JP2021065915A - 液冷ジャケットの製造方法 - Google Patents
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
同様に、本接合工程の離脱区間では、設定移動ルートL1から終了位置EP1まで回転ツールFを移動させつつ所定の深さから先端側ピンF3を徐々に上昇させて離脱させることにより、設定移動ルートL1上で回転ツールFが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
これらにより、設定移動ルートL1上で摩擦熱が過大となり、ジャケット本体2から封止体3へ第一アルミニウム合金が過剰に混入して接合不良となるのを防ぐことができる。
対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速度が低速になる側を言う。
>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。
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について説明する。第二実施形態では、図15に示すように、本接合工程における開始位置SP2及び終了位置EP2の位置が第一実施形態と相違する。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
次に、本発明の第三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。第三実施形態では、図16及び図17に示すように、回転ツールFを傾斜させて摩擦攪拌接合を行う点で前記した実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
その他の工程は、第一実施形態と同様であるので説明を省略する。
2 ジャケット本体
3 封止体
11 周壁部
12 周壁段差部
12a 段差底面
12b 第一傾斜段差側面
12c 第二傾斜段差側面
12b1 第一傾斜段差側面
12c1 第二傾斜段差側面
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
L1 設定移動ルート
S1 中間点
S2 中間点
SP1 開始位置
SP2 開始位置
EP1 終了位置
EP2 終了位置
W 塑性化領域
Claims (10)
- 底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部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、
前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
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、
前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって広がるように傾斜して立ち上がる第一傾斜段差側面と、当該第一傾斜段差側面の上端から前記開口部に向かってさらに広がるように傾斜して立ち上がる第二傾斜段差側面と、を有する周壁段差部を形成するとともに、前記封止体の板厚を、前記周壁段差部の前記第一傾斜段差側面の高さ寸法よりも大きくなるように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段差部の前記段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の段差底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封止体に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記第一傾斜段差側面にわずかに接触させつつ、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、前記封止体の外周側面よりも内側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の廻りに一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりもさらに内側に終了位置を設定し、前記第一突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記先端側ピンを前記封止体から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 - 前記本接合工程では、前記基端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記第二傾斜段差側面にわずかに接触させつつ、前記回転ツールの回転中心軸の鉛直面に対する傾斜角度をγとし、前記第一傾斜段差側面の鉛直面に対する傾斜角度をβとし、前記第二傾斜段差側面の鉛直面に対する傾斜角度をβ’とし、前記先端側ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度をαとし、前記基端側ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度をα’とすると、γ=α−β且つγ=α’−β’にした状態で摩擦攪拌接合を行う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。
- 前記本接合工程の前記所定の深さは、前記先端側ピンが前記周壁段差部の前記段差底面にわずかに接触する位置に設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記本接合工程では、所定の回転速度で前記先端側ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、
前記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前記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3のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。 - 底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部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、
前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
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、
前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって広がるように傾斜して立ち上がる第一傾斜段差側面と、当該第一傾斜段差側面の上端から前記開口部に向かってさらに広がるように傾斜して立ち上がる第二傾斜段差側面と、を有する周壁段差部を形成するとともに、前記封止体の板厚を、前記周壁段差部の前記第一傾斜段差側面の高さ寸法よりも大きくなるように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段差部の前記段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の段差底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封止体に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記第一傾斜段差側面にわずかに接触させつつ、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、前記封止体の外周側面よりも内側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の廻りに一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に終了位置を設定し、前記第一突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記先端側ピンを前記封止体から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 - 前記本接合工程では、前記基端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記第二傾斜段差側面にわずかに接触させつつ、前記回転ツールの回転中心軸の鉛直面に対する傾斜角度をγとし、前記第一傾斜段差側面の鉛直面に対する傾斜角度をβとし、前記第二傾斜段差側面の鉛直面に対する傾斜角度をβ’とし、前記先端側ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度をαとし、前記基端側ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度をα’とすると、γ=α−β且つγ=α’−β’にした状態で摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項5に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記本接合工程の前記所定の深さは、前記先端側ピンが前記周壁段差部の前記段差底面にわずかに接触する位置に設定することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記本接合工程では、所定の回転速度で前記先端側ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、
前記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前記終了位置まで移動させることを特徴とする請求項5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。 - 前記準備工程では、前記ジャケット本体をダイキャストで形成するとともに少なくとも前記封止体が表面側に凸となるように形成することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記本接合工程に先だって前記第一突合せ部を仮接合する仮接合工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
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