CN102036779B - 传热板的制造方法和传热板 - Google Patents
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Abstract
一种作业工序少的传热板的制造方法和传热板。所述传热板的制造方法的特征在于,包括:将热介质用管(16)插入形成于朝基底构件(2)的表面侧开口的盖槽(6)的底面上的凹槽(8)的热介质用管插入工序;将盖构件(10)插入上述盖槽(6)并使上述盖构件(10)与上述盖槽(6)的底面抵接的盖构件插入工序;以及使旋转工具相对于盖槽(6)的两侧壁与盖构件的两侧面分别相对的一对对接部(V1、V2)做相对移动以进行摩擦搅拌的接合工序,上述旋转工具的肩部的外径为盖槽(6)的开口部的宽度以上,在所述接合工序中,使所述旋转工具移动一次,同时对一对对接部(V1、V2)进行摩擦搅拌。
Description
技术领域
本发明涉及一种在例如热交换器、加热设备或冷却设备等中所采用的传热板的制造方法和传热板。
背景技术
将供例如高温液或冷却水等热介质循环的热介质用管穿过在作为该传热板主体的基底构件,以形成与所欲进行热交换、加热或冷却的对象物相接触或相邻配置的传热板。
图22是表示现有的传热板(参照专利文献1)的图,图22(a)是立体图,图22(b)是侧视图。现有的传热板100包括:基底构件102,该基底构件102具有朝表面开口的截面呈矩形的盖槽106和在该盖槽106的底面上开口的凹槽108;插入凹槽108的热介质用管116;以及插入盖槽106的盖板110。通过沿着盖槽106的两侧壁105与盖板110的两侧面113、114各自的对接面实施摩擦搅拌接合,来形成塑性化区域W1、W2。
专利文献1:日本专利特开2004-314115号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题
然而,由于现有的传热板100对盖槽106中的两侧壁105与盖板110的两侧面113、114各自的对接面进行至少二条摩擦搅拌,因此存在作业工序增多这样的问题。
从上述观点来看,本发明的技术问题在于提供一种作业工序少的传热板的制造方法和传热板。
解决技术问题所采用的技术方案
解决上述技术问题的本发明的传热板的制造方法的特征在于,包括:热介质用管插入工序,在该热介质用管插入工序中,将热介质用管插入形成于朝基底构件的表面侧开口的盖槽的底面上的凹槽中;盖构件插入工序,在该盖构件插入工序中,将盖构件插入上述盖槽,并使上述盖构件与上述盖槽的底面抵接;以及接合工序,在该接合工序中,使旋转工具相对于上述盖槽的侧壁与上述盖构件的侧面相对的对接部做相对移动以进行摩擦搅拌,上述旋转工具的肩部的外径为上述盖槽的开口部的宽度以上,在上述接合工序中,以上述热介质用管不发生塑性变形的状态,使上述旋转工具移动一次,从而同时对上述盖槽的一个侧壁与上述盖构件的一个侧面的对接部以及上述盖槽的另一个侧壁与上述盖构件的另一个侧面的对接部进行摩擦搅拌。
根据上述制造方法,通过将旋转工具的肩部的外径设定成盖槽的开口部的宽度以上,从而只要使旋转工具相对于一对对接部移动一次就能进行摩擦搅拌。藉此,能减少接合工序的作业工序。
此外,较为理想的是,从上述凹槽的底部起至上述盖构件的下部的距离设定成比上述热介质用管的铅垂方向高度大。
根据上述制造方法,由于盖构件与热介质用管分开,因此能在进行摩擦搅拌时可靠地防止热介质用管的塑性变形。
此外,较为理想的是,上述盖构件的下部沿着上述热介质用管的形状形成,并使其与上述热介质用管接触。根据上述制造方法,由于能减少在热介质用管周边形成的空洞,因此能提高传热板的热传导效率。
此外,较为理想的是,在上述盖构件插入工序之前包括填充工序,在上述填充工序中,将热传导性物质填充到由上述凹槽和上述热介质用管的外周面围成的空间。此外,较为理想的是,上述热传导性物质为金属粉末、金属粉末糊料、金属片或是低熔点焊材。
根据上述制造方法,不仅能抑制在热介质用管周边形成的空洞的产生,还能利用热传导性物质使热高效地传递。
此外,较为理想的是,上述旋转工具的搅拌销的最大直径设定成上述盖槽的宽度以上。此外,较为理想的是,上述旋转工具的搅拌销的最小直径设定成上述盖槽的宽度以上。
根据上述制造方法,通过将搅拌销的大小设定成比盖槽的开口部大,从而只要使旋转工具相对于一对对接部移动一次就能可靠地进行摩擦搅拌。
此外,在上述接合工序中,对于发生塑性流动的范围(深度)并未加以限制,但为了将盖构件与基底构件更牢固地接合,较为理想的是,将塑性化区域的最深部设定为到达从上述盖构件的上表面起向下上述盖构件的厚度尺寸的1/3以上的位置。更为理想的是,塑性化区域的最深部为到达从上述盖构件的上表面起向下上述盖构件的厚度尺寸的1/2以上的位置。最为理想的是,塑性化区域的最深部设定为从上述盖构件的上表面起向下上述盖构件的厚度尺寸的2/3以上的位置。
此外,较为理想的是,在上述接合工序之后,再包括:上盖构件插入工序,在上述上盖构件插入工序中,在上述基底构件的表面侧,使上盖构件与形成为宽度比上述盖槽大的上盖槽的底面抵接;以及上盖构件接合工序,在上盖构件接合工序中,使旋转工具沿着上述上盖槽的侧壁与上述上盖构件的侧面的对接部相对移动以进行摩擦搅拌。
根据上述制造方法,通过在盖构件上再配置有上盖构件,从而能将热介质用管形成在更深的位置。
此外,在本发明的传热板的制造方法中,传热板具有:基底构件,该基底构件包括朝表面侧开口且深度比热介质用管的铅垂方向高度大的凹槽;热介质用管,该热介质用管被插入上述凹槽;以及盖构件,该盖构件覆盖上述热介质用管,其特征在于,上述传热板的制造方法包括:热介质用管插入工序,在上述热介质用管插入工序中,将上述热介质用管插入上述凹槽;盖构件插入工序,在上述盖构件插入工序中,将上述盖构件插入上述热介质用管的上方;以及接合工序,在该接合工序中,使旋转工具相对于上述凹槽的侧壁与上述盖构件的侧面相对的对接部做相对移动以进行摩擦搅拌,上述旋转工具的肩部的外径为上述凹槽的开口部的宽度以上,在上述接合工序中,使上述旋转工具的按压力经由上述盖构件传递至上述热介质用管,以上述热介质用管发生塑性变形的状态,同时对上述凹槽的一个侧壁与上述盖构件的一个侧面的对接部、以及上述凹槽的另一个侧壁与上述盖构件另一个侧面的对接部进行摩擦搅拌。
根据该制造方法,由于旋转工具的肩部的外径比凹槽的宽度大,因此,用旋转工具进行一次移动就能同时对盖构件与基底构件的一对对接部进行摩擦搅拌,从而能减少作业手续。此外,由于旋转工具的肩部的外径比凹槽的宽度大,因此,能以旋转工具位于热介质用管的上方的状态进行摩擦搅拌。藉此,由于使旋转工具的按压力经由盖构件高效地传递至热介质用管,因此能使热介质用管较好地发生塑性变形,从而能提高凹槽与热介质用管的密接性。
此外,在本发明的传热板的制造方法中,传热板具有:基底构件,该基底构件包括朝表面侧开口的盖槽和在上述盖槽的底面开口且深度比热介质用管的铅垂方向高度小的凹槽;热介质用管,该热介质用管被插入上述凹槽;以及盖构件,该盖构件覆盖上述热介质用管,其特征在于,上述传热板的制造方法包括:热介质用管插入工序,在热介质用管插入工序中,将上述热介质用管插入上述凹槽;盖构件插入工序,在盖构件插入工序中,将上述盖构件插入上述热介质用管的上方;以及接合工序,在接合工序中,使旋转工具相对于上述盖槽的侧壁与上述盖构件的侧面相对的对接部做相对移动以进行摩擦搅拌,上述旋转工具的肩部的外径为上述盖槽的开口部的宽度以上,在上述接合工序中,使上述旋转工具的按压力经由上述盖构件传递至上述热介质用管,并以上述热介质用管发生塑性变形的状态,同时对上述盖槽的一个侧壁与上述盖构件的一个侧面的对接部、以及上述盖槽的另一个侧壁与上述盖构件的另一个侧面的对接部进行摩擦搅拌。
根据上述制造方法,由于旋转工具的肩部的外径比盖槽的宽度大,因此,用旋转工具进行一次移动就能同时对盖构件与基底构件的一对对接部进行摩擦搅拌,从而能减少作业手续。此外,由于旋转工具的肩部的外径比盖槽的宽度大,因此,能以旋转工具位于热介质用管的上方的状态进行摩擦搅拌。藉此,由于使旋转工具的按压力经由盖构件高效地传递至热介质用管,因此,能使热介质用管较好地发生塑性变形,从而能提高凹槽与热介质用管的密接性。
此外,在上述接合工序中,较为理想的是,使上述盖构件与上述盖槽的底面相抵接。根据上述制造方法,当压入旋转工具时,由于盖构件与盖槽的底面抵接,因此能防止热介质用管过度地变形。也就是说,能容易地进行热介质用管的变形量的设定。
此外,在本发明的传热板的制造方法中,传热板具有:基底构件,该基底构件包括朝表面侧开口的盖槽和在上述盖槽的底面开口且深度比热介质用管的铅垂方向高度大的凹槽;热介质用管,该热介质用管被插入上述凹槽;以及盖构件,该盖构件包括被插入上述盖槽的宽部和被插入上述凹槽的窄部,较为理想的是,上述传热板的制造方法包括:热介质用管插入工序,在该热介质用管插入工序中,将上述热介质用管插入上述凹槽;盖构件插入工序,在上述盖构件插入工序中,将上述盖构件插入上述热介质用管的上方;以及接合工序,在接合工序中,使旋转工具相对于上述盖槽的侧壁与上述盖构件的侧面相对的对接部做相对移动以进行摩擦搅拌,上述旋转工具的肩部的外径为上述盖槽的开口部的宽度以上,在上述接合工序中,使上述旋转工具的按压力经由上述盖构件的上述窄部传递至上述热介质用管,以上述热介质用管发生塑性变形的状态,同时对上述盖槽的一个侧壁与上述盖构件的一个侧面的对接部、以及上述盖槽的另一个侧壁与上述盖构件的另一个侧面的对接部进行摩擦搅拌。
根据上述制造方法,由于旋转工具的肩部的外径比盖槽的宽度大,因此,用旋转工具进行一次移动就能同时对盖构件与基底构件的一对对接部进行摩擦搅拌,从而能减少作业手续。此外,由于旋转工具的肩部的外径比盖槽的宽度大,因此能以旋转工具位于热介质用管的上方的状态进行摩擦搅拌。藉此,由于使旋转工具的按压力经由盖构件高效地传递至热介质用管,因此能使热介质用管较好地发生塑性变形,从而能提高凹槽与热介质用管的密接性。
此外,在上述接合工序中,较为理想的是,使上述盖构件的上述宽部与上述盖槽的底面相抵接。根据上述制造方法,当压入旋转工具时,由于盖构件与盖槽的底面抵接,因此能防止热介质用管过度地变形。也就是说,能容易地进行热介质用管的变形量的设定。
此外,在上述接合工序中,较为理想的是,上述接合工序后的铅垂截面上的由上述凹槽与上述盖构件围成的区域的内周长设定成上述热介质用管的外周长以上。根据上述制造方法,能防止热介质用管朝管内侧凹陷变形。
此外,在上述接合工序中,较为理想的是,上述接合工序后的上述热介质用管的高度设定成为上述接合工序前的上述热介质用管的高度的70%以上。此外,在上述接合工序中,更为理想的是,上述接合工序后的上述热介质用管的高度设定成为上述接合工序前的上述热介质用管的高度的80%以上。根据上述制造方法,能防止热介质用管过度地压扁。
此外,较为理想的是,将上述盖构件的下部沿着上述热介质用管的形状形成,并使其与上述热介质用管相接触。根据上述制造方法,由于能减少在热介质用管周边形成的空洞,因此能提高传热板的热传导效率。
此外,较为理想的是,在上述盖构件插入工序前包括填充工序,在上述填充工序中,将热传导性物质填充到由上述凹槽和上述热介质用管的外周面围成的空间。此外,上述热传导性物质为金属粉末、金属粉末糊料、金属片或者是低熔点的焊材。
根据上述制造方法,不仅能抑制在热介质用管周边形成的空洞的产生,还能利用热传导性物质使热高效地传递。
此外,较为理想的是,上述旋转工具的搅拌销的最大直径设定成上述凹槽的宽度以上。此外,较为理想的是,上述旋转工具的搅拌销的最小直径设定成上述凹槽的宽度以上。此外,较为理想的是,上述旋转工具的搅拌销的最大直径设定成上述盖槽的宽度以上。此外,较为理想的是,上述旋转工具的搅拌销的最小直径设定成上述盖槽的宽度以上。根据上述制造方法,用旋转工具进行一次移动就能更可靠地对一对对接部进行摩擦搅拌。
此外,在上述接合工序中,对于发生塑性流动的范围(深度)并未加以限制,但为了将盖构件与基底构件更牢固地接合,较为理想的是,塑性化区域的最深部设定为到达从上述盖构件的上表面起向下上述盖构件的厚度尺寸的1/3以上的位置,更为理想的是,塑性化区域的最深部设定为到达从上述盖构件的上表面起向下上述盖构件的厚度尺寸的1/2以上的位置,最为理想的是,塑性化区域的最深部设定为到达从上述盖构件的上表面起向下上述盖构件的厚度尺寸的2/3以上的位置。
此外,在上述接合工序之后,还包括:上盖构件插入工序,在该上盖构件插入工序中,在上述基底构件的表面侧,使上盖构件与形成为宽度比上述凹槽的宽度大的上盖槽的底面抵接;以及上盖构件接合工序,在上盖构件接合工序中,使旋转工具沿着上述上盖槽的侧壁与上述上盖构件的侧面的对接部相对移动以进行摩擦搅拌。
此外,在上述接合工序之后,还包括:上盖构件插入工序,在该上盖构件插入工序中,在上述基底构件的表面侧,使上盖构件与形成为宽度比上述凹槽的宽度大的上盖槽的底面抵接;以及上盖构件接合工序,在上盖构件接合工序中,使旋转工具沿着上述上盖槽的侧壁与上述上盖构件的侧面的对接部相对移动以进行摩擦搅拌。
根据上述制造方法,通过在盖构件的上方再配置有上盖构件,从而能将热介质用管形成在更深的位置。
此外,本发明的传热板,其包括:基底构件,该基底构件具有形成于朝表面侧开口的盖槽的底面上的凹槽;热介质用管,该热介质用管被插入上述凹槽;以及盖构件,该盖构件被插入上述盖槽,该传热板是使用旋转工具进行摩擦搅拌接合而成,并且上述热介质用管不会发生塑性变形,其特征在于,对上述盖槽的一个侧壁与上述盖构件的一个侧面的对接部、以及上述盖槽的另一个侧壁与上述盖构件另一个侧面的对接部形成的一条的塑性化区域的宽度形成为上述盖槽的宽度以上。
根据上述结构,通过将旋转工具的肩部的外径设定成盖槽的开口部的宽度以上,从而只要使旋转工具相对于一对对接部移动一次就能进行摩擦搅拌。藉此,能以较少的作业工序制造传热板。
此外,较为理想的是,本发明的传热具有:基底构件,该基底构件还包括在上述基底构件的表面侧形成且宽度比上述盖槽大的上盖槽;以及上盖构件,该上盖构件被插入上述上盖槽,沿着上述上盖槽的侧壁与上述上盖构件的侧面的对接部来实施摩擦搅拌。
根据上述结构,通过在盖构件的上方再配置有上盖构件,从而能将热介质用管形成在更深的位置。
此外,本发明的传热板,包括:基底构件,该基底构件具有朝表面侧开口且深度比热介质用管的铅垂方形高度大的凹槽;热介质用管,该热介质用管被插入上述凹槽的底部;以及盖构件,该盖构件覆盖上述凹槽内的上述热介质用管,上述传热板是上述基底构件和上述盖构件摩擦搅拌接合而成,并且上述热介质用管发生会塑性变形,其特征在于,对上述盖槽的一个侧壁与上述盖构件的一个侧面的对接部、以及上述盖槽的另一个侧壁与上述盖构件的另一个侧面的对接部而形成的一条的塑性化区域的宽度形成为上述凹槽的宽度以上。
根据上述结构,通过将旋转工具的肩部的外径设定成凹槽的开口部的宽度以上,从而用旋转工具进行一次移动就能同时对盖构件与基底构件的一对对接部进行摩擦搅拌。藉此,能减少作业手续。此外,由于旋转工具的肩部的外径比凹槽的宽度大,因此能以旋转工具位于热介质用管的上方的状态进行摩擦搅拌。藉此,由于使旋转工具的按压力经由盖构件高效地传递至热介质用管,因此能使热介质用管较好地变形,从而提高凹槽与热介质用管的密接性。
此外,较为理想的是,具有:基底构件,该基底构件还包括在上述基底构件的表面侧形成且宽度比上述凹槽大的上盖槽;以及上盖构件,该上盖构件被插入上述上盖槽,沿着上述上盖槽的侧壁与上述上盖构件的侧面的对接部来实施摩擦搅拌。
根据上述结构,通过在盖构件的上方再配置有上盖构件,从而能将热介质用管形成在更深的位置。
此外,本发明的传热板,包括:基底构件,该基底构件具有在朝表面侧开口的盖槽的底面上开口且深度比热介质用管的铅垂方向的高度小的凹槽;热介质用管,该热介质用管被插入上述凹槽;以及盖构件,该盖构件覆盖上述凹槽内的上述热介质用管,上述传热板是上述基底构件与上述盖构件摩擦搅拌接合而成的,并且上述热介质用管会发生塑性变形,较为理想的是,对上述盖槽的一个侧壁与上述盖构件的一个侧面的对接部、以及上述盖槽的另一个侧壁与上述盖构件的另一个侧面的对接部而形成的一条的塑性化区域的宽度形成为上述盖槽的宽度以上。
此外,本发明的传热板,具有:基底构件,该基底构件具有在朝表面侧开口的盖槽的底面上开口且深度比热介质用管的铅垂方向的高度大的凹槽;热介质用管,该热介质用管被插入上述凹槽;以及盖构件,该盖构件包括被插入上述盖槽的宽部和被插入上述凹槽的窄部,上述传热板是上述基底构件与上述盖构件摩擦搅拌接合而成的,并且上述热介质用管会发生塑性变形,较为理想的是,对上述盖槽的一个侧壁与上述盖构件的一个侧面的对接部、以及上述盖槽的另一个侧壁与上述盖构件的另一个侧面的对接部而形成的一条的塑性化区域的宽度形成为上述盖槽的宽度以上。
根据上述结构,通过将旋转工具的肩部的外径设定成凹槽的开口部的宽度以上,从而用旋转工具进行一次移动就能同时对盖构件与基底构件的一对对接部进行摩擦搅拌。藉此,能减少作业手续。此外,由于旋转工具的肩部的外径比凹槽的宽度大,因此能以旋转工具位于热介质用管的上方的状态进行摩擦搅拌。藉此,由于使旋转工具的按压力经由盖构件高效地传递至热介质用管,因此能使热介质用管较好地发生塑性变形,因而能提高凹槽与热介质用管的密接性。
此外,较为理想的是,具有:基底构件,该基底构件还包括在上述基底构件的表面侧形成且宽度比上述盖槽大的上盖槽;以及上盖构件,该上盖构件被插入上述上盖槽,沿着上述上盖槽的侧壁与上述盖槽构件的侧面的对接部来实施摩擦搅拌。
根据上述结构,通过在盖构件的上方再配置有上盖构件,从而能将热介质用管形成在更深的位置。
发明效果
根据本发明的传热板的制造方法,能以较少的作业工序制造传热板。
附图说明
图1是表示第一实施方式的传热板的立体图。
图2(a)是第一实施方式的旋转工具的侧视图和传热板的分解侧视图,图2(b)是第一实施方式的传热板的示意配置图。
图3是表示第一实施方式的传热板的制造方法的侧视图,图3(a)表示热介质用管插入工序,图3(b)表示盖构件插入工序,图3(c)表示接合工序,图3(d)表示完成图。
图4(a)是第二实施方式的旋转工具的侧视图和传热板的分解侧视图,图4(b)是第二实施方式的传热板的示意配置图。
图5是第二实施方式的传热板的制造方法的侧视图,图5(a)表示接合工序,图5(b)表示完成图。
图6(a)是第三实施方式的旋转工具的侧视图和传热板的分解侧视图,图6(b)是第三实施方式的传热板的示意配置图。
图7是表示第三实施方式的传热板的侧视图。
图8是第四实施方式的传热板的分解侧视图。
图9是表示第四实施方式的传热板的侧视图。
图10是表示第五实施方式的传热板的图,图10(a)是立体图,图10(b)是图10(a)的X1-X1线剖视图。
图11(a)是第五实施方式的旋转工具的侧视图和传热板的分解侧视图,图11(b)是第五实施方式的传热板的示意配置图。
图12是表示第五实施方式的传热板的制造方法的侧剖视图,图12(a)表示热介质用管插入工序,图12(b)表示盖构件插入工序,图12(c)表示接合工序。
图13(a)是表示盖构件插入工序的示意剖视图,图13(b)是表示在接合工序中过按压状态的剖视图,图13(c)是表示第五实施方式完成时的示意剖视图。
图14(a)是第六实施方式的旋转工具的侧视图和传热板的分解侧视图,图14(b)是第六实施方式的示意配置图。
图15是第六实施方式的传热板的制造方法的侧剖视图,图15(a)表示接合工序,图15(b)表示完成图。
图16是表示第六实施方式完成时的示意剖视图。
图17(a)是第七实施方式的旋转工具的侧视图和传热板的分解侧视图,图17(b)是第七实施方式的示意配置图。
图18是表示第七实施方式的传热板的制造方法的侧剖视图,图18(a)表示热介质用管插入工序,图18(b)表示盖构件插入工序,图18(c)表示接合工序,图18(d)表示完成图。
图19是表示第七实施方式完成时的示意剖视图。
图20(a)是表示第八实施方式的传热板的分解侧视图,图20(b)是表示第八实施方式的传热板的侧剖视图。
图21(a)是表示第九实施方式的传热板的分解侧视图,图21(b)是表示第九实施方式的传热板的侧剖视图。
图22是表示现有的传热板的侧视图。
(符号说明)
1传热板;
2基底构件;
5a侧壁
5b侧壁
6盖槽
6a底面
8凹槽
10盖构件
13a侧面
13b侧面
16热介质用管
20接合用旋转工具
22肩部(日文:ジヨルダ部)
26搅拌销
V对接部
W塑性化区域
具体实施方式
[第一实施方式]
参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。如图1和图2所示,第一实施方式的传热板1主要包括:具有表面3和背面4的厚板形状的基底构件2;配置在朝基底构件2的表面3开口的盖槽6中的盖构件10;以及插入在盖槽6的底面6a上开口的凹槽8的热介质用管16,并且上述传热板1是由通过摩擦搅拌接合而形成的塑性化区域W1一体形成。在此,“塑性化区域”包含利用旋转工具的摩擦热加热而处于进行塑性化的状态和将旋转工具穿过后回到常温的状态这两种状态。
如图2所示,基底构件2起到将在热介质用管16内流动的热介质的热传递至外部的作用、或是起到将外部的热传递至在热介质用管16内流动的热介质的作用。在基底构件2的表面3上凹陷设置有盖槽6,在凹槽6的底面6a的中央凹陷设置有宽度比盖槽6小的凹槽8。盖槽6是供盖构件10配置的部分,其在整个基底构件2的长度方向上连续形成。盖槽6的截面呈矩形,并具有从盖槽6的底面6a起垂直竖立的侧壁5a、5b。
凹槽8是供热介质用管16插入的部分,其在整个基底构件2的长度方向上连续形成。凹槽8是上方开口的截面呈U字形的槽,在下端形成有截面呈半圆形的底部7。凹槽8的开口部分的宽度A形成为与热介质用管16的外径B大致相同,凹槽8的深度C形成为比热介质用管16的外径B大。此外,盖槽6的宽度E形成比为凹槽8的宽度A大,盖槽6的深度J形成为与后述的盖构件10的厚度F大致相等。另外,基底构件2的材质并无特别限制,例如由铝合金(JIS:A6061)形成。
如图1和图2所示,盖构件10由与基底构件2同种类的铝合金形成,其形成有与基底构件2的盖槽6的截面大致相同的矩形截面,并具有上表面11、下表面12、侧面13a以及侧面13b。此外,盖构件10的厚度F形成为与盖槽6的深度J大致相等,盖构件10的宽度G形成为与盖槽6的宽度E大致相等。
如图2(b)所示,当将盖构件10插入盖槽6时,盖构件10的下表面12(下部)与盖槽6的底面6a相抵接。盖构件10的侧面13a、13b与盖槽6的侧壁5a、5b面接触或隔开微小的间隙相对。在此,以盖构件10的一个侧面13a与盖槽6的一个侧壁5a的对接面为对接部V1。而以盖构件10的另一个侧面13b与盖槽6的另一个侧壁5b的对接面为对接部V2。此外,对接部V1和对接部V2也可仅称为对接部V。
如图2所示,热介质用管16是具有截面呈圆形的中空部18的圆筒管。热介质用管16的外径B形成为与凹槽8的宽度A大致相等,如图1所示,热介质用管16的下半部与凹槽8的底部7面接触。
热介质用管16是使例如高温液、高温气体等热介质在中空部18中循环以使热传递至基底构件2和盖构件10的构件,或者是使例如冷却液、冷却气体等热介质在中空部18中循环以使热从基底构件2和盖构件10传递出的构件。此外,还可以作为在热介质用管16的中空部18中使例如加热器穿过以使由加热器产生的热传递至基底构件2和盖构件10的构件来加以利用。
另外,在第一实施方式中,热介质用管16的截面呈圆形,但其截面也可呈方形。此外,热介质用管16在第一实施方式中使用铜管,但也可使用其它材料的管。
此外,在第一实施方式中,使凹槽8的底部7与热介质用管16的下半部面接触且使热介质用管16的上端与盖构件10的下表面12分开,但并不限于此。例如,也可以将凹槽8的深度C与外径B形成在B≤C<1.2B的范围内。此外,也可以将凹槽8的宽度A与热介质用管16的外径B形成在B≤A<1.1B的范围内。
在此,如图2(b)所示,盖构件10的下表面12与盖槽6的底面6a抵接,并且凹槽8的深度C形成为比热介质用管16的外径B大。因此,在将热介质用管16插入基底构件2的凹槽8之后,当将盖构件10插入盖槽6时,会形成由凹槽8、热介质用管16的外周以及盖构件10的下表面12围成的空间部P,在空间部P中填充有后述的热传导性物质。
如图1所示,塑性化区域W1是在对对接部V1、V2实施摩擦搅拌接合时基底构件2和盖构件10的一部分塑性流动后一体化而成的区域。在本实施方式中,塑性化区域W1的最大宽度Wa(表面3的宽度)形成为比盖槽6的宽度E(参照图2(a))大。
在本实施方式中,塑性化区域W1的最深部设定成到达盖构件10的大致中央(盖构件10的上侧约1/2的深度),但塑性化区域W1的大小也可根据盖构件10的大小和后述的旋转工具的大小而适当加以设定,例如,塑性化区域W1的最深部只要设定成达到盖构件10的上侧约2/3~1/3的位置即可。
接着,采用图3对传热板1的制造方法进行说明。图3是表示第一实施方式的传热板的制造方法的侧视图,图3(a)表示插入热介质用管的热介质用管插入工序,图3(b)表示盖构件插入工序,图3(c)表示接合工序,图3(d)表示完成图。
第一实施方式的传热板的制造方法包括:形成基底构件2的准备工序;将热介质用管16插入形成于基底构件2的凹槽8中的热介质用管插入工序;将热传导性物质25填充到凹槽8和热介质用管16上的填充工序;将盖构件10插入盖槽6的盖构件插入工序;以及使接合用旋转工具20沿着对接部V移动来进行摩擦搅拌接合的接合工序。
首先,采用图2(a)对在接合工序的摩擦搅拌中所使用的旋转工具进行说明。本实施方式中所使用的接合用旋转工具20例如由工具钢形成,其具有圆柱形的肩部22、以及从肩部22的下表面24的中心部以同心轴的形态下垂的搅拌销26。搅拌销26形成为呈宽度朝向前端变小的锥状,且长度为LA。另外,在搅拌销26的周面上还可以形成沿其轴向未图示的多个小槽或沿径向的螺槽。
在本实施方式中,肩部22的外径X1的大小形成为盖槽6的宽度E以上的大小。藉此,通过使接合用旋转工具20沿着盖构件10(盖槽6)移动一次左右,就能同时对对接部V1、V2进行摩擦搅拌。
另外,在本实施方式中,如上所述对接合用旋转工具20进行了设定,但例如也可以将搅拌销26的基端部(最大外径X2)设定为盖槽6的宽度E以上。此外,例如,也可以将搅拌销26的前端部(最小外径X3)设定为盖槽6的宽度E以上。这样,通过将接合用旋转工具20的大小相对于宽度E较大地设定,从而用一次移动就能更可靠地对对接部V1、V2进行摩擦搅拌。
(准备工序)
首先,参照图2(a),利用例如平端铣(flat end mill)加工,在厚板构件上形成盖槽6。然后,在盖槽6的底面6a上,利用例如球状端铣加工而形成具有半圆形截面的凹槽8。藉此,形成包括盖槽6以及在盖槽6的底面6a上开口的凹槽8的基底构件2。凹槽8在下半部包括截面呈半圆形的底部7,并从底部7的上端以固定宽度朝上方开口。
另外,在本实施方式中,基底构件2是通过切削加工形成的,但也可使用铝合金的挤压型材。
(热介质用管插入工序)
接着,如图3(a)所示,将热介质用管16插入凹槽8。热介质用管16的下半部与形成凹槽8的下半部的底部7面接触。
(填充工序)
接着,如图3(a)所示,将热传导性物质25填充到由凹槽8和热介质用管16围成的部分。在填充工序中,填充至热传导性物质25的上表面与盖槽6的底面6a齐平。通过将热传导性物质25填充到空间P(参照图2(b)),从而不仅将空间部P掩埋以提高传热板1的热传导效率,还能起到提高水密性和气密性的作用。在本实施方式中,热传导性物质25使用公知的金属粉末的低熔点焊材。另外,热传导性物质25只要是能掩埋传热板1的空间部P以提高传热效率的材料即可,可以是金属粉末糊料和金属片等。
(盖构件插入工序)
接着,如图3(b)所示,将盖构件10插入基底构件2的盖槽6内。此时,盖构件10的下表面12与盖槽6的底面6a抵接,并且盖构件10的上表面11与基底构件2的表面3齐平。此外,由盖槽6的侧壁5a、5b和盖构件10的侧面13a、13b能形成对接部V1、V2。
(接合工序)
接着,如图3(c)所示,使用接合用旋转工具20对对接部V(对接部V1、V2)进行摩擦搅拌。在将接合用旋转工具20的中心与盖槽6的宽度方向的中心对齐后,将接合用旋转工具20的肩部22的下表面24压入基底构件2的表面3规定深度,使其沿着对接部V相对移动。
在本实施方式中,接合用旋转工具20的转速为例如50~1500rpm,输送速度为0.05~2m/分钟,朝接合用旋转工具20的轴向施加的按压力为1kN~20kN。
如图3(d)所示,由接合工序在基底构件2的表面3上形成塑性化区域W1。在本实施方式中,设定搅拌销26的长度和接合用旋转工具20的压入量等,以使塑性化区域W1的最深部到达盖构件10的大致中央。此外,将对接部V1、V2中的塑性化区域W1的深度Wb设定为盖构件10的厚度的1/4左右。通过将对接部V1、V2中的塑性化区域W1的深度Wb设定得较大,从而能提高基底构件2与盖构件10的接合力。
另外,塑性化区域W1的大小(深度)、接合用旋转工具20的形状以及转速或压入量等只是例示,并不加以限定,根据基底构件2和盖构件10的材料而适当设定即可。
如上所述,根据本实施方式的传热板的制造方法,由于接合用旋转工具20的肩部22的外径X1设定成比盖槽6的宽度E大,因此只要使接合用旋转工具20沿着盖构件10的宽度方向的中央移动一次,就能同时对对接部V1、V2进行摩擦搅拌,并能通过摩擦搅拌而将基底构件2与盖构件10一体化。
此外,由于盖构件10的下表面12与盖槽6的底面6a抵接且使热介质用管16与盖构件10分开,因此即使从盖构件10的上表面11压入接合用旋转工具20,热介质用管16也不会压扁。藉此,能可靠地确保热介质用管16的流路。此外,通过增大盖槽6和盖构件10的上下方向上的高度,从而能将热介质用管16配置在基底构件2的较深位置。
此外,通过将热传导物质25填充到形成于热介质用管16周围的空间部P中(参照图2(b)),从而能高效地传递来自热介质的热。此外,通过将可能形成于传热板1内部的空间部P掩埋,从而能提高传热板1的气密性和水密性。
另外,在本实施方式中,接合工序是在热介质用管16与盖构件10分开的状态下进行的,但并不限定于此,也可以在热介质用管16与盖构件10相接触的状态下进行接合工序。
[第二实施方式]
接着,对本发明第二实施方式的传热板和传热板的制造方法进行说明。
如图4所示,第二实施方式的传热板在盖构件30的截面呈大致T字形这点上与第一实施方式不同。另外,对与第一实施方式重复的部分省略其说明。
如图4(a)所示,在基底构件32的表面33上凹陷设置有盖槽36,在盖槽36的底面36a的中央凹陷设置有宽度比盖槽36小的凹槽38。盖槽36是供盖构件30配置的部分,其在整个基底构件32的长度方向上连续形成。盖槽36的截面呈矩形,并包括从盖槽36的底面36a垂直竖立的侧壁35a、35b。盖槽36的宽度e形成为与后述的盖构件30的宽度g1大致相等,盖槽36的深度j形成为与盖构件30的深度f1大致相等。
凹槽38是供热介质用管16和盖构件30插入的部分,其在整个基底构件32的长度方向上连续形成。凹槽38是上方开口的截面呈U字形的槽,在下端形成截面呈半圆形的底部37。凹槽38的宽度A形成为与热介质用管16的外径B大致相等。
如图4(a)所示,盖构件30是插入到基底构件32的盖槽36和凹槽38的构件,其具有形成为宽度较大的宽部41和形成为宽度比宽部41小的窄部42。宽部41具有上表面43、下表面44、侧面43a、43b。宽部41的宽度g1形成为与盖槽36的宽度e大致相等,厚度f1形成为与盖槽36的深度j大致相等。
窄部42从宽部41的下表面44的中央朝下方延伸。窄部42的宽度g2形成为与凹槽38的宽度A大致相等。
如图4(b)所示,当将盖构件30插入盖槽36时,盖构件30的宽部41的下表面44与盖槽36的底面36a抵接。宽部41的侧面43a、43b与盖槽36的侧壁35a、35b面接触或者隔开微小的间隙相对。在此,以盖构件30的一个侧面43a与盖槽36的一个侧壁35a的对接面为对接部V3。而以盖构件30的另一个侧面43b与盖槽36的另一个侧壁35b的对接面为对接部V4。此外,对接部V3和对接部V4也可仅称为对接部V。
此外,当将盖构件30插入盖槽36时,盖构件30的窄部42的两侧面与凹槽38的两侧面面接触或者是隔开微小的间隙相对。窄部42的厚度f2与热介质用管16的外径B之和形成为比凹槽38的深度c小。换言之,如图4(b)所示,从凹槽38的底部37到盖构件30的窄部42的下表面45的距离比热介质用管16的外径B大。因此,如图4(b)所示,当将盖构件30插入盖槽36时,热介质用管16的上端与窄部42的下表面45隔开规定间隔地分开。
藉此,在将热介质用管16插入基底构件32的凹槽38之后,当将盖构件30插入盖槽36时,会形成由凹槽38、热介质用管16的外周以及盖构件30的下表面45形成的空间部P1。在空间部P1中填充有热传导性物质。
接着,采用图5对第二实施方式的传热板49的制造方法进行说明。图5
(a)是表示第二实施方式的接合工序的图,图5(b)表示第二实施方式的完成图。
第二实施方式的传热板的制造方法包括:形成基底构件32的准备工序;将热介质用管16插入形成于基底构件32的凹槽38中的热介质用管插入工序;将热传导性物质25填充到凹槽38和热介质用管16上的填充工序;将盖构件30插入盖槽36的盖构件插入工序;以及使接合用旋转工具20沿着对接部V移动以进行摩擦搅拌接合的接合工序。
另外,由于第二实施方式的传热板的制造方法的准备工序、热介质用管插入工序与第一实施方式大致相同,因而省略其说明。
(填充工序)
如图5(a)所示,将热传导性物质25填充到由凹槽8和热介质用管16围成的部分。在本实施方式中,在由热介质用管16、凹槽38以及盖构件30的下表面45围成的部分中填充规定厚度的热传导性物质25。
(盖构件插入工序)
参照图4,在盖构件插入工序中,将盖构件30插入基底构件32的盖槽36内。此时,盖构件30的宽部41的下表面44与盖槽36的底面36a抵接,并且宽部41的上表面43与基底构件32的表面3齐平。此外,窄部42的下表面45与热传导性物质25抵接。
(接合工序)
在接合工序中,如图5(a)和图5(b)所示,使用接合用旋转工具20对对接部V1、V2进行摩擦搅拌。即,在将接合用旋转工具20的中心与盖槽36的中心对齐后,接合用旋转工具20的肩部22的下表面24压入基底构件32的表面3规定深度,使其沿着对接部V相对移动。
根据以上所说明的本实施方式的传热板的制造方法,由于接合用旋转工具20的肩部22的外径X1设定成比盖槽36的宽度e大,因此,只要使接合用旋转构件20沿着盖构件30的宽度方向上的中央移动一次,就能同时对对接部V3、V4进行摩擦搅拌,并能通过摩擦搅拌来将基底构件32与盖构件30一体化。即,由接合工序形成的塑性化区域W2的最大宽度形成为比盖槽36的宽度e大。
此外,由于盖构件30的宽部41的下表面44与盖槽36的底面36a抵接而窄部42的下表面45与热介质用管16分开,因此,即使从盖构件30的上表面43压入接合用旋转工具20,热介质用管16也不会压扁。藉此,能可靠地确保热介质用管16的流路。此外,通过将盖构件30的窄部42和凹槽38的长度(深度)设定得较长,从而能将热介质用管16配置在较深的位置。
[第三实施方式]
接着,对本发明第三实施方式的传热板的制造方法做说明。
如图6(a)所示,第三实施方式的传热板的制造方法在盖构件50的下部是沿着热介质用管16的形状而形成这点上与第一实施方式不同。另外,对与第一实施方式重复的部分省略其说明。
如图6(a)所示,第三实施方式的盖构件50是插入基底构件2的盖槽6和凹槽8的一部分的构件,其具有形成为宽度较大的宽部51以及形成为宽度比宽部51小的窄部52。宽部51具有上表面53、下表面55、侧面54a、54b。宽部51的宽度G形成为与盖槽6的宽度E大致相等,厚度F形成为与盖槽6的深度J大略相等。窄部52从宽部51的下表面55的中央朝下方延伸。在窄部52的下部形成具有与热介质用管16的外径B相同曲率的曲部56。窄部52的宽度G1形成为与凹槽8的宽度A大致相等。
如图6(b)所示,当将盖构件50插入盖槽6时,盖构件50的宽部51的下表面55与盖槽6的底面6a抵接且窄部52的曲部56与热介质用管16抵接。即,如图2(b)所示,当盖构件10的下表面12平坦时,会形成空间部P,但通过如第三实施方式这样使盖构件10的下端仿照热介质用管16的外径B形成,从而能使热介质用管16周围封闭。
另外,第三实施方式的传热板的制造方法由于除了不包括填充工序之外均与第一实施方式相同,因而省略其详细的说明。
根据第三实施方式的传热板的制造方法,如图7所示,由于盖构件50的宽部51的下表面55与盖槽6的底面6a抵接,因此,即使从盖构件50的上表面53压入接合用旋转工具20以进行摩擦搅拌,热介质用管16也不会压扁。此外,由于盖构件50的下部是沿着热介质用管16的外周的形状而形成的,因此可防止空隙的产生。藉此,能提高传热板61的热传导效率。
而且,在本实施方式中,窄部52的下部的截面形状仿照热介质用管16的外周形成圆弧,但在热介质用管的截面形状为其它形状的情况下,也可以仿照该形状来形成窄部52的形状。
[第四实施方式]
接着,对第四实施方式的传热板和传热板的制造方法进行说明。图8是表示第四实施方式的传热板的分解侧视图。图9是表示第四实施方式的传热板的侧视图。
图8和图9所示的第四实施方式的传热板81内含与第一实施方式的传热板1(参照图1)大致相同的结构,在盖构件10的表面侧还配置有上盖构件70以实施摩擦搅拌接合来接合这点上与第一实施方式不同。
另外,以下对与上述传热板1相同的结构也称为下盖部M。此外,对于与第一实施方式的传热板1重复的构件标注相同符号而省略重复的说明。
如图8及图9所示,传热板81具有基底构件62、插入凹槽8的热介质用管16、盖构件10以及配置于盖构件10的表面侧的上盖构件70,该传热板81在塑性化区域W1、塑性化区域W4、W5通过摩擦搅拌接合而形成一体化。
如图8和图9所示,基底构件62例如由铝合金构成,其在基底构件62的表面63上具有:在整个长度方向上形成的上盖槽64;在上盖槽64的底面66的整个长度方向上连续形成的盖槽6;以及在盖槽6的底面的整个长度方向上形成的凹槽8。上盖槽64的截面呈矩形,并具有从底面66垂直竖立的侧壁65a、65b。上盖槽64的宽度形成为比盖槽6的宽度大。
如图8所示,热介质用管16被插入形成于基底构件62下部的凹槽8中,并用盖构件10塞住,通过摩擦搅拌接合而在塑性化区域W1接合。即,形成于基底构件62内部的下盖部M以与第一实施方式的传热板1大致相同的方式形成。
另外,在上盖槽64的底面66上因进行摩擦搅拌接合而可能产生台阶及毛边。因此,较为理想的是,以例如塑性化区域W1的表面为基准,对上盖槽64的底面66实施面切削加工来平滑地形成。藉此,能将上盖构件70的下表面72与面切削后的上盖槽64的底面66无缝隙地配置。
如图8和图9所示,上盖构件70例如由铝合金构成,其形成有与上盖槽64的截面大致相同的矩形截面,并具有从下表面72垂直形成的侧面73a和侧面73b。上盖构件70被插入上盖槽64。即,上盖构件70的侧面73a、73b与上盖槽64的侧壁65a、65b面接触或隔开微小的间隙配置。在此,以一个侧面73a与一个的侧壁65a的对接面为上侧对接部V5。而以另一个侧面73b与另一个侧壁65b的对接面为上侧对接部V6。上侧对接部V5、V6通过摩擦搅拌接合而在塑性化区域W4、W5一体化。
传热板81的制造方法包括:利用与传热板1相同的制造方法在基底构件62的下部形成下盖部M之后,对上盖槽64的底面66进行面切削的面切削工序;对上盖构件70进行配置的上盖构件插入工序;以及沿着上侧对接部V5、V6实施摩擦搅拌接合的上盖构件接合工序。
(面切削工序)
在面切削工序中,通过切削来除去形成于上盖槽64的底面66上的台阶(槽)及毛边,从而使底面66平滑。
(上盖构件插入工序)
在上盖构件插入工序中,将上盖构件70配置于上盖槽64的底面。通过进行面切削工序,能将上盖构件70的下表面72与上盖槽64的底面无缝隙地配置。
(上盖构件接合工序)
在上盖构件接合工序中,使接合用旋转工具(未图示)沿着上侧对接部V5、V6移动以实施摩擦搅拌接合。上盖构件接合工序中的接合用旋转工具的压入量只要考虑该接合用旋转工具的搅拌销的长度和上盖构件70的厚度F’而适当加以设定即可。另外,在上盖构件接合工序中,也可以采用第一实施方式所使用的接合用旋转工具20。
根据实施方式中的传热板81,在下盖部M的上方再配置有上盖构件70,从而能通过实施摩擦搅拌接合来使热介质用管16配置在更深的位置。
另外,在第四实施方式中,对上盖构件70的两侧面进行摩擦搅拌而形成二条塑性化区域W4、W5,但并不限定于此。例如,还可以将上盖槽64的槽宽形成为比接合用旋转工具20(参照图4(a))的肩部22的外径X1小,而使用接合用旋转工具20对上盖构件70进行一条的摩擦搅拌。藉此,能减少接合工序所需周折。
接着,适当参照附图对第五实施方式至第九实施方式的传热板进行详细说明。第五实施方式至第九实施方式的传热板在热介质用管发生塑性变形这点上与第一实施方式不同。也就是说,第五实施方式至第九实施方式在进行接合工序时,通过盖构件将热介质用管压入,从而一边使热介质用管塑性变形一边进行摩擦搅拌接合。
[第五实施方式]
如图10和图11所示,第五实施方式的传热板101主要包括:具备朝表面3开口的凹槽8的基底构件2;插入凹槽8的热介质用管16;以及插入凹槽8的盖构件10,并且上述传热板101由通过摩擦搅拌接合而形成的塑性化区域W1一体形成。如图10(b)所示,传热板101的热介质用管16在被从上方压扁而发生塑性变形这点上与第一实施方式不同。
如图11所示,基底构件2起到将在热介质用管16内流动的热介质的热传递至外部的作用,或是起到将外部的热传递至在热介质用管16内流动的热介质的作用。在基底构件2的表面3上凹陷设置有朝上方敞开的凹槽8。
凹槽8是供热介质用管16插入的部分,其在整个基底构件2的长度方向上连续形成。凹槽8是上方开口的截面呈U字形的槽,并在下端具有由以一定曲率形成的曲面构成的底部7以及与底部7连续且分开一定宽度的侧壁8a、8b。
凹槽8的宽度A(侧壁8a、侧壁8b之间的距离)形成为比热介质用管16的外径B1大,凹槽8的深度C形成为比热介质用管16的外径B1大。此外,底部7的曲率形成为比热介质用管16的外周的曲率小。基底构件2例如由铝合金(JIS:A6061)形成。
热介质用管16是使例如高温液、高温气体等热介质在中空部18中循环以使热传递至基底构件2和盖构件10的构件,或者是使例如冷却液、冷却气体等热介质在中空部18中循环以使热从基底构件2和盖构件10传递出的构件。
如图11所示,热介质用管16在接合工序前截面呈圆形,但如图10(b)所示,在接合工序中被压扁并沿着凹槽8和盖构件10的形状发生塑性变形。热介质用管16的压扁状况在后加以记述。
另外,在热介质用管16中流动的热介质并无特别限制,例如也可以作为在热介质用管16的中空部18中使加热器穿过以将由加热器产生的热传递至基底构件2和盖构件10的构件来加以利用。
此外,在本实施方式中,接合工序前的热介质用管16的形状为圆形,但并无特别限制,也可以是截面呈椭圆形或是截面呈方形。此外,在本实施方式中,热介质用管16使用铜管,但也可以使用其它材料的管。此外,在接合工序前,凹槽8的宽度A和热介质用管16的外径B1的尺寸只要在B1<A<1.41B1的范围内适当设定即可。
如图10和图11所示,盖构件10是插入凹槽8的构件,其截面呈矩形,并具有上表面11、下表面12、侧面13a以及侧面13b。盖构件10由与基底构件2同种类的铝合金形成。如图11(b)所示,在本实施方式中,盖构件10的厚度F形成为使厚度F与热介质用管16的外径B1之和比凹槽8的深度C大。
因此,图11(b)所示,当将热介质用管16和盖构件10插入凹槽8时,盖构件10的下表面12(下部)与热介质用管16抵接,并且盖构件10的上表面11从基底构件2的表面3突出突出高度10a。
另外,盖构件10的上表面11并不一定要从基底构件2的表面3突出,也可以在将盖构件10插入凹槽8时,以使盖构件10的上表面11与基底构件2的表面3齐平的形态形成。
此外,当将盖构件10插入凹槽8时,盖构件10的侧面13a、13b与凹槽8的侧壁8a、8b面接触或隔开微小的间隙相对。在此,以盖构件10的一个侧面13a与凹槽8的一个侧壁8a的对接面为对接部V1。而以盖构件10的另一个侧面13b与凹槽8的另一个侧壁8b的对接面为对接部V2。此外,对接部V1和对接部V2也可仅称为对接部V。此外,以由凹槽8的底部7及侧壁8a、8b和盖构件10的下表面12形成的空间为空间部P11。
如图10所示,塑性化区域W1是在对对接部V1、V2实施摩擦搅拌接合时使基底构件2和盖构件10的一部分塑性流动后一体化而成的区域。在本实施方式中,塑性化区域W1的最大宽度Wa(表面3的宽度)形成为比凹槽8的宽度A(参照图11(a))大。
在本实施方式中,塑性化区域W1的最深部设定成到达从盖构件10的上表面11起的盖构件10的厚度尺寸的大约1/3的高度位置,但塑性化区域W1的大小(深度)可根据盖构件10的大小和后述的旋转工具的大小而适当设定,例如,塑性化区域W1的最深部只要设定成到达从盖构件10的上表面11起的盖构件10的厚度尺寸的大约2/3~1/3的位置即可。
接着,使用图12对传热板101的制造方法进行说明。图12是表示第五实施方式的传热板的制造方法的侧剖视图,图12(a)表示插入热介质用管的热介质用管插入工序,图12(b)表示盖构件插入工序,图12(c)表示接合工序。
第五实施方式的传热板的制造方法包括:形成基底构件2的准备工序;将热介质用管16插入形成于基底构件2的凹槽8中的热介质用管插入工序;将盖构件10插入凹槽8的盖构件插入工序;以及使接合用旋转工具20沿着对接部V移动以实施摩擦搅拌接合的接合工序。
(准备工序)
参照图11(a),首先,例如利用端铣加工,在厚板构件上形成凹槽8。藉此形成具有朝表面3开口的凹槽8的基底构件2。凹槽8在下部包括由曲面形成的底部7,并从底部7以固定宽度朝上方开口。
另外,在本实施方式中,基底构件2是通过切削加工形成的,但也可以使用铝合金的挤压型材。
(热介质用管插入工序)
接着,如图12(a)所示,将热介质用管16插入凹槽8。热介质用管16的下端与凹槽8的底部7相接触。
(盖构件插入工序)
接着,如图12(b)所示,将盖构件10插入基底构件2的凹槽8内。此时,盖构件10的下表面12与热介质用管16的上端抵接,而盖构件10的上表面11从基底构件2的表面3突出。此外,由凹槽8的侧壁8a、8b和盖构件10的侧面13a、13b来形成对接部V1、V2。
(接合工序)
接着,如图12(c)所示,使用接合用旋转工具20对对接部V(对接部V1、V2)进行摩擦搅拌。即,在将接合用旋转工具20的中心与凹槽8的宽度方向上的中心对齐后,将接合用旋转工具20的肩部22的下表面24压入基底构件2的表面3规定深度,并使其沿着对接部V相对移动。在本实施方式中,接合用旋转工具20的转速为例如50~1500rpm,输送速度为0.05~2m/分钟,朝接合用旋转工具20的轴方向施加的按压力设定成1kN~20kN。
通过接合工序,由于接合用旋转工具20的按压力经由盖构件10传递至热介质用管16,热介质用管16会沿着凹槽8和盖构件10的下表面12的形状发生塑性变形。
如图10(b)所示,通过接合工序在基底构件2的表面3形成塑性化区域W1。在本实施方式中,设定搅拌销26的长度和接合用旋转工具20的压入量等,以使塑性化区域W1的最深部到达从盖构件10的上表面11起的盖构件10的厚度尺寸的大约1/3的高度位置。此外,如图12(c)所示,对接部V1、V2中的塑性化区域W1的深度Wb设定成盖构件10厚度的1/5左右。通过将对接部V1、V2中的塑性化区域W1的深度Wb设定较大,能提高基底构件2与盖构件10的接合力。
此外,在本实施方式的接合工序中,接合工序后的热介质用管16的高度B2形成为接合工序前的热介质用管16的高度B1的大约70%。较为理想的是,接合工序后的热介质用管16的高度B2为接合工序前的热介质用管16的高度B1的70%以上。此外,更为理想的是,接合工序后的热介质用管16的高度B2为接合工序前的热介质用管16的高度B1的80%以上。此外,较为理想的是,表示热介质用管16的压扁情况的镦锻率(B1-B2)/B1×100%的值设定为20%~30%。
另外,塑性化区域W1的大小(深度)、接合用旋转工具20的形状以及转速或压入量等只是例示,并不加以限定,只要考虑基底构件2和盖构件10的材料适当设定即可。例如,在本实施方式中,接合用旋转工具20的搅拌销26的长度LA形成为肩部22的外径X1的大约1/2,但接合用旋转工具20的搅拌销26的长度LA也可以形成为比肩部22的外径X1的1/2小。藉此,能提高接合用旋转工具20的按压力的传递效率。
如上所述,在本实施方式的传热板的制造方法的接合工序中,由于接合用旋转工具20的肩部22的外径X1设定成比盖槽6的宽度A大,因此只要使接合用旋转工具20沿着盖构件10的宽度方向上的中央移动一次,就能同时对对接部V1、V2进行摩擦搅拌,并能通过摩擦搅拌来将基底构件2与盖构件10一体化。藉此,能减少制造工序中的作业手续。
由于接合用旋转工具20的肩部22的外径X1比凹槽8的宽度A大,因此能以接合用旋转工具20位于热介质用管16上方的状态进行摩擦搅拌。藉此,能使热介质用管16沿着凹槽8和盖构件10的下表面12的形状高效地发生塑性变形,从而能提高凹槽8与热介质用管16的密接性。
此外,在本实施方式中,由于盖构件10和接合用旋转工具20的中心位于穿过热介质用管16中心的铅垂线上,因此不仅能将接合用旋转工具20的按压力更高效地传递至热介质用管16,还能地使热介质用管16发生高平衡性的塑性变形。
在此,图13(a)是表示盖构件插入工序的示意剖视图,图13(b)是表示接合工序中过按压状态的示意剖视图,图13(c)是表示第五实施方式的完成时的示意剖视图。
如图13(a)所示,在盖构件插入工序中,由凹槽8的底部7、侧壁8a、侧壁8b以及盖构件10的下表面12围成的区域的内周长N2(粗线部分的长度)形成为比热介质用管16的外周长N1大。
如图13(b)所示,若在接合工序中盖构件10的压入量过多,则由凹槽8和盖构件10的下表面12围成的区域的铅垂截面的内周长N2(粗线部分的长度)变得比热介质用管16的外周长N1小。此外,压入过多时的接合工序后的热介质用管16的高度B3变得比高度B2(参照图12(c))小。
藉此,热介质用管16向内侧凹陷变形,并可能会在热介质用管16与盖构件10的下表面12之间形成空间部P12。这样,当热介质用管16与凹槽8及盖构件10的下表面12之间具有空隙时,由于传热板101的传热效率降低,因而不甚理想。
而如图13(c)所示,在本实施方式的完成时,内周长N2(粗线部分的长度)与热介质用管16的外周长N1形成为大致相等。即,由于热介质用管16的外周长N1与由凹槽8及盖构件10的下表面12围成的区域的内周长N2越近似,空间部P11(参照图13(a))越小,因此能提高传热板101的传热效率。
另外,本实施方式的制造工序仅是例示,也可以为其它工序。例如,参照图12(b),也可以在盖构件插入工序之前,对形成于热介质用管16与盖构件10的下表面12之间的空间部P11实施填充热传导性物质的填充工序。通过填充热传导性物质,能减小完成后的空隙以提高传热效率。
另外,热传导性物质例如可采用公知的金属粉末的低熔点焊材,但只要是能提高传热效率的材料就不加以限制,也可以是金属粉末、金属粉末糊料以及金属片。
[第六实施方式]
接着,对本发明第六实施方式的传热板和传热板的制造方法进行说明。如图14和图15所示,第六实施方式的传热板91和传热板的制造方法在包括盖槽471和凹槽473这点上与第五实施方式不同。另外,对与第五实施方式相同的部分省略其说明。
如图14(a)所示,在基底构件482的表面483上凹陷设置有盖槽471,在盖槽471的中央凹陷设置有宽度比盖槽471小的凹槽473。盖槽471是供盖构件460配置的部分,其沿着基底构件482的长度方向连续形成。盖槽471的截面呈矩形,并包括从盖槽471的底面472垂直竖立的侧壁471a、471b。盖槽471的宽度E1形成为与后述的盖构件460的宽度G1大致相等,盖槽471的深度j形成为与盖构件460的深度f1大致相等。
凹槽473是供热介质用管16和盖构件460插入的部分,其在整个基底构件482的长度方向上连续形成。凹槽473是上方开口的截面呈U字形的槽,并在下端形成有截面呈半圆形的底部474。此外,从底部474连续地形成有侧壁473a、473b。凹槽473的宽度e1形成为比热介质用管16的外径B1大。此外,底部474的曲率形成为比热介质用管16的外周的曲率小。
如图14所示,在接合工序前,热介质用管16的截面呈圆形,但如图15所示,通过接合工序被压扁,而沿着凹槽473和盖构件460的下表面465的形状发生塑性变形。热介质用管16的压扁状况在后加以记述。
如图14(a)所示,盖构件460是被插入盖槽471和凹槽473的侧视呈大致T字状的构件,其具有形成为宽度较大的宽部461以及宽度比宽部461小的窄部462。宽部461具有上表面463、下表面464、侧面463a、463b。宽部461的宽度G1形成为与盖槽471的宽度E1大致相等,厚度f1形成为与盖槽471的深度j大致相等。
窄部462从宽部461的下表面464的中央朝下方延设。窄部462具有侧面462a、462b以及下表面465。下表面465形成为凹状曲面。下表面65的曲率形成为比热介质用管16的外周的曲率小。窄部462的宽度g1形成为与凹槽473的宽度e1大致相等。窄部462的厚度f2形成为使厚度f2与热介质用管16的外径B1之和比凹槽473的深度c大。
如图14(b)所示,当将热介质用管16和盖构件460插入盖槽471进而凹槽473时,盖构件460的窄部462的下表面465与热介质用管16抵接,且盖构件460的上表面463从基底构件482的表面483突出突出高度460a。此外,盖槽471的底面472与盖构件460的宽部461的下表面464分开隔开距离L1。突出高度460a与隔开距离L1为大致相等的长度。
此外,当将盖构件460插入盖槽471和凹槽473时,盖构件460的宽部461的侧面463a、463b与凹槽471的侧壁471a、471b面接触或是隔开微小的间隙相对。在此,以盖构件460的宽部461的一个侧面463a与凹槽471的一个侧壁471a的对接面为对接部V3。而以盖构件460的另一个侧面463b与凹槽471的另一个侧壁471b的对接面为对接部V4。此外,对接部V3及对接部V4也可仅称为对接部V。此外,以由凹槽473的底部474及侧壁473a、473b以及盖构件460的下表面465形成的空间为空间部P13。
如图15(b)所示,塑性化区域W2是在对对接部V3、V4实施摩擦搅拌接合时使基底构件482和盖构件460的一部分塑性流动后一体化而成的区域。在本实施方式中,塑性化区域W2的最大宽度Wa(表面483的宽度)形成为比盖槽471的宽度E1(参照图14(a))大。
接着,使用图15对传热板491的制造方法进行说明。
第六实施方式的传热板的制造方法包括:形成基底构件482的准备工序;将热介质用管16插入形成于基底构件482的凹槽473中的热介质用管插入工序;将盖构件460插入盖槽471和凹槽473的盖构件插入工序;以及使接合用旋转工具20沿着对接部V移动以实施摩擦搅拌接合的接合工序。另外,由于准备工序与第五实施方式大致相同而加以省略。
(热介质用管插入工序)
参照图14(a)及图14(b),在热介质用管插入工序中,将热介质用管16插入凹槽473中。热介质用管16的下端与凹槽473的底部474相接触。
(盖构件插入工序)
接着,如图14(b)所示,将盖构件460插入基底构件482的盖槽471和凹槽473内。此时,盖构件460的窄部462的下表面465与热介质用管16的上端抵接,且盖构件460的上表面463从基底构件482的表面483突出。
(接合工序)
接着,如图15(b)所示,使用接合用旋转工具20对对接部V(对接部V3、V4)进行摩擦搅拌。即,在将接合用旋转工具20的中心与盖槽471的宽度方向上的中心对齐后,将接合用旋转工具20的肩部22的下表面24压入基底构件482的表面483规定深度,并使其沿着对接部V相对移动。
在接合工序中,由于接合用旋转工具20的按压力经由盖构件460传递至热介质用管16,因此热介质用管16沿着凹槽473的底部474和盖构件460的下表面465的形状发生塑性变形。接合工序后的热介质用管16的铅垂方向高度B4被压扁到接合工序前的热介质用管16的外径B1的大约80%。
如上所述,在本实施方式的传热板的制造方法中,由于接合用旋转工具20的肩部22的外径X1比盖槽471的宽度E1大,因此用接合用旋转工具20的一次移动就能同时对盖构件460和基底构件482的一对对接部V3、V4进行摩擦搅拌。藉此,能减少制造工序的作业手续。
此外,由于接合用旋转工具20的肩部22的外径X1比凹槽473的宽度E1大,因此能以接合用旋转工具20位于热介质用管16的上方的状态进行摩擦搅拌。藉此,能使热介质用管16沿着凹槽473和盖构件460的下表面465的形状高效地发生塑性变形,从而能提高凹槽473与热介质用管16的密接性。
此外,在本实施方式中,由于盖构件460和接合用旋转工具20的中心位于穿过热介质用管16中心的铅垂线上,因此,不仅能将接合用旋转工具20的按压力更高效地传递至热介质用管16,还能使热介质用管16发生高平衡性的塑性变形。
此外,在本实施方式中,由于盖构件460的下表面465(下部)为曲面,因此,截面呈圆形的热介质用管16容易沿着下表面465变形,从而能高效地减小空间部P13。
即,如图16所示,在本实施方式的完成时,由凹槽473和盖构件460的下表面465围成的区域的内周长N2(图16的粗线部分)形成为与热介质用管16的外周长N1大致相等。藉此,能提高热介质用管16与基底构件482的密接度。
此外,本实施方式的传热板491具有宽度较大的盖槽471和宽度较小的凹槽473,且盖构件460也具有宽部461与窄部462。因此,如图15(a)所示,当在接合工序中从盖构件460的上方按压接合用旋转工具20时,盖构件460的宽部461的下表面(下部)464与盖槽471的底面472抵接。藉此,由于盖构件460不会被压入到比底面472更下方,因此能防止热介质用管16过度地发生塑性变形。即,通过恰当地设定盖槽471的深度和盖构件460的宽部461的厚度f1等,就能容易地设定热介质用管16的镦锻率。
[第七实施方式]
接着,对本发明第七实施方式的传热板和传热板的制造方法进行说明。如图17(a)和图17(b)所示,第七实施方式的传热板在接合工序前的热介质用管16的外径B1比凹槽148的深度c2大这点上与第六实施方式不同。首先,对图18(d)所示的传热板151的结构进行说明。
如图17(a)所示,在基底构件142的表面143上凹陷设置有盖槽146,在盖槽146的底面146a的中央凹陷设置有宽度比盖槽146小的凹槽148。盖槽146是供盖构件130配置的部分,其在整个基底构件142的长度方向上连续形成。盖槽146的截面呈矩形,并包括从盖槽146的底面146a垂直竖立的侧壁145a、145b。盖槽146的宽度E2形成为与后述的盖构件130的宽度g2大致相等,盖槽146的深度j2形成为与盖构件130的深度f3大致相等。
凹槽148是供热介质用管16插入的部分,其在整个基底构件142的长度方向上连续形成。凹槽148是上方开口的截面呈U字状的槽,并在下端形成有由固定曲率形成的底部147。凹槽148的开口部的宽度A2形成为比热介质用管16的外径B1大。
如图17(a)所示,在接合工序前,热介质用管16的截面呈圆形,如图18(c)所示,通过接合工序被压扁而沿着凹槽148和盖构件130的下表面132的形状发生塑性变形。对于热介质用管16的压扁状况在后加以记述。
如图17(a)所示,盖构件130是被插入盖槽146的构件,其截面呈矩形,并具有上表面131、下表面132、侧面133a以及侧面133b。盖构件130由与基底构件142同种类的铝合金所形成。在本实施方式中,盖构件130的厚度f3形成为与盖槽146的深度j2相等。
因此,如图17(b)所示,当将热介质用管16插入凹槽148且将盖构件130插入盖槽146时,盖构件130的下表面132与热介质用管16抵接,且盖构件130的上表面131从基底构件142的表面143突出突出高度130a。
另外,盖构件130的上表面131不一定需要从基底构件142的表面143突出,也可以在将盖构件130插入盖槽146时,形成为使盖构件130的上表面131与基底构件142的表面143齐平。
此外,当将盖构件130插入盖槽146时,盖构件130的侧面133a、133b与盖槽146的侧壁145a、145b面接触或隔开微小的间隙相对。在此,以盖构件130的一个侧面133a与盖槽146的侧壁145a的对接面为对接部V5。而以盖构件130的另一个侧面133b与盖槽146的侧壁145b的对接面为对接部V6。此外,对接部V5和对接部V6也可仅称为对接部V。此外,以由凹槽148、热介质用管16、盖槽146以及盖构件130的下表面132形成的空间为空间部P4。
如图18(d)所示,塑性化区域W3是在对对接部V5、V6实施摩擦搅拌接合时使基底构件142和盖构件130的一部分发生塑性流动后一体化而成的区域。在本实施方式中,塑性化区域W3的最大宽度Wa(表面143的宽度)形成为比盖槽146的宽度E2(参照图17(a))大。
接着,使用图18对传热板151的制造方法进行说明。
第七实施方式的传热板的制造方法包括:形成基底构件142的准备工序;将热介质用管16插入形成于基底构件142的凹槽148中的热介质用管插入工序;将盖构件130插入盖槽146的盖构件插入工序;以及使接合用旋转工具20沿着对接部V移动以进行摩擦搅拌接合的接合工序。
(准备工序)
首先,参照图18(a),例如利用端铣加工,在厚板构件上形成盖槽146,此后在盖槽146的底面146a的中央形成凹槽148。
另外,在本实施方式中,基底构件142是利用切削加工形成的,但也可使用铝合金的挤压型材。
(热介质用管插入工序)
接着,如图18(a)所示,将热介质用管16插入凹槽148。热介质用管16的下端与凹槽148的底部147相接触。
(盖构件插入工序)
接着,如图18(b)所示,将盖构件130插入基底构件142的盖槽146。此时,盖构件130的下表面132与热介质用管16的上端抵接,且盖构件130的上表面131从基底构件142的表面143突出。此外,由盖槽146的侧壁145a、145b和盖构件130的侧面133a、133b形成对接部V5、V6。
(接合工序)
接着,如图18(c)所示,使用接合用旋转工具20对对接部V(对接部V5、V6)进行摩擦搅拌。即,在将接合用旋转工具20的中心与盖槽146的宽度方向上的中心对齐后,将接合用旋转工具20的肩部22的下表面24压入基底构件142的表面143规定深度,并使其沿着对接部V相对移动。另外,本实施方式的接合用旋转工具20的搅拌销26的长度LB形成为肩部22的外径X1的大约1/5。通过使搅拌销26的长度LB相对于肩部22的外径X1较小地形成,从而能使接合用旋转工具20的按压力高效地传递至盖构件130。
在接合工序中,由于接合用旋转工具20的按压力经由盖构件130传递至热介质用管16,因此热介质用管16沿着凹槽148和盖构件130的下表面132的形状发生塑性变形。接合工序后的热介质用管16的铅垂方向高度B5被压扁成接合工序前的热介质用管16的外径B1的大约70%。
如上所述,在本实施方式的传热板的制造方法中,由于接合用旋转工具20的肩部22的外径X1比盖槽146的宽度E2大,因此,用接合用旋转工具20的一次移动就能同时对盖构件130和基底构件142的一对对接部V5、V6进行摩擦搅拌。藉此,能减少制造工序的作业手续。
由于接合用旋转工具20的肩部22的外径X1比盖槽146的宽度E2大,因此能以接合用旋转工具20位于热介质用管16的上方的状态进行摩擦搅拌。藉此,能使热介质用管16沿着凹槽148和盖构件130的下表面132的形状高效地发生塑性变形,从而能提高凹槽148与热介质用管16的密接性。
此外,在本实施方式中,由于盖构件130和接合用旋转工具20的中心位于穿过热介质用管16中心的铅垂线上,因此,不仅能使接合用旋转工具20的按压力更高效地传递至热介质用管16,还能使热介质用管16发生高平衡性的塑性变形。
即,如图19所示,在本实施方式的完成时,由凹槽148和盖构件130的下表面132围成的区域的内周长N2(图19的粗线部分)形成为与热介质用管16的外周长N1大致相等。藉此,能提高热介质用管16与基底构件142的密接度。
此外,在本实施方式中,当进行接合工序时,盖构件130的下表面132与盖槽146的底面146a抵接。藉此,由于盖构件130不会被压入到比盖槽146的底面146a更下方,因此能防止热介质用管16过度地压扁。也就是说,通过恰当地设定盖槽146的深度j2和盖构件130的厚度f3、凹槽148的深度c2和热介质用管16的外径B1等,就能容易地设定热介质用管16的镦锻率。
[第八实施方式]
接着,对第八实施方式的传热板进行说明。图20所示的第八实施方式的传热板201内含与第五实施方式的传热板101(参照图10)大致相同的结构,在盖构件10的上方还配置有上盖构件210以实施摩擦搅拌接合来进行接合这点上与第五实施方式不同。
另外,以下将与上述传热板101相同的结构也称为下盖部m。此外,对与第五实施方式的传热板101重复的构件标注相同的符号而省略其重复的说明。
如图20(a)和图20(b)所示,传热板201具有:基底构件202;插入凹槽8的热介质用管16;盖构件10;以及配置于盖构件10的表面侧的上盖构件210,并在塑性化区域W1、塑性化区域W4、W5通过摩擦搅拌接合而被一体化。
如图20(a)所示,基底构件202例如由铝合金构成,并具有在基底构件202的表面203的整个长度方向上形成的上盖槽206以及在上盖槽206的底面206c的整个长度方向上连续形成的凹槽8。上盖槽206的截面呈矩形,并包括从底面206c垂直起立的侧壁206a、206b。上盖槽206的宽度形成为比凹槽8的宽度大。
如图20(a)所示,将热介质用管16插入形成于基底构件202的下部的凹槽8中,并用盖构件10塞住,通过摩擦搅拌接合在塑性化区域W1接合。即,形成于基底构件202的内部的下盖部m以与第五实施方式的传热板101大致相同的方式形成。
另外,在上盖槽206的底面206c上因进行摩擦搅拌接合而可能产生台阶(槽)及毛边。因此,较为理想的是,例如以塑性化区域W1的表面为基准,对上盖槽206的底面206c实施面削加工而平滑地形成。藉此,能将上盖构件210的下表面212与面切削后的上盖槽206的底面206c无缝隙地配置。
如图20(a)所示,上盖构件210例如由铝合金构成,其形成与上盖槽206的截面大致相同的矩形截面,并具有从下表面212垂直形成的侧面213a和侧面213b。上盖构件210被插入上盖槽206。即,上盖构件210的侧面213a、213b与上盖槽206的侧壁206a、206b面接触或隔开微小的间隙配置。在此,如图20(b)所示,以一个侧面213a与一个侧壁206a的对接面为上侧对接部V7。而以另一个侧面213b与另一个侧壁的206b的对接面为上侧对接部V8。上侧对接部V7、V8通过摩擦搅拌接合而在塑性化区域W4、W5一体化。
传热板201的制造方法包括:利用与上述第五实施方式的传热板101相同的制造方法,在基底构件202的下部形成下盖部m之后,对上盖槽206的底面206c进行面切削的面切削工序;对上盖构件210进行配置的上盖构件插入工序;以及沿着上侧对接部V7、V8实施摩擦搅拌接合的上盖构件接合工序。
(面切削工序)
在面切削工序中,以切削方式除去形成于上盖槽206的底面206c上的台阶(槽)及毛边,从而使底面206c平滑。
(上盖构件插入工序)
在上盖构件插入工序中,在进行了面切削工序之后,将上盖构件210配置于上盖槽206的底面。从而能通过进行面切削工序来将上盖构件210的下表面212与上盖槽206的底面无缝隙地配置。
(上盖构件接合工序)
在上盖构件接合工序中,在面切削工序后,使接合用旋转工具(未图示)沿着上侧对接部V7、V8移动以实施摩擦搅拌接合。上盖构件接合工序中的接合用旋转工具的压入量只要考虑该接合用旋转工具的搅拌销的长度和上盖构件210的厚度而适当设定即可。在上盖构件接合工序中,也可以采用第五实施方式中所使用的接合用旋转工具20。
根据第八实施方式的传热板201,在下盖m的上方再设置上盖构件210,并通过实施摩擦搅拌接合来使热介质用管16配置在更深的位置。
另外,在第八实施方式中,对上盖构件210的两侧面进行摩擦搅拌来形成二条塑性化区域W4、W5,但并不限在此。例如,还可以将上盖槽206的宽度形成为比接合用旋转工具20(参照图11(a))的肩部22的外径X1小,而使用接合用旋转工具20对上盖构件210进行一条的摩擦搅拌。藉此,能减少接合工序的作业手续。
[第九实施方式]
接着,对第九实施方式的传热板进行说明。图21所示的第九实施方式的传热板301内含有与第七实施方式的传热板151(参照图18(d))大致相同的结构,在盖构件130的表面侧上还配置有上盖构件310以实施摩擦搅拌接合来进行接合这点上与第八实施方式不同。
另外,以下,将与上述的传热板151相同的结构称为下盖部m’。此外,对与第五实施方式的传热板151重复的构件标注相同的符号,而省略其重复的说明。
如图21所示,传热板301具有:基底构件302;插入凹槽148的热介质用管16;插入盖槽146的盖构件130;以及配置于盖构件130的表面侧的上盖构件310,在塑性化区域W3、塑性化区域W6、W7通过摩擦搅拌接合而一体化。
如图21(a)所示,基底构件302例如由铝合金形成,其具有在基底构件302的表面303的整个长度方向上形成的上盖槽306、在上盖槽306的底面306c的整个长度方向上连续形成的盖槽146、以及在盖槽146的底面的整个长度方向上连续形成的凹槽148。上盖槽306的截面呈矩形,并包括从底面306c垂直竖立的侧壁306a、306b。上盖槽306的宽度形成为比盖槽146的宽度大。
如图21(a)所示,热介质用管16被插入形成于基底构件302的下部的凹槽148且盖构件130被插入盖槽146,通过摩擦搅拌接合而在塑性化区域W3接合。即,形成于基底构件302的内部的下盖部m’以与第七实施方式的传热板151大致相同的方式形成。
另外,在上盖槽306的底面306c上因进行摩擦搅拌接合而可能会产生台阶(槽)及毛边。因此,较为理想的是,例如以塑性化区域W3的表面为基准,对上盖槽306的底面306c实施面切削加工而平滑地形成。藉此,能将上盖构件310的下表面312与面切削后的上盖槽306的底面306c无缝隙地配置。
如图21(a)所示,上盖构件310例如由铝合金形成,其形成与上盖槽306的截面大致相同的矩形截面,并具有从下表面312垂直形成侧面313a和侧面313b。上盖构件310被插入上盖槽306中。即,上盖构件310的侧面313a、313b与上盖槽306的侧壁306a、306b面接触或隔开微小的间隙设置。在此,如图21(b)所示,以一个侧面313a与一个侧壁306a的对接面为上侧对接部V9。而以另一个侧面313b与另一个侧壁306b的对接面为上侧对接部V10。上侧对接部V9、V10通过摩擦搅拌接合而在塑性区域W6、W7一体化。
根据第九实施方式的传热板301,通过在下盖部m’的上方还配置上盖构件310以实施摩擦搅拌接合,从而能使热介质用管16配置在更深的位置。另外,由于传热板301的制造工序与第八实施方式大致相同,因而加以省略。
以上对本发明的实施方式进行了说明,但本发明可以在不脱离本发明主题的范围内进行适当改变。例如,供热介质用管16插入的凹槽的底部的截面形成为曲面,但截面也可以形成为多边形。
Claims (40)
1.一种传热板的制造方法,其特征在于,包括:
热介质用管插入工序,在该热介质用管插入工序中,将热介质用管插入形成于朝基底构件的表面侧开口的盖槽的底面上的凹槽中;
盖构件插入工序,在该盖构件插入工序中,将盖构件插入所述盖槽,并使所述盖构件与所述盖槽的底面抵接;以及
接合工序,在该接合工序中,使旋转工具相对于所述盖槽的侧壁与所述盖构件的侧面相对的对接部做相对移动以进行摩擦搅拌,
所述旋转工具的肩部的外径为所述盖槽的开口部的宽度以上,
在所述接合工序中,以所述热介质用管不发生塑性变形的状态,使所述旋转工具移动一次,从而同时对所述盖槽的一个侧壁与所述盖构件的一个侧面的对接部、以及所述盖槽的另一个侧壁与所述盖构件的另一个侧面的对接部进行摩擦搅拌。
2.如权利要求1所述的传热板的制造方法,其特征在于,将从所述凹槽的底部起至所述盖构件的下部的距离设定成比所述热介质用管的铅垂方向高度大。
3.如权利要求1所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述盖构件的下部的截面形状仿照所述热介质用管的外周的形状形成,并使所述盖构件的下部与所述热介质用管相接触。
4.如权利要求1所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述盖构件插入工序前,还包括填充工序,在该填充工序中,将热传导性物质填充到由所述凹槽和所述热介质用管的外周面围成的空间中。
5.如权利要求4所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述热传导性物质是金属粉末、金属粉末糊料或者是金属片。
6.如权利要求4所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述热传导性物质是低熔点的焊材。
7.如权利要求1所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述旋转工具的搅拌销的最大直径设定成所述盖槽的宽度以上。
8.如权利要求1所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述旋转工具的搅拌销的最小直径设定成所述盖槽的宽度以上。
9.如权利要求1所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序中,通过摩擦搅拌形成的塑性化区域的最深部设定为到达从所述盖构件的上表面起向下所述盖构件的厚度尺寸的2/3以上的位置。
10.如权利要求1所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序中,通过摩擦搅拌形成的塑性化区域的最深部设定为到达从所述盖构件的上表面起向下所述盖构件的厚度尺寸的1/2以上的位置。
11.如权利要求1所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序中,通过摩擦搅拌形成的塑性化区域的最深部设定为到达从所述盖构件的上表面起向下所述盖构件的厚度尺寸的1/3以上的位置。
12.如权利要求1所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序之后,还包括:
上盖构件插入工序,在该上盖构件插入工序中,在所述基底构件的表面侧,使上盖构件与形成为宽度比所述盖槽的宽度大的上盖槽的底面抵接;以及
上盖构件接合工序,在该上盖构件接合工序中,使旋转工具沿着所述上盖槽的侧壁与所述上盖构件的侧面的对接部相对移动以进行摩擦搅拌。
13.一种传热板的制造方法,该传热板具有:基底构件,该基底构件包括朝表面侧开口且深度比热介质用管的铅垂方向高度大的凹槽;热介质用管,该热介质用管被插入所述凹槽;以及盖构件,该盖构件覆盖所述热介质用管,其特征在于,所述传热板的制造方法包括:
热介质用管插入工序,在该热介质用管插入工序中,将所述热介质用管插入所述凹槽;
盖构件插入工序,在该盖构件插入工序中,将所述盖构件插入所述热介质用管的上方;以及
接合工序,在接合工序中,使旋转工具相对于所述凹槽的侧壁与所述盖构件的侧面相对的对接部做相对移动以进行摩擦搅拌,
所述旋转工具的肩部的外径为所述凹槽的开口部的宽度以上,
在所述接合工序中,使所述旋转工具的按压力经由所述盖构件传递至所述热介质用管,并以所述热介质用管发生塑性变形的状态,同时对所述凹槽的一个侧壁与所述盖构件的一个侧面的对接部、以及所述凹槽的另一个侧壁与所述盖构件的另一个侧面的对接部进行摩擦搅拌。
14.一种传热板的制造方法,该传热板具有:基底构件,该基底构件包括朝表面侧开口的盖槽和在该盖槽的底面上开口且深度比热介质用管的铅垂方向高度小的凹槽;热介质用管,该热介质用管被插入所述凹槽;以及盖构件,该盖构件覆盖所述热介质用管,其特征在于,所述传热板的制造方法包括:
热介质用管插入工序,在该热介质用管插入工序中,将所述热介质用管插入所述凹槽;
盖构件插入工序,在该盖构件插入工序中,将所述盖构件插入所述热介质用管的上方;以及
接合工序,在该接合工序中,使旋转工具相对于所述盖槽的侧壁与所述盖构件的侧面相对的对接部做相对移动以进行摩擦搅拌,
所述旋转工具的肩部的外径为所述盖槽的开口部的宽度以上,
在所述接合工序中,使所述旋转工具的按压力经由所述盖构件传递至所述热介质用管,以所述热介质用管发生塑性变形的状态,同时对所述盖槽的一个侧壁与所述盖构件的一个侧面的对接部、以及所述盖槽的另一个侧壁与所述盖构件的另一个侧面的对接部进行摩擦搅拌。
15.如权利要求14所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序中,使所述盖构件与所述盖槽的底面相抵接。
16.一种传热板的制造方法,该传热板具有:基底构件,该基底构件包括朝表面侧开口的盖槽和在该盖槽的底面上开口且深度比热介质用管的铅垂方向高度大的凹槽;热介质用管,该热介质用管被插入所述凹槽;以及盖构件,该盖构件包括被插入所述盖槽的宽部和被插入所述凹槽的窄部,其特征在于,所述传热板的制造方法包括:
热介质用管插入工序,在热介质用管插入工序中,将所述热介质用管插入所述凹槽;
盖构件插入工序,在该盖构件插入工序中,将所述盖构件插入所述热介质用管的上方;以及
接合工序,在该接合工序中,使旋转工具相对于所述盖槽的侧壁与所述盖构件的侧面相对的对接部做相对移动以进行摩擦搅拌,
所述旋转工具的肩部的外径为所述盖槽的开口部的宽度以上,
在所述接合工序中,使所述旋转工具的按压力经由所述盖构件的所述窄部传递至所述热介质用管,以所述热介质用管发生塑性变形的状态,同时对所述盖槽的一个侧壁与所述盖构件的一个侧面的对接部、以及所述盖槽的另一个侧壁与所述盖构件的另一个侧面的对接部进行摩擦搅拌。
17.如权利要求16所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序之前,使所述盖构件的所述窄部的下表面与所述热介质用管抵接,且使所述盖构件的所述宽部的下表面与所述盖槽的底面分开。
18.如权利要求13或14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序中,所述接合工序后的铅垂截面上的由所述凹槽和所述盖构件围成的区域的内周长设定成所述热介质用管的外周长以上。
19.如权利要求13或14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序中,所述接合工序后的所述热介质用管的高度设定成为所述接合工序前的所述热介质用管的高度的70%以上。
20.如权利要求13或14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序中,所述接合工序后的所述热介质用管的高度设定成为所述接合工序前的所述热介质用管的高度的80%以上。
21.如权利要求13或14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述盖构件的下部沿着所述热介质用管的形状形成,并使所述盖构件的下部与所述热介质用管相接触。
22.如权利要求13或14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述盖构件插入工序前,还包括填充工序,在该填充工序中,将热传导性物质填充到由所述凹槽和所述热介质用管的外周面围成的空间中。
23.如权利要求22所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述热传导性物质是金属粉末、金属粉末糊料或者是金属片。
24.如权利要求22所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述热传导性物质是低熔点的焊材。
25.如权利要求13所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述旋转工具的搅拌销的最大直径设定成所述凹槽的宽度以上。
26.如权利要求13所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述旋转工具的搅拌销的最小直径设定成所述凹槽的宽度以上。
27.如权利要求14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述旋转工具的搅拌销的最大直径设定成所述盖槽的宽度以上。
28.如权利要求14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,所述旋转工具的搅拌销的最小直径设定成所述盖槽的宽度以上。
29.如权利要求13或14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序中,通过摩擦搅拌形成的塑性化区域的最深部设定为到达从所述盖构件的上表面起向下所述盖构件的厚度尺寸的2/3以上的位置。
30.如权利要求13或14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序中,通过摩擦搅拌形成的塑性化区域的最深部设定为到达从所述盖构件的上表面起向下所述盖构件的厚度尺寸的1/2以上的位置。
31.如权利要求13或14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序中,通过摩擦搅拌形成的塑性化区域的最深部设定为到达从所述盖构件的上表面起向下所述盖构件的厚度尺寸的1/3以上的位置。
32.如权利要求13所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序之后,还包括:
上盖构件插入工序,在该上盖构件插入工序中,在所述基底构件的表面侧,使上盖构件与形成为宽度比所述凹槽的宽度大的上盖槽的底面抵接;以及
上盖构件接合工序,在该上盖构件接合工序中,使旋转工具沿着所述上盖槽的侧壁与所述上盖构件的侧面的对接部做相对移动以进行摩擦搅拌。
33.如权利要求14或16所述的传热板的制造方法,其特征在于,在所述接合工序之后,还包括:
上盖构件插入工序,在该上盖构件插入工序中,在所述基底构件的表面侧,使上盖构件与形成为宽度比所述盖槽的宽度大的上盖槽的底面抵接;以及
上盖构件接合工序,在该上盖构件接合工序中,使旋转工具沿着所述上盖槽的侧壁与所述上盖构件的侧面的对接部做相对移动以进行摩擦搅拌。
34.一种传热板,具有:
基底构件,该基底构件具有形成于朝表面侧开口的盖槽的底面上的凹槽;
热介质用管,该热介质用管被插入所述凹槽;以及
盖构件,该盖构件被插入所述盖槽,
所述传热板是使用旋转工具摩擦搅拌接合而成,并且所述热介质用管不会发生塑性变形,其特征在于,
对所述盖槽的一个的侧壁与所述盖构件的一个侧面的对接部、以及所述盖槽的另一个侧壁与所述盖构件的另一个侧面的对接部而形成的一条的塑性化区域的宽度形成为所述盖槽的宽度以上。
35.如权利要求34所述的传热板,其特征在于,
所述传热板具有:所述基底构件,该基底构件还包括形成于所述基底构件的表面侧且宽度比所述盖槽大的上盖槽;以及上盖构件,该上盖构件被插入所述上盖槽,
沿着所述上盖槽的侧壁与所述上盖构件的侧面的对接部来实施摩擦搅拌。
36.一种传热板,具有:
基底构件,该基底构件具有朝表面侧开口且深度比热介质用管的铅垂方向大的凹槽;
热介质用管,该热介质用管被插入所述凹槽的底部;以及
盖构件,该盖构件覆盖所述凹槽内的所述热介质用管,
所述传热板是所述基底构件与所述盖构件摩擦搅拌接合而成的,且所述热介质用管会发生塑性变形,其特征在于,
对所述凹槽的一个侧壁与所述盖构件的一个侧面的对接部、以及所述凹槽的另一个侧壁与所述盖构件的另一个侧面的对接部而形成的一条的塑性化区域的宽度形成为所述凹槽的宽度以上。
37.如权利要求36所述的传热板,其特征在于,
所述传热板具有:所述基底构件,该基底构件还包括形成于所述基底构件的表面侧且宽度比所述盖槽大的上盖槽;以及上盖构件,该上盖构件被插入所述上盖槽,
沿着所述上盖槽的侧壁与所述上盖构件的侧面的对接部来实施摩擦搅拌。
38.一种传热板,具有:
基底构件,该基底构件具有在朝表面侧开口的盖槽的底面上开口且深度比热介质用管的铅垂方向高度小的凹槽;
热介质用管,该热介质用管被插入所述凹槽;以及
盖构件,该盖构件覆盖所述凹槽内的所述热介质用管,
所述传热板是所述基底构件与所述盖构件摩擦搅拌接合而成的,并且所述热介质用管会发生塑性变形,其特征在于,
对所述盖槽的一个侧壁与所述盖构件的一个侧面的对接部、以及所述盖槽的另一个侧壁与所述盖构件的另一个侧面的对接部而形成的一条的塑性化区域的宽度形成为所述盖槽的宽度以上。
39.一种传热板,包括:
基底构件,该基底构件具有在朝表面侧开口的盖槽的底面上开口且深度比热介质用管的铅垂方向高度大的凹槽;
热介质用管,该热介质用管被插入所述凹槽;以及
盖构件,该盖构件包括被插入所述盖槽的宽部和被插入所述凹槽的窄部,
所述传热板是所述基底构件与所述盖构件摩擦搅拌接合而成的,并且所述热介质用管会发生塑性变形,其特征在于
对所述盖槽的一个侧壁与所述盖构件的一个侧面的对接部、以及所述盖槽的另一个侧壁与所述盖构件的另一个侧面的对接部而形成的一条的塑性化区域的宽度形成为所述盖槽的宽度以上。
40.如权利要求39所述的传热板,其特征在于,
所述传热板具有:所述基底构件,该基底构件还包括形成于所述基底构件的表面侧且宽度比所述盖槽大的上盖槽;以及上盖构件,该上盖构件被插入所述上盖槽,
沿着所述上盖槽的侧壁与所述上盖构件的侧面的对接部来实施摩擦搅拌。
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