CN110573290A - 接合方法 - Google Patents

Abstract

一种接合方法，使用包括基端侧销(F3)和前端侧销(F4)的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件(1)和第二金属构件(2)进行接合，所述接合方法包括：重合对接工序，在所述重合对接工序中，形成正面侧对接部(J1b)、背面侧对接部(J1c)；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的前端侧销(F4)从正面侧对接部(J1b)插入，并以使相对于旋转工具(F1D)的转轴垂直的平坦面(F5)与第一金属构件(1)及第二金属构件(2)接触并且将从平坦面(F5)突出的突起部(F6)的前端面(F7)插入得比重合部(J1a)深的方式，对正面侧对接部(J1b)和重合部(J1a)进行接合。

Description

接合方法

技术领域

本发明涉及接合方法。

背景技术

作为用于摩擦搅拌接合的旋转工具，存在包括轴肩部和从轴肩部下垂的搅拌销的旋转工具，并且已知有一种使用上述旋转工具对双层面板进行接合的摩擦搅拌接合方法(专利文献1)。上述旋转工具在将轴肩部的下端面压入金属构件的状态下进行摩擦搅拌接合。通过将轴肩部压入金属构件，从而能对塑性流动材料进行按压以抑制毛刺的产生。然而，存在当接合的高度位置发生变化时容易产生缺陷，并且凹槽变大且产生大量毛刺的问题。

另一方面，已知有一种摩擦搅拌接合方法，使用包括搅拌销的旋转工具对两个金属构件进行接合，其特征是，包括正式接合工序，在上述正式接合工序中，将旋转的搅拌销插入到金属构件彼此的对接部，并在使仅搅拌销与金属构件接触的状态下进行摩擦搅拌接合(专利文献2)。根据上述现有技术，在搅拌销的外周面刻设有螺旋槽，在一边使仅搅拌销与被接合构件接触，一边使基端部露出的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，即使接合的高度位置变化，也能抑制缺陷的产生，并且还能减小对摩擦搅拌装置的负载。然而，由于并未通过轴肩部对塑性流动材料进行按压，因此，存在金属构件的表面的凹槽变大，并且接合表面粗糙度变大这样的问题。此外，存在在凹槽的附近形成有隆起部(与接合前相比，金属构件的表面隆起的部位)这样的问题。

另一方面，在专利文献3中记载有包括轴肩部和从轴肩部下垂的搅拌销的旋转工具。在轴肩部以及搅拌销的外周面分别形成有锥面。在轴肩部的锥面形成有俯视观察时呈涡旋状的槽。上述槽的截面形状呈半圆形。通过设置锥面，从而即使金属构件的厚度、接合的高度位置变化，也能稳定地接合。此外，通过使塑性流动材料进入到上述槽中，从而能对塑性流动材料的流动进行控制，以形成理想的塑性化区域。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008－279513号公报

专利文献2：日本专利特开2013－39613号公报

专利文献3：日本专利特许第4210148号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，若是专利文献3的现有技术，塑性流动材料会进入到锥面的槽的内部，因此，存在槽不能发挥作用的问题。此外，当塑性流动材料进入到上述槽时，塑性流动材料在附着于槽的状态下被摩擦搅拌，因此，存在被接合金属构件与附着物相互摩擦而使接合品质下降这样的问题。另外，存在被接合金属构件的表面变得粗糙，毛刺变多，并且金属构件的表面的凹槽也变大这样的问题。

从上述这种观点出发，本发明的技术问题在于提供一种接合方法，能减小金属构件的表面的凹槽，并且能减小接合表面粗糙度。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明是一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，所述接合方法包括：准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述正面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述正面侧对接部相对移动，以对所述正面侧对接部和所述重合部进行接合，所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，所述前端侧销包括与所述旋转工具的转轴垂直的平坦面，并且包括从所述平坦面突出的突起部，在所述摩擦搅拌工序中，使所述平坦面与所述第一金属构件和所述第二金属构件接触，并且使所述突起部的前端面插入得比所述重合部更深，以对所述正面侧对接部和所述重合部进行接合。

此外，本发明是一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，所述接合方法包括：准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述背面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述背面侧对接部相对移动，以对所述背面侧对接部和所述重合部进行接合，所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，所述前端侧销包括与所述旋转工具的转轴垂直的平坦面，并且包括从所述平坦面突出的突起部，在所述摩擦搅拌工序中，使所述平坦面与所述第一金属构件和所述第二金属构件接触，并且使所述突起部的前端面插入得比所述重合部更深，以对所述背面侧对接部和所述重合部进行接合。

此外，本发明是一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，所述接合方法包括：准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述正面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述正面侧对接部相对移动，以对所述正面侧对接部进行接合，所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，所述前端侧销包括与所述旋转工具的转轴垂直的平坦面，并且包括从所述平坦面突出的突起部，在所述摩擦搅拌工序中，在使所述平坦面和所述突起部的前端面均与所述第一金属构件和所述第二金属构件接触的状态下，对所述正面侧对接部进行接合。

此外，本发明是一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，所述接合方法包括：准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述背面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述背面侧对接部相对移动，以对所述背面侧对接部进行接合，所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，所述前端侧销包括与所述旋转工具的转轴垂直的平坦面，并且包括从所述平坦面突出的突起部，在所述摩擦搅拌工序中，在使所述平坦面和所述突起部的前端面均与所述第一金属构件和所述第二金属构件接触的状态下，对所述背面侧对接部进行接合。

根据上述接合方法，能通过锥角角度大的基端侧销的外周面对金属构件进行按压，因此，能减小接合表面的凹槽，并且能消除或减小形成于凹槽附近的隆起部。台阶状的层差部较浅且出口大，因此，即使通过基端侧销对金属构件进行按压，塑性流动材料也不易附着于基端侧销的外周面。因此，能减小接合表面粗糙度，并且能理想地稳定接合品质。此外，由于包括前端侧销，因此能容易地插入到较深位置处。

此外，根据上述接合方法，由于旋转工具的前端侧销具有平坦面，因此，能通过平坦面对在突起部的周边卷起的塑性流动材料进行按压，能可靠地将重合部的氧化覆膜切断。

此外，本发明是一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，所述接合方法包括：准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述正面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述正面侧对接部相对移动，以对所述正面侧对接部进行接合，所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部。

此外，本发明是一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，所述接合方法包括：准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述背面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述背面侧对接部相对移动，以对所述背面侧对接部进行接合，所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部。

此外，本发明也可以是在所述摩擦搅拌工序中，形成于搅拌销的前端的平坦面插入得比所述重合部更深。

根据上述接合方法，能通过锥角角度大的基端侧销的外周面对金属构件进行按压，因此，能减小接合表面的凹槽，并且能消除或减小形成于凹槽附近的隆起部。台阶状的层差部较浅且出口大，因此，即使通过基端侧销对金属构件进行按压，塑性流动材料也不易附着于基端侧销的外周面。因此，能减小接合表面粗糙度，并且能理想地稳定接合品质。此外，由于包括前端侧销，因此能容易地插入到较深位置处。

此外，本发明是一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，所述接合方法包括：重合工序，在所述重合工序中，使所述第二金属构件的背面与所述第一金属构件的正面重合，以形成重合部；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述第二金属构件的正面侧插入，在使仅所述前端侧销与所述第一金属构件接触并且使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述重合部相对移动，以对所述重合部进行接合，所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，所述前端侧销包括与所述旋转工具的转轴垂直的平坦面，并且包括从所述平坦面突出的突起部，在所述摩擦搅拌工序中，在使所述平坦面与所述第二金属构件接触并且使所述突起部的前端面与所述第一金属构件接触的状态下，对所述重合部进行接合。

根据上述接合方法，能通过锥角角度大的基端侧销的外周面对金属构件进行按压，因此，能减小接合表面的凹槽，并且能消除或减小形成于凹槽附近的隆起部。台阶状的层差部较浅且出口大，因此，即使通过基端侧销对金属构件进行按压，塑性流动材料也不易附着于基端侧销的外周面。因此，能减小接合表面粗糙度，并且能理想地稳定接合品质。此外，由于包括前端侧销，因此能容易地插入到较深位置处。

此外，根据上述接合方法，由于旋转工具的前端侧销具有平坦面，因此，能通过平坦面对在突起部的周边卷起的塑性流动材料进行按压，能可靠地将重合部的氧化覆膜切断。

此外，本发明是一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，所述接合方法包括：重合工序，在所述重合工序中，使所述第二金属构件的背面与所述第一金属构件的正面重合，以形成重合部；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述第二金属构件的正面侧插入，在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述重合部相对移动，以对所述重合部进行接合，所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，在所述摩擦搅拌工序中，在使所述前端侧销与仅所述第二金属构件接触、或是与所述第一金属构件及所述第二金属构件两者接触的状态下，对所述重合部进行接合。

根据上述接合方法，能通过锥角角度大的基端侧销的外周面对金属构件进行按压，因此，能减小接合表面的凹槽，并且能消除或减小形成于凹槽附近的隆起部。台阶状的层差部较浅且出口大，因此，即使通过基端侧销对金属构件进行按压，塑性流动材料也不易附着于基端侧销的外周面。因此，能减小接合表面粗糙度，并且能理想地稳定接合品质。此外，由于包括前端侧销，因此能容易地插入到深的位置处。

发明效果

根据本发明的接合方法，能减小金属构件的正面的凹槽，并且能减小接合表面粗糙度。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的接合方法的准备工序的剖视图。

图2是表示第一实施方式的接合方法的重合对接工序的剖视图。

图3是表示旋转工具的侧视图。

图4是旋转工具的放大剖视图。

图5是表示第一实施方式的接合方法的上部正面侧摩擦搅拌工序的剖视图。

图6是表示第一实施方式的接合方法的上部背面侧摩擦搅拌工序的剖视图。

图7是表示现有的旋转工具的概念图。

图8是表示现有的旋转工具的概念图。

图9是表示第二实施方式的接合方法的上部正面侧摩擦搅拌工序的剖视图。

图10是表示第二实施方式的接合方法的上部背面侧摩擦搅拌工序的剖视图。

图11是表示第三实施方式的接合方法的上部正面侧摩擦搅拌工序的剖视图。

图12是表示第三实施方式的接合方法的上部背面侧摩擦搅拌工序的剖视图。

图13是表示第四实施方式的接合方法的上部正面侧摩擦搅拌工序的剖视图。

图14是表示第四实施方式的接合方法的上部背面侧摩擦搅拌工序的剖视图。

图15是表示第五实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的剖视图。

图16是表示第六实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的剖视图。

图17是表示旋转工具的第一变形例的剖视图。

图18是表示旋转工具的第二变形例的剖视图。

图19是表示旋转工具的第三变形例的剖视图。

具体实施方式

[第一实施方式]

使用附图，对本发明实施方式的接合方法进行详细说明。如图1所示，在本实施方式的接合方法中，通过摩擦搅拌对作为双层面板的第一金属构件1和作为双层面板的第二金属构件2进行接合。以下说明中的“正面”是指与“背面”相反一侧的面。

第一金属构件1和第二金属构件2均由能摩擦搅拌的金属形成。第一金属构件1和第二金属构件2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。在本实施方式的接合方法中，进行准备工序、重合对接工序和摩擦搅拌工序。

准备工序是准备第一金属构件1和第二金属构件2的工序。第一金属构件1主要由上基板11、下基板12和支承板13构成。第一金属构件1是例如挤压型材。在上基板11的端部的正面11b形成有第一上部层差部15。第一上部层差部15由第一上部层差底面(第一层差底面)15a和第一上部层差侧面(第一层差侧面)15b构成。第一上部层差底面15a与第一上部层差侧面15b垂直。在上基板11与下基板12之间形成有中空部14。

在下基板12的端部的正面12b形成有第一下部层差部16。第一下部层差部16由第一下部层差底面(第一层差底面)16a和第一下部层差侧面(第一层差侧面)16b构成。第一下部层差底面16a与第一下部层差侧面16b垂直。支承板13是将上基板11的背面11c与下基板12的背面12c分别垂直地连结的板状构件。上基板11与支承板13的角部呈圆弧状。此外，下基板12与支承板13的角部也呈圆弧状。

第二金属构件2主要由上基板21、下基板22和支承板23构成。第二金属构件2是例如挤压型材。在上基板21的端部的背面21c形成有第二上部层差部25。第二上部层差部25由第二上部层差底面(第二层差底面)25a和第二上部层差侧面(第二层差侧面)25b构成。第二上部层差底面25a与第二上部层差侧面25b垂直。在上基板21与下基板22之间形成有中空部24。

在下基板22的端部的背面22c形成有第二下部层差部26。第二下部层差部26由第二下部层差底面(第二层差底面)26a和第二下部层差侧面(第二层差侧面)26b构成。第二下部层差底面26a与第二下部层差侧面26b垂直。支承板23是将上基板21的背面21c与下基板22的背面22c分别垂直地连结的板状构件。上基板21与支承板23的角部呈圆弧状。此外，下基板22与支承板23的角部也呈圆弧状。

如图2所示，重合对接工序是使第一金属构件1的端部与第二金属构件2的端部对接以形成对接部J1、J2的工序。对接部J1由上部重合部(重合部)J1a、上部正面侧对接部J1b和上部背面侧对接部J1c构成。上部重合部J1a是由第一上部层差底面15a与第二上部层差底面25a重合而形成的。在支承板13与支承板23之间形成有中空部Z。

上部正面侧对接部J1b是由第一上部层差侧面15b与上基板21的端面21a对接而形成的。上部背面侧对接部J1c是由上基板11的端面11a与第二上部层差侧面25b对接而形成的。

对接部J2由下部重合部(重合部)J2a、下部正面侧对接部J2b和下部背面侧对接部J2c构成。下部重合部J2a是由第一下部层差底面16a与第二下部层差底面26a重合而形成的。下部正面侧对接部J2b是由第一下部层差侧面16b与下基板22的端面22a对接而形成的。下部背面侧对接部J2c是由下基板12的端面12a与第二下部层差侧面26b对接而形成的。这样，通过以使对接部J1、J2在剖视观察时呈曲柄状的方式对第一金属构件1和第二金属构件2进行对接，从而能防止摩擦搅拌工序时的位置偏移。

如图3和图4所示，摩擦搅拌工序是使用旋转工具F1D对对接部J1、J2进行摩擦搅拌接合的工序。如图3所示，旋转工具F1D是用于摩擦搅拌接合的工具。旋转工具F1D由例如工具钢形成。旋转工具F1D主要由基轴部F2、基端侧销F3和前端侧销F4构成。在前端侧销F4的平坦面F5形成有突出的突起部F6。基轴部F2是呈圆柱状，并连接于摩擦搅拌装置的主轴的部位。前端侧销F4的平坦面F5相对于转轴垂直。

基端侧销F3与基轴部F2连续，并随着朝向前端而变得尖细。基端侧销F3呈圆锥台形状。只要适当设定基端侧销F3的锥角角度A即可，但例如为135～160°。若锥角角度A小于135°或大于160°，则摩擦搅拌后的接合表面粗糙度变大。锥角角度A比后述的前端侧销F4的锥角角度B大。如图4所示，在基端侧销F3的外周面遍及整个高度方向形成有台阶状的层差部110。层差部110通过朝右环绕或朝左环绕而形成为螺旋状。也就是说，层差部110在俯视观察时呈螺旋状，在侧视观察时呈台阶状。在本实施方式中，使旋转工具朝右旋转，因此，层差部110设定成从基端侧向前端侧朝左环绕。

另外，较为理想的是，在使旋转工具朝左旋转的情况下，将层差部110设定为从基端侧向前端侧朝右环绕。由此，塑性流动材料被层差部110引导至前端侧，因此，能减少溢出到被接合金属构件的外部的金属。层差部110由层差底面110a和层差侧面110b构成。相邻的层差部110的各顶点110c、110c之间的距离X1(水平方向距离)是根据后述的层差角度C以及层差侧面110b的高度Y1而适当设定的。

只要适当设定层差侧面110b的高度Y1即可，但例如设定为0.1～0.4mm。若高度Y1小于0.1mm，则接合表面粗糙度会变大。另一方面，若高度Y1大于0.4mm，则存在接合表面粗糙度变大的倾向，同时有效层差部数量(与被接合金属构件接触的层差部110的数量)也减少。

只要适当设定层差底面110a与层差侧面110b所形成的层差角度C即可，但例如设定为85～120°。在本实施方式中，层差底面110a与水平面平行。层差底面110a也可以从工具的转轴向外周方向在相对于水平面-5°～15°内的范围内倾斜(水平面的下方为负，水平面的上方为正)。距离X1、层差侧面110b的高度Y1、层差角度C以及层差底面110a相对于水平面的角度适当设定为在进行摩擦搅拌时，塑性流动材料不会滞留并附着于层差部110的内部而排出到外部，并且能通过层差底面110a对塑性流动材料进行按压，以减小接合表面粗糙度。

前端侧销F4与基端侧销F3连续地形成。前端侧销F4呈圆锥台形状。前端侧销F4的前端为平坦面F5。平坦面F5相对于旋转工具F1D的转轴垂直。前端侧销F4的锥角角度B比基端侧销F3的锥角角度小。在前端侧销F4的外周面刻设有螺旋槽111。螺旋槽111既可以朝右环绕，也可以朝左环绕，但在本实施方式中使旋转工具F1D朝右旋转，因此，螺旋槽11从基端侧向前端侧朝左环绕地刻设。

另外，较为理想的是，在使旋转工具朝左旋转的情况下，将螺旋槽111设定成从基端侧向前端侧朝右环绕。由此，塑性流动材料被螺旋槽111引导至前端侧，因此，能减少溢出到被接合金属构件的外部的金属。螺旋槽111由螺旋底面111a和螺旋侧面111b构成。将相邻的螺旋槽111的顶点111c、111c的距离(水平方向距离)设为长度X2。将螺旋侧面111b的高度设为高度Y2。由螺旋底面111a和螺旋侧面111b构成的螺旋角度D例如形成为45～90°。螺旋槽111通过与被接合金属构件接触而使摩擦热上升，并且具有将塑性流动材料引导至前端侧的作用。

如图3所示，突起部F6与基轴部F2同轴地突出设置于平坦面F5的中央。突起部F6的形状没有特别限制，但在本实施方式中呈圆柱状。也可以在突起部F6的侧面形成螺旋槽。

在本实施方式的摩擦搅拌工序中，进行上部正面侧摩擦搅拌工序、上部背面侧摩擦搅拌工序、下部正面侧摩擦搅拌工序和下部背面侧摩擦搅拌工序。

如图5所示，在上部正面侧摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的旋转工具F1D插入到上部正面侧对接部J1b，并使旋转工具F1D沿上部正面侧对接部J1b相对移动。在图5中，旋转工具F1D从近前侧向纵深侧移动。旋转工具F1D的插入深度设定为至少基端侧销F3的一部分与第一金属构件1的上基板11的正面11b及第二金属构件2的上基板21的正面21b接触。在本实施方式中，将插入深度设定为使基端侧销F3的外周面的靠近前端侧销F4的部分与上基板11的正面11b及上基板21的正面21b接触。也就是说，一边通过旋转工具F1D的基端侧销F3的外周面对上基板11的正面11b和上基板21的正面21b进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。

此外，在本实施方式中，将旋转工具F1D的插入深度设定为前端侧销F4的平坦面F5与第一金属构件1及第二金属构件2两者接触，并且突起部F6的前端面F7比上部重合部J1a深。也就是说，突起部F6的前端面F7以与仅第一金属构件1接触的方式插入。换言之，将旋转工具F1D的插入深度设定成使上部重合部J1a位于突起部F6的侧面。在旋转工具F1D的移动轨迹上形成有塑性化区域W1。

如图6所示，在上部背面侧摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的旋转工具F1D插入到上部背面侧对接部J1c，并使旋转工具F1D沿上部背面侧对接部J1c相对移动。在图6中，旋转工具F1D从近前侧向纵深侧移动。旋转工具F1D的插入深度设定为至少基端侧销F3的一部分与第一金属构件1的上基板11的背面11c及第二金属构件2的上基板21的背面21c接触。在本实施方式中，将插入深度设定为使基端侧销F3的外周面的靠近前端侧销F4的部分与上基板11的背面11c及上基板21的背面21c接触。也就是说，一边通过旋转工具F1D的基端侧销F3的外周面对上基板11的背面11c和上基板21的背面21c进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。

此外，在本实施方式中，将旋转工具F1D的插入深度设定为前端侧销F4的平坦面F5与第一金属构件1及第二金属构件2两者接触，并且突起部F6的前端面F7比上部重合部J1a深。也就是说，突起部F6的前端面F7以与仅第二金属构件2接触的方式插入。换言之，将旋转工具F1D的插入深度设定成使上部重合部J1a位于突起部F6的侧面。在旋转工具F1D的移动轨迹上形成有塑性化区域W2。另外，旋转工具F1D也可以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。这样，即使在中空部Z内的这种狭隘的部分也能容易地进行操作。

如图2所示，在下部正面侧摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的旋转工具F1D插入到下部正面侧对接部J2b，并使旋转工具F1D沿下部正面侧对接部J2b相对移动。下部正面侧摩擦搅拌工序是以与上部正面侧摩擦搅拌工序相同的要领进行的，因此，省略详细的说明。

如图2所示，在下部背面侧摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的旋转工具F1D插入到下部背面侧对接部J2c，并使旋转工具F1D沿下部背面侧对接部J2c相对移动。下部背面侧摩擦搅拌工序是以与上部背面侧摩擦搅拌工序相同的要领进行的，因此，省略详细的说明。通过以上的工序，将第一金属构件1与第二金属构件2接合在一起。此外，也可以进行将因摩擦搅拌工序产生的毛刺去除的毛刺去除工序。

在此，如图7所示，若为现有的旋转工具900，则由于未通过轴肩部对被接合金属构件910的正面进行按压，因此，存在凹槽(由被接合金属构件的正面和塑性化区域的正面构成的凹槽)变大，并且接合表面粗糙度变大这样的问题。此外，存在在凹槽的附近形成有隆起部(与接合前相比，被接合金属构件的正面隆起的部位)这样的问题。另一方面，若如图8的旋转工具901那样使旋转工具901的锥角角度β比旋转工具900的锥角角度α大，则与旋转工具900相比，能对被接合金属构件910的正面进行按压，因此，凹槽会变小，隆起部也会变小。然而，向下的塑性流动变强，因此，在塑性化区域的下部容易形成吻接(日文：キッシングボンド)。

与此相对的是，本实施方式的旋转工具F1D构成为包括基端侧销F3和前端侧销F4，上述前端侧销F4的锥角角度比基端侧销F3的锥角角度A小。由此，容易将旋转工具F1D插入到第一金属构件1和第二金属构件2。此外，前端侧销F4的锥角角度B小，因此，能容易地将旋转工具F1D插入到第一金属构件1和第二金属构件2的较深位置处。此外，前端侧销F4的锥角角度B小，因此，与旋转工具901相比，能抑制向下的塑性流动。因而，能防止在塑性化区域W1、W2的下部形成吻接。另一方面，基端侧销F3的锥角角度A大，因此，与现有的旋转工具相比，即使被接合金属构件的厚度、接合的高度位置发生变化，也能稳定地接合。

此外，能通过基端侧销F3的外周面对塑性流动材料进行按压，因此，能减小形成于接合表面的凹槽，并且能消除或减小形成于凹槽附近的隆起部。此外，台阶状的层差部110浅且出口大，因此，利用层差底面110a对塑性流动材料进行按压，同时使塑性流动材料易于排出到层差部110的外部。因而，即使通过基端侧销F3对塑性流动材料进行按压，塑性流动材料也不易附着于基端侧销F3的外周面。由此，能减小接合表面粗糙度，并且能很好地稳定接合品质。

此外，在本实施方式中，在摩擦搅拌工序中，通过分别将突起部F6的前端面F7插入得比上部重合部J1a和下部重合部J2a更深，从而还能可靠地对上部重合部J1a和下部重合部J2a的周围进行接合。例如，在上部正面侧摩擦搅拌工序中能对上部重合部J1a和上部正面侧对接部J1b两者进行摩擦搅拌接合，因此，能提高接合强度。

此外，在本实施方式中，由于旋转工具F1D的前端侧销F4具有平坦面F5，因此，能通过平坦面F5对在突起部F6的周边卷起的塑性流动材料进行按压，在摩擦搅拌工序中，分别将突起部F6的前端面F7插入得比上部重合部J1a和下部重合部J2a深，因此，能可靠地将上部重合部J1a和下部重合部J2a的氧化覆膜切断。

[第二实施方式]

接着，使用图9对本发明第二实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式的接合方法中，进行准备工序、重合对接工序和摩擦搅拌工序。在本实施方式中，摩擦搅拌工序的旋转工具F1D的插入深度与第一实施方式不同，因此，以不同的部分为中心进行说明。

如图9所示，在上部正面侧摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的旋转工具F1D插入到上部正面侧对接部J1b，并使旋转工具F1D沿上部正面侧对接部J1b相对移动。在图9中，旋转工具F1D从近前侧向纵深侧移动。旋转工具F1D的插入深度设定为至少基端侧销F3的一部分与第一金属构件1的上基板11的正面11b及第二金属构件2的上基板21的正面21b接触。在本实施方式中，将插入深度设定为使基端侧销F3的外周面的靠近前端侧销F4的部分与上基板11的正面11b及上基板21的正面21b接触。也就是说，一边通过旋转工具F1D的基端侧销F3的外周面对上基板11的正面11b和上基板21的正面21b进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。

此外，在本实施方式中，将旋转工具F1D的插入深度设定为使前端侧销F4的平坦面F5及突起部F6的前端面F7中的任一个与第一金属构件1及第二金属构件2两者接触。也就是说，将旋转工具F1D的插入深度设定为比上部重合部J1a浅，以使突起部F6的前端面F7不与上部重合部J1a接触。在旋转工具F1D的移动轨迹上形成有塑性化区域W1。

如图10所示，在上部背面侧摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的旋转工具F1D插入到上部背面侧对接部J1c，并使旋转工具F1D沿上部背面侧对接部J1c相对移动。在图10中，旋转工具F1D从近前侧向纵深侧移动。旋转工具F1的插入深度设定为至少基端侧销F3的一部分与第一金属构件1的上基板11的背面11c及第二金属构件2的上基板21的背面21c接触。在本实施方式中，将插入深度设定为使基端侧销F3的外周面的靠近前端侧销F4的部分与上基板11的背面11c及上基板21的背面21c接触。也就是说，一边通过旋转工具F1的基端侧销F3的外周面对上基板11的背面11c和上基板21的背面21c进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。

此外，在本实施方式中，将旋转工具F1D的插入深度设定为使前端侧销F4的平坦面F5及突起部F6的前端面F7中的任一个与第一金属构件1及第二金属构件2两者接触。也就是说，将旋转工具F1D的插入深度设定为比上部重合部J1a浅，以使突起部F6的前端面F7不与上部重合部J1a接触。在旋转工具F1D的移动轨迹上形成有塑性化区域W2。

下部正面侧摩擦搅拌工序及下部背面侧摩擦搅拌工序是以与上部正面侧摩擦搅拌工序及上部背面侧摩擦搅拌工序相同的要领进行，因此，省略详细的说明。通过以上的工序，将第一金属构件1与第二金属构件2接合在一起。此外，也可以进行将因摩擦搅拌工序产生的毛刺去除的毛刺去除工序。

根据以上说明的第二实施方式的接合方法，也能起到与第一实施方式大致相同的效果。在此，在本实施方式中，将突起部F6的前端面F7插入得比上部重合部J1a和下部重合部J2a深，但能通过使塑性化区域W1、W2到达上部重合部J1a和下部重合部J2a来提高接合强度。

[第三实施方式]

接着，使用图11对本发明第三实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式的接合方法中，进行准备工序、重合对接工序和摩擦搅拌工序。在本实施方式的接合方法中，旋转工具与第一实施方式及第二实施方式不同，因此，以不同的部分为中心进行说明。

如图11所示，本实施方式的旋转工具F1与第一实施方式及第二实施方式所使用的旋转工具F1D的不同点在于，在前端侧销F4的平坦面F5未形成突出的突起部F6。

如图11所示，在上部正面侧摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的旋转工具F1插入到上部正面侧对接部J1b，并使旋转工具F1沿上部正面侧对接部J1b相对移动。在图11中，旋转工具F1从近前侧向纵深侧移动。旋转工具F1的插入深度设定为至少基端侧销F3的一部分与第一金属构件1的上基板11的正面11b及第二金属构件2的上基板21的正面21b接触。在本实施方式中，将插入深度设定为使基端侧销F3的外周面的靠近前端侧销F4的部分与上基板11的正面11b及上基板21的正面21b接触。也就是说，一边通过旋转工具F1的基端侧销F3的外周面对上基板11的正面11b和上基板21的正面21b进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。

此外，在本实施方式中，设定为前端侧销F4的平坦面F5与第一金属构件1及第二金属构件2两者接触。也就是说，将旋转工具F1的插入深度设定为比上部重合部J1a浅，以使前端侧销F4的平坦面F5不与上部重合部J1a接触。在旋转工具F1的移动轨迹上形成有塑性化区域W1。

如图12所示，在上部背面侧摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的旋转工具F1插入到上部背面侧对接部J1c，并使旋转工具F1沿上部背面侧对接部J1c相对移动。在图12中，旋转工具F1从近前侧向纵深侧移动。旋转工具F1的插入深度设定为至少基端侧销F3的一部分与第一金属构件1的上基板11的背面11c及第二金属构件2的上基板21的背面21c接触。在本实施方式中，将插入深度设定为使基端侧销F3的外周面的靠近前端侧销F4的部分与上基板11的背面11c及上基板21的背面21c接触。也就是说，一边通过旋转工具F1的基端侧销F3的外周面对上基板11的背面11c和上基板21的背面21c进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。

此外，在本实施方式中，设定为前端侧销F4的平坦面F5与第一金属构件1及第二金属构件2两者接触。也就是说，将旋转工具F1的插入深度设定为比上部重合部J1a浅，以使前端侧销F4的平坦面F5不与上部重合部J1a接触。在旋转工具F1的移动轨迹上形成有塑性化区域W2。

下部正面侧摩擦搅拌工序及下部背面侧摩擦搅拌工序是以与上部正面侧摩擦搅拌工序及上部背面侧摩擦搅拌工序相同的要领进行的，因此，省略详细的说明。通过以上的工序，将第一金属构件1与第二金属构件2接合在一起。此外，也可以进行将因摩擦搅拌工序产生的毛刺去除的毛刺去除工序。

根据以上所说明的第三实施方式的接合方法，也能起到与第一实施方式大致相同的效果。在此，在本实施方式中，未将前端侧销F4的平坦面F5插入得比上部重合部J1a和下部重合部J2a深，但能通过使塑性化区域W1、W2到达上部重合部J1a和下部重合部J2a来提高接合强度。

[第四实施方式]

接着，使用图13对本发明第四实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式的接合方法中，进行准备工序、重合对接工序和摩擦搅拌工序。在本实施方式中，摩擦搅拌工序的旋转工具F1的插入深度与第三实施方式不同，因此，以不同的部分为中心进行说明。

如图13所示，在上部正面侧摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的旋转工具F1插入到上部正面侧对接部J1b，并使旋转工具F1沿上部正面侧对接部J1b相对移动。在图13中，旋转工具F1从近前侧向纵深侧移动。旋转工具F1的插入深度设定为至少基端侧销F3的一部分与第一金属构件1的上基板11的正面11b及第二金属构件2的上基板21的正面21b接触。在本实施方式中，将插入深度设定为使基端侧销F3的外周面的高度方向的中央部附近与上基板11的正面11b及上基板21的正面21b接触。也就是说，一边通过旋转工具F1的基端侧销F3的外周面对上基板11的正面11b和上基板21的正面21b进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。

此外，在本实施方式中，设定为一边使旋转工具F1的基端侧销F3及前端侧销F4与第一金属构件1的上基板11及第二金属构件2的上基板21两者接触，一边使前端侧销F4的平坦面F5比上部重合部J1a深。也就是说，前端侧销F4的平坦面F5以与仅第一金属构件1接触的方式插入。换言之，将旋转工具F1的插入深度设定成使上部重合部J1a位于前端侧销F4的侧面。在旋转工具F1的移动轨迹上形成有塑性化区域W1。

如图14所示，在上部背面侧摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的旋转工具F1插入到上部背面侧对接部J1c，并使旋转工具F1沿上部背面侧对接部J1c相对移动。在图14中，旋转工具F1从近前侧向纵深侧移动。旋转工具F1的插入深度设定为至少基端侧销F3的一部分与第一金属构件1的上基板11的背面11c及第二金属构件2的上基板21的背面21c接触。在本实施方式中，将插入深度设定为使基端侧销F3的外周面的高度方向的中央部附近与上基板11的背面11c及上基板21的背面21c接触。也就是说，一边通过旋转工具F1的基端侧销F3的外周面对上基板11的背面11c和上基板21的背面21c进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。

此外，在本实施方式中，设定为一边使旋转工具F1的基端侧销F3及前端侧销F4与第一金属构件1的上基板11及第二金属构件2的上基板21两者接触，一边使前端侧销F4的平坦面F5比上部重合部J1a深。也就是说，前端侧销F4的平坦面F5设定成与仅第二金属构件2接触。换言之，将旋转工具F1的插入深度设定成使上部重合部J1a位于前端侧销F4的侧面。在旋转工具F1的移动轨迹上形成有塑性化区域W2。

下部正面侧摩擦搅拌工序及下部背面侧摩擦搅拌工序是以与上部正面侧摩擦搅拌工序及上部背面侧摩擦搅拌工序相同的要领进行的，因此，省略详细的说明。通过以上的工序，将第一金属构件1与第二金属构件2接合在一起。此外，也可以进行将因摩擦搅拌工序产生的毛刺去除的毛刺去除工序。

根据以上说明的第四实施方式的接合方法，也能起到与第一实施方式大致相同的效果。在此，根据本实施方式，在摩擦搅拌工序中，通过分别将前端侧销F4的平坦面F5插入得比上部重合部J1a和下部重合部J2a更深，从而能可靠地对上部重合部J1a和下部重合部J2a的周围进行接合。例如，在上部正面侧摩擦搅拌工序中能对上部重合部J1a和上部正面侧对接部J1b进行摩擦搅拌接合，因此，能提高接合强度。

[第五实施方式]

接着，使用图15对本发明第五实施方式的接合方法进行说明。在第五实施方式的接合方法中，在使用板状的第一金属构件41和板状的第二金属构件51这一点上与第一实施方式不同。在本实施方式中，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。在第五实施方式的接合方法中，进行准备工序、重合对接工序和摩擦搅拌工序。

准备工序是准备第一金属构件41和第二金属构件51的工序。第一金属构件41和第二金属构件51为构成双层面板的一部分的构件，其为呈板状并能摩擦搅拌接合的金属构件。

重合工序是使第一金属构件41与第二金属构件51重合的工序。通过将第一金属构件41的正面41a与第二金属构件51的背面51a重合，从而形成重合部J3。

摩擦搅拌工序是使用旋转工具F1D对重合部J3进行摩擦搅拌接合的工序。在摩擦搅拌工序中，将旋转的旋转工具F1D从第二金属构件51的正面51b插入，并使旋转工具F1D在第二金属构件51的正面51b上移动。旋转工具F1D的插入深度设定为至少基端侧销F3的一部分与第二金属构件51的正面51b接触。也就是说，一边通过旋转工具F1D的基端侧销F3的外周面对第二金属构件51的正面51b进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。此外，将旋转工具F1D的插入深度设定为使前端侧销F4的平坦面F5位于比重合部J3更靠上方，并且使突起部F6的前端面F7位于比重合部J3更靠下方。换言之，将旋转工具F1D的插入深度设定为使重合部J3位于突起部F6的侧面。

根据以上说明的第五实施方式的接合方法，旋转工具F1D成为包括基端侧销F3和前端侧销F4的结构，上述前端侧销F4的锥角角度比基端侧销F3的锥角角度A小。由此，容易将旋转工具F1D插入到第二金属构件51。此外，前端侧销F4的锥角角度B小，因此，能容易地将旋转工具F1D插入到第二金属构件51的较深位置处。此外，前端侧销F4的锥角角度B小，因此，与旋转工具901相比，能抑制向下的塑性流动。因而，能防止在塑性化区域W的下部形成有吻接。另一方面，基端侧销F3的锥角角度A大，因此，与现有的旋转工具相比，即使被接合金属构件的厚度、接合的高度位置发生变化，也能稳定地接合。

此外，能通过基端侧销F3的外周面对塑性流动材料进行按压，因此，能减小形成于接合表面的凹槽，并且能消除或减小形成于凹槽附近的隆起部。此外，台阶状的层差部110浅且出口大，因此，利用层差底面110a对塑性流动材料进行按压，同时使塑性流动材料易于排出到层差部110的外部。因而，即使通过基端侧销F3对塑性流动材料进行按压，塑性流动材料也不易附着于基端侧销F3的外周面。由此，能减小接合表面粗糙度，并且能很好地稳定接合品质。

此外，在本实施方式中，旋转工具F1D的前端侧销F4具有平坦面F5，由此，能通过平坦面F5对在突起部F6的周边卷起的塑性流动材料进行按压，在摩擦搅拌工序中，将突起部F6的前端面F7插入得比重合部J3深，由此，能可靠地将重合部J3的氧化覆膜切断。

另外，在本实施方式中，也可以将插入深度设定为使突起部F6的前端面F7位于比重合部J3靠更上方。也就是说，也可以将旋转工具F1D的插入深度设定为使前端侧销F4与仅第二金属构件51接触。在这种情况下，也使至少基端侧销F3的一部分与第二金属构件51的正面51b接触。在这种情况下，在旋转工具F1D和第二金属构件51的摩擦热的作用下，重合部J3发生塑性流动而被接合在一起。另外，在摩擦搅拌工序中，也可以将旋转工具F1D的前端侧销F4的平坦面F5插入得比重合部J3更深。

此外，在本实施方式的摩擦搅拌工序中，也可以将旋转工具F1D从第一金属构件41的背面41b插入，以对重合部J3进行摩擦搅拌接合。此时，也可以使正面侧的塑性化区域与背面侧的塑性化区域重叠。

[第六实施方式]

接着，使用图16对本发明第六实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式的接合方法中，进行准备工序、重合对接工序和摩擦搅拌工序。在本实施方式的接合方法中，旋转工具与第五实施方式不同，因此，以不同的部分为中心进行说明。

如图16所示，本实施方式的旋转工具F1在前端侧销F4的平坦面F5未形成突出的突起部F6这点上，与第五实施方式中使用的旋转工具F1D有所不同。

在摩擦搅拌工序中，将旋转的旋转工具F1从第二金属构件51的正面51b插入，并使旋转工具F1在第二金属构件51的正面51b上移动。旋转工具1的插入深度设定为至少基端侧销3的一部分与第二金属构件51的正面51b接触。也就是说，一边通过旋转工具F1的基端侧销F3的外周面对第二金属构件51的正面51b进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。此外，将旋转工具F1的插入深度设定为使前端侧销F4的平坦面F5位于比重合部J3更靠上方。也就是说，也可以将旋转工具F1的插入深度设定为使前端侧销F4与仅第二金属构件51接触。换言之，将旋转工具F1的插入深度设定为比重合部J3浅，以使前端侧销F4的平坦面F5不与重合部J3接触。在这种情况下，在旋转工具F1和第二金属构件51的摩擦热的作用下，重合部J3发生塑性流动而被接合在一起。

根据以上说明的第六实施方式的接合方法，也能起到与第五实施方式大致等同的效果。

另外，在本实施方式中，也可以将插入深度设定为使前端侧销F4的平坦面F5位于比重合部J3更靠下方处。也就是说，也可以将旋转工具F1D的插入深度设定为使前端侧销F4与第一金属构件41及第二金属构件51两者接触。换言之，也可以将旋转工具F1的插入深度设定得较深，以使重合部J3位于前端侧销F4的侧面。在这种情况下，也使至少基端侧销F3的一部分与第二金属构件51的正面51b接触。

此外，在本实施方式的摩擦搅拌工序中，也可以将旋转工具F1从第一金属构件41的背面41b插入，并对重合部J3进行摩擦搅拌接合。此时，也可以使正面侧的塑性化区域与背面侧的塑性化区域重叠。

[变形例]

接着，对各实施方式中使用的旋转工具F1、F1D的变形例进行说明。

图17是表示各实施方式中使用的旋转工具的第一变形例的侧视图。如图17所示，在第一变形例的旋转工具F1A中，层差部110的层差底面110a和层差侧面110b所成的层差角度C为85°。层差底面110a与水平面平行。这样，也可以使层差底面110a与水平面平行，并且层差角度C在摩擦搅拌中能使塑性流动材料不滞留并附着于层差部110内而排出到外部的范围内设为锐角。

图18是表示各实施方式中使用的旋转工具的第二变形例的侧视图。如图18所示，在第二变形例的旋转工具F1B中，层差部110的层差角度C为115°。层差底面110a与水平面平行。这样，也可以使层差底面110a与水平面平行，并且使层差角度C在起到层差部110作用的范围内为钝角。

图19是表示各实施方式中使用的旋转工具的第三变形例的侧视图。如图19所示，层差底面110a从工具的转轴向外周方向相对于水平面朝上方倾斜10°。层差侧面110b与铅锤面平行。这样，也可以在摩擦搅拌中对塑性流动材料进行按压的范围内，并且形成为使层差底面110a从工具的转轴向外周方向比水平面更靠上方倾斜。通过上述的旋转工具的第一变形例至第三变形例，能获得与本实施方式同等的效果。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但能够在不违背本发明主旨的范围内适当进行设计变更。

(符号说明)

1、41 第一金属构件；

2、51 第二金属构件；

F1、F1A、F1B、F1C、F1D 旋转工具；

F2 基轴部；

F3 基端侧销；

F4 前端侧销；

F5 平坦面；

F6 突起部；

F7 前端面；

110 台阶部

110a 层差底面；

110b 层差侧面；

111 螺旋槽；

A 锥角角度(基端侧销的)；

B 锥角角度；

C 层差角度；

D 螺旋槽角度；

X1 距离(基端侧销的)；

X2 距离；

Y1 高度(层差侧面的)；

Y2 高度；

J1 对接部；

J1a 上部重合部；

J1b 上部正面侧对接部；

J1c 上部背面侧对接部；

J2 对接部；

J2a 下部重合部；

J2b 下部正面侧对接部；

J2c 下部背面侧对接部；

J3 重合部；

W1、W2、W 塑性化区域。

Claims (10)

1.一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征在于，所述接合方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；

重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及

摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述正面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述正面侧对接部相对移动，以对所述正面侧对接部和所述重合部进行接合，

所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，

在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，

所述前端侧销包括与所述旋转工具的转轴垂直的平坦面，并且包括从所述平坦面突出的突起部，

在所述摩擦搅拌工序中，使所述平坦面与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触，并且使所述突起部的前端面插入得比所述重合部更深，以对所述正面侧对接部和所述重合部进行接合。

2.一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征在于，所述接合方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；

重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及

摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述背面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述背面侧对接部相对移动，以对所述背面侧对接部和所述重合部进行接合，

所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，

在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，

所述前端侧销包括与所述旋转工具的转轴垂直的平坦面，并且包括从所述平坦面突出的突起部，

在所述摩擦搅拌工序中，使所述平坦面与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触，并且使所述突起部的前端面插入得比所述重合部更深，以对所述背面侧对接部和所述重合部进行接合。

3.一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征在于，所述接合方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；

重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及

摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述正面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述正面侧对接部相对移动，以对所述正面侧对接部进行接合，

所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，

在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，

所述前端侧销包括与所述旋转工具的转轴垂直的平坦面，并且包括从所述平坦面突出的突起部，

在所述摩擦搅拌工序中，在使所述平坦面及所述突起部的前端面均与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，对所述正面侧对接部进行接合。

4.一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征在于，所述接合方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；

重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及

摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述背面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述背面侧对接部相对移动，以对所述背面侧对接部进行接合，

所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，

在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，

所述前端侧销包括与所述旋转工具的转轴垂直的平坦面，并且包括从所述平坦面突出的突起部，

在所述摩擦搅拌工序中，在使所述平坦面及所述突起部的前端面均与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，对所述背面侧对接部进行接合。

5.一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征在于，所述接合方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；

重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及

摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述正面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述正面侧对接部相对移动，以对所述正面侧对接部进行接合，

所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，

在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部。

6.如权利要求5所述的接合方法，其特征在于，

在所述摩擦搅拌工序中，形成于搅拌销的前端的平坦面插入得比所述重合部更深。

7.一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征在于，所述接合方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，在所述第一金属构件的端部的正面形成第一层差底面和第一层差侧面，并且在所述第二金属构件的端部的背面形成第二层差底面和第二层差侧面；

重合对接工序，在所述重合对接工序中，使所述第一层差底面与所述第二层差底面重合，以形成重合部，并且使所述第一层差侧面与所述第二金属构件的端面对接，以形成正面侧对接部，接着使所述第二层差侧面与所述第一金属构件的端面对接，以形成背面侧对接部；以及

摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述背面侧对接部插入，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第一金属构件及所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述背面侧对接部相对移动，以对所述背面侧对接部进行接合，

所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，

在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部。

8.如权利要求7所述的接合方法，其特征在于，

在所述摩擦搅拌工序中，形成于搅拌销的前端的平坦面插入得比所述重合部更深。

9.一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征在于，所述接合方法包括：

重合工序，在所述重合工序中，使所述第二金属构件的背面与所述第一金属构件的正面重合，以形成重合部；以及

摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述第二金属构件的正面侧插入，在使仅所述前端侧销与所述第一金属构件接触并且使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述重合部相对移动，以对所述重合部进行接合，

所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，

在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，

所述前端侧销包括与所述旋转工具的转轴垂直的平坦面，并且包括从所述平坦面突出的突起部，

在所述摩擦搅拌工序中，在使所述平坦面与所述第二金属构件接触并且使所述突起部的前端面与所述第一金属构件接触的状态下，对所述重合部进行接合。

10.一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧销的摩擦搅拌用的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征在于，所述接合方法包括：

重合工序，在所述重合工序中，使所述第二金属构件的背面与所述第一金属构件的正面重合，以形成重合部；以及

摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，将旋转的所述前端侧销从所述第二金属构件的正面侧插入，在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述第二金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述重合部相对移动，以对所述重合部进行接合，

所述基端侧销的锥角角度比所述前端侧销的锥角角度大，

在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，

在所述摩擦搅拌工序中，在使所述前端侧销与仅所述第二金属构件接触、或是与所述第一金属构件及所述第二金属构件两者接触的状态下，对所述重合部进行接合。