CN110087815A - 接合方法 - Google Patents

Abstract

第一金属构件(10)和第二金属构件(20)均是截面呈U字状的金属构件。将第一金属构件(10)的第一横板(12)的正面(12a)与第二金属构件(20)的纵板(21)的另一个侧面(21b)对接以形成对接部(J1、J2)。将轴截面呈L字形的辅助构件(30)配置于第一金属构件(10)和第二金属构件(20)，以将由第一金属构件(10)的第一横板(12)和第二金属构件(10)的第二横板(23)构成的内角(U)覆盖。将搅拌销(F2)从辅助构件(30)的正面(30b)侧插入，并在使仅搅拌销(F2)与辅助构件(30)、第一金属构件(10)以及第二金属构件(20)接触的状态下，使旋转工具(F)沿对接部(J1)相对移动，以进行辅助构件(30)、第一金属构件(10)以及第二金属构件(20)的摩擦搅拌接合。

Description

接合方法

技术领域

本发明涉及一种通过摩擦搅拌将金属构件彼此接合的接合方法。

背景技术

例如，在专利文献1中公开一种通过摩擦搅拌对第一金属构件和第二金属构件进行接合的接合方法。在上述接合方法中，在使第一金属构件和第二金属构件对接以形成对接部之后，在使旋转工具的仅搅拌销与第一金属构件和第二金属构件接触的状态下对对接部进行摩擦搅拌。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-039613号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1公开的接合方法中，由于并未通过旋转工具的轴肩部按压塑性流动化的金属，因此，存在塑性流动化的金属漏出到外部导致接合部变得金属不足的问题。

因而，本发明的技术问题在于提供一种能防止接合部处的金属不足的接合方法。

解决技术问题所采用的技术方案

用于解决上述技术问题的第一发明是一种接合方法，使用包括搅拌销的正式接合用旋转工具，通过摩擦搅拌对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，所述第一金属构件和所述第二金属构件的至少端部均形成为第一横板从纵板的一个侧面的基端部突出，并且第二横板从所述纵板的一个侧面的前端部突出的截面呈U字形状，所述接合方法包括：对接工序，在所述对接工序中，将所述第一金属构件的所述纵板的另一个侧面与所述第二金属构件的所述第一横板的正面设为共面，并且将所述第一金属构件的所述第一横板的正面与所述第二金属构件的所述纵板的另一个侧面对接以形成对接部；辅助构件配置工序，在所述辅助构件配置工序中，将辅助构件配置于所述第一金属构件和所述第二金属构件，以对由所述第一金属构件的第一横板和所述第二金属构件的第二横板构成的内角进行覆盖；正式接合工序，在所述正式接合工序中，将所述搅拌销从所述辅助构件的正面侧插入，并在使仅所述搅拌销与所述辅助构件、所述第一金属构件以及所述第二金属构件接触的状态下，使所述正式接合用旋转工具沿所述对接部相对移动，以进行所述辅助构件、所述第一金属构件以及所述第二金属构件的摩擦搅拌接合；以及去除工序，在所述去除工序中，将形成有毛边的所述辅助构件从所述第一金属构件和所述第二金属构件去除。

用于解决上述技术问题的第二发明是一种接合方法，使用包括搅拌销的正式接合用旋转工具，通过摩擦搅拌对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，所述第一金属构件和所述第二金属构件的至少端部均形成为第一横板从纵板的一个侧面的基端部突出，并且第二横板从所述纵板的一个侧面的前端部突出的截面呈U字形状，所述接合方法包括：对接工序，在所述对接工序中，将所述第一金属构件的所述纵板的另一个侧面与所述第二金属构件的所述第一横板的正面设为共面，并且将所述第一金属构件的所述第一横板的正面与所述第二金属构件的所述纵板的另一个侧面对接以形成对接部；辅助构件配置工序，在所述辅助构件配置工序中，将辅助构件配置于所述第一金属构件或所述第二金属构件，以对由所述第一金属构件的第一横板和所述第二金属构件的第二横板构成的内角进行覆盖；正式接合工序，在所述正式接合工序中，将所述搅拌销从所述辅助构件的正面侧插入，并在使仅所述搅拌销与所述辅助构件、所述第一金属构件以及所述第二金属构件接触的状态下，使所述正式接合用旋转工具沿所述对接部相对移动，以进行所述辅助构件、所述第一金属构件以及所述第二金属构件的摩擦搅拌接合；以及去除工序，在所述去除工序中，将形成有毛边的所述辅助构件从所述第一金属构件或所述第二金属构件去除。

根据第一发明和第二发明的接合方法，通过第一金属构件和第二金属构件被接合，并且除了对第一金属构件和第二金属构件进行摩擦搅拌接合之外，还同时对辅助构件进行摩擦搅拌接合，从而能防止接合部处的金属不足。

此外，能将在摩擦搅拌接合中产生的毛边与辅助构件一并从金属构件去除，因此，去除毛边的工序变得容易。

在上述情况下，较为理想的是，在所述辅助构件配置工序之前包括临时接合工序，在所述临时接合工序中，将临时接合用旋转工具的仅搅拌销插入到所述内角，并以点焊的方式进行摩擦搅拌接合。

此外，较为理想的是，在所述辅助构件配置工序之前包括临时接合工序，在所述临时接合工序中，将临时接合用旋转工具的仅搅拌销插入到所述第二金属构件的所述纵板的基端侧的所述对接部，并以点焊的方式进行摩擦搅拌接合。

根据上述发明，通过在使仅搅拌销与金属构件接触的状态下对内角或对接部进行临时点焊，从而能减轻作用于摩擦搅拌装置的负荷。此外，与如以往那样对内角或对接部的全长进行临时接合的情况相比，能缩短工序时间。

在上述情况下，较为理想的是，所述临时接合用旋转工具和所述正式接合用旋转工具是同一个旋转工具。

根据上述发明，无需进行旋转工具的更换，因此，能提高作业效率。

在上述情况下，较为理想的是，在所述辅助构件配置工序之前包括临时接合工序，在所述临时接合工序中，通过使用焊接的点焊的方式对所述内角进行接合。此外，所述焊接能采用MIG焊接、TIG焊接或激光焊接。

此外，较为理想的是，在所述辅助构件配置工序之前包括临时接合工序，在所述临时接合工序中，通过使用焊接的点焊的方式对所述第二金属构件的所述纵板的基端侧的所述对接部进行接合。此外，所述焊接能采用MIG焊接、TIG焊接或激光焊接。

根据上述发明，能通过对内角或对接部进行临时点焊，从而能减轻作用于摩擦搅拌装置的负荷。此外，与如以往那样对对接部的全长进行临时接合的情况相比，能缩短工序时间。

发明效果

根据本发明的接合方法，能防止接合部处的金属不足。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的接合方法的对接工序前的状态的立体图。

图2是表示本发明第一实施方式的接合方法的对接工序后的状态的剖视图。

图3是表示本发明第一实施方式的接合方法的第一临时接合工序的立体图。

图4是表示本发明第一实施方式的接合方法的第二临时接合工序的立体图。

图5是表示本发明第一实施方式的接合方法的第一辅助构件配置工序的立体图。

图6是表示本发明第一实施方式的接合方法的第一辅助构件配置工序的剖视图。

图7是表示本发明第一实施方式的接合方法的第一正式接合工序的立体图。

图8是表示本发明第一实施方式的接合方法的第一正式接合工序的剖视图。

图9是表示本发明第一实施方式的接合方法的第一去除工序的剖视图。

图10是表示本发明第一实施方式的接合方法的第二辅助构件配置工序的立体图。

图11是表示本发明第一实施方式的接合方法的第二辅助构件配置工序的剖视图。

图12是表示本发明第一实施方式的接合方法的第二正式接合工序的立体图。

图13是表示本发明第一实施方式的接合方法的第二正式接合工序的剖视图。

图14是表示本发明第一实施方式的接合方法的第二去除工序的剖视图。

图15是表示本发明第一实施方式的接合方法的第一临时接合工序的另一例的立体图。

图16是表示本发明第一实施方式的接合方法的第二临时接合工序的另一例的立体图。

图17是表示本发明第二实施方式的接合方法的第一辅助构件配置工序的立体图。

图18是表示本发明第二实施方式的接合方法的第一正式接合工序的立体图。

图19是表示本发明第二实施方式的接合方法的第一正式接合工序的剖视图。

图20是表示本发明第二实施方式的接合方法的第一去除工序的剖视图。

图21是表示本发明第三实施方式的接合方法的第一辅助构件配置工序的立体图。

图22是表示本发明第三实施方式的接合方法的第一正式接合工序的立体图。

具体实施方式

[第一实施方式]

对本发明第一实施方式的接合方法进行详细说明。在第一实施方式中，将截面呈U字状的两个金属构件、即第一金属构件和第二金属构件接合。在第一实施方式的接合方法中，进行对接工序、临时接合工序、辅助构件配置工序、正式接合工序和去除工序。另外，以下说明中的“正面”是指与“背面”相反一侧的面。

对接工序是使图1所示的截面呈U字状的第一金属构件10和第二金属构件20对接的工序。

第一金属构件10和第二金属构件20的材料从例如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。

第一金属构件10是截面形成为U字状的型材。第一金属构件10由第一横板12和第二横板13构成，其中，上述第一横板12从纵板11的一个侧面11a的基端部11c向一方突出，上述第二横板13从纵板11的一个侧面11a的前端部11d向一方突出。另外，在图1的示例中，第一横板12的突出方向和第二横板13的突出方向为相同的方向，但本发明并不局限于此。

第一横板12从纵板11的基端部11c(图1的纵板11的右侧端部)向一方呈直角折弯，第二横板13从纵板11的前端部11d(图1中的纵板11的左侧端部)向一方呈直角折弯。

在纵板11与第一横板12及第二横板13的连接部处，如图2所示形成有呈直角折弯的角部14。在角部14的外侧的顶部形成有呈圆弧状弯曲的曲面。

如图1所示，第二金属构件20是截面形成为U字状的型材，其为与第一金属构件10相同形状的构件。即，第二金属构件20由纵板21、第一横板22和第二横板23构成，其中，上述第一横板22从纵板21的一个侧面21a的基端部21c(图1的纵板21的下端部)向另一方突出，上述第二横板23从纵板21的一个侧面21a的前端部21d(图1的纵板21的上端部)向另一方突出。

在纵板21与第一横板22及第二横板23的连接部处，如图2所示形成有呈直角折弯的角部24。在角部24的外侧的顶部形成有呈圆弧状弯曲的曲面。

如图2所示，在对接工序中，将第一金属构件10配置成向上方开口。此外，将第二金属构件20配置成向与第一金属构件10相反的一侧的横向开口。此外，将第一金属构件10的纵板11的另一个侧面11b与第二金属构件20的第一横板22的正面22a设为共面，并且将第一金属构件10的第一横板12的正面12a与第二金属构件20的纵板21的另一个侧面21b面接触而对接

当第一金属构件10的第一横板12的正面12a与第二金属构件20的纵板21的另一个侧面21b对接时，由第二金属构件20的前端部21d一侧的角部24和第一横板12的正面12a形成对接部J1。

此外，由第一金属构件10的基端部11c一侧的角部14和第二金属构件20的基端部21c一侧的角部24形成对接部J2。另外，通过第一金属构件10的第一横板12和第二金属构件20的第二横板23形成内角U。

在第二金属构件20的前端部21d一侧的角部24形成有呈圆弧状弯曲的曲面，因此，在第二金属构件20的前端部21d一侧的角部24与第一横板12的正面12a之间形成有大致V字状的间隙S1。此外，第一金属构件10的基端部11c一侧的角部14和第二金属构件20的基端部21c一侧的角部24c朝相反方向弯曲，因此，在上述角部14与角部24之间形成有大致V字状的间隙S2。

如图3、图4所示，临时接合工序是使用旋转工具F(临时接合用旋转构件)对对接部J1和对接部J2进行临时接合的工序。

旋转工具F由例如工具钢形成。旋转工具F包括连结部F1和搅拌销F2。连结部F1是与摩擦搅拌装置的转轴连结的部位。连结部F1呈圆柱状。

搅拌销F2从连结部F1延伸，并与连结部F1同轴。搅拌销F2随着远离连结部F1而前端逐渐变细。在搅拌销F2的外周面刻设有螺旋槽。在本实施方式中，由于使旋转工具F朝右旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端部而朝左环绕。

另外，较为理想的是，当使旋转工具F朝左旋转时，将螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝右环绕。

通过以上述方式设定螺旋槽，从而在进行摩擦搅拌时利用螺旋槽将塑性流动化的金属朝搅拌销F2的前端侧引导。由此，能减少溢出到被接合金属构件(第一金属构件10、第二金属构件20、后述的辅助构件30以及辅助构件40)外部的金属的量。另外，也可以省略螺旋槽。

在图3所示的第一临时接合工序(临时接合工序)中，使旋转的旋转工具F的仅搅拌销F2与对接部J1接触以进行临时点焊。在上述工序中，以隔开规定的间隔的方式将仅搅拌销F2较浅地压入到对接部J1中。接着，使仅搅拌销F2与第一金属构件10和第二金属构件20接触。由此，在搅拌销F2的压入痕迹中形成有塑性化区域W0。

较为理想的是，旋转工具F安装于在前端设有主轴单元等旋转驱动元件的机器人臂上(未图示)。由此，能容易地使旋转工具F的旋转中心轴倾斜。

在图4所示的第二临时接合工序(临时接合工序)中，将处于图3的状态下的第一金属构件10和第二金属构件20相对地上下反转，并通过旋转工具F对对接部J2进行临时点焊。在第二临时接合工序中，通过与图3所示的第一临时接合工序同样地，以隔开规定的间隔的方式将仅搅拌销F2较浅地压入到对接部J2中，从而形成有塑性化区域W0。

第一辅助构件配置工序(辅助构件配置工序)在第一临时接合工序(临时接合工序)之后进行。图5、图6所示的第一辅助构件配置工序是将辅助构件30配置于第一金属构件10和第二金属构件20，以将内角U覆盖的工序。

首先，辅助构件30是金属制的板状构件。辅助构件30只要由能摩擦搅拌的金属形成则不特别限制，但在本实施方式中，第一金属构件10和第二金属构件20为相同的材料。

辅助构件30的板厚适当设定为在后述的第一正式接合工序(正式接合工序)之后，后述的塑性化区域W不会金属不足，同时通过金属将对接部J1的间隙S1填埋。在本实施方式中，辅助构件30的板厚设定得比第一金属构件10和第二金属构件20的板厚薄。

此外，本实施方式中所用的辅助构件30是轴截面呈L字状的长条状的金属构件。由此，如图5、图6所示，能将辅助构件30配置于第一金属构件10和第二金属构件20，以将由第一金属构件10的第一横板12和第二金属构件20的第二横板23构成的内角U(对接部J1)覆盖。即，辅助构件30的背面30a分别与第一金属构件10的第一横板12的正面12a和第二金属构件20的第二横板23的正面23a面接触。由此，内角U被辅助构件30覆盖。另外，在第一实施方式中，辅助构件30为轴截面呈L字状的板状，但也可以为其他形状。例如，也可以准备两块矩形且平板状的辅助构件，一块与第一金属构件10的第一横板12的正面12a面接触，另一块与第二金属构件20的第二横板23的正面23a面接触，并通过两块辅助构件30将内角U(对接部J1)覆盖。

另外，第一金属构件10、第二金属构件20以及辅助构件30被夹具(未图示)约束成无法在架台(未图示)上移动。

如图7、图8所示，第一正式接合工序(正式接合工序)是使用旋转工具F(正式接合用旋转工具)对对接部J1进行摩擦搅拌接合的工序。在此，较为理想的是，正式接合用旋转工具与前述的临时接合用旋转工具共用。即，在本实施方式中，正式接合用旋转工具以及临时接合用旋转工具使用相同的旋转工具F。在第一正式接合工序中，如图8所示，将朝右旋转的旋转工具F从辅助构件30的正面30b插入，并将搅拌销F2的插入深度设定成到达对接部J1。

在搅拌销F2的外周面刻设有螺旋槽。在本实施方式中，使旋转工具F朝右旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端部而朝左旋转。通过以上述方式设定螺旋槽，从而在进行摩擦搅拌时利用螺旋槽将塑性流动化的金属朝搅拌销F2的前端侧引导。由此，能减少溢出到被接合金属构件、即第一金属构件10、第二金属构件20以及辅助构件30的外部的金属的量。旋转工具F例如安装于在前端设有主轴单元等旋转驱动单元的机器人臂上。通过安装于机器人臂上，从而能容易地改变旋转工具F的旋转中心轴线的倾斜角度。由此，在使旋转工具F朝第二金属构件20一侧倾斜的状态下进行摩擦搅拌接合，以使连结部F1不与第一金属构件10的第一横板12的正面12a发生干涉。在本实施方式中，使搅拌销F2的轴向分别相对于第一横板12的正面12a以及第二横板23的正面23a倾斜大致45°来进行摩擦搅拌接合。

在第一正式接合工序中，在使仅搅拌销F2与辅助构件30、第一金属构件10和第二金属构件20接触，并使搅拌销F2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌接合。

如图7所示，在第一正式接合工序中，将搅拌销F2插入到设定于第一金属构件10和第二金属构件20与辅助构件30抵接的部分的开始位置Sp，并使旋转工具F沿对接部J1朝箭头方向移动。另外，旋转工具F的移动方向也可以为与图7相反的方向。由此，在对接部J1处，辅助构件30、第一金属构件10和第二金属构件20被摩擦搅拌接合。在旋转工具F的移动轨迹形成有线状的塑性化区域W。

在第一正式接合工序之后，如图9所示，辅助构件30被塑性化区域W分断为第一金属构件10一侧和第二金属构件20一侧。此外，在分断后的辅助构件30、30的端部形成有毛边V、V。

第一去除工序(去除工序)是将辅助构件30从第一金属构件10和第二金属构件20去除的工序。在第一去除工序中，如图9所示，以沿箭头方向抬起辅助构件30的端部，并以塑性化区域W为界进行弯折的方式进行切除。去除工序也可以使用切削工具等，但在本实施方式中通过手工操作进行切除。在辅助构件30形成有毛边V，因此，毛边V也与辅助构件30一起被去除。

第二辅助构件配置工序(辅助构件配置工序)在第二临时接合工序(临时接合工序)之后进行。图10、图11所示的第二辅助构件配置工序是将辅助构件40配置于第一金属构件10和第二金属构件20以将对接部J2覆盖的方式的工序。

首先，辅助构件40是金属制的板状构件。辅助构件40只要由能摩擦搅拌的金属形成则不特别限制，但在本实施方式中，第一金属构件10和第二金属构件20为相同的材料。

辅助构件40的板厚适当设定为在后述的第二正式接合工序(正式接合工序)之后，后述的塑性化区域W不会金属不足，同时通过金属将对接部J2的间隙S2填埋。在本实施方式中，辅助构件40的板厚设定得比第一金属构件10和第二金属构件20的板厚薄。

此外，本实施方式中使用的辅助构件40是长条的平板状的金属构件。此外，如图10、图11所示，能将辅助构件40配置于第一金属构件10和第二金属构件20，以将由第一金属构件10的纵板11和第二金属构件20的第一横板22构成的对接部J2进行覆盖。由此，辅助构件40的背面40a分别与第一金属构件10的纵板11的另一个侧面11b和第二金属构件20的第一横板22的正面22a面接触。由此，对接部J2被辅助构件40覆盖。另外，在第一实施方式中，辅助工具40呈平板状，但也可以为其他形状。另外，第一金属构件10、第二金属构件20以及辅助构件40被夹具(未图示)约束成无法在架台(未图示)上移动。

如图12、图13所示，第二正式接合工序(正式接合工序)是使用旋转工具F(正式接合用旋转工具)对对接部J2进行摩擦搅拌接合的工序。较为理想的是，在第二正式接合工序中，正式接合用旋转工具也与前述的临时接合用旋转工具共用。即，在本实施方式中，正式接合用旋转工具以及临时接合用旋转工具使用相同的旋转工具F。在第二正式接合工序中，如图12所示，将朝右旋转的旋转工具F从辅助构件40的正面40b插入，并如图13所示那样将搅拌销F2的插入深度设定成到达对接部J2。

在搅拌销F2的外周面刻设有螺旋槽。由此，与第一正式接合工序同样地，能减少溢出到作为被接合金属构件的第一金属构件10、第二金属构件20以及辅助构件40的外部的金属的量。此外，在第二正式接合工序中，通过设有主轴单元等的机器人臂，从而能使搅拌销F2的轴向相对于纵板11的另一个侧面11b以及第一横板22的正面22a大致垂直地进行摩擦搅拌接合。

在第二正式接合工序中，也在使仅搅拌销F2与辅助构件40、第一金属构件10和第二金属构件20接触，并使搅拌销F2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌接合。

在第二正式接合工序中，如图12所示，将搅拌销F2插入到设定于第一金属构件10和第二金属构件20与辅助构件40抵接的部分的开始位置Sp，并使旋转工具F2沿对接部J2朝箭头方向移动。另外，旋转工具F的移动方向也可以为与图12相反的方向。由此，在对接部J2处，辅助构件40、第一金属构件10和第二金属构件20被摩擦搅拌接合。在旋转工具F的移动轨迹形成有线状的塑性化区域W。

在第二正式接合工序之后，如图14所示，辅助构件40被塑性化区域W分断为第一金属构件10一侧和第二金属构件20一侧。此外，在分断后的辅助构件40、40的端部形成有毛边V、V。

如图14所示，第二去除工序(去除工序)是将辅助构件40从第一金属构件10和第二金属构件20去除的工序。在第二去除工序中，如图14所示，以沿箭头方向抬起辅助构件40的端部，并以塑性化区域W为界进行弯折的方式进行切除。去除工序也可以使用切削工具等，但在本实施方式中通过手工操作进行切除。在辅助构件30形成有毛边V，因此，毛边V也与辅助构件30一起被去除。

根据以上说明的第一实施方式的接合方法，通过使第一金属构件10和第二金属构件20被接合，并且如图7、图12所示，除了对第一金属构件10和第二金属构件20进行摩擦搅拌接合之外，还同时对辅助构件30或辅助构件40进行摩擦搅拌接合，从而能防止接合部(塑性化区域W)处的金属不足。

此外，如图7、图12所示，通过在使旋转工具F的仅搅拌销F2与辅助构件30(或辅助构件40)、第一金属构件10和第二金属构件20接触的状态下进行摩擦搅拌接合，从而能减轻作用于摩擦搅拌装置的负荷。

另外，在第一实施方式的接合方法中，在正式接合工序和临时接合工序中，由于使旋转工具F的仅搅拌销F2与金属构件接触而进行摩擦搅拌，因此，能减少入热量，同时能减少第一金属构件10和第二金属构件20的热歪曲。

在此基础上，在第一实施方式的接合方法中，将辅助构件30或辅助构件40配置于对接部J1以及对接部J2，并同时对辅助构件30(或辅助构件40)、第一金属构件10和第二金属构件20进行摩擦搅拌接合，因此，能通过塑性流动化的金属对间隙S1、间隙S2(参照图6、图11)进行填埋。

此外，在第一实施方式的接合方法中，因正式接合工序而在辅助构件30形成有毛边V、V，但如图9、图14所示，能在去除工序中与辅助构件30一并去除毛边V。由此，能容易地进行将毛边V去除的工序。

另外，在第一实施方式的接合方法中进行临时接合工序，因此，能防止进行正式接合工序时的对接部J1以及对接部J2的开裂。

在此基础上，在第一实施方式的接合方法中，通过如图3和图4所示在使旋转工具F的仅搅拌销F2与金属构件接触的状态下对对接部J1以及对接部J2进行临时点焊，从而能减轻作用于摩擦搅拌装置的负荷。此外，与如以往那样对对接部J1以及对接部J2各自的全长进行临时接合的情况相比，能缩短工序时间。

此外，在第一实施方式中，进行临时接合工序的旋转工具F(临时接合用旋转工具)和进行正式接合工序的旋转工具F(正式接合用旋转工具)使用同一个旋转工具。由此，在各工序中无需进行旋转工具的更换，因此，能提高作业效率。

以上对本发明第一实施方式进行了说明，但能够在不违背本发明的精神的范围内适当进行设计变更。

例如，临时接合用旋转工具或正式接合用旋转工具也可以使用包括轴肩部和搅拌销的旋转工具。此外，也可以在临时接合工序、正式接合工序中使用不同的旋转工具。

此外，在第一实施方式中，采用第一金属构件10的角部14和第二金属构件20的角部24被倒圆角，且在对接部J1以及对接部J2上分别设置间隙S1以及间隙S2的结构，但也可以以没有上述这种间隙的方式构成。

此外，在第一实施方式的第一临时接合工序中，如图3所示，使用旋转工具F对内角U(对接部J2)进行临时接合，但也可以如图15所示通过焊接对内角U(对接部J2)进行临时接合。此时，焊接的种类并不特别限制，但例如能通过MIG(Metal Inert Gas welding：金属惰性气体焊接)焊接、TIG焊接(Tungsten Inert Gas welding：钨惰性气体焊接)等电弧焊接或激光焊接进行。此外，一边使焊炬H靠近内角U，一边以隔开规定的间隔的方式进行临时点焊。这样，在进行临时点焊的部分形成有焊接痕迹W2。

此外，也可以与上述第一临时接合工序的变形例同样地，如图16所示，在第二临时接合工序中也通过焊接对对接部J2进行临时接合。在这种情况下，焊接的种类也不特别限制。此外，一边使焊炬H靠近对接部J2，一边以隔开规定的间隔的方式进行临时点焊。

这样，在临时接合工序中，如图15以及图16所示，在通过焊接对内角U(对接部J1)以及对接部J2进行临时点焊的情况下，与通过摩擦搅拌进行临时焊接的情况相比，能减轻作用于摩擦搅拌装置的负担。此外，与如以往那样对内角U(对接部J1)以及对接部J2各自的全长进行临时接合的情况相比，能缩短工序时间。第一金属构件10和第二金属构件20也可以为至少端部的截面呈U字状的金属构件。

[第二实施方式]

接着，对本发明第二实施方式的接合方法进行详细说明。在以下的说明中，对于与第一实施方式相同的构件等使用相同的符号，并省略详细说明。在第二实施方式中，也对截面呈U字状的两个金属构件、即第一金属构件和第二金属构件进行接合。此外，在第二实施方式的接合方法中，也进行对接工序、临时接合工序、辅助构件配置工序、正式接合工序和去除工序。其中，对接工序、临时接合工序与第一实施方式相同，因此，省略说明。

在临时接合工序之后，进行第一辅助构件配置工序(辅助构件配置工序)。如图17所示，第一辅助构件配置工序是将辅助构件50配置于第一金属构件10和第二金属构件20以将对接部J1覆盖的工序。

辅助构件50是金属制的平板状构件。与第一实施方式同样地，辅助构件50只要是能摩擦搅拌的金属，则不受特别限制，但在本实施方式中，第一金属构件10和第二金属构件20为相同的材料。

辅助构件50的板厚适当设定为在后述的第一正式接合工序之后，后述的塑性化区域W不会金属不足，同时通过金属将对接部J1的间隙S1填埋。在第二实施方式中，辅助构件50的板厚也设定得比第一金属构件10和第二金属构件20的板厚薄。

在辅助构件50的配置方法中，使辅助构件50的背面50a与第二金属构件20的第二横板23面接触，并使辅助构件50的端面50b与第一金属构件10的第一横板12的正面12a对接，以将对接部J1覆盖。

此外，第一金属构件10、第二金属构件20以及辅助构件50被夹具(未图示)约束成无法移动。另外，在本实施方式中，辅助工具50呈板状，但也可以为其他形状。

如图18、图19所示，第一正式接合工序(正式接合工序)是使用旋转工具F(正式接合用旋转工具)对对接部J1进行摩擦搅拌接合的工序。在本实施方式中，较为理想的是，正式接合用旋转工具也与前述的临时接合用旋转工具共用。即，在本实施方式中，正式接合用旋转工具以及临时接合用旋转工具使用相同的旋转工具F。

在搅拌销F2的外周面刻设有螺旋槽。由此，与第一实施方式同样地，能减少溢出到被接合金属构件(第一金属构件10、第二金属构件20以及辅助构件50)的外部的金属的量。此外，通过旋转工具F安装于设有主轴单元等的机器人臂，从而能容易地改变旋转工具F的旋转中心轴的倾斜角度。

在对接部J1的摩擦搅拌接合中，将朝右旋转的搅拌销F2插入到辅助构件50的正面50c中的、设定于第一金属构件10的第一横板12的正面12a与辅助构件50的端面50b抵接的部分处的开始位置Sp，并使旋转工具F沿对接部J1相对移动。也就是说，在使搅拌销F2的基端侧露出的状态下，将仅搅拌销F2与第一金属构件10、第二金属构件20以及辅助构件50接触而进行摩擦搅拌。此外，将旋转工具F的行进方向设定为辅助构件50位于旋转工具F的右侧。在图18的情况下，使旋转工具F从图的近前侧向纵深侧移动(用箭头表示)。由此，在旋转工具F的移动轨迹形成有线状的塑性化区域W。

如图18、图19所示，在第一正式接合工序中，在使旋转工具F朝第二金属构件20一侧倾斜的状态下进行摩擦搅拌接合，以使连结部F1不与第一金属构件10的第一横板12的正面12a发生干涉。搅拌销F2的插入角度、插入深度只要适当设定为能将第一金属构件10与第二金属构件20接合即可。另外，在本实施方式中，使旋转工具F的中心轴线相对于第一横板12的正面12a倾斜大致45°。

在第一正式接合工序中，较为理想的是，将接合条件设定为使毛边产生于辅助构件50。毛边产生的位置因接合条件不同而不同。上述接合条件由旋转工具F的旋转速度、旋转方向、移动速度(进给速度)、行进方向、搅拌销F2的倾斜角度(圆锥角度)、被接合金属构件(第一金属构件10、第二金属构件20以及辅助构件50)的材质、被接合金属构件的厚度等各要素及这些要素的组合确定。

例如，在旋转工具F的旋转速度较慢的情况下，剪切侧(行进侧：在旋转工具的外周的切线速度加上旋转工具的移动速度的一侧)的塑性流动材料的温度比流动侧(回退侧：从旋转工具的外周的切线速度中减去旋转工具的移动速度的一侧)的塑性流动材料的温度更容易上升，因此，存在塑性化区域外的剪切侧产生大量毛边的倾向。另一方面，例如，在旋转工具F的转速较快的情况下，虽然剪切侧的塑性流动材料的温度上升，但存在与转速增快的程度相应地在塑性化区域外的流动侧产生大量毛边的倾向。

在本实施方式中，将旋转工具F的转速设定得较快，因此，在对接部J1的摩擦搅拌接合中，存在在塑性化区域W外的流动侧、即辅助构件50产生大量毛边V的倾向(参照图19)。另外，旋转工具F的接合条件以及辅助构件50的配置位置并不局限于此处说明的情况，只要适当设定即可。

这样，若将接合条件设定成毛边V产生的一侧或毛边V大量产生的一侧为辅助构件50，则如图18、图19所示那样能将毛边V聚集于辅助构件50。因此，较为理想的是，能容易地进行后述的第一去除工序。此外，通过将旋转工具F的转速设定得较快，从而能提高旋转工具F的移动速度(进给速度)。由此，能缩短接合周期。

在第一正式接合工序之后进行第一去除工序(去除工序)。第一去除工序是将辅助构件50从第二金属构件20去除的工序。在本实施方式的去除工序中，如图20所示，以沿箭头方向抬起辅助构件50的端部，并以塑性化区域W为界进行弯折的方式进行切除。去除工序也可以使用切削工具等，但在本实施方式中通过手工操作进行切除。在辅助构件50形成有毛边V，因此，毛边V也与辅助构件50一起被去除。

在本实施方式中，也进行第二辅助构件配置工序、第二正式接合工序、第二去除工序，但这些工序的内容与第一实施方式相同，因此，省略说明。

根据以上说明的本实施方式的接合方法，通过第一金属构件10和第二金属构件20被接合，并且除了对第一金属构件10和第二金属构件20进行摩擦搅拌接合之外，还同时对辅助构件50进行摩擦搅拌接合，从而能防止接合部处的金属不足。

此外，能将在摩擦搅拌接合中产生的毛边V与辅助构件50一并从金属构件去除，因此，去除毛边V的工序变得容易。此外，在本接合工序中，在使仅搅拌销F2与被接合金属构件接触的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，能减轻作用于摩擦搅拌装置的负荷。

另外，通过将临时接合用旋转工具以及正式接合用旋转工具设为同一个旋转工具F，从而无需在临时接合工序和正式接合工序中进行旋转工具F的交换，因此，能提高作业效率。

除此之外，在与第一实施方式相同的工序中，能发挥与第一实施方式相同的作用效果。

此外，第一实施方式所说明的临时接合工序等变形例还能应用于本实施方式中。

[第三实施方式]

在第三实施方式中，也进行对接工序、临时接合工序、辅助构件配置工序、正式接合工序和去除工序。对接工序以及临时接合工序与第一实施方式相同，去除工序与第二实施方式相同，因此，省略详细说明。此外，第二辅助构件配置工序、第二正式接合工序也与第一实施方式相同，因此，省略说明。以下，对第一辅助构件配置工序以及第一正式接合工序进行说明。此外，对于与第一实施方式或第二实施方式相同的构件等使用与第一实施方式或第二实施方式相同的符号，并省略详细说明。

首先，如图21所示，在第一辅助构件配置工序(辅助构件配置工序)中，使辅助构件50的背面50a与第一金属构件10的第一横板12的正面12a面接触，并使辅助构件50的端面50b与对接部J1对接，以将内角U(对接部J1)覆盖。

接着，对第一正式接合工序(正式接合工序)进行说明。在对接部J1的摩擦搅拌接合中，如图22所示，将高速旋转的搅拌销F2插入到辅助构件50的正面50c中的、设定于第一金属构件10的正面12a与辅助构件50的端面50b抵接的部分处的开始位置Sp，并使旋转工具(正式接合用旋转工具)F沿对接部J1相对移动。也就是说，在使搅拌销F2的基端侧露出的状态下，将仅搅拌销F2与第一金属构件10、第二金属构件20以及辅助构件50接触而进行摩擦搅拌。此外，将旋转工具F的行进方向设定为辅助构件30位于旋转工具F的右侧。在图22的情况下，使旋转工具F从图的纵深侧向近前侧移动(用箭头表示)。由此，在旋转工具F的移动轨迹形成有线状的塑性化区域W。此外，旋转工具F的辅助构件50一侧为流动侧，毛边V也主要产生于辅助构件50。

根据以上说明的本实施方式的接合方法，通过第一金属构件10和第二金属构件20被接合，并且除了对第一金属构件10和第二金属构件20进行摩擦搅拌接合之外，还同时对辅助构件50进行摩擦搅拌接合，从而能防止接合部处的金属不足。

除此之外，根据第三实施方式，能获得与第二实施方式相同的效果。

(符号说明)

10 第一金属构件；

11 纵板；

11a 一个侧面；

11b 另一个侧面；

11c 基端部；

11d 前端部；

12 第一横板；

12a 正面；

13 第二横板；

20 第二金属构件；

21 纵板；

21a 一个侧面；

21b 另一个侧面；

21c 基端部；

21d 前端部；

22 第一横板；

23 第二横板；

30 辅助构件；

30b 正面；

40 辅助构件；

50 辅助构件；

50c 正面；

F 旋转工具(临时接合用旋转工具、正式接合用旋转工具)；

F2 搅拌销；

J1 对接部；

J2 对接部；

U 内角；

V 毛边。

Claims (10)

1.一种接合方法，使用包括搅拌销的正式接合用旋转工具，通过摩擦搅拌对第一金属构件和第二金属构件进行接合，

其特征在于，

所述第一金属构件和所述第二金属构件的至少端部均形成为第一横板从纵板的一个侧面的基端部突出，并且第二横板从所述纵板的一个侧面的前端部突出的截面呈U字形状，

所述接合方法包括：

对接工序，在所述对接工序中，将所述第一金属构件的所述纵板的另一个侧面与所述第二金属构件的所述第一横板的正面设为共面，并且将所述第一金属构件的所述第一横板的正面与所述第二金属构件的所述纵板的另一个侧面对接以形成对接部；

辅助构件配置工序，在所述辅助构件配置工序中，将辅助构件配置于所述第一金属构件和所述第二金属构件，以对由所述第一金属构件的第一横板和所述第二金属构件的第二横板构成的内角进行覆盖；

正式接合工序，在所述正式接合工序中，将所述搅拌销从所述辅助构件的正面侧插入，并在使仅所述搅拌销与所述辅助构件、所述第一金属构件以及所述第二金属构件接触的状态下，使所述正式接合用旋转工具沿所述对接部相对移动，以进行所述辅助构件、所述第一金属构件以及所述第二金属构件的摩擦搅拌接合；以及

去除工序，在所述去除工序中，将形成有毛边的所述辅助构件从所述第一金属构件和所述第二金属构件去除。

2.一种接合方法，使用包括搅拌销的正式接合用旋转工具，通过摩擦搅拌对第一金属构件和第二金属构件进行接合，

其特征在于，

所述第一金属构件和所述第二金属构件的至少端部均形成为第一横板从纵板的一个侧面的基端部突出，并且第二横板从所述纵板的一个侧面的前端部突出的截面呈U字形状，

所述接合方法包括：

对接工序，在所述对接工序中，将所述第一金属构件的所述纵板的另一个侧面与所述第二金属构件的所述第一横板的正面设为共面，并且将所述第一金属构件的所述第一横板的正面与所述第二金属构件的所述纵板的另一个侧面对接以形成对接部；

辅助构件配置工序，在所述辅助构件配置工序中，将辅助构件配置于所述第一金属构件或所述第二金属构件，以对由所述第一金属构件的第一横板和所述第二金属构件的第二横板构成的内角进行覆盖；

正式接合工序，在所述正式接合工序中，将所述搅拌销从所述辅助构件的正面侧插入，并在使仅所述搅拌销与所述辅助构件、所述第一金属构件以及所述第二金属构件接触的状态下，使所述正式接合用旋转工具沿所述对接部相对移动，以进行所述辅助构件、所述第一金属构件以及所述第二金属构件的摩擦搅拌接合；以及

去除工序，在所述去除工序中，将形成有毛边的所述辅助构件从所述第一金属构件或所述第二金属构件去除。

3.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，

在所述辅助构件配置工序之前包括临时接合工序，在所述临时接合工序中，将临时接合用旋转工具的仅搅拌销插入到所述内角，并以点焊的方式进行摩擦搅拌接合。

4.如权利要求3所述的接合方法，其特征在于，

所述临时接合用旋转工具和所述正式接合用旋转工具是同一个旋转工具。

5.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，

在所述辅助构件配置工序之前包括临时接合工序，在所述临时接合工序中，通过使用焊接的点焊的方式对所述内角进行接合。

6.如权利要求5所述的接合方法，其特征在于，

所述焊接是MIG焊接、TIG焊接或激光焊接。

7.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，

在所述辅助构件配置工序之前包括临时接合工序，在所述临时接合工序中，将临时接合用旋转工具的仅搅拌销插入到所述第二金属构件的所述纵板的基端侧的所述对接部，并以点焊的方式进行摩擦搅拌接合。

8.如权利要求7所述的接合方法，其特征在于，

所述临时接合用旋转工具和所述正式接合用旋转工具是同一个旋转工具。

9.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，

在所述辅助构件配置工序之前包括临时接合工序，在所述临时接合工序中，通过使用焊接的点焊的方式对所述第二金属构件的所述纵板的基端侧的所述对接部进行接合。

10.如权利要求9所述的接合方法，其特征在于，

所述焊接是MIG焊接、TIG焊接或激光焊接。