專利名稱：接合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用摩擦攪拌的金屬構(gòu)件的接合方法。
背景技術(shù)：
金屬構(gòu)件彼此接合的方法已知的有摩擦攪拌接合(FSW二Friction Stir Welding)。摩擦攪拌接合使旋轉(zhuǎn)工具旋轉(zhuǎn)并沿著金屬構(gòu)件彼此的對接部移動(dòng)， 通過旋轉(zhuǎn)工具與金屬構(gòu)件的摩擦熱而使對接部的金屬做塑性流動(dòng)，藉此使金屬 構(gòu)件彼此做固相接合。而且，旋轉(zhuǎn)工具一般會(huì)在呈圓柱狀的肩部的下端面突設(shè) 攪拌銷(探針)。
于此，圖29及圖30為表示對一對金屬構(gòu)件實(shí)施摩擦攪拌接合的現(xiàn)有的接 合方法的立體圖。如圖29所示，在應(yīng)接合的金屬構(gòu)件101、 101的厚度比未圖 示的旋轉(zhuǎn)工具的攪拌銷的長度還大的情況下，在從金屬構(gòu)件101的表面102側(cè) 進(jìn)行摩擦攪拌后，從背面103側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌。
艮P，現(xiàn)有的接合方法中，沿著金屬構(gòu)件101、 101的對接部104(雙點(diǎn)劃線) 從表面102及背面103的兩側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌，由摩擦攪拌所形成的塑性化區(qū)域 105、 106的厚度方向的中央部分接觸而接合。藉此，在對接部104處，可無間 隙地接合。此種接合方法在下述的文獻(xiàn)l中有揭露。
文獻(xiàn)1:日本專利特開2005-131666號(hào)公報(bào)(參照圖7)
然而，如圖30所示，在需接合的金屬構(gòu)件111、 111的厚度大的情況 下，即使從表面102以及背面103進(jìn)行摩擦攪拌，對接部104(雙點(diǎn)劃線) 的中央部也可能會(huì)產(chǎn)未接合部。即，相對于未圖示的旋轉(zhuǎn)工具的攪拌銷的 長度，金屬構(gòu)件111的厚度相當(dāng)大的情況下，即使從金屬構(gòu)件111的表面 102及背面103進(jìn)行摩擦攪拌，也無法接觸塑性化區(qū)域105、 106的厚度方 向的中央部分，因此在對接部104的中央部會(huì)產(chǎn)生間隙(未接合部)119。
5如此，當(dāng)從一邊的側(cè)面107至另一邊的側(cè)面108連續(xù)產(chǎn)生間隙119時(shí)，會(huì) 有側(cè)面107及側(cè)面108之間的水密性及氣密性降低的問題。
于此，對應(yīng)于金屬構(gòu)件111的厚度而使旋轉(zhuǎn)工具的攪拌銷的長度變大， 通過從表面102及背面103進(jìn)行摩擦攪拌，可以無間隙地接合金屬構(gòu)件111 彼此之間。但是，旋轉(zhuǎn)工具由于將攪拌銷埋沒于金屬構(gòu)件111內(nèi)而邊高速 旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)，所以當(dāng)攪拌銷的長度變大時(shí)，作用于摩擦攪拌裝置的驅(qū)動(dòng)裝 置及攪拌銷的負(fù)荷變大，會(huì)導(dǎo)致裝置的短壽命化的問題。
又，如圖29及圖30所示，在塑性化區(qū)域105、 106中，可能會(huì)從一邊 的側(cè)面107至另一邊的側(cè)面108產(chǎn)生連續(xù)的空洞缺陷109。上述的空洞缺陷 109為在金屬構(gòu)件101、 111的側(cè)面107及側(cè)面108之間造成水密性及氣密 性降低的原因之一。
發(fā)明內(nèi)容
從此觀點(diǎn)而言，本發(fā)明提供一種接合方法，對金屬構(gòu)件彼此之間的對接部 從金屬構(gòu)件的表面?zhèn)燃氨趁鎮(zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌的同時(shí)，可提高金屬構(gòu)件的兩側(cè)面 之間的氣密性及水密性。
為了解決此問題，本發(fā)明的接合方法為相對于第一金屬構(gòu)件與第二金 屬構(gòu)件對接而形成的被接合金屬構(gòu)件使旋轉(zhuǎn)工具移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌，包 括第一正式接合工序，相對于所述第一金屬構(gòu)件與所述第二金屬構(gòu)件的 對接部，從所述被接合金屬構(gòu)件的表面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌；第二正式接合工 序，相對于所述對接部而從所述被接合金屬構(gòu)件的背面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌； 側(cè)面正式接合工序，相對于所述對接部而從所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面?zhèn)?進(jìn)行摩擦攪拌，在所述第一正式接合工序以及第二正式接合工序所形成的 塑性化區(qū)域與在所述側(cè)面正式接合工序所形成的的塑性化區(qū)域?yàn)橹貜?fù)。
根據(jù)上述的接合方法，相對于對接部從被接合金屬構(gòu)件的表面?zhèn)燃氨?面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌后，相對于對接部從被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦 攪拌而使塑性化區(qū)域重復(fù)，因此，在側(cè)面之間不會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的間隙。藉此， 可提升兩側(cè)面之間的氣密性及水密性。又，所述側(cè)面正式接合工序最好包括從所述被接合金屬構(gòu)件的一邊的 側(cè)面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌的第三正式接合工序、以及從所述被接合金屬構(gòu)件的 另一邊的側(cè)面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌的第四正式接合工序。
根據(jù)上述的接合方法，由于相對于對接部從被接合金屬構(gòu)件的兩側(cè)面 側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌，因此可更確實(shí)地提高氣密性及水密性。
又，所述第一至第四正式接合工序中，所述旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橥?方向的情況下，所述第二正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置設(shè)定為所 述第一正式接合工序中的摩擦攪拌的結(jié)束位置側(cè)；所述第三正式接合工序 中的摩擦攪拌的開始位置設(shè)定為所述第一正式接合工序中的摩擦攪拌的開 始位置側(cè)及所述第二正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置側(cè)的其中之 一；所述第四正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置設(shè)定為所述第一正式 接合工序中的摩擦攪拌的開始位置側(cè)及所述第二正式接合工序中的摩擦攪 拌的開始位置側(cè)的其中之另一 。
于此，在進(jìn)行摩擦攪拌之際可能產(chǎn)生的空洞缺陷在旋轉(zhuǎn)工具右旋轉(zhuǎn)時(shí) 形成于行進(jìn)方向的左側(cè)，在左旋轉(zhuǎn)時(shí)形成于行進(jìn)方向的右側(cè)，但通過將第 三接合工序及第四接合工序的開始位置設(shè)定于上述的位置，即使在側(cè)面間 產(chǎn)生連續(xù)的空洞缺陷，也可確實(shí)地?cái)嚅_該空洞缺陷。藉此，可提升兩側(cè)面 間的氣密性及水密性。又，由于旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定成同方向，在進(jìn) 行各正式接合工序之際，不必逐一變更旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)方向，可提高作業(yè) 性。
又，在所述第一正式接合工序中，使所述旋轉(zhuǎn)工具右旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，設(shè) 定摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工 具的行進(jìn)方向的右側(cè)，在所述第二正式接合工序中，使所述旋轉(zhuǎn)工具左旋 轉(zhuǎn)的同時(shí)，設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位 于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向的左側(cè)，此時(shí)，所述第三正式接合工序及第四 正式接合工序中，若所述旋轉(zhuǎn)工具右旋轉(zhuǎn)，則設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及 結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向的左側(cè)，若 所述旋轉(zhuǎn)工具左旋轉(zhuǎn)，則設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置，使所述第
7一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向的右側(cè)。
在所述第一正式接合工序中，使所述旋轉(zhuǎn)工具左旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，設(shè)定摩 擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的 行進(jìn)方向的右側(cè)，在所述第二正式接合工序中，使所述旋轉(zhuǎn)工具右旋轉(zhuǎn)的 同時(shí)，設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所 述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向的左側(cè)，此時(shí)，所述第三正式接合工序及第四正式 接合工序中，若所述旋轉(zhuǎn)工具右旋轉(zhuǎn)，則設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束 位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向的右側(cè)，若所述 旋轉(zhuǎn)工具左旋轉(zhuǎn)，則設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置，使所述第一金 屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向的左側(cè)。
根據(jù)上述的接合方法，在第一正式接合工序及第二正式接合工序所形 成的塑性化區(qū)域中，即使在側(cè)面間產(chǎn)生連續(xù)的空洞缺陷，也可確實(shí)地?cái)嚅_ 該空洞缺陷。藉此，可提升兩側(cè)面間的氣密性及水密性。
又，在進(jìn)行所述第一正式接合工序、所述第二正式接合工序以及所述 側(cè)面正式接合工序至少其中之一以前，進(jìn)行對所述對接部臨時(shí)接合的臨時(shí) 接合工序。
在進(jìn)行第一乃至第四正式接合工序之際，由于旋轉(zhuǎn)工具被壓入第一金 屬構(gòu)件及第二金屬構(gòu)件的對接部，所以欲將第一金屬構(gòu)件及第二金屬構(gòu)件 拉離的力產(chǎn)生作用，對接部會(huì)產(chǎn)生開孔。但根據(jù)上述的接合方法，在進(jìn)行 第一至第四接合工序之前，對對接部進(jìn)行臨時(shí)接合，從而可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行第 一至第四正式接合工序。
又，最好還包括一預(yù)備工序，在所述對接部的兩側(cè)配置一對突出(tab) 材，所述突出材與所述被接合金屬構(gòu)件的對接部預(yù)備性地進(jìn)行摩擦攪拌。
根據(jù)上述的接合工序，通過使用突出材，可迅速地進(jìn)行臨時(shí)接合工序 及正式接合工序且作修飾而得到美觀的接合。
又，最好在所述旋轉(zhuǎn)工具的插入預(yù)定位置上形成預(yù)定的下孔。根據(jù)上 述的接合方法，可減低將旋轉(zhuǎn)工具壓入插入預(yù)定位置之際所產(chǎn)生的插入阻 抗的同時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)工具被導(dǎo)引至下孔，可精確而迅速地進(jìn)行摩擦攪拌。又，在所述側(cè)面正式接合工序所形成的塑性化區(qū)域的延長距離比所述 對接部的厚度尺寸還大。根據(jù)上述的接合方法，由于可確保形成于被接合 金屬構(gòu)件的側(cè)面的塑性化區(qū)域的延長距離比被接合金屬構(gòu)件的厚度尺寸還 長，可使作用于接合部分的應(yīng)力分散。藉此，可提高接合部分的接合強(qiáng)度。
又，所述側(cè)面正式接合工序中，橫越出現(xiàn)于所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè) 面的所述對接部的全長而進(jìn)行摩擦攪拌，在所述側(cè)面正式接合工序所形成 的塑性化區(qū)域與所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序中所形成 的塑性化區(qū)域重復(fù)。根據(jù)上述的接合方法，可進(jìn)一步提高被接合金屬構(gòu)件 的氣密性及水密性。
又，出現(xiàn)于所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的所述對接部的平面線形最好 為直線或直線的組合。根據(jù)上述的接合方法，關(guān)于對接部的平面線形，雖 然也可包含曲線，但若為直線或直線的組合，則對接面的成形容易，可省 略加工的程序。
又，本發(fā)明在出現(xiàn)于所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的所述對接部的平面 線形中，設(shè)有1個(gè)以上的折曲點(diǎn)，而且在該折曲點(diǎn)上，直線彼此(對接面
彼此)相交的角度可以為90度。根據(jù)上述的接合方法，在摩擦攪拌的接合 時(shí)，沿著對接部的平面線形移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)工具由于在折曲點(diǎn)臨時(shí)停止，所以 在折曲點(diǎn)比其它部分進(jìn)行更長時(shí)間的摩擦攪拌。因此，在折曲點(diǎn)通過進(jìn)行 長時(shí)間的摩擦攪拌，由于可實(shí)施加工而不產(chǎn)生接合缺陷，所以連續(xù)的接合 缺陷不會(huì)沿著接合部產(chǎn)生，可提高在接合部的氣密性及水密性。
根據(jù)本發(fā)明的接合方法，從金屬構(gòu)件的表面?zhèn)燃氨趁鎮(zhèn)葘饘贅?gòu)件彼 此的對接部進(jìn)行摩擦攪拌的同時(shí)，可提升金屬構(gòu)件的兩側(cè)面間的氣密性及 水密性。
圖1是表示第一實(shí)施形態(tài)的接合方法的圖，(a)為立體圖，(b)為(a)中N 部分的放大立體圖。
圖2是表示第一實(shí)施形態(tài)的第一準(zhǔn)備工序的圖，(a)為立體圖，(b)為平面
9圖。
圖3是表示第一實(shí)施形態(tài)的第一準(zhǔn)備工序的圖，(a)為圖2(b)的I-1線剖 視圖，(b)為圖2(b)的I1-II線剖視圖。
圖4是表示第一實(shí)施形態(tài)的旋轉(zhuǎn)工具的圖，(a)為臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具的 側(cè)視圖，(b)為正式接合用旋轉(zhuǎn)工具的側(cè)視圖。
圖5是表示第一實(shí)施形態(tài)的臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具的使用狀態(tài)的圖，(a)為 臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具抵接于第二突出材的圖，(b)為臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具壓入 第二突出材的圖。
圖6為表示第一實(shí)施形態(tài)的第一預(yù)備工序的第二突出材接合工序、臨時(shí)接 合工序以及第一突出材接合工序的平面圖。
圖7為第一實(shí)施形態(tài)的第一正式接合工序的從圖6的III-III方向觀看的 剖視圖，(a)表示開始位置的摩擦攪拌，(b)表示中間位置的摩擦攪拌，(c)表 示結(jié)束位置的摩擦攪拌。
圖8(a)為第一實(shí)施形態(tài)的第二準(zhǔn)備工序的再設(shè)置工序之后，從對接部Jl 朝向第一金屬構(gòu)件la側(cè)的剖視圖，圖8(b)為第一實(shí)施形態(tài)的第二準(zhǔn)備工序的 第一突出材接合工序、臨時(shí)接合工序以及第二突出材接合工序的平面圖。
圖9表示第一實(shí)施形態(tài)的第二正式接合工序的圖8 (b)的IV-IV線剖視圖， (a)表示開始位置的摩擦攪拌，(b)表示中間位置的摩擦攪拌。
圖10為第一實(shí)施形態(tài)的突出材切除工序后的被接合金屬構(gòu)件的立體圖。
圖11為第一實(shí)施形態(tài)的第三準(zhǔn)備工序的立體圖。
圖12為第一實(shí)施形態(tài)的第三正式接合工序的立體圖。
圖13為第一實(shí)施形態(tài)的第三正式接合工序后的圖12的V-V線剖視圖。
圖14(a)為第一實(shí)施形態(tài)的第四準(zhǔn)備工序的再設(shè)置工序后，從對接部Jl 面向第二金屬構(gòu)件lb側(cè)的剖視圖，圖14(b)為第一實(shí)施形態(tài)的第四正式接合工 序的圖，從對接部Jl面向第二金屬構(gòu)件lb側(cè)的剖視圖。
圖15為第二實(shí)施形態(tài)的接合方法的圖，(a)為立體圖，(b)為H部分的放 大立體圖。
圖16為第三實(shí)施形態(tài)的接合方法的圖，(a)為立體圖，(b)為I部分的放大立體圖。
圖17為第四實(shí)施形態(tài)的被接合金屬構(gòu)件的立體圖。
圖18為第四實(shí)施形態(tài)的被接合金屬構(gòu)件的圖，(a)為立體分解圖，(b)為 側(cè)視圖。
圖19為第四實(shí)施形態(tài)的突出材配置工序的立體圖。
圖20為第四實(shí)施形態(tài)的臨時(shí)接合工序的平面圖。
圖21為第四實(shí)施形態(tài)的第一正式接合工序的平面圖。
圖22為第四實(shí)施形態(tài)的第二臨時(shí)接合工序及第二正式接合工序的平面圖。
圖23為第四實(shí)施形態(tài)的第三預(yù)備工序的平面圖。
圖24為第四實(shí)施形態(tài)的第三正式接合工序的平面圖。
圖25為第四實(shí)施形態(tài)的第四預(yù)備工序及第四正式接合工序的平面圖。
圖26為本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的變形例的被接合金屬構(gòu)件的第一側(cè)面C的平
面圖，(a)為第一變形例，(b)為第二變形例，(c)為第三變形例。
圖27為本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的變形例的被接合金屬構(gòu)件的第一側(cè)面C的平
面圖，(a)為第四變形例，(b)為第五變形例，(c)為第六變形例，(d)為第七變形例。
圖28為本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的變形例的被接合金屬構(gòu)件的第一側(cè)面C的平 面圖，其表示第八變形例。
圖29為現(xiàn)有的接合方法的立體圖。 圖30為現(xiàn)有的接合方法的立體圖。 (符號(hào)說明) 1被接合金屬構(gòu)件； lb第二金屬構(gòu)件； 3第二突出材； 201a第一金屬構(gòu)件； 202第一突出材；
A 表面；
la第一金屬構(gòu)件； 2第一突出材； 201被接合金屬構(gòu)件； 201b第二金屬構(gòu)件； 203第二突出材； B背面；C第一側(cè)面；
F臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具;
J對接部；
第二側(cè)面；
正式接合用旋轉(zhuǎn)工具; 平面線形；
Pl下孔；
V, V4旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向； W塑性化區(qū)域； SM正式接合工序的開始位置； Em正式接合工序的結(jié)束位置。
具體實(shí)施方式
[第一實(shí)施形態(tài)]
本發(fā)明的接合方法，特征在于如圖1所示，在使第一金屬構(gòu)件la與 第二金屬構(gòu)件lb對接而形成的被接合金屬構(gòu)件1的外周四邊作摩擦攪拌而 接合之際，分別適當(dāng)?shù)卦O(shè)定正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向及行進(jìn)方向。
首先，對本實(shí)施形態(tài)的接合方法的被接合金屬構(gòu)件1作詳細(xì)說明的同 時(shí)，對于在接合該被接合金屬構(gòu)件1之際所使用的第一突出材與第二突出 材作詳細(xì)的說明。
被接合金屬構(gòu)件1，如圖2所示，在本實(shí)施形態(tài)中，由斷面呈矩形的 第一金屬構(gòu)件la及第二金屬構(gòu)件lb所構(gòu)成，通過使各自的端面對接而形 成對接部J1。第一金屬構(gòu)件la及第二金屬構(gòu)件lb，在本實(shí)施形態(tài)中，由 相同組成的金屬材料所構(gòu)成，例如由鋁、鋁合金、銅、銅合金、鈦、鈦合 金、鎂、鎂合金等可摩擦攪拌的金屬材料所構(gòu)成。雖然第一金屬構(gòu)件la及 第二金屬構(gòu)件lb的形狀、尺寸并無特別限制，但最好是至少對接部Jl處 的厚度尺寸為相同。
而且，如圖1所示，被接合金屬構(gòu)件1的表面為表面A、背面為背面B、 一邊的側(cè)面為第一側(cè)面C、另一邊的側(cè)面為第二側(cè)面D。又，在本實(shí)施形態(tài) 中的上下左右前后按照圖1的箭頭。
如圖2(a)及圖2(b)所示，第一突出材2及第二突出材3配置成夾持被
12接合金屬構(gòu)件1的對接部Jl，分別添設(shè)于被接合金屬構(gòu)件1，而覆蓋隱藏
呈現(xiàn)于第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的第一金屬構(gòu)件la與第二金屬構(gòu)件lb的 接縫(邊界線)。雖然第一突出材2及第二突出材3的材質(zhì)并無限制，但在 本實(shí)施形態(tài)中，用與被接合金屬構(gòu)件1相同組成的金屬材料形成。又，雖 然第一突出材2及第二突出材3的形狀、尺寸并無特別限制，但在本實(shí)施 形態(tài)中，其厚度尺寸與對接部Jl處的被接合金屬構(gòu)件1的厚度尺寸相同。
接著，參照圖4，針對用于臨時(shí)接合工序的旋轉(zhuǎn)工具F(以下稱"臨時(shí) 接合用旋轉(zhuǎn)工具F")以及用于正式接合工序的旋轉(zhuǎn)工具G(以下稱"正式接 合用旋轉(zhuǎn)工具G")作詳細(xì)說明。
圖4(a)所示的臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F具有由工具鋼等比被接合金屬 構(gòu)件1還硬質(zhì)的金屬材料所構(gòu)成而呈圓柱狀的肩部Fl、以及突設(shè)于該肩部 Fl的下端面Fll的攪拌銷(探針)F2。臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的尺寸、形狀 雖然可對應(yīng)于被接合金屬構(gòu)件1的材質(zhì)及厚度等而設(shè)定，但至少比后述的 第一正式接合工序所使用的正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G(參照圖4(b))還小型。 如此，由于可以使用比正式接合還小的負(fù)荷進(jìn)行臨時(shí)接合，可減低臨時(shí)接 合時(shí)摩擦攪拌裝置所需的負(fù)荷，而且由于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的移動(dòng)速 度(輸送速度)比正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的移動(dòng)速度還高速，可減低臨時(shí)接 合所需要的作業(yè)時(shí)間及成本。
肩部F1的下端面F11是推壓塑性流動(dòng)化的金屬而防止朝周圍飛散的部 位，在本實(shí)施形態(tài)中，形成凹面狀。雖然肩部F1的外徑X,的大小并無特別 限制，但在本實(shí)施形態(tài)中，比正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的肩部Gl的外徑Y(jié), 還小。
攪拌銷F2從肩部Fl的下端面Fll的中央垂下，在本實(shí)施形態(tài)中，形 成前端細(xì)的圓錐臺(tái)狀。又，在攪拌銷F2的周面，形成設(shè)置成螺旋狀的攪拌 翼。雖然攪拌銷F2的外徑大小并無特別限制，但在本實(shí)施形態(tài)中，最大外 徑(上端直徑)X2比正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的最大外徑(上端直 徑)Y2還小，而且最小外徑(下端直徑)X3比攪拌銷G2的最小外徑(下端直 徑)Y3還小。攪拌銷F2的長度L2最好比正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2
13的長度L,(參照圖4(b))還小。
如圖4(b)所示，正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G具有由工具鋼等比被接合金
屬構(gòu)件1還硬質(zhì)的金屬材料形成而呈圓柱狀的肩部Gl、以及突設(shè)于該肩部 Gl的下端面Gll的攪拌銷(探針)G2。
肩部G1的下端面Gll與臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F相同而形成為凹面狀。 攪拌銷G2從肩部G1的下端面Gll的中央垂下，在本實(shí)施形態(tài)中，形成前 端細(xì)的圓錐臺(tái)狀。又，在攪拌銷G2的周面，形成設(shè)置成螺旋狀的攪拌翼。
以下，詳細(xì)說明本實(shí)施形態(tài)的接合方法。本實(shí)施形態(tài)的接合方法包含 (l)第一準(zhǔn)備工序、(2)第一預(yù)備工序、(3)第一正式接合工序、(4)第二準(zhǔn) 備工序、(5)第二預(yù)備工序、(6)第二正式接合工序、(7)突出材切除工序、 (8)第三準(zhǔn)備工序、(9)第三預(yù)備工序、(IO)第三正式接合工序、(ll)第四 準(zhǔn)備工序、(12)第四預(yù)備工序、(13)第四正式接合工序、(14)突出材切除 工序。
而且，如圖1所示，(2)第一預(yù)備工序及(3)第一正式接合工序是從表 面A側(cè)實(shí)施的工序，(5)第二預(yù)備工序及(6)第二正式接合工序是從背面B 側(cè)實(shí)施的工序，(9)第三預(yù)備工序及(10)第三正式接合工序是從第一側(cè)面C 側(cè)實(shí)施的工序，(12)第四預(yù)備工序及(13)第四正式接合工序是從第二側(cè)面D 側(cè)實(shí)施的工序。在本實(shí)施形態(tài)中，臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F及正式接合用旋 轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向全部都是向右旋轉(zhuǎn)。如此，臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F及 正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向統(tǒng)一，可節(jié)省作業(yè)程序。
(l)第一準(zhǔn)備工序
參照圖2及圖3說明第一準(zhǔn)備工序。第一準(zhǔn)備工序?yàn)闇?zhǔn)備抵接構(gòu)件(第 一突出材2及第二突出材3)的工序，抵接構(gòu)件設(shè)置了第一及第二正式接合 工序中的摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置。第一準(zhǔn)備工序在本實(shí)施形態(tài)中 包括使第一金屬構(gòu)件la及第二金屬構(gòu)件lb對接的(l-l)對接工序、將第 一突出材2與第二突出材3配置于被接合金屬構(gòu)件1的對接部Jl的兩側(cè)的 (l-2)突出材配置工序、將第一突出材2與第二突出材3通過熔接而臨時(shí)接 合于被接合金屬構(gòu)件1的(l-3)熔接工序、將被接合金屬構(gòu)件1設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上的(l-4)設(shè)置工序。
(l-l)對接工序
在對接工序中，如圖2及圖3所示，使第二金屬構(gòu)件lb的端面llb密接于第一金屬構(gòu)件la的端面lla。又，第一金屬構(gòu)件la的表面12a與第二金屬構(gòu)件lb的表面12b齊平，而且，第一金屬構(gòu)件la的背面13a與第二金屬構(gòu)件lb的背面13b齊平。又，同樣地，第一金屬構(gòu)件la的第一側(cè)面14a與第二金屬構(gòu)件lb的第一側(cè)面14b齊平，第一金屬構(gòu)件la的第二側(cè)面15a與第二金屬構(gòu)件lb的第二側(cè)面15b齊平。
而且，表面A由第一金屬構(gòu)件la的表面12a與第二金屬構(gòu)件lb的表面12b所形成，背面B由第一金屬構(gòu)件la的背面13a與第二金屬構(gòu)件lb的背面13b所形成，第一側(cè)面C由第一金屬構(gòu)件la的第一側(cè)面14a與第二金屬構(gòu)件lb的第一側(cè)面14b所形成，第二側(cè)面D由第一金屬構(gòu)件la的第二側(cè)面15a與第二金屬構(gòu)件lb的第二側(cè)面15b所形成。
(l-2)突出材配置工序
在突出材配置工序中，如圖2(b)所示，在對接部Jl的第一側(cè)面C側(cè)配置第一突出材2，使其抵接面21抵接于第一側(cè)面C。而且，將第二突出材3配置于對接部Jl的第二側(cè)面D，使其抵接面31抵接于第二側(cè)面D。此時(shí)，如圖3(b)所示，第一突出材2的表面22和第二突出材3的表面32與被接合金屬構(gòu)件1的表面A齊平，同時(shí)第一突出材2的背面23和第二突出材3的背面33與被接合金屬構(gòu)件1的背面B齊平。
(l-3)熔接工序
在熔接工序中，如圖2(a)及圖2(b)所示，由被接合金屬構(gòu)件l與第一突出材2所形成的內(nèi)側(cè)角部2a、 2b被熔接而使被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2作臨時(shí)接合。而且，由被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3所形成的內(nèi)側(cè)角部3a、3b被熔接而使被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3作臨時(shí)接合。而且，可跨越內(nèi)側(cè)角部2a、 2b及內(nèi)側(cè)角部3a、 3b的全長而連續(xù)實(shí)施熔接，斷續(xù)地實(shí)施熔接亦可。
(l-4)設(shè)置工序在設(shè)置工序中，將臨時(shí)熔接第一突出材2及第二突出材3后的被接合
金屬構(gòu)件1載置于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上，例如使用夾具(clamp)而限制成不能移動(dòng)。本實(shí)施形態(tài)的所述摩擦攪拌裝置為從被接合金屬構(gòu)件1的上方進(jìn)行摩擦攪拌而設(shè)定的裝置。
而且，在第一準(zhǔn)備工序中，在省略熔接工序的情況下，也可在未圖示的摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上實(shí)施對接工序與突出材配置工序。
(2)第一預(yù)備工序
第一預(yù)備工序?yàn)樵诘谝徽浇雍瞎ば蛑八M(jìn)行的先期工序，在本實(shí)施形態(tài)中，包括在表面A側(cè)使被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3的對接部J3接合的(2-l)第二突出材接合工序、接合被接合金屬構(gòu)件1的對接部Jl的(2-2)臨時(shí)接合工序、使被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2的對接部J2接合的(2-3)第一突出材接合工序、將下孔形成于第一正式接合工序的摩擦攪拌的開始位置的(2-4)下孔形成工序。
在第一預(yù)備工序中，如圖6所示，使一個(gè)臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)而形成連續(xù)的移動(dòng)軌跡，對于對接部J3、 Jl、 J2連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。艮口，使插入摩擦攪拌的開始位置Sn的臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2(參照圖4(a))在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié)束位置Ep,為止。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然將摩擦攪拌的開始位置Sp,設(shè)于第二突出材3，將結(jié)束位置Ep,設(shè)于第一突出材2，但開始位置SP,與結(jié)束位置EP1的位置并無限定。
本實(shí)施形態(tài)的第一預(yù)備工序中的摩擦攪拌的程序參照圖5及圖6作更詳細(xì)的說明。
首先，如圖5(a)所示，使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F位于設(shè)置在第二突出材3的適當(dāng)部位的開始位置SP1的正上方，接著使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F邊右旋轉(zhuǎn)邊下降而將攪拌銷F2壓于開始位置Sp,上。臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的旋轉(zhuǎn)速度雖然對應(yīng)于攪拌銷F2的尺寸、形狀、進(jìn)行摩擦攪拌的被接合金屬構(gòu)件1等的材質(zhì)及厚度等而作設(shè)定，但大多的情況下是設(shè)定于500 2000(rpm)的范圍內(nèi)。
當(dāng)攪拌銷F2與第二突出材3的表面32接觸時(shí)，由摩擦熱使攪拌銷F2
16周圍的金屬塑性流動(dòng)化，如圖5(b)所示，攪拌銷F2被插入第二突出材3。
攪拌銷F2全體進(jìn)入第二突出材3且肩部Fl的下端面Fll的全面接觸于第二突出材3的表面32后，如圖6所示，使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F旋轉(zhuǎn)而向第二突出材接合工序的起點(diǎn)s2作相對移動(dòng)。
臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的移動(dòng)速度(輸送速度)雖然對應(yīng)于攪拌銷F2的尺寸、形狀、進(jìn)行摩擦攪拌的被接合金屬構(gòu)件1等的材質(zhì)及厚度等而作設(shè)定，但大多的情況下是設(shè)定于100 1000(mm/分)的范圍內(nèi)。臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度與插入時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度相同或比其低。而且，使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)之際，雖然肩部Fl的軸線相對于鉛直線而朝行進(jìn)方向的后方稍微傾斜，但若不傾斜而呈鉛直，則臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的方向轉(zhuǎn)換容易，可做復(fù)雜的動(dòng)作。使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)時(shí)，其攪拌銷F2的周圍的金屬依次塑性流動(dòng)化，同時(shí)在從攪拌銷F2分離的位置上，塑性流動(dòng)化的金屬再度硬化。
使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作相對移動(dòng)而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到第二突出材接合工序的起點(diǎn)s2為止，在起點(diǎn)s2使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而移行至第二突出材接合工序。
(2-l)第二突出材接合工序
在第二突出材接合工序中，對于第二突出材3與被接合金屬構(gòu)件1的對接部J3進(jìn)行摩擦攪拌。具體而言，將摩擦攪拌的路徑(route)設(shè)定在被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3的接縫(邊界線)上，通過沿著該路徑使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作相對移動(dòng)，對于對接部J3進(jìn)行摩擦攪拌。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F在途中不脫離而從第一突出材接合工序的起點(diǎn)s2至終點(diǎn)e2連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。
而且，使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)的情況下，由于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的左側(cè)會(huì)有產(chǎn)生微細(xì)的空洞缺陷的可能，因此最好設(shè)定第二突出材接合工序的起點(diǎn)s2與終點(diǎn)e2的位置，使被接合金屬構(gòu)件1位于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的右側(cè)。如此，由于空洞缺陷難以產(chǎn)生于被接合金屬構(gòu)件l側(cè)，而可得到高質(zhì)量的接合體。另外，當(dāng)使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F左旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的右側(cè)會(huì)有產(chǎn)生微細(xì)的空洞缺陷的可能，因此最好設(shè)定第二突出材接合工序的起點(diǎn)與終點(diǎn)的位置，使被接合金屬構(gòu)件1位于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的左側(cè)。具體而言，雖然未圖示，但可將起點(diǎn)設(shè)置于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)時(shí)的終點(diǎn)e2，將終點(diǎn)設(shè)置于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)時(shí)的起點(diǎn)s2的位置。
而且，當(dāng)臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2進(jìn)入對接部J3時(shí)，雖然欲將被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3拉離的力產(chǎn)生作用，但由于被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3所形成的內(nèi)側(cè)角部3a、 3b(參照圖2)通過熔接而作臨時(shí)接合，所以被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3之間不會(huì)產(chǎn)生開孔。
(2-2)臨時(shí)接合工序
臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)第二突出材接合工序的終點(diǎn)e2之后，在終點(diǎn)e2摩擦攪拌并未結(jié)束而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl，并以此狀態(tài)移行至臨時(shí)接合工序。即，從第二突出材接合工序的終點(diǎn)e2至臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl為止，臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而持續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌，而且在起點(diǎn)sl，臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而移行至臨時(shí)接合工序。如此，在第二突出材接合工序的終點(diǎn)e2不需要進(jìn)行臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的脫離作業(yè)，而且由于在臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl不需要進(jìn)行臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的插入作業(yè)，所以可以使預(yù)備性的接合作業(yè)效率化、迅速化。
在本實(shí)施形態(tài)中，將從第二突出材接合工序的終點(diǎn)e2至臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl的摩擦攪拌的路徑設(shè)定至第二突出材3，將使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F從第二突出材接合工序的終點(diǎn)e2移動(dòng)至臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl時(shí)的移動(dòng)軌跡形成于第二突出材3。如此，在從第二突出材接合工序的終點(diǎn)e2移動(dòng)至臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl的工序中，由于被接合金屬構(gòu)件1難以產(chǎn)生空洞缺陷，可得到高質(zhì)量的接合體。
在臨時(shí)接合工序中，對于被接合金屬構(gòu)件1的對接部Jl(參照圖6)進(jìn)行摩擦攪拌。具體而言，在被接合金屬構(gòu)件1的接縫(邊界線)上設(shè)定摩擦攪拌的路徑，通過沿著該路徑使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作相對移動(dòng)，橫越對接部Jl的全長而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，臨時(shí)接
合用旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離而從臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl至終點(diǎn)el連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。
在臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el之后，在終點(diǎn)el摩擦攪拌不結(jié)束而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌至第一突出材接合工序的終點(diǎn)s3，依此狀態(tài)移行至第一突出材接合工序。g卩，臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F從臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el至第一突出材接合工序的起點(diǎn)s3不脫離而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌，而且臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F在起點(diǎn)s3不脫離而移行至第一突出材接合工序。
在本實(shí)施形態(tài)中，將臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el至第一突出材接合工序的起點(diǎn)s3的摩擦攪拌的路徑設(shè)定至第一突出材2，將使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F從臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el移動(dòng)至第一突出材接合工序的起點(diǎn)s3時(shí)的移動(dòng)軌跡形成于第一突出材2。如此，在從臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el移動(dòng)至第一突出材接合工序的起點(diǎn)s3的工序中，由于被接合金屬構(gòu)件1難以產(chǎn)生空洞缺陷，可得到高質(zhì)量的接合體。
(2-3)第一突出材接合工序
在第一突出材接合工序中，對于被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2的對接部J2進(jìn)行摩擦攪拌。具體而言，在被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2
的接縫(邊界線)上設(shè)定摩擦攪拌的路徑，通過沿該路徑使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作相對移動(dòng)，對于對接部J2進(jìn)行摩擦攪拌。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F在途中不脫離而從第一突出材接合工序的起點(diǎn)s3至終點(diǎn)e3連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌。
而且，由于使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)，所以設(shè)定第一突出材接合工序的起點(diǎn)s3與終點(diǎn)e3的位置，使被接合金屬構(gòu)件1位于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的右側(cè)。如此，由于在被接合金屬構(gòu)件1側(cè)難以產(chǎn)生空洞缺陷，可得到高質(zhì)量的接合體。另外，在臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作左旋轉(zhuǎn)的情況下，最好設(shè)定第一突出材接合工序的起點(diǎn)與終點(diǎn)的位置，
19使被接合金屬構(gòu)件1位于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的左側(cè)。具體 而言，雖然未圖示，但可將起點(diǎn)設(shè)置于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)時(shí)
的終點(diǎn)e3的位置，將終點(diǎn)設(shè)置于臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)時(shí)的起點(diǎn) s3的位置。
而且，當(dāng)臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2進(jìn)入對接部J2時(shí)，雖然 欲將被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2拉離的力產(chǎn)生作用，但由于被接合 金屬構(gòu)件1與第一突出材2所形成的內(nèi)側(cè)角部2a、 2b(參照圖2)通過熔接 而作臨時(shí)接合，所以被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2之間不會(huì)產(chǎn)生開孔。
在臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)第一突出材接合工序的終點(diǎn)e3之后，在 終點(diǎn)e3摩擦攪拌不結(jié)束而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到設(shè)于第一突出材2的結(jié) 束位置Ew為止。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，在被接合金屬構(gòu)件1的表面A側(cè) 所呈現(xiàn)的接縫(邊界線)的延長線上設(shè)置結(jié)束位置EP1。另外，結(jié)束位置EP1 也是后述的第一正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置SM1。
在臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)結(jié)束位置Ep,之后，使臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工 具F邊旋轉(zhuǎn)邊上升而使攪拌銷F2從結(jié)束位置Ep,脫離。
(2-4)下孔形成工序
接著，實(shí)施下孔形成工序。下孔形成工序如圖4(b)所示，其為在第一 正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置形成下孔P1的工序。在第一預(yù)備工 序中的下孔形成工序中，在設(shè)定于第一突出材2的表面22的Sm,形成下孔 Pl。
下孔Pl設(shè)置的目的是為了減低正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的 插入阻抗(壓入阻抗)，在本實(shí)施形態(tài)中，是將在臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的 攪拌銷F2(參照圖4(a))脫離時(shí)所形成的沖孔Hl以未圖示的鉆具等作擴(kuò)孔 而形成的。若利用沖孔H1，則由于可簡化下孔P1的形成工序，可縮短作業(yè) 時(shí)間。雖然下孔P1的形態(tài)并無特別限制，但在本實(shí)施形態(tài)中為圓筒狀。而 且在本實(shí)施形態(tài)中，雖然在第一突出材2形成下孔P1，但下孔P1的位置并 無特別限制，形成于第二突出材3亦可，雖然可形成于對接部J2、 J3上， 但較佳的是，如本實(shí)施形態(tài)形成于被接合金屬構(gòu)件1的表面A側(cè)出現(xiàn)的被接合金屬構(gòu)件1的接縫(邊界線)的延長線上。
而且，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然是以將臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷
F2(參照圖4(a))的沖孔Hl作擴(kuò)孔而形成下孔P1的情況為例，但在攪拌銷 F2的最大外徑X2比正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的最小外徑Y(jié)3還大， 而且攪拌銷F2的最大外徑X2比正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的最大 外徑Y(jié)2還小(Y"X2〈Y2)時(shí)等的情況下，也可將攪拌銷F2的沖孔Hl直接形成 為下孔P1。
(3)第一正式接合工序
第一正式接合工序?yàn)槭贡唤雍辖饘贅?gòu)件1的表面A側(cè)的對接部Jl真正 地接合的工序。在本實(shí)施形態(tài)的第一正式接合工序中，使用如圖4(b)所示 的正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G，對臨時(shí)接合狀態(tài)下的對接部Jl從被接合金屬構(gòu) 件1的表面A側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌。
在第一正式接合工序中，如圖7(a) 圖7(c)所示，使正式接合用旋轉(zhuǎn) 工具G的攪拌銷G2插入(壓入)形成于開始位置Sw,的下孔Pl，插入的攪 拌銷G2在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié)束位置EM,。 g卩，在第一正式接合工序中， 從下孔P1開始摩擦攪拌，而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到結(jié)束位置EM,為止。
于此，在第一預(yù)備工序結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)，由于具備臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具 F的摩擦攪拌裝置位于第一突出材2的結(jié)束位置Ep,的正上方(參照圓6)， 所以若第一正式接合工序的開始位置為SM1，則不移動(dòng)具備正式接合用旋轉(zhuǎn) 工具G的摩擦攪拌裝置即可進(jìn)行第一正式接合工序，可省略作業(yè)。
而且，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然在第一突出材2上設(shè)置摩擦攪拌的開始 位置Sm,，在第二突出材3上設(shè)置結(jié)束位置EM1，但開始位置Sm,與結(jié)束位置
Em,的位置并無限定。
參照圖7(a) 7(c)更詳細(xì)地說明第一正式接合工序。 首先，如圖7(a)所示，使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G位于下孔Pl(開始位 置SM1)的正上方，接著使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G邊做右旋轉(zhuǎn)邊下降而使攪拌 銷G2的前端插入下孔Pl。當(dāng)攪拌銷G2進(jìn)入下孔Pl時(shí)，攪拌銷G2的周面(側(cè) 面)抵接于下孔P1的孔壁，金屬從孔壁開始塑性化流動(dòng)。當(dāng)成為此狀態(tài)時(shí)，塑性化流動(dòng)的金屬在攪拌銷G2的周面壓退，同時(shí)由于攪拌銷G2壓入可減 低在壓入初期階段的壓入阻抗，又，在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的肩部G1抵 接于第一突出材2的表面22之前，攪拌銷G2抵接于下孔Pl而產(chǎn)生摩擦熱， 因此可縮短至塑性流動(dòng)化的時(shí)間。即，可減低摩擦攪拌裝置的負(fù)荷，此外 可縮短正式接合工序所需要的作業(yè)時(shí)間。
攪拌銷G2全體進(jìn)入第一突出材2而且肩部Gl的下端面Gll全面接觸 于第一突出材2的表面22之后，如圖7(b)所示，邊進(jìn)行摩擦攪拌邊使正式 接合用旋轉(zhuǎn)工具G朝向被接合金屬構(gòu)件1的對接部Jl的一端作相對移動(dòng)， 而且，橫切對接部J2而突入對接部Jl。當(dāng)使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)時(shí)， 其攪拌銷G2周圍的金屬依次塑性流動(dòng)化，同時(shí)在從攪拌銷G2分離的位置 上，塑性流動(dòng)化的金屬再度硬化而形成塑性化區(qū)域(以下稱"表面?zhèn)人苄曰?區(qū)域Wl")。
正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的移動(dòng)速度(輸送速度)雖然是對應(yīng)于攪拌銷G2 的尺寸、形狀、被摩擦攪拌的被接合金屬構(gòu)件l等的材質(zhì)及厚度等而設(shè)定， 但在大多的情況下，設(shè)定于30 300(mm/分)的范圍內(nèi)。
在進(jìn)入被接合金屬構(gòu)件1的熱量有過大的可能的情況下，最好對正式 接合用旋轉(zhuǎn)工具G的周圍從表面A側(cè)供給水等而進(jìn)行冷卻。而且，當(dāng)冷卻 水進(jìn)入第一金屬構(gòu)件la與第二金屬構(gòu)件lb之間時(shí)，雖然在接合面(參照端 面lla、 llb及圖2(b))有產(chǎn)生氧化覆膜的可能，但在本實(shí)施形態(tài)中，由于 實(shí)施臨時(shí)接合工序而閉塞被接合金屬構(gòu)件1間的孔，所以冷卻水難以流入 被接合金屬構(gòu)件1之間，接合部的質(zhì)量沒有劣化的可能。
在被接合金屬構(gòu)件1的對接部Jl，將摩擦攪拌的路徑設(shè)定于被接合金 屬構(gòu)件1的接縫上(臨時(shí)接合工序中的移動(dòng)軌跡上)，通過沿該路徑使正式 接合用旋轉(zhuǎn)工具G作相對移動(dòng)，從對接部Jl的一端至另一端連續(xù)地進(jìn)行摩 擦攪拌。使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G相對移動(dòng)至對接部Jl的另一端，進(jìn)行摩 擦攪拌同時(shí)橫切過對接部J3，依此狀態(tài)朝結(jié)束位置Em,作相対移幼。
而且，在本實(shí)施形態(tài)中，由于將摩擦攪拌的開始位置Sw,設(shè)定于被接合 金屬構(gòu)件1的表面A側(cè)出現(xiàn)的被接合金屬構(gòu)件1的接縫(邊界線)的延長線上，所以第一正式接合工序中的摩擦攪拌的路徑能夠成為一直線。若摩擦 攪拌的路徑成為一直線，則由于能夠?qū)⒄浇雍嫌眯D(zhuǎn)工具G的移動(dòng)距離 抑制到最小限度，所以可有效地進(jìn)行第一正式接合工序，而且，可減低正 式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的磨耗量。
在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G到達(dá)結(jié)束位置Ew時(shí)，如圖7(c)所示，使正式 接合用旋轉(zhuǎn)工具G邊旋轉(zhuǎn)邊上升，而使攪拌銷G2從結(jié)束位置EM,(參照圖7 (b)) 脫離。而且，在結(jié)束位置Ew,上，若攪拌銷G2脫離至上方，則雖然不可避 免地形成與攪拌銷G2大約相同形狀的沖孔Ql，但在本實(shí)施形態(tài)中則仍然保 留。
正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2從結(jié)束位置E^脫離之際的正式接 合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)速度(脫離時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度)最好比移動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度 還高。如此，與脫離時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度和移動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度相同的情況相比較， 由于攪拌銷G2的脫離阻抗小，可迅速地進(jìn)行結(jié)束位置EMI處的攪拌銷G2的 脫離作業(yè)。
而且，在本實(shí)施形態(tài)中，是在第一正式接合工序之前進(jìn)行第一預(yù)備工 序，然而，也可省略第一預(yù)備工序而在第一準(zhǔn)備工序之后直接進(jìn)行第一正 式接合工序。
(4)第二準(zhǔn)備工序
第二準(zhǔn)備工序?yàn)樵诘诙A(yù)備工序之前所進(jìn)行的準(zhǔn)備工序。在本實(shí)施形 態(tài)中，具備再設(shè)置工序，將被接合金屬構(gòu)件1的背面B側(cè)朝向上方，并再 度設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置。
(4-1)再設(shè)置工序
在再設(shè)置工序中，在解除完成第一正式接合工序的被接合金屬構(gòu)件1 的約束后，將被接合金屬構(gòu)件1的表面和背面反轉(zhuǎn)，使背面B側(cè)朝向上方， 而再度地設(shè)置于摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上。在本實(shí)施形態(tài)中，如圖1所示， 使被接合金屬構(gòu)件1繞前后軸做半旋轉(zhuǎn)，使被接合金屬構(gòu)件1的表面和背 面反轉(zhuǎn)。
于此，圖8(a)為在第一實(shí)施形態(tài)的第二準(zhǔn)備工序的再設(shè)置工序后，從
23對接部Jl朝向第一金屬構(gòu)件la側(cè)的剖視圖。如圖8(a)所示，于再設(shè)置工 序中，被接合金屬構(gòu)件1的上面成為背面B的同時(shí)，當(dāng)從對接部J1側(cè)面向 第一金屬構(gòu)件la時(shí)，第一突出材2位于被接合金屬構(gòu)件1的左側(cè)，第二突 出材3位于被接合金屬構(gòu)件1的右側(cè)。
而且，根據(jù)摩擦攪拌裝置的形態(tài)，也可不解除被接合金屬構(gòu)件1的約 束而旋轉(zhuǎn)表面和背面。
(5)第二預(yù)備工序
第二預(yù)備工序?yàn)樵诘诙浇雍瞎ば蛑八M(jìn)行的工序，包括在背 面B側(cè)使被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2的對接部J2接合的(5-l)第一 突出材接合工序、接合被接合金屬構(gòu)件1的對接部Jl的(5-2)臨時(shí)接合工 序、使被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3的對接部J3接合的(5-3)第二突 出材接合工序、將下孔形成于第二正式接合工序的摩擦攪拌的開始位置的 (5-4)下孔形成工序。而且，在(5-l)第一突出材接合工序、(5-2)臨時(shí)接合 工序及(5-3)第二突出材接合工序中，使用臨時(shí)接合旋轉(zhuǎn)工具F。
(5-1)第一突出材接合工序、(5-2)臨時(shí)接合工序及(5-3)第二突出材接 合工序
(5-l)第一突出材接合工序、(5-2)臨時(shí)接合工序及(5-3)第二突出材接 合工序?yàn)榕c上述的第一預(yù)備工序的(2-3)第一突出材接合工序、(2-2)臨時(shí) 接合工序及(2-l)第二突出材接合工序大略相同的工序。如圖8(b)所示，使 一個(gè)臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)而形成連續(xù)的移動(dòng)軌跡，以對接部J2、 Jl、 J3的順序連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。g卩，插入摩擦攪拌的開始位置SP2的臨時(shí)接 合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2(參照圖4(a))在中途不脫離地移動(dòng)至結(jié)束位置 EP2，而連續(xù)地實(shí)施(5-l)第一突出材接合工序、(5-2)臨時(shí)接合工序以及(5-3) 第二突出材接合工序。而且，結(jié)束位置EP2成為之后實(shí)施的第二正式接合工 序的開始位置S^。
于此，在第一預(yù)備工序中，如圖6所示，從第二突出材3側(cè)，依次進(jìn) 行(2-l)第二突出材接合工序、(2-2)臨時(shí)接合工序以及(2-3)第一突出材接 合工序。另一方面，在第二預(yù)備工序中，當(dāng)從對接部Jl朝向金屬構(gòu)件la側(cè)時(shí)，第一突出材2位于被接合金屬構(gòu)件1的左側(cè)的同時(shí)，在第一正式接 合工序結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)，由于具備正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝置位
于第一突出材2的上方，所以從第一突出材2側(cè)依次進(jìn)行(5-l)第一突出材 接合工序、(5-2)臨時(shí)接合工序以及(5-3)第二突出材接合工序。如此，由 于具備臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的摩擦攪拌裝置的移動(dòng)距離變小，可使作業(yè) 省力。
而且，(5-l)第一突出材接合工序、(5-2)臨時(shí)接合工序以及(5-3)第二 突出材接合工序的詳細(xì)說明由于與第一預(yù)備工序大略相同而省略。 (5-4)下孔形成工序
下孔形成工序如圖9(a)所示，其為在第二正式接合工序中的摩擦攪拌 的開始位置Sm2形成下孔P2的工序。g卩，下孔形成工序?yàn)樵谡浇雍嫌眯?轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的插入預(yù)定位置形成下孔P2的工序。藉此可減低正 式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的插入阻抗(壓入阻抗)。
而且，由于(5-4)下孔形成工序與第一預(yù)備工序的(2-4)下孔形成工序
大略相等，故其詳細(xì)說明省略。 (6)第二正式接合工序
第二正式接合工序?yàn)楸唤雍辖饘贅?gòu)件1的背面B側(cè)的對接部Jl做真正 接合的工序。在本實(shí)施形態(tài)的第二正式接合工序中，使用正式接合用旋轉(zhuǎn) 工具G，而對臨時(shí)接合狀態(tài)的對接部J2從被接合金屬構(gòu)件1的背面B側(cè)進(jìn) 行摩擦攪拌。
第二正式接合工序，如圖9(a)及圖9(b)所示，將正式接合用旋轉(zhuǎn)工具 G的攪拌銷G2插入(壓入)設(shè)定于第二突出材3的背面33的SM2，插入的攪 拌銷G2在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié)束位置Ew2。在第二正式接合工序中，從下 孔P2開始進(jìn)行摩擦攪拌，連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到結(jié)束位置EM2。即，第二 正式接合工序的開始位置Sw2位于第一正式接合工序的結(jié)束位置Ew,側(cè)的上 方。當(dāng)使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)時(shí)，其攪拌銷G2周圍的金屬依次塑性 流動(dòng)化的同時(shí)，在從攪拌銷G2脫離的位置上，塑性流動(dòng)化的金屬再度硬化 而形成塑性化區(qū)域(以下稱為"背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2")。于此，在第二預(yù)備工序結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)，由于具備臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具
F的摩擦攪拌裝置位于第二突出材3的結(jié)束位置Ep2的正上方(參照圖8(b))， 所以當(dāng)?shù)诙浇雍瞎ば虻拈_始位置Sm2投定于第二突出材3的上方時(shí)，不 移動(dòng)具備正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝置即可進(jìn)行第一正式接合工 序，可省略作業(yè)。
關(guān)于第二正式接合工序，由于與第一正式接合工序大略相同，省略詳 細(xì)的說明。而且，在本實(shí)施形態(tài)中雖然進(jìn)行第二預(yù)備工序，但也可省略第 二預(yù)備工序而在第一正式接合工序之后直接進(jìn)行第二正式接合工序。
(7) 突出材切除工序
在突出材切除工序中，將第一突出材2及第二突出材3從被接合金屬 構(gòu)件1切除。在本實(shí)施形態(tài)中，將完成第二正式接合工序的被接合金屬構(gòu) 件1從摩擦攪拌裝置的臺(tái)架臨時(shí)移除，使用未圖示的切削器具而沿著對接 部J2、 J3切除第一突出材2及第二突出材3。此時(shí)，最好除去形成于被接 合金屬構(gòu)件1的表面A及背面B的毛邊。藉此，在進(jìn)行后述的(8-l)突出材 配置工序之際，可使第一突出材2'及第二突出材3'密接于被接合金屬構(gòu)件 1。
圖10為進(jìn)行突出材切除工序后的被接合金屬構(gòu)件1的立體圖。如圖 10所示，表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2從第一側(cè)面C側(cè)橫 越第二側(cè)面D側(cè)而連續(xù)形成。另一方面，在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1與背面?zhèn)?塑性化區(qū)域W2之間，形成從第一側(cè)面C側(cè)跨越至第二側(cè)面D側(cè)而連續(xù)形成 的微小的間隙(未接合部)。
于此，在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1以及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2上，在正式 接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進(jìn)方向(參照箭頭V,、 V。左側(cè)，即在第二金屬構(gòu)件 lb上，從第一側(cè)面C側(cè)跨越至第二側(cè)面D側(cè)而連續(xù)地產(chǎn)生空洞缺陷R,、 R2。
(8) 第三準(zhǔn)備工序
第三準(zhǔn)備工序是在第一側(cè)面C側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌之際，準(zhǔn)備抵接構(gòu)件(第 一突出材2'、第二突出材3')的準(zhǔn)備工序，被接合金屬構(gòu)件1的摩擦攪拌的 開始位置及結(jié)束位置設(shè)于抵接構(gòu)件上。第三準(zhǔn)備工序在本實(shí)施形態(tài)中，包括在被接合金屬構(gòu)件1的對接部Jl的兩側(cè)配置第一突出材2'與第二突出 材3'的(8-l)突出材配置工序、將第一突出材2'與第二突出材3'通過熔接而 臨時(shí)接合于被接合金屬構(gòu)件1的(8-2)熔接工序、被接合金屬構(gòu)件1的第一 側(cè)面C朝向上面而設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上的(8-3)再設(shè)置工 序。
(8-1)突出材配置工序
在突出材配置工序中，如圖11所示，在完成第二正式接合工序的被接 合金屬構(gòu)件l中，在表面A配置第二突出材3'而覆蓋對接部Jl，使其抵接 面31'抵接于表面A。而且，將第一突出材2'配置于背面B側(cè)而覆蓋對接部 Jl，使其抵接面21，抵接于背面B。此時(shí)，與(l-2)突出材配置工序相同， 第一突出材2'與第二突出材3'的表面及背面與第一側(cè)面C及第二側(cè)面D齊 平。
(8-2)熔接工序
在熔接工序中，如圖11所示，將被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2' 所形成的內(nèi)側(cè)角部2a'、 2b'熔接而接合被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2'。 而且，將被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3'所形成的內(nèi)側(cè)角部3a，、 3b，熔 接而接合被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3'。
(8-3)再設(shè)置工序
于再設(shè)置工序中，如圖11所示，使完成熔接工序的被接合金屬構(gòu)件1 的第一側(cè)面C朝向上面的同時(shí)，從對接部Jl面向第一金屬構(gòu)件la時(shí)，將 被接合金屬構(gòu)件1約束而再度地設(shè)置于摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上，使第二突 出材3'位于左側(cè)。
(9)第三預(yù)備工序
第三預(yù)備工序具備(9-l)下孔形成工序，其為在第三正式接合工序之 前，于摩擦攪拌的開始位置形成下孔。 (9-l)下孔形成工序
下孔形成工序，如圖11所示，其為在第三正式接合工序中的摩擦攪拌 的開始位置Sm3形成下孔P3的工序。即，下孔形成工序與上述的下孔形成工序相同，是將下孔P3形成于正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的插入 預(yù)定位置的工序。藉此，可降低正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的插入 阻抗(壓入阻抗)。(9-1)下孔形成工序由于與第一預(yù)備工序的(2-4)下孔形 成工序大略相同，省略其詳細(xì)說明。 (IO)第三正式接合工序第三正式接合工序?yàn)榻雍媳唤雍辖饘贅?gòu)件1的第一側(cè)面C側(cè)處的對接 部Jl的工序。在本實(shí)施形態(tài)的第三正式接合工序中，如圖11及圖12所示， 使用正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G，將正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2插入(壓 入)形成于第二突出材3'的表面32'的下孔P3，插入的攪拌銷G2在途中不 脫離而移動(dòng)至結(jié)束位置EM3(參照行進(jìn)方向V3)。即，第三正式接合工序的開 始位置SM3位于第一正式接合工序的開始位置側(cè)(參照行進(jìn)方向V,)。當(dāng)正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)時(shí)，其攪拌銷G2周圍的金屬依次地塑性 流動(dòng)化，同時(shí)在從攪拌銷G2分離的位置上，塑性流動(dòng)化的金屬再度硬化而 形成塑性化區(qū)域(以下稱"第一側(cè)面塑性化區(qū)域W3")。當(dāng)進(jìn)行摩擦攪拌至 結(jié)束位置Ew3時(shí)，如圖13所示，雖然在第一突出材2'的表面形成沖孔Q3， 但在本實(shí)施形態(tài)中仍然保留。于此，在第二正式接合工序結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)，如圖9(b)所示，具備臨時(shí) 接合用旋轉(zhuǎn)工具F的摩擦攪拌裝置位于第一突出材2的上方。因此，如圖 12所示，當(dāng)?shù)谌浇雍瞎ば虻拈_始位置設(shè)定于第二突出材3'的上方時(shí)， 可不移動(dòng)具備正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝置而進(jìn)行第三正式接合 工序，可省略作業(yè)。第三正式接合工序的詳細(xì)說明與第一正式接合工序大 略相同而省略。如圖13所示，當(dāng)進(jìn)行第三正式接合工序時(shí)，表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1及 背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的第一側(cè)面C側(cè)的一部分與第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3 重復(fù)。即，通過表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的一部分進(jìn) 行再度摩擦攪拌，第一側(cè)面C側(cè)的空洞缺陷R,及空洞缺陷R2的至少一部分 由第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3斷開。藉此，分別在空洞缺陷R,及空洞缺陷 R2上形成填充部S^ S2。28而且，在本實(shí)施形態(tài)中，在進(jìn)行第三正式接合工序之前，雖然進(jìn)行第 三準(zhǔn)備工序及第三預(yù)備工序，但省略第三準(zhǔn)備工序及第三預(yù)備工序(但再設(shè) 置工序除外)，在第二正式接合工序之后直接進(jìn)行第三正式接合工序亦可。又，在第三正式接合工序之前，進(jìn)行上述的第一突出材接合工序、臨 時(shí)接合工序以及第二突出材工序亦可。(11) 第四準(zhǔn)備工序第四準(zhǔn)備工序?yàn)榈谒恼浇雍瞎ば蛑八M(jìn)行的工序，在本實(shí)施形態(tài) 中，其具備被接合金屬構(gòu)件1的第二側(cè)面D側(cè)朝向上方，再度設(shè)置于未圖 示的夾具上的(ll-l)再設(shè)置工序。(11-l)再設(shè)置工序于再設(shè)置工序中，在解除完成第三正式接合工序的被接合金屬構(gòu)件1 的約束后，將被接合金屬構(gòu)件1的表面和背面反轉(zhuǎn)，使第二側(cè)面D側(cè)朝向上方，而再度地設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝的臺(tái)架上。在本實(shí)施形態(tài)中，如圖12所示，使被接合金屬構(gòu)件l繞左右軸做半旋轉(zhuǎn)，使被接合金屬構(gòu)件 l的表面和背面反轉(zhuǎn)。藉此，如圖14所示，被接合金屬構(gòu)件1的上面成為 第二側(cè)面D的同時(shí)，若從對接部Jl面向第二金屬構(gòu)件lb，則第一突出材2' 位于右側(cè)。而且，根據(jù)摩擦攪拌裝置的不同，也可以不解除被接合金屬構(gòu)件1的 約束而使表面和背面旋轉(zhuǎn)。(12) 第四預(yù)備工序第四預(yù)備工序?yàn)樵诘谒恼浇雍瞎ば蛑八M(jìn)行的工序，具備在第二 側(cè)面D側(cè)，在第四正式接合工序的摩擦攪拌的開始位置形成下孔的(12-1) 下孔形成工序。(12-l)下孔形成工序下孔形成工序，如圖14(a)所示，其為在第四正式接合工序中的摩擦 攪拌的開始位置Sm4形成下孔P4的工序。藉此，可減低正式接合用旋轉(zhuǎn)工 具G的攪拌銷G2的插入阻抗(壓入阻抗)。而且，由于(12-1)下孔形成工序與第一預(yù)備工序的(2-4)下孔形成工序大略相同，省略詳細(xì)的說明。 (13)第四正式接合工序第四正式接合工序?yàn)榻雍媳唤雍辖饘贅?gòu)件1的第二側(cè)面D側(cè)處的對接 部J1的工序。在本實(shí)施形態(tài)的第四正式接合工序中，使用正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G，從被接合金屬構(gòu)件1的第二側(cè)面D側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌。第四正式接合工序，如圖14(a)所示，將正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪 拌銷G2插入(壓入)設(shè)定于第一突出材2'的開始位置SM4，插入的攪拌銷G2 在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié)束位置EM4。在第四正式接合工序中，從下孔P4 開始進(jìn)行摩擦攪拌，連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到結(jié)束位置E吣g卩，第四正式 接合工序的開始位置Sw4位于第二正式接合工序的開始位置EM,側(cè)(參照行進(jìn) 方向V》。當(dāng)使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)時(shí)，如圖14(b)所示，其攪拌銷 G2周圍的金屬依次塑性流動(dòng)化的同時(shí)，在從攪拌銷G2脫離的位置上，塑性 流動(dòng)化的金屬再度硬化而形成塑性化區(qū)域(以下稱為"第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū) 域W4")。在第三正式接合工序結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)，如圖13所示，具備正式接合用旋 轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝置位于第一突出材2'的上方。然后，于(ll-l)再設(shè) 置工序后，通過繞左右軸半旋轉(zhuǎn)，該摩擦攪拌裝置位于第一突出材2'的上 方。因此，當(dāng)?shù)谒恼浇雍瞎ば虻拈_始位置設(shè)定于第一突出材2，的上方時(shí)， 可不移動(dòng)具備正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝置而進(jìn)行第四正式接合 工序，可省略作業(yè)。如圖14(b)所示，當(dāng)進(jìn)行第四正式接合工序時(shí)，表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1 及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的第二側(cè)面D側(cè)的一部分與第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域 W4重復(fù)。g卩，通過表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的一部分 進(jìn)行再度摩擦攪拌，第二側(cè)面D側(cè)的空洞缺陷R,及空洞缺陷R2的至少一部 分由第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W4斷開。藉此，分別在空洞缺陷R,及空洞缺陷 R2上形成填充部S3、 S4。而且，也可在進(jìn)行第四正式接合工序之前，省略下孔形成工序(12-1)， 在第三正式接合工序之后就直接進(jìn)行第三正式接合工序。又，也可在第四正式接合工序之前，進(jìn)行上述的第一突出材接合工序、臨時(shí)接合工序、第 二突出材接合工序。(14)突出材切除工序在突出材切除工序中，在第四正式接合工序結(jié)束之后，將第一突出材2'及第二突出材3'從被接合金屬構(gòu)件1切除(參照圖1)。此時(shí)，最好除去形 成于被接合金屬構(gòu)件1的第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的毛邊。根據(jù)以上說明的本實(shí)施形態(tài)的接合方法，如圖1所示，即使第一金屬 構(gòu)件la及第二金屬構(gòu)件lb的厚度大，通過于第一側(cè)面C及第二側(cè)面D進(jìn) 行摩擦攪拌，也可從第一側(cè)面C至第二側(cè)面D埋設(shè)連續(xù)的間隙(參照圖30 的間隙119)。又，在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向及行進(jìn)方向設(shè)定成上述的狀 態(tài)的情況下，在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2上，即使從 第一側(cè)面C橫越至第二側(cè)面D形成連續(xù)的空洞缺陷R,、 R2，通過將第三正式 接合工序的開始位置SM3設(shè)于第一正式接合工序的開始位置SM,頂ij，將第四正 式接合工序的開始位置Sw4設(shè)定于第二正式接合工序的開始位置Sw2側(cè)而進(jìn) 行摩擦攪拌，也可形成將空洞缺陷Ri、 R2分別斷開的填充部S:至S4。艮P，在本實(shí)施形態(tài)中，正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向由于全部設(shè) 定成右旋轉(zhuǎn)，空洞缺陷R產(chǎn)生于表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域 W2的行進(jìn)方向左側(cè)的可能性變高，行進(jìn)方向的右側(cè)形成密度較高的塑性化 區(qū)域。利用如此的摩擦攪拌的特性，如圖l(a)及圖l(b)所示，在空洞缺陷 R,、 R2形成于第二金屬構(gòu)件lb的可能性變高的情況下，第三正式接合工序 及第四正式接合工序的正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的開始位置設(shè)定成如前所述 的狀態(tài)，藉此空洞缺陷R,、 R2的兩端可由密度較高的塑性化區(qū)域斷開。藉 此，可制造第一側(cè)面C與第二側(cè)面D之間的水密性及氣密性更高的被接合 金屬構(gòu)件1。于此，在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G橫切對接部Jl、 J2之際，塑性化區(qū)域 W,乃至W,可能形成氧化覆膜。例如，如圖7(b)所示，從被接合金屬構(gòu)件1 向第二突出材3進(jìn)行摩擦攪拌之際，在橫切過對接部J3時(shí)，在被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2之間所形成的氧化覆膜會(huì)巻入表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl 側(cè)。若正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G做右旋轉(zhuǎn)，則氧化覆膜形成于表面?zhèn)人苄曰?區(qū)域W1的行進(jìn)方向右側(cè)的可能性高，若左旋轉(zhuǎn)，則形成于表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū) 域W1的行進(jìn)方向左側(cè)的可能性高。但是，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，由于塑性化區(qū)域W,乃至W4的兩端部重復(fù)，斷開氧化覆膜，可制造高質(zhì)量的制品。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然如前所述進(jìn)行第二突出材接合工序、臨 時(shí)接合工序以及第一突出材接合工序，但并不限定于此。例如，不必連續(xù) 地進(jìn)行，每個(gè)工序也可以斷續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。又，在本實(shí)施形態(tài)中，雖 然使用一對突出材進(jìn)行臨時(shí)接合工序及正式接合工序，但不使用突出材而 進(jìn)行摩擦攪拌亦可。又，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然在第一預(yù)備工序之后直接 進(jìn)行第一正式接合工序，但在第一預(yù)備工序之后，進(jìn)行第二預(yù)備工序后， 連續(xù)地進(jìn)行第一正式接合工序及第二正式接合工序亦可。如前所述，本發(fā)明的特征在于在被接合金屬構(gòu)件1的外周四邊通過 摩擦攪拌而進(jìn)行接合之際，分別適當(dāng)?shù)卦O(shè)定正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向及行進(jìn)方向。即，在進(jìn)行摩擦攪拌之際，最好考慮產(chǎn)生空洞缺陷R的 可能性高的位置而設(shè)定正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向及行進(jìn)方向。在 第一實(shí)施形態(tài)中，雖然針對正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G全部做右旋轉(zhuǎn)的情況作 說明，但并不限于此，可根據(jù)正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向及行進(jìn)方 向而考慮各種接合的變化。 [第二實(shí)施形態(tài)]例如，在第一實(shí)施形態(tài)中，正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向雖然設(shè) 定成全部做右旋轉(zhuǎn)，但也可如第二實(shí)施形態(tài)般，全部設(shè)定為左旋轉(zhuǎn)。如圖15所示，將正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定成左方向，被 接合金屬構(gòu)件1的表面A于行進(jìn)方向Vi上進(jìn)行第一正式接合工序時(shí)，第二 正式接合工序是從第一正式接合工序的結(jié)束位置側(cè)向開始位置側(cè)(進(jìn)行方 向V2)而進(jìn)行摩擦攪拌。此時(shí)，由于正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G為左旋轉(zhuǎn)，空洞 缺陷R形成于表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的行進(jìn)方向右側(cè)的可能性變高，行進(jìn)方向左側(cè)形成密度較高的塑性化區(qū)域。即，此時(shí)容 易在第一金屬構(gòu)件la形成空洞缺陷R,、 R2。
因此，第三正式接合工序從第一接合工序的開始位置側(cè)于行進(jìn)方向v3
上進(jìn)行摩擦攪拌。然后，第四正式接合工序從第二接合工序的開始位置側(cè)
于行進(jìn)方向v,上進(jìn)行摩擦攪拌。根據(jù)所述第三正式接合工序及第四正式接 合工序，空洞缺陷R,、 R2的兩端被再度進(jìn)行摩擦攪拌，在密度較高的塑性 化區(qū)域被斷開。藉此，由于形成填充部S,至S4，第一側(cè)面C與第二側(cè)面D 之間的氣密性及水密性可更加提高。
艮P，如第一實(shí)施形態(tài)及第二實(shí)施形態(tài)所示，正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的 旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槿客较虻那闆r下，第二正式接合工序中的摩擦攪拌的開始 位置設(shè)定為第一正式接合工序中的摩擦攪拌的結(jié)束位置側(cè)，同時(shí)第三正式 接合工序中的摩擦攪拌的開始位置設(shè)定成第一正式接合工序中的摩擦攪拌 的開始位置側(cè)及第二正式接合工序的摩擦攪拌的開始位置側(cè)的其中之一， 第四正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置設(shè)定成第一正式接合工序中的 摩擦攪拌的開始位置側(cè)及第二正式接合工序的摩擦攪拌的開始位置側(cè)的其 中之另一。
又，例如，圖16所示的第三實(shí)施形態(tài)的接合方法與第一實(shí)施形態(tài)的不
同之處在于正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)椴煌较颉?br>
第三實(shí)施形態(tài)的接合方法在第一正式接合工序中，將正式接合用旋轉(zhuǎn)
工具G的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定成左旋轉(zhuǎn)，從第一側(cè)面C側(cè)向第二側(cè)面D側(cè)(參照行 進(jìn)方向V,')進(jìn)行摩擦攪拌。
另一方面，第二正式接合工序中將正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向 設(shè)定成右旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，將摩擦攪拌的開始位置設(shè)定于第一正式接合工序的 開始位置側(cè)，從第一側(cè)面C側(cè)向第二側(cè)面D側(cè)(參照行進(jìn)方向V2')進(jìn)行摩擦 攪拌。此時(shí)，形成于表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1的空洞缺陷義以及形成于背面?zhèn)?塑性化區(qū)域W2的空洞缺陷R2容易共同地形成于第一金屬構(gòu)件la上。
因此，第三正式接合工序?qū)⒄浇雍嫌眯D(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定成
33左旋轉(zhuǎn)的情況下，如圖16所示，將摩擦攪拌的開始位置設(shè)定成第一正式接 合工序的開始位置側(cè)，從表面A側(cè)向背面B側(cè)(參照行進(jìn)方向V3')進(jìn)行摩擦攪拌。另一方面，第四正式接合工序?yàn)閷⒄浇雍嫌眯D(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定成右旋轉(zhuǎn)的情況下，將摩擦攪拌的開始位置設(shè)定成第一正式接合工序的結(jié)束位置側(cè)，從表面A側(cè)向背面B側(cè)(參照行進(jìn)方向V,')進(jìn)行摩擦攪拌。 根據(jù)上述的第三正式接合工序及第四正式接合工序，空洞缺陷R,、 R2的兩 端被再度進(jìn)行摩擦攪拌，在密度較高的塑性化區(qū)域被斷開。藉此，由于形 成填充部S,至S4，第一側(cè)面C與第二側(cè)面D側(cè)的氣密性及水密性可以更加 提咼。艮P，如圖16所示，當(dāng)在第一正式接合工序中，使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具 G做左旋轉(zhuǎn)而設(shè)定成使第一金屬構(gòu)件la位于正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進(jìn) 方向右側(cè)，另一方面，在第二正式接合工序中，使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G 做右旋轉(zhuǎn)而設(shè)定成使第一金屬構(gòu)件la位于正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進(jìn)方 向左側(cè)時(shí)，第三正式接合工序及第四正式接合工序中，若正式接合用旋轉(zhuǎn) 工具G做右旋轉(zhuǎn)，則設(shè)定正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G，使第一金屬構(gòu)件la位于 行進(jìn)方向右側(cè)，若正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G做左旋轉(zhuǎn)，則設(shè)定正式接合用旋 轉(zhuǎn)工具G的行進(jìn)方向，使第一金屬構(gòu)件la位于行進(jìn)方向左側(cè)，如此可更提 高第一側(cè)面C與第二側(cè)面D側(cè)的氣密性及水密性。又，雖然并未具體地圖示，但當(dāng)在第一正式接合工序中，使正式接合 用旋轉(zhuǎn)工具G做右旋轉(zhuǎn)，設(shè)定成使第一金屬構(gòu)件la位于正式接合用旋轉(zhuǎn)工 具G的行進(jìn)方向右側(cè)，另一方面，在第二正式接合工序中，使正式接合用 旋轉(zhuǎn)工具G做左旋轉(zhuǎn)而設(shè)定成使第一金屬構(gòu)件la位于正式接合用旋轉(zhuǎn)工具 G的行進(jìn)方向左側(cè)時(shí)，第三正式接合工序及第四正式接合工序中，若正式接 合用旋轉(zhuǎn)工具G做右旋轉(zhuǎn)，則設(shè)定正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進(jìn)方向，使 第一金屬構(gòu)件la位于行進(jìn)方向左側(cè)，若正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G做左旋轉(zhuǎn)， 則設(shè)定正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進(jìn)方向，使第一金屬構(gòu)件la位于行進(jìn)方 向右側(cè)，如此可更提高第一側(cè)面C與第二側(cè)面D側(cè)的氣密性及水密性。換言之，在形成于表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl以及背面?zhèn)人苄曰?域W2的空洞缺陷K,、 I 2形成于第一金屬構(gòu)件la上時(shí)，在第三正式接合工序及第四 正式接合工序中，最好設(shè)定正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向及行進(jìn)方向 而使第一金屬構(gòu)件la側(cè)比第二金屬構(gòu)件lb側(cè)以更高密度進(jìn)行摩擦攪拌。
另一方面，形成于表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl以及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的 空洞缺陷R1、 R2形成于第二金屬構(gòu)件lb的情況下，在第三正式接合工序 及第四正式接合工序中，最好設(shè)定正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向及行 進(jìn)方向而使第二金屬構(gòu)件lb側(cè)比第一金屬構(gòu)件la側(cè)以更高密度進(jìn)行摩擦 攪拌。
而且，本發(fā)明可在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)做適當(dāng)?shù)淖兏?。例如?本實(shí)施形態(tài)的摩擦攪拌裝置雖然是從被接合金屬構(gòu)件的上方進(jìn)行摩擦攪 拌，但不限于此，在被接合金屬構(gòu)件的周圍，正式接合用旋轉(zhuǎn)工具邊移動(dòng) 邊進(jìn)行摩擦攪拌亦可。又，第一金屬構(gòu)件la及第二金屬構(gòu)件lb可為中空 的構(gòu)件。
又，在本實(shí)施形態(tài)中，作為從被接合金屬構(gòu)件1的側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌 的側(cè)面正式接合工序，雖然是相對于被接合金屬構(gòu)件1的第一側(cè)面C進(jìn)行 摩擦攪拌的第三正式接合工序、相對于第二側(cè)面D而進(jìn)行摩擦攪拌的第四 正式接合工序，但僅相對于任一邊的側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌亦可。
本發(fā)明的第四實(shí)施形態(tài)的接合方法，如圖17所示，相對于使第一金屬 構(gòu)件201a與第二金屬構(gòu)件201b對接而形成的被接合金屬構(gòu)件201的對接 部J21從表面A、背面B、第一側(cè)面C及第二側(cè)面D進(jìn)行摩擦攪拌，第一金 屬構(gòu)件201a與第二金屬構(gòu)件201b具備本體部與比本體部還薄的臺(tái)階部。 然后，形成于第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的塑性化區(qū)域的延長距離比被接合 金屬構(gòu)件201的對接部J21的厚度還大。
第一金屬構(gòu)件201a及第二金屬構(gòu)件201b，如圖18所示，為大略相同
形狀的構(gòu)件，具備厚度大的本體部Q以及在本體部Q的端部形成的厚度薄 的臺(tái)階部R。第一金屬構(gòu)件201a及第二金屬構(gòu)件201b由鋁、鋁合金、銅、 銅合金、鈦、鈦合金、鎂、鎂合金等可摩擦攪拌的金屬材料構(gòu)成。在以下的說明中，第一金屬構(gòu)件201a的表面為表面212a、背面為背 面213a、 一邊的側(cè)面為側(cè)面214a以及另一邊的側(cè)面為側(cè)面215a。又，臺(tái) 階部R的表面為臺(tái)階部表面217a、相對于臺(tái)階部表面217a垂直地形成的臺(tái) 階部R的端面為臺(tái)階部端面218a、從臺(tái)階部表面217a垂直豎立的面為垂直 面216a。臺(tái)階部端面218a的高度以pi形成，臺(tái)階部表面217a的寬度以 p2形成，垂直面216a的高度以p3形成。
另一方面，第二金屬構(gòu)件201b的表面為表面212b、背面為背面213b、 一邊的側(cè)面為側(cè)面214b以及另一邊的側(cè)面為側(cè)面215b。又，臺(tái)階部R的表 面為臺(tái)階部表面217b、相對于臺(tái)階部表面217b形成垂直的臺(tái)階部R的端面 為臺(tái)階部端面218b、在本體部Q側(cè)從臺(tái)階部表面217b垂直而形成的面為垂 直面216b。臺(tái)階部端面218b的高度以ql形成，臺(tái)階部表面217b的寬度以 q2形成，垂直面216b的高度以q3形成。
第一金屬構(gòu)件201a及第二金屬構(gòu)件201b的側(cè)面間的長度形成為大略 相等的同時(shí)，相向的臺(tái)階部R分別形成為p1 —q3、 p2 —q2、 p3 —ql。
接著，針對第四實(shí)施形態(tài)的接合方法做說明。第四實(shí)施形態(tài)的接合方 法包括(l)準(zhǔn)備工序、(2)第一預(yù)備工序、(3)第一正式接合工序、(4)第 二預(yù)備工序、(5)第二正式接合工序、(6)第三準(zhǔn)備工序、(7)第三預(yù)備工序、 (8)第三正式接合工序、(9)第四預(yù)備工序、(IO)第四正式接合工序。而且， 將第三正式接合工序及第四正式接合工序結(jié)合而稱為側(cè)面正式接合工序。 又，與第一實(shí)施形態(tài)重復(fù)的部分省略其說明。
(l)準(zhǔn)備工序
在準(zhǔn)備工序中，具備使第一金屬構(gòu)件201a與第二金屬構(gòu)件201b對 接而形成被接合金屬構(gòu)件201的對接工序、將第一突出材202及第二突出 材203配置于被接合金屬構(gòu)件201的兩側(cè)面的突出材配置工序、將第一突 出材202及第二突出材203與被接合金屬構(gòu)件201通過熔接而臨時(shí)接合的 熔接工序、將被接合金屬構(gòu)件201設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上 的設(shè)置工序。
對接工序，如圖18(a)及圖18(b)所示，其使第一金屬構(gòu)件201a的垂直面216a、臺(tái)階部表面217a及臺(tái)階部端面218a分別與第二金屬構(gòu)件201b的臺(tái)階部端面218b、臺(tái)階部表面217b及垂直面216b相向而使兩者對接。又，第一金屬構(gòu)件201a的表面212a與第二金屬構(gòu)件201b的表面212b齊平，第一金屬構(gòu)件201a的背面213a與第二金屬構(gòu)件201b的表面213b齊平。又，第一金屬構(gòu)件201a的一邊的側(cè)面214a與第二金屬構(gòu)件201b的一邊的側(cè)面214b齊平，第一金屬構(gòu)件201a的另一邊的側(cè)面215a與第二金屬構(gòu)件201b的另一邊的側(cè)面215b齊平。如圖17及圖18 (b)所示，通過對接工序，在第一金屬構(gòu)件201a與第二金屬構(gòu)件201b的對接面上形成對接部J21。
而且，被接合金屬構(gòu)件201的表面為表面A、背面為背面B、 一邊的側(cè)面為第一側(cè)面C以及另一邊的側(cè)面為第二側(cè)面D。又，在第一側(cè)面C及第二側(cè)面D中，形成對接部J21的各平面線形為Ll、 L2及L3。平面線形L2分別相對于平面線形Ll及平面線形L3形成垂直。
在突出材配置工序中， 一對突出材配置于被接合金屬構(gòu)件201的兩側(cè)面。第一突出材202及第二突出材203，如圖19及圖20所示，夾持對接部J21而配置，具備能夠分別覆蓋第一側(cè)面C及第二側(cè)面D上出現(xiàn)的對接部J21的尺寸及形狀。第一突出材202及第二突出材203分別具備與被接合金屬構(gòu)件201的尺寸相同的厚度尺寸，第一突出材202及第二突出材203的表面及背面與被接合金屬構(gòu)件201的表面A及背面B齊平。雖然第一突出材202及第二突出材203的材質(zhì)并無限制，但在本實(shí)施形態(tài)中由與被接合金屬構(gòu)件201為相同組成的金屬材料形成。
在熔接工序中，如圖19所示，將被接合金屬構(gòu)件201與第一突出材202所形成的內(nèi)側(cè)角部202a、 202b熔接而將被接合金屬構(gòu)件201與第一突出材202作臨時(shí)接合。而且，將被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材203所形成的內(nèi)側(cè)角部203a、203b熔接而將被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材203作臨時(shí)接合。而且，可跨越內(nèi)側(cè)角部202a、 202b及內(nèi)側(cè)角部203a、 203b的全長而連續(xù)地實(shí)施熔接，也可斷續(xù)地實(shí)施熔接。
在設(shè)置工序中，將第一突出材202及第二突出材203臨時(shí)熔接后的被接合金屬構(gòu)件201載置于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上，例如使用夾具而約束成無法移動(dòng)。本實(shí)施形態(tài)的所述摩擦攪拌裝置為設(shè)定成從被接合金
屬構(gòu)件201的上方進(jìn)行摩擦攪拌的裝置。(2)第一預(yù)備工序
在第一預(yù)備工序中，對于出現(xiàn)在被接合金屬構(gòu)件201的表面A上的對接部J21，使用小型的旋轉(zhuǎn)工具F進(jìn)行臨時(shí)接合。本實(shí)施形態(tài)的第一預(yù)備工序包括使被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材203的對接部J23接合的第二突出材接合工序、接合被接合金屬構(gòu)件201的對接部J21的接合工序、使被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材202的對接部J22接合的第一突出材接合工序、以及在第一正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置形成下孔的下孔形成工序。
在第一預(yù)備工序中，如圖20所示，使一個(gè)臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具移動(dòng)而形成連續(xù)(日文 一筆書含)的移動(dòng)軌跡，對于對接部J23、 J21、 J22連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。S卩，使插入摩擦攪拌的開始位置Sp,的臨時(shí)接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2(參照圖20)在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié)束位置EP1。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然將摩擦攪拌的開始位置Sp,設(shè)于第二突出材203上，將摩擦攪拌的結(jié)束位置Ep,設(shè)于第一突出材202上，但開始位置Sp,與結(jié)束位置Ep,的位置并無限定。
如圖20所示，使小型旋轉(zhuǎn)工具F位于設(shè)在第二突出材203的適當(dāng)位置的開始位置Sp,的正上方，接著，使小型旋轉(zhuǎn)工具F邊旋轉(zhuǎn)邊下降而將攪拌銷F2壓附于開始位置SP1。攪拌銷F2的全體進(jìn)入第二突出材203，而且肩部F1的下端面Fll的整個(gè)面接觸于第二突出材203的表面之后，使小型旋轉(zhuǎn)工具F邊旋轉(zhuǎn)邊朝第二突出材接合工序的起點(diǎn)s3做相對移動(dòng)。使小型旋轉(zhuǎn)工具F做相對移動(dòng)而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到第二突出材接合工序的起點(diǎn)s3為止，之后小型旋轉(zhuǎn)工具F在起點(diǎn)s3不脫離而依此狀態(tài)移行至第二突出材接合工序。
在第二突出材接合工序中，對于第二突出材203與被接合金屬構(gòu)件201的對接部J23進(jìn)行摩擦攪拌。具體而言，在被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材203的接縫(邊界線)上設(shè)定摩擦攪拌的路徑，沿著該路徑使小型旋轉(zhuǎn)工具F做相對移動(dòng)，對于對接部J23進(jìn)行摩擦攪拌。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，小型旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離而從第二突出材接合工序的起點(diǎn)s3至終點(diǎn)e3連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。
而且，當(dāng)小型旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2進(jìn)入對接部J23時(shí)，欲將被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材203拉離的力產(chǎn)生作用，但由于將被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材203所形成的內(nèi)側(cè)角部203a、 203b(參照圖21)通過熔接而進(jìn)行臨時(shí)接合，可防止被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材203之間形成開孔。
在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)第二突出材接合工序的終點(diǎn)e3之后，在終點(diǎn)e3不結(jié)束摩擦攪拌而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl，依此狀態(tài)移行至臨時(shí)接合工序。g卩，從第二突出材接合工序的終點(diǎn)e3到臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl，小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而繼續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌，而且，小型旋轉(zhuǎn)工具F在起點(diǎn)sl不脫離而移行至臨時(shí)接合工序。如此，在第二突出材接合工序的終點(diǎn)e3，不需要進(jìn)行小型旋轉(zhuǎn)工具F的脫離作業(yè)，而且，在臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl，不需要進(jìn)行小型旋轉(zhuǎn)工具F的插入作業(yè)，因此可達(dá)到預(yù)備性的接合作業(yè)的效率化、迅速化。
在臨時(shí)接合工序中，對于被接合金屬構(gòu)件201的對接部J21進(jìn)行摩擦攪泮。具體而言，在被接合金屬構(gòu)件201的接縫(邊界線)上設(shè)定摩擦攪拌的路徑，通過沿該路徑使小型旋轉(zhuǎn)工具F做相對移動(dòng)，而跨越對接部J21的全長連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，小型旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離而從臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl至終點(diǎn)el連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。
在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el之后，在終點(diǎn)el摩擦攪拌不結(jié)束而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到第一突出材接合工序的起點(diǎn)s2，依此狀態(tài)移行至第一突出材接合工序。即，從臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el至第一突出材接合工序的起點(diǎn)s2，小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而繼續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌，而且，在起點(diǎn)s2，小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而移行至第一突出材接合工序。
在第一突出材接合工序中，對被接合金屬構(gòu)件201與第一突出材202的對接部J22進(jìn)行摩擦攪拌。具體而言，將摩擦攪拌的路徑設(shè)定于被接合
金屬構(gòu)件201與第一突出材202的接縫(邊界線)上，沿該路徑使小型旋轉(zhuǎn)工具F做相對移動(dòng)，而對對接部J22進(jìn)行摩擦攪拌。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，小型旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離而從第一突出材接合工序的起點(diǎn)s2至終點(diǎn)e2連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。
又，當(dāng)小型旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2進(jìn)入對接部J22時(shí)，欲將被接合金屬構(gòu)件201與第一突出材202拉離的力產(chǎn)生作用，但由于將被接合金屬構(gòu)件201與第一突出材202所形成的內(nèi)側(cè)角部202a、 202b通過熔接而進(jìn)行臨時(shí)接合，可防止被接合金屬構(gòu)件201與第一突出材202之間形成開孔。
在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)第一突出材接合工序的終點(diǎn)e2之后，在終點(diǎn)e2摩擦攪拌不結(jié)束而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到設(shè)于第一突出材202的結(jié)束位置En為止。而且在本實(shí)施形態(tài)中，結(jié)束位置Epj設(shè)于出現(xiàn)在被接合金屬構(gòu)件201的表面A側(cè)的接縫(邊界線)的延長線上。另外，結(jié)束位置Ep,也是后述的第一正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置SMI。
在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)結(jié)束位置EP1之后，使小型旋轉(zhuǎn)工具F邊旋轉(zhuǎn)邊上升，而使攪拌銷F2從結(jié)束位置EpJ兌離。
下孔形成工序?yàn)樵诘谝徽浇雍瞎ば虻哪Σ翑嚢璧拈_始位置形成下孔的工序(參照圖4(b))。在本實(shí)施形態(tài)的下孔形成工序中，下孔(未圖示)形成于設(shè)定在第一突出材202的表面的Sm,上。
(3)第一正式接合工序
第一正式接合工序?yàn)槭贡唤雍辖饘贅?gòu)件201的表面A側(cè)的對接部J21真正地接合的工序。在本實(shí)施形態(tài)的第一正式接合工序中，使用大型旋轉(zhuǎn)工具G，對臨時(shí)接合狀態(tài)下的對接部J21從被接合金屬構(gòu)件201的表面A側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌。
在第一正式接合工序中，如圖21所示，使右旋轉(zhuǎn)的大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2插入(壓入)開始位置SM1，插入的攪拌銷G2在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié)束位置Em,。 g卩，在第一正式接合工序中，從下孔P1開始摩擦攪拌，而連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌直到結(jié)束位置Em,為止。
40而且，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然在第一突出材202上設(shè)置摩擦攪拌的開
始位置Sm,，在第二突出材203上設(shè)置結(jié)束位置EM1，但開始位置SM,與結(jié)束
位置Em,的位置并無限定。
參照圖21更詳細(xì)地說明第一正式接合工序。
首先，如圖21所示，使大型旋轉(zhuǎn)工具G位于下孔(開始位置SJ的正上方，接著使大型旋轉(zhuǎn)工具G邊做右旋轉(zhuǎn)邊下降而使攪拌銷G2的前端插入下孔。當(dāng)攪拌銷G2全體進(jìn)入第一突出材202且肩部Gl的下端面Gll的整個(gè)面接觸于第一突出材202的表面之后， 一邊進(jìn)行摩擦攪拌， 一邊使大型旋轉(zhuǎn)工具G向被接合金屬構(gòu)件201的對接部J21的一端做相對移動(dòng)，而且橫切對接部J22而突入對接部J21。當(dāng)使大型旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)時(shí)，在其攪拌銷G2周圍的金屬依次塑性流動(dòng)化的同時(shí)，在從攪拌銷G2分離的位置上，塑性流動(dòng)化的金屬再度硬化而形成塑性化區(qū)域(以下稱為"表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W21")。
在被接合金屬構(gòu)件201的對接部J21，將摩擦攪拌的路徑設(shè)定于被接合金屬構(gòu)件201的接縫上(臨時(shí)接合工序中的移動(dòng)軌跡上)，通過沿該路徑使大型旋轉(zhuǎn)工具G作相對移動(dòng)，從對接部J21的一端至另一端連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。使大型旋轉(zhuǎn)工具G相對移動(dòng)到對接部J21的另一端之后，進(jìn)行摩擦攪拌同時(shí)橫切過對接部J23，依此狀態(tài)朝結(jié)束位置Em,作相対移幼。
在大型旋轉(zhuǎn)工具G到達(dá)結(jié)束位置EM之后，使大型旋轉(zhuǎn)工具G邊旋轉(zhuǎn)邊上升而使攪拌銷G2從結(jié)束位置E^脫離。
(4)第二預(yù)備工序
在第二預(yù)備工序中，對出現(xiàn)于被接合金屬構(gòu)件201的背面B的對接部J21而使用小型旋轉(zhuǎn)工具F進(jìn)行臨時(shí)接合。第二預(yù)備工序包括使被接合金屬構(gòu)件201與第一突出材202接合的第一突出材接合工序、接合被接合金屬構(gòu)件201的對接部J21的臨時(shí)接合工序、使被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材202的對接部J23接合的第二突出材接合工序、在第二正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置形成下孔的下孔形成工序。
第二預(yù)備工序除了在被接合金屬構(gòu)件201的背面B進(jìn)行之外，其它與第一預(yù)備工序大略相同，因此省略其說明。
(5) 第二正式接合工序
第二正式接合工序?yàn)閷Ρ唤雍辖饘贅?gòu)件201的背面B側(cè)的對接部J21 做真正接合的工序。在本實(shí)施形態(tài)的第二正式接合工序中，使用大型旋轉(zhuǎn)
工具G，而對臨時(shí)接合狀態(tài)的對接部J21從被接合金屬構(gòu)件201的背面B 側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌。
第二正式接合工序中，如圖22所示，將右旋轉(zhuǎn)的大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪 拌銷G2插入(壓入)開始位置SM2，插入的攪拌銷G2在中途不脫離而移動(dòng)至 結(jié)束位置Em2。通過第二正式接合工序，在被接合金屬構(gòu)件201的背面B形 成背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W22。第二正式接合工序除了在被接合金屬構(gòu)件201 的背面B進(jìn)行之外，其余與上述的第一正式接合工序大略相同，詳細(xì)的說 明省略。
而且，在第二正式接合工序結(jié)束之后，將第一突出材202及第二突出 材203從被接合金屬構(gòu)件201切除。
(6) 第三準(zhǔn)備工序
第三準(zhǔn)備工序，在本實(shí)施形態(tài)中，包括將第一突出材204與第二突 出材205配置于被接合金屬構(gòu)件201的對接部J21的兩側(cè)的突出材配置工 序、將第一突出材204與第二突出材205通過熔接而臨時(shí)接合于被接合金 屬構(gòu)件201的熔接工序、將被接合金屬構(gòu)件201設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌 裝置的臺(tái)架上的設(shè)置工序。
突出材配置工序，如圖23所示，將一對突出材配置于被接合金屬構(gòu)件 201的表面A及背面B。第一突出材204及第二突出材205，如圖23所示， 夾持對接部J21而配置，具備能夠分別覆蓋呈現(xiàn)于表面A及背面B的對接 部J21的尺寸及形狀。第一突出材204及第二突出材205的表面及背面分 別與被接合金屬構(gòu)件201的第一側(cè)面C及第二側(cè)面D齊平。第一突出材204 及第二突出材205的材質(zhì)雖然并無限制，但在本實(shí)施形態(tài)中由與被接合金 屬構(gòu)件201為相同組成的金屬材料形成。
在熔接工序中，將被接合金屬構(gòu)件201與第一突出材204及第二突出材205所形成的內(nèi)側(cè)角部熔接而將被接合金屬構(gòu)件201與第一突出材204 及第二突出材205作臨時(shí)接合。
在設(shè)置工序中，將第一突出材204及第二突出材205臨時(shí)熔接后的被 接合金屬構(gòu)件201載置于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上，例如使用夾具 而約束成無法移動(dòng)。
(7)第三預(yù)備工序
包括使被接合金屬構(gòu)件201與第一突出材204的對接部J24接合的 第一突出材接合工序、接合被接合金屬構(gòu)件201的對接部J21的接合工序、 使被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材205的對接部J25接合的第二突出材 接合工序、以及在第三正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置形成下孔的 下孔形成工序。
在第一突出材接合工序中，對于第一突出材204與被接合金屬構(gòu)件201 的對接部J24進(jìn)行摩擦攪拌。具體而言，在被接合金屬構(gòu)件201與第一突 出材204的接縫(邊界線)上設(shè)定摩擦攪拌的路徑，沿著該路徑使小型旋轉(zhuǎn) 工具F做相對移動(dòng)，對于對接部J24進(jìn)行摩擦攪拌。而且，在本實(shí)施形態(tài) 中，小型旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離而從第一突出材接合工序的起點(diǎn)nl至終 點(diǎn)n2連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。
小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)終點(diǎn)n2之后，小型旋轉(zhuǎn)工具F臨時(shí)進(jìn)入第一突出 材204側(cè)，進(jìn)行摩擦攪拌直到臨時(shí)接合工序的基點(diǎn)n3為止。在小型旋轉(zhuǎn)工 具F到達(dá)基點(diǎn)n3之后，小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而沿著對接部J21實(shí)施臨時(shí) 接合工序。本實(shí)施形態(tài)的對接部J21由于由平面線形L1、 L2、 L3所構(gòu)成， 在每個(gè)折曲點(diǎn)C1、 C2使方向改變90度，同時(shí)使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)而進(jìn) 行摩擦攪拌。
在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)基點(diǎn)n6之后，小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而臨時(shí)進(jìn) 入第二突出材205側(cè)，移動(dòng)至第二突出材接合工序的起點(diǎn)n7。在小型旋轉(zhuǎn) 工具F到達(dá)起點(diǎn)n7之后，沿著對接部J205而進(jìn)行摩擦攪拌直到終點(diǎn)n8為 止。在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)n8之后，進(jìn)入第二突出材205側(cè)，在結(jié)束位置 EP3使小型旋轉(zhuǎn)工具F脫離。而且，結(jié)束位置Ep3成為后述的第三正式接合工序的幵始位置Sm3。
下孔形成工序?yàn)樵诘谌浇雍瞎ば虻哪Σ翑嚢璧拈_始位置形成下孔 的工序。在本實(shí)施形態(tài)的下孔形成工序中，下孔形成于設(shè)定在第二突出材5 的表面的Sm3上。在下孔形成工序中，由于與上述的形態(tài)大略相同，因此省 略詳細(xì)的說明。
(8)第三正式接合工序
第三正式接合工序?yàn)閷Ρ唤雍辖饘贅?gòu)件201的第一側(cè)面C處的對接部 J21做真正接合的工序。在本實(shí)施形態(tài)的第三正式接合工序中，使用大型旋 轉(zhuǎn)工具G，而對臨時(shí)接合狀態(tài)的對接部J21從被接合金屬構(gòu)件201的第一側(cè) 面C進(jìn)行摩擦攪拌。
第三正式接合工序，如圖24所示，將左旋轉(zhuǎn)的大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌 銷G2插入(壓入)開始位置SM:,，插入的攪拌銷G2在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié) 束位置Em3。 g卩，在第三正式接合工序中，從設(shè)定于第二突出材5的開始位 置Sw3的下孔(未圖示)開始摩擦攪拌，直到設(shè)定于第一突出材204的結(jié)束位 置EM3為止連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。
而且，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然將摩擦攪拌的開始位置SM3設(shè)于第二突出 材205，結(jié)束位置Em3沒于第一突出材204，但開始位置Sw3與結(jié)束位置EM3 的位置并無限定。
第三正式接合工序，如圖24所示，使大型旋轉(zhuǎn)工具G位于開始位置 SMI的正上方，接著使大型旋轉(zhuǎn)工具G邊做右旋轉(zhuǎn)邊下降而使攪拌銷G2的前 端插入下孔(未圖示)。當(dāng)攪拌銷G2全體進(jìn)入第二突出材205且肩部Gl的 下端面Gll的整個(gè)面接觸于第二突出材205的表面之后， 一邊進(jìn)行摩擦攪 拌， 一邊使大型旋轉(zhuǎn)工具G向被接合金屬構(gòu)件201的對接部J21的基點(diǎn)n6 做相對移動(dòng)，而突入對接部J21。當(dāng)使大型旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)時(shí)，在其攪拌銷 G2周圍的金屬依次塑性流動(dòng)化的同時(shí)，在從攪拌銷G2分離的位置上，塑性 流動(dòng)化的金屬再度硬化而形成塑性化區(qū)域(以下稱為"第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū) 域W23"。'
本實(shí)施形態(tài)的對接部J21由于由平面線形L1、 L2、 L3所形成，在每個(gè)
44曲折點(diǎn)C2、 Cl使方向改變90度，同時(shí)使大型旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)而進(jìn)行摩擦 攪拌。然后，大型旋轉(zhuǎn)工具G通過基點(diǎn)n3而到達(dá)結(jié)束位置Em:,之后，在結(jié) 束位置Ew3使大型旋轉(zhuǎn)工具G脫離。根據(jù)第三正式接合工序，表面?zhèn)人苄曰?區(qū)域W21及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W22(參照圖17)與第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3 重復(fù)的同時(shí)，能夠跨越出現(xiàn)在第一側(cè)面C上的對接部J21的全長而進(jìn)行摩 擦攪拌。
(9) 第四預(yù)備工序
第四預(yù)備工序，如圖25所示，對于出現(xiàn)在被接合金屬構(gòu)件201的第二 側(cè)面D上的對接部J21使用小型旋轉(zhuǎn)工具F進(jìn)行臨時(shí)接合。第四預(yù)備工序 包括第一突出材接合工序、接合被接合金屬構(gòu)件201的對接部J21的臨 時(shí)接合工序、使被接合金屬構(gòu)件201與第二突出材205的對接部J25接合 的第二突出材接合工序、以及在第四正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位 置形成下孔的下孔形成工序。
而且，第四預(yù)備工序除了在第二側(cè)面D進(jìn)行之外，由于與第三預(yù)備工 序大略相同，省略其詳細(xì)說明。
(10) 第四正式接合工序
第四正式接合工序，如圖25所示，其為對被接合金屬構(gòu)件201的第二 側(cè)面D處的對接部J21做真正接合的工序。在本實(shí)施形態(tài)的第四正式接合 工序中，使用大型旋轉(zhuǎn)工具G，而對臨時(shí)接合狀態(tài)的對接部J21從被接合金 屬構(gòu)件201的第二側(cè)面D進(jìn)行摩擦攪拌。
第四正式接合工序，如圖25所示，將右旋轉(zhuǎn)的大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌 銷G2插入(壓入)開始位置SM4，插入的攪拌銷G2在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié) 束位置Em4。 g卩，在第四正式接合工序中，從設(shè)定于第二突出材205的開始 位置SM4的下孔(未圖示)開始摩擦攪拌，沿著對接部J21直到設(shè)定于第一突 出材204的結(jié)束位置EM4為止連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌。根據(jù)第四正式接合工序， 第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W24形成于被接合金屬構(gòu)件201的第二側(cè)面D上。 第四正式接合工序除了在第二側(cè)面D進(jìn)行之外，其余與第三正式接合工序 大略相同，省略其詳細(xì)說明。而且，在第四正式接合工序結(jié)束之后，將一對突出材從被接合金屬構(gòu)件201切除。
根據(jù)以上說明的本實(shí)施形態(tài)的接合方法，如圖24及圖25所示，在第 一側(cè)面C及第二側(cè)面D內(nèi)的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W23及第二側(cè)面?zhèn)人苄?化區(qū)域W24由平面線形Ll、 L2、 L3形成。藉此，由于平面線形Ll、 L2及 L3的延長距離的和大于被接合金屬構(gòu)件201的厚度lh的長度，可確保摩擦 攪拌區(qū)域變長。因此，作用于被接合金屬構(gòu)件201的接合部的應(yīng)力分散而 可提高接合強(qiáng)度。又，根據(jù)第三正式接合工序及第四正式接合工序，表面 側(cè)塑性化區(qū)域W21及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W22與第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W23 及第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W24重復(fù)的同時(shí)，可跨越出現(xiàn)在第一側(cè)面C、第二 側(cè)面D上的對接部J21的全長而進(jìn)行摩擦攪拌。藉此，可提高被接合金屬 構(gòu)件201的氣密性及水密性。
又，本實(shí)施形態(tài)的接合方法由于使對接部J21成為直線的組合，所以 對接面的成形變得容易，同時(shí)可容易地進(jìn)行摩擦攪拌的作業(yè)。又，在本實(shí) 施形態(tài)中，在折曲點(diǎn)C1，平面線形L1與平面線形L2形成90度的同時(shí)，在 折曲點(diǎn)C2，平面線形L2與平面線形L3形成90度。因此，在摩擦攪拌的接 合時(shí)，沿著對接部J21的平面線形移動(dòng)的大型旋轉(zhuǎn)工具G由于在折曲點(diǎn)Cl、 C2臨時(shí)停止，所以在折曲點(diǎn)C1、C2會(huì)比其它部分進(jìn)行更長時(shí)間的摩擦攪袢。 藉此，在折曲點(diǎn)C1、 C2，通過進(jìn)行長時(shí)間的摩擦攪拌，可不產(chǎn)生接合缺陷 地實(shí)施加工，在接合部可提升氣密性及水密性。
又，在第四實(shí)施形態(tài)中，在第一正式接合工序及第二正式接合工序中， 由于使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G做右旋轉(zhuǎn)，所以可能會(huì)在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域 W21及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W22的第二金屬構(gòu)件201b側(cè)形成空洞缺陷(未圖 示)。因此，在第三正式接合工序中，使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G作左旋轉(zhuǎn)而 從背面B向表面A移動(dòng)，藉此第二金屬構(gòu)件201b側(cè)進(jìn)行較高密度的摩擦攪 拌。又，在第四正式接合工序中，使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G作右旋轉(zhuǎn)而從 背面B向表面A移動(dòng)，藉此第二金屬構(gòu)件201b側(cè)進(jìn)行較高密度的摩擦攪拌。 藉此，可將在第一正式接合工序及第二正式接合工序可能形成的空洞缺陷 確實(shí)地?cái)嚅_。又，通過使用突出材，可正確而迅速地進(jìn)行第一正式接合工序、第二 正式接合工序、第三正式接合工序及第四正式接合工序。又，通過各突出 材與被接合金屬構(gòu)件201作臨時(shí)接合，可防止在進(jìn)行第一正式接合工序、 第二正式接合工序、第三正式接合工序及第四正式接合工序之際產(chǎn)生開孔。
而且，在本實(shí)施形態(tài)中，側(cè)面正式接合工序雖然在第一側(cè)面C及第二
側(cè)面D兩邊進(jìn)行，但不一定要在兩面進(jìn)行，至少在一邊進(jìn)行即可。
以上，雖然對于本發(fā)明以較佳實(shí)施形態(tài)作說明，但本發(fā)明不限于所述 各實(shí)施形態(tài)，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可變更適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。
例如，出現(xiàn)在第一側(cè)面C及第二側(cè)面D上的對接部J21并不限于第四 實(shí)施形態(tài)的平面線形，可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。即，在第四實(shí)施形態(tài)中，雖然利用 三根平面線形Ll、 L2、 L3與二點(diǎn)折曲點(diǎn)Cl、 C2的組合所形成的對接部J21， 對接部J21的平面線形的延長距離比被接合金屬構(gòu)件201的厚度lh還大， 但對接部J21的形狀并不限于前述實(shí)施形態(tài)所表示的，可作適當(dāng)?shù)脑O(shè)定。
圖26為本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的變形例的第一側(cè)面C的平面圖，(a)為第 一變形例，(b)為第二變形例，(c)為第三變形例。
例如，如圖26(a)所示，也可將對接部J22相對于被接合金屬構(gòu)件201， 的厚度方向傾斜地配置，藉此對接部J22不設(shè)置折曲點(diǎn)即可確保比被接合 金屬構(gòu)件201的厚度lh還大的平面線形L的延長距離。根據(jù)上述的對接部 J22，由于進(jìn)行摩擦攪拌的平面線形L的延長距離比被接合金屬構(gòu)件201的 厚度lh還長，可確保摩擦攪拌的距離變長，接合強(qiáng)度可變高。
又，如圖26(b)或圖26(c)所示的對接部J23、 J24，也可以用二根平 面線形Ll、 L2與一個(gè)折曲點(diǎn)Cl的組合。根據(jù)如此的構(gòu)造，由于大型旋轉(zhuǎn) 工具G的移動(dòng)在折曲點(diǎn)Cl臨時(shí)停止，所以與前述實(shí)施形態(tài)所表示的相同， 可確實(shí)地進(jìn)行摩擦攪拌。而且，在此情況下，折曲點(diǎn)C1的內(nèi)角的角度并無 限定，只要適當(dāng)設(shè)定即可。
圖27為本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的變形例的第一側(cè)面C的平面圖。(a)為第 四變形例、(b)為第五變形例、(c)為第六變形例、(d)為第七變形例。
在第四實(shí)施形態(tài)中，雖然在平面線形L1、 L2或平面線形L2、 L3相交的角度為直角的二個(gè)位置設(shè)置折曲點(diǎn)Cl、 C2，但折曲點(diǎn)Cl、 C2的角度并無 限定。例如，如圖27(a)、 27(b)所示的對接部J25、 J26所示，在二個(gè)折曲 點(diǎn)Cl'、 C2'上的平面線形Ll、 L2或平面線形L2、 L3相交的角度例如為120 度也可以達(dá)到相同的效果。
又，對接部的平面線形的折曲點(diǎn)的數(shù)量也可在二個(gè)以上的位置形成， 適當(dāng)?shù)卦O(shè)定即可。例如，如圖27(c)所示的對接部J27及圖27(d)所示的對 接部J28，折曲點(diǎn)的數(shù)量為四個(gè)或六個(gè)亦可。如此，折曲點(diǎn)的數(shù)量增加，使 大型旋轉(zhuǎn)工具G的移動(dòng)速度變慢，或者是使大型旋轉(zhuǎn)工具G的移動(dòng)多次停 止，可更確實(shí)地進(jìn)行被接合金屬構(gòu)件201'的接合，進(jìn)行接合強(qiáng)度、氣密性 及水密性優(yōu)良的接合。
圖28為本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的變形例的第一側(cè)面C的平面圖，為第八變 形例。
在第四實(shí)施形態(tài)中，雖然通過三根平面線形L1、 L2、 L3的組合而形成 對接部J21，但如圖28所示的對接部J8，對接部J8的平面線形也可形成 為曲線狀。通過將對接部J8形成此形狀，可使平面線形的延長距離比被接 合金屬構(gòu)件201的厚度lh還長。而且，在對接部的平面線形形成為曲線狀 時(shí)，形成的曲線線形并不限定于圖28所示的對接部J28的曲線線形。
而且，在本實(shí)施形態(tài)的摩擦攪拌中，第一突出材及第二突出材可根據(jù) 需要而配置，也可省略。又，摩擦攪拌時(shí)的金屬構(gòu)件的固定方法等并無限 定，可選定適當(dāng)?shù)墓侄?。又，在本?shí)施形態(tài)中，側(cè)面正式接合工序雖 然是連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌，但若由側(cè)面正式接合工序所形成的塑性化區(qū)域 的延長距離比被接合金屬構(gòu)件的厚度尺寸還大，則可斷斷續(xù)續(xù)地進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種接合方法，相對于將第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件對接而形成的被接合金屬構(gòu)件使旋轉(zhuǎn)工具移動(dòng)以進(jìn)行摩擦攪拌，其特征在于，包括第一正式接合工序，相對于所述第一金屬構(gòu)件與所述第二金屬構(gòu)件的對接部，從所述被接合金屬構(gòu)件的表面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌；第二正式接合工序，相對于所述對接部從所述被接合金屬構(gòu)件的背面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌；以及側(cè)面正式接合工序，相對于所述對接部從所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌，使所述第一正式接合工序以及第二正式接合工序所形成的塑性化區(qū)域與所述側(cè)面正式接合工序所形成的的塑性化區(qū)域重復(fù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于，所述側(cè)面正式接合工 序包括從所述被接合金屬構(gòu)件的一邊的側(cè)面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌的第三正式 接合工序、以及從所述被接合金屬構(gòu)件的另一邊的側(cè)面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌的 第四正式接合工序。
3. 如權(quán)利要求2所述的接合方法，其特征在于，當(dāng)在所述第一正式接 合工序至第四正式接合工序中所述旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橥较驎r(shí)，所述第二正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置設(shè)定為所述第一正式 接合工序中的摩擦攪拌的結(jié)束位置側(cè)；所述第三正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置設(shè)定為所述第一正式 接合工序中的摩擦攪拌的開始位置側(cè)及所述第二正式接合工序中的摩擦攪 拌的開始位置側(cè)中的一方；所述第四正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置設(shè)定為所述第一正式 接合工序中的摩擦攪拌的開始位置側(cè)及所述第二正式接合工序中的摩擦攪 拌的開始位置側(cè)中的另一方。
4. 如權(quán)利要求2所述的接合方法，其特征在于，當(dāng)在所述第一正式接 合工序中，使所述旋轉(zhuǎn)工具右旋轉(zhuǎn)，且設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向右側(cè)；在所述第二正式接合工序中，使所述旋轉(zhuǎn)工具左旋轉(zhuǎn)，且設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及 結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向左側(cè)時(shí)，所述第三正式接合工序及第四正式接合工序中，若所述旋轉(zhuǎn)工具右旋 轉(zhuǎn)，則設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向左側(cè)；若所述旋轉(zhuǎn)工具左旋轉(zhuǎn)，則設(shè)定摩擦攪拌的 開始位置及結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向 右側(cè)。
5. 如權(quán)利要求2所述的接合方法，其特征在于，當(dāng)在所述第一正式接 合工序中，使所述旋轉(zhuǎn)工具左旋轉(zhuǎn)，且設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位 置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向右側(cè)；在所述第二 正式接合工序中，使所述旋轉(zhuǎn)工具右旋轉(zhuǎn)，且設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及 結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向左側(cè)時(shí)，所述第三正式接合工序及第四正式接合工序中，若所述旋轉(zhuǎn)工具右旋 轉(zhuǎn)，則設(shè)定摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所 述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向右側(cè)；若所述旋轉(zhuǎn)工具左旋轉(zhuǎn)，則設(shè)定摩擦攪拌的 開始位置及結(jié)束位置，使所述第一金屬構(gòu)件位于所述旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向 左側(cè)。
6. 如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于，在進(jìn)行所述第一正式 接合工序、所述第二正式接合工序以及所述側(cè)面正式接合工序中的至少一 個(gè)正式接合工序之前，進(jìn)行對所述對接部進(jìn)行臨時(shí)接合的臨時(shí)接合工序。
7. 如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于，還包括預(yù)備工序，在 該預(yù)備工序中，在所述對接部的兩側(cè)配置一對突出材，在所述突出材與所 述被接合金屬構(gòu)件的對接部預(yù)備性地進(jìn)行摩擦攪拌。
8. 如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于，在所述旋轉(zhuǎn)工具的插 入預(yù)定位置上預(yù)先形成下孔。
9. 如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于，所述側(cè)面正式接合工 序所形成的塑性化區(qū)域的延長距離比所述對接部的厚度尺寸大。
10. 如權(quán)利要求9所述的接合方法，其特征在于，所述側(cè)面正式接合工 序中，橫越出現(xiàn)于所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的所述對接部的全長而進(jìn)行 摩擦攪拌，所述側(cè)面正式接合工序所形成的塑性化區(qū)域與所述第一正式接 合工序及所述第二正式接合工序所形成的塑性化區(qū)域重復(fù)。
11. 如權(quán)利要求9所述的接合方法，其特征在于，出現(xiàn)于所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的所述對接部的平面線形為直線或直線的組合。
12. 如權(quán)利要求9所述的接合方法，其特征在于，在出現(xiàn)于所述被接合 金屬構(gòu)件的側(cè)面的所述對接部的平面線形中，設(shè)有一個(gè)以上的折曲點(diǎn)。
13. 如權(quán)利要求12所述的接合方法，其特征在于，構(gòu)成所述折曲點(diǎn)的 直線彼此相交的角度為90度。
全文摘要
本發(fā)明的接合方法為相對于第一金屬構(gòu)件(1a)與第二金屬構(gòu)件(1b)對接而形成的被接合金屬構(gòu)件(1)使旋轉(zhuǎn)工具(G)移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌的接合方法，包括第一正式接合工序，相對于第一金屬構(gòu)件(1a)與第二金屬構(gòu)件(1b)的對接部(J1)，從被接合金屬構(gòu)件(1)的表面(A)側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌；第二正式接合工序，從背面(B)側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌；第三正式接合工序，從一邊的側(cè)面(C)側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌；以及第四正式接合工序，從另一邊的側(cè)面(D)側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌，其中表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域(W1)及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域(W2)與第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域(W3)及第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域(W4)重復(fù)。
文檔編號(hào)B23K103/14GK101678500SQ20088002021
公開日2010年3月24日 申請日期2008年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者佐藤勇人, 堀久司, 河本知廣, 青木一男 申請人:日本輕金屬株式會(huì)社