DE102019127813A1

DE102019127813A1 - Kühlvorrichtung, Struktur und Schweißverfahren

Info

Publication number: DE102019127813A1
Application number: DE102019127813.9A
Authority: DE
Inventors: Shunsuke Igawa; Masayuki Kishi; Shunsuke Kanai; Tomoya Hirano
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-05-20
Also published as: JP2020082100A; CN111272003B; CN111272003A; JP7190879B2

Abstract

Die Kühlvorrichtung beinhaltet: zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften, wobei die beiden Aluminiumbauteile durch Laserschweißen verbunden sind, wobei eine durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone eine höhere Härte aufweist als eines der beiden Aluminiumbauteile. Die Kühlvorrichtung verfügt über ein hochzuverlässiges Schweißteil.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung, eine Struktur und ein Schweißverfahren.
Stand der Technik
In den letzten Jahren wurde die Verwendung von Weich- oder Hartlöten als Verfahren zum Verbinden von Bauteilen aus einem Aluminiumwerkstoff, wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, vorgeschlagen, um mit diesen Bauteilen eine Kühlvorrichtung zu bilden.
So besteht beispielsweise eine in Patentschrift 1 offenbarte flüssigkeitsgekühlte Kühlvorrichtung aus einem Aluminium-Einlasskopf, der an einer Stirnseite eines Einlassabschnitts einer Kühlflüssigkeits-Strömungseinheit angelötet ist, einem Aluminium-Auslasskopf, der an einer Stirnseite eines Auslassabschnitts der Kühlflüssigkeits-Strömungseinheit angelötet ist, und einem Aluminium-Zwischenkopf, der an der anderen Stirnseite der Kühlflüssigkeits-Strömungseinheit angelötet ist.
Außerdem schlägt das Patentdokument 2 die Verwendung des Laserschweißens als Verfahren zum Verbinden von Bauteilen aus einem Aluminiumwerkstoff vor.
Zitatliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegung der Veröffentlichung Nr. 2016-161158
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldung Offenlegung der Veröffentlichung Nr. 04-270088

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Das Laserschweißen kann zum Verbinden von Bauteilen aus einem Aluminiumwerkstoff verwendet werden (im Folgenden kann jedes Bauteil als „Aluminiumbauteil“ bezeichnet werden). Ein durch Laserschweißen geformtes Schweißteil sollte ein zuverlässiges Teil ohne Schweißfehler oder mit zulässigen Schweißfehlern sein.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Kühlvorrichtung und dergleichen mit einem zuverlässigen Schweißteil bereitzustellen.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Kühlvorrichtung: zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften, wobei die beiden Aluminiumbauteile durch Laserschweißen verbunden sind, worin eine durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone eine höhere Härte aufweist als eine Härte eines der beiden Aluminiumbauteile.
Im ersten Aspekt kann das eine der beiden Aluminiumbauteile eine nicht wärmebehandelte Legierung sein, und das andere der beiden Aluminiumbauteile kann eine wärmebehandelte Legierung sein.
Im ersten Aspekt kann das eine der beiden Aluminiumbauteile eine Legierung der 3000er Serie und das andere der beiden Aluminiumbauteile eine Legierung der 6000er Serie sein.
Im ersten Aspekt kann das eine der beiden Aluminiumbauteile kaltverfestigt und das andere der beiden Aluminiumbauteile ausgehärtet werden.
Im ersten Aspekt kann die Härte des einen der beiden Aluminiumbauteile 35 HV oder mehr und die Härte des anderen der beiden Aluminiumbauteile 42 HV oder mehr betragen.
Im ersten Aspekt kann das eine der beiden Aluminiumbauteile ein Plattenmaterial sein, und das andere der beiden Aluminiumbauteile kann ein extrudiertes Material sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Kühlvorrichtung: einen Körper mit einem Strömungspfad für den Fluss von Flüssigkeit; und ein verbundenes Bauteil, das mit dem Körper durch Laserschweißen verbunden ist, wobei der Körper eine wärmebehandelte Aluminiumlegierung ist und das verbundene Bauteil eine nicht wärmebehandelte Aluminiumlegierung ist, und eine durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone eine höhere Härte als eine Härte des verbundenen Bauteils aufweist.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Kühlvorrichtung: zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften, wobei die beiden Aluminiumbauteile überlappen und dann durch Laserschweißen verbunden werden, wobei eine Schmelzzone in einem der beiden Aluminiumbauteile, das nicht mit Laserlicht bestrahlt wird, eine Tiefe aufweist, die gleich oder größer als eine Breite der Schmelzzone an einer Verbindungsstelle zwischen den beiden Aluminiumbauteilen ist.
Im dritten Aspekt kann die Breite der Schmelzzone 45% oder mehr einer Plattendicke des anderen der beiden Aluminiumbauteile betragen, das mit dem Laserlicht bestrahlt wird, und eine Breite einer Wärmeeinflusszone kann kleiner sein als die Breite der Schmelzzone.
Im dritten Aspekt kann das eine der beiden Aluminiumbauteile, das nicht mit dem Laserlicht bestrahlt wird, einen Strömungsweg für den Flüssigkeitsstrom aufweisen, und die Schmelzzone kann den Strömungsweg nicht erreichen.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Kühlvorrichtung: zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften, wobei die beiden Aluminiumbauteile überlappen und dann durch Laserschweißen verbunden werden, wobei eine Breite einer durch das Laserschweißen gebildeten Schmelzzone 45% oder mehr einer Plattendicke von einem der beiden Aluminiumbauteile beträgt, das mit Laserlicht bestrahlt wird, und eine Breite einer Wärmeeinflusszone kleiner als die Breite der Schmelzzone ist.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Kühlvorrichtung: einen Körper mit einem Strömungspfad für den Flüssigkeitsfluss; ein verbundenes Bauteil, das auf dem Körper angeordnet ist und dann mit Laserlicht bestrahlt wird, wobei es durch Laserschweißen mit dem Körper verbunden wird, wobei eine durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone den Strömungspfad im Körper nicht erreicht.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Struktur: zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften, wobei die beiden Aluminiumbauteile durch Laserschweißen verbunden sind, worin eine durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone eine höhere Härte aufweist als eine Härte eines der beiden Aluminiumbauteile.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Schweißverfahren zum Überlappen und Laserschweißen von zwei Aluminiumbauteilen mit unterschiedlichen Härten: Bestrahlung eines der beiden Aluminiumbauteile mit Laserlicht, das eine geringere Härte aufweist als eine Härte des anderen der beiden Aluminiumbauteile.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Schweißverfahren zum Überlappen und Laserschweißen von zwei Aluminiumbauteilen mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten: Bestrahlung eines der beiden Aluminiumbauteile mit Laserlicht, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als eine Wärmeleitfähigkeit des anderen der beiden Aluminiumbauteile aufweist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann eine Kühlvorrichtung und dergleichen mit einem zuverlässigen Schweißteil vorsehen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung einer Ausführungsform.
2 ist eine Explosionsdarstellung der Komponenten der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung.
3 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III von 1.
4 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV von 1.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Laserschweißprozess an einem überlappenden Abschnitt erklärt.
6A ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI von 1, und 6B ist eine vergrößerte Ansicht des Teils VIb von 6A.
7 zeigt die Härte eines Schweißteils.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.

1 ist eine perspektivische Ansicht einer flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 einer Ausführungsform.
2 ist eine Explosionsdarstellung der Komponenten der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1.
3 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III von 1.
4 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV von 1.

Die flüssigkeitsgekühlte Kühlvorrichtung 1 der Ausführungsform beinhaltet einen Vorrichtungskörper 10, in dem eine Kühlflüssigkeit strömt, und Wechselbauteile 20 zum Ändern einer Strömungsrichtung der im Vorrichtungskörper 10 strömenden Kühlflüssigkeit. Die flüssigkeitsgekühlte Kühlvorrichtung 1 beinhaltet ferner eine Einlassöffnung 30, die das Einströmen der Kühlflüssigkeit in den Vorrichtungskörper 10 von außen ermöglicht, und eine Auslassöffnung 40, die das Ausströmen der Kühlflüssigkeit aus dem Vorrichtungskörper 10 nach außen ermöglicht.
(Vorrichtungskörper 10)
Der Vorrichtungskörper 10 ist ein im Allgemeinen quaderförmiges Bauteil. Der Vorrichtungskörper 10 ist aus einem extrudierten Material aus der Legierung JIS A6063 gebildet, das durch Extrusion geformt wird. Der Vorrichtungskörper 10 ist so ausgebildet, dass seine Längsrichtung mit einer Extrusionsrichtung übereinstimmt. Wie in 1 dargestellt, ist die Länge des Vorrichtungskörpers 10 in Längs- und Querrichtung größer als seine Länge in vertikaler Richtung. Der Härtegrad von JIS A6063 kann beispielsweise T0 oder T6 sein. Obwohl der Härtegrad nicht auf diese beschränkt ist, ist die Härte des Vorrichtungskörpers 10 wünschenswert 42 HV (Vickershärte) oder mehr.
Der Vorrichtungskörper 10 beinhaltet mehrere Durchgangsbohrungen 11 im Inneren des Gehäuses. Die Durchgangsbohrungen 11 durchdringen den Vorrichtungskörper 10 von seinem einen Ende bis zu seinem anderen Ende in Längsrichtung. Wie in 4 dargestellt, befinden sich in der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform sechs Durchgangsbohrungen 11 auf der Vorderseite in Bezug auf die Mitte in Querrichtung und sechs Durchgangsbohrungen 11 auf der Rückseite in Bezug auf die Mitte in Querrichtung.
Jede der sechs stirnseitigen Durchgangsbohrungen 11 dient als ein einströmseitiger Kanal 111, in dem die Kühlflüssigkeit, die durch den Einlassstutzen 30 eingetreten ist, strömt, bevor sie eines der Wechselbauteile 20 erreicht. Jeweils zwei benachbarte einströmseitige Kanäle 111 sind durch eine einströmseitige Wand 111a unterteilt.
Währenddessen dient jede der sechs rückseitigen Durchgangsbohrungen 11 als ausströmseitiger Kanal 112, in dem die Kühlflüssigkeit, die an einem der Wechselbauteile 20 vorbeigegangen ist, vor Erreichen des Auslassstutzens 40 strömt. Jeweils zwei benachbarte ausströmseitige Kanäle 112 sind durch eine ausströmseitige Wand 112a unterteilt.
Der Vorrichtungskörper 10 beinhaltet weiterhin in seiner Mitte zwei Räume 12 in Längsrichtung und unterhalb seiner Oberseite. Einer der beiden Räume 12 ist ein einströmseitiger Raum 121 in Verbindung mit den einströmseitigen Kanälen 111, und der andere der beiden Räume 12 ist ein ausströmseitiger Raum 122 in Verbindung mit den ausströmseitigen Kanälen 112.
Der einströmseitige Raum 121 wird beispielsweise durch das Entfernen einer oberen Wand 13 und der einströmseitigen Wände 111a durch Schneiden gebildet. Der einströmseitige Raum 121 besteht aus einem Durchgangsloch 121a, das in die obere Wand 13 eindringt, und einem unteren Raum 121b, der durch Entfernen der einströmseitigen Wände 111a gebildet wird. In einem in 2 dargestellten Beispiel werden die einströmenden Seitenwände 111a vollständig entfernt, einschließlich ihrer oberen und unteren Abschnitte. Alternativ können auch nur einige Teile ihrer oberen Teile entfernt werden, so dass ihre unteren Teile nicht entfernt werden.
Der ausströmseitige Raum 122 wird beispielsweise durch das Entfernen der oberen Wand 13 und der ausströmseitigen Wände 112a durch Schneiden gebildet. Der ausströmseitige Raum besteht aus einem Durchgangsloch 122a, das in die obere Wand 13 eindringt, und einem unteren Raum 122b, der durch Entfernen der ausströmseitigen Wände 112a gebildet wird. In dem in 2 dargestellten Beispiel werden die ausströmseitigen Wände 112a vollständig entfernt, einschließlich ihrer oberen und unteren Abschnitte. Alternativ können auch nur einige Teile ihrer oberen Teile entfernt werden, so dass ihre unteren Teile nicht entfernt werden.
(Wechselbauteil 20)
Die Wechselbauteile 20 sind an den jeweiligen Enden des Vorrichtungskörpers 10 in Längsrichtung angeordnet.
Jedes Wechselbauteil 20 ist ein im Allgemeinen quaderförmiges Bauteil und beinhaltet eine Aussparung 21, die durch Aussparung seiner zum Vorrichtungskörper 10 hin ausgerichteten Stirnseite gebildet wird. Die Aussparung 21 stellt die Verbindung zwischen den einströmseitigen Kanälen 111 und den ausströmseitigen Kanälen 112 her.
Das Wechselbauteil 20 liegt mit seiner zum Vorrichtungskörper 10 hin ausgerichteten Stirnfläche an einer Längsstirnseite des Vorrichtungskörpers 10 an und wird durch Laserschweißen dieses Stoßabschnitts mit dem Vorrichtungskörper 10 verbunden. Somit ist jedes Wechselbauteil 20 ein Beispiel für das durch Laserschweißen mit dem Vorrichtungskörper 10 zu verbindende Verbindungsbauteil, das ein Beispiel für den Körper ist.
So kann beispielsweise das Wechselbauteil 20 durch Tiefziehen eines Bandes aus einer O-Legierung der JIS A3000-Serie gebildet werden. Als weiteres Beispiel kann das Wechselbauteil 20 durch Schneiden eines Materials aus einer Legierung der JIS A3000-Serie H14 oder der JIS A1000-Serie H14 gebildet werden.
(Einlassstutzen 30)
Der Einlassstutzen 30 beinhaltet ein Einlassrohr 31 und ein Haltebauteil 32. Das Einlassrohr 31 ist zylindrisch und so angeordnet, dass seine Mittellinienrichtung mit der vertikalen Richtung übereinstimmt. Das Haltebauteil 32 hält das Einlassrohr 31.
Das Einlassrohr 31 beinhaltet einen oberen endseitigen Vorsprung 311, der nahe dem oberen Ende des Einlassrohrs 31 angeordnet ist und sich vom gesamten Umfang des Einlassrohrs 31 radial nach außen erstreckt, und einen unteren endseitigen Vorsprung 312, der nahe dem unteren Ende des Einlassrohrs 31 angeordnet ist und sich vom gesamten Umfang des Einlassrohrs 31 radial nach außen erstreckt.
Der Abschnitt des Einlassrohrs 31 unterhalb des unteren endseitigen Vorsprungs 312 und näher am unteren Ende des Einlassrohrs 31 wird in ein Durchgangsloch 321 (später beschrieben) des Haltebauteils 32 eingesetzt.
Das Haltebauteil 32 ist ein im Allgemeinen quaderförmiges, planares Bauteil und ist in der Mitte mit der runden Durchgangsbohrung 321 ausgebildet. Das Haltebauteil 32 ist aus einem Plattenmaterial aus der Legierung JIS A3003 gebildet. Der Härtegrad der JIS A3003-Legierung kann beispielsweise H12 oder H18 sein. Obwohl der Härtegrad nicht auf diese beschränkt ist, ist die Härte des Haltebauteils 32 wünschenswert 35 HV oder mehr.
In dem Zustand, in dem der Abschnitt des Einlassrohrs 31 unterhalb des unteren endseitigen Vorsprungs 312 und näher am unteren Ende des Einlassrohrs 31 in das Durchgangsloch 321 des Haltebauteils 32 eingesetzt wird, wird das Einlassrohr 31 gelötet. Zwischen dem maximalen Durchmesserabschnitt des unteren endseitigen Vorsprungs 312 und dem Haltebauteil 32 wird eine Hohlkehle 33 aus einem geschmolzenen Lötmaterial gebildet.
In dem Zustand, in dem das untere Ende des Einlassrohres 31 in den einströmseitigen Raum 121 des Vorrichtungskörpers 10 und eine untere Stirnfläche des Haltebauteils 32 auf die Oberseite des Vorrichtungskörpers 10 gelegt wird (das Haltebauteil 32 ist auf dem Vorrichtungskörper 10 angeordnet), wird der Einlassstutzen 30 durch Laserschweißen verbunden. So ist das Haltebauteil 32 ein Beispiel für das durch Laserschweißen mit dem Vorrichtungskörper 10 zu verbindende Verbindungsbauteil.
(Auslassstutzen 40)
Die Auslassstutzen 40 ist ein Bauteil ähnlich des Einlassstutzens 30 und beinhaltet ein Auslaufrohr 41 und ein Haltebauteil 42. Das Auslaufrohr 41 ist zylindrisch und so angeordnet, dass seine Mittellinienrichtung mit der vertikalen Richtung übereinstimmt. Das Haltebauteil 42 hält das Auslaufrohr 41.
Das Auslassrohr 41 beinhaltet einen oberen endseitigen Vorsprung 411, der nahe dem oberen Ende des Auslassrohrs 41 angeordnet ist und sich vom gesamten Umfang des Auslassrohrs 41 radial nach außen erstreckt, und einen unteren endseitigen Vorsprung 412, der nahe dem unteren Ende des Auslassrohrs 41 angeordnet ist und sich vom gesamten Umfang des Auslassrohrs 41 radial nach außen erstreckt.
Der Abschnitt des Auslassrohres 41 unterhalb des unteren endseitigen Vorsprungs 412 und näher am unteren Ende des Auslassrohres 41 wird in eine Durchgangsbohrung (nicht dargestellt; später beschrieben) des Haltebauteils 42 eingeführt.
Das Haltebauteil 42 ist ein im Allgemeinen quaderförmiges, planares Bauteil und ist in der Mitte mit der runden Durchgangsbohrung (nicht dargestellt) ausgebildet. Ähnlich wie das Haltebauteil 32 ist das Haltebauteil 42 aus einem Plattenmaterial aus der Legierung JIS A3003 gebildet. Der Härtegrad der JIS A3003-Legierung kann beispielsweise H12 oder H18 sein. Obwohl der Härtegrad nicht auf diese beschränkt ist, ist die Härte des Haltebauteils 42 wünschenswert 35 HV oder mehr.
In dem Zustand, in dem der Abschnitt des Auslassrohrs 41 unterhalb des unteren endseitigen Vorsprungs 412 und näher am unteren Ende des Auslassrohrs 41 in die Durchgangsbohrung (nicht dargestellt) des Haltebauteils 42 eingeführt wird, wird das Auslassrohr 41 gelötet. Zwischen dem Abschnitt mit maximalem Durchmesser des unteren endseitigen Vorsprungs 412 und dem Haltebauteil 42 wird eine Hohlkehle 43 aus einem geschmolzenen Lötmaterial gebildet.
In dem Zustand, in dem das untere Ende des Auslaufrohrs 41 in den ausströmseitigen Raum 122 des Vorrichtungskörpers 10 eingesetzt wird und eine untere Stirnfläche des Haltebauteils 42 auf die Oberseite des Vorrichtungskörpers 10 gelegt wird (das Haltebauteil 42 ist auf dem Vorrichtungskörper 10 angeordnet), wird die Auslassstutzen 40 durch Laserschweißen verbunden. So ist das Haltebauteil 42 ein Beispiel für das durch Laserschweißen mit dem Vorrichtungskörper 10 zu verbindende Verbindungsbauteil.
(Funktion der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1)
Ein mit der vorstehend konfigurierten flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 zu kühlendes Objekt wird auf der Oberseite des Vorrichtungskörpers 10 und auf der Außenseite des Einlassstutzens 30 und des Auslassstutzens 40 in Längsrichtung angeordnet. Als Beispiel ist das zu kühlende Objekt ein Batteriepack 100, das aus mehreren quaderförmigen Zellen 101 besteht.
In der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 durchläuft die Kühlflüssigkeit, die durch das Einlassrohr 31 des Einlassstutzens 30 in den einströmseitigen Raum 121 des Vorrichtungskörpers 10 gelangt ist, die einströmseitigen Kanäle 111, um die Aussparung 21 eines der beiden Wechselbauteile 20 zu erreichen. Nach Erreichen der Aussparung 21 des Wechselbauteils 20 strömt die Kühlflüssigkeit dann durch die ausströmseitigen Kanäle 112 in den ausströmseitigen Raum 122 und strömt durch das Auslaufrohr 41 des Auslassstutzens 40 aus. Wenn die Kühlflüssigkeit auf diese Weise durch die einströmseitigen Kanäle 111 und die ausströmseitigen Kanäle 112 des Vorrichtungskörpers 10 strömt, wird das auf der Oberseite des Vorrichtungskörpers 10 angeordnete Batteriepack 100 gekühlt.
(Verfahren zur Herstellung der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1)
Die oben konfigurierte flüssigkeitsgekühlte Kühlvorrichtung 1 wird wie folgt hergestellt.
Die zum Vorrichtungskörper 10 hin ausgerichteten Stirnflächen der jeweiligen Wechselbauteile 20 liegen an den jeweiligen Längsstirnflächen des Vorrichtungskörpers 10 an, und in diesem Zustand werden die Stoßbereiche kontinuierlich mit Laserlicht bestrahlt.
Auf diese Weise werden die Wechselbauteile 20 mit den jeweiligen Längsstirnseiten des Vorrichtungskörpers 10 durch Laserschweißen verbunden.
Durch Bestrahlung der Stoßbereiche mit Laserlicht entstehen Schweißteile 22 (siehe 3) an den im Wesentlichen gleichen Positionen mit den jeweiligen Stoßbereichen.
Das untere Ende des Einlassrohres 31 des Einlassstutzens 30 wird in den einströmseitigen Raum 121 des Vorrichtungskörpers 10 eingesetzt, und die untere Stirnfläche des Haltebauteils 32 des Einlassstutzens 30 wird auf die Oberseite des Vorrichtungskörpers 10 gelegt (das Haltebauteil 32 ist auf dem Vorrichtungskörper 10 angeordnet). Wenn das Haltebauteil 32 auf dem Vorrichtungskörper 10 angeordnet ist, wird das Haltebauteil 32 kontinuierlich mit Laserlicht um das Einlassrohr 31 herum bestrahlt. Auf diese Weise wird der Einlassstutzen 30 mit der Mitte des Vorrichtungskörpers 10 durch Laserschweißen verbunden.
Durch Bestrahlung des überlappenden Abschnitts mit Laserlicht entsteht ein Schweißteil 34 (siehe 3) an der im Wesentlichen gleichen Position wie die bestrahlte Position.
Ebenso wird das untere Ende des Auslaufrohrs 41 des Auslassstutzens 40 in den ausströmseitigen Raum 122 des Vorrichtungskörpers 10 eingesetzt, und die untere Stirnfläche des Haltebauteils 42 des Auslassstutzens 40 wird auf die Oberseite des Vorrichtungskörpers 10 gelegt (das Haltebauteil 42 ist auf dem Vorrichtungskörper 10 angeordnet). Wenn das Haltebauteil 42 auf dem Vorrichtungskörper 10 angeordnet ist, wird das Haltebauteil 42 kontinuierlich mit Laserlicht um das Auslassrohr 41 herum bestrahlt. Auf diese Weise wird die Auslassstutzen 40 durch Laserschweißen mit der Mitte des Vorrichtungskörpers 10 verbunden.
Durch Bestrahlung des überlappenden Abschnitts mit Laserlicht entsteht ein Schweißteil 44 (siehe 1) an der im Wesentlichen gleichen Position wie die bestrahlte Position.
(Laserschweißverfahren)
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Laserschweißprozess an einem überlappenden Abschnitt erklärt.
Wie in 5 dargestellt, wird der überlappende Abschnitt des Vorrichtungskörpers 10 und des Haltebauteils 32 des Einlassstutzens 30 (das Haltebauteil 42 des Auslassstutzens 40) mit Laserlicht L von einem Laserkopf 151 einer Laservorrichtung 150 bestrahlt. Der Laserkopf 151 wird entlang einer Kantenform des Haltebauteils 32 (das Haltebauteil 42) um das Einlassrohr 31 (das Auslassrohr 41) bewegt, um den überlappenden Abschnitt kontinuierlich mit dem Laserlicht L zu bestrahlen.
Die Laserquelle der Laservorrichtung 150 ist nicht auf eine bestimmte Quelle beschränkt. Die Laserquelle kann beispielsweise YAG-Laser, CO₂-Laser, Faserlaser, Scheibenlaser oder Halbleiterlaser sein. Die Richtung des Laserlichts L kann eine Richtung senkrecht zur Ebene des Haltebauteils 32 (das Haltebauteil 42) am überlappenden Abschnitt oder eine Richtung sein, die relativ zur senkrechten Richtung geneigt ist.
Außerdem wird der angrenzende Abschnitt des Vorrichtungskörpers 10 und des Wechselbauteils 20 mit dem Laserlicht L des Laserkopfes 151 bestrahlt. Der Laserkopf 151 wird entlang der Kontur des Anschlags bewegt, um den Anschlagsabschnitt kontinuierlich mit dem Laserlicht L zu bestrahlen.
(Schweißteil)
In der wie vorstehend beschrieben hergestellten flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 unterscheidet sich ein Aluminiummaterial für den Vorrichtungskörper 10 von einem Aluminiummaterial für die Wechselbauteile 20. Weiterhin unterscheidet sich das Aluminiummaterial für den Vorrichtungskörper 10 von einem Aluminiummaterial für das Haltebauteil 32 des Einlassstutzens 30 und das Haltebauteil 42 des Auslassstutzens 40.
Denn die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass das Laserschweißen zweier Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften zu einer Schmelzzone führt, die durch das Laserschweißen gebildet wird und härter wird als eines der beiden Aluminiumbauteile.
6A ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI von 1, und 6B ist eine vergrößerte Ansicht des Teils VIb von 6A.
7 zeigt die Härte eines Schweißteils.
Die 6A und 6B veranschaulichen jeweils eine Querschnittsform des Schweißteils 34 im überlappenden Abschnitt des Haltebauteils 32 des Einlassstutzens 30 und des Vorrichtungskörpers 10. Das Haltebauteil 32 wird mit dem Laserlicht L aus dem Laserkopf 151 der Laservorrichtung 150 bestrahlt, und die Energie des Laserlichts L wird in Wärme umgewandelt. Dadurch werden die Bestandteile des überlappenden Abschnitts, nämlich das Haltebauteil 32 und das Basismaterial des Vorrichtungskörpers 10, die Aluminiumbauteile sind, geschmolzen und anschließend schnell abgekühlt. Diese schnelle Erwärmung und schnelle Abkühlung bewirkt eine Änderung der Materialeigenschaften des Schweißteils 34, das somit aus einer geschmolzenen und dann erstarrten Zone 34m und einer Wärmeeinflusszone 34h besteht, deren Materialeigenschaften durch Schweißwärme verändert wurden. Die Wärmeeinflusszone 34h besteht aus einer Wärmeeinflusszone 32h im Haltebauteil 32 und einer Wärmeeinflusszone 10h im Vorrichtungskörper 10.
7 zeigt die Härte jedes Bestandteils des Schweißteils 34 in dem in 6B dargestellten Abschnitt, nämlich das Basismaterial des Haltebauteils 32, die Wärmeeinflusszone 32h im Haltebauteil 32, die Schmelzzone 34m, die Wärmeeinflusszone 10h im Vorrichtungskörper 10 und das Basismaterial des Vorrichtungskörpers 10. Die in 7 dargestellte Härte ist eine, wenn der Vorrichtungskörper 10 aus einem extrudierten Material aus der Legierung JIS A6063 T6 und das Haltebauteil 32 aus einem Plattenmaterial (Plattendicke: 0,9 mm) aus der Legierung JIS A3003 H18 mit einem Faserlaser lasergeschweißt werden. Die Schweißbedingungen können wie folgt sein: Ein Punktdurchmesser beträgt 50 µm, ein Wert, der durch Division einer Laserleistung durch eine Laserbewegungsgeschwindigkeit erhalten wird, beträgt 25 J/mm, Stickstoff (N₂) wird als Schutzgas verwendet, und ein Fokuspunkt befindet sich auf der Oberfläche jedes Materials. Die bevorzugten Schweißbedingungen variieren je nach Faktoren wie der Blechdicke des Haltebauteils 32 als Fügekörper, und bei einer Blechdicke von 0,9 bis 1,2 mm sind die oben genannten Schweißbedingungen vorzuziehen.
In 7 beträgt die Härte des Basismaterials des Haltebauteils 32 55 HV (Vickershärte), was der Härte des Plattenmaterials aus der Legierung JIS A3003 H18 entspricht, d.h. der Legierung JIS A3003, die kaltumgeformt und anschließend kaltverfestigt wird. Die Härte des Basismaterials des Vorrichtungskörpers 10 beträgt 73 HV, was der Härte des extrudierten Materials aus der Legierung JIS A6063 T6 entspricht, d.h. der Legierung JIS A6063, die einem Abschrecken und anschließenden Härten unterzogen wird, was ein Beispiel für die Kaltverfestigungsbehandlung ist.
Wie in 7 dargestellt, beträgt die Härte der Schmelzzone 34m 40 bis 50 HV. Die Härte der Wärmeeinflusszone 10h im Vorrichtungskörper 10 beträgt etwa 50 HV und die Härte der Wärmeeinflusszone 32h im Haltebauteil 32 etwa 36 HV. Das heißt, die Härte der Schmelzzone 34m ist höher als die Härte der Wärmeeinflusszone 32h im Haltebauteil 32 und niedriger als die Härte der Wärmeeinflusszone 10h im Vorrichtungskörper 10. Beachten Sie, dass, wie in 7 dargestellt, die Härte der Wärmeeinflusszone 32h im Haltebauteil 32 niedriger ist als die Härte der Legierung JIS A3003 H16, aber höher als die Härte der Legierung JIS A3003 O. Wie in 7 dargestellt, ist auch die Härte der Wärmeeinflusszone 10h im Vorrichtungskörper 10 niedriger als die Härte der Legierung JIS A6063 T5, aber höher als die Härte der Legierung JIS A6063 T1.
So führt in der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform das Fügen der beiden Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften durch Laserschweißen dazu, dass die durch das Laserschweißen gebildete Härte der Schmelzzone (z.B. die Schmelzzone 34m) höher wird als die Härte eines der beiden Aluminiumbauteile (z.B. die Wärmeeinflusszone 32h). Dadurch erfährt das Haltebauteil 32, das nicht härter ist als die Schmelzzone (z.B. die Schmelzzone 34m), in der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform einen Bruch früher als die Schmelzzone (z.B. die Schmelzzone 34m). Dadurch kann verhindert werden, dass zuerst in der Schmelzzone (z.B. der Schmelzzone 34m) ein Bruch auftritt und somit das Schweißteil 34 eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Wenn zwei Aluminiumbauteile gleicher Härte durch Laserschweißen verbunden werden, weist die durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone die niedrigste Härte auf. Wenn beispielsweise zwei Aluminiumbauteile, die beide aus einer Legierung der Güte JIS A6063 T6 hergestellt sind, durch Laserschweißen verbunden werden, kehrt die Härte der Schmelzzone fast wieder auf die Härte eines geglühten (O)-Materials zurück, was bedeutet, dass die Schmelzzone die niedrigste Härte aufweist. Dies führt zu einem Bruch, der zuerst in der Schmelzzone auftritt. Im Gegensatz dazu sorgt die flüssigkeitsgekühlte Kühlvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform für ein sehr zuverlässiges Schweißteil, da ihre Schmelzzone weniger bruchgefährdet ist als eine Schmelzzone in einer Kühlvorrichtung, die aus zwei lasergeschweißten Aluminiumbauteilen gleicher Härte besteht.
Das Haltebauteil 42 des Auslassstutzens 40 besteht aus dem gleichen Aluminiummaterial wie das Haltebauteil 32 des Einlassstutzens 30. Somit ist im Schweißteil 44 im überlappenden Abschnitt des Haltebauteils 42 des Auslassstutzens 40 und auch des Vorrichtungskörpers 10 die Härte der Schmelzzone höher als die Härte der Wärmeeinflusszone im Haltebauteil 42. Dadurch erfährt das Haltebauteil 42, das nicht härter als die Schmelzzone ist, einen Bruch früher als die Schmelzzone. Dadurch kann verhindert werden, dass zunächst in der Schmelzzone ein Bruch auftritt und somit das Schweißteil 44 eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Die obige Beschreibung zeigt, dass, wenn zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Härten durch Laserschweißen verbunden werden, die Härte des geschweißten Teils abnimmt, um von der Wärmeeinflusszone in dem härteren der beiden Aluminiumbauteile, der Schmelzzone, zur Wärmeeinflusszone in dem weniger harten der beiden Aluminiumbauteile zu gelangen.
Dementsprechend, wenn eines der beiden Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Härten eine nicht wärmebehandelte Legierung und das andere eine wärmebehandelte Legierung ist, ist die nicht wärmebehandelte Legierung nicht härter als die wärmebehandelte Legierung, und somit wird der Kabelbaum der Schmelzzone höher als die Härte der Wärmeeinflusszone in der nicht wärmebehandelten Legierung. Infolgedessen erfährt die nicht wärmebehandelte Legierung, die nicht härter ist als die Schmelzzone, einen Bruch früher als die Schmelzzone. Dadurch kann verhindert werden, dass zunächst in der Schmelzzone ein Bruch auftritt und somit das Schweißteil eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Beispiele für die nicht wärmebehandelte Legierung sind die Legierung der A3000er Serie einschließlich der Legierung JIS A3003, die das Material des vorgenannten Haltebauteils 32 (Haltebauteil 42), der Legierung der A1000er Serie und der Legierung der A5000er Serie ist. Beispiele für die wärmebehandelte Legierung sind die Legierung der Serie A6000 einschließlich der Legierung JIS A6063, die das Material des vorgenannten Vorrichtungskörpers 10 ist, die Legierung der Serie A2000 und die Legierung der Serie A7000.
So wird beispielsweise in der Kombination des Haltebauteils 32 aus der Legierung der A1000er Serie und des Vorrichtungskörpers 10 aus der Legierung der A6000er Serie die Härte der Schmelzzone 34m härter als die Härte der Wärmeeinflusszone 32h im Haltebauteil 32. Dadurch erfährt das Haltebauteil 32, das nicht härter als die Schmelzzone 34m ist, einen Bruch früher als die Schmelzzone 34m. Dadurch kann verhindert werden, dass zunächst in der Schmelzzone 34m ein Bruch auftritt und somit das Schweißteil 34 eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Von oben, in dem Schweißteil 22, in dem der Vorrichtungskörper 10 und der angrenzende Abschnitt jedes Wechselbauteils 20 ebenfalls durch Laserschweißen verbunden sind, wird die Härte der Schmelzzone höher als die Härte einer Wärmeeinflusszone im Wechselbauteil 20, da die Härte des Wechselbauteils 20 niedriger ist als die Härte des Vorrichtungskörpers 10. Dadurch erfährt das Wechselbauteil 20, das nicht härter als die Schmelzzone ist, einen Bruch früher als die Schmelzzone. Dadurch kann verhindert werden, dass zunächst in der Schmelzzone ein Bruch auftritt und somit das Schweißteil 22 eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
(Laserschweißen des überlappenden Abschnitts)
Die Erfinder haben festgestellt, dass die Bestrahlung des weniger harten der beiden Aluminiumbauteile mit Laserlicht die Möglichkeit von Verfestigungsrissen reduzieren kann, wenn zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Härten überlappt und lasergeschweißt werden, im Vergleich zur Bestrahlung des härteren der beiden Aluminiumbauteile mit Laserlicht.
Dementsprechend sind bei der Auswahl von Aluminiumwerkstoffen für den Vorrichtungskörper 10 und das Haltebauteil 32 des Einlassstutzens 30 (das Haltebauteil 42 des Auslassstutzens 40) in der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform folgende Faktoren zu berücksichtigen, nämlich: der Vorrichtungskörper 10 muss eine hohe Härte (Festigkeit) aufweisen, da es sich um ein langes und schmales Bauteil handelt, und das Haltebauteil 32 des Einlassstutzens 30 (das Haltebauteil 42 der Auslassverbindung 40) wird mit Laserlicht bestrahlt, um Laserschweißen in dem Zustand durchzuführen, in dem das Haltebauteil 32 (das Haltebauteil 42) auf der Oberseite des Vorrichtungskörpers 10 platziert ist. Infolgedessen ist in der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform das Haltebauteil 32 (das Haltebauteil 42) aus einem Aluminiummaterial gebildet, das eine niedrigere Härte als die Härte des Basismaterials des Vorrichtungskörpers 10 aufweist. So ist beispielsweise der Vorrichtungskörper 10 aus einer Legierung der Güte JIS A6063 T6 und das Haltebauteil 32 (das Haltebauteil 42) aus einer Legierung der Güte JIS A3003 H18 gebildet, die eine geringere Härte als die obige Aluminiumlegierung für den Vorrichtungskörper 10 aufweist. Alternativ ist der Vorrichtungskörper 10 aus einer Legierung des Typs JIS A6063 T1 (Härte: 42 HV) und das Haltebauteil 32 (das Haltebauteil 42) aus einer Legierung des Typs JIS A3003 H12 (Härte: 35 HV) gebildet, die eine niedrigere Härte als die obige Aluminiumlegierung für den Vorrichtungskörper 10 aufweist.
Das heißt, die flüssigkeitsgekühlte Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird durch ein Schweißverfahren zum Überlappen und Laserschweißen von zwei Aluminiumbauteilen mit unterschiedlichen Härten hergestellt, wobei das weniger harte der beiden Aluminiumbauteile mit Laserlicht bestrahlt wird. Dies kann das Auftreten von Verfestigungsrissen in der Schmelzzone (z.B. der Schmelzzone 34m) reduzieren und ein zuverlässiges Schweißteil ohne Schweißfehler oder mit zulässigen Schweißfehlern leichter gewährleisten.
Auch die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, dass, wenn zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten überlappt und lasergeschweißt werden, die Bestrahlung des weniger wärmeleitenden der beiden Aluminiumbauteile mit Laserlicht zu einer hochwertigen Schweißung führt, verglichen mit der Bestrahlung des wärmeleitfähigeren der beiden Aluminiumbauteile. Ein möglicher Grund dafür ist, dass bei Verwendung von Laserlicht einer bestimmten Energie die Bestrahlung des weniger wärmeleitenden der beiden Aluminiumbauteile mit dem Laserlicht mehr Wärme erzeugen kann, was eine Vertiefung der Schmelzzone (z.B. der Schmelzzone 34m) ermöglicht.
Dementsprechend sind bei der Auswahl von Aluminiumwerkstoffen für den Vorrichtungskörper 10 und das Haltebauteil 32 des Einlassstutzens 30 (das Haltebauteil 42 des Auslassstutzens 40) in der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform folgende Faktoren zu berücksichtigen, nämlich: der Vorrichtungskörper 10 muss eine hohe Härte (Festigkeit) aufweisen, da es sich um ein langes und schmales Bauteil handelt, und das Haltebauteil 32 des Einlassstutzens 30 (das Haltebauteil 42 der Auslassverbindung 40) wird mit Laserlicht bestrahlt, um Laserschweißen in dem Zustand durchzuführen, in dem das Haltebauteil 32 (das Haltebauteil 42) auf der Oberseite des Vorrichtungskörpers 10 platziert ist. In der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist das Haltebauteil 32 (das Haltebauteil 42) aus einem Aluminiummaterial gebildet, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als die Wärmeleitfähigkeit eines Aluminiummaterials für den Vorrichtungskörper 10 aufweist. So ist beispielsweise der Vorrichtungskörper 10 aus einer Legierung des Typs JIS A6063 T6 (Wärmeleitfähigkeit: 210 W/m·°C) und das Haltebauteil 32 (das Haltebauteil 42) aus einer Legierung des Typs JIS A3003 H18 (Wärmeleitfähigkeit: 160 W/m·°C) gebildet, die eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als die obige Aluminiumlegierung für den Vorrichtungskörper 10 aufweist.
Das heißt, die flüssigkeitsgekühlte Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird durch ein Schweißverfahren zum Überlappen und Laserschweißen zweier Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten hergestellt, wobei das weniger wärmeleitende der beiden Aluminiumbauteile mit Laserlicht bestrahlt wird. Dadurch kann ein zuverlässiges Schweißteil leichter gewährleistet werden.
Um eine ausreichende Fügefestigkeit, vorzugsweise, zu gewährleisten, weist die Schmelzzone in einem der beiden Aluminiumbauteile, die nicht mit Laserlicht bestrahlt wird, eine Tiefe auf, die gleich oder größer als eine Breite der Schmelzzone an der Fügegrenze zwischen den beiden Aluminiumbauteilen ist.
In der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird das Laserschweißen am überlappenden Abschnitt des Vorrichtungskörpers 10 und des Haltebauteils 32 des Einlassstutzens 30 (das Haltebauteil 42 der Auslassverbindung 40) durchgeführt; somit ist eine Tiefe H der Schmelzzone 34m im Vorrichtungskörper 10 (siehe 6B) gleich oder größer als eine Breite W der Schmelzzone 34m (siehe 6B) an der Verbindungsstelle zwischen dem Vorrichtungskörper 10 und dem Haltebauteil 32 (das Haltebauteil 42). Denn das Laserschweißen hat eine sehr hohe Energiedichte im Vergleich zum Beispiel zum Lichtbogenschweißen, und damit ist ein durch das Laserschweißen gebildetes Aspektverhältnis (Tiefe/Breite) der Schmelzzone 34m tendenziell groß.
Um eine ausreichende Fügefestigkeit zu gewährleisten, vorzugsweise, beträgt die Breite der Schmelzzone 45% oder mehr der Plattendicke des mit Laserlicht zu bestrahlenden Aluminiumbauteils.
In der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird das Laserschweißen am überlappenden Abschnitt des Vorrichtungskörpers 10 und des Haltebauteils 32 des Einlassstutzens 30 (das Haltebauteil 42 der Auslassverbindung 40) durchgeführt, was der Schmelzzone 34m die Breite W von 0,5 mm verleiht, was 45% oder mehr der Plattendicke von 0,9 bis 1,2 mm des Haltebauteils 32 (das Haltebauteil 42) entspricht, das mit Laserlicht bestrahlt werden soll.
Um Schweißfehler wie Rissbildung in der Schmelzzone zu vermeiden, ist die Breite der Wärmeeinflusszone kleiner als die Breite W der Schmelzzone.
In der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird das Laserschweißen am überlappenden Abschnitt des Vorrichtungskörpers 10 und des Haltebauteils 32 des Einlassstutzens 30 (das Haltebauteil 42 des Auslassstutzens 40) durchgeführt; somit ist die Breite der Wärmeeinflusszone 32h im Haltebauteil 30 (das Haltebauteil 42) und die Breite der Wärmeeinflusszone 10h im Vorrichtungskörper 10 kleiner als die Breite W der Schmelzzone 34m. Genauer gesagt beträgt die Breite W der Schmelzzone 34m 0,5 mm, während die Breite der Wärmeeinflusszone 10h im Vorrichtungskörper 10 0,3 mm und die Breite der Wärmeeinflusszone 32h im Haltebauteil 32 (das Haltebauteil 42) 0,2 mm beträgt. Das Laserschweißen hat eine sehr hohe Energiedichte im Vergleich zum Beispiel zum Lichtbogenschweißen, so dass der Einsatz des Laserschweißens die Breite der Wärmeeinflusszone reduzieren kann, was die Verfestigung und Kontraktion reduziert. Dadurch können Schweißfehler wie z.B. Risse reduziert werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist in der flüssigkeitsgekühlten Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die Tiefe H der Schmelzzone 34m im Vorrichtungskörper 10 gleich oder größer als die Breite W der Schmelzzone 34m an der Verbindungsstelle zwischen dem Vorrichtungskörper 10 und dem Haltebauteil 32 (dem Haltebauteil 42). Die Tiefe H der Schmelzzone 34m erreicht jedoch keine der Durchgangsbohrungen 11. Mit anderen Worten, die Schmelzzone 34m erreicht keinen der einströmseitigen Kanäle 111 und die ausströmseitigen Kanäle 112, in denen die Kühlflüssigkeit strömt (siehe 6A). Dadurch kann eine Erhöhung eines Druckverlustes verhindert werden, der auftreten kann, wenn die Schmelzzone 34m den Kühlmittelstrom in den einströmseitigen Kanälen 111 oder den ausströmseitigen Kanälen 112 blockiert.
Um sicherzustellen, dass das Schweißteil 34 die vorgenannte Form aufweist, wird das Laserschweißen am überlappenden Abschnitt des Vorrichtungskörpers 10 und des Haltebauteils 32 des Einlassstutzens 30 (das Haltebauteil 42 des Auslassstutzens 40) unter den folgenden Schweißbedingungen durchgeführt.
Insbesondere wird die Energie des Laserlichts, die durch einen Wert dargestellt werden kann, der durch Division einer Laserleistung durch eine Laserbewegungsgeschwindigkeit erhalten wird, in einem Bereich von 22 bis 26 J/mm eingestellt, wobei beispielsweise ein Punktdurchmesser von 50 µm, Stickstoff (N₂) als Schutzgas und ein Fokuspunkt auf der Oberfläche jedes Materials verwendet wird. Die bevorzugten Schweißbedingungen variieren je nach Faktoren wie der Blechdicke des Haltebauteils 32 als Fügekörper, und bei einer Blechdicke von 0,9 bis 1,2 mm sind die oben genannten Schweißbedingungen vorzuziehen.
Wie vorstehend erläutert, ist die flüssigkeitsgekühlte Kühlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel für die Kühlvorrichtung, die zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften umfasst und durch Laserschweißen verbunden ist, worin eine durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone eine höhere Härte aufweist als eine Härte eines der beiden Aluminiumbauteile. Diese Eigenschaft, dass zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften durch Laserschweißen verbunden werden und die durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone eine höhere Härte als eine Härte eines der beiden Aluminiumbauteile aufweist, ist jedoch nicht nur für eine Kühlvorrichtung geeignet; diese Eigenschaft ist für jede Struktur aus zwei Aluminiumbauteilen geeignet, die durch Laserschweißen verbunden sind. Die vorstehende Besonderheit, dass die durch Laserschweißen gebildete Schmelzzone eine höhere Härte aufweist als eine Härte eines der beiden Aluminiumbauteile, kann ein zuverlässiges Schweißteil ohne Schweißfehler oder mit zulässigen Schweißfehlern gewährleisten. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Struktur beschädigt wird, geringer.
Bezugszeichenliste

1: Flüssigkeitsgekühlte Kühlvorrichtung
10: Vorrichtungskörper
10h: Wärmeeinflusszone
20: Wechselbauteil
30: Einlassstutzen
31: Einlassrohr
32: Haltebauteil
32h: Wärmeeinflusszone
34: Schweißteil
34m: Schmelzzone
34h: Wärmeeinflusszone
40: Auslassstutzen
41: Auslassrohr
42: Haltebauteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016161158 [0004]
JP 04270088 [0004]

Claims

Kühlvorrichtung, umfassend: zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften, wobei die beiden Aluminiumbauteile durch Laserschweißen verbunden sind, worin eine durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone eine höhere Härte aufweist als eines der beiden Aluminiumbauteile.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das eine der beiden Aluminiumbauteile eine nicht wärmebehandelte Legierung und das andere der beiden Aluminiumbauteile eine wärmebehandelte Legierung ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das eine der beiden Aluminiumbauteile eine Legierung der 3000er Serie und das andere der beiden Aluminiumbauteile eine Legierung der 6000er Serie ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das eine der beiden Aluminiumbauteile kaltverfestigt und das andere der beiden Aluminiumbauteile ausgehärtet ist.
Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Härte des einen der beiden Aluminiumbauteile 35 HV oder mehr und die Härte des anderen der beiden Aluminiumbauteile 42 HV oder mehr beträgt.
Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das eine der beiden Aluminiumbauteile ein Plattenmaterial ist und das andere der beiden Aluminiumbauteile ein extrudiertes Material ist.
Kühlvorrichtung, umfassend: einen Körper mit einem Strömungspfad für den Flüssigkeitsstrom; und ein verbundenes Bauteil, das mit dem Körper durch Laserschweißen verbunden ist, wobei der Körper eine wärmebehandelte Aluminiumlegierung ist und das verbundene Bauteil eine nicht wärmebehandelte Aluminiumlegierung ist, und eine durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone eine höhere Härte aufweist als das verbundene Bauteil.
Kühlvorrichtung, umfassend: zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften, wobei die beiden Aluminiumbauteile überlappen und dann durch Laserschweißen verbunden werden, wobei eine Schmelzzone in einem der beiden Aluminiumbauteile, das nicht mit Laserlicht bestrahlt wird, eine Tiefe aufweist, die gleich oder größer als eine Breite der Schmelzzone an einer Verbindungsstelle zwischen den beiden Aluminiumbauteilen ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, worin die Breite der Schmelzzone 45% oder mehr einer Plattendicke des anderen der beiden Aluminiumbauteile beträgt, das mit dem Laserlicht bestrahlt wird, und eine Breite einer Wärmeeinflusszone kleiner ist als die Breite der Schmelzzone.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, worin das eine der beiden Aluminiumbauteile, das nicht mit dem Laserlicht bestrahlt wird, einen Strömungsweg für den Flüssigkeitsstrom aufweist, und die Schmelzzone den Strömungspfad nicht erreicht.
Kühlvorrichtung, umfassend: zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften, wobei die beiden Aluminiumbauteile überlappen und dann durch Laserschweißen verbunden werden, wobei eine Breite einer durch das Laserschweißen gebildeten Schmelzzone 45% oder mehr einer Plattendicke eines der beiden Aluminiumbauteile beträgt, das mit Laserlicht bestrahlt wird, und eine Breite einer Wärmeeinflusszone kleiner ist als die Breite der Schmelzzone.
Kühlvorrichtung, umfassend: einen Körper, der darin einen Strömungspfad für den Flüssigkeitsstrom aufweist; ein verbundenes Bauteil, das auf dem Körper angeordnet ist und dann mit Laserlicht bestrahlt wird, wobei es durch Laserschweißen mit dem Körper verbunden wird, worin eine durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone den Strömungsweg im Körper nicht erreicht.
Struktur, umfassend: zwei Aluminiumbauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften, wobei die beiden Aluminiumbauteile durch Laserschweißen verbunden sind, worin eine durch das Laserschweißen gebildete Schmelzzone eine höhere Härte aufweist als eines der beiden Aluminiumbauteile.
Schweißverfahren zum Überlappen und Laserschweißen von zwei Aluminiumbauteilen mit unterschiedlichen Härten, wobei das Verfahren umfasst: Bestrahlen eines der beiden Aluminiumbauteile mit Laserlicht, das eine geringere Härte aufweist als das andere der beiden Aluminiumbauteile.
Schweißverfahren zum Überlappen und Laserschweißen von zwei Aluminiumbauteilen mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten, wobei das Verfahren umfasst: Bestrahlen eines der beiden Aluminiumbauteile mit Laserlicht, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als das andere der beiden Aluminiumbauteile aufweist.