JP2021186869A - Liquid-cooled jacket manufacturing method - 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 performed. 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、ジャケット本体と封止体とをクランプするための治具が回転ツールの移動の妨げになってしまう。これにより、例えば、エリアを分けて摩擦攪拌接合する必要があり、作業工数が増加して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, which can manufacture 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の攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、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き合わせて突合せ部を形成し、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重合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攪拌ピンのみを前記突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記周壁部及び前記封止体に接触させた状態で前記突合せ部に沿って所定の深さで前記突合せ部に沿って相対的に一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記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 portion and a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, and a sealing body for sealing the opening portion of the jacket body. In a method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which the sealing body is joined by frictional stirring, the outer peripheral surface of the stirring pin of the rotary tool used in frictional stirring is inclined so as to be tapered, and the inner peripheral edge of the peripheral wall portion is formed. A preparatory step for preparing the jacket body and the sealing body having a peripheral wall step portion having a step bottom surface and a step side surface rising from the step bottom surface toward the opening, and the jacket body. By placing the sealing body on the surface, the stepped side surface of the peripheral wall portion and the side surface of the sealing body are abutted to form a butt portion, and the step bottom surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body are overlapped with each other. In a state where only the stirring pin of the rotating tool is inserted into the butt portion and only the stirring pin is brought into contact with the peripheral wall portion and the sealing body, the mounting step of forming the overlapping portion together. Including the main joining step of frictionally stirring the butt portion by making a relative circumference along the butt portion at a predetermined depth along the butt portion, and in the main joining step, the bottom portion of the jacket body and the bottom portion thereof. While pressing and holding the surface of the sealing body from both outer sides with a pair of holding portions, the jacket body and the sealing body are rotated or moved in parallel using the holding portions to rotate or parallel move the jacket body and the sealing. It is characterized by frictionally stirring with a stationary body.
かかる製造方法によれば、ジャケット本体と封止体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、クランプ作業を複数回行う必要が無い。また、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、作業工数を減らすことができるとともに、回転ツールを駆動させるための装置等の付帯設備を簡素なものとすることができ、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 such a manufacturing method, since the jacket body and the sealing body are rotated or translated in a state where the jacket body and the sealing body are held by the pair of holding portions, it is not necessary to perform the clamping operation a plurality of times. In addition, the holding portion and the rotating tool do not interfere with each other during the main joining process. 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 work man-hours can be reduced, and incidental equipment such as a device for driving the rotary tool can be simplified, and the liquid-cooled jacket can be manufactured at low cost.
また、前記封止体の裏面には、複数のフィンが形成されており、前記本接合工程において、前記複数のフィンの少なくとも一部のフィンの先端を前記ジャケット本体の底面に接触させた状態で、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が好ましい。 Further, a plurality of fins are formed on the back surface of the sealed body, and in the main joining step, the tips of at least a part of the fins of the plurality of fins are in contact with the bottom surface of the jacket body. It is preferable to frictionally stir the jacket body and the sealing body.
かかる製造方法によれば、フィンの先端がジャケット本体の底部又は封止体の裏面に当接することで、封止体の変形を抑制することができる。 According to such a manufacturing method, the tip of the fin abuts on the bottom of the jacket body or the back surface of the sealing body, so that the deformation of the sealing body can be suppressed.
また、前記本接合工程において、前記回転ツールの前記攪拌ピンの先端が前記段差底面に達するように前記回転ツールを挿入することが好ましい。 Further, in the main joining step, it is preferable to insert the rotating tool so that the tip of the stirring pin of the rotating tool reaches the bottom surface of the step.
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、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、前記本接合工程において前記攪拌ピンを引き抜くとき、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 main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform frictional stirring, and when the stirring pin is pulled out in the main joining step, the rotation speed is gradually increased from the predetermined rotation speed. However, it is preferable to move the rotation tool relative to the end position.
また、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、前記本接合工程において前記攪拌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攪拌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攪拌ピンを挿入することが好ましい。 Further, in the main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform frictional stirring, and when the stirring pin is inserted in the main joining step, the stirring is performed at a speed higher than the predetermined rotation speed. It is preferable to insert the pin in a rotated state and then insert the stirring pin while gradually reducing the rotation speed.
かかる製造方法によれば、回転ツールの挿入時又は離脱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。 According to such a manufacturing method, a small pressing force at the time of inserting or detaching the rotating tool can be supplemented by the rotating speed, so that 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。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。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。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The present invention is not limited to the following embodiments. In addition, some or all of the components in each embodiment can be combined as appropriate. In the following description, the "front surface" means the opposite surface of the "back surface".
本実施形態に係る液冷ジャケット1は、図1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。
As shown in FIG. 1, the liquid-cooled
ジャケット本体2は、底部10及び周壁部11で主に構成されている。ジャケット本体2は、摩擦攪拌可能な金属(アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金等)であればよいが、本実施形態ではアルミニウム合金で形成されている。
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。
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は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態ではアルミニウム合金を主に含んで形成されている。
The sealing
封止体3の裏面3bには、裏面3bに対して垂直な複数の板状のフィン31が形成されている。フィン31の高さ寸法は、底部10の表面10aから段差底面14aまでの高さ寸法と概ね同一になっている。
A plurality of plate-
フィン31が形成された封止体3は、板状部材に複数のフィン31をロウ付け等で接合して形成してもよいし、一の素形材を切削加工して形成してもよい。なお、本実施形態では、封止体3に複数のフィン31を設けたが、ジャケット本体2の底部10の表面10aに複数のフィン31を設けてもよい。また、フィン31は省略してもよい。
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、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, and a 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、素形材を切削加工して形成する。
The preparation step is a step of preparing the jacket
載置工程は、図2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重合部J2が形成される。周壁部11の端面11aと、封止体3の表面3aとは面一になっている。また、フィン31の先端は、底部10の表面10aに当接するか、わずかな隙間をあけて対向する。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. 2, the mounting step is a step of mounting the sealing
本接合工程は、図3〜図6に示すように、回転ツールFを用いて突合せ部J1を摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、保持工程と、摩擦攪拌工程とを行う。保持工程は、一対の保持部22を備える挟持装置(治具)でジャケット本体2と封止体3とを両外側から押圧して挟持する。本実施形態では、保持部22と底部10との間、保持部22と封止体3との間にそれぞれ中間プレート21を介設している。保持部22は円柱状を呈し、その端面が中間プレート21,21にそれぞれ面接触する。中間プレート21を設けることで、保持部22の押圧力を分散させて、ジャケット本体2及び封止体3を確実に保持することができる。なお、中間プレート21は省略してもよい。
As shown in FIGS. 3 to 6, this joining step is a step of friction stir welding the butt portion J1 using the rotation tool F. In this joining step, a holding step and a friction stir welding step are performed. 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
図4に示すように、回転ツールFは、連結部F1と、攪拌ピンF2とで構成されている。回転ツールFは、例えば工具鋼で形成されている。連結部F1は、摩擦攪拌装置(図示省略)の回転軸に連結される部位である。連結部F1は円柱状を呈し、ボルトが締結されるネジ孔(図示省略)が形成されている。 As shown in FIG. 4, the rotation tool F includes a connecting portion F1 and a stirring pin F2. The rotary tool F is made of, for example, tool steel. The connecting portion F1 is a portion connected to the rotating shaft of the friction stir device (not shown). The connecting portion F1 has a columnar shape, and a screw hole (not shown) to which a bolt is fastened is formed.
攪拌ピンF2は、連結部F1から垂下しており、連結部F1と同軸になっている。攪拌ピンF2は連結部F1から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンF2の先端には、回転中心軸線Cに対して垂直であり、かつ、平坦な平坦面F3(図5参照)が形成されている。 The stirring pin F2 hangs down from the connecting portion F1 and is coaxial with the connecting portion F1. The stirring pin F2 is tapered as it is separated from the connecting portion F1. At the tip of the stirring pin F2, a flat flat surface F3 (see FIG. 5) that is perpendicular to the rotation center axis C and is flat is formed.
攪拌ピンF2の外周面には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、回転ツールFを右回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。 A spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the stirring pin F2. In the present embodiment, in order to rotate the rotation tool F clockwise, the spiral groove is formed counterclockwise from the base end to the tip end. In other words, the spiral groove is formed counterclockwise when viewed from above when the spiral groove is traced from the base end to the tip end.
なお、回転ツールFを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンF2の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材(ジャケット本体2及び封止体3)の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
When the rotation tool F is rotated counterclockwise, it is preferable to form the spiral groove clockwise from the base end toward the tip end. In other words, the spiral groove in this case is formed clockwise when viewed from above when the spiral groove is traced from the base end to the tip end. By setting the spiral groove in this way, the metal plastically fluidized during friction stir welding is guided to the tip end side of the stirring pin F2 by the spiral groove. As a result, the amount of metal that overflows to the outside of the metal member to be joined (
回転ツールF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てもよいし、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。 The rotation tool F may be attached to a friction stirring device that can move in the horizontal direction and the vertical direction, or may be attached to a robot arm having a rotation driving means such as a spindle unit at the tip.
本接合工程では、まず、図3及び図4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、突合せ部J1上に設定された、開始位置SP1に右回転する回転ツール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。
In this joining step, first, as shown in FIGS. 3 and 4, a holding step of holding the
図4に示すように押込区間は、突合せ部J1上に設定された開始位置SP1から、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から突合せ部J1に沿って一周して突合せ部J1上に設定された、中間点S2まで至る区間である。離脱区間は、中間点S2から突合せ部J1上に設定された終了位置EP1までの区間である。 As shown in FIG. 4, the pushing section is a section from the start position SP1 set on the butt portion J1 to the intermediate point S1 set on the butt portion J1. This section is a section from the intermediate point S1 to the intermediate point S2 set on the butt portion J1 by going around the butt portion J1. The departure section is a section from the intermediate point S2 to the end position EP1 set on the butt portion J1.
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C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攪拌ピンF2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, the rotation center axis C of the rotation tool F is arranged so as to be perpendicular to the start position SP1, and the stirring pin F2 is gradually pushed in until it reaches a predetermined depth while moving relative to the intermediate point S1. go. 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.
図5に示すように本区間では、回転ツールFの回転中心軸線Cと封止体3の表面3a及び周壁部11の端面11a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を突合せ部J1に沿って相対的に一周させる。ここで、「所定の深さ」とは、本区間において中間点S1から一周させて中間点S2に達するまでの回転ツールFの攪拌ピンF2を差し込む深さを言う。本実施形態では、回転ツールFの攪拌ピンF2の平坦面F3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。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(ジャケット本体2及び封止体3)を回転させながら回転ツールFを相対移動させる。また、ジャケット本体2及び封止体3の直線部においては、保持部22(ジャケット本体2及び封止体3)を直線的に移動させながら回転ツールFを相対移動させる。
As shown in FIG. 5, in this section, a predetermined depth is maintained while the rotation center axis C of the rotation tool F, the
本区間では、攪拌ピンF2のみを封止体3の表面3a及び周壁部11の端面11aの側から突合せ部J1に挿入して、攪拌ピンF2のみを周壁部11及び封止体3に接触させて、攪拌ピンF2の基端側を露出させた状態で、突合せ部J1を摩擦攪拌する。また、本区間では、塑性化領域W1の始端と終端とをオーバーラップさせて回転ツールFが中間点S2に達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、図6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、攪拌ピンF2を徐々に引き抜いて終了位置EP1で離脱させる。
In this section, only the stirring pin F2 is inserted into the butt portion J1 from the side of the
本実施形態では、本区間において、攪拌ピンF2の先端の平坦面F3が段差底面14aに達するように設定したが、平坦面F3が段差底面14aに達しないように設定してもよい。この場合は、攪拌ピンF2と封止体3及び周壁部11との摩擦熱で塑性流動化させ重合部J2を接合してもよい。
In the present embodiment, the flat surface F3 at the tip of the stirring pin F2 is set to reach the step
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、ジャケット本体2と封止体3とを一対の保持部22で保持した状態でジャケット本体2及び封止体3を回転又は平行移動させるため、クランプ作業を複数回行う必要が無い。つまり、保持部22,22でジャケット本体2及び封止体3を保持した後は、開始位置SP1から終了位置EP1まで連続して摩擦攪拌接合を行うことができる。
According to the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the present embodiment described above, the
また、本実施形態によれば、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の移動の妨げにならない。これにより、作業工数を減らすことができるとともに、回転ツールFを駆動させるための装置等の付帯設備を簡素なものとすることができ、液冷ジャケット1を低コストで製造することができる。
Further, according to the present embodiment, the holding
また、本実施形態では、封止体3の裏面3bには、複数のフィン31が形成されており、本接合工程において、複数のフィン31の少なくとも一部の先端をジャケット本体2の底部10に接触させた状態で、ジャケット本体2と封止体3とを摩擦攪拌する。これにより、フィン31の先端がジャケット本体2の底部10に当接することで、封止体3の変形を抑制することができる。なお、ジャケット本体2の底部10の表面10aに複数のフィン31を設けた場合には、本接合工程において、複数のフィン31の少なくとも一部の先端を封止体3の裏面3bに接触させた状態で、ジャケット本体2と封止体3とを摩擦攪拌する。これにより、フィン31の先端が封止体3の裏面3bに当接することで、封止体3の変形を抑制することができる。
Further, in the present embodiment, a plurality of
また、本実施形態では、本接合工程において、回転ツールFの攪拌ピンF2の平坦面(先端)F3が段差底面14aに達するように回転ツールFを挿入する。かかる製造方法によれば、突合せ部J1に加え、重合部J2も確実に摩擦攪拌されるため接合強度を高めることができる。
Further, in the present embodiment, in the main joining step, the rotation tool F is inserted so that the flat surface (tip) F3 of the stirring pin F2 of the rotation tool F reaches the step
また、攪拌ピンF2のみをジャケット本体2及び封止体3に挿入させて、回転ツールFの攪拌ピンF2の基端側が露出した状態で摩擦攪拌を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。
Further, by inserting only the stirring pin F2 into the
ここで、突合せ部J1上に設定された開始位置SP1に、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から中間点S1に向けて攪拌ピンF2を相対移動させながら徐々に押入することで、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。 Here, the rotation tool F may be vertically inserted into the start position SP1 set on the butt portion J1 to perform frictional stirring, but in this form, excessive frictional heat is generated at the start position SP1. However, there is a risk of poor joining. On the other hand, as in the present embodiment, the stirring pin F2 is gradually pushed in while being relatively moved from the start position SP1 toward the intermediate point S1, so that the frictional heat becomes excessive at one point on the butt portion J1. Can be prevented.
同様に、終了位置EP1を突合せ部J1上に設定し、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中間点S2から終了位置EP2に向かって攪拌ピンF2を相対移動させながら徐々に引き抜くことで、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。 Similarly, the end position EP1 may be set on the 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. There is a risk of poor joining. On the other hand, by gradually pulling out the stirring pin F2 while moving it relative to the end position EP2 from the intermediate point S2 as in the present embodiment, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive at one point on the butt portion J1. be able to.
また、本接合工程では、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 this joining step, since the start end and the end end of the plasticized region W1 on the butt portion J1 are overlapped, the airtightness and the watertightness can be improved.
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。回転速度のV2は、本区間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 intrusion 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 predetermined constant rotation speed in this section. 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、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, if the rotation speed of the rotation tool F in this section is V2 and the rotation speed of the rotation tool F at the end position EP1 is V3 in the detachment section of the main joining step, V3> V2 may be satisfied. That is, after shifting to the detachment section, the rotation tool F may be detached from the sealing
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、本接合工程では、回転ツールFの位置を摩擦攪拌装置に対して変位させないように設定し、保持部22,22(ジャケット本体2及び封止体3)を移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。また、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(保持部22,22)とを両者とも移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。また、フィン31は全て一定の高さとする必要はなく、複数のフィン31のうち少なくとも一部のフィン31が底部10の表面10a又は封止体3の裏面3bに当接するようにしてもよい。
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. For example, in this joining step, the position of the rotary tool F is set so as not to be displaced with respect to the friction stir welding device, and the holding
また、例えば、前記した本実施形態に係る本接合工程では、突合せ部J1上に開始位置SP1及び終了位置EP1を設けたが、突合せ部J1よりも内側又は外側に、開始位置SP1及び終了位置EP1を設けてもよい。この場合においても、開始位置SP1から突合せ部J1上に設けた中間点S1まで回転ツールFを移動させながら徐々に回転ツールFを押入させる。また、中間点S2から終了位置EP1まで回転ツールFを移動させながら徐々に回転ツールFを離脱させる。これにより、突合せ部J1上で摩擦熱が過剰になり、接合不良が生じることを防ぐことができる。中でも、突合せ部J1よりも外側に開始位置SP1及び終了位置EP1を設けることにより、回転ツールの押入又は離脱の際に、突合せ部J1及び重合部J2からの金属材料が液冷ジャケット1の内部に流出することを防ぐことができる。また、回転ツールFを中間点S1側に移動させる際又は中間点S2から離間させる際には、回転ツールFの移動速度が低下したり停止したりしないように移動ルートを設定することが好ましい。
Further, for example, in the main joining step according to the present embodiment described above, the start position SP1 and the end position EP1 are provided on the butt portion J1, but the start position SP1 and the end position EP1 are provided inside or outside the butt portion J1. May be provided. Also in this case, the rotation tool F is gradually pushed in while moving the rotation tool F from the start position SP1 to the intermediate point S1 provided on the butt portion J1. Further, the rotation tool F is gradually released while moving the rotation tool F from the intermediate point S2 to the end position EP1. As a result, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on the butt portion J1 and causing poor joining. Above all, by providing the start position SP1 and the end position EP1 outside the butt portion J1, the metal material from the butt portion J1 and the polymerization portion J2 is inside the liquid-cooled
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
11a 端面
22 保持部
F 回転ツール
F2 攪拌ピン
J1 突合せ部
J2 重合部
SP1 開始位置
EP1 終了位置
W1 塑性化領域
1 Liquid-cooled
Claims (5)
摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
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き合わせて突合せ部を形成し、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重合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攪拌ピンのみを前記突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記周壁部及び前記封止体に接触させた状態で前記突合せ部に沿って所定の深さで前記突合せ部に沿って相対的に一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、前記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 liquid that is composed of a jacket body having a bottom portion and a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion and a sealing body that seals an opening of the jacket body, and joins the jacket body and the sealing body by friction stir welding. It ’s a method of manufacturing a cold jacket.
The outer peripheral surface of the stirring pin of the rotary tool used for friction stir is inclined so as to taper.
Preparations for preparing the jacket body and the sealing body having a peripheral wall step portion formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion having a step bottom surface and a step side surface rising from the step bottom surface toward the opening. Process 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 butt portion, and the step bottom surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body portion are formed. And the mounting process to form a polymerized part by superimposing and
Only the stirring pin of the rotating tool is inserted into the butt portion, and the butt is butted at a predetermined depth along the butt portion with only the stirring pin in contact with the peripheral wall portion and the sealing body. Including the main joining step of frictionally stirring the butt portion by making a relative circumference along the portion.
In the 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 body are held by using the holding portions. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, which comprises rotating or translating the jacket body and frictionally stirring the jacket body and the sealing body.
前記本接合工程において、前記複数のフィンの少なくとも一部のフィンの先端を前記ジャケット本体の底面に接触させた状態で、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請求項1に記載の液冷ジャケットの製造方法。 A plurality of fins are formed on the back surface of the sealing body.
The claim is characterized in that, in the main joining step, the jacket body and the sealing body are frictionally agitated in a state where the tips of at least a part of the fins of the plurality of fins are in contact with the bottom surface of the jacket body. Item 2. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to Item 1.
前記本接合工程において前記攪拌ピンを引き抜くとき、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3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 main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform frictional stirring.
Any of claims 1 to 3, wherein when the stirring pin is pulled out in the main joining step, the rotation tool is relatively moved to the end position while gradually increasing the rotation speed from the predetermined rotation speed. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to item 1.
前記本接合工程において前記攪拌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攪拌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攪拌ピンを挿入することを特徴とする請求項1乃至請求項4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 main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform frictional stirring.
When inserting the stirring pin in the main joining step, the stirring pin is inserted in a state of being rotated at a speed higher than the predetermined rotation speed, and the stirring pin is inserted while gradually lowering the rotation speed. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid-cooled jacket is characterized.
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