CN112867577A - 接合体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的接合体，包括：主体部，其具有形成流路的壁部，该流路用于使促进热交换的介质流通；以及盖部件，其覆盖主体部的流路的形成面，盖部件具有：覆盖部，其设置在与主体部相对的一侧，并覆盖主体部的流路形成面；槽部，其设置在与主体部相对的一侧，并收纳壁部的前端部；以及搅拌接合部，其设置在与设置有覆盖部及槽部的一侧相反的一侧，在至少一部分中，从与相对于主体部的一侧相反的一侧的表面直至到槽部的底部的深度为止进行摩擦搅拌而形成的，并与壁部的前端接合。

Description

接合体
技术领域
本发明涉及一种通过摩擦搅拌接合来接合的接合体。
背景技术
以往，已知在制造用于产业、汽车等的半导体的半导体制造装置或制造液晶显示器的液晶制造装置中，用于保持工件的板部件采用具有冷却功能的热交换板。热交换板由金属或陶瓷复合材料构成，形成有用于使加温用或冷却用的介质移动的流路的主体部由盖部件覆盖(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中，通过将工具从盖部件侧进入，并对到流路附近的区域进行摩擦搅拌，来将主体部与盖部件接合。
专利文献1：日本特开2008-254047号公报
发明内容
然而，由于对到流路附近的区域进行搅拌，所以因搅拌而主体部会软化，有可能导致流路的变形。
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供一种能够抑制流路的变形，并且将主体部与盖部件通过摩擦搅拌接合来接合的接合体。
为了解决上述问题而实现目的，本发明涉及的接合体，包括：主体部，其具有形成流路的壁部，该流路用于使促进热交换的介质流通；以及盖部件，其覆盖上述主体部的上述流路的形成面，上述盖部件具有：覆盖部，其设置在与上述主体部相对的一侧，并覆盖上述主体部的流路形成面；槽部，其设置在与上述主体部相对的一侧，并收纳上述壁部的前端部；以及搅拌接合部，其设置在与设置有上述覆盖部及上述槽部的一侧相反的一侧，在至少一部分中，从与相对于上述主体部的一侧相反的一侧的表面直至到上述槽部的底部的深度为止进行摩擦搅拌而形成的，并与上述壁部的前端接合。
此外，本发明涉及的接合体，在上述发明中，在将上述壁部的宽度设为D，将上述盖部件的厚度设为T1，将上述槽部的深度设为T2时，满足1<T1/T2<3的关系。
此外，本发明涉及的接合体，在上述发明中，上述搅拌接合部形成在上述盖部件中与上述主体部侧相反的一侧的整个表面。
根据本发明，实现能够抑制流路的变形，并且将主体部与盖部件通过摩擦搅拌接合来接合的效果。
附图说明
图1为表示本发明的一实施方式涉及的热交换板的构造的部分截面图。
图2为放大图1所示的区域R的截面图。
图3为说明本发明的一实施方式涉及的热交换板的制造方法的截面图。
图4为说明本发明的一实施方式涉及的热交换板的制造方法的截面图。
图5为表示基于摩擦搅拌的接合结果的图。
图6为表示基于摩擦搅拌的接合结果的图。
图7为表示基于摩擦搅拌的接合结果的图。
具体实施方式
以下，与附图一起详细说明用于实施本发明的方式。另外，本发明并非由以下的实施方式所限定。此外，在以下的说明中参照的各附图，以可以理解本发明的内容的程度，仅概略性地表示形状、大小及位置关系。也就是说，本发明并不限于在各附图中例示的形状、大小及位置关系。
图1为表示本发明的一实施方式涉及的热交换板的构造的部分截面图。图2为放大图1所示的区域R的截面图。图1所示的热交换板1包括：圆盘状的主体部10、以及覆盖主体部10的一个表面(这里，为上表面)的盖部件20。热交换板1是将主体部10与盖部件20通过摩擦搅拌接合来接合而得到的接合体。
主体部10呈圆盘状，并由铝或铝合金构成。在主体部10形成有使促进热交换的介质流通的流路(例如，图1所示的流路11至流路13)。在流路间，在主体部10的流路形成面上，设置有比其他的部分突出的壁部(例如，图2所示的壁部14、壁部15)。流路11至流路13可以连通而形成一个流路，也可以形成至少一部分独立的流路。此外，介质例如为水等液体或气体。
盖部件20呈圆盘状，并由铝或铝合金构成。盖部件20覆盖主体部10的流路形成面。
主体部10及盖部件20通过后述的摩擦搅拌来接合。
盖部件20具有：设置于与主体部10相对的一侧，并覆盖流路的覆盖部21、以及在摩擦搅拌后固化而成的搅拌接合部22。在盖部件20中，形成有槽部23，该槽部23设置于与主体部10相对的一侧(覆盖部21侧)，并收纳主体部10的壁部(例如，壁部14、壁部15)的一部分。槽部23沿着收纳的壁部形成。
在热交换板1中，使介质从未图示的介质流入口导入而在流路中流通，并从未图示的介质排出口排出介质。在热交换板1中，将从热源传递来的热通过主体部10及盖部件20散发到外部，或者吸收到从热源传递来的热的介质从流路排出。
接着，说明热交换板1的制作方法。图3及图4为说明本发明的一实施方式涉及的热交换板的制造方法的截面图。
首先，准备形成有上述的流路(例如，流路11至流路13)及壁部(例如，壁部14、壁部15)的主体部10、以及形成盖部件20的盖部件用母材200(参照图3)。而且，将盖部件用母材200覆盖到主体部10。此时，主体部10的壁部的前端部收纳于形成在盖部件用母材200的槽部23。
这里，将主体部10中的壁部的宽度(流路间的距离)设为D、将盖部件用母材200的厚度设为T1、将槽部23的深度设为T2(参照图3)。壁部的宽度D、盖部件用母材200的厚度T1、槽部23的深度T2满足以下的关系。
T2/D>1
1<T1/T2<3
接着，将主体部10与盖部件用母材200通过摩擦搅拌来接合(参照图4)。在摩擦搅拌中，使用搅拌部件100进行母材110的搅拌处理。搅拌部件100包括在前端且在同轴上具有探针101的肩部102。探针101及肩部102呈圆筒状，探针101的外径比肩部102的外径小。肩部102能够绕自身的中心轴N100旋转(箭头Y1)。若肩部102旋转，安装在肩部102的探针101也联动地旋转。
此时，优选的是，搅拌部件100的中心轴N100相对于与盖部件用母材200的表面垂直的轴NP(与厚度方向对应)倾斜角度θ。该角度θ例如为3°，肩部102朝向搅拌部件100的行进方向(图4所示的粗箭头)的相反侧倾斜。
在盖部件用母材200中，对从与形成有槽部23的表面相反一侧的表面至到达槽部23的底部(例如，图4所示的虚线)为止的程度的深度，通过搅拌部件100进行搅拌。例如，通过搅拌部件100，对从与形成有槽部23的一侧相反一侧的表面至深度(T1-T2)为止进行搅拌。
在摩擦搅拌中，由于通过使肩部102旋转的同时与盖部件用母材200的表面抵接来发生的摩擦热，盖部件用母材200及主体部10的壁部的前端部会软化，还因肩部102的旋转力抵接部分周边会塑性流动并揉合后固化，从而盖部件用母材200与主体部10接合。由此，形成出具有覆盖部21及搅拌接合部22的盖部件20。这样，在本实施方式中，对盖部件用母材200的与主体部10接触的一侧相反一侧的表面、以及靠近该表面的部分进行摩擦搅拌而被接合。
通过采用摩擦搅拌，由于搅拌后的金属组织会变得细微化，所以与铸造材料相比，能够提高硬度。此外，摩擦搅拌的接合后的残留应力或变形，比熔接时的残留应力或变形小。
在摩擦搅拌中，使肩部102绕中心轴N100旋转(自转：图4的箭头Y1)的同时，对盖部件用母材200的整个上表面进行搅拌。
另外，通过上述处理来制作出的接合体，由于壁部(例如，壁部14、壁部15)的搅拌量(熔融量)极其微量，所以上述的主体部10的壁部的宽度D、盖部件2(盖部件用母材200)的厚度T1及槽部23的深度T2，满足T2/D>1、1<T1/T2<3的关系。
这里，对满足上述的T2/D>1的关系的情况、以及不满足该关系的情况下的摩擦搅拌接合，参照图5至图7进行说明。图5至图7为表示基于摩擦搅拌的接合结果的图。在图5至图7中，(a)分别表示接合体的上表面，(b)分别表示与A5-A5线、A6-A6线、A7-A7线对应的截面。作为接合体的图5及图6，表示满足T2/D>1的关系的情况下的接合结果。与此相对，图7表示不满足T2/D>1的关系的情况下的接合结果。在图5至图7中，表示沿着流路进行摩擦搅拌的示例。具体而言，例如，在图5的(a)中，使搅拌部件按照顺时针方向旋转的同时，向图中的上方行进而进行了摩擦搅拌。设此时的搅拌部件的行进速度为400mm/min，搅拌部件的转速为1500rpm(旋转行程：0.26mm/r)，上述的角度θ为3°。另外，上述各条件能够根据接合体的材质、尺寸等进行适当的变更。
在图5至图7所示的接合中，使用了壁部的宽度D为3.6mm的试片(主体部)。此外，图5表示使用了槽部23的深度T2为4.0mm的试片(盖部件用母材)的示例。图6表示使用了槽部23的深度T2为5.0mm的试片(盖部件用母材)的示例。图7表示使用了槽部23的深度T2为3.0mm的试片(盖部件用母材)的示例。图5和图6满足T2/D>1的关系，图7不满足T2/D>1的关系。
由图5及图6可知，只要满足T2/D>1的关系，就能够接合而流路则不会变形，所以较为理想。与此相对，在图7中，在区域R100中产生部件的变形及表面缺陷(缺陷R101)。
在上述实施方式中，对靠近盖部件20的表面、与该主体部10接触的一侧相反一侧的表面的部分进行摩擦搅拌接合来进行接合。这样，通过对远离主体部10的流路(例如，流路11至流路13)的位置进行摩擦搅拌，能够抑制流路的变形，并且将主体部与盖部件通过摩擦搅拌接合来接合。
此外，在上述实施方式中，说明了对盖部件用母材200的整个表面进行搅拌，但只要对表面的一部分进行搅拌而将主体部10与盖部件20接合即可。例如，在盖部件用母材200中，可以通过搅拌部件100对与槽部23对应的表面进行搅拌。
这样，本发明可以包括这里未记载的各种实施方式等，在不脱离由权利要求书确定出的技术思想的范围内，能够进行各种设计变更等。
如上所述，本发明涉及的接合体，适合于抑制流路的变形，并且将主体部与盖部件通过摩擦搅拌接合来接合。
符号说明
1 热交换板
10 主体部
11～13 流路
14、15 壁部
20 盖部件
21 覆盖部
22 搅拌接合部
23 槽部
200 盖部件用母材

Claims (3)

1.一种接合体，其特征在于，包括：
主体部，其具有形成流路的壁部，该流路用于使促进热交换的介质流通；以及
盖部件，其覆盖所述主体部的所述流路的形成面，
所述盖部件具有：
覆盖部，其设置在与所述主体部相对的一侧，并覆盖所述主体部的流路形成面；
槽部，其设置在与所述主体部相对的一侧，并收纳所述壁部的前端部；以及
搅拌接合部，其设置在与设置有所述覆盖部及所述槽部的一侧相反的一侧，在至少一部分中，从与相对于所述主体部的一侧相反的一侧的表面直至到所述槽部的底部的深度为止进行摩擦搅拌而形成的，并与所述壁部的前端接合。
2.根据权利要求1所述的接合体，其特征在于，
在将所述壁部的宽度设为D，将所述盖部件的厚度设为T1，将所述槽部的深度设为T2时，满足1<T1/T2<3的关系。
3.根据权利要求1或2所述的接合体，其特征在于，
所述搅拌接合部形成在所述盖部件中与所述主体部侧相反的一侧的整个表面。
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