JP4782186B2

JP4782186B2 - 重ね摩擦攪拌接合方法及びその方法で製造された構造体

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Publication number: JP4782186B2
Application number: JP2008318230A
Authority: JP
Inventors: 裕二郎渡部; 豊明安井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2028-12-15
Also published as: JP2010137274A

Description

本発明は、摩擦攪拌接合方法（ＦｒｉｃｔｉｏｎＳｔｉｒＷｅｌｄｉｎｇ：ＦＳＷ）及びその方法により製造された構造体に関する。

従来より、一対の板材を重ね合わせ、この重ね合わせ部の一方の板材側表面からツールを押し当てて重ね合わせ部に沿って移動させることにより一対の板材を接合する重ね摩擦攪拌接合方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

図１３は、従来の重ね摩擦攪拌接合方法の一例を示している。
図１３（ａ）に示すように、重ね摩擦攪拌接合方法では、一対のアルミ板等の板材１１，１２を接合するためにツール１３を使用する。
ツール１３は、軸心Ｃを中心に回転する硬質な丸棒であり、ショルダ部１４とネジ部１５とを備えている。

図１３（ａ）に示すように、ショルダ部１４は、ツール１３の先端部１３ａに設けられ、攪拌された一対の板材１１，１２を押さえ込むために平坦に形成されている。
ネジ部１５は、ショルダ部１４から下向きに突出するように設けられている。ネジ部１５の外周面にはネジ溝（図示せず）が形成されており、ネジの巻き方向は左方向となっている（左ネジ）。また、ネジ部１５の高さｈは、一対の板材１１，１２の重ね合わせ部１６に侵入し且つ突き抜けないように、上側の板材１１の厚さｔ_１よりも大きく且つ両方の板材の合計ｔ_１＋ｔ_２よりも小さく設定されている。

図１３（ａ）に示すように、一対の板材１１，１２を接合する場合には、まず、一対の板材１１，１２を重ね合わせ、この重ね合わせ部１６の上側の板材１１側表面からツール１３を回転方向Ｒ（右回り）で回転させつつ押し当てる。この際、ネジ部１５と上側の板材１１との間の摩擦熱により上側の板材１１が軟化する。
そして、図１３（ａ）に示すように、ツール１３を１点鎖線の位置まで押し込むと、ネジ部１５と下側の板材１２との間の摩擦熱により下側の板材１２も軟化する。
さらに、図１３（ｂ）に示すように、この状態でツール１３を重ね合わせ部１６に沿って矢印Ｔ方向に移動させると、ネジ部１５の周囲の軟化した両板材１１，１２が攪拌及び塑性流動し、その結果、接合部１７が形成される。
特開２００２−３５９６２号公報

一方、上述の重ね摩擦攪拌接合方法では、板材１１，１２の表面に存在する酸化層を除去することなく重ね合わせて接合するので、ツール１３による攪拌が不足すると、酸化層が残存し、その結果、酸化層が残存した部分については接合力が弱くなるという問題がある。

詳細には、上述の重ね摩擦攪拌接合方法において、ツール１３による攪拌効果は、ツール１３の回転方向Ｒとツール１３の移動方向Ｔとが一致した側ＡＳ（アドバンシングサイド）と、ツール１３の回転方向Ｒとツール１３の移動方向Ｔとが反対となる側ＲＳ（リトリーティングサイド）とで異なる。特に、リトリーティングサイドＲＳでは、ツール１３の回転方向が移動方向Ｔとは反対になっているので、回転の相対速度が小さくなり、攪拌不足となる。その結果、リトリーティングサイドＲＳでは、酸化層が残存して接合力が弱くなる。

図１４は、図１３の重ね摩擦攪拌接合方法により製造された構造体の断面図を示している。
上述の重ね摩擦攪拌接合方法では、ネジ部１５の巻き方向と反対の方向にツール１３を回転させているので、板材１１，１２の界面１８付近のリトリーティングサイドＲＳでは軟化した板材１１，１２が上向きに流動し、ツール１３の直下付近では軟化した板材１１，１２が下向きに流動する。したがって、図１４の符号１９で示すように、板材１１，１２間の界面１８の酸化層は、横向きのＳ字を描くように残存することになる。

図１４に示すように、一対の板材１１，１２に対して互いに引張り合うように反対方向の力Ｆ_１，Ｆ_２が作用すると、酸化層が残存した部分は接合力が弱いので、板材１１，１２の界面１８のリトリーティングサイドＲＳから残存した酸化層１９に沿って亀裂が入って破断し易いという問題があった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、リトリーティングサイドから亀裂が入りにくくすることが可能な重ね摩擦攪拌接合方法及びその方法により製造された構造体を提供することである。

上記従来技術の有する課題を解決するために、請求項１の本発明では、一対の板材を重ね合わせ、この重ね合わせ部の一方の板材側表面からネジが形成されたツールを押し当てて前記重ね合わせ部に沿って移動させることにより前記一対の板材を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、前記ネジの巻き方向と反対の方向に前記ツールを回転させて、前記一方の板材の前記重ね合わせ部の端部と反対側にアドバンシングサイドを形成する。

請求項２の本発明では、一対の板材を重ね合わせ、この重ね合わせ部の一方の板材側表面からネジが形成されたツールを押し当てて前記重ね合わせ部に沿って移動させることにより前記一対の板材を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、前記ネジの巻き方向と同一の方向に前記ツールを回転させて、前記一方の板材の前記重ね合わせ部の端部と反対側にリトリーティングサイドを形成する。

請求項３の本発明では、一対の板材を重ね合わせ、この重ね合わせ部の一方の板材側表面からネジが形成されたツールを押し当てて前記重ね合わせ部に沿って移動させることにより前記一対の板材を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、前記重ね合わせ部の前記一方の板材側において前記ツールを一方の方向に移動させて、アドバンシングサイド及びリトリーティングサイドを形成し、その後に前記ツールを前記方向と反対方向に移動させて、リトリーティングサイドを囲うようにアドバンシングサイドを溶接線の両端に形成する。

請求項４の本発明では、一対の板材を重ね合わせ、この重ね合わせ部の一方の板材側表面からネジが形成されたツールを押し当てて前記重ね合わせ部に沿って移動させることにより前記一対の板材を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、前記ネジの巻き方向と同一の方向に前記ツールを回転させながら前記重ね合わせ部の前記一方の板材側において前記ツールを一方の方向に移動させて、アドバンシングサイド及びリトリーティングサイドを形成し、その後に前記ツールを前記方向と反対方向に移動させて、アドバンシングサイドを囲うようにリトリーティングサイドを溶接線の両端に形成する。

請求項５の本発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の重ね摩擦攪拌接合方法により、板材を重ね合わせて接合してなる構造体が提供される。

本発明に係る請求項１の重ね摩擦攪拌接合方法によれば、一対の板材を重ね合わせ、この重ね合わせ部の一方の板材側表面からネジが形成されたツールを押し当てて前記重ね合わせ部に沿って移動させることにより前記一対の板材を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、前記ネジの巻き方向と反対の方向に前記ツールを回転させて、前記一方の板材の前記重ね合わせ部の端部と反対側にアドバンシングサイドを形成するので、板材間の界面に平行で且つ互いに反対方向の力が作用した場合において、接合部のリトリーティングサイド側端部（亀裂の起点）における亀裂が入る方向が、その亀裂の起点の位置に作用する上下方向の分力の方向と重ならなくなり、その結果、リトリーティングサイドから亀裂が入りにくくなる。したがって、リトリーティングサイドにおいて亀裂が入り易いという欠点を低減し、一対の板材間の接合強度を高めることができる。

本発明に係る請求項２の重ね摩擦攪拌接合方法によれば、一対の板材を重ね合わせ、この重ね合わせ部の一方の板材側表面からネジが形成されたツールを押し当てて前記重ね合わせ部に沿って移動させることにより前記一対の板材を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、前記ネジの巻き方向と同一の方向に前記ツールを回転させて、前記一方の板材の前記重ね合わせ部の端部と反対側にリトリーティングサイドを形成するので、板材間の界面に平行で且つ互いに反対方向の力が作用した場合において、接合部のリトリーティングサイド側端部（亀裂の起点）における亀裂が入る方向が、その亀裂の起点の位置に作用する上下方向の分力の方向と重ならなくなり、その結果、リトリーティングサイドから亀裂が入りにくくなる。したがって、リトリーティングサイドにおいて亀裂が入り易いという欠点を低減し、一対の板材間の接合強度を高めることができる。

本発明に係る請求項３の重ね摩擦攪拌接合方法によれば、一対の板材を重ね合わせ、この重ね合わせ部の一方の板材側表面からネジが形成されたツールを押し当てて前記重ね合わせ部に沿って移動させることにより前記一対の板材を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、前記重ね合わせ部の前記一方の板材側において前記ツールを一方の方向に移動させて、アドバンシングサイド及びリトリーティングサイドを形成し、その後に前記ツールを前記方向と反対方向に移動させて、リトリーティングサイドを囲うようにアドバンシングサイドを溶接線の両端に形成するので、亀裂が入り易いリトリーティングサイドを接合強度が強いアドバンシングサイドで囲うことになり、板材間の界面に平行で且つ互いに反対方向の力が作用した場合において、板材間の界面から亀裂が入りにくくなる。これにより、一対の板材間の接合強度を高めることができる。

本発明に係る請求項４の重ね摩擦攪拌接合方法によれば、一対の板材を重ね合わせ、この重ね合わせ部の一方の板材側表面からネジが形成されたツールを押し当てて前記重ね合わせ部に沿って移動させることにより前記一対の板材を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、前記ネジの巻き方向と同一の方向に前記ツールを回転させながら前記重ね合わせ部の前記一方の板材側において前記ツールを一方の方向に移動させて、アドバンシングサイド及びリトリーティングサイドを形成し、その後に前記ツールを前記方向と反対方向に移動させて、アドバンシングサイドを囲うようにリトリーティングサイドを溶接線の両端に形成するので、接合部のリトリーティングサイド側端部（亀裂の起点）における亀裂が入る方向が、その亀裂の起点の位置に作用する上下方向の分力の方向と重ならなくなり、その結果、リトリーティングサイドから亀裂が入りにくくなる。したがって、リトリーティングサイドにおいて亀裂が入り易いという欠点を低減し、一対の板材間の接合強度を高めることができる。

本発明に係る請求項５の摩擦攪拌接合の構造体によれば、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の重ね摩擦攪拌接合方法により、板材を重ね合わせて接合しているので、請求項１ないし請求項４のいずれかと同様の作用効果を奏する構造体を得ることができる。

以下、本発明に係る重ね摩擦攪拌接合方法を、図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法を示している。
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法では、一対の板材１，２を接合するためにツール３を使用する。ツール３は、軸心Ｃを中心に回転する硬質な丸棒であり、ショルダ部４とネジ部５とを備えている。ここで、ショルダ部４とネジ部５の構成は、上述した図１３の従来例と同様の構成となっている。なお、本実施形態のツール３のネジ部５は、ネジの巻き方向が左方向となっている（左ネジ）。

図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法では、まず、一対の板材１，２を重ね合わせ、この重ね合わせ部６の上側の板材１側表面からツール３を回転させつつ押し当てる。この際、本実施形態では、ツール３は、ネジの巻き方向と反対方向Ｒ（右回り）に回転させる。
そして、ツール３のショルダ部４が上側の板材１の表面に接する位置（１点鎖線の位置）までツール３を押し込み、この状態でツール３を重ね合わせ部６に沿って移動させる。この際、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ａと反対側にアドバンシングサイドＡＳを形成するようにツール３をＴ方向に移動させる。これにより、ツール３のネジ部５の周囲の軟化した板材１，２が攪拌及び流動され、その結果、接合部７が形成される。

次に、本実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法により製造された構造体のせん断引張試験の結果について説明する。
せん断引張試験とは、接合された一対の板材１，２に対して界面８と平行で且つ互いに反対方向となる荷重をかけ、せん断強度（ＭＰａ）を測定するものである。
このせん断引張試験においては、板材１，２は、材質がＡ６Ｎ０１で且つ板厚が２．５ｍｍのものを使用した。また、ツール３のネジ部５の長さを３．５ｍｍのものを使用した。また、ツール３の回転方向は右回りとし、ツール３は前進方向に対して３度傾斜させている（すなわち、前進角が３度）。

図２は、本実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法により製造された構造体に対してせん断引張試験を行った場合のせん断の過程を示している。
図２に示すように、本実施形態に係る構造体は、図２（ａ）の状態から矢印方向に荷重Ｆ_１，Ｆ_２が付加されると、図２（ｂ）のように、板材１，２の重ね合わせ部６に曲げが生じる。そして、接合部７におけるリトリーティングサイドＲＳ側端部から横方向に亀裂が入る。最終的には、残存する酸化層９沿ってＳ字に亀裂が入って、板材１，２がせん断されることになる。

一方、図３は、本実施形態に対する比較例の方法を示しており、本実施形態とネジ部５の巻き方向及びツール３の回転方向Ｒは同じ設定とし、ツール３の移動方向Ｔを本実施形態と反対にした方法である。したがって、比較例の方法は、本実施形態に対してアドバンシングサイドＡＳとリトリーティングサイドＲＳとが反対になる。
図４は、本実施形態に対する比較例の構造体にせん断引張試験を行った場合のせん断の過程を示している。
図４（ａ）に示すように、比較例の構造体は、上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ａと反対側にリトリーティングサイドＲＳを形成したものである。
図４（ｂ）のように、比較例の構造体は、矢印方向に荷重Ｆ_１，Ｆ_２が付加されると、板材１，２の重ね合わせ部６に曲げが生じる。そして、接合部７におけるリトリーティングサイドＲＳ側端部から上方向に亀裂が入る。最終的には、板材１，２の界面８のリトリーティングサイドＲＳから残存する酸化層９に沿ってＳ字に亀裂が入って、板材１，２がせん断されることになる。

図５は、本実施形態に係る構造体と図４の比較例の構造体とのせん断引張試験の結果を示している。ここで、接合方向Ａは、本実施形態に係る構造体を示し、接合方向Ｂは、図４の比較例の構造体を示している。また、回転数は、ツールの回転数を示しており、移動速度は、ツールの移動速度を示している。
図５に示すように、接合方向Ａの構造体（本実施形態に係る構造体）は、いずれの回転数及び移動速度においても、接合方向Ｂの構造体と比較してせん断引張強さが強い結果となった。
これは、図４（ｂ）に示すように、接合方向Ｂの構造体の場合には、接合部７のリトリーティングサイドＲＳ側端部（亀裂の起点）における亀裂の入る方向が、その亀裂の起点の位置に作用する上下方向の分力の方向と重なってしまい、亀裂が入り易くなってしまうことが考えられる。
これに対し、本実施形態の場合には、図２（ｂ）に示すように、接合部７のリトリーティングサイドＲＳ側端部（亀裂の起点）における亀裂の入る方向が、その亀裂の起点の位置に作用する上下方向の分力の方向と重ならない（すなわち、本実施形態では、亀裂の起点の位置での亀裂の入る方向は横方向）ので、リトリーティングサイドＲＳから亀裂が入りにくくなり、せん断引張強さが強くなると考えられる。

上述のように、第１実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法によれば、一対の板材１，２を重ね合わせ、この重ね合わせ部６の上側の板材１側表面からネジ部５が形成されたツール３を押し当てて重ね合わせ部６に沿って移動させることにより一対の板材１，２を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、ネジ部５の巻き方向と反対の方向Ｒにツール３を回転させて、上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ａと反対側にアドバンシングサイドＡＳを形成するので、板材１，２間の界面８に平行で且つ互いに反対方向の力Ｆ_１，Ｆ_２が作用した場合において、接合部７のリトリーティングサイドＲＳ側端部における亀裂が入る方向が、その亀裂の起点の位置に作用する上下方向の分力の方向と重ならなくなり、その結果、リトリーティングサイドＲＳから亀裂が入りにくくなる。したがって、リトリーティングサイドＲＳにおいて亀裂が入り易いという欠点を低減し、一対の板材１，２間の接合強度を高めることができる。

［第２実施形態］
次に、図６を用いて、本発明の第２実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法を説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法を上方から見た図である。

本実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法では、第１実施形態と同様のツール３を使用する。ここで、本実施形態のツール３のネジ部５は、ネジの巻き方向が左方向となっている（左ネジ）。

図６に示すように、本実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法では、まず、一対の板材１，２を重ね合わせ、この重ね合わせ部６の上側の板材１側表面からツール３をＲ方向に回転させつつ押し当てる。この際、本実施形態では、ツール３は、ネジの巻き方向と同一の方向Ｒ（左回り）に回転させる。
そして、ツール３のショルダ部（図示せず）が上側の板材１の表面に接する位置までツール３を押し込み、この状態でツール３を重ね合わせ部６に沿って方向Ｔに移動させる。これにより、ツール３のネジ部５の周囲の軟化した板材１，２が攪拌及び流動され、その結果、接合部７が形成される。

次に、図７を用いて本実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法により製造された構造体に対してせん断引張試験を行った結果について説明する。図７は、第２実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法により製造された構造体に対してせん断引張試験を行った場合のせん断の過程を示している。

図７（ａ）に示すように、本実施形態では、上述の方法により上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ａと反対側にリトリーティングサイドＲＳが形成されている。
図７（ｂ）に示すように、本実施形態に係る構造体は、矢印方向に荷重Ｆ_１，Ｆ_２が付加されると、重ね合わせ部６に曲げが生じる。そして、接合部７におけるリトリーティングサイドＲＳ側端部から横方向に亀裂が入る。最終的には、残存する酸化層９沿ってＳ字に亀裂が入って、板材１，２がせん断されることになる。

ここで、本実施形態では、ツール３をネジの巻き方向と同一の方向に回転させているので、板材１，２の界面８付近のリトリーティングサイドＲＳでは軟化した板材１，２が下向きに流動し、ツール３の直下付近では軟化した板材１，２が上向きに流動する。つまり、図７（ａ）及び（ｂ）の符号９に示すように、本実施形態では、第１実施形態の場合とは反対向きのＳ字に酸化層が残存する。
したがって、せん断引張試験を行った場合には、接合部７のリトリーティングサイドＲＳ側端部（亀裂の起点）における亀裂が入る方向が、その亀裂の起点の位置に作用する上下方向の分力の方向と重ならなくなる。これにより、リトリーティングサイドＲＳから亀裂が入りにくくなり、せん断引張強さが強くなる。

上述のように、第２実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法によれば、一対の板材１，２を重ね合わせ、この重ね合わせ部６の上側の板材１側表面からネジ部５が形成されたツール３を押し当てて重ね合わせ部６に沿って移動させることにより一対の板材１，２を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、ネジ部５の巻き方向と同一の方向にツール３を回転させて、上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ａと反対側にリトリーティングサイドＲＳを形成するので、板材１，２間の界面８に平行で且つ互いに反対方向の力Ｆ_１，Ｆ_２が作用した場合において、接合部７のリトリーティングサイドＲＳ側端部における亀裂が入る方向が、その亀裂の起点の位置に作用する上下方向の分力の方向と重ならなくなり、その結果、リトリーティングサイドＲＳから亀裂が入りにくくなる。したがって、リトリーティングサイドＲＳにおいて亀裂が入り易いという欠点を低減し、一対の板材１，２間の接合強度を高めることができる。

［第３実施形態］
次に、図８及び図９を用いて、本発明の第３実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法を説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法を上方から見た図である。図９は、図８のＡ−Ａ線断面図である。

図８に示すように、本実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法では、第１実施形態と同様のツール３を使用する。ここで、本実施形態のツール３のネジ部５は、ネジの巻き方向が左方向となっている（左ネジ）。

図８に示すように、本実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法では、第１のステップとして、一対の板材１，２を重ね合わせ、この重ね合わせ部６の上側の板材１側表面からツール３を回転させつつ押し当てる。この際、本実施形態では、ツール３は、ネジの巻き方向と反対方向Ｒ（右回り）に回転させる。

第２のステップとして、ツール３のショルダ部（図示せず）が上側の板材１の表面に接する位置までツール３を押し込み、この状態で、図８に示すように、ツール３を上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ｂから端部１ｃへ向かって移動させる。この際、上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ａと反対側にアドバンシングサイドＡＳ_１が形成され、上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ａ側にリトリーティングサイドＲＳ_１が形成される。

そして、第３のステップとして、ツール３が上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ｃの近傍まで移動した後、ツール３を上側の板材１の長手方向に沿って重ね合わせ部６の端部１ａに向かって移動させる。

最後に、第４のステップとして、ツール３を上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ｃから端部１ｂへ向かって移動させる。この際、上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ａ側にアドバンシングサイドＡＳ_２が形成され、上側の板材１の重ね合わせ部６の端部１ａと反対側にリトリーティングサイドＲＳ_２が形成される。
以上により、図９に示すように、アドバンシングサイドＡＳ_１，ＡＳ_２がリトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２を囲うように溶接線の両端に形成された接合部７が形成される。

一方、図１０は、本実施形態に対する比較例の方法を示した図である。また、図１１は、図１０のＢ−Ｂ線断面図である。
図１０に示すように、比較例の方法は、ツール３を本実施形態と反対に移動させて、リトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２でアドバンシングサイドＡＳ_１，ＡＳ_２を囲うように形成する。

図１１に示すように、比較例の構造体は、一対の板材１，２に矢印方向に荷重Ｆ_１，Ｆ_２が付加されると、リトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２が重ね合わせ部６の周囲に沿って形成されているので、板材１，２の界面８の周囲から残存する酸化層９に沿って亀裂が入り、せん断し易くなってしまう。
これに対し、本実施形態に係る構造体は、図９に示すように、接合力が強いアドバンシングサイドＡＳ_１，ＡＳ_２がリトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２の残存する酸化層９を囲むように重ね合わせ部６の外側に形成されているので、板材１，２の界面８から亀裂に入りにくくなり、せん断引張強さが強くなる。

上述のように、第３実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法によれば、一対の板材１，２を重ね合わせ、この重ね合わせ部６の上側の板材１側表面からネジ部５が形成されたツール３を押し当てて重ね合わせ部６に沿って移動させることにより一対の板材１，２を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、重ね合わせ部６の上側の板材１側においてツール３を一方の方向に移動させて、アドバンシングサイドＡＳ_１及びリトリーティングサイドＲＳ_１を形成し、その後にツール３を前記方向と反対方向に移動させて、リトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２を囲うようにアドバンシングサイドＡＳ_１，ＡＳ_２を溶接線の両端に形成するので、亀裂が入り易いリトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２を接合強度が強いアドバンシングサイドＡＳ_２，ＡＳ_２で囲うことになり、板材１，２間の界面８に平行で且つ互いに反対方向の力Ｆ_１，Ｆ_２が作用した場合において、板材１，２間の界面８から亀裂が入りにくくなる。これにより、一対の板材１，２間の接合強度を高めることができる。

［第４実施形態］
次に、図１２を用いて、本発明の第４実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法を説明する。図１２は、本発明の第４実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法により製造された構造体の断面図である。

本実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法は、図８の第３実施形態と同じようにツール３を移動させる。ただし、本実施形態では、ツール３の回転方向を第３の実施形態とは反対とする。すなわち、本実施形態では、ツール３は、ネジの巻き方向と同一方向（左回り）に回転させる。

したがって、図１２に示すように、本実施形態では、リトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２が、アドバンシングサイドＡＳ_１，ＡＳ_２を囲うように溶接線の両端に形成された接合部７が形成される。
ここで、本実施形態では、ツール３をネジの巻き方向と同一の方向に回転させているので、板材１，２の界面８付近のリトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２では軟化した板材１，２が下向きに流動し、ツール３の直下付近では軟化した板材１，２が上向きに流動する。つまり、図１２の符号９に示すように、本実施形態では、溶接線の両端に酸化層９が残存するが、図１１の場合とは反対向きのＳ字に酸化層９が残存する。

したがって、図１２に示すように矢印方向に荷重Ｆ_１，Ｆ_２が付加されると、接合部７のリトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２側端部（亀裂の起点）における亀裂が入る方向が、その亀裂の起点の位置に作用する上下方向の分力の方向と重ならなくなる。これにより、リトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２から亀裂が入りにくくなり、せん断引張強さが強くなる。

上述のように、第４実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法によれば、一対の板材１，２を重ね合わせ、この重ね合わせ部６の一方の板材１側表面からネジが形成されたツール３を押し当てて重ね合わせ部６に沿って移動させることにより一対の板材１，２を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、ネジの巻き方向と同一の方向Ｒにツール３を回転させながら重ね合わせ部６の一方の板材１側においてツール３を一方の方向に移動させて、アドバンシングサイドＡＳ_１及びリトリーティングサイドＲＳ_１を形成し、その後にツール３を前記方向と反対方向に移動させて、アドバンシングサイドＡＳ_１，ＡＳ_２を囲うようにリトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２を溶接線の両端に形成するので、接合部７のリトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２側端部（亀裂の起点）における亀裂が入る方向が、その亀裂の起点の位置に作用する上下方向の分力の方向と重ならなくなり、その結果、リトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２から亀裂が入りにくくなる。したがって、リトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２において亀裂が入り易いという欠点を低減し、一対の板材１，２間の接合強度を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

上述の第３実施形態では、リトリーティングサイドＲＳ_１，ＲＳ_２がアドバンシングサイドＡＳ_１，ＡＳ_２に囲まれればよく、ツールの回転方向はネジの巻き方向と同一としてもよい。

上述の実施形態では、一対の板材を接合しているが、一対に限らず、それ以上の枚数を重ねて上述の重ね摩擦攪拌接合方法を用いてもよい。

（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法を示した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の方法を上方から見た図である。本発明の第１実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法により製造された構造体に対してせん断引張試験を行った場合のせん断の過程を示した図である。本発明の第１実施形態に対する比較例の方法を上方から見た図である。本発明の第１実施形態に対する比較例の構造体に対してせん断引張試験を行った場合のせん断の過程を示した図である。本発明の第１実施形態に係る構造体と図４の比較例の構造体とのせん断引張試験の結果を示した図である。本発明の第２実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法を上方から見た図である。本発明の第２実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法により製造された構造体の断面図である。本発明の第３実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法を上方から見た図である。図８のＡ−Ａ線断面図である。本発明の第３実施形態に対する比較例の方法を上方から見た図である。図１０のＢ−Ｂ線断面図である。本発明の第４実施形態に係る重ね摩擦攪拌接合方法により製造された構造体の断面図である。（ａ）は、従来の重ね摩擦攪拌接合方法を示した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の方法を上方から見た図である。従来の重ね摩擦攪拌接合方法により製造された構造体の断面図である。

符号の説明

１，２板材
１ａ上側の板材の端部
３ツール
４ショルダ部
５ネジ部
６重ね合わせ部
７接合部
８界面
９酸化層
１１，１２（従来）板材
１３（従来）ツール
１４（従来）ショルダ部
１５（従来）ネジ部
１６（従来）重ね合わせ部
１７（従来）接合部
１８（従来）界面
１９（従来）酸化層
ｔ_１，ｔ_２板材の板厚
ｈネジ部の高さ
Ｃツールの軸心
Ｆ_１，Ｆ_２板材にかかる荷重
Ｒツールの回転方向
Ｔツールの移動方向
ＡＳ，ＡＳ_１，ＡＳ_２アドバンシングサイド
ＲＳ，ＲＳ_１，ＲＳ_２リトリーティングサイド

Claims

一対の板材を重ね合わせ、この重ね合わせ部の一方の板材側表面からネジが形成されたツールを押し当てて前記重ね合わせ部に沿って移動させることにより前記一対の板材を接合する重ね摩擦攪拌接合方法において、
前記ネジの巻き方向と同一の方向に前記ツールを回転させながら前記重ね合わせ部の前記一方の板材側において前記ツールを一方の方向に移動させて、アドバンシングサイド及びリトリーティングサイドを形成し、その後に前記ツールを前記方向と反対方向に移動させて、アドバンシングサイドを囲うようにリトリーティングサイドを溶接線の両端に形成することを特徴とする重ね摩擦攪拌接合方法。
請求項１に記載の重ね摩擦攪拌接合方法により、板材を重ね合わせて接合してなることを特徴とする構造体。