WO2021149272A1 - 液冷ジャケットの製造方法及び摩擦攪拌接合方法 - Google Patents

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tip
pin
end side
sealing body
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堀　久司
伸城 瀬尾
宏介 山中
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日本軽金属株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a liquid-cooled jacket and a method for friction stir welding.
  • Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a liquid-cooled jacket.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a liquid-cooled jacket.
  • the butt portion J10 formed by abutting the step side surface 101c provided on the step portion of the aluminum alloy jacket body 101 and the side surface 102c of the aluminum alloy sealing body 102. This is to perform friction stir welding.
  • the stirring pin FD2 of the rotary tool FD is inserted into the butt portion J10 to perform friction stir welding.
  • the rotation center axis XA of the rotation tool FD is overlapped with the butt portion J10 and relatively moved.
  • the jacket body 101 tends to have a complicated shape.
  • a jacket body 101 formed of a cast material of 4000 series aluminum alloy and a relatively simple shape such as a sealing body 102 is a wrought material of 1000 series aluminum alloy. In some cases, it is formed by.
  • a liquid-cooled jacket may be manufactured by joining members of different grades of aluminum alloy.
  • the jacket body 101 generally has a higher hardness than the sealing body 102. Therefore, when friction stir welding is performed as shown in FIG. 16, the stirring pin FD2 becomes the sealing body 102.
  • the material resistance received from the jacket body 101 side is larger than the material resistance received from the side. Therefore, it becomes difficult to stir different grades in a well-balanced manner by the stirring pin FD2 of the rotary tool FD, and there is a problem that cavity defects occur in the plasticized region after joining and the joining strength decreases.
  • the quality of the liquid-cooled jacket may be controlled by performing an ultrasonic flaw detection inspection.
  • ultrasonic flaw detection inspection although it is possible to grasp the presence or absence of joint defects by ultrasonic flaw detection inspection, there is a problem that it is not possible to grasp which position the rotation tool has passed.
  • the present invention provides a method for manufacturing a liquid-cooled jacket and a method for friction stir welding, which can suitably join aluminum alloys of different grades and can grasp the passing position of a rotating tool.
  • the task is to do.
  • the present invention is a liquid for friction stir welding of a jacket body having a bottom portion and a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion and a sealing body that seals an opening of the jacket body.
  • the jacket body is a grade having a hardness higher than that of the sealing body
  • the rotary tool used for friction stir welding includes a base end side pin and a tip end side pin, and the base end is provided.
  • the taper angle of the side pin is larger than the taper angle of the tip end side pin, and a stepped pin step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin, and the outer peripheral surface of the tip end side pin is formed.
  • the sealing body is placed on the jacket body, and the stepped side surface of the peripheral wall step portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form a first abutting portion, and the bottom surface of the step and the sealing body are formed.
  • the mounting step of forming a second butt portion by superimposing the back surface and the tip of the tip side pin of the rotating tool are inserted at the same depth as the bottom surface of the step or slightly deeper than that.
  • a main joining step of forming a coarse and dense portion having a predetermined width at a portion close to the side surface of the step in the plasticized region and a flaw detection inspection for detecting the rough and dense portion after the main joining step are performed while rubbing and stirring.
  • the present invention is characterized by including an inspection step of specifying a passing position of the tip end side pin.
  • the metal of the first butt portion mainly on the sealing body side is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the sealing body and the tip side pin, and the step side surface and the sealing body of the first butt portion are formed. It can be joined to the outer peripheral side surface. Further, while the outer peripheral surface of the base end side pin is in contact with the surface of the sealing body, the tip end side pin is slightly in contact with at least the upper side of the step side surface of the jacket body to perform friction stir welding, so that the bonding strength is ensured. It is possible to minimize the mixing of metal from the jacket body to the sealing body.
  • the metal on the sealing body side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed.
  • the tip side pin is inserted at the same level as the bottom surface of the step or slightly deeper than that, it is possible to increase the joint strength at the second butt portion and minimize the mixing of metal from the jacket body to the sealing body. ..
  • by intentionally forming a coarse and dense portion having a predetermined width it is possible to grasp the passing position of the tip side pin by a flaw detection inspection. As a result, the quality control work can be performed more easily.
  • the present invention is a method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which a jacket body having a bottom portion and 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 are friction-stir welded.
  • the jacket body is a grade having a higher hardness than the sealing body
  • the rotary tool used for friction stir welding includes a base end side pin and a tip end side pin, and the taper angle of the base end side pin is It is larger than the taper angle of the tip end side pin, a stepped pin step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin, and the outer peripheral surface of the tip end side pin is inclined so as to be tapered.
  • a peripheral wall step portion having a step bottom surface and a step side surface rising from the step bottom surface toward the opening is formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion, and the plate thickness is the same as that of the peripheral wall step portion.
  • the tip of the pin is inserted at the same depth as or slightly deeper than the bottom surface of the step, and the pin on the tip side is brought into contact with the surface of the sealing body while the pin on the tip end side is brought into contact with the surface of the sealing body.
  • a rough and dense portion having a predetermined width is formed in a portion of the plasticized region close to the side surface of the step while rubbing and stirring the rotating tool around the first abutting portion in a state of being slightly in contact with at least the upper side of the above. It is characterized by including a main joining step of performing the welding, and an inspection step of identifying the passing position of the tip end side pin by performing a flaw detection inspection for detecting the coarse and dense portion after the main joining step.
  • the metal of the first butt portion mainly on the sealing body side is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the sealing body and the tip side pin, and the step side surface and the sealing body of the first butt portion are formed. It can be joined to the outer peripheral side surface. Further, while the outer peripheral surface of the base end side pin is in contact with the surface of the sealing body, the tip end side pin is slightly in contact with at least the upper side of the step side surface of the jacket body to perform friction stir welding, so that the bonding strength is ensured. It is possible to minimize the mixing of metal from the jacket body to the sealing body.
  • the metal on the sealing body side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed.
  • the tip side pin is inserted at the same level as the bottom surface of the step or slightly deeper than that, it is possible to increase the joint strength at the second butt portion and minimize the mixing of metal from the jacket body to the sealing body. ..
  • by intentionally forming a coarse and dense portion having a predetermined width it is possible to grasp the passing position of the tip side pin by a flaw detection inspection. As a result, the quality control work can be performed more easily. Further, by increasing the thickness of the sealing body, it is possible to prevent a metal shortage at the joint portion.
  • the present invention is a method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which a jacket body having a bottom portion and 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 are friction-stir welded.
  • the jacket body is a grade having a higher hardness than the sealing body
  • the rotary tool used for friction stir welding includes a base end side pin and a tip end side pin, and the taper angle of the base end side pin is It is larger than the taper angle of the tip end side pin, a stepped pin step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin, and the outer peripheral surface of the tip end side pin is inclined so as to be tapered.
  • a peripheral wall step portion having a step bottom surface and a step side surface that rises diagonally from the step bottom surface toward the opening is formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion, and the plate thickness is said to be the same.
  • the step of the peripheral wall step portion is formed by a preparatory step of forming the sealing body so as to be larger than the height dimension of the step side surface of the peripheral wall step portion and by placing the sealing body on the jacket body.
  • a first butt portion is formed so that there is a gap between the side surface and the outer peripheral side surface of the sealing body, and the bottom surface of the step and the back surface of the sealing body are overlapped to form the second butt portion.
  • the tip of the tip side pin of the rotating tool is inserted at the same depth as the step bottom surface or slightly deeper than that, and the outer peripheral surface of the base end side pin is the surface of the sealant. While the tip side pin is slightly in contact with at least the upper side of the jacket body, the rotating tool is circulated around the first butt portion and friction stir is performed, and the step in the plasticized region is formed.
  • the metal of the first butt portion mainly on the sealing body side is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the sealing body and the tip side pin, and the step side surface and the sealing body of the first butt portion are formed. It can be joined to the outer peripheral side surface. Further, the outer peripheral surface of the base end side pin is brought into contact with the surface of the sealing body, and the tip end side pin is slightly brought into contact with at least the upper side of the step side surface of the jacket body to perform friction stir welding. It is possible to minimize the mixing of metal from the main body to the sealing body. As a result, in the first butt portion, the metal on the sealing body side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed.
  • the tip side pin is inserted at the same level as the bottom surface of the step or slightly deeper than that, it is possible to increase the joint strength at the second butt portion and minimize the mixing of metal from the jacket body to the sealing body. .. Further, by intentionally forming a coarse and dense portion having a predetermined width, it is possible to grasp the passing position of the tip side pin by a flaw detection inspection. As a result, the quality control work can be performed more easily. Further, by forming the outer peripheral surface of the tip side pin and the step side surface so as to be inclined, it is possible to prevent the tip end side pin and the step side surface from coming into large contact with each other. Further, by increasing the thickness of the sealing body, it is possible to prevent a metal shortage at the joint portion.
  • the sealing body is made of an aluminum alloy wrought material and the jacket body is made of an aluminum alloy casting material.
  • the rotation tool is rotated clockwise to the outer peripheral surface of the tip-side pin of the rotation tool.
  • a clockwise spiral groove is carved from the base end to the tip end, it is preferable to rotate the rotation tool counterclockwise.
  • the metal plastically fluidized by the spiral groove is guided to the tip side of the tip side pin, so that the occurrence of burrs can be reduced.
  • the rotation direction of the rotation tool and the rotation direction of the rotation tool so that the jacket body side is the shear side and the sealing body side is the flow side in the plasticized region formed in the movement locus of the rotation tool. It is preferable to set the traveling direction. As a result, the jacket body side becomes the shear side, the stirring action by the tip side pin around the first butt portion is enhanced, the temperature rise at the first butt portion can be expected, and the step side surface and the sealing body at the first butt portion. It is possible to more reliably join the outer peripheral side surface.
  • the present invention is a friction stir welding method for joining a first member and a second member using a rotary tool, wherein the first member is a grade having a higher hardness than the second member.
  • the rotation tool used for friction stir welding includes a base end side pin and a tip end side pin, and the taper angle of the base end side pin is larger than the taper angle of the tip end side pin, and the taper angle of the base end side pin is larger than that of the base end side pin.
  • a stepped pin step portion is formed on the outer peripheral surface, and the outer peripheral surface of the tip side pin is inclined so as to be tapered, and the first member has a step bottom surface and a step rising from the step bottom surface.
  • a preparatory step for forming a stepped portion having a side surface, and a first butted portion is formed by placing the second member on the first member and abutting the stepped side surface of the stepped portion with the side surface of the second member.
  • the mounting step of forming the second butt portion by superimposing the bottom surface of the step and the back surface of the second member, and the tip of the pin on the tip side of the rotating tool are the same as the bottom surface of the step. It was inserted at a depth or slightly deeper so that the distal end pin was slightly contacted at least above the first member while the outer peripheral surface of the proximal pin was in contact with the surface of the second member.
  • the rotary tool is circulated around the first butt portion and friction stir welded to form a coarse and dense portion having a predetermined width at a portion close to the step side surface in the plasticized region, and the main joining step.
  • the step is characterized by including an inspection step of specifying the passing position of the tip end side pin by performing a flaw detection inspection for detecting the coarse and dense portion.
  • the rotary tool is a tool used for friction stir welding.
  • the rotary tool F is made of, for example, tool steel, and is mainly composed of a base shaft portion F1, a base end side pin F2, and a tip end side pin F3.
  • the base shaft portion F1 has a columnar shape and is a portion connected to the main shaft of the friction stir welder.
  • the base end side pin F2 is continuous with the base shaft portion F1 and is tapered toward the tip end.
  • the proximal end side pin F2 has a truncated cone shape.
  • the taper angle A of the base end side pin F2 may be appropriately set, but 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 welding becomes large.
  • the taper angle A is larger than the taper angle B of the tip side pin F3, which will be described later.
  • a stepped pin step portion F21 is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin F2 over the entire height direction.
  • the pin step portion F21 is formed in a clockwise or counterclockwise spiral shape.
  • the pin step portion F21 has a spiral shape when viewed in a plane and a step shape when viewed from a side surface.
  • the pin step portion F21 in order to rotate the rotation tool F clockwise, is set counterclockwise from the base end side to the tip end side.
  • 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 and F21c of the adjacent pin step portions F21 is appropriately set according to the step angle C and the height Y1 of the step side surface F21b described later.
  • the height Y1 of the step side surface F21b may be appropriately set, but is set to, for example, 0.1 to 0.4 mm. 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 step portions (the number of pin step portions F21 in contact with the metal member to be joined) also decreases.
  • the step angle C formed by the step bottom surface F21a and the step side surface F21b may be appropriately set, but is set to, for example, 85 to 120 °.
  • the step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane in this embodiment.
  • the step bottom surface F21a may be inclined in the range of -5 ° to 15 ° with respect to the horizontal plane from the rotation axis of the tool toward the outer peripheral direction (minus is downward with respect to the horizontal plane, plus is with respect to the horizontal plane).
  • the distance X1, the height Y1 of the step side surface F21b, the step angle C, and the angle of the step bottom surface F21a with respect to the horizontal plane are such that the plastic fluid does not stay inside the pin step portion F21 and adhere to the outside during friction stir welding.
  • the surface roughness of the joint is appropriately set so that the plastic fluid material can be pressed by the step bottom surface F21a to reduce the roughness of the joint surface.
  • the distal end side pin F3 is continuously formed on the proximal end side pin F2.
  • the tip side pin F3 has a truncated cone shape.
  • the tip of the tip side pin F3 is a flat surface F4 perpendicular to the rotation axis.
  • the taper angle B of the tip end side pin F3 is smaller than the taper angle A of the base end side pin F2.
  • a spiral groove F31 is engraved on the outer peripheral surface of the tip end side pin F3.
  • the spiral groove F31 may be clockwise or counterclockwise, but in the first embodiment, the spiral groove F31 is carved counterclockwise from the base end side to the tip end side in order to rotate the rotation tool F clockwise.
  • the spiral groove F31 is composed of a spiral bottom surface F31a and a spiral side surface F31b.
  • the distance (horizontal distance) between the vertices F31c and F31c of the adjacent spiral grooves F31 is defined as the length X2.
  • the height of the spiral side surface F31b is defined as the height Y2.
  • the spiral angle D composed of the spiral bottom surface F31a and the spiral side surface F31b is formed at, for example, 45 to 90 °.
  • the spiral groove F31 has a role of increasing frictional heat by coming into contact with the metal member to be joined and guiding the plastic fluid material to the tip side.
  • the rotation tool F may be attached to a robot arm having a rotation driving means such as a spindle unit at the tip thereof.
  • FIG. 3 is a side view showing a first modification of the rotation tool of the present invention.
  • the step angle C formed by the step bottom surface F21a of the pin step portion F21 and the step side surface F21b is 85 °.
  • the step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane.
  • the step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane, and the step angle C may be an acute angle within a range in which the plastic fluid material stays in the pin step portion F21 during friction stir welding and escapes to the outside without adhering. ..
  • FIG. 4 is a side view showing a second modification of the rotation tool of the present invention.
  • the step angle C of the pin step portion F21 is 115 °.
  • the step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane.
  • the step bottom surface F21a may be parallel to the horizontal plane, and the step angle C may be obtuse within the range in which the step bottom surface F21a functions as the pin step portion F21.
  • FIG. 5 is a side view showing a third modification of the rotation tool of the present invention.
  • the step bottom surface F21a is inclined 10 ° upward with respect to the horizontal plane from the rotation axis of the tool toward the outer peripheral direction.
  • the step side surface F21b is parallel to the vertical surface.
  • the step bottom surface F21a may be formed so as to incline upward from the horizontal plane from the rotation axis of the tool toward the outer peripheral direction within a range in which the plastic fluid material can be pressed during friction stir welding. The same effect as that of the following embodiment can be obtained by the first to third modifications of the rotation tool.
  • the rotation tool F is attached to a friction stir device that can move in the horizontal direction and the vertical direction.
  • the rotation tool F may be attached to a robot arm having a rotation driving means such as a spindle unit at its tip.
  • the method for manufacturing the liquid-cooled jacket 1 according to an embodiment of the present invention is to manufacture the liquid-cooled jacket 1 by friction stir welding the jacket body 2 and the sealing body 3.
  • the liquid-cooled jacket 1 is a member in which a heating element (not shown) is installed on the sealing body 3 and a fluid is allowed to flow inside to exchange heat with the heating element.
  • the "front surface” in the following description means the surface opposite to the "back surface”.
  • the method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the present embodiment includes a preparation step, a mounting step, a main joining step, and an inspection step.
  • 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 casting material such as JISH5302 ADC12 (Al—Si—Cu system) is used.
  • JISH5302 ADC12 Al—Si—Cu system
  • the jacket body 2 is exemplified by an aluminum alloy in this embodiment, it may be another metal capable of friction stir welding.
  • the bottom portion 10 is a plate-shaped member having a rectangular shape in a plan view.
  • the peripheral wall portion 11 is a wall portion that rises in a rectangular frame shape from the peripheral edge portion of the bottom portion 10.
  • a peripheral wall step 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.
  • the step side surface 12b is inclined so as to spread outward from the step bottom surface 12a toward the opening.
  • the inclination angle ⁇ of the step 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 recess 13 is formed in the bottom portion 10 and the peripheral wall portion 11.
  • the vertical plane is defined as a plane composed of the traveling direction vector and the vertical direction vector of the rotation tool F.
  • the sealing body 3 is a plate-shaped member that seals the opening of the jacket body 2.
  • the sealing body 3 has a size to be placed on the peripheral wall step portion 12.
  • the plate thickness of the sealing body 3 is larger than the height dimension of the step side surface 12b.
  • the plate thickness dimension of the sealing body 3 is appropriately set so that the joint portion does not run out of metal during the main joining step described later.
  • the sealing body 3 is formed mainly containing a second aluminum alloy.
  • the second aluminum alloy is a material having a lower hardness than the first aluminum alloy.
  • the second aluminum alloy is formed of, for example, an aluminum alloy wrought material such as JIS A1050, A1100, A6063.
  • the sealing body 3 may be another metal capable of friction stir welding.
  • the hardness refers to Brinell hardness, which can be measured by a method according to JIS Z 2243.
  • the mounting step is a step of mounting the sealing body 3 on the jacket body 2 as shown in FIG.
  • the back surface 3b of the sealing body 3 is mounted on the bottom surface 12a of the step.
  • the step side surface 12b and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 are abutted to form the first abutting portion J1.
  • the first butt portion J1 may include a case where the first butt portion J1 is butt-butted with a gap having a substantially V-shaped cross section as in the present embodiment.
  • the step bottom surface 12a and the back surface 3b of the sealing body 3 are overlapped to form the second butt portion J2.
  • this joining step is a step of rotating the rotating tool F around the sealing body 3 and friction-stir welding the jacket body 2 and the sealing body 3.
  • the tip end side pin F3 rotated clockwise is inserted into the sealant body 3, and the outer peripheral surface of the base end side pin F2 is the sealant body 3. It is moved while being in contact with the surface 3a of the surface.
  • a plasticized region W1 is formed on the movement locus of the rotation tool F by hardening the frictionally agitated metal.
  • the tip end side pin F3 is inserted at the start position Sp set in the sealing body 3, and the rotation tool F is relatively moved clockwise with respect to the sealing body 3.
  • this joining step friction stir welding is performed in a state where the rotation center axis X of the rotation tool F is parallel to the vertical line (vertical surface).
  • the inclination angle ⁇ (see FIG. 7) of the step side surface 12b is set to be smaller than the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tip side pin F3.
  • the outer peripheral surface of the base end 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 tip end side pin F3 is slightly contacted with the upper portion of the step side surface 12b of the peripheral wall step portion 12.
  • the lower side of the outer peripheral surface of the tip side pin F3 is set so as not to come into contact with the step side surface 12b of the peripheral wall step portion 12.
  • the flat surface F4 of the tip side pin F3 may have the same height as the step bottom surface 12a of the step peripheral wall difference portion 12, but in the present embodiment, the flat surface F4 may be slightly deeper than the step bottom surface 12a of the peripheral wall step portion 12. insert.
  • the rotating tool F is separated from the jacket body 2 and the sealing body 3 when the start end and the ending end of the plasticized region W1 overlap each other around the sealing body 3.
  • a plasticized region W1 is formed in the movement locus of the rotation tool F, and a coarse and dense portion Z is formed in the lower part of the plasticized region W1 near the inside of the step side surface 12b. It is formed.
  • the coarse-dense portion Z is a region where the stirring of the plastic fluid material is insufficient, and is a region where the plastic fluid material is coarser and denser than other portions.
  • the coarse and dense portion Z is formed continuously or intermittently in the longitudinal direction of the plasticized region W1.
  • the inspection step is a step of performing a flaw detection inspection of the liquid-cooled jacket 1.
  • an ultrasonic flaw detector for example, an ultrasonic imaging device (SAT) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation
  • SAT ultrasonic imaging device
  • the hollow portion U of the liquid-cooled jacket 1 is displayed in color.
  • the coarse and dense portion Z is colored around the hollow portion U and is displayed in a frame shape and a linear shape. That is, by displaying the coarse and dense portion Z on the inspection result screen R, it can be specified that the rotation tool F has passed over the entire circumference of the sealing body 3.
  • the portion between the hollow portion U and the coarse-dense portion Z is a portion corresponding to the plasticized region W1.
  • the width Zw of the coarse and dense portion Z is preferably set to 400 ⁇ m or less, preferably 300 ⁇ m or less, and more preferably 200 ⁇ m or less. If the width Zw of the coarse and dense portion Z exceeds 400 ⁇ m, the joint strength of the first butt portion J1 may be insufficient. In other words, if the width Zw of the coarse and dense portion Z is 400 ⁇ m or less, sufficient bonding strength can be obtained. On the other hand, the width Zw of the coarse and dense portion Z is preferably 100 ⁇ m or more. If the width Zw of the coarse and dense portion Z is less than 100 ⁇ m, the ultrasonic flaw detector may not display the coarse and dense portion Z on the inspection result screen R.
  • the ratio of the region where the outer peripheral surface of the tip side pin F3 and the step side surface 12b come into contact with the region where the step side surface 12b does not come into contact is about 2: 8 in the present embodiment.
  • it may be appropriately set within a range in which the jacket body 2 and the sealing body 3 are joined to each other with a desired strength and the above-mentioned coarse and dense portion Z having a predetermined width is formed.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tip side pin F3, the inclination angle ⁇ of the step side surface 12b of the peripheral wall step portion 12, and the position (position in the width direction) of the rotation center axis X of the tip side pin F3 are the jacket body 2.
  • the sealing body 3 may be appropriately set within a range in which the above-mentioned coarse and dense portion Z having a predetermined width is formed while being bonded to each other with a desired strength.
  • the tip side pin is at least above the step side surface 12b. It is preferable to bring F3 into contact. Further, as shown in FIG. 13, when the contact allowance between the tip side pin F3 and the step side surface 12b becomes large, a large amount of metal of the jacket body 2 having high hardness flows into the sealing body 3 side having low hardness, so that the jacket body 2 The balance between stirring and the sealing body 3 may become poor, and the bonding strength may decrease.
  • the metal mainly on the sealing body 3 side of the first butt portion J1 is agitated by the frictional heat between the sealing body 3 and the tip side pin F3. It is plastically fluidized, and the step side surface 12b and the outer peripheral side surface 3c of the sealing body 3 can be joined at the first butt portion J1. Further, the outer peripheral surface of the base end side pin F2 is brought into contact with the surface 3a of the sealing body 3, and the tip end side pin F3 is slightly brought into contact with at least the upper side of the step side surface 12b of the jacket body 2 to perform friction stir welding. It is possible to minimize the mixing of metal from the jacket body 2 into the sealing body 3 while ensuring the strength. As a result, in the first butt portion J1, the metal on the sealing body 3 side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed.
  • the tip side pin F3 is inserted at the same level as or slightly deeper than the step bottom surface 12a, metal is mixed into the sealing body 3 from the jacket body 2 as much as possible while increasing the joining strength at the second butt portion J2. Can be reduced. Further, by intentionally forming the coarse and dense portion Z having a predetermined width, the passing position of the tip side pin F3 can be grasped by the flaw detection inspection. As a result, the quality control work can be performed more easily. Further, by making the thickness of the sealing body 3 larger than that of the step side surface 12b, it is possible to prevent a metal shortage at the joint portion.
  • the rotation direction and the traveling direction of the rotation tool F may be appropriately set, but in the present embodiment, the jacket body 2 side of the plasticized region W1 formed in the movement locus of the rotation tool F is sheared.
  • the rotation direction and the traveling direction of the rotation tool F were set so as to be on the side and the sealing body 3 side was on the flow side.
  • the stirring action by the tip side pin F3 around the first butt portion J1 is enhanced, and the temperature rise in the first butt portion J1 can be expected. It is possible to join 3c more reliably.
  • the shear side means the side where the relative speed of the outer circumference of the rotating tool with respect to the jointed portion is the value obtained by adding the magnitude of the moving speed to the magnitude of the tangential velocity on the outer circumference of the rotating tool. ..
  • the flow side refers to the side where the relative speed of the rotating tool with respect to the jointed portion becomes low due to the rotation of the rotating tool in the direction opposite to the moving direction of the rotating tool.
  • the first aluminum alloy of the jacket body 2 is a material having a higher hardness than the second aluminum alloy of the sealing body 3. Thereby, the durability of the liquid-cooled jacket 1 can be enhanced. Further, it is preferable that the first aluminum alloy of the jacket body 2 is an aluminum alloy casting material and the second aluminum alloy of the sealing body 3 is an aluminum alloy wrought material.
  • an Al—Si—Cu based aluminum alloy casting material such as JIS H5302 ADC12 as the first aluminum alloy
  • the castability, strength, machinability, etc. of the jacket body 2 can be improved.
  • JIS A1000 series or A6000 series as the second aluminum alloy, processability and thermal conductivity can be improved.
  • the plate thickness of the sealing body 3 is made larger than the height dimension of the step side surface 12b, but both may be the same. Further, the step side surface 12b may not be inclined and may be perpendicular to the step bottom surface 12a.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention is not limited to the shape of the liquid-cooled jacket, and may be a friction stir welding for joining a first member having a stepped portion and a second member arranged at the stepped portion. Can be applied.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the support column 15 of the jacket body 2A and the sealing body 3A are joined.
  • a preparation step, a mounting step, a main joining step, and an inspection step are performed.
  • a first main joining step and a second main joining step are performed.
  • the parts different from the first embodiment will be mainly described.
  • the jacket body 2A and the sealing body 3A are prepared.
  • the jacket body 2A includes a bottom portion 10, a peripheral wall portion 11, and a plurality of columns 15 (four in the present embodiment).
  • the column 15 is erected from the bottom 10 and exhibits a columnar shape.
  • a tapered protrusion 16 is formed at the tip of the support column 15.
  • a strut step portion 17 is formed on the tip end side of the strut 15.
  • the strut step portion 17 is composed of a step bottom surface 17a and a step side surface 17b inclined from the step bottom surface 17a toward the center of the axis.
  • a hole 4 is formed at a corresponding position of the support column 15. The hole 4 is sized so that the protrusion 16 can be inserted.
  • the mounting process is a step of mounting the sealing body 3A on the jacket body 2A.
  • the first butt portion J1 is formed as in the first embodiment.
  • the step side surface 17b of the column step portion 17 and the hole wall 4a of the hole portion 4 are abutted to form the third abutment portion J3.
  • the step bottom surface 17a of the column step portion 17 and the back surface 3b of the sealing body 3A are overlapped to form the fourth butt portion J4.
  • a first joining step of joining the first butt portion J1 and a second butt portion J2 and a second joining step of joining the third butt portion J3 and the fourth butt portion J4 are performed. Since the first main joining step is the same as the main joining step of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the upper side of the outer peripheral surface of the tip side pin F3 is slightly in contact with the upper part of the step side surface 17b of the column step portion 17, and is below the outer peripheral surface of the tip side pin F3.
  • the side is set so as not to come into contact with the step side surface 17b of the column step portion 17.
  • the outer peripheral surface of the base end side pin F2 is in contact with the surface 3a of the sealing body 3A and the surface 16a of the protruding portion 16.
  • the flat surface F4 of the tip end side pin F3 is inserted so as to be slightly deeper than the step bottom surface 17a of the column step portion 17.
  • a plasticized region W2 is formed in the movement locus of the rotation tool F, and a coarse-dense portion Z is formed in the lower portion of the plasticized region W2 near the outside of the step side surface 17b. It is formed.
  • the coarse-dense portion Z is a region where the stirring of the plastic fluid material is insufficient, and is a region where the plastic fluid material is coarser and denser than other portions.
  • the coarse and dense portion Z is formed continuously or intermittently in the plasticized region W2.
  • the method and conditions for forming the densely packed portion Z are the same as those in the first embodiment.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, since the support column 15 and the sealing body 3A are joined, the joining strength can be increased. Further, by forming the coarse and dense portion Z in the vicinity of the outer side of the base end side of the protruding portion 16 in the plasticized region W2, the movement locus of the rotating tool F around the support column 15 can be confirmed in the inspection step.

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Abstract

回転する回転ツール（Ｆ）の先端側ピン（Ｆ３）の先端を段差底面（１２ａ）と同一の深さか、それよりもわずかに深く挿入し、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）の少なくとも上側にわずかに接触させた状態で第一突合せ部（Ｊ１）に沿って回転ツール（Ｆ）を一周させて摩擦攪拌しつつ、塑性化領域（Ｗ１）内の段差側面（１２ｂ）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、本接合工程後、粗密部を検出する探傷検査を行うことにより、先端側ピン（Ｆ３）の通過位置を特定する検査工程と、を含むことを特徴とする。

Description

液冷ジャケットの製造方法及び摩擦攪拌接合方法
　本発明は、液冷ジャケットの製造方法及び摩擦攪拌接合方法に関する。
　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１６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。
特開２０１５－１３１３２１号公報
　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１６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。
　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。
　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及び摩擦攪拌接合方法を提供することを課題とする。
　このような課題を解決するために本発明は、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先端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、前記本接合工程後、前記粗密部を検出する探傷検査を行うことにより、前記先端側ピンの通過位置を特定する検査工程と、を含むことを特徴とする。
　かかる製造方法によれば、封止体と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、先端側ピンを段差底面と同一かそれよりもわずかに深く挿入するため、第二突合せ部における接合強度を高めつつ、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。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、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とともに、板厚が前記周壁段差部の前記段差側面の高さ寸法よりも大きくなるように前記封止体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先端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、前記本接合工程後、前記粗密部を検出する探傷検査を行うことにより、前記先端側ピンの通過位置を特定する検査工程と、を含むことを特徴とする。
　かかる製造方法によれば、封止体と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、先端側ピンを段差底面と同一かそれよりもわずかに深く挿入するため、第二突合せ部における接合強度を高めつつ、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。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、封止体の厚さを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。
　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、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって広がるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成するとともに、板厚が前記周壁段差部の前記段差側面の高さ寸法よりも大きくなるように前記封止体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することにより、前記周壁段差部の前記段差側面と前記封止体の外周側面との間に隙間があるように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先端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、前記本接合工程後、前記粗密部を検出する探傷検査を行うことにより、前記先端側ピンの通過位置を特定する検査工程と、を含むことを特徴とする。
　かかる製造方法によれば、封止体と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、先端側ピンを段差底面と同一かそれよりもわずかに深く挿入するため、第二突合せ部における接合強度を高めつつ、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。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、封止体の厚さを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。
　また、前記封止体は、アルミニウム合金展伸材で形成し、前記ジャケット本体はアルミニウム合金鋳造材で形成することが好ましい。
　また、前記回転ツールの先端側ピンの外周面に基端から先端に向うにつれて左回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールの先端側ピンの外周面に基端から先端に向うにつれて右回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを左回転させることが好ましい。これにより、螺旋溝によって塑性流動化した金属が先端側ピンの先端側に導かれるため、バリの発生を少なくすることができる。
　また、前記本接合工程では、前記回転ツールの移動軌跡に形成される塑性化領域のうち、前記ジャケット本体側がシアー側となり、前記封止体側がフロー側となるように前記回転ツールの回転方向及び進行方向を設定することが好ましい。これにより、前記ジャケット本体側がシアー側となり、第一突合せ部の周囲における先端側ピンによる攪拌作用が高まり、第一突合せ部における温度上昇が期待でき、第一突合せ部において段差側面と封止体の外周側面とをより確実に接合することができる。
　また、本発明は、回転ツールを用いて第一部材と第二部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記第一部材は、前記第二部材よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる前記回転ツールは、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、前記第一部材に、段差底面と、当該段差底面から立ち上がる段差側面と、を有する段差部を形成する準備工程と、前記第一部材に前記第二部材を載置して前記段差部の段差側面と前記第二部材の側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記第二部材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先端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第二部材の表面に接触させつつ、前記先端側ピンを前記第一部材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、前記本接合工程後、前記粗密部を検出する探傷検査を行うことにより、前記先端側ピンの通過位置を特定する検査工程と、を含むことを特徴とする。
　本発明に係る液冷ジャケットの製造方法及び摩擦攪拌接合方法によれば、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。
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。 回転ツールの拡大断面図である。 回転ツールの第一変形例を示す断面図である。 回転ツールの第二変形例を示す断面図である。 回転ツールの第三変形例を示す断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程を示す斜視図である。 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断面図である。 従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。
　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。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。
　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。
　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。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。
　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。
　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。
　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。
　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。また、回転ツールＦは、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。
　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。
　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。
　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。
　回転ツールＦは、本実施形態では、水平方向及び上下方向に移動可能な摩擦攪拌装置に取り付けられている。なお、回転ツールＦは、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。
［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　本接合工程は、図８及び図９に示すように、回転する回転ツールＦを封止体３の周囲で一周させてジャケット本体２と封止体３とを摩擦攪拌接合する工程である。
　図８に示すように、回転ツールＦを用いて摩擦攪拌を行う際には、封止体３に右回転した先端側ピンＦ３を挿入し、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、移動させる。回転ツールＦの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Ｗ１が形成される。本実施形態では、封止体３に設定した開始位置Ｓｐに先端側ピンＦ３を挿入し、封止体３に対して右廻りに回転ツールＦを相対移動させる。
　図９に示すように、本接合工程では、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。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。本接合工程では、基端側ピンＦ２の外周面を封止体３の表面３ａに接触させつつ、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。先端側ピンＦ３の平坦面Ｆ４は、段周壁差部１２の段差底面１２ａと同一の高さでもよいが、本実施形態では周壁段差部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。本接合工程では、封止体３の周囲に一周させ、塑性化領域Ｗ１の始端と終端とを重複させたら回転ツールＦをジャケット本体２及び封止体３から離脱させる。
　図１０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。
　検査工程は、図１１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。
　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。
　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。
　図１２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１３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。
　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。
　また、先端側ピンＦ３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。
　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。
　なお、シアー側（Advancing side）とは、被接合部に対する回転ツールの外周の相対速度が、回転ツールの外周における接線速度の大きさに移動速度の大きさを加算した値となる側を意味する。一方、フロー側（Retreating side）とは、回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速度が低速になる側を言う。
　また、ジャケット本体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。
　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。
　なお、前記した実施形態ではジャケット本体と封止体とを接合して形成される液冷ジャケットの製造方法を例示したが、これに限定されるものではない。図示は省略するが、本発明は、液冷ジャケットの形状に限定されることなく段差部を備えた第一部材と、当該段差部に配置される第二部材とを接合する摩擦攪拌接合としても適用することができる。
［第二実施形態］
　次に、本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。図１４及び図１５に示すように、第二実施形態では、ジャケット本体２Ａの支柱１５と封止体３Ａとを接合する点で第一実施形態と相違する。本実施形態では、準備工程、載置工程、本接合工程、検査工程を行う。本接合工程では、第一本接合工程と、第二本接合工程を行う。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　準備工程では、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを用意する。ジャケット本体２Ａは、底部１０、周壁部１１、複数の支柱１５（本実施形態では４つ）を備えている。支柱１５は、底部１０から立設し柱状を呈する。支柱１５の先端には先細りとなる突出部１６が形成されている。突出部１６を設けることにより、支柱１５の先端側には支柱段差部１７が形成されている。支柱段差部１７は、段差底面１７ａと、段差底面１７ａから軸中心側に傾斜する段差側面１７ｂとで構成されている。封止体３Ａには、支柱１５の対応する位置に孔部４が形成されている。孔部４は、突出部１６が挿入される大きさになっている。
　載置工程では、ジャケット本体２Ａに封止体３Ａを載置する工程である。これにより、第一実施形態と同様に第一突合せ部Ｊ１が形成される。また、図１５に示すように、支柱段差部１７の段差側面１７ｂと孔部４の孔壁４ａとが突き合わされて第三突合せ部Ｊ３が形成される。また、支柱段差部１７の段差底面１７ａと封止体３Ａの裏面３ｂとが重ね合わされて第四突合せ部Ｊ４が形成される。
　本接合工程では、第一突合せ部Ｊ１及び第二突合せ部Ｊ２を接合する第一本接合工程と、第三突合せ部Ｊ３及び第四突合せ部Ｊ４を接合する第二本接合工程とを行う。第一本接合工程は、第一実施形態の本接合工程と同一であるため説明を省略する。
　図１５に示すように、第二本接合工程では、先端側ピンＦ３の外周面の上側を支柱段差部１７の段差側面１７ｂの上部にわずかに接触させつつ、先端側ピンＦ３の外周面の下側を支柱段差部１７の段差側面１７ｂに接触させないように設定する。基端側ピンＦ２の外周面は封止体３Ａの表面３ａおよび突出部１６の表面１６ａに接触させた状態とする。先端側ピンＦ３の平坦面Ｆ４は、支柱段差部１７の段差底面１７ａよりもわずかに深い位置となるように挿入する。
　図１５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Ｗ２が形成されるとともに、塑性化領域Ｗ２の下部のうち段差側面１７ｂの外側近傍に粗密部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Ｗ２において連続的又は断続的に形成されている。粗密部Ｚの形成方法や条件については第一実施形態と同一である。
　本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、支柱１５と封止体３Ａとを接合するため接合強度を高めることができる。また、塑性化領域Ｗ２内において、突出部１６の基端側の外側近傍に粗密部Ｚを形成することにより、検査工程において支柱１５周りにおける回転ツールＦの移動軌跡を確認することができる。
　１　　　液冷ジャケット
　２　　　ジャケット本体（第一部材）
　３　　　封止体（第二部材）
　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
　Ｊ１　　第一突合せ部
　Ｊ２　　第二突合せ部
　Ｗ１　　塑性化領域
　Ｚ　　　粗密部

Claims (7)

  1. 　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先端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、
    　前記本接合工程後、前記粗密部を検出する探傷検査を行うことにより、前記先端側ピンの通過位置を特定する検査工程と、を含むことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
  2. 　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とともに、板厚が前記周壁段差部の前記段差側面の高さ寸法よりも大きくなるように前記封止体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先端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、
    　前記本接合工程後、前記粗密部を検出する探傷検査を行うことにより、前記先端側ピンの通過位置を特定する検査工程と、を含むことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
  3. 　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、
    　前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって広がるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成するとともに、板厚が前記周壁段差部の前記段差側面の高さ寸法よりも大きくなるように前記封止体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することにより、前記周壁段差部の前記段差側面と前記封止体の外周側面との間に隙間があるように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先端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、
    　前記本接合工程後、前記粗密部を検出する探傷検査を行うことにより、前記先端側ピンの通過位置を特定する検査工程と、を含むことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
  4. 　前記封止体は、アルミニウム合金展伸材で形成し、前記ジャケット本体はアルミニウム合金鋳造材で形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
  5. 　前記回転ツールの先端側ピンの外周面に基端から先端に向うにつれて左回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを右回転させ、
    　前記回転ツールの先端側ピンの外周面に基端から先端に向うにつれて右回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを左回転させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
  6. 　前記本接合工程では、前記回転ツールの移動軌跡に形成される塑性化領域のうち、前記ジャケット本体側がシアー側となり、前記封止体側がフロー側となるように前記回転ツールの回転方向及び進行方向を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
  7. 　回転ツールを用いて第一部材と第二部材とを接合する摩擦攪拌接合方法であって、
    　前記第一部材は、前記第二部材よりも硬度が高い材種であり、
    　摩擦攪拌で用いる前記回転ツールは、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、
    　前記第一部材に、段差底面と、当該段差底面から立ち上がる段差側面と、を有する段差部を形成する準備工程と、
    　前記第一部材に前記第二部材を載置して前記段差部の段差側面と前記第二部材の側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記第二部材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先端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第二部材の表面に接触させつつ、前記先端側ピンを前記第一部材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、
    　前記本接合工程後、前記粗密部を検出する探傷検査を行うことにより、前記先端側ピンの通過位置を特定する検査工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
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