WO2022045171A1 - 摩擦攪拌点接合方法及びこれを用いた接合体 - Google Patents

Abstract

複動式の摩擦攪拌点接合用のツールを用いて、繊維材が混合された熱可塑性樹脂成形体からなる第１部材と、少なくとも熱可塑性樹脂を含む成形体からなる第２部材とを摩擦攪拌点接合する。第１部材と第２部材との重なり部を形成し、重なり部に対してツールを配置すると共に、ピン及びショルダを回転軸回りに回転させる。ピンを重なり部へ圧入し、当該ピンの圧入領域の周囲に延出繊維が残存するように摩擦攪拌を行う一方で、ショルダを退避させて溢れ出し材料を逃がす。溢れ出し材料が埋め戻される際に延出繊維を巻き込むように、ショルダを重なり部に対して接近させる一方で、ピンを重なり部から退避させる。

Description

摩擦攪拌点接合方法及びこれを用いた接合体

　本開示は、複動式の摩擦攪拌点接合用のツールを用いて、繊維材が混合された熱可塑性樹脂成形体からなる第１部材及び第２部材を接合する摩擦攪拌点接合方法、及びこれを用いた接合体に関する。

　航空機、鉄道車両又は自動車などの構造物の構成部材として、繊維強化材が混合された熱可塑性の樹脂成形体が用いられることがある。前記樹脂成形体としては、前記繊維強化材としての短繊維又は長繊維を熱可塑性樹脂に混合した成形体、連続繊維を所定方向に配列した繊維配列体若しくは連続繊維の織布に熱可塑性樹脂を含浸してなる成形体、などを例示することができる。

　前記構造物の製造に際しては、２つの部材の接合が必要となる場合がある。この接合の手法の一つとして、摩擦攪拌点接合が知られている。特許文献１には、繊維強化材が混合された２つの樹脂成形体を、同軸に配置されたピン部材及びショルダ部材を備えた複動式の回転ツールを用いて摩擦攪拌点接合する接合方法が開示されている。この技術では、点接合される２つの樹脂成形体の重なり部に、ショルダ部材を先行して圧入して摩擦攪拌を行うと共に、ピン部材を上方へ退避させ、前記ショルダ部材の圧入によって溢れた樹脂材料を逃がす。しかる後、前記ピン部材を下降させ、溢れた樹脂材料を埋め戻すことで、前記重なり部に２つの樹脂成形体を点接合する攪拌接合部が形成される。

　一般に、ショルダ部材を先行して圧入するショルダ先行方式の方が、径の大きい攪拌接合部を形成できるので、接合強度の向上には有利とされる。しかしながら、本発明者らの研究によれば、特許文献１の接合方法では、繊維強化樹脂成形体を接合対象とすると、接合強度が十分に得られない場合があることが判明した。その原因は、攪拌接合部とその周囲の樹脂成形体との融着強度にあることが判明した。

特許第６０２０５０１号公報

　本開示は、繊維材が混合された複数の樹脂成形体を摩擦攪拌点接合するに際し、その接合強度を十分に確保することができる摩擦攪拌点接合方法、及びこれを用いた接合体を提供することを目的とする。

　本開示の一の局面に係る摩擦攪拌点接合方法は、ピンと、前記ピンが内挿される中空部を備えたショルダとを含む、複動式の摩擦攪拌点接合用のツールを用いて、繊維材が混合された熱可塑性樹脂成形体からなる第１部材と少なくとも熱可塑性樹脂を含む成形体からなる第２部材とを接合する摩擦攪拌点接合方法であって、前記第１部材と前記第２部材とを、両者の少なくとも一部が互いに当接した状態で重なり合う重なり部が形成されるように配置し、前記第１部材及び前記第２部材の重なり方向に前記ツールの回転軸が沿うように、前記重なり部に対して前記ツールを配置すると共に、少なくとも前記ピンを前記回転軸回りに回転させ、前記ピンを前記第１部材側から前記重なり部へ圧入し、当該ピンの圧入領域の周囲に前記重なり部内の前記繊維材が延び出した延出繊維が残存するように摩擦攪拌を行う一方で、前記ショルダを前記重なり部に対して前記回転軸方向に退避させることで、前記ピンの圧入で溢れた樹脂成形体材料を前記退避によって生じた前記ピンの周囲領域に逃がし、前記溢れた樹脂成形体材料が、前記周囲領域から前記圧入領域に埋め戻される際に前記延出繊維を巻き込むように、前記ショルダを前記重なり部に対して前記回転軸方向に接近させる一方で、前記ピンを前記重なり部から退避させる。

　この摩擦攪拌点接合方法によれば、複動式の摩擦攪拌点接合用のツールを用い、ピンを先行して第１部材及び第２部材の重なり部に圧入させ、摩擦攪拌させる。前記ピンの圧入領域は最終的に攪拌接合部となる領域であり、前記重なり部において少なくとも前記第１部材に混合されている繊維材も攪拌される。しかし、前記繊維材は、前記圧入領域とその周囲部分との境界で綺麗に切断されず、前記境界から一部が延び出した状態となる（延出繊維の残存）。しかる後、前記ピンの圧入で溢れた樹脂成形体材料が前記延出繊維を巻き込むように、ショルダによる埋め戻し動作が実行される。このため、攪拌接合部は、前記圧入領域の周囲から延び出している前記延出繊維が、当該攪拌接合部の内部へ進入した状態となる。つまり、前記攪拌接合部とその周囲の前記第１・第２部材とが、樹脂同士の接合だけに依存して接合されるのではなく、前記延出繊維でも繋がって接合された状態となる。従って、前記第１部材と前記第２部材との接合強度を向上させることができる。

　本開示の他の局面に係る接合体は、繊維材が混合された熱可塑性樹脂成形体からなる第１部材と、少なくとも熱可塑性樹脂を含む成形体からなる第２部材との接合体であって、前記第１部材と前記第２部材との少なくとも一部が互いに当接した状態で重なり合う重なり部と、前記重なり部に設けられ、前記第１部材と前記第２部材とが摩擦攪拌点接合によって接合された攪拌接合部と、を備え、前記攪拌接合部は、当該攪拌接合部の周囲から前記重なり部内の繊維材が延び出した延出繊維が、前記攪拌接合部を構成する樹脂材に巻き込まれた巻き込み部を備えている。

　この接合体によれば、攪拌接合部は、当該攪拌接合部の周囲から延び出している延出繊維が前記樹脂材に巻き込まれた巻き込み部を備えている。このため、前記攪拌接合部とその周囲の前記第１・第２部材とが、樹脂同士の接合だけに依存して接合されるのではなく、前記延出繊維でも繋がった状態となる。従って、前記攪拌接合部と前記第１部材及び前記第２部材との接合強度を向上させた接合体を提供することができる。

　本開示によれば、繊維材が混合された２つの樹脂成形体を摩擦攪拌点接合するに際し、その接合強度を十分に確保することができる摩擦攪拌点接合方法、及びこれを用いた接合体を提供することができる。

図１は、本開示に係る接合方法を実行可能な、複動式の摩擦攪拌点接合装置の構成を示す模式図である。 図２は、複動式の摩擦攪拌点接合用ツールを用いた場合において、ピンを先行して接合部材の重なり部に圧入させるピン先行プロセスを示す図である。 図３は、同ツールを用いた場合において、ショルダを先行して接合部材の重なり部に圧入させるショルダ先行プロセスを示す図である。 図４は、本開示の例示的な実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法の工程チャートを示す図である。 図５は、摩擦攪拌点接合される第１部材及び第２部材の構成及び両者の重なり部の形成工程を示す図である。 図６は、前記重なり部に対するツールの配置工程を示す断面図である。 図７は、前記重なり部へのピンの圧入工程を示す断面図である。 図８は、図７に示すタイミングでツールを取り外したときの、前記重なり部の断面図である。 図９は、ショルダの下降工程を示す断面図である。 図１０は、図９に示すタイミングでツールを取り外したときの、前記重なり部の断面図である。 図１１Ａは、本実施形態の摩擦攪拌点接合方法により形成された第１部材と第２部材との接合体を示す断面図である。 図１１Ｂは、図１１Ａの要部拡大図である。 図１２は、比較例の摩擦攪拌点接合方法を示す図であって、前記重なり部へのショルダを先行して圧入する工程を示す断面図である。 図１３は、図１２に示すタイミングでツールを取り外したときの、前記重なり部の断面図である。 図１４は、比較例の摩擦攪拌点接合方法を示す図であって、部材の下降工程を示す断面図である。 図１５は、図１４に示すタイミングでツールを取り外したときの、前記重なり部の断面図である。 図１６Ａは、比較例の摩擦攪拌点接合方法により形成された第１部材と第２部材との接合体を示す断面図である。 図１６Ｂは、図１６Ａの要部拡大図である。 図１７Ａは、本実施形態に係る接合体の引き剥がし試験の状況を示す斜視図である。 図１７Ｂは、図１７Ａの引き剥がし試験後の断面図である。 図１８Ａは、比較例に係る接合体の引き剥がし試験の状況を示す斜視図である。 図１８Ｂは、図１８Ａの引き剥がし試験後の断面図である。

　以下、図面に基づいて、本開示の実施形態を詳細に説明する。本開示に係る摩擦攪拌点接合方法は、繊維材が混合された熱可塑性の樹脂成形体からなるプレート、フレーム、外装材或いは柱状材等の構造材を、二つ以上重ね合わせて点接合してなる各種接合体の製造に適用することができる。製造される接合体は、例えば、航空機、鉄道車両又は自動車などの構造物の構成部材となる。

　［複動式の摩擦攪拌点接合装置の構成］
　先ず、図１を参照して、本開示に係る摩擦攪拌点接合方法を実行可能な、複動式の摩擦攪拌点接合装置Ｍの構成例を説明する。摩擦攪拌点接合装置Ｍは、複動式の摩擦攪拌点接合用のツール１と、ツール１を回転及び昇降駆動するツール駆動部２と、ツール駆動部２の動作を制御するコントローラＣとを含む。なお、図１には「上」「下」の方向表示を付しているが、これは説明の便宜のためであり、実際のツール１の使用方向を限定する意図ではない。

　ツール１は、ツール固定部によって支持される。前記ツール固定部は、例えば多関節ロボットの先端部とすることができる。ツール１の下端面に対向して、バックアップ１５が配置されている。ツール１とバックアップ１５との間には、接合対象となる少なくとも二つの繊維強化熱可塑性樹脂成形体が配置される。図１では、平板プレートからなる第１部材３１の一部と、同じく平板プレートからなる第２部材３２の一部とが上下方向に重なり合った重なり部３０が、ツール１とバックアップ１５との間に配置されている例を示している。

　ツール１は、ピン１１、ショルダ１２、クランプ１３及びスプリング１４を含む。ピン１１は円柱状に形成されており、その軸心が上下方向に延びるように配されている。ピン１１は、前記軸心を回転軸Ｒとして回転が可能であり、且つ、回転軸Ｒに沿って上下方向に昇降、つまり進退可能である。なお、ツール１の使用時には、回転軸Ｒと重なり部３０における点接合位置Ｗとが位置合わせされる。

　ショルダ１２は、ピン１１が内挿される中空部を備え、円筒状に形成された部材である。ショルダ１２の軸心は、回転軸Ｒであるピン１１の軸心と同軸上にある。ショルダ１２は、回転軸Ｒ回りに回転し、且つ、回転軸Ｒに沿って上下方向に昇降、つまり進退する。ショルダ１２と、前記中空部に内挿されたピン１１とは、共に回転軸Ｒの軸回りに回転しつつ、回転軸Ｒ方向に相対移動する。すなわち、ピン１１及びショルダ１２は、回転軸Ｒに沿って同時に昇降するだけでなく、一方が下降し他方が上昇するという独立移動を行う。

　クランプ１３は、ショルダ１２が内挿される中空部を備え、円筒状に形成された部材である。クランプ１３の軸心も、回転軸Ｒと同軸上にある。クランプ１３は、軸回りに回転はしないが、回転軸Ｒに沿って上下方向に昇降、つまり進退する。クランプ１３は、ピン１１又はショルダ１２が摩擦攪拌を行う際に、これらの外周を囲う役目を果たす。クランプ１３の囲いによって、摩擦攪拌材料を四散させず、摩擦攪拌点接合部分を平滑に仕上げることができる。

　スプリング１４は、クランプ１３の上端側に取り付けられ、クランプ１３を重なり部３０に向かう方向である下方に付勢している。クランプ１３は、スプリング１４を介して、前記ツール固定部に取り付けられている。バックアップ１５は、接合対象（重なり部３０）の下面側に当接する平面を備える。バックアップ１５は、ピン１１又はショルダ１２が重なり部３０に圧入される際に、当該重なり部３０を支持する裏当て部材である。スプリング１４で付勢されたクランプ１３は、重なり部３０をバックアップ１５に押し当てる。

　ツール駆動部２は、回転駆動部２１、ピン駆動部２２、ショルダ駆動部２３及びクランプ駆動部２４を含む。回転駆動部２１は、モーター及び駆動ギア等を含み、ピン１１及びショルダ１２を回転軸Ｒ回りに回転駆動する。ピン駆動部２２は、回転軸Ｒに沿ってピン１１を進退移動、つまり昇降させる機構である。ピン駆動部２２は、ピン１１の重なり部３０への圧入並びに重なり部３０からの退避を行うように、ピン１１を駆動する。ショルダ駆動部２３は、回転軸Ｒに沿ってショルダ１２を進退移動させる機構であって、ショルダ１２の重なり部３０への圧入並びに退避を行わせる。クランプ駆動部２４は、回転軸Ｒに沿ってクランプ１３を進退移動させる機構である。クランプ駆動部２４は、クランプ１３を重なり部３０に向けて移動させ、重なり部３０をバックアップ１５に押圧させる。この際、スプリング１４の付勢力が作用する。

　コントローラＣは、マイクロコンピュータ等からなり、所定の制御プログラムを実行することで、ツール駆動部２の各部の動作を制御する。具体的にはコントローラＣは、回転駆動部２１を制御して、ピン１１及びショルダ１２に所要の回転動作を行わせる。また、コントローラＣは、ピン駆動部２２、ショルダ駆動部２３及びクランプ駆動部２４を制御して、ピン１１、ショルダ１２及びクランプ１３に、所要の進退移動動作を行わせる。

　［複動式ツールの使用方法］
　続いて、本実施形態で例示しているツール１のような、複動式の摩擦攪拌点接合用ツールの一般的な使用方法について説明しておく。前記使用方法としては、大略的に、ツール１のピン１１を先行して接合部材の重なり部へ圧入させるピン先行プロセスと、ショルダ１２を先行して接合部材の重なり部へ圧入させるショルダ先行プロセスとがある。なお、後述する本開示の実施形態では、ピン先行プロセスが採用される。

　図２は、前記ピン先行プロセスによる摩擦攪拌点接合方法のプロセスＰ１１～Ｐ１４を示す図である。ここでは、第１部材３１と第２部材３２との重なり部３０を、摩擦攪拌点接合する場合のプロセスを簡略的に示している。プロセスＰ１１は、重なり部３０の予熱工程を示している。第１部材３１の表面にツール１の下端を当接させた状態で、ピン１１及びショルダ１２を軸回りに所定の回転数で回転させる。

　プロセスＰ１２は、ピン１１の圧入工程を示している。図中に白抜き矢印にて示すように、ピン１１を下降させて重なり部３０へ圧入させる一方、ショルダ１２を上昇、つまり退避させる。この動作により、ピン１１の圧入領域の材料が攪拌される。また、矢印ａ１で示すように、前記圧入によって重なり部３０から溢れ出した溢れ出し材料ＯＦが、ショルダ１２の退避によって生じた、ピン１１とクランプ１３との間の環状領域に逃がされる。

　プロセスＰ１３は、溢れ出し材料ＯＦの埋め戻し工程を示している。埋め戻し工程では、ピン１１を上昇させて退避させる一方で、ショルダ１２を下降させる。ショルダ１２の下降により、矢印ａ２で示すように、前記環状領域に逃がされた溢れ出し材料ＯＦが、ピン１１の圧入領域に埋め戻される。

　プロセスＰ１４は、ならし工程を示している。ピン１１及びクランプ１３の下端面を第１部材３１の表面の高さ位置に復帰させた状態で両者を回転させ、点接合部分を平滑化する。以上のプロセスにより、攪拌接合部４ａが形成され、第１部材３１及び第２部材３２が重なり部３０において点接合される。

　図３は、前記ショルダ先行プロセスによる摩擦攪拌点接合方法のプロセスＰ２１～Ｐ２４を示す図である。プロセスＰ２１は、先述のプロセスＰ１１と同様な、重なり部３０の予熱工程である。プロセスＰ２２は、ショルダ１２の圧入工程を示している。この圧入工程では、ショルダ１２を下降させて重なり部３０へ圧入させる一方、ピン１１を上昇、つまり退避させる。この動作により、矢印ｂ１で示すように、ショルダ１２の圧入領域の材料が攪拌される。また、前記圧入によって重なり部３０から溢れ出した溢れ出し材料ＯＦが、ピン１１の退避によって生じた、ショルダ１２の中空空間に逃がされる。

　プロセスＰ２３は、溢れ出し材料ＯＦの埋め戻し工程を示している。埋め戻し工程では、ショルダ１２を上昇させて退避させる一方で、ピン１１を下降させる。ピン１１の下降により、矢印ｂ２で示すように、前記中空空間に逃がされた溢れ出し材料ＯＦが、ショルダ１２の圧入領域に埋め戻される。プロセスＰ２４は、先述のプロセスＰ１４と同様な、ならし工程を示している。以上のプロセスにより、攪拌接合部４ｂが形成される。

　同じサイズの複動式ツール１を用いて上述の２つのプロセスを実行した場合、ショルダ先行プロセスによる攪拌接合部４ｂの方が、ピン先行プロセスによる攪拌接合部４ａよりも径の大きい攪拌接合部を形成できる。従って、第１部材３１及び第２部材３２がアルミニウム合金のような金属材料である場合は、ショルダ先行プロセスを採用する方が、接合部の強度向上、安定化の観点において有利である。しかしながら、本発明者らの研究によれば、第１部材３１及び第２部材３２が、強化材としての繊維材が混合された熱可塑性樹脂成形体である場合、ピン先行プロセスを採用した方が接合強度を向上できることを見出した。以下、接合対象を繊維強化熱可塑性樹脂成形体とする、本開示の実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法の具体例を説明する。

　［実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法］
　図４は、本開示の実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法の工程チャートを示す図である。本実施形態の摩擦攪拌点接合方法は、繊維材が混合された熱可塑性樹脂成形体からなる第１部材３１及び第２部材３２の接合方法であって、次の工程Ｓ１～Ｓ５を含む。
・工程Ｓ１：接合対象となる第１部材３１及び第２部材３２の重なり部３０を形成する。・工程Ｓ２：ツール１を重なり部３０の点接合位置Ｗに配置および回転させる。
・工程Ｓ３：ピン１１を重なり部３０に圧入して摩擦攪拌を行う。
・工程Ｓ４：ショルダ１２を下降させて、材料の埋め戻しを行う。
・工程Ｓ５：摩擦攪拌部のならしを行う。

　上記工程Ｓ２は、図２に示したプロセスＰ１１の「予熱工程」に、工程Ｓ３はプロセスＰ１２の「圧入工程」に、工程Ｓ４はプロセスＰ１３の「埋め戻し工程」に、工程Ｓ５はプロセスＰ１４の「ならし工程」に各々相当する。しかしながら、本実施形態では、接合対象が繊維材混合の熱可塑性樹脂成形体であることに伴い、工程Ｓ３及び工程Ｓ４が、従前の単純な「圧入工程」及び「埋め戻し工程」とは異なる作用を果たす工程となる。すなわち、工程Ｓ３では、ピン１１の重なり部３０への圧入領域の周囲から、第１部材３１及び第２部材３２に各々混合されている繊維材を延出させる。また、工程Ｓ４では、延出させた繊維材が埋め戻し材料を巻き込むように、攪拌接合部を形成する。

　図５は、上記工程Ｓ１の重なり部３０の形成工程を示す図である。工程Ｓ１では、第１部材３１と第２部材３２とを、両者の少なくとも一部が互いに当接した状態で重なり合う重なり部３０が形成されるように配置する。本実施形態では、プレート状の第１部材３１の一部とプレート状の第２部材３２の一部とが上下に重ね合わされた重なり部３０を例示している。重なり部３０は、プレートとフレーム又は柱状材との重なり部、或いはフレーム同士の重なり部等であっても良い。重なり部３０には、第１部材３１の下面である接合面３１Ａと、第２部材３２の上面である接合面３２Ａとが直接接触した合わせ面ＢＤが形成されている。このような重なり部３０において、所要の点接合位置Ｗで第１部材３１と第２部材３２とが摩擦攪拌点接合されるものとする。

　既述の通り、第１部材３１及び第２部材３２としては、繊維材が混合された熱可塑性樹脂成形体が用いられる。前記成形体としては、例えば繊維強化材としての短繊維又は長繊維を熱可塑性樹脂に混合した成形体、連続繊維を所定方向に配列した繊維配列体若しくは連続繊維の織布に熱可塑性樹脂を含浸してなる成形体を例示することができる。本実施形態では、連続繊維の配列体に熱可塑性樹脂を含浸したシートであるプリプレグを多層に積層してなる成形体が、第１部材３１及び第２部材３２として用いられる例を示す。なお、少なくともピン１１が圧入される側の第１部材３１が繊維材の混合された熱可塑性樹脂成形体であれば良く、第２部材３２は繊維材を含まない熱可塑性樹脂の成形体であっても良い。

　図５には、第１部材３１を構成しているシート積重体３３の一部が示されている。シート積重体３３は、それぞれ連続繊維の配列体に熱可塑性樹脂を含浸したシートからなる第１シート層３３Ａ、第２シート層３３Ｂ及び第３シート層３３Ｃを含む。第１シート層３３Ａは、連続繊維３４の多数本が所定の配列方向に配列され、その配列体に熱可塑性樹脂を含浸して一体化した、厚さ０．１ｍｍ～０．５ｍｍ程度のシートである。第２シート層３３Ｂ及び第３シート層３３Ｃも上記と同様なシートであるが、連続繊維３４の配列方向が相互に異なる方向とされている。このように、例えば連続繊維３４の配列方向を互いに異なる３軸方向とした３種のシートを多層に積層することで、第１部材３１は疑似等方性を備えている。第２部材３２も、第１部材３１と同様なシートの多層積層体からなるプレートである。

　連続繊維３４としては、例えば炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、金属繊維或いは有機繊維を用いることができる。図５では、連続繊維３４を一方向に配列したシートを例示しているが、連続繊維を縦糸及び横糸として織布を形成した後に熱可塑性樹脂を含浸させるファブリック型のシートを用いても良い。また、連続繊維３４に代えて、長さが２ｍｍ～２０ｍｍ程度の長繊維を熱可塑性樹脂に混合させたシート又はプレートを用いることもできる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ＡＢＳ樹脂、熱可塑性のエポキシ樹脂などを例示することができる。

　第１部材３１及び第２部材３２は、連続繊維３４の配列体に熱可塑性樹脂を含浸させたシート（成形体）の積層体にて全体が構成されていることが好ましいが、その一部が前記シートで構成されていても良い。例えば、補強繊維を含まない熱可塑性シート、或いは、連続繊維ではない補強繊維が混合された熱可塑性シートからなる層を、図５に示す第１～第３シート層３３Ａ～３３Ｃの間に介在させるようにしても良い。

　図６は、上記工程Ｓ２のツールの配置工程を示す断面図である。工程Ｓ２では、第１部材３１及び第２部材３２の重なり方向、つまり上下方向にツール１の回転軸Ｒが沿うように、重なり部３０に対してツール１が配置される。この際、回転軸Ｒが、予め定められた点接合位置Ｗに位置合わせされた状態で、ツール１の下端面が第１部材３１の上面に当接される。また、クランプ１３は、スプリング１４の付勢力を伴って、重なり部３０をバックアップ１５に押圧する。位置決めが完了したら、図１に示す回転駆動部２１がピン１１及びショルダ１２を回転軸Ｒ回りに回転させる。この回転により、重なり部３０におけるピン１１及びショルダ１２が当接している領域が予熱される。

　図７は、上記工程Ｓ３のピン１１の圧入工程を示す断面図である。工程Ｓ３では、ピン駆動部２２がピン１１を回転軸Ｒに沿って下降させ、当該ピン１１を重なり部３０へ圧入させる。一方、ショルダ駆動部２３は、ショルダ１２を上昇させ、当該ショルダ１２を重なり部３０に対して回転軸Ｒ方向に退避させる。クランプ１３は不動である。回転しているピン１１が重なり部３０に圧入されると、当該ピン１１の圧入領域において重なり部３０は摩擦攪拌され、その部分の樹脂成形体材料は軟化する。もちろん、前記圧入領域内に含まれる連続繊維３４も粉砕される。

　ショルダ１２の前記退避によって、ピン１１の外周面とクランプ１３の中空部の内壁面との間には、環状領域が形成される。ピン１１の圧入によって重なり部３０から溢れた樹脂成形体材料である溢れ出し材料ＯＦは、ピン１１の外周面に沿って上方へ移動し、前記環状領域に逃がされる。

　本実施形態では、第１部材３１を上側部材、第２部材３２を下側部材として、重なり部３０が形成されている。ピン１１は、第１部材３１の上面側から圧入される。ピン１１は、当該ピン１１の下端部１１Ｔが、上側部材である第１部材３１を貫通し、且つ、下側部材である第２部材３２の厚さ方向の一部に到達するまで下降される。下端部１１Ｔが第２部材３２の厚さの半分以上に至るまで、ピン１１を下降させることが望ましい。

　図８は、図７に示すタイミングでツール１を取り外したときの、重なり部３０の断面図である。図８では、取り外される前のピン１１、ショルダ１２及びクランプ１３の位置を点線で示している。ここでは、ピン１１が、第１部材３１を貫通し、第２部材３２のシート積重体３３の最下層シート３３ＢＳに至るまで圧入された例を示している。重なり部３０において、ピン１１の圧入領域は空洞化している。溢れ出し材料ＯＦは、空洞化した前記圧入領域の周縁の上方に一時的に退避している。

　図８に示すように、重なり部３０におけるピン１１の圧入領域の周囲、換言すると前記空洞化した領域の内周壁には、延出繊維３５が残存している。延出繊維３５は、ピン１１の圧入領域の内周壁から、第１部材３１及び第２部材３２から構成される重なり部３０内の連続繊維３４が前記空洞化領域へ延び出したものである。例えば、直径が９ｍｍのピン１１を圧入させた場合、１ｍｍ～２ｍｍ程度の長さで延出繊維３５が圧入領域の内周壁から延び出すことが確認できた。なお、図８では、理解を容易とするために延出繊維３５の長さが誇張して描かれている。

　本実施形態では、接合される第１部材３１及び第２部材３２が、いずれも連続繊維３４の配列体に熱可塑性樹脂を含浸したシートを積層したシート積重体３３で構成されている。このようなシート積重体３３にピン１１を回転させながら圧入すると、その圧入領域では熱可塑性樹脂が摩擦攪拌されることに伴い、連続繊維３４も攪拌される。しかし、連続繊維３４は、前記圧入領域とその周囲部分との境界で綺麗に切断されず、前記境界から一部が延び出した状態となる。つまり、前記圧入領域の内周壁に延出繊維３５が残存した状態となる。

　本実施形態では、連続繊維３４が互いに異なる多軸（３軸）方向に配列されたシート積重体３３が用いられている（図５に例示）ので、前記圧入領域の内周壁のほぼ全周から延出繊維３５が延び出すこととなる。前記圧入領域は、最終的に第１部材３１と第２部材３２とを接合する攪拌接合部４となる領域である。後記で詳述するが、攪拌接合部４を構成する樹脂材に延出繊維３５を巻き込ませることで、接合強度の向上を図ることができる。

　図９は、上記工程Ｓ４の埋め戻し工程を示す断面図である。工程Ｓ４では、ピン駆動部２２がピン１１を回転軸Ｒに沿って上昇させ、当該ピン１１を重なり部３０から退避させる。一方、ショルダ駆動部２３は、ショルダ１２を下降させ、当該ショルダ１２を重なり部３０に対して回転軸Ｒ方向に接近させる。図９では、ピン１１の下端部１１Ｔが合わせ面ＢＤ付近まで上昇した状態を示している。ショルダ１２の下降によって、ピン１１とクランプ１３との間の環状領域（周囲領域）に一時的に退避させた溢れ出し材料ＯＦは、前記圧入領域に埋め戻される。

　回転軸Ｒ方向の平面視では、ピン１１が圧入される前記圧入領域の周囲に、溢れ出し材料ＯＦが一時的に退避する前記環状領域が存在する位置関係となる。このため、前記埋め戻しの際に溢れ出し材料ＯＦは、図９の矢印ｆ１にて示すように、前記環状領域から回転軸Ｒの位置である前記圧入領域の中心へ向かう方向に流動することになる。

　図１０は、図９に示すタイミングでツール１を取り外したときの、重なり部３０の断面図である。図１０には、取り外される前のピン１１、ショルダ１２及びクランプ１３の位置が点線で示されている。ショルダ１２の下端部１２Ｔに押された溢れ出し材料ＯＦが矢印ｆ１に沿って流動し、前記圧入領域に埋め戻し材料３６となって流入している。つまり、ピン１１の上昇によって生じる空間が、逐次埋め戻し材料３６によって充填されてゆく。埋め戻し材料３６が硬化すると、第１部材３１と第２部材３２とを接合する攪拌接合部４となる。

　上述の通り、前記圧入領域の内周壁には延出繊維３５が残存している。また、溢れ出し材料ＯＦは矢印ｆ１の通り、前記圧入領域の中心に向かうように流動する。このため、溢れ出し材料ＯＦが前記環状領域から前記圧入領域に埋め戻される際、延出繊維３５を巻き込むようになる。すなわち、延出繊維３５の延び出し方向に沿うように溢れ出し材料ＯＦが流動するので、延出繊維３５は前記圧入領域の径方向外側に押し戻されない。従って、本工程Ｓ４においてショルダ１２を下降させる動作を行えば、ピン１１の圧入で溢れた溢れ出し材料ＯＦ、つまり埋め戻し材料３６が、自ずと延出繊維３５を巻き込むように埋め戻される。

　工程Ｓ４では、図９に示す状態から、さらに下端部１１Ｔが第１部材３１の上面に至るまでピン１１が上昇され、下端部１２Ｔが第１部材３１の上面に至るまでショルダ１２が下降される。つまり、溢れ出し材料ＯＦの全てが埋め戻され、ピン１１の圧入領域が埋め戻し材料３６で充填される。その後、上記工程Ｓ５のならし工程が行われる。ならし工程では、ピン１１の下端部１１Ｔ及びショルダ１２の下端部１２Ｔを面一として、摩擦攪拌された部分の表面を平滑化する作業が行われる。充填された埋め戻し材料３６が冷却固化することで、第１部材３１と第２部材３２とを接合する攪拌接合部４が形成される。

　［接合体の構造］
　図１１Ａは、本実施形態の摩擦攪拌点接合方法により形成された第１部材３１と第２部材３２との接合体３を示す断面図、図１１Ｂは図１１ＡのＥ１部拡大図である。接合体３は、第１部材３１と第２部材３２との一部が合わせ面ＢＤで互いに当接した状態で重なり合う重なり部３０と、重なり部３０に設けられた攪拌接合部４とを備えている。この攪拌接合部４は、上記の工程Ｓ１～Ｓ５の摩擦攪拌点接合方法によって接合された接合部である。

　攪拌接合部４は、円柱状のピン１１の圧入領域を埋めているので、略円柱状の形状を有している。攪拌接合部４は、その外周面付近に巻き込み部３７を備えている。巻き込み部３７は、攪拌接合部４の周囲から重なり部３０内の連続繊維３４が延び出した延出繊維３５が、当該攪拌接合部４と繋がった部分である。巻き込み部３７では、延出繊維３５が攪拌接合部４を構成している樹脂材の内部へ進入した状態、換言すると前記樹脂材に延出繊維３５が巻き込まれた状態が形成されている。

　図１１Ｂには、攪拌接合部４と、攪拌接合部４の周囲であって攪拌されていない第１部材３１及び第２部材３２の重なり部３０の母材部分との境界部Ｄが点線で示されている。境界部Ｄは、上述の圧入領域の内周壁に相当する箇所である。延出繊維３５は、大略的に境界部Ｄから攪拌接合部４の径方向中心に延び出している。しかも、延出繊維３５は、前記母材部分に埋め込まれている連続繊維３４の端部であるので、前記母材部分で強固に保持されているということができる。

　このように、本実施形態の接合体３は、前記母材部分で強固に保持された延出繊維３５が攪拌接合部４の樹脂材に入り込むことで形成された巻き込み部３７を備えている。このため、攪拌接合部４とその周囲に位置する重なり部３０の母材部分とが、樹脂同士の接合だけに依存して接合されるのではなく、延出繊維３５によっても繋がった状態となる。従って、重なり部３０において、攪拌接合部４と第１部材３１及び第２部材３２の前記母材部分との接合強度を向上させることができる。

　［比較例］
　続いて、上記実施形態の比較例として、繊維材が混合された熱可塑性樹脂成形体からなる第１部材３１及び第２部材３２の摩擦攪拌点接合に、図３に示したショルダ先行プロセスを適用した場合の不具合を説明する。図１２は、比較例の摩擦攪拌点接合方法を示す図であって、上記実施形態と同様な第１部材３１及び第２部材３２の重なり部３０へ、ツール１のショルダ１２を先行して圧入する工程を示す断面図である。

　先に図３に基づき説明した通り、ショルダ１２の圧入工程では、ピン１１が回転軸Ｒに沿って上昇される一方、回転しているショルダ１２が回転軸Ｒに沿って下降される。クランプ１３は不動である。ショルダ１２が重なり部３０に圧入されると、当該ショルダ１２の圧入領域において重なり部３０は摩擦攪拌され、その部分の樹脂成形体材料は軟化する。ピン１１の上方への退避によって、ショルダ１２の中空部内には、退避領域が形成される。ショルダ１２の圧入によって重なり部３０から溢れた溢れ出し材料ＯＦは、前記退避領域に逃がされる。

　図１３は、図１２に示すタイミングでツール１を取り外したときの、重なり部３０の断面図である。ここでは、ショルダ１２が、第１部材３１を貫通し、第２部材３２のシート積重体３３の最下層付近まで圧入された例を示している。重なり部３０において、ショルダ１２の圧入領域は環状の空洞化領域となっている。溢れ出し材料ＯＦは、前記環状の空洞化領域の内側にある円柱状の領域に逃がされている。そして、重なり部３０におけるショルダ１２の圧入領域の周囲には、第１部材３１及び第２部材３２の重なり部３０の母材部分内の連続繊維３４が前記空洞化領域へ延び出した延出繊維３５Ａが残存している。なお、延出繊維３５Ａの延び出し長さは、直径が９ｍｍのショルダ１２を圧入させた場合には０．７ｍｍ程度であり、上掲のピン１１の圧入の場合に比べて短尺であった。

　図１４は、溢れ出し材料ＯＦの埋め戻し工程を示す断面図である。埋め戻し工程では、ショルダ１２を回転軸Ｒに沿って上昇させ、当該ショルダ１２を重なり部３０から退避させる。一方、ピン１１は回転軸Ｒに沿って下降され、前記円柱状の領域に逃がされていた溢れ出し材料ＯＦが、前記環状の空洞化領域に埋め戻される。

　回転軸Ｒ方向の平面視では、ショルダ１２が圧入される前記環状の空洞化領域の内側に、溢れ出し材料ＯＦが一時的に退避する前記円柱状の領域が存在する位置関係となる。このため、前記埋め戻しの際に溢れ出し材料ＯＦは、図１４の矢印ｆ２にて示すように、前記円柱状の領域から前記環状の空洞化領域に向けて、径方向外側に流動することになる。つまり、延出繊維３５Ａの前記圧入領域の内周壁からの延び出し方向とは逆方向に、溢れ出し材料ＯＦが流動する。

　図１５は、図１４に示すタイミングでツール１を取り外したときの、重なり部３０の断面図である。図１５には、取り外される前のピン１１、ショルダ１２及びクランプ１３の位置が点線で示されている。ピン１１の下端部１１Ｔに押された溢れ出し材料ＯＦが矢印ｆ２に沿って流動し、ショルダ１２の圧入領域に埋め戻し材料３６となって流入している。つまり、ショルダ１２の上昇によって生じる空間が、逐次埋め戻し材料３６によって充填されてゆく。埋め戻し材料３６は、やがて第１部材３１と第２部材３２とを接合する攪拌接合部４Ａとなる。

　上述の通り、前記圧入領域の内周壁には延出繊維３５Ａが残存している。しかしながら、溢れ出し材料ＯＦは矢印ｆ２の通り、重なり部３０の母材部分側である前記圧入領域の内周壁側に向かうように流動する。このため、溢れ出し材料ＯＦが埋め戻される際、延出繊維３５Ａが延出元の母材部分側へ押し戻されるようになる。従って、先に図１０に示した実施形態とは異なり、溢れ出し材料ＯＦ、つまり埋め戻し材料３６は延出繊維３５Ａをほとんど巻き込むことができない。

　図１６Ａは、比較例の摩擦攪拌点接合方法により形成された第１部材３１と第２部材３２との接合体３Ａを示す断面図、図１６Ｂは図１６ＡのＥ２部拡大図である。接合体３Ａは、第１部材３１と第２部材３２とが重なり合う重なり部３０と、重なり部３０に設けられた攪拌接合部４Ａとを備えている。この攪拌接合部４Ａは、上記のショルダ先行プロセスによる摩擦攪拌点接合方法によって接合された接合部である。攪拌接合部４Ａは、上掲の実施形態に示したような巻き込み部３７を実質的に具備していない。

　図１６Ｂには、攪拌接合部４Ａと、攪拌接合部４Ａ周囲の攪拌されていない第１部材３１及び第２部材３２の重なり部３０の母材部分との境界部Ｄが点線で示されている。境界部Ｄは、ショルダ１２の圧入領域の内周壁に相当する箇所である。図１１Ｂに示した実施形態とは異なり、比較例における延出繊維３５Ａは、境界部Ｄに貼り付くような状態となっている。つまり、延出繊維３５Ａは、攪拌接合部４Ａの内部へ実質的に入り込んでいない。

　図１１Ｂの実施形態では、攪拌接合部４の樹脂材に延出繊維３５が巻き込まれた巻き込み部３７が形成される。従って、攪拌接合部４と重なり部３０の母材部分とを延出繊維３５が橋絡する態様となり、両者の接合強度は高くなる。これに対し比較例では、攪拌接合部４Ａと重なり部３０の母材部分との接合に、実質的に延出繊維３５Ａは寄与しない。すなわち、攪拌接合部４Ａと前記母材部分との接合は、専ら樹脂同士の接合だけに依存することになるので、両者の接合強度は比較的弱いものとなる。

　［接合体の引き剥がし試験］
　図１１に示す本開示の実施例に係るピン先行プロセスによる摩擦攪拌点接合により得られた接合体３と、図１６に示す比較例に係るショルダ先行プロセスによる摩擦攪拌点接合により得られた接合体３Ａについて、ＮＡＳＭ１３１２－８の試験方法に準拠して、引き剥がし強度の試験を行った。実施例及び比較例において接合材となる第１部材３１及び第２部材３２としては、厚さ３．３ｍｍの疑似等方積層型の連続繊維ＣＦＲＴＰ（Ｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）材を用いた。

　上記のＣＦＲＴＰ材からなる第１部材３１及び第２部材３２を重ね合わせ、図７～図１０の実施例に示したピン先行プロセスによる摩擦攪拌点接合で接合した接合体３と、図１２～図１５の比較例に示したショルダ先行プロセスによる摩擦攪拌点接合で接合した接合体３Ａとを製作した。試験は実施例と比較例共に５回行った。また、ツール１として、実施例においては直径＝９ｍｍのピン１１を用い、比較例においては外径＝９ｍｍのショルダ１２を用い、攪拌接合部４、４Ａが同じ直径に仕上がるようにした。

　実施例及び比較例に係る接合体３、３Ａにおける、第１部材３１と第２部材３２との間の引き剥がし強度である破断強度の平均値は次の通りであった。すなわち、実施例に係る接合体３の方が、比較例に係る接合体３Ａよりも、破断強度が約１．４倍程度高いことが確認された。

　・実施例（ピン先行）；破断強度＝２．０５ｋＮ
　・比較例（ショルダ先行）；破断強度＝１．４６ｋＮ
　図１７Ａは、実施例に係る接合体３の引き剥がし試験の状況を示す斜視図、図１７Ｂは、引き剥がし試験後の断面図である。上側部材である第１部材３１と下側部材である第２部材３２とは、攪拌接合部４において剥離部４１において離間している。注目すべきは、図１７Ａから観察されるように、第２部材３２側の剥離片に攪拌接合部４から巻き込み繊維片３８が付随している点である。巻き込み繊維片３８は、第１部材３１の連続繊維３４である。

　すなわち、第１部材３１から第２部材３２が剥がれる際、第１部材３１の合わせ面ＢＤ付近のシート層から連続繊維３４が層間剥離し、第２部材３２と共に引き剥がされたものが、巻き込み繊維片３８である。第１部材３１側の剥離片には、巻き込み繊維片３８の層間剥離部３９が表れている。巻き込み繊維片３８の端部は、図１１Ｂに示した、攪拌接合部４の巻き込み部３７に巻き込まれている部分である。当該巻き込み繊維片３８の端部が、攪拌接合部４において第２部材３２の領域まで入り込んでいる結果、巻き込み繊維片３８が第２部材３２に付随して第１部材３１から引き剥がされたと考えられる。

　図１８Ａは、比較例に係る接合体３Ａの引き剥がし試験の状況を示す斜視図、図１８Ｂは、引き剥がし試験後の断面図である。第１部材３１と第２部材３２とは、攪拌接合部４Ａの外周に沿って表れている剥離部４２において離間している。言わば、攪拌接合部４Ａと第１部材３１との境界で、両者は「綺麗に」剥がれている。このことは、延出繊維３５Ａが特段接合強度の向上に寄与していないことを示すと言える。

　以上の結果から、実施例の接合体３における攪拌接合部４と母材部分との接合強度には、両者間の樹脂部分の接合強度に、巻き込み繊維片３８が第１部材３１から層間剥離する強度が上乗せされているということができる。一方、比較例の接合体３における攪拌接合部４Ａと母材部分との接合強度は、専ら両者間の樹脂部分の接合強度に依存している。従って、ピン先行の実施例では、ショルダ先行の比較例に比べて、第１部材３１と第２部材３２との接合強度が高められたことが判る。

　［作用効果］
　以上説明した、本開示に係る摩擦攪拌点接合方法によれば、複動式の摩擦攪拌点接合用のツール１を用い、ピン１１を先行して第１部材３１及び第２部材３２の重なり部３０に圧入させ、摩擦攪拌させる。ピン１１の圧入領域は最終的に攪拌接合部４となる領域であり、重なり部３０において少なくとも第１部材３１に混合されている繊維材も樹脂と一緒に攪拌される。しかし、繊維材は、前記圧入領域とその周囲部分との境界部Ｄで綺麗に切断されず、境界部Ｄから一部が延び出した状態となる。つまり、ピン１１の圧入領域の内周壁に延出繊維３５が残存した状態が形成される。

　しかる後、ピン１１の圧入で溢れた樹脂成形体材料である溢れ出し材料ＯＦが延出繊維３５を巻き込むように、ショルダ１２よる埋め戻し動作が実行される。このため、攪拌接合部４は、前記圧入領域の周囲から延び出している延出繊維３５が、当該攪拌接合部４の内部へ進入して巻き込まれた状態となる。つまり、攪拌接合部４とその周囲の母材部分とが、樹脂同士の接合だけに依存して接合されるのではなく、延出繊維３５でも繋がって接合された状態となる。従って、第１部材３１と第２部材３２との接合強度を向上させることができる。

　本実施形態では、接合対象となる第１部材３１及び第２部材３２として、連続繊維３４に熱可塑性樹脂を含浸させた成形体を含む部材が用いられている。具体的には、連続繊維３４の配列方向が互いに異なる樹脂含浸シートを多層に積層したシート積重体３３とすることで、疑似等方性を具備させた第１部材３１及び第２部材３２が用いられている。

　この場合、延出繊維３５は、連続繊維３４からの延び出し端部となるので、その根元部分は重なり部３０における母材部分で強固に保持されている。しかも、疑似等方性を具備させているため、シート積重体３３の単位でみると、連続繊維３４は多軸方向に延在している。このため、ピン１１の圧入領域の内周壁の全周から延出繊維３５が延び出している。従って、攪拌接合部４とその周囲の母材部分との接合を、より強固なものとすることができる。

　また、ピン１１の圧入の際、当該ピン１１を第２部材３２に進入するまで下降させることで、第１部材３１だけでなく第２部材３２からも延出繊維３５を延び出させることができる。このため、重なり部３０において攪拌接合部４と第１部材３１及び第２部材３２との双方が延出繊維３５で繋がれた状態とすることができる。従って、第１部材３１と第２部材３２との接合強度を、一層向上させることができる。

　本実施形態で用いられるツール１は、ショルダ１２が内挿される中空部を備えたクランプ１３を備える。このため、クランプ１３の前記中空部の内壁面とピン１１の外周面との間には、環状領域が形成される。そして、ピン１１の圧入により溢れた樹脂成形体材料である溢れ出し材料ＯＦは、図９、図１０の矢印ｆ１に示す前記環状領域から前記圧入領域の中心へ向かう方向へ埋め戻される。

　矢印ｆ１の埋め戻し方向は、延出繊維３５の延び出し方向に沿っている。このため、溢れ出し材料ＯＦが埋め戻される際、延出繊維３５が母材部分側へ押し戻されることなく、自ずと延出繊維３５を巻き込むようになる。従って、延出繊維３５が攪拌接合部４の樹脂材料と良好に結合する部分である巻き込み部３７を形成することができ、接合強度の向上に寄与させることができる。

　本実施形態により形成される接合体３は、繊維材である連続繊維３４が混合された熱可塑性樹脂成形体からなる第１部材３１と第２部材３２との接合体であって、第１部材３１と第２部材３２との少なくとも一部が互いに当接した状態で重なり合う重なり部３０と、重なり部３０に設けられ、第１部材３１と第２部材３２とが摩擦攪拌点接合によって接合された攪拌接合部４と、を備える。攪拌接合部４は、当該攪拌接合部４の周囲から重なり部３０内の連続繊維３４が延び出した延出繊維３５が、攪拌接合部４を構成する樹脂材に巻き込まれた巻き込み部３７を備えている。

　この接合体３によれば、攪拌接合部４が巻き込み部３７を備えているので、攪拌接合部４とその周囲の第１部材３１及び第２部材３２からなる母材部分とが、樹脂同士の接合だけに依存して接合されるのではなく、延出繊維３５でも繋がった状態となる。従って、攪拌接合部４と前記母材部分との接合強度を向上させた接合体３を提供することができる。
 

Claims (4)

1. 　ピンと、前記ピンが内挿される中空部を備えたショルダとを含む、複動式の摩擦攪拌点接合用のツールを用いて、繊維材が混合された熱可塑性樹脂成形体からなる第１部材と少なくとも熱可塑性樹脂を含む成形体からなる第２部材とを接合する摩擦攪拌点接合方法であって、
   　前記第１部材と前記第２部材とを、両者の少なくとも一部が互いに当接した状態で重なり合う重なり部が形成されるように配置し、
   　前記第１部材及び前記第２部材の重なり方向に前記ツールの回転軸が沿うように、前記重なり部に対して前記ツールを配置すると共に、少なくとも前記ピンを前記回転軸回りに回転させ、
   　前記ピンを前記第１部材側から前記重なり部へ圧入し、当該ピンの圧入領域の周囲に前記重なり部内の前記繊維材が延び出した延出繊維が残存するように摩擦攪拌を行う一方で、前記ショルダを前記重なり部に対して前記回転軸方向に退避させることで、前記ピンの圧入で溢れた樹脂成形体材料を前記退避によって生じた前記ピンの周囲領域に逃がし、
   　前記溢れた樹脂成形体材料が、前記周囲領域から前記圧入領域に埋め戻される際に前記延出繊維を巻き込むように、前記ショルダを前記重なり部に対して前記回転軸方向に接近させる一方で、前記ピンを前記重なり部から退避させる、
   摩擦攪拌点接合方法。
2. 　請求項１に記載の摩擦攪拌点接合方法において、
   　前記第１部材及び前記第２部材は、連続繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた成形体を含む、摩擦攪拌点接合方法。
3. 　請求項１又は２に記載の摩擦攪拌点接合方法において、
   　前記ツールは、前記ショルダが内挿される中空部を備えたクランプをさらに備え、
   　前記ピンの周囲領域は、前記クランプの前記中空部の内壁面と前記ピンの外周面との間に形成される環状領域であり、
   　前記溢れた樹脂成形体材料は、前記環状領域から前記圧入領域の中心へ向かう方向へ埋め戻される、摩擦攪拌点接合方法。
4. 　繊維材が混合された熱可塑性樹脂成形体からなる第１部材と、少なくとも熱可塑性樹脂を含む成形体からなる第２部材との接合体であって、
   　前記第１部材と前記第２部材との少なくとも一部が互いに当接した状態で重なり合う重なり部と、
   　前記重なり部に設けられ、前記第１部材と前記第２部材とが摩擦攪拌点接合によって接合された攪拌接合部と、を備え、
   　前記攪拌接合部は、当該攪拌接合部の周囲から前記重なり部内の繊維材が延び出した延出繊維が、前記攪拌接合部を構成する樹脂材に巻き込まれた巻き込み部を備えている、接合体。

Images