JP6828675B2 - How to manufacture a liquid-cooled jacket - Google Patents

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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.

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11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Fの攪拌ピンF2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Fの回転中心軸C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。 For example, Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a liquid-cooled jacket. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a liquid-cooled jacket. In the conventional method for manufacturing a liquid-cooled jacket, the butt portion J10 formed by abutting the step side surface 101c provided on the step portion of the aluminum alloy jacket body 101 and the side surface 102c of the aluminum alloy sealing body 102. This is to perform friction stir welding. Further, in the conventional method for manufacturing a liquid-cooled jacket, only the stirring pin F2 of the rotating tool F is inserted into the butt portion J10 to perform friction stir welding. Further, in the conventional method for manufacturing a liquid-cooled jacket, the rotation center axis C of the rotation tool F is overlapped with the butt portion J10 and relatively moved.

特開2015−131321号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-131321

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11のように摩擦攪拌接合を行うと、攪拌ピンF2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Fの攪拌ピン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、回転ツールFの攪拌ピンの外周面には傾斜角度が付いており、回転ツールFの回転中心軸Cを突合せ部J10に対してまっすぐに入れると、ジャケット本体101の段差側面101cに沿って均一な接合を行うことが難しいという問題がある。 Here, the jacket body 101 tends to have a complicated shape. For example, a jacket body 101 formed of a cast material of 4000 series aluminum alloy and a relatively simple shape such as a sealing body 102 is a wrought material of 1000 series aluminum alloy. In some cases, it is formed by. In this way, a liquid-cooled jacket may be manufactured by joining members of different grades of aluminum alloy. In such a case, the jacket body 101 generally has a higher hardness than the sealing body 102. Therefore, when friction stir welding is performed as shown in FIG. 11, the stirring pin F2 becomes the sealing body 102. The material resistance received from the jacket body 101 side is larger than the material resistance received from the side. Therefore, it becomes difficult to stir different grades in a well-balanced manner by the stirring pin of the rotary tool F, and there is a problem that cavity defects occur in the plasticized region after joining and the joining strength decreases. Further, the outer peripheral surface of the stirring pin of the rotating tool F has an inclination angle, and when the rotation center axis C of the rotating tool F is inserted straight with respect to the butt portion J10, the jacket body 101 is aligned with the step side surface 101c. There is a problem that it is difficult to perform uniform joining.

このような観点から、本発明は、材種の異なるジャケット本体及び封止体を好適に接合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 producing a liquid-cooled jacket capable of suitably joining jacket bodies and sealing bodies of different grades.

このような課題を解決するために本発明は、底部、前記底部から立ち上がる周壁部を備え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、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金によって形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材種であり、前記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、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、前記段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体のみに接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含み、前記本接合工程では、前記回転ツールの回転中心軸を前記ジャケット本体の周壁部側に傾斜させ、前記封止体の前記外周側面に対する前記回転ツールの回転中心軸の傾斜角度をγとし、前記攪拌ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度をαとすると、γ=αにした状態で摩擦攪拌接合方法を行うことを特徴とする。 In order to solve such a problem, the present invention provides a rotating tool provided with a stirring pin, which comprises a bottom portion, a jacket body having a peripheral wall portion rising from the bottom portion, and a sealing body for sealing an opening of the jacket body. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket to be welded using the above, wherein the jacket body is formed of a first aluminum alloy, the sealant is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is said. It is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the outer peripheral surface of the stirring pin is inclined so as to be tapered, and a step bottom surface and an opening from the step bottom surface to the inner peripheral edge of the peripheral wall portion. In the preparatory step of forming a stepped portion having a stepped side surface rising toward the above, the sealing body is placed on the jacket body, and the stepped side surface and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form a first abutment. A mounting step of forming a portion and superimposing the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body to form a second butt portion, and contacting only the stirring pin of the rotating tool with the jacket body only. In the main joining step, the rotation center axis of the rotation tool is set to the peripheral wall of the jacket body, including a main joining step of performing friction stir welding by rotating the rotating tool around the first butt portion in the state of being made to rotate. Let γ be the inclination angle of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the outer peripheral side surface of the sealing body, and α be the inclination angle of the outer peripheral surface of the stirring pin with respect to the rotation center axis. It is characterized in that the friction stir welding method is performed in the state of α.

かかる製造方法によれば、ジャケット本体と攪拌ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主としてジャケット本体側の第一アルミニウム合金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、攪拌ピンのみをジャケット本体のみに接触させて摩擦攪拌を行うため、封止体からジャケット本体への第二アルミニウム合金の混入は殆どない。これにより、第一突合せ部においては主としてジャケット本体側の第一アルミニウム合金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、回転ツールの回転中心軸を段差側面に対して傾斜角度γ傾斜させているため、攪拌ピンと封止体との接触を容易に回避することができる。また、回転ツールの回転中心軸の段差側面に対する傾斜角度γを、攪拌ピンの外周面の回転中心軸に対する傾斜角度αに一致させて、攪拌ピンの外周面と封止体の外周側面とを平行にしているため、攪拌ピンの外周面と封止体の外周側面との接触を避けつつ、攪拌ピンの外周面と封止体の外周側面とを高さ方向に亘って極力近接させることができる。 According to such a manufacturing method, the first aluminum alloy mainly on the jacket body side of the first butt portion is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the jacket body and the stirring pin, and the step side surface and the sealing body are formed at the first butt portion. Can be joined to the outer peripheral side surface of. Further, since only the stirring pin is brought into contact with only the jacket body to perform frictional stirring, there is almost no mixing of the second aluminum alloy from the sealing body to the jacket body. As a result, in the first butt portion, the first aluminum alloy on the jacket body side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed. Further, since the rotation center axis of the rotation tool is inclined by an inclination angle γ with respect to the step side surface, contact between the stirring pin and the sealing body can be easily avoided. Further, the inclination angle γ of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the stepped side surface is made to match the inclination angle α of the outer peripheral surface of the stirring pin with respect to the rotation center axis, and the outer peripheral surface of the stirring pin is parallel to the outer peripheral side surface of the sealing body. Therefore, the outer peripheral surface of the stirring pin and the outer peripheral side surface of the sealing body can be brought close to each other as much as possible in the height direction while avoiding contact between the outer peripheral surface of the stirring pin and the outer peripheral side surface of the sealing body. ..

また、本発明は、底部、前記底部から立ち上がる周壁部を備え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、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金によって形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材種であり、
前記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、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、前記段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体に接触させるとともに、前記封止体の前記外周側面にもわずかに接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含み、前記本接合工程では、前記回転ツールの回転中心軸を前記ジャケット本体の周壁部側に傾斜させ、前記封止体の前記外周側面に対する前記回転ツールの回転中心軸の傾斜角度をγとし、前記攪拌ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度をαとすると、γ=αにした状態で摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
Further, the present invention is a liquid-cooled jacket that joins a bottom portion, a jacket body having a peripheral wall portion rising from the bottom portion, and a sealing body that seals an opening of the jacket body by using a rotating tool provided with a stirring pin. The jacket body is formed of a first aluminum alloy, the sealant is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is harder than the second aluminum alloy. It is a high grade of
The outer peripheral surface of the stirring pin is inclined so as to be tapered, and a 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. In the preparatory step to be performed, the sealing body is placed on the jacket body, the step side surface and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form a first abutting portion, and the step bottom surface and the sealing body are formed. In the mounting step of forming a second butt portion by superimposing the back surface of the seal, only the stirring pin of the rotating tool is brought into contact with the jacket body, and the outer peripheral side surface of the sealing body is also slightly contacted. The main joining step includes a main joining step of rotating the rotating tool around the first butted portion in a contacted state to perform frictional stirring joining, and in the main joining step, the rotation central axis of the rotating tool is set to the jacket body. Let γ be the inclination angle of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the outer peripheral side surface of the sealant, and α be the inclination angle of the outer peripheral surface of the stirring pin with respect to the rotation center axis. It is characterized in that friction stirring bonding is performed with γ = α.

かかる製造方法によれば、攪拌ピンの外周面を封止体にわずかに接触させるに留めるため、封止体からジャケット本体への第二アルミニウム合金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ジャケット本体側の第一アルミニウム合金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、回転ツールの回転中心軸の段差側面に対する傾斜角度γを、攪拌ピンの外周面の回転中心軸に対する傾斜角度αに一致させて、攪拌ピンの外周面と封止体の外周側面とを平行にしているため、攪拌ピンの外周面と封止体の外周側面との接触代を高さ方向に亘って均一にすることができる。 According to such a manufacturing method, since the outer peripheral surface of the stirring pin is kept in contact with the sealing body slightly, it is possible to minimize the mixing of the second aluminum alloy from the sealing body into the jacket body. As a result, in the first butt portion, the first aluminum alloy on the jacket body side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed. Further, the inclination angle γ of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the stepped side surface is made to match the inclination angle α of the outer peripheral surface of the stirring pin with respect to the rotation center axis, and the outer peripheral surface of the stirring pin is parallel to the outer peripheral side surface of the sealing body. Therefore, the contact allowance between the outer peripheral surface of the stirring pin and the outer peripheral side surface of the sealing body can be made uniform over the height direction.

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備え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、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金によって形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材種であり、前記攪拌ピンは、先細りとなるように傾斜する外周面を備えるとともに平坦な先端面を備え、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、前記段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体のみに接触させ、前記攪拌ピンの先端を前記段差底面の高さ位置よりも深く挿入するとともに、前記攪拌ピンの前記外周面と前記封止体の前記外周側面とを離間させた状態で前記第一突合せ部に沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含み、前記本接合工程では、前記回転ツールの回転中心軸を前記ジャケット本体の周壁部側に傾斜させ、前記封止体の前記外周側面に対する前記回転ツールの回転中心軸の傾斜角度をγとし、前記攪拌ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度をαとすると、γ=αにした状態で摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。 Further, in the present invention, a liquid for joining 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 an opening of the jacket body using a rotating tool provided with a stirring pin. In a method for manufacturing a cold jacket, the jacket body is formed of a first aluminum alloy, the sealant is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is made of the second aluminum alloy. The stirring pin is also a grade having high hardness, and the stirring pin is provided with an outer peripheral surface that is inclined so as to be tapered, and is provided with a flat tip surface. The preparatory step of forming the stepped portion having the stepped side surface rising toward the opening, the sealing body is placed on the jacket body, and the stepped side surface and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted against each other. A mounting step of forming a butt portion and superimposing the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body to form a second butt portion, and only the stirring pin of the rotating tool for the jacket body. The tip of the stirring pin is inserted deeper than the height position of the bottom surface of the step, and the outer peripheral surface of the stirring pin and the outer peripheral side surface of the sealing body are separated from each other. The main joining step of rotating the rotary tool around the butt portion to perform frictional stirring joining is included. Assuming that the inclination angle of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the outer peripheral side surface of the sealant is γ and the inclination angle of the outer peripheral surface of the stirring pin with respect to the rotation center axis is α, friction stirring is performed with γ = α. It is characterized by performing joining.

かかる製造方法によれば、封止体と攪拌ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主としてジャケット本体側の第一アルミニウム合金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、第一突合せ部においては、攪拌ピンのみを封止体のみに接触させて摩擦攪拌を行うため、封止体からジャケット本体への第二アルミニウム合金の混入は殆どない。これにより、第一突合せ部においては主としてジャケット本体側の第一アルミニウム合金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、回転ツールの回転中心軸を封止体の外周側面に対して傾斜角度γだけ傾斜させているため、攪拌ピンと封止体との接触を容易に回避することができる。また、封止体の外周側面に対する回転ツールの回転中心軸の傾斜角度γを、攪拌ピンの外周面の回転中心軸に対する傾斜角度αに一致させて、攪拌ピンの外周面と封止体の外周側面とを平行にしているため、攪拌ピンの外周面と封止体の外周側面との接触を避けつつ、攪拌ピンの外周面と封止体の外周側面とを高さ方向に亘って極力近接させることができる。また、攪拌ピンの先端を段差底面の高さ位置よりも深く挿入することにより、第一突合せ部の高さ方向の全体を摩擦攪拌接合することができる。 According to such a manufacturing method, the first aluminum alloy mainly on the jacket body side of the first butt portion is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the sealing body and the stirring pin, and the first butt portion is sealed with the step side surface. It can be joined to the outer peripheral side surface of the body. Further, in the first butt portion, since only the stirring pin is brought into contact with only the sealing body to perform frictional stirring, there is almost no mixing of the second aluminum alloy from the sealing body to the jacket body. As a result, in the first butt portion, the first aluminum alloy on the jacket body side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed. Further, since the rotation center axis of the rotation tool is tilted by an inclination angle γ with respect to the outer peripheral side surface of the sealing body, contact between the stirring pin and the sealing body can be easily avoided. Further, the inclination angle γ of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the outer peripheral side surface of the sealing body is made to match the inclination angle α of the outer peripheral surface of the stirring pin with respect to the rotation center axis, and the outer peripheral surface of the stirring pin and the outer circumference of the sealing body are matched. Since the side surfaces are parallel to each other, the outer peripheral surface of the stirring pin and the outer peripheral side surface of the sealing body are as close as possible in the height direction while avoiding contact between the outer peripheral surface of the stirring pin and the outer peripheral side surface of the sealing body. Can be made to. Further, by inserting the tip of the stirring pin deeper than the height position of the bottom surface of the step, the entire height direction of the first butt portion can be friction-stir welded.

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備え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、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金によって形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材種であり、前記攪拌ピンは、先細りとなるように傾斜する外周面を備えるとともに平坦な先端面を備え、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、前記段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体に接触させ、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンの先端を前記段差底面の高さ位置よりも深く挿入するとともに、前記攪拌ピンの前記外周面を前記封止体の前記外周側面にわずかに接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含み、前記本接合工程では、前記回転ツールの回転中心軸を前記ジャケット本体の周壁部側に傾斜させ、前記封止体の前記外周側面に対する前記回転ツールの回転中心軸の傾斜角度をγとし、前記攪拌ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度αとすると、γ=αにした状態で摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。 Further, in the present invention, a liquid for joining 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 an opening of the jacket body using a rotating tool provided with a stirring pin. In a method for manufacturing a cold jacket, the jacket body is formed of a first aluminum alloy, the sealant is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is made of the second aluminum alloy. The stirring pin is also a grade having high hardness, and the stirring pin is provided with an outer peripheral surface that is inclined so as to be tapered and has a flat tip surface, and is provided with a step bottom surface and a step bottom surface from the step bottom surface to the inner peripheral edge of the peripheral wall portion. The preparatory step of forming the stepped portion having the stepped side surface rising toward the opening, the sealing body is placed on the jacket body, and the stepped side surface and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted against each other. A mounting step of forming a butt portion and superimposing the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body to form a second butt portion, and only the stirring pin of the rotating tool is attached to the jacket body. The tip of the stirring pin of the rotating tool that is brought into contact with and rotates is inserted deeper than the height position of the bottom surface of the step, and the outer peripheral surface of the stirring pin is slightly brought into contact with the outer peripheral side surface of the sealing body. In the main joining step, the rotation center axis of the rotating tool is set to the peripheral wall of the jacket body, including a main joining step of rotating the rotating tool around the first butt portion and performing frictional agitation joining. Let γ be the inclination angle of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the outer peripheral side surface of the sealing body, and let α be the inclination angle α of the outer peripheral surface of the stirring pin with respect to the rotation center axis. It is characterized in that the friction stirring joint is performed in this state.

かかる製造方法によれば、攪拌ピンの外周面を封止体にわずかに接触させるに留めるため、封止体からジャケット本体への第二アルミニウム合金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ジャケット本体側の第一アルミニウム合金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、封止体の外周側面に対する回転ツールの回転中心軸の傾斜角度γを、攪拌ピンの外周面の回転中心軸に対する傾斜角度αに一致させて、攪拌ピンの外周面と封止体の外周側面とを平行にしているため、攪拌ピンの外周面と封止体の外周側面との接触代を高さ方向に亘って均一にすることができる。また、攪拌ピンの先端を封止体の外周側面の高さ位置よりも深く挿入することにより、第一突合せ部の高さ方向の全体を摩擦攪拌接合することができる。 According to such a manufacturing method, since the outer peripheral surface of the stirring pin is kept in contact with the sealing body slightly, it is possible to minimize the mixing of the second aluminum alloy from the sealing body into the jacket body. As a result, in the first butt portion, the first aluminum alloy on the jacket body side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed. Further, the inclination angle γ of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the outer peripheral side surface of the sealing body is made to match the inclination angle α of the outer peripheral surface of the stirring pin with respect to the rotation center axis, and the outer peripheral surface of the stirring pin and the outer circumference of the sealing body are matched. Since the side surfaces are parallel to each other, the contact allowance between the outer peripheral surface of the stirring pin and the outer peripheral side surface of the sealing body can be made uniform over the height direction. Further, by inserting the tip of the stirring pin deeper than the height position of the outer peripheral side surface of the sealing body, the entire first butt portion in the height direction can be friction-stir welded.

また、前記準備工程では、前記周壁部の端面に、前記段差側面に沿う凸部を形成し、前記本接合工程では、前記攪拌ピンと前記凸部とを接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。かかる製造方法によれば、凸部を設けることで第一突合せ部の金属不足を防ぐことができる。 Further, in the preparatory step, a convex portion along the step side surface is formed on the end surface of the peripheral wall portion, and in the main joining step, friction stirring is performed with the stirring pin and the convex portion in contact with each other. preferable. According to such a manufacturing method, it is possible to prevent a metal shortage of the first butt portion by providing the convex portion.

また、前記封止体の板厚を、前記段差側面の高さ寸法よりも大きくすることが好ましい。かかる製造方法によれば、発熱体との熱交換効率を高めることができる。 Further, it is preferable that the plate thickness of the sealing body is larger than the height dimension of the step side surface. According to such a manufacturing method, the heat exchange efficiency with the heating element can be improved.

また、前記攪拌ピンの外周面に螺旋溝を設け、当該螺旋溝が形成されている領域の長さ寸法を、前記段差側面の高さ寸法よりも大きくすることが好ましい。かかる製造方法によれば、第一突合せ部の深さ方向の全体を確実に接合することができる。 Further, it is preferable to provide a spiral groove on the outer peripheral surface of the stirring pin so that the length dimension of the region where the spiral groove is formed is larger than the height dimension of the step side surface. According to such a manufacturing method, the entire first butt portion in the depth direction can be reliably joined.

また、前記第一アルミニウム合金は鋳造材で形成され、第二アルミニウム合金は展伸材で形成されていることが好ましい。 Further, it is preferable that the first aluminum alloy is formed of a cast material and the second aluminum alloy is formed of a wrought material.

また、前記回転ツールの外周面に基端から先端に向かうにつれて左回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールの外周面に基端から先端に向かうにつれて右回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを左回転させることが好ましい。 When a counterclockwise spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the rotating tool from the base end to the tip, the rotating tool is rotated clockwise, and the outer peripheral surface of the rotating tool is turned right as it goes from the base end to the tip. When the surrounding spiral groove is carved, it is preferable to rotate the rotation tool counterclockwise.

かかる製造方法によれば、塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンの先端側に導かれるため、バリの発生を少なくすることができる。 According to such a manufacturing method, since the plastically fluidized metal is guided to the tip end side of the stirring pin by the spiral groove, the generation of burrs can be reduced.

また、前記本接合工程では、前記回転ツールの移動軌跡に形成される塑性化領域のうち、前記ジャケット本体側がフロー側となり、前記封止体側がシアー側となるように前記回転ツールの回転方向及び進行方向を設定することが好ましい。 Further, in the main joining step, the rotation direction of the rotation tool and the rotation direction of the rotation tool so that the jacket body side is the flow side and the sealing body side is the shear side in the plasticized region formed in the movement locus of the rotation tool. It is preferable to set the traveling direction.

かかる製造方法によれば、前記封止体側がシアー側となり、第一突合せ部の周囲における攪拌ピンによる攪拌作用が高まり、第一突合せ部における温度上昇が期待でき、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より確実に接合することができる。 According to such a manufacturing method, the sealing body side becomes the shear side, the stirring action by the stirring pin around the first butt portion is enhanced, the temperature rise at the first butt portion can be expected, and the step side surface at the first butt portion. It is possible to more reliably join the outer peripheral side surface of the sealed body.

また、前記準備工程では、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって広がるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する段差部を形成し、前記本接合工程では、前記段差側面と前記封止体の外周側面との間の隙間を塑性流動材で埋めることが好ましい。 Further, in the preparatory step, a stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface that rises diagonally from the stepped bottom surface toward the opening is formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion, and the main joining is performed. In the step, it is preferable to fill the gap between the step side surface and the outer peripheral side surface of the sealing body with a plastic fluid material.

かかる製造方法によれば、ジャケット本体をダイキャスト鋳造によって製造する場合に、傾斜する段差側面を設けることでジャケット本体を金型から容易に離脱させることができるとともに、段差部を容易に形成することができる。また、段差側面と封止体の外周側面との間の隙間は塑性流動材で埋めることができる。 According to such a manufacturing method, when the jacket body is manufactured by die-casting, the jacket body can be easily separated from the mold by providing the inclined step side surface, and the step portion can be easily formed. Can be done. Further, the gap between the step side surface and the outer peripheral side surface of the sealing body can be filled with a plastic fluid material.

本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、材種の異なるジャケット本体及び封止体を好適に接合することができる。 According to the method for producing a liquid-cooled jacket according to the present invention, jacket bodies and sealing bodies of different grades can be suitably joined.

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。It is a perspective view which shows the preparation process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 1st Embodiment of this invention. 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。It is sectional drawing which shows the mounting process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 1st Embodiment. 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。It is a perspective view which shows the main joining process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the main joining process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 1st Embodiment. 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の変形例に係る本接合工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows this joining process which concerns on the modification of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 1st Embodiment. 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断面図である。It is sectional drawing which shows the main joining process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 2nd Embodiment. 第三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。It is sectional drawing which shows the main joining process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 3rd Embodiment. 第四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。It is sectional drawing which shows the main joining process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 4th Embodiment. 第五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断面図である。It is sectional drawing which shows the preparation process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 5th Embodiment. 第五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。It is sectional drawing which shows the main joining process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 5th Embodiment. 従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional liquid-cooled jacket.

[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1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。
[First Embodiment]
A method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the method for manufacturing the liquid-cooled jacket 1 according to the embodiment of the present invention is to manufacture the liquid-cooled jacket 1 by friction stir welding the jacket body 2 and the sealing body 3. The liquid-cooled jacket 1 is a member in which a heating element (not shown) is installed on the sealing body 3 and a fluid is allowed to flow inside to exchange heat with the heating element. In the following description, the "front surface" means the surface opposite to the "back surface".

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、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。 The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the present embodiment includes a preparation step, a mounting step, and a main joining step. The preparation step is a step of preparing the jacket body 2 and the sealing body 3. The jacket body 2 is mainly composed of a bottom portion 10 and a peripheral wall portion 11. The jacket body 2 is formed mainly containing a first aluminum alloy. As the first aluminum alloy, for example, an aluminum alloy casting material such as JISH5302 ADC12 (Al—Si—Cu system) is used.

図1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の内周縁には段差部12が形成されている。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2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垂直に立ち上がっている。底部10及び周壁部11で凹部13が形成されている。また、周壁部11の端面11aには、段差側面12bに沿う凸部20が内周縁全体に亘って形成されている。凸部20の断面形状は特に制限されないが、本実施形態では矩形になっている。凸部20の大きさ及び位置は、本接合工程後に第一突合せ部J1に金属不足が発生しないようにすることが好ましい。 As shown in FIG. 1, the bottom portion 10 is a plate-shaped member having a rectangular shape in a plan view. The peripheral wall portion 11 is a wall portion that rises in a rectangular frame shape from the peripheral edge portion of the bottom portion 10. A step portion 12 is formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion 11. The step portion 12 is composed of a step bottom surface 12a and a step side surface 12b rising from the step bottom surface 12a. As shown in FIG. 2, the step side surface 12b rises vertically from the step bottom surface 12a toward the opening. A recess 13 is formed in the bottom portion 10 and the peripheral wall portion 11. Further, on the end surface 11a of the peripheral wall portion 11, a convex portion 20 along the step side surface 12b is formed over the entire inner peripheral edge. The cross-sectional shape of the convex portion 20 is not particularly limited, but is rectangular in the present embodiment. It is preferable that the size and position of the convex portion 20 are such that a metal shortage does not occur in the first butt portion J1 after the main joining step.

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、段差部12に概ね隙間なく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の高さ寸法と同等でもよいが、本実施形態では段差側面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,A6061等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。 The sealing body 3 is a plate-shaped member that seals the opening of the jacket body 2. The sealing body 3 has a size that allows it to be placed on the step portion 12 with almost no gap. The plate thickness of the sealing body 3 may be the same as the height dimension of the step side surface 12b, but in the present embodiment, it is larger than the height dimension of the step side surface 12b. The sealing body 3 is formed mainly containing a second aluminum alloy. The second aluminum alloy is a material having a lower hardness than the first aluminum alloy. The second aluminum alloy is formed of, for example, an aluminum alloy wrought material such as JIS A1050, A1100, A6063, A6061.

載置工程は、図2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、段差側面12bと封止体3の外周側面3cとが面接触する部分であり、面接触しないまでもわずかに隙間をあけて突き合わされる場合を含み得る。また、段差底面12aと、封止体3の裏面3bとが突き合わされて第二突合せ部J2が形成される。本実施形態では、封止体3を載置すると、封止体3の表面3aは、周壁部11の端面11aよりも高い位置となる。 The mounting step is a step of mounting the sealing body 3 on the jacket body 2 as shown in FIG. In the mounting step, the back surface 3b of the sealing body 3 is mounted on the bottom surface 12a of the step. The step side surface 12b and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 are abutted to form the first abutting portion J1. The first butt portion J1 is a portion where the step side surface 12b and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 are in surface contact with each other, and may include a case where the first butt portion J1 is abutted with a slight gap even if the surface contact is not formed. Further, the step bottom surface 12a and the back surface 3b of the sealing body 3 are abutted to form the second abutment portion J2. In the present embodiment, when the sealing body 3 is placed, the surface 3a of the sealing body 3 is located higher than the end surface 11a of the peripheral wall portion 11.

本接合工程は、図3及び図4に示すように、第一回転ツールFを用いてジャケット本体2と封止体3とを摩擦攪拌接合する工程である。第一回転ツールFは、連結部F1と、攪拌ピンF2とで構成されている。第一回転ツール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。第一回転ツールFが連結される摩擦攪拌装置は、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であり、第一回転ツールFの回転中心軸Cを自在に傾斜させることができる。 As shown in FIGS. 3 and 4, this joining step is a step of friction-stir welding the jacket body 2 and the sealing body 3 by using the first rotation tool F. The first rotation tool F is composed of a connecting portion F1 and a stirring pin F2. The first rotation 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) for fastening a bolt is formed. The friction stir device to which the first rotation tool F is connected is, for example, a robot arm having a rotation driving means such as a spindle unit at the tip, and the rotation center axis C of the first rotation tool F can be freely tilted. ..

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の長さは、封止体3の板厚よりも大きくなっている。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。図4に示すように、攪拌ピンF2の先端には、回転中心軸Cに対して垂直であり、かつ、平坦な先端面F3が形成されている。つまり、攪拌ピンF2の外面は、先細りとなる外周面と、先端に形成された先端面F3とで構成されている。側面視した場合において、回転中心軸Cと攪拌ピンF2の外周面とのなす傾斜角度αは、例えば5°〜30°の範囲で適宜設定すればよい。 The stirring pin F2 hangs down from the connecting portion F1 and is coaxial with the connecting portion F1. The length of the stirring pin F2 is larger than the plate thickness of the sealing body 3. The stirring pin F2 is tapered as it is separated from the connecting portion F1. As shown in FIG. 4, the tip of the stirring pin F2 is formed with a flat tip surface F3 that is perpendicular to the rotation center axis C. That is, the outer surface of the stirring pin F2 is composed of a tapered outer peripheral surface and a tip surface F3 formed at the tip. When viewed from the side, the inclination angle α formed by the rotation center axis C and the outer peripheral surface of the stirring pin F2 may be appropriately set in the range of, for example, 5 ° to 30 °.

攪拌ピンF2の外周面には長さ方向の全体に亘って螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、第一回転ツールFを右回転させるため、螺旋溝は、基端側から先端側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、螺旋溝を基端側から先端側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 over the entire length direction. In the present embodiment, in order to rotate the first rotation tool F clockwise, the spiral groove is formed counterclockwise from the proximal end side toward the distal end side. In other words, the spiral groove is formed counterclockwise when viewed from above when the spiral groove is traced from the proximal end side to the distal end side.

なお、第一回転ツールFを左回転させる場合は、螺旋溝を基端側から先端側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、螺旋溝を基端側から先端側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 first rotation tool F is rotated counterclockwise, it is preferable to form the spiral groove clockwise from the proximal end side toward the distal end side. 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 side to the tip end side. 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 (jacket body 2 and sealing body 3) can be reduced.

図3に示すように、第一回転ツールFを用いて摩擦攪拌を行う際には、右回転させた第一回転ツールFを周壁部11の端面11aに設定した開始位置Spに挿入し、第一突合せ部J1に突入させる。本接合工程では、攪拌ピンF2と凸部20とを接触させつつ、第一回転ツールFを第一突合せ部J1に沿って封止体3に対して左回りに一周させる。第一回転ツールFの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Wが形成される。 As shown in FIG. 3, when friction stir welding is performed using the first rotation tool F, the first rotation tool F rotated clockwise is inserted into the start position Sp set on the end surface 11a of the peripheral wall portion 11. It is made to rush into the one butt portion J1. In this joining step, the first rotating tool F is made to go around the sealing body 3 counterclockwise along the first butt portion J1 while bringing the stirring pin F2 into contact with the convex portion 20. A plasticized region W is formed in the movement locus of the first rotation tool F by hardening the frictionally agitated metal.

本接合工程では、図4に示すように、ジャケット本体2の周壁部11に右回転した攪拌ピンF2のみを斜めに挿入し、ジャケット本体2及び封止体3と連結部F1とは離間させつつ移動させる。言い換えると、攪拌ピンF2の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌を行う。また、本実施形態の本接合工程では、攪拌ピンF2を封止体3には接触させずに摩擦攪拌接合を行う。 In this joining step, as shown in FIG. 4, only the stirring pin F2 rotated clockwise is diagonally inserted into the peripheral wall portion 11 of the jacket body 2, and the jacket body 2 and the sealing body 3 are separated from the connecting portion F1. Move. In other words, friction stirring is performed with the base end portion of the stirring pin F2 exposed. Further, in the main joining step of the present embodiment, friction stir welding is performed without bringing the stirring pin F2 into contact with the sealing body 3.

より詳しくは、本接合工程では、第一回転ツールFの回転中心軸Cを封止体3の外周側面3c(鉛直面)に対してジャケット本体2の外側に傾斜角度γ傾斜させることで、攪拌ピンF2のみをジャケット本体2のみに接触させた状態で第一突合せ部J1に沿って一周させる。ここで鉛直面とは、第一回転ツール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。本実施形態において、封止体3の外周側面3c及び段差側面12bと鉛直面とは一致している。ここでの第一回転ツールFの回転中心軸Cを封止体3の外周側面3cに対して傾斜させる傾斜角度γは、回転中心軸Cと攪拌ピンF2の外周面とのなす傾斜角度αと同じになっており、外周側面3cと外周側面3cに臨む攪拌ピンF2の外周面とは平行である。本実施形態では、攪拌ピンF2の先端面F3も封止体3に接触しないようにしている。また、攪拌ピンF2の挿入深さは、先端面F3が段差底面12aの高さ位置よりも深くなるように設定している。 More specifically, in this joining step, the rotation center axis C of the first rotation tool F is inclined by an inclination angle γ to the outside of the jacket body 2 with respect to the outer peripheral side surface 3c (vertical surface) of the sealing body 3 to stir. With only the pin F2 in contact with only the jacket body 2, the pin F2 is made to go around along the first butt portion J1. Here, the vertical plane is defined as a plane composed of the traveling direction vector and the vertical direction vector of the first rotation tool F. In the present embodiment, the outer peripheral side surface 3c and the step side surface 12b of the sealing body 3 coincide with the vertical surface. The inclination angle γ for inclining the rotation center axis C of the first rotation tool F with respect to the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 is the inclination angle α formed by the rotation center axis C and the outer peripheral surface of the stirring pin F2. It is the same, and the outer peripheral side surface 3c and the outer peripheral surface of the stirring pin F2 facing the outer peripheral side surface 3c are parallel. In the present embodiment, the tip surface F3 of the stirring pin F2 is also prevented from coming into contact with the sealing body 3. Further, the insertion depth of the stirring pin F2 is set so that the tip surface F3 is deeper than the height position of the step bottom surface 12a.

「攪拌ピンF2のみをジャケット本体2のみに接触させた状態」とは、摩擦攪拌を行っている際に、攪拌ピンF2の外面が封止体3に接触していない状態を言い、攪拌ピンF2の外周面と封止体3の外周側面3cとの距離がゼロである場合も含み得る。 The "state in which only the stirring pin F2 is in contact with only the jacket body 2" means a state in which the outer surface of the stirring pin F2 is not in contact with the sealing body 3 during frictional stirring, and the stirring pin F2 The case where the distance between the outer peripheral surface of the seal and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 is zero may be included.

封止体3の外周側面3cから攪拌ピンF2の外周面までの距離が遠すぎると第一突合せ部J1の接合強度が低下する。封止体3の外周側面3cから攪拌ピンF2の外周面までの離間距離Lはジャケット本体2及び封止体3の材料によって適宜設定すればよいが、本実施形態のように攪拌ピンF2の外周面を封止体3の外周側面3cに接触させず、かつ、先端面F3を段差底面12aの高さ位置よりも深く挿入する場合は、例えば、0≦L≦0.5mmに設定し、好ましくは0≦L≦0.3mmに設定することが好ましい。 If the distance from the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 to the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is too long, the bonding strength of the first butt portion J1 decreases. The separation distance L from the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 to the outer peripheral surface of the stirring pin F2 may be appropriately set depending on the materials of the jacket body 2 and the sealing body 3, but the outer circumference of the stirring pin F2 as in the present embodiment. When the surface is not brought into contact with the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 and the tip surface F3 is inserted deeper than the height position of the step bottom surface 12a, for example, 0 ≦ L ≦ 0.5 mm is preferably set. Is preferably set to 0 ≦ L ≦ 0.3 mm.

第一回転ツールFを封止体3の廻りに一周させたら、塑性化領域Wの始端と終端とを重複させる。第一回転ツールFは、引抜き痕が残存しないように、周壁部11の端面11aにおいて、徐々に上昇させて引き抜くようにしてもよい。 When the first rotation tool F is made to go around the sealing body 3, the start end and the end end of the plasticized region W overlap. The first rotation tool F may be pulled out by gradually raising it on the end surface 11a of the peripheral wall portion 11 so that no pulling mark remains.

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、第一回転ツールFの攪拌ピンF2と封止体3の外周側面3cとは接触させていないが、ジャケット本体2と攪拌ピンF2との摩擦熱によって第一突合せ部J1の主としてジャケット本体2側の第一アルミニウム合金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。 According to the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the present embodiment described above, the stirring pin F2 of the first rotation tool F and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 are not in contact with each other, but the jacket body 2 and the stirring pin are not in contact with each other. The first aluminum alloy mainly on the jacket body 2 side of the first butt portion J1 is agitated and plastically fluidized by the frictional heat with F2, and the step side surface 12b and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 are formed in the first butt portion J1. Can be joined.

また、攪拌ピンF2のみをジャケット本体2のみに接触させて摩擦攪拌を行うため、封止体3からジャケット本体2への第二アルミニウム合金の混入は殆どない。これにより、第一突合せ部J1においては主としてジャケット本体2側の第一アルミニウム合金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。 Further, since only the stirring pin F2 is brought into contact with only the jacket body 2 to perform frictional stirring, there is almost no mixing of the second aluminum alloy from the sealing body 3 to the jacket body 2. As a result, in the first butt portion J1, the first aluminum alloy on the jacket body 2 side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed.

また、第一回転ツールFの回転中心軸Cを封止体3の外周側面3c(鉛直面)に対してジャケット本体2の外側に傾斜角度γ傾斜させているため、第一突合せ部J1においては、攪拌ピンF2と封止体3との接触を容易に回避することができる。また、本実施形態では、第一回転ツールFの回転中心軸Cの封止体3の外周側面3cに対する傾斜角度γを、攪拌ピンF2の外周面の回転中心軸Cに対する傾斜角度αに一致させて、攪拌ピンF2の外周面と封止体3の外周側面3cとを平行にしているため、攪拌ピンF2の外周面と外周側面3cとの接触を避けつつ、攪拌ピンF2の外周面と外周側面3cとを高さ方向に亘って極力近接させることができる。 Further, since the rotation center axis C of the first rotation tool F is inclined at an inclination angle γ to the outside of the jacket body 2 with respect to the outer peripheral side surface 3c (lead surface) of the sealing body 3, the first butt portion J1 , Contact between the stirring pin F2 and the sealing body 3 can be easily avoided. Further, in the present embodiment, the inclination angle γ of the rotation center axis C of the first rotation tool F with respect to the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 is made to match the inclination angle α of the outer peripheral surface of the stirring pin F2 with respect to the rotation center axis C. Since the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 are parallel to each other, the outer peripheral surface and outer circumference of the stirring pin F2 are avoided while avoiding contact between the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the outer peripheral side surface 3c. The side surface 3c can be brought as close as possible to the side surface 3c in the height direction.

また、攪拌ピンF2のみをジャケット本体2のみに接触させて摩擦攪拌接合を行うため、攪拌ピンF2の回転中心軸Cを挟んで一方側と他方側で、攪拌ピンF2が受ける材料抵抗の不均衡をなくすことができる。これにより、塑性流動材がバランス良く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。 Further, since only the stirring pin F2 is brought into contact with only the jacket body 2 to perform friction stir welding, the material resistance received by the stirring pin F2 is imbalanced on one side and the other side of the rotation center axis C of the stirring pin F2. Can be eliminated. As a result, the plastic fluid material is frictionally agitated in a well-balanced manner, so that a decrease in joint strength can be suppressed.

また、本接合工程では、攪拌ピンF2と凸部20とを接触させた状態で摩擦攪拌を行うため、第一突合せ部J1の金属不足を防ぐことができる。また、本接合工程では、第一回転ツールFの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、第一回転ツールFの移動軌跡に形成される塑性化領域Wのうち、封止体3側がシアー側となり、ジャケット本体2側がフロー側となるように第一回転ツール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の周囲における攪拌ピンF2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。 Further, in this joining step, since friction stir welding is performed in a state where the stirring pin F2 and the convex portion 20 are in contact with each other, it is possible to prevent the metal shortage of the first butt portion J1. Further, in the main joining step, the rotation direction and the traveling direction of the first rotation tool F may be appropriately set, but the sealing body 3 side of the plasticized region W formed in the movement locus of the first rotation tool F is. The rotation direction and the traveling direction of the first rotation tool F were set so that the sheer side and the jacket body 2 side were the flow side. As a result, the stirring action by the stirring pin F2 around the first butt portion J1 is enhanced, and the temperature rise in the first butt portion J1 can be expected. In the first butt portion J1, the step side surface 12b and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 are expected. Can be joined more reliably.

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。 The shear side (Advancing side) means the side where the relative speed of the outer circumference of the rotating tool with respect to the jointed portion is the value obtained by adding the magnitude of the moving speed to the magnitude of the tangential velocity on the outer circumference of the rotating tool. .. On the other hand, the flow side (Retreating side) refers to the side where the relative speed of the rotating tool with respect to the jointed portion becomes low due to the rotation of the rotating tool in the direction opposite to the moving direction of the rotating tool.

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。 Further, the first aluminum alloy of the jacket body 2 is a material having a higher hardness than the second aluminum alloy of the sealing body 3. Thereby, the durability of the liquid-cooled jacket 1 can be enhanced. Further, it is preferable that the first aluminum alloy of the jacket body 2 is an aluminum alloy casting material and the second aluminum alloy of the sealing body 3 is an aluminum alloy wrought material. By using an Al—Si—Cu based aluminum alloy casting material such as JIS H5302 ADC12 as the first aluminum alloy, the castability, strength, machinability, etc. of the jacket body 2 can be improved. Further, by using, for example, JIS A1000 series or A6000 series as the second aluminum alloy, processability and thermal conductivity can be improved.

また、本実施形態では、攪拌ピンF2の全体に螺旋溝を設けるとともに、攪拌ピンF2の先端面F3を段差底面12aの高さ位置よりも深く挿入しているため、第一突合せ部J1の深さ方向の全体に亘って接合することができる。また、封止体3の板厚寸法を、段差側面12bの高さ寸法よりも大きく設定している。これにより、封止体3に配置される発熱体の熱交換効率を高めることができる。また、本実施形態によれば、第一回転ツールFを封止体3に接触させないため、封止体3の表面3aに塑性化領域Wが露出するのを防ぐことができる。 Further, in the present embodiment, since the spiral groove is provided in the entire stirring pin F2 and the tip surface F3 of the stirring pin F2 is inserted deeper than the height position of the step bottom surface 12a, the depth of the first butt portion J1 is deep. It can be joined over the entire spiral direction. Further, the plate thickness dimension of the sealing body 3 is set to be larger than the height dimension of the step side surface 12b. As a result, the heat exchange efficiency of the heating element arranged in the sealing body 3 can be improved. Further, according to the present embodiment, since the first rotation tool F is not brought into contact with the sealing body 3, it is possible to prevent the plasticized region W from being exposed on the surface 3a of the sealing body 3.

[第一変形例]
次に、第一実施形態の第一変形例について説明する。第一変形例では、図5に示すように、第二回転ツールMを使用する点で第一実施形態と相違する。
[First modification]
Next, a first modification of the first embodiment will be described. As shown in FIG. 5, the first modification differs from the first embodiment in that the second rotation tool M is used.

第二回転ツールMは、攪拌ピンM2を含んで構成されている。攪拌ピンM2は、本体部M2aと、先端部M2bとで構成されている。攪拌ピンM2は、例えば、工具鋼で形成されている。本体部M2aは、円柱状を呈する。先端部M2bは、先細りになっており本体部M2aの先端に形成されている。先端部M2bの先端には平坦な先端面M3が形成されている。先端部M2bには、長さ方向の全体に亘って、第一回転ツールFと同様に螺旋溝が刻設されている。螺旋溝が形成されている領域の長さ寸法D(攪拌ピンM2の先端部M2bのうち螺旋溝が形成されている領域の斜面の長さ)は、段差側面12bの高さ寸法よりも大きく設定されている。 The second rotation tool M is configured to include a stirring pin M2. The stirring pin M2 is composed of a main body portion M2a and a tip portion M2b. The stirring pin M2 is made of tool steel, for example. The main body M2a has a columnar shape. The tip portion M2b is tapered and is formed at the tip of the main body portion M2a. A flat tip surface M3 is formed at the tip of the tip portion M2b. A spiral groove is engraved in the tip portion M2b over the entire length direction as in the case of the first rotation tool F. The length dimension D of the region where the spiral groove is formed (the length of the slope of the region where the spiral groove is formed in the tip portion M2b of the stirring pin M2) is set to be larger than the height dimension of the step side surface 12b. Has been done.

本接合工程では、第一実施形態と同じ要領で、第二回転ツールMの攪拌ピンM2のみをジャケット本体2のみに接触させた状態で、摩擦攪拌接合を行う。攪拌ピンM2の先端面M3は、段差底面12aの高さ位置よりも深くなるように設定する。 In this joining step, friction stir welding is performed in the same manner as in the first embodiment, with only the stirring pin M2 of the second rotation tool M in contact with only the jacket body 2. The tip surface M3 of the stirring pin M2 is set to be deeper than the height position of the step bottom surface 12a.

以上説明した変形例であっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、本体部M2aと封止体3の外周側面3cとの間に隙間を大きく確保することができるため、封止体3の外周側面3cと本体部M2aとの接触を確実に回避することができる。また、先端部M2bの螺旋溝が形成されている領域の長さ寸法D(攪拌ピンM2の先端部M2bのうち螺旋溝が形成されている領域の斜面の長さ)を、段差側面12bの高さ寸法よりも大きくしつつ、攪拌ピンM2の先端面M3を段差底面12aの高さ位置よりも深くなるように設定して摩擦攪拌を行うため、第一突合せ部J1の深さ方向の全体を確実に接合することができる。 Even in the modified example described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, according to the present embodiment, since a large gap can be secured between the main body portion M2a and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3, the contact between the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 and the main body portion M2a Can be reliably avoided. Further, the length dimension D of the region where the spiral groove is formed in the tip portion M2b (the length of the slope of the region where the spiral groove is formed in the tip portion M2b of the stirring pin M2) is set to the height of the step side surface 12b. In order to perform frictional stirring by setting the tip surface M3 of the stirring pin M2 to be deeper than the height position of the step bottom surface 12a while making it larger than the vertical dimension, the entire depth direction of the first butt portion J1 is adjusted. It can be reliably joined.

[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。本実施形態では、第一回転ツールFの挿入深さが第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the insertion depth of the first rotation tool F is different from that of the first embodiment. In this embodiment, a part different from the first embodiment will be described.

本接合工程では、図6に示すように、攪拌ピンF2の挿入深さを攪拌ピンF2の先端面F3が段差底面12aの高さ位置よりも高くなるように設定する。このようにしても、第一実施形態と概ね同等の効果を奏することができる。 In this joining step, as shown in FIG. 6, the insertion depth of the stirring pin F2 is set so that the tip surface F3 of the stirring pin F2 is higher than the height position of the step bottom surface 12a. Even in this way, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。第三実施形態では、図7に示すように、回転ツールを封止体3にわずかに接触させる点で第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する点を中心に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment differs from the first embodiment in that the rotating tool is slightly brought into contact with the sealing body 3, as shown in FIG. In this embodiment, the differences from the first embodiment will be mainly described.

本実施形態に係る本接合工程では、第二回転ツールMを用いる。本接合工程では、第二回転ツールMの攪拌ピンM2を第一突合せ部J1に沿って相対移動させ、封止体3の周りで一周させる。本接合工程では、攪拌ピンM2の回転中心軸Cを封止体3の外周側面3c(鉛直面)に対してジャケット本体2の外側に傾斜角度γ傾斜させている。第一回転ツールFの回転中心軸Cを封止体3の外周側面3cに対して傾斜させる傾斜角度γは、回転中心軸Cと攪拌ピンF2の外周面とのなす傾斜角度αと同じになっており、外周側面3cと外周側面3cに臨む先端部M2bの外周面とは平行である。また、攪拌ピンM2の挿入深さは、先端面F3が段差底面12aの高さ位置よりも深くなるように設定している。 In the main joining step according to the present embodiment, the second rotation tool M is used. In this joining step, the stirring pin M2 of the second rotation tool M is relatively moved along the first butt portion J1 and is made to go around the sealing body 3. In this joining step, the rotation center axis C of the stirring pin M2 is inclined at an inclination angle γ to the outside of the jacket body 2 with respect to the outer peripheral side surface 3c (vertical surface) of the sealing body 3. The inclination angle γ for inclining the rotation center axis C of the first rotation tool F with respect to the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 is the same as the inclination angle α formed by the rotation center axis C and the outer peripheral surface of the stirring pin F2. The outer peripheral side surface 3c and the outer peripheral surface of the tip portion M2b facing the outer peripheral side surface 3c are parallel to each other. Further, the insertion depth of the stirring pin M2 is set so that the tip surface F3 is deeper than the height position of the step bottom surface 12a.

また、本接合工程では、攪拌ピンM2を第一突合せ部J1に沿って相対移動させる際に、攪拌ピンM2の先端部M2bの外周面を封止体3の外周側面3cにわずかに接触させて摩擦攪拌接合を行う。 Further, in this joining step, when the stirring pin M2 is relatively moved along the first butt portion J1, the outer peripheral surface of the tip portion M2b of the stirring pin M2 is slightly brought into contact with the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3. Friction stir welding is performed.

ここで、封止体3の外周側面3cに対する攪拌ピンM2の先端部M2bの外周面の接触代をオフセット量Nとする。本実施形態のように、先端部M2bの外周面を封止体3の外周側面3cに接触させ、かつ、攪拌ピンM2の先端面M3を段差底面12aよりも深く挿入する場合は、オフセット量Nを、0<N≦0.5mmの間で設定し、好ましくは0<N≦0.25mmの間で設定する。 Here, the contact allowance of the outer peripheral surface of the tip portion M2b of the stirring pin M2 with respect to the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 is defined as the offset amount N. When the outer peripheral surface of the tip portion M2b is brought into contact with the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 and the tip surface M3 of the stirring pin M2 is inserted deeper than the step bottom surface 12a as in the present embodiment, the offset amount N Is set between 0 <N ≦ 0.5 mm, preferably between 0 <N ≦ 0.25 mm.

図11に示す従来の液冷ジャケットの製造方法であると、ジャケット本体101と封止体102とで硬度が異なるため、回転中心軸Cを挟んで一方側と他方側とで攪拌ピンF2が受ける材料抵抗も大きく異なる。そのため、塑性流動材がバランス良く攪拌されず、接合強度が低下する要因になっていた。しかし、図7に示す本実施形態によれば、攪拌ピンM2の先端部M2bの外周面と封止体3の外周側面3cとの接触代を極力小さくしているため、封止体3からジャケット本体2への第二アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。また、本実施形態では、第二回転ツールMの回転中心軸Cの封止体3の外周側面3cに対する傾斜角度γを、攪拌ピンM2の先端部M2bの外周面の回転中心軸Cに対する傾斜角度αに一致させて、先端部M2bの外周面と封止体3の外周側面3cとを平行にしているため、先端部M2bの外周面と段差側面12bとの接触代を高さ方向に亘って均一にすることができる。これにより、本実施形態では、塑性流動材がバランス良く攪拌されるため、接合部の強度低下を抑制することができる。 In the conventional method for manufacturing a liquid-cooled jacket shown in FIG. 11, since the hardness of the jacket body 101 and the sealing body 102 are different, the stirring pin F2 is received by one side and the other side of the rotation center axis C. Material resistance is also very different. Therefore, the plastic fluid material is not agitated in a well-balanced manner, which causes a decrease in joint strength. However, according to the present embodiment shown in FIG. 7, since the contact allowance between the outer peripheral surface of the tip end portion M2b of the stirring pin M2 and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 is made as small as possible, the jacket from the sealing body 3 is jacketed. It is possible to minimize the mixing of the second aluminum alloy into the main body 2. Further, in the present embodiment, the inclination angle γ of the rotation center axis C of the second rotation tool M with respect to the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 is set to the inclination angle of the outer peripheral surface of the tip portion M2b of the stirring pin M2 with respect to the rotation center axis C. Since the outer peripheral surface of the tip portion M2b and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 are parallel to each other in accordance with α, the contact allowance between the outer peripheral surface of the tip portion M2b and the step side surface 12b extends in the height direction. Can be uniform. As a result, in the present embodiment, the plastic fluid material is agitated in a well-balanced manner, so that a decrease in the strength of the joint can be suppressed.

[第四実施形態]
次に、本発明の第四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。本実施形態では、第二回転ツールMの挿入深さが第三実施形態と相違する。本実施形態では、第三実施形態と相違する部分について説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the insertion depth of the second rotation tool M is different from that in the third embodiment. In this embodiment, a part different from the third embodiment will be described.

本接合工程では、図8に示すように、攪拌ピンM2の挿入深さを攪拌ピンM2の先端面M3が段差底面12aの高さ位置よりも高くなるように設定する。このようにしても、第三実施形態と概ね同等の効果を奏することができる。 In this joining step, as shown in FIG. 8, the insertion depth of the stirring pin M2 is set so that the tip surface M3 of the stirring pin M2 is higher than the height position of the step bottom surface 12a. Even in this way, the same effect as that of the third embodiment can be obtained.

[第五実施形態]
次に、本発明の第五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9及び図10に示すように、本実施形態では、段差側面12bが傾斜している点で他の実施形態と主に相違する。本実施形態では相違する部分を中心に説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, a method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the fifth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 9 and 10, the present embodiment is mainly different from the other embodiments in that the step side surface 12b is inclined. In this embodiment, the differences will be mainly described.

本実施形態に係る準備工程では、図9に示すように、段差底面12aと、段差底面12aから開口部に向かうにつれて広がるように、外側に傾斜する段差側面12bとを備える段差部12を形成する。周壁部11の端面11aには、段差側面12bに沿う凸部20を形成する。凸部20は断面視台形を呈する。凸部20の側面と段差側面12bとは面一になっている。封止体3の外周側面3cと、段差側面12bとが突き合わされることにより、第一突合せ部J1が形成される。封止体3の外周側面3cと段差側面12bとの間には断面V字状の隙間が形成されている。 In the preparatory step according to the present embodiment, as shown in FIG. 9, a step portion 12 having a step bottom surface 12a and a step side surface 12b inclined outward so as to expand from the step bottom surface 12a toward the opening is formed. .. A convex portion 20 along the step side surface 12b is formed on the end surface 11a of the peripheral wall portion 11. The convex portion 20 has a trapezoidal shape in cross section. The side surface of the convex portion 20 and the stepped side surface 12b are flush with each other. The first butt portion J1 is formed by abutting the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 with the step side surface 12b. A gap having a V-shaped cross section is formed between the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 and the step side surface 12b.

本接合工程では、図10に示すように、第二回転ツールMを用いて、第一実施形態と同じ要領で第一突合せ部J1に対して摩擦攪拌接合を行う。本接合工程では、攪拌ピンM2の先端部M2bを周壁部11の端面11aに挿入し、封止体3の外周側面3cには接触させずに第一突合せ部J1に沿って相対移動させる。つまり、封止体3の外周側面3cと先端部M2bの外周側面とは離間させた状態で摩擦攪拌接合を行う。第二回転ツールMの傾斜角度及び封止体3と先端部M2bとの離間距離L等の条件は第一実施形態と同じ要領で行う。 In this joining step, as shown in FIG. 10, the second rotating tool M is used to perform friction stir welding to the first butt portion J1 in the same manner as in the first embodiment. In this joining step, the tip portion M2b of the stirring pin M2 is inserted into the end surface 11a of the peripheral wall portion 11 and relatively moved along the first butt portion J1 without contacting the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3. That is, friction stir welding is performed in a state where the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 and the outer peripheral side surface of the tip portion M2b are separated from each other. Conditions such as the inclination angle of the second rotation tool M and the separation distance L between the sealing body 3 and the tip portion M2b are the same as those in the first embodiment.

本実施形態であっても、第一実施形態と概ね同じ効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、本接合工程によって周壁部11が塑性流動化するため、第一突合せ部J1の隙間を第一アルミニウム合金で埋めることができる。また、本実施形態によれば、段差側面12bをジャケット本体2に対して外側に傾斜させている。これにより、ジャケット本体2をダイキャスト鋳造によって製造する場合に、傾斜する段差側面12bを設けることでジャケット本体2を金型から容易に離脱させることができるとともに、傾斜する段差側面12bを容易に形成することができる。なお、本実施形態のように段差側面12bに傾斜を設けることについては、第二〜第四実施形態にも適用することができる。また、凸部20を設けることにより、第一突合せ部J1の隙間を充填することができる。 Even in this embodiment, substantially the same effect as that in the first embodiment can be obtained. Further, according to the present embodiment, since the peripheral wall portion 11 is plastically fluidized by the main joining step, the gap of the first butt portion J1 can be filled with the first aluminum alloy. Further, according to the present embodiment, the step side surface 12b is inclined outward with respect to the jacket body 2. As a result, when the jacket body 2 is manufactured by die-casting, the jacket body 2 can be easily separated from the mold by providing the inclined step side surface 12b, and the inclined step side surface 12b can be easily formed. can do. It should be noted that the provision of an inclination on the step side surface 12b as in the present embodiment can also be applied to the second to fourth embodiments. Further, by providing the convex portion 20, the gap of the first butt portion J1 can be filled.

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、適宜設計変更が可能である。例えば、凸部20は省略してもよい。 Although the embodiments and modifications of the present invention have been described above, the design can be changed as appropriate. For example, the convex portion 20 may be omitted.

1 液冷ジャケット
2 ジャケット本体
3 封止体
3c 外周側面
12 段差部
12a 段差底面
12b 段差側面
20 凸部
F 第一回転ツール(回転ツール)
F1 連結部
F2 攪拌ピン
F3 先端面
M 第二回転ツール(回転ツール)
M2 攪拌ピン
J1 第一突合せ部
J2 第二突合せ部
W 塑性化領域
1 Liquid-cooled jacket 2 Jacket body 3 Sealing body 3c Outer peripheral side surface 12 Stepped part 12a Stepped bottom surface 12b Stepped side surface 20 Convex part F First rotation tool (rotation tool)
F1 Connection part F2 Stirring pin F3 Tip surface M Second rotation tool (rotation tool)
M2 Stirring pin J1 1st butt part J2 2nd butt part W Plasticization area

Claims (11)

底部、前記底部から立ち上がる周壁部を備え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、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金によって形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材種であり、
前記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、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、前記段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体のみに接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含み、
前記本接合工程では、前記回転ツールの回転中心軸を前記ジャケット本体の周壁部側に傾斜させ、前記封止体の前記外周側面に対する前記回転ツールの回転中心軸の傾斜角度をγとし、前記攪拌ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度をαとすると、γ=αにした状態で摩擦攪拌接合方法を行うことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, in which a jacket body having a bottom portion and a peripheral wall portion rising from the bottom portion and a sealing body for sealing an opening of the jacket body are joined by using a rotating tool equipped with a stirring pin. ,
The jacket body is formed of a first aluminum alloy, the sealant is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy.
The outer peripheral surface of the stirring pin is inclined so as to be tapered.
A preparatory step of forming a stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface toward the opening on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion.
The sealing body is placed on the jacket body, and the side surface of the step and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form a first butt portion, and the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body are overlapped with each other. The mounting process to form the second butt section together,
Includes a main joining step of performing friction stir welding by rotating the rotating tool around the first butted portion in a state where only the stirring pin of the rotating tool is in contact with only the jacket body.
In the main joining step, the rotation center axis of the rotation tool is inclined toward the peripheral wall portion of the jacket body, the inclination angle of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the outer peripheral side surface of the sealing body is γ, and the stirring is performed. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, characterized in that a friction stirring joining method is performed in a state where γ = α, where α is the inclination angle of the outer peripheral surface of the pin with respect to the rotation center axis.
底部、前記底部から立ち上がる周壁部を備え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、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金によって形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材種であり、
前記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、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、前記段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体に接触させるとともに、前記封止体の前記外周側面にもわずかに接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含み、
前記本接合工程では、前記回転ツールの回転中心軸を前記ジャケット本体の周壁部側に傾斜させ、前記封止体の前記外周側面に対する前記回転ツールの回転中心軸の傾斜角度をγとし、前記攪拌ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度をαとすると、γ=αにした状態で摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, in which a jacket body having a bottom portion and a peripheral wall portion rising from the bottom portion and a sealing body for sealing an opening of the jacket body are joined by using a rotating tool equipped with a stirring pin. ,
The jacket body is formed of a first aluminum alloy, the sealant is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy.
The outer peripheral surface of the stirring pin is inclined so as to be tapered.
A preparatory step of forming a stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface toward the opening on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion.
The sealing body is placed on the jacket body, and the side surface of the step and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form a first butt portion, and the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body are overlapped with each other. The mounting process to form the second butt section together,
The rotating tool is made to go around the first abutting portion in a state where only the stirring pin of the rotating tool is brought into contact with the jacket body and slightly contacted with the outer peripheral side surface of the encapsulant. Including the main joining process of performing friction stir welding
In the main joining step, the rotation center axis of the rotation tool is inclined toward the peripheral wall portion of the jacket body, the inclination angle of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the outer peripheral side surface of the sealing body is γ, and the stirring is performed. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, characterized in that friction-stirring joining is performed with γ = α, where α is the inclination angle of the outer peripheral surface of the pin with respect to the rotation center axis.
底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を備え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、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金によって形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材種であり、
前記攪拌ピンは、先細りとなるように傾斜する外周面を備えるとともに平坦な先端面を備え、
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、前記段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体のみに接触させ、前記攪拌ピンの先端を前記段差底面の高さ位置よりも深く挿入するとともに、前記攪拌ピンの前記外周面と前記封止体の前記外周側面とを離間させた状態で前記第一突合せ部に沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含み、
前記本接合工程では、前記回転ツールの回転中心軸を前記ジャケット本体の周壁部側に傾斜させ、前記封止体の前記外周側面に対する前記回転ツールの回転中心軸の傾斜角度をγとし、前記攪拌ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度をαとすると、γ=αにした状態で摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
A method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which 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 an opening of the jacket body are joined by using a rotating tool equipped with a stirring pin. There,
The jacket body is formed of a first aluminum alloy, the sealant is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy.
The stirring pin has an outer peripheral surface that is inclined so as to be tapered, and has a flat tip surface.
A preparatory step of forming a stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface toward the opening on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion.
The sealing body is placed on the jacket body, and the side surface of the step and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form a first butt portion, and the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body are overlapped with each other. The mounting process to form the second butt section together,
Only the stirring pin of the rotating tool is brought into contact with only the jacket body, the tip of the stirring pin is inserted deeper than the height position of the bottom surface of the step, and the outer peripheral surface of the stirring pin is sealed. Includes a main joining step of performing friction stir welding by rotating a rotating tool around the first abutting portion while being separated from the outer peripheral side surface of the body.
In the main joining step, the rotation center axis of the rotation tool is inclined toward the peripheral wall portion of the jacket body, the inclination angle of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the outer peripheral side surface of the sealing body is γ, and the stirring is performed. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, characterized in that friction-stirring joining is performed with γ = α, where α is the inclination angle of the outer peripheral surface of the pin with respect to the rotation center axis.
底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を備え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、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金によって形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材種であり、
前記攪拌ピンは、先細りとなるように傾斜する外周面を備えるとともに平坦な先端面を備え、
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、前記段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体に接触させ、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンの先端を前記段差底面の高さ位置よりも深く挿入するとともに、前記攪拌ピンの前記外周面を前記封止体の前記外周側面にわずかに接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含み、
前記本接合工程では、前記回転ツールの回転中心軸を前記ジャケット本体の周壁部側に傾斜させ、前記封止体の前記外周側面に対する前記回転ツールの回転中心軸の傾斜角度をγとし、前記攪拌ピンの外周面の前記回転中心軸に対する傾斜角度αとすると、γ=αにした状態で摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
A method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which 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 an opening of the jacket body are joined by using a rotating tool equipped with a stirring pin. There,
The jacket body is formed of a first aluminum alloy, the sealant is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy.
The stirring pin has an outer peripheral surface that is inclined so as to be tapered, and has a flat tip surface.
A preparatory step of forming a stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface toward the opening on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion.
The sealing body is placed on the jacket body, and the side surface of the step and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form a first butt portion, and the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body are overlapped with each other. The mounting process to form the second butt section together,
Only the stirring pin of the rotating tool is brought into contact with the jacket body, the tip of the stirring pin of the rotating rotating tool is inserted deeper than the height position of the bottom surface of the step, and the outer circumference of the stirring pin is inserted. Includes a main joining step of performing friction stir welding by rotating the rotating tool around the first abutting portion with the surface slightly in contact with the outer peripheral side surface of the sealing body.
In the main joining step, the rotation center axis of the rotation tool is inclined toward the peripheral wall portion of the jacket body, the inclination angle of the rotation center axis of the rotation tool with respect to the outer peripheral side surface of the sealing body is γ, and the stirring is performed. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, characterized in that friction-stirring joining is performed with γ = α, where the inclination angle α of the outer peripheral surface of the pin with respect to the rotation center axis is set.
前記準備工程では、前記周壁部の端面に、前記段差側面に沿う凸部を形成し、
前記本接合工程では、前記攪拌ピンと前記凸部とを接触させた状態で摩擦攪拌を行う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 preparatory step, a convex portion along the step side surface is formed on the end surface of the peripheral wall portion.
The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of claims 1 to 4, wherein in the main joining step, frictional stirring is performed in a state where the stirring pin and the convex portion are in contact with each other.
前記封止体の板厚を、前記段差側面の高さ寸法よりも大きくすることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。 The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of claims 1 to 5, wherein the plate thickness of the sealing body is made larger than the height dimension of the step side surface. 前記攪拌ピンの外周面に螺旋溝を設け、当該螺旋溝が形成されている領域の長さ寸法を、前記段差側面の高さ寸法よりも大きくす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。 Claims 1 to 6 are characterized in that a spiral groove is provided on the outer peripheral surface of the stirring pin, and the length dimension of the region where the spiral groove is formed is made larger than the height dimension of the step side surface. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of the above. 前記第一アルミニウム合金は鋳造材で形成され、第二アルミニウム合金は展伸材で形成されてい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。 The production of the liquid-cooled jacket according to any one of claims 1 to 7, wherein the first aluminum alloy is formed of a cast material and the second aluminum alloy is formed of a wrought material. Method. 前記回転ツールの外周面に基端側から先端側に向かうにつれて左回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを右回転させ、
前記回転ツールの外周面に基端側から先端側に向かうにつれて右回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを左回転させることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
When a left-handed spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the rotating tool from the proximal end side toward the distal end side, the rotating tool is rotated clockwise to rotate it clockwise.
One of claims 1 to 8, wherein when a clockwise spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the rotating tool from the proximal end side toward the distal end side, the rotating tool is rotated counterclockwise. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the item.
前記本接合工程では、前記回転ツールの移動軌跡に形成される塑性化領域のうち、前記ジャケット本体側がフロー側となり、前記封止体側がシアー側となるように前記回転ツールの回転方向及び進行方向を設定することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。 In the main joining step, the rotation direction and the traveling direction of the rotation tool so that the jacket body side is the flow side and the sealing body side is the shear side in the plasticized region formed in the movement locus of the rotation tool. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of claims 1 to 9, wherein the liquid-cooled jacket is set. 前記準備工程では、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって広がるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する段差部を形成し、
前記本接合工程では、前記段差側面と前記封止体の外周側面との間の隙間を塑性流動材で埋めることを特徴とする請求項1乃至請求項10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 preparatory step, a step portion having a step bottom surface and a step side surface that rises diagonally from the step bottom surface toward the opening is formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion.
The liquid cooling according to any one of claims 1 to 10, wherein in the main joining step, a gap between the step side surface and the outer peripheral side surface of the sealing body is filled with a plastic fluid material. How to make a jacket.
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