JP4484313B2 - 金属部材の接合材及び金属部材の接合方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属部材、特にアルミニウム合金板を接合してなる金属部材の接合材に関し、詳しくは、金属部材の突き合わせ部分に沿って回転工具を回転しながら移動させることより、その金属部材を摩擦撹拌接合してなる金属部材の接合材、及び、その金属部材の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境保護或いは省エネルギの観点から、自動車の排出する窒素酸化物や二酸化炭素の抑制、燃費の向上が切望されている。これらを達成するための最も有効な方法の一つとして、自動車の軽量化、すなわち軽量材料の使用が考えられる。そこで、自動車のボディや部品を構成する材料を、鋼鉄からアルミニウム合金へ転換することが検討されている。アルミニウム合金は、軽量であることは勿論のこと、断面形状の最適化により剛性を高めることができる。
【０００３】
他方、鋼板等の分野では、成形時に屑が発生するのを抑制して素材をできるだけ節約したりプレス成形を良好に実施したりするために、厚さの異なる板を適材適所に配設して接合しプレス成形に供するテーラードブランクの考え方がある。鋼板等の分野では、このようなテーラードブランク材を製造する場合、板同士をレーザ溶接やマッシュシーム溶接によって接合するのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、アルミニウム合金にレーザ溶接を適用した場合、レーザ光の反射率が高いため合金の表面状態によるバラツキが大きくなったり、ポロシティ（空洞）が発生易い等の問題があって安定して良好な接合強度が得られない。マッシュシーム溶接を適用した場合も、アルミニウム合金の場合は熱が逃げ易く局部的な溶融しかできないため、プレス成形に耐える滑らかな表面を有する接合部を形成するのは困難である。
【０００５】
一方、入熱が少なく軟化や歪みの程度が軽い接合方法として、近年、摩擦撹拌接合が考えられている（例えば、特許２７１２８３８号）。この方法は、アルミニウム合金板等の軟質素材（被接合材）を鋼鉄等の硬質の裏当てに乗せて突き合わせ、その突き合わせ部分に沿って硬質の回転工具を高速回転させながら移動させる方法である。この方法は、接合部が溶融しないのが特徴で、撹拌部外側の熱影響部の温度もそれ程上昇しない。そこで、この摩擦撹拌接合によってテーラードブランク材を製造することも考えられる。
【０００６】
板厚の異なるアルミニウム合金板同士を摩擦撹拌接合する方法としては、例えば特開平１０−２４９５５３号公報に記載のように、回転工具を薄板側に回転工具の移動方向に対して直角方向に傾けて接合を行うことが考えられている。また、裏当てを回転工具に対して同様に傾けても同様の接合が行える。しかしながら、このようにして摩擦撹拌接合を行うと、接合部の板厚が薄板側との界面近傍で薄板側の板厚より薄くなるか、薄板側にかなり近い厚みになる可能性がある。この場合、充分な接合強度が確保できずその薄くなった部分から、或いは薄板側にかなり近い厚みになった接合部から破断が生じることがある。しかも、これらの接合方法では、アルミニウム合金板同士の突き合わせ面に対して回転工具の小径の柱がその移動方向に対して直角方向に傾いて挿入されるので、回転工具の挿入時に工具の軸がずれて接合状態が不安定になることが考えられる。
【０００７】
そこで、本発明は、肉厚の異なる金属部材を摩擦撹拌接合してなる金属部材の接合材、及び、その金属部材の接合方法において、接合強度を安定してかつ良好に確保することを目的としてなされた。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明は、板厚（肉厚に相当）の異なる板材同士の接合、肉厚の異なる押出材同士の接合等に用いることができる。また、アルミニウム材同士，マグネシウム材同士，或いは異種材同士の接合等にも用いることができる。以下の説明は、アルミニウム板材同士の接合の場合を例として行う。
【０００９】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、肉厚の異なる金属部材の端面を突き合わせ、該突き合わせ部分に沿って回転工具を回転しながら移動させることより、上記金属部材を摩擦撹拌接合してなる金属部材の接合材であって、上記金属部材の厚肉材側の肉厚ｔ2 が薄肉材側の肉厚ｔ1 の１１０％〜３００％であり、上記摩擦撹拌接合による接合部の肉厚ｔ3 が、その接合部の幅の８０％以上に渡って下記の範囲にあることを特徴としている。
【００１０】
ｔ1 ＋０．１（ｔ2 −ｔ1 ）≦ｔ3 ≦ｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）……▲１▼
厚肉材側の肉厚ｔ2 が薄肉材側の肉厚ｔ1 の１１０％未満であると、肉厚の差が少な過ぎるため本発明を適用する意味がない。一方、肉厚ｔ2 が肉厚ｔ1 の３００％を超えると、接合時における厚肉材側から薄肉材側へのメタル（金属）の流れ込みが充分でなく、充分な接合強度を有する接合部を得る前に多量のバリが発生して好ましくない。すなわち、ｔ2 がｔ1 の３００％を超えるものについては、接合部の肉厚をｔ1 ＋０．５（ｔ2 −ｔ1 ）以下にする、或いは、回転工具の後方への傾斜角度（詳しくは後述）を増すことにより接合可能であるが、この場合バリが多量に発生するため、バリを切削除去する等の作業が必要となって実用的でない。
【００１１】
また、接合部の肉厚ｔ3 がｔ1 ＋０．１（ｔ2 −ｔ1 ）未満であったりｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）よりも大きかったりする箇所（すなわち上記式▲１▼が満たされない箇所）は、その接合部において厚肉材側から薄肉材側へのメタルの流れ込みが充分に起こっていない可能性のある箇所である。
【００１２】
本発明では、肉厚ｔ2 が肉厚ｔ1 の１１０％〜３００％であるので、多量のバリを発生することなく良好な接合部が得られる。しかも、その接合部の幅の８０％以上に渡って肉厚ｔ3 が式▲１▼を満たしているので、良好な接合強度が安定して得られる。なお、本発明において肉厚ｔ3 が式▲１▼を満たす範囲を接合部の幅の８０％以上としたのは、いかに良好に接合を行った場合にも接合部が厚肉材側との界面近傍にスロープを形成する可能性があることを考慮したものである。
【００１３】
すなわち、肉厚ｔ3 が式▲１▼を満たす範囲は１００％に近いほど良好な接合強度が得られるが、接合部表面の滑らかさや製造コストを考えると、より好ましい範囲は８５％〜９５％である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、上記接合部の最も薄い部分の肉厚がｔ1 以上であることを特徴としている。
【００１４】
接合部において肉厚が薄肉材側の肉厚ｔ1 よりも薄くなる部分があると、成形加工時にその部分から破断し易くなる。本発明では、接合部の最も薄い部分の肉厚がｔ1 以上であるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、成形加工にも対応できる一層良好な接合強度を確保することができるといった効果が生じる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成に加え、上記回転工具が、大径の肩部とその肩部の下端から突出して上記突き合わせ部分に挿入される小径の柱とを備え、上記回転工具の小径の柱の上記突き合わせ部分への挿入方向を、上記肩部の後部が上記接合部に前部よりも相対的に深く入るように上記回転工具の移動方向に対して０°を超え７°以下の範囲で後方に傾斜させ、かつ、上記回転工具の回転方向を上から見て時計回りとしたときに上記厚肉材側の金属部材を上記移動方向に対して右側に配設し、または、反時計回りとしたときに上記厚肉材側の金属部材を上記移動方向に対して左側に配設して上記摩擦撹拌接合がなされたことを特徴としている。
【００１６】
本発明では、大径の肩部とその肩部の下端から突出して上記突き合わせ部分に挿入される小径の柱とを備えた回転工具（一般的な回転工具）を使用し、その挿入方向を上記肩部の後部が接合部に前部よりも相対的に深く入るように回転工具の移動方向に対して後方に傾斜させている。しかも、上記回転工具の回転方向を上から見て時計回り（または反時計回り）としたときに上記厚肉材側の金属部材を上記移動方向に対して右側（または左側）に配設しているので、上記肩部の回転によって厚肉材側から薄肉材側へのメタルの流れ込みが促進される。
【００１７】
このとき、回転工具の傾斜が７°を超えると、接合部の中央が薄くなって肉厚ｔ3 が式▲１▼を満たす割合が接合部の幅の８０％未満となり接合強度が低下する。また、傾斜が０°であると厚肉材側から薄肉材側へのメタルの流れ込みが充分に起こらず、接合部に欠陥が発生し易くなる。本発明では、回転工具の傾斜方向，回転方向，及び厚肉材側と薄肉材側との配置関係を前述のように規定し、しかも、回転工具を０°を超え７°以下の範囲で後方に傾斜させている。このため、厚肉材側から薄肉材側に流れ込んだメタルを上記肩部の後部で押しつけながら滑らかな接合部を形成することができ、その接合部の肉厚は請求項１または２に規定した関係を良好に満足する。しかも、本発明の金属部材の接合材を製造する際は、金属部材同士の突き合わせ面に対して回転工具をその移動方向に対して直角方向に傾けて挿入する必要がないので、工具の軸がずれて接合状態が不安定になることもない。
【００１８】
従って、本発明では、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、良好な接合強度を一層安定して確保することができるといった効果が生じる。また、本発明はこのように安定して製造可能であるので、歩留まりが向上して製造コストも低減される。なお、回転工具の挿入方向は少しでも後方に傾斜していれば一応の上記効果が生じ、一層好ましい傾斜角の範囲は２°〜５°である。また、接合部の最も薄い部分の肉厚は回転工具の肩部後部の上記接合部への挿入量によってほぼ規定される。従って、上記挿入量は金属部材の下面から計ってｔ1 ＋０．１（ｔ2 −ｔ1 ）以上でかつｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）以下とするのが望ましく、上記挿入量をｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）とできるのは上記傾斜角がほぼ０°である場合となる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、プレス成形に供されるアルミニウム合金製の自動車用テーラードブランク材であることを特徴としている。
請求項１〜３に記載の金属部材の接合材は、前述のようにいずれも良好な接合強度を有しており、プレス成形における成形性等も優れている。このため、これをアルミニウム合金製の自動車用テーラードブランク材として使用すれば、自動車のボディや部品を充分な剛性を確保しつつ良好に軽量化することができ、しかも、前述のように成形時に屑が発生するのも良好に抑制することができる。
【００２０】
従って、本発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、自動車を軽量化して省エネルギ及び地球環境保護を推進すると共に、成形時にアルミニウム合金の屑が発生するのを抑制して省エネルギ及び地球環境保護を一層推進し、かつ、製造コストを低減することができるといった効果が生じる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、肉厚の異なる金属部材の端面を突き合わせ、該突き合わせ部分に沿って回転工具を回転しながら移動させることより、上記金属部材を摩擦撹拌接合する金属部材の接合方法であって、上記回転工具として、大径の肩部とその肩部の下端から突出して上記突き合わせ部分に挿入される小径の柱とを備えたものを使用し、上記回転工具の上記突き合わせ部分への挿入方向を、上記肩部の後部が上記接合部に前部よりも相対的に深く入るように上記回転工具の移動方向に対して０°を超え７°以下の範囲で後方に傾斜させ、かつ、上記回転工具の回転方向を上から見て時計回りとしたときに上記厚肉材側の金属部材を上記移動方向に対して右側に配設し、または、反時計回りとしたときに上記厚肉材側の金属部材を上記移動方向に対して左側に配設して段差のある側から上記回転工具を押し当てて上記摩擦撹拌接合を行うことを特徴としている。
【００２２】
本発明では、大径の肩部とその肩部の下端から突出して上記突き合わせ部分に挿入される小径の柱とを備えた回転工具を使用し、その挿入方向を上記肩部の後部が接合部に前部よりも相対的に深く入るように回転工具の移動方向に対して後方に傾斜させている。しかも、上記回転工具の回転方向を上から見て時計回り（または反時計回り）としたときに上記厚肉材側の金属部材を上記移動方向に対して右側（または左側）に配設して段差のある側から上記回転工具を押し当てているので、上記肩部の回転によって厚肉材側から薄肉材側へのメタルの流れ込みが促進される。
【００２３】
このとき、回転工具の傾斜が７°を超えると、接合部の中央が薄くなって接合強度が低下する。また、傾斜が０°であると厚肉材側から薄肉材側へのメタルの流れ込みが充分に起こらず、接合部に欠陥が発生し易くなる。本発明では、回転工具の傾斜方向，回転方向，及び厚肉材側と薄肉材側との配置関係を前述のように規定し、しかも、回転工具を０°を超え７°以下の範囲で後方に傾斜させている。このため、厚肉材側から薄肉材側に流れ込んだメタルを上記肩部の後部で押しつけながら滑らかな接合部を形成することができ、その接合部の肉厚は請求項１または２に規定した関係を良好に満足する。しかも、本発明では、金属部材同士の突き合わせ面に対して回転工具をその移動方向に対して直角方向に傾けて挿入する必要がないので、工具の軸がずれて接合状態が不安定になることもない。
【００２４】
従って、本発明の接合方法では、請求項１または２記載の金属部材の接合材を良好にかつ安定して製造することができる。また、本発明ではこのように請求項１または２記載の金属部材の接合材を安定して製造することができるので、その歩留まりを向上させて製造コストを低減することができる。なお、回転工具の挿入方向は少しでも後方に傾斜していれば一応の上記効果が生じ、一層好ましい傾斜角の範囲は２°〜５°である。また、接合部の最も薄い部分の肉厚は回転工具の肩部後部の上記接合部への挿入量によってほぼ規定される。従って、上記挿入量は金属部材の下面から計ってｔ1 ＋０．１（ｔ2 −ｔ1 ）以上でかつｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）以下とするのが望ましく、上記挿入量をｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）とできるのは上記傾斜角がほぼ０°である場合となる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の構成に加え、上記回転工具の上記突き合わせ部分への挿入量として、その回転工具の肩部後部が、上記金属部材の下面から計ってｔ1 ＋０．１（ｔ2 −ｔ1 ）以上でかつｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）以下となるようにすることを特徴としている。
【００２６】
すなわち、本発明では、回転工具の挿入量を前述の望ましい範囲に設定している。このため、本発明では、上記接合部の肉厚を請求項１及び請求項２に規定された条件に極めて良好に適合させることができる。従って、本発明では、請求項５記載の発明の効果に加えて、請求項１及び２記載の金属部材の接合材を一層良好にかつ安定して製造することができるといった効果が生じる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。以下の実施の形態では、大径の肩部１ａと、その肩部１ａの下端から突出した小径の柱１ｂとを備えた回転工具１を用いて、薄いアルミニウム合金板１０と厚いアルミニウム合金板２０とを摩擦撹拌接合する場合を例にとって説明する。
【００２８】
図１（Ｂ）は、その摩擦撹拌接合を実行する接合装置を回転工具１の移動方向の背後から見た説明図であり、図１（Ａ）はその左側面図である。図１（Ｂ）に示すように、この接合装置は回転工具１との対向位置に鋼鉄製の裏当て９９を備え、その裏当て９９の上には、アルミニウム合金板１０，２０が乗せて突き合わされ、両側から図示しないジグによって固定される。
【００２９】
図１（Ａ）に示すように、本接合装置では、回転工具１が矢印Ａ方向に移動する。但し、回転工具１が固定されている場合は、裏当て９９が矢印Ａとは逆の方向に移動することによって、相対的に回転工具１を矢印Ａ方向に移動させる。また、回転工具１の回転軸ｃは、アルミニウム合金板１０，２０に立てた法線ｈに対して、上記移動方向に対する後方側にθ°傾斜している。そして、本接合装置では、図示しない駆動系から駆動力を伝達することにより、回転工具１を上から見て時計回りに回転させながらその回転軸ｃに沿って柱１ｂ及び肩部１ａの後部をアルミニウム合金板１０，２０に挿入し、回転工具１を段差のある側から押し当てつつ矢印Ａ方向に移動させることによって摩擦撹拌接合を行う。
【００３０】
ここで、本接合装置では回転工具１の回転軸ｃを前述のように傾斜させたので、図１（Ｂ）に示すように厚板側のアルミニウム合金板２０を回転工具１の移動方向に対して右側に配設すると次のような効果が生じる。この場合、肩部１ａの回転によってアルミニウム合金板２０からアルミニウム合金板１０へメタル（アルミニウム合金）の流れ込みが生じ、図２に示すように両者の表面を滑らかに結ぶスロープを有する良好な接合部３０が形成される。なお、接合部３０の両端には若干のバリ３０ａが形成される。また、図２には、接合前のアルミニウム合金板１０，２０の形状を二点鎖線で示した。
【００３１】
【実施例】
次に、上記傾斜角θや、アルミニウム合金板１０の板厚ｔ1 、アルミニウム合金板２０の板厚ｔ2 を種々に変更して上記摩擦撹拌接合を実際に行い、その接合状態を評価した。なお、以下の実施例では回転工具１として、肩部１ａの直径２０ｍｍ，柱１ｂの直径８ｍｍ，柱１ｂの長さｔ1 ｍｍのものを使用し、その回転数を２０００ｒｐｍ、回転工具１の移動速度を５００ｍｍ／分とすると共に、アルミニウム合金板１０，２０としては６１１１合金のＴ４材を使用した。
【００３２】
摩擦撹拌接合の条件、得られた接合部３０の形状を表すパラメータ、及びその接合部３０に対する評価を表１に示す。なお、表１に示すｔ3 は接合部３０の板厚（すなわち、撹拌された深さに関わらず接合部３０の表面から裏当て９９との当接面までの距離）を表し、表中には接合部３０の断面写真から前述の式▲１▼を満たす割合を測定して示した。更に、表中には板厚ｔ3 の最小値（minｔ3）も付記した。また、このminｔ3の値は、肩部１ａの後部のアルミニウム合金板１０，２０への挿入量を裏当て９９から計った値にほぼ一致する。例えば、表１の各実施例では、回転工具１の上記突き合わせ部分への挿入量として、肩部１ａの後部が、アルミニウム合金板１０，２０の下面（すなわち裏当て９９との接触面）から計ってｔ1 ＋０．１（ｔ2 −ｔ1 ）以上でかつｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）以下となるようにした。
【００３３】
評価としては、ＪＩＳ５号試験片の平行部に、接合部３０を引張方向に直角となるように含むように試験片を採取し、引張試験を行って破断位置が接合部３０かアルミニウム合金１０またはアルミニウム合金２０の母材かで評価した。破断位置が接合部３０であるものは接合強度が不足しているものであり、不良として評価した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１に示すように、ｔ2 をｔ1 の１１０％〜３００％の範囲に収め、かつθを０°＜θ≦７°の範囲に収めて摩擦撹拌接合を行ったNo. １〜４の試験材（実施例）では、接合部３０の板厚ｔ3 の最小値がｔ1 以上であり、しかも、その接合部３０の幅の８０％以上に渡って板厚ｔ3 が下記の範囲にあった。
【００３６】
ｔ1 ＋０．１（ｔ2 −ｔ1 ）≦ｔ3 ≦ｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）……▲１▼
そして、このような条件を満たす接合部３０は、表２に示すように極めて良好な接合強度を示し、プレス成形に供される自動車用テーラードブランク材としても充分に使用可能であることが分かった。なお、ｔ2 がｔ1 の１１０％未満であると、板厚の差が少な過ぎるため上記摩擦撹拌接合を適用する意味がなく、通常通りの摩擦撹拌接合で充分である。また、ｔ2 がｔ1 の３００％を超えているNo. ７の試験材では多量のバリが発生したり、接合部３０に欠陥が発生したために接合部３０で破断してしまい充分な接合強度が得られかったりした。これは、厚板側から薄板側へのメタルの流れ込みが充分でなく、充分な接合強度を有する欠陥のない良好な接合部３０を得る前に多量のバリが発生するためと思われる。
【００３７】
θが７°を超えているNo. ６の試験材では、接合部３０の中央が薄くなって、板厚ｔ3 が式▲１▼を満たす割合が接合部３０の幅の８０％未満となって接合強度が低下した。また、θを０°としたNo. ５の試験材では、厚板側から薄板側へのメタルの流れ込みが充分に起こらず、接合部３０に欠陥が発生したために接合部３０で破断してしまい充分な接合強度が得られなかった。また、No. ８の試験材は、回転工具１をその移動方向に対して直角方向に３°傾けたものであるが、ｔ3 の最小値がｔ1 を下回っているので成形加工時にこの部分から破断が発生する可能性が高い。これに対して、０°＜θ≦７°としたNo. １〜４の試験材では、厚板側から薄板側に流れ込んだメタルを肩部１ａの後部で押しつけながら滑らかな接合部３０を形成することができ、その接合部３０の大部分で板厚ｔ3 が式▲１▼を満足した。
【００３８】
次に、上記各試験材の内でも良好な評価が得られたｔ1 ＝１ｍｍ，ｔ2 ＝２ｍｍの組み合わせ（No. １）に対して、実際にテーラードブランク材を製造し、プレス成形を施してみた。すなわち、板厚２ｍｍのアルミニウム合金板２０と板厚１ｍｍのアルミニウム合金板１０とを図３に示すように組み合わせて突き合わせ、前述のジグによって裏当て９９上に拘束した。各突き合わせ部（ＦＳＷ）に回転工具１を上記角度で２箇所同時に挿入し、前述の速度で摩擦撹拌接合を行った。接合して得られたテーラードブランク材を金型にセットし、プレス成形を施した。接合部３０は破断することなく成形が可能であった。
【００３９】
これを自動車用テーラードブランク材として使用すれば、自動車のボディや部品を充分な剛性を確保しつつ良好に軽量化することができ、しかも、成形時に屑が発生するのも良好に抑制することができる。従って、この場合、自動車を軽量化して省エネルギ及び地球環境保護を推進すると共に、成形時にアルミニウム合金の屑が発生するのを抑制して省エネルギ及び地球環境保護を一層推進し、かつ、製造コストを低減することができる。
【００４０】
しかも、本実施例では、一般的な回転工具１を用いてそれを後方に傾斜させるだけで、前述のように優れた接合強度を有する接合部３０を容易にかつ安定して形成することができる。また、アルミニウム合金板１０，２０の突き合わせ面に対して回転工具１をその移動方向に対して直角方向に傾けて挿入する必要がないので、回転工具１の軸がずれて接合状態が不安定になることもない。
【００４１】
なお、本発明は上記実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、回転工具１を上から見て反時計回りに回転させ、アルミニウム合金板２０を図１（Ｂ）の左側に配設してもよい。また、回転工具１の構成（例えば肩部１ａの構成）を変更することにより上記θの適切な範囲は変化する可能性があり、このようにして摩擦撹拌接合された接合部がその幅の８０％以上に渡って式▲１▼を満たしている場合にも、その接合材は本発明の１実施形態となる（但し１．１ｔ1≦ｔ2≦３ｔ1 ）。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施する接合装置の構成を表す説明図である。
【図２】 その接合装置によって形成された接合部の構成を表す説明図である。
【図３】 実施例のテーラードブランク材の製造方法を表す説明図である。
【符号の説明】
１…回転工具 １ａ…肩部 １ｂ…柱 １０，２０…アルミニウム合金板３０…接合部 ３０ａ…バリ ９９…裏当て

Claims (6)

1. 肉厚の異なる金属部材の端面を突き合わせ、該突き合わせ部分に沿って回転工具を回転しながら移動させることより、上記金属部材を摩擦撹拌接合してなる金属部材の接合材であって、
   上記金属部材の厚肉材側の肉厚ｔ2 が薄肉材側の肉厚ｔ1 の１１０％〜３００％であり、
   上記摩擦撹拌接合による接合部の肉厚ｔ3 が、その接合部の幅の８０％以上に渡って下記の範囲にあることを特徴とする金属部材の接合材。
   ｔ1 ＋０．１（ｔ2 −ｔ1 ）≦ｔ3 ≦ｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）
2. 上記接合部の最も薄い部分の肉厚がｔ1 以上であることを特徴とする請求項１記載の金属部材の接合材。
3. 上記回転工具が、大径の肩部とその肩部の下端から突出して上記突き合わせ部分に挿入される小径の柱とを備え、
   上記回転工具の小径の柱の上記突き合わせ部分への挿入方向を、上記肩部の後部が上記接合部に前部よりも相対的に深く入るように上記回転工具の移動方向に対して０°を超え７°以下の範囲で後方に傾斜させ、かつ、上記回転工具の回転方向を上から見て時計回りとしたときに上記厚肉材側の金属部材を上記移動方向に対して右側に配設し、または、反時計回りとしたときに上記厚肉材側の金属部材を上記移動方向に対して左側に配設して上記摩擦撹拌接合がなされたことを特徴とする請求項１または２記載の金属部材の接合材。
4. プレス成形に供されるアルミニウム合金製の自動車用テーラードブランク材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属部材の接合材。
5. 肉厚の異なる金属部材の端面を突き合わせ、該突き合わせ部分に沿って回転工具を回転しながら移動させることより、上記金属部材を摩擦撹拌接合する金属部材の接合方法であって、
   上記回転工具として、大径の肩部とその肩部の下端から突出して上記突き合わせ部分に挿入される小径の柱とを備えたものを使用し、
   上記回転工具の上記突き合わせ部分への挿入方向を、上記肩部の後部が上記接合部に前部よりも相対的に深く入るように上記回転工具の移動方向に対して０°を超え７°以下の範囲で後方に傾斜させ、かつ、上記回転工具の回転方向を上から見て時計回りとしたときに上記厚肉材側の金属部材を上記移動方向に対して右側に配設し、または、反時計回りとしたときに上記厚肉材側の金属部材を上記移動方向に対して左側に配設して段差のある側から上記回転工具を押し当てて上記摩擦撹拌接合を行うことを特徴とする金属部材の接合方法。
6. 上記回転工具の上記突き合わせ部分への挿入量として、その回転工具の肩部後部が、上記金属部材の下面から計ってｔ1 ＋０．１（ｔ2 −ｔ1 ）以上でかつｔ1 ＋０．７（ｔ2 −ｔ1 ）以下となるようにすることを特徴とする請求項５記載の金属部材の接合方法。

Images