TW201313371A

TW201313371A - 接合方法

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Publication number: TW201313371A
Application number: TW101142341A
Authority: TW
Inventors: Hayato Sato; Hisashi Hori; Nobushiro Seo; Tomohiro Komoto; Kazuo Aoki
Original assignee: Nippon Light Metal Co
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2013-04-01
Also published as: KR101269807B1; TWI504459B; KR20120109615A; CN101883657A; TW200927345A; CN101883657B; TWI389754B; KR101196561B1; CN102837133A; KR20100102171A; CN102837133B; WO2009081731A1

Abstract

提供一種接合方法，使一對金屬構件彼此的平接部容易接合之同時，可提高接合部分的氣密性及水密性。本發明的接合方法在成為金屬構件的平板14與角構件R4平接而形成的構造體(被接合金屬構件N)中，使上述金屬構件彼此平接的平接部J8的接合方法中，進行對平接部J8從構造體的外面A側進行摩擦攪拌的摩擦攪拌工程之後，對平接部J8從內面B側進行熔接的熔接工程。

Description

接合方法

本發明係有關於一種利用摩擦攪拌的金屬構件的接合方法。

接合金屬構件彼此的方法中，摩擦攪拌接合(FSW-Friction Stir Welding)為已知。摩擦攪拌接合係藉由使旋轉工具旋轉同時沿著金屬構件彼此的平接部移動，由旋轉工具與金屬構件的摩擦熱使平接部的金屬塑性流動而使金屬彼此作固相接合。而且，旋轉工具為在呈圓柱狀的肩部的下端面突設有攪拌銷(探針)的一般的旋轉工具。

例如，如第35a圖所示，使一對金屬構件101的端面彼此平接而對於形成的平接部J進行摩擦攪拌的情況下，在平接部J的背側配置背抵接件102，使用旋轉工具G而沿著平接部J進行摩擦攪拌。此技術係記載於例如文獻1、文獻2。

文獻1 特開2001-225179號公報

文獻2 特開2005-131666號公報

然而，習知的接合方法，如第35b圖所示，由於金屬構件101在接合部會收縮，接合後的金屬構件101彼此水平歪斜，會有產品品質降低的問題。又，例如在將未圖示的連接構件插入形成於金屬構件101之間的槽部103時，由於槽部103的底部不平坦，會有連接構件無法很精確地配置的問題。又，由於金屬構件101的收縮，會有在塑性化區域W的背側形成缺陷(kissing bond)E的疑慮。藉此，在接合部的拉伸強度降低之同時，會導致水密性及氣密性的降低。

又，同樣地，如第35c圖所示，金屬構件105的側面與金屬構件105的端面進行平接而垂直地接合時，對於平接部J，從金屬構件105的外側進行摩擦攪拌，藉由金屬構件105的收縮，會有使一邊的金屬構件105反轉的問題。又，在金屬構件105的接合部的內側的角部(內角部)會有形成缺陷E的問題。

於此，例如若從金屬構件101的背側或金屬構件105的內側進行摩擦攪拌，則可解決相關的問題。但是，例如從呈筒狀的構造體的內側進行摩擦攪拌的情況下，如第35c圖所示，在摩擦內角部的情況下，藉由接合的金屬構件彼此平接的形態，由於摩擦攪拌的配合等，會有難以適當地使旋轉工具可移動的問題。

從此觀點而言，本發明提供一種接合方法，使一對金屬構件彼此的平接部可容易地接合，同時可提高氣密性及水密性。

解決此問題的本發明的接合方法為使一對金屬構件彼此平接的平接部的接合方法，其包括在進行對上述平接部從一面側進行摩擦攪拌的摩擦攪拌工程之後，對上述平接部從另一面側進行熔接的溶接工程。

根據該接合方法，從一對金屬構件的其中之一的面進行摩擦攪拌之後，由於從另一面進行熔接，因此可提高水密性及氣密性。又，由於進行熔接，可解決裝置的配合等的問題，比較容易進行接合作業。

又，本發明的接合方法在複數個金屬構件平接而形成的筒狀的構造體中，使上述金屬構件彼此平接的平接部的接合方法，其包括在對上述平接部進行對上述構造體的外面側進行摩擦攪拌的摩擦攪拌工程之後，對上述平接部從上述構造體的內面側進行熔接的溶接工程。

根據該接合方法，從構造體的外側進行摩擦攪拌之後，從構造體的內側進行熔接，即使在構造體的內面形成缺陷也可以用熔接金屬密閉，因此可提高水密性及氣密性。又，由於進行熔接，即使是由金屬構件所圍成的構造體，可從構造體的內側比較容易地進行接合作業。

又，在上述摩擦攪拌工程中形成的塑性化區域與在上述熔接工程中所形成的熔接金屬接觸。根據該接合方法，由於平接部深度方向的全長密閉，可使接合部的水密性及氣密性更為提高。

又，在上述熔接工程中，包括將熔接金屬填充於沿著出現於上述另一面的平接部而形成凹部的熔接金屬填充工程。又，在上述熔接工程中，包括將熔接金屬填充於沿著出現於上述構造體的內面的平接部而形成凹部的熔接金屬填充工程。根據該接合方法，可提高熔接的作業性。

又，在上述摩擦攪拌工程中，其包括在進行由大型的旋轉工具所進行的主接合工程之前，由小型的旋轉工具進行預接合的預接合工程。根據該接合方法，可防止在進行本接合之際平接部產生開孔。

又，在上述摩擦攪拌工程中，其包括在上述平接部的兩側配置一對突出材的突出材配置工程以及沿著上述突出材與上述金屬構件的平接部進行摩擦攪拌的突出材預接合工程。根據該接合方法，藉由使用突出材而容易設定旋轉工具的插入位置、脫離位置。

又，在上述摩擦攪拌工程中，其包括在進行摩擦攪拌的旋轉工具的插入預定位置形成導孔的導孔形成工程。根據該接合工程，可減低將旋轉工具壓入之際的壓入阻抗。藉此，提高摩擦攪拌接合的精度之同時，可迅速地進行接合作業。

又，本發明的接合方法為使一對金屬構件彼此平接的平接部的接合方法，其包括在對上述平接部從另一面側進行熔接的熔接工程之後，對上述平接部從一面側進行摩擦攪拌的摩擦攪拌工程。

根據該接合方法，先從一面側進行摩擦攪拌工程，而從另一面側進行熔接，藉此在另一面側預接附的狀態下進行摩擦攪拌。藉此，由於防止進行摩擦攪拌的面的背面(另一面)側產生缺陷，可提高接合部份的金屬構件的水密性及氣密性。又，藉由從另一面側進行熔接，由於可解決裝置的配合等的問題，可比較容易地進行接合作業。又，在摩擦攪拌工程中，一對金屬構件彼此在預先接附的狀態下進行摩擦攪拌，可提高作業性。

又，在複數個金屬構件平接而形成的筒狀的構造體中，使上述金屬構件彼此平接的平接部的接合方法，其包括在對上述平接部從上述構造體的內面側進行熔接的熔接工程之後，對上述平接部從上述構造體的外面側進行摩擦攪拌的摩擦攪拌工程。

根據該接合方法，由於從構造體的外側進行摩擦攪拌之前，從構造體的內側進行熔接，可在內面側預預接附的狀態下進行摩擦攪拌。藉此可防止在進行摩擦攪拌的面的背面(構造體的內面)側產生缺陷，因此可提高接合部份的金屬構件的水密性及氣密性。又，藉由在構造體的內面側進行熔接，可解決接合構造體的內部之際的裝置的配合等的問題，可比較容易地進行接合作業。又，在摩擦攪拌工程中，由於一對金屬構件彼此在預接合的狀態下進行摩擦攪拌，因此可提高作業性。

本發明的接合方法在容易地接合一對金屬構件彼此的平接部之同時，可提高氣密性及水密性。

[第一實施形態]

對本發明的接合方法，以圖式詳細地說明。本發明的接合方法，如第1圖所示，係以製造出由四個壁構件H1、H2、H3、H4所圍成的筒狀的構造體1為例作說明。而且，在說明中，以構造體1的中空部為內側、相反側為外側。又，形成構造體1的內側的面為內面，形成外側的面為外面。

本實施形態的構造體1，如第1圖及第2圖所示，其為具有在內部從剖面觀看略呈矩形的中空部的筒狀體。構造體1係由構成構造體1的四角而從平面觀看略呈L字形的角構件R1、R2、R3、R4以及分別設於角構件R1、R2、R3、R4之間的平板11、12、13、14所構成，各構件的側端面彼此接合。角構件R1~R4及平板11~14係由可摩擦攪拌的金屬材料製成，如鋁、鋁合金、銅、銅合金、鈦、鈦合金、鎂、鎂合金等。

壁構件H1係由分離配置的角構件R1、R4以及配置於角構件R1、R4之間的平板11所構成。壁構件H2係由配置於角構件R1、R2之間的平板12所構成。壁構件H3係由分離配置的角構件R2、R3以及配置於角構件R2、R3之間的平板13所構成。壁構件H4係由配置於角構件R3、R4之間的平板14以及連接構件U所構成。

角構件R4的一邊的側端面與平板11的另一側端面的平接部J1及角構件R1的另一側端面與平板11的一側端面的平接部J2係從壁構件H1的外側(外面)及內側(內面)進行摩擦攪拌，由摩擦攪拌所形成的各塑性化區域的前端側重疊而形成。而且，所指的塑性化區域係包括由後述的摩擦熱加熱而呈現塑性化的狀態以及接合用旋轉工具通過而回到常溫的狀態兩者。

又，同樣地，角構件R1的一邊的側端面與平板12的另一邊的側端面的平接部J3以及角構件R2的另一邊的側端面與平板13的一邊的側端面的平接部J5、角構件R3的一邊的側端面與平板13的另一邊的側端面的平接部J5以及角構件R3的另一邊的側端面與平板13的一邊的側端面的平接部J6係從各壁構件的外面側及內面側進行摩擦攪拌，由摩擦攪拌所形成的各塑性化區域的前端側重疊而形成。

另一方面，角構件R3的一邊的側端面與平板14的另一邊的側端面的平接部J7以及角構件R4的另一邊的側端面與平板14的一邊的側端面的平接部J8係從壁構件H4的內面側熔接後，從外面側進行摩擦攪拌。

以下，針對本實施形態的接合方法作詳細的說明。而且，由壁構件H1、H2、H3構成的剖面觀看U字形的中間構件，由於與習知的摩擦攪拌接合大略相等，因此簡單地作說明。

本實施形態的接合方法主要包含(1)中間構件接合工程、(2)平接工程、(3)槽部形成工程、(4)摩擦攪拌工程、(5)熔接工程、(6)連接構件插入工程、(7)外側預接合工程、(8)外側主接合工程。

(1)中間構件接合工程

中間構件接合工程為形成做為構造體1的中間體的中間構件20(參照第3b圖)的工程。中間構件20具有相向配置的壁構件H1及壁構件H3與設於壁構件H1與壁構件H3之間的平板12(壁構件H2)。在中間構件接合工程中，在分別形成壁構件H1、壁構件H3之後，將平板12與壁構件H1及壁構件H3接合。

角構件R4的一邊的側端面與平板11的另一邊的側端面的平接部J1，跨越長度方向的全長，從壁構件H1的內面側及外面側藉由摩擦攪拌而接合。又，形成於平接部J1 的塑性化區域W1的前端側(平板11厚度方向中央部)重疊。藉此，由於平接部J1的深度方向的間隙全部進行摩擦攪拌，因此可提高氣密性及水密性。同樣地，角構件R1的另一邊的側端面與平板11的一邊的側端面的平接部J2，橫越角構件R1的全長，從內面側及外面側進行摩擦攪拌，塑性化區域W2的前端側重疊。

角構件R2的一邊的側端面與平板13的另一邊的側端面的平接部J5，跨越長度方向的全長，從壁構件H3的內面側及外面側藉由摩擦攪拌而接合。又，形成於平接部J5的塑性化區域W5的前端側(平板13厚度方向中央部)重疊。藉此，由於平接部J5的深度方向的間隙全部進行摩擦攪拌，因此可提高氣密性及水密性。同樣地，角構件R3的另一邊的側端面與平板13的一邊的側端面的平接部J6，橫越平接部J6的全長，從外面側及內面側進行摩擦攪拌，塑性化區域W6的前端側重疊。

平板12，如第3a及3b圖所示，設於角構件R1及角構件R2之間。平板12的另一邊的側端面與角構件R1的一邊的側端面與平接部J3跨越平接部J3的長度方向的全長，從平板12的內面側及外面側由摩擦攪拌而接合。形成於平接部J3的塑性化區域W3的前端側(平板12的厚度方向中央部)係重疊。藉此，由於平接部J3的深度方向的間隙全部進行摩擦攪拌，可提高氣密性及水密性。同樣地，角構件R2的另一邊的側端面與平板12的一邊的側端面的平接部J4，跨越平接部J4的長度方向的全長，從平板12 的內面側及外面側進行摩擦攪拌，塑性化區域W4的前端側重疊。

如第3b圖所示，在中間構件20的一部份上，形成供平板12插入的開口部21。而且，在本實施形態中，在中間構件20的各平接部，雖然從外面側及內面側進行摩擦攪拌，但並不限定於此。例如，可從中間構件20的外面側及內面側的任一側進行熔接，從另一邊側進行摩擦攪拌。

(2)平接工程

在平接工程中，如第4圖所示，將平板14插入中間構件20的開口部21(參照第3b圖)。平板14的寬度形成與開口部21的寬度大略相同。即，當平板14插入開口部21時，出現於開口部21的一對側端面R3b、R4a與平板14的兩側端面14a、14b平接。如第4圖所示，平板14的另一邊的側端面14a與角構件R3的一邊的側端面R3b平接而形成平接部J7。另一方面，平板14的一邊的側端面14b與角構件R4的另一邊的側端面R4a平接而形成平接部J8。

而且，平板14與角構件R4平接而形成的金屬構件以下稱為被接合金屬構件N。又，被接合金屬構件N的外側的面稱為外面A，內側的面稱為內面B，一邊的端面稱為第一端面C，另一端面稱為第二端面D。

在進行平接工程之際，如第4圖及第5a圖所示，在中間構件20的內側最好配置有背抵接台25。背抵接台25為從中間構件20的內側支持平板14的構件。背抵接台25包括分離設置的第一背抵接材25a、第二背抵接材25b、以及立設於第一背底接材25a與第二背抵接材25b之間的縱構件25c。從第一背抵接材25a的外側的面到第二背抵接材25b的外側的面的距離係大略相等於從平板12的內側的面到平板14的內側的面(參照第2圖)的距離。背抵接台25，在本實施形態中，在平接部J7、J8各設有一個。

而且，雖然以下說明的(3)槽部形成工程、(4)摩擦攪拌工程、(5)熔接工程、(6)連接構件插入工程、(7)外側接合工程、(8)外側主接工程為對平接部J7及平接部J8所進行的工程，但作業內容於兩平接部大略相同，以平接部J8為例而做說明。

(3)槽部形成工程

在槽部形成工程中，對應於平接部J8在被接合金屬構件N的外面A形成槽部K。槽部形成工程，如第5b圖所示，使用公知的端銑等而沿著平接部J8切出既定的寬度、深度而形成槽部K。槽部K在本實施形態中，雖然斷面觀看呈矩形，但其他的形狀亦可。

(5)摩擦攪拌工程

在摩擦攪拌工程中，如第5b圖所示，沿著出現於槽部K的底面的平接部J8使用大型旋轉工具G進行摩擦攪拌。摩擦攪拌工程，在本實施形態中，包括配置一對突出材的突出材配置工程、對於平接部J8進行預接合的預接合工程、在主接合工程的插入預定位置形成導孔的導孔形成工程以及對於平接部J8進行主接合的主接合工程。

於此，參照第7圖，對用於各摩擦攪拌的小型的旋轉工具(以下稱「小型旋轉工具F」)以及比小型旋轉工具F還大型的旋轉工具(稱為「大型旋轉工具G」)詳細地做說明。

第7a圖所示的小型旋轉工具F係由工具鋼等比被接合金屬構件N還硬質的金屬材料所構成，包括呈圓柱狀的肩部F1與突設於該肩部F1的下端面F11的攪拌銷(探針)F2。小型旋轉工具F的尺寸、形狀雖然對應於被接合金屬構件N的材質及厚度等而設定，但至少比大型旋轉工具G(參照第8b圖)還小型。如此，由於可比使用大型旋轉工具G時以較小的負載進行摩擦攪拌接合，可減低施加於摩擦攪拌裝置的負載，而且，由於小型旋轉工具F的移動速度(輸送速度)比大型旋轉工具G的移動速度還高，可減少摩擦攪拌接合所需的時間及成本。

肩部F1的下端面F11為具有推壓塑性流動化的金屬而防止飛散至周圍的功效的部位，在本實施形態中，形成凹面狀。雖然肩部F1的外徑X₁的大小並無特別限制，但在本實施形態中，比大型旋轉工具G的肩部G1的外徑Y₁還小。

攪拌銷F2係從肩部F1的下端面F11的中央垂下，在本實施形態中，形成前端小的圓錐台狀。又，在攪拌銷F2的周面，形成設置成螺旋狀的攪拌翼。雖然攪拌銷F2的外徑的大小並無特別限制，但在本實施形態中，最大外徑(上端徑)X₂比大型旋轉工具的攪拌銷G2的最大外徑(上端徑)Y₂還小，且最小外徑(下端徑)X₃比攪拌銷G2的最小外徑 (下端徑)Y₃還小。又，攪拌銷F2的長度L_A比大型旋轉工具G的攪拌銷G2的長度還小。

如第7b圖所示的大型旋轉工具G係由工具鋼等比被接合金屬構件N更硬質的金屬材料所構成，包括呈圓柱狀的肩部G1與突設於該肩部G1的下端面G11的攪拌銷(探針)G2。

肩部G1的下端面G11與小型旋轉工具F相同，形成凹面狀。攪拌銷G2係從肩部G1的下端面G11的中央垂下，在本實施形態中，形成前端小的圓錐台狀。

在突出材配置工程中，如第6圖及第8圖所示，在被接合金屬構件N的兩端面配置一對突出材。第一突出材31及第二突出材32係夾持平接部J8而配置的元件，其具有分別覆蓋出現於第一端面C及第二端面D的平接部J8的尺寸、形狀。第一突出材31及第二突出材32在本實施形態中，配置於背抵接台25的第一背抵接材25a。第一突出材31及第二突出材32係，與槽部K的底面齊平般被形成。雖然第一突出材31及第二突出材32的材質並無特別限制，但在本實施形態中，以與被接合金屬構件N相同組成的金屬材料形成。

又，被接合金屬構件N與第一突出材31及第二突出材32藉由熔接而接合。藉此，在進行後述的摩擦攪拌之際，可防止被接合金屬構件N與各突出材產生開孔。

在預接合工程中，沿著出現於槽部K的底面的平接部J8使用小型旋轉工具F進行摩擦攪拌。即，如第8圖所示，使小型旋轉工具F位於開始位置S_P1的正上方，開始位置S_P1係設於第一突出材31的適當位置上，接著，使小型旋轉工具F邊右旋轉邊下降，而將攪拌銷F2(參照第7a圖)壓附於開始位置S_P1。攪拌銷F2的全體進入第一突出材31，且肩部F1的下端面F11的全面接觸於第一突出材31的表面之後，使小型旋轉工具F邊旋轉邊朝預接合工程的起點s1做相對移動。小型旋轉工具F到達起點s1之後，在起點s1使小型旋轉工具F不脫離而移動至預接合工程的終點e1。在小型旋轉工具F到達終點e1之後，使小型旋轉工具F不脫離而移動至結束位置E_P1，在結束位置E_P1使小型旋轉工具F脫離。

而且，在小型旋轉工具F的攪拌銷F2橫切過被接合金屬構件N與第一突出材31的平接部J31以及被接合金屬構件N與第二突出材32的平接部J32之際，雖然有將被接合金屬構件N與各突出材拉離的力作用，但由於被接合金屬構件N與第一突出材31及第二突出材32所形成的內角部藉由熔接而接合，可防止被接合金屬構件N與第一突出材31及第二突出材32之間的開孔。預接合工程的結束位置E_P1成為後述的主接合工程的開始位置S_M1。

又，在進行預接合工程之際，可沿著被接合金屬構件N與第一突出材31的平接部J31及被接合金屬構件N與第二突出材32的平接部J32，使用小型旋轉工具F進行摩擦攪拌(突出材預接合工程)。藉此，被接合金屬構件N與第一突出材31及第二突出材32可更強固地接合，因此可更加防止進行後述的主接合工程之際產生開孔。又，突出材預接合工程與預接合工程係以連續軌跡的方式連續地進行摩擦攪拌而可提高作業性。

在導孔形成工程中，如第7b圖所示，其為在後述的主接合工程中的摩擦攪拌的開始位置上形成導孔P1的工程。即，在本實施形態的導孔形成工程中，在設定於第二突出材32的表面的開始位置S_M1形成導孔P1。

導孔P1為減低大型旋轉工具G的攪拌銷G2的插入阻抗(壓入阻抗)為目的而設置的，在本實施形態中，以小型旋轉工具F的攪拌銷F2脫離時所形成的拔孔n1以未圖示的鑽頭等擴孔而形成。若利用拔孔n1，由於可簡化導孔P1的形成工程，因此可縮短作業時間。雖然導孔P1的形態並無特別限制，但在本實施形態中，其為圓筒狀。而且，在本實施形態中，雖然在第二突出材32形成導孔P1，導孔P1的位置並無特別限制，可形成於第一突出材31上，更好的是，形成於出現在如本實施形態的槽部K的底面的接縫(邊界線)的延長線上。

在主接合工程中，使用大型旋轉工具G而真正地接合平接部J8。在本實施形態的主接合工程中，使用大型旋轉工具G，對於預接合的狀態的平接部J8從被接合金屬構件N的外面A側進行摩擦攪拌。

在主接合工程中，如第9圖所示，將大型旋轉工具G的攪拌銷G2插入(壓入)開始位置S_M1，使插入的攪拌銷G2在中途不脫離而移動至結束位置E_M1。即，在主接合工程中，從導孔P1開始摩擦攪拌，而連續進行摩擦攪拌至結束位置E_M1。

而且，在本實施形態中，雖然在第二突出材32設置摩擦攪拌的開始位置S_M1，在第一突出材32設置結束位置E_M1，但開始位置S_M1與結束位置E_M1的位置並無限定。

參照第9圖詳細說明主接合工程。

首先，使大型旋轉工具G位於開始位置S_M1(導孔P1)的正上方，接著使大型旋轉工具G邊右旋轉邊下降而使攪拌銷G2的前端插入導孔P1。攪拌銷的全體進入第二突出材32且肩部G1的下端面G11的整面接觸於第二突出材32的表面之後，進行摩擦攪拌同時使大型旋轉工具G朝平接部J8的一端做相對移動，而突入平接部J8。當使大型旋轉工具G時，在該攪拌銷G2的周圍的金屬依次塑性流動之同時，再從攪拌銷G2分離的位置上，塑性流動化的金屬再度硬化而形成塑性化區域(以下稱為「槽部塑性化區域W8」)(參照第10圖)。

在進入被接合金屬構件N的熱量有過大之虞時，從槽部K的底面(外面A側)將水供給至大型旋轉工具G的周圍而達到冷卻。而且，當冷卻水進入角構件R4及平板14之間時，雖然再接合面有產生氧化膜之虞，在本實施形態中，由於實施預接合工程而封閉角構件R4與平板14之間的開孔，因此冷卻水難以進入角構件R4與平板14之間的孔洞，接合部的品質無劣化之虞。

在被接合金屬構件N的平接部J8，在被接合金屬構件 N的接縫上的移動軌跡上設定摩擦攪拌的路徑，沿該路徑使大型旋轉工具G做相對移動，藉此從平接部J8的一端至另一端連續地進行摩擦攪拌。使大型旋轉工具G相對移動至平接部J8的另一端之後，進行摩擦攪拌之同時依此狀態朝結束位置E_M1做相對移動。在大型旋轉工具G到達結束位置E_M1之後，使大型旋轉工具G邊旋轉邊上升而使攪拌銷G2從結束位置E_M1脫離。在主接合工程結束之後，將產生於槽部K的底面的毛邊切削而使底面平滑。又，在主接合工程結束之後，切削除去一對突出材。

(5)熔接工程

熔接工程為從被接合金屬構件N的內面B側沿著平接部J8進行熔接的工程。在熔接工程中，如第11圖所示，暫時拆下背抵接台25，從槽部塑性化區域W8的內側進行TIG熔接或MIG熔接等的隆起熔接，沿著平接部J8形成熔接金屬T1。隆起熔接係熔接金屬T1從被接合金屬構件N的內面B突出。藉由進行熔接工程，即使在槽部塑性化區域W8的內側形成缺口，由於可密閉該缺口，可提高接合部份的強度與水密性及氣密性。又，即使在由於摩擦攪拌工程使接合部產生收縮，而使角構件R4及平板14不形成於同一平面時，藉由從被接合金屬構件N的內面B側進行熔接，可導正由於該收縮所產生的變形。

而且，熔接金屬T1中，最好切削從內面B突出的部分T1’。藉此，可在內面B形成平滑。

(6)連接構件插入工程

連接構件插入工程，如第12圖所示，其為將連接構件U插入槽部K的工程。連接構件U的寬度、深度及長度係大略分別相等於槽部K的寬度、深度及長度而形成，同時以與被接合金屬構件N相同的成分的金屬形成。即，當連接構件U插入槽部K時，連接構件U的表面與被接合金屬構件N的外面A齊平，同時連接構件U的兩端面係由被接合金屬構件N的第一端面C及第二端面D齊平而形成。在連接構件插入工程中，由於由上述熔接工程導正被接合金屬構件的歪斜，因此槽部K的底面形成略水平。藉此，可適當地插入連接構件U。

(8)外側預接合工程

在外側預接合工程中，如第13圖及第14圖所示，沿著平板14與連接構件U的平接部J8及角構件R4與連接構件U的平接部J8b使用小型旋轉工具F進行預接合。本實施形態的外側預接合工程包括配置一對突出材的突出材配置工程、對平接部J8a及平接部J8b以小型旋轉工具F進行預接合的外側預接合工程；以及在大型旋轉工具G的插入預定位置形成導孔的導孔形成工程。

突出材配置工程，如第13圖及第14圖所示，其將第一突出材33及第二突出材34配置於被接合金屬構件N的第一端面C及第二端面D。第一突出材33及第二突出材34為夾持平接部J8、平接部J8a及平接部J8b而配置的元件，其具有分別覆蓋出現於第一端面C及第二端面D的各平接部的尺寸、形狀。第一突出材33及第二突出材34在本實施形態中，配置於背抵接台25的第一背抵接材25a。第一突出材33及第二突出材34的表面與被接合金屬構件N的外面A形成大略相等。雖然第一突出材33及第二突出材34的材質並無特別限制，但在本實施形態中為與被接合金屬構件N相同組成的金屬材料形成。

在外側預接合工程中，沿著出現於被接合金屬構件N的外面的平接部J8a及平接部J8b使用小型旋轉工具F進行摩擦攪拌。外側預接合工程，在本實施形態中，如第14圖所示，從設定於第一突出材33的開始位置S_P2起以連續軌跡的方式使小型旋轉工具F相對移動至設定於第一突出材33的結束位置E_P2為止而進行摩擦攪拌。

即，外側預接合工程包括接合第一突出材33與被接合金屬構件N的平接部J33的第一突出材預接合工程、接合平板14與連接構件U的平接部J8a的第一外側預接合工程、接合第二突出材34與被接合金屬構件N的平接部J34的第二突出材預接合工程以及接合角構件R4與連接構件U的平接部J8b的第二外側預接合工程。

第一突出材預接合工程為將小型旋轉工具F推押至設定於第一突出材33的開始位置S_P2後，使小型旋轉工具F相對移動至第一突出材預接合工程的起點s33。在小型旋轉工具F到達起點s33之後，沿著平接部J33移動至第一突出材預接合工程的終點e33。在小型旋轉工具F到達終點e33之後，使小型旋轉工具F不脫離，暫時進入第一突出材33而移動至第一外側預接合工程的起點s14。

而且，在使小型旋轉工具F右旋轉的情況下，由於在小型旋轉工具F的行進方向的左側有產生微細的空洞缺陷之虞，最好設定第一突出材接合工程的起點s33與終點e33的位置而使被接合金屬構件N位於小型旋轉工具F的行進方向的右側。這樣的話，因為空洞缺陷難以發生在被接合金屬構件N側，可得到高品質的接合體。

亦即，在使小型旋轉工具F左旋轉的情況下，由於在小型旋轉工具F的行進方向的右側有產生微細的空洞缺陷之虞，最好設定第一突出材接合工程的起點與終點的位置而使被接合金屬構件N位於小型旋轉工具F的行進方向的左側。具體而言，雖然圖式省略，但在使小型旋轉工具F右旋轉時的終點e33的位置設置起點，在使小型旋轉工具F右旋轉時的起點s33的位置設置終點亦可。

在小型旋轉工具F到達第一外側預接合工程的起點s14之後，依此狀態移行至第一外側預接合工程，沿著平接部J8a使小型旋轉工具F移動。在小型旋轉工具F到達第一外側預接合工程的終點e14之後，暫時進入第二突出材34，移動至第二突出材預接合工程的起點s34。在小型旋轉工具F到達起點s34之後，使小型旋轉工具F沿著平接部J34移動至第二突出材預接合工程的終點e34。

在小型旋轉工具F到達終點e34之後，使小型旋轉工具F不脫離而移動至第二外側預接合工程的起點sR4。在小型旋轉工具F到達sR4之後，使小型旋轉工具F沿著平接部J8b移動，依此狀態移行至第二外側預接合工程。在小型旋轉工具F到達第二外側預接合工程的終點eR4之後，依此狀態突入第一突出材33，而使小型旋轉工具F在結束位置E_P2脫離。而且，結束位置E_P2也存在於後述的外側主接合工程的開始位置S_M2。

在外側預接合工程結束之後，利用形成於結束位置E_P2的拔孔形成導孔。導孔形成工程由於與上述的大略相同而省略其說明。

(9)外側主接合工程

外側主接合工程為真正接合出現於被接合金屬構件N的外面A的平接部J8a及J8b的工程。本實施形態的外側主接合工程係使用大型旋轉工具G，對預接合狀態的平接部J8a及平接部J8b從被接合金屬構件N的外面A側進行摩擦攪拌。

在外側主接合工程中，如第15a圖所示，將大型旋轉工具G的攪拌銷G2插入開始位置S_M2，插入的攪拌銷G2在中途不脫離而移動至結束位置E_M2。而且，在本實施形態中，雖然將摩擦攪拌的開始位置S_M2及結束位置E_M2設於第一突出材33上，但開始位置S_M2及結束位置E_M2的位置並無限定。

參照第15a圖及第15b圖而更詳細地說明外側主接合工程。

首先，如第15a圖所示，使大型旋轉工具G位於導孔(開始位置S_M2)的正上方，接著使大型旋轉工具G邊右旋轉邊下降而將攪拌銷G2的前端插入導孔。攪拌銷G2的全體進入第一突出材33，而且在肩部G1的下端面G11的整面接觸於第一突出材33的表面之後，在進行摩擦攪拌之同時，使大型旋轉工具G朝平接部J8b的一端做相對移動，而突入平接部J8b。使大型旋轉工具G移動時，在其攪拌銷G2周圍的金屬依次塑性流動化之同時，在從攪拌銷G2分離的位置上，形成塑性流動化金屬再度硬化的塑性化區域(以下稱「外側塑性化區域W8’」)。

然後，形成的外側塑性化區域W8’不接觸於平接部J34及平接部J33而使大型旋轉工具G往復移動(在本實施形態中為二次往復)而沿著平接部J8b及平接部J8a連續地進行摩擦攪拌。最後，在通過平接部J33而設定於第一突出材33的結束位置E_M2使大型旋轉工具G脫離。

如第15b圖所示，外側塑性化區域W8’的前端側最好是接觸於槽部K的底面而進行摩擦攪拌。藉由該構造，可橫越平接部J8a及平接部J8b的深度方向的全長而進行摩擦攪拌。又，使大型旋轉工具G錯開而往復，藉此可對連接構件U的下面與槽部K底面的介面的整面進行摩擦攪拌，因此，可提高水密性及氣密性。

而且，外側塑性化區域W8’不接觸平接部J34與平接部J33而使大型旋轉工具G往復移動，藉此可防止平接部J33及平接部J34的氧化膜捲入。

根據以上說明的本實施形態的接合方法，如第11圖所示，對於平板14與角構件R4的平接部J8，從被接合金屬構件N(構造體1)的外側進行摩擦攪拌之後，從內側進行熔接，因此即使在出現於內面B的平接部J8形成缺口(參照第35b、35c圖)，由於可密閉熔接金屬T1，可提高水密性及氣密性，同時可提高接合部分的接合強度。又，由熔接，如本實施形態為例所示，以壁構件圍在四邊的構造體1，不受機械安裝等的限制，從內側比較容易進行接合作業。

又，藉由槽部塑性化區域W8與熔接金屬T1接觸，可逢月平接部J8的深度方向的全長而密閉。又，在進行摩擦攪拌工程及外側主接合工程的各工程之前，藉由進行預接合工程，可防止平接部在主接合時產生開孔。

雖然針對以上的實施形態做說明，但在不脫離本發明的旨趣的範圍內可做適當的變更。在其他實施形態的說明中，與第一實施形態重複的說明省略。

例如，在第一實施形態中，雖然使用連接構件U進行接合，被接合金屬構件N的壁構件的厚度大的情況下，可由複數個連接構件U及槽部K進行接合。另一方面，在被接合金屬構件N的厚度小的情況下，不使用連接構件U，從被接合金屬構件N的外側進行摩擦攪拌後，從內側進行熔接。

[第二實施形態]

又，例如，如第16圖所示，在進行上述熔接工程之際，包含在槽部塑性化區域W8的前端側(被接合金屬構件N的內面B)中，沿著平接部J8形成凹部M1的凹部形成工程，以及將熔接金屬T2填充於凹部M1的熔接金屬填充工程。根據該接合方法，可提高進行熔接之際的作業性。又，在熔接金屬T2之中，切除從被接合金屬構件N的內面B突出的部分(T2’)，而可平滑地形成內面B。而且，在本實施形態中，雖然凹部M1形成剖面觀看為矩形，但其他形狀亦可。

[第三實施形態]

第三實施形態的接合方法，如第17圖所示，一邊的第一金屬構件1a的側面與另一邊的第二金屬構件1b的端面平接而形成平接部J10的觀點而言，與第一實施形態不同。即，雖然在第一實施形態中使用角構件R1~R4在各構件的側端面彼此抵接而形成構造體，但也可以使一邊的金屬構件的側面與另一邊的金屬構件的側端面平接而形成構造物。在本實施形態中，例如使一對第一金屬構件1a與一對第二金屬構件1b平接而形成斷面呈矩形的筒狀的構造體50。

本實施形態的接合方法包括對第一金屬構件1a的側面與第二金屬構件1b的側端面平接而形成的平接部J10從構造體50(被接合金屬構件N1)的外面A側進行摩擦攪拌的摩擦攪拌工程、以及從構造體50的內面B側進行熔接的熔接工程。

本實施形態的熔接工程在從第一金屬構件1a及第二金屬構件1b所形成的被接合金屬構件N1的外面A進行摩擦攪拌之後，對內角部I(第一金屬構件1a與第二金屬構件1b的內側的角部份)進行熔接。即，藉由熔接在出現於被接合金屬構件N的內面的平接部J10的全長形成熔接金屬T3。藉此，在摩擦攪拌工程中，即使在內角部I形成缺口(參照第35c圖)，藉由熔接而可密閉該缺口，因此可提高水密性及氣密性，同時可提高接合部份的強度。又，如第35c圖所示，即使一邊的金屬藉由接合之際的收縮而反轉，可藉由熔接導正該反轉。又，雖然對於內角部I進行摩擦攪拌有困難，藉由熔接可以比較容易地進行接合作業。而且，使摩擦攪拌工程所形成的塑性化區域W10與熔接工程所形成的熔接金屬T3接觸而形成可更加提高水密性及氣密性的構造。

[第四實施形態]

第四實施形態的接合方法中，如第18圖及第19圖所示，包括呈圓筒狀的筒狀構件10a以及覆蓋筒狀構件10a的端部的蓋構件10b的特徵與第一實施形態不同。本實施形態的接合方法包括對平接部J11實施摩擦攪拌的摩擦攪拌工程以及對內角部I’進行熔接的熔接工程。

本實施形態的構造體60包括使筒狀構件10a的端部與蓋構件10b的一邊的面平接而形成的平接部J11。在摩擦攪拌工程中，如第19a圖所示，沿著平接部J11使大型旋轉工具G右旋轉，從蓋構件10b的正面側觀看反時針方向移動而進行摩擦攪拌。

在進行摩擦攪拌工程之後，如第19b圖所示，對構造體60的內部的內角部I’進行熔接。藉由對應於內角部I’形成熔接金屬T3，可提高接合部的強度之同時，可提高氣密性及水密性。又，根據熔接工程，即使本實施形態的圓筒狀的構造體60，由於可解決裝置的配合等的問題，可比較容易地進行接合作業。

而且，大型旋轉工具G最好是從蓋構件10b的正面側觀看實為反時針旋轉地移動。藉此，由於在蓋構件10b側產生缺陷的可能性變高，而可提高筒狀構件10a的氣密性及水密性。又，在本實施形態中，雖然筒狀構件10a與蓋構件10b接合，一對筒狀構件10a的側端可彼此平接而接合。

[第五實施形態]

以下所示的第五實施形態~第九實施形態的接合方法為從構造體的內側進行熔接工程之後，從外側進行摩擦攪拌工程的特徵與第一實施形態~第四實施形態的接合方法不同。第五實施形態的接合方法係以製造第1圖所示的構造體1的製造工程為例做說明。

本實施形態的接合方法包括(1)中間構件接合工程、(2)平接工程、(3)熔接工程、(4)槽部形成工程、(5)摩擦攪拌工程、(6)連接構件插入工程、(7)外側預接合工程、(8)外側主接合工程。

(1)中間構件接合工程

中間構件接合工程為形成做為構造體1的中間體的中間構件20(參照第3b圖)的工程。由於中間構件接合工程與第一實施形態相同，省略其說明。

(2)平接工程

在平接工程中，如第20圖所示，將中間構件20上下反轉之後，將平板14插入中間構件20的開口部21(參照第3b圖)。平板14的寬度形成與開口部21的寬度大略相同。即，當平板14插入開口部21時，出現於開口部21的一對側端面R3b、R4a與平板14的兩側端面14a、14b分別平接。如第20圖所示，平板14的另一邊的側端面14a與角構件R3的一邊的側端面R3b平接而形成平接部J7。另一方面，平板14的一邊的側端面14b與角構件R4的另一邊的側端面R4a平接而形成平接部J8。

而且，雖然以下說明的(3)熔接工程、(4)槽部形成工程、(5)摩擦攪拌工程、(6)連接構件插入工程、(7)外側接合工程、(8)外側主接工程為對平接部J7及平接部J8所進行的工程，但作業內容於兩平接部大略相同，以平接部J8為例而做說明。

又，如第21圖所示，平板14與角構件R4平接而形成的金屬構件也稱為被接合金屬構件N2。又，被接合金屬構件N2的外側的面稱為外面A、內側的面稱為內面B，一邊的端面稱為第一端面C，另一邊的端面稱為第二端面D(參照第25圖)。

(3)熔接工程

熔接工程為從被接合金屬構件N2的內面B側沿著平接部J8進行熔接的工程。在熔接工程，如第21圖所示，TIG熔接或MIG熔接等的隆起熔接，沿著平接部J8形成熔接金屬T1。隆起熔接係熔接金屬T1從被接合金屬構件N的內面B突出。藉由進行熔接工程，在進行後述的主接合工程(摩擦攪拌工程)之際，可防止在平接部J8的內面B側形成缺陷(Kissing Bond)。而且，熔接金屬T1之中，從內面B突出的部分最好切削。藉此，可平滑地形成內面B。

(4)槽部形成工程

在槽部形成工程中，如第22圖及第23圖所示，在平接部J8的外面A側，沿著平接部J8的長度方向形成槽部K。於此，在槽部形成工程、後述的摩擦攪拌工程、連接構件插入工程、外側預接合工程以及外側主接合工程中，最好在中間構件20的內側配置背抵接台25。槽部形成工程與第一實施形態大略相同，而省略其說明。

(5)摩擦攪拌工程

在摩擦攪拌工程中，如第23b圖所示，使用大型旋轉工具G沿著出現於槽部K的底面的平接部J8進行摩擦攪拌。摩擦攪拌工程在本實施形態中，包括配置一對突出材的突出材配置工程(參照第24圖及第25圖)、對於平接部J8進行預接合的預接合工程(參照第25圖)、在主接合工程的插入預定位置形成導孔的導孔形成工程以及對於平接部J8進行主接合的主接合工程(參照第26圖)。突出材配置工程、預接合工程以及主接合工程與第一實施形態略相同，省略詳細的說明。

如第27圖所示，在本實施形態的主接合工程中，設定摩擦攪拌的深度，使形成於內面B的熔接金屬T1與形成於外面A的槽部塑性化區域W8接觸。藉此，由於橫越平接部 J8的深度方向的全長而密閉，可提高水密性及氣密性。而且，在主接合工程結束之後，最好將產生於槽部K的底面的毛邊等做切削而形成平滑的底面。又，在主接合工程結束之後，將一對突出材切削除去。

而且，(6)連接構件插入工程、(7)外側預接合工程以及(8)外側主接合工程與第一實施形態大略相同，因此省略其說明。

根據以上說明的本實施形態的接合方法，在從被接合金屬構件N2(構造體1)的外面A側進行的摩擦攪拌工程(主接合工程)之前，藉由從內面B側進行熔接工程，在預接附內面B的狀態下，可進行摩擦攪拌。藉此，可防止在被接合金屬構件N2的內面B側，即在進行摩擦攪拌的面的裡面側產生缺陷(Kissing Bond)，因此可提高接合部份的水密性及氣密性。

又，藉由從構造體1的內面B側進行熔接，與進行摩擦攪拌的情況相比，由於解除裝置配合等的限制，可比較容易地進行接合作業。又，在摩擦攪拌工程中，由於在一對金屬構件彼此預接附的狀態下進行摩擦攪拌，因此可提高作業性。

又，如第27圖所示，藉由熔接金屬T1與槽部塑性化區域W8接觸，可密閉平接部J8的深度方向。

[第六實施形態]

接著針對本發明的第六實施形態做說明，在第五實施形態的熔接工程中，雖然是在平接部J8進行直接熔接，如第六實施形態的熔接工程，可沿著平接部J8形成預設凹部M1。而且，第六實施形態的接合方法除了熔接工程之外，由於其餘的與第五實施形態相同，因此省略其他工程的說明。

第六實施形態的熔接工程，如第28a及28b圖所示，包括沿著出現於平板14及角構件R4構成的被接合金屬構件N2的內面B的平接部J8形成凹部M1的凹部形成工程，以及對凹部M1填充熔接金屬T2的熔接金屬填充工程。

在凹部形成工程中，如第28a圖所示，使用公知的端銑方式從內面B沿著平接部J8的長度方向以既定的寬度、深度形成凹部M1。在本實施形態中，雖然凹部M1剖面呈矩形，但其他形狀亦可。凹部M1的深度係對應於之後進行的摩擦攪拌工程中的塑性化區域的深度而適當地設定。

在熔接金屬填充工程中，如第28b圖所示，對應於凹部M1，填充熔接金屬T2。在熔接金屬填充工程中，對應於凹部M1而進行MIG熔接或TIG熔接等的隆起熔接，使熔接金屬T2從內面B突出。針對從內面B突出的熔接金屬T2的部分，藉由沿著內面B切削，而平滑地形成內面B。

如此，在熔接工程中，藉由進行凹部形成工程及熔接金屬填充工程，可提高熔接工程的作業性。而且，在本實施形態中，雖然在角構件R與平板14平接後形成凹部M1，但並不限定於此，預先切下角構件R4及平板14的角部而形成缺口之後，可平接該等缺口而形成凹部M1。

[第七實施形態]

接著，針對本發明的第七實施形態做說明。在第七實施形態中，如第29圖所示，一對平板狀的金屬構件的第一金屬構件111a的端部與第二金屬構件111b的端部垂直地平接而接合的特徵與第六實施形態不同。第七實施形態的接合方法包含(1)平接工程、(2)熔接工程、(3)摩擦攪拌工程。

(1)平接工程

平接工程，如第29a圖所示，第一金屬構件111a的端部與第二金屬構件111b的端部直角地平接。第一金屬構件111a及第二金屬構件111b呈平板狀，由鋁、鋁合金、銅、銅合金、鈦、鈦合金、鎂、鎂合金等可摩擦攪拌的金屬材料所構成。在第一金屬材料111a的端部，以第一金屬構件111a的板寬的大略一半的寬度且形成剖面呈矩形凹陷的凹槽部141以及以第一金屬構件111a的板寬的大略一半的寬度且形成剖面呈矩形突出的突出部142。同樣地，在第二金屬構件111b的端部，以第二金屬構件111b的板寬的大略一半的寬度且形成剖面呈矩形凹陷的凹槽部143以及以第二金屬構件111b的板寬的大略一半的寬度且形成剖面呈矩形突出的突出部144。

在平接工程中，使第二金屬構件111b的突出部144抵接於第一金屬構件111a的凹槽部141，第一金屬構件111a與第二金屬構件111b略垂直地平接。藉此，在第一金屬構件111a與第二金屬構件111b的平接面上形成平接部J110。如第29b圖所示，在第一金屬構件111a與第二金屬構件11b平接而形成的被接合金屬構件N3的第一端面C上，出現了形成正面觀看略呈曲柄狀的平接部J110。

(2)熔接工程

在熔接工程中，如第29b圖所示，對出現於被接合金屬構件N3的內角部I的平接部J110進行熔接。於此，所謂內角部I係指第一金屬構件111a與第二金屬構件111b所形成的內側的角部分。即，在熔接工程中，從被接合金屬構件N3的內面B(被接合金屬構件N3的內側)，沿著平接部J110的長度方向進行TIG熔接或MIG熔接。而且，在熔接工程所形成的熔接金屬T3中，從被接合金屬構件N3的內面B突出的部分最好被切削而形成平滑狀。

(3)摩擦攪拌工程

本實施形態的摩擦攪拌工程包括將突出材146安裝於被接合金屬構件N3的突出材設置工程以及對於平接部J10從外面A側進行摩擦攪拌的主接合工程。在突出材設置工程中，如第30a圖所示，在被接合金屬構件N3的第一端面C及第二端面(圖式省略)上安裝一對突出材146。突出材146為與被接合金屬構件N3相同組成所構成的板狀構件，形成與第二金屬構件111b的板厚大略相等的厚度。突出材146係配置成被接合金屬構件N3的外面A與突出材146的上面齊平，藉由熔接而接合於被接合金屬構件N3上。

在主接合工程中，使用大型旋轉工具G，從被接合金屬構件N3的外面A側沿著平接部J110進行摩擦攪拌。在本實施形態中，在突出材146上，在平接部J110的延長線上設定開始位置S_M3，在未圖示的另一邊的突出材上設定結束位置。然後，使用大型旋轉工具G而沿著平接部110進行摩擦攪拌。如第30b圖所示，由主接合工程在平接部J110上形成塑性化區域W110。

而且，旋轉工具在右旋轉時在行進方向的左側形成空洞缺陷，在左旋轉時在行進方向的右側形成空洞缺陷。因此，例如，如第30a圖所示，在本實施形態中，使大型旋轉工具G左旋轉而從突出材146的開始位置S_M3沿著平接部J110移動。藉此，即使形成空洞缺陷，可形成於遠離被接合金屬構件N3的內側的位置上。

根據本實施形態的接合方法，即使在一對金屬構件進行垂直平接的情況下，也可提高水密性及氣密性。即，從被接合金屬構件N3的外面A側進行摩擦攪拌工程之前，從內面B側進行熔接工程，藉此可在預接附於內面B的狀態下，進行摩擦攪拌。藉此，可防止在被接合金屬構件N3的內面B側，即在進行摩擦攪拌的面的裡面側產生缺陷(Kissing Bond)，因此可提高接合部份的水密性及氣密性。又，藉由從被接合金屬構件N3的內面B進行熔接，在如內側角部I等難以進行摩擦攪拌的位置可比較容易地進行接合作業。又，在摩擦攪拌工程中，由於在一對金屬構件彼此預接附的狀態下進行摩擦攪拌，因此可提高作業性。又，藉由從被接合金屬構件N3的內面B側進行熔接，可防止由於塑性化區域W110的熱收縮而使第二金屬構件111b反轉至外面A側。

[第八實施形態]

接著針對本發明的第八實施形態做說明。第八實施形態的接合方法為第七實施形態的變形例，在內側角部I具備凹部的特徵與第七實施形態不同。第八實施形態的接合方法包含(1)平接工程、(2)熔接工程、(3)摩擦攪拌工程。

(1)平接工程

平接工程，如第31a圖所示，第一金屬構件151a的端部與第二金屬構件151b的端部直角地平接。第一金屬構件151a及第二金屬構件151b呈板狀，由鋁、鋁合金、銅、銅合金、鈦、鈦合金、鎂、鎂合金等可摩擦攪拌的金屬材料所構成。第一金屬構件151a具有本體部152、形成比本體部152還薄的第一段部153、以及形成比第一段部153還薄的第二段部154。第二段部154的長度p形成與第二金屬構件151b的板厚大略相等。第一段部153的長度q形成比第二段部154的長度還小。

在平接工程中，如第31b圖所示，使第二金屬構件151b的端面155抵接於第一金屬構件151a的第二段部154。然後，由第一金屬構件151a的本體部152、第一段部153及第二金屬構件151b形成斷面呈矩形的凹部M2。即，沿著出現於第一金屬構件151a與第二金屬構件151b所形成的被接合金屬構件N4的內角部I的平接部J111形成凹部M2。

(2)熔接工程

熔接工程，如第31c圖所示，沿著被接合金屬構件N4 的平接部J111形成的凹部M2進行TIG熔接或MIG熔接。而且，藉由熔接工程，在形成的熔接金屬T4中，對從被接合金屬構件N4的內面B突出的部分，切削而形成平滑狀。

(3)摩擦攪拌工程

在摩擦攪拌工程中，從平接部J111的外面A側使用大型旋轉工具G而進行摩擦攪拌。關於摩擦攪拌工程，由於與第七實施形態大略相同，因此省略詳細的說明。

根據本實施形態的接合方法，可得到與第七實施形態相同的效果，同時即使在第一金屬構件151a與第二金屬構件151b垂直平接的情況下，藉由設置凹部M2，而可容易地進行熔接作業。

又，雖然省略具體的說明，如第32圖所示，使用第八實施形態的接合方法，可形成由第一金屬構件151a、第二金屬構件151b、與第一金屬構件151a相同的構件的第三金屬構件151c以及與第二金屬構件151d相同的構件的第四金屬構件151d所形成的剖面呈矩形的筒狀的構造體150。如此的構造體150可使用做為真空容器。而且，根據需要使摩擦攪拌工程中形成的塑性化區域W111與熔接工程中形成的熔接金屬T4重疊，可提高氣密性及水密性。

[第九實施形態]

接著，針對本發明的第九實施形態做說明。在第九實施形態的接合方法中，如第33圖及第34圖所示，接合呈圓筒狀的筒狀構件161a以及覆蓋筒狀構件161a的端部的蓋構件161b。第九實施形態第四實施形態的變形例。本實施形態的接合方法包括(1)平接工程、(2)熔接工程、(3)摩擦攪拌工程

在平接工程中，如第33圖所示，使筒狀構件161a的端面與蓋構件161b平接。筒狀構件161a為呈筒狀的金屬構件。筒狀構件161a的端部具有以板厚的一半的寬度凹陷形成剖面呈矩形的凹槽部162以及板厚的一半寬度突出形成剖面呈矩形的突出部163。

蓋構件161b為無間隙地覆蓋筒狀構件161a的開口部的元件，具有原板狀的本體部164、突出於本體部164的一端側而剖面呈圓形的突部165。突部165與本體部164行成同心，形成比本體部164的直徑還小。

如第34圖所示，使筒狀構件161a與蓋構件161b平接，筒狀構件161a的凹槽部162與蓋構件161b的突部165抵接。筒狀構件161a與蓋構件161b平接而形成平接部J112。筒狀構件161a與蓋構件161b構成的構件成為被接合金屬構件N5。

(2)熔接工程

在熔接工程中，如第34a圖所示，沿著形成於被接合金屬構件N5的內角部I’的平接部J112進行熔接。在本實施形態中，進行TIG熔接或MIG熔接等的隆起熔接，使熔接金屬T5平面觀看呈圓形地形成於被接合金屬構件N5的內面B。

(3)摩擦攪拌工程

在摩擦攪拌工程中，如第34b圖所示，使用大型旋轉工具G而從被接合金屬構件N5的外面A側沿著平接部J112進行摩擦攪拌。在摩擦攪拌工程中，沿著平接部J112使大型旋轉工具G右旋轉，同時使蓋構件161b的正面側觀看反時針方向旋轉移動而進行摩擦攪拌。如此，設定成使大型旋轉工具G右旋轉而蓋構件161b配置於行進方向的左側，藉此，在蓋構件161b側形成空洞缺陷的可能性變高。藉此，空洞缺陷可形成於從被接合金屬構件N5的中空部分離的位置上。

根據第九實施形態的接合方法，即使在接合筒狀構件161a及覆蓋筒狀構件161a的一端側的蓋構件161b時，也可提高水密性及氣密性。即，在從被接合金屬構件N5的外面A進行摩擦攪拌工程之前，從被接合金屬構件N5的內面B側進行熔接工程，藉此內面B在預接附的狀態下，進行摩擦攪拌。又，藉由從被接合金屬構件N5的內面B進行熔接，即使在如內角部I’的難以進行摩擦攪拌的位置上，由於解決裝置的配合等的問題，可比較容易地進行接合作業。又，在摩擦攪拌工程之前進行熔接工程，由於使金屬構件彼此進行預接附，因此可容易地進行摩擦攪拌工程的作業。

雖然以上針對本發明的實施形態做說明，但在不違反本發明的旨趣的範圍中可做適當的變更。例如，在熔接工程中，不限於TIG熔接或MIG熔接，亦可採用其他的公知的熔接方法。

A‧‧‧外面

B‧‧‧內面

C‧‧‧第一端面

D‧‧‧第二端面

E‧‧‧缺陷

E_P1‧‧‧結束位置

F‧‧‧小型旋轉工具

F1‧‧‧肩部

F11‧‧‧下端面

F2‧‧‧攪拌銷

G‧‧‧大型旋轉工具

G1‧‧‧肩部

G2‧‧‧攪拌銷

H1、H2、H3、H4‧‧‧壁構件

I、I’‧‧‧內角部

K‧‧‧槽部

L_A‧‧‧長度

M1、M2‧‧‧凹部

N1、N2‧‧‧被接合金屬構件

S_P‧‧‧開始位置

R1、R2、R3、R4‧‧‧角構件

J1至J8、J8a、J8b、J10、J11、J31、J32、J33、J110、J112‧‧‧平接部

R3b、R4a‧‧‧側端面

s1‧‧‧起點

e1‧‧‧終點

P1‧‧‧導孔

n1‧‧‧拔孔

T1‧‧‧熔接金屬

T1’‧‧‧突出的部分

s33‧‧‧起點

e33‧‧‧終點

s14‧‧‧起點

e14‧‧‧終點

sR4‧‧‧起點

eR4‧‧‧終點

U‧‧‧連接構件

T1、T2、T3、T5‧‧‧熔接金屬

T2’‧‧‧突出的部分

W2、W3、W4、W5、W6、W10、W110‧‧‧塑性化區域

W8‧‧‧槽部塑性化區域

W8’‧‧‧外側塑性化區域

X₁‧‧‧外徑

Y₁‧‧‧外徑

X₃‧‧‧最小外徑(下端徑)

Y₃‧‧‧最小外徑(下端徑)

1、50‧‧‧構造體

10a‧‧‧筒狀構件

10b‧‧‧蓋構件

11、12、13、14‧‧‧平板

14a、14b‧‧‧兩側端面

20‧‧‧中間構件

21‧‧‧開口部

25‧‧‧背抵接台

25a‧‧‧第一背抵接材

25b‧‧‧第二背抵接材

25c‧‧‧縱構件

31‧‧‧突出材

32‧‧‧突出材

60‧‧‧構造體

101‧‧‧金屬構件

102‧‧‧背抵接件

103‧‧‧槽部

105‧‧‧金屬構件

111a‧‧‧第一金屬構件

111b‧‧‧第二金屬構件

142‧‧‧突出部

141、143‧‧‧凹槽部

146‧‧‧突出材

152‧‧‧本體部

153‧‧‧第一段部

154‧‧‧第二段部

155‧‧‧端面

151a‧‧‧第一金屬構件

151b‧‧‧第二金屬構件

151c‧‧‧第三金屬構件

151d‧‧‧第四金屬構件

150‧‧‧構造體

161a‧‧‧筒狀構件

161b‧‧‧蓋構件

162‧‧‧凹槽部

163‧‧‧突出部

164‧‧‧本體部

165‧‧‧突部

第1圖為表示第一實施形態的構造體的立體圖。

第2圖為表示第一實施形態的構造體的平面圖。

第3圖為表示第一實施形態的中間構件的平面圖，第3a圖為立體分解圖，第3b圖為平面圖。

第4圖為第一實施形態的平接工程的立體圖。

第5a圖為第一實施形態的平接工程後的立體圖，第5b圖為第一實施形態的槽部形成工程的立體圖。

第6圖為第一實施形態的突出材配置工程的立體圖。

第7a圖為小型旋轉工具的側視圖，第7b圖為大型旋轉工具的側視圖。

第8圖為第一實施形態的預接合工程的平面圖。

第9圖為第一實施形態的主接合工程的平面圖。

第10圖為第9圖的沿I-I線剖視圖。

第11圖為第一實施形態的熔接工程的側視圖。

第12圖為第一實施形態的連接構件插入工程的立體圖。

第13圖為第一實施形態的突出材配置工程的立體圖。

第14圖為第一實施形態的外側預接合工程的平面圖。

第15圖為第一實施形態的外側主接合工程的圖，第15a圖為平面圖，第15b圖為第15a的沿II-II線剖視圖。

第16a圖為第二實施形態的凹部形成工程的側視圖，第16b圖為第二實施形態的熔接金屬填充工程的側視圖。

第17a圖為第三實施形態的構造體從外側觀看的立體圖，第17b圖為第三實施形態的構造體從內側觀看的立體圖。

第18圖為第四實施形態的構造體的分解立體圖。

第19a圖為第四實施形態的摩擦攪拌工程立體圖，第19b圖為第四實施形態的熔接工程的部分透視立體圖。

第20圖為第五實施形態的平接工程的正視圖。

第21圖為第五實施形態的熔接工程的立體圖。

第22圖為第五實施形態的摩擦攪拌工程的準備階段的立體圖。

第23a圖為第22圖的一部份的放大立體圖，第23b圖為槽部形成工程的立體圖。

第24圖為第五實施形態的突出材配置工程的立體圖。

第25圖為第五實施形態的預接合工程的立體圖。

第26圖為第五實施形態的主接合工程的立體圖。

第27圖為第26圖的I-I線剖視圖。

第28圖為第六實施形態的熔接工程的圖，第28a圖為凹部形成工程的圖，第28b圖為熔接金屬填充工程的圖。

第29a圖為第七實施形態的平接工程的立體圖，第29b圖為第七實施形態的熔接工程的立體圖。

第30a圖為第七實施形態的突出材配置工程的立體圖，第30b圖為第七實施形態的摩擦攪拌工程的立體圖。

第31a圖為第八實施形態的被接合金屬構件的分解圖，第31b圖為第八實施形態的平接工程的圖，第31c圖為第八實施形態的熔接工程及摩擦攪拌工程的圖。

第32圖為第八實施形態的構造體的立體圖。

第33圖為第九實施形態的被接合金屬構件的立體分解圖。

第34a圖為第九實施形態的熔接工程的立體圖，第34b圖為第九實施形態的摩擦攪拌工程的立體圖。

第35圖為習知的接合方法的剖視圖。

1‧‧‧構造體

11、12、13、14‧‧‧平板

R1、R2、R3、R4‧‧‧角構件

H1、H2、H3、H4‧‧‧壁構件

W2、W3、W6、W7‧‧‧塑性化區域

W7、W8‧‧‧槽部塑性化區域

W7’、W8’‧‧‧外側塑性化區域

J1至J8‧‧‧平接部

U‧‧‧連接構件

Claims

一種接合方法，使一對金屬構件彼此平接的平接部的接合方法，其包括在對上述平接部從另一面側進行熔接的熔接工程之後，對上述平接部從一面側進行摩擦攪拌的摩擦攪拌工程。
一種接合方法，在複數個金屬構件平接而形成的筒狀的構造體中，使上述金屬構件彼此平接的平接部的接合方法，其包括在對上述平接部從上述構造體的內面側進行熔接的熔接工程之後，對上述平接部從上述構造體的外面側進行摩擦攪拌的摩擦攪拌工程。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之接合方法，其中在上述熔接工程中所形成的熔接金屬與在上述摩擦攪拌工程中形成的塑性化區域接觸。
如申請專利範圍第1項所述之接合方法，其中在上述熔接工程中，包括將熔接金屬填充於沿著出現於上述另一面的平接部而形成凹部的熔接金屬填充工程。
如申請專利範圍第2項所述之接合方法，其中在上述熔接工程中，包括將熔接金屬填充於沿著出現於上述構造體的內面的平接部而形成凹部的熔接金屬填充工程。
如申請專利範圍第1或2項所述之接合方法，其中在上述摩擦攪拌工程中，其包括在進行由大型的旋轉工具所進行的主接合工程之前，由小型的旋轉工具進行預接合的預接合工程。
如申請專利範圍第1或2項所述之接合方法，其中在上述摩擦攪拌工程中，其包括在上述平接部的兩側配置一對突出材的突出材配置工程以及沿著上述突出材與上述金屬構件的平接部進行摩擦攪拌的突出材預接合工程。
如申請專利範圍第1或2項所述之接合方法，其中在上述摩擦攪拌工程中，其包括在進行摩擦攪拌的旋轉工具的插入預定位置預先形成導孔的導孔形成工程。