TW202122191A - 金屬構造體之製造方法、及金屬構造體 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能夠抑制或防止接合部位中產生缺陷及製造步驟之繁雜化、且能夠確保設計自由度之金屬構造體之製造方法。 本發明之金屬構造體之製造方法中，金屬構造體包含以於垂直方向相互重疊之狀態藉由摩擦攪拌接合而接合之2個金屬構件，2個金屬構件構成為藉由於垂直方向相互重疊而形成於2個金屬構件之間具有內部空間之組裝體，組裝體具有：非連續部，其構成為於組裝體內部之露出於內部空間之位置處，藉由2個金屬構件不相互接合地接觸或接近而2個金屬構件非連續；以及非接合部，其構成為於組裝體內部之不露出於內部空間之位置處，藉由2個金屬構件不相互接合地接觸或接近而2個金屬構件具有相互之交界，且與非連續部物理地連續；非接合部包括上側部分，上述上側部分係於自垂直方向觀察組裝體時，以組裝體之上表面為基準，於較非連續部淺之位置處2個金屬構件不相互接合地於垂直方向接觸或接近，非連續部及上側部分各自以於自垂直方向觀察組裝體時包圍內部空間之方式形成，製造方法具有：準備步驟，其準備2個金屬構件；組裝步驟，其藉由使2個金屬構件於垂直方向重疊來形成組裝體；以及接合步驟，其使摩擦攪拌接合用之工具一面旋轉一面自組裝體之上表面插入至接合深度為止，自垂直方向觀察沿著上側部分移動，藉此形成將2個金屬構件接合之接合部，接合部以將非接合部殘留於經由非連續部而與內部空間連通之內側位置之方式形成；接合深度係摩擦攪拌接合到達上側部分但未到達非連續部之深度之深度。

Description

金屬構造體之製造方法、及金屬構造體

本發明係關於一種金屬構造體之製造方法、及金屬構造體。

作為先前之金屬構造體，有具備本體部與蓋部之金屬構造體。於本體部形成蓋槽。於本體部之蓋槽之底面進而形成凹槽。蓋部嵌合於蓋槽。蓋槽周邊處之本體部與蓋部接合。藉此，由凹槽與蓋部包圍之空間成為內部空間，能夠用作流體之流路。此種金屬構造體可用作傳熱用金屬構造體。傳熱用金屬構造體例如以與應熱交換、加熱或冷卻之對象物接觸或接近之方式配置。例如，當熱自對象物釋放時，能夠藉由使冷卻介質流入該流路，而使熱自對象物傳遞到金屬本體部及冷卻介質，從而釋放對象物之熱。

專利文獻1揭示了一種技術，關於金屬構造體，藉由摩擦攪拌接合將蓋槽周邊處之本體部與蓋部加以接合。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2014-240706號公報

[發明所欲解決之問題]

本發明之目的在於提供一種抑制或防止接合部位中產生缺陷及製造步驟之繁雜化且能夠確保設計自由度之金屬構造體之製造方法、及金屬構造體。 [解決問題之技術手段]

本發明人對上述問題進行研究，獲得以下之知識見解。

圖1(a)、(b)係模式性地表示利用摩擦攪拌接合所進行之本體部101與蓋部102之接合之情況之橫剖視圖。再者，此處，橫剖視圖係指由與作為流體之流路之內部空間103延伸之方向正交之平面所獲得之剖視圖。

如圖1(a)所示，確保本體部101與蓋部102之接合部位(工具105之前端部105a之通過位置)與內部空間103之水平方向上之距離GD相對較大。其原因在於，如圖1(b)所示，若距離GD較短，則於摩擦攪拌接合時，有金屬母材103a進入至內部空間103內而接合部位產生缺陷之可能性。因此，需要下述(i)或(ii)之任一者。 (i)以充分確保距離GD之方式設計金屬構造體。 (ii)對難以確保距離GD之部位採用摩擦攪拌接合以外之接合方法。

如上述(i)所述，於進行設計以充分確保距離GD時，例如產生難以密集地配置內部空間103，而金屬構造體之設計自由度受到限制之問題。另一方面，如上述(ii)所述，於將摩擦攪拌接合與其他接合方法組合時，存在製造步驟繁雜化之問題。

圖2(a)、(b)係模式性地表示利用摩擦攪拌接合所進行之本體部101與蓋部102之接合之情況之縱剖視圖。再者，此處所說之縱剖視圖係指由與作為流體之流路之內部空間103延伸之方向平行之平面所獲得之剖視圖。但是，圖2(a)、(b)由於係以工具105之通過位置為基準之縱剖視圖，故而不表示內部空間103。

於圖2(a)中，蓋部102嵌入到形成於本體部101之蓋槽(未圖示)。摩擦攪拌用裝置(未圖示)之工具105具有圓柱形狀，並且具有較細之前端部105a。工具105之前端部105a於工具105之前進方向上，以位於更前方之方式相對於鉛垂方向VD傾斜。該傾斜角D(前進角)例如較佳為超過0度且為5度以下，更佳為1度以上4度以下。然而，於工具105具有傾斜角D之狀態下，若使工具105向前進方向PD移動，則於前進方向PD之前方處，蓋部102會如圖2(b)所示產生如上浮般之變形。此種變形之容易度或變形量以與工具105之大小(即負載)成比例之方式增大。因此，於蓋部102之厚度較大之情形時，有於摩擦攪拌接合時蓋部102容易變形，而摩擦攪拌用裝置之工具105容易破損之問題。因此，有時難以採用厚度較大之蓋部102，而金屬構造體之設計自由度受到限制。又，於採用厚度較大之蓋部102之情形時，若為了確保工具105之機械強度而使工具105大型化，則必須確保接合部位更大，因此金屬構造體之設計自由度進一步受到限制。又，由於需要用以防止或抑制蓋部102變形之措施，因此產生製造步驟繁雜化之問題。

本發明人基於以上之知識見解，完成了本發明。作為本發明之實施方式，可採用如以下之構成。

(1)一種金屬構造體之製造方法， 上述金屬構造體包含2個金屬構件，上述2個金屬構件以於垂直方向相互重疊之狀態藉由摩擦攪拌接合而接合， 上述2個金屬構件構成為藉由於上述垂直方向相互重疊而形成於上述2個金屬構件之間具有內部空間之組裝體，上述組裝體具有：非連續部，其構成為於上述組裝體內部之露出於上述內部空間之位置處，藉由上述2個金屬構件不相互接合地接觸或接近而上述2個金屬構件非連續；以及非接合部，其構成為於上述組裝體內部之不露出於上述內部空間之位置處，藉由上述2個金屬構件不相互接合地接觸或接近而上述2個金屬構件具有相互之交界，且與上述非連續部物理地連續；上述非接合部包括上側部分，上述上側部分係於自上述垂直方向觀察上述組裝體時，以上述組裝體之上表面為基準，於較上述非連續部淺之位置處上述2個金屬構件不相互接合地於上述垂直方向接觸或接近，上述非連續部及上述上側部分各自以於自上述垂直方向觀察上述組裝體時包圍上述內部空間之方式形成， 上述製造方法具有： 準備步驟，其準備上述2個金屬構件； 組裝步驟，其藉由使上述2個金屬構件於上述垂直方向重疊來形成上述組裝體；以及 接合步驟，其使上述摩擦攪拌接合用之工具一面旋轉一面自上述組裝體之上表面插入至接合深度為止，自上述垂直方向觀察沿著上述上側部分移動，藉此形成將上述2個金屬構件接合之接合部，上述接合部以將上述非接合部殘留於經由上述非連續部而與上述內部空間連通之內側位置之方式形成； 上述接合深度係上述摩擦攪拌接合到達上述上側部分但未到達上述非連續部之深度之深度。

根據(1)之製造方法，於接合步驟中，以摩擦攪拌接合到達上側部分但未到達非連續部之方式將工具插入至組裝體。上側部分位於較非連續部淺之位置。由於接合部之形成係於較淺之位置來進行，故而不將工具插入至較深之位置。接合時能夠減少施加至金屬構造體之負載，並且能夠抑制或防止摩擦攪拌接合用之工具之大型化。可抑制或防止金屬構件之變形。能夠採用厚度較大之金屬構件。由於能夠確保工具之插入位置與內部空間之距離，故而能夠抑制或防止因摩擦攪拌接合而金屬母材流入至內部空間之事態發生。又，摩擦攪拌接合藉由對2個金屬構件於垂直方向重疊之上側部分進行，而形成接合部。因此，可防止該接合部中產生缺陷。

根據以上內容，根據(1)之製造方法，能夠防止缺陷產生，且能夠提高金屬構造體之設計自由度。又，根據(1)之製造方法，由於能夠於較淺之位置處接合，故而容易採用摩擦攪拌接合。無須將摩擦攪拌接合與其他接合方法組合，能夠採用僅利用摩擦攪拌接合便能夠接合之構成。但是，(1)之金屬構造體中之2個金屬構件之接合未必僅限定為摩擦攪拌接合。亦可與摩擦攪拌接合一起使用除摩擦攪拌接合以外之接合方法。藉由採用(1)之製造方法，設計自由度提高，能夠採用2個金屬構件之接合容易之構造，可減少由接合方法之組合所帶來之缺點。

(2)根據(1)之製造方法，其中 於上述接合步驟中，上述接合部以上述非接合部於上述內側位置處具有於上述垂直方向延伸之部分之方式形成。

根據(2)之製造方法，由於非接合部於內側位置處具有於垂直方向延伸之部分，故而可於垂直方向確保非連續部與接合部之距離。因此，例如，即便未充分確保非連續部與接合部之水平方向之距離，亦能夠確保非連續部與接合部之距離。其結果，例如，能夠更緊密地配置內部空間。可抑制缺陷產生，並且可抑制或防止製造步驟之複雜化，且可提高設計自由度。

(3)根據(1)或(2)之製造方法，其中 於上述接合步驟中，上述接合部以使上述非接合部除了殘留於上述內側位置以外，還殘留於不與上述內部空間連通之外側位置之方式形成。

根據(3)之製造方法，以非接合部殘留於接合部之兩側(即內側位置及外側位置之兩處)之方式形成接合部。可抑制或防止接合部中產生空隙。其結果，能夠防止金屬構造體產生缺陷，尤其能夠防止內部空間產生缺陷，且能夠避免製造步驟之繁雜化，並且能夠提高金屬構造體之設計自由度。

再者，由於在外側非接合部(殘留於外側位置之非接合部)與該內部空間之間存在接合部，故而外側非接合部不與該內部空間連通。然而，於該金屬構造體具有其他內部空間之情形時，上述外側非接合部亦可與該其他內部空間連通。該外側非接合部於以該其他內部空間為基準觀察時，相當於內側非接合部。又，該外側非接合部亦可與金屬構造體之外部連通。

(4)根據(1)～(3)中任一項之製造方法，其中 上述上側部分以於自上述垂直方向觀察上述組裝體時，於不與上述內部空間重疊之位置處包圍上述內部空間之方式形成， 上述非連續部以於自上述垂直方向觀察上述組裝體時，沿著上述內部空間之外周緣包圍上述內部空間之方式形成。

根據(4)之製造方法，能夠防止金屬構造體產生缺陷，尤其能夠防止內部空間產生缺陷，且能夠避免製造步驟之繁雜化，並且能夠提高金屬構造體之設計自由度。

(5)根據(1)～(4)中任一項之製造方法，其中 上述2個金屬構件為本體部及蓋部， 上述本體部於自上述垂直方向觀察時與上述上側部分對應之位置處，具有以朝向上述組裝體之上述上表面突出之方式形成之肩部， 上述蓋部具有以於上述蓋部與上述本體部重疊時承收上述肩部之方式形成之有底槽， 上述接合深度係上述摩擦攪拌接合到達上述肩部但未到達上述非連續部之深度之深度。

根據(5)之製造方法，能夠防止金屬構造體產生缺陷，尤其能夠防止內部空間產生缺陷，且能夠避免製造步驟之繁雜化，並且能夠提高金屬構造體之設計自由度。

(6)根據(5)之製造方法，其中 上述本體部於表面具有用以供上述蓋部嵌合之蓋槽，上述肩部以自上述蓋槽之底面朝向上述組裝體之上述上表面突出之方式形成， 上述蓋部構成為具有能夠嵌合於上述蓋槽之形狀，且於將上述蓋部嵌合於上述蓋槽時上述肩部被上述有底槽承收。

根據(6)之製造方法，能夠防止金屬構造體產生缺陷，尤其能夠防止內部空間產生缺陷，且能夠避免製造步驟之繁雜化，並且能夠提高金屬構造體之設計自由度。

(7)根據(1)～(6)中任一項之製造方法，其中 上述金屬構造體係以與應熱交換、加熱或冷卻之對象物接觸或接近之方式設置之傳熱用金屬構造體。

根據上述(7)之製造方法，能夠防止缺陷產生，且能夠提高金屬構造體之設計自由度，尤其能夠提高內部空間之設計自由度。藉由將內部空間設為流體之流路，例如，能夠實現將流體之密閉性優異之流路密集地配置之金屬構造體。即，藉由較高之密閉性與設計自由度，能夠實現具有優異之傳熱性之金屬構造體。即，根據(7)之製造方法，能夠製造適合用於傳熱之金屬構造體。

(8)根據(1)～(6)中任一項之金屬構造體， 上述金屬構造體係於上述內部空間為空腔之狀態下使用之中空金屬構造體。

根據上述(8)之製造方法，能夠防止缺陷產生，且能夠提高金屬構造體之設計自由度，尤其能夠提高內部空間之設計自由度。藉由將內部空間設為空腔，例如，能夠實現將空腔密集地配置之金屬構造體。即，能夠實現與構造體之機械強度、重量及尺寸之組合相關之設計自由度較高之中空金屬構造體。

(9)一種金屬構造體， 上述金屬構造體具有： 內部空間，其設置於上述金屬構造體內部； 非連續部，其構成為於構成劃分形成上述內部空間之金屬壁部之2個金屬部分露出於上述內部空間之位置處，藉由不相互接合地接觸或接近，上述2個金屬部分非連續； 內側非接合部，其構成為於上述金屬構造體內部之不露出於上述內部空間之位置處，藉由上述2個金屬部分不相互接合地接觸或接近，上述2個金屬部分具有交界，且形成於經由上述非連續部而與上述內部空間連通之內側位置；以及 接合部，其以於上述金屬構造體內部之不露出於上述內部空間之位置處，上述2個金屬部分之交界無法識別或難以識別之方式將上述內側非接合部之一端封閉； 上述接合部以位於一個或實質一個平面內，且於自相對於上述平面垂直或實質垂直之垂直方向觀察時包圍上述內部空間之方式形成， 上述非連續部以於自上述垂直方向觀察時包圍上述內部空間之方式形成， 上述內側非接合部具有於上述垂直方向延伸之部分，使得上述非連續部與上述接合部於上述垂直方向上位於不同之高度。

根據(9)之金屬構造體，能夠防止金屬構造體產生缺陷，尤其能夠防止內部空間產生缺陷，且能夠避免製造步驟之繁雜化，並且能夠提高金屬構造體之設計自由度。

(10)根據(9)之金屬構造體，其中 上述金屬構造體進而具有外側非接合部，上述外側非接合部構成為於上述金屬構造體內部之不露出於上述內部空間之位置處，藉由上述2個金屬部分不相互接合地接觸或接近而上述2個金屬部分具有交界，且位於不與上述內部空間連通之外側位置，一端由上述接合部封閉。

上述(10)之金屬構造體以內側非接合部與外側非接合部位於接合部之兩側之方式製造。可抑制或防止製造時接合部中產生空隙。

(11)根據(9)或(10)之金屬構造體，其中 上述金屬構造體係以與應熱交換、加熱或冷卻之對象物接觸或接近之方式設置之傳熱用金屬構造體。

根據上述(11)之金屬構造體，能夠防止缺陷產生，且能夠提高金屬構造體之設計自由度，尤其能夠提高內部空間之設計自由度。藉由將內部空間設為流體之流路，例如，能夠實現將流體之密閉性優異之流路密集地配置之金屬構造體。即，藉由較高之密閉性與設計自由度，能夠實現具有優異之傳熱性之金屬構造體。即，(11)之金屬構造體適合用於傳熱。

(12)根據(9)或(10)之金屬構造體，其中 上述金屬構造體係於上述內部空間為空腔之狀態下使用之中空金屬構造體。

根據上述(12)之製造方法，能夠防止缺陷產生，且能夠提高金屬構造體之設計自由度，尤其能夠提高內部空間之設計自由度。藉由將內部空間設為空腔，例如，能夠實現將空腔密集地配置之金屬構造體。即，能夠實現與構造體之機械強度、重量及尺寸之組合相關之設計自由度較高之中空金屬構造體。 [發明之效果]

根據本發明，能夠抑制或防止接合部位中產生缺陷及製造步驟之繁雜化，且能夠確保設計自由度。

＜＜一實施方式之金屬構造體＞＞ 首先，對一實施方式之金屬構造體10進行說明。圖3(a)係模式性地表示金屬構造體10之俯視圖。圖3(b)係圖3(a)之A-A線剖視圖。

金屬構造體10具有內部空間3、非連續部3c、內側非接合部3d、接合部3f、及外側非接合部3h。

金屬構造體10為板狀體。如圖3(a)所示，金屬構造體10具有俯視時於長邊方向(圖3(a)中之上下方向)延伸之矩形狀。如圖3(b)所示，金屬構造體10具有剖視矩形狀。金屬構造體10以包含金屬部分1a及金屬部分2a之方式構成。金屬部分1a與金屬部分2a於接合部3f中相互接合。金屬構造體10為銅製。即，金屬部分1a及金屬部分2a包含銅。構成金屬構造體10之金屬並無特別限定。作為該金屬，例如，可列舉銅、鋁或包含該等中之至少一種之合金。又，金屬部分1a及金屬部分2a既可由相互相同之金屬構成，亦可由不同之金屬構成。

內部空間3設置於金屬構造體10之內部。內部空間3具有俯視時於長邊方向(圖3(a)中之上下方向)延伸之形狀。內部空間之形狀並無特別限定。內部空間既可為U字狀，亦可為鋸齒形狀。1個金屬構造體中之內部空間之數量並無特別限定，為1個或複數個。內部空間3由金屬壁部3b劃分形成。金屬壁部3b由金屬構造體10中露出於內部空間3之部分構成。金屬壁部3b包括由金屬部分1a構成之部分、及由金屬部分2a構成之部分。金屬部分1a相當於下述本體部1。金屬部分2a相當於下述蓋部2。金屬部分1a與金屬部分2a藉由於接合部3f中接合而一體化。

非連續部3c係如下部分，即，構成為於金屬部分1a及金屬部分2a露出於內部空間3之位置處，藉由不相互接合地接觸或接近，金屬部分1a及金屬部分2a非連續。非連續部3c以於自垂直方向X觀察時包圍內部空間3之方式形成。

內側非接合部3d係如下部分，即，構成為於金屬構造體10之不露出於內部空間3之位置處，藉由金屬部分1a及金屬部分2a不相互接合地接觸或接近而金屬部分1a及金屬部分2a具有交界，且形成於經由非連續部3c而與內部空間3連通之內側位置。即，內側非接合部3d之一端3e由接合部3f封閉，非連續部3c相當於內側非接合部3d之另一端。內側非接合部3d具有於垂直方向X延伸之部分，使得非連續部3c與接合部3f於垂直方向X上位於不同之高度。內側非接合部3d位於接合部3f之內側位置。再者，接合部3f之內側位置係指位於相對地接近內部空間3之位置，且經由非連續部3c而與內側空間3連通之位置。另一方面，接合部3f之外側位置係指位於距內部空間3相對較遠之位置，且不與內側空間3連通之位置。

接合部3f係如下部分，即，於金屬構造體10之不露出於內部空間3之位置處，以金屬部分1a及金屬部分2a之交界無法識別或難以識別之方式將內側非接合部3d之一端3e封閉。再者，交界無法識別還是難以識別無須嚴格地區別。可於接合部3f之內側位置與外側位置之間阻斷流體之進出。接合部3f位於一個平面S中。平面S係虛擬平面。垂直方向X係指與平面S垂直或實質垂直地交叉之方向。即，接合部3f於垂直方向X位於相同或實質相同之高度(深度)。平面S亦可於垂直方向X具有寬度。包含接合部3f之平面S包含於金屬部分2a中。換言之，接合部3f形成於金屬部分2a。又，接合部3f以於自垂直方向X觀察時，如圖3(a)所示般包圍內部空間3之方式形成。

外側非接合部3h係如下部分，即，構成為於金屬構造體10之不露出於內部空間3之位置處，藉由金屬部分1a及金屬部分2a不相互接合地接觸或接近而金屬部分1a及金屬部分2a具有交界，且外側非接合部3h位於外側位置，一端3g由接合部3f封閉。外側非接合部3h之另一端亦可與金屬構造體10之外部連通。於金屬構造體10具有其他內部空間3之情形時，外側非接合部3h之另一端亦可與其他內部空間3連通。再者，亦有根據金屬構造體之構造而於外側位置不存在外側非接合部之情況。

內部空間3經由形成於金屬部分2a之貫通孔3a而與金屬構造體10之外部連通。如圖3(a)所示，於金屬部分2a形成有2個貫通孔3a。貫通孔3a例如用作冷媒等流體之注入口或排出口。再者，貫通孔3a之數量並無特別限定。貫通孔3a既可為1個，亦可為複數個。貫通孔3a僅形成於金屬部分2a，但亦可僅形成於金屬部分1a，還可形成於金屬部分1a及金屬部分2a雙方。

貫通孔3a形成於金屬部分2a。如上所述，接合部3f亦形成於金屬部分2a。如此，貫通孔3a及接合部3f較佳為形成於一個金屬部分2a，不形成於另一個金屬部分1a。藉此，防止經由金屬部分1a而內部空間3與金屬構造體10之外部之流體流通。例如，於冷媒等流體流入內部空間3時，防止流體自金屬部分1a洩漏。因此，金屬部分1a可適合用作與應熱交換、加熱或冷卻之對象物接觸或接近之傳熱面。於本實施方式中，金屬部分1a具有傳熱面，但金屬部分2a亦可具有傳熱面。又，如圖3(a)所示，內部空間3較佳為藉由遍及內部空間3之整個外周形成接合部3f，而除貫通孔3a外均得以密閉。再者，貫通孔3a並非必需之構成。

金屬構造體10之用途並無特別限定。金屬構造體10例如亦可係於內部空間3為空腔之狀態下使用之中空金屬構造體。又，金屬構造體10亦可係以與應熱交換、加熱或冷卻之對象物接觸或接近之方式設置之傳熱用金屬構造體。金屬構造體10具有密閉性優異之內部空間3。即，於接合部3f中相互接合之本體部1及蓋部2能夠阻斷內部空間3與金屬構造體10之外部之間之流體之進出。金屬構造體10可適當地使用，以使內部空間3作為流體之流路或貯存部發揮功能。該流體例如為氣體或液體。於金屬構造體10用作傳熱用金屬構造體之情形時，流體例如為冷媒等傳熱用流體。

＜＜一實施方式之金屬構造體之製造方法＞＞ 接下來，參照圖4(a)～(c)及圖5，對一實施方式之金屬構造體10之製造方法進行說明。

＜準備步驟＞ 首先，於準備步驟中，如圖4(a)所示，準備本體部1，並且如圖4(b)所示，準備蓋部2。本體部1及蓋部2分別相當於「金屬構件」。

本體部1包含金屬材料。該金屬材料只要係能夠藉由用摩擦攪拌之摩擦熱軟化而塑性流動之金屬材料，則並無特別限定。作為該金屬材料，例如，可列舉銅、鋁、或包含該等中之至少一種之合金。本體部1為板狀體。本體部1為長條狀之板狀體。本體部1之形狀並不限定為板狀體。

如圖4(a)所示，本體部1具有用以劃分形成內部空間3之第一劃分形成面1d。於本實施方式中，內部空間3相當於形成於本體部1之槽內之空間。第一劃分形成面1d相當於形成於本體部1之槽之表面。利用本體部1之第一劃分形成面1d與圖4(b)所示之蓋部2之第二劃分形成面2d，劃分形成內部空間3。於第一劃分形成面1d之外側，如圖4(a)所示形成有肩部4。

蓋部2包含金屬材料。該金屬材料只要係能夠藉由用摩擦攪拌之摩擦熱軟化而塑性流動之材料，則並無特別限定。作為該金屬材料，例如，可列舉銅、鋁或包含該等中之至少一種之合金。蓋部2之材料既可與本體部1之材料相同或實質相同，亦可與本體部1之材料不同。

如圖4(b)所示，蓋部2具有與第一劃分形成面1d一起劃分形成內部空間3之第二劃分形成面2d。如圖4(d)所示，蓋部2具有於將蓋部2載置於本體部1時與本體部1之外側表面1b抵接之接觸面2b。於接觸面2b形成有用以承收肩部4之有底槽6。有底槽6為有底之槽。有底槽6之剖面形狀為矩形狀。再者，於本實施方式中，第一劃分形成面1d呈凹部，第二劃分形成面2d為平坦面。然而，亦可係第一劃分形成面1d為平坦面，第二劃分形成面2d呈凹部。又，還可以係第一劃分形成面1d及第二劃分形成面2d雙方均具有凹部。

＜組裝步驟＞ 於組裝步驟中，如圖4(c)所示，以本體部1之肩部4被蓋部2之有底槽6承收之方式，將蓋部2載置於本體部1上。藉此，形成具有內部空間3之組裝體10a。組裝體10a中，於垂直方向上，本體部1位於下方，蓋部2位於上方。組裝體10a具有非連續部3c及非接合部3n。非連續部3c係如下部分，即，構成為於組裝體10a之露出於內部空間3之位置處，藉由本體部1與蓋部2不相互接合地接觸或接近，本體部1與蓋部2具有相互之交界。非接合部3n構成為於組裝體10之不露出於內部空間之位置處，藉由本體部1及蓋部2不相互接合地接觸或接近，本體部1與蓋部2具有相互之交界。非接合部3n係本體部1與蓋部2之交界。非接合部3n與同樣地作為本體部1與蓋部2之交界之非連續部3c物理地連通。於組裝體10a中，非接合部3n包含上側部分8。上側部分8係如下部分，即，於自垂直方向X觀察組裝體10a時，以組裝體10a之上表面2c為基準，於較非連續部3c淺之位置處，本體部1與蓋部2不相互接合地於垂直方向X接觸或接近。上側部分8係肩部4與有底槽6於垂直方向X重疊之部分。非連續部3c及上側部分8以於自垂直方向X觀察組裝體10a時包圍內部空間3之方式形成(參照圖3(a))。

＜接合步驟＞ 如圖5所示，對組裝體10a進行接合步驟。於接合步驟中，將本體部1與蓋部2利用摩擦攪拌接合來接合。摩擦攪拌用裝置(未圖示)之工具5用於該接合步驟。工具5由耐熱性及耐磨耗性較高之材料形成。工具5為前端具有尖細之前端部5a之圓柱狀體。工具5以一面旋轉一面移動之方式，由摩擦攪拌用裝置所具備之驅動裝置來控制。具體而言，工具5能夠一面旋轉，一面進行相對於本體部1及蓋部2之相對性之升降移動與相對於本體部1及蓋部2之相對性之平行移動。升降移動係向垂直方向X之移動。平行移動係向與垂直方向X垂直之方向之移動。於工具5之前端部5a，於外周面處設置著螺旋狀之螺紋槽(未圖示)。

於接合步驟中，使工具5一面旋轉，一面自組裝體10a之上表面2c插入至蓋部2內之接合深度為止。組裝體10a之上表面2c相當於蓋部2中之與接觸面2b相反側之面。圖5表示工具5一面旋轉一面插入至接合深度為止之狀態。接合深度係摩擦攪拌接合之深度WD到達被有底槽6承收之肩部4，但未到達外側表面1b(非連續部3c)之深度。換言之，接合深度以摩擦攪拌接合之深度WD滿足深度SD≦WD＜深度OD之方式設定。再者，如圖5所示，深度SD係自蓋部2之上表面2c到肩部4為止之深度。深度OD係自蓋部2之上表面2c到外側表面1b(非連續部3c)為止之深度。此時，接合部3f以將非接合部3n殘留於經由非連續部3c而與內部空間3連通之內側位置之方式形成。其結果，非接合部3n作為內側非接合部3d(參照圖3(b))殘留。進而，非接合部3n亦作為外側非接合部3h(參照圖3(b))殘留。再者，肩部4(上側部分8)之寬度並無特別限定，既可係工具5之前端5a之寬度以上，亦可係該寬度以下。肩部4具有自外側表面1b向上方突出但未到達本體部1之表面1s之高度。

於工具5以上述方式旋轉且插入至接合深度WD為止之狀態下，使工具5以於俯視時沿著肩部4(參照圖3(a))之方式移動。肩部4之頂部與有底槽6之底部之金屬材料藉由摩擦熱以固相狀態進行流動且被攪拌而一體化。藉此，肩部4之頂部與有底槽6之底部得以接合。其結果，本體部1與蓋部2得以接合。藉此，製造出藉由將本體部1與蓋部2摩擦攪拌接合而構成之金屬構造體10。於本實施方式中，由於工具5未到達內部空間3之深度，故而能夠縮短上側部分8(工具5之前端部5c之通過位置)與內部空間3之水平方向上之距離GD。本實施方式中之距離GD較圖1(a)中之距離GD短。

再者，金屬構造體10之製造方法亦可具有準備步驟、組裝步驟及接合步驟以外之步驟。例如，金屬構造體10之製造方法亦可具有於組裝步驟與接合步驟之間，用以定位本體部1與蓋部2之步驟。定位可藉由夾緊(clamp)方法等機械方法來進行。定位亦可藉由利用摩擦攪拌接合而相互隔開間隔地形成複數個接合部來進行。接合部既可係點狀，亦可係具有特定長度之線狀。又，於定位步驟中，亦可於設置複數個點狀接合部之後，設置複數個線狀接合部。又，亦可於接合步驟之後，進行用以將由接合步驟產生之毛邊去除之平坦處理。進而，如使用圖2所說明般，亦可於接合步驟中使工具5傾斜。

＜＜其他實施方式＞＞ 接下來，亦對其他實施方式進行說明。圖6(a)係模式性地表示其他實施方式之金屬構造體10之俯視圖，圖6(b)～(e)係表示其製造步驟之剖視圖，相當於圖6(a)之B-B線剖視圖。關於與圖3～圖5之實施方式中所包含之構成相同之構成，標註相同之符號。

如圖6(a)所示，於本實施方式之金屬構造體10中，對1個本體部1設置2個蓋部2。1個本體部1及2個蓋部2相當於「金屬構件」。如此，金屬構造體亦可構成為包含3個以上之金屬構件。又，本實施方式之金屬構造體10中，一個蓋部2與1個本體部1相當於「以於垂直方向相互重疊之狀態藉由摩擦攪拌接合而接合之2個金屬構件」，另一個蓋部2與1個本體部1亦相當於「以於垂直方向相互重疊之狀態藉由摩擦攪拌接合而接合之2個金屬構件」。如此，金屬構造體亦可具有複數個相當於「2個金屬構件」之組合。

如圖6(a)所示，金屬構造體10係於長邊方向(圖中上下方向)延伸之矩形板狀體。金屬構造體10具有複數個(2個)內部空間3。各內部空間3分別獨立。各內部空間3具有於長邊方向延伸之形狀。各內部空間3相互平行。

使用圖6(a)～(e)，對該實施方式之製造方法進行說明。

首先，於準備步驟中，如圖6(a)及(b)所示，準備1個本體部1與2個蓋部2。

本體部1於本體部1之表面1s具有2個蓋槽7。如圖6(a)所示，蓋槽7具有於長邊方向延伸之形狀。如圖6(b)所示，蓋槽7之底面相當於外側表面1b。於外側表面1b形成有肩部4。如圖6(a)及(b)所示，肩部4以沿著凹槽(內部空間3)之側緣且自蓋槽7之表面(外部表面1b)突出之方式形成。凹槽之底面相當於第一劃分形成面1d。

如圖6(c)所示，2個蓋部2分別具有整體能夠嵌合於蓋槽7之形狀。蓋部2於接觸面2b具有有底槽6。接觸面2b係指於將蓋部2嵌合於蓋槽7時與本體部1接觸之蓋部2之面。有底槽6具有能夠承收肩部4之形狀。有底槽6較佳為以於承收肩部4時產生間隙之方式形成。

接下來，於組裝步驟中，如圖6(d)所示，各蓋部2以分別嵌合於本體部1之蓋槽7之方式載置於本體部1。由1個本體部1及2個蓋部2劃分形成複數個(2個)內部空間3。針對每個蓋部2劃分形成1個內部空間3。本體部1、蓋部2及內部空間3之數量之關係並不限定於該等例子，可適當設定。其結果，於本體部1與蓋部2之間，產生肩部4與有底槽6於垂直方向X重疊之上側部分8。上側部分8於垂直方向X上位於較非連續部3c淺之位置。

接下來，於接合步驟中，如圖6(e)所示，藉由對上側部分8進行摩擦攪拌接合，來形成接合部3f。摩擦攪拌接合到達上側部分8但未到達非連續部3c。

經過以上之步驟，製造出具有2個內部空間3之金屬構造體10。

根據本實施方式，能夠於金屬構造體內形成相互獨立且密集地配置之複數個內部空間，能夠確保寬廣之設計自由度。進而，根據本實施方式，於採用厚度較大之板狀體作為蓋部2之情形時，亦能夠確保寬廣之設計自由度。關於該方面，參照圖7(a)及圖7(b)進行說明。

於圖7(a)及(b)中，蓋部2之厚度OD較大。具體而言，厚度OD大於本體部1之厚度T。

圖7(a)係模式性地表示先前之金屬構造體之接合中之本體部1及蓋部2之剖視圖。工具5之前端5a插入之深度，即接合深度以摩擦攪拌接合之深度WD滿足WD≧深度OD之方式設定。由於工具5之前端5a深深地插入，故而有蓋部2產生較大之變形之可能性。又，為了抑制或防止由此種變形所致之內部空間3之氣密性降低，必須確保水平方向上之工具5之前端5a與內部空間3之距離GD較寬。

圖7(b)係模式性地表示實施方式之接合中之本體部及蓋部之剖視圖。接合深度以摩擦攪拌接合之深度WD滿足深度SD≦WD＜深度OD之方式設定。由於工具5之前端5a沒有被深深地插入，故而可減少或防止蓋部2較大變形之可能性。其結果，可將距離GD設定得較窄。不僅對於內部空間之設計自由度，而且對於金屬構件之厚度，亦可確保寬廣之設計自由度。

接下來，使用圖8(a)～(d)對非接合部之形狀進行說明。

圖8(a)係關於先前之金屬構造體之製造方法之說明圖。圖8(b)係關於先前之金屬構造體之說明圖。如圖8(a)所示，於組裝體110a中，本體部101與蓋部102之接觸面平坦。工具105之前端105a插入至蓋部102，並到達本體部101。於接合後，如圖8(b)所示，非連續部103c、內側非接合部103d、接合部103f及外側非接合部103h位於相同之高度。

圖8(c)係關於實施方式之金屬構造體之製造方法之說明圖。圖8(d)係關於實施方式之金屬構造體之說明圖。如圖8(c)所示，於組裝體10a中，本體部1具有肩部4。蓋部2具有用以承收肩部4之有底槽6。因此，肩部4與有底槽6於垂直方向重疊之上側部分8於垂直方向X上位於較非連續部3c高之位置。於接合後，如圖8(d)所示，內側非接合部3d及外側非接合部3h具有於垂直方向延伸之部分。藉此，接合部3f位於較非連續部3c高之位置。其結果，圖8(d)中之接合部3f與內部空間3之水平方向距離較圖8(b)中之接合部103f與內部空間103之水平方向距離短。

圖9係模式性地表示其他實施方式之金屬構造體10之剖視圖。圖9所示之金屬構造體10具有複數個內部空間3。本體部1具有複數個肩部4。肩部4以將相鄰之內部空間3隔開之方式構成。蓋部2具有複數個有底槽6。各有底槽6以承收肩部4之方式構成。

於圖9所示之金屬構造體10中，若以中央之內部空間3為基準，則自右上方之非連續部3c起，內側非接合部3d、接合部3f及外側非接合部3h依次相連，外側非接合部3h與位於右側之內部空間3之左上方之非連續部3c連通。此處，外側非接合部3h不與中央之內部空間3連通。

另一方面，於以右側之內部空間3為基準之情形時，自左上方之非連續部3c起，內側非接合部3d、接合部3f及外側非接合部3h依次相連，外側非接合部3h與位於中央之內部空間3之右上方之非連續部3c連通。此處，外側非接合部3h不與右側之內部空間3連通。

如此，以一個內部空間3為基準觀察時之外側非接合部3h亦可相當於以相鄰之內部空間3為基準觀察時之內側非接合部3d。

圖9所示之金屬構造體10以僅利用肩部4將相鄰之內部空間3隔開之方式構成。藉此，金屬構造體10可具有更密集地配置之複數個內部空間3。可實現更高之設計自由度。

圖10係模式性地表示其他實施方式之金屬構造體10之製造方法之剖視圖。於圖10所示之組裝體10a中，上側部分8於垂直方向X上位於較非連續部3c高之位置。上側部分8為本體部1與蓋部2於垂直方向重疊之部分。於上側部分8之內側位置處，非接合部3n向下方延伸，並經由非連續部3c而與內部空間3連通。另一方面，於上側部分8之外側位置處，非接合部3n向上方延伸並與組裝體3c之外部連通。如此，上側部分8呈階梯狀。

於圖10所示之例中，藉由對上側部分8以及向上方延伸之非接合部3n插入工具5之前端5a，來執行摩擦攪拌接合。因此，於圖10所示之例中，不產生外側非接合部。如此，不一定必須產生外側非接合部。藉由對呈階梯狀之上側部分8執行摩擦攪拌接合，能夠提高氣密性。進而，如圖10所示，於存在向上方延伸之非接合部之情形時，藉由以至少將該非接合部作為外側非接合部殘留之方式進行摩擦攪拌接合，能夠進一步提高氣密性。

又，上述實施方式及實施例中所列舉之數值、材料、構造、形狀等只不過為例子，亦可根據需要使用與該等不同之數值、材料、構造、形狀等。

1:本體部 1a:金屬部分 1b:外側表面 1d:第一劃分形成面 1s:表面 2:蓋部 2a:金屬部分 2b:接觸面 2c:上表面 2d:第二劃分形成面 3:內部空間(凹部) 3a:貫通孔 3b:金屬壁部 3c:非連續部 3d:內側非接合部 3e:(內側非接合部之)一端 3f:接合部 3g:(外側非接合部之)一端 3h:外側非接合部 3n:非接合部 4:肩部 5:工具 5a:前端部 6:有底槽 7:蓋槽 10:金屬構造體 10a:組裝體 101:本體部 102:蓋部 103:內部空間 103a:金屬母材 105:工具 105a:前端部 D:傾斜角 GD:距離 OD:深度 PD:前進方向 S:平面 SD:深度 T:厚度 VD:鉛垂方向 WD:深度

圖1(a)、(b)係模式性地表示利用摩擦攪拌接合所進行之本體部與蓋部之接合之情況之剖視圖。 圖2(a)、(b)係模式性地表示利用摩擦攪拌接合所進行之本體部與蓋部之接合之情況之剖視圖。 圖3(a)係模式性地表示金屬構造體之俯視圖，圖3(b)係圖3(a)之A-A線剖視圖。 圖4(a)～(c)係表示實施方式之金屬構造體之製造步驟之剖視圖。 圖5係模式性地表示接合中之本體部及蓋部之剖視圖。 圖6(a)係模式性地表示其他實施方式之金屬構造體之俯視圖，圖6(b)～(e)係表示其製造步驟之剖視圖，相當於圖6(a)之B-B線剖視圖。 圖7(a)係模式性地表示先前之金屬構造體之接合中之本體部及蓋部之剖視圖，圖7(b)係模式性地表示實施方式之接合中之本體部及蓋部之剖視圖。 圖8(a)及圖8(b)係模式性地表示先前之金屬構造體之剖視圖，圖8(c)及圖8(d)係模式性地表示實施方式之金屬構造體之剖視圖。 圖9係模式性地表示其他實施方式之金屬構造體之剖視圖。 圖10係模式性地表示其他實施方式之金屬構造體之製造方法之剖視圖。

1a:金屬部分

2a:金屬部分

3:內部空間(凹部)

3a:貫通孔

3b:金屬壁部

3c:非連續部

3d:內側非接合部

3e:(內側非接合部之)一端

3f:接合部

3g:(外側非接合部之)一端

3h:外側非接合部

4:肩部

6:有底槽

10:金屬構造體

S:平面

Claims (12)

1. 一種金屬構造體之製造方法， 上述金屬構造體包含2個金屬構件，上述2個金屬構件以於垂直方向相互重疊之狀態藉由摩擦攪拌接合而接合， 上述2個金屬構件構成為藉由於上述垂直方向相互重疊而形成於上述2個金屬構件之間具有內部空間之組裝體，上述組裝體具有：非連續部，其構成為於上述組裝體內部之露出於上述內部空間之位置處，藉由上述2個金屬構件不相互接合地接觸或接近而上述2個金屬構件非連續；以及非接合部，其構成為於上述組裝體內部之不露出於上述內部空間之位置處，藉由上述2個金屬構件不相互接合地接觸或接近而上述2個金屬構件具有相互之交界，且與上述非連續部物理地連續；上述非接合部包括上側部分，上述上側部分係於自上述垂直方向觀察上述組裝體時，以上述組裝體之上表面為基準，於較上述非連續部淺之位置處上述2個金屬構件不相互接合地於上述垂直方向接觸或接近，上述非連續部及上述上側部分各自以於自上述垂直方向觀察上述組裝體時包圍上述內部空間之方式形成， 上述製造方法具有： 準備步驟，其準備上述2個金屬構件； 組裝步驟，其藉由使上述2個金屬構件於上述垂直方向重疊來形成上述組裝體；以及 接合步驟，其使上述摩擦攪拌接合用之工具一面旋轉一面自上述組裝體之上表面插入至接合深度為止，自上述垂直方向觀察沿著上述上側部分移動，藉此形成將上述2個金屬構件接合之接合部，上述接合部以將上述非接合部殘留於經由上述非連續部而與上述內部空間連通之內側位置之方式形成； 上述接合深度係上述摩擦攪拌接合到達上述上側部分但未到達上述非連續部之深度之深度。
2. 如請求項1之製造方法，其中 於上述接合步驟中，上述接合部以上述非接合部於上述內側位置處具有於上述垂直方向延伸之部分之方式形成。
3. 如請求項1或2之製造方法，其中 於上述接合步驟中，上述接合部以使上述非接合部除了殘留於上述內側位置以外，還殘留於不與上述內部空間連通之外側位置之方式形成。
4. 如請求項1至3中任一項之製造方法，其中 上述上側部分以於自上述垂直方向觀察上述組裝體時，於不與上述內部空間重疊之位置處包圍上述內部空間之方式形成， 上述非連續部以於自上述垂直方向觀察上述組裝體時，沿著上述內部空間之外周緣包圍上述內部空間之方式形成。
5. 如請求項1至4中任一項之製造方法，其中 上述2個金屬構件為本體部及蓋部， 上述本體部於自上述垂直方向觀察時與上述上側部分對應之位置處，具有以朝向上述組裝體之上述上表面突出之方式形成之肩部， 上述蓋部具有以於上述蓋部與上述本體部重疊時承收上述肩部之方式形成之有底槽， 上述接合深度係上述摩擦攪拌接合到達上述肩部但未到達上述非連續部之深度之深度。
6. 如請求項5之製造方法，其中 上述本體部於表面具有用以供上述蓋部嵌合之蓋槽，上述肩部以自上述蓋槽之底面朝向上述組裝體之上述上表面突出之方式形成， 上述蓋部構成為具有能夠嵌合於上述蓋槽之形狀，且於將上述蓋部嵌合於上述蓋槽時上述肩部被上述有底槽承收。
7. 如請求項1至6中任一項之製造方法，其中 上述金屬構造體係以與應熱交換、加熱或冷卻之對象物接觸或接近之方式設置之傳熱用金屬構造體。
8. 如請求項1至6中任一項之製造方法，其中 上述金屬構造體係於上述內部空間為空腔之狀態下使用之中空金屬構造體。
9. 一種金屬構造體， 上述金屬構造體具有： 內部空間，其設置於上述金屬構造體內部； 非連續部，其構成為於構成劃分形成上述內部空間之金屬壁部之2個金屬部分露出於上述內部空間之位置處，藉由不相互接合地接觸或接近，上述2個金屬部分非連續； 內側非接合部，其構成為於上述金屬構造體內部之不露出於上述內部空間之位置處，藉由上述2個金屬部分不相互接合地接觸或接近，上述2個金屬部分具有交界，且形成於經由上述非連續部而與上述內部空間連通之內側位置；以及 接合部，其以於上述金屬構造體內部之不露出於上述內部空間之位置處，上述2個金屬部分之交界無法識別或難以識別之方式將上述內側非接合部之一端封閉； 上述接合部以位於一個或實質一個平面內，且於自相對於上述平面垂直或實質垂直之垂直方向觀察時包圍上述內部空間之方式形成， 上述非連續部以於自上述垂直方向觀察時包圍上述內部空間之方式形成， 上述內側非接合部具有於上述垂直方向延伸之部分，使得上述非連續部與上述接合部於上述垂直方向上位於不同之高度。
10. 如請求項9之金屬構造體，其中 上述金屬構造體進而具有外側非接合部，上述外側非接合部構成為於上述金屬構造體內部之不露出於上述內部空間之位置處，藉由上述2個金屬部分不相互接合地接觸或接近而上述2個金屬部分具有交界，且位於不與上述內部空間連通之外側位置，一端由上述接合部封閉。
11. 如請求項9或10之金屬構造體，其中 上述金屬構造體係以與應熱交換、加熱或冷卻之對象物接觸或接近之方式設置之傳熱用金屬構造體。
12. 如請求項9或10之金屬構造體，其中 上述金屬構造體係於上述內部空間為空腔之狀態下使用之中空金屬構造體。

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