WO2015122093A1

WO2015122093A1 - 接合方法

Info

Publication number: WO2015122093A1
Application number: PCT/JP2014/083089
Authority: WO
Inventors: 堀　久司; 伸城瀬尾
Original assignee: 日本軽金属株式会社
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2015-08-20
Also published as: CN106029284A; TW201536457A; CN106029284B

Abstract

　接合された金属部材を容易に平坦にすることができる接合方法を提供する。一対の金属部材（１，１）の一端側の端面（１ａ，１ａ）同士を突き合わせて突合せ部（Ｊ）を形成する準備工程と、金属部材（１，１）の表面（１ｂ，１ｂ）側から突合せ部（Ｊ）に摩擦攪拌を行う第一の本接合工程と、金属部材（１，１）の裏面（１ｃ，１ｃ）側から突合せ部（Ｊ）に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程と、を含み、第一の本接合工程では、金属部材（１，１）の他端側に対して一端側が高くなるように金属部材（１，１）を傾斜させた状態で摩擦攪拌を行い、第一の本接合工程終了後に摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに金属部材（１，１）を裏返し、第二の本接合工程を行うことを特徴とする。

Description

接合方法

　本発明は、摩擦攪拌による金属部材同士の接合方法に関する。

　金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦攪拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合せ部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合せ部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。

　特許文献１には、金属部材同士の端部同士を突き合わせて形成された突合せ部に回転ツールを挿入して、金属部材同士の表面側及び裏面側から突合せ部を摩擦攪拌接合する発明が開示されている。摩擦攪拌接合を行うと、回転ツールの移動軌跡に塑性化領域が形成されるが、当該塑性化領域が熱収縮するため、接合後の金属部材同士が凹状となるように変形してしまう。

特開２００８－２９００９２号公報

　金属部材同士の表面側から摩擦攪拌を行った後に金属部材同士を裏返すと、金属部材同士が上方に凸状となるように反った状態となる。この状態で金属部材同士の裏面側から摩擦攪拌を行うと、回転ツールのショルダ部と金属部材との接触部分が大きくなるため回転ツールの操作性が低下するという問題がある。

　このような観点から、本発明は、摩擦攪拌による金属部材同士の接合方法において、接合された金属部材を容易に平坦に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。

　このような課題を解決するために本発明は、一対の金属部材の一端側の端面同士を突き合わせて突合せ部を形成する準備工程と、前記金属部材の表面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第一の本接合工程と、前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程と、を含み、前記第一の本接合工程では、前記金属部材の他端側に対して一端側が高くなるように前記金属部材を傾斜させた状態で摩擦攪拌を行い、前記第一の本接合工程終了後に摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに前記両金属部材を裏返し、前記第二の本接合工程を行うことを特徴とする。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程を行う際に、金属部材同士を予め傾斜させておき、摩擦攪拌接合後の熱収縮を利用することで、接合された金属部材を平坦にすることができる。これにより、金属部材同士が平坦な状態で第二の本接合工程を行うことができる。また、第一の本接合工程後にバリ切除工程を行うことで、第二の本接合工程において、金属部材がガタつくことなく安定して摩擦攪拌を行うことができる。

　また、前記第二の本接合工程では、前記金属部材の表面側に配置された冷却板で冷却しつつ摩擦攪拌を行うこと好ましい。

　かかる接合方法によれば、第二の本接合工程を行う際に、冷却板で金属部材を冷却しながら摩擦攪拌を行うため、摩擦攪拌接合後の熱収縮の発生を抑制することができる。これにより、第二の本接合後の金属部材同士を平坦にすることができる。また、第一の本接合工程後にバリを除去することで、冷却板と金属部材との接触面積を大きくすることができるため冷却効率を高めることができる。

　また、前記準備工程では、架台と前記金属部材の裏面側との間にスペーサーを配置するとともに、前記スペーサーを用いて前記他端側に対して前記一端側が高くなるように前記各金属部材を傾斜させることが好ましい。また、前記架台は、前記冷却板を備えていることが好ましい。

　かかる接合方法によれば、突合せ部が高くなるように金属部材を容易に傾斜させることができる。また、冷却板を備えた架台を用いることで、摩擦攪拌に用いられる装置点数を削減することができる。

　また、前記金属部材を載置する架台に凸部を設けておき、前記準備工程では、前記凸部を用いて前記他端側に対して前記一端側が高くなるように前記各金属部材を傾斜させることが好ましい。
　また、前記金属部材を載置する架台に傾斜載置部を設けておき、前記準備工程では、前記傾斜載置部を用いて前記他端側に対して前記一端側が高くなるように前記金属部材の少なくともいずれか一方を傾斜させることが好ましい。

　かかる接合方法によれば、突合せ部が高くなるように金属部材を容易に傾斜させることができる。

　また、前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に回転ツールの攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程において塑性化領域内に形成された接合欠陥を第二の本接合工程で再度摩擦攪拌することができるため、接合部の水密性及び気密性を高めることができる。

　また、前記第二の本接合工程後に、前記第二の本接合工程における摩擦攪拌により形成された前記金属部材の表面側に凸となる反りを矯正する矯正工程を含むことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、第二の本接合工程を行った後に矯正工程を行うことで、金属部材同士を平坦にすることができる。従来の接合方法では、第一の本接合工程を行った後及び第二の本接合工程を行った後の二回の矯正工程が必要であった。しかし、本発明によれば、第一の本接合工程後に、接合された金属部材が平坦になっているため、第一の本接合工程後の矯正工程は省略できる。これにより、一回の矯正工程で金属部材同士を平坦にすることができるため、作業手間を少なくすることができる。

　また、前記矯正工程では、前記金属部材の裏面側に引張応力が発生するような曲げモーメントを作用させることで前記反りを矯正することが好ましい。

　かかる接合方法によれば、反りを確実に矯正することができる。

　また、前記矯正工程では、一対のロール部材を前記金属部材の表面及び裏面で移動させるロール矯正により前記反りを矯正するとともに、前記第一の本接合工程及び前記第二の本接合工程における回転ツールの移動方向を前記ロール部材の送り方向とすることが好ましい。また、前記矯正工程では、プレス矯正により前記反りを矯正することが好ましい。

　かかる接合方法によれば、矯正工程を容易に行うことができる。

　また、前記矯正工程では、前記金属部材の表面に当接する第一の補助部材を前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に沿って配置するとともに、前記金属部材の裏面に当接する第二及び第三の補助部材を、前記塑性化領域を挟んで両側に配した状態で前記ロール矯正又はプレス矯正を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、ロール矯正又はプレス矯正を容易に行うことができる。

　また、前記金属部材よりも硬度の低い材料で前記各補助部材を形成することが好ましい。

　かかる接合方法によれば、金属部材の損傷を防ぐことができる。

　本発明は、金属部材の一端側の端面同士を突き合わせて突合せ部を形成する準備工程と、前記金属部材の表面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第一の本接合工程と、を含み、前記第一の本接合工程では、前記金属部材を載置する載置部に段差を設け、前記段差を利用して一方の前記金属部材の他端側に対して一端側が高くなるように傾斜させ、他方の前記金属部材を前記載置部に略水平に載置した状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程を行う際に、一方の金属部材を予め傾斜させておき、摩擦攪拌接合後の熱収縮を利用することで、接合された金属部材を平坦にすることができる。また、載置部の段差を利用することで、金属部材を容易に傾斜させることができる。

　また、前記載置部を一対の分割架台を並設して形成するとともに、少なくとも一方の前記分割架台を昇降可能に形成し、前記第一の本接合工程では、一方の前記分割架台の表面に対して他方の前記分割架台の表面を上方に位置させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、昇降可能な分割架台の高さを変えることで金属部材の傾斜角度を容易に変更することができる。

　また、前記準備工程では、前記各分割架台の表面同士を面一に設定するとともに前記突合せ部が他方の前記分割架台の上に位置するように一対の前記金属部材を突き合わせた後、他方の前記分割架台を一方の前記分割架台に対して上昇させることで一方の前記金属部材を傾斜させることが好ましい。

　かかる接合方法によれば、金属部材の傾斜角度を容易に変更することができる。

　また、前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを切除するとともに前記金属部材を裏返し、前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、前記第二の本接合工程では、前記各分割架台の表面を面一にするとともに、一対の前記分割架台の内部に形成された冷却流路に冷却媒体を流して前記金属部材を冷却しつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程後は接合された金属部材が平坦になっているため、各分割架台の表面を面一にした状態で第二の本接合工程を安定して行うことができる。また、金属部材を冷却しながら摩擦攪拌を行うため、摩擦攪拌接合後の熱収縮の発生を抑制することができる。これにより、第二の本接合後の金属部材同士を平坦にすることができる。

　また、前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを切除するとともに前記金属部材を裏返し、前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、前記第二の本接合工程では、前記各分割架台の表面を面一にするとともに、前記第一の本接合工程で用いた回転ツールよりも小型の小型回転ツールを用いて摩擦攪拌を行うか、又は、攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程後は接合された金属部材が平坦になっているため、金属部材分割架台の高さを変更して各分割架台の表面を面一にした状態で第二の本接合工程を安定して行うことができる。また、第二の本接合工程を入熱量が小さくなるように行うことで、摩擦攪拌接合後の熱収縮の発生を抑制することができる。これにより、第二の本接合後の金属部材同士を平坦にすることができる。

　また、前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程において塑性化領域内に形成された接合欠陥を第二の本接合工程で再度摩擦攪拌することができるため、接合部の水密性及び気密性を高めることができるとともに接合強度を高めることができる。

　また、前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに前記金属部材を裏返し、前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、前記第二の本接合工程では、段差のない平坦架台を用いるとともに、前記平坦架台の冷却流路に冷却媒体を流して前記金属部材を冷却しつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程後は接合された金属部材が平坦になっているため、段差のない平坦架台を用いることで第二の本接合工程を安定して行うことができる。また、第二の本接合工程では、金属部材を冷却しながら摩擦攪拌を行うため、摩擦攪拌接合後の熱収縮の発生を抑制することができる。これにより、第二の本接合後の金属部材同士を平坦にすることができる。

　また、前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを切除するとともに前記金属部材を裏返し、前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、前記第二の本接合工程では、段差のない平坦架台を用いるとともに、前記第一の本接合工程で用いた回転ツールよりも小型の小型回転ツールを用いて摩擦攪拌を行うか、又は、攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程後は接合された金属部材が平坦になっているため、段差のない平坦架台を用いることで第二の本接合工程を安定して行うことができる。また、第二の本接合工程を入熱量が小さくなるように行うことで、摩擦攪拌接合後の熱収縮の発生を抑制することができる。これにより、第二の本接合後の金属部材同士を平坦にすることができる。

　また、記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　また、前記載置部を、段差のない平坦架台及び前記平坦架台の表面に配置された金属製の介設プレートで形成し、前記第一の本接合工程では、他方の前記金属部材の裏面を前記介設プレートの表面に面接触させるとともに、前記介設プレートによって形成された段差を利用して一方の前記金属部材を傾斜させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程を行う際に、介設プレートを用いて一方の金属部材を予め傾斜させておき、摩擦攪拌接合後の熱収縮を利用することで、接合された金属部材を平坦にすることができる。また、介設プレートによって形成された段差を利用することで、金属部材を容易に傾斜させることができる。

　また、前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに前記金属部材を裏返し、前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、前記第二の本接合工程では、前記介設プレートを取り除き、前記平坦架台の冷却流路に冷却媒体を流して前記金属部材を冷却しつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　また、前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを切除するとともに前記金属部材を裏返し、前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、前記第二の本接合工程では、前記介設プレートを取り除き、前記第一の本接合工程で用いた回転ツールよりも小型の小型回転ツールを用いて摩擦攪拌を行うか、又は、攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　また、前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに前記金属部材を裏返し、前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、前記第二の本接合工程では、前記金属部材の表面を金属製の介設プレートの表面に面接触させるとともに、前記平坦架台の冷却流路に冷却媒体を流して前記金属部材を冷却しつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程後は接合された金属部材が平坦になっているため、介設プレートを用いることで第二の本接合工程を安定して行うことができる。また、第二の本接合工程では、金属部材を冷却しながら摩擦攪拌を行うため、摩擦攪拌接合後の熱収縮の発生を抑制することができる。これにより、第二の本接合後の金属部材同士を平坦にすることができる。

　また、前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを切除するとともに前記金属部材を裏返し、前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、前記第二の本接合工程では、前記金属部材の表面を金属製の介設プレートの表面に面接触させるとともに、前記第一の本接合工程で用いた回転ツールよりも小型の小型回転ツールを用いて摩擦攪拌を行うか、又は、攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、第一の本接合工程後は接合された金属部材が平坦になっているため、介設プレートを用いることで第二の本接合工程を安定して行うことができる。また、第二の本接合工程を入熱量が小さくなるように行うことで、摩擦攪拌接合後の熱収縮の発生を抑制することができる。これにより、第二の本接合後の金属部材同士を平坦にすることができる。

　また、第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　また、前記第一本接合工程では、摩擦攪拌の回転ツールのシアー側が他方の前記金属部材側となるように前記回転ツールの回転方向及び進行方向を設定することが好ましい。

　シアー側とは、「被接合部に対する回転ツールの外周の相対速さが、回転ツールの外周における接線速度の大きさに移動速度の大きさを加算した値となる側」を意味する。一方、フロー側とは、「回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速さが低速になる側」を言う。摩擦攪拌を行う際には、フロー側よりもシアー側の方が入熱量が大きくなる。
　かかる接合方法によれば、シアー側が他方の金属部材側に位置するように設定されているため、他方の金属部材側への入熱量は大きくなるが、他方の金属部材の裏面は載置部と接触しているため抜熱量も大きくなる。これにより、他方の金属部材の変形を抑制することができる。

　本発明に係る接合方法よれば、接合された金属部材を容易に平坦にすることができる。

本発明の第一実施形態に係る接合方法を示す断面図であって、（ａ）は第一架台を示し、（ｂ）は準備工程を示す。第一実施形態に係る接合方法を示す断面図であって、（ａ）は第一の本接合工程を示し、（ｂ）はバリ切除工程を示す。第一実施形態に係る接合方法を示す断面図であって、（ａ）は第二の本接合工程の接合前を示し、（ｂ）は第二の本接合工程の接合中を示す。第二実施形態に係る接合方法を示す断面図であって、（ａ）は第一の本接合工程を示し、（ｂ）は第二の本接合工程を示す。第三実施形態に係る接合方法を示す断面図であって、（ａ）は第一の本接合工程を示し、（ｂ）は第二の本接合工程を示す。架台の変形例を示す断面図である。本発明の第四実施形態に係る接合方法を示す断面図であって、（ａ）は準備工程を示し、（ｂ）は第一の本接合工程を示す。第四実施形態に係る接合方法を示す断面図であって、（ａ）はバリ切除工程を示し、（ｂ）は第二の本接合工程を示す。第四実施形態に係る接合方法の第二本接合工程後の金属部材を示す断面図である。第四実施形態に係る接合方法の矯正工程を示す断面図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は矯正前を示し、（ｃ）は矯正後を示す。矯正工程の変形例を示す斜視図である。本発明の第五実施形態に係る可動式架台を示す。第五実施形態に係る接合方法の準備工程を示す断面図であって、（ａ）は金属部材を載置した状態を示し、（ｂ）は金属部材を傾斜させた状態を示す。第五実施形態に係る接合方法を示す断面図であって、（ａ）は第一の本接合工程を示し、（ｂ）バリ切除工程を示し、（ｃ）は第二の本接合工程を示す。第五実施形態の変形例を示す断面図であって、（ａ）は第二の本接合工程前を示し、（ｂ）は第二の本接合工程中を示す。本発明の第六実施形態に係る接合方法を示す断面図であって、（ａ）は第一の本接合工程を示し、（ｂ）は第二の本接合工程を示す。本発明の第七実施形態を示す断面図であって、（ａ）は第一の本接合工程を示し、（ｂ）は第二の本接合工程を示す。本発明の第七実施形態の変形例を示す断面図であって、（ａ）は第一の本接合工程を示し、（ｂ）は第二の本接合工程を示す。

［第一実施形態］
　本発明の第一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第一架台について説明する。

　図１の（ａ）に示すように、第一実施形態に係る接合方法では、第一架台Ｋを用いる。第一架台Ｋは、冷却板Ｋ１と、クランプＫ２と、冷却流路Ｋ３とで構成されている。第一架台Ｋは、図１の（ｂ）に示すように、金属部材１，１を接合する際に用いられる台であるとともに、金属部材１，１を冷却することができる。

　冷却板Ｋ１は、金属製であって、直方体を呈する。冷却板Ｋ１は、伝熱性の高い金属で形成されていることが好ましい。クランプＫ２は、冷却板Ｋ１の表面に複数個設けられている。クランプＫ２は、冷却板Ｋ１に金属部材１，１を移動不能に拘束する部材である。

　冷却流路Ｋ３は、冷媒（冷水又は冷気）が流通する流路である。冷却流路Ｋ３の配設位置、配設本数は特に制限されるものではないが、後記する突合せ部Ｊに近い位置において、突合せ部Ｊの延長方向に沿って配設されていることが好ましい。

　次に、第一実施形態に係る接合方法について説明する。図１の（ｂ）に示すように、第一実施形態では、金属部材１，１の端部同士を突き合わせて形成された突合せ部Ｊを摩擦攪拌によって接合する。第一実施形態に係る接合方法では、準備工程と、第一の本接合工程と、バリ切除工程と、第二の本接合工程とを行う。

　準備工程は、突合せ部Ｊが高くなるように、金属部材１，１を第一架台Ｋに固定する工程である。準備工程では、金属部材１，１の一端側の端面１ａ，１ａを突き合わせて突合せ部Ｊを形成しつつ、金属部材１，１の一端側をスペーサー１０の上に配置する。また、金属部材１，１の他端側をクランプＫ２で固定する。つまり、金属部材１，１の他端側に対して一端側（端面１ａ，１ａ側）が高くなるように金属部材１，１を傾斜させる。これにより、突合せ部Ｊが最も高くなる状態で金属部材１，１が固定される。

　金属部材１は、金属製の板状部材である。金属部材１，１は、同等の形状になっている。また、金属部材１，１は同等の材料で形成されている。金属部材１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。

　スペーサー１０は、冷却板Ｋ１の中央に配置される板状部材である。スペーサー１０は、突合せ部Ｊの延長方向に沿って配置される。スペーサー１０の材料は特に制限されるものではない。

　金属部材１，１が第一架台Ｋに固定されると、端面１ａ，１ａの下端は当接した状態となるが、端面１ａ，１ａの上端はわずかに離間した状態となる。本実施形態に係る「突合せ部」とは、端面１ａ，１ａが突き合わされており、端面１ａ，１ａ間で形成される空間断面がＶ字状を呈する状態も含むものである。

　金属部材１，１の傾斜角度は、特に限定されないが、金属部材１，１の材質、各部位の寸法、後記する本接合工程の入熱量や接合後の熱収縮等を考慮して、第一の本接合工程後の熱収縮によって金属部材１，１が平坦になるような傾斜角度を適宜設定すればよい。

　第一の本接合工程は、突合せ部Ｊに対して金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂ側から摩擦攪拌接合を行う工程である。図１の（ｂ）に示すように、第一の本接合工程は、本実施形態では回転ツールＧを用いる。回転ツールＧは、円柱状を呈するショルダ部Ｇ１と、ショルダ部Ｇ１の下端面から突出する攪拌ピンＧ２とで構成されている。攪拌ピンＧ２は、錐台形状を呈する。

　図２の（ａ）に示すように、第一の本接合工程では、金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂ側から突合せ部Ｊに対して回転した回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入する。そして、突合せ部Ｊに沿って回転ツールＧを相対移動させる。

　本実施形態では、ショルダ部Ｇ１の下端面を、表面１ｂ，１ｂよりも数ミリ程度押し込んで摩擦攪拌を行う。回転する回転ツールＧによって端面１ａ，１ａの金属が摩擦攪拌されて金属部材１，１が接合される。回転ツールＧの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１が形成される。金属部材１，１に対する攪拌ピンＧ２の挿入深さは適宜設定すればよいが、攪拌ピンＧ２の先端を突合せ部Ｊの深さ方向の１／２以上の位置まで挿入することが好ましい。第一の本接合工程が終了したら、クランプＫ２を解除して金属部材１，１を放置する。また、第一架台Ｋからスペーサー１０を取り除く。

　図２の（ｂ）に示すように、バリ切除工程は、第一の本接合工程で発生したバリＶを切除する工程である。バリ切除工程では、金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂに発生したバリＶを切除して表面１ｂ，１ｂを平担にする。

　第二の本接合工程は、第一架台Ｋの冷却流路Ｋ３に冷媒を流して金属部材１，１を冷却しつつ、突合せ部Ｊに対して金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃ側から摩擦攪拌接合を行う工程である。図３の（ａ）に示すように、第二の本接合工程では、まず、金属部材１，１を裏返し、クランプＫ２を介して第一架台Ｋに金属部材１，１を移動不能に拘束する。金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂは、冷却板Ｋ１の表面と面接触する。図３の（ｂ）に示すように、第二の本接合工程では、金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃから突合せ部Ｊに対して回転した回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入する。そして、突合せ部Ｊに沿って回転ツールＧを相対移動させる。

　本実施形態では、ショルダ部Ｇ１の下端面を、裏面１ｃ，１ｃよりも数ミリ程度押し込んで摩擦攪拌を行う。回転する回転ツールＧによって端面１ａ，１ａの金属が摩擦攪拌されて金属部材１，１が接合される。回転ツールＧの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ２が形成される。金属部材１，１に対する攪拌ピンＧ２の挿入深さは適宜設定すればよいが、塑性化領域Ｗ１と塑性化領域Ｗ２とが接触する程度に挿入することが好ましい。より好ましくは、本実施形態のように攪拌ピンＧ２が塑性化領域Ｗ１に入り込む程度に挿入することがこのましい。以上の工程によって金属部材１，１が接合される。

　以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、第一の本接合工程を行う際に、金属部材１，１同士を予め傾斜させておき、摩擦攪拌接合後の熱収縮を利用することで、第一の本接合工程後に接合された金属部材１，１を平坦にすることができる。従来の接合方法では、第一の本接合工程を行った後、金属部材同士が凹状に反ってしまうため、第二の本接合工程を行うのが困難になっていた。しかし、本実施形態によれば、第一の本接合工程後に金属部材１，１を裏返しても金属部材１，１が平坦となっているため、第二の本接合工程を好適に行うことができる。

　また、第二の本接合工程を行う際に、冷却板Ｋ１で金属部材１，１を冷却しながら摩擦攪拌を行うため、第二の本接合工程後の熱収縮の発生を抑制することができる。これにより、第二の本接合工程後の金属部材１，１を容易に平坦にすることができる。

　また、第一の本接合工程後にバリ切除工程を行うことで、冷却板Ｋ１と金属部材１，１との接触面積を大きくすることができるため冷却効率を高めることができる。また、第一の本接合工程後にバリ切除工程を行うことで、第二の本接合工程において、金属部材１，１がガタつくことなく安定して摩擦攪拌を行うことができる。また、突合せ部Ｊの延長方向に沿って冷却流路Ｋ３を配設することにより、摩擦熱が発生する部分を集中的に冷却することができるため、冷却効率を高めることができる。

　また、本実施形態の接合方法のように、第二接合工程を行う際に、塑性化領域Ｗ１に攪拌ピンＧ２を入り込ませることにより、塑性化領域Ｗ１の先端側を再度攪拌することができる。これにより、塑性化領域Ｗ１に接合欠陥が発生した場合に、塑性化領域Ｗ１が再度摩擦攪拌されるため、当該接合欠陥を修復することができる。よって、接合部の水密性及び気密性を高めることができる。

　また、第一架台Ｋと金属部材１，１との間にスペーサー１０を配置することにより、金属部材１，１を傾斜させつつ金属部材１，１同士を突き合わせる作業を容易に行うことができる。また、スペーサー１０の高さを変更するだけで、金属部材１，１の傾斜角度を変更することができる。

　また、第一架台Ｋは、冷却板Ｋ１を備えているため、第一の本接合工程及び第二の本接合工程を同じ架台で行うことができるため、摩擦攪拌で用いられる装置点数を削減することができる。

　なお、本実施形態ではスペーサー１０を用いて金属部材１，１を傾斜させたが、突合せ部Ｊが高くなるように金属部材１，１を傾斜させることが可能であれば、スペーサー１０を省略してもよい。

［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て説明する。第二実施形態に係る接合方法では、図４に示すように、冷却板Ｋ１及び第二架台Ｌを用いる点で第一実施形態と相違する。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　冷却板Ｋ１は、第一実施形態と同様に冷却流路Ｋ３を備えている。第二架台Ｌは、基板Ｌ１と、クランプＬ２と、で構成されている。基板Ｌ１は、金属製であって直方体を呈する。基板Ｌ１は、伝熱性の高い金属で形成されることが好ましい。

　第二実施形態に係る接合方法では、準備工程と、第一の本接合工程と、バリ切除工程と、第二の本接合工程とを行う。

　準備工程では、冷却板Ｋ１の上に第二架台Ｌを配置する。そして、準備工程では、第二架台Ｌ上において、金属部材１，１の一端側の端面１ａ，１ａを突き合わせて突合せ部Ｊを形成しつつ、金属部材１，１の一端側をスペーサー１０の上に配置する。また、金属部材１，１の他端側をクランプＬ２で固定する。つまり、金属部材１，１の他端側に対して一端側が高くなるように金属部材１，１を傾斜させる。これにより、突合せ部Ｊが最も高くなる状態で金属部材１，１が固定される。

　第一の本接合工程及びバリ切除工程は、第一実施形態と同等である。図４の（ｂ）に示すように、第二の本接合工程では、まず、バリを切除した金属部材１，１を裏返し、クランプＬ２を介して金属部材１，１を第二架台Ｌに移動不能に拘束する。そして、第二の本接合工程では、冷却板Ｋ１の冷却流路Ｋ３に冷媒を流して金属部材１，１を冷却しつつ、突合せ部Ｊに対して金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃ側から摩擦攪拌接合を行う。第二の本接合工程は、冷却板Ｋ１及び第二架台Ｌを用いている点を除いて第一実施形態と同等である。

　以上説明した第二実施形態のように、冷却板Ｋ１と第二架台Ｌとを積層させて金属部材１，１を接合してもよい。当該形態であっても、第二の本接合工程において、金属部材１，１を冷却しつつ摩擦攪拌を行うことができる。第二実施形態に係る接合方法においても、第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。

［第三実施形態］
　次に、本発発明の第三実施形態に係る接合方法について説明する。第三実施形態に係る接合方法では、第一の本接合工程と第二の本接合工程とにおいて、異なる架台を用いる点で第一実施形態と相違する。第三実施形態に係る接合工程では、第一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、準備工程と、第一の本接合工程と、バリ切除工程と、第二の本接合工程とを行う。

　図５の（ａ）に示すように、準備工程では、第三架台Ｍに金属部材１，１を移動不能に拘束する。第三架台Ｍは、基板Ｍ１と、クランプＭ２と、凸部Ｍ３とで構成されている。凸部Ｍ３は、基板Ｍ１の中央に凸設されおり、突合せ部Ｊの延長方向に沿って延設されている。凸部Ｍ３の断面形状は特に制限されるものではない。

　準備工程では、第三架台Ｍ上において、金属部材１，１の一端側の端面１ａ，１ａを突き合わせて突合せ部Ｊを形成しつつ、金属部材１，１の一端側を凸部Ｍ３の上に配置する。また、金属部材１，１の他端側をクランプＭ２で固定する。つまり、金属部材１，１の他端側に対して一端側（端面１ａ，１ａ側）が高くなるように金属部材１，１を傾斜させる。これにより、突合せ部Ｊが最も高くなる状態で金属部材１，１が固定される。

　第一の本接合工程及びバリ切除工程は、第一実施形態と同等である。図５の（ｂ）に示すように、第二の本接合工程では、第一架台Ｋを用いて摩擦攪拌を行う。第二の本接合工程では、バリを切除した金属部材１，１を裏返し、クランプＫ２を介して金属部材１，１を第一架台Ｋに移動不能に拘束する。そして、第二の本接合工程では、冷却板Ｋ１の冷却流路Ｋ３に冷媒を流して金属部材１，１を冷却しつつ、突合せ部Ｊに対して金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃ側から摩擦攪拌接合を行う。第二の本接合工程は、第一実施形態と同等である。

　以上説明した第三実施形態のように、第三架台Ｍと第一架台Ｋとを別個に設け、第一の本接合工程は第三架台Ｍで行い、第二の本接合工程は第一架台Ｋで行ってもよい。このようにしても、第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。凸部Ｍ３によっても突合せ部Ｊが高くなるように金属部材１，１を容易に傾斜させることができる。

　なお、第二実施形態に係る第一の本接合工程（図４の（ａ）参照）において、第二架台Ｌに替えて、冷却板Ｋ１の上に第三架台Ｍを積層させて金属部材１，１を接合してもよい。

［変形例］
　次に、架台の変形例について説明する。図６は、架台の変形例を示す断面図である。図６に示すように、第四架台Ｎは、基板Ｎ１と、クランプＮ２と、基板Ｎ１に設けられた傾斜載置部Ｎ４とで構成されている。

　傾斜載置部Ｎ４は、断面三角形状を呈し、傾斜面Ｎ４ａ，Ｎ４ａを備えている。準備工程では、金属部材１，１の裏面１ｃを傾斜面Ｎ４ａ，Ｎ４ａにそれぞれ面接触させつつ、頂点Ｎ４ｂに突合せ部Ｊが位置するように配置し、クランプＮ２で固定する。つまり、第四架台Ｎによっても、金属部材１，１の他端側に対して一端側（端面１ａ，１ａ側）が高くなるように金属部材１，１を傾斜させることができる。

　第二実施形態に係る第一の本接合工程（図４の（ａ）参照）において、第二架台Ｌに替えて、冷却板Ｋ１の上に第四架台Ｎを積層させて金属部材１，１を接合してもよい。また、第三実施形態に係る第一の本接合工程（図５の（ａ）参照）において、第三架台Ｍに替えて、第四架台Ｎで金属部材１，１を接合してもよい。このように、傾斜載置部Ｎ４を備えた第四架台Ｎを用いても準備工程及び第一の本接合工程を行うことができる。

　以上本発発明の実施形態及び変形例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、本実施形態では、金属部材１，１を両方とも同じ角度で傾斜させているが、両者の傾斜角度が異なってもよい。

　また、傾斜載置部Ｎ４は、傾斜面Ｎ４ａ，Ｎ４ａを備えるようにしたが、これに限定されるものではない。具体的な図示は省略するが、傾斜載置部を水平面と傾斜面Ｎ４ａとで構成してもよい。この場合の準備工程では、一方の金属部材１を水平面に載置するとともに、他方の金属部材１を傾斜面Ｎ４ａに載置する。このようにしても、第二の本接合工程において金属部材の他端側に対して一端側が高くなるように傾斜させた状態で摩擦攪拌を行うことができる。

　また、金属部材１，１の他端側を架台に固定せずに第一の本接合工程及び第二の本接合工程を行ってもよい。

［第四実施形態］
　本発明の第四実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図７の（ａ）に示すように、第四実施形態では、金属部材１，１の端部同士を突き合わせて形成された突合せ部Ｊを摩擦攪拌によって接合する。第四実施形態に係る接合方法では、準備工程と、第一の本接合工程と、バリ切除工程と、第二の本接合工程と、矯正工程とを行う。

　準備工程は、突合せ部Ｊが高くなるように、金属部材１，１を架台ＫＡに固定する工程である。架台ＫＡは、基板ＫＡ１と複数のクランプＫ２とで構成されている。基板ＫＡ１は、直方体を呈する。

　準備工程では、金属部材１，１の一端側の端面１ａ，１ａを突き合わせて突合せ部Ｊを形成しつつ、金属部材１，１の一端側をスペーサー１０の上に配置する。また、金属部材１，１の他端側をクランプＫ２で固定する。つまり、金属部材１，１の他端側に対して一端側（端面１ａ，１ａ側）が高くなるように金属部材１，１を傾斜させる。これにより、突合せ部Ｊが最も高くなる状態で金属部材１，１が固定される。

　スペーサー１０は、基板ＫＡ１の中央に配置される板状部材である。スペーサー１０は、突合せ部Ｊの延長方向に沿って配置される。スペーサー１０の材料は特に制限されるものではない。

　金属部材１，１が架台ＫＡに固定されると、端面１ａ，１ａの下端は当接した状態となるが、端面１ａ，１ａの上端はわずかに離間した状態となる。

　第一の本接合工程は、突合せ部Ｊに対して金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂ側から摩擦攪拌接合を行う工程である。図７の（ｂ）に示すように、第一の本接合工程は、本実施形態では回転ツールＧを用いる。回転ツールＧは、円柱状を呈するショルダ部Ｇ１と、ショルダ部Ｇ１の下端面から突出する攪拌ピンＧ２とで構成されている。攪拌ピンＧ２は、錐台形状を呈する。

　第一の本接合工程では、金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂ側から突合せ部Ｊに対して回転した回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入する。そして、突合せ部Ｊに沿って回転ツールＧを相対移動させる。

　本実施形態では、ショルダ部Ｇ１の下端面を、表面１ｂ，１ｂよりも数ミリ程度押し込んで摩擦攪拌を行う。回転する回転ツールＧによって端面１ａ，１ａの金属が摩擦攪拌されて金属部材１，１が接合される。回転ツールＧの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１が形成される。金属部材１，１に対する攪拌ピンＧ２の挿入深さは適宜設定すればよいが、攪拌ピンＧ２の先端を突合せ部Ｊの深さ方向の１／２以上の位置まで挿入することが好ましい。第一の本接合工程が終了したら、クランプＫ２を解除して金属部材１，１を放置する。また、架台ＫＡからスペーサー１０を取り除く。

　図８の（ａ）に示すように、バリ切除工程は、第一の本接合工程で発生したバリＶを切除する工程である。バリ切除工程では、金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂに発生したバリＶを切除して表面１ｂ，１ｂを平担にする。

　第二の本接合工程は、突合せ部Ｊに対して金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃ側から摩擦攪拌接合を行う工程である。図８の（ｂ）に示すように、第二の本接合工程では、まず、金属部材１，１を裏返し、クランプＫ２を介して架台ＫＡに金属部材１，１を移動不能に拘束する。金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂは、基板ＫＡ１の表面と面接触する。また、第二の本接合工程では、金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃから突合せ部Ｊに対して回転した回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入する。そして、突合せ部Ｊに沿って回転ツールＧを相対移動させる。

　本実施形態では、ショルダ部Ｇ１の下端面を、裏面１ｃ，１ｃよりも数ミリ程度押し込んで摩擦攪拌を行う。回転する回転ツールＧによって端面１ａ，１ａの金属が摩擦攪拌されて金属部材１，１が接合される。回転ツールＧの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ２が形成される。金属部材１，１に対する攪拌ピンＧ２の挿入深さは適宜設定すればよいが、塑性化領域Ｗ１と塑性化領域Ｗ２とが接触する程度に挿入することが好ましい。より好ましくは、本実施形態のように攪拌ピンＧ２が塑性化領域Ｗ１に入り込む程度に挿入することが好ましい。

　第二の本接合工程が終了したら、クランプＫ２を解除して金属部材１，１を放置する。図９に示すように、金属部材１，１を放置すると、第二の本接合工程で形成された塑性化領域Ｗ２が熱収縮を起こすため、金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃ側が凹状となるように反った状態となる。

　矯正工程は、金属部材１，１の反りを矯正する工程である。前記した本接合工程が終了したら、摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに、金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂが上方を向くように裏返し、塑性化領域Ｗ１の延長方向と平行になるように長板形状の第一の補助部材Ｔ１を配置する。さらに、金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃの縁部において第一の補助部材Ｔ１と平行になるように、長板形状の第二の補助部材Ｔ２及び第三の補助部材Ｔ３を配置する。即ち、第二の補助部材Ｔ２及び第三の補助部材Ｔ３は、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２（第一の補助部材Ｔ１）を挟んで両側に配置される。

　そして、第一の補助部材Ｔ１の上側に、第一の補助部材Ｔ１と直交するようにロール部材Ｒ１を配置し、第二の補助部材Ｔ２及び第三の補助部材Ｔ３の下側に第二の補助部材Ｔ２及び第三の補助部材Ｔ３と直交するようにロール部材Ｒ２を配置する。つまり、金属部材１，１は、図１０の（ｂ）に示すように、上側に凸の状態でロール部材Ｒ１，Ｒ２の間に配置され、第一の補助部材Ｔ１乃至第三の補助部材Ｔ３を介してロール部材Ｒ１，Ｒ２に狭持される。

　第一の補助部材Ｔ１乃至第三の補助部材Ｔ３は、ロール矯正を行う際の当て材であるとともに、金属部材１，１が傷つかないようにするための部材である。第一の補助部材Ｔ１乃至第三の補助部材Ｔ３は、金属部材１，１よりも軟質の材料であることが好ましく、例えば、アルミニウム合金、硬質ゴム、プラスチック、木材を用いることができる。第一の補助部材Ｔ１乃至第三の補助部材Ｔ３は省略してもよい。

　ロール部材Ｒ１，Ｒ２が互いに近づいて金属部材１，１に圧力を加えると、図１０の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第一の補助部材Ｔ１が金属部材１，１を下側に押し、第二の補助部材Ｔ２及び第三の補助部材Ｔ３が金属部材１，１の両端側を上側に押すため、金属部材１，１に曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントは金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃ側に引張応力を発生させるため、金属部材１，１が強制的に下側に凸に撓ませられる。

　また、図１０の（ａ）に示すように、ロール部材Ｒ１が矢印α方向に回転するとともに、ロール部材Ｒ２が矢印β方向に回転すると、ロール部材Ｒ１，Ｒ２は金属部材１，１に対して矢印γ方向（ロール送り方向）に相対的に移動する。また、ロール部材Ｒ１が矢印β方向に回転するとともにロール部材Ｒ２が矢印α方向に回転すると、ロール部材Ｒ１，Ｒ２は金属部材１，１に対して矢印δ方向（ロール送り方向）に相対的に移動する。つまり、ロール送り方向は、回転ツールＧの移動方向（塑性化領域Ｗ１，Ｗ２）と略平行となる。

　したがって、金属部材１，１に作用する曲げモーメントの位置が、その相対的な移動に伴って遷移していくため、金属部材１，１の全体が強制的に下側に凸に撓まされる。そのため、この相対的な移動を繰り返して往復動させることによって、反りを矯正していくことが可能になる。なお、第一の補助部材Ｔ１乃至第三の補助部材Ｔ３は、金属部材１，１の力学特性や反りの曲率に応じて、反りとは反対側に撓ませて反りを矯正するのに十分な厚みで設定すればよい。

　また、金属部材１，１の縦方向（塑性化領域Ｗ１，Ｗ２と平行な方向）にロール部材Ｒ１，Ｒ２を回転させて矯正工程を行った後、横方向にロール部材Ｒ１，Ｒ２を回転させてもよい。即ち、第一の補助部材Ｔ１乃至第三の補助部材Ｔ３を横方向と平行になるように配置するとともに、第一の補助部材Ｔ１乃至第三の補助部材Ｔ３に対して直交するようにロール部材Ｒ１，Ｒ２を配置する。そして、ロール部材Ｒ１，Ｒ２を横方向に往復動させる。これにより、金属部材１，１をバランスよく矯正することができる。

　また、ここでは、金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂを上にして、矯正工程を行うものとして説明したが、裏返さずに裏面１ｃ，１ｃを上にして矯正工程を行うようにしてもよい。

　以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、第一の本接合工程を行う際に、金属部材１，１同士を予め傾斜させておき、摩擦攪拌接合後の熱収縮を利用することで、第一の本接合工程後に接合された金属部材１，１を平坦にすることができる。これにより、金属部材１，１を裏返しても金属部材１，１が平坦となっているため、第二の本接合工程を好適に行うことができる。

　また、矯正工程を行うことで金属部材１，１に発生した反りを矯正して金属部材１，１を平坦にすることができる。本実施形態によれば、一回の矯正工程を行えばよいため、作業手間を少なくすることができる。また、第一の本接合工程後にバリ切除工程を行うことで、第二の本接合工程において、金属部材１，１がガタつくことなく安定して摩擦攪拌を行うことができる。

　また、本実施形態の接合方法のように、第二接合工程を行う際に、塑性化領域Ｗ１に攪拌ピンＧ２を入り込ませることにより、塑性化領域Ｗ１の先端側を再度攪拌することができる。これにより、塑性化領域Ｗ１に接合欠陥が発生した場合に、塑性化領域Ｗ１が再度摩擦攪拌されるため、当該接合欠陥を修復することができる。よって、接合部の水密性及び気密性を高めることができる。また、突合せ部Ｊの深さ方向の全体が接合されるため、接合強度を高めることができる。

　また、架台ＫＡと金属部材１，１との間にスペーサー１０を配置することにより、金属部材１，１を傾斜させつつ金属部材１，１同士を突き合わせる作業を容易に行うことができる。また、スペーサー１０の高さを変更するだけで、金属部材１，１の傾斜角度を変更することができる。

　なお、本実施形態ではスペーサー１０を用いて金属部材１，１を傾斜させたが、突合せ部Ｊが高くなるように金属部材１，１を傾斜させることが可能であれば、スペーサー１０を省略してもよい。また、スペーサー１０に替えて、凸部又は傾斜部を設けた架台を用いて準備工程を行ってもよい。

［変形例］
　図１１は、矯正工程の変形例を示す斜視図である。変形例に係る矯正工程では、プレス矯正を行う。図１１に示すように、プレス矯正でも、ロール矯正と同様に第一乃至第三の補助部材Ｔ１～Ｔ３を配置する。

　各補助部材を配置したら、公知のプレス装置を用いて、金属部材１，１の表面１ｂ，１ｂから押圧する。第一の補助部材Ｔ１にプレス装置のポンチＰを押し当て、所定の押圧力で押圧する。プレス装置によって金属部材１，１に圧力が加えられると、第一の補助部材Ｔ１が金属部材１，１を下側に押し、第二の補助部材Ｔ２及び第三の補助部材Ｔ３が金属部材１，１の両端側を上側に押すため、金属部材１，１には曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントは金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃ側に引張応力を発生させるため、金属部材１，１が強制的に下側に凸に撓ませられる。

　プレス装置の押圧力は、金属部材１，１の厚みや材料によって適宜設定すればよいが、金属部材１，１の裏面１ｃ，１ｃ側が下に凸となって、裏面１ｃ，１ｃに引張応力が発生するような曲げモーメントを作用させることが好ましい。

　また、プレス矯正では、金属部材１，１の中央だけでなく他の部位も押圧することでバランスよく平坦性を高めることができる。

　以上本発発明の実施形態及び変形例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、本実施形態では、金属部材１，１を両方とも同じ角度で傾斜させているが、両者の傾斜角度が異なってもよい。一方の金属部材１を水平にして、他方の金属部材１を傾斜させてもよい。また、金属部材１，１の他端側を架台に固定せずに第一の本接合工程及び第二の本接合工程を行ってもよい。

［第五実施形態］
　本発明の第五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可動式架台について説明する。

　図１２に示すように、第五実施形態に係る接合方法では、可動式架台３０を用いる。可動式架台３０は、分割架台３１と分割架台３２とを横方向に並設して構成されている。可動式架台３０は、金属部材１Ｘ，１Ｙ（図１３（ａ）参照）を接合するための架台であって、分割架台３２に対して分割架台３１が昇降可能に形成されている。

　分割架台３１は、基板３１ａと、クランプ３１ｂと、冷却流路３１ｃとで構成されている。分割架台３１は、基板３１ａの下部に設けられた昇降部（図示省略）によって上下に移動可能に形成されている。基板３１ａは、金属製であって、直方体を呈する。基板３１ａは、伝熱性の高い金属で形成されていることが好ましい。クランプ３１ｂは、金属部材１Ｙ（図１３（ａ）参照）を基板３１ａに固定する部材である。クランプ３１ｂは、基板３１ａの表面３１ｄに複数個設置されている。

　冷却流路３１ｃは、冷却媒体が流れる流路であって、基板３１ａの内部に複数個形成されている。冷却流路３１ｃに冷却媒体が流れることで金属部材１Ｘ，１Ｙ（図１３の（ａ）参照）を冷却することができる。冷却流路３１ｃは、本実施形態では筒状の管で形成されている。冷却流路３１ｃは、表面３１ｄに近い部位において、表面３１ｄと平行に配設されている。冷却流路３１ｃの本数は特に制限されないが、本実施形態では３本設けている。

　分割架台３２は、基板３２ａと、クランプ３２ｂと、冷却流路３２ｃとで構成されている。分割架台３２は、上下に移動しないように形成されている。基板３２ａは、金属製であって、直方体を呈する。基板３２ａは、伝熱性の高い金属で形成されていることが好ましい。基板３２ａの側面３２ｅは、基板３１ａの側面３１ｅと面接触している。側面３１ｅと側面３２ｅとが面接触することで境界面Ｓが形成される。クランプ３２ｂは、金属部材１Ｘ（図１３（ａ）参照）を基板３２ａに固定する部材である。クランプ３２ｂは、基板３２ａの表面３２ｄに複数個設置されている。

　冷却流路３２ｃは、冷却媒体が流れる流路であって、基板３２ａの内部に複数個形成されている。冷却流路３２ｃに冷却媒体が流れることで金属部材１Ｘ，１Ｙ（図１３の（ａ）参照）を冷却することができる。冷却流路３２ｃは、本実施形態では筒状の管で形成されている。冷却流路３２ｃは、表面３２ｄに近い部位において、表面３２ｄと平行に配設されている。冷却流路３２ｃの本数は特に制限されないが、本実施形態では３本設けている。

　なお、可動式架台３０は、本実施形態では分割架台３１を可動式とし、分割架台３２を固定式にしているが、分割架台３１及び分割架台３２のうち少なくとも一方が昇降可能に構成されていればよい。

　次に、第五実施形態に係る接合方法について説明する。図１３の（ａ）に示すように、第五実施形態では、金属部材１Ｘ，１Ｙの端部同士を突き合わせて形成された突合せ部Ｊを摩擦攪拌によって接合する。第五実施形態に係る接合方法では、準備工程と、第一の本接合工程と、バリ切除工程と、第二の本接合工程とを行う。

　金属部材１Ｘ，１Ｙは、金属製の板状部材である。金属部材１Ｘ，１Ｙは、同等の形状になっている。また、金属部材１Ｘ，１Ｙは同等の材料で形成されている。金属部材１Ｘ，１Ｙ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。

　準備工程は、金属部材１Ｘ，１Ｙ突き合わせるとともに一方の金属部材１Ｘを傾斜させる工程である。準備工程では、まず、分割架台３１を移動させて、分割架台３１の表面３１ｄと分割架台３２の表面３２ｄを面一にする。これにより、表面３１ｄと表面３２ｄが面一な平坦架台が形成される。

　次に、表面３１ｄ及び表面３２ｄの上に金属部材１Ｘ，１Ｙを載置するとともに金属部材１Ｘ，１Ｙの端面１ａ，１ａを突き合わせて突合せ部Ｊを形成する。このとき、突合せ部Ｊが、分割架台３１の上に位置するように設定する。言い換えると、突合せ部Ｊが、境界面Ｓよりも分割架台３１側に位置するように設定する。

　次に、図１３の（ｂ）に示すように、分割架台３２に対して分割架台３１を上昇させる。これにより、表面３２ｄに対して表面３１ｄの位置が高くなり、可動式架台３０の表面に段差が形成される。特許請求の範囲の「載置部」は、本実施形態では高さ位置が異なる表面３１ｄ，３２ｄによって段差が形成された分割架台３１，３２で構成されている。

　分割架台３１を上昇させることで、一方の金属部材１Ｘは、他端側に対して一端側（端面１ａ側）が高くなるように傾斜する。つまり、一方の金属部材１Ｘの他端側は表面３２ｄに当接し、一端側は分割架台３１によって上方に持ち上げられて傾斜する。他方の金属部材１Ｙは、分割架台３１の表面３１ｄにおいて略水平に載置された状態となる。そして、クランプ３１ｂ，３２ｂで金属部材１Ｘ，１Ｙをそれぞれ移動不能に拘束する。

　金属部材１Ｘ，１Ｙが可動式架台３０に固定されると、端面１ａ，１ａの下端は当接した状態となるが、端面１ａ，１ａの上端はわずかに離間した状態となる。

　一方の金属部材１Ｘの傾斜角度は、特に限定されないが、金属部材１Ｘ，１Ｙの材質、各部位の寸法、後記する本接合工程の入熱量や接合後の熱収縮等を考慮して、第一の本接合工程後の熱収縮によって金属部材１Ｘ，１Ｙが平坦になるような傾斜角度を適宜設定すればよい。

　第一の本接合工程は、突合せ部Ｊに対して金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂ側から摩擦攪拌接合を行う工程である。図１４の（ａ）に示すように、第一の本接合工程は、本実施形態では回転ツールＧを用いる。回転ツールＧは、円柱状を呈するショルダ部Ｇ１と、ショルダ部Ｇ１の下端面から突出する攪拌ピンＧ２とで構成されている。攪拌ピンＧ２は、錐台形状を呈する。

　第一の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂ側から突合せ部Ｊに対して回転した回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入する。そして、突合せ部Ｊに沿って回転ツールＧを相対移動させる。

　本実施形態では、ショルダ部Ｇ１の下端面を、表面１ｂ，１ｂよりも数ミリ程度押し込んで摩擦攪拌を行う。また、回転ツールＧの回転方向及び進行方向は、シアー側が金属部材１Ｙ側（金属部材が略水平に配置されている側）となるように設定する。具体的には、回転ツールＧを左回転させて奥行方向（図１４の（ａ）の紙面裏側方向）に相対移動させる。回転する回転ツールＧによって端面１ａ，１ａの金属が摩擦攪拌されて金属部材１Ｘ，１Ｙが接合される。回転ツールＧの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１が形成される。

　なお、金属部材１Ｘが略水平に配置されるとともに、金属部材１Ｙを傾斜させる場合は、金属部材１Ｘ側がシアー側となるように設定する。つまり、この場合は、回転ツールＧを右回転させて奥行方向（図１４の（ａ）の紙面裏側方向）に相対移動させる。

　金属部材１Ｘ，１Ｙに対する攪拌ピンＧ２の挿入深さは適宜設定すればよいが、攪拌ピンＧ２の先端を突合せ部Ｊの深さ方向の１／２以上の位置まで挿入することが好ましい。第一の本接合工程が終了したら、クランプ３１ｂ，３２ｂを解除して金属部材１Ｘ，１Ｙを放置する。第一の本接合工程後は、熱収縮が作用することにより、金属部材１Ｘ，１Ｙが平坦になる。

　図１４の（ｂ）に示すように、バリ切除工程は、第一の本接合工程で発生したバリＶを切除する工程である。バリ切除工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂに発生したバリＶを切除して表面１ｂ，１ｂを平滑にする。

　第二の本接合工程は、可動式架台３０の冷却流路３１ｃに冷媒を流して金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しつつ、突合せ部Ｊに対して金属部材１Ｘ，１Ｙの裏面１ｃ，１ｃ側から摩擦攪拌接合を行う工程である。図１４の（ｃ）に示すように、第二の本接合工程では、まず、分割架台３１を下降させて表面３１ｄ，３２ｄを面一にする。これにより、表面３１ｄと表面３２ｄが面一な平坦架台が形成される。

　第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙを裏返し、クランプ３１ｂ，３２ｂを介して可動式架台３０に金属部材１Ｘ，１Ｙを移動不能に拘束する。金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂは、表面３１ｄ，３２ｄと面接触する。図１４の（ｃ）に示すように、第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙの裏面１ｃ，１ｃから突合せ部Ｊに対して回転した回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入する。そして、冷却流路３１ｃ，３２ｃに冷却媒体を流して金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しつつ突合せ部Ｊに沿って回転ツールＧを相対移動させる。

　本実施形態では、ショルダ部Ｇ１の下端面を、裏面１ｃ，１ｃよりも数ミリ程度押し込んで摩擦攪拌を行う。回転する回転ツールＧによって端面１ａ，１ａの金属が摩擦攪拌されて金属部材１Ｘ，１Ｙが接合される。回転ツールＧの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ２が形成される。金属部材１Ｘ，１Ｙに対する攪拌ピンＧ２の挿入深さは適宜設定すればよいが、塑性化領域Ｗ１と塑性化領域Ｗ２とが接触する程度に挿入することが好ましい。より好ましくは、本実施形態のように攪拌ピンＧ２が塑性化領域Ｗ１に入り込む程度に挿入することがこのましい。以上の工程によって金属部材１Ｘ，１Ｙが接合される。

　以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、第一の本接合工程を行う際に、金属部材１Ｘ，１Ｙの一方を予め傾斜させておき、摩擦攪拌接合後の熱収縮を利用することで、第一の本接合工程後に接合された金属部材１Ｘ，１Ｙを平坦にすることができる。

　また、本実施形態によれば、昇降可能な可動式架台３０を用いているため、金属部材１Ｘの傾斜角度を容易に調節することができる。また、可動式架台３０を段差架台とした状態で金属部材１Ｘ，１Ｙを突き合わせてもよいが、本実施形態のように段差のない平坦架台とした状態から分割架台３１を上昇させることで金属部材１Ｘの傾斜角度の微調整が容易となる。

　また、第一の本接合工程後は接合された金属部材１Ｘ，１Ｙが平坦になっているため、各分割架台３１，３２の表面３１ｄ，３２ｄを面一にした状態で第二の本接合工程を安定して行うことができる。また、金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しながら摩擦攪拌を行うため、摩擦攪拌接合後の熱収縮の発生を抑制することができる。これにより、第二の本接合後の金属部材１Ｘ，１Ｙ同士を平坦にすることができる。また、可動式架台３０を用いることで、一の架台で各工程を行うことができる。

　また、バリ切除工程を行うことで、金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂと表面３１ｄ，３２ｄとを面接触させることができる。これにより、冷却効率を高めることができる。また、突合せ部Ｊの延長方向に沿って冷却流路３１ｃ，３２ｃを配設することにより、摩擦熱が発生する部分を集中的に冷却することができるため、冷却効率を高めることができる。また、第一の本接合工程において塑性化領域Ｗ１内に形成された接合欠陥を第二の本接合工程で再度摩擦攪拌することができるため、接合部の水密性及び気密性を高めることができるとともに接合強度を高めることができる。

　また、本実施形態では、第一の本接合工程において、他方の金属部材１Ｙ側がシアー側となるように回転ツールＧの回転方向及び進行方向を設定した。これにより、第一の本接合工程では、フロー側（一方の金属部材１Ｘ側）よりもシアー側（他方の金属部材１Ｙ側）の方が入熱量が大きくなる。しかし、分割架台３１の表面３１ｄと金属部材１Ｙの裏面１ｃは面接触しているため、抜熱効率が高くなり（図１４の（ａ）の矢印Ｑ参照）、金属部材１Ｙに残留する熱量は小さくなる。これにより、金属部材１Ｙの熱収縮を抑制することができる。

　一方、一方の金属部材１Ｘ側は、金属部材１Ｘの他端側及び一端側が表面３２ｄ，３１ｄとそれぞれ線接触しているだけであるため、抜熱効率は低くなる。しかし、金属部材１Ｘ側はフロー側（回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速さが低速になる側）となるため、シアー側よりも入熱量が小さくなる。これにより、金属部材１Ｘに残留する熱量を小さくすることができる。

［変形例］
　図１５は、第五実施形態の変形例を示す断面図であって、（ａ）は第二の本接合工程前を示し、（ｂ）は第二の本接合工程中を示す。第五実施形態に係る第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しながら摩擦攪拌を行ったが、これに限定されるものではない。

　図１５の（ａ）及び（ｂ）に示す変形例に係る第二の本接合工程では、本接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合を行う。本接合用回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。本接合用回転ツール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（図示省略）の回転軸に連結される部位である。

　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になっている。攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝Ｆ３が刻設されている。本実施形態では、本接合用回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝Ｆ３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Ｆ３は、螺旋溝Ｆ３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、本接合用回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝Ｆ３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Ｆ３は、螺旋溝Ｆ３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Ｆ３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Ｆ３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（金属部材１Ｘ，１Ｙ）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

　変形例に係る第二の本接合工程では、図１５の（ｂ）に示すように、金属部材１Ｘ，１Ｙの裏面１ｃ，１ｃ側から攪拌ピンＦ２を突合せ部Ｊに挿入し、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１Ｘ，１Ｙに接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う。攪拌ピンＦ２の移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。攪拌ピンＦ２の挿入深さは適宜設定すればよいが、本実施形態のように攪拌ピンＦ２の先端が塑性化領域Ｗ１に入り込む程度に挿入することが好ましい。

　変形例に係る第二の本接合工程によれば、例えば、第五実施形態のようにショルダ部Ｇ１が金属部材１Ｘ，１Ｙに接触せず、攪拌ピンＦ２のみが金属部材１Ｘ，１Ｙに接触するため、入熱量を小さくすることができる。これにより、金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しなくても金属部材１Ｘ，１Ｙの変形を抑制することができる。これにより、第二の本接合工程後の金属部材１，１を平坦にすることができる。

　また、変形例では、本接合用回転ツールＦを用いて第二の本接合工程を行ったが、例えば、回転ツールＧよりも小型の小型回転ツールＨ（図１７の（ｂ）参照）を用いて入熱量が小さくなるように摩擦攪拌を行ってもよい。このようにしても、金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しなくても入熱量を小さくすることにより金属部材１Ｘ，１Ｙの熱収縮を抑制することができる。

　なお、第二の本接合工程において、本接合用回転ツールＦ又は小型回転ツールＨを用いる場合、金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しながら摩擦攪拌を行ってもよい。これにより、金属部材１Ｘ，１Ｙ内に残留する熱量がさらに小さくなるため、金属部材１Ｘ，１Ｙの熱収縮を抑制することができる。

［第六実施形態］
　次に、本発明の第六実施形態に係る接合方法について説明する。第六実施形態に係る接合方法では、図１６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、段差のある段差架台４０と、段差のない平坦架台５０を用いる点で第五実施形態と相違する。第六実施形態では、第五実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　図１６の（ａ）に示すように、段差架台４０は、基板４１と、クランプ４２とで構成されている。基板４１は、表面４０ａと、表面４０ａよりも低い位置に形成された表面４０ｂと、表面４０ａ，４０ｂに対して垂直な垂直面４０ｃとで構成されている。特許請求の範囲の「載置部」は、本実施形態では高さ位置が異なる表面４０ａ，４０ｂによって段差が形成された段差架台４０で構成されている。

　図１６の（ｂ）に示すように、平坦架台５０は、基板５１と、挟持部材５２，５２と、複数の冷却流路５３とで構成されている。基板５１は、直方体を呈し、伝熱性の高い金属で形成されていることが好ましい。

　次に、第六実施形態に係る接合方法について説明する。図１６の（ａ）に示すように、第六実施形態に係る接合方法では、準備工程と、第一の本接合工程と、バリ切除工程と、第二の本接合工程とを行う。

　準備工程は、金属部材１Ｘ，１Ｙを突き合わせるとともに、一方の金属部材１Ｘを傾斜させる工程である。準備工程では、まず、垂直面４０ｃよりも表面４０ａ側に突合せ部Ｊが位置するように金属部材１Ｘ，１Ｙを突き合わせる。これにより、一方の金属部材１Ｘは、他端側に対して一端側（端面１ａ側）が高くなるように傾斜する。他方の金属部材１Ｙは、表面４０ａにおいて略水平に載置された状態となる。そして、クランプ４２，４２で金属部材１Ｘ，１Ｙをそれぞれ移動不能に拘束する。

　第一の本接合工程は、突合せ部Ｊに対して金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂ側から摩擦攪拌を行う工程である。第一の本接合工程及びバリ切除工程は、第五実施形態と同等である。

　第二の本接合工程は、図１６の（ｂ）に示すように、平坦架台５０を用いて金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しつつ、突合せ部Ｊに対して金属部材１Ｘ，１Ｙの裏面１ｃ，１ｃ側から摩擦攪拌を行う工程である。第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙを裏返し、挟持部材５２，５２を介して金属部材１Ｘ，１Ｙを移動不能に拘束する。金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂは、表面５０ａと面接触する。

　そして、第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙの裏面１ｃ，１ｃから突合せ部Ｊに対して回転した回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入する。そして、冷却流路５３に冷却媒体を流して金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しつつ突合せ部Ｊに沿って回転ツールＧを相対移動させる。第二の本接合工程を行うときに、攪拌ピンＧ２を第一の本接合工程で形成された塑性化領域Ｗ１に入り込む程度に挿入することについては第五実施形態と同等である。

　以上説明した本実施形態に係る接合方法のように、第一の本接合工程と第二の本接合工程で別々の架台を設けて接合しても第五実施形態と略同等の効果を奏することができる。

　以上本発明の第六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設計変更が可能である。第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しながら摩擦攪拌を行ったがこれに限定されるものではない。例えば、本接合用回転ツールＦ（図１５の（ａ）、（ｂ）参照）又は回転ツールＧよりも小型の小型回転ツールＨ（図１７の（ｂ）参照）を用いて入熱量が小さくなるように摩擦攪拌を行ってもよい。これにより、金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しなくても入熱量を小さくすることにより金属部材１Ｘ，１Ｙの熱収縮を抑制し、第二の本接合工程後の金属部材１，１を平坦にすることができる。

　なお、第二の本接合工程において、本接合用回転ツールＦ又は小型回転ツールＨを用いる場合、金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しながら摩擦攪拌を行ってもよい。これにより、より残留する熱量が小さくなるため、金属部材１Ｘ，１Ｙの熱収縮を抑制することができる。

［第七実施形態］
　次に、本発明の第七実施形態に係る接合方法について説明する。第七実施形態に係る接合方法では、図１７の（ａ）に示すように、主に、介設プレート７０を用いる点で第五実施形態と相違する。第七実施形態では、第五実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　第七実施形態では、段差のない平坦架台６０と介設プレート７０とを用いる。平坦架台６０は、基板６１と、クランプ６２と、冷却流路６３とで構成されている。基板６１は、直方体を呈する。基板６１の表面６１ａは平坦になっている。基板６１は伝熱性の高い金属で形成されていることが好ましい。基板６１には、複数の冷却流路６３が配設されている。

　介設プレート７０は、金属製の板状部材である。介設プレート７０の材料は、金属であれば特に制限されないが、融点が高く、かつ、伝熱性の高いものであることが好ましい。介設プレート７０は、例えば、鉄、銅、アルミニウム合金等で形成されることが好ましい。

　次に、第七実施形態に係る接合方法について説明する。図１７の（ａ）に示すように、第七実施形態に係る接合方法では、準備工程と、第一の本接合工程と、バリ切除工程と、第二の本接合工程とを行う。

　準備工程は、金属部材１Ｘ，１Ｙを突き合わせるとともに、一方の金属部材１Ｘを傾斜させる工程である。準備工程では、まず、基板６１の表面６１ａに介設プレート７０を載置する。介設プレート７０の裏面７０ｂは、表面６１ａと面接触する。これにより、金属部材１Ｘ，１Ｙを載置する載置部に段差が形成される。特許請求の範囲の「載置部」は、本実施形態では高さ位置が異なる表面６１ａと表面７０ａによって段差が形成された平坦架台６０及び介設プレート７０で構成されている。

　そして、準備工程では、介設プレート７０の上に突合せ部Ｊが位置するように金属部材１Ｘ，１Ｙを突き合わせる。これにより、一方の金属部材１Ｘは、他端側に対して一端側（端面１ａ側）が高くなるように傾斜する。他方の金属部材１Ｙは、介設プレート７０の表面７０ａにおいて略水平に載置された状態となる。そして、クランプ６２，６２で金属部材１Ｘ，１Ｙをそれぞれ移動不能に拘束する。

　第一の本接合工程は、突合せ部Ｊに対して金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂ側から摩擦攪拌接合を行う工程である。本実施形態では、介設プレート７０（金属部材の裏面が表面７０ａと面接触している側）側がシアー側となるように回転ツールＧの回転方向及び進行方向を設定する。つまり、本実施形態では、回転ツールＧを左回転させつつ金属部材１Ｘ，１Ｙの奥行方向（図１７の（ａ）の紙面裏側方向）に回転ツールＧを相対移動させる。バリ切除工程は、第五実施形態と同等である。

　なお、一方の金属部材１Ｘの裏面１ｃに介設プレート７０を配置しつつ、一方の金属部材１Ｘを水平に載置し、他方の金属部材１Ｙを傾斜させる場合は、回転ツールＧを右回転させつつ金属部材１Ｘ，１Ｙの奥行方向（図１７の（ａ）の紙面裏側方向）に回転ツールＧを相対移動させる。これにより、この場合は、略水平に配置された金属部材１Ｘ側がシアー側となる。

　第二の本接合工程は、図１７の（ｂ）に示すように、金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しつつ、小型回転ツールＨを用いて金属部材１Ｘ，１Ｙの裏面１ｃ，１ｃ側から摩擦攪拌接合を行う工程である。第二の本接合工程では、まず、介設プレート７０を基板６１から取り除く。そして、金属部材１Ｘ，１Ｙを裏返し、クランプ６２で金属部材１Ｘ，１Ｙを移動不能に拘束する。金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂは、表面６１ａと面接触する。

　そして、第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙの裏面１ｃ，１ｃ側から突合せ部Ｊに対して回転した小型回転ツールＨを挿入する。小型回転ツールＨは、回転ツールＧよりも小型になっている。小型回転ツールＨは、円柱状を呈するショルダ部Ｈ１と、ショルダ部Ｈ１の下端面から突出する攪拌ピンＨ２とで構成されている。攪拌ピンＨ２は、錐台形状を呈する。

　第二の本接合工程では、冷却流路６３に冷却媒体を流して金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しつつ、ショルダ部Ｈ１の下端面を裏面１ｃ，１ｃよりも数ミリ程度押し込んで摩擦攪拌を行う。小型回転ツールＨの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。攪拌ピンＨ２の挿入深さは適宜設定すればよいが、塑性化領域Ｗ１と塑性化領域Ｗ２とが接触する程度に挿入することが好ましい。より好ましくは、攪拌ピンＨ２が塑性化領域Ｗ１に入り込む程度に挿入することが好ましい。

　以上説明した第七実施形態のように、介設プレート７０を用いて段差のある載置部を設けてもよい。本実施形態では、第一の本接合工程を行う際に、一方の金属部材１Ｘを予め傾斜させておき、摩擦攪拌接合後の熱収縮を利用することで、第一の本接合工程後に接合された金属部材１Ｘ，１Ｙを平坦にすることができる。

　また、第二の本接合工程では、介設プレート７０を取り除き平坦な表面６１ａを備えた段差のない平坦架台６０を用いる。第一の本接合工程後は接合された金属部材１Ｘ，１Ｙが平坦になっているため、平坦架台６０により第二の本接合工程を安定して行うことができる。

　また、第二の本接合工程では、小型回転ツールＨを用いて摩擦攪拌接合を行うことで入熱量を小さくすることができる。また、本実施形態では、第二の本接合工程で金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しながら摩擦攪拌を行う。これにより、第二の本接合工程後の金属部材１Ｘ，１Ｙ内に残留する熱量がさらに小さくなるため、金属部材１Ｘ，１Ｙの熱収縮を抑制することができる。

　また、平坦架台６０の表面６１ａに介設プレート７０を配置又は除去することで、一の平坦架台６０で第一の本接合工程及び第二の本接合工程を行うことができる。

　また、本実施形態では、第一の本接合工程において、介設プレート７０側がシアー側となるように回転ツールＧの回転方向及び進行方向を設定した。これにより、第一の本接合工程では、フロー側（一方の金属部材１Ｘ側）よりもシアー側（他方の金属部材１Ｙ側）の方が入熱量が大きくなる。しかし、介設プレート７０を介して基板６１側に抜熱（図１７の（ａ）の矢印Ｑ参照）されるため、金属部材１Ｙに残留する熱量は小さくなる。これにより、金属部材１Ｙの熱収縮を抑制することができる。

　一方、一方の金属部材１Ｘ側は、金属部材１Ｘの他端側及び一端側が表面６１ａ及び表面７０ａと線接触しているだけであるため、抜熱効率は低くなる。しかし、金属部材１Ｙ側はフロー側（回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速さが低速になる側）となるため、シアー側よりも入熱量が小さくなる。これにより、金属部材１Ｘに残留する熱量を小さくすることができる。

　なお、第七実施形態においては、小型回転ツールＨに替えて、本接合用回転ツールＦを用いて第二の本接合工程を行ってもよい。また、第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙの冷却作業を省略してもよい。

［変形例］
　図１８は、本発明の第七実施形態の変形例を示す断面図であって、（ａ）は第一の本接合工程を示し、（ｂ）は第二の本接合工程を示す。当該変形例では、第二の本接合工程において、第一の本接合工程とは異なる介設プレートを用いる点で第七実施形態と相違する。当該変形例では、第七実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　当該変形例に係る接合方法では、準備工程と、第一の本接合工程と、バリ切除工程と、第二の本接合工程とを行う。準備工程では、第七実施形態と同じ要領で、介設プレート（第一介設プレート）７０を用いて一方の金属部材１Ｘを傾斜させる。また、介設プレート７０の表面７０ａに金属部材１Ｙを配置する。第一の本接合工程及びバリ切除工程は、第七実施形態と同等である。

　第二の本接合工程では、図１８の（ｂ）に示すように、介設プレート（第二介設プレート）７１を配置しつつ、金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しながら小型回転ツールＨを用いて金属部材１Ｘ，１Ｙの裏面１ｃ，１ｃ側から摩擦攪拌接合を行う工程である。第二の本接合工程では、まず、基板６１から介設プレート７０を取り除くとともに、基板６１に介設プレート７１を配置する。介設プレート７１は、板状部材であって、介設プレート７０と同等の材料で形成されている。また、介設プレート７１は、金属部材１Ｘ，１Ｙと同等の幅で形成されている。介設プレート７１の裏面７１ｂは、基板６１の表面６１ａに面接触する。

　金属部材１Ｘ，１Ｙを裏返し、クランプ６２で金属部材１Ｘ，１Ｙを移動不能に拘束する。金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂの全面は、介設プレート７１の表面７１ａと面接触する。

　第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙの裏面１ｃ，１ｃ側から突合せ部Ｊに対して回転した小型回転ツールＨを挿入する。第二の本接合工程では、冷却流路６３に冷却媒体を流して金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しつつ、ショルダ部Ｈ１の下端面を裏面１ｃ，１ｃよりも数ミリ程度押し込んで摩擦攪拌を行う。小型回転ツールＨの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。攪拌ピンＨ２の挿入深さは適宜設定すればよいが、塑性化領域Ｗ１と塑性化領域Ｗ２とが接触する程度に挿入することが好ましい。より好ましくは、攪拌ピンＨ２が塑性化領域Ｗ１に入り込む程度に挿入することが好ましい。

　以上説明した第七実施形態の変形例ように、介設プレート７０を用いて段差のある載置部を設けてもよい。本変形例では、第一の本接合工程を行う際に、一方の金属部材１Ｘを予め傾斜させておき、摩擦攪拌接合後の熱収縮を利用することで、第一の本接合工程後に接合された金属部材１Ｘ，１Ｙを平坦にすることができる。

　また、第二の本接合工程では、表面７１ａが平坦な介設プレート７１を用いる。第一の本接合工程後は接合された金属部材１Ｘ，１Ｙが平坦になっているため、介設プレート７１により第二の本接合工程を安定して行うことができる。

　また、第二の本接合工程では、小型回転ツールＨを用いて摩擦攪拌接合を行うことで入熱量を小さくすることができる。また、介設プレート７１の裏面７１ｂは基板６１の表面６１ａに面接触するとともに、金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂは、介設プレート７１の表面７１ａに面接触する。これにより、金属部材１Ｘ，１Ｙの全面から介設プレート７１を介して基板６１側に抜熱（図１８の（ｂ）の矢印Ｒ参照）されるため、金属部材１Ｘ，１Ｙに残留する熱量は小さくなる。さらに、本変形例では、第二の本接合工程で金属部材１Ｘ，１Ｙを冷却しながら摩擦攪拌を行う。これにより、金属部材１Ｘ，１Ｙ内に残留する熱量がさらに小さくなるため金属部材１Ｘ，１Ｙを平坦にすることができる。

　また、介設プレート７１の大きさは特に制限されないが、金属部材１Ｘ，１Ｙの表面１ｂ，１ｂの全面を介設プレート７１に面接触させることで抜熱効率を向上させることができる。また、第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙの冷却作業を省略してもよい。

　なお、第七実施形態の変形例においては、小型回転ツールＨに替えて、本接合用回転ツールＦを用いて第二の本接合工程を行ってもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２のみが金属部材１Ｘ，１Ｙに接触するため、入熱量を小さくすることができる。これにより、金属部材１Ｘ，１Ｙの変形を抑制することができる。また、この場合も、第二の本接合工程では、金属部材１Ｘ，１Ｙの冷却作業を省略してもよい。

　また、本変形例では、介設プレート（第一介設プレート）７０と介設プレート（第二介設プレート）７１と別々のものを用いたが、介設プレート７０を第二の本接合工程で用いてもよい。また、第二の本接合工程では、介設プレート７０を二枚並設させてもよい。

　以上本発明の実施形態及び変形例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、前記した実施形態及び変形例では、第二の本接合工程を行ったが、第二の本接合工程は省略してもよい。また、前記した実施形態及び変形例では、金属部材１Ｘ，１Ｙの他端側をクランプで固定したが、金属部材１Ｘ，１Ｙの他端側を架台に固定せずに第一の本接合工程及び第二の本接合工程を行ってもよい。

　また、本実施形態及び変形例では、第一の本接合工程において、他方の金属部材１Ｙ側（架台又は介設プレートと面接触している金属部材側）がシアー側となるように回転ツールの回転方向及び進行方法を設定したが、回転ツールのシアー側、フロー側をどのように設定するかは、金属部材１Ｘ，１Ｙの材質、各部位の寸法、本接合工程の入熱量や接合後の熱収縮等を考慮して適宜設定すればよい。

　１　　　金属部材
　１ａ　　端面
　１ｂ　　表面
　１ｃ　　裏面
　１０　　スペーサー
　Ｇ　　　回転ツール
　Ｇ１　　ショルダ部
　Ｇ２　　攪拌ピン
　Ｊ　　　突合せ部
　Ｋ　　　第一架台（架台）

Claims

　一対の金属部材の一端側の端面同士を突き合わせて突合せ部を形成する準備工程と、
　前記金属部材の表面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第一の本接合工程と、
　前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程と、を含み、
　前記第一の本接合工程では、前記金属部材の他端側に対して一端側が高くなるように前記金属部材を傾斜させた状態で摩擦攪拌を行い、
　前記第一の本接合工程終了後に摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに前記両金属部材を裏返し、前記第二の本接合工程を行うことを特徴とする接合方法。
　前記第二の本接合工程では、前記金属部材の表面側に配置された冷却板で冷却しつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の接合方法。
　前記準備工程では、架台と前記金属部材の裏面側との間にスペーサーを配置するとともに、前記スペーサーを用いて前記他端側に対して前記一端側が高くなるように前記各金属部材を傾斜させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の接合方法。
　前記架台は、前記冷却板を備えていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の接合方法。
　前記金属部材を載置する架台に凸部を設けておき、前記準備工程では、前記凸部を用いて前記他端側に対して前記一端側が高くなるように前記各金属部材を傾斜させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の接合方法。
　前記金属部材を載置する架台に傾斜載置部を設けておき、前記準備工程では、前記傾斜載置部を用いて前記他端側に対して前記一端側が高くなるように前記金属部材の少なくともいずれか一方を傾斜させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の接合方法。
　前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に回転ツールの攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の接合方法。
　前記第二の本接合工程後に、前記第二の本接合工程における摩擦攪拌により形成された前記金属部材の表面側に凸となる反りを矯正する矯正工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の接合方法。
　前記矯正工程では、前記金属部材の裏面側に引張応力が発生するような曲げモーメントを作用させることで前記反りを矯正することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の接合方法。
　前記矯正工程では、一対のロール部材を前記金属部材の表面及び裏面で移動させるロール矯正により前記反りを矯正するとともに、前記第一の本接合工程及び前記第二の本接合工程における回転ツールの移動方向を前記ロール部材の送り方向とすることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の接合方法。
　前記矯正工程では、前記金属部材の表面に当接する第一の補助部材を前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に沿って配置するとともに、前記金属部材の裏面に当接する第二及び第三の補助部材を、前記塑性化領域を挟んで両側に配した状態で前記ロール矯正を行うことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の接合方法。
　前記金属部材よりも硬度の低い材料で前記各補助部材を形成することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の接合方法。
　前記矯正工程では、プレス矯正により前記反りを矯正することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の接合方法。
　前記矯正工程では、前記金属部材の表面に当接する第一の補助部材を前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に沿って配置するとともに、前記金属部材の裏面に当接する第二及び第三の補助部材を、前記塑性化領域を挟んで両側に配した状態で前記プレス矯正を行うことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の接合方法。
　前記金属部材よりも硬度の低い材料で前記各補助部材を形成することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の接合方法。
　金属部材の一端側の端面同士を突き合わせて突合せ部を形成する準備工程と、
　前記金属部材の表面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第一の本接合工程と、を含み、
　前記第一の本接合工程では、前記金属部材を載置する載置部に段差を設け、前記段差を利用して一方の前記金属部材の他端側に対して一端側が高くなるように傾斜させ、他方の前記金属部材を前記載置部に略水平に載置した状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする接合方法。
　前記載置部を一対の分割架台を並設して形成するとともに、少なくとも一方の前記分割架台を昇降可能に形成し、
　前記第一の本接合工程では、一方の前記分割架台の表面に対して他方の前記分割架台の表面を上方に位置させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の接合方法。
　前記準備工程では、前記各分割架台の表面同士を面一に設定するとともに前記突合せ部が他方の前記分割架台の上に位置するように一対の前記金属部材を突き合わせた後、他方の前記分割架台を一方の前記分割架台に対して上昇させることで一方の前記金属部材を傾斜させることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の接合方法。
　前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを切除するとともに前記金属部材を裏返し、
　前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、
　前記第二の本接合工程では、前記各分割架台の表面を面一にするとともに、一対の前記分割架台の内部に形成された冷却流路に冷却媒体を流して前記金属部材を冷却しつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の接合方法。
　前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の接合方法。
　前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを切除するとともに前記金属部材を裏返し、
　前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、
　前記第二の本接合工程では、前記各分割架台の表面を面一にするとともに、前記第一の本接合工程で用いた回転ツールよりも小型の小型回転ツールを用いて摩擦攪拌を行うか、又は、攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の接合方法。
　前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の接合方法。
　前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに前記金属部材を裏返し、
　前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、
　前記第二の本接合工程では、段差のない平坦架台を用いるとともに、前記平坦架台の冷却流路に冷却媒体を流して前記金属部材を冷却しつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の接合方法。
　前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第２３項に記載の接合方法。
　前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを切除するとともに前記金属部材を裏返し、
　前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、
　前記第二の本接合工程では、段差のない平坦架台を用いるとともに、前記第一の本接合工程で用いた回転ツールよりも小型の小型回転ツールを用いて摩擦攪拌を行うか、又は、攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の接合方法。
　前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の接合方法。
　前記載置部を、段差のない平坦架台及び前記平坦架台の表面に配置された金属製の介設プレートで形成し、
　前記第一の本接合工程では、他方の前記金属部材の裏面を前記介設プレートの表面に面接触させるとともに、前記介設プレートによって形成された段差を利用して一方の前記金属部材を傾斜させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の接合方法。
　前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに前記金属部材を裏返し、
　前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、
　前記第二の本接合工程では、前記介設プレートを取り除き、前記平坦架台の冷却流路に冷却媒体を流して前記金属部材を冷却しつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の接合方法。
　前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第２８項に記載の接合方法。
　前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを切除するとともに前記金属部材を裏返し、
　前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、
　前記第二の本接合工程では、前記介設プレートを取り除き、前記第一の本接合工程で用いた回転ツールよりも小型の小型回転ツールを用いて摩擦攪拌を行うか、又は、攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の接合方法。
　前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第３０項に記載の接合方法。
　前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを除去するとともに前記金属部材を裏返し、
　前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、
　前記第二の本接合工程では、前記金属部材の表面を金属製の介設プレートの表面に面接触させるとともに、前記平坦架台の冷却流路に冷却媒体を流して前記金属部材を冷却しつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の接合方法。
　前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第３２項に記載の接合方法。
　前記第一の本接合工程を行った後に摩擦攪拌で発生したバリを切除するとともに前記金属部材を裏返し、
　前記金属部材の裏面側から前記突合せ部に摩擦攪拌を行う第二の本接合工程を含み、
　前記第二の本接合工程では、前記金属部材の表面を金属製の介設プレートの表面に面接触させるとともに、前記第一の本接合工程で用いた回転ツールよりも小型の小型回転ツールを用いて摩擦攪拌を行うか、又は、攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の接合方法。
　前記第二の本接合工程では、前記第一の本接合工程で形成された塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第３４項に記載の接合方法。
　前記第一本接合工程では、摩擦攪拌の回転ツールのシアー側が他方の前記金属部材側となるように前記回転ツールの回転方向及び進行方向を設定することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の接合方法。