專利名稱：接合方法及接合構(gòu)造物的制造方法
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)件的接合方法及接合構(gòu)造物的制造方法。
背景技術(shù)：
將金屬構(gòu)件彼此接合的方法已知的是摩擦攪拌接合(FSW = Friction StirWelding)。摩擦攪拌接合通過使旋轉(zhuǎn)工具旋轉(zhuǎn)并沿著金屬構(gòu)件彼此的對接部移動，利用旋轉(zhuǎn)工具與金屬構(gòu)件的摩擦熱使對接部的金屬做塑性化流動，從而使金屬構(gòu)件彼此做固相接合。此外，旋轉(zhuǎn)工具一般是在呈圓柱狀的肩部的下端面上突設(shè)攪拌銷(探針)而形成的。
在此，圖33是表示對一對平板狀的金屬構(gòu)件進行摩擦攪拌接合的現(xiàn)有的接合方法的立體圖。如圖33所示，在欲接合的金屬構(gòu)件101、101的厚度比未圖示的旋轉(zhuǎn)工具的攪拌銷還長的情況下，有時在從金屬構(gòu)件101的表面102側(cè)進行摩擦攪拌之后，還從背面103側(cè)進行摩擦攪拌。即，在上述接合方法中，沿著金屬構(gòu)件101、101的對接部104 (雙點滑線)從表面102及背面103的兩側(cè)進行摩擦攪拌，以使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中可達到無間隙接合。此種接合方法公開于文獻I。此外，圖34是使用接頭構(gòu)件的現(xiàn)有的接合方法的剖視圖。如圖34所示，在相對于旋轉(zhuǎn)工具的攪拌銷的長度，金屬構(gòu)件的厚度較大的情況下，在具有不同厚度的臺階部的一對金屬構(gòu)件之間，利用接頭構(gòu)件進行階段性的摩擦攪拌的接合方法是已知的。即，使用上述接合方法的金屬構(gòu)件，在第一金屬構(gòu)件120a及第二金屬構(gòu)件120b的本體部121、121的緣部形成有比本體部121的厚度還小的臺階部122、122。然后，該現(xiàn)有的接合方法包括使第一金屬構(gòu)件120a及第二金屬構(gòu)件120b的臺階部122、122彼此對接的對接工序；對臺階部122、122彼此的對接部Jd進行摩擦攪拌的臺階部摩擦攪拌工序；將接頭構(gòu)件U配置于在對接工序中所形成的凹部123的接頭構(gòu)件配置工序；對第一金屬構(gòu)件120a與接頭構(gòu)件U的對接部Ja以及第二金屬構(gòu)件120b與接頭構(gòu)件U的對接部Jb進行摩擦攪拌的摩擦攪拌工序。通過該接合方法，即使對金屬構(gòu)件的厚度大的構(gòu)件，也能進行金屬構(gòu)件彼此無間隙的接合。這種接合方法記載于文獻2。文獻I :日本專利特開2005-131666號公報(參照圖7)文獻2 :日本專利特開2004-358535號公報(段落0019、參照圖2)發(fā)明的公開發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在此，圖35是表示對一對厚度大的金屬構(gòu)件進行磨擦攪拌接合的接合方法的立體圖。如圖35所示，在欲接合的金屬111、111的厚度較大的情況下，即使從表面102以及背面103進行摩擦攪拌，也可能在對接部104(雙點滑線)的中央部產(chǎn)生未接合部。即，在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的厚度非常大的情況下，即使從金屬構(gòu)件111的表面102以及背面103進行摩擦攪拌，由于不能使塑性化區(qū)域105、106的厚度方向的中央部分接觸，會在對接部104的中央部產(chǎn)生間隙(未接合部)119。如此，當從一側(cè)的側(cè)面107至另一側(cè)的側(cè)面108產(chǎn)生連續(xù)的間隙119時，會有側(cè)面107及側(cè)面108之間的水密性及氣密性降低的問題。在此，若對應(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以及背面103進行摩擦攪拌，可使金屬構(gòu)件111彼此無間隙地接合。但是，旋轉(zhuǎn)工具存在以下問題由于使攪拌銷埋沒于金屬構(gòu)件111內(nèi)而邊高速旋轉(zhuǎn)邊移動，因此當攪拌銷的長度變大時，作用于摩擦攪拌裝置的驅(qū)動裝置及攪拌銷的負載增大，從而導(dǎo)致裝置的壽命變短。此外，如圖33及圖35所示，在塑性化區(qū)域105、106中，可能從一側(cè)的側(cè)面107至另一側(cè)的側(cè)面108產(chǎn)生連續(xù)的空洞缺陷109。上述空洞缺陷109是使金屬構(gòu)件101、111的 側(cè)面107及側(cè)面108之間的水密性及氣密性降低的原因之一。另一方面，如圖34所示，若使用接頭構(gòu)件U，則即使在金屬構(gòu)件120a、120b的厚度大的情況下，通過階段性地進行摩擦攪拌可確保水密性及氣密性，但隨著金屬構(gòu)件120a、120b的厚度變大，存在由于必須增加設(shè)于金屬構(gòu)件120a、120b的臺階部及接頭構(gòu)件而使接合作業(yè)變得繁雜的問題。從這種觀點，本發(fā)明提供一種在容易進行作業(yè)的同時，可提高被接合的金屬構(gòu)件的氣密性及水密性的接合方法及接合構(gòu)造物的制造方法。解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明的接合方法是使旋轉(zhuǎn)工具相對于第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件對接而形成的被接合金屬構(gòu)件移動而進行摩擦攪拌的接合方法，其特征是，包括對上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部，從上述被接合金屬構(gòu)件的表面進行摩擦攪拌的第一正式接合工序；對上述對接部從上述被接合金屬構(gòu)件的背面進行摩擦攪拌的第二正式接合工序；沿著上述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的上述對接部形成凹槽的凹槽形成工序；在上述凹槽中配置接頭構(gòu)件的接頭構(gòu)件配置工序；對上述凹槽與上述接頭構(gòu)件的對接部進行摩擦攪拌的接頭構(gòu)件接合工序。根據(jù)上述接合方法，通過在被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面形成凹槽，可除去可能卷入被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的氧化膜。此外，通過對凹槽與配置于凹槽的接頭構(gòu)件的對接部進行摩擦攪拌，能覆蓋可露出被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的隧道狀空洞缺陷以及可卷入被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的氧化膜而封閉。藉此，能提高被接合金屬構(gòu)件的兩側(cè)面間的氣密性及水密性。此外，通過對該凹槽與接頭構(gòu)件的對接部進行摩擦攪拌，能提高該部分的接合強度。此外，由于從被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面進行摩擦攪拌接合，因此能比較容易地進行作業(yè)。此外，上述接頭構(gòu)件接合工序最好在上述凹槽中使上述第一正式接合工序中所形成的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域與在上述第二正式接合工序中所形成的背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域之間所露出的未塑性化區(qū)域封閉。根據(jù)上述接合方法，將接頭構(gòu)件配置在露出形成于該側(cè)面的凹槽的未塑性化區(qū)域，并通過摩擦攪拌該接頭構(gòu)件與凹槽的對接部能封閉未塑性化區(qū)域。藉此，能提高被接合金屬構(gòu)件的兩側(cè)面間的氣密性及水密性。此外，上述接頭構(gòu)件的兩端面最好與上述被接合金屬構(gòu)件的上述表面及上述背面齊平。根據(jù)上述接合方法，能可靠地封閉隧道狀空洞缺陷、氧化膜以及未塑性化區(qū)域，并能在表面及背面形成平坦狀。此外，上述接頭構(gòu)件接合工序中所形成的側(cè)面塑性化區(qū)域的深度最好比上述接頭構(gòu)件的厚度還大。根據(jù)上述接合方法，由于在凹槽與接頭構(gòu)件的對接部中，橫越厚度全長而進行摩擦攪拌，因此能進一步提高被接合金屬構(gòu)件的兩側(cè)面間的氣密性及水密性。此外，在上述凹槽形成工序之后，最好還包括第一焊接修補工序，該工序?qū)⒙冻鲇谏鲜霭疾鄣牡酌娴目斩慈毕菁吧鲜鑫此苄曰瘏^(qū)域中至少一方通過焊接金屬而封閉。此外，在上述接頭構(gòu)件接合工序之后，最好還包括第二焊接修補工序，該工序使在上述接頭構(gòu)件接合工序露出于上述表面及上述背面的空洞缺陷以及在上述接頭構(gòu)件接合工序卷入的氧化膜中至少一方通過焊接金屬而封閉。 根據(jù)上述接合方法，在凹槽形成工序之后，露出上述凹槽底面的空洞缺陷及未塑性化區(qū)域能利用焊接金屬封閉。此外，在接頭構(gòu)件接合工序中所形成的塑性化區(qū)域的空洞缺陷及氧化膜能利用焊接金屬封閉。藉此，能提高被接合金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。此外，上述凹槽的寬度最好比上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域的寬度還小。根據(jù)上述接合方法，可減少形成凹槽的作業(yè)手續(xù)，且由于能使接頭構(gòu)件變小，因此能降低構(gòu)件的成本。此外，最好在上述旋轉(zhuǎn)工具的插入預(yù)定位置預(yù)先形成下孔。根據(jù)上述接合方法，可降低旋轉(zhuǎn)工具壓入時的壓入阻力。藉此提高摩擦攪拌接合的精度，并可迅速地進行接合作業(yè)。此外，本發(fā)明的接合方法是使旋轉(zhuǎn)工具相對于第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件對接而形成的被接合金屬構(gòu)件移動而進行摩擦攪拌的接合方法，其特征是，包括對上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部，從上述被接合金屬構(gòu)件的表面進行摩擦攪拌的第一正式接合工序；對上述對接部從上述被接合金屬構(gòu)件的背面進行摩擦攪拌的第二正式接合工序；在上述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面，朝形成于在上述第一正式接合工序中所形成的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及在上述第二正式接合工序中所形成的背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方的空洞缺陷，插入空洞部修補構(gòu)件的空洞部修補構(gòu)件插入工序；以及對上述對接部，在上述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面進行摩擦攪拌的側(cè)面正式接合工序；其中在上述側(cè)面正式接合工序中，對上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域之間的未塑性化區(qū)域進行摩擦攪拌，并對上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方與上述空洞部修補構(gòu)件的對接部進行摩擦攪拌。根據(jù)上述接合方法，在側(cè)面正式接合工序中，通過從被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面進行摩擦攪拌接合，能比較容易地進行作業(yè)，并通過對出現(xiàn)在被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的未塑性化區(qū)域進行摩擦攪拌，能提高被接合金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。此外，通過將空洞部修補構(gòu)件插入形成于被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的空洞缺陷而封閉該空洞缺陷，并在側(cè)面正式接合工序中對空洞部修補構(gòu)件與表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域的對接部進行摩擦攪拌，能提高被接合金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。
此外，在上述空洞部修補構(gòu)件插入工序中，最好包括槽孔形成工序，該工序在上述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面，對形成于上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方的空洞缺陷的周圍進行切削而形成槽孔，在上述空洞部修補構(gòu)件插入工序中將上述空洞部修補構(gòu)件插入上述槽孔中。根據(jù)上述接合方法，能將空洞部修補構(gòu)件很好地插入。此外，本發(fā)明是使旋轉(zhuǎn)工具相對于第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件對接而形成的被接合金屬構(gòu)件移動而進行摩擦攪拌的接合方法，其特征是，包括對上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部，從上述被接合金屬構(gòu)件的表面進行摩擦攪拌的第一正式接合工序；對上述對接部從上述被接合金屬構(gòu)件的背面進行摩擦攪拌的第二正式接合工序；在上述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面，對形成于在上述第一正式接合工序中所形成的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述第二正式接合工序中所形成的背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方的空洞缺陷，將焊接金屬充填于空洞缺陷的焊接金屬充填工序；以及對上述對接部，在上述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面進行摩擦攪拌的側(cè)面正式接合工序，其中在上述側(cè)面正式接合工序中，對上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域之間的未塑性化區(qū)域進行摩擦攪拌，并對上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方與上述焊接金屬的交界面進行摩 擦攪拌。根據(jù)上述接合方法，在側(cè)面正式接合工序中，通過從被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面進行摩擦攪拌接合而比較容易地進行作業(yè)，并通過對出現(xiàn)在被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的未塑性化區(qū)域進行摩擦攪拌，能提高被接合金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。此外，由于將焊接金屬填充于形成于被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的空洞缺陷而封閉該空洞缺陷，并在側(cè)面正式接合工序中，對上述焊接金屬與表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域的交界面進行摩擦攪拌，因此能提高被接合金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。此外，上述焊接金屬充填工序中，最好包括槽孔形成工序，該工序在上述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面，對形成于上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方的空洞缺陷的周圍進行切削而形成槽孔，在上述焊接金屬充填工序中，將上述焊接金屬充填于上述槽孔。根據(jù)上述接合方法，能容易地進行焊接金屬填充工序。此外，本發(fā)明是使旋轉(zhuǎn)工具相對于第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件對接而形成的被接合金屬構(gòu)件移動而進行摩擦攪拌的接合方法，其特征是，包括對上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部，從上述被接合金屬構(gòu)件的表面進行摩擦攪拌的第一正式接合工序；對上述對接部從上述被接合金屬構(gòu)件的背面進行摩擦攪拌的第二正式接合工序；在上述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面，在上述第一正式接合工序中所形成的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及在上述第二正式接合工序中所形成的背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域之間的未塑性化區(qū)域形成凹部的凹部形成工序；將凹部修補構(gòu)件插入上述凹部的凹部修補工序；以及對上述凹部修補構(gòu)件與上述第一金屬構(gòu)件的對接部以及上述凹部修補構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部進行摩擦攪拌的側(cè)面正式接合工序。根據(jù)上述接合方法，通過將凹部修補構(gòu)件插入形成于被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的未塑性化區(qū)域的凹部，并對該凹部修補構(gòu)件與被接合金屬構(gòu)件的對接部進行摩擦攪拌，能提高被接合金屬構(gòu)件的水密性與氣密性。此外，在側(cè)面正式接合工序中，由于從被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面進行摩擦攪拌接合，因此能比較容易地進行作業(yè)。此外，最好是包括對形成于上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方的空洞缺陷的周圍進行切削而形成槽孔的槽孔形成工序；以及將空洞部修補構(gòu)件插入上述槽孔的空洞部修補構(gòu)件插入工序，對上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方與上述空洞部修補構(gòu)件的對接部進行摩擦攪拌。根據(jù)上述接合方法，通過對形成于上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方的空洞缺陷插入空洞部修補構(gòu)件而封閉該空洞缺陷，并對空洞部修補構(gòu)件與上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域的對接部進行摩擦攪拌，能提高被接合金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。
此外，最好是包括對形成于上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方的空洞缺陷的周圍進行切削而形成槽孔的槽孔形成工序；以及將空洞部修補構(gòu)件插入上述槽孔的空洞部修補構(gòu)件插入工序，橫越上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方與上述空洞部修補構(gòu)件的對接部的整個表面進行摩擦攪拌。根據(jù)上述接合方法，通過對形成于上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方的空洞缺陷插入空洞部修補構(gòu)件而封閉該空洞缺陷，并對上述空洞部修補構(gòu)件與上述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域及上述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域的對接部的整個表面進行摩擦攪拌，能進一步提高被接合金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。此外，在上述側(cè)面正式接合工序中，上述旋轉(zhuǎn)工具最好以連續(xù)軌跡移動。根據(jù)上述接合方法，能提高摩擦攪拌的作業(yè)性。此外，在上述側(cè)面正式接合工序中所使用的上述旋轉(zhuǎn)工具最好比在上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序中所使用的旋轉(zhuǎn)工具還小。根據(jù)上述接合方法，由于小的旋轉(zhuǎn)工具可做比較小的旋轉(zhuǎn)，因此能提高旋轉(zhuǎn)工具的操作性。此外，最好還包括臨時接合工序，該工序在進行上述第一正式接合工序、上述第二正式接合工序以及側(cè)面正式接合工序中至少其中一工序之前，對上述對接部進行臨時接合。根據(jù)上述接合方法，能防止在進行摩擦攪拌之際金屬構(gòu)件彼此開縫。此外，最好還包括在上述對接部的兩側(cè)配置一對突出材，并使上述突出材與上述被接合金屬構(gòu)件的對接部接合的突出材接合工序。根據(jù)上述接合方法，能防止在進行摩擦攪拌之際，突出材與被接合金屬構(gòu)件的開縫。此外，最好在上述第一正式接合工序、上述第二正式接合工序以及上述側(cè)面正式接合工序中所使用的上述旋轉(zhuǎn)工具的插入預(yù)定位置上形成下孔。根據(jù)上述接合方法，可降低旋轉(zhuǎn)工具壓入之際的壓入阻力。藉此，在提高摩擦攪拌接合的精度的同時，能迅速地進行接合作業(yè)。此外，本發(fā)明是一種使第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件的端面彼此對接而形成接合構(gòu)造物的制造方法，其特征是，包括對上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部，從上述接合構(gòu)造物的表面使用旋轉(zhuǎn)工具進行摩擦攪拌的第一正式接合工序；對上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部，從上述接合構(gòu)造物的背面使用旋轉(zhuǎn)工具進行摩擦攪拌的第二正式接合工序；以及對上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部，從上述接合構(gòu)造物的側(cè)面使用旋轉(zhuǎn)工具進行摩擦攪拌的第三正式接合工序，此外還進行以填充用金屬構(gòu)件充填于在上述第三正式接合工序中旋轉(zhuǎn)工具脫離時所形成的沖孔，并對上述接合構(gòu)造物與上述充填用金屬構(gòu)件的對接部，使用旋轉(zhuǎn)工具進行摩擦攪拌的修補工序。根據(jù)上述制造方法，在第三正式接合工序中，從接合構(gòu)造物的側(cè)面進行摩擦攪拌能比較容易地進行作業(yè)，并通過對出現(xiàn)于接合構(gòu)造物的側(cè)面的未塑性化區(qū)域進行摩擦攪拌，藉此能提高接合構(gòu)造物的氣密性及水密性。此外，在修補工序中，通過將填充用金屬充填于修補工序中旋轉(zhuǎn)工具的沖孔中，可填埋在第三正式接合工序中形成于摩擦攪拌的結(jié)束位置的沖孔，因此能防止沖孔所造成的接合位置的強度降低。即，在第三正式接合工序中可將摩擦攪拌的結(jié)束位置設(shè)于接合構(gòu)造物上，藉此，在第三正式接合工序中可省略設(shè)定摩擦攪拌的結(jié)束位置用的突出材，因而能減少接合作業(yè)中的工序數(shù)。此外，焊接金屬最好充填于在上述修補工序中旋轉(zhuǎn)工具脫離時所形成的沖孔。根據(jù)上述制造方法，通過將焊接金屬充填于修補工序中旋轉(zhuǎn)工具脫離時所形成的沖孔而填埋該沖孔，因此能防止由沖孔所造成的接合位置的強度降低，并可將接合位置修整成平坦。此外，最好使在上述第三正式接合工序中形成于上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部的塑性化區(qū)域的局部與在上述第一正式接合工序與上述第二正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊。根據(jù)上述制造方法，在接合構(gòu)造物的側(cè)面，通過使形成于第一金屬構(gòu)件與第二金·屬構(gòu)件的對接部的塑性化區(qū)域的局部與在第一正式接合工序及第二正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊，在接合構(gòu)造物的側(cè)面能可靠地封閉第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件的接縫，因而能提高金屬構(gòu)件彼此的接合部的氣密性及水密性。此外，在上述第三正式接合工序中，最好使形成于上述接合構(gòu)造物的一側(cè)的側(cè)面的塑性化區(qū)域的局部與形成于上述接合構(gòu)造物的另一側(cè)的側(cè)面的塑性化區(qū)域的局部重疊。根據(jù)上述制造方法，在第三正式接合工序中，通過使形成于接合構(gòu)造物的兩側(cè)面的塑性化區(qū)域的局部重疊，并塑性化至接合構(gòu)造物的內(nèi)部，因此能提高金屬構(gòu)件彼此的接合部的氣密性及水密性。此外，最好在上述第一正式接合工序及上述第二正式接合工序之前，對上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部，從上述接合構(gòu)造物的表面及背面進行臨時接合。此外，最好在上述第三正式接合工序之前，對上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部，從上述接合構(gòu)造物的側(cè)面進行臨時接合。在此，由于在進行各接合工序時，將旋轉(zhuǎn)工具壓入被接合的各金屬構(gòu)件的對接部，對金屬構(gòu)件作用彼此拉離的力，有時會在對接部產(chǎn)生開縫。但是根據(jù)上述制造方法，通過在進行各接合工序之前臨時接合對接部，能很好地進行各接合工序。此外，在上述第一正式接合工序以及上述第二正式接合工序中，最好在旋轉(zhuǎn)工具的插入預(yù)定位置預(yù)先形成下孔。此外，在上述第三正式接合工序中，最好在旋轉(zhuǎn)工具的插入預(yù)定位置預(yù)先形成下孔。根據(jù)上述制造方法，利用該構(gòu)造能降低將旋轉(zhuǎn)工具壓入接合構(gòu)造物之際的壓入阻力。藉此能提高摩擦攪拌接合的精度，并能迅速地進行接合作業(yè)。此外，在上述第三正式接合工序中，摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置最好設(shè)定于上述第一金屬構(gòu)件或上述第二金屬構(gòu)件的側(cè)面，并設(shè)定成在使旋轉(zhuǎn)工具從開始位置通過上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對接部以-字狀的軌跡移動至結(jié)束位置時，若旋轉(zhuǎn)工具作右旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)工具的行進方向左側(cè)對應(yīng)于-字狀的移動軌跡的槽內(nèi)側(cè)，若旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)工具的行進方向右側(cè)對應(yīng)于2字狀的移動軌跡的槽內(nèi)側(cè)。在此，有時會有由于使旋轉(zhuǎn)工具移動而在形成于接合構(gòu)造物的塑性化區(qū)域內(nèi)沿著旋轉(zhuǎn)工具的行進方向產(chǎn)生空洞缺陷的情況。該空洞缺陷是使金屬構(gòu)件彼此的接合部的氣密性及水密性降低的原因之一。在使旋轉(zhuǎn)工具右旋轉(zhuǎn)的情況下，空洞缺陷形成于行進方向的左側(cè)，在使旋轉(zhuǎn)工具左旋轉(zhuǎn)的情況下，空洞缺陷形成于行進方向的右側(cè)。因此，在上述構(gòu)造中，在形成2字狀的塑性化區(qū)域的槽內(nèi)側(cè)形成空洞缺陷，與在2字狀的塑性化區(qū)域的槽外側(cè)形成空洞缺陷的情況相比，由于空洞缺陷的距離變短，因此能提高金屬構(gòu)件彼此的接合部的氣密性及水密性。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的接合方法及制造構(gòu)造物的制造方法，在容易作業(yè)的同時，能提高被接合的金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。


圖I是表示實施方式一的接合方法的圖，圖1(a)是立體圖，圖1(b)是圖1(a)中
N部分的放大立體圖。圖2是表示實施方式一中第一準備工序的圖，圖2(a)是立體圖，圖2(b)是俯視圖。圖3是表示實施方式一中第一準備工序的圖，圖3(a)是圖2(b)中1_1線剖視圖，圖3(b)是圖2(b)中II-II線剖視圖。圖4是表示實施方式一的旋轉(zhuǎn)工具的圖，圖4(a)是臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具的側(cè)視圖，圖4(b)是正式接合用旋轉(zhuǎn)工具的側(cè)視圖。圖5是表示實施方式一的臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具的使用狀態(tài)的圖，圖5(a)是臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具抵接于第一突出材的圖，圖5(b)是將臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具壓入第一突出材的圖。圖6是表不實施方式一的第一預(yù)備工序的第一突出材接合工序、臨時接合工序以及第二突出材接合工序的俯視圖。圖7是表不實施方式一的第一正式接合工程的圖6的III-III方向剖視圖，圖7(a)是表示開始位置部分的摩擦攪拌接合的圖，圖7(b)是表示中間部份的摩擦攪拌接合的圖，圖7(c)是表示結(jié)束位置部分的摩擦攪拌接合的圖。圖8(a)是在實施方式一的第二準備工序之后，從對接部Jl朝向第一金屬構(gòu)件Ia側(cè)的剖視圖，圖8(b)是表示實施方式一的第二準備工序的第二突出材接合工序、臨時接合工序以及第一突出材接合工序的俯視圖。圖9是表示實施方式一的第二正式接合工序的圖，是圖8(b)的IV-IV線剖視圖，圖9(a)是開始位置部分的摩擦攪拌接合的圖，圖9(b)是表示中間部份的摩擦攪拌接合的圖。圖10是表示實施方式一中突出材切除工序后的被接合金屬構(gòu)件的立體圖。圖11是實施方式一的凹槽形成工序的立體圖。圖12是表示實施方式一的第一焊接修補工序的圖，是第一側(cè)面C的俯視圖。圖13是表示實施方式一的第一接頭構(gòu)件配置工序的立體圖。圖14是實施方式一的第一接頭構(gòu)件配置工序從表面A側(cè)所看到的側(cè)視圖，圖14(a)表示配置前，圖14(b)表示配置后。
圖15是表不實施方式一的第一接頭構(gòu)件接合工序的圖，圖15(a)是俯視圖，圖15(b)是圖15(a)的VI-VI線剖視圖。圖16是表不實施方式一的第一接頭構(gòu)件接合工序的俯視圖。圖17是表示實施方式一的第二接頭構(gòu)件接合工序的俯視圖。圖18是表示實施方式一的第二焊接修補工序的圖，是圖I中N部分的放大立體圖。圖19是表示實施方式一的變形例的圖，是表示接頭構(gòu)件接合工序的剖視圖。圖20是表示實施方式二的被接合金屬構(gòu)件的立體圖。圖21是表示實施方式二的突出材切除工序后的被接合金屬構(gòu)件的立體圖。
圖22(a)是表示實施方式二的槽孔形成工序、凹部形成工序以及修補構(gòu)件插入工序的立體圖，圖22(b)是圖22(a)的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域周邊的放大主視圖。圖23是表不實施方式二的第一側(cè)面正式接合工序的圖，圖23(a)是表不中間部份的俯視圖，圖23(b)是圖23(a)的III-III線剖視圖，圖23(c)是表示結(jié)束位置部分的俯視圖。圖24是表示由實施方式四的制造方法而接合的接合構(gòu)造物的立體圖。圖25是表示實施方式四的第二正式接合工序結(jié)束后，除去突出材狀態(tài)的接合構(gòu)造物的立體圖。圖26是表示實施方式四的第三正式接合工序中的臨時接合工序的俯視圖。圖27是表示實施方式四的第三正式接合工序中的正式接合工序的俯視圖。圖28是表示實施方式四的各工序的圖，圖28 (a)是表示第三正式接合工序中正式接合工序的圖26的I-I剖視圖，圖28(b)是表示第一修補工序中填充用金屬構(gòu)件插入工序的剖視圖。圖29是表示實施方式四的第一修補工序中的修補接合工序及修補焊接工序的俯視圖。圖30是表示實施方式四的第一修補工序中的修補接合工序及修補焊接工序的圖29的II-II剖視圖。圖31是表示實施方式四的第四正式接合工序及第二修補工序的俯視圖。圖32是表示實施方式四的第三正式接合工序的變形例的圖，是使第一旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)時的俯視圖。圖33是表示對一對平板狀的金屬構(gòu)件進行摩擦攪拌接合的現(xiàn)有的接合方法的立體圖。圖34圖是表示使用接頭構(gòu)件的現(xiàn)有的接合方法的剖視圖。圖35是表示對一對厚度大的金屬構(gòu)件進行摩擦攪拌接合的接合方法的立體圖。(符號說明)I 被接合金屬構(gòu)件Ia 第一金屬構(gòu)件Ib 第二金屬構(gòu)件2 第一突出材3 第二突出材
211 凹部212 槽孔213 槽孔211 凹部修補構(gòu)件202 第一空洞部修補構(gòu)件203 第一空洞部修補構(gòu)件A 表面B 背面 C 第一側(cè)面D 第二側(cè)面F 臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具G 正式接合用旋轉(zhuǎn)工具h 填充用金屬構(gòu)件j 未塑性化區(qū)域J 對接部K 凹槽P 下孔Q 沖孔R 隧道狀空洞缺陷T 焊接金屬U 接頭構(gòu)件Wl 表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2 背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域w 側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Z 氧化膜。
具體實施例方式實施方式一如圖1(a)所示，實施方式一的接合方法的特征是，使第一金屬構(gòu)件Ia及第二金屬構(gòu)件Ib對接而形成的被接合金屬構(gòu)件I的表面A及背面B通過摩擦攪拌而接合，并如圖1(b)所示，在被接合金屬構(gòu)件I的兩側(cè)面形成凹槽K，在該凹槽K配置接頭構(gòu)件U，并通過摩擦攪拌凹槽K與接頭構(gòu)件U的對接部而接合。首先，詳細說明本實施方式的接合方法的被接合金屬構(gòu)件1，并詳細說明接合該被接合金屬構(gòu)件I之際所使用的第一突出材2和第二突出材3。如圖2(a)及圖2(b)所示，在本實施方式中，被接合金屬構(gòu)件I由截面呈矩形的第一金屬構(gòu)件Ia以及第二金屬構(gòu)件Ib構(gòu)成，通過使各端面對接形成對接部Jl。第一金屬構(gòu)件Ia及第二金屬構(gòu)件Ib在本實施方式中為相同組成的金屬材料，由例如鋁、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。雖然第一金屬構(gòu)件Ia及第二金屬構(gòu)件Ib的形狀、尺寸并無特別限制，但希望至少對接部Jl的厚度尺寸是相同的。
而且,如圖I所不，被接合金屬構(gòu)件I的表面為表面A、背面為背面B,—側(cè)的側(cè)面為第一側(cè)面C、另一側(cè)的側(cè)面為第二側(cè)面D。此外，本實施方式中的上下左右前后依照圖I的箭頭確定。如圖2(a)及圖2(b)所不，弟一關(guān)出材2以及弟_■關(guān)出材3為夾持被接合金屬構(gòu)件I的對接部JI而配置，分別添設(shè)于被接合金屬構(gòu)件I，覆蓋隱藏出現(xiàn)在第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib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)并無特別限制，但在本實施方式中，是以與被接合金屬構(gòu)件I相同組成的金屬材料形成。此外，雖然第一突出材2及第二突出材3的尺寸、形狀并無限制，但在本實施方式中，其厚度尺寸與對接部Jl處的被接合金屬構(gòu)件I的厚度尺寸相同。接著，參照圖4詳細說明用于臨時接合工序的旋轉(zhuǎn)工具F(以下稱“臨時接合用旋轉(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”)。圖4(a)所示的臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F由工具鋼等比被接合金屬構(gòu)件I還硬質(zhì)的金屬材料構(gòu)成，包括呈圓柱狀的肩部F1、突設(shè)于該肩部Fl的下端面Fll的攪拌銷(探針) F2。雖然臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的尺寸、形狀對應(yīng)于被接合金屬構(gòu)件I的材質(zhì)及厚度而設(shè)定，但至少比后述的第一正式接合工序中所使用的正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G (參照圖4 (b))還小。如此，由于可用比正式接合還小的負載進行臨時接合，因此可減輕在臨時接合時施加于摩擦攪拌裝置的負載，而且由于臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的移動速度(輸送速度)比正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的移動速度還高，因此可降低臨時接合所需的作業(yè)時間及成本。肩部Fl的下端面Fll是具有推壓塑性化流動的金屬而防止向周圍飛散的功能的部位，在本實施方式中形成凹面狀。雖然肩部Fl的外徑Xl的大小并無特別限制，但在本實施方式中，比正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的肩部Gl的外徑Y(jié)l還小。攪拌銷F2從肩部Fl的下端面Fll的中央垂下，在本實施方式中，形成前端細的圓錐臺形。此外，攪拌銷F2的周面形成有刻設(shè)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，但在本實施方式中，最大外徑(上端徑)X2比正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的最大外徑(上端徑)Y2還小，而且最小外徑(下端徑)X3比攪拌銷G2的最小外徑(下端徑)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的長度LJ參照圖4(b))還小。圖4(b)所示的正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G由工具鋼等比被接合金屬構(gòu)件I還硬質(zhì)的金屬材料構(gòu)成，包括呈圓柱狀的肩部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Gl的下端面Gll與臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F相同，形成凹面狀。攪拌銷G2從肩部Gl的下端面Gll的中央垂下，在本實施方式中形成前端細的圓錐臺狀。此外，攪拌銷G2的周面形成有刻設(shè)成螺旋狀的攪拌翼。以下，詳細說明本實施方式的接合方法。本實施方式的接合方法包括(I)第一準備工序、(2)第一預(yù)備工序、(3)第一正式接合工序、(4)第二準備工序、(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)凹槽形成工序、(9)第一焊接修補工序、
(10)第三準備工序、(11)第一接頭構(gòu)件接合工序、(12)第四準備工序、(13)第二接頭構(gòu)件接合工序、(14)突出材切除工序、(15)第二焊接修補工序。而且，如圖I所示，(2)第一預(yù)備工序及(3)第一正式接合工序是在表面A進行的工序，(5)第二預(yù)備工序及(6)第二正式接合工序是在背面B進行的工序。此外，(8)凹槽形成工序及(9)第一焊接修補工序是在第一側(cè)面C及第二側(cè)面D進行的工序。此外，(11)第一接頭構(gòu)件接合工序是在第一側(cè)面C進行的工序，(13)第二接頭構(gòu)件接合工序是在第二側(cè)面D進行的工序。此外，(15)第二焊接修補工序是在表面A及背面B進行的工序。(I)第一準備工序參照圖2及圖3說明第一準備工序。第一準備工序是準備設(shè)置被接合金屬構(gòu)件I的摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置的抵接構(gòu)件(第一突出材2及第二突出材3)的工序。在本實施方式中，第一準備工序包括使第一金屬構(gòu)件Ia及第二金屬構(gòu)件Ib對接的對接工序；在被接合金屬構(gòu)件I的對接部Jl的兩側(cè)配置第一突出材2與第二突出材3的突出材配置工序；以及通過焊接第一突出材2與第二突出材3而與被接合金屬構(gòu)件I臨時接合的臨時焊接工序。(1-1)對接工序 如圖2(b)所示，在對接工序中，使第二金屬構(gòu)件Ib的端面Ilb緊貼于第一金屬構(gòu)件Ia的端面11a。此外,如圖3所不,第一金屬構(gòu)件Ia的表面12a與第二金屬構(gòu)件Ib的表面12b齊平，第一金屬構(gòu)件Ia的背面13a與第二金屬構(gòu)件Ib的背面13b齊平。此外，同樣地，第一金屬構(gòu)件Ia的第一側(cè)面14a與第二金屬構(gòu)件Ib的第一側(cè)面14b齊平,第一金屬構(gòu)件Ia的第二側(cè)面15a與第二金屬構(gòu)件Ib的第二側(cè)面15b齊平。即，表面A由第一金屬構(gòu)件Ia的表面12a和第二金屬構(gòu)件Ib的表面12b形成,背面B由第一金屬構(gòu)件Ia的背面13a和第二金屬構(gòu)件Ib的背面13b形成，第一側(cè)面C由第一金屬構(gòu)件Ia的第一側(cè)面14a和第二金屬構(gòu)件Ib的第一側(cè)面14b形成，第二側(cè)面D由第一金屬構(gòu)件Ia的第二側(cè)面15a和第二金屬構(gòu)件Ib的第二側(cè)面15b形成。(1-2)突出材配置工序如圖2(a)及圖2(b)所示，在突出材配置工序中，在對接部Jl的第二側(cè)面D側(cè)配置第一突出材2，使其抵接面21抵接于第二側(cè)面D。而且，使第二突出材3配置于對接部Jl的第一側(cè)面C，使其抵接面31抵接于第一側(cè)面C。此時，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I的表面A齊平，此外，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I的背面B齊平。(1-3)臨時焊接工序如圖2(a)及圖2(b)圖所示，在臨時焊接工序中，通過焊接被接合金屬構(gòu)件I和第一突出材2所形成的內(nèi)側(cè)角部2a、2b而對被接合金屬構(gòu)件I與第一突出材2進行臨時接合。此外，通過焊接被接合金屬構(gòu)件I和第二突出材3所形成內(nèi)側(cè)角部3a、3b而對被接合金屬構(gòu)件I與第二突出材3進行臨時接合。而且，可橫越內(nèi)側(cè)角部2a、2b以及3a、3b的全長而連續(xù)地進行焊接，也可斷續(xù)地進行焊接。此外，在第一準備工序中，在省略臨時焊接工序的情況下，也可在未圖示的摩擦攪拌裝置的臺架上進行對接工序和突出材配置工序。(2)第一預(yù)備工序第一預(yù)備工序是在第一正式接合工序之前進行的的工序，在本實施方式中，包括在表面A側(cè)，接合被接合金屬構(gòu)件I與第一突出材2的對接部J2的(2-1)第一突出材接合工序；臨時接合被接合金屬構(gòu)件I的對接部Jl的(2-2)臨時接合工序；接合被接合金屬構(gòu)件I與第二突出材3的對接部J3的(2-3)第二突出材接合工序；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(2-4)下孔形成工序。如圖6所示，在第一預(yù)備工序中，使一臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具移動而形成連續(xù)的移動軌跡(bead)，對對接部J2、J1、J3進行連續(xù)摩擦攪拌。即，使插入摩擦攪拌的開始位置Spi的臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2(參照圖4(a))在中途不脫離地移動至結(jié)束位置EP1。而且，在本實施方式中，雖然在第一突出材2上設(shè)定摩擦攪拌的開始位置Spi，在第二突出材3上設(shè)定結(jié)束位置Epi，但并不意味著開始位置Spi和結(jié)束位置Epi的位置被限定。此外，在本實施方式中，臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F以及正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向全部作右旋轉(zhuǎn)。如此，通過使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F以及正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向一致，能省略作業(yè)手續(xù)。參照圖5及圖6詳細地說明本實施方式的第一預(yù)備工序中的摩擦攪拌的順序。
首先，將已進行臨時焊接工序的被接合金屬構(gòu)件I固定于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺架上。然后，如圖5(a)所示，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F位于設(shè)在第一突出材2的適當位置的開始位置Spi的正上方，接著，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F邊作右旋轉(zhuǎn)邊下降，將攪拌銷F2壓入開始位置Spi。雖然臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)于攪拌銷F2的尺寸、形狀及被摩擦攪拌的被接合金屬構(gòu)件I等的材質(zhì)及厚度等而設(shè)定，但大多情況下，被設(shè)定于500 2000 (rpm)的范圍內(nèi)。如圖5(b)所示，當攪拌銷F2與第一突出材2的表面22接觸時，由于摩擦熱使攪拌銷F2周圍的金屬塑性化流動，攪拌銷F2插入第一突出材2。如圖6所示，當攪拌銷F2的整體進入第一突出材2，且肩部Fl的下端面Fll的整個表面與第一突出材2的表面22接觸之后，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F邊旋轉(zhuǎn)邊朝第一突出材接合工序的起點s2做相對移動。雖然臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的移動速度(輸送速度)對應(yīng)于攪拌銷F2的尺寸、形狀及被摩擦攪拌的被接合金屬構(gòu)件I等的材質(zhì)及厚度等而設(shè)定，但大多情況下，被設(shè)定于100 1000 (mm/分)的范圍內(nèi)。臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F移動時的旋轉(zhuǎn)速度與插入時的旋轉(zhuǎn)速度相同或較低。而且，在使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F移動之際，雖然肩部Fl的軸線相對于鉛垂線朝行進方向的后方稍微傾斜，但若不傾斜而呈鉛垂，則臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的方向轉(zhuǎn)換變的容易，可做復(fù)雜的動作。使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F移動時，其攪拌銷F2的周圍的金屬依次塑性化流動，并在從攪拌銷F2離開的位置上，塑性化流動的金屬再次硬化。使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F作相對移動而連續(xù)地進行摩擦攪拌直到第二突出材接合工序的起點s2為止，在起點s2使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而移至第一突出材接合工序。(2-1)第一突出材接合工序在第一突出材接合工序中，對第一突出材2與被接合金屬構(gòu)件I的對接部J2進行摩擦攪拌。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I與第一突出材2的接縫(邊界線)上，通過沿著該路徑使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F作相對移動，對對接部J2進行摩擦攪拌。而且，在本實施方式中，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離地從第一突出材接合工序的起點s2至終點e2連續(xù)地進行摩擦攪拌。而且，在使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)的情況下，由于可能在臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進方向的左側(cè)產(chǎn)生微小的空洞缺陷，因此最好設(shè)定第一突出材接合工序的起點s2和終點e2的位置，使得被接合金屬構(gòu)件I位于臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進方向的右側(cè)。如此，由于空洞缺陷難以產(chǎn)生于被接合金屬構(gòu)件I側(cè)，因此能得到高質(zhì)量的接合體。此外，當使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F作左旋轉(zhuǎn)時，由于可能在臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進方向的右側(cè)產(chǎn)生微小的空洞缺陷，因此最好設(shè)定第一突出材接合工序的起點和終點的位置，使得被接合金屬構(gòu)件I位于臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進方向的左側(cè)。具體而言，雖然圖示省略，但可將起點設(shè)置于臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)時的終點e2的位置，將終點設(shè)置于臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)時的起點s2的位置。而且，當臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2進入對接部J2時，雖然使被接合金屬構(gòu)件I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I與第一突出材2所形成的內(nèi)側(cè)角部2a、2b(參照圖2)通過焊接而臨時接合，因此，在被接合金屬I與第一突出材2之間不會產(chǎn)生開縫。 (2-2)臨時接合工序在臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F到達第二突出材接合工序的終點e2之后，摩擦攪拌在終點e2并未結(jié)束而連續(xù)地進行直到臨時接合工序的起點Si，并以此狀態(tài)移至臨時接合工序。即，從第一突出材接合工序的終點e2至臨時接合工序的起點Si為止，臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離地持續(xù)進行摩擦攪拌，而且在起點Si，臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而移至臨時接合工序。如此，不需要在第一突出材接合工序的終點e2的臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的脫離作業(yè)，而且由于不需要在臨時接合工序的起點Si的臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的插入作業(yè)，可以實現(xiàn)預(yù)備性的接合作業(yè)的高效化、迅速化。在本實施方式中，將第一突出材2設(shè)在從第一突出材接合工序的終點e2至臨時接合工序的起點Si的摩擦攪拌的路徑上，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F從第一突出材接合工序的終點e2移動至臨時接合工序的起點Si的移動軌跡形成于第一突出材2。如此，在第一突出材接合工序的終點e2移動至臨時接合工序的起點Si的工序中，由于在被接合金屬構(gòu)件I難以產(chǎn)生空洞缺陷，可得到高質(zhì)量的接合體。在臨時接合工序中，對被接合金屬構(gòu)件I的對接部Jl(參照圖6)進行摩擦攪拌。具體而言，在被接合金屬構(gòu)件I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接合用旋轉(zhuǎn)工具F作相對移動，橫越對接部Jl的全長而連續(xù)地進行摩擦攪拌。而且，在本實施方式中，臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離而從臨時接合工序的起點Si至終點el連續(xù)地進行摩擦攪拌。在臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F到達臨時接合工序的終點el之后，在終點el摩擦攪拌不結(jié)束而連續(xù)地進行摩擦攪拌直至第二突出材接合工序的終點s3，依此狀態(tài)移至第二突出材接合工序。即，從臨時接合工序的終點el至第二突出材接合工序的起點S3臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而連續(xù)地進行摩擦攪拌，而且在起點s3臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而移至第二突出材接合工序。在本實施方式中，將從臨時接合工序的終點el至第二突出材接合工序的起點S3的摩擦攪拌的路徑設(shè)定于第二突出材3，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F從臨時接合工序的終點el移動至第二突出材接合工序的起點s3時的移動軌跡形成于第二突出材3。如此，在從臨時接合工序的終點el移動至第二突出材接合工序的起點s3的工序中，由于在被接合金屬構(gòu)件I難以產(chǎn)生空洞缺陷，可得到高質(zhì)量的接合體。(2-3)第二突出材接合工序在第二突出材接合工序中，對被接合金屬構(gòu)件I與第二突出材3的對接部J3進行摩擦攪拌。具體而言，在被接合金屬構(gòu)件I與第二突出材3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接合用旋轉(zhuǎn)工具F作相對移動，對對接部J3進行摩擦攪拌。而且，在本實施方式中，臨時接合用旋 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s3至終點e3連續(xù)進行摩擦攪拌。而且，由于使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)，設(shè)定第二突出材接合工序的起點S3和終點e3的位置，使得被接合金屬構(gòu)件I位于臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的行進方向的右側(cè)。此外，當臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2進入對接部J3時，雖然將被接合金屬構(gòu)件I與第二突出材3拉離的力產(chǎn)生作用，但由于由被接合金屬構(gòu)件I與第二突出材3所形成的內(nèi)側(cè)角部3a、3b(參照圖2)通過焊接而作臨時接合，因此，在被接合金屬I與第二突出材3之間不會產(chǎn)生開縫。在臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F到達第二突出材接合工序的終點e3之后，在終點e3摩擦攪拌不結(jié)束而連續(xù)地進行摩擦攪拌直到設(shè)于第二突出材3的結(jié)束位置Epi為止。而且，在本實施方式中，在被接合金屬構(gòu)件I的表面A側(cè)所出現(xiàn)的接縫(邊界線)的延長線上設(shè)置結(jié)束位置EP1。此外，結(jié)束位置Epl為后述的第一正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置SM1。在臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F到達結(jié)束位置Epi之后，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F邊旋轉(zhuǎn)邊上升而使攪拌銷F2從結(jié)束位置Epi脫離。以上，雖然針對第一突出材接合工序、臨時接合工序以及第二突出材接合工序做了說明，但在各接合工序中的軌跡僅為舉例說明，也可為其它方式的軌跡。此外，也可省略第一突出材接合工序以及第二突出材接合工序，而僅進行臨時接合工序。(2-4)下孔形成工序接著，進行下孔形成工序。如圖4(b)所示，下孔形成工序是在第一正式接合工序中的摩擦攪拌的開始位置形成下孔Pl的工序。在第一預(yù)備工序中的下孔形成工序中，在設(shè)定于第二突出材3的表面32的Smi形成下孔Pl。下孔Pl設(shè)置的目的是為了降低正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的插入阻力(壓入阻力)，在本實施方式中，對在臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2 (參照圖4 (a))脫離時所形成的沖孔Hl以未圖示的鉆具作擴孔而形成。若利用沖孔H1，則由于可簡化下孔Pl的形成工序，可縮短作業(yè)時間。雖然下孔Pl的形態(tài)并無特別限制，但在本實施方式中為圓筒狀。而且在本實施方式中，雖然在第二突出材3形成下孔P1，但下孔Pl的位置并無特別限制，也可形成于第一突出材2，雖然可形成于對接部J2、J3，但較為理想的是，如本實施方式這樣形成于被接合金屬構(gòu)件I的表面A側(cè)所出現(xiàn)的被接合金屬構(gòu)件I的接縫(邊界線)的延長線上。而且，在本實施方式中，雖然是以對臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2(參照圖4(a))的沖孔Hl作擴孔而形成下孔Pl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比攪拌銷G2的最大外徑Y(jié)2還小(Y3〈X2〈Y2)的情況下，攪拌銷F2的沖孔Hl可直接作為下孔Pl。
(3)第一正式接合工序第一正式接合工序是使被接合金屬構(gòu)件I的表面A側(cè)的對接部Jl真正地接合的工序。在本實施方式的第一正式接合工序中，使用圖4(b)所示的正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G，對臨時接合的狀態(tài)下的對接部Jl從被接合金屬構(gòu)件I的表面A側(cè)進行摩擦攪拌。如圖7(a) 圖7(c)所示，在第一正式接合工序中，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Smi的下孔P1，插入的攪拌銷G2在中途不脫離而移動至結(jié)束位置EM1。即，在第一正式接合工序中，從下孔Pl開始摩擦攪拌，并連續(xù)地進行摩擦攪拌直到結(jié)束位置Emi為止。在此，在第一預(yù)備工序結(jié)束的時間點，由于具有臨時接合用旋轉(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Epi的正上方(參照圖6)，若第一正式接合工序的開始 位置為Smi，具有正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝置不移動而進行第一正式接合工序，可省略作業(yè)。而且，在本實施方式中，雖然在第二突出材3上設(shè)置摩擦攪拌的開始位置Smi，在第一突出材2上設(shè)置結(jié)束位置Emi，但開始位置Smi與結(jié)束位置Emi的位置并無限定。參照圖7(a) 圖7(c)更詳細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Smi)的正上方，接著使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G邊作右旋轉(zhuǎn)邊下降而使攪拌銷G2的前端插入下孔Pl。當攪拌銷G2進入下孔Pl時，攪拌銷G2的周面(側(cè)面)抵接于下孔Pl的孔壁，金屬從孔壁開始塑性化流動。當達到此狀態(tài)時，由于塑性化流動的金屬被攪拌銷G2的周面壓退，且攪拌銷G2被壓入，因此可降低在壓入初期階段的壓入阻力。此外，由于在正式接合用旋轉(zhuǎn)工 具G的肩部Gl抵接于第二突出材3的表面32之前，攪拌銷G2抵接于下孔Pl的孔壁而產(chǎn)生摩擦熱，因此可縮短達到塑性化流動的時間。即，降低摩擦攪拌裝置的負載，此外可縮短正式接合工序所需要的作業(yè)時間。如圖7(b)所示，在攪拌銷G2的整體進入第二突出材3，而且肩部Gl的下端面GlI的整個表面與第二突出材3的表面32接觸之后，邊進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I的對接部Jl的一端作相對移動，而且，橫穿對接部J3而突入對接部J1。當使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G移動時，該攪拌銷G2周圍的金屬依次塑性化流動，并在從攪拌銷G2離開的位置上，塑性化流動的金屬再次硬化而形成塑性化區(qū)域(以下稱“表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1”)。而且，所謂塑性化區(qū)域包括由旋轉(zhuǎn)工具的摩擦熱加熱而呈現(xiàn)塑性化的狀態(tài)以及旋轉(zhuǎn)工具通過而回到常溫的狀態(tài)。雖然正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的移動速度(輸送速度)是對應(yīng)于攪拌銷G2的尺寸、形狀及被摩擦攪拌的被接合金屬構(gòu)件I等的材質(zhì)及厚度等而設(shè)定，但在大多情況下，設(shè)定于30 300 (mm/分)的范圍內(nèi)。在進入被接合金屬構(gòu)件I的熱量有可能過大的情況下，最好對正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的周圍從表面A側(cè)供給水等來進行冷卻。而且，當冷卻水進入第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib之間時，雖然可能在接合面(端面lla、llb，參照圖2(b))產(chǎn)生氧化膜，但在本實施方式中，由于進行臨時接合工序而封閉被接合金屬構(gòu)件I間的接縫，冷卻水難以流入被接合金屬構(gòu)件I之間，因此接合部的質(zhì)量不可能變差。在被接合金屬構(gòu)件I的對接部J1，將摩擦攪拌的路徑設(shè)定于被接合金屬構(gòu)件I的接縫(臨時接合工序中的移動軌跡上)上，通過沿該路徑使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G作相對移動，從對接部Jl的一端至另一端連續(xù)地進行摩擦攪拌。使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G相對移動至對接部Jl的另一端，在進行摩擦攪拌的同時橫穿對接部J2，并依此狀態(tài)朝結(jié)束位置Emi作相對移動。而且，在本實施方式中，由于將摩擦攪拌的開始位置Smi設(shè)定于被接合金屬構(gòu)件I的表面A側(cè)所出現(xiàn)的被接合金屬構(gòu)件I的接縫(邊界線)的延長線上，第一正式接合工序中的摩擦攪拌的路徑能成為一直線。若摩擦攪拌的路徑成為一直線，則由于能將正式接合旋轉(zhuǎn)工具G的移動距離抑制到最小限度，可有效地進行第一正式接合工序，而且，可降低正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的磨耗量。在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G到達結(jié)束位置Emi時，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，從而使攪拌銷G2從結(jié)束位置EM1(參照圖7(b))脫離。而且，在結(jié)束位置Emi上，若使攪拌銷G2朝上方脫離，則不可避免地形成與攪拌銷G2大致相同形狀的沖孔Q1，但在本實施方式中仍然保留。
正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2從結(jié)束位置Emi脫離之際的正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)速度(脫離時的旋轉(zhuǎn)速度)最好比移動時的旋轉(zhuǎn)速度還高。如此，和脫離時的旋轉(zhuǎn)速度與移動時的旋轉(zhuǎn)速度相同的情況相比較，由于攪拌銷G2的脫離阻力小，可迅速地進行結(jié)束位置Emi的攪拌銷G2的脫離作業(yè)。而且，在本實施方式中，在第一正式接合工序之前進行了第一預(yù)備工序，然而，也可省略第一預(yù)備工序而在第一準備工序之后直接進行第一正式接合工序。(4)第二準備工序第二準備工序是在第二預(yù)備工序之前所進行的準備工序。在本實施方式中，包括將被接合金屬構(gòu)件I的背面B側(cè)朝向上方，并再次設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置的被接合構(gòu)件設(shè)置工序。(4-1)被接合構(gòu)件再設(shè)置工序在被接合構(gòu)件再設(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I的約束后，將被接合金屬構(gòu)件I的表面背面反轉(zhuǎn)，使背面B側(cè)朝向上方，而再次設(shè)置于摩擦攪拌裝置的臺架上。在本實施方式中，使被接合金屬構(gòu)件I繞圖I所示的前后軸作半旋轉(zhuǎn)，使被接合金屬構(gòu)件I的表面背面反轉(zhuǎn)。在此，圖8 (a)是在本實施方式的第二準備工序的再接合構(gòu)件設(shè)置工序后，從對接部Jl朝第一金屬構(gòu)件Ia側(cè)的剖視圖。如圖8(a)所示，在被接合構(gòu)件設(shè)置工序中，被接合金屬構(gòu)件I的上表面成為背面B，且當從對接部Jl側(cè)朝向第一金屬構(gòu)件Ia時，第二突出材3位于被接合金屬構(gòu)件I的左側(cè)，第一突出材2位于被接合金屬構(gòu)件I的右側(cè)。而且，摩擦攪拌裝置不同，也可不解除被接合金屬構(gòu)件I的約束而旋轉(zhuǎn)表面背面。(5)第二預(yù)備工序第二預(yù)備工序是在第二正式接合工序之前所進行的工序，包括在背面B側(cè)使被接合金屬構(gòu)件I與第二突出材3的對接部J3接合的(5-1)第二突出材接合工序；使被接合金屬構(gòu)件I的對接部Jl臨時接合的(5-2)臨時接合工序；使被接合金屬構(gòu)件I與第一突出材2的對接部J2接合的(5-3)第一突出材接合工序；以及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(5-1)第二突出材接合工序、(5-2)臨時接合工序及(5-3)第一突出材接合工序中，使用臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F。(5-1)第二突出材接合工序、(5-2)臨時接合工序及(5-3)第一突出材接合工序(5-1)第二突出材接合工序、(5-2)臨時接合工序及(5-3)第一突出材接合工序是與上述第一預(yù)備工序的(2-3)第二突出材接合工序、(2-2)臨時接合工序及(2-1)第一突出材接合工序大致相同的工序。如圖8(b)所示，使一臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F移動而形成連續(xù)的移動軌跡(bead)，以對接部J3、J1、J2的順序連續(xù)地進行摩擦攪拌。即，插入摩擦攪拌的開始位置Sp2的臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2(參照圖4(a))在中途不脫離地移動至結(jié)束位置Ep2，從而連續(xù)地進行(5-1)第二突出材接合工序、(5-2)臨時接合工序以及(5-3)第一突出材接合工序。而且，結(jié)束位置Ep2成為隨后進行的第二正式接合工序的開始位置Sm2。在此，如圖6所示，在第一預(yù)備工序中，從第一突出材2側(cè)，依次進行(2-1)第一突出材接合工序、(2-2)臨時接合工序以及(2-3)第二突出材接合工序。另一方面，在第二預(yù)備工序中，當從對接部Jl朝向金屬構(gòu)件Ia側(cè)時，第二突出材3位于被接合金屬構(gòu)件I的 左側(cè)，且由于在第一正式接合工序結(jié)束的時間點，具有正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝置位于第二突出材3的上方，從第二突出材3側(cè)依次進行(5-1)第二突出材接合工序、(5-2)臨時接合工序以及(5-3)第一突出材接合工序。如此，由于具有臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的摩擦攪拌裝置的移動距離變小，可使作業(yè)省力。而且，由于(5-1)第二突出材接合工序、(5-2)臨時接合工序以及(5-3)第一突出材接合工序的詳細說明與第一預(yù)備工序大致相同而省略。(5-4)下孔形成工序如圖9(a)所示，下孔形成工序是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。即，下孔形成工序是在正式接合用旋轉(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，能降低正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的插入阻力(壓入阻力)。而且，由于(5-4)下孔形成工序與第一預(yù)備工序的(2-4)下孔形成工序大致相同，省略其詳細說明。(6)第二正式接合工序第二正式接合工序是使被接合金屬構(gòu)件I的背面B側(cè)的對接部Jl真正接合的工序。在本實施方式的第二正式接合工序中，使用正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G，對處于臨時接合狀態(tài)的對接部Jl從被接合金屬構(gòu)件I的背面B側(cè)進行摩擦攪拌。如圖9(a)及圖9(b)所示，在第二正式接合工序中，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的背面23的開始位置Sm2，插入的攪拌銷G2在中途不脫離而移動至結(jié)束位置Εκ。在第二正式接合工序中，從下孔P2開始進行摩擦攪拌，并連續(xù)地進行直到結(jié)束位置Εκ。當使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G移動時，其攪拌銷G2的周圍的金屬依次塑性化流動，并在從攪拌銷G2脫離的位置上，塑性化流動的金屬再次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”)。在此，由于在第二預(yù)備工序結(jié)束的時間點，具有臨時接合用旋轉(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Ep2的正上方(參照圖8 (b))，因此，當?shù)诙浇雍瞎ば虻拈_始位置Sm2設(shè)定于第一突出材2的上方時，具有正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝置不移動就能進行第二正式接合工序，能省略作業(yè)。關(guān)于第二正式接合工序，由于與第一正式接合工序大致相同，省略其詳細說明。而且，在本實施方式中雖然進行第二預(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I切除。在本實施方式中，將結(jié)束第二正式接合工序的被接合金屬構(gòu)件I從摩擦攪拌裝置的臺架移開，使用未圖示的切削器具沿著對接部J2、J3切除第一突出材2及第二突出材3。圖10是表示進行突出材切除工序后的被接合金屬構(gòu)件I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橫越第二側(cè)面D側(cè)而連續(xù)地形成。另一方面，在相對的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl與背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2之間，形成從第一側(cè)面C側(cè)橫越至第二側(cè)面D側(cè)的連續(xù)的微小的未塑性化區(qū)域j?！ぴ诖耍砻?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl以及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2中，在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進方向(參照箭頭V1、V2)左側(cè)，即在第二金屬構(gòu)件Ib上，產(chǎn)生從第一側(cè)面C側(cè)橫越至第二側(cè)面D側(cè)的連續(xù)的隧道狀的空洞缺陷“隧道狀的空洞缺陷RpR2是由于進行摩擦攪拌接合時產(chǎn)生毛邊，金屬不足所形成的隧道狀的空洞缺陷。此外，如圖10所示，氧化膜Z1 Z4被卷入表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的兩端。氧化膜Z1 Z4是由于形成于第一側(cè)面C、第二側(cè)面D、第一突出材2以及第二突出材3的氧化膜卷入被接合金屬構(gòu)件I的內(nèi)部而形成。例如，氧化膜Z1是由于使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G作右旋轉(zhuǎn)，將形成于第二側(cè)面D以及第一突出材2的氧化膜卷入，容易形成于背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的第二金屬構(gòu)件Ib偵U。(8)凹槽形成工序如圖11所示，凹槽形成工序是在第一側(cè)面C以及第二側(cè)面D上，沿對接部Jl形成凹槽K的工序。凹槽K在后述的接頭構(gòu)件配置工序中是配置接頭構(gòu)件U的凹狀的槽。凹槽K在本實施方式中是使用公知的端銑方法，以規(guī)定的寬度ki、深度k2從背面B橫越表面A連續(xù)地形成的。通過設(shè)置凹槽K，在進行后述的接頭構(gòu)件接合工序之際能配置接頭構(gòu)件U，并可除去氧化膜Z1 Z4(參照圖10)。即凹槽K的寬度Ii1及深度k2只需對應(yīng)于氧化膜Z1 Z4的尺寸(范圍)而適當?shù)卦O(shè)定即可。在本實施方式中，凹槽K的截面呈矩形，但并不限定于此，其它形狀也可。為與接頭構(gòu)件U大致無間隙地嵌合，凹槽K的截面形狀最好與接頭構(gòu)件U的截面形狀大致相同。(9)第一焊接修補工序圖12是凹槽形成工序后的第一側(cè)面C側(cè)的俯視圖。如圖12所示，第一焊接修補工序是對露出于凹槽K的底面kb的未塑性化區(qū)域j通過焊接而進行修補的工序。此外，如本實施方式所示，在隧道狀的空洞缺陷RpR2露出底面kb的情況下，最好進行該隧道狀空洞缺陷的修補。如前所述，在本實施方式中，在凹槽K的底面kb上，在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl與背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2之間露出有未塑性化區(qū)域j。此外，在底面kb上，隧道狀空洞缺陷R1以及隧道狀空洞缺陷R2分別露出于表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl以及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2。
因此，通過對未塑性化區(qū)域j的全長以焊接金屬T1進行焊接而將間隙封閉。此外，通過對隧道狀空洞缺陷RpR2進行焊接，利用焊接金屬T2封閉間隙。如此，通過預(yù)先填埋露出底面kb的間隙(空隙)，能提高第一側(cè)面C及第二側(cè)面D之間的氣密性及水密性。第一焊接修補工序中的焊接種類沒有特殊要求，但最好是在例如MIG焊接、TIG焊接等進行突起焊接之后，將突出于凹槽K的底面kb的突起部切除，使底面kb平滑。通過使底面kb形成平滑，在將后述接頭構(gòu)件U配置于凹槽K之際，能縮小接頭構(gòu)件U與凹槽K的底面kb的間隙。而且，由于在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)W2的內(nèi)部可能形成未露出底面kb的空洞缺陷，因此，也可對表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的整個表面進行預(yù)備性的焊接修補。(10)第三準備工序第三準備工序是在第一接頭構(gòu)件接合工序之前所進行的工序。在本實施方式中，·第三準備工序包括在凹槽K配置第一接頭構(gòu)件U (Ul)的(10-1)第一接頭構(gòu)件配置工序；在被接合金屬構(gòu)件I的兩側(cè)面配置第一突出材2及第二突出材3的(10-2)突出材配置工序；通過焊接第一突出材2與第二突出材3而與被接合金屬構(gòu)件I臨時接合的(10-3)臨時焊接工序；以及將配置有突出材的被接合金屬構(gòu)件I設(shè)置于摩擦攪拌裝置的臺架的(10-4)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。(10-1)第一接頭構(gòu)件配置工序如圖13及圖14所示，第一接頭構(gòu)件配置工序是將第一接頭構(gòu)件Ul配置于形成于第一側(cè)面C的凹槽K的工序。以下，對第一接頭構(gòu)件Ul的構(gòu)造做詳細的說明。如圖13所示，第一接頭構(gòu)件Ul是截面呈長方形的板狀構(gòu)件，長度方向的兩端面與表面A及背面B齊平。如圖14(a)所示，第一接頭構(gòu)件Ul的寬度U1與凹槽K的寬度Ic1大致相同，第一接頭構(gòu)件Ul的厚度U2與凹槽K的厚度k2大致相同。此外，第一接頭構(gòu)件Ul的側(cè)面uc、ud與凹槽K的壁面kc、kd對接而配置。S卩，如圖14(a)及圖14(b)所示，第一接頭構(gòu)件Ul的上表面ua與第一側(cè)面C齊平，并在第一接頭構(gòu)件Ul的側(cè)面uc和凹槽K的壁面kc形成第一對接部J4。此外，在第一接頭構(gòu)件Ul的側(cè)面ud和凹槽K的壁面kd形成第二對接部J5。即，第一對接部J4是由第一接頭構(gòu)件Ul與第一金屬構(gòu)件Ia所形成的部分。此外，第二對接部J5是由第一接頭構(gòu)件Ul與第二金屬構(gòu)件Ib所形成的部分。此外，由第一接頭構(gòu)件Ul的下表面ub與凹槽K的底面kb形成邊界部J6。此外，在第一接頭構(gòu)件Ul的上表面ua，將包含長度方向的中心線的部分作為中央部J7。而且，雖然在本實施方式中，第一接頭構(gòu)件Ul由與被接合金屬構(gòu)件I相同的金屬構(gòu)件所構(gòu)成，但并不限定于此，例如也可為鋁、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。(10-2)突出材配置工序如圖15(a)所示，在突出材配置工序中，沿著表面A中的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl配置第一突出材2，使其抵接面21抵接于表面A。而且，沿著背面B中的背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2配置第二突出材3，使其抵接面31抵接于背面B。而且，雖然未具體地圖示，第一突出材2以及第二突出材3的表面與被接合金屬構(gòu)件I的第一側(cè)面C齊平。此外，第一突出材2與第二突出材3的背面與被接合金屬構(gòu)件I的第二側(cè)面D齊平。通過將第一突出材2及第二突出材3添設(shè)于被接合金屬構(gòu)件1，能容易地設(shè)定旋轉(zhuǎn)工具的開始位置(插入位置)，并能迅速地進行摩擦攪拌接合。(10-3)臨時焊接工序如圖15(a)所示，在臨時焊接工序中，對由被接合金屬構(gòu)件I與第一突出材2所形成的內(nèi)側(cè)角部2a、2b進行焊接，從而對被接合金屬構(gòu)件I與第一突出材2進行臨時接合。此夕卜，對由被接合金屬構(gòu)件I與第二突出材3所形成的內(nèi)側(cè)角部3a、3b進行焊接，從而對被接合金屬構(gòu)件I與第二突出材3進行臨時接合。(10-4)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序如圖15(a)所示，在被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序中，將被接合金屬構(gòu)件設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺架上，以使第一側(cè)面C位于上表面，而且從俯視方向看，第一突出材2位于左側(cè)。 而且，在第三準備工序中，在本實施方式中如上所述地進行，但例如也可在被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序之后進行第一接頭構(gòu)件配置工序。(11)第一接頭構(gòu)件接合工序如圖15及圖16所示，第一接頭構(gòu)件接合工序是對配置于第一側(cè)面C的第一接頭構(gòu)件Ul進行摩擦攪拌接合的工序。在本實施方式中，第一接頭構(gòu)件接合工序包括沿著第一對接部J4進行摩擦攪拌接合的(11-1)第一對接接合工序；沿著中央部J7進行摩擦攪拌接合的(11-2)中央部接合工序；以及沿第二對接部J5進行摩擦攪拌接合的(11-3)第二對接部接合工序。第一接頭構(gòu)件接合工序是從開始位置至結(jié)束位置使旋轉(zhuǎn)工具不脫離地以連續(xù)的軌跡進行摩擦攪拌接合的工序。而且，在第一接頭構(gòu)件接合工序中，使用小繞轉(zhuǎn)比較有效的臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具。在本實施方式中，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)而進行摩擦攪拌接合。(11-1)第一對接部接合工序第一對接部接合工序是從形成于第一突出材2的表面的開始位置Sm3沿著第一對接部J4至折返點f2為止進行摩擦攪拌接合的工序。在開始位置Sm3推壓臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F之后，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F朝向第一對接部接合工序的起點做相對移動。然后，在起點不脫離而依此狀態(tài)橫穿對接部J8，移動至折返點f2。將在第一對接部接合工序中所形成的塑性化區(qū)域作為第一側(cè)面塑性化區(qū)域W。在此，如圖15(b)所示，第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1的深度wa與第一接頭構(gòu)件Ul的厚度U2最好設(shè)定成wa>u2。藉此，能橫越第一對接部J4的厚度方向的全長而進行摩擦攪拌接合。而且，臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的埋設(shè)深度P以攪拌銷F2的長度L2和臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的壓入量q(從第一側(cè)面C至肩部Fl的下表面的距離)表示為p=L2+q。例如，埋設(shè)深度P與第一接頭構(gòu)件Ul的厚度U2的關(guān)系若設(shè)定成P ^ U2,則能更可靠地進行摩擦攪拌接合。此外，如圖15(b)所示，臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的肩部Fl的外徑X1與第一接頭構(gòu)件Ui的寬度U1的關(guān)系最好設(shè)定為SXX1W115通過這種設(shè)定，能對第一接頭構(gòu)件Ul的上表面ua的整個表面進行摩擦攪拌接合。在本實施方式中,折返點f2設(shè)定于第一接頭構(gòu)件Ul內(nèi)。即，從俯視方向看折返點f2位于背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2內(nèi)，從背面B至折返點f2的距離Cl1與臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的肩部Fl的外徑XJ參照圖4(a))的關(guān)系最好設(shè)定成X1AU115通過將折返點f2這樣設(shè)定，使得臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F能不碰觸背面B。藉此，由于形成于背面B的氧化膜卷入第一接頭構(gòu)件Ul側(cè)，因此能形成氣密性及水密性高的被接合金屬構(gòu)件I。此外，在本實施方式中，雖然折返點f2設(shè)于被接合金屬構(gòu)件I內(nèi)，但并不限定于此，也可設(shè)于第二突出材3。(11-2)中央部接合工序中央部接合工序是從中央部接合工序的起點f3沿著中央部J7至中央部接合工序的折返點f4連續(xù)進行摩擦攪拌接合的工序。即，在第一對接部接合工序結(jié)束之后，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而與背面B大致平行地移動，從折返點f2至起點f3進行摩擦攪拌 接合。然后，在到達起點f3之后，沿著中央部J7(對接部Jl)進行摩擦攪拌接合。藉此，在第一接頭構(gòu)件Ul的中央部分，能進行摩擦攪拌接合。此外，如圖15(b)所示，在中央部接合工序中所形成的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的深度wa設(shè)定成比第一接頭構(gòu)件U的厚度U2還大。而且,設(shè)定中央部接合工序的起點f3使其從俯視方向看位于背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2內(nèi)，設(shè)定折返點f4使其從俯視方向看位于表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl內(nèi)。藉此，由于能橫越未塑性化區(qū)域j的全長而進行摩擦攪拌接合，能更可靠地封閉間隙。在本實施方式中，中央部接合工序的折返點f4設(shè)定于第一接頭構(gòu)件Ul內(nèi)。S卩，折返點f4從俯視方向看設(shè)定于表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl內(nèi)，從表面A至折返點f4的距離d2與臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的肩部Fl的外徑XJ參照圖4(a))的關(guān)系最好是&/2〈(12。通過如此設(shè)定折返點f4，使得臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F無法碰觸表面A。藉此，由于在表面A形成的氧化膜卷入第一接頭構(gòu)件Ul側(cè)，因此能形成氣密性及水密性高的被接合金屬構(gòu)件I。(11-3)第二對接部接合工序第二對接部接合工序是從第二對接部的起點f5沿著第二對接部J5至結(jié)束位置Em3而連續(xù)進行摩擦攪拌接合的工序。即，在中央部接合工序結(jié)束之后，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而與表面A大致平行地移動，從折返點f4至起點f5為止進行摩擦攪拌接合。到達起點f5之后，沿著第二對接部J5進行摩擦攪拌接合。然后，在到達第二對接部接合工序的終點f6之后，依此狀態(tài)橫穿對接部J9而移動至結(jié)束位置EM3，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F從第二突出材3脫離。如圖15(b)所示，在第二對接部接合工序中所形成的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3的深度比第一接頭構(gòu)件的厚度U2還大。藉此，能橫越第二對接部J5的厚度方向的全長而進行摩擦攪拌接合。從俯視方向看，上述第一接頭構(gòu)件接合工序中形成如圖16的軌跡。即，第一接頭構(gòu)件Ul除第一接頭構(gòu)件Ul的兩端的局部以外被第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1 W3所覆蓋。此外，如圖15(b)所示，第一接頭構(gòu)件Ul的整個截面在第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1 W3進行摩擦攪拌。在第一接頭構(gòu)件接合工序中，如本實施方式所述，形成于凹槽K的底面kb與第一接頭構(gòu)件U的下面ub的邊界部J6最好能被橫越整個表面地進行摩擦攪拌接合。藉此，由于凹槽K的底面kb被表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1、背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2以及第一側(cè)面測塑性化區(qū)域W1 W3摩擦攪拌，因此，能無間隙且可靠地封閉對接部J1。而且，如圖14(b)所示，凹槽K的寬度Ic1與背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的寬度η最好形成k^n。藉此，由于第一接頭構(gòu)件Ul的寬度U1能設(shè)定成較小，因此能提高作業(yè)效率。S卩，在本實施方式中，由于第一接頭構(gòu)件Ul的寬度U1與臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的肩部Fl的外徑X1的關(guān)系是以三次(來回一次半)進行摩擦攪拌接合，但并不限定于此，在第一接頭構(gòu)件U的寬度U1與肩部的外徑X1的長度接近的情況下，也可進行一次或二次。
另一方面，在第一接頭構(gòu)件U的寬度U1與肩部的外徑X1的長度差變大的情況下，也可進行四次以上。此外，不一定是以直線的軌跡進行，以鋸齒狀的軌跡進行摩擦攪拌接合也可。(12)第四準備工序第四準備工序是在第二接頭構(gòu)件接合工序之前進行的工序。在本實施方式中，第四準備工序包括將第二接頭構(gòu)件U(U2)配置于凹槽K的(12-1)第二接頭構(gòu)件配置工序；將配置有第二接頭構(gòu)件U2的被接合金屬構(gòu)件I設(shè)置于摩擦攪拌裝置的(12-2)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。由于第四準備工序與第三準備工序大致相同，因此簡單地做說明。(12-1)第二接頭構(gòu)件配置工序首先，在第一接頭構(gòu)件接合工序結(jié)束之后，將固定于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺架上的被接合金屬構(gòu)件I拆下，將第二側(cè)面D側(cè)朝上，將第二接頭構(gòu)件U2配置于形成于第二側(cè)面D的凹槽K。(12-2)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序然后，如圖17所示，在從俯視方向看被接合金屬構(gòu)件I的情況下，將被接合金屬構(gòu)件I設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置上，使第二突出材3配置于左側(cè)，第一突出材2配置于右側(cè)。而且，也可在進行(12-2)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序之后，進行(12-1)第二接頭構(gòu)件配置工序。(13)第二接頭構(gòu)件接合工序如圖17所示，第二接頭構(gòu)件接合工序是在配置于第二側(cè)面D的第二接頭構(gòu)件U2上進行摩擦攪拌的工序。在本實施方式中，第二接頭構(gòu)件接合工序包括對第二對接部J5’進行摩擦攪拌的(13-1)第二對接部接合工序；對中央部J7進行摩擦攪拌接合的(13-2)中央部接合工序；對第一對接部J4’進行摩擦攪拌接合的(13-3)第一對接部接合工序。如圖17所示，第二接頭構(gòu)件接合工序中，從設(shè)定于第一突出材2的表面的開始位置Sm4至設(shè)定于第二突出材3的表面的結(jié)束位置Em4為止，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而以連續(xù)軌跡進行摩擦攪拌接合。在第一接頭構(gòu)件接合工序結(jié)束的時間點從俯視方向看接合金屬構(gòu)件I時，未圖示的摩擦攪拌裝置配置于被接合金屬構(gòu)件I的右側(cè)。因此，第二接頭構(gòu)件接合工序的開始位置Sm4最好設(shè)定于第二突出材3的表面。藉此，能省略摩擦攪拌裝置的動作而提高作業(yè)效率。由于(13-1)第二對接部接合工序、(13-2)中央部接合工序以及(13_3)第一對接部接合工序分別是上述(11-3)第二對接部接合工序、(11-2)中央部接合工序以及(11-1)第一對接部接合工序從相反側(cè)進行摩擦攪拌的工序，因此省略詳細的說明。而且，在第二接頭構(gòu)件接合工序中形成的塑性化區(qū)域分別是第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域 < w3’。(14)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I切除。在本實施方式中，將第二接頭構(gòu)件接合工序結(jié)束后的被接合金屬構(gòu)件I從摩擦攪拌裝置的臺架取下，使用未圖示的切削器具沿著第一突出材2與被接合金屬構(gòu)件I的對接部J8以及第二突出材3與被接合金屬構(gòu)件I的對接部J9將第一突出材2及第二突出材3切除。(14)第二焊接修補工序第二焊接修補工序是對在第一接頭構(gòu)件接合工序及第二接頭構(gòu)件接合工序中所形成的第一側(cè)面塑性化區(qū)域W、W3以及在第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1’及形成的隧道狀空洞缺陷及氧化膜通過焊接而進行修補的工序。 S卩，如圖18所示，可能在第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1的表面A，從表面A至背面B側(cè)形成連續(xù)的隧道狀空洞缺陷因此，通過對隧道狀空洞缺陷A進行焊接來以焊接金屬T3封閉隧道狀空洞缺陷^，并能斷開表面A及背面B。此外，在表面A的第一側(cè)面塑性化區(qū)域W1中，可能會通過臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F橫穿表面A而形成氧化膜Zl。因此，通過對氧化膜Z1進行焊接，以焊接金屬T4封閉氧化膜Z1的空隙。如此，通過在第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1焊接露出表面A的隧道狀空洞缺陷Γι以及氧化膜Z1而封閉，從而能形成氣密性及水密性更高的被接合金屬構(gòu)件I。而且，在第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3、第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域《/、第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域 < 中，也可形成隧道狀空洞缺陷及氧化膜。在這種情況下，與第一側(cè)面測塑性化區(qū)域W1同樣分別可進行第二焊接修補工序。而且，如圖18所示，第一接頭構(gòu)件Ul中，也可對對接部J5及邊界部J6進行焊接，從而封閉第二對接部J5及邊界部J6的間隙。藉此，能形成氣密性及水密性更高的被接合金屬構(gòu)件I。如以上的說明，根據(jù)本實施方式的接合方法，通過在被接合金屬構(gòu)件I的第一側(cè)面C及第二側(cè)面D形成凹槽K，能除去可能被卷入被接合金屬構(gòu)件I的側(cè)面的氧化膜Z1 Z40此外，通過將接頭構(gòu)件U配置于露出凹槽K(形成于第一側(cè)面C及第二側(cè)面D)的未塑性化區(qū)域j、空洞缺陷R1及R2，并對接頭構(gòu)件U與凹槽K的第一對接部J4、中央部J7以及第二對接部J5進行摩擦攪拌接合，能封閉未塑性化區(qū)域j、空洞缺陷R1及R2。藉此，可提高被接合金屬構(gòu)件I的兩側(cè)間的氣密性及水密性，并能制出高質(zhì)量的產(chǎn)品。此外，在本實施方式中，由于接頭構(gòu)件U的兩端面與表面A及背面B齊平，因此能可靠地斷開露出凹槽K的底面kb的隧道狀空洞缺陷Rp R2,并能使被接合金屬構(gòu)件I的表面A及背面B形成平坦狀。此外，通過經(jīng)由接頭構(gòu)件U而進行摩擦攪拌接合，能提高對接部Jl的接合強度。以上雖然對本發(fā)明的實施方式進行說明，但本發(fā)明并不限于上述方式，可做適當?shù)淖兏?。例如，在本實施方式中，雖然對第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的兩側(cè)面進行接頭構(gòu)件接合工序,但也可對任一側(cè)的側(cè)面進行接頭構(gòu)件接合工序。此外,工序順序只是舉例說明，也可以適當?shù)刈兏樞?。此外，如圖19所示，也可根據(jù)接頭構(gòu)件U，的寬度U1與臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的肩部Fl的外徑X1的關(guān)系，對第一對接部J4及第二對接部J5僅進行二次摩擦攪拌接合。藉此，由于能減少工序，能更迅速地接合。此外，在本實施方式中，雖然使用第一突出材2及第二突出材3，但不使用這些構(gòu)件也可進行摩擦攪拌接合。實施方式二接著，說明本發(fā)明的實施方式二。如圖20所示，實施方式二的接合方法的特征是，使由第一金屬構(gòu)件Ia及第二金屬構(gòu)件Ib對接而成的被接合金屬構(gòu)件I的表面A及背面B通過摩擦攪拌而接合，并對被接合金屬構(gòu)件I的兩側(cè)面，在插入修補構(gòu)件201 203后，沿該修補構(gòu)件201 203通過摩擦攪 拌而接合。由于實施方式二的接合方法中的第一金屬構(gòu)件la、第二金屬構(gòu)件lb、被接合金屬構(gòu)件I、第一突出材2及第二突出材3與實施方式一大致相同，而省略其說明。以下，詳細說明本實施方式的接合方法。本實施方式的接合方法包括(I)第一準備工序、(2)第一預(yù)備工序、(3)第一正式接合工序、(4)第二準備工序、(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)修補構(gòu)件插入工序、(9)第一側(cè)面正式接合工序、(10)第二側(cè)面正式接合工序。由于從(I)第一準備工序至(7)突出材切除工序與實施方式一大致相同，省略其詳細說明。(8)修補構(gòu)件插入工序如圖21所示，修補構(gòu)件插入工序是對被接合金屬構(gòu)件I的側(cè)面插入各修補構(gòu)件的工序。在本實施方式中，修補構(gòu)件插入工序包括在隧道狀空洞缺陷％、R2形成槽孔212、213的槽孔形成工序；在未塑性化區(qū)域j形成凹部211的凹部形成工序；以及將各修補構(gòu)件插入槽孔212、213及凹部211的修補構(gòu)件插入工序。如圖22所示，在槽孔形成工序中，在出現(xiàn)于第一側(cè)面C及第二側(cè)面D (圖示省略)的隧道狀空洞缺陷Rp R2的周圍以公知的端銑方式等切削至規(guī)定的深度而形成槽孔212、213。槽孔212、213在本實施方式中為大致相同尺寸。雖然槽孔212、213形成圓柱狀，但其形狀并無限定。而且，即使隧道狀空洞缺陷Rl、R2不出現(xiàn)在第一側(cè)面C及第二側(cè)面D (不露出)，由于有時空洞缺陷存在于內(nèi)部，也可在第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的第二金屬構(gòu)件Ib側(cè)的適當位置形成槽孔212、213。如圖21及圖22所示，凹部形成工序是對出現(xiàn)于第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的未塑性化區(qū)域j的周圍以公知的端銑等切削而形成凹部211的工序。在本實施方式中，凹部211從俯視方向看呈長圓狀，并以規(guī)定的深度形成。雖然凹部211的形狀并無限定，但最好在未塑性化區(qū)域j的全長連續(xù)地形成，并與表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2重疊。而且，在本實施方式中，凹部211的深度與槽孔212、213的深度相同。而且，如圖22(b)所示，最好使從對接部Jl至隧道狀空洞缺陷R1的中心的距離與從對接部Jl至凹部211的一側(cè)的長邊211a為止的距離大致相等。藉此，在后述的側(cè)面正式接合工序中，能使摩擦攪拌的路徑形成一直線。
如圖22所示，在修補構(gòu)件插入工序中，將第一空洞部修補構(gòu)件202、第二空洞部修補構(gòu)件203插入槽孔212、213，并將凹部修補構(gòu)件201插入凹部211。第一空洞部修補構(gòu)件202及第二空洞部修補構(gòu)件203與被接合金屬構(gòu)件I具有相同的組成，并與槽孔212、213的形狀大致相同。藉此，第一空洞部修補構(gòu)件202、第二空洞部修補構(gòu)件203大體無間隙地配置于槽孔212、213。此外，凹部修補構(gòu)件201與被接合金屬構(gòu)件I為相同的組成，并與凹部211的形狀大致相同。藉此，凹部修補構(gòu)件201大體無間隙地配置于凹部211。而且，雖然凹部修補構(gòu)件201、第一空洞部修補構(gòu)件202及第二空洞部修補構(gòu)件203的表面與第一側(cè)面C齊平，但并無限定，也可增加各構(gòu)件的厚度使得各構(gòu)件從第一側(cè)面C突出。此外，雖然在說明中以第一側(cè)面C為例，但在第二側(cè)面D也可同樣地進行槽孔形成工序、凹部形成工序以及修補構(gòu)件插入工序。
(9)第一側(cè)面正式接合工序如圖23所示，在第一側(cè)面正式接合工序中，對第一側(cè)面C使用臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F進行摩擦攪拌。第一側(cè)面正式接合工序包括在被接合金屬構(gòu)件I配置一對突出材的突出材配置工序；對第二空洞部修補構(gòu)件203進行摩擦攪拌的第二空洞部修補構(gòu)件摩擦攪拌工序；對凹部修補構(gòu)件201與被接合金屬構(gòu)件I的對接部J2進行摩擦攪拌的凹部修補構(gòu)件摩擦攪拌工序；以及對第一空洞部修補構(gòu)件202進行摩擦攪拌的第一空洞部修補構(gòu)件摩擦攪拌工序。在突出材配置工序中，在被接合金屬構(gòu)件I的背面B配置第一突出材4，在表面A配置第二突出材5。第一突出材4及第二突出材5的兩端面與被接合金屬構(gòu)件I的第一側(cè)面C與第二側(cè)面D (圖示省略)齊平。此外，通過對被接合金屬構(gòu)件I與第一突出材4及第二突出材5焊接而進行臨時接合。如圖23(a)所示，在第二空洞部修補構(gòu)件摩擦攪拌工序中，對第二空洞部修補構(gòu)件203進行摩擦攪拌。在本實施方式中，將臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F插入設(shè)定于第一突出材4的開始位置Sm3，在攪拌銷F2的整體進入第一突出材4，而且肩部Fl的下端面Fll的整個表面與第一突出材4的表面接觸后，朝被接合金屬構(gòu)件I側(cè)做相對移動，此外，橫穿對接部J4在第二空洞部修補構(gòu)件203上移動。在此，如圖23(b)所示，在第一側(cè)面正式接合工序中形成的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3最好是形成為第二空洞部修補構(gòu)件203全部包含于第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3的內(nèi)部。藉此，第二空洞部修補構(gòu)件203與槽孔213的底面及側(cè)面的對接部(對接面)被全部摩擦攪拌，從而能可靠地封閉隧道狀空洞缺陷R2。在臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F通過第二空洞部修補構(gòu)件203之后，依此狀態(tài)移至凹部修補構(gòu)件摩擦攪拌工序。在凹部修補構(gòu)件摩擦攪拌工序中沿著凹部修補構(gòu)件201的外周連續(xù)地進行摩擦攪拌。即，沿著第二金屬構(gòu)件Ib與凹部修補構(gòu)件201的對接部J20a、第一金屬構(gòu)件Ia與凹部修補構(gòu)件201的對接部J20b使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F做相對移動而進行摩擦攪拌。由于第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3的深度比凹部211的深度大，因此能摩擦攪拌對接部J20的深度方向的全長。如圖23(c)所示，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F沿凹部修補構(gòu)件201的外周移動一圈，在對對接部J20a及對接部J20b的摩擦攪拌結(jié)束之后，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F不脫離，而依此狀態(tài)再度沿著對接部J20a進行摩擦攪拌，在第一空洞部修補構(gòu)件202上移動，而移至第一空洞部修補構(gòu)件摩擦攪拌工序。雖然并無具體的圖示，但在第一側(cè)面正式接合工序中所形成的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3最好包含第一空洞部修補構(gòu)件202的全部。S卩，第一空洞部修補構(gòu)件202與槽孔212的底面及側(cè)面的對接部最好被摩擦攪拌。藉此，能可靠地封閉隧道狀空洞缺陷R1的端部。然后，在臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F通過第一空洞修補構(gòu)件202上之后，依此狀態(tài)橫穿對接部J5，在設(shè)定于第二突出材5的結(jié)束位置Em3使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F脫離。而且，在本實施方式中，雖然僅對凹部修補構(gòu)件201的外周進行摩擦攪拌，但并不限定于此，也可對凹部修補構(gòu)件201的整個表面進行摩擦攪拌。此時,最好對凹部211的底面與凹部修補構(gòu)件201的對接部全部進行摩擦攪拌。藉此，能進一步提高水密性及氣密性。此外，在第一空洞部修補構(gòu)件摩擦攪拌工序、第二空洞部修補構(gòu)件摩擦攪拌工序
中，由于第一空洞部修補構(gòu)件202及第二空洞部修補構(gòu)件203的直徑比第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3的寬度(與臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的肩部Fl的外徑X1大致相等)還小，以臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F通過第一空洞部修補構(gòu)件202及第二空洞部修補構(gòu)件203而進行摩擦攪拌。但是，在第一空洞部修補構(gòu)件202及第二空洞部修補構(gòu)件203的直徑比旋轉(zhuǎn)工具的肩部的外徑還大的情況下，也可使旋轉(zhuǎn)工具沿著第一空洞部修補構(gòu)件202及第二空洞部修補構(gòu)件203的外周移動而進行摩擦攪拌。此外，在這種情況下，也可使旋轉(zhuǎn)工具往復(fù)而橫越第一空洞部修補構(gòu)件202及第二空洞部修補構(gòu)件203的整個表面進行摩擦攪拌。(9)第二側(cè)面正式接合工序在第二側(cè)面正式接合工序中，雖然并未具體地圖示，但對第二側(cè)面D使用臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F進行摩擦攪拌。在第二側(cè)面正式接合工序中形成的塑性化區(qū)域以下稱為第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域(圖示省略)。由于第二側(cè)面正式接合工序除對第二側(cè)面D進行摩擦攪拌之外，其余與第一側(cè)面正式接合工序大致相同，因此省略其詳細的說明。而且，在本實施方式中，作為側(cè)面正式接合工序，雖然從被接合金屬構(gòu)件I的兩側(cè)面進行第一側(cè)面正式接合工序以及第二側(cè)面正式接合工序，但僅進行其中之一即可。此外，在本實施方式的側(cè)面正式接合工序中，雖然使用臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F，但也可使用其它尺寸的旋轉(zhuǎn)工具。根據(jù)以上說明的接合方法，由于將凹部修補構(gòu)件201插入形成于被接合金屬構(gòu)件I的側(cè)面的凹部211，因此能封閉未塑性化區(qū)域j。此外，由于將第一空洞部修補構(gòu)件202及第二空洞部修補構(gòu)件203分別插入槽孔212、213，因此能封閉空洞缺陷RpR2的端部。然后，由于在側(cè)面正式接合工序中，對凹部修補構(gòu)件201、第一空洞修補構(gòu)件202及第二空洞修補構(gòu)件203與被接合金屬構(gòu)件I的對接部進行摩擦攪拌，因此能提高被接合金屬構(gòu)件I的氣密性及水密性。此外，由于凹部211與表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2重疊，因此，第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3與表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄詤^(qū)域區(qū)域W2能重疊。藉此，由于未塑性化區(qū)域j (參照圖8)全部被封閉，因此能進一步提高氣密性及水密性。此外，由于在第一側(cè)面正式接合工序及第二側(cè)面正式接合工序中，暫時插入的臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離而以連續(xù)的軌跡進行摩擦攪拌，因此能提高作業(yè)性。在此，在對隧道狀空洞缺陷Rp R2進行摩擦攪拌之際，若不使用各修補構(gòu)件，由于用來充填于隧道狀空洞缺陷％、R2的金屬不足，在第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3的表面不可避免地形成的溝槽可能會變大。但是，如本實施方式，通過插入第一空洞修補構(gòu)件202以及第二空洞修補構(gòu)件203能彌補金屬的不足。以上雖然對本發(fā)明的實施方式做了說明，但在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，可做適當?shù)淖兏?。而且，在以下的說明中，省略與實施方式二相同的說明。實施方式三接著，說明本發(fā)明的實施方式三。在實施方式二中，將凹部修補構(gòu)件201、第一空洞修補構(gòu)件202以及第二空洞修補構(gòu)件203插入凹部211、槽孔212以及槽孔213，但如實施方式三所示，例如也可對凹部211，槽孔212、213進行焊接而進行焊接金屬充填工序。雖然無具體的圖示，但在第三實施方式中，焊接金屬充填工序包括在隧道狀空洞缺陷形成槽孔的槽孔形成工序；在未塑性化區(qū)域形成凹部的凹部形成工序；以及將焊接金屬充填于槽孔及凹部的焊接金屬充填工序。由于槽孔形成工序及凹部形成工序與實施方式 二大致相同，因此省略其說明。在焊接金屬充填工序中，進行例如TIG焊接或MIG焊接等突起焊接，只需將焊接金屬充填于凹部211，槽孔212、213(參照圖22)即可。此外，在側(cè)面正式接合工序中，通過對凹部211，槽孔212、213與上述焊接金屬的邊界面全部進行摩擦攪拌，能提高被接合金屬構(gòu)件I的氣密性及水密性。此外，由于邊推壓焊接金屬邊進行摩擦攪拌，能進一步提高氣密性及水密性。而且，在實施方式二的情況下進行突起焊接，最好切削從第一側(cè)面C (第二側(cè)面D)突出的焊接金屬而平滑地形成第一側(cè)面C (第二側(cè)面D)。此外，也可組合實施方式二中的修補構(gòu)件插入工序與實施方式三中的焊接金屬充填工序而進行接合。此外，例如也可在凹部形成工序之前，在第一側(cè)面C及第二側(cè)面D中，使用臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F對對接部Jl以及突出材與被接合金屬構(gòu)件I的對接部進行臨時接合。此夕卜，在被接合金屬構(gòu)件I的厚度變薄，表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl與背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2重疊的情況下，可不使用凹部211及凹部修補構(gòu)件201。此外，在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl與背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2形成有氧化膜的情況下，最好通過焊接而封閉該氧化膜，從而提高被接合金屬I的水密性及氣密性。此外，在本實施方式中以旋轉(zhuǎn)工具作右旋轉(zhuǎn)的情況為例做了說明，在使旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)的情況下，可能在旋轉(zhuǎn)工具的行進方向右側(cè)形成隧道狀空洞缺陷。即，可根據(jù)旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)方向及行進方向合適地設(shè)定進行摩擦攪拌的區(qū)域。此外，在本實施方式中，切削隧道狀空洞缺陷的周邊而形成槽孔，但并不限于此，可依此狀態(tài)將空洞部修補構(gòu)件插入隧道狀空洞缺陷中。實施方式四接著，對本發(fā)明的實施方式四做說明。如圖24所示，實施方式四的接合構(gòu)造物的制造方法是使第一金屬構(gòu)件Ia的端面與第二金屬構(gòu)件Ib的端面對接的接合構(gòu)造物IA的制造方法，從接合構(gòu)造物IA的表面A及背面B進行摩擦攪拌接合之后，從第一側(cè)面C及第二側(cè)面D進行摩擦攪拌接合。本實施方式的接合構(gòu)造物的制造方法包括(I)第一準備工序、(2)第一預(yù)備工序、(3)第一正式接合工序、(4)第二準備工序、(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)第三正式接合工序、(9)第一修補工序、(10)第四正式接合工序、(11)第二修補工序。而且，由于從(I)第一準備工序至(7)突出材切除工序為止，除了第一金屬構(gòu)件Ia和第二金屬構(gòu)件Ib的配置位置以外，其余與實施方式一大致相同，因此省略其詳細的說明。即，在實施方式四中，如圖24所示，將第二金屬構(gòu)件Ib配置于前側(cè)，并將第一金屬構(gòu)件Ia配置于后側(cè)。在此，圖25是表示實施方式四的第二正式接合工序結(jié)束后，除去突出材的狀態(tài)的接合構(gòu)造物的立體圖。如圖25所示，在實施方式四的(7)突出材切除工序結(jié)束之后，在表面A側(cè)形成的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl和背面B側(cè)形成的背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2上，沿著正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進方向VI、V2，從第一側(cè)面C橫越第二側(cè)面D產(chǎn)生連續(xù)的隧道狀空洞缺陷Rl、R2。該空洞缺陷Rl、R2是由于在進行摩擦攪拌時，由于產(chǎn)生多處毛邊導(dǎo)致填埋對接部Jl的間隙的填充金屬不足所形成的。而且，在第二正式接合工序結(jié)束之后，在露出于接合構(gòu)造物IA的兩側(cè)面C、D的各空洞缺陷R1、R2的開口端部，通過進行TIG焊接或MIG焊接等突起焊接封閉各空洞缺陷R1、·R2的開口端部，從而可提高氣密性及水密性。(8)第三正式接合工序如圖27所示，第三正式接合工序是對第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib的對接部Jl，從接合構(gòu)造物IA的第一側(cè)面C進行摩擦攪拌接合的工序。第三正式接合工序包括對對接部Jl進行臨時接合的臨時接合工序；在第一旋轉(zhuǎn)工具的插入預(yù)定位置預(yù)先形成下孔的下孔形成工序；對對接部JI從第一側(cè)面C進行摩擦攪拌的正式接合工序。在第三正式接合工序中，在第二正式接合工序結(jié)束之后，將接合構(gòu)造物IA從未圖示的摩擦攪拌裝置暫時取下，在使第一側(cè)面C朝向上方而再次固定的狀態(tài)下進行臨時接合工序、下孔形成工序及正式接合工序。如第26圖所示，在臨時接合工序中，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F從設(shè)定于第一金屬構(gòu)件Ia的側(cè)面14a的摩擦攪拌的開始位置P5至結(jié)束位置P6為止，以形成口字狀的移動軌跡移動，對第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib的對接部Jl進行摩擦攪拌。具體而言，從開始位置P5，通過表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl的局部、第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib的接縫、背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的局部而移動至結(jié)束位置P6。之后，在臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F到達結(jié)束位置P6之后，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F邊旋轉(zhuǎn)邊上升而使攪拌銷F2從結(jié)束位置P6脫離。如圖28(a)所示，下孔形成工序是在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的插入預(yù)定位置預(yù)先形成下孔Q3的工序。在下孔形成工序中，通過對臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2從結(jié)束位置P6脫離時所形成的沖孔以鉆頭進行擴孔，從而在設(shè)定于第一金屬構(gòu)件Ia的側(cè)面14a的結(jié)束位置P6上形成下孔Q3。設(shè)置該下孔Q3的目的是降低正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的壓入阻力。而且，本實施方式的臨時接合工序中的摩擦攪拌結(jié)束位置P6是后述的正式接合工序的摩擦攪拌的開始位置P7。如圖27所示，正式接合工序是對露出接合構(gòu)造物IA的第一側(cè)面C的對接部Jl進行摩擦攪拌的工序。首先，如圖28 (a)所示，將正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2插入形成于第一金屬構(gòu)件Ia的側(cè)面14a的開始位置P7的下孔Q3內(nèi)，利用正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G進行摩擦攪拌。然后，如圖27所示，使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G以-字狀的移動軌跡從設(shè)定于第一金屬構(gòu)件Ia的側(cè)面14a的開始位置P7移動至結(jié)束位置P8，對第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib的對接部Jl進行摩擦攪拌。具體而言，從開始位置P7通過背面B側(cè)的背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的端部、第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib的接縫以及表面A側(cè)的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl的端部并移動至結(jié)束位置P8，從而在第一側(cè)面C形成-字狀的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3。利用該第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3封閉表面A側(cè)的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl與背面B側(cè)的背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2之間的未塑性化區(qū)域。 在此，在形成于第一側(cè)面C的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3中，沿著正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進方向V3產(chǎn)生隧道狀空洞缺陷R3。如本實施方式，在使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G作右旋轉(zhuǎn)的情況下，在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進方向V3的左側(cè)形成有空洞缺陷R3。即，在本實施方式中，設(shè)定成空洞缺陷R3對應(yīng)于口字狀的移動軌跡的槽內(nèi)側(cè)，在形成口字狀的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3的槽內(nèi)側(cè)形成有空洞缺陷R3。在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G到達結(jié)束位置P8后，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脫離結(jié)束位置P8。如此，如圖28(b)所示，當攪拌銷G2在結(jié)束位置P8朝上方脫離時，在結(jié)束位置P8形成與攪拌銷G2大致相同形狀的沖孔Q4。(9)第一修補工序第一修補工序包括在第三正式接合工序中將填充用金屬構(gòu)件h填充于第一金屬構(gòu)件Ia的側(cè)面14a上的沖孔Q4的填充用金屬構(gòu)件插入工序(參照圖28 (b));對接合構(gòu)造物IA與填充用金屬構(gòu)件h的對接部J4從第一側(cè)面C進行摩擦攪拌的修補接合工序(參照圖29)；以及在修補接合工序中將焊接金屬T填充于形成于填充用金屬構(gòu)件h的表面的沖孔Q5的修補焊接工序(參照圖30)。如圖28(b)所示，填充用金屬構(gòu)件插入工序是在第三正式接合工序中在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G (參照圖28(a))脫離時形成于第一金屬構(gòu)件Ia的側(cè)面14a的沖孔Q4中插入與沖孔Q4相同形狀的填充用金屬構(gòu)件h，從而填埋沖孔Q4的工序。在本實施方式中，以與接合構(gòu)造物IA相同組成的金屬材料形成填充用金屬構(gòu)件h，但只要是可摩擦攪拌的金屬材料即可。如圖29所示,在修補接合工序中，對接合構(gòu)造物IA與填充用金屬構(gòu)件h的對接部J4使用臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F(參照圖4(a))進行摩擦攪拌。在修補接合工序中，通過在接合構(gòu)造物IA與填充用金屬構(gòu)件h的接縫上設(shè)定摩擦攪拌的開始位置P9，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F (參照圖4 (a))的攪拌銷F2進入，并沿著接合構(gòu)造物IA與填充用金屬構(gòu)件h的接縫，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F移動，從而橫越對接部J4的全周而進行摩擦攪拌。而且，由于修補接合工序中的摩擦攪拌接合與上述各接合工序所進行的摩擦攪拌接合大致相同，因此省略其詳細說明。在本實施方式中，在橫越對接部J4的全周進行磨擦攪拌后，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F(參照圖4(a))移動至設(shè)于填充用金屬構(gòu)件h的表面的中心位置上的摩擦攪拌的結(jié)束位置PlO (第三正式接合工序中的摩擦攪拌的結(jié)束位置P8)，使臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F從結(jié)束位置Pio脫離。如此，使攪拌銷F2在結(jié)束位置PlO朝上方脫離，在結(jié)束位置PlO形成與攪拌銷F2大致相同形狀的沖孔Q5 (參照圖30)。在此，在本實施方式中，為了對接合構(gòu)造物IA與填充用金屬構(gòu)件h的對接部J4進行摩擦攪拌，使用在臨時接合工序中所使用的臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F，但只要其尺寸可沿著接合構(gòu)造物IA與填充用金屬構(gòu)件h的接縫使攪拌銷做圓周狀移動，也可使用其它的旋轉(zhuǎn)工具。如圖30所示，在修補焊接工序中，通過在形成于填充金屬構(gòu)件h的表面的沖孔Q5內(nèi)進行MIG焊接等突起焊接，將焊接金屬T填充于沖孔Q5內(nèi)。而且，修補焊接工序并不限定于MIG焊接，也可進行其它公知的焊接。此外，焊接材料也可與接合構(gòu)造物IA不同，在本實施方式中是使用相同的材料。此外，在修補焊接工序中，最好在將焊接金屬T填充于沖孔Q5之后，切除比第一金 屬構(gòu)件Ia的側(cè)面14a還突起的部分的焊接金屬T。 (10)第四正式接合工序如圖31所示，第四正式接合工序是對第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib的對接部Jl從接合構(gòu)造物IA的第二側(cè)面D進行摩擦攪拌接合的工序。第四正式接合工序包含對對接部Jl進行臨時接合的臨時接合工序；在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G (參照圖4(b))的插入預(yù)定位置預(yù)先形成下孔的下孔形成工序；以及對對接部Jl進行摩擦攪拌的正式接合工序。在第四正式接合工序中，在第一修補工序結(jié)束之后，將接合構(gòu)造物IA從未圖示的摩擦攪拌裝置暫時取下，在使第二側(cè)面D朝向上方而再次固定的狀態(tài)下，進行臨時接合工序、下孔形成工序以及正式接合工序。由于第四正式接合工序中的各工序與第三正式接合工序中的各工序相同，因此省略其說明。而且，在第四正式接合工序所形成的塑性化區(qū)域是第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W4。(11)第二修補工序如圖31所示，第二修補工序包括將填充用金屬構(gòu)件h填充于在第四正式接合工序中形成于第一金屬構(gòu)件Ia的側(cè)面15a的沖孔Q6中的填充用金屬構(gòu)件插入工序；對接合構(gòu)造物IA與填充用金屬構(gòu)件h的對接部J5進行摩擦攪拌的修補接合工序；將焊接金屬T填充于在修補接合工序中形成于填充用金屬構(gòu)件h的表面的沖孔Q7的修補焊接工序。而且，由于第二修補工序中的各工序與第一修補工序的各工序相同，因此省略其說明。如圖24所示，通過以上各工序形成接合第一金屬構(gòu)件Ia的端面與第二金屬構(gòu)件Ib的端面的接合構(gòu)造物IA。如圖30所示，根據(jù)本實施方式的接合構(gòu)造物的制造方法，在第一修補工序及第二修補工序中通過將填充用金屬構(gòu)件h填充于臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F的沖孔Q4、Q6，從而填埋在第三正式接合工序及第四正式接合工序中形成于摩擦攪拌的結(jié)束位置的沖孔Q4、Q6，因此能防止由沖孔Q4、Q6所造成的接合位置的強度降低。即，在第三正式接合工序及第四正式接合工序中，能在接合構(gòu)造物IA上設(shè)定摩擦攪拌的結(jié)束位置。藉此，由于能在第三正式接合工序及第四正式接合工序中省略用于設(shè)定摩擦攪拌的結(jié)束位置的突出材，因此能減少接合作業(yè)的工序數(shù)。此外，在第一修補工序及第二修補工序中，通過將焊接金屬T充填于臨時接合用旋轉(zhuǎn)工具F脫離時所形成的沖孔Q5、Q7而填埋沖孔，因此能防止由于沖孔Q5、Q7所造成的接合位置的強度降低，并可將接合位置修整成平坦。此外，如圖I所示，通過使在接合構(gòu)造物IA的兩側(cè)面C、D形成對接部Jl的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3、第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W4的局部與第一正式接合工序及第二正式接合工序中所形成的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1、背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2重疊，從而在接合構(gòu)造物IA的兩側(cè)面C、D可靠地封閉第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib的接縫，因此能提高金屬構(gòu)件la、lb彼此的接合部的氣密性及水密性。此外，在各接合工序前，通過對第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib的對接部Jl進行臨時接合，將旋轉(zhuǎn)工具G壓入對接部J1，因而可防止對接部Jl的開縫，能更好地進行各
接合工序。
此外，在各接合工序中，通過在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的插入預(yù)定位置預(yù)先形成下孔，能降低旋轉(zhuǎn)工具G壓入接合構(gòu)造物IA時的壓入阻力。藉此，能提高摩擦攪拌接合的精度，并能迅速地進行接合作業(yè)。此外，如圖27及圖31所示，在第三正式接合工序及第四正式接合工序中，設(shè)定成在正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G從摩擦攪拌的開始位置通過對接部Jl以-字狀的移動軌跡移動至結(jié)束位置時，正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進方向左側(cè)對應(yīng)于口字狀的移動軌跡的槽內(nèi)偵U。在此構(gòu)造中，空洞缺陷形成于-字狀的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3的槽內(nèi)側(cè)，與空洞缺陷形成于-字狀的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3的槽外側(cè)相比，由于空洞缺陷的距離縮短，能提高金屬構(gòu)件la、lb彼此的接合部的氣密性及水密性。以上，對本發(fā)明的實施方式做了說明，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可做適當?shù)脑O(shè)計變更。例如，在本實施方式的制造方法中，也可使在第一正式接合工序中形成于表面A的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl與在第二正式接合工序中形成于背面B的背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2重疊。在此構(gòu)造中，由于塑性化至接合構(gòu)造物IA的內(nèi)部，因此能提高第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib的接合部的氣密性及水密性。此外，在第三正式接合工序中，也可使形成于接合構(gòu)造物IA的第一側(cè)面C的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3與形成于接合構(gòu)造物IA的第二側(cè)面D的第二側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W4重疊。在此構(gòu)造中，由于塑性化至接合構(gòu)造物IA的內(nèi)部，因此能提高第一金屬構(gòu)件Ia與第二金屬構(gòu)件Ib的接合部的氣密性及水密性。此外，如圖27所示，在本實施方式中，由于使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G作右旋轉(zhuǎn)，設(shè)定正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進方向的左側(cè)對應(yīng)于口字狀的移動軌跡的槽內(nèi)側(cè)，但如圖32所示，在使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G作左旋轉(zhuǎn)的情況下，由于空洞缺陷R4形成于行進方向V4的右側(cè)，設(shè)定正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G的行進方向右側(cè)對應(yīng)于口字狀的移動軌跡的槽內(nèi)側(cè)。如此，即使在使正式接合用旋轉(zhuǎn)工具G作左旋轉(zhuǎn)的情況下，空洞缺陷R4也能形成于口字狀的第一側(cè)面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W3的槽內(nèi)側(cè)。
權(quán)利要求
1.一種接合方法，使旋轉(zhuǎn)工具相對于第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件對接而形成的被接合金屬構(gòu)件移動而進行摩擦攪拌，其特征在于，包括 對所述第一金屬構(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)件的表面進行摩擦攪拌的第一正式接合工序； 對所述對接部從所述被接合金屬構(gòu)件的背面進行摩擦攪拌的第二正式接合工序； 在所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面，朝在所述第一正式接合工序中所形成的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及在所述第二正式接合工序中所形成的背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方上所形成的空洞缺陷充填焊接金屬的焊接金屬充填工序；以及 對所述對接部，在所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面進行摩擦攪拌的側(cè)面正式接合工序， 在所述側(cè)面正式接合工序中，對所述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及所述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域之間的未塑性化區(qū)域進行摩擦攪拌，并對所述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及所述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方與所述焊接金屬的交界面進行摩擦攪拌。
2.如權(quán)利要求I所述的接合方法，其特征在于，所述焊接金屬充填工序包括在所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面，對形成于所述表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域以及所述背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域中至少一方的空洞缺陷的周圍進行切削而形成槽孔的槽孔形成工序，將所述焊接金屬充填于所述槽孔。
3.如權(quán)利要求I所述的接合方法，其特征在于，在所述側(cè)面正式接合工序中，所述旋轉(zhuǎn)工具以連續(xù)軌跡移動。
4.如權(quán)利要求I所述的接合方法，其特征在于，在所述側(cè)面正式接合工序中所使用的所述旋轉(zhuǎn)工具比在所述第一正式接合工序及所述第二正式接合工序中所使用的旋轉(zhuǎn)工具還小。
5.如權(quán)利要求I所述的接合方法，其特征在于，包括臨時接合工序，該工序在進行所述第一正式接合工序、所述第二正式接合工序以及側(cè)面正式接合工序中至少一個工序之前，對所述對接部進行臨時接合。
6.如權(quán)利要求I所述的接合方法，其特征在于，包括突出材接合工序，在該工序中，在所述對接部的兩側(cè)配置一對突出材，并使所述突出材與所述被接合金屬構(gòu)件的對接部接合。
7.如權(quán)利要求I所述的接合方法，其特征在于，在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)面正式接合工序中所使用的所述旋轉(zhuǎn)工具的插入預(yù)定位置上預(yù)先形成下孔。
全文摘要
一種接合方法，使旋轉(zhuǎn)工具(G)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)移動而進行摩擦攪拌，所述接合方法包括對第一金屬構(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)進行摩擦攪拌的第一正式接合工序；對對接部(J1)從被接合金屬構(gòu)件(1)的背面(B)進行摩擦攪拌的第二正式接合工序；沿著被接合金屬構(gòu)件(1)的第一側(cè)面(C)及第二側(cè)面(D)的對接部(J1)形成凹槽(K)的凹槽形成工序；在凹槽(K)配置接頭構(gòu)件(U)的接頭構(gòu)件配置工序；以及對凹槽(K)與接頭構(gòu)件(U)的對接部進行摩擦攪拌的接頭構(gòu)件接合工序。
文檔編號B23K20/12GK102814589SQ20121028500
公開日2012年12月12日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月10日
發(fā)明者佐藤勇人, 瀨尾伸城, 堀久司, 河本知廣, 青木一男 申請人:日本輕金屬株式會社