JP2021065925A - 接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凹部を備える本体と蓋部材とを摩擦攪拌接合によって接合する接合方法において、引抜き穴及び引抜き痕の発生を防ぐことができる接合方法を提供することを課題とする。【解決手段】本体１に蓋部材２を載置することにより、周壁部１１の端面１１aと蓋部材２の裏面２ｂとを突合せて第一突合せ部Ｊ１を形成する載置工程と、回転する先端側ピンＦ３を第一突合せ部Ｊ１に挿入し、第一突合せ部Ｊ１に沿って摩擦攪拌を行った後、傾斜台３の傾斜面３ｃに沿って昇るように移動させて当該傾斜面３ｃの上側で先端側ピンＦ３を引抜く本接合工程と、本接合工程の後に傾斜台３を除去する傾斜台除去工程とを含むことを特徴とする。【選択図】図１２

Description

本発明は、接合方法に関する。

金属部材同士を接合する技術として、摩擦攪拌接合が知られている。摩擦攪拌接合では、回転ツールに備えられた先端側ピンを金属部材から引き抜く際に、引抜き穴が残ってしまうという課題がある。そこで、金属部材に引抜き穴が残らないような接合方法が知られている。

例えば、特許文献１には、本体と、本体の開口部を封止する蓋部材とを摩擦攪拌で接合する接合方法が開示されている。当該接合方法では、本体及び蓋部材の側面から垂直に回転ツールを挿入し、本体の廻りに一周させて摩擦攪拌を行っている。

特開２０１８−６９３２２号公報

特許文献１の接合方法では、回転ツールを徐々に引き抜く際に、塑性化領域に引抜き穴や、引抜き痕が残ってしまうという問題がある。

このような観点から、本発明は、凹部を備える本体と蓋部材とを摩擦攪拌によって接合する際に、引抜き穴及び引抜き痕の発生を防ぐことができる接合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に、本発明は、凹部を備える本体と、前記凹部の開口部を封止する蓋部材とを摩擦攪拌で接合する接合方法であって、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きく、前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、底部と前記底部の周縁部から立ち上がる周壁部とを有し、前記周壁部の端面に近接するとともに前記周壁部の側面から突出する傾斜台を有する前記本体を準備する準備工程と、前記本体に前記蓋部材を載置することにより、前記周壁部の端面と前記蓋部材の裏面とを突合せて突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記先端側ピンを前記蓋部材の側面及び前記周壁部の側面から前記突合せ部に挿入し、前記先端側ピン及び前記基端側ピンを前記周壁部及び前記蓋部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行った後、前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて前記傾斜面の上側で前記先端側ピンを引抜く本接合工程と、前記本接合工程の後に、前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明は、凹部を備える本体と、前記凹部の開口部を封止する蓋部材とを摩擦攪拌で接合する接合方法であって、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きく、前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、底部及び前記底部の周縁部から立ち上がる周壁部を有する前記本体と、前記蓋部材の裏面に近接するとともに前記蓋部材の側面から突出する傾斜台を有する前記蓋部材とを準備する準備工程と、前記本体に前記蓋部材を載置することにより、前記周壁部の端面と前記蓋部材の裏面とを突合せて突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記先端側ピンを前記蓋部材の側面及び前記周壁部の側面から前記突合せ部に挿入し、前記先端側ピン及び前記基端側ピンを前記周壁部及び前記蓋部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行った後、前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて前記傾斜面の上側で前記先端側ピンを引抜く本接合工程と、前記本接合工程の後に、前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする。

かかる接合方法によれば、摩擦攪拌接合を行った後、突合せ部とは別の位置に設けられた傾斜台で先端側ピンを引き抜くことができる。また、傾斜台は周壁部または蓋部材から除去することができる。これにより、先端側ピンによる引抜き穴及び引抜き痕の発生を防ぐことができる。

また、前記本接合工程では、前記本体の前記底部と前記蓋部材の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記本体及び前記蓋部材を回転又は平行移動させて前記本体と前記蓋部材とを摩擦攪拌することが好ましい。

かかる接合方法によれば、本体の底部と蓋部材の表面とを一対の保持部で保持した状態で本体及び蓋部材を回転又は平行移動させるため、本接合工程中に保持部と回転ツールとが干渉しない。つまり、本体と蓋部材とを位置決めするための治具が回転ツールの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、摩擦攪拌接合を容易に行うことができる。

本発明に係る接合方法によれば、凹部を備える本体と蓋部材とを摩擦攪拌によって接合する際に、引抜き穴及び引抜き痕の発生を防ぐことができる接合方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る回転ツールを示す側面図である。 回転ツールの拡大断面図である。 回転ツールの第一変形例を示す断面図である。 回転ツールの第二変形例を示す断面図である。 回転ツールの第三変形例を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る接合方法の本体及び蓋部材を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る接合方法の保持工程を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る接合方法の本接合工程を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る接合方法の本接合工程を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る接合方法の本接合工程を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る接合方法の本接合工程後を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る接合方法の第二接合工程を示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係る接合方法を示す斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る接合方法を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図等を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、「裏面」の反対側の面を「表面」と言う。

まずは、本実施形態に係る接合方法で用いる回転ツールについて説明する。回転ツールは、摩擦攪拌接合に用いられるツールである。図１に示すように、回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されており、基軸部Ｆ１と、基端側ピンＦ２と、先端側ピンＦ３とで主に構成されている。基軸部Ｆ１は、円柱状を呈し、摩擦攪拌装置の主軸に接続される部位である。

基端側ピンＦ２は、基軸部Ｆ１に連続し、先端に向けて先細りになっている。基端側ピンＦ２は、円錐台形状を呈する。基端側ピンＦ２のテーパー角度Ａは適宜設定すればよいが、例えば、１３５〜１６０°になっている。テーパー角度Ａが１３５°未満であるか、又は、１６０°を超えると摩擦攪拌後の接合表面粗さが大きくなる。テーパー角度Ａは、後記する先端側ピンＦ３のテーパー角度Ｂよりも大きくなっている。図２に示すように、基端側ピンＦ２の外周面には、階段状のピン段差部Ｆ２１が高さ方向の全体に亘って形成されている。ピン段差部Ｆ２１は、右回り又は左回りで螺旋状に形成されている。つまり、ピン段差部Ｆ２１は、平面視して螺旋状であり、側面視すると階段状になっている。本第一実施形態では、回転ツールＦを右回転させるため、ピン段差部Ｆ２１は基端側から先端側に向けて左回りに設定している。

なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、ピン段差部Ｆ２１を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、ピン段差部Ｆ２１によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。ピン段差部Ｆ２１は、段差底面Ｆ２１ａと、段差側面Ｆ２１ｂとで構成されている。隣り合うピン段差部Ｆ２１の各頂点Ｆ２１ｃ，Ｆ２１ｃの距離Ｘ１（水平方向距離）は、後記する段差角度Ｃ及び段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１に応じて適宜設定される。

段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１は適宜設定すればよいが、例えば、０．１〜０．４ｍｍで設定されている。高さＹ１が０．１ｍｍ未満であると接合表面粗さが大きくなる。一方、高さＹ１が０．４ｍｍを超えると接合表面粗さが大きくなる傾向があるとともに、有効段差部数（被接合金属部材と接触しているピン段差部Ｆ２１の数）も減少する。

段差底面Ｆ２１ａと段差側面Ｆ２１ｂとでなす段差角度Ｃは適宜設定すればよいが、例えば、８５〜１２０°で設定されている。段差底面Ｆ２１ａは、本実施形態では水平面と平行になっている。段差底面Ｆ２１ａは、ツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して−５°〜１５°内の範囲で傾斜していてもよい（マイナスは水平面に対して下方、プラスは水平面に対して上方）。距離Ｘ１、段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１、段差角度Ｃ及び水平面に対する段差底面Ｆ２１ａの角度は、摩擦攪拌を行う際に、塑性流動材がピン段差部Ｆ２１の内部に滞留して付着することなく外部に抜けるとともに、段差底面Ｆ２１ａで塑性流動材を押えて接合表面粗さを小さくすることができるように適宜設定する。

図１に示すように、先端側ピンＦ３は、基端側ピンＦ２に連続して形成されている。先端側ピンＦ３は円錐台形状を呈する。先端側ピンＦ３の先端は回転軸に対して垂直な平坦面Ｆ４になっている。先端側ピンＦ３のテーパー角度Ｂは、基端側ピンＦ２のテーパー角度Ａよりも小さくなっている。図２に示すように、先端側ピンＦ３の外周面には、螺旋溝Ｆ３１が刻設されている。螺旋溝Ｆ３１は、右回り、左回りのどちらでもよいが、本第一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けて左回りに刻設されている。

なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝Ｆ３１を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、螺旋溝Ｆ３１によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。螺旋溝Ｆ３１は、螺旋底面Ｆ３１ａと、螺旋側面Ｆ３１ｂとで構成されている。隣り合う螺旋溝Ｆ３１の頂点Ｆ３１ｃ，Ｆ３１ｃの距離（水平方向距離）を長さＸ２とする。螺旋側面Ｆ３１ｂの高さを高さＹ２とする。螺旋底面Ｆ３１ａと、螺旋側面Ｆ３１ｂとで構成される螺旋角度Ｄは例えば、４５〜９０°で形成されている。螺旋溝Ｆ３１は、被接合金属部材と接触することにより摩擦熱を上昇させるとともに、塑性流動材を先端側に導く役割を備えている。また、回転ツールＦは、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに取り付けてもよい。

回転ツールＦは、適宜設計変更が可能である。図３は、本発明の回転ツールの第一変形例を示す側面図である。図３に示すように、第一変形例に係る回転ツールＦＡでは、ピン段差部Ｆ２１の段差底面Ｆ２１ａと段差側面Ｆ２１ｂとのなす段差角度Ｃが８５°になっている。段差底面Ｆ２１ａは、水平面と平行である。このように、段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行であるとともに、段差角度Ｃは、摩擦攪拌中にピン段差部Ｆ２１内に塑性流動材が滞留して付着することなく外部に抜ける範囲で鋭角としてもよい。

図４は、本発明の回転ツールの第二変形例を示す側面図である。図４に示すように、第二変形例に係る回転ツールＦＢでは、ピン段差部Ｆ２１の段差角度Ｃが１１５°になっている。段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行になっている。このように、段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行であるとともに、ピン段差部Ｆ２１として機能する範囲で段差角度Ｃが鈍角となってもよい。

図５は、本発明の回転ツールの第三変形例を示す側面図である。図５に示すように、第三変形例に係る回転ツールＦＣでは、段差底面Ｆ２１ａがツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して１０°上方に傾斜している。段差側面Ｆ２１ｂは、鉛直面と平行になっている。このように、摩擦攪拌中に塑性流動材を押さえることができる範囲で、段差底面Ｆ２１ａがツールの回転軸から外周方向に向かって水平面よりも上方に傾斜するように形成されていてもよい。上記の回転ツールの第一〜第三変形例によっても、下記の実施形態と同等の効果を奏することができる。

回転ツールＦは、本実施形態では、水平方向及び上下方向に移動可能な摩擦攪拌装置に取り付けられている。なお、回転ツールＦは、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに取り付けてもよい。

［第一実施形態］
図６に示すように、本実施形態に係わる接合方法では、金属製の本体１と、金属製の蓋部材２とを摩擦攪拌接合で接合して中空容器を形成する。

本体１は、上方が開口された箱状体である。本体１は、底部１０と、周壁部１１と、傾斜台３とで構成されている。本体１は、本実施形態ではアルミニウム合金で形成されているが、摩擦攪拌可能な金属から適宜選択することができる。例えば、本体１は、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金、アルミニウム、マグネシウム、チタン等で形成することができる。

底部１０は、矩形を呈する板状部材である。周壁部１１は、底部１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。周壁部１１の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。底部１０には、支柱１２が立ち上がっている。支柱１２の本数は特に制限されないが、本実施形態では２本になっている。支柱１２の端面１２ａは、周壁部１１の端面１１ａと同じ高さになっている。底部１０及び周壁部１１で凹部１３が形成されている。なお、本実施形態の本体１は一体形成されているが、例えば、周壁部１１を分割構成としてシール部材で接合して一体化してもよい。

傾斜台３は、周壁部１１の側面１１ｃに設けられている。傾斜台３は、傾斜台側面３ａと、傾斜台側面３ｂと、傾斜面３ｃと、背面３ｄとで構成される。傾斜台側面３ａ及び傾斜台側面３ｂは傾斜台３の側面であり、互いに対向している。傾斜台３は、端面１１ａ側から底部１０に向かうにつれて傾斜高さが大きくなるように形成されている。また、傾斜面３ｃの端部（端面１１ａ側の端部）は周壁部１１の外周縁と平行になっている。背面３ｄは、周壁部１１の側面１１ｃから垂直に立ち上がるとともに、傾斜台側面３ａ及び傾斜台側面３ｂに対して垂直になっている。傾斜面３ｃの端部（端面１１ａ側の端部）と端面１１ａとは接触させてもよいが、本接合工程の際に回転ツールＦと接触しないように離間させてもよい（図９参照）。

傾斜面３ｃは、徐々に上昇する斜面であればよく、平面であっても、曲面であってもよい。なお、本実施形態では、傾斜台３は、回転ツールＦを傾斜面３ｃに沿って上昇させて後述する終了位置Ｅｐまで移動させた場合に、本体１に回転ツールＦによる引抜き穴及び引抜き痕が残らない程度の厚さ（高さ）を有することが好ましい。すなわち、傾斜台３は、傾斜面３ｃの端面１１ａ側の端部から底部１０側の端部に向かうにつれて厚みが増していくが、少なくとも先端側ピンＦ３が傾斜台３に挿入される深さよりも厚みを有する部位を持つ形状であることが好ましい。

本体１は、例えばダイキャストで形成するのが好ましい。ダイキャストによれば傾斜台３及び支柱１２が設けられた本体１を容易に一体形成することができる。

蓋部材２は、本体１の開口部を封止する平面視矩形の板部材である。蓋部材２の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。蓋部材２の材料は、本体１と同じ金属でもよいし、異なる金属であってもよい。また、蓋部材２の材料は、本体１と同種の金属とし、その硬度を変えてもよい。なお、本明細書において硬度はブリネル硬さをいい、ＪＩＳ Ｚ ２２４３に準じた方法によって測定することができる。

次に、本実施形態に係る接合方法について説明する。本実施形態に係る接合方法は、準
備工程と、載置工程と、保持工程と、第一本接合工程と、第二本接合工程と、傾斜台除去工程とを行う。

準備工程は、図６に示すように、本体１及び蓋部材２を準備する工程である。本体１及び蓋部材２は、製造方法については特に制限されないが、本体１は、例えば、ダイキャストで成形する。蓋部材２は、例えば押出成形により成形する。

載置工程は、図７に示すように、本体１に蓋部材２を載置する工程である。載置工程によって、周壁部１１の端面１１ａと、蓋部材２の裏面２ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。第一突合せ部Ｊ１は、蓋部材２の周囲に沿って平面視矩形状に形成される。また、支柱１２の端面１２ａと、蓋部材２の裏面２ｂとが突き合わされて第二突合せ部Ｊ２が形成される。周壁部１１の側面１１ｃと、蓋部材２の側面２ｃとは面一になる。なお、本体１と蓋部材２とは溶接又は摩擦攪拌等により仮接合してもよい。

保持工程は、図８に示すように、一対の保持部２２を備える挟持装置（治具）で本体１と蓋部材２とを両外側から押圧して挟持する。本実施形態では、保持部２２と底部１０との間、保持部２２と蓋部材２との間にそれぞれ中間プレート２１を介設している。保持部２２は円柱状を呈し、その端面が中間プレート２１，２１にそれぞれ面接触する。中間プレート２１を設けることで、保持部２２の押圧力を分散させて、本体１及び蓋部材２を確実に保持することができる。なお、中間プレート２１は省略してもよい。

挟持装置の保持部２２と本体１及び蓋部材２とは同期して回転又は平行移動する。つまり、当該挟持装置は、本体１の底部１０及び蓋部材２の表面２ａを保持部２２，２２でそれぞれ押圧し挟持した状態で、本体１及び蓋部材２を周方向に回転させるとともに、上下、左右及び前後方向に直線移動させることができる。

第一本接合工程（接合工程）は、回転ツールＦを用いて第一突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌接合する工程である。第一本接合工程では、本工程と離脱工程とを行う。第一本接合工程では、まず、摩擦攪拌装置に取り付けられた回転ツールＦを右回転させる。回転ツールＦの位置は、本実施形態では固定されている。つまり、回転ツールＦは変位させず、回転ツールＦに対して本体１及び蓋部材２側を移動させて摩擦攪拌を行う。

第一本接合工程は、図９に示すように、本体1と蓋部材２とを摩擦攪拌接合する工程である。本実施形態における第一本接合工程は、開始位置Ｓｐから一周させて中間点Ｓ１までの本工程と、中間点Ｓ１から終了位置Ｅｐまでの離脱工程とを行う。

本工程では、図１０に示すように、回転ツールＦの回転中心軸Ｃと周壁部１１の側面１１ｃ及び蓋部材２の側面２ｃとが垂直となるように蓋部材２の側面２ｃ及び周壁部１１の側面１１ｃから先端側ピンＦ３を挿入するとともに、基端側ピンＦ２の外周面が周壁部１１の側面１１ｃ及び蓋部材２の側面２ｃに接触するように設定する。そして、回転ツールＦを一定の高さ位置を保った状態で、回転ツールＦを第一突合せ部Ｊ１に沿って相対移動させて本体１及び蓋部材２の廻りを一周させる。本体１及び蓋部材２の角部においては、保持部２２，２２を回転させながら回転ツールＦを相対移動させる。

回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１が形成される。開始位置Ｓｐからスタートした回転ツールＦが一周して開始位置Ｓｐに達したら、塑性化領域Ｗ１をオーバーラップさせて、中間点Ｓ１まで移動させる。回転ツールＦが中間点Ｓ１に達したら、回転ツールＦを離脱させずにそのまま離脱工程に移行する。

離脱工程は、図１１及び図１２に示すように、中間点Ｓ１から終了位置Ｅｐまで回転ツールＦを相対移動させて、傾斜台３で離脱させる工程である。離脱工程では、回転ツールＦの挿入深さを一定に保ちながら傾斜台３の傾斜面３ｃに相対移動させる。その後、回転ツールＦを周壁部１１の側面１１ｃから徐々に離間させながら、傾斜面３ｃに沿って相対移動させる。回転ツールＦが終了位置Ｅｐに達したら、回転ツールＦを上昇させて、傾斜台３から回転ツールＦを離脱させる。

図１１及び図１２に示すように、回転ツールＦは傾斜面３ｃに沿って上昇させるため、終了位置Ｅｐまで回転ツールＦを移動させると、先端側ピンＦ３と側面１１ｃとを離間させることができる。これにより、回転ツールＦを離脱させた際に生じる引抜き穴は、本体１には残存せず、傾斜台３のみに残存させることができる。

第二本接合工程は、図１３に示すように、回転ツールＦを用いて蓋部材２と支柱１２とを摩擦攪拌接合する工程である。第二本接合工程では、回転ツールＦを蓋部材２の表面２ａから垂直に挿入し、第二突合せ部Ｊ２に沿って一周以上相対移動させた後、蓋部材２から回転ツールＦを離脱させる。第二本接合工程では、先端側ピンＦ３を本体１及び蓋部材２に接触させ、基端側ピンＦ２の外周面を蓋部材２の表面２ａに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。

本実施形態では、先端側ピンＦ３の先端の平坦面Ｆ４が端面１２ａ達するようにしているが、先端側ピンＦ３と蓋部材２のみとが接触させた状態で摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合は、先端側ピンＦ３と蓋部材２との摩擦熱によって第二突合せ部Ｊ２が塑性流動化して接合される。なお、第二本接合工程は省略してもよい。また、支柱１２は省略してもよい。

傾斜台除去工程は、本体１から傾斜台３を除去する工程である。傾斜台除去工程では、例えば、切削加工、研削加工により周壁部１１の側面１１ｃを基準として傾斜台３をすべて除去する。

以上説明した、本実施形態に係る接合方法によれば、回転ツールＦの終了位置Ｅｐを傾斜台３に設定するとともに、当該傾斜台３を除去する。これにより、本体１に引抜き穴及び引抜き痕が残存するのを防ぐことができる。また、これにより本体１には引抜き穴及び引抜き痕が残存しないため、きれいに仕上げることができる。

また、本実施形態の第一本接合工程（本接合工程）によれば、本体１の底部１０と蓋部材２の表面２ａとを一対の保持部２２で保持した状態で本体１及び蓋部材２を回転又は平行移動させるため、本接合工程中に保持部２２と回転ツールＦとが干渉しない。つまり、本体１と蓋部材２とを位置決め（固定）するための治具が回転ツールＦの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、摩擦攪拌接合を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、本接合工程において、基端側ピンＦ２の外周面と周壁部１１の側面１１ｃ及び蓋部材２の側面２ｃとを接触させ、塑性流動材を押さえながら摩擦攪拌を行うため、バリの発生を抑制することができる。また、基端側ピンＦ２の外周面で塑性流動材を押えることができるため、接合表面（周壁部１１の側面１１ｃ及び蓋部材２の側面２ｃ）に形成される段差凹溝を小さくすることができるとともに、段差凹溝の脇に形成される膨出部を無くすかもしくは小さくすることができる。

また、基端側ピンＦ２の階段状のピン段差部Ｆ２１は浅く、かつ、出口が広いため、塑性流動材を段差底面Ｆ２１ａで押えつつ塑性流動材がピン段差部Ｆ２１の外部に抜けやすくなっている。そのため、基端側ピンＦ２で塑性流動材を押えても基端側ピンＦ２の外周面に塑性流動材が付着し難い。よって、接合表面粗さを小さくすることができるとともに、接合品質を好適に安定させることができる。

また、第二本接合工程を行うことで、接合強度を高めることができる。第二本接合工程において、先端側ピンＦ３を支柱１２に接触させれば、第二突合せ部Ｊ２をより確実に接合することができる。

なお、第一本接合工程は、第二本接合工程の後に行ってもよい。また、除去工程は、第一本接合工程と第二本接合工程の間に行ってもよい。また、本実施形態の第一本接合工程では、回転ツールＦの位置を変異させないように設定したが、回転ツールＦと本体１及び蓋部材２（挟持装置）とを両者とも移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。例えば、回転ツールＦをロボットアームに取り付けた場合は、当該ロボットアームと本体１及び蓋部材２（挟持装置）とを両者とも移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る接合方法について説明する。本実施形態では、傾斜台が蓋部材２に形成されている点で第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分について説明する。

図１４に示すように、本実施形態では、傾斜台３Ｂが蓋部材２の側面２ｃ上に突出して形成されている。傾斜台３Ｂは、傾斜台側面３ａと、傾斜台側面３ｂと、傾斜面３ｃと、背面３ｄとで構成される。傾斜台側面３ａ及び傾斜台側面３ｂは傾斜台３Ｂの側面であり、互いに対向している。傾斜台３Ｂは、裏面２ｂ側から表面２ａに向かうにつれて傾斜高さが大きくなるように形成されている。傾斜面３ｃの傾斜方向は、第一突合せ部Ｊ１に対して垂直に形成されている。傾斜面３ｃの端部（第一突合せ部Ｊ１側の端部）と蓋部材２の裏面２ｂとは、本接合工程の際に回転ツールＦと接触しないように離間させてもよい。

本実施形態では、蓋部材２は、例えばダイキャストで形成するのが好ましい。また、蓋部材２の傾斜台３Ｂは、第一実施形態の傾斜台３と同様に、例えば、ダイキャストで形成することができる。これにより、傾斜台３Ｂと蓋部材２とを容易に一体形成することができる。

第一本接合工程（本接合工程）については、傾斜台３Ｂで離脱させることを除いては、第一実施形態と同様である。また、その他の工程についても、第一実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。このように、第二実施形態に係る接合方法であっても、第一実施形態と概ね同等の効果を奏することができる。

[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態に係る接合方法について説明する。本実施形態では、傾斜台が形成される方向が第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分について説明する。

本実施形態では、図１５に示すように、傾斜台３Ｃの傾斜方向は、第一突合せ部Ｊ１に対して平行に形成されている。

傾斜台３Ｃは、周壁部１１の側面１１ｃに設けられている。傾斜台３Ｃは、傾斜台側面３ａと、傾斜台側面３ｂと、傾斜面３ｃと、背面３ｄと、アプローチ部３ｅとで構成される。傾斜台側面３ａ及び傾斜台側面３ｂは傾斜台３Ｃの側面であり、互いに対向している。傾斜台側面３ｂは、周壁部１１の端面１１ａから離間した位置に形成されている。傾斜台側面３ｂから、周壁部１１の端面１１ａまでの距離は、本接合工程を行う際に、回転ツールＦと傾斜台３Ｃとが干渉しないように設定することが好ましい。

傾斜面３ｃは、徐々に上昇する斜面であればよく、平面であっても、曲面であってもよい。アプローチ部３ｅは、第一突合せ部Ｊ１側の端部が周壁部１１の端面１１aと接するとともに背面３ｄ側の端部が傾斜面３ｃに接し、９０°方向を変えながら緩やかに湾曲して傾斜している。アプローチ部３ｅの第一突合せ部Ｊ１側の端部と周壁部１１の端面１１aとは、本接合工程の際に回転ツールＦと接触しないように離間させてもよい。

本接合工程については、傾斜台３Ｃで離脱させることを除いては、第一実施形態と同様である。また、その他の工程についても、第一実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。

以上説明した接合方法であっても、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、傾斜台３にアプローチ部３ｅを設けることにより、第一突合せ部Ｊ１から傾斜台３Ｃへ回転ツールＦの移動速度を落とすことなくスムーズに移動させることができる。なお、本実施形態の傾斜台３Ｃは、周壁部１１の側面１１ｃに形成されているが、第二実施形態と同様に蓋部材２の側面２ｃに形成してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、適宜設計変更が可能である。例えば、上記実施形態では、傾斜台を本体と一体形成する場合を例示したが、本体を形成した後に本体に傾斜台を後付けすることで、傾斜台を有する本体を準備するようにしてもよい。例えば、別に形成した傾斜台を本体に配置することで、本体に傾斜台を設けることができる。このとき、本体に配置した傾斜台を溶接により仮付けすることが好ましい。同様に、傾斜台を蓋部材の側面上に突出して形成する場合、蓋部材を形成した後に傾斜台を後付けすることで、傾斜台を有する蓋部材を準備するようにしてもよい。このとき、蓋部材に配置した傾斜台を溶接により仮付けすることが好ましい。

１ 本体
２ 蓋部材
１０ 底部
１１ 周壁部
２２ 保持部
Ｆ 回転ツール
Ｆ２ 基端側ピン
Ｆ３ 先端側ピン
Ｊ１ 第一突合せ部（突合せ部）
Ｊ２ 第二突合せ部
ＳＰ 開始位置
ＥＰ 終了位置
Ｗ１ 塑性化領域

Claims (3)

1. 凹部を備える本体と、前記凹部の開口部を封止する蓋部材とを摩擦攪拌で接合する接合方法であって、
   摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きく、前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、
   底部と前記底部の周縁部から立ち上がる周壁部とを有し、前記周壁部の端面に近接するとともに前記周壁部の側面から突出する傾斜台を有する前記本体を準備する準備工程と、
   前記本体に前記蓋部材を載置することにより、前記周壁部の端面と前記蓋部材の裏面とを突合せて突合せ部を形成する載置工程と、
   回転する前記先端側ピンを前記蓋部材の側面及び前記周壁部の側面から前記突合せ部に挿入し、前記先端側ピン及び前記基端側ピンを前記周壁部及び前記蓋部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行った後、前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて前記傾斜面の上側で前記先端側ピンを引抜く本接合工程と、
   前記本接合工程の後に、前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
2. 凹部を備える本体と、前記凹部の開口部を封止する蓋部材とを摩擦攪拌で接合する接合方法であって、
   摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きく、前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、
   底部及び前記底部の周縁部から立ち上がる周壁部を有する前記本体と、前記蓋部材の裏面に近接するとともに前記蓋部材の側面から突出する傾斜台を有する前記蓋部材とを準備する準備工程と、
   前記本体に前記蓋部材を載置することにより、前記周壁部の端面と前記蓋部材の裏面とを突合せて突合せ部を形成する載置工程と、
   回転する前記先端側ピンを前記蓋部材の側面及び前記周壁部の側面から前記突合せ部に挿入し、前記先端側ピン及び前記基端側ピンを前記周壁部及び前記蓋部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行った後、前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて前記傾斜面の上側で前記先端側ピンを引抜く本接合工程と、
   前記本接合工程の後に、前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
3. 前記本接合工程では、前記本体の前記底部と前記蓋部材の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記本体及び前記蓋部材を回転又は平行移動させて前記本体と前記蓋部材とを摩擦攪拌することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接合方法。

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