JP6750563B2 - 接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属部材同士を摩擦攪拌で接合する接合方法に関する。

例えば、特許文献１には、第一金属部材と第二金属部材を重ね合わせて重合部を形成した後、第二金属部材の表面から回転ツールを挿入して重合部を摩擦攪拌接合する接合方法が記載されている。当該摩擦攪拌接合では、攪拌ピンのみを第二金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うというものである。

特開２０１４−９４４０９号公報

従来の接合方法であると、ショルダ部で塑性流動化した金属を押さえないため、塑性流動化した金属が第二金属部材の外部に溢れ出しバリが発生しやすくなる。これにより、切削装置等を用いて第二金属部材からバリを除去するバリ除去工程が煩雑になるという問題がある。

そこで、本発明は、バリを容易に除去する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の第一の本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重ね合わせ工程と、前記第二金属部材の表面から高速で右回転する前記回転ツールを挿入し、前記回転ツールの回転軸を前記第二金属部材の余剰片部側に傾斜させ、前記攪拌ピンのみを前記第二金属部材に接触させた状態又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、前記摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域に形成された凹溝を境に、前記第二金属部材のうちバリが形成された前記余剰片部ごと前記バリを除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。

前記課題を解決するための第二の本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重ね合わせ工程と、前記第二金属部材の表面から高速で左回転する前記回転ツールを挿入し、前記回転ツールの回転軸を前記第二金属部材の余剰片部側に傾斜させ、前記攪拌ピンのみを前記第二金属部材に接触させた状態又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、前記摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域に形成された凹溝を境に、前記第二金属部材のうちバリが形成された前記余剰片部ごと前記バリを除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。

前記第一および第二の本発明において、回転ツールが高速で回転するとは、1000〜20000ｒｐｍで回転することを言う。前記した接合方法によれば、第一金属部材と第二金属部材とが接合されるとともに、第二金属部材のバリを、バリが形成された余剰片部ごと除去することで、バリを容易に除去することができる。また、回転ツールの回転軸を傾斜させているので、塑性化領域を大きくできる。よって、第一金属部材と第二金属部材との接合強度を大きくできる。さらに、回転ツールの回転軸を傾斜させたことで、凹溝を深く形成することができるので、余剰片部を除去し易くなり、除去工程が容易になる。

前記課題を解決するための第三の本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重ね合わせ工程と、前記第二金属部材の表面から低速で右回転する前記回転ツールを挿入し、前記回転ツールの回転軸を前記第二金属部材の余剰片部側に傾斜させ、前記攪拌ピンのみを前記第二金属部材に接触させた状態又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、前記摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域に形成された凹溝を境に、前記第二金属部材のうちバリが形成された前記余剰片部ごと前記バリを除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。

前記課題を解決するための第四の本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重ね合わせ工程と、前記第二金属部材の表面から低速で左回転する前記回転ツールを挿入し、前記回転ツールの回転軸を前記第二金属部材の余剰片部側に傾斜させ、前記攪拌ピンのみを前記第二金属部材に接触させた状態又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、前記摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域に形成された凹溝を境に、前記第二金属部材のうちバリが形成された前記余剰片部ごと前記バリを除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。

前記第三および第四の本発明において、回転ツールが低速で回転するとは、500〜1000ｒｐｍで回転することを言う。回転ツールの回転速度が比較的低い場合に適用される。前記した接合方法によれば、第一金属部材と第二金属部材とが接合されるとともに、第二金属部材のバリを、バリが形成された余剰片部ごと除去することで、バリを容易に除去することができる。また、回転ツールの回転軸を傾斜させているので、塑性化領域を大きくできる。よって、第一金属部材と第二金属部材との接合強度を大きくできる。さらに、回転ツールの回転軸を傾斜させたことで、凹溝を深く形成することができるので、余剰片部を除去し易くなり、除去工程が容易になる。

前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合で発生するバリが前記余剰片部に形成されるように接合条件を設定することが好ましい。このような接合方法によれば、バリを余剰片部に集約できるので、バリをさらに容易に除去することができる。

また、前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合と同時に前記第二金属部材から前記余剰片部が除かれるように接合条件を設定し、前記除去工程と前記摩擦攪拌工程とが同時に行われることが好ましい。このような接合方法によれば、接合サイクルをより短くすることができる。

本発明に係る接合方法によれば、バリを容易に除去することができる。

本発明で用いられる接合用回転ツールを示す側面図である。 本発明の第一実施形態に係る重ね合わせ工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る摩擦攪拌工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る摩擦攪拌工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る摩擦攪拌工程後を示す断面図である。 第一実施形態に係る除去工程を示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係る重ね合わせ工程を示す斜視図である。 第二実施形態に係る摩擦攪拌工程を示す斜視図である。 第二実施形態に係る摩擦攪拌工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る摩擦攪拌工程後を示す断面図である。 第二実施形態に係る除去工程を示す断面図である。 本発明の第三実施形態に係る摩擦攪拌工程を示す断面図である。 本発明の第四実施形態に係る摩擦攪拌工程を示す断面図である。

［第一実施形態］
本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まずは、本実施形態で用いる接合用回転ツールＦについて説明する。

図１に示すように、接合用回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。接合用回転ツールＦは、特許請求の範囲の「回転ツール」に相当する。接合用回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、摩擦攪拌装置の回転軸（図示省略）に連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈している。

攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸になっている。攪拌ピンＦ２は連結部Ｆ１から離間するにつれて先細りの円錐台形状になっている。攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、接合用回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。

なお、接合用回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンＦ２の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（後記する第一金属部材１及び第二金属部材２）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。螺旋溝は省略してもよい。

接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合をする際には、まず、二つの被接合金属部材を重ね合わせて摩擦攪拌装置用の架台（図示省略）に載置し、治具によって被接合金属部材を固定する。次に、摩擦攪拌装置および回転ツールのうち、回転した攪拌ピンＦ２のみを挿入し、被接合金属部材と連結部Ｆ１とは離間させつつ移動させる。言い換えると、被接合金属部材から発生するバリ等も連結部Ｆ１に接触しないように、攪拌ピンＦ２の基端部は十分に露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。即ち、摩擦攪拌装置および回転ツールのうち、回転ツールの攪拌ピンＦ２のみを被接合金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う。

次に、本発明の第一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では、重ね合わせ工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程と、を行う。なお、下記の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面という意味である。

重ね合わせ工程は、図２に示すように、第一金属部材１と第二金属部材２とを重ね合わせる工程である。第一金属部材１及び第二金属部材２は、金属製の板状部材である。第一金属部材１及び第二金属部材２の材料は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、 マグネシウム、マグネシウム合金等から適宜選択すればよい。第一金属部材１及び第二金属部材２の板厚は同等になっている。第一金属部材１及び第二金属部材２の板厚は適宜設定すればよい。

重ね合わせ工程では、第一金属部材１の表面１ａの一部と、第二金属部材２の裏面２ｂの一部とを重ね合わせて重合部Ｊ１を形成する。重ね合わせ工程では、第一金属部材１の左側（接合用回転ツールＦの進行方向（図３参照）に対して左側）の端面１ｃを第二金属部材２の裏面２ｂの下に位置させるとともに、第二金属部材２の右側の端面２ｄを第一金属部材１の表面１ａの上に位置させる。重ね代は特に制限されないが、本実施形態では約20ｍｍに設定した。

摩擦攪拌工程は、図３に示すように、重合部Ｊ１を第二金属部材２の表面２ａ側から摩擦攪拌接合する工程である。摩擦攪拌工程では、第二金属部材２の表面２ａから高速で右回転させた接合用回転ツールＦを挿入し、重合部Ｊ１に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させる。接合用回転ツールＦの進行方向は、第二金属部材２の端面２ｄが接合用回転ツールＦの右側に位置するように設定する。接合用回転ツールＦの回転速度は適宜設定すればよい。接合用回転ツールＦが高速で回転するときの回転速度は、1000〜20000ｒｐｍであれば好ましく、3000〜17500ｒｐｍであればより好ましい。また、他の実施形態において、接合用回転ツールＦが低速で回転するときの回転速度は、500〜1000ｒｐｍであれば好ましい。

接合用回転ツールＦの回転軸は、第二金属部材２の余剰片部１０側（進行方向前方を向いて右側）に傾斜させる。傾斜角度は、適宜設定すればよいが、５°〜４０°であれば好ましい。

接合用回転ツールＦの送り速度（接合速度）は、適宜設定すればよいが、400〜2000ｍｍ／ｍｉｎであれば好ましく、600〜1800ｍｍ／ｍｉｎであればより好ましく、1000〜1800ｍｍ／ｍｉｎであるとさらにより好ましい。接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。塑性化領域Ｗは、第二金属部材２に達するように形成されている。

図４に示すように、接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２の挿入深さは、適宜設定すればよいが、本実施形態では第一金属部材１及び第二金属部材２の両方に接触するように設定している。第一金属部材１及び第二金属部材２の両方が摩擦攪拌されることにより、重合部Ｊ１近傍の第一金属部材１及び第二金属部材２の金属が塑性流動化して接合される。

なお、接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２の挿入深さは、攪拌ピンＦ２が第一金属部材１のみに接触するように設定してもよい。この場合、塑性化領域Ｗが第二金属部材２に達する深さまで、攪拌ピンＦ２を挿入する。

図５に示すように、摩擦攪拌工程後の塑性化領域Ｗは、接合用回転ツールＦの回転軸の傾斜に沿って傾斜して形成されている。塑性化領域Ｗの表面には、塑性化領域Ｗの延長方向に亘って凹溝Ｐが形成される。凹溝Ｐは、より深くえぐられる部位であって本実施形態ではＲｅ側（Retreating side）に形成される。Ｒｅ側とは、本実施形態では接合用回転ツールＦを右回転させているため、進行方向右側となる。より詳しくは、Ｒｅ側とは、接合用回転ツールＦの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが減算される側である。一方、接合線Ｃを挟んでＲｅ側とは反対側がＡｄ側（Advancing side）となる。Ａｄ側とは、接合用回転ツールＦの外周における接線速度の大きさに送り速度の大きさが加算される側である。

例えば、回転ツールＦの回転速度が遅い場合では、塑性化領域ＷのＲｅ側に比べてＡｄ側の方が塑性流動材の温度が上昇しやすくなるため、Ａｄ側にバリＶが多く発生する傾向にある。一方、例えば、回転ツールＦの回転速度が速い場合、Ａｄ側の方が塑性流動材の温度が上昇するものの、回転速度が速い分、Ｒｅ側にバリＶが発生する傾向にある。

本実施形態では、回転ツールＦの回転速度を高速に設定しているため、Ｒｅ側即ち余剰片部１０側にバリＶが発生する。つまり、本実施形態ではバリＶが余剰片部１０側に多く形成されるように回転ツールＦの回転速度、回転方向及び進行方向等の接合条件を設定している。

図５に示すように、塑性化領域ＷのうちＲｅ側、特に、凹溝Ｐの部位は金属不足が多くなっている。一方、塑性化領域ＷのうちＡｄ側の金属不足は少なくなっている。Ｒｅ側の第二金属部材２の表面２ａにはバリＶが形成されている。バリＶは塑性化領域Ｗの延長方向に沿って連続的に形成されている。凹溝Ｐの最深部における鉛直方向線が破断線Ｌ１となる。本実施形態では、第二金属部材２のうち破断線Ｌ１よりも端面２ｄ側の部位が余剰片部１０となっている。余剰片部１０とは、第二金属部材２のうち、接合後に第一金属部材１から取り除かれる部位である。摩擦攪拌工程では、余剰片部１０側（Ｒｅ側）に凹溝Ｐ及びバリＶが発生するように接合用回転ツールＦの回転方向及び進行方向、さらには回転速度、送り速度及び挿入深さ等の接合条件を設定する。

除去工程は、図５，６に示すように、第一金属部材１のうちバリＶが形成された余剰片部１０ごと、バリＶを除去する工程である。図５に示すように、除去工程では、凹溝Ｐ（破断線Ｌ１）を境に、第二金属部材２のうち余剰片部１０を、第一金属部材１から離間する方向に折り曲げる。これにより、図６に示すように、凹溝Ｐ（破断線Ｌ１）を境に余剰片部１０が切断される。

以上説明したように本実施形態に係る接合方法によれば、第一金属部材１と第二金属部材２とが接合されるとともに、第一金属部材１と第二金属部材２のバリＶを、余剰片部１０ごと除去することで、バリＶを容易に除去することができる。また、塑性化領域Ｗのうち接合線Ｃ付近及びＡｄ側は金属不足が少なく強固に接合されている。

また、塑性化領域Ｗに形成された凹溝Ｐを境に除去することにより、余剰片部１０をきれいにかつ容易に除去することができる。機械装置又は治具等で余剰片部１０を除去してもよいが、本実施形態によれば人手で折り曲げるだけで簡単に余剰片部１０を除去することができる。

さらに、摩擦攪拌工程で、摩擦攪拌接合で発生するバリが余剰片部１０に形成されるように接合条件を設定しているので、バリＶを余剰片部１０に集約することができる。これによって、余剰片部１０を除去するだけでバリＶの除去をすることができる。さらに、余剰片部１０を除去した後の塑性化領域Ｗの仕上げ作業が容易になる。

また、摩擦攪拌工程で、接合用回転ツールＦの回転軸を傾斜させているので、攪拌ピンＦ２と第一金属部材１および第二金属部材２との接触長さ寸法が大きくなる。これによって、塑性化領域Ｗを大きくできるので、第一金属部材１と第二金属部材２との接合強度を大きくできる。さらに、接合用回転ツールＦの回転軸を傾斜させたことで、凹溝Ｐを深く形成することができるので、余剰片部１０を除去し易くなり、除去工程が容易になる。

［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説明する。第二実施形態に係る接合方法は、図７に示すように、接合用回転ツールＦの回転方向や回転軸の傾斜方向が第一実施形態と相違する。第二実施形態に係る説明では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

第二実施形態に係る接合方法では、重ね合わせ工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程と、を行う。

重ね合わせ工程では、図７に示すように、第一金属部材１の表面１ａの一部と、第二金属部材２の裏面２ｂの一部とを重ね合わせて重合部Ｊ１を形成する。重ね合わせ工程では、第一金属部材１の右側（接合用回転ツールＦの進行方向（図８参照）に対して右側）の端面１ｃを第二金属部材２の裏面２ｂの下に位置させるとともに、第二金属部材２の左側の端面２ｄを第一金属部材１の表面１ａの上に位置させる。

摩擦攪拌工程は、図８に示すように、重合部Ｊ１を摩擦攪拌接合する工程である。摩擦攪拌工程では、第二金属部材２の表面２ａから高速で左回転させた接合用回転ツールＦを挿入し、重合部Ｊ１に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させる。接合用回転ツールＦの進行方向は、第二金属部材２の端面２ｄが接合用回転ツールＦの左側に位置するように設定する。接合用回転ツールＦの回転軸は、余剰片部１０側（進行方向前方を向いて左側）に傾斜させる。

図９に示すように、第二実施形態に係る摩擦攪拌工程では、接合線Ｃに対して進行方向左側がＲｅ側、右側がＡｄ側となる。したがって、第二実施形態においても、第二金属部材２のうちＲｅ側が余剰片部１０となる。本実施形態では、回転ツールＦの回転速度を速く設定しているため、Ｒｅ側即ち余剰片部１０側にバリＶが発生する。つまり、本実施形態でも、バリＶが余剰片部１０側に多く形成されるように回転ツールＦの回転速度、回転方向及び進行方向等の接合条件を設定している。

除去工程は、図１０，１１に示すように、第二金属部材２のうちバリＶが形成された余剰片部１０ごと、バリＶを除去する工程である。図１０に示すように、除去工程では、凹溝Ｐ（破断線Ｌ１）を境に、第二金属部材２のうち、余剰片部１０を第一金属部材１から離間する方向に折り曲げる。これにより、凹溝Ｐ（破断線Ｌ１）を境に余剰片部１０が切断される。

以上説明した第二実施形態においても、第一実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

［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説明する。第三実施形態に係る接合方法は、図１２に示すように、接合用回転ツールＦの回転方向と回転速度が第二実施形態と異なる。その他、接合用回転ツールＦの進行方向、送り速度及び挿入深さ、および回転軸の傾斜方向等は第二実施形態と同様である。第三実施形態に係る説明では、第二実施形態と相違する部分を中心に説明する。

第三実施形態に係る接合方法では、重ね合わせ工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程と、を行う。重ね合わせ工程は、第二実施形態と同等なので説明を省略する。

摩擦攪拌工程は、図１２に示すように、重合部Ｊ１を摩擦攪拌接合する工程である。摩擦攪拌工程では、第二金属部材２の表面２ａから右回転させた接合用回転ツールＦを挿入し、重合部Ｊ１に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させる。接合用回転ツールＦの進行方向は、第二金属部材２の端面２ｄが接合用回転ツールＦの左側に位置するように設定する。

第三実施形態に係る摩擦攪拌工程では、接合線Ｃに対して進行方向左側がＡｄ側、右側がＲｅ側となる。第三実施形態では、第二金属部材２のうちＡｄ側が余剰片部１０となる。本実施形態では、回転ツールＦの回転速度を低速に設定しているため、Ａｄ側、即ち余剰片部１０側にバリＶが発生する。つまり、本実施形態でも、バリＶが余剰片部１０側に多く形成されるように回転ツールＦの回転速度、回転方向及び進行方向等の接合条件を設定している。接合用回転ツールＦの回転軸は、余剰片部１０側（進行方向前方を向いて左側）に傾斜させる。

除去工程は、第三実施形態と同等なので説明を省略する。以上説明した第三実施形態においても、第二実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態に係る接合方法につい説明する。第四実施形態に係る接合方法は、図１３に示すように、接合用回転ツールＦの回転方向と回転速度が第一実施形態と異なる。その他、接合用回転ツールＦの進行方向、送り速度及び挿入深さ、および回転軸の傾斜方向等は第一実施形態と同様である。第四実施形態に係る説明では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

第四実施形態に係る接合方法では、重ね合わせ工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程と、を行う。重ね合わせ工程は、第一実施形態と同等なので説明を省略する。

摩擦攪拌工程は、図１３に示すように、重合部Ｊ１を摩擦攪拌接合する工程である。摩擦攪拌工程では、第二金属部材２の表面２ａから左回転させた接合用回転ツールＦを挿入し、重合部Ｊ１に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させる。接合用回転ツールＦの進行方向は、第二金属部材２の端面２ｄが接合用回転ツールＦの右側に位置するように設定する。

第四実施形態に係る摩擦攪拌工程では、接合線Ｃに対して進行方向右側がＡｄ側、左側がＲｅ側となる。第四実施形態では、第二金属部材２のうちＡｄ側が余剰片部１０となる。本実施形態では、回転ツールＦの回転速度を低速に設定しているため、Ａｄ側、即ち余剰片部１０側にバリＶが発生する。つまり、本実施形態でも、バリＶが余剰片部１０側に多く形成されるように回転ツールＦの回転速度、回転方向及び進行方向等の接合条件を設定している。接合用回転ツールＦの回転軸は、余剰片部１０側（進行方向前方を向いて右側）に傾斜させる。

除去工程は、第一実施形態と同等なので説明を省略する。以上説明した第四実施形態においても、第一実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

以上本発明の第一乃至第四実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、摩擦攪拌工程で、摩擦攪拌接合と同時に第一金属部材１から余剰片部１０が除かれるように接合条件を設定してもよい。具体的には、摩擦攪拌工程での摩擦攪拌接合で形成される塑性化領域Ｗの凹溝Ｐの深さ寸法が第二金属部材２の厚さ寸法と同等になるように、接合用回転ツールＦの回転速度、送り速度及び挿入深さ等接合条件を設定する。このように設定することで、摩擦攪拌工程で、摩擦攪拌接合を行うことで、余剰片部１０が第二金属部材２から切り離されて除かれる。これによって、除去工程と摩擦攪拌工程とが同時に行われるので、接合サイクルをより短くすることができる。

１ 第一金属部材
１ａ 表面
１ｂ 裏面
２ 第二金属部材
２ａ 表面
２ｂ 裏面
１０ 余剰片部
Ｆ 接合用回転ツール（回転ツール）
Ｆ１ 連結部
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｊ１ 重合部
Ｐ 凹溝
Ｖ バリ
Ｗ 塑性化領域

Claims (6)

1. 攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、
   前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重ね合わせ工程と、
   前記第二金属部材の表面から高速で右回転する前記回転ツールを挿入し、前記回転ツールの回転軸を前記第二金属部材の余剰片部側に傾斜させ、前記攪拌ピンのみを前記第二金属部材に接触させた状態又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、
   前記摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域に形成された凹溝を境に、前記第二金属部材のうちバリが形成された前記余剰片部ごと前記バリを除去する除去工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
2. 攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、
   前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重ね合わせ工程と、
   前記第二金属部材の表面から高速で左回転する前記回転ツールを挿入し、前記回転ツールの回転軸を前記第二金属部材の余剰片部側に傾斜させ、前記攪拌ピンのみを前記第二金属部材に接触させた状態又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、
   前記摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域に形成された凹溝を境に、前記第二金属部材のうちバリが形成された前記余剰片部ごと前記バリを除去する除去工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
3. 攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、
   前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重ね合わせ工程と、
   前記第二金属部材の表面から低速で右回転する前記回転ツールを挿入し、前記回転ツールの回転軸を前記第二金属部材の余剰片部側に傾斜させ、前記攪拌ピンのみを前記第二金属部材に接触させた状態又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、
   前記摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域に形成された凹溝を境に、前記第二金属部材のうちバリが形成された前記余剰片部ごと前記バリを除去する除去工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
4. 攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、
   前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重ね合わせ工程と、
   前記第二金属部材の表面から低速で左回転する前記回転ツールを挿入し、前記回転ツールの回転軸を前記第二金属部材の余剰片部側に傾斜させ、前記攪拌ピンのみを前記第二金属部材に接触させた状態又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で前記重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、
   前記摩擦攪拌工程で形成された塑性化領域に形成された凹溝を境に、前記第二金属部材のうちバリが形成された前記余剰片部ごと前記バリを除去する除去工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
5. 前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合で発生するバリが前記余剰片部に形成されるように接合条件を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の接合方法。
6. 前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌接合と同時に前記第二金属部材から前記余剰片部が除かれるように接合条件を設定し、前記除去工程と前記摩擦攪拌工程とが同時に行われることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の接合方法。

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