CN113351983A - 金属结构的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种可抑制乃至防止制造步骤的繁杂化或制造装置的复杂化，且抑制乃至防止接合部位的缺陷的产生、与摩擦搅拌接合的工具的破损的金属结构的制造方法。本发明的金属结构的制造方法中，金属结构包含在沿垂直方向相互重叠的状态下利用摩擦搅拌接合而接合的2个金属部件，2个金属部件通过沿垂直方向相互重叠从而形成为在2个金属部件之间具有内部空间的组装体，所述制造方法具有以下步骤：准备步骤，准备2个金属部件；组装步骤，通过将2个金属部件沿垂直方向重叠而形成组装体；固定步骤，通过在沿垂直方向观察组装体时不与内部空间重合的位置上，将至少1个金属制固定部件沿垂直方向至少部分地插入2个金属部件，而将2个金属部件沿垂直方向相互固定；及接合步骤，一边旋转用于摩擦搅拌接合的工具一边将其插入组装体的上表面，工具通过金属制固定部件的固定位置，且以在固定位置上2个金属部件各自的一部分与金属制固定部件的至少一部分均处于摩擦搅拌接合的范围内的方式使工具移动，由此接合2个金属部件。

Description

金属结构的制造方法

技术领域

本发明涉及一种金属结构的制造方法。

背景技术

作为以往的金属结构，有具备主体部与盖部的金属结构。在主体部，形成有盖槽。在主体部的盖槽的底面，进一步形成有凹槽。盖部可嵌合于盖槽。盖槽周边的主体部与盖部可接合。由此，被凹槽与盖部包围的空间成为内部空间，可用作流体的流路。此种金属结构可用作传热用金属结构。传热用金属结构以例如接触或接近于应热交换、加热或冷却的对象物的方式配置。例如，在热从对象物释放的情况下，通过使冷却媒体在所述流路上流动，并使热从对象物向金属主体部及冷却媒体传递，可释放对象物的热。

专利文献1中，关于金属结构，揭示了利用摩擦搅拌接合而接合盖槽周边的主体部与盖部的技术。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2014-240706号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

本发明提供一种可抑制乃至防止制造步骤的繁杂化或制造装置的复杂化，且抑制乃至防止接合部位的缺陷的产生、与摩擦搅拌接合的工具的破损的金属结构的制造方法。

[解决问题的技术手段]

本发明者对金属结构的制造方法进行了研讨。

参照图1(a)及(b)，对金属结构的制造方法的一例进行说明。图1的组装体110a包含主体部101、与盖部102。通过对组装体110a的主体部101与盖部102进行摩擦搅拌接合，而制造金属结构。图1(a)及(b)表示所述制造方法的接合步骤。

1个主体部101是矩形板状体。主体部101在上表面101s具有凹部101r。凹部101r具有矩形状。1个盖部102是矩形板状体。盖部102以沿垂直方向W嵌合于凹部101r的方式构成。通过将盖部102嵌合于凹部101r，而形成组装体110a。

图中虽未表示，但在凹部101r的底面，进一步形成有多个槽。多个槽相互平行且相互独立，具有沿方向P延伸的形状。方向P是槽延伸的方向。因此，通过将盖部102嵌合于凹部101r，而使多个槽成为多个内部空间。各内部空间可用作例如气体或液体等流体的流路。也就是说，可通过使1个盖部102组合于1个主体部101，而形成并列的多个内部空间。

多个(例如四个)固定夹具111分别位于盖部102的各角。沿方向P，设置有2个固定夹具111。多个固定夹具111以彼此空出间隔而从上方按压盖部102的方式固定。在所述状态下，将摩擦搅拌接合的工具105插入主体部101的上表面101s。且，通过沿方向P水平移动，而接合主体部101与盖部102。工具105具有以贯通主体部101到达盖部102的方式插入的前端部105a。工具105具有圆柱状。前端部105a设置于工具105的前端，具有直径小于工具105的圆锥台形状。摩擦搅拌接合的接合范围117如图1(b)所示，在盖部102的位置上贯通主体部101而到达盖部102。

1个盖部102具有可形成相互并列且相互独立的多个内部空间的大小，且有方向P的固定夹具111间的距离Z较长的情况、产生图1(b)所示的现象的情况。也就是说，有在将工具105插入盖部102并沿水平方向前进时，因工具105的摩擦热使盖部102产生令盖部102向上浮方向变形的应力K的情况。在该情况下，在盖部102与主体部101之间产生间隙L。其结果，不仅前端部105a，工具105也与盖部102接触。摩擦热不易传导到主体部101。其结果，可能会在接合部位产生缺陷，或使工具105破损。

另一方面，如果为了缩短距离Z，而增加沿方向P排列的固定夹具111的数量，那么也有可能令制造装置复杂化，或令制造步骤繁杂化。

因此，本发明者研讨了以下方法作为金属结构的制造方法。

参照图2到图4，对金属结构的制造方法的另一例进行说明。组装体110a(主体部101及盖部102)具有与图1所示的组装体110a相同的构成。但，图2(b)、图3(b)及图4(b)中，表示内部空间103(103A～103D)。具体来说，在凹部101r的底面，形成有多个(4个)槽。多个槽相互平行且相互独立，具有沿方向P延伸的形状。通过将盖部102嵌合于凹部101r，而使多个槽成为多个内部空间103(103A～103D)。在各内部空间103(103A～103D)的两侧，凹部101r的底部因内部空间103的存在，而成为凸部104(104A～104E)。凸部104A、104B位于内部空间103A的两侧。凸部104B、104C位于内部空间103B的两侧。凸部104C、104D位于内部空间103C的两侧。凸部104D、104E位于内部空间103D的两侧。

如图2(a)所示，工具105沿方向P直线状移动的路径通过凸部104C(参照图2(a))。方向P也是工具105移动的方向。在凸部104C两侧的与凸部104C相邻的凸部104B、104D的上方，以按压盖部102的方式设置长条状固定棒113。2条长条状固定棒113与方向P平行或实质性平行地配置。各长条状固定棒113被多个(例如3个)固定夹具111固定。多个固定夹具111沿方向P相互空出间隔配置。在所述状态下，工具105以接合凸部104C与盖部102的方式沿方向P移动。

根据所述接合方法，在方向P上，在凹部101r的整个区域配置长条状固定棒113。因此，不易产生图1(b)所示的方向P上的间隙L。然而，即使利用固定夹具111介隔长条状固定棒113将盖部102固定于主体部101，也有因工具105的摩擦热而在与方向P正交的方向上产生使盖部102向上浮方向变形的力的情况。在该情况下，如图2(b)所示，在盖部102与主体部101之间，产生间隙M。具体来说，在凸部104D与盖部102之间产生间隙M，且在凸部104B与盖部102之间产生间隙M。

所述接合方法中，如图2(b)所示，凸部104C与盖部102接合。如图3(b)所示，接合范围117从盖部102到凸部104C。接下来，如图3(a)及(b)所示，进行凸部104D与盖部102的接合。此时，在凸部104D两侧的与凸部104D相邻的凸部104C、104E的上方，以按压盖部102的方式设置长条状固定棒113。然而，继续保留间隙M。在所述状态下，工具105以接合凸部104D与盖部102的方式沿方向P移动。

其结果，如图4(b)所示，凸部104D与盖部102在具有间隙M的状态下接合。接下来，如图4(a)及(b)所示，进行凸部104B与盖部102的接合。此时，在凸部104B两侧的与凸部104B相邻的凸部104A、104C的上方，以按压盖部102的方式设置长条状固定棒113。然而，继续保留间隙M。在所述状态下，工具105以接合凸部104B与盖部102的方式沿方向P移动。其结果，凸部104B与盖部102也在具有间隙M的状态下接合。之后，虽未图示，但进行凸部104A与盖部102的接合。接下来，进行凸部104E与盖部102的接合。由此，各内部空间103两侧的凸部104与盖部102完成接合。此外，以密封方向P上的内部空间103(103A～103D)的两端的方式，使工具105沿与方向P垂直的方向移动。通过以上处理，各内部空间103(103A～103D)周围的凸部104与盖部102完成接合。

所述方法中，以与图1所示的方法相同的方式，在工具105的路径中，包含具有主体部101与盖部102的间隙(间隙M)的部分。因此，在接合时，不仅前端部105a，工具105也与盖部102接触。摩擦热不易传导到主体部101。其结果，可能在接合部位产生缺陷，或使工具105破损。然而，在通过使用固定夹具111按压盖部102而固定主体部101与盖部102的方法中，不容易抑制乃至防止间隙M的产生。可能会因固定夹具111所按压的区域的面积的扩大或其力的增强而招致制造步骤的繁杂化或制造装置的复杂化。

本发明是基于所述见解完成的发明。本发明可采用例如以下的构成。

(1)一种金属结构的制造方法，

所述金属结构包含在沿垂直方向相互重叠的状态下利用摩擦搅拌接合而接合的2个金属部件，所述2个金属部件通过沿所述垂直方向相互重叠而形成为在所述2个金属部件之间具有内部空间的组装体，

所述制造方法具有以下步骤：

准备步骤，准备所述2个金属部件；

组装步骤，通过将所述2个金属部件沿所述垂直方向重叠而形成所述组装体；

固定步骤，通过在沿所述垂直方向观察所述组装体时不与所述内部空间重合的位置上，将至少1个金属制固定部件沿所述垂直方向至少部分地插入所述2个金属部件，而将所述2个金属部件沿所述垂直方向相互固定；及

接合步骤，一边旋转用于所述摩擦搅拌接合的工具一边将其插入所述组装体的上表面，所述工具通过所述金属制固定部件的固定位置，且以在所述固定位置上所述2个金属部件各自的一部分与所述金属制固定部件的至少一部分均处于所述摩擦搅拌接合的范围内的方式，使所述工具移动，由此接合所述2个金属部件。

根据(1)的制造方法，在固定步骤中，通过在沿垂直方向观察组装体时不与内部空间重合的位置，将至少1个金属制固定部件沿垂直方向至少部分地插入2个金属部件(例如，主体部及盖部)，而将2个金属部件沿垂直方向相互固定。在接合步骤中，一边旋转用于摩擦搅拌接合的工具一边将其插入组装体的上表面，工具通过金属制固定部件的固定位置，且以在固定位置上2个金属部件各自的一部分与金属制固定部件的至少一部分处于摩擦搅拌接合的范围内的方式使工具移动，由此接合2个金属部件。使用金属制固定部件的固定与使用固定夹具按压的固定不同，可抑制乃至防止金属部件上浮的变形。因此，可抑制乃至防止接合部位的缺陷的产生、及摩擦搅拌接合的工具的破损。另外，金属制固定部件的设置本身比较容易且简便，可抑制乃至防止制造步骤的繁杂化或制造装置的复杂化。

金属制固定部件具有例如可沿垂直方形插入2个金属部件的形状。垂直方向是2个金属部件重叠的方向。金属制固定部件是例如棒形状的部件。作为金属制固定部件，可列举例如螺栓、引脚等。金属制固定部件可插入预先设置在2个金属部件上的孔，也可在2个金属部件上未设置孔的状态下插入。金属制固定部件可包含与2个金属部件的材料相同的材料，也可包含与其不同的材料。优选为金属制固定部件在插入2个金属部件的部分的外周形成螺纹槽。金属制固定部件可具有不插入2个金属部件的部分，也可整体插入2个金属部件。

(2)根据(1)的制造方法，其中

在所述接合步骤中，所述摩擦搅拌接合以所述金属制固定部件的直径处于所述摩擦搅拌接合的范围内的方式实施。

根据(2)的制造方法，金属制固定部件的直径处于摩擦搅拌接合的范围内。因此，可抑制乃至防止接合范围内的间隙的产生。可更有效地防止接合部位的缺陷的产生。

(3)根据(1)或(2)的制造方法，其中

所述金属制固定部件具有：胴体部，沿所述垂直方向插入所述2个金属部件；及头部，设置于所述胴体部的一端部，直径大于所述胴体部，在所述胴体部插入所述2个金属部件时以压抵所述2个金属部件的方式发挥作用。

根据(3)的制造方法，可利用金属制固定部件更牢固地固定2个金属部件。因此，可更有效地抑制乃至防止接合时金属部件的变形。可更有效地抑制乃至防止接合部位的缺陷的产生、与摩擦搅拌接合的工具的破损。另，头部可以将头部的至少一部分插入金属部件(例如盖部)的方式插入2个金属部件。也可在胴体部外周设置有螺纹槽。胴体部的另一端(也就是前端部)无特别限定，例如可为平坦(所谓平坦尖端)，也可为尖头(所谓锥顶)。

(4)根据(1)～(3)中的任一制造方法，其中

在所述固定步骤中，多个所述金属制固定部件以在沿所述垂直方向观察所述组装体时不与所述内部空间重合的位置上相互空出间隔而排列成至少1列的方式设置，

在所述接合步骤中，以通过所述多个所述金属制固定部件的多个所述固定位置中的每一个方式，沿所述至少1列移动所述工具，由此接合所述2个金属部件。

根据(4)的制造方法，可更有效地抑制乃至防止制造步骤的繁杂化或制造装置的复杂化，且可更有效地抑制乃至防止接合部位的缺陷的产生、与摩擦搅拌接合的工具的破损。

(5)根据(4)的制造方法，其中

所述金属结构以所述内部空间具有沿所述列延伸的形状的方式构成。

根据(5)的制造方法，可效率较佳地形成直线状的内部空间。可更有效地抑制乃至防止制造步骤的繁杂化或制造装置的复杂化。

(6)根据(1)～(5)中的任一制造方法，其中

所述2个金属部件通过沿所述垂直方向相互重叠，从而形成为在所述2个金属部件之间具有相互独立且相互平行延伸的形状的多个内部空间的组装体，

在所述固定步骤中，多个金属制固定部件以在相邻的2个内部空间之间排列成1列的方式设置。

根据(6)的制造方法，可效率较佳地形成相互独立且相互平行延伸的多个直线状的内部空间。可更有效地抑制乃至防止制造步骤的繁杂化或制造装置的复杂化。

(7)根据(1)～()～(6)中的任一制造方法，其中

所述金属结构是以接触或接近于应热交换、加热或冷却的对象物的方式设置的传热用金属结构。

根据(7)的制造方法，可抑制乃至防止制造步骤的繁杂化或制造装置的复杂化，且抑制乃至防止接合部位的缺陷的产生、与摩擦搅拌结合的工具的破损。通过将内部空间设为流体的流路，可实现例如将流体的密闭性优异的流路紧密配置的金属结构。也就是说，因较高的密闭性，可实现具有优异传热性的金属结构。也就是说，根据(7)的制造方法，可抑制乃至防止制造方法的繁杂化或制造装置的复杂化，且制造作为传热用较佳的金属结构。

(8)根据(1)～(6)中的任一制造方法，其中

所述金属结构是在所述内部空间是空洞的状态下使用的空心金属结构。

根据(8)的制造方法，可抑制乃至防止制造步骤的繁杂化或制造装置的复杂化，且抑制乃至防止接合部位的缺陷的产生、与摩擦搅拌结合的工具的破损。通过将内部空间设为空洞，可实现例如将空洞紧密配置的金属结构。也就是说，可制造抑制乃至防止制造方法的繁杂化或制造装置的复杂化，且与结构的机械的强度、重量及尺寸的组合相关的设计自由度较高的空心金属结构。

[发明的效果]

根据本发明，可提供一种可抑制乃至防止制造步骤的繁杂化或制造装置的复杂化，且抑制乃至防止接合部位的缺陷的产生、与摩擦搅拌接合的工具的破损的金属结构的制造方法。

附图说明

图1(a)是用于说明第一参考例的金属结构的制造方法的接合步骤的立体图，图1(b)是示意性表示图1(a)的A-A线剖面的说明图。

图2(a)是示意性表示在第二参考例的金属结构的制造方法的接合步骤中对中央列进行的摩擦搅拌接合的状况的立体图，图2(b)是示意性表示图2(a)的B-B线剖面的说明图。

图3(a)是示意性表示在第二参考例的金属结构的制造方法的接合步骤中对右列进行的摩擦搅拌接合的状况的立体图，图3(b)是示意性表示图3(a)的B-B线剖面的说明图。

图4(a)是示意性表示在第二参考例的金属结构的制造方法的接合步骤中对左列进行的摩擦搅拌接合的状况的立体图，图4(b)是示意性表示图4(a)的B-B线剖面的说明图。

图5(a)是示意性表示一实施方式的盖部的立体图，图5(b)是示意性表示图5(a)的C-C线剖面的说明图。

图6(a)是示意性表示一实施方式的主体部的立体图，图6(b)是示意性表示图6(a)的D-D线剖面的说明图。

图7(a)是示意性表示一实施方式的组装体的立体图，图7(b)是示意性表示图7(a)的E-E线剖面的说明图，图7(c)是示意性表示在图7(b)所示的剖面中金属制固定部件的设置状况的说明图。

图8(a)～(c)是分别示意性表示金属制固定部件的一例的剖视图，图8(d)是示意性表示固定位置的摩擦搅拌接合的状况的剖视图。

图9(a)是示意性表示一实施方式的制造方法的接合步骤的一部分的立体图，图9(b)是示意性表示图9(a)的F-F线剖面的说明图。

图10(a)是示意性表示一实施方式的制造方法的接合步骤的一部分的立体图，图10(b)是示意性表示图10(a)的F-F线剖面的说明图。

图11(a)是示意性表示一实施方式的制造方法的接合步骤的一部分的立体图，图11(b)是示意性表示图11(a)的F-F线剖面的说明图。

具体实施方式

以下对实施方式的金属结构的制造方法进行说明。实施方式的金属结构包含盖部2与主体部1作为2个金属部件。

首先，参照图5(a)～(b)对实施方式的盖部进行说明。

盖部2是金属制的板状体。盖部2如图5(a)所示，俯视下具有矩形状。盖部2如图5(b)所示，剖视下具有矩形状。盖部2是铜制。构成盖部2的金属只要是通过利用摩擦搅拌的摩擦热软化而可塑性流动的金属材料，那么无特别限定。作为所述金属，可列举例如铜、铝、或包含其中的至少1种的合金。在盖部2，形成有多个安装孔16。更具体来说，形成有安装孔16的上侧部16b。对安装孔16的形状将在下文予以叙述。在盖部2的上表面，如图5(a)所示，多个安装孔16以成为沿方向P的多个列18A～18C的方式形成。方向P如下文所述，与工具5移动的方向平行或实质上平行。在各列18A～18C，多个安装孔16以沿方向P相互空出间隔的方式配置。另，虽图中未表示，但也可在盖部2，形成用作冷却介质等流体对下文叙述的内部空间3的注入口或排出口的贯通孔。贯通孔是例如沿方向W贯通盖部2的孔。安装孔16虽通过摩擦搅拌接合而部分或整体地消灭，但贯通孔并非摩擦搅拌结合的对象。

接下来，参照图6(a)～(b)对实施方式的主体部进行说明。

主体部1是金属制的板状体。构成主体部1的金属只要是通过利用摩擦搅拌的摩擦热软化而可塑性流动的金属材料，那么无特别限定。作为该金属，可列举例如铜、铝、或包含其中的至少1种的合金。主体部1与盖部2可由相同的金属构成，也可由不同的金属构成。主体部1如图6(a)所示，俯视下具有矩形状。另外，在主体部1的上表面，形成有矩形状的凹部7。凹部7具有可供盖部2嵌合的形状及大小。俯视下，凹部7的外缘形状是矩形状。凹部7的深度与盖部2的厚度相同或实质上相同。在主体部1的凹部7的底面，形成有多个安装孔16。更具体来说，形成安装孔16的下侧部16a。对安装孔16的形状将在下文予以叙述。在凹部7的底面，如图6(a)所示，多个安装孔16以成为沿方向P的多个列18A～18C的方式形成。在各列18A～18C，多个安装孔16以沿方向P相互空出间隔的方式配置。优选为虽然所述贯通孔可形成于主体部1，但也可不形成于主体部1。主体部1适宜用作接触或接近于应热交换、加热或冷却的对象物的传热面。

如图6(b)所示，在凹部7的底面，形成有多个内部空间3。图6(a)中未表示内部空间3。内部空间3具有沿方向P延伸的槽形状。内部空间的形状并无特别限定。内部空间可为U字状，也可为Z形状。1个金属结构的内部空间的数量并无特别限定，为1个或多个。内部空间3由主体部1及盖部2划分形成。如图6(b)所示，在与方向P正交的方向上，安装孔16位于相互相邻的内部空间3之间。在安装孔16的下侧部16a的外周，形成有螺纹槽。通过对全部安装孔16进行摩擦搅拌接合，结果，优选为内部空间3除所述贯通孔以外都密闭。

接下来，参照图7(a)～(c)对实施方式的组装体进行说明。

组装体10a如图7(a)所示，包含主体部1与盖部2。组装体10a是通过将主体部1与盖部2沿方向W重叠而形成。通过将盖部2嵌合于主体部1的凹部7，而形成组装体10a。

组装体10a如图7(b)所示，具有多个内部空间3。多个内部空间3具有以沿方向P相互平行的方式延伸的形状。在组装体10a中，如图7(b)所示，通过连通上侧部16b、与下侧部16a，而形成安装孔16。多个安装孔16如图7(a)所示，以沿方向P相互空出间隔的方式配置，成为列18A～18C。各列18A～18C位于相邻的内部空间3之间。因此，即使沿方向P观察组装体10a，安装孔16也不与内部空间重合。另，本实施方式中，如图7(b)所示，在相邻的内部空间3之间配置有安装孔16，但在最外侧的内部空间3的外侧未配置有安装孔16。也可在最外侧的内部空间3的外侧配置安装孔16。

如图7(c)所示，金属制固定部件15插入各安装孔16。金属制固定部件15包含胴体部15a、与头部15b。在胴体部15a的外周，形成有螺纹槽。头部15b的直径大于胴体部15a的直径。本实施方式中，如图7(b)所示，头部15b的一端(下端)与胴体部15a连续。头部15b包含具有圆板形状的部分、与具有随着接近图中下方所描绘的胴体部15a而直径变小的圆锥台形状的部分。安装孔16具有与金属制固定部件15对应的形状。也就是说，安装孔16的上侧部16b如图7(b)所示，具有小径部16bS、与大径部16bL。小径部16bS的直径与头部15b的直径相同。小径部16bS与下侧部16a连通，并与下侧部16a一起收容胴体部15a。大径部16bL的直径大于小径部16bS的直径。大径部16bL包含具有随着接近图中下方所描绘的小径部16bS而直径变小的圆锥台形状的部分。大径部16bL与小径部16bS连通。具有大径部16bL的圆锥台形状的部分的顶部(下端部)与小径部16bS连通。大径部16bL收容头部15b的至少一部分。

在下侧部16a的外周，形成有螺纹槽。因此，如果将金属制固定部件15以螺钉紧固的方式进行插入，那么金属制固定部件15的胴体部15a插入安装孔16的下侧部16a。由此，头部15b由大径部16bL收容。如果胴体部15a更深地插入下侧部16a，那么头部15b与盖部2沿方向P接触。其结果，头部15b与盖部2沿方向P扣合。如以上所述，通过金属制固定部件15对安装孔16的插入，而固定主体部1与盖部2。如此，在主体部1与盖部2利用金属制固定部件15固定的状态下，设置有金属制固定部件15的位置是“固定位置”。

接下来，参照图8(a)～(d)对实施方式的金属制固定部件进行说明。

金属制固定部件15的形状不限定于所述的例。作为金属制固定部件15的形状，并无特别限定，可列举例如图8(a)～(c)所示的形状。

图8(a)所示的例中，胴体部15a是柱状体。头部15b是直径大于胴体部15a的直径的圆板状体，与胴体部15a一体且设置于胴体部15a的一端(图中上端)。头部15b的一部分由安装孔16收容。

在图8(b)所示的例中，胴体部15a是柱状体。头部15b与图8(a)一样，是圆板状体。图8(b)所示的胴体部15a比图8(a)所示的胴体部15a长。头部15b全部未被安装孔16收容。换句话说，安装孔16不具有用于收容头部15b的部分。安装孔16不未具有与所述大径部16bL相当的部分。

图8(c)所示的例中，胴体部15a是柱状体。头部15b与图7(c)所示的例一样，包含具有圆板形状的部分、与具有接近图中下方所描绘的胴体部15a而直径变小的圆锥台形状的部分。但，具有圆锥台形状的部分的侧面以向图中下方膨出的方式弯曲。

在图7及图8(a)～(c)中的任一例中，优选为，金属制固定部件15与2个金属部件以在金属制固定部件15设置于2个金属部件(主体部1及盖部2)时金属制固定部件15与2个金属部件之间不产生空隙或实质性的空隙，的方式面接触。可抑制乃至防止因摩擦搅拌接合而在金属部件内产生间隙，或产生与金属结构的外部及/或内部空间3连通的空隙。另外，在任一例中，金属制固定部件15都是在方向W上将盖部2夹在头部15b的外周部与主体部1之间，且以胴体部15a与主体部1固定的方式设置于主体部1及盖部2。

图8(d)是表示摩擦搅拌接合的工具5的前端部5a插入金属制固定部件15的固定位置时的状况的剖视图。优选为，在与方向P正交的方向(图中横方向)上，摩擦搅拌接合的接合范围17的宽度在至少金属制固定部件15的头部15b的高度中，比头部15b的直径更宽。优选为，接合范围17包含金属制固定部件15的头部15b的外周。优选为接合范围17的宽度在至少金属制固定部件15的高度中，比胴体部15a的直径更宽。优选为，接合范围17包含金属制固定部件15的胴体部15a的外周。优选为摩擦搅拌接合以接合范围17包含三部件边界的全周的方式实施。三部件边界是组装体10a的主体部1与盖部2与金属制固定部件15的边界，包围金属制固定部件15的整个外周。由此，可抑制乃至防止产生间隙或空隙。

接合范围17的深度大于盖部2的厚度。接合范围17的深度小于主体部1及盖部2的厚度的合计。也就是说，在方向W上，接合范围17虽跨越盖部2到达主体部1，但并不贯通主体部1。摩擦搅拌接合虽优选为在方向W上以接合范围17完全包含金属制固定部件15的直径的方式实施，但也可以部分包含金属制固定部件15的直径的方式实施。摩擦搅拌接合虽优选为在金属制固定部件15的径向上以接合范围17完全包含金属制固定部件15的直径的方式实施，但也可以部分包含金属制固定部件15的直径的方式实施。如图8(d)所示，优选为，摩擦搅拌接合的接合范围17包含整个金属制固定部件15。可抑制乃至防止产生所述的间隙或空隙。

接下来，对实施方式的金属结构的制造方法进行说明。

＜准备步骤＞

首先，在准备步骤中，准备主体部1(参照图6(a)及(b))，且准备盖部2(参照图5(a)及(b))。主体部1及盖部2分别相当于“金属部件”。在准备步骤中，可准备形成有安装孔16的主体部1及盖部2。另外，在准备步骤中，也可准备未形成有安装孔16的主体部1及盖部2，并在主体部1及盖部2分别形成安装孔16。也可在准备步骤中，准备未形成有安装孔16的主体部1及盖部2，在下文叙述的组装步骤中，组装主体部1及盖部2，并在主体部1及盖部2形成安装孔16。安装孔16形成在当沿垂直方向W观察组装体10a(参照图7(a)～(c))时不与内部空间3重合的位置。

＜组装步骤＞

在组装步骤中，主体部1与盖部2沿垂直方向W重叠。以盖部2嵌合于主体部1的凹部7的方式，将盖部2载置于主体部1上。由此，形成具有内部空间3的组装体10a。组装体10a中，在垂直方向W上，主体部1位于下方，盖部2位于上方(参照图7(a)～(c))。

＜固定步骤＞

在固定步骤中，通过将至少1个金属制固定部件15沿垂直方向W至少部分地插入主体部1及盖部2，而将主体部1与盖部2沿垂直方向W相互固定。金属制固定部件15部分或整体地插入安装孔16。本实施方式中，用于安装金属制固定部件15的安装孔16形成于盖部2及主体部1，但安装孔16也可仅形成于盖部2。安装孔16并非必需的构成。也就是说，也可不形成安装孔16。例如，金属制固定部件15是螺钉，在固定步骤中，也可将金属制固定部件15直接旋入盖部2及主体部1。

＜接合步骤＞

参照图9到图12对接合步骤进行说明。对组装体10a进行接合步骤。例如，利用固定夹具11按压主体部1的周边。由此，主体部1被固定。在接合步骤中，利用摩擦搅拌接合来接合主体部1与盖部2。摩擦搅拌用装置(未图示)的工具5使用于该接合步骤。工具5是由耐热性及耐磨耗性较高的材料形成。工具5是前端具有尖细的前端部5a的圆柱状体。摩擦搅拌用装置所具备的驱动装置控制工具5，以使其一边旋转一边移动。具体来说，使工具5能够一边旋转一边进行相对于主体部1及盖部2的相对升降移动、与相对于主体部1及盖部2的相对平行移动。升降移动是沿垂直方向W的移动。平行移动是例如沿方向P的移动。在工具5的前端部5a的外周面设置有螺旋状的螺纹槽(无图示)。

所述固定步骤中设置的多个金属制固定部件15成为列18A～18C。在接合步骤中，首先如图9(a)及(b)所示，摩擦搅拌接合的工具5通过沿中央的列18B移动，而对列18B进行摩擦搅拌接合。在接合步骤中，一边使工具5旋转，一边将其插入组装体10a。工具5从组装体10a的上表面插入。工具5以摩擦搅拌接合到达主体部1的方式插入。

接下来，如图10(a)及(b)所示，对列18C进行摩擦搅拌接合。接下来，如图11(a)及(b)所示，对列18A进行摩擦搅拌接合。如此，在对沿左右方向排列的多列(三列以上)金属制固定部件15依序进行摩擦搅拌接合的情况下，其顺序优选为例如以下述方式决定。也就是说，以尽可能增加保留于左右两侧的未处理的列的数量的方式选择接下来要进行摩擦搅拌接合的列。在三列的情况下，中央的列成为第一列。在七列的情况下，中央的列成为第一列。在该情况下，保留于左右两侧的未处理的列分别是三列。因此，接下来要进行摩擦搅拌接合的列成为该三列的中央的列。由此，可防止乃至抑制因摩擦搅拌接合导致产生变形或间隙。

利用所述制造方法制造的金属结构的用途并无特别限定。金属结构可为例如内部空间3是空洞的状态下使用的空心金属结构。另外，金属结构也可是以接触或接近于应热交换、加热或冷却的对象物的方式设置的传热用金属结构。金属结构具有密闭性优异的内部空间3。相互接合的主体部1及盖部2可阻断内部空间3、与金属结构的外部之间的流体的出入。金属结构适宜用于由内部空间3作为流体的流路或贮存部发挥功能。该流体是例如气体或液体。在使用金属结构作为传热用金属结构的情况下，流体是例如冷却介质等传热用流体。

另，金属结构的制造方法可具有准备步骤、组装步骤、固定步骤及接合步骤以外的步骤。例如，金属结构的制造方法中，也可在固定步骤与接合步骤之间，具有主体部1与盖部2的临时接合步骤。临时接合步骤是虚线状进行摩擦搅拌接合的步骤。固定步骤是利用金属制固定部件15，以多个点固定主体部1与盖部2的步骤。接合步骤是利用摩擦搅拌接合，线状固定主体部1与盖部2的步骤。如此，通过在多个点的固定、与线状的固定之间，进行虚线状的固定，可更有效地防止乃至抑制变形。另外，在接合步骤之后，可进行平坦处理来去除因接合步骤产生的毛刺。进一步，在接合步骤中，也可使工具5倾斜。

又，所述实施方式及实施例中列举的数值、材料、构造、及形状等仅为一例，也可根据需要，使用与所述不同的数值、材料、构造、及形状等。

[符号的说明]

1:主体部

1r:凹部

1s:上表面

2:盖部

3:内部空间

5:工具

5a:前端部

7:凹部

10a:组装体

11:固定夹具

13:长条状固定棒

15:金属制固定部件

15a:胴体部

15b:头部

16:安装孔

16a:下侧部

16b:上侧部

17:(摩擦搅拌接合的)接合范围

18A～18C:(安装孔16的)列。

Claims (8)

1.一种金属结构的制造方法，

所述金属结构包含在沿垂直方向相互重叠的状态下利用摩擦搅拌接合而接合的2个金属部件，所述2个金属部件通过沿所述垂直方向相互重叠从而形成为在所述2个金属部件之间具有内部空间的组装体，且

所述制造方法具有以下步骤：

准备步骤，准备所述2个金属部件；

组装步骤，通过将所述2个金属部件沿所述垂直方向重叠而形成所述组装体；

固定步骤，通过在沿所述垂直方向观察所述组装体时不与所述内部空间重合的位置上，将至少1个金属制固定部件沿所述垂直方向至少部分地插入所述2个金属部件，而将所述2个金属部件沿所述垂直方向相互固定；及

接合步骤，一边旋转用于所述摩擦搅拌接合的工具一边将其插入所述组装体的上表面，所述工具通过所述金属制固定部件的固定位置，且以在所述固定位置上所述2个金属部件各自的一部分与所述金属制固定部件的至少一部分均处于所述摩擦搅拌接合的范围内的方式，使所述工具移动，由此接合所述2个金属部件。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中

所述接合步骤中，所述摩擦搅拌接合是以所述金属制固定部件的直径包含于所述摩擦搅拌接合的范围内的方式实施。

3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中

所述金属制固定部件具有：胴体部，沿所述垂直方向插入所述2个金属部件；及头部，设置于所述胴体部的一端部，直径大于所述胴体部，在所述胴体部插入所述2个金属部件时以压抵所述2个金属部件的方式发挥作用。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其中

所述固定步骤中，多个所述金属制固定部件以于沿所述垂直方向观察所述组装体时不与所述内部空间重合的位置上相互空出间隔而排列成至少1列的方式设置，

所述接合步骤中，以通过所述多个所述金属制固定部件的多个所述固定位置中的每一个方式，沿所述至少1列移动所述工具，由此接合所述2个金属部件。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其中

所述金属结构以所述内部空间具有沿所述列延伸的形状的方式构成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制造方法，其中

所述2个金属部件通过沿所述垂直方向相互重叠，从而形成为在所述2个金属部件之间具有相互独立且相互平行延伸的形状的多个内部空间的组装体，

所述固定步骤中，多个金属制固定部件以在相邻的2个内部空间之间排列成1列的方式设置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的制造方法，其中

所述金属结构是以接触或接近于应热交换、加热或冷却的对象物的方式设置的传热用金属结构。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的制造方法，其中

所述金属结构是在所述内部空间是空洞的状态下使用的空心金属结构。

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