CN111050975B - 液冷套的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种供热输送流体在由套主体(2)和封闭件(3)形成的中空部(14)中流动的液冷套(1)的制造方法，包括：重合工序，将封闭件(3)载置于周壁部(11)的端面(11a)，并使端面(11a)与封闭件(3)的背面重合，以形成第一重合部(H1)；以及正式接合工序，使旋转工具(FD)一边沿着第一重合部(H1)移动，一边绕凹部(13)旋转一圈，以通过摩擦搅拌进行正式接合，在所述正式接合工序中，在使旋转工具(FD)的基端侧销与封闭件(3)接触的状态下，使基端侧销的平坦面与仅封闭件(3)接触，并且使从所述平坦面突出的突起部的前端插入得比第一重合部(H1)更深，以对第一重合部(H1)进行接合。

Description

液冷套的制造方法
技术领域
本发明涉及液冷套的制造方法。
背景技术
作为液冷套的制造方法，存在一种方法，使相同的金属制的封闭件与金属制的套主体重合，从封闭件的正面侧进行摩擦搅拌接合。作为用于摩擦搅拌接合的旋转工具，已知一种包括轴肩部和从轴肩部下垂的搅拌销的旋转工具。上述旋转工具在将轴肩部的下端面压入金属构件的状态下进行摩擦搅拌接合。通过将轴肩部压入金属构件，从而能对塑性流动材料进行按压以抑制毛边的产生。然而，当接合的高度位置发生变化时容易产生缺陷，并且存在凹槽变大同时产生大量毛边的问题。
另一方面，已知有一种摩擦搅拌接合方法，使用包括搅拌销的旋转工具对两个金属构件进行接合，其特征是，包括正式接合工序，在上述正式接合工序中，将旋转的搅拌销插入到金属构件彼此的对接部，并在使仅搅拌销与金属构件接触的状态下进行摩擦搅拌接合(专利文献1)。根据上述现有技术，在搅拌销的外周面刻设有螺旋槽，在使仅搅拌销与被接合构件接触，同时使基端部露出的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，即使接合的高度位置变化，也能抑制缺陷的产生，并且还能减小对摩擦搅拌装置的负载。然而，由于并未通过轴肩部对塑性流动材料进行按压，因此，存在金属构件的表面的凹槽变大，并且接合表面粗糙度变大这样的问题。此外，存在在凹槽的附近形成有隆起部(与接合前相比金属构件的表面隆起的部位)的问题。
另一方面，在专利文献2中记载有包括轴肩部和从轴肩部下垂的搅拌销的旋转工具。在轴肩部以及搅拌销的外周面分别形成有锥形面。在轴肩部的锥形面形成有俯视观察时呈涡旋状的槽。上述槽的截面形状呈半圆形。通过设置锥形面，从而即使金属构件的厚度、接合的高度位置变化，也能稳定地接合。此外，通过使塑性流动材料进入到上述槽中，从而能对塑性流动材料的流动进行控制，以形成理想的塑性化区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2013－39613号公报
专利文献2：日本专利第4210148号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，根据专利文献2的现有技术，塑性流动材料会进入到锥形面的槽的内部，因此，存在槽不能发挥作用的问题。此外，当塑性流动材料进入到上述槽时，塑性流动材料在附着于槽的状态下被摩擦搅拌，因此，存在被接合金属构件与附着物相互摩擦而使接合品质下降这样的问题。另外，存在接合表面变粗糙、毛边变多且形成于接合表面的凹槽变大的问题。
从上述这种观点出发，本发明的技术问题在于提供一种液冷套的制造方法，能减小形成于接合表面的凹槽，并且能减小接合表面粗糙度。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明是一种液冷套的制造方法，所述液冷套由套主体和封闭件构成，并供热输送流体在由所述套主体和所述封闭件形成的中空部中流动，其中，所述套主体具有底部和框状的周壁部，所述周壁部从所述底部的周缘立起设置，所述封闭件对所述套主体的凹部进行封闭，其特征是，所述液冷套的制造方法包括：重合工序，在所述重合工序中，将所述封闭件载置于所述周壁部的端面，并使所述端面与所述封闭件的背面重合，以形成第一重合部；以及正式接合工序，在所述正式接合工序中，将包括基端侧销和前端侧销的旋转工具从所述封闭件的正面插入至所述第一重合部，在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述封闭件接触的状态下，使所述旋转工具一边沿着所述第一重合部移动，一边绕所述凹部旋转一圈，以通过摩擦搅拌进行正式接合，所述旋转工具在所述前端侧销的前端部包括平坦面和突起部，其中，所述平坦面与所述旋转工具的旋转轴线垂直，所述突起部从所述平坦面突出，所述基端侧销的锥形角度比所述前端侧销的锥形角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，在所述正式接合工序中，在使所述基端侧销与所述封闭件接触的状态下，使所述平坦面与仅所述封闭件接触，并且使所述突起部的前端插入得比所述第一重合部更深，以对所述第一重合部进行接合。
根据上述液冷套的制造方法，能通过锥形角度大的基端侧销的外周面对封闭件进行按压，因此，能减小形成于接合表面的凹槽，并且能消除或减小形成于凹槽附近的隆起部。台阶状的层差部较浅且出口大，因此，即使通过基端侧销对封闭件进行按压，塑性流动材料也不易附着于基端侧销的外周面。因此，能减小接合表面粗糙度，并且能理想地稳定接合品质。此外，通过包括前端侧销，从而能容易地插入到较深的位置。
此外，根据上述液冷套的制造方法，由于旋转工具的前端侧销具有平坦面，因此，能通过平坦面对在突起部的周边卷起的塑性流动材料进行按压。由此，能更可靠地对突起部周围进行摩擦搅拌，并且能将第一重合部的氧化覆膜可靠地截断。
此外，较为理想的是，在所述套主体的底部和所述封闭体的背面中的任意一方形成有与任意另一方抵接的支承部。
根据上述液冷套的制造方法，能通过支承部来提高液冷套的强度。
此外，较为理想的是，所述套主体具有支承部，所述支承部从所述底部立起，并与所述封闭件的背面抵接，在所述正式接合工序中，除了对所述第一重合部进行摩擦搅拌接合之外，还对所述封闭件的背面与所述支承部的端面重合而成的第二重合部进行摩擦搅拌接合。
根据上述液冷套的制造方法，通过对第二重合部也进行摩擦搅拌接合，从而能进一步提高套主体与封闭件的接合强度。
此外，较为理想的是，在所述正式接合工序中，使所述前端侧销的所述平坦面与仅所述封闭件接触，并且使所述前端侧销的所述突起部的前端插入得比所述第二重合部更深，以对所述第二重合部进行接合。
根据上述液冷套的制造方法，沿着突起部被摩擦搅拌而在突起部卷起来的塑性流动材料被平坦面按压。由此，能更可靠地对突起部周围进行摩擦搅拌，并且第二重合部的氧化覆膜被可靠地截断。由此，能提高第二重合部的接合强度。
此外，根据上述液冷套的制造方法，通过设定为使仅突起部插入得比第二重合部更深，与使平坦面插入得比第二重合部更深的情况相比，能减小因摩擦搅拌产生的塑性化区域的宽度。由此，能防止塑性流动材料向套主体的凹部流出。
此外，较为理想的是，所述支承部从所述周壁部连续地形成，在所述正式接合工序中，对所述第一重合部和所述第二重合部连续地进行摩擦搅拌接合。
根据上述液冷套的制造方法，能对第一重合部和第二重合部连续地进行摩擦搅拌接合，因此，能制造耐变形性高的液冷套，并且能缩短制造周期。
此外，较为理想的是，所述支承部形成为从所述周壁部的一方的壁部连续，并且与和所述一方的壁部相对的另一方的壁部分开，在所述正式接合工序中，将所述旋转工具插入至所述封闭件的正面中的、与所述支承部对应的位置处，对所述第一重合部和所述第二重合部连续地进行摩擦搅拌接合，并且在形成于所述第一重合部的塑性化区域的外侧将所述旋转工具从所述封闭件中拔出。
根据上述液冷套的制造方法，能对第一重合部和第二重合部连续地进行摩擦搅拌接合，因此，能制造耐变形性高的液冷套，并且能缩短制造周期。此外，在使旋转工具移动至塑性化区域的内侧时，金属材料有可能从由周壁部和封闭件构成的第一重合部和第二重合部中流出，但通过使旋转工具移动至塑性化区域的外侧并拔出旋转工具，能够消除上述问题。
此外，较为理想的是，所述套主体具有支承部，并在所述支承部的端面形成突出部，所述支承部从所述底部立起，并与所述封闭件的背面抵接，在所述封闭件设置供所述突出部插入的孔部，在所述重合工序中，将所述突出部插入至所述孔部，形成所述孔部的孔壁与所述突出部的侧面对接而成的对接部，并且形成所述封闭件的背面与所述支承部的端面重合而成的第二重合部，在所述正式接合工序中，除了对所述第一重合部进行摩擦搅拌接合之外，还将所述旋转工具从所述封闭件的正面插入至所述对接部，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述套主体及所述封闭件接触的状态下，对所述封闭件的背面与所述支承部的端面重合而成的所述第二重合部、所述封闭件的所述孔部的孔壁与所述支承部的所述突出部的侧面对接而成的所述对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述液冷套的制造方法，在重合工序中，将形成于支承部的端面的突出部插入到封闭件的孔部，从而能容易地将封闭件固定并定位于支承部。此外，在正式接合工序中，还能对孔部的孔壁与突出部的侧面对接而成的对接部进行摩擦搅拌接合，因此，能进一步提高套主体与封闭件的接合强度。
此外，较为理想的是，在所述正式接合工序中，关于所述对接部的摩擦搅拌接合，使所述平坦面与所述套主体及所述封闭件两者接触，并且使所述突起部的前端插入得比所述第二重合部更深，以对所述第二重合部和所述对接部进行接合。
根据上述液冷套的制造方法，在突起部卷起来的塑性流动材料被平坦面按压。由此，第二重合部和对接部的氧化覆膜被可靠地截断，因此，能进一步提高接合强度。
此外，较为理想的是，进行修补工序，在所述修补工序中，将焊接金属填埋在残留于所述封闭件的正面的所述旋转工具的拔出痕迹中并进行修补。
根据上述液冷套的制造方法，能消除旋转工具的拔出痕迹并将液冷套的正面精加工得平坦。
此外，较为理想的是，在所述正式接合工序中，在所述套主体的底部设置冷却板，一边对所述套主体和所述封闭件进行冷却，一边进行摩擦搅拌接合。
根据上述液冷套的制造方法，能将摩擦热抑制得较低，因此，能减小因热收缩引起的液冷套的变形。
此外，较为理想的是，所述冷却板的供冷却介质流动的冷却流路形成为至少包括沿着所述旋转工具的移动轨迹的平面形状。
根据上述液冷套的制造方法，能集中冷却被摩擦搅拌的部分，因此能提高冷却效率。
此外，较为理想的是，所述冷却板的供冷却介质流动的冷却流路由埋设在所述冷却板中的冷却管构成。
根据上述液冷套的制造方法，能容易地进行冷却介质的管理。
此外，较为理想的是，在所述正式接合工序中，使冷却介质在所述套主体的内部流动，一边对所述套主体和所述封闭件进行冷却，一边进行摩擦搅拌接合。
根据上述液冷套的制造方法，能将摩擦热抑制得较低，因此，能减小因热收缩引起的液冷套的变形。此外，能不使用冷却板等，而是利用套主体自身进行冷却。
此外，较为理想的是，在所述套主体的底部和所述封闭件的背面中的至少任意一方设置有多个翅片。
根据上述液冷套的制造方法，能制造高冷却效率的液冷套。
发明效果
根据本发明的液冷套的制造方法，能够减小形成于接合表面的表面的凹槽，并且能够减小接合表面粗糙度。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的液冷套的分解立体图。
图2是表示本发明第一实施方式的液冷套的制造方法的重合工序的剖视图。
图3是表示旋转工具的侧视图。
图4是旋转工具的放大剖视图。
图5是表示本发明第一实施方式的液冷套的制造方法的正式接合工序的俯视图。
图6是图5的VI-VI剖视图。
图7是表示本发明第一实施方式的液冷套的制造方法的正式接合工序的俯视图。
图8是表示本发明第一实施方式的液冷套的立体图。
图9是图8的IX-IX剖视图。
图10是表示现有的旋转工具的概念图。
图11是表示现有的旋转工具的概念图。
图12是表示第一实施方式的液冷套的制造方法的变形例的立体图。
图13是表示本发明第二实施方式的液冷套的分解立体图。
图14是表示本发明第二实施方式的液冷套的制造方法的正式接合工序的纵剖视图。
图15是表示本发明第二实施方式的液冷套的立体图。
图16是表示本发明第三实施方式的液冷套的分解立体图。
具体实施方式
[第一实施方式]
如图1所示，本发明的第一实施方式是供热输送流体在由套主体2和封闭件3形成的中空部中流动的液冷套1的制造方法。另外，以下说明中的“正面”是指与“背面”相反一侧的面。
首先，对套主体2和封闭件3的结构进行说明。套主体2是朝上方开口的箱状体。套主体2构成为包括底部10、框状的周壁部11和支承部12，上述周壁部11从底部10的周缘立起设置。套主体2从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。例如，也可以使用通过压铸锻造的铝合金铸造材料(例如，JISADC12等)。周壁部11由板厚相同的壁部11A、11B、11C、11D构成。壁部11A、11B是短边部，且彼此相对。此外，壁部11C、11D是长边部，且彼此相对。在由底部10和周壁部11围成的空间形成有凹部13。
支承部12立起设置于底部10，呈长方体。支承部12从壁部11B连续，且朝向壁部11A延伸设置。与壁部11B相对的壁部11A和支承部12的前端部隔开规定的间隔而分开。支承部12的端面12a与周壁部11的端面11a共面。
封闭件3是俯视时呈矩形的板状构件。封闭件3俯视观察时的纵横尺寸略小于套主体2俯视观察时的纵横尺寸。封闭件3从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属中适当选择。例如，也可以使用挤压成型的铝合金材料(例如，JISA6063等)。
接着，对本发明第一实施方式的液冷套的制造方法进行说明。在液冷套的制造方法中，进行准备工序、重合工序、固定工序、临时接合工序、正式接合工序和毛边去除工序。
准备工序是准备图1所示的套主体2和封闭件3的工序。
如图2所示，重合工序是将封闭件3载置在套主体2上的工序。即，以使封闭件3的背面3a朝下并使正面3b朝上的方式将封闭件3载置在套主体2上。由此，封闭件3的背面3a与周壁部11的端面11a重合而形成第一重合部H1。第一重合部H1在俯视时呈矩形框状。此外，封闭件3的背面3a与支承部12的端面12a重合而形成第二重合部H2。第二重合部H2呈直线状。
固定工序是将套主体2和封闭件3固定于工作台等固定构件(省略图示)的工序。套主体2和封闭件3通过夹子等固定夹具以无法移动的方式被限制在工作台上。
临时接合工序是对套主体2与封闭件3进行临时接合的工序。能通过从由端面11a和封闭件3的侧面构成的内角对第一重合部H1进行点焊接合来进行临时接合工序。既可以通过摩擦搅拌接合进行点焊接合，也可以通过焊接进行点焊接合。另外，也可以省略临时接合工序。
正式接合工序是使用图3所示的旋转工具FD对套主体2和封闭件3进行摩擦搅拌接合的工序。首先，对正式接合工序中使用的旋转工具FD进行说明。如图3所示，旋转工具FD是用于摩擦搅拌接合的工具。旋转工具FD由例如工具钢形成。旋转工具FD主要由基轴部F2、基端侧销F3和前端侧销F4构成。在前端侧销F4的平坦面F5形成有突出的突起部F6。基轴部F2是呈圆柱状，并连接于摩擦搅拌装置的主轴的部位。前端侧销F4的平坦面F5相对于旋转轴线垂直。
基端侧销F3与基轴部F2连续，并随着朝向前端而变得尖细。基端侧销F3呈圆锥台形状。只要适当设定基端侧销F3的锥形角度A即可，但例如为135～160°。若锥形角度A小于135°或大于160°，则摩擦搅拌后的接合表面粗糙度变大。锥形角度A比后述的前端侧销F4的锥形角度B大。如图4所示，在基端侧销F3的外周面遍及整个高度方向形成有台阶状的层差部110。层差部110通过朝右环绕或朝左环绕而形成为螺旋状。也就是说，层差部110在俯视观察时呈螺旋状，在侧视观察时呈台阶状。在本实施方式中，使旋转工具朝右旋转，因此，层差部110设定成从基端侧向前端侧朝左环绕。
另外，较为理想的是，在使旋转工具朝左旋转的情况下，将层差部110设定为从基端侧向前端侧朝右环绕。由此，塑性流动材料被层差部110引导至前端侧，因此，能减少溢出到被接合金属构件的外部的金属。层差部110由层差底面110a和层差侧面110b构成。相邻的层差部110的各顶点110c、110c之间的距离X1(水平方向距离)是根据后述的层差角度C以及层差侧面110b的高度Y1而适当设定的。
只要适当设定层差侧面110b的高度Y1即可，但例如设定为0.1～0.4mm。若高度Y1小于0.1mm，则接合表面粗糙度会变大。另一方面，若高度Y1大于0.4mm，则存在接合表面粗糙度变大的倾向，同时有效层差部数量(与被接合金属构件接触的层差部110的数量)也减少。
只要适当设定层差底面110a与层差侧面110b所形成的层差角度C即可，但例如设定为85～120°。在本实施方式中，层差底面110a与水平面平行。层差底面110a也可以从工具的旋转轴线向外周方向在相对于水平面-5°～15°内的范围内倾斜(水平面的下方为负，水平面的上方为正)。距离X1、层差侧面110b的高度Y1、层差角度C以及层差底面110a相对于水平面的角度适当设定为在进行摩擦搅拌时，塑性流动材料不会滞留并附着于层差部110的内部而排出到外部，并且能通过层差底面110a对塑性流动材料进行按压，以减小接合表面粗糙度。
前端侧销F4与基端侧销F3连续地形成。前端侧销F4呈圆锥台形状。前端侧销F4的前端为平坦面F5。平坦面F5相对于旋转工具FD的旋转轴线垂直。前端侧销F4的锥形角度B比基端侧销F3的锥形角度A小。在前端侧销F4的外周面刻设有螺旋槽111。螺旋槽111既可以朝右环绕，也可以朝左环绕，但在本实施方式中使旋转工具FD朝右旋转，因此，螺旋槽111从基端侧向前端侧朝左环绕地刻设。
另外，较为理想的是，在使旋转工具朝左旋转的情况下，将螺旋槽111设定成从基端侧向前端侧朝右环绕。由此，塑性流动材料被螺旋槽111引导至前端侧，因此，能减少溢出到被接合金属构件的外部的金属。螺旋槽111由螺旋底面111a和螺旋侧面111b构成。将相邻的螺旋槽111的顶点111c、111c的距离(水平方向距离)设为长度X2。将螺旋侧面111b的高度设为高度Y2。由螺旋底面111a和螺旋侧面111b构成的螺旋角度D例如形成为45～90°。螺旋槽111通过与被接合金属构件接触而使摩擦热上升，并且具有将塑性流动材料引导至前端侧的作用。
如图3所示，突起部F6与基轴部F2同轴地突出设置于平坦面F5的中央。突起部F6的形状没有特别限制，但在本实施方式中呈圆柱状。也可以在突起部F6的侧面形成螺旋槽。
本实施方式中的正式接合工序包括：对第二重合部H2进行摩擦搅拌接合的第二重合部接合工序；以及对第一重合部H1进行摩擦搅拌接合的第一重合部接合工序。使用图5至图8对正式接合工序进行说明。
在第二重合部接合工序中，如图5所示，将向右旋转的旋转工具FD的前端侧销F4插入到在封闭件3的正面3b中的、设定于与支承部12的前端部(壁部11A侧的前端)对应的位置的开始位置s1处。在第二重合部接合工序中，如图6所示，在使基端侧销F3及前端侧销F4与封闭件3接触的状态下进行摩擦搅拌接合。旋转工具FD的插入深度设定为至少基端侧销F3的一部分与封闭件3的正面3b接触。也就是说，一边通过旋转工具FD的基端侧销F3的外周面对封闭件3的正面3b进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。此外，将旋转工具FD的插入深度设定成使前端侧销F4的平坦面F5位于比第二重合部H2(支承部12的端面12a)靠上方处，并且使突起部F6的前端面F7位于比第二重合部H2(支承部12的端面12a)靠下方处。换言之，将旋转工具FD的插入深度设定成使前端侧销F4的平坦面F5与仅封闭件3接触，并且使第二重合部H2位于突起部F6的侧面。接着，使旋转工具FD在保持一定高度的状态下沿着第二重合部H2移动。也就是说，使旋转工具FD沿着支承部12的长边方向移动。通过第二重合部接合工序，封闭件3的背面3a与支承部12的端面12a被摩擦搅拌并接合。在旋转工具FD的移动轨迹上形成塑性化区域W。
在使旋转工具FD移动至设定于第一重合部H1的第一中间点s2后，不使旋转工具FD脱离而直接移至第一重合部接合工序。如图7所示，在第一重合部接合工序中，使旋转工具FD沿着第一重合部H1移动。也就是说，使旋转工具FD沿着周壁部11以箭头所示的方式绕凹部13向右旋转一圈。
在第一重合部接合工序中，与第二重合部接合工序相同，在使基端侧销F3及前端侧销F4与封闭件3接触的状态下进行摩擦搅拌接合。与第二重合部接合工序相同，旋转工具FD的插入深度也设定成至少基端侧销F3的一部分与封闭件3的正面3b接触。也就是说，一边通过旋转工具FD的基端侧销F3的外周面对封闭件3的正面3b进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。此外，将旋转工具FD的插入深度设定成使前端侧销F4的平坦面F5位于比第一重合部H1(周壁部11的端面11a)靠上方处，并且使突起部F6的前端面F7位于比第一重合部H1(周壁部11的端面11a)靠下方处。换言之，将旋转工具FD的插入深度设定成使前端侧销F4的平坦面F5与仅封闭件3接触，并且使第一重合部H1位于突起部F6的侧面。接着，使旋转工具FD在保持一定高度的状态下沿着第一重合部H1移动。
另外，旋转工具FD的插入深度不必是固定的。例如，也可以在第一重合部接合工序和第二重合部接合工序中改变插入深度。旋转工具FD由于不具有轴肩部，因此，也容易进行插入深度的改变。
较为理想的是，在正式接合工序中，将接合条件设定为使毛边产生于远离凹部13的位置。毛边产生的位置因接合条件不同而不同。上述接合条件由旋转工具FD的旋转速度、旋转方向、移动速度(进给速度)、行进方向、基端侧销F3或前端侧销F4的倾斜角度(锥形角度)、被接合金属构件(套主体2和封闭件3)的材质、被接合金属构件的厚度等各要素及这些要素的组合确定。
例如，在旋转工具FD的旋转速度较慢的情况下，剪切侧(advancing side(行进侧)：在旋转工具FD的外周的切线速度加上旋转工具FD的移动速度的一侧)的塑性流动材料的温度比流动侧(retreating side(回退侧)：从旋转工具FD的外周的切线速度中减去旋转工具FD的移动速度的一侧)的塑性流动材料的温度更容易上升，因此，存在塑性化区域外的剪切侧产生大量毛边的倾向。另一方面，例如，在旋转工具FD的旋转速度较快的情况下，虽然剪切侧的塑性流动材料的温度上升，但存在与旋转速度增快的程度相应地在塑性化区域外的流动侧产生大量毛边的倾向。
在本实施方式中，将旋转工具FD的旋转速度设定得较慢，因此，在第一重合部H1的摩擦搅拌接合中，存在在塑性化区域W外的剪切侧、即远离凹部13的位置产生大量毛边的倾向。另外，旋转工具FD的接合条件并不限定于此处说明的情况，只要适当设定即可。
这样，若将接合条件设定为毛边产生一侧或毛边大量产生一侧为远离凹部13的位置，则能使毛边集中于远离凹部13的位置。因此，由于能容易地进行后述的毛边去除工序，因此较为理想。
如图7所示，使旋转工具FD沿着第一重合部H1如箭头所示那样旋转一圈后，使其经过第一中间点s2并直接移动至第二中间点s3。接着，在封闭件3的正面3b，使旋转工具FD移动至设定于比第二中间点s3靠近外侧的结束位置e1后，使旋转工具FD向上方移动并从封闭件3脱离。
在使旋转工具FD从封闭件3脱离后，也可以在正面3b残留拔出痕迹的情况下，进行对该拔出痕迹进行修补的修补工序。在修补工序中，例如能够进行堆焊以将焊接金属填埋在该拔出痕迹中进行修补。由此，可以使正面3b变得平坦。
毛边去除工序是将通过正式接合工序而在封闭件3的正面3b露出的毛边去除的工序。在毛边去除工序中，使用切削工具等将毛边去除。由此，能规整地对封闭件3的正面3b进行加工。通过以上的工序，形成图8、图9所示的液冷套1。
如图8、图9所示，在液冷套1中，通过摩擦搅拌将套主体2与封闭件3接合而一体化。在液冷套1中，封闭件3的背面3a与周壁部11的端面11a重合而成的第一重合部H1以及封闭件3的背面3a与支承部12的端面12a重合而成的第二重合部H2通过摩擦搅拌被连续地接合。在进行摩擦搅拌后的部位形成有塑性化区域W。在液冷套1的内部形成有中空部14，该中空部14中供向外部输送热的热输送流体流动。
在此，如图10所示，若为现有的旋转工具900，则由于未通过轴肩部对被接合金属构件910的正面进行按压，因此，存在凹槽(由被接合金属构件的正面和塑性化区域的正面构成的凹槽)变大，并且接合表面粗糙度变大这样的问题。此外，存在在凹槽的附近形成有隆起部(与接合前相比被接合金属构件的表面隆起的部位)的问题。另一方面，若如图11的旋转工具901那样使旋转工具901的锥形角度β比旋转工具900的锥形角度α大，则与旋转工具900相比，能对被接合金属构件910的正面进行按压，因此，凹槽会变小，隆起部也会变小。然而，向下的塑性流动变强，因此，在塑性化区域的下部容易形成吻接(日文：キッシングボンド)。
与此相对的是，本实施方式的旋转工具FD构成为包括基端侧销F3和前端侧销F4，上述前端侧销F4的锥形角度比基端侧销F3的锥形角度A小。由此，容易将旋转工具FD插入到封闭件3中。此外，前端侧销F4的锥形角度B小，因此，能容易地将旋转工具FD插入到封闭件3的较深位置处。此外，前端侧销F4的锥形角度B小，因此，与旋转工具901相比，能抑制向下的塑性流动。因而，能防止在塑性化区域W的下部形成有吻接。另一方面，基端侧销F3的锥形角度A大，因此，与现有的旋转工具相比，即使被接合金属构件的厚度、接合的高度位置发生变化，也能稳定地接合。
此外，能通过基端侧销F3的外周面对塑性流动材料进行按压，因此，能减小形成于接合表面的凹槽，并且能消除或减小形成于凹槽附近的隆起部。此外，台阶状的层差部110浅且出口大，因此，利用层差底面110a对塑性流动材料进行按压，同时使塑性流动材料易于排出到层差部110的外部。因而，即使通过基端侧销F3对塑性流动材料进行按压，塑性流动材料也不易附着于基端侧销F3的外周面。由此，能减小接合表面粗糙度，并且能理想地稳定接合品质。
此外，在本实施方式中，通过使旋转工具FD的前端侧销F4具有平坦面F5，从而在第二重合部接合工序和第一重合部接合工序中，能利用平坦面F5对在突起部F6周边卷起来的塑性流动材料进行按压。由此，能更可靠地对突起部F6周围进行摩擦搅拌，并且能将第二重合部H2和第一重合部H1的氧化覆膜可靠地截断。由此，能提高第一重合部H1和第二重合部H2的接合强度。
此外，通过设定为使仅突起部F6插入得比第一重合部H1和第二重合部H2更深，与前端侧销F4使平坦面F5插入得比第一重合部H1和第二重合部H2更深的情况相比，能减小因摩擦搅拌产生的塑性化区域W的宽度。由此，能防止塑性流动材料向套主体2的凹部13流出。
另外，由于在套主体2的底部10形成有与封闭件3抵接的支承部12，因此，能通过支承部12来提高液冷套1的强度。另外，支承部12也可以设置于封闭件3的背面3a。
另外，也可以不对第二重合部H2进行摩擦搅拌接合，但通过如本实施方式那样还对第二重合部H2进行摩擦搅拌接合，能进一步提高套主体2与封闭件3的接合强度。
此外，支承部12从周壁部11连续地形成，在正式接合工序中，连续地对第一重合部H1和第二重合部H2进行摩擦搅拌接合。因此，能制造耐变形性高的液冷套1，并且能缩短制造周期。
此外，若在对第一重合部H1和第二重合部H2的摩擦搅拌接合结束之后，使旋转工具FD移动至塑性化区域W的内侧并将其拔出，则金属材料可能从由周壁部11和封闭件3构成的第一重合部H1和第二重合部H2流出到内部。然而，在正式接合工序中，通过使旋转工具FD移动至塑性化区域W的外侧并将其拔出，能解决上述问题。
另外，若进行将焊接金属填埋在残留于封闭件3的正面3b的旋转工具FD的拔出痕迹中并进行修补的修补工序，则能使旋转工具FD的拔出痕迹消失，并能将液冷套1的正面加工得平坦。
[第一实施方式的变形例]
在以下说明的第一实施方式的变形例及其它实施方式中，对与第一实施方式共通的技术事项省略说明，并以不同点为中心进行说明。此外，对于与第一实施方式相同的构件等，使用相同的符号并省略说明。
接着，对第一实施方式的液冷套的制造方法的变形例进行说明。如图12所示，在本变形例中，在使用冷却板进行临时接合工序和正式接合工序这点上与第一实施方式不同。
如图12所示，在本变形例中，在进行上述固定工序时，将套主体2及封闭件3固定于工作台K。工作台K由呈长方体的基板K1、形成于基板K1的四角的夹子K3以及配设在基板K1内部的冷却管WP构成。工作台K是将套主体2约束成无法移动，并且起到本发明中的“冷却板”的作用的构件。
冷却管WP是埋设在基板K1内部的管状构件。在冷却管WP的内部流通有对基板K1进行冷却的冷却介质。对冷却管WP的配设位置、也就是供冷却介质流动的冷却流路的形状没有特别限制，但在本变形例中，呈沿着第一重合部接合工序中的旋转工具FD的移动轨迹的平面形状。即，在俯视观察时，以使冷却管WP与第一重合部H1大致重合的方式配设冷却管WP。
在本变形例的临时接合工序和正式接合工序中，将套主体2和封闭件3固定于工作台K之后，一边使冷却介质在冷却管WP中流动一边进行摩擦搅拌接合等。由此，能将摩擦搅拌时的摩擦热抑制得较低，因此，能减小因热收缩引起的液冷套1的变形。此外，在本变形例中，在俯视观察时，冷却流路与第一重合部H1(旋转工具FD的移动轨迹)重合，因此，能够集中对产生摩擦热的部分进行冷却。由此，能提高冷却效率。此外，由于配设冷却管WP以供冷却介质流通，因此，冷却介质的管理变得容易。此外，由于工作台K(冷却板)与套主体2面接触，因此，能提高冷却效率。
此外，冷却管WP也可以配设在与第二重合部H2对应的位置。此外，也可以在使用工作台K(冷却板)对套主体2和封闭件3进行冷却的同时，一边使冷却介质在套主体2的内部流动一边进行摩擦搅拌接合。这样一来，能够将摩擦热抑制得较低，因此，能够减小因热收缩引起的液冷套1的变形。此外，若一边使冷却介质在套主体2的仅内部流动一边进行摩擦搅拌接合，则能不使用冷却板等而利用套主体2自身进行冷却。
[第二实施方式]
接着，对本发明第二实施方式的液冷套的制造方法进行说明。如图13所示，第二实施方式与第一实施方式不同的点在于，首先，在支承部12的端面12a以隔开间隔的方式形成有三个突出部17。突出部17的形状没有特别限制，但在本实施方式中呈圆柱状。此外，突出部17的个数没有特别限制，但在本实施方式中以在支承部12的长边方向上排列的方式设置有三个突出部17。另外，在封闭件3形成有三个沿板厚方向贯穿的俯视时呈圆形的孔部3c。孔部3c是供突出部17插入的部位，且形成于与突出部17对应的位置。孔部3c为供突出部17几乎无间隙地插入的大小。
在第二实施方式中，在重合工序中，将各突出部17插入到封闭件3的各孔部3c中，并形成由孔部3c的孔壁和突出部17的侧面形成的对接部U。
此外，如图14所示，在正式接合工序中，作为第二重合部接合工序，分别通过摩擦搅拌接合对三个对接部U进行接合。对接部U俯视观察时呈圆形，因此，以俯视观察时描画圆形的方式使旋转工具FD沿着各对接部U移动。关于对接部U的摩擦搅拌接合，将旋转工具FD的插入深度设定成至少基端侧销F3的一部分与封闭件3的正面3d及突出部17的正面17b接触。也就是说，一边通过旋转工具FD的基端侧销F3的外周面对封闭件3的正面3b和突出部17的正面17b进行按压，一边进行摩擦搅拌接合。此外，将旋转工具FD的插入深度设定成使前端侧销F4的平坦面F5位于比第二重合部H2(支承部12的端面12a)靠上方处，并且使突起部F6的前端面F7位于比第二重合部H2(支承部12的端面12a)靠下方处。换言之，将旋转工具FD的插入深度设定成使前端侧销F4的平坦面F5与封闭件3及突出部17两者接触，并且使第二重合部H2位于突起部F6的侧面。从以上点可知，第一重合部接合工序和第二重合部接合工序不是连续地进行的。
图15是经过第二实施方式的各工序完成后的液冷套1的立体图。塑性化区域W是通过第一重合部接合工序在俯视观察时绕封闭件3的外缘部旋转一圈而形成的。此外，还通过第二重合部接合工序形成在俯视观察时在支承部12上沿着其长边方向排列的三个圆形的塑性化区域W。
根据以上说明的第二实施方式的液冷套的制造方法，也能起到与第一实施方式大致相同的效果。
此外，根据本实施方式，在正式接合工序中，还能对孔部3c的孔壁与突出部17的侧面对接而成的对接部U进行摩擦搅拌接合，因此，能进一步提高套主体2与封闭件3的接合强度。
[第三实施方式]
接着，对本发明第三实施方式的液冷套的制造方法进行说明。如图16所示，在第三实施方式中，在封闭件3上设置有翅片31这点上与第一实施方式不同。即，在封闭件3的背面3a设置有多个翅片31。套主体2为与第一实施方式相同的构造。
多个翅片31隔着规定的间隔从封闭件3的背面3a垂直地伸出。在实施了重合工序时，各翅片31以不阻碍支承部12而是收纳在套主体2的凹部13内的配置，设置于封闭件3的背面3a。除了使用在封闭件3形成有翅片31的结构之外，第一实施方式的各工序也在第三实施方式中相同。
根据第三实施方式的液冷套的制造方法，能形成其中形成有多个翅片31的液冷套1。由于液冷套1形成有翅片31，因此，能够提高冷却效率。另外，翅片31也可以设置于套主体2的底部10一侧。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但能够在不违背本发明主旨的范围内适当进行设计变更。
(符号说明)
1 液冷套；
2 套主体；
3 封闭件；
3a 背面；
10 底部；
11 周壁部；
11a 端面；
11A 另一方的壁部；
11B 一方的壁部；
12 支承部；
13 凹部；
14 中空部；
31 翅片；
e1 结束位置(外侧)；
FD 旋转工具；
F2 基轴部；
F3 基端侧销；
F4 前端侧销；
F5 平坦面；
F6 突起部；
F7 前端面；
110 层差部；
110a 层差底面；
110b 层差侧面；
111 螺旋槽；
A 锥形角度(基端侧销的)；
B 锥形角度；
C 层差角度；
D 螺旋槽角度；
X1 距离(基端侧销的)；
X2 距离；
Y1 高度(层差侧面的)；
Y2 高度；
H1 第一重合部；
H2 第二重合部；
U 对接部；
W 塑性化区域；
K 工作台(冷却板)；
WP 冷却流路、冷却管。

Claims (14)

1.一种液冷套的制造方法，所述液冷套由套主体和封闭件构成，并供热输送流体在由所述套主体和所述封闭件形成的中空部中流动，其中，所述套主体具有底部和框状的周壁部，所述周壁部从所述底部的周缘立起设置，所述封闭件对所述套主体的凹部进行封闭，其特征在于，所述液冷套的制造方法包括：
重合工序，在所述重合工序中，将所述封闭件载置于所述周壁部的端面，并使所述端面与所述封闭件的背面重合，以形成第一重合部；以及
正式接合工序，在所述正式接合工序中，将包括基端侧销和前端侧销的旋转工具从所述封闭件的正面插入至所述第一重合部，在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述封闭件接触的状态下，使所述旋转工具一边沿着所述第一重合部移动，一边绕所述凹部旋转一圈，以通过摩擦搅拌进行正式接合，
所述旋转工具在所述前端侧销的前端部包括平坦面和突起部，其中，所述平坦面与所述旋转工具的旋转轴线垂直，所述突起部从所述平坦面突出，
所述基端侧销的锥形角度比所述前端侧销的锥形角度大，
在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的层差部，
在所述正式接合工序中，在使所述基端侧销与所述封闭件的所述正面接触的状态下，使所述平坦面与仅所述封闭件接触，并且使所述突起部的前端插入得比所述第一重合部更深，以在通过所述基端侧销的所述外周面对所述封闭件的所述正面进行按压的同时对所述第一重合部进行接合。
2.如权利要求1所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
在所述套主体的底部和所述封闭件的背面中的任意一方形成有与任意另一方抵接的支承部。
3.如权利要求1所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
所述套主体具有支承部，所述支承部从所述底部立起，并与所述封闭件的背面抵接，
在所述正式接合工序中，除了对所述第一重合部进行摩擦搅拌接合之外，还对所述封闭件的背面与所述支承部的端面重合而成的第二重合部进行摩擦搅拌接合。
4.如权利要求3所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
在所述正式接合工序中，使所述前端侧销的所述平坦面与仅所述封闭件接触，并且使所述前端侧销的所述突起部的前端插入得比所述第二重合部更深，以对所述第二重合部进行接合。
5.如权利要求4所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
所述支承部从所述周壁部连续地形成，
在所述正式接合工序中，对所述第一重合部和所述第二重合部连续地进行摩擦搅拌接合。
6.如权利要求4所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
所述支承部形成为从所述周壁部的一方的壁部连续，并且与和所述一方的壁部相对的另一方的壁部分开，
在所述正式接合工序中，将所述旋转工具插入至所述封闭件的正面中的、与所述支承部对应的位置处，对所述第一重合部和所述第二重合部连续地进行摩擦搅拌接合，并且在形成于所述第一重合部的塑性化区域的外侧将所述旋转工具从所述封闭件中拔出。
7.如权利要求1所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
所述套主体具有支承部，并在所述支承部的端面形成突出部，所述支承部从所述底部立起，并与所述封闭件的背面抵接，
在所述封闭件设置供所述突出部插入的孔部，
在所述重合工序中，将所述突出部插入至所述孔部，形成所述孔部的孔壁与所述突出部的侧面对接而成的对接部，并且形成所述封闭件的背面与所述支承部的端面重合而成的第二重合部，
在所述正式接合工序中，除了对所述第一重合部进行摩擦搅拌接合之外，还将所述旋转工具从所述封闭件的正面插入至所述对接部，并在使所述基端侧销及所述前端侧销与所述套主体及所述封闭件接触的状态下，对所述封闭件的背面与所述支承部的端面重合而成的所述第二重合部、所述封闭件的所述孔部的孔壁与所述支承部的所述突出部的侧面对接而成的所述对接部进行摩擦搅拌接合。
8.如权利要求7所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
在所述正式接合工序中，对于所述对接部的摩擦搅拌接合，使所述平坦面与所述套主体及所述封闭件两者接触，并且使所述突起部的前端插入得比所述第二重合部更深，以对所述第二重合部和所述对接部进行接合。
9.如权利要求1所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
进行修补工序，在所述修补工序中，将焊接金属填埋在残留于所述封闭件的正面的所述旋转工具的拔出痕迹中并进行修补。
10.如权利要求1所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
在所述正式接合工序中，在所述套主体的底部设置冷却板，一边对所述套主体和所述封闭件进行冷却，一边进行摩擦搅拌接合。
11.如权利要求10所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
所述冷却板的供冷却介质流动的冷却流路形成为至少包括沿着所述旋转工具的移动轨迹的平面形状。
12.如权利要求10所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
所述冷却板的供冷却介质流动的冷却流路由埋设于所述冷却板的冷却管构成。
13.如权利要求1所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
在所述正式接合工序中，使冷却介质在所述套主体的内部流动，一边对所述套主体和所述封闭件进行冷却，一边进行摩擦搅拌接合。
14.如权利要求1所述的液冷套的制造方法，其特征在于，
在所述套主体的底部和所述封闭件的背面中的至少任意一方设置有多个翅片。
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