金属板の接合構造
【課題】安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができる金属板の接合構造を提供すること。
【解決手段】少なくとも、融点の高い第１金属板部材１１と、第１金属板部材１１とは異なる異種であって融点の低い第２金属板部材１２とを接合する金属板の接合構造であって、第１金属板部材１１の厚さよりも大きい長さの突出ピン６１を有する回転工具６０を用い、上部に配置される第１金属板部材１１に、機械加工により、突出ピン６１が進行する空隙部１３を予め形成しておき、第１金属板部材１１に第２金属板部材１２を重ね合わせてから、回転工具６０の突出ピン６１の進行に伴って第１金属板部材１１と第２金属板部材１２とを摩擦撹拌接合した。
【解決手段】少なくとも、融点の高い第１金属板部材１１と、第１金属板部材１１とは異なる異種であって融点の低い第２金属板部材１２とを接合する金属板の接合構造であって、第１金属板部材１１の厚さよりも大きい長さの突出ピン６１を有する回転工具６０を用い、上部に配置される第１金属板部材１１に、機械加工により、突出ピン６１が進行する空隙部１３を予め形成しておき、第１金属板部材１１に第２金属板部材１２を重ね合わせてから、回転工具６０の突出ピン６１の進行に伴って第１金属板部材１１と第２金属板部材１２とを摩擦撹拌接合した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転工具を用いた摩擦撹拌接合法（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ所謂ＦＳＷ）により接合する金属板の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属板の接合構造として、先端部に突出部をもつ円筒形状の回転治具を、重ね合わされた第１材料と第２材料の最外表面に押し付けて摩擦撹拌接合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８に示すように、特許文献１に開示された金属板の接合構造は、アルミニウム合金製の板材や予め３次元形状にプレス成形された材料の接合に適用されるものであって、重ね合わされた第１材料１０１と第２材料１０２を受け部材１１１上に置き、第１材料１０１の最外表面に、円筒形状の回転治具１１２の突出部１１３を押圧する。回転治具１１２は、１０〜１５ｍｍ程度の直径φ１であり、突出部１１３は、５〜７．５ｍｍ程度の直径φ２であり、接合部分１０３が８〜９ｍｍ程度の直径φ３になり、突出部１１３は、長さＸ１が接合部分１０３の深さＸ２の８０〜９０％になる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１４９８３号公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１に開示された従来の金属板の接合構造においては、第１材料１０１が、融点６６０℃のアルミニウム合金製であって、第２材料１０２が、融点１０８３℃の銅合金製であると、回転工具１１２の突出部１１３の押圧によってアルミニウム合金製の第１材料１０１が摩擦撹拌され、それにより発生する熱により銅合金製の第２材料１０２との境界面１０４に拡散層が生ずることで接合されるものの、発熱のばらつきに起因して撹拌接合における強度のばらつきが生ずる虞があり、その結果、不安定な接合となり得る。
【０００６】
また、このような従来の金属板の接合構造として、回転治具の突出部の長さを長くすることで、第２材料に食い込ませるようにしたものも提案されているが、摩擦撹拌時の発生熱がアルミニウム合金の融点を超えやすいために、溶けたアルミニウム材料が回転工具の回転に伴って飛び散り、その結果、空隙ができて接合不良となる。
【０００７】
また、このような従来の金属板の接合構造として、アルミニウム合金製の第１材料の上に銅合金製の第２材料を重ね合わせ、上記と同様にして長さの長い突出部をもつ回転工具を用いて摩擦撹拌接合をするようにしたものも提案されているが、銅合金が展性を有するために、銅合金が突出部の先端部まで伸びて薄肉膜を形成してしまうので、アルミニウム合金材料との撹拌を行い難くなり、その結果、安定した接合を行えないばかりか、作業工数を多く必要とするという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができる金属板の接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１）本発明に係る金属板の接合構造は、少なくとも、融点の高い第１金属板部材と、該第１金属板部材とは異なる異種であって融点の低い第２金属板部材とを接合する金属板の接合構造であって、
前記第１金属板部材の厚さよりも大きい長さの突出ピンを有する回転工具を用い、上部に配置される前記第１金属板部材に、機械加工により、該突出ピンが進行する空隙部を予め形成しておき、該第１金属板部材に前記第２金属板部材を重ね合わせてから、該回転工具の前記突出ピンの進行に伴って前記第１金属板部材と前記第２金属板部材とを摩擦撹拌接合したことを特徴とする。
【００１０】
上記１）に記載の発明によれば、回転工具の進行により突出ピンが強度の低い空隙部を介して進行することで摩擦が生じ、融点の高い第１金属板部材が発熱して軟化することで軟化層が形成される。その後に第２金属板部材に達した突出ピンによって融点の低い第２金属板部材に第２金属板部材の材料による軟化層が形成される。そして、軟化した第２金属板部材の材料が、軟化した第１金属板部材の材料と活発に撹拌反応されることで、第２金属板部材の材料と第１金属板部材の材料とでもって接合域が形成される。これにより、突出ピンの進行によって拡大した空隙部の表面に、酸化被膜のない第１金属板部材の材料による新生面ができる。従って、第１金属板部材の新生面と軟化した第２金属板部材の材料とにより強固な金属接合が創生されるので、安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができる。また、融点の高い第１金属板部材の材料による薄肉膜が形成されないので、接合作業が短時間となり、省エネルギー化を図ることができる。また、発熱量を少なくできるので、母材への熱による悪影響を軽減できるので、歪みによる変形や、溶接を用いる場合に発生し得るぜい弱部のないものを得ることができる。
【００１１】
２）また、本発明に係る金属板の接合構造は、上記１）に記載の金属板の接合構造において、前記空隙部が、前記突出ピンの外径に同等または外径よりも小さい機械加工孔であることを特徴とする。
【００１２】
上記２）に記載の発明によれば、突出ピンが、その外径に同等または外径よりも小さく強度の低い機械加工孔に誘導されて進行することで、機械加工孔により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００１３】
３）また、本発明に係る金属板の接合構造は、上記１）に記載の金属板の接合構造において、前記空隙部が、前記第１金属板部材の板厚を薄くするように、該第１金属板部材の前記第２金属板部材側に形成された開口孔であることを特徴とする。
【００１４】
上記３）に記載の発明によれば、開口孔により板厚が薄くなっていて強度の低い部分から突出ピンが進行した際に、開口孔により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００１５】
４）また、本発明に係る金属板の接合構造は、上記１）に記載の金属板の接合構造において、前記空隙部が、前記第１金属板部材の表面から前記第２金属板部材に向けて切除したスリット孔であることを特徴とする。
【００１６】
上記４）に記載の発明によれば、強度の低いスリット孔を介して突出ピンが進行した際に、スリット孔により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００１７】
５）また、本発明に係る金属板の接合構造は、上記１）〜４）のいずれか一項に記載の金属板の接合構造において、前記第１金属板部材及び前記第２金属板部材に機械的結合部が形成され、前記空隙部が、該機械的結合部に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
上記５）に記載の発明によれば、第１金属板部材と第２金属板部材とに相反する方向の外力が与えられたとしても、摩擦撹拌接合を行う部位とは異なる機械的結合部の位置がその外力に耐えることができるために、外力により破壊せずに導電特性が損なわれることがない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の金属板の接合構造によれば、強度のばらつきにより不安定な接合となりうる、空隙ができて接合不良となる、作業工数を多く必要とする、という問題を解決でき、これにより、安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る複数の好適な実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は本発明の金属板の接合構造の第１実施形態を用いた第１接合行程の断面図、図２は金属板の接合構造の第１実施形態を用いた第２接合行程の断面図、図３は金属板の接合構造の第１実施形態を用いた接合部材の断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の金属板の接合構造の第１実施形態は、融点の高い第１金属板部材１１と、融点の低い第２金属板部材１２と、を母材として用い、突出ピン６１を有する回転工具６０と、回転工具受６２と、を使って摩擦撹拌接合を行うことで、接合部材（図３に示す）１０を製造する。
【００２３】
第１金属板部材１１は、各種金属材料の中でも高い融点例えば１０８３℃の銅、銅合金等を用いた軟質金属製の板部材であって、例えば１０ｍｍの厚さを有し、接合を行う所定の位置に、図１中の上下に貫通した空隙部であって強度を低くするための丸孔形状の機械加工孔１３が予め形成されている。機械加工孔１３は、第１金属板部材１１を貫通しているために、第１金属板部材１１の厚さｔ１と同じ深さＬ１を有し、この深さＬ１は、突出ピン６１のショルダー部６３からの突出長さＬ２よりも短い。また、機械加工孔１３は、回転工具６０に有する突出ピン６１の外径Ｄ１よりも小さい内径ｄ１を有する。機械加工孔１３は、ドリル等の、既存の機械加工工具によって形成される。
【００２４】
第２金属板部材１２は、各種金属材料の中でも低い融点例えば６６０℃のアルミニウム、アルミニウム合金等を用いた硬質金属製の板部材であって、例えば１０ｍｍの厚さを有する。
【００２５】
回転工具６０は、丸棒形状の突出ピン６１がショルダー部６３から突出形成されており、不図示の回転駆動機構と同じく不図示の圧力発生機構とに接続されているために、それらが駆動されることで、回転しながら下方に向けて押圧下降される。
【００２６】
回転工具受６２は、上面に形成された平面の部材載置面６４を有し、部材載置面６４の上方に回転工具６０が配置される。
【００２７】
この第１接合行程においては、回転工具受６２の部材載置面６４上に、第１金属板部材１１を上にして第１金属板部材１１と第２金属板部材１２とが重ね合わされて置かれ、回転工具６１が例えば１５００ｒｐｍの回転数で回転されながら、突出ピン６１が第１金属板部材１１の機械加工孔１３に向けて下降される。そして、突出ピン６１が第１金属板部材１１の機械加工孔１３を拡大しながら第１金属板部材１１を押圧する。
【００２８】
図２に示すように、第１接合行程の後に行われる第２接合行程においては、突出ピン６１が機械加工孔１３内を押圧進行することで、突出ピン６１と第１金属板部材１１とに摩擦が生じ、その摩擦によって、融点の高い第１金属板部材１１の材料が軟化して突出ピン６１の周りに軟化層１４が形成される。このとき、軟化した第１金属板部材１１の材料は、機械加工孔１３内に収まって飛び散ることはない。
【００２９】
突出ピン６１の進行はさらに進み、突出ピン６１の突出長さＬ２が第１金属板部材１１の厚さｔ１よりも大きいために、突出ピン６１は、機械加工孔１３を貫通して第２金属板部材１２に達する。第２金属板部材１２に達した突出ピン６１は、第２金属板部材１２との間に摩擦が生じ、その摩擦によって、融点の低い第２金属板部材１２の材料が軟化することで突出ピン６１の周りに軟化層１５が形成される。このとき、突出ピン６１は回転を続けているために、第２金属板部材１２の材料からなる軟化層１５の軟化材料が突出ピン６１に沿って上昇する。
【００３０】
突出ピン６１に沿って上昇した第２金属板部材１２の材料からなる軟化材料は、既に軟化中の第１金属板部材１１の軟化材料に混ざり、突出ピン６１の回転動力を与えられることで活発に撹拌反応されて、両金属材料による接合域１６が形成される。
【００３１】
図３に示すように、予め定められた時間が経過することで、突出ピン６１は、下降を停止して復帰位置に向けて上昇される。それにより、撹拌された第２金属板部材１１の材料と、第１金属板部材１２の材料との中心に機械加工孔１３よりも内径の大きい接合孔１７が形成され、この接合孔１７の表面に、酸化被膜のない第１金属板部材１１の材料による新生面１８が創生され、この新生面１８と、軟化した第２金属板部材１２の材料と、により強固な接合がなされた接合部材１０が製造される。
【００３２】
以上説明したように、金属板の接合構造の第１実施形態によれば、回転工具６０の進行により突出ピン６１が強度の低い機械加工孔１３を介して進行することで摩擦が生じ、融点の高い第１金属板部材１１が発熱して軟化することで軟化層１４が形成される。その後に第２金属板部材１２に達した突出ピン６１によって融点の低い第２金属板部材１２に第２金属板部材１２の材料による軟化層１５が形成される。そして、軟化した第２金属板部材１２の材料が、軟化した第１金属板部材１１の材料と活発に撹拌反応されることで、第２金属板部材１２の材料と第１金属板部材１１の材料とでもって接合域１６が形成される。これにより、突出ピン６１の進行によって拡大した接合孔１７の表面に、酸化被膜のない第１金属板部材１１の材料による新生面１８が形成される。その結果、第１金属板部材１１の新生面１８と軟化した第２金属板部材１２の材料とにより強固な金属接合が創生されるので、安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができる。
【００３３】
また、金属板の接合構造の第１実施形態によれば、融点の高い第１金属板部材１１の材料による薄肉膜が形成されないので、接合作業が短時間となり、省エネルギー化を図ることができる。
【００３４】
また、金属板の接合構造の第１実施形態によれば、発熱量を少なくできるので、母材への熱による悪影響を軽減できるので、歪みによる変形や、溶接を用いる場合に発生しうるぜい弱部のない接合部材１０を得ることができる。
【００３５】
また、金属板の接合構造の第１実施形態によれば、突出ピン６１が、その外径Ｄ１よりも小さい内径ｄ１であって強度の低い機械加工孔１３に誘導されて進行することで、機械加工孔１３により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の金属板の接合構造の第２実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態において上述した金属板の接合構造の第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付すことによって説明を簡略化あるいは省略する。
【００３７】
図４は本発明の金属板の接合構造の第２実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【００３８】
図４に示すように、本発明の金属板の接合構造の第２実施形態は、第１実施形態に用いた機械加工孔に代えて、第１金属板部材１１の所定位置において第２金属板部材１２側に開口孔３１を形成している。開口孔３１は、半球形状のドーム型であるために、第１金属板部材１１の所定位置に板厚が薄く強度の弱い薄肉部３２が形成される。
【００３９】
この第１接合行程においては、第１金属板部材１１の薄肉部３２に向けて突出ピン６１が回転しながら下降され、突出ピン６１が第１金属板部材１１の薄肉部３２に誘導されながら第１金属板部材１１を押圧する。そして、突出ピン６１と第１金属板部材１１とに摩擦が生じ、融点の高い第１金属板部材１１の材料が軟化して突出ピン６１の周りに軟化層（図２参照）１４が形成される。このとき、軟化した第１金属板部材１１の材料は、開口孔３１内に収まって飛び散ることはない。
【００４０】
突出ピン６１の進行はさらに進み、開口孔３１を通過して第２金属板部材１２に達した突出ピン６１は、第２金属板部材１２との間に摩擦が生じ、その摩擦によって、融点の低い第２金属板部材１２の材料が軟化することで突出ピン６１の周りに軟化層（図２参照）１５が形成される。このとき、突出ピン６１は回転を続けているために、第２金属板部材１２の材料からなる軟化層１５の軟化材料が突出ピン６１に沿って上昇する。
【００４１】
突出ピン６１に沿って上昇した第２金属板部材１２の材料からなる軟化材料は、既に軟化中の第１金属板部材１１の軟化材料に混ざり、突出ピン６１の回転動力を与えられることで活発に撹拌反応されることで、両金属材料による接合域（図２参照）１６が形成される。
【００４２】
予め定められた時間が経過することで、突出ピン６１は、下降を停止して復帰位置に向けて上昇される。それにより、撹拌された第２金属板部材１１の材料と、第１金属板部材１２の材料との中心に接合孔（図３参照）１７が形成され、この接合孔１７の表面に、酸化被膜のない第１金属板部材１１の材料による新生面（図３参照）１８が創生され、この新生面１８と、軟化した第２金属板部材１２の材料と、により強固な接合がなされた接合部材（図３参照）１０が製造される。
【００４３】
金属板の接合構造の第２実施形態によれば、開口孔３１により第１金属板部材１１に板厚が薄く強度が低い薄肉部３２から突出ピン６１が進行した際に、開口孔３１により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００４４】
（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の金属板の接合構造の第３実施形態について説明する。なお、
【００４５】
図５は本発明の金属板の接合構造の第３実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【００４６】
図５に示すように、本発明の金属板の接合構造の第３実施形態は、第２実施形態に用いた開口孔に代えて、スリット孔４１を形成している。スリット孔４１は、第１金属板部材１１の幅寸法の中央位置に、幅寸法よりも小さく、わずかな隙間寸法を有して貫通状に切除されている。
【００４７】
金属板の接合構造の第３実施形態によれば、強度の低いスリット孔４１を介して突出ピン６１が進行した際に、スリット孔４１により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００４８】
（第４実施形態）
次に、図６及び図７を参照して、本発明の金属板の接合構造の第４実施形態について説明する。
【００４９】
図６は本発明の金属板の接合構造の第４実施形態を用いた第１接合行程の断面図、図７は金属板の接合構造の第４実施形態を用いた第２接合行程の断面図である。
【００５０】
図６に示すように、本発明の金属板の接合構造の第４実施形態は、第１金属板部材１１と第２金属板部材１２とを重ね合わせたうえで、両者の所定位置にプレス加工によって有底の円筒形状にされた機械的結合部５１，５２が形成され、第１金属板部材１１の機械的結合部５１の底部５４に強度を低くするための機械加工孔５３が形成される。そして、回転工具６０の突出ピン６１の外径が機械的結合部５１，５２の内径よりもわずかに小さくなっており、突出ピン６１の先端部に、球面形状をなして突出していて両機械的結合部５１，５２の底部５４，５５に押し当てられる撹拌助長部６５が形成されており、回転工具受６２の部材載置部６４に、両機械的結合部５１，５２を収容する凹部６６が形成されている。
【００５１】
この第１接合行程においては、それぞれが機械的結合部５１，５２で機械的に結合されている第１，第２金属板部材１１，１２が回転工具受６２の凹部６６内に収容され、回転工具６０が、例えば１５００ｒｐｍの回転数で回転されながら、回転工具６０の突出ピン６１の撹拌助長部６５が第１金属板部材１１の機械的結合部５１を押圧する。
【００５２】
図７に示すように、第２接合行程においては、突出ピン６１の撹拌助長部６５と第１金属板部材１１の底部５４とに摩擦が生じ、その摩擦によって、融点の高い第１金属板部材１１の底部５４を主として材料が軟化して突出ピン６１の周りに軟化層１４が形成される。このとき、機械加工孔５３が予め形成されていることにより第１金属板部材１１に対する突出ピン６１の進行が容易に進む。
【００５３】
突出ピン６１の進行はさらに進み、撹拌助長部６５の突出長さが第１金属板部材１１の底部の厚さよりも大きいために、撹拌助長部６５は、機械加工孔５３を貫通して第２金属板部材１２の底部５５に達する。第２金属板部材１２の底部５５に達した撹拌助長部６５は、第２金属板部材１２の底部５５との間に摩擦が生じ、その摩擦によって、融点の低い第２金属板部材１２の材料が軟化することで撹拌助長部６５の周りに軟化層１５が形成される。このとき、突出ピン６１は回転を続けているために、第２金属板部材１２の材料からなる軟化層１５の軟化材料が撹拌助長部６５に沿って上昇する。
【００５４】
撹拌助長部６５に沿って上昇した第２金属板部材１２の材料からなる軟化材料は、既に軟化中の第１金属板部材１１の軟化材料に混ざり、撹拌助長部６５の回転動力を与えられることで活発に撹拌反応されて、両金属材料による接合域１６が形成される。
【００５５】
そして、突出ピン６１は、下降を停止して復帰位置に向けて上昇されるために、撹拌された第２金属板部材１１の材料と、第１金属板部材１２の材料との中心に機械加工孔５３よりも内径の大きい接合孔５６が形成され、この接合孔５６の表面に、酸化被膜のない第１金属板部材１１の材料による新生面１８が創生され、この新生面１８と、軟化した第２金属板部材１２の材料と、により強固な接合がなされた接合部材１０が製造される。
【００５６】
金属板の接合構造の第４実施形態によれば、回転工具６０の進行により突出ピン６１の撹拌助長部６５が機械加工孔５３を介して進行することで摩擦が生じ、融点の高い第１金属板部材１１が発熱して軟化することで軟化層１４が形成される。その後に融点の低い第２金属板部材１２に第２金属板部材１２の材料による軟化層１５が形成される。そして、軟化した第２金属板部材１２の材料が、軟化した第１金属板部材１１の材料と活発に撹拌反応されることで、酸化被膜のない第１金属板部材１１の材料による新生面１８が形成される。その結果、第１金属板部材１１の新生面１８と軟化した第２金属板部材１２の材料とにより強固な金属接合が創生されるので、安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができる。
【００５７】
また、金属板の接合構造の第４実施形態によれば、例え、第１金属板部材１１と第２金属板部材１２とに相反する方向の外力が与えられたとしても、摩擦撹拌接合が行われた部位とは異なる位置における機械的結合部５１，５２がその外力に耐えることができるために、外力により破壊せずに導電特性が損なわれることがない。
【００５８】
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。例えば、第１金属板部材及び第２金属板部材の厚さは加工の容易性を考慮して選択されるために限定されない。
【００５９】
また、機械加工孔は、第１実施形態における突出ピンの外径に同等であっても良く、第４実施形態における撹拌助長部の外径に同等または外径よりも小さくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の金属板の接合構造の第１実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【図２】金属板の接合構造の第１実施形態を用いた第２接合行程の断面図である。
【図３】金属板の接合構造の第１実施形態を用いた接合部材の断面図である。
【図４】本発明の金属板の接合構造の第２実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【図５】本発明の金属板の接合構造の第３実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【図６】本発明の金属板の接合構造の第４実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【図７】金属板の接合構造の第４実施形態を用いた第２接合行程の断面図である。
【図８】従来の金属板の接合構造の正面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 接合部材
１１ 第１金属板部材
１２ 第２金属板部材
１３，５３ 機械加工孔（空隙部）
３１ 開口孔（空隙部）
４１ スリット孔（空隙部）
６１ 突出ピン
６０ 回転工具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転工具を用いた摩擦撹拌接合法（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ所謂ＦＳＷ）により接合する金属板の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属板の接合構造として、先端部に突出部をもつ円筒形状の回転治具を、重ね合わされた第１材料と第２材料の最外表面に押し付けて摩擦撹拌接合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８に示すように、特許文献１に開示された金属板の接合構造は、アルミニウム合金製の板材や予め３次元形状にプレス成形された材料の接合に適用されるものであって、重ね合わされた第１材料１０１と第２材料１０２を受け部材１１１上に置き、第１材料１０１の最外表面に、円筒形状の回転治具１１２の突出部１１３を押圧する。回転治具１１２は、１０〜１５ｍｍ程度の直径φ１であり、突出部１１３は、５〜７．５ｍｍ程度の直径φ２であり、接合部分１０３が８〜９ｍｍ程度の直径φ３になり、突出部１１３は、長さＸ１が接合部分１０３の深さＸ２の８０〜９０％になる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１４９８３号公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１に開示された従来の金属板の接合構造においては、第１材料１０１が、融点６６０℃のアルミニウム合金製であって、第２材料１０２が、融点１０８３℃の銅合金製であると、回転工具１１２の突出部１１３の押圧によってアルミニウム合金製の第１材料１０１が摩擦撹拌され、それにより発生する熱により銅合金製の第２材料１０２との境界面１０４に拡散層が生ずることで接合されるものの、発熱のばらつきに起因して撹拌接合における強度のばらつきが生ずる虞があり、その結果、不安定な接合となり得る。
【０００６】
また、このような従来の金属板の接合構造として、回転治具の突出部の長さを長くすることで、第２材料に食い込ませるようにしたものも提案されているが、摩擦撹拌時の発生熱がアルミニウム合金の融点を超えやすいために、溶けたアルミニウム材料が回転工具の回転に伴って飛び散り、その結果、空隙ができて接合不良となる。
【０００７】
また、このような従来の金属板の接合構造として、アルミニウム合金製の第１材料の上に銅合金製の第２材料を重ね合わせ、上記と同様にして長さの長い突出部をもつ回転工具を用いて摩擦撹拌接合をするようにしたものも提案されているが、銅合金が展性を有するために、銅合金が突出部の先端部まで伸びて薄肉膜を形成してしまうので、アルミニウム合金材料との撹拌を行い難くなり、その結果、安定した接合を行えないばかりか、作業工数を多く必要とするという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができる金属板の接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１）本発明に係る金属板の接合構造は、少なくとも、融点の高い第１金属板部材と、該第１金属板部材とは異なる異種であって融点の低い第２金属板部材とを接合する金属板の接合構造であって、
前記第１金属板部材の厚さよりも大きい長さの突出ピンを有する回転工具を用い、上部に配置される前記第１金属板部材に、機械加工により、該突出ピンが進行する空隙部を予め形成しておき、該第１金属板部材に前記第２金属板部材を重ね合わせてから、該回転工具の前記突出ピンの進行に伴って前記第１金属板部材と前記第２金属板部材とを摩擦撹拌接合したことを特徴とする。
【００１０】
上記１）に記載の発明によれば、回転工具の進行により突出ピンが強度の低い空隙部を介して進行することで摩擦が生じ、融点の高い第１金属板部材が発熱して軟化することで軟化層が形成される。その後に第２金属板部材に達した突出ピンによって融点の低い第２金属板部材に第２金属板部材の材料による軟化層が形成される。そして、軟化した第２金属板部材の材料が、軟化した第１金属板部材の材料と活発に撹拌反応されることで、第２金属板部材の材料と第１金属板部材の材料とでもって接合域が形成される。これにより、突出ピンの進行によって拡大した空隙部の表面に、酸化被膜のない第１金属板部材の材料による新生面ができる。従って、第１金属板部材の新生面と軟化した第２金属板部材の材料とにより強固な金属接合が創生されるので、安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができる。また、融点の高い第１金属板部材の材料による薄肉膜が形成されないので、接合作業が短時間となり、省エネルギー化を図ることができる。また、発熱量を少なくできるので、母材への熱による悪影響を軽減できるので、歪みによる変形や、溶接を用いる場合に発生し得るぜい弱部のないものを得ることができる。
【００１１】
２）また、本発明に係る金属板の接合構造は、上記１）に記載の金属板の接合構造において、前記空隙部が、前記突出ピンの外径に同等または外径よりも小さい機械加工孔であることを特徴とする。
【００１２】
上記２）に記載の発明によれば、突出ピンが、その外径に同等または外径よりも小さく強度の低い機械加工孔に誘導されて進行することで、機械加工孔により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００１３】
３）また、本発明に係る金属板の接合構造は、上記１）に記載の金属板の接合構造において、前記空隙部が、前記第１金属板部材の板厚を薄くするように、該第１金属板部材の前記第２金属板部材側に形成された開口孔であることを特徴とする。
【００１４】
上記３）に記載の発明によれば、開口孔により板厚が薄くなっていて強度の低い部分から突出ピンが進行した際に、開口孔により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００１５】
４）また、本発明に係る金属板の接合構造は、上記１）に記載の金属板の接合構造において、前記空隙部が、前記第１金属板部材の表面から前記第２金属板部材に向けて切除したスリット孔であることを特徴とする。
【００１６】
上記４）に記載の発明によれば、強度の低いスリット孔を介して突出ピンが進行した際に、スリット孔により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００１７】
５）また、本発明に係る金属板の接合構造は、上記１）〜４）のいずれか一項に記載の金属板の接合構造において、前記第１金属板部材及び前記第２金属板部材に機械的結合部が形成され、前記空隙部が、該機械的結合部に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
上記５）に記載の発明によれば、第１金属板部材と第２金属板部材とに相反する方向の外力が与えられたとしても、摩擦撹拌接合を行う部位とは異なる機械的結合部の位置がその外力に耐えることができるために、外力により破壊せずに導電特性が損なわれることがない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の金属板の接合構造によれば、強度のばらつきにより不安定な接合となりうる、空隙ができて接合不良となる、作業工数を多く必要とする、という問題を解決でき、これにより、安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る複数の好適な実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は本発明の金属板の接合構造の第１実施形態を用いた第１接合行程の断面図、図２は金属板の接合構造の第１実施形態を用いた第２接合行程の断面図、図３は金属板の接合構造の第１実施形態を用いた接合部材の断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の金属板の接合構造の第１実施形態は、融点の高い第１金属板部材１１と、融点の低い第２金属板部材１２と、を母材として用い、突出ピン６１を有する回転工具６０と、回転工具受６２と、を使って摩擦撹拌接合を行うことで、接合部材（図３に示す）１０を製造する。
【００２３】
第１金属板部材１１は、各種金属材料の中でも高い融点例えば１０８３℃の銅、銅合金等を用いた軟質金属製の板部材であって、例えば１０ｍｍの厚さを有し、接合を行う所定の位置に、図１中の上下に貫通した空隙部であって強度を低くするための丸孔形状の機械加工孔１３が予め形成されている。機械加工孔１３は、第１金属板部材１１を貫通しているために、第１金属板部材１１の厚さｔ１と同じ深さＬ１を有し、この深さＬ１は、突出ピン６１のショルダー部６３からの突出長さＬ２よりも短い。また、機械加工孔１３は、回転工具６０に有する突出ピン６１の外径Ｄ１よりも小さい内径ｄ１を有する。機械加工孔１３は、ドリル等の、既存の機械加工工具によって形成される。
【００２４】
第２金属板部材１２は、各種金属材料の中でも低い融点例えば６６０℃のアルミニウム、アルミニウム合金等を用いた硬質金属製の板部材であって、例えば１０ｍｍの厚さを有する。
【００２５】
回転工具６０は、丸棒形状の突出ピン６１がショルダー部６３から突出形成されており、不図示の回転駆動機構と同じく不図示の圧力発生機構とに接続されているために、それらが駆動されることで、回転しながら下方に向けて押圧下降される。
【００２６】
回転工具受６２は、上面に形成された平面の部材載置面６４を有し、部材載置面６４の上方に回転工具６０が配置される。
【００２７】
この第１接合行程においては、回転工具受６２の部材載置面６４上に、第１金属板部材１１を上にして第１金属板部材１１と第２金属板部材１２とが重ね合わされて置かれ、回転工具６１が例えば１５００ｒｐｍの回転数で回転されながら、突出ピン６１が第１金属板部材１１の機械加工孔１３に向けて下降される。そして、突出ピン６１が第１金属板部材１１の機械加工孔１３を拡大しながら第１金属板部材１１を押圧する。
【００２８】
図２に示すように、第１接合行程の後に行われる第２接合行程においては、突出ピン６１が機械加工孔１３内を押圧進行することで、突出ピン６１と第１金属板部材１１とに摩擦が生じ、その摩擦によって、融点の高い第１金属板部材１１の材料が軟化して突出ピン６１の周りに軟化層１４が形成される。このとき、軟化した第１金属板部材１１の材料は、機械加工孔１３内に収まって飛び散ることはない。
【００２９】
突出ピン６１の進行はさらに進み、突出ピン６１の突出長さＬ２が第１金属板部材１１の厚さｔ１よりも大きいために、突出ピン６１は、機械加工孔１３を貫通して第２金属板部材１２に達する。第２金属板部材１２に達した突出ピン６１は、第２金属板部材１２との間に摩擦が生じ、その摩擦によって、融点の低い第２金属板部材１２の材料が軟化することで突出ピン６１の周りに軟化層１５が形成される。このとき、突出ピン６１は回転を続けているために、第２金属板部材１２の材料からなる軟化層１５の軟化材料が突出ピン６１に沿って上昇する。
【００３０】
突出ピン６１に沿って上昇した第２金属板部材１２の材料からなる軟化材料は、既に軟化中の第１金属板部材１１の軟化材料に混ざり、突出ピン６１の回転動力を与えられることで活発に撹拌反応されて、両金属材料による接合域１６が形成される。
【００３１】
図３に示すように、予め定められた時間が経過することで、突出ピン６１は、下降を停止して復帰位置に向けて上昇される。それにより、撹拌された第２金属板部材１１の材料と、第１金属板部材１２の材料との中心に機械加工孔１３よりも内径の大きい接合孔１７が形成され、この接合孔１７の表面に、酸化被膜のない第１金属板部材１１の材料による新生面１８が創生され、この新生面１８と、軟化した第２金属板部材１２の材料と、により強固な接合がなされた接合部材１０が製造される。
【００３２】
以上説明したように、金属板の接合構造の第１実施形態によれば、回転工具６０の進行により突出ピン６１が強度の低い機械加工孔１３を介して進行することで摩擦が生じ、融点の高い第１金属板部材１１が発熱して軟化することで軟化層１４が形成される。その後に第２金属板部材１２に達した突出ピン６１によって融点の低い第２金属板部材１２に第２金属板部材１２の材料による軟化層１５が形成される。そして、軟化した第２金属板部材１２の材料が、軟化した第１金属板部材１１の材料と活発に撹拌反応されることで、第２金属板部材１２の材料と第１金属板部材１１の材料とでもって接合域１６が形成される。これにより、突出ピン６１の進行によって拡大した接合孔１７の表面に、酸化被膜のない第１金属板部材１１の材料による新生面１８が形成される。その結果、第１金属板部材１１の新生面１８と軟化した第２金属板部材１２の材料とにより強固な金属接合が創生されるので、安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができる。
【００３３】
また、金属板の接合構造の第１実施形態によれば、融点の高い第１金属板部材１１の材料による薄肉膜が形成されないので、接合作業が短時間となり、省エネルギー化を図ることができる。
【００３４】
また、金属板の接合構造の第１実施形態によれば、発熱量を少なくできるので、母材への熱による悪影響を軽減できるので、歪みによる変形や、溶接を用いる場合に発生しうるぜい弱部のない接合部材１０を得ることができる。
【００３５】
また、金属板の接合構造の第１実施形態によれば、突出ピン６１が、その外径Ｄ１よりも小さい内径ｄ１であって強度の低い機械加工孔１３に誘導されて進行することで、機械加工孔１３により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の金属板の接合構造の第２実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態において上述した金属板の接合構造の第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付すことによって説明を簡略化あるいは省略する。
【００３７】
図４は本発明の金属板の接合構造の第２実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【００３８】
図４に示すように、本発明の金属板の接合構造の第２実施形態は、第１実施形態に用いた機械加工孔に代えて、第１金属板部材１１の所定位置において第２金属板部材１２側に開口孔３１を形成している。開口孔３１は、半球形状のドーム型であるために、第１金属板部材１１の所定位置に板厚が薄く強度の弱い薄肉部３２が形成される。
【００３９】
この第１接合行程においては、第１金属板部材１１の薄肉部３２に向けて突出ピン６１が回転しながら下降され、突出ピン６１が第１金属板部材１１の薄肉部３２に誘導されながら第１金属板部材１１を押圧する。そして、突出ピン６１と第１金属板部材１１とに摩擦が生じ、融点の高い第１金属板部材１１の材料が軟化して突出ピン６１の周りに軟化層（図２参照）１４が形成される。このとき、軟化した第１金属板部材１１の材料は、開口孔３１内に収まって飛び散ることはない。
【００４０】
突出ピン６１の進行はさらに進み、開口孔３１を通過して第２金属板部材１２に達した突出ピン６１は、第２金属板部材１２との間に摩擦が生じ、その摩擦によって、融点の低い第２金属板部材１２の材料が軟化することで突出ピン６１の周りに軟化層（図２参照）１５が形成される。このとき、突出ピン６１は回転を続けているために、第２金属板部材１２の材料からなる軟化層１５の軟化材料が突出ピン６１に沿って上昇する。
【００４１】
突出ピン６１に沿って上昇した第２金属板部材１２の材料からなる軟化材料は、既に軟化中の第１金属板部材１１の軟化材料に混ざり、突出ピン６１の回転動力を与えられることで活発に撹拌反応されることで、両金属材料による接合域（図２参照）１６が形成される。
【００４２】
予め定められた時間が経過することで、突出ピン６１は、下降を停止して復帰位置に向けて上昇される。それにより、撹拌された第２金属板部材１１の材料と、第１金属板部材１２の材料との中心に接合孔（図３参照）１７が形成され、この接合孔１７の表面に、酸化被膜のない第１金属板部材１１の材料による新生面（図３参照）１８が創生され、この新生面１８と、軟化した第２金属板部材１２の材料と、により強固な接合がなされた接合部材（図３参照）１０が製造される。
【００４３】
金属板の接合構造の第２実施形態によれば、開口孔３１により第１金属板部材１１に板厚が薄く強度が低い薄肉部３２から突出ピン６１が進行した際に、開口孔３１により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００４４】
（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の金属板の接合構造の第３実施形態について説明する。なお、
【００４５】
図５は本発明の金属板の接合構造の第３実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【００４６】
図５に示すように、本発明の金属板の接合構造の第３実施形態は、第２実施形態に用いた開口孔に代えて、スリット孔４１を形成している。スリット孔４１は、第１金属板部材１１の幅寸法の中央位置に、幅寸法よりも小さく、わずかな隙間寸法を有して貫通状に切除されている。
【００４７】
金属板の接合構造の第３実施形態によれば、強度の低いスリット孔４１を介して突出ピン６１が進行した際に、スリット孔４１により進行中の軟化材料の飛び散り現象を防止することで、発熱のばらつきを積極的に阻止して接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００４８】
（第４実施形態）
次に、図６及び図７を参照して、本発明の金属板の接合構造の第４実施形態について説明する。
【００４９】
図６は本発明の金属板の接合構造の第４実施形態を用いた第１接合行程の断面図、図７は金属板の接合構造の第４実施形態を用いた第２接合行程の断面図である。
【００５０】
図６に示すように、本発明の金属板の接合構造の第４実施形態は、第１金属板部材１１と第２金属板部材１２とを重ね合わせたうえで、両者の所定位置にプレス加工によって有底の円筒形状にされた機械的結合部５１，５２が形成され、第１金属板部材１１の機械的結合部５１の底部５４に強度を低くするための機械加工孔５３が形成される。そして、回転工具６０の突出ピン６１の外径が機械的結合部５１，５２の内径よりもわずかに小さくなっており、突出ピン６１の先端部に、球面形状をなして突出していて両機械的結合部５１，５２の底部５４，５５に押し当てられる撹拌助長部６５が形成されており、回転工具受６２の部材載置部６４に、両機械的結合部５１，５２を収容する凹部６６が形成されている。
【００５１】
この第１接合行程においては、それぞれが機械的結合部５１，５２で機械的に結合されている第１，第２金属板部材１１，１２が回転工具受６２の凹部６６内に収容され、回転工具６０が、例えば１５００ｒｐｍの回転数で回転されながら、回転工具６０の突出ピン６１の撹拌助長部６５が第１金属板部材１１の機械的結合部５１を押圧する。
【００５２】
図７に示すように、第２接合行程においては、突出ピン６１の撹拌助長部６５と第１金属板部材１１の底部５４とに摩擦が生じ、その摩擦によって、融点の高い第１金属板部材１１の底部５４を主として材料が軟化して突出ピン６１の周りに軟化層１４が形成される。このとき、機械加工孔５３が予め形成されていることにより第１金属板部材１１に対する突出ピン６１の進行が容易に進む。
【００５３】
突出ピン６１の進行はさらに進み、撹拌助長部６５の突出長さが第１金属板部材１１の底部の厚さよりも大きいために、撹拌助長部６５は、機械加工孔５３を貫通して第２金属板部材１２の底部５５に達する。第２金属板部材１２の底部５５に達した撹拌助長部６５は、第２金属板部材１２の底部５５との間に摩擦が生じ、その摩擦によって、融点の低い第２金属板部材１２の材料が軟化することで撹拌助長部６５の周りに軟化層１５が形成される。このとき、突出ピン６１は回転を続けているために、第２金属板部材１２の材料からなる軟化層１５の軟化材料が撹拌助長部６５に沿って上昇する。
【００５４】
撹拌助長部６５に沿って上昇した第２金属板部材１２の材料からなる軟化材料は、既に軟化中の第１金属板部材１１の軟化材料に混ざり、撹拌助長部６５の回転動力を与えられることで活発に撹拌反応されて、両金属材料による接合域１６が形成される。
【００５５】
そして、突出ピン６１は、下降を停止して復帰位置に向けて上昇されるために、撹拌された第２金属板部材１１の材料と、第１金属板部材１２の材料との中心に機械加工孔５３よりも内径の大きい接合孔５６が形成され、この接合孔５６の表面に、酸化被膜のない第１金属板部材１１の材料による新生面１８が創生され、この新生面１８と、軟化した第２金属板部材１２の材料と、により強固な接合がなされた接合部材１０が製造される。
【００５６】
金属板の接合構造の第４実施形態によれば、回転工具６０の進行により突出ピン６１の撹拌助長部６５が機械加工孔５３を介して進行することで摩擦が生じ、融点の高い第１金属板部材１１が発熱して軟化することで軟化層１４が形成される。その後に融点の低い第２金属板部材１２に第２金属板部材１２の材料による軟化層１５が形成される。そして、軟化した第２金属板部材１２の材料が、軟化した第１金属板部材１１の材料と活発に撹拌反応されることで、酸化被膜のない第１金属板部材１１の材料による新生面１８が形成される。その結果、第１金属板部材１１の新生面１８と軟化した第２金属板部材１２の材料とにより強固な金属接合が創生されるので、安定的な接合を効率的に行うことで高い品質を保障することができる。
【００５７】
また、金属板の接合構造の第４実施形態によれば、例え、第１金属板部材１１と第２金属板部材１２とに相反する方向の外力が与えられたとしても、摩擦撹拌接合が行われた部位とは異なる位置における機械的結合部５１，５２がその外力に耐えることができるために、外力により破壊せずに導電特性が損なわれることがない。
【００５８】
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。例えば、第１金属板部材及び第２金属板部材の厚さは加工の容易性を考慮して選択されるために限定されない。
【００５９】
また、機械加工孔は、第１実施形態における突出ピンの外径に同等であっても良く、第４実施形態における撹拌助長部の外径に同等または外径よりも小さくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の金属板の接合構造の第１実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【図２】金属板の接合構造の第１実施形態を用いた第２接合行程の断面図である。
【図３】金属板の接合構造の第１実施形態を用いた接合部材の断面図である。
【図４】本発明の金属板の接合構造の第２実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【図５】本発明の金属板の接合構造の第３実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【図６】本発明の金属板の接合構造の第４実施形態を用いた第１接合行程の断面図である。
【図７】金属板の接合構造の第４実施形態を用いた第２接合行程の断面図である。
【図８】従来の金属板の接合構造の正面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 接合部材
１１ 第１金属板部材
１２ 第２金属板部材
１３，５３ 機械加工孔（空隙部）
３１ 開口孔（空隙部）
４１ スリット孔（空隙部）
６１ 突出ピン
６０ 回転工具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも融点の高い第１金属板部材と、該第１金属板部材とは異なる異種であって融点の低い第２金属板部材とを接合する金属板の接合構造であって、
前記第１金属板部材の厚さよりも大きい長さの突出ピンを有する回転工具を用い、上部に配置される前記第１金属板部材に、機械加工により、該突出ピンが進行する空隙部を予め形成しておき、該第１金属板部材に前記第２金属板部材を重ね合わせてから、該回転工具の前記突出ピンの進行に伴って前記第１金属板部材と前記第２金属板部材とを摩擦撹拌接合したことを特徴とする金属板の接合構造。
【請求項２】
前記空隙部が、前記突出ピンの外径に同等または外径よりも小さい機械加工孔であることを特徴とする請求項１に記載した金属板の接合構造。
【請求項３】
前記空隙部が、前記第１金属板部材の板厚を小さくするように、該第１金属板部材の前記第２金属板部材側に形成された開口孔であることを特徴とする請求項１に記載した金属板の接合構造。
【請求項４】
前記空隙部が、前記第１金属板部材の表面から前記第２金属板部材に向けて切除したスリット孔であることを特徴とする請求項１に記載した金属板の接合構造。
【請求項５】
前記第１金属板部材及び前記第２金属板部材に機械的結合部が形成され、前記空隙部が、該機械的結合部に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載した金属板の接合構造。
【請求項１】
少なくとも融点の高い第１金属板部材と、該第１金属板部材とは異なる異種であって融点の低い第２金属板部材とを接合する金属板の接合構造であって、
前記第１金属板部材の厚さよりも大きい長さの突出ピンを有する回転工具を用い、上部に配置される前記第１金属板部材に、機械加工により、該突出ピンが進行する空隙部を予め形成しておき、該第１金属板部材に前記第２金属板部材を重ね合わせてから、該回転工具の前記突出ピンの進行に伴って前記第１金属板部材と前記第２金属板部材とを摩擦撹拌接合したことを特徴とする金属板の接合構造。
【請求項２】
前記空隙部が、前記突出ピンの外径に同等または外径よりも小さい機械加工孔であることを特徴とする請求項１に記載した金属板の接合構造。
【請求項３】
前記空隙部が、前記第１金属板部材の板厚を小さくするように、該第１金属板部材の前記第２金属板部材側に形成された開口孔であることを特徴とする請求項１に記載した金属板の接合構造。
【請求項４】
前記空隙部が、前記第１金属板部材の表面から前記第２金属板部材に向けて切除したスリット孔であることを特徴とする請求項１に記載した金属板の接合構造。
【請求項５】
前記第１金属板部材及び前記第２金属板部材に機械的結合部が形成され、前記空隙部が、該機械的結合部に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載した金属板の接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２１６２５９（Ｐ２００７−２１６２５９Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３９５８４（Ｐ２００６−３９５８４）
【出願日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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