CN110621436A

CN110621436A - 接合方法

Info

Publication number: CN110621436A
Application number: CN201780089990.2A
Authority: CN
Inventors: 堀久司; 瀬尾伸城
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-12-27
Also published as: JP2019025490A; US11241756B2; US20210402510A1; WO2019021501A1

Abstract

提供能抑制接合时的金属构件损伤并将金属构件彼此理想地接合的接合方法。其是通过摩擦搅拌对第一金属构件(1)和第二金属构件(2)进行接合的接合方法，第一金属构件(1)和第二金属构件(2)的端部侧形成为第一横板(12、22)从纵板(11、21)突出并且第二横板(13、23)从纵板(11、21)突出的截面呈コ字形状。第二金属构件(2)包括突起部(24)。包括：对接工序，使第一金属构件(1)的第一正面(12b)与第二金属构件(2)的外侧面(21b)对接，以形成对接部(J1)；以及接合工序，将搅拌销(F2)从突起部(24)插入，在使仅搅拌销(F2)与第一金属构件(1)及第二金属构件(2)接触的状态下，使接合用旋转工具(F)沿着第二金属构件(2)的纵板(21)的前端侧的内角移动，进行第一金属构件(1)和第二金属构件(2)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

专利文献1公开了一种将接合用旋转工具插入到呈直角地对接的两个金属构件的内角以进行摩擦搅拌接合的技术。图13是表示现有的摩擦搅拌接合方法的剖视图。在现有的摩擦搅拌接合方法中，通过接合用旋转工具110对金属构件101的端面与金属构件102的侧面对接而形成的对接部J来进行摩擦搅拌接合。

接合用旋转工具110包括：按压块111，上述按压块111呈三棱柱状；以及搅拌销112，上述搅拌销112能在贯穿按压块111的状态下相对于上述按压块111旋转。在接合时，在使按压块111与金属构件101、102的各侧面抵接的状态下，使搅拌销112旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平11-320128号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在现有的摩擦搅拌接合中，由于一边将按压块111按压于金属构件101、102一边进行接合，因此，金属构件101、102可能会被按压块111切削。此外，由于存在按压块111，因此，无法目视确认接合部分。

若在省略了按压块111的状态下进行摩擦搅拌接合，则塑性流动化后的金属会容易溢出至内角的外部，而可能会使内角变为金属不足。

从上述观点出发，本发明的技术问题在于提供一种接合方法，能抑制接合时的金属构件损伤，并且将金属构件彼此理想地接合。

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，使用包括搅拌销的接合用旋转工具，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侧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コ字形状，所述第二金属构件包括突起部，所述突起部从所述纵板的前端部沿所述纵板的长边方向突出，所述接合方法包括：对接工序，在所述对接工序中，使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共面，并且使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；以及接合工序，在所述接合工序中，将所述搅拌销从所述突起部插入，在使仅所述搅拌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，使所述接合用旋转工具沿着所述第二金属构件的所述纵板的前端侧的内角移动，进行所述第一金属构件和所述第二金属构件的所述对接部的摩擦搅拌接合。

根据上述接合方法，由于不像以往那样在接合用旋转工具中使用按压块，而是使仅搅拌销与金属构件接触，因此，能抑制接合时的金属构件损伤。此外，由于在接合用旋转工具中未使用按压块，因此，能目视确认接合部分。由此，能提高作业性。此外，通过在第二金属构件设置突起部并经由上述突起部进行接合工序，从而能解决内角的金属不足。此外，由于在使仅搅拌销与第一金属构件及第二金属构件接触的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，能减轻施加于摩擦搅拌装置的负载。

为了解决上述技术问题，本发明是一种接合方法，使用包括搅拌销的接合用旋转工具，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侧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コ字形状，所述第一金属构件包括突起部，所述突起部从所述第一横板的正面朝正面侧突出，所述接合方法包括：对接工序，在所述对接工序中，使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共面，并且一边使所述第一金属构件的所述第一横板的所述突起部与所述第二金属构件的所述纵板的前端部卡合，一边使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；以及接合工序，在所述接合工序中，将所述搅拌销从所述突起部插入，在使仅所述搅拌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，使所述接合用旋转工具沿着所述第二金属构件的所述纵板的前端侧的内角移动，进行所述第一金属构件和所述第二金属构件的所述对接部的摩擦搅拌接合。

根据上述接合方法，由于不像以往那样在接合用旋转工具中使用按压块，而是使仅搅拌销与金属构件接触，因此，能抑制接合时的金属构件损伤。此外，由于在接合用旋转工具中未使用按压块，因此，能目视确认接合部分。由此，能提高作业性。此外，通过在第一金属构件设置突起部并经由上述突起部进行接合工序，从而能解决内角的金属不足。此外，由于在使仅搅拌销与第一金属构件及第二金属构件接触的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，能减轻施加于摩擦搅拌装置的负载。此外，由于一边使第一金属构件的突起部与第二金属构件卡合，一边使第一金属构件与第二金属构件对接，因此，在对接工序时能容易地进行第一金属构件与第二金属构件的定位。

此外，较为理想的是，所述第二金属构件在所述纵板的前端部包括缺口部，在所述对接工序中，使所述第一金属构件的所述突起部与所述第二金属构件的所述缺口部卡合。

根据上述接合方法，由于使第一金属构件的突起部与第二金属构件的缺口部卡合，因此，在对接工序时能容易地进行第一金属构件与第二金属构件的定位。

为了解决上述技术问题，本发明是一种接合方法，使用包括搅拌销的接合用旋转工具，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侧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コ字形状，所述第一金属构件包括第一突起部，所述第一突起部从所述第一横板的正面朝正面侧突出，所述第二金属构件包括第二突起部，所述第二突起部从所述纵板的前端部沿所述纵板的长边方向突出，所述接合方法包括：对接工序，在所述对接工序中，使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共面，并且一边使所述第一金属构件的所述第一横板的所述第一突起部与所述第二金属构件的所述纵板的前端部的所述第二突起部对接，一边使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；以及接合工序，在所述接合工序中，将所述搅拌销从所述第一突起部和所述第二突起部插入，在使仅所述搅拌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，使所述接合用旋转工具沿着所述第二金属构件的所述纵板的前端侧的内角移动，进行所述第一金属构件和所述第二金属构件的所述对接部的摩擦搅拌接合。

根据上述接合方法，由于不像以往那样在接合用旋转工具中使用按压块，而是使仅搅拌销与金属构件接触，因此，能抑制接合时的金属构件损伤。此外，由于在接合用旋转工具中未使用按压块，因此，能目视确认接合部分。由此，能提高作业性。此外，通过在第一金属构件和第二金属构件分别设置突起部并经由上述突起部进行接合工序，从而能解决内角的金属不足。此外，由于在使仅搅拌销与第一金属构件及第二金属构件接触的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，能减轻施加于摩擦搅拌装置的负载。此外，由于一边使第一金属构件的第一突起部与第二金属构件的第二突起部卡合，一边使第一金属构件与第二金属构件对接，因此，在对接工序时能容易地进行第一金属构件与第二金属构件的定位。

此外，较为理想的是，所述第一金属构件和所述第二金属构件是挤压型材。

根据上述接合方法，能够容易地制作出包括突起部的第一金属构件和第二金属构件。

发明效果

根据本发明的接合方法，能抑制接合时的金属构件损伤，并且将金属构件彼此理想地接合。

附图说明

图1是表示本实施方式的接合用旋转工具的侧视图。

图2是表示第一实施方式的接合方法的对接工序的剖视图。

图3是表示第一实施方式的接合方法的接合工序的剖视图。

图4是表示第一实施方式的接合方法的接合工序后的剖视图。

图5是表示第二实施方式的接合方法的对接工序的剖视图。

图6是表示第二实施方式的接合方法的接合工序的剖视图。

图7是表示第二实施方式的接合方法的第一变形例的对接工序的剖视图。

图8是表示第二实施方式的接合方法的第一变形例的接合工序的剖视图。

图9是表示第二实施方式的接合方法的第二变形例的对接工序的剖视图。

图10是表示第二实施方式的接合方法的第二变形例的接合工序的剖视图。

图11是表示第三实施方式的接合方法的对接工序的剖视图。

图12是表示第三实施方式的接合方法的接合工序的剖视图。

图13是表示现有的摩擦搅拌接合方法的剖视图。

具体实施方式

[第一实施方式]

参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。首先，对本实施方式中使用的接合用旋转工具F进行说明。

如图1所示，接合用旋转工具F由连结部F1和搅拌销F2构成。接合用旋转工具F例如由工具钢形成。连结部F1是与摩擦搅拌装置的转轴(省略图示)连结的部位。连结部F1呈圆柱状。

搅拌销F2从连结部F1下垂，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F3。本实施方式中，由于使接合用旋转工具F向右旋转，因此，螺旋槽F3形成为随着从基端朝向前端而向左旋绕。

另外，在使接合用旋转工具F向左旋转的情况下，较为理想的是使螺旋槽F3形成为随着从基端朝向前端而向右环绕。通过这样设定螺旋槽F3，在摩擦搅拌时发生塑性流动化的金属通过螺旋槽F3被引导至搅拌销F2的前端侧。由此，能减少溢出到被接合金属构件(第一金属构件1和第二金属构件2)外部的金属的量。

在使用接合用旋转工具F进行摩擦搅拌接合时，仅将旋转的搅拌销F2插入到被接合金属构件，使被接合金属构件和连结部F1一边分离一边移动。换言之，在使搅拌销F2的基端部露出的状态下进行摩擦搅拌接合。

尽管省略了具体图示，但在进行后述的接合工序的情况下，例如能将接合用旋转工具F安装于在前端包括主轴单元等旋转驱动元件的机器人臂，以进行摩擦搅拌。根据上述摩擦搅拌装置，能容易地改变接合用旋转工具F的插入位置和插入角度等。

接着，对本实施方式的第一金属构件1和第二金属构件2进行说明。

如图2所示，第一金属构件1和第二金属构件2均为呈四角筒状的金属制构件。在本实施方式中，第一金属构件1和第二金属构件2由铝合金的挤压型材形成，但只要是能摩擦搅拌的金属，则其材料和制造方法并不受特别限制。第一金属构件1和第二金属构件2的材料例如也可以从铝、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等中适当选择。

第一金属构件1的端部侧形成为截面呈コ字形状。第一金属构件1构成为包括纵板11、第一横板12和第二横板13。纵板11、第一横板12和第二横板13的板厚相同。第一金属构件1只要至少端部侧形成为截面呈コ字形状即可。

纵板11剖视时呈矩形的板状。纵板11具有：位于内侧的内侧面11a；以及位于外侧的外侧面11b。第一横板12从纵板11的内侧面11a的基端部垂直地突出，且剖视时呈矩形的板状。第一横板12具有：位于内侧的第一背面12a；以及位于外侧的第一正面12b。第二横板13从纵板11的内侧面11a的前端部垂直地突出，且剖视时呈矩形的板状。第二横板13具有：位于内侧的第二背面13a；以及位于外侧的第二正面13b。第一横板12与第二横板13互相相对。

第二金属构件2的端部侧形成为截面呈コ字形状。第二金属构件2构成为包括纵板21、第一横板22、第二横板23和突起部24。纵板21、第一横板22和第二横板23的板厚相同。第二金属构件2只要至少端部侧形成为截面呈コ字形状即可。

纵板21剖视时呈矩形的板状。纵板21具有：位于内侧的内侧面21a；以及位于外侧的外侧面21b。第一横板22从纵板21的内侧面21a的基端部垂直地突出，且剖视时呈矩形的板状。第一横板22具有：位于内侧的第一背面22a；以及位于外侧的第一正面22b。第二横板23从纵板21的内侧面21a的前端部垂直地突出，且剖视时呈矩形的板状。第二横板23具有：位于内侧的第二背面23a；以及位于外侧的第二正面23b。第一横板22与第二横板23互相相对。

突起部24从纵板21的前端部沿纵板21的长边方向(在本实施方式中朝上方)突出，且截面呈等腰直角三角形。突起部24在图2的里侧方向(第二金属构件2的按压方向)上连续地形成。较为理想的是，突起部24的体积设定为如下程度：在进行了接合工序之后，在塑性化区域(接合部)的正面形成凹槽或是没有突起部24残留于上述正面的。突起部24具有接触面24a和倾斜面24b。

接触面24a是与第一金属构件1的第一横板12的第一正面12b面接触的面。接触面24a位于第二金属构件2的纵板21的外侧面21b的延长线上，且比第二横板23的第二正面23b朝上方突出。

倾斜面24b露出至外部，并且成为供搅拌销F2插入的工具插入面。倾斜面24b形成在接触面24a的前端部与第二正面23b之间。倾斜面24b的倾斜角度只要适当设定即可，但在本实施方式中相对于铅锤面倾斜45°，相对于接触面24a和第二正面23b倾斜45°。

接着，对本发明第一实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式中，通过摩擦搅拌，对使第一金属构件1与第二金属构件2对接而形成的对接部J1进行接合。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序和接合工序。

对接工序是使第一金属构件1与第二金属构件2对接而形成对接部J1的工序。如图2所示，在对接工序中，使第一金属构件1的纵板11的外侧面11b与第二金属构件2的第一横板22的第一正面22b共面，并且使第一金属构件1的第一横板12的第一正面12b与第二金属构件2的纵板21的外侧面21b对接，以形成对接部J1。在对接工序中，突起部24的接触面24a与第一金属构件1的第一横板12的第一正面12b面接触，并构成对接部J1的一部分。本实施方式的对接部J1的截面线形呈直线形状。通过这样使第一金属构件1与第二金属构件2对接，从而在第二金属构件2的纵板21的前端侧形成内角。

接合工序是使用接合用旋转工具F对内角和对接部J1进行摩擦搅拌的工序。在接合工序中，将向右旋转的接合用旋转工具F从突起部24的倾斜面24b插入，使接合用旋转工具F沿着第二金属构件2的纵板21的前端侧的内角相对移动，以进行第一金属构件1和第二金属构件2的内角及对接部J1的摩擦搅拌接合。接合用旋转工具F的行进方向并不受特别限制，但在此从图3的近前侧朝里侧相对移动。如图3所示，在接合工序中，在使仅搅拌销F2与第一金属构件1及第二金属构件2接触的状态下进行摩擦搅拌。也就是说，在使搅拌销F2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌。在接合工序中，在以使搅拌销F2能插入到内角和对接部J1的方式使接合用旋转工具F相对于铅锤面倾斜的状态下的状态下进行摩擦搅拌。搅拌销F2的插入角度适当设定即可，但在本实施方式中，使接合用旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面倾斜45°。换言之，在本实施方式中，接合用旋转工具F的旋转中心轴C相对于倾斜面24b(参照图2)正交。接合用旋转工具F的旋转中心轴C设定在穿过倾斜面24b的中心和突起部24的顶点(参照图2)的位置。在接合用旋转工具F的移动轨迹上形成图4所示的塑性化区域W1。在塑性化区域W1内产生了毛刺的情况下，根据需要去除即可。通过以上的工序，第一金属构件1和第二金属构件2被呈L字状接合。

根据以上说明的本实施方式的接合方法，由于不像以往那样在接合用旋转工具F中使用按压块，而是使仅搅拌销F2与第一金属构件1及第二金属构件2接触，因此，能抑制接合时的第一金属构件1和第二金属构件2损伤。此外，由于在接合用旋转工具F中未使用按压块，因此，能目视确认接合部分。由此，能提高作业性。此外，通过在第二金属构件2设置突起部24并经由上述突起部24进行接合工序，从而能解决内角的金属不足。

此外，由于在使仅搅拌销F2与第一金属构件1及第二金属构件2接触的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，能减轻施加于摩擦搅拌装置的负载。

此外，由于第二金属构件2是挤压型材，因此，能容易地制作出包括突起部24的第二金属构件2。

[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说明。在本实施方式的接合方法中，在第一金属构件1包括突起部14这点上与第一实施方式不同。在第二实施方式的接合方法中，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。

如图5所示，第一金属构件1构成为包括突起部14。在本实施方式中，第一金属构件1和第二金属构件2由铝合金的挤压型材形成，但只要是能摩擦搅拌的金属，则其材料和制造方法并不受特别限制。

突起部14从第一横板12的第一正面12b朝正面侧突出，且截面呈等腰直角三角形。较为理想的是，突起部14的体积设定为如下程度：在进行了接合工序之后，在塑性化区域(接合部)的正面形成凹槽或是没有突起部14残留在上述正面。突起部14具有接触面14a和倾斜面14b。

接触面14a是与第二金属构件2的纵板21的前端部面接触的面。接触面14a相对于第一金属构件1的第一正面12b正交。

倾斜面14b露出至外部，并成为供搅拌销F2插入的工具插入面。倾斜面14b形成在接触面14a的前端部与第一正面12b之间。倾斜面14b的倾斜角度只要适当设定即可，但在本实施方式中相对于铅锤面倾斜45°，相对于接触面14a和第一正面12b倾斜45°。

接着，对本发明第二实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式中，通过摩擦搅拌对使第一金属构件1与第二金属构件2对接而形成的对接部J2进行接合。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序和接合工序。

对接工序是使第一金属构件1与第二金属构件2对接而形成对接部J2的工序。如图5所示，在对接工序中，使第一金属构件1的纵板11的外侧面11b与第二金属构件2的第一横板22的第一正面22b共面，并且一边使第一金属构件1的第一横板12的突起部14与第二金属构件2的纵板21的前端部卡合，一边使第一金属构件1的第一横板12的第一正面12b与第二金属构件2的纵板21的外侧面21b对接，以形成对接部J2。在对接工序中，突起部14的接触面14a与第二金属构件2的纵板21的前端部面接触，并构成对接部J2的一部分。本实施方式的对接部J2的截面线形呈倒L字形状。通过这样使第一金属构件1与第二金属构件2对接，从而在第二金属构件2的纵板21的前端侧形成内角。

接合工序是使用接合用旋转工具F对内角和对接部J2进行摩擦搅拌的工序。在接合工序中，将向右旋转的接合用旋转工具F从突起部14的倾斜面14b插入，使接合用旋转工具F沿着第二金属构件2的纵板21的前端侧的内角相对移动，以进行内角和对接部J2的摩擦搅拌接合。接合用旋转工具F的行进方向并不受特别限制，但在此从图6的近前侧朝里侧相对移动。如图6所示，在接合工序中，在使仅搅拌销F2与第一金属构件1及第二金属构件2接触的状态下进行摩擦搅拌。也就是说，在使搅拌销F2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌。在接合工序中，在以使搅拌销F2能插入到内角和对接部J2的方式使接合用旋转工具F相对于铅锤面倾斜的状态下进行摩擦搅拌。搅拌销F2的插入角度适当设定即可，但在本实施方式中，使接合用旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面倾斜45°。换言之，在本实施方式中，接合用旋转工具F的旋转中心轴C相对于倾斜面14b(参照图5)正交。接合用旋转工具F的旋转中心轴C设定在穿过倾斜面14b的中心和突起部14的顶点(参照图5)的位置。在接合用旋转工具F的移动轨迹上形成塑性化区域W2。在塑性化区域W2内产生了毛刺的情况下，根据需要去除即可。通过以上的工序，第一金属构件1和第二金属构件2被呈L字状接合。

根据以上说明的本实施方式的接合方法，由于不像以往那样在接合用旋转工具F中使用按压块，而是使仅搅拌销F2与第一金属构件1及第二金属构件2接触，因此，能抑制接合时的第一金属构件1和第二金属构件2的损伤。此外，由于在接合用旋转工具F中未使用按压块，因此，能目视确认接合部分。由此，能提高作业性。此外，通过在第一金属构件1设置突起部14并经由上述突起部14进行接合工序，从而能解决内角的金属不足。

此外，由于第一金属构件1是挤压型材，因此，能容易地制作出包括突起部14的第一金属构件1。

[第二实施方式的第一变形例]

接着，对本发明第二实施方式的接合方法的第一变形例进行说明。在本变形例的接合方法中，在第二金属构件2包括缺口部25这点和突起部15的形状上与第二实施方式不同。在第一变形例的接合方法中，以与第二实施方式不同的部分为中心进行说明。

如图7所示，第二金属构件2在纵板21的前端部包括缺口部25。更详细而言，缺口部25是将由第二横板23的第二正面23b和纵板21的外侧面21b构成的角部切成截面大致呈矩形而形成的。缺口部25具有缺口底面25a和缺口侧面25b。对由缺口底面25a和缺口侧面25b构成的角部实施倒圆形状的倒角加工。在第二金属构件2的内部，在第二横板13与第一横板12或纵板11之间形成有倾斜地延伸的肋26。

缺口底面25a与纵板21的外侧面21b连续，并且沿正交的方向上延伸。对由缺口底面25a和外侧面21b构成的角部实施倒圆形状的倒角加工。

缺口侧面25b形成在缺口底面25a与第二正面23b之间。在本实施方式中，缺口侧面25b以越从缺口底面25a朝向上方则越远离第一金属构件1的方式稍微倾斜。

第一金属构件1的突起部15是与缺口部25卡合的部位。突起部15从第一横板12的第一正面12b朝正面侧突出，且截面大致呈矩形。突起部15具有第一接触面15a、第二接触面15b和立起面15c。对由各面彼此构成的角部分别实施倒圆形状的倒角加工。

第一接触面15a是从第一金属构件1的第一正面12b垂直地突出并与缺口底面25a面接触的面。第一接触面15a的宽度尺寸与缺口底面25a的宽度尺寸大致相同。对由第一接触面15a和第一正面12b构成的角部实施倒圆形状的倒角加工。

第二接触面15b是从第一接触面15a的前端部朝上方突出并与缺口侧面25b面接触的面。第二接触面15b的前端部侧比第二金属构件2的第二正面23b朝上方突出，并露出至外部。由此，形成由第二接触面15b和第二金属构件2的第二正面23b构成的层差。第二接触面15b以缺口侧面25b相同的角度倾斜。

立起面25c是从第一金属构件1的第一正面12b垂直地立起，并将第一正面12b与第二接触面15b的前端部连接的面。对由立起面15c和第一正面12b构成的角部实施倒圆形状的倒角加工。

接着，对本发明第一变形例的接合方法进行说明。在本变形例中，通过摩擦搅拌对使第一金属构件1与第二金属构件2对接而形成的对接部J3进行接合。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序和接合工序。

对接工序是使第一金属构件1与第二金属构件2对接而形成对接部J3的工序。如图7所示，在对接工序中，使第一金属构件1的纵板11的外侧面11b与第二金属构件2的第一横板22的第一正面22b共面，并且一边使第一金属构件1的第一横板12的突起部15与第二金属构件2的缺口部25卡合，一边使第一金属构件1的第一横板12的第一正面12b与第二金属构件2的纵板21的外侧面21b对接，以形成对接部J3。在对接工序中，突起部15的第一接触面15a与缺口底面25a面接触，并且第二接触面15b与缺口侧面25b面接触，从而构成对接部J3的一部分。本变形例的对接部J3的截面线形呈曲柄形状。通过这样使第一金属构件1与第二金属构件2对接，从而在第二金属构件2的纵板21的前端侧形成内角。

接合工序是使用接合用旋转工具F对内角和对接部J3进行摩擦搅拌的工序。在接合工序中，将向右旋转的接合用旋转工具F从由突起部15的第二接触面15b和第二金属构件2的第二正面23b构成的内角(层差)插入，使接合用旋转工具F沿着第二金属构件2的纵板21的前端侧的内角相对移动，以进行内角和对接部J3的摩擦搅拌接合。接合用旋转工具F的行进方向并不受特别限制，但在此从图8的近前侧朝里侧相对移动。如图8所示，在接合工序中，在使仅搅拌销F2与第一金属构件1及第二金属构件2接触的状态下进行摩擦搅拌。也就是说，在使搅拌销F2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌。在接合工序中，在以使搅拌销F2能插入到内角和对接部J3的方式使接合用旋转工具F相对于铅锤面倾斜的状态下进行摩擦搅拌。搅拌销F2的插入角度适当设定即可，但在本实施方式中，使接合用旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面倾斜45°。接合用旋转工具F的旋转中心轴C设定在穿过由第二接触面15b和第二金属构件2的第二正面23b构成的内角(层差)的位置。在接合用旋转工具F的移动轨迹上形成塑性化区域W3。在塑性化区域W3内产生了毛刺的情况下，根据需要去除即可。通过以上的工序，第一金属构件1和第二金属构件2被呈L字状接合。

根据以上所说明的本变形例的接合方法，能起到与第二实施方式大致相同的作用效果。此外，由于使第一金属构件1的突起部15与第二金属构件2的缺口部25卡合，因此，在对接工序时能容易地进行第一金属构件1与第二金属构件2的定位。

[第二实施方式的第二变形例]

接着，对本发明第二实施方式的接合方法的第二变形例进行说明。在本变形例的接合方法中，在第二金属构件2包括缺口部27这点和突起部16的形状上与第二实施方式不同。在第二变形例的接合方法中，以与第二实施方式不同的部分为中心进行说明。

如图9所示，第二金属构件2在纵板21的前端部包括缺口部27。更详细而言，缺口部27是将由纵板21的外侧面21b和第二横板23的第二正面23b构成的角部切除而形成的。缺口部27具有缺口倾斜面27a。

缺口倾斜面27a是与突起部16面接触的面。缺口倾斜面27a形成在纵板21的外侧面21b与第二横板23的第二正面23b之间。缺口倾斜面27a的倾斜角度并不受限制，但在本实施方式中相对于铅锤面倾斜45°，相对于外侧面21b和第二正面23b倾斜45°。

第一金属构件1的突起部16是与缺口部27卡合的部位。突起部16从第一横板12的第一正面12b朝正面侧突出，且截面大致呈梯形。突起部16具有接触面16a、垂直面16b和立起面16c。

接触面16a是从第一横板12的第一正面12b倾斜地突出并与缺口倾斜面27a面接触的面。接触面16a的倾斜角度只要与缺口倾斜面27a相同则并不受特别限制，但在本实施方式中，相对于铅锤面倾斜45°，相对于第一正面12b倾斜45°。

垂直面16b从接触面16a的前端部朝上方突出，并相对于第二金属构件2的第二正面23b垂直地延伸。垂直面16b比第二金属构件2的第二正面23b朝上方突出，并露出至外部。由此，形成由垂直面16b和第二金属构件2的第二正面23b构成的层差。上述层差位于接触面16a与缺口倾斜面27a的对接部的延长线上。

立起面16c是从第一横板12的第一正面12b垂直地立起，并将第一正面12b与垂直面16b的前端部连接的面。

接着，对本发明第二变形例的接合方法进行说明。在本变形例中，通过摩擦搅拌对使第一金属构件1与第二金属构件2对接而形成的对接部J4进行接合。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序和接合工序。

对接工序是使第一金属构件1与第二金属构件2对接而形成对接部J4的工序。如图9所示，在对接工序中，使第一金属构件1的纵板11的外侧面11b与第二金属构件2的第一横板22的第一正面22b共面，并且一边使第一金属构件1的第一横板12的突起部16与第二金属构件2的缺口部27卡合，一边使第一金属构件1的第一横板12的第一正面12b与第二金属构件2的纵板21的外侧面21b对接，以形成对接部J4。在对接工序中，突起部16的接触面16a与缺口部27的缺口倾斜面27a面接触，并构成对接部J4的一部分。本变形例的对接部J4的截面线形呈将直线形状与倾斜形状连接的形状。通过这样使第一金属构件1与第二金属构件2对接，从而在第二金属构件2的纵板21的前端侧形成内角。

接合工序是使用接合用旋转工具F对内角和对接部J4进行摩擦搅拌的工序。在接合工序中，将向右旋转的接合用旋转工具F从由突起部16的垂直面16b和第二金属构件2的第二正面23b构成的内角(层差)插入，使接合用旋转工具F沿着第二金属构件2的纵板21的前端侧的内角相对移动，以进行内角和对接部J4的摩擦搅拌接合。接合用旋转工具F的行进方向并不受特别限制，但在此从图10的近前侧朝里侧相对移动。如图10所示，在接合工序中，在使仅搅拌销F2与第一金属构件1及第二金属构件2接触的状态下进行摩擦搅拌。也就是说，在使搅拌销F2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌。在接合工序中，在以使搅拌销F2能插入内角和对接部J4的方式使接合用旋转工具F相对于铅锤面倾斜的状态下，进行摩擦搅拌。搅拌销F2的插入角度适当设定即可，但在本实施方式中，使接合用旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面倾斜45°。接合用旋转工具F的旋转中心轴C设定在穿过由垂直面16b与第二金属构件2的第二正面23b构成的内角(层差)以及突起部16的接触面16a与缺口倾斜面27a的对接部的位置(参照图9)。在接合用旋转工具F的移动轨迹上形成塑性化区域W4。在塑性化区域W4内产生了毛刺的情况下，根据需要去除即可。通过以上的工序，第一金属构件1和第二金属构件2被呈L字状接合。

根据以上所说明的本变形例的接合方法，也能起到与第二实施方式大致相同的作用效果。此外，由于使第一金属构件1的突起部16与第二金属构件2的缺口部27卡合，因此，在对接工序时能容易地进行第一金属构件1与第二金属构件2的定位。

[第三实施方式]

接着，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，在第一金属构件1和第二金属构件2分别包括突起部17、28这点上与第一实施方式不同。在第三实施方式的接合方法中，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。

如图11所示，第一金属构件1构成为包括第一突起部17。在本实施方式中，第一金属构件1和第二金属构件2由铝合金的挤压型材形成，但只要是能摩擦搅拌的金属，则其材料和制造方法并不受特别限制。

第一突起部17从第一横板12的第一正面12b朝正面侧突出，且截面呈顶点朝横向的等腰直角三角形。较为理想的是，第一突起部17的体积设定为如下程度：在进行了接合工序之后，在塑性化区域(接合部)的正面形成凹槽或是没有第一突起部17残留在上述正面。第一突起部17具有第一接触面17a和第一倾斜面17b。第一接触面17a和第一倾斜面17b以越远离第一正面12b则越互相靠近的方式倾斜，且它们的前端部彼此连接。第一接触面17a和第一倾斜面17b配置成相对于穿过第一突起部17的顶点的水平轴线对称。

第一接触面17a是从第一金属构件1的第一正面12b倾斜地突出并与第二金属构件2的第二突起部28面接触的面。第一接触面17a的倾斜角度并不受特别限制，但在本实施方式中相对于铅锤面倾斜45°，相对于第一正面12b倾斜45°。

第一倾斜面17b露出至外部，并成为供搅拌销F2插入的工具插入面。第一倾斜面17b的倾斜角度并不受特别限制，但在本实施方式中相对于铅锤面倾斜45°，相对于第一接触面17a倾斜90°且相对于第一正面12b倾斜45°。

第二金属构件2构成为包括第二突起部28。第二突起部28从纵板21的前端部沿纵板21的长边方向突出，且截面呈顶点朝上方的等腰直角三角形。较为理想的是，第二突起部28的体积设定为如下程度：在进行了接合工序之后，在塑性化区域(接合部)的正面形成凹槽或是没有第二突起部28残留在上述正面。第二突起部28具有第二接触面28a和第二倾斜面28b。第二接触面28a和第二倾斜面28b以越远离纵板21的前端部则越互相靠近的方式倾斜，且它们的前端部彼此连接。第二接触面28a和第二倾斜面28b配置成相对于穿过第二突起部28的顶点的铅锤轴线对称。

第二接触面28a是从纵板21的前端部倾斜地突出并与第一突起部17的第一接触面17a面接触的面。第二接触面28a的倾斜角度并不受特别限制，但在本实施方式中相对于铅锤面倾斜45°。

第二倾斜面28b露出至外部，并成为供搅拌销F2插入的工具插入面。第二倾斜面28b的倾斜角度并不受特别限制，但在本实施方式中相对于铅锤面倾斜45°，相对于第二接触面28a倾斜90°且相对于第二正面23b倾斜45°。在使第一金属构件1与第二金属构件2对接的状态下的第一倾斜面17b和第二倾斜面28b共面，并构成在第一正面12b与第二正面23b之间倾斜成45°的工具插入面。

接着，对本发明第三实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式中，通过摩擦搅拌对使第一金属构件1与第二金属构件2对接而形成的对接部J5进行接合。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序和接合工序。

对接工序是使第一金属构件1与第二金属构件2对接而形成对接部J5的工序。如图11所示，在对接工序中，使第一金属构件1的纵板11的外侧面11b与第二金属构件2的第一横板22的第一正面22b共面，并且一边使第一金属构件1的第一横板12的第一突起部17与第二金属构件2的纵板21的前端部的第二突起部28对接，一边使第一金属构件1的第一横板12的第一正面12b与第二金属构件2的纵板21的外侧面21b对接，以形成对接部J5。在对接工序中，第一突起部17的第一接触面17a与第二突起部28的第二接触面28a面接触，并构成对接部J5的一部分。本实施方式的对接部J5的截面线形呈将直线形状与倾斜形状连接的形状。通过这样使第一金属构件1与第二金属构件2对接，从而在第二金属构件2的纵板21的前端侧形成内角。

接合工序是使用接合用旋转工具F对内角和对接部J5进行摩擦搅拌的工序。

在接合工序中，将向右旋转的接合用旋转工具F从第一突起部17的第一倾斜面17b和第二突起部28的第二倾斜面28b插入，使接合用旋转工具F沿着第二金属构件2的纵板21的前端侧的内角相对移动，以进行内角和对接部J5的摩擦搅拌接合。接合用旋转工具F的行进方向并不受特别限制，但在此从图12的近前侧朝里侧相对移动。如图12所示，在接合工序中，在使仅搅拌销F2与第一金属构件1及第二金属构件2接触的状态下进行摩擦搅拌。也就是说，在使搅拌销F2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌。在接合工序中，在以使搅拌销F2能插入内角和对接部J5的方式使接合用旋转工具F相对于铅锤面倾斜的状态下进行摩擦搅拌。搅拌销F2的插入角度适当设定即可，但在本实施方式中，使接合用旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面倾斜45°。换言之，在本实施方式中，接合用旋转工具F的旋转中心轴C相对于第一倾斜面17b和第二倾斜面28b正交(参照图11)。接合用旋转工具F的旋转中心轴C设定在穿过第一接触面17a与第二接触面28a的对接部的位置(参照图11)。在接合用旋转工具F的移动轨迹上形成塑性化区域W5。在塑性化区域W5内产生了毛刺的情况下，根据需要去除即可。

通过以上的工序，第一金属构件1和第二金属构件2被呈L字状接合。

根据以上说明的本实施方式的接合方法，由于不像以往那样在接合用旋转工具F中使用按压块，而是使仅搅拌销F2与第一金属构件1及第二金属构件2接触，因此，能抑制接合时的第一金属构件1和第二金属构件2的损伤。此外，由于在接合用旋转工具F中未使用按压块，因此，能目视确认接合部分。由此，能提高作业性。此外，通过在第一金属构件1设置第一突起部17并且在第二金属构件2设置第二突起部28，并经由上述第一突起部17和第二突起部28进行接合工序，能解决内角的金属不足。

此外，由于第一金属构件1和第二金属构件2为挤压型材，因此，能容易地制作出包括第一突起部17的第一金属构件1，并且能容易地制作出包括第二突起部28的第二金属构件2。

(符号说明)

1第一金属构件；

2第二金属构件；

11纵板；

11a内侧面(一个侧面)；

11b外侧面(另一个侧面)；

12第一横板；

12a第一背面；

12b第一正面；

13第二横板；

13a第二背面；

13b第二正面；

14突起部；

15突起部；

16突起部；

17第一突起部；

21纵板；

21a内侧端面；

21b外侧面；

22第一横板；

22a第一背面；

22b第一正面；

23第二横板；

23a第二背面；

23b第二正面；

24突起部；

25缺口部；

27缺口部；

28第二突起部；

F接合用旋转工具；

F2搅拌销；

J1～J5对接部。

Claims

1.一种接合方法，使用包括搅拌销的接合用旋转工具，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侧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コ字形状，

所述第二金属构件包括突起部，所述突起部从所述纵板的前端部沿所述纵板的长边方向突出，

所述接合方法包括：

对接工序，在所述对接工序中，使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共面，并且使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；以及

接合工序，在所述接合工序中，将所述搅拌销从所述突起部插入，在使仅所述搅拌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，使所述接合用旋转工具沿着所述第二金属构件的所述纵板的前端侧的内角移动，进行所述第一金属构件和所述第二金属构件的所述对接部的摩擦搅拌接合。

2.一种接合方法，使用包括搅拌销的接合用旋转工具，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，

所述第一金属构件包括突起部，所述突起部从所述第一横板的正面朝正面侧突出，

所述接合方法包括：

对接工序，在所述对接工序中，使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共面，并且一边使所述第一金属构件的所述第一横板的所述突起部与所述第二金属构件的所述纵板的前端部卡合，一边使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；以及

3.如权利要求2所述的接合方法，其特征在于，

所述第二金属构件在所述纵板的前端部包括缺口部，

在所述对接工序中，使所述第一金属构件的所述突起部与所述第二金属构件的所述缺口部卡合。

4.一种接合方法，使用包括搅拌销的接合用旋转工具，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侧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前端部突出的截面呈コ字形状，

所述第一金属构件包括第一突起部，所述第一突起部从所述第一横板的正面朝正面侧突出，

所述第二金属构件包括第二突起部，所述第二突起部从所述纵板的前端部沿所述纵板的长边方向突出，

所述接合方法包括：

对接工序，在所述对接工序中，使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共面，并且一边使所述第一金属构件的所述第一横板的所述第一突起部与所述第二金属构件的所述纵板的前端部的所述第二突起部对接，一边使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；以及

接合工序，在所述接合工序中，将所述搅拌销从所述第一突起部和所述第二突起部插入，在使仅所述搅拌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，使所述接合用旋转工具沿着所述第二金属构件的所述纵板的前端侧的内角移动，进行所述第一金属构件和所述第二金属构件的所述对接部的摩擦搅拌接合。

5.如权利要求1至4中任一项所述的接合方法，其特征在于，

所述第一金属构件和所述第二金属构件是挤压型材。