JP2021154318A - 液冷ジャケットの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】材種の異なる金属を好適に接合することができるとともに、回転ツールの通過位置を把握することができる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】回転する回転ツールＦの先端側ピンＦ３の突起部Ｆ５の先端面を段差底面１２ａと同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、基端側ピンＦ２の外周面を封止体３の表面３ａに接触させつつ、先端側ピンＦ３をジャケット本体２の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で第一突合せ部Ｊ１に沿って回転ツールＦを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域Ｗ１内の段差側面１２ｂに近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、本接合工程後、粗密部を検出する探傷検査を行うことにより、先端側ピンＦ３の通過位置を特定する検査工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図９

Description

本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。
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、液冷ジャケットの製造方法が開示されている。図１７は、従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。従来の液冷ジャケットの製造方法では、アルミニウム合金製のジャケット本体１０１の段差部に設けられた段差側面１０１ｃと、アルミニウム合金製の封止体１０２の側面１０２ｃとを突き合わせて形成された突合せ部Ｊ１０に対して摩擦攪拌接合を行うというものである。また、従来の液冷ジャケットの製造方法では、回転ツールＦＤの攪拌ピンＦＤ２のみを突合せ部Ｊ１０に挿入して摩擦攪拌接合を行っている。また、従来の液冷ジャケットの製造方法では、回転ツールＦＤの回転中心軸線ＸＡを突合せ部Ｊ１０に重ねて相対移動させるというものである。
特開２０１５−１３１３２１号公報
ここで、ジャケット本体１０１は複雑な形状となりやすく、例えば、４０００系アルミニウム合金の鋳造材で形成し、封止体１０２のように比較的単純な形状のものは、１０００系アルミニウム合金の展伸材で形成するというような場合がある。このように、アルミニウム合金の材種の異なる部材同士を接合して、液冷ジャケットを製造する場合がある。このような場合は、ジャケット本体１０１の方が封止体１０２よりも硬度が高くなることが一般的であるため、図１７のように摩擦攪拌接合を行うと、攪拌ピンＦＤ２が封止体１０２側から受ける材料抵抗に比べて、ジャケット本体１０１側から受ける材料抵抗が大きくなる。そのため、回転ツールＦＤの攪拌ピンＦＤ２によって異なる材種をバランスよく攪拌することが困難となり、接合後の塑性化領域に空洞欠陥が発生し接合強度が低下するという問題がある。
また、液冷ジャケットが完成した後に、例えば、超音波探傷検査を行うことにより液冷ジャケットの品質管理を行う場合ある。このとき、超音波探傷検査による接合不良の有無は把握することができるが、回転ツールがどの位置を通過したか把握することができないという問題がある。
また、攪拌ピンＦＤ２を突合せ部Ｊ１０から離脱させる際、鉛直方向に攪拌ピンＦＤ２を移動させるため、摩擦攪拌の開始位置における摩擦熱が過大となる。これにより、当該開始位置において、ジャケット本体１０１側の金属が封止体１０２側に混入しやすくなり、接合不良の一因となるという問題がある。
また、攪拌ピンＦＤ２を突合せ部Ｊ１０から離脱させる際、鉛直方向に攪拌ピンＦＤ２を移動させるため、摩擦攪拌の終了位置における摩擦熱が過大となる。これにより、当該終了位置において、ジャケット本体１０１側の金属が封止体１０２側に混入しやすくなり、接合不良の一因となるという問題がある。
このような観点から、本発明は、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合することができるとともに、回転ツールの通過位置を把握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。
このような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、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、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つつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、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設定移動ルートよりもさらに内側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線を前記設定移動ルート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前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする。
かかる製造方法によれば、封止体と先端側ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主として封止体側の金属が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において段差側面と封止体の外周側面とを接合することができる。また、基端側ピンの外周面を封止体の表面に接触させつつ、先端側ピンをジャケット本体の段差側面の少なくとも上側にわずかに接触させて摩擦攪拌を行うため、接合強度を確保しつつジャケット本体から封止体への金属の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として封止体側の金属が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを設定移動ルート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、設定移動ルート上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
また、所定幅の粗密部をあえて形成することで、探傷検査によって先端側ピンの通過位置を把握することができる。これにより、品質管理作業をより容易に行うことができる。また、先端側ピンの外周面及び段差側面を傾斜するように形成することで、先端側ピンと段差側面とが大きく接触することを回避することができる。また、突起部の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面で押さえられるため、第二突合せ部の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第二突合せ部の接合強度を高めることができる。
また、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部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、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、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つつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に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することを特徴とする。
かかる製造方法によれば、封止体と先端側ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主として封止体側の金属が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において段差側面と封止体の外周側面とを接合することができる。また、基端側ピンの外周面を封止体の表面に接触させつつ、先端側ピンをジャケット本体の段差側面の少なくとも上側にわずかに接触させて摩擦攪拌を行うため、接合強度を確保しつつジャケット本体から封止体への金属の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として封止体側の金属が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを設定移動ルート上で移動させつつ、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、設定移動ルート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、所定幅の粗密部をあえて形成することで、探傷検査によって先端側ピンの通過位置を把握することができる。これにより、品質管理作業をより容易に行うことができる。また、先端側ピンの外周面及び段差側面を傾斜するように形成することで、先端側ピンと段差側面とが大きく接触することを回避することができる。また、突起部の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面で押さえられるため、第二突合せ部の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第二突合せ部の接合強度を高めることができる。
また、本発明は、前記本接合工程では、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設定移動ルートまで移動させることが好ましい。
かかる接合方法によれば、摩擦攪拌をより好適に行うことができる。
また、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部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、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、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つつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりもさらに内側に終了位置を設定し、前記第一突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記先端側ピンを前記封止体から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする。
かかる製造方法によれば、封止体と先端側ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主として封止体側の金属が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において段差側面と封止体の外周側面とを接合することができる。また、基端側ピンの外周面を封止体の表面に接触させつつ、先端側ピンをジャケット本体の段差側面の少なくとも上側にわずかに接触させて摩擦攪拌を行うため、接合強度を確保しつつジャケット本体から封止体への金属の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として封止体側の金属が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを設定移動ルートよりも内側に設定された終了位置まで移動させつつ先端側ピンを徐々に引き抜くことにより、設定移動ルート上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
また、所定幅の粗密部をあえて形成することで、探傷検査によって先端側ピンの通過位置を把握することができる。これにより、品質管理作業をより容易に行うことができる。また、先端側ピンの外周面及び段差側面を傾斜するように形成することで、先端側ピンと段差側面とが大きく接触することを回避することができる。また、突起部の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面で押さえられるため、第二突合せ部の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第二突合せ部の接合強度を高めることができる。
また、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部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、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、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つつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に終了位置を設定し、前記第一突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記先端側ピンを前記封止体から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする。
かかる製造方法によれば、封止体と先端側ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主として封止体側の金属が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において段差側面と封止体の外周側面とを接合することができる。また、基端側ピンの外周面を封止体の表面に接触させつつ、先端側ピンをジャケット本体の段差側面の少なくとも上側にわずかに接触させて摩擦攪拌を行うため、接合強度を確保しつつジャケット本体から封止体への金属の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として封止体側の金属が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを設定移動ルート上で移動させつつ終了位置に向かって先端側ピンを徐々に引き抜くことにより、設定移動ルート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、所定幅の粗密部をあえて形成することで、探傷検査によって先端側ピンの通過位置を把握することができる。これにより、品質管理作業をより容易に行うことができる。また、先端側ピンの外周面及び段差側面を傾斜するように形成することで、先端側ピンと段差側面とが大きく接触することを回避することができる。また、突起部の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面で押さえられるため、第二突合せ部の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第二突合せ部の接合強度を高めることができる。
前記本接合工程では、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、前記本接合工程において前記先端側ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることが好ましい。
かかる接合方法によれば、摩擦攪拌をより好適に行うことができる。
本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、材種の異なる金属を好適に接合しつつ、回転ツールの通過位置を把握することができる。
本発明の実施形態に係る回転ツールを示す側面図である。 回転ツールの拡大断面図である。 回転ツールの第一変形例を示す断面図である。 回転ツールの第二変形例を示す断面図である。 回転ツールの第三変形例を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の載置工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す平面図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程後を示す断面図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の検査工程を示す平面図である。 先端側ピンの外周面を段差側面から離した位置に挿入した例を示す図である。 先端側ピンの外周面を段差側面へ大きく接触させた位置に挿入した例を示す図である。 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の本接合工程を示す平面図である。 第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す平面図である。 従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本発明は、下記の実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態における構成要素は、一部又は全部を適宜組み合わせることができる。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、平坦面Ｆ４と、突起部Ｆ５とで主に構成されている。基軸部Ｆ１は、円柱状を呈し、摩擦攪拌装置の主軸に接続される部位である。
基端側ピンＦ２は、基軸部Ｆ１に連続し、先端に向けて先細りになっている。基端側ピンＦ２は、円錐台形状を呈する。基端側ピンＦ２のテーパー角度Ａは適宜設定すればよいが、例えば、１３５〜１６０°になっている。テーパー角度Ａが１３５°未満であるか、又は、１６０°を超えると摩擦攪拌後の接合表面粗さが大きくなる。テーパー角度Ａは、後記する先端側ピンＦ３のテーパー角度Ｂよりも大きくなっている。図２に示すように、基端側ピンＦ２の外周面には、階段状のピン段差部Ｆ２１が高さ方向の全体に亘って形成されている。ピン段差部Ｆ２１は、右回り又は左回りで螺旋状に形成されている。つまり、ピン段差部Ｆ２１は、平面視して螺旋状であり、側面視すると階段状になっている。本第一実施形態では、回転ツールＦを右回転させるため、ピン段差部Ｆ２１は基端側から先端側に向けて左回りに設定している。
なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、ピン段差部Ｆ２１を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、ピン段差部Ｆ２１によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。
突起部Ｆ５は、平坦面Ｆ４の中央から下方に突出した部位である。突起部Ｆ５の形状は特に限定されないが、例えば円柱状となっている。突起部Ｆ５の側面と、平坦面Ｆ４とで段差部が形成されている。
ピン段差部Ｆ２１は、段差底面Ｆ２１ａと、段差側面Ｆ２１ｂとで構成されている。隣り合うピン段差部Ｆ２１の各頂点Ｆ２１ｃ，Ｆ２１ｃの距離Ｘ１（水平方向距離）は、後記する段差角度Ｃ及び段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１に応じて適宜設定される。
段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１は適宜設定すればよいが、例えば、０．１〜０．４ｍｍで設定されている。高さＹ１が０．１ｍｍ未満であると接合表面粗さが大きくなる。一方、高さＹ１が０．４ｍｍを超えると接合表面粗さが大きくなる傾向があるとともに、有効段差部数（被接合金属部材と接触しているピン段差部Ｆ２１の数）も減少する。
段差底面Ｆ２１ａと段差側面Ｆ２１ｂとでなす段差角度Ｃは適宜設定すればよいが、例えば、８５〜１２０°で設定されている。段差底面Ｆ２１ａは、本実施形態では水平面と平行になっている。段差底面Ｆ２１ａは、ツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して−５°〜１５°内の範囲で傾斜していてもよい（マイナスは水平面に対して下方、プラスは水平面に対して上方）。距離Ｘ１、段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１、段差角度Ｃ及び水平面に対する段差底面Ｆ２１ａの角度は、摩擦攪拌を行う際に、塑性流動材がピン段差部Ｆ２１の内部に滞留して付着することなく外部に抜けるとともに、段差底面Ｆ２１ａで塑性流動材を押えて接合表面粗さを小さくすることができるように適宜設定する。
図１に示すように、先端側ピンＦ３は、基端側ピンＦ２に連続して形成されている。先端側ピンＦ３は円錐台形状を呈する。先端側ピンＦ３の先端は回転軸に対して垂直な平坦面Ｆ４になっている。先端側ピンＦ３のテーパー角度Ｂは、基端側ピンＦ２のテーパー角度Ａよりも小さくなっている。図２に示すように、先端側ピンＦ３の外周面には、螺旋溝Ｆ３１が刻設されている。螺旋溝Ｆ３１は、右回り、左回りのどちらでもよいが、本第一実施形態では回転ツールＦを右回転させるため、基端側から先端側に向けて左回りに刻設されている。
なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝Ｆ３１を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、螺旋溝Ｆ３１によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。螺旋溝Ｆ３１は、螺旋底面Ｆ３１ａと、螺旋側面Ｆ３１ｂとで構成されている。隣り合う螺旋溝Ｆ３１の頂点Ｆ３１ｃ，Ｆ３１ｃの距離（水平方向距離）を長さＸ２とする。螺旋側面Ｆ３１ｂの高さを高さＹ２とする。螺旋底面Ｆ３１ａと、螺旋側面Ｆ３１ｂとで構成される螺旋角度Ｄは例えば、４５〜９０°で形成されている。螺旋溝Ｆ３１は、被接合金属部材と接触することにより摩擦熱を上昇させるとともに、塑性流動材を先端側に導く役割を備えている。
回転ツールＦは、適宜設計変更が可能である。図３は、本発明の回転ツールの第一変形例を示す側面図である。図３に示すように、第一変形例に係る回転ツールＦＡでは、ピン段差部Ｆ２１の段差底面Ｆ２１ａと段差側面Ｆ２１ｂとのなす段差角度Ｃが８５°になっている。段差底面Ｆ２１ａは、水平面と平行である。このように、段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行であるとともに、段差角度Ｃは、摩擦攪拌中にピン段差部Ｆ２１内に塑性流動材が滞留して付着することなく外部に抜ける範囲で鋭角としてもよい。
図４は、本発明の回転ツールの第二変形例を示す側面図である。図４に示すように、第二変形例に係る回転ツールＦＢでは、ピン段差部Ｆ２１の段差角度Ｃが１１５°になっている。段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行になっている。このように、段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行であるとともに、ピン段差部Ｆ２１として機能する範囲で段差角度Ｃが鈍角となってもよい。
図５は、本発明の回転ツールの第三変形例を示す側面図である。図５に示すように、第三変形例に係る回転ツールＦＣでは、段差底面Ｆ２１ａがツールの回転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。
回転ツールＦは、摩擦攪拌装置の回転軸に取り付けられる。なお、回転ツールＦは、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ロボットアームに取り付けてもよい。これにより、回転ツールＦの回転中心軸線Ｘ（図９参照）を自在に傾斜させることができる。
［第一実施形態］
本発明の実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。図６に示すように、本発明の実施形態に係る液冷ジャケット１の製造方法は、ジャケット本体２と、封止体３とを摩擦攪拌接合して液冷ジャケット１を製造するものである。液冷ジャケット１は、封止体３の上に発熱体（図示省略）を設置するとともに、内部に流体を流して発熱体と熱交換を行う部材である。なお、以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面という意味である。
本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法は、準備工程と、載置工程と、本接合工程と、検査工程と、を行う。準備工程は、ジャケット本体２と封止体３とを準備する工程である。ジャケット本体２は、底部１０と、周壁部１１とで主に構成されている。ジャケット本体２は、第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳＨ５３０２ ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。ジャケット本体２は、本実施形態ではアルミニウム合金を例示したが、摩擦攪拌可能な他の金属でもよい。
図６に示すように、底部１０は、平面視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の内周縁には周壁段差部１２が形成されている。周壁段差部１２は、段差底面１２ａと、段差底面１２ａから立ち上がる段差側面１２ｂとで構成されている。図７に示すように、段差側面１２ｂは、段差底面１２ａから開口部に向かって外側に広がるように傾斜している。段差側面１２ｂの鉛直面に対する傾斜角度βは適宜設定すればよいが、例えば、鉛直面に対して３°〜３０°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。ここで鉛直面とは、回転ツールＦの進行方向ベクトルと鉛直方向ベクトルで構成される平面と定義する。
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は、周壁段差部１２に載置される大きさになっている。封止体３の板厚は、段差側面１２ｂの高さ寸法よりも大きくなっている。封止体３の板厚寸法は、後記する本接合工程の際に接合部が金属不足にならない程度に適宜設定する。封止体３は、第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳ Ａ１０５０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。封止体３は、本実施形態ではアルミニウム合金を例示したが、摩擦攪拌可能な他の金属でもよい。なお、本明細書において硬度はブリネル硬さをいい、ＪＩＳ Ｚ ２２４３に準じた方法によって測定することができる。
載置工程は、図７に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置する工程である。載置工程では、段差底面１２ａに封止体３の裏面３ｂを載置する。段差側面１２ｂと封止体３の外周側面３ｃとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。第一突合せ部Ｊ１は本実施形態のように断面略Ｖ字状の隙間をあけて突き合わされる場合も含み得る。また、段差底面１２ａ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。
図８に示すように、第一突合せ部Ｊ１よりも内側に「設定移動ルートＬ１」（一点鎖線）を設定する。設定移動ルートＬ１は、後記するように、本実施形態では先端側ピンＦ３の外周面の上側を周壁段差部１２の段差側面１２ｂの上部にわずかに接触させつつ、外周面の下側を周壁段差部１２の段差側面１２ｂに接触させないように設定するため、設定移動ルートＬ１は、封止体３の外周面よりも内側において、平面視矩形状に設定する。
本接合工程では、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。本接合工程の押入区間では、図８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から設定移動ルートＬ１上に設定された中間点Ｓ１までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、開始位置ＳＰ１に回転ツールＦの回転中心軸線Ｘ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。
この際、図９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、回転ツールＦを一ヵ所に留まらせることなく、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１に移動させながら徐々に下降させていく。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。
なお、所定の深さとは、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から設定移動ルートＬ１を一周して中間点Ｓ１を通過した後、設定移動ルートＬ１上に設定された中間点Ｓ２までの本区間において、先端側ピンＦ３を差し込む深さをいう。本実施形態では、基端側ピンＦ２の外周面を封止体３の表面３ａに接触させるとともに、先端側ピンＦ３の平坦面Ｆ４を封止体３のみに接触させつつ、突起部Ｆ５の先端面を周壁段差部１２の段差底面１２ａよりもわずかに深い位置となるように挿入する。なお、先端側ピンＦ３の平坦面Ｆ４を封止体３のみに接触させつつ、突起部Ｆ５の先端面を周壁段差部１２の段差底面１２ａと同一の高さ位置となるように挿入してもよい。
本区間では、図９に示すように、回転ツールＦの回転中心軸線Ｘを鉛直線（鉛直面）と平行にした状態で摩擦攪拌を行う。先端側ピンＦ３を所定の深さを維持した状態で、回転中心軸線Ｘと設定移動ルートＬ１とが重なるように回転ツールＦを移動させる。段差側面１２ｂの傾斜角度β（図７参照）は、先端側ピンＦ３の外周面の傾斜角度αよりも小さく設定している。本工程では、基端側ピンＦ２の外周面を封止体３の表面３ａに接触させ、先端側ピンＦ３の外周面の上側を周壁段差部１２の段差側面１２ｂの上部にわずかに接触させつつ、先端側ピンＦ３の外周面の下側を周壁段差部１２の段差側面１２ｂに接触させないように設定する。
図１０に示すように本区間では、回転ツールＦを封止体３の廻りに一周させたら、設定移動ルートＬ１上の塑性化領域Ｗ１の始端と末端とを重複させ、先端側ピンＦ３が中間点Ｓ２に達したら、そのまま離脱工程に移行する。
離脱区間では、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、封止体３から先端側ピンＦ３を離脱させる。つまり、回転ツールＦを一ヵ所に留まらせることなく、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。
図１１に示すように、本接合工程を行うと、回転ツールＦの移動軌跡に塑性化領域Ｗ１が形成されるとともに、塑性化領域Ｗ１の下部のうち段差側面１２ｂの内側近傍に粗密部Ｚが形成される。粗密部Ｚは、塑性流動材の攪拌が不十分な領域であって、他の部位よりも塑性流動材が粗密になっている領域である。粗密部Ｚは、塑性化領域Ｗ１の長手方向において連続的又は断続的に形成されている。
検査工程は、図１２に示すように、液冷ジャケット１の探傷検査を行う工程である。検査工程では、超音波探傷装置（例えば、超音波映像装置（ＳＡＴ）株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を用いる。図１１中の検査結果画面Ｒのうち、液冷ジャケット１の中空部Ｕは色付きで表示されている。また、中空部Ｕの周囲に粗密部Ｚが色付きで、枠状かつ線状に表示されている。つまり、検査結果画面Ｒに粗密部Ｚが表示されることで、封止体３の全周に亘って回転ツールＦが通過していることが特定できる。中空部Ｕと粗密部Ｚの間は塑性化領域Ｗ１に相当する部位である。
ここで、粗密部Ｚの幅Ｚｗは４００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下に設定することが好ましい。粗密部Ｚの幅Ｚｗが４００μｍを超えると第一突合せ部Ｊ１の接合強度が不十分になるおそれがある。換言すると、粗密部Ｚの幅Ｚｗが４００μｍ以下であれば十分な接合強度が得られる。一方、粗密部Ｚの幅Ｚｗは１００μｍ以上であることが好ましい。粗密部Ｚの幅Ｚｗが１００μｍ未満であると超音波探傷装置で、粗密部Ｚ部分が検査結果画面Ｒに表示されないおそれがある。
図９に示すように、本接合工程において、先端側ピンＦ３の外周面と段差側面１２ｂとが接触する領域と、接触しない領域との割合は本実施形態では、２：８くらいになっているが、ジャケット本体２と封止体３とが所望の強度で接合されつつ、前記した所定幅の粗密部Ｚが形成される範囲で適宜設定すればよい。換言すると、先端側ピンＦ３の外周面の傾斜角度α、周壁段差部１２の段差側面１２ｂの傾斜角度β、先端側ピンＦ３の回転中心軸線Ｘの位置（幅方向の位置）は、ジャケット本体２と封止体３とが所望の強度で接合されつつ、前記した所定幅の粗密部Ｚが形成される範囲で適宜設定すればよい。
図１３に示すように、先端側ピンＦ３の外周面と段差側面１２ｂとが離間していると接合できないか、若しくは接合強度が低下するおそれがあるため、少なくとも段差側面１２ｂの上部に先端側ピンＦ３を接触させることが好ましい。また、図１４に示すように、先端側ピンＦ３と段差側面１２ｂとの接触代が大きくなると、硬度が高いジャケット本体２の金属が硬度の低い封止体３側に多く流入するため、ジャケット本体２と封止体３との攪拌のバランスが悪くなり、接合強度が低下するおそれがある。また、段差底面１２ａ付近において、先端側ピンＦ３の外周面と段差側面１２ｂとが近接しすぎても、又は、離間しすぎても上記した所定幅の粗密部Ｚを形成することが困難となる。
以上説明した本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、封止体３と先端側ピンＦ３との摩擦熱によって第一突合せ部Ｊ１の主として封止体３側の金属が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部Ｊ１において段差側面１２ｂと封止体３の外周側面３ｃとを接合することができる。また、基端側ピンＦ２の外周面を封止体３の表面３ａに接触させつつ先端側ピンＦ３をジャケット本体２の段差側面１２ｂの少なくとも上側にわずかに接触させて摩擦攪拌を行うため、接合強度を確保しつつジャケット本体２から封止体３への金属の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部Ｊ１においては主として封止体３側の金属が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。
また、突起部Ｆ５の先端面を段差底面１２ａと同一かそれよりもわずかに深く挿入するため、第二突合せ部Ｊ２における接合強度を高めつつ、ジャケット本体２から封止体３への金属の混入を極力少なくすることができる。また、所定幅の粗密部Ｚをあえて形成することで、探傷検査によって先端側ピンＦ３の通過位置を把握することができる。これにより、品質管理作業をより容易に行うことができる。また、封止体３の厚さを段差側面１２ｂよりも大きくすることで接合部の金属不足を防ぐことができる。
また、先端側ピンＦ３においては、平坦面Ｆ４から突出する突起部Ｆ５が形成されている。つまり、先端側ピンＦ３の平坦面Ｆ４と突起部Ｆ５とで段差部が形成されている。そのため、突起部Ｆ５の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面Ｆ４で押さえられるため、第二突合せ部Ｊ２の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第二突合せ部Ｊ２の接合強度を高めることができる。
また、基端側ピンＦ２の外周面を封止体３の表面３ａに接触させて塑性流動材を押さえることにより、バリの発生を抑制することができる。また、基端側ピンＦ２の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。
また、先端側ピンＦ３の外周面及び段差側面１２ｂを傾斜するように形成することで、先端側ピンＦ３と段差側面１２ｂとが大きく接触することを回避することができる。
また、本接合工程の押入区間では、開始位置ＳＰ１から設定移動ルートＬ１と重複する位置まで回転ツールＦを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、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦの移動が停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。同様に、本接合工程の離脱区間では、設定移動ルートＬ１から終了位置ＥＰ１まで回転ツールＦを移動させつつ所定の深さから先端側ピンＦ３を徐々に引き抜いて離脱させることにより、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦの移動が停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
これらにより、設定移動ルートＬ１上で摩擦熱が過大となり、封止体３からジャケット本体２へ第二アルミニウム合金が過剰に混入して接合不良となるのを防ぐことができる。
また、本接合工程において、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１の位置は適宜設定すればよいが、開始位置ＳＰ１と設定移動ルートＬ１とのなす角度、終了位置ＥＰ１と設定移動ルートＬ１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で回転ツールＦの移動速度が低下することなくスムーズに本区間又は離脱区間に移行することができる。これにより、設定移動ルートＬ１上で回転ツール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。なお、上方から見て回転ツールＦの軌跡が曲線を描くように開始位置ＳＰ１から設定移動ルートＬ１に回転ツールＦを移動させてもよい。同様に、上方から見て回転ツールＦの軌跡が曲線を描くように設定移動ルートＬ１から終了位置ＥＰ１に回転ツールＦを移動させてもよい。曲線とは、例えば、円弧状の軌跡であってもよい。
また、本接合工程では、回転ツールＦの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、本実施形態では回転ツールＦの移動軌跡に形成される塑性化領域Ｗ１のうち、ジャケット本体２側がシアー側となり、封止体３側がフロー側となるように回転ツールＦの回転方向及び進行方向を設定した。これにより、第一突合せ部Ｊ１の周囲における先端側ピンＦ３による攪拌作用が高まり、第一突合せ部Ｊ１における温度上昇が期待でき、第一突合せ部Ｊ１において段差側面１２ｂと封止体３の外周側面３ｃとをより確実に接合することができる。
なお、シアー側（Advancing side）とは、被接合部に対する回転ツールの外周の相対速度が、回転ツールの外周における接線速度の大きさに移動速度の大きさを加算した値となる側を意味する。一方、フロー側（Retreating side）とは、回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速度が低速になる側を言う。
また、ジャケット本体２の第一アルミニウム合金は、封止体３の第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材料になっている。これにより、液冷ジャケット１の耐久性を高めることができる。また、ジャケット本体２の第一アルミニウム合金をアルミニウム合金鋳造材とし、封止体３の第二アルミニウム合金をアルミニウム合金展伸材とすることが好ましい。第一アルミニウム合金を例えば、ＪＩＳＨ５３０２ ＡＤＣ１２等のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系アルミニウム合金鋳造材とすることにより、ジャケット本体２の鋳造性、強度、被削性等を高めることができる。また、第二アルミニウム合金を例えば、ＪＩＳ Ａ１０００系又はＡ６０００系とすることにより、加工性、熱伝導性を高めることができる。
例えば、本実施形態では、封止体３の板厚を段差側面１２ｂの高さ寸法よりも大きくしているが、両者を同一にしてもよい。また、段差側面１２ｂは傾斜させずに、段差底面１２ａに対して垂直でもよい。
［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について説明する。図１５及び図１６に示すように、第二実施形態では本接合工程による開始位置ＳＰ２及び終了位置ＥＰ２の位置が第一実施形態と相違する。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
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、本接合工程と、検査工程と、を行う。準備工程、載置工程及び検査工程は第一実施形態と同一である。
図１５に示すように、本実施形態の本接合工程では、開始位置ＳＰ２を設定移動ルートＬ１上で中間点Ｓ１よりも上流側に設定する。また、終了位置ＥＰ２を設定移動ルートＬ１上で中間点Ｓ２よりも下流側に設定する。
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、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から一周廻って中間点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連続して摩擦攪拌する。
本接合工程の押入区間では、図１５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。
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１６に示すように、本区間では、先端側ピンＦ３の回転中心軸線（図示せず）と設定移動ルートＬ１とが重なるように回転ツールＦを移動させる。先端側ピンＦ３と段差側面１２ｂとの接触代、先端側ピンＦ３の挿入深さは第一実施形態と同一である。
先端側ピンＦ３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から終了位置ＥＰ２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、設定移動ルートＬ１上に設定された終了位置ＥＰ２で封止体３から先端側ピンＦ３を離脱させる。
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、第二実施形態に係る本接合工程の押入区間では、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１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、設定移動ルートＬ１上の一点で回転ツールＦが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。また、第二実施形態に係る本接合工程の離脱区間では、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１上で移動させつつ先端側ピンＦ３を徐々に離脱させることにより、設定移動ルートＬ１上の一点で回転ツールＦが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。第二実施形態のように本接合工程における開始位置ＳＰ２、終了位置ＥＰ２は、設定移動ルートＬ１上に設定してもよい。
１ 液冷ジャケット
２ ジャケット本体
３ 封止体
Ｆ 回転ツール
Ｆ１ 基軸部
Ｆ２ 基端側ピン
Ｆ３ 先端側ピン
Ｆ４ 平坦面
Ｆ５ 突起部
Ｊ１ 第一突合せ部
Ｊ２ 第二突合せ部
Ｗ１ 塑性化領域
Ｚ 粗密部

Claims (8)

  1. 底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
    前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、
    摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
    前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
    前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、
    前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、
    前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
    回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、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つつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、
    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設定移動ルートよりもさらに内側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線を前記設定移動ルート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前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
  2. 前記本接合工程では、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設定移動ルートまで移動させることを特徴とする請求項１に記載の液冷ジャケットの製造方法。
  3. 底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
    前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、
    摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
    前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
    前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、
    前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、
    前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
    回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、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つつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、
    前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に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することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
  4. 前記本接合工程では、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設定移動ルートまで移動させることを特徴とする請求項３に記載の液冷ジャケットの製造方法。
  5. 底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
    前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、
    摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
    前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
    前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、
    前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、
    前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
    回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、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つつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、
    前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりもさらに内側に終了位置を設定し、前記第一突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記先端側ピンを前記封止体から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
  6. 前記本接合工程では、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、
    前記本接合工程において前記先端側ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることを特徴とする請求項５に記載の液冷ジャケットの製造方法。
  7. 底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
    前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、
    摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
    前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
    前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、
    前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、
    前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
    回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、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つつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、
    前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に終了位置を設定し、前記第一突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記先端側ピンを前記封止体から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
  8. 前記本接合工程では、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、
    前記本接合工程において前記先端側ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることを特徴とする請求項７に記載の液冷ジャケットの製造方法。
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