接合方法
【課題】継手部材を介設して金属部材同士を摩擦攪拌する接合方法であって、接合強度を高めるとともに、気密性及び水密性を向上させることが可能な接合方法を提供することを課題とする。
【解決手段】第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを端面同士で突き合わせて形成された中空部に継手部材Ｕを挿入してなる被接合金属部材１に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、本突合部Ｊ１０、一方側突合部Ｊ１１及び他方側突合部Ｊ１２に対して表面Ａ側から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、本突合部Ｊ１０、一方側突合部Ｊ１１及び他方側突合部Ｊ１２に対して裏面Ｂ側から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、被接合金属部材１の少なくともいずれか一方の側面から本突合部Ｊ１０に対して溶接を行う側面側溶接工程と、を含むことを特徴とする。
【解決手段】第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを端面同士で突き合わせて形成された中空部に継手部材Ｕを挿入してなる被接合金属部材１に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、本突合部Ｊ１０、一方側突合部Ｊ１１及び他方側突合部Ｊ１２に対して表面Ａ側から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、本突合部Ｊ１０、一方側突合部Ｊ１１及び他方側突合部Ｊ１２に対して裏面Ｂ側から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、被接合金属部材１の少なくともいずれか一方の側面から本突合部Ｊ１０に対して溶接を行う側面側溶接工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌を利用した金属部材の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦攪拌接合は、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。なお、回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部の下端面に攪拌ピン（プローブ）を突設してなるものが一般的である。
【０００３】
ここで図１８の（ａ）及び（ｂ）は、一対の金属部材の突合部に対して摩擦攪拌接合を施した従来の接合方法を示した側面図である。従来の接合方法は、第一金属部材１００の端部に切り欠かれた凹溝１００ａ及び第二金属部材１０１の端部に切り欠かれた凹溝１０１ａを突き合わせて、凹溝１００ａ，１０１ａによって形成された中空部に、継手部材１０３を挿入してなる被接合金属部材１０４を形成する。そして、第一金属部材１００と第二金属部材１０１との突合部１１０，１１０に対して摩擦攪拌接合を行うものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６７４９８号公報（図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の接合方法のように継手部材１０３を介設して第一金属部材１００及び第二金属部材１０１の端部同士を接合する場合、第一金属部材１００と継手部材１０３との突合部１００ｂ及び第二金属部材１０１と継手部材１０３との突合部１０１ｂが、
未塑性化領域として残存するため、被接合金属部材１０４の水密性及び気密性が低下するという問題があった。また、被接合金属部材１０４に作用する荷重が突合部１１０，１１０に形成された塑性化領域Ｗ，Ｗに集中するため、被接合金属部材１０４の接合強度が弱いという問題があった。
【０００６】
このような観点から本発明は、継手部材を介設して金属部材同士を摩擦攪拌する接合方法であって、接合強度を高めるとともに、気密性及び水密性を向上させることが可能な接合方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決する本発明に係る接合方法は、端面に凹部を有する第一金属部材及び第二金属部材を前記端面同士で突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入して成る被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の少なくともいずれか一方の側面から溶接を行う側面側溶接工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の第一金属部材と第二金属部材との突合部及び継手部材と一対の金属部材との突合部に対して、表面及び裏面から摩擦攪拌を行うため、従来よりも摩擦攪拌の距離を長く確保できる。これにより、被接合金属部材の接合強度を高めることができる。また、被接合金属部材の側面に現れる突合部に対して溶接を行うため、被接合金属部材の水密性及び気密性を高めることができる。
【０００９】
また、本発明は、端面に凹部を有する第一金属部材と、側面に凹部を有する第二金属部材とを前記端面及び前記側面で突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入して成る被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の少なくともいずれか一方の側面から溶接を行う側面側溶接工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の第一金属部材と第二金属部材との突合部及び継手部材と一対の金属部材との突合部に対して、表面及び裏面から摩擦攪拌を行うため、従来よりも摩擦攪拌の距離を長く確保できる。これにより、被接合金属部材の接合強度を高めることができる。また、被接合金属部材の側面に現れる突合部に対して溶接を行うため、被接合金属部材の水密性及び気密性を高めることができる。
【００１１】
また、前記側面側接合工程において、前記第一本接合工程で形成された塑性化領域と前記第二本接合工程で形成された塑性化領域との間の未接合領域の全体に亘って溶接を行うことが好ましい。
【００１２】
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の側面に現れる突合部を全体に亘って密閉することができるため、より水密性及び気密性を高めることができる。
【００１３】
また、前記側面側溶接工程において、前記被接合金属部材の前記側面に現れる突合部に沿って凹溝を形成し、前記凹溝に溶接金属を充填することが好ましい。かかる接合方法によれば、側面側溶接工程の施工性を高めることができる。
【００１４】
また、前記第一本接合工程又は前記第二本接合工程の前に、前記被接合金属部材の両側面に第一タブ材及び第二タブ材を備えるタブ材配置工程と、前記被接合金属部材と前記第一タブ材との突合部、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部、前記継手部材と前記第二金属部材との突合部、前記被接合金属部材と前記第二タブ材との突合部に対して摩擦攪拌を行う仮接合工程と、を含むことが好ましい。
【００１５】
かかる接合方法によれば、タブ材の上に第一本接合工程及び第二本接合工程の開始位置又は終了位置を設定することができるため、摩擦攪拌の軌跡を容易に設定することができる。また、仮接合工程を行うことで、摩擦攪拌を行う際の各部材の目開きを防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る接合方法によれば、継手部材を介設して金属部材同士を摩擦攪拌する場合において、接合強度を高めるとともに、金属部材の気密性及び水密性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第一実施形態］
本実施形態に係る接合方法は、図１に示すように、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを突き合せて形成された中空部に継手部材Ｕを挿入し、第一金属部材１ａと継手部材Ｕ及び第二金属部材１ｂと継手部材Ｕとの突合部に対して摩擦攪拌を行うともに、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂの側面に対して溶接を行うことを特徴とするものである。
まず、本実施形態に係る接合方法に係る第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを詳細に説明するとともに、摩擦攪拌行う際に用いられる回転ツール、第一タブ材２と第二タブ材３を詳細に説明する。
【００１８】
図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態では、端面１６に凹部Ｖがそれぞれ形成された第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂと、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとを突き合わせて形成した中空部に挿入される継手部材Ｕとを用いる。
【００１９】
第一金属部材１ａは、断面視矩形を呈し、端面１６に表面１２から裏面１３に向かって連続する断面視矩形の凹部Ｖが形成されている。第二金属部材１ｂは、第一金属部材１ａと略同等の形状からなる金属部材である。第二金属部材１ｂに形成された凹部Ｖは、第一金属部材１ａの凹部Ｖと対向して形成されている。第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂの端面１６，１６同士を突き合わせることにより、中空部が形成される。
【００２０】
第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂは、本実施形態では、同一組成の金属材料であって、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、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料からなる。
【００２１】
継手部材Ｕは、断面視矩形の直方体を呈する。継手部材Ｕの幅ｑ１は、第一金属部材１ａの凹部Ｖの幅ｐ１と略同等に形成されている。また、継手部材Ｕの長さｑ２／２は、第一金属部材１ａの凹部Ｖの長さｐ２と略同等に形成されている。また、継手部材Ｕの厚みｑ３は、第一金属部材１ａの凹部Ｖの厚みｐ３と略同等に形成されている。即ち、継手部材Ｕは、図２の（ｂ）に示すように、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを突き合わせて形成された中空部に略隙間がないように挿入される。継手部材Ｕは、本実施形態においては、第一金属部材１ａと同等の材料からなる。
【００２２】
ここで、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを突き合わせて形成された中空部に継手部材Ｕを挿入して形成された部材を被接合金属部材１ともいう。また、被接合金属部材１の表面を表面Ａ、裏面を裏面Ｂ、一方の側面を第一側面Ｃ、他方の側面を第二側面Ｄともいう。また、本実施形態における上下左右前後は、図１の矢印に従う。
【００２３】
図２の（ｂ）及び図３に示すように、被接合金属部材１の表面Ａには、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとが突き合わされた本突合部Ｊ１０が形成されている。なお、継手部材Ｕを挟んで二つの本突合部Ｊ１０のうち、第二側面Ｄ側の本突合部を第一本突合部Ｊ１０ａともいい、第一側面Ｃ側の本突合部を第二本突合部Ｊ１０ｂともいう。
また、被接合金属部材１の表面Ａには、継手部材Ｕと第二金属部材１ｂとが突き合わされた一方側継手突合部Ｊ１１と、継手部材Ｕと第一金属部材１ａとが突き合わされた他方側継手突合部Ｊ１２が形成されている。
【００２４】
第一タブ材２および第二タブ材３は、図３に示すように、被接合金属部材１の本突合部Ｊ１０を挟むように配置されるものであって、それぞれ被接合金属部材１に添設され、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに現れる第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂの継ぎ目（境界線）を覆い隠す。第一タブ材２及び第二タブ材３の材質に特に制限はないが、本実施形態では、被接合金属部材１と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ材２及び第二タブ材３の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を本突合部Ｊ１０における被接合金属部材１の厚さ寸法と同一にしている。
【００２５】
次に、図４を参照して、摩擦攪拌に用いる小型の回転ツール（以下、「仮接合用回転ツールＦ」という。）及び大型の回転ツール（以下、「本接合用回転ツールＧ」という。）を詳細に説明する。
【００２６】
図４の（ａ）に示す仮接合用回転ツールＦは、工具鋼など被接合金属部材１よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｆ１と、このショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｆ２とを備えて構成されている。仮接合用回転ツールＦの寸法・形状は、被接合金属部材１の材質や厚さ等に応じて設定すればよいが、少なくとも、後記する第一本接合工程で用いる本接合用回転ツールＧ（図４の（ｂ）参照）よりも小型にする。このようにすると、小さな負荷で接合を行うことが可能となるので、接合時に摩擦攪拌装置に掛かる負荷を低減することが可能となり、比較的複雑な経路であってもスムーズに摩擦攪拌することができる。さらには、仮接合用回転ツールＦの移動速度（送り速度）を本接合用回転ツールＧの移動速度よりも高速にすることも可能になるので、接合に要する作業時間やコストを低減することが可能となる。
【００２７】
ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では、凹面状に成形されている。ショルダ部Ｆ１の外径Ｘ１の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、本接合用回転ツールＧのショルダ部Ｇ１の外径Ｙ１よりも小さくなっている。
【００２８】
攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＦ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。攪拌ピンＦ２の外径の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、最大外径（上端径）Ｘ２が本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の最大外径（上端径）Ｙ２よりも小さく、かつ、最小外径（下端径）Ｘ３が攪拌ピンＧ２の最小外径（下端径）Ｙ３よりも小さい。攪拌ピンＦ２の長さＬ２は、本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の長さＬ１（図４の（ｂ）参照）よりも小さくすることが望ましい。
【００２９】
図４の（ｂ）に示す本接合用回転ツールＧは、工具鋼など被接合金属部材１よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｇ１と、このショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｇ２とを備えて構成されている。
【００３０】
ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１は、仮接合用回転ツールＦと同様に、凹面状に成形されている。攪拌ピンＧ２は、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＧ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。
【００３１】
以下、本実施形態に係る接合方法を詳細に説明する。本実施形態に係る接合方法は、（１）第一準備工程、（２）第一予備工程、（３）第一本接合工程、（４）第二予備工程、（５）第二本接合工程、（６）側面側溶接工程、を含むものである。
【００３２】
（１）第一準備工程
図２及び図３を参照して第一準備工程を説明する。第一準備工程は、被接合金属部材１
を形成するとともに、タブ材を配置する工程である。第一準備工程は、本実施形態では、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとを突き合せて中空部に継手部材Ｕを挿入する突合工程と、被接合金属部材１の本突合部Ｊ１０の両側にそれぞれ第一タブ材２と第二タブ材３を配置するタブ材配置工程とを具備している。
【００３３】
突合工程では、図２及び図３に示すように、第一金属部材１ａの端面１６に第二金属部材１ｂの端面１６を密着させるとともに、対向する凹部Ｖ，Ｖによって形成された中空部に継手部材Ｕを挿入する。
また、第一金属部材１ａの表面１２と第二金属部材１ｂの表面１２を面一にし、さらに、第一金属部材１ａの裏面１３と第二金属部材１ｂの裏面１３を面一にする。また、同様に、第一金属部材１ａの第一側面１４と第二金属部材１ｂの第一側面１４を面一にし、第一金属部材１ａの第二側面１５と第二金属部材１ｂの第二側面１５を面一にする。また、継手部材Ｕの表面を、第一金属部材１ａの表面１２及び第二金属部材１ｂの表面１２と面一にする。同様に、継手部材Ｕの裏面を、第一金属部材１ａの裏面１３及び第二金属部材１ｂの裏面１３と面一にする。
【００３４】
タブ材配置工程では、図３に示すように、第一側面Ｃ側に現れる本突合部Ｊ１０を覆い隠すように第二タブ材３を配置して、その当接面を第一側面Ｃに当接させる。さらに、第二側面Ｄに現れる本突合部Ｊ１０を覆い隠すように第一タブ材２を配置して、その当接面を第二側面Ｄに当接させる。このとき、第一タブ材２の表面と第二タブ材３の表面を被接合金属部材１の表面Ａと面一にするとともに、第一タブ材２の裏面と第二タブ材３の裏面を被接合金属部材１の裏面Ｂと面一にする。
【００３５】
第一タブ材２及び第二タブ材３を配置したら、被接合金属部材１と第一タブ材２とにより形成された入り隅部２ａ，２ａを溶接して被接合金属部材１と第一タブ材２とを仮接合する。さらに、被接合金属部材１と第二タブ材３とにより形成された入り隅部３ａ，３ａを溶接して被接合金属部材１と第二タブ材３とを仮接合する。なお、入り隅部２ａ，２ａ及び３ａ，３ａの全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。
【００３６】
（２）第一予備工程
第一予備工程は、第一本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、被接合金属部材１の表面Ａ側において、被接合金属部材１の表面Ａに現れる各突合部に対して仮接合を行う仮接合工程と、第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程と、を含む。
【００３７】
仮接合工程では、図５に示すように、一の仮接合用回転ツールＦを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、第一タブ材突合部Ｊ２、第二タブ材突合部Ｊ３、本突合部Ｊ１０（第一本突合部Ｊ１０ａ及び第二本突合部Ｊ１０ｂ）、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２に対して連続して摩擦攪拌を行う。即ち、摩擦攪拌の開始位置ＳＰ１に挿入した仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図４の（ａ）参照）を途中で離脱させることなく終了位置ＥＰ１まで移動させる。本実施形態では、第一タブ材２に摩擦攪拌の開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１を設けているが、開始位置ＳＰ１と終了位置ＥＰ１の位置を限定する趣旨ではない。また、本実施形態では、仮接合用回転ツールＦ及び本接合用回転ツールＧの回転方向は、全て右回転で行うものとする。このように、仮接合用回転ツールＦ及び本接合用回転ツールＧの回転方向を統一することで、作業手間を省略することができる。
【００３８】
本実施形態の仮接合工程の手順を図５の（ａ）及び（ｂ）を参照してより詳細に説明する。
仮接合工程は、本実施形態では、被接合金属部材１と第一タブ材２との第一タブ材突合部Ｊ２を接合する第一タブ材接合工程と、被接合金属部材１の本突合部Ｊ１０及び一方側継手突合部Ｊ１１を仮接合する第一仮接合工程と、被接合金属部材１と第二タブ材３との第二タブ材突合部Ｊ３を接合する第二タブ材接合工程と、被接合金属部材１の本突合部Ｊ１０及び他方側継手突合部Ｊ１２を仮接合する第二仮接合工程と、を含む。
【００３９】
第一タブ材接合工程では、図５の（ａ）に示すように、第一タブ材２の適所に設けた開始位置ＳＰ１の直上に仮接合用回転ツールＦを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールＦを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＦ２を開始位置ＳＰ１に押し付ける。仮接合用回転ツールＦの回転速度は、攪拌ピンＦ２の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材１等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、５００〜２０００（ｒｐｍ）の範囲内において設定される。
【００４０】
攪拌ピンＦ２が第一タブ材２の表面に接触すると、摩擦熱によって攪拌ピンＦ２の周囲にある金属が塑性流動化し、攪拌ピンＦ２が第一タブ材２に挿入される。
攪拌ピンＦ２の全体が第一タブ材２に入り込み、かつ、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１の全面が第一タブ材２の表面に接触したら、図５（ａ）に示すように、仮接合用回転ツールＦを回転させつつ第一タブ材突合部Ｊ２上に設定された基点ｓ１に向けて相対移動させる。
【００４１】
仮接合用回転ツールＦの移動速度（送り速度）は、攪拌ピンＦ２の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材１等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、１００〜１０００（ｍｍ／分）の範囲内において設定される。仮接合用回転ツールＦの移動時の回転速度は、挿入時の回転速度と同じか、それよりも低速にする。なお、仮接合用回転ツールＦを移動させる際には、ショルダ部Ｆ１の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、仮接合用回転ツールＦの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。仮接合用回転ツールＦを移動させると、その攪拌ピンＦ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＦ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【００４２】
仮接合用回転ツールＦを相対移動させて第一タブ材突合部Ｊ２上の基点ｓ１まで摩擦攪拌を行ったら、基点ｓ１で仮接合用回転ツールＦを離脱させずにそのまま第一タブ材接合工程に移行する。
【００４３】
第一タブ材接合工程では、第一タブ材２と被接合金属部材１とで形成される第一タブ材突合部Ｊ２に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材１と第一タブ材２の継ぎ目（境界線）上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＦを相対移動させることで、第一タブ材突合部Ｊ２に対して摩擦攪拌を行う。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させることなく、そのまま第一タブ材突合部Ｊ２上の一端側に形成された折返し点ｓ２まで移動させる。そして、折返し点ｓ２で仮接合用回転ツールＦを折返した後、第一タブ材突合部Ｊ２の他端側に形成された折返し点ｓ３に向けて仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、折返し点ｓ３で仮接合用回転ツールＦを折返した後、基点ｓ１まで移動させる。
【００４４】
仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、そのまま第一仮接合工程に移行する。図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一仮接合工程では、被接合金属部材１の第一本突合部Ｊ１０ａ、一方側継手突合部Ｊ１１及び第二本突合部Ｊ１０ｂを仮接合する。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って摩擦攪拌を行い、継手部材Ｕ、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂが対向する基点ｓ４まで仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、基点ｓ４で仮接合用回転ツールＦを離脱させずに、そのまま一方側継手突合部Ｊ１１に沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。
【００４５】
仮接合用回転ツールＦが、継手部材Ｕ、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂが対向する基点ｓ５達したら、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、仮接合用回転ツールＦが第二タブ材突合部Ｊ３上に設定された基点ｓ６に達したら、そのまま第二タブ材接合工程に移行する。
【００４６】
第二タブ材接合工程では、第二タブ材３と被接合金属部材１とで形成される第二タブ材突合部Ｊ３に対して摩擦攪拌を行う。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ６に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させることなく、そのまま第二タブ材突合部Ｊ３の一端側に形成された折返し点ｓ７まで移動させる。そして、折返し点ｓ７で仮接合用回転ツールＦを折返した後、第二タブ材突合部Ｊ３の他端側に形成された折返し点ｓ８に向けて仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、折返し点ｓ８で仮接合用回転ツールＦを折返した後、基点ｓ６まで移動させる。
【００４７】
仮接合用回転ツールＦが基点ｓ６に達したら、そのまま第二仮接合工程に移行する。第二仮接合工程では、被接合金属部材１の第二本突合部Ｊ１０ｂ、他方側継手突合部Ｊ１２及び第一本突合部Ｊ１０ａを仮接合する。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ６に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させずに第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って基点ｓ５に向けて移動させる。そして、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ５に達したら、そのまま他方側継手突合部Ｊ１２に沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。
【００４８】
そして、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ４に達したら、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って仮接合用回転ツールＦを移動させて、第一タブ材突合部Ｊ２を横断し第一タブ材２に突入させる。最後に、仮接合用回転ツールＦが終了位置ＥＰ１に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させる。
【００４９】
なお、仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２が第一タブ材突合部Ｊ２及び第二タブ材突合部Ｊ３に入り込むと、被接合金属部材１と両タブ材とを引き離そうとする力が作用するが、被接合金属部材１と第一タブ材２及び第二タブ材３により形成された入り隅部２ａ，３ａを溶接により仮接合しているので、被接合金属部材１と第一タブ材２及び第二タブ材３との間に目開きが発生することがない。
【００５０】
このように、仮接合工程を一筆書きの要領で行うことにより、被接合金属部材１の表面Ａに現れる各突合部を効率よく仮接合することができる。
【００５１】
仮接合工程が終了したら、下穴形成工程を行う。下穴形成工程では、図４の（ｂ）に示すように、後記する第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１に下穴Ｐ１を形成する工程である。
【００５２】
下穴Ｐ１は、本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図４の（ａ）参照）を離脱させたときに形成される抜き穴Ｈ１を図示せぬドリルなどで拡径することで形成される。抜き穴Ｈ１を利用すれば、下穴Ｐ１の形成工程を簡略化することができるので、作業時間を短縮することが可能となる。下穴Ｐ１の形態に特に制限はないが、本実施形態では、円筒状としている。なお、本実施形態では、第一タブ材２に下穴Ｐ１を形成しているが、下穴Ｐ１の位置に特に制限はなく、第二タブ材３に形成してもよいし、第一タブ材突合部Ｊ２、第二タブ材突合部Ｊ３に形成してもよいが、好適には、本実施形態の如く被接合金属部材１の表面Ａ側に現れる被接合金属部材１の継ぎ目（境界線）の延長線上に形成することが望ましい。
【００５３】
なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図４の（ａ）参照）の抜き穴Ｈ１を拡径して下穴Ｐ１とする場合を例示したが、攪拌ピンＦ２の最大外径Ｘ２が本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の最小外径Ｙ３よりも大きく、かつ、攪拌ピンＦ２の最大外径Ｘ２が攪拌ピンＧ２の最大外径Ｙ２よりも小さい（Ｙ３＜Ｘ２＜Ｙ２）場合などにおいては、攪拌ピンＦ２の抜き穴Ｈ１をそのまま下穴Ｐ１としてもよい。
【００５４】
（３）第一本接合工程
第一本接合工程は、被接合金属部材１の表面Ａ側における本突合部Ｊ１０（第一本突合部Ｊ１０ａ、第二本突合部Ｊ１０ｂ）、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２を本格的に接合する工程である。即ち、本実施形態に係る第一本接合工程では、本接合用回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の被接合金属部材１の表面Ａ側から摩擦攪拌を行う。
【００５５】
第一本接合工程では、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、開始位置ＳＭ１に形成した下穴Ｐ１（図示省略）に本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入（圧入）し、挿入した攪拌ピンＧ２を途中で離脱させることなく折返し点ＯＭ１まで移動させた後、そのまま終了位置ＥＭ１まで往復移動させる。
【００５６】
ここで、前記した仮接合工程を終了した時点では、仮接合用回転ツールＦを備えた摩擦攪拌装置は、第一タブ材２の終了位置ＥＰ１の直上（図５の（ｂ）参照）に位置しているため、第一本接合工程の開始位置をＳＭ１にすると、本接合用回転ツールＧを備えた摩擦攪拌装置を移動させることなく第一本接合工程を行うことができ、作業を簡略化できる。なお、本実施形態では、第一タブ材２に摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１及び終了位置ＥＭ１を設けているが、開始位置ＳＭ１と終了位置ＥＭ１の位置を限定する趣旨ではない。
【００５７】
図６の（ａ）及び（ｂ）を参照して第一本接合工程をより詳細に説明する。
まず、図６の（ａ）に示すように、開始位置ＳＭ１の直上に本接合用回転ツールＧを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＧを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＧ２の先端を下穴Ｐ１（図４の（ｂ）参照）に挿入する。攪拌ピンＧ２を下穴Ｐ１に入り込ませると、攪拌ピンＧ２の周面（側面）が下穴Ｐ１の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を攪拌ピンＧ２の周面で押し退けながら、攪拌ピンＧ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となる。また、本接合用回転ツールＧのショルダ部Ｇ１が第一タブ材２の表面に当接する前に攪拌ピンＧ２が下穴Ｐ１の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦攪拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【００５８】
攪拌ピンＧ２の全体が第一タブ材２に入り込み、かつ、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の全面が第一タブ材２の表面に接触したら、図６の（ａ）に示すように、摩擦攪拌を行いながら被接合金属部材１の第一タブ材突合部Ｊ２の基点ｓ１に向けて本接合用回転ツールＧを相対移動させ、さらに、第一タブ材突合部Ｊ２を横切らせて第一本突合部Ｊ１０ａに突入させる。本接合用回転ツールＧを移動させると、その攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＧ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域（以下、「表面塑性化領域Ｗ１」という。）が形成される。
【００５９】
本接合用回転ツールＧの移動速度（送り速度）は、攪拌ピンＧ２の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材１等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、３０〜３００（ｍｍ／分）の範囲内において設定される。
【００６０】
被接合金属部材１への入熱量が過大になる虞がある場合には、本接合用回転ツールＧの周囲に表面Ａ側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂ間に冷却水が入り込むと、接合面に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、仮接合工程を実行して目地を閉塞しているので、被接合金属部材１の繋ぎ目に冷却水が入り込み難く、接合部の品質を劣化させる虞がない。
【００６１】
本接合用回転ツールＧが、基点ｓ４に達したら、本接合用回転ツールＧを離脱させずにそのまま一方側継手突合部Ｊ１１に沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。本接合用回転ツールＧが基点ｓ５に達したら、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って本接合用回転ツールＧを移動させ、第二タブ材３に突入させる。そして、本接合用回転ツールＧが、第二タブ材３に設定された折返し点ＯＭ１に達したら、折返し点ＯＭ１で本接合用回転ツールＧを折り返させる。
【００６２】
そして、再度、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って本接合用回転ツールＧを移動させ、本接合用回転ツールＧが基点ｓ５に達したら、他方側継手突合部Ｊ１１に沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。そして、本接合用回転ツールＧが基点ｓ４に達したら、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。そして、第一タブ材突合部Ｊ２を横断して、終了位置ＥＭ１で本接合用回転ツールＧを離脱させる。
【００６３】
このように、第一本接合工程を一筆書きの要領で行うことにより、被接合金属部材１の表面Ａに現れる各突合部を効率よく仮接合することができる。
なお、本実施形態では、被接合金属部材１の表面Ａ側に現れる被接合金属部材１の継ぎ目（境界線）の延長線上に摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１及び終了位置ＥＭ１を設定しているので、本接合用回転ツールＧの移動距離を最小限に抑えることができる。これにより、第一本接合工程を効率よく行うことが可能となり、さらには、本接合用回転ツールＧの磨耗量を低減することが可能となる。
【００６４】
本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を終了位置ＥＭ１から離脱させる際の本接合用回転ツールＧの回転速度（離脱時の回転速度）は、移動時の回転速度よりも高速にすることが望ましい。このようにすると、離脱時の回転速度を移動時の回転速度と同じにした場合に比べて、攪拌ピンＧ２の離脱抵抗が小さくなるので、終了位置ＥＭ１における攪拌ピンＧ２の離脱作業を迅速に行うことが可能となる。
【００６５】
なお、本実施形態においては、第一本接合工程の前に、第一予備工程を行ったが、第一予備工程を省略して、第一準備工程の直後に第一本接合工程を行ってもよい。
【００６６】
（４）第二予備工程
第二予備工程は、具体的な図示はしないが、第二本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、被接合金属部材１の裏面Ｂ側において、被接合金属部材１の裏面Ｂに現れる各突合部に対して仮接合を行う仮接合工程と、第二本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程と、を具備している。
【００６７】
第二予備工程は、被接合金属部材１の裏面Ｂ側に行うことを除いては、第一実施形態に係る第一予備工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【００６８】
（５）第二本接合工程
第二本接合工程は、具体的な図示はしないが、被接合金属部材１の裏面Ｂ側における本突合部Ｊ１０、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２を本格的に接合する工程である。即ち、本実施形態に係る第二本接合工程では、本接合用回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の被接合金属部材１の裏面Ｂ側から摩擦攪拌を行う。第二本接合工程によって、被接合金属部材１の裏面Ｂには、裏面塑性化領域Ｗ２（図７参照）が形成される。
第二本接合工程は、被接合金属部材１の裏面Ｂ側に行うことを除いては、第一本接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。なお、第二本接合工程が終了したら、タブ材を切除する。
【００６９】
ここで、本実施形態のように、一対の金属部材の突合部を摩擦攪拌する際に、回転ツールを右回転させた場合は、進行方向左側に、回転ツールを左回転させた場合は、進行方向右側にトンネル状空洞欠陥が形成される可能性が高い。
また、表面塑性化領域Ｗ１及び裏面塑性化領域Ｗ２の両端側には、酸化皮膜が形成される可能性がある。当該酸化皮膜は、第一側面Ｃと第二タブ材３との間、及び、第二側面Ｄと第一タブ材２との間に形成された酸化皮膜を被接合金属部材１の内部に巻き込むことにより、形成されるものである。このような、トンネル状空洞欠陥や酸化皮膜は、被接合金属部材１の気密性及び水密性を低下させる原因となる。
【００７０】
しかし、本実施形態では、折返し点ＯＭ１で折り返して本接合用回転ツールＧを往復させて、本突合部Ｊ１０を２回通り摩擦攪拌するため、仮に、往路の摩擦攪拌でトンネル状空洞欠陥や酸化皮膜が形成されたとしても、復路の摩擦攪拌で当該欠陥を密閉して補修することができる。これにより、気密性及び水密性の高い被接合金属部材１を形成することができる。
【００７１】
（６）側面側溶接工程
側面側溶接工程は、被接合金属部材１の両側面にそれぞれ凹溝Ｋ１，Ｋ２を形成する凹溝形成工程と、凹溝Ｋ１に対して溶接を行う第一側面側溶接工程と、凹溝Ｋ２に対して溶接を行う第二側面側溶接工程と、を含む。
【００７２】
凹溝形成工程では、図７及び図８に示すように、被接合金属部材１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄにそれぞれ現れる本突合部Ｊ１０に沿って凹溝Ｋ１，Ｋ２を形成する。凹溝Ｋ１，Ｋ２は、公知のエンドミル等を用いて切り欠いて形成される。凹溝Ｋ１及び凹溝Ｋ２は、後記する溶接工程において、それぞれ溶接金属Ｔ１，Ｔ２が充填される部分である。
【００７３】
凹溝Ｋ１，Ｋ２は、同等の形状であるため、凹溝Ｋ１を例にして説明する。凹溝Ｋ１は、断面視矩形を呈し、第一側面Ｃに現れる本突合部Ｊ１０に沿って被接合金属部材１の表面Ａから裏面Ｂまで連続して形成されている。凹溝Ｋ１の幅Ｋａは、図８に示すように、表面塑性化領域Ｗ１及び裏面塑性化領域Ｗ２の幅Ｗａよりも小さく形成されている。
【００７４】
凹溝Ｋ１の深さは、特に限定されるものではなく適宜設定すればよい。なお、凹溝Ｋ１，Ｋ２の形状は、本実施形態では、断面視矩形としたがこれに限定されずものではなく、他の形状であってもよい。
【００７５】
第一側面側溶接工程では、図８に示すように、第一側面Ｃに形成された凹溝Ｋ１に対して溶接を行う。溶接は、本実施形態では、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接などによって肉盛溶接を行うことが好ましい。肉盛溶接により、凹溝Ｋ１に溶接金属Ｔ１を好適に充填させることができる。これにより、表面塑性化領域Ｗ１及び裏面塑性化領域Ｗ２の間に存在する未塑性化領域（未接合領域）を溶接金属Ｔ１で確実に密閉するとともに、接合部の強度を高めることができる。なお、溶加材は、被接合金属部材１の材料と異なっていてもよいが、本実施形態においては同一の材料を用いている。
【００７６】
なお、肉盛溶接で充填された溶接金属Ｔ１のうち、第一側面Ｃの表面から突出する部分（肉盛部）については、当該肉盛部を切除する肉盛部切除工程を行うことが好ましい。かかる肉盛部を切除することにより、第一側面Ｃの表面を平滑に成形することができる。
また、本実施形態では、表面Ａから裏面Ｂまで溶接金属Ｔ１を充填したが、少なくとも、表面塑性化領域Ｗ１と裏面塑性化領域Ｗ２の間の未塑性化領域が溶接されていればよい。
【００７７】
第二側面側溶接工程では、第二側面Ｄに形成された凹溝Ｋ２に対して溶接を行う。図１に示すように、凹溝Ｋ２には溶接金属Ｔ２が充填される。第二側面側溶接工程は、第二側面Ｄに対して溶接を行うことを除いては、第一側面側溶接工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【００７８】
以上説明した本発明に係る接合方法によれば、図１に示すように、被接合金属部材１の表面Ａ及び裏面Ｂ側が摩擦攪拌により接合されるとともに、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄを溶接して表面塑性化領域Ｗ１と裏面塑性化領域Ｗ２との間に存在する未塑性化領域（未接合領域）を溶接金属Ｔ１，Ｔ２で覆って密閉するため、被接合金属部材１の両側面間の気密性及び水密性を向上させることができる。
【００７９】
また、継手部材Ｕを用いることで、第一本接合工程及び第二本接合工程によって形成される表面塑性化領域Ｗ１及び裏面塑性化領域Ｗ２の長さが大きくなるため、被接合金属部材１の接合強度を高めることができる。
【００８０】
また、側面側溶接工程において、凹溝Ｋ１，Ｋ２を形成することで、凹溝Ｋ１，Ｋ２に溶接金属Ｔ１，Ｔ２を容易に充填させることができる。また、溶接金属Ｔ１，Ｔ２のうち側面から突出した肉盛部を切除することで、仕上がり面も平滑にすることができる。
【００８１】
また、凹溝Ｋ１，Ｋ２の幅Ｋａは、表面塑性化領域Ｗ１及び裏面塑性化領域Ｗ２の幅Ｗａよりも小さく形成することにより、溶接金属Ｔ１，Ｔ２の量を少なく形成することができる。
また、本実施形態では、仮接合工程と、本接合工程のそれぞれの開始位置ＳＭ１及び終了位置ＥＭ１が同じ位置なので、摩擦攪拌作業を効率よく行うことができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、凹溝Ｋ１，Ｋ２を形成した後に溶接を行ったが、これに限定されずに、凹溝を設けずに溶接を行ってもよい。また、本実施形態では、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄの両面に溶接を行ったが、どちらか一方に行うだけでもよい。
【００８３】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、図９に示すように、第一金属部材１０ａの端面と、第二金属部材１０ｂの側面とを突き合わせて平面視Ｌ字状に接合する点で第一実施形態と相違する。まず、第一金属部材１０ａ、第二金属部材１０ｂ及び継手部材Ｕについて説明する。
【００８４】
第一金属部材１０ａは、図１０に示すように、断面視矩形を呈し、端面１６に表面１２から裏面１３に連続する断面視矩形の凹部Ｖが形成されている。一方、第二金属部材１０ｂは、断面視矩形を呈し、第一側面１４に表面１２から裏面１３に連続する断面視矩形の凹部Ｖが形成されている。第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂは、同一組成からなるとともに、両者に形成された凹部Ｖは、同一の形状・大きさからなる。第一金属部材１０ａの端面１６と、第二金属部材１０ｂの第一側面１４とを突き合わせることにより、中空部が形成される。
【００８５】
継手部材Ｕは、断面視矩形の直方体を呈する。継手部材Ｕの幅ｑ１は、第一金属部材１０ａの凹部Ｖの幅ｐ１と略同等に形成されている。また、継手部材Ｕの長さｑ２／２は、第一金属部材１０ａの凹部Ｖの長さｐ２と略同等に形成されている。また、継手部材Ｕの厚みｑ３は、第一金属部材１０ａの凹部Ｖの厚みｐ３と略同等に形成されている。即ち、継手部材Ｕは、図１０の（ｂ）に示すように、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂを突き合わせて形成された中空部に略隙間がないように挿入される。継手部材Ｕは、本実施形態においては、第一金属部材１０ａと同等の材料からなる。
【００８６】
ここで、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂを突き合わせて形成された中空部に継手部材Ｕを挿入して形成された部材を被接合金属部材１０ともいう。また、被接合金属部材１０の表面を表面Ａ、裏面を裏面Ｂ、一方の側面を第一側面Ｃ、他方の側面を第二側面Ｄとする。なお、第一側面Ｃとは、第一金属部材１０ａの第二側面１５と、第二金属部材１０ｂの第一側面１４とで形成される面をいう。
【００８７】
図１０の（ｂ）に示すように、被接合金属部材１０の表面Ａには、第一金属部材１０ａと第二金属部材１０ｂとが突き合わされた本突合部Ｊ１０が形成されている。なお、継手部材Ｕを挟んで二つの本突合部Ｊ１０のうち、第二側面Ｄ側の本突合部を第一本突合部Ｊ１０ａともいい、第一側面Ｃ側の本突合部を第二本突合部Ｊ１０ｂともいう。
また、被接合金属部材１０の表面Ａには、継手部材Ｕと第二金属部材１０ｂとが突き合わされた一方側継手突合部Ｊ１１と、継手部材Ｕと第一金属部材１０ａとが突き合わされた他方側継手突合部Ｊ１２が形成されている。
【００８８】
第一タブ材４及び第二タブ材５は、図１１に示すように、被接合金属部材１０の本突合部Ｊ１０を挟むように配置されるものであって、それぞれ被接合金属部材１０に添設され、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに現れる第一金属部材１０ａと第二金属部材１０ｂの継ぎ目（境界線）を覆い隠す。第一タブ材４及び第二タブ材５の材質に特に制限はないが、本実施形態では、被接合金属部材１０と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ材４及び第二タブ材５の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を本突合部Ｊ１０における被接合金属部材１０の厚さ寸法と同一にしている。
【００８９】
以下、本実施形態に係る接合方法を詳細に説明する。本実施形態に係る接合方法は、（１）第一準備工程、（２）第一予備工程、（３）第一本接合工程、（４）第二予備工程、（５）第二本接合工程、（６）側面側溶接工程、を含むものである。
【００９０】
図１０及び図１１を参照して、第一準備工程を説明する。第一準備工程は、被接合金属部材１０を形成するとともに、被接合金属部材１０にタブ材を配置する工程である。第一準備工程は、本実施形態では、第一金属部材１０ａと第二金属部材１０ｂとを突き合わせて中空部に継手部材Ｕを挿入する突合工程と、被接合金属部材１０の本突合部Ｊ１０の両側に第一タブ材４及び第二タブ材５を配置するタブ材配置工程とを具備している。
【００９１】
突合工程では、図１０及び図１１に示すように、第一金属部材１０ａの端面１６に第二金属部材１０ｂの第一側面１４を密着させるとともに、対向する凹部Ｖ，Ｖによって形成された中空部に継手部材Ｕを挿入する。
また、第一金属部材１０ａの表面１２と第二金属部材１０ｂの表面１２を面一にし、さらに、第一金属部材１０ａの裏面１３と第二金属部材１０ｂの裏面１３を面一にする。また、図１０の（ｂ)に示すように、第一金属部材１０ａの第一側面１４と第二金属部材１０ｂの端面１６を面一にする。また、継手部材Ｕの表面を、第一金属部材１０ａの表面１２及び第二金属部材１０ｂの表面１２と面一にする。同様に、継手部材Ｕの裏面を、第一金属部材１０ａの裏面１３及び第二金属部材１０ｂの裏面１３と面一にする。なお、第一金属部材１０ａの第二側面１５と、第二金属部材１０ｂの第一側面１４とで入り隅部Ｉが形成されている。
【００９２】
タブ材配置工程では、図１１に示すように、第二側面Ｄ側に現れる本突合部Ｊ１０を覆い隠すように第一タブ材４を配置して、その当接面を第二側面Ｄに当接させる。さらに、入り隅部Ｉに現れる本突合部Ｊ１０を覆い隠すように第二タブ材５を配置して、その当接面を第一側面Ｃに当接させる。第二タブ材５は、直方体を呈し、入り隅部Ｉを構成する第一金属部材１０ａの第二側面１５及び第二金属部材１０ｂの第一側面１４にそれぞれ当接される。このとき、第一タブ材４の表面と第二タブ材５の表面を被接合金属部材１０の表面Ａと面一にするとともに、第一タブ材４の裏面と第二タブ材５の裏面を被接合金属部材１０の裏面Ｂと面一にする。
【００９３】
第一タブ材４及び第二タブ材５を配置したら、被接合金属部材１０と第一タブ材４とにより形成された入り隅部４ａ，４ａを溶接して被接合金属部材１０と第一タブ材４とを仮接合する。さらに、被接合金属部材１０と第二タブ材５とにより形成された入り隅部５ａ，５ａを溶接して被接合金属部材１０と第二タブ材５とを仮接合する。なお、入り隅部４ａ，４ａ及び５ａ，５ａの全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。
【００９４】
（２）第一予備工程
第一予備工程は、第一本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、被接合金属部材１０の表面Ａ側において、被接合金属部材１０の表面Ａに現れる各突合部に対して仮接合を行う仮接合工程と、第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程と、を含む。
【００９５】
仮接合工程では、図１２及び図１３に示すように、一の仮接合用回転ツールＦを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、第一タブ材突合部Ｊ４、第二タブ材突合部Ｊ５、本突合部Ｊ１０（第一本突合部Ｊ１０ａ及び第二本突合部Ｊ１０ｂ）、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２に対して連続して摩擦攪拌を行う。即ち、摩擦攪拌の開始位置ＳＰ２に挿入した仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図４の（ａ）参照）を途中で離脱させることなく終了位置ＥＰ２まで移動させる。なお、本実施形態では、第一タブ材４に摩擦攪拌の開始位置ＳＰ２及び終了位置ＥＰ２を設けているが、開始位置ＳＰ２と終了位置ＥＰ２の位置を限定する趣旨ではない。
【００９６】
本実施形態の第一予備工程における摩擦攪拌の手順を図１２及び図１３を参照してより詳細に説明する。
仮接合工程は、本実施形態では、被接合金属部材１０と第一タブ材４との第一タブ材突合部Ｊ４を接合する第一タブ材接合工程と、被接合金属部材１０の本突合部Ｊ１０及び一方側継手突合部Ｊ１１を仮接合する第一仮接合工程と、被接合金属部材１０と第二タブ材５との第二タブ材突合部Ｊ５，Ｊ５を接合する第二タブ材接合工程と、被接合金属部材１０の本突合部Ｊ１０及び他方側継手突合部Ｊ１２を仮接合する第二仮接合工程と、を含む。
【００９７】
第一タブ材接合工程では、図１２の（ａ）に示すように、第一タブ材４の適所に設けた開始位置ＳＰ２の直上に仮接合用回転ツールＦを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールＦを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＦ２を開始位置ＳＰ２に押し付ける。仮接合用回転ツールＦの回転速度は、攪拌ピンＦ２の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材１０等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、５００〜２０００（ｒｐｍ）の範囲内において設定される。
【００９８】
攪拌ピンＦ２が第一タブ材４の表面に接触すると、摩擦熱によって攪拌ピンＦ２の周囲にある金属が塑性流動化し、攪拌ピンＦ２が第一タブ材４に挿入される。
攪拌ピンＦ２の全体が第一タブ材４に入り込み、かつ、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１の全面が第一タブ材４の表面に接触したら、図１２の（ａ）に示すように、仮接合用回転ツールＦを回転させつつ第一タブ材突合部Ｊ４上に設定された基点ｓ１に向けて相対移動させる。
【００９９】
仮接合用回転ツールＦを相対移動させて第一タブ材接合工程の基点ｓ１まで摩擦攪拌を行ったら、基点ｓ１で仮接合用回転ツールＦを離脱させずにそのまま第一タブ材接合工程に移行する。
【０１００】
第一タブ材接合工程では、第一タブ材４と被接合金属部材１０とで形成される第一タブ材突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材１０と第一タブ材４の継ぎ目（境界線）上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＦを相対移動させることで、第一タブ材突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌を行う。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させることなく、そのまま第一タブ材突合部Ｊ４上の一端側に形成された折返し点ｓ２まで移動させる。そして、折返し点ｓ２で仮接合用回転ツールＦを折返した後、第一タブ材突合部Ｊ４の他端側に形成された折返し点ｓ３に向けて仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、折返し点ｓ３で仮接合用回転ツールＦを折返した後、基点ｓ１まで移動させる。
【０１０１】
仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、そのまま第一仮接合工程に移行する。第一仮接合工程では、被接合金属部材１０の第一本突合部Ｊ１０ａ、一方側継手突合部Ｊ１１及び第二本突合部Ｊ１０ｂを仮接合する。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って摩擦攪拌を行い、継手部材Ｕ、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂが対向する基点ｓ４まで仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、基点ｓ４で仮接合用回転ツールＦを離脱させずに、そのまま一方側継手突合部Ｊ１１に沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。
【０１０２】
仮接合用回転ツールＦが、継手部材Ｕ、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂが対向する基点ｓ５達したら、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、仮接合用回転ツールＦが第二タブ材突合部Ｊ５上に設定された基点ｓ６に達したら、そのまま第二タブ材接合工程に移行する。
【０１０３】
第二タブ材接合工程では、図１２の（ｂ）に示すように、第二タブ材５と被接合金属部材１０とで形成される第二タブ材突合部Ｊ５（Ｊ５ａ，Ｊ５ｂ）に対して摩擦攪拌を行う。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ６に達したら、第一金属部材１０ａの第二側面１５と第二タブ材５との第二タブ材突合部Ｊ５ａ上に設定した折返し点ｓ７まで仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、図１３の（ａ）に示すように、折返し点ｓ７で仮接合用回転ツールＦを折り返して基点ｓ６に達したら、第二金属部材１０ｂの第一側面１４と第二タブ材５との第二タブ材突合部Ｊ５ｂ上に設定した折返し点ｓ８まで仮接合用回転ツールＦを移動させる。
【０１０４】
仮接合用回転ツールＦが折返し点ｓ８に達したら、そのまま第二仮接合工程に移行する。第二仮接合工程では、第二本突合部Ｊ１０ｂ、他方側継手突合部Ｊ１２及び第一本突合部Ｊ１０ａを仮接合する。即ち、図１３の（ｂ）に示すように、仮接合用回転ツールＦを折返し点ｓ８で折り返したら、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って仮接合用回転ツールＦを移動させ、基点ｓ５まで移動させる。そして、そのまま他方側継手突合部Ｊ１２に沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。
【０１０５】
そして、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ４に達したら、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って仮接合用回転ツールＦを移動させて、第一タブ材突合部Ｊ４を横断し第一タブ材４に突入させる。最後に、仮接合用回転ツールＦが終了位置ＥＰ２に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させる。
【０１０６】
なお、仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２が第一タブ材突合部Ｊ４及び第二タブ材突合部Ｊ５に入り込むと、被接合金属部材１０と両タブ材とを引き離そうとする力が作用するが、被接合金属部材１０と第一タブ材４及び第二タブ材５により形成された入り隅部４ａ，５ａを溶接により仮接合しているので、被接合金属部材１０と第一タブ材４及び第二タブ材５との間に目開きが発生することがない。
【０１０７】
このように、仮接合工程を一筆書きの要領で行うことにより、被接合金属部材１０に現れる各突合部を効率よく仮接合することができる。
【０１０８】
仮接合工程が終了したら、下穴形成工程を行う。下穴形成工程では、図４の（ｂ）を参照するように、後記する第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴Ｐ１を形成する工程である。第一予備工程に係る下穴形成工程においては、第一タブ材４の表面に設定されたＳＭ２に下穴Ｐ１を形成する。
なお、下穴形成工程は、第一実施形態の下穴形成工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【０１０９】
（３）第一本接合工程
第一本接合工程は、被接合金属部材１０の表面Ａ側における本突合部Ｊ１０（第一本突合部Ｊ１０ａ、第二本突合部Ｊ１０ｂ）、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２を本格的に接合する工程である。即ち、本実施形態に係る第一本接合工程では、本接合用回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の被接合金属部材１０の表面Ａ側から摩擦攪拌を行う。
【０１１０】
第一本接合工程では、図１４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一タブ材４に設定した開始位置ＳＭ２に本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入（圧入）し、挿入した攪拌ピンＧ２を途中で離脱させることなく第二タブ材５に設定した折返し点ＯＭ２まで移動させた後、た折返し点ＯＭ２で折返し、そのまま終了位置ＥＭ２まで往復移動させる。なお、本実施形態では、第一タブ材４に摩擦攪拌の開始位置ＳＭ２及び終了位置ＥＭ２を設けているが、開始位置ＳＭ２と終了位置ＥＭ２の位置を限定する趣旨ではない。
【０１１１】
図１４の（ａ）及び（ｂ）を参照して第一本接合工程をより詳細に説明する。
まず、図１４の（ａ）に示すように、開始位置ＳＭ２の直上に本接合用回転ツールＧを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＧを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＧ２の先端を挿入する。
【０１１２】
攪拌ピンＧ２の全体が第一タブ材４に入り込み、かつ、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の全面が第一タブ材４の表面に接触したら、図１４の（ａ）に示すように、摩擦攪拌を行いながら被接合金属部材１０の第一タブ材突合部Ｊ４上の基点ｓ１に向けて本接合用回転ツールＧを相対移動させ、さらに、第一タブ材突合部Ｊ４を横切らせて第一本突合部Ｊ１０ａに突入させる。本接合用回転ツールＧを移動させると、その攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＧ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域（以下、「表面塑性化領域Ｗ１１」という。）が形成される。
【０１１３】
本接合用回転ツールＧが、基点ｓ４に達したら、本接合用回転ツールＧを離脱させずにそのまま一方側継手突合部Ｊ１１に沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。そして、本接合用回転ツールＧが基点ｓ５に達したら、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って本接合用回転ツールＧを移動させ、第二タブ材５に突入させる。そして、本接合用回転ツールＧが、第二タブ材５に設定された折返し点ＯＭ２に達したら、折返し点ＯＭ２で本接合用回転ツールＧを折り返させる。
【０１１４】
そして、再度、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って本接合用回転ツールＧを移動させ、基点ｓ５に達したら、他方側継手突合部Ｊ１１に沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。本接合用回転ツールＧが基点ｓ４に達したら、再度、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。そして、最後に、本接合用回転ツールＧを第一タブ材４に突入させて、終了位置ＥＭ２で本接合用回転ツールＧを離脱させる。
【０１１５】
なお、本実施形態においては、第一本接合工程の前に、第一予備工程を行ったが、第一予備工程を省略して、第一準備工程の直後に第一本接合工程を行ってもよい。
【０１１６】
（４）第二予備工程
第二予備工程は、具体的な図示はしないが、第二本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、被接合金属部材１０の裏面Ｂ側において、被接合金属部材１０の裏面Ｂに現れる各突合部に対して仮接合を行う仮接合工程と、第二本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程と、を具備している。
【０１１７】
第二予備工程は、被接合金属部材１０の裏面Ｂ側に行うことを除いては、第二実施形態に係る第一予備工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１８】
（５）第二本接合工程
第二本接合工程は、具体的な図示はしないが、被接合金属部材１０の裏面Ｂ側における本突合部Ｊ１０、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２を本格的に接合する工程である。即ち、本実施形態に係る第二本接合工程では、本接合用回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の被接合金属部材１０の裏面Ｂ側から摩擦攪拌を行う。
第二本接合工程は、被接合金属部材１０の裏面Ｂ側に行うことを除いては、第一本接合工程と略同一であるため、詳細な説明は省略する。第二本接合工程が終了したら、タブ材を切除する。
【０１１９】
ここで、本実施形態のように、一対の金属部材の突合部を摩擦攪拌する際に、回転ツールを右回転させた場合は、進行方向左側に、回転ツールを左回転させた場合は、進行方向右側にトンネル状空洞欠陥が形成される可能性が高い。
また、表面塑性化領域Ｗ１１及び裏面塑性化領域Ｗ１２の両端側には、酸化皮膜が形成される可能性がある。酸化皮膜は、第一側面Ｃと第二タブ材５との間、及び、第二側面Ｄと第一タブ材４との間に形成された酸化皮膜を被接合金属部材１０の内部に巻き込むことにより、形成されるものである。このような、トンネル状空洞欠陥や酸化皮膜は、被接合金属部材１０の気密性及び水密性を低下させる原因となる。
【０１２０】
しかし、本実施形態では、折返し点ＯＭ１で折り返して本接合用回転ツールＧを往復させて、本突合部Ｊ１０を摩擦攪拌するため、仮に、往路の摩擦攪拌でトンネル状空洞欠陥や酸化皮膜が形成されたとしても、復路の摩擦攪拌で当該欠陥を密閉して補修することができる。これにより、気密性及び水密性の高い被接合金属部材１０を形成することができる。
【０１２１】
（６）側面側溶接工程
側面側溶接工程は、被接合金属部材１０の両側面にそれぞれ凹溝Ｋ３，Ｋ４を形成する凹溝形成工程と、凹溝Ｋ３に対して溶接を行う第一側面側溶接工程と、凹溝Ｋ４に対して溶接を行う第二側面側溶接工程と、を含む。
【０１２２】
凹溝形成工程では、図１５に示すように、被接合金属部材１０の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄにそれぞれ露出する本突合部Ｊ１０に沿って凹溝Ｋ３，Ｋ４を形成する。凹溝Ｋ３，Ｋ４は、公知のエンドミル等を用いて切り欠いて形成される。凹溝Ｋ３及び凹溝Ｋ４は、後記する溶接工程において、それぞれ溶接金属Ｔ３，Ｔ４が充填される部分である。
【０１２３】
凹溝Ｋ３は、図１５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、断面視矩形を呈し被接合金属部材１０（第一金属部材１０ａ）の表面Ａから裏面Ｂまで連続して形成されている。凹溝Ｋ３の幅Ｋａ３は、図１５の（ｂ）に示すように、表面塑性化領域Ｗ１１の幅Ｗａ／２よりも小さく形成されている。
【０１２４】
一方、凹溝Ｋ４は、被接合金属部材１０の第二側面Ｄにおいて、断面視矩形を呈し本突合部Ｊ１０に沿って表面Ａから裏面Ｂまで連続して形成されている。凹溝Ｋ４の幅Ｋａ４は、図１５の（ｂ）に示すように、表面塑性化領域Ｗ１１の幅Ｗａよりも小さく形成されている。
【０１２５】
凹溝Ｋ３，Ｋ４の深さは、特に限定されるものではなく適宜設定すればよい。なお、凹溝Ｋ３，Ｋ４の形状は、本実施形態では断面視矩形としたが、これに限定されるものではなく他の形状であってもよい。
【０１２６】
第一側面側溶接工程では、図１６に示すように、第一側面Ｃに形成された凹溝Ｋ３に対して溶接を行う。溶接は、本実施形態では、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接などによって肉盛溶接を行うことが好ましい。肉盛溶接により、凹溝Ｋ３に溶接金属Ｔ３を好適に充填させることができる。これにより、表面塑性化領域Ｗ１１及び裏面塑性化領域Ｗ１２の間に存在する未塑性化領域（未接合領域）を溶接金属Ｔ３で確実に密閉するとともに、接合部の強度を高めることができる。
【０１２７】
肉盛溶接で充填された溶接金属Ｔ３のうち、第一側面Ｃの表面から突出する部分（肉盛部）については、当該肉盛部を切除することが好ましい。かかる肉盛部を切除することにより、第一側面Ｃの表面を平滑に成形することができる。
【０１２８】
第二側面側溶接工程では、図１６の（ｂ）に示すように、第二側面Ｄに形成された凹溝Ｋ４に対して溶接を行う。凹溝Ｋ４には溶接金属Ｔ４が充填される。第二側面側溶接工程は、第二側面Ｄに対して溶接を行うことを除いては、第一側面側溶接工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【０１２９】
以上説明した第二実施形態に係る接合方法によれば、第一実施形態と略同等の効果を奏するとともに、一対の金属部材を平面視Ｌ字状に突き合せた場合であっても好適に接合することができる。
【０１３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、前記した形態は例示であって、本発明を限定するものではない。例えば、仮接合工程の軌跡は、前記した形態に限定されるものではなく、他の軌跡であっても構わない。また、必ずしも一筆書きの要領で行う必要は無い。また、溶接は、本実施形態で肉盛溶接を採用したが、他の溶接方法であっても構わない。
【０１３１】
また、第一実施形態及び第二実施形態では、継手部材Ｕは、断面視長方形に形成したが、例えば、図１７に示す継手部材Ｕ１のように断面視六角形に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】第一実施形態に係る被接合金属部材を示した全体斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る第一金属部材、第二金属部材及び継手部材を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図である。
【図３】第一実施形態に係るタブ材配置工程を示した斜視図である。
【図４】第一実施形態に係る回転ツールを示した図であって、（ａ）は、仮接合用回転ツールの側面図、（ｂ）は、本接合用回転ツールの側面図である。
【図５】第一実施形態に係る仮接合工程を示した平面図である。
【図６】第一実施形態に係る第一本接合工程を示した平面図である。
【図７】第一実施形態に係る凹溝形成工程を示した斜視図である。
【図８】第一実施形態に係る側面側溶接工程を示した一部透視側面図である。
【図９】第二実施形態に係る被接合金属部材を示した全体斜視図である。
【図１０】第二実施形態に係る第一金属部材、第二金属部材及び継手部材を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図である。
【図１１】第二実施形態に係るタブ材配置工程を示した斜視図である。
【図１２】第二実施形態に係る仮接合工程を示した平面図である。
【図１３】第二実施形態に係る仮接合工程を示した平面図である。
【図１４】第二実施形態に係る第一本接合工程を示した平面図である。
【図１５】第二実施形態に係る凹溝形成工程を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図である。
【図１６】第二実施形態に係る側面側溶接工程を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）の矢印方向から見た側面図である。
【図１７】変形例を示した平面図である。
【図１８】従来の接合方法を示した側面図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１ 被接合金属部材
１ａ 第一金属部材
１ｂ 第二金属部材
２ 第一タブ材
３ 第二タブ材
４ 第一タブ材
５ 第二タブ材
１０ 被接合金属部材
１０ａ 第一金属部材
１０ｂ 第二金属部材
Ａ 表面
Ｂ 裏面
Ｃ 第一側面
Ｄ 第二側面
Ｆ 仮接合用回転ツール
Ｇ 本接合用回転ツール
Ｊ 突合部
Ｋ 凹部
Ｐ 下穴
Ｔ 溶接金属
Ｕ 継手部材
Ｗ 塑性化領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌を利用した金属部材の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦攪拌接合は、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。なお、回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部の下端面に攪拌ピン（プローブ）を突設してなるものが一般的である。
【０００３】
ここで図１８の（ａ）及び（ｂ）は、一対の金属部材の突合部に対して摩擦攪拌接合を施した従来の接合方法を示した側面図である。従来の接合方法は、第一金属部材１００の端部に切り欠かれた凹溝１００ａ及び第二金属部材１０１の端部に切り欠かれた凹溝１０１ａを突き合わせて、凹溝１００ａ，１０１ａによって形成された中空部に、継手部材１０３を挿入してなる被接合金属部材１０４を形成する。そして、第一金属部材１００と第二金属部材１０１との突合部１１０，１１０に対して摩擦攪拌接合を行うものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６７４９８号公報（図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の接合方法のように継手部材１０３を介設して第一金属部材１００及び第二金属部材１０１の端部同士を接合する場合、第一金属部材１００と継手部材１０３との突合部１００ｂ及び第二金属部材１０１と継手部材１０３との突合部１０１ｂが、
未塑性化領域として残存するため、被接合金属部材１０４の水密性及び気密性が低下するという問題があった。また、被接合金属部材１０４に作用する荷重が突合部１１０，１１０に形成された塑性化領域Ｗ，Ｗに集中するため、被接合金属部材１０４の接合強度が弱いという問題があった。
【０００６】
このような観点から本発明は、継手部材を介設して金属部材同士を摩擦攪拌する接合方法であって、接合強度を高めるとともに、気密性及び水密性を向上させることが可能な接合方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決する本発明に係る接合方法は、端面に凹部を有する第一金属部材及び第二金属部材を前記端面同士で突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入して成る被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の少なくともいずれか一方の側面から溶接を行う側面側溶接工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の第一金属部材と第二金属部材との突合部及び継手部材と一対の金属部材との突合部に対して、表面及び裏面から摩擦攪拌を行うため、従来よりも摩擦攪拌の距離を長く確保できる。これにより、被接合金属部材の接合強度を高めることができる。また、被接合金属部材の側面に現れる突合部に対して溶接を行うため、被接合金属部材の水密性及び気密性を高めることができる。
【０００９】
また、本発明は、端面に凹部を有する第一金属部材と、側面に凹部を有する第二金属部材とを前記端面及び前記側面で突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入して成る被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の少なくともいずれか一方の側面から溶接を行う側面側溶接工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の第一金属部材と第二金属部材との突合部及び継手部材と一対の金属部材との突合部に対して、表面及び裏面から摩擦攪拌を行うため、従来よりも摩擦攪拌の距離を長く確保できる。これにより、被接合金属部材の接合強度を高めることができる。また、被接合金属部材の側面に現れる突合部に対して溶接を行うため、被接合金属部材の水密性及び気密性を高めることができる。
【００１１】
また、前記側面側接合工程において、前記第一本接合工程で形成された塑性化領域と前記第二本接合工程で形成された塑性化領域との間の未接合領域の全体に亘って溶接を行うことが好ましい。
【００１２】
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の側面に現れる突合部を全体に亘って密閉することができるため、より水密性及び気密性を高めることができる。
【００１３】
また、前記側面側溶接工程において、前記被接合金属部材の前記側面に現れる突合部に沿って凹溝を形成し、前記凹溝に溶接金属を充填することが好ましい。かかる接合方法によれば、側面側溶接工程の施工性を高めることができる。
【００１４】
また、前記第一本接合工程又は前記第二本接合工程の前に、前記被接合金属部材の両側面に第一タブ材及び第二タブ材を備えるタブ材配置工程と、前記被接合金属部材と前記第一タブ材との突合部、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部、前記継手部材と前記第二金属部材との突合部、前記被接合金属部材と前記第二タブ材との突合部に対して摩擦攪拌を行う仮接合工程と、を含むことが好ましい。
【００１５】
かかる接合方法によれば、タブ材の上に第一本接合工程及び第二本接合工程の開始位置又は終了位置を設定することができるため、摩擦攪拌の軌跡を容易に設定することができる。また、仮接合工程を行うことで、摩擦攪拌を行う際の各部材の目開きを防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る接合方法によれば、継手部材を介設して金属部材同士を摩擦攪拌する場合において、接合強度を高めるとともに、金属部材の気密性及び水密性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第一実施形態］
本実施形態に係る接合方法は、図１に示すように、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを突き合せて形成された中空部に継手部材Ｕを挿入し、第一金属部材１ａと継手部材Ｕ及び第二金属部材１ｂと継手部材Ｕとの突合部に対して摩擦攪拌を行うともに、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂの側面に対して溶接を行うことを特徴とするものである。
まず、本実施形態に係る接合方法に係る第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを詳細に説明するとともに、摩擦攪拌行う際に用いられる回転ツール、第一タブ材２と第二タブ材３を詳細に説明する。
【００１８】
図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態では、端面１６に凹部Ｖがそれぞれ形成された第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂと、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとを突き合わせて形成した中空部に挿入される継手部材Ｕとを用いる。
【００１９】
第一金属部材１ａは、断面視矩形を呈し、端面１６に表面１２から裏面１３に向かって連続する断面視矩形の凹部Ｖが形成されている。第二金属部材１ｂは、第一金属部材１ａと略同等の形状からなる金属部材である。第二金属部材１ｂに形成された凹部Ｖは、第一金属部材１ａの凹部Ｖと対向して形成されている。第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂの端面１６，１６同士を突き合わせることにより、中空部が形成される。
【００２０】
第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂは、本実施形態では、同一組成の金属材料であって、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、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料からなる。
【００２１】
継手部材Ｕは、断面視矩形の直方体を呈する。継手部材Ｕの幅ｑ１は、第一金属部材１ａの凹部Ｖの幅ｐ１と略同等に形成されている。また、継手部材Ｕの長さｑ２／２は、第一金属部材１ａの凹部Ｖの長さｐ２と略同等に形成されている。また、継手部材Ｕの厚みｑ３は、第一金属部材１ａの凹部Ｖの厚みｐ３と略同等に形成されている。即ち、継手部材Ｕは、図２の（ｂ）に示すように、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを突き合わせて形成された中空部に略隙間がないように挿入される。継手部材Ｕは、本実施形態においては、第一金属部材１ａと同等の材料からなる。
【００２２】
ここで、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを突き合わせて形成された中空部に継手部材Ｕを挿入して形成された部材を被接合金属部材１ともいう。また、被接合金属部材１の表面を表面Ａ、裏面を裏面Ｂ、一方の側面を第一側面Ｃ、他方の側面を第二側面Ｄともいう。また、本実施形態における上下左右前後は、図１の矢印に従う。
【００２３】
図２の（ｂ）及び図３に示すように、被接合金属部材１の表面Ａには、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとが突き合わされた本突合部Ｊ１０が形成されている。なお、継手部材Ｕを挟んで二つの本突合部Ｊ１０のうち、第二側面Ｄ側の本突合部を第一本突合部Ｊ１０ａともいい、第一側面Ｃ側の本突合部を第二本突合部Ｊ１０ｂともいう。
また、被接合金属部材１の表面Ａには、継手部材Ｕと第二金属部材１ｂとが突き合わされた一方側継手突合部Ｊ１１と、継手部材Ｕと第一金属部材１ａとが突き合わされた他方側継手突合部Ｊ１２が形成されている。
【００２４】
第一タブ材２および第二タブ材３は、図３に示すように、被接合金属部材１の本突合部Ｊ１０を挟むように配置されるものであって、それぞれ被接合金属部材１に添設され、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに現れる第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂの継ぎ目（境界線）を覆い隠す。第一タブ材２及び第二タブ材３の材質に特に制限はないが、本実施形態では、被接合金属部材１と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ材２及び第二タブ材３の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を本突合部Ｊ１０における被接合金属部材１の厚さ寸法と同一にしている。
【００２５】
次に、図４を参照して、摩擦攪拌に用いる小型の回転ツール（以下、「仮接合用回転ツールＦ」という。）及び大型の回転ツール（以下、「本接合用回転ツールＧ」という。）を詳細に説明する。
【００２６】
図４の（ａ）に示す仮接合用回転ツールＦは、工具鋼など被接合金属部材１よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｆ１と、このショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｆ２とを備えて構成されている。仮接合用回転ツールＦの寸法・形状は、被接合金属部材１の材質や厚さ等に応じて設定すればよいが、少なくとも、後記する第一本接合工程で用いる本接合用回転ツールＧ（図４の（ｂ）参照）よりも小型にする。このようにすると、小さな負荷で接合を行うことが可能となるので、接合時に摩擦攪拌装置に掛かる負荷を低減することが可能となり、比較的複雑な経路であってもスムーズに摩擦攪拌することができる。さらには、仮接合用回転ツールＦの移動速度（送り速度）を本接合用回転ツールＧの移動速度よりも高速にすることも可能になるので、接合に要する作業時間やコストを低減することが可能となる。
【００２７】
ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では、凹面状に成形されている。ショルダ部Ｆ１の外径Ｘ１の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、本接合用回転ツールＧのショルダ部Ｇ１の外径Ｙ１よりも小さくなっている。
【００２８】
攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＦ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。攪拌ピンＦ２の外径の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、最大外径（上端径）Ｘ２が本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の最大外径（上端径）Ｙ２よりも小さく、かつ、最小外径（下端径）Ｘ３が攪拌ピンＧ２の最小外径（下端径）Ｙ３よりも小さい。攪拌ピンＦ２の長さＬ２は、本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の長さＬ１（図４の（ｂ）参照）よりも小さくすることが望ましい。
【００２９】
図４の（ｂ）に示す本接合用回転ツールＧは、工具鋼など被接合金属部材１よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｇ１と、このショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｇ２とを備えて構成されている。
【００３０】
ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１は、仮接合用回転ツールＦと同様に、凹面状に成形されている。攪拌ピンＧ２は、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＧ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。
【００３１】
以下、本実施形態に係る接合方法を詳細に説明する。本実施形態に係る接合方法は、（１）第一準備工程、（２）第一予備工程、（３）第一本接合工程、（４）第二予備工程、（５）第二本接合工程、（６）側面側溶接工程、を含むものである。
【００３２】
（１）第一準備工程
図２及び図３を参照して第一準備工程を説明する。第一準備工程は、被接合金属部材１
を形成するとともに、タブ材を配置する工程である。第一準備工程は、本実施形態では、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとを突き合せて中空部に継手部材Ｕを挿入する突合工程と、被接合金属部材１の本突合部Ｊ１０の両側にそれぞれ第一タブ材２と第二タブ材３を配置するタブ材配置工程とを具備している。
【００３３】
突合工程では、図２及び図３に示すように、第一金属部材１ａの端面１６に第二金属部材１ｂの端面１６を密着させるとともに、対向する凹部Ｖ，Ｖによって形成された中空部に継手部材Ｕを挿入する。
また、第一金属部材１ａの表面１２と第二金属部材１ｂの表面１２を面一にし、さらに、第一金属部材１ａの裏面１３と第二金属部材１ｂの裏面１３を面一にする。また、同様に、第一金属部材１ａの第一側面１４と第二金属部材１ｂの第一側面１４を面一にし、第一金属部材１ａの第二側面１５と第二金属部材１ｂの第二側面１５を面一にする。また、継手部材Ｕの表面を、第一金属部材１ａの表面１２及び第二金属部材１ｂの表面１２と面一にする。同様に、継手部材Ｕの裏面を、第一金属部材１ａの裏面１３及び第二金属部材１ｂの裏面１３と面一にする。
【００３４】
タブ材配置工程では、図３に示すように、第一側面Ｃ側に現れる本突合部Ｊ１０を覆い隠すように第二タブ材３を配置して、その当接面を第一側面Ｃに当接させる。さらに、第二側面Ｄに現れる本突合部Ｊ１０を覆い隠すように第一タブ材２を配置して、その当接面を第二側面Ｄに当接させる。このとき、第一タブ材２の表面と第二タブ材３の表面を被接合金属部材１の表面Ａと面一にするとともに、第一タブ材２の裏面と第二タブ材３の裏面を被接合金属部材１の裏面Ｂと面一にする。
【００３５】
第一タブ材２及び第二タブ材３を配置したら、被接合金属部材１と第一タブ材２とにより形成された入り隅部２ａ，２ａを溶接して被接合金属部材１と第一タブ材２とを仮接合する。さらに、被接合金属部材１と第二タブ材３とにより形成された入り隅部３ａ，３ａを溶接して被接合金属部材１と第二タブ材３とを仮接合する。なお、入り隅部２ａ，２ａ及び３ａ，３ａの全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。
【００３６】
（２）第一予備工程
第一予備工程は、第一本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、被接合金属部材１の表面Ａ側において、被接合金属部材１の表面Ａに現れる各突合部に対して仮接合を行う仮接合工程と、第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程と、を含む。
【００３７】
仮接合工程では、図５に示すように、一の仮接合用回転ツールＦを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、第一タブ材突合部Ｊ２、第二タブ材突合部Ｊ３、本突合部Ｊ１０（第一本突合部Ｊ１０ａ及び第二本突合部Ｊ１０ｂ）、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２に対して連続して摩擦攪拌を行う。即ち、摩擦攪拌の開始位置ＳＰ１に挿入した仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図４の（ａ）参照）を途中で離脱させることなく終了位置ＥＰ１まで移動させる。本実施形態では、第一タブ材２に摩擦攪拌の開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１を設けているが、開始位置ＳＰ１と終了位置ＥＰ１の位置を限定する趣旨ではない。また、本実施形態では、仮接合用回転ツールＦ及び本接合用回転ツールＧの回転方向は、全て右回転で行うものとする。このように、仮接合用回転ツールＦ及び本接合用回転ツールＧの回転方向を統一することで、作業手間を省略することができる。
【００３８】
本実施形態の仮接合工程の手順を図５の（ａ）及び（ｂ）を参照してより詳細に説明する。
仮接合工程は、本実施形態では、被接合金属部材１と第一タブ材２との第一タブ材突合部Ｊ２を接合する第一タブ材接合工程と、被接合金属部材１の本突合部Ｊ１０及び一方側継手突合部Ｊ１１を仮接合する第一仮接合工程と、被接合金属部材１と第二タブ材３との第二タブ材突合部Ｊ３を接合する第二タブ材接合工程と、被接合金属部材１の本突合部Ｊ１０及び他方側継手突合部Ｊ１２を仮接合する第二仮接合工程と、を含む。
【００３９】
第一タブ材接合工程では、図５の（ａ）に示すように、第一タブ材２の適所に設けた開始位置ＳＰ１の直上に仮接合用回転ツールＦを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールＦを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＦ２を開始位置ＳＰ１に押し付ける。仮接合用回転ツールＦの回転速度は、攪拌ピンＦ２の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材１等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、５００〜２０００（ｒｐｍ）の範囲内において設定される。
【００４０】
攪拌ピンＦ２が第一タブ材２の表面に接触すると、摩擦熱によって攪拌ピンＦ２の周囲にある金属が塑性流動化し、攪拌ピンＦ２が第一タブ材２に挿入される。
攪拌ピンＦ２の全体が第一タブ材２に入り込み、かつ、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１の全面が第一タブ材２の表面に接触したら、図５（ａ）に示すように、仮接合用回転ツールＦを回転させつつ第一タブ材突合部Ｊ２上に設定された基点ｓ１に向けて相対移動させる。
【００４１】
仮接合用回転ツールＦの移動速度（送り速度）は、攪拌ピンＦ２の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材１等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、１００〜１０００（ｍｍ／分）の範囲内において設定される。仮接合用回転ツールＦの移動時の回転速度は、挿入時の回転速度と同じか、それよりも低速にする。なお、仮接合用回転ツールＦを移動させる際には、ショルダ部Ｆ１の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、仮接合用回転ツールＦの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。仮接合用回転ツールＦを移動させると、その攪拌ピンＦ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＦ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【００４２】
仮接合用回転ツールＦを相対移動させて第一タブ材突合部Ｊ２上の基点ｓ１まで摩擦攪拌を行ったら、基点ｓ１で仮接合用回転ツールＦを離脱させずにそのまま第一タブ材接合工程に移行する。
【００４３】
第一タブ材接合工程では、第一タブ材２と被接合金属部材１とで形成される第一タブ材突合部Ｊ２に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材１と第一タブ材２の継ぎ目（境界線）上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＦを相対移動させることで、第一タブ材突合部Ｊ２に対して摩擦攪拌を行う。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させることなく、そのまま第一タブ材突合部Ｊ２上の一端側に形成された折返し点ｓ２まで移動させる。そして、折返し点ｓ２で仮接合用回転ツールＦを折返した後、第一タブ材突合部Ｊ２の他端側に形成された折返し点ｓ３に向けて仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、折返し点ｓ３で仮接合用回転ツールＦを折返した後、基点ｓ１まで移動させる。
【００４４】
仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、そのまま第一仮接合工程に移行する。図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一仮接合工程では、被接合金属部材１の第一本突合部Ｊ１０ａ、一方側継手突合部Ｊ１１及び第二本突合部Ｊ１０ｂを仮接合する。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って摩擦攪拌を行い、継手部材Ｕ、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂが対向する基点ｓ４まで仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、基点ｓ４で仮接合用回転ツールＦを離脱させずに、そのまま一方側継手突合部Ｊ１１に沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。
【００４５】
仮接合用回転ツールＦが、継手部材Ｕ、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂが対向する基点ｓ５達したら、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、仮接合用回転ツールＦが第二タブ材突合部Ｊ３上に設定された基点ｓ６に達したら、そのまま第二タブ材接合工程に移行する。
【００４６】
第二タブ材接合工程では、第二タブ材３と被接合金属部材１とで形成される第二タブ材突合部Ｊ３に対して摩擦攪拌を行う。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ６に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させることなく、そのまま第二タブ材突合部Ｊ３の一端側に形成された折返し点ｓ７まで移動させる。そして、折返し点ｓ７で仮接合用回転ツールＦを折返した後、第二タブ材突合部Ｊ３の他端側に形成された折返し点ｓ８に向けて仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、折返し点ｓ８で仮接合用回転ツールＦを折返した後、基点ｓ６まで移動させる。
【００４７】
仮接合用回転ツールＦが基点ｓ６に達したら、そのまま第二仮接合工程に移行する。第二仮接合工程では、被接合金属部材１の第二本突合部Ｊ１０ｂ、他方側継手突合部Ｊ１２及び第一本突合部Ｊ１０ａを仮接合する。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ６に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させずに第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って基点ｓ５に向けて移動させる。そして、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ５に達したら、そのまま他方側継手突合部Ｊ１２に沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。
【００４８】
そして、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ４に達したら、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って仮接合用回転ツールＦを移動させて、第一タブ材突合部Ｊ２を横断し第一タブ材２に突入させる。最後に、仮接合用回転ツールＦが終了位置ＥＰ１に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させる。
【００４９】
なお、仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２が第一タブ材突合部Ｊ２及び第二タブ材突合部Ｊ３に入り込むと、被接合金属部材１と両タブ材とを引き離そうとする力が作用するが、被接合金属部材１と第一タブ材２及び第二タブ材３により形成された入り隅部２ａ，３ａを溶接により仮接合しているので、被接合金属部材１と第一タブ材２及び第二タブ材３との間に目開きが発生することがない。
【００５０】
このように、仮接合工程を一筆書きの要領で行うことにより、被接合金属部材１の表面Ａに現れる各突合部を効率よく仮接合することができる。
【００５１】
仮接合工程が終了したら、下穴形成工程を行う。下穴形成工程では、図４の（ｂ）に示すように、後記する第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１に下穴Ｐ１を形成する工程である。
【００５２】
下穴Ｐ１は、本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図４の（ａ）参照）を離脱させたときに形成される抜き穴Ｈ１を図示せぬドリルなどで拡径することで形成される。抜き穴Ｈ１を利用すれば、下穴Ｐ１の形成工程を簡略化することができるので、作業時間を短縮することが可能となる。下穴Ｐ１の形態に特に制限はないが、本実施形態では、円筒状としている。なお、本実施形態では、第一タブ材２に下穴Ｐ１を形成しているが、下穴Ｐ１の位置に特に制限はなく、第二タブ材３に形成してもよいし、第一タブ材突合部Ｊ２、第二タブ材突合部Ｊ３に形成してもよいが、好適には、本実施形態の如く被接合金属部材１の表面Ａ側に現れる被接合金属部材１の継ぎ目（境界線）の延長線上に形成することが望ましい。
【００５３】
なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図４の（ａ）参照）の抜き穴Ｈ１を拡径して下穴Ｐ１とする場合を例示したが、攪拌ピンＦ２の最大外径Ｘ２が本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の最小外径Ｙ３よりも大きく、かつ、攪拌ピンＦ２の最大外径Ｘ２が攪拌ピンＧ２の最大外径Ｙ２よりも小さい（Ｙ３＜Ｘ２＜Ｙ２）場合などにおいては、攪拌ピンＦ２の抜き穴Ｈ１をそのまま下穴Ｐ１としてもよい。
【００５４】
（３）第一本接合工程
第一本接合工程は、被接合金属部材１の表面Ａ側における本突合部Ｊ１０（第一本突合部Ｊ１０ａ、第二本突合部Ｊ１０ｂ）、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２を本格的に接合する工程である。即ち、本実施形態に係る第一本接合工程では、本接合用回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の被接合金属部材１の表面Ａ側から摩擦攪拌を行う。
【００５５】
第一本接合工程では、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、開始位置ＳＭ１に形成した下穴Ｐ１（図示省略）に本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入（圧入）し、挿入した攪拌ピンＧ２を途中で離脱させることなく折返し点ＯＭ１まで移動させた後、そのまま終了位置ＥＭ１まで往復移動させる。
【００５６】
ここで、前記した仮接合工程を終了した時点では、仮接合用回転ツールＦを備えた摩擦攪拌装置は、第一タブ材２の終了位置ＥＰ１の直上（図５の（ｂ）参照）に位置しているため、第一本接合工程の開始位置をＳＭ１にすると、本接合用回転ツールＧを備えた摩擦攪拌装置を移動させることなく第一本接合工程を行うことができ、作業を簡略化できる。なお、本実施形態では、第一タブ材２に摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１及び終了位置ＥＭ１を設けているが、開始位置ＳＭ１と終了位置ＥＭ１の位置を限定する趣旨ではない。
【００５７】
図６の（ａ）及び（ｂ）を参照して第一本接合工程をより詳細に説明する。
まず、図６の（ａ）に示すように、開始位置ＳＭ１の直上に本接合用回転ツールＧを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＧを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＧ２の先端を下穴Ｐ１（図４の（ｂ）参照）に挿入する。攪拌ピンＧ２を下穴Ｐ１に入り込ませると、攪拌ピンＧ２の周面（側面）が下穴Ｐ１の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を攪拌ピンＧ２の周面で押し退けながら、攪拌ピンＧ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となる。また、本接合用回転ツールＧのショルダ部Ｇ１が第一タブ材２の表面に当接する前に攪拌ピンＧ２が下穴Ｐ１の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦攪拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【００５８】
攪拌ピンＧ２の全体が第一タブ材２に入り込み、かつ、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の全面が第一タブ材２の表面に接触したら、図６の（ａ）に示すように、摩擦攪拌を行いながら被接合金属部材１の第一タブ材突合部Ｊ２の基点ｓ１に向けて本接合用回転ツールＧを相対移動させ、さらに、第一タブ材突合部Ｊ２を横切らせて第一本突合部Ｊ１０ａに突入させる。本接合用回転ツールＧを移動させると、その攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＧ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域（以下、「表面塑性化領域Ｗ１」という。）が形成される。
【００５９】
本接合用回転ツールＧの移動速度（送り速度）は、攪拌ピンＧ２の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材１等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、３０〜３００（ｍｍ／分）の範囲内において設定される。
【００６０】
被接合金属部材１への入熱量が過大になる虞がある場合には、本接合用回転ツールＧの周囲に表面Ａ側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂ間に冷却水が入り込むと、接合面に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、仮接合工程を実行して目地を閉塞しているので、被接合金属部材１の繋ぎ目に冷却水が入り込み難く、接合部の品質を劣化させる虞がない。
【００６１】
本接合用回転ツールＧが、基点ｓ４に達したら、本接合用回転ツールＧを離脱させずにそのまま一方側継手突合部Ｊ１１に沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。本接合用回転ツールＧが基点ｓ５に達したら、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って本接合用回転ツールＧを移動させ、第二タブ材３に突入させる。そして、本接合用回転ツールＧが、第二タブ材３に設定された折返し点ＯＭ１に達したら、折返し点ＯＭ１で本接合用回転ツールＧを折り返させる。
【００６２】
そして、再度、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って本接合用回転ツールＧを移動させ、本接合用回転ツールＧが基点ｓ５に達したら、他方側継手突合部Ｊ１１に沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。そして、本接合用回転ツールＧが基点ｓ４に達したら、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。そして、第一タブ材突合部Ｊ２を横断して、終了位置ＥＭ１で本接合用回転ツールＧを離脱させる。
【００６３】
このように、第一本接合工程を一筆書きの要領で行うことにより、被接合金属部材１の表面Ａに現れる各突合部を効率よく仮接合することができる。
なお、本実施形態では、被接合金属部材１の表面Ａ側に現れる被接合金属部材１の継ぎ目（境界線）の延長線上に摩擦攪拌の開始位置ＳＭ１及び終了位置ＥＭ１を設定しているので、本接合用回転ツールＧの移動距離を最小限に抑えることができる。これにより、第一本接合工程を効率よく行うことが可能となり、さらには、本接合用回転ツールＧの磨耗量を低減することが可能となる。
【００６４】
本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を終了位置ＥＭ１から離脱させる際の本接合用回転ツールＧの回転速度（離脱時の回転速度）は、移動時の回転速度よりも高速にすることが望ましい。このようにすると、離脱時の回転速度を移動時の回転速度と同じにした場合に比べて、攪拌ピンＧ２の離脱抵抗が小さくなるので、終了位置ＥＭ１における攪拌ピンＧ２の離脱作業を迅速に行うことが可能となる。
【００６５】
なお、本実施形態においては、第一本接合工程の前に、第一予備工程を行ったが、第一予備工程を省略して、第一準備工程の直後に第一本接合工程を行ってもよい。
【００６６】
（４）第二予備工程
第二予備工程は、具体的な図示はしないが、第二本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、被接合金属部材１の裏面Ｂ側において、被接合金属部材１の裏面Ｂに現れる各突合部に対して仮接合を行う仮接合工程と、第二本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程と、を具備している。
【００６７】
第二予備工程は、被接合金属部材１の裏面Ｂ側に行うことを除いては、第一実施形態に係る第一予備工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【００６８】
（５）第二本接合工程
第二本接合工程は、具体的な図示はしないが、被接合金属部材１の裏面Ｂ側における本突合部Ｊ１０、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２を本格的に接合する工程である。即ち、本実施形態に係る第二本接合工程では、本接合用回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の被接合金属部材１の裏面Ｂ側から摩擦攪拌を行う。第二本接合工程によって、被接合金属部材１の裏面Ｂには、裏面塑性化領域Ｗ２（図７参照）が形成される。
第二本接合工程は、被接合金属部材１の裏面Ｂ側に行うことを除いては、第一本接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。なお、第二本接合工程が終了したら、タブ材を切除する。
【００６９】
ここで、本実施形態のように、一対の金属部材の突合部を摩擦攪拌する際に、回転ツールを右回転させた場合は、進行方向左側に、回転ツールを左回転させた場合は、進行方向右側にトンネル状空洞欠陥が形成される可能性が高い。
また、表面塑性化領域Ｗ１及び裏面塑性化領域Ｗ２の両端側には、酸化皮膜が形成される可能性がある。当該酸化皮膜は、第一側面Ｃと第二タブ材３との間、及び、第二側面Ｄと第一タブ材２との間に形成された酸化皮膜を被接合金属部材１の内部に巻き込むことにより、形成されるものである。このような、トンネル状空洞欠陥や酸化皮膜は、被接合金属部材１の気密性及び水密性を低下させる原因となる。
【００７０】
しかし、本実施形態では、折返し点ＯＭ１で折り返して本接合用回転ツールＧを往復させて、本突合部Ｊ１０を２回通り摩擦攪拌するため、仮に、往路の摩擦攪拌でトンネル状空洞欠陥や酸化皮膜が形成されたとしても、復路の摩擦攪拌で当該欠陥を密閉して補修することができる。これにより、気密性及び水密性の高い被接合金属部材１を形成することができる。
【００７１】
（６）側面側溶接工程
側面側溶接工程は、被接合金属部材１の両側面にそれぞれ凹溝Ｋ１，Ｋ２を形成する凹溝形成工程と、凹溝Ｋ１に対して溶接を行う第一側面側溶接工程と、凹溝Ｋ２に対して溶接を行う第二側面側溶接工程と、を含む。
【００７２】
凹溝形成工程では、図７及び図８に示すように、被接合金属部材１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄにそれぞれ現れる本突合部Ｊ１０に沿って凹溝Ｋ１，Ｋ２を形成する。凹溝Ｋ１，Ｋ２は、公知のエンドミル等を用いて切り欠いて形成される。凹溝Ｋ１及び凹溝Ｋ２は、後記する溶接工程において、それぞれ溶接金属Ｔ１，Ｔ２が充填される部分である。
【００７３】
凹溝Ｋ１，Ｋ２は、同等の形状であるため、凹溝Ｋ１を例にして説明する。凹溝Ｋ１は、断面視矩形を呈し、第一側面Ｃに現れる本突合部Ｊ１０に沿って被接合金属部材１の表面Ａから裏面Ｂまで連続して形成されている。凹溝Ｋ１の幅Ｋａは、図８に示すように、表面塑性化領域Ｗ１及び裏面塑性化領域Ｗ２の幅Ｗａよりも小さく形成されている。
【００７４】
凹溝Ｋ１の深さは、特に限定されるものではなく適宜設定すればよい。なお、凹溝Ｋ１，Ｋ２の形状は、本実施形態では、断面視矩形としたがこれに限定されずものではなく、他の形状であってもよい。
【００７５】
第一側面側溶接工程では、図８に示すように、第一側面Ｃに形成された凹溝Ｋ１に対して溶接を行う。溶接は、本実施形態では、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接などによって肉盛溶接を行うことが好ましい。肉盛溶接により、凹溝Ｋ１に溶接金属Ｔ１を好適に充填させることができる。これにより、表面塑性化領域Ｗ１及び裏面塑性化領域Ｗ２の間に存在する未塑性化領域（未接合領域）を溶接金属Ｔ１で確実に密閉するとともに、接合部の強度を高めることができる。なお、溶加材は、被接合金属部材１の材料と異なっていてもよいが、本実施形態においては同一の材料を用いている。
【００７６】
なお、肉盛溶接で充填された溶接金属Ｔ１のうち、第一側面Ｃの表面から突出する部分（肉盛部）については、当該肉盛部を切除する肉盛部切除工程を行うことが好ましい。かかる肉盛部を切除することにより、第一側面Ｃの表面を平滑に成形することができる。
また、本実施形態では、表面Ａから裏面Ｂまで溶接金属Ｔ１を充填したが、少なくとも、表面塑性化領域Ｗ１と裏面塑性化領域Ｗ２の間の未塑性化領域が溶接されていればよい。
【００７７】
第二側面側溶接工程では、第二側面Ｄに形成された凹溝Ｋ２に対して溶接を行う。図１に示すように、凹溝Ｋ２には溶接金属Ｔ２が充填される。第二側面側溶接工程は、第二側面Ｄに対して溶接を行うことを除いては、第一側面側溶接工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【００７８】
以上説明した本発明に係る接合方法によれば、図１に示すように、被接合金属部材１の表面Ａ及び裏面Ｂ側が摩擦攪拌により接合されるとともに、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄを溶接して表面塑性化領域Ｗ１と裏面塑性化領域Ｗ２との間に存在する未塑性化領域（未接合領域）を溶接金属Ｔ１，Ｔ２で覆って密閉するため、被接合金属部材１の両側面間の気密性及び水密性を向上させることができる。
【００７９】
また、継手部材Ｕを用いることで、第一本接合工程及び第二本接合工程によって形成される表面塑性化領域Ｗ１及び裏面塑性化領域Ｗ２の長さが大きくなるため、被接合金属部材１の接合強度を高めることができる。
【００８０】
また、側面側溶接工程において、凹溝Ｋ１，Ｋ２を形成することで、凹溝Ｋ１，Ｋ２に溶接金属Ｔ１，Ｔ２を容易に充填させることができる。また、溶接金属Ｔ１，Ｔ２のうち側面から突出した肉盛部を切除することで、仕上がり面も平滑にすることができる。
【００８１】
また、凹溝Ｋ１，Ｋ２の幅Ｋａは、表面塑性化領域Ｗ１及び裏面塑性化領域Ｗ２の幅Ｗａよりも小さく形成することにより、溶接金属Ｔ１，Ｔ２の量を少なく形成することができる。
また、本実施形態では、仮接合工程と、本接合工程のそれぞれの開始位置ＳＭ１及び終了位置ＥＭ１が同じ位置なので、摩擦攪拌作業を効率よく行うことができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、凹溝Ｋ１，Ｋ２を形成した後に溶接を行ったが、これに限定されずに、凹溝を設けずに溶接を行ってもよい。また、本実施形態では、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄの両面に溶接を行ったが、どちらか一方に行うだけでもよい。
【００８３】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、図９に示すように、第一金属部材１０ａの端面と、第二金属部材１０ｂの側面とを突き合わせて平面視Ｌ字状に接合する点で第一実施形態と相違する。まず、第一金属部材１０ａ、第二金属部材１０ｂ及び継手部材Ｕについて説明する。
【００８４】
第一金属部材１０ａは、図１０に示すように、断面視矩形を呈し、端面１６に表面１２から裏面１３に連続する断面視矩形の凹部Ｖが形成されている。一方、第二金属部材１０ｂは、断面視矩形を呈し、第一側面１４に表面１２から裏面１３に連続する断面視矩形の凹部Ｖが形成されている。第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂは、同一組成からなるとともに、両者に形成された凹部Ｖは、同一の形状・大きさからなる。第一金属部材１０ａの端面１６と、第二金属部材１０ｂの第一側面１４とを突き合わせることにより、中空部が形成される。
【００８５】
継手部材Ｕは、断面視矩形の直方体を呈する。継手部材Ｕの幅ｑ１は、第一金属部材１０ａの凹部Ｖの幅ｐ１と略同等に形成されている。また、継手部材Ｕの長さｑ２／２は、第一金属部材１０ａの凹部Ｖの長さｐ２と略同等に形成されている。また、継手部材Ｕの厚みｑ３は、第一金属部材１０ａの凹部Ｖの厚みｐ３と略同等に形成されている。即ち、継手部材Ｕは、図１０の（ｂ）に示すように、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂを突き合わせて形成された中空部に略隙間がないように挿入される。継手部材Ｕは、本実施形態においては、第一金属部材１０ａと同等の材料からなる。
【００８６】
ここで、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂを突き合わせて形成された中空部に継手部材Ｕを挿入して形成された部材を被接合金属部材１０ともいう。また、被接合金属部材１０の表面を表面Ａ、裏面を裏面Ｂ、一方の側面を第一側面Ｃ、他方の側面を第二側面Ｄとする。なお、第一側面Ｃとは、第一金属部材１０ａの第二側面１５と、第二金属部材１０ｂの第一側面１４とで形成される面をいう。
【００８７】
図１０の（ｂ）に示すように、被接合金属部材１０の表面Ａには、第一金属部材１０ａと第二金属部材１０ｂとが突き合わされた本突合部Ｊ１０が形成されている。なお、継手部材Ｕを挟んで二つの本突合部Ｊ１０のうち、第二側面Ｄ側の本突合部を第一本突合部Ｊ１０ａともいい、第一側面Ｃ側の本突合部を第二本突合部Ｊ１０ｂともいう。
また、被接合金属部材１０の表面Ａには、継手部材Ｕと第二金属部材１０ｂとが突き合わされた一方側継手突合部Ｊ１１と、継手部材Ｕと第一金属部材１０ａとが突き合わされた他方側継手突合部Ｊ１２が形成されている。
【００８８】
第一タブ材４及び第二タブ材５は、図１１に示すように、被接合金属部材１０の本突合部Ｊ１０を挟むように配置されるものであって、それぞれ被接合金属部材１０に添設され、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに現れる第一金属部材１０ａと第二金属部材１０ｂの継ぎ目（境界線）を覆い隠す。第一タブ材４及び第二タブ材５の材質に特に制限はないが、本実施形態では、被接合金属部材１０と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ材４及び第二タブ材５の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を本突合部Ｊ１０における被接合金属部材１０の厚さ寸法と同一にしている。
【００８９】
以下、本実施形態に係る接合方法を詳細に説明する。本実施形態に係る接合方法は、（１）第一準備工程、（２）第一予備工程、（３）第一本接合工程、（４）第二予備工程、（５）第二本接合工程、（６）側面側溶接工程、を含むものである。
【００９０】
図１０及び図１１を参照して、第一準備工程を説明する。第一準備工程は、被接合金属部材１０を形成するとともに、被接合金属部材１０にタブ材を配置する工程である。第一準備工程は、本実施形態では、第一金属部材１０ａと第二金属部材１０ｂとを突き合わせて中空部に継手部材Ｕを挿入する突合工程と、被接合金属部材１０の本突合部Ｊ１０の両側に第一タブ材４及び第二タブ材５を配置するタブ材配置工程とを具備している。
【００９１】
突合工程では、図１０及び図１１に示すように、第一金属部材１０ａの端面１６に第二金属部材１０ｂの第一側面１４を密着させるとともに、対向する凹部Ｖ，Ｖによって形成された中空部に継手部材Ｕを挿入する。
また、第一金属部材１０ａの表面１２と第二金属部材１０ｂの表面１２を面一にし、さらに、第一金属部材１０ａの裏面１３と第二金属部材１０ｂの裏面１３を面一にする。また、図１０の（ｂ)に示すように、第一金属部材１０ａの第一側面１４と第二金属部材１０ｂの端面１６を面一にする。また、継手部材Ｕの表面を、第一金属部材１０ａの表面１２及び第二金属部材１０ｂの表面１２と面一にする。同様に、継手部材Ｕの裏面を、第一金属部材１０ａの裏面１３及び第二金属部材１０ｂの裏面１３と面一にする。なお、第一金属部材１０ａの第二側面１５と、第二金属部材１０ｂの第一側面１４とで入り隅部Ｉが形成されている。
【００９２】
タブ材配置工程では、図１１に示すように、第二側面Ｄ側に現れる本突合部Ｊ１０を覆い隠すように第一タブ材４を配置して、その当接面を第二側面Ｄに当接させる。さらに、入り隅部Ｉに現れる本突合部Ｊ１０を覆い隠すように第二タブ材５を配置して、その当接面を第一側面Ｃに当接させる。第二タブ材５は、直方体を呈し、入り隅部Ｉを構成する第一金属部材１０ａの第二側面１５及び第二金属部材１０ｂの第一側面１４にそれぞれ当接される。このとき、第一タブ材４の表面と第二タブ材５の表面を被接合金属部材１０の表面Ａと面一にするとともに、第一タブ材４の裏面と第二タブ材５の裏面を被接合金属部材１０の裏面Ｂと面一にする。
【００９３】
第一タブ材４及び第二タブ材５を配置したら、被接合金属部材１０と第一タブ材４とにより形成された入り隅部４ａ，４ａを溶接して被接合金属部材１０と第一タブ材４とを仮接合する。さらに、被接合金属部材１０と第二タブ材５とにより形成された入り隅部５ａ，５ａを溶接して被接合金属部材１０と第二タブ材５とを仮接合する。なお、入り隅部４ａ，４ａ及び５ａ，５ａの全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。
【００９４】
（２）第一予備工程
第一予備工程は、第一本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、被接合金属部材１０の表面Ａ側において、被接合金属部材１０の表面Ａに現れる各突合部に対して仮接合を行う仮接合工程と、第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程と、を含む。
【００９５】
仮接合工程では、図１２及び図１３に示すように、一の仮接合用回転ツールＦを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、第一タブ材突合部Ｊ４、第二タブ材突合部Ｊ５、本突合部Ｊ１０（第一本突合部Ｊ１０ａ及び第二本突合部Ｊ１０ｂ）、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２に対して連続して摩擦攪拌を行う。即ち、摩擦攪拌の開始位置ＳＰ２に挿入した仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図４の（ａ）参照）を途中で離脱させることなく終了位置ＥＰ２まで移動させる。なお、本実施形態では、第一タブ材４に摩擦攪拌の開始位置ＳＰ２及び終了位置ＥＰ２を設けているが、開始位置ＳＰ２と終了位置ＥＰ２の位置を限定する趣旨ではない。
【００９６】
本実施形態の第一予備工程における摩擦攪拌の手順を図１２及び図１３を参照してより詳細に説明する。
仮接合工程は、本実施形態では、被接合金属部材１０と第一タブ材４との第一タブ材突合部Ｊ４を接合する第一タブ材接合工程と、被接合金属部材１０の本突合部Ｊ１０及び一方側継手突合部Ｊ１１を仮接合する第一仮接合工程と、被接合金属部材１０と第二タブ材５との第二タブ材突合部Ｊ５，Ｊ５を接合する第二タブ材接合工程と、被接合金属部材１０の本突合部Ｊ１０及び他方側継手突合部Ｊ１２を仮接合する第二仮接合工程と、を含む。
【００９７】
第一タブ材接合工程では、図１２の（ａ）に示すように、第一タブ材４の適所に設けた開始位置ＳＰ２の直上に仮接合用回転ツールＦを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールＦを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＦ２を開始位置ＳＰ２に押し付ける。仮接合用回転ツールＦの回転速度は、攪拌ピンＦ２の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材１０等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、５００〜２０００（ｒｐｍ）の範囲内において設定される。
【００９８】
攪拌ピンＦ２が第一タブ材４の表面に接触すると、摩擦熱によって攪拌ピンＦ２の周囲にある金属が塑性流動化し、攪拌ピンＦ２が第一タブ材４に挿入される。
攪拌ピンＦ２の全体が第一タブ材４に入り込み、かつ、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１の全面が第一タブ材４の表面に接触したら、図１２の（ａ）に示すように、仮接合用回転ツールＦを回転させつつ第一タブ材突合部Ｊ４上に設定された基点ｓ１に向けて相対移動させる。
【００９９】
仮接合用回転ツールＦを相対移動させて第一タブ材接合工程の基点ｓ１まで摩擦攪拌を行ったら、基点ｓ１で仮接合用回転ツールＦを離脱させずにそのまま第一タブ材接合工程に移行する。
【０１００】
第一タブ材接合工程では、第一タブ材４と被接合金属部材１０とで形成される第一タブ材突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材１０と第一タブ材４の継ぎ目（境界線）上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＦを相対移動させることで、第一タブ材突合部Ｊ４に対して摩擦攪拌を行う。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させることなく、そのまま第一タブ材突合部Ｊ４上の一端側に形成された折返し点ｓ２まで移動させる。そして、折返し点ｓ２で仮接合用回転ツールＦを折返した後、第一タブ材突合部Ｊ４の他端側に形成された折返し点ｓ３に向けて仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、折返し点ｓ３で仮接合用回転ツールＦを折返した後、基点ｓ１まで移動させる。
【０１０１】
仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、そのまま第一仮接合工程に移行する。第一仮接合工程では、被接合金属部材１０の第一本突合部Ｊ１０ａ、一方側継手突合部Ｊ１１及び第二本突合部Ｊ１０ｂを仮接合する。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ１に達したら、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って摩擦攪拌を行い、継手部材Ｕ、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂが対向する基点ｓ４まで仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、基点ｓ４で仮接合用回転ツールＦを離脱させずに、そのまま一方側継手突合部Ｊ１１に沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。
【０１０２】
仮接合用回転ツールＦが、継手部材Ｕ、第一金属部材１０ａ及び第二金属部材１０ｂが対向する基点ｓ５達したら、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、仮接合用回転ツールＦが第二タブ材突合部Ｊ５上に設定された基点ｓ６に達したら、そのまま第二タブ材接合工程に移行する。
【０１０３】
第二タブ材接合工程では、図１２の（ｂ）に示すように、第二タブ材５と被接合金属部材１０とで形成される第二タブ材突合部Ｊ５（Ｊ５ａ，Ｊ５ｂ）に対して摩擦攪拌を行う。即ち、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ６に達したら、第一金属部材１０ａの第二側面１５と第二タブ材５との第二タブ材突合部Ｊ５ａ上に設定した折返し点ｓ７まで仮接合用回転ツールＦを移動させる。そして、図１３の（ａ）に示すように、折返し点ｓ７で仮接合用回転ツールＦを折り返して基点ｓ６に達したら、第二金属部材１０ｂの第一側面１４と第二タブ材５との第二タブ材突合部Ｊ５ｂ上に設定した折返し点ｓ８まで仮接合用回転ツールＦを移動させる。
【０１０４】
仮接合用回転ツールＦが折返し点ｓ８に達したら、そのまま第二仮接合工程に移行する。第二仮接合工程では、第二本突合部Ｊ１０ｂ、他方側継手突合部Ｊ１２及び第一本突合部Ｊ１０ａを仮接合する。即ち、図１３の（ｂ）に示すように、仮接合用回転ツールＦを折返し点ｓ８で折り返したら、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って仮接合用回転ツールＦを移動させ、基点ｓ５まで移動させる。そして、そのまま他方側継手突合部Ｊ１２に沿って、仮接合用回転ツールＦを移動させる。
【０１０５】
そして、仮接合用回転ツールＦが基点ｓ４に達したら、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って仮接合用回転ツールＦを移動させて、第一タブ材突合部Ｊ４を横断し第一タブ材４に突入させる。最後に、仮接合用回転ツールＦが終了位置ＥＰ２に達したら、仮接合用回転ツールＦを離脱させる。
【０１０６】
なお、仮接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２が第一タブ材突合部Ｊ４及び第二タブ材突合部Ｊ５に入り込むと、被接合金属部材１０と両タブ材とを引き離そうとする力が作用するが、被接合金属部材１０と第一タブ材４及び第二タブ材５により形成された入り隅部４ａ，５ａを溶接により仮接合しているので、被接合金属部材１０と第一タブ材４及び第二タブ材５との間に目開きが発生することがない。
【０１０７】
このように、仮接合工程を一筆書きの要領で行うことにより、被接合金属部材１０に現れる各突合部を効率よく仮接合することができる。
【０１０８】
仮接合工程が終了したら、下穴形成工程を行う。下穴形成工程では、図４の（ｂ）を参照するように、後記する第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴Ｐ１を形成する工程である。第一予備工程に係る下穴形成工程においては、第一タブ材４の表面に設定されたＳＭ２に下穴Ｐ１を形成する。
なお、下穴形成工程は、第一実施形態の下穴形成工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【０１０９】
（３）第一本接合工程
第一本接合工程は、被接合金属部材１０の表面Ａ側における本突合部Ｊ１０（第一本突合部Ｊ１０ａ、第二本突合部Ｊ１０ｂ）、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２を本格的に接合する工程である。即ち、本実施形態に係る第一本接合工程では、本接合用回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の被接合金属部材１０の表面Ａ側から摩擦攪拌を行う。
【０１１０】
第一本接合工程では、図１４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一タブ材４に設定した開始位置ＳＭ２に本接合用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を挿入（圧入）し、挿入した攪拌ピンＧ２を途中で離脱させることなく第二タブ材５に設定した折返し点ＯＭ２まで移動させた後、た折返し点ＯＭ２で折返し、そのまま終了位置ＥＭ２まで往復移動させる。なお、本実施形態では、第一タブ材４に摩擦攪拌の開始位置ＳＭ２及び終了位置ＥＭ２を設けているが、開始位置ＳＭ２と終了位置ＥＭ２の位置を限定する趣旨ではない。
【０１１１】
図１４の（ａ）及び（ｂ）を参照して第一本接合工程をより詳細に説明する。
まず、図１４の（ａ）に示すように、開始位置ＳＭ２の直上に本接合用回転ツールＧを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＧを右回転させつつ下降させて攪拌ピンＧ２の先端を挿入する。
【０１１２】
攪拌ピンＧ２の全体が第一タブ材４に入り込み、かつ、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の全面が第一タブ材４の表面に接触したら、図１４の（ａ）に示すように、摩擦攪拌を行いながら被接合金属部材１０の第一タブ材突合部Ｊ４上の基点ｓ１に向けて本接合用回転ツールＧを相対移動させ、さらに、第一タブ材突合部Ｊ４を横切らせて第一本突合部Ｊ１０ａに突入させる。本接合用回転ツールＧを移動させると、その攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＧ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域（以下、「表面塑性化領域Ｗ１１」という。）が形成される。
【０１１３】
本接合用回転ツールＧが、基点ｓ４に達したら、本接合用回転ツールＧを離脱させずにそのまま一方側継手突合部Ｊ１１に沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。そして、本接合用回転ツールＧが基点ｓ５に達したら、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って本接合用回転ツールＧを移動させ、第二タブ材５に突入させる。そして、本接合用回転ツールＧが、第二タブ材５に設定された折返し点ＯＭ２に達したら、折返し点ＯＭ２で本接合用回転ツールＧを折り返させる。
【０１１４】
そして、再度、第二本突合部Ｊ１０ｂに沿って本接合用回転ツールＧを移動させ、基点ｓ５に達したら、他方側継手突合部Ｊ１１に沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。本接合用回転ツールＧが基点ｓ４に達したら、再度、第一本突合部Ｊ１０ａに沿って本接合用回転ツールＧを移動させる。そして、最後に、本接合用回転ツールＧを第一タブ材４に突入させて、終了位置ＥＭ２で本接合用回転ツールＧを離脱させる。
【０１１５】
なお、本実施形態においては、第一本接合工程の前に、第一予備工程を行ったが、第一予備工程を省略して、第一準備工程の直後に第一本接合工程を行ってもよい。
【０１１６】
（４）第二予備工程
第二予備工程は、具体的な図示はしないが、第二本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、被接合金属部材１０の裏面Ｂ側において、被接合金属部材１０の裏面Ｂに現れる各突合部に対して仮接合を行う仮接合工程と、第二本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程と、を具備している。
【０１１７】
第二予備工程は、被接合金属部材１０の裏面Ｂ側に行うことを除いては、第二実施形態に係る第一予備工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１８】
（５）第二本接合工程
第二本接合工程は、具体的な図示はしないが、被接合金属部材１０の裏面Ｂ側における本突合部Ｊ１０、一方側継手突合部Ｊ１１及び他方側継手突合部Ｊ１２を本格的に接合する工程である。即ち、本実施形態に係る第二本接合工程では、本接合用回転ツールＧを使用し、仮接合された状態の被接合金属部材１０の裏面Ｂ側から摩擦攪拌を行う。
第二本接合工程は、被接合金属部材１０の裏面Ｂ側に行うことを除いては、第一本接合工程と略同一であるため、詳細な説明は省略する。第二本接合工程が終了したら、タブ材を切除する。
【０１１９】
ここで、本実施形態のように、一対の金属部材の突合部を摩擦攪拌する際に、回転ツールを右回転させた場合は、進行方向左側に、回転ツールを左回転させた場合は、進行方向右側にトンネル状空洞欠陥が形成される可能性が高い。
また、表面塑性化領域Ｗ１１及び裏面塑性化領域Ｗ１２の両端側には、酸化皮膜が形成される可能性がある。酸化皮膜は、第一側面Ｃと第二タブ材５との間、及び、第二側面Ｄと第一タブ材４との間に形成された酸化皮膜を被接合金属部材１０の内部に巻き込むことにより、形成されるものである。このような、トンネル状空洞欠陥や酸化皮膜は、被接合金属部材１０の気密性及び水密性を低下させる原因となる。
【０１２０】
しかし、本実施形態では、折返し点ＯＭ１で折り返して本接合用回転ツールＧを往復させて、本突合部Ｊ１０を摩擦攪拌するため、仮に、往路の摩擦攪拌でトンネル状空洞欠陥や酸化皮膜が形成されたとしても、復路の摩擦攪拌で当該欠陥を密閉して補修することができる。これにより、気密性及び水密性の高い被接合金属部材１０を形成することができる。
【０１２１】
（６）側面側溶接工程
側面側溶接工程は、被接合金属部材１０の両側面にそれぞれ凹溝Ｋ３，Ｋ４を形成する凹溝形成工程と、凹溝Ｋ３に対して溶接を行う第一側面側溶接工程と、凹溝Ｋ４に対して溶接を行う第二側面側溶接工程と、を含む。
【０１２２】
凹溝形成工程では、図１５に示すように、被接合金属部材１０の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄにそれぞれ露出する本突合部Ｊ１０に沿って凹溝Ｋ３，Ｋ４を形成する。凹溝Ｋ３，Ｋ４は、公知のエンドミル等を用いて切り欠いて形成される。凹溝Ｋ３及び凹溝Ｋ４は、後記する溶接工程において、それぞれ溶接金属Ｔ３，Ｔ４が充填される部分である。
【０１２３】
凹溝Ｋ３は、図１５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、断面視矩形を呈し被接合金属部材１０（第一金属部材１０ａ）の表面Ａから裏面Ｂまで連続して形成されている。凹溝Ｋ３の幅Ｋａ３は、図１５の（ｂ）に示すように、表面塑性化領域Ｗ１１の幅Ｗａ／２よりも小さく形成されている。
【０１２４】
一方、凹溝Ｋ４は、被接合金属部材１０の第二側面Ｄにおいて、断面視矩形を呈し本突合部Ｊ１０に沿って表面Ａから裏面Ｂまで連続して形成されている。凹溝Ｋ４の幅Ｋａ４は、図１５の（ｂ）に示すように、表面塑性化領域Ｗ１１の幅Ｗａよりも小さく形成されている。
【０１２５】
凹溝Ｋ３，Ｋ４の深さは、特に限定されるものではなく適宜設定すればよい。なお、凹溝Ｋ３，Ｋ４の形状は、本実施形態では断面視矩形としたが、これに限定されるものではなく他の形状であってもよい。
【０１２６】
第一側面側溶接工程では、図１６に示すように、第一側面Ｃに形成された凹溝Ｋ３に対して溶接を行う。溶接は、本実施形態では、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接などによって肉盛溶接を行うことが好ましい。肉盛溶接により、凹溝Ｋ３に溶接金属Ｔ３を好適に充填させることができる。これにより、表面塑性化領域Ｗ１１及び裏面塑性化領域Ｗ１２の間に存在する未塑性化領域（未接合領域）を溶接金属Ｔ３で確実に密閉するとともに、接合部の強度を高めることができる。
【０１２７】
肉盛溶接で充填された溶接金属Ｔ３のうち、第一側面Ｃの表面から突出する部分（肉盛部）については、当該肉盛部を切除することが好ましい。かかる肉盛部を切除することにより、第一側面Ｃの表面を平滑に成形することができる。
【０１２８】
第二側面側溶接工程では、図１６の（ｂ）に示すように、第二側面Ｄに形成された凹溝Ｋ４に対して溶接を行う。凹溝Ｋ４には溶接金属Ｔ４が充填される。第二側面側溶接工程は、第二側面Ｄに対して溶接を行うことを除いては、第一側面側溶接工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【０１２９】
以上説明した第二実施形態に係る接合方法によれば、第一実施形態と略同等の効果を奏するとともに、一対の金属部材を平面視Ｌ字状に突き合せた場合であっても好適に接合することができる。
【０１３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、前記した形態は例示であって、本発明を限定するものではない。例えば、仮接合工程の軌跡は、前記した形態に限定されるものではなく、他の軌跡であっても構わない。また、必ずしも一筆書きの要領で行う必要は無い。また、溶接は、本実施形態で肉盛溶接を採用したが、他の溶接方法であっても構わない。
【０１３１】
また、第一実施形態及び第二実施形態では、継手部材Ｕは、断面視長方形に形成したが、例えば、図１７に示す継手部材Ｕ１のように断面視六角形に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】第一実施形態に係る被接合金属部材を示した全体斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る第一金属部材、第二金属部材及び継手部材を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図である。
【図３】第一実施形態に係るタブ材配置工程を示した斜視図である。
【図４】第一実施形態に係る回転ツールを示した図であって、（ａ）は、仮接合用回転ツールの側面図、（ｂ）は、本接合用回転ツールの側面図である。
【図５】第一実施形態に係る仮接合工程を示した平面図である。
【図６】第一実施形態に係る第一本接合工程を示した平面図である。
【図７】第一実施形態に係る凹溝形成工程を示した斜視図である。
【図８】第一実施形態に係る側面側溶接工程を示した一部透視側面図である。
【図９】第二実施形態に係る被接合金属部材を示した全体斜視図である。
【図１０】第二実施形態に係る第一金属部材、第二金属部材及び継手部材を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図である。
【図１１】第二実施形態に係るタブ材配置工程を示した斜視図である。
【図１２】第二実施形態に係る仮接合工程を示した平面図である。
【図１３】第二実施形態に係る仮接合工程を示した平面図である。
【図１４】第二実施形態に係る第一本接合工程を示した平面図である。
【図１５】第二実施形態に係る凹溝形成工程を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図である。
【図１６】第二実施形態に係る側面側溶接工程を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）の矢印方向から見た側面図である。
【図１７】変形例を示した平面図である。
【図１８】従来の接合方法を示した側面図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１ 被接合金属部材
１ａ 第一金属部材
１ｂ 第二金属部材
２ 第一タブ材
３ 第二タブ材
４ 第一タブ材
５ 第二タブ材
１０ 被接合金属部材
１０ａ 第一金属部材
１０ｂ 第二金属部材
Ａ 表面
Ｂ 裏面
Ｃ 第一側面
Ｄ 第二側面
Ｆ 仮接合用回転ツール
Ｇ 本接合用回転ツール
Ｊ 突合部
Ｋ 凹部
Ｐ 下穴
Ｔ 溶接金属
Ｕ 継手部材
Ｗ 塑性化領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面に凹部を有する第一金属部材及び第二金属部材を前記端面同士で突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入して成る被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の少なくともいずれか一方の側面から溶接を行う側面側溶接工程と、
を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
端面に凹部を有する第一金属部材と、側面に凹部を有する第二金属部材とを前記端面及び前記側面で突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入して成る被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の少なくともいずれか一方の側面から溶接を行う側面側溶接工程と、
を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項３】
前記側面側接合工程において、前記第一本接合工程で形成された塑性化領域と前記第二本接合工程で形成された塑性化領域との間の未接合領域の全体に亘って溶接を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記側面側溶接工程において、前記被接合金属部材の前記側面に現れる突合部に沿って凹溝を形成し、前記凹溝に溶接金属を充填することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項５】
前記第一本接合工程又は前記第二本接合工程の前に、前記被接合金属部材の両側面に第一タブ材及び第二タブ材を備えるタブ材配置工程と、前記被接合金属部材と前記第一タブ材との突合部、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部、前記継手部材と前記第二金属部材との突合部、前記被接合金属部材と前記第二タブ材との突合部に対して摩擦攪拌を行う仮接合工程と、を含む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。
【請求項１】
端面に凹部を有する第一金属部材及び第二金属部材を前記端面同士で突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入して成る被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の少なくともいずれか一方の側面から溶接を行う側面側溶接工程と、
を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
端面に凹部を有する第一金属部材と、側面に凹部を有する第二金属部材とを前記端面及び前記側面で突き合わせて形成された中空部に継手部材を挿入して成る被接合金属部材に、回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う接合方法であって、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部及び前記継手部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して前記被接合金属部材の少なくともいずれか一方の側面から溶接を行う側面側溶接工程と、
を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項３】
前記側面側接合工程において、前記第一本接合工程で形成された塑性化領域と前記第二本接合工程で形成された塑性化領域との間の未接合領域の全体に亘って溶接を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記側面側溶接工程において、前記被接合金属部材の前記側面に現れる突合部に沿って凹溝を形成し、前記凹溝に溶接金属を充填することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項５】
前記第一本接合工程又は前記第二本接合工程の前に、前記被接合金属部材の両側面に第一タブ材及び第二タブ材を備えるタブ材配置工程と、前記被接合金属部材と前記第一タブ材との突合部、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、前記継手部材と前記第一金属部材との突合部、前記継手部材と前記第二金属部材との突合部、前記被接合金属部材と前記第二タブ材との突合部に対して摩擦攪拌を行う仮接合工程と、を含む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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−２２０１３８（Ｐ２００９−２２０１３８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６６２７３（Ｐ２００８−６６２７３）
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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