CN111050977A - 复动式摩擦搅拌点接合方法、按压工具组件以及复动式摩擦搅拌点接合装置 - Google Patents

Abstract

一种复动式摩擦搅拌点接合方法、按压工具组件以及复动式摩擦搅拌点接合装置，摩擦搅拌点接合方法具备：接合步骤，在支承被接合物并且通过夹压部件的端面按压被接合物的状态下，通过销部件和肩部件将被接合物摩擦搅拌点接合；和按压步骤，在接合步骤后，在将销部件和肩部件容纳于夹压部件的容纳空间的状态下，通过摩擦搅拌点接合装置从旋转工具侧和其相反侧按压被接合物的摩擦搅拌的区域、和被接合物的与摩擦搅拌的区域邻接的邻接区域的至少任一区域的表面和背面。

Description

复动式摩擦搅拌点接合方法、按压工具组件以及复动式摩擦 搅拌点接合装置

技术领域

本发明涉及使通过复动式摩擦搅拌点接合形成的接头部分的疲劳强度提高的技术。

背景技术

例如像专利文献1所公开的那样，公知有复动式摩擦搅拌点接合装置，上述复动式摩擦搅拌点接合装置设置有：销部件和肩部件，能够相互独立地绕预先决定好的轴线旋转，并且能够在上述轴线方向上进退；和夹压部件，包围肩部件的外周，并且能够在上述轴线方向上进退。

专利文献1：日本特开2012-196682号公报

在通过摩擦搅拌点接合将被接合物接合的情况下，要求使接头部分的疲劳强度提高。然而，若仅设置用于实现这样的疲劳强度的提高的工序，则接合体的制造效率有可能降低。

发明内容

本发明是鉴于该课题而完成的，其目的在于高效地实现通过复动式摩擦搅拌点接合形成的被接合物的接头部分处的疲劳强度的提高。

为了解决上述课题，本发明的一个形态所涉及的摩擦搅拌点接合方法使用具备局部地搅拌被接合物的旋转工具、和按压上述被接合物的夹压部件的摩擦搅拌点接合装置，将上述被接合物摩擦搅拌点接合，上述旋转工具具有：销部件，设置为能够绕预先决定好的轴线旋转，并且能够在上述轴线方向上进退；和肩部件，设置为能够在包围上述销部件的外周的状态下绕上述轴线旋转，并且能够与上述销部件独立地在上述轴线方向上进退，上述夹压部件具有：内周面，以包围上述肩部件的外周的方式形成上述销部件和上述肩部件的容纳空间；和圆环状的端面，能够与上述被接合物面接触，上述摩擦搅拌点接合方法具备：接合步骤，在支承上述被接合物并且通过上述夹压部件的上述端面按压上述被接合物的状态下，通过上述销部件和上述肩部件将上述被接合物摩擦搅拌点接合；和按压步骤，在上述接合步骤后，在将上述销部件和上述肩部件容纳于上述容纳空间的状态下，通过上述摩擦搅拌点接合装置从上述被接合物的上述旋转工具侧和其相反侧按压上述被接合物的摩擦搅拌的区域、和上述被接合物的与上述摩擦搅拌的区域邻接的邻接区域的至少任一区域的表面和背面。

根据上述方法，在接合步骤后进行按压步骤，上述按压步骤通过摩擦搅拌点接合装置从旋转工具侧和其相反侧按压被接合物的摩擦搅拌的区域、和被接合物的与摩擦搅拌的区域邻接的邻接区域的至少任一区域的表面和背面。由此，在将被接合物摩擦搅拌点接合后，能够从上述两侧按压被接合物的表面和背面。因此，能够压缩被接合物并向被接合物的接头部分良好地赋予残留应力。因此，能够提高被接合物的接头部分的疲劳强度。

另外，这样的被接合物的按压能够应用用于被接合物的摩擦搅拌点接合的摩擦搅拌点接合装置来实施，并且在通过一系列的接合动作进行多个摩擦搅拌点接合的情况下，能够伴随着该接合动作来实施。因此，能够通过一系列的动作高效地进行被接合物的摩擦搅拌点接合和按压，从而能够抑制由设置按压工序造成的接合体的生产率降低。

也可以构成为：在上述按压步骤中，以覆盖上述销部件和上述肩部件的前端的方式将具有能够按压上述被接合物的上述表面的端面的接合侧按压工具安装于上述旋转工具，通过上述接合侧按压工具的上述端面，按压上述被接合物的上述表面。根据上述方法，在将被接合物摩擦搅拌点接合后，能够使用具有比较简单的构造的接合侧按压工具来高效地按压被接合物。

也可以构成为，在上述按压步骤中，以覆盖上述销部件和上述肩部件的前端的方式将具有能够按压上述被接合物的上述表面的端面的接合侧按压工具安装于上述旋转工具，上述接合侧按压工具具有：端面，与上述被接合物的上述表面对置配置；和接合侧突出部，配置为从上述接合侧按压工具的上述端面向上述轴线方向突出并绕上述轴线延伸，并且能够按压上述被接合物的上述表面，在上述按压步骤中，通过上述接合侧突出部，按压上述被接合物的上述表面。

根据上述方法，通过使用接合侧突出部，从而能够高效地按压被接合物的表面的所希望区域。另外，通过接合侧突出部按压被接合物，从而与能够减小按压面积对应地，即使是比较小的按压力，也能够良好地压缩被接合物。因此，也可以不另外准备用于按压被接合物的专用装置。因此，能够削减用于使接头部分的疲劳强度提高的成本，减轻作业负担，从而能够使接头部分的疲劳强度高效地提高。

也可以构成为：在上述按压步骤中，通过上述夹压部件的上述端面，按压上述被接合物的上述表面。由此，能够应用夹压部件来高效地按压被接合物。

也可以构成为：上述夹压部件具有夹压侧突出部，上述夹压侧突出部配置为从上述夹压部件的上述端面向上述轴线方向突出并绕上述轴线延伸，并且能够按压上述被接合物，在上述按压步骤中，通过上述夹压侧突出部，按压上述被接合物的上述表面。

根据上述方法，能够使用夹压侧突出部来高效地按压被接合物的表面的所希望区域。另外，通过夹压侧突出部按压被接合物，由此与能够减小按压面积对应地，即使是比较小的按压力，也能够良好地压缩被接合物。因此，也可以不另外准备用于按压被接合物的专用装置，从而能够削减用于使接头部分的疲劳强度提高的成本、减轻作业负担。

也可以构成为，在上述按压步骤中使用背抵侧按压工具，上述背抵侧按压工具具有：对置面，配置于上述被接合物的与上述旋转工具侧相反的一侧，并与上述被接合物的上述背面对置；和背抵侧突出部，配置为从上述对置面向上述轴线方向突出并绕上述轴线延伸，并且能够按压上述被接合物的上述背面，通过上述背抵侧突出部，按压上述被接合物的上述背面。

根据上述方法，通过使用背抵侧突出部，从而能够从被接合物的背抵侧按压工具侧高效地按压被接合物的背面的所希望区域，并且通过背抵侧突出部按压被接合物，由此与能够减小按压面积对应地，即使是比较小的按压力，也能够良好地压缩被接合物。

也可以构成为：在按压步骤中以从上述轴线方向观察，在上述被接合物的上述旋转工具侧和其相反侧按压上述被接合物的按压位置隔着上述被接合物重合的方式按压所述被接合物。由此，能够从被接合物的上述轴线方向两侧按压从上述轴线方向观察被接合物的上述按压位置重合的区域，从而能够使该区域的疲劳强度进一步提高。

本发明的另一形态所涉及的按压工具组件设置于通过旋转工具局部地搅拌被接合物来实施点接合的摩擦搅拌点接合装置，并用于按压摩擦搅拌点接合后的上述被接合物，上述旋转工具具有：销部件，设置为能够绕预先决定好的轴线旋转，并且能够在上述轴线方向上进退；和肩部件，设置为能够在包围上述销部件的外周的状态下绕上述轴线旋转，并且能够与上述销部件独立地在上述轴线方向上进退，上述按压工具组件具备：接合侧按压工具，以覆盖上述销部件和上述肩部件的前端的方式安装于上述旋转工具，并具有与上述被接合物的摩擦搅拌的区域、和上述被接合物的与上述摩擦搅拌的区域邻接的邻接区域的至少任一区域的表面对置配置的端面；和背抵侧按压工具，配置于上述被接合物的与上述旋转工具侧相反的一侧并支承上述被接合物，具有与上述被接合物的背面对置配置的对置面。

根据上述结构，能够通过安装于摩擦搅拌点接合装置的旋转工具的接合侧按压工具、和配置于被接合物的与旋转工具侧相反的一侧的背抵侧按压工具，从旋转工具侧和其相反侧按压被接合物的摩擦搅拌的区域、和被接合物的与摩擦搅拌的区域邻接的邻接区域的至少任一区域的表面和背面。另外，通过使用于被接合物的摩擦搅拌点接合的摩擦搅拌点接合装置具备按压工具组件，从而能够高效地实施这样的被接合物的按压。

另外，本发明的另一形态所涉及的按压工具组件设置于通过旋转工具局部地搅拌被接合物来点接合的摩擦搅拌点接合装置，并用于按压摩擦搅拌点接合后的上述被接合物，上述旋转工具具有：销部件，设置为能够绕预先决定好的轴线旋转，并且能够在上述轴线方向上进退；和肩部件，设置为能够在包围上述销部件的外周的状态下绕上述轴线旋转，并且能够与上述销部件独立地在上述轴线方向上进退，上述按压工具组件具备：夹压部件，具有内周面和圆环状的端面，上述内周面以包围上述肩部件的外周的方式形成上述销部件和上述肩部件的容纳空间，上述圆环状的端面与上述被接合物的摩擦搅拌的区域、和上述被接合物的与上述摩擦搅拌的区域邻接的邻接区域的至少任一区域的表面对置配置；和背抵侧按压工具，配置于上述被接合物的与上述旋转工具侧相反的一侧，支承上述被接合物，并具有与上述被接合物的背面对置配置的对置面。

根据上述结构，能够通过摩擦搅拌点接合装置的夹压部件、和配置于被接合物的与旋转工具侧相反的一侧的背抵侧按压工具，从旋转工具侧和其相反侧按压被接合物的摩擦搅拌的区域、和被接合物的与摩擦搅拌的区域邻接的邻接区域的至少任一区域的表面和背面。另外，能够通过使用于被接合物的摩擦搅拌点接合的摩擦搅拌点接合装置具备按压工具组件来实施这样的被接合物的按压，因此能够迅速地进行。

也可以构成为：在上述端面配置有第1突出部，上述第1突出部从上述端面向上述轴线方向突出并绕上述轴线延伸，并且能够按压上述被接合物的上述表面，在上述对置面配置有第2突出部，上述第2突出部从上述对置面向上述轴线方向突出并绕上述轴线延伸，并且能够按压上述被接合物的上述背面。

根据上述结构，能够使用接合侧按压工具或者配置于夹压部件的端面的第1突出部、和配置于背抵侧按压工具的对置面的第2突出部高效地按压被接合物的表面和背面的所希望区域，并且与能够减小按压面积对应地，即使是比较小的按压力，也能够良好地压缩被接合物。因此，也可以不另外准备用于按压被接合物的专用装置，能够减轻用于使接头部分的疲劳强度提高的成本、作业负担，并能够使接头部分的疲劳强度高效地提高。

本发明的另一形态所涉及的复动式摩擦搅拌点接合装置具备上述的任一按压工具组件。根据该结构，在将被接合物摩擦搅拌点接合后，能够从上述两侧按压被接合物的表面。因此，能够压缩被接合物并向被接合物的接头部分良好地赋予残留应力。因此，能够提高被接合物的接头部分的疲劳强度。

根据本发明的各形态，能够高效地实现通过复动式摩擦搅拌点接合形成的被接合物的接头部分处的疲劳强度的提高。

附图说明

图1是第1实施方式所涉及的复动式摩擦搅拌点接合装置的主要部位结构图。

图2是第1实施方式所涉及的按压工具组件的立体图。

图3是表示第1实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法的步骤图。

图4的(a)～(f)是用于对第1实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法进行说明的剖视图。

图5是通过第1实施方式的摩擦搅拌点接合方法形成的被接合物的接头部分的主视图。

图6是表示从被接合物的两端向通过第1实施方式的摩擦搅拌点接合方法形成的被接合物的接头部分施加了拉伸载荷时的情形的剖视图。

图7是第2实施方式所涉及的按压工具组件的立体图。

图8是表示从被接合物的两端向通过第2实施方式的摩擦搅拌点接合方法形成的被接合物的接头部分施加了拉伸载荷时的情形的剖视图。

图9的(a)～(f)是用于对第3实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法进行说明的剖视图。

图10的(a)～(f)是用于对第4实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法进行说明的剖视图。

图11的(a)～(f)是用于对第5实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法进行说明的剖视图。

图12是用于对第6实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法进行说明的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对各实施方式进行说明。

(第1实施方式)

图1是第1实施方式所涉及的复动式摩擦搅拌点接合装置1的主要部位结构图。在图1中，用剖面表示旋转工具2，并且用虚线示意性地表示旋转工具2与工具驱动部3的连接。

装置1将被接合物W(作为一个例子，为一对被接合部件(第1板材W1和第2板材W2))摩擦搅拌点接合。装置1具备旋转工具2、工具驱动部3、控制部4、背抵部件5以及夹压部件8。

工具驱动部3使旋转工具2向预先决定好的多个位置移动，并且驱动旋转工具2并使其旋转。控制部4以使旋转工具2具有的各部件6～8驱动的方式控制工具驱动部3。并不限定工具驱动部3的具体的构造，例如能够利用公知的构造。

作为一个例子，控制部4是具备CPU、ROM以及RAM等的计算机，并控制工具驱动部3的动作。在ROM储存规定的控制程序，在RAM存储由操作人员输入的设定信息。在该设定信息中，例如包括板材W1、W2的各板厚值的信息和各接合位置的信息。背抵部件5配置于被接合物W的与旋转工具2侧相反的一侧并支承被接合物W。背抵部件5的局部隔着被接合物W与旋转工具2对置。

旋转工具2局部地搅拌被接合物W。本实施方式的装置1从被接合物W的与被支承一侧相反的一侧通过旋转工具2局部地搅拌由背抵部件5支承的被接合物W。旋转工具2具有销部件6和肩部件7。旋转工具2具有在销部件6的外侧配置肩部件7，在肩部件7的外侧配置夹压部件8的嵌套构造。

销部件6设置为能够绕预先决定好的轴线P旋转，并且能够在轴线P方向上进退。本实施方式的销部件6形成为在轴线P方向上延伸的圆柱状。销部件6的轴线P方向后端部(销部件6的与被接合物W侧相反的一侧的端部)支承于工具驱动部3的固定部(未图示)。

肩部件7设置为能够在包围销部件6的外周的状态下绕轴线P旋转，并且能够与销部件6独立地在轴线P方向上进退。肩部件7具有中空部7a，销部件6内插于肩部件7的中空部7a。

在本实施方式的旋转工具2中，销部件6和肩部件7设置为当在肩部件7的中空部7a内插有销部件6的状态下，能够分别独立地绕轴线P旋转，并且能够在轴线P方向上进退。另外，肩部件7形成为在轴线P方向上延伸的圆筒状。

夹压部件8设置为包围肩部件7的外周。夹压部件8设置为能够与销部件6和肩部件7独立地在轴线P方向上进退。

夹压部件8是圆筒状的部件，具有端面8a和内周面8b。内周面8b以包围肩部件7的外周的方式形成肩部件7的容纳空间(以下，仅称为容纳空间。)。

端面(抵接面)8a是圆环状，与被接合物W的表面(这里为第1板材W1的板面)对置配置。端面8a配置为能够与被接合物W的表面面接触。端面8a与相对于轴线P方向垂直的面平行地延伸。

在不摩擦搅拌点接合被接合物W的情况下，在容纳空间以包围肩部件7的外周的方式容纳肩部件7。形成容纳空间的内周面8b在夹压部件8的内部沿轴线P方向延伸。在容纳空间与肩部件7独立地也容纳销部件6。当在容纳空间容纳销部件6和肩部件7的情况下，容纳空间的开口被销部件6和肩部件7堵塞。在将被接合物W摩擦搅拌点接合时，销部件6和肩部件7从容纳空间向被接合物W侧延伸。

在夹压部件8的轴线P方向后端部配置有用于在轴线P方向上朝向被接合物W对夹压部件8赋予作用力的弹簧9。夹压部件8通过来自弹簧9的作用力，将支承于背抵部件5的被接合物W向轴线P方向按压。在使夹压部件8从被接合物W后退时，夹压部件8被工具驱动部3拉起，并从被接合物W后退。

此外装置1例如也可以具有C型框架构造。在该情况下，也可以构成为：旋转工具2、工具驱动部3、控制部4以及夹压部件8配置于装置1的上部，背抵部件5配置于装置1的下部。另外，装置1例如也可以安装于多关节机器人。另外，也可以构成为：装置1的旋转工具2、工具驱动部3、控制部4以及夹压部件8安装于多关节机器人，背抵部件5安装于与上述多关节机器人不同的结构(定位器等)。

图2是第1实施方式所涉及的按压工具组件11的立体图。按压工具组件11设置于装置1，并用于通过装置1按压摩擦搅拌点接合后的被接合物W。

如图2所示，按压工具组件11具有接合侧按压工具10和背抵侧按压工具15。接合侧按压工具10安装于旋转工具2。本实施方式的接合侧按压工具10以覆盖销部件6和肩部件7的前端的方式安装于旋转工具2。作为一个例子，接合侧按压工具10以覆盖销部件6、肩部件7以及夹压部件8的各前端、和夹压部件8的外周的方式安装于旋转工具2。

接合侧按压工具10是圆柱状，具有端面10a和接合侧突出部10b。端面10a与被接合物W的表面(这里为第1板材W1的板面)对置配置。突出部10b配置为从端面10a向轴线P方向突出并绕轴线P延伸，并且能够按压被接合物W的表面。在将接合侧按压工具10安装于旋转工具2的状态下，突出部10b从端面10a向轴线P方向突出。突出部10b是按压摩擦搅拌点接合后的被接合物W的压头。突出部10b配置为能够在轴线P方向上按压摩擦搅拌点接合后的被接合物W。

突出部10b具有用于在通常的摩擦搅拌点接合装置的接合步骤所需要的载荷输出范围内向作为被接合物W的载荷传递部位的接合界面给予压缩塑性变形的形状。这样装置1具备对被接合物W的压缩加工机构。

具体而言，端面10a的突出部10b以外的区域形成为平坦。从轴线P方向观察，突出部10b形成为在端面10a的周向上延伸的圆环状。作为一个例子，突出部10b的宽度尺寸和高度(轴线P方向)尺寸是恒定的。另外，突出部10b的与长边方向垂直的剖面是矩形状。

突出部10b的高度(轴线P方向)尺寸能够适当地设定。在被接合物W是一对板材W1、W2的情况下，突出部10b的高度尺寸例如能够设定为比板材W1的板厚尺寸小的值。

突出部10b的宽度尺寸与高度尺寸的至少任意一个也可以在突出部10b的多个位置不同。另外，突出部10b的与长边方向垂直的剖面并不限定于矩形状，例如也可以是朝向被接合物W凸起的抛物线状。

背抵侧按压工具15配置于被接合物W的与旋转工具2侧相反的一侧并支承被接合物W。背抵侧按压工具15具有对置面15a和背抵侧突出部15b。对置面15a与被接合物W的背面对置配置。对置面15a的突出部15b以外的区域形成为平坦。

突出部15b是按压摩擦搅拌点接合后的被接合物W的压头。在装置1具备背抵侧按压工具15的状态下，突出部15b配置为从对置面15a向轴线P方向突出并绕轴线P延伸，并且能够按压被接合物W的背面。

从轴线P方向观察，突出部15b形成为在对置面15a的周向上延伸的圆环状。作为一个例子，突出部15b形成为与突出部10b相同的形状和尺寸。

从轴线P方向观察，本实施方式的按压工具组件11配置为：突出部10b、15b隔着被接合物W在旋转工具2侧和其相反侧(背抵侧按压工具15侧)重合(这里为完全重合)。

图3是表示第1实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法的步骤图。如图3所示，通过该方法，进行依次包括多个步骤S1～S4在内的序列。具体而言，进行以下步骤：对位步骤S1，为了在规定的接合位置进行摩擦搅拌点接合，相对于被接合物W进行旋转工具2的对位；和接合步骤S2，在对位步骤S1后，在支承被接合物W并且通过夹压部件8的端面8a按压被接合物W的状态下，通过销部件6和肩部件7将被接合物W摩擦搅拌点接合。

另外在接合步骤S2后进行以下步骤：安装步骤S3，使销部件6和肩部件7从被接合物W后退，并且将按压工具组件11安装于装置1；和按压步骤S4，在安装步骤S3后，通过装置1按压被接合物W。通过该按压步骤S4，向被接合物W赋予残留应力，从而使被接合物W的疲劳强度提高。

图4的(a)～(f)是用于对第1实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法进行说明的剖视图。最初操作人员将设定信息向装置1输入，在重叠了板材W1、W2的状态下使它们支承于背抵部件5。控制部4控制工具驱动部3，使得旋转工具2移动至预先决定好的接合位置(图4的(a))。由此进行对位步骤S1，从而将旋转工具2相对于被接合物W进行对位。

接着控制部4以驱动销部件6和肩部件7并使它们旋转的方式控制工具驱动部3，并且以使肩部件7及夹压部件8与被接合物W的表面抵接的方式控制工具驱动部3。其后，控制部4以将肩部件7按压于被接合物W的方式控制工具驱动部3。由此，端面8a与被接合物W的表面面接触，并且将肩部件7向被接合物W的内部按入，从而摩擦搅拌被接合物W(图4的(b))。

此时，控制部4控制工具驱动部3，以便使销部件6的对于被接合物W的按入侧端面相比肩部件7的对于被接合物W的按入侧端面向按入方向的相反侧移动。由此，使由肩部件7的摩擦搅拌产生的被接合物W的塑性流动部W3向肩部件7的中空部7a进入(图4的(b))。

然后，控制部4控制工具驱动部3，使得在使夹压部件8的端面8a与被接合物W的表面面接触的状态下，使销部件6和肩部件7的对于被接合物W的按入侧端面朝向销部件6和肩部件7与被接合物W的表面接触之前的被接合物W的表面位置移动。

由此，通过销部件6回填通过由肩部件7进行的摩擦搅拌而进入至肩部件7的内部的被接合物W的塑性流动部W3，并且将被接合物W摩擦搅拌点接合(图4的(c))。

由此进行接合步骤S2，将被接合物W摩擦搅拌点接合，从轴线P方向观察(在正面视角)在被接合物W形成圆形状的摩擦搅拌的区域J(参照图5)。

接着控制部4控制工具驱动部3，使得销部件6、肩部件7以及夹压部件8从被接合物W远离(后退)(图4的(d))。其后，操作人员将接合侧按压工具10安装于旋转工具2，并且配置背抵侧按压工具15。这里，将背抵侧按压工具15与背抵部件5更换，但也可以在背抵部件5载置背抵侧按压工具15。在不使用背抵部件5的情况下，被接合物W也可以由未图示的支承部件支承。

此时以从轴线P方向观察突出部10b、15b隔着被接合物W重合(这里为完全重合)的方式将接合侧按压工具10与背抵侧按压工具15对位。由此，进行按压工具组件11的安装步骤S3。

接下来，在接合步骤S2后(这里在安装步骤S3后)，在将销部件6和肩部件7容纳于夹压部件8的容纳空间的状态下，通过装置1，从旋转工具2侧、和其相反侧(背抵侧按压工具15侧)按压被接合物W的摩擦搅拌的区域J、和被接合物W的与摩擦搅拌的区域J邻接的邻接区域的至少任一区域的表面和背面。

在本实施方式中，在安装步骤S3后，控制部4控制工具驱动部3，使得在将销部件6的相对于被接合物W的轴线P位置维持在接合步骤S2中的轴线P位置的状态下，通过突出部10b、15b按压被接合物W的摩擦搅拌的区域J和其邻接区域的边界处的表面和背面(图4的(f))。

由此进行按压步骤S4，在被接合物W的被突出部10b按压的部分形成凹部L，在被接合物W的被突出部15b按压的部分形成凹部M。由此，在被接合物W的包括凹部L、M之间在内的区域形成压缩部(压缩塑性变形部)K，从而向被接合物W赋予残留应力。在本实施方式中，通过使用从轴线P方向观察为圆环状的突出部10b、15b，从而一次按压被接合物W的摩擦搅拌的区域J和其邻接区域的边界处的表面和背面的整周，并且在该边界处的表面和背面的整周一次形成压缩部K。

通过在摩擦搅拌的区域J的温度低于摩擦搅拌温度的状态下进行按压步骤S4，从而将被接合物W冷压缩。其后控制部4以解除由夹压部件8进行的压缩的方式控制工具驱动部3。

图5是通过第1实施方式的摩擦搅拌点接合方法形成的被接合物W的接头部分的主视图。图6是表示从被接合物W的两端向通过第1实施方式的摩擦搅拌点接合方法形成的被接合物W的接头部分施加了拉伸载荷时的情形的剖视图。

如图5所示，在摩擦搅拌点接合后的被接合物W形成有在正面视角中为圆形状的摩擦搅拌的区域J。在摩擦搅拌的区域J和其邻接区域的边界处的表面和背面，在摩擦搅拌的区域J的整周上形成有圆环状的凹部L、M。作为一个例子，凹部L、M形成为在正面视角中隔着被接合物W完全重叠。在正面视角中，在与被接合物W的凹部L、M对应的区域形成有圆环状的压缩部K。

被接合物W通过形成压缩部K而被赋予残留应力(压缩残留应力)，从而提高疲劳强度。本实施方式的被接合物W在摩擦搅拌的区域J的整周上使疲劳强度提高。

因此，例如如图6所示，当在各板材W1、W2延伸的方向上将拉伸力D1反复加载于被接合物W的第1板材W1和第2板材W2的疲劳载荷、和摩擦搅拌区域J的边界(接合边界)等为疲劳破坏的起点和进展路径的情况下，对于被接合物W而言，通过向压缩部K赋予残留应力，从而延长疲劳寿命。

此外通过本申请发明人们的研究，确认了作为实施例，当在位于比摩擦搅拌的区域J和其邻接区域的接合界面靠摩擦搅拌的区域J的内侧的位置的被接合物W的区域形成压缩部K时，接头部分的疲劳寿命提高10倍左右。

如以上说明的那样，根据第1实施方式，通过在接合步骤S2后(这里在安装步骤S3后)进行按压步骤S4，从而在将被接合物W摩擦搅拌点接合后，能够从旋转工具2侧和其相反侧按压被接合物W的表面和背面。因此，能够压缩被接合物W，并向被接合物W的接头部分良好地赋予残留应力。因此，能够提高被接合物W的接头部分的疲劳强度。

另外，这样的被接合物W的按压能够应用用于被接合物W的摩擦搅拌点接合的装置1来实施，并且在通过一系列的接合动作进行多个摩擦搅拌点接合的情况下，能够伴随着该接合动作来实施。因此，能够通过一系列的动作高效地进行被接合物W的摩擦搅拌点接合和按压，从而能够抑制由设置按压步骤S4造成的接合体的生产率降低。

另外在按压步骤S4中，通过以覆盖销部件6和肩部件7的前端的方式安装于旋转工具2的接合侧按压工具10的突出部10b，按压被接合物W的表面，因此能够高效地按压被接合物W的表面的所希望区域。另外，通过突出部10b按压被接合物W，因此与能够减小按压面积对应地，即使是比较小的按压力，也能够良好地压缩被接合物W。因此，也可以不另外准备用于按压被接合物W的专用装置。因此，能够减轻用于使接头部分的疲劳强度提高的成本、作业负担，从而能够使接头部分的疲劳强度高效地提高。

另外在按压步骤S4中，使用背抵侧按压工具15，通过背抵侧按压工具15的突出部15b按压被接合物W的背面，因此能够从被接合物W的背抵侧按压工具15侧高效地按压被接合物W的背面的所希望区域，并且通过突出部15b按压被接合物W，由此与能够减小按压面积对应地，即使是比较小的按压力，也能够良好地压缩被接合物W。

另外在按压步骤S4中，以从轴线P方向观察，被接合物W的按压位置隔着被接合物W在旋转工具2侧和其相反侧重合的方式按压被接合物W，因此从轴线P方向观察，能够从被接合物W的轴线P方向两侧按压被接合物W重合的区域，从而能够使该区域的疲劳强度进一步提高。

另外按压工具组件11具备接合侧按压工具10和背抵侧按压工具15，因此能够通过安装于装置1的旋转工具2的接合侧按压工具10和背抵侧按压工具15，从旋转工具2侧和背抵侧按压工具15侧按压被接合物W的摩擦搅拌的区域J、和被接合物W的与摩擦搅拌的区域J邻接的邻接区域的至少任一区域的表面和背面。通过使用于被接合物W的摩擦搅拌点接合的装置1具备按压工具组件11，从而能够高效地实施这样的被接合物W的按压。

另外，在接合侧按压工具10的端面10a配置有接合侧突出部(第1突出部)10b，在背抵侧按压工具15的对置面15a配置有背抵侧突出部(第2突出部)15b，因此能够使用各突出部10b、15b，高效地按压被接合物W的表面和背面的所希望区域，并且与能够减小按压面积对应地，即使是比较小的按压力，也能够良好地压缩被接合物。接下来，以与现有的实施方式的差异为中心对其他的实施方式进行说明。

(第2实施方式)

图7是第2实施方式所涉及的按压工具组件21的立体图。图8是表示从被接合物W的两端向通过第2实施方式的摩擦搅拌点接合方法形成的被接合物W的接头部分施加了拉伸载荷时的情形的剖视图。

在端面20a的正面视角(从轴线P方向观察)中，接合侧按压工具20的接合侧突出部20b以恒定的曲率弯曲并且形成为圆弧状。突出部20b的长度能够适当地设定。

在端面25a的正面视角(从轴线P方向观察)中，背抵侧按压工具25的背抵侧突出部25b以恒定的曲率形成为圆弧状。突出部25b的长度能够适当地设定。本实施方式的突出部20b、25b形成为相同形状并且相同尺寸。

以在与端面20a平行的面内将突出部20b的圆弧作为圆周的一部分的圆的中心位置O1、和在与端面25a平行的面内将突出部25b的圆弧作为圆周的一部分的圆的中心位置O2位于轴线P上的方式将按压工具组件21设置于装置1的状态下，从轴线P方向观察，突出部20b、25b配置于相对于轴线P为点对称的位置。

另外，在与端面10a平行的面内通过突出部20b的长边方向两端和中心位置O1的两条线之间的角度能够适当地设定，但作为一个例子能够设定为数度以上数十度以下的范围的值(这里为30°)。

另外，在与对置面15a平行的面内通过突出部25b的长边方向两端和中心位置O2的两条线之间的角度能够适当地设定，但作为一个例子能够设定为数度以上数十度以下的范围的值(这里为30°)。

在第2实施方式的安装步骤S3中，将按压工具组件21安装于装置1，使得预先将突出部20b、25b配置于作为被接合物W的一对被接合部件(这里为板材W1、W2)的每一个中的摩擦搅拌的区域J和其邻接区域中的各接合部件的拉伸力D1波及到的一侧。

如图8所示，由此在按压步骤S4中，在一对被接合部件(这里为板材W1、W2)的每一个中的摩擦搅拌的区域J和其邻接区域中的拉伸力D1波及到的一侧的部分(被接合物W的共计两处)，形成凹部L、M，并且形成压缩部K。

根据第2实施方式，在被接合物W的摩擦搅拌的区域J的整周中的局部区域和其邻接区域局部地形成压缩部K，并且能够向被接合物W赋予对于拉伸力D1所需的疲劳强度。

此外，也可以构成为：在如上述那样将按压工具组件21设置于装置1的状态下，从轴线P方向观察，突出部20b、25b配置为不相对于轴线P为点对称。

另外突出部20b、25b也可以是相互不同的形状。例如突出部20b、25b中的一个也可以比另一个长，彼此的高度尺寸也可以不同。

另外，也可以构成为：以在被接合物W的多个位置形成压缩部K(凹部L、M)的方式使按压工具组件21相对于装置1的位置变化，并且进行多次按压步骤S4。

另外，也可以构成为：通过这样进行多次按压步骤S4，从而如第1实施方式(参照图5)那样，形成在被接合物W的摩擦搅拌的区域J和其邻接区域的边界处的表面和背面的整周上连续的压缩部K。

(第3实施方式)

图9的(a)～(f)是用于对第3实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法进行说明的剖视图。第3实施方式的装置1具备夹压部件18和背抵侧按压工具25作为按压工具组件。

夹压部件18具有夹压侧突出部18c。该突出部18c从端面18a向轴线P方向突出。突出部18c是按压摩擦搅拌点接合后的被接合物W的压头。突出部18c配置为能够将摩擦搅拌点接合后的被接合物W向轴线P方向按压。突出部18c具有用于在通常的摩擦搅拌点接合装置的接合步骤所需要的载荷输出范围内向作为被接合物W的载荷传递部位的接合界面给予压缩塑性变形的形状。

具体而言，夹压部件18的端面18a的突出部18c以外的区域形成为平坦。从轴线P方向观察，端面18a形成为圆环状。从轴线P方向观察，突出部18c形成为在轴线P的周向上延伸的圆弧状。即从轴线P方向观察，突出部18c以恒定的曲率弯曲并延伸。作为一个例子，突出部18c的宽度尺寸和高度(轴线P方向)尺寸恒定。另外，突出部18c的与长边方向垂直的剖面是矩形状。

本实施方式的突出部18c形成为沿着夹压部件18的内周面18b的周边的圆弧状。突出部18c配置于端面18a的比外缘靠轴线P侧的位置。作为一个例子，突出部18c配置于与内周面18b连续的位置。突出部18c的轴线P侧侧面与内周面18b平滑地连续。

作为一个例子，从轴线P方向观察，突出部18c的长度尺寸设定为内周面18b中的周边的整周长的1/2(半周长)的值。突出部18c的长度尺寸并不局限于此，可以与第2实施方式的突出部20b相同，也可以设定为内周面18b的整周长的值。即，从轴线P方向观察，突出部18c也可以是圆环状。

突出部18c的高度(轴线P方向)尺寸能够适当地设定。在被接合物W为一对板材W1、W2的情况下，突出部18c的高度尺寸例如能够设定为比板材W1的板厚尺寸小的值。

突出部18c的宽度尺寸与高度尺寸的至少任一个也可以在突出部18c的多个位置不同。另外，突出部18c的与长边方向垂直的剖面并不限定于矩形状，例如也可以是朝向被接合物W凸起的抛物线状。另外突出部18c也可以配置于与内周面18b不连续的位置。换言之，也可以在突出部18c的轴线P侧侧面与内周面18b之间设置有阶梯差。

背抵侧按压工具25与第2实施方式的背抵侧按压工具相同。优选背抵侧按压工具25是将按压工具组件设置于装置1的状态下，从轴线P方向观察，突出部18c、25b的至少一部分以上隔着被接合物W重叠的结构。因此，本实施方式的突出部18c、25b具有相同的形状。另外，在由装置1具备按压工具组件的状态下，作为一个例子，突出部18c、25b配置为从轴线P方向观察隔着被接合物W完全地重合。

在第3实施方式的摩擦搅拌点接合方法中，在接合步骤S2后进行以下步骤：第2对位步骤S5，使销部件6和肩部件7从被接合物W后退，并且为了在规定位置按压被接合物W，相对于被接合物W进行夹压部件18的对位；和按压步骤S4，在第2对位步骤S5后，在上述规定位置通过夹压部件18按压被接合物W。通过该按压步骤S4，向被接合物W赋予残留应力，从而使被接合物W的疲劳强度提高。

具体而言，与第1实施方式相同地进行对位步骤S1(第1对位步骤S1)(图9的(a))。接着控制部4以驱动销部件6和肩部件7并使它们旋转的方式控制工具驱动部3，并且以使肩部件7和夹压部件18朝向第2板材W2移动至规定位置的方式控制工具驱动部3。

由此，端面18a与被接合物W的表面面接触，并且夹压部件18的突出部18c按压被接合物W的表面。其结果是，在突出部18c按压的被接合物W的部分形成槽状的凹部N。另外，将肩部件7向被接合物W的内部按入，并摩擦搅拌被接合物W(图9的(b))。

另外，控制部4与第1实施方式相同地控制工具驱动部3，使得通过销部件6回填通过由肩部件7进行的摩擦搅拌进入至肩部件7的内部的被接合物W的塑性流动部W3，并且将被接合物W摩擦搅拌点接合(图9的(c))。

由此进行接合步骤S2，将被接合物W摩擦搅拌点接合，在被接合物W形成从轴线P方向观察(在正面视角中)为圆形状的摩擦搅拌的区域J。在本实施方式的接合步骤S2中，在使突出部18c位于与在按压步骤S4中通过突出部18c按压被接合物W的表面的按压位置不同的退回位置的状态下，进行摩擦搅拌点接合。

接着，控制部4以使销部件6、肩部件7以及夹压部件18从被接合物W远离(后退)的方式控制工具驱动部3(图9的(d))。其后，操作人员将背抵部件5更换为背抵侧按压工具15。另外控制部4控制工具驱动部3，使得销部件6相对于被接合物W的轴线P位置沿着被接合物W的表面从摩擦搅拌点接合时的位置X1向偏离规定距离的位置X2移动并将旋转工具2对位。位置X2在本实施方式中设定为与摩擦搅拌的区域J重叠的位置。

另外，控制部4控制工具驱动部3而在位置X2调整突出部18c的绕轴线P的位置，使得突出部18c的长边方向中央位于与凹部N邻接的摩擦搅拌的区域J的周边，并且突出部18c沿摩擦搅拌的区域J的周向延伸。另外，操作人员将背抵侧按压工具15定位于从轴线P方向观察突出部18c、25b重合(作为一个例子为完全重合)的位置(图9的(e))。由此进行第2对位步骤S5。

在第2对位步骤S5中，夹压部件18在按压步骤S4中在被接合物W中的旋转工具2侧的摩擦搅拌的区域J的周边形成凹部Q，因此夹压部件18对位为能够在突出部18c的至少一部分以上不与凹部N重叠的区域按压被接合物W的表面。

接下来，在接合步骤S2后，在使销部件6和肩部件7从被接合物W远离的状态下，通过突出部18c、25b按压通过被接合物W的接合步骤S2形成的摩擦搅拌的区域J、或者与摩擦搅拌的区域J邻接的邻接区域的至少任一区域的表面和背面。

在本实施方式中，在第2对位步骤S5后，控制部4控制工具驱动部3，使得在使销部件6相对于被接合物W的轴线P位置与位置X2一致的状态下，由突出部18c按压被接合物W中的旋转工具2侧的摩擦搅拌的区域J的表面(图9的(f))。由此，在使突出部18c从退回位置向按压位置移动的状态下，由突出部18c、25b按压被接合物W的表面和背面。

由此进行按压步骤S4，在被接合物W的旋转工具2侧形成凹部Q，并且在被接合物W的与旋转工具2侧相反的一侧形成凹部R。由此被接合物W形成压缩部K并被赋予残留应力。

通过在摩擦搅拌的区域J的温度低于摩擦搅拌温度的状态下进行按压步骤S4，从而将被接合物W冷压缩。其后，控制部4控制工具驱动部3，使得解除由突出部18c、25b进行的压缩。

根据第3实施方式，能够使用突出部18c高效地按压被接合物W的表面的所希望区域。另外，通过由突出部18c按压被接合物W，从而与能够减小按压面积对应地，即使是比较小的按压力也能够良好地压缩被接合物W。因此，也可以不另外准备用于按压被接合物W的专用装置。

因此，能够减少用于使接头部分的疲劳强度提高的成本、减轻作业负担，从而能够使接头部分的疲劳强度高效地提高。另外，这样的被接合物W的按压能够通过使用于被接合物W的摩擦搅拌点接合的装置1具备按压工具组件来实施，因此能够迅速地进行。

(第4实施方式)

图10的(a)～(f)是用于对第4实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法进行说明的剖视图。第4实施方式的装置1具备夹压部件28和背抵侧按压工具35作为按压工具组件。

夹压部件28是圆筒状的部件，具有内周面28b、端面28a以及空腔部28d(参照图10的(a))。内周面28b以包围肩部件7的外周的方式形成肩部件7的容纳空间。端面(抵接面)28a从轴线P方向观察是圆环状，与被接合物W的表面(这里为第1板材W1的板面)面接触并按压该表面。在由装置1具备夹压部件28的状态下，端面28a与垂直于轴线P方向的面平行地延伸。

空腔部28d夹在内周面28b与端面28a之间，与内周面28b相比，向扩径方向凹陷，并且向被接合物W侧开口。空腔部28d设置于夹压部件28的被接合物W侧的端部(轴线P方向前端部)，并向被接合物W侧开口。即，空腔部28d在夹压部件28的轴线P方向前端侧开口，并且向夹压部件28的轴线P方向内侧凹陷。空腔部28d用于在被接合物W形成堆焊部W4(参照图10的(d))。

本实施方式的空腔部28d的内表面形成为以从端面28a的径向内侧的周边朝向夹压部件28的轴线P方向内部夹压部件28的内径逐渐减小的方式倾斜的倾斜面。在该内表面的端面28a的径向中央形成有容纳空间的开口。

本实施方式的空腔部28d的倾斜面(内表面)从与夹压部件28的轴线P方向垂直的方向观察延伸为曲线状。作为一个例子，从与轴线P方向垂直的方向观察，倾斜面从端面28a的径向内侧的周边延伸为圆弧状后，朝向轴线P与轴线P方向垂直地延伸。此外也可以构成为：从与轴线P方向垂直的方向观察，倾斜面从端面28a的径向内侧的周边朝向轴线P方向延伸为直线状。

另外，从与轴线P方向垂直的方向观察，位于轴线P的两侧的一对倾斜面的形状在本实施方式中在夹压部件28的绕着轴线P的整周上是对称形状，但并不限定于此。

从与轴线P方向垂直的一个方向观察，上述一对倾斜面的形状也可以是非对称形状。在该情况下，例如，上述一对的倾斜面中的一个倾斜面的形状也可以是与另一个倾斜面相比在与轴线P垂直的方向上较长地延伸的形状。

另外，在该情况下，上述一对倾斜面中的后述的压缩部K(参照图10的(f))的形成预定侧中的倾斜面的形状也可以是与另一个倾斜面相比在与轴线P垂直的方向上较长地延伸的形状。由此，能够将压缩部K形成于堆焊部W4的比较广的区域。

容纳空间设置于夹压部件28的比空腔部28d靠轴线P方向内侧的位置。在不摩擦搅拌点接合被接合物W的情况下，在容纳空间以包围肩部件7的外周的方式容纳肩部件7。形成容纳空间的内周面28b在夹压部件28的内部沿轴线P方向延伸。在容纳空间与肩部件7独立地也容纳销部件6。在容纳空间容纳销部件6和肩部件7的情况下，容纳空间的开口被销部件6和肩部件7堵塞。在摩擦搅拌点接合被接合物W时，销部件6和肩部件7从容纳空间经由空腔部28d向被接合物W侧延伸。

背抵侧按压工具35具有端面35b、和被端面35b包围并向轴线P方向凹陷的凹部35a(参照图10的(e))。端面35b和凹部35a的底面是与被接合物W对置的对置面。

端面35b从轴线P方向观察是圆环状，与被接合物W的背面(这里为第1板材W1的板面)面接触并按压该背面。另外端面35b是支承背抵侧按压工具35的被接合物W的支承面。在由装置1具备背抵侧按压工具35的状态下，端面35b与垂直于轴线P方向的面平行地延伸。

凹部35a配置于经由被接合物W与空腔部28d对置的位置，并沿着被接合物W的背面延伸。作为一个例子，凹部35a从轴线P方向观察是圆形状。凹部35a具有从其周边朝向背抵侧按压工具35的轴线P方向内部内径逐渐减小的倾斜面、和被倾斜面包围的底面。凹部35a的周边的内径能够适当地设定，这里，设定为大于肩部件7的外径。作为一个例子，从与轴线P垂直的方向观察，空腔部28d和凹部35a形成为相同形状和尺寸。

这里，空腔部28d和凹部35a的各开口的内径大于容纳空间的开口的内径(肩部件7的外径)。因此，在第4实施方式中，在摩擦搅拌点接合被接合物W的情况下，相对于由空腔部28d形成的堆焊部W4，形成通过由销部件6和肩部件7进行的摩擦搅拌产生的摩擦搅拌的区域J、和与其邻接的邻接区域的接合界面。

在第4实施方式的摩擦搅拌点接合方法中，进行以下步骤：对位步骤S1(以下，称为第1对位步骤S1。)，为了在规定的接合位置进行摩擦搅拌点接合，相对于被接合物W进行旋转工具2的对位；和接合步骤S2，在第1对位步骤S1后，在接合位置使销部件6和肩部件7旋转，并且按入于被接合物W，摩擦搅拌点接合被接合物W，并且通过在空腔部28d内填充被接合物W的一部分，从而在被接合物W形成堆焊部W4。

另外在接合步骤S2后进行以下步骤：第2对位步骤S5，使销部件6和肩部件7从被接合物W后退，并且为了在堆焊部W4的表面的规定的按压位置按压被接合物W，从而相对于被接合物W进行夹压部件28的对位；和按压步骤S4，在第2对位步骤S5后，在按压位置通过夹压部件28的端面28a按压堆焊部W4，并且通过背抵侧按压工具35的端面35b按压被接合物W的与堆焊部W4侧相反的一侧的部分。

通过该按压步骤S4，压缩被接合物W的堆焊部W4、和被接合物W的与堆焊部W4相反的一侧的部分，向这些部分赋予残留应力，从而使被接合物W的疲劳强度提高。

具体而言，操作人员将设定信息向装置1输入，使板材W1、W2在重叠的状态下支承于背抵部件5。控制部4控制工具驱动部3，以便使肩部件7的对于被接合物W的按入侧端面的外周边与空腔部28d的倾斜面的内周边一致，并且销部件6的对于被接合物W的按入侧端面的外周边与肩部件7的向被接合物W的按入侧端面的内周边一致。

另外，控制部4控制工具驱动部3，以便使旋转工具2移动至预先决定好的接合位置(图10的(a))。由此进行第1对位步骤S1，从而使旋转工具2相对于被接合物W对位。

接着控制部4以驱动销部件6和肩部件7并使它们旋转的方式控制工具驱动部3，并且以使肩部件7和夹压部件28朝向第2板材W2移动至规定位置的方式控制工具驱动部3。

由此，在由端面28a按压被接合物W的表面的状态下，通过销部件6和肩部件7摩擦搅拌被接合物W，并将销部件6或者肩部件7的至少任意一个(这里也包括图10的(c)的状态在内的双方)按入(压入)于被接合物W的塑性流动部W，由此在空腔部28d内填充软化的被接合物W的一部分，从而在被接合物W形成堆焊部W4(图10的(b)、(c))。

堆焊部W4包括通过由销部件6和肩部件7进行的摩擦搅拌产生的被接合物W的塑性流动部W3、和伴随着塑性流动部W3的生成而软化的被接合物W的软化部。

此时，控制部4控制工具驱动部3，以便使销部件6的对于被接合物W的按入侧端面相比肩部件7的对于被接合物W的比按入侧端面向按入方向的相反侧移动。由此，使被接合物W的塑性流动部W3向肩部件7的中空部7a进入。

然后，控制部4控制工具驱动部3，使得在夹压部件28的端面28a与被接合物W的表面面接触的状态下，使销部件6和肩部件7的对于被接合物W的按入侧端面朝向销部件6和肩部件7与被接合物W的表面接触之前的被接合物W的表面位置移动(图10的(c))。

由此，通过销部件6回填进入至肩部件7的内部的被接合物W的塑性流动部W3，并且使肩部件7向容纳空间内退回。在第4实施方式中，考虑堆焊部W4的体积，控制部4控制工具驱动部3，使得销部件6的对于被接合物W的按入侧端面位于比堆焊部W4的表面(顶面)靠被接合物W的内侧的位置。

由此进行接合步骤S2，将被接合物W摩擦搅拌点接合，在堆焊部W4形成摩擦搅拌的区域J。在摩擦搅拌的区域J的中央通过销部件6形成凹部S(参照图10的(d))。

接着控制部4控制工具驱动部3，以便使销部件6、肩部件7以及夹压部件28从被接合物W远离(后退)(图10的(d))。其后，操作人员将背抵部件5更换为背抵侧按压工具35。

接下来，将端面28a与被接合物W的摩擦搅拌的区域J、和与被接合物W的摩擦搅拌的区域J邻接的区域的至少任一区域的表面(这里为双方的表面)对置配置。

具体而言，控制部4控制工具驱动部3，以便使销部件6相对于被接合物W的轴线P位置沿着被接合物W的表面从摩擦搅拌点接合时的位置X1向偏离规定距离的位置X2移动，从而将旋转工具2对位。另外操作人员以在轴线P方向上端面28a、35b隔着被接合物W重合(作为一个例子为完全重合)的方式将背抵侧按压工具35对位((图10的(e))。

由此进行第2对位步骤S5，以端面28a与堆焊部W4的顶面对置的方式进行对位，并且以端面35b与被接合物W的与堆焊部W4侧相反的一侧的部分对置的方式进行对位。

这里，从轴线P方向观察，本实施方式的位置X2设定为端面28a与摩擦搅拌的区域J重叠的位置。作为一个例子，端面28a设定为：当在位置X2与堆焊部W4的顶面相接时，与摩擦搅拌的区域J、和与其邻接的邻接区域的各周边面接触，并且与摩擦搅拌的区域J的在周向上延伸的区域面接触。

另外，端面28a、35b以在与堆焊部W4的顶部在轴线P方向上重叠的位置遍及摩擦搅拌的区域J和与其邻接的邻接区域形成压缩部K的方式设定为能够按压被接合物W的表面和背面。

接下来，在使销部件6和肩部件7退回至夹压部件28的容纳空间内的状态下，通过端面28a按压堆焊部W4中的被肩部件7摩擦搅拌的区域J、或者堆焊部W4中的与摩擦搅拌的区域J邻接的区域的至少任一区域(这里为双方)的表面，并且通过端面35b按压被接合物W的与旋转工具2侧相反的一侧的背面。

在本实施方式中，在第2对位步骤S5后，控制部4控制工具驱动部3，使得在销部件6相对于被接合物W的轴线P位置与位置X2一致的状态下，通过端面28a按压堆焊部W4的摩擦搅拌的区域J、和与其邻接的邻接区域的表面，并且通过端面35b按压被接合物W的与旋转工具2侧相反的一侧的背面(图10的(f))。

由此进行按压步骤S4，在被接合物W的堆焊部W4形成压缩部(压缩塑性变形部)K，从而向被接合物W赋予残留应力。在按压步骤S4中，避免包围被接合物W的堆焊部W4的区域与端面28a的接触，并且由端面28a、35b按压被接合物W的表面和背面。

通过在摩擦搅拌的区域J的温度低于摩擦搅拌温度的状态下进行按压步骤S4，从而将被接合物W冷压缩る。其后，控制部4以解除由夹压部件28进行的按压的方式控制工具驱动部3。

根据第4实施方式，能够向被接合物W的接头部分局部地赋予残留应力，从而提高被接合物W的接头部分的疲劳强度。另外，能够抑制被接合物W的重量增加，并且能够增大位于摩擦搅拌的区域J和与其邻接的邻接区域之间的接合界面，并且通过在该接合界面形成压缩部K，从而能够进一步提高被接合物W的接头部分的刚性。

这样在第4实施方式中，在按压步骤S4中，由夹压部件28的端面28a和背抵侧按压工具35的端面35b按压被接合物W的表面和背面，因此能够使用夹压部件28的端面28a和背抵侧按压工具35的端面35b来高效地按压被接合物W。

另外，通过使用第4实施方式的按压工具组件，从而能够从旋转工具2侧和背抵侧按压工具25侧按压被接合物W的摩擦搅拌的区域J、与被接合物W的和摩擦搅拌的区域J邻接的邻接区域的至少任一区域的表面和背面。

(第5实施方式)

图11(a)～(f)是用于对第5实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法进行说明的剖视图。作为与第4实施方式的差异，在第5实施方式中的摩擦搅拌点接合方法的接合步骤S2中，在由背抵侧按压工具35支承被接合物W并向凹部35a内供给了能够与被接合物W摩擦搅拌混合的附加材料W5的状态下(图11的(a))，将附加材料W5与被接合物W摩擦搅拌点接合。这里，作为一个例子，同时进行被接合物W的板材W1、W2与附加材料W5的摩擦搅拌点接合(图11的(b)、(c))。

由此附加材料W5以凹部35a为模型而成形，并且与被接合物W一体化。因此，在第5实施方式中形成的堆焊部W4的厚度尺寸大于在第4实施方式中形成的堆焊部W4的厚度尺寸。在将被接合物W摩擦搅拌点接合并使旋转工具2远离被接合物W后(图11的(d))，在按压步骤S4中，从被接合物W的轴线P方向两侧由端面28a、35b按压堆焊部W4，并在堆焊部W4形成压缩部K(图11的(e)、(f))。

这样，根据第5实施方式的摩擦搅拌点接合方法，能够使用供给至背抵侧按压工具35的凹部35a的附加材料W5来使堆焊部W4的厚度尺寸进一步增大。因此，能够抑制被接合物W的重量增加，并且能够进一步增大位于摩擦搅拌的区域J和与其邻接的邻接区域之间的接合界面，并且在该接合界面形成压缩部K，从而与第4实施方式相比，能够进一步提高被接合物W的接头部分的刚性。

另外，通过将摩擦搅拌混合前的被接合物W和附加材料W5设定为不同的材质，也能够将附加材料W5的材料特性附加于被接合物W。因此，能够提高堆焊部W4的疲劳强度，并且能够提高摩擦搅拌点接合后的被接合物W具有的特性的设计自由度。

此外，附加材料W5的形状能够适当地设定。附加材料W5并不限定于板状，例如也可以是块状、粉末状。另外在第5实施方式的接合步骤S2中，无需同时进行被接合物W的板材W1、W2和附加材料W5的摩擦搅拌点接合，例如也可以在将被接合物W的板材W1、W2摩擦搅拌点接合后，将附加材料W5摩擦搅拌点接合于被接合物W。

(第6实施方式)

图12是用于对第6实施方式所涉及的摩擦搅拌点接合方法进行说明的剖视图。图12示出了按压步骤S4的情形。第6实施方式的装置1具备接合侧按压工具30和背抵侧按压工具45作为按压工具组件。

接合侧按压工具30具有端面30a和空腔部30d。端面30a(抵接面)具有与第4实施方式中的夹压部件28的端面28a相同的形状。

即，在由装置1具备接合侧按压工具30的状态下，从轴线P方向观察，端面30a是圆环状，并与被接合物W的表面(这里为第1板材W1的板面)对置配置。端面30a与垂直于轴线P方向的面平行地延伸。端面30a配置为能够按压被接合物W的表面。端面30a与被接合物W的摩擦搅拌的区域J、和被接合物W的与摩擦搅拌的区域J邻接的区域的至少任一区域的表面(这里为双方的表面)对置配置。

空腔部30d在由装置1具备接合侧按压工具30的状态下设置于接合侧按压工具30的成为被接合物W侧的端部(轴线P方向前端部)，并向被接合物W侧开口。即，空腔部30d在接合侧按压工具30的轴线P方向前端侧开口，并且向接合侧按压工具30的轴线P方向内侧凹陷。

空腔部30d的内表面形成为以从端面30a的径向内侧的周边朝向空腔部30d的轴线P方向内部接合侧按压工具30的内径逐渐减小的方式倾斜的倾斜面。

背抵侧按压工具45除了端面45b的面积不同以外是与第4和5实施方式的背抵侧按压工具35相同的结构。作为一个例子，端面45b的面积与端面30a相同，但也可以不同。

在第6实施方式中，在接合步骤S2中，与第1实施方式相同，在被接合物W形成摩擦搅拌的区域J(参照图4的(c)、(d))。其后，在安装步骤S3中，将接合侧按压工具30安装于旋转工具2，并且将背抵侧按压工具45配置于被接合物W的与旋转工具2侧相反的一侧。从轴线P方向观察，本实施方式的端面30a、45b配置于隔着被接合物W重合(这里为完全重合)的位置。

在按压步骤S4中，通过端面30a、45b按压被接合物W的表面和背面。由此，遍及被接合物W的摩擦搅拌的区域J的整周、和其邻接区域形成压缩部K。在第6实施方式中，能够将装置1的按压力集中于端面30a、45b，因此即使是比较小的按压力，也能够从被接合物W的旋转工具2侧和其相反侧良好地压缩被接合物W。

此外在第6实施方式中，也可以如第5实施方式那样通过向背抵侧按压工具45的凹部45a供给附加材料W5，从而在被接合物W的与旋转工具2侧相反的一侧形成堆焊部。

本发明并不限定于上述各实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够变更、追加、或者删除其结构或者方法。当然，被接合物W并不限定于一对板材W1、W2。被接合物W可以是飞机、汽车、以及铁路车辆等交通工具的部件，也可以使建筑物的部件。

工业实用性

本发明能够高效地实现通过复动式摩擦搅拌点接合形成的被接合物的接头部分处的疲劳强度的提高，因此能够广泛地适用于利用了复动式摩擦搅拌点接合的各领域。

附图标记说明

J…摩擦搅拌的区域；P…轴线；W…被接合物；1…复动式摩擦搅拌点接合装置；2…旋转工具；6…销部件；7…肩部件；8、18、28…夹压部件；8a、18a、28a…夹压部件的端面；8b…夹压部件的内周面；18c…夹压侧突出部(第1突出部)；10、20、30…接合侧按压工具；10a、20a、30a…接合侧按压工具的端面；10b、20b…接合侧突出部(第1突出部)；11、21…按压工具组件；15、25、35、45…背抵侧按压工具；15a…对置面；25a、35b、45b…背抵侧按压工具的端面(对置面)；15b、25b…背抵侧突出部(第2突出部)。

Claims (11)

1.一种摩擦搅拌点接合方法，使用具备局部地搅拌被接合物的旋转工具、和按压所述被接合物的夹压部件的摩擦搅拌点接合装置，将所述被接合物摩擦搅拌点接合，其中，

所述旋转工具具有：销部件，设置为能够绕预先决定好的轴线旋转，并且能够在所述轴线方向上进退；和肩部件，设置为能够在包围所述销部件的外周的状态下绕所述轴线旋转，并且能够与所述销部件独立地在所述轴线方向上进退，

所述夹压部件具有：内周面，以包围所述肩部件的外周的方式形成所述销部件和所述肩部件的容纳空间；和圆环状的端面，能够与所述被接合物面接触，

所述摩擦搅拌点接合方法具备：

接合步骤，在支承所述被接合物并且通过所述夹压部件的所述端面按压所述被接合物的状态下，通过所述销部件和所述肩部件将所述被接合物摩擦搅拌点接合；和

按压步骤，在所述接合步骤后，在将所述销部件和所述肩部件容纳于所述容纳空间的状态下，通过所述摩擦搅拌点接合装置，从所述被接合物的所述旋转工具侧和其相反侧按压所述被接合物的摩擦搅拌的区域、和所述被接合物的与所述摩擦搅拌的区域邻接的邻接区域的至少任一区域的表面和背面。

2.根据权利要求1所述的摩擦搅拌点接合方法，其中，

在所述按压步骤中，

以覆盖所述销部件和所述肩部件的前端的方式将具有能够按压所述被接合物的所述表面的端面的接合侧按压工具安装于所述旋转工具，

通过所述接合侧按压工具的所述端面，按压所述被接合物的所述表面。

3.根据权利要求1所述的摩擦搅拌点接合方法，其中，

在所述按压步骤中，以覆盖所述销部件和所述肩部件的前端的方式将具有能够按压所述被接合物的所述表面的端面的接合侧按压工具安装于所述旋转工具，

所述接合侧按压工具具有：端面，与所述被接合物的所述表面对置配置；和接合侧突出部，配置为从所述接合侧按压工具的所述端面向所述轴线方向突出并绕所述轴线延伸，并且能够按压所述被接合物的所述表面，

在所述按压步骤中，通过所述接合侧突出部，按压所述被接合物的所述表面。

4.根据权利要求1所述的摩擦搅拌点接合方法，其中，

在所述按压步骤中，通过所述夹压部件的所述端面，按压所述被接合物的所述表面。

5.根据权利要求1所述的摩擦搅拌点接合方法，其中，

所述夹压部件具有夹压侧突出部，所述夹压侧突出部配置为从所述夹压部件的所述端面向所述轴线方向突出并绕所述轴线延伸，并且能够按压所述被接合物，

在所述按压步骤中，通过所述夹压侧突出部，按压所述被接合物的所述表面。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的摩擦搅拌点接合方法，其中，

在所述按压步骤中，

使用背抵侧按压工具，所述背抵侧按压工具具有：对置面，配置于所述被接合物的与所述旋转工具侧相反的一侧，并与所述被接合物的所述背面对置；和背抵侧突出部，配置为从所述对置面向所述轴线方向突出并绕所述轴线延伸，并且能够按压所述被接合物的所述背面，

通过所述背抵侧突出部，按压所述被接合物的所述背面。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的摩擦搅拌点接合方法，其中，

在所述按压步骤中，以从所述轴线方向观察，在所述被接合物的所述旋转工具侧和其相反侧按压所述被接合物的按压位置隔着所述被接合物重合的方式按压所述被接合物。

8.一种按压工具组件，设置于通过旋转工具局部地搅拌被接合物来实施点接合的摩擦搅拌点接合装置，并用于按压摩擦搅拌点接合后的所述被接合物，所述旋转工具具有：销部件，设置为能够绕预先决定好的轴线旋转，并且能够在所述轴线方向上进退；和肩部件，设置为能够在包围所述销部件的外周的状态下绕所述轴线旋转，并且能够与所述销部件独立地在所述轴线方向上进退，

其中，

所述按压工具组件具备：

接合侧按压工具，以覆盖所述销部件和所述肩部件的前端的方式安装于所述旋转工具，并具有与所述被接合物的摩擦搅拌的区域、和所述被接合物的与所述摩擦搅拌的区域邻接的邻接区域的至少任一区域的表面对置配置的端面；和

背抵侧按压工具，配置于所述被接合物的与所述旋转工具侧相反的一侧并支承所述被接合物，具有与所述被接合物的背面对置配置的对置面。

9.一种按压工具组件，设置于通过旋转工具局部地搅拌被接合物来实施点接合的摩擦搅拌点接合装置，并用于按压摩擦搅拌点接合后的所述被接合物，所述旋转工具具有：销部件，设置为能够绕预先决定好的轴线旋转，并且能够在所述轴线方向上进退；和肩部件，设置为能够在包围所述销部件的外周的状态下绕所述轴线旋转，并且能够与所述销部件独立地在所述轴线方向上进退，

其中，

所述按压工具组件具备：

夹压部件，具有内周面和圆环状的端面，所述内周面以包围所述肩部件的外周的方式形成所述销部件和所述肩部件的容纳空间，所述圆环状的端面与所述被接合物的摩擦搅拌的区域、和所述被接合物的与所述摩擦搅拌的区域邻接的邻接区域的至少任一区域的表面对置配置；和

背抵侧按压工具，配置于所述被接合物的与所述旋转工具侧相反的一侧，支承所述被接合物，并具有与所述被接合物的背面对置配置的对置面。

10.根据权利要求8或9所述的按压工具组件，其中，

在所述端面配置有第1突出部，所述第1突出部从所述端面向所述轴线方向突出并绕所述轴线延伸，并且能够按压所述被接合物的所述表面，

在所述对置面配置有第2突出部，所述第2突出部从所述对置面向所述轴线方向突出并绕所述轴线延伸，并且能够按压所述被接合物的所述背面。

11.一种复动式摩擦搅拌点接合装置，其中，

具备权利要求8～10中任一项所述的按压工具组件所记载的背抵侧按压工具的至少任一个。

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