JP2021112748A - Manufacturing method of liquid-cooled jacket - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid-cooled jacket.
摩擦攪拌接合を利用した液冷ジャケットの製造方法が行われている。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。
A method for manufacturing a liquid-cooled jacket using friction stir welding is used. For example,
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、回転ツールを、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたアームロボットに取り付けるなどして、回転ツールの回転中心軸の角度や挿入位置を変更・調整する必要がある。このため回転ツールを駆動させるための装置等の付帯設備に費用がかかり、結果的に製造コストが高くなるという問題がある。
In the invention according to
このような観点から、本発明は、液冷ジャケットを低コストで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。 From such a viewpoint, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a liquid-cooled jacket capable of manufacturing the liquid-cooled jacket at low cost.
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、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、前記段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成した前記ジャケット本体と、前記段差側面の高さよりも大きい厚みを有する前記封止体と、を準備する準備工程と、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段差側面と前記封止体の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記周壁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四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少なくとも前記封止体の表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第一突合せ部に沿って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。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a jacket body having a bottom, a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom, and a support column rising from the bottom, and a sealing body for sealing the opening of the jacket body. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which the jacket body and the sealing body are joined by frictional stirring. The rotary tool used in frictional stirring includes a proximal end side pin and a distal end side pin, and the proximal end side is provided. The taper angle of the pin is larger than the taper angle of the tip end side pin, a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin, and a step portion is formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion. A jacket body having a bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface toward the opening, and a sealing body having a thickness larger than the height of the stepped side surface are prepared. By placing the sealing body on the jacket body, the stepped side surface of the peripheral wall portion and the side surface of the sealing body are abutted to form the first abutting portion, and the step bottom surface of the peripheral wall portion is formed. And the back surface of the sealing body are overlapped to form a second butt portion, and the end surface of the support column and the back surface of the sealing body are overlapped to form a fourth butt portion. The tip end side pin of the rotation tool is inserted into the first abutting portion, and the outer peripheral surface of the base end side pin is at least sealed while the tip end side pin is in contact with the peripheral wall portion and the sealing body. A first joining step in which the first butt portion is rubbed and agitated by making a relative circumference along the first butt portion at a predetermined depth along the first butt portion in a state of being in contact with the surface of the body. In the first main joining step, the bottom portion of the jacket body and the surface of the sealing body are pressed and held by a pair of holding portions from both outer sides, and the holding portions are used. It is characterized in that the jacket body and the sealing body are rotated or moved in parallel to frictionally stir the jacket body and the sealing body.
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、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、前記段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成するとともに、前記支柱の先端に支柱の段差底面と前記支柱の段差底面から立ち上がる支柱の段差側面とを有する支柱段差部を形成した前記ジャケット本体と、前記段差側面の高さよりも大きい厚みを有する前記封止体と、を準備する準備工程と、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段差側面と前記封止体の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記周壁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わせて第三突合せ部を形成し、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第四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少なくとも前記封止体の表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第一突合せ部に沿って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。 Further, the present invention includes a jacket body having a bottom portion, a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, and a support column rising from the bottom portion, and a hole into which the tip of the support column is inserted, and seals the opening of the jacket body. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, which is composed of a sealing body and joins the jacket body and the sealing body by frictional stirring. 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, and the peripheral wall portion is provided. A peripheral wall step portion having a step bottom surface and a step side surface rising from the step bottom surface toward the opening is formed on the inner peripheral edge of the column, and from the step bottom surface of the column and the step bottom surface of the column at the tip of the column. A preparatory step for preparing the jacket body having the stepped side surface of the strut having the stepped side surface of the strut and the sealing body having a thickness larger than the height of the stepped side surface, and the sealing on the jacket body. By placing the body, the stepped side surface of the peripheral wall portion and the side surface of the sealing body are abutted to form a first abutting portion, and the stepped bottom surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body are overlapped with each other. A second butt portion is formed, and a third butt portion is formed by abutting the step side surface of the support column and the hole wall of the hole portion, and the step bottom surface of the support column and the back surface of the sealing body are overlapped with each other. In the mounting step of forming the fourth butt portion, the tip side pin of the rotating tool is inserted into the first butt portion, and the tip end side pin is brought into contact with the peripheral wall portion and the sealing body. With the outer peripheral surface of the base end side pin in contact with at least the surface of the sealing body, the peripheral surface is relatively made to go around the first butt portion at a predetermined depth along the first butt portion. In the first joining step, which includes a first joining step of rubbing and stirring the first butt portion, the bottom portion of the jacket body and the surface of the sealing body are pressed from both outer sides by a pair of holding portions. The jacket body and the sealing body are rotated or moved in parallel using the holding portion to frictionally stir the jacket body and the sealing body.
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。 According to such a manufacturing method, the jacket body and the sealing body are rotated or translated while the bottom of the jacket body and the surface of the sealing body are held by the pair of holding portions, so that the jacket body and the sealing body are held during the first joining step. The part and the rotation tool do not interfere. That is, the jig for positioning the jacket body and the sealing body does not hinder the movement of the rotating tool. As a result, the man-hours can be reduced and friction stir welding can be easily performed.
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四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前記第三突合せ部に挿入し、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第三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。
Further, the tip end side pin of the rotating tool is inserted from the surface of the sealing body, and the tip end side pin is brought into contact with only the sealing body or the sealing body and the support column. It is preferable to further include a second joining step of frictionally agitating the fourth butt portion by relatively moving the rotating tool with the outer peripheral surface of the side pin in contact with the surface of the sealing body. ..
Further, the tip end side pin of the rotating tool is inserted into the third butt portion, and the outer peripheral surface of the base end side pin is at least sealed while the tip end side pin is in contact with the sealing body and the support column. It is preferable to further include a second joining step in which the rotating tool is relatively moved in contact with the surface of the stop body to frictionally stir the third butt portion.
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。 According to such a manufacturing method, the bonding strength can be increased.
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。
Further, it is preferable to perform the second main joining step after the first main joining step.
Further, it is preferable to perform the first main joining step after the second main joining step.
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前記回転ツールを終了位置まで相対移動させることが好ましい。 Further, in the first main joining step, the rotation tool is rotated at a predetermined rotation speed to perform frictional stirring, and when the tip end side pin is separated in the first main joining step, the rotation speed is higher than the predetermined rotation speed. It is preferable to move the rotation tool relative to the end position while gradually increasing the rotation speed.
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相対移動させることが好ましい。 Further, in the first main joining step, the rotation tool is rotated at a predetermined rotation speed to perform frictional stirring, and when the tip end side pin is inserted in the first main joining step, the rotation speed is higher than the predetermined rotation speed. It is preferable that the tip end side pin is inserted in a rotated state at a high speed, and the pin is relatively moved to the first butt portion while gradually reducing the rotation speed.
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。 According to such a manufacturing method, friction stir welding can be preferably performed.
本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、液冷ジャケットを低コストで製造することができる。 According to the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the present invention, the liquid-cooled jacket can be manufactured at low cost.
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、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法で用いる回転ツールについて説明する。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、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 rotary tool used in the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the present embodiment will be described. The rotary tool is a tool used for friction stir welding. As shown in FIG. 1, the rotary tool F is made 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。 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 first embodiment, in order to rotate the rotation tool F clockwise, the pin step portion F21 is set counterclockwise from the base end side to the tip end side.
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。 When rotating the rotation tool F 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 that overflows 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の先端は回転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。 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 perpendicular to the rotation axis. 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 first embodiment, the spiral groove F31 is carved counterclockwise from the base end side to the tip end side in order to rotate the rotation tool F clockwise.
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。また、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。 When rotating the rotation tool F 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. Further, the rotation tool F may be attached to a robot arm having a rotation driving means such as a spindle unit at the tip thereof.
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。 The design of the rotation tool F 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 rotation tool FA according to the first modification, the step angle C formed by the step bottom surface F21a of the pin step portion F21 and the step side surface F21b 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。 FIG. 4 is a side view showing a second modification of the rotation tool of the present invention. As shown in FIG. 4, in the 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 rotation tool of the present invention. As shown in FIG. 5, in the 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 incline 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 rotation tool described above.
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。 In this embodiment, the rotation tool F is attached to a friction stir device that can move in the horizontal direction and the vertical direction. The rotation tool F may be attached to a robot arm having a rotation driving means such as a spindle unit at its tip.
[第一実施形態]
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。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 6, the liquid-cooled
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。
The
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。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。
The
周壁部11の端面となる端面11aには、ジャケット本体2の周壁部11の内周縁に沿って周壁段差部14が形成される。周壁段差部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とで構成される。段差底面14aは、端面11aから一段下がった位置に形成されている。段差底面14aは、支柱12の端面12aと同じ高さになっている。
On the
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の側面3cは、段差側面14bよりも大きいことが好ましい。すなわち、封止体3は、段差側面14bよりも大きい厚みを有する。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で形成されている。
The sealing
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。 Next, a method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the present embodiment will be described. In the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the present embodiment, a preparation step, a mounting step, a first main joining step, and a second main joining step are performed.
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。
The preparation step is a step of preparing the
載置工程は、図7に示すように、ジャケット本体2に形成される周壁段差部14に、封止体3を載置する工程である。周壁段差部14の段差側面14bと、封止体3の側面3cとが突き合わされて第一突合せ部J1が形成される。さらに、周壁段差部14の段差底面14aと、封止体3の裏面3bとが重ね合わされて第二突合せ部J2が形成される。また、支柱12の端面12aと、封止体3の裏面3bとが重ね合わされて第四突合せ部J4が形成される。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。
As shown in FIG. 7, the mounting step is a step of mounting the sealing
第一本接合工程は、図8〜図11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。図8に示すように、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。
As shown in FIGS. 8 to 11, the first main joining step is a step of friction stir welding the first butt portion J1 using the rotary tool F. In the first main joining step, a holding step and a friction stir welding step are performed. As shown in FIG. 8, in the holding step, the
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直線移動させることができる。
The holding
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、本実施形態の第一本接合工程では摩擦攪拌装置に対して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側を移動させることで、回転ツールFをジャケット本体2及び封止体3に対して相対的に移動させることにより摩擦攪拌を行う。
In the first main joining step, first, the rotary tool F attached to the friction stir welder is rotated clockwise. The position of the rotary tool F is fixed so as not to move with respect to the friction stir welding device in the first main joining step of the present embodiment. That is, the rotating tool F is not displaced, and the
次に、図8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、図9に示すように、封止体3の表面3a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。
Next, as shown in FIG. 8, a holding step of holding the jacket
押入区間は、図9に示すように、封止体3の表面3a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(図11参照)までの区間である。離脱区間は、中間点S2から封止体3の表面3aに設定された終了位置EP1(図11参照)までの区間である。
As shown in FIG. 9, the closet section is a section from the start position SP1 set on the
押入区間では、図10に示すように、開始位置SP1に回転ツールFの回転中心軸線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。 In the closet section, as shown in FIG. 10, the rotation tool F is arranged so that the rotation center axis Z of the rotation tool F is perpendicular to the start position SP1, and the tip side is reached to a predetermined depth while moving relative to the intermediate point S1. The pin F3 is gradually pushed in. When the rotation tool F reaches the intermediate point S1, the section shifts to this section as it is. A plasticized region W1 is formed in the movement locus of the rotation tool F.
また、中間点S1に達した際に、基端側ピンF2の外周面と封止体3の表面3aとが接触するように設定する。このとき、基端側ピンF2の外周面と周壁部11の端面11aが接していてもよい。さらに、先端側ピンF3の平坦面F4が段差底面14aを突き抜けるように設定する。そして、そのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。
Further, when the intermediate point S1 is reached, the outer peripheral surface of the base end side pin F2 and the
本区間では、回転ツールFの回転中心軸線Zと周壁部11の端面11a及び封止体3の表面3aとが垂直となるようにしつつ、所定の深さを維持した状態で、回転ツールFを第一突合せ部J1に沿って相対移動させてジャケット本体2及び封止体3の廻りを一周させる。回転ツールFが中間点S2に達したら、そのまま離脱区間に移行する。所定の深さとは、第一突合せ部J1上の中間点S1から中間点S2までの本区間において、先端側ピンF3を差し込む深さを言う。本実施形態では、先端側ピンF3の先端が段差底面14aに達するように所定の深さを設定しているが、先端側ピンF3の先端が段差底面14aと接触しない程度に所定の深さを設定してもよい。
In this section, the rotation tool F is moved while maintaining a predetermined depth while keeping the rotation center axis Z of the rotation tool F, the
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。ジャケット本体2及び封止体3の角部を除いた辺部においては、保持部22,22を平行移動させながら回転ツールFを相対移動させる。本区間では、先端側ピンF3を周壁部11及び封止体3に接触させ、基端側ピンF2の外周面と封止体3の表面3aとが接触するように摩擦攪拌を行う。
At the corners of the
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。
In the detachment section, as shown in FIG. 11, while moving relative to the end position EP1 from the intermediate point S2, the tip side pin F3 is gradually pulled out and detached at the end position EP1. When the first main joining step is completed, the holding device is detached from the
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、第四突合せ部J4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、基端側ピンF2の外周面と封止体3の表面3aとが接触するように摩擦攪拌を行う。第二本接合工程において、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。
As shown in FIG. 12, the second main joining step is a step of friction stir welding the sealing
本実施形態では、先端側ピンF3の先端の平坦面F4が支柱12の端面12aに達するようにしているが、先端側ピンF3と封止体3のみとを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四突合せ部J4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。
In the present embodiment, the flat surface F4 at the tip of the tip side pin F3 reaches the
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るとともに、第一本接合工程を容易に行うことができ、製造コストを削減することができる。
According to the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the first embodiment described above, the jacket main body is held in a state where the
また、本実施形態に係る第一本接合工程によれば、封止体3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。
Further, according to the first joining step according to the present embodiment, since the plate thickness of the sealing
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、第四突合せ部J4をより確実に接合することができる。
Further, the joining strength can be increased by performing the second joining step. In the second main joining step, if the tip end side pin F3 is brought into contact with the
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、周壁部11の端面11aに設定してもよい。
Here, the start position SP1 may be set on the first butt portion J1 and the rotation tool F may be inserted vertically to perform friction stir welding, but in this form, excessive frictional heat is generated at the start position SP1. It may occur and cause poor joining. On the other hand, as in the present embodiment, the start position SP1 is set at a position away from the first butt portion J1, and the first butt portion is gradually pushed in while being relatively moved toward the first butt portion J1. It is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on J1. The start position SP1 may be set on the
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、周壁部11の端面11aに設定してもよい。
Similarly, the end position EP1 may be set on the first butt portion J1 and the rotation tool F may be vertically detached at the end position EP1, but in this form, excessive frictional heat is generated at the end position EP1. However, there is a risk of poor joining. On the other hand, as in the present embodiment, the end position EP1 is set at a position away from the first butt portion J1 and gradually pulled out while moving relative to the first butt portion J1 on the first butt portion J1. It is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive. The end position EP1 may be set on the
また、開始位置SP1と第一突合せ部J1とを結ぶ直線と、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して過大な摩擦熱が発生して接合不良とな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を結ぶ直線と、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して過大な摩擦熱が発生して接合不良となるのを防ぐことができる。
Further, by setting the start position SP1 and the intermediate point S1 so that the angle formed by the straight line connecting the start position SP1 and the first butt portion J1 and the first butt portion J1 is an obtuse angle, the first butt portion J1 It is possible to prevent the relative movement of the rotation tool F from stopping or the movement speed from slowing down to generate excessive frictional heat, resulting in poor joining.
Similarly, by setting the end position EP1 and the intermediate point S2 so that the angle formed by the straight line connecting the end position EP1 and the first butt portion J1 and the first butt portion J1 is an obtuse angle, the first butt portion J1 It is possible to prevent the relative movement of the rotation tool F from stopping or the movement speed from slowing down to generate excessive frictional heat, resulting in poor joining.
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。 Further, in the first main joining step, since the start end and the end end of the plasticized region W1 on the first butt portion J1 are overlapped, the airtightness and watertightness can be improved.
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の移動軌跡が曲線となるように移動ルートを設定してもよい。曲線とは例えば、円弧状等である。また、本実施形態の第一本接合工程では、回転ツールFの位置を変位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。例えば、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。
The first main joining step may be performed after the second main joining step. Further, in the closet section and the withdrawal section, the movement route may be set so that the movement locus of the rotation tool F becomes a curve. The curve is, for example, an arc shape or the like. Further, in the first joining step of the present embodiment, the position of the rotating tool F is set not to be displaced, but the rotating tool F, the
また、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。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V2は、第一突合せ部J1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。 Further, in this joining step, the rotation speed of the rotation tool F may be constant or variable. In the indentation section of the main joining step, if the rotation speed of the rotation tool F at the start position SP1 is V1 and the rotation speed of the rotation tool F in this section is V2, V1> V2 may be satisfied. The rotation speed V2 is a preset constant rotation speed in the first butting portion J1. That is, at the start position SP1, 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、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。
Further, in the detachment section of the first main joining step, if the rotation speed of the rotation tool F in this section is V2 and the rotation speed of the rotation tool F when detached at the end position EP1 is V3, V3> V2 may be satisfied. That is, after shifting to the detachment section, the rotation tool F may be detached from the sealing
[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16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。
[Second Embodiment]
Next, a method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 13, the second embodiment is mainly different from the first embodiment in that the
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16が形成されている。支柱段差部16は、段差底面16aと、段差底面16aから立ち上がる段差側面16bが形成されている。段差底面16aは、周壁段差部14の段差底面14aと同じ高さ位置に形成されている。
The
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。
A
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。
In the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the second embodiment, a preparation step, a mounting step, a first main joining step, and a second main joining step are performed. The preparation step is a step of preparing the
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、周壁段差部14の段差底面14a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。周壁段差部14の段差側面14bと、封止体3Aの側面3cとが突き合わされて第一突合せ部J1が形成される。また、周壁段差部14の段差底面14aと、封止体3Aの裏面3bとが重ね合わされて第二突合せ部J2が形成される。また、支柱12の段差側面16b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(第三突合せ部)が形成される。また、支柱12の段差底面16aと封止体3Aの裏面3bとが重ね合わされて段差底面突合せ部J13(第四突合せ部)が形成される。封止体3Aの厚さは周壁段差部14の段差側面14bおよび、支柱12の段差側面16bの高さ寸法よりも大きくなっている。
As shown in FIG. 13, the mounting step is a step of mounting the sealing
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。本実施形態では、先端側ピンF3の先端の平坦面F4が支柱12の段差底面16aに達するように挿入深さを設定している。第二本接合工程において、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の先端の平坦面F4を支柱12の段差底面16aに接触しないように設定してもよい。
The first main joining step is the same as that of the first embodiment. In the second main joining step, the tip side pin F3 of the rotation tool F is inserted into the step side surface butt portion J12 and the step bottom surface butt portion J13, and the rotation tool F is relatively moved one or more turns along the step side surface butt portion J12. In the present embodiment, the insertion depth is set so that the flat surface F4 at the tip of the tip side pin F3 reaches the step
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、支柱12の段差側面16b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。
According to the second joining step according to the present embodiment described above, the
以上説明した第二実施形態に係る液冷ジャケット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。さらに、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。また、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上の一点で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。 The method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the second embodiment described above can also achieve substantially the same effect as that of the first embodiment. Further, although the embodiments of the present invention have been described above, the design can be appropriately changed within a range not contrary to the gist of the present invention. Further, in the first main joining step, the start position SP1 and the end position EP1 may be set on the first butt portion J1. Also in this case, in the closet section, it is preferable to perform friction stir while gradually pushing in while moving the rotary tool F relative to each other. Further, in the detachment section, it is preferable to perform friction stir while gradually pulling out the rotating tool F while moving it relative to each other. By doing so, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive at one point on the first butt portion J1.
1 液冷ジャケット
2 ジャケット本体
3 封止体
10 底部
11 周壁部
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
1 Liquid-cooled
Claims (8)
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、前記段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成した前記ジャケット本体と、前記段差側面の高さよりも大きい厚みを有する前記封止体と、を準備する準備工程と、
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段差側面と前記封止体の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記周壁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四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少なくとも前記封止体の表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第一突合せ部に沿って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。 The jacket body is composed of a bottom portion, a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, a jacket main body having a support column rising from the bottom portion, and a sealing body for sealing an opening of the jacket main body. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket that is joined by friction stir welding.
The rotary tool used for friction stir welding has a base end side pin and a tip end side pin.
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.
The jacket body having a peripheral step portion having a step bottom surface and a step side surface rising from the step bottom surface toward the opening on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion, and a thickness larger than the height of the step side surface. The preparatory step for preparing the sealed body to have, and
By placing the sealing body on the jacket body, the stepped side surface of the peripheral wall portion and the side surface of the sealing body are abutted to form a first abutting portion, and the stepped bottom surface of the peripheral wall portion and the sealing body are formed. A mounting step of forming a second butt portion by superimposing the back surface of the support and forming a fourth butt portion by superimposing the end surface of the support column and the back surface of the sealing body.
The tip end side pin of the rotating tool is inserted into the first abutting portion, and the outer peripheral surface of the base end side pin is at least sealed while the tip end side pin is in contact with the peripheral wall portion and the sealing body. A first joint in which the first butt portion is frictionally agitated by making a relative rotation along the first butt portion at a predetermined depth along the first butt portion in a state of being in contact with the surface of the stop body. Including the process,
In the first main joining step, the bottom of the jacket body and the surface of the sealing body are pressed and held by a pair of holding portions from both outer sides, and the jacket body and the sealing are used by using the holding portions. A method for producing a liquid-cooled jacket, which comprises rotating or translating a stop body to frictionally stir the jacket body and the sealing body.
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、前記段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成するとともに、前記支柱の先端に支柱の段差底面と前記支柱の段差底面から立ち上がる支柱の段差側面とを有する支柱段差部を形成した前記ジャケット本体と、前記段差側面の高さよりも大きい厚みを有する前記封止体と、を準備する準備工程と、
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段差側面と前記封止体の側面とを突合せて第一突合せ部を形成し、前記周壁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わせて第三突合せ部を形成し、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第四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少なくとも前記封止体の表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第一突合せ部に沿って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。 A jacket body having a bottom portion, a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, and a support column rising from the bottom portion, and a sealing body provided with a hole into which the tip of the support column is inserted and sealing an opening of the jacket body. It is a method for manufacturing a liquid-cooled jacket, which is configured and joins the jacket body and the sealing body by friction stir welding.
The rotary tool used for friction stir welding has a base end side pin and a tip end side pin.
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.
A peripheral wall step portion having a step bottom surface and a step side surface rising from the step bottom surface toward the opening is formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion, and the step bottom surface of the support column and the support column are formed at the tip of the support column. A preparatory step for preparing the jacket body having a support step portion having a step side surface of the support rising from the step bottom surface, and the sealing body having a thickness larger than the height of the step side surface.
By placing the sealing body on the jacket body, the stepped side surface of the peripheral wall portion and the side surface of the sealing body are abutted to form a first abutting portion, and the stepped bottom surface of the peripheral wall portion and the sealing body are formed. The back surface of the column is overlapped to form a second butt portion, and the step side surface of the column and the hole wall of the hole portion are abutted to form a third butt portion. The mounting process of forming the fourth butt portion by superimposing the back surface of the
The tip end side pin of the rotating tool is inserted into the first abutting portion, and the outer peripheral surface of the base end side pin is at least sealed while the tip end side pin is in contact with the peripheral wall portion and the sealing body. A first joint in which the first butt portion is frictionally agitated by making a relative rotation along the first butt portion at a predetermined depth along the first butt portion in a state of being in contact with the surface of the stop body. Including the process,
In the first main joining step, the bottom of the jacket body and the surface of the sealing body are pressed and held by a pair of holding portions from both outer sides, and the jacket body and the sealing are used by using the holding portions. A method for producing a liquid-cooled jacket, which comprises rotating or translating a stop body to frictionally stir the jacket body and the sealing body.
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前記回転ツールを終了位置まで相対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。 In the first main joining step, the rotary tool is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding.
Claims 1 to 1, wherein when the tip end side pin is detached in the first main joining step, the rotation tool is relatively moved to the end position while gradually increasing the rotation speed from the predetermined rotation speed. Item 6. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of items 6.
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相対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。 In the first main joining step, the rotary tool is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding.
When the tip side pin is inserted in the first main joining step, the tip side pin is inserted in a state of being rotated at a speed higher than the predetermined rotation speed, and the first butting is performed while gradually reducing the rotation speed. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of claims 1 to 7, wherein the liquid-cooled jacket is relatively moved to a portion.
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