JP2017159351A - Manufacturing method of liquid-cooled jacket - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid cooling jacket.
金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合(FSW=Friction Stir Welding)が知られている。摩擦攪拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合せ部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合せ部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。 Friction stir welding (FSW = Friction Stir Welding) is known as a method for joining metal members. Friction stir welding is a method in which the metal members are fixed together by rotating the rotary tool along the abutting portion between the metal members and plastically flowing the metal at the abutting portion by frictional heat between the rotating tool and the metal member. Phase joining is performed.
近年、パーソナルコンピュータに代表される電子機器は、その性能が向上するにつれて、搭載されるCPU(発熱体)の発熱量が増大しており、CPUの冷却が重要になっている。従来、CPUを冷却するために、空冷ファン方式のヒートシンクが使用されてきたが、ファン騒音や、空冷方式での冷却限界といった問題がクローズアップされるようになり、次世代冷却方式として、液冷ジャケットが注目されている。 In recent years, as the performance of electronic devices typified by personal computers has improved, the amount of heat generated by a mounted CPU (heating element) has increased, and cooling of the CPU has become important. Conventionally, air-cooled fan type heat sinks have been used to cool CPUs, but problems such as fan noise and cooling limit in air-cooled systems have come to be highlighted. The jacket is drawing attention.
このような液冷ジャケットの製造方法として、金属製の構成部材同士を摩擦攪拌接合によって接合する技術が特許文献1で開示されている。従来の液冷ジャケットは、上方が開放された箱状のジャケット本体と、ジャケット本体の開口部を封止する板状の封止体とで構成されている。 As a method for manufacturing such a liquid cooling jacket, Patent Document 1 discloses a technique for joining metal components by friction stir welding. A conventional liquid cooling jacket is composed of a box-shaped jacket body that is open at the top and a plate-shaped sealing body that seals the opening of the jacket body.
従来の液冷ジャケットの製造方法では、ジャケット本体の段差部に板厚の封止体を載置し、ジャケット本体と封止体とで構成された内隅から回転ツールの攪拌ピンを挿入し、回転ツールを封止体の周囲に一周させるというものである。 In the conventional method for manufacturing a liquid cooling jacket, a plate-shaped sealing body is placed on the stepped portion of the jacket body, and a stirring pin of a rotating tool is inserted from an inner corner formed by the jacket body and the sealing body, The rotating tool is rotated around the sealing body.
従来の液冷ジャケットの製造方法では、攪拌ピンのみを内隅に挿入した状態で摩擦攪拌を行うため、塑性流動材が外部に溢れ出し、接合部が金属不足になるおそれがある。また、回転ツールのショルダ部で金属を押さえないためバリが多く発生し、バリを除去する工程が煩雑になるという問題がある。 In the conventional method for manufacturing a liquid cooling jacket, since frictional stirring is performed with only the stirring pin inserted in the inner corner, the plastic fluid material may overflow to the outside, and the joint may become insufficient in metal. Further, since the metal is not pressed by the shoulder portion of the rotary tool, a lot of burrs are generated, and there is a problem that the process of removing the burrs becomes complicated.
そこで、本発明は、接合部の金属不足を防ぐとともにバリを容易に除去することができる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the liquid cooling jacket which can remove a burr | flash easily while preventing the metal shortage of a junction part.
前記課題を解決するために、本発明は、熱輸送流体が流れる凹部を有するジャケット本体と、前記凹部の開口部を封止する封止体とで構成される液冷ジャケットの製造方法であって、前記封止体を準備するとともに、底部と前記底部の周縁から立ち上る枠状の周壁部とを有し、前記周壁部の端面よりも一段下がった位置に形成された段差底面と、前記段差底面から立ち上る段差側面とを備えた前記ジャケット本体を準備する準備工程と、前記段差側面の高さ寸法よりも大きい厚さ寸法の前記封止体を前記段差底面に載置して、前記段差側面と前記封止体の側面とが突き合わされた突合せ部を形成する突合せ工程と、前記周壁部の端面と前記封止体の側面とで構成された内隅に補助部材を配置する配置工程と、前記内隅に攪拌ピンを備えた回転ツールを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記ジャケット本体、前記封止体及び前記補助部材に接触させた状態で前記突合せ部に摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、バリが形成された前記補助部材を前記ジャケット本体及び前記封止体の少なくとも一方から除去する除去工程と、を含み、前記摩擦攪拌工程では、前記内隅に沿って前記回転ツールを前記封止体の回りに一周させて前記突合せ部を接合することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a method for manufacturing a liquid cooling jacket comprising a jacket body having a recess through which a heat transport fluid flows and a sealing body that seals the opening of the recess. A step bottom surface having a bottom portion and a frame-shaped peripheral wall portion rising from a peripheral edge of the bottom portion, the step bottom surface formed at a position one step lower than an end surface of the peripheral wall portion, and the step bottom surface A step of preparing the jacket body including a step side surface rising from the step side, placing the sealing body having a thickness larger than the height dimension of the step side surface on the step bottom surface, A butting step of forming a butting portion in which the side surface of the sealing body is butted, a disposing step of disposing an auxiliary member at an inner corner formed by an end surface of the peripheral wall portion and a side surface of the sealing body, Rotation with a stirring pin in the inner corner A friction stir process in which friction stir is performed on the abutting portion in a state where only a stirring pin is in contact with the jacket body, the sealing body and the auxiliary member, and the auxiliary member in which a burr is formed Removing from at least one of the jacket body and the sealing body, and in the friction stirring step, the rotating tool is made to make a round around the sealing body along the inner corner. It is characterized by joining parts.
かかる製造方法によれば、内隅に補助部材を配置して、ジャケット本体と封止体に加え補助部材も同時に摩擦攪拌することにより接合部の金属不足を防ぐことができる。また、除去工程によって、バリを補助部材ごと除去することができるため、バリを容易に除去することができる。 According to such a manufacturing method, the auxiliary member is disposed in the inner corner, and the auxiliary member in addition to the jacket main body and the sealing body is frictionally stirred at the same time, so that the metal shortage of the joint portion can be prevented. Further, since the burr can be removed together with the auxiliary member by the removing step, the burr can be easily removed.
また、前記摩擦攪拌工程では、前記バリが前記補助部材に発生するように接合条件を設定することが好ましい。かかる製造方法によれば、バリをより容易に除去することができる。 Moreover, it is preferable to set joining conditions so that the said burr | flash generate | occur | produces in the said auxiliary member in the said friction stirring process. According to this manufacturing method, burrs can be removed more easily.
また、前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの回転中心軸を外側に傾斜させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。かかる製造方法によれば、回転ツールを内隅に容易に挿入することができる。 Further, in the friction stirring step, it is preferable to perform the friction stirring in a state where the rotation center axis of the rotary tool is inclined outward. According to this manufacturing method, the rotary tool can be easily inserted into the inner corner.
また、前記準備工程では、前記底部に前記段差底面と面一の端面を備えた支持部及び前記支持部から突出する突出部を形成するとともに、前記封止体の裏面に凹溝を形成し、前記突合せ工程では、前記凹溝に前記突出部を挿入しつつ前記封止体を載置し、前記摩擦攪拌工程では、前記突出部と前記凹溝とが嵌め合わされた嵌合部に対して前記回転ツールの攪拌ピンのみを、前記封止体のみ、又は、前記突出部及び前記封止体に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。 Further, in the preparation step, a support portion provided with an end surface flush with the step bottom surface and a protruding portion protruding from the support portion are formed on the bottom portion, and a concave groove is formed on the back surface of the sealing body, In the butting step, the sealing body is placed while inserting the protruding portion into the concave groove, and in the friction stirring step, the fitting portion in which the protruding portion and the concave groove are fitted to each other. Friction stirring is preferably performed in a state where only the stirring pin of the rotary tool is in contact with only the sealing body or with the protruding portion and the sealing body.
かかる製造方法によれば、封止体を支持部で支持するとともに、支持部と封止体も摩擦攪拌接合するため、液冷ジャケットの強度を高めることができる。また、凹溝に突出部を挿入することにより封止体の位置決め作業を容易に行うことができる。 According to this manufacturing method, since the sealing body is supported by the support portion and the support portion and the sealing body are also friction stir welded, the strength of the liquid cooling jacket can be increased. Moreover, the positioning work of the sealing body can be easily performed by inserting the protruding portion into the concave groove.
また、前記支持部は、前記周壁部から延設されており、前記摩擦攪拌工程では、前記嵌合部の摩擦攪拌を行った後、そのまま前記周壁部まで移動させ、前記周壁部の上で前記回転ツールを離脱させることが好ましい。 Further, the support portion extends from the peripheral wall portion, and in the friction stirring step, after the friction stir of the fitting portion, the support portion is moved as it is to the peripheral wall portion, and the It is preferable to release the rotating tool.
かかる製造方法によれば、ジャケット本体の凹部から離れた位置に攪拌ピンの抜き穴が形成されることになるため、液冷ジャケットの水密性及び気密性を高めることができる。 According to such a manufacturing method, since the punching hole of the stirring pin is formed at a position away from the concave portion of the jacket body, it is possible to improve the water tightness and air tightness of the liquid cooling jacket.
本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、接合部の金属不足を防ぐことができるとともにバリを容易に除去することができる。 According to the method for manufacturing a liquid cooling jacket according to the present invention, it is possible to prevent a metal shortage at a joint portion and to easily remove burrs.
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法及び液冷ジャケットについて、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、図1に示すように、準備工程と、突合せ工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程とを行う。なお、以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面という意味である。
[First embodiment]
A manufacturing method of a liquid cooling jacket and a liquid cooling jacket according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the manufacturing method of the liquid cooling jacket according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a preparation process, a butting process, an arranging process, a friction stirring process, and a removing process are performed. In the following description, “front surface” means a surface opposite to the “back surface”.
準備工程は、ジャケット本体2と封止体3とを用意する工程である。ジャケット本体2は、底部10と、周壁部11と、支持部12とから構成されている。ジャケット本体2の材料は、摩擦攪拌可能な金属であればよいが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等摩擦攪拌可能な金属で形成されている。ジャケット本体2は、上方が開口した箱状部材である。底部10は、平面視矩形を呈する。周壁部11は、底部10の周縁から立ち上っており、矩形枠状を呈する。
The preparation step is a step of preparing the
周壁部11は、壁部11A,11B,11C,11Dで構成されている。壁部11A,11Bは互いに対向しており短辺部となっている。壁部11C,11Dは、互いに対向しており長辺部となっている。ジャケット本体2の内部には凹部13が形成されている。周壁部11の端面11aの内周縁には、段差部15が形成されている。段差部15は、端面11aよりも一段下がった位置に形成された段差底面15aと、段差底面15aから立ち上る段差側面15bとで構成されている。
The
支持部12は、底部10から立ち上るとともに、周壁部11の壁部11Bから延設されている。支持部12は、周壁部11から離間して形成されていてもよいし、省略してもよい。支持部12の端面12aは、段差底面15aと面一になっている。支持部12の端面12aには、突出部12bが形成されている。突出部12bは、本実施形態では円柱状を呈する。突出部12bは、封止体3と嵌め合わされる部位である。
The
封止体3は、ジャケット本体2の開口部を覆う金属部材である。封止体3の材料は特に制限されないが、本実施形態では、ジャケット本体2と同じ材料で形成されている。封止体3は、本体部21と、複数のフィン22とで構成されている。
The sealing
本体部21は、平面視矩形状を呈する板状部材である。本体部21は、段差部15に載置される部位である。本体部21の板厚寸法は、段差側面15bの高さ寸法よりも大きくなっている。本実施形態では、本体部21の板厚寸法は、段差側面15bの高さ寸法の2倍程度になっている。フィン22は、本体部21の裏面21bに形成される板状部材である。フィン22は、所定の間隔をあけて複数枚形成されている。
The
本体部21の裏面21bには、凹溝23が3つ形成されている。凹溝23は、突出部12bに対応する位置において、突出部12bが挿入されるように形成されている。凹溝23の中空部の形状は、本実施形態では円柱状を呈するが、突出部12bが挿入可能な形状であればよい。
Three
突合せ工程は、図2に示すように、ジャケット本体2と封止体3とを突き合わせる工程である。図3に示すように、突合せ工程では、ジャケット本体2の段差部15に封止体3を載置する。本体部21の側面21cと段差側面15bとが突き合わされて突合せ部J1が形成される。また、本体部21の裏面21bと段差底面15aとが重ね合わされる。突合せ部J1は、封止体3の全周に亘って形成される。また、周壁部11の端面11aと、本体部21の4つの側面21cとで内隅が形成される。また、突合せ工程では、支持部12の突出部12bに、封止体3の凹溝23を嵌め合わせる。これにより、嵌合部J2が形成される。
The butting process is a process of butting the
配置工程は、図4に示すように、ジャケット本体2に補助部材30を配置する工程である。補助部材30は、平面視矩形の中空部31が形成された板状部材である。補助部材30の板厚寸法は、後記する第二摩擦攪拌工程において接合部に金属不足が起こらない程度に適宜設定する。中空部31は、封止体3の平面形状と同じ形状になっている。補助部材30の材料は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態ではジャケット本体2及び封止体3と同じ材料になっている。補助部材30の一部には、幅方向に連続するスリット32が形成されている。
The placement step is a step of placing the
配置工程では、図5に示すように、周壁部11の端面11aに補助部材30を配置する。これにより、端面11aは、補助部材30によって覆われる。補助部材30の内周縁は、本体部21の側面21cに面接触するか、若しくは微細な隙間をあけて配置される。なお、本実施形態では端面11aの全体を補助部材30で覆っているが、端面11aの一部が覆われるように補助部材30の大きさを調節してもよい。
In the arranging step, the
摩擦攪拌工程は、ジャケット本体2と封止体3とを接合用回転ツールFを用いて摩擦攪拌接合する工程である。接合用回転ツールFは、図6及び図7に示すように、連結部F1と、攪拌ピンF2とで構成されている。接合用回転ツールFは、特許請求の範囲の「回転ツール」に相当する。接合用回転ツールFは、例えば工具鋼で形成されている。連結部F1は、摩擦攪拌装置の回転軸(図示省略)に連結される部位である。連結部F1は円柱状を呈している。
The friction stir process is a process in which the jacket
攪拌ピンF2は、連結部F1から垂下しており、連結部F1と同軸になっている。攪拌ピンF2は連結部F1から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンF2の外周面には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、接合用回転ツールFを右回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。 The stirring pin F2 hangs down from the connecting portion F1 and is coaxial with the connecting portion F1. The stirring pin F2 is tapered as it is separated from the connecting portion F1. A spiral groove is formed on the outer peripheral surface of the stirring pin F2. In the present embodiment, the spiral groove is formed in a counterclockwise direction from the proximal end toward the distal end in order to rotate the joining rotary tool F to the right. In other words, the spiral groove is formed counterclockwise as viewed from above when the spiral groove is traced from the proximal end to the distal end.
なお、接合用回転ツールFを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンF2の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材(ジャケット本体2、封止体3及び補助部材30)の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。螺旋溝は省略してもよい。
In addition, when rotating the rotation tool F for joining counterclockwise, it is preferable to form a spiral groove clockwise as it goes to a front-end | tip from a base end. In other words, the spiral groove in this case is formed clockwise when viewed from above when the spiral groove is traced from the proximal end to the distal end. By setting the spiral groove in this way, the metal plastically fluidized during friction stirring is guided to the tip side of the stirring pin F2 by the spiral groove. Thereby, the quantity of the metal which overflows to the exterior of a to-be-joined metal member (the jacket
接合用回転ツールFは、マシニングセンタ等の摩擦攪拌装置に取り付けてもよいが、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転手段を備えたアームロボットに取り付けてもよい。アームロボットに接合用回転ツールFを取り付けることにより接合用回転ツールFの回転中心軸Fcの傾斜角度を容易に変更することができる。 The joining rotary tool F may be attached to a friction stirrer such as a machining center, but may be attached to, for example, an arm robot having a rotating means such as a spindle unit at the tip. By attaching the joining rotary tool F to the arm robot, the inclination angle of the rotation center axis Fc of the joining rotary tool F can be easily changed.
本実施形態の摩擦攪拌工程では、第一摩擦攪拌工程と、第二摩擦攪拌工程とを行う。第一摩擦攪拌工程は、支持部12と封止体3とを接合する工程である。図6に示すように、第一摩擦攪拌工程では、封止体3の表面21aに設定した開始位置Sp1に、右回転させた接合用回転ツールFの攪拌ピンF2を挿入し、壁部11B上の補助部材30に設定された終了位置Ep1に向けて相対移動させる。図7に示すように、第一摩擦攪拌工程では、攪拌ピンF2が突出部12bに達するか、若しくは攪拌ピンF2を封止体3のみに接触させた状態で突出部12bと凹溝23との嵌合部J2を摩擦攪拌接合する。接合用回転ツールFの移動軌跡には、塑性化領域W1が形成される。接合用回転ツールFが終了位置Ep1に達したら、一旦接合用回転ツールFを離脱させる。なお、この際に、接合用回転ツールFの抜き穴が形成されるが、当該抜き穴に肉盛溶接を行ってもよい。もしくは、抜き穴が形成されないように接合用回転ツールFを相対移動させながら徐々に引き抜いてもよい。
In the friction stirring process of the present embodiment, a first friction stirring process and a second friction stirring process are performed. The first friction stirring step is a step of joining the
第二摩擦攪拌工程は、周壁部11と封止体3とを接合する工程である。図8に示すように、まず、補助部材30に設定した開始位置Sp2に右回転させた接合用回転ツールFの攪拌ピンF2を挿入し、内隅に向けて相対移動させる。攪拌ピンF2が内隅に達したら図9に示すように、接合用回転ツールFの回転中心軸Fcを外側に傾斜させる。そして、傾斜させた状態で接合用回転ツールFを封止体3の周囲に亘って相対移動させて突合せ部J1を摩擦攪拌接合する。接合用回転ツールFの移動軌跡には、塑性化領域W2が形成される。
The second friction stirring step is a step of joining the
第二摩擦攪拌工程では、突合せ部J1に右回転させた攪拌ピンF2のみを挿入し、被接合金属部材と連結部F1とは離間させつつ相対移動させる。言い換えると、攪拌ピンF2の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。そして、ジャケット本体2、封止体3及び補助部材30と攪拌ピンF2とを接触させた状態で突合せ部J1に沿って接合用回転ツールFを相対移動させる。
In the second friction stirring step, only the stirring pin F2 rotated to the right is inserted into the butting portion J1, and the metal member to be joined and the connecting portion F1 are moved relative to each other while being separated from each other. In other words, the friction stir welding is performed with the base end portion of the stirring pin F2 exposed. And the rotation tool F for joining is relatively moved along the abutting part J1 in the state which made the jacket
本実施形態では、接合用回転ツールFの進行方向右側に補助部材30が位置するように接合用回転ツールFの進行方向を設定する。接合用回転ツールFの回転方向及び進行方向は前記したものに限定されるものではなく適宜設定すればよい。例えば、接合用回転ツールFの進行方向右側に補助部材30を配置しつつ、接合用回転ツールFを左回転させてもよい。もしくは、接合用回転ツールFの進行方向左側に補助部材30を配置し、接合用回転ツールFを左右いずれかに回転させてもよい。接合用回転ツールFの回転方向等の条件と補助部材30との好ましい位置関係については後記する。
In this embodiment, the advancing direction of the joining rotary tool F is set so that the
攪拌ピンF2の挿入深さは、攪拌ピンF2と突合せ部J1とが接触するように設定すればよい。図8に示すように、接合用回転ツールFを封止体3の周囲に一周させて、塑性化領域W2をオーバーラップさせたら、補助部材30に設定された終了位置Ep2で接合用回転ツールFを離脱させる。
What is necessary is just to set the insertion depth of the stirring pin F2 so that the stirring pin F2 and the butt | matching part J1 may contact. As shown in FIG. 8, when the rotating tool F for welding is made to make a round around the sealing
除去工程は、図10に示すように、補助部材30をジャケット本体2から除去する工程である。補助部材30は、スリット32(図8参照)を境にして補助部材30の端部をめくり上げるとともに、図11に示すように、周壁部11の端面11aから離間する方向に補助部材30を折り曲げて、周壁部11から補助部材30を除去する。以上の製造方法によって液冷ジャケット1が形成される。
The removing step is a step of removing the
液冷ジャケット1は、中空部を備えた金属製の中空部材である。液冷ジャケット1の中空部に熱輸送流体(例えば、水)を流通させることにより、ジャケット本体2又は封止体3に設置された発熱体(図示省略)と熱交換を行うことができる。また、本実施形態に係る液冷ジャケット1は、複数のフィン22が形成されているため、熱交換効率を高めることができる。
The liquid cooling jacket 1 is a metal hollow member having a hollow portion. By circulating a heat transport fluid (for example, water) through the hollow portion of the liquid cooling jacket 1, heat exchange can be performed with a heating element (not shown) installed in the
以上説明した液冷ジャケットの製造方法及び液冷ジャケットによれば、内隅に補助部材30を配置して、ジャケット本体2と封止体3に加え補助部材30も同時に摩擦攪拌することにより接合部(塑性化領域W2)の金属不足を防ぐことができる。また、除去工程によって、補助部材30ごとバリVを除去することができるため、バリVを容易に除去することができる。
According to the liquid cooling jacket manufacturing method and the liquid cooling jacket described above, the
また、第二摩擦攪拌工程では、接合用回転ツールFの回転中心軸Fcを封止体3の外側に傾斜させた状態で摩擦攪拌を行うことにより、接合用回転ツールFを内隅に容易に挿入することができる。また、支持部12は省略してもよいが、本実施形態のように支持部12を設け、支持部12(突出部12b)と封止体3とを接合することで、液冷ジャケット1の強度を高めることができる。また、突合せ工程において、支持部12の突出部12bを封止体3の凹溝23に嵌め合わせるようにしたため、封止体3の位置決め作業を容易に行うことができる。また、第一摩擦攪拌工程において封止体3の位置ずれを防ぐことができる。
Further, in the second friction stirring step, by performing friction stirring with the rotation center axis Fc of the bonding rotary tool F inclined to the outside of the sealing
また、第一摩擦攪拌工程では、接合用回転ツールFの終了位置(離脱位置)Ep1を周壁部11の上に設定することで、凹部13から離れた位置に攪拌ピンF2の抜き穴が形成されることになるため、液冷ジャケット1の水密性及び気密性を高めることができる。
Further, in the first friction stirring step, the end position (detachment position) Ep1 of the welding rotary tool F is set on the
また、本実施形態によれば、第二摩擦攪拌工程によって補助部材30にバリVが形成されるが、除去工程において補助部材30ごと取り除くことができる。これにより、バリVを除去する作業を容易に行うことができる。補助部材30は除去装置等を用いてもよいが、本実施形態では手作業で容易に補助部材30を取り除くことができる。
Moreover, according to this embodiment, although the burr | flash V is formed in the
また、本実施形態では、攪拌ピンF2のみを被接合金属部材に接触させるため、回転ツールのショルダ部を接触させる場合に比べて摩擦攪拌装置に作用する負荷を低減することができる。また、接合用回転ツールFの攪拌ピンF2のみをジャケット本体2及び封止体3に接触させた状態で摩擦攪拌を行うため、突合せ部J1の深い位置まで攪拌ピンF2を挿入することができる。これにより、ジャケット本体2と封止体3とを好適に接合することができる。
Moreover, in this embodiment, since only the stirring pin F2 is made to contact with a to-be-joined metal member, the load which acts on a friction stirring apparatus can be reduced compared with the case where the shoulder part of a rotary tool is made to contact. Further, since the friction stir is performed in a state where only the stirring pin F2 of the rotating tool F for bonding is in contact with the
また、図9に示すように、本実施形態に係る第二摩擦攪拌工程では進行方向右側に補助部材30を配置するとともに接合用回転ツールFを右回転させるため、補助部材30側がRe側となる。Re側とは、接合用回転ツールFの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが減算される側である。一方、Re側の反対側がAd側となる。Ad側とは、接合用回転ツールFの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが加算される側である。
Further, as shown in FIG. 9, in the second friction agitation process according to the present embodiment, the
例えば、接合用回転ツールFの回転速度が遅い場合では、塑性化領域W2のRe側に比べてAd側の方が塑性流動材の温度が上昇しやすくなるため、Ad側にバリVが多く発生する傾向にある。一方、例えば、接合用回転ツールFの回転速度が速い場合、Ad側の方が塑性流動材の温度が上昇するものの、回転速度が速い分、Re側にバリVが多く発生する傾向にある。 For example, when the rotational speed of the rotating tool F for bonding is slow, the temperature of the plastic fluidized material is likely to rise more on the Ad side than on the Re side of the plasticizing region W2, so that more burrs V are generated on the Ad side. Tend to. On the other hand, for example, when the rotational speed of the bonding rotary tool F is high, the temperature of the plastic fluidized material increases on the Ad side, but there is a tendency that more burrs V are generated on the Re side due to the higher rotational speed.
本実施形態では、接合用回転ツールFの回転速度を速く設定しているため、Re側即ち補助部材30側にバリVが発生する。つまり、本実施形態ではバリVが補助部材30側に多く形成されるように接合用回転ツールFの回転速度、回転方向及び進行方向等を設定している。これにより、補助部材30に形成されたバリVは、補助部材30ごと除去されるため、バリ除去工程をより容易に行うことができる。また、接合用回転ツールFの回転速度を速く設定することにより、接合用回転ツールFの移動速度(送り速度)を高めることができる。これにより、接合サイクルを短くすることができる。
In the present embodiment, since the rotational speed of the joining rotary tool F is set to be high, burrs V are generated on the Re side, that is, on the
上記したように、摩擦攪拌工程の際に、接合用回転ツールFの進行方向のどちら側にバリVが発生するかは接合条件によって異なる。当該接合条件とは、接合用回転ツールFの回転速度、回転方向、移動速度(送り速度)、攪拌ピンF2の傾斜角度(テーパー角度)、ジャケット本体2、封止体3及び補助部材30の材料、各部材の厚さ等の各要素とこれらの要素の組み合わせで決定される。接合条件に応じて、バリVが発生する側又はバリVが多く発生する側に補助部材30を配置するようにすれば、バリ除去工程を容易に行うことができるため好ましい。
As described above, in the friction stirring step, which side of the traveling direction of the welding rotary tool F the burr V is generated varies depending on the joining conditions. The joining conditions include the rotational speed, rotational direction, moving speed (feed speed) of the rotating tool F for joining, the inclination angle (taper angle) of the stirring pin F2, the material of the
また、補助部材30にスリット32を設けているため、除去工程の際に、スリット32を起点に補助部材30を容易に除去することができる。
Moreover, since the
また、本実施形態に係る液冷ジャケット1によれば、厚さ寸法の大きい封止体3を用いるため、摩擦熱によって封止体3が変形するのを防ぐことができる。また、本実施形態の第二摩擦攪拌工程のように、塑性化領域W2の始端と終端側とを重複(オーバーラップ)させることで、液冷ジャケット1の水密性及び気密性をより高めることができる。
Moreover, according to the liquid cooling jacket 1 which concerns on this embodiment, since the sealing
[第二実施形態]
次に、第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。本実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程と、を行う。第二実施形態では、図12に示すように、補助部材40を封止体3の側面21cに面接触させる点で、第一実施形態と主に相違する。本実施形態に係る説明では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Next, the manufacturing method of the liquid cooling jacket which concerns on 2nd embodiment is demonstrated. In the joining method according to the present embodiment, a preparation process, a butting process, an arranging process, a friction stirring process, and a removing process are performed. As shown in FIG. 12, the second embodiment is mainly different from the first embodiment in that the
準備工程は、第一実施形態と同等であるため説明を省略する。突合せ工程は、第一実施形態と同じ要領でジャケット本体2と封止体3とを突き合わせて突合せ部J1を形成する工程である。図12に示すように、周壁部11の端面11aと、封止体3の側面21cとで内隅が形成される。
Since the preparation process is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted. The butting process is a process in which the
配置工程は、補助部材40を内隅に配置する工程である。補助部材40は、平面視矩形の中空部41を備えた枠状部材である。補助部材40の板厚は、後記する第二摩擦攪拌接合の際に、接合部が金属不足にならないように適宜設定される。中空部41は、本体部21の平面形状と同じ形状になっている。配置工程では、図13に示すように、補助部材40の端面を周壁部11の端面11aに当接させるとともに、補助部材40の内周面を本体部21の4つの側面21cに面接触させる。
An arrangement | positioning process is a process of arrange | positioning the
補助部材40の高さ寸法は、本体部21の側面21cのうち、外部に露出する部位の高さ寸法と同じになっている。本実施形態では、側面21cの全部が補助部材40で覆われるようになっているが、一部が覆われるようにしてもよい。
The height dimension of the
摩擦攪拌工程は、図14及び図15に示すように、接合用回転ツールFを用いてジャケット本体2と封止体3とを摩擦攪拌接合する工程である。本実施形態に係る摩擦攪拌工程では、第一摩擦攪拌工程と、第二摩擦攪拌工程とを行う。第一摩擦攪拌工程は、第一実施形態と同等であるため詳細な説明は省略する。
As shown in FIGS. 14 and 15, the friction stirring step is a step of friction stir welding the jacket
第二摩擦攪拌工程は、ジャケット本体2の周壁部11と封止体3とを接合用回転ツールFを用いて摩擦攪拌接合する工程である。まず、周壁部11の端面11aに設定した開始位置Sp2に左回転させた接合用回転ツールFの攪拌ピンF2を挿入し、内隅に向けて相対移動させる。そして、攪拌ピンF2が内隅に達したら図15に示すように、接合用回転ツールFの回転中心軸Fcを外側に傾斜させる。そして、傾斜させた状態で接合用回転ツールFを封止体3の周囲に亘って相対移動させて突合せ部J1を摩擦攪拌接合する。接合用回転ツールFの移動軌跡には、塑性化領域W2が形成される。
The second friction stirrer step is a step of friction stir welding the
第二摩擦攪拌工程では、突合せ部J1に左回転させた攪拌ピンF2のみを挿入し、被接合金属部材と連結部F1とは離間させつつ相対移動させる。言い換えると、攪拌ピンF2の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。そして、ジャケット本体2、封止体3及び補助部材40と攪拌ピンF2とを接触させた状態で突合せ部J1に沿って接合用回転ツールFを相対移動させる。
In the second friction stirring step, only the stirring pin F2 rotated counterclockwise is inserted into the butting portion J1, and the metal member to be joined and the connecting portion F1 are moved relative to each other while being separated from each other. In other words, the friction stir welding is performed with the base end portion of the stirring pin F2 exposed. And the rotation tool F for joining is relatively moved along the abutting part J1 in the state which contacted the jacket
本実施形態では、接合用回転ツールFの進行方向左側に補助部材40が位置するように接合用回転ツールFの進行方向を設定する。また、接合用回転ツールFの回転速度は、Re側にバリVが発生する程度に高速回転させる。攪拌ピンF2の挿入深さは、攪拌ピンF2と突合せ部J1とが接触するように設定すればよい。図14に示すように、接合用回転ツールFを封止体3の周囲に一周させて、塑性化領域W2をオーバーラップさせたら、周壁部11の端面11aに設定された終了位置Ep2で接合用回転ツールFを離脱させる。
In the present embodiment, the traveling direction of the joining rotary tool F is set so that the
除去工程は、図16に示すように、補助部材40を封止体3から除去する工程である。除去工程では、封止体3の側面21cから離間する方向に補助部材40を折り曲げて、封止体3から補助部材40を除去する。以上の工程によって液冷ジャケット1が形成される。
The removal step is a step of removing the
本実施形態に係る接合方法によれば、ジャケット本体2と封止体3とが接合されるとともに、ジャケット本体2と封止体3に加え、補助部材40も同時に摩擦攪拌接合することにより、接合部(塑性化領域W2)の金属不足を防ぐことができる。
According to the joining method according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、摩擦攪拌工程によって補助部材40にバリVが形成されるが、除去工程において補助部材40ごと取り除くことができる。これにより、バリVを除去する作業を容易に行うことができる。補助部材40は除去装置等を用いてもよいが、本実施形態では手作業で容易に補助部材40を取り除くことができる。また、本実施形態では、攪拌ピンF2のみを被接合金属部材に接触させるため、回転ツールのショルダ部を接触させる場合に比べて摩擦攪拌装置に作用する負荷を低減することができる。
Moreover, according to this embodiment, although the burr | flash V is formed in the
また、図15に示すように、本実施形態に係る第二摩擦攪拌工程では接合用回転ツールFの進行方向左側に補助部材40を配置するとともに、接合用回転ツールFを左回転させるため、補助部材40側がRe側となる。本実施形態では、接合用回転ツールFの回転速度を速く設定しているため、Re側即ち補助部材40側にバリVが発生する。つまり、本実施形態ではバリVが補助部材40側に多く形成されるように接合用回転ツールFの回転速度、回転方向及び進行方向等を設定している。これにより、補助部材40に形成されたバリVは、補助部材40ごと除去されるため、バリ除去工程をより容易に行うことができる。また、接合用回転ツールFの回転速度を速く設定することにより、接合用回転ツールFの移動速度(送り速度)を高めることができる。これにより、接合サイクルを短くすることができる。また、本実施形態の配置工程のように、封止体3の側面21cに沿うようにして、内隅に補助部材40を配置してもよい。
Further, as shown in FIG. 15, in the second friction stirring step according to the present embodiment, the
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲おいて適宜設計変更が可能である。例えば、前記した実施形態では、内隅の片側に補助部材を配置したが、内隅の両側に補助部材を配置してもよい。この場合の除去工程では、塑性化領域を挟だ両側において、バリが形成された補助部材をそれぞれ除去する。つまり、本発明に係る除去工程では、ジャケット本体2及び封止体3の少なくとも一方から補助部材を除去すればよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, design changes can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the auxiliary member is arranged on one side of the inner corner, but the auxiliary member may be arranged on both sides of the inner corner. In the removing step in this case, auxiliary members on which burrs are formed are removed on both sides of the plasticized region. That is, in the removing step according to the present invention, the auxiliary member may be removed from at least one of the
また、本実施形態では、支持部12に突出部12bを設けたが、突出部12bを省略して、支持部12と封止体3とを接合してもよい。また、本実施形態では、第一摩擦攪拌工程と、第二摩擦攪拌工程を不連続に行ったが、第一摩擦攪拌工程が終わったら、接合用回転ツールFを離脱させずに、そのまま第二摩擦攪拌工程を行ってもよい。これにより、接合サイクルをより高めることができる。
Moreover, in this embodiment, although the
また、本実施形態では、液冷ジャケット1を外観視直方体としたが、例えば、外観視円柱状、他の断面多角形の柱状体としてもよい。 Further, in the present embodiment, the liquid cooling jacket 1 is a rectangular parallelepiped in appearance, but may be a columnar body having a cylindrical shape in appearance and other polygonal sections, for example.
1 液冷ジャケット
2 ジャケット本体
3 封止体
10 底部
11 周壁部
12 支持部
13 凹部
23 凹溝
30 補助部材
F 接合用回転ツール(回転ツール)
F1 連結部
F2 攪拌ピン
Fc 回転中心軸
J1 突合せ部
V バリ
W1 塑性化領域
W2 塑性化領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
F1 connecting portion F2 stirring pin Fc rotation center axis J1 butt portion V burr W1 plasticizing region W2 plasticizing region
Claims (5)
前記封止体を準備するとともに、底部と前記底部の周縁から立ち上る枠状の周壁部とを有し、前記周壁部の端面よりも一段下がった位置に形成された段差底面と、前記段差底面から立ち上る段差側面とを備えた前記ジャケット本体を準備する準備工程と、
前記段差側面の高さ寸法よりも大きい厚さ寸法の前記封止体を前記段差底面に載置して、前記段差側面と前記封止体の側面とが突き合わされた突合せ部を形成する突合せ工程と、
前記周壁部の端面と前記封止体の側面とで構成された内隅に補助部材を配置する配置工程と、
前記内隅に攪拌ピンを備えた回転ツールを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記ジャケット本体、前記封止体及び前記補助部材に接触させた状態で前記突合せ部に摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、
バリが形成された前記補助部材を前記ジャケット本体及び前記封止体の少なくとも一方から除去する除去工程と、を含み、
前記摩擦攪拌工程では、前記内隅に沿って前記回転ツールを前記封止体の回りに一周させて前記突合せ部を接合することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A method for manufacturing a liquid cooling jacket comprising a jacket body having a recess through which a heat transport fluid flows, and a sealing body for sealing an opening of the recess,
While preparing the sealing body, having a bottom and a frame-shaped peripheral wall that rises from the peripheral edge of the bottom, a step bottom formed at a position one step lower than the end surface of the peripheral wall, and the step bottom A preparation step of preparing the jacket main body with a stepped side surface that rises;
A butting step in which the sealing body having a thickness larger than the height dimension of the step side surface is placed on the step bottom surface to form a butt portion in which the step side surface and the side surface of the sealing body are abutted against each other. When,
An arranging step of arranging an auxiliary member at an inner corner constituted by an end surface of the peripheral wall portion and a side surface of the sealing body;
A friction stirring step of inserting a rotary tool having a stirring pin in the inner corner and performing friction stirring on the butt portion in a state where only the stirring pin is in contact with the jacket body, the sealing body and the auxiliary member; ,
Removing the auxiliary member formed with burrs from at least one of the jacket body and the sealing body,
In the friction stirring step, the rotating tool is rotated around the sealing body along the inner corner, and the butt portion is joined.
前記突合せ工程では、前記凹溝に前記突出部を挿入しつつ前記封止体を載置し、
前記摩擦攪拌工程では、前記突出部と前記凹溝とが嵌め合わされた嵌合部に対して前記回転ツールの攪拌ピンのみを、前記封止体のみ、又は、前記突出部及び前記封止体に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。 In the preparation step, a support portion provided with an end surface flush with the step bottom surface and a protruding portion protruding from the support portion are formed on the bottom portion, and a concave groove is formed on the back surface of the sealing body,
In the butting step, the sealing body is placed while inserting the protruding portion into the concave groove,
In the friction agitation step, only the agitation pin of the rotary tool is applied to the fitting part in which the protruding part and the concave groove are fitted together, only the sealing body, or the protruding part and the sealing body. The method for producing a liquid-cooled jacket according to any one of claims 1 to 3, wherein friction stirring is performed in a contacted state.
前記摩擦攪拌工程では、前記嵌合部の摩擦攪拌を行った後、そのまま前記周壁部まで移動させ、前記周壁部の上で前記回転ツールを離脱させることを特徴とする請求項4に記載の液冷ジャケットの製造方法。 The support portion extends from the peripheral wall portion,
5. The liquid according to claim 4, wherein, in the friction agitation step, after the frictional agitation of the fitting portion is performed, the fitting is moved as it is to the peripheral wall portion, and the rotary tool is detached on the peripheral wall portion. Manufacturing method for cold jacket.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019111547A (en) * | 2017-12-21 | 2019-07-11 | 日本軽金属株式会社 | Manufacturing method for liquid-cooled jacket |
WO2019202754A1 (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | 日本軽金属株式会社 | Liquid-cooled jacket manufacturing method |
JP2019188414A (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-31 | 日本軽金属株式会社 | Liquid-cooled jacket manufacturing method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001246482A (en) * | 2000-03-02 | 2001-09-11 | Honda Motor Co Ltd | Method of welding |
WO2015114975A1 (en) * | 2014-01-28 | 2015-08-06 | 日本軽金属株式会社 | Friction stir welding method |
JP2015213928A (en) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 日本軽金属株式会社 | Friction-agitation joint method |
JP2016002558A (en) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | 日本軽金属株式会社 | Manufacturing method of liquid-cooled jacket |
-
2016
- 2016-03-11 JP JP2016048275A patent/JP2017159351A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001246482A (en) * | 2000-03-02 | 2001-09-11 | Honda Motor Co Ltd | Method of welding |
WO2015114975A1 (en) * | 2014-01-28 | 2015-08-06 | 日本軽金属株式会社 | Friction stir welding method |
JP2015213928A (en) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 日本軽金属株式会社 | Friction-agitation joint method |
JP2016002558A (en) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | 日本軽金属株式会社 | Manufacturing method of liquid-cooled jacket |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019111547A (en) * | 2017-12-21 | 2019-07-11 | 日本軽金属株式会社 | Manufacturing method for liquid-cooled jacket |
WO2019202754A1 (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | 日本軽金属株式会社 | Liquid-cooled jacket manufacturing method |
JP2019188414A (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-31 | 日本軽金属株式会社 | Liquid-cooled jacket manufacturing method |
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