JP6885285B2 - 液冷ジャケットの製造方法 - Google Patents
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Description
このような観点から、本発明は、ジャケット本体と封止体との重合部を、より確実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。
本発明によれば、支持部によって液冷ジャケットの強度を増大することができる。
本発明によれば、第二重合部に対しても摩擦攪拌接合を行うことで、ジャケット本体と封止体との接合強度をより高めることができる。
本発明によれば、回転ツールの引抜跡が無くなり液冷ジャケットの表面を平坦に仕上げることができる。
本発明によれば、摩擦熱を低く抑えることができるため、熱収縮による液冷ジャケットの変形を小さくすることができる。
本発明によれば、摩擦攪拌される部分を集中的に冷却できるため、冷却効率を高めることができる。
本発明によれば、冷却媒体の管理を容易に行うことができる。
本発明によれば、摩擦熱を低く抑えることができるため、熱収縮による液冷ジャケットの変形を小さくすることができる。また、冷却板等を用いずに、ジャケット本体自体を利用して冷却することができる。
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。
本発明によれば、冷却効率の高い液冷ジャケットを製造することができる。
本発明の第一実施形態は、図1に示すように、ジャケット本体2と封止体3とで形成される中空部に熱輸送流体が流れる液冷ジャケット1の製造方法である。なお、以下の説明における「表面」とは、「裏面」に対する反対側の面という意味である。
準備工程は、図1に示すジャケット本体2と封止体3とを準備する工程である。
仮接合工程は、ジャケット本体2と封止体3とを仮接合する工程である。仮接合工程は、端面11aと封止体3の側面とで構成された内隅から第一重合部H1をスポット接合することにより行うことができる。スポット接合は、摩擦攪拌接合により行ってもよいし、溶接により行ってもよい。なお、仮接合工程は、省略してもよい。
また、攪拌ピンF2には、平坦面F4と突起部F5とが形成されている。平坦面F4は回転中心軸に対して垂直な平坦な面である。突起部F5は、平坦面F4から突出する部位である。突起部F5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F5の側面と、平坦面F4とで段差部が形成されている。
第二重合部接合工程によって、封止体3の裏面3aと支持部12の端面12aとが摩擦攪拌されて接合される。回転ツールFの移動軌跡には、塑性化領域Wが形成される。
このようにして、バリが発生する側またはバリが多く発生する側が凹部13から離れた位置となるように接合条件を設定すれば、凹部13から離れた位置にバリVを集約することができる。そのため、後記するバリ除去工程を容易に行うことができるため好ましい。
回転ツールFを封止体3から離脱させた後に、表面3bに引抜跡が残存する場合は、当該引抜跡を補修する補修工程を行ってもよい。補修工程は、例えば、肉盛溶接を行って当該引抜跡に溶接金属を埋めて補修することができる。これにより、表面3bを平坦にすることができる。
さらに、ジャケット本体2の底部10に封止体3に当接する支持部12が形成されているので、支持部12によって液冷ジャケット1の強度を増大することができる。なお、支持部12は封止体3の裏面3aに設けてもよい。
また、支持部12は、周壁部11から連続して形成されており、本接合工程では、第一重合部H1及び第二重合部H2に対する摩擦攪拌接合を連続して行うようにしている。そのため、耐変形性の高い液冷ジャケット1を製造することができるとともに、製造サイクルを向上させることができる。
さらに、封止体3の表面3bに残存する回転ツールFの引抜き跡に溶接金属を埋めて補修する補修工程を行えば、回転ツールFの引抜跡が無くなり液冷ジャケット1の表面を平坦に仕上げることができる。
以下に説明する第一実施形態の変形例や他の実施形態においては、第一実施形態と共通の技術事項に関しては説明を省略し、相違点を中心に説明する。また、第一実施形態と同様の部材等については、同一の符号を用い説明を省略する。
次に、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ついて説明する。図8に示すように、本変形例では、冷却板を用いて仮接合工程及び本接合工程を行う点で第一実施形態と相違する。
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。図9に示すように、第二実施形態が第一実施形態と相違するのは、まず、支持部12の端面12aには、3つの突出部17が間をあけて形成されている点である。突出部17の形状は特に制限されないが、本実施形態では円柱状を呈する。また、突出部17の個数は特に制限されないが、本実施形態では3つが支持部12の長手方向に並んで設けられている。さらに、封止体3には、板厚方向に貫通する平面視円形の孔部3cが3つ形成されている。孔部3cは、突出部17が挿入される部位であり、突出部17に対応する位置に形成されている。孔部3cは、突出部17がほぼ隙間なく挿入される大きさになっている。
第二実施形態では、重合工程において、封止体3の各孔部3cに各突出部17を挿入し、孔部3cの孔壁と突出部17の側面とで形成される突合部H3を形成する。
また、突起部F5に巻き上げられた塑性流動材は平坦面F4で押えられるため、突起部F5周りをより確実に摩擦攪拌することができる。これにより、第二重合部H2及び突合部H3の酸化被膜が確実に分断されるため、第二重合部H2及び突合部H3の接合強度をより高めることができる。
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。図12に示すように、第三実施形態では、封止体3にフィン31が設けられている点で第一実施形態と相違する。すなわち、封止体3の裏面3aには、複数のフィン31が設けられている。ジャケット本体2は第一実施形態と同一構成である。
第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、複数のフィン31が形成された液冷ジャケット1を形成することができる。液冷ジャケット1は、フィン31が形成されているため、冷却効率を高めることができる。なお、フィン31は、ジャケット本体2の底部10側に設けられていてもよい。
2 ジャケット本体
3 封止体
3a 裏面
10 底部
11 周壁部
11a 端面
11A 他方の壁部
11B 一方の壁部
12 支持部
13 凹部
14 中空部
31 フィン
e1 終了位置(外側)
F 回転ツール
F2 攪拌ピン
F4 平坦面
F5 突起部
H1 第一重合部
H2 第二重合部
K テーブル(冷却板)
WP 冷却流路、冷却管
Claims (14)
- 底部と当該底部の周縁に立設される枠状の周壁部とを有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の凹部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とで形成される中空部に熱輸送流体が流れる液冷ジャケットの製造方法であって、
前記周壁部の端面に前記封止体を載置して前記端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一重合部を形成する重合工程と、
前記第一重合部に前記封止体の表面から攪拌ピンを備えた回転ツールの当該攪拌ピンのみを挿入し、前記ジャケット本体及び前記封止体に接触させた状態で前記第一重合部に沿って前記回転ツールを移動させつつ前記凹部周りに一周させて摩擦攪拌により本接合を行う本接合工程とを含み、
前記本接合工程では、前記攪拌ピンの先端部に当該攪拌ピンの回転軸に対して垂直な平坦面と当該平坦面から突出する突起部とを備えた前記回転ツールを用い、
前記平坦面を前記封止体のみに接触させるとともに、前記突起部の先端を前記第一重合部よりも深く挿入して前記第一重合部を接合することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 - ジャケット本体の底部及び前記封止体の裏面のいずれか一方に、いずれか他方に当接する支持部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記ジャケット本体は、前記底部から立ち上がり前記封止体の裏面に当接する支持部を有し、
前記本接合工程では、前記第一重合部に対する摩擦攪拌接合に加えて、前記封止体の裏面と前記支持部の端面とが重ね合わされた第二重合部に対しても摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項1に記載の液冷ジャケットの製造方法。 - 前記本接合工程では、前記平坦面を前記封止体のみに接触させるとともに、前記突起部の先端を前記第二重合部よりも深く挿入して前記第二重合部を接合することを特徴とする請求項3に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記支持部は、前記周壁部から連続して形成されており、
前記本接合工程では、前記第一重合部及び前記第二重合部に対する摩擦攪拌接合を連続して行うこと特徴とする請求項4に記載の液冷ジャケットの製造方法。 - 前記支持部は、前記周壁部の壁部の一方から連続するとともに、当該一方の壁部と対向する他方の壁部とは離間して形成されており、
前記本接合工程では、前記封止体の表面のうち前記支持部に対応する位置に前記回転ツールを挿入し、前記第一重合部及び前記第二重合部に対して摩擦攪拌接合を連続して行うとともに、前記第一重合部に形成された塑性化領域の外側で前記封止体から前記回転ツールを引き抜くことを特徴とする請求項4に記載の液冷ジャケットの製造方法。 - 前記ジャケット本体は、前記底部から立ち上がり前記封止体の裏面に当接する支持部を有し、前記支持部の端面に突出部を形成し、
前記封止体には、前記突出部が挿入される孔部を設け、
前記重合工程では、前記孔部に前記突出部を挿入して、前記孔部の孔壁と前記突出部の側面とが突き合わされた突合部を形成するとともに、前記封止体の裏面と前記支持部の端面とが重ね合わされた第二重合部を形成し、
前記本接合工程では、前記第一重合部に対する摩擦攪拌接合に加えて、前記封止体の裏面と前記支持部の端面とが重ね合わされた前記第二重合部、前記封止体の前記孔部の孔壁と前記支持部の前記突出部の側面とが突き合された前記突合部に対しても摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項1に記載の液冷ジャケットの製造方法。 - 前記本接合工程では、前記突合部の摩擦攪拌接合に関しては、前記平坦面を前記ジャケット本体及び前記封止体の両方に接触させるとともに、前記突起部の先端を前記第二重合部よりも深く挿入して前記第二重合部及び前記突合部を接合することを特徴とする請求項7に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記封止体の表面に残存する前記回転ツールの引抜き跡に溶接金属を埋めて補修する補修工程を行う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。
- 前記本接合工程では、前記ジャケット本体の底部に冷却板を設け、前記ジャケット本体及び前記封止体を冷却しながら摩擦攪拌接合を行う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。
- 前記冷却板の冷却媒体が流れる冷却流路は、少なくとも前記回転ツールの移動軌跡に沿う平面形状を備えて形成されていることを特徴とする請求項10に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記冷却板の冷却媒体が流れる冷却流路は、前記冷却板に埋設された冷却管によって構成されていることを特徴とする請求項10又は請求項11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、前記ジャケット本体の内部に冷却媒体を流して前記ジャケット本体及び前記封止体を冷却しながら摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
- 前記ジャケット本体の底部及び前記封止体の裏面の少なくともいずれか一方に、複数のフィンが設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項13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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