对对接部J97进行摩擦搅拌。即，在连续地进行摩擦搅拌至对接部J93的另一端的第三交点c3之后，在第三交点c3不结束摩擦搅拌而使临时接合用旋转工具F沿着设于第二突出材92与本体部90Q的接缝(边界线)上的摩擦搅拌的路径做相对移动，从而对对接部J97也进行摩擦搅拌。
在临时接合用旋转工具F相对移动至第三中间点m3之后，在第三中间点m3使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态突入第二突出材92，在对第二突出材92进行摩擦搅拌同时相对移动至对接部J94的一端的第三交点c3。即，将用于临时接合用旋转工具F从第三中间点m3回到第三交点c3的摩擦搅拌的路径设定在第二突出材92上。
在临时接合用旋转工具F回到第三交点c3之后，在第三交点c3使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态突入对接部J94，在对对接部J94进行摩擦搅拌的同时相对移动至对接部J94的另一端的第四交点c4。即，在临时接合用旋转工具F回到第三交点c之后，将摩擦搅拌的路径设定在另一侧的金属构件10的本体部90Q与接头构件U的接缝(边界线)上，沿该路径使临时接合用旋转工具F做相对移动，从而对对接部J94进行摩擦搅拌。
在使临时接合用旋转工具F相对移动至第四交点c4之后，在第四交点c4使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态突入第一突出材91，在对第一突出材91进行摩擦搅拌的同时相对移动至设于第一突出材91与第二金属构件910b的本体部90Q的对接部J98上的第四中间点m4。即，从第四交点c4至第四中间点m4的摩擦搅拌路径设于第一突出材91上。
在临时接合用旋转工具F相对移动至第四中间点m4之后，在第四中间点m4使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态朝对接部J94的另一端的第四交点c4做相对移动，对对接部J98进行摩擦搅拌。即，使临时接合用旋转工具F沿着设于第一突出材91与本体部90Q的接缝(边界线)上的摩擦搅拌路径相对移动，从而对对接部J98进行摩擦搅拌。
在使临时接合用旋转工具F从第四中间点m4相对移动至第四交点c4之后，在第四交点c4使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态朝设于对接部J91的中间的临时接合终点p2相对移动，从而对对接部J91进行摩擦搅拌。即，在连续地摩擦搅拌至对接部J91的另一端的第四交点c4之后，在第四交点c4使摩擦搅拌不结束，而使临时接合用旋转工具F沿着设于第一突出材91与本体部90Q的接缝(边界线)上的摩擦搅拌路径做相对移动，从而对对接部J91进行摩擦搅拌。
在使临时接合用旋转工具F相对移动至临时接合终点p2之后，在临时接合终点p2使临时接合用旋转工具F不脱离而依此状态突入第一突出材91，在对第一突出材91进行摩擦搅拌同时相对移动至摩擦搅拌的结束位置EP。
在临时接合用旋转工具F到达结束位置EP之后，使临时接合用旋转工具F边旋转边上升从而使搅拌销F2从结束位置EP脱离。
而且，在临时接合用旋转工具F作右旋转的情况下，由于有可能在临时接合用旋转工具F行进方向的左侧产生微小的接合缺陷，因此在沿着突出材91、92与接头构件U的对接部J91、J93以及突出材91、92与本体部90Q的对接部J95～J98进行摩擦搅拌之际，最好设定摩擦搅拌的路径以使突出材91、92位于临时接合用旋转工具F行进方向的左侧。即，在使临时接合用旋转工具F作右旋转的情况下，最好设定从临时接合起点p1至临时接合终点p2的摩擦搅拌的路径以使临时接合用旋转工具F沿着接头构件U的外缘作右旋转移动。如此，由于难以在接头构件U侧产生接合缺陷，因而可得到高质量的接合体。
在临时接合用旋转工具F作左旋转的情况下，由于可能在临时接合用旋转工具F行进方向的右侧产生微小的接合缺陷，因此在沿着突出材91、92与接头构件U的对接部J91、J93以及突出材91、92与本体部90Q的对接部J95～J98进行摩擦搅拌之际，最好设定摩擦搅拌的路径以使突出材91、92位于临时接合用旋转工具F行进方向的右侧。即，在使临时接合用旋转工具F作左旋转的情况下，最好设定从临时接合起点p1至临时接合终点p2的摩擦搅拌的路径以使临时接合用旋转工具F沿着接头构件U的外缘作左旋转移动。
而且，在本实施方式中，虽然表面临时接合工序的路径设定如前所述，但该路径并无限定。此外，也不一定要以连续轨迹进行摩擦搅拌。
此外，在表面临时接合工序结束之后，最好进行下孔形成工序。下孔形成工序虽未具体地图示，但在表面正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置SM2形成下孔。设置下孔的目的在于降低正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的插入阻力(压入阻力)。虽然下孔的形态并无特别限制，但例如最好是圆筒状。
(6)表面正式接合工序
在表面正式接合工序中，对露出被接合金属构件90的表面A的对接部，从表面A侧进行真正的摩擦搅拌。即，表面正式接合工序是使用比临时接合用旋转工具F还大的正式接合用旋转工具G，对对接部J92、J94进行摩擦搅拌的工序。在本实施方式中包括：对对接部J92进行摩擦搅拌的第一表面正式接合工序；以及对对接部J94进行摩擦搅拌的第二表面正式接合工序。
如图73所示，在表面正式接合工序中，将摩擦搅拌的开始位置SM2及结束位置EM2设于第一突出材91，使已插入开始位置SM2的正式接合用旋转工具G在中途不脱离而相对移动至结束位置EM2。即，在表面正式接合工序中，使一正式接合用旋转工具G移动而形成连续的移动轨迹(bead)，从而连续地进行第一表面正式接合工序及第二表面正式接合工序。
对表面正式接合工序做更详细的说明。在表面正式接合工序中，首先使正式接合用旋转工具G位于形成于开始位置SM2上的未图示的下孔的正上方，接着，使正式接合用旋转工具G边作右旋转边下降，从而使搅拌销G2的前端插入未图示的下孔。
在搅拌销G2的全体进入第一突出材91且肩部G1的下端面G11的整个表面接触于第一突出材91的表面后，使正式接合用旋转工具G在进行摩擦搅拌的同时朝向对接部J92的一端(第一交点c1)做相对移动，而且，突入对接部J92进行第一表面正式接合工序。当使正式接合用旋转工具G移动时，其搅拌销G2的周围的金属依次塑性化流动，且在从搅拌销G2分离的位置上，塑性化流动的金属再次硬化而形成第一表面侧塑性化区域W92。
正式接合用旋转工具G的移动速度(输送速度)虽然对应于搅拌销G2的尺寸、形状及被摩擦搅拌的金属构件910等的材质及厚度等而设定，但大多情况下，被设定于30～300(mm/分)的范围内。
在进入金属构件910及接头构件U的热量有可能过大的情况下，最好将水供给至正式接合用旋转工具G的周围等而冷却。而且，当冷却水进入对接部J92时，有可能在接合面产生氧化膜，但在本实施方式中，由于进行表面临时接合工序而封闭金属构件910(本体部90Q)与接头构件U的接缝，冷却水难以进入对接部J92等，因此接合部的质量无变差的可能。
在正式接合用旋转工具G突入对接部J92之后，将摩擦搅拌的路径设定于本体部90Q与接头构件U的接缝上，通过使正式接合用旋转工具G沿着该路径做相对移动，从对接部J92的一端(第一交点c1)至另一端(第二交点c2)连续地进行摩擦搅拌。
在使正式接合用旋转工具G相对移动至对接部J92的另一端(第二交点c2)之后，使正式接合用旋转工具G不脱离而依此状态突入第二突出材92，对第二突出材92边进行摩擦搅拌边相对移动至对接部J94的一端(第三交点c3)。即，将从第二交点c2至第三交点c3的摩擦搅拌路径设定于第二突出材92。
在使正式接合用旋转工具G相对移动至对接部J94的一端(第三交点c3)之后，在第三交点c3使正式接合用旋转工具G不脱离而依此状态突入对接部J94，对对接部J94进行摩擦搅拌同时相对移动至对接部J94的另一端的第四交点c4。即，在正式接合用旋转工具G相对移动至对接部J94的一端后，将摩擦搅拌的路径设定于另一侧的金属构件910的本体部90Q与接头构件U的接缝(边界线)上，通过沿着该路径使正式接合用旋转工具G做相对移动，从而对对接部J94进行第二表面正式接合工序。
在正式接合用旋转工具G相对移动至对接部J94的另一端(第四交点c4)之后，使正式接合用旋转工具G不脱离而依此状态突入第一突出材91，对第一突出材91边进行摩擦搅拌边相对移动至结束位置EM2。
而且，虽然在表面正式接合工序中，使正式接合用旋转工具G从开始位置SM2至结束位置EM2作右旋转，并以连续轨迹进行摩擦搅拌，但并不限于此。例如，也可使正式接合用旋转工具G作左旋转，并非以连续的轨迹，而是使正式接合用旋转工具G在第一突出材91或第二突出材92的任一侧暂时脱离而分别进行对接部J92或J94的摩擦搅拌。
(7)背面正式接合工序
在背面正式接合工序中，对台阶部90R、90R的对接部J920从被接合金属构件90的背面B侧进行摩擦搅拌。如图74所示，在上述表面正式接合工序结束之后，解除被接合金属构件90由未图示的摩擦搅拌装置所造成的约束，将被接合金属构件90的背面B朝向上方再次设置。
背面正式接合工序是使正式接合用旋转工具G从设于第一突出材940的开始位置SM2至设于第二突出材930的结束位置EM2沿着对接部J920不脱离地进行摩擦搅拌的工序。通过背面正式接合工序在被接合金属构件90的背面B侧形成背面侧塑性化区域W94。如图66所示，背面侧塑性化区域W94与第一台阶部塑性化区域W91重叠。藉此，第一金属构件910a的台阶部90R与第二金属构件910b的台阶部90R对接而形成的对接部J920在深度方向横越全长地被封闭。藉此，能提高被接合金属构件90的侧面间的气密细及水密性。
而且，背面正式接合工序在本实施方式中是在表面正式接合后进行的，但不限于此，例如也可在第一台阶部正式接合工序之后进行。在背面正式接合工序结束之后，将全部的突出材从被接合金属构件90切除。
(8)侧面焊接工序
如图75及图76所示，在侧面焊接工序中，对露出被接合金属构件90的第一侧面C及第二侧面D侧的对接部进行焊接。即，如图75所示，在第一侧面C上，当背面正式接合工序结束时，由于对接部J92及对接部J94的下部也未被正式接合用旋转工具G摩擦，因此作为未塑性化区域残留(未接合区域)。此外，接头构件U的下表面和对接凹部900的底面也作为未塑性化区域残留。因此，在侧面焊接工序中，对这些未塑性化区域进行焊接，利用焊接金属封闭未塑性化区域。本实施方式中的侧面焊接工序包括焊接第一侧面C的第一侧面焊接工序以及焊接第二侧面D的第二侧面焊接工序。
第一侧面焊接工序包括：在第一侧面C形成凹槽K90的凹槽形成工序；对凹槽K90进行突起焊接的焊接金属填充工序；将在焊接金属填充工序中填充的焊接金属T90中从第一侧面C突出的部分切除的切除工序。
如图75所示，凹槽形成工序是横越接头构件U与第一金属构件910a的对接部J92、接头构件U与第二金属构件910b的对接部J94、接头构件U与对接部900的底面的对接部J921以及台阶部90R、90R彼此的对接部J920而形成凹槽的工序。凹槽K90是使用公知的端铣刀沿着各对接部连续地形成的。虽然凹槽K90的形状并无特别限定，但在本实施方式中形成截面呈半圆状的形状。此外，凹槽K90的宽度Kb1比第一表面侧塑性化区域W92的宽度W92b还小。如此，通过使凹槽K90变小，能提高凹槽K90的形成作业及后述的焊接金属填充工序的作业效率。
而且，虽然在本实施方式中横越对接部J92、对接部J94、对接部J920以及对接部J921而形成凹槽K90，但并不限于此，至少在这些对接部的未塑性化区域中形成凹槽K90即可。此外，假设在空洞缺陷及氧化膜露出第一表面侧塑性化区域W92、第二表面侧塑性化区域W93、第一台阶部塑性化区域W91以及背面侧塑性化区域W94的情况下，最好形成凹槽K90来包含这些缺陷。藉此，在后述的焊接金属填充工序中，能通过焊接金属封闭该空洞缺陷及氧化膜。
如图76所示，在焊接金属填充工序中，在凹槽K90中进行TIG焊接或MIG焊接等突起焊接，从而将焊接金属T90填充于凹槽K90中。突起焊接在凹槽K90中进行至使焊接金属T90从第一侧面C的表面突出的程度。如此，通过进行焊接金属填充工序，能可靠地封闭对接部J92、对接部J94以及对接部J921的未塑性化区域。此外，在空洞缺陷及氧化膜露出第一表面侧塑性化区域W92、第二表面侧塑性化区域W93、第一台阶部塑性化区域W91以及背面侧塑性化区域W94的情况下，由于这些缺陷也被封闭，因此能提高气密性及水密性。而且，如图76(b)所示，焊接金属T90中，从第一侧面C突出的部分为突起部T90’。
如图76(b)所示，在切除工序中切除突起部T90’。在切除工序中使用公知的切削工具进行。通过进行切除工序，能使第一侧面C形成平滑。而且，如本实施方式所示，通过焊接金属填充工序，在焊接金属T90形成于比表面A还上方或比背面B还下方的情况下，最好将比焊接金属T90中比表面A或背面B还突出的部分切削掉。
第二侧面焊接工序包括：在第二侧面D形成凹槽K90的凹槽形成工序；对凹槽K90进行突起焊接的焊接金属填充工序；以及将焊接金属填充工序中形成的焊接金属T90中从第二侧面D突出的部分切除的切除工序。
第二侧面焊接工序除了对第二侧面D进行各角工序之外，其余与第一侧面焊接工序大致相同，因此省略其详细的说明。
根据以上说明的实施方式一的接合方法，对露出被接合金属构件90的侧面的对接部J92、对接部J94、对接部J920以及对接部J921进行焊接，使焊接金属T90与第一表面侧塑性化区域W92、第二表面侧塑性化区域W93以及背面侧塑性化区域W94重叠。藉此，能可靠地封闭露出被接合金属构件90的侧面的未塑性化区域，能提高被接合金属构件90的侧面间的气密性及水密性。此外，现有技术中存在当被接合金属构件90的厚度变大时作业变的繁杂的问题，但根据本实施方式的侧面焊接工序，不会受到被接合金属构件90的厚度的影响而能容易地封闭未塑性化区域。
此外，通过使第一台阶部塑性化区域W91与背面侧塑性化区域W94重叠，能可靠地封闭台阶部90R、90R的对接部J920。
而且，本发明并不限于上述方式，可在不脱离本发明的主旨的范围内做适当的变更。例如参照图75，也可通过使第一表面侧塑性化区域W92以及第二表面侧塑性化区域W93的深度大于接头构件U的厚度，横越对接部J92及对接部J94的深度方向的全长而进行摩擦搅拌。此外，在第一台阶部塑性化区域W91与背面侧塑性化区域W94之间形成未塑性化区域的情况下，只需进行侧面焊接工序而封闭该未塑性化区域。
实施方式十一
接着，对本发明的实施方式十一的接合方法做说明。
本发明的实施方式十一的接合方法在将接头构件插入由具有凹部的第一金属构件及第二金属构件对接而形成的中空部这点上与实施方式十不同。
图77是表示实施方式十一的接合方法的全体立体图。如图77所示，实施方式十一的接合方法的特征是，对具有第一金属构件950a、第二金属构件950b以及设于第一金属构件950a与第二金属构件950b之间的接头构件970的被接合金属构件90N的表面A、背面B的对接部进行摩擦搅拌，并对露出第一侧面C及第二侧面D的对接部进行焊接。
首先，详细说明本实施方式的接合方法的被接合金属90N。
如图78(a)及图78(b)所示，被接合金属90N在本实施方式中包括：在端部上形成凹部990a、990b的一对第一金属构件950a以及第二金属构件950b；以及插入由第一金属构件950a以及第二金属构件950b对接而形成的中空部中的接头构件970。
第一金属构件950a是截面呈矩形的金属构件。在第一金属构件950a的端面961a上，从一侧的侧面964a朝另一侧的侧面965a形成连续的截面呈梯形的凹部990a。凹部990a形成于第一金属构件950a的高度方向的大致中央。
第二金属构件950b是与第一金属构件950a大致相同的形状所构成的金属构件。形成于第二金属构件950b的凹部990b与第一金属构件950a的凹部990a相对配置，通过使第一金属构件950a及第二金属构件950b对接而形成中空部991(参照图78(b))。
第一金属构件950a及第二金属构件950b在本实施方式中为相同组成的金属材料，例如铝、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。
接头构件970在本实施方式中由与第一金属构件950a相同的材料构成，是插入由一对凹部990a、990b所形成的中空部的构件。接头构件970在本实施方式中是截面呈六角形的构件，接头构件970的长度方向的两端面形成与第一金属构件950a及第二金属构件950b的两侧面齐平。接头构件970中与第一金属构件950a接触侧的梯形截面形状是由长边p1、短边p2形成的。此外，形成从长边至短边的距离为p3。另一方面，第一金属构件950a的凹部990a的截面形状是由长边q1、短边q2形成的。此外，形成从长边至短边的距离为q3。接头构件970中，和第一金属构件950a接触的一侧的梯形截面形状与第一金属构件950a的凹部990a的关系为
Figure GPA00001010748800992
Figure GPA00001010748800993
即，如图78(b)所示，接头构件970大致无间隙地插入由一对凹部990a、990b所形成的中空部991中。
而且，虽然接头构件970在本实施方式中形成截面呈六角形，但并不限于此，截面也可呈矩形、圆形等。此外，也可配合接头构件970的形状，适当变更第一金属构件950a及第二金属构件950b的凹部990a、990b的形状。
在此，如图77所示，被接合金属构件90N的表面为表面A、背面为背面B、一侧的侧面为第一侧面C、另一侧的侧面为第二侧面D。此外，如图78(a)及图78(b)所示，第一金属构件950a的端面961a与第二金属构件950b的端面961b对接的部分为对接部J951。此外，接头构件970与第一金属构件950a及第二金属构件950b对接的部分为对接部J971。
如图79(a)、图79(b)所示，第一突出材952及第二突出材953为夹持被接合金属构件90N的对接部J951而配置，分别添设于被接合金属构件90N，覆盖隐藏出现于第一侧面C及第二侧面D的第一金属构件950a与第二金属构件950b的接缝(边界线)。虽然第一突出材952及第二突出材953的材质并无限制，但在本实施方式中，由与被接合金属构件90N相同组成的金属材料形成。此外，虽然第一突出材952及第二突出材953的形状、尺寸并无特别限制，但在本实施方式中，其厚度尺寸与对接部J951处的被接合金属构件90N的厚度尺寸相同。
以下，详细说明实施方式二的接合方法。本实施方式的接合方法包括(1)接头构件插入工序、(2)表面临时接合工序、(3)表面正式接合工序、(4)背面临时接合工序、(5)背面正式接合工序、(6)侧面焊接工序。
(1)接头构件插入工序
如图78所示，在接头构件插入工序中，第一金属构件950a的端面961a与第二金属构件950b的端面961b紧贴，且接头构件970被插入由凹部990a、990b所形成的中空部991。
在接头构件插入工序中，第一金属构件950a的表面962a与第二金属构件950b的表面962b齐平，而且，第一金属构件950a的背面963a与第二金属构件950b的背面963b齐平。此外，同样地，第一金属构件950a的侧面964a与第二金属构件950b的侧面964b齐平，第一金属构件950a的侧面965a与第二金属构件950b的侧面965b齐平。此外，接头构件970的两端面与第一金属构件950a及第二金属构件950b的两侧面齐平。
(2)表面临时接合工序
表面临时接合工序包括：将突出材配置于被接合金属构件90N的突出材配置工序；以及对露出于被接合金属构件90N的表面A的对接部J952、对接部J951以及对接部J953从表面侧进行临时接合的表面临时接合工序。
如图79(a)及图79(b)所示，在突出材配置工序中，在对接部J951的第二侧面D侧配置第一突出材952，使其抵接面抵接于第二侧面D。而且，在对接部J951的第一侧面C配置第二突出材953，使其抵接面抵接于第一侧面C。此时，第一突出材952的表面及第二突出材953的表面与被接合金属构件90N的表面A齐平，且第一突出材952的背面及第二突出材953的背面与被接合金属构件90N的背面B齐平。在第一突出材952与被接合金属构件90N的对接面上形成对接部J952，在第二突出材953与被接合金属构件90N的对接面上形成对接部J953。
此外，如图79(b)所示，在突出材配置工序中，焊接由被接合金属构件90N与第一突出材952所形成的内侧角部952a、952b从而临时接合被接合金属构件90N与第一突出材952。而且，可横越内侧角部952a、952b及953a、953b的全长而连续地进行焊接，也可断续地进行焊接。
如图80所示，在表面临时接合工序中，使一临时接合用旋转工具F移动而形成连续的移动轨迹(bead)，对对接部J952、J951及J953从表面A侧连续地进行摩擦搅拌。即，已插入摩擦搅拌的开始位置SP的临时接合用旋转工具F的搅拌销F2在中途不脱离而移动至结束位置EP。
而且，虽然表面临时接合工序为图80所示的轨迹，但并不限定于此，其它的轨迹也可。此外，并不一定要连续地进行。通过进行表面临时接合工序，能防止在之后进行的表面正式接合工序中突出材与被接合金属构件90N的开缝。
在表面临时接合工序结束之后，最好进行下孔形成工序。如图81(a)所示，在下孔形成工序中，在表面正式接合工序的摩擦搅拌的开始位置SM11形成下孔P1。设置下孔P1的目的在于降低正式接合用旋转工具G的搅拌销G2的插入阻力(压入阻力)，在本实施方式中，是以未图示的钻具对临时接合用旋转工具F的搅拌销F2脱离时所形成的冲孔进行扩孔而形成的。
(3)表面正式接合工序
表面正式接合工序是对被接合金属构件90N的表面A侧的对接部J951进行真正接合的工序。在本实施方式的表面正式接合工序中，使用正式接合用旋转工具G对临时接合状态的对接部J951从被接合金属构件90N的表面A侧进行摩擦搅拌。
如图81(a)～图81(c)所示，在表面正式接合工序中，将正式接合用旋转工具G的搅拌销G2插入(压入)形成于开始位置SM11的下孔P1，已插入的搅拌销G2在中途不脱离而移动至结束位置EM11。即，在表面正式接合工序中，从下孔P1开始进行摩擦搅拌，连续地摩擦搅拌至结束位置EM11为止。
参照图81(a)～图81(c)更详细地说明表面正式接合工序。
首先，如图81(a)所示，使正式接合用旋转工具G位于下孔P1(开始位置SM11)的正上方，接着，使正式接合用旋转工具G边作右旋转边下降，从而将搅拌销G2的前端插入下孔P1。当搅拌销G2进入下孔P1时，搅拌销G2的周面(侧面)抵接于下孔P1的孔壁，金属从孔壁开始塑性化流动。
如图81(b)所示，在搅拌销G2的全体进入第二突出材953之后，在进行摩擦搅拌的同时使正式接合用旋转工具G朝被接合金属构件90N的对接部J951的一端做相对移动，而且，横穿对接部J953而突入对接部J951。当正式接合用旋转工具G移动时，其搅拌销G2周围的金属依次塑性化流动，且在从搅拌销G2分离的位置上，塑性化流动的金属再次硬化而形成表面侧塑性化区域W911。
在本实施方式中，表面侧塑性化区域W911的深度Wc最好比从被接合金属构件90N的表面A到接头构件970的上端的距离970a还大。即，通过使表面塑性化区域W911接触于接头构件970，横越对接部J951的深度方向的全长而进行摩擦搅拌，因此能得到更高质量的产品。
在进入被接合金属构件90N的热量过大的情况下，最好将水从表面A侧供给至正式接合用旋转工具G的周围等而冷却。而且，在冷却水进入第一金属构件950a及第二金属构件950b之间时，在接合面可能(端面961a、961b，参照图78)产生氧化膜，但在本实施方式中，由于进行临时接合工序而封闭接缝，冷却水难以进入被接合金属构件90N之间，因此接合部的质量无变差的可能。
在被接合金属构件90N的对接部J951，摩擦搅拌路径设定于被接合金属构件90N的接缝上(临时接合工序的移动轨迹上)，通过沿着该路径而使正式接合用旋转工具G相对移动，从对接部J951的一端至另一端连续地进行摩擦搅拌。在使正式接合用旋转工具G相对移动至对接部J951的另一端之后，边进行摩擦搅拌边横穿对接部J952，并依此状态朝结束位置EM11相对移动。如图81(c)所示，在正式接合用旋转工具G到达结束位置EM11之后，使正式接合用旋转工具G边旋转边上升，从而使搅拌销G2从结束位置EM11脱离。
(4)背面临时接合工序
如图82所示，在背面临时接合工序中，在被接合金属构件90N的背面B侧，对被接合金属构件90N与第二突出材953的对接部J953、被接合金属构件90N的对接部J951、被接合金属构件90N与第一突出材952的对接部J952做临时接合。
如图82(b)所示，在背面临时接合工序中，使一临时接合用旋转工具F移动而形成连续的移动轨迹(bead)，依照对接部J953、J951、J952的顺序连续地进行摩擦搅拌。即，已插入摩擦搅拌的开始位置SP的临时接合用旋转工具F的搅拌销F2在中途不脱离而移动至结束位置EP。结束位置EP成为之后进行的背面正式接合工序的开始位置SM12。
而且，也可在进行后述背面正式接合工序之前，在正式接合用旋转工具G的插入预定位置预先形成下孔。即，如图83(a)所示，也可在后述背面正式接合工序的开始位置SM12形成下孔P2。
(5)背面正式接合工序
背面正式接合工序是使露出被接合金属构件90N的背面B的对接部J951真正接合的工序。在本实施方式的背面正式接合工序中，使用正式接合用旋转工具G对临时接合状态的对接部J951从被接合金属构件90N的背面B进行摩擦搅拌。
如图83(a)及图83(b)所示，在背面正式接合工序中，将正式接合用旋转工具G的搅拌销G2插入(压入)设定于第一突出材952的开始位置SM12，已插入的搅拌销G2在中途不脱离而移动至结束位置EM12。在背面正式接合工序中，从下孔P2开始进行摩擦搅拌，并连续地进行摩擦搅拌至结束位置EM12。当使正式接合用旋转工具G移动时，其搅拌销G2周围的金属依次塑性化流动，并在从搅拌销G2分离的位置上，塑性化流动的金属再次硬化而形成背面侧塑性化区域W912。
在本实施方式中，背面侧塑性化区域W912的深度Wc最好比从被接合金属构件90N的背面B至接头构件970的上端的距离970a还大。即，通过背面侧塑性化区域W912接触于接头构件970，能横越对接部J951的深度方向的全长而进行摩擦搅拌，因此能可靠地封闭对接部J951。藉此能提高产品的质量。
如图84所示，在背面正式接合工序结束之后，将突出材从被接合金属构件90N切除。在背面正式接合工序后的被接合金属构件90N的表面A及背面B形成表面侧塑性化区域W911以及背面侧塑性化区域W912。表面侧塑性化区域W911及背面侧塑性化区域W912的最深部分别接触于接头构件970的两端。接头构件970与第一金属构件950a及第二金属构件950b的对接部J971的局部被磨擦搅拌，而其它部分则成为未塑性化区域。
(6)侧面焊接工序
侧面焊接工序是沿着露出于被接合金属构件90N的第一侧面C及第二侧面D的对接部J971进行焊接的工序。即，接头构件970与第一金属构件950a的凹部990a(参照图78)及接头构件970与第二金属构件950b的凹部990b的对接部J971以焊接金属封闭。侧面焊接工序在本实施方式中包括：在第一侧面C进行焊接的第一侧面焊接工序；以及在第二侧面D进行焊接的第二侧面焊接工序。
第一侧面焊接工序包括：在被接合金属构件90N的第一侧面C形成凹槽K91的凹槽形成工序；对凹槽K91进行突起焊接的焊接金属填充工序；以及将焊接金属填充工序中所形成的焊接金属T91中从第一侧面C突出的部分切除的切除工序。
如图85所示，在凹槽形成工序中，在第一侧面C中，沿着对接部J951及对接部J971以规定的深度形成凹槽K91。凹槽K91在本实施方式中包括：沿着接头构件970的形状而形成的第一凹槽部K911；从第一凹槽部K911连通于表面A的第二凹槽部K912；以及从第一凹槽部K911连通于背面B的第三凹槽部K913。
第一凹槽部K911是以公知的端铣刀等切削接头构件970的端面、第一金属构件950a及第二金属构件950b的局部而形成。第一凹槽部K911被切削成比接头构件970的端面的外周还大而使对接部J971露出第一凹槽部K911的底面。
第二凹槽部K912与第三凹槽部K913是沿着对接部J951从第一凹槽部K911朝表面A及背面B连续地形成的。第二凹槽部K912与第三凹槽部K913的宽度Kb2比表面侧塑性化区域W911及背面侧塑性化区域W912的宽度Wa还小。此外，在隧道状的空洞缺陷及氧化膜卷入表面侧塑性化区域W911及背面侧塑性化区域W912的情况下，在形成第二凹槽部K912及第三凹槽部K913之际，最好切削这些缺陷部分。藉此，能在后述焊接金属填充工序中封闭该缺陷部分。
如图86所示，在焊接金属填充工序中，对凹槽K91进行TIG焊接或MIG焊接等突起焊接，使焊接金属T91填充于凹槽K91中。突起焊接进行至焊接金属T91在凹槽K91中从第一侧面C的表面突出程度。如此，通过进行焊接金属填充工序，能可靠地封闭对接部J971的未塑性化区域。此外，在空洞缺陷及氧化膜露出表面侧塑性化区域W911及背面侧塑性化区域W912的情况下，能封闭这些缺陷从而提高气密性及水密性。而且，如图86(b)所示，焊接金属T91中从第一侧面C突出的部分为突起部T91’。
如图86(b)所示，在切除工序中切除突起部T91’。切除工序使用公知的切削工具等进行。通过进行切除工序能使第一侧面C变得平滑。而且，如本实施方式所述，通过焊接金属填充工序，在焊接金属T91形成于比表面A还上方或比背面B还下方的情况下，最好切除焊接金属T91中从各面突出的部分。
第二侧面焊接工序包括：在第二侧面D形成凹槽K91的凹槽形成工序；对凹槽K91进行突起焊接的焊接金属填充工序；以及将焊接金属填充工序中所形成的焊接金属T91中从第二侧面D突出的部分切除的切除工序。
第二侧面焊接工序除了在第二侧面D进行之外，其余与第一侧面焊接工序大致相同，因此省略其详细的说明。
根据以上说明的实施方式二的接合方法，通过对露出被接合金属构件90N的侧面的对接部J951及对接部J971进行焊接使焊接金属T91与表面侧塑性化区域W911及背面侧塑性化区域W912重叠，能可靠地封闭未塑性化区域。藉此，能提高被接合金属构件90N的侧面间的气密性及水密性。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但可在不违反本发明的主旨的范围内做适当的变更。
例如，图87是表示实施方式十一的变形例的立体图。在实施方式十及实施方式十一中，将凹槽设于第一侧面C及第二侧面D并进行了侧面焊接工序，但并不限定于此。例如，如图87所示，也可不设置凹槽而对露出第一侧面C及第二侧面D的对接部J971进行直接焊接，并利用焊接金属T92封闭未塑性化区域。通过使焊接金属T92与表面侧塑性化区域W911及背面侧塑性化区域W912重叠，能可靠地封闭露出被接合金属构件90N的侧面的未塑性化区域。而且，在该变形例中，在进行焊接之后，在焊接金属T912从第一侧面C及第二侧面D的表面突出的情况下，切除这些突出部分而使第一侧面C及第二侧面D变得平滑。
此外，在实施方式十及实施方式十一中，在第一侧面C及第二侧面D两侧进行了侧面焊接工序，但也可仅在其中一侧进行。

Claims (50)

1.一种接合方法，使旋转工具相对于第一金属构件与第二金属构件对接而形成的被接合金属构件移动而进行摩擦搅拌，其特征在于，包括：
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，从所述被接合金属构件的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；
对所述对接部从所述被接合金属构件的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序；以及
对所述对接部从所述被接合金属构件的侧面进行焊接的侧面焊接工序，
在所述侧面焊接工序中，以焊接金属覆盖在所述第一正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域与在所述第二正式接合工序中所形成的背面侧塑性化区域之间的未塑性化区域。
2.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，包括凹槽形成工序，该工序在所述侧面焊接工序之前，沿着所述被接合金属构件的侧面的所述对接部形成凹槽，
在所述侧面焊接工序进行之际，将所述焊接金属填充于所述凹槽。
3.如权利要求2所述的接合方法，其特征在于，所述凹槽的宽度比所述表面侧塑性化区域及所述背面侧塑性化区域的宽度还小。
4.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序之后，将所述焊接金属中从所述被接合金属构件的侧面突出的部分切除。
5.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，在所述旋转工具的插入预定位置预先形成下孔。
6.一种接合构造物的制造方法，使第一金属构件及第二金属构件的端面彼此对接而形成接合构造物，其特征在于，包括：
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，从所述接合构造物的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，从所述接合构造物的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序；以及
在所述接合构造物的侧面，沿着所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，从所述接合构造物的表面至背面形成凹槽的凹槽形成工序；
将接头构件插入所述凹槽的接头构件插入工序；
对所述接合构造物与所述接头构件的对接部，从所述接合构造物的表面进行摩擦搅拌的第三正式接合工序；
对所述接合构造物与所述接头构件的对接部，从所述接合构造物的背面进行摩擦搅拌的第四正式接合工序；以及
在所述接合构造物与所述接头构件的对接部，对在所述第三正式接合工序中所形成的塑性化区域与在所述第四正式接合工序中所形成的塑性化区域之间形成的未塑性化区域，从所述接合构造物的侧面进行焊接的侧面焊接工序。
7.如权利要求6所述的接合构造物的制造方法，其特征在于，在所述凹槽形成工序之后，在所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，对在所述第一正式接合工序中所形成的塑性化区域与在所述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域之间形成的未塑性化区域，从所述凹槽内进行焊接。
8.如权利要求6所述的接合构造物的制造方法，其特征在于，在所述凹槽形成工序之后，在所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，沿着在所述第一正式接合工序中所形成的塑性化区域与在所述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域之间形成的未塑性化区域，在所述凹槽内形成槽部，并将焊接金属填充于该槽部。
9.如权利要求6所述的接合构造物的制造方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序中，在所述接合构造物与所述接头构件的对接部，沿着在所述第三正式接合工序中所形成的塑性化区域与在所述第四正式接合工序中所形成的塑性化区域之间形成的未塑性化区域，在所述接合构造物的侧面形成槽部，并将焊接金属填充于该槽部。
10.如权利要求8所述的接合构造物的制造方法，其特征在于，将填充于在所述凹槽内形成的槽部的焊接金属中从所述凹槽的侧面突出的部分切除。
11.如权利要求9所述的接合构造物的制造方法，其特征在于，将填充于在所述接合构造物的侧面形成的槽部的焊接金属中从所述接合构造物的侧面突出的部分切除。
12.一种接合方法，使旋转工具相对于第一金属构件与第二金属构件的端面彼此对接而形成的被接合金属构件移动而进行摩擦搅拌，其特征在于，包括：
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，从所述被接合金属构件的侧面进行焊接的侧面焊接工序；
在所述侧面焊接工序之后，对所述对接部从所述被接合金属构件的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；以及
在所述第一正式接合工序之后，对所述对接部从所述被接合金属构件的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序，
使在所述侧面焊接工序中所形成的焊接金属与在所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域接触。
13.如权利要求12所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序中，在所述被接合金属构件的侧面，对沿着所述对接部形成的凹槽填充所述焊接金属。
14.如权利要求13所述的接合方法，其特征在于，所述凹槽的宽度比在所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域的宽度还小。
15.如权利要求13所述的接合方法，其特征在于，所述凹槽具有在被接合金属构件的中央方向连续扩张的扩张凹槽。
16.如权利要求12所述的接合方法，其特征在于，包括临时接合工序，该工序在进行所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序中至少任一工序之前，对所述对接部进行临时接合。
17.如权利要求12所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序之后，将所述焊接金属中从被接合金属构件的所述侧面突出的部分切除。
18.如权利要求12所述的接合方法，其特征在于，在所述旋转工具的插入预定位置预先形成下孔。
19.一种接合方法，使旋转工具相对于第一金属构件的侧面与第二金属构件的端面彼此对接而形成的被接合金属构件移动而进行摩擦搅拌，其特征在于，包括：
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，从所述被接合金属构件的侧面进行焊接的侧面焊接工序；
在所述侧面焊接工序之后，对所述对接部从所述被接合金属构件的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；以及
在所述第一正式接合工序之后，对所述对接部从所述被接合金属构件的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序，
使在所述侧面焊接工序中所形成的焊接金属与在所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域接触。
20.如权利要求19所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序中，在所述第二金属构件的端面的侧面侧，对沿着所述对接部形成的凹槽填充所述焊接金属。
21.如权利要求20所述的接合方法，其特征在于，所述凹槽的宽度比在所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序中形成的塑性化区域的宽度的1/2还小。
22.如权利要求20所述的接合方法，其特征在于，所述凹槽具有在所述第二金属构件的中央方向连续扩张的扩张凹槽。
23.如权利要求19所述的接合方法，其特征在于，包括临时接合工序，该工序在进行所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序中至少任一工序之前，对所述对接部进行临时接合。
24.如权利要求19所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序之后，将所述焊接金属中从被接合金属构件的所述侧面突出的部分切除。
25.如权利要求19所述的接合方法，其特征在于，在所述旋转工具的插入预定位置预先形成下孔。
26.一种接合构造物的制造方法，使第一金属构件及第二金属构件的端面彼此对接而形成接合构造物，其特征在于，包括：
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，从所述被接合金属构件的侧面进行焊接的侧面焊接工序；
使用旋转工具对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部从所述接合构造物的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；以及
使用旋转工具对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部从所述接合构造物的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序，
进行修补工序，在该修补工序中，以填充用金属构件填充于在所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序中旋转工具脱离时所形成的冲孔，并对所述接合构造物与所述填充用金属构件的对接部用旋转工具进行摩擦搅拌。
27.如权利要求26所述的接合构造物的制造方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序中，对在所述第一金属构件及所述第二金属构件的至少一方的端面的侧面侧形成的凹槽，从所述接合构造物的侧面进行焊接，从而将焊接金属填充于所述凹槽内。
28.如权利要求26所述的接合构造物的制造方法，其特征在于，包括在所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序之前，对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部进行临时接合的临时接合工序。
29.如权利要求26所述的接合构造物的制造方法，其特征在于，在所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序中，在旋转工具的插入预定位置预先形成下孔。
30.如权利要求26所述的接合构造物的制造方法，其特征在于，将焊接金属填充于在所述修补工序中旋转工具脱离时形成的冲孔。
31.如权利要求26所述的接合构造物的制造方法，其特征在于，使在所述第一正式接合工序中所形成的塑性化区域与在所述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域的局部重叠。
32.一种接合方法，使端面具有凹部的第一金属构件及第二金属构件在所述端面彼此对接而形成中空部，在该中空部插入接头构件而形成被接合金属构件，在该被接合金属构件上使旋转工具移动而进行摩擦搅拌接合，其特征在于，包括：
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部、所述接头构件与所述第一金属构件的对接部以及所述接头构件与所述第二金属构件的对接部，从所述被接合金属构件的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部、所述接头构件与所述第一金属构件的对接部以及所述接头构件与所述第二金属构件的对接部，从所述被接合金属构件的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序；以及
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，从所述被接合金属构件的至少一方的侧面进行焊接的侧面焊接工序。
33.如权利要求32所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序中，遍及在所述第一正式接合工序中所形成的塑性化区域与在所述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域之间的未塑性化区域整体而进行焊接。
34.如权利要求32所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序中，沿着出现于所述被接合金属构件的所述侧面的对接部形成凹槽，将焊接金属填充于所述凹槽。
35.如权利要求32所述的接合方法，其特征在于，包括：
在所述第一正式接合工序或所述第二正式接合工序之前，在所述被接合金属构件的两侧面设置第一突出材及第二突出材的突出材配置工序；以及
对所述被接合金属构件与所述第一突出材的对接部、所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部、所述接头构件与所述第一金属构件的对接部、所述接头构件与所述第二金属构件的对接部以及所述被接合金属构件与所述第二突出材的对接部进行摩擦搅拌的临时接合工序。
36.一种接合方法，使端面具有凹部的第一金属构件与侧面具有凹部的第二金属构件在所述端面及所述侧面对接而形成中空部，在该中空部插入接头构件而形成被接合金属构件，在该被接合金属构件上使旋转工具移动而进行摩擦搅拌接合，其特征在于，包括：
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部、所述接头构件与所述第一金属构件的对接部以及所述接头构件与所述第二金属构件的对接部，从所述被接合金属构件的表面进行摩擦搅拌的第一正式接合工序；
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部、所述接头构件与所述第一金属构件的对接部以及所述接头构件与所述第二金属构件的对接部，从所述被接合金属构件的背面进行摩擦搅拌的第二正式接合工序；以及
对所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部，从所述被接合金属构件的至少一方的侧面进行焊接的侧面焊接工序。
37.如权利要36所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序中，遍及在所述第一正式接合工序中所形成的塑性化区域与在所述第二正式接合工序中所形成的塑性化区域之间的未塑性化区域整体而进行焊接。
38.如权利要求36所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序中，沿着出现于所述被接合金属构件的所述侧面的对接部形成凹槽，将焊接金属填充于所述凹槽。
39.如权利要求36所述的接合方法，其特征在于，包括：
在所述第一正式接合工序或所述第二正式接合工序之前，在所述被接合金属构件的两侧面设置第一突出材及第二突出材的突出材配置工序；以及
对所述被接合金属构件与所述第一突出材的对接部、所述第一金属构件与所述第二金属构件的对接部、所述接头构件与所述第一金属构件的对接部、所述接头构件与所述第二金属构件的对接部以及所述被接合金属构件与所述第二突出材的对接部进行摩擦搅拌的临时接合工序。
40.一种接合方法，其特征在于，包括：
使在本体部的缘部具有比所述本体部的厚度还小的台阶部的一对金属构件的所述台阶部彼此对接，从而在所述本体部间形成对接凹部的对接工序；
在所述对接凹部配置接头构件的接头构件配置工序；
对一个所述金属构件的本体部与所述接头构件的对接部及另一个所述金属构件的本体部与所述接头构件的对接部，从表面进行摩擦搅拌的表面正式接合工序；
对所述台阶部彼此的对接部从背面进行摩擦搅拌的背面正式接合工序；以及
对一对所述金属构件与所述接头构件的对接部，从侧面进行焊接的侧面焊接工序，
在所述侧面焊接工序中，以焊接金属覆盖在所述表面正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域与在所述背面正式接合工序中所形成的背面侧塑性化区域之间的未塑性化区域。
41.如权利要求40所述的接合方法，其特征在于，包括在所述侧面焊接工序之前，沿一对所述金属构件与所述接头构件的对接部形成凹槽的凹槽形成工序，
在所述侧面焊接工序进行之际，将所述焊接金属填充于所述凹槽。
42.如权利要求40所述的接合方法，其特征在于，在所述表面侧塑性化区域及所述背面侧塑性化区域内形成的所述凹槽的宽度比所述表面侧塑性化区域以及所述背面侧塑性化区域的宽度还小。
43.如权利要求40所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序之后，切除所述焊接金属中从所述金属构件的侧面突出的部分。
44.如权利要求40所述的接合方法，其特征在于，在所述摩擦搅拌用的旋转工具的插入预定位置上预先形成下孔。
45.一种接合方法，其特征在于，包括：
使端面具有凹部的一对金属构件彼此在所述端面对接，并将接头构件插入由所述凹部形成的中空部的接头构件插入工序；
对一对所述金属构件的对接部，从表面进行摩擦搅拌的表面正式接合工序；
对一对所述金属构件的对接部，从背面进行摩擦搅拌的背面正式接合工序；以及
对一对所述金属构件与所述接头构件的对接部，从侧面进行焊接的侧面焊接工序，
在所述侧面焊接工序中，以焊接金属覆盖在所述表面正式接合工序中所形成的表面侧塑性化区域与在所述背面正式接合工序中所形成的背面侧塑性化区域之间的未塑性化区域。
46.如权利要求45所述的接合方法，其特征在于，所述表面侧塑性化区域以及所述背面侧塑性化区域接触于所述接头构件。
47.如权利要求45所述的接合方法，其特征在于，包括在所述侧面焊接工序之前，沿一对所述金属构件与所述接头构件的对接部形成凹槽的凹槽形成工序，
在所述侧面焊接工序进行之际，将所述焊接金属填充于所述凹槽。
48.如权利要求45所述的接合方法，其特征在于，在所述表面侧塑性化区域及所述背面侧塑性化区域内形成的所述凹槽的宽度比所述表面侧塑性化区域以及所述背面侧塑性化区域的宽度还小。
49.如权利要求45所述的接合方法，其特征在于，在所述侧面焊接工序之后，切除所述焊接金属中从所述金属构件的侧面突出的部分。
50.如权利要求45所述的接合方法，其特征在于，在所述摩擦搅拌用的旋转工具的插入预定位置上预先形成下孔。
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