JP6083035B2 - 構造体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の部材を重ね合わせて形成する構造体の縁部を摩擦攪拌接合により接合する構造体の製造方法に関する。
複数の部材を重ね合わせて接合する場合、例えば、アルミ部材の場合は、融点が低いため、高温で材料を溶かして溶接する溶融溶接の適用は難しい。そのため、近年、材料を溶融せずに軟化させて攪拌しながら接合する摩擦攪拌接合がアルミの接合に広く適用されている。この摩擦攪拌接合では、接合に必要な熱量を供給するために摩擦攪拌接合用ツールを回転させてワークに押し付ける操作となる。従って、ワークには、接合の際に前記ツールにおけるツール先端面のショルダーと呼ばれる部分が接触することにより、ショルダーの接触部分は、接合後にはショルダー径と略等しい線幅を有する接合線として残る。一方、アルミ製や銅製等の熱交換体としての冷却板には、表面に溝部を設けた基板に蓋板を重ね合せて縁部を摩擦攪拌接合して溝部を冷媒の流路とするものがある（特許文献１）。
特開２０００−７３１６４号公報
前記の冷却板のサイズを小さくするためには、冷却板外周の縁部の幅はなるべく小さいことが望ましいが、上述のように、摩擦攪拌接合部にはツールのショルダーが接触する幅を必要とする。そのため、冷却板外周の摩擦攪拌接合する縁部がツールのショルダー径と同等以上に大きくなってしまい、小型の冷却板を摩擦攪拌接合により製造することは困難であった。特に、ツールの押し付け側の板材が厚い場合には、摩擦攪拌接合を行うためにツールのショルダー径の大きいものが必要となり、摩擦攪拌接合部の幅がさらに大きくなり、これに伴って冷却板の縁部の幅がさらに大きくなってしまう。なお、このような課題は、前記熱交換体に限らず、例えば、表示装置等の様々な装置等を形成する構造体に共通することである。
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、摩擦攪拌接合における接合部の幅を小さく形成することを可能とする構造体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る構造体の製造方法は、
複数の部材を重ね合わせて形成する構造体の縁部を摩擦攪拌接合により接合する構造体の製造方法であって、
複数の部材を重ね合わせたワークにおける外周以外の列及び／又は行の線に沿った重ね合わせ部分に、摩擦攪拌接合用ツールとしてワークを貫通しないプローブ長さを有するプローブ付きツール又はプローブを具備しないプローブ無しツールを回転させながら一方側の部材の表面側から当接させてショルダー径と略等しい摩擦攪拌接合部を形成する接合工程と、
前記摩擦攪拌接合部を切断する切断工程とを有し、
切断して得られる二個以上のワークの各々において切断した摩擦攪拌接合部により構造体の縁部の接合部を形成するものである。
また、本発明に係る構造体の製造方法は、
複数の部材を重ね合わせて形成する構造体の縁部を摩擦攪拌接合により接合する構造体の製造方法であって、
複数の部材を重ね合わせたワークの重ね合わせ部分に、摩擦攪拌接合用ツールを回転させながら一方側の部材の表面側から当接させてショルダー径と略等しい摩擦攪拌接合部を形成する接合工程と、
前記摩擦攪拌接合部を切断する切断工程とを有し、
切断して得られる二個以上のワークの各々において切断した摩擦攪拌接合部により構造体の縁部の接合部を形成し、
前記接合工程の前に、複数の部材を重ね合せたワークを各々の未接合の縁部同士を面一に突き合せて配置させることにより突き合せ部を形成する配置工程を有し、
前記接合工程は、前記配置工程における突き合せ部に、摩擦攪拌接合用ツールを回転させながら一方側の部材の表面側から当接させてショルダー径と略等しい摩擦攪拌接合部を形成するものである。
前記接合工程は、摩擦攪拌接合用ツールを回転させながら一方側の部材の表面側から当接させて相対的に移動させ、ショルダー径と略等しい接合線幅を有して摩擦攪拌接合する工程を有し、
前記切断工程は、摩擦攪拌接合部を接合線の長さ方向に沿って二分するようにして切断する工程を有することでもよい。
前記製造方法において、
前記複数の部材を重ね合わせたワークがさらに複数積層されている状態を出発材料とすることができる。
前記配置工程、前記接合工程及び前記切断工程を繰り返し行って構造体の全周の縁部を接合することができる。
以上のように、本発明によれば、得られる構造体の縁部の接合部は、摩擦攪拌接合用ツールのショルダー径よりも細幅に形成することができる。従って、構造体の縁部の幅を小さく形成することができ、その結果、構造体全体のサイズを小さくすることができる。また、接合工程により少なくとも二個の構造体に相当する縁部を一度に接合することができるので、接合作業が効率的であり省力化することができる。従って、構造体の生産性を向上し、生産コストを削減することができる。
実施形態１の方法で製造する構造体としての熱交換体を示す図であり、同図（Ａ）は熱交換体の外観構成を示す斜視図、同図（Ｂ）は熱交換体の分解斜視図である。 熱交換体の製造方法を示す図であり、同図（Ａ）は複数のワークを用意した状態の模式図、同図（Ｂ）は複数のワークを面一に揃えて配置し、摩擦攪拌接合を行う様子を示す模式図、同図（Ｃ）は摩擦攪拌接合部を切断しようとする様子を示す模式図である。 熱交換体の製造方法を示す図であり、同図（Ａ）は各ワークの端部の突き合わせを行う様子を示す模式図、同図（Ｂ）は摩擦攪拌接合を行っている様子を示す模式図、同図（Ｃ）は摩擦攪拌接合部を切断しようとする様子を示す模式図、同図（Ｄ）は摩擦攪拌接合部を半分に切断した様子を示す模式図である。 最初に配置工程を必要としない方法で使用されるワークとして、構造体を複数個取りする一体型の基板、及び一体型の蓋板を示す斜視図である。 製造パターン例１として、９個のワークにおける製造パターンの一例を示す工程模式図である。 製造パターン例２として、２個のワークにおける製造パターンの一例を示す工程模式図である。 実施形態２の方法を説明するための図であり、同図（Ａ）は三枚の部材を重ね合わせたワークに対して摩擦攪拌接合する様子を示す模式図、同図（Ｂ）は三枚重ね合わせた部材のうちの真ん中の部材が薄板であり上下の部材よりも細幅であるワークに対して摩擦攪拌接合する様子を示す模式図である。同図（Ｃ）は三枚重ね合わせた部材のうちの真ん中の部材が薄板であり、上下の部材よりもサイズが小さいワークに対して摩擦攪拌接合する様子を示す模式図である。同図（Ｄ）は三枚重ね合わせた部材のうちの真ん中の部材が薄板であって上下の部材よりサイズが小さく、上下の部材が縁部に突起部を有するワークに対して摩擦攪拌接合する様子を示す模式図である。 実施形態３の方法を説明するための図であり、同図（Ａ）は切断工程における切断位置の例を示す模式図、同図（Ｂ）は各切断位置で切断したときの接合部の幅の違いを示す模式図である。 実施形態４の方法を説明するための図であり、同図（Ａ）はプローブ無しの摩擦攪拌接合用ツールを用いてワーク間の突き合せ部を摩擦攪拌接合する様子を示す模式図、同図（Ｂ）はプローブ無しの摩擦攪拌接合用ツールを用いて一体型のワークに対して摩擦攪拌接合する様子を示す模式図である。 実施形態４の他の方法としてボビンツールを用いて摩擦攪拌接合する様子を示す模式図である。 実施形態５の方法として摩擦攪拌点接合による場合を説明するための図であり、同図（Ａ）は摩擦攪拌点接合を行う様子を示す斜視図、同図（Ｂ）は点接合した摩擦攪拌接合部を切断する様子を示す斜視図、同図（Ｃ）は摩擦攪拌点接合した場合に得られる構造体を示す斜視図である。 実施形態６の構造体を示す断面斜視図である。 実施形態６の構造体の製造方法を示す図であり、同図（Ａ）は複数のワークを用意した状態の模式図、同図（Ｂ）は複数のワークを摩擦攪拌接合した状態の断面図である。
以下に、実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
本実施形態は、構造体の一例として熱交換体の場合を説明するが、本発明はこれに限られず、複数の部材を重ね合わせて縁部が接合される各種の構造体に適用される。
図１に示すように、熱交換体１は、冷媒等の媒体の流路となる溝部４が表面に形成された基板２（第１の部材）と、基板２の表面に重ね合わせた蓋板３（第２の部材）との二つの部材２，３を有し（図１（Ｂ）参照）、基板２と蓋板３とを重ね合わせた外周の縁部５を摩擦攪拌接合により接合した接合部６１とするものである（図１（Ａ）参照）。
基板２及び蓋板３は、同じサイズの四角形状に均一に形成され、材料は、アルミニウムからなる。ただし、基板２及び蓋板３の材料として、アルミニウムに限らず、摩擦攪拌接合が可能な金属や樹脂等を使用することができ、また、基板２と蓋板３とが異なる材料であってもよい。蓋板３の板厚は、基板２よりも薄く形成されているが、基板２と蓋板３とが同じ板厚であってもよい。基板２の表面の溝部４は、ボールエンドミル等の機械加工により形成することができ、この溝部４の断面形状は、図示するＵ字形に限らず、角形等の各種の形状であってもよい。また、溝部４の平面形状は、基板２の略全面に広がった蛇行形状であるが、これに限らず、分岐・合流する形状等の各種の形状とすることができる。基板２及び蓋板３の外面には、耐腐食性や強度の向上のために、めっきや被膜の表面処理を施してあってもよい。
次に、熱交換体１の製造方法を説明する。
基板２は、予め表面に溝部４を形成したものを用いる。図２、図３を参照して、製造工程として、基板２と蓋板３とを重ね合わせたワークＷを複数用意し（図２（Ａ）、図３（Ａ））、これら複数のワークＷを各々同じ長さを有する未接合の縁部５同士を面一に突き合せて平置きに配置させて突き合せ部Ｆを形成したワーク組ＷＳとする配置工程（図２（Ｂ））と、ワーク組ＷＳの各ワークＷ間の突き合せ部Ｆにおける基板２と蓋板３との重ね合わせ部分に、摩擦攪拌接合用ツール７を回転させながら蓋板３の表面側から当接させて相対的に移動させ、摩擦攪拌接合用ツール７のショルダー径と略等しい接合線幅を有して摩擦攪拌接合する接合工程（図３（Ｂ）、図２（Ｂ））と、摩擦攪拌接合部６を接合線の長さ方向に沿って二分するようにして接合したワーク組ＷＳを切断する切断工程（図３（Ｃ）（Ｄ）、図２（Ｃ））とを有し、切断して得られる複数個のワークＷの各々における切断した摩擦攪拌接合部６により熱交換体１の縁部５の接合部６１を形成する。そして、以上の配置工程、接合工程及び切断工程を繰り返し行って熱交換体１の全周の縁部５を接合することにより、用意したワークＷの数に応じた複数の熱交換体１が製造される。
以上の製造方法によれば、得られる熱交換体１の縁部５の接合部６１は、摩擦攪拌接合用ツール７のショルダー径の約２分の１の細幅に形成することができる。従って、熱交換体１の縁部５の幅を小さく形成することができ、その結果、熱交換体１全体のサイズを小さくすることができる。また、接合工程により少なくとも二個の熱交換体１に相当する縁部５を一度に接合することができるので、接合作業が効率的であり省力化することができる。従って、熱交換体１の生産性を向上し、生産コストを削減することができる。
前記接合工程にて用いられる摩擦攪拌接合用ツール７は、ツール先端の円柱状のショルダー７１と、ショルダー７１の中心部に突設するプローブ７２とを有し（図３（Ｂ）参照）、材質は、基板２及び蓋板３よりも硬いものが使用され、例えば、ＳＫＤ材等の合金工具鋼やＰＣＢＮ等の各種のものが使用される。この摩擦攪拌接合用ツール７のサイズとして、押し付け側とする蓋板３の厚さや材質等によって摩擦攪拌接合が可能なサイズに設定される。例えば、蓋板３の板厚が３〜６ｍｍであれば、ショルダー７１の直径（ショルダー径）が１２〜３６ｍｍ程度、プローブ７２の直径が４〜１２ｍｍ程度のものが好ましく使用される。プローブ７２の長さは、基板２に達するように蓋板３の厚さと同等又は蓋板３の厚さより長く、例えば、「蓋板３の厚さと同等の長さ」〜「蓋板３の厚さより３ｍｍ程度長い長さ」に形成されているが、基板２と蓋板３の総和の厚さ、すなわちワークＷの厚さと同等であってもよい。プローブ７２の外周面には、ネジ溝を設けたものが好ましく使用されるが、ネジ溝を設けないものでも使用することができる。ショルダー７１の面の形状は、平面状、円弧状又は円錐状に突出した凸面、円弧状又は円錐状に凹んだ凹面等の種々の面形状とすることができる。また、ショルダー７１の面は、溝等を有しない平滑面とするものでも、渦巻き状等の溝を形成したものでも使用することができる。なお、接合条件として、摩擦攪拌接合用ツール７の回転速度や移動速度は、基板２及び蓋板３の材質、押し付け側とする蓋板３の板厚等により十分な接合強度が得られるように適性値に設定される。例えば、基板２及び蓋板３がアルミニウム製であり、蓋板３の厚さが３〜６ｍｍの場合、摩擦攪拌接合用ツール７の回転速度は４００〜１８００回転／分、移動速度は１００〜６００ｍｍ／分に設定することができる。
前記切断工程での切断方法としては、回転刃等の刃物８で切断することができるが（図２（Ｃ）、図３（Ｃ）参照）、これに限らず、レーザ等その他の任意の切断手段によって切断することができる。
なお、上記製造工程の最初に１個の熱交換体１に対応するワークＷを複数個用意してワーク組とするが、これに限らず、例えば、図４に示すように、熱交換体１を複数取りできる単一のワークＷを用意することでもよい。
次に、本製造方法の製造パターンの例を説明する。
（製造パターン例１）
まずは、製造パターン例１として、９個のワークＷにおける製造パターンの一例を説明する。
図５を参照して、まず、基板２と蓋板３とを重ね合わせた９個のワークＷを用意し、これらワークＷを縁部５同士を面一に突き合せて３行×３列の平置きに配置してワーク組ＷＳとする（図５（Ｉ））。このワーク組ＷＳにおいて、列ａと列ｂの間、列ｂと列ｃの間の縦方向の二か所の直線状のワーク突き合せ位置のそれぞれに対して摩擦攪拌接合用ツール７により摩擦攪拌接合し、続けて、行Ａと行Ｂの間、行Ｂと行Ｃの間の横方向の二か所の直線状のワークＷ突き合せ位置のそれぞれに対しても摩擦攪拌接合用ツール７により摩擦攪拌接合する（図５（ＩＩ））。すると、縦横のそれぞれに二か所ずつ、摩擦攪拌接合用ツール７のショルダー径と略等しい接合線幅を有する摩擦攪拌接合部６が形成される。
そして、摩擦攪拌接合した後、縦方向の二か所の摩擦攪拌接合部６のうちの一方の摩擦攪拌接合部６、例えば、列ａと列ｂの間の摩擦攪拌接合部６を接合線の長さ方向に沿って接合線の略中央部分から二分するようにして刃物８によりワーク組ＷＳを切断する（図５（ＩＩＩ））。すると、列ａと列ｂの各ワークＷでは、一端側の縁部５において摩擦攪拌接合部６の線幅の約２分の１の幅、すなわち摩擦攪拌接合用ツール７のショルダー径の約２分の１の細幅となった接合部６１が形成される。
次いで、列ａと列ｃの未接合の縁部５同士を面一に突き合せて平置きに配置させ（図５（ＩＶ））、この列ａと列ｃの間の直線状のワークＷ突き合せ位置に対して摩擦攪拌接合用ツール７により摩擦攪拌接合する（図５（Ｖ）の摩擦攪拌接合部６）。そして、先に摩擦攪拌接合した横方向の二か所の摩擦攪拌接合部６（図５（ＩＩ））のうちの一方の摩擦攪拌接合部６、例えば、行Ａと行Ｂの間の摩擦攪拌接合部６を接合線の長さ方向に沿って接合線の略中央部分から二分するようにして刃物８によりワーク組ＷＳを切断する（図５（ＶＩ））。
次いで、行Ａと行Ｃの未接合の縁部５同士を面一に突き合せて平置きに配置させ（図５（ＶＩＩ））、この行Ａと行Ｃの間の直線状のワークＷ突き合せ位置に対して摩擦攪拌接合用ツール７により摩擦攪拌接合する（図５（ＶＩＩＩ））。
そして、列ａと列ｂの間、列ｂと列ｃの間の縦方向の二か所の摩擦攪拌接合部６、及び行Ｂと行Ｃの間、行Ａと行Ｃの間の横方向の二か所の摩擦攪拌接合部６に対して、接合線の長さ方向に沿って接合線の略中央部分から二分するようにして刃物８によりワーク組ＷＳを切断する（図５（ＩＸ））。
以上の製造工程により、全周の縁部５には摩擦攪拌接合用ツール７のショルダー径の約２分の１の細幅となった接合部６１が形成された９個の熱交換体１が出来上がる。
上記実施例１において、基板２と蓋板３は、各々９個のワークＷに相当するものが一体になったものであってもよい。すなわち、図４に点線で区切って示すように、９個分のワークＷの基板２が一体になっている基板２Ａと、９個分のワークＷの蓋板３が一体になっている蓋板３Ａを重ね、ワークＷの列、行の境界線（図４中の点線）に沿って、図５に示されたと同様に摩擦攪拌接合及び切断することによっても、全周の縁部５が摩擦攪拌接合用ツール７のショルダー径の約２分の１の細幅となった接合部６１が形成された９個の熱交換体１が出来上がる。
なお、基板２Ａの溝部４Ａは、溝部形成工程において、行又は列の方向に並ぶ各ワークＷの溝部４が連続的につながって形成される。これにより、各ワークＷの溝部４を一度に形成することができ、各ワークＷの基板２毎に溝部加工する場合に比べ、溝部加工を効率的に実施することができる。
（製造パターン例２）
次に、製造パターン例２として、２個のワークＷ（最小数）における製造パターンの一例を説明する。
図６を参照して、まず、基板２と蓋板３とを重ね合わせた２個のワークＷを用意し、これらワークＷを縁部５同士を面一に突き合せて平置きに配置させてワーク組ＷＳとする（図６（Ｉ））。そして、ワークＷ１とワークＷ２との間のワーク突き合せ位置に対して摩擦攪拌接合用ツール７により摩擦攪拌接合する（図６（ＩＩ））。すると、ワークＷ１とワークＷ２との間の縦方向に摩擦攪拌接合用ツール７のショルダー径と略等しい接合線幅を有する摩擦攪拌接合部６が形成される。
そして、摩擦攪拌接合した後、ワークＷ１とワークＷ２との間の縦方向の摩擦攪拌接合部６を接合線の長さ方向に沿って接合線の略中央部分から二分するようにして刃物８により接合したワーク組ＷＳを切断する（図６（ＩＩＩ））。すると、ワークＷ１とワークＷ２とには、一端側の縁部５において摩擦攪拌接合部６の線幅の約２分の１の幅、すなわち摩擦攪拌接合用ツール７のショルダー径の約２分の１の細幅となった接合部６１が形成される。
次いで、ワークＷ１とワークＷ２とを横方向に並び換えて未接合の縁部５同士を面一に突き合せて平置きに配置させ（図６（ＩＶ））、ワークＷの縦方向の他の突き合せ位置における基板２と蓋板３との重ね合わせ部分を摩擦攪拌接合用ツール７により摩擦攪拌接合する（図６（Ｖ）の摩擦撹拌接合部６）。摩擦攪拌接合した後、ワークＷ１とワークＷ２との間の他の縦方向の摩擦攪拌接合部６を接合線の長さ方向に沿って接合線の略中央部分から二分するようにして刃物８により接合したワーク組ＷＳを切断する（図６（ＶＩ））。
次いで、ワークＷ１とワークＷ２とを縦方向に並べて未接合の縁部５同士を面一に突き合せて平置きに配置させ（図６（ＶＩＩ））、横方向のワークＷの突き合せ位置における基板２と蓋板３との重ね合わせ部分を摩擦攪拌接合用ツール７により摩擦攪拌接合する（図６（ＶＩＩＩ）の摩擦撹拌接合部６）。そして、摩擦攪拌接合した後、ワークＷ１とワークＷ２との間の横方向の摩擦攪拌接合部６を接合線の長さ方向に沿って接合線の略中央部分から二分するようにして刃物８により接合したワーク組ＷＳを切断する（図６（ＩＸ））。
次いで、ワークＷ１とワークＷ２とを縦方向に並び換えて未接合の縁部５同士を面一に突き合せて平置きに配置させ（図６（Ｘ））、ワークＷの横方向の他の突き合せ位置における基板２と蓋板３との重ね合わせ部分を摩擦攪拌接合用ツール７により摩擦攪拌接合する（図６（ＸＩ））。そして、摩擦攪拌接合した後、ワークＷ１とワークＷ２との間の他の横方向の摩擦攪拌接合部６を接合線の長さ方向に沿って接合線の略中央部分から二分するようにして刃物８により接合したワーク組ＷＳを切断する（図６（ＸＩＩ））。
以上の製造工程により、全周の縁部５には摩擦攪拌接合用ツール７のショルダー径の約２分の１の細幅となった接合部６１が形成された２個の熱交換体１が出来上がる。
なお、本発明は、上記実施形態のように必ずしもワークＷのすべての辺を接合する必要はなく、接合対象のワークあるいは構造体の用途や目的によって任意の辺を接合しても良い。
（実施形態２）
本製造方法において、重ね合わせる部材の数は、二以上の複数個とすることができる。例えば、図７（Ａ）に示すように、三つの部材２，３，９を重ね合わせたワークＷを摩擦攪拌接合することができる。この場合、重ね合わせた複数個の部材２，３，９を摩擦攪拌接合が可能な摩擦攪拌接合用ツールとして、例えば、プローブ７２を具備する摩擦攪拌接合用ツール７では、プローブ７２は、全ての部材２，３，９の積層厚さから一方端面（ツール押し付け側の反対側）に配置される一つの部材２の厚さを除いた厚さと同等又はこれより長く、且つ全ての部材２，３，９の積層厚さ以下となるプローブ長さを有するものを使用することができる。
複数の部材は、その一つ又は全部に薄板が使用される等のように、各部材の一つ又は全部の厚さが異なる組み合わせであってもよい。例えば、図７（Ｂ）に示すように、三つの部材２，３，９を重ね合わせたワークＷにおいて真ん中の部材９を薄板とする組み合わせとすることができ、また、三つの部材のうち上下二つが薄板とする組み合わせとすることもできる。
また、複数の部材は、その一つ又は全部がサイズの異なる組み合わせであってもよい。例えば、図７（Ｂ）に示すように、三つの部材２，３，９を重ね合わせたワークＷにおいて真ん中の部材９が他の部材２，３よりも細幅サイズのものとすることができる。
また、図７（Ｃ）に示すように、真ん中の部材９が他の部材２，３より小さくプローブ７２に接しないサイズのものとすることができる。この場合、上下の部材２，３は、真ん中の部材９の厚さ相当の空隙を介して摩擦攪拌接合用ツール７により摩擦攪拌接合される。
また、図７（Ｄ）に示すように、上下の部材２，３が凸部２１，３１を有し、凸部２１，３１を当接させて上下の部材２，３を重ね合せた際に凸部２１，３１により形成される空隙部９１の厚さ方向における幅が、真ん中の部材９の厚さとほぼ同じであってもよい。この場合、真ん中の部材９は、空隙部９１に配置して上下の部材２，３に挟み込まれるようにすることができる。また、真ん中の部材９が例えば耐熱性の低い半導体フィルムのような材料であれば、冷却装置９２を一方の部材２にあてがって熱影響を抑制するように真ん中の部材９を保護することができる。
複数の部材は、すべて同じ材料でもよいし、その各部材の一つ又は全部が異なる材料の組み合わせであってもよい。例えば、複数の部材は、すべてが金属製等のようにすべて同じ材料とすることができるが、金属製の部材と樹脂製の部材の組み合わせのように各部材の一つ又は全部が異材（異なる材料）の組み合わせとすることができる。
また、複数の部材は、すべて同じ材料の場合でも、各部材の一つ又は全部が材料の材質が異なる組み合わせでもよい。例えば、複数の部材は、アルミ製の部材と鉄製の部材の組み合わせのように金属での異材の組み合わせ、また樹脂での異材の組み合わせ等のように同一材料での異材（異なる材質）の組み合わせとすることができる。
また、複数の部材は、すべて同じ材料の場合でも、各部材の一つ又は全部が材料の型番違いの組み合わせでもよい。例えば、複数の部材の全部がアルミ製の場合でも、各部材の一つ又は全部はアルミの型番が異なる組み合わせとすることができる。
（実施形態３）
本製造方法において、切断工程での切断位置は、摩擦攪拌接合部の任意の位置に設定することができる。なお、配置工程によりワーク間の突き合せ部に対して接合工程で接合した摩擦攪拌接合部でも、ワーク間の突き合わせ部は、全体又は裏面近くまでの略全体が摩擦攪拌接合されるから、突き合わせ部位置を切断位置とするだけでなく、突き合わせ部位置からずれた任意の位置を切断位置とすることができる。もちろん、配置工程を行わずワークを複数個取りする一体の部材（突き合せ部無し）では、摩擦攪拌接合部の任意の位置を切断位置とすることができる。
ここで、切断位置として、例えば、図８（Ａ）に示すように、摩擦攪拌接合部６の左寄り位置ａ１、中央位置ａ２、右寄り位置ａ３のいずれかの位置とすることができる。これにより、例えば、図８（Ｂ）に示すように、切断位置ａ１〜ａ３に応じて構造体の縁部の接合部６１の幅を必要に応じて調整することができる。
（実施形態４）
本製造方法において、接合工程で用いる摩擦攪拌接合用ツールは、様々なタイプのツールを使用することができる。例えば、ツール先端のショルダーにプローブを具備するプローブ付きのツールに限らず、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、ショルダー７１ａにプローブを具備しないプローブ無しのツール７Ａを使用することができる。プローブ無しツール７Ａは、重ね合わせた複数の部材２，３，９の摩擦攪拌接合が可能なツールであれば、例えば、ショルダー面が平滑なもの、ショルダー面に溝を設けたもの等のように、各種のツールを使用することができる。なお、プローブ無しツール７Ａを用いる場合でも、図９（Ａ）に示すように、配置工程により二つのワークＷ，Ｗ間の突き合せ部Ｆを摩擦攪拌接合する場合に限らず、図９（Ｂ）に示すように、配置工程を行わず構造体を複数個取りする一体の部材のワークＷ（突き合せ部無し）に対して摩擦攪拌接合する場合にも使用することができる。また、プローブ無しツール７Ａを用いる場合でも、図９（Ａ）（Ｂ）に示すような三つの部材２，３，９を重ね合わせたワークＷを摩擦攪拌接合する場合に限らず、二以上の複数の部材を重ね合わせたワークを摩擦攪拌接合することができる。
また、図１０に示すように、摩擦攪拌接合用ツールとしては、複数の部材２，３を重ね合わせたワークＷを挟み込む一対の回転体（上部回転体７３、下部回転体７４）と、この一対の回転体７３，７４間に配設される攪拌軸７５とを具備するボビンツール７Ｂを使用することができる。なお、図１０に示すボビンツール７Ｂは、攪拌軸７５にネジ溝を形成するが、ネジ溝を形成しない攪拌軸を具備するものでもよい。また、攪拌軸７５は、下部回転体７４又は上部回転体７５に一体に形成されたものであってもよいし、別々に形成されることにより上部回転体７３と下部回転体７４の回転方向を反対とすることができるものでもよい。
（実施形態５）
本製造方法において、接合工程での摩擦攪拌接合法は、各種の接合法を適用することができる。すなわち、接合法として、摩擦攪拌接合用ツールを相対的に移動させて線接合する方法に限らず、摩擦攪拌接合用ツールを相対的に移動させずに点接合する方法、また、線接合と点接合とを組み合わせた方法等とすることができる。例えば、点接合する場合、図１１（Ａ）に示すように、構造体の縁部位置となるラインＬ上の所定間隔離れた各位置（図１１（Ａ）中の×印の位置等）において摩擦攪拌接合用ツール７を回転させながら下降させて一方側の部材３の表面側から当接させて、重ね合わせた複数の部材２，３を摩擦攪拌点接合する。なお、切断工程では、図１１（Ｂ）に示すように、刃物８等の切断手段で点接合した摩擦攪拌接合部６ａを含む所定の切断位置ＣＬに沿って切断する。
このような点接合による場合の構造体１ａは、図１１（Ｃ）に示すように、外周の縁部５に任意の間隔で摩擦攪拌点接合による接合部６１ａが形成された仕上がり品となる。この点接合による構造体１ａの場合でも、各接合部６１ａは、摩擦攪拌接合用ツール７のショルダー径より細幅に形成される。
一方、摩擦攪拌接合の線接合後に切断加工した場合の構造体１（ワークＷも含む。）の縁部５の断面には、図１（Ａ）に示すように、熱影響を受けた摩擦攪拌接合部６１の切断面６１ｘとそれ以外の切断部分５ｘが構造体１の縁部５に長さ方向に沿って平行に伸びるように露出する。ただし、ツール７のプローブ長さがワークＷの厚さとほぼ同等であれば、熱影響を受けた摩擦攪拌接合部６１の切断面６１ｘのみが露出する。
（実施形態６）
図１２は、実施形態６による箱型の構造体１ｂの断面図を示し、この構造体１ｂは、容器２の上方の開放部分に蓋板３を被せ、外周の４辺の縁部５を摩擦攪拌接合した接合部６１とする。図１２に示すように、実施形態６では、上方が開放した容器２（第１の部材）と、この容器２の開放部分に重ね合わせる蓋板３（第２の部材）とで構成し、これら容器２と蓋体３とを重ね合わせて容器２の側壁の上端面に沿った縁部５を摩擦攪拌接合及び切断により接合された接合部６１を有するものである。この箱型の構造体１ｂの製造方法としては、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、容器２と蓋板３とを重ね合わせたワークＷを複数用意し、これら複数のワークＷを図５又は図６等の実施形態で説明した要領で配置、摩擦攪拌接合、切断の工程を経て複数の箱状の構造体１ｂを製造することができる。このように、本発明は、構造体の構成部材として、外周を側壁で囲んだ容器形状の部材に対しても適用可能である。なお、本実施形態６では、構造体１ｂの４辺すべての縁部５を摩擦攪拌接合及び切断した接合部６１とするが、３辺だけ接合する等のように任意の辺を接合しても良いし、また、各辺の全長ではなく部分的に接合しても良い。
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で変更することが可能である。
例えば、上述の製造方法において、複数の部材を重ね合わせたワークがさらに複数積層されている状態を出発材料とすることができる。この場合、上下のワーク間において摩擦攪拌接合されるから、最終的には上下のワークに分離するように縁部の接合部を切断することとなる。
製造パターンは、上述の製造パターン例１，２（図５，図６）に限らず、配置工程と接合工程と切断工程とを様々に組み合わせた各種のパターンとすることができる。
本発明は、前記熱交換体に限らず、通信端末装置、表示装置、積層型電池等の様々な装置や機器等において、一部、複数部分又は全部の縁部を接合した様々な構造体に適用することができる。
１ 熱交換体（構造体）
２ 基板（第１の部材）
３ 蓋板（第２の部材）
４ 溝部
５ 縁部
６ 摩擦攪拌接合部
６ａ 摩擦攪拌接合部（点接合）
７ 摩擦攪拌用ツール
８ 刃物
６１ 接合部
６１ａ 接合部（点接合）
６１ｘ 切断面
６１ａｘ 切断面（点接合）
７１ ショルダー
７２ プローブ
９ 部材（第３の部材）
Ｗ ワーク
ＷＳ ワーク組

Claims (5)

  1. 複数の部材を重ね合わせて形成する構造体の縁部を摩擦攪拌接合により接合する構造体の製造方法であって、
    複数の部材を重ね合わせたワークにおける外周以外の列及び／又は行の線に沿った重ね合わせ部分に、摩擦攪拌接合用ツールとしてワークを貫通しないプローブ長さを有するプローブ付きツール又はプローブを具備しないプローブ無しツールを回転させながら一方側の部材の表面側から当接させてショルダー径と略等しい摩擦攪拌接合部を形成する接合工程と、
    前記摩擦攪拌接合部を切断する切断工程とを有し、
    切断して得られる二個以上のワークの各々において切断した摩擦攪拌接合部により構造体の縁部の接合部を形成する構造体の製造方法。
  2. 複数の部材を重ね合わせて形成する構造体の縁部を摩擦攪拌接合により接合する構造体の製造方法であって、
    複数の部材を重ね合わせたワークの重ね合わせ部分に、摩擦攪拌接合用ツールを回転させながら一方側の部材の表面側から当接させてショルダー径と略等しい摩擦攪拌接合部を形成する接合工程と、
    前記摩擦攪拌接合部を切断する切断工程とを有し、
    切断して得られる二個以上のワークの各々において切断した摩擦攪拌接合部により構造体の縁部の接合部を形成し、
    前記接合工程の前に、複数の部材を重ね合せたワークを各々の未接合の縁部同士を面一に突き合せて配置させることにより突き合せ部を形成する配置工程を有し、
    前記接合工程は、前記配置工程における突き合せ部に、摩擦攪拌接合用ツールを回転させながら一方側の部材の表面側から当接させてショルダー径と略等しい摩擦攪拌接合部を形成する構造体の製造方法。
  3. 請求項１又は２に記載の構造体の製造方法において、
    前記接合工程は、摩擦攪拌接合用ツールを回転させながら一方側の部材の表面側から当接させて相対的に移動させ、ショルダー径と略等しい接合線幅を有して摩擦攪拌接合する工程を有し、
    前記切断工程は、摩擦攪拌接合部を接合線の長さ方向に沿って二分するようにして切断する工程を有する構造体の製造方法。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造体の製造方法において、
    前記複数の部材を重ね合わせたワークがさらに複数積層されている状態を出発材料とする構造体の製造方法。
  5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の構造体の製造方法において、
    前記配置工程、前記接合工程及び前記切断工程を繰り返し行って構造体の全周の縁部を接合する構造体の製造方法。
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