JP2017164788A - 摩擦攪拌点接合方法及び摩擦攪拌点接合装置 - Google Patents

摩擦攪拌点接合方法及び摩擦攪拌点接合装置 Download PDF

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Abstract

【課題】
保護層を有する被接合物を複動式の摩擦攪拌点接合によって接合したときの接合部の強度低下を抑制する。
【解決手段】
本発明の一態様に係る摩擦攪拌点接合方法は、回転ツールを回転させながらショルダを第１被接合物側から第２被接合物に向かって圧入する圧入工程と、圧入工程においてショルダの内部に流入した攪拌材料を外部に押し出し、ショルダを圧入したことで生じる圧入穴に攪拌材料を埋め戻す埋戻し工程と、を含み、埋戻し工程が完了したとき保護層の成分が攪拌部の中央部分に集中した状態となるよう、圧入工程において、ショルダを第１被接合物と第２被接合物の境界から第２被接合物側へ１ｍｍ以上圧入する。
【選択図】図５

Description

本発明は、摩擦攪拌点接合方法及び摩擦攪拌点接合装置に関する。
摩擦攪拌点接合（ＦＳＪ；Friction Spot Joining）は、スポット溶接接合やリベット接合に代わるものとして期待されている。摩擦攪拌点接合では、重ねた被接合物に回転ツールを圧入し、摩擦熱により両被接合物を部分的に軟化させて攪拌することにより接合を行う。摩擦攪拌点接合には、ショルダとピンが固定された回転ツールを用いた単動式の摩擦攪拌点接合と、ショルダとピンが相対移動する回転ツールを用いた複動式の摩擦攪拌点接合がある。このうち複動式の摩擦攪拌点接合では、圧入工程後に埋戻し工程が行われ、回転ツールを圧入することによって生じる穴（圧入穴）に攪拌材料が埋め戻されることから、接合による痕を目立たなくすることができる（特許文献１参照）。
特開２０１２−１９６６８２号公報
ところで、被接合物の表面には、アノダイズ処理などの表面処理やプライマー塗装によって母材とは異なる材料からなる保護層が形成される場合がある。この保護層を有する被接合物を複動式の摩擦攪拌点接合で接合した場合、保護層を有しない被接合物を同じようにして複動式の摩擦攪拌点接合で接合した場合に比べ、接合部の強度が低下することが判明した。さらに、発明者らは、この接合部の強度低下が複動式の摩擦攪拌点接合における保護層成分の分布に起因することを発見した。
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、保護層を有する被接合物を複動式の摩擦攪拌点接合によって接合したときにおける、接合部の強度低下を抑制可能な摩擦攪拌点接合方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る摩擦攪拌点接合方法は、円筒状のショルダと当該ショルダの内部を移動可能な円柱状のピンとを有する回転ツールを用いて、第１被接合物と第２被接合物を摩擦攪拌点接合により接合する複動式の摩擦攪拌点接合方法であって、前記第１被接合物及び前記第２被接合物のうち少なくとも一方の接合面には保護層が形成されており、当該摩擦攪拌点接合方法は、前記回転ツールを回転させながら前記ショルダを前記第１被接合物側から前記第２被接合物に向かって圧入することにより、前記第１被接合物及び前記第２被接合物の材料を部分的に攪拌して攪拌部を形成し、その際に他の攪拌材料とともに保護層の成分を前記ショルダの内部に流入させる圧入工程と、前記回転ツールを回転させながら、前記圧入工程において前記ショルダの内部に流入した攪拌材料を前記ピンによって前記ショルダの外部に押し出すと同時に、前記ショルダを後退させることにより、前記ショルダを圧入したことで生じる圧入穴に攪拌材料を埋め戻す埋戻し工程と、を含み、前記埋戻し工程が完了したとき前記保護層の成分が前記攪拌部の中央部分に集中した状態となるよう、前記圧入工程において前記ショルダを前記第１被接合物と前記第２被接合物の境界から前記第２被接合物側へ１ｍｍ以上圧入する。
ここで、圧入工程では攪拌部が形成されるが、保護層の成分は攪拌部全体に広がるわけではなく、攪拌部の内部に保護層の成分の密度が高い層、つまり保護層の成分を主成分とする層（残存層）が形成される。そして、従来の摩擦攪拌点接合方法では、埋戻し工程を行うことで、残存層は保護層が存在していた位置の近くにまで移動する。この場合、接合部に力が加わると残存層から亀裂が生じてしまい、これが接合部の強度低下を招く原因であることが発明者らの実験によって判明した。これに対し、上記の方法によれば、埋戻し工程において、残存層を攪拌部の中心部に集中させることができるため、残存部から亀裂が生じることがなく、接合部の強度低下を抑えることができる。
また、上記の摩擦攪拌点接合方法において、前記埋戻し工程における前記攪拌部に対する前記ショルダの面圧を、前記圧入工程における前記攪拌部に対する前記ショルダの面圧よりも小さくしてもよい。
前述のように圧入工程において一定以上の圧入深さにまでショルダを圧入する場合、攪拌部のみならず、その周辺部分の材料も流動しやすくなる。そのため、埋戻し工程においてショルダが攪拌部を押圧することにより、攪拌部の周辺部分が隆起するという現象が生じうる。これに対し、上記のように埋め戻し工程における攪拌部に対するショルダの面圧を小さくすることにより、このような現象を防ぐことができる。
また、上記の摩擦攪拌点接合方法の前記埋戻し工程において、９０〜１７５ＭＰａの面圧で前記ショルダを前記攪拌部に押圧してもよい。
このように、埋戻し工程における攪拌部に対するショルダの面圧を９０〜１７５ＭＰａという比較的小さい値にすれば、攪拌部がショルダに押圧されることで生じうる攪拌部の周辺部分における隆起を抑えることができる。
また、本発明の一態様に係る摩擦攪拌点接合装置は、少なくとも一方の接合面に保護層が形成された第１被接合物と第２被接合物を摩擦攪拌点接合により接合する摩擦攪拌点接合装置であって、円筒状のショルダと当該ショルダの内部を移動可能な円柱状のピンとを有する回転ツールと、前記回転ツールを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記回転ツールを回転させながら前記ショルダを前記第１被接合物側から前記第２被接合物に向かって圧入することにより、前記第１被接合物及び前記第２被接合物の材料を部分的に攪拌して攪拌部を形成し、その際に他の攪拌材料とともに保護層の成分を前記ショルダの内部に流入させた後、前記回転ツールを回転させながら、前記圧入工程において前記ショルダの内部に流入した攪拌材料を前記ピンによって前記ショルダの外部に押し出すと同時に、前記ショルダを後退させることにより、前記ショルダを圧入したことで生じる圧入穴に攪拌材料を埋め戻し、前記攪拌部を形成する際に前記ショルダを前記第１被接合物と前記第２被接合物の境界から前記第２被接合物側へ１ｍｍ以上圧入する。
上述した摩擦攪拌点接合方法によれば、保護層を有する被接合物を接合したときにおける、接合部の強度低下を抑えることができる。
図１は、摩擦攪拌点接合装置の全体図である。 図２は、摩擦攪拌点接合装置の制御系のブロック図である。 図３は、従来の摩擦攪拌点接合方法の圧入工程を示した概念図である。 図４は、従来の摩擦攪拌点接合方法の埋戻し工程を示した概念図である 図５は、実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法の圧入工程を示した概念図である。 図６は、実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法の埋戻し工程を示した概念図である。
＜接合装置＞
まず、本実施形態に係る摩擦溶接点接合方法（以下、単に「接合方法」ともいう）で使用する摩擦攪拌点接合装置（以下、単に「接合装置」ともいう）１００について説明する。図１は、接合装置１００の概略図である。また、図２は、接合装置１００の制御系のブロック図である。接合装置１００は、第１被接合物１０１と第２被接合物１０２（以下、これらを合わせて「被接合物１０３」という）を摩擦攪拌点接合によって接合する装置であって、本体１０と、ツールユニット２０と、制御部４０とを備えている。
本体１０は、Ｃ字状に形成されたフレーム１１と、フレーム１１の一端側の部分（図１の紙面下方部分）に設けられており被接合物１０３を支持する裏当て１２と、裏当て１２に対向するようにフレーム１１の他端側の部分（図１の紙面上方部分）に設けられたツールユニット駆動部１３と、を有している。
ツールユニット駆動部１３は、ツールユニット２０を被接合物１０３に向かう方向に移動（以下、「進行」という）させることができるとともに、被接合物１０３から離れる方向に移動（以下、「後退」という）させることができる。また、ツールユニット駆動部１３には、ツールユニット圧力センサ４１が設けられている（図２参照）。なお、本実施形態のツールユニット駆動部１３は、ラックアンドピニオン機構によって構成されているが、ボールねじ機構、油圧アクチュエータ機構等によって構成してもよい。
ツールユニット２０は、本体１０のツールユニット駆動部１３に接続されたツール保持部２１と、ツール保持部２１に保持されたクランプ２２と、同じくツール保持部２１に保持されクランプ２２の内側に位置する回転ツール２３とを有している。
クランプ２２は、円筒状の押し当て部材２４と、押し当て部材２４を被接合物１０３に向かって付勢する付勢部２５とを有している。なお、本実施形態の付勢部２５は、スプリングコイルによって構成されているが、ラックアンドピニオン機構、ボールねじ機構、油圧アクチュエータ機構等によって構成してもよい。
回転ツール２３は、回転モータ２６を介してツール保持部２１に取り付けられている。そのため、回転ツール２３は、ツール保持部２１及び被接合物１０３に対して回転する。また、回転ツール２３は、回転モータ２６に接続されたショルダ保持部２７と、ショルダ保持部２７に保持されたショルダ２８と、ショルダ２８の内部に位置するピン２９と、を有している。
ショルダ２８は、押し当て部材２４の内側に位置しており、円筒状の形状を有している。ショルダ２８の中心軸は、回転ツール２３の回転軸に一致する。摩擦攪拌点接合を行う際には、ショルダ２８は回転しながら被接合物１０３に圧入される。
ピン２９は、円柱状の形状を有している。ピン２９の中心軸は、回転ツール２３の回転軸及びショルダ２８の中心軸に一致する。ピン２９は、ピン駆動部３０を介してショルダ２８に接続されている。ピン駆動部３０は、ピン２９をショルダ２８の内部を軸方向に沿って移動させることができる。なお、被接合物１０３に対するピン２９の軸方向位置は、ツールユニット２０の移動量とショルダ２８に対するピン２９の移動量によって決まる。また、ピン２９はショルダ２８とともに回転する。
制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されており、回転ツール２３を含む接合装置１００全体を制御する。
図２に示すように、制御部４０は、ツールユニット圧力センサ４１と電気的に接続されており、ツールユニット圧力センサ４１から送信される測定信号に基づいて、ツールユニット２０を被接合物１０３に押圧したときのツールユニット２０の押圧力（以下、「ツールユニット押圧力」という）を取得することができる。なお、取得したツールユニット押圧力及びクランプ２２の付勢力（ツールユニット２０の移動量から算出）に基づいて、被接合物１０３を押圧したときのショルダ２８の押圧力（以下、「ショルダ押圧力」という）を算出することができる。ショルダ押圧力は、接合装置１００とは別に設けられた外部装置（例えば外部ＰＣ）で算出してもよく、制御部４０で算出してもよい。
また、制御部４０は、ツールユニット駆動部１３、回転モータ２６、及びピン駆動部３０と電気的に接続されており、これらの機器に制御信号を送信することにより、それぞれツールユニット２０を任意の移動量及び移動速度で移動させることができ、回転ツール２３を任意の回転速度（以下、「ツール回転速度」という）で回転させることができ、ショルダ２８に対してピン２９を任意の移動量及び移動速度で移動させることができる。なお、ショルダ２８の移動量及び移動速度は、ツールユニット２０の移動量及び移動速度に等しい。
以上が接合装置１００の説明である。以上で説明した接合装置１００では、クランプ２２、ショルダ２８、及びピン２９は一体となって進行及び後退するように構成されており、ショルダ２８及びピン２９は一体となって回転するように構成されている。しかしながら、クランプ２２、ショルダ２８、及びピン２９は互いに独立して移動又は回転するように構成されていてもよい。なお、図１では、第１被接合物１０１及び第２被接合物１０２は平板状の部材として図示されているが、第１被接合物１０１及び第２被接合物１０２は平板状の部材に限られない。
＜従来の接合方法＞
続いて、本実施形態に係る接合方法を説明する前に、従来の接合方法について説明する。図３及び図４は、従来の接合方法を示した概念図である。図３及び図４では、要部であるショルダ２８、ピン２９、第１被接合物１０１、及び第２被接合物１０２のみを図示している（図５及び図６も同様）。
ここで、接合対象である第１被接合物１０１及び第２被接合物１０２はアルミ合金であって、第１被接合物１０１の第２被接合物１０２と接する面（接合面）には保護層１０４が形成されており、第２被接合物１０２の第１被接合物１０１と接する面（接合面）にも保護層１０４が形成されているものとする。なお、保護層１０４には、アノダイズ処理層、塗装層、クラッド層、シーリング層等が含まれる。
従来の接合方法には、圧入工程（図３）と、埋戻し工程（図４）とが含まれる。各行程は、制御部４０がツールユニット駆動部１３、回転モータ２６、及びピン駆動部３０に制御信号を送信し、回転ツール２３の動作を制御することにより行われる。
圧入工程では、ショルダ２８を被接合物１０３に圧入する。具体的には、図３に示すように、回転ツール２３を回転させながらショルダ２８を第１被接合物１０１側から第２被接合物１０２に向かって進行させる。この時、ピン２９は後退した状態にしておく。なお、ショルダ２８は、第１被接合物１０１と第２被接合物１０２の境界から第２被接合物１０２側へ０.１〜０.３ｍｍのところにまで圧入する。
この圧入工程により、第１被接合物１０１及び第２被接合物１０２の材料が摩擦熱により部分的に軟化し、ショルダ２８の回転によって軟化した材料は攪拌される。その結果、ショルダ２８によって攪拌された材料（攪拌材料）からなる攪拌部１０５（斜線部分）が形成される。このとき、第１被接合物１０１の母材の成分、第２被接合物１０２の母材の成分、及び、保護層１０４の成分が、ショルダ２８の内部に流入する。
ここで、圧入工程によって保護層１０４の成分は攪拌部１０５全体に広がるわけではなく、ある程度固まった状態で流動する。そのため、図３に示すように、保護層１０４の成分の密度が高い層、つまり保護層１０４の成分を主成分とする層（以下、「残存層１０６」という）が形成される。そして、圧入工程によって、残存層１０６はショルダ２８の内部に流入する。
なお、上記の圧入工程では、被接合物１０３にショルダ２８が圧入されるため、そのままショルダ２８を後退させて攪拌部１０５が冷え固まると、ショルダ２８が圧入されていた部分に圧入穴が形成されてしまう。そこで、攪拌部１０５に圧入穴が形成されないように、圧入工程に引き続いて以下で説明する埋戻し工程を行う。
埋戻し工程では、回転ツール２３を回転させながら、ショルダ２８に対してピン２９を進行させる。これにより、ショルダ２８の内部に流入した攪拌材料はピン２９によってショルダ２８の外部に押し出される。そして、ショルダ２８の内部から押し出された攪拌材料は、ショルダ２８の進行方向側の端面（図３における下面）に力を加えてショルダ２８を後退させるとともに、ショルダ２８が圧入されていた部分（圧入穴）に流入する。以上の動作はピン２９の被接合物１０３に接触する面とショルダ２８の被接合物１０３に接触する面の軸方向位置が一致するまで続く。これにより、圧入穴が攪拌材料によって埋め戻され、第１被接合物１０１の表面が平らになる。
また、埋戻し工程ではショルダ２８は後退するが、これは攪拌材料によってショルダ２８が押し上げられることによる。そのため、ショルダ２８は被接合物１０３を押圧したまま後退する。つまり、ショルダ２８は図４の白抜き矢印で示す方向に移動するが、この移動方向とは逆の方向に被接合物１０３（攪拌部１０５）を押圧する。そのときのショルダ２８による押圧力（ショルダ押圧力）は、２００ＭＰａ程度である。
埋戻し工程が完了すると、攪拌部１０５において第１被接合物１０１と第２被接合物１０２の材料が部分的に攪拌された状態で冷え固まることにより、円柱状の接合部が形成される。これによって、第１被接合物１０１と第２被接合物１０２が接合される。
ここで、図４に示すように、従来の接合方法では、埋戻し工程において圧入穴に攪拌材料が埋め戻されると、残存層１０６は保護層１０４が存在していた位置の近くにまで押し戻される。これにより第１被接合物１０１と第２被接合物１０２の接合が完了したとき、残存層１０６の外周部分は接合部（攪拌部１０５）の外周面又はその近傍にまで達しており、残存層１０６の外周部分の軸方向位置は第１被接合物１０１と第２被接合物１０２の境界の軸方向位置に近い。この場合、接合部に力が加わると、残存層１０６の外周部分から亀裂が発生しやすくなる。これを原因として、保護層が形成された被接合物同士を接合する場合、保護層が形成されていない被接合物同士を接合する場合に比べて接合部の強度が低下するのである。
＜実施形態に係る接合方法＞
次に、本実施形態に係る接合方法について説明する。図５及び図６は、本実施形態に係る接合方法を示した図である。なお、第１被接合物１０１及び第２被接合物１０２の接合面には、保護層１０４が形成されているものとする。
本実施形態に係る接合方法は、従来の接合方法と同様に、圧入工程（図５）と、埋戻し工程（図６）とが含まれる。各行程は、制御部４０がツールユニット駆動部１３、回転モータ２６、及びピン駆動部３０に制御信号を送信し、回転ツール２３を制御することにより行われる。
本実施形態の圧入工程では、従来の圧入工程と同様に、回転ツール２３を回転させながらショルダ２８を第１被接合物１０１側から第２被接合物１０２に向かって進行させて圧入する。ただし、図５に示すように、本実施形態におけるショルダ２８の被接合物１０３への圧入深さは、従来の接合方法における圧入深さに比べて大きい（図３参照）。具体的には、本実施形態ではショルダ２８を第１被接合物１０１と第２被接合物１０２の境界から第２被接合物１０２側へ１ｍｍ以上圧入する。
このように、ショルダ２８の圧入深さを大きくすると、圧入深さが小さい場合に比べて、攪拌部１０５の範囲が第２被接合物１０２側に広がる。そのため、ショルダ２８の内部に流入する攪拌材料のうち、第１被接合物１０１の母材の成分及び保護層１０４の成分の量はほぼ同じであるが、第２被接合物１０２の母材の成分が大幅に増加する。
なお、圧入工程におけるショルダ２８の圧入を、第１被接合物１０１と第２被接合物１０２の境界付近で止めてしまうと、第１被接合物１０１の攪拌材料が第２被接合物１０２側に押し込まれるだけとなり、第１被接合物１０１と第２被接合物１０２は十分に混合されない。この傾向は、第１被接合物１０１と第２被接合物１０２の境界に保護層１０４などの不純物が存在する場合に特に顕著である。
続いて、本実施形態の埋戻し工程では、従来の埋戻し工程と同様に、回転ツール２３を回転させながら、ショルダ２８の内部に流入した攪拌材料をピン２９によってショルダ２８の外部に押し出して、ショルダ２８を後退させる。
前述のとおり、本実施形態に係る接合方法では、圧入工程においてショルダ２８の内部に流入する第２被接合物の母材の成分が増加している。そのため、埋め戻し工程ではショルダ２８が後退することに伴って、ショルダ２８が圧入されていた部分（圧入穴）に第２被接合物の母材の成分が多く流動する。その結果、図６に示すように、埋戻し工程が完了したとき、攪拌部１０５（接合部）の外周面付近には第１被接合物１０１又は第２被接合物１０２の母材の成分が広がり、残存層１０６が攪拌部１０５の内側に閉じ込められた状態となる。つまり、保護層１０４の成分は攪拌部１０５の中央部分に集中した状態となる。また、別の言い方をすれば、攪拌部１０５の外周部分に比べて、攪拌部１０５の中心軸付近の方が、その部分における攪拌材料に対する保護層１０４の成分の割合が大きい。
そのため、保護層１０４の成分は攪拌部１０５の外周部分にはほとんど達しない。また、残存層１０６の外周部分の軸方向位置は、第１被接合物１０１と第２被接合物１０２の境界の軸方向位置からも離れている。よって、本実施形態に係る接合方法によって形成した接合部は、従来の接合方法によって形成された接合部に比べて強度が高くなる。
なお、第２被接合物１０２の母材は、ショルダ２８に直接接触する部分が多く比較流動性が高い。そのため、埋戻し工程においてショルダ２８を素早く後退させれば、ショルダ２８が後退することにより生じる空間（圧入穴）には、第２被接合物１０２の母材の成分が優先的に流入し、残存層１０６を第２被接合物１０２の母材で覆うことができる。
また、本実施形態では、ショルダ２８の圧入深さが大きく、摩擦による熱量が多くなるため、より広い範囲で材料が流動しやすくなる。そのため、埋戻し工程におけるショルダ押圧力を従来の接合方法と同程度の圧力にしてしまうと、ショルダ２８に直接押圧されている部分の外側の部分はクランプ２２の付勢力に抗して隆起し、接合部とその周辺部分の間に大きな段差が生じてしまう。
そこで、本実施形態の埋戻し工程では、従来の接合方法の場合に比べてショルダ圧力を小さくする。例えば、本実施形態では、埋戻し工程における攪拌部１０５に対するショルダ２８の面圧（ショルダ圧力）を、圧入工程における攪拌部１０５に対するショルダ２８の面圧（ショルダ圧力）よりも小さくする。より具体的には、９０〜１７５ＭＰａの面圧でショルダ２８を攪拌部１０５に押圧する。これにより、埋戻し工程によって生じうる接合部とその周辺部分の間の段差を小さく又は無くすことができる。
なお、埋戻し工程において隆起が生じうる部分は、攪拌部１０５の径方向外方の部分、すなわちクランプ２２に対応する部分である。そのため、クランプ２２による押圧力を大きくして、隆起を抑えることも考えられる。ただし、この場合には、クランプ２２を駆動させる機構が別途必要となり、接合装置１００の大型化及び複雑化を招くおそれがある。そのため、上記のような、埋戻し工程におけるショルダ圧力を小さくする方法は、接合装置１００の大型化及び複雑化を抑えることができるという点でも有効である。
以上が本実施形態に係る接合方法の説明である。以上で説明した接合方法では、圧入工程及び埋め戻し工程についてのみ説明したが、接合方法には圧入工程及び埋戻し工程以外の工程が含まれていてもよい。例えば、接合方法には、圧入工程の前にショルダ２８及びピン２９を回転させながら第１被接合物１０１の表面に接触させて当該表面を加熱する工程等を含んでいてもよい。
２３ 回転ツール
２８ ショルダ
２９ ピン
４０ 制御部
１００ 摩擦攪拌点接合装置
１０１ 第１被接合物
１０２ 第２被接合物
１０４ 保護層
１０５ 攪拌部

Claims (4)

  1. 円筒状のショルダと当該ショルダの内部を移動可能な円柱状のピンとを有する回転ツールを用いて、第１被接合物と第２被接合物を摩擦攪拌点接合により接合する複動式の摩擦攪拌点接合方法であって、前記第１被接合物及び前記第２被接合物のうち少なくとも一方の接合面には保護層が形成されており、
    当該摩擦攪拌点接合方法は、
    前記回転ツールを回転させながら前記ショルダを前記第１被接合物側から前記第２被接合物に向かって圧入することにより、前記第１被接合物及び前記第２被接合物の材料を部分的に攪拌して攪拌部を形成し、その際に他の攪拌材料とともに保護層の成分を前記ショルダの内部に流入させる圧入工程と、
    前記回転ツールを回転させながら、前記圧入工程において前記ショルダの内部に流入した攪拌材料を前記ピンによって前記ショルダの外部に押し出すと同時に、前記ショルダを後退させることにより、前記ショルダを圧入したことで生じる圧入穴に攪拌材料を埋め戻す埋戻し工程と、を含み、
    前記埋戻し工程が完了したとき前記保護層の成分が前記攪拌部の中央部分に集中した状態となるよう、前記圧入工程において前記ショルダを前記第１被接合物と前記第２被接合物の境界から前記第２被接合物側へ１ｍｍ以上圧入する、摩擦攪拌点接合方法。
  2. 前記埋戻し工程における前記攪拌部に対する前記ショルダの面圧を、前記圧入工程における前記攪拌部に対する前記ショルダの面圧よりも小さくする、請求項１に記載の摩擦攪拌点接合方法。
  3. 前記埋戻し工程において、９０〜１７５ＭＰａの面圧で前記ショルダを前記攪拌部に押圧する、請求項１又は２に記載の摩擦攪拌点接合方法。
  4. 少なくとも一方の接合面に保護層が形成された第１被接合物と第２被接合物を摩擦攪拌点接合により接合する摩擦攪拌点接合装置であって、
    円筒状のショルダと当該ショルダの内部を移動可能な円柱状のピンとを有する回転ツールと、前記回転ツールを制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記回転ツールを回転させながら前記ショルダを前記第１被接合物側から前記第２被接合物に向かって圧入することにより、前記第１被接合物及び前記第２被接合物の材料を部分的に攪拌して攪拌部を形成し、その際に他の攪拌材料とともに保護層の成分を前記ショルダの内部に流入させた後、前記回転ツールを回転させながら、前記圧入工程において前記ショルダの内部に流入した攪拌材料を前記ピンによって前記ショルダの外部に押し出すと同時に、前記ショルダを後退させることにより、前記ショルダを圧入したことで生じる圧入穴に攪拌材料を埋め戻し、前記圧入穴に攪拌材料を埋め戻したとき前記保護層の成分が前記攪拌部の中央部分に集中した状態となるよう、前記攪拌部を形成する際に前記ショルダを前記第１被接合物と前記第２被接合物の境界から前記第２被接合物側へ１ｍｍ以上圧入する、摩擦攪拌点接合装置。
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