JP2001079672A - 摩擦攪拌接合方法および構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重ね部の摩擦攪拌接合において高強度の接合
が得られるようにする。 【解決手段】 部材３１０の端部と部材３２０の端部と
を重ね、重ねた面３１０ｂ、３２０ｂに対して回転工具
を傾斜した状態で、部材３１０、３２０に挿入した状態
で摩擦攪拌接合を行う。重ねた面３１０ｂ、３２０ｂに
対して傾斜しているので、実質的に回転工具の軸方向に
も攪拌、混合されたことになり、十分に攪拌され、強固
な接合ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム合金等
の重ね継ぎ手の摩擦攪拌接合に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】摩擦攪拌接合方法は、接合部に挿入した
丸棒（回転工具という。）を回転させながら接合線に沿
って移動させ、接合部を発熱、軟化させ、塑性流動さ
せ、固相接合する方法である。回転工具は、接合部に挿
入する小径部と、外部に位置する大径部とからなる。小
径部と大径部は同軸である。小径部と大径部との境は接
合部に若干挿入されている。

【０００３】これは、Presented at IBEC 98, Detroit,
MI, USA, 29 Sept - 10ct 1998, No 98IBECC-37 "Appl
ication of Friction Stir Welding to Lightweight Ve
hicles"（以下、文献１という。）、および特開平９−
３０９１６４号公報（ＥＰ０７９７０４３Ａ２）（以
下、文献２という。）に示されている。前記文献１の図
４には重ね接合が示されている。後者の文献の図９には
中空の押し出し形材の二面の接合を一方の面から行うこ
とが示されている。また、中空形材の変形を防止する継
ぎ手が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】摩擦攪拌接合は、被接
合部材を近接させ、両者を十分に攪拌して混合すること
により接合するプロセスである。不十分な攪拌は、欠陥
の発生による強度低下、見栄えの低下などの品質低下を
引き起こす。このため、接合部の品質を確保するために
は被接合部材を十分に攪拌して混合することが重要にな
る。摩擦攪拌接合は回転工具を回転させて行うので、回
転工具と被接合部材との摩擦に伴う被接合部材の流動は
主に回転方向のみである。回転軸方向にはほとんど攪拌
されない。

【０００５】このことは、Script Materially. Vol.40,
No.9, pp.1041-1046, 1999 "SOLID-STATE FLOW VISUAL
IZATION IN THE FRICTION-STIR WELDING OF 2024 AL TO
6061 AL" （以下、文献3という。）の図２に示された
とおりである。これによれば被接合部材は回転工具の回
転方向には十分に攪拌されているが、回転工具の挿入方
向すなわち回転工具の軸方向（被接合部材の厚さ方向、
重ね方向）にはほとんど攪拌されていないことがよく分
かる。

【０００６】突き合わせ部を摩擦攪拌接合方法によって
接合すると、被接合部材は十分に攪拌され、所要の品質
の継ぎ手を得ることができる。これは被接合部材の接触
面が回転工具の回転軸に平行、すなわち前記接触面が回
転工具の回転方向に対して直角方向斜め、回転工具の回
転が接触面を攪拌し混合するためである。この場合の機
械的特性は、従来のアーク溶接の場合と比較して良好で
あることが知られている。これは例えば、Science and
Technology of Welding and Joinning 1997 Vol.2 No.5
pp.199-208 "Mechanical properties of welded joint
s in thin walled aluminium extrusions"に示されてい
る（以下、文献４という。）。

【０００７】しかし、摩擦攪拌接合方法によって、重ね
接合のように、接合面と回転工具の回転方向が平行な接
合を行う場合は、突き合わせ部のような機械的特性を得
ることは困難である。回転工具と被接合部材との摩擦に
伴う被接合部材の流動は主に回転方向のみである。回転
軸方向にはほとんど攪拌されない。このため、重ね接合
のように、接合面と回転工具の回転方向が平行である場
合は、機械的特性が大きくない。

【０００８】これは前記文献１の図４に示されている。
図４の接合部の上下の中央部には水平方向に沿った黒色
の線が認められる。これは接合前の被接合部材の表面に
存在していた酸化皮膜である。被接合部材の表面に存在
していた酸化皮膜が接合後も接合前の状態とほとんど変
化せず、重ね面に存在している。これは回転方向に平行
な重ね面は十分な攪拌が行われないことを示している。
このため、引張り試験を行うと、２つの被接合部材はこ
の重ね面に沿って離れる。つまり、強度が小さい。この
ため、重ね接合は強度部材には採用困難である。

【０００９】本発明の目的は、重ね部の摩擦攪拌接合に
おいて高強度の接合が得られるようにすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、第１の部材
の一方の端部と第２の部材の他方の端部とを重ね、前記
重ねた部分は前記第１の部材の他方の端部と前記第２の
部材の他方の端部との間にあり、前記重ねた面に対して
回転工具を傾斜した状態で、前記第１の部材と前記第２
の部材に挿入した状態で摩擦攪拌接合を行うことによっ
て達成できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１から図２
により説明する。この実施例は接合部に引張り荷重が作
用する強度部材として用いられる。２つの部材３１０、
３２０は端部を重ねている。部材３１０の一方の端部と
部材３２０の他方の端部とを重ね、重ねた部分は部材３
１０の他方の端部と部材３２０の他方の端部との間にあ
る。重ね面３１０ｂ、３２０ｂは傾斜している。重ね面
３１０ｂ、３２０ｂの傾斜角度は例えば４度から１０度
である。他の上下の面３１０ｃ、３１０ｄ（３２０ｃ、
３２０ｄ）は平行で、水平である。部材３２０の下面３
２０ｄは架台に載せられている。部材３１０、３２０は
押し出し形材である。

【００１２】この状態において、摩擦攪拌接合装置の回
転工具２５０を上方から重ね部に挿入した状態で、接合
線に沿って移動させ、摩擦攪拌接合する。回転工具２５
０の軸心は鉛直方向（接合部の法線に沿った方向）であ
る。ただし、回転工具２５０の進行方向に対しては軸心
は公知のように傾斜している。接合線は、図１の紙面に
対して垂直方向にある。重ね面３１０ｂ、３２０ｂは接
合線（接合方向）に対して直角方向にある。重ね面３１
０ｂ、３２０ｂは２つの部材３１０、３２０の端部の間
にあるといえる。回転工具２５０の移動は部材３１０、
３２０に対して相対的に移動させればよい。

【００１３】回転工具２５０は大径部２５２とその先端
の小径部２５１とからなる。小径部２５１はねじであ
る。小径部２５１は重ね面３１０ｂ、３２０ｂよりも深
く挿入している。小径部２５１の先端は下方の部材３２
０の下面３２０ｄ近くまで深く挿入している。大径部２
５２の下端は部材３１０の上面３１０ｃよりも若干挿入
されている。

【００１４】図２は接合後の状態を示すもので、ハッチ
ングは接合ビード（熱影響部）を示す。接合ビードの大
きさは挿入した回転工具２５０の外形よりも若干大き
い。これによれば、回転工具２５０の回転軸は垂直であ
るが、重ね面３１０ｂ、３２０ｂは水平面に対して傾斜
している。このため、重ね面３１０ｂ、３２０ｂは回転
工具２５０の軸心に対して傾斜しているといえる。この
ため、重ね面３１０ｂ、３２０ｂは回転工具２５０の回
転方向に対して傾斜することになる。このため、部材３
１０、３２０は重ね面３１０ｂ、３２０ｂの傾斜角度に
応じて攪拌され混合されることになる。つまり、回転工
具２５０の軸心方向にも混合されることになる。したが
って、接合前に酸化皮膜があったとしても、良好に混合
される。このため、部材３１０、３２０を左右に引張っ
ても高強度の接合が得られる。よって、部材３１０、３
２０を左右に引張る強度部材として使用できるものであ
る。

【００１５】図３および図４の実施例を説明する。部材
３３０、３４０は端部を重ねている。部材３３０、３４
０は凸部３３０ｅを除き、平板である。重ね面は水平で
ある。回転工具２５０は鉛直に対して４度から１０度傾
斜している。傾斜方向は部材３３０、３４０の端部方向
である。これによっても前記実施例と同様の効果が得ら
れる。上側、すなわち、回転工具２５０側の部材３３０
には回転工具２５０側に突出する凸部３３０ｅを設けて
いる。

【００１６】凸部３３０ｅは部材３３０の板部の端部に
おいて、板部の上面の延長線上から厚さｔ１、ｔ２の突
出量を有する。板部の端部および凸部３３０ｅのｔ１部
の端部は板部に対して実質的の直交している。板部の端
部および凸部３３０ｅのｔ１部の端部は実質的に同一面
にある。凸部３３０ｅの上面は傾斜している。すなわ
ち、凸部３３０ｅの上面は回転工具２５０の軸心に直交
している。これによれば、部材３３０において不要な部
分を少なくできる。図４においてハッチングの接合ビー
ドは傾斜している。

【００１７】図５から図８によって、本発明を鉄道車両
の車体に適用した実施例を説明する。以下の説明におい
て、図５に記載のない部品番号を使用することがある。
その場合はその部品番号から１０を減算した部品番号が
右半分の部品番号の部品に相当する。図５は図６の要部
拡大図、図６は図７の要部拡大図、図７は図８の側構体
の要部の縦断面図である。

【００１８】車体２００は、側面を構成する側構体２０
１、屋根を構成する屋根構体２０２、床を構成する台枠
２０３、長手方向の端部を構成する妻構体２０４からな
る。側構体２０１、屋根構体２０２、台枠２０３は、そ
れぞれ複数の押し出し形材を接合して構成している。押
し出し形材の長手方向を車体の長手方向にしている。押
し出し形材はアルミニウム合金製の中空形材である。側
構体２０１を構成する中空形材１０、２０の構成および
接合方法について説明する。他の箇所、他の構体も同様
である。

【００１９】中空形材１０、２０は二枚の面板１１、１
２、２１、２２とトラス状に配置した複数のリブ１３、
２３からなる。二枚の面板１１、１２（２１、２２）は
実質的に平行である。リブ１３、２３によるトラスのピ
ッチは同一である。トラスはリブ１３、２３、面板１
１、１２、２１、２２の板厚の中心線によって構成され
る。頂点は面板１１、１２、２１、２２側にある。車内
側のトラスの頂点付近には機器を取り付けるためのレー
ル１９、２９を一体に設けている。レール１９、２９は
Ｌ状の２つの部材からなる。レールは内装板や椅子等の
機器の取り付け座になる。

【００２０】車体の外面側に位置する面板１２、２２の
端部は車内側の面板１１、２１の端部よりも隣接する中
空形材２０、１０側に突出している。この突出した面板
を１２ｂ、２２ｂと呼ぶ。面板１２ｂ、２２ｂの端部同
士を突き合わせて摩擦攪拌接合している。突き合わせ部
の隙間が小さくなるように突き合わせている。面板１２
ｂ、２２ｂの板厚は他の部分の面板１２、２２の板厚よ
りも厚い。中空形材１０、２０は面板１２、２２を下方
にしてベッド４０に載っている。面板１１、２１側を上
方にしている。上方から回転工具２５０を接合部に挿入
して摩擦攪拌接合をする。車内側から摩擦攪拌接合する
と言える。面板１２ｂ、２２ｂの端部には車内側（すな
わち面板１１、２１側）に突出する凸部１６、２６があ
る。凸部１６、２６の幅高さは実質的に同一である。

【００２１】車内側の面板１１の端部と面板２１との端
部との間は接続材３０を介して接合している。接続材３
０の端部はトラスの頂点に設けた座２７（１７）に載っ
ている（重なっている。）。座２７（１７）は重ね面に
なる。図１と同様に傾斜している。座２７（１７）は、
リブ２３Ａ（１３Ａ）とリブ２３Ｂ（１３Ｂ）との交点
にある。座２７（１７）の幅の中央に前記交点がある。
つまり、端部のトラスの頂点は座２７（１７）の幅の中
央部にある。座２７（１７）の幅は接続材３０の凸部３
５の幅と同様である。座２７（１７）は面板２１（１
１）の外面よりも凹んでいる。座２７（１７）は中空形
材の厚さ方向の外側、幅方向の端部側に開口している。
面板２１（１１）の端部２７ｂ（１７ｂ）は接続材３０
とのアーク溶接用の開先として傾斜している。

【００２２】接続材３０は面板１１、２１の表面があた
かも連続しているようにすることを目的として配置して
いる。このため、座２７（１７）は面板２１（１１）の
外面に対して面板２１（１１）の板厚だけ凹んでいる。
接続材３０の両端３５を除いた中央は板３１であり、そ
の板厚は面板２１（１１）の板厚と実質的に同一であ
る。

【００２３】接続材３０の両端には上方に突出する凸部
３５がある。凸部の上面にはＶ字状の溝３６がある。溝
３６は凸部３５の幅の中心にある。凸部３５の幅は回転
工具２５０の大径部２５２の径よりも大きい。溝３６は
回転工具２５０を導くための位置検出用の対象物とな
る。レーザセンサで溝３６を検出し、回転工具２５０の
軸心が溝３６に一致するようにしている。溝３６の延長
線上すなわち回転工具２５０の軸心上に、２つのリブ１
３Ａ（２３Ａ）と１３Ｂ（２３Ｂ）の交点がある。

【００２４】接続材３０の両端の下面は座２７（１７）
に載る傾斜面になっている。接続材３０と座１７、２７
の重ね面は、平面で起伏がなく、両者は接触している。
接続材３０の幅は二つの中空形材１０、２０の面板１
１、２１の間隔よりも小さい。接続材３０は中空形材１
０、２０と同一材質の押し出し形材である。接続材３０
の長さは中空形材１０、２０の長さと同一である。

【００２５】面板１１の端部から面板２１の端部までの
距離Ｐ（中空形材１０の端部のトラスの頂点から中空形
材２０の端部のトラスの頂点までの距離）は他の位置の
トラスのピッチＰと同一である。

【００２６】中空形材のトラスは、面板１１、１２、２
１、２２側を頂点としたとき、２等辺３角形である。し
かし、中空形材１０、２０の端部のトラスは２等辺３角
形ではない。中空形材１０、２０の端部のトラスを構成
するリブ１３Ａ、２３Ａが鉛直線に対して成す角度はθ
１である。前記端部のトラスを構成するリブ１３Ａ、２
３Ｂが鉛直線に対して成す角度はθ２である。θ１＜θ
２である。

【００２７】このため、リブ１３Ａ（２３Ａ）は面板１
２（２２）の途中に接続している。リブ１３Ａと面板１
２との接続部と、リブ２３Ａと面板２２との接続部との
間には摩擦攪拌接合装置を挿入する空間が生じる。リブ
１３Ａ、２３Ａはリブ１３Ｂ、２３Ａに比べて立ってい
る（θ１が小さい）ので、リブ１３Ａ、２３Ａの板厚は
リブ１３Ｂ、２３Ａの板厚よりも大きい。リブ１３Ｂ、
２３Ｂの板厚は他のリブ１３の板厚よりも大きい。リブ
１３Ａ、１３Ｂ、１３と面板１１、１２、２１、２２と
の接続部は円弧状である。また、接続部の厚さは強度の
観点から定めている。

【００２８】この構造体の製作方法を説明する。中空形
材１０、２０はベッド２４０に載せられ、固定されてい
る。面板１２ｂ、２２ｂの端部の突き合わせ部は接触し
ているか近接している。面板１２、２２の突き合わせ部
の凸部１６、２６を上方からアーク溶接によって仮止め
する。仮止め溶接は間欠的である。面板１２ｂ、２２ｂ
の突き合わせ部が載るベッド２４０の上面は平らであ
る。面板１２ｂ、２２ｂの突き合わせ部付近、リブ１３
Ａ、２３Ａと面板１２ｂ、２２ｂとの交点付近、リブ１
３Ｂ、２３Ｂと面板１２、２２との交点付近の三者は同
一高さのベッド２４０に載っている。

【００２９】この状態において、摩擦攪拌接合装置の回
転工具２５０を上方から凸部１６、２６の突き合わせ部
に挿入した状態で、接合線に沿って移動させ、摩擦攪拌
接合する。回転工具２５０の軸心は鉛直方向（接合部の
法線に沿った方向）である。ただし、回転工具２５０の
進行方向に対しては軸心は公知のように傾斜している。
２つの凸部１６、２６の突き合わせ部を前記センサで検
出して突き合わせ部の隙間の位置を求め、この隙間に回
転工具２５０の軸心を位置させる。

【００３０】回転工具２５０の小径部２５１の先端は面
板１２ｂ、２２ｂの下面の近傍に位置している。大径部
２５２の下端は凸部１６、２６の頂と面板１２ｂ、２２
ｂの車内側の面（面板１１、２１側の面）との間に位置
している。大径部２５２の径は２つの凸部１６、２６か
らなる幅よりも小さい。

【００３１】この摩擦攪拌接合によって、面板１２ｂ、
２２ｂの突き合わせ部の隙間は埋められて、接合され
る。突き合わせ部の外面側（車外側）は平らに接合され
る。面板１２ｂ、２２ｂの外面側には接合線の凹部はな
い。凸部１６、２６の上面は回転工具２５０の大径部２
５２によって凹状になる。凹部の両側には未接合部があ
る。

【００３２】次に、面板１１、２１の座１７、２７に接
続材３０を載せる。接続材３０の端部は座２７の面で接
触している。次に、接続材３０の端部を面板１１、２１
に対してそれぞれアーク溶接によって仮止めする。仮止
め溶接は間欠的である。次に、面板１２ｂ、２２ｂの突
き合わせ部の摩擦攪拌接合に用いた摩擦攪拌接合装置を
用いて接続材３０と座１７、２７との接合を行う。回転
工具２５０を上方から接続材３０と座２７を重ねた部分
に挿入した状態で、接合線に沿って移動させ、摩擦攪拌
接合する。回転工具２５０は、重ね面に１７、２７に対
して、図３の実施例のように傾斜している。

【００３３】凸部３５の幅は回転工具２５０の大径部２
５２の径よりも大きい。凸部３５の幅の中心に溝３６が
ある。回転工具２５０の回転軸心を溝３６に一致させ
る。このため、回転工具２５０の位置は、接続材３０の
端部に摩擦攪拌接合されない部分を有する内側の位置で
ある。また、回転工具２５０の小径部２５１の先端は座
１７、２７に深く挿入している。これによって、重ね接
合が行われる。大径部２５２の下端は非凸部の接続材３
０の上面と凸部３５の頂との間にある。

【００３４】凸部３５の上面は回転工具２５０の大径部
２５２によって凹状になる。凹部の両側には未接合部が
ある。摩擦攪拌接合装置の前記センサは溝３６を検出し
て、溝３６に沿って回転工具２５０を移動させる。この
ため、面板１２ｂ、２２ｂの突き合わせ部を接合する際
の回転工具２５０とセンサとの位置関係をそのまま利用
できる。その他の回転工具と接合部との関係は前記のと
おりである。

【００３５】回転工具２５０の軸心は２つのリブ１３
Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）によるトラスの頂点また
はその近傍を通る鉛直線上にある。偏芯に対しては、リ
ブ１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）の板厚の増大、リ
ブと面板とを接続する円弧の形状、接続部の厚さ、座１
７、２７の厚さ等によって対応する。接続材３０の接合
は座１７との接合を行い、次に座２７との接合を行う。
２つの回転工具を用いれば、接続材３０の両端の接合を
同時にできる。

【００３６】これによれば、接続材３０の接合は重ね接
合であり、突き合わせ接合ではない。このため、二つの
中空形材１０、２０の製作公差、二つの中空形材の配置
の間隔の公差により、二つの中空形材１０、２０の隙間
が変わっても接続材３０を接合できるものである。特
に、多数の中空形材を並べて一度の接合する場合は誤差
が大きくなる。この場合、重ね接合であるので、容易に
接合できるものである。

【００３７】また、中空形材の両面の接合を片面側から
行うことができる。このため、一方の面を接合した構造
体を反転させる必要がない。したがって、安価に、また
高精度に製作できるものである。

【００３８】また、面板１２ｂ、２２ｂの接合部の外面
は平らに接合できる。凸部１６、２６、３５は構造体内
や車内側にあり、平滑な面が要求される箇所（外面側、
車外側）にはない。また、車外側には回転工具によって
切削されて生じる凹部もない。このため、凸部の切削等
を不要にでき、車体を安価に製作できるものである。

【００３９】また、接続材３０の接合の際の挿入力は、
回転工具２５０の軸心に向けて配置した２つのリブ１３
Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）によって支えられる。こ
のため、リブ１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）の曲が
りを抑制できる。１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）の
板厚を薄くでき、軽量にできるものである。もちろん面
板１１、２１、３０の曲がりも抑制できる。リブ１３
Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）を支えるベッド２４０は
同一高さにあるので、面板１２、２２の曲がりも防止で
きる。

【００４０】また、接合後、構造体として用いる場合を
考えると、実質的にすべてをトラス構造で構成したこと
になる。中空形材１０、２０の接合部もトラス構造であ
る。このため、面外曲げ剛性が向上し、軽量にできるも
のである。なお、接続材３０、リブ１３Ａ、２３Ａの間
の面板１２ｂ、２２ｂ、リブ１３Ａ、２３Ａは実質的に
トラスを構成するので、この部分が特に弱いことはな
い。ただし、板厚は検討すべきである。

【００４１】また、リブ１３Ａ、２３Ａの傾斜角θ１を
リブ１３Ｂ、２３Ｂの傾斜角θ２よりも大きくすること
ができる。これによれば、接続材３０の幅が大きくな
り、その板厚を厚くする必要が生じ、重量が大きくな
る。しかし、摩擦攪拌接合装置の挿入の為に大きな開口
が必要な場合に利用できる。リブの傾斜角θ１、θ２を
同一にして、２等辺３角形にすることができる。これに
よればリブ１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）の板厚を
同一にできる。また、リブ１３Ａ、２３Ａの板厚を図５
の場合よりも薄くできよう。ただし、この２等辺３角形
のトラスの大きさを他の個所のトラスの大きさと同一に
すれば、接続材３０の幅は大きくなる。

【００４２】しかし、２つのリブ１３Ａ、１３Ｂ（２３
Ａ、２３Ｂ）の傾斜角θ１、θ２を図５の傾斜角θ１と
すれば、端部のトラスを小さい２等辺３角形にすること
ができる。この端部のトラスの底辺の大きさは他の個所
のトラスの底辺の大きさよりも小さい。これによれば、
リブ１３Ｂ（２３Ｂ）と面板１２（２２）との交点から
中空形材１０（２０）の端部までの距離を小さくでき
る。したがって、接続材３０の幅を図５の接続材３０の
幅と同様にできる。

【００４３】接続材３０の部分を含めて全てのトラスの
ピッチは同一である。端部のトラスを除き、トラスの大
きさは同一である。このため、中空形材の設計を標準化
できる。２つのリブ１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）
による頂点は面板２１、３１よりも外面側にあってもよ
い。また、２つのリブ１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３
Ｂ）が成す角度の中間に向けた角度で回転工具２５０を
挿入してもよい。この場合の軸心はトラスの頂点に向け
る。

【００４４】上記実施例では接続材３０の接合は摩擦攪
拌接合で行っているが、アーク溶接との併用で行っても
よい。上記摩擦攪拌接合は重ね接合であるので、突き合
わせ接合に比べて、接合強度が弱い。このため、接続材
３０の端部と面板２１、３１との突き合わせ部をアーク
溶接する。アーク溶接の箇所は例えば強度が弱い領域で
ある。また、アーク溶接を補修用として使用することが
できる。

【００４５】上記実施例では接続材３０の両端を摩擦攪
拌接合で接合しているが、一端を摩擦攪拌接合、他端を
アーク溶接で接合するようにしてもよい。アーク溶接の
方が歪みが大きいので、先に摩擦攪拌接合を行う。

【００４６】上記実施例は面板１１、１２、２１、２２
が平行であったが、一方の面板が他方の面板に対して傾
斜している場合にも対応できるものである。リブ１３
Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）の板厚において、面板１
１、２１側の板厚を面板１２、２２側よりも厚くする。
面板１１、２１側を厚くするのは、接合時に高温になり
やすいからである。

【００４７】上記実施例では接合部の面板が水平であっ
たが、接合部の面板の法線が傾斜していても同様に接合
できる。これは側構体２０１の端部の接合線に生じ易
い。この場合の回転体の軸心は面板の法線に沿ってい
る。

【００４８】図９の実施例を説明する。中空形材１０Ｃ
の端部のリブ１３Ｃは面板１１Ｃ、１２Ｃに直交してい
る（面板の法線に沿っている。）。面板１１Ｃとリブ１
３Ｃとの接続部には前記と同様な凹部の座１７Ｃがあ
る。１７Ｃｂは座１７Ｃに接続した突出片で、接続材１
３０が載る。リブ１３Ｃの板厚の範囲内に回転工具２５
０の回転軸心、溝３６がある。このものでは摩擦攪拌接
合時の挿入力をリブで支える。突出片１７Ｃｂを含めた
座１７Ｃの幅の中央部にリブ１３Ｃの板厚の中心があ
る。突出片１７Ｃｂを含めた座１７Ｃの幅は凸部３５の
幅と同様である。他方の中空形材の端部のリブもこのよ
うにできる。

【００４９】図５、図９の実施例において、図３の実施
例のように、重ね面を水平とし、回転工具２５０の回転
軸心を傾斜させることができる。接続材３０、１３０の
両端に傾斜した凸部を設ける。接続材３０、１３０と中
空形材１０、１０Ｃ、２０との接続部は面板１１、１１
Ｃ、２１に対して凹んだ座１７、１７Ｃ、２７に重ねて
いるが、面板１１、１１、２１に重ねてもよい。

【００５０】本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の
各請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手
段の項に記載の文言に限定されず、当業者がそれから容
易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、重ね部の摩擦攪拌接合
において高強度の接合が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の接合部の縦断面図。

【図２】図１の接合後の縦断面図。

【図３】本発明の他の実施例の接合部の縦断面図。

【図４】図３の接合後の縦断面図。

【図５】本発明の一実施例の接合部の要部の縦断面図。

【図６】本発明の一実施例の接合部の縦断面図。

【図７】本発明の一実施例の一組の中空形材の縦断面
図。

【図８】鉄道車両の車体の斜視図。

【図９】本発明の他の実施例の要部の縦断面図。

【符号の説明】

１０、１０Ｃ、２０ 中空形材 １１、１１Ｃ、１２、１１ｂ、１２Ｃ、２１、２２、２
２ｂ 面板 １３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、２３、２３Ａ、２３Ｂ
リブ １７、１７Ｃ、２７ 座 ３０ 接続材 ２０１ 側構体 ２０２ 屋根構体 ２０３ 台枠 ２４０ ベッド ２５０ 回転工具 ３１０、３２０、３３０、３４０ 部材 ３１０ｂ、３２０ｂ 傾斜面 ３３０ｅ 凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 103:10 Ｆターム(参考） 2E125 AA70 AD02 AE14 AG20 BB03 BB31 BD02 BE08 CA90 2E162 CB08 GB07 4E067 AA05 BG00 DC07 EA00 EB00 EC01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部材の一方の端部と第２の部材の
   他方の端部とを重ね、前記重ねた部分は前記第１の部材
   の他方の端部と前記第２の部材の他方の端部との間にあ
   り、 前記重ねた面に対して回転工具を傾斜した状態で、前記
   第１の部材と前記第２の部材に挿入した状態で摩擦攪拌
   接合を行うこと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。