JP2020131263A - Liquid-cooled jacket manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid-cooled jacket.
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20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Fの攪拌ピンF2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Fの回転中心軸Z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。
For example,
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20のように摩擦攪拌接合を行うと、攪拌ピンF2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Fの攪拌ピンF2によって異なる材種をバランスよく攪拌することが困難となり、接合後の塑性化領域に空洞欠陥が発生し接合強度が低下するという問題がある。
Here, the
また、攪拌ピンF2を突合せ部J10から離脱させる際、鉛直方向に攪拌ピンF2を引抜くため、摩擦攪拌の終了位置における摩擦熱が過大となる。これにより、当該終了位置において、ジャケット本体101側の金属が封止体102側に混入しやすくなり、接合不良の一因となるという問題がある。
Further, when the stirring pin F2 is separated from the butt portion J10, the stirring pin F2 is pulled out in the vertical direction, so that the frictional heat at the end position of frictional stirring becomes excessive. As a result, at the end position, the metal on the
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液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。 From this point of view, it is an object of the present invention to provide a method for producing a liquid-cooled jacket capable of suitably joining aluminum alloys of different grades.
前記課題を解決するために、本発明は、底部及び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で構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で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第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金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の攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、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部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて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攪拌ピンのみを前記封止体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記周壁部の前記端面にわずかに接触させた状態で、前記突合せ部よりも封止体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりもさらに前記封止体の表面側に終了位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記攪拌ピンを徐々に上昇させ前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is composed 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 for sealing the opening of the jacket body. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which the sealing body is joined by friction stir welding. The jacket body is made of a first aluminum alloy, and the sealing body is made of a second aluminum alloy. The first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the outer peripheral surface of the stirring pin of the rotary tool used for friction stir welding is inclined so as to be tapered, and the jacket body is sealed. A mounting step of superimposing the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body to form a butt portion by mounting the stop body, and the sealing body of only the stirring pin of the rotating tool. With the outer peripheral surface of the stirring pin slightly in contact with the end surface of the peripheral wall portion, the stir welding pin is inserted into the side surface of the aluminum alloy, and has a predetermined depth along a set movement route set on the sealing body side of the butt portion. Including the main joining step of frictionally agitating the butt portion by making a full circle around the side surface of the sealed body, the main joining step ends further on the surface side of the sealed body than the set movement route. After setting the position and friction stir welding to the butt portion, the rotating tool is gradually raised while moving the rotating tool to the end position, and the rotating tool is separated from the sealing body at the end position. It is characterized by.
また、本発明は、底部及び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で構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で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第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金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の攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、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部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて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攪拌ピンのみを前記封止体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記周壁部の前記端面にわずかに接触させた状態で、前記突合せ部よりも封止体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に終了位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記攪拌ピンを徐々に上昇させ前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする。 Further, the present invention is composed 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 for sealing the opening of the jacket body, and the jacket body and the sealing body are formed. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket that is joined by friction stir welding, wherein the jacket body is made of a first aluminum alloy, the sealant is made of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is It is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the outer peripheral surface of the stirring pin of the rotary tool used for friction stir welding is inclined so as to be tapered, and the sealing body is placed on the jacket body. As a result, only the mounting step of superimposing the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body to form a butt portion and the stirring pin of the rotating tool are inserted into the side surface of the sealing body. In a state where the outer peripheral surface of the stirring pin is slightly in contact with the end surface of the peripheral wall portion, the sealing body is provided with a predetermined depth along a set movement route set on the sealing body side of the butt portion. In the main joining step, the end position is set on the set movement route, and after the friction stir welding with respect to the butt portion, the main joining step is included in which the butt portion is rubbed and agitated around the side surface. The stirring pin is gradually raised while moving the rotating tool to the end position, and the rotating tool is separated from the sealing body at the end position.
かかる製造方法によれば、封止体と攪拌ピンとの摩擦熱によって突合せ部の主として封止体側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、突合せ部において周壁部と封止体とを接合することができる。また、攪拌ピンの外周面をジャケット本体の周壁部にわずかに接触させるに留めるため、ジャケット本体から封止体への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部においては主として封止体側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを移動させながら攪拌ピンを徐々に離脱させるため、局所的に摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。これにより、摩擦攪拌の終了位置において、ジャケット本体の第一アルミニウム合金が封止体側に混入するのを防ぐことができる。 According to such a manufacturing method, the second aluminum alloy mainly on the sealing body side of the butt portion is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the sealing body and the stirring pin, and the peripheral wall portion and the sealing body are joined at the butt portion. can do. Further, since the outer peripheral surface of the stirring pin is kept in contact with the peripheral wall portion of the jacket body slightly, it is possible to minimize the mixing of the first aluminum alloy from the jacket body to the sealing body. As a result, the second aluminum alloy on the sealing body side is mainly frictionally agitated at the butt portion, so that a decrease in joint strength can be suppressed. Further, since the stirring pin is gradually separated while moving the rotating tool, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive locally. This makes it possible to prevent the first aluminum alloy of the jacket body from being mixed into the sealing body side at the end position of friction stir welding.
また、前記本接合工程では、前記攪拌ピンの外周面と前記周壁部の前記端面とが平行となるように、前記回転ツールの回転中心軸を前記周壁部の前記端面に対して傾斜させた状態で前記設定移動ルート上の摩擦攪拌を行うことが好ましい。 Further, in the main joining step, the rotation center axis of the rotation tool is inclined with respect to the end surface of the peripheral wall portion so that the outer peripheral surface of the stirring pin and the end surface of the peripheral wall portion are parallel to each other. It is preferable to perform friction stir on the set movement route.
かかる製造方法によれば、攪拌ピンと周壁部とをバランスよく接触させることができる。 According to such a manufacturing method, the stirring pin and the peripheral wall portion can be brought into contact with each other in a well-balanced manner.
また、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行い、前記本接合工程において前記攪拌ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら終了位置まで移動させることが好ましい。
また、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行い、前記本接合工程において前記攪拌ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることが好ましい。
Further, in the main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding of the butt portion, and when the stirring pin is separated in the main joining step, the rotation speed is higher than the predetermined rotation speed. It is preferable to move it to the end position while gradually increasing the rotation speed.
Further, in the main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding of the butt portion, and when the stirring pin is separated in the main joining step, the rotation speed is higher than the predetermined rotation speed. It is preferable to move the engine to the end position while gradually increasing the rotation speed.
かかる製造方法によれば、摩擦攪拌をより好適に行うことができる。 According to such a manufacturing method, friction stir welding can be performed more preferably.
また、本発明は、底部及び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で構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で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第二アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金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の攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、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部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記封止体の前記裏面にわずかに接触させた状態で、前記突合せ部よりもジャケット本体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記ジャケット本体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりもさらに前記ジャケット本体の底部側に終了位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記攪拌ピンを徐々に上昇させ前記終了位置で前記ジャケット本体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする。 Further, the present invention is composed 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 for sealing the opening of the jacket body, and the jacket body and the sealing body are formed. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket that is joined by friction stir welding. The jacket body is made of a second aluminum alloy, the sealant is made of a first aluminum alloy, and the first aluminum alloy is It is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the outer peripheral surface of the stirring pin of the rotary tool used for friction stir welding is inclined so as to be tapered, and the sealing body is placed on the jacket body. As a result, only the mounting step of superimposing the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body to form the butt portion and the stirring pin of the rotating tool are inserted into the side surface of the jacket body. With the outer peripheral surface of the stirring pin slightly in contact with the back surface of the sealing body, the side surface of the jacket body at a predetermined depth along a set movement route set on the jacket body side of the butt portion. In the main joining step, the end position is set on the bottom side of the jacket body further than the set movement route, and the butt portion is included. After the friction stir welding with respect to the jacket body, the rotating tool is gradually raised while moving the rotating tool to the end position, and the rotating tool is separated from the jacket body at the end position.
また、本発明は、底部及び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で構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で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第二アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金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の攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、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部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記封止体の前記裏面にわずかに接触させた状態で、前記突合せ部よりも前記ジャケット本体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記ジャケット本体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に終了位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記攪拌ピンを徐々に上昇させ前記終了位置で前記ジャケット本体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする。 Further, the present invention is composed 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 for sealing the opening of the jacket body, and the jacket body and the sealing body are formed. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket that is joined by friction stir welding. The jacket body is made of a second aluminum alloy, the sealant is made of a first aluminum alloy, and the first aluminum alloy is It is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the outer peripheral surface of the stirring pin of the rotary tool used for friction stir welding is inclined so as to be tapered, and the sealing body is placed on the jacket body. As a result, only the mounting step of superimposing the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body to form the butt portion and the stirring pin of the rotating tool are inserted into the side surface of the jacket body. With the outer peripheral surface of the stirring pin slightly in contact with the back surface of the sealing body, the jacket body is provided with a predetermined depth along a set movement route set on the jacket body side of the abutting portion. In the main joining step, the end position is set on the set movement route, and after the friction stir welding with respect to the butt portion, the main joining step is included in which the butt portion is rubbed and agitated around the side surface. The stirring pin is gradually raised while moving the rotary tool to the end position, and the rotary tool is separated from the jacket body at the end position.
かかる製造方法によれば、ジャケット本体と攪拌ピンとの摩擦熱によって突合せ部の主としてジャケット本体側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、突合せ部において周壁部と封止体とを接合することができる。また、攪拌ピンの外周面を封止体にわずかに接触させるに留めるため、封止体からジャケット本体への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部においては主としてジャケット本体側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを移動させながら攪拌ピンを徐々に離脱させるため、局所的に摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。これにより、摩擦攪拌の終了位置において、封止体の第一アルミニウム合金がジャケット本体側に混入するのを防ぐことができる。 According to such a manufacturing method, the second aluminum alloy mainly on the jacket body side of the butt portion is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the jacket body and the stirring pin, and the peripheral wall portion and the sealing body are joined at the butt portion. be able to. Further, since the outer peripheral surface of the stirring pin is kept in contact with the sealing body slightly, it is possible to minimize the mixing of the first aluminum alloy from the sealing body into the jacket body. As a result, the second aluminum alloy on the jacket body side is mainly frictionally agitated at the butt portion, so that a decrease in joint strength can be suppressed. Further, since the stirring pin is gradually separated while moving the rotating tool, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive locally. This makes it possible to prevent the first aluminum alloy of the sealing body from being mixed into the jacket body side at the end position of friction stir welding.
また、前記本接合工程では、前記攪拌ピンの外周面と前記封止体の前記裏面とが平行となるように、前記回転ツールの回転中心軸を前記封止体の前記裏面に対して傾斜させた状態で前記設定移動ルート上の摩擦攪拌を行うことが好ましい。 Further, in the main joining step, the rotation center axis of the rotation tool is inclined with respect to the back surface of the sealing body so that the outer peripheral surface of the stirring pin and the back surface of the sealing body are parallel to each other. It is preferable to perform friction stir welding on the set movement route in this state.
かかる製造方法によれば、攪拌ピンと封止体とをバランスよく接触させることができる。 According to such a manufacturing method, the stirring pin and the sealing body can be brought into contact with each other in a well-balanced manner.
また、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行い、前記本接合工程において前記攪拌ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることが好ましい。
また、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行い、前記本接合工程において前記攪拌ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることが好ましい。
Further, in the main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding of the butt portion, and when the stirring pin is separated in the main joining step, the rotation speed is higher than the predetermined rotation speed. It is preferable to move the engine to the end position while gradually increasing the rotation speed.
Further, in the main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding of the butt portion, and when the stirring pin is separated in the main joining step, the rotation speed is higher than the predetermined rotation speed. It is preferable to move the engine to the end position while gradually increasing the rotation speed.
かかる製造方法によれば、摩擦攪拌をより好適に行うことができる。 According to such a manufacturing method, friction stir welding can be performed more preferably.
本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合することができる。 According to the method for producing a liquid-cooled jacket according to the present invention, aluminum alloys of different grades can be suitably joined.
[第一実施形態]
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。第一実施形態に係る液冷ジャケット1は、図1に示すように、ジャケット本体2と封止体3とで構成されている。液冷ジャケット1は、内部に流体を流通させて、配置される発熱体を冷却する機器である。ジャケット本体2と封止体3とは摩擦攪拌接合で一体化される。以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面を意味する。
[First Embodiment]
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. As shown in FIG. 1, the liquid-cooled
ジャケット本体2は、底部10及び周壁部11で主に構成されている。ジャケット本体2は、本実施形態で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。
The
底部10は、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の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。底部10及び周壁部11で凹部13が形成されている。なお、本実施形態のジャケット本体2は一体形成されているが、例えば、周壁部11を分割構成としてシール部材で接合して一体化してもよい。
The
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の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。封止体3は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態で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。
The sealing
次に、本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。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、本接合工程とを行う。 Next, a method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the present embodiment will be described. In the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the present embodiment, a preparation step, a mounting step, and a main joining step are performed.
準備工程は、ジャケット本体2及び封止体3を準備する工程である。ジャケット本体2及び封止体3は、製造方法については特に制限されないが、ジャケット本体2は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体3は、例えば押出成形により成形する。
The preparation step is a step of preparing the
載置工程は、図2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。載置工程によって、周壁部11の端面11aと、封止体3の裏面3bとが突き合わされて突合せ部J1が形成される。突合せ部J1は、封止体3の周囲に沿って平面視矩形状に形成される。周壁部11の側面11cと、封止体3の側面3cとは面一になる。なお、ジャケット本体2と封止体3とは溶接又は摩擦攪拌等により仮接合してもよい。
As shown in FIG. 2, the mounting step is a step of mounting the sealing
本接合工程は、図3及び図4に示すように、回転ツールFを用いて突合せ部J1を摩擦攪拌接合する工程である。まず、突合せ部J1よりも封止体3の表面3a側に「設定移動ルートL1」(一点鎖線)を設定する。設定移動ルートL1は、後記する本接合工程において、突合せ部J1を接合するために必要な回転ツールFの移動ルートである。設定移動ルートL1については追って詳述する。
As shown in FIGS. 3 and 4, this joining step is a step of friction stir welding the butt portion J1 using the rotary tool F. First, the "set movement route L1" (dashed line) is set on the
図4に示すように、回転ツールFは、連結部F1と、攪拌ピンF2とで構成されている。回転ツールFは、例えば工具鋼で形成されている。連結部F1は、摩擦攪拌装置(図示省略)の回転軸に連結される部位である。連結部F1は円柱状を呈し、ボルトが締結されるネジ孔(図示省略)が形成されている。 As shown in FIG. 4, the rotation tool F is composed of a connecting portion F1 and a stirring pin F2. The rotary tool F is made of, for example, tool steel. The connecting portion F1 is a portion connected to the rotating shaft of the friction stir device (not shown). The connecting portion F1 has a columnar shape, and a screw hole (not shown) for fastening a bolt is formed.
攪拌ピンF2は、連結部F1から垂下しており、連結部F1と同軸になっている。攪拌ピンF2は連結部F1から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンF2の先端には平坦な平坦面F3(図5参照)を備えている。 The stirring pin F2 hangs down from the connecting portion F1 and is coaxial with the connecting portion F1. The stirring pin F2 is tapered as it is separated from the connecting portion F1. The tip of the stirring pin F2 is provided with a flat flat surface F3 (see FIG. 5).
攪拌ピンF2の外周面には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、回転ツールFを左回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて右回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。 A spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the stirring pin F2. In the present embodiment, in order to rotate the rotation tool F counterclockwise, the spiral groove is formed clockwise from the base end to the tip end. In other words, the spiral groove is formed clockwise when viewed from above when the spiral groove is traced from the base end to the tip end.
なお、回転ツールFを右回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて左回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンF2の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材(ジャケット本体2及び封止体3)の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
When the rotation tool F is rotated clockwise, it is preferable to form the spiral groove counterclockwise from the base end to the tip end. In other words, the spiral groove in this case is formed counterclockwise when viewed from above when the spiral groove is traced from the base end to the tip end. By setting the spiral groove in this way, the metal plastically fluidized during friction stir welding is guided to the tip end side of the stirring pin F2 by the spiral groove. As a result, the amount of metal that overflows to the outside of the metal member to be joined (
図4に示すように、本接合工程では、開始位置SP1から中間点S1までの押入区間と、設定移動ルートL1上の中間点S1から一周廻って中間点S2までの本区間と、中間点S2から終了位置EP1(図8参照)までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌接合する。中間点S1,S2は、設定移動ルートL1上に設定されている。開始位置SP1は、封止体3の側面3cにおいて、設定移動ルートL1よりも封止体3の表面3a側に設定されている。本実施形態では、開始位置SP1と中間点S1とを結ぶ線分と、設定移動ルートL1とのなす角度が鈍角となる位置に設定している。
As shown in FIG. 4, in the main joining step, the closet section from the start position SP1 to the intermediate point S1, the main section from the intermediate point S1 on the set movement route L1 to the intermediate point S2, and the intermediate point S2. Three sections of the detachment section from the to the end position EP1 (see FIG. 8) are continuously friction-stir welded. The intermediate points S1 and S2 are set on the set movement route L1. The start position SP1 is set on the
本接合工程の押入区間では、図5及び図6に示すように、開始位置SP1から中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、封止体3の側面3cに対して回転中心軸Zを垂直にしつつ、左回転させた攪拌ピンF2を開始位置SP1に挿入し、中間点S1まで移動させる。この際、図6に示すように、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように攪拌ピンF2を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールFを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールFを設定移動ルートL1に移動させながら徐々に下降させていく。
In the closet section of the main joining step, as shown in FIGS. 5 and 6, friction stir welding is performed from the start position SP1 to the intermediate point S1. In the closet section, the stirring pin F2 rotated counterclockwise is inserted into the start position SP1 while the rotation center axis Z is perpendicular to the
また、押入区間においては、回転ツールFを移動させつつ、進行方向後方から見た場合(図7参照)に回転ツールFの回転中心軸Zを封止体3側に徐々に傾斜させ、中間点S1に達した際に、攪拌ピンF2の外周面と周壁部11の端面11aとが平行となるように設定する。また、中間点S1に達した際に、攪拌ピンF2の外周面と周壁部11の端面11aとがわずかに接触するように設定する。そして、回転ツールFの傾斜角度を維持した状態で、そのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。
Further, in the closet section, while moving the rotation tool F, the rotation center axis Z of the rotation tool F is gradually tilted toward the sealing
攪拌ピンF2の外周面と周壁部11の端面11aとの接触代(オフセット量)Nは、例えば、0<N≦1.0mmの間で設定し、好ましくは0<N≦0.85mmの間で設定し、より好ましくは0<N≦0.65mmの間で設定する。
The contact allowance (offset amount) N between the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the
設定移動ルートL1は、図7に示すように、平坦面F3の中心F4が通過する軌跡を示している。つまり、設定移動ルートL1は、突合せ部J1の周方向において、周壁部11の端面11aと攪拌ピンF2の外周面とを平行にしつつ両者がわずかに接触するように設定されている。本区間においては、上方から見た場合(側面11c側から見た場合)に、平坦面F3の中心F4が、設定移動ルートL1と重なるように回転ツールFを移動させる。なお、攪拌ピンF2の「所定の深さ」は、適宜設定すればよく、例えば、塑性流動材が凹部13の内部に流入しない範囲で設定する。
As shown in FIG. 7, the set movement route L1 shows a trajectory through which the center F4 of the flat surface F3 passes. That is, the set movement route L1 is set so that the
攪拌ピンF2の外周面と周壁部11の端面11aとが接触しないように設定すると、突合せ部J1の接合強度が低くなる。一方、攪拌ピンF2の外周面と周壁部11の端面11aとの接触代Nが1.0mmを超えるとジャケット本体2の第一アルミニウム合金が、封止体3側に大量に混入して接合不良となるおそれがある。
If the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the
本区間では、図7のように回転ツールFの傾斜状態を維持し、設定移動ルートL1に沿って一周させる。図8に示すように、回転ツールFを一周させて攪拌ピンF2が中間点S2に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、図9に示すように、中間点S2から終了位置EP1に向かうまでの間に攪拌ピンF2を徐々に上方に移動させて、終了位置EP1で封止体3から攪拌ピンF2を離脱させる。つまり、回転ツールFを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールFを終了位置EP1に移動させながら徐々に引抜いていく。また、回転ツールFの回転中心軸Zの傾斜を徐々に元に戻し、終了位置EP1では回転中心軸Zと封止体3の側面3cとが垂直となるようにする。終了位置EP1は、終了位置EP1と中間点S2とが結ぶ線分と設定移動ルートL1とでなす角度が鈍角となる位置に設定する。回転ツールFの移動軌跡には塑性化領域W1が形成される。
In this section, the tilted state of the rotation tool F is maintained as shown in FIG. 7, and the rotation tool F is made to go around along the set movement route L1. As shown in FIG. 8, when the stirring pin F2 reaches the intermediate point S2 by rotating the rotating tool F around the rotation tool F, the rotation tool F shifts to the detachment section as it is. In the detachment section, as shown in FIG. 9, the stirring pin F2 is gradually moved upward from the intermediate point S2 to the end position EP1, and the stirring pin F2 is detached from the sealing
以上説明した本実施形態における液冷ジャケットの製造方法によれば、封止体3と攪拌ピンF2との摩擦熱によって突合せ部J1の主として封止体3側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、突合せ部J1において封止体3の裏面3bと周壁部11の端面11aとを接合することができる。
According to the method for manufacturing a liquid-cooled jacket in the present embodiment described above, the second aluminum alloy mainly on the sealing
また、攪拌ピンF2の外周面を周壁部11の端面11aにわずかに接触させるに留めるため、ジャケット本体2から封止体3への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部J1においては主として封止体3側の第二アルミニウム合金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。つまり、本接合工程では、攪拌ピンF2の回転中心軸Zに対して一方側と他方側で、攪拌ピンF2が受ける材料抵抗の不均衡を極力少なくすることができる。これにより、塑性流動材がバランス良く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。
Further, since the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is kept slightly in contact with the
また、本接合工程の押入区間では、開始位置SP1から設定移動ルートL1と重複する位置まで回転ツールFを移動させつつ所定の深さとなるまで攪拌ピンF2を徐々に押入することにより、設定移動ルートL1上で回転ツールFが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
同様に、本接合工程の離脱区間では、設定移動ルートL1から終了位置EP1まで回転ツールFを移動させつつ所定の深さから攪拌ピンF2を徐々に上昇させて離脱させることにより、設定移動ルートL1上で回転ツールFが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
これらにより、設定移動ルートL1上で摩擦熱が過大となり、ジャケット本体2から封止体3へ第一アルミニウム合金が過剰に混入して接合不良となるのを防ぐことができる。
Further, in the closet section of the main joining process, the set movement route is gradually pushed in until the stirring pin F2 reaches a predetermined depth while moving the rotation tool F from the start position SP1 to a position overlapping the set movement route L1. It is possible to prevent the rotation tool F from stopping on L1 and causing the frictional heat to become excessive.
Similarly, in the detachment section of the main joining step, the set movement route L1 is detached by gradually raising the stirring pin F2 from a predetermined depth while moving the rotary tool F from the set movement route L1 to the end position EP1. It is possible to prevent the rotating tool F from stopping and the frictional heat becoming excessive.
As a result, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on the set movement route L1 and excessively mixing the first aluminum alloy from the
また、本接合工程において、開始位置SP1及び終了位置EP1の位置は適宜設定すればよいが、開始位置SP1と設定移動ルートL1とのなす角度、終了位置EP1と設定移動ルートL1とのなす角度が鈍角となるように設定することにより、中間点S1,S2で回転ツールFの移動速度が低下することなくスムーズに本区間又は離脱区間に移行することができる。これにより、設定移動ルートL1上で回転ツールFが停止又は移動速度が低下することにより、摩擦熱が過大となることを防ぐことができる。なお、上方から見て回転ツールFの軌跡が円弧を描くように開始位置SP1から設定移動ルートL1に回転ツールFを移動させてもよい。同様に、上方から見て回転ツールFの軌跡が円弧を描くように設定移動ルートL1から終了位置EP1に回転ツールFを移動させてもよい。 Further, in the main joining step, the positions of the start position SP1 and the end position EP1 may be appropriately set, but the angle formed by the start position SP1 and the set movement route L1 and the angle formed by the end position EP1 and the set movement route L1 are different. By setting the angle to be obtuse, it is possible to smoothly shift to the main section or the departure section at the intermediate points S1 and S2 without reducing the moving speed of the rotation tool F. As a result, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive due to the rotation tool F stopping or the moving speed decreasing on the set movement route L1. The rotation tool F may be moved from the start position SP1 to the set movement route L1 so that the locus of the rotation tool F draws an arc when viewed from above. Similarly, the rotation tool F may be moved from the set movement route L1 to the end position EP1 so that the locus of the rotation tool F draws an arc when viewed from above.
また、本実施形態の本接合工程では、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、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(突合せ部J1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。ジャケット本体2側がシアー側となるように設定することで、突合せ部J1の周囲における攪拌ピンF2による攪拌作用が高まり、突合せ部J1における温度上昇が期待でき、突合せ部J1において封止体3と周壁部11とをより確実に接合することができる。
Further, in the main joining step of the present embodiment, the rotation direction and the traveling direction of the rotation tool F may be appropriately set, but the
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。 The shear side (Advancing 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. .. On the other hand, the flow side (Retreating side) refers to the side where the relative speed of the rotating tool with respect to the jointed portion becomes low due to the rotation of the rotating tool in the direction opposite to the moving direction of the rotating tool.
また、ジャケット本体2の第一アルミニウム合金は、封止体3の第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材料になっている。これにより、液冷ジャケット1の耐久性を高めることができる。また、ジャケット本体2の第一アルミニウム合金をアルミニウム合金鋳造材とし、封止体3の第二アルミニウム合金をアルミニウム合金展伸材とすることが好ましい。第一アルミニウム合金を例えば、JISH5302 ADC12等のAl−Si−Cu系アルミニウム合金鋳造材とすることにより、ジャケット本体2の鋳造性、強度、被削性等を高めることができる。また、第二アルミニウム合金を例えば、JIS A1000系又はA6000系とすることにより、加工性、熱伝導性を高めることができる。
Further, the first aluminum alloy of the
また、本接合工程においては、突合せ部J1の全周を摩擦攪拌接合できるため、液冷ジャケットの気密性及び水密性を高めることができる。また、本接合工程の終端部分において、回転ツールFが中間点S1を完全に通過してから終了位置EP1に向かうように離脱工程を行う。つまり、本接合工程によって形成された塑性化領域W1の各端部同士をオーバーラップさせることにより、より気密性及び水密性を高めることができる。 Further, in this joining step, since the entire circumference of the butt portion J1 can be subjected to friction stir welding, the airtightness and watertightness of the liquid-cooled jacket can be improved. Further, at the end portion of the main joining step, the detaching step is performed so that the rotation tool F completely passes through the intermediate point S1 and then heads toward the end position EP1. That is, the airtightness and watertightness can be further improved by overlapping the ends of the plasticized region W1 formed by this joining step with each other.
また、本接合工程では、回転ツールFの攪拌ピンF2の基端側を露出した状態で摩擦攪拌を行うため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。 Further, in this joining step, since friction stir welding is performed with the base end side of the stirring pin F2 of the rotary tool F exposed, the load acting on the friction stir welding device can be reduced.
なお、本接合工程では、回転ツールFの回転速度を一定としてもよいが、可変させてもよい。本接合工程の押入区間において、開始位置SP1における回転ツールFの回転速度をV1とし、本区間における回転ツールFの回転速度をV2とすると、V1>V2としてもよい。回転速度のV2は、設定移動ルートL1における予め設定された一定の回転速度である。つまり、開始位置SP1では、回転速度を高く設定しておき、押入区間内で徐々に回転速度を低減させながら本区間に移行してもよい。 In this joining step, the rotation speed of the rotation tool F may be constant, but may be variable. In the closet section of the main joining step, if the rotation speed of the rotation tool F at the start position SP1 is V1 and the rotation speed of the rotation tool F in this section is V2, V1> V2 may be satisfied. The rotation speed V2 is a preset constant rotation speed in the set movement route L1. That is, at the start position SP1, the rotation speed may be set high, and the rotation speed may be gradually reduced in the closet section to shift to the main section.
また、第一本接合工程の離脱区間において、本区間における回転ツールFの回転速度をV2、終了位置EP1において離脱させるときの回転ツールFの回転速度をV3とすると、V3>V2としてもよい。つまり、離脱区間に移行したら、終了位置EP1に向けて徐々に回転速度を上げながら封止体3から回転ツールFを離脱させてもよい。回転ツールFを封止体3に押し入れる際又は封止体3から離脱させる際に、前記のように設定することで、押入工程又は離脱工程時における少ない押圧力を、回転速度で補うことができるため、摩擦攪拌を好適に行うことができる。
Further, in the detachment section of the first main joining step, if the rotation speed of the rotation tool F in this section is V2 and the rotation speed of the rotation tool F at the end position EP1 is V3, V3> V2 may be satisfied. That is, after shifting to the detachment section, the rotation tool F may be detached from the sealing
[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。第二実施形態では、図10〜13に示すように、本接合工程における開始位置SP1及び終了位置EP1の位置をいずれも設定移動ルートL1上に設定する点で第一実施形態と相違する。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in that both the start position SP1 and the end position EP1 in the main joining step are set on the set movement route L1 as shown in FIGS. 10 to 13. In the second embodiment, the parts different from the first embodiment will be mainly described.
第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造では、準備工程と、載置工程と、本接合工程とを行う。準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同一である。 In the production of the liquid-cooled jacket according to the second embodiment, the preparation step, the mounting step, and the main joining step are performed. The preparation step and the placement step are the same as those in the first embodiment.
本接合工程では、図10に示すように、開始位置SP1を設定移動ルートL1上に設定する。本接合工程では、開始位置SP1から中間点S1までの押入区間と、設定移動ルートL1上の中間点S1から一周廻って中間点S2までの本区間と、中間点S2から終了位置EP1(図13参照)までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。 In this joining step, as shown in FIG. 10, the start position SP1 is set on the set movement route L1. In this joining step, the closet section from the start position SP1 to the intermediate point S1, the main section from the intermediate point S1 on the set movement route L1 to the intermediate point S2, and the intermediate point S2 to the end position EP1 (FIG. 13). The three sections of the detachment section up to (see) are continuously rubbed and agitated.
押入区間では、図10及び図11に示すように、開始位置SP1から中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、封止体3の側面3cに対して回転中心軸Zを垂直となるようにしつつ、左回転させた攪拌ピンF2を開始位置SP1に挿入し、中間点S1まで移動させる。この際、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように攪拌ピンF2を徐々に押し入れていく。
In the closet section, as shown in FIGS. 10 and 11, friction stir welding is performed from the start position SP1 to the intermediate point S1. In the closet section, the stirring pin F2 rotated counterclockwise is inserted into the start position SP1 and moved to the intermediate point S1 while the rotation center axis Z is perpendicular to the
また、押入区間においては、回転ツールFを移動させつつ、進行方向後方から見た場合(図12参照)に回転ツールFの回転中心軸Zを封止体3側に徐々に傾斜させ、中間点S1に達した際に、攪拌ピンF2の外周面と周壁部11の端面11aとが平行となるように設定する。また、中間点S1に達した際に、攪拌ピンF2の外周面と周壁部11の端面11aとがわずかに接触するように設定する。そして、回転ツールFの傾斜角度を維持した状態で、そのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。攪拌ピンF2の外周面と周壁部11の端面11aとの接触代(オフセット量)N及び設定移動ルートL1の設定は第一実施形態と同一である。
Further, in the closet section, while moving the rotation tool F, the rotation center axis Z of the rotation tool F is gradually tilted toward the sealing
図13に示すように、回転ツールFを一周させて攪拌ピンF2が中間点S2に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、図14に示すように、中間点S2から終了位置EP1に向かうまでの間に攪拌ピンF2を徐々に上方に移動させて、設定移動ルートL1上に設定された終了位置EP1で封止体3から攪拌ピンF2を離脱させる。また、回転ツールFの回転中心軸Zの傾斜を徐々に元に戻し、終了位置EP1では回転中心軸Zと封止体3の側面3cとが垂直となるようにする。
As shown in FIG. 13, when the stirring pin F2 reaches the intermediate point S2 by rotating the rotating tool F around the rotation tool F, the rotation tool F shifts to the leaving section as it is. In the departure section, as shown in FIG. 14, the stirring pin F2 is gradually moved upward from the intermediate point S2 to the end position EP1 and sealed at the end position EP1 set on the set movement route L1. The stirring pin F2 is separated from the
以上説明した第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。第二実施形態のように本接合工程における開始位置SP1、終了位置EP1は、設定移動ルートL1上に設定してもよい。 The liquid-cooled jacket manufacturing method according to the second embodiment described above can also achieve substantially the same effect as that of the first embodiment. The start position SP1 and the end position EP1 in the main joining step may be set on the set movement route L1 as in the second embodiment.
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。第三実施形態では、ジャケット本体2を第二アルミニウム合金で形成し、封止体3を第二アルミニウム合金よりも硬度の高い第一アルミニウム合金で形成する点で主に第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment is mainly different from the first embodiment in that the
図15に示すように、第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、本接合工程とを行う。準備工程及び載置工程は第一実施形態と同一である。本接合工程では、右回転させた回転ツールFを開始位置SP2に挿入し、突合せ部J1に対して摩擦攪拌接合を行う。 As shown in FIG. 15, in the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the third embodiment, a preparation step, a mounting step, and a main joining step are performed. The preparation step and the placement step are the same as those in the first embodiment. In this joining step, the rotating tool F rotated clockwise is inserted into the start position SP2, and friction stir welding is performed with respect to the butt portion J1.
図15に示すように、本接合工程では、開始位置SP2から中間点S1までの押入区間と、設定移動ルートL1上の中間点S1から周壁部11の廻りを一周して中間点S2までの本区間と、中間点S2から終了位置EP2(図17参照)までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。
As shown in FIG. 15, in the main joining step, the closet section from the start position SP2 to the intermediate point S1 and the book from the intermediate point S1 on the set movement route L1 to the intermediate point S2 by going around the
設定移動ルートL1は、突合せ部J1よりも底部10側に設定されている。開始位置SP2は、周壁部11の側面11cにおいて、設定移動ルートL1よりもさらに底部10側に設定されている。中間点S1,S2は、設定移動ルートL1上に設定されている。本実施形態では、開始位置SP2と中間点S1とを結ぶ線分と、設定移動ルートL1とのなす角度が鈍角となるように設定している。
The set movement route L1 is set on the bottom 10 side of the butt portion J1. The start position SP2 is set on the
押入区間では、開始位置SP2から中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、周壁部11の側面11cに対して垂直となるように回転中心軸Zを設定しつつ、右回転させた攪拌ピンF2を開始位置SP2に挿入し、中間点S1まで移動させる。この際、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように攪拌ピンF2を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールFを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールFを設定移動ルートL1に移動させながら徐々に下降させていく。
In the closet section, friction stir welding is performed from the start position SP2 to the intermediate point S1. In the closet section, while setting the rotation center axis Z so as to be perpendicular to the
また、押入区間においては、回転ツールFを移動させつつ、進行方向後方から見た場合(図16参照)に回転ツールFの回転中心軸Zをジャケット本体2の底部10側に徐々に傾斜させ、中間点S1に達した際に、攪拌ピンF2の外周面と封止体3の裏面3bとが平行となるように設定する。また、中間点S1に達した際に、攪拌ピンF2の外周面と封止体3の裏面3bがわずかに接触するように設定する。そして、その傾斜角度を維持した状態で、そのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。攪拌ピンF2の外周面と封止体3の裏面3bとの接触代(オフセット量)N及び設定移動ルートL1の設定は第一実施形態と同一である。
Further, in the closet section, while moving the rotation tool F, the rotation center axis Z of the rotation tool F is gradually tilted toward the bottom 10 side of the
図16及び図17に示すように、本区間では、上方から見た場合(側面11c側から見た場合)に、平坦面F3の中心F4が、設定移動ルートL1と重なるように回転ツールFを移動させる。本実施形態の本接合工程では、回転ツールFを右回転させ、進行方向左側に封止体3が位置するようにする。つまり、本接合工程では、突合せ部J1側がシア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する。
As shown in FIGS. 16 and 17, in this section, the rotation tool F is set so that the center F4 of the flat surface F3 overlaps with the set movement route L1 when viewed from above (when viewed from the
図17に示すように、回転ツールFを周壁部11の廻りに一周させて、攪拌ピンF2が中間点S1を通過して中間点S2に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、中間点S2から終了位置EP2に向かうまでの間に攪拌ピンF2を徐々に上方に移動させて、終了位置EP2で封止体3から攪拌ピンF2を離脱させる。また、回転ツールFの回転中心軸Zの傾斜を徐々に元に戻し、終了位置EP2では回転中心軸Zと周壁部11の側面11cとが垂直となるようにする。終了位置EP2は、終了位置EP2と中間点S2とが結ぶ線分と設定移動ルートL1とでなす角度が鈍角となる位置に設定する。回転ツールFの移動軌跡には塑性化領域W1が形成される。
As shown in FIG. 17, the rotation tool F is made to go around the
以上説明した第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法においても、第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、第三実施形態のように、ジャケット本体2を第二アルミニウム合金で形成し、封止体3を第二アルミニウム合金よりも硬度の高い第一アルミニウム合金で形成してもよい。
Also in the method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the third embodiment described above, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, as in the third embodiment, the
[第四実施形態]
次に、本発明の第四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。第四実施形態では、図18,19に示すように、本接合工程における開始位置SP2及び終了位置EP2の位置をいずれも設定移動ルートL1上に設定する点で第三実施形態と相違する。第四実施形態では、第三実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the fourth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 18 and 19, the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the positions of the start position SP2 and the end position EP2 in the main joining step are both set on the set movement route L1. In the fourth embodiment, the parts different from the third embodiment will be mainly described.
第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造では、準備工程と、載置工程と、本接合工程とを行う。準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同一である。第四実施形態では、第三実施形態と同様に、ジャケット本体2を第二アルミニウム合金で形成し、封止体3を第二アルミニウム合金よりも硬度の高い第一アルミニウム合金で形成する。設定移動ルートL1は、第三実施形態と同様に突合せ部J1よりも底部10側に設定する。
In the production of the liquid-cooled jacket according to the fourth embodiment, the preparation step, the mounting step, and the main joining step are performed. The preparation step and the placement step are the same as those in the first embodiment. In the fourth embodiment, as in the third embodiment, the
本接合工程では、図18に示すように、開始位置SP2を設定移動ルートL1上に設定する。本接合工程では、開始位置SP2から中間点S1までの押入区間と、設定移動ルートL1上の中間点S1から一周廻って中間点S2までの本区間と、中間点S2から終了位置EP2(図19参照)までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌接合する。 In this joining step, as shown in FIG. 18, the start position SP2 is set on the set movement route L1. In this joining process, the closet section from the start position SP2 to the intermediate point S1, the main section from the intermediate point S1 on the set movement route L1 to the intermediate point S2, and the intermediate point S2 to the end position EP2 (FIG. 19). The three sections of the detachment section up to (see) are continuously friction-stir welded.
押入区間では、図18及び図19に示すように、開始位置SP2から中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、周壁部11の側面11cに対して回転中心軸Zを垂直となるようにしつつ、右回転させた攪拌ピンF2を開始位置SP2に挿入し、中間点S1まで移動させる。この際、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように攪拌ピンF2を徐々に押し入れていく。
In the closet section, as shown in FIGS. 18 and 19, friction stir welding is performed from the start position SP2 to the intermediate point S1. In the closet section, the stirring pin F2 rotated clockwise is inserted into the start position SP2 while the rotation center axis Z is perpendicular to the
また、押入区間においては、回転ツールFを移動させつつ、進行方向後方から見た場合に回転ツールFの回転中心軸Zを周壁部11側に徐々に傾斜させ、中間点S1に達した際に、攪拌ピンF2の外周面と封止体3の裏面3bとが平行となるように設定する。また、中間点S1に達した際に、攪拌ピンF2の外周面と封止体3の裏面3bとがわずかに接触するように設定する。攪拌ピンF2の外周面と封止体3の裏面3bとの接触代(オフセット量)N及び設定移動ルートL1の設定は第三実施形態と同一である。そして、その傾斜角度を維持した状態で、そのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。
Further, in the closet section, while moving the rotation tool F, the rotation center axis Z of the rotation tool F is gradually tilted toward the
図19に示すように、回転ツールFを一周させて攪拌ピンF2が中間点S2に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、中間点S2から終了位置EP2に向かうまでの間に攪拌ピンF2を徐々に上方に移動させて、設定移動ルートL1上に設定された終了位置EP2で周壁部11から攪拌ピンF2を離脱させる。また、回転ツールFの回転中心軸Zの傾斜を徐々に元に戻し、終了位置EP2では回転中心軸Zと周壁部11の側面11cとが垂直となるようにする。
As shown in FIG. 19, when the stirring pin F2 reaches the intermediate point S2 by rotating the rotating tool F around the rotation tool F, the rotation tool F shifts to the leaving section as it is. In the detachment section, the stirring pin F2 is gradually moved upward from the intermediate point S2 to the end position EP2, and the stirring pin F2 is moved from the
以上説明した第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によっても第三実施形態と略同等の効果を奏することができる。第四実施形態のように本接合工程における開始位置SP2及び終了位置EP2は、設定移動ルートL1上に設定してもよい。 The method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the fourth embodiment described above can also achieve substantially the same effect as that of the third embodiment. As in the fourth embodiment, the start position SP2 and the end position EP2 in the main joining step may be set on the set movement route L1.
1 液冷ジャケット
2 ジャケット本体
3 封止体
F 回転ツール
F2 攪拌ピン
F3 平坦面
J1 突合せ部
SP1 開始位置
SP2 開始位置
EP1 終了位置
EP2 終了位置
W1 塑性化領域
1 Liquid-cooled
Claims (12)
前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金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の攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
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部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて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攪拌ピンのみを前記封止体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記周壁部の前記端面にわずかに接触させた状態で、前記突合せ部よりも封止体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりもさらに前記封止体の表面側に終了位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記攪拌ピンを徐々に上昇させ前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A liquid that is composed 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, and joins the jacket body and the sealing body by friction stir welding. It ’s a cold jacket manufacturing method.
The jacket body is made of a first aluminum alloy, the sealant is made of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy.
The outer peripheral surface of the stirring pin of the rotary tool used for friction stir is inclined so as to be tapered.
A mounting step of forming a butt portion by superimposing the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body by mounting the sealing body on the jacket body.
Only the stirring pin of the rotating tool is inserted into the side surface of the sealing body, and the outer peripheral surface of the stirring pin is slightly brought into contact with the end surface of the peripheral wall portion, and is sealed more than the butt portion. Includes a main joining step of frictionally agitating the abutting portion by making a circumference around the side surface of the sealing body at a predetermined depth along a set movement route set on the body side.
In the main joining step, the end position is set on the surface side of the sealing body further than the set movement route, and after friction stir welding with respect to the butt portion, the stirring is performed while moving the rotation tool to the end position. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, which comprises gradually raising a pin to separate the rotating tool from the sealing body at the end position.
前記本接合工程において前記攪拌ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら終了位置まで移動させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液冷ジャケットの製造方法。 In the main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding of the butt portion.
The liquid-cooled jacket according to claim 1 or 2, wherein when the stirring pin is detached in the main joining step, the stirring pin is moved to the end position while gradually increasing the rotation speed from the predetermined rotation speed. Manufacturing method.
前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金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の攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
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部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて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攪拌ピンのみを前記封止体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記周壁部の前記端面にわずかに接触させた状態で、前記突合せ部よりも封止体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に終了位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記攪拌ピンを徐々に上昇させ前記終了位置で前記封止体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A liquid that is composed 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, and joins the jacket body and the sealing body by friction stir welding. It ’s a cold jacket manufacturing method.
The jacket body is made of a first aluminum alloy, the sealant is made of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy.
The outer peripheral surface of the stirring pin of the rotary tool used for friction stir is inclined so as to be tapered.
A mounting step of forming a butt portion by superimposing the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body by mounting the sealing body on the jacket body.
Only the stirring pin of the rotating tool is inserted into the side surface of the sealing body, and the outer peripheral surface of the stirring pin is slightly brought into contact with the end surface of the peripheral wall portion, and is sealed more than the butt portion. Includes a main joining step of frictionally agitating the abutting portion by making a circumference around the side surface of the sealing body at a predetermined depth along a set movement route set on the body side.
In the main joining step, an end position is set on the set movement route, and after friction stir welding with respect to the butt portion, the stirring pin is gradually raised while moving the rotation tool to the end position to reach the end position. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, which comprises separating the rotating tool from the sealing body.
前記本接合工程において前記攪拌ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の液冷ジャケットの製造方法。 In the main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding of the butt portion.
The liquid cooling according to claim 4 or 5, wherein when the stirring pin is separated in the main joining step, the stirring pin is moved to the end position while gradually increasing the rotation speed from the predetermined rotation speed. How to make a jacket.
前記ジャケット本体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金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の攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
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部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記封止体の前記裏面にわずかに接触させた状態で、前記突合せ部よりもジャケット本体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記ジャケット本体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりもさらに前記ジャケット本体の底部側に終了位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記攪拌ピンを徐々に上昇させ前記終了位置で前記ジャケット本体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A liquid that is composed 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, and joins the jacket body and the sealing body by friction stir welding. It ’s a cold jacket manufacturing method.
The jacket body is made of a second aluminum alloy, the sealant is made of a first aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy.
The outer peripheral surface of the stirring pin of the rotary tool used for friction stir is inclined so as to be tapered.
A mounting step of forming a butt portion by superimposing the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body by mounting the sealing body on the jacket body.
Only the stirring pin of the rotating tool is inserted into the side surface of the jacket body, and the outer peripheral surface of the stirring pin is slightly in contact with the back surface of the sealing body, and the jacket body is more than the butt portion. Includes a main joining step of frictionally agitating the butt portion by making a round around the side surface of the jacket body at a predetermined depth along a set movement route set on the side.
In the main joining step, the end position is set on the bottom side of the jacket body further than the set movement route, and after friction stir welding with respect to the butt portion, the stirring pin is moved to the end position while moving the rotation tool. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, which comprises gradually raising the temperature to separate the rotating tool from the jacket body at the end position.
前記本接合工程において前記攪拌ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の液冷ジャケットの製造方法。 In the main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding of the butt portion.
The liquid cooling according to claim 7 or 8, wherein when the stirring pin is separated in the main joining step, the stirring pin is moved to the end position while gradually increasing the rotation speed from the predetermined rotation speed. How to make a jacket.
前記ジャケット本体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金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の攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
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部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて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攪拌ピンのみを前記ジャケット本体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記封止体の前記裏面にわずかに接触させた状態で、前記突合せ部よりも前記ジャケット本体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記ジャケット本体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に終了位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ前記攪拌ピンを徐々に上昇させ前記終了位置で前記ジャケット本体から前記回転ツールを離脱させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A liquid that is composed 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, and joins the jacket body and the sealing body by friction stir welding. It ’s a cold jacket manufacturing method.
The jacket body is made of a second aluminum alloy, the sealant is made of a first aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy.
The outer peripheral surface of the stirring pin of the rotary tool used for friction stir is inclined so as to be tapered.
A mounting step of forming a butt portion by superimposing the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body by mounting the sealing body on the jacket body.
In a state where only the stirring pin of the rotating tool is inserted into the side surface of the jacket body and the outer peripheral surface of the stirring pin is slightly in contact with the back surface of the sealing body, the jacket is more than the butt portion. Includes a main joining step of frictionally agitating the butt portion by making a round around the side surface of the jacket body at a predetermined depth along a set movement route set on the body side.
In the main joining step, an end position is set on the set movement route, and after friction stir welding with respect to the butt portion, the stirring pin is gradually raised while moving the rotation tool to the end position to reach the end position. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, which comprises detaching the rotating tool from the jacket body.
前記本接合工程において前記攪拌ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記終了位置まで移動させることを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の液冷ジャケットの製造方法。 In the main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding of the butt portion.
The liquid cooling according to claim 10 or 11, wherein when the stirring pin is detached in the main joining step, the stirring pin is moved to the end position while gradually increasing the rotation speed from the predetermined rotation speed. How to make a jacket.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP2019030894A JP2020131263A (en) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | Liquid-cooled jacket manufacturing method |
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2019030894A JP2020131263A (en) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | Liquid-cooled jacket manufacturing method |
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JP2020131263A true JP2020131263A (en) | 2020-08-31 |
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JP2019030894A Pending JP2020131263A (en) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | Liquid-cooled jacket manufacturing method |
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JP (1) | JP2020131263A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023079891A1 (en) | 2021-11-05 | 2023-05-11 | 日本軽金属株式会社 | Method for manufacturing joined body |
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2019
- 2019-02-22 JP JP2019030894A patent/JP2020131263A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023079891A1 (en) | 2021-11-05 | 2023-05-11 | 日本軽金属株式会社 | Method for manufacturing joined body |
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