WO2017212875A1

WO2017212875A1 - 摩擦攪拌接合方法

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Publication number: WO2017212875A1
Application number: PCT/JP2017/018171
Authority: WO
Inventors: 堀　久司; 伸城瀬尾
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: CN108367382A

Abstract

摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる摩擦攪拌接合方法を提供することを課題とする。金属部材（１，２）を接合する摩擦攪拌接合方法であって、金属部材（１，２）の突合せ部（Ｊ１）に回転した回転ツール（仮接合用回転ツール）（Ｆ）の攪拌ピン（Ｆ２）を挿入し、攪拌ピン（Ｆ２）のみを金属部材（１，２）に接触させた状態でスポット仮付けを行う仮接合工程と、突合せ部（Ｊ１）に回転した回転ツール（本接合用回転ツール）（Ｆ）の攪拌ピン（Ｆ２）を挿入し、攪拌ピン（Ｆ２）のみを金属部材（１，２）に接触させた状態で突合せ部（Ｊ１）に沿って相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

Description

摩擦攪拌接合方法

　本発明は、摩擦攪拌接合方法に関する。

　特許文献１には、金属部材同士が突き合わされた突合せ部に対して、小型の回転ツールで仮接合工程を行った後、大型の回転ツールで本接合工程を行う摩擦攪拌接合方法が記載されている。仮接合工程を行うことにより、本接合工程の際に、突合せ部の目開きを防ぐことができる。

特開２０１０－２７４３２０号公報

　当該摩擦攪拌接合方法の仮接合工程は、小型の回転ツールのショルダ部を数ミリ程度金属部材に押し込んで接合するというものである。当該接合方法であると、ショルダ部を金属部材に押し込むため摩擦攪拌装置に作用する負荷が大きくなるという問題がある。

　そこで、本発明は、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる摩擦攪拌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、二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記金属部材の突合せ部に回転した仮接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記突合せ部に回転した本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。
　また、本発明は、表面の高さが変化する金属部材同士を突き合わせて高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、高さが変化する前記突合せ部に対して回転した仮接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記突合せ部に回転した本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対的に移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で突合せ部のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、従来のように突合せ部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。また、本接合工程においても攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。

　また、前記本接合工程では、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。
　また、前記本接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の深さがほぼ一定になるように、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さを調節することが好ましい。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、接合部の接合強度をほぼ一定に保つことができる。

　また、前記仮接合用回転ツール及び前記本接合用回転ツールは同一の回転ツールであることが好ましい。かかる摩擦攪拌接合方法によれば、回転ツールの交換を行う必要が無いため作業効率を高めることができる。

　このような課題を解決するために本発明は、二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記金属部材の突合せ部に溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記突合せ部に回転した回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。
　また、本発明は、表面の高さが変化する金属部材同士を突き合わせて高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、高さが変化する前記突合せ部に対して溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記突合せ部に回転した回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対的に移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、仮接合工程においては溶接で突合せ部のスポット仮付けを行うため、従来のように突合せ部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。また、本接合工程においては攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。

　また、前記仮接合工程では、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接を行うことが好ましい。また、前記仮接合工程では、溶加材を供給しつつ溶接を行い前記突合せ部に溶接金属を形成し、前記本接合工程では、前記攪拌ピンのみを前記金属部材及び前記溶接金属に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。

　前記課題を解決するために本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて板状の第一金属部材と第二金属部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成するとともに、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の表面とで前記突合せ部の端部に位置する内隅を形成する突合せ工程と、前記内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程と、仮接合された前記内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

　また、前記課題を解決するための本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて板状の第一金属部材と第二金属部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、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せ工程と、前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の端面とで形成され、前記重合部の一端部に位置する表内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程と、仮接合された前記表内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して前記表内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

　また、前記第一金属部材の端面と板状の第二金属部材の裏面とで形成され、前記重合部の他端部に位置する裏内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う第二の仮接合工程と、仮接合された前記裏内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して前記裏内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う第二の本接合工程と、をさらに含むことが好ましい。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、内隅を接合する場合において、攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で突合せ部のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、従来のように突合せ部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。また、本接合工程においても攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。

　また、摩擦攪拌接合方法において、前記仮接合用回転ツール及び前記本接合用回転ツールは同一の回転ツールであることが好ましい。かかる摩擦攪拌接合方法によれば、回転ツールの交換を行う必要が無いため作業効率を高めることができる。

　前記課題を解決するために本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて板状の第一金属部材と第二金属部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成するとともに、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の表面とで前記突合せ部の端部に位置する内隅を形成する突合せ工程と、前記内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う仮接合工程と、仮接合された前記内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

　また、前記課題を解決するために本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて板状の第一金属部材と第二金属部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、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せ工程と、前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の端面とで形成され、前記重合部の一端部に位置する表内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う仮接合工程と、仮接合された前記表内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して前記表内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

　また、前記第一金属部材の端面と板状の第二金属部材の裏面とで形成され、前記重合部の他端部に位置する裏内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う第二の仮接合工程と、仮接合された前記裏内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して前記裏内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う第二の本接合工程と、をさらに含むことが好ましい。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、内隅を接合する場合の仮接合工程においては溶接で突合せ部のスポット仮付けを行うため、仮付けを摩擦攪拌にて行う場合より、摩擦攪拌装置に作用する負担を軽減できる。さらに、従来のように突合せ部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。また、本接合工程においても攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。

　前記課題を解決するために本発明は、攪拌ピンを備えた本接合用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摩擦攪拌接合方法である。そして、表面の高さが変化する前記第一金属部材および前記第二金属部材を突き合わせて、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の表面とで形成される内隅を形成しつつ、高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、前記内隅に前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンのみを挿入して、前記内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴としている。

　前記課題を解決するために本発明は、攪拌ピンを備えた本接合用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摩擦攪拌接合方法である。そして、表面の高さが変化する前記第一金属部材の表面と、裏面の高さが変化する前記第二金属部材の裏面とを重ね合わせて、前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の端面とで形成される表内隅を形成しつつ、高さが変化する重合部を形成する重ね合せ工程と、前記表内隅に前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンのみを挿入して、前記表内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴としている。
　また、前記本接合工程において、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の裏面とで形成される裏内隅に前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンのみを挿入して、前記裏内隅に沿って摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、内隅を接合する場合において、本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。

　また、前記本接合工程の前に、前記内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程を含むことが好ましい。
　また、前記本接合工程の前に、前記表内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程を含むことが好ましい。
　また、前記本接合工程の前に、前記裏内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程を含むことが好ましい。
　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で突合せ部のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、従来のように突合せ部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。

　また、前記本接合工程の前に、前記内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う仮接合工程を含むことが好ましい。
　また、前記本接合工程の前に、前記表内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う仮接合工程を含むことが好ましい。
　また、前記本接合工程の前に、前記裏内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う仮接合工程を含むことが好ましい。
　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、仮接合工程において、溶接で突合せ部のスポット仮付けを行うため、仮付けを摩擦攪拌にて行う場合より、摩擦攪拌装置に作用する負担を軽減できる。また、従来のように突合せ部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。

　また、摩擦攪拌接合方法において、前記仮接合用回転ツールおよび前記本接合用回転ツールは同一の回転ツールであることが好ましい。かかる摩擦攪拌接合方法によれば、回転ツールの交換を行う必要が無いため作業効率を高めることができる。

　本発明に係る摩擦攪拌接合方法によれば、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。

第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の突合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接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す斜視図である。第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の突合せ工程前を示す斜視図である。第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の突合せ工程後を示す斜視図である。第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の変形例の本接合工程を示す断面図である。第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す斜視図である。第四実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第四実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。第四実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の変形例の本接合工程を示す断面図である。第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の突合せ工程を示す斜視図である。第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す斜視図である。第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。第六実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の突合せ工程を示す斜視図である。第六実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第六実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す斜視図である。第六実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。第七実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の突合せ工程前を示す斜視図である。第七実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の突合せ工程後を示す斜視図である。第七実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第七実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。第七実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の変形例の本接合工程を示す断面図である。第八実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第八実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す斜視図である。第八実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。第九実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第九実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す斜視図である。第九実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。第十実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第十実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。第十実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の変形例の本接合工程を示す断面図である。第十一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の突合せ工程前を示す斜視図である。第十一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程を示す斜視図である。第十一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示した図で、表内隅を本接合する工程の斜視図である。第十一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示した図で、裏内隅を本接合する工程の斜視図である。第十一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の仮接合工程の変形例を示す斜視図である。

［第一実施形態］
　本発明の第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。なお、以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面という意味である。

　突合せ工程は、図１に示すように、金属部材１，２を突き合わせる工程である。金属部材１，２は、アルミニウム合金製の板状部材である。金属部材１，２の材料は、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の摩擦攪拌可能な金属から適宜選択される。突合せ工程では、金属部材１の端面１ａと、金属部材２の端面２ａとを突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成する。また、突合せ工程では、金属部材１，２の表面１ｂ，２ｂ、裏面１ｃ，２ｃ及び側面１ｄ，２ｄをそれぞれ面一にする。

　また、突合せ工程では、タブ材Ｔ，Ｔを突合せ部Ｊ１の両端に配置する。タブ材Ｔの表面Ｔａは、金属部材１，２の表面１ｂ，２ｂと面一にする。また、タブ材Ｔの裏面Ｔｂは、金属部材１，２の裏面１ｃ，２ｃと面一にする。

　仮接合工程は、図２に示すように、回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）を用いて突合せ部Ｊ１に対して仮接合を行う工程である。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に連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈する。

　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が刻設されている。本実施形態では、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。

　なお、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。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（金属部材１，２）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

　仮接合工程では、回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ１に接触させてスポット仮付けを行う。仮接合工程では、所定の間隔をあけて攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ１に浅く押し込んでいく。攪拌ピンＦ２の押し込み跡には塑性化領域Ｗ０が形成される。また、仮接合工程では、金属部材１，２とタブ材Ｔとの突合せ部に対してもスポット仮付けを行うとともに、タブ材Ｔと金属部材１，２とで構成された内隅に対してもスポット仮付けを行い、タブ材Ｔと金属部材１，２とを仮接合する。回転ツールＦは、先端にスピンドルユニット等の駆動手段を備えたアームロボットに取り付けられることが好ましい。これにより、回転ツールＦの回転中心軸を容易に傾けることができるため、内隅等も容易にスポット仮付けを行うことができる。

　本接合工程は、図３に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて突合せ部Ｊ１に対して本接合を行う工程である。本接合工程では、一方のタブ材Ｔに設定した開始位置Ｓｐに右回転させた回転ツールＦを挿入した後、突合せ部Ｊ１に沿って回転ツールＦを相対移動させる。本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。回転ツールＦが他方のタブ材Ｔに設定した終了位置Ｅｐに達したら、タブ材Ｔから回転ツールＦを離脱させる。

　以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２に接触させた状態で突合せ部Ｊ１のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、従来のように突合せ部Ｊ１の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態の接合工程は、突合せ部Ｊ１の全長が長い場合等においては特に有効である。さらに、本接合工程においても攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、突合せ部Ｊ１の深い位置を接合できる。

　また、本実施形態では、仮接合工程を行う回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）と、本接合工程を行う回転ツール（本接合用回転ツール）は同一の回転ツールを用いている。これにより、各工程で回転ツールの交換を行う必要が無いため作業効率を高めることができる。

　以上本発明の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、仮接合用回転ツール又は本接合用回転ツールに、ショルダ部及び攪拌ピンを備えた回転ツールを用いてもよい。また、仮接合工程と、本接合工程とで異なる回転ツールを用いてもよい。また、本接合工程は、金属部材１，２の表面１ｂ，２ｂ側からのみ行ったが、裏面１ｃ，２ｃ側からも行ってもよい。このとき、表面１ｂ，２ｂに形成された塑性化領域Ｗ１と裏面１ｃ、２ｃ側に形成された塑性化領域とが重複するようにすれば突合せ部Ｊ１の接合強度を高めることができる。

［第二実施形態］
　次に、本発明の第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。

　突合せ工程は、図４に示すように、同形状からなる金属部材１０１，１０１を突き合わせる工程である。金属部材１０１，１０１は、本実施形態ではアルミニウム合金製であるが、摩擦攪拌接合が可能な金属から適宜選択すればよい。

　金属部材１０１は、直方体を呈する本体部１０２と、本体部１０２の上に形成され断面台形状を呈する凸部１０３とで構成されている。凸部１０３の表面１０３ａは、本体部１０２の表面１０２ａ，１０２ｂよりも上方に位置している。凸部１０３の第一表面１０３ｂは、傾斜しており本体部１０２の表面１０２ａと凸部１０３の表面１０３ａとを連結している。また、凸部１０３の第二表面１０３ｃは、傾斜しており本体部１０２の表面１０２ｂと凸部１０３の表面１０３ａとを連結している。

　突合せ工程では、金属部材１０１，１０１の各表面同士が面一になるように突き合わせる。図５に示すように、突合せ工程によって端面１０１ａ，１０１ａが面接触して突合せ部Ｊ２が形成される。突合せ部Ｊ２はその高さ位置が変化するように形成される。つまり、突合せ部Ｊ２は、摩擦攪拌の始点（挿入位置）の高さ（標高）を基準高さとすると、始点から終点に至るまでに基準高さと高さの異なる区間が存在している。本実施形態では、突合せ部Ｊ２は、第一平部Ｊａと、第一傾斜部Ｊｂと、第二平部Ｊｃと、第二傾斜部Ｊｄと、第三平部Ｊｅとで構成されている。

　仮接合工程では、図６に示すように、回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）の攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ２に接触させてスポット仮付けを行う。仮接合工程では、所定の間隔をあけて回転させた攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ２に浅く押し込んでいく。攪拌ピンＦ２の押し込み跡には塑性化領域Ｗ０が形成される。

　本接合工程は、図７に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて突合せ部Ｊ２に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本接合工程では、突合せ部Ｊ２の第一平部Ｊａの端部に回転した回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入し、突合せ部Ｊ２に沿って回転ツールＦを相対移動させる。本実施形態では、回転ツールＦの回転中心軸が、常に鉛直軸と平行となる状態で摩擦攪拌を行う。本接合工程によって攪拌ピンＦ２の周囲が摩擦攪拌され金属部材１０１，１０１が接合される。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１が形成される。

　本実施形態に係る本接合工程では、突合せ部Ｊ２に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。本実施形態に係る本接合工程では、金属部材１０１，１０１が固定された架台（図示省略）に対して回転ツールＦを上下動させることにより摩擦攪拌を行う。

　これにより、第一平部Ｊａの塑性化領域Ｗ１の深さＺａ、第一傾斜部Ｊｂの塑性化領域Ｗ１の深さＺｂ（第一表面１０３ｂと直交する線上における塑性化領域Ｗ１の深さ）及び第二平部Ｊｃの塑性化領域Ｗ１の深さＺｃをほぼ同等にすることができる。攪拌ピンＦ２の「挿入深さ」とは、回転ツールＦの回転中心軸上における金属部材１０１の表面から攪拌ピンＦ２の先端までの距離を意味する。

　なお、本実施形態に係る本接合工程では、架台（図示省略）に対して回転ツールＦを上下動させたが、回転ツールＦの高さ位置を固定して、架台を上下動させることにより摩擦攪拌を行ってもよい。また、第二実施形態では、第一実施形態と同様に突合せ部Ｊ２の両端にタブ材を設け、当該タブ材に本接合工程の開始位置及び終了位置を設定してもよい。

　以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０１に接触させた状態で突合せ部Ｊ２のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、従来のように突合せ部Ｊ２の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態に係る仮接合工程は、突合せ部Ｊ２の全長が長い場合等においては特に有効である。さらに、本接合工程においても攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０１に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、突合せ部Ｊ２の深い位置を接合することができる。

　また、本接合工程では、高さが変化する突合せ部Ｊ２に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行っているため、接合部の接合強度をほぼ一定に保つことができる。

　以上本発明の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、仮接合用回転ツール又は本接合用回転ツールに、ショルダ部及び攪拌ピンを備えた回転ツールを用いてもよい。また、仮接合工程と、本接合工程とで異なる回転ツールを用いてもよい。

　図８は、第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の変形例の本接合工程を示す断面図である。図８に示すように、変形例では、本接合工程を行う際に、回転ツールＦを接合面に対して垂直に挿入しつつ摩擦攪拌を行う。変形例の本接合工程では、第一平部Ｊａ、第二平部Ｊｃ及び第三平部Ｊｅにおいては、第二実施形態と同様に回転ツールＦの回転中心軸を鉛直軸と平行にした状態で摩擦攪拌を行う。一方、第一傾斜部Ｊｂ及び第二傾斜部Ｊｄにおいては、回転ツールＦを鉛直軸に対して傾斜させて、第一傾斜部Ｊｂ及び第二傾斜部Ｊｄの接合面（第一表面１０３ｂ、第二表面１０３ｃ）に対して回転ツールＦの回転中心軸を垂直にした状態で摩擦攪拌を行う。

　変形例を行う場合は、例えば、先端にスピンドルユニット等の駆動手段を備えたロボットアームに回転ツールＦを取り付けて摩擦攪拌を行うことが好ましい。このような摩擦攪拌装置によれば、鉛直軸に対する回転ツールＦの回転中心軸の角度を容易に変更することができる。これにより、突合せ部Ｊ２の高さが変化する場合においても、摩擦攪拌中に鉛直軸に対する回転ツールＦの回転中心軸の角度を変更することで、接合面に対して回転ツールＦを常に垂直にした状態で連続して摩擦攪拌を行うことができる。

　前記した変形例であっても、第二実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、回転ツールＦを各接合面に対して垂直に挿入することができるため、傾斜面であっても突合せ部Ｊ２の深い位置まで摩擦攪拌を行うことができる。なお、接合面が曲面である場合は、その接合面の法線と回転ツールＦの回転中心軸とを重ね合わせつつ摩擦攪拌を行えばよい。

［第三実施形態］
　本発明の第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。第三実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　仮接合工程は、図９に示すように、突合せ部Ｊ１に対して溶接で仮接合を行う工程である。溶接の種類は特に制限されないが、例えば、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のアーク溶接やレーザー溶接で行うことができる。本実施形態の仮接合工程では、レーザー溶接を例示している。

　仮接合工程では、溶接トーチＨを突合せ部Ｊ１に近接させつつ、所定の間隔をあけてスポット仮付けを行う。スポット仮付けを行った部分には、溶接痕Ｗ１０が形成される。また、仮接合工程では、金属部材１，２とタブ材Ｔとの突合せ部に対してもスポット仮付けを行うとともに、タブ材Ｔと金属部材１，２とで構成された内隅に対してもスポット仮付けを行い、タブ材Ｔと金属部材１，２とを仮接合する。

　本接合工程は、図１０に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて突合せ部Ｊ１に対して本接合を行う工程である。

　本接合工程では、一方のタブ材Ｔに設定した開始位置Ｓｐに右回転させた回転ツールＦを挿入した後、突合せ部Ｊ１に沿って回転ツールＦを相対移動させる。本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。回転ツールＦが他方のタブ材Ｔに設定した終了位置Ｅｐに達したら、タブ材Ｔから回転ツールＦを離脱させる。

　以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、仮接合工程においては溶接で突合せ部Ｊ１のスポット仮付けを行うことで、従来のように突合せ部Ｊ１の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態の仮接合工程は、突合せ部Ｊ１の全長が長い場合等においては特に有効である。また、本接合工程においては攪拌ピンのみを金属部材１，２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。さらに、本接合工程では攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、突合せ部Ｊ１の深い位置を接合できる。

　以上本発明の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。また、本接合工程は、金属部材１，２の表面１ｂ，２ｂ側からのみ行ったが、裏面１ｃ，２ｃ側からも行ってもよい。このとき、表面１ｂ，２ｂに形成された塑性化領域Ｗ１と裏面１ｃ、２ｃ側に形成された塑性化領域とが重複するようにすれば突合せ部Ｊ１の接合強度を高めることができる。

　また、仮接合工程のＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接又はレーザ溶接等において、溶加材を用いて溶接を行う場合は、突合せ部Ｊ１に溶接金属が形成される。この場合は、本接合工程において、攪拌ピンＦ２のみに金属部材１，２及び溶接金属を接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う。

［第四実施形態］
　次に、本発明の第四実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。本実施形態では、第二実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　仮接合工程は、図１１に示すように、突合せ部Ｊ２に対して溶接で仮接合を行う工程である。溶接の種類は特に制限されないが、例えば、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のアーク溶接やレーザー溶接で行うことができる。本実施形態の仮接合工程では、ＴＩＧ溶接（肉盛溶接）を例示している。

　仮接合工程では、溶接トーチＨ１を突合せ部Ｊ１に近接させ溶加材（図示省略）を供給しつつ、所定の間隔をあけてスポット仮付けを行う。スポット仮付けを行った部分には、溶接金属Ｙが形成される。

　本接合工程は、図１２に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて突合せ部Ｊ２に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本接合工程では、突合せ部Ｊ２の第一平部Ｊａの端部に回転した回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入し、突合せ部Ｊ２に沿って回転ツールＦを相対移動させる。本実施形態では、回転ツールＦの回転中心軸が、常に鉛直軸と平行となる状態で摩擦攪拌を行う。本接合工程によって攪拌ピンＦ２の周囲の金属部材１０１，１０１が摩擦攪拌され金属部材１０１，１０１が接合される。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１が形成される。

　本実施形態に係る本接合工程では、突合せ部Ｊ２に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０１及び溶接金属Ｙに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。本実施形態に係る本接合工程では、金属部材１０１，１０１が固定された架台（図示省略）に対して回転ツールＦを上下動させることにより摩擦攪拌を行う。

　これにより、第一平部Ｊａの塑性化領域Ｗ１の深さＺａ、第一傾斜部Ｊｂの塑性化領域Ｗ１の深さＺｂ（第一表面１０３ｂと直交する線上における塑性化領域Ｗ１の深さ）及び第二平部Ｊｃの塑性化領域Ｗ１の深さＺｃをほぼ同等にすることができる。

　以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、仮接合工程においては溶接で突合せ部Ｊ２のスポット仮付けを行うことで、従来のように突合せ部Ｊ２の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態の仮接合工程は、突合せ部Ｊ２の全長が長い場合等においては特に有効である。また、本接合工程においては攪拌ピンのみを金属部材１０１，１０１及び溶接金属Ｙに接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。さらに、本接合工程では攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０１及び溶接金属Ｙに接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、突合せ部Ｊ２の深い位置を接合できる。

　以上本発明の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。図１３は、第四実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の変形例の本接合工程を示す断面図である。図１３に示すように、変形例では、本接合工程を行う際に、回転ツールＦを接合面に対して垂直に挿入しつつ摩擦攪拌を行う。変形例の本接合工程では、第一平部Ｊａ、第二平部Ｊｃ及び第三平部Ｊｅにおいては、第三実施形態と同様に回転ツールＦの回転中心軸を鉛直軸と平行にした状態で摩擦攪拌を行う。一方、第一傾斜部Ｊｂ及び第二傾斜部Ｊｄにおいては、回転ツールＦを鉛直軸に対して傾斜させて、第一傾斜部Ｊｂ及び第二傾斜部Ｊｄの接合面（第一表面１０３ｂ、第二表面１０３ｃ）に対して回転ツールＦの回転中心軸を垂直にした状態で摩擦攪拌を行う。

　前記した変形例であっても、第三実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、回転ツールＦを各接合面に対して垂直に挿入することができるため、傾斜面であっても突合せ部Ｊ２の深い位置まで摩擦攪拌を行うことができる。なお、接合面が曲面である場合は、その接合面の法線と回転ツールＦの回転中心軸とを重ね合わせつつ摩擦攪拌を行えばよい。

［第五実施形態］
　次に、本発明の第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。第五実施形態では、厚さの異なる二つの金属板（第一金属部材と第二金属部材）を接合する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。

　突合せ工程は、図１４に示すように、厚さの異なる第一金属部材２０１と第二金属部材２０２とを突き合わせる工程である。第一金属部材２０１および第二金属部材２０２は、アルミニウム合金製の板状部材からなる。第一金属部材２０１および第二金属部材２０２の材料は、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の摩擦攪拌可能な金属から適宜選択される。第二金属部材２０２は、第一金属部材２０１よりも薄い。突合せ工程では、第一金属部材２０１の端面２０１ａと、第二金属部材２０２の端面２０２ａとを突き合わせて突合せ部Ｊ２１を形成する。

　突合せ工程では、第一金属部材２０１の裏面（下面）２０１ｃと第二金属部材２０２の裏面（下面）２０２ｃとを面一とするので、第一金属部材２０１の表面（上面）２０１ｂが、第二金属部材２０２の表面（上面）２０２ｂより上方に位置している。また、第一金属部材２０１の側面２０１ｄと第二金属部材２０２の側面２０２ｄとを面一とする。ここで、突合せ部Ｊ２１の端部（第一金属部材２０１の厚さ方向端部）には、第一金属部材２０１の端面２０１ａと第二金属部材２０２の表面２０２ｂとで内隅Ｃ１が形成される。内隅Ｃ１は、第一金属部材２０１の端面２０１ａに突き当たる第二金属部材２０２の表面２０２ｂの端縁に沿って延在している。

　また、突合せ工程では、タブ材Ｔ，Ｔを内隅Ｃ１の延在方向の両端に配置する。タブ材Ｔの表面Ｔａは、第二金属部材２０２の表面２ｂと面一にする。また、タブ材Ｔの裏面Ｔｂは、第一金属部材２０１の裏面２０１ｃおよび第二金属部材２０２の裏面２０２ｃと面一にする。

　仮接合工程は、図１５に示すように、回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）を用いて内隅Ｃ１に対して仮接合を行う工程である。

　仮接合工程では、回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ２１の端部の内隅Ｃ１に接触させてスポット仮付けを行う。仮接合工程では、所定の間隔をあけて攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ２１に浅く押し込んでいく。このとき、攪拌ピンＦ２が第一金属部材２０１の端面２０１ａの上部に干渉しないように、回転ツールＦを傾斜させる。回転ツールＦは、連結部Ｆ１が第二金属部材２０２側になるように傾斜させる。攪拌ピンＦ２の押し込み跡には、塑性化領域Ｗ０が形成される。回転ツールＦは、先端にスピンドルユニット等の駆動手段を備えたアームロボット（図示せず）に取り付けられることが好ましい。これにより、回転ツールＦの回転中心軸を容易に傾けることができるため、容易に内隅Ｃ１のスポット仮付けを行うことができる。

　また、仮接合工程では、第一金属部材２０１とタブ材Ｔとの突合せ部、および第二金属部材２０２とタブ材Ｔとの突合せ部に対してもスポット仮付けを行い、タブ材Ｔと第一金属部材２０１および第二金属部材２０２とを仮接合する。第一金属部材２０１とタブ材Ｔとの突合せ部の端部には、第一金属部材２０１の側面２０１ｄとタブ材Ｔの表面Ｔａとで形成される内隅Ｃ２と、第一金属部材２０１の側面２０１ｄとタブ材Ｔの側面Ｔｃとで形成される内隅Ｃ３が形成されている。第二金属部材２０２とタブ材Ｔとの突合せ部の端部には、第二金属部材２０２の表面２０２ｂとタブ材Ｔの表面Ｔａとで形成される面一部と、第二金属部材２０２の側面２０２ｄとタブ材Ｔの側面Ｔｃとで形成される内隅Ｃ４とが形成されている。面一部をスポット仮付けする際には、回転ツールＦの回転中心軸を、第二金属部材２０２の表面２０２ｂに直交させる。内隅Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４をスポット仮付けする際には、攪拌ピンＦ２が第一金属部材２０１の側面２０１ｄまたは第二金属部材２０２の側面２０２ｄに干渉しないように、回転ツールＦを傾斜させる。回転ツールＦは、連結部Ｆ１がタブ材Ｔ側になるように傾ける。

　本接合工程は、図１６に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて突合せ部Ｊ２１の内隅Ｃ１に対して本接合を行う工程である。本接合工程では、一方のタブ材Ｔに設定した開始位置Ｓｐに右回転させた回転ツールＦを挿入した後、突合せ部Ｊ２１の内隅Ｃ１に沿って回転ツールＦを相対移動させる。本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材２０１および第二金属部材２０２に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。タブ材Ｔ上では、回転ツールＦの回転中心軸がタブ材Ｔの表面Ｔａに直交した状態で回転ツールＦを移動させる。回転ツールＦが内隅Ｃ１の近傍まで移動すると、回転ツールＦを第二金属部材２０２側（表面が低い金属部材側）に傾斜させる。回転ツールＦの傾斜角度は、第一金属部材２０１の表面２０１ｂと第二金属部材２０２の表面２０２ｂとの段差の高さ寸法に応じて適宜設定される。図１７に示すように、本実施形態では、回転ツールＦの回転中心軸が、第二金属部材２０２の表面２０２ｂに対して６０°程度傾斜しており、攪拌ピンＦ２の先端部が、第一金属部材２０１と第二金属部材２０２との突合せ面（第一金属部材２０１の端面２０１ａと第二金属部材２０２の端面２０２ａとの当接面）から離れすぎないようになっている。回転ツールＦが内隅Ｃ１から離反して他方のタブ材Ｔ上に移動すると、回転ツールＦの回転中心軸をタブ材Ｔの表面Ｔａに直交する状態に戻す。回転ツールＦが他方のタブ材Ｔに設定した終了位置Ｅｐに達したら、タブ材Ｔから回転ツールＦを離脱させる。以上の工程によって、回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。

　以上説明した第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材２０１および第二金属部材２０２に接触させた状態で突合せ部Ｊ２１の内隅Ｃ１のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、従来のように突合せ部Ｊ２１の内隅Ｃ１の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態の接合工程は、内隅Ｃ１の全長が長い場合等においては特に有効である。さらに、本接合工程においても攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材２０１および第二金属部材２０２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、突合せ部Ｊ２１の深い位置を接合できる。

　また、本実施形態では、回転ツールＦの頭部を段差の下側となる第二金属部材２０２側に傾斜させているので、塑性化領域Ｗ１を攪拌ピンＦ２の周囲にバランスよく形成することができる。また、回転ツールＦの傾斜角度を段差の高さ寸法に応じて設定している。攪拌ピンＦ２の先端部が、第一金属部材２０１と第二金属部材２０２との突合せ面から離れすぎないように傾斜角度を設定している。これによって、突合せ面の広い範囲に亘って塑性化領域Ｗ１が形成されるので、接合強度を高めることができる。

　さらに、本実施形態では、仮接合工程を行う回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）と、本接合工程を行う回転ツール（本接合用回転ツール）は同一の回転ツールを用いている。これにより、各工程で回転ツールの交換を行う必要が無いため作業効率を高めることができる。

　以上本発明の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、仮接合用回転ツール又は本接合用回転ツールに、ショルダ部及び攪拌ピンを備えた回転ツールを用いてもよい。また、仮接合工程と、本接合工程とで異なる回転ツールを用いてもよい。また、本接合工程は、第一金属部材２０１の表面２０１ｂおよび第二金属部材２０２の表面２０２ｂ側からのみ行ったが、裏面２０１ｃ，２０２ｃ側からも行ってもよい。このとき、表面２０１ｂ，２０２ｂに形成された塑性化領域Ｗ１と裏面２０１ｃ，２０２ｃ側に形成された塑性化領域（図示せず）とが重複するようにすれば突合せ部Ｊ２１の接合強度を高めることができる。

　また、本実施形態では、厚さの異なる第一金属部材２０１と第二金属部材２０２とを突き合わせて内隅Ｃ１を形成したが、厚さが等しい第一金属部材の端部と第二金属部材の端部とをオフセットして突き合わせることで、内隅を形成してもよい。

［第六実施形態］
　次に、本発明の第六実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について、詳細に説明する。第六実施形態では、重ね合わされた二つの金属板（第一金属部材と第二金属部材）を接合する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、重ね合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。

　重ね合せ工程は、図１８に示すように、第一金属部材３０１と第二金属部材３０２とを重ね合わせる工程である。第一金属部材３０１および第二金属部材３０２は、アルミニウム合金製の板状部材からなる。第一金属部材３０１および第二金属部材３０２の材料は、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の摩擦攪拌可能な金属から適宜選択される。本実施形態では、第一金属部材３０１の厚さ寸法は、第二金属部材３０２の厚さ寸法と同じである。なお、第一金属部材３０１の厚さ寸法と第二金属部材３０２の厚さ寸法は異なっていてもよい。

　重ね合せ工程では、第一金属部材３０１の表面３０１ｂと、第二金属部材３０２の裏面３０２ｃとを重ね合わせて重合部Ｋ３０１を形成する。ここで、重合部Ｋ３０１の一端部（第二金属部材３０２の端面３０２ａの直交方向の端面３０２ａ側の端部）には、第一金属部材３０１の表面３０１ｂと第二金属部材３０２の端面３０２ａとで表内隅Ｃ３０１が形成されている。表内隅Ｃ３０１は、第一金属部材３０１の表面３０１ｂに交差する第二金属部材３０２の端面３０２ａの下端縁に沿って延在している。また、重合部Ｋ３０１の他端部（第二金属部材３０２の端面３０２ａの直交方向の第一金属部材３０１の端面３０１ａ側の端部）には、第一金属部材３０１の端面３０１ａと第二金属部材３０２の裏面３０２ｃとで裏内隅Ｃ３０２が形成されている。裏内隅Ｃ３０２は、第二金属部材３０２の裏面３０２ｃに交差する第一金属部材３０１の端面３０１ａの上端縁に沿って延在している。

　また、重ね合せ工程では、タブ材Ｔ１，Ｔ１を表内隅Ｃ３０１の延在方向の両端に配置する。タブ材Ｔ１は、第一金属部材３０１の側面３０１ｄに当接させる。タブ材Ｔ１の表面Ｔ１ａは、第一金属部材３０１の表面３０１ｂおよび第二金属部材３０２の裏面３０２ｃと面一にする。また、タブ材Ｔ１の裏面Ｔ１ｂは、第一金属部材３０１の裏面３０１ｃと面一にする。さらに、重ね合せ工程では、タブ材Ｔ２，Ｔ２を裏内隅Ｃ３０２の延在方向の両端に配置する。タブ材Ｔ２は、第二金属部材３０２の側面３０２ｄに当接させる。タブ材Ｔ２の表面Ｔ２ａは、第二金属部材３０２の表面３０２ｂと面一にする。また、タブ材Ｔ１の裏面Ｔ２ｂは、第一金属部材３０１の表面３０１ｂおよび第二金属部材３０２の裏面３０２ｃと面一にする。

　仮接合工程は、図１９に示すように、回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）を用いて表内隅Ｃ３０１および裏内隅Ｃ３０２に対して仮接合を行う工程である。回転ツールＦは、第五実施形態と同様のものであって、先端にスピンドルユニット等の駆動手段を備えたアームロボット（図示せず）に取り付けられている。

　仮接合工程では、回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを表内隅Ｃ３０１および裏内隅Ｃ３０２に接触させてスポット仮付けを行う。仮接合工程では、所定の間隔をあけて攪拌ピンＦ２のみを重合部Ｋ３０１に浅く押し込んでいく。このとき、連結部Ｆ１が第一金属部材３０１側になるように回転ツールＦを傾斜させる。攪拌ピンＦ２の押し込み跡には、塑性化領域Ｗ０が形成される。

　仮接合工程では、第一金属部材３０１とタブ材Ｔ１との突合せ部、および第二金属部材３０２とタブ材Ｔ２との突合せ部に対してもスポット仮付けを行い、タブ材Ｔ１，Ｔ２と第一金属部材３０１および第二金属部材３０２とを仮接合する。第一金属部材３０１とタブ材Ｔ１との突合せ部の端部には、第二金属部材３０２の側面３０２ｄとタブ材Ｔ１の表面Ｔ１ａとで形成される内隅Ｃ３０３と、第一金属部材３０１の側面３０１ｄとタブ材Ｔ１の側面Ｔ１ｃとで形成される内隅Ｃ３０４と、第一金属部材３０１の表面３０１ｂとタブ材Ｔ１の表面Ｔ１ａとで形成される面一部とが形成されている。面一部をスポット仮付けする際には、回転ツールＦの回転中心軸を、第一金属部材３０１の表面３０１ｂに直交させる。各内隅Ｃ３０３，Ｃ３０４をスポット仮付けする際には、攪拌ピンＦ２が第一金属部材３０１、第二金属部材３０２およびタブ材Ｔ１に干渉しないように、回転ツールＦを傾斜させる。回転ツールＦは、連結部Ｆ１がタブ材Ｔ１側になるように傾ける。

　第二金属部材３０２とタブ材Ｔ２との突合せ部の端部には、第一金属部材３０１の側面３０１ｄとタブ材Ｔ２の裏面Ｔ２ｂとで形成される内隅Ｃ３０５と、第二金属部材３０２の側面３０２ｄとタブ材Ｔ２の側面Ｔ２ｃとで形成される内隅Ｃ３０６と、第二金属部材３０２の裏面３０２ｃとタブ材Ｔ２の裏面Ｔ２ｂとで形成される面一部とが形成されている。面一部をスポット仮付けする際には、回転ツールＦの回転中心軸を、第二金属部材３０２の裏面３０２ｃに直交させる。各内隅Ｃ３０５，Ｃ３０６をスポット仮付けする際には、攪拌ピンＦ２が第一金属部材３０１、第二金属部材３０２およびタブ材Ｔ２に干渉しないように、回転ツールＦを傾斜させる。回転ツールＦは、連結部Ｆ１がタブ材Ｔ２側になるように傾ける。

　本接合工程は、図２０に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて重合部Ｋ３０１の表内隅Ｃ３０１および裏内隅Ｃ３０２に対して本接合を行う工程である。本実施形態では、まず、表内隅Ｃ３０１の本接合を行う。一方のタブ材Ｔ１に設定した開始位置Ｓｐに右回転させた回転ツールＦを挿入した後、表内隅Ｃ３０１に沿って回転ツールＦを相対移動させる。本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材３０１および第二金属部材３０２に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。タブ材Ｔ１上では、回転ツールＦの回転中心軸がタブ材Ｔ１の表面Ｔ１ａに直交した状態で回転ツールＦを移動させる。回転ツールＦが表内隅Ｃ３０１の近傍まで移動すると、回転ツールＦを第一金属部材３０１側（下側の金属部材側）に傾斜させる。図２１に示すように、回転ツールＦの傾斜角度は、回転ツールＦの形状に応じて、適宜設定される。回転ツールＦの連結部Ｆ１が第一金属部材３０１に干渉しない範囲で、第一金属部材３０１側に傾斜している。本実施形態では、回転ツールＦの回転中心軸が、第一金属部材３０１の表面３０１ｂに対して３０°程度傾斜しており、攪拌ピンＦ２の先端部が、第一金属部材３０１と第二金属部材３０２との重合面（第一金属部材３０１の表面３０１ｂと第二金属部材３０２の裏面３０２ｃとの当接面）から離れすぎないようになっている。回転ツールＦが表内隅Ｃ３０１から離反して他方のタブ材Ｔ１上に移動すると、回転ツールＦの回転中心軸をタブ材Ｔ１の表面Ｔ１ａに直交する状態に戻す。回転ツールＦが他方のタブ材Ｔ１に設定した終了位置Ｅｐに達したら、タブ材Ｔ１から回転ツールＦを離脱させる。以上の工程によって、回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ３０１が形成される。

　その後、第一金属部材３０１、第二金属部材３０２およびタブ材Ｔ１，Ｔ２を上下反転させて、裏内隅Ｃ３０２に対して本接合を行う。ここでは、一方のタブ材Ｔ２の裏面Ｔ２ｂに設定した開始位置（図示せず）に右回転させた回転ツールを挿入した後、裏内隅Ｃ３０２に沿って回転ツールＦを相対移動させ、他方のタブ材Ｔ２に設定した終了位置から回転ツールＦを離脱させる。途中の回転ツールＦの傾斜角度や挿入深さは、表内隅Ｃ３０１の本接合と同等である。以上の工程によって、回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ３０２（図２１の二点鎖線にて示す）が形成される。なお、表内隅Ｃ３０１に形成された塑性化領域Ｗ３０１の底部と、裏内隅Ｃ３０２に形成された塑性化領域Ｗ３０２の底部とを重複させると、接合強度がより一層高まる。

　以上説明した第六実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材３０１および第二金属部材３０２に接触させた状態で重合部Ｋ３０１の表内隅Ｃ３０１と裏内隅Ｃ３０２のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、従来のように重合部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態の接合工程は、重合部Ｋ３０１の表内隅Ｃ３０１と裏内隅Ｃ３０２の全長が長い場合等においては特に有効である。さらに、本接合工程においても攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材３０１および第二金属部材３０２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、重合部Ｋ３０１の奥深い位置を接合できる。

　また、本実施形態では、回転ツールＦの頭部を段差の底側となる第一金属部材３０１の表面３０１ｂ側または第二金属部材３０２の裏面３０２ｃ側に傾斜させているので、塑性化領域Ｗ３０２を攪拌ピンＦ２の周囲にバランスよく形成することができる。また、回転ツールＦの傾斜角度を回転ツールＦの形状に応じて設定している。攪拌ピンＦ２の先端部が、第一金属部材３０１と第二金属部材３０２との重合面から離れすぎないように傾斜角度を設定している。これによって、重合面の広い範囲に亘って塑性化領域Ｗ３０１，Ｗ３０２が形成されるので、接合強度を高めることができる。

［第七実施形態］
　次に、本発明の第七実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、厚さの異なる二つの金属板（第一金属部材と第二金属部材）を接合する。第一金属部材と第二金属部材は、とともに表面に凸部を有する。かかる摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。

　突合せ工程は、図２２に示すように、厚さの異なる第一金属部材４１０と第二金属部材４２０を突き合わせる工程である。第一金属部材４１０および第二金属部材４２０は、本実施形態ではアルミニウム合金製であるが、摩擦攪拌接合が可能な金属から適宜選択すればよい。

　第一金属部材４１０は、直方体を呈する本体部４１１と、本体部４１１の上に形成され断面台形状を呈する凸部４１２とで構成されている。凸部４１２は、本体部４１１の中間に配置されている。凸部４１２の上部表面４１２ａは、本体部４１１の表面４１１ａ，４１１ｂよりも上方に位置している。凸部４１２の第一傾斜表面４１２ｂは、台形の斜辺部に相当する部分であって本体部４１１の表面４１１ａと凸部４１２の上部表面４１２ａとを連結している。また、凸部４１２の第二表面４１２ｃは、台形の斜辺部に相当する部分であって本体部４１１の表面４１１ｂと凸部４１２の上部表面４１２ａとを連結している。

　第二金属部材４２０は、直方体を呈する本体部４２１と、本体部４２１の上に形成され断面台形状を呈する凸部４２２とで構成されている。凸部４２２は、本体部４２１の中間に配置されている。第二金属部材４２０の本体部４２１の厚さは、第一金属部材４１０の本体部４１１の厚さより薄い。凸部４２２の形状は、凸部４１２と同等である。凸部４２２の上部表面４２２ａは、本体部４２１の表面４２１ａ，４２１ｂよりも上方に位置している。凸部４２２の第一傾斜表面４２２ｂは、台形の斜辺部に相当する部分であって本体部４２１の表面４２１ａと凸部４２２の上部表面４２２ａとを連結している。また、凸部４２２の第二表面４２２ｃは、台形の斜辺部に相当する部分であって本体部４２１の表面４２１ｂと凸部４２２の上部表面４２２ａとを連結している。

　突合せ工程では、第一金属部材４１０の端面４１０ａと第二金属部材４２０の端面４２０ａとを突き合わせる。このとき、第一金属部材４１０の裏面（下面）４１０ｃと第二金属部材４２０の裏面（下面）４２０ｃとを面一とするので、第一金属部材４１０の本体部４１１の各表面（上面）４１１ａ，４１１ｂが、第二金属部材４２０の本体部４２１の各表面（上面）４２１ａ，４２１ｂより上方に位置している。また、第一金属部材４１０の凸部４１２の各表面（上面）４１２ａ，４１２ｂ，４１２ｃが、対応する第二金属部材４２０の凸部４２２の各表面（上面）４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃよりそれぞれ上方に位置している。

　図２３に示すように、突合せ工程によって端面４１０ａ，４２０ａが面接触して突合せ部Ｊ４０１が形成される。突合せ部Ｊ４０１はその高さ位置が変化するように形成される。突合せ部Ｊ４０１の端部（第二金属部材４２０の厚さ方向上端部）には、第一金属部材４１０の端面４１０ａと第二金属部材４２０の各表面４２１ａ，４２２ｂ，４２２ａ，４２２ｃ，４２１ｂとで内隅Ｃ４０１が形成される。内隅Ｃ４０１は、摩擦攪拌の始点（挿入位置）の高さ（標高）を基準高さとすると、始点から終点に至るまでに基準高さと高さの異なる区間が存在している。本実施形態では、内隅Ｃ４０１は、第一平部Ｃａと、第一傾斜部Ｃｂと、第二平部Ｃｃと、第二傾斜部Ｃｄと、第三平部Ｃｅとで構成されている。挿入位置は、第一平部Ｃａにある。

　仮接合工程では、図２４に示すように、回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）の攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ４０１の内隅Ｃ４０１に接触させてスポット仮付けを行う。仮接合工程では、所定の間隔をあけて回転させた攪拌ピンＦ２のみを内隅Ｃ４０１の各部に浅く押し込んでいく。攪拌ピンＦ２の押し込み跡には塑性化領域Ｗ０が形成される。このとき、攪拌ピンＦ２が第一金属部材４１０の端面４１０ａの上部に干渉しないように、回転ツールＦを傾斜させる。回転ツールＦは、連結部Ｆ１が第二金属部材４２０側になるように傾斜させる。

　本接合工程は、図２５に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて突合せ部Ｊ４０１の内隅Ｃ４０1に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本接合工程では、内隅Ｃ４０１の第一平部Ｃａの端部に回転した回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入し、内隅Ｃ４０１に沿って回転ツールＦを相対移動させる。回転ツールＦは、第二金属部材４２０側（表面が低い金属部材側）に傾斜させる。回転ツールＦの傾斜角度は、第一金属部材４１０の表面４１１ａと第二金属部材４２０の表面４２１ａとの段差の高さ寸法に応じて適宜設定される。また、回転ツールＦの回転中心軸は、本体部４２１の表面４２１ａ上における回転ツールＦの進行方向に対しては直交している。回転ツールＦは、この角度を維持しながら摩擦攪拌を行う。この本接合工程によって攪拌ピンＦ２の周囲が摩擦攪拌され第一金属部材４１０と第二金属部材４２０とが接合される。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ４０１が形成される。

　本実施形態に係る本接合工程では、突合せ部Ｊ４０１の内隅Ｃ４０１に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材４１０および第二金属部材４２０に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。本実施形態に係る本接合工程では、第一金属部材４１０と第二金属部材４２０が固定された架台（図示省略）に対して回転ツールＦを上下動させることにより摩擦攪拌を行う。

　これにより、第一平部Ｃａの塑性化領域Ｗ４０１の深さＺａ、第一傾斜部Ｃｂの塑性化領域Ｗ４０１の深さＺｂ（第一傾斜表面４２２ｂと直交する線上における塑性化領域Ｗ４０１の深さ）及び第二平部Ｃｃの塑性化領域Ｗ４０１の深さＺｃをほぼ同等にすることができる。

　なお、本実施形態に係る本接合工程では、架台（図示省略）に対して回転ツールＦを上下動させたが、回転ツールＦの高さ位置を固定して、架台を上下動させることにより摩擦攪拌を行ってもよい。また、第七実施形態で、第五実施形態と同様に内隅Ｃ４０１の両端にタブ材を設け、当該タブ材に本接合工程の開始位置及び終了位置を設定してもよい。

　以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材４１０と第二金属部材４２０に接触させた状態で突合せ部Ｊ４０１の内隅Ｃ４０１のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、従来のように突合せ部Ｊ４０１の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態に係る仮接合工程は、突合せ部Ｊ４０１の全長が長い場合等においては特に有効である。さらに、本接合工程においても攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材４１０と第二金属部材４２０に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、突合せ部Ｊ４０１の深い位置を接合することができる。

　また、本接合工程では、高さが変化する突合せ部Ｊ４０１の内隅Ｃ４０１に対する攪拌ピンＦ２の挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行っているため、接合部の接合強度をほぼ一定に保つことができる。

　図２６は、第七実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の変形例の本接合工程を示す断面図である。図２６に示すように、変形例では、本接合工程を行う際に、回転ツールＦの回転軸を内隅線（内隅Ｃ４０１に沿って延在する線）に対して垂直に挿入しつつ摩擦攪拌を行う。変形例の本接合工程では、第一平部Ｃａ、第二平部Ｃｃ及び第三平部Ｃｅにおいては、第七実施形態と同様に、回転ツールＦを第二金属部材４２０側（表面が低い金属部材側）に傾斜させる。つまり、回転ツールＦを第二金属部材４２０側から見た側面視（図２６の状態）で、回転ツールＦを第二金属部材４２０の表面４２１ａに対して直立させる。

　一方、第一傾斜部Ｃｂ及び第二傾斜部Ｃｄにおいては、回転ツールＦを第二金属部材４２０側（表面が低い金属部材側）に傾斜させるとともに、回転ツールＦを第二金属部材４２０側から見た側面視でも傾斜させる。具体的には、回転ツールＦを第二金属部材４２０側から見た側面視で、回転ツールＦを第二金属部材４２０の凸部４２２の各表面４２２ｂ，４２２ｃの傾斜面と第一金属部材４１０の端面とで構成される各内隅線に対してそれぞれ直立させる。以上の状態で、摩擦攪拌を行う。

　変形例を行う場合は、例えば、先端にスピンドルユニット等の駆動手段を備えたロボットアームに回転ツールＦを取り付けて摩擦攪拌を行うことが好ましい。このような摩擦攪拌装置によれば、鉛直軸に対する回転ツールＦの回転中心軸の角度を容易に変更することができる。これにより、突合せ部Ｊ４０１の高さが変化する場合においても、摩擦攪拌中に鉛直軸に対する回転ツールＦの回転中心軸の角度を変更することで、各内隅線に対して回転ツールＦを常に垂直にした状態で連続して摩擦攪拌を行うことができる。

　前記した変形例であっても、第七実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、回転ツールＦを各内隅線に対して垂直に挿入することができるため、傾斜面であっても突合せ部Ｊ４０１の内隅Ｃ４０１の深い位置まで摩擦攪拌を行うことができる。なお、接合面が曲面である場合は、第二金属部材４２０側から見て、各内隅線に対する垂直面と回転ツールＦの回転中心軸とを重ね合わせつつ摩擦攪拌を行えばよい。

［第八実施形態］
　次に、本発明の第八実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。第八実施形態では、厚さの異なる二つの金属板（第一金属部材と第二金属部材）を接合する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。本実施形態では、第五実施形態に近い発明であるため、第五実施形態と異なる部分を中心に説明する。突合せ工程は、第五実施形態と共通である。

　仮接合工程は、図２７に示すように、内隅Ｃ１に対して溶接で仮接合を行う工程である。溶接の種類は特に制限されないが、例えば、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のアーク溶接やレーザー溶接で行うことができる。本実施形態の仮接合工程では、レーザー溶接を例示している。

　仮接合工程では、溶接トーチＨを内隅Ｃ１に近接させつつ、所定の間隔をあけてスポット仮付けを行う。このとき、溶接トーチＨの先端部が内隅Ｃ１に対向するように、溶接トーチＨは、その上部を第二金属部材２０２側に傾斜させる。スポット仮付けを行った部分には、溶接痕Ｗ２０が形成される。

　また、仮接合工程では、第一金属部材２０１とタブ材Ｔとの突合せ部、および第二金属部材２０２とタブ材Ｔとの突合せ部に対してもスポット溶接による仮付けを行い、タブ材Ｔと第一金属部材２０１および第二金属部材２０２とを仮接合する。第一金属部材２０１とタブ材Ｔとの突合せ部の端部には、第一金属部材２０１の側面２０１ｄとタブ材Ｔの表面Ｔａとで形成される内隅Ｃ２と、第一金属部材２０１の側面２０１ｄとタブ材Ｔの側面Ｔｃとで形成される内隅Ｃ３が形成されている。第二金属部材２０２とタブ材Ｔとの突合せ部の端部には、第二金属部材２０２の表面２０２ｂとタブ材Ｔの表面Ｔａとで形成される面一部と、第二金属部材２０２の側面２０２ｄとタブ材Ｔの側面Ｔｃとで形成される内隅Ｃ４とが形成されている。面一部をスポット溶接する際には、溶接トーチＨを、第二金属部材２０２の表面２０２ｂに直交させる。内隅Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４をスポット溶接する際には、溶接トーチＨの先端部が内隅Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４にそれぞれ対向するように、溶接トーチＨを傾斜させる。

　本接合工程は、図２８に示すように、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ２１の内隅Ｃ１に対して本接合を行う工程である。

　本接合工程では、一方のタブ材Ｔに設定した開始位置Ｓｐに右回転させた回転ツールＦを挿入した後、突合せ部Ｊ２１の内隅Ｃ１に沿って回転ツールＦを相対移動させる。本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材２０１および第二金属部材２０２に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。タブ材Ｔ上では、回転ツールＦの回転中心軸がタブ材Ｔの表面Ｔａに直交した状態で回転ツールＦを移動させる。回転ツールＦが内隅Ｃ１の近傍まで移動すると、回転ツールＦを第二金属部材２０２側（表面が低い金属部材側）に傾斜させる。回転ツールＦの傾斜角度は、第一金属部材２０１の表面２０１ｂと第二金属部材２０２の表面２０２ｂとの段差の高さ寸法に応じて適宜設定される。図２９に示すように、本実施形態では、回転ツールＦの回転中心軸が、第二金属部材２０２の表面２０２ｂに対して６０°程度傾斜しており、攪拌ピンＦ２の先端部が、第一金属部材２０１と第二金属部材２０２との突合せ面（第一金属部材２０１の端面２０１ａと第二金属部材２０２の端面２０２ａとの当接面）から離れすぎないようになっている。回転ツールＦが内隅Ｃ１から離反して他方のタブ材Ｔ上に移動すると、回転ツールＦの回転中心軸がタブ材Ｔの表面Ｔａに直交する状態に戻す。回転ツールＦが他方のタブ材Ｔに設定した終了位置Ｅｐに達したら、タブ材Ｔから回転ツールＦを離脱させる。以上の工程によって、回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。

　以上説明した第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、レーザー溶接で突合せ部Ｊ２１の内隅Ｃ１のスポット仮付けを行うことにより、仮付けを摩擦攪拌にて行う場合より、摩擦攪拌装置に作用する負担を軽減できる。さらに、従来のように突合せ部Ｊ２１の内隅Ｃ１の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態の接合工程は、内隅Ｃ１の全長が長い場合等においては特に有効である。さらに、本接合工程においても攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材２０１および第二金属部材２０２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、突合せ部Ｊ２１の深い位置を接合できる。

　以上本発明の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、回転ツールＦに、ショルダ部及び攪拌ピンを備えた回転ツールを用いてもよい。また、本接合工程は、第一金属部材２０１の表面２０１ｂおよび第二金属部材２０２の表面２０２ｂ側からのみ行ったが、裏面２０１ｃ，２０２ｃ側からも行ってもよい。このとき、表面２０１ｂ，２０２ｂに形成された塑性化領域Ｗ１と裏面２０１ｃ，２０２ｃ側に形成された塑性化領域（図示せず）とが重複するようにすれば突合せ部Ｊ２１の接合強度を高めることができる。

［第九実施形態］
　次に、本発明の第九実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について、詳細に説明する。第九実施形態では、重ね合わされた二つの金属板（第一金属部材と第二金属部材）を接合する。第九実施形態では、第六実施形態と相違する部分を中心に説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、重ね合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。重ね合せ工程は、第六実施形態と共通である。

　仮接合工程は、図３０に示すように、表内隅Ｃ３０１および裏内隅Ｃ３０２に対して溶接で仮接合を行う工程である。溶接の種類は特に制限されないが、例えば、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のアーク溶接やレーザー溶接で行うことができる。本実施形態の仮接合工程では、レーザー溶接を例示している。

　仮接合工程では、溶接トーチＨを表内隅Ｃ３０１および裏内隅Ｃ３０２に近接させつつ、所定の間隔をあけてスポット仮付けを行う。このとき、溶接トーチＨの先端部が表内隅Ｃ３０１および裏内隅Ｃ３０２に対向するように、溶接トーチＨの上部を傾斜させる。スポット仮付けを行った部分には、溶接痕Ｗ３０が形成される。

　仮接合工程では、第一金属部材３０１とタブ材Ｔ１との突合せ部、および第二金属部材３０２とタブ材Ｔ２との突合せ部に対してもスポット溶接による仮付けを行い、タブ材Ｔ１，Ｔ２と第一金属部材３０１および第二金属部材３０２とを仮接合する。第一金属部材３０１とタブ材Ｔ１との突合せ部の端部には、第二金属部材３０２の側面３０２ｄとタブ材Ｔ１の表面Ｔ１ａとで形成される内隅Ｃ３０３と、第一金属部材３０１の側面３０１ｄとタブ材Ｔ１の側面Ｔ１ｃとで形成される内隅Ｃ３０４と、第一金属部材３０１の表面３０１ｂとタブ材Ｔ１の表面Ｔ１ａとで形成される面一部とが形成されている。面一部をスポット溶接する際には、溶接トーチＨを、第一金属部材３０１の表面３０１ｂに直交させる。各内隅Ｃ３０３，Ｃ３０４をスポット溶接する際には、溶接トーチＨの先端部が内隅Ｃ３０３，Ｃ３０４にそれぞれ対向するように、溶接トーチＨを傾斜させる。

　第二金属部材３０２とタブ材Ｔ２との突合せ部の端部には、第一金属部材３０１の側面３０１ｄとタブ材Ｔ２の裏面Ｔ２ｂとで形成される内隅Ｃ３０５と、第二金属部材３０２の側面３０２ｄとタブ材Ｔ２の側面Ｔ２ｃとで形成される内隅Ｃ３０６と、第二金属部材３０２の裏面３０２ｃとタブ材Ｔ２の裏面Ｔ２ｂとで形成される面一部とが形成されている。面一部をスポット溶接する際には、溶接トーチＨを、第二金属部材３０２の裏面３０２ｃに直交させる。各内隅Ｃ３０５，Ｃ３０６をスポット溶接する際には、溶接トーチＨの先端部が内隅Ｃ３０５，Ｃ３０６にそれぞれ対向するように、溶接トーチＨを傾斜させる。

　本接合工程は、図３１に示すように、回転ツールＦを用いて重合部Ｋ３０１の表内隅Ｃ３０１および裏内隅Ｃ３０２に対して本接合を行う工程である。本実施形態では、まず、表内隅Ｃ３０１の本接合を行う。一方のタブ材Ｔ１に設定した開始位置Ｓｐに右回転させた回転ツールＦを挿入した後、表内隅Ｃ３０１に沿って回転ツールＦを相対移動させる。本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材３０１および第二金属部材３０２に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。タブ材Ｔ１上では、回転ツールＦの回転中心軸がタブ材Ｔ１の表面Ｔ１ａに直交した状態で回転ツールＦを移動させる。回転ツールＦが表内隅Ｃ３０１の近傍まで移動すると、回転ツールＦを第一金属部材３０１側（下側の金属部材側）に傾斜させる。図３２に示すように、回転ツールＦの傾斜角度は、回転ツールＦの形状に応じて、適宜設定される。回転ツールＦの連結部Ｆ１が第一金属部材３０１に干渉しない範囲で、第一金属部材３０１側に傾斜している。本実施形態では、回転ツールＦの回転中心軸が、第一金属部材３０１の表面３０１ｂに対して３０°程度傾斜しており、攪拌ピンＦ２の先端部が、第一金属部材３０１と第二金属部材３０２との重合面（第一金属部材３０１の表面３０１ｂと第二金属部材３０２の裏面３０２ｃとの当接面）から離れすぎないようになっている。回転ツールＦが表内隅Ｃ３０１から離反して他方のタブ材Ｔ１上に移動すると、回転ツールＦの回転中心軸をタブ材Ｔ１の表面Ｔ１ａに直交する状態に戻す。回転ツールＦが他方のタブ材Ｔ１に設定した終了位置Ｅｐに達したら、タブ材Ｔ１から回転ツールＦを離脱させる。以上の工程によって、回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ３０１が形成される。

　その後、第一金属部材３０１、第二金属部材３０２およびタブ材Ｔ１，Ｔ２を上下反転させて、裏内隅Ｃ３０２に対して本接合を行う。ここでは、一方のタブ材Ｔ２の裏面Ｔ２ｂに設定した開始位置（図示せず）に右回転させた回転ツールを挿入した後、裏内隅Ｃ３０２に沿って回転ツールＦを相対移動させ、他方のタブ材Ｔ２に設定した終了位置から回転ツールＦを離脱させる。途中の回転ツールＦの傾斜角度や挿入深さは、表内隅Ｃ３０１の本接合と同等である。以上の工程によって、回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ３０２（図３２の二点鎖線にて示す）が形成される。なお、表内隅Ｃ３０１に形成された塑性化領域Ｗ３０１の底部と、裏内隅Ｃ３０２に形成された塑性化領域Ｗ３０２の底部とを重複させると、接合強度がより一層高まる。

　以上説明した第九実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、レーザー溶接で重合部Ｋ３０１の表内隅Ｃ３０１と裏内隅Ｃ３０２のスポット仮付けを行うことにより、仮付けを摩擦攪拌にて行う場合より、摩擦攪拌装置に作用する負担を軽減できる。さらに、従来のように重合部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態の接合工程は、重合部Ｋ３０１の表内隅Ｃ３０１と裏内隅Ｃ３０２の全長が長い場合等においては特に有効である。さらに、本接合工程においても攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材３０１および第二金属部材３０２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、重合部Ｋ３０１の奥深い位置を接合できる。

　また、本実施形態では、回転ツールＦの頭部を段差の底側となる第一金属部材３０１の表面３０１ｂ側または第二金属部材３０２の裏面３０２ｃ側に傾斜させているので、塑性化領域Ｗ３０１，Ｗ３０２を攪拌ピンＦ２の周囲にバランスよく形成することができる。また、回転ツールＦの傾斜角度を回転ツールＦの形状に応じて設定している。攪拌ピンＦ２の先端部が、第一金属部材３０１と第二金属部材３０２との重合面から離れすぎないように傾斜角度を設定している。これによって、重合面の広い範囲に亘って塑性化領域Ｗ３０１，Ｗ３０２が形成されるので、接合強度を高めることができる。

［第十実施形態］
　次に、本発明の第十実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について図面を参照して説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、厚さの異なる二つの金属板（第一金属部材と第二金属部材）を接合する。第一金属部材と第二金属部材は、とともに表面に凸部を有する。本実施形態は、第七実施形態と近い発明であるため、第七実施形態と相違する部分を中心に説明する。かかる摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。突合せ工程は、第七実施形態と共通するため説明を省略する。

　仮接合工程では、図３３に示すように、突合せ部Ｊ４０１の内隅Ｃ４０１に対して溶接でスポット仮付けを行う。溶接の種類は特に制限されないが、例えば、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のアーク溶接やレーザー溶接で行うことができる。本実施形態の仮接合工程では、レーザー溶接を例示している。仮接合工程では、溶接トーチＨを内隅Ｃ４０１に近接させつつ、所定の間隔をあけてスポット仮付けを行う。このとき、溶接トーチＨの先端部が内隅Ｃ４０１に対向するように、溶接トーチＨの上部を第二金属部材４２０側に傾斜させる。スポット仮付けを行った部分には、溶接痕Ｗ４０が形成される。

　本接合工程は、図３４に示すように、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ４０１の内隅Ｃ４０1に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本接合工程では、内隅Ｃ４０１の第一平部Ｃａの端部に回転した回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入し、内隅Ｃ４０１に沿って回転ツールＦを相対移動させる。回転ツールＦは、第二金属部材４２０側（表面が低い金属部材側）に傾斜させる。回転ツールＦの傾斜角度は、第一金属部材４１０の表面４１１ａと第二金属部材４２０の表面４２１ａとの段差の高さ寸法に応じて適宜設定される。また、回転ツールＦの回転中心軸は、本体部４２１の表面４２１ａ上における回転ツールＦの進行方向に対しては直交している。回転ツールＦは、この角度を維持しながら摩擦攪拌を行う。この本接合工程によって攪拌ピンＦ２の周囲が摩擦攪拌され第一金属部材４１０と第二金属部材４２０とが接合される。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ４０１が形成される。

　これにより、第一平部Ｃａの塑性化領域Ｗ４０１の深さＺａ、第一傾斜部Ｃｂの塑性化領域Ｗ４０１の深さＺｂ（第一傾斜表面４２２ｂと直交する線上における塑性化領域Ｗ４０１の深さ）及び第二平部Ｃｃの塑性化領域Ｗ４０１の深さＺｃをほぼ同等にすることができる。攪拌ピンＦ２の「挿入深さ」とは、回転ツールＦの回転中心軸上における第二金属部材４２０の表面から攪拌ピンＦ２の先端までの距離を意味する。

　なお、本実施形態に係る本接合工程では、架台（図示省略）に対して回転ツールＦを上下動させたが、回転ツールＦの高さ位置を固定して、架台を上下動させることにより摩擦攪拌を行ってもよい。また、第十実施形態で、第八実施形態と同様に内隅Ｃ４０１の両端にタブ材を設け、当該タブ材に本接合工程の開始位置及び終了位置を設定してもよい。

　以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、レーザー溶接で突合せ部Ｊ４０１の内隅Ｃ４０１のスポット仮付けを行うことにより、仮付けを摩擦攪拌にて行う場合より、摩擦攪拌装置に作用する負担を軽減できる。さらに、従来のように突合せ部Ｊ４０１の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態に係る仮接合工程は、突合せ部Ｊ４０１の全長が長い場合等においては特に有効である。さらに、本接合工程においても攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材４１０と第二金属部材４２０に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、突合せ部Ｊ４０１の深い位置を接合することができる。

　以上本発明の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、回転ツールＦに、ショルダ部及び攪拌ピンを備えた回転ツールを用いてもよい。また、仮接合工程と、本接合工程とで異なる回転ツールを用いてもよい。

　図３５は、第十実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の変形例の本接合工程を示す断面図である。図３５に示すように、変形例では、本接合工程を行う際に、回転ツールＦの回転軸を内隅線（内隅Ｃ４０１に沿って延在する線）に対して垂直に挿入しつつ摩擦攪拌を行う。変形例の本接合工程では、第一平部Ｃａ、第二平部Ｃｃ及び第三平部Ｃｅにおいては、第十実施形態と同様に、回転ツールＦを第二金属部材４２０側（表面が低い金属部材側）に傾斜させる。つまり、回転ツールＦを第二金属部材４２０側から見た側面視（図３５の状態）で、回転ツールＦを第二金属部材４２０の表面４２１ａに対して直立させる。

　一方、第一傾斜部Ｃｂ及び第二傾斜部Ｃｄにおいては、回転ツールＦを第二金属部４２２０側（表面が低い金属部材側）に傾斜させるとともに、回転ツールＦを第二金属部材４２０側から見た側面視でも傾斜させる。具体的には、回転ツールＦを第二金属部材４２０側から見た側面視で、回転ツールＦを第二金属部材４２０の凸部４２２の各表面４２２ｂ，４２２ｃの傾斜面と第一金属部材４１０の端面とで構成される各内隅線に対してそれぞれ直立させる。以上の状態で、摩擦攪拌を行う。

　前記した変形例であっても、第十実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、回転ツールＦを各内隅線に対して垂直に挿入することができるため、傾斜面であっても突合せ部Ｊ４０１の内隅Ｃ４０１の深い位置まで摩擦攪拌を行うことができる。なお、接合面が曲面である場合は、第二金属部材４２０側から見て、各内隅線に対する垂直面と回転ツールＦの回転中心軸とを重ね合わせつつ摩擦攪拌を行えばよい。

［第十一実施形態］
　次に、本発明の第十一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について詳細に説明する。第十一実施形態では、重ね合わされた二つの金属板（第一金属部材と第二金属部材）を接合する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、重ね合せ工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。

　重ね合せ工程は、図３６及び図３７に示すように、第一金属部材５１０と第二金属部材５２０とを重ね合わせる工程である。第一金属部材５１０および第二金属部材５２０は、アルミニウム合金製の板状部材からなる。第一金属部材５１０および第二金属部材５２０の材料は、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の摩擦攪拌可能な金属から適宜選択される。
　第十一実施形態では、第一金属部材５１０の厚さ寸法は、第二金属部材５２０の厚さ寸法と同じである。なお、第一金属部材５１０の厚さ寸法と第二金属部材５２０の厚さ寸法は異なっていてもよい。

　第一金属部材５１０の表面５１０ｂの中間部５１１は、図３６に示すように、凸状に高さが変化しているとともに、第一金属部材５１０の裏面５１０ｃの中間部５１１は、凹状に高さが変化している。第一金属部材５１０の中間部５１１は正面視で台形状に形成されている。
　第二金属部材５２０の表面５２０ｂの中間部５２１は、凸状に高さが変化しているとともに、第二金属部材５２０の裏面５２０ｃの中間部５２１は、凹状に高さが変化している。第二金属部材５２０の中間部５２１は正面視で台形状に形成されている。
　第一金属部材５１０の中間部５１１と、第二金属部材５２０の中間部５２１とは、同じ形状である。

　重ね合せ工程では、図３７に示すように、第一金属部材５１０の表面５１０ｂと、第二金属部材５２０の裏面５２０ｃとを重ね合わせて重合部Ｋ１を形成する。
　重合部Ｋ１には、第一金属部材５１０の表面５１０ｂと第二金属部材５２０の端面５２０ａとによって表内隅Ｃ５１０が形成されている。表内隅Ｃ５１０は、第一金属部材５１０の表面５１０ｂに交差する第二金属部材５２０の端面５２０ａの下端縁に沿って延在している。
　また、重合部Ｋ１には、第一金属部材５１０の端面５１０ａと第二金属部材５２０の裏面５２０ｃとによって裏内隅Ｃ５２０が形成されている。裏内隅Ｃ５２０は、第二金属部材５２０の裏面５２０ｃに交差する第一金属部材５１０の端面５１０ａの上端縁に沿って延在している。重合部Ｋ１は、表面側および裏面側において、その高さ位置が変化するように形成される。

　仮接合工程は、回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）を用いて表内隅Ｃ５１０に対して仮接合を行う工程である。回転ツールＦは、先端にスピンドルユニット等の駆動手段を備えたアームロボット（図示せず）に取り付けられている。

　仮接合工程では、回転させた回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを表内隅Ｃ５１０に接触させてスポット仮付けを行う。仮接合工程では、所定の間隔をあけて攪拌ピンＦ２のみを重合部Ｋ１に浅く押し込んでいく。このとき、連結部Ｆ１が第一金属部材５１０側になるように回転ツールＦを傾斜させる。攪拌ピンＦ２の押し込み跡には、塑性化領域Ｗ５０が形成される。

　本接合工程は、図３８および図３９に示すように、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて、重合部Ｋ１の表内隅Ｃ５１０および裏内隅Ｃ５２０に対して本接合を行う工程である。
　第十一実施形態では、図３８に示すように、最初に表内隅Ｃ５１０の本接合を行う。表内隅Ｃ５１０の一方の端部に、回転させた回転ツールＦを挿入し、その回転ツールＦを表内隅Ｃ５１０に沿って相対移動させる。本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材５１０および第二金属部材５２０に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。このとき、回転ツールＦを第一金属部材５１０側（下側の金属部材側）に傾斜させることで、攪拌ピンＦ２の先端部が、第一金属部材５１０と第二金属部材５２０との重合面（第一金属部材５１０の表面５１０ｂと第二金属部材５２０の裏面５２０ｃとの当接面）から離れすぎないようにする。このようにして、表内隅Ｃ５１０の一方の端部から他方の端部に回転ツールＦを移動させると、回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ５１が形成される。

　その後、図３９に示すように、第一金属部材５１０および第二金属部材５２０を上下反転させて、裏内隅Ｃ５２０に対して本接合を行う。ここでは、裏内隅Ｃ５２０の一方の端部に、回転させた回転ツールＦを挿入し、回転ツールＦを第二金属部材５２０側（下側の金属部材側）に傾斜させた状態で、裏内隅Ｃ５２０の一方の端部から他方の端部に回転ツールＦを移動させる。途中の回転ツールＦの傾斜角度や挿入深さは、表内隅Ｃ５１０の本接合と同等である。そして、回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ５２が形成される。
　なお、重合部Ｋ１の重ね代を短くしつつ、表内隅Ｃ５１０（図３８参照）に形成された塑性化領域Ｗ５１の底部と、裏内隅Ｃ５２０に形成された塑性化領域Ｗ５２の底部とを重複させてもよい。これにより、接合強度をより一層高めることができる。

　以上説明した第十一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、図３７に示すように、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材５１０および第二金属部材５２０に接触させた状態で重合部Ｋ１の表内隅Ｃ５１０のスポット仮付けを行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。
　また、従来のように重合部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。本実施形態の仮接合工程は、重合部Ｋ１の表内隅Ｃ５１０の全長が長い場合等においては特に有効である。
　さらに、本接合工程においても、図３７および図３８に示すように、攪拌ピンのみを第一金属部材５１０および第二金属部材５２０に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減した状態で、重合部Ｋ１の奥深い位置を接合することができる。

　第十一実施形態では、表内隅Ｃ５１０を本接合するときに、回転ツールＦの頭部を段差の底側となる第一金属部材５１０の表面５１０ｂ側に傾斜させている。また、裏内隅Ｃ５２０を本接合するときに、回転ツールＦの頭部を段差の底側となる第二金属部材５２０の裏面５２０ｃ側に傾斜させている。これにより、塑性化領域Ｗ５１，Ｗ５２を攪拌ピンＦ２の周囲にバランスよく形成することができる。
　さらに、回転ツールＦの回転中心軸の傾斜角度を回転ツールＦの形状に応じて設定しているので、攪拌ピンＦ２の先端部が、第一金属部材５１０と第二金属部材５２０との重合面から離れすぎない。これによって、重合面の広い範囲に亘って塑性化領域Ｗ５１，Ｗ５２が形成されるので、接合強度を高めることができる。

　第十一実施形態では、仮接合工程を行う回転ツールＦ（仮接合用回転ツール）と、本接合工程を行う回転ツール（本接合用回転ツール）は同一の回転ツールを用いている。これにより、各工程で回転ツールの交換を行う必要が無いため作業効率を高めることができる。

　以上本発明の第十一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、仮接合用回転ツールまたは本接合用回転ツールに、ショルダ部および攪拌ピンを備えた回転ツールを用いてもよい。また、仮接合工程と、本接合工程とで異なる回転ツールを用いてもよい。
　また、本実施形態で、図３８および図３９に示す表内隅Ｃ５１０および裏内隅Ｃ５２０の両端にタブ材を設け、このタブ材に本接合工程の開始位置および終了位置を設定してもよい。

　さらに、摩擦攪拌中に内隅線に対する回転ツールＦの回転中心軸の角度を変更することで、内隅線に対して回転ツールＦを常に垂直にした状態で連続して摩擦攪拌を行ってもよい。この構成では、回転ツールＦを内隅線に対して垂直に挿入することができるため、傾斜面であっても重合部Ｋ１の深い位置まで摩擦攪拌を行うことができる。

　本実施形態の本接合工程では、表内隅Ｃ５１０および裏内隅Ｃ５２０に対して本接合しているが、表内隅Ｃ５１０のみに本接合を行ってもよい。
　また、本実施形態の仮接合工程では、表内隅Ｃ５１０のみに対して仮接合を行っているが、裏内隅Ｃ５２０（図３９参照）に対しても仮接合を行ってもよい。また、裏内隅Ｃ５２０のみに対して仮接合を行ってもよい。

　本実施形態の仮接合工程では、図３７に示すように、回転ツールＦを用いて表内隅Ｃ５１０に対して仮接合を行っているが、図４０に示すように、、溶接トーチＨを用いて表内隅Ｃ５１０にスポット仮付けを行ってもよい。このように、表内隅Ｃ５１０に対してＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のアーク溶接やレーザー溶接で仮接合を行ってもよい。溶接箇所には、溶接痕Ｗ５３が形成される。

　図３７に示すように、第一金属部材５１０の表面５１０ｂおよび裏面５１０ｃの高さが変化するとともに、第二金属部材５２０の表面５２０ｂおよび裏面５２０ｃの高さが変化しているが、第一金属部材５１０は表面５１０ｂの高さのみが変化し、第二金属部材５２０は裏面５２０ｃの高さのみが変化するように形成してもよい。

　１　　　金属部材
　１ｂ　　表面
　１ｃ　　裏面
　２　　　金属部材
　２ｂ　　表面
　２ｃ　　裏面
　Ｆ　　　回転ツール（仮接合用回転ツール、本接合用回転ツール）
　Ｆ２　　攪拌ピン
　Ｊ１　　突合せ部
　Ｔ　　　タブ材
　Ｗ０　　塑性化領域
　Ｗ１　　塑性化領域

Claims

　二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　前記金属部材の突合せ部に回転した仮接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
　前記突合せ部に回転した本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　表面の高さが変化する金属部材同士を突き合わせて高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、
　高さが変化する前記突合せ部に対して回転した仮接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
　前記突合せ部に回転した本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対的に移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程では、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の深さがほぼ一定になるように、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さを調節することを特徴とする請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記仮接合用回転ツール及び前記本接合用回転ツールは同一の回転ツールであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法。
　二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　前記金属部材の突合せ部に溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
　前記突合せ部に回転した回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　表面の高さが変化する金属部材同士を突き合わせて高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、
　高さが変化する前記突合せ部に対して溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
　前記突合せ部に回転した回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記金属部材に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対的に移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　前記仮接合工程では、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接を行うことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記仮接合工程では、溶加材を供給しつつ溶接を行い前記突合せ部に溶接金属を形成し、
　前記本接合工程では、前記攪拌ピンのみを前記金属部材及び前記溶接金属に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程では、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さをほぼ一定に保ちつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項７に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の深さがほぼ一定になるように、高さが変化する前記突合せ部に対する前記攪拌ピンの挿入深さを調節することを特徴とする請求項７に記載の摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて板状の第一金属部材と第二金属部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成するとともに、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の表面とで前記突合せ部の端部に位置する内隅を形成する突合せ工程と、
　前記内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程と、
　仮接合された前記内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて板状の第一金属部材と第二金属部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　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せ工程と、
　前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の端面とで形成され、前記重合部の一端部に位置する表内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程と、
　仮接合された前記表内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して前記表内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の裏面とで形成され、前記重合部の他端部に位置する裏内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う第二の仮接合工程と、
　仮接合された前記裏内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して前記裏内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う第二の本接合工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記仮接合用回転ツール及び前記本接合用回転ツールは同一の回転ツールであることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて板状の第一金属部材と第二金属部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の端面とを突き合わせて突合せ部を形成するとともに、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の表面とで前記突合せ部の端部に位置する内隅を形成する突合せ工程と、
　前記内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う仮接合工程と、
　仮接合された前記内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて板状の第一金属部材と第二金属部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　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せ工程と、
　前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の端面とで形成され、前記重合部の一端部に位置する表内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う仮接合工程と、
　仮接合された前記表内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して前記表内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の裏面とで形成され、前記重合部の他端部に位置する裏内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う第二の仮接合工程と、
　仮接合された前記裏内隅に本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して前記裏内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う第二の本接合工程と、をさらに含む
　ことを特徴とする請求項１７に記載の摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた本接合用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摩擦攪拌接合方法であって、
　表面の高さが変化する前記第一金属部材および前記第二金属部材を突き合わせて、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の表面とで形成される内隅を形成しつつ、高さが変化する突合せ部を形成する突合せ工程と、
　前記内隅に前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンのみを挿入して、前記内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程の前に、前記内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程を含むことを特徴とする請求項１９に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程の前に、前記内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う仮接合工程を含むことを特徴とする請求項１９に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記仮接合用回転ツールおよび前記本接合用回転ツールは同一の回転ツールであることを特徴とする請求項２０に記載の摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた本接合用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摩擦攪拌接合方法であって、
　表面の高さが変化する前記第一金属部材の表面と、裏面の高さが変化する前記第二金属部材の裏面とを重ね合わせて、前記第一金属部材の表面と前記第二金属部材の端面とで形成される表内隅を形成しつつ、高さが変化する重合部を形成する重ね合せ工程と、
　前記表内隅に前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンのみを挿入して、前記表内隅に沿って摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程の前に、前記表内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程の前に、前記表内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う仮接合工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程において、前記第一金属部材の端面と前記第二金属部材の裏面とで形成される裏内隅に前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンのみを挿入して、前記裏内隅に沿って摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項２３に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程の前に、前記裏内隅に仮接合用回転ツールの攪拌ピンのみを挿入してスポットで摩擦攪拌接合を行う仮接合工程を含むことを特徴とする請求項２６に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記本接合工程の前に、前記裏内隅にＭＩＧ、ＴＩＧまたはレーザーによるスポット溶接を行う仮接合工程を含むことを特徴とする請求項２６に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記仮接合用回転ツール及び前記本接合用回転ツールは同一の回転ツールであることを特徴とする請求項２４または請求項２７に記載の摩擦攪拌接合方法。