TW201518018A - 傳熱板之製造方法及接合方法 - Google Patents

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Abstract

[摘要]提供傳熱板的製造方法,能夠製造平坦的傳熱板,使轉動工具的操作性良好,且具高設計彈性。前述傳熱板的製造方法,包括:準備工序,一面在基部構件(2)的表面(2a)開口的凹槽(10)的周圍形成的蓋槽(11)上插入蓋板(3),一面以基部構件(2)及蓋板(3)的表面側成為凸狀的方式固定在桌台(K);以及,本接合工序,沿著蓋槽(11)的側壁(11b)、(11b)和蓋板(3)的側面(3c)、(3c)的嵌合部(J1),使配備攪拌針(F2)的本接合用轉動工具(F)作相對移動以進行摩擦攪拌。在本接合工序,將攪拌針(F2)插入嵌合部(J1),在僅有攪拌針(F2)接觸基部構件(2)及蓋板(3)的狀態下進行摩擦攪拌。

Description

傳熱板之製造方法及接合方法
本發明係有關於傳熱板的製造方法及接合方法。
眾所周知,摩擦攪拌接合(FSW;Friction Stir Welding)是將一對金屬構件彼此接合的方法。摩擦攪拌接合,使轉動的轉動工具沿著金屬構件彼此的嵌合部移動,轉動工具和金屬構件的摩擦熱會使嵌合部的金屬塑性流動,藉此使金屬構件彼此固態結合。又,轉動工具一般係在圓柱狀的肩部的下端面突出設置攪拌針(探針)。
例如,專利文件1記載藉由基部構件及蓋板摩擦攪拌而接合形成的傳熱板。如第29圖(a)所示,基部構件301具有蓋槽302和形成於蓋槽302底面的凹槽303。蓋板310以覆蓋凹槽303的方式,設置於蓋槽302中。專利文件1相關的發明中,使轉動的轉動工具N沿著蓋槽302和蓋板310的嵌合部移動,以執行摩擦攪拌接合。轉動工具N具有肩部N1和形成在肩部N1下端面的攪拌針N2。在轉動工具N的移動軌跡上形成塑性化區域W。
如上所述執行摩擦攪拌接合時,由於熱收縮之故,基部構件301的表面301A彎曲成為凹狀。因此,專利文件1相關的發明,如第29圖(b)所示,揭示以轉動工具N對基部構件301的背面301B進行摩擦攪拌的技術。進行此工序後,由於背 面301B也發生熱收縮,所以能夠提高傳熱板的平坦度。
一方面,例如專利文件2揭示,使用由肩部和從前 述肩部下端面突出的攪拌針所構成的轉動工具,對金屬構件彼此的嵌合部進行摩擦攪拌接合的技術。
另一方面,例如專利文件3揭示,使板狀金屬構件 彼此重疊形成重疊部之後,將轉動工具從配置在上層的金屬構件的表面插入以進行摩擦攪拌的技術。專利文件2、3相關的摩擦攪拌接合,都是將轉動工具的肩部的下端面,推入金屬構件的表面至數毫米的程度,以進行摩擦攪拌。
[先前技術文件] [專利文件]
[專利文件1]日本特開2009-195940號公報
[專利文件2]日本特開2008-290092號公報
[專利文件3]日本特開2002-79383號公報
如第29圖(a)所示,專利文件1的發明將肩部N1的下端面推入基部構件301的表面301A以執行摩擦攪拌接合。推入肩部N1,可以防止塑性流動化的金屬從轉動工具N的周圍溢出。但是,由於肩部N1的下端面對基部構件301施加的大推壓力,塑性流動材料有可能會流進凹槽303。一方面,為不使塑性流動材料流進凹槽303而設定摩擦攪拌的位置,會有傳熱板的設計彈性受到限制的問題。
又,如第29圖(b)所示,基部構件301的背面301B 彎曲成凸狀,在讓轉動工具N往E1方向移動時,肩部N1的下端面的行進方向前側會和背面301B碰觸。又,讓轉動工具N往E2方向移動時,肩部N1的下端面的行進方向後側會和背面301B碰觸。因此,會有轉動工具N的操作性能降低的問題。
又,讓具有傾斜面和曲面的金屬構件彼此嵌合 時,嵌合部的高度會發生變化。又,讓具有傾斜面和曲面的板狀金屬構件彼此重疊時,重疊部的高度會發生變化。在這種情況下,以傳統的轉動工具執行摩擦攪拌接合時,因為轉動工具的肩部和傾斜面等接觸,轉動工具會有移動困難的問題。又,在接合傾斜面等所構成的嵌合部以及重疊部時,因為在前述嵌合部的深處位置插入攪拌針變得困難,所以會有接合不良的情形發生。
另一方面,在具有一定板厚的一方金屬構件的表 面上重疊表面高度有變化的另一方金屬構件的背面而形成重疊部,也考量對此重疊部執行摩擦攪拌的情形。在此情形下,插入轉動工具的這一側的金屬構件,亦即因為另一方金屬構件的表面高度有變化,故使用傳統的轉動工具,會有轉動工具移動變得困難以及產生接合不良的問題。
因此,本發明提供的傳熱板製造方法,能夠製造 平坦的傳熱板、以及使轉動工具的操作良好、而且使傳熱板的設計有高度的彈性。
又,本發明提供的接合方法,在嵌合部或重疊部 的高度有變化的情形下,能夠提高轉動工具的操作性以及能夠 確實地接合。又,本發明提供的接合方法,在轉動工具插入的這一側的金屬構件的表面高度變化的情形下,能夠提高轉動工具的操作性以及能夠確實地接合。
為了解決前述問題,本發明提供一種傳熱板的製造方法,包括:準備工序,在開口於基部構件的表面上的凹槽的周圍所形成的蓋槽中插入蓋板,且以使前述基部構件及前述蓋板的表面側成為凸狀的方式固定在桌台上;以及,本接合工序,沿著前述蓋槽的側壁和前述蓋板的側面的嵌合部,使配備有攪拌針的轉動工具作相對移動,以進行摩擦攪拌;前述本接合工序,將前述攪拌針插入前述嵌合部,在僅只前述攪拌針與前述基部構件及前述蓋板接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
又,本發明提供一種傳熱板的製造方法,包括:準備工序,在開口於基部構件的表面上的蓋槽的底面所形成的凹槽中插入熱媒體用管,且在前述蓋槽中插入蓋板,以使前述基部構件及前述蓋板的表面側成為凸狀的方式固定在桌台上;以及,本接合工序,沿著前述蓋槽的側壁和前述蓋板的側面的嵌合部,使配置有攪拌針的轉動工具作相對移動,以進行摩擦攪拌;前述本接合工序,將前述攪拌針插入前述嵌合部,在僅只前述攪拌針與前述基部構件及前述蓋板接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
依據相關的傳熱板的製造方法,在準備工序中預先使基部構件及蓋板的表面側成為凸狀之固定狀態再去執行本接合工序,所以能夠藉由本接合工序產生的熱收縮,將傳熱 板平坦化。又,因為僅只轉動工具中的攪拌針和基部構件及蓋板接觸,所以即使基部構件及蓋板的表面彎曲成凸狀,如同傳統的製造方法,由於肩部不會碰到基部構件和蓋板,所以轉動工具的操作性能變好。
又,如同傳統的製造方法,因為肩部沒有和基部 構件及蓋板接觸,所以對基部構件和蓋板的推壓力變小,且相較於傳統的製造方法塑性化區域的寬度變小。藉此方式,轉動工具可比傳統方式靠近凹槽,提昇傳熱板的設計彈性。又,相較於傳統的製造方法,能夠減輕接合的基部構件及蓋板與轉動工具間的摩擦,且能夠使摩擦攪拌裝置承受的負載變小。藉此方式,摩擦攪拌接合能夠容易的執行至嵌合部的深處位置。
又,在前述本接合工序之前,理想的是可執行假 接合工序以將前述嵌合部假接合。依據相關的製造方法,能夠防止在執行本接合工序時在嵌合部產生的縫隙。
又,在前述假接合工序,理想的是僅將前述轉動 工具的攪拌針插入嵌合部以進行假接合。依據相關的製造方法,由於在本接合工序及假接合工序能使用相同的轉動工具,所以能夠縮短製造週期。
又,測量前述基部構件及前述蓋板至少之一的變 形量,在前述本接合工序中,理想的是一面配合前述變形量而調整前述攪拌針的插入深度一面進行摩擦攪拌。
依據相關的製造方法,能夠將攪拌針對基部構件 及蓋板的深度位置保持一定。
又,本發明提供一種傳熱板的製造方法,包括: 準備工序,以覆蓋開口於基部構件的表面上的凹槽或凹部之方式,使蓋板重疊在前述基部構件的表面,且以使前述基部構件及前述蓋板的表面側成為凸狀的方式固定在桌台上;以及,本接合工序,從前述蓋板的表面插入配備有攪拌針的轉動工具,沿著前述基部構件的表面及前述蓋板的背面的重疊部,使前述轉動工具作相對移動;前述本接合工序,僅使前述攪拌針與前述基部構件及前述蓋板的兩者接觸的狀態下、或只與前述蓋板接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
依據相關的傳熱板的製造方法,在準備工序中預 先使基部構件及蓋板的表面側成為凸狀之固定狀態再去執行本接合工序,所以能夠藉由本接合工序產生的熱收縮,將傳熱板平坦化。又,因為僅只轉動工具中的攪拌針和蓋板接觸,所以即使蓋板的表面彎曲成凸狀,如同傳統的製造方法,由於肩部不會碰到蓋板,所以轉動工具的操作性能變好。
又,如同傳統的製造方法,因為肩部沒有和蓋板 接觸,所以對蓋板的推壓力變小,且相較於傳統的製造方法塑性化區域W的寬度變小。藉此方式,轉動工具可比傳統方式靠近凹槽或凹部,提昇傳熱板的設計彈性。又,相較於傳統的製造方法,能夠減輕接合的基部構件及蓋板與轉動工具間的摩擦,且能夠使摩擦攪拌裝置承受的負載變小。藉此方式,摩擦攪拌接合能夠容易的執行至重疊部的深處位置。
又,在前述本接合工序之前,理想的是可執行假 接合工序以將前述重疊部假接合。依據相關的製造方法,能夠防止在執行本接合工序時在重疊部產生的縫隙。
又,測量前述基部構件及前述蓋板至少之一的變 形量,在前述本接合工序中,理想的是一面配合前述變形量而調整前述攪拌針的插入深度一面進行摩擦攪拌。又,在此情形下,前述基部構件的變形量亦可以從傳熱板背面側測量再換算成在傳熱板的表面側的變形量。
依據相關的製造方法,能夠將攪拌針對基部構件及蓋板的深度位置保持一定。
又,前述本接合工序完成後,理想上更包括毛刺切除工序,以去除前述轉動工具進行摩擦攪拌所產生的毛刺。依據相關的製造方法,能平坦化傳熱板的表面。
又,為解決前述問題,本發明提供一種傳熱板的製造方法,包括:變形工序,使拉伸應力作用在基部構件及蓋板的表面側,以該表面側成為凸狀的方式使前述基部構件及前述蓋板變形;蓋槽閉塞工序,將前述蓋板插入在前述基部構件的表面上開口的凹槽的周圍所形成的蓋槽中;以及,本接合工序,沿著前述蓋槽的側壁及前述蓋板的側面的嵌合部,使配備攪拌針的轉動工具作相對移動,以進行摩擦攪拌;前述本接合工序,將前述攪拌針插入前述嵌合部,使僅只前述攪拌針與前述基部構件及前述蓋板接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
又,本發明提供的一種傳熱板的製造方法,包括:變形工序,使拉伸應力作用在基部構件及蓋板的表面側,以該表面側成為凸狀的方式使前述基部構件及前述蓋板變形;熱媒體用管插入工序,將熱媒體用管插入在前述基部構件的表面上開口的蓋槽的底面所形成的凹槽中;蓋板插入工序,將蓋插入 前述蓋槽;以及,本接合工序,沿著前述蓋槽的側壁及前述蓋板的側面的嵌合部,使配備攪拌針的轉動工具作相對移動,以進行摩擦攪拌;前述本接合工序,將前述攪拌針插入前述嵌合部,使僅只前述攪拌針與前述基部構件及前述蓋板接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
依據相關的傳熱板的製造方法,由於以預先使拉 伸應力作用在基部構件及蓋板的表面側的方式,在變形之後再進行本接合工序,所以能夠藉由本接合工序產生的熱收縮,將傳熱板平坦化。又,因為僅只轉動工具中的攪拌針和基部構件及蓋板接觸,所以即使基部構件及蓋板的表面彎曲成凸狀,如同傳統的製造方法,由於肩部不會碰到基部構件和蓋板,所以轉動工具的操作性能變好。
又,如同傳統的製造方法,因為肩部沒有和基部 構件及蓋板接觸,所以對基部構件和蓋板的推壓力變小,且相較於傳統的製造方法塑性化區域的寬度變小。藉此方式,轉動工具可比傳統方式靠近凹槽,提昇傳熱板的設計彈性。又,相較於傳統的製造方法,能夠減輕接合的基部構件及蓋板與轉動工具間的摩擦,且能夠使摩擦攪拌裝置承受的負載變小。藉此方式,摩擦攪拌接合能夠容易的執行至嵌合部的深處位置。
又,在前述本接合工序之前,理想的是可執行假 接合工序以將前述嵌合部假接合。依據相關的製造方法,能夠防止在執行本接合工序時在嵌合部產生的縫隙。
又,在前述假接合工序,理想的是僅將前述轉動工具的攪拌針插入嵌合部以進行假接合。依據相關的製造方 法,由於在本接合工序及假接合工序能使用相同的轉動工具,所以能夠縮短製造週期。
又,測量前述基部構件及前述蓋板至少之一的變形量,在前述本接合工序中,理想的是一面配合前述變形量而調整前述攪拌針的插入深度一面進行摩擦攪拌。
依據相關的製造方法,能夠將攪拌針對傳熱板的深度位置保持一定。
又,本發明提供一種傳熱板的製造方法,包括:變形工序,使拉伸應力作用在基部構件及蓋板的表面側,以該表面側成為凸狀的方式使前述基部構件及前述蓋板變形;閉塞工序,以覆蓋前述基部構件的表面上開口的凹槽或凹部的方式,將前述蓋板重疊在前述基部構件的表面上;假接合工序,將前述基部構件和前述蓋板的重疊部假接合;以及,本接合工序,從前述蓋板的表面插入配備有攪拌針的轉動工具,沿著前述基部構件的表面和前述蓋板的背面的重疊部,使前述轉動工具作相對移動;前述本接合工序,僅使前述攪拌針與前述基部構件及前述蓋板的兩者接觸的狀態下、或只與前述蓋板接觸的狀態下進行前述重疊部的摩擦攪拌。
依據相關的傳熱板的製造方法,由於以預先使拉伸應力作用在基部構件及蓋板的表面側的方式,在變形之後再進行本接合工序,所以能夠藉由本接合工序產生的熱收縮,將傳熱板平坦化。又,因為僅只轉動工具中的攪拌針和蓋板接觸,所以即使蓋板的表面彎曲成凸狀,如同傳統的製造方法,由於肩部不會碰到蓋板,所以轉動工具的操作性能變好。
又,如同傳統的製造方法,因為肩部沒有和蓋板 接觸,所以對蓋板的推壓力變小,且相較於傳統的製造方法塑性化區域的寬度變小。藉此方式,轉動工具可比傳統的製造方法靠近凹槽或凹部,提昇傳熱板的設計彈性。又,相較於傳統的製造方法,能夠減輕接合的基部構件及蓋板與轉動工具間的摩擦,且能夠使摩擦攪拌裝置承受的負載變小。藉此方式,摩擦攪拌接合能夠容易的執行至重疊部的深處位置。
又,測量前述基部構件及前述蓋板至少之一的變 形量,在前述本接合工序中,理想的是一面配合前述變形量而調整前述攪拌針的插入深度一面進行摩擦攪拌。
依據相關的製造方法,能夠將攪拌針對傳熱板的 深度位置保持一定。
又,前述本接合工序完成後,理想上更包括毛刺 切除工序,以去除前述轉動工具進行摩擦攪拌產生的毛刺。依據相關的製造方法,能平坦化傳熱板的表面。
又,為解決前述問題,本發明提供一種接合方法, 包括:嵌合工序,使表面高度變化的金屬構件彼此嵌合,以形成高度變化的嵌合部;以及,接合工序,對於高度變化的前述嵌合部,在只讓轉動工具的攪拌針接觸前述金屬構件的狀態下進行摩擦攪拌。
傳統在進行摩擦攪拌時肩部不會接觸金屬構件, 依據相關的接合方法,由於肩部不會接觸金屬構件,所以能夠一方面將攪拌針插入至充分的深度,一方面反應嵌合部的高度變化而容易的調整轉動工具的相對高度位置。又,即使在高度 變化的嵌合部,由於能夠容易的將攪拌針插入到嵌合部的深處位置,所以能夠確實的將嵌合部接合。此外,由於在僅只讓攪拌針接觸金屬構件的狀態下進行摩擦攪拌,所以能夠減輕作用在摩擦攪拌裝置的負載。藉此,能夠在摩擦攪拌裝置不會有大負載的狀態下,對嵌合部的深處位置進行摩擦攪拌。
又,在前述接合工序,理想的是一面將前述攪拌 針對高度變化的前述嵌合部的插入深度約略保持一定,一面進行摩擦攪拌。又,在前述接合工序中,以將摩擦攪拌形成的塑性化區域的深度約略成為一定的方式,調整前述攪拌針對高度變化的前述嵌合部的插入深度。
依據相關的接合方法,能夠將嵌合部的接合強度 保持一定。
又,本發明提供的一種接合方法,包括:重疊工 序,在至少表面有高度變化的一方的金屬構件的表面上重疊至少背面有高度變化的另一方的金屬構件的的背面,以產生高度變化的重疊部;以及,接合工序,從另一方的前述金屬構件的表面插入轉動工具,在僅只轉動工具的攪拌針接觸一方的前述金屬構件和他方的前述金屬構件的兩者、或僅只接觸另一方的前述金屬構件的狀態下,對前述重疊部進行摩擦攪拌。
傳統在進行摩擦攪拌時肩部不會接觸金屬構件, 依據相關的接合方法,由於肩部不會接觸金屬構件,所以能夠一方面將攪拌針插入至充分的深度,一方面反應重疊部的高度變化而容易的調整轉動工具的相對高度位置。又,由於能夠容易的將攪拌針插入位在深處位置的重疊部,所以能夠確實的將 重疊部接合。此外,由於在僅只讓攪拌針接觸金屬構件的狀態下進行摩擦攪拌,所以能夠減輕作用在摩擦攪拌裝置的負載。藉此,能夠在摩擦攪拌裝置不會有大負載的狀態下,對在深處位置的重疊部進行摩擦攪拌。
又,在前述接合工序,理想的是一面將前述攪拌針對高度變化的前述重疊部的插入深度約略保持一定一面進行摩擦攪拌。又,在前述接合工序中,以將摩擦攪拌形成的塑性化區域的深度約略成為一定的方式,調整前述攪拌針對高度變化的前述重疊部的插入深度。
依據相關的接合方法,能夠將嵌合部的接合強度保持一定。
又,本發明提供的一種接合方法,包括:重疊工序,在一方的金屬構件的表面上,重疊表面高度變化的另一方金屬構件的背面,而形成重疊部;以及,接合工序,從另一方的前述金屬構件的表面插入轉動工具,在僅只轉動工具的攪拌針接觸一方的前述金屬構件和他方的前述金屬構件的兩者、或僅只接觸另一方的前述金屬構件的狀態下,對前述重疊部進行摩擦攪拌。
傳統在進行摩擦攪拌時肩部不會接觸金屬構件,依據相關的接合方法,由於肩部不會接觸金屬構件,即使在另一方的金屬構件的表面有高度變化的情形下,能夠容易的將攪拌針插入重疊部。藉此,能夠確實的將重疊部接合。又,由於能夠容易的將攪拌針插入到位在深處位置的重疊部,所以能夠確實的接合重疊部。此外,由於在僅只讓攪拌針接觸金屬構件 的狀態下進行摩擦攪拌,所以能夠減輕作用在摩擦攪拌裝置的負載。藉此,能夠在摩擦攪拌裝置不會有大負載的狀態下,對在深處位置的重疊部進行摩擦攪拌。
又,前述攪拌針的周圍表面上刻設有螺旋槽,理 想的是,在使前述轉動工具向右轉動的情形下,將前述螺旋槽從前述攪拌針的基端向前端以逆時針(向左旋)的方式刻設;在前述轉動工具向左轉動的情形下,將前述螺旋槽從前述攪拌針的基端向前端以順時針(向右旋)的方式刻設。
依據相關的接合方法,由於將經過塑性化流動的 金屬材料導入螺旋槽而在攪拌針的前端側移動,所以能夠減少溢出金屬構件外部的金屬的量。
依據本發明相關的傳熱板的製造方法,能夠製造平坦的傳熱板、使轉動工具的操作性良好、以及提高設計的彈性。又,依據本發明相關的接合方法,在嵌合部或重疊部的高度變化的情形下,能夠提高轉動工具的操作性以及確實的接合。又,依據本發明相關的接合方法,在轉動工具插入側的金屬構件的表面高度有變化的情形,能夠提高轉動工具的操作性以及確實的接合。
1‧‧‧傳熱板
2‧‧‧基部構件
2a‧‧‧基部構件的表面
2b‧‧‧基部構件的背面
3‧‧‧蓋板
3a‧‧‧蓋板的表面
3c‧‧‧蓋板的側面
4‧‧‧熱媒體用管
K‧‧‧桌台
K1‧‧‧基板
K2‧‧‧間隔物
K3‧‧‧箝具
10‧‧‧凹槽
11‧‧‧蓋槽
11a‧‧‧蓋槽的底面
11b‧‧‧蓋槽的側壁
101‧‧‧金屬構件
210‧‧‧金屬構件
211‧‧‧金屬構件
F‧‧‧本接合用轉動工具(轉動工具)
F1‧‧‧連結部
F2‧‧‧攪拌針
D‧‧‧回轉軸
G‧‧‧假接合用轉動工具
J1、J10‧‧‧嵌合部
J21‧‧‧重疊部
J25‧‧‧重疊部
W、W1‧‧‧塑性化區域
第1圖(a)顯示本實施樣態的本接合用轉動工具的側視圖,第1圖(b)顯示本接合用轉動工具的接合形態的典型的剖視圖。
第2圖(a)顯示本實施樣態的假接合用轉動工具的側視圖, 第2圖(b)顯示假接合用轉動工具的接合形態的典型的剖視圖。
第3圖(a)顯示本發明第一實施樣態及第二實施樣態相關的傳熱板的分解立體圖;第3圖(b)顯示第3圖(a)主要部分的側視圖。
第4圖顯示本發明第一實施樣態與第二實施樣態相關的傳熱板的立體圖。
第5圖顯示本發明第一實施樣態與第二實施樣態相關的傳熱板製造方法中的假接合工序的立體圖。
第6圖(a)顯示桌台的立體圖;第6圖(b)顯示第一實施樣態與第二實施樣態相關的傳熱板製造方法中的準備工序的立體圖。
第7圖(a)顯示第一實施樣態與第二實施樣態相關的傳熱板製造方法中的準備工序的側視圖;第7圖(b)顯示本接合工序的剖視圖。
第8圖顯示第一實施樣態相關的傳熱板之變化例的立體圖。
第9圖顯示第二實施樣態相關的傳熱板製造方法中的變形工序的立體圖。
第10圖顯示第二實施樣態相關的第一變化例的立體圖。
第11圖(a)及(b)顯示第二實施樣相關的第二變化例的立體圖,第11圖(a)顯示變形工序的圖,第11圖(b)顯示完成變形工序後的圖。
第12圖顯示本發明第三實施樣態及第四實施樣態相關的傳熱板的分解立體圖。
第13圖顯示本發明第三實施樣態及第四實施樣態相關的本接合工序的剖視圖。
第14圖顯示本發明第五實施樣態及第六實施樣態相關的傳熱板的分解立體圖。
第15圖(a)顯示第五實施樣態及第六實施樣態相關的傳熱板製造方法中的假接合工序的立體圖,第15圖(b)顯示前述相關傳熱板製造方法中的準備工序的立體圖。
第16圖顯示第五實施樣態及第六實施樣態相關的傳熱板製造方法中的本接合工序的剖視圖。
第17圖(a)是本發明第七實施樣態及第八實施樣態相關的傳熱板的分解立體圖,第17圖(b)顯示本發明第七實施樣態及第八實施樣態的本接合工序的剖視圖。
第18圖(a)顯示本發明第九實施樣態相關的接合方法的金屬構件的立體圖;第18圖(b)顯示第九實施樣態相關的嵌合工序的立體圖。
第19圖顯示第九實施樣態相關接合方法的接合工序的立體圖,第19圖(a)是立體圖,第19圖(b)是第19圖(a)的I-I剖面圖。
第20圖(a)顯示第九實施樣態的第一變化例相關接合方法的縱剖面圖,第20圖(b)顯示第九實施樣態的第二變化例相關的接合方法的縱剖面圖。
第21圖顯示第九實施樣態的第三變化例相關的接合方法的縱剖面圖。
第22圖顯示本發明第十實施樣態相關的接合方法的立體圖。
第23圖顯示第十實施樣態相關的接合方法的縱剖面圖。
第24圖(a)顯示第十實施樣態的第一變化例相關的接合方法的縱剖面圖;第24圖(b)顯示第十實施樣態的第二變化例相關的接合方法的縱剖面圖。
第25圖(a)顯示第十實施樣態的第三變化例相關的金屬構件的縱剖面圖,第25圖(b)顯示第十實施樣態的第三變化例相關的接合方法的縱剖面圖。
第26圖顯示第十實施樣態的第四變化例相關的接合方法的縱剖面圖。
第27圖顯示第十實施樣態的第五變化例相關的接合方法的縱剖面圖。
第28圖顯示本發明第十一實施樣態相關的接合方法的縱剖面圖。
第29圖(a)顯示傳統的傳熱板製造方法的橫剖面圖,第29圖(b)是其縱剖面圖。
[第一實施樣態]
本發明第一實施樣態相關的傳熱板及傳熱板的製造方法,會參照圖式進行詳細的說明。首先,說明本實施樣態所使用的本接合用轉動工具(標準接合用轉動工具)以及假接合用轉動工具(暫時接合用轉動工具)。
如第1圖(a)所示,本接合用轉動工具F係由連結部F1和攪拌針F2構成。本接合用轉動工具F係對應於申請專利範圍的「轉動工具」。本接合用轉動工具F,例如是由工具鋼所 形成。連結部F1是連接至如第1圖(b)所示的摩擦攪拌裝置的轉動軸D的部位。連結部F1呈現圓柱狀,有形成讓螺釘旋入的螺旋孔B、B。
攪拌針F2自連結部F1向下垂置,且和連結部F1成 為共軸。攪拌針F2隨著遠離連結部F1而前端變細。攪拌針F2的外周表面上刻設有螺旋槽F3。本實施樣態中,本接合用轉動工具F是向右轉動,所以螺旋槽F3是從基端朝向前端以逆時針(向左旋)的方式形成。換言之,自上方從基端朝向前端審視軌跡,螺旋槽F3是以逆時針方式形成。
又,本接合用轉動工具F向左轉動時,理想的是螺 旋槽F3從基端朝向前端以順時針(向右旋)方式形成。換言之,在此情形下自上方從基端朝向前端審視軌跡,螺旋槽F3是以順時針方式形成。將螺旋槽F3依前述而設定,當進行摩擦攪拌時,塑性流動化金屬會被螺旋槽F3導引至攪拌針F2的前端。藉此,能夠大量地減少溢出到被接合金屬構件(如後所述的基部構件2和蓋板3)外部的金屬量。
如第1圖(b)所示,使用本接合用轉動工具F進行摩 擦攪拌時,在被接合金屬構件上僅插入轉動的攪拌針F2,使被接合金屬構件和連接部F1係彼此分離而移動攪拌針F2。換言之,在讓攪拌針F2的基端部露出的狀態下,執行摩擦攪拌接合。在本接合用轉動工具F的移動軌跡上,經摩擦攪拌過的金屬會硬化而形成塑性化區域W。
假接合用轉動工具G,如第2圖(a)所示,由肩部G1 和攪拌針G2構成。假接合用轉動工具G,例如是以工具鋼形 成。肩部G1,如第2圖(b)所示,是連結至摩擦攪拌裝置的回轉軸D的部位,且是用以抑壓塑性流動化金屬的部位。肩部G1呈圓柱狀。肩部G1的下端面成凹狀,以防止流動化金屬向外部流出。
攪拌針G2從肩部G1往下垂置,和肩部G1成為共 軸。攪拌針G2遠離肩部G1的部分則變細。攪拌針G2的外周表面上刻設有螺旋槽G3。
如第2圖(b)所示,使用假接合用轉動工具G執行摩 擦攪拌接合時,一面將轉動的攪拌針G2和肩部G1的下端面插入被接合金屬構件中,一面移動攪拌針G2。假接合用轉動工具G的移動軌跡上,經過摩擦攪拌的金屬會硬化而形成塑性化區域W1。
接著說明本實施樣態的傳熱板。如第3圖(a)所示,本實施樣態相關的傳熱板1主要是由基部構件2和蓋板3構成。基部構件2是平坦的板狀構件。基部構件2上形成有凹槽10和蓋槽11。基部構件2的材料,若是可施行摩擦攪拌的話則沒有特別限制,然而在本實施樣態中則以鋁合金為例。
凹槽10形成在基部構件2的表面2a,平面審視為彎延曲折狀。如第3圖(b)所示,凹槽10係設置在蓋槽11的底面11a。本實施樣態中,凹槽10具有矩形剖面,但是也可以是其他形狀的剖面。凹槽10的開口設置在基部構件2的表面2a這側上。凹槽10的平面形狀可以因應用途所需進行適當的設計。
蓋槽11的寬度大於凹槽10,且在表面2a這側被連續地形成在凹槽10上。蓋槽11呈現矩形剖面,開口在表面2a這 側。
蓋板3是要插入蓋槽11中的平坦的板狀構件。蓋板 3在本實施樣態中,是由與基部構件2相同材料的鋁合金所形成。蓋板3與蓋槽11的中空部大略是相同形狀,以能插入蓋槽11中。
如第3、4圖所示,分別嵌合蓋槽11的側壁11b、11b 和蓋板3的側面3c、3c,而形成嵌合部J1、J1。嵌合部J1、J1透過深度方向全長範圍的摩擦攪拌而被接合。傳熱板1的凹槽10和蓋板3的背面3b圍成的空間成為流體的流路。
接著說明第一實施樣態相關的傳熱板的製造方 法。傳熱板的製造方法需進行準備工序、本接合工序以及毛刺切除工序。
準備工序中要執行插入工序、假接合工序及固定 工序。如第3圖所示,插入工序中,將蓋板3插入基部構件2的蓋槽11中,讓蓋槽11的側壁11b、11b和蓋板3的側面3c、3c分別嵌合。藉此,如第5圖所示,形成嵌合部J1、J1。蓋板3的表面3a和基部構件2的表面2a是齊平的。
假接合工序將基部構件2和蓋板3進行假接合。如 第5圖所示,假接合工序使用假接合用轉動工具G對嵌合部J1、J1進行摩擦攪拌接合。塑性化區域W1形成在假接合用轉動工具G的移動軌跡上。假接合可連續地執行也可如第5圖所示斷續地執行。因為假接合用轉動工具G是小型裝置,該假接合中的基部構件2及蓋板3的熱變形量會變小。
如第6圖所示,固定工序將假接合後的基部構件2 和蓋板3固定在桌台K。如第6圖(a)所示,桌台K是由外表被平坦形成的基板K1、配置在基板K1中央的間隔物K2、以及分別形成於基板K1四個角落的4個箝具K3所構成。間隔物K2在本實樣態中是呈現圓柱狀。間隔物K2的高度可以因應本接合工序的入熱量等條件而進行適當地設定。
如第6圖(b)所示,固定工序以讓表面2a側彎曲成凸 狀的方式,將被假接合的基部構件2及蓋板3配置在間隔物K2上,並使用箝具K3固定其4個角落。藉由此方式,如第7圖(a)所示,基部構件2及蓋板3的表面2a、3a成為拉伸應力作用的狀態。
如第7圖(b)所示,本接合工序使用本接合用轉動工 具F對嵌合部J1、J1執行摩擦攪拌接合。本接合工序,是依循著以假接合工序形成的塑性化區域W1及嵌合部J1,而執行摩擦攪拌接合。在本接合工序,插入本接合用轉動工具F時,理想的是本接合用轉動工具F的前端可到達蓋槽11的底面11a。
由於攪拌針F2的長度大於蓋槽11的深度,即便攪 拌針F2的尖端到達蓋槽11的底面11a,連結部F1不會和基部構件2及蓋板3碰觸。亦即,本接合工序中,連結部F1的下端面不會和基部構件2及蓋板3的表面2a、3a接觸。塑性化區域W會被形成在本接合用轉動工具F的移動軌跡上。又,在本實施樣態,嵌合部J1和凹槽10之間距離,理想的設定是進行本接合工序時使塑性流動材料不會流進凹槽10。
此外,在本接合工序之前,測量固定在桌台K的基 部構件2的高度方向的變形量,在本接合工序中,理想的是配 合前述變形量,一面調整攪拌針F2的插入深度一面執行摩擦攪拌。亦即,沿著基部構件2及蓋板3的表面2a、3a的曲面移動,使本接合用轉動工具F的移動軌跡成為曲線。藉此方式,能夠使塑性化區域W的深度及寬度保持一定。
又,可使用習知的高度檢測裝置,測量基部構件2 及蓋板3的變形量。又,例如,有檢測從桌台K到基部構件2的表面2a及蓋板3的表面3a至少其一的高度的檢測裝置,可以使用裝設有前述檢測裝置的摩擦攪拌裝置,一面檢測基部構件2或蓋板3的變形量一面進行本接合工序。
本接合工序完成後,讓基部構件2及蓋板3從箝具 K3脫離並靜置。因為本接合工序所形成之塑性化區域W熱收縮,所以基部構件2及蓋板3會在表面2a、3a側成為凹狀的方向有變形。藉此,結果是基部構件2及蓋板3會變得平坦。
毛刺切除工序,是去除本接合工序後產生在基部 構件2及蓋板3上毛刺的工序。藉上述方式,完成如第4圖所示的傳熱板1。
依據以上說明之本實施樣態相關的傳熱板的製造 方法,在準備工序中預先使基部構件2及蓋板3的表面2a、3a側成為凸狀之固定狀態再進行本接合工序,所以能夠藉由本接合工序產生的熱收縮,將傳熱板1平坦化。
又,僅只本接合用轉動工具F內的攪拌針F2會和基 部構件2及蓋板3接觸,所以即使基部構件2及蓋板3的表面2a、3a彎曲成凸狀,連結部F1不會和基部構件2及蓋板3接觸,本接合用轉動工具F的操作性會變好。
又,因為本接合用轉動工具F的連結部F1沒有和基 部構件2及蓋板3的表面2a、3a接觸,所以對基部構件2和蓋板3的推壓力變小,且相較於傳統的製造方法,塑性化區域W的寬度變小。藉此方式,本接合用轉動工具F可比傳統方式靠近凹槽10,提昇傳熱板的設計彈性。又,相較於傳統的製造方法,能夠減輕接合的基部構件2及蓋板3與本接合轉動工具F間的摩擦,且能夠使摩擦攪拌裝置承受的負載變小。藉此方式,摩擦攪拌接合能夠容易的進行至嵌合部J1的深處位置。又,雖然未必要對嵌合部J1的深度方向的全體範圍執行摩擦攪拌,但是對嵌合部J1的深度方向的全體範圍進行摩擦攪拌,能夠提昇傳熱板1的水密性及氣密性。
又,由於執行假接合工序,所以在執行本接合工 序時,能夠防止基部構件2及蓋板3間的縫隙。又,由於執行毛刺切除工序,所以能夠對傳熱板1進行漂亮的修飾。
此外,進行本接合工序之前,也可以進行配置標 識材料的標識材料配置工序。具體的圖示予以省略,在標識材配置工序中,設置一或複數個標識材料於基部構件2的側面上。在本接合工序中,能夠在標識材料上設定開始位置及結束位置而進行摩擦攪拌接合。本接合工序完成後,可將在標識材料從從基部構件2去除。因為使用標識材料,所以能夠防止傳熱板1內殘留有貫穿孔,且能夠對傳熱板1的側面進行漂亮的修飾。又,能夠提高本接合工序的作業性。
又,本實施樣態中,雖然是反應基部構件2及蓋板 3的變形量,而改變本接合用轉動工具F相對於桌台K的高度位 置,但是也可以將本接合用轉動工具F相對於桌台K的高度保持一定而執行本接合工序。
又,桌台K的基板K1及間隔物K2可以是一體的。 又,可以在基板K1的表面上形成向上凸的曲面以取代間隔物K2。亦即,只要桌台K的結構,能夠保持讓基部構件2及蓋板3成為向上凸即可。
又,在假接合工序,雖然本實施樣態是使用假接 合用轉動工具G,但是也可以使用本接合用轉動工具F進行假接合。在此情形下,僅將本接合用轉動工具F的攪拌針F2的前端插入嵌合部J1中執行摩擦攪拌。使用本接合用轉動工具F進行假接合時,因為不必更換轉動工具,所以能夠縮短製造週期。
又,如第6圖(b)所示,本實施樣態的固定工序,使 基部構件2及蓋板3的表面2a、3a彎曲成為約略球面。亦即,固定工序中,雖然是使基部構件2對向一方的邊2c、2c以及對向另一方的邊2d、2d其兩方都彎曲成凸向上方,但是並非限定於此。例如,基部構件2對向一方的邊2c、2c可保持為直線,而基部構件2對向另一方的邊2d、2d可彎曲成凸向上方。或者,基部構件2對向另一方的邊2d、2d可保持為直線,而基部構件2對向一方的邊2c、2c可彎曲成凸向上方。
又,本接合工序之後,在以摩擦攪拌形成的槽變 大的情形下,可以在該槽以堆銲進行修補。或者,在該槽配置蓋構件,將該蓋構件和基部構件2以摩擦攪拌等方式接合而進行修補。
[變化例]
接著說明第一實施樣態相關的傳熱板的製造方法 的變化例。如第8圖所示,該變化例中,基部構件2A及蓋板3A的形狀與第一實施樣態不同。第一實施樣態相關的基部構件2及蓋板3在插入工序之前都是平坦的構件;變化例在插入工序之前,基部構件2A及蓋板3A的表面2a、3a側變化成為凸狀。
該變化例,藉由壓鑄預先形成表面2a、3a側是凸狀的基部構件2A及蓋板3A。基部構件2A及蓋板3A的曲率可反應本接合工序的入熱量等條件而適當的設定。申請專利範圍中所謂「前述基部構件及蓋板的表面側是凸狀」包括:如同前述實施樣態,基部構件2及蓋板3是成凸狀,在表面2a、3a有拉伸應力持續作用的狀態;此外,也包括:如同該變化例,基部構件2及蓋板3雖然成凸狀,但是在表面2a、3a沒有拉伸應力持續作用的狀態。
變化例相關的傳熱板的製造方法,執行準備工序、本接合工序、毛刺切除工序。此等工序與第一實施樣態大致相同,因此在此省略其詳細的說明。
依據該變化例能夠獲得和第一實施樣態大致相同的效果。又,由於基部構件2A及蓋板3A被預先變形成為凸狀,所以能夠容易地進行將基部構件箝住的固定工序。此外,雖然變化例使用壓鑄來製備基部構件2A及蓋板3A,但是也可以在分別形成平坦的構件之後,再使其變形至所要的曲率。
[第二實施樣態]
本發明第二實施樣態相關的傳熱板及傳熱板的製造方法,將參照圖式進行詳細的說明。在第二實施樣態中,製 造如第3、4圖所示與第一實施樣態相同的傳熱板1。
以下說明第二實施樣態相關的傳熱板的製造方法。第二實施樣態相關的傳熱板的製造方法係執行準備工序、本接合工序、及毛剌切除工序。
準備工序係執行插入工序、假接合工序、變形工序、及固定工序。在第二實施樣態中執行變形工序,是與前述第一實施樣態的主要差異點。插入工序及假接合工序與第一實施樣態相同。
變形工序,對經過假接合後的基部構件2及蓋板3,使表面2a、3a側變形成為凸狀。如第9圖所示,本實施樣態使用壓模M進行變形工序。壓模M由下模M1和上模M2構成。下模M1被形成的比基部構件2大,在本實施樣態,下模M1的上表面是凹狀的球面。上模M2被形成的比基部構件2大,在本實施樣態,上模M2的下表面是凸狀的球面。
變形工序中,將經過假接合的基部構件2及蓋板3配置在下模M1上,之後將上模M2降下,以使基部構件2及蓋板3變形。藉此方式,使拉伸應力作用在基部構件2及蓋板3的表面2a、3a側,使表面2a、3a側被塑性變形成為凸狀。
如第6圖所示,固定工序將被變形工序變形後的基部構2及蓋板3固定在桌台K上。如第6圖(b)所示,固定工序中,在間隔物K2之上配置經過變形工序變形後的基部構件2及蓋板3,並以箝具K3固定四個角落。如第7圖(a)所示,藉由固定工序,使基部構件2及蓋板3的表面2a、3a被配置成為凸狀。
如第7圖(b)所示,本接合工序,是使用本接合轉動 工具F對嵌合部J1、J1進行摩擦攪拌接合的工序。本接合工序與前述第一實施樣態大致相同。
毛刺切除工序,是將本接合工序後產生在基部構件2和蓋板3的毛刺去除的工序。如上所述,完成如第4圖所示的傳熱板1。
依據上述說明之本實施樣態相關的傳熱板的製造方法,使拉伸應力作用在基部構件2及蓋板3的表面2a、3a側,讓表面2a、3a側塑性變形成為凸狀之後固定在桌台K,由於表面2a、3a側成為凸狀的狀態下執行本接合工序,藉由本接合工序產生的熱收縮能夠將傳熱板1平坦化。亦即,依據本實施樣態也能夠達到與第一實施樣態大致相同的效果。
又,本實施樣態在進行假接合工序後,並不限定需進行變形工序。在進行插入工序之前,也可以對基部構件2及蓋板3分別進行變形工序後,再依序進行插入工序、假接合工序及固定工序。
又,如第6圖所示,本實施樣態的變形工序讓基部構件2及蓋板3的表面2a、3a彎曲成近乎球面。亦即,變形工序中,基部構件2對向一方的邊2c、2c及對向另一方的邊2d、2d其兩者都被彎曲成凸向下方,但是並非限定於此。例如,使用上表面為凹狀圓筒面的下模M1和下表面為凸狀圓筒面的上模M2,則基部構件2對向一方的邊2c、2c可保持為直線,而基部構件2對向另一方的邊2d、2d可彎曲成凸向下方。或,另一方的邊2d、2d可保持為直線,而一方的邊2c、2c可彎曲成凸向下方。
[第一變化例]
接著說明第二實施樣態相關的傳熱板製造方法的第一變化例。如第10圖所示,第一變化例的變形工序與前述第二實施樣態的變形工序不同。在此第一變化例中,以說明其與第二實施樣態不同的部分為主。
如第10圖所示,第一變化例相關的變形工序,使用壓力裝置H使基部構件2及蓋板3變形。壓力裝置H主要由:具有平坦面的架台H1、配置在架台H1四個角落的間隔物H2、設置在基部構件2背面2b中央的輔助構件H3、及壓打器H4所構成。
變形工序中,將經過假接合的基部構件2及蓋板3以基部構件2的背面2b朝上的方式配置,且在背面2b中央配置輔助構件H3。然後,使壓打器H4降下,讓拉伸應力作用於基部構件2及蓋板3的表面2a、3a側,使表面2a、3a側塑性變形成為凸狀。藉此方式,基部構件2及蓋板3的表面2a、3a變形成為凸狀。
前述第二實施樣態,雖是使用壓模M讓基部構件2及蓋板3變形,但是也可如同第一變化例使用壓力裝置H。使用間隔物H2及輔助構件H3,能夠防止基部構件2及蓋板3受損。
[第二變化例]
接著說明第二實施樣態相關的傳熱板製造方法的第二變化例。如第11圖所示,第二變化例的變形工序與前述第二實施樣態的變形工序不同。第二變化例,以與第二實施樣態不同的部分為主進行說明。
如第11圖(a)所示,第二變化例相關的變形工序進行摩擦攪拌,使得基部構件2及蓋板3變形。第二變化例相關的變形工序中,使用本接合用轉動工具F對基部構件2的背面2b進行摩擦攪拌。該摩擦攪拌,保持在只讓本接合轉動用工具F的攪拌針F2與基部構件2及蓋板3接觸的狀態下,讓本接合用轉動工具F以和嵌合部J1、J1相同路徑的方式移動。攪拌針F2的插入深度,設定為大於後續進行本接合工序時攪拌針F2的插入深度。
依據第二變化例相關的變形工序,利用本接合用轉動工具F的摩擦攪拌以形成2條塑性化區域W。藉此,如第11圖(b)所示,產生熱收縮,使基部構件2的背面2b側成為凹狀,基部構件2及蓋板3的表面2a、3a變形成為凸狀。固定工序及本接合工序以和第二實施樣態相同方式進行。
前述第二實施樣態,雖是使用壓模M讓基部構件2及蓋板3變形,但是也可以如同第二變化例,藉由摩擦攪拌產生的熱收縮而使之變形。第二變化例,因為在變形工序和本接合工序中使用相同的本接合用轉動工具F,所以能夠減少作業時間及複雜度。
此外,第二變化例相關的變形工序的本接合用轉動工具F的移動軌跡,並非限定於前述的軌跡,可以反應本接合工序中本接合用轉動工具F的移動跡,而進行適當的設計。又,該變形工序中轉動工具的種類,可以進行適當的設計,讓產生的熱收縮能使基部構件2及蓋板3變形成凹狀。
在此時,理想上是將變形工序中摩擦攪拌的入熱 量,設定成大於本接合工序中摩擦攪拌的入熱量。如第7圖(b)所示,本接合工序中,基部構件2的四個角落及中央以外的部分是與桌台K相分離的,所以本接合工序產生的熱變得很難從桌台K散熱至外部。因此,若將本接合工序進行時的入熱量設定成小於變形工序進行時的入熱量,可取得熱收縮的平衡而讓傳熱板的平坦化變得容易。
又,雖然省略具體的圖式,但是第二實施樣態的變形工序,亦可以其他方法讓基部構件2及蓋板3的表面2a、3a側變形成為凸狀。例如,可以使用錘等工具敲打基部構件2的背面2b使其變形。又,也可以使用由複數圓柱管或補助工具所造成的滾動變形,使基部構件2及蓋板3變形。
[第三實施樣態]
接著說明本發明第三實施樣態相關的傳熱板及傳熱板的製造方法。如第12圖所示,第三實施樣態相關的傳熱板1B使用熱媒體用管4,這點是與第一實施樣態的不同處。傳熱板1B由基部構件2、蓋板3、熱媒體用管4所構成。
基部構件2具有凹槽10和蓋槽11。凹槽10的底面成為與熱媒體用管4面接觸的曲面。又,凹槽10的寬度及高度約與熱媒體用管4的直徑相等。熱媒體用管4是用以插入凹槽10的中空管。熱媒體用管4是內部流通熱媒體的構件。
第三實施樣態相關的傳熱板製造方法,執行準備工序、本接合工序、毛刺切除工序。第三實施樣態相關的傳熱板製造方法,在準備工序中,除了在凹槽10插入熱媒體用管4之步驟外,其他與第一實施樣態大致相同。依據第三實施樣態 相關的傳熱板製造方法,能夠製造具有熱媒體用管4的傳熱板,且能夠獲得與第一實施樣態大致相同的效果。
此外,在第三實施樣態,可以如同前述第一實施樣態的變化例,在插入工序之前預先讓基部構件2、蓋板3及熱媒體用管4變形成凸狀。
又,如第13圖所示,第三實施樣態相關的傳熱板製造方法的本接合工序中,可以讓塑性流動材料流進熱媒體用管4周圍的空隙部Q。由於塑性流動料流進由蓋板3、熱媒體用管4及凹槽10所圍成的空隙部Q,所以能夠提高傳熱板的水密性和氣密性。
[第四實施樣態]
接著說明本發明第四實施樣態相關的傳熱板及傳熱板的製造方法。第四實施樣態,係製造如第12圖所示的傳熱板1B。
第四實施樣態相關的傳熱板製造方法,進行準備工序、本接合工序、毛刺切除工序。在準備工序中,進行插入工序(蓋板插入工序)、假接合工序、變形工序、及固定工序。第四實施樣態與前述第三實施樣態的不同,主要在於變形工序的進行。第四實施樣態,主要以其與第三實施樣態的不同點來進行說明。
在第四實施樣態的變形工序,對被假接合及被埋設熱媒體用管4的基部構件2及蓋板3,表面2a、3a側變形成為凸狀。變形工序,例如,如第9圖所示係使用在第二實施樣態說明過的壓模M來進行。又,變形工序,例如,如第10圖所示 係使用在第二實施樣態的第一變化例說明過的壓力裝置H來進行。又,變形工序,例如,如第11圖所示係藉由在第二實施樣態的第二變化例說明過的摩擦攪拌來進行。
此外,第四實施樣態的變形工序,可以用其他方法讓基部構件2及蓋板3的表面2a、3a側變形成為凸狀。例如使用錘等工具敲打基部構件2的背面2b而使其變形。又,也可以使用複數圓柱管或補助工具造成滾動變形,而使基部構件2及蓋板3變形。
即使依據第四實施樣態相關的傳熱板及其製造方法,也能夠達到與第三實施樣態大致相同的的效果。
[第五實施樣態]
接著說明本發明第五實施樣態相關的傳熱板製造方法。如第14圖所示,第五實施樣態相關的傳熱板製造方法係使用基部構件22及蓋板23製造傳熱板。
基部構件22是平坦的板狀構件。基部構件22的表面22a上形成有凹槽30。凹槽30的開口在上,平面審視是呈現蜿蜒曲折狀。凹槽30的平面形狀可反應用途而適當的設計。
蓋板23是平坦的板狀構件。蓋板23在本實施樣態是與基部構件22成大致相同的形狀,至少是覆蓋凹槽30全體的構件即可。
第五實施樣態相關的傳熱板製造方法,係進行:準備工序、本接合工序、毛刺切除工序。準備工序,係執行:凹槽閉塞工序、假接合基部構件22及蓋板23的假接合工序、以及將基部構件22及蓋板23的表面22a、23a側在桌台K上固定成 為凸狀的固定工序。
如第14圖及第15圖(a)所示,凹槽閉塞工序,在基部構件22的表面22a上配置蓋板23,以覆蓋在凹槽30上。凹槽閉塞工序中,將基部構件22的表面22a及蓋板23的背面23b重疊,以形成重疊部J2。
如第15圖(a)所示,假接合工序藉由焊接將基部構件22及蓋板23假接合。假接合係沿著基部構件22及蓋板23的重疊部J2斷續或連續的進行。亦可使用假接合用轉動工具G,取代焊接,而將重疊部J2假接合。
如第15圖(b)所示,固定工序,將假接合後的基部構件22及蓋板23以表面22a、23a成凸狀的方式配置,並將其4個角落以箝具K3固定。藉此,基部構件22及蓋板23的表面22a、23a成為有拉伸應力作用的狀態。
如第16圖所示,本接合工序,將本接合用轉動工具F從蓋板23的表面23a插入,讓本接合用轉動工具F在蓋板23上移動,以對重疊部J2進行摩擦攪拌。在本接合工序,插入本接合用轉動工具F,理想的是本接合用轉動工具F的前端可到達基部構件22。本接合用轉動工具F的移動軌跡上會形成塑性化區域W。塑性化區域W和凹槽30的距離,理想的設定為進行本接合工序時,使塑性流動材料不會流進凹槽30內。
此外,在本接合工序之前,測量固定在桌台K的基部構件22及蓋板23的高度方向的變形量,在本接合工序中,理想的是配合該變形量一面調整攪拌針F2的插入深度一面進行摩擦攪拌。亦即,本接合用轉動工具F的移動,係沿著蓋板23 表面23a的曲面,使本接合用轉動工具F的移動軌跡成為曲線。藉此,塑性化區域W的深度和寬度能夠保持一定。
又,測量基部構件22及蓋板23的變形量,例如,有檢測從桌台K到蓋板23的表面23a的高度的檢測裝置,可以使用裝設有前述檢測裝置的摩擦攪拌裝置,一面檢測基部構件22及蓋板23的變形量一面執行本接合工序。本實施樣態中,可以只測量基部構件22及蓋板23至少其一的變形量。又,在本實施樣態,基部構件22的變形量,可以從傳熱板21的背面側測量,再換算成傳熱板21的表面側的變形量。
本接合工序完成後,讓基部構件22及蓋板23從箝具K3脫離並靜置。因為本接合工序所形成之塑性化區域W熱收縮,所以基部構件22及蓋板23會在表面22a、23a側成為凹狀的方向有變形。藉此,結果是基部構件22及蓋板23會變得平坦。
毛刺切除工序,是去除本接合工序後產生在基部構件22及蓋板23上毛刺的工序。藉上述方式,完成傳熱板21。
依據以上說明之本實施樣態相關的傳熱板的製造方法,在準備工序中預先使基部構件22及蓋板23的表面22a、23a側成為凸狀之固定狀態再去執行本接合工序,所以能夠藉由本接合工序產生的熱收縮,將傳熱板21平坦化。
又,僅只本接合用轉動工具F內的攪拌針F2會和蓋板23的表面23a接觸,所以即使蓋板23的表面23a彎曲成凸狀,連結部F1不會和蓋板23的表面23a接觸,所以本接合用轉動工具F的操作性會變好。
又,因為本接合用轉動工具F的連結部F1沒有蓋板 23的表面23a接觸,所以對蓋板23的推壓力變小,且相較於傳統的製造方法塑性化區域W的寬度變小。藉此方式,本接合用轉動工具F可比傳統方式靠近凹槽30,提昇傳熱板的設計彈性。又,相較於傳統的製造方法,能夠減輕蓋板23與本接合轉動工具F間的摩擦,且能夠使摩擦攪拌裝置承受的負載變小。 藉此方式,即使有重疊部J2位於深處位置的情形,也能夠輕易的進行摩擦攪拌接合。
又,由於執行假接合工序,所以在執行本接合工序時,能夠防止基部構件22及蓋板23間的縫隙。又,由於執行毛刺切除工序,所以能夠對傳熱板21進行漂亮的修飾。
又,在第五實施樣態,如同前述第一實施樣態的變化例,在讓基部構件22及蓋板23重疊時,可以預先讓基部構件22及蓋板23變形成為凸狀。
[第六實施樣態]
接著說明本發明第六實施樣態相關的傳熱板及其製造方法。第六實施樣態相關的傳熱板製造方法係製造如第15、16圖所示的傳熱板21。
第六實施樣態相關的傳熱板製造方法係進行:準備工序、本接合工序、毛刺切除工序。準備工序係進行:凹槽閉塞工序、假接合基部構件22及蓋板23的假接合工序、變形工序、及固定工序。第六實施樣態,主要是執行變形工序這點與前述第五實施樣態不同。第六實施樣態,主要是說明其與第五實施樣態的差異點。
第六實施樣態的變形工序,對經過假接合的基部 構件22及蓋板23,使其表面22a、23a側變形成凸狀。變形工序,例如,如第9圖所示係使用在第二實施樣態說明過的壓模M來進行。又,變形工序,例如,如第10圖所示係使用在第二實施樣態的第一變化例說明過的壓力裝置H來進行。又,變形工序,例如,如第11圖所示係藉由在第二實施樣態的第二變化例說明過的摩擦攪拌來進行。
此外,第六實施樣態可以用其他方法讓基部構件22及蓋板23的表面22a、23a側變形成為凸狀。例如使用錘等工具敲打基部構件22的背面22b而使其變形。又,也可以使用複數圓柱管或補助工具造成滾動變形,而使基部構件22及蓋板23變形。
即使依據第六實施樣態相關的傳熱板及其製造方法,也能夠達到與第五實施樣態大致相同的的效果。
[第七實施樣態]
接著說明本發明第七實施樣態相關的傳熱板製造方法。如第17圖所示,在該實施樣態中,基部構件22A的形狀與第五實施樣態不同。該實施樣態的基部構件22A的表面22Aa上形成有凹部31。凹部31開口在上方,成為呈現直方體的中空部。
本實施樣態相關的傳熱板製造方法,係進行:準備工序、本接合工序、毛刺切除工序。準備工序及毛刺切除工序,由於和第五實施樣態大致相同,故省略其詳細說明。如第17圖(b)所示,在本接合工序,從蓋板23的表面23a插入本接合用轉動工具F,一面讓其沿著凹部31的周圍繞一圈,一面對重 疊部J2進行摩擦攪拌。藉此得以製造傳熱板21A。依據本實施樣態能夠獲得與第五實施樣態大致相同的效果。
又,第七實施樣態中,如同前述第一實施樣態的變化例,在讓基部構件22A及蓋板23重疊時,可以預先使基部構件22A及蓋板23變形成為凸狀。
[第八實施樣態]
接著說明本發明第八實施樣態相關的傳熱板製造方法。第八實施樣態相關的傳熱板製造方法係製造如第17圖所示的傳熱板21A。
第八實施樣態相關的傳熱板製造方法,係進行:準備工序、本接合工序、毛刺切除工序。準備工序,係進行:閉塞工序、假接合基部構件22A及蓋板23的假接合工序、變形工序、以及固定工序。第八實施樣態,主要是執行變形工序這點與前述第七實施樣態不同。第八實施樣態,主要是說明其與第七實施樣態的差異點。
第八實施樣態的變形工序,對經過假接合的基部構件22A及蓋板23,使其表面22Aa、23a側變形成凸狀。變形工序,例如,如第9圖所示係使用在第二實施樣態說明過的壓模M來進行。又,變形工序,例如,如第10圖所示係使用在第二實施樣態的第一變化例說明過的壓力裝置H來進行。又,變形工序,例如,如第11圖所示係藉由在第二實施樣態的第二變化例說明過的摩擦攪拌來進行。
此外,第八實施樣態可以用其他方法讓基部構件22A及蓋板23的表面22Aa、23a側變形成為凸狀。例如使用錘等 工具敲打基部構件22A的背面22Ab而使其變形。又,也可以使用複數圓柱管或補助工具造成滾動變形,而使基部構件22A及蓋板23變形。
即使依據第八實施樣態相關的傳熱板製造方法,也能夠達到與第七實施樣態大致相同的的效果。
又,第五實施樣態~第八實施樣態,攪拌針F2的前端是設定為可以被推進到達基部構件22、22A的位置,但是也可設定為無法到達基部構件22、22A的位置,亦即,可以設定為被推進到僅攪拌針F2和蓋板23接觸的位置而對重疊部J2進行摩擦攪拌。在此情形下,利用攪拌針F2和蓋板23接觸產生的摩擦熱,使基部構件22、22A及蓋板23被塑性流動化,進而讓重疊部J2被接合。
又,第五實施樣態~第八實施樣態,雖是將本接合用轉動工具F從蓋板23的表面23a插入,但也可以從基部構件22、22A的背面22b、22Ab插入本接合用轉動工具F以對重疊部J2進行摩擦攪拌。在此情形下,攪拌針F2的設定,可以是被推進到基部構件22、22A及蓋板23兩者接觸的位置,也可以是被推進到只和基部構件22、22A接觸的位置,以進行摩擦攪拌。
又,第五實施樣態~第八實施樣態,雖有例示凹槽30或凹部31的樣態,但也可使用無凹槽30或凹部31的基部構件。亦即,也可將呈現直方體的基部構件及呈現直方體的蓋板予以接合以製造傳熱板。
[第九實施樣態]
接著說明本發明第九實施樣態相關的接合方法。 如第18圖所示,本實施樣態中,對透過嵌合兩個金屬構件101、101的兩個端面101a、101a所形成的嵌合部J10,進行摩擦攪拌而完成接合。金屬構件101是金屬製的構件,被嵌合的部分是成為相同的形狀。又,金屬構件101、101是由相同材料所形成。 金屬構件101的材料,只要是能進行摩擦攪拌的金屬,此外並無特別的限制;例如,可以適當的選擇自鋁、鋁合金、銅、銅合金、鈦、鈦合金、鎂、鎂合金等。
如第18圖(a)所示,金屬構件101由呈直方體的本體部102、及形成在本體部102上剖面是台狀的凸部103所構成。 凸部103的表面103a,位於比本體部102的表面102a、102b更上方的位置。凸部103的第一表面103b是傾斜的,連結本體部102的表面102a及凸部103的表面103a。又,凸部103的第二表面103c是傾斜的,連結本體部102的表面102b及凸部103的表面103a。
本實施樣態相關的接合方法,進行嵌合工序及接合工序。如第18圖(b)所示,嵌合工序是將金屬構件101、101的端面101a、101a嵌合的工序。嵌合工序中,金屬構件101、101彼此被嵌合的各表面都是成為同平面。
如第18圖(b)所示,透過嵌合工序使端面101a、101a面接觸而形成嵌合部J10。所形成的嵌合部J10有高度位置的變化。亦即,以摩擦攪拌的起點(插入位置)的高度(標高)作為基準高度,從起點到終點,嵌合部J10上存在有與基準高度不同高度的區間。在本實施樣態,嵌合部J10由第一平部Ja、第一傾斜部Jb、第二平部Je、第二傾斜部Jd、及第三平部Je所構成。
如第19圖(a)所示,接合工序使用本接合用轉動工具F對嵌合部J10執行摩擦攪拌接合。接合工序在嵌合部J10的第一平部Ja的端部插入轉動的本接合用轉動工具F的攪拌針F2,使本接合用轉動工具F沿著嵌合部J10作相對移動。本實施樣態,本接合用轉動工具F的旋轉中心軸,總是保持與垂直軸平行的狀態而進行摩擦攪拌接合。藉由接合工序,攪拌針F2周圍的金屬構件101、101被摩擦攪拌而被接合。本接合用轉動工具F的移動軌跡上形成塑性化區域W。
如第19圖(b)所示,本實施樣態相關的工序中,一面對攪拌針F2插入嵌合部J10的深度約略保持一定,一面在僅只讓攪拌針F2和金屬構件101接觸的狀態進行摩擦攪拌。本實施樣態相關的接合工序中,相對於金屬構件101、101被固定的架台(省略圖式),使本接合用轉動工具F上下動,以進行摩擦攪拌接合。
藉此方式,第一平部Ja的塑性化區域W的深度Za,第一傾斜部Jb的塑性化區域W的深度Zb(在和第一表面103b垂直的線上的塑性化區域W的深度)以及第二平部Jc的塑性化區域W的深度Zc能夠約略相等。所謂攪拌針F2的「插入深度」,是在本接合用轉動工具F的旋轉中心軸中,從金屬構件101的表面至攪拌針F2的前端的距離。
又,本實施樣態相關的接合工序,雖是相對於架台(省略圖式)使本接合用轉動工具F上下動,但也可以固定本接合用轉動工具F的高度位置,讓架台上下動,以進行摩擦攪拌。
依據上述說明的本實施樣態相關的接合方法,金屬構件101、101和肩部沒有接觸,所以能夠一面將攪拌針F2插入至充分的深度,一面反應嵌合部J10的高度變化而容易的調整本接合用轉動工具F的相對高度位置。又,即使在高度位置變化的嵌合部J10中,由於能夠容易的將攪拌針F2插入嵌合部J10的深處位置,所以能夠確實的將嵌合部J10接合。亦即,即使金屬構件101、101的嵌合部J10有上傾斜(上斜率)或下傾斜(下斜率)的情形,亦能提高接合用轉動工具F的操作性能。
又,由於能夠將塑性化區域W的深度維持一定,所以即使嵌合部J10的高度有變化,亦能夠將接合部的接合強度維持一定。
又,因為在僅讓攪拌針F2和金屬構件101、101接觸的狀態下進行摩擦攪拌,所以能夠減輕摩擦攪拌裝置的作用負載。藉此,摩擦攪拌裝置不會是承受大負載的狀態,因此能夠將嵌合部J10的深處位置進行摩擦攪拌。
又,在嵌合部J10的高度變化點或傾斜面(第一傾斜部Jb、第二傾斜部Jd)中,即使將攪拌針F2的插入深度維持一定,仍是會有難以將塑性化區域W的深度維持一定的情形。在此情形下,理想的是將塑性化區域W的深度約略維持一定,而適當的調整本接合用轉動工具F的攪拌針F2對嵌合部J10的插入深度。
[第一變化例]
接著說明第九實施樣態的第一變化例。第20圖(a)是第九實施樣態相關的接合方法的第一變化例中的嵌合部的 縱剖面圖,第20圖(b)是第二變化例中的嵌合部的縱剖面圖。第20圖(a)所示第一變化例中,和嵌合部J11的高度變化一同,金屬構件101、101的表面成為曲面,這點是和前述第九實施樣態的不同之處。
第一變化例的接合工序,使用本接合用轉動工具F對嵌合部J11執行摩擦攪拌接合的工序。第一變化例相關的接合工序,一面將攪拌針F2對嵌合部J11的插入深度約略保持一定,一面僅只讓攪拌針F2和金屬構件101、101接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
[第二變化例]
在如第20圖(b)所示第九實施樣態的第二變化例,嵌合部J12的高度變化時,上傾斜(上斜率)和下傾斜(下斜率)是交互連續的,這點是和前述第九實施樣態的不同之處。
第二變化例的接合工序,是使用本接合用轉動工具F對嵌合部J12進行摩擦攪拌接合的工序。在第二變化例相關的接合工序,一方面將攪拌針F2對嵌合部J12的插入深度約略保持一定,一方面僅只讓攪拌針F2和金屬構件101、101接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
如同第一變化例及第二變化例相關的接合方法,即使在金屬構件101、101的表面是曲面的情形、或是連續的上傾斜和下傾斜的情形,亦能夠達到前述第九實施樣態大致相同的效果。
[第三變化例]
第21圖是顯示第九實施樣態的第三變化例相關的 接合方法的縱剖面圖。在第三變化例,是在本接合用轉動工具F垂直於接合面的狀態下進行摩擦攪拌,這點和第九實施樣態不同。
如第21圖所示,在第九實施樣態的第三變化例執行接合工序時,一方面對接合面垂直插入本接合用轉動工具F,一方面進行摩擦攪拌。在第三變化例的接合工序,於第一平部Ja、第二平部Jc及第三平部Je,與第九實施樣態相同,在本接合用轉動工具F的旋轉中心軸和垂直軸保持平行的狀態下進行摩擦攪拌工序。另一方面,在第一傾斜部Jb和第二傾斜部Jd,讓本接合用轉動工具F相對於垂直軸而傾斜,使得本接合用轉動工具F的旋轉中心軸成為垂直第一傾斜部Jb和第二傾斜部Jd的接合面(第一表面103b、第二表面103c)的狀態,以進行摩擦攪拌。
在進行第三變化例的情形下,例如,能夠在前端具有轉軸單元等的轉動驅動裝置的機械臂上,設置本接合用轉動工具F以進行摩擦攪拌。利用此種摩擦攪拌裝置,能夠容易的改變本接合用轉動工具F的旋轉中心軸相對於垂直軸的角度。藉此,即使在嵌合部J10的高度變化的情形下,在摩擦攪拌中能夠改變本接合用轉動工具F的旋轉中心軸相對於垂直軸的角度,因此能夠讓本接合用轉動工具F對接合面保持垂直的狀態,連續的進行摩擦攪拌。
該第三變化例能夠達成和第九實施樣態大致相同的效果。又,因為本接合用轉動工具F能夠垂直插入各個接面,所以即使有傾斜面,也能夠進行摩擦攪拌到達嵌合部J10的深 處位置。又,接合面是曲面的情形下,可以使接合面的法線和本接合用轉動工具F的旋轉中心軸重疊以進行摩擦攪拌。
以上是關於本發明第九實施樣態及第一變化例~第三變化例的說明,但仍可以在不違反本發明內容的範圍內作的適當設計變更。例如,進行接合工序之前,是可以使用小型轉動工具進行摩擦攪拌、或是藉由焊接進行接合工序。藉此,能夠防止在進行接合工序時的嵌合部有間隙產生。
又,在進行接合工序時,可在嵌合部的兩端設置標識材料。在該標識材料的各別表面上,能夠設定摩擦攪拌的開始位置和結束位置。接合工序結束後可將標識材料去除。藉此,能夠提昇接合工序的作業性。又,能夠對金屬構件101、101的側面進行漂亮的修飾。
[第十實施樣態]
接著說明本發明第十實施樣態相關的接合方法。如第22圖所示,本實施樣態是對金屬構件201、201兩者重疊形成的重疊部J21,進行摩擦攪拌而完成接合。金屬構件201、201是金屬製的板狀構件且具有相同的形狀。
金屬構件201、201是由相同的材料形成。金屬構件201的材料只要是可進行摩擦攪拌的金屬就無特別的限制,但是,可以適當的從例如是鋁、鋁合金、銅、銅合金、鈦、鈦合金、鎂、鎂合金等中選擇。
如第22圖所示,金屬構件201由第一平坦部202、傾斜部203、及第二平坦部204構成。第一平坦部202、傾斜部203及第二平坦部204,都形成有一定的厚度且其中任一都是呈 現板狀。第二平坦部204形成在比第一平坦部202高的位置上。傾斜部203連接第一平坦部202的一端側與第二平坦部204的另一端側。
在本實施樣態,金屬構件201、201形成有一定厚度且表面201a及背面201b的高度一同變化,然而配置在下側的金屬構件201的至少表面201a及配置在上側的金屬構件201的至少背面201b的高度兩者則是相異,且兩者可以是以面接觸的方式形成。
本實施樣態相關的接合方法,進行重疊工序及接合工序。如第22圖所示,重疊工序是在下側的金屬構件201的表面201a上,重疊上側的金屬構件201的背面201b的工序。在本實施樣態,下側的金屬構件201的表面201a和上側的金屬構件201的背面201b是相同形狀,因此藉由重疊工序,使下側的金屬構件201的表面201a和上側的金屬構件201的背面201b面接觸而形成重疊部J21。
形成的重疊部J21(金屬構件201、201的邊界),其高度位置有變化。亦即,以摩擦攪拌的起點(插入位置)的高度(標高)作為基準高度,從起點到終點,在重疊部J21上存在有與基準高度不同高度的區間。在本實施樣態,重疊部J21由第一平重疊部J22、傾斜重疊部J23、第二平重疊部J24所構成。又,在本實施樣態,上側的金屬構件201成同等板厚,所以重疊部J21及上側的金屬構件201的表面201a的高度也一同變化。
如第23圖所示,接合工序是使用本接合用轉動工具F對重疊部J21執行摩擦攪拌接合的工序。在接合工序,從上 側的金屬構件201的表面201a,插入向右轉動的本接合用轉動工具F的攪拌針F2,讓本接合用轉動工具F在上側的金屬構件201的表面201a上作相對移動。藉由接合工序,摩擦攪拌重疊部J21的周圍的金屬,使金屬構件201、201接合。本接合用轉動工具F的移動軌跡上形成塑性化區域W。接合工序中,本接合用轉動工具F的旋轉中心軸經常保持與垂直軸平行的狀態,而進行摩擦攪拌。
攪拌針F2的插入深度,可以設定為至少使摩擦攪拌所形成的塑性化區域W可以到達重疊部J21,然而在本實施樣態,設定為攪拌針F2的前端接觸到下側的金屬構件201的程度。
如第23圖所示,本實施樣態相關的接合工序,一面將攪拌針F2插入重疊部J21的深度保持一定,一面在僅只讓攪拌針F2與金屬構件201、201接觸的狀態下進行摩擦攪拌。本實施樣態相關的接合工序,相對於固定金屬構件201、201的架台(省略圖示),使本接合用轉動工具F上下動以進行摩擦攪拌。
藉此方式,第一平重疊部J22的塑性化區域W的深度Za,傾斜重疊部J23的塑性化區域W的深度Zb(在和傾斜部203垂直的線上的塑性化區域W的深度)以及第二平重疊部J24的塑性化區域W的深度Zc能夠約略相等。所謂攪拌針F2的「插入深度」,是從在本接合用轉動工具F的旋轉中心軸上的金屬構件201的表面201a至攪拌針F2的前端的距離。
又,本實施樣態相關的接合工序,雖是相對於架台(省略圖式)使本接合用轉動工具F上下動,但也可以固定本接合用轉動工具F的高度位置,讓架台上下動,以進行摩擦攪 拌。
依據上述說明的本實施樣態相關的接合方法,上側的金屬構件201和肩部沒有接觸,所以能夠一方面將攪拌針F2插入至充分的深度,一方面反應重疊部J21的高度變化而容易的調整本接合用轉動工具F的相對高度位置。又,即使在高度位置變化的重疊部J21,由於能夠容易的將攪拌針F2插入重疊部J21的深處位置,所以能夠確實的將重疊部J21接合。亦即,即使金屬構件201、201的重疊部J21有上傾斜(上斜率)或下傾斜(下斜率)的情形,亦能提高接本合用轉動工具F的操作性能。
又,由於能夠將塑性化區域W的深度維持一定,所以即使重疊部J21的高度有變化,亦能夠將接合部的接合強度維持一定。
又,因為在僅讓攪拌針F2和金屬構件201、201接觸的狀態下進行摩擦攪拌,所以能夠減輕摩擦攪拌裝置的作用負載。藉此,摩擦攪拌裝置不會是承受大負載的狀態,因此能夠將重疊部J21的深處位置進行摩擦攪拌。
又,接合工序中,使攪拌針F2的前端和下側的金屬構件201接觸(使攪拌針F2的尖端進入下側的金屬構件201中)而進行摩擦攪拌,因此能夠確實的接合重疊部J21。
又,重疊部J21的高度變化點或傾斜面(傾斜重疊部J23)中,即使將攪拌針F2的插入深度維持一定,仍是會有難以將塑性化區域W的深度維持一定的情形。在此情形下,理想的是將塑性化區域W的深度約略維持一定,而適當的調整本接合 用轉動工具F的攪拌針F2對重疊部J21的插入深度。
[第一變化例]
接著說明第十實施樣態的第一變化例。第24圖(a)顯示第十實施樣態的第一變化例相關的接合方法的縱剖面圖,第24圖(b)是第十實施樣態的第二變化例相關的接合方法的縱剖面圖。第24圖(a)所示第十實施樣態的第一變化例中,重疊部J21是上傾斜(上斜率)和下傾斜(下斜率)交替連續的,這點是和前述的實施樣態的不同之處。
第十實施樣態的第一變化例的接合工序,是使用本接合用轉動工具F對重疊部J21執行摩擦攪拌接合的工序。第一變化例相關的接合工序,一方面將攪拌針F2對重疊部J21的插入深度約略保持一定,一方面在僅只讓攪拌針F2和金屬構件201、201接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
[第二變化例]
在如第24圖(b)所示第十實施樣態的第二變化例,重疊部J21的高度變化時,金屬構件201、201是上下方向彎曲的,這點是和前述實施樣態的不同之處。
第十實施樣態的第二變化例的接合工序,是使用本接合用轉動工具F對重疊部J21進行摩擦攪拌接合的工序。在第二變化例相關的接合工序,一方面將攪拌針F2對重疊部J21的插入深度約略保持一定,一方面在僅只讓攪拌針F2和金屬構件201、201接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
如同第一變化例及第二變化例相關的接合方法,即使在金屬構件201的表面201a是連續的上傾斜和下傾斜的情 形、或表面201a是曲面的情形,亦能夠達到與前述第十實施樣態大致相同的效果。
[第三變化例]
在第25圖(a)及(b)顯示的第十實施樣態的第三變化例,本接合用轉動工具F插入側的金屬構件211、211的表面211a是平坦的,但是重疊部J21的高度變化這點和第十實施樣態不同。
下側的金屬構件211是形成有不同厚度的板狀構件。下側的金屬構件211,由薄板部212、比薄板部212厚的厚板部214、以及形成在薄板部212和厚板部214間的傾斜部213所構成。傾斜部213呈現剖面台形狀。傾斜部213的表面在薄板部212的表面和厚板部214的表面上連續,且從薄板部212朝向厚板部214成為上傾斜。藉此,下側的金屬構件211的表面211a形成有高度的變化。下側的金屬構件211的背面211b沒有高度變化成為平坦的。
上側的金屬構件211和下側的金屬構件211成相同的形狀。上側的金屬構件211,設置為與下側的金屬構件211成為點對稱。藉此,上側的金屬構件211的表面211a沒有高度變化成為平坦的。又,上側的金屬構件211的背面211b成為有高度變化。
重疊工序,使下側的金屬構件211的表面211a和上側的金屬構件211的背面211b重疊。如第25圖的(b)所示,藉由重疊工序以形成重疊部J21。所形成的重疊部J21的高度位置會有變化。亦即,重疊部J21由第一平重疊部J22、傾斜部J23及第 二平重疊部J24所構成。
如第25圖的(b)所示,接合工序是使用本接合用轉動工具F對重疊部J21執行摩擦攪拌接合的工序。接合工序,從上側的金屬構件211的表面211a,插入向右轉動的本接合用轉動工具F的攪拌針F2,讓本接合用轉動工具F在上側的金屬構件211的表面211a上作相對移動。藉由接合工序,摩擦攪拌重疊部J21的周圍的金屬,使金屬構件211、211接合。本接合用轉動工具F的移動軌跡上形成塑性化區域W。接合工序中,本接合用轉動工具F的旋轉中心軸經常保持與垂直軸平行的狀態,而進行摩擦攪拌。
第三變化例相關的接合工序,相對於固定金屬構件211、211的架台(省略圖示),使本接合用轉動工具F上下動以進行摩擦攪拌。攪拌針F2的插入深度,可以設定為至少使摩擦攪拌所形成的塑性化區域W可以到達重疊部J21,然而在本實施樣態,為沿著重疊部J21的高度變化,設定使攪拌針F2的前端接觸到下側的金屬構件211的程度。
又,本第三變化例相關的接合工序,雖是相對於架台(省略圖式)使本接合用轉動工具F上下動,但也可以固定本接合用轉動工具F的高度位置,讓架台上下動,以進行摩擦攪拌。
如同第三變化例,本接合用轉動工具F插入的上側的金屬構件211的表面211a是平坦的,因此即使在重疊部J21的高部有變化的情形下,也能夠獲得和第十實施樣態大致相同的效果。如上所述,接合的金屬構件們,配置在下側的金屬構件 的至少表面與配置在上側的金屬構件的至少背面,可以是面接觸的形狀。
[第四變化例]
第26圖顯示第十實施樣態的第四變化例的接合方法的縱剖面圖。如第26圖所示,第四變化例中,使攪拌針僅只和上側的金屬構件201接觸,這點是和前述第十實施樣態不同。第四變化例的接合工序,一面使攪拌針僅只和上側的金屬構件201接觸,一面將攪拌針F2的插入深度設定為使摩擦攪拌所形成的塑性化區域W到達下側的金屬構件201的程度。
在第十實施樣態的第四變化例中的接合工序,一面將攪拌針F2對高度變化的重疊部J21(上側的金屬構件201)的插入深度保持一定一面進行摩擦攪拌。在此情形下,藉由攪拌針F2和上側的金屬構件201摩擦產生的摩擦熱,使金屬構件201、201塑性化流動而將重疊部J21接合。
又,前述第十實施樣態及第十實施樣態的第一變化例~第三變化例中,可以如同第四變化例,使本接合用轉動工具F在僅只接觸上側的金屬構件的狀態下進行接合工序。
[第五變化例]
第27圖顯示第十實施樣態的第五變化例的接合方法的縱剖面圖。第五變化例中,使本接合用轉動工具F對接合面成垂直的狀態下進行摩擦攪拌,這點和前述第十實施樣態不同。
如第27圖所示,第五變化例的重疊工序,在下側的金屬構件211的表面211a上重疊上側的金屬構件201的背面 201b而形成重疊部J21。接合工序中,如同第十實施樣態,是在本接合用轉動工具F的旋轉中心軸和垂直軸平行的狀態下,在第一平重疊部J22及第二平重疊部J24中進行摩擦攪拌。一方面,使本接合用轉動工具F對垂直軸傾斜,在本接合用轉動工具F的旋轉中心軸垂直傾斜重疊部J23的接合面的狀態下,在傾斜重疊部J23中進行摩擦攪拌。
在進行第十實施樣態的第五變化例時,例如,能夠在前端具有轉軸單元等的轉動驅動裝置的機械臂上,設置本接合用轉動工具F以進行摩擦攪拌。利用此種摩擦攪拌裝置,能夠容易的改變本接合用轉動工具F的旋轉中心軸相對於垂直軸的角度。藉此,即使在重疊部J21的高度變化的情形下,在摩擦攪拌中能夠改變本接合用轉動工具F的旋轉中心軸相對於垂直軸的角度,因此能夠讓本接合用轉動工具F對重疊部J21(邊界面)經常保持垂直的狀態,連續的進行摩擦攪拌。
第五變化例能夠達成和第十實施樣態大致相同的效果。又,因為本接合用轉動工具F相對於垂直軸的角度能夠改變,即使在傾斜面也能夠對深處位置的重疊部J21(邊界面)進行摩擦攪拌。又,接合面是曲面的情形下,可以使該接合面的法線和本接合用轉動工具F的旋轉中心軸重疊而進行摩擦攪拌。
[第十一實施樣態]
接著說明本發明第十一實施樣態相關的接合方法。如第28圖所示,第十一實施樣態中,僅只本接合用轉動工具F插入側的金屬構件211的表面211a有高度變化,這點和第十 實施樣態不同。
如第28圖所示,在本實施樣態,係將金屬構件210和金屬構件211重疊形成的重疊部J25,以摩擦攪拌進行接合。金屬構件210以一定厚度形成的板狀構件。
一方面,金屬構件211和前述第十實施樣態的第三變化例相關的下側的金屬構件211相同。金屬構件211的表面211a以高度有變化的方式而形成。金屬構件211的背面211b是平坦的。
本實施樣態相關的接合方法,係進行:重疊工序和接合工序。重疊工序,將下側的金屬構件210的表面210a和上側的金屬構件211的背面211b重疊。下側的金屬構件210的表面210a和上側的金屬構件211的背面211b面接觸而形成重疊部J25。重疊部J25的高度位置則成為一定。
接合工序,使用本接合用轉動工具F對重疊部J25進行摩擦攪拌。接合工序中,將向右轉動的本接合用轉動工具F的攪拌針F2從上側的金屬構件211的表面211a插入,使本接合用轉動工具F在金屬構件211的表面211a上作相對移動。藉由接合工序,摩擦攪拌重疊部J25的周圍的金屬,以將金屬構件210、211接合。在本接合用轉動工具F的移動軌跡上形成塑性化區域W。
攪拌針F2的插入深度,可以以摩擦攪拌形成的塑性化區域W至少到達重疊部J25的方式進行設定,但在本實施樣態中是設定為攪拌針F2的前端接觸到下側的金屬構件210的程度。
本實施樣態相關的接合工序,一面將攪拌針F2對重疊部J25(金屬構件210)的插入深度保持一定,一面在僅使攪拌針F2接觸金屬構件210、211的狀態下進行摩擦攪拌。
依據上述說明的本實施樣態相關的接合方法,上側的金屬構件211和肩部沒有接觸,所以即使在金屬構件211的表面211a有高度變化的情形下,也能夠容易的將攪拌針F2插入直到重疊部J25。藉此,能夠確實將重疊部J25接合。亦即,即使本接合用轉動工具F插入側的金屬構件211的表面211a有上傾斜(上斜率)或下傾斜(下斜率)的情形,亦能提高本接合用轉動工具F的操作性能。
又,因為在僅讓攪拌針F2和金屬構件210、211接觸的狀態下進行摩擦攪拌,所以能夠減輕摩擦攪拌裝置的作用負載。藉此,能夠在摩擦攪拌裝置不會承受大負載的狀態下,將重疊部J25的深處位置進行摩擦攪拌。
又,接合工序,使攪拌針F2的前端接觸(穿入)下側的金屬構件210而進行摩擦攪拌,能夠更確實的接合重疊部J25。
又,前述實施樣態中,雖是使攪拌針F2接觸金屬構件210、211的兩者而進行摩擦攪拌,但是也可以使攪拌針F2僅只接觸本接合用轉動工具F插入側的金屬構件211而進行接合工序。在此情形下,利用攪拌針F2和上側的金屬構件211摩擦產生的摩擦熱,使金屬構件210、211塑性化流動,藉以將重疊部J25接合。
又,本實施樣態中,雖然上側的金屬構件211的表 面211a的一部分(傾斜部213)是成為傾斜面,但是即使是曲面的情形下也能適用本發明。又,即使上側的金屬構件上的傾斜面或曲面是連續的情形下,也能適用本發明。
以上是說明本發明的第十實施樣態、第十一樣態及變化例,然而在不違本發明內容要點的範疇內可以作適當的設計變化。例如,在進行接合工序之前,可以使用小型的轉動工具從金屬構件彼此的側方進行摩擦攪拌或以焊接進行假接合工序。藉此,可以防止在進行接合工序時的發生在重疊部J21、J25的縫隙。
又,在進行接合工序時,可在重疊部的兩端設置標識材料。該標識材料的各個表面上,可以設定摩擦攪拌的開始位置及結束位置。接合工序完成後可去除標識材料。藉此,能夠提高接合工序的作業性。又,設置標識材料而進行接合工序,能夠漂亮的修飾金屬構件彼此的側面。
2‧‧‧基部構件
2a‧‧‧基部構件的表面
2b‧‧‧基部構件的背面
3‧‧‧蓋板
3a‧‧‧蓋板的表面
3c‧‧‧蓋板的側面
10‧‧‧凹槽
11‧‧‧蓋槽
11a‧‧‧蓋槽的底面
11b‧‧‧蓋槽的側壁
D‧‧‧回轉軸
F‧‧‧本接合用轉動工具
F1‧‧‧連結部
F2‧‧‧攪拌針
J1‧‧‧嵌合部
K‧‧‧桌台
K1‧‧‧基板
K2‧‧‧間隔物
K3‧‧‧箝具
W、W1‧‧‧塑性化區域

Claims (25)

  1. 一種傳熱板的製造方法,包括:準備工序,在開口於基部構件的表面上的凹槽的周圍所形成的蓋槽中插入蓋板,且以使前述基部構件及前述蓋板的表面側成為凸狀的方式固定在桌台上;以及本接合工序,沿著前述蓋槽的側壁和前述蓋板的側面的嵌合部,使配備有攪拌針的轉動工具作相對移動,以進行摩擦攪拌;前述本接合工序,將前述攪拌針插入前述嵌合部,在僅只前述攪拌針與前述基部構件及前述蓋板接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
  2. 一種傳熱板的製造方法,包括:準備工序,在開口於基部構件的表面上的蓋槽的底面所形成的凹槽中插入熱媒體用管,且在前述蓋槽中插入蓋板,以使前述基部構件及前述蓋板的表面側成為凸狀的方式固定在桌台上;以及本接合工序,沿著前述蓋槽的側壁和前述蓋板的側面的嵌合部,使配置有攪拌針的轉動工具作相對移動,以進行摩擦攪拌;前述本接合工序,將前述攪拌針插入前述嵌合部,在僅只前述攪拌針與前述基部構件及前述蓋板接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的傳熱板的製造方法,更包括假接合工序,在前述本接合工序之前,將前述嵌合部假 接合。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的傳熱板製造方法,其中,前述假接合工序,僅只前述轉動工具的攪拌針插入前述嵌合部而進行假接合。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述的傳熱板製造方法,其中,測量前述基部構件及前述蓋板至少之一的變形量,在前述本接合工序中,一面配合前述變形量而調整前述攪拌針的插入深度一面進行摩擦攪拌。
  6. 一種傳熱板的製造方法,包括:準備工序,以覆蓋開口於基部構件的表面上的凹槽或凹部之方式,使蓋板重疊在前述基部構件的表面,且以使前述基部構件及前述蓋板的表面側成為凸狀的方式固定在桌台上;以及本接合工序,從前述蓋板的表面插入配備有攪拌針的轉動工具,沿著前述基部構件的表面及前述蓋板的背面的重疊部,使前述轉動工具作相對移動;前述本接合工序,使前述攪拌針在與前述基部構件及前述蓋板的兩者接觸的狀態下、或只與前述蓋板接觸的狀態下對前述重疊部進行摩擦攪拌。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的傳熱板的製造方法,其中,在前述本接合工序之前,更包括假接合工序,將前述重疊部假接合。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的傳熱板的製造方法,其中,測量前述基部構件及前述蓋板至少之一的變形量,在前述本 接合工序中,一面配合前述變形量而調整前述攪拌針的插入深度一面進行摩擦攪拌。
  9. 如申請專利範圍第1、2、6項中任一項所述的傳熱板的製造方法,更包括:毛刺切除工序,在前述本接合工序完成後,用以將前述轉動工具的摩擦攪拌產生的毛刺去除。
  10. 一種傳熱板的製造方法,包括:變形工序,使拉伸應力作用在基部構件及蓋板的表面側,以該表面側成為凸狀的方式使前述基部構件及前述蓋板變形;蓋槽閉塞工序,將前述蓋板插入前述基部構件的表面上開口的凹槽的周圍形成的蓋槽中;以及本接合工序,沿著前述蓋槽的側壁及前述蓋板的側面的嵌合部,使配備攪拌針的轉動工具作相對移動,以進行摩擦攪拌;前述本接合工序,將前述攪拌針插入前述嵌合部,使僅只前述攪拌針與前述基部構件及前述蓋板接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
  11. 一種傳熱板的製造方法,包括:變形工序,使拉伸應力作用在基部構件及蓋板的表面側,以該表面側成為凸狀的方式使前述基部構件及前述蓋板變形;熱媒體用管插入工序,將熱媒體用管插入在前述基部構件的表面上開口的蓋槽的底面形成的凹槽中;蓋板插入工序,將前述蓋板插入前述蓋槽;以及 本接合工序,沿著前述蓋槽的側壁及前述蓋板的側面的嵌合部,使配備攪拌針的轉動工具作相對移動,以進行摩擦攪拌;前述本接合工序,將前述攪拌針插入前述嵌合部,使僅只前述攪拌針與前述基部構件及前述蓋板接觸的狀態下進行摩擦攪拌。
  12. 如申請專利範圍第10或11項所述的傳熱板的製造方法,更包括假接合工序,在前述本接合工序之前,將前述嵌合部假接合。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的傳熱板製造方法,其中,前述假接合工序,僅只前述轉動工具的攪拌針插入前述嵌合部而進行假接合。
  14. 如申請專利範圍第10或11項所述的傳熱板製造方法,其中,測量前述基部構件及前述蓋板至少其中之一的變形量,在前述本接合工序中,一面配合前述變形量而調整前述攪拌針的插入深度一面進行摩擦攪拌。
  15. 一種傳熱板的製造方法,包括:變形工序,使拉伸應力作用在基部構件及蓋板的表面側,以該表面側成為凸狀的方式使前述基部構件及前述蓋板變形;閉塞工序,以覆蓋前述基部構件的表面上開口的凹槽或凹部的方式,將前述蓋板重疊在前述基部構件的表面上;假接合工序,將前述基部構件和前述蓋板的重疊部假接合;以及 本接合工序,從前述蓋板的表面插入配備有攪拌針的轉動工具,沿著前述基部構件的表面和前述蓋板的背面的重疊部,使前述轉動工具作相對移動;前述本接合工序,使僅只前述攪拌針在與前述基部構件及前述蓋板的兩者接觸的狀態下、或在只與前述蓋板接觸的狀態下,進行前述重疊部的摩擦攪拌。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的傳熱板製造方法,其中,測量前述基部構件及前述蓋板至少其中之一的變形量,在前述本接合工序中,一面配合前述變形量而調整前述攪拌針的插入深度一面進行摩擦攪拌。
  17. 如申請專利範圍第10、11、15項中任一項所述的傳熱板的製造方法,更包括:毛刺切除工序,在前述本接合工序完成後,用以將前述轉動工具的摩擦攪拌產生的毛刺去除。
  18. 一種接合方法,包括:嵌合工序,使表面高度變化的金屬構件彼此嵌合,以形成高度變化的嵌合部;以及接合工序,在只讓轉動工具的攪拌針接觸前述金屬構件的狀態下,對高度變化的前述嵌合部進行摩擦攪拌。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的接合方法,其中,前述接合工序,一面將前述攪拌針對高度變化的前述嵌合的插入深度保持約略一定,一面進行摩擦攪拌。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的接合方法,其中,前述接合工序,使摩擦攪拌形成的塑性化區域的深度約略成為一定的方式,調整前述攪拌針對高度變化的前述嵌合部的插入 深度。
  21. 一種接合方法,包括:重疊工序,在至少表面有高度變化的一方的金屬構件的表面上重疊至少背面有高度變化的另一方的金屬構件的背面,以產生高度變化的重疊部;以及接合工序,從另一方的前述金屬構件的表面插入轉動工具,在使僅只轉動工具的攪拌針接觸一方的前述金屬構件和他方的前述金屬構件的兩者、或僅只接觸另一方的前述金屬構件的狀態下,對前述重疊部進行摩擦攪拌。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的接合方法,其中,在前述接合工序,一面將前述攪拌針對高度變化的前述重疊部的插入深度約略保持一定,一面進行摩擦攪拌。
  23. 如申請專利範圍第21項所述的接合方法,其中,在前述接合工序,以將摩擦攪拌形成的塑化性區域的深度約略成為一定的方式,調整前述攪拌針對高度變化的前述重疊部的插入深度。
  24. 一種接合方法,包括:重疊工序,在一方的金屬構件的表面上,重疊表面高度變化的另一方金屬構件的背面,而形成重疊部;以及接合工序,從另一方的前述金屬構件的表面插入轉動工具,在使僅只轉動工具的攪拌針接觸一方的前述金屬構件和他方的前述金屬構件的兩者、或僅只接觸另一方的前述金屬構件的狀態下,對前述重疊部進行摩擦攪拌。
  25. 如申請專利範圍第18、21及24項中任一項所述的接合方 法,其中,前述攪拌針的周圍表面上刻設有螺旋槽;在使前述轉動工具向右轉動的情形下,將前述螺旋槽從前述攪拌針的基端向前端以逆時針的方式刻設;以及在前述轉動工具向左轉動的情形下,將前述螺旋槽從前述攪拌針的基端向前端以順時針的方式刻設。
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