JP6834850B2 - 液冷ジャケットの製造方法 - 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。
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25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301の段差部に設けられた段差側面301cと、アルミニウム合金製の封止体302の側面302c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。
特許文献2には、ジャケット本体と、基板に複数のフィンが並設された封止体とで構成された液冷ジャケットが開示されている。当該封止体の基板は、異なる金属層を積層して構成されているため、各金属材料の特性を生かして熱伝導率を高めることができる。特許文献2に係る発明では、ジャケット本体と封止体とをネジで接合している。
ジャケット本体301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302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301の方が封止体302よりも硬度が高くなることが一般的であるため、図25のように摩擦攪拌接合を行うと、攪拌ピンが封止体302側から受ける材料抵抗に比べて、ジャケット本体301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、特許文献2の液冷ジャケットの製造方法では、ジャケット本体と封止体とをネジで接合するものであるため液冷ジャケットの水密性及び気密性が低下するという問題がある。ここで、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌接合することも考えられるが、異なる種類の金属が積層された基板に回転ツールを挿入すると、各金属の性質が異なるため回転速度や送り速度等の接合条件を設定することが困難になるという問題がある。
このような観点から、本発明は、水密性及び気密性が高く、容易に製造することができるとともに、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合することができる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。
このような課題を解決するために第一の発明は、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で形成された板状の第一基板部と前記第一基板部の表面側に前記第一基板部の周縁部が露出するように形成され銅合金で形成された板状の第二基板部とを備えており、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が高い材種であり、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封止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、を含むことを特徴とする。
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封止体側の第二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側面とを接合することができる。また、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、ジャケット本体から封止体への第一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封止体側の第二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、ジャケット本体の段差側面を外側に傾斜させているため、接合強度の低下を招くことなく攪拌ピンとジャケット本体との接触を容易に回避することができる。また、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌で接合するため、水密性及び気密性を高めることができる。また、第二アルミニウム合金で形成された第一基板部の周縁部が露出するように封止体を形成し、当該周縁部を摩擦攪拌接合することにより、第二基板部の銅合金の影響を排除することができる。これより、摩擦攪拌接合の接合条件を容易に設定することができる。
また、第二の発明は、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で形成された板状の第一基板部と前記第一基板部の表面側に前記第一基板部の周縁部が露出するように形成され銅合金で形成された板状の第二基板部とを備えており、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が高い材種であり、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封止体に接触させるとともに、前記攪拌ピンの前記外周面を前記ジャケット本体の前記段差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、を含むことを特徴とする。
かかる製造方法によれば、攪拌ピンの外周面をジャケット本体の段差側面にわずかに接触させるに留めるため、ジャケット本体から封止体への第一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封止体側の第二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、ジャケット本体の段差側面を外側に傾斜させているため、攪拌ピンがジャケット本体側に大きく侵入することなく第一突合せ部を接合することが可能となる。また、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌で接合するため、水密性及び気密性を高めることができる。また、第二アルミニウム合金で形成された第一基板部の周縁部が露出するように封止体を形成し、当該周縁部を摩擦攪拌接合することにより、第二基板部の銅合金の影響を排除することができる。これより、摩擦攪拌接合の接合条件を容易に設定することができる。
また、前記第一基板部の板厚を前記段差側面の高さ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、接合部の金属不足を容易に補うことができる。
また、前記攪拌ピンの外周面の傾斜角度を前記段差側面の傾斜角度と同一にすることが好ましい。かかる製造方法によれば、第一の発明では攪拌ピンと段差側面とが接触するのを回避しつつ、攪拌ピンをジャケット本体に近接させることができる。また、第二の発明では攪拌ピンがジャケット本体側に大きく侵入することなく第一突合せ部を均一に接合することが可能となる。
また、前記第一基板部の側面に傾斜面を形成し、前記載置工程では、前記段差側面と前記傾斜面とを面接触させることが好ましい。かかる製造方法によれば、接合部の金属不足を容易に補うことができる。
また、前記封止体はアルミニウム合金製展伸材で形成し、前記ジャケット本体はアルミニウム合金鋳造材で形成することが好ましい。
また、前記回転ツールの外周面に基端から先端に向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。
かかる製造方法によれば、螺旋溝によって塑性流動化した金属が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。
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シアー側となり、前記封止体側がフロ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。
かかる製造方法によれば、前記ジャケット本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側面とをより確実に接合することができる。
また、前記準備工程では、前記ジャケット本体の前記底部に、端面に突出部を備えた支持部を形成し、前記第一基板部に孔部を形成するとともに前記第一基板部の表面のうち前記孔部の周囲が露出するように前記第二基板部を形成し、前記載置工程では、前記第一突合せ部を形成するとともに前記突出部に前記孔部を挿入し、前記本接合工程では、前記突出部の外周側面と前記孔部の孔壁とが突き合わされた第三突合せ部を摩擦攪拌接合することが好ましい。
かかる製造方法によれば、支持部の突出部に封止体の孔部を挿入するため、封止体の位置決めを容易に行うことができる。また、支持部と封止体とを接合することにより、液冷ジャケットの強度を高めることができる。
本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、水密性及び気密性が高く、容易に製造することができるとともに、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合することができる。
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケット及び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、本実施形態に係る液冷ジャケット101は、ジャケット本体102と、封止体103とで構成されている。液冷ジャケット101は、内部に流体を流通させ、液冷ジャケット101に設置された発熱体(図示省略)と熱交換を行う器具である。なお、以下の説明における「表面」とは「裏面」の反対側の面という意味である。
本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケット及び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、本実施形態に係る液冷ジャケット101は、ジャケット本体102と、封止体103とで構成されている。液冷ジャケット101は、内部に流体を流通させ、液冷ジャケット101に設置された発熱体(図示省略)と熱交換を行う器具である。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。
ジャケット本体102は、底部110と、周壁部111とを含んで構成されている。ジャケット本体102は、上方が開口した箱状体である。ジャケット本体102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。底部110は、平面視矩形の板状を呈する。周壁部111は、底部110の周縁に立設されており、平面視矩形枠状を呈する。底部110及び周壁部111の内部には凹部113が形成されている。
周壁部111の内周縁には、段差部115が形成されている。段差部115は、段差底面115aと、段差底面115aから立ち上がる段差側面115bとで構成されている。段差底面115aは、周壁部111の端面111aから一段下がった位置に形成されている。段差側面115bは、段差底面115aから開口部に向かって広がるように斜めに立ち上がっている。図7に示すように、段差側面115bの傾斜角度βは適宜設定すればよいが、例えば、鉛直面に対して3°〜30°になっている。
封止体103は、図1に示すように、ジャケット本体102の開口部を封止する板状部材である。封止体103は、第一基板部121と、第二基板部122と、複数のフィン123とで構成されている。第一基板部121の平面形状は、ジャケット本体102の平面形状よりも一回り小さくなっている。図2に示すように、第一基板部121は、ジャケット本体102の開口部を封止するとともに周壁部111に摩擦攪拌接合されている。つまり、段差側面115bと第一基板部121の側面121cとが突き合わされた第一突合せ部J11に対して塑性化領域W11が形成されている。
第二基板部122は、第一基板部121の表面121aにおいて、第一基板部121の周縁部が露出するように積層されている。第二基板部122の板厚は、第一基板部121の板厚と略同等である。第二基板部122の平面形状は、第一基板部121の平面形状よりも一回り小さくなっている。
フィン123は、第一基板部121の裏面121bに、裏面121bに対して垂直に並設されている。第一基板部121及びフィン123は一体形成されている。第一基板部121及びフィン123は本実施形態では第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、JIS A1050,A1100,A6063等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。一方、第二基板部122は、本実施形態では銅合金で形成されている。
第一基板部121及び第二基板部122は、異なる二種の金属で形成されており、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等の摩擦攪拌可能な金属から適宜選択される。第二基板部122は、本実施形態では銅合金としたが他の材料を用いることもでき、第一基板部121よりも熱伝導性の高い材料であることが好ましい。第二基板部122の表面122aは、第一基板部121の表面121aよりも板厚分高くなっている。第二基板部122の表面122aを例えば発熱体(部品)の取り付け部位として利用することができる。
次に、第一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。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。
準備工程は、ジャケット本体102及び封止体103を形成する工程である。ジャケット本体102は、例えば、ダイキャスト鋳造によって底部110と周壁部111とからなる箱を形成するとともに、周壁部111の内周縁に段差部115を形成する。この段差部115の段差側面115bに予め抜き勾配を付けておくと、ダイキャスト鋳造後、ジャケット本体102を鋳型から容易に抜き取ることができる。その後、段差部115の表面を切削加工して仕上げることが望ましい。
また、準備工程では、封止体103を形成するために、クラッド材形成工程と、第一切削工程と、第二切削工程と、フィン形成工程と、を行う。クラッド材形成工程は、図3に示すクラッド材130を形成する工程である。クラッド材130は、第一基体部131と第二基体部141とで構成されている。第一基体部131は、第一アルミニウム合金で形成されており直方体を呈する。第二基体部141は、銅合金で形成されており板状を呈する。第二基体部141の平面形状は、第一基体部131の平面形状と同一になっている。クラッド材130は、第一アルミニウム合金で形成された素形材と銅合金で形成された素形材を積層させて圧延した後、所定の大きさに切断して形成される。
第一切削工程は、図4に示すように、第一基体部131(図3参照)の一部を切削して、第一基板部121とブロック部143とを形成する工程である。第一切削工程では、切削装置等を用いて第一基体部131を切削する。この際、板状の第一基板部121を形成するとともに、第一基板部121の裏面121bの中央に直方体を呈するブロック部143を形成する。
第二切削工程は、図5に示すように、第二基体部141(図4参照)の一部を切削して、第二基板部122を形成する工程である。第二切削工程では、切削装置等を用いて第一基板部121の周縁部が露出するように第二基体部141を切削して第二基板部122を形成する。これにより、第一基板部121の表面121aの中央に、第二基板部122が形成される。
フィン形成工程は、図6に示すように、マルチカッターMを用いてブロック部143を切削して、フィン123(図2参照)を形成する工程である。マルチカッターMは、部材を切削する回転工具である。マルチカッターMは、軸部M1と、軸部M1に間をあけて並設された複数の円盤カッターM2とで構成されている。円盤カッターM2の外周縁には切削刃(図示省略)が形成されている。円盤カッターM2の板厚及び間隔を調節することにより、フィン123の間隔及び板厚を適宜設定することができる。
フィン形成工程では、ブロック部143の辺部143aとマルチカッターMの軸部M1とが平行となるように載置して、回転させたマルチカッターMの円盤カッターM2をブロック部143に挿入する。円盤カッターM2が所定の深さに達したら、辺部143aと対向する他方の辺部143bまでマルチカッターMを平行移動させる。軸部M1が辺部143bに達したらマルチカッターMをブロック部143から離間する方向に相対移動させる。
マルチカッターMの挿入深さは、適宜設定すればよいが、本実施形態では、円盤カッターM2が第一基板部121に達しないように、つまり、ブロック部143に未切削領域が形成されるように調節してもよい。なお、本実施形態では、前記した順番で行ったが、第一切削工程、第二切削工程及びフィン形成工程の順番を限定するものではない。
載置工程は、図7に示すように、ジャケット本体102に封止体103を載置する工程である。載置工程では、段差底面115aに第一基板部121の裏面121bを載置する。段差側面115bと第一基板部121の側面121cとが突き合わされて第一突合せ部J11が形成される。第一突合せ部J11は、段差側面115bと第一基板部121の側面121cとが面接触する場合と、本実施形態のように断面略V字状の隙間をあけて突き合わされる場合の両方を含み得る。また、段差底面115aと、第一基板部121の裏面121bとが突き合わされて第二突合せ部J12が形成される。本実施形態では、封止体103を載置すると、周壁部111の端面111aと、第一基板部121の表面121aとは面一になる。
本接合工程は、図8及び図9に示すように、回転ツールFを用いてジャケット本体102と封止体103とを摩擦攪拌接合する工程である。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。
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。図9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が、本実施形態では、段差側面115bの傾斜角度βと同一となるように設定されている。
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。
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102及び封止体103)の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
図8に示すように、回転ツールFを用いて摩擦攪拌を行う際には、封止体103に右回転した攪拌ピンF2のみを挿入し、封止体103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。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W11が形成される。本実施形態では、封止体103に設定した開始位置Spに攪拌ピンを挿入し、封止体103に対して右廻りに回転ツールFを相対移動させる。
図9に示すように、本接合工程では、攪拌ピンF2のみを封止体103(第一基板部121)のみに接触させて第一突合せ部J1に沿って一周させる。本実施形態では、攪拌ピンF2の先端面F3もジャケット本体102に接触しないように挿入深さを設定している。「攪拌ピンF2のみを封止体103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の外面がジャケット本体102に接触していない状態を言い、攪拌ピンF2の外周面と段差側面115bとの距離がゼロである場合、又は攪拌ピンF2の先端面F3と段差底面115aとの距離がゼロである場合も含み得る。
段差側面115b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J11の接合強度が低下する。段差側面115b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102及び第一基板部121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の外周面を段差側面115bに接触させず、かつ、先端面F3を段差底面115aに接触させない場合は、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。
回転ツールFを第一基板部121の廻りに一周させたら、塑性化領域W11の始端と終端とを重複させる。回転ツールFは、第一基板部121の表面121aにおいて、徐々に上昇させて引き抜くようにしてもよい。図10は、本実施形態に係る本接合工程後の接合部の断面図である。塑性化領域W11は、第一突合せ部J11を境に封止体103側に形成されている。また、攪拌ピンF2の先端面F3は段差底面115aに接触させていないが(図9参照)、塑性化領域W11は、第二突合せ部J12を超えてジャケット本体102に達するように形成されている。
以上説明した本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、回転ツールFの攪拌ピンF2と段差側面115bとは接触させていないが、封止体103と攪拌ピンF2との摩擦熱によって第一突合せ部J11の主として封止体103側の第二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J11において段差側面115bと第一基板部121の側面121cとを接合することができる。また、攪拌ピンF2のみを封止体103のみに接触させて摩擦攪拌を行うため、ジャケット本体102から封止体103への第一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J11においては主として封止体103(第一基板部121)側の第二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、ジャケット本体102の段差側面115bを外側に傾斜させているため、攪拌ピンF2とジャケット本体102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、段差側面115bの傾斜角度βと、攪拌ピンF2の外周面の傾斜角度αとを同一(段差側面115bと攪拌ピンF2の外周面とを平行)にしているため、攪拌ピンF2と段差側面115bとの接触を避けつつ、攪拌ピンF2と段差側面115bとを極力近接させることができる。
また、攪拌ピンF2のみを封止体103(第一基板部121)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。
また、ジャケット本体102と封止体103とを摩擦攪拌で接合するため、水密性及び気密性を高めることができる。また、第一基板部121の周縁部が露出するように封止体103を形成し、当該周縁部で摩擦攪拌接合を行うことにより摩擦攪拌接合の際に第一アルミニウム合金と銅合金とが混ざることがない。つまり、本接合工程の際に、銅合金の影響を排除することができるため、摩擦攪拌接合の接合条件を容易に設定することができる。
また、本接合工程では、回転ツールFの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、回転ツールFの移動軌跡に形成される塑性化領域W11のうち、ジャケット本体102側がシアー側となり、封止体103側がフロー側となるように回転ツールFの回転方向及び進行方向を設定した。これにより、第一突合せ部J11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J11における温度上昇が期待でき、第一突合せ部J11において段差側面115bと第一基板部121の側面121cとをより確実に接合することができる。
なお、シアー側(Advancing side)とは、被接合部に対する回転ツールの外周の相対速度が、回転ツールの外周における接線速度の大きさに移動速度の大きさを加算した値となる側を意味する。一方、フロー側(Retreating side)とは、回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速度が低速になる側を言う。
また、ジャケット本体102の第一アルミニウム合金は、封止体103の第一基板部121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101の耐久性を高めることができる。また、ジャケット本体102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103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102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。
また、本実施形態では、攪拌ピンF2の先端面F3を段差底面115aよりも深く挿入しないが、塑性化領域W11が第二突合せ部J12に達するようにすることで接合強度を高めることができる。
また、封止体103は、どのような方法で形成してもよいが、第一切削工程、第二切削工程及びフィン形成工程によって封止体103を容易に製造することができる。また、本実施形態のように攪拌ピンF2のみを第一基板部121のみに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことで摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で第一突合せ部J11の深い位置を摩擦攪拌接合することができる。
ここで、従来のようにショルダ部を周壁部111及び第一基板部121に接触させる場合は、液冷ジャケット101の内部に塑性流動材が流入しないように、段差底面115aの幅も大きく設定しなければならない。しかし、本実施形態のように、攪拌ピンF2のみを第一基板部121のみに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことで塑性化領域W11の幅を小さくすることができる。これにより、段差底面115aの幅を小さくすることができるため、設計の自由度を高めることができる。
また、第一基板部121と第二基板部122の材料は、特に制限されないが、本実施形態のように第一基板部121をアルミニウム合金(第二アルミニウム合金)とし、発熱体が設置される第二基板部122を銅合金とすることにより、熱伝導率を高めることができる。
[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。図11に示す第一変形例のように、封止体103の第一基板部121の板厚を、段差側面115bの高さ寸法よりも大きくなるように設定してもよい。第一突合せ部J11は、隙間があるように形成されているため接合部が金属不足になるおそれがあるが、第一変形例のようにすることで金属不足を補うことができる。
次に、第一実施形態の第一変形例について説明する。図11に示す第一変形例のように、封止体103の第一基板部121の板厚を、段差側面115bの高さ寸法よりも大きくなるように設定してもよい。第一突合せ部J11は、隙間があるように形成されているため接合部が金属不足になるおそれがあるが、第一変形例のようにすることで金属不足を補うことができる。
[第二変形例]
次に、第一実施形態の第二変形例について説明する。図12に示す第二変形例のように、第一基板部121の側面121cを傾斜させて傾斜面を設けてもよい。側面121cは、裏面121bから表面121aに向かうにつれて外側に傾斜している。側面121cの傾斜角度γは、段差側面115bの傾斜角度βと同一になっている。これにより、載置工程では、段差側面115bと、第一基板部121の側面121cとが面接触する。第二変形例によれば、第一突合せ部J11に隙間が発生しないため、接合部の金属不足を補うことができる。
次に、第一実施形態の第二変形例について説明する。図12に示す第二変形例のように、第一基板部121の側面121cを傾斜させて傾斜面を設けてもよい。側面121cは、裏面121bから表面121aに向かうにつれて外側に傾斜している。側面121cの傾斜角度γは、段差側面115bの傾斜角度βと同一になっている。これにより、載置工程では、段差側面115bと、第一基板部121の側面121cとが面接触する。第二変形例によれば、第一突合せ部J11に隙間が発生しないため、接合部の金属不足を補うことができる。
[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。第二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。第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同等であるため、説明を省略する。また、第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
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。第二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。第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同等であるため、説明を省略する。また、第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
本接合工程は、図13に示すように、回転ツールFを用いてジャケット本体102と封止体103(第一基板部121)とを摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、攪拌ピンF2を第一突合せ部J11に沿って相対移動させる際に、攪拌ピンF2の外周面を段差側面115bにわずかに接触させ、かつ、先端面F3を段差底面115aに接触させないようにして摩擦攪拌接合を行う。
ここで、段差側面115bに対する攪拌ピンF2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、攪拌ピンF2の外周面を段差側面115bに接触させ、かつ、攪拌ピンF2の先端面F3を段差底面115aに接触させない場合は、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。
図25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301と封止体302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、本実施形態によれば、攪拌ピンF2の外周面とジャケット本体102との接触代を極力小さくしているため、攪拌ピンF2がジャケット本体102から受ける材料抵抗を極力小さくすることができる。また、本実施形態では、段差側面115bの傾斜角度βと、攪拌ピンF2の傾斜角度αとを同一(段差側面115bと攪拌ピンF2の外周面とを平行)にしているため、攪拌ピンF2と段差側面115b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。
なお、第二実施形態でも、第一実施形態の第一変形例及び第二変形例のように、第一基板部121の板厚を大きくしたり、側面に傾斜面を設けてもよい。
[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。第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同等であるため、説明を省略する。また、第三実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
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。第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同等であるため、説明を省略する。また、第三実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
本接合工程は、図14に示すように、回転ツールFを用いてジャケット本体102と封止体103(第一基板部121)とを摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、攪拌ピンF2を第一突合せ部J11に沿って相対移動させる際に、攪拌ピンF2の外周面を段差側面115bに接触させず、かつ、先端面F3を段差底面115aよりも深く挿入した状態で摩擦攪拌接合を行う。
本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、攪拌ピンF2と段差側面115bは接触させていないが、第一基板部121と攪拌ピンF2との摩擦熱によって第一突合せ部J11の主として第一基板部121側の第二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J11において段差側面115bと第一基板部121の側面121cとを接合することができる。また、第一突合せ部J11においては攪拌ピンF2のみを第一基板部121のみに接触させて摩擦攪拌を行うため、ジャケット本体102から第一基板部121への第一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J11においては主として第一基板部121側の第二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、ジャケット本体102の段差側面115bを外側に傾斜させているため、攪拌ピンF2と段差側面115b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、段差側面115bの傾斜角度βと、攪拌ピンF2の傾斜角度αとを同一(段差側面115bと攪拌ピンF2の外周面とを平行)にしているため、攪拌ピンF2と段差側面115bその接触を避けつつ、攪拌ピンF2と段差側面115bとを極力近接させることができる。
また、攪拌ピンF2の外周面を段差側面115bから離間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小さくすることができる。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。本実施形態のように、攪拌ピンF2の外周面を段差側面115bに接触させず、かつ、先端面F3を段差底面115aよりも深く挿入する場合、段差側面115bから攪拌ピンF2の外周面までの離間距離Lを、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。
また、攪拌ピンF2の先端面F3を段差底面115aに挿入することにより、接合部の下部をより確実に摩擦攪拌することができる。これにより、接合強度を高めることができる。また、攪拌ピンF2の先端面F3の全面が、第一基板部121の側面121cよりも封止体103の中央側に位置している。これにより、第二突合せ部J12の接合領域を大きくすることができるため、接合強度を高めることができる。
なお、第三実施形態でも、第一実施形態の第一変形例及び第二変形例のように、第一基板部121の板厚を大きくしたり、側面に傾斜面を設けてもよい。
[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。第四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。第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同等であるため、説明を省略する。また、第四実施形態では、第三実施形態と相違する部分を中心に説明する。
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。第四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。第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同等であるため、説明を省略する。また、第四実施形態では、第三実施形態と相違する部分を中心に説明する。
本接合工程は、図15に示すように、回転ツールFを用いてジャケット本体102と封止体103とを摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、攪拌ピンF2を第一突合せ部J11に沿って相対移動させる際に、攪拌ピンF2の外周面を段差側面115bにわずかに接触させ、かつ、先端面F3を段差底面115aよりも深く挿入して摩擦攪拌接合を行う。
ここで、段差側面115bに対する攪拌ピンF2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、攪拌ピンF2の先端面F3を段差底面115aよりも深く挿入し、かつ、攪拌ピンF2の外周面を段差側面115bに接触させる場合は、オフセット量Nを、0<N≦1.0mmの間で設定し、好ましくは0<N≦0.85mmの間で設定し、より好ましくは0<N≦0.65mmの間で設定する。
図25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301と封止体302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、本実施形態によれば、攪拌ピンF2の外周面とジャケット本体102との接触代を極力小さくしているため、攪拌ピンF2がジャケット本体102から受ける材料抵抗を小さくすることができる。また、本実施形態では、段差側面115bの傾斜角度βと、攪拌ピンF2の傾斜角度αとを同一(段差側面115bと攪拌ピンF2の外周面とを平行)にしているため、攪拌ピンF2と段差側面115b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。
また、攪拌ピンF2の先端面F3を段差底面115aに挿入することにより、接合部の下部をより確実に摩擦攪拌することができる。これにより、接合強度を高めることができる。つまり、第一突合せ部J11及び第二突合せ部J12の両方を強固に接合することができる。
なお、第四実施形態でも、第一実施形態の第一変形例及び第二変形例のように、第一基板部121の板厚を大きくしたり、側面に傾斜面を設けてもよい。
[第四実施形態の第一変形例]
次に、第四実施形態の第一変形例について説明する。図16に示すように、当該第一変形例では、回転ツールFAを用いる点で、第四実施形態と相違する。当該変形例では、第四実施形態と相違する部分を中心に説明する。
次に、第四実施形態の第一変形例について説明する。図16に示すように、当該第一変形例では、回転ツールFAを用いる点で、第四実施形態と相違する。当該変形例では、第四実施形態と相違する部分を中心に説明する。
本接合工程で用いる回転ツールFAは、連結部F1と、攪拌ピンF2と、を有している。攪拌ピンF2は、先端面F3と、突起部F4とを備えて構成されている。突起部F4は、先端面F3から下方に突出する部位である。突起部F4の形状は特に制限されないが、本実施形態では、円柱状になっている。突起部F4の側面と、先端面F3とで段差部が形成されている。
当該第一変形例の本接合工程では、回転ツールFAの先端を段差底面115aよりも深く挿入する。これにより、突起部F4に沿って摩擦攪拌されて突起部F4に巻き上げられた塑性流動材は先端面F3で押えられる。これにより、突起部F4周りをより確実に摩擦攪拌することができるとともに第二突合せ部J12の酸化被膜が確実に分断される。これにより、第二突合せ部J12の接合強度を高めることができる。また、当該変形例のように、突起部F4のみを第二突合せ部J12よりも深く挿入するように設定することで、先端面F3を第二突合せ部J12よりも深く挿入する場合に比べて塑性化領域W11の幅を小さくすることができる。これにより、塑性流動材が凹部13へ流出するのを防ぐことができるとともに、段差底面115aの幅も小さく設定することができる。
なお、図16に示す第四実施形態の第一変形例では、突起部F4(攪拌ピンF2の先端)が第二突合せ部J12よりも深く挿入するように(突起部F4の側面が段差底面115aに位置するように)設定しているが、先端面F3が第二突合せ部J12よりも深く挿入するように設定してもよい。
[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及び液冷ジャケットについて説明する。図17及び図18に示すように、第五実施形態に係る液冷ジャケット101Aは、ジャケット本体102Aと、封止体103Aとで構成されている。液冷ジャケット101Aは、支持部112が形成されている点等で第一実施形態と相違する。第五実施形態では第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
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及び液冷ジャケットについて説明する。図17及び図18に示すように、第五実施形態に係る液冷ジャケット101Aは、ジャケット本体102Aと、封止体103Aとで構成されている。液冷ジャケット101Aは、支持部112が形成されている点等で第一実施形態と相違する。第五実施形態では第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
ジャケット本体102Aは、図18及び図19に示すように、底部110と、周壁部111と、支持部112とを含んで構成されている。周壁部111の内周縁には段差部115が形成されている。支持部112は、底部110に立設される板状部材である。支持部112は、周壁部111の一の壁部に連続して形成されており、当該壁部と対向する他の壁部とは離間している。支持部112の端面112aと、段差部115の段差底面115aとは面一になっている。支持部112の端面112aには、突出部114が形成されている。突出部114の高さ寸法は、第一基板部121の板厚寸法と略同等になっている。突出部114の形状は特に制限されないが、本実施形態では円柱状になっている。また、突出部114の個数は特に制限されないが、本実施形態では3つ形成されている。
封止体103Aは、図18及び図19に示すように、第一基板部121と、第二基板部122,122と、複数のフィン123と、3つの孔部124とで構成されている。第二基板部122は、孔部124を挟んで両側に一対形成されている。フィン123は、第二基板部122に対応する位置に形成されている。つまり、孔部124が形成されている部分及びその周囲にはフィン123は形成されていない。孔部124は、第一基板部121の中央部において板厚方向に貫通する孔である。孔部124は、突出部114が隙間なく挿入される大きさで形成されている。
次に、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。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。
準備工程は、ジャケット本体102A及び封止体103Aを形成する工程である。図19に示すように、例えば、ダイキャストによってジャケット本体102Aを形成する。また、準備工程では、封止体103Aを形成するために、クラッド材形成工程と、第一切削工程と、第二切削工程と、フィン形成工程と、を行う。クラッド材形成工程は、第一実施形態と同様に図3に示すクラッド材130を形成する工程である。
第一切削工程は、図20に示すように、第一基体部131(図3参照)の一部を切削して、第一基板部121とブロック部143,143とを形成する工程である。第一切削工程では、切削装置等を用いて第一基体部131を切削する。この際、板状の第一基板部121を形成するとともに、第一基板部121の裏面121bにブロック部143,143を形成する。
第二切削工程は、図21に示すように、第二基体部141(図20参照)の一部を切削して、第二基板部122,122を形成する工程である。第二切削工程では、切削装置等を用いて第一基板部121の周縁部及び中央部が露出するように第二基体部141の外周縁及び中央部を切削して第二基板部122,122を形成する。これにより、第一基板部121の表面121aの中央に、互いに離間した第二基板部122,122が形成される。また、第二切削工程では、第一基板部121の中央部に、貫通する3つの孔部124を形成する。
フィン形成工程は、図22に示すように、マルチカッターMを用いてブロック部143,143を切削して、フィン123(図18参照)を形成する工程である。フィン形成工程では、第一実施形態と同じ要領でフィン123を形成する。
載置工程は、ジャケット本体102Aに封止体103Aを載置して第一突合せ部J11、第二突合せ部J12及び第三突合せ部J13を形成する工程である。図23に示すように、載置工程では、段差部115の段差底面115aに第一基板部121を載置する。これにより、段差側面115bと第一基板部121の側面121cとが突き合わされて第一突合せ部J11が形成される。また、段差底面115aと第一基板部121の裏面121bとが重ね合わされて第二突合せ部J12が形成される。
第一突合せ部J11は、段差側面115bと第一基板部121の側面121cとが面接触する場合と、本実施形態のように断面略V字状の隙間をあけて突き合わされる場合の両方を含み得る。また、孔部124に突出部114が挿入されて、突出部114の外周面と孔部124の孔壁とが突き合わされた第三突合せ部J13が形成される。
本接合工程は、図24に示すように、回転ツールFを用いて第一接合工程と、第二接合工程を行う。第一接合工程は、第一実施形態の接合工程と同じ工程であるため説明を省略する。第二接合工程は、第三突合せ部J13に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。第一接合工程と第二接合工程は、どちらを先に行ってもよいが、本実施形態では第二接合工程を先に行う。
第二接合工程では、回転させた回転ツールFを第三突合せ部J13に沿って一周させて、第三突合せ部J13を接合する。回転ツールFの移動軌跡は、攪拌ピンF2の外周面を突出部114の外周面にわずかに接触させるように設定してもよいが、本実施形態では、回転ツールFの回転中心軸Cを第三突合せ部J13に一致させた状態で、回転ツールFを第三突合せ部J13に沿って一周させる。回転ツールFの挿入深さは、支持部112の端面112aに達しない程度に設定してもよいが、本実施形態では、支持部112の端面112aに攪拌ピンF2を接触させて、端面112aと第一基板部121の裏面121bとの重合部も摩擦攪拌接合する。第二接合工程によって、塑性化領域W12が形成される。
以上説明した液冷ジャケットの製造方法及び液冷ジャケット101Aによっても第一実施形態と同様の効果を得ることができる。また、支持部112の突出部114に封止体103Aの孔部124を挿入するため、封止体103Aの位置決めを容易に行うことができる。また、支持部112と封止体103A(第一基板部121)とを接合することにより、液冷ジャケット101Aの強度を高めることができる。
ここで、従来のようにショルダ部を突出部114及び第一基板部121に接触させる場合は、液冷ジャケット101Aの内部に塑性流動材が流入しないように、支持部112の幅も大きく設定しなければならない。しかし、本実施形態のように、攪拌ピンF2のみを突出部114及び第一基板部121に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことで塑性化領域W12の幅を小さくすることができる。これにより、支持部112の幅を小さくすることができるため、設計の自由度を高めることができる。
以上本発明の実施形態及び変形例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。
101 液冷ジャケット
102 ジャケット本体
103 封止体
121 第一基板部
122 第二基板部
123 フィン
F 回転ツール
F1 連結部
F2 攪拌ピン
J11 第一突合せ部
J12 第二突合せ部
J13 第三突合せ部
W11 塑性化領域
102 ジャケット本体
103 封止体
121 第一基板部
122 第二基板部
123 フィン
F 回転ツール
F1 連結部
F2 攪拌ピン
J11 第一突合せ部
J12 第二突合せ部
J13 第三突合せ部
W11 塑性化領域
Claims (9)
- 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で形成された板状の第一基板部と前記第一基板部の表面側に前記第一基板部の周縁部が露出するように形成され銅合金で形成された板状の第二基板部とを備えており、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が高い材種であり、
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封止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、を含むことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 - 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で形成された板状の第一基板部と前記第一基板部の表面側に前記第一基板部の周縁部が露出するように形成され銅合金で形成された板状の第二基板部とを備えており、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が高い材種であり、
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封止体に接触させるとともに、前記攪拌ピンの前記外周面を前記ジャケット本体の前記段差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、を含むことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 - 前記第一基板部の板厚を前記段差側面の高さよりも大きくすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記攪拌ピンの外周面の傾斜角度を前記段差側面の傾斜角度と同一にす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。
- 前記第一基板部の側面に傾斜面を形成し、
前記載置工程では、前記段差側面と前記傾斜面とを面接触させ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。 - 前記封止体はアルミニウム合金展伸材で形成し、前記ジャケット本体はアルミニウム合金鋳造材で形成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。
- 前記回転ツールの外周面に基端から先端に向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6のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。 - 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シアー側となり、前記封止体側がフロ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7のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記準備工程では、前記ジャケット本体の前記底部に、端面に突出部を備えた支持部を形成し、
前記第一基板部に孔部を形成するとともに前記第一基板部の表面のうち前記孔部の周囲が露出するように前記第二基板部を形成し、
前記載置工程では、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部を形成するとともに前記突出部に前記孔部を挿入し、
前記本接合工程では、前記突出部の外周側面と前記孔部の孔壁とが突き合わされた第三突合せ部を摩擦攪拌接合す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。
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