JP2020171958A - 液冷ジャケットの製造方法 - Google Patents
液冷ジャケットの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020171958A JP2020171958A JP2019076817A JP2019076817A JP2020171958A JP 2020171958 A JP2020171958 A JP 2020171958A JP 2019076817 A JP2019076817 A JP 2019076817A JP 2019076817 A JP2019076817 A JP 2019076817A JP 2020171958 A JP2020171958 A JP 2020171958A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sealing body
- jacket
- end side
- side pin
- sealing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
【課題】液冷ジャケットを容易に製造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。【解決手段】ジャケット本体2と、ジャケット本体2の開口部を封止する封止体3とで構成され、ジャケット本体2と封止体3とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、第一本接合工程において、ジャケット本体2の底部10と封止体3の表面3aとを両外側から一対の保持部22で押圧して保持しつつ、保持部22を用いてジャケット本体2及び封止体3を回転又は平行移動させてジャケット本体2と封止体3とを摩擦攪拌することを特徴とする。【選択図】図9
Description
本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。
例えば、特許文献1には、ジャケット本体と、ジャケット本体の開口部を封止する封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法が開示されている。当該液冷ジャケットの製造方法では、ジャケット本体及び封止体の側面から垂直に回転ツールを挿入し、ジャケット本体の廻りに一周させて摩擦攪拌を行っている。
特許文献1に係る発明の摩擦攪拌工程では、ジャケット本体と封止体とをクランプ等の治具を介して架台の上に固定して位置ずれを防いでいる。しかし、特許文献1に係る発明では、回転ツールとジャケット本体の側面とを垂直にした状態で回転ツールをジャケット本体廻りに一周させるため、回転ツールと治具とが干渉するという問題がある。これにより、周方向に工程を分けて摩擦攪拌接合を行わなければならず、工数が増えるという問題がある。
このような観点から、本発明は、液冷ジャケットを容易に製造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。
前記課題を解決するために、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、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、前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンを前記第一突合せ部に挿入し、前記先端側ピンを前記周壁部及び前記封止体に接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の側面及び前記周壁部の側面に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部及び前記封止体の側面の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする。
また、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記支柱の先端が挿入される孔部を備えるとともに前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、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、前記支柱の先端に段差底面と当該段差底面から立ち上がる段差側面とを有する支柱段差部を形成するとともに、前記支柱の段差底面を前記周壁部の端面と同一の高さ位置に形成し、前記封止体の厚みを前記段差側面よりも大きく形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の段差側面と前記孔部の孔壁とを突き合せて段差側面突合せ部を形成し、前記支柱の段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて段差底面突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンを前記第一突合せ部に挿入し、前記先端側ピンを前記周壁部及び前記封止体に接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の側面及び前記周壁部の側面に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部及び前記封止体の側面の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする。
かかる製造方法によれば、ジャケット本体の底部と封止体の表面とを一対の保持部で保持した状態でジャケット本体及び封止体を回転又は平行移動させるため、第一本接合工程中に保持部と回転ツールとが干渉しない。つまり、ジャケット本体と封止体とを位置決めするための治具が回転ツールの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、摩擦攪拌接合を容易に行うことができる。また、基端側ピンの外周面で塑性流動材を押さえることができるため、バリの発生を抑制することができる。
また、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンを前記封止体の表面から挿入し、前記先端側ピンを前記封止体のみ、又は前記封止体及び前記支柱に接触させつつ前記基端側ピンの外周面を前記封止体の表面に接触させた状態で前記回転ツールを相対的に移動させて前記第二突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことが好ましい。
また、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンを封止体の表面から挿入し、前記先端側ピンを前記封止体及び前記支柱に接触させつつ前記基端側ピンの外周面を少なくとも前記封止体の表面に接触させた状態で前記回転ツールを相対移動させて前記段差側面突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことが好ましい。
また、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンを封止体の表面から挿入し、前記先端側ピンを前記封止体及び前記支柱に接触させつつ前記基端側ピンの外周面を少なくとも前記封止体の表面に接触させた状態で前記回転ツールを相対移動させて前記段差側面突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことが好ましい。
かかる製造方法によれば、接合強度を高めることができる。
また、前記第一本接合工程後に前記第二本接合工程を行うことが好ましい。
また、前記第二本接合工程後に前記第一本接合工程を行うことが好ましい。
また、前記第二本接合工程後に前記第一本接合工程を行うことが好ましい。
また、前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、前記第一本接合工程において前記先端側ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら終了位置まで移動させることが好ましい。
また、前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、前記第一本接合工程において前記先端側ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記先端側ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記第一突合せ部まで移動させることが好ましい。
かかる製造方法によれば、摩擦攪拌を好適に行うことができる。
本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、液冷ジャケットを容易に製造することができる。
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回転ツールについて説明する。図1に示すように、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。
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、階段状のピン段差部F21が高さ方向の全体に亘って形成されている。ピン段差部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、ピン段差部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。本第一実施形態では、回転ツールFを右回転させるため、ピン段差部F21は基端側から先端側に向けて左回りに設定している。
なお、回転ツールFを左回転させる場合は、ピン段差部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、ピン段差部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。ピン段差部F21は、段差底面F21aと、段差側面F21bとで構成されている。隣り合うピン段差部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。
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ピン段差部F21の数)も減少する。
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、ツールの回転中心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、塑性流動材がピン段差部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。
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の先端は回転中心軸に対して垂直な平坦面F4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、本第一実施形態では回転ツール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。
なお、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。
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、第一変形例に係る回転ツールFAでは、ピン段差部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、摩擦攪拌中にピン段差部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。
図4は、本発明の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、第二変形例に係る回転ツールFBでは、ピン段差部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、ピン段差部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。
図5は、本発明の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、第三変形例に係る回転ツールFCでは、段差底面F21aがツールの回転中心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がツールの回転中心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。
[第一実施形態]
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。第一実施形態に係る液冷ジャケット1は、図6に示すように、ジャケット本体2と封止体3とで構成されている。液冷ジャケット1は、内部に流体を流通させて、配置される発熱体を冷却する機器である。ジャケット本体2と封止体3とは摩擦攪拌接合で一体化される。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。
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。第一実施形態に係る液冷ジャケット1は、図6に示すように、ジャケット本体2と封止体3とで構成されている。液冷ジャケット1は、内部に流体を流通させて、配置される発熱体を冷却する機器である。ジャケット本体2と封止体3とは摩擦攪拌接合で一体化される。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。
ジャケット本体2は、底部10及び周壁部11で主に構成されている。ジャケット本体2は、摩擦攪拌可能な金属(アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金等)であればよいが、本実施形態ではアルミニウム合金で形成されている。
底部10は、矩形を呈する板状部材である。周壁部11は、底部10の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。周壁部11の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。底部10には、支柱12が立ち上がっている。支柱12の本数は特に制限されないが、本実施形態では2本になっている。支柱12の端面12aは、周壁部11の端面11aと同じ高さになっている。底部10及び周壁部11で凹部13が形成されている。なお、本実施形態のジャケット本体2は一体形成されているが、例えば、周壁部11を分割構成としてシール部材で接合して一体化してもよい。
封止体3は、ジャケット本体2の開口部を封止する板状部材である。封止体3の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。封止体3は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態ではアルミニウム合金を主に含んで形成されている。
次に、本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。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、第一本接合工程と、第二本接合工程と、を行う。
準備工程は、ジャケット本体2及び封止体3を準備する工程である。ジャケット本体2及び封止体3は、製造方法については特に制限されないが、ジャケット本体2は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体3は、例えば押出成形により成形する。
載置工程は、図7に示すように、ジャケット本体2に封止体3を載置する工程である。載置工程によって、周壁部11の端面11aと、封止体3の裏面3bとが突き合わされて第一突合せ部J1が形成される。第一突合せ部J1は、封止体3の周囲に沿って平面視矩形状に形成される。また、支柱12の端面12aと、封止体3の裏面3bとが突き合わされて第二突合せ部J2が形成される。周壁部11の側面11cと、封止体3の側面3cとは面一になる。なお、ジャケット本体2と封止体3とは溶接又は摩擦攪拌等により仮接合してもよい。
第一本接合工程は、図8及び図9に示すように、回転ツールFを用いて第一突合せ部J1を摩擦攪拌接合する工程である。第一本接合工程では、保持工程と、摩擦攪拌工程とを行う。保持工程は、一対の保持部22を備える挟持装置(治具)でジャケット本体2と封止体3とを両外側から押圧して挟持する。本実施形態では、保持部22と底部10との間、保持部22と封止体3との間にそれぞれ中間プレート21を介設している。保持部22は円柱状を呈し、その端面が中間プレート21,21にそれぞれ面接触する。中間プレート21を設けることで、保持部22の押圧力を分散させて、ジャケット本体2及び封止体3を確実に保持することができる。なお、中間プレート21は省略してもよい。
挟持装置の保持部22とジャケット本体2及び封止体3とは同期して回転又は平行移動する。つまり、当該挟持装置は、ジャケット本体2の底部10及び封止体3の表面3aを保持部22,22でそれぞれ押圧し挟持した状態で、ジャケット本体2及び封止体3を周方向に回転させるとともに、上下、左右及び前後方向に移動させることができる。
回転ツールFは、本実施形態では、水平方向及び上下方向に移動可能な摩擦攪拌装置に取り付けられている。なお、回転ツールFは、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに取り付けてもよい。
第一本接合工程では、まず、摩擦攪拌装置に取り付けられた回転ツールFを右回転させる。回転ツールFの位置は、本実施形態では相対移動しないように固定されている。つまり、回転ツールFは変位させず、回転ツールFに対してジャケット本体2及び封止体3側を移動させて摩擦攪拌を行う。
次に、図8及び図9に示すように、ジャケット本体2及び封止体3を保持する保持工程を行い、挟持装置(治具)を用いてジャケット本体2及び封止体3を保持する。そして、挟持装置を操作して、ジャケット本体2の側面11cに設定された開始位置SP1に回転ツールFを挿入して摩擦攪拌工程を行う。摩擦攪拌工程では、押入区間と、本区間と、離脱区間とを連続して摩擦攪拌を行う。
押入区間は、周壁部11の側面11cに設定された開始位置SP1から第一突合せ部J1上に設定された中間点S1までの区間である。本区間は、中間点S1から第一突合せ部J1を一周して中間点S1を通過した後、第一突合せ部J1上に設定された中間点S2までの区間である。離脱区間は、中間点S2から周壁部11の側面11cに設定された終了位置EP1までの区間である。
押入区間では、開始位置SP1に回転ツールFの回転中心軸Zが垂直となるように配置し、中間点S1に向けて相対移動させながら所定の深さとなるまで先端側ピンF3を徐々に押入していく。回転ツールFが中間点S1に達したら、そのまま本区間に移行する。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。
本区間では、図10に示すように、回転ツールFの先端側ピンF3をジャケット本体2及び封止体3に接触させつつ、基端側ピンF2の外周面をジャケット本体2の側面2c及び封止体3の側面3cに接触させた状態で、回転ツールFを第一突合せ部J1に沿って相対移動させる。本区間では、回転ツールFでジャケット本体2及び封止体3の廻りを一周させる。ジャケット本体2及び封止体3の角部においては、保持部22,22を回転させながら回転ツールFを相対移動させる。回転ツールFが中間点S2(図9参照)に達したら、そのまま離脱区間に移行する。
離脱区間では、図11に示すように、中間点S2から終了位置EP1に相対移動させながら、先端側ピンF3をジャケット本体2から徐々に引き抜いて終了位置EP1で離脱させる。第一本接合工程が終了したら、ジャケット本体2及び封止体3から挟持装置を離脱させる。
第二本接合工程は、図12に示すように、回転ツールFを用いて封止体3と支柱12とを摩擦攪拌接合する工程である。第二本接合工程では、回転ツールFを封止体3の表面3aから垂直に挿入し、第二突合せ部J2に沿って一周以上相対移動させた後、封止体3から回転ツールFを離脱させる。第二本接合工程では、先端側ピンF3をジャケット本体2の支柱12及び封止体3に接触させるとともに、基端側ピンF2の外周面を封止体3の表面3aに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。
本実施形態では、先端側ピンF3の平坦面F4が端面12a達するようにしているが、先端側ピンF3と封止体3のみとが接触させた状態で摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合は、先端側ピンF3と封止体3との摩擦熱によって第二突合せ部J2が塑性流動化して接合される。なお、第二本接合工程は省略してもよい。
以上説明した第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、ジャケット本体2の底部10と封止体3の表面3aとを一対の保持部22で両外側から保持した状態でジャケット本体2及び封止体3を回転又は移動させるため、第一本接合工程中に保持部22と回転ツールFとが干渉しない。つまり、ジャケット本体2と封止体3とを位置決めするための治具が、回転ツールFの移動ルート上に無いため回転ツールFの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、第一本接合工程を容易に行うことができる。
また、第二本接合工程を行うことで、接合強度を高めることができる。第二本接合工程において、先端側ピンF3を支柱12に接触させれば、第二突合せ部J2をより確実に接合することができる。
また、本実施形態では、第一本接合工程において、基端側ピンF2の外周面と封止体3の側面3c及び周壁部11の側面11cとを接触させ、塑性流動材を押さえながら摩擦攪拌を行うため、バリの発生を抑制することができる。また、第二本接合工程において、基端側ピンF2の外周面と封止体3の表面3aとを接触させ、塑性流動材を押さえながら摩擦攪拌を行うため、バリの発生を抑制することができる。
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(封止体3の側面3c、周壁部11の側面11c、封止体3の表面3a)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、基端側ピンF2の階段状のピン段差部F21は浅く、かつ、出口が広いため、塑性流動材を段差底面F21aで押えつつ塑性流動材がピン段差部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。
ここで、第一突合せ部J1上に開始位置SP1を設定し、回転ツールFを垂直に挿入して摩擦攪拌を行ってもよいが、この形態であると当該開始位置SP1に過大な摩擦熱が発生し、接合不良となるおそれがある。これに対し、本実施形態のように開始位置SP1を第一突合せ部J1から離れた位置に設定し、第一突合せ部J1に向けて相対移動させながら徐々に押入することで、第一突合せ部J1上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。なお、開始位置SP1は、封止体3の側面3cに設定してもよい。
同様に、第一突合せ部J1上に終了位置EP1を設定し、当該終了位置EP1で回転ツールFを垂直に離脱させてもよいよいが、この形態であると終了位置EP1に過大な摩擦熱が発生し、接合不良となるおそれがある。これに対し、本実施形態のように終了位置EP1を第一突合せ部J1から離れた位置に設定し、第一突合せ部J1から相対移動させながら、ジャケット本体2及び封止体3から離間する方向に回転ツールFを徐々に引き抜くことで、第一突合せ部J1上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。なお、終了位置EP1は、封止体3の側面3cに設定してもよい。
また、開始位置SP1と第一突合せ部J1とのなす角度が鈍角となるように開始位置SP1及び中間点S1を設定することにより、第一突合せ部J1上で回転ツールFの相対移動が停止したり移動速度が遅くなったりするのを防ぐことができる。
同様に、終了位置EP1と第一突合せ部J1とのなす角度が鈍角となるように終了位置EP1及び中間点S2を設定することにより、第一突合せ部J1上で回転ツールFの相対移動が停止したり移動速度が遅くなったりするのを防ぐことができる。
同様に、終了位置EP1と第一突合せ部J1とのなす角度が鈍角となるように終了位置EP1及び中間点S2を設定することにより、第一突合せ部J1上で回転ツールFの相対移動が停止したり移動速度が遅くなったりするのを防ぐことができる。
また、第一本接合工程では、第一突合せ部J1上での塑性化領域W1の始端と終端とをオーバーラップさせているため、気密性及び水密性を高めることができる。
なお、第一本接合工程は、第二本接合工程の後に行ってもよい。また、押入区間及び離脱区間では、回転ツールFの移動軌跡が円弧状となるように移動ルートを設定してもよい。また、本実施形態の第一本接合工程では、回転ツールFの位置を変異させないように設定したが、回転ツールFとジャケット本体2及び封止体3(挟持装置)とを両者とも移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。回転ツールFをロボットアームに取り付けた場合は、当該ロボットアームとジャケット本体2及び封止体3(挟持装置)とを両者とも移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。
また、第一本接合工程では、回転ツールFの回転速度を一定としてもよいが、可変させてもよい。第一本接合工程の押入区間において、開始位置SP1における回転ツールFの回転速度をV1とし、本区間における回転ツールFの回転速度をV2とすると、V1>V2としてもよい。回転速度のV2は、設定移動ルートL1における予め設定された一定の回転速度である。つまり、開始位置SP1では、回転速度を高く設定しておき、押入区間内で徐々に回転速度を低減させながら本区間に移行してもよい。
また、第一本接合工程の離脱区間において、本区間における回転ツールFの回転速度をV2、終了位置EP1において離脱させるときの回転ツールFの回転速度をV3とすると、V3>V2としてもよい。つまり、離脱区間に移行したら、終了位置EP1に向けて徐々に回転速度を上げながら封止体3から回転ツールFを離脱させてもよい。回転ツールFを封止体3に押し入れる際又は封止体3から離脱させる際に、前記のように設定することで、押入区間又は離脱区間時における少ない押圧力を、回転速度で補うことができるため、摩擦攪拌を好適に行うことができる。
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法ついて説明する。図13に示すように、第二実施形態では、支柱12に支柱段差部14が設けられている点で第一実施形態と主に相違する。第二実施形態では、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法ついて説明する。図13に示すように、第二実施形態では、支柱12に支柱段差部14が設けられている点で第一実施形態と主に相違する。第二実施形態では、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
ジャケット本体2Aは、底部10と、周壁部11と、支柱12とで構成されている。底部10及び周壁部11は第一実施形態と同一である。支柱12の先端側には突出部15が形成されている。突出部15の形状は特に制限されないが、本実施形態では円柱状になっている。突出部15が形成されることにより、支柱12の先端には支柱段差部14が形成されている。支柱段差部14は、段差底面14aと、段差底面14aから立ち上がる段差側面14bが形成されている。段差底面14aは、周壁部11の端面11aと同じ高さ位置に形成されている。
封止体3Aには、孔部4が形成されている。孔部4は、支柱12の突出部15に対応する位置に形成されている。孔部4は、突出部15が挿入可能な大きさで形成されている。
第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、第一本接合工程と、第二本接合工程とを行う。準備工程は、ジャケット本体2A及び封止体3Aを準備する工程である。
載置工程は、図13に示すように、ジャケット本体2Aに封止体3Aを載置する工程である。載置工程では、周壁部11の端面11aに封止体3Aを載置しつつ、支柱12の突出部15を孔部4に挿入する。これにより、周壁部11の端面11aと封止体3の裏面3bとが突き合わされて第一突合せ部J1が形成される。また、段差側面14bと孔部4の孔壁4aとが突き合わされて段差側面突合せ部J12が形成される。また、段差底面14aと封止体3の裏面3bとが突き合わされて段差底面突合せ部J13が形成される。封止体3の厚さは適宜設定すればよいが、本実施形態では、段差側面14bの高さ寸法よりも大きくなっている。
第一本接合工程は、第一実施形態と同じである。第二本接合工程では、回転ツールFの先端側ピンF3を段差側面突合せ部J12及び段差底面突合せ部J13に挿入し、段差側面突合せ部J12に沿って一周以上回転ツールFを相対移動させる。また、基端側ピンF2の外周面を封止体3Aの表面3aに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。本実施形態では、先端側ピンF3の平坦面F4が段差底面14aに達するように挿入深さを設定している。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。なお、第二本接合工程では、回転ツールFの平坦面F4を段差底面14aに接触しないように設定してもよい。
以上説明した本実施形態に係る第二本接合工程によれば、支柱12の突出部15に封止体3Aの孔部4を挿入することで、ジャケット本体2Aと封止体3Aとの位置決めを容易に行うことができる。また、封止体3Aの板厚を、段差側面14bよりも大きく設定しているため、接合部が金属不足になるのを防ぐことができる。
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(封止体3Aの表面3a)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、基端側ピンF2の階段状のピン段差部F21は浅く、かつ、出口が広いため、塑性流動材を段差底面F21aで押えつつ塑性流動材がピン段差部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。
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において適宜設計変更が可能である。例えば、第一本接合工程では、開始位置SP1及び終了位置EP1を、第一突合せ部J1上に設定してもよい。この場合も、押入区間においては、回転ツールFを相対移動させつつ徐々に押入しながら摩擦攪拌を行うことが好ましい。また、離脱区間においては、回転ツールFを相対移動させつつ徐々に引き抜きながら摩擦攪拌を行うことが好ましい。このようにすることで、第一突合せ部J1上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
1 液冷ジャケット
2 ジャケット本体
3 封止体
22 保持部
F 回転ツール
F2 基端側ピン
F3 先端側ピン
J1 第一突合せ部
J2 第二突合せ部
J12 段差側面突合せ部
J13 段差底面突合せ部
SP1 開始位置
EP1 終了位置
W1 塑性化領域
2 ジャケット本体
3 封止体
22 保持部
F 回転ツール
F2 基端側ピン
F3 先端側ピン
J1 第一突合せ部
J2 第二突合せ部
J12 段差側面突合せ部
J13 段差底面突合せ部
SP1 開始位置
EP1 終了位置
W1 塑性化領域
Claims (8)
- 底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
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、
前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
回転する前記回転ツールの前記先端側ピンを前記第一突合せ部に挿入し、前記先端側ピンを前記周壁部及び前記封止体に接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の側面及び前記周壁部の側面に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部及び前記封止体の側面の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、
前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 - 回転する前記回転ツールの前記先端側ピンを前記封止体の表面から挿入し、前記先端側ピンを前記封止体のみ、又は前記封止体及び前記支柱に接触させつつ前記基端側ピンの外周面を前記封止体の表面に接触させた状態で前記回転ツールを相対的に移動させて前記第二突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記支柱の先端が挿入される孔部を備えるとともに前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
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、
前記支柱の先端に段差底面と当該段差底面から立ち上がる段差側面とを有する支柱段差部を形成するとともに、前記支柱の段差底面を前記周壁部の端面と同一の高さ位置に形成し、前記封止体の厚みを前記段差側面よりも大きく形成する準備工程と、
前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の段差側面と前記孔部の孔壁とを突き合せて段差側面突合せ部を形成し、前記支柱の段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて段差底面突合せ部を形成する載置工程と、
回転する前記回転ツールの前記先端側ピンを前記第一突合せ部に挿入し、前記先端側ピンを前記周壁部及び前記封止体に接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の側面及び前記周壁部の側面に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部及び前記封止体の側面の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、
前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 - 回転する前記回転ツールの前記先端側ピンを封止体の表面から挿入し、前記先端側ピンを前記封止体及び前記支柱に接触させつつ前記基端側ピンの外周面を少なくとも前記封止体の表面に接触させた状態で前記回転ツールを相対移動させて前記段差側面突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記第一本接合工程後に前記第二本接合工程を行うことを特徴とする請求項2又は請求項4に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記第二本接合工程後に前記第一本接合工程を行うことを特徴とする請求項2又は請求項4に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、
前記第一本接合工程において前記先端側ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら終了位置まで移動させることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。 - 前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、
前記第一本接合工程において前記先端側ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記先端側ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記第一突合せ部まで移動させることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019076817A JP2020171958A (ja) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 液冷ジャケットの製造方法 |
PCT/JP2019/040853 WO2020213197A1 (ja) | 2019-04-15 | 2019-10-17 | 液冷ジャケットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019076817A JP2020171958A (ja) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 液冷ジャケットの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020171958A true JP2020171958A (ja) | 2020-10-22 |
Family
ID=72829656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019076817A Pending JP2020171958A (ja) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 液冷ジャケットの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020171958A (ja) |
-
2019
- 2019-04-15 JP JP2019076817A patent/JP2020171958A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2019150620A1 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
WO2019150610A1 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP6769427B2 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2020032429A (ja) | 伝熱板の製造方法 | |
WO2021100222A1 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP6885285B2 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
WO2021144997A1 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
WO2021149271A1 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
WO2021100221A1 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2020171958A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
WO2020213197A1 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2020175396A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021133408A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021133404A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
WO2020213195A1 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2020171957A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021133403A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021154293A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021115587A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021094574A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021186870A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021154301A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021133405A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021186857A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 | |
JP2021133407A (ja) | 液冷ジャケットの製造方法 |