JP2021087961A - Method of manufacturing heat exchanger plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、伝熱板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a heat transfer plate.
摩擦攪拌接合を利用した伝熱板の製造方法が知られている。例えば、特許文献1の伝熱板の製造方法では、ベース部材の蓋溝の側壁と蓋板の側面との突合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記突合部に沿って攪拌ピン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、を行っている。
A method for manufacturing a heat transfer plate using friction stir welding is known. For example, in the method for manufacturing a heat transfer plate of
摩擦攪拌接合では、被接合金属部材に回転ツールを突合せ部上に設定された開始位置に押入する際又は突合せ部上に設定された終了位置から離脱させる際に、回転ツールを鉛直方向に移動させるため、開始位置又は終了位置における摩擦熱が過大となる。これにより、接合不良が発生するおそれがある。また、摩擦攪拌接合では、バリの発生を低減することが望まれている。 In friction stir welding, the rotary tool is moved in the vertical direction when the rotary tool is pushed into the metal member to be joined at the start position set on the butt section or when it is released from the end position set on the butt section. Therefore, the frictional heat at the start position or the end position becomes excessive. As a result, poor joining may occur. Further, in friction stir welding, it is desired to reduce the occurrence of burrs.
そこで本発明は、バリの発生を低減するとともに、回転ツールの押入又は離脱の際に発生する摩擦熱を抑制して好適に接合することができる伝熱板の製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a heat transfer plate capable of reducing the occurrence of burrs and suppressing the frictional heat generated when the rotating tool is pushed in or out and joining them appropriately. To do.
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し、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との間に隙間を設けつつ突合せ部を形成する蓋板挿入工程と、前記突合せ部に沿って、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、前記突合せ部に対し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、回転する前記先端側ピンを前記ベース部材の表面に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸を前記突合せ部と重複する位置まで移動させつつ所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入し、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させる際、前記基端側ピンの外周面と前記ベース部材の表面及び前記蓋板の表面とを接触させつつ、摩擦攪拌によって生じた塑性流動材を前記基端側ピンの外周面によって前記隙間に押し込み充填することを特徴とする。 In order to solve such a problem, in the present invention, the lid plate is inserted into the lid groove formed around the concave groove that opens on the surface of the base member, and the side wall of the lid groove and the side surface of the lid plate are connected to each other. The lid plate insertion step of forming the butt portion while providing a gap between them, and the rotation tool provided with the base end side pin and the tip end side pin are relatively moved along the butt portion to frictionally stir the butt portion. 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. It is formed, and in the main joining step, after the rotating tip side pin is inserted into the start position set on the surface of the base member, the rotation center axis of the rotation tool is moved to a position overlapping the butt portion. When the tip end side pin is gradually pushed in until it reaches a predetermined depth and the rotation tool is relatively moved along the abutting portion, the outer peripheral surface of the base end side pin, the surface of the base member, and the lid are used. It is characterized in that the plastic fluid material generated by frictional stirring is pushed into the gap by the outer peripheral surface of the base end side pin while being in contact with the surface of the plate.
また、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し、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との間に隙間を設けつつ突合せ部を形成する蓋板挿入工程と、前記突合せ部に沿って、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、前記突合せ部に対し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、前記突合せ部上に設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入し、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させる際、前記基端側ピンの外周面と前記ベース部材の表面及び前記蓋板の表面とを接触させつつ、摩擦攪拌によって生じた塑性流動材を前記基端側ピンの外周面によって前記隙間に押し込み充填することを特徴とする。 Further, in the present invention, the lid plate is inserted into the lid groove formed around the concave groove that opens on the surface of the base member, and the lid plate is butted while providing a gap between the side wall of the lid groove and the side surface of the lid plate. A lid plate inserting step of forming a portion, and a main joining step of frictionally stirring the butt portion by relatively moving a rotation tool having a base end side pin and a tip end side pin along the butt portion. 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 joining step, the tip side pin is inserted from the start position set on the butt portion, and the tip side pin is gradually pushed in until it reaches a predetermined depth while moving in the traveling direction, and along the butt portion. When the rotary tool is relatively moved, the plastic fluid material generated by frictional stirring is brought into contact with the outer peripheral surface of the base end side pin, the surface of the base member, and the surface of the lid plate of the base end side pin. It is characterized in that the gap is pushed and filled by the outer peripheral surface.
また、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し、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との間に隙間を設けつつ突合せ部を形成する蓋板挿入工程と、前記突合せ部に沿って、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、前記突合せ部に対し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、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させる際、前記基端側ピンの外周面と前記ベース部材の表面及び前記蓋板の表面とを接触させつつ、摩擦攪拌によって生じた塑性流動材を前記基端側ピンの外周面によって前記隙間に押し込み充填し、前記ベース部材の表面に終了位置を設定し、前記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ベース部材から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記ベース部材から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする。 Further, in the present invention, the lid plate is inserted into the lid groove formed around the concave groove that opens on the surface of the base member, and the lid plate is butted while providing a gap between the side wall of the lid groove and the side surface of the lid plate. A lid plate insertion step of forming a portion, and a main joining step of frictionally agitating the butt portion by relatively moving a rotation tool having a base end side pin and a tip end side pin along the butt portion. 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 joining step, when the rotating tool is relatively moved along the butt portion, it is generated by friction stir welding while bringing the outer peripheral surface of the base end side pin into contact with the surface of the base member and the surface of the lid plate. The plastic fluid material is pushed into the gap by the outer peripheral surface of the base end side pin to fill the gap, an end position is set on the surface of the base member, friction stir welding is performed on the butt portion, and then the rotation tool is moved to the end position. The tip side pin is gradually pulled out from the base member while being moved, and the rotating tool is separated from the base member at the end position.
また、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し、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との間に隙間を設けつつ突合せ部を形成する蓋板挿入工程と、前記突合せ部に沿って、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、前記突合せ部に対し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、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させる際、前記基端側ピンの外周面と前記ベース部材の表面及び前記蓋板の表面とを接触させつつ、摩擦攪拌によって生じた塑性流動材を前記基端側ピンの外周面によって前記隙間に押し込み充填し、前記突合せ部上に終了位置を設定し、前記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ベース部材及び前記蓋板から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記ベース部材及び前記蓋板から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする。 Further, in the present invention, the lid plate is inserted into the lid groove formed around the concave groove that opens on the surface of the base member, and the lid plate is butted while providing a gap between the side wall of the lid groove and the side surface of the lid plate. A lid plate insertion step of forming a portion, and a main joining step of frictionally agitating the butt portion by relatively moving a rotation tool having a base end side pin and a tip end side pin along the butt portion. 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 joining step, when the rotating tool is relatively moved along the butt portion, it is generated by friction stir welding while bringing the outer peripheral surface of the base end side pin into contact with the surface of the base member and the surface of the lid plate. The plastic fluid material is pushed into the gap by the outer peripheral surface of the base end side pin to fill the gap, an end position is set on the butt portion, and after friction stir welding with the butt portion, the rotation tool is moved to the end position. The tip side pin is gradually pulled out from the base member and the lid plate, and the rotating tool is separated from the base member and the lid plate at the end position.
かかる製造方法によれば、回転ツールを突合せ部と重複する位置まで移動させながら所定の深さとなるまで先端側ピンを徐々に押入することにより、突合せ部上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。また、回転ツールを突合せ部上で移動させつつ所定の深さとなるまで先端側ピンを徐々に押入することにより、突合せ部上の一点で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。また、回転ツールを終了位置まで移動させながら所定の深さから先端側ピンを徐々に引き抜くことにより、突合せ部上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。また、回転ツールを突合せ部上で移動させつつ所定の深さから先端側ピンを徐々に引き抜くことにより、突合せ部上の一点で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。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、バリの発生を低減することができる。 According to such a manufacturing method, the rotary tool is moved to a position overlapping the butt portion and the tip side pin is gradually pushed in until it reaches a predetermined depth, thereby preventing the frictional heat from becoming excessive on the butt portion. be able to. Further, by gradually pushing the tip side pin until it reaches a predetermined depth while moving the rotation tool on the butt portion, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive at one point on the butt portion. Further, by gradually pulling out the tip side pin from a predetermined depth while moving the rotation tool to the end position, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on the butt portion. Further, by gradually pulling out the tip side pin from a predetermined depth while moving the rotation tool on the butt portion, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive at one point on the butt portion. Further, since the plastic fluid material can be pressed on the outer peripheral surface of the base end side pin, the occurrence of burrs can be reduced.
また、前記蓋板挿入工程の前に、前記凹溝に熱媒体用管を挿入する熱媒体用管挿入工程を備えることが好ましい。かかる製造方法によれば、熱媒体用管を備えた伝熱板を容易に製造することができる。 Further, it is preferable to include a heat medium tube inserting step of inserting the heat medium tube into the concave groove before the lid plate inserting step. According to such a manufacturing method, a heat transfer plate provided with a heat medium tube can be easily manufactured.
また、前記本接合工程において、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させる際、前記先端側ピンの平坦面が前記蓋溝の底面に接触していることが好ましい。かかる製造方法によれば、ベース部材と蓋板との接合強度を向上させることができる。 Further, in the main joining step, when the rotating tool is relatively moved along the butt portion, it is preferable that the flat surface of the tip end side pin is in contact with the bottom surface of the lid groove. According to such a manufacturing method, the joint strength between the base member and the lid plate can be improved.
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。かかる製造方法によれば、本接合工程におけるベース部材及び蓋板の位置ずれや、ベース部材と蓋板との間の目開きを防ぐことができる。 Further, it is preferable to include a temporary joining step of temporarily joining the butt joints before the main joining step. According to such a manufacturing method, it is possible to prevent the base member and the lid plate from being displaced in the main joining process and the opening between the base member and the lid plate.
また、前記仮接合工程において、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、当該基端側ピンのテーパー角度は、当該先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、当該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、当該基端側ピンの外周面をベース部材の表面及び蓋板の表面に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。 Further, in the temporary joining step, the rotary tool used for friction stir welding includes a proximal end side pin and a distal end side pin, and the taper angle of the proximal end side pin is larger than the taper angle of the distal end side pin. A stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin, and friction stir welding 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 surface of the lid plate. Is preferable.
かかる製造方法によれば、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を押さえることができるため、バリの発生を低減するとともに、好適に接合することができる。 According to such a manufacturing method, since the base member and the lid plate can be pressed by the outer peripheral surface of the base end side pin having a large taper angle, the occurrence of burrs can be reduced and the bonding can be preferably performed.
本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、バリの発生を低減するとともに、回転ツールの押入又は離脱の際に発生する摩擦熱を抑制して好適に接合することができる。 According to the method for manufacturing a heat transfer plate according to the present invention, it is possible to reduce the generation of burrs and suppress the frictional heat generated when the rotating tool is pushed in or out, and to join the heat transfer plate preferably.
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、本発明の実施形態における接合方法で用いる本接合用回転ツール(回転ツール)Fについて説明する。本接合用回転ツールF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, the main joining rotation tool (rotation tool) F used in the joining method in the embodiment of the present invention will be described. The rotary tool F for main joining is a tool used for friction stir welding. As shown in FIG. 1, the rotary tool F for main joining is formed of, for example, tool steel, and is mainly composed of a base shaft portion F1, a base end side pin F2, and a tip end side pin F3. The base shaft portion F1 has a columnar shape and is a portion connected to the main shaft of the friction stir welder.
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、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。 The base end side pin F2 is continuous with the base shaft portion F1 and is tapered toward the tip end. The proximal end side pin F2 has a truncated cone shape. The taper angle A of the base end side pin F2 may be appropriately set, and is, for example, 135 to 160 °. If the taper angle A is less than 135 ° or exceeds 160 °, the joint surface roughness after friction stir welding becomes large. The taper angle A is larger than the taper angle B of the tip side pin F3, which will be described later. As shown in FIG. 2, a stepped pin step portion F21 is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin F2 over the entire height direction. The pin step portion F21 is formed in a spiral shape in a clockwise or counterclockwise direction. That is, the pin step portion F21 has a spiral shape when viewed in a plane and a step shape when viewed from a side surface. In the present embodiment, in order to rotate the main joint rotation tool F clockwise, the pin step portion F21 is set counterclockwise from the base end side to the tip end side.
なお、本接合用回転ツール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。 When the rotation tool F for main joining is rotated counterclockwise, it is preferable to set the pin step portion F21 clockwise from the base end side to the tip end side. As a result, the plastic fluid material is guided to the tip side by the pin step portion F21, so that the metal overflowing to the outside of the metal member to be joined can be reduced. The pin step portion F21 is composed of a step bottom surface F21a and a step side surface F21b. The distance X1 (horizontal distance) between the vertices F21c and F21c of the adjacent pin step portions F21 is appropriately set according to the step angle C and the 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ピン段差部F21の数)も減少する。 The height Y1 of the step side surface F21b may be appropriately set, and is set to, for example, 0.1 to 0.4 mm. If the height Y1 is less than 0.1 mm, the joint surface roughness becomes large. On the other hand, when the height Y1 exceeds 0.4 mm, the joint surface roughness tends to increase, and the number of effective step portions (the number of pin step portions F21 in contact with the metal member to be joined) 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。 The step angle C formed by the step bottom surface F21a and the step side surface F21b may be appropriately set, but is set to, for example, 85 to 120 °. The step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane in this embodiment. The step bottom surface F21a may be inclined in the range of -5 ° to 15 ° with respect to the horizontal plane from the rotation axis of the tool toward the outer peripheral direction (minus is downward with respect to the horizontal plane, plus is with respect to the horizontal plane). Above). 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 fluid does not stay inside the pin step portion F21 and adhere to the outside during friction stir welding. The surface roughness of the joint is appropriately set so that the plastic fluid material can be pressed by the step bottom surface F21a to reduce the roughness of the joint surface.
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F4になっている。平坦面F4は、ツールの回転軸に対して垂直になっている。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 continuously formed on the proximal end side pin F2. The tip side pin F3 has a truncated cone shape. The tip of the tip side pin F3 is a flat surface F4. The flat surface F4 is perpendicular to the rotation axis of the tool. The taper angle B of the tip end side pin F3 is smaller than the taper angle A of the base end side pin F2. As shown in FIG. 2, a spiral groove F31 is engraved on the outer peripheral surface of the tip end side pin F3. The spiral groove F31 may be clockwise or counterclockwise, but in the present embodiment, the spiral groove F31 is carved counterclockwise from the base end side to the tip end side in order to rotate the main joint rotation tool F clockwise.
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。 When the rotation tool F for main joining is rotated counterclockwise, it is preferable to set the spiral groove F31 clockwise from the base end side to the tip end side. As a result, the plastic fluid material is guided to the tip side by the spiral groove F31, so that the metal overflowing to the outside of the metal member to be joined can be reduced. The spiral groove F31 is composed of a spiral bottom surface F31a and a spiral side surface F31b. The distance (horizontal distance) between the vertices F31c and F31c of the adjacent spiral grooves F31 is defined as the length X2. The height of the spiral side surface F31b is defined as the height Y2. The spiral angle D composed of the spiral bottom surface F31a and the spiral side surface F31b is formed at, for example, 45 to 90 °. The spiral groove F31 has a role of increasing 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、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。
The design of the rotary tool F for joining can be changed as appropriate.
FIG. 3 is a side view showing a first modification of the rotation tool of the present invention. As shown in FIG. 3, in the main joint rotation 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 pin 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 fluid material stays in the pin step portion F21 during friction stir welding and escapes to the outside without adhering. ..
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、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。 FIG. 4 is a side view showing a second modification of the rotary tool for joining of the present invention. As shown in FIG. 4, in the main joint rotation tool FB according to the second modification, the step angle C of the pin step portion F21 is 115 °. The step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane. As described above, the step bottom surface F21a may be parallel to the horizontal plane, and the step angle C may be obtuse within the range in which the step bottom surface F21a functions as the pin 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 rotary tool for joining of the present invention. As shown in FIG. 5, in the main joint rotation tool FC according to the third modification, the step bottom surface F21a is inclined 10 ° upward 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 be inclined upward from the horizontal plane from the rotation axis of the tool toward the outer peripheral direction within a range in which the plastic fluid material can be pressed during friction stir welding. The same effect as that of the following embodiment can be obtained by the first to third modifications of the above-mentioned rotary tool for joining.
[第一実施形態]
次に、第一実施形態の伝熱板1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。
[First Embodiment]
Next, the
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連通している。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。ベース部材2と蓋板5とは摩擦攪拌接合で一体化されている。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
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、仮接合工程と、本接合工程とを行う。 Next, a method of manufacturing the heat transfer plate according to the first embodiment will be described. In the method for manufacturing a heat transfer plate, a preparation step, a lid plate insertion step, a temporary joining step, and a main joining step are performed.
図7A及び図7Bに示すように、準備工程は、ベース部材2及び蓋板5を用意する工程である。ベース部材2は、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してもよいし、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。蓋板5は、例えば、押出成形によって成形することができる。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the preparation step is a step 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の一対の側壁と蓋板5の一対の側面とが突き合わされてそれぞれ突合せ部J1,J2が形成される。突合せ部J1,J2には微細な隙間が形成されている。以降、突合せ部J1,J2のように、突き合わされた二つの面の間に微細な隙間が形成されている場合であっても、「突合せ部」と呼称する。隙間の幅は適宜設定すればよいが、例えば、0.1mm〜1.0mm程度である。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。なお、ベース部材2の表面2aは、幅方向の一方側を「表面2a1」、他方側を「表面2a2」と称して必要に応じて区別する。
As shown in FIG. 7B, the lid plate inserting step is a step of inserting the
図8及び図9に示すように、仮接合工程は、仮接合用回転ツールFDを用いて突合せ部J1,J2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FDは、本接合用回転ツールFと同じ構成になっており、基軸部F1Dと、基端側ピンF2Dと、先端側ピンF3Dとを備えている。仮接合用回転ツールFDは、本接合用回転ツールFよりも小型になっている。 As shown in FIGS. 8 and 9, the temporary joining step is a step of preliminarily performing friction stir welding with the butt portions J1 and J2 using the temporary joining rotary tool FD. The temporary joining rotation tool FD has the same configuration as the main joining rotation tool F, and includes a base shaft portion F1D, a base end side pin F2D, and a tip end side pin F3D. The temporary joining rotation tool FD is smaller than the main joining rotation tool F.
仮接合工程では、突合せ部J1上の延長方向の一方側に開始位置を設定するとともに、延長方向の他方側に終了位置を設定し、突合せ部J1の摩擦攪拌接合を行う。仮接合工程では、基端側ピンF2Dの外周面をベース部材2の表面2a及び蓋板5の表面5aに接触させた状態で摩擦攪拌接合を行う。仮接合用回転ツールFDの移動軌跡には、塑性化領域W1が形成される。突合せ部J2についても同じ要領で仮接合を行う。
In the temporary joining step, a start position is set on one side of the butt portion J1 in the extension direction, and an end position is set on the other side in the extension direction, and friction stir welding of the butt portion J1 is performed. In the temporary joining step, friction stir welding is performed in a state where the outer peripheral surface of the base end side pin F2D is in contact with the
なお、仮接合は、突合せ部J1,J2に対して連続的に行ってもよいし、断続的に行ってもよい。また、開始位置において、仮接合用回転ツールFDを移動させながら徐々に押入するようにしてもよい。また、終了位置において、仮接合用回転ツールFDを移動させながら徐々に引き抜くようにしてもよい。また、仮接合工程の開始位置及び終了位置をベース部材2の表面2aに設定してもよい。
The temporary joining may be continuously performed on the butt portions J1 and J2, or may be performed intermittently. Further, at the start position, the temporary joining rotation tool FD may be gradually pushed in while being moved. Further, at the end position, the temporary joining rotation tool FD may be gradually pulled out while being moved. Further, the start position and the end position of the temporary joining process may be set on the
本接合工程は、本接合用回転ツールFを用いて、突合せ部J1,J2に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。図9に示すように、本接合工程では、開始位置SP1から突合せ部J1上の中間点S1までの押入区間と、中間点S1から中間点S2までの本区間と、中間点S2から終了位置EP1までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。開始位置SP1は、ベース部材2の表面2a1において、突合せ部J1から離間する位置に設定されている。本実施形態では、開始位置SP1と中間点S1とを結ぶ線分と、突合せ部J1とのなす角度が鈍角となる位置に設定している。
The main joining step is a step of performing friction stir welding to the butt portions J1 and J2 by using the main joining rotary tool F. As shown in FIG. 9, in the main joining step, the intrusion section from the start position SP1 to the intermediate point S1 on the butt portion J1, the main section from the intermediate point S1 to the intermediate point S2, and the intermediate point S2 to the end position EP1. The three sections of the detachment section up to are continuously rubbed and agitated. The start position SP1 is set at a position on the surface 2a1 of the
本接合工程の押入区間では、図10に示すように、開始位置SP1から中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、右回転させた先端側ピンF3を開始位置SP1に挿入し、中間点S1まで移動させる。この際、図10に示すように、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンF3を徐々に押し入れていく。つまり、本接合用回転ツールFを一ヶ所に留まらせることなく、本接合用回転ツールFを突合せ部J1に移動させながら徐々に下降させていく。 In the closet section of the main joining step, as shown in FIG. 10, friction stir welding is performed from the start position SP1 to the intermediate point S1. In the closet section, the tip side pin F3 rotated clockwise is inserted into the start position SP1 and moved to the intermediate point S1. At this time, as shown in FIG. 10, the tip side pin F3 is gradually pushed in so as to reach a preset "predetermined depth" by at least reaching the intermediate point S1. That is, the main joint rotation tool F is gradually lowered while being moved to the butt portion J1 without staying at one place.
中間点S1に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。図10及び図11に示すように、本区間では、先端側ピンF3の回転中心軸と突合せ部J1とが重なるように本接合用回転ツールFを移動させる。「所定の深さ」とは、突合せ部J1の本区間において、先端側ピンF3の差し込む深さを言う。本区間では、先端側ピンF3の「所定の深さ」を、先端側ピンF3の平坦面F4が蓋溝4の底面4aに達するように設定する。なお、先端側ピンF3の「所定の深さ」は、適宜設定すればよく、例えば、先端側ピンF3が底面4aに達しないように設定してもよい。
When the intermediate point S1 is reached, the process proceeds to friction stir welding in this section as it is. As shown in FIGS. 10 and 11, in this section, the main joint rotation tool F is moved so that the rotation center axis of the tip side pin F3 and the butt portion J1 overlap. The "predetermined depth" refers to the depth at which the tip end side pin F3 is inserted in this section of the butt portion J1. In this section, the "predetermined depth" of the tip side pin F3 is set so that the flat surface F4 of the tip side pin F3 reaches the bottom surface 4a of the
図9及び図12に示すように、本接合用回転ツールFが中間点S2に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、図12に示すように、中間点S2から終了位置EP1に向かうまでの間に先端側ピンF3を徐々に上方に移動させて、終了位置EP1でベース部材2から先端側ピンF3を離脱させる。つまり、本接合用回転ツールFを一ヶ所に留まらせることなく、本接合用回転ツールFを終了位置EP1に移動させながら徐々に引き抜いていく(上昇させていく)。本実施形態の終了位置EP1は、終了位置EP1と中間点S2とが結ぶ線分と突合せ部J1とでなす角度が鈍角となる位置に設定する。本接合用回転ツールFの移動軌跡には塑性化領域W1が形成される。
As shown in FIGS. 9 and 12, when the rotary tool F for main joining reaches the intermediate point S2, the process shifts to the detachment section as it is. In the detachment section, as shown in FIG. 12, the tip side pin F3 is gradually moved upward from the intermediate point S2 toward the end position EP1, and the tip side pin F3 is moved from the
本接合工程では、突合せ部J2に対しても、開始位置SP2、終了位置EP2、中間点S1,S2を設定し、突合せ部J1と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。 In this joining step, the start position SP2, the end position EP2, and the intermediate points S1 and S2 are set for the butt portion J2, and friction stir welding is performed in the same manner as the butt portion J1.
以上説明した本実施形態に係る伝熱板の製造方法によれば、本接合工程の押入区間では、本接合用回転ツールFを開始位置SP1,SP2から突合せ部J1,J2と重複する位置まで移動させながら所定の深さとなるまで先端側ピンF3を徐々に押入することにより、突合せ部J1,J2上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。 According to the heat transfer plate manufacturing method according to the present embodiment described above, in the indentation section of the main joining step, the main joining rotary tool F is moved from the start positions SP1 and SP2 to the position overlapping the butt portions J1 and J2. By gradually pushing the tip side pin F3 until the depth reaches a predetermined depth, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on the butt portions J1 and J2.
同様に、本接合工程の離脱区間では、本接合用回転ツールFを突合せ部J1,J2と重複する位置から終了位置EP1,EP2まで移動させながら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、突合せ部J1,J2上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。このように突合せ部J1,J2上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことにより、突合せ部J1,J2の接合不良を防ぐことができる。 Similarly, in the detachment section of the main joining step, the tip side pin F3 is gradually raised from a predetermined depth while moving the main joining rotation tool F from the position overlapping the butt portions J1 and J2 to the end positions EP1 and EP2. By letting it separate, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on the butt portions J1 and J2. By preventing the frictional heat from becoming excessive on the butt portions J1 and J2 in this way, it is possible to prevent poor joining of the butt portions J1 and J2.
また、従来の伝熱板の製造方法では、ベース部材の端部に別途タブ材を設け、回転ツールの開始位置及び終了位置をタブ材に設定することも行われていた。しかし、本実施形態によれば、タブ材は不要となるため、部品点数を少なくすることができるとともに、工数を少なくすることができる。 Further, in the conventional method of manufacturing a heat transfer plate, a tab material is separately provided at the end of the base member, and the start position and the end position of the rotation tool are set to the tab material. However, according to the present embodiment, since the tab material is not required, the number of parts can be reduced and the man-hours can be reduced.
また、本実施形態に係る本接合工程では、基端側ピンF2の外周面をベース部材2の表面2a及び蓋板5の表面5aに接触させた状態で摩擦攪拌を行うため、バリの発生を低減することができる。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(ベース部材2の表面2a及び蓋板5の表面5a)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。
Further, in the main joining step according to the present embodiment, since friction stir welding is performed in a state where the outer peripheral surface of the base end side pin F2 is in contact with the
また、本接合工程では、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を行うため、接合部が金属不足になることを防ぐとともに、塑性流動材を突合せ部J1,J2の隙間に押し込み充填することができる。換言すると、本接合工程のように、突合せ部J1,J2に隙間を設ける場合でも、突合せ部J1,J2に確実に塑性流動材を充填させることができる。これにより、ベース部材2の蓋溝4及び蓋板5の成形精度が高くなくても、好適に接合することができる。
Further, in this joining step, friction stir welding is performed while pressing the
また、本接合工程において、先端側ピンF3の平坦面F4を蓋溝4の底面4aに達するように設定することにより、ベース部材2と蓋板5との接合強度を高めることができる。
Further, in this joining step, the joining strength between the
また、仮接合工程を行うことにより、本接合工程におけるベース部材2及び蓋板5の位置ずれや、突合せ部J1,J2の目開きを防ぐことができる。また、仮接合工程は、溶接で行ってもよいし、他の回転ツールを用いてもよいが、仮接合用回転ツールFDの基端側ピンFD2の外周面をベース部材2の表面2a及び蓋板5の表面5aに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことで、バリの発生を抑制することができる。
Further, by performing the temporary joining step, it is possible to prevent the
なお、仮接合工程においても、開始位置において仮接合用回転ツールFDを移動させながら徐々に押入してもよい。また、仮接合工程においても、終了位置において仮接合用回転ツールFDを移動させながら徐々に離脱させてもよい。 In the temporary joining step as well, the temporary joining rotary tool FD may be gradually pushed in while moving at the start position. Further, also in the temporary joining step, the temporary joining rotation tool FD may be gradually separated while being moved at the end position.
また、本接合工程において、開始位置SP1,SP2の位置は適宜設定すればよいが、開始位置SP1,SP2と突合せ部J1,J2とのなす角度が鈍角となるように設定することにより、中間点S1,S2で本接合用回転ツールFの移動速度を低下させることなくスムーズに本区間に移行させることができる。これにより、突合せ部J1,J2上で本接合用回転ツールFが停止又は移動速度が低下することにより、摩擦熱が過大となることを防ぐことができる。また、終了位置EP1,EP2においても、開始位置SP1,SP2と同じ要領で設定することで、本区間から離脱区間にスムーズに本接合用回転ツールFを移動させることができる。 Further, in the main joining step, the positions of the start positions SP1 and SP2 may be appropriately set, but by setting the angle formed by the start positions SP1 and SP2 and the butt portions J1 and J2 to be obtuse, the intermediate point is formed. In S1 and S2, it is possible to smoothly shift to the main section without reducing the moving speed of the main joining rotation tool F. As a result, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive due to the main joint rotation tool F stopping or the moving speed decreasing on the butt portions J1 and J2. Further, by setting the end positions EP1 and EP2 in the same manner as the start positions SP1 and SP2, the rotation tool F for main joining can be smoothly moved from the main section to the departure section.
なお、本接合工程では、本接合用回転ツールFの回転速度を一定としてもよいが、可変させてもよい。本接合工程の押入区間において、開始位置SP1における本接合用回転ツールFの回転速度をV1、中間点S1〜S2間における本接合用回転ツール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、突合せ部J1,J2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,SP2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。 In the main joining step, the rotation speed of the main joining rotation tool F may be constant, but may be changed. In the indentation section of the main joining process, assuming that the rotation speed of the main joining rotation tool F at the start position SP1 is V1 and the rotation speed of the main joining rotation tool F between the intermediate points S1 to S2 is V2, V1> V2 Good. The rotation speed V2 is a preset constant rotation speed in the butt portions J1 and J2. That is, at the start positions SP1 and SP2, the rotation speed may be set high, and the rotation speed may be gradually reduced in the closet section to shift to the main section.
また、本接合工程の離脱区間において、中間点S1〜S2間における本接合用回転ツール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本接合用回転ツール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,EP2に向けて徐々に回転数を上げながら本接合用回転ツールFを離脱させてもよい。本接合用回転ツールFを被接合金属部材に押し入れる際又は離脱させる際に、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。 Further, in the detachment section of the main joining step, the rotation speed of the main joining rotation tool F between the intermediate points S1 and S2 is V2, and the rotation speed of the main joining rotation tool F when the main joining rotation tool F is detached at the end position EP1 is V3. , V3> V2. That is, after shifting to the detachment section, the main joining rotation tool F may be detached while gradually increasing the rotation speed toward the end positions EP1 and EP2. When the rotary tool F for joining is pushed into or detached from the metal member to be welded, by setting as described above, a small pressing force in the indentation section or the detachment section can be compensated by the rotation speed. Friction stir welding can be preferably performed.
[第一実施形態の変形例]
次に、本発明の第一実施形態の変形例に係る伝熱板の製造方法について説明する。第一実施形態の変形例の伝熱板の製造方法は、図13に示すように、本接合工程の突合せ部J2の摩擦攪拌において、開始位置SP2及び終了位置EP2の位置をいずれも突合せ部J2上に設定する点で第一実施形態と相違する。第一実施形態の変形例では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Modified example of the first embodiment]
Next, a method for manufacturing a heat transfer plate according to a modified example of the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 13, in the method of manufacturing the heat transfer plate of the modified example of the first embodiment, in the friction stir welding of the butt portion J2 in the main joining step, the positions of the start position SP2 and the end position EP2 are both butt portions J2. It differs from the first embodiment in that it is set above. In the modified example of the first embodiment, the parts different from the first embodiment will be mainly described.
第一実施形態の変形例に係る伝熱板の製造方法では、準備工程と、載置工程と、本接合工程とを行う。準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同一である。 In the method for manufacturing a heat transfer plate according to a modified example of the first embodiment, a preparation step, a mounting step, and a main joining step are performed. The preparation step and the placement step are the same as those in the first embodiment.
本接合工程の突合せ部J1の摩擦攪拌については第一実施形態と同様に行う。第一実施形態の変形例では、突合せ部J2の摩擦攪拌において、図13に示すように、開始位置SP2及び終了位置EP2を突合せ部J2上に設定する。本接合工程では、開始位置SP2から中間点S1までの押入区間と、突合せ部J2上の中間点S1から中間点S2までの本区間と、中間点S2から終了位置EP2までの離脱区間の三つの区間を、先端側ピンF3の回転中心軸と突合せ部J2とが重なるようにして、連続して摩擦攪拌する。 Friction stir welding of the butt portion J1 in this joining step is performed in the same manner as in the first embodiment. In the modified example of the first embodiment, in the friction stir welding of the butt portion J2, the start position SP2 and the end position EP2 are set on the butt portion J2 as shown in FIG. In this joining step, there are three intrusion sections from the start position SP2 to the intermediate point S1, the main section from the intermediate point S1 to the intermediate point S2 on the butt portion J2, and the detachment section from the intermediate point S2 to the end position EP2. The section is continuously frictionally stirred so that the rotation center axis of the tip side pin F3 and the butt portion J2 overlap.
押入区間では、図13に示すように、開始位置SP2から中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、右回転させた先端側ピンF3を突合せ部J2上の開始位置SP2に挿入し、中間点S1まで移動させる。この際、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンF3を徐々に押し入れていく。つまり、本接合用回転ツールFを一ヶ所に留まらせることなく、突合せ部J2上で移動させながら徐々に下降させていく。中間点S1に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行し、本接合用回転ツールFを突合せ部J2上で移動させて行く。なお、所定の深さは第一実施形態と同様である。 In the closet section, as shown in FIG. 13, friction stir welding is performed from the start position SP2 to the intermediate point S1. In the closet section, the tip side pin F3 rotated clockwise is inserted into the start position SP2 on the butt portion J2 and moved to the intermediate point S1. At this time, the tip side pin F3 is gradually pushed in so as to reach a preset "predetermined depth" by at least reaching the intermediate point S1. That is, the rotary tool F for main joining is not stayed at one place, but is gradually lowered while being moved on the butt portion J2. When the intermediate point S1 is reached, the process shifts to friction stir welding in this section as it is, and the rotation tool F for main joining is moved on the butt portion J2. The predetermined depth is the same as that of the first embodiment.
図13に示すように、本接合用回転ツールFが中間点S2に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、中間点S2から突合せ部J2上の終了位置EP2に向かうまでの間に先端側ピンF3を所定の深さから徐々に上方に移動させて、終了位置EP2でベース部材2から先端側ピンF3を離脱させる。つまり、本接合用回転ツールFを一ヶ所に留まらせることなく、本接合用回転ツールFを突合せ部J2上で移動させながら徐々に引き抜いていく。
As shown in FIG. 13, when the main joint rotation tool F reaches the intermediate point S2, the process shifts to the detachment section as it is. In the detachment section, the tip side pin F3 is gradually moved upward from a predetermined depth between the intermediate point S2 and the end position EP2 on the butt portion J2, and the tip side from the
以上説明した第一実施形態の変形例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、本接合用回転ツールFを突合せ部J2上で移動させつつ所定の深さとなるまで先端側ピンF3を徐々に押入することにより、突合せ部J2上の一点で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。また、本接合用回転ツールFを突合せ部J2上で移動させつつ所定の深さから先端側ピンF3を徐々に引き抜くことにより、突合せ部J2上の一点で摩擦熱が過大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さえることができるため、バリの発生を低減することができる。 The modified example of the first embodiment described above can also achieve substantially the same effect as that of the first embodiment. Further, by gradually pushing the tip side pin F3 until it reaches a predetermined depth while moving the rotary tool F for main joining on the butt portion J2, the frictional heat becomes excessive at one point on the butt portion J2. Can be prevented. Further, by gradually pulling out the tip side pin F3 from a predetermined depth while moving the rotary tool F for main joining on the butt portion J2, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive at one point on the butt portion J2. Can be done. Further, since the plastic fluid material can be pressed on the outer peripheral surface of the base end side pin F2, the occurrence of burrs can be reduced.
また、第一実施形態の変形例のように開始位置SP2と終了位置EP2とを突合せ部J2上に設定すれば、表面2a2に残存する塑性化領域Wを小さくすることができる。なお、第一実施形態の変形例では、突合せ部J1の摩擦攪拌においても、突合せ部J1上に開始位置SP1及び終了位置EP1を設定してもよい。 Further, if the start position SP2 and the end position EP2 are set on the butt portion J2 as in the modified example of the first embodiment, the plasticized region W remaining on the surface 2a2 can be reduced. In the modified example of the first embodiment, the start position SP1 and the end position EP1 may be set on the butt portion J1 also in the friction stir welding of the butt portion J1.
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係る伝熱板の製造方法について説明する。本実施形態の伝熱板1Bは、熱媒体用管6を備えている点で第一実施形態の伝熱板1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 method for manufacturing the heat transfer plate according to the second embodiment of the present invention will be described. The
本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。本実施形態の準備工程、蓋板挿入工程、仮接合工程、本接合工程は第一実施形態と同一である。本実施形態の製造方法は、熱媒体用管挿入工程を行う点で、第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。 In the method for manufacturing a heat transfer plate according to the present embodiment, a preparation step, a tube insertion step for a heat medium, a lid plate insertion step, a temporary joining step, and a main joining step are performed. The preparation step, the lid plate insertion step, the temporary joining step, and the main joining step of the present embodiment are the same as those of the first embodiment. The manufacturing method of this embodiment is different from that of the first embodiment in that a tube insertion step for a heat medium is performed. In this embodiment, the parts different from the first embodiment will be mainly described.
図14Bに示すように、熱媒体用管挿入工程は、準備工程で用意したベース部材2(図14A参照)の凹溝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. 14B, the heat medium tube inserting step is a step of inserting the
本実施形態の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、図14Bに示すような空隙部Qが形成される。このように空隙部Qが形成されている場合、本接合工程によって、図15のように空隙部Qを埋めてもよい。蓋溝4及び蓋板5の幅を狭くすることで、突合せ部J1,J2の位置を熱媒体用管6及び空隙部Qに近接させるとともに、本接合工程において、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に流入させることができる。このとき、基端側ピンF2の外周面で、ベース部材2の表面2a1,2a2及び蓋板5の表面5aを押さえながら摩擦攪拌を行うため、塑性流動材を確実に空隙部Qに押し込み充填することができる。塑性流動材を空隙部Qに流入させることにより、熱媒体用管6の周囲が金属で充填されるため、伝熱板1Bの水密性及び気密性をより高めることができる。
When the
本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1Bを容易に製造することができる。
The effect of substantially the same as that of the first embodiment can be obtained by the method of manufacturing the heat transfer plate according to the present 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。
Further, for example, the shapes of the
1,1A,1B 伝熱板
2 ベース部材
3 凹溝
4 蓋溝
5 蓋板
6 熱媒体用管
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
FD 仮接合用回転ツール
J1,J2 突合せ部
W,W1 塑性化領域
SP1,SP2 開始位置
EP1,EP2 終了位置
S1,S2 中間点
1,1A, 1B
F2 Base end side pin F3 Tip side pin FD Rotation tool for temporary joining J1, J2 Butt part W, W1 Plasticization area SP1, SP2 Start position EP1, EP2 End position S1, S2 Midpoint
Claims (8)
前記突合せ部に沿って、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、前記突合せ部に対し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、回転する前記先端側ピンを前記ベース部材の表面に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸を前記突合せ部と重複する位置まで移動させつつ所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入し、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させる際、前記基端側ピンの外周面と前記ベース部材の表面及び前記蓋板の表面とを接触させつつ、摩擦攪拌によって生じた塑性流動材を前記基端側ピンの外周面によって前記隙間に押し込み充填することを特徴とする伝熱板の製造方法。 A lid plate is inserted into a lid groove formed around a concave groove that opens on the surface of a base member, and a butt plate is formed while providing a gap between a side wall of the lid groove and a side surface of the lid plate. Insertion process and
Includes a main joining step in which a rotary tool provided with a base end side pin and a tip end side pin is relatively moved along the butt portion to perform friction stir welding with respect to the butt portion.
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, after inserting the rotating tip side pin into the start position set on the surface of the base member, the rotation center axis of the rotation tool is moved to a position overlapping the butt portion to a predetermined depth. When the tip end side pin is gradually pushed in until the pin becomes, and the rotation tool is relatively moved along the abutting portion, the outer peripheral surface of the base end side pin, the surface of the base member, and the surface of the lid plate are brought into contact with each other. A method for manufacturing a heat transfer plate, characterized in that the plastic fluid material generated by frictional stirring is pushed into the gap by the outer peripheral surface of the base end side pin while being brought into contact with each other.
前記突合せ部に沿って、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、前記突合せ部に対し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、前記突合せ部上に設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入し、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させる際、前記基端側ピンの外周面と前記ベース部材の表面及び前記蓋板の表面とを接触させつつ、摩擦攪拌によって生じた塑性流動材を前記基端側ピンの外周面によって前記隙間に押し込み充填することを特徴とする伝熱板の製造方法。 A lid plate is inserted into a lid groove formed around a concave groove that opens on the surface of a base member, and a butt plate is formed while providing a gap between a side wall of the lid groove and a side surface of the lid plate. Insertion process and
Includes a main joining step in which a rotary tool provided with a base end side pin and a tip end side pin is relatively moved along the butt portion to perform friction stir welding with respect to the butt portion.
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 is inserted from the start position set on the butt portion, and the tip side pin is gradually pushed into the butt portion while moving in the traveling direction until it reaches a predetermined depth. When the rotating tool is relatively moved along the base end side, the plastic fluid material generated by friction stir is brought into contact with the outer peripheral surface of the base end side pin, the surface of the base member, and the surface of the lid plate. A method for manufacturing a heat transfer plate, which comprises pressing and filling the gap with an outer peripheral surface of a pin.
前記突合せ部に沿って、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、前記突合せ部に対し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、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させる際、前記基端側ピンの外周面と前記ベース部材の表面及び前記蓋板の表面とを接触させつつ、摩擦攪拌によって生じた塑性流動材を前記基端側ピンの外周面によって前記隙間に押し込み充填し、前記ベース部材の表面に終了位置を設定し、前記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ベース部材から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記ベース部材から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする伝熱板の製造方法。 A lid plate is inserted into a lid groove formed around a concave groove that opens on the surface of a base member, and a butt plate is formed while providing a gap between a side wall of the lid groove and a side surface of the lid plate. Insertion process and
Includes a main joining step in which a rotary tool provided with a base end side pin and a tip end side pin is relatively moved along the butt portion to perform friction stir welding with respect to the butt portion.
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, when the rotary tool is relatively moved along the butt portion, the outer peripheral surface of the base end side pin is brought into contact with the surface of the base member and the surface of the lid plate by friction stirring. The generated plastic fluid material is pushed into the gap by the outer peripheral surface of the base end side pin to fill the gap, an end position is set on the surface of the base member, friction stir welding is performed on the butt portion, and then the rotation tool is terminated. A method for manufacturing a heat transfer plate, characterized in that the tip side pin is gradually pulled out from the base member while being moved to a position, and the rotating tool is separated from the base member at the end position.
前記突合せ部に沿って、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、前記突合せ部に対し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、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させる際、前記基端側ピンの外周面と前記ベース部材の表面及び前記蓋板の表面とを接触させつつ、摩擦攪拌によって生じた塑性流動材を前記基端側ピンの外周面によって前記隙間に押し込み充填し、前記突合せ部上に終了位置を設定し、前記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ベース部材及び前記蓋板から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記ベース部材及び前記蓋板から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする伝熱板の製造方法。 A lid plate is inserted into a lid groove formed around a concave groove that opens on the surface of a base member, and a butt plate is formed while providing a gap between a side wall of the lid groove and a side surface of the lid plate. Insertion process and
Includes a main joining step in which a rotary tool provided with a base end side pin and a tip end side pin is relatively moved along the butt portion to perform friction stir welding with respect to the butt portion.
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, when the rotary tool is relatively moved along the butt portion, the outer peripheral surface of the base end side pin is brought into contact with the surface of the base member and the surface of the lid plate by friction stirring. The generated plastic fluid material is pushed into the gap by the outer peripheral surface of the base end side pin to fill the gap, an end position is set on the butt portion, and after friction stir welding with the butt portion, the rotation tool is placed in the end position. A method for manufacturing a heat transfer plate, characterized in that the tip side pin is gradually pulled out from the base member and the lid plate while being moved to, and the rotary tool is separated from the base member and the lid plate at the end position. ..
当該基端側ピンの外周面をベース部材の表面及び蓋板の表面に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項7に記載の伝熱板の製造方法。 In the temporary joining step, the rotary tool used for friction stir welding includes a proximal end side pin and a distal end side pin, and the taper angle of the proximal end side pin is larger than the taper angle of the distal end side pin. A stepped step is formed on the outer peripheral surface of the end pin.
The method for manufacturing a heat transfer plate according to claim 7, wherein the friction stir welding 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 surface of the lid plate.
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