JP2020185605A - 中空容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】硬度が高い金属部材同士を好適に接合することができる接合方法を用いた中空容器の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】回転ツールＦを補助部材１０の外周面（表面）１０ａのみから挿入するとともに、攪拌ピンＦ２のみを補助部材１０に接触させつつ、攪拌ピンＦ２の外周面を第一金属部材１及び第二金属部材２に僅かに接触させた状態で、突合せ部Ｊ１及び突合せ部Ｊ２に沿って回転ツールＦを相対移動させて第一金属部材１と第二金属部材２とを補助部材１０を介して接合する接合工程を含み、第一金属部材１及び第二金属部材２は補助部材１０よりも硬度が高く、第一金属部材１及び第二金属部材２のうち少なくとも一方は、周壁部１ｅ，２ｅの端面が外側に向けて傾斜する傾斜面を備え、補助部材１０は、少なくとも一方の側面に表面側から裏面側に向けて先細りとなる傾斜面を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、中空容器の製造方法に関する。

例えば、特許文献１には、一対の板状の金属部材を回転ツールを用いて摩擦攪拌接合する発明が開示されている。当該発明では、一対の金属部材の間に金属部材よりも軟質の補助部材を介設し、当該補助部材に回転ツールを挿入して摩擦攪拌を行うというものである。硬度の高い金属部材同士を摩擦攪拌接合すると、回転ツールの損傷が激しく、工具コストが増加するという問題がある。しかし、当該発明によれば、軟質の補助部材に回転ツールを挿入して摩擦攪拌を行うため、硬度の高い金属部材同士を好適に接合することができる。

特開２００７−８３２４２号公報

従来の接合方法では、回転ツールの攪拌ピンが円柱状を呈するため、補助部材への挿入が困難となるという問題があった。また、回転ツールのショルダ部を金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うため、摩擦攪拌装置に作用する負荷が大きくなるという問題があった。

このような観点から、本発明は、硬度が高い金属部材同士を好適に接合することができる接合方法を用いた中空容器の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて中空容器を製造する製造方法であって、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第一金属部材と、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第二金属部材と、枠状の補助部材と、を準備する準備工程と、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記第二金属部材の周壁部の端面とを向き合せて、前記端面同士の隙間に前記補助部材を挟みこみ、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の一方の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記第二金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の他方の側面とを突合せて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は前記補助部材よりも硬度が高く、前記第一金属部材及び前記第二金属部材のうち少なくとも一方は、前記周壁部の端面が外側に向けて傾斜する傾斜面を備え、前記補助部材は、少なくとも一方の側面に表面側から裏面側に向けて先細りとなる傾斜面を備えることを特徴とする。

また、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて中空容器を製造する製造方法であって、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第一金属部材と、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第二金属部材と、枠状の補助部材と、を準備する準備工程と、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記第二金属部材の周壁部の端面とを向き合せて、前記端面同士の隙間に前記補助部材を挟みこみ、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の一方の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記第二金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の他方の側面とを突合せて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は前記補助部材よりも硬度が高く、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は、前記周壁部の端面が外側に向けて傾斜する傾斜面を備え、前記補助部材は、両方の側面に表面側から裏面側に向けて先細りとなる傾斜面を備えることを特徴とする。

また、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて中空容器を製造する製造方法であって、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第一金属部材と、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第二金属部材と、枠状の補助部材と、を準備する準備工程と、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記第二金属部材の周壁部の端面とを向き合せて、前記端面同士の隙間に前記補助部材を挟みこみ、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の一方の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記第二金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の他方の側面とを突合せて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は前記補助部材よりも硬度が高く、前記第一金属部材及び前記第二金属部材のうち少なくとも一方は、前記周壁部の端面が外側に向けて傾斜する傾斜面を備え、前記補助部材は、少なくとも一方の側面に表面側から裏面側に向けて先細りとなる傾斜面を備えるとともに、裏面側に少なくとも一方の側面側に向けて広がる突起部を備えることを特徴とする。

また、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて中空容器を製造する製造方法であって、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第一金属部材と、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第二金属部材と、枠状の補助部材と、を準備する準備工程と、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記第二金属部材の周壁部の端面とを向き合せて、前記端面同士の隙間に前記補助部材を挟みこみ、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の一方の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記第二金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の他方の側面とを突合せて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は前記補助部材よりも硬度が高く、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は、前記周壁部の端面が外側に向けて傾斜する傾斜面を備え、前記補助部材は、両方の側面に表面側から裏面側に向けて先細りとなる傾斜面を備えるとともに、裏面側に少なくとも一方の側面側に向けて広がる突起部を備えることを特徴とする。

かかる中空容器の製造方法によれば、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いるため、補助部材に容易に挿入することができる。また、攪拌ピンのみを補助部材に挿入するため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、第一金属部材及び第二金属部材よりも軟質の補助部材に回転ツールを挿入するため、回転ツールの寿命を長くすることができる。また、攪拌ピンと第一金属部材及び第二金属部材とを僅かに接触させることにより接合強度を高めることができる。

また、前記補助部材の裏面側に少なくとも一方の側面側に向けて広がる突起部を設けた場合には、擦攪拌接合したときに補助部材の浮き上がりを防ぐことができる。これにより、第一金属部材及び第二金属部材に対する補助部材の位置ずれを防ぐことができるため、より好適に摩擦攪拌接合することができる。

また、前記接合工程において、前記回転ツールを前記第一金属部材及び前記第二金属部材の周壁部の外周面を一周させることが望ましい。この構成では、中空容器の密閉性を高めることができる。

また、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は鋳造材であり、前記補助部材は展伸材である場合には、鋳造材同士を好適に接合することができる。

本発明に係る中空容器の製造方法によれば、硬度が高い金属部材同士を好適に接合して中空容器を形成することができる。

本発明の第一実施形態に係る中空容器の製造方法の準備工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る補助部材の加工前を示す斜視図である。 第一実施形態に係る中空容器の製造方法の突合せ工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る中空容器の製造方法の接合工程を示す断面図である。 第一実施形態に係の中空容器る製造方法の接合工程を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る中空容器の製造方法の突合せ工程を示す断面図である。 本発明の第三実施形態に係る中空容器の製造方法の突合せ工程を示す断面図である。 第三実施形態に係る中空容器の製造方法の接合工程を示す断面図である。 本発明の第四実施形態に係る中空容器の製造方法の準備工程を示す斜視図である。 第四実施形態に係る中空容器の製造方法の接合工程を示す断面図である。 第四実施形態に係る中空容器の製造方法の接合工程を示す斜視図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。第一実施形態に係る中空容器の製造方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。図５に示すように、本実施形態では、第一金属部材１と第二金属部材２とを摩擦攪拌接合して中空容器１００を製造する。
以下の説明における「外面」とは、「内面」の反対側の面を言う。また、以下の説明における「外周面」とは、「内周面」の反対側の面を言う。また、「表面」とは、「裏面」の反対側の面を言う。

図１に示すように、準備工程は、第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０を用意する工程である。
第一金属部材１及び第二金属部材２は、四角形の板状の金属部材である。第一金属部材１及び第二金属部材２の板厚は同一である。第一金属部材１及び第二金属部材２は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いる。第一金属部材１及び第二金属部材２は、本実施形態では、ＪＩＳＨ５３０２ ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。

第一金属部材１の内面１ｃの中央部には、四角形の底部１ｄと、底部１ｄの周縁部から立ち上がる角筒状の周壁部１ｅと、を備えた凹部１ｆが形成されている。
第二金属部材２の内面２ｃの中央部には、四角形の底部２ｄと、底部２ｄの周縁部から立ち上がる角筒状の周壁部２ｅと、を備えた凹部２ｆが形成されている。

図３に示すように、第一金属部材１では、周壁部１ｅの端面１ａが外側（第二金属部材２の周壁部２ｅの端面２ａ側）に向けて傾斜する傾斜面になっている。第二金属部材２では、周壁部２ｅの端面２ａが外側（第一金属部材１の周壁部１ｅの端面１ａ側）に向けて傾斜する傾斜面になっている。
このように、端面１ａ及び端面２ａは、周壁部１ｅ，２ｅの内周面１ｈ，２ｈから外周面１ｇ，２ｇに向かうにつれて互いに離間するように傾斜した傾斜面になっている。周壁部１ｅの外周面１ｇに直交する仮想直交面に対して、端面１ａ，２ａの傾斜角度は同一になっている。

図１に示すように、補助部材１０は、第一金属部材１と第二金属部材２との間に介設される略四角形の枠状の部材である。補助部材１０は、第一金属部材１よりも硬度の低い金属で形成されている。補助部材１０は、例えば、ＪＩＳ Ａ１０５０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。

補助部材１０は、図２に示すように、断面略台形を呈する押出材である長尺部材１５から形成されている。長尺部材１５において補助部材１０（図３参照）の内周側となる面には、四つの切り欠き１５ａが長手方向に間隔を空けて形成されている。そして、各切り欠き１５ａにおいて長尺部材１５を直角に折り曲げるとともに、長尺部材１５の両端部を突き合わせることで、図１に示すように、四角形の枠状の補助部材１０が形成されている。なお、枠状の補助部材１０は、例えば、ダイキャストで形成してもよい。

図３に示すように、補助部材１０は、断面台形状の本体部１１と、本体部１１の内周面１０ｄから内側に突出した突起部１２と、を備えている。
本体部１１は、外周面（表面）１０ａと、側面１０ｂ，１０ｃと、内周面（裏面）１０ｄを備えている。側面１０ｂ，１０ｃは、外周面１０ａから離間するにつれて（内周面１０ｄに向かうにつれて）互いに近接する傾斜面になっている。つまり、補助部材１０の側面１０ｂ，１０ｃは、外周面１０ａ側から内周面１０ｄ側に向けて先細りとなる傾斜面になっている。側面１０ｂ，１０ｃの傾斜角度は、それぞれ対向する端面１ａ，２ａの傾斜角度と同一になっている。
突起部１２は、本体部１１の内周面（裏面）１０ｄよりも幅広となる断面矩形状を呈する。突起部１２は、補助部材１０の周方向に一定の形状で形成されている。

突合せ工程は、図３に示すように、第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０を突き合わせる工程である。突合せ工程では、第一金属部材１の端面１ａと、第二金属部材２の端面２ａとを向き合せて配置する。さらに、端面１ａ，２ａ同士の間に補助部材１０を配置し、端面１ａ，２ａ同士の間の隙間に補助部材１０を挟み込む。
第一金属部材１の端面１ａと、補助部材１０の側面１０ｂとが概ね面接触するように突き合わされて突合せ部Ｊ１が形成される。第二金属部材２の端面２ａと、補助部材１０の側面１０ｃとが概ね面接触するように突き合わされて突合せ部Ｊ２が形成される。補助部材１０の外周面（表面）１０ａは、第一金属部材１の外周面１ｇ及び第二金属部材２の外周面２ｇと面一になる。補助部材１０の内周面１０ｄは、第一金属部材１の内周面１ｈ及び第二金属部材２の内周面２ｈと面一になる。また、突起部１２は、第一金属部材１の内周面１ｈ及び第二金属部材２の内周面２ｈにそれぞれ係止される。

ここで、図４に示すように回転ツールＦは、基部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。回転ツールＦは、例えば、工具鋼で形成されている。基部Ｆ１は、摩擦攪拌装置の回転軸に接続される部位である。攪拌ピンＦ２は、基部Ｆ１から垂下し、先細りとなっている。攪拌ピンＦ２の先端には、回転中心軸に対して垂直な平坦面Ｆ３が形成されている。平坦面Ｆ３は、補助部材１０の内周面（裏面）１０ｄよりもやや大きな寸法で形成されている。

攪拌ピンＦ２の外周面のテーパー角度は、第一金属部材１の端面１ａ及び第二金属部材２の端面２ａの各傾斜角度と同一になっている。つまり、攪拌ピンＦ２を側面から見た断面形状は、補助部材１０の本体部１１の断面形状と概ね同一になっている。

攪拌ピンＦ２の外周面には、螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、回転ツールＦを右回転させるため、基端側から先端側に向かうにつれて螺旋溝が左回りで形成されている。なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、基端側から先端側に向かうにつれて螺旋溝が右回りで形成されている。このようにすると、塑性流動化した金属が螺旋溝に導かれて先端側に移動するため、バリの発生を抑制することができる。回転ツールＦは、例えば、先端に回転駆動手段を備えたアームロボットに取り付けて使用することができる。

接合工程は、図４に示すように、回転ツールＦを用いて第一金属部材１と第二金属部材２とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、右回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を補助部材１０の本体部１１の外周面（表面）１０ａの幅方向中央に挿入する。
接合工程では、攪拌ピンＦ２の外周面を第一金属部材１の端面１ａ及び第二金属部材２の端面２ａに接触させなくてもよいが、本実施形態では攪拌ピンＦ２の外周面を両端面１ａ，２ａに僅かに接触させた状態で、補助部材１０に沿って相対移動させる。攪拌ピンＦ２の外周面と、両端面１ａ，２ａとの接触代は、例えば、１．０ｍｍ未満で適宜設定すればよい。

接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１、第二金属部材２及び補助部材１０に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は、第一金属部材１及び第二金属部材２から露出した状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３は、第一金属部材１の内周面１ｈ及び第二金属部材２の内周面２ｈから突出しない範囲で深い位置まで挿入する。
図５に示すように、回転ツールＦを補助部材１０に沿って相対移動させ、回転ツールＦを第一金属部材１及び第二金属部材２の周壁部１ｅ，２ｅの外周面を一周させる。このとき、接合工程の始端と終端とをオーバラップさせつつ、終了位置に達したら回転ツールＦを補助部材１０から離脱させる。以上により、突合せ部Ｊ１，Ｊ２が一つの工程で同時に摩擦攪拌接合される。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。
第一金属部材１の周壁部１ｅと第二金属部材２の周壁部２ｅとを摩擦攪拌接合することで、第一金属部材１の凹部１ｆと第二金属部材２の凹部２ｆとが連結される。これにより、両凹部１ｆ，２ｆによって形成された内部空間を有する中空容器１００が形成される。

以上説明した本実施形態に係る中空容器１００の製造方法によれば、図４に示すように、先細りの攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを用いるため、補助部材１０の外周面（表面）１０ａに容易に挿入することができる。また、攪拌ピンＦ２のみを補助部材１０に挿入し、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌するため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。

また、第一金属部材１及び第二金属部材２よりも軟質の補助部材１０に回転ツールＦを挿入するため、回転ツールＦの寿命を長くすることができる。また、攪拌ピンＦ２と第一金属部材１及び第二金属部材２を僅かに接触させるに留めるため、第一金属部材１及び第二金属部材２の硬質の金属が補助部材１０側に多く混入するのを防ぐことができるため、より接合強度を高めることができる。

また、第一金属部材１の端面１ａと第二金属部材２の端面２ａに傾斜面を設けているため、攪拌ピンＦ２と第一金属部材１及び第二金属部材２とが大きく接触するのを防ぐことができる。また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２のテーパー角度と、端面１ａ，２ａの傾斜角度とを同一（概ね平行）にしているため、高さ方向に亘ってバランス良く摩擦攪拌することができる。

また、摩擦攪拌接合の接合長が長くなると、それに伴って補助部材１０も長く形成する。このような場合に摩擦攪拌接合を行うと、補助部材１０が浮き上がってしまうという問題がある。しかし、本実施形態によれば、補助部材１０に突起部１２を設けているため、突起部１２が内周面１ｈ，２ｈに係止され、補助部材１０の浮き上がりを防ぐことができる。これにより、第一金属部材１及び第二金属部材２に対する補助部材１０の位置ずれを防ぐことができるため、より好適に摩擦攪拌接合することができる。

なお、本実施形態では、突起部１２が第一金属部材１及び第二金属部材２の両方に係止するように設定したが、補助部材１０が浮き上がらないように、第一金属部材１及び第二金属部材２の少なくとも一方に係止させてもよい。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る中空容器の製造方法について説明する。図６は、本発明の第二実施形態に係る中空容器の製造方法の突合せ工程を示す断面図である。
第二実施形態に係る中空容器の製造方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第二実施形態では、補助部材１０Ａの形状が第一実施形態と主に相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図６に示すように、第一金属部材１及び第二金属部材２は第一実施形態と同一である。補助部材１０Ａは、断面台形状の本体部１１からなる。つまり、第二実施形態の補助部材１０Ａは、第一実施形態の補助部材１０（図３参照）の突起部１２がない構成である。

突合せ工程では、第一実施形態と同様に、第一金属部材１及び第二金属部材２を補助部材１０Ａの両側から突き合わせる。第一金属部材１の端面１ａと、補助部材１０の側面１０ｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ１が形成される。第二金属部材２の端面２ａと、補助部材１０の側面１０ｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ２が形成される。
接合工程では、第一実施形態と同様に、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１，Ｊ２に対して摩擦攪拌接合を行う。

以上説明した第二実施形態によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、第二実施形態の補助部材１０Ａは、断面台形状であるため、補助部材１０Ａを押出成形材によって製造し易い。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る中空容器の製造方法について説明する。図７は、本発明の第三実施形態に係る中空容器の製造方法の突合せ工程を示す断面図である。図８は、本発明の第三実施形態に係る中空容器の製造方法の接合工程を示す断面図である。
第三実施形態に係る中空容器の製造方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第三実施形態では、補助部材１０Ｂの形状が第一実施形態と主に相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

準備工程では、第一金属部材１Ｂと、第二金属部材２と、補助部材１０Ｂとを用意する。第一金属部材１Ｂの端面１ａは、外周面１ｇ及び内周面１ｈに対して垂直になっている。第二金属部材２は、第一実施形態と同一である。

第三実施形態の補助部材１０Ｂは、断面台形状の本体部１１Ｂと、本体部１１Ｂの内周面１０ｄから内側に突出する突起部１２とを備えている。
本体部１１Ｂは、外周面（表面）１０ａと、側面１０ｂ，１０ｃと、内周面（裏面）１０ｄを備えている。側面１０ｂは、外周面１０ａに対して垂直になっている。側面１０ｃは、外周面１０ａから離間するにつれて先細りとなるように傾斜している。側面１０ｃの傾斜角度は、第二金属部材２の端面２ａの傾斜角度と同一である。突起部１２は、第一実施形態と同一である。なお、第三実施形態の補助部材１０Ｂにおいて突起部１２を形成しなくてもよい。

突合せ工程では、第一金属部材１Ｂと、第二金属部材２と、補助部材１０Ｂとを突き合わせる。第一金属部材１Ｂの端面１ａと、補助部材１０Ｂの側面１０ｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ１が形成される。第二金属部材２の端面２ａと、補助部材１０Ｂの側面１０ｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ２が形成される。補助部材１０の外周面（表面）１０ａは、第一金属部材１の外周面１ｇ及び第二金属部材２の外周面２ｇとそれぞれ面一になる。補助部材１０Ｂの内周面（裏面）１０ｄは、第一金属部材１の内周面１ｈ及び第二金属部材２の内周面１ｈとそれぞれ面一になる。

接合工程では、図８に示すように、回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合を行う。第三実施形態では、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを補助部材１０Ｂに挿入し、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で補助部材１０Ｂに沿って相対移動させて突合せ部Ｊ１，Ｊ２に対して摩擦攪拌接合を行う。
また、第三実施形態では、攪拌ピンＦ２の回転中心軸Ｚを第二金属部材２側に傾斜させつつ、攪拌ピンＦ２の外周面を、第一金属部材１の端面１ａと、第二金属部材２の端面２ａとに僅かに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。
なお、回転ツールＦの傾斜角度は、適宜設定すればよいが、攪拌ピンＦ２の外周面と第一金属部材１Ｂの端面１ａとが平行となるとともに、攪拌ピンＦ２の外周面と第二金属部材２の端面２ａとが平行となるように設定することが好ましい。

以上説明した第三実施形態に係る中空容器の製造方法によっても、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。また、第三実施形態では、第一金属部材１Ｂの端面１ａを傾斜面とする必要がないため、作業手間を省くことができる。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態に係る中空容器の製造方法について説明する。図９は、本発明の第四実施形態に係る中空容器の製造方法の準備工程を示す斜視図である。図１０は、第四実施形態に係る中空容器の製造方法の接合工程を示す断面図である。図１１は、第四実施形態に係る中空容器の製造方法の接合工程を示す斜視図である。
第四実施形態に係る中空容器の製造方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第四実施形態では、第一金属部材１Ｃ、第二金属部材２Ｃ及び補助部材１０Ｃの形状が第一実施形態と主に相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図９に示すように、第四実施形態の第一金属部材１Ｃの内面１ｃの中央部には、円形の底部１ｄと、底部１ｄの周縁部から立ち上がる円筒状の周壁部１ｅと、を備えた凹部１ｆが形成されている。
第四実施形態の第二金属部材２Ｃの内面２ｃの中央部には、円形の底部２ｄと、底部２ｄの周縁部から立ち上がる円筒状の周壁部２ｅと、を備えた凹部２ｆが形成されている。
第四実施形態の補助部材１０Ｃは、第一金属部材１Ｃと第二金属部材２Ｃとの間に介設される円形の枠状の部材である。

突合せ工程では、図１０に示すように、第一金属部材１Ｃの端面１ａと第二金属部材２Ｃの端面２ａとの間に補助部材１０Ｃを挟み込み、突合せ部Ｊ１，Ｊ２を形成する。
接合工程では、第一実施形態と概ね同じ要領で攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１Ｃ、第二金属部材２Ｃ及び補助部材１０Ｃに接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は、第一金属部材１Ｃ及び第二金属部材２Ｃから露出した状態で摩擦攪拌を行う。そして、図１１に示すように、回転ツールＦを補助部材１０Ｃに沿って相対移動させ、回転ツールＦを第一金属部材１Ｃ及び第二金属部材２Ｃの周壁部１ｅ，２ｅの外周面を一周させる。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。

第一金属部材１Ｃの周壁部１ｅと第二金属部材２Ｃの周壁部２ｅとを摩擦攪拌接合することで、第一金属部材１Ｃの凹部１ｆと第二金属部材２Ｃの凹部２ｆとが連結される。これにより、両凹部１ｆ，２ｆによって形成された内部空間を有する円柱状の中空容器２００が形成される。

以上説明した第四実施形態に係る中空容器の製造方法によっても、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。

１ 第一金属部材
１Ｂ 第一金属部材（第三実施形態）
１Ｃ 第一金属部材（第四実施形態）
１ａ 端面（傾斜面）
２ 第二金属部材
２Ｃ 第二金属部材（第四実施形態）
２ａ 端面（傾斜面）
１０ 補助部材
１０ａ 外周面（表面）
１０ｂ 内周面（裏面）
１０Ａ 補助部材（第二実施形態）
１０Ｂ 補助部材（第三実施形態）
１０Ｃ 補助部材（第四実施形態）
１２ 突起部
Ｊ１ 突合せ部
Ｊ２ 突合せ部
Ｆ 回転ツール
Ｆ２ 攪拌ピン

Claims (6)

1. 先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて中空容器を製造する製造方法であって、
   底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第一金属部材と、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第二金属部材と、枠状の補助部材と、を準備する準備工程と、
   前記第一金属部材の周壁部の端面と前記第二金属部材の周壁部の端面とを向き合せて、前記端面同士の隙間に前記補助部材を挟みこみ、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の一方の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記第二金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の他方の側面とを突合せて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、
   回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、
   前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は前記補助部材よりも硬度が高く、
   前記第一金属部材及び前記第二金属部材のうち少なくとも一方は、前記周壁部の端面が外側に向けて傾斜する傾斜面を備え、前記補助部材は、少なくとも一方の側面に表面側から裏面側に向けて先細りとなる傾斜面を備える
   ことを特徴とする中空容器の製造方法。
2. 先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて中空容器を製造する製造方法であって、
   底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第一金属部材と、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第二金属部材と、枠状の補助部材と、を準備する準備工程と、
   前記第一金属部材の周壁部の端面と前記第二金属部材の周壁部の端面とを向き合せて、前記端面同士の隙間に前記補助部材を挟みこみ、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の一方の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記第二金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の他方の側面とを突合せて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、
   回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、
   前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は前記補助部材よりも硬度が高く、
   前記第一金属部材及び前記第二金属部材は、前記周壁部の端面が外側に向けて傾斜する傾斜面を備え、前記補助部材は、両方の側面に表面側から裏面側に向けて先細りとなる傾斜面を備える
   ことを特徴とする中空容器の製造方法。
3. 先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて中空容器を製造する製造方法であって、
   底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第一金属部材と、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第二金属部材と、枠状の補助部材と、を準備する準備工程と、
   前記第一金属部材の周壁部の端面と前記第二金属部材の周壁部の端面とを向き合せて、前記端面同士の隙間に前記補助部材を挟みこみ、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の一方の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記第二金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の他方の側面とを突合せて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、
   回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、
   前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は前記補助部材よりも硬度が高く、
   前記第一金属部材及び前記第二金属部材のうち少なくとも一方は、前記周壁部の端面が外側に向けて傾斜する傾斜面を備え、
   前記補助部材は、少なくとも一方の側面に表面側から裏面側に向けて先細りとなる傾斜面を備えるとともに、裏面側に少なくとも一方の側面側に向けて広がる突起部を備える
   ことを特徴とする中空容器の製造方法。
4. 先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて中空容器を製造する製造方法であって、
   底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第一金属部材と、底部と該底部の周縁部から立ち上がる周壁部を備えた凹部を有する第二金属部材と、枠状の補助部材と、を準備する準備工程と、
   前記第一金属部材の周壁部の端面と前記第二金属部材の周壁部の端面とを向き合せて、前記端面同士の隙間に前記補助部材を挟みこみ、前記第一金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の一方の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記第二金属部材の周壁部の端面と前記補助部材の他方の側面とを突合せて第二突合せ部を形成する突合せ工程と、
   回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、
   前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は前記補助部材よりも硬度が高く、
   前記第一金属部材及び前記第二金属部材は、前記周壁部の端面が外側に向けて傾斜する傾斜面を備え、
   前記補助部材は、両方の側面に表面側から裏面側に向けて先細りとなる傾斜面を備えるとともに、裏面側に少なくとも一方の側面側に向けて広がる突起部を備える
   ことを特徴とする中空容器の製造方法。
5. 前記接合工程では、前記回転ツールを前記第一金属部材及び前記第二金属部材の周壁部の外周面を一周させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の中空容器の製造方法。
6. 前記第一金属部材及び前記第二金属部材は鋳造材であり、前記補助部材は展伸材であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の中空容器の製造方法。

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