JP7327238B2 - Liquid cooling jacket manufacturing method - Google Patents

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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 cooling jacket.

摩擦攪拌接合を利用した液冷ジャケットの製造方法が行われている。例えば、特許文献1には、液冷ジャケットの製造方法が開示されている。図17は、従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。従来の液冷ジャケットの製造方法では、アルミニウム合金製のジャケット本体101の段差部に設けられた段差側面101cと、アルミニウム合金製の封止体102の側面102cとを突き合わせて形成された突合せ部J10に対して摩擦攪拌接合を行うというものである。また、従来の液冷ジャケットの製造方法では、回転ツールFDの攪拌ピンFD2のみを突合せ部J10に挿入して摩擦攪拌接合を行っている。また、従来の液冷ジャケットの製造方法では、回転ツールFDの回転中心軸線XAを突合せ部J10に重ねて相対移動させるというものである。 A method of manufacturing a liquid cooling jacket using friction stir welding has been carried out. For example, Patent Literature 1 discloses a method of manufacturing a liquid cooling jacket. FIG. 17 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional liquid cooling jacket. In the conventional method for manufacturing a liquid cooling jacket, a butt portion J10 is formed by abutting a stepped side surface 101c provided at a stepped portion of the jacket body 101 made of aluminum alloy and a side surface 102c of the sealing body 102 made of aluminum alloy. It is to perform friction stir welding for. Further, in the conventional method for manufacturing a liquid cooling jacket, friction stir welding is performed by inserting only the stirring pin FD2 of the rotating tool FD into the butted portion J10. Further, in the conventional method of manufacturing a liquid cooling jacket, the rotation center axis XA of the rotary tool FD is superimposed on the butted portion J10 and relatively moved.

特開2015-131321号公報JP 2015-131321 A

ここで、ジャケット本体101は複雑な形状となりやすく、例えば、4000系アルミニウム合金の鋳造材で形成し、封止体102のように比較的単純な形状のものは、1000系アルミニウム合金の展伸材で形成するというような場合がある。このように、アルミニウム合金の材種の異なる部材同士を接合して、液冷ジャケットを製造する場合がある。このような場合は、ジャケット本体101の方が封止体102よりも硬度が高くなることが一般的であるため、図17のように摩擦攪拌接合を行うと、攪拌ピンFD2が封止体102側から受ける材料抵抗に比べて、ジャケット本体101側から受ける材料抵抗が大きくなる。そのため、回転ツールFDの攪拌ピンFD2によって異なる材種をバランスよく攪拌することが困難となり、接合後の塑性化領域に空洞欠陥が発生し接合強度が低下するという問題がある。 Here, the jacket body 101 is likely to have a complicated shape. There are cases where it is formed by In this way, there is a case where a liquid cooling jacket is manufactured by joining aluminum alloy members of different grades. In such a case, the hardness of the jacket body 101 is generally higher than that of the sealing body 102. Therefore, if friction stir welding is performed as shown in FIG. The material resistance received from the jacket body 101 side is greater than the material resistance received from the side. Therefore, it becomes difficult to stir different types of materials with the stirring pin FD2 of the rotating tool FD in a well-balanced manner, and there is a problem that void defects occur in the plasticized region after bonding, resulting in a decrease in bonding strength.

また、液冷ジャケットが完成した後に、例えば、超音波探傷検査を行うことにより液冷ジャケットの品質管理を行う場合ある。このとき、超音波探傷検査による接合不良の有無は把握することができるが、回転ツールがどの位置を通過したか把握することができないという問題がある。 Further, after the liquid cooling jacket is completed, there are cases where quality control of the liquid cooling jacket is performed, for example, by performing an ultrasonic inspection. At this time, although it is possible to grasp the presence or absence of joint failure by ultrasonic flaw detection, there is a problem that it is not possible to grasp which position the rotating tool has passed.

また、攪拌ピンFD2を突合せ部J10から離脱させる際、鉛直方向に攪拌ピンFD2を移動させるため、摩擦攪拌の開始位置における摩擦熱が過大となる。これにより、当該開始位置において、ジャケット本体101側の金属が封止体102側に混入しやすくなり、接合不良の一因となるという問題がある。 Moreover, since the stirring pin FD2 is moved in the vertical direction when the stirring pin FD2 is separated from the abutting portion J10, the frictional heat at the start position of the friction stirring becomes excessive. As a result, the metal on the jacket main body 101 side is likely to mix into the sealing body 102 side at the start position, which causes a problem of joint failure.

また、攪拌ピンFD2を突合せ部J10から離脱させる際、鉛直方向に攪拌ピンFD2を移動させるため、摩擦攪拌の終了位置における摩擦熱が過大となる。これにより、当該終了位置において、ジャケット本体101側の金属が封止体102側に混入しやすくなり、接合不良の一因となるという問題がある。 Moreover, since the stirring pin FD2 is moved in the vertical direction when the stirring pin FD2 is separated from the abutting portion J10, the frictional heat at the end position of the friction stirring becomes excessive. As a result, the metal on the side of the jacket main body 101 is likely to be mixed into the side of the sealing body 102 at the end position, which causes a problem of connection failure.

このような観点から、本発明は、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合することができるとともに、回転ツールの通過位置を把握することができる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。 From such a point of view, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a liquid cooling jacket that can suitably join aluminum alloys of different grades and can grasp the passage position of a rotating tool. do.

このような課題を解決するために本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の表面に接触させつつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、回転する前記先端側ピンを前記設定移動ルートよりもさらに内側に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸線を前記設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ所定の深さとなるまで前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする。 In order to solve such problems, the present invention provides a liquid for friction stir welding of a jacket body having a bottom, a peripheral wall rising from the peripheral edge of the bottom, and a sealing body for sealing an opening of the jacket body. In the cold jacket manufacturing method, the jacket main body is made of a material having a hardness higher than that of the sealing body, and the rotary tool used for friction stir includes a proximal side pin and a distal side pin. The taper angle of the side pin is larger than the taper angle of the tip side pin, and a stepped pin step portion is formed on the outer peripheral surface of the proximal side pin, and the outer peripheral surface of the tip side pin. is inclined so as to be tapered, and the tip side pin has a flat surface perpendicular to the rotation center axis of the rotary tool at its tip, and has a protrusion projecting from the flat surface, and the peripheral wall portion a preparation step of forming a peripheral wall 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 jacket body; The stepped side surface of the peripheral wall stepped portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are butted to form a first butting portion, and the stepped bottom surface and the back side of the sealing body are overlapped to form a second butting portion. and, while the flat surface of the tip side pin of the rotating rotating tool is brought into contact only with the sealing body, the tip surface of the protrusion is moved to the same depth as or slightly deeper than the bottom surface of the step. The first pin is inserted deeply, and the outer peripheral surface of the proximal pin is brought into contact with the surface of the sealing body, while the outer peripheral surface of the distal pin is slightly brought into contact with at least the upper side of the jacket body. Friction stirring is performed by rotating a rotating tool along a set movement route set closer to the sealing body than the abutting portion, while forming a coarse and dense portion having a predetermined width in a portion adjacent to the stepped side surface in the plasticized region. and a main joining step, wherein in the main joining step, after inserting the rotating tip side pin into a start position set further inside the set movement route, the rotation center axis of the rotating tool is moved to the set movement. The tip side pin is gradually pushed in until reaching a predetermined depth while being moved to a position overlapping the root.

かかる製造方法によれば、封止体と先端側ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主として封止体側の金属が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において段差側面と封止体の外周側面とを接合することができる。また、基端側ピンの外周面を封止体の表面に接触させつつ、先端側ピンをジャケット本体の段差側面の少なくとも上側にわずかに接触させて摩擦攪拌を行うため、接合強度を確保しつつジャケット本体から封止体への金属の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として封止体側の金属が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを設定移動ルートと重複する位置まで移動させながら所定の深さとなるまで先端側ピンを徐々に押入することにより、設定移動ルート上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。 According to this manufacturing method, the metal mainly on the sealing body side of the first abutting portion is agitated and plastically fluidized by frictional heat between the sealing body and the pin on the distal end side, and the stepped side surface and the sealing body are formed at the first abutting portion. The outer peripheral side surface can be joined. In addition, while the outer peripheral surface of the proximal pin is in contact with the surface of the sealing body, the distal pin is brought into slight contact with at least the upper side of the stepped side surface of the jacket body to perform friction stir, thereby ensuring the bonding strength. It is possible to minimize the mixing of metal from the jacket main body into the sealing body. As a result, mainly the metal on the side of the sealing body is friction-stirred at the first abutting portion, so that a decrease in bonding strength can be suppressed. In addition, by moving the rotating tool to a position that overlaps with the set movement route and gradually pushing the distal end pin until a predetermined depth is reached, it is possible to prevent frictional heat from becoming excessive on the set movement route. .

また、所定幅の粗密部をあえて形成することで、探傷検査によって先端側ピンの通過位置を把握することができる。これにより、品質管理作業をより容易に行うことができる。また、先端側ピンの外周面及び段差側面を傾斜するように形成することで、先端側ピンと段差側面とが大きく接触することを回避することができる。また、突起部の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面で押さえられるため、第二突合せ部の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第二突合せ部の接合強度を高めることができる。 Further, by deliberately forming the sparse and dense portions with a predetermined width, it is possible to grasp the passage position of the tip side pin by flaw detection inspection. Thereby, quality control work can be performed more easily. Further, by forming the outer peripheral surface and the stepped side surface of the tip side pin to be inclined, it is possible to avoid large contact between the tip side pin and the stepped side surface. In addition, since the plastic flow material wound up around the protrusion is pressed by the flat surface, the oxide film of the second abutting portion can be reliably divided. Thereby, the joint strength of the second butted portion can be increased.

また、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の表面に接触させつつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入することを特徴とする。 Further, the present invention is a method for manufacturing a liquid cooling jacket by friction stir welding a jacket main body having a bottom portion, a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, and a sealing body for sealing an opening of the jacket main body. The jacket body is made of a material having hardness higher than that of the sealing body, and the rotary tool used for friction stir includes a proximal side pin and a distal side pin, and the proximal side pin has a taper angle of The taper angle of the distal side pin is larger than that of the distal side pin, and a stepped pin stepped portion is formed on the outer peripheral surface of the proximal side pin, and the outer peripheral surface of the distal side pin is inclined to be tapered. The tip side pin has a flat surface perpendicular to the rotation center axis of the rotating tool at its tip, and has a protrusion projecting from the flat surface. and a stepped side surface that rises from the stepped bottom surface toward the opening; and a stepped side surface of the peripheral wall stepped portion by placing the sealing body on the jacket body. a mounting step of forming a first abutment portion by abutting the outer peripheral side surface of the sealing body, and forming a second abutting portion by overlapping the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body; While the flat surface of the distal pin of the rotating tool is in contact only with the sealing body, the distal end surface of the protrusion is inserted to the same depth as or slightly deeper than the bottom surface of the step, and the proximal end is inserted. While the outer peripheral surface of the side pin is in contact with the surface of the sealing body, the outer peripheral surface of the tip side pin is slightly in contact with at least the upper side of the jacket body, and the sealing is performed from the first abutment portion. a final joining step of forming a coarse and dense portion with a predetermined width in a portion adjacent to the stepped side surface in the plasticized region while rotating the rotating tool around along a set movement route set on the body side to friction stir. , in the main joining step, the tip side pin is inserted from the start position set on the set moving route, and the tip side pin is gradually pushed in until reaching a predetermined depth while moving in the advancing direction. and

かかる製造方法によれば、封止体と先端側ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主として封止体側の金属が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において段差側面と封止体の外周側面とを接合することができる。また、基端側ピンの外周面を封止体の表面に接触させつつ、先端側ピンをジャケット本体の段差側面の少なくとも上側にわずかに接触させて摩擦攪拌を行うため、接合強度を確保しつつジャケット本体から封止体への金属の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として封止体側の金属が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを設定移動ルート上で移動させつつ、所定の深さとなるまで先端側ピンを徐々に押入することにより、設定移動ルート上の一点で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。 According to this manufacturing method, the metal mainly on the sealing body side of the first abutting portion is agitated and plastically fluidized by frictional heat between the sealing body and the pin on the distal end side, and the stepped side surface and the sealing body are formed at the first abutting portion. The outer peripheral side surface can be joined. In addition, while the outer peripheral surface of the proximal pin is in contact with the surface of the sealing body, the distal pin is brought into slight contact with at least the upper side of the stepped side surface of the jacket body to perform friction stir, thereby ensuring the bonding strength. It is possible to minimize the mixing of metal from the jacket main body into the sealing body. As a result, mainly the metal on the side of the sealing body is friction-stirred at the first abutting portion, so that a decrease in bonding strength can be suppressed. In addition, while moving the rotary tool along the set movement route, the tip side pin is gradually pushed in until reaching a predetermined depth, thereby preventing excessive frictional heat at one point on the set movement route. .

また、所定幅の粗密部をあえて形成することで、探傷検査によって先端側ピンの通過位置を把握することができる。これにより、品質管理作業をより容易に行うことができる。また、先端側ピンの外周面及び段差側面を傾斜するように形成することで、先端側ピンと段差側面とが大きく接触することを回避することができる。また、突起部の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面で押さえられるため、第二突合せ部の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第二突合せ部の接合強度を高めることができる。 Further, by deliberately forming the sparse and dense portions with a predetermined width, it is possible to grasp the passage position of the tip side pin by flaw detection inspection. Thereby, quality control work can be performed more easily. Further, by forming the outer peripheral surface and the stepped side surface of the tip side pin to be inclined, it is possible to avoid large contact between the tip side pin and the stepped side surface. In addition, since the plastic flow material wound up around the protrusion is pressed by the flat surface, the oxide film of the second abutting portion can be reliably divided. Thereby, the joint strength of the second butted portion can be increased.

また、本発明は、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、前記本接合工程において前記先端側ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記先端側ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記設定移動ルートまで移動させることが好ましい。 Further, in the present invention, in the main welding step, the rotating tool is rotated at a predetermined rotational speed to perform friction stir, and when inserting the tip side pin in the main welding step, the rotational speed is faster than the predetermined rotational speed. It is preferable to insert the distal pin while rotating it at a high speed and move it to the set movement route while gradually decreasing the rotational speed.

かかる接合方法によれば、摩擦攪拌をより好適に行うことができる。 According to such a joining method, friction stir can be performed more suitably.

また、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の表面に接触させつつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりもさらに内側に終了位置を設定し、前記第一突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記先端側ピンを前記封止体から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする。 Further, the present invention is a method for manufacturing a liquid cooling jacket by friction stir welding a jacket main body having a bottom portion, a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, and a sealing body for sealing an opening of the jacket main body. The jacket body is made of a material having hardness higher than that of the sealing body, and the rotary tool used for friction stir includes a proximal side pin and a distal side pin, and the proximal side pin has a taper angle of The taper angle of the distal side pin is larger than that of the distal side pin, and a stepped pin stepped portion is formed on the outer peripheral surface of the proximal side pin, and the outer peripheral surface of the distal side pin is inclined to be tapered. The tip side pin has a flat surface perpendicular to the rotation center axis of the rotating tool at its tip, and has a protrusion projecting from the flat surface. and a stepped side surface that rises from the stepped bottom surface toward the opening; and a stepped side surface of the peripheral wall stepped portion by placing the sealing body on the jacket body. a mounting step of forming a first abutment portion by abutting the outer peripheral side surface of the sealing body, and forming a second abutting portion by overlapping the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body; While the flat surface of the distal pin of the rotating tool is in contact only with the sealing body, the distal end surface of the protrusion is inserted to the same depth as or slightly deeper than the bottom surface of the step, and the proximal end is inserted. While the outer peripheral surface of the side pin is in contact with the surface of the sealing body, the outer peripheral surface of the tip side pin is slightly in contact with at least the upper side of the jacket body, and the sealing is performed from the first abutment portion. a final joining step of forming a coarse and dense portion with a predetermined width in a portion adjacent to the stepped side surface in the plasticized region while rotating the rotating tool around along a set movement route set on the body side to friction stir. , in the main welding step, the end position is set further inside the set moving route, and after friction stir welding for the first butted portion, the tip side pin is moved while moving the rotating tool to the end position The rotary tool is separated from the sealing body at the end position by gradually pulling out the sealing body.

かかる製造方法によれば、封止体と先端側ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主として封止体側の金属が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において段差側面と封止体の外周側面とを接合することができる。また、基端側ピンの外周面を封止体の表面に接触させつつ、先端側ピンをジャケット本体の段差側面の少なくとも上側にわずかに接触させて摩擦攪拌を行うため、接合強度を確保しつつジャケット本体から封止体への金属の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として封止体側の金属が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを設定移動ルートよりも内側に設定された終了位置まで移動させつつ先端側ピンを徐々に引き抜くことにより、設定移動ルート上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。 According to this manufacturing method, the metal mainly on the sealing body side of the first abutting portion is agitated and plastically fluidized by frictional heat between the sealing body and the pin on the distal end side, and the stepped side surface and the sealing body are formed at the first abutting portion. The outer peripheral side surface can be joined. In addition, while the outer peripheral surface of the proximal pin is in contact with the surface of the sealing body, the distal pin is brought into slight contact with at least the upper side of the stepped side surface of the jacket body to perform friction stir, thereby ensuring the bonding strength. It is possible to minimize the mixing of metal from the jacket main body into the sealing body. As a result, mainly the metal on the side of the sealing body is friction-stirred at the first abutting portion, so that a decrease in bonding strength can be suppressed. Further, by gradually withdrawing the tip-side pin while moving the rotary tool to the set end position inside the set movement route, it is possible to prevent frictional heat from becoming excessively large on the set movement route.

また、所定幅の粗密部をあえて形成することで、探傷検査によって先端側ピンの通過位置を把握することができる。これにより、品質管理作業をより容易に行うことができる。また、先端側ピンの外周面及び段差側面を傾斜するように形成することで、先端側ピンと段差側面とが大きく接触することを回避することができる。また、突起部の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面で押さえられるため、第二突合せ部の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第二突合せ部の接合強度を高めることができる。 Further, by deliberately forming the sparse and dense portions with a predetermined width, it is possible to grasp the passage position of the tip side pin by flaw detection inspection. Thereby, quality control work can be performed more easily. Further, by forming the outer peripheral surface and the stepped side surface of the tip side pin to be inclined, it is possible to avoid large contact between the tip side pin and the stepped side surface. In addition, since the plastic flow material wound up around the protrusion is pressed by the flat surface, the oxide film of the second abutting portion can be reliably divided. Thereby, the joint strength of the second butted portion can be increased.

また、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の表面に接触させつつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に終了位置を設定し、前記第一突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記先端側ピンを前記封止体から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする。 Further, the present invention is a method for manufacturing a liquid cooling jacket by friction stir welding a jacket main body having a bottom portion, a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, and a sealing body for sealing an opening of the jacket main body. The jacket body is made of a material having hardness higher than that of the sealing body, and the rotary tool used for friction stir includes a proximal side pin and a distal side pin, and the proximal side pin has a taper angle of The taper angle of the distal side pin is larger than that of the distal side pin, and a stepped pin stepped portion is formed on the outer peripheral surface of the proximal side pin, and the outer peripheral surface of the distal side pin is inclined to be tapered. The tip side pin has a flat surface perpendicular to the rotation center axis of the rotating tool at its tip, and has a protrusion projecting from the flat surface. and a stepped side surface that rises from the stepped bottom surface toward the opening; and a stepped side surface of the peripheral wall stepped portion by placing the sealing body on the jacket body. a mounting step of forming a first abutment portion by abutting the outer peripheral side surface of the sealing body, and forming a second abutting portion by overlapping the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body; While the flat surface of the distal pin of the rotating tool is in contact only with the sealing body, the distal end surface of the protrusion is inserted to the same depth as or slightly deeper than the bottom surface of the step, and the proximal end is inserted. While the outer peripheral surface of the side pin is in contact with the surface of the sealing body, the outer peripheral surface of the tip side pin is slightly in contact with at least the upper side of the jacket body, and the sealing is performed from the first abutment portion. a final joining step of forming a coarse and dense portion with a predetermined width in a portion adjacent to the stepped side surface in the plasticized region while rotating the rotating tool around along a set movement route set on the body side to friction stir. , in the main welding step, an end position is set on the set movement route, and after friction stir welding to the first butting portion, the tip side pin is sealed while moving the rotating tool to the end position; It is characterized by gradually withdrawing from the body to disengage the rotary tool from the closure at the end position.

かかる製造方法によれば、封止体と先端側ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主として封止体側の金属が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において段差側面と封止体の外周側面とを接合することができる。また、基端側ピンの外周面を封止体の表面に接触させつつ、先端側ピンをジャケット本体の段差側面の少なくとも上側にわずかに接触させて摩擦攪拌を行うため、接合強度を確保しつつジャケット本体から封止体への金属の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として封止体側の金属が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを設定移動ルート上で移動させつつ終了位置に向かって先端側ピンを徐々に引き抜くことにより、設定移動ルート上の一点で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。 According to this manufacturing method, the metal mainly on the sealing body side of the first abutting portion is agitated and plastically fluidized by frictional heat between the sealing body and the pin on the distal end side, and the stepped side surface and the sealing body are formed at the first abutting portion. The outer peripheral side surface can be joined. In addition, while the outer peripheral surface of the proximal pin is in contact with the surface of the sealing body, the distal pin is brought into slight contact with at least the upper side of the stepped side surface of the jacket body to perform friction stir, thereby ensuring the bonding strength. It is possible to minimize the mixing of metal from the jacket main body into the sealing body. As a result, mainly the metal on the side of the sealing body is friction-stirred at the first abutting portion, so that a decrease in bonding strength can be suppressed. Further, by gradually withdrawing the distal pin toward the end position while moving the rotary tool along the set movement route, it is possible to prevent excessive frictional heat at one point on the set movement route.

また、所定幅の粗密部をあえて形成することで、探傷検査によって先端側ピンの通過位置を把握することができる。これにより、品質管理作業をより容易に行うことができる。また、先端側ピンの外周面及び段差側面を傾斜するように形成することで、先端側ピンと段差側面とが大きく接触することを回避することができる。また、突起部の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面で押さえられるため、第二突合せ部の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第二突合せ部の接合強度を高めることができる。 Further, by deliberately forming the sparse and dense portions with a predetermined width, it is possible to grasp the passage position of the tip side pin by flaw detection inspection. Thereby, quality control work can be performed more easily. Further, by forming the outer peripheral surface and the stepped side surface of the tip side pin to be inclined, it is possible to avoid large contact between the tip side pin and the stepped side surface. In addition, since the plastic flow material wound up around the protrusion is pressed by the flat surface, the oxide film of the second abutting portion can be reliably divided. Thereby, the joint strength of the second butted portion can be increased.

前記本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、前記本接合工程において前記先端側ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることが好ましい。 In the main welding step, the rotating tool is rotated at a predetermined rotational speed to perform friction stir, and when the tip side pin is detached in the main welding step, the rotational speed is gradually increased from the predetermined rotational speed. It is preferable to move to the end position while moving.

かかる接合方法によれば、摩擦攪拌をより好適に行うことができる。 According to such a joining method, friction stir can be performed more suitably.

本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、材種の異なる金属を好適に接合しつつ、回転ツールの通過位置を把握することができる。 According to the method for manufacturing a liquid cooling jacket according to the present invention, it is possible to grasp the passing position of the rotating tool while suitably joining metals of different materials.

本発明の実施形態に係る回転ツールを示す側面図である。1 is a side view of a rotary tool according to an embodiment of the invention; FIG. 回転ツールの拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the rotary tool; 回転ツールの第一変形例を示す断面図である。It is a cross-sectional view showing a first modification of the rotary tool. 回転ツールの第二変形例を示す断面図である。It is a sectional view showing the second modification of the rotation tool. 回転ツールの第三変形例を示す断面図である。It is a sectional view showing the third modification of a rotating tool. 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。FIG. 4 is a perspective view showing a preparatory step of the manufacturing method of the liquid cooling jacket according to the first embodiment of the present 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。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a placing step of the method for manufacturing the liquid cooling jacket according to the first 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。FIG. 4 is a perspective view showing a main joining step of the method for manufacturing the liquid cooling jacket according to the first 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。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main bonding step in the method for manufacturing the liquid cooling jacket according to the first 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平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a main bonding step of the method for manufacturing the liquid cooling jacket according to the first 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後を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing after the main bonding step in the method for manufacturing the liquid cooling jacket according to the first embodiment; 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の検査工程を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an inspection step of the method for manufacturing the liquid cooling jacket according to the first embodiment; 先端側ピンの外周面を段差側面から離した位置に挿入した例を示す図である。It is a figure which shows the example which inserted the outer peripheral surface of the front-end|tip side pin in the position spaced apart from the step|step difference side surface. 先端側ピンの外周面を段差側面へ大きく接触させた位置に挿入した例を示す図である。It is a figure which shows the example inserted in the position which made the outer peripheral surface of the front-end|tip side pin contact the side surface of a step|step largely. 本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a main bonding step of the method for manufacturing the liquid cooling jacket according to the second embodiment of the present invention; 第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a main bonding step of the method for manufacturing the liquid cooling jacket according to the second 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。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional liquid cooling jacket;

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本発明は、下記の実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態における構成要素は、一部又は全部を適宜組み合わせることができる。まずは、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法で用いる回転ツールについて説明する。回転ツールは、摩擦攪拌接合に用いられるツールである。図1に示すように、回転ツールFは、例えば工具鋼で形成されており、基軸部F1と、基端側ピンF2と、先端側ピンF3と、平坦面F4と、突起部F5とで主に構成されている。基軸部F1は、円柱状を呈し、摩擦攪拌装置の主軸に接続される部位である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The present invention is not limited only to the following embodiments. Also, some or all of the components in each embodiment can be combined as appropriate. First, the rotating tool used in the manufacturing method of the liquid cooling jacket according to this embodiment will be described. A rotating tool is a tool used for friction stir welding. As shown in FIG. 1, the rotary tool F is made of, for example, tool steel, and is mainly composed of a base shaft portion F1, a proximal pin F2, a distal pin F3, a flat surface F4, and a projection F5. is configured to The base shaft portion F1 has a cylindrical shape and is a portion connected to the main shaft of the friction stirrer.

基端側ピンF2は、基軸部F1に連続し、先端に向けて先細りになっている。基端側ピンF2は、円錐台形状を呈する。基端側ピンF2のテーパー角度Aは適宜設定すればよいが、例えば、135~160°になっている。テーパー角度Aが135°未満であるか、又は、160°を超えると摩擦攪拌後の接合表面粗さが大きくなる。テーパー角度Aは、後記する先端側ピンF3のテーパー角度Bよりも大きくなっている。図2に示すように、基端側ピンF2の外周面には、階段状のピン段差部F21が高さ方向の全体に亘って形成されている。ピン段差部F21は、右回り又は左回りで螺旋状に形成されている。つまり、ピン段差部F21は、平面視して螺旋状であり、側面視すると階段状になっている。本第一実施形態では、回転ツールFを右回転させるため、ピン段差部F21は基端側から先端側に向けて左回りに設定している。 The base end pin F2 is continuous with the base shaft portion F1 and tapers toward the tip. The proximal pin F2 has a truncated cone shape. The taper angle A of the proximal pin F2 may be set appropriately, and is, for example, 135 to 160°. If the taper angle A is less than 135° or exceeds 160°, the joint surface roughness after friction stir increases. The taper angle A is larger than the taper angle B of the distal pin F3, which will be described later. As shown in FIG. 2, a stepped pin stepped portion F21 is formed over the entire height direction on the outer peripheral surface of the base end side pin F2. The pin stepped portion F21 is spirally formed clockwise or counterclockwise. That is, the pin stepped portion F21 has a spiral shape when viewed from above, and has a stepped shape when viewed from the side. In the first embodiment, the pin stepped portion F21 is set counterclockwise from the base end side to the tip end side in order to rotate the rotary tool F right.

なお、回転ツールFを左回転させる場合は、ピン段差部F21を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、ピン段差部F21によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。 When rotating the rotating tool F to the left, it is preferable to set the pin stepped portion F21 clockwise from the proximal side to the distal side. As a result, the plastic flow material is guided to the tip end side by the pin stepped portion F21, so that the amount of metal overflowing to the outside of the metal members to be joined can be reduced.

突起部F5は、平坦面F4の中央から下方に突出した部位である。突起部F5の形状は特に限定されないが、例えば円柱状となっている。突起部F5の側面と、平坦面F4とで段差部が形成されている。 The projecting portion F5 is a portion projecting downward from the center of the flat surface F4. Although the shape of the protrusion F5 is not particularly limited, it is, for example, cylindrical. A stepped portion is formed by the side surface of the protrusion F5 and the flat surface F4.

ピン段差部F21は、段差底面F21aと、段差側面F21bとで構成されている。隣り合うピン段差部F21の各頂点F21c,F21cの距離X1(水平方向距離)は、後記する段差角度C及び段差側面F21bの高さY1に応じて適宜設定される。 The pin step portion F21 is composed of a step bottom surface F21a and a step side surface F21b. The distance X1 (horizontal distance) between the vertices F21c, F21c of the adjacent pin stepped portions F21 is appropriately set according to the step angle C and the height Y1 of the step side face F21b, which will be described later.

段差側面F21bの高さY1は適宜設定すればよいが、例えば、0.1~0.4mmで設定されている。高さY1が0.1mm未満であると接合表面粗さが大きくなる。一方、高さY1が0.4mmを超えると接合表面粗さが大きくなる傾向があるとともに、有効段差部数(被接合金属部材と接触しているピン段差部F21の数)も減少する。 The height Y1 of the stepped side surface F21b may be set as appropriate, and is set to 0.1 to 0.4 mm, for example. If the height Y1 is less than 0.1 mm, the joint surface roughness becomes large. On the other hand, when the height Y1 exceeds 0.4 mm, the joint surface roughness tends to increase, and the number of effective stepped portions (the number of pin stepped portions F21 in contact with the metal members to be joined) also decreases.

段差底面F21aと段差側面F21bとでなす段差角度Cは適宜設定すればよいが、例えば、85~120°で設定されている。段差底面F21aは、本実施形態では水平面と平行になっている。段差底面F21aは、ツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して-5°~15°内の範囲で傾斜していてもよい(マイナスは水平面に対して下方、プラスは水平面に対して上方)。距離X1、段差側面F21bの高さY1、段差角度C及び水平面に対する段差底面F21aの角度は、摩擦攪拌を行う際に、塑性流動材がピン段差部F21の内部に滞留して付着することなく外部に抜けるとともに、段差底面F21aで塑性流動材を押えて接合表面粗さを小さくすることができるように適宜設定する。 The step angle C between the step bottom surface F21a and the step side surface F21b may be set appropriately, but is set to 85 to 120°, for example. The stepped bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane in this embodiment. The stepped bottom surface F21a may be inclined in the range of −5° to 15° with respect to the horizontal plane toward the outer peripheral direction from the rotation axis of the tool (minus is downward with respect to the horizontal plane, plus is with respect to the horizontal plane above). The distance X1, the height Y1 of the stepped side surface F21b, the stepped angle C, and the angle of the stepped bottom surface F21a with respect to the horizontal plane are set so that the plastic flow material does not stay inside the pin stepped portion F21 and adhere to the outside when performing friction stir. In addition, the step bottom F21a presses the plastic flow material to reduce the joint surface roughness.

図1に示すように、先端側ピンF3は、基端側ピンF2に連続して形成されている。先端側ピンF3は円錐台形状を呈する。先端側ピンF3の先端は回転軸に対して垂直な平坦面F4になっている。先端側ピンF3のテーパー角度Bは、基端側ピンF2のテーパー角度Aよりも小さくなっている。図2に示すように、先端側ピンF3の外周面には、螺旋溝F31が刻設されている。螺旋溝F31は、右回り、左回りのどちらでもよいが、本第一実施形態では回転ツールFを右回転させるため、基端側から先端側に向けて左回りに刻設されている。 As shown in FIG. 1, the distal pin F3 is formed continuously with the proximal pin F2. The distal pin F3 has a truncated cone shape. The tip of the tip side pin F3 forms a flat surface F4 perpendicular to the rotation axis. A taper angle B of the distal pin F3 is smaller than a taper angle A of the proximal pin F2. As shown in FIG. 2, a spiral groove F31 is engraved on the outer peripheral surface of the tip side pin F3. The spiral groove F31 may be either clockwise or counterclockwise, but in the first embodiment, it is engraved counterclockwise from the proximal side toward the distal side in order to rotate the rotary tool F clockwise.

なお、回転ツールFを左回転させる場合は、螺旋溝F31を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、螺旋溝F31によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。螺旋溝F31は、螺旋底面F31aと、螺旋側面F31bとで構成されている。隣り合う螺旋溝F31の頂点F31c,F31cの距離(水平方向距離)を長さX2とする。螺旋側面F31bの高さを高さY2とする。螺旋底面F31aと、螺旋側面F31bとで構成される螺旋角度Dは例えば、45~90°で形成されている。螺旋溝F31は、被接合金属部材と接触することにより摩擦熱を上昇させるとともに、塑性流動材を先端側に導く役割を備えている。 In addition, when rotating the rotating tool F counterclockwise, it is preferable to set the spiral groove F31 clockwise from the base end side to the tip end side. As a result, the plastic flow material is guided to the tip side by the spiral groove F31, so that the amount of metal overflowing to the outside of the metal members to be joined can be reduced. The spiral groove F31 is composed of a spiral bottom surface F31a and a spiral side surface F31b. The distance (horizontal distance) between the apexes F31c, F31c of the adjacent spiral grooves F31 is defined as length X2. Let the height of the spiral side surface F31b be a height Y2. A spiral angle D formed by the spiral bottom surface F31a and the spiral side surface F31b is, for example, 45 to 90°. The spiral groove F31 has the role of increasing the frictional heat by coming into contact with the metal members to be joined and guiding the plastic flow material to the tip side.

回転ツールFは、適宜設計変更が可能である。図3は、本発明の回転ツールの第一変形例を示す側面図である。図3に示すように、第一変形例に係る回転ツールFAでは、ピン段差部F21の段差底面F21aと段差側面F21bとのなす段差角度Cが85°になっている。段差底面F21aは、水平面と平行である。このように、段差底面F21aは水平面と平行であるとともに、段差角度Cは、摩擦攪拌中にピン段差部F21内に塑性流動材が滞留して付着することなく外部に抜ける範囲で鋭角としてもよい。 The design of the rotary tool F can be changed as appropriate. FIG. 3 is a side view showing a first modification of the rotary tool of the invention. As shown in FIG. 3, in the rotary tool FA according to the first modified example, the step angle C between the step bottom surface F21a and the step side surface F21b of the pin step portion F21 is 85°. The stepped bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane. In this way, the stepped bottom surface F21a is parallel to the horizontal surface, and the stepped angle C may be an acute angle within a range in which the plastic flow material stays and adheres to the pin stepped portion F21 during friction stirring and escapes to the outside. .

図4は、本発明の回転ツールの第二変形例を示す側面図である。図4に示すように、第二変形例に係る回転ツールFBでは、ピン段差部F21の段差角度Cが115°になっている。段差底面F21aは水平面と平行になっている。このように、段差底面F21aは水平面と平行であるとともに、ピン段差部F21として機能する範囲で段差角度Cが鈍角となってもよい。 FIG. 4 is a side view showing a second modification of the rotary tool of the invention. As shown in FIG. 4, in the rotary tool FB according to the second modification, the step angle C of the pin step portion F21 is 115°. The stepped bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane. In this manner, the stepped bottom surface F21a may be parallel to the horizontal plane, and the stepped angle C may be an obtuse angle within the range of functioning as the pin stepped portion F21.

図5は、本発明の回転ツールの第三変形例を示す側面図である。図5に示すように、第三変形例に係る回転ツールFCでは、段差底面F21aがツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して10°上方に傾斜している。段差側面F21bは、鉛直面と平行になっている。このように、摩擦攪拌中に塑性流動材を押さえることができる範囲で、段差底面F21aがツールの回転軸から外周方向に向かって水平面よりも上方に傾斜するように形成されていてもよい。上記の回転ツールの第一~第三変形例によっても、下記の実施形態と同等の効果を奏することができる。 FIG. 5 is a side view showing a third modification of the rotary tool of the invention. As shown in FIG. 5, in the rotary tool FC according to the third modification, the stepped bottom surface F21a is inclined upward by 10° with respect to the horizontal plane from the rotation axis of the tool toward the outer peripheral direction. The stepped side surface F21b is parallel to the vertical plane. In this manner, the stepped bottom surface F21a may be formed so as to be inclined upward from the horizontal surface toward the outer peripheral direction from the rotating shaft of the tool within a range where the plastic flow material can be pressed during friction stirring. The first to third modifications of the rotating tool described above can also produce effects equivalent to those of the following embodiments.

回転ツールFは、摩擦攪拌装置の回転軸に取り付けられる。なお、回転ツールFは、例えば先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに取り付けてもよい。これにより、回転ツールFの回転中心軸線X(図9参照)を自在に傾斜させることができる。 The rotating tool F is attached to the rotating shaft of the friction stirrer. Note that the rotary tool F may be attached to a robot arm having a rotary drive means such as a spindle unit at its tip. Thereby, the rotation center axis line X (see FIG. 9) of the rotating tool F can be freely inclined.

[第一実施形態]
本発明の実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。図6に示すように、本発明の実施形態に係る液冷ジャケット1の製造方法は、ジャケット本体2と、封止体3とを摩擦攪拌接合して液冷ジャケット1を製造するものである。液冷ジャケット1は、封止体3の上に発熱体(図示省略)を設置するとともに、内部に流体を流して発熱体と熱交換を行う部材である。なお、以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面という意味である。
[First embodiment]
A method of manufacturing a liquid cooling jacket according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 6, the method for manufacturing the liquid cooling jacket 1 according to the embodiment of the present invention manufactures the liquid cooling jacket 1 by joining the jacket main body 2 and the sealing body 3 by friction stir welding. The liquid cooling jacket 1 is a member in which a heating element (not shown) is installed on the sealing body 3 and heat is exchanged with the heating element by flowing a fluid inside. In addition, the "front surface" in the following description means the surface on the opposite side of 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、検査工程と、を行う。準備工程は、ジャケット本体2と封止体3とを準備する工程である。ジャケット本体2は、底部10と、周壁部11とで主に構成されている。ジャケット本体2は、第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、JISH5302 ADC12(Al-Si-Cu系)等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。ジャケット本体2は、本実施形態ではアルミニウム合金を例示したが、摩擦攪拌可能な他の金属でもよい。 The method for manufacturing a liquid cooling jacket according to this embodiment includes a preparation process, a placement process, a main bonding process, and an inspection process. 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 cast material such as JISH5302 ADC12 (Al-Si-Cu system) is used. Although the jacket main body 2 is made of an aluminum alloy in this embodiment, other metals that can be friction-stirred may be used.

図6に示すように、底部10は、平面視矩形を呈する板状部材である。周壁部11は、底部10の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。周壁部11の内周縁には周壁段差部12が形成されている。周壁段差部12は、段差底面12aと、段差底面12aから立ち上がる段差側面12bとで構成されている。図7に示すように、段差側面12bは、段差底面12aから開口部に向かって外側に広がるように傾斜している。段差側面12bの鉛直面に対する傾斜角度βは適宜設定すればよいが、例えば、鉛直面に対して3°~30°になっている。底部10及び周壁部11で凹部13が形成されている。ここで鉛直面とは、回転ツールFの進行方向ベクトルと鉛直方向ベクトルで構成される平面と定義する。 As shown in FIG. 6, the bottom portion 10 is a plate-like member having a rectangular shape in plan view. The peripheral wall portion 11 is a wall portion that rises in a rectangular frame shape from the peripheral portion of the bottom portion 10 . A peripheral wall stepped portion 12 is formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion 11 . The peripheral wall 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. 7, the stepped side surface 12b is inclined so as to expand outward from the stepped bottom surface 12a toward the opening. The inclination angle β of the stepped side surface 12b with respect to the vertical plane may be appropriately set, and is, for example, 3° to 30° with respect to the vertical plane. A concave portion 13 is formed by the bottom portion 10 and the peripheral wall portion 11 . Here, the vertical plane is defined as a plane composed of the moving direction vector of the rotary tool F and the vertical direction vector.

封止体3は、ジャケット本体2の開口部を封止する板状部材である。封止体3は、周壁段差部12に載置される大きさになっている。封止体3の板厚は、段差側面12bの高さ寸法よりも大きくなっている。封止体3の板厚寸法は、後記する本接合工程の際に接合部が金属不足にならない程度に適宜設定する。封止体3は、第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、JIS A1050,A1100,A6063等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。封止体3は、本実施形態ではアルミニウム合金を例示したが、摩擦攪拌可能な他の金属でもよい。なお、本明細書において硬度はブリネル硬さをいい、JIS Z 2243に準じた方法によって測定することができる。 The sealing body 3 is a plate-like member that seals the opening of the jacket body 2 . The sealing body 3 is sized to be placed on the peripheral wall stepped portion 12 . The plate thickness of the sealing body 3 is larger than the height dimension of the stepped side surface 12b. The plate thickness dimension of the sealing body 3 is appropriately set to such an extent that the joint portion does not become short of metal during the main joint step described later. The sealing body 3 is formed mainly containing a second aluminum alloy. The second aluminum alloy is a material with a lower hardness than the first aluminum alloy. The second aluminum alloy is made of, for example, an aluminum alloy wrought material such as JIS A1050, A1100, A6063. Although an aluminum alloy is exemplified for the sealing body 3 in this embodiment, other metals that can be friction-stirred may be used. In this specification, hardness refers to Brinell hardness, which can be measured by a method according to JIS Z 2243.

載置工程は、図7に示すように、ジャケット本体2に封止体3を載置する工程である。載置工程では、段差底面12aに封止体3の裏面3bを載置する。段差側面12bと封止体3の外周側面3cとが突き合わされて第一突合せ部J1が形成される。第一突合せ部J1は本実施形態のように断面略V字状の隙間をあけて突き合わされる場合も含み得る。また、段差底面12aと、封止体3の裏面3bとが重ね合わされて第二突合せ部J2が形成される。 The mounting step is a step of mounting the sealing member 3 on the jacket body 2 as shown in FIG. In the mounting step, the rear surface 3b of the sealing body 3 is mounted on the stepped bottom surface 12a. The stepped side surface 12b and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 are butted together to form a first butting portion J1. The first abutment part J1 may include a case where the parts are abutted with a gap having a substantially V-shaped cross section as in the present embodiment. Further, the stepped bottom surface 12a and the back surface 3b of the sealing body 3 are overlapped to form a second butted portion J2.

図8に示すように、第一突合せ部J1よりも内側に「設定移動ルートL1」(一点鎖線)を設定する。設定移動ルートL1は、後記するように、本実施形態では先端側ピンF3の外周面の上側を周壁段差部12の段差側面12bの上部にわずかに接触させつつ、外周面の下側を周壁段差部12の段差側面12bに接触させないように設定するため、設定移動ルートL1は、封止体3の外周面よりも内側において、平面視矩形状に設定する。 As shown in FIG. 8, a "set movement route L1" (chain line) is set inside the first matching portion J1. As will be described later, in the present embodiment, the set movement route L1 is such that the upper side of the outer peripheral surface of the distal pin F3 is slightly in contact with the upper portion of the stepped side surface 12b of the peripheral wall stepped portion 12, and the lower side of the outer peripheral surface In order to avoid contact with the stepped side surface 12b of the portion 12, the set movement route L1 is set to have a rectangular shape in plan view inside the outer peripheral surface of the sealing body 3. As shown in FIG.

本接合工程では、押入区間と、本区間と、離脱区間とを連続して摩擦攪拌を行う。本接合工程の押入区間では、図8に示すように、封止体3の表面3aに設定された開始位置SP1から設定移動ルートL1上に設定された中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、開始位置SP1に回転ツールFの回転中心軸線Xが垂直となるように配置し、中間点S1に向けて相対移動させながら所定の深さとなるまで先端側ピンF3を徐々に押入していく。 In the main joining step, the push-in section, the main section, and the detachment section are continuously friction-stirred. In the pressing section of the main joining step, as shown in FIG. 8, friction stir is performed from a start position SP1 set on the surface 3a of the sealing body 3 to an intermediate point S1 set on the set movement route L1. In the push-in section, the rotary tool F is arranged so that the center axis X of rotation of the rotary tool F is perpendicular to the start position SP1, and the distal pin F3 is gradually pushed in until it reaches a predetermined depth while relatively moving toward the intermediate point S1. To go.

この際、図9に示すように、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された所定の深さに達するように先端側ピンF3を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールFを一ヵ所に留まらせることなく、回転ツールFを設定移動ルートL1に移動させながら徐々に下降させていく。回転ツールFが中間点S1に達したら、そのまま本区間に移行する。回転ツールFの移動軌跡には塑性化領域W1が形成される。 At this time, as shown in FIG. 9, the tip side pin F3 is gradually pushed in so as to reach a preset predetermined depth at least until reaching the intermediate point S1. In other words, the rotating tool F is gradually lowered while being moved along the set movement route L1 without remaining in one place. When the rotating tool F reaches the intermediate point S1, the process proceeds directly to the main section. A plasticized region W1 is formed in the movement locus of the rotating tool F. As shown in FIG.

なお、所定の深さとは、設定移動ルートL1上の中間点S1から設定移動ルートL1を一周して中間点S1を通過した後、設定移動ルートL1上に設定された中間点S2までの本区間において、先端側ピンF3を差し込む深さをいう。本実施形態では、基端側ピンF2の外周面を封止体3の表面3aに接触させるとともに、先端側ピンF3の平坦面F4を封止体3のみに接触させつつ、突起部F5の先端面を周壁段差部12の段差底面12aよりもわずかに深い位置となるように挿入する。なお、先端側ピンF3の平坦面F4を封止体3のみに接触させつつ、突起部F5の先端面を周壁段差部12の段差底面12aと同一の高さ位置となるように挿入してもよい。 It should be noted that the predetermined depth is the main section from the intermediate point S1 on the set travel route L1 to the intermediate point S2 set on the set travel route L1 after passing the intermediate point S1 by going around the set travel route L1. , refers to the depth into which the tip side pin F3 is inserted. In this embodiment, the outer peripheral surface of the proximal pin F2 is brought into contact with the surface 3a of the sealing member 3, and the flat surface F4 of the distal pin F3 is brought into contact only with the sealing member 3, while the tip of the protrusion F5 is The surface is inserted so as to be slightly deeper than the stepped bottom surface 12a of the peripheral wall stepped portion 12. - 特許庁It should be noted that even if the flat surface F4 of the pin F3 on the tip side is brought into contact only with the sealing body 3, the tip surface of the protrusion F5 may be inserted so as to be at the same height as the bottom surface 12a of the stepped portion 12 of the peripheral wall. good.

本区間では、図9に示すように、回転ツールFの回転中心軸線Xを鉛直線(鉛直面)と平行にした状態で摩擦攪拌を行う。先端側ピンF3を所定の深さを維持した状態で、回転中心軸線Xと設定移動ルートL1とが重なるように回転ツールFを移動させる。段差側面12bの傾斜角度β(図7参照)は、先端側ピンF3の外周面の傾斜角度αよりも小さく設定している。本工程では、基端側ピンF2の外周面を封止体3の表面3aに接触させ、先端側ピンF3の外周面の上側を周壁段差部12の段差側面12bの上部にわずかに接触させつつ、先端側ピンF3の外周面の下側を周壁段差部12の段差側面12bに接触させないように設定する。 In this section, as shown in FIG. 9, friction stir is performed in a state in which the rotation center axis X of the rotating tool F is parallel to the vertical line (vertical plane). With the distal pin F3 maintained at a predetermined depth, the rotary tool F is moved so that the rotation center axis X and the set movement route L1 overlap. The inclination angle β (see FIG. 7) of the stepped side surface 12b is set smaller than the inclination angle α of the outer peripheral surface of the distal pin F3. In this step, the outer peripheral surface of the proximal side pin F2 is brought into contact with the surface 3a of the sealing body 3, and the upper side of the outer peripheral surface of the distal side pin F3 is slightly brought into contact with the upper portion of the stepped side surface 12b of the peripheral wall stepped portion 12. , the lower side of the outer peripheral surface of the tip side pin F3 is set so as not to contact the stepped side surface 12b of the peripheral wall stepped portion 12. As shown in FIG.

図10に示すように本区間では、回転ツールFを封止体3の廻りに一周させたら、設定移動ルートL1上の塑性化領域W1の始端と末端とを重複させ、先端側ピンF3が中間点S2に達したら、そのまま離脱工程に移行する。 As shown in FIG. 10, in this section, after rotating the rotating tool F once around the sealing body 3, the start and end of the plasticized region W1 on the set movement route L1 are overlapped, and the tip pin F3 is placed in the middle. When the point S2 is reached, the process proceeds to the detachment step.

離脱区間では、中間点S2から終了位置EP1に向かうまでの間に先端側ピンF3を徐々に上方に移動させて、終了位置EP1で、封止体3から先端側ピンF3を離脱させる。つまり、回転ツールFを一ヵ所に留まらせることなく、回転ツールFを終了位置EP1に移動させながら徐々に引き抜いていく。 In the detachment section, the distal pin F3 is gradually moved upward from the intermediate point S2 to the end position EP1, and is detached from the sealing body 3 at the end position EP1. In other words, the rotating tool F is gradually pulled out while being moved to the end position EP1 without remaining in one place.

図11に示すように、本接合工程を行うと、回転ツールFの移動軌跡に塑性化領域W1が形成されるとともに、塑性化領域W1の下部のうち段差側面12bの内側近傍に粗密部Zが形成される。粗密部Zは、塑性流動材の攪拌が不十分な領域であって、他の部位よりも塑性流動材が粗密になっている領域である。粗密部Zは、塑性化領域W1の長手方向において連続的又は断続的に形成されている。 As shown in FIG. 11, when the main bonding step is performed, a plasticized region W1 is formed in the movement locus of the rotary tool F, and a coarse-dense portion Z is formed near the inner side of the stepped side surface 12b in the lower part of the plasticized region W1. It is formed. The sparse/dense portion Z is an area in which the plastic flow material is insufficiently agitated, and the plastic flow material is more densely packed than other parts. The coarse and dense portions Z are formed continuously or intermittently in the longitudinal direction of the plasticized region W1.

検査工程は、図12に示すように、液冷ジャケット1の探傷検査を行う工程である。検査工程では、超音波探傷装置(例えば、超音波映像装置(SAT)株式会社日立ハイテクノロジーズ製)を用いる。図11中の検査結果画面Rのうち、液冷ジャケット1の中空部Uは色付きで表示されている。また、中空部Uの周囲に粗密部Zが色付きで、枠状かつ線状に表示されている。つまり、検査結果画面Rに粗密部Zが表示されることで、封止体3の全周に亘って回転ツールFが通過していることが特定できる。中空部Uと粗密部Zの間は塑性化領域W1に相当する部位である。 The inspection step is, as shown in FIG. 12, a step of performing a flaw detection inspection of the liquid cooling jacket 1 . In the inspection process, an ultrasonic testing device (for example, an ultrasonic imaging device (SAT) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) is used. In the inspection result screen R in FIG. 11, the hollow portion U of the liquid cooling jacket 1 is displayed in color. In addition, the sparse/dense portion Z is colored around the hollow portion U and displayed in a frame-like and linear shape. That is, by displaying the sparse/dense portion Z on the inspection result screen R, it can be identified that the rotating tool F has passed over the entire circumference of the sealing body 3 . A portion between the hollow portion U and the coarse/dense portion Z corresponds to the plasticized region W1.

ここで、粗密部Zの幅Zwは400μm以下、好ましくは300μm以下、より好ましくは200μm以下に設定することが好ましい。粗密部Zの幅Zwが400μmを超えると第一突合せ部J1の接合強度が不十分になるおそれがある。換言すると、粗密部Zの幅Zwが400μm以下であれば十分な接合強度が得られる。一方、粗密部Zの幅Zwは100μm以上であることが好ましい。粗密部Zの幅Zwが100μm未満であると超音波探傷装置で、粗密部Z部分が検査結果画面Rに表示されないおそれがある。 Here, the width Zw of the sparse and dense portion Z is preferably set to 400 μm or less, preferably 300 μm or less, more preferably 200 μm or less. If the width Zw of the coarse and dense portion Z exceeds 400 μm, the bonding strength of the first butted portion J1 may become insufficient. In other words, if the width Zw of the coarse and dense portion Z is 400 μm or less, a sufficient bonding strength can be obtained. On the other hand, the width Zw of the sparse and dense portion Z is preferably 100 μm or more. If the width Zw of the sparse and dense portion Z is less than 100 μm, there is a possibility that the sparse and dense portion Z may not be displayed on the inspection result screen R in the ultrasonic flaw detector.

図9に示すように、本接合工程において、先端側ピンF3の外周面と段差側面12bとが接触する領域と、接触しない領域との割合は本実施形態では、2:8くらいになっているが、ジャケット本体2と封止体3とが所望の強度で接合されつつ、前記した所定幅の粗密部Zが形成される範囲で適宜設定すればよい。換言すると、先端側ピンF3の外周面の傾斜角度α、周壁段差部12の段差側面12bの傾斜角度β、先端側ピンF3の回転中心軸線Xの位置(幅方向の位置)は、ジャケット本体2と封止体3とが所望の強度で接合されつつ、前記した所定幅の粗密部Zが形成される範囲で適宜設定すればよい。 As shown in FIG. 9, in this bonding step, the ratio of the area where the outer peripheral surface of the tip pin F3 and the stepped side surface 12b contact and the area where they do not contact is about 2:8 in this embodiment. However, it may be appropriately set within a range in which the jacket body 2 and the sealing body 3 are joined with a desired strength and the sparse and dense portion Z having the predetermined width is formed. In other words, the inclination angle .alpha. and the sealing body 3 are joined with a desired strength, and the above-described sparse and dense portion Z having a predetermined width may be formed as appropriate.

図13に示すように、先端側ピンF3の外周面と段差側面12bとが離間していると接合できないか、若しくは接合強度が低下するおそれがあるため、少なくとも段差側面12bの上部に先端側ピンF3を接触させることが好ましい。また、図14に示すように、先端側ピンF3と段差側面12bとの接触代が大きくなると、硬度が高いジャケット本体2の金属が硬度の低い封止体3側に多く流入するため、ジャケット本体2と封止体3との攪拌のバランスが悪くなり、接合強度が低下するおそれがある。また、段差底面12a付近において、先端側ピンF3の外周面と段差側面12bとが近接しすぎても、又は、離間しすぎても上記した所定幅の粗密部Zを形成することが困難となる。 As shown in FIG. 13, if the outer peripheral surface of the tip side pin F3 and the stepped side surface 12b are spaced apart from each other, there is a possibility that they cannot be joined or the joining strength may be lowered. It is preferred to bring F3 into contact. Further, as shown in FIG. 14, when the contact margin between the tip pin F3 and the stepped side surface 12b increases, a large amount of the metal of the jacket main body 2, which has high hardness, flows into the sealing body 3, which has low hardness. 2 and the sealing body 3 may become unbalanced in agitation, and the bonding strength may decrease. Also, in the vicinity of the stepped bottom surface 12a, if the outer peripheral surface of the tip pin F3 and the stepped side surface 12b are too close to each other, or if they are too far apart from each other, it will be difficult to form the sparse and dense portion Z having the predetermined width. .

以上説明した本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、封止体3と先端側ピンF3との摩擦熱によって第一突合せ部J1の主として封止体3側の金属が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部J1において段差側面12bと封止体3の外周側面3cとを接合することができる。また、基端側ピンF2の外周面を封止体3の表面3aに接触させつつ先端側ピンF3をジャケット本体2の段差側面12bの少なくとも上側にわずかに接触させて摩擦攪拌を行うため、接合強度を確保しつつジャケット本体2から封止体3への金属の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部J1においては主として封止体3側の金属が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。 According to the method of manufacturing the liquid cooling jacket according to the present embodiment described above, the metal of the first abutting portion J1 mainly on the side of the sealing body 3 is agitated by frictional heat between the sealing body 3 and the tip end pin F3. The stepped side surface 12b and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 can be joined at the first abutting portion J1 by being plastically fluidized. In addition, since friction stir is performed by bringing the outer peripheral surface of the base end pin F2 into contact with the surface 3a of the sealing body 3 and causing the tip end pin F3 to slightly contact at least the upper side of the stepped side surface 12b of the jacket body 2, welding is performed. It is possible to minimize the mixing of metal from the jacket main body 2 into the sealing body 3 while ensuring the strength. As a result, mainly the metal on the side of the sealing body 3 is friction-stirred at the first abutting portion J1, so that a decrease in bonding strength can be suppressed.

また、突起部F5の先端面を段差底面12aと同一かそれよりもわずかに深く挿入するため、第二突合せ部J2における接合強度を高めつつ、ジャケット本体2から封止体3への金属の混入を極力少なくすることができる。また、所定幅の粗密部Zをあえて形成することで、探傷検査によって先端側ピンF3の通過位置を把握することができる。これにより、品質管理作業をより容易に行うことができる。また、封止体3の厚さを段差側面12bよりも大きくすることで接合部の金属不足を防ぐことができる。 In addition, since the tip surface of the protrusion F5 is inserted flush with or slightly deeper than the stepped bottom surface 12a, the joint strength at the second abutting portion J2 is increased, and metal from the jacket main body 2 to the sealing body 3 is prevented from entering the sealing body 3. can be minimized. Further, by deliberately forming the sparse and dense portion Z with a predetermined width, it is possible to grasp the passing position of the tip side pin F3 by flaw detection inspection. Thereby, quality control work can be performed more easily. Also, by making the thickness of the sealing body 3 larger than the stepped side surface 12b, it is possible to prevent metal shortage at the joint.

また、先端側ピンF3においては、平坦面F4から突出する突起部F5が形成されている。つまり、先端側ピンF3の平坦面F4と突起部F5とで段差部が形成されている。そのため、突起部F5の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面F4で押さえられるため、第二突合せ部J2の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第二突合せ部J2の接合強度を高めることができる。 Further, the distal pin F3 is formed with a protrusion F5 that protrudes from the flat surface F4. That is, a stepped portion is formed by the flat surface F4 of the distal pin F3 and the protrusion F5. Therefore, the plastic flow material wound up around the protrusion F5 is held down by the flat surface F4, so that the oxide film of the second butted portion J2 can be reliably divided. Thereby, the joint strength of the second butted portion J2 can be increased.

また、基端側ピンF2の外周面を封止体3の表面3aに接触させて塑性流動材を押さえることにより、バリの発生を抑制することができる。また、基端側ピンF2の階段状のピン段差部F21は浅く、かつ、出口が広いため、塑性流動材を段差底面F21aで押えつつ塑性流動材がピン段差部F21の外部に抜けやすくなっている。そのため、基端側ピンF2で塑性流動材を押えても基端側ピンF2の外周面に塑性流動材が付着し難い。よって、接合表面粗さを小さくすることができるとともに、接合品質を好適に安定させることができる。 In addition, by bringing the outer peripheral surface of the base end pin F2 into contact with the surface 3a of the sealing body 3 to hold down the plastic flow material, it is possible to suppress the occurrence of burrs. Further, since the stepped pin stepped portion F21 of the base end pin F2 is shallow and has a wide outlet, the plastic flowable material is easily pulled out of the pin stepped portion F21 while the stepped bottom face F21a holds down the plastic flowable material. there is Therefore, even if the base end pin F2 presses the plastic flow material, the plastic flow material is less likely to adhere to the outer peripheral surface of the base end pin F2. Therefore, the joint surface roughness can be reduced, and the joint quality can be preferably stabilized.

また、先端側ピンF3の外周面及び段差側面12bを傾斜するように形成することで、先端側ピンF3と段差側面12bとが大きく接触することを回避することができる。 Further, by forming the outer peripheral surface of the tip side pin F3 and the stepped side surface 12b to be inclined, it is possible to avoid large contact between the tip side pin F3 and the stepped side surface 12b.

また、本接合工程の押入区間では、開始位置SP1から設定移動ルートL1と重複する位置まで回転ツールFを移動させつつ所定の深さとなるまで先端側ピンF3を徐々に押入することにより、設定移動ルートL1上で回転ツールFの移動が停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。同様に、本接合工程の離脱区間では、設定移動ルートL1から終了位置EP1まで回転ツールFを移動させつつ所定の深さから先端側ピンF3を徐々に引き抜いて離脱させることにより、設定移動ルートL1上で回転ツールFの移動が停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。 In addition, in the pushing section of the main joining step, while moving the rotating tool F from the starting position SP1 to a position that overlaps with the set movement route L1, the distal end side pin F3 is gradually pushed in until reaching a predetermined depth, whereby the setting movement is performed. It is possible to prevent the movement of the rotary tool F from stopping on the route L1 and the frictional heat from becoming excessively large. Similarly, in the detachment section of the main joining process, while moving the rotary tool F from the set movement route L1 to the end position EP1, the distal end side pin F3 is gradually pulled out from a predetermined depth to be detached. Frictional heat can be prevented from becoming excessive due to the stop of the movement of the rotary tool F above.

これらにより、設定移動ルートL1上で摩擦熱が過大となり、封止体3からジャケット本体2へ第二アルミニウム合金が過剰に混入して接合不良となるのを防ぐことができる。 As a result, it is possible to prevent the second aluminum alloy from being excessively mixed into the jacket body 2 from the sealing body 3 and resulting in a defective joint due to excessive frictional heat on the set movement route L1.

また、本接合工程において、開始位置SP1及び終了位置EP1の位置は適宜設定すればよいが、開始位置SP1と設定移動ルートL1とのなす角度、終了位置EP1と設定移動ルートL1とのなす角度が鈍角となるように設定することにより、中間点S1,S2で回転ツールFの移動速度が低下することなくスムーズに本区間又は離脱区間に移行することができる。これにより、設定移動ルートL1上で回転ツールFが停止又は移動速度が低下することにより、摩擦熱が過大となることを防ぐことができる。なお、上方から見て回転ツールFの軌跡が曲線を描くように開始位置SP1から設定移動ルートL1に回転ツールFを移動させてもよい。同様に、上方から見て回転ツールFの軌跡が曲線を描くように設定移動ルートL1から終了位置EP1に回転ツールFを移動させてもよい。曲線とは、例えば、円弧状の軌跡であってもよい。 In addition, in the main joining step, the positions of the start position SP1 and the end position EP1 may be appropriately set, but the angle formed between the start position SP1 and the set movement route L1 and the angle formed between the end position EP1 and the set movement route L1 are By setting the obtuse angle, the movement speed of the rotating tool F does not decrease at the intermediate points S1 and S2, and the transition to the main section or the detachment section can be performed smoothly. As a result, it is possible to prevent frictional heat from becoming excessive due to the rotation tool F stopping or moving at a reduced speed on the set movement route L1. Note that the rotary tool F may be moved from the start position SP1 to the set movement route L1 so that the trajectory of the rotary tool F draws a curve when viewed from above. Similarly, the rotary tool F may be moved from the set movement route L1 to the end position EP1 so that the trajectory of the rotary tool F draws a curve when viewed from above. A curve may be, for example, an arc-shaped locus.

また、本接合工程では、回転ツールFの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、本実施形態では回転ツールFの移動軌跡に形成される塑性化領域W1のうち、ジャケット本体2側がシアー側となり、封止体3側がフロー側となるように回転ツールFの回転方向及び進行方向を設定した。これにより、第一突合せ部J1の周囲における先端側ピンF3による攪拌作用が高まり、第一突合せ部J1における温度上昇が期待でき、第一突合せ部J1において段差側面12bと封止体3の外周側面3cとをより確実に接合することができる。 Further, in the main joining step, the rotating direction and advancing direction of the rotary tool F may be appropriately set. The direction of rotation and the direction of movement of the rotary tool F were set so that the side of the sealing body 3 was the side of the flow. As a result, the agitation action of the tip side pin F3 around the first butt portion J1 is enhanced, and the temperature rise at the first butt portion J1 can be expected. 3c 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。 In addition, the shear side (Advancing side) means the side where the relative velocity of the outer circumference of the rotating tool with respect to the part to be welded becomes a value obtained by adding the magnitude of the tangential velocity at the outer circumference of the rotating tool and the magnitude of the moving velocity. . 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 parts to be welded 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。 Moreover, the first aluminum alloy of the jacket body 2 is a material with higher hardness than the second aluminum alloy of the sealing body 3 . Thereby, the durability of the liquid cooling jacket 1 can be enhanced. Moreover, it is preferable that the first aluminum alloy of the jacket body 2 is a cast aluminum alloy material, and the second aluminum alloy of the sealing body 3 is a wrought aluminum alloy material. By using, for example, an Al--Si--Cu based aluminum alloy cast material such as JISH5302 ADC12 as the first aluminum alloy, the castability, strength, machinability, etc. of the jacket body 2 can be enhanced. Further, by using, for example, JIS A1000 series or A6000 series as the second aluminum alloy, workability and thermal conductivity can be enhanced.

例えば、本実施形態では、封止体3の板厚を段差側面12bの高さ寸法よりも大きくしているが、両者を同一にしてもよい。また、段差側面12bは傾斜させずに、段差底面12aに対して垂直でもよい。 For example, in the present embodiment, the plate thickness of the sealing body 3 is made larger than the height dimension of the stepped side surface 12b, but both may be made the same. Alternatively, the stepped side surface 12b may be perpendicular to the stepped bottom surface 12a without being inclined.

[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。図15及び図16に示すように、第二実施形態では本接合工程による開始位置SP2及び終了位置EP2の位置が第一実施形態と相違する。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Second embodiment]
Next, a method for manufacturing the liquid cooling jacket according to the second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 15 and 16, the second embodiment differs from the first embodiment in the positions of the start position SP2 and the end position EP2 in the main bonding step. In the second embodiment, the description will focus on the parts that are different from the first embodiment.

第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、本接合工程と、検査工程と、を行う。準備工程、載置工程及び検査工程は第一実施形態と同一である。 In the method for manufacturing a liquid cooling jacket according to the second embodiment, a preparation process, a placement process, a main bonding process, and an inspection process are performed. The preparation process, placement process and inspection process are the same as in the first embodiment.

図15に示すように、本実施形態の本接合工程では、開始位置SP2を設定移動ルートL1上で中間点S1よりも上流側に設定する。また、終了位置EP2を設定移動ルートL1上で中間点S2よりも下流側に設定する。 As shown in FIG. 15, in the main joining step of the present embodiment, the start position SP2 is set upstream of the intermediate point S1 on the set movement route L1. Also, the end position EP2 is set downstream of the intermediate point S2 on the set travel route L1.

本接合工程では、開始位置SP2から中間点S1までの押入区間と、設定移動ルートL1上の中間点S1から一周廻って中間点S2までの本区間と、中間点S2から終了位置EP2までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。 In the main joining process, there is a push-in section from the starting position SP2 to the intermediate point S1, a main section from the intermediate point S1 to the intermediate point S2 around the set movement route L1, and a separation from the intermediate point S2 to the end position EP2. Friction stir the three sections of the section in succession.

本接合工程の押入区間では、図15に示すように、開始位置SP2から中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、右回転させた先端側ピンF3を開始位置SP2に挿入し、中間点S1まで移動させる。この際、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された所定の深さに達するように先端側ピンF3を徐々に押し入れていく。 In the pressing section of the main joining step, as shown in FIG. 15, friction stir is performed from the start position SP2 to the intermediate point S1. In the push-in section, the tip side pin F3 rotated to the right is inserted into the start position SP2 and moved to the intermediate point S1. At this time, the tip side pin F3 is gradually pushed in so as to reach a preset predetermined depth at least until reaching the intermediate point S1.

中間点S1に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。図16に示すように、本区間では、先端側ピンF3の回転中心軸線(図示せず)と設定移動ルートL1とが重なるように回転ツールFを移動させる。先端側ピンF3と段差側面12bとの接触代、先端側ピンF3の挿入深さは第一実施形態と同一である。 When the intermediate point S1 is reached, the friction stir welding of this section is performed as it is. As shown in FIG. 16, in this section, the rotating tool F is moved so that the center axis of rotation (not shown) of the distal pin F3 and the set movement route L1 overlap. The contact margin between the tip side pin F3 and the stepped side surface 12b and the insertion depth of the tip side pin F3 are the same as in the first embodiment.

先端側ピンF3が中間点S2に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、中間点S2から終了位置EP2に向かうまでの間に先端側ピンF3を徐々に上方に移動させて、設定移動ルートL1上に設定された終了位置EP2で封止体3から先端側ピンF3を離脱させる。 When the tip side pin F3 reaches the intermediate point S2, the transition is made to the detachment section. In the detachment section, the tip side pin F3 is gradually moved upward from the intermediate point S2 to the end position EP2, and the end side pin F3 is moved from the sealing body 3 to the tip side at the end position EP2 set on the set movement route L1. Release pin F3.

以上説明した第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。さらに、第二実施形態に係る本接合工程の押入区間では、回転ツールFを設定移動ルートL1上で移動させつつ所定の深さとなるまで先端側ピンF3を徐々に押入することにより、設定移動ルートL1上の一点で回転ツールFが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。また、第二実施形態に係る本接合工程の離脱区間では、回転ツールFを設定移動ルートL1上で移動させつつ先端側ピンF3を徐々に離脱させることにより、設定移動ルートL1上の一点で回転ツールFが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。第二実施形態のように本接合工程における開始位置SP2、終了位置EP2は、設定移動ルートL1上に設定してもよい。 The method of manufacturing the liquid cooling jacket according to the second embodiment described above can also produce substantially the same effects as those of the first embodiment. Furthermore, in the pushing-in section of the main joining step according to the second embodiment, while moving the rotating tool F on the set movement route L1, the distal end side pin F3 is gradually pushed in until reaching a predetermined depth, whereby the set movement route It is possible to prevent the rotary tool F from stopping at one point on L1 and causing excessive frictional heat. Further, in the detachment section of the main joining process according to the second embodiment, by moving the rotating tool F along the set movement route L1 and gradually detaching the distal end side pin F3, it rotates at one point on the set movement route L1. It is possible to prevent the tool F from stopping and the frictional heat from becoming excessive. As in the second embodiment, the start position SP2 and the end position EP2 in the main joining step may be set on the set movement route L1.

1 液冷ジャケット
2 ジャケット本体
3 封止体
F 回転ツール
F1 基軸部
F2 基端側ピン
F3 先端側ピン
F4 平坦面
F5 突起部
J1 第一突合せ部
J2 第二突合せ部
W1 塑性化領域
Z 粗密部
REFERENCE SIGNS LIST 1 liquid cooling jacket 2 jacket main body 3 sealing body F rotating tool F1 base shaft portion F2 base end pin F3 tip end pin F4 flat surface F5 protrusion J1 first butt portion J2 second butt portion W1 plasticized region Z coarse and dense portion

Claims (8)

底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、
前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、
前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の表面に接触させつつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、回転する前記先端側ピンを前記設定移動ルートよりもさらに内側に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸線を前記設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ所定の深さとなるまで前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
A method for manufacturing a liquid cooling jacket by friction stir welding a jacket body having a bottom portion, 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, the method comprising:
The jacket body is made of a material having a hardness higher than that of the sealing body,
A rotary tool used in friction stir includes a proximal pin and a distal pin,
A taper angle of the proximal pin is larger than a taper angle of the distal pin, and a stepped pin step portion is formed on an outer peripheral surface of the proximal pin,
The outer peripheral surface of the tip-side pin is tapered, and the tip-side pin has a flat surface perpendicular to the rotation center axis of the rotary tool at its tip, and a projection protruding from the flat surface. having a department,
a preparation step of forming a peripheral wall stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface toward the opening at the inner peripheral edge of the peripheral wall portion;
The sealing body is placed on the jacket main body, and the stepped side surface of the peripheral wall stepped portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are butted to form a first abutting portion, and the stepped bottom surface and the sealing body are formed. a placing step of overlapping the back surface to form a second butted portion;
inserting the tip surface of the protrusion to the same depth as or slightly deeper than the bottom surface of the step while bringing the flat surface of the tip-side pin of the rotating tool into contact only with the sealing body; While the outer peripheral surface of the proximal side pin is in contact with the surface of the sealing body, the outer peripheral surface of the distal side pin is slightly in contact with at least the upper side of the jacket main body. A main joining step of forming a coarse and dense portion of a predetermined width in a portion adjacent to the stepped side surface in the plasticized region while performing friction stir by rotating the rotating tool along a set movement route set on the sealing body side. , including
In the main joining step, after inserting the rotating tip side pin into a set start position further inside the set movement route, the rotation center axis of the rotating tool is moved to a position overlapping with the set movement route. A method for manufacturing a liquid cooling jacket, characterized in that the tip pin is gradually pushed in until a predetermined depth is reached.
前記本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、
前記本接合工程において前記先端側ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記先端側ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記設定移動ルートまで移動させることを特徴とする請求項1に記載の液冷ジャケットの製造方法。
In the main welding step, friction stir is performed by rotating the rotating tool at a predetermined rotational speed,
When inserting the tip side pin in the main joining step, insert the tip side pin while rotating at a speed higher than the predetermined rotation speed, and move to the set movement route while gradually decreasing the rotation speed. The manufacturing method of the liquid cooling jacket according to claim 1, characterized in that
底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、
前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、
前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の表面に接触させつつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
A method for manufacturing a liquid cooling jacket by friction stir welding a jacket body having a bottom portion, 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, the method comprising:
The jacket body is made of a material having a hardness higher than that of the sealing body,
A rotary tool used in friction stir includes a proximal pin and a distal pin,
A taper angle of the proximal pin is larger than a taper angle of the distal pin, and a stepped pin step portion is formed on an outer peripheral surface of the proximal pin,
The outer peripheral surface of the tip-side pin is tapered, and the tip-side pin has a flat surface perpendicular to the rotation center axis of the rotary tool at its tip, and a projection protruding from the flat surface. having a department,
a preparation step of forming a peripheral wall stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface toward the opening at the inner peripheral edge of the peripheral wall portion;
The sealing body is placed on the jacket main body, and the stepped side surface of the peripheral wall stepped portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are butted to form a first abutting portion, and the stepped bottom surface and the sealing body are formed. a placing step of overlapping the back surface to form a second butted portion;
inserting the tip surface of the protrusion to the same depth as or slightly deeper than the bottom surface of the step while bringing the flat surface of the tip-side pin of the rotating tool into contact only with the sealing body; While the outer peripheral surface of the proximal side pin is in contact with the surface of the sealing body, the outer peripheral surface of the distal side pin is slightly in contact with at least the upper side of the jacket main body. A main joining step of forming a coarse and dense portion of a predetermined width in a portion adjacent to the stepped side surface in the plasticized region while performing friction stir by rotating the rotating tool along a set movement route set on the sealing body side. , including
In the main joining step, the tip side pin is inserted from a start position set on the set movement route, and the tip side pin is gradually pushed in until a predetermined depth is reached while moving in the advancing direction. A method for manufacturing a liquid cooling jacket.
前記本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、
前記本接合工程において前記先端側ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記先端側ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記設定移動ルートまで移動させることを特徴とする請求項3に記載の液冷ジャケットの製造方法。
In the main welding step, friction stir is performed by rotating the rotating tool at a predetermined rotational speed,
When inserting the tip side pin in the main joining step, insert the tip side pin while rotating at a speed higher than the predetermined rotation speed, and move to the set movement route while gradually decreasing the rotation speed. 4. The method for manufacturing a liquid cooling jacket according to claim 3, characterized in that:
底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、
前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、
前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の表面に接触させつつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりもさらに内側に終了位置を設定し、前記第一突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記先端側ピンを前記封止体から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
A method for manufacturing a liquid cooling jacket by friction stir welding a jacket body having a bottom portion, 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, the method comprising:
The jacket body is made of a material having a hardness higher than that of the sealing body,
A rotary tool used in friction stir includes a proximal pin and a distal pin,
A taper angle of the proximal pin is larger than a taper angle of the distal pin, and a stepped pin step portion is formed on an outer peripheral surface of the proximal pin,
The outer peripheral surface of the tip-side pin is tapered, and the tip-side pin has a flat surface perpendicular to the rotation center axis of the rotary tool at its tip, and a projection protruding from the flat surface. having a department,
a preparation step of forming a peripheral wall stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface toward the opening at the inner peripheral edge of the peripheral wall portion;
The sealing body is placed on the jacket main body, and the stepped side surface of the peripheral wall stepped portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are butted to form a first abutting portion, and the stepped bottom surface and the sealing body are formed. a placing step of overlapping the back surface to form a second butted portion;
inserting the tip surface of the protrusion to the same depth as or slightly deeper than the bottom surface of the step while bringing the flat surface of the tip-side pin of the rotating tool into contact only with the sealing body; While the outer peripheral surface of the proximal side pin is in contact with the surface of the sealing body, the outer peripheral surface of the distal side pin is slightly in contact with at least the upper side of the jacket main body. A main joining step of forming a coarse and dense portion of a predetermined width in a portion adjacent to the stepped side surface in the plasticized region while performing friction stir by rotating the rotating tool along a set movement route set on the sealing body side. , including
In the main welding step, the end position is set further inside the set movement route, and after the friction stir welding for the first butting portion, the tip side pin is moved to the end position while moving the rotating tool to the end position. A method of manufacturing a liquid cooling jacket, wherein the rotary tool is separated from the sealing body at the end position by gradually pulling out the sealing body.
前記本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、
前記本接合工程において前記先端側ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることを特徴とする請求項5に記載の液冷ジャケットの製造方法。
In the main welding step, friction stir is performed by rotating the rotating tool at a predetermined rotational speed,
6. The manufacture of the liquid cooling jacket according to claim 5, characterized in that when the pin on the tip end side is detached in the main joining step, the pin is moved to the end position while gradually increasing the rotation speed from the predetermined rotation speed. Method.
底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を摩擦攪拌接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
前記ジャケット本体は、前記封止体よりも硬度が高い材種であり、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
前記先端側ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記先端側ピンは、その先端に前記回転ツールの回転中心軸線に垂直な平坦面を有し、前記平坦面から突出する突起部を備え、
前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成する準備工程と、
前記ジャケット本体に前記封止体を載置して前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
回転する前記回転ツールの前記先端側ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記突起部の先端面を前記段差底面と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の表面に接触させつつ、前記先端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部よりも前記封止体側に設定された設定移動ルートに沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域内の前記段差側面に近接する部位に所定幅の粗密部を形成する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に終了位置を設定し、前記第一突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記先端側ピンを前記封止体から徐々に引き抜いて前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
A method for manufacturing a liquid cooling jacket by friction stir welding a jacket body having a bottom portion, 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, the method comprising:
The jacket body is made of a material having a hardness higher than that of the sealing body,
A rotary tool used in friction stir includes a proximal pin and a distal pin,
A taper angle of the proximal pin is larger than a taper angle of the distal pin, and a stepped pin step portion is formed on an outer peripheral surface of the proximal pin,
The outer peripheral surface of the tip-side pin is tapered, and the tip-side pin has a flat surface perpendicular to the rotation center axis of the rotary tool at its tip, and a projection protruding from the flat surface. having a department,
a preparation step of forming a peripheral wall stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface toward the opening at the inner peripheral edge of the peripheral wall portion;
The sealing body is placed on the jacket main body, and the stepped side surface of the peripheral wall stepped portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are butted to form a first abutting portion, and the stepped bottom surface and the sealing body are formed. a placing step of overlapping the back surface to form a second butted portion;
inserting the tip surface of the protrusion to the same depth as or slightly deeper than the bottom surface of the step while bringing the flat surface of the tip-side pin of the rotating tool into contact only with the sealing body; While the outer peripheral surface of the proximal side pin is in contact with the surface of the sealing body, the outer peripheral surface of the distal side pin is slightly in contact with at least the upper side of the jacket main body. A main joining step of forming a coarse and dense portion of a predetermined width in a portion adjacent to the stepped side surface in the plasticized region while performing friction stir by rotating the rotating tool along a set movement route set on the sealing body side. , including
In the main welding step, an end position is set on the set movement route, and after the friction stir welding of the first abutting portion, the tip side pin is moved to the sealing body while moving the rotating tool to the end position. A method for manufacturing a liquid cooling jacket, characterized in that the rotating tool is separated from the sealing body at the end position by gradually pulling it out from the sealing body.
前記本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、
前記本接合工程において前記先端側ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることを特徴とする請求項7に記載の液冷ジャケットの製造方法。
In the main welding step, friction stir is performed by rotating the rotating tool at a predetermined rotational speed,
8. The manufacture of the liquid cooling jacket according to claim 7, characterized in that when the pin on the tip side is removed in the main joining step, the pin is moved to the end position while gradually increasing the rotation speed from the predetermined rotation speed. Method.
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