JP2020175395A - Manufacturing method for liquid-cooled jacket - 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22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F40の攪拌ピンF42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F40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22のように摩擦攪拌接合を行うと、先端側ピンF3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F40の攪拌ピンF42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、図22に示すように、攪拌ピンF42を突合せ部J10に挿入する際、所定の深さとなるまで鉛直方向に攪拌ピンF42を押入するため、摩擦攪拌の開始位置における摩擦熱が過大となる。これにより、当該開始位置において、ジャケット本体101側の金属が封止体102側に混入しやすくなり、接合不良の一因となるという問題がある。
Further, as shown in FIG. 22, when the stirring pin F42 is inserted into the butt portion J10, the stirring pin F42 is pushed in in the vertical direction until it reaches a predetermined depth, so that the frictional heat at the start position of frictional stirring becomes excessive. .. As a result, at the start 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 such a viewpoint, 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段差部が形成されており、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、前記封止体の板厚を、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を突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の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を前記封止体に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記段差側面にわずかに接触させつつ、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た状態で、前記封止体の外周側面よりも内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廻りに一周させて前記第一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、回転する前記先端側ピンを前記設定移動ルートよりもさらに内側に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸を前記設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ前記所定の深さとなるまで前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする。 In order to solve 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. It is a method of manufacturing a liquid-cooled jacket in which the sealing body is joined by frictional stirring. 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 rotation tool used for friction stirring 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, and a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin, and the step bottom surface and the step bottom surface are formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion. A peripheral wall stepped portion having a stepped side surface rising from the opening toward the opening is formed, and the plate thickness of the sealing body is formed so as to be larger than the height dimension of the stepped side surface of the peripheral wall stepped portion. By placing the sealing body on the jacket body, the stepped side surface of the peripheral wall step portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form the first abutting portion, and the peripheral wall is formed. A mounting step of superimposing the step bottom surface of the step portion and the back surface of the sealing body to form a second butt portion, and inserting the tip side pin of the rotating tool into the sealing body to form the tip. The outer peripheral side surface of the sealing body is in a state where the outer peripheral surface of the side pin is slightly in contact with the step side surface of the peripheral wall step portion and the outer peripheral surface of the base end side pin is in contact with the surface of the sealing body. In the main joining step, the main joining step includes a main joining step of rubbing and stirring the first butt portion by rotating around the sealing body at a predetermined depth along a set movement route set inside. After inserting the rotating tip side pin into the set start position further inside the set movement route, the rotation center axis of the rotation tool is moved to a position overlapping the set movement route to the predetermined depth. It is characterized in that the tip side pin is gradually pushed in until it becomes.
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段差部が形成されており、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、前記封止体の板厚を、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を突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の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を前記封止体に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記段差側面にわずかに接触させつつ、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た状態で、前記封止体の外周側面よりも内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廻りに一周させて前記第一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設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ前記所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入することを特徴とする。 Further, the present invention is 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 A grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, 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 the taper of the tip end side pin. It is larger than the angle, and a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin, and the step bottom surface and the step bottom surface toward the opening are formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion. A preparatory step of forming a peripheral wall stepped portion having a stepped side surface that rises up, and forming the plate thickness of the sealing body so as to be larger than the height dimension of the stepped side surface of the peripheral wall stepped portion. By placing the sealing body on the jacket body, the step 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 step bottom surface of the peripheral wall step portion is formed. A mounting step of superimposing the back surface of the sealing body to form a second butt portion, and inserting the tip side pin of the rotating tool into the sealing body to form an outer peripheral surface of the tip side pin. It is set inside the outer peripheral side surface of the sealing body in a state where the outer peripheral surface of the base end side pin is in contact with the surface of the sealing body while slightly contacting the step side surface of the peripheral wall step portion. Including the main joining step of frictionally agitating the first abutting portion by making a circle around the sealing body at a predetermined depth along the set movement route, the set movement route is included in the main joining step. The tip side pin is inserted from a set start position, and the tip side pin is gradually pushed in while moving in the traveling direction until the predetermined depth is reached.
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第一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、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、攪拌ピンの外周面をジャケット本体の段差側面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、第一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、回転ツールを設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ所定の深さとなるまで攪拌ピンを徐々に押入することにより、設定移動ルート上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。 According to such a manufacturing method, the second aluminum alloy mainly on the sealing body side of the first butt portion is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the sealing body and the stirring pin, and the first butt portion is sealed with the step side surface. It can be joined to the outer peripheral side surface of the body. Further, since the outer peripheral surface of the stirring pin is kept slightly in contact with the stepped side surface of the jacket body, it is possible to minimize the mixing of the first aluminum alloy from the jacket body to the sealing body. As a result, in the first butt portion, the second aluminum alloy on the sealing body side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed. Further, by moving the rotation tool to a position overlapping the set movement route and gradually pushing the stirring pin until it reaches a predetermined depth, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on the set movement route.
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段差部が形成されており、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、前記封止体の板厚を、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を突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の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を前記封止体に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記段差側面にわずかに接触させつつ、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た状態で、前記封止体の外周側面よりも内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廻りに一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程では、前記第一突合せ部に第一領域及び第二領域を設定し、前記第二領域に係る前記ジャケット本体及び封止体をクランプした後に、前記第一領域を摩擦攪拌する第一本接合工程と、前記第一領域に係る前記ジャケット本体及び封止体をクランプした後に、前記第二領域を摩擦攪拌する第二本接合工程と、を行い、前記第一本接合工程及び前記第二本接合工程において、回転する前記先端側ピンを前記設定移動ルートよりもさらに内側に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸を前記設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ前記所定の深さとなるまで前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする。 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 to be joined by frictional stirring. 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 The rotary tool used for friction stirring, which is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, includes a base end side pin and a tip end side pin, and the taper angle of the base end side pin is the taper of the tip end side pin. It is larger than the angle, and a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin, and the step bottom surface and the step bottom surface toward the opening are formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion. A preparatory step of forming a peripheral wall stepped portion having a stepped side surface that rises up, and forming the plate thickness of the sealing body so as to be larger than the height dimension of the stepped side surface of the peripheral wall stepped portion. By placing the sealing body on the jacket body, the step side surface of the peripheral wall step portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form the first abutting portion, and the step bottom surface of the peripheral wall step portion is formed. A mounting step of superimposing the back surface of the sealing body to form a second butt portion, and inserting the tip side pin of the rotating tool into the sealing body to form an outer peripheral surface of the tip side pin. It is set inside the outer peripheral side surface of the sealing body in a state where the outer peripheral surface of the base end side pin is in contact with the surface of the sealing body while slightly contacting the stepped side surface of the peripheral wall step portion. In the main joining step, the first butt portion includes a main joining step of circling around the sealing body at a predetermined depth along a set movement route and frictionally stirring the first butt portion. In the first joining step of setting the first region and the second region, clamping the jacket body and the sealing body related to the second region, and then rubbing and stirring the first region, and the first region. After clamping the jacket body and the sealing body, a second joining step of rubbing and stirring the second region is performed, and the tip that rotates in the first joining step and the second joining step. After inserting the side pin into the start position set further inside the set movement route, the tip of the rotation tool is moved to a position overlapping the set movement route until it reaches the predetermined depth. Gradually push the side pin It is characterized by entering.
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段差部が形成されており、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、前記封止体の板厚を、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を突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の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を前記封止体に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記段差側面にわずかに接触させつつ、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た状態で、前記封止体の外周側面よりも内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廻りに一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程では、前記第一突合せ部に第一領域及び第二領域を設定し、前記第二領域に係る前記ジャケット本体及び封止体をクランプした後に、前記第一領域を摩擦攪拌する第一本接合工程と、前記第一領域に係る前記ジャケット本体及び封止体をクランプした後に、前記第二領域を摩擦攪拌する第二本接合工程と、を行い、前記第一本接合工程及び前記第二本接合工程において、前記設定移動ルート上に設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ前記所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入することを特徴とする。 Further, the present invention is composed of a jacket main 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 main body, and the jacket main body and the sealing body. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket that is joined by frictional stirring. 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 The rotation tool used for friction stirring, which is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, includes a base end side pin and a tip end side pin, and the taper angle of the base end side pin is the taper of the tip end side pin. It is larger than the angle, and a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin, and the step bottom surface and the step bottom surface toward the opening are formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion. A preparatory step of forming a peripheral wall stepped portion having a stepped side surface that rises up, and forming the plate thickness of the sealing body so as to be larger than the height dimension of the stepped side surface of the peripheral wall stepped portion. By placing the sealing body on the jacket body, the step side surface of the peripheral wall step portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form the first abutting portion, and the step bottom surface of the peripheral wall step portion is formed. A mounting step of superimposing the back surface of the sealing body to form a second butt portion, and inserting the tip side pin of the rotating tool into the sealing body to form an outer peripheral surface of the tip side pin. It is set inside the outer peripheral side surface of the sealing body in a state where the outer peripheral surface of the base end side pin is in contact with the surface of the sealing body while slightly contacting the step side surface of the peripheral wall step portion. In the main joining step, the first butt portion includes a main joining step of circling around the sealing body at a predetermined depth along a set movement route and frictionally stirring the first butt portion. In the first joining step of setting the first region and the second region, clamping the jacket body and the sealing body related to the second region, and then rubbing and stirring the first region, and the first region. After clamping the jacket body and the sealing body, a second joining step of rubbing and stirring the second region is performed, and in the first joining step and the second joining step, the set movement route is performed. The tip side pin is inserted from the start position set above, and the tip side pin is gradually pushed in while moving in the traveling direction until the predetermined depth is reached.
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第一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、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、攪拌ピンの外周面をジャケット本体の段差側面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、第一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、回転ツールを設定移動ルート上で移動させつつ所定の深さとなるまで攪拌ピンを徐々に押入することにより、設定移動ルート上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。また、本接合工程においてジャケット本体及び封止体のクランプする位置及び摩擦攪拌する位置をそれぞれ分けて行うことにより、効率良く摩擦攪拌作業を行うことができる。 According to such a manufacturing method, the second aluminum alloy mainly on the sealing body side of the first butt portion is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the sealing body and the stirring pin, and the first butt portion is sealed with the step side surface. It can be joined to the outer peripheral side surface of the body. Further, since the outer peripheral surface of the stirring pin is kept slightly in contact with the stepped side surface of the jacket body, it is possible to minimize the mixing of the first aluminum alloy from the jacket body to the sealing body. As a result, in the first butt portion, the second aluminum alloy on the sealing body side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed. Further, by gradually pushing the stirring pin until it reaches a predetermined depth while moving the rotation tool on the set movement route, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on the set movement route. Further, by separately performing the clamping position and the friction stir welding position of the jacket body and the sealing body in this joining step, the friction stir welding operation can be efficiently performed.
また、前記本接合工程の前記所定の深さは、前記先端側ピンが前記周壁段差部の前記段差底面にわずかに接触する位置に設定することが好ましい。 Further, it is preferable that the predetermined depth of the main joining step is set at a position where the tip end side pin slightly contacts the step bottom surface of the peripheral wall step portion.
かかる製造方法によれば、封止体への第一アルミニウム合金の混入を極力防ぎつつ、第二突合せ部の接合強度を高めることができる。 According to such a manufacturing method, it is possible to increase the joint strength of the second butt portion while preventing the first aluminum alloy from being mixed into the sealed body as much as possible.
また、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、前記本接合工程において前記先端側ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記先端側ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記設定移動ルートまで移動させることが好ましい。 Further, in the main joining step, the rotation tool is rotated at a predetermined rotation speed to perform frictional stirring, and when the tip end side pin is inserted in the main joining step, the rotation speed is higher than the predetermined rotation speed. It is preferable to insert the pin on the tip side in a rotated state and move it to the set movement route while gradually reducing 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、前記準備工程では、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外側に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ことが好ましい。 Further, in the preparatory step, 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. Is preferable.
かかる製造方法によれば、回転ツールと段差側面とが過剰に接触するのを避けつつ、確実に接合することができる。 According to such a manufacturing method, the rotating tool and the side surface of the step can be reliably joined while avoiding excessive contact.
また、前記準備工程では、前記ジャケット本体をダイキャストで形成するとともに少なくとも前記封止体が表面側に凸となるように形成することが好ましい。 Further, in the preparatory step, it is preferable that the jacket body is die-cast and at least the sealed body is formed so as to be convex toward the surface side.
かかる製造方法によれば、予め凸としておくことで摩擦熱に起因する熱収縮を利用して液冷ジャケットを平坦にすることができる。 According to such a manufacturing method, the liquid-cooled jacket can be flattened by utilizing the heat shrinkage caused by the frictional heat by making it convex in advance.
また、前記本接合工程に先だって前記第一突合せ部を仮接合する仮接合工程をさらに含むことが好ましい。 Further, it is preferable to further include a temporary joining step of temporarily joining the first butt portion prior to the main joining step.
かかる製造方法によれば、本接合工程における第一突合せ部の目開きを防ぐことができる。 According to such a manufacturing method, it is possible to prevent the opening of the first butt portion in the main joining step.
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.
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、本実施形態に係る接合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。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. First, the rotation tool used in the joining method according to the present embodiment will be described. The rotary tool is a tool used for friction stir welding. As shown in FIG. 1, the rotary tool F is made of, for example, tool steel, and is mainly composed of a base shaft portion F1, a 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.
基端側ピンF2は、基軸部F1に連続し、先端に向けて先細りになっている。基端側ピンF2は、円錐台形状を呈する。基端側ピンF2のテーパー角度Aは適宜設定すればよいが、例えば、135〜160°になっている。テーパー角度Aが135°未満であるか、又は、160°を超えると摩擦攪拌後の接合表面粗さが大きくなる。テーパー角度Aは、後記する先端側ピンF3のテーパー角度Bよりも大きくなっている。図2に示すように、基端側ピンF2の外周面には、階段状のピン段差部F21が高さ方向の全体に亘って形成されている。ピン段差部F21は、右回り又は左回りで螺旋状に形成されている。つまり、ピン段差部F21は、平面視して螺旋状であり、側面視すると階段状になっている。本第一実施形態では、回転ツールFを右回転させるため、ピン段差部F21は基端側から先端側に向けて左回りに設定している。 The base end 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, and is, for example, 135 to 160 °. If the taper angle A is less than 135 ° or exceeds 160 °, the joint surface roughness after friction stir welding becomes large. The taper angle A is larger than the taper angle B of the tip side pin F3 described later. As shown in FIG. 2, 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. That is, the pin step portion F21 has a spiral shape when viewed in a plane and a step shape when viewed from a side surface. In the first embodiment, in order to rotate the rotation tool F clockwise, the pin step portion F21 is set counterclockwise from the base end side to the tip end side.
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。 When the rotation tool F is rotated counterclockwise, it is preferable to set the pin step portion F21 clockwise from the base end side to the tip end side. As a result, the plastic fluid material is guided to the tip side by the pin step portion F21, so that the metal overflowing to the outside of the metal member to be joined can be reduced. 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.
段差側面F21bの高さY1は適宜設定すればよいが、例えば、0.1〜0.4mmで設定されている。高さY1が0.1mm未満であると接合表面粗さが大きくなる。一方、高さY1が0.4mmを超えると接合表面粗さが大きくなる傾向があるとともに、有効段差部数(被接合金属部材と接触しているピン段差部F21の数)も減少する。 The height Y1 of the 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.
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、ツールの回転中心軸から外周方向に向かって水平面に対して−5°〜15°内の範囲で傾斜していてもよい(マイナスは水平面に対して下方、プラスは水平面に対して上方)。距離X1、段差側面F21bの高さY1、段差角度C及び水平面に対する段差底面F21aの角度は、摩擦攪拌を行う際に、塑性流動材がピン段差部F21の内部に滞留して付着することなく外部に抜けるとともに、段差底面F21aで塑性流動材を押えて接合表面粗さを小さくすることができるように適宜設定する。 The step angle C 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 center 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). Above). 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 material does not stay inside the pin step portion F21 and adhere to the outside during friction stir welding. It is appropriately set so that the joint surface roughness can be reduced by pressing the plastic fluid material with the step bottom surface F21a.
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の先端は回転中心軸に対して垂直な平坦面F4になっている。先端側ピンF3のテーパー角度Bは、基端側ピンF2のテーパー角度Aよりも小さくなっている。図2に示すように、先端側ピンF3の外周面には、螺旋溝F31が刻設されている。螺旋溝F31は、右回り、左回りのどちらでもよいが、本第一実施形態では回転ツールFを右回転させるため、基端側から先端側に向けて左回りに刻設されている。 As shown in FIG. 1, the distal 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 center 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. As shown in FIG. 2, 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.
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。 When the rotation tool F is rotated counterclockwise, it is preferable to set the spiral groove F31 clockwise from the base end side to the tip end side. As a result, the plastic fluid material is guided to the tip side by the spiral groove F31, so that the metal overflowing to the outside of the metal member to be joined can be reduced. The spiral groove F31 is composed of a spiral bottom surface F31a and a spiral side surface F31b. The distance (horizontal distance) between the 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.
回転ツールFは、適宜設計変更が可能である。図3は、本発明の回転ツールの第一変形例を示す側面図である。図3に示すように、第一変形例に係る回転ツールFAでは、ピン段差部F21の段差底面F21aと段差側面F21bとのなす段差角度Cが85°になっている。段差底面F21aは、水平面と平行である。このように、段差底面F21aは水平面と平行であるとともに、段差角度Cは、摩擦攪拌中にピン段差部F21内に塑性流動材が滞留して付着することなく外部に抜ける範囲で鋭角としてもよい。 The design of the rotation tool F can be changed as appropriate. FIG. 3 is a side view showing a first modification of the rotation tool of the present invention. As shown in FIG. 3, in the rotation tool FA according to the first modification, 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. As described above, 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. ..
図4は、本発明の回転ツールの第二変形例を示す側面図である。図4に示すように、第二変形例に係る回転ツールFBでは、ピン段差部F21の段差角度Cが115°になっている。段差底面F21aは水平面と平行になっている。このように、段差底面F21aは水平面と平行であるとともに、ピン段差部F21として機能する範囲で段差角度Cが鈍角となってもよい。 FIG. 4 is a side view showing a second modification of the rotation tool of the present invention. As shown in FIG. 4, in the rotation tool FB according to the second modification, the step angle C of the pin step portion F21 is 115 °. The step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane. As described above, the step bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane, and the step angle C may be an obtuse angle within the range of functioning as the pin step portion F21.
図5は、本発明の回転ツールの第三変形例を示す側面図である。図5に示すように、第三変形例に係る回転ツールFCでは、段差底面F21aがツールの回転中心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がツールの回転中心軸から外周方向に向かって水平面よりも上方に傾斜するように形成されていてもよい。上記の回転ツールの第一〜第三変形例によっても、下記の実施形態と同等の効果を奏することができる。 FIG. 5 is a side view showing a third modification of the rotation tool of the present invention. As shown in FIG. 5, in the rotation tool FC according to the third modification, the step bottom surface F21a is inclined 10 ° upward with respect to the horizontal plane from the rotation center axis of the tool toward the outer peripheral direction. The step side surface F21b is parallel to the vertical surface. In this way, the step bottom surface F21a may be formed so as to incline upward from the horizontal plane from the rotation center 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 described above.
[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6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]
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. As shown in FIG. 6, 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、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。底部10及び周壁部11で凹部13が形成されている。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から斜めに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の傾斜角度βは、適宜設定すればよいが、例えば、本実施形態では図11に示す回転ツールFの先端側ピンF3の傾斜角度αと同一になっている。
The
なお、段差側面12bは、段差底面12aに対して垂直でもよい。また、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部材である。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。載置工程によって、封止体3の外周側面3cと周壁段差部12の段差側面12bとが突き合わされて第一突合せ部J1が形成される。段差側面12bは外側に傾斜しているため、第一突合せ部J1には断面V字状の隙間が形成される。第一突合せ部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。また、周壁段差部12の段差底面12aと、封止体3の裏面3bとが突き合わされて第二突合せ部J2が形成される。封止体3の板厚は、適宜設定すればよいが、本実施形態では段差側面12bの高さ寸法よりも大きくなっている。
As shown in FIG. 7, the mounting step is a step of mounting the sealing
図8に示すように、第一突合せ部J1のうち封止体3上に設定された中間線X10よりも一方側(図8では上側)の領域を第一領域R1とする。また、第一突合せ部J1のうち中間線X10よりも他方側(図8では下側)の領域を第二領域R2とする。中間線X10は封止体3の長手方向の中間の位置の線分である。
As shown in FIG. 8, the region of the first butt portion J1 on one side (upper side in FIG. 8) of the intermediate line X10 set on the sealing
図9に示すように、ジャケット本体2に封止体3を載置したら、3つのクランプK1で第二領域R2(図8参照)に係るジャケット本体2及び封止体3を移動不能にクランプする。また、第一突合せ部J1よりも内側に「設定移動ルートL1」(一点鎖線)を設定する。設定移動ルートL1は、後記する本接合工程において、第一突合せ部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。後記するように、本実施形態では先端側ピンF3を段差側面12bにわずかに接触させるため、設定移動ルートL1は、外周側面3cよりも内側において、平面視矩形状に設定する。
As shown in FIG. 9, when the sealing
本接合工程は、図10A及び図11に示すように、回転ツールFを用いて第一突合せ部J1を摩擦攪拌接合する工程である。本実施形態では、第一突合せ部J1のうち第一領域R1(図8参照)を接合する第一本接合工程と、第一突合せ部J1のうち第二領域R2(図8参照)を接合する第二本接合工程と、をそれぞれ行う。 As shown in FIGS. 10A and 11, this joining step is a step of friction stir welding the first butt portion J1 using the rotary tool F. In the present embodiment, the first main joining step of joining the first region R1 (see FIG. 8) of the first butt portion J1 and the second region R2 (see FIG. 8) of the first butt portion J1 are joined. The second main joining process is performed respectively.
図10Aに示すように、第一本接合工程では、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から中間点S2までの本区間と、中間点S2から終了位置EP1までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。中間点S1,S2は、中間線X10と設定移動ルートL1とが交差する位置に設定されている。開始位置SP1は、封止体3の表面3aにおいて、設定移動ルートL1よりも内側の位置に設定されている。本実施形態では、開始位置SP1と中間点S1とを結ぶ線分と、第一領域R1(図8参照)における設定移動ルート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. 10A, in the first main joining step, the intrusion section from the start position SP1 to the intermediate point S1, the main section from the intermediate point S1 to the intermediate point S2 on the set movement route L1, and the intermediate point S2. The three sections of the detachment section up to the end position EP1 are continuously frictionally agitated. The intermediate points S1 and S2 are set at positions where the intermediate line X10 and the set movement route L1 intersect. The start position SP1 is set at a position inside the set movement route L1 on the
第一本接合工程の押入区間では、図10A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、右回転させた先端側ピンF3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10Bに示すように、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンF3を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールFを一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 first main joining step, as shown in FIG. 10A, friction stir welding is performed from the start position SP1 to the intermediate point S1. In the closet section, the tip side pin F3 rotated clockwise is inserted into the start position SP1 and moved to the intermediate point S1. At this time, as shown in FIG. 10B, the tip side pin F3 is gradually pushed in so as to reach a preset "predetermined depth" by at least reaching the intermediate point S1. That is, the rotation tool F is gradually lowered while being moved to the set movement route L1 without staying in one place.
中間点S1に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。図10A及び図11に示すように、本区間では、先端側ピンF3の回転中心軸Zと設定移動ルートL1とが重なるように回転ツールFを移動させる。本区間では、先端側ピンF3の「所定の深さ」を、先端側ピンF3の平坦面F4が段差底面12aにわずかに接触する程度に設定する。なお、先端側ピンF3の「所定の深さ」は、適宜設定すればよく、例えば、先端側ピンF3が段差底面12aに達しない位置に設定してもよい。
When the intermediate point S1 is reached, the process proceeds to friction stir welding in this section as it is. As shown in FIGS. 10A and 11, in this section, the rotation tool F is moved so that the rotation center axis Z of the tip end side pin F3 and the set movement route L1 overlap. In this section, the "predetermined depth" of the tip side pin F3 is set so that the flat surface F4 of the tip side pin F3 slightly contacts the step
第一本接合工程の本区間では、図11に示すように、段差側面12bに先端側ピンF3の外周面がわずかに接触するように設定移動ルートL1を設定している。また、第一本接合工程の本区間では、回転ツールFの基端側ピンF2の外周面が封止体3の表面3aに接触するように挿入深さを設定する。ここで、段差側面12bに対する先端側ピンF3の外周面の接触代をオフセット量Nとする。本実施形態のように、先端側ピンF3の平坦面F4を周壁段差部12の段差底面12aよりも深く挿入し、かつ、先端側ピンF3の外周面を段差側面12bに接触させる場合は、オフセット量Nを、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。
In this section of the first main joining step, as shown in FIG. 11, the set movement route L1 is set so that the outer peripheral surface of the tip side pin F3 slightly contacts the
先端側ピンF3の外周面と段差側面12bとが接触しないように設定すると、第一突合せ部J1の接合強度が低くなる。また、先端側ピンF3の外周面と段差側面12bとのオフセット量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 tip side pin F3 is set so as not to come into contact with the
図12Aに示すように、先端側ピンF3が中間点S2に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、図12B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先端側ピンF3を徐々に上方に移動させて、終了位置EP1で封止体3から先端側ピンF3を離脱させる。つまり、回転ツールFを一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き抜いていく(上昇させていく)。終了位置EP1は、終了位置EP1と中間点S2とが結ぶ線分と第一領域R1(図8参照)における設定移動ルート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. 12A, when the tip side pin F3 reaches the intermediate point S2, the process shifts to the detachment section as it is. In the detachment section, as shown in FIG. 12B, the tip side pin F3 is gradually moved upward from the intermediate point S2 to the end position EP1, and the tip side pin F3 is gradually moved upward from the sealing
第一本接合工程が終了したら、クランプK1を一旦解除し、図13に示すように、第一領域R1(図8参照)に係るジャケット本体2及び封止体3を3つのクランプK1で移動不能にクランプする。
When the first main joining step is completed, the clamp K1 is temporarily released, and as shown in FIG. 13, the
第二本接合工程は、第二領域R2(図8参照)の第一突合せ部J1に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。図13に示すように、第二本接合工程では、開始位置SP2から中間点S2までの押入区間と、設定移動ルートL1上の中間点S2から中間点S1までの本区間と、中間点S1から終了位置EP2までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。開始位置SP2は、封止体3の表面3aにおいて、設定移動ルートL1よりも内側の位置に設定されている。本実施形態では、開始位置SP2と中間点S2とを結ぶ線分と、第二領域R2(図8参照)における設定移動ルートL1とのなす角度が鈍角となる位置に設定している。
The second main joining step is a step of performing friction stir welding with respect to the first butt portion J1 of the second region R2 (see FIG. 8). As shown in FIG. 13, in the second main joining step, the intrusion section from the start position SP2 to the intermediate point S2, the main section from the intermediate point S2 to the intermediate point S1 on the set movement route L1, and the intermediate point S1 to The three sections of the detachment section up to the end position EP2 are continuously frictionally agitated. The start position SP2 is set at a position inside the set movement route L1 on the
第二本接合工程の押入区間では、図13に示すように、開始位置SP2から中間点S2までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、右回転させた先端側ピンF3を開始位置SP2に挿入し、中間点S2まで移動させる。この際、少なくとも中間点S2に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンF3を徐々に押し入れていく。 In the closet section of the second main joining step, as shown in FIG. 13, friction stir welding is performed from the start position SP2 to the intermediate point S2. In the closet section, the tip side pin F3 rotated clockwise is inserted into the start position SP2 and moved to the intermediate point S2. At this time, the tip side pin F3 is gradually pushed in so as to reach a preset "predetermined depth" by at least reaching the intermediate point S2.
中間点S2に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。図13に示すように、本区間では、先端側ピンF3の回転中心軸Zと設定移動ルートL1とが重なるように回転ツールFを移動させる。第二本接合工程の本区間では、第一本接合工程の本区間と同じ要領で摩擦攪拌を行う。 When the intermediate point S2 is reached, the process proceeds to friction stir welding in this section as it is. As shown in FIG. 13, in this section, the rotation tool F is moved so that the rotation center axis Z of the tip side pin F3 and the set movement route L1 overlap. In this section of the second main joining process, friction stir welding is performed in the same manner as in this section of the first main joining process.
先端側ピンF3が中間点S1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S1から終了位置EP2に向かうまでの間に先端側ピンF3を封止体3から徐々に引き抜いて(上昇させて)、終了位置EP2で封止体3から先端側ピンF3を離脱させる。終了位置EP2は、終了位置EP2と中間点S1とが結ぶ線分と第二領域R2(図8参照)における設定移動ルート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W2が形成される。
When the tip side pin F3 reaches the intermediate point S1, the process shifts to the detachment section as it is. In the detachment section, the tip side pin F3 is gradually pulled out (raised) 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側の第二アルミニウム合金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、先端側ピンF3の外周面をジャケット本体2の段差側面12b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、第一突合せ部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、先端側ピンF3の回転中心軸Zに対して一方側と他方側で、先端側ピンF3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。また、封止体3の板厚を大きくすることにより、接合部の金属不足を防止することができる。
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、本実施形態では、本接合工程において、基端側ピンF2の外周面と封止体3とを接触させ、塑性流動材を押さえながら摩擦攪拌を行うため、バリの発生を抑制することができる。また、基端側ピンF2の外周面で塑性流動材を押えることができるため、接合表面(封止体3の表面3a)に形成される段差凹溝を小さくすることができるとともに、段差凹溝の脇に形成される膨出部を無くすか若しくは小さくすることができる。また、基端側ピンF2の階段状のピン段差部F21は浅く、かつ、出口が広いため、塑性流動材を段差底面F21aで押えつつ塑性流動材がピン段差部F21の外部に抜けやすくなっている。そのため、基端側ピンF2で塑性流動材を押えても基端側ピンF2の外周面に塑性流動材が付着し難い。よって、接合表面粗さを小さくすることができるとともに、接合品質を好適に安定させることができる。
Further, in the present embodiment, in the main joining step, the outer peripheral surface of the base end side pin F2 is brought into contact with the sealing
また、第一本接合工程及び第二本接合工程の押入区間では、開始位置SP1,SP2から設定移動ルートL1と重複する位置まで回転ツールFを移動させつつ所定の深さとなるまで先端側ピンF3を徐々に押入することにより、設定移動ルートL1上で回転ツールF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、第一本接合工程及び第二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,EP2まで回転ツールFを移動させつつ所定の深さから先端側ピンF3を徐々に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 first main joining step and the second main joining step, the tip side pin F3 is moved to a predetermined depth while moving the rotation tool F from the start positions SP1 and SP2 to the position overlapping with the set movement route L1. By gradually pushing in, it is possible to prevent the rotation tool F from stopping on the set movement route L1 and causing the frictional heat to become excessive.
Similarly, in the detachment section of the first main joining step and the second main joining step, the tip side pin F3 is gradually raised from a predetermined depth while moving the rotation tool F from the set movement route L1 to the end positions EP1 and EP2. It is possible to prevent the rotation tool F from stopping on the set movement route L1 and causing the frictional heat to become 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、先端側ピンF3を段差側面12b及び段差底面12aの両方にわずかに接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、第一突合せ部J1及び第二突合せ部J2を確実に接合することができる。また、段差側面12bと先端側ピンF3とをわずかに接触させるとともに、段差底面12aと先端側ピンF3とを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防ぐことができる。
Further, by performing friction stir welding with the tip side pin F3 slightly in contact with both the
また、本接合工程において、開始位置SP1,SP2の位置は適宜設定すればよいが、開始位置SP1,SP2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に移行する。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。また、終了位置EP1,EP2においても、開始位置SP1,PS2と同じ要領で設定することで、本区間から離脱区間にスムーズに回転ツールFを移動させることができる。 Further, in the main joining step, the positions of the start positions SP1 and SP2 may be appropriately set, but by setting the angle formed by the start positions SP1 and SP2 and the set movement route L1 to be obtuse, the intermediate point S1 , S2 smoothly shifts to this section without slowing down 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. Further, by setting the end positions EP1 and EP2 in the same manner as the start positions SP1 and PS2, the rotation tool F can be smoothly moved from this section to the departure section.
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、第一突合せ部J1の周囲における先端側ピンF3による攪拌作用が高まり、第一突合せ部J1における温度上昇が期待でき、第一突合せ部J1において段差側面12bと封止体3の外周側面3cとをより確実に接合することができる。
Further, in the main joining step 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、本実施形態のように、本接合工程の設定移動ルートL1が閉ルートとなっている場合、本接合工程を行う際に回転ツールFとクランプK1とが干渉してしまい、作業が煩雑になるという問題がある。しかし、本実施形態によれば、第一本接合工程、第二本接合工程でクランプする位置と摩擦攪拌接合する位置を分けて行うことで、効率良く摩擦攪拌作業を行うことができる。 Further, when the set movement route L1 of the main joining process is a closed route as in the present embodiment, the rotation tool F and the clamp K1 interfere with each other when the main joining process is performed, which complicates the work. There is a problem of becoming. However, according to the present embodiment, the friction stir welding operation can be efficiently performed by separately performing the clamp position and the friction stir welding position in the first main joining step and the second main joining step.
また、本接合工程においては、第一本接合工程及び第二本接合工程で第一突合せ部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、例えば、第二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EP2に向かうように離脱工程を行ってもよい。つまり、第一本接合工程によって形成された塑性化領域W1及び第二本接合工程によって形成された塑性化領域W2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 the main joining step, since the entire circumference of the first butt portion J1 can be friction-stir welded in the first main joining step and the second main joining step, the airtightness and watertightness of the liquid-cooled jacket can be improved. Further, for example, at the end portion of the second main joining step, the detaching step may be performed so that the rotation tool F completely passes through the intermediate point S1 and then heads toward the end position EP2. That is, the airtightness and watertightness are further enhanced by overlapping the ends of the plasticized region W1 formed by the first main joining step and the plasticized region W2 formed by the second main joining step. Can be done.
また、先端側ピンF3の傾斜角度αと段差側面12bの傾斜角度βとを同一(平行)に設定することにより、段差側面12bの高さ方向の全体に亘って均一に先端側ピンF3を接触させることができる。これにより、バランス良く摩擦攪拌接合を行うことができる。
Further, by setting the inclination angle α of the tip side pin F3 and the inclination angle β of the
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。第一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、中間点S1〜S2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 indentation section of the first 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 between the intermediate points S1 to S2 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、中間点S1〜S2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数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、押入区間又は離脱区間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。押入区間又は離脱区間に当該回転ツールFの回転速度を可変させてもよいことは、第二本接合工程でも他実施形態でも同様である。
Further, assuming that the rotation speed of the rotation tool F between the intermediate points S1 and S2 is V2 and the rotation speed of the rotation tool F at the end position EP1 is V3 in the detachment section of the first main joining step, V3> V2. May be. 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14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の位置が第一実施形態と相違する。開始位置SP2及び終了位置EP2についても同様である。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. In the second embodiment, as shown in FIG. 14, the positions of the start position SP1 and the end position EP1 in the main joining step are different from those of the first embodiment. The same applies to the start position SP2 and the end position EP2. 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, 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.
本接合工程では、第一突合せ部J1のうち第一領域R1(図8参照)に対して摩擦攪拌接合を行う第一本接合工程と、第二領域R2(図8参照)に対して第二本接合工程とを行う。図14に示すように、本実施形態の第一本接合工程では、開始位置SP1を設定移動ルートL1上のうち中間点S1よりも第二領域R2(図8参照)側に設定する。また、本実施形態の第二本接合工程では、終了位置EP1を設定移動ルートL1上のうち中間点S2よりも第二領域R2(図8参照)側に設定する。 In this joining step, the first main joining step of friction stir welding with respect to the first region R1 (see FIG. 8) of the first butt portion J1 and the second with respect to the second region R2 (see FIG. 8). This joining step is performed. As shown in FIG. 14, in the first main joining step of the present embodiment, the start position SP1 is set on the second region R2 (see FIG. 8) side of the intermediate point S1 on the set movement route L1. Further, in the second joining step of the present embodiment, the end position EP1 is set on the second region R2 (see FIG. 8) side of the intermediate point S2 on the set movement route L1.
第一本接合工程では、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から中間点S2までの本区間と、中間点S2から終了位置EP1までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。中間点S1,S2は、中間線X10と設定移動ルートL1とが交差する位置に設定されている。 In the first main joining step, the intrusion section from the start position SP1 to the intermediate point S1, the main section from the intermediate point S1 to the intermediate point S2 on the set movement route L1, and the departure section from the intermediate point S2 to the end position EP1. The three sections of are continuously rubbed and agitated. The intermediate points S1 and S2 are set at positions where the intermediate line X10 and the set movement route L1 intersect.
第一本接合工程の押入区間では、図14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、右回転させた先端側ピンF3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」に達するように先端側ピンF3を徐々に押し入れていく。 In the closet section of the first main joining step, as shown in FIG. 14, friction stir welding is performed from the start position SP1 to the intermediate point S1. In the closet section, the tip side pin F3 rotated clockwise is inserted into the start position SP1 and moved to the intermediate point S1. At this time, the tip side pin F3 is gradually pushed in so as to reach a preset "predetermined depth" by at least reaching the intermediate point S1.
中間点S1に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。図14及び図15に示すように、本区間では、先端側ピンF3の回転中心軸Zと設定移動ルートL1とが重なるように回転ツールFを移動させる。先端側ピンF3と段差側面12bとのオフセット量、先端側ピンF3の挿入深さは第一実施形態と同一である。
When the intermediate point S1 is reached, the process proceeds to friction stir welding in this section as it is. As shown in FIGS. 14 and 15, in this section, the rotation tool F is moved so that the rotation center axis Z of the tip side pin F3 and the set movement route L1 overlap. The offset amount between the tip side pin F3 and the
先端側ピンF3が中間点S2に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、中間点S2から終了位置EP1に向かうまでの間に先端側ピンF3を封止体3から徐々に引き抜いて(上昇させて)、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から先端側ピンF3を離脱させる。
When the tip side pin F3 reaches the intermediate point S2, the process shifts to the detachment section as it is. In the detachment section, the tip side pin F3 is gradually pulled out (raised) from the sealing
第一本接合工程が終了したら、クランプK1を一旦解除し、図15に示すように、第一領域R1(図8参照)に係るジャケット本体2及び封止体3を3つのクランプK1で移動不能にクランプする。
When the first main joining step is completed, the clamp K1 is temporarily released, and as shown in FIG. 15, the
第二本接合工程は、第二領域R2(図8参照)の第一突合せ部J1に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。図15に示すように、第二本接合工程では、開始位置SP2から中間点S2までの押入区間と、設定移動ルートL1上の中間点S2から中間点S1までの本区間と、中間点S1から終了位置EP2までの離脱区間の三つの区間に連続して摩擦攪拌する。 The second main joining step is a step of performing friction stir welding with respect to the first butt portion J1 of the second region R2 (see FIG. 8). As shown in FIG. 15, in the second main joining step, the intrusion section from the start position SP2 to the intermediate point S2, the main section from the intermediate point S2 to the intermediate point S1 on the set movement route L1, and the intermediate point S1 to Friction stir welding is continuously performed in three sections of the detachment section up to the end position EP2.
図15に示すように、本実施形態の第二本接合工程では、開始位置SP2を設定移動ルートL1上のうち中間点S2よりも第一領域R1(図8参照)側に設定する。また、本実施形態の第二本接合工程では、終了位置EP2を設定移動ルートL1上のうち中間点S1よりも第一領域R1側に設定する。つまり、開始位置SP2及び終了位置EP2は、いずれも塑性化領域W1上に設定される。 As shown in FIG. 15, in the second main joining step of the present embodiment, the start position SP2 is set on the set movement route L1 on the first region R1 (see FIG. 8) side of the intermediate point S2. Further, in the second joining step of the present embodiment, the end position EP2 is set on the set movement route L1 on the first region R1 side of the intermediate point S1. That is, both the start position SP2 and the end position EP2 are set on the plasticization region W1.
第二本接合工程の押入区間では、図15に示すように、開始位置SP2から中間点S2までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、右回転させた先端側ピンF3を開始位置SP2に挿入し、中間点S2まで移動させる。この際、少なくとも中間点S2に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンF3を徐々に押し入れていく。 In the closet section of the second main joining step, as shown in FIG. 15, friction stir welding is performed from the start position SP2 to the intermediate point S2. In the closet section, the tip side pin F3 rotated clockwise is inserted into the start position SP2 and moved to the intermediate point S2. At this time, the tip side pin F3 is gradually pushed in so as to reach a preset "predetermined depth" by at least reaching the intermediate point S2.
中間点S2に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。図15に示すように、本区間では、先端側ピンF3の回転中心軸Zと設定移動ルートL1とが重なるように回転ツールFを移動させる。第二本接合工程の本区間では、第一本接合工程の本区間と同じ要領で摩擦攪拌を行う。 When the intermediate point S2 is reached, the process proceeds to friction stir welding in this section as it is. As shown in FIG. 15, in this section, the rotation tool F is moved so that the rotation center axis Z of the tip side pin F3 and the set movement route L1 overlap. In this section of the second main joining process, friction stir welding is performed in the same manner as in this section of the first main joining process.
先端側ピンF3が中間点S1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S1から終了位置EP2に向かうまでの間に先端側ピンF3を封止体3から徐々に引き抜いて(上昇させて)、終了位置EP2で封止体3から先端側ピンF3を離脱させる。
When the tip side pin F3 reaches the intermediate point S1, the process shifts to the detachment section as it is. In the detachment section, the tip side pin F3 is gradually pulled out (raised) from the sealing
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,SP2及び終了位置EP1,EP2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 positions SP1 and SP2 and the end positions EP1 and EP2 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、図16及び図17に示すように、二回に分けずに一回で本接合工程を行う点で前記した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 different from the above-described embodiment in that, as shown in FIGS. 16 and 17, the main joining step is performed once instead of being divided into two times. In this embodiment, the points different from those in the first embodiment will be mainly described.
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。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SP3に挿入し、第一突合せ部J1に対して摩擦攪拌接合を行う。 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. 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 SP3, and friction stir welding is performed with respect to the first butt portion J1.
図16及び図17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から封止体3の廻りを一周して基準点S3までの本区間と、基準点S3から終了位置EP3までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。中間点S1は、中間線X10と設定移動ルートL1とが交差する位置に設定されている。基準点S3は第一領域R1(図8参照)における設定移動ルートL1上に設定されている。
As shown in FIGS. 16 and 17, in the main joining step, the intrusion section from the start position SP1 to the intermediate point S1 and the reference point around the intermediate point S1 on the set movement route L1 to the sealing
開始位置SP3は、封止体3の表面3aにおいて、設定移動ルートL1よりも内側の位置に設定されている。本実施形態では、開始位置SP3と中間点S1とを結ぶ線分と、第一領域R1(図8参照)における設定移動ルートL1とのなす角度が鈍角となる位置に設定している。
The start position SP3 is set at a position inside the set movement route L1 on the
第一本接合工程の押入区間では、図16に示すように、開始位置SP3から中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、右回転させた先端側ピンF3を開始位置SP3に挿入し、中間点S1まで移動させる。この際、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンF3を徐々に押し入れていく。 In the closet section of the first main joining step, as shown in FIG. 16, friction stir welding is performed from the start position SP3 to the intermediate point S1. In the closet section, the tip side pin F3 rotated clockwise is inserted into the start position SP3 and moved to the intermediate point S1. At this time, the tip side pin F3 is gradually pushed in so as to reach a preset "predetermined depth" by at least reaching the intermediate point S1.
中間点S1に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。図16及び図17に示すように、本区間では、先端側ピンF3の回転中心軸Zと設定移動ルートL1とが重なるように回転ツールFを移動させる。先端側ピンF3と段差側面12bとのオフセット量、基端側ピンF2及び先端側ピンF3の挿入深さは第一実施形態と同一である。
When the intermediate point S1 is reached, the process proceeds to friction stir welding in this section as it is. As shown in FIGS. 16 and 17, in this section, the rotation tool F is moved so that the rotation center axis Z of the tip side pin F3 and the set movement route L1 overlap. The offset amount between the tip end side pin F3 and the
回転ツールFを封止体3の廻りに一周させて、先端側ピンF3が中間点S1を通過して基準点S3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、基準点S3から終了位置EP3に向かうまでの間に先端側ピンF3を徐々に上方に移動させて、終了位置EP3で封止体3から先端側ピンF3を離脱させる。
The rotation tool F is made to go around the sealing
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、第三実施形態によれば、一度の工程で摩擦攪拌接合を行うことができるため作業効率を高めることができる。 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, according to the third embodiment, since friction stir welding can be performed in one step, work efficiency can be improved.
[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及び図19に示すように、二回に分けずに一回で本接合工程を行う点で前記した第二実施形態と相違する。本実施形態では、第二実施形態と異なる点を中心に説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment is different from the second embodiment in that, as shown in FIGS. 18 and 19, the main joining step is performed once instead of being divided into two times. In this embodiment, the points different from the second embodiment will be mainly described.
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。準備工程及び載置工程は前記した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SP4に挿入し、第一突合せ部J1に対して摩擦攪拌接合を行う。 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. The preparation step and the placement step are the same as those in the above-described embodiment. In this joining step, the rotating tool F rotated clockwise is inserted into the start position SP4, and friction stir welding is performed with respect to the first butt portion J1.
図18に示すように、本実施形態の第一本接合工程では、開始位置SP4を設定移動ルートL1上のうち中間点S1よりも第二領域R2(図8参照)側に設定する。また、終了位置EP4を設定移動ルートL1上のうち中間点S1よりも第一領域R1(図8参照)側に設定する。 As shown in FIG. 18, in the first main joining step of the present embodiment, the start position SP4 is set on the second region R2 (see FIG. 8) side of the intermediate point S1 on the set movement route L1. Further, the end position EP4 is set on the first region R1 (see FIG. 8) side of the intermediate point S1 on the set movement route L1.
図18に示すように、本接合工程では、開始位置SP4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から封止体3の廻りを一周して基準点S3までの本区間と、基準点S3から終了位置EP4までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。基準点S3は、設定移動ルートL1上のうち中間点S1よりも第二領域R2(図8参照)側に設定する。
As shown in FIG. 18, in the main joining step, the intrusion section from the start position SP4 to the intermediate point S1 and the intermediate point S1 on the set movement route L1 to the reference point S3 are circled around the sealing
本接合工程の押入区間では、図18に示すように、開始位置SP4から中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、右回転させた先端側ピンF3を開始位置SP4に挿入し、中間点S1まで移動させる。この際、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンF3を徐々に押し入れていく。 In the closet section of the main joining step, as shown in FIG. 18, friction stirring is performed from the start position SP4 to the intermediate point S1. In the closet section, the tip side pin F3 rotated clockwise is inserted into the start position SP4 and moved to the intermediate point S1. At this time, the tip side pin F3 is gradually pushed in so as to reach a preset "predetermined depth" by at least reaching the intermediate point S1.
中間点S1に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。図18及び図19に示すように、本区間では、先端側ピンF3の回転中心軸Zと設定移動ルートL1とが重なるように回転ツールFを移動させる。先端側ピンF3と段差側面12bとのオフセット量、基端側ピンF2及び先端側ピンF3の挿入深さは第二実施形態と同一である。
When the intermediate point S1 is reached, the process proceeds to friction stir welding in this section as it is. As shown in FIGS. 18 and 19, in this section, the rotation tool F is moved so that the rotation center axis Z of the tip side pin F3 and the set movement route L1 overlap. The offset amount between the tip end side pin F3 and the
回転ツールFを封止体3の廻りに一周させて、先端側ピンF3が中間点S1を通過して基準点S3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、基準点S3から終了位置EP4に向かうまでの間に先端側ピンF3を封止体3から離脱する方向に徐々に引き抜いて(上昇させて)、終了位置EP4で封止体3から先端側ピンF3を離脱させる。
The rotation tool F is made to go around the sealing
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おいても、第二実施形態と略同等の効果を得ることができる。また、第四実施形態によれば、一度の工程で摩擦攪拌接合を行うことができるため作業効率を高めることができる。 Also in the method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the fourth embodiment described above, substantially the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Further, according to the fourth embodiment, since friction stir welding can be performed in one step, work efficiency can be improved.
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。図20に示すように、本発明の第一変形例に係る載置工程では、段差側面12bと外周側面3cとを面接触させて突き合わせている点で上記した実施形態と相違する。当該変形例では、封止体3の外周側面3cを外側に傾斜するように形成し、載置工程において外周側面3cと段差側面12bとを突き合わせる。このようにしても、上記した実施形態と同等の効果を得ることができる。なお、当該変形例のように、段差側面12bの高さ寸法と封止体3の板厚とが同一になるようにして、周壁端面11aと、封止体3の表面3aとを面一としてもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the design can be appropriately changed within a range not contrary to the gist of the present invention. As shown in FIG. 20, the mounting step according to the first modification of the present invention differs from the above-described embodiment in that the
図21に示すように、本発明の第二変形例に係る載置工程では、封止体3の表面3a側が凸となるようにして湾曲させた状態でジャケット本体2に載置する点で前記した実施形態と相違する。摩擦攪拌接合によって、摩擦熱が発生すると熱収縮によって封止体3が凹状に反ってしまうおそれがある。しかし、当該変形例によれば、予め封止体3を表面3a側に凸としておくことで、熱収縮を利用して液冷ジャケットを平坦にすることができる。
なお、本発明の第二変形例に係るジャケット本体2は、周壁部11の一部に枠状のシール部5が形成されている。ジャケット本体2は、ダイキャストで一体形成してもよいし、このように枠状部と板状部をシール部5で接合して一体化してもよい。
As shown in FIG. 21, in the mounting step according to the second modification of the present invention, the sealing
The
また、本実施形態では、二回に分けてクランプしつつ摩擦攪拌を行ったが、一回で行ってもよいし、三回以上に分けてクランプしつつ摩擦攪拌を行ってもよい。また、本接合工程を行う前に、ジャケット本体2と封止体3とを仮接合する仮接合工程を行ってもよい。これにより、本接合工程時におけるジャケット本体2と封止体3との目開きを防ぐことができる。仮接合工程では、仮接合用回転ツールを用いて摩擦攪拌で行ってもよいし、溶接で行ってもよい。また、押入区間及び離脱区間においては、回転ツールFの移動軌跡が平面視して曲線(例えば、円弧)を描くように移動ルートを設定してもよい。これにより、押入区間から本区間、又は、本区間から離脱区間への移行をスムーズに行うことができる。
Further, in the present embodiment, the friction stir welding is performed while clamping in two steps, but it may be performed once, or the friction stir welding may be performed in three or more steps while clamping. Further, before performing the main joining step, a temporary joining step of temporarily joining the
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 基端側ピン
F3 先端側ピン
J1 第一突合せ部
J2 第二突合せ部
W 塑性化領域
1 Liquid-cooled
Claims (11)
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段差部が形成されており、
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、前記封止体の板厚を、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を突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の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を前記封止体に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記段差側面にわずかに接触させつつ、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た状態で、前記封止体の外周側面よりも内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廻りに一周させて前記第一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、回転する前記先端側ピンを前記設定移動ルートよりもさらに内側に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸を前記設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ前記所定の深さとなるまで前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A 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 stirring. 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 rotation tool used for friction stir welding has a base end side pin and a tip end side pin.
The taper angle of the base end side pin is larger than the taper angle of the tip end side pin, and a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin.
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 of the sealing body is adjusted to the peripheral wall step portion. And the preparatory step of forming so as to be larger than the height dimension of the step side surface of
By placing the sealing body on the jacket body, the step side surface of the peripheral wall step portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form the first abutting portion, and the step bottom surface of the peripheral wall step portion is formed. And the mounting step of forming the second butt portion by superimposing the back surface of the sealing body and the sealing body.
The tip side pin of the rotating tool is inserted into the sealing body, and the outer peripheral surface of the base end side pin is slightly brought into contact with the step side surface of the peripheral wall step portion. Is in contact with the surface of the sealing body, and is made to go around the sealing body at a predetermined depth along a set movement route set inside the outer peripheral side surface of the sealing body. Including the main joining step of rubbing and stirring the first butt portion,
In the main joining step, after inserting the rotating tip side pin into the start position set further inside the set movement route, the rotation center axis of the rotation tool is moved to a position overlapping the set movement route. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, which comprises gradually pushing in the tip-side pin until the depth reaches a predetermined depth.
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段差部が形成されており、
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、前記封止体の板厚を、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を突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の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を前記封止体に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記段差側面にわずかに接触させつつ、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た状態で、前記封止体の外周側面よりも内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廻りに一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程では、前記第一突合せ部に第一領域及び第二領域を設定し、
前記第二領域に係る前記ジャケット本体及び封止体をクランプした後に、前記第一領域を摩擦攪拌する第一本接合工程と、
前記第一領域に係る前記ジャケット本体及び封止体をクランプした後に、前記第二領域を摩擦攪拌する第二本接合工程と、を行い、
前記第一本接合工程及び前記第二本接合工程において、回転する前記先端側ピンを前記設定移動ルートよりもさらに内側に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸を前記設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ前記所定の深さとなるまで前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A 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 stirring. 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 rotation tool used for friction stir welding has a base end side pin and a tip end side pin.
The taper angle of the base end side pin is larger than the taper angle of the tip end side pin, and a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin.
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 of the sealing body is adjusted to the peripheral wall step portion. And the preparatory step of forming so as to be larger than the height dimension of the step side surface of
By placing the sealing body on the jacket body, the step side surface of the peripheral wall step portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form the first abutting portion, and the step bottom surface of the peripheral wall step portion is formed. And the mounting step of forming the second butt portion by superimposing the back surface of the sealing body and the sealing body.
The tip side pin of the rotating tool is inserted into the sealing body, and the outer peripheral surface of the base end side pin is slightly brought into contact with the step side surface of the peripheral wall step portion. Is in contact with the surface of the sealing body, and is made to go around the sealing body at a predetermined depth along a set movement route set inside the outer peripheral side surface of the sealing body. Including the main joining step of rubbing and stirring the first butt portion,
In the main joining step, a first region and a second region are set in the first butt portion, and the first region and the second region are set.
A first joining step of frictionally agitating the first region after clamping the jacket body and the sealing body related to the second region.
After clamping the jacket body and the sealing body related to the first region, a second joining step of rubbing and stirring the second region is performed.
In the first main joining step and the second main joining step, after inserting the rotating tip side pin into the start position set further inside the set movement route, the rotation center axis of the rotation tool is set. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, characterized in that the tip side pin is gradually pushed in until the predetermined depth is reached while moving to a position overlapping the movement route.
前記本接合工程において前記先端側ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記先端側ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記設定移動ルートまで移動させることを特徴とする請求項1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。 In the main joining step, the rotary tool is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding.
When inserting the tip side pin in the main joining step, the tip side pin is inserted in a state of being rotated at a speed higher than the predetermined rotation speed, and the tip side pin is moved to the set movement route while gradually reducing the rotation speed. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid-cooled jacket is made to rotate.
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段差部が形成されており、
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、前記封止体の板厚を、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を突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の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を前記封止体に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記段差側面にわずかに接触させつつ、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た状態で、前記封止体の外周側面よりも内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廻りに一周させて前記第一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設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ前記所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A 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 stirring. 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 rotation tool used for friction stir welding has a base end side pin and a tip end side pin.
The taper angle of the base end side pin is larger than the taper angle of the tip end side pin, and a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin.
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 of the sealing body is adjusted to the peripheral wall step portion. And the preparatory step of forming so as to be larger than the height dimension of the step side surface of
By placing the sealing body on the jacket body, the step side surface of the peripheral wall step portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form the first abutting portion, and the step bottom surface of the peripheral wall step portion is formed. And the mounting step of forming the second butt portion by superimposing the back surface of the sealing body and the sealing body.
The tip side pin of the rotating tool is inserted into the sealing body, and the outer peripheral surface of the base end side pin is slightly brought into contact with the step side surface of the peripheral wall step portion. Is in contact with the surface of the sealing body, and is made to go around the sealing body at a predetermined depth along a set movement route set inside the outer peripheral side surface of the sealing body. Including the main joining step of rubbing and stirring the first butt portion,
The feature is that the tip side pin is inserted from the start position set on the set movement route in the main joining step, and the tip side pin is gradually pushed in until the predetermined depth is reached while moving in the traveling direction. How to manufacture a liquid-cooled jacket.
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段差部が形成されており、
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、前記封止体の板厚を、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を突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の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を前記封止体に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁段差部の前記段差側面にわずかに接触させつつ、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た状態で、前記封止体の外周側面よりも内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廻りに一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
前記本接合工程では、前記第一突合せ部に第一領域及び第二領域を設定し、
前記第二領域に係る前記ジャケット本体及び封止体をクランプした後に、前記第一領域を摩擦攪拌する第一本接合工程と、
前記第一領域に係る前記ジャケット本体及び封止体をクランプした後に、前記第二領域を摩擦攪拌する第二本接合工程と、を行い、
前記第一本接合工程及び前記第二本接合工程において、前記設定移動ルート上に設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ前記所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A 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 stirring. 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 rotation tool used for friction stir welding has a base end side pin and a tip end side pin.
The taper angle of the base end side pin is larger than the taper angle of the tip end side pin, and a stepped step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin.
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 of the sealing body is adjusted to the peripheral wall step portion. And the preparatory step of forming so as to be larger than the height dimension of the step side surface of
By placing the sealing body on the jacket body, the step side surface of the peripheral wall step portion and the outer peripheral side surface of the sealing body are abutted to form the first abutting portion, and the step bottom surface of the peripheral wall step portion is formed. And the mounting step of forming the second butt portion by superimposing the back surface of the sealing body and the sealing body.
The tip side pin of the rotating tool is inserted into the sealing body, and the outer peripheral surface of the base end side pin is slightly brought into contact with the step side surface of the peripheral wall step portion. Is in contact with the surface of the sealing body, and is made to go around the sealing body at a predetermined depth along a set movement route set inside the outer peripheral side surface of the sealing body. Including the main joining step of rubbing and stirring the first butt portion,
In the main joining step, a first region and a second region are set in the first butt portion, and the first region and the second region are set.
A first joining step of frictionally agitating the first region after clamping the jacket body and the sealing body related to the second region.
After clamping the jacket body and the sealing body related to the first region, a second joining step of rubbing and stirring the second region is performed.
In the first main joining step and the second main joining step, the tip side pin is inserted from the start position set on the set movement route, and the pin is gradually moved to the predetermined depth while moving in the traveling direction. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket, which comprises pushing in a pin on the tip side.
前記本接合工程の挿入段階では、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記先端側ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記回転ツールを押入することを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。 In the main joining step, the tip side pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding.
The insertion step of the main joining step is characterized in that the tip side pin is inserted in a state of being rotated at a speed higher than the predetermined rotation speed, and the rotation tool is pushed in while gradually reducing the rotation speed. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of claims 5 to 7.
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WO2024070117A1 (en) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | 日本軽金属株式会社 | Friction stir welding method |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024070117A1 (en) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | 日本軽金属株式会社 | Friction stir welding method |
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