接合方法

专利名称：接合方法
技术领域：
本发明涉及一种利用摩擦搅拌的金属构件的接合方法。
背景技术：
接合金属构件彼此的方法中，已知有摩擦搅拌接合 (FSW-Friction StirWelding)。摩擦搅拌接合是通过使旋转工具旋转，沿着金属构件彼此的对接部移动，利用旋转工具与金属构件的摩擦热使对接部的金属塑性流动，从而使金属构件彼此固相接合。而且，旋转工具一般是在呈圆柱状的肩部的下端面突设有搅拌销(探针)的旋转工具。例如，如图35a所示，在对一对金属构件101、101的端面彼此对接而形成的对接部J进行摩擦搅拌的情况下，在对接部J的背侧配置背抵接件102，使用旋转工具G沿着对接部J进行摩擦搅拌。该技术例如记载于专利文献I、专利文献2。专利文献I ;日本专利特开2001-225179号公报专利文献2 ;日本专利特开2005-131666号公报

发明内容
发明所要解决的技术问题然而，以往的接合方法中存在以下问题，如图35b所示，由于金属构件101、101在接合部会收缩，接合后的金属构件101彼此不水平却歪斜，产品质量降低。此外，还存在以下问题，例如在将未图示的连接构件插入形成于金属构件101、101之间的槽部103时，由于槽部103的底部不平坦，连接构件无法高精度地配置。此外，由于金属构件101、101的收缩，可能在塑性化区域W的背侧形成缺口(kissing bond)E。藉此，接合部的拉伸强度降低，且会导致水密性及气密性的降低。此外，同样地，还存在以下问题，如图35c所示，使金属构件105的侧面与金属构件105的端面进行对接而垂直地接合时，对于对接部J，从金属构件105、105的外侧进行摩擦搅拌，由于金属构件105、105的收缩，会使一边的金属构件105翻转。此外，还存在在金属构件105、105的接合部的内侧的角部(内角部)形成缺口 E的问题。在此，例如若从金属构件101、101的背侧或金属构件105、105的内侧进行摩擦搅拌，则可解决相关问题。但是，例如在从呈筒状的构造体的内侧进行摩擦搅拌的情况下、和如图35c所示地摩擦搅拌内角部的情况下，还存在以下问题，不易根据接合的金属构件彼此对接的方式，通过摩擦搅拌装置的配合等，使旋转工具合适地移动。从该观点出发，本发明的技术问题在于提供一种接合方法，该接合方法可使一对金属构件彼此的对接部容易地接合，并可提高气密性及水密性。
解决问题所采用的技术方案为解决上述问题，本发明的接合方法是使一对金属构件彼此对接形成对接部的接合方法，其特征是，在进行对上述对接部从一面侧进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序之后，进行对上述对接部从另一面侧进行焊接的焊接工序。根据该接合方法，由于从一对金属构件彼此的一面侧进行摩擦搅拌之后，还从另一面侧进行焊接，因此，假设即便有缺陷形成，也能用焊接金属密封缺陷，从而能提高水密性及气密性。此外，由于进行焊接能解决装置的配合等问题，因此能比较容易进行接合作业。此外，本发明的接合方法是在多个金属构件对接而形成的筒状构造体中，使上述金属构件彼此对接形成对接部的接合方法，其特征是，在进行对上述对接部从上述构造体的外表面侧进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序之后，进行对上述对接部从上述构造体的内表面侧进行焊接的焊接工序。根据该接合方法，由于在从构造体的外侧进行摩擦搅拌之后，还从构造体的内侧 进行焊接，因此，假设即使在构造体的内表面形成缺陷，也可以用焊接金属密封，能提高水密性及气密性。此外，通过进行焊接，即使是由金属构件所围成的构造体，也可从构造体的内侧比较容易地进行接合作业。此外，作为优选，使在上述摩擦搅拌工序中形成的塑性化区域与在上述焊接工序中形成的焊接金属接触。根据该接合方法，由于对接部深度方向的全长被密封，因此能进一步提高接合部的水密性及气密性。此外，作为优选，在上述焊接工序中，包括将焊接金属填充于沿着出现于上述另一面的对接部而形成的凹部的焊接金属填充工序。此外，作为优选，在上述焊接工序中，包括将焊接金属填充于沿着出现于上述构造体的内表面的对接部而形成的凹部的焊接金属填充工序。根据该接合方法，能提高焊接的作业性。此外，作为优选，在上述摩擦搅拌工序中，包括在利用大型的旋转工具进行正式接合工序之前，利用小型的旋转工具进行临时接合的临时接合工序。根据该接合方法，能防止在进行正式接合时在对接部产生开孔。此外，作为优选，在上述摩擦搅拌工序中，包括在上述对接部的两侧配置一对突出材的突出材配置工序；以及沿着上述突出材与上述金属构件的对接部进行摩擦搅拌的突出材临时接合工序。根据该接合方法，通过使用突出材，可容易设定旋转工具的插入位置、脱离位置。此外，作为优选，在上述摩擦搅拌工序中，包括在进行摩擦搅拌的旋转工具的预定插入位置形成导孔的导孔形成工序。根据该接合工序，能降低将旋转工具压入时的压入阻力。藉此，能提高摩擦搅拌接合的精度，并能迅速地进行接合作业。此外，本发明的接合方法是使一对金属构件彼此对接形成对接部的接合方法，其特征是，在进行对上述对接部从另一面侧进行焊接的焊接工序之后，进行对上述对接部从一面侧进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序。根据该接合方法，在从一面侧进行摩擦搅拌工序之前，从另一面侧进行焊接，藉此，能在另一面侧临时接合的状态下进行摩擦搅拌。这样，由于能防止多产生于进行摩擦搅拌的面的背面(另一面)侧的缺陷的发生，能提高接合部分的金属构件的水密性及气密性。此外，由于通过从另一面侧进行焊接，能解决装置的配合等问题，因此能比较容易地进行接合作业。此外，由于在摩擦搅拌工序中，能在一对金属构件彼此临时接合的状态下进行摩擦搅拌，因此能提高作业性。此外，根据本发明的接合方法，在多个金属构件对接而形成的筒状的构造体中，使上述金属构件彼此对接形成对接部，其特征是，在进行对上述对接部从上述构造体的内表面侧进行焊接的焊接工序之后，进行对上述对接部从上述构造体的外表面侧进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序。根据该接合方法，由于在从构造体的外表面侧进行摩擦搅拌之前，从构造体的内表面侧进行焊接，因此，能在内表面侧临时接合的状态下进行摩擦搅拌。藉此，能防止多产生于进行摩擦搅拌的面的背面(构造体的内表面)侧的缺陷的发生，从而能提高接合部分的金属构件的水密性及气密性。此外，由于通过从构造体的内表面侧进行焊接，能解决接合构造体内部时的装置的配合等问题，能比较容易地进行接合作业。此外，由于在摩擦搅拌工序中，能在一对金属构件彼此临时接合的状态下进行摩擦搅拌，因此能提高作业性。 发明效果根据本发明的接合方法，能容易地接合一对金属构件彼此的对接部，并能提高气密性及水密性。


图I是表示第一实施方式的构造体的立体图。图2是表示第一实施方式的构造体的俯视图。图3是表示第一实施方式的中间构件的图，图3a是分解立体图，图3b是俯视图。图4是表示第一实施方式的对接工序的立体图。图5a是表不第一实施方式的对接工序后的立体图，图5b是表不第一实施方式的槽部形成工序的立体图。图6是表示第一实施方式的突出材配置工序的立体图。图7a是表示小型旋转工具的侧视图，图7b是表示大型旋转工具的侧视图。图8是表不第一实施方式的临时接合工序的俯视图。图9是表不第一实施方式的正式接合工序的俯视图。图10是图9的I-I线剖视图。图11是表示第一实施方式的焊接工序的侧视图。图12是表示第一实施方式的连接构件插入工序的立体图。图13是表示第一实施方式的突出材配置工序的立体图。图14是表不第一实施方式的外侧临时接合工序的俯视图。图15是表不第一实施方式的外侧正式接合工序的图，图15a是俯视图，图15b是图15a的II-II线剖视图。图16a是表示第二实施方式的凹部形成工序的侧视图，图16b是表示第二实施方式的焊接金属填充工序的侧视图。图17a是从外侧观察第三实施方式的构造体的立体图，图17b是从内侧观察第三实施方式的构造体的立体图。
图18是表示第四实施方式的构造体的分解立体图。图19a是表示第四实施方式的摩擦搅拌工序的立体图，图19b是表示第四实施方式的焊接工序的部分透视立体图。图20是表示第五实施方式的对接工序的主视图。图21是表示第五实施方式的焊接工序的立体图。图22是表示第五实施方式的摩擦搅拌工序的准备阶段的立体图。图23a是图22的一部分的放大立体图，图23b是表示槽部形成工序的立体图。图24是表示第五实施方式的突出材配置工序的立体图。图25是表不第五实施方式的临时接合工序的俯视图。 图26是表不第五实施方式的正式接合工序的俯视图。图27是图26的H线剖视图。图28是表不第TK实施方式的焊接工序的图，图28a是表不凹部形成工序的图，图28b是表示焊接金属填充工序的图。图29a是表示第七实施方式的对接工序的立体图，图29b是表示第七实施方式的焊接工序的立体图。图30a是表示第七实施方式的突出材配置工序的立体图，图30b是表示第七实施方式的摩擦搅拌工序的立体图。图31a是第八实施方式的被接合金属构件的分解图，图31b是表示第八实施方式的对接工序的图，图31c是表示第八实施方式的焊接工序及摩擦搅拌工序的图。图32是表示第八实施方式的构造体的立体图。图33是第九实施方式的被接合金属构件的分解立体图。图34a是表示第九实施方式的焊接工序的立体图，图34b是表示第九实施方式的摩擦搅拌工序的立体图。图35是表示以往的接合方法的剖视图。(符号说明)I构造体11 14 平板31突出材32突出材F小型旋转工具G大型旋转工具Hl H4壁构件J对接部Ml 凹部Pl导孔(螺纹底孔)Rl R4角构件T焊接金属W塑性化区域
具体实施例方式[第一实施方式]对于本发明的接合方法，参照附图详细地说明。如图I所示，本发明的接合方法以制造出由四个壁构件H1、H2、H3、H4所围成的筒状的构造体I为例作说明。而且，在说明中，以构造体I的中空部侧为内侧，相反侧为外侧。此外，形成构造体I的内侧的面为内表面，形成外侧的面为外表面。如图I及图2所示，本实施方式的构造体I是内部具有截面大致呈矩形的中空部的筒状体。构造体I由构成构造体I的四角且俯视方向大致呈L字状的角构件R1、R2、R3、R4以及分别设于角构件Rl、R2、R3、R4之间的平板11、12、13、14所构成，各构件的侧端面彼此接合。角构件Rl R4及平板11 14由可摩擦搅拌的金属材料制成，如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等。
壁构件Hl由分离配置的角构件Rl、R4以及配置于角构件Rl、R4之间的平板11所构成。壁构件H2由配置于角构件Rl、R2之间的平板12所构成。壁构件H3由分离配置的角构件R2、R3以及配置于角构件R2、R3之间的平板13所构成。壁构件H4由配置于角构件R3、R4之间的平板14以及连接构件U、U所构成。从壁构件Hl的外侧(外表面)及内侧(内表面)对角构件R4的一侧端面与平板11的另一侧端面的对接部Jl及角构件Rl的另一侧端面与平板11的一侧端面的对接部J2进行摩擦搅拌，由摩擦搅拌所形成的各塑性化区域的前端侧重叠。而且，塑性化区域包括由后述的旋转工具的摩擦热加热而呈现塑性化的状态以及接合用旋转工具通过而回到常温的状态两种状态。此外，同样地，从各壁构件的外表面侧及内表面侧对角构件Rl的一侧端面与平板12的另一侧端面的对接部J3以及角构件R2的另一侧端面与平板12的一侧端面的对接部J4、角构件R2的一侧端面与平板13的另一侧端面的对接部J5以及角构件R3的另一侧端面与平板13的一侧端面的对接部J6进行摩擦搅拌，由摩擦搅拌所形成的各塑性化区域的前端侧重叠。另一方面，角构件R3的一侧端面与平板14的另一侧端面的对接部J7以及角构件R4的另一侧端面与平板14的一侧端面的对接部J8的特征是，从壁构件H4的内表面侧焊接后，从外表面侧进行摩擦搅拌。以下，对本实施方式的接合方法作详细的说明。由于由壁构件H1、H2、H3构成的截面呈U字状的中间构件与以往的摩擦搅拌接合大致相同，因此简单地作说明。本实施方式的接合方法主要包括(I)中间构件接合工序、(2)对接工序、(3)槽部形成工序、(4)摩擦搅拌工序、(5)焊接工序、(6)连接构件插入工序、(7)外侧临时接合工序、(8)外侧正式接合工序。(I)中间构件接合工序中间构件接合工序是形成构造体I的中间体即中间构件20 (参照图3b)的工序。中间构件20是从构造体I中仅将平板14卸下的构件，截面大致呈U字状。中间构件20具有相向配置的壁构件H1、壁构件H3以及设于壁构件Hl与壁构件H3之间的平板12 (壁构件H2)。在中间构件接合工序中，在分别形成壁构件H1、壁构件H3之后，将平板12与壁构件Hl及壁构件H3接合。
从壁构件Hl的内表面侧及外表面侧对角构件R4的一侧端面与平板11的另一侧端面的对接部J1，遍及对接部Jl的长度方向全长地进行摩擦搅拌而接合。此外，形成于对接部Jl的塑性化区域W1、W1的前端侧(平板11的厚度方向中央部)重叠。藉此，由于能对对接部JI的深度方向的间隙全部进行摩擦搅拌，因此能提高气密性及水密性。同样地，从内表面侧及外表面侧对角构件Rl的另一侧端面与平板11的一侧端面的对接部J2，遍及对接部J2的全长地进行摩擦搅拌，使塑性化区域W2、W2的前端侧重叠。从壁构件H3的内表面侧及外表面侧对角构件R2的一侧端面与平板13的另一侧端面的对接部J5，遍及对接部J5长度方向全长地进行摩擦搅拌而接合。此外,形成于对接部J5的塑性化区域W5、W5的前端侧(平板13的厚度方向中央部)重叠。藉此，由于能对对接部J5的深度方向的间隙全部进行摩擦搅拌，因此能提高气密性及水密性。同样地,从外表面侧及内表面侧对角构件R3的另一侧端面与平板13的一侧端面的对接部J6，遍及对接部J6长度方向全长地进行摩擦搅拌，使塑性化区域W6、W6的前端侧重叠。如图3a及图3b所示，平板12设于角构件Rl与角构件R2之间。从平板12的内 表面侧及外表面侧对平板12的另一侧端面与角构件Rl的一侧端面的对接部J3，遍及对接部J3的长度方向全长地进行摩擦搅拌而接合。形成于对接部J3的塑性化区域W3、W3的前端侧(平板12的厚度方向中央部)重叠。藉此，由于能对对接部J3的深度方向的间隙全部进行摩擦搅拌，因此能提高气密性及水密性。同样地，从平板12的内表面侧及外表面侧对角构件R2的另一侧端面与平板12的一侧端面的对接部J4，遍及对接部J4的长度方向全长地进行摩擦搅拌，使塑性化区域W4、W4的前端侧重叠。如图3b所示，在中间构件20的一部分形成有供平板14插入的开口部21。而且，在本实施方式中，虽然从外表面侧及内表面侧对中间构件20的各对接部进行摩擦搅拌，但并不限定于此。例如，也可从中间构件20的外表面侧及内表面侧中任意一侧进行焊接，从另一侧进行摩擦搅拌。(2)对接工序如图4所示，在对接工序中，将平板14插入中间构件20的开口部21(参照图3b)。平板14的宽度与开口部21的宽度大致相同。即，当平板14插入开口部21时，出现于开口部21的一对侧端面R3b、R4a与平板14的两侧端面14a、14b对接。如图4所示，平板14的另一侧端面14a与角构件R3的一侧端面R3b对接而形成对接部J7。另一方面，平板14的一侧端面14b与角构件R4的另一侧端面R4a对接而形成对接部J8。而且，平板14与角构件R4对接而形成的金属构件以下称为被接合金属构件N。此外，被接合金属构件N的外侧的面称为外表面A,内侧的面称为内表面B, —侧端面称为第一端面C，另一侧端面称为第二端面D。如图4及图5a所示，在进行对接工序时，最好在中间构件20的内侧配置背抵接台25。背抵接台25是从中间构件20的内侧支承平板14的构件。背抵接台25包括分离设置的第一背抵接材25a、第二背抵接材25b、以及立设于第一背抵接材25a与第二背抵接材25b之间的纵向构件25c、25c。从第一背抵接材25a的外侧的面到第二背抵接材25b的外侧的面的距离与从平板12的内侧的面到平板14的内侧的面(参照图2)的距离大致相等。在本实施方式中，在对接部J7、J8各设有一个背抵接台25。而且，虽然以下说明的(3)槽部形成工序、(4)摩擦搅拌工序、(5)焊接工序、(6)连接构件插入工序、(7)外侧临时接合工序、(8)外侧正式接合工序是对对接部J7及对接部J8所进行的工序，但由于对两对接部的作业内容大致相同，因此以对接部J8为例而做说明。(3)槽部形成工序在槽部形成工序中，对应于对接部J8，在被接合金属构件N的外表面A形成槽部K。如图5b所示，槽部形成工序是使用公知的端铣等而沿着对接部J8切出规定的宽度、深度而形成槽部K的工序。虽然在本实施方式中，槽部K的截面呈矩形，但其它的形状亦可。( 5 )摩擦搅拌工序如图5b所示，在摩擦搅拌工序中，使用大型旋转工具G沿着出现于槽部K的底面的对接部J8进行摩擦搅拌。在本实施方式中,摩擦搅拌工序包括配置一对突出材的突出材配置工序、对对接部J8进行临时接合的临时接合工序、在正式接合工序的预定插入位置形成导孔的导孔形成工序以及对对接部J8进行正式接合的正式接合工序。
在此，参照图7对用于各摩擦搅拌的小型的旋转工具(以下称“小型旋转工具F”)以及比小型旋转工具F还大的大型的旋转工具(以下称“大型旋转工具G”)详细地说明。图7a所示的小型旋转工具F由工具钢等比被接合金属构件N还硬质的金属材料所构成，包括呈圆柱状的肩部Fl和突设于该肩部Fl的下端面Fll的搅拌销(探针)F2。虽然小型旋转工具F的尺寸、形状对应于被接合金属构件N的材质及厚度等设定即可，但至少比大型旋转工具G (参照图Sb)还小。如此，由于可在比使用大型旋转工具G时小的负载的作用下进行摩擦搅拌接合，因此，可降低作用于摩擦搅拌装置的负载，而且，由于小型旋转工具F的移动速度(传送速度)比大型旋转工具G的移动速度还高，因此，可减少摩擦搅拌接合所需的时间及成本。肩部Fl的下端面Fll是起到推压塑性流动化的金属而防止其飞散至周围的作用的部位，在本实施方式中形成凹面状。虽然肩部Fl的外径X1的大小并无特别限制，但在本实施方式中，比大型旋转工具G的肩部Gl的外径Y1小。搅拌销F2从肩部Fl的下端面Fll的中央垂下，在本实施方式中，形成前端细的圆锥台状。此外，在搅拌销F2的周面形成有设置成螺旋状的搅拌翼。虽然搅拌销F2的外径的大小并无特别限制，但在本实施方式中，最大外径(上端径)X2比大型旋转工具G的搅拌销G2的最大外径(上端径)Y2小，且最小外径(下端径)X3比搅拌销G2的最小外径(下端径)Y3小。此外，搅拌销F2的长度La比大型旋转工具G的搅拌销G2的长度Lb小。如图7b所示的大型旋转工具G由工具钢等比被接合金属构件N还硬质的金属材料所构成，包括呈圆柱状的肩部Gl和突设于该肩部Gl的下端面Gll的搅拌销(探针)G2。肩部Gl的下端面Gll与小型旋转工具F相同，形成凹面状。搅拌销G2从肩部Gl的下端面Gll的中央垂下，在本实施方式中，形成前端细的圆锥台状。如图6及图8所示，在突出材配置工序中，在被接合金属构件N的两端面配置一对突出材。第一突出材31及第二突出材32是以夹住对接部J8的形式配置的构件，分别具有能覆盖出现于第一端面C及第二端面D的对接部J8的尺寸、形状。在本实施方式中，第一突出材31及第二突出材32配置于背抵接台25的第一背抵接材25a。第一突出材31及第二突出材32的表面与槽部K的底面齐平。虽然第一突出材31及第二突出材32的材质并无特别限制，但在本实施方式中，以与被接合金属构件N相同组成的金属材料形成。
此外，被接合金属构件N与第一突出材31及第二突出材32通过焊接而接合。藉此，在进行后述的摩擦搅拌时，能防止被接合金属构件N与各突出材产生开孔。在临时接合工序中，使用小型旋转工具F沿着出现于槽部K的底面的对接部J8进行摩擦搅拌。即，如图8所示，使小型旋转工具F位于开始位置Spi的正上方，开始位置Spi设于第一突出材31的适当位置上，接着，使小型旋转工具F边右旋转边下降，从而将搅拌销F2 (参照图7a)按压于开始位置SP1。搅拌销F2的整体进入第一突出材31，且肩部Fl的下端面Fll的整面接触于第一突出材31的表面之后，使小型旋转工具F边旋转边朝临时接合工序的起点Si做相对移动。小型旋转工具F到达起点Si之后，在起点Si使小型旋转工具F不脱离而移至临时接合工序的终点el。在小型旋转工具F到达终点el之后，使小型旋转工具F不脱离而移动至结束位置Epi，在结束位置Epi使小型旋转工具F脱离。而且，在小型旋转工具F的搅拌销F2横穿过被接合金属构件N与第一突出材31的对接部J31以及被接合金属构件N与第二突出材32的对接部J32时，虽然有将被接合金属构件N与各突出材拉离的力作用，但由于被接合金属构件N与第一突出材31及第二突出材32所形成的内角部通过焊接而接合，因此，能防止被接合金属构件N与第一突出材31及 第二突出材32之间的开孔。临时接合工序的结束位置Epi成为后述的正式接合工序的开始位置Smi。此外，在进行临时接合工序时，可使用小型旋转工具F沿着被接合金属构件N与第一突出材31的对接部J31及被接合金属构件N与第二突出材32的对接部J32进行摩擦搅拌(突出材临时接合工序)。藉此，由于被接合金属构件N与第一突出材31及第二突出材32可更牢固地接合，因此能进一步防止进行后述的正式接合工序时产生开孔。此外，突出材临时接合工序和临时接合工序是以连续轨迹的方式连续地进行摩擦搅拌，因而能提高作业性。如图7b所示，导孔形成工序是在后述的正式接合工序中的摩擦搅拌的开始位置上形成导孔Pl的工序。即，在本实施方式的导孔形成工序中，在设定于第二突出材32的表面的开始位置Smi形成导孔Pl。导孔Pl是以降低大型旋转工具G的搅拌销G2的插入阻力(压入阻力)为目的而设置的，在本实施方式中，是以未图示的钻头等对小型旋转工具F的搅拌销F2脱离时所形成的冲孔nl扩孔而形成的。若利用冲孔nl，则由于可简化导孔Pl的形成工序，可缩短作业时间。虽然导孔Pl的形式并无特别限制，但在本实施方式中，呈圆筒状。而且，在本实施方式中，虽然在第二突出材32形成导孔P1，但导孔Pl的位置并无特别限制，也可形成于第一突出材31，更好的是，形成于出现在如本实施方式的槽部K的底面的接缝(边界线)的延长线上。在正式接合工序中，使用大型旋转工具G真正地接合对接部J8。在本实施方式的正式接合工序中，使用大型旋转工具G对临时接合状态的对接部J8从被接合金属构件N的外表面A侧进行摩擦搅拌。如图9所示，在正式接合工序中，将大型旋转工具G的搅拌销G2插入(压入)开始位置Smi，使插入的搅拌销G2在中途不脱离而移动至结束位置EM1。即，在正式接合工序中，从导孔Pl开始摩擦搅拌，并连续进行摩擦搅拌至结束位置EM1。而且，虽然在本实施方式中，在第二突出材32设置摩擦搅拌的开始位置Smi，在第一突出材31设置结束位置Emi，但开始位置Smi与结束位置Emi的位置并无限定。参照图9详细说明正式接合工序。首先，使大型旋转工具G位于开始位置Smi (导孔Pl)的正上方，接着，使大型旋转工具G边右旋转边下降，从而使搅拌销G2的前端插入导孔P1。搅拌销的整体进入第二突出材32且肩部Gl的下端面Gll的整面接触于第二突出材32的表面之后，进行摩擦搅拌，并使大型旋转工具G朝对接部J8的一端做相对移动，从而突入对接部J8。当使大型旋转工具G移动时，在该搅拌销G2周围的金属依次塑性流动，且在从搅拌销G2分离的位置上，塑性流动的金属再次硬化而形成塑性化区域(以下称为“槽部塑性化区域W8”)(参照图10)。在进入被接合金属构件N的热量有可能过大时，最好将水从槽部K的底面(外表面A侦D供给到大型旋转工具G的周围而实现冷却。而且，当冷却水进入角构件R4及平板14之间时，有可能在接合面产生氧化膜，但在本实施方式中，由于进行临时接合工序来封闭角构件R4与平板14之间的开孔，因此冷却水难以进入角构件R4与平板14之间的开孔，接合部的质量没有变差的可能。 在被接合金属构件N的对接部J8中，在被接合金属构件N的接缝上的移动轨迹上设定摩擦搅拌的路径，使大型旋转工具G沿该路径做相对移动，藉此，从对接部J8的一端至另一端连续地进行摩擦搅拌。使大型旋转工具G相对移动至对接部J8的另一端之后，进行摩擦搅拌，并依此状态朝结束位置Emi做相对移动。在大型旋转工具G到达结束位置Emi之后，使大型旋转工具G边旋转边上升，从而使搅拌销G2从结束位置Emi脱离。最好在正式接合工序结束之后，切削产生于槽部K的底面的毛边而使底面平滑。此外，在正式接合工序结束之后，切削除去一对突出材。(5)焊接工序焊接工序是从被接合金属构件N的内表面B侧沿着对接部J8进行焊接的工序。如图11所示，在焊接工序中，暂时拆下背抵接台25，从槽部塑性化区域W8的内侧进行TIG焊接或MIG焊接等隆起熔接，沿着对接部J8形成焊接金属Tl。隆起焊接进行到焊接金属Tl从被接合金属构件N的内表面B突出程度。通过进行焊接工序，假设即使在槽部塑性化区域W8的内侧形成缺口(Kissing Bond),由于可密封该缺口，因此能提高接合部分的强度、水密性及气密性。此外，即使在由于摩擦搅拌工序使接合部产生收缩,而使角构件R4及平板14不形成于同一平面时，通过从被接合金属构件N的内表面B侧进行焊接，可修正由于该收缩所产生的变形。而且，最好切削焊接金属Tl中从内表面B突出的部分Tl’。藉此，可使内表面B形成平滑。(6)连接构件插入工序如图12所示，连接构件插入工序是将连接构件U插入槽部K的工序。连接构件U的宽度、深度及长度尺寸分别与槽部K的宽度、深度及长度尺寸大致相等，并由与被接合金属构件N相同成分的金属形成。即，当连接构件U插入槽部K时,连接构件U的表面与被接合金属构件N的外表面A齐平，且连接构件U的两端面与被接合金属构件N的第一端面C及第二端面D齐平。在连接构件插入工序中，由于能通过上述焊接工序修正被接合金属构件N的歪斜，因此槽部K的底面大致水平。藉此，能合适地插入连接构件U。(8)外侧临时接合工序
如图13及图14所示，在外侧临时接合工序中，使小型旋转工具F沿着平板14与连接构件U的对接部J8a及角构件R4与连接构件U的对接部J8b进行临时接合。本实施方式的外侧临时接合工序包括配置一对突出材的突出材配置工序、以小型旋转工具F对对接部J8a及对接部J8b进行临时接合的外侧临时接合工序、以及在大型旋转工具G的预定插入位置形成导孔的导孔形成工序。如图13及图14所示，突出材配置工序是将第一突出材33及第二突出材34配置于被接合金属构件N的第一端面C及第二端面D的工序。第一突出材33及第二突出材34以夹住对接部J8、对接部J8a及对接部J8b的形式配置，分别具有覆盖出现于第一端面C及第二端面D的各对接部的尺寸、形状。在本实施方式中，第一突出材33及第二突出材34配置于背抵接台25的第一背抵接材25a。第一突出材33及第二突出材34的表面与被接合金属构件N的外表面A大致相同。虽然第一突出材33及第二突出材34的材质并无特别限制，但在本实施方式中由与被接合金属构件N相同组成的金属材料形成。在外侧临时接合工序中，使用小型旋转工具F沿着出现于被接合金属构件N的外表面A的对接部JSa及对接部JSb进行摩擦搅拌。如图14所示，在本实施方式中，在外侧 临时接合工序中，使小型旋转工具F从设定于第一突出材33的开始位置Sp2起以连续轨迹的方式相对移动至设定于第一突出材33的结束位置Ep2为止来进行摩擦搅拌。S卩，外侧临时接合工序包括接合第一突出材33与被接合金属构件N的对接部J33的第一突出材临时接合工序、接合平板14与连接构件U的对接部J8a的第一外侧临时接合工序、接合第二突出材34与被接合金属构件N的对接部J34的第二突出材临时接合工序、以及接合角构件R4与连接构件U的对接部J8b的第二外侧临时接合工序。在第一突出材临时接合工序中，将小型旋转工具F按压至设定于第一突出材33的开始位置Sp2后，使小型旋转工具F相对移动至第一突出材临时接合工序的起点s33。在小型旋转工具F到达起点s33之后，沿着对接部J33移动至第一突出材临时接合工序的终点e33。在小型旋转工具F到达终点e33之后，使小型旋转工具F不脱离，暂时进入第一突出材33，并移动至第一外侧临时接合工序的起点sl4。而且，在使小型旋转工具F右旋转的情况下，由于可能在小型旋转工具F的行进方向的左侧产生微小的空洞缺陷，因此，最好设定第一突出材接合工序的起点s33和终点e33的位置，以使被接合金属构件N位于小型旋转工具F的行进方向的右侧。这样的话，因为空洞缺陷难以产生在被接合金属构件N侧，可得到高质量的接合体。在使小型旋转工具F左旋转的情况下，由于可能在小型旋转工具F的行进方向的右侧产生微小的空洞缺陷，因此，最好设定第一突出材接合工序的起点和终点的位置，以使被接合金属构件N位于小型旋转工具F的行进方向的左侧。具体而言，虽然图示省略，但只需在小型旋转工具F右旋转时的终点e33的位置设置起点，在小型旋转工具F右旋转时的起点s33的位置设置终点即可。在小型旋转工具F到达第一外侧临时接合工序的起点sl4之后，依此状态移至第一外侧临时接合工序，使小型旋转工具F沿着对接部J8a移动。在小型旋转工具F到达第一外侧临时接合工序的终点el4之后，暂时进入第二突出材34，并移动至第二突出材临时接合工序的起点s34。在小型旋转工具F到达起点s34之后，使小型旋转工具F沿着对接部J34移动至第二突出材临时接合工序的终点e34。
在小型旋转工具F到达终点e34之后，使小型旋转工具F不脱离而移动至第二外侧临时接合工序的起点sR4。在小型旋转工具F到达sR4之后，使小型旋转工具F沿着对接部J8b移动，并依此状态移至第二外侧临时接合工序。在小型旋转工具F到达第二外侧临时接合工序的终点eR4之后，依此状态突入第一突出材33，并使小型旋转工具F在结束位置Ep2脱离。而且，结束位置Ep2也是后述的外侧正式接合工序的开始位置SM2。在外侧临时接合工序结束之后，利用形成于结束位置Ep2的冲孔(未图示)形成导孔。由于导孔形成工序与上述大致相同而省略其说明。(9)外侧正式接合工序外侧正式接合工序是真正接合出现于被接合金属构件N的外表面A的对接部J8a及J8b的工序。在本实施方式的外侧正式接合工序中，使用大型旋转工具G，对临时接合状态的对接部J8a及对接部J8b从被接合金属构件N的外表面A侧进行摩擦搅拌。如图15a所示，在外侧正式接合工序中，将大型旋转工具G的搅拌销G2插入开始 位置Sm2,使插入的搅拌销G2在中途不脱离而移动至结束位置Εκ。而且，虽然在本实施方式中，将摩擦搅拌的开始位置Sm2及结束位置Em2设于第一突出材33上，但开始位置Sm2及结束位置Em2的位置并无限定。参照图15a及图15b更详细地说明外侧正式接合工序。首先，如图15a所示，使大型旋转工具G位于导孔(开始位置Sm2)的正上方，接着，使大型旋转工具G边右旋转边下降，从而将搅拌销G2的前端插入导孔。在搅拌销G2的整体进入第一突出材33，且肩部Gl的下端面Gll的整面接触于第一突出材33的表面之后，进行摩擦搅拌，使大型旋转工具G朝对接部J8b的一端做相对移动，从而突入对接部J8b。在使大型旋转工具G移动时，在其搅拌销G2周围的金属依次塑性流动，并在从搅拌销G2分离的位置上，塑性流动的金属再次硬化而形成塑性化区域(以下称“外侧塑性化区域W8’ ”)。然后，以形成的外侧塑性化区域W8’不接触于对接部J34及对接部J33的形式使大型旋转工具G往复移动(在本实施方式中为二次往复)而沿着对接部J8b及对接部J8a连续地进行摩擦搅拌。最后，使大型旋转工具G通过对接部J33，并在设定于第一突出材33的结束位置Em2脱离。如图15b所示，最好以外侧塑性化区域W8’的前端侧接触于槽部K的底面的形式进行摩擦搅拌。通过该构造，可遍及对接部J8a及对接部JSb的深度方向的全长而进行摩擦搅拌。此外，使大型旋转工具G错开往复，藉此能对连接构件U的下表面与槽部K底面的接缝的整面进行摩擦搅拌，因此，能进一步提高水密性及气密性。而且，以外侧塑性化区域W8’不接触对接部J34和对接部J33的形式使大型旋转工具G往复移动，藉此能防止对接部J34及对接部J33的氧化膜卷入。如图11所示，根据以上说明的本实施方式的接合方法，在对平板14与角构件R4的对接部J8从被接合金属构件N (构造体I)的外侧进行摩擦搅拌之后，从内侧进行熔接，因此即使在出现于内表面B的对接部J8形成缺口(参照图35b、图35c)，由于可密封焊接金属Tl，因此能提高水密性及气密性，并能提高接合部分的接合强度。此外，根据焊接，即便本实施方式这样的，例如以壁构件围在四边的构造体I，也不受装置的配合等的限制，能比较容易地从内侧进行接合作业。此外，通过使槽部塑性化区域W8与焊接金属Tl接触，能遍及对接部J8的深度方向的全长密封。此外，通过在进行摩擦搅拌工序及外侧正式接合工序各工序之前，进行临时接合工序，能防止对接部在正式接合时产生开孔。虽然对以上本发明的实施方式做了说明，但在不脱离本发明思想的范围内可做适当的变更。在其它实施方式的说明中，省略与第一实施方式重复的说明。例如，虽然在第一实施方式中使用连接构件U进行接合，但在被接合金属构件N的壁构件的厚度大的情况下，可利用多个连接构件U及槽部K进行接合。另一方面，在被接合金属构件N的厚度小的情况下，也可不使用连接构件U，从被接合金属构件N的外侧进行摩擦搅拌后，从内侧进行焊接。[第二实施方式]此外，例如，如图16所示，在进行上述焊接工序时，也可包括在槽部塑性化区域W8的前端侧(被接合金属构件N的内表面B)，沿着对接部J8形成凹部Ml的凹部形成工序； 以及将焊接金属T2填充于凹部Ml的焊接金属填充工序。根据该接合方法，能提高进行焊接时的作业性。此外，通过切除焊接金属T2中从被接合金属构件N的内表面B突出的部分(T2’)，能平滑地形成内表面B。而且，虽然在本实施方式中，凹部Ml截面呈矩形，但其它形状亦可。[第三实施方式]如图17所示，第三实施方式的接合方法就一侧的第一金属构件Ia的侧面与另一侧的第二金属构件Ib的端面对接而形成对接部JlO这点而言，与第一实施方式不同。SP，虽然在第一实施方式中使用角构件Rl R4使各构件的侧端面彼此抵接而形成构造体，但也可如本实施方式这样，使一侧的金属构件的侧面与另一侧的金属构件的侧端面对接而形成构造物。在本实施方式中，例如使一对第一金属构件Ia与一对第二金属构件Ib对接而形成截面呈矩形的筒状的构造体50。本实施方式的接合方法包括对第一金属构件Ia的侧面与第二金属构件Ib的侧端面对接而形成的对接部J10，从构造体50 (被接合金属构件NI)的外表面A侧进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序；以及从构造体50的内表面B侧进行焊接的焊接工序。本实施方式的焊接工序是在从第一金属构件Ia及第二金属构件Ib所形成的被接合金属构件NI的外表面A进行摩擦搅拌之后，对内角部I (第一金属构件Ia与第二金属构件Ib的内侧的角部)进行焊接的工序。即，通过焊接，遍及出现于被接合金属构件N的内表面的对接部JlO的全长形成焊接金属T3。藉此，假设即便在摩擦搅拌工序中，在内角部I形成缺口(参照图35c)，也能通过焊接而密封该缺口，因此能提高水密性及气密性，并能提高接合部分的强度。此外，如图35c所示，即使一边的金属由于接合时的收缩而翻转，也能通过焊接修正该翻转。此外，虽然不易对内角部I进行摩擦搅拌，但若通过熔接，则可以比较容易地进行接合作业。而且，也可使摩擦搅拌工序所形成的塑性化区域WlO与焊接工序所形成的焊接金属T3接触,从而进一步提高水密性及气密性。[第四实施方式]如图18及图19所示，第四实施方式的接合方法在包括呈圆筒状的筒状构件IOa以及覆盖筒状构件IOa的端部的盖构件IOb这点与第一实施方式不同。本实施方式的接合方法包括对对接部Jll进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序、以及对内角部I’进行焊接的焊接工序。
本实施方式的构造体60包括使筒状构件IOa的端部与盖构件IOb的一侧面对接而形成的对接部J11。如图19a所示，在摩擦搅拌工序中，使大型旋转工具G沿着对接部Jll右旋转，并在从盖构件IOb的正面侧看逆时针方向上移动来进行摩擦搅拌。如图19b所示，在进行摩擦搅拌工序之后，对构造体60的内部的内角部I’进行焊接。通过在内角部I’形成焊接金属T3，可提高接合部的强度，并能提高气密性及水密性。此外，根据焊接工序，即使是本实施方式的圆筒状的构造体60，由于能解决装置的配合等问题，因此能比较容易地进行接合作业。而且，大型旋转工具G最好在从盖构件IOb的正面侧看逆时针方向上移动 。藉此，由于在盖构件IOb侧产生缺陷的可能性变高，因而能提高筒状构件IOa的气密性及水密性。此外，虽然在本实施方式中，使筒状构件IOa与盖构件IOb接合，但也可使一对筒状构件IOa的侧端彼此对接而接合。[第五实施方式]以下所示的第五实施方式 第九实施方式的接合方法就从构造体的内侧进行焊接工序之后，从外侧进行摩擦搅拌工序这点与第一实施方式 第四实施方式的接合方法不同。第五实施方式的接合方法以制造图I所示的构造体I的工序为例做说明。本实施方式的接合方法包括(I)中间构件接合工序、(2 )对接工序、(3 )焊接工序、
(4)槽部形成工序、(5)摩擦搅拌工序、(6)连接构件插入工序、(7)外侧临时接合工序、(8)外侧正式接合工序。(I)中间构件接合工序中间构件接合工序是形成构造体I的中间体即中间构件20 (参照图3b)的工序。由于中间构件接合工序与第一实施方式相同，因此省略其说明。(2)对接工序如图20所示，在对接工序中，将中间构件20上下翻转之后，将平板14插入中间构件20的开口部21 (参照图3b)。平板14的宽度与开口部21的宽度大致相同。S卩，当平板14插入开口部21时，出现于开口部21的一对侧端面R3b、R4a与平板14的侧端面14a、14b分别对接。如图20所示，在平板14的另一侧端面14a与角构件R3的一侧端面R3b的对接面上形成对接部J7。另一方面，在平板14的一侧端面14b与角构件R4的另一侧端面R4a的对接面上形成对接部J8。而且，虽然以下说明的(3)焊接工序、(4)槽部形成工序、(5)摩擦搅拌工序、(6)连接构件插入工序、(7)外侧临时接合工序、(8)外侧正式接合工序是对对接部J7及对接部J8进行的工序，但由于作业内容对两对接部大致相同，因此以对接部J8为例而做说明。此外，如图21所示，平板14与角构件R4对接而形成的金属构件也称为被接合金属构件N2。此外,被接合金属构件N2的外侧的面称为外表面A、内侧的面称为内表面B, —侧端面称为第一端面C，另一侧端面称为第二端面D (参照图25)。(3)焊接工序焊接工序是从被接合金属构件N2的内表面B侧沿着对接部J8进行焊接的工序。如图21所示，在焊接工序中，进行TIG焊接或MIG熔接等隆起焊接，沿着对接部J8形成焊接金属Tl。隆起焊接进行到焊接金属Tl从被接合金属构件N2的内表面B突出程度。通过进行焊接工序，在进行后述的正式接合工序(摩擦搅拌工序)时，能防止在对接部J8的内表面B侧形成缺口(Kissing Bond)。而且，最好将焊接金属Tl中从内表面B突出的部分切除。藉此，能平滑地形成内表面B。(4)槽部形成工序如图22及图23所示，在槽部形成工序中，在对接部J8的外表面A侧，沿着对接部J8的长度方向形成槽部K。在此，在槽部形成工序、后述的摩擦搅拌工序、连接构件插入工序、外侧临时接合工序以及外侧正式接合工序中，最好在中间构件20的内侧配置背抵接台25。由于槽部形成工序与第一实施方式大致相同，因此省略其说明。(5)摩擦搅拌工序如图23b所示，在摩擦搅拌工序中，使用大型旋转工具G沿着出现于槽部K的底面的对接部J8进行摩擦搅拌。在本实施方式中,摩擦搅拌工序包括配置一对突出材的突出材配置工序(参照图24及图25)、对对接部J8进行临时接合的临时接合工序(参照图25)、在正式接合工序的预定插入位置形成导孔的导孔形成工序以及对对接部J8进行正式接合的 正式接合工序(参照图26)。由于突出材配置工序、临时接合工序以及正式接合工序与第一实施方式大致相同，因此省略详细的说明。如图27所示，在本实施方式的正式接合工序中，最好设定摩擦搅拌的深度，使得形成于内表面B的焊接金属Tl与形成于外表面A的槽部塑性化区域W8接触。藉此，由于能遍及对接部J8的深度方向的全长而密封，因此能提高水密性及气密性。而且，最好在正式接合工序结束之后，将产生于槽部K的底面的毛边等切除而形成平滑的底面。此外，在正式接合工序结束之后，将一对突出材切削除去。而且，由于(6)连接构件插入工序、(7)外侧临时接合工序以及(8)外侧正式接合工序与第一实施方式大致相同，因此省略其说明。根据以上说明的本实施方式的接合方法，在从被接合金属构件N2 (构造体I)的外表面A侧进行的摩擦搅拌工序(正式接合工序)之前,通过从内表面B侧进行焊接工序，能在使内表面B临时接合的状态下进行摩擦搅拌。藉此，能防止在被接合金属构件N2的内表面B侧即在进行摩擦搅拌的面的背面侧产生缺口(Kissing Bond),从而能提高接合部分的水密性及气密性。此外，由于通过从构造体I的内表面B侧进行焊接，与进行摩擦搅拌的情况相比，能解决装置配合等限制，因此能比较容易地进行接合作业。此外，由于在摩擦搅拌工序中，能在使一对金属构件彼此临时接合的状态下进行摩擦搅拌，因此能提高作业性。此外，如图27所示，通过使焊接金属Tl与槽部塑性化区域W8接触，能密封对接部J8的深度方向。[第六实施方式] 接着，对本发明的第六实施方式做说明，虽然在第五实施方式的焊接工序中，直接对对接部J8进行焊接，但也可如第六实施方式的焊接工序所示，沿着对接部J8预先形成凹部Ml。而且，由于第六实施方式的接合方法除了焊接工序之外，其余的与第五实施方式相同，因此省略其它工序的说明。如图28a及图28b所示，第六实施方式的焊接工序包括沿着出现于平板14及角构件R4构成的被接合金属构件N2的内表面B的对接部J8形成凹部Ml的凹部形成工序、以及对凹部Ml填充焊接金属T2的焊接金属填充工序。
如图28a所示，在凹部形成工序中，使用公知的端铣方式从内表面B沿着对接部J8的长度方向以规定的宽度、深度形成凹部Ml。虽然在本实施方式中，凹部Ml截面呈矩形，但其它形状亦可。凹部Ml的深度对应于之后进行的摩擦搅拌工序中的塑性化区域的深度而适当地设定即可。如图28b所示，在焊接金属填充工序中，将焊接金属T2填充于凹部Ml。在焊接金属填充工序中，对凹部Ml进行MIG焊接或TIG焊接等隆起焊接，使焊接金属T2从内表面B突出。对焊接金属T2中从内表面B突出的部分，通过沿着内表面B进行切削，能平滑地形成内表面B。这样，在焊接工序中，通过进行凹部形成工序及焊接金属填充工序，能提高焊接工序的作业性。而且，虽然在本实施方式中，在角构件R与平板14对接后形成凹部Ml，但并不限定于此，也可预先切下角构件R4及平板14的角部而形成缺口之后，使上述缺口对接而形成凹部Ml。[第七实施方式] 接着，对本发明的第七实施方式做说明。如图29所示，在第七实施方式中，在一对平板状的金属构件、第一金属构件Illa的端部与第二金属构件Illb的端部垂直地对接而接合这点与第六实施方式不同。第七实施方式的接合方法包括(I)对接工序、(2)焊接工序、(3)摩擦搅拌工序。(I)对接工序如图29a所示，在对接工序中，第一金属构件Illa的端部与第二金属构件Illb的端部垂直地对接。第一金属构件Illa及第二金属构件Illb呈平板状，由铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等可摩擦搅拌的金属材料所构成。在第一金属材料Illa的端部，以第一金属构件Illa的板宽的大致一半的宽度形成截面呈矩形凹陷的凹槽部141，并以第一金属构件Illa的板宽的大致一半的宽度形成截面呈矩形突出的突出部142。同样地，在第二金属构件Illb的端部，以第二金属构件Illb的板宽的大致一半的宽度形成截面呈矩形凹陷的凹槽部143，并以第二金属构件Illb的板宽的大致一半的宽度形成截面呈矩形突出的突出部144。在对接工序中，使第二金属构件Illb的突出部144抵接于第一金属构件Illa的凹槽部141，并使第一金属构件Illa与第二金属构件Illb大致垂直地对接。藉此，在第一金属构件Illa与第二金属构件Illb的对接面上形成对接部J110。如图29b所示，在第一金属构件Illa与第二金属构件Illb对接而形成的被接合金属构件N3的第一端面C上，出现了正面看大致呈曲柄状的对接部J110。(2)焊接工序如图29b所示，在焊接工序中，对出现于被接合金属构件N3的内角部I的对接部Jlio进行熔接。在此，所谓内角部I是指第一金属构件Illa与第二金属构件Illb所形成的内侧的角部分。即，在焊接工序中，从被接合金属构件N3的内表面B(被接合金属构件N3的内侧)，沿着对接部JllO的长度方向进行TIG焊接或MIG焊接等隆起焊接。而且，最好对在焊接工序中所形成的焊接金属T3中从被接合金属构件N3的内表面B突出的部分进行切削而形成平滑状。(3)摩擦搅拌工序
本实施方式的摩擦搅拌工序包括将突出材146安装于被接合金属构件N3的突出材设置工序、以及对对接部Jio从外表面A侧进行摩擦搅拌的正式接合工序。如图30a所示，在突出材设置工序中，在被接合金属构件N3的第一端面C及第二端面(未图示)上安装一对突出材146。突出材146是与被接合金属构件N3相同组成的板状构件，厚度与第二金属构件Illb的板厚大致相等。突出材146配置成被接合金属构件N3的外表面A与突出材146的上表面齐平，通过焊接而接合于被接合金属构件N3上。在正式接合工序中，使用大型旋转工具G，从被接合金属构件N3的外表面A侧沿着对接部Jl 10进行摩擦搅拌。在本实施方式中，在突出材146上，在对接部JllO的延长线上设定开始位置Sm3，在未图示的另一侧突出材上设定结束位置。然后，使用大型旋转工具G沿着对接部JllO进行摩擦搅拌。如图30b所示，通过正式接合工序在对接部JllO上形成塑性化区域Wl 10。而且，在旋转工具右旋转时，可能在行进方向的左侧形成空洞缺陷，在旋转工具左旋转时，可能在行进方向的右侧形成空洞缺陷。因此，例如，如图30a所示，在本实施方式中，最好使大型旋转工具G左旋转，并从突出材146的开始位置Sm3沿着对接部JllO移动。 藉此，假设即使形成空洞缺陷，也形成于远离被接合金属构件N3内侧的位置上。根据本实施方式的接合方法，即使在一对金属构件进行垂直对接的情况下，也能提高水密性及气密性。即，在从被接合金属构件N3的外表面A侧进行摩擦搅拌工序之前，从内表面B侧进行焊接工序，藉此可在临时接合内表面B的状态下，进行摩擦搅拌。从而能防止在被接合金属构件N3的内表面B侧、即在进行摩擦搅拌的面的背面侧产生缺口(KissingBond)，能提高接合部分的水密性及气密性。此外，通过从被接合金属构件N3的内表面B进行焊接，即便在诸如内角部I这样的难以进行摩擦搅拌的位置，也能比较容易地进行接合作业。此外，由于在摩擦搅拌工序中，在一对金属构件彼此临时接合的状态下进行摩擦搅拌，因此能提高作业性。此外，通过从被接合金属构件N3的内表面B侧进行焊接，能防止由于塑性化区域Wl 10的热收缩而使第二金属构件Illb翻转至外表面A侧。[第八实施方式]接着，对本发明的第八实施方式做说明。第八实施方式的接合方法是第七实施方式的变形例，就内角部I具有凹部的这点与第七实施方式不同。第八实施方式的接合方法包括(I)对接工序、(2)焊接工序、(3)摩擦搅拌工序。( I)对接工序如图31a所示，在对接工序中，第一金属构件151a的端部与第二金属构件151b的端部垂直地对接。第一金属构件151a及第二金属构件151b呈板状，由铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等可摩擦搅拌的金属材料构成。第一金属构件151a具有主体部152、比主体部152薄的第一台阶部153、以及比第一台阶部153薄的第二台阶部154。第二台阶部154的长度ρ与第二金属构件151b的板厚大致相等。第一台阶部153的长度q比第二台阶部154的长度小。如图31b所示，在对接工序中，使第二金属构件151b的端面155抵接于第一金属构件151a的第二台阶部154。这样，由第一金属构件151a的主体部152、第一台阶部153及第二金属构件151b形成截面呈矩形的凹部M2。即，沿着出现于第一金属构件151a与第二金属构件151b所形成的被接合金属构件N4的内角部I的对接部Jlll形成凹部M2。
(2)焊接工序如图31c所示，在焊接工序中，对沿着被接合金属构件N4的对接部Jlll形成的凹部M2进行TIG焊接或MIG焊接等隆起焊接。而且，对焊接工序中形成的焊接金属T4中从被接合金属构件N4的内表面B突出的部分进行切削而形成平滑状。( 3 )摩擦搅拌工序在摩擦搅拌工序中，使用大型旋转工具G从对接部Jlll的外表面A侧进行摩擦搅拌。由于摩擦搅拌工序与第七实施方式大致相同，因此省略详细的说明。根据本实施方式的接合方法，能得到与第七实施方式相同的效果，且即使在第一金属构件151a与第二金属构件151b垂直对接的情况下，通过设置凹部M2，能容易地进行焊接作业。此外，虽然省略具体的说明，但如图32所示，使用第八实施方式的接合方法，能形 成由第一金属构件151a、第二金属构件151b、与第一金属构件151a相同的第三金属构件151c以及与第二金属构件151d相同的第四金属构件151d形成的截面呈矩形的筒状的构造体150。这种构造体150例如能做为真空容器使用。而且，也可根据需要使摩擦搅拌工序中形成的塑性化区域Wlll与焊接工序中形成的焊接金属T4重叠，可进一步提高气密性及水密性。[第九实施方式]接着，对本发明的第九实施方式做说明。如图33及图34所示，在第九实施方式的接合方法中，接合呈圆筒状的筒状构件161a以及覆盖筒状构件161a的端部的盖构件161b。第九实施方式是第四实施方式的变形例。本实施方式的接合方法包括(I)对接工序、(2)焊接工序、(3)摩擦搅拌工序。如图33所示，在对接工序中，使筒状构件161a的端面与盖构件161b对接。筒状构件161a是呈圆筒状的金属构件。筒状构件161a的端部具有以板厚的一半的宽度凹陷形成截面呈矩形的凹槽部162、以及以板厚的一半的宽度突出形成截面呈矩形的突出部163。盖构件161b是无间隙地覆盖筒状构件161a的开口部的构件，具有圆板状的主体部164、突出于主体部164的一端侧且截面呈圆形的突部165。突部165与主体部164同心，直径比主体部164的直径小。如图34所示，使筒状构件161a与盖构件161b对接，使筒状构件161a的凹槽部162与盖构件161b的突部165抵接。筒状构件161a与盖构件161b对接而形成对接部J112。筒状构件161a与盖构件161b构成的构件为被接合金属构件N5。(2)焊接工序如图34a所示，在焊接工序中，沿着形成于被接合金属构件N5的内角部I’的对接部J112进行焊接。在本实施方式中，进行TIG焊接或MIG焊接等隆起焊接，使焊接金属T5俯视方向看呈圆形地形成于被接合金属构件N5的内表面B。(3)摩擦搅拌工序如图34b所示，在摩擦搅拌工序中，使用大型旋转工具G从被接合金属构件N5的外表面A侧沿着对接部Jl 12进行摩擦搅拌。在摩擦搅拌工序中，沿着对接部Jl 12使大型旋转工具G右旋转，并使大型旋转工具G在从盖构件161b的正面侧观察逆时针方向上移动而进行摩擦搅拌。这样，通过使大型旋转工具G右旋转，并将盖构件161b配置于行进方向的左侧，藉此，在盖构件161b侧形成空洞缺陷的可能性变高。这样，空洞缺陷可形成于远离被接合金属构件N5的中空部的位置。根据第九实施方式的接合方法，即使在接合筒状构件161a及覆盖筒状构件161a的一端侧的盖构件161b时，也能提高水密性及气密性。即，在从被接合金属构件N5的外表面A进行摩擦搅拌工序之前，从被接合金属构件N5的内表面B侧进行焊接工序，藉此，能在临时接合内表面B的状态下进行摩擦搅拌。此外，通过从被接合金属构件N5的内表面B进行焊接，即使在诸如内角部I’这样难以进行摩擦搅拌的位置上，由于能解决装置的配合等问题，能比较容易地进行接合作业。此外，由于能在摩擦搅拌工序之前进行焊接工序，使金属构件彼此临时接合，因此能容易地进行摩擦搅拌工序的作业。
虽然以上对本发明的实施方式做了说明，但在不背离本发明思想的范围内可做适当的变更。例如，在焊接工序中，不限于TIG焊接或MIG焊接，也可采用其它公知的焊接方法。
权利要求
1.一种接合方法，使一对金属构件彼此对接形成对接部，其特征在于，在进行了对所述对接部从所述金属构件的一面侧基于TIG焊接或MIG焊接进行隆起焊接而沿着所述对接部形成焊接金属的焊接工序之后，进行对所述对接部从与所述金属构件的一面侧相反的面侧进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序。
2.一种接合方法，在多个金属构件对接而形成的筒状的构造体中，使所述金属构件彼此对接形成对接部，其特征在于，在进行了对所述对接部从所述构造体的内表面侧基于TIG焊接或MIG焊接进行隆起焊接而沿着所述对接部形成焊接金属的焊接工序之后，进行对所述对接部从所述构造体的外表面侧进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序。
3.如权利要求I或2所述的接合方法，其特征在于，使在所述焊接工序中形成的所述焊接金属与在所述摩擦搅拌工序中形成的塑性化区域接触。
4.如权利要求I所述的接合方法，其特征在于，在所述焊接工序中，包括将所述焊接金属填充于沿着出现于所述另一面的对接部而形成的凹部中的焊接金属填充工序。
5.如权利要求2所述的接合方法，其特征在于，在所述焊接工序中，包括将所述焊接金属填充于沿着出现于所述构造体的内表面的对接部而形成的凹部中的焊接金属填充工序。
6.如权利要求I或2所述的接合方法，其特征在于，在所述摩擦搅拌工序中，包括在进行利用大型的旋转工具进行的正式接合工序之前，进行利用小型的旋转工具进行临时接合的临时接合工序。
7.如权利要求I或2所述的接合方法，其特征在于，在所述摩擦搅拌工序中，包括在所述对接部的两侧配置一对突出材的突出材配置工序以及沿着所述突出材与所述金属构件的对接部进行摩擦搅拌的突出材临时接合工序。
8.如权利要求I或2所述的接合方法，其特征在于，在所述摩擦搅拌工序中，包括在进行摩擦搅拌的旋转工具的预定插入位置预先形成导孔的导孔形成工序。
9.一种接合方法，在呈圆筒状的筒状构件与覆盖筒状构件的端部的盖构件对接形成的构造体中，使所述盖构件的金属构件的侧面与所述筒状构件的金属构件的侧端面对接形成对接部，其特征在于，在进行了对所述对接部从所述构造体的内角部基于TIG焊接或MIG焊接进行隆起焊接而沿着所述对接部形成焊接金属的焊接工序之后，进行对所述对接部从所述构造体的外表面侧进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序。
全文摘要
本发明涉及一种接合方法，该接合方法使一对金属构件彼此对接形成对接部，其中，在进行了对所述对接部从所述金属构件的一面侧基于TIG焊接或MIG焊接进行隆起焊接而沿着所述对接部形成焊接金属的焊接工序之后，进行对所述对接部从与所述金属构件的一面侧相反的面侧进行摩擦搅拌的摩擦搅拌工序。
文档编号B23K37/06GK102837133SQ201210359750
公开日2012年12月26日 申请日期2008年12月10日 优先权日2007年12月21日
发明者佐藤勇人, 堀久司, 濑尾伸城, 河本知广, 青木一男 申请人:日本轻金属株式会社