JP2019162660A - Manufacturing method of heat transfer plate and friction stir welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、伝熱板の製造方法及び摩擦攪拌接合方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a heat transfer plate and a friction stir welding method.
摩擦攪拌接合に用いられる回転ツールとして、ショルダ部と、ショルダ部から垂下する攪拌ピンとを備えたものが知られている。当該回転ツールは、ショルダ部の下端面を金属部材に押し込んだ状態で摩擦攪拌接合を行うというものである。ショルダ部を金属部材に押し込むことにより塑性流動材を押えてバリの発生を抑制することができる。しかし、接合の高さ位置が変化すると欠陥が発生しやすく、段差凹溝が大きくなるとともにバリが多く発生するという問題がある。 As a rotary tool used for friction stir welding, a tool including a shoulder portion and a stirring pin hanging from the shoulder portion is known. The rotary tool performs friction stir welding in a state where the lower end surface of the shoulder portion is pushed into the metal member. By pushing the shoulder portion into the metal member, the plastic fluidizing material can be pressed to suppress the generation of burrs. However, there is a problem that if the height position of the joint is changed, defects are likely to occur, the stepped groove becomes large and a lot of burrs are generated.
一方、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、金属部材同士の突合せ部に回転した攪拌ピンを挿入し、攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う本接合工程を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法が知られている(特許文献1)。当該従来技術によれば、攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、攪拌ピンのみを被接合部材に接触させつつ基端部を露出させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、接合の高さ位置が変化しても欠陥の発生を抑制することができるとともに、摩擦攪拌装置への負荷も軽減することができる。しかし、ショルダ部で塑性流動材を押えないため、金属部材の表面の段差凹溝が大きくなるとともに、接合表面粗さが大きくなるという問題がある。また、段差凹溝の脇に膨出部(接合前に比べて金属部材の表面が膨らむ部位)が形成されるという問題がある。 On the other hand, it is a friction stir welding method for joining two metal members using a rotary tool equipped with a stirring pin, and the rotating stirring pin is inserted into the abutting portion between the metal members, and only the stirring pin contacts the metal member There is known a friction stir welding method including a main joining step of performing friction stir welding in a state of being made (Patent Document 1). According to the prior art, a spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the stirring pin, and in order to perform friction stir welding with the base end exposed while only the stirring pin is in contact with the member to be joined, The occurrence of defects can be suppressed even when the height position of the joint changes, and the load on the friction stirrer can be reduced. However, since the plastic fluid material cannot be pressed by the shoulder portion, there is a problem that the stepped groove on the surface of the metal member becomes large and the bonding surface roughness becomes large. Further, there is a problem that a bulging portion (a portion where the surface of the metal member swells compared to before joining) is formed on the side of the step groove.
他方、特許文献2には、ショルダ部と、ショルダ部から垂下する攪拌ピンとを備えた回転ツールが記載されている。ショルダ部及び攪拌ピンの外周面にはそれぞれテーパー面が形成されている。ショルダ部のテーパー面には、平面視渦巻き状の溝が形成されている。当該溝の断面形状は半円状になっている。テーパー面を設けることにより、金属部材の厚さや接合の高さ位置が変化しても安定して接合することができる。また、当該溝に塑性流動材が入り込むことにより、塑性流動材の流れを制御して好適な塑性化領域を形成できるというものである。
On the other hand,
しかし、特許文献2の従来技術であると、塑性流動材がテーパー面の溝の内部に入り込んでしまうため、溝が機能しなくなるという問題がある。また、当該溝に塑性流動材が入り込むと、塑性流動材が溝に付着した状態で摩擦攪拌されるため、被接合金属部材と付着物とが擦れ合って接合品質が低下するという問題がある。さらに、被接合金属部材の表面が粗くなり、バリが多くなるとともに、金属部材の表面の段差凹溝も大きくなるという問題がある。
However, in the prior art of
このような観点から、本発明は、金属部材の表面の段差凹溝を小さくすることができるとともに、接合表面粗さを小さくすることができる伝熱板の製造方法及び摩擦攪拌接合方法を提供することを課題とする。 From such a viewpoint, the present invention provides a method of manufacturing a heat transfer plate and a friction stir welding method that can reduce the stepped groove on the surface of the metal member and reduce the surface roughness of the bonding member. This is the issue.
このような課題を解決するために本発明は、ベース部材の表面に開口する凹溝の周囲に形成された蓋溝に、蓋板を挿入する蓋板挿入工程と、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合せ部に沿って基端側ピンと先端側ピンとを備えた回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、前記本接合工程において、回転した前記回転ツールの先端側ピンを前記突合せ部に挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記ベース部材及び前記蓋板の表面に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。 In order to solve such a problem, the present invention includes a lid plate insertion step of inserting a lid plate into a lid groove formed around a concave groove opened on the surface of the base member, a side wall of the lid groove, And a main joining step in which frictional stirring is performed by relatively moving a rotary tool having a base end side pin and a front end side pin along the abutting portion with the side surface of the cover plate, and the taper angle of the base end side pin is The taper angle of the distal end side pin is larger, a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the proximal end side pin, and the distal end side pin of the rotating tool rotated in the main joining step Is inserted into the abutting portion, and friction stirring is performed in a state where the outer peripheral surface of the base end side pin is in contact with the surface of the base member and the cover plate.
また、本発明は、ベース部材の表面に開口する蓋溝の底面に形成された凹溝に、熱媒体用管を挿入する熱媒体用管挿入工程と、前記蓋溝に蓋板を挿入する蓋板挿入工程と、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合せ部に沿って基端側ピンと先端側ピンとを備えた回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、前記本接合工程において、回転した前記回転ツールの先端側ピンを前記突合せ部に挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記ベース部材及び前記蓋板の表面に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。 Further, the present invention provides a heat medium tube insertion step of inserting a heat medium tube into a concave groove formed in a bottom surface of a cover groove that opens on the surface of the base member, and a lid for inserting a cover plate into the cover groove. A plate insertion step, and a main joining step in which frictional stirring is performed by relatively moving a rotary tool provided with a proximal pin and a distal pin along the abutting portion between the side wall of the lid groove and the side surface of the lid plate. A taper angle of the proximal end pin is larger than a taper angle of the distal end side pin, and a stepped step portion is formed on an outer peripheral surface of the proximal end pin. In the step, the tip end side pin of the rotated rotating tool is inserted into the abutting portion, and the friction stirring is performed in a state where the outer peripheral surface of the base end side pin is in contact with the surface of the base member and the lid plate. Features.
また、本発明は、ベース部材の表面に開口する凹溝又は凹部を覆うように、ベース部材の表面に蓋板を重ね合わせる閉塞工程と、前記蓋板の表面から基端側ピンと先端側ピンとを備えた回転ツールを挿入し、前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させる本接合工程と、を含み、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、前記本接合工程では、前記基端側ピンの外周面を前記蓋板の表面に接触させつつ、前記先端側ピンを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記蓋板のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする。 The present invention also includes a closing step of overlaying a cover plate on the surface of the base member so as to cover the recessed groove or recess opening on the surface of the base member, and a proximal-side pin and a distal-side pin from the surface of the cover plate. And a main joining step of relatively moving the rotary tool along the overlapping portion of the surface of the base member and the back surface of the lid plate, and the taper angle of the proximal end pin is , The taper angle of the distal end side pin is larger, a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the proximal end pin, and the outer peripheral surface of the proximal end pin is formed in the main joining step. In the state where the tip side pin is brought into contact with both the base member and the lid plate, or only the lid plate, the superposed portion is subjected to friction stirring while contacting the surface of the lid plate. To do.
また、本発明は、ベース部材の表面に開口する凹溝又は凹部を覆うように、ベース部材の表面に蓋板を重ね合わせる閉塞工程と、前記ベース部材の裏面から基端側ピンと先端側ピンとを備えた回転ツールを挿入し、前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させる本接合工程と、を含み、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、前記本接合工程では、前記基端側ピンの外周面を前記ベース部材の裏面に接触させつつ、前記先端側ピンを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記ベース部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする。 Further, the present invention provides a closing step of overlaying a cover plate on the surface of the base member so as to cover a concave groove or a recess opened on the surface of the base member, and a proximal-side pin and a distal-side pin from the back surface of the base member. And a main joining step of relatively moving the rotary tool along the overlapping portion of the surface of the base member and the back surface of the lid plate, and the taper angle of the proximal end pin is , The taper angle of the distal end side pin is larger, a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the proximal end pin, and the outer peripheral surface of the proximal end pin is formed in the main joining step. In the state where the tip side pin is brought into contact with both the base member and the cover plate, or only the base member, the superposed portion is subjected to friction stirring while contacting the back surface of the base member. To do.
また、本発明は、基端側ピンと先端側ピンとを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重合部形成工程と、他方の前記金属部材の表面から回転した前記回転ツールの先端側ピンを挿入し、前記基端側ピンの外周面を他方の前記金属部材の表面に接触させつつ、前記先端側ピンを一方の前記金属部材と他方の前記金属部材の両方、又は、他方の前記金属部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、他方の前記金属部材は一方の前記金属部材よりも硬度が低く設定されていることを特徴とする。 Further, the present invention is a friction stir welding method for joining two metal members using a rotary tool having a proximal side pin and a distal side pin, wherein the taper angle of the proximal side pin is the distal side pin. A stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin, and the surface of one of the metal members and the back surface of the other metal member are overlapped with each other. A superposed part forming step of forming a superposed part, and inserting a tip side pin of the rotating tool rotated from the surface of the other metal member, and placing an outer peripheral surface of the base side pin on the surface of the other metal member A main joining step of performing frictional stirring of the overlapping portion in a state where the tip side pin is in contact with both the one metal member and the other metal member, or only the other metal member, The other metal part Wherein the hardness than the one of the metal member is set lower.
かかる方法によれば、テーパー角度の大きい基端側ピンの外周面でベース部材及び蓋板又は金属部材を押えることができるため、接合表面の段差凹溝を小さくすることができるとともに、段差凹溝の脇に形成される膨出部を無くすか若しくは小さくすることができる。階段状の段差部は浅く、かつ、出口が広いため、基端側ピンで金属部材を押えても基端側ピンの外周面に塑性流動材が付着し難い。このため、接合表面粗さを小さくすることができるとともに、接合品質を好適に安定させることができる。また、先端側ピンを備えることにより深い位置まで容易に挿入することができる。 According to this method, since the base member and the cover plate or the metal member can be pressed on the outer peripheral surface of the base end side pin having a large taper angle, the step groove on the joining surface can be reduced and the step groove is formed. It is possible to eliminate or reduce the bulge formed on the side of the. Since the stepped step portion is shallow and the outlet is wide, even if the metal member is pressed by the base end side pin, the plastic fluidized material hardly adheres to the outer peripheral surface of the base end side pin. For this reason, the bonding surface roughness can be reduced, and the bonding quality can be suitably stabilized. Moreover, it can insert easily to a deep position by providing a front end side pin.
また、前記本接合工程の前に、前記突合せ部を仮接合する仮接合工程を含むことが好ましい。また、前記本接合工程の前に、前記重合部を仮接合する仮接合工程を含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、本接合工程の際の突合せ部又は重合部の目開きを防止することができる。 Moreover, it is preferable to include the temporary joining process of temporarily joining the said butt | matching part before the said main joining process. Moreover, it is preferable to include the temporary joining process of temporarily joining the said superposition | polymerization part before the said main joining process. According to this manufacturing method, it is possible to prevent the opening of the butted portion or the overlapped portion during the main joining step.
また、前記本接合工程の終了後、前記回転ツールの摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を含むことが好ましい。かかる方法によれば、接合表面をきれいに仕上げることができる。 Moreover, it is preferable to include the burr cutting process which cuts out the burr | flash produced by the friction stirring of the said rotary tool after completion | finish of the said main joining process. According to such a method, the joining surface can be finished finely.
本発明に係る伝熱板の製造方法及び摩擦攪拌接合方法によれば、金属部材の表面の段差凹溝を小さくすることができるとともに、接合表面粗さを小さくすることができる。 According to the heat transfer plate manufacturing method and the friction stir welding method according to the present invention, the stepped grooves on the surface of the metal member can be reduced, and the bonding surface roughness can be reduced.
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。まずは、本実施形態に係る接合方法で用いる本接合用回転ツール(回転ツール)について説明する。本接合用回転ツールは、摩擦攪拌接合に用いられるツールである。図1に示すように、本接合用回転ツールFは、例えば工具鋼で形成されており、基軸部F1と、基端側ピンF2と、先端側ピンF3とで主に構成されている。基軸部F1は、円柱状を呈し、摩擦攪拌装置の主軸に接続される部位である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. First, a main welding rotating tool (rotating tool) used in the bonding method according to the present embodiment will be described. The main rotating tool for welding is a tool used for friction stir welding. As shown in FIG. 1, the main rotating tool for joining F is made of, for example, tool steel, and mainly includes a base shaft portion F1, a base end side pin F2, and a front end side pin F3. The base shaft portion F1 has a cylindrical shape and is a portion connected to the main shaft of the friction stirrer.
基端側ピンF2は、基軸部F1に連続し、先端に向けて先細りになっている。基端側ピンF2は、円錐台形状を呈する。基端側ピンF2のテーパー角度Aは適宜設定すればよいが、例えば、135〜160°になっている。テーパー角度Aが135°未満であるか、又は、160°を超えると摩擦攪拌後の接合表面粗さが大きくなる。テーパー角度Aは、後記する先端側ピンF3のテーパー角度Bよりも大きくなっている。図2に示すように、基端側ピンF2の外周面には、階段状の段差部F21が高さ方向の全体に亘って形成されている。段差部F21は、右回り又は左回りで螺旋状に形成されている。つまり、段差部F21は、平面視して螺旋状であり、側面視すると階段状になっている。本実施形態では、本接合用回転ツールFを右回転させるため、段差部F21は基端側から先端側に向けて左回りに設定している。 The base end side pin F2 is continuous with the base shaft portion F1 and tapers toward the tip. The proximal end pin F2 has a truncated cone shape. The taper angle A of the base end side pin F2 may be set as appropriate, and is, for example, 135 to 160 °. When the taper angle A is less than 135 ° or exceeds 160 °, the joint surface roughness after frictional stirring becomes large. The taper angle A is larger than the taper angle B of the distal end side pin F3 described later. As shown in FIG. 2, a stepped step portion F21 is formed over the entire height direction on the outer peripheral surface of the proximal end side pin F2. The step portion F21 is formed in a spiral shape clockwise or counterclockwise. That is, the stepped portion F21 has a spiral shape in plan view and a step shape in side view. In the present embodiment, the stepped portion F21 is set counterclockwise from the proximal end side toward the distal end side in order to rotate the main welding rotary tool F to the right.
なお、本接合用回転ツールFを左回転させる場合は、段差部F21を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、段差部F21によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。段差部F21は、段差底面F21aと、段差側面F21bとで構成されている。隣り合う段差部F21の各頂点F21c,F21cの距離X1(水平方向距離)は、後記する段差角度C及び段差側面F21bの高さY1に応じて適宜設定される。 In addition, when rotating this welding rotation tool F counterclockwise, it is preferable to set the stepped portion F21 clockwise from the base end side to the tip end side. Thereby, since the plastic fluidized material is guided to the front end side by the step portion F21, the metal overflowing to the outside of the metal member to be joined can be reduced. The step portion F21 includes a step bottom surface F21a and a step side surface F21b. A distance X1 (horizontal direction distance) between the vertices F21c and F21c of the adjacent stepped portions F21 is appropriately set according to a step angle C and a height Y1 of the step side surface F21b described later.
段差側面F21bの高さY1は適宜設定すればよいが、例えば、0.1〜0.4mmで設定されている。高さY1が0.1mm未満であると接合表面粗さが大きくなる。一方、高さY1が0.4mmを超えると接合表面粗さが大きくなる傾向があるとともに、有効段差部数(被接合金属部材と接触している段差部F21の数)も減少する。 The height Y1 of the step side surface F21b may be set as appropriate, and is set to 0.1 to 0.4 mm, for example. When the height Y1 is less than 0.1 mm, the bonding surface roughness increases. On the other hand, when the height Y1 exceeds 0.4 mm, the bonding surface roughness tends to increase, and the number of effective stepped portions (the number of stepped portions F21 in contact with the bonded metal member) also decreases.
段差底面F21aと段差側面F21bとでなす段差角度Cは適宜設定すればよいが、例えば、85〜120°で設定されている。段差底面F21aは、本実施形態では水平面と平行になっている。段差底面F21aは、ツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して−5°〜15°内の範囲で傾斜していてもよい(マイナスは水平面に対して下方、プラスは水平面に対して上方)。距離X1、段差側面F21bの高さY1、段差角度C及び水平面に対する段差底面F21aの角度は、摩擦攪拌を行う際に、塑性流動材が段差部F21の内部に滞留して付着することなく外部に抜けるとともに、段差底面F21aで塑性流動材を押えて接合表面粗さを小さくすることができるように適宜設定する。 The step angle C formed by the step bottom surface F21a and the step side surface F21b may be set as appropriate, and is set at 85 to 120 °, for example. In this embodiment, the step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane. The step bottom surface F21a may be inclined in a range of −5 ° to 15 ° with respect to the horizontal plane from the rotation axis of the tool toward the outer circumferential direction (minus is downward with respect to the horizontal plane, and plus is with respect to the horizontal plane). Top). The distance X1, the height Y1 of the step side surface F21b, the step angle C, and the angle of the step bottom surface F21a with respect to the horizontal plane are such that the plastic fluidized material stays inside the stepped portion F21 and does not adhere to the outside when performing friction stirring. It sets suitably so that it may come out and a joint surface roughness can be made small by pressing a plastic fluid material in level difference bottom F21a.
図1に示すように、先端側ピンF3は、基端側ピンF2に連続して形成されている。先端側ピンF3は円錐台形状を呈する。先端側ピンF3の先端は平坦面になっている。先端側ピンF3のテーパー角度Bは、基端側ピンF2のテーパー角度Aよりも小さくなっている。図2に示すように、先端側ピンF3の外周面には、螺旋溝F31が刻設されている。螺旋溝F31は、右回り、左回りのどちらでもよいが、本実施形態では本接合用回転ツールFを右回転させるため、基端側から先端側に向けて左回りに刻設されている。 As shown in FIG. 1, the distal end side pin F3 is formed continuously with the proximal end side pin F2. The distal end side pin F3 has a truncated cone shape. The tip of the tip side pin F3 is a flat surface. The taper angle B of the distal end side pin F3 is smaller than the taper angle A of the proximal end side pin F2. As shown in FIG. 2, a spiral groove F31 is formed on the outer peripheral surface of the distal end side pin F3. The spiral groove F31 may be either clockwise or counterclockwise. In this embodiment, the spiral groove F31 is engraved counterclockwise from the base end side toward the distal end side in order to rotate the main welding rotary tool F to the right.
なお、本接合用回転ツールFを左回転させる場合は、螺旋溝F31を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、螺旋溝F31によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。螺旋溝F31は、螺旋底面F31aと、螺旋側面F31bとで構成されている。隣り合う螺旋溝F31の頂点F31c,F31cの距離(水平方向距離)を長さX2とする。螺旋側面F31bの高さを高さY2とする。螺旋底面F31aと、螺旋側面F31bとで構成される螺旋角度Dは例えば、45〜90°で形成されている。螺旋溝F31は、被接合金属部材と接触することにより摩擦熱を上昇させるとともに、塑性流動材を先端側に導く役割を備えている。 In addition, when rotating this welding rotation tool F counterclockwise, it is preferable to set the spiral groove F31 clockwise from the proximal end side toward the distal end side. Thereby, since the plastic fluid material is guided to the front end side by the spiral groove F31, the metal overflowing to the outside of the metal member to be joined can be reduced. The spiral groove F31 includes a spiral bottom surface F31a and a spiral side surface F31b. A distance (horizontal direction distance) between vertices F31c and F31c of adjacent spiral grooves F31 is defined as a length X2. The height of the spiral side surface F31b is defined as a height Y2. The spiral angle D formed by the spiral bottom surface F31a and the spiral side surface F31b is, for example, 45 to 90 °. The spiral groove F31 has a function of increasing the frictional heat by coming into contact with the metal member to be joined and guiding the plastic fluid material to the tip side.
本接合用回転ツールFは、適宜設計変更が可能である。図3は、本発明の回転ツールの第一変形例を示す側面図である。図3に示すように、第一変形例に係る本接合用回転ツールFAでは、段差部F21の段差底面F21aと段差側面F21bとのなす段差角度Cが85°になっている。段差底面F21aは、水平面と平行である。このように、段差底面F21aは水平面と平行であるとともに、段差角度Cは、摩擦攪拌中に段差部F21内に塑性流動材が滞留して付着することなく外部に抜ける範囲で鋭角としてもよい。 The design of the joining rotary tool F can be changed as appropriate. FIG. 3 is a side view showing a first modification of the rotary tool of the present invention. As shown in FIG. 3, in the main rotating tool FA according to the first modification, the step angle C formed by the step bottom surface F21a and the step side surface F21b of the step portion F21 is 85 °. The step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane. As described above, the step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane, and the step angle C may be an acute angle within a range in which the plastic fluidized material stays in the stepped portion F21 during frictional stirring and comes out to the outside.
図4は、本発明の本接合用回転ツールの第二変形例を示す側面図である。図4に示すように、第二変形例に係る本接合用回転ツールFBでは、段差部F21の段差角度Cが115°になっている。段差底面F21aは水平面と平行になっている。このように、段差底面F21aは水平面と平行であるとともに、段差部F21として機能する範囲で段差角度Cが鈍角となってもよい。 FIG. 4 is a side view showing a second modification of the welding rotary tool of the present invention. As shown in FIG. 4, in the main welding rotary tool FB according to the second modification, the step angle C of the step portion F <b> 21 is 115 °. The step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane. In this manner, the step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane, and the step angle C may be an obtuse angle within a range that functions as the step portion F21.
図5は、本発明の本接合用回転ツールの第三変形例を示す側面図である。図5に示すように、第三変形例に係る本接合用回転ツールFCでは、段差底面F21aがツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して10°上方に傾斜している。段差側面F21bは、鉛直面と平行になっている。このように、摩擦攪拌中に塑性流動材を押さえることができる範囲で、段差底面F21aがツールの回転軸から外周方向に向かって水平面よりも上方に傾斜するように形成されていてもよい。上記の本接合用回転ツールの第一〜第三変形例によっても、下記の実施形態と同等の効果を奏することができる。 FIG. 5 is a side view showing a third modification of the rotating tool for bonding according to the present invention. As shown in FIG. 5, in the main welding rotary tool FC according to the third modification, the step bottom surface F21a is inclined upward by 10 ° with respect to the horizontal plane from the rotation axis of the tool toward the outer peripheral direction. The step side surface F21b is parallel to the vertical surface. As described above, the step bottom surface F21a may be formed so as to incline above the horizontal plane from the rotation axis of the tool toward the outer periphery in a range in which the plastic fluid material can be pressed during the friction stirring. Also according to the first to third modified examples of the main rotating tool for joining described above, an effect equivalent to that of the following embodiment can be obtained.
[第一実施形態]
次に、本実施形態の伝熱板について説明する。以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面を意味する。図6に示すように、本実施形態に係る伝熱板1は、ベース部材2と、蓋板5とで主に構成されている。ベース部材2は、略直方体を呈する。ベース部材2には、凹溝3と、蓋溝4とが形成されている。ベース部材2及び蓋板5の材料は摩擦攪拌可能であれば特に制限されないが、本実施形態ではアルミニウム合金である。ベース部材2は、例えば、蓋板5よりも硬度の高い材種で形成されている。
[First embodiment]
Next, the heat transfer plate of this embodiment will be described. In the following description, “front surface” means a surface opposite to the “back surface”. As shown in FIG. 6, the heat transfer plate 1 according to the present embodiment is mainly composed of a
凹溝3は、ベース部材2の中央において、一方の側面から他方の側面に向けて貫通している。凹溝3は、蓋溝4の底面に凹設されている。凹溝3の底部は、円弧状になっている。凹溝3の開口は、ベース部材2の表面2a側に開放されている。
The
蓋溝4は、凹溝3よりも幅広になっており、凹溝3の表面2a側において凹溝3に連続して形成されている。蓋溝4は、断面視矩形を呈し、表面2a側に開放されている。
The
蓋板5は、蓋溝4に挿入される板状部材である。蓋板5は、蓋溝4に隙間無く挿入されるように、蓋溝4の中空部と同じ形状になっている。
The
蓋溝4の一対の側壁と蓋板5の一対の側面とが突き合わされて突合せ部J,Jが形成される。突合せ部J,Jは、深さ方向に亘って摩擦攪拌により接合されている。伝熱板1の凹溝3と蓋板5の下面とで囲まれた空間が、流体が流通する流路となる。
The pair of side walls of the
次に、第一実施形態に係る伝熱板の製造方法について説明する。伝熱板の製造方法では、準備工程と、蓋板挿入工程と、タブ材配置工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。 Next, the manufacturing method of the heat exchanger plate which concerns on 1st embodiment is demonstrated. In the method for manufacturing a heat transfer plate, a preparation process, a cover plate insertion process, a tab material arrangement process, a temporary bonding process, and a main bonding process are performed.
図7Aに示すように、準備工程は、ベース部材2を用意する工程である。まず、クランプ(図示省略)を介して架台Kにベース部材2を固定する。そして、エンドミル等を用いて凹溝3及び蓋溝4を切削加工により形成する。なお、ダイキャスト又は押し出し成形等によって予め凹溝3及び蓋溝4が形成されたベース部材2を用いてもよい。
As shown in FIG. 7A, the preparation process is a process of preparing the
図7Bに示すように、蓋板挿入工程は、蓋溝4に蓋板5を挿入する工程である。蓋溝4の側壁と、蓋板5の側面とがそれぞれ突き合わされて突合せ部J,Jが形成される。蓋板5の表面5aとベース部材2の表面2aとは面一になる。
As shown in FIG. 7B, the cover plate insertion step is a step of inserting the
図8に示すように、タブ材配置工程は、ベース部材2の側面にタブ材10,10を配置する工程である。タブ材10は、後記する摩擦攪拌の開始位置及び終了位置を設定する部材である。タブ材10は、ベース部材2の対向する側面に面接触されるとともに、突合せ部J,Jの延長線上に配置される。タブ材10は、本実施形態では、ベース部材2と同等の材料であるアルミニウム合金で形成されている。タブ材10は、タブ材10とベース部材2との入り隅部を溶接することにより接合される。
As shown in FIG. 8, the tab material arranging step is a step of arranging the
図9Aに示すように、仮接合工程は、仮接合用回転ツールGを用いて突合せ部J,Jに対して予備的に摩擦攪拌接合を行う工程である。仮接合用回転ツールGは、ショルダ部G1と、ショルダ部G1から垂下する攪拌ピンG2とで構成されている。仮接合工程の開始位置及び終了位置は、ベース部材2及びタブ材10の表面上であれば特に制限されないが、本実施形態では、タブ材10の表面に設定している。
As shown to FIG. 9A, a temporary joining process is a process of performing friction stir welding preliminarily with respect to the butt | matching parts J and J using the rotary tool G for temporary joining. The temporary joining rotary tool G includes a shoulder portion G1 and a stirring pin G2 that hangs down from the shoulder portion G1. The start position and the end position of the temporary joining step are not particularly limited as long as they are on the surface of the
具体的には、仮接合工程の開始位置を一方のタブ材10の表面に設定し、一方の突合せ部Jの全長に摩擦攪拌接合を行う。仮接合用回転ツールGの移動軌跡には、塑性化領域W1が形成される。他方のタブ材10まで仮接合用回転ツールGを移動させたら、そのままタブ材10の表面で折り返させ、他方の突合せ部Jの全長に摩擦攪拌接合を行う。仮接合用回転ツールGを一方のタブ材10まで移動させたら、タブ材10から仮接合用回転ツールGを離脱させる。
Specifically, the starting position of the temporary joining step is set on the surface of one of the
図9Bに示すように、本接合工程は、本接合用回転ツールFを用いて突合せ部J,Jに対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本接合工程の開始位置及び終了位置は、タブ材10の表面に設定することが好ましい。本接合用回転ツールFをタブ材10に挿入する際には、仮接合用回転ツールGの抜き孔を利用してもよいし、タブ材10に別途下穴を設けて、当該下穴から本接合用回転ツールFを挿入してもよい。
As shown in FIG. 9B, the main joining step is a step of performing friction stir welding on the butt joints J and J using the main welding rotating tool F. It is preferable to set the start position and the end position of the main joining process on the surface of the
本接合工程では、基端側ピンF2と先端側ピンF3とをベース部材2及び蓋板5に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う。回転する本接合用回転ツールFの先端側ピンF3を突合せ部Jに挿入しつつ、基端側ピンF2の外周面でベース部材2の表面2a及び蓋板5の表面5aを押さえながら摩擦攪拌接合を行う。本接合用回転ツールFは、突合せ部Jに沿って相対移動させる。基端側ピンF2及び先端側ピンF3の挿入深さは、基端側ピンF2の外周面がベース部材2の表面2a及び蓋板5の表面5aを押さえることが可能な範囲で適宜設定すればよい。例えば、基端側ピンF2及び先端側ピンF3の挿入深さは、基端側ピンF2の外周面がベース部材2の表面2a及び蓋板5の表面5aを押さえることが可能な範囲であり、かつ、先端側ピンF3が蓋溝4に達するように設定してもよい。本実施形態では、基端側ピンF2の外周面の高さ方向の中央部あたりがベース部材2の表面2a及び蓋板5の表面5aに接触するように設定している。本接合用回転ツールFの移動軌跡には、塑性化領域Wが形成される。本接合工程が終了したら、タブ材10をベース部材2から切除する。
In the main joining step, the friction stir welding is performed in a state where the proximal end side pin F2 and the distal end side pin F3 are in contact with the
なお、本接合工程の終了後、摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を行ってもよい。バリ切除工程を行うことで、ベース部材2及び蓋板5の表面をきれいに仕上げることができる。
In addition, you may perform the burr cutting process which cuts the burr | flash produced by friction stirring after completion | finish of this joining process. By performing the burr cutting process, the surfaces of the
ここで、例えば、図10Aに示すように、従来の回転ツール200であると、ショルダ部で被接合金属部材210の表面を押えないため段差凹溝(被接合金属部材の表面と塑性化領域の表面とで構成される凹溝)が大きくなるとともに、接合表面粗さが大きくなるという問題がある。また、段差凹溝の脇に膨出部(接合前に比べて被接合金属部材の表面が膨らむ部位)が形成されるという問題がある。一方、図10Bの回転ツール201のように、回転ツール201のテーパー角度βを回転ツール200のテーパー角度αよりも大きくすると、回転ツール200に比べて被接合金属部材210の表面を押えることはできるため、段差凹溝は小さくなり、膨出部も小さくなる。しかし、下向きの塑性流動が強くなるため、塑性化領域の下部にキッシングボンドが形成されやすくなる。
Here, for example, as shown in FIG. 10A, in the case of the
これに対し、本実施形態の本接合用回転ツールFは、基端側ピンF2と、基端側ピンF2のテーパー角度Aよりもテーパー角度が小さい先端側ピンF3を備えた構成になっている。これにより、突合せ部Jに本接合用回転ツールFを挿入しやすくなる。また、先端側ピンF3のテーパー角度Bが小さいため、突合せ部Jの深い位置まで本接合用回転ツールFを容易に挿入することができる。また、先端側ピンF3のテーパー角度Bが小さいため、回転ツール201に比べて下向きの塑性流動を抑えることができる。このため、塑性化領域Wの下部にキッシングボンドが形成されるのを防ぐことができる。一方、基端側ピンF2のテーパー角度Aは大きいため、従来の回転ツールに比べ、被接合金属部材の厚さや接合の高さ位置が変化しても安定して接合することができる。
On the other hand, the main rotating tool F for joining according to the present embodiment includes a base end side pin F2 and a front end side pin F3 having a taper angle smaller than the taper angle A of the base end side pin F2. . Thereby, it becomes easy to insert the main welding rotating tool F into the butt J. Further, since the taper angle B of the distal end side pin F3 is small, the main joining rotary tool F can be easily inserted up to a deep position of the butting portion J. Further, since the taper angle B of the distal end side pin F3 is small, downward plastic flow can be suppressed as compared with the
また、基端側ピンF2の外周面で塑性流動材を押えることができるため、接合表面に形成される段差凹溝を小さくすることができるとともに、段差凹溝の脇に形成される膨出部を無くすか若しくは小さくすることができる。また、階段状の段差部F21は浅く、かつ、出口が広いため、塑性流動材を段差底面F21aで押さえつつ塑性流動材が段差部F21の外部に抜けやすくなっている。そのため、基端側ピンF2で塑性流動材を押えても基端側ピンF2の外周面に塑性流動材が付着し難い。よって、接合表面粗さを小さくすることができるとともに、接合品質を好適に安定させることができる。 In addition, since the plastic fluid can be pressed by the outer peripheral surface of the base end side pin F2, the stepped groove formed on the joining surface can be reduced, and the bulge formed on the side of the stepped groove. Can be eliminated or reduced. Further, since the stepped step portion F21 is shallow and has a wide outlet, the plastic fluid material can easily come out of the step portion F21 while pressing the plastic fluid material with the step bottom surface F21a. Therefore, even if the plastic fluid material is pressed by the proximal pin F2, the plastic fluid material is difficult to adhere to the outer peripheral surface of the proximal pin F2. Therefore, the bonding surface roughness can be reduced and the bonding quality can be suitably stabilized.
また、本接合工程では、必ずしも突合せ部J,Jの深さ方向の全長に亘って摩擦攪拌を行う必要は無いが、突合せ部Jの深さの全長に亘って摩擦攪拌すれば、伝熱板1の水密性及び気密性を高めることができる。 In the main joining process, it is not always necessary to perform frictional stirring over the entire length in the depth direction of the butted portions J, J. However, if friction stirring is performed over the entire length of the butted portion J, the heat transfer plate 1 watertightness and airtightness can be enhanced.
また、仮接合工程を行うことで、本接合工程を行う際に、ベース部材2と蓋板5との目開きを防ぐことができる。また、仮接合工程及び本接合工程では、摩擦攪拌の途中で仮接合用回転ツールG及び本接合用回転ツールFをベース部材2から離脱させず、一筆書きの要領で各回転ツールを移動させれば、作業手間を少なくすることができる。
Moreover, the opening of the
なお、仮接合工程では、仮接合用回転ツールGによる塑性化領域W1が断続的に形成されるように不連続に摩擦攪拌を行ってもよい。また、仮接合工程では、溶接によって突合せ部J,Jを接合してもよい。また、タブ材10とベース部材2とを仮接合用回転ツールGを用いて仮接合してもよい。
In the temporary joining step, the friction stir may be performed discontinuously so that the plasticized region W1 by the temporary joining rotary tool G is intermittently formed. In the temporary joining step, the butt portions J and J may be joined by welding. Moreover, you may temporarily join the
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態に係る伝熱板は、熱媒体用管6を備えている点で第一実施形態と相違する。熱媒体用管6は、その内部に流体が流通する部材である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The heat transfer plate according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the
第二実施形態に係る伝熱板の製造方法では、準備工程と、熱媒体用管挿入工程と、蓋板挿入工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。 In the heat transfer plate manufacturing method according to the second embodiment, a preparation step, a heat medium tube insertion step, a lid plate insertion step, a temporary joining step, and a main joining step are performed.
図11Aに示すように、準備工程は、ベース部材2を用意する工程である。
As shown in FIG. 11A, the preparation process is a process of preparing the
図11Bに示すように、熱媒体用管挿入工程は、凹溝3に熱媒体用管6を挿入する工程である。凹溝3及び熱媒体用管6の大きさ等は適宜設定すればよいが、本実施形態では、熱媒体用管6の外径と、凹溝3の幅及び深さは略同等になっている。
As shown in FIG. 11B, the heat medium pipe insertion step is a step of inserting the
蓋板挿入工程は、蓋溝4に蓋板5を挿入する工程である。蓋溝4の側壁と蓋板5の側面とが突き合わされて突合せ部Jが形成される。蓋溝4に蓋板5を挿入すると、熱媒体用管6と蓋板5とが接触するとともに、ベース部材2の表面2aと蓋板5の表面5aとは面一になる。
The lid plate insertion step is a step of inserting the
仮接合工程は、突合せ部J,Jに対して予備的に接合を行う工程である。仮接合工程は、第一実施形態と同じ要領で行う。 The temporary joining step is a step of performing preliminary joining to the butted portions J and J. The temporary joining step is performed in the same manner as in the first embodiment.
図12に示すように、本接合工程は、本接合用回転ツールFを用いて突合せ部J,Jに対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本接合工程は、第一実施形態と同じ要領で行う。本接合用回転ツールFの移動軌跡には、塑性化領域W,Wが形成される。塑性化領域Wは、突合せ部J,Jの深さ方向の全長に亘って形成される。 As shown in FIG. 12, the main joining step is a step of performing friction stir welding on the abutting portions J and J using the main welding rotating tool F. This joining process is performed in the same manner as the first embodiment. Plasticizing regions W and W are formed on the movement trajectory of the main rotating tool F for welding. The plasticized region W is formed over the entire length in the depth direction of the butted portions J and J.
第二実施形態に係る伝熱板の製造方法によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、熱媒体用管6を備えた伝熱板1Aを容易に製造することができる。
The manufacturing method of the heat transfer plate according to the second embodiment can achieve substantially the same effect as the first embodiment. Further, the
また、例えば、第一実施形態及び第二実施形態に係る凹溝3、蓋溝4、蓋板5及び熱媒体用管6の形状は、あくまで例示であって、他の形状であってもよい。また、本接合工程後に、ベース部材2の表面2aと塑性化領域Wの表面との間に段差が生じた場合は、当該段差を埋めるように肉盛り溶接を行ってもよい。もしくは、塑性化領域Wの表面に金属部材を配置し、当該金属部材とベース部材2とを本接合用回転ツールFで摩擦攪拌接合してもよい。
Further, for example, the shapes of the
また、本実施形態では、蓋溝4を設ける場合を例示したが、蓋溝4を設けず、凹溝3に直接蓋板5を挿入するようにしてもよい。
Moreover, although the case where the cover groove |
また、図12に示すように、熱媒体用管6の周囲に空隙部Qが形成されている場合、本接合工程によって、この空隙部Qを埋めてもよい。蓋板挿入工程において、蓋溝4に蓋板5を挿入すると、凹溝3、蓋板5の下面及び熱媒体用管6によって空隙部Qが形成される。突合せ部J,Jの位置を熱媒体用管6に近接させるとともに、本接合工程では、本接合用回転ツールFによって形成された塑性流動材を空隙部Qに流入させる。これにより、熱媒体用管6の周囲の空隙部Qが金属で充填されるため、水密性及び気密性をより高めることができる。
In addition, as shown in FIG. 12, when the gap Q is formed around the
〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材2に蓋溝4が形成されておらず、ベース部材2の表面2aに蓋板5を載置する点で第一実施形態と相違する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The manufacturing method of the heat transfer plate according to the third embodiment is different from the first embodiment in that the
第三実施形態に係る伝熱板の製造方法では、準備工程と、凹溝閉塞工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。 In the method for manufacturing a heat transfer plate according to the third embodiment, a preparation process, a groove closing process, a temporary bonding process, and a main bonding process are performed.
図13Aに示すように、準備工程は、ベース部材2を用意する工程である。ベース部材2の表面2aに凹溝3を形成する。
As shown in FIG. 13A, the preparation process is a process of preparing the
凹溝閉塞工程(閉塞工程)は、ベース部材2の表面2aに蓋板5を載置して凹溝3の上方を覆う工程である。凹溝閉塞工程では、ベース部材2の表面2aと蓋板5の裏面5bとが重ね合わされて重合部J1が形成される。
The groove closing step (blocking step) is a step of placing the
仮接合工程は、重合部J1に対して予備的に接合を行う工程である。仮接合工程は、本実施形態では、ベース部材2及び蓋板5の側面から仮接合用回転ツールGを挿入し、重合部J1に対して摩擦攪拌接合を行う。仮接合工程後には、ベース部材2及び蓋板5の側面には、塑性化領域W1が形成される。
The temporary bonding step is a step of performing preliminary bonding to the overlapping portion J1. In the present embodiment, in the present embodiment, the temporary bonding rotary tool G is inserted from the side surfaces of the
図13Bに示すように、本接合工程は、本接合用回転ツールFを用いて重合部J1に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。回転する本接合用回転ツールFの先端側ピンF3を蓋板5の表面5aから挿入して、凹溝3の長手方向に沿って本接合用回転ツールFを相対移動させて重合部J1を摩擦攪拌接合する。凹溝3に塑性流動材が流入しないように、本接合用回転ツールFの移動ルートを設定する。
As shown in FIG. 13B, the main joining step is a step of performing friction stir welding with respect to the overlapping portion J1 by using the main joining rotating tool F. The front end side pin F3 of the rotating tool F for main joining to be rotated is inserted from the
本接合工程では、基端側ピンF2の外周面で蓋板5の表面5aを押さえながら摩擦攪拌接合を行う。本接合工程では、基端側ピンF2の外周面を蓋板5の表面5aに接触させつつ、先端側ピンF3をベース部材2及び蓋板5の両方に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う。基端側ピンF2及び先端側ピンF3の挿入深さは、基端側ピンF2の外周面が蓋板5の表面5aを押さえることが可能な範囲で適宜設定すればよい。本実施形態では、基端側ピンF2の外周面の高さ方向の中央部あたりを蓋板5の表面5aに接触させつつ、先端側ピンF3がベース部材2に接触するように設定する。このようにしても、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。
In the main joining step, friction stir welding is performed while pressing the
第三実施形態に係る伝熱板の製造方法のように、蓋溝4を設けず、ベース部材2の表面2aに板厚の大きい蓋板5を載置する形態であっても、伝熱板1Bを容易に製造することができる。また、仮接合工程を行うことで、本接合工程を行う際に、ベース部材2と蓋板5との目開きを防ぐことができる。
Even if the
なお、仮接合工程では、仮接合用回転ツールGによる塑性化領域W1が断続的に形成されるように不連続に摩擦攪拌を行ってもよい。また、仮接合工程では、溶接によって重合部J1を接合してもよい。また、第一実施形態のようにタブ材を用いて仮接合工程及び本接合工程を行ってもよい。 In the temporary joining step, the friction stir may be performed discontinuously so that the plasticized region W1 by the temporary joining rotary tool G is intermittently formed. Further, in the temporary joining step, the overlapped portion J1 may be joined by welding. Moreover, you may perform a temporary joining process and a main joining process using a tab material like 1st embodiment.
また、本実施形態では、先端側ピンF3の先端が、ベース部材2に達する位置まで押し込むように設定したが、ベース部材2に達しないように設定する、つまり、基端側ピンF2の外周面を蓋板5の表面5aに接触させつつ、基端側ピンF2及び先端側ピンF3の両方が蓋板5のみと接触するように挿入深さを設定してもよい。このような場合は、基端側ピンF2及び先端側ピンF3と蓋板5との接触によって生じた摩擦熱で、重合部J1が塑性流動化されることにより、重合部J1が接合される。
Further, in the present embodiment, the distal end side pin F3 is set so that the distal end of the distal end side pin F3 is pushed to reach the
また、本実施形態では、蓋板5の表面5aから本接合用回転ツールFを挿入したが、ベース部材2の裏面2bから本接合用回転ツールFを挿入して、重合部J1を摩擦攪拌するようにしてもよい。このような場合であっても、基端側ピンF2の外周面をベース部材2の裏面2bに接触させつつ、先端側ピンF3を、ベース部材2及び蓋板5の両方と接触する位置まで押し込んでもよいし、ベース部材2のみと接触する位置まで押し込んで、重合部J1を摩擦攪拌するように設定してもよい。
In the present embodiment, the main welding rotary tool F is inserted from the
〔第四実施形態〕
次に、本発明の第四実施形態について説明する。第四実施形態に係る伝熱板の製造方法は、大きな窪みを備えた凹部20が形成されている点で第三実施形態と相違する。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The method for manufacturing a heat transfer plate according to the fourth embodiment is different from the third embodiment in that a
第四実施形態に係る伝熱板の製造方法は、準備工程と、凹部閉塞工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。 The manufacturing method of the heat exchanger plate which concerns on 4th embodiment performs a preparatory process, a recessed part obstruction | occlusion process, a temporary joining process, and a main joining process.
図14Aに示すように、準備工程は、ベース部材2を用意する工程である。ベース部材2の表面2aに凹部20を形成する。凹部20は、凹溝3よりも十分に広い窪みとなっている。
As shown in FIG. 14A, the preparation process is a process of preparing the
凹部閉塞工程(閉塞工程)は、ベース部材2の表面2aに蓋板5を載置して凹部20の上方を覆う工程である。凹部閉塞工程では、ベース部材2の表面2aと蓋板5の裏面5bとが重ね合わされて重合部J1が形成される。図14Bに示すように、仮接合工程及び本接合工程は、第三実施形態と同等であるため、詳細な説明は省略する。これにより、伝熱板1Cが形成される。
The recess closing process (blocking process) is a process of placing the
第四実施形態に係る伝熱板の製造方法では、第三実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、第四実施形態によれば、凹溝3よりも大きな凹部20を備えるとともに板厚の大きい蓋板5を載置する場合であっても、伝熱板1Cを容易に形成することができる。
In the method for manufacturing a heat transfer plate according to the fourth embodiment, substantially the same effect as that of the third embodiment can be achieved. Further, according to the fourth embodiment, the
なお、本実施形態では、先端側ピンF3の先端が、ベース部材2に達する位置まで押し込むように設定したが、ベース部材2に達しないように設定する、つまり、基端側ピンF2の外周面を蓋板5の表面5aに接触させつつ、基端側ピンF2及び先端側ピンF3と蓋板5のみとが接触する位置まで押し込み、重合部J1を摩擦攪拌するように設定してもよい。このような場合は、基端側ピンF2及び先端側ピンF3と蓋板5との接触によって生じた摩擦熱で、ベース部材2及び蓋板5が塑性流動化されることにより、重合部J1が接合される。
In the present embodiment, the distal end side of the distal end side pin F3 is set so as to be pushed to the position where it reaches the
また、本実施形態では、蓋板5の表面5aから本接合用回転ツールFを挿入したが、ベース部材2の裏面2bから本接合用回転ツールFを挿入して、重合部J1を摩擦攪拌するようにしてもよい。この場合であっても、基端側ピンF2の外周面をベース部材2の裏面2bに接触させつつ、先端側ピンF3は、ベース部材2及び蓋板5の両方と接触する位置まで押し込んでもよいし、ベース部材2のみと接触する位置まで押し込んで、摩擦攪拌するように設定してもよい。
In the present embodiment, the main welding rotary tool F is inserted from the
〔第五実施形態〕
次に、本発明の第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。第五実施形態では、凹溝3や凹部20等の流路を備えていない金属部材同士を接合する点で他の実施形態と相違する。
[Fifth embodiment]
Next, a friction stir welding method according to the fifth embodiment of the present invention will be described. The fifth embodiment is different from the other embodiments in that metal members that are not provided with a channel such as the
第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、重ね合わせ工程(重合部形成工程)と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。 In the friction stir welding method according to the fifth embodiment, a preparation process, an overlaying process (overlapping part forming process), a temporary bonding process, and a main bonding process are performed.
図15に示すように、準備工程は、金属部材31,32を用意する工程である。金属部材31,32は、板状の金属部材である。金属部材31,32の種類は、摩擦攪拌可能な金属から適宜選択すればよい。例えば、本接合用回転ツールFが挿入される金属部材32の材種は、金属部材31よりも硬度の低い材種としてもよい。
As shown in FIG. 15, the preparation step is a step of preparing
重ね合わせ工程(重合部形成工程)は、金属部材31,32を重ね合わせる工程である。重ね合わせ工程では、金属部材31の表面31aに、金属部材32の裏面32bを重ね合わせて、重合部J1を形成する。
The overlapping step (overlapping part forming step) is a step of overlapping the
仮接合工程は、重合部J1に対して予備的に接合を行う工程である。仮接合工程は、本実施形態では、金属部材31,32の側面から仮接合用回転ツールGを挿入し、重合部J1に対して摩擦攪拌接合を行う。仮接合工程後には、金属部材31,32の側面には、塑性化領域W1が形成される。
The temporary bonding step is a step of performing preliminary bonding to the overlapping portion J1. In the present embodiment, in the present embodiment, the temporary bonding rotary tool G is inserted from the side surfaces of the
本接合工程は、本接合用回転ツールFを用いて重合部J1に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本実施形態では、金属部材32の表面32aから垂直に本接合用回転ツールFを挿入し、先端側ピンF3の先端が金属部材31に入り込むように設定する。本接合工程は、本接合用回転ツールFを用いて重合部J1に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。回転する本接合用回転ツールFの先端側ピンF3を金属部材32の表面32aから挿入して、本接合用回転ツールFを相対移動させて重合部J1を摩擦攪拌接合する。本接合工程では、基端側ピンF2の外周面で金属部材32の表面32aを押さえながら摩擦攪拌接合を行う。本接合工程では、基端側ピンF2の外周面を金属部材32の表面32aに接触させつつ、先端側ピンF3を金属部材31,32の両方に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う。これにより、複合板1Dが形成される。
The main joining step is a step of performing friction stir welding on the overlapping portion J1 by using the main welding rotating tool F. In the present embodiment, the main joining rotary tool F is inserted vertically from the
第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、内部に流路を設けない複合板1Dが容易に形成される。第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によっても第三実施形態と略同等の効果を得ることができる。
According to the friction stir welding method according to the fifth embodiment, the
また、仮接合工程を行うことで、本接合工程を行う際に、金属部材31,32間の目開きを防ぐことができる。
Moreover, the opening between the
なお、仮接合工程では、仮接合用回転ツールGによる塑性化領域W1が断続的に形成されるように不連続に摩擦攪拌を行ってもよい。また、仮接合工程では、溶接によって重合部J1を接合してもよい。また、第一実施形態のようにタブ材を用いて仮接合工程及び本接合工程を行ってもよい。 In the temporary joining step, the friction stir may be performed discontinuously so that the plasticized region W1 by the temporary joining rotary tool G is intermittently formed. Further, in the temporary joining step, the overlapped portion J1 may be joined by welding. Moreover, you may perform a temporary joining process and a main joining process using a tab material like 1st embodiment.
また、図16に示すように、本接合工程を行う際に、先端側ピンF3が金属部材31に達しないようにする、つまり、基端側ピンF2の外周面を金属部材32の表面32aに接触させつつ、基端側ピンF2及び先端側ピンF3が金属部材32のみと接触するように設定して摩擦攪拌を行ってもよい。このような場合は、塑性化領域Wと重合部J1とを接触させることで、金属部材31,32同士を接合することができる。つまり、基端側ピンF2及び先端側ピンF3と金属部材32との接触によって生じた摩擦熱で、金属部材31,32が塑性流動化されることにより、重合部J1を接合することができる。これにより、複合板1Eが形成される。
In addition, as shown in FIG. 16, when performing the main joining step, the distal end side pin F3 is prevented from reaching the
1 伝熱板
2 ベース部材
3 凹溝
4 蓋溝
5 蓋板
6 熱媒体用管
10 タブ材
20 凹部
31 金属部材
32 金属部材
F 本接合用回転ツール(回転ツール)
F2 基端側ピン
F3 先端側ピン
G 仮接合用回転ツール
J 突合せ部
J1 重合部
W 塑性化領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
F2 Base end side pin F3 Front end side pin G Rotary tool for temporary joining J Butt part J1 Superposition part W Plasticization region
Claims (10)
前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合せ部に沿って基端側ピンと先端側ピンとを備えた回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、
前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、
前記本接合工程において、回転した前記回転ツールの先端側ピンを前記突合せ部に挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記ベース部材及び前記蓋板の表面に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。 A lid plate insertion step of inserting a lid plate into the lid groove formed around the concave groove opening on the surface of the base member;
A main joining step in which a frictional stirring is performed by relatively moving a rotary tool having a proximal-side pin and a distal-side pin along the abutting portion between the side wall of the lid groove and the side surface of the lid plate,
The taper angle of the proximal pin is larger than the taper angle of the distal pin,
A stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin,
In the main joining step, the tip side pin of the rotated rotating tool is inserted into the abutting portion, and friction stirring is performed in a state where the outer peripheral surface of the base side pin is in contact with the surface of the base member and the lid plate. The manufacturing method of the heat exchanger plate characterized by performing.
前記蓋溝に蓋板を挿入する蓋板挿入工程と、
前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合せ部に沿って基端側ピンと先端側ピンとを備えた回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、
前記本接合工程において、回転した前記回転ツールの先端側ピンを前記突合せ部に挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記ベース部材及び前記蓋板の表面に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。 A heat medium tube insertion step of inserting the heat medium tube into the groove formed in the bottom surface of the lid groove opened on the surface of the base member;
A lid plate insertion step of inserting a lid plate into the lid groove;
A main joining step in which a frictional stirring is performed by relatively moving a rotary tool having a proximal-side pin and a distal-side pin along the abutting portion between the side wall of the lid groove and the side surface of the lid plate,
The taper angle of the base end side pin is larger than the taper angle of the tip end side pin, and a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin,
In the main joining step, the tip side pin of the rotated rotating tool is inserted into the abutting portion, and friction stirring is performed in a state where the outer peripheral surface of the base side pin is in contact with the surface of the base member and the lid plate. The manufacturing method of the heat exchanger plate characterized by performing.
前記蓋板の表面から基端側ピンと先端側ピンとを備えた回転ツールを挿入し、前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させる本接合工程と、を含み、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、
前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、
前記本接合工程では、前記基端側ピンの外周面を前記蓋板の表面に接触させつつ、前記先端側ピンを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記蓋板のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。 A closing step of overlaying a cover plate on the surface of the base member so as to cover the recessed groove or recess opening on the surface of the base member;
A main joining step of inserting a rotary tool having a proximal pin and a distal pin from the surface of the lid plate and relatively moving the rotary tool along the overlapping portion of the surface of the base member and the back surface of the lid plate. And including
The taper angle of the proximal pin is larger than the taper angle of the distal pin,
A stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin,
In the main joining step, the distal end side pin is brought into contact with both the base member and the lid plate or only the lid plate while the outer peripheral surface of the base end side pin is brought into contact with the surface of the lid plate. A method for producing a heat transfer plate, wherein the superposition part is frictionally stirred in a state.
前記ベース部材の裏面から基端側ピンと先端側ピンとを備えた回転ツールを挿入し、前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って前記回転ツールを相対移動させる本接合工程と、を含み、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、
前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、
前記本接合工程では、前記基端側ピンの外周面を前記ベース部材の裏面に接触させつつ、前記先端側ピンを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記ベース部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。 A closing step of overlaying a cover plate on the surface of the base member so as to cover the recessed groove or recess opening on the surface of the base member;
A main joining step of inserting a rotating tool having a proximal end pin and a distal end side pin from the back surface of the base member, and relatively moving the rotating tool along the overlapping portion of the surface of the base member and the back surface of the lid plate. And including
The taper angle of the proximal pin is larger than the taper angle of the distal pin,
A stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin,
In the main joining step, the distal end side pin is brought into contact with both the base member and the cover plate, or only the base member while the outer peripheral surface of the proximal end side pin is brought into contact with the back surface of the base member. A method for producing a heat transfer plate, wherein the superposition part is frictionally stirred in a state.
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、
前記基端側ピンの外周面には階段状の段差部が形成されており、
一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重合部形成工程と、
他方の前記金属部材の表面から回転した前記回転ツールの先端側ピンを挿入し、前記基端側ピンの外周面を他方の前記金属部材の表面に接触させつつ、前記先端側ピンを一方の前記金属部材と他方の前記金属部材の両方、又は、他方の前記金属部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、
他方の前記金属部材は一方の前記金属部材よりも硬度が低く設定されていることを特徴とする摩擦攪拌接合方法。 A friction stir welding method for joining two metal members using a rotary tool having a proximal pin and a distal pin,
The taper angle of the proximal pin is larger than the taper angle of the distal pin,
A stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin,
A superposition part forming step of superposing the front surface of one metal member and the back surface of the other metal member to form a superposition part;
Inserting the tip side pin of the rotating tool rotated from the surface of the other metal member, bringing the outer peripheral surface of the base side pin into contact with the surface of the other metal member, Including a metal member and the other metal member, or a main joining step of performing frictional stirring of the overlapped portion in a state of being in contact with only the other metal member,
2. The friction stir welding method according to claim 1, wherein the other metal member is set to have a hardness lower than that of the one metal member.
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