WO2015114975A1

WO2015114975A1 - 摩擦攪拌接合方法

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Publication number: WO2015114975A1
Application number: PCT/JP2014/083286
Authority: WO
Inventors: 伸城瀬尾; 堀　久司
Original assignee: 日本軽金属株式会社
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-08-06
Also published as: EP3100817A1; CN111421220A; TW201532719A; EP3100817B1; CN105358285A; EP3100817A4; US20170001257A1; CN105358285B; CN111421220B; TWI589381B; US10906127B2

Abstract

金属不足による接合不良を防ぐことができる摩擦攪拌接合方法を提供することを課題とする。攪拌ピン（Ｆ２）を備えた本接合用回転ツール（Ｆ）を用いて金属部材（１，２）を接合する摩擦攪拌接合方法であって、金属部材（１，２）同士を角度をつけて突き合わせて突合せ部（Ｊ１）を形成する突合せ工程と、突合せ工程で形成された金属部材（１，２）同士の内隅に肉盛溶接を施して溶接金属（Ｍ）で内隅を覆う肉盛溶接工程と、回転した攪拌ピン（Ｆ２）のみを内隅に挿入し、溶接金属（Ｍ）及び金属部材（１，２）同士を塑性流動化させて突合せ部（Ｊ１）の摩擦攪拌接合を行う内隅接合工程と、を含むことを特徴とする。

Description

摩擦攪拌接合方法

　本発明は、摩擦攪拌接合方法に関する。

　特許文献１には、垂直に突き合わされた金属部材同士の内隅に回転ツールの攪拌ピンのみを挿入して突合せ部の摩擦攪拌接合を行う技術が開示されている。従来の摩擦攪拌接合方法の回転ツールは、ショルダ部を備えておらず回転ツールの攪拌ピンのみを内隅に挿入するため、突合せ部の深い位置まで摩擦攪拌を行うことができる。

特開２０１３－０４９０７２号公報

　しかし、従来の摩擦攪拌接合方法であると、ショルダ部で塑性流動化した金属を押さえないため、塑性流動化した金属が内隅の外部に溢れ出やすくなる。これにより、内隅が金属不足になるという問題がある。

　そこで、本発明は、金属部材同士の内隅から突合せ部を摩擦攪拌接合する場合に、内隅の金属不足を解消することができる摩擦攪拌接合方法を提供することを課題とする。

　このような課題を解決するために本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記金属部材同士を角度をつけて突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記突合せ工程で形成された前記金属部材同士の内隅に肉盛溶接を施して溶接金属で前記内隅を覆う肉盛溶接工程と、回転した前記攪拌ピンのみを前記溶接金属及び前記内隅に挿入し、前記溶接金属及び前記金属部材同士を塑性流動化させて前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う内隅接合工程と、を含むことを特徴とする。

　また、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記金属部材同士を角度をつけて突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記突合せ工程で形成された前記金属部材同士の内隅に補助部材を配置する補助部材配置工程と、回転した前記攪拌ピンのみを前記補助部材及び前記内隅に挿入し、前記補助部材及び前記金属部材同士を塑性流動化させて前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う内隅接合工程と、を含むことを特徴とする。

　かかる接合方法によれば、金属部材同士の内隅に予め溶接を行って溶接金属を施すか、又は、補助部材を設けた状態で内隅接合工程を行うことで金属不足を補うことできるため、金属不足による接合不良を防ぐことができる。また、肉盛溶接工程を行う場合は、内隅接合工程を行う際の金属部材同士の目開きを防ぐことができる。

　また、前記突合せ部に対して前記金属部材同士の外隅側から摩擦攪拌接合を行う外隅接合工程を含むことが好ましい。

　かかる接合方法によれば、突合せ部の接合強度を高めることができる。

　また、前記外隅接合工程で形成された塑性化領域と、前記内隅接合工程で形成される塑性化領域とを重複させることが好ましい。

　かかる接合方法によれば、突合せ部の深さ方向の全体が摩擦攪拌されるため、気密性及び水密性を高めることができるとともに接合強度を高めるこができる。

　また、前記突合せ部に対して前記金属部材同士の外隅側から溶接を行う外隅接合工程を含むことが好ましい。

　また、前記外隅接合工程で形成された溶接金属と前記内隅接合工程で形成される塑性化領域とを重複させることが好ましい。

　かかる接合方法によれば、突合せ部の深さ方向の全体が接合されるため、気密性及び水密性を高めることができるとともに接合強度を高めるこができる。

　また、前記突合せ工程では、一方の前記金属部材の側面と、他方の前記金属部材の端面とを突き合わせ、一方の前記金属部材の側面と他方の前記金属部材の側面とでなす内隅の角度がαである場合に、前記内隅接合工程では、前記側面同士の交線に挿入された前記回転ツールの回転中心軸が、前記交線を通り前記側面とのなす角度がα／２となる仮想基準面と前記一方の前記金属部材の側面との間に位置することが好ましい。

　かかる接合方法によれば、一方の前記金属部材側に回転ツールを傾かせることで、突合せ部の深い位置まで攪拌ピンを挿入することができるため、突合せ部の深い位置まで接合することができる。

　また、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、突き合わされる面の形状が互いに異なる二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、一方の前記金属部材と他方の前記金属部材とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記突合せ部に対して他方の前記金属部材の周方向に亘って肉盛溶接を施し、前記金属部材同士の内隅を溶接金属で覆う肉盛溶接工程と、回転した前記攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記溶接金属及び前記金属部材同士に接触させた状態で、他方の前記金属部材の周方向に亘って前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含むことを特徴とする。
　また、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、突き合わされる面の形状が互いに異なる二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、一方の前記金属部材と他方の前記金属部材とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、前記突合せ部に対して他方の前記金属部材の周方向に亘って補助部材を配置し、前記金属部材同士の内隅を前記補助部材で覆う補助部材配置工程と、回転した前記攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記補助部材及び前記金属部材同士に接触させた状態で、他方の前記金属部材の周方向に亘って前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含むことを特徴とする。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、金属部材を突き合わせて形成された内隅に予め肉盛溶接を施すか、又は、補助部材を配置した後に摩擦攪拌を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。

　また、前記金属部材は、いずれも板状を呈し、前記突合せ工程では、一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面とを突き合わせることが好ましい。
　また、一方の前記金属部材は、板状を呈し、他方の前記金属部材は、円柱状を呈し、前記突合せ工程では、一方の前記金属部材の表面と他方の金属部材の端面とを突き合わせることが好ましい。
　また、一方の前記金属部材は、板状を呈し、他方の前記金属部材は、筒状を呈し、前記突合せ工程では、一方の前記金属部材の表面と他方の金属部材の端面とを突き合わせることが好ましい。
　また、一方の前記金属部材は、板状を呈し、他方の前記金属部材は、円筒状を呈し、前記突合せ工程では、一方の前記金属部材の表面と他方の金属部材の端面とを突き合わせることが好ましい。
　また、一方の前記金属部材に貫通孔が形成されており、前記突合せ工程では、前記貫通孔を他方の前記金属部材で覆うか、又は、前記貫通孔と他方の前記金属部材の中空部とを連通させることが好ましい。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、様々な形状の金属部材同士を接合することができる。

　また、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、一方の金属部材の側面に他方の金属部材の端面を突き合わせて突合せ部を形成することにより正面視Ｔ字状の被接合金属部材を形成する突合せ工程と、前記被接合金属部材の少なくとも一方の内隅に肉盛溶接を施して溶接金属で前記内隅を覆う肉盛溶接工程と、回転した攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記溶接金属及び前記被接合金属部材に接触させた状態で前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含むことを特徴とする。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、金属部材を突き合わせて形成された内隅に予め肉盛溶接を施した後に摩擦攪拌を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。

　また、前記肉盛溶接工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅に肉盛溶接を施して溶接金属で各内隅を覆い、前記接合工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅の一方に摩擦攪拌を行う第一接合工程と他方に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行い、前記第二接合工程では、前記第一接合工程で形成された塑性化領域に前記攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、肉盛溶接工程で金属部材同士の接合強度を高めることができるため、接合工程を安定して行うことができる。また、二つの内隅に摩擦攪拌を行うことで接合部の気密性及び水密性を高めることができるとともに、接合強度を高めることができる。さらに、一方の塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませた状態で他方の接合工程を行うことで気密性及び水密性をより高めることができる。

　また、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、一方の金属部材の側面に他方の金属部材の端面を突き合わせて突合せ部を形成することにより正面視Ｔ字状の被接合金属部材を形成する突合せ工程と、前記被接合金属部材の少なくとも一方の内隅に補助部材を配置して前記補助部材で前記内隅を覆う補助部材配置工程と、回転した攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記補助部材及び前記被接合金属部材に接触させた状態で前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含むことを特徴とする。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、金属部材を突き合わせて形成された内隅に予め補助部材を配置した後に摩擦攪拌を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。

　また、前記補助部材配置工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅に前記補助部材をそれぞれ配置して前記補助部材で各内隅を覆い、前記接合工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅の一方に摩擦攪拌を行う第一接合工程と他方に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行い、前記第二接合工程では、前記第一接合工程で形成された塑性化領域に前記攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことが好ましい。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、二つの内隅に摩擦攪拌を行うことで接合部の気密性及び水密性を高めることができるとともに、接合強度を高めることができる。また、一方の塑性化領域に攪拌ピンを入り込ませた状態で他方の接合工程を行うことで気密性及び水密性をより高めることができる。

　また、前記突合せ工程後に、二つのツール挿入面を備えたタブ材を前記被接合金属部材の正面に当接するタブ材配置工程を含み、前記タブ材配置工程では、一方の前記補助部材の露出面と、前記タブ材の一方の前記ツール挿入面とを面一にするとともに、他方の前記補助部材の露出面と、前記タブ材の他方の前記ツール挿入面とを面一にすることが好ましい。

　かかる摩擦攪拌接合方法によれば、接合工程の回転ツールの挿入位置をタブ材に設定することができる。また、各補助部材の露出面と、タブ材の二つのツール挿入面とをそれぞれ面一にすることで摩擦攪拌をスムーズに行うことができる。また、一のタブ材に二つの接合工程の挿入位置を設定することができるため、作業効率を高めることができる。

　本発明に係る摩擦攪拌接合方法によれば、金属部材同士の内隅から突合せ部を摩擦攪拌接合する場合に、内隅の金属不足を解消することができる。

（ａ）は本実施形態の本接合用回転ツールを示した側面図であり、（ｂ）は本接合用回転ツールの接合形態を示した断面図である。（ａ）は本実施形態の大型回転ツールを示した側面図であり、（ｂ）は小型回転ツールを示した側面図である。（ａ）は本発明の第一実施形態に係る突合せ工程を示した斜視図、（ｂ）は第一実施形態に係る外隅接合工程を示した斜視図である。第一実施形態に係る肉盛溶接工程を示す斜視図である。第一実施形態に係る内隅接合工程を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。（ａ）は本発明の第二実施形態に係る外隅接合工程を示す斜視図であり、（ｂ）は第二実施形態に係る内隅接合工程を示す断面図である。（ａ）は本発明の第三実施形態に係る突合せ工程及びタブ材配置工程を示す斜視図であり、（ｂ）は第三実施形態に係る外隅接合工程を示す斜視図である。第三実施形態に係る補助部材配置工程を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ－Ｉ断面図である。第三実施形態に係る内隅接合工程を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。（ａ）は本発明の第四実施形態に係る外隅接合工程を示す斜視図であり、（ｂ）は第四実施形態に係る内隅接合工程を示す断面図である。（ａ）は本発明の第五実施形態に係る内隅接合工程を示す断面図であり、（ｂ）は、第五実施形態に係る再外隅接合工程を示す断面図である。本発明の第一変形例に係る内隅接合用架台を示す斜視図である。（ａ）は第六実施形態に係る金属部材同士の突き合せ前を示す斜視図であり、（ｂ）は突き合せ後を示す斜視図である。（ａ）は第六実施形態に係る肉盛溶接工程を示す斜視図であり、（ｂ）は接合工程を示す斜視図である。（ａ）は第六実施形態に係る接合工程を示す断面図であり、（ｂ）は接合工程後を示す斜視図である。第七実施形態に係る補助部材配置工程を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側面図である。第七実施形態に係る第二補助部材を示す斜視図である。第七実施形態に係る接合工程を示す斜視図である。（ａ）は第八実施形態に係る金属部材の突き合せ前を示す斜視図であり、（ｂ）は突き合せ後を示す斜視図である。（ａ）は第八実施形態に係る肉盛溶接工程を示す斜視図であり、（ｂ）は接合工程を示す斜視図である。第八実施形態に係る接合工程を示す斜視図である。第九実施形態に係る補助部材配置工程を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。（ａ）は第十実施形態に係る突合せ工程及び肉盛溶接工程を示す断面図であり、（ｂ）は第一接合工程を示す断面図である。第十実施形態に係る第二接合工程を示す断面図である。第十一実施形態に係る突合せ工程及び補助部材配置工程を示す断面図である。第十一実施形態に係るタブ材配置工程を示す斜視図である。第十一実施形態に係る第一接合工程を示す斜視図である。第十一実施形態に係る第一接合工程を示す断面図である。第十一実施形態に係る第二接合工程を示す断面図である。

　本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。まずは、本実施形態で用いる本接合用回転ツール、大型回転ツール及び小型回転ツールについて説明する。

　本接合用回転ツールＦは、図１の（ａ）に示すように、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。本接合用回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、図１の（ｂ）に示す摩擦攪拌装置の回転軸Ｄに連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈し、ボルトが締結されるネジ孔Ｂ，Ｂが形成されている。

　攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸になっている。攪拌ピンＦ２は連結部Ｆ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝Ｆ３が刻設されている。

　本実施形態では、本接合用回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝Ｆ３は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝Ｆ３は、螺旋溝Ｆ３を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。

　なお、本接合用回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝Ｆ３を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝Ｆ３は、螺旋溝Ｆ３を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。螺旋溝Ｆ３をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝Ｆ３によって攪拌ピンＦ２の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

　図１の（ｂ）に示すように、本接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合をする際には、金属部材１，２に回転した攪拌ピンＦ２のみを挿入し、金属部材１，２と連結部Ｆ１とは離間させつつ移動させる。言い換えると、攪拌ピンＦ２の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Ｗが形成される。

　具体的な図示は省略するが、後記する接合工程を行う場合は、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに本接合用回転ツールＦを取り付けて摩擦攪拌を行うことができる。このような摩擦攪拌装置によれば、本接合用回転ツールＦの挿入位置及び挿入角度等を容易に変更することができる。

　大型回転ツールＧは、図２の（ａ）に示すように、ショルダ部Ｇ１と、攪拌ピンＧ２とで構成されている。大型回転ツールＧは、例えば工具鋼で形成されている。ショルダ部Ｇ１は、摩擦攪拌装置の回転軸に連結される部位であるとともに、塑性流動化した金属を押える部位である。ショルダ部Ｇ１は円柱状を呈する。ショルダ部Ｇ１の下端面は、流動化した金属が外部へ流出するのを防ぐために凹状になっている。

　攪拌ピンＧ２は、ショルダ部Ｇ１から垂下しており、ショルダ部Ｇ１と同軸になっている。攪拌ピンＧ２はショルダ部Ｇ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＧ２の外周面には螺旋溝Ｇ３が刻設されている。大型回転ツールＧを用いて摩擦攪拌接合をする際には、回転した攪拌ピンＧ２及びショルダ部Ｇ１の下端面を金属部材１，２に挿入しつつ相対移動させる。

　小型回転ツールＨは、図２の（ｂ）に示すように、ショルダ部Ｈ１と、攪拌ピンＨ２とで構成されている。小型回転ツールＨは、本接合用回転ツールＦ及び大型回転ツールＧよりも小型になっている。小型回転ツールＨは、例えば工具鋼で形成されている。ショルダ部Ｈ１は、摩擦攪拌装置の回転軸に連結される部位であるとともに、塑性流動化した金属を押える部位である。ショルダ部Ｈ１は円柱状を呈する。ショルダ部Ｈ１の下端面は、流動化した金属が外部へ流出するのを防ぐために凹状になっている。

　攪拌ピンＨ２は、ショルダ部Ｈ１から垂下しており、ショルダ部Ｈ１と同軸になっている。攪拌ピンＨ２はショルダ部Ｈ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＨ２の外周面には螺旋溝Ｈ３が刻設されている。小型回転ツールＨを用いて摩擦攪拌接合をする際には、回転した攪拌ピンＨ２及びショルダ部Ｈ１の下端面を金属部材１，２に挿入しつつ相対移動させる。

＜第一実施形態＞
　次に、本発明の第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。第一実施形態では、突合せ工程と、タブ材配置工程と、外隅接合工程と、肉盛溶接工程と、内隅接合工程とを含んでいる。

　図３の（ａ）に示すように、突合せ工程は、金属部材１，２を突き合わせる工程である。突合せ工程では、接合すべき金属部材１の側面１ｂと金属部材２の端面２ａとを突き合わせるとともに、金属部材１の端面１ａと金属部材２の側面２ｃとが面一になるようにする。つまり、突合せ工程では、金属部材１，２を垂直に突き合わせ、側面視してＬ字状になるようにする。金属部材１，２が突き合わされた部位には、突合せ部Ｊ１が形成される。金属部材１，２は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等から適宜選択すればよい。

　図３の（ｂ）に示すように、タブ材配置工程は、金属部材１，２にタブ材３を配置する工程である。タブ材３は、本実施形態では直方体を呈し、金属部材１，２と同じ材料で形成されている。タブ材配置工程では、金属部材１，２の突合せ部Ｊ１の一端側にタブ材３を配置してタブ材３の側面を金属部材１の側面１ｄ及び金属部材２の側面２ｄに当接させる。そして、タブ材３の表面３ａと、金属部材１の端面１ａ及び金属部材２の側面２ｃとを面一にしつつ溶接により仮接合する。

　タブ材配置工程が終了したら、金属部材１，２及びタブ材３を図示せぬ摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。

　外隅接合工程は、金属部材１，２の突合せ部Ｊ１を金属部材１，２の外隅側から摩擦攪拌接合する工程である。外隅接合工程では、大型回転ツールＧを用いる。図３の（ｂ）に示すように、外隅接合工程では、タブ材３の表面３ａに大型回転ツールＧを挿入して金属部材１，２側へ相対移動させてそのまま突合せ部Ｊ１に進入し、金属部材１，２の外隅側（外隅を構成する面側）から突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う。

　外隅接合工程では、ショルダ部Ｇ１の下端面を金属部材１，２に押し込んだ状態で、大型回転ツールＧを相対移動させる。大型回転ツールＧの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１が形成される。突合せ部Ｊ１を接合したら、金属部材１，２からタブ材３を切削する。

　図４に示すように、肉盛溶接工程は、金属部材１，２の内隅に肉盛り溶接を施す工程である。肉盛溶接工程では、金属部材１，２の内隅（側面１ｂと側面２ｂとで構成される隅部）において、突合せ部Ｊ１を覆うように肉盛溶接を行う。肉盛溶接工程によって、突合せ部Ｊに沿って溶接金属Ｍが形成される。溶接金属Ｍは、本実施形態では金属部材１，２と同等の材料で形成されている。

　図５に示すように、内隅接合工程は、本接合用回転ツールＦを用いて金属部材１，２の内隅を接合する工程である。本実施形態に係る内隅接合工程では、まず、図５の（ａ）に示すように、金属部材１，２の外隅を構成する面に裏当材Ｑを配置する。

　裏当材Ｑは、断面Ｌ字状を呈する金属製の部材であって、金属部材１の側面１ｃ、端面１ａ及び金属部材２の側面２ｃに接触させる。そして、金属部材１，２及び裏当材Ｑを図示せぬ摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。

　次に、内隅接合工程では、金属部材１，２の内隅に回転した本接合用回転ツールＦを挿入し、突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う。内隅接合工程では、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本接合用回転ツールＦの連結部Ｆ１と金属部材１，２とを離間させて、攪拌ピンＦ２のみを溶接金属Ｍから突合せ部Ｊ１に挿入する。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。

　内隅接合工程では、本接合用回転ツールＦの挿入角度は適宜設定すればよいが、図５の（ｂ）に示すように、本実施形態では本接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｆｃを金属部材１側に傾けて摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。つまり、本実施形態の内隅接合工程では、側面１ｂと側面２ｂとの交線Ｃ１に挿入された本接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｆｃが、交線Ｃ１を通り側面１ｂと側面２ｂとのなす角度がα／２（本実施形態ではα＝９０°）となる仮想基準面Ｃと金属部材１の側面１ｂとの間に位置するように設定する。また、内隅接合工程では、内隅接合工程で形成された塑性化領域Ｗ２と、外隅接合工程で形成された塑性化領域Ｗ１とが突合せ部Ｊ１上で重複するように設定する。なお、この場合、回転中心軸Ｆｃの位置は、側面１ｂ及び仮想基準面Ｃに重なる位置は含まない。

　以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合によれば、金属部材１，２の内隅を接合する内隅接合工程において、従来のように押さえブロックを用いずに、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２に接触させるため、接合する際の金属部材１の側面１ｂ及び金属部材２の側面２ｂの損傷を抑えることができる。また、従来のように押さえブロックを用いないため、接合部分を視認することができる。これにより、接合状況等を把握することができるため作業性を高めることができる。

　また、本実施形態では肉盛溶接を施した後に、肉盛溶接で形成された溶接金属Ｍを介して内隅接合工程を行うことで、金属部材１，２に加えて溶接金属Ｍも塑性流動化されるため、金属不足を補うことができる。これにより、金属不足による接合不良を防ぐことができる。また、内隅接合工程の前に肉盛溶接を行うことで、内隅接合工程を行う際の金属部材１，２の目開きを防ぐことができる。

　また、本実施形態では金属部材１，２の外隅からも突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行うため、接合強度を高めることができる。また、本実施形態では、突合せ部Ｊ１上において、外隅接合工程で形成された塑性化領域Ｗ１と内隅接合工程で形成された塑性化領域Ｗ２を重複させているため、突合せ部Ｊ１の深さ方向の全体が摩擦攪拌される。これにより、接合部の気密性及び水密性が向上するとともに、接合強度をより高めることができる。

　また、本実施形態では、肉盛溶接工程に先だって、外隅接合工程で金属部材１，２の外隅側を接合しているため、肉盛溶接工程を行う際の金属部材１，２の目開きを防ぐことができる。

　また、内隅接合工程では、一方の金属部材１側に本接合用回転ツールＦを傾かせることで、例えば、図５の（ｂ）に示す仮想基準面Ｃに沿って攪拌ピンＦ２を挿入する場合、つまり、垂直である金属部材１，２に対して側面１ｂ，２ｂと回転中心軸Ｆｃとのなす角度が４５°となるように挿入する場合に比べて、突合せ部Ｊ１の深い位置まで攪拌ピンＦ２を挿入することができる。これにより、突合せ部Ｊ１の深い位置まで接合することができる。

　以上本発明の第一実施形態について説明したが、適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では、外隅接合工程を行った後に内隅接合工程を行ったが、内隅接合工程を行った後に外隅接合工程を行ってもよい。

　また、外隅接合工程を行う前に、小型回転ツールＨを用いて、金属部材１，２の外隅から突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌により仮接合を行ってもよい。又は、外隅接合工程を行う前に、金属部材１，２の外隅から突合せ部Ｊ１に対して溶接により仮接合を行ってもよい。これにより、外隅接合工程を行う際に金属部材１，２の目開きを防ぐことができる。

　また、外隅接合工程は、本実施形態では大型回転ツールＧを用いたが、本接合用回転ツールＦを用いて行ってもよい。これにより、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、突合せ部Ｊ１の深い位置まで摩擦攪拌を行うことができる。

＜第二実施形態＞
　次に、本発明の第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。第二実施形態では、突合せ工程、外隅接合工程、肉盛溶接工程、内隅接合工程を含むものである。第二実施形態では、溶接により外隅接合工程を行う点で第一実施形態と相違する。

　突合せ工程は、第一実施形態と略同等であるため説明を省略する。外隅接合工程は、図６の（ａ）に示すように、金属部材１，２の外隅側から突合せ部Ｊ１に対して溶接を行う工程である。外隅接合工程によって、突合せ部Ｊ１には溶接金属Ｍ１が形成される。

　図６の（ｂ）に示すように、肉盛溶接工程及び内隅接合工程は、第一実施形態と略同等であるため説明を省略する。第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ部Ｊ１に隙間Ｓが形成されることを除いては、第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、肉盛溶接工程を行う前に金属部材１，２の外隅を溶接で接合するため、肉盛溶接工程の際の金属部材１，２の目開きを防ぐことができる。

　なお、本実施形態では、溶接によって外隅接合工程を行ったが、小型回転ツールＨを用いて金属部材１，２の外隅側から突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌によって外隅接合工程を行ってもよい。

　また、図６の（ｂ）に示すように、第二実施形態では、溶接金属Ｍ１と塑性化領域Ｗ２との間に隙間Ｓが生じているが、外隅接合工程で金属部材１，２の外隅に形成される溶接金属Ｍ１又は小型回転ツールＨの移動軌跡に形成される塑性化領域（図示省略）と、内隅接合工程で形成される塑性化領域Ｗ２とを重複させることが好ましい。これにより、突合せ部Ｊ１が全体に亘って接合され、隙間Ｓを埋めることができるため、水密性及び気密性を高めることができるとともに、接合強度を高めることができる。

＜第三実施形態＞
　次に、本発明の第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。第三実施形態では、突合せ工程と、タブ材配置工程と、外隅接合工程と、補助部材配置工程と、内隅接合工程とを含んでいる。

　図７の（ａ）に示すように、突合せ工程は、第一実施形態と略同等であるため、説明を省略する。タブ材配置工程は、金属部材１，２にタブ材４を配置する工程である。タブ材４は、本実施形態では三角柱状を呈し、金属部材１，２と同じ材料で形成されている。タブ材４の断面は、直角二等辺三角形になっている。

　タブ材配置工程では、金属部材１，２の突合せ部Ｊ１の一端側にタブ材４を配置してタブ材４の側面４ｃ（三角形を呈する面）を金属部材１の側面１ｄ及び金属部材２の側面２ｄに当接させる。そして、タブ材４の表面４ａと、金属部材１の端面１ａ及び金属部材２の側面２ｃとを面一にしつつ溶接で仮接合する。

　タブ材配置工程が終了したら、金属部材１，２及びタブ材４を図示せぬ摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。

　図７の（ｂ）に示すように、外隅接合工程は、金属部材１，２の突合せ部Ｊ１を金属部材１，２の外隅側から摩擦攪拌接合する工程である。外隅接合工程は、タブ材４を用いていることを除いては第一実施形態と略同等であるため、詳細な説明は省略する。

　図８に示すように、補助部材配置工程は、金属部材１，２の内隅に補助部材９を配置する工程である。補助部材９は、三角柱状を呈し、金属部材１，２と同等の材料で形成されている。補助部材９の断面は、直角二等辺三角形になっている。補助部材９は、突合せ部Ｊ１の延長方向を覆う長さで形成されている。

　補助部材配置工程では、補助部材９の側面９ａを金属部材１の側面１ｂに当接させるとともに、側面９ｂを金属部材２の側面２ｂに当接させる。また、補助部材９の傾斜面９ｃとタブ材４の傾斜面４ｂとが面一になるように配置する。補助部材９の断面形状は、金属部材１，２の突き合わせ角度（内角）に応じて、側面１ｂ，２ｂと側面９ａ，９ｂとがそれぞれ面接触するように適宜設定すればよい。また、補助部材９の大きさは、後記する内隅接合工程の際に金属不足にならず、かつ、摩擦攪拌によって溢れ出る金属が極力少なくなる程度に適宜設定すればよい。

　図９に示すように、内隅接合工程は、本接合用回転ツールＦを用いて金属部材１，２の内隅を接合する工程である。本実施形態に係る内隅接合工程では、まず、図９の（ａ）に示すように、金属部材１，２の外隅を構成する面に裏当材Ｑを配置する。

　次に、内隅接合工程では、回転した本接合用回転ツールＦをタブ材４の傾斜面４ｂに挿入し、金属部材１，２に向けて本接合用回転ツールＦを相対移動させる。そして、補助部材９に達したら、そのまま補助部材９及び突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う。内隅接合工程では、図９の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本接合用回転ツールＦの連結部Ｆ１と金属部材１，２とを離間させて、攪拌ピンＦ２のみを補助部材９を介して突合せ部Ｊ１に挿入する。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。本接合用回転ツールＦの挿入角度は第一実施形態と同等であるため、説明を省略する。

　以上説明した本実施形態に係る摩擦攪拌接合によれば、金属部材１，２の内隅を接合する内隅接合工程において、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２に接触させるため、接合する際の金属部材１の側面１ｂ及び金属部材２の側面２ｂの損傷を抑えることができる。

　また、本実施形態では補助部材９を金属部材１，２の内隅に配置し、補助部材９及び金属部材１，２に摩擦攪拌を行うことで、金属部材１，２に加えて補助部材９も塑性流動化されるため、金属不足を補うことができる。これにより、金属部材による接合不良を防ぐことができる。

　本実施形態では金属部材１，２の外隅側からも突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行うため、接合強度を高めることができる。また、本実施形態では、突合せ部Ｊ１上において、外隅接合工程で形成された塑性化領域Ｗ１と内隅接合工程で形成された塑性化領域Ｗ２とを重複させているため、突合せ部Ｊ１の深さ方向の全体が摩擦攪拌される。これにより、接合部の気密性及び水密性が向上するとともに、接合強度をより高めることができる。

　また、内隅接合工程に先だって外隅接合工程を行うため、補助部材配置工程及び内隅接合工程における金属部材１，２の目開きを防ぐことができる。

　また、内隅接合工程では、一方の金属部材１側に本接合用回転ツールＦを傾かせることで、例えば、図９の（ｂ）に示す仮想基準面Ｃに沿って攪拌ピンＦ２を挿入する場合、つまり、垂直である金属部材１，２に対して側面１ｂ，２ｂと回転中心軸Ｆｃとのなす角度が４５°となるように挿入する場合に比べて、突合せ部Ｊ１の深い位置まで攪拌ピンＦ２を挿入することができる。これにより、突合せ部Ｊ１の深い位置まで接合することができる。

　また、タブ材４の傾斜面４ｂと補助部材９の傾斜面９ｃとを面一にしているため、内隅接合工程を容易に行うことができる。また、内隅接合工程後にタブ材４を切除することで、突合せ部Ｊ１の端部を確実に接合しつつ、金属部材１の側面１ｄ及び金属部材２の側面２ｄをきれいに仕上げることができる。

　以上第三実施形態について説明したが、適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では、外隅接合工程を行った後に内隅接合工程を行ったが、内隅接合工程を行った後に外隅接合工程を行ってもよい。

＜第四実施形態＞
　次に、本発明の第四実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。第四実施形態では、突合せ工程と、タブ材配置工程と、外隅接合工程と、補助部材配置工程と、内隅接合工程とを含むものである。第四実施形態の外隅接合工程では、小型回転ツールＨを用いる点で第三実施形態と相違する。

　突合せ工程及びタブ材配置工程は、第三実施形態と略同等であるため説明を省略する。外隅接合工程は、図１０の（ａ）に示すように、金属部材１，２の外隅側から突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。

　外隅接合工程では、タブ材４の表面４ａに小型回転ツールＨを挿入して金属部材１，２側に相対移動させつつ、そのまま突合せ部Ｊ１に沿って小型回転ツールＨを相対移動せる。小型回転ツールＨの移動軌跡には塑性化領域Ｗ３が形成される。

　図１０の（ｂ）に示すように、補助部材配置工程及び内隅接合工程は、第三実施形態と略同等であるため説明を省略する。第四実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ部Ｊ１に隙間Ｓが形成されることを除いては、第三実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、補助部材配置工程を行う前に金属部材１，２の外隅を摩擦攪拌で接合するため、補助部材配置工程の際に金属部材１，２の目開きを防ぐことができる。

　なお、本実施形態では小型回転ツールＨを用いて摩擦攪拌接合によって外隅接合工程を行ったが、金属部材１，２の外隅側から突合せ部Ｊ１に対して溶接によって外隅接合工程を行ってもよい。

　また、図１０の（ｂ）に示すように、第四実施形態では、塑性化領域Ｗ２と塑性化領域Ｗ３の間に隙間Ｓが生じているが、外隅接合工程で金属部材１，２の外隅側に形成される塑性化領域Ｗ３又は溶接金属（図示省略）と、内隅接合工程で形成される塑性化領域Ｗ２とを重複させることが好ましい。これにより、突合せ部Ｊ１の全体が接合されて、突合せ部Ｊ１の隙間Ｓを埋めることができるため、水密性及び気密性を高めることができるとともに、接合強度を高めることができる。

＜第五実施形態＞
　次に、本発明の第五実施形態に係る摩擦攪拌接合について説明する。第五実施形態では再外隅接合工程を行う点で、上記した実施形態と相違する。第五実施形態では、上記した実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　図１１の（ａ）は、第五実施形態に係る内隅接合工程を示す断面図である。第五実施形態では、内隅接合工程に先だって、外隅接合工程を行っており、突合せ部Ｊ１の外隅側には塑性化領域Ｗ１が形成されている。図１１の（ａ）に示すように、例えば、板厚の大きな金属部材１，２を接合する場合、外隅接合工程及び内隅接合工程を行っても突合せ部Ｊ１の全体を摩擦攪拌接合できない場合がある。

　つまり、外隅接合工程で形成された塑性化領域Ｗ１と、内隅接合工程で形成された塑性化領域Ｗ２とを突合せ部Ｊ１上で重複させることができず、隙間Ｓが生じてしまう場合がある。図６及び図１０の場合も同様に突合せ部Ｊ１内に隙間Ｓが生じている。

　このように突合せ部Ｊ１上に隙間Ｓが発生した場合は、図１１の（ｂ）に示すように、金属部材１，２の外隅側から突合せ部Ｊ１に対して本接合用回転ツールＦを用いて再外隅接合工程を行うことが好ましい。再外隅接合工程では、本接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを金属部材１，２に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。再外隅接合工程における本接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ４が形成される。

　再外隅接合工程では、本接合用回転ツールＦを用いているため、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、突合せ部Ｊ１の深い位置を摩擦攪拌することができる。これにより、突合せ部Ｊ１に発生した隙間Ｓが摩擦攪拌されるため、突合せ部Ｊ１の水密性及び気密性を高めることができるとともに、接合強度をより向上させることができる。

＜第一変形例＞
　次に、本発明の摩擦攪拌接合の第一変形例について説明する。前記した実施形態では、内隅接合工程を行う際に、金属部材１，２の裏側に裏当材Ｑを用いたが、図１２に示すように内隅接合用架台Ｒを用いてもよい。

　内隅接合用架台Ｒは、直方体を呈する金属部材の表面に凹部Ｒ１を備えている。凹部Ｒ１は、第一傾斜面Ｒ１ａと第二傾斜面Ｒ１ｂとで構成されている。第一傾斜面Ｒ１ａと第二傾斜面Ｒ１ｂとの内角は、例えば、９０度になっている。

　変形例における突合せ工程では、金属部材１，２を凹部Ｒ１に沿って配置する。また、タブ材配置工程では、金属部材１，２の突合せ部Ｊ１の両側にタブ材４，４を配置する。タブ材４は、傾斜面４ｂが上方を向くように配置する。タブ材４，４を配置したら、固定治具Ｒ２，Ｒ２（片方のみ描画）で金属部材１，２及びタブ材４，４を挟持して移動不能に固定する。

　第一変形例の内隅接合用架台Ｒを用いることで、金属部材１，２及びタブ材４を凹部Ｒ１に配置するだけでよいため、突合せ工程及びタブ材配置工程を容易に行うことができる。また、内隅接合用架台Ｒを用いて肉盛溶接工程、補助部材配置工程又は内隅接合工程等を安定して行うことができる。

　また、本実施形態では金属部材１，２の内角を９０°に設定したが、他の角度に設定してもよい。このような場合は、第一傾斜面Ｒ１ａと第二傾斜面Ｒ１ｂとの内角を適宜変更することで、様々な角度で金属部材１，２を突き合わせることができる。

<第六実施形態>
　次に、本発明の第六実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、肉盛溶接工程と、接合工程と、を行う。

　図１３に示すように、本実施形態では、金属部材１０，２０を突き合わせて形成された突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌によって接合する。金属部材１０，２０は、金属製であって、直方体（板状）を呈する。金属部材１０，２０は同等の材料で形成されている。金属部材１０，２０の材料は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等から適宜選択すればよい。

　金属部材２０は、金属部材１０よりも小さくなっている。つまり、上側に配置される金属部材２０の裏面２０ｂの面積は、下側に配置される金属部材１０の表面１０ａの面積よりも小さくなっている。

　突合せ工程は、金属部材１０，２０を突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成する工程である。図１３の（ａ）に示すように、突合せ工程では、金属部材１０の表面１０ａの中央部に金属部材２０の裏面２０ｂを突き合せる。金属部材１０，２０は突き合わされる面（表面１０ａ、裏面２０ｂ）の形状が互いに異なるため、突き合わされることによって内隅が形成されるとともに、金属部材１０の表面１０ａの周囲は露出した状態となる。図１３の（ｂ）に示すように、内隅は、金属部材１０の表面１０ａと金属部材２０の側面２０ｃとで構成される隅部である。内隅は、金属部材１０の周方向全体に亘って形成されている。なお、特許請求の範囲の「突き合わされる面の形状が互いに異なる二つの金属部材」とは、本実施形態の金属部材１０，２０ように突き合わされる面（表面１０ａ、裏面２０ｂ）の形状が相似の場合も含む意味である。

　肉盛溶接工程は、突合せ部Ｊ１に対して金属部材１０の周方向に亘って肉盛溶接を行う工程である。図１４の（ａ）に示すように、肉盛溶接工程では、突合せ部Ｊ１の全周に亘ってＴＩＧ溶接又はＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行う。肉盛溶接工程を行うことで、内隅の全周が溶接金属Ｕによって覆われる。溶接金属Ｕの肉盛量は、接合工程を行った後に、塑性化領域Ｗ（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面から溶接金属Ｕが突出したりしない程度に設定することが好ましい。

　接合工程は、溶接金属Ｕを介して内隅に攪拌ピンＦ２を挿入し、金属部材２０の周方向に亘って摩擦攪拌を行う工程である。図１４の（ｂ）に示すように、接合工程では、本接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。まず、金属部材１０の表面１０ａに設定した開始位置Ｓ１に右回転させた本接合用回転ツールＦを挿入する。

　本接合用回転ツールＦを突合せ部Ｊ１に設定した始点Ｓ２側に相対移動させて、始点Ｓ２に達したら、突合せ部Ｊ１に沿って本接合用回転ツールＦを金属部材２０の周りに一周させる。言い換えると、接合工程では、溶接金属Ｕをなぞるようにして摩擦攪拌を行う。図１５の（ａ）に示すように、接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０，２０及び溶接金属Ｕに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。

　図１５の（ｂ）に示すように、本接合用回転ツールＦを金属部材２０周りに一周させて始点Ｓ２を通過して突合せ部Ｊ１に設定した終点Ｅ２に達したら、本接合用回転ツールＦを表面１０ａ側に相対移動させる。そして、表面１０ａに設定した終了位置Ｅ１で本接合用回転ツールＦを離脱させる。これにより、突合せ部Ｊ１における塑性化領域Ｗの始端（始点Ｓ２）と終端（終点Ｅ２）とがオーバーラップした状態となる。

　本接合用回転ツールＦを表面１０ａから離脱させると、表面１０ａに攪拌ピンＦ２の抜き穴が残存するが、例えば、当該抜き穴に肉盛溶接等を行って抜き穴を補修する補修工程を行ってもよい。

　以上説明した摩擦攪拌接合方法によれば、内隅に予め肉盛溶接を施して溶接金属Ｕの上から突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行うことで内隅の金属不足を解消することができる。また、接合工程では、塑性化領域Ｗの始端と終端とをオーバーラップさせることで、水密性及び気密性を高めることができる。また、金属部材２０の周方向に亘って連続して接合することで、接合強度を高めることができる。

〔第七実施形態〕
　次に、本発明の第七実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ部Ｊ１に第一補助部材３０及び第二補助部材３１を配置して摩擦攪拌を行う点で第六実施形態と相違する。第七実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、第六実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、補助部材配置工程と、接合工程とを行う。突合せ工程は、第六実施形態と同等の要領で行う。

　補助部材配置工程は、図１６の（ａ）に示すように、突合せ部Ｊ１に対して金属部材２０の周方向に亘って４つの第一補助部材３０及び４つの第二補助部材３１を配置する工程である。第一補助部材（補助部材）３０は、金属で形成されており、三角柱になっている。第一補助部材３０は、摩擦攪拌可能な金属であればよいが、本実施形態のように金属部材１０，２０と同等の材料で形成されていることが好ましい。

　第一補助部材３０は、断面直角三角形を呈する。第一補助部材３０の長さは、金属部材２０の各辺の長さと同等になっている。図１６の（ｂ）に示すように、補助部材配置工程では、第一補助部材３０の底面３０ａを金属部材１０の表面１０ａに面接触させ、第一補助部材３０の立上り面３０ｂを金属部材２０の側面２０ｃに面接触させる。補助部材配置工程では、４つの第一補助部材３０を金属部材２０の４辺に沿ってそれぞれ配置する。

　第二補助部材（補助部材）３１は、金属で形成されており、四面体になっている。第二補助部材３１は、摩擦攪拌可能な金属であればよいが、本実施形態のように金属部材１０，２０と同等の材料であることが好ましい。

　図１７に示すように、第二補助部材３１の底面３１ａは、直角二等辺三角形になっている。第二補助部材３１の立上り面３１ｂ，３１ｂは、それぞれ直角二等辺三角形になっている。第二補助部材３１の立上り面３１ｂ，３１ｂは、第一補助部材３０の端面３０ｄ（図１６の（ｂ）参照）と同等の形状になっている。図１６の（ａ）に示すように、補助部材配置工程では、突合せ部Ｊ１の四隅に第二補助部材３１をそれぞれ配置する。

　補助部材配置工程では、第二補助部材３１の底面３１ａを、金属部材１０の表面１０ａに面接触させる。また、第二補助部材３１の立上り面３１ｂ，３１ｂを、隣り合う第一補助部材３０の端面３０ｄ，３０ｄにそれぞれ面接触させる。これにより、内隅（突合せ部Ｊ１）の周囲が、４つの第一補助部材３０と、４つの第二補助部材３１とで覆われる。隣り合う第一補助部材３０の傾斜面３０ｃ，３０ｃと、第二補助部材３１の傾斜面３１ｃとは連続して配置される。第一補助部材３０及び第二補助部材３１の大きさは、接合工程を行った後に、塑性化領域Ｗ（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面に各補助部材が残存したりしない程度に設定することが好ましい。

　接合工程は、第一補助部材３０及び第二補助部材３１を介して内隅に攪拌ピンＦ２を挿入し、金属部材２０の周方向に亘って摩擦攪拌を行う工程である。図１８に示すように、接合工程では、本接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。まず、金属部材１０の表面１０ａに設定した開始位置Ｓ１に右回転させた本接合用回転ツールＦを挿入する。

　そして、本接合用回転ツールＦを突合せ部Ｊ１に設定した始点Ｓ２側に相対移動させて、始点Ｓ２に達したら、突合せ部Ｊ１に沿って本接合用回転ツールＦを金属部材２０の周りに一周させる。言い換えると、接合工程では、傾斜面３０ｃ，３１ｃをなぞるようにして摩擦攪拌を行う。図１８に示すように、接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０，２０、第一補助部材３０及び第二補助部材３１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。つまり、傾斜面３０ｃ，３１ｃに対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸を垂直に設定した状態で摩擦攪拌を行う。

　本接合用回転ツールＦを金属部材２０周りに一周させて始点Ｓ２を通過して突合せ部Ｊ１に設定した終点Ｅ２に達したら、本接合用回転ツールＦを表面１０ａ側に相対移動させる。そして、表面１０ａに設定した終了位置Ｅ１で本接合用回転ツールＦを離脱させる。これにより、突合せ部Ｊ１における塑性化領域Ｗの始端（始点Ｓ２）と終端（終点Ｅ２）とがオーバーラップした状態となる。

　以上説明した摩擦攪拌接合方法によれば、内隅に予め第一補助部材３０及び第二補助部材３１を配置して、第一補助部材３０及び第二補助部材３１の上から突合せ部Ｊ１に摩擦攪拌を行うことで突合せ部Ｊ１の金属不足を解消することができる。

　また、接合工程では、塑性化領域Ｗの始端と終端とをオーバーラップさせることで、水密性及び気密性を高めることができる。また、金属部材２０の周方向に亘って連続して接合することで、接合強度を高めることができる。

　また、本実施形態では、金属部材２０の四隅に４つの第二補助部材３１を配置することにより、突合せ部Ｊ１の周囲全体に補助部材を配置することができる。これにより、突合せ部Ｊ１の全体をバランスよく摩擦攪拌することができる。なお、本実施形態では、第一補助部材３０及び第二補助部材３１は、分割して構成されているが、これらが一体形成された矩形枠状の補助部材を用いてもよい。

　また、第六実施形態及び第七実施形態に係る接合工程では、金属部材１０の表面１０ａに摩擦攪拌の開始位置Ｓ１を設定したが、突合せ部Ｊ１に本接合用回転ツールＦを挿入する開始位置Ｓ１を設定してもよい。

＜第八実施形態＞
　次に、本発明の第八実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、円筒状の金属部材を接合する点で第六実施形態と相違する。第八実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、第六実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、肉盛溶接工程と、接合工程とを行う。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、図１９の（ａ）に示すように、金属部材１０と金属部材４０とを接合する。

　金属部材１０は、直方体（板状）を呈する。金属部材１０の中央には、板厚方向に貫通する貫通孔１１が形成されている。貫通孔１１の形状は特に制限されないが、本実施形態では平面視円形を呈する。なお、貫通孔１１は設けなくてもよい。

　金属部材４０は、円筒状を呈する。金属部材４０の内径は、貫通孔１１の内径よりも大きくなっている。金属部材１０，４０はいずれも摩擦攪拌可能な金属で形成されている。本実施形態では、金属部材１０，４０は同等の材料で形成されている。

　突合せ工程は、金属部材１０，４０を突き合せる工程である。図１９の（ｂ）に示すように、突合せ工程では、金属部材１０の表面１０ａと金属部材４０の端面４０ｂとを突き合せる。突合せ工程では、貫通孔１１と金属部材４０の中空部とが連通するように突き合せる。金属部材１０，４０は突き合わされる面（表面１０ａ、端面４０ｂ）の形状が互いに異なるため、突き合わされることによって内隅が形成されるとともに、金属部材１０の表面１０ａの周囲は露出した状態となる。内隅は、金属部材１０の表面１０ａと金属部材４０の外周面４０ａとで構成される隅部である。内隅は、金属部材４０の周方向全体に亘って形成されている。

　肉盛溶接工程は、突合せ部Ｊ２に対して金属部材４０の周方向に亘って肉盛溶接を行う工程である。図２０の（ａ）に示すように、肉盛溶接工程では、突合せ部Ｊ２の全周に亘ってＴＩＧ溶接又はＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行う。肉盛溶接工程を行うことで、内隅の全周が溶接金属Ｕによって覆われる。溶接金属Ｕの肉盛量は、接合工程を行った後に、塑性化領域Ｗ（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面から溶接金属Ｕが突出したりしない程度に設定することが好ましい。

　接合工程は、溶接金属Ｕを介して内隅に攪拌ピンＦ２を挿入し、金属部材４０の周方向に亘って摩擦攪拌を行う工程である。図２０の（ｂ）に示すように、接合工程では、本接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ２に対して摩擦攪拌を行う。まず、突合せ部Ｊ２に設定した開始位置Ｓ１に右回転させた本接合用回転ツールＦを挿入する。

　そして、本接合用回転ツールＦを突合せ部Ｊ２に沿って金属部材４０の周りに一周させる。言い換えると、接合工程では、溶接金属Ｕをなぞるようにして摩擦攪拌を行う。接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０，４０及び溶接金属Ｕに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。

　摩擦攪拌を行う際には、金属部材４０の周りに本接合用回転ツールＦを移動させてもよいが、本実施形態では、本接合用回転ツールＦの位置は固定し、金属部材１０，４０を鉛直方向軸周りに回転させている。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。

　図２１に示すように、本接合用回転ツールＦを金属部材４０周りに一周させて開始位置Ｓ１を通過して突合せ部Ｊ１に設定した終点Ｅ２に達したら、本接合用回転ツールＦを表面１０ａ側に相対移動させる。そして、表面１０ａに設定した終了位置Ｅ１で本接合用回転ツールＦを離脱させる。

　以上説明した第八実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によっても第六実施形態と略同等の効果を奏することができる。

＜第九実施形態＞
　次に、本発明の第九実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。図２２に示すように、本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ部Ｊ２に補助部材５０を配置する点で第八実施形態と相違する。第九実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、第八実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合わせ工程と、補助部材配置工程と、接合工程とを行う。突合せ工程は第八実施形態と同等の要領で行う。

　補助部材配置工程は、突合せ部Ｊ２に対して金属部材４０の周方向に亘って補助部材５０を配置する工程である。図２２の（ａ）に示すように、補助部材５０は、円環状を呈し、断面直角三角形になっている。補助部材５０の内径は、金属部材４０の外径と略同等になっている。補助部材配置工程では、金属部材４０の端部側から補助部材５０を挿入する。そして、図２２の（ｂ）に示すように、補助部材５０の底面５０ａを金属部材１０の表面１０ａに面接触させ、補助部材５０の立上り面５０ｂを金属部材４０の外周面４０ａに面接触させる。これにより、内隅（突合せ部Ｊ２）の周囲が、補助部材５０で覆われる。

　補助部材５０は、摩擦攪拌可能な金属であればよいが、本実施形態のように金属部材１０，４０と同等の材料であることが好ましい。

　接合工程は、補助部材５０を介して内隅に攪拌ピンを挿入し、金属部材４０の周方向に亘って摩擦攪拌を行う工程である。具体的な図示は省略するが、接合工程では、本接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ２に対して摩擦攪拌を行う。まず、補助部材５０の傾斜面５０ｃに設定した開始位置に右回転させた本接合用回転ツールＦを挿入する。そして、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０，４０及び補助部材５０に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。

　本接合用回転ツールＦを金属部材４０周りに一周させて塑性化領域をオーバーラップさせたら、突合せ部Ｊ２に設定した終点で本接合用回転ツールＦを表面１０ａ側に相対移動させる。そして、表面１０ａに設定した終了位置で本接合用回転ツールＦを離脱させる。

　以上説明した第九実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によっても、第七実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、補助部材５０は円環状になっているため、補助部材配置工程を容易に行うことができる。

　なお、第八実施形態及び第九実施形態では、円筒状の金属部材４０を用いたが、これに替えて円柱状又は板状の金属部材を用いてもよい。円柱状及び板状の金属部材を図１９の（ａ）に示す金属部材１０に突き合わせる場合、貫通孔１１は当該金属部材で覆われることになる。また、円筒状の金属部材４０に替えて他の平面形状を呈する筒状の金属部材を用いてもよい。

＜第十実施形態＞
　次に、本発明の第十実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、肉盛溶接工程と、接合工程と、を行う。

　図２３に示すように、本実施形態では、金属部材１０１，１０２を突き合わせて形成された突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌によって接合する。金属部材１０１，１０２は、金属製であって、直方体（板状）を呈する。金属部材１０１，１０２は同等の材料で形成されている。金属部材１０１，１０２の材料は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等から適宜選択すればよい。

　突合せ工程は、金属部材１０１，１０２を突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成する工程である。図２３の（ａ）に示すように、突合せ工程では、金属部材１０１の側面１０１ａの中央に、金属部材１０２の端面１０２ｃを突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成する。突合せ工程によって、金属部材１０１，１０２からなる被接合金属部材が形成される。被接合金属部材は、正面視Ｔ字状を呈する。金属部材１０２の両側には第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２が形成される。第一内隅Ｐ１は、金属部材１０１の側面１０１ａと金属部材１０２の側面１０２ａとで構成される隅部である。第二内隅Ｐ２は、金属部材１０１の側面１０１ａと金属部材１０２の側面１０２ｂとで構成される隅部である。

　肉盛溶接工程は、突合せ部Ｊ１に対して肉盛溶接を行う工程である。図２３の（ａ）に示すように、肉盛溶接工程では、第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２の延長方向に亘ってＴＩＧ溶接又はＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行う。肉盛溶接を行うことで、第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２が溶接金属Ｕ１，Ｕ２でそれぞれ覆われる。溶接金属Ｕ１，Ｕ２の肉盛量は、接合工程を行った後に、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面から溶接金属Ｕ１，Ｕ２が突出したりしない程度に設定することが好ましい。

　接合工程は、本接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う工程である。図２３の（ｂ）及び図２４に示すように、接合工程は、本実施形態では、第一内隅Ｐ１に摩擦攪拌を行う第一接合工程と、第二内隅Ｐ２に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行う。

　第一接合工程は、第一内隅Ｐ１に右回転させた本接合用回転ツールＦを挿入し、溶接金属Ｕ１をなぞるようにして摩擦攪拌を行う。図２３の（ｂ）に示すように、第一接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０２及び溶接金属Ｕ１に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。

　第二接合工程では、第二内隅Ｐ２に右回転させた本接合用回転ツールＦを挿入し、溶接金属Ｕ２（図２３の（ａ）参照）をなぞるようにして摩擦攪拌を行う。図２４に示すように、第二接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０２及び溶接金属Ｕ２に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。

　第二接合工程では、少なくとも塑性化領域Ｗ２が塑性化領域Ｗ１に接触する程度に攪拌ピンＦ２を挿入することが好ましいが、本実施形態では攪拌ピンＦ２の先端を塑性化領域Ｗ１に入り込ませるように設定している。

　以上説明した摩擦攪拌接合方法によれば、第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２に予め肉盛溶接を施して溶接金属Ｕ１，Ｕ２の上から突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行うことで第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２の金属不足を解消することができる。

　また、本実施形態では、二つの内隅（第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２）に肉盛溶接を行っているため、被接合金属部材の接合強度を高めることができる。これにより、接合工程を安定して行うことができる。

　また、本実施形態では、二つの内隅（第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２）に摩擦攪拌を行うことで接合部の気密性及び水密性を高めることができるとともに、接合強度を高めることができる。また、第一接合工程で形成された塑性化領域Ｗ１に接合欠陥が発生するおそれがあるが、本実施形態のように塑性化領域Ｗ１に攪拌ピンＦ２を入り込ませて摩擦攪拌を行うことで、当該接合欠陥を補修することができる。これにより、水密性及び気密性をより高めることができる。

　なお、肉盛溶接工程では、本実施形態では第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２の両方に肉盛溶接を行っているが、少なくともいずれかに行えばよい。

〔第十一実施形態〕
　次に、本発明の第十一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２に第一補助部材７及び第二補助部材８をそれぞれ配置する点で第十実施形態と相違する。第十一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、第十実施形態と相違する部分を中心に説明する。

　本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、突合せ工程と、補助部材配置工程と、タブ材配置工程と、接合工程とを行う。図２５に示すように、突合せ工程は、第十実施形態と同等の要領で行う。

　補助部材配置工程は、突合せ部Ｊ１に第一補助部材（補助部材）７及び第二補助部材（補助部材）８を配置する工程である。第一補助部材７及び第二補助部材８は、金属で形成されており、三角柱になっている。第一補助部材７及び第二補助部材８は、同等の形状で形成されている。第一補助部材７及び第二補助部材８は、摩擦攪拌可能な金属であればよいが、本実施形態のように金属部材１０１，１０２と同等の材料で形成されていることが好ましい。

　第一補助部材７及び第二補助部材８は、断面直角二等辺三角形を呈する。第一補助部材７及び第二補助部材８の長さは、突合せ部Ｊ１の長さと同等になっている。図２５に示すように、補助部材配置工程では、第一補助部材７の底面７ａを金属部材１０１の側面１０１ａに面接触させ、第一補助部材７の立上り面７ｂを金属部材１０２の側面１０２ａに面接触させる。これにより、第一内隅Ｐ１が第一補助部材７で覆われる。

　また、補助部材配置工程では、第二補助部材８の底面８ａを金属部材１０１の側面１０１ａに面接触させ、第二補助部材８の立上り面８ｂを金属部材１０２の側面１０２ｂに面接触させる。これにより第二内隅Ｐ２が第二補助部材８で覆われる。

　第一補助部材７及び第二補助部材８の大きさは、接合工程を行った後に、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２（接合部）の表面に凹溝が形成されたり、当該表面に各補助部材が残存したりしない程度に設定することが好ましい。

　タブ材配置工程は、被接合金属部材の正面にタブ材Ｔを配置する工程である。図２６に示すように、タブ材Ｔは、金属部材１０１，１０２と同等の金属で形成されており、三角柱になっている。タブ材Ｔの断面は、直角二等辺三角形になっている。タブ材Ｔは、底面Ｔ１、傾斜面Ｔ２，Ｔ３を備えている。

　タブ材配置工程では、タブ材Ｔの底面Ｔ１と金属部材１０１の側面１０１ｂとを面一にするとともに、タブ材Ｔの端面を被接合金属部材の正面（金属部材１０１の正面１０１ｄ及び金属部材１０２の正面１０２ｄ）に面接触させる。そして、タブ材Ｔと被接合金属部材とを溶接により仮接合する。タブ材配置工程によって、タブ材Ｔの傾斜面（ツール挿入面）Ｔ２と第一補助部材７の傾斜面（露出面）７ｃとは面一になる。また、タブ材Ｔの傾斜面（ツール挿入面）Ｔ３と第二補助部材８の傾斜面（露出面）８ｃとは面一になる。

　接合工程は、本接合用回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う工程である。図２７及び図２８に示すように、本実視形態では、第一内隅Ｐ１に摩擦攪拌を行う第一接合工程と、第二内隅Ｐ２に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行う。

　第一接合工程は、まず、タブ材Ｔの傾斜面Ｔ２に設定した開始位置ＳＰに右回転させた本接合用回転ツールＦを挿入する。本実視形態では、傾斜面Ｔ２に対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸が垂直となるように挿入する。そして、被接合金属部材方向に向けて本接合用回転ツールＦを相対移動させる。

　本接合用回転ツールＦが第一補助部材７に達したら、そのまま傾斜面７ｃをなぞるようにして突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。つまり、被接合金属部材の正面（金属部材１０１の正面１０１ｄ及び金属部材１０２の正面１０２ｄ）側から奥行方向に本接合用回転ツールＦを相対移動させる。図２８に示すように、第一接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０２及び第一補助部材７に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。つまり、傾斜面７ｃに対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸を垂直に設定した状態で摩擦攪拌を行う。

　第二接合工程は、図２７に示すように、まず、タブ材Ｔの傾斜面Ｔ３に設定した開始位置に右回転させた本接合用回転ツールＦを挿入する。本実視形態では、傾斜面Ｔ３に対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸が垂直となるように挿入する。そして、被接合金属部材方向に向けて本接合用回転ツールＦを相対移動させる。

　本接合用回転ツールＦが第二補助部材８に達したら、そのまま傾斜面８ｃをなぞるようにして突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。図２９に示すように、第二接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを金属部材１０１，１０２及び第二補助部材８に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。つまり、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で摩擦攪拌を行う。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。攪拌ピンＦ２の挿入角度は適宜設定すればよいが、本実施形態では鉛直面に対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸を４５°傾けている。つまり、傾斜面８ｃに対して本接合用回転ツールＦの回転中心軸を垂直に設定した状態で摩擦攪拌を行う。

　第二接合工程では、少なくとも塑性化領域Ｗ２が塑性化領域Ｗ１に接触する程度に攪拌ピンＦ２を挿入することが好ましいが、本実施形態では攪拌ピンＦ２の先端を塑性化領域Ｗ１に入り込ませるように設定している。接合工程が終了したら、被接合金属部材からタブ材Ｔを切除する。

　以上説明した摩擦攪拌接合方法によれば、第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２に予め第一補助部材７及び第二補助部材８をそれぞれ配置して、第一補助部材７及び第二補助部材８の上から突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行うことで第一内隅Ｐ１及び第二内隅Ｐ２の金属不足を解消することができる。

　また、タブ材Ｔを配置することで、接合工程の本接合用回転ツールＦの開始位置（挿入位置）をタブ材Ｔに設定することができる。また、一のタブ材Ｔに第一接合工程及び第二接合工程の開始位置（挿入位置）を設定することができるため、作業効率を高めることができる。また、タブ材Ｔの傾斜面（ツール挿入面）Ｔ２と第一補助部材７の傾斜面（露出面）７ｃとが面一に設定されるとともに、タブ材Ｔの傾斜面（ツール挿入面）Ｔ３と第二補助部材８の傾斜面（露出面）８ｃとが面一に設定されることで、接合工程をスムーズに行うことができる。

　なお、本実施形態では、第一補助部材７及び第二補助部材８が三角柱であるため、攪拌ピンＦ２が挿入される面、つまり、内隅において露出する露出面は傾斜面７ｃ，８ｃとなっているが、これに限定されるものではない。第一補助部材及び第二補助部材のうち攪拌ピンＦ２が挿入される面（露出面）は曲面であってもよい。この場合、当該曲面と面一になるようにタブ材Ｔのツール挿入面の形状も変更することが好ましい。これにより、接合工程をスムーズに行うことができる。

　また、第十実施形態においてもタブ材Ｔを用いて接合工程を行ってもよい。この場合も、タブ材Ｔの各ツール挿入面と溶接金属Ｕ１，Ｕ２の露出面とがほぼ面一となるように設定することが好ましい。

　１　　　金属部材
　１ａ　　端面
　１ｂ　　側面
　１ｃ　　側面
　１ｄ　　側面
　２　　　金属部材
　２ａ　　端面
　２ｂ　　側面
　２ｃ　　側面
　２ｄ　　側面
　３　　　タブ材
　４　　　タブ材
　７　　　第一補助部材（補助部材）
　８　　　第二補助部材（補助部材）
　９　　　補助部材
　１０　　金属部材
　２０　　金属部材
　３０　　第一補助部材（補助部材）
　３１　　第二補助部材（補助部材）
　４０　　金属部材
　５０　　補助部材
　Ｃ　　　仮想基準面
　Ｃ１　　交線
　Ｆ　　　本接合用回転ツール
　Ｆ１　　連結部
　Ｆ２　　攪拌ピン
　Ｇ　　　大型回転ツール
　Ｈ　　　小型回転ツール
　Ｍ　　　溶接金属
　Ｕ１　　溶接金属
　Ｕ２　　溶接金属
　Ｊ１　　突合せ部
　Ｊ２　　突合せ部
　Ｔ　　　タブ材
　Ｗ　　　塑性化領域
　Ｗ１～Ｗ４　　塑性化領域

Claims

　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　前記金属部材同士を角度をつけて突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
　前記突合せ工程で形成された前記金属部材同士の内隅に肉盛溶接を施して溶接金属で前記内隅を覆う肉盛溶接工程と、
　回転した前記攪拌ピンのみを前記溶接金属及び前記内隅に挿入し、前記溶接金属及び前記金属部材同士を塑性流動化させて前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う内隅接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　前記金属部材同士を角度をつけて突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
　前記突合せ工程で形成された前記金属部材同士の内隅に補助部材を配置する補助部材配置工程と、
　回転した前記攪拌ピンのみを前記補助部材及び前記内隅に挿入し、前記補助部材及び前記金属部材同士を塑性流動化させて前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う内隅接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　前記突合せ部に対して前記金属部材同士の外隅側から摩擦攪拌接合を行う外隅接合工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記外隅接合工程で形成された塑性化領域と、前記内隅接合工程で形成される塑性化領域とを重複させることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記突合せ部に対して前記金属部材同士の外隅側から溶接を行う外隅接合工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記外隅接合工程で形成された溶接金属と前記内隅接合工程で形成される塑性化領域とを重複させることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記突合せ工程では、一方の前記金属部材の側面と、他方の前記金属部材の端面とを突き合わせ、一方の前記金属部材の側面と他方の前記金属部材の側面とでなす内隅の角度がαである場合に、
　前記内隅接合工程では、前記側面同士の交線に挿入された前記回転ツールの回転中心軸が、前記交線を通り前記側面とのなす角度がα／２となる仮想基準面と前記一方の前記金属部材の側面との間に位置することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、突き合わされる面の形状が互いに異なる二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　一方の前記金属部材と他方の前記金属部材とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
　前記突合せ部に対して他方の前記金属部材の周方向に亘って肉盛溶接を施し、前記金属部材同士の内隅を溶接金属で覆う肉盛溶接工程と、
　回転した前記攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記溶接金属及び前記金属部材同士に接触させた状態で、他方の前記金属部材の周方向に亘って前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、突き合わされる面の形状が互いに異なる二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　一方の前記金属部材と他方の前記金属部材とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
　前記突合せ部に対して他方の前記金属部材の周方向に亘って補助部材を配置し、前記金属部材同士の内隅を前記補助部材で覆う補助部材配置工程と、
　回転した前記攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記補助部材及び前記金属部材同士に接触させた状態で、他方の前記金属部材の周方向に亘って前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　前記金属部材は、いずれも板状を呈し、
　前記突合せ工程では、一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面とを突き合わせることを特徴とする請求の範囲第８項又は第９項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　一方の前記金属部材は、板状を呈し、
　他方の前記金属部材は、円柱状を呈し、
　前記突合せ工程では、一方の前記金属部材の表面と他方の金属部材の端面とを突き合わせることを特徴とする請求の範囲第８項又は第９項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　一方の前記金属部材は、板状を呈し、
　他方の前記金属部材は、筒状を呈し、
　前記突合せ工程では、一方の前記金属部材の表面と他方の金属部材の端面とを突き合わせることを特徴とする請求の範囲第８項又は第９項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　一方の前記金属部材は、板状を呈し、
　他方の前記金属部材は、円筒状を呈し、
　前記突合せ工程では、一方の前記金属部材の表面と他方の金属部材の端面とを突き合わせることを特徴とする請求の範囲第８項又は第９項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　一方の前記金属部材に貫通孔が形成されており、
　前記突合せ工程では、前記貫通孔を他方の前記金属部材で覆うことを特徴とする請求の範囲第８項又は第９項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　一方の前記金属部材に貫通孔が形成されており、
　前記突合せ工程では、前記貫通孔と他方の前記金属部材の中空部とを連通させることを特徴とする請求の範囲第８項又は第９項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　一方の金属部材の側面に他方の金属部材の端面を突き合わせて突合せ部を形成することにより正面視Ｔ字状の被接合金属部材を形成する突合せ工程と、
　前記被接合金属部材の少なくとも一方の内隅に肉盛溶接を施して溶接金属で前記内隅を覆う肉盛溶接工程と、
　回転した攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記溶接金属及び前記被接合金属部材に接触させた状態で前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　前記肉盛溶接工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅に肉盛溶接を施して溶接金属で各内隅を覆い、
　前記接合工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅の一方に摩擦攪拌を行う第一接合工程と他方に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行い、
　前記第二接合工程では、前記第一接合工程で形成された塑性化領域に前記攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　一方の金属部材の側面に他方の金属部材の端面を突き合わせて突合せ部を形成することにより正面視Ｔ字状の被接合金属部材を形成する突合せ工程と、
　前記被接合金属部材の少なくとも一方の内隅に補助部材を配置して前記補助部材で前記内隅を覆う補助部材配置工程と、
　回転した攪拌ピンを前記内隅に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記補助部材及び前記被接合金属部材に接触させた状態で前記突合せ部の摩擦攪拌を行う接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
　前記補助部材配置工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅に前記補助部材をそれぞれ配置して前記補助部材で各内隅を覆い、
　前記接合工程では、前記被接合金属部材の二つの内隅の一方に摩擦攪拌を行う第一接合工程と他方に摩擦攪拌を行う第二接合工程とを行い、
　前記第二接合工程では、前記第一接合工程で形成された塑性化領域に前記攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の摩擦攪拌接合方法。
　前記突合せ工程後に、二つのツール挿入面を備えたタブ材を前記被接合金属部材の正面に当接するタブ材配置工程を含み、
　前記タブ材配置工程では、
　一方の前記補助部材の露出面と、前記タブ材の一方の前記ツール挿入面とを面一にするとともに、
　他方の前記補助部材の露出面と、前記タブ材の他方の前記ツール挿入面とを面一にすることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の摩擦攪拌接合方法。