JP5645395B2

JP5645395B2 - 摩擦攪拌接合方法、および摩擦攪拌接合部材

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Publication number: JP5645395B2
Application number: JP2009273105A
Authority: JP
Inventors: 浩竹間; 宗一郎山本
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: JP2011115801A

Description

本発明は、摩擦攪拌接合方法、および摩擦攪拌接合部材の技術分野に属する。

この種の技術としては、下記の特許文献１〜特許文献３に記載の技術が開示されている。
特許文献１では、摩擦攪拌接合の始端と止端との間をオーバラップして接合線を形成し、このオーバラップして接合線を形成する際に摩擦ピンを順次引き上げて、接合線を止端に向けて順次浅くするものが開示されている。

特許文献２では、摩擦攪拌接合の終端部を接合部の接合終点からずれた位置とするものが開示されている。また摩擦攪拌接合の始端部を接合部の接合始点からずれた位置とするものが開示されている。
特許文献３では、摩擦攪拌接合を接合終点まで行い接合始点に向かって戻した後にピンを引き抜くようにしたものが開示されている。

特許第３４０９６７５号公報特開２００５−９５９５１号公報特開２００７−２８９９７６号公報

上記従来技術では、摩擦攪拌接合の開始点では回転体による摩擦熱が低いため、接合部の塑性流動が十分に行われず接合強度が低下するおそれがあった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、接合部の接合強度を向上する摩擦攪拌接合方法、および摩擦攪拌接合部材を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明においては、厚肉被接合部材の端部と、薄肉被接合部材の端部とを、厚肉被接合部材と薄肉被接合部材との軸方向からこの軸方向にオーバラップさせて当接し、厚肉被接合部材と薄肉被接合部材との当接部に位置する周状の接合中心線を設定し、回転する摩擦回転体を当接部にこの外周側から内周側に向けて埋入させた後、摩擦回転体を当接部の接合中心線上に沿って周まわりに移動させることにより、当接部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合方法であって、接合を開始する開始点を前記接合中心線上とした後、厚肉被接合部材側から薄肉被接合部材側へ向かう方向に接合中心線を外れた位置で周まわりに所定距離の間、接合を行うようにした。

よって本発明においては、接合部の接合強度を向上することができる。

実施例１の摩擦攪拌接合器を示す図である。実施例１の被接合部材と摩擦攪拌接合器の斜視図である。実施例１の被接合部材と摩擦攪拌接合器の断面図である。実施例１の摩擦攪拌接合の接合軌跡を示す図である。実施例１の摩擦攪拌接合後の被接合部材と摩擦攪拌接合器の断面図である。実施例２の摩擦攪拌接合の接合軌跡を示す図である。実施例３の摩擦攪拌接合の接合軌跡を示す図である。実施例４の摩擦攪拌接合の接合軌跡を示す図である。実施例５の摩擦攪拌接合の接合軌跡を示す図である。他の実施例の被接合部材と摩擦攪拌接合器の斜視図である。他の実施例の被接合部材と摩擦攪拌接合器の断面図である。他の実施例の摩擦攪拌接合後の被接合部材と摩擦攪拌接合器の断面図である。他の実施例の被接合部材と摩擦攪拌接合器の斜視図である。他の実施例の被接合部材と摩擦攪拌接合器の断面図である。他の実施例の摩擦攪拌接合後の被接合部材と摩擦攪拌接合器の断面図である。他の実施例の被接合部材と摩擦攪拌接合器の斜視図である。他の実施例の被接合部材と摩擦攪拌接合器の断面図である。他の実施例の摩擦攪拌接合後の被接合部材と摩擦攪拌接合器の断面図である。他の実施例の被接合部材と摩擦攪拌接合器の斜視図である。他の実施例の被接合部材と摩擦攪拌接合器の断面図である。他の実施例の摩擦攪拌接合後の被接合部材と摩擦攪拌接合器の断面図である。

〔実施例１〕
［摩擦攪拌接合器の構成］
図１は摩擦攪拌接合器１を示す図である。摩擦攪拌接合器１は、先端に円筒形のピン（摩擦回転体）２が設けられたツール３からなる。このツール３は、スピンドルを介してロボットアームに設けられたモータの回転軸に連結されている。これによりツール３は高速に自転しながら、被接合部材６に対して任意の位置に移動可能となっている。

［接合部材の構成］
図２は被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の斜視図、図３は被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の断面図である。被接合部材６は管状形状をしており、肉厚の異なる厚肉被接合部材４と薄肉被接合部材５とから構成されている。

厚肉被接合部材４は金属製の管状部材であり、大径部７と小径部８から構成されている。小径部８は大径部７の一端部に形成されており、この小径部８の外周径は大径部７の外周径よりも小径に形成されている。また小径部８は大径部７に比べて薄肉に形成されている。

薄肉被接合部材５は金属製の管状部材であり、厚肉被接合部材４の大径部７よりも薄肉に形成されている。また薄肉被接合部材５の外径は厚肉被接合部材４の大径部７の外径と同径に形成され、また内径は厚肉被接合部材４の小径部８の外径よりもやや大径に形成されている。薄肉被接合部材５は、厚肉被接合部材４の小径部８に挿入されて一体の管状部材の被接合部材６を形成する。このとき厚肉被接合部材４と薄肉被接合部材５は厚み方向に当接していることとなる。この当接部分を当接部１５と称する。

［摩擦攪拌接合］
摩擦攪拌接合は、ツール３を回転させながらピン２を被接合部材に強い力で押しつけることで被接合部材にピン２を埋入させ、これによって摩擦熱を発生させて被接合部材をなんかさせるとともに、ツール３の回転力によって接合部付近を塑性流動させて練り混ぜることで一体に接合するものである。

実施例１では、厚肉被接合部材４と薄肉被接合部材５の外周上の当接線９上を摩擦攪拌接合していく。接合をすべき位置の中心（接合中心）を接合中心線１０と称する。実施例１では当接線９上が接合中心線１０となる。

図４は摩擦攪拌接合の接合軌跡１１を示す図であり、図４（ａ）は被接合部材６を周方向に展開した図に摩擦攪拌接合の接合軌跡１１を示した図、図４（ｂ）は接合軌跡１１
の模式図である。

摩擦攪拌接合を開始する際には、ツール３を回転させた状態でピン２の回転軸の軸線が接合中心線１０上に位置するように配置する。ツール３を厚肉被接合部材４と薄肉被接合部材５に接近させ、ピン２を埋入させる。ピン２を埋入させた位置が接合開始点１２となる。

接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５を半円状（本発明の所定距離に相当）に接合して再び接合中心線１０に戻る。その後は接合中心線１０上を移動させ、接合開始点１２上を通過し、接合中心線１０の未接合部分を接合して摩擦攪拌接合を終了する。摩擦攪拌接合を終了した位置を接合終了点１３とする。

図５は摩擦攪拌接合を終えた被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の断面図である。摩擦攪拌接合が行われた部分は、図５に示すように厚肉被接合部材４と薄肉被接合部材５とが練り混ざり、攪拌部１４が形成されている。
摩擦攪拌接合の際、摩擦攪拌接合器１を被接合部材６に対して移動するようにしても良いし、被接合部材６を摩擦攪拌接合器１に対して移動（回転）させるようにしても良い。

［作用］
摩擦攪拌接合の接合開始点１２では回転するピン２の押しつけにより発生する摩擦熱が低いため、接合部の塑性流動が十分に行われず接合強度が低下するおそれがあった。

そこで実施例１では、接合開始点１２の薄肉被接合部材５側を、接合中心線１０を外れて接合するようにした。そのため、接合開始点１２付近の図４の補強部１６が示す位置では接合中心線１０の部分が接合されるとともに、接合中心線１０より薄肉被結合部材５側も接合されるため、接合強度を向上させることができる。

また実施例１では、接合中心線１０上での接合開始点１２上を通って接合を終了するようにした。摩擦攪拌接合を行ってきたピン２は十分に摩擦熱が上昇しており、接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

また実施例１では、接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を半円状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２を通過した後に接合を終了するようにした。そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合部の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

［効果］
以下、実施例１の効果について列記する。

（１）厚みが異なる厚肉被接合部材４と薄肉被接合部材５とを厚み方向に互いに当接させて当接部１５を形成し、回転するピン２を当接部１５に埋入させた後、ピン２を当接部１５の接合中心線１０上に移動させることにより、当接部１５を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合方法において、接合中心線１０上の接合を開始する接合開始点１２の薄肉被接合部材５側を、接合中心線１０を外れて接合を行うようにした。
そのため、接合開始点１２付近では接合中心線１０の部分が接合されるとともに、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合されるため、接合強度を向上させることができる。

（２）摩擦攪拌接合方法として、接合を開始する接合開始点１２上を通って接合を終了するようにした。
そのため、十分に摩擦熱が上昇したピン２が接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

（３）摩擦攪拌接合方法として、接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を半円状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２を通過した後に接合を終了するようにした。
そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

（４）厚みが異なる厚肉被接合部材４と薄肉被接合部材５とを厚み方向に互いに当接させて当接部１５を形成し、回転するピン２を当接部１５に埋入させた後、ピン２を当接部１５の接合中心線１０上に移動させることにより、当接部１５を摩擦攪拌接合した攪拌接合部材において、接合中心線１０上の接合を開始する接合開始点１２の薄肉被接合部材５側を、接合中心線１０を外れて接合されるようにした。
そのため、接合開始点１２付近では接合中心線１０の部分が接合されるとともに、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合されるため、接合強度を向上させることができる。

（５）摩擦攪拌接合部材において、接合を開始する接合開始点１２上を通って接合を終了するようにした。
そのため、十分に摩擦熱が上昇したピン２が接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

（６）摩擦攪拌接合部材において、接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を半円状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２を通過した後に接合を終了するようにした。
そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

〔実施例２〕
次に実施例２について説明する。実施例１と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施例１と実施例２では接合軌跡１１が異なる。

図６は摩擦攪拌接合の接合軌跡１１を示す図であり、図６（ａ）は被接合部材６を周方向に展開した図に摩擦攪拌接合の接合軌跡１１を示した図、図６（ｂ）は接合軌跡１１
の模式図である。

接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を接合して再び接合開始点１２に戻る。その後は接合中心線１０上を移動し、再び接合開始点１２に戻りで摩擦攪拌接合を終了する。摩擦攪拌接合を終了した位置を接合終了点１３とする。

［作用］
実施例２では接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を接合して接合開始点１２に戻り（ここまでの距離が本発明の所定距離に相当）、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２の位置で接合を終了ようにした。そのため、接合開始点１２付近の図６の補強部１６が示す位置では接合中心線１０の部分が接合されるとともに、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合されるため、接合強度を向上させることができる。また、摩擦攪拌接合を行ってきたピン２は十分に摩擦熱が上昇しており、接合開始点１２で接合を終了することにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

［効果］
以下、実施例２の効果について列記する。

（７）摩擦攪拌接合方法として、接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を接合して接合開始点１２に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２の位置で接合を終了するようにした。
そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合開始点１２で接合を終了することにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

（８）摩擦攪拌接合部材において、接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を接合して接合開始点１２に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２の位置で接合を終了するようにした。
そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合開始点１２で接合を終了することにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。
なお、この実施例２における他の実施例としては、接合開始点１２を接合して接合中心線１０を接合後、接合開始点１２の位置に戻り、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を接合して再び接合開始点１２に戻り、接合を終了するようにしても良く、同様の作用効果が得られる。

〔実施例３〕
次に実施例３について説明する。実施例１，２と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施例１，２と実施例３では接合軌跡１１が異なる。

図７は摩擦攪拌接合の接合軌跡１１を示す図であり、図７（ａ）は被接合部材６を周方向に展開した図に摩擦攪拌接合の接合軌跡１１を示した図、図７（ｂ）は接合軌跡１１
の模式図である。

接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側をヘの字状に接合して再び接合中心線１０に戻る（ここまでの距離が本発明の所定距離に相当）。その後は接合中心線１０上を移動し、接合開始点１２上を通過し、接合中心線１０の未接合部分を接合して摩擦攪拌接合を終了する。摩擦攪拌接合を終了した位置を接合終了点１３とする。

［作用］
実施例３では接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側をヘの字状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２を通過した後に接合を終了するようにした。そのため、接合開始点１２付近の図７の補強部１６が示す位置では接合中心線１０の部分が接合されるとともに、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合されるため、接合強度を向上させることができる。また、摩擦攪拌接合を行ってきたピン２は十分に摩擦熱が上昇しており、接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

［効果］
以下、実施例３の効果について列記する。

（９）摩擦攪拌接合方法として、接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側をヘの字状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２を通過した後に接合を終了するようにした。
そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

（１０）摩擦攪拌接合部材において、接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側をヘの字状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２を通過した後に接合を終了するようにした。
そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

〔実施例４〕
次に実施例４について説明する。実施例１〜実施例３と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施例１〜実施例３と実施例４では接合軌跡１１が異なる。

図８は摩擦攪拌接合の接合軌跡１１を示す図であり、図８（ａ）は被接合部材６を周方向に展開した図に摩擦攪拌接合の接合軌跡１１を示した図、図８（ｂ）は接合軌跡１１
の模式図である。

接合開始点１２を接合後、ツール３を接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側をコの字状に接合して再び接合中心線１０に戻る（ここまでの距離が本発明の所定距離に相当）。その後接合中心線１０上を移動し、接合開始点１２を通過した後に接合を終了する。摩擦攪拌接合を終了した位置を接合終了点１３とする。

［作用］
実施例４では接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側をコの字状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２を通過した後に接合を終了するようにした。そのため、接合開始点１２付近の図８の補強部１６が示す位置では接合中心線１０の部分が接合されるとともに、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合されるため、接合強度を向上させることができる。また、摩擦攪拌接合を行ってきたピン２は十分に摩擦熱が上昇しており、接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

［効果］
以下、実施例４の効果について列記する。

（１１）摩擦攪拌接合方法として、接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側をコの字状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２を通過した後に接合を終了するようにした。
そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

（１２）摩擦攪拌接合部材において、接合開始点１２を接合後、接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側をコの字状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０を接合後、接合開始点１２を通過した後に接合を終了するようにした。
そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合を終了する前に接合開始点１２上を通ることにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

〔実施例５〕
次に実施例５について説明する。実施例１〜実施例４と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施例１〜実施例４と実施例５では接合軌跡１１が異なる。

図９は摩擦攪拌接合の接合軌跡１１を示す図であり、図９（ａ）は被接合部材６を周方向に展開した図に摩擦攪拌接合の接合軌跡１１を示した図、図９（ｂ）は接合軌跡１１
の模式図である。

接合開始点１２から接合中心線１０上を接合後、接合開始点１２の手前から接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を半円状に接合して接合中心線１０に戻る（ここまでの距離が本発明の所定距離に相当）。その後、接合中心線１０上を接合開始点１２側に戻って接合して、接合開始点１２の位置で接合を終了する。摩擦攪拌接合を終了した位置を接合終了点１３とする。

［作用］
実施例５では接合開始点１２から接合中心線１０上を接合後、接合開始点１２の手前から接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を半円状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０上を接合開始点１２側に戻って接合して、接合開始点１２の位置で接合を終了するようにした。そのため、接合開始点１２付近の図８の補強部１６が示す位置では接合中心線１０の部分が接合されるとともに、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合されるため、接合強度を向上させることができる。また、摩擦攪拌接合を行ってきたピン２は十分に摩擦熱が上昇しており、接合開始点１２で接合を終了することにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

［効果］
以下、実施例５の効果について列記する。

（１３）摩擦攪拌接合方法として、接合開始点１２から接合中心線１０上を接合後、接合開始点１２の手前から接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を半円状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０上を接合開始点１２側に戻って接合して、接合開始点１２の位置で接合を終了するようにした。
そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合開始点１２で接合を終了することにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

（１４）摩擦攪拌接合部材において、接合開始点１２から接合中心線１０上を接合後、接合開始点１２の手前から接合中心線１０に対して薄肉被接合部材５側を半円状に接合して接合中心線１０に戻り、接合中心線１０上を接合開始点１２側に戻って接合して、接合開始点１２の位置で接合を終了するようにした。
そのため、接合中心線１０より薄肉被接合部材５も摩擦攪拌接合され、接合強度を向上させることができる。また、接合開始点１２で接合を終了することにより、接合開始点１２の塑性流動を十分に行うことができ接合強度を向上させることができる。

〔他の実施例〕
以上、本発明の摩擦攪拌接合方法、および摩擦攪拌接合部材について実施例に基づき説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されず、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例１〜実施例５では被接合部材６を管状形状としたが他の形状であっても良い。

図１０は被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の斜視図、図１１は被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の断面図、図１２は摩擦攪拌接合を終えた被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の断面図である。被接合部材６の一端側は閉塞しており、他端は開口している。被接合部材６は蓋部被接合部材（厚肉被接合部材）２１と管部被接合部材（薄肉被接合部材）２２とから構成されている。

蓋部被接合部材２１は、円筒形の大径部２３と小径部２４から構成されており、この小径部２４の外周径は大径部２３の外周径よりも小径に形成されている。

管部被接合部材２２は金属製の管状部材であり、管部被接合部材２２の外径は蓋部被接合部材２１の大径部２３の外径と同径に形成され、また内径は蓋部被接合部材２１の小径部２４の外径よりもやや大径に形成されている。管部被接合部材２２は、蓋部被接合部材２１の小径部２４に挿入されて一体の被接合部材６を形成する。このとき管部被接合部材２２は蓋部被接合部材２１に対しては厚み方向に当接していることとなる。この当接部分を当接部２５と称する。

当接部２５を実施例１〜実施例５で説明した摩擦攪拌接合方法によって接合する。摩擦攪拌接合が行われた部分は、図１２に示すように蓋部被接合部材２１と管部被接合部材２２とが練り混ざり、攪拌部２７が形成されている。
上記のような被接合部材６であっても、実施例１〜実施例５と同様に接合強度を向上させることができる。

被接合部材６の別の形状例について説明する。
図１３は被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の斜視図、図１４は被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の断面図、図１５は摩擦攪拌接合を終えた被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の断面図である。被接合部材６の外径は円筒状であるが、内部に中空部を有している。被接合部材６は容器部被接合部材（厚肉被接合部材）３１と蓋部被接合部材（薄肉被接合部材）３２とから構成されている。

容器部被接合部材３１は、金属製の円筒形の有底カップ状に形成されている。この容器部被接合部材３１の開口部には段部３４が形成されている。

蓋部被接合部材３２は金属製の円盤状に形成されており、蓋部被接合部材３２の外径は容器部被接合部材３１の段部３４の外径よりもやや小径に形成されている。また蓋部被接合部材３２の厚さは段部３４の深さと同じ高さに形成されている。

蓋部被接合部材３２は、容器部被接合部材３１の段部３４に挿入されて一体の被接合部材６を形成する。このとき蓋部被接合部材３２は容器部被接合部材３１に対して厚み方向に当接していることとなる。この当接部分を当接部３５と称する。

当接部３５を実施例１〜実施例５で説明した摩擦攪拌接合方法によって接合する。摩擦攪拌接合が行われた部分は、図１５に示すように容器部被接合部材３１と蓋部被接合部材３２とが練り混ざり、攪拌部３７が形成されている。
上記のような被接合部材６であっても、実施例１〜実施例５と同様に接合強度を向上させることができる。

被接合部材６の別の形状例について説明する。
図１６は被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の斜視図、図１７は被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の断面図、図１８は摩擦攪拌接合を終えた被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の断面図である。被接合部材６は管状形状をしており、厚肉被接合部材４１と薄肉被接合部材４２とから構成されている。

厚肉被接合部材４１は金属製の管状部材であり、薄肉被接合部材４２も同じく金属製の管状部材であり厚肉被接合部材４よりも薄肉に形成されている。また薄肉被接合部材４２の内径は厚肉被接合部材４の外径よりもやや小径に形成されている。薄肉被接合部材４２は、厚肉被接合部材４１の外径に挿入されて一体の管状部材の被接合部材６を形成する。このとき厚肉被接合部材４１と薄肉被接合部材４２は厚み方向に当接していることとなる。この当接部分を当接部４５と称する。

当接部４５を実施例１〜実施例５で説明した摩擦攪拌接合方法によって接合する。摩擦攪拌接合が行われた部分は、図１８に示すように薄肉被接合部材４１と厚肉被接合部材４２とが練り混ざり、攪拌部４７が形成されている。
上記のような被接合部材６であっても、実施例１〜実施例５と同様に接合強度を向上させることができる。

被接合部材６の別の形状例について説明する。
図１９は被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の斜視図、図２０は被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の断面図、図２１は摩擦攪拌接合を終えた被接合部材６と摩擦攪拌接合器１の断面図である。被接合部材６は管状形状をしており、厚肉被接合部材５１と薄肉被接合部材５２とから構成されている。

厚肉被接合部材５１は金属製の管状部材であり、大径部５３、小径部５４と中間部５０から構成されている。小径部５４の外周径は大径部５３の外周径よりも小径に形成され、内周径は大径部５３の内周径よりも小径に形成されている。中間部５０の外周径は大径部５３の外周径と同径に形成され、内径は小径部５４の内周径と同径に形成されている。

薄肉被接合部材５２は金属製の管状部材であり、外周径は厚肉被接合部材５１の大径部５３および中間部５０の外周径と同径に形成され、内周径は厚肉被接合部材５１の小径部５４および中間部５０の内周径よりもやや大径に形成されている。

薄肉被接合部材５２は、厚肉被接合部材５１の小径部５４の外周に挿入されて一体の管状部材として被接合部材６を形成する。このとき厚肉被接合部材５１と薄肉被接合部材５２は厚み方向に当接していることとなる。この当接部分を当接部５５と称する。

当接部５５を実施例１〜実施例５で説明した摩擦攪拌接合方法によって接合する。摩擦攪拌接合が行われた部分は、図２１に示すようにと厚肉被接合部材５１と薄肉被接合部材５２とが練り混ざり、攪拌部５７が形成されている。
上記のような被接合部材６であっても、実施例１〜実施例５と同様に接合強度を向上させることができる。

１摩擦攪拌接合器
２ピン（摩擦回転体）
３ツール
４厚肉被接合部材
５薄肉被接合部材
６被接合部材
１０接合中心線
１２接合開始点
１３接合終了点
２１蓋部被接合部材（厚肉被接合部材）
２２管部被接合部材（薄肉被接合部材）
３１容器部被接合部材（厚肉被接合部材）
３２蓋部被接合部材（薄肉被接合部材）
４１厚肉被接合部材
４２薄肉被接合部材
５１厚肉被接合部材
５２薄肉被接合部材

Claims

厚肉被接合部材の端部と、薄肉被接合部材の端部とを、前記厚肉被接合部材と前記薄肉被接合部材との軸方向から該軸方向にオーバラップさせて当接し、前記厚肉被接合部材と前記薄肉被接合部材との当接部に位置する周状の接合中心線を設定し、回転する摩擦回転体を前記当接部にこの外周側から内周側に向けて埋入させた後、前記摩擦回転体を前記当接部の前記接合中心線上に沿って周まわりに移動させることにより、前記当接部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合方法であって、
前記接合を開始する開始点を前記接合中心線上とした後、前記厚肉被接合部材側から前記薄肉被接合部材側へ向かう方向に前記接合中心線を外れた位置で周まわりに所定距離の間、接合を行うことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法において、
前記接合は、前記所定距離接合した後、前記開始点上を通って接合を終了することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法において、
前記開始点を接合後、前記接合中心線に対して前記薄肉被接合部材側を半円状に接合して前記接合中心線に戻り、
前記接合中心線を接合後、前記開始点を通過した後に接合を終了することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法において、
前記開始点を接合後、前記接合中心線に対して前記薄肉被接合部材側を接合して前記開始点に戻り、
前記接合中心線を接合後、前記開始点の位置で接合を終了することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法において、
前記開始点を接合後、前記接合中心線に対して前記薄肉被接合部材側をヘの字状に接合して前記接合中心線に戻り、
前記接合中心線を接合後、前記開始点を通過した後に接合を終了することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法において、
前記開始点を接合後、前記接合中心線に対して前記薄肉被接合部材側をコの字状に接合して前記接合中心線に戻り、
前記接合中心線を接合後、前記開始点を通過した後に接合を終了することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法において、
前記開始点から前記接合中心線上を接合後、前記開始点の手前から前記接合中心線に対して前記薄肉被接合部材側を半円状に接合して前記接合中心線に戻り、
前記接合中心線上を前記開始点側に戻って接合して、前記開始点の位置で接合を終了することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
厚肉被接合部材の端部と、薄肉被接合部材の端部とを、前記厚肉被接合部材と前記薄肉被接合部材との軸方向から該軸方向にオーバラップさせて当接し、前記厚肉被接合部材と前記薄肉被接合部材との当接部に位置する周状の接合中心線を設定し、回転する摩擦回転体を前記当接部にこの外周側から内周側に向けて埋入させた後、前記摩擦回転体を前記当接部の前記接合中心線上に沿って周まわりに移動させることにより、前記当接部を摩擦攪拌接合した摩擦攪拌接合部材であって、
前記接合を開始する開始点が前記接合中心線上にあり、前記開始点の後の接合が、周方向の所定距離の間、前記厚肉被接合部材側から前記薄肉被接合部材側へ向かう方向に前記接合中心線を外れた位置にあることを特徴とする摩擦攪拌接合部材。
請求項８に記載の摩擦攪拌接合部材において、
前記接合中心線上であって前記開始点上を通って接合を終了するようにしたことを特徴とする摩擦攪拌接合部材。
請求項９に記載の摩擦攪拌接合部材において、
前記開始点を接合後、前記接合中心線に対して前記薄肉被接合部材側を半円状に接合して前記接合中心線に戻り、
前記接合中心線を接合後、前記開始点を通過した後に接合を終了するようにしたことを特徴とする摩擦攪拌接合部材。
請求項９に記載の摩擦攪拌接合部材において、
前記開始点を接合後、前記接合中心線に対して前記薄肉被接合部材側を接合して前記開始点に戻り、
前記接合中心線を接合後、前記開始点の位置で接合を終了するようにしたことを特徴とする摩擦攪拌接合部材。
請求項９に記載の摩擦攪拌接合部材において、
前記開始点を接合後、前記接合中心線に対して前記薄肉被接合部材側をヘの字状に接合して前記接合中心線に戻り、
前記接合中心線を接合後、前記開始点を通過した後に接合を終了するようにしたことを特徴とする摩擦攪拌接合部材。
請求項９に記載の摩擦攪拌接合部材において、
前記開始点を接合後、前記接合中心線に対して前記薄肉被接合部材側をコの字状に接合して前記接合中心線に戻り、
前記接合中心線を接合後、前記開始点を通過した後に接合を終了するようにしたことを特徴とする摩擦攪拌接合部材。
請求項９に記載の摩擦攪拌接合部材において、
前記開始点から前記接合中心線上を接合後、前記開始点の手前から前記接合中心線に対して前記薄肉被接合部材側を半円状に接合して前記接合中心線に戻り、
前記接合中心線上を前記開始点側に戻って接合して、前記開始点の位置で接合を終了するようにしたことを特徴とする摩擦攪拌接合部材。