WO2019021501A1 - 接合方法 - Google Patents

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WO2019021501A1
WO2019021501A1 PCT/JP2017/039723 JP2017039723W WO2019021501A1 WO 2019021501 A1 WO2019021501 A1 WO 2019021501A1 JP 2017039723 W JP2017039723 W JP 2017039723W WO 2019021501 A1 WO2019021501 A1 WO 2019021501A1
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WO
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metal member
vertical plate
horizontal plate
joining
protrusion
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Application number
PCT/JP2017/039723
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English (en)
French (fr)
Inventor
堀　久司
伸城 瀬尾
Original Assignee
日本軽金属株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本軽金属株式会社 filed Critical 日本軽金属株式会社
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Priority to CN201780089990.2A priority patent/CN110621436A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1265—Non-butt welded joints, e.g. overlap-joints, T-joints or spot welds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby

Definitions

  • the present invention relates to a bonding method of bonding metal members by friction stirring.
  • Patent Document 1 discloses a technique of inserting a rotating tool for bonding at the inner corners of two metal members butted at right angles and performing friction stir welding.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional friction stir welding method.
  • friction stir welding is performed by the joint rotation tool 110 by forming a butt portion J formed by bringing the end face of the metal member 101 and the side face of the metal member 102 into contact with each other.
  • the bonding rotary tool 110 includes a holding block 111 having a triangular prism shape, and a stirring pin 112 rotatable with respect to the holding block 111 in a state where the holding block 111 is penetrated.
  • the stirring pin 112 is rotated in a state in which the pressing blocks 111 are in contact with the side surfaces of the metal members 101 and 102.
  • the pressing block 111 since the pressing block 111 is pressed and bonded to the metal members 101 and 102, the metal members 101 and 102 may be scraped by the pressing block 111. In addition, since the pressing block 111 is present, the joint portion can not be visually recognized. If the friction stir welding is performed while the pressing block 111 is omitted, the plasticized metal tends to overflow to the outside of the inner corner, and the inner corner may be insufficient in metal.
  • the present invention is a joining method which joins a first metallic member and a second metallic member by friction stirring using a joint rotating tool provided with a stirring pin, and the first metal
  • the first horizontal plate protrudes from the base end of one side of the vertical plate
  • the second horizontal plate is from the tip of one side of the vertical plate
  • the second metal member is provided with a protrusion which protrudes in the longitudinal direction of the vertical plate from the tip end of the vertical plate, and the vertical plate of the first metal member is formed.
  • the present invention is a joining method which joins a first metallic member and a second metallic member by friction stirring using a joint rotating tool provided with a stirring pin, and the first metal
  • the first horizontal plate protrudes from the base end of one side of the vertical plate
  • the second horizontal plate is from the tip of one side of the vertical plate
  • the first metal member is formed in a U-shaped cross section that protrudes, and the first metal member is provided with a protrusion that protrudes to the surface side from the surface of the first horizontal plate, and the other of the vertical plates of the first metal member is formed.
  • the side surface and the surface of the first horizontal plate of the second metal member are made flush, and the protrusion of the first horizontal plate of the first metal member is the vertical plate of the second metal member.
  • a surface of the first lateral plate of the first metal member and the second metal member while being engaged with the front end of the first metal member Abutment step of butting the other side surface of the vertical plate to form a butt portion, inserting the stirring pin from the protrusion, and contacting only the stirring pin with the first metal member and the second metal member
  • the joint rotation tool is moved along the inner corner on the tip end side of the vertical plate of the second metal member, and the friction stirring of the butting portion of the first metal member and the second metal member is performed. And a bonding step of bonding.
  • the second metal member may have a notch at a tip end of the vertical plate, and in the butting step, the protrusion of the first metal member may be engaged with the notch of the second metal member. Is preferred.
  • the present invention is a joining method which joins a first metallic member and a second metallic member by friction stirring using a joint rotating tool provided with a stirring pin, and the first metal
  • the first horizontal plate protrudes from the base end of one side of the vertical plate
  • the second horizontal plate is from the tip of one side of the vertical plate
  • the first metal member is provided with a first protrusion projecting to the surface side from the surface of the first horizontal plate
  • the second metal member is the vertical plate.
  • the said 1st metal member and the said 2nd metal member are extrusion shapes.
  • the first metal member or the second metal member provided with the protrusion can be easily manufactured.
  • the metal members can be suitably bonded together while suppressing damage to the metal members at the time of bonding.
  • the bonding rotating tool F includes a connecting portion F ⁇ b> 1 and a stirring pin F ⁇ b> 2.
  • the joint rotating tool F is formed of, for example, tool steel.
  • the connection part F1 is a part connected with the rotating shaft (illustration omitted) of a friction stirring apparatus.
  • the connection part F1 exhibits a cylindrical shape.
  • the stirring pin F2 is suspended from the connecting portion F1 and is coaxial with the connecting portion F1.
  • the stirring pin F2 is tapered as it separates from the connecting portion F1.
  • a spiral groove F3 is engraved on the outer peripheral surface of the stirring pin F2. In the present embodiment, in order to rotate the bonding rotating tool F to the right, the spiral groove F3 is formed in a counterclockwise direction from the proximal end toward the distal end.
  • the bonding rotation tool F can be attached to a robot arm provided with a rotation driving means such as a spindle unit at the tip to perform friction stirring. . According to such a friction stir device, the insertion position, the insertion angle, and the like of the bonding rotating tool F can be easily changed.
  • each of the first metal member 1 and the second metal member 2 is a metal member having a rectangular cylindrical shape.
  • the first metal member 1 and the second metal member 2 are formed of an extruded shape of an aluminum alloy, but the material and the manufacturing method thereof are not particularly limited as long as they are metals that can be friction stirred.
  • the material of the first metal member 1 and the second metal member 2 may be appropriately selected from, for example, aluminum, copper, a copper alloy, titanium, a titanium alloy, magnesium, a magnesium alloy and the like.
  • the end side of the first metal member 1 is formed in a U-shaped cross section.
  • the first metal member 1 is configured to include a vertical plate 11, a first horizontal plate 12, and a second horizontal plate 13.
  • the vertical plate 11, the first horizontal plate 12 and the second horizontal plate 13 have the same thickness.
  • At least the end side of the first metal member 1 may be formed in a U-shaped cross section.
  • the vertical plate 11 has a plate shape having a rectangular shape in cross section.
  • the vertical plate 11 has an inner side surface 11a located inside and an outer side surface 11b located outside.
  • the first horizontal plate 12 vertically protrudes from the proximal end of the inner side surface 11 a of the vertical plate 11 and has a plate shape having a rectangular cross-sectional view.
  • the first cross plate 12 has an inner first back surface 12 a and an outer first surface 12 b.
  • the second horizontal plate 13 vertically protrudes from the tip of the inner side surface 11 a of the vertical plate 11 and has a plate shape having a rectangular shape in cross section.
  • the second horizontal plate 13 has a second back surface 13a located inside and a second surface 13b located outside.
  • the first horizontal plate 12 and the second horizontal plate 13 face each other.
  • the end side of the second metal member 2 is formed in a U-shaped cross section.
  • the second metal member 2 is configured to include a vertical plate 21, a first horizontal plate 22, a second horizontal plate 23, and a protrusion 24.
  • the vertical plate 21, the first horizontal plate 22 and the second horizontal plate 23 have the same thickness.
  • At least the end side of the second metal member 2 may be formed in a U-shaped cross section.
  • the vertical plate 21 has a plate shape which is rectangular in cross section.
  • the vertical plate 21 has an inner side surface 21a located inside and an outer side surface 21b located outside.
  • the first horizontal plate 22 vertically protrudes from the proximal end of the inner side surface 21 a of the vertical plate 21, and has a plate shape having a rectangular cross-sectional view.
  • the first cross plate 22 has an inner first back surface 22 a and an outer first surface 22 b.
  • the second horizontal plate 23 vertically protrudes from the tip of the inner surface 21 a of the vertical plate 21 and has a plate shape having a rectangular shape in cross section.
  • the second horizontal plate 23 has a second back surface 23a located inside and a second surface 23b located outside.
  • the first horizontal plate 22 and the second horizontal plate 23 face each other.
  • the protrusion 24 protrudes from the tip end of the vertical plate 21 in the longitudinal direction of the vertical plate 21 (upward in this embodiment), and exhibits a cross-sectional right-angled isosceles triangle.
  • the protrusion 24 is continuously formed in the back side direction (the extrusion direction of the second metal member 2) in FIG.
  • the volume of the projection 24 is preferably set to such an extent that a recessed groove is not formed on the surface of the plasticized region (joint) or the projection 24 does not remain on the surface after the bonding step.
  • the protrusion 24 has a contact surface 24 a and an inclined surface 24 b.
  • the contact surface 24 a is a surface in surface contact with the first surface 12 b of the first horizontal plate 12 of the first metal member 1.
  • the contact surface 24 a is on the extension of the outer side surface 21 b of the vertical plate 21 of the second metal member 2 and protrudes above the second surface 23 b of the second horizontal plate 23.
  • the inclined surface 24b is exposed to the outside and serves as a tool insertion surface into which the stirring pin F2 is inserted.
  • the inclined surface 24b is formed between the tip of the contact surface 24a and the second surface 23b.
  • the inclination angle of the inclined surface 24b may be set appropriately, but in the present embodiment, it is inclined 45 ° with respect to the vertical surface, and is inclined 45 ° with respect to the contact surface 24a and the second surface 23b.
  • a butt portion J1 formed by butting the first metal member 1 and the second metal member 2 is joined by friction stirring.
  • a butt step and a bonding step are performed.
  • the butting step is a step of butting the first metal member 1 and the second metal member 2 to form a butt portion J1.
  • the outer surface 11b of the vertical plate 11 of the first metal member 1 and the first surface 22b of the first horizontal plate 22 of the second metal member 2 are made flush and The first surface 12b of the first horizontal plate 12 of the one metal member 1 and the outer surface 21b of the vertical plate 21 of the second metal member 2 are butted to form a butt portion J1.
  • the contact surface 24a of the projection 24 and the first surface 12b of the first horizontal plate 12 of the first metal member 1 are in surface contact to constitute a part of the butt joint J1.
  • the cross-sectional alignment of the butt portion J1 of the present embodiment is linear.
  • the bonding step is a step of performing friction stirring on the inner corner and the butt portion J1 using the bonding rotating tool F.
  • the bonding rotating tool F rotated right is inserted from the inclined surface 24 b of the protrusion 24, and the bonding rotating tool F is moved relative to the inner corner on the tip side of the vertical plate 21 of the second metal member 2.
  • the friction stir welding of the inner corners of the first metal member 1 and the second metal member 2 and the butt portion J1 is performed.
  • the advancing direction in particular of the rotation tool F for joining is not restrict
  • friction stirring is performed in a state where only the stirring pin F2 is in contact with the first metal member 1 and the second metal member 2. That is, friction stirring is performed in the state which exposed the base end side of the stirring pin F2.
  • the friction stirring is performed in a state where the bonding rotary tool F is inclined with respect to the vertical surface so that the stirring pin F2 can be inserted into the inner corner and the butt portion J1.
  • the insertion angle of the stirring pin F2 may be set as appropriate, but in the present embodiment, the rotation center axis C of the bonding rotating tool F is inclined 45 ° with respect to the vertical surface. In other words, the rotation center axis C of the bonding rotation tool F is orthogonal to the inclined surface 24b (see FIG.
  • the rotation center axis C of the bonding rotation tool F is set to a position passing through the center of the inclined surface 24b and the apex of the protrusion 24 (see FIG. 2).
  • a plasticizing region W1 shown in FIG. 4 is formed on the movement trajectory of the joining rotary tool F. If burrs are generated in the plasticized region W1, they may be removed as necessary.
  • the 2nd metal member 2 is an extrusion-shaped material, the 2nd metal member 2 provided with the projection part 24 can be easily produced.
  • the bonding method according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the first metal member 1 includes the protrusions 14.
  • parts different from the first embodiment will be mainly described.
  • the first metal member 1 is configured to include a protrusion 14.
  • the first metal member 1 and the second metal member 2 are formed of an extruded shape of an aluminum alloy, but the material and the manufacturing method thereof are not particularly limited as long as they are metals that can be friction stirred.
  • the protrusion 14 protrudes from the first surface 12 b of the first horizontal plate 12 to the surface side, and exhibits a cross-sectional right-angled isosceles triangle.
  • the volume of the projection 14 is preferably set to such an extent that a recessed groove is not formed on the surface of the plasticized region (joint) or the projection 14 does not remain on the surface after the bonding step.
  • the protrusion 14 has a contact surface 14 a and an inclined surface 14 b.
  • the contact surface 14 a is a surface that comes in surface contact with the tip of the vertical plate 21 of the second metal member 2.
  • the contact surface 14 a is orthogonal to the first surface 12 b of the first metal member 1.
  • the inclined surface 14b is exposed to the outside and serves as a tool insertion surface into which the stirring pin F2 is inserted.
  • the inclined surface 14b is formed between the tip of the contact surface 14a and the first surface 12b.
  • the inclination angle of the inclined surface 14b may be appropriately set, but in the present embodiment, it is inclined 45 ° with respect to the vertical surface, and is inclined 45 ° with respect to the contact surface 14a and the first surface 12b.
  • a bonding method according to a second embodiment of the present invention will be described.
  • a butt portion J2 formed by butting the first metal member 1 and the second metal member 2 is joined by friction stirring.
  • a butt step and a bonding step are performed.
  • the butting step is a step of butting the first metal member 1 and the second metal member 2 to form a butt portion J2.
  • the outer surface 11b of the vertical plate 11 of the first metal member 1 and the first surface 22b of the first horizontal plate 22 of the second metal member 2 are made flush and The first surface 12 b of the first horizontal plate 12 of the first metal member 1 and the first surface 12 b of the first metal member 1 while engaging the projection 14 of the first horizontal plate 12 of the one metal member 1 with the tip of the vertical plate 21 of the second metal member 2.
  • the outer surface 21b of the vertical plate 21 of the second metal member 2 is butted to form a butt portion J2.
  • the contact surface 14a of the projection 14 and the tip of the vertical plate 21 of the second metal member 2 are in surface contact to form a part of the butt joint J2.
  • the cross-sectional alignment of the butt portion J2 of the present embodiment is an inverted L shape.
  • the bonding step is a step of performing friction stirring on the inner corner and the butt portion J2 using the bonding rotating tool F.
  • the bonding rotating tool F rotated right is inserted from the inclined surface 14 b of the protrusion 14, and the bonding rotating tool F is relatively moved along the inner corner on the tip side of the vertical plate 21 of the second metal member 2.
  • the friction stir welding of the inner corner and the butt portion J2 is performed.
  • the advancing direction in particular of the rotation tool F for joining is not restrict
  • friction stirring is performed in a state where only the stirring pin F2 is in contact with the first metal member 1 and the second metal member 2.
  • friction stirring is performed in the state which exposed the base end side of the stirring pin F2.
  • friction stirring is performed in a state where the bonding rotary tool F is inclined with respect to the vertical surface so that the stirring pin F2 can be inserted into the inner corner and the butt portion J2.
  • the insertion angle of the stirring pin F2 may be set as appropriate, but in the present embodiment, the rotation center axis C of the bonding rotating tool F is inclined 45 ° with respect to the vertical surface. In other words, the rotation center axis C of the bonding rotating tool F is orthogonal to the inclined surface 14b (see FIG. 5) in the present embodiment.
  • the rotation center axis C of the bonding rotation tool F is set to a position passing through the center of the inclined surface 14b and the apex of the protrusion 14 (see FIG. 5).
  • a plasticization region W2 is formed on the movement trajectory of the joint rotating tool F. If burrs are generated in the plasticized region W2, they may be removed as necessary.
  • the 1st metal member 1 is an extrusion-shaped material, the 1st metal member 1 provided with the projection part 14 can be easily produced.
  • the bonding method according to the present modification is different from the second embodiment in that the second metal member 2 includes the notch 25 and the shape of the protrusion 15.
  • the bonding method according to the first modified example parts different from the second embodiment will be mainly described.
  • the second metal member 2 is provided with a notch 25 at the tip of the vertical plate 21. More specifically, the cutaway portion 25 is formed by cutting out a corner portion formed by the second surface 23 b of the second horizontal plate 23 and the outer side surface 21 b of the vertical plate 21 in a substantially rectangular shape in cross section.
  • the notch portion 25 has a notch bottom surface 25a and a notch side surface 25b.
  • An R-shaped chamfering process is performed on a corner portion formed by the notch bottom surface 25a and the notch side surface 25b.
  • ribs 26 extending diagonally are formed inside the second metal member 2.
  • the notched bottom surface 25 a is continuous with the outer side surface 21 b of the vertical plate 21 and extends in a direction orthogonal to that.
  • An R-shaped chamfering process is performed on a corner portion formed by the notch bottom surface 25a and the outer side surface 21b.
  • the notch side surface 25b is formed between the notch bottom surface 25a and the second surface 23b.
  • the notched side surface 25b is slightly inclined away from the first metal member 1 as it goes upward from the notched bottom surface 25a.
  • the protrusion 15 of the first metal member 1 is a portion engaged with the notch 25.
  • the protrusion 15 protrudes from the first surface 12 b of the first horizontal plate 12 to the surface side, and has a substantially rectangular cross section.
  • the protrusion 15 has a first contact surface 15a, a second contact surface 15b, and an upright surface 15c.
  • the chamfering process of R shape is each given to the corner
  • the first contact surface 15a protrudes perpendicularly from the first surface 12b of the first metal member 1 and is in surface contact with the cutout bottom surface 25a.
  • the width dimension of the first contact surface 15a is substantially equal to the width dimension of the cutout bottom surface 25a.
  • the corner formed by the first contact surface 15 a and the first surface 12 b is chamfered in an R shape.
  • the second contact surface 15b protrudes upward from the tip of the first contact surface 15a and is in surface contact with the cutout side surface 25b.
  • the tip end side of the second contact surface 15 b protrudes above the second surface 23 b of the second metal member 2 and is exposed to the outside. Thereby, the level
  • the second contact surface 15b is inclined at the same angle as the notch side surface 25b.
  • the upright surface 15c stands vertically from the first surface 12b of the first metal member 1 and connects the first surface 12b and the tip of the second contact surface 15b.
  • An R-shaped chamfering process is applied to a corner formed by the rising surface 15c and the first surface 12b.
  • the butting step is a step of butting the first metal member 1 and the second metal member 2 to form a butt portion J3.
  • the outer surface 11 b of the longitudinal plate 11 of the first metal member 1 and the first surface 22 b of the first horizontal plate 22 of the second metal member 2 are made flush and The first surface 12b of the first horizontal plate 12 of the first metal member 1 and the second metal while the projection 15 of the first horizontal plate 12 of the one metal member 1 is engaged with the notch 25 of the second metal member 2
  • the outer surface 21b of the vertical plate 21 of the member 2 is butted to form a butt portion J3.
  • the first contact surface 15a of the projection 15 and the notch bottom surface 25a are in surface contact
  • the second contact surface 15b and the notch side surface 25b are in surface contact
  • a part of the abutment portion J3 is configured.
  • the cross-sectional linear shape of the butt portion J3 of this modification is a crank shape.
  • the bonding step is a step of performing friction stirring on the inner corner and the butt portion J3 using the bonding rotating tool F.
  • the rotating tool for bonding F which has been rotated to the right is inserted from the inner corner (step) constituted by the second contact surface 15b of the protrusion 15 and the second surface 23b of the second metal member 2,
  • the joint rotation tool F is relatively moved along the inner corner on the tip end side of the vertical plate 21 of the metal member 2 to perform the friction stir welding of the inner corner and the butt portion J3.
  • the advancing direction in particular of the rotation tool F for joining is not restrict
  • friction stirring is performed in a state where only the stirring pin F2 is in contact with the first metal member 1 and the second metal member 2. That is, friction stirring is performed in the state which exposed the base end side of the stirring pin F2.
  • the friction stirring is performed in a state where the bonding rotary tool F is inclined with respect to the vertical surface so that the stirring pin F2 can be inserted into the inner corner and the butt portion J3.
  • the insertion angle of the stirring pin F2 may be set as appropriate, but in the present embodiment, the rotation center axis C of the bonding rotating tool F is inclined 45 ° with respect to the vertical surface.
  • the rotation center axis C of the joint rotating tool F is set to a position passing through the inner corner (step) formed by the second contact surface 15b and the second surface 23b of the second metal member 2 (see FIG. 7). ).
  • a plasticization region W3 is formed on the movement trajectory of the joint rotating tool F. If burrs are generated in the plasticized region W3, they may be removed as necessary.
  • Second Modification of Second Embodiment a second modified example of the bonding method according to the second embodiment of the present invention will be described.
  • the bonding method according to the present modification is different from the second embodiment in that the second metal member 2 includes the notch 27 and the shape of the protrusion 16.
  • the differences from the second embodiment will be mainly described.
  • the second metal member 2 is provided with a notch 27 at the tip of the vertical plate 21. More specifically, the notch portion 27 is formed by notching a corner portion formed by the outer side surface 21 b of the vertical plate 21 and the second surface 23 b of the second horizontal plate 23. The notch portion 27 has a notch inclined surface 27a.
  • the notch inclined surface 27 a is a surface in surface contact with the protrusion 16.
  • the notch inclined surface 27 a is formed between the outer side surface 21 b of the vertical plate 21 and the second surface 23 b of the second horizontal plate 23.
  • the inclination angle of the notch inclined surface 27a is not particularly limited, but in the present embodiment, it is inclined 45 ° with respect to the vertical surface, and is inclined 45 ° with respect to the outer surface 21b and the second surface 23b.
  • the protrusion 16 of the first metal member 1 is a portion engaged with the notch 27.
  • the protrusion 16 protrudes from the first surface 12 b of the first horizontal plate 12 to the surface side, and has a substantially trapezoidal cross section.
  • the protrusion 16 has a contact surface 16a, a vertical surface 16b, and an upright surface 16c.
  • the contact surface 16 a protrudes obliquely from the first surface 12 b of the first horizontal plate 12 and is in surface contact with the notch inclined surface 27 a.
  • the inclination angle of the contact surface 16a is not particularly limited as long as it is equivalent to the notch inclined surface 27a, but in the present embodiment, it is inclined 45 ° with respect to the vertical surface and inclined 45 ° with respect to the first surface 12b.
  • the vertical surface 16 b protrudes upward from the tip of the contact surface 16 a and extends perpendicularly to the second surface 23 b of the second metal member 2.
  • the vertical surface 16 b protrudes above the second surface 23 b of the second metal member 2 and is exposed to the outside. Thereby, a step constituted by the vertical surface 16 b and the second surface 23 b of the second metal member 2 is formed.
  • step difference is located on the extension of the butt
  • the upright surface 16c vertically rises from the first surface 12b of the first horizontal plate 12, and connects the first surface 12b and the tip of the vertical surface 16b.
  • a bonding method according to a second modified example of the present invention will be described.
  • a butt portion J4 formed by butting the first metal member 1 and the second metal member 2 is joined by friction stirring.
  • a butt step and a bonding step are performed.
  • the butting step is a step of butting the first metal member 1 and the second metal member 2 to form a butt portion J4.
  • the outer surface 11b of the vertical plate 11 of the first metal member 1 and the first surface 22b of the first horizontal plate 22 of the second metal member 2 are made flush and The first surface 12b of the first horizontal plate 12 of the first metal member 1 and the second metal while the projection 16 of the first horizontal plate 12 of the one metal member 1 is engaged with the notch 27 of the second metal member 2
  • the outer surface 21b of the vertical plate 21 of the member 2 is butted to form a butt portion J4.
  • the contact surface 16a of the projection 16 and the notch inclined surface 27a of the notch 27 are in surface contact to constitute a part of the butt joint J4.
  • the cross-sectional alignment of the butt portion J4 of this modification is a shape in which a linear shape and an inclined shape are connected.
  • the bonding step is a step of performing friction stirring on the inner corner and the butt portion J4 using the bonding rotating tool F.
  • the rotating tool for bonding F which has been rotated to the right is inserted from the inner corner (step) constituted by the vertical surface 16 b of the protrusion 16 and the second surface 23 b of the second metal member 2.
  • the joint rotation tool F is relatively moved along the inner corner on the front end side of the vertical plate 21 and the friction stir welding of the inner corner and the butt joint J4 is performed.
  • the advancing direction in particular of rotation tool F for joining is not restrict
  • friction stirring is performed in a state where only the stirring pin F2 is in contact with the first metal member 1 and the second metal member 2. That is, friction stirring is performed in the state which exposed the base end side of the stirring pin F2.
  • the friction stirring is performed in a state where the bonding rotary tool F is inclined with respect to the vertical surface so that the stirring pin F2 can be inserted into the inner corner and the butt portion J4.
  • the insertion angle of the stirring pin F2 may be set as appropriate, but in the present embodiment, the rotation center axis C of the bonding rotating tool F is inclined 45 ° with respect to the vertical surface.
  • the rotation center axis C of the joint rotating tool F has an inner corner (step) constituted by the vertical surface 16 b and the second surface 23 b of the second metal member 2 and the contact surface 16 a of the projection 16 and the notch inclined surface 27 a Is set to a position passing through the butt joint (see FIG. 9).
  • a plasticization region W4 is formed on the movement trajectory of the joint rotating tool F. If burrs are generated in the plasticized area W4, they may be removed as necessary.
  • the bonding method according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the first metal member 1 and the second metal member 2 include the protrusions 17 and 28, respectively.
  • the bonding method according to the third embodiment parts different from the first embodiment will be mainly described.
  • the first metal member 1 is configured to include a first protrusion 17.
  • the first metal member 1 and the second metal member 2 are formed of an extruded shape of an aluminum alloy, but the material and the manufacturing method thereof are not particularly limited as long as they are metals that can be friction stirred.
  • the first protrusion 17 protrudes from the first surface 12 b of the first horizontal plate 12 to the surface side, and exhibits a cross-sectional right-angled isosceles triangle whose apex is horizontal.
  • the volume of the first projection 17 is set to such an extent that a recessed groove is not formed on the surface of the plasticized region (joint) or the first projection 17 is not left on the surface after the bonding step. Is preferred.
  • the first protrusion 17 has a first contact surface 17 a and a first inclined surface 17 b.
  • the first contact surface 17a and the first inclined surface 17b are inclined so as to approach each other as they are separated from the first surface 12b, and their tip portions are connected with each other.
  • the first contact surface 17 a and the first inclined surface 17 b are arranged in line symmetry with respect to the horizontal axis passing through the top of the first protrusion 17.
  • the first contact surface 17 a obliquely projects from the first surface 12 b of the first metal member 1 and is in surface contact with the second projection 28 of the second metal member 2.
  • the inclination angle of the first contact surface 17a is not particularly limited, but in the present embodiment, the inclination angle is 45 degrees with respect to the vertical surface, and 45 degrees with respect to the first surface 12b.
  • the first inclined surface 17b is exposed to the outside and serves as a tool insertion surface into which the stirring pin F2 is inserted.
  • the inclination angle of the first inclined surface 17b is not particularly limited, but in the present embodiment, it is inclined 45 ° with respect to the vertical surface, 90 ° with respect to the first contact surface 17a, and 45 ° with respect to the first surface 12b. It is inclined.
  • the second metal member 2 is configured to include a second protrusion 28.
  • the second projection 28 projects from the tip end of the vertical plate 21 in the longitudinal direction of the vertical plate 21 and presents a cross-sectional right-angled isosceles triangle whose apex is upward.
  • the volume of the second projection 28 is set to such an extent that a recessed groove is not formed on the surface of the plasticized region (joint) or the second projection 28 does not remain on the surface after the bonding step. Is preferred.
  • the second protrusion 28 has a second contact surface 28 a and a second inclined surface 28 b.
  • the second contact surface 28 a and the second inclined surface 28 b are inclined so as to approach each other as they are separated from the tip of the vertical plate 21, and the tips are connected to each other.
  • the second contact surface 28 a and the second inclined surface 28 b are arranged in line symmetry with respect to the vertical axis passing through the apex of the second protrusion 28.
  • the second contact surface 28 a protrudes obliquely from the tip of the vertical plate 21 and is in surface contact with the first contact surface 17 a of the first protrusion 17.
  • the inclination angle of the second contact surface 28 a is not particularly limited, but in the present embodiment, it is inclined 45 ° with respect to the vertical surface.
  • the second inclined surface 28b is exposed to the outside and serves as a tool insertion surface into which the stirring pin F2 is inserted.
  • the inclination angle of the second inclined surface 28b is not particularly limited, but in the present embodiment, it is inclined 45 ° with respect to the vertical surface, 90 ° with respect to the second contact surface 28a, and 45 ° with respect to the second surface 23b. It is inclined.
  • the first inclined surface 17b and the second inclined surface 28b in the state where the first metal member 1 and the second metal member 2 are butted are flush with each other, and between the first surface 12b and the second surface 23b.
  • the tool insertion surface is inclined at 45 °.
  • a bonding method according to a third embodiment of the present invention will be described.
  • a butt portion J5 formed by butting the first metal member 1 and the second metal member 2 is joined by friction stirring.
  • a butt step and a bonding step are performed.
  • the butting step is a step of butting the first metal member 1 and the second metal member 2 to form a butt portion J5.
  • the outer surface 11b of the vertical plate 11 of the first metal member 1 and the first surface 22b of the first horizontal plate 22 of the second metal member 2 are flush with each other.
  • the first horizontal plate of the first metal member 1 while the first projection 17 of the first horizontal plate 12 of the one metal member 1 and the second projection 28 of the tip of the vertical plate 21 of the second metal member 2 are butted.
  • the first surface 12b of 12 and the outer surface 21b of the vertical plate 21 of the second metal member 2 are butted to form a butt portion J5.
  • the first contact surface 17a of the first projection 17 and the second contact surface 28a of the second projection 28 are in surface contact to constitute a part of the butt joint J5.
  • the cross-sectional alignment of the butt portion J5 of this embodiment is a shape in which a linear shape and an inclined shape are connected.
  • the bonding step is a step of performing friction stirring on the inner corner and the butt portion J5 using the bonding rotating tool F.
  • the joint rotation tool F rotated clockwise is inserted from the first inclined surface 17 b of the first protrusion 17 and the second inclined surface 28 b of the second protrusion 28, and the vertical plate 21 of the second metal member 2 is inserted.
  • the joint rotation tool F is relatively moved along the inner corner on the tip end side of the joint to perform the friction stir welding of the inner corner and the butt portion J5.
  • the advancing direction in particular of the rotation tool F for joining is not restrict
  • friction stirring is performed in a state where only the stirring pin F2 is in contact with the first metal member 1 and the second metal member 2. That is, friction stirring is performed in the state which exposed the base end side of the stirring pin F2.
  • friction stirring is performed in a state where the bonding rotary tool F is inclined with respect to the vertical surface so that the stirring pin F2 can be inserted into the inner corner and the butt portion J5.
  • the insertion angle of the stirring pin F2 may be set as appropriate, but in the present embodiment, the rotation center axis C of the bonding rotating tool F is inclined 45 ° with respect to the vertical surface.
  • the rotation center axis C of the bonding rotating tool F is orthogonal to the first inclined surface 17b and the second inclined surface 28b in this embodiment (see FIG. 11).
  • the rotation center axis C of the joint rotating tool F is set at a position passing through the butting portion between the first contact surface 17a and the second contact surface 28a (see FIG. 11).
  • a plasticization region W5 is formed on the movement trajectory of the joint rotating tool F. If burrs are generated in the plasticized region W5, they may be removed as necessary.
  • the bonding method according to the present embodiment described above since only the stirring pin F2 is brought into contact with the first metal member 1 and the second metal member 2 without using the pressing block in the bonding rotating tool F as in the prior art. Damage to the first metal member 1 and the second metal member 2 at the time of joining can be suppressed. In addition, since the pressing block is not used for the bonding rotating tool F, the bonded portion can be visually recognized. This can enhance the workability. Moreover, while providing the 1st projection part 17 in the 1st metal member 1, providing the 2nd projection part 28 in the 2nd metal member 2, performing a joining process via the said 1st projection part 17 and the 2nd projection part 28. Can eliminate the metal shortage in the inner corner.
  • first metal member 1 and the second metal member 2 are extruded members, the first metal member 1 provided with the first protrusion 17 can be easily manufactured, and the second protrusion 28 is The provided second metal member 2 can be easily manufactured.
  • first metal member 2 second metal member 11 vertical plate 11a inner side surface (one side surface) 11b Outer side (the other side) 12 first horizontal plate 12a first back surface 12b first surface 13 second horizontal plate 13a second back surface 13b second surface 14 protruding portion 15 protruding portion 16 protruding portion 17 first protruding portion 21 vertical plate 21a inner side surface 21b outer side surface 22 First horizontal plate 22a First back surface 22b First surface 23 Second horizontal plate 23a Second back surface 23b Second surface 24 Projections 25 Notches 27 Notches 28 Second projections F Rotating tool for bonding F2 Stirring pins J1 to J5 Abutment section

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

接合する際の金属部材の損傷を抑えるとともに、金属部材同士を好適に接合することができる接合方法を提供する。第一金属部材（１）と第二金属部材（２）とを摩擦攪拌で接合する接合方法であって、第一金属部材（１）及び第二金属部材（２）の端部側は、縦板（１１），（２１）から第一横板（１２），（２２）が突出するとともに縦板（１１），（２１）から第二横板（１３），（２３）が突出した断面コの字形状に形成される。第二金属部材（２）は、突起部（２４）を備える。第一金属部材（１）の第一表面（１２ｂ）と第二金属部材（２）の外側面（２１ｂ）とを突き合わせて突合せ部（Ｊ１）を形成する突合せ工程と、攪拌ピン（Ｆ２）を突起部（２４）から挿入し攪拌ピン（Ｆ２）のみを第一金属部材（１）及び第二金属部材（２）に接触させた状態で第二金属部材（２）の縦板（２１）の先端側の内隅に沿って接合用回転ツール（Ｆ）を移動させて第一金属部材（１）及び第二金属部材（２）の摩擦攪拌接合を行う接合工程とを含む。

Description

接合方法
　本発明は、金属部材同士を摩擦攪拌で接合する接合方法に関する。
  特許文献１には、直角に突き合わせた二つの金属部材の内隅に、接合用回転ツールを挿入して摩擦攪拌接合する技術が開示されている。図１３は、従来の摩擦攪拌接合方法を示す断面図である。従来の摩擦攪拌接合方法では、金属部材１０１の端面と、金属部材１０２の側面とを突き合わせて形成した突合せ部Ｊを接合用回転ツール１１０によって摩擦攪拌接合を行っている。
  接合用回転ツール１１０は、三角柱状を呈する押さえブロック１１１と、押さえブロック１１１を貫通した状態でこの押さえブロック１１１に対して回転可能な攪拌ピン１１２と、を備えている。接合する際には、押さえブロック１１１を金属部材１０１，１０２の各側面に当接させた状態で、攪拌ピン１１２を回転させる。
特開平１１－３２０１２８号公報
　従来の摩擦攪拌接合では、押さえブロック１１１を金属部材１０１，１０２に押圧しながら接合するため、押さえブロック１１１によって金属部材１０１，１０２が削れてしまうおそれがある。また、押さえブロック１１１があるため、接合部分を視認することができなかった。
　仮に、押さえブロック１１１を省略した状態で摩擦攪拌接合を行うと、塑性流動化した金属が内隅の外部に溢れ出やすくなり、内隅が金属不足になるおそれがある。
  このような観点から、本発明は、接合する際の金属部材の損傷を抑えるとともに、金属部材同士を好適に接合することができる接合方法を提供することを課題とする。
　前記課題を解決するために、本発明は、攪拌ピンを備えた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摩擦攪拌で接合する接合方法であって、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも端部側は、縦板の一方の側面の基端部から第一横板が突出するとともに、前記縦板の一方の側面の先端部から第二横板が突出した断面コの字形状に形成されており、前記第二金属部材は、前記縦板の先端部から前記縦板の長手方向に突出した突起部を備え、前記第一金属部材の前記縦板の他方の側面と、前記第二金属部材の前記第一横板の表面とを面一にするとともに、前記第一金属部材の前記第一横板の表面と、前記第二金属部材の前記縦板の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記攪拌ピンを前記突起部から挿入し、前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材及び前記第二金属部材に接触させた状態で、前記第二金属部材の前記縦板の先端側の内隅に沿って前記接合用回転ツールを移動させて、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う接合工程と、を含むことを特徴とする。
　かかる接合方法によれば、従来のように接合用回転ツールに押さえブロックを用いず攪拌ピンのみを金属部材に接触させるため、接合する際の金属部材の損傷を抑えることができる。また、接合用回転ツールに押さえブロックを用いないため、接合部分を視認することができる。これにより、作業性を高めることができる。また、第二金属部材に突起部を設け、当該突起部を介して接合工程を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。また、攪拌ピンのみを、第一金属部材及び第二金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、摩擦攪拌装置にかか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摩擦攪拌で接合する接合方法であって、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも端部側は、縦板の一方の側面の基端部から第一横板が突出するとともに、前記縦板の一方の側面の先端部から第二横板が突出した断面コの字形状に形成されており、前記第一金属部材は、前記第一横板の表面から表面側に突出した突起部を備え、前記第一金属部材の前記縦板の他方の側面と、前記第二金属部材の前記第一横板の表面とを面一にするとともに、前記第一金属部材の前記第一横板の前記突起部を、前記第二金属部材の前記縦板の先端部に係合させつつ、前記第一金属部材の前記第一横板の表面と、前記第二金属部材の前記縦板の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記攪拌ピンを前記突起部から挿入し、前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材及び前記第二金属部材に接触させた状態で、前記第二金属部材の前記縦板の先端側の内隅に沿って前記接合用回転ツールを移動させて、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う接合工程と、を含むことを特徴とする。
　かかる接合方法によれば、従来のように接合用回転ツールに押さえブロックを用いず攪拌ピンのみを金属部材に接触させるため、接合する際の金属部材の損傷を抑えることができる。また、接合用回転ツールに押さえブロックを用いないため、接合部分を視認することができる。これにより、作業性を高めることができる。また、第一金属部材に突起部を設け、当該突起部を介して接合工程を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。また、攪拌ピンのみを、第一金属部材及び第二金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。また、第一金属部材の突起部を第二金属部材に係合させつつ第一金属部材と第二金属部材とを突き合わせるため、突合せ工程時に第一金属部材と第二金属部材との位置決めを容易に行うことができる。
　また、前記第二金属部材は、前記縦板の先端部に切欠部を備え、前記突合せ工程において、前記第一金属部材の前記突起部を前記第二金属部材の前記切欠部に係合させることが好ましい。
　かかる接合方法によれば、第一金属部材の突起部を第二金属部材の切欠部に係合させるため、突合せ工程時に第一金属部材と第二金属部材との位置決めを容易に行うことができる。
　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摩擦攪拌で接合する接合方法であって、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも端部側は、縦板の一方の側面の基端部から第一横板が突出するとともに、前記縦板の一方の側面の先端部から第二横板が突出した断面コの字形状に形成されており、前記第一金属部材は、前記第一横板の表面から表面側に突出した第一突起部を備え、前記第二金属部材は、前記縦板の先端部から前記縦板の長手方向に突出した第二突起部を備え、前記第一金属部材の前記縦板の他方の側面と、前記第二金属部材の前記第一横板の表面とを面一にするとともに、前記第一金属部材の前記第一横板の前記第一突起部と、前記第二金属部材の前記縦板の先端部の前記第二突起部とを突き合わせつつ、前記第一金属部材の前記第一横板の表面と、前記第二金属部材の前記縦板の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記攪拌ピンを前記第一突起部及び前記第二突起部から挿入し、前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材及び前記第二金属部材に接触させた状態で、前記第二金属部材の前記縦板の先端側の内隅に沿って前記接合用回転ツールを移動させて、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う接合工程と、を含むことを特徴とする。
　かかる接合方法によれば、従来のように接合用回転ツールに押さえブロックを用いず攪拌ピンのみを金属部材に接触させるため、接合する際の金属部材の損傷を抑えることができる。また、接合用回転ツールに押さえブロックを用いないため、接合部分を視認することができる。これにより、作業性を高めることができる。また、第一金属部材と第二金属部材にそれぞれ突起部を設け、当該突起部を介して接合工程を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。また、攪拌ピンのみを、第一金属部材及び第二金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。また、第一金属部材の第一突起部と第二金属部材の第二突起部とを係合させつつ第一金属部材と第二金属部材とを突き合わせるため、突合せ工程時に第一金属部材と第二金属部材との位置決めを容易に行うことができる。
　また、前記第一金属部材及び前記第二金属部材は、押出形材であることが好ましい。
　かかる接合方法によれば、突起部を備えた第一金属部材や第二金属部材を容易に作製することができる。
　本発明に係る接合方法によれば、接合する際の金属部材の損傷を抑えるとともに、金属部材同士を好適に接合することができる。
本実施形態の接合用回転ツールを示した側面図である。 第一実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る接合方法の接合工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る接合方法の接合工程後を示す断面図である。 第二実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る接合方法の接合工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る接合方法の第一変形例の突合せ工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る接合方法の第一変形例の接合工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る接合方法の第二変形例の突合せ工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る接合方法の第二変形例の接合工程を示す断面図である。 第三実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。 第三実施形態に係る接合方法の接合工程を示す断面図である。 従来の摩擦攪拌接合方法を示す断面図である。
［第一実施形態］
　本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まずは、本実施形態で用いる接合用回転ツールＦについて説明する。
　図１に示すように、接合用回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。接合用回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、摩擦攪拌装置の回転軸（図示省略）に連結される部位である。連結部Ｆ１は、円柱状を呈する。
　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Ｆ３が刻設されている。本実施形態では、接合用回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝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。
　なお、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。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（第一金属部材１及び第二金属部材２）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
　接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合をする際には、被接合金属部材に回転した攪拌ピンＦ２のみを挿入し、被接合金属部材と連結部Ｆ１とは離間させつつ移動させる。言い換えると、攪拌ピンＦ２の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。
　具体的な図示は省略するが、後記する接合工程を行う場合は、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに接合用回転ツールＦを取り付けて摩擦攪拌を行うことができる。このような摩擦攪拌装置によれば、接合用回転ツールＦの挿入位置及び挿入角度等を容易に変更することができる。
　次に、本実施形態の第一金属部材１及び第二金属部材２について説明する。
　図２に示すように、第一金属部材１及び第二金属部材２は、いずれも四角筒状を呈する金属製部材である。第一金属部材１及び第二金属部材２は、本実施形態ではアルミニウム合金の押出形材で形成されているが、摩擦攪拌可能な金属であればその材料や製造方法は特に制限されない。第一金属部材１及び第二金属部材２の材料は、例えば、アルミニウム、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してもよい。
　第一金属部材１の端部側は、断面コの字形状に形成されている。第一金属部材１は、縦板１１と、第一横板１２と、第二横板１３と、を含んで構成されている。縦板１１と第一横板１２と第二横板１３は、同じ板厚からなる。第一金属部材１は、少なくとも端部側が断面コの字形状に形成されていればよい。
　縦板１１は、断面視矩形の板状を呈する。縦板１１は、内側に位置する内側面１１ａと、外側に位置する外側面１１ｂと、を有する。第一横板１２は、縦板１１の内側面１１ａの基端部から垂直に突出しており、断面視矩形の板状を呈する。第一横板１２は、内側に位置する第一裏面１２ａと、外側に位置する第一表面１２ｂと、を有する。第二横板１３は、縦板１１の内側面１１ａの先端部から垂直に突出しており、断面視矩形の板状を呈する。第二横板１３は、内側に位置する第二裏面１３ａと、外側に位置する第二表面１３ｂと、を有する。第一横板１２と第二横板１３は、互いに対向している。
　第二金属部材２の端部側は、断面コの字形状に形成されている。第二金属部材２は、縦板２１と、第一横板２２と、第二横板２３と、突起部２４と、を含んで構成されている。縦板２１と第一横板２２と第二横板２３は、同じ板厚からなる。第二金属部材２は、少なくとも端部側が断面コの字形状に形成されていればよい。
　縦板２１は、断面視矩形の板状を呈する。縦板２１は、内側に位置する内側面２１ａと、外側に位置する外側面２１ｂと、を有する。第一横板２２は、縦板２１の内側面２１ａの基端部から垂直に突出しており、断面視矩形の板状を呈する。第一横板２２は、内側に位置する第一裏面２２ａと、外側に位置する第一表面２２ｂと、を有する。第二横板２３は、縦板２１の内側面２１ａの先端部から垂直に突出しており、断面視矩形の板状を呈する。第二横板２３は、内側に位置する第二裏面２３ａと、外側に位置する第二表面２３ｂと、を有する。第一横板２２と第二横板２３は、互いに対向している。
　突起部２４は、縦板２１の先端部から縦板２１の長手方向（本実施形態では上方）に突出しており、断面直角二等辺三角形を呈する。突起部２４は、図２の奥側方向（第二金属部材２の押出し方向）に連続して形成されている。突起部２４の体積は、接合工程を行った後に、塑性化領域（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面に突起部２４が残存したりしない程度に設定することが好ましい。突起部２４は、接触面２４ａと、傾斜面２４ｂと、を有する。
　接触面２４ａは、第一金属部材１の第一横板１２の第一表面１２ｂに面接触する面である。接触面２４ａは、第二金属部材２の縦板２１の外側面２１ｂの延長線上にあって、第二横板２３の第二表面２３ｂよりも上方に突出している。
　傾斜面２４ｂは、外部に露出し、攪拌ピンＦ２が挿入されるツール挿入面となる。傾斜面２４ｂは、接触面２４ａの先端部と第二表面２３ｂとの間に形成されている。傾斜面２４ｂの傾斜角度は、適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して４５°傾けており、接触面２４ａと第二表面２３ｂに対して４５°傾いている。
　次に、本発明の第一実施形態に係る接合方法について説明する。本実施形態では、第一金属部材１と第二金属部材２を突き合わせて形成された突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌によって接合する。本実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、接合工程と、を行う。
　突合せ工程は、第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成する工程である。図２に示すように、突合せ工程では、第一金属部材１の縦板１１の外側面１１ｂと第二金属部材２の第一横板２２の第一表面２２ｂとを面一にするとともに、第一金属部材１の第一横板１２の第一表面１２ｂと第二金属部材２の縦板２１の外側面２１ｂとを突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成する。突合せ工程では、突起部２４の接触面２４ａと第一金属部材１の第一横板１２の第一表面１２ｂとが面接触し、突合せ部Ｊ１の一部を構成する。本実施形態の突合せ部Ｊ１の断面線形は、直線形状になる。このように第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせることによって、第二金属部材２の縦板２１の先端側には内隅が形成される。
　接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて内隅及び突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う工程である。接合工程は、右回転させた接合用回転ツールＦを突起部２４の傾斜面２４ｂから挿入し、第二金属部材２の縦板２１の先端側の内隅に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させて、第一金属部材１及び第二金属部材２の内隅及び突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌接合を行う。接合用回転ツールＦの進行方向は特に制限されないが、ここでは図３の手前側から奥側に相対移動させている。図３に示すように、接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。接合工程では、攪拌ピンＦ２が内隅及び突合せ部Ｊ１に挿入できるように、鉛直面に対して接合用回転ツールＦを傾斜させた状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃを４５°傾けている。言い換えると、接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃは、本実施形態では傾斜面２４ｂ（図２参照）に対して直交している。接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃは、傾斜面２４ｂの中心と突起部２４の頂点（図２参照）とを通る位置に設定している。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、図４に示す塑性化領域Ｗ１が形成される。塑性化領域Ｗ１にバリが発生した場合には、必要に応じて除去すればよい。以上の工程により、第一金属部材１と第二金属部材２とがＬ字状に接合される。
　以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、従来のように接合用回転ツールＦに押さえブロックを用いず攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させるため、接合する際の第一金属部材１及び第二金属部材２の損傷を抑えることができる。また、接合用回転ツールＦに押さえブロックを用いないため、接合部分を視認することができる。これにより、作業性を高めることができる。また、第二金属部材２に突起部２４を設け、当該突起部２４を介して接合工程を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。
　また、攪拌ピンＦ２のみを、第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。
　また、第二金属部材２は押出形材であるため、突起部２４を備えた第二金属部材２を容易に作製することができる。
〔第二実施形態〕
　次に、本発明の第二実施形態に係る接合方法について説明する。本実施形態に係る接合方法では、第一金属部材１が突起部１４を備える点で第一実施形態と相違する。第二実施形態に係る接合方法では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　図５に示すように、第一金属部材１は、突起部１４を含んで構成されている。第一金属部材１及び第二金属部材２は、本実施形態ではアルミニウム合金の押出形材で形成されているが、摩擦攪拌可能な金属であればその材料や製造方法は特に制限されない。
　突起部１４は、第一横板１２の第一表面１２ｂから表面側に突出しており、断面直角二等辺三角形を呈する。突起部１４の体積は、接合工程を行った後に、塑性化領域（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面に突起部１４が残存したりしない程度に設定することが好ましい。突起部１４は、接触面１４ａと、傾斜面１４ｂと、を有する。
　接触面１４ａは、第二金属部材２の縦板２１の先端部に面接触する面である。接触面１４ａは、第一金属部材１の第一表面１２ｂに対して直交している。
　傾斜面１４ｂは、外部に露出し、攪拌ピンＦ２が挿入されるツール挿入面となる。傾斜面１４ｂは、接触面１４ａの先端部と第一表面１２ｂとの間に形成されている。傾斜面１４ｂの傾斜角度は、適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して４５°傾けており、接触面１４ａと第一表面１２ｂに対して４５°傾いている。
　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。本実施形態では、第一金属部材１と第二金属部材２を突き合わせて形成された突合せ部Ｊ２を摩擦攪拌によって接合する。本実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、接合工程と、を行う。
　突合せ工程は、第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせて突合せ部Ｊ２を形成する工程である。図５に示すように、突合せ工程では、第一金属部材１の縦板１１の外側面１１ｂと第二金属部材２の第一横板２２の第一表面２２ｂとを面一にするとともに、第一金属部材１の第一横板１２の突起部１４を第二金属部材２の縦板２１の先端部に係合させつつ、第一金属部材１の第一横板１２の第一表面１２ｂと第二金属部材２の縦板２１の外側面２１ｂとを突き合わせて突合せ部Ｊ２を形成する。突合せ工程では、突起部１４の接触面１４ａと第二金属部材２の縦板２１の先端部とが面接触し、突合せ部Ｊ２の一部を構成する。本実施形態の突合せ部Ｊ２の断面線形は、逆Ｌ字形状になる。このように第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせることによって、第二金属部材２の縦板２１の先端側には内隅が形成される。
　接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて内隅及び突合せ部Ｊ２に対して摩擦攪拌を行う工程である。接合工程は、右回転させた接合用回転ツールＦを突起部１４の傾斜面１４ｂから挿入し、第二金属部材２の縦板２１の先端側の内隅に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させて、内隅及び突合せ部Ｊ２の摩擦攪拌接合を行う。接合用回転ツールＦの進行方向は特に制限されないが、ここでは図６の手前側から奥側に相対移動させている。図６に示すように、接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。接合工程では、攪拌ピンＦ２が内隅及び突合せ部Ｊ２に挿入できるように、鉛直面に対して接合用回転ツールＦを傾斜させた状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃを４５°傾けている。言い換えると、接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃは、本実施形態では傾斜面１４ｂ（図５参照）に対して直交している。接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃは、傾斜面１４ｂの中心と突起部１４の頂点（図５参照）とを通る位置に設定している。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ２が形成される。塑性化領域Ｗ２にバリが発生した場合には、必要に応じて除去すればよい。以上の工程により、第一金属部材１と第二金属部材２とがＬ字状に接合される。
　以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、従来のように接合用回転ツールＦに押さえブロックを用いず攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させるため、接合する際の第一金属部材１及び第二金属部材２の損傷を抑えることができる。また、接合用回転ツールＦに押さえブロックを用いないため、接合部分を視認することができる。これにより、作業性を高めることができる。また、第一金属部材１に突起部１４を設け、当該突起部１４を介して接合工程を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。
　また、攪拌ピンＦ２のみを、第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。
　また、第一金属部材１は押出形材であるため、突起部１４を備えた第一金属部材１を容易に作製することができる。
〔第二実施形態の第一変形例〕
　次に、本発明の第二実施形態に係る接合方法の第一変形例について説明する。本変形例に係る接合方法では、第二金属部材２が切欠部２５を備える点と突起部１５の形状が第二実施形態と相違する。第一変形例に係る接合方法では、第二実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　図７に示すように、第二金属部材２は、縦板２１の先端部に切欠部２５を備える。より詳細には、切欠部２５は、第二横板２３の第二表面２３ｂと縦板２１の外側面２１ｂとで構成される角部を断面略矩形状に切り欠いて形成されている。切欠部２５は、切欠底面２５ａと、切欠側面２５ｂと、を有する。切欠底面２５ａと切欠側面２５ｂとで構成される角部には、Ｒ形状の面取り加工が施されている。第二金属部材２の内部には、第二横板１３と第一横板１２又は縦板１１との間において、斜めに延びるリブ２６が形成されている。
　切欠底面２５ａは、縦板２１の外側面２１ｂに連続するとともに直交する方向に延在している。切欠底面２５ａと外側面２１ｂとで構成される角部には、Ｒ形状の面取り加工が施されている。
　切欠側面２５ｂは、切欠底面２５ａと第二表面２３ｂとの間に形成されている。切欠側面２５ｂは、本実施形態では切欠底面２５ａから上方に向かうほど第一金属部材１から遠ざかるように僅かに傾斜している。
　第一金属部材１の突起部１５は、切欠部２５に係合する部位である。突起部１５は、第一横板１２の第一表面１２ｂから表面側に突出しており、断面略矩形状を呈する。突起部１５は、第一接触面１５ａと、第二接触面１５ｂと、立上面１５ｃと、を有する。各面同士で構成される角部には、Ｒ形状の面取り加工がそれぞれ施されている。
　第一接触面１５ａは、第一金属部材１の第一表面１２ｂから垂直に突出しており、切欠底面２５ａに面接触する面である。第一接触面１５ａの幅寸法は、切欠底面２５ａの幅寸法と略同等になっている。第一接触面１５ａと第一表面１２ｂとで構成される角部には、Ｒ形状の面取り加工が施されている。
　第二接触面１５ｂは、第一接触面１５ａの先端部から上方へ突出しており、切欠側面２５ｂに面接触する面である。第二接触面１５ｂの先端部側は、第二金属部材２の第二表面２３ｂよりも上方に突出しており、外部に露出している。これにより、第二接触面１５ｂと第二金属部材２の第二表面２３ｂとで構成される段差が形成される。第二接触面１５ｂは、切欠側面２５ｂと同等の角度で傾斜している。
　立上面１５ｃは、第一金属部材１の第一表面１２ｂから垂直に立ち上がっており、第一表面１２ｂと第二接触面１５ｂの先端部とを繋ぐ面である。立上面１５ｃと第一表面１２ｂとで構成される角部には、Ｒ形状の面取り加工が施されている。
　次に、本発明の第一変形例に係る接合方法について説明する。本変形例では、第一金属部材１と第二金属部材２を突き合わせて形成された突合せ部Ｊ３を摩擦攪拌によって接合する。本実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、接合工程と、を行う。
　突合せ工程は、第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせて突合せ部Ｊ３を形成する工程である。図７に示すように、突合せ工程では、第一金属部材１の縦板１１の外側面１１ｂと第二金属部材２の第一横板２２の第一表面２２ｂとを面一にするとともに、第一金属部材１の第一横板１２の突起部１５を第二金属部材２の切欠部２５に係合させつつ、第一金属部材１の第一横板１２の第一表面１２ｂと第二金属部材２の縦板２１の外側面２１ｂとを突き合わせて突合せ部Ｊ３を形成する。突合せ工程では、突起部１５の第一接触面１５ａと切欠底面２５ａとが面接触するとともに、第二接触面１５ｂと切欠側面２５ｂとが面接触し、突合せ部Ｊ３の一部を構成する。本変形例の突合せ部Ｊ３の断面線形は、クランク形状になる。このように第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせることによって、第二金属部材２の縦板２１の先端側には内隅が形成される。
　接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて内隅及び突合せ部Ｊ３に対して摩擦攪拌を行う工程である。接合工程は、右回転させた接合用回転ツールＦを突起部１５の第二接触面１５ｂと第二金属部材２の第二表面２３ｂとで構成される内隅（段差）から挿入し、第二金属部材２の縦板２１の先端側の内隅に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させて、内隅及び突合せ部Ｊ３の摩擦攪拌接合を行う。接合用回転ツールＦの進行方向は特に制限されないが、ここでは図８の手前側から奥側に相対移動させている。図８に示すように、接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。接合工程では、攪拌ピンＦ２が内隅及び突合せ部Ｊ３に挿入できるように、鉛直面に対して接合用回転ツールＦを傾斜させた状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃを４５°傾けている。接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃは、第二接触面１５ｂと第二金属部材２の第二表面２３ｂとで構成される内隅（段差）を通る位置に設定している（図７参照）。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ３が形成される。塑性化領域Ｗ３にバリが発生した場合には、必要に応じて除去すればよい。以上の工程により、第一金属部材１と第二金属部材２とがＬ字状に接合される。
　以上説明した本変形例に係る接合方法によれば、第二実施形態と略同様の作用効果を奏することができる。また、第一金属部材１の突起部１５を第二金属部材２の切欠部２５に係合させるため、突合せ工程時に第一金属部材１と第二金属部材２との位置決めを容易に行うことができる。
〔第二実施形態の第二変形例〕
　次に、本発明の第二実施形態に係る接合方法の第二変形例について説明する。本変形例に係る接合方法では、第二金属部材２が切欠部２７を備える点と突起部１６の形状が第二実施形態と相違する。第二変形例に係る接合方法では、第二実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　図９に示すように、第二金属部材２は、縦板２１の先端部に切欠部２７を備える。より詳細には、切欠部２７は、縦板２１の外側面２１ｂと第二横板２３の第二表面２３ｂとで構成される角部を切り欠いて形成されている。切欠部２７は、切欠傾斜面２７ａを有する。
　切欠傾斜面２７ａは、突起部１６に面接触する面である。切欠傾斜面２７ａは、縦板２１の外側面２１ｂと第二横板２３の第二表面２３ｂとの間に形成されている。切欠傾斜面２７ａの傾斜角度は、特に制限されないが、本実施形態では鉛直面に対して４５°傾けており、外側面２１ｂと第二表面２３ｂに対して４５°傾いている。
　第一金属部材１の突起部１６は、切欠部２７に係合する部位である。突起部１６は、第一横板１２の第一表面１２ｂから表面側に突出しており、断面略台形状を呈する。突起部１６は、接触面１６ａと、垂直面１６ｂと、立上面１６ｃと、を有する。
　接触面１６ａは、第一横板１２の第一表面１２ｂから斜めに突出しており、切欠傾斜面２７ａに面接触する面である。接触面１６ａの傾斜角度は、切欠傾斜面２７ａと同等であれば特に制限されないが、本実施形態では鉛直面に対して４５°傾けており、第一表面１２ｂに対して４５°傾いている。
　垂直面１６ｂは、接触面１６ａの先端部から上方へ突出しており、第二金属部材２の第二表面２３ｂに対して垂直に延在している。垂直面１６ｂは、第二金属部材２の第二表面２３ｂよりも上方に突出しており、外部に露出している。これにより、垂直面１６ｂと第二金属部材２の第二表面２３ｂとで構成される段差が形成される。当該段差は、接触面１６ａと切欠傾斜面２７ａとの突合せ部の延長線上に位置する。
　立上面１６ｃは、第一横板１２の第一表面１２ｂから垂直に立ち上がっており、第一表面１２ｂと垂直面１６ｂの先端部とを繋ぐ面である。
　次に、本発明の第二変形例に係る接合方法について説明する。本変形例では、第一金属部材１と第二金属部材２を突き合わせて形成された突合せ部Ｊ４を摩擦攪拌によって接合する。本実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、接合工程と、を行う。
　突合せ工程は、第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせて突合せ部Ｊ４を形成する工程である。図９に示すように、突合せ工程では、第一金属部材１の縦板１１の外側面１１ｂと第二金属部材２の第一横板２２の第一表面２２ｂとを面一にするとともに、第一金属部材１の第一横板１２の突起部１６を第二金属部材２の切欠部２７に係合させつつ、第一金属部材１の第一横板１２の第一表面１２ｂと第二金属部材２の縦板２１の外側面２１ｂとを突き合わせて突合せ部Ｊ４を形成する。突合せ工程では、突起部１６の接触面１６ａと切欠部２７の切欠傾斜面２７ａとが面接触し、突合せ部Ｊ４の一部を構成する。本変形例の突合せ部Ｊ４の断面線形は、直線形状と傾斜形状とを繋げた形状になる。このように第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせることによって、第二金属部材２の縦板２１の先端側には内隅が形成される。
　接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて内隅及び突合せ部Ｊ４に対して摩擦攪拌を行う工程である。接合工程は、右回転させた接合用回転ツールＦを突起部１６の垂直面１６ｂと第二金属部材２の第二表面２３ｂとで構成される内隅（段差）から挿入し、第二金属部材２の縦板２１の先端側の内隅に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させて、内隅及び突合せ部Ｊ４の摩擦攪拌接合を行う。接合用回転ツールＦの進行方向は特に制限されないが、ここでは図１０の手前側から奥側に相対移動させている。図１０に示すように、接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。接合工程では、攪拌ピンＦ２が内隅及び突合せ部Ｊ４に挿入できるように、鉛直面に対して接合用回転ツールＦを傾斜させた状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃを４５°傾けている。接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃは、垂直面１６ｂと第二金属部材２の第二表面２３ｂとで構成される内隅（段差）及び突起部１６の接触面１６ａと切欠傾斜面２７ａとの突合せ部を通る位置に設定している（図９参照）。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ４が形成される。塑性化領域Ｗ４にバリが発生した場合には、必要に応じて除去すればよい。以上の工程により、第一金属部材１と第二金属部材２とがＬ字状に接合される。
　以上説明した本変形例に係る接合方法によれば、第二実施形態と略同様の作用効果を奏することができる。また、第一金属部材１の突起部１６を第二金属部材２の切欠部２７に係合させるため、突合せ工程時に第一金属部材１と第二金属部材２との位置決めを容易に行うことができる。
〔第三実施形態〕
　次に、本発明の第三実施形態に係る接合方法について説明する。本実施形態に係る接合方法では、第一金属部材１及び第二金属部材２がそれぞれ突起部１７，２８を備え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方法では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　図１１に示すように、第一金属部材１は、第一突起部１７を含んで構成されている。第一金属部材１及び第二金属部材２は、本実施形態ではアルミニウム合金の押出形材で形成されているが、摩擦攪拌可能な金属であればその材料や製造方法は特に制限されない。
　第一突起部１７は、第一横板１２の第一表面１２ｂから表面側に突出しており、頂点が横向きとなる断面直角二等辺三角形を呈する。第一突起部１７の体積は、接合工程を行った後に、塑性化領域（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面に第一突起部１７が残存したりしない程度に設定することが好ましい。第一突起部１７は、第一接触面１７ａと、第一傾斜面１７ｂと、を有する。第一接触面１７ａと第一傾斜面１７ｂは、第一表面１２ｂから離れるほど互いに接近するように傾斜しており、その先端部同士が繋がっている。第一接触面１７ａと第一傾斜面１７ｂは、第一突起部１７の頂点を通る水平軸に対して線対称に配置されている。
　第一接触面１７ａは、第一金属部材１の第一表面１２ｂから斜めに突出しており、第二金属部材２の第二突起部２８に面接触する面である。第一接触面１７ａの傾斜角度は、特に制限されないが、本実施形態では鉛直面に対して４５°傾けており、第一表面１２ｂに対して４５°傾いている。
　第一傾斜面１７ｂは、外部に露出し、攪拌ピンＦ２が挿入されるツール挿入面となる。第一傾斜面１７ｂの傾斜角度は、特に制限されないが、本実施形態では鉛直面に対して４５°傾けており、第一接触面１７ａに対して９０°かつ第一表面１２ｂに対して４５°傾いている。
　第二金属部材２は、第二突起部２８を含んで構成されている。第二突起部２８は、縦板２１の先端部から縦板２１の長手方向に突出しており、頂点が上向きとなる断面直角二等辺三角形を呈する。第二突起部２８の体積は、接合工程を行った後に、塑性化領域（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面に第二突起部２８が残存したりしない程度に設定することが好ましい。第二突起部２８は、第二接触面２８ａと、第二傾斜面２８ｂと、を有する。第二接触面２８ａと第二傾斜面２８ｂは、縦板２１の先端部から離れるほど互いに接近するように傾斜しており、その先端部同士が繋がっている。第二接触面２８ａと第二傾斜面２８ｂは、第二突起部２８の頂点を通る鉛直軸に対して線対称に配置されている。
　第二接触面２８ａは、縦板２１の先端部から斜めに突出しており、第一突起部１７の第一接触面１７ａに面接触する面である。第二接触面２８ａの傾斜角度は、特に制限されないが、本実施形態では鉛直面に対して４５°傾けている。
　第二傾斜面２８ｂは、外部に露出し、攪拌ピンＦ２が挿入されるツール挿入面となる。第二傾斜面２８ｂの傾斜角度は、特に制限されないが、本実施形態では鉛直面に対して４５°傾けており、第二接触面２８ａに対して９０°かつ第二表面２３ｂに対して４５°傾いている。第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせた状態における第一傾斜面１７ｂと第二傾斜面２８ｂとは、面一になっており、第一表面１２ｂと第二表面２３ｂとの間で４５°に傾斜したツール挿入面を構成している。
　次に、本発明の第三実施形態に係る接合方法について説明する。本実施形態では、第一金属部材１と第二金属部材２を突き合わせて形成された突合せ部Ｊ５を摩擦攪拌によって接合する。本実施形態に係る接合方法では、突合せ工程と、接合工程と、を行う。
　突合せ工程は、第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせて突合せ部Ｊ５を形成する工程である。図１１に示すように、突合せ工程では、第一金属部材１の縦板１１の外側面１１ｂと第二金属部材２の第一横板２２の第一表面２２ｂとを面一にするとともに、第一金属部材１の第一横板１２の第一突起部１７と第二金属部材２の縦板２１の先端部の第二突起部２８とを突き合わせつつ、第一金属部材１の第一横板１２の第一表面１２ｂと第二金属部材２の縦板２１の外側面２１ｂとを突き合わせて突合せ部Ｊ５を形成する。突合せ工程では、第一突起部１７の第一接触面１７ａと第二突起部２８の第二接触面２８ａとが面接触し、突合せ部Ｊ５の一部を構成する。本実施形態の突合せ部Ｊ５の断面線形は、直線形状と傾斜形状とを繋げた形状になる。このように第一金属部材１と第二金属部材２とを突き合わせることによって、第二金属部材２の縦板２１の先端側には内隅が形成される。
　接合工程は、接合用回転ツールＦを用いて内隅及び突合せ部Ｊ５に対して摩擦攪拌を行う工程である。接合工程は、右回転させた接合用回転ツールＦを第一突起部１７の第一傾斜面１７ｂ及び第二突起部２８の第二傾斜面２８ｂから挿入し、第二金属部材２の縦板２１の先端側の内隅に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させて、内隅及び突合せ部Ｊ５の摩擦攪拌接合を行う。接合用回転ツールＦの進行方向は特に制限されないが、ここでは図１２の手前側から奥側に相対移動させている。図１２に示すように、接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。接合工程では、攪拌ピンＦ２が内隅及び突合せ部Ｊ５に挿入できるように、鉛直面に対して接合用回転ツールＦを傾斜させた状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃを４５°傾けている。言い換えると、接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃは、本実施形態では第一傾斜面１７ｂ及び第二傾斜面２８ｂに対して直交している（図１１参照）。接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｃは、第一接触面１７ａと第二接触面２８ａとの突合せ部を通る位置に設定している（図１１参照）。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ５が形成される。塑性化領域Ｗ５にバリが発生した場合には、必要に応じて除去すればよい。以上の工程により、第一金属部材１と第二金属部材２とがＬ字状に接合される。
　以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、従来のように接合用回転ツールＦに押さえブロックを用いず攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させるため、接合する際の第一金属部材１及び第二金属部材２の損傷を抑えることができる。また、接合用回転ツールＦに押さえブロックを用いないため、接合部分を視認することができる。これにより、作業性を高めることができる。また、第一金属部材１に第一突起部１７を設けるとともに第二金属部材２に第二突起部２８を設け、当該第一突起部１７及び第二突起部２８を介して接合工程を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。
　また、攪拌ピンＦ２のみを、第一金属部材１及び第二金属部材２に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。
　また、第一金属部材１及び第二金属部材２は押出形材であるため、第一突起部１７を備えた第一金属部材１を容易に作製することができるとともに、第二突起部２８を備えた第二金属部材２を容易に作製することができる。
　１　　　第一金属部材
　２　　　第二金属部材
　１１　　縦板
　１１ａ　内側面（一方の側面）
　１１ｂ　外側面（他方の側面）
　１２　　第一横板
　１２ａ　第一裏面
　１２ｂ　第一表面
　１３　　第二横板
　１３ａ　第二裏面
　１３ｂ　第二表面
　１４　　突起部
　１５　　突起部
　１６　　突起部
　１７　　第一突起部
　２１　　縦板
　２１ａ　内側面
　２１ｂ　外側面
　２２　　第一横板
　２２ａ　第一裏面
　２２ｂ　第一表面
　２３　　第二横板
　２３ａ　第二裏面
　２３ｂ　第二表面
　２４　　突起部
　２５　　切欠部
　２７　　切欠部
　２８　　第二突起部
　Ｆ　　　接合用回転ツール
　Ｆ２　　攪拌ピン
　Ｊ１～Ｊ５　突合せ部

Claims (5)

  1. 　攪拌ピンを備えた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摩擦攪拌で接合する接合方法であって、
    　前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも端部側は、縦板の一方の側面の基端部から第一横板が突出するとともに、前記縦板の一方の側面の先端部から第二横板が突出した断面コの字形状に形成されており、
    　前記第二金属部材は、前記縦板の先端部から前記縦板の長手方向に突出した突起部を備え、
    　前記第一金属部材の前記縦板の他方の側面と、前記第二金属部材の前記第一横板の表面とを面一にするとともに、前記第一金属部材の前記第一横板の表面と、前記第二金属部材の前記縦板の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
    　前記攪拌ピンを前記突起部から挿入し、前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材及び前記第二金属部材に接触させた状態で、前記第二金属部材の前記縦板の先端側の内隅に沿って前記接合用回転ツールを移動させて、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う接合工程と、
    　を含むことを特徴とする接合方法。
  2. 　攪拌ピンを備えた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摩擦攪拌で接合する接合方法であって、
    　前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも端部側は、縦板の一方の側面の基端部から第一横板が突出するとともに、前記縦板の一方の側面の先端部から第二横板が突出した断面コの字形状に形成されており、
    　前記第一金属部材は、前記第一横板の表面から表面側に突出した突起部を備え、
    　前記第一金属部材の前記縦板の他方の側面と、前記第二金属部材の前記第一横板の表面とを面一にするとともに、前記第一金属部材の前記第一横板の前記突起部を、前記第二金属部材の前記縦板の先端部に係合させつつ、前記第一金属部材の前記第一横板の表面と、前記第二金属部材の前記縦板の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
    　前記攪拌ピンを前記突起部から挿入し、前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材及び前記第二金属部材に接触させた状態で、前記第二金属部材の前記縦板の先端側の内隅に沿って前記接合用回転ツールを移動させて、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う接合工程と、
    　を含むことを特徴とする接合方法。
  3. 　前記第二金属部材は、前記縦板の先端部に切欠部を備え、
    　前記突合せ工程において、前記第一金属部材の前記突起部を前記第二金属部材の前記切欠部に係合させることを特徴とする請求項２に記載の接合方法。
  4. 　攪拌ピンを備えた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摩擦攪拌で接合する接合方法であって、
    　前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも端部側は、縦板の一方の側面の基端部から第一横板が突出するとともに、前記縦板の先端部から第二横板が突出した断面コの字形状に形成されており、
    　前記第一金属部材は、前記第一横板の表面から表面側に突出した第一突起部を備え、
    　前記第二金属部材は、前記縦板の先端部から前記縦板の長手方向に突出した第二突起部を備え、
    　前記第一金属部材の前記縦板の他方の側面と、前記第二金属部材の前記第一横板の表面とを面一にするとともに、前記第一金属部材の前記第一横板の前記第一突起部と、前記第二金属部材の前記縦板の先端部の前記第二突起部とを突き合わせつつ、前記第一金属部材の前記第一横板の表面と、前記第二金属部材の前記縦板の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
    　前記攪拌ピンを前記第一突起部及び前記第二突起部から挿入し、前記攪拌ピンのみを前記第一金属部材及び前記第二金属部材に接触させた状態で、前記第二金属部材の前記縦板の先端側の内隅に沿って前記接合用回転ツールを移動させて、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う接合工程と、
    　を含むことを特徴とする接合方法。
  5. 　前記第一金属部材及び前記第二金属部材は、押出形材であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の接合方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113508001A (zh) * 2019-04-12 2021-10-15 日本轻金属株式会社 接合方法
KR102631734B1 (ko) * 2019-05-17 2024-02-01 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤 중공 용기의 제조 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003326375A (ja) * 2002-05-14 2003-11-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 垂直若しくは傾斜立設継手構造体
JP2013049072A (ja) * 2011-08-30 2013-03-14 Nippon Light Metal Co Ltd 摩擦攪拌接合方法
JP2017019306A (ja) * 2015-07-07 2017-01-26 近畿車輌株式会社 鉄道車両構体及びその製造方法

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1203954C (zh) * 1996-03-19 2005-06-01 株式会社日立制作所 摩擦搅拌焊接方法
JP3589863B2 (ja) * 1997-07-23 2004-11-17 株式会社日立製作所 構造体および摩擦攪拌接合方法
JP4240579B2 (ja) 1998-05-22 2009-03-18 日本軽金属株式会社 内すみ摩擦攪拌接合用プローブおよびこれを用いた内すみ摩擦攪拌接合方法
JP3420502B2 (ja) * 1998-06-16 2003-06-23 株式会社日立製作所 構造体
TW464576B (en) * 1999-05-28 2001-11-21 Hitachi Ltd A structure body and a manufacturing method of a structure body
JP3589930B2 (ja) * 2000-02-25 2004-11-17 株式会社日立製作所 摩擦攪拌接合方法
CN100553851C (zh) * 2001-03-07 2009-10-28 昭和电工株式会社 摩擦搅动接合方法以及用于制造接合的贴靠元件的方法
JP3751215B2 (ja) * 2001-04-16 2006-03-01 株式会社日立製作所 摩擦攪拌接合方法
JP2003001440A (ja) * 2001-06-25 2003-01-08 Hitachi Ltd すみ摩擦攪拌接合用部材及びその接合方法
JP3751237B2 (ja) * 2001-09-03 2006-03-01 株式会社日立製作所 摩擦攪拌接合用接続材
US6676008B1 (en) * 2002-04-30 2004-01-13 Edison Welding Institute Friction stir welding of corner configurations
JP2004261813A (ja) * 2003-01-28 2004-09-24 Honda Motor Co Ltd 摩擦撹拌接合方法
US6933057B2 (en) * 2003-07-17 2005-08-23 The Boeing Company Friction stir welded assembly and method of forming a friction stir welded assembly
JP4336167B2 (ja) * 2003-09-02 2009-09-30 日本車輌製造株式会社 パネル接合構造
US7416102B1 (en) * 2004-10-22 2008-08-26 Edison Welding Institute, Inc. Method of friction stir welding and multi-section faced shoulderless retractable variable penetration friction stir welding tool for same
JP4463183B2 (ja) * 2005-03-28 2010-05-12 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム構造体及びその製造方法
US7857192B2 (en) * 2006-03-16 2010-12-28 Showa Denko K.K. Friction stir welding tool and friction stir welding method
US20100068550A1 (en) * 2007-06-15 2010-03-18 United Technologies Corporation Hollow structures formed with friction stir welding
US20090148719A1 (en) * 2007-12-07 2009-06-11 Alcoa Inc. Friction-stir weldments and systems and methods for producing the same
CN102085598B (zh) * 2009-12-03 2015-10-14 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 摩擦搅拌接合方法
CN104023896B (zh) * 2011-06-22 2017-04-26 萨帕有限公司 具有带不同区域的肩部的搅拌摩擦焊接工具；使用这种工具的方法；利用这种工具焊接的产品
EP2745972B1 (en) 2011-08-19 2021-11-10 Nippon Light Metal Company, Ltd. Friction stir welding method
CN105899321B (zh) * 2014-01-14 2018-10-02 日本轻金属株式会社 液冷套的制造方法
JP6052237B2 (ja) * 2014-05-28 2016-12-27 日本軽金属株式会社 摩擦攪拌接合方法
US10906127B2 (en) 2014-01-28 2021-02-02 Nippon Light Metal Company, Ltd. Friction stir welding method
JP6090186B2 (ja) * 2014-01-28 2017-03-08 日本軽金属株式会社 摩擦攪拌接合方法
JP6052236B2 (ja) * 2014-05-28 2016-12-27 日本軽金属株式会社 摩擦攪拌接合方法
US8857696B1 (en) * 2014-04-01 2014-10-14 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Method and tool for friction stir welding
JP2016128178A (ja) * 2015-01-09 2016-07-14 株式会社Ihi 摩擦撹拌接合方法
KR20170129930A (ko) * 2015-05-18 2017-11-27 가부시키가이샤 아이에이치아이 마찰 교반 접합 장치 및 마찰 교반 접합 방법
WO2017119232A1 (ja) * 2016-01-06 2017-07-13 日本軽金属株式会社 接合方法及び液冷ジャケットの製造方法
JP6809182B2 (ja) * 2016-12-09 2021-01-06 日本軽金属株式会社 接合方法
JP6658469B2 (ja) * 2016-11-24 2020-03-04 日本軽金属株式会社 摩擦攪拌接合方法
JP6699530B2 (ja) * 2016-12-09 2020-05-27 日本軽金属株式会社 接合方法
CN110382157A (zh) * 2017-05-11 2019-10-25 日本轻金属株式会社 接合方法
JP6740960B2 (ja) * 2017-05-26 2020-08-19 日本軽金属株式会社 接合方法
JP2020097046A (ja) * 2018-12-19 2020-06-25 日本軽金属株式会社 接合方法
JP7140036B2 (ja) * 2019-04-12 2022-09-21 日本軽金属株式会社 接合方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003326375A (ja) * 2002-05-14 2003-11-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 垂直若しくは傾斜立設継手構造体
JP2013049072A (ja) * 2011-08-30 2013-03-14 Nippon Light Metal Co Ltd 摩擦攪拌接合方法
JP2017019306A (ja) * 2015-07-07 2017-01-26 近畿車輌株式会社 鉄道車両構体及びその製造方法

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US20210402510A1 (en) 2021-12-30
CN110621436A (zh) 2019-12-27
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