本发明涉及一种将金属构件彼此摩擦搅拌接合的接合方法。
背景技术：
在专利文献1、2中公开了一种使金属构件彼此对接成主视观察时呈t字状，以对对接部进行摩擦搅拌接合的技术。上述现有技术是在使第一金属构件的端面与第二金属构件的背面对接后，将旋转工具从第二金属构件的正面侧插入，以对对接部进行摩擦搅拌接合。
例如，在专利文献3中公开了如下技术，将旋转工具的仅搅拌销插入到垂直对接而成的金属构件彼此的内角，以对对接部进行摩擦搅拌接合。现有的摩擦搅拌接合方法的旋转工具不包括轴肩部，且将旋转工具的仅搅拌销插入到内角，因此，能进行摩擦搅拌直至对接部的较深的位置处。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特许第3947271号公报
专利文献2：日本专利特许第4056587号公报
专利文献3：日本专利特开2013-049072号公报
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
在现有技术中，使旋转工具的轴肩部与第二金属构件的正面接触以进行摩擦搅拌，因此，存在施加于摩擦搅拌装置的负荷变大的问题。此外，使旋转工具的轴肩部与第二金属构件的正面接触，因此，塑性化区域的宽度变大。为了不使塑性流动材料从第一金属构件与第二金属构件的内角流出，必须增大第一金属构件的板厚。
此外，现有技术是将第一金属构件插入到第二金属构件的凹槽的形态，因此，存在在摩擦搅拌接合时金属构件彼此的位置在第一金属构件的长边方向上发生偏移的问题。此外，在摩擦搅拌接合时，第二金属构件会以相对于第一金属构件上浮的方式分开，从而可能导致接合不良。此外，在现有的接合方法中，将旋转工具的轴肩部的下端面压入到第二金属构件的正面以进行正式接合工序，因此，存在施加于摩擦搅拌装置的负荷变大的问题。此外，将旋转工具的轴肩部的下端面压入到第二金属构件的正面以进行正式接合工序，因此，存在热输入量变大而使第一金属构件和第二金属构件的热应变变大的问题。
在专利文献3的摩擦搅拌接合方法中，由于并未通过轴肩部对塑性流动化后的金属进行按压，因此，塑性流动化后的金属容易溢出到内角的外部。藉此，存在内角处变得金属不足这样的问题。
从上述的观点出发，本发明的技术问题在于提供一种接合方法，能减小施加于摩擦搅拌装置的负荷，并且设计的自由度高。
此外，本发明的技术问题在于提供一种接合方法，能在减小施加于摩擦搅拌装置的负荷的同时，提高接合精度，并且能减小各金属构件的热应变。
此外，本发明的技术问题在于提供一种接合方法，在对金属构件彼此的内角进行摩擦搅拌接合的情况下，能消除内角处的金属不足。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明的接合方法使用包括搅拌销的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，将上述第一金属构件的端面与上述第二金属构件的背面对接，以形成对接部；配置工序，在上述配置工序中，将辅助构件配置在上述第二金属构件的正面中的、与上述第一金属构件对应的位置处；以及摩擦搅拌工序，在上述摩擦搅拌工序中，将旋转的上述搅拌销从上述辅助构件的正面侧插入，并在使仅上述搅拌销与上述第二金属构件及上述辅助构件接触的状态下，或是在使仅上述搅拌销与上述第一金属构件、上述第二金属构件及上述辅助构件接触的状态下，使上述旋转工具相对移动，以对上述对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述接合方法，在使仅搅拌销与第二金属构件及辅助构件接触的状态下，或是在使仅搅拌销与第一金属构件、第二金属构件及辅助构件接触的状态下，进行摩擦搅拌接合，因此，与现有技术相比，能减小施加于摩擦搅拌装置的负荷。此外，由于将仅搅拌销插入，因此，能减小塑性化区域的宽度。藉此，还能减小第一金属构件的板厚，因此，能提高设计的自由度。此外，由于除了对第一金属构件和第二金属构件之外，还对辅助构件进行摩擦搅拌接合，因此，能防止接合部处的金属不足。
此外，较为理想的是，包括去除工序，在上述去除工序中，将形成有毛边的辅助构件从上述第二金属构件去除。根据上述接合方法，能容易地将形成有毛边的辅助构件整体去除。
此外，较为理想的是，在上述摩擦搅拌工序中，将上述搅拌销插入到上述辅助构件的中央部处。根据上述接合方法，能容易地将旋转工具插入到辅助构件。
此外，较为理想的是，在将上述旋转工具的旋转中心轴所穿过的位置设定为接合基准线的情况下，在上述配置工序中，将上述辅助构件配置在相对于上述接合基准线位于仅一侧，在上述摩擦搅拌工序中，将接合条件设定成使上述毛边产生在上述辅助构件。
根据上述接合方法，能使毛边聚集于相对于接合基准线配置于仅一侧的辅助构件，因此，能更容易地去除毛边。
此外，较为理想的是，在将上述旋转工具的旋转中心轴所穿过的位置设定为接合基准线的情况下，在上述配置工序和上述摩擦搅拌工序中，将上述辅助构件配置成跨过上述接合基准线，并且将辅助构件的配置位置和接合条件设定成使上述毛边产生在相对于上述接合基准线位于一侧的上述辅助构件，且在上述摩擦搅拌工序后上述辅助构件不会残留在另一侧。
根据上述接合方法，能均衡地防止接合部处的金属不足。此外，通过在摩擦搅拌工序后将残留在仅一侧的辅助构件与毛边一起去除，从而能更容易地去除毛边。
此外，本发明的特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，将板状的第一金属构件的端面与板状的第二金属构件的背面对接，以形成对接部；临时接合工序，在上述临时接合工序中，将旋转的临时接合用旋转工具的仅搅拌销插入到由上述第一金属构件和上述第二金属构件构成的内角处，并沿上述内角进行临时点焊；以及正式接合工序，在上述正式接合工序中，将旋转的正式接合用旋转工具从上述第二金属构件的正面侧插入，并在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第二金属构件接触的状态下，或是在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第一金属构件及上述第二金属构件接触的状态下，使上述正式接合用旋转工具相对移动，以对上述对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述接合方法，由于在临时接合工序中将金属构件彼此临时点焊，因此，在正式接合工序时，能防止金属构件彼此分开或位置偏移。藉此，能提高接合精度。此外，在正式接合工序和临时接合工序中均将仅搅拌销插入到各金属构件，因此，能减少热输入量，从而能减少各金属构件的热应变。此外，在正式接合工序和临时接合工序中均将仅搅拌销插入到各金属构件，因此，能减少施加于摩擦搅拌装置的负荷。
此外，较为理想的是，上述临时接合用旋转工具与上述正式接合用旋转工具是同一旋转工具。根据上述接合方法，在临时接合工序和正式接合工序时不更换旋转工具亦可，因此，能提高操作效率。
此外，本发明的特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，将板状的第一金属构件的端面与板状的第二金属构件的背面对接，以形成对接部；临时接合工序，在上述临时接合工序中，沿由上述第一金属构件和上述第二金属构件构成的内角进行通过焊接实现的临时点焊；以及正式接合工序，在上述正式接合工序中，将旋转的正式接合用旋转工具从上述第二金属构件的正面侧插入，并在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第二金属构件接触的状态下，或是在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第一金属构件及上述第二金属构件接触的状态下，使上述正式接合用旋转工具相对移动，以对上述对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述接合方法，由于在临时接合工序中将金属构件彼此临时点焊，因此，在正式接合工序时，能防止金属构件彼此分开或位置偏移。藉此，能提高接合精度。此外，在临时接合工序中进行临时点焊，并且在正式接合工序中将仅搅拌销插入到各金属构件，因此，能减少热输入量，从而能减少各金属构件的热应变。此外，在正式接合工序中，由于将仅搅拌销插入到各金属构件，因此，能减少施加于摩擦搅拌装置的负荷。
此外，较为理想的是，上述焊接是tig焊接、mig焊接或激光焊接。
此外，本发明的特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，将板状的第二金属构件的端面插入到呈板状且在背面具有凹槽的第一金属构件的上述凹槽中，并使端面与上述凹槽的底面对接，以形成对接部；辅助构件配置工序，在上述辅助构件配置工序中，将辅助构件配置在由上述第一金属构件的背面和上述第二金属构件的侧面形成的内角处；内角摩擦搅拌工序，在上述内角摩擦搅拌工序中，将旋转工具的搅拌销从上述内角插入，并使上述旋转工具沿上述内角相对移动，以对内角进行摩擦搅拌接合；以及对接部摩擦搅拌工序，在上述对接部摩擦搅拌工序中，将旋转工具的搅拌销从上述第一金属构件的正面侧插入，并使上述旋转工具沿上述凹槽相对移动，以对上述对接部进行摩擦搅拌接合，在上述内角摩擦搅拌工序中，在使仅上述搅拌销与上述第一金属构件、上述第二金属构件和上述辅助构件接触的状态下，对上述内角进行摩擦搅拌接合，在上述对接部摩擦搅拌工序中，在使上述搅拌销与仅上述第一金属构件接触的状态下，或是在使上述搅拌销与上述第一金属构件及上述第二金属构件接触的状态下，对上述对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述方法，将辅助构件配置于内角，并经由辅助构件对内角进行摩擦搅拌接合。藉此，能通过辅助构件消除内角处的金属不足，因此，能防止接合不良。
此外，根据上述方法，在内角处进行摩擦搅拌接合，因此，能防止对接部摩擦搅拌工序时的第一金属构件和第二金属构件彼此的位置偏移或分开。藉此，能防止随着第一金属构件和第二金属构件的位置偏移或分开而产生的接合不良。
此外，根据上述方法，由于在第一金属构件形成有凹槽，因此，第一金属构件的形成有凹槽的部分的板厚比其它部分的板厚小。藉此，在对接部摩擦搅拌工序中，与未形成凹槽的情况相比，能将供搅拌销插入的深度设得较浅，因此，能在没有较大的负荷施加于摩擦搅拌装置的状态下对对接部进行摩擦搅拌接合。
此外，较为理想的是，在上述对接部摩擦搅拌工序中，将上述旋转工具的仅搅拌销从上述第一金属构件的正面插入，并在使仅上述搅拌销与仅上述第一金属构件接触的状态下，或是在使仅上述搅拌销与上述第一金属构件及上述第二金属构件接触的状态下，对上述对接部进行摩擦搅拌接合。
藉此，使旋转工具的仅搅拌销与金属构件接触，因此，能缩窄塑性化区域的宽度。若能缩窄塑性化区域的宽度，则在第二金属构件的板厚较小的情况下较为有利。此外，通过使旋转工具的仅搅拌销与金属构件接触，从而能在没有较大的负荷施加于摩擦搅拌装置的状态下摩擦搅拌至较深的位置处，因此，在第一金属构件的板厚较大的情况下较为有利。
此外，在上述对接部摩擦搅拌工序中，上述旋转工具具有呈圆柱状的轴肩部和从上述轴肩部下垂的搅拌销，并将上述轴肩部的直径设定成比上述凹槽的宽度小。
藉此，将旋转工具的轴肩部压入到金属构件，因此，能减少毛边的产生。另外，当减少轴肩部的压入量时塑性化区域的槽会变得较浅，因此，能规整地对第一金属构件的正面进行精加工。此外，将轴肩部的直径形成为比凹槽的宽度小，因此，通过旋转工具的搅拌销，能防止塑性流动化的材料从第一金属构件与第二金属构件的内角溅出。
此外，较为理想的是，包括去除工序，在上述去除工序中，将形成有毛边的上述辅助构件从上述第一金属构件或上述第二金属构件去除。藉此，能容易地将形成有毛边的辅助构件整体去除。
此外，较为理想的是，在上述内角摩擦搅拌工序中，将上述旋转工具的接合条件设定成使摩擦搅拌接合中产生的毛边形成于上述辅助构件。藉此，能更容易地去除毛边。
此外，本发明的特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，使呈板状并将背面侧的角部切开后的第一金属构件的端面与呈板状并将背面侧的角部切开后的第三金属构件的端面对接，以形成具有凹槽的第一对接部，并且将板状的第二金属构件的端面插入到上述凹槽中，并使端面与上述凹槽的底面对接，以形成第二对接部；辅助构件配置工序，在上述辅助构件配置工序中，将辅助构件配置于由上述第一金属构件的背面和上述第二金属构件的侧面形成的内角，并且将辅助构件配置于由上述第三金属构件的背面和上述第二金属构件的侧面形成的内角；内角摩擦搅拌工序，在上述内角摩擦搅拌工序中，将旋转工具的搅拌销从上述内角插入，并使上述旋转工具沿上述内角相对移动，以对上述内角进行摩擦搅拌接合；以及对接部摩擦搅拌工序，在上述对接部摩擦搅拌工序中，将旋转工具的搅拌销从上述第一金属构件的正面侧和上述第三金属构件的正面侧插入，并使上述旋转工具沿上述凹槽相对移动，以对上述第一对接部和上述第二对接部进行摩擦搅拌接合，在上述内角摩擦搅拌工序中，在使仅上述搅拌销与上述第一金属构件和上述第三金属构件中的任一方、上述第二金属构件以及上述辅助构件接触的状态下，对上述内角进行摩擦搅拌接合，在上述对接部摩擦搅拌工序中，在使上述搅拌销与仅上述第一金属构件及上述第三金属构件接触的状态下，或是在使仅上述搅拌销与上述第一金属构件、上述第三金属构件及上述第二金属构件接触的状态下，对上述第一对接部及上述第二对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述方法，将辅助构件配置于内角，并隔着辅助构件对内角进行摩擦搅拌接合。藉此，能通过辅助构件消除内角处的金属不足，因此，能防止接合不良。
此外，根据上述方法，在内角处进行摩擦搅拌接合，因此，能防止对接部摩擦搅拌工序时的第一金属构件和第二金属构件彼此及第三金属构件和第二金属构件彼此的位置偏移或分开。藉此，能防止随着第一金属构件、第二金属构件和第三金属构件的位置偏移或分开而产生的接合不良。
此外，根据上述方法，第一金属构件和第三金属构件的形成有凹槽的部分的板厚比其它部分的板厚小。藉此，在对接部摩擦搅拌工序中，与未形成凹槽的情况相比，能将供搅拌销插入的深度设得较浅，因此，能在没有较大的负荷施加于摩擦搅拌装置的状态下，对对接部进行摩擦搅拌接合。
此外，本发明的接合方法，使用包括搅拌销的旋转工具，对第一金属构件和第二金属构件进行接合，其特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，将上述第一金属构件的端面插入到在背面具有凹槽的上述第二金属构件的上述凹槽中，并使上述端面与上述凹槽的底面对接，以形成对接部；配置工序，在上述配置工序中，将辅助构件配置在上述第二金属构件的正面中的、与上述第一金属构件对应的位置处；以及摩擦搅拌工序，在上述摩擦搅拌工序中，将旋转的上述搅拌销从上述辅助构件的正面侧插入，并在使仅上述搅拌销与上述第二金属构件及上述辅助构件接触的状态下，或是在使仅上述搅拌销与上述第一金属构件、上述第二金属构件及上述辅助构件接触的状态下，使上述旋转工具相对移动，以对上述对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述接合方法，由于在使仅搅拌销与第二金属构件及辅助构件接触的状态下，或是在使仅上述搅拌销与第一金属构件、第二金属构件及辅助构件接触的状态下，进行摩擦搅拌接合，因此，与现有技术相比，能减小施加于摩擦搅拌装置的负荷。此外，由于将仅搅拌销插入，因此，能减小塑性化区域的宽度。藉此，还能减小第一金属构件的板厚，因此，能提高设计的自由度。此外，由于除了对第一金属构件和第二金属构件之外，还对辅助构件进行摩擦搅拌接合，因此，能防止接合部处的金属不足。此外，将第一金属构件的端面插入到第二金属构件的凹槽中，并使上述端面与凹槽的底面对接，因此，能防止对接工序时第一金属构件与第二金属构件的位置偏移。
此外，较为理想的是，包括去除工序，在上述去除工序中，将形成有毛边的上述辅助构件从上述第二金属构件去除。根据上述接合方法，能容易地将形成有毛边的辅助构件整体去除。
此外，较为理想的是，在上述摩擦搅拌工序中，将上述搅拌销插入到上述辅助构件的中央部处。根据上述接合方法，能容易地将旋转工具插入到辅助构件。
此外，较为理想的是，在将上述旋转工具的旋转中心轴所穿过的位置设定为接合基准线的情况下，在上述配置工序中，将上述辅助构件配置在相对于上述接合基准线位于仅一侧，在上述摩擦搅拌工序中，将接合条件设定成使上述毛边产生在上述辅助构件。
根据上述接合方法，能使毛边聚集于相对于接合基准线配置于仅一侧的辅助构件，因此，能更容易地去除毛边。
此外，较为理想的是，在将上述旋转工具的旋转中心轴所穿过的位置设定为接合基准线的情况下，在上述配置工序和上述摩擦搅拌工序中，将上述辅助构件配置成跨过上述接合基准线，并且将辅助构件的配置位置和接合条件设定成使上述毛边产生在相对于上述接合基准线位于一侧的上述辅助构件，且在上述摩擦搅拌工序后上述辅助构件不会残留在另一侧。
根据上述接合方法，能均衡地防止接合部处的金属不足。此外，通过在摩擦搅拌工序后将残留在仅一侧的辅助构件与毛边一起去除，从而能更容易地去除毛边。
此外，为了解决上述技术问题，本发明的接合方法，使用包括搅拌销的旋转工具，对第一金属构件、第二金属构件和第三金属构件进行接合，其特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，使呈板状并将背面侧的角部切开后的上述第二金属构件的端面与呈板状并将背面侧的角部切开后的上述第三金属构件的端面对接，以形成凹槽和第一对接部，并且将板状的上述第一金属构件的端面插入到上述凹槽中，并使端面与上述凹槽的底面对接，以形成第二对接部；配置工序，在上述配置工序中，将辅助构件配置在上述第二金属构件和上述第三金属构件的正面中的、与上述第一金属构件对应的位置处；以及摩擦搅拌工序，在上述摩擦搅拌工序中，将上述旋转工具的上述搅拌销从上述辅助构件的正面侧插入，并使上述旋转工具沿上述凹槽相对移动，以对上述第一对接部和上述第二对接部进行摩擦搅拌接合，在上述摩擦搅拌工序中，在使仅上述搅拌销与上述第二金属构件、上述第三金属构件及上述辅助构件接触的状态下，或是在使仅上述搅拌销与上述第二金属构件、上述第三金属构件、上述第一金属构件及上述辅助构件接触的状态下，对上述第一对接部和上述第二对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述接合方法，由于在使仅搅拌销与第二金属构件、第三金属构件及辅助构件接触的状态下，或是在使仅上述搅拌销与第二金属构件、第三金属构件、第一金属构件及辅助构件接触的状态下，进行摩擦搅拌接合，因此，与现有技术相比，能减小施加于摩擦搅拌装置的负荷。此外，由于将仅搅拌销插入，因此，能减小塑性化区域的宽度。藉此，还能减小第一金属构件的板厚，因此，能提高设计的自由度。此外，由于除了对第一金属构件、第二金属构件及第三金属构件之外，还对辅助构件进行摩擦搅拌接合，因此，能防止接合部处的金属不足。此外，将第一金属构件的端面插入到使第二金属构件与第三金属构件对接形成的凹槽中，并使上述端面与凹槽的底面对接，因此，能防止对接工序时第一金属构件、第二金属构件和第三金属构件的位置偏移。
此外，较为理想的是，包括去除工序，在上述去除工序中，将形成有毛边的上述辅助构件从上述第二金属构件和上述第三金属构件去除。根据上述接合方法，能容易地将形成有毛边的辅助构件整体去除。
此外，较为理想的是，在上述摩擦搅拌工序中，将上述搅拌销插入到上述辅助构件的中央部处。根据上述接合方法，能容易地将旋转工具插入到辅助构件。
此外，较为理想的是，在上述配置工序中，将上述辅助构件配置在相对于上述第一对接部位于仅一侧，在上述摩擦搅拌工序中，将接合条件设定成使上述毛边产生在上述辅助构件。
根据上述接合方法，由于能使毛边聚集于相对于第一对接部配置于仅一侧的辅助构件，因此，能更容易地去除毛边。
此外，较为理想的是，在上述配置工序和上述摩擦搅拌工序中，将上述辅助构件配置成跨过上述第一对接部，并且将辅助构件的配置位置和接合条件设定成使上述毛边产生在相对于上述第一对接部位于一侧的上述辅助构件，且在上述摩擦搅拌工序后上述辅助构件不会残留在另一侧。
根据上述接合方法，能均衡地防止接合部处的金属不足。此外，在摩擦搅拌工序后，通过将残留在仅一侧的辅助构件与毛边一起去除，从而能更容易地去除毛边。
此外，本发明的特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，将板状的第一金属构件的端面插入到呈板状且在背面具有凹槽的第二金属构件的上述凹槽中，并使上述端面与上述凹槽的底面对接，以形成对接部；临时接合工序，在上述临时接合工序中，将旋转的临时接合用旋转工具的仅搅拌销插入到由上述第一金属构件和上述第二金属构件构成的内角，并沿上述内角进行临时点焊；以及正式接合工序，在上述正式接合工序中，将旋转的正式接合用旋转工具从上述第二金属构件的正面侧插入，并在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第二金属构件接触的状态下，或是在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第一金属构件及上述第二金属构件两者接触的状态下，使上述正式接合用旋转工具相对移动，以对上述对接部进行摩擦搅拌接合。
此外，本发明的特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，使呈板状并将背面侧的角部切开后的第二金属构件的端面与呈板状并将背面侧的角部切开后的第三金属构件的端面对接，以形成凹槽和第一对接部，并且将板状的第一金属构件的端面插入到上述凹槽中，并使端面与上述凹槽的底面对接，以形成第二对接部；临时接合工序，在上述临时接合工序中，将旋转的临时接合用旋转工具的仅搅拌销插入到由上述第一金属构件和上述第二金属构件构成的内角以及由上述第一金属构件和上述第三金属构件构成的内角，并沿上述内角进行临时点焊；以及正式接合工序，在上述正式接合工序中，将旋转的正式接合用旋转工具从上述第二金属构件及上述第三金属构件的正面侧插入，并在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第二金属构件及上述第三金属构件接触的状态下，或是在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第一金属构件、上述第二金属构件及上述第三金属构件接触的状态下，使上述正式接合用旋转工具相对移动，以对上述第一对接部和上述第二对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述接合方法，在临时接合工序中将金属构件彼此临时点焊，因此，在正式接合工序时，能防止金属构件彼此分开或位置偏移。藉此，能提高接合精度。此外，在正式接合工序和临时接合工序中，均将仅搅拌销插入到各金属构件，因此，能减少热输入量，从而能减少各金属构件的热应变。此外，在正式接合工序和临时接合工序中，均将仅搅拌销插入到各金属构件，因此，能减少施加于摩擦搅拌装置的负荷。
此外，较为理想的是，上述临时接合用旋转工具与上述正式接合用旋转工具是同一旋转工具。根据上述接合方法，在临时接合工序和正式接合工序时不更换旋转工具亦可，因此，能提高操作效率。
此外，本发明的特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，将板状的第一金属构件的端面插入到呈板状且在背面具有凹槽的第二金属构件的上述凹槽中，并使上述端面与上述凹槽的底面对接，以形成对接部；临时接合工序，在上述临时接合工序中，沿由上述第一金属构件和上述第二金属构件构成的内角进行通过焊接实现的临时点焊；以及正式接合工序，在上述正式接合工序中，将旋转的正式接合用旋转工具从上述第二金属构件的正面侧插入，并在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第二金属构件接触的状态下，或是在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第一金属构件及上述第二金属构件两者接触的状态下，使上述正式接合用旋转工具相对移动，以对上述对接部进行摩擦搅拌接合。
此外，本发明的特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，使呈板状并将背面侧的角部切开后的第二金属构件的端面与呈板状并将背面侧的角部切开后的第三金属构件的端面对接，以形成凹槽和第一对接部，并且将板状的第一金属构件的端面插入到上述凹槽中，并使端面与上述凹槽的底面对接，以形成第二对接部；临时接合工序，在上述临时接合工序中，沿由上述第一金属构件和上述第二金属构件构成的内角及由上述第一金属构件和上述第三金属构件构成的内角进行通过焊接实现的临时点焊；以及正式接合工序，在上述正式接合工序中，将旋转的正式接合用旋转工具从上述第二金属构件及上述第三金属构件的正面侧插入，并在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第二金属构件及上述第三金属构件接触的状态下，或是在使上述正式接合用旋转工具的仅搅拌销与上述第一金属构件、上述第二金属构件及上述第三金属构件接触的状态下，使上述正式接合用旋转工具相对移动，以对上述第一对接部和上述第二对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述接合方法，由于在临时接合工序中将金属构件彼此临时点焊，因此，在正式接合工序时，能防止金属构件彼此分开或位置偏移。藉此，能提高接合精度。此外，在临时接合工序中进行临时点焊，并且在正式接合工序中将仅搅拌销插入到各金属构件，因此，能减少热输入量，从而能减少各金属构件的热应变。此外，在正式接合工序中，由于将仅搅拌销插入到各金属构件，因此，能减少施加于摩擦搅拌装置的负荷。
此外，较为理想的是，上述焊接是tig焊接、mig焊接或激光焊接。
发明效果
根据本发明的接合方法，能减小施加于摩擦搅拌装置的负荷，并且能提高设计的自由度。
此外，根据本发明的接合方法，能一边减小施加于摩擦搅拌装置的负荷，一边提高接合精度，并且能减小各金属构件的热应变。
此外，根据本发明的接合方法，在对两个金属构件彼此的内角进行摩擦搅拌接合的情况下，能消除内角处的金属不足。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的接合方法的对接工序和配置工序的立体图。
图2是表示第一实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的剖视图。
图3是表示第一实施方式的接合方法的去除工序的剖视图。
图4是表示第一实施方式的接合方法的去除工序后的剖视图。
图5是表示第二实施方式的接合方法的对接工序和配置工序的剖视图。
图6是表示第二实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的剖视图。
图7是表示第二实施方式的接合方法的去除工序的剖视图。
图8是表示第三实施方式的接合方法的对接工序和配置工序的剖视图。
图9是表示第三实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的剖视图。
图10是表示第三实施方式的接合方法的去除工序的剖视图。
图11是表示第四实施方式的接合方法的对接工序的立体图。
图12是表示第四实施方式的接合方法的临时接合工序的立体图。
图13是表示第四实施方式的接合方法的正式接合工序的立体图。
图14是表示第四实施方式的接合方法的正式接合工序的剖视图。
图15是表示第五实施方式的接合方法的对接工序的立体图。
图16是表示第五实施方式的接合方法的辅助构件配置工序的立体图。
图17是表示第五实施方式的接合方法的内角摩擦搅拌工序的立体图。
图18是表示第五实施方式的接合方法的内角摩擦搅拌工序的剖视图。
图19是表示第五实施方式的接合方法的辅助构件的去除工序的剖视图。
图20是表示第五实施方式的接合方法的辅助构件的去除工序后的状态的剖视图。
图21是表示第五实施方式的接合方法的对接部摩擦搅拌工序(向架台设置的设置工序)的剖视图。
图22是表示第五实施方式的接合方法的对接部摩擦搅拌工序的立体图。
图23是表示第五实施方式的接合方法的对接部摩擦搅拌工序的剖视图。
图24是表示第五实施方式的接合方法的对接部摩擦搅拌工序后的状态的剖视图。
图25是表示第五实施方式的接合方法的辅助构件配置工序的另一形态(纵向放置)的立体图。
图26是表示本发明第六实施方式的接合方法的对接部摩擦搅拌工序的剖视图。
图27是表示本发明第七实施方式的接合方法的对接工序的立体图。
图28是表示第七实施方式的接合方法的辅助构件配置工序的立体图。
图29是表示第七实施方式的接合方法的内角摩擦搅拌工序的立体图。
图30是表示第七实施方式的接合方法的内角摩擦搅拌工序的剖视图。
图31是表示第七实施方式的接合方法的辅助构件的去除工序的剖视图。
图32是表示第七实施方式的接合方法的辅助构件的去除工序后的状态的剖视图。
图33是表示第七实施方式的接合方法的对接部摩擦搅拌工序(向架台设置的设置工序)的剖视图。
图34是表示第七实施方式的接合方法的对接部摩擦搅拌工序的立体图。
图35是表示第七实施方式的接合方法的对接部摩擦搅拌工序的剖视图。
图36是表示本发明第八实施方式的接合方法的对接工序和配置工序的的立体图。
图37是表示第八实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的剖视图。
图38是表示第八实施方式的接合方法的去除工序的剖视图。
图39是表示第八实施方式的接合方法的去除工序后的剖视图。
图40是表示第九实施方式的接合方法的对接工序和配置工序的剖视图。
图41是表示第九实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的剖视图。
图42是表示第九实施方式的接合方法的去除工序的剖视图。
图43是表示第十实施方式的接合方法的对接工序和配置工序的剖视图。
图44是表示第十实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的剖视图。
图45是表示第十实施方式的接合方法的去除工序的剖视图。
图46是表示第十一实施方式的接合方法的对接工序和配置工序的剖视图。
图47是表示第十一实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的剖视图。
图48是表示第十一实施方式的接合方法的去除工序的剖视图。
图49是表示第十一实施方式的接合方法的去除工序后的剖视图。
图50是表示第十二实施方式的接合方法的对接工序和配置工序的剖视图。
图51是表示第十三实施方式的接合方法的对接工序和配置工序的剖视图。
图52是表示第十四实施方式的接合方法的对接工序的立体图。
图53是表示第十四实施方式的接合方法的临时接合工序的立体图。
图54是表示第十四实施方式的接合方法的正式接合工序的立体图。
图55是表示第十四实施方式的接合方法的正式接合工序的剖视图。
图56是表示第十五实施方式的接合方法的对接工序的立体图。
图57是表示第十五实施方式的接合方法的临时接合工序的立体图。
具体实施方式
(第一实施方式)
参照附图，对本发明第一实施方式的接合方法进行详细说明。如图1所示，在本实施方式的接合方法中，使第一金属构件1和第二金属构件2对接成主视观察时呈t字状，并通过摩擦搅拌进行接合。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序、配置工序、摩擦搅拌工序和去除工序。另外，说明中的“正面”是指与“背面”相反一侧的面。
第一金属构件1和第二金属构件2均呈板状。第一金属构件1和第二金属构件2从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。只要适当设定第一金属构件1和第二金属构件2的板厚尺寸即可。
如图1所示，对接工序是使第一金属构件1的端面1a与第二金属构件2的背面2c对接以形成对接部j1的工序。
如图1所示，配置工序是配置辅助构件10的工序。辅助构件10是板状的金属构件。辅助构件10的板厚设定成在后述的摩擦搅拌工序时形成的接合部(塑性化区域w1)处不会产生金属不足的程度的厚度。在本实施方式中，辅助构件10由与第一金属构件1及第二金属构件2相同的材料形成。在配置工序中，将辅助构件10配置在第二金属构件2的正面2b中的、与第一金属构件1对应的位置处。第二金属构件2的正面2b与辅助构件10的背面10b面接触。在本实施方式的配置工序中，辅助构件10的中央部与第一金属构件1的板厚方向的中心配置在大致重叠的位置处。
如图2所示，摩擦搅拌工序是将旋转的旋转工具f从辅助构件10的正面10a一侧插入，并对对接部j1进行摩擦搅拌接合的工序。旋转工具f由连接部f1和搅拌销f2构成。连接部f1是安装于未图示的摩擦搅拌装置的部位，呈圆柱状。
搅拌销f2从连接部f1下垂，并与连接部f1同轴。搅拌销f2越是远离连接部f1，其前端变得越细。在搅拌销f2的外周面刻设有螺旋槽。在本实施方式中，使旋转工具f朝右旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝左旋转。
另外，较为理想的是，当使旋转工具f朝左旋转时，将螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝右旋转。通过以上述方式设定螺旋槽，从而在进行摩擦搅拌时利用螺旋槽将塑性流动化后的金属朝搅拌销f2的前端侧引导。藉此，能减少溢出到被接合金属构件(第一金属构件1、第二金属构件202和辅助构件10)外部的金属的量。
在摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的搅拌销f2从辅助构件10的正面10a插入。在摩擦搅拌工序中，在使搅拌销f2与第一金属构件1、第二金属构件2和辅助构件10接触的状态下，使旋转工具f从图2的近前侧向纵深侧沿着对接部j1相对移动。此外，在摩擦搅拌工序中，在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌。旋转工具f的旋转中心轴c设定在穿过第一金属构件1的板厚方向中心的位置处。在旋转工具f的移动轨迹形成有塑性化区域w1。只要适当设定搅拌销f2的插入深度即可，但在本实施方式中，设定成搅拌销f2与第一金属构件1接触。
另外，在摩擦搅拌工序中，也可以使仅搅拌销f2与仅第二金属构件2及辅助构件10接触，以进行摩擦搅拌接合。在这种情况下，通过第二金属构件2与搅拌销f2的摩擦热，从而使对接部j1发生塑性流动而被接合。在辅助构件10的正面10a形成有毛边v。
如图3所示，去除工序是将辅助构件10从第二金属构件2去除的工序。在去除工序中，通过将辅助构件10的两端翻起并且以凹槽d为边界进行折弯的方式切除。凹槽d是塑性化区域w1中的被挖得较深的部位。去除工序也可以使用切削工具等，但在本实施方式中通过手工操作进行去除。通过以上的工序，能将第一金属构件1与第二金属构件2接合成主视观察时呈t字状。
根据以上所说明的本实施方式的接合方法，由于在使仅搅拌销f2与第一金属构件1、第二金属构件2及辅助构件10接触的状态下，或是在使仅搅拌销f2与第二金属构件2及辅助构件10接触的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，与现有技术相比，能减少施加于摩擦搅拌装置的负荷。藉此，即使在第二金属构件2的板厚较大的情况下，也能在摩擦搅拌装置未施加有较大的负荷的状态下，对位于较深位置处的对接部j1进行接合。
此外，由于将仅搅拌销f2插入，因此，能减小塑性化区域w1的宽度。藉此，还能减小第一金属构件1的板厚，因此，能提高第一金属构件1的设计自由度。此外，由于除了对第一金属构件1和第二金属构件2之外，还对辅助构件10进行摩擦搅拌接合，因此，如图4所示，能防止接合部(塑性化区域w1)处的金属不足。
此外，根据去除工序，能将形成有毛边v的辅助构件10整体去除，因此，即使不另行进行去除毛边的操作，也能规整地对第二金属构件2的正面2b进行精加工。此外，在本实施方式的摩擦搅拌工序中，将旋转工具f从辅助构件10的正面10a的中央部处插入，因此，能容易地进行旋转工具f的插入作业。
(第二实施方式)
接着，对本发明第二实施方式的接合方法进行说明。在第二实施方式的接合方法中，进行对接工序、配置工序、摩擦搅拌工序和去除工序。第二实施方式的接合方法中的辅助构件10的配置位置与第一实施方式不同。在第二实施方式的接合方法中，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
在对接工序中，如图5所示，与第一实施方式相同，使第一金属构件1的端面1a与第二金属构件2的背面2c对接，以形成对接部j1。
在此，如图5所示，在摩擦搅拌工序时，将旋转工具f的旋转中心轴c(参照图6)穿过的预定位置设定为“接合基准线x”。在本实施方式中，接合基准线x设定成与第一金属构件1的板厚方向的中心重叠。在配置工序中，一边将辅助构件10配置在相对于接合基准线x位于仅一侧的第二金属构件2的正面2b，一边使辅助构件10配置在辅助构件10的侧面10c与接合基准线x重叠的位置处。另外，接合基准线x只要适当设定在进行后述的摩擦搅拌工序时，不使塑性流动材料从第一金属构件1的侧面1b、1c与第二金属构件2的背面2c的各内角流出的位置处即可。
如图6所示，摩擦搅拌工序是，将朝右旋转的旋转工具f的旋转中心轴c插入到与接合基准线x重叠的位置处，并使旋转工具f从图6的近前侧向纵深侧相对移动，以对对接部j1进行摩擦搅拌接合的工序。在摩擦搅拌工序中，与第一实施方式相同，在使旋转工具f的仅搅拌销f2与第一金属构件1、第二金属构件2及辅助构件10接触的状态下、或是在使旋转工具f的仅搅拌销f2与第二金属构件2及辅助构件10接触的状态下，进行摩擦搅拌接合。
在本实施方式中，以使旋转工具f的剪切侧(advancingside(行进侧)：旋转工具的外周处的切线速度加上旋转工具的移动速度的一侧)处于第二金属构件2的未配置辅助构件10的一侧的方式设定旋转工具f的移动方向和旋转方向。旋转工具f的旋转方向和行进方向并不局限于上述情况，只要适当设定即可。
例如，在旋转工具f的转速较慢的情况下，剪切侧的塑性流动材料的温度比流动侧(retreatingside(回退侧)：旋转工具的外周处的切线速度减去旋转工具的移动速度的一侧)的塑性流动材料的温度更容易上升，因此，存在在塑性化区域w1外的剪切侧产生大量毛边v的倾向。另一方面，例如，在旋转工具f的转速较快的情况下，虽然剪切侧的塑性流动材料的温度上升，但与旋转速度较快对应地，存在在塑性化区域w1外的流动侧产生大量毛边v的倾向。
在本实施方式中，将旋转工具f的转速设定得较快，因此，如图7所示，存在在塑性化区域w1外的流动侧产生大量毛边v的倾向。此外，通过将旋转工具f的转速设定得较快，从而能提高旋转工具f的移动速度(进给速度)。藉此，能缩短接合周期。
在摩擦搅拌工序时，毛边v会产生在旋转工具f的行进方向的哪一侧因接合条件不同而不同。上述接合条件由旋转工具f的转速、旋转方向、移动速度(进给速度)、搅拌销f2的倾斜角度(圆锥角度)、被接合金属构件(第一金属构件1、第二金属构件2及辅助构件10)的材质、被接合金属构件的厚度等各要素及这些要素的组合确定。根据接合条件不同，只要设定成产生毛边v的一侧或产生大量毛边v的一侧位于辅助构件10侧，则能容易地进行后述的去除工序，因此，较为理想。
去除工序是将辅助构件10从第二金属构件2去除的工序。在去除工序中，与第一实施方式相同，将辅助构件10折弯并去除。通过以上的工序，能使第一金属构件1与第二金属构件2接合在一起。
通过以上所说明的第二实施方式的接合方法，也能起到与第一实施方式大致等同的效果。此外，在第二实施方式的配置工序中，以将辅助构件10配置在相对于接合基准线x位于一侧，在摩擦搅拌工序中在辅助构件10侧产生大量毛边v的方式设定接合条件。藉此，能使毛边v聚集于相对于接合基准线x配置在一侧的辅助构件10。藉此，能将形成有毛边v的辅助构件10整体去除，因此，能容易地将毛边v去除。
(第三实施方式)
接着，对本发明第三实施方式的接合方法进行说明。在第三实施方式的接合方法中，进行对接工序、配置工序、摩擦搅拌工序和去除工序。在第三实施方式的接合方法中，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
如图8所示，在对接工序中，与第一实施方式相同，使第一金属构件1的端面1a与第二金属构件2的背面2c对接以形成对接部j1。在本实施方式中，接合基准线x设定在与第一金属构件1的板厚方向的中心重叠的位置处。在配置工序中，一边将辅助构件10配置在相对于接合基准线x位于另一侧的第二金属构件2的正面2b，并且将辅助构件10配置成使辅助构件10的侧面10c相对于接合基准线x朝一侧略微突出。辅助构件10的厚度和从接合基准线x至侧面10c的距离适当地设定成，在后述的摩擦搅拌工序中，在接合部(塑性化区域w1)处不会产生金属不足，且在摩擦搅拌工序后辅助构件10不会残留在一侧。
如图9所示，在摩擦搅拌工序中，将朝左旋转的旋转工具f的旋转中心轴c插入到与接合基准线x重叠的位置处，并使旋转工具f从图9的近前侧向纵深侧相对移动，以对对接部j1进行摩擦搅拌接合。在摩擦搅拌工序中，与第一实施方式相同，在使旋转工具f的仅搅拌销f2与第一金属构件1、第二金属构件2及辅助构件10接触的状态下、或是在使旋转工具f的仅搅拌销f2与第二金属构件2及辅助构件10接触的状态下，进行摩擦搅拌接合。
在本实施方式中，使旋转工具f高速地朝左旋转，因此，存在毛边v形成于辅助构件10的流动侧的倾向。
如图10所示，去除工序是将辅助构件10从第二金属构件2去除的工序。在去除工序中，将辅助构件10折弯并将辅助构件10从第二金属构件2去除。
通过以上所说明的第三实施方式的接合方法，能起到与第一实施方式大致等同的效果。此外，根据本实施方式，在配置工序中，一边将辅助构件10配置在相对于接合基准线x位于另一侧，一边使辅助构件10的侧面10c朝一侧略微突出。此外，在摩擦搅拌工序中，将接合条件设定成，一边对对接部j1进行摩擦搅拌接合，一边使辅助构件10和毛边v不残留在第二金属构件2的正面2b的一侧，而使毛边v产生在辅助构件10一侧。藉此，能均衡性好地防止接合部(塑性化区域w1)处的金属不足，并且能使毛边v聚集于配置于另一侧的辅助构件10。藉此，能将形成有毛边v的辅助构件10整体去除，因此，能容易地去除毛边v。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但能在不脱离本发明的主旨的范围内适当设计变更。
(第四实施方式)
参照附图，对本发明第四实施方式的接合方法进行详细说明。如图11所示，在本实施方式的接合方法中，使第一金属构件1与第二金属构件2对接成t字状并进行接合。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序、临时接合工序和正式接合工序。
第一金属构件1是板状的金属构件。第一金属构件1的材料从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。第二金属构件2是板状的金属构件。第二金属构件2的材料只要从上述能摩擦搅拌的金属中适当选择即可，但较为理想的是与第一金属构件1相同的材料。第一金属构件1和第二金属构件2的板厚只要适当设定即可。
如图11所示，对接工序是使第一金属构件1的端面1a与第二金属构件2的背面2c对接成截面呈t字状的工序。通过对接工序形成有对接部j1。
如图12所示，临时接合工序是使用旋转工具(临时接合用旋转工具)f将第一金属构件1与第二金属构件2的内角临时点焊的工序。
在临时接合工序中，一边使旋转工具f的旋转中心轴倾斜，一边将其插入到由第一金属构件1的侧面1b和第二金属构件2的背面2c构成的第一内角(内角)处和由第一金属构件1的侧面1c和第二金属构件2的背面2c构成的第二内角(内角)处。此外，在临时接合工序中，一边将搅拌销f2较浅地插入到上述内角处，一边沿对接部j1断续地进行摩擦搅拌接合。通过临时接合工序，能断续地形成有塑性化区域w0。
此外，在临时接合工序中，进行接头件临时接合工序，在上述接头件临时接合工序中，将接头件t临时接合在第二金属构件2的一端侧的端面。接头件t的板厚与第二金属构件2的板厚相同。在接头件临时接合工序中，使接头件t的背面tb与第二金属构件2的背面2c共面，并且使正面ta与第二金属构件2的正面2b共面。此外，在接头件临时接合工序中，使用旋转工具f将接头件t与第二金属构件2临时接合在一起。另外，也可以将接头件t设置在第二金属构件2的另一端侧的端面，以作为后述的正式接合工序的结束位置。
如图13所示，正式接合工序是使用旋转工具(正式接合用旋转工具)f对对接部j1正式地进行摩擦搅拌接合的工序。在正式接合工序中，在将朝右旋转的旋转工具f插入到设定于接头件t的开始位置sp，并使旋转工具f沿对接部j1相对移动。在旋转工具f的移动轨迹形成有塑性化区域w1。
在正式接合工序中，如图14所示，使连接部f1与第二金属构件2分开、也就是在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下，进行摩擦搅拌接合。此外，在本实施方式中，将搅拌销f2的插入深度设定成使搅拌销f2的前端到达第一金属构件1，即，使搅拌销f2与第一金属构件1及第二金属构件2接触。
另外，较为理想的是，搅拌销f2的插入深度设定成使搅拌销f2与仅第二金属构件2接触。在这种情况下，通过搅拌销f2与第二金属构件2的摩擦热，从而使对接部j1发生塑性流动而被接合。
也可以在结束正式接合工序后，进行将形成于塑性化区域w2的毛边去除的毛边去除工序。藉此，能规整地对第二金属构件2的正面2b进行精加工。
根据以上所说明的本实施方式的接合方法，在临时接合工序中将第一金属构件1和第二金属构件2彼此临时点焊，因此，能防止在正式接合工序时各金属构件彼此分开及位置偏移。藉此，能提高接合精度。此外，在正式接合工序和临时接合工序中均将仅搅拌销f2插入到各金属构件，因此，能减少热输入量，从而能减少各金属构件的热应变。特别是，在临时接合工序中，通过进行临时点焊，从而能减少热输入量，并且能缩短接合时间。
此外，在正式接合工序和临时接合工序中均将仅搅拌销f2插入到各金属构件，因此，能减少施加于摩擦搅拌装置的负荷。藉此，在正式接合工序中，能对位于较深位置处的对接部j1进行接合。也就是说，即使在第二金属构件2的板厚较大的情况下也能进行接合，因此，能提高设计的自由度。
此外，临时接合工序中使用的临时接合用旋转工具与正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具也可以分别使用不同的旋转工具，但通过如本实施方式那样共用旋转工具f，从而无需在各工序中更换旋转工具。藉此，能高效地进行接合作业。
接着，对本发明的另一实施方式的接合方法进行说明。在另一实施方式中进行对接工序、临时接合工序和正式接合工序。另一实施方式的对接工序和正式接合工序与上述的实施方式共同，因此，省略说明。
另一实施方式的临时接合工序省略了具体的图示，但沿由第一金属构件1和第二金属构件2构成的内角进行由焊接实现的临时点焊。在临时接合工序中，通过tig焊接、mig焊接或激光焊接等，断续地对由第一金属构件1的侧面1b和第二金属构件2的背面2c构成的第一内角(内角)和由第一金属构件1的侧面1c和第二金属构件2的背面2c构成的第二内角(内角)进行焊接。
根据另一实施方式，也能获得与上述实施方式大致相同的效果。特别是，在临时接合工序中，通过利用焊接进行临时点焊，从而能防止各金属构件的热应变，并且能在短时间内进行临时接合。
对以上所说明的本发明的实施方式进行了说明，但能在不违背本发明的主旨的范围内适当设计变更。例如，在本实施方式中，将金属构件彼此接合成截面呈t字状，但也可以接合成截面呈l字状。
(第五实施方式)
参照附图，对本发明第五实施方式的接合方法进行详细说明。如图15所示，在本实施方式的接合方法中，将第一金属构件101与第二金属构件102对接成t字状并进行接合。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序、辅助构件配置工序、内角摩擦搅拌工序、辅助构件的去除工序以及对接部摩擦搅拌工序。
第一金属构件101是板状的金属构件。第一金属构件101的材料从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。在第一金属构件101的背面101a形成有由底面103a、侧壁103b、103b形成的截面呈矩形的凹槽103。凹槽103在第一金属构件101的延长方向上延伸设置。第二金属构件102是板状的金属构件。第二金属构件102的板厚尺寸设定成与凹槽103的宽度相等或比凹槽103的宽度小，以使第二金属构件102嵌合于凹槽103。第二金属构件102的材料只要从上述能摩擦搅拌的金属中适当选择即可，但较为理想的是与第一金属构件101相同的材料。
如图15所示，对接工序是将第一金属构件101和第二金属构件102对接成主视观察时呈t字状的工序。在对接工序中，将第二金属构件102嵌入到第一金属构件101的凹槽103，并使第二金属构件102的端面102c与凹槽103的底面103a对接。通过使第一金属构件101的凹槽103的底面103a与第二金属构件102的端面102c对接，从而形成对接部j11(参照图16)。此外，在第二金属构件102的两侧形成有第一内角s11(参照图16)和第二内角s12(参照图16)。第一内角s11是由第一金属构件101的背面101a和第二金属构件102的侧面102a构成的角落部。第二内角s12是由第一金属构件101的背面101a和第二金属构件102的侧面102b构成的角落部。
如图16所示，辅助构件配置工序是将辅助构件111、112配置在由第一金属构件101和第二金属构件102形成的第一内角s11和第二内角s12的工序。辅助构件111、112是板状的金属构件。在本实施方式中，辅助构件111、112由与第一金属构件101及第二金属构件102相同的材料形成。
在辅助构件配置工序中，如图16所示，使第一金属构件101的背面101a与辅助构件111的正面111b面接触，并且使端部111c与第二金属构件102的侧面102a抵接。此外，使第一金属构件101的背面101a与辅助构件112的正面112b面接触，并且使端部112c与第二金属构件102的侧面102b抵接。另外，辅助构件111、112的端部111c、112c的形状也可以根据第一金属构件101与第二金属构件102的对接角度(内角)形成为与侧面102a、102b无间隙地抵接。辅助构件111、112形成为将对接部j11的延长方向覆盖的长度。辅助构件111、112的板厚设定成在后述的内角摩擦搅拌工序时不会发生金属不足的程度的厚度。
如图17所示，内角摩擦搅拌工序是对由第一金属构件101和第二金属构件102形成的第一内角s11和第二内角s12进行摩擦搅拌接合的工序(在图17中仅对第一内角s11侧的摩擦搅拌接合进行图示)。在第一内角s11侧的摩擦搅拌接合中，如图17所示，将旋转的旋转工具f插入到第二金属构件102的侧面102a与辅助构件111的端部111c抵接的部分。此外，在第二内角s12侧的摩擦搅拌接合中，将旋转的旋转工具f插入到第二金属构件102的侧面102b与辅助构件112的端部112c抵接的部分。
在本实施方式中，使旋转工具f朝右旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝左旋转。
另外，较为理想的是，当使旋转工具f朝左旋转时，将螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝右旋转。通过以上述方式设定螺旋槽，从而在进行摩擦搅拌时发生塑性流动的金属通过螺旋槽被朝搅拌销f2的前端侧引导。藉此，能减少溢出到被接合金属构件(第一金属构件101、第二金属构件102和辅助构件111、112)外部的金属的量。
如图17所示，在第一内角s11侧的摩擦搅拌接合中，将朝右旋转的搅拌销f2较浅地插入到第二金属构件102的侧面102a与辅助构件111的端部111c抵接的部分，并使旋转工具f从图17的近前侧向纵深侧沿第一内角s11相对移动。也就是说，在第一内角s11侧的摩擦搅拌接合中，在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下，使仅搅拌销f2与第一金属构件101、第二金属构件102和辅助构件111接触并进行摩擦搅拌。藉此，在旋转工具f的移动轨迹形成有线状的塑性化区域w11。
另一方面，在第二内角s12侧的摩擦搅拌接合中，将朝右旋转的搅拌销f2较浅地插入到第二金属构件102的侧面102b与辅助构件112的端部112c抵接的部分，并使旋转工具f从图17的近前侧向纵深侧沿第二内角s12相对移动。也就是说，在第二内角s12侧的摩擦搅拌接合中，在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下，使仅搅拌销f2与第一金属构件101、第二金属构件102和辅助构件112接触并进行摩擦搅拌。藉此，在旋转工具f的移动轨迹形成有线状的塑性化区域w12(参照图19)。
在内角摩擦搅拌工序中，以连接部f1不与第二金属构件102的侧面102a或侧面102b干涉的方式，在使旋转工具f相对于第二金属构件102倾斜的状态下进行摩擦搅拌接合。搅拌销f2的插入角度、插入距离只要适当设定成能将第一金属构件101及第二金属构件102接合即可。另外，在本实施方式中，使旋转工具f的旋转中心轴相对于铅锤面(第二金属构件102的侧面102a、102b)倾斜45°(参照图18)。
此外，在内角摩擦搅拌工序中，也可以将接合条件设定成使毛边产生在辅助构件111、112一侧。
在本实施方式中，将旋转工具f的转速设定得较快，因此，在第一内角s11侧的摩擦搅拌接合中，存在在塑性化区域w11外的流动侧、即辅助构件111处产生大量毛边v11的倾向(参照图18)。此外，虽然省略了图示，但基于与第一内角s11侧的摩擦搅拌接合相同的理由，在第二内角s12侧的摩擦搅拌接合中，也存在在塑性化区域w12外的流动侧、即辅助构件112处产生大量毛边v12的倾向。另外，旋转工具f的接合条件和辅助构件111、112的配置位置并不局限于在此说明的情况，只要适当设定即可。
这样，若将设定条件设定成使产生毛边v11、v12的一侧或产生大量毛边v11、v12的一侧位于辅助构件111、112侧，则如图19所示，能使毛边v11、v12聚集于辅助构件111、112。因此，能容易地进行后述的去除工序，较为理想。此外，通过将旋转工具f的转速设定得较快，从而能提高旋转工具f的移动速度(进给速度)。藉此，能缩短接合周期。
如图19所示，辅助构件的去除工序是将辅助构件111、112从第一金属构件101或第二金属构件102去除的工序(在此，对将辅助构件111、112从第一金属构件101去除的情况进行说明)。在本实施方式的去除工序中，沿图19的粗线箭头方向将辅助构件111的端部111d、辅助构件112的端部112d卷起，且将与塑性化区域w11、w12的边界部折弯，并进行切除。去除工序也可以使用切削工具等，但在本实施方式中通过手工操作进行去除。由于在辅助构件111、112形成有毛边v11、v12，因此，毛边v11、v12也与辅助构件111、112一起被一并去除(参照图20)。因此，能容易地将形成有毛边v11、v12的辅助构件111、112整体去除。
如图21～图23所示，对接部摩擦搅拌工序是对对接部j11进行摩擦搅拌接合的工序。如图21所示，在对接部摩擦搅拌接合工序中，首先，将第一金属构件101和第二金属构件102配置于架台105、105。更详细而言，在对接部摩擦搅拌工序中，将第二金属构件102插入到分开配置的架台105、105之间，并使第一金属构件101的背面101a与架台105、105抵接。架台105、105均呈长方形。架台105、105中的与第一内角s11及第二内角s12相对的部位形成有倒角部105a、105a。倒角部105a的形状只要适当形成为不与塑性化区域w11、w12抵接即可，在本实施方式中呈倒斜角形状。
如图22及图23所示，对接部摩擦搅拌工序是将旋转工具f从第一金属构件101的正面101b插入，并沿对接部j1进行摩擦搅拌接合的工序。旋转工具f也可以与内角摩擦搅拌工序中使用的旋转工具相同，例如用工具钢形成，并由连接部f1和搅拌销f2构成。另外，搅拌销f2呈前端尖细，搅拌销f2的长度比第一金属构件101的形成有凹槽103(参照图15)的部分的板厚大。
在对接部摩擦搅拌工序中，将旋转的仅搅拌销f2插入到第一金属构件101，并一边使第一金属构件101与连接部f1分开，一边使搅拌销f2移动。换言之，以在使搅拌销f2的基端部露出的状态下描画对接部j11的方式进行摩擦搅拌接合。在旋转工具f的移动轨迹处，因摩擦搅拌后的金属发生硬化而形成有塑性化区域w13。
较为理想的是，旋转工具f的插入深度设定成使搅拌销f2的前端到达对接部j11。也就是说，较为理想的是，使旋转工具f与第一金属构件101及第二金属构件102接触，以进行摩擦搅拌接合。在设定成搅拌销f2的前端并未到达对接部j11的情况下，也就是在使搅拌销f2与仅第一金属构件101接触的情况下，因第一金属构件101与搅拌销f2的摩擦热而使对接部j11周围的金属发生塑性流动，以使第一金属构件101与第二金属构件102接合在一起。另外，较为理想的是，在摩擦搅拌工序结束后，进行将在第一金属构件101的正面101b产生的毛边去除的毛边去除工序。藉此，如图24所示，能规整地对第一金属构件101的正面101b进行精加工。
另外，在辅助构件配置工序中，如图16所示，以使辅助构件111、112朝第一内角s11、第二内角s12的第一金属构件101侧放平的方式配置(横向放置)辅助构件111、112，但也可以以使辅助构件111、112中的任一个朝第二金属构件102侧立起的方式配置(纵向放置)辅助构件111、112。例如，如图25所示，使第二金属构件102的侧面102b与辅助构件112的背面112a面接触，并且使端部112c与第一金属构件101的背面101a抵接。在这种情况下，在内角摩擦搅拌工序中，也可以将接合条件设定成使毛边产生在辅助构件111、112侧。通过这样，例如能在相同的接合条件下对第一内角s11和第二内角s12进行摩擦搅拌接合。
此外，在图17所示的内角摩擦搅拌工序中，也可以以使未图示的接头件与第一金属构件101及第二金属构件102的近前侧或纵深侧紧贴的状态配置，并将旋转工具f暂时插入到接头件，随后保持插入的状态，使旋转工具f朝第一金属构件101及第二金属构件102侧相对移动，以对第一内角s11及第二内角s12进行摩擦搅拌接合。同样，在图22所示的对接部摩擦搅拌工序中，也可以以使未图示的接头件与第一金属构件101及第二金属构件102的近前侧或纵深侧紧贴的状态配置，并将旋转工具f暂时插入到接头件，随后保持插入的状态使旋转工具f朝第一金属构件101及第二金属构件102侧相对移动，以对对接部j11进行摩擦搅拌接合。在使旋转工具f脱离的情况也是如此。
根据以上所说明的本实施方式的接合方法，将辅助构件111、112配置于第一内角s11和第二内角s12，并隔着辅助构件111、112对第一内角s11、第二内角s12进行摩擦搅拌接合。藉此，能通过辅助构件111、112消除第一内角s11、第二内角s12处的金属不足，因此，能防止接合不良。
此外，根据本实施方式的接合方法，对第一内角s11、第二内角s12进行摩擦搅拌接合，因此，能防止对接部摩擦搅拌工序时的第一金属构件101和第二金属构件102彼此的位置偏移或分开。藉此，能防止随着第一金属构件101和第二金属构件102的位置偏移或分开而产生的接合不良。
此外，在本实施方式的第一金属构件101形成有凹槽103，因此，第一金属构件101的形成有凹槽103的部分的板厚比其它部分的板厚小。因而，在本实施方式的对接部摩擦搅拌工序中，与未形成凹槽103的情况相比，能将供搅拌销f2插入的深度设得较浅，因此，能在没有较大的负荷施加于摩擦搅拌装置的状态下进行对接部j11的摩擦搅拌接合。
此外，在本实施方式的内角摩擦搅拌工序中，将接合条件设定成使毛边v产生于辅助构件111、112侧，因此能使毛边v11、v12聚集于辅助构件111、112。因此，能容易地将形成有毛边v11、v12的辅助构件111、112整体去除。
此外，在本实施方式的对接部摩擦搅拌工序中，使用旋转工具f在使仅搅拌销f2与第一金属构件101及第二金属构件102(或仅第一金属构件101)接触的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，能在没有较大的负荷施加于摩擦搅拌装置的状态下进行摩擦搅拌接合，直至较深的位置处。因而，旋转工具f在第一金属构件101的板厚较大的情况下特别有利。此外，与压入轴肩部的情况相比，能减小塑性化区域w的宽度，因此，旋转工具f在第二金属构件102的板厚较小的情况下也特别有利。
此外，在本实施方式的架台105、105的、与第一内角s11及第二内角s12相对的部位，形成有倒角部105a、105a。在将第一金属构件101及第二金属构件102配置于架台105时，塑性化区域w11、w12可能会与架台105发生干涉而使第一金属构件101和第二金属构件102从架台105浮起，但根据本实施方式，能防止塑性化区域w11、w12与架台105发生干涉。
(第六实施方式)
接着，对本发明第六实施方式的接合方法进行说明。第六实施方式的接合方法与第五实施方式相同，进行对接工序、辅助构件配置工序、内角摩擦搅拌工序、辅助构件的去除工序和对接部摩擦搅拌工序。如图26所示，在第二实施方式的接合方法中，在对接部摩擦搅拌工序中，在使用旋转工具g这一点上与第五实施方式不同。其它工序即对接工序、辅助构件配置工序、内角摩擦搅拌工序和辅助构件的去除工序与第五实施方式相同，因此，省略说明。
旋转工具g例如通过工具钢形成，其由圆柱状的轴肩部g1和从轴肩部g1下垂的搅拌销g2构成。在搅拌销g2的外周面刻设有螺旋槽。在对接部摩擦搅拌工序中，一边将旋转工具g插入到第一金属构件101的正面101b，一边使旋转工具g沿对接部j11移动。此外，在对接部摩擦搅拌工序中，使轴肩部g1的下端面压入第一金属构件101数毫米程度，并进行摩擦搅拌。搅拌销g2的插入深度只要能对对接部j11进行摩擦搅拌接合，则没有特别限制，但较为理想的是，如图26所示，设定成搅拌销g2的前端到达对接部j11。也就是说，较为理想的是，使旋转工具g与第一金属构件101及第二金属构件102接触，以进行摩擦搅拌接合。
在设定成搅拌销g2的前端并未到达对接部j11的情况下，也就是在使搅拌销g2与仅第一金属构件101接触的情况下，因第一金属构件101与搅拌销g2的摩擦热而使对接部j11周围的金属发生塑性流动，以使第一金属构件101与第二金属构件102接合在一起。另外，也可以适当设定轴肩部g1的外径(直径)，但最好形成得比凹槽103(参照图15)的宽度小。
通过以上所说明的第六实施方式的接合方法，能起到与第五实施方式大致相同的效果。此外，将轴肩部g1压入到第一金属构件101的正面101b，因此，塑性化流动材料被轴肩部g1按压，能够减少毛边。此外，若减小旋转工具g的压入量，则能通过塑性化区域w13减小产生于正面101b的槽，因此，表面处理等变得容易，从而能规整地对第一金属构件101的正面101b进行精加工。此外，由于将轴肩部g1的外径(直径)形成得比凹槽103的宽度小，因此，能防止因旋转工具g的搅拌销g2而发生塑性流动的材料从第一金属构件101与第二金属构件102的第一内角s11、第二内角s12溅出。
(第七实施方式)
接着，对本发明第七实施方式的接合方法进行说明。第七实施方式的接合方法与第五实施方式相同，进行对接工序、辅助构件配置工序、内角摩擦搅拌工序、辅助构件的去除工序和对接部摩擦搅拌工序。如图27所示，在本实施方式的接合方法中，在将第一金属构件121、第二金属构件122和第三金属构件123对接成主视观察时呈t字状并进行接合这一点上与第五实施方式不同。
第一金属构件121和第三金属构件123是板状的金属构件。第一金属构件121和第三金属构件123的材料从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。第一金属构件121的背面121a侧的角部切开成在主视观察时呈矩形。也就是说，在第一金属构件121的背面121a具有由底面121d和侧壁121e构成的凹部121f。此外，第三金属构件123的背面123a侧的角部切开成在主视观察时呈矩形。即，在第三金属构件123的背面123a具有由底面123d和侧壁123e构成的凹部123f。如后所述，通过使第一金属构件121与第三金属构件123对接，从而通过凹部121f和凹部123f形成凹槽124。另外，较为理想的是，凹部121f和凹部123f是相等的尺寸。也就是说，较为理想的是，在使第一金属构件121与第三金属构件123对接的状态下，第一金属构件121的底面121d与第三金属构件123的底面123d共面。
第二金属构件122是板状的金属构件。第二金属构件122的板厚尺寸设定成与凹槽124的宽度相等或是比凹槽124的宽度小，以使第二金属构件122嵌合于凹槽124。第二金属构件122的材料只要从上述能摩擦搅拌的金属中适当选择即可，但较为理想的是与第一金属构件121及第三金属构件123相同的材料。
在对接工序中，使第一金属构件121的形成有凹部121f的一侧的端面121c与第三金属构件123的形成有凹部123f的一侧的端面123c对接，以形成第一对接部j21。在第一金属构件121与第三金属构件123对接的状态下，在第一金属构件121和第三金属构件123的背面121a、123a(第一对接部j21周边)形成有截面呈矩形的凹槽124。凹槽124在第一金属构件121和第三金属构件123的延长方向上延伸设置。
此外，在对接工序中，使第二金属构件122的端面122c与第一对接部j21对接，以形成第二对接部j22(参照图28)。也就是说，使第二金属构件122的端面122c与形成于第一金属构件121的背面121a及第三金属构件123的背面123a的凹槽124对接。藉此，在第二金属构件122的两侧形成有第一内角s21(参照图28)和第二内角s22(参照图28)。第一内角s21是由第一金属构件121的背面121a和第二金属构件122的侧面122a构成的角落部。第二内角s22是由第三金属构件123的背面123a和第二金属构件122的侧面122b构成的角落部。
如图28所示，辅助构件配置工序是将辅助构件111、112配置在第一金属构件121与第二金属构件122的第一内角s21和第三金属构件123与第二金属构件122的第二内角s22的工序。辅助构件111、112是板状的金属构件。在本实施方式中，辅助构件111、112由与第一金属构件121、第二金属构件122及第三金属构件123相同的材料形成。
如图28所示，在辅助构件配置工序中，使第一金属构件121的背面121a与辅助构件111的正面111b面接触，并且使端部111c与第二金属构件122的侧面122a抵接。此外，使第二金属构件122的侧面122b与辅助构件112的背面112a面接触，并且使端部112c与第三金属构件123的背面123a抵接。另外，辅助构件111、112的端部111c、112c的形状也可以根据第一金属构件121、第二金属构件122和第三金属构件123的对接角度(内角)而形成为与侧面122a或背面123a无间隙地抵接。辅助构件111、112形成为将第二对接部j22的延长方向覆盖的长度。辅助构件111、112的板厚设定成在后述的内角摩擦搅拌工序时不会发生金属不足的程度的厚度。另外，也可以与第五实施方式相同，以朝第二内角s22的第三金属构件123侧放平的方式配置(横向放置)辅助构件112，或者也可以以使辅助构件111朝第一内角s21的第二金属构件122侧立起的方式配置(纵向配置)辅助构件111。
如图29所示，内角摩擦搅拌工序是对由第一金属构件121、第二金属构件122和第三金属构件123形成的第一内角s21和第二内角s22进行摩擦搅拌接合的工序(在图29中对仅第一内角s21侧的摩擦搅拌接合进行图示)。如图29所示，在第一内角s21侧的摩擦搅拌接合中，将旋转的旋转工具f插入到第二金属构件122的侧面122a与辅助构件111的端部111c抵接的部分。此外，在第二内角s22侧的摩擦搅拌接合中，将旋转的旋转工具f插入到第三金属构件123的背面123a与辅助构件112的端部112c抵接的部分。
在第一内角s21侧的摩擦搅拌接合中，如图29所示，将朝右旋转的搅拌销f2较浅地插入到第二金属构件122的侧面122a与辅助构件111的端部111c抵接的部分，并使旋转工具f从图29的近前侧向纵深侧沿第一内角s21相对移动。也就是说，在第一内角s21侧的摩擦搅拌接合中，在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下，使仅搅拌销f2与第一金属构件121、第二金属构件122和辅助构件111接触并进行摩擦搅拌。藉此，在旋转工具f的移动轨迹形成有线状的塑性化区域w21。
另一方面，在第二内角s22侧的摩擦搅拌接合中，将朝右旋转的搅拌销f2较浅地插入到第三金属构件123的背面123a与辅助构件112的端部112c抵接的部分，并使旋转工具f从图29的近前侧向纵深侧沿第二内角s22相对移动。也就是说，在第二内角s22侧的摩擦搅拌接合中，在搅拌销f2的基端侧露出的状态下，使仅搅拌销f2与第二金属构件122、第三金属构件123和辅助构件112接触并进行摩擦搅拌。藉此，在旋转工具f的移动轨迹形成有线状的塑性化区域w22(参照图31)。
在内角摩擦搅拌工序中，以连接部f1不与第二金属构件122的侧面122a或侧面122b干涉的方式，在使旋转工具f相对于第二金属构件122倾斜的状态下进行摩擦搅拌接合。搅拌销f2的插入角度及插入距离只要适当设定成能将第一金属构件121、第二金属构件122及第三金属构件123接合即可。另外，在本实施方式中，使旋转工具f的旋转中心轴相对于铅锤面(第二金属构件122的侧面122a、122b)倾斜45°(参照图30)。
此外，在内角摩擦搅拌工序中，也可以将接合条件设定成使毛边产生在辅助构件111、112侧。
在本实施方式中，将旋转工具f的转速设定得较快，因此，在第一内角s21侧的摩擦搅拌接合中，存在在塑性化区域w21外的流动侧即辅助构件111处产生大量毛边v21的倾向(参照图30)。此外，虽然省略了图示，但基于与第一内角s21侧的摩擦搅拌接合相同的理由，在第二内角s22侧的摩擦搅拌接合中，也存在在塑性化区域w22外的流动侧即辅助构件112处产生大量毛边v22的倾向。另外，旋转工具f的接合条件和辅助构件111、112的配置位置并不局限于在此说明的情况，只要适当设定即可。
这样，若将设定条件设定成使产生毛边v21、v22的一侧或产生大量毛边v21、v22的一侧位于辅助构件111、112侧，则如图31所示，能使毛边v21、v22聚集于辅助构件111、112。因此，能容易地进行后述的去除工序，因而较为理想。此外，通过将旋转工具f的转速设定得较快，从而能提高旋转工具f的移动速度(进给速度)。藉此，能缩短接合周期。
如图31所示，辅助构件的去除工序是将辅助构件111、112从第一金属构件121、第二金属构件122或第三金属构件123去除的工序(在此，对将辅助构件111从第一金属构件121去除并且将辅助构件112从第二金属构件122去除的情况进行说明)。在本实施方式的去除工序中，沿图31的粗线箭头方向将辅助构件111的端部111d、辅助构件112的端部112d卷起，且将与塑性化区域w21、w22的边界部折弯，并进行切除。去除工序也可以使用切削工具等，但在本实施方式中通过手工操作进行去除。在辅助构件111、112形成有毛边v21、v22，因此，毛边v21、v22也与辅助构件111、112一起被一并去除(参照图32)。因此，能容易地将形成有毛边v21、v22的辅助构件111、112整体去除。
如图33～图35所示，对接部摩擦搅拌工序是对第一对接部j21和第二对接部j22进行摩擦搅拌接合的工序。如图33所示，以与第五实施方式相同的要领，首先，将第一金属构件121、第二金属构件122和第三金属构件123配置于架台105、105。更详细而言，在对接部摩擦搅拌工序中，将第二金属构件122插入到分开配置的架台105、105之间，并使第一金属构件121的背面121a和第三金属构件123的背面123a与架台105、105抵接。架台105、105均呈长方形。架台105、105中的、与第一内角s21及第二内角s22相对的部位形成有倒角部105a、105a。倒角部105a的形状只要适当形成为不与塑性化区域w21、w22抵接即可，在本实施方式中呈倒斜角形状。
如图34及图35所示，对接部摩擦搅拌工序是将旋转工具f从第一金属构件121的正面121b和第三金属构件123的正面123b插入，并沿第一对接部j21进行摩擦搅拌接合的工序。旋转工具f也可以是与内角摩擦搅拌工序中使用的旋转工具相同，例如通过工具钢形成，并由连接部f1和搅拌销f2构成。另外，搅拌销f2呈前端尖细，搅拌销f2的长度比由第一金属构件121和第三金属构件123形成的凹槽124(参照图27)的部分的板厚大。
在对接部摩擦搅拌工序中，将旋转的仅搅拌销f2插入到由第一金属构件121和第三金属构件123形成的第一对接部j21，并一边使第一金属构件121及第三金属构件123与连接部f1分开，一边使搅拌销f2移动。换言之，以在使搅拌销f2的基端部露出的状态下描画第一对接部j21的方式进行摩擦搅拌接合。在旋转工具f的移动轨迹处，因摩擦搅拌后的金属发生硬化而形成有塑性化区域w23。
较为理想的是，旋转工具f的插入深度设定成搅拌销f2的前端到达第二对接部j22。也就是说，较为理想的是，使旋转工具f与第一金属构件121、第二金属构件122及第三金属构件123接触，以进行摩擦搅拌接合。在设定成搅拌销f2的前端并未到达第二对接部j22的情况下，即在使搅拌销f2与仅第一金属构件121及第三金属构件123接触的情况下，因第一金属构件121及第三金属构件123与搅拌销f2的摩擦热而使第二对接部j22周围的金属发生塑性流动，以使第一金属构件121、第二金属构件122及第三金属构件123接合在一起。另外，较为理想的是，在摩擦搅拌工序结束后，进行将在第一金属构件121的正面121b及第三金属构件123的正面123b产生的毛边去除的毛边去除工序。藉此，能规整地对第一金属构件121的正面121b和第三金属构件123的正面123b进行精加工。
另外，在图29所示的内角摩擦搅拌工序中，也可以以使未图示的接头件与第一金属构件121、第二金属构件122及第三金属构件123的近前侧或纵深侧紧贴的状态配置，并将旋转工具f暂时插入到接头件，随后保持插入的状态而使旋转工具f朝第一金属构件121、第二金属构件122和第三金属构件123侧相对移动，以对第一内角s21及第二内角s22进行摩擦搅拌接合。同样地，在图34所示的对接部摩擦搅拌工序中，也可以以使未图示的接头件与第一金属构件121、第二金属构件122及第三金属构件123的近前侧或纵深侧紧贴的状态配置，并将旋转工具f暂时插入到接头件，随后保持插入的状态而使旋转工具f朝第一金属构件121、第二金属构件122和第三金属构件123侧相对移动，以对第一对接部j21及第二对接部j22进行摩擦搅拌接合。使旋转工具f脱离的情况也相同。
此外，也可以使用第六实施方式中说明的旋转工具g(参照图26)进行第七实施方式的对接部摩擦搅拌工序。在这种情况下，在对接部摩擦搅拌工序中，使轴肩部g1的下端面压入第一金属构件121和第三金属构件123数毫米程度，并进行摩擦搅拌。搅拌销g2的插入深度只要使得第一对接部j21和第二对接部j22能摩擦搅拌接合，则不特别限制，但较为理想的是，设定成使搅拌销g2的前端到达第二对接部j22。也就是说，较为理想的是，使旋转工具g与第一金属构件121、第二金属构件122及第三金属构件123接触，以进行摩擦搅拌接合。
根据以上所说明的第七实施方式的接合方法，将辅助构件111、112配置于第一内角s21和第二内角s22，并隔着辅助构件111、112进行第一内角s21、第二内角s22的摩擦搅拌接合。藉此，能通过辅助构件111、112消除第一内角s21、第二内角s22处的金属不足，因此，能防止接合不良。
此外，根据本实施方式的接合方法，对第一内角s21、第二内角s22进行摩擦搅拌接合，因此，能防止对接部摩擦搅拌工序时的第一金属构件121和第二金属构件122彼此以及第三金属构件123和第二金属构件122彼此的位置偏移或分开。藉此，能防止随着第一金属构件121、第二金属构件122和第三金属构件123的位置偏移或分离而产生的接合不良。
此外，在本实施方式的第一金属构件121形成有构成凹槽124的凹部121f，另外，在第三金属构件123形成有构成凹槽124的凹部123f，第一金属构件121的形成有凹部121f的部分的板厚和第三金属构件123的形成有凹部123f的部分的板厚比其它部分的板厚小。因此，在本实施方式的摩擦搅拌工序中，与未形成凹槽124的情况相比，能将供搅拌销f2插入的深度设得较浅，因此，能在没有较大的负荷施加于摩擦搅拌装置的状态下进行第一对接部j21和第二对接部j22的摩擦搅拌接合。
此外，在本实施方式的内角摩擦搅拌工序中，将接合条件设定成使毛边v产生于辅助构件111、112侧，因此，能将毛边v21、v22聚集于辅助构件111、112。因此，能容易地将形成有毛边v21、v22的辅助构件111、112整体去除。
此外，在本实施方式的对接部摩擦搅拌工序中，使用旋转工具f，在使仅搅拌销f2与第一金属构件121、第二金属构件122及第三金属构件123(或仅第一金属构件121和第三金属构件123)接触的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，能在没有较大的负荷施加于摩擦搅拌装置的状态下进行摩擦搅拌接合，直至较深的位置处。因而，在第一金属构件121和第三金属构件123的板厚较大的情况下，旋转工具f特别有利。此外，与压入轴肩部的情况相比，能减小塑性化区域w的宽度，因此，旋转工具f在第二金属构件122的板厚较小的情况下特别有利。
此外，在本实施方式的架台105、105的与第一内角s21及第二内角s22相对的部位，形成有倒角部105a、105a。在将第一金属构件121、第二金属构件122和第三金属构件123配置于架台105时，塑性化区域w21、w22可能会与架台105发生干涉而使第一金属构件121、第二金属构件122和第三金属构件123从架台105浮起，但根据本实施方式，能防止塑性化区域w21、w22与架台105发生干涉。
(第八实施方式)
参照附图，对本发明第八实施方式的接合方法进行详细说明。如图36所示，在本实施方式的接合方法中，使第一金属构件201和第二金属构件202对接成主视观察时呈t字状，并通过摩擦搅拌进行接合。在本实施方式的接合方法中进行对接工序、配置工序、摩擦搅拌工序和去除工序。
第一金属构件201和第二金属构件202均呈板状。第一金属构件201和第二金属构件202从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。只要适当设定第一金属构件201和第二金属构件202的板厚尺寸即可。在第二金属构件202的背面202c形成有朝第一金属构件201侧开口的凹槽202d。凹槽202d呈与第一金属构件201的形状相对应的矩形截面。在本实施方式中，凹槽202d的槽宽度形成为与第一金属构件201的板厚相同。凹槽202d形成为能供第一金属构件201的一端缘嵌合。
如图36所示，对接工序是将第一金属构件201的端面201a插入到第二金属构件202的凹槽202d，并使上述端面201a与凹槽202d的底面202e对接，以形成对接部j41的工序。在本实施方式的对接工序中，凹槽202d的槽宽度形成为与第一金属构件201的板厚相同，因此，第一金属构件201的板厚方向的侧面201b、201c分别与凹槽202d的槽宽度方向的侧面202f、202g抵接，以使第一金属构件201的一端缘嵌合于凹槽202d。
如图36所示，配置工序是配置辅助构件210的工序。辅助构件210是板状的金属构件。辅助构件210的板厚设定成在后述的摩擦搅拌工序时形成的接合部(塑性化区域w41)处不会发生金属不足的程度的厚度。在本实施方式中，辅助构件210由与第一金属构件201及第二金属构件202相同的材料形成。在配置工序中，将辅助构件210配置在第二金属构件202的正面202b中的、与第一金属构件201及凹槽202d相对应的位置处。第二金属构件202的正面202b与辅助构件210的背面210b面接触。在本实施方式的配置工序中，辅助构件210的中央部与第一金属构件201的板厚方向的中心配置在大致重叠的位置处。
如图37所示，摩擦搅拌工序是将旋转的旋转工具f从辅助构件210的正面210a侧插入，并对对接部j41进行摩擦搅拌接合的工序。在本实施方式中，使旋转工具f朝右旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝左旋转。
藉此，能减少溢出到被接合金属构件(第一金属构件201、第二金属构件202和辅助构件210)的外部的金属的量。
在摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的搅拌销f2从辅助构件210的正面210a插入。在摩擦搅拌工序中，在使搅拌销f2与第一金属构件201、第二金属构件202和辅助构件210接触的状态下，使旋转工具f从图37的近前侧向纵深侧沿对接部j41相对移动。此外，在摩擦搅拌工序中，在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌。旋转工具f的旋转中心轴c设定在穿过第一金属构件201的板厚方向的中心和凹槽202d的槽宽度方向的中心的位置处。在旋转工具f的移动轨迹形成有塑性化区域w41。只要适当设定搅拌销f2的插入深度即可，但在本实施方式中设定成使搅拌销f2与第一金属构件201接触。
另外，在摩擦搅拌工序中，也可以使仅搅拌销f2与仅第二金属构件202及辅助构件210接触，以进行摩擦搅拌接合。在这种情况下，因第二金属构件202与搅拌销f2的摩擦热从而使对接部j41发生塑性流动而被接合。在辅助构件210的正面210a形成有毛边v41。
如图38所示，去除工序是将辅助构件210从第二金属构件202去除的工序。在去除工序中，一边将辅助构件210的两端卷起，一边以凹槽d为界折弯，并进行切除。凹槽d是塑性化区域w41中的被挖得较深的部位。去除工序也可以使用切削工具等，但在本实施方式中通过手工操作进行去除。通过以上的工序，使得第一金属构件201与第二金属构件202被接合成主视观察时呈t字状。
根据以上所说明的本实施方式的接合方法，由于在使仅搅拌销f2与第一金属构件201、第二金属构件202及辅助构件210接触的状态下、或是在使仅搅拌销f2与第二金属构件202及辅助构件210接触的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，与现有技术相比，能减少施加于摩擦搅拌装置的负荷。藉此，即使在第二金属构件202的板厚较大的情况下，也能在没有较大的负荷施加于摩擦搅拌装置的状态下对位于较深的位置处的对接部j41进行接合。
此外，由于将仅搅拌销f2插入，因此，能减小塑性化区域w41的宽度。藉此，还能减小第一金属构件201的板厚，因此，能提高第一金属构件201的设计的自由度。此外，由于除了对第一金属构件201和第二金属构件202之外，还对辅助构件210进行摩擦搅拌接合，因此，如图39所示，能防止接合部(塑性化区域w41)处的金属不足。
此外，将第一金属构件201的端面201a插入到第二金属构件202的凹槽202d，并使上述端面201a与凹槽202d的底面202e对接，因此，能防止对接工序时第一金属构件201与第二金属构件202的位置偏移。
此外，根据去除工序，能将形成有毛边v41的辅助构件210整体去除，因此，即使不另行进行去除毛边的操作，也能规整地对第二金属构件202的正面202b进行精加工。此外，在本实施方式的摩擦搅拌工序中，将旋转工具f从辅助构件210的正面210a的中央部处插入，因此，能容易地进行旋转工具f的插入作业。
(第九实施方式)
接着，对本发明第九实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序、配置工序、摩擦搅拌工序和去除工序。本实施方式的接合方法在辅助构件210的配置位置上与第八实施方式不同。在本实施方式的接合方法中，以与第八实施方式不同的部分为中心进行说明。
如图40所示，在对接工序中，与第八实施方式相同，将第一金属构件201的端面201a插入到第二金属构件202的凹槽202d，并使上述端面201a与凹槽202d的底面202e对接，以形成对接部j41的工序。
在此，如图40所示，在摩擦搅拌工序时，将旋转工具f的旋转中心轴c(参照图41)所穿过的预定位置设定为“接合基准线x”。在本实施方式中，接合基准线x设定成与第一金属构件201的板厚方向的中心及凹槽202d的槽宽度方向的中心重叠。在配置工序中，一边将辅助构件210配置在相对于接合基准线x位于仅一侧的第二金属构件202的正面202b，一边将辅助构件210配置在辅助构件210的侧面210c与接合基准线x重叠的位置处。另外，接合基准线x只要适当设定在进行后述的摩擦搅拌工序时，不使塑性流动材料从第一金属构件201的侧面201b、201c与第二金属构件202的背面202c的各内角流出的位置处即可。
如图41所示，摩擦搅拌工序是，将朝右旋转的旋转工具f的旋转中心轴c插入到与接合基准线x重叠的位置处，并使旋转工具f从图41的近前侧向纵深侧相对移动，以对对接部j41进行摩擦搅拌接合的工序。在摩擦搅拌工序中，与第八实施方式相同，在使旋转工具f的仅搅拌销f2与第一金属构件201、第二金属构件202及辅助构件210接触的状态下，或是在使旋转供给f的仅搅拌销f2与第二金属构件202及辅助构件210接触的状态下，进行摩擦搅拌接合。
在本实施方式中，以使旋转工具f的剪切侧(advancingside(行进侧)：旋转工具的外周处的切线速度加上旋转工具的移动速度的一侧)处于第二金属构件202的未配置辅助构件210的一侧的方式设定旋转工具f的移动方向和旋转方向。旋转工具f的旋转方向和行进方向并不局限于上述情况，只要适当设定即可。
在本实施方式中，将旋转工具f的转速设定得较快，因此，如图42所示，存在在塑性化区域w41外的流动侧产生大量毛边v41的倾向。此外，通过将旋转工具f的转速设定得较快，从而能提高旋转工具f的移动速度(进给速度)。藉此，能缩短接合周期。
在摩擦搅拌工序时，毛边v41会产生在旋转工具f的行进方向的哪一侧因接合条件不同而不同。上述接合条件由旋转工具f的转速、旋转方向、行进方向、移动速度(进给速度)、搅拌销f2的倾斜角度(圆锥角度)、被接合金属构件(第一金属构件201、第二金属构件202及辅助构件210)的材质、被接合金属构件的厚度等各要素及这些要素的组合确定。根据接合条件不同，只要设定成产生毛边v41的一侧或产生大量毛边v41的一侧位于辅助构件210侧，则能容易地进行后述的去除工序，因此，较为理想。
去除工序是将辅助构件210从第二金属构件202去除的工序。在去除工序中，与第八实施方式相同，将辅助构件210折弯并去除。通过以上的工序，能使第一金属构件201与第二金属构件202接合在一起。
通过以上所说明的第九实施方式的接合方法，也能起到与第八实施方式大致等同的效果。此外，在第九实施方式的配置工序中，以将辅助构件210配置在相对于接合基准线x位于一侧，在摩擦搅拌工序中在辅助构件210侧产生大量毛边v的方式设定接合条件。藉此，能使毛边v41聚集于相对于接合基准线x配置在一侧的辅助构件210。藉此，能容易地将形成有毛边v41的辅助构件210整体去除，因此能容易地去除毛边v41。
(第十实施方式)
接着，对本发明第十实施方式的接合方法进行说明。在第十实施方式的接合方法中进行对接工序、配置工序、摩擦搅拌工序和去除工序。在第十实施方式的接合方法中，以与第八实施方式不同的部分为中心进行说明。
如图43所示，在对接工序中，与第八实施方式状态相同，将第一金属构件201的端面201a插入到第二金属构件202的凹槽202d，并使上述端面201a与凹槽202d的底面202e对接，以形成对接部j41。在本实施方式中，接合基准线x也设定在第一金属构件201的板厚方向的中心与凹槽202d的槽宽度方向的中心重叠的位置处。在配置工序中，一边将辅助构件210配置在相对于接合基准线x位于另一侧的第二金属构件202的正面202b，一边将辅助构件210配置成辅助构件210的侧面210c相对于接合基准线x朝一侧略微突出。辅助构件210的厚度和从接合基准线x至侧面210c的距离设定成，在后述的摩擦搅拌工序中，在接合部(塑性化区域w41)处不会发生金属不足，且在摩擦搅拌工序后辅助构件210不会残留在一侧。
在摩擦搅拌工序中，如图44所示，将朝左旋转的旋转工具f的旋转中心轴c插入到与接合基准线x重叠的位置处，并使旋转工具f从图44的近前侧向纵深侧相对移动，以对对接部j41进行摩擦搅拌接合的工序。在摩擦搅拌工序中，与第八实施方式相同，在使旋转工具f的仅搅拌销f2与第一金属构件201、第二金属构件202及辅助构件210接触的状态下，或是在使旋转工具f的仅搅拌销f2与第二金属构件202及辅助构件210接触的状态下进行摩擦搅拌接合。
在本实施方式中，使旋转工具f高速地朝左旋转，因此，存在毛边v41形成于辅助构件210的流动侧的倾向。
如图45所示，在去除工序中，将辅助构件210从第二金属构件202去除。在去除工序中，将辅助构件210折弯，并将辅助构件210从第二金属构件202去除。
通过以上所说明的第十实施方式的接合方法，也能起到与第八实施方式大致相同的效果。此外，根据本实施方式，在配置工序中，一边将辅助构件210配置成相对于接合基准线x位于另一侧，一边使辅助构件210的侧面210c朝一侧略微突出。此外，在摩擦搅拌工序中，将接合条件设定成，一边对对接部j41进行摩擦搅拌接合，一边使辅助构件210和毛边v41不残留在第二金属构件202的正面202b的一侧，毛边v41产生在辅助构件210侧。藉此，能均衡地防止接合部(塑性化区域w41)处的金属不足，并且能使毛边v41聚集于配置于另一侧的辅助构件210。藉此，能容易地将形成有毛边v41的辅助构件210整体去除，因此，能容易地去除毛边v41。
(第十一实施方式)
接着，对本发明第十一实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式的接合方法中进行对接工序、配置工序、摩擦搅拌工序和去除工序。本实施方式的接合方法在由第二金属构件203和第三金属构件204形成凹槽205这一点上与第八实施方式不同。在第十一实施方式的接合方法中，以与第八实施方式不同的部分为中心进行说明。
如图46所示，第一金属构件201、第二金属构件203和第三金属构件204均呈板状。第一金属构件201、第二金属构件203和第三金属构件204从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。只要适当设定第一金属构件201、第二金属构件203和第三金属构件204的板厚尺寸即可。
第二金属构件203具有：端面203c，上述端面203c面对第三金属构件204；正面203a，上述正面203a与端面203c连续，并且沿与端面203c正交的方向延伸；背面203b，上述背面203b沿与端面203c正交的方向延伸；以及第一缺口部203d，上述第一缺口部203d将由背面203b和端面203c构成的角部切开而形成。第一缺口部203d朝第一金属构件201侧和第三金属构件204侧开口。第一缺口部203d具有第一缺口底面203e和第一缺口侧面203f。第一缺口底面203e与端面203c连续，并且沿与端面203c正交的方向延伸。第一缺口侧面203f形成于第一缺口底面203e与背面203b之间，并且沿与第一缺口底面203e和背面203b正交的方向延伸。
第三金属构件204具有：端面204c，上述端面204c面对端面203c；正面204a，上述正面204a与端面204c连续，并且沿与端面204c正交的方向延伸；背面204b，上述背面204b沿与端面204c正交的方向延伸；以及第二缺口部204d，上述第二缺口部204d将由背面204b和端面204c构成的角部切开而形成。第二缺口部204d朝第一金属构件201侧和第二金属构件203侧开口。第二缺口部204d具有第二缺口底面204e和第二缺口侧面204f。第二缺口底面204e与端面204c连续，并且沿与端面204c正交的方向延伸。第二缺口侧面204f形成在第二缺口底面204e与背面204b之间，并且沿与第二缺口底面204e和背面204b正交的方向延伸。第一缺口部203d和第二缺口部204d相对于接合基准线x(在本实施方式中为第一对接部j42的延长线)线对称。
第一缺口部203d和第二缺口部204d在端面203c与端面204c对接的状态下构成单一的凹槽205。第一缺口底面203e和第二缺口底面204e构成凹槽205的底面205a。第一缺口侧面203f构成凹槽205的一个侧面205b，第二缺口侧面204f构成凹槽205的另一个侧面205c。凹槽205朝第一金属构件201侧开口。凹槽205呈与第一金属构件201的形状对应的矩形截面。在本实施方式中，凹槽205的槽宽度形成为与第一金属构件201的板厚相同。凹槽205形成为能供第一金属构件201的一端缘嵌合。
在对接工序中，首先，使第二金属构件203的端面203c与第三金属构件204的端面204c对接，以形成第一对接部j42。若以上述方式对接，则通过第一缺口部203d和第二缺口部204d，形成跨过第二金属构件203和第三金属构件204的、单一且截面呈矩形的凹槽205。接着，将第一金属构件201的端面201a插入到第二金属构件203和第三金属构件204的凹槽205，并使上述端面201a与凹槽205的底面205a对接，以形成第二对接部j43(参照图47)。在本实施方式的对接工序中，凹槽205的槽宽度形成为与第一金属构件201的板厚相同，因此，第一金属构件201的板厚方向的侧面201b、201c分别与凹槽205d的槽宽度方向的侧面205b、205c抵接，以将第一金属构件201的一端缘嵌合于凹槽205。
在配置工序中，将辅助构件210配置成跨过第二金属构件203的正面203a和第三金属构件204的正面204a。在本实施方式中，辅助构件210由与第一金属构件201、第二金属构件203和第三金属构件204相同的材料形成。此外，在配置工序中，将辅助构件210配置在第二金属构件203的正面203a和第三金属构件204的正面204a中的与第一金属构件201及凹槽205对应的位置处。在本实施方式的配置工序中，辅助构件210的中央部、第一金属构件201的板厚方向的中心和第一对接部j42配置在大致重叠的位置处。
如图47所示，摩擦搅拌工序是将旋转的旋转工具f从辅助构件210的正面210a侧插入，并对第一对接部j42和第二对接部j43进行摩擦搅拌接合的工序。
在摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的搅拌销f2从辅助构件210的正面210a插入。在摩擦搅拌工序中，在使搅拌销f2与第一金属构件201、第二金属构件203、第三金属构件204及辅助构件210接触的状态下，使旋转工具f从图47的近前侧向纵深侧沿第一对接部j42和第二对接部j43相对移动。此外，在摩擦搅拌工序中，在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌。旋转工具f的旋转中心轴c设定在穿过第一金属构件201的板厚方向的中心、凹槽205的槽宽度方向的中心和第一对接部j42的位置处。在旋转工具f的移动轨迹形成有塑性化区域w43。只要适当设定搅拌销f2的插入深度即可，但在本实施方式中，设定成搅拌销f2与第一金属构件201接触。
另外，在摩擦搅拌工序中，也可以使仅搅拌销f2与仅第二金属构件203、第三金属构件204及辅助构件210接触，以进行摩擦搅拌接合。在这种情况下，因第二金属构件203、第三金属构件204和搅拌销f2的摩擦热从而使第二对接部j43发生塑性流动而被接合。在辅助构件210的正面210a形成有毛边v42。
如图48所示，去除工序是将辅助构件210从第二金属构件203和第三金属构件204去除的工序。在去除工序中，一边将辅助构件210的两端翻开，一边以凹槽d为界折弯，并进行切除。凹槽d是塑性化区域w43中的被挖得较深的部位。去除工序也可以使用切削工具等，但在本实施方式中，通过手工操作进行去除。通过以上的工序，如图49所示，使第一金属构件201、第二金属构件203和第三金属构件204被接合成主视观察时呈t字状。
通过以上所说明的第十一实施方式的接合方法，也能起到与第八实施方式大致相同的效果。即，将第一金属构件201的端面201a插入到使第二金属构件203与第三金属构件204对接形成的凹槽205中，并使上述端面201a与凹槽205的底面205a对接，因此，能防止对接工序时第一金属构件201、第二金属构件203和第三金属构件204的位置偏移。
(第十二实施方式)
接着，对本发明第十二实施方式的接合方法进行说明。在第十二实施方式的接合方法中，进行对接工序、配置工序、摩擦搅拌工序和去除工序。第十二实施方式的接合方法在辅助构件210的配置位置上与第十一实施方式不同。在第十二实施方式的接合方法中，以与第十一实施方式不同的部分为中心进行说明。
如图50所示，在对接工序中，与第十一实施方式相同，使第二金属构件203的端面203c与第三金属构件204的端面204c对接以形成第一对接部j42。若以上述方式对接，则通过第一缺口部203d和第二缺口部204d，形成跨过第二金属构件203和第三金属构件204的、单一且截面呈矩形的凹槽205。接着，将第一金属构件201的端面201a插入到第二金属构件203和第三金属构件204的凹槽205，并使上述端面201a与凹槽205的底面205a对接，以形成第二对接部j43。
在此，如图50所示，在摩擦搅拌工序时，将旋转工具f(参照图46)的旋转中心轴c所穿过的预定位置设定为“接合基准线x”。在本实施方式中，接合基准线x设定成与第一金属构件201的板厚方向的中心、凹槽205的槽宽度方向的中心及第一对接部j42重叠。在配置工序中，一边将辅助构件210配置在相对于第一对接部j42位于仅一侧的第三金属构件204的正面204a，一边将辅助构件210配置在辅助构件210的侧面210c与第一对接部j42重叠的位置处。另外，在配置工序中，也可以将辅助构件210配置在相对于第一对接部j42位于仅另一侧的第二金属构件203的正面203a。
本实施方式的摩擦搅拌工序和去除工序通过与上述第九实施方式大致相同的方法进行。
通过以上所说明的第十二实施方式的接合方法，也能起到与第十一实施方式大致相同的效果。即，将第一金属构件201的端面201a插入到使第二金属构件203与第三金属构件204对接形成的凹槽205中，并使上述端面201a与凹槽205的底面205a对接，因此，能防止对接工序时第一金属构件201、第二金属构件203和第三金属构件204的位置偏移。
此外，通过第十二实施方式的接合方法，也能起到与第九实施方式大致相同的效果。即，在第十二实施方式的配置工序中，将辅助构件210配置在相对于第一对接部j42位于一侧的第三金属构件204的正面204a，并以在摩擦搅拌工序中使毛边v42产生于辅助构件210侧的方式设定接合条件。藉此，能使毛边v42聚集于相对于第一对接部j42配置在一侧的辅助构件210。藉此，能容易地将形成有毛边v42的辅助构件210整体去除，因此，能容易地去除毛边v42。
(第十三实施方式)
接着，对本发明第十三实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序、配置工序、摩擦搅拌工序和去除工序。第十三实施方式的接合方法在辅助构件210的配置位置上与第十二实施方式不同。在第十三实施方式的接合方法中，以与第十二实施方式不同的部分为中心进行说明。
如图51所示，在对接工序中，与第十一实施方式相同，使第二金属构件203的端面203c与第三金属构件204的端面204c对接，以形成第一对接部j42。若以上述方式对接，则通过第一缺口部203d和第二缺口部204d形成跨过第二金属构件203和第三金属构件204的、单一且截面呈矩形的凹槽205。接着，将第一金属构件201的端面201a插入到第二金属构件203和第三金属构件204的凹槽205，并使上述端面201a与凹槽205的底面205a对接，以形成第二对接部j43。在本实施方式中，接合基准线x设定在与第一金属构件201的板厚方向的中心、凹槽205的槽宽度方向的中心及第一对接部j42重叠的位置。
在配置工序中，一边将辅助构件210配置在相对于第一对接部j42位于另一侧的第二金属构件203的正面203a，一边将辅助构件210配置成使辅助构件210的侧面210c朝相对于第一对接部j42位于一侧的第三金属构件204略微突出。辅助构件210的厚度和从接合基准线x至侧面210c的距离适当设定成在摩擦搅拌工序中，在接合部(塑性化区域w41)处不会发生金属不足，且在摩擦搅拌工序后辅助构件210不会残留在一侧。另外，在配置工序中，也可以一边将辅助构件210配置在相对于第一对接部j42位于一侧的第三金属构件204的正面204a，一边将辅助构件210配置成辅助构件210的侧面210c朝相对于第一对接部j42位于另一侧的第二金属构件203略微突出。
本实施方式的摩擦搅拌工序和去除工序通过与上述第十实施方式大致相同的方法进行。
通过以上所说明的第十三实施方式的接合方法，也能起到与第十一实施方式大致相同的效果。即，将第一金属构件201的端面201a插入到使第二金属构件203与第三金属构件204对接形成的凹槽205中，并使上述端面201a与凹槽205的底面205a对接，因此，能防止对接工序时第一金属构件201、第二金属构件203和第三金属构件204的位置偏移。
此外，通过第十三实施方式的接合方法，也能起到与第十实施方式大致相同的效果。即，在配置工序中，一边将辅助构件210配置在相对于第一对接部j42位于另一侧的第二金属构件203的正面203a，一边使辅助构件210的侧面210c朝一侧的第三金属构件204的正面204a略微突出。此外，在摩擦搅拌工序中，将接合条件设定成，一边对第一对接部j42和第二对接部j43进行摩擦搅拌接合，一边使辅助构件210和毛边v42不残留在一侧的第三金属构件204的正面204a，毛边v42产生在辅助构件210侧。藉此，能均衡地防止接合部(塑性化区域w42)处的金属不足，并且能使毛边v42聚集于配置于另一侧的辅助构件210。藉此，能容易地将形成有毛边v42的辅助构件210整体去除，因此，能容易地去除毛边v42。
(第十四实施方式)
参照附图，对本发明第十四实施方式的接合方法进行详细说明。如图52所示，在本实施方式的接合方法中，将第一金属构件301与第二金属构件302对接成t字状，并进行接合。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序、临时接合工序和正式接合工序。
第一金属构件301是板状的金属构件。第一金属构件301的材料从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。第二金属构件302是板状的金属构件。第二金属构件302的材料只要从上述能摩擦搅拌的金属中适当选择即可，但较为理想的是与第一金属构件301相同的材料。只要适当设定第一金属构件301和第二金属构件302的板厚即可。在第二金属构件302的背面302c形成有朝第一金属构件301侧开口的凹槽302d。凹槽302d呈与第一金属构件301的形状对应的矩形截面。在本实施方式中，凹槽302d的槽宽度形成为与第一金属构件301的板厚相同。凹槽302d形成为能供第一金属构件301的一端缘嵌合。
如图52所示，对接工序是将第一金属构件301的端面301a插入到第二金属构件302的凹槽302d，并使上述端面301a与凹槽302d的底面302e对接，以形成对接部j51的工序。在本实施方式的对接工序中，凹槽302d的槽宽度形成为与第一金属构件301的板厚相同，因此，第一金属构件301的板厚方向的侧面301b、301c分别与凹槽302d的槽宽度方向的侧面302f、302g抵接，以使第一金属构件301的一端缘嵌合于凹槽302d。
如图53所示，临时接合工序是使用旋转工具(临时接合用旋转工具)f将第一金属构件301与第二金属构件302的内角临时点焊的工序。在本实施方式中，使旋转工具f朝右旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝左旋转。
另外，较为理想的是，当使旋转工具f朝左旋转时，将螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝右旋转。通过以上述方式设定螺旋槽，从而在进行摩擦搅拌时利用螺旋槽将塑性流动化后的金属朝搅拌销f2的前端侧引导。藉此，能减少溢出到被接合金属构件(第一金属构件301和第二金属构件302)外部的金属的量。
在临时接合工序中，一边使旋转工具f的旋转中心轴倾斜，一边将其插入到由第一金属构件301的侧面301b和第二金属构件302的背面302c构成的第一内角(内角)处及由第一金属构件301的侧面301c和第二金属构件302的背面302c构成的第二内角(内角)处。此外，在临时接合工序中，一边将搅拌销f2较浅地插入到上述内角处，一边沿内角断续地进行摩擦搅拌接合。通过临时接合工序，能使塑性化区域w51呈点状断续地形成。
此外，在临时接合工序中进行接头件接合工序，在上述接头件接合工序中，将接头件t临时接合在第二金属构件302的一端侧的端面。接头件t的板厚与第二金属构件302的板厚相同。在接头件临时接合工序中，使接头件t的背面tb与第二金属构件302的背面302c共面，并且使接头件t的正面ta与第二金属构件302的正面302b共面。此外，在接头件临时接合工序中，使用旋转工具f，将接头件t与第二金属构件302临时接合在一起。另外，也可以将接头件t设置在第二金属构件302的另一端侧的端面，以作为后述的正式接合工序的结束位置。
如图54所示，正式接合工序是使用旋转工具f(正式接合用旋转工具)，正式地对对接部j51进行摩擦搅拌接合的工序。在正式接合工序中，在将朝右旋转的旋转工具f插入到设定于接头件t的开始位置sp，并使旋转工具f沿对接部j51相对移动。在旋转工具f的移动轨迹形成有塑性化区域w52。
在正式接合工序中，如图55所示，使连接部f1与第二金属构件302分开，也就是在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下，进行摩擦搅拌接合。此外，在本实施方式中，将搅拌销f2的插入深度设定成使搅拌销f2的前端到达第一金属构件301，也就是使搅拌销f2与第一金属构件301及第二金属构件302接触。
另外，搅拌销f2的插入深度也可以设定成使搅拌销f2与仅第二金属构件302接触。在这种情况下，因搅拌销f2与第二金属构件302的摩擦热从而使对接部j51发生塑性流动而被接合。
也可以在正式接合工序结束之后，进行将形成于塑性化区域w52的毛边去除的毛边去除工序。藉此，能规整地对第二金属构件302的正面302b进行精加工。
根据以上所说明的本实施方式的接合方法，在临时接合工序中，将第一金属构件301和第二金属构件302彼此临时点焊，因此，能防止在正式接合工序时各金属构件彼此分开或位置偏移。藉此，能提高接合精度。此外，在正式接合工序和临时接合工序中，均将仅搅拌销f2插入到各金属构件，因此，能减少热输入量，从而能减少各金属构件的热应变。特别地，在临时接合工序中，通过进行临时点焊，从而能减少热输入量，并且还能缩短接合时间。
此外，在正式接合工序和临时接合工序中，均将仅搅拌销f2插入到各金属构件，因此，能减少施加于摩擦搅拌装置的负荷。藉此，在正式接合工序中，能对位于较深的位置的对接部j51进行接合。也就是说，即使在第二金属构件302的板厚较大的情况下也能进行接合，因此，能提高设计的自由度。
此外，将第一金属构件301的端面301a插入到第二金属构件302的凹槽302d并使上述端面301a与凹槽302d的底面302e对接，因此，在对接工序时能容易地对第一金属构件301和第二金属构件302进行定位。
此外，临时接合工序中使用的临时接合用旋转工具与正式接合工序中使用的正式接合用旋转工具也可以分别使用不同的旋转工具，但通过像本实施方式那样共用旋转工具f，从而无需在各工序中更换旋转工具。藉此，能高效地进行接合操作。
接着，对本发明第十四实施方式的变形例的接合方法进行说明。在本变形例中，进行对接工序、临时接合工序和正式接合工序。变形例的对接工序和正式接合工序与上述第十四实施方式共同，因此，省略说明。
本变形例的临时接合工序省略了具体的图示，但沿由第一金属构件301和第二金属构件302构成的内角进行通过焊接实现的临时点焊。在临时接合工序中，通过tig焊接、mig焊接或激光焊接等，断续地对由第一金属构件301的侧面301b和第二金属构件302的背面302c构成的第一内角(内角)及由第一金属构件301的侧面301c和第二金属构件302的背面302c构成的第二内角(内角)进行焊接。
在本变形例中，也能获得与上述第十四实施方式大致相同的效果。特别地，在临时接合工序中，通过利用焊接进行临时点焊，从而能防止各金属构件的热应变，并且能在短时间内进行临时接合。
(第十五实施方式)
接着，参照图56和图57对本发明第十五实施方式的接合方法进行说明。在第十五实施方式的接合方法中进行对接工序、临时接合工序和正式接合工序。第十五实施方式的接合方法在由第二金属构件303和第三金属构件304形成凹槽305这一点上与第十四实施方式不同。在第十五实施方式的接合方法中，以与第十四实施方式不同的部分为中心进行说明。
第一金属构件301是板状的金属构件。第一金属构件301的材料从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。第二金属构件303和第三金属构件304是板状的金属构件。第二金属构件303和第三金属构件304的材料只要从上述能摩擦搅拌的金属中适当选择即可，但较为理想的是与第一金属构件301相同的材料。只要适当设定第一金属构件301、第二金属构件303和第三金属构件304的板厚即可。
第二金属构件303具有：端面303c，上述端面303c与第三金属构件304面对；正面303a，上述正面303a与端面303c连续，并且沿与端面303c正交的方向延伸；背面303b，上述背面303b沿与端面303c正交的方向延伸；以及第一缺口部303d，上述第一缺口部303d将由背面303b和端面303c构成的角部切开而形成。第一缺口部303d朝第一金属构件301侧和第三金属构件304侧开口。第一缺口部303d具有第一缺口底面303e和第一缺口侧面303f。第一缺口底面303e与端面303c连续，并且沿与端面303c正交的方向延伸。第一缺口侧面303f形成于第一缺口底面303e与背面303b之间，并且沿与第一缺口底面303e和背面303b正交的方向延伸。
第三金属构件304具有：端面304c，上述端面304c与端面303c面对；正面304a，上述正面304a与端面304c连续，并且沿与端面304c正交的方向延伸；背面304b，上述背面304b沿与端面304c正交的方向延伸；以及第二缺口部304d，上述第二缺口部304d将由背面304b和端面304c构成的角部切开而形成。第二缺口部304d朝第一金属构件301侧和第二金属构件303侧开口。第二缺口部304d具有第二缺口底面304e和第二缺口侧面304f。第二缺口底面304e与端面304c连续，并且沿与端面304c正交的方向延伸。第二缺口侧面304f形成于第二缺口底面304e与背面304b之间，并且沿与第二缺口底面304e和背面304b正交的方向延伸。第一缺口部303d和第二缺口部304d形成为相对于第一对接部j52的延长线线对称。
第一缺口部303d和第二缺口部304d在端面303c与端面304c对接的状态下构成单一的凹槽305。第一缺口底面303e和第二缺口底面304e构成凹槽305的底面305a。第一缺口侧面303f构成凹槽305的一个侧面305b，第二缺口侧面304f构成凹槽305的另一个侧面305c。凹槽305朝第一金属构件301侧开口。凹槽305呈与第一金属构件301的形状对应的矩形截面。在本实施方式中，凹槽305的槽宽度形成为与第一金属构件301的板厚相同。凹槽305形成为能供第一金属构件301的一端缘嵌合。
在对接工序中，首先，使第二金属构件303的端面303c与第三金属构件304的端面304c对接，以形成第一对接部j52。若以上述方式对接，则通过第一缺口部303d和第二缺口部304d形成跨过第二金属构件303和第三金属构件304的、单一且截面呈矩形的凹槽305。接着，将第一金属构件303的端面301a插入到第二金属构件303和第三金属构件304的凹槽305中，并使上述端面301a与凹槽305的底面305a对接，以形成第二对接部j53(参照图57)。在本实施方式的对接工序中，凹槽305的槽宽度形成为与第一金属构件301的板厚相同，因此，第一金属构件301的板厚方向的侧面301b、301c分别与凹槽305的槽宽度方向的侧面305b、305c抵接，以将第一金属构件301的一端缘嵌合于凹槽305。
如图57所示，临时接合工序是使用旋转工具(临时接合用旋转工具)f将第一金属构件301与第二金属构件303的内角及第一金属构件301与第三金属构件304的内角临时点焊的工序。
在临时接合工序中，一边使旋转工具f的旋转中心轴倾斜，一边将其插入到由第一金属构件301的侧面301b和第二金属构件303的背面303b构成的第一内角(内角)处及由第一金属构件301的侧面301c和第三金属构件304的背面304b构成的第二内角(内角)处。此外，在临时接合工序中，一边将搅拌销f2较浅地插入到上述内角处，一边沿内角断续地进行摩擦搅拌接合。通过临时接合工序，塑性化区域w51能呈点状断续地形成。
此外，在临时接合工序中进行接头件临时接合工序，在上述接头件临时接合工序中，将接头件t临时接合在第二金属构件303和第三金属构件304的一端侧的端面。接头件t的板厚与第二金属构件303及第三金属构件304的板厚相同。在接头件临时接合工序中，使接头件t的背面tb、第二金属构件303的背面303b和第三金属构件304的背面304b共面，并且使接头件t的正面ta、第二金属构件303的正面303a和第三金属构件304的正面304a共面。此外，在接头件临时接合工序中，使用旋转工具f将接头件t与第二金属构件303临时接合在一起，并且将接头件t与第三金属构件304临时接合在一起。另外，也可以将接头件t设置在第二金属构件303的另一端侧的端面，以作为后述的正式接合工序的结束位置。
正式接合工序省略了具体的图示，但与第十四实施方式相同是使用旋转工具(正式接合用旋转工具)f(参照图54)，正式地对第一对接部j52和第二对接部j53进行摩擦搅拌接合的工序。在正式接合工序中，在将朝右旋转的旋转工具f插入到设定于接头件t的开始位置，并使旋转工具f沿第一对接部j52和第二对接部j53相对移动。在旋转工具f的移动轨迹形成有塑性化区域w52。
在正式接合工序中，使连接部f1与第二金属构件303的正面303a和第三金属构件304的正面304a分开，也就是在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下，进行摩擦搅拌接合。此外，在本实施方式中，将搅拌销f2的插入深度设定成使搅拌销f2的前端到达第一金属构件301，也就是使搅拌销f2与第一金属构件301、第二金属构件303及第三金属构件304接触。
另外，搅拌销f2的插入深度也可以设定成使搅拌销f2与仅第二金属构件303及第三金属构件304接触。在这种情况下，通过搅拌销f2、第二金属构件303和第三金属构件304的摩擦热从而使第二对接部j53发生塑性流动而被接合。
也可以在正式接合工序结束之后，进行将形成于塑性化区域w52的毛边去除的毛边去除工序。藉此，能规整地对第二金属构件303的正面303a和第三金属构件304的正面304a进行精加工。
通过第十五实施方式，也能获得与上述第十四实施方式大致相同的效果。特别地，将第一金属构件303的端面301a插入到使第二金属构件303与第三金属构件304对接形成的凹槽305中，并使上述端面301a与凹槽305的底面305a对接，因此，在对接工序时能容易地对第一金属构件301、第二金属构件303和第三金属构件304进行定位。
接着，对本发明的变形例的接合方法进行说明。在本变形例中，进行对接工序、临时接合工序和正式接合工序。变形例的对接工序和正式接合工序与上述第十五实施方式共同，因此，省略说明。
变形例的临时接合工序省略了具体的图示，但沿由第一金属构件301和第二金属构件303构成的内角及由第一金属构件301和第三金属构件304构成的内角进行通过焊接实现的临时点焊。在临时接合工序中，通过tig焊接、mig焊接或激光焊接等，断续地对由第一金属构件301的侧面301b和第二金属构件303的背面303b构成的第一内角(内角)及由第一金属构件301的侧面301c和第二金属构件304的背面304b构成的第二内角(内角)进行焊接。
通过变形例，也能获得与上述第十五实施方式大致相同的效果。特别地，在临时接合工序中，通过利用焊接进行临时点焊，从而能防止各金属构件的热应变，并且能在短时间内进行临时接合。
对以上所说明的本发明的实施方式及变形例进行了说明，但能在不违背本发明的主旨的范围内进行适当设计变更。例如，在各实施方式及变形例中，将金属构件彼此接合成截面呈t字状，但也可以接合成截面呈大致l字状。
(符号说明)
1第一金属构件；
2第二金属构件；
10辅助构件；
f旋转工具；
f1连接部；
f2搅拌销；
j1对接部；
w1塑性化区域。