JP6133165B2

JP6133165B2 - Friction stir welding method

Info

Publication number: JP6133165B2
Application number: JP2013168060A
Authority: JP
Inventors: 福田　敏彦; 敏彦福田; 悟宮▲崎▼
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2033-08-13
Also published as: JP2015036152A

Description

本発明は、摩擦撹拌接合方法に係り、特に、摩擦撹拌接合においては難接合材と称されている、アルミニウム合金製鋳物、２０００系アルミニウム合金材、４０００系アルミニウム合金材、５０００系アルミニウム合金材、或いは７０００系アルミニウム合金材を、ボビンツールやセルフリアクティングツールの如き、二つのショルダ部材にて挟圧しつつ摩擦撹拌接合するタイプの回転工具を用いて、有利に摩擦撹拌接合する方法に関するものである。 The present invention relates to a friction stir welding method, and is particularly referred to as a difficult-to-join material in friction stir welding, an aluminum alloy casting, a 2000 series aluminum alloy material, a 4000 series aluminum alloy material, a 5000 series aluminum alloy material, Alternatively, the present invention relates to a method of advantageously performing friction stir welding using a rotary tool of a type in which friction stir welding is performed while pinching a 7000 series aluminum alloy material with two shoulder members such as a bobbin tool and a self-reacting tool. .

近年、二つの部材の接合されるべき部位に回転工具（具体的には、プローブ乃至はピン）を回転させながら差し込み、摩擦熱を利用して材料を撹拌流動せしめることにより、それら被接合部材を溶融させることなく固相接合する摩擦撹拌接合方法（ＦＳＷ）が、特表平７−５０５０９０号公報等において提案されて以来、接合部における熱の発生が通常の溶融溶接手法より少ないために、熱歪みが発生し難く、且つ溶融してから凝固するという溶融溶接手法特有の相変化を伴わず、固体状態で接合することが出来ることによる、接合部の健全性の点から、注目を受け、特にアルミニウム材料の接合において、かかる摩擦撹拌接合方法が採用される分野は、年々拡大してきている。例えば、自動車や鉄道車両等の輸送用車両構体の接合やＩＴ機器筐体等の接合に、そのような摩擦撹拌接合手法を利用することにより、軽量化のフロントランナーであるアルミニウム材料の用途拡大に、多大な貢献が為されている。 In recent years, a rotating tool (specifically, a probe or a pin) is inserted into a part to be joined between two members while rotating, and the materials to be joined are made to flow by stirring using frictional heat. Since the friction stir welding method (FSW) in which solid phase bonding is performed without melting is proposed in Japanese Patent Publication No. 7-505090, etc., heat generation at the joint is less than that of a normal fusion welding method. Strain is unlikely to occur, and it is not accompanied by a phase change peculiar to the fusion welding technique of melting and solidifying, and it can be joined in a solid state. In the joining of aluminum materials, the field in which such friction stir welding method is adopted has been expanding year by year. For example, by using such a friction stir welding method for joining transportation vehicle structures such as automobiles and railway vehicles, and joining IT equipment casings, etc., the use of aluminum materials that are lightweight front runners can be expanded. A great contribution has been made.

ところで、上記した摩擦撹拌接合方法に用いられる回転工具には、一般に、円柱状のショルダ部材の先端中心部に、プローブと称される所定長さの突起を配設してなる構造が採用されており、そこでは、回転工具のショルダ部材を軸心回りに回転させながら、そのプローブ先端を接合部位に差し込み、そしてショルダ部材のショルダ面による圧力を加えながら、線接合或いは点接合することからなる手法が採用され、先の特表平７−５０５０９０号公報にも、その手法が、明らかにされている。しかしながら、そのような構造を有する回転工具を用いた摩擦撹拌接合方式では、回転工具のプローブが差し込まれる接合部位の背面側に、定盤等の裏当てを配置して、かかる回転工具の押圧力を受け止めつつ、接合操作を進行させる必要があり、そうしないと、接合されるべき材料が回転工具の圧力にて変形して、接合出来なくなるという問題がある。それ故に、裏当ての配設が難しい中空部材の接合に、そのような摩擦撹拌接合手法を採用することは、困難であった。 By the way, the rotary tool used in the above-described friction stir welding method generally employs a structure in which a protrusion having a predetermined length called a probe is disposed at the center of the tip of a cylindrical shoulder member. In this method, the shoulder member of the rotary tool is rotated about its axis, the tip of the probe is inserted into the joint site, and the pressure is applied to the shoulder surface of the shoulder member, and then the wire joint or the point joint is used. Is adopted, and the technique is also clarified in the above Japanese National Publication No. 7-505090. However, in the friction stir welding method using the rotary tool having such a structure, a backing such as a surface plate is disposed on the back side of the joining portion into which the probe of the rotary tool is inserted, and the pressing force of the rotary tool is set. However, there is a problem in that the joining operation needs to proceed while receiving, otherwise the materials to be joined are deformed by the pressure of the rotary tool and cannot be joined. Therefore, it has been difficult to employ such a friction stir welding method for joining hollow members that are difficult to dispose the backing.

このため、そのような裏当てを必要としないツールとして、円柱状のショルダ部材（第一）から突設されたプローブの先端にも、かかるショルダ部材（第一）に対向する第二のショルダ部材を設けて、それら二つのショルダ部材にて、被接合部材の接合部位の表裏両面に、同時に、それらショルダ部材による圧力がそれぞれ作用するようにして、摩擦撹拌接合を進行せしめる回転工具が、提案されるに至っている。例えば、特開２００３−１５４４７１号公報等においては、二つのショルダ部材がプローブにて固定的に連結せしめられてなる構造のツール、所謂ボビンツールを用いた摩擦撹拌接合方法が明らかにされており、また特開２００３−１８１６５４号公報や特開２００９−１８３１２号公報等においては、二つのショルダ部材の何れか一方を、プローブに対して、その軸方向に移動可能に設けて、それら二つのショルダ部材間の間隔を変更し得るようにしたツール、所謂セルフリアクティングツールが提案されているのである。そして、この種の回転工具を用いることによって、裏当てなしで、中空材等を接合することが出来ることとなったことにより、摩擦撹拌接合手法の適用範囲が、更に拡大するに至っているのである。 For this reason, as a tool which does not require such a backing, the second shoulder member facing the shoulder member (first) is also provided at the tip of the probe protruding from the cylindrical shoulder member (first). A rotating tool is proposed in which the friction stir welding is advanced so that pressure is applied to both the front and back surfaces of the joined portion of the joined member at the same time by the two shoulder members. Has reached the point. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-154471, a friction stir welding method using a so-called bobbin tool, which is a tool having a structure in which two shoulder members are fixedly connected by a probe, is clarified. In JP-A-2003-181654, JP-A-2009-18312, etc., any one of two shoulder members is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the probe, and the two shoulder members are provided. A so-called self-reacting tool has been proposed that can change the interval between them. And by using this kind of rotary tool, it became possible to join a hollow material etc. without backing, and the application range of the friction stir welding method has further expanded. .

ところで、接合されるべき部材として用いられるアルミニウム材料の中でも、何れもメタルの摩擦撹拌が困難である、アルミニウム合金製鋳物や、それぞれＪＩＳ規格のアルミニウム合金名称である、２０００系、４０００系、５０００系及び７０００系のアルミニウム合金材は、摩擦撹拌作用によるメタルの流動性が充分でないところから、摩擦撹拌接合が容易ではない難接合材とされている。そして、そのために、そのようなアルミニウム材料を、上記したボビンツールやセルフリアクティングツールの如き、二つのショルダ部材を備えた回転工具を用いて摩擦撹拌接合すると、その接合の進行方向に対して回転工具の後方側へのメタルの回り込みが充分でないことによって、そのような接合操作によって形成される接合部（継手部）には、メタルが充填されない穴が発生したり、未接合部位や不完全接合部位等の欠陥が発生して、健全な接合部を形成することが出来なくなることに加えて、バリの発生が著しく、接合部の外観が悪化する等という不具合があった。 By the way, among the aluminum materials used as members to be joined, all of them are difficult to friction stir metal, aluminum alloy castings, and JIS standard aluminum alloy names, 2000 series, 4000 series, 5000 series, respectively. And 7000 series aluminum alloy materials are considered to be difficult-to-join materials in which friction stir welding is not easy because the fluidity of metal due to friction stir action is insufficient. For this purpose, when such an aluminum material is friction stir welded using a rotary tool having two shoulder members such as the above-described bobbin tool or self-reacting tool, the aluminum material rotates in the direction of the joining. Due to insufficient metal wrapping around the back side of the tool, holes that are not filled with metal are formed in joints (joint parts) formed by such joining operations, unjoined parts or incomplete joints. In addition to the occurrence of defects such as sites and the inability to form a sound joint, there was a problem in that the occurrence of burrs was significant and the appearance of the joint deteriorated.

特表平７−５０５０９０号公報JP 7-505090 Gazette 特開２００３−１５４４７１号公報JP 2003-154471 A 特開２００３−１８１６５４号公報JP 2003-181654 A 特開２００９−１８３１２号公報JP 2009-18312 A

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、摩擦撹拌接合に際して難接合材とされる、アルミニウム合金製鋳物、２０００系アルミニウム合金材、４０００系アルミニウム合金材、５０００系アルミニウム合金材、及び７０００系アルミニウム合金材のうちの同種又は異種材質の二つの材料を用い、それらを、二つのショルダ部材を有する回転工具にて、摩擦撹拌接合せしめるに際して、接合欠陥のない健全な接合部を有する接合製品を有利に得ることの出来る手法を提供することにある。 Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is an aluminum alloy casting, a 2000 series aluminum alloy material, which is difficult to join during friction stir welding. Two materials of the same or different materials of 4000 series aluminum alloy material, 5000 series aluminum alloy material, and 7000 series aluminum alloy material are used, and they are friction stir welded using a rotary tool having two shoulder members. It is an object of the present invention to provide a technique capable of advantageously obtaining a bonded product having a sound bonded portion without bonding defects.

そして、本発明にあっては、そのような課題を解決するために、アルミニウム合金製鋳物、２０００系アルミニウム合金材、４０００系アルミニウム合金材、５０００系アルミニウム合金材、及び７０００系アルミニウム合金材からなる群より選ばれた同種又は異種材質の第一の部材と第二の部材との接合部位を、回転工具におけるロッド状のプローブの軸方向に所定の間隔をおいて配した二つのショルダ部材にて挟圧しつつ、かかる回転工具の回転によって、それら二つのショルダ部材と共に回転せしめられる前記プローブを、接合方向に移動させることにより、前記第一の部材と前記第二の部材との接合部位を摩擦撹拌接合するに際し、前記第一及び第二の部材の接合部位における接合開始端側の端面に、１０００系アルミニウム合金、３０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金又は８０００系アルミニウム合金からなる開始タブ材を当接せしめ、該開始タブ材を通じて、前記回転工具のプローブが、それら第一及び第二の部材の前記接合部位に進入するようにしたことを特徴とする摩擦撹拌接合方法を、その要旨とするものである。 And in this invention, in order to solve such a subject, it consists of an aluminum alloy casting, 2000 series aluminum alloy material, 4000 series aluminum alloy material, 5000 series aluminum alloy material, and 7000 series aluminum alloy material. Two shoulder members arranged at predetermined intervals in the axial direction of the rod-shaped probe in the rotary tool, where the first member and the second member of the same or different materials selected from the group are joined. By moving the probe rotated together with the two shoulder members by the rotation of the rotary tool while clamping, the joint portion between the first member and the second member is frictionally stirred. When joining, a 1000 series aluminum alloy on the end face on the joining start end side in the joining portion of the first and second members, A starting tab member made of a 000 series aluminum alloy, a 6000 series aluminum alloy, or an 8000 series aluminum alloy is brought into contact, and the probe of the rotary tool is brought into contact with the joining portion of the first and second members through the starting tab material. The gist of the friction stir welding method is characterized in that it enters.

なお、かかる本発明に従う摩擦撹拌接合方法の望ましい態様の一つによれば、前記開始タブ材は、前記回転工具による前記第一及び第二の部材の接合方向において前記ショルダ部材の直径の４倍以上の長さを有していると共に、該接合方向に直角な方向において該ショルダ部材の直径の２倍以上の幅を有している板材である。 According to one desirable aspect of the friction stir welding method according to the present invention, the start tab material is four times the diameter of the shoulder member in the joining direction of the first and second members by the rotary tool. The plate member has the above length and has a width that is at least twice the diameter of the shoulder member in a direction perpendicular to the joining direction.

また、本発明に従う摩擦撹拌接合方法の望ましい態様の他の一つによれば、前記回転工具のプローブの直径は、前記開始タブ材の厚さの２倍以上とされている。 According to another preferred embodiment of the friction stir welding method according to the present invention, the diameter of the probe of the rotary tool is set to be twice or more the thickness of the start tab material.

さらに、本発明に従う摩擦撹拌接合方法は、例えば、前記第一の部材と前記第二の部材とを突き合わせ、その突合せ部位に対して実施される他、前記第一の部材と前記第二の部材とを重ね合わせ、その重合せ部位に対して実施されることとなる。 Furthermore, the friction stir welding method according to the present invention is performed, for example, by abutting the first member and the second member and performing the abutting on the first member and the second member. And are carried out on the superposed site.

更にまた、本発明において好適に用いられる回転工具としては、一般に、前記プローブに対して、前記二つのショルダ部材を所定の間隔をおいて固定的に取り付けてなるボビンツールがあり、或いは、前記プローブに対して、前記二つのショルダ部材のうちの一方を固定し、他方を該プローブの軸方向に移動可能として、それら二つのショルダ部材の間隔が変更され得るようにしたセルフリアクティングツールがある。 Furthermore, as a rotary tool suitably used in the present invention, there is generally a bobbin tool in which the two shoulder members are fixedly attached to the probe at a predetermined interval, or the probe On the other hand, there is a self-reacting tool in which one of the two shoulder members is fixed and the other is movable in the axial direction of the probe so that the distance between the two shoulder members can be changed.

そして、本発明にあっては、有利には、前記第一の部材と前記第二の部材との接合部位における接合終了端側の端面に対して、１０００系アルミニウム合金、３０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金、又は８０００系アルミニウム合金からなる終了タブ材を当接せしめ、前記回転工具のプローブが、前記第一及び第二の部材の接合部位から該終了タブ材に導かれて、前記摩擦撹拌接合が終了せしめられるようにした構成が、追加的に採用されることとなる。 In the present invention, advantageously, the 1000 series aluminum alloy, 3000 series aluminum alloy, 6000 with respect to the end face on the joining end end side at the joining portion of the first member and the second member. An end tab member made of a base aluminum alloy or an 8000 base aluminum alloy is brought into contact, and the probe of the rotary tool is guided to the end tab member from the joining portion of the first and second members, and the friction stirrer A configuration that allows the joining to be completed is additionally employed.

なお、そのような本発明で追加的に採用される構成において、前記終了タブ材は、前記回転工具における前記第一及び第二の部材の接合方向において前記ショルダ部材の直径の４倍以上の長さを有していると共に、該接合方向に直角な方向において該ショルダ部材の直径の２倍以上の幅を有している板材であることが望ましい。 In the configuration additionally employed in the present invention, the end tab member has a length that is at least four times the diameter of the shoulder member in the joining direction of the first and second members in the rotary tool. It is desirable that the plate member has a width and has a width of at least twice the diameter of the shoulder member in a direction perpendicular to the joining direction.

また、そのような終了タブ材は、有利には、前記回転工具におけるプローブの直径の１／２以下の厚さとされている。 Also, such a termination tab material is advantageously less than half the diameter of the probe in the rotary tool.

このように、本発明にあっては、二つのショルダ部材を備えた回転工具を用いて、摩擦撹拌接合の容易でない所定のアルミニウム材料の接合部位を、摩擦撹拌接合する際に、かかる接合部位の接合開始端側の端面に、メタルの撹拌が容易な、ＪＩＳ規格の１０００系アルミニウム合金、３０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金、又は８０００系アルミニウム合金からなる開始タブ材が当接せしめられて、かかる開始タブ材を通じて、回転工具のプローブが移動させられて、接合部位に進入せしめられるようになっているところから、摩擦撹拌接合の開始に伴ない、開始タブ材部位においては、回転工具の相対的な進行方向に対して回転工具よりも後方側へのメタルの流動が容易に実現され、そしてそのような回転工具の後方側へのメタルの回り込みが効果的に行なわれている状態下において、摩擦撹拌接合の容易でない所定のアルミニウム材料の被接合部位に、回転工具が移動せしめられる。 As described above, in the present invention, when a rotary aluminum machine equipped with two shoulder members is used to frictionally stir weld a predetermined aluminum material joint site that is not easily friction stir welded, A start tab material made of JIS standard 1000 series aluminum alloy, 3000 series aluminum alloy, 6000 series aluminum alloy, or 8000 series aluminum alloy is brought into contact with the end face on the joining start end side, which is easy to stir the metal, The probe of the rotary tool is moved through the start tab material so as to enter the joining portion, so that the relative rotation of the rotary tool is increased at the start tab material portion as the friction stir welding starts. Metal flow to the rear side of the rotary tool with respect to the general direction of travel is easily achieved and after such a rotary tool In the state under which wraparound metal to the side it is effectively carried out, to be joined sites in a given aluminum material which is not easy FSW, the rotary tool is moved.

そして、かかる摩擦撹拌接合の容易でない所定のアルミニウム材料の被接合部位においても、引き続き、そのような回転工具のプローブにて摩擦撹拌されることによって、かかる回転工具の相対的な進行方向に対して後方側にもメタルが効果的に回り込むようになるのであり、以て、回転工具の後方側に形成される接合部（継手部）には、メタルの充填不足による空所が形成されることなく、また未接合部位や不完全接合部位等の接合欠陥も生じることなく、摩擦撹拌接合操作が効果的に進行せしめられ得ることとなるのである。そして、これによって、穴や接合欠陥の発生が回避された健全な接合部を有する接合製品を有利に得ることが出来ることとなったのであり、また、そのようなメタルの撹拌が容易でない所定のアルミニウム材料の接合部位における、メタルの流動性の効果的な改善によって、余分なメタルがバリとして接合部位の表面に押し出されるような問題も、有利に解消され得ることとなったのである。 Further, even in a portion to be joined of a predetermined aluminum material that is not easy to be friction stir welded, the friction stir is continued with the probe of such a rotary tool, so that the relative traveling direction of the rotary tool is increased. The metal also effectively wraps around the rear side, so that a void due to insufficient filling of the metal is not formed in the joint portion (joint portion) formed on the rear side of the rotary tool. In addition, the friction stir welding operation can be effectively advanced without causing bonding defects such as unbonded sites and incompletely bonded sites. As a result, it has become possible to advantageously obtain a bonded product having a sound bonded portion in which the occurrence of holes and bonding defects is avoided, and such metal agitation is not easy. By effectively improving the fluidity of the metal at the joining portion of the aluminum material, the problem that excess metal is pushed out to the surface of the joining portion as a burr can be advantageously solved.

本発明に従う摩擦撹拌接合方法における接合開始前の接合開始端側の一つの形態を示す斜視説明図である。It is a perspective explanatory view showing one form on the joining start end side before joining start in the friction stir welding method according to the present invention. 本発明に従う摩擦撹拌接合方法における接合開始端側での回転工具の一つの移動形態を示す平面説明図である。It is plane explanatory drawing which shows one moving form of the rotary tool in the welding start end side in the friction stir welding method according to this invention. 本発明に従う摩擦撹拌接合方法における接合終了端側の一例に係る形態を示す斜視説明図である。It is an isometric view explanatory drawing which shows the form which concerns on an example of the joining end end side in the friction stir welding method according to this invention. 図３に示される接合終了端側における摩擦撹拌接合のための回転工具の一つの移動形態を示す平面説明図である。FIG. 4 is an explanatory plan view showing one moving form of the rotary tool for friction stir welding on the welding end end side shown in FIG. 3. 本発明において用いられる回転工具の一例を示す縦断面説明図であって、（ａ）は、ボビンツールの一例に係る縦断面説明図であり、（ｂ）は、セルフリアクティングツールの一例に係る縦断面説明図である。It is longitudinal cross-sectional explanatory drawing which shows an example of the rotary tool used in this invention, Comprising: (a) is longitudinal cross-sectional explanatory drawing which concerns on an example of a bobbin tool, (b) concerns on an example of a self-reacting tool. It is a longitudinal cross-sectional explanatory drawing. 本発明が適用され得る摩擦撹拌接合方法の他の一つの例を示す斜視説明図である。It is a perspective explanatory view showing another example of the friction stir welding method to which the present invention can be applied.

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明に係る摩擦撹拌接合方法の構成について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。 Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, the configuration of the friction stir welding method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、図１には、本発明に従う摩擦撹拌接合方法を実施する際における接合開始端側の一つの形態が、示されている。そこでは、第一の部材２と第二の部材４とが、それらの板状部において突き合わされて、その突合せ部６に対して、摩擦撹拌接合操作が施されるようにすることにより、それら第一及び第二の部材２，４を線接合せしめて、一体の接合製品が得られるようになっている。 First, FIG. 1 shows one form on the welding start end side when the friction stir welding method according to the present invention is carried out. In this case, the first member 2 and the second member 4 are abutted at their plate-like portions, and a friction stir welding operation is performed on the abutting portion 6. The first and second members 2 and 4 are joined to each other to obtain an integrally joined product.

そこにおいて、被接合材たる第一及び第二の部材２，４は、それぞれ、別個に、難接合材たる、アルミニウム合金製鋳物や、ＪＩＳにおけるアルミニウム合金呼称が２０００系（Ａｌ−Ｃｕ系）、４０００系（Ａｌ−Ｓｉ系）、５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）、及び７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系）であるアルミニウム合金材のうちの何れかからなるものであって、それら第一及び第二の部材２，４は、それぞれ、同種の材質であっても或いは異種材質であっても、何等差支えない。なお、アルミニウム合金製鋳物としては、ＪＩＳ呼称でＡＣの次に数字とアルファベットが付されてなる記号にて示されるアルミニウム合金を、通常の鋳造法にて鋳造して得られた板状部を有する鋳物や、ＪＩＳ呼称でＡＤＣの次に数字が付されてなる記号にて表示されるアルミニウム合金を用いて、ダイカスト鋳造して得られる板状部を有する鋳物等が用いられることとなる。また、上記の２０００系、４０００系、５０００系乃至７０００系のアルミニウム合金材は、それぞれ、圧延板材や押出材等の、板状部を有する各種の展伸材の形態において用いられることとなる。 In this case, the first and second members 2 and 4 as the materials to be joined are separately separated from each other as a difficult-to-join material, such as an aluminum alloy casting, and the JIS aluminum alloy name is 2000 series (Al-Cu series), 4000 series (Al-Si series), 5000 series (Al-Mg series), and 7000 series (Al-Zn-Mg series) aluminum alloy materials, The second members 2 and 4 may be made of the same material or different materials. In addition, as an aluminum alloy casting, it has a plate-like part obtained by casting an aluminum alloy indicated by a symbol in which a numeral and an alphabet are added next to AC in JIS designation by a normal casting method. A casting or a casting having a plate-like portion obtained by die casting using an aluminum alloy indicated by a symbol having a numeral next to ADC in JIS name will be used. Also, the above 2000 series, 4000 series, 5000 series to 7000 series aluminum alloy materials are used in the form of various wrought materials having plate-like portions such as rolled plate materials and extruded materials.

そして、かかる第一の部材２と第二の部材４の接合部位となる突合せ部６を摩擦撹拌接合するために、図１に示されるような回転工具１０が、用いられることとなるのである。即ち、この回転工具１０は、従来と同様な構造を有するボビンタイプのツールであって、特に、ここでは、同一の直径（Ｄ）を有する上側ショルダ部材１２と下側ショルダ部材１４とが、所定距離を隔てて同軸的に相対向する形態において、ロッド状のプローブ１６にて連結されて、軸心回りに一体的に回転可能とされてなるものである。従って、それら上側ショルダ部材１２の上側ショルダ面１２ａと、下側ショルダ部材１４の下側ショルダ面１４ａとによって、第一及び第二の部材２，４の突合せ部６を上下方向から挟圧せしめつつ、回転するプローブ１６が突合せ部６内に入り込むようにすることにより、かかる突合せ部６のメタルを摩擦撹拌流動せしめて、それら二つの部材２，４が相互に接合せしめられ得るようになっているのである。 And in order to carry out friction stir welding of the butt | matching part 6 used as the joining site | part of this 1st member 2 and the 2nd member 4, the rotary tool 10 as shown in FIG. 1 will be used. That is, the rotary tool 10 is a bobbin type tool having a structure similar to that of the prior art. In particular, here, the upper shoulder member 12 and the lower shoulder member 14 having the same diameter (D) are predetermined. In a form that is coaxially opposed to each other at a distance, they are connected by a rod-like probe 16 and can be rotated integrally around an axis. Accordingly, the abutting portions 6 of the first and second members 2 and 4 are clamped from above and below by the upper shoulder surface 12a of the upper shoulder member 12 and the lower shoulder surface 14a of the lower shoulder member 14. The rotating probe 16 enters the abutting portion 6 so that the metal of the abutting portion 6 can be frictionally stirred and flowed so that the two members 2 and 4 can be joined to each other. It is.

ところで、このようなボビンタイプの回転工具１０を用いて、それら第一及び第二の部材２，４の突合せ部６内に、そのプローブ１６を直接に進入せしめて、突合せ部６の延びる方向（接合方向）に移動させ、線接合しようとすると、それら第一及び第二の部材２，４の材質が、摩擦撹拌作用に対して、メタルの流動性が充分でないアルミニウム合金であるところから、摩擦撹拌接合の開始端側の部位において、回転工具１０の相対的な進行方向に対する後方側へのメタルの回り込み乃至は供給が充分でなく、そこに、メタルの存在しない空隙が惹起されることにより、メタルが充填されていない穴形態乃至非接合形態の接合欠陥部を生じて、健全な接合部を形成することが困難となるのであり、また流動性の悪いメタルが材料の表面側に押し出されて、接合部に著しいバリが発生するようになるのである。 By the way, using such a bobbin type rotary tool 10, the probe 16 is directly entered into the abutting portion 6 of the first and second members 2, 4, and the abutting portion 6 extends ( When moving to the joining direction) and trying to wire join, the material of the first and second members 2 and 4 is an aluminum alloy whose metal fluidity is not sufficient for the friction stir action. In the part at the start end side of the stir welding, the metal does not wrap around or supply to the rear side relative to the relative traveling direction of the rotary tool 10, and a gap in which no metal is present is caused there. This results in a hole-shaped or non-bonded bonding defect portion that is not filled with metal, making it difficult to form a sound bonded portion, and metal with poor fluidity is pushed to the surface side of the material. Issued by, is the significant burrs at the junction will be produced.

そこで、本発明にあっては、そのような摩擦撹拌接合における、接合開始端部位における接合欠陥の解消や接合部における著しいバリの発生の抑制を図るべく、図１に示される如く、摩擦撹拌によりメタルが流動し易い特定のアルミニウム合金材質からなる材料を開始タブ材２０として用い、それを、第一及び第二の部材２，４の被接合部位（突合せ部６）における接合開始端側の端面に当接配置せしめて、かかる開始タブ材２０を通じて、ボビンタイプの回転工具１０のプローブ１６が、それら第一及び第二の部材２，４の被接合部位（突合せ部６）に進入せしめられて、接合方向に移動させられるようにすることによって、かかる突合せ部６が線接合されるようにしたのである。 Therefore, in the present invention, in such friction stir welding, as shown in FIG. 1, friction stir welding is performed in order to eliminate joint defects at the joint start end portion and to suppress the occurrence of significant burrs in the joint. A material made of a specific aluminum alloy material in which the metal easily flows is used as the start tab member 20, and is used as an end surface on the joining start end side in the joined portion (butting portion 6) of the first and second members 2, 4. The probe 16 of the bobbin type rotary tool 10 is caused to enter the joined portion (butting portion 6) of the first and second members 2 and 4 through the start tab member 20 by being in contact with each other. The butt portion 6 is line-joined by being moved in the joining direction.

ここにおいて、そのような接合開始端側の端面に当接せしめられる開始タブ材２０としては、ＪＩＳ呼称のアルミニウム合金である、１０００系アルミニウム合金、３０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金、又は８０００系アルミニウム合金からなる部材が、適宜の形状及び寸法において用いられることとなるが、一般に、図示の如き矩形形状を呈する部材が、好適に用いられることとなる。また、この開始タブ材２０を与える、上記した特定のアルミニウム合金は、何れも、摩擦撹拌に際して、メタルの良好な流動性を示すものであるところから、そのような材質の開始タブ材２０から摩擦撹拌接合操作を開始し、それを横切って、回転工具１０が第一及び第二の部材２，４の突合せ部６に進入するようにすることによって、回転工具１０の移動に際して、回転工具１０の進行方向（接合方向）後方側には、開始タブ材２０のメタルが容易に流動して回り込み、その後方側に充填せしめられるようになり、これによって、メタルの存在しない欠陥部を何等惹起することなく、回転工具１０が移動し、更に第一及び第二の部材２，４の突合せ部６に進入せしめられることとなる。 Here, as the start tab member 20 brought into contact with the end face on the joining start end side, a 1000 series aluminum alloy, a 3000 series aluminum alloy, a 6000 series aluminum alloy, or an 8000 series, which is an aluminum alloy of the JIS name. A member made of an aluminum alloy is used in an appropriate shape and size. In general, a member having a rectangular shape as shown in the figure is preferably used. In addition, any of the above-described specific aluminum alloys that give the starting tab material 20 exhibit good fluidity of the metal during friction stirring. When the rotary tool 10 is moved, the stirring tool operation is started and the rotary tool 10 enters the abutting portion 6 of the first and second members 2 and 4 across the stir welding operation. The metal of the starting tab member 20 easily flows and wraps around the rear side in the traveling direction (joining direction), and can be filled in the rear side of the metal, thereby causing any defect portion where no metal exists. Instead, the rotary tool 10 moves and further enters the abutting portion 6 of the first and second members 2 and 4.

図２には、回転工具１０が、摩擦撹拌を行ないつつ、開始タブ材２０から突合せ部６に移動した形態が示されているが、そこにおいて、回転工具１０は、軸回りに回転せしめられつつ、開始タブ材２０の第一、第二の部材２，４とは反対側の端部から、開始タブ材２０内に入り込み、摩擦撹拌しつつ、第一、第二の部材２，４の突合せ部６に向かって相対的に前進移動せしめられるのである。即ち、回転工具１０における上側ショルダ部材１２の上側ショルダ面１２ａと下側ショルダ部材１４の下側ショルダ面１４ａとの間の隙間（図１参照）内に、開始タブ材２０の端部が押し込まれるようにすることによって、プローブ１６が開始タブ材２０内に入り込み、そして開始タブ材２０の板厚よりも或る程度狭くされた二つのショルダ部材１２，１４のショルダ面１２ａ，１４ａ間の間隙により、開始タブ材２０は、それら二つのショルダ部材１２，１４による挟圧作用を受けつつ、二つのショルダ部材１２，１４とプローブ１６との回転によって摩擦撹拌されることとなる。而して、そのような開始タブ材２０の摩擦撹拌において、回転工具１０を突合せ部６に向かって相対的に移動せしめても、開始タブ材２０がメタルの流動性の良好な所定のアルミニウム合金材質とされているところから、回転工具１０の移動方向後方側にはメタルが容易に回り込み、そこにメタルの充填されない欠陥部が生ずるようなことはなく、健全な摩擦撹拌部が形成されることとなるのである。 FIG. 2 shows a form in which the rotary tool 10 is moved from the start tab member 20 to the abutting portion 6 while performing frictional stirring. Here, the rotary tool 10 is being rotated about its axis. The first and second members 2, 4 are abutted while entering the start tab member 20 from the ends of the starting tab member 20 opposite to the first and second members 2, 4 and friction stir. It is relatively moved forward toward the portion 6. That is, the end portion of the start tab member 20 is pushed into a gap (see FIG. 1) between the upper shoulder surface 12a of the upper shoulder member 12 and the lower shoulder surface 14a of the lower shoulder member 14 in the rotary tool 10. By doing so, the probe 16 enters the start tab member 20 and is caused by the gap between the shoulder surfaces 12a, 14a of the two shoulder members 12, 14 which are made somewhat narrower than the plate thickness of the start tab member 20. The start tab member 20 is frictionally agitated by the rotation of the two shoulder members 12 and 14 and the probe 16 while receiving the clamping action by the two shoulder members 12 and 14. Thus, even when the rotary tool 10 is moved relatively toward the abutting portion 6 in such frictional stirring of the starting tab member 20, the starting tab member 20 has a predetermined aluminum alloy with good metal fluidity. From the material, the metal easily turns around to the rear side in the moving direction of the rotary tool 10, and there is no defect that is not filled with metal, and a healthy friction stirrer is formed. It becomes.

そして、回転工具１０が開始タブ材２０を通過して、第一、第二の部材２，４の突合せ部６に到達し、かかる突合せ部６の接合開始端に対して、回転工具１０の二つのショルダ部材１２，１４とプローブ１６の回転による摩擦撹拌を開始するとき、回転工具１０の移動方向後方側には開始タブ材２０から生じたメタルが充填されており、そこには、何等の空隙も存在するものではないところから、第一、第二の部材２，４から生じたメタルが、二つのショルダ部材１２，１４とプローブ１６の回転につれて回転工具１０の移動方向後方側に効果的に導かれるようになり、これによって、第一、第二の部材２，４の突合せ部６内に入り込んでも、回転工具１０の移動方向後方側には引き続きメタルの有効な充填が行なわれることとなって、そこにメタル充填不足の欠陥部が発生することが、効果的に阻止され得、以て健全な摩擦撹拌接合部（継手部）８が形成されるようになるのである。しかも、そのような第一、第二の部材２，４の突合せ部６の摩擦撹拌接合においても、メタルの有効な充填が実現されることによって、メタルが、摩擦撹拌接合部８の周縁に吹き出して、バリを発生させることも、有利に抑制乃至は阻止され得ることとなるのである。 Then, the rotary tool 10 passes through the start tab material 20 and reaches the abutting portion 6 of the first and second members 2, 4. When starting frictional stirring by the rotation of the two shoulder members 12 and 14 and the probe 16, the metal generated from the start tab material 20 is filled on the rear side in the moving direction of the rotary tool 10, and there is any gap. The metal generated from the first and second members 2 and 4 is effectively moved rearward in the moving direction of the rotary tool 10 as the two shoulder members 12 and 14 and the probe 16 rotate. As a result, even if the first and second members 2 and 4 enter the abutting portion 6, the metal is continuously filled to the rear side in the moving direction of the rotary tool 10. And there A defect of the metal filling shortage occurs is obtained is effectively prevented, sound FSW portion Te following (joint) 8 than is to be formed. Moreover, even in such friction stir welding of the butting portions 6 of the first and second members 2 and 4, the metal is blown out to the periphery of the friction stir welding portion 8 by realizing effective filling of the metal. Thus, the generation of burrs can be advantageously suppressed or prevented.

なお、かかる摩擦撹拌接合操作の施される第一の部材２と第二の部材４とは、一般に、その板状部の同じ板厚（ｔ）の部位において突き合わされて、突合せ部６が形成され、そしてそのような突合せ部６における接合開始端側となる、第一及び第二の部材２，４の端面に当接せしめられる開始タブ材２０の厚さ（Ｔｓ）にあっても、かかる突合せ部６における板厚（ｔ）と略等しくなるように構成されている。また、かかる開始タブ材２０の寸法は、本発明の目的が達成され得るように適宜に選定されることとなるが、図１に示される如く、第一及び第二の部材２、４の接合方向である、突合せ部６の延びる方向における長さ（Ｌｓ）は、一般に、回転工具１０におけるショルダ部材１２，１４の直径（Ｄ）、換言すればそれぞれのショルダ面１２ａ，１４ａの直径の４倍以上の長さとされていることが望ましく、更に、そのような接合方向の長さ（Ｌｓ）に対して直角な方向における長さとなる幅（Ｗｓ）は、回転工具１０のショルダ部材１２，１４の直径（Ｄ）の２倍以上の寸法とされていることが望ましい。これら長さ（Ｌｓ）と幅（Ｗｓ）の条件を満たすように、開始タブ材２０の大きさや形状が適宜に選定されることとなるのである。そして、回転工具１０におけるプローブ１６の直径（ｄ）は、開始タブ材２０の厚さ（Ｔｓ）の２倍以上とされていることが望ましく、これによって、本発明に従う摩擦撹拌接合操作がより有利に進行せしめられ得るのである。 Note that the first member 2 and the second member 4 subjected to the friction stir welding operation are generally abutted at the same thickness (t) of the plate-like portion to form the abutting portion 6. And even if it exists in the thickness (Ts) of the start tab material 20 made to contact | abut to the end surface of the 1st and 2nd members 2 and 4 used as the joining start end side in such a butt | matching part 6. It is comprised so that it may become substantially equal to the plate | board thickness (t) in the butt | matching part 6. FIG. Further, the dimensions of the starting tab member 20 are appropriately selected so that the object of the present invention can be achieved. As shown in FIG. 1, the first and second members 2 and 4 are joined. The length (Ls) in the direction in which the butting portion 6 extends is generally four times the diameter (D) of the shoulder members 12 and 14 in the rotary tool 10, in other words, the diameter of each shoulder surface 12a and 14a. Preferably, the width (Ws) in the direction perpendicular to the length (Ls) in the joining direction is the length of the shoulder members 12 and 14 of the rotary tool 10. It is desirable that the size is twice or more the diameter (D). The size and shape of the start tab material 20 are appropriately selected so as to satisfy the conditions of the length (Ls) and the width (Ws). The diameter (d) of the probe 16 in the rotary tool 10 is preferably at least twice the thickness (Ts) of the starting tab member 20, which makes the friction stir welding operation according to the present invention more advantageous. It can be made to progress.

また、ここでは、回転工具１０のショルダ部材１２，１４は、同一径を有するものとなっているが、それらの直径を或る程度異ならしめることも可能であって、その場合において、上側ショルダ部材１２の直径を下側ショルダ部材１４の直径よりも大きくすることが望ましく、そして前記したショルダ部材１２，１４の直径（Ｄ）には、ショルダ面の直径が大きい方の直径が採用されることとなる。なお、かかるショルダ部材１２，１４の直径（Ｄ）は、一般に、プローブ１６の直径（ｄ）よりも少なくとも４ｍｍ以上大きな寸法とされている。そして、上述の如く、ショルダ部材１２，１４の直径を異ならしめた場合においては、その小さな方のショルダ部材（１４）の直径は、プローブ１６の直径（ｄ）に２ｍｍを加えた値よりも小さくならないように設定される。 Here, the shoulder members 12 and 14 of the rotary tool 10 have the same diameter. However, the diameters of the shoulder members 12 and 14 can be varied to some extent. In this case, the upper shoulder member It is desirable to make the diameter of 12 larger than the diameter of the lower shoulder member 14, and the diameter (D) of the shoulder members 12, 14 is the diameter of the larger shoulder surface. Become. The shoulder members 12 and 14 generally have a diameter (D) that is at least 4 mm larger than the diameter (d) of the probe 16. As described above, when the diameters of the shoulder members 12 and 14 are made different, the diameter of the smaller shoulder member (14) is smaller than the value obtained by adding 2 mm to the diameter (d) of the probe 16. It is set not to be.

ところで、かくの如き、メタルの摩擦撹拌が容易でない第一及び第二の部材２，４の突合せ部６の摩擦撹拌接合においては、回転工具１０におけるプローブ１６の周りにメタルがこびりつき易く、そのため、摩擦撹拌接合操作の終了により突合せ部６から離脱せしめられる回転工具１０のショルダ面１２ａ，１４ａやプローブ１６の周りには、メタルが付着乃至は凝着して、その除去に手間が掛かるようになるところから、摩擦撹拌接合の終了端側においても、図３に示される如く、先の開始タブ材２０と同様なアルミニウム合金材質からなる板状の終了タブ材２２が配置されて、回転工具１０のプローブ１６が、突合せ部６から、かかる終了タブ材２２に導かれて、摩擦撹拌接合が終了せしめられるようにする構成が、有利に採用されることとなる。 By the way, in the friction stir welding of the butting portions 6 of the first and second members 2 and 4 where the metal friction stirring is not easy as described above, the metal is easily stuck around the probe 16 in the rotary tool 10, Around the shoulder surfaces 12a and 14a of the rotary tool 10 and the probe 16 which are separated from the abutting portion 6 by the end of the friction stir welding operation, metal adheres or adheres to it, and it takes time to remove it. Therefore, on the end side of the friction stir welding, as shown in FIG. 3, a plate-like end tab material 22 made of the same aluminum alloy material as that of the previous start tab material 20 is disposed, and the rotary tool 10 A configuration in which the probe 16 is guided from the abutting portion 6 to the end tab member 22 to finish the friction stir welding can be advantageously employed. To become.

すなわち、終了タブ材２２として、それぞれ、ＪＩＳ呼称のアルミニウム合金である、１０００系（純アルミニウム系）アルミニウム合金、３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）アルミニウム合金、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）アルミニウム合金、又は８０００系アルミニウム合金からなる板材が用いられ、これが、第一及び第二の部材２、４の突合せ部６（被接合部位）における接合終了端側の端面に対して当接せしめられてなる状態において、回転工具１０のプローブ１６が終了タブ材２２に導かれるようにすることによって、かかる回転工具１０のプローブ１６の周り等に凝着せるメタルが、終了タブ材２２を移動する間に除去せしめられるようになるのである。 That is, as the end tab material 22, 1000 series (pure aluminum series) aluminum alloy, 3000 series (Al-Mn series) aluminum alloy, and 6000 series (Al-Mg-Si series) aluminum, which are aluminum alloys of the JIS name, respectively. An alloy or a plate material made of an 8000 series aluminum alloy is used, and this is brought into contact with the end face on the end side of joining at the butting portion 6 (joined part) of the first and second members 2 and 4. In this state, by causing the probe 16 of the rotary tool 10 to be guided to the end tab member 22, the metal adhering around the probe 16 of the rotary tool 10 is removed while the end tab member 22 is moved. You will be tempted.

要するに、図４に示される如く、回転工具１０が、その上側ショルダ部材１２と下側ショルダ部材１４との間で、第一及び第二の部材２，４の突合せ部６を挟圧しつつ、第一及び第二の部材２，４に対して、相対的に、突合せ部６に沿って移動せしめられることにより、かかる突合せ部６を摩擦撹拌接合した後、突合せ部６の終了端から終了タブ材２２に入り込み、そのまま回転工具１０が回転せしめられて、終了タブ材２２のメタルを摩擦撹拌しつつ、かかる終了タブ材２２を通過せしめることによって、第一及び第二の部材２，４の突合せ部６の摩擦撹拌接合操作にて、回転工具１０のプローブ１６の周り等に凝着したメタルは、終了タブ材２２を通過する際のメタルの撹拌により効果的に除去されることとなるのである。そして、これによって、終了タブ材２２から離脱して外方に取り出される回転工具１０には、付着したメタルが殆ど存在せず、そのために、回転工具１０からの面倒なメタルの除去操作を実施する必要がなくなったのであり、またそのような回転工具１０を、そのまま、次の摩擦撹拌接合操作に用いるという、繰り返しの使用が可能となるのである。 In short, as shown in FIG. 4, the rotary tool 10 clamps the butting portions 6 of the first and second members 2, 4 between the upper shoulder member 12 and the lower shoulder member 14, After the abutting portion 6 is friction stir welded by being moved relative to the first and second members 2 and 4 along the abutting portion 6, an end tab material is formed from the end of the abutting portion 6. 22, the rotating tool 10 is rotated as it is, and the end tab member 22 is allowed to pass through the end tab member 22 while frictionally stirring the metal of the end tab member 22. In the friction stir welding operation 6, the metal adhered around the probe 16 of the rotary tool 10 is effectively removed by the stirring of the metal when passing through the end tab material 22. As a result, the rotating tool 10 that is detached from the end tab member 22 and taken out outwards has almost no adhered metal, and therefore, a troublesome metal removal operation from the rotating tool 10 is performed. This is no longer necessary, and such a rotary tool 10 can be used repeatedly as it is for the next friction stir welding operation.

なお、かかる終了タブ材２２の寸法は、その配設目的を達成すべく適宜に選定されることとなるが、一般に、前記した開始タブ材２０と同様な寸法が、採用されることとなる。即ち、図３において、終了タブ材２２の接合方向における長さ（Ｌｅ）は、回転工具１０のショルダ部材１２，１４の直径（Ｄ）の４倍以上とされ、また接合方向に直角な方向の幅（Ｗｅ）は、ショルダ部材１２、１４の直径（Ｄ）の２倍以上となるように、構成されている。更に、かかる終了タブ材２２の厚さ（Ｔｅ）は、回転工具１０におけるプローブ１６の直径（ｄ）の１／２以下となるように構成されている。このような寸法の終了タブ材２２を用いることにより、回転工具１０に付着する第一及び第二の部材２，４由来のメタルの除去が効果的に行われることとなるのである。 In addition, although the dimension of this completion | finish tab material 22 will be suitably selected in order to achieve the arrangement | positioning objective, Generally the dimension similar to the above-mentioned start tab material 20 will be employ | adopted. That is, in FIG. 3, the length (Le) in the joining direction of the end tab member 22 is four times or more the diameter (D) of the shoulder members 12 and 14 of the rotary tool 10 and is in a direction perpendicular to the joining direction. The width (We) is configured to be at least twice the diameter (D) of the shoulder members 12 and 14. Further, the thickness (Te) of the end tab member 22 is configured to be ½ or less of the diameter (d) of the probe 16 in the rotary tool 10. By using the end tab material 22 having such a size, the metal derived from the first and second members 2 and 4 attached to the rotary tool 10 is effectively removed.

ところで、かくの如き摩擦撹拌接合操作に用いられる回転工具１０としては、ロッド状のプローブの軸方向に所定の間隔をおいて配した二つのショルダ部材１２，１４にて、第一の部材２と第二の部材４との突合せ部（被接合部位）６を挟圧しつつ、かかる回転工具の回転によって摩擦撹拌接合せしめ得るようにした、公知の各種の回転工具を適宜に用いることが出来、例えば、図５（ａ）に示される如く、上側ショルダ部材１２と下側ショルダ部材１４とが所定の間隔を隔てて対向せる形態において、プローブ１６にて同軸的に連結固定せしめられてなる構造のツール、所謂ボビンツール１０が用いられる。そこでは、下側ショルダ部材１４がプローブ１６に螺合されて、プローブ１６の長さが規定されるようになっていると共に、更に螺合せしめられた止めナット１８にて、下側ショルダ部材１４が移動しないように固定せしめられている。また、その他、図５（ｂ）に示される如く、二つのショルダ部材のうちの下側ショルダ部材１５に対して、同軸的にプローブ１７を固定せしめ、そして、上側ショルダ部材１３に対して、プローブ１７の軸方向に移動可能として、それら上側ショルダ部材１３と下側ショルダ部材１５との間隔が変更可能な構造としたツール、所謂セルフリアクティングツール１１を用いることも可能である。 By the way, as the rotary tool 10 used for such friction stir welding operation, the first member 2 is composed of two shoulder members 12 and 14 arranged at predetermined intervals in the axial direction of the rod-shaped probe. Various known rotary tools that can be friction stir welded by rotation of the rotary tool while pinching the butting portion (bonded portion) 6 with the second member 4 can be used as appropriate, for example, 5 (a), a tool having a structure in which the upper shoulder member 12 and the lower shoulder member 14 are concentrically connected and fixed by the probe 16 in a form in which the upper shoulder member 12 and the lower shoulder member 14 are opposed to each other with a predetermined interval. A so-called bobbin tool 10 is used. In this case, the lower shoulder member 14 is screwed to the probe 16 so that the length of the probe 16 is defined, and the lower shoulder member 14 is further tightened by a locking nut 18 screwed. Is fixed so that it does not move. In addition, as shown in FIG. 5B, the probe 17 is coaxially fixed to the lower shoulder member 15 of the two shoulder members, and the probe is fixed to the upper shoulder member 13. It is also possible to use a so-called self-reacting tool 11 that is structured so that the distance between the upper shoulder member 13 and the lower shoulder member 15 can be changed.

なお、それら二つのショルダ部材１２，１４；１３，１５の間隙（プローブ１６，１７の長さ）は、接合部位となる突合せ部６に対して適切な挟圧作用を加え得るように、かかる突合せ部６（開始タブ材２０）の厚さよりも或る程度小さくなるように構成されることとなる。また、セルフリアクティングツール１１においては、上側ショルダ部材１３と下側ショルダ部材１５とが同一方向に回転せしめられる他、異なる方向に回転せしめられるようになっていても、何等差支えない。更に、それらボビンツール１０やセルフリアクティングツール１１の如き本発明に従う回転工具１０を用いた摩擦撹拌接合操作は、接合部位の厚さ、例えば第一及び第二の部材２，４の厚さ（ｔ）が、一般に、２ｍｍ以上の場合において、有利に採用されるものである。なお、本発明において、それら第一及び第二の部材２，４の厚さ（ｔ）の上限は、一般に、１０ｍｍ程度とされることとなる。 It should be noted that the gap between the two shoulder members 12, 14; 13, 15 (the length of the probes 16, 17) is such a butt so that an appropriate clamping action can be applied to the butt portion 6 as a joining site. The thickness of the portion 6 (starting tab material 20) is configured to be somewhat smaller. Further, in the self-reacting tool 11, there is no problem even if the upper shoulder member 13 and the lower shoulder member 15 are rotated in the same direction or in different directions. Furthermore, the friction stir welding operation using the rotary tool 10 according to the present invention such as the bobbin tool 10 and the self-reacting tool 11 is performed at the thickness of the joining portion, for example, the thickness of the first and second members 2 and 4 ( In general, t) is advantageously employed when it is 2 mm or more. In the present invention, the upper limit of the thickness (t) of the first and second members 2 and 4 is generally about 10 mm.

また、上述した実施形態においては、第一の部材２と第二の部材４との突合せ部６に対して、摩擦撹拌接合操作を施して、それら部材２，４が線接合せしめられるようになっているが、図６に示される如く、中空構造体３０を与えるハット状断面形状の上側部材３２（第一の部材）の板状のフランジ部３２ａと、ハット状断面形状の下側部材３４（第二の部材）の板状のフランジ部３４ａとを重ね合わせて、その重合せ部位３６に対して摩擦撹拌接合操作を施す方式に対しても、本発明を適用することは可能である。そして、そこでは、重合せ部３６と同程度の厚さを有する開始タブ材２４が、それら板状フランジ部３２ａ，３４ａの重合せ部３６の側面に当接保持されてなる状態において、回転工具１０が、そのような開始タブ材２４を通過して、それら板状フランジ部３２ａ，３４ａの重合せ部３６に導かれ、そして、その重合せ部３６の延びる方向に摩擦撹拌接合が進行せしめられるようになっている。従って、回転工具１０は、その軸心回りに回転せしめられつつ、開始タブ材２４から重合せ部３６に進入し、そして、直角に方向転換せしめられて、重合せ部３６の延びる方向に相対的に移動させられて、摩擦撹拌接合が進行せしめられることとなるのであるが、その際、本発明に従って開始タブ材２４を通じて重合わせ部３６の摩擦撹拌接合が進行させられるところから、先の実施形態の場合と同様に、健全な摩擦撹拌接合部３８が有利に形成されることとなる。 Further, in the above-described embodiment, the friction stir welding operation is performed on the butt portion 6 between the first member 2 and the second member 4 so that the members 2 and 4 are line-joined. However, as shown in FIG. 6, a plate-like flange portion 32 a of an upper member 32 (first member) having a hat-shaped cross section that gives the hollow structure 30, and a lower member 34 ( The present invention can also be applied to a system in which the plate-like flange portion 34a of the second member) is overlapped and a friction stir welding operation is performed on the overlapping portion 36. Then, in the state in which the starting tab member 24 having the same thickness as the overlapped portion 36 is held in contact with the side surfaces of the overlapped portions 36 of the plate-like flange portions 32a and 34a, the rotary tool 10 passes through the starting tab member 24 and is led to the overlapping portion 36 of the plate-like flange portions 32a and 34a, and the friction stir welding is advanced in the extending direction of the overlapping portion 36. It is like that. Accordingly, the rotary tool 10 is rotated around its axis, enters the overlapping portion 36 from the start tab member 24, and is turned at a right angle so as to be relative to the extending direction of the overlapping portion 36. In this case, the friction stir welding of the overlapping portion 36 is advanced through the start tab member 24 according to the present invention. As in the case of, a healthy friction stir joint 38 is advantageously formed.

さらに、かかる図６に示される実施形態においては、フランジ部３２ａ，３４ａの重合せ部３６の幅方向の側面に対して、開始タブ材２４が当接せしめられているが、かかる重合せ部３６の長手方向の端面に対して開始タブ材（２４）を当接せしめ、かかる開始タブ材２４から重合せ部３６の延びる方向に、回転工具１０にて直線的に摩擦撹拌接合操作を実施するようにすることも可能であり、この場合においても、同様な効果を享受することが可能である。 Further, in the embodiment shown in FIG. 6, the start tab material 24 is brought into contact with the side surface in the width direction of the overlapping portion 36 of the flange portions 32 a and 34 a. The start tab member (24) is brought into contact with the longitudinal end face of the tool, and the friction stir welding operation is linearly performed by the rotary tool 10 in the direction in which the overlapping portion 36 extends from the start tab member 24. In this case, it is possible to enjoy the same effect.

なお、上述の如くして摩擦撹拌接合することにより、摩擦撹拌接合部８，３８の健全性に優れた接合製品を得ることが出来ることとなるのであるが、また、そのような接合製品には、その接合開始端側に、開始タブ材２０が、摩擦撹拌せしめられたメタルにより固着し、更に場合により、接合終了端側にも終了タブ材２２が固着することとなる。しかし、それら開始タブ材２０や終了タブ材２２は、機械的に簡単に折り取ることが可能であり、以て健全な接合部８を有する接合製品が容易に実現され得るのであるが、更に必要に応じて、そのようなタブ材２０，２２を取り除いた後、第一及び第二の部材２，４の端面に固着するメタルをグラインダ等の切削機にて切削除去せしめ、端面を仕上げるようにすることも、本発明においては有利に採用されるところである。 In addition, by performing friction stir welding as described above, it is possible to obtain a bonded product having excellent soundness of the friction stir welded portions 8 and 38. The start tab member 20 is fixed to the joining start end side by the metal subjected to frictional stirring, and in some cases, the end tab member 22 is also fixed to the joining end end side. However, the start tab member 20 and the end tab member 22 can be mechanically easily folded, and a joined product having a sound joint portion 8 can be easily realized. Accordingly, after removing the tab members 20 and 22, the metal fixed to the end faces of the first and second members 2 and 4 is removed by a cutting machine such as a grinder to finish the end faces. This is also advantageously employed in the present invention.

そして、かくの如き摩擦撹拌接合手法にて得られる接合製品における接合欠陥の解消により、本発明は、例えば、板材や押出材等の展伸材や鋳物を接合し、大型材を製造する技術に有利に適用され得ることとなったのであり、また、そのようにして得られた接合製品は、鉄道車両構体や自動車のサブフレーム等の構造部材等として有利に採用され得て、その特徴を発揮するものである。 And by eliminating the joining defect in the joining product obtained by such a friction stir welding method, the present invention is a technique for joining a wrought material such as a plate material or an extruded material or a casting to manufacture a large material. The joined product thus obtained can be advantageously used as a structural member such as a railway vehicle structure or an automobile subframe, and exhibits its characteristics. To do.

以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的構成以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。 Examples of the present invention will be shown below to clarify the present invention more specifically. However, the present invention is not limited by the description of such examples. Needless to say. In addition to the following examples, the present invention includes various changes, modifications, and modifications based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention other than the specific configuration described above. It should be understood that improvements and the like can be added.

−実施例１−
板厚（ｔ）：２．８〜９．２ｍｍ、板幅：３００ｍｍ、長さ：５０００ｍｍの寸法を有する、下記表１〜２に示される各種アルミニウム材質の板状の第一の部材（２）及び第二の部材（４）を用い、それらの板幅方向に対向する側面を突き合わせて、その突合せ部（６）の下方に位置するように間隙を設けてなるテーブル上に、それぞれ固定、保持せしめた。また、それら突き合わされた２つの部材（２，４）の突合せ部（６）の接合開始端側の端部には、下記表１〜２に示される如き、板厚（Ｔｓ）、接合方向長さ（Ｌｓ）及び接合方向に直角な方向の幅（Ｗｓ）を有する各種アルミニウム材質の板状の開始タブ材（２０）を用いて、図１に示される如く突き合わせ、先の２つの部材（２，４）と同様にテーブル上に固定、保持せしめた。 Example 1
Plate thickness (t): 2.8 to 9.2 mm, plate width: 300 mm, length: 5000 mm The plate-shaped first member (2) made of various aluminum materials shown in Tables 1 and 2 below And the second member (4) is used to abut each of the side surfaces facing each other in the plate width direction, and is fixed and held on a table formed with a gap so as to be positioned below the abutting portion (6). I was damned. Also, at the end of the butted portion (6) of the two butted members (2, 4) on the joining start end side, as shown in Tables 1 and 2 below, the plate thickness (Ts), the length in the joining direction A plate-like start tab member (20) made of various aluminum materials having a thickness (Ls) and a width (Ws) in a direction perpendicular to the joining direction is butted as shown in FIG. , 4) and fixed and held on the table.

一方、回転治具（１０）としては、下記表１〜２に示される、２つのショルダ部材（１２，１４）の直径（Ｄ）、２つのショルダ面（１２ａ，１４ａ）間のプローブ（１６）の長さ及びプローブ（１６）の直径（ｄ）を備えた、図５（ａ）に示される如きボビンツールを用い、下記表１〜２に示される、回転数及び接合速度の条件下において、図２に示される如く、開始タブ材（２０）の端部をボビンツール（１０）の２つのショルダ面（１２ａ，１４ａ）間に押し込み、突合せ部（６）に向かってボビンツール（１０）を移動させることにより、開始タブ材（２０）をその長さ方向に摩擦撹拌しつつ通過させた後、２つの部材（２，４）の突合せ部（６）に進入させ、更にかかる突合せ部（６）の延びる方向に、ボビンツール（１０）を移動させることにより、当該突合せ部（６）の摩擦撹拌接合を実施した。 On the other hand, as the rotating jig (10), the diameter (D) of the two shoulder members (12, 14) shown in Tables 1 and 2 below, and the probe (16) between the two shoulder surfaces (12a, 14a). Using a bobbin tool as shown in FIG. 5 (a) with the length of the probe and the diameter (d) of the probe (16), under the conditions of rotational speed and joining speed shown in Tables 1 and 2 below. As shown in FIG. 2, the end of the starting tab member (20) is pushed between the two shoulder surfaces (12a, 14a) of the bobbin tool (10), and the bobbin tool (10) is moved toward the abutting part (6). By moving, the starting tab member (20) is passed through the lengthwise direction while being frictionally stirred, and then entered into the abutting portion (6) of the two members (2, 4). Further, the abutting portion (6 ) Move the bobbin tool (10) in the extending direction. By was performed FSW of the butted portion (6).

かくして得られた第一及び第二の部材（２，４）と開始タブ材（２０）との各種アルミニウム材質のものの組合せにおける各種の摩擦撹拌接合製品について、それぞれ、引張剪断試験を実施して、継手強度を調べた。具体的には、破断材質と破断位置を調べると共に、継手効率を、破断強度が小さい方の材質を基準にして、求めた。それらの結果を、下記表１及び表２に示す。 For each friction stir welded product in the combination of various aluminum materials of the first and second members (2, 4) and the starting tab material (20) thus obtained, respectively, a tensile shear test was performed, The joint strength was examined. Specifically, the fracture material and the fracture position were examined, and the joint efficiency was determined based on the material having the smaller fracture strength. The results are shown in Table 1 and Table 2 below.

かかる表１及び表２の結果から明らかなように、ＦＳＷ試験例１〜１１の如く、アルミニウム合金製鋳物、２０００系アルミニウム合金材、４０００系アルミニウム合金材、５０００系アルミニウム合金材及び７０００系アルミニウム合金材からなる群より選ばれた同種又は異種材質の第一の部材（２）と第二の部材（４）の突合せ部位（６）を、ボビンツール（１０）にて摩擦撹拌接合するに際して、開始タブ材（２０）として、１０００系アルミニウム合金、３０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金又は８０００系アルミニウム合金からなる板材を当接せしめて、この開始タブ材を通じて、ボビンツール（１０）のプローブ（１６）が、２つの部材（２，４）の突合せ部位（６）に進入することにより、接合欠陥のない、またバリ発生の少ない健全な接合部を得ることが出来ることが認められた。 As is apparent from the results of Tables 1 and 2, as in FSW Test Examples 1 to 11, aluminum alloy castings, 2000 series aluminum alloy materials, 4000 series aluminum alloy materials, 5000 series aluminum alloy materials, and 7000 series aluminum alloys. Starting when friction stir welding is performed with the bobbin tool (10) on the butted portion (6) of the first member (2) and the second member (4) of the same or different materials selected from the group consisting of materials As the tab material (20), a plate material made of 1000 series aluminum alloy, 3000 series aluminum alloy, 6000 series aluminum alloy or 8000 series aluminum alloy is brought into contact, and the probe (16) of the bobbin tool (10) is passed through this starting tab material. ) Enters the butting part (6) of the two members (2, 4), so that there is no bonding defect. , Also it is possible to obtain a less healthy joints burr generation it was found possible.

これに対して、ＦＳＷ試験例１２〜２２の如く、開始タブ材（２０）を用いない場合や、それを用いても、２つの部材（２，４）と同種のアルミニウム材質の板材等を開始タブ材とした場合にあっては、２つの部材（２，４）の摩擦撹拌接合自体が出来なかったり、或いは接合部位に、間隙乃至は破断部等の欠陥部が生じたり、更にはバリが著しく発生する等の問題を生じて、健全な接合部を得ることが出来ないことが明らかとなった。 On the other hand, as in FSW Test Examples 12 to 22, when the start tab material (20) is not used or even when it is used, the same kind of aluminum plate material as the two members (2, 4) is started. In the case of the tab material, the friction stir welding of the two members (2, 4) itself cannot be performed, or a defective portion such as a gap or a fractured portion is generated at the joining portion, and further, burrs are generated. It has become clear that problems such as remarkably occurring cannot be obtained and a sound joint cannot be obtained.

−実施例２−
板厚（ｔ）：４．０ｍｍ、板幅：３００ｍｍ、長さ：５０００ｍｍ、材質：５４５４−Ｏのアルミニウム圧延板材の２枚を、第一及び第二の部材（２，４）として用い、それらを幅方向に突き合わせて、その突合せ部（６）の下方に位置するように間隙を設けてなるテーブル上に、それぞれ固定、保持せしめた。そして、それら２枚の板材（２，４）の突合せ部（６）における接合開始端側の端部に対して、下記表３に示される各種の接合方向長さ（Ｌｓ）と、それに直角な方向の幅方向長さ（Ｗｓ）とを有する板厚（Ｔｓ）：４．０ｍｍ、アルミニウム材質：１２００からなる開始タブ材（２０）を突き合わせて、２枚の板材（２，４）と同様に、それぞれ固定、保持せしめた。 -Example 2-
Thickness (t): 4.0 mm, plate width: 300 mm, length: 5000 mm, material: 5454-O, using two aluminum rolled sheets as the first and second members (2, 4), Were fixed in the width direction and fixed and held on a table provided with a gap so as to be positioned below the butting portion (6). And with respect to the end part of the joining start end side in the butting part (6) of these two plate materials (2, 4), various joining direction lengths (Ls) shown in the following Table 3 are perpendicular thereto. Thickness (Ts) having width direction length (Ws) in direction: 4.0 mm, aluminum material: Start tab material (20) made of 1200 is abutted and similar to two plates (2, 4) , Fixed and held respectively.

次いで、回転治具として、上側ショルダ面（１２ａ）と下側ショルダ面（１４ａ）との間の距離となるプローブ（１６）の軸方向長さを３．７ｍｍに変更したこと以外は、実施例１と同様な寸法を有するボビンツール（１０）を用いて、実施例１と同様な摩擦撹拌接合操作を実施して、その結果を、下記表３に併せ示した。 Next, as an example of a rotating jig, except that the axial length of the probe (16), which is the distance between the upper shoulder surface (12a) and the lower shoulder surface (14a), was changed to 3.7 mm. The same friction stir welding operation as in Example 1 was performed using a bobbin tool (10) having the same dimensions as 1, and the results are also shown in Table 3 below.

かかる表３の結果より明らかな如く、開始タブ材（２０）の接合方向長さ（Ｌｓ）を、ボビンツール（１０）におけるショルダ部材（１２，１４）の直径（Ｄ）の４倍以上の長さとすると共に、接合方向に直角な方向における幅（Ｗｓ）を、かかるショルダ部材（１２，１４）の直径（Ｄ）の２倍以上とすることにより、摩擦撹拌接合部（８）の健全性が有利に高められ得ることとなるのである。 As apparent from the results in Table 3, the length (Ls) in the joining direction of the start tab member (20) is four times or more the diameter (D) of the shoulder member (12, 14) in the bobbin tool (10). In addition, by making the width (Ws) in the direction perpendicular to the joining direction to be twice or more the diameter (D) of the shoulder member (12, 14), the soundness of the friction stir welding part (8) can be improved. It can be advantageously increased.

−実施例３−
実施例１におけるＦＳＷ試験例１〜２０と同様にして、摩擦撹拌接合操作を開始する一方、２枚の板材（２，４）の突合せ部（６）における接合終了端側の端面に対して、下記表４〜５に示される、接合方向長さ（Ｌｅ）、接合方向に直角な方向の幅（Ｗｅ）及び板厚（Ｔｅ）を有する各種アルミニウム材質の板状の終了タブ材（２２）を当接せしめて、かかる突合せ部（６）を全長に亘って移動したボビンツール（１０）が、図４に示される如く、突合せ部（６）の終端から終了タブ材（２２）に導かれ、次いで、かかる終了タブ材（２２）を接合方向に導かれた後、摩擦撹拌接合が終了せしめられるようにした。そして、そのような摩擦撹拌接合の終了に際してのボビンツール（１０）におけるメタルの付着の程度を観察する一方、そのような摩擦撹拌接合操作の終了したボビンツール（１０）をそのまま用い、再度同様な摩擦撹拌接合操作を実施して、その２回目の摩擦撹拌接合操作の成功率を求め、その結果を、下記表３に併せ示した。なお、メタルの付着の程度の評価に際しては、○：メタルの付着が殆ど認められない、△：メタルの付着が認められる、×：メタルの付着が著しい、との基準を採用した。 -Example 3-
While starting the friction stir welding operation in the same manner as the FSW test examples 1 to 20 in Example 1, on the end surface on the joining end end side in the butt portion (6) of the two plate members (2, 4), As shown in Tables 4 to 5 below, plate-like end tab members (22) of various aluminum materials having a length (Le) in the joining direction, a width (We) in a direction perpendicular to the joining direction, and a thickness (Te) are shown. The bobbin tool (10) that has been brought into contact and moved over the entire length of the abutting portion (6) is guided to the end tab member (22) from the end of the abutting portion (6), as shown in FIG. Next, after the end tab material (22) was guided in the joining direction, the friction stir welding was finished. Then, while observing the degree of metal adhesion on the bobbin tool (10) at the end of such friction stir welding, the bobbin tool (10) after completion of such friction stir welding operation is used as it is, and the same is repeated. The friction stir welding operation was performed, the success rate of the second friction stir welding operation was determined, and the results are also shown in Table 3 below. In evaluating the degree of metal adhesion, the following criteria were adopted: ○: almost no metal adhesion was observed, Δ: metal adhesion was observed, and X: metal adhesion was remarkable.

かかる表４及び表５の結果から明らかなように、ＦＳＷ試験例３１〜４１の如く、終了タブ材（２２）の材質として、１０００系アルミニウム合金、３０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金又は８０００系アルミニウム合金を用いることによって、ボビンツール（１０）に対するメタルの凝着が、効果的に抑制乃至は阻止され得るのであって、以て、摩擦撹拌接合操作が終了したボビンツール（１０）を、引き続き、次の２つの部材（２，４）の摩擦撹拌接合操作に用いることが可能となることを確認した。 As is apparent from the results of Tables 4 and 5, as in FSW Test Examples 31 to 41, the material of the finished tab material (22) is 1000 series aluminum alloy, 3000 series aluminum alloy, 6000 series aluminum alloy, or 8000 series. By using the aluminum alloy, metal adhesion to the bobbin tool (10) can be effectively suppressed or prevented, so that the bobbin tool (10) after the friction stir welding operation has been completed. It was confirmed that the following two members (2, 4) can be used for the friction stir welding operation.

−実施例４−
前記実施例３におけるＦＳＷ試験例３１に係る摩擦撹拌接合操作において、第一及び第二の部材（２，４）の板厚（ｔ）及び開始タブ材（２０）の板厚（Ｔｓ）を変化させると共に、終了タブ材（２２）の接合方向長さ（Ｌｅ）と、それに直角な方向の幅（Ｗｅ）の寸法を、下記表６に示されるように変えたこと以外は、実施例３と同様にして、摩擦撹拌操作を実施し、そしてボビンツール（１０）が終了タブ材（２２）を通過した後、摩擦撹拌接合操作が終了せしめられるようにした。そして、そのような摩擦撹拌接合操作が終了した後におけるボビンツール（１０）のメタル凝着状況を観察して、実施例３と同様に評価し、その結果を、下記表６に併せ示した。 Example 4
In the friction stir welding operation according to FSW Test Example 31 in Example 3, the thickness (t) of the first and second members (2, 4) and the thickness (Ts) of the start tab material (20) are changed. Example 3 except that the dimensions of the joining tab length (22) in the joining direction length (Le) and the width (We) in the direction perpendicular thereto were changed as shown in Table 6 below. Similarly, the friction stir operation was performed, and after the bobbin tool (10) passed through the end tab material (22), the friction stir welding operation was completed. And the metal adhesion state of the bobbin tool (10) after such friction stir welding operation was completed was observed and evaluated in the same manner as in Example 3. The results are also shown in Table 6 below.

かかる表６の結果から明らかな如く、終了タブ材（２２）の接合方向長さ（Ｌｅ）を、ボビンツール（１０）におけるショルダ部材（１２，１４）の直径（Ｄ）の４倍以上の長さを有すると共に、かかる接合方向に直角な方向における幅（Ｗｅ）を、ショルダ部材（１２，１４）の直径（Ｄ）の２倍以上とすることによって、ボビンツール（１０）に対するメタルの凝着が、効果的に抑制乃至は阻止され得ることが認められるのである。 As apparent from the results in Table 6, the length (Le) in the joining direction of the end tab member (22) is four times or more the diameter (D) of the shoulder member (12, 14) in the bobbin tool (10). In addition, the width (We) in the direction perpendicular to the joining direction is at least twice the diameter (D) of the shoulder member (12, 14), so that the metal adheres to the bobbin tool (10). However, it is recognized that it can be effectively suppressed or prevented.

２第一の部材４第二の部材
６突合せ部８摩擦撹拌接合部
１０回転工具（ボビンツール）１１セルフリアクティングツール
１２，１３上側ショルダ部材１４，１５下側ショルダ部材
１２ａ上側ショルダ面１４ａ下側ショルダ面
１６，１７プローブ１８止めナット
２０，２４開始タブ材２２終了タブ材
３０中空構造体
３２上側部材３２ａ，３４ａフランジ部
３４下側部材３６重合せ部
2 First member 4 Second member 6 Abutting portion 8 Friction stir welding portion 10 Rotating tool (bobbin tool) 11 Self-reacting tool 12, 13 Upper shoulder member 14, 15 Lower shoulder member 12a Upper shoulder surface 14a Lower side Shoulder surface 16, 17 Probe 18 Stop nut 20, 24 Start tab material 22 End tab material 30 Hollow structure 32 Upper member 32a, 34a Flange portion 34 Lower member 36 Superposed portion

Claims

アルミニウム合金製鋳物、２０００系アルミニウム合金材、４０００系アルミニウム合金材、５０００系アルミニウム合金材、及び７０００系アルミニウム合金材からなる群より選ばれた同種又は異種材質の第一の部材と第二の部材との接合部位を、回転工具におけるロッド状のプローブの軸方向に所定の間隔をおいて配した二つのショルダ部材にて挟圧しつつ、かかる回転工具の回転によって、それら二つのショルダ部材と共に回転せしめられる前記プローブを、接合方向に移動させることにより、前記第一の部材と前記第二の部材との接合部位を摩擦撹拌接合するに際し、
前記第一及び第二の部材の接合部位における接合開始端側の端面に、１０００系アルミニウム合金、３０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金、又は８０００系アルミニウム合金からなる開始タブ材を当接せしめ、該開始タブ材を通じて、前記回転工具のプローブが、それら第一及び第二の部材の前記接合部位に進入するようにしたことを特徴とする摩擦撹拌接合方法。 First and second members of the same or different materials selected from the group consisting of aluminum alloy castings, 2000 series aluminum alloy materials, 4000 series aluminum alloy materials, 5000 series aluminum alloy materials, and 7000 series aluminum alloy materials The joint part is clamped by two shoulder members arranged at predetermined intervals in the axial direction of the rod-shaped probe in the rotary tool, and is rotated together with the two shoulder members by the rotation of the rotary tool. In moving the probe in the joining direction, the friction stir welding of the joining part of the first member and the second member,
A start tab member made of 1000 series aluminum alloy, 3000 series aluminum alloy, 6000 series aluminum alloy, or 8000 series aluminum alloy is brought into contact with the end face on the joining start end side in the joining portion of the first and second members, The friction stir welding method, wherein the probe of the rotary tool enters the joining portion of the first and second members through the start tab member.

前記開始タブ材が、前記回転工具による前記第一及び第二の部材の接合方向において前記ショルダ部材の直径の４倍以上の長さを有していると共に、該接合方向に直角な方向において該ショルダ部材の直径の２倍以上の幅を有している板材である請求項１に記載の摩擦撹拌接合方法。 The start tab member has a length that is at least four times the diameter of the shoulder member in the joining direction of the first and second members by the rotary tool, and in the direction perpendicular to the joining direction. 2. The friction stir welding method according to claim 1, wherein the friction stir welding method is a plate material having a width that is twice or more the diameter of the shoulder member.

前記回転工具のプローブの直径が、前記開始タブ材の厚さの２倍以上である請求項１又は請求項２に記載の摩擦撹拌接合方法。 The friction stir welding method according to claim 1 or 2, wherein a diameter of a probe of the rotary tool is twice or more a thickness of the start tab material.

前記第一の部材と前記第二の部材とを突き合わせ、その突合せ部位に対して、前記摩擦撹拌接合が実施される請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の摩擦撹拌接合方法。 The friction stir welding method according to any one of claims 1 to 3, wherein the first member and the second member are butted and the friction stir welding is performed on the butted portion.

前記第一の部材と前記第二の部材とを重ね合わせ、その重合せ部位に対して、前記摩擦撹拌接合が実施される請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の摩擦撹拌接合方法。 The friction stir welding according to any one of claims 1 to 3, wherein the first member and the second member are overlapped, and the friction stir welding is performed on the overlapping portion. Method.

前記回転工具が、前記プローブに対して、前記二つのショルダ部材を所定の間隔をおいて固定的に取り付けてなるボビンツールである請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の摩擦撹拌接合方法。 The friction stirrer according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotary tool is a bobbin tool in which the two shoulder members are fixedly attached to the probe at a predetermined interval. Joining method.

前記回転工具が、前記プローブに対して、前記二つのショルダ部材のうちの一方を固定し、他方を該プローブの軸方向に移動可能として、それら二つのショルダ部材の間隔が変更され得るようにしたセルフリアクティングツールである請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の摩擦撹拌接合方法。 The rotating tool fixes one of the two shoulder members to the probe and allows the other to move in the axial direction of the probe so that the distance between the two shoulder members can be changed. The friction stir welding method according to any one of claims 1 to 5, wherein the friction stir welding method is a self-reacting tool.

前記第一の部材と前記第二の部材との接合部位における接合終了端側の端面に対して、１０００系アルミニウム合金、３０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金、又は８０００系アルミニウム合金からなる終了タブ材を当接せしめ、前記回転工具のプローブが、前記第一及び第二の部材の接合部位から該終了タブ材に導かれて、前記摩擦撹拌接合が終了せしめられるようにした請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載の摩擦撹拌接合方法。 An end tab made of a 1000 series aluminum alloy, a 3000 series aluminum alloy, a 6000 series aluminum alloy, or an 8000 series aluminum alloy with respect to the end face on the joining end end side at the joining portion of the first member and the second member. A material is brought into contact with each other, and the probe of the rotary tool is guided to the end tab member from the joining portion of the first and second members, so that the friction stir welding is finished. Item 8. The friction stir welding method according to any one of Items 7.

前記終了タブ材が、前記回転工具による前記第一及び第二の部材の接合方向において前記ショルダ部材の直径の４倍以上の長さを有していると共に、該接合方向に直角な方向において該ショルダ部材の直径の２倍以上の幅を有している板材である請求項８に記載の摩擦撹拌接合方法。 The end tab member has a length that is at least four times the diameter of the shoulder member in the joining direction of the first and second members by the rotary tool, and in the direction perpendicular to the joining direction. The friction stir welding method according to claim 8, wherein the friction stir welding method is a plate material having a width of at least twice the diameter of the shoulder member.

前記終了タブ材が、前記回転工具におけるプローブの直径の１／２以下の厚さとされている請求項８又は請求項９に記載の摩擦撹拌接合方法。
The friction stir welding method according to claim 8 or 9, wherein the end tab member has a thickness of 1/2 or less of a diameter of a probe in the rotary tool.