JP2020196026A - Liquid-cooled jacket manufacturing method - Google Patents

Abstract

To provide a liquid-cooled jacket manufacturing method by which aluminum alloys of different material kinds can be satisfactorily joined.SOLUTION: The liquid-cooled jacket manufacturing method includes: a location process in which a sealing body 3 is located on a jacket body, thereby overlapping an end face 11a of a peripheral wall part 11 and a reverse face 3b of the sealing body 3 with each other to form a gap with a V-shaped section at a butted part J1; and a main joining process in which a stirring pin F2 of a rotating rotary tool F is inserted in a side face 3c of the sealing body 3 and is caused to make a round around the side face 3c of the sealing body 3 at a prescribed depth along a set movement route L1 which is set on the sealing body 3 side with respect to the butted part J1 in the state where an outer peripheral surface of a tip side pin F3 is brought into slightly contact with an inclined plane 11b of the peripheral wall part 11 while flowing a second aluminum alloy into the gap, thereby friction-stirring the butted part J1.SELECTED DRAWING: Figure 4

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８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の連結部Ｆ４１を封止体１０２から離間させ、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, Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a liquid-cooled jacket. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a liquid-cooled jacket. In the conventional method for manufacturing a liquid-cooled jacket, the butt portion J10 formed by abutting the step side surface 101c provided on the step portion of the aluminum alloy jacket body 101 and the side surface 102c of the aluminum alloy sealing body 102. This is to perform friction stir welding. Further, in the conventional method for manufacturing a liquid-cooled jacket, the connecting portion F41 of the rotating tool F40 is separated from the sealing body 102, and only the stirring pin F42 is inserted into the butt portion J10 to perform friction stir welding. Further, in the conventional method for manufacturing a liquid-cooled jacket, the rotation center axis Z of the rotation tool F40 is overlapped with the butt portion J10 and relatively moved.

また、例えば、特許文献２には、ジャケット本体と、ジャケット本体の開口部を封止する封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法が開示されている。当該液冷ジャケットの製造方法では、ジャケット本体及び封止体の側面から垂直に回転ツールを挿入し、ジャケット本体の廻りに一周させて摩擦攪拌を行っている。 Further, for example, Patent Document 2 discloses a method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which a jacket body and a sealing body that seals an opening of the jacket body are joined by friction stir welding. In the method for manufacturing the liquid-cooled jacket, a rotating tool is inserted vertically from the side surface of the jacket body and the sealing body, and friction stir welding is performed by rotating the jacket body around the jacket body.

特開２０１５−１３１３２１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-131321 特開２０１８−６９３２２号公報JP-A-2018-69322

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、図８のように摩擦攪拌接合を行うと、攪拌ピンＦ４２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 jacket body 101 tends to have a complicated shape. For example, a jacket body 101 formed of a cast material of 4000 series aluminum alloy and a relatively simple shape such as a sealing body 102 is a wrought material of 1000 series aluminum alloy. In some cases, it is formed by. In this way, a liquid-cooled jacket may be manufactured by joining members of different grades of aluminum alloy. In such a case, when friction stir welding is performed as shown in FIG. 8, the material resistance received from the jacket body 101 side is larger than the material resistance received by the stirring pin F42 from the sealing body 102 side. Therefore, it becomes difficult to stir different grades in a well-balanced manner by the stirring pin F42 of the rotating tool F40, and there is a problem that cavity defects occur in the plasticized region after joining and the joining strength decreases.

また、特許文献２に係る発明の摩擦攪拌工程では、ジャケット本体と封止体とをクランプ等の治具を介して架台の上に固定して位置ずれを防いでいる。しかし、特許文献２に係る発明では、回転ツールとジャケット本体の側面とを垂直にした状態で回転ツールをジャケット本体廻りに一周させるため、回転ツールと治具とが干渉するという問題がある。これにより、周方向に工程を分けて摩擦攪拌接合を行わなければならず、工数が増えるという問題がある。 Further, in the friction stir welding step of the invention according to Patent Document 2, the jacket body and the sealing body are fixed on the gantry via a jig such as a clamp to prevent misalignment. However, in the invention according to Patent Document 2, since the rotation tool is made to go around the jacket body in a state where the rotation tool and the side surface of the jacket body are vertical, there is a problem that the rotation tool and the jig interfere with each other. As a result, the processes must be divided in the circumferential direction to perform friction stir welding, which causes a problem of increasing man-hours.

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、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、ジャケット本体と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、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記封止体は、前記ジャケット本体の開口部を封止するものであり、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、前記周壁部の端面は前記ジャケット本体の側面に向かって下り勾配となる傾斜面となっており、前記攪拌ピンは先細りとなっており、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に断面Ｖ字状の隙間を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの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傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、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、前記封止体の表面と前記ジャケット本体の裏面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを回転させつつ摩擦攪拌することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which a jacket body and a sealing body are joined by frictional stirring using a rotating tool provided with a stirring pin. , The bottom portion and the peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, the sealing body seals the opening of the jacket body, and the jacket body is formed of a first aluminum alloy. The encapsulant is formed of a second aluminum alloy, the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the end face of the peripheral wall portion descends toward the side surface of the jacket body. The stirring pin has an inclined surface that becomes a slope, and the stirring pin is tapered. By placing the sealing body on the jacket body, the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body are overlapped with each other. Only the mounting step of forming a gap having a V-shaped cross section in the abutting portion and the stirring pin of the rotating tool are inserted into the side surface of the sealing body, and the outer peripheral surface of the stirring pin is inserted into the peripheral surface of the peripheral wall portion. The second aluminum alloy is allowed to flow into the gap in a state of being slightly in contact with the inclined surface, and the sealing is performed at a predetermined depth along a set movement route set on the sealing body side of the butt portion. Including the main joining step of rubbing and stirring the abutting portion around the side surface of the body, in the main joining step, a pair of the front surface of the sealing body and the back surface of the jacket body are held from both outer sides. It is characterized in that the jacket body and the sealing body are rotated or moved in parallel using the holding portion while being pressed and held by a portion, and frictional stirring is performed while rotating the jacket body and the sealing body. To do.

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、周壁部の端面に傾斜面を設けることで、周壁部と回転ツールとの接触代を小さくすることができる。
また、ジャケット本体の底部と封止体の表面とを一対の保持部で保持した状態でジャケット本体及び封止体を回転又は平行移動させるため、本接合工程中に保持部と回転ツールとが干渉しない。つまり、ジャケット本体と封止体とを位置決めするための治具が回転ツールの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、摩擦攪拌接合を容易に行うことができる。 According to such a manufacturing method, the second aluminum alloy mainly on the sealing body side of the 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, by providing an inclined surface on the end surface of the peripheral wall portion, the contact allowance between the peripheral wall portion and the rotation tool can be reduced.
Further, since the jacket body and the sealing body are rotated or translated while the bottom of the jacket body and the surface of the sealing body are held by the pair of holding portions, the holding portion and the rotating tool interfere with each other during the main joining process. do not do. That is, the jig for positioning the jacket body and the sealing body does not hinder the movement of the rotating tool. As a result, the man-hours can be reduced and friction stir welding can be easily performed.

また、前記載置工程では、前記ジャケット本体の側面よりも前記封止体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体及び前記封止体を形成することが好ましい。
かかる製造方法によれば、接合部が金属不足となるのを防ぐことができる。 Further, in the above-described step, it is preferable to form the jacket body and the sealing body so that the side surface of the sealing body is on the outer side of the side surface of the jacket body.
According to such a manufacturing method, it is possible to prevent the joint portion from becoming short of metal.

また、前記回転ツールの回転方向及び進行方法を前記突合せ部側がアドバンシング側となるように設定することが好ましい。
かかる製造方法によれば、突合せ部の摩擦攪拌が促進され、より好適に接合することができる。 Further, it is preferable to set the rotation direction and the traveling method of the rotation tool so that the butt portion side is the advancing side.
According to such a manufacturing method, friction stir welding of the butt portion is promoted, and more suitable joining can be performed.

また、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、ジャケット本体と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、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記封止体は、前記ジャケット本体の開口部を封止するものであり、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、前記封止体の裏面の周縁部は前記封止体の側面に向かって板厚が小さくなるように傾斜面となっており、前記攪拌ピンは先細りとなっており、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に断面Ｖ字状の隙間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傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、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、前記封止体の表面と前記ジャケット本体の裏面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを回転させつつ摩擦攪拌することを特徴とする。 Further, the present invention is a method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which a jacket body and a sealing body are joined by frictional stirring using a rotating tool provided with a stirring pin. The jacket body is formed on a bottom portion and a bottom portion. The sealing body has a peripheral wall portion rising from the peripheral edge, and the sealing body seals the opening of the jacket main body. The jacket main body is made of a second aluminum alloy, and the sealing body is the first. It is made of an aluminum alloy, the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the peripheral edge of the back surface of the encapsulant has a plate thickness toward the side surface of the encapsulant. The stirring pin is tapered so that the size of the jacket is small, and by placing the sealing body on the jacket body, the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body can be separated from each other. Only the mounting step of superimposing and forming a gap having a V-shaped cross section in the butt portion and the stirring pin of the rotating tool are inserted into the side surface of the jacket body, and the outer peripheral surface of the stirring pin is sealed. With the second aluminum alloy flowing into the gap in a state of being slightly in contact with the inclined surface of the 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 front surface of the sealing body and the back surface of the jacket body are paired from both outer sides, including a main joining step of circling around the side surface of the jacket body and rubbing and stirring the butt portion. While pressing and holding with the holding portion of the above, the jacket body and the sealing body are rotated or moved in parallel using the holding portion to rotate and stir the jacket body and the sealing body. It is a feature.

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、封止体の裏面に傾斜面を設けることで、封止体と回転ツールとの接触代を小さくすることができる。
また、ジャケット本体の底部と封止体の表面とを一対の保持部で保持した状態でジャケット本体及び封止体を回転又は平行移動させるため、本接合工程中に保持部と回転ツールとが干渉しない。つまり、ジャケット本体と封止体とを位置決めするための治具が回転ツールの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、摩擦攪拌接合を容易に行うことができる。 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, by providing the inclined surface on the back surface of the sealing body, the contact allowance between the sealing body and the rotating tool can be reduced.
Further, since the jacket body and the sealing body are rotated or translated while the bottom of the jacket body and the surface of the sealing body are held by the pair of holding portions, the holding portion and the rotating tool interfere with each other during the main joining process. do not do. That is, the jig for positioning the jacket body and the sealing body does not hinder the movement of the rotating tool. As a result, the man-hours can be reduced and friction stir welding can be easily performed.

また、載置工程では、前記封止体の側面よりも前記ジャケット本体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体と前記封止体とを形成することが好ましい。
かかる製造方法によれば、接合部が金属不足となるのを防ぐことができる。 Further, in the mounting step, it is preferable to form the jacket body and the sealing body so that the side surface of the jacket body is on the outer side of the side surface of the sealing body.
According to such a manufacturing method, it is possible to prevent the joint portion from becoming short of metal.

また、前記回転ツールの回転方向及び進行方法を前記突合せ部側がアドバンシング側となるように設定することが好ましい。
かかる製造方法によれば、突合せ部の摩擦攪拌が促進され、より好適に接合することができる。 Further, it is preferable to set the rotation direction and the traveling method of the rotation tool so that the butt portion side is the advancing side.
According to such a manufacturing method, friction stir welding of the butt portion is promoted, and more suitable joining can be performed.

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.

本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットを示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view which shows the liquid-cooled jacket which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の載置工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mounting process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 1st Embodiment. 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the main joining process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 1st Embodiment. 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the main joining process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットを示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view which shows the liquid-cooled jacket which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の載置工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mounting process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 2nd Embodiment. 第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the main joining process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on 2nd Embodiment. 従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional liquid-cooled jacket.

［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。まず、本発明の第一実施形態に係る接合方法について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の液冷ジャケットの製造方法は、ジャケット本体２と封止体３とを摩擦攪拌接合して液冷ジャケット１を製造するというものである。液冷ジャケット１は、封止体３の上に発熱体（図示省略）を設置するとともに、内部に流体を流して発熱体と熱交換を行う部材である。なお、以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面という意味である。 [First Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. First, the joining method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a liquid-cooled jacket of the present embodiment is to manufacture a liquid-cooled jacket 1 by friction-stir welding the jacket body 2 and the sealing body 3. The liquid-cooled jacket 1 is a member in which a heating element (not shown) is installed on the sealing body 3 and a fluid is allowed to flow inside to exchange heat with the heating element. In the following description, the "front surface" means the surface opposite to the "back surface".

本実施形態に係る接合方法は、準備工程と、載置工程と、本接合工程と、を行う。準備工程は、ジャケット本体２と封止体３とを準備する工程である。ジャケット本体２は、底部１０と、周壁部１１とで主に構成されている。ジャケット本体２は、第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳＨ５３０２ ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。 The joining method according to the present embodiment includes a preparation step, a mounting step, and a main joining step. The preparation step is a step of preparing the jacket body 2 and the sealing body 3. The jacket body 2 is mainly composed of a bottom portion 10 and a peripheral wall portion 11. The jacket body 2 is formed mainly containing a first aluminum alloy. As the first aluminum alloy, for example, an aluminum alloy casting material such as JISH5302 ADC12 (Al—Si—Cu system) is used.

図１に示すように、底部１０は平面視矩形を呈する板状部材である。周壁部１１は、底部１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。周壁部１１の４つの角部は丸面取り加工が施されている。周壁部１１の端面１１ａには、外側に向かうにつれて下方（底部１０側）に傾斜する傾斜面１１ｂが形成されている。傾斜面１１ｂは、周方向全体に亘って設けられている。底部１０及び周壁部１１で凹部１３が形成されている。 As shown in FIG. 1, the bottom portion 10 is a plate-shaped member having a rectangular shape in a plan view. The peripheral wall portion 11 is a wall portion that rises in a rectangular frame shape from the peripheral edge portion of the bottom portion 10. The four corners of the peripheral wall portion 11 are round chamfered. An inclined surface 11b that inclines downward (bottom 10 side) toward the outside is formed on the end surface 11a of the peripheral wall portion 11. The inclined surface 11b is provided over the entire circumferential direction. A recess 13 is formed in the bottom portion 10 and the peripheral wall portion 11.

封止体３は、ジャケット本体２の開口部を封止する板状部材である。封止体３は、ジャケット本体２よりも一回り大きくなるように形成されている。封止体３の角部は丸面取り加工が施されている。封止体３は、第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳ Ａ１０５０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。 The sealing body 3 is a plate-shaped member that seals the opening of the jacket body 2. The sealing body 3 is formed so as to be one size larger than the jacket body 2. The corners of the sealant 3 are round chamfered. The sealing body 3 is formed mainly containing a second aluminum alloy. The second aluminum alloy is a material having a lower hardness than the first aluminum alloy. The second aluminum alloy is formed of, for example, an aluminum alloy wrought material such as JIS A1050, A1100, A6063.

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。載置工程では、周壁部１１の端面１１ａに封止体３の裏面３ｂを載置する。周壁部１１の端面１１ａと封止体３の裏面３ｂ、及び、傾斜面１１ｂ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、端面１１ａと封止体３の裏面３ｂのように対向する面同士が接触する場合と、傾斜面１１ｂと封止体３の裏面３ｂのように断面略Ｖ字状の隙間をあけて突き合わされる場合も含み得る。 The mounting step is a step of mounting the sealing body 3 on the jacket body 2 as shown in FIG. In the mounting step, the back surface 3b of the sealing body 3 is mounted on the end surface 11a of the peripheral wall portion 11. The end surface 11a of the peripheral wall portion 11 and the back surface 3b of the sealing body 3 and the inclined surface 11b and the back surface 3b of the sealing body 3 are abutted to form the butt portion J1. The butt portion J1 has a gap having a substantially V-shaped cross section such as when the end surface 11a and the back surface 3b of the sealing body 3 are in contact with each other and the inclined surface 11b and the back surface 3b of the sealing body 3 are in contact with each other. It may include the case where they are opened and butted.

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。回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されており、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、図示しない摩擦攪拌装置に取り付けられる部位であって、円柱状をしている。攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸である。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の外周面には螺旋溝が刻まれている。攪拌ピンＦ２の先端は平坦面Ｆ４になっており、その中心が中心Ｆ５である。 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. The rotary tool F is composed of a connecting portion F1 and a stirring pin F2, and is made of, for example, tool steel. The connecting portion F1 is a portion attached to a friction stir device (not shown) and has a columnar shape. 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. A spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the stirring pin F2. The tip of the stirring pin F2 is a flat surface F4, and the center thereof is the center F5.

回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。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。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、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 counterclockwise, it is preferable to form the spiral groove clockwise from the base end to the tip end. 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. 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 (jacket body 2, sealing body 3) can be reduced.

本接合工程では、保持工程と、摩擦攪拌工程とを行う。保持工程は、一対の保持部２２を備える挟持装置（治具）でジャケット本体２の裏面１０ａと封止体３の表面３ａとを両外側から押圧して保持する。本実施形態では、保持部２２と底部１０との間、保持部２２と封止体３との間にそれぞれ中間プレート２１を介設している。保持部２２は円柱状を呈し、その端面が中間プレート２１，２１にそれぞれ面接触する。中間プレート２１を設けることで、保持部２２の押圧力を分散させて、ジャケット本体２及び封止体３を確実に保持することができる。なお、中間プレート２１は省略してもよい。 In this joining step, a holding step and a friction stir welding step are performed. In the holding step, a holding device (jig) including a pair of holding portions 22 presses the back surface 10a of the jacket body 2 and the front surface 3a of the sealing body 3 from both outer sides to hold the jacket body 2. In the present embodiment, an intermediate plate 21 is interposed between the holding portion 22 and the bottom portion 10 and between the holding portion 22 and the sealing body 3, respectively. The holding portion 22 has a columnar shape, and its end faces come into surface contact with the intermediate plates 21 and 21, respectively. By providing the intermediate plate 21, the pressing force of the holding portion 22 can be dispersed, and the jacket body 2 and the sealing body 3 can be reliably held. The intermediate plate 21 may be omitted.

挟持装置の保持部２２とジャケット本体２及び封止体３とは同期して回転又は平行移動する。つまり、当該挟持装置は、ジャケット本体２の底部１０及び封止体３の表面３ａを保持部２２，２２でそれぞれ押圧し挟持した状態で、ジャケット本体２及び封止体３を周方向に回転させるとともに、上下、左右及び前後方向に移動させることができる。 The holding portion 22 of the holding device, the jacket body 2 and the sealing body 3 rotate or move in parallel in synchronization with each other. That is, the sandwiching device rotates the jacket body 2 and the sealing body 3 in the circumferential direction while the bottom portion 10 of the jacket body 2 and the surface 3a of the sealing body 3 are pressed and sandwiched by the holding portions 22 and 22, respectively. At the same time, it can be moved up and down, left and right, and front and back.

摩擦攪拌工程では、図３、図４に示すように、ジャケット本体２及び封止体３を保持する保持工程を行い、挟持装置（治具）を用いてジャケット本体２及び封止体３を保持する。そして、回転ツールＦの位置は固定しつつ、挟持装置を操作して、封止体３の側面３ｃに設定した設定移動ルートＬ１上の開始位置ＳＰ１に左回転させた攪拌ピンＦ２のみを挿入する。回転ツールＦの回転中心軸Ｚと封止体３の側面３ｃとは垂直となるようにする。設定移動ルートＬ１は、封止体３の側面３ｃから見た場合に、回転ツールＦの平坦面Ｆ４の中心Ｆ５（図４参照）が通るルートである。設定移動ルートＬ１は、本実施形態では、封止体３の裏面３ｂよりも表面３ａ側に設定する。 In the friction stir welding step, as shown in FIGS. 3 and 4, a holding step of holding the jacket body 2 and the sealing body 3 is performed, and the jacket body 2 and the sealing body 3 are held by using a holding device (jig). To do. Then, while fixing the position of the rotation tool F, the holding device is operated to insert only the stirring pin F2 rotated counterclockwise into the start position SP1 on the set movement route L1 set on the side surface 3c of the sealing body 3. .. The rotation center axis Z of the rotation tool F and the side surface 3c of the sealing body 3 are made perpendicular to each other. The set movement route L1 is a route through which the center F5 (see FIG. 4) of the flat surface F4 of the rotation tool F passes when viewed from the side surface 3c of the sealing body 3. In the present embodiment, the set movement route L1 is set closer to the front surface 3a than the back surface 3b of the sealing body 3.

なお、回転ツールＦを挿入する際に、設定移動ルートＬ１よりも表面３ａ側に挿入するとともに、設定移動ルートＬ１に向けて相対移動させつつ、徐々に挿入深さが深くなるように設定してもよい。また、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１上に挿入し、相対移動させながら徐々に挿入深さが深くなるように設定してもよい。 When inserting the rotation tool F, it is inserted closer to the surface 3a than the set movement route L1 and is set so that the insertion depth gradually becomes deeper while moving relative to the set movement route L1. May be good. Further, the rotation tool F may be inserted on the set movement route L1 and set so that the insertion depth gradually increases while moving relative to each other.

本接合工程では、攪拌ピンＦ２の外周面を封止体３の側面３ｃに接触させつつ、攪拌ピンＦ２の外周面を周壁部１１の傾斜面１１ｂ及び端面１１ａにわずかに接触させた状態とする。この状態で、突合せ部Ｊ１に沿って回転ツールＦを移動させる際に封止体３の第二アルミニウム合金を突合せ部Ｊ１の隙間に流入させながら摩擦攪拌を行う。回転ツールＦは、進行方向左側に封止体３が位置するようにし、突合せ部Ｊ１に沿って一周させる。回転ツールＦの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Ｗ１が形成される。 In this joining step, the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is brought into contact with the side surface 3c of the sealing body 3, and the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is slightly brought into contact with the inclined surface 11b and the end surface 11a of the peripheral wall portion 11. .. In this state, when the rotary tool F is moved along the butt portion J1, the second aluminum alloy of the sealing body 3 is allowed to flow into the gap of the butt portion J1 while friction stir welding is performed. The rotation tool F makes the sealing body 3 located on the left side in the traveling direction and makes a circuit along the butt portion J1. A plasticized region W1 is formed on the movement locus of the rotation tool F by hardening the frictionally agitated metal.

ここで、周壁部１１の傾斜面１１ｂに対する攪拌ピンＦ２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、攪拌ピンＦ２の外周面を傾斜面１１ｂにわずかに接触させる場合は、オフセット量Ｎを、例えば、０＜Ｎ≦０．５ｍｍの間で設定し、好ましくは０＜Ｎ≦０．２５ｍｍの間で設定する。設定移動ルートＬ１は、攪拌ピンＦ２と傾斜面１１ｂとの接触代が前記の範囲となるように封止体３の側面３ｃ上に設定する。 Here, the contact allowance of the outer peripheral surface of the stirring pin F2 with respect to the inclined surface 11b of the peripheral wall portion 11 is set to the offset amount N. When the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is slightly brought into contact with the inclined surface 11b as in the present embodiment, the offset amount N is set, for example, between 0 <N ≦ 0.5 mm, preferably 0 <N. Set between ≤0.25 mm. The set movement route L1 is set on the side surface 3c of the sealing body 3 so that the contact allowance between the stirring pin F2 and the inclined surface 11b is within the above range.

回転ツールＦを突合せ部Ｊ１の廻りに一周させたら、塑性化領域Ｗ１の始端と終端とを重複させる。回転ツールＦを引き抜く場合は、封止体３の側面３ｃにおいて、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦを相対移動させながら徐々に引き抜いてもよい（徐々に上昇させてもよい）。また、設定移動ルートＬ１よりも表面３ａ側に設定された終了位置に回転ツールＦを相対移動させつつ、徐々に引き抜いてもよい（徐々に上昇させてもよい）。 When the rotation tool F is made to go around the butt portion J1, the start end and the end end of the plasticized region W1 are overlapped. When the rotation tool F is pulled out, the rotation tool F may be gradually pulled out (may be gradually raised) while being relatively moved on the set movement route L1 on the side surface 3c of the sealing body 3. Further, the rotation tool F may be gradually pulled out (may be gradually raised) while being relatively moved to the end position set on the surface 3a side of the set movement route L1.

以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、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る。そのため、突合せ部Ｊ１において周壁部１１と封止体３とを接合することができる。また、攪拌ピンＦ２の外周面を周壁部１１の傾斜面１１ｂ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。 According to the joining method according to the present embodiment described above, the second aluminum alloy mainly on the sealing body 3 side of the butt portion J1 is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the sealing body 3 and the stirring pin F2. To. Therefore, the peripheral wall portion 11 and the sealing body 3 can be joined at the butt portion J1. Further, since the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is kept in contact with the inclined surface 11b of the peripheral wall portion 11 slightly, it is possible to minimize the mixing of the first aluminum alloy from the jacket body 2 into the sealing body 3. As a result, in the butt portion J1, the second aluminum alloy on the sealing body 3 side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed.

仮に、傾斜面１１ｂを設けずに、周壁部１１の端面１１ａの全体と封止体３の裏面３ｂとを面接触させると、攪拌ピンＦ２と周壁部１１との接触代が大きくなってしまい、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が多くなってしまうという問題がある。しかし、本実施形態によれば、周壁部１１の端面１１ａに傾斜面１１ｂを設けているため、傾斜面１１ｂと攪拌ピンＦ２との接触代が大きくなるのを容易に回避することができる。 If the entire end surface 11a of the peripheral wall portion 11 and the back surface 3b of the sealing body 3 are brought into surface contact without providing the inclined surface 11b, the contact allowance between the stirring pin F2 and the peripheral wall portion 11 becomes large. There is a problem that the first aluminum alloy is often mixed from the jacket body 2 to the sealing body 3. However, according to the present embodiment, since the inclined surface 11b is provided on the end surface 11a of the peripheral wall portion 11, it is possible to easily avoid a large contact allowance between the inclined surface 11b and the stirring pin F2.

また、ジャケット本体２の裏面１０ａと封止体３の表面３ａとを一対の保持部２２で両外側から保持した状態でジャケット本体２及び封止体３を回転又は移動させるため、第一本接合工程中に保持部２２と回転ツールＦとが干渉しない。つまり、ジャケット本体２と封止体３とを位置決めするための治具が、回転ツールＦの移動ルート上に無いため回転ツールＦの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、本接合工程を容易に行うことができる。 Further, in order to rotate or move the jacket body 2 and the sealing body 3 while the back surface 10a of the jacket body 2 and the front surface 3a of the sealing body 3 are held from both outer sides by the pair of holding portions 22, the first main joint is formed. The holding portion 22 and the rotating tool F do not interfere with each other during the process. That is, since the jig for positioning the jacket body 2 and the sealing body 3 is not on the movement route of the rotation tool F, it does not hinder the movement of the rotation tool F. As a result, the man-hours can be reduced and the main joining process can be easily performed.

また、攪拌ピンＦ２の傾斜角度α（図４参照）及び傾斜面１１ｂの傾斜角度β（図２参照）は適宜設定すればよいが、本実施形態では、傾斜面１１ｂの傾斜角度βと、攪拌ピンＦ２の傾斜角度αとを同一（傾斜面１１ｂと攪拌ピンＦ２の外周面とを平行）にしているため、攪拌ピンＦ２と傾斜面１１ｂとをバランスよく接触させることができる。 Further, the inclination angle α of the stirring pin F2 (see FIG. 4) and the inclination angle β of the inclined surface 11b (see FIG. 2) may be appropriately set, but in the present embodiment, the inclination angle β of the inclined surface 11b and the stirring are performed. Since the inclination angle α of the pin F2 is the same (the inclined surface 11b and the outer peripheral surface of the stirring pin F2 are parallel), the stirring pin F2 and the inclined surface 11b can be brought into contact with each other in a well-balanced manner.

また、本接合工程では、回転ツールＦの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、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、周壁部１１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。周壁部１１（突合せ部Ｊ１）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において周壁部１１と封止体３とをより確実に接合することができる。 Further, in this joining step, the rotation direction and the traveling direction of the rotation tool F may be appropriately set, but of the plasticized region W1 formed in the movement locus of the rotation tool F, the peripheral wall portion 11 side becomes the shear side and seals. The rotation direction and the traveling direction of the rotation tool F were set so that the stop body 3 side was the flow side. By setting the peripheral wall portion 11 (butting portion J1) side to be the shear side, the stirring action by the stirring pin F2 around the butt portion J1 is enhanced, the temperature rise in the butt portion J1 can be expected, and the peripheral wall in the butt portion J1. The portion 11 and the sealing body 3 can be joined more reliably.

なお、シアー側（Advancing side：アドバンシング側）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：リトリーティング側）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) is the relative speed of the outer circumference of the rotating tool with respect to the jointed portion, which 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. Means the side. 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 joint is reduced by rotating the rotating tool in the direction opposite to the moving direction of the rotating tool.

また、封止体３の寸法を周壁部１１の寸法よりも大きくなるように設定している。換言すると、図４に示すように、回転ツールＦの進行方向後方から見た場合に、封止体３の側面３ｃが、周壁部１１の側面１１ｃよりも高い位置となるように設定している。これにより、突合せ部Ｊ１にＶ字状の隙間が形成されていても、接合部の金属不足を防ぐことができる。 Further, the size of the sealing body 3 is set to be larger than the size of the peripheral wall portion 11. In other words, as shown in FIG. 4, the side surface 3c of the sealing body 3 is set to be higher than the side surface 11c of the peripheral wall portion 11 when viewed from the rear in the traveling direction of the rotation tool F. .. As a result, even if a V-shaped gap is formed in the butt portion J1, it is possible to prevent a metal shortage at the joint portion.

［第二実施形態］
次に、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、ジャケット本体２Ａを第二アルミニウム合金で形成し、封止体３Ａを第一アルミニウム合金で形成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点を中心に説明する。 [Second Embodiment]
Next, a method for manufacturing the liquid-cooled jacket according to the second embodiment will be described. The second embodiment differs from the first embodiment in that the jacket body 2A is formed of the second aluminum alloy and the sealing body 3A is formed of the first aluminum alloy. In the second embodiment, the differences from 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。図５に示すように、準備工程は、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを用意する工程である。ジャケット本体２Ａ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。 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. As shown in FIG. 5, the preparation step is a step of preparing the jacket body 2A and the sealing body 3A. The jacket body 2A is formed mainly containing a second aluminum alloy. The second aluminum alloy is a material having a lower hardness than the first aluminum alloy. The second aluminum alloy is formed of, for example, an aluminum alloy wrought material such as JIS A1050, A1100, A6063.

ジャケット本体２Ａは、平面視矩形を呈する底部１０と、底部１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる周壁部１１とで構成されている。周壁部１１の端面１１ａは平坦面になっている。 The jacket body 2A is composed of a bottom portion 10 having a rectangular shape in a plan view and a peripheral wall portion 11 rising from a peripheral portion of the bottom portion 10 in a rectangular frame shape. The end surface 11a of the peripheral wall portion 11 is a flat surface.

封止体３Ａは、ジャケット本体２の開口部を覆う平面視矩形の板状部材である。封止体３Ａ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。図６に示すように、封止体３は、ジャケット本体２よりも一周り小さくなるように形成されている。封止体３Ａの裏面３ｂの周縁部には、全周に亘って傾斜面３ｄが形成されている。傾斜面３ｄは、側面３ｃに向けて封止体３の板厚が小さくなるように傾斜している。 The sealing body 3A is a plate-shaped member having a rectangular shape in a plan view that covers the opening of the jacket body 2. The sealing body 3A is formed mainly containing a first aluminum alloy. As the first aluminum alloy, for example, an aluminum alloy casting material such as JISH5302 ADC12 (Al—Si—Cu system) is used. As shown in FIG. 6, the sealing body 3 is formed so as to be one size smaller than the jacket body 2. An inclined surface 3d is formed on the peripheral edge of the back surface 3b of the sealing body 3A over the entire circumference. The inclined surface 3d is inclined toward the side surface 3c so that the plate thickness of the sealing body 3 becomes smaller.

載置工程では、図６に示すように、ジャケット本体２Ａに封止体３Ａを載置する工程である。載置工程では、周壁部１１の端面１１ａに封止体３の裏面３ｂを載置する。周壁部１１の端面１１ａと封止体３Ａの裏面３ｂ、及び、周壁部１１の端面１１ａと封止体３Ａの傾斜面３ｄとが突き合わされて突合せ部Ｊ２が形成される。突合せ部Ｊ２は、周壁部１１の端面１１ａと封止体３Ａの裏面３ｂのように対向する面同士が接触する場合と、封止体３Ａの傾斜面３ｄと周壁部１１の端面１１ａのように断面略Ｖ字状の隙間をあけて突き合わされる場合も含み得る。 In the mounting step, as shown in FIG. 6, the sealing body 3A is mounted on the jacket body 2A. In the mounting step, the back surface 3b of the sealing body 3 is mounted on the end surface 11a of the peripheral wall portion 11. The end surface 11a of the peripheral wall portion 11 and the back surface 3b of the sealing body 3A, and the end surface 11a of the peripheral wall portion 11 and the inclined surface 3d of the sealing body 3A are abutted to form the abutting portion J2. In the butt portion J2, the end surface 11a of the peripheral wall portion 11 and the facing surfaces such as the back surface 3b of the sealing body 3A come into contact with each other, and the inclined surface 3d of the sealing body 3A and the end surface 11a of the peripheral wall portion 11 are used. It may also include the case where they are butted with a gap having a substantially V-shaped cross section.

本接合工程は、図７に示すように、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ２を摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、保持工程と、摩擦攪拌工程とを行う。保持工程は、第一実施形態と同様に（図示省略、図３参照）、一対の保持部２２を備える挟持装置（治具）でジャケット本体２Ａの裏面１０ａと封止体３Ａの表面３ａとを両外側から押圧して保持する。本実施形態では、保持部２２と底部１０との間、保持部２２と封止体３Ａとの間にそれぞれ中間プレート２１を介設している。保持部２２は円柱状を呈し、その端面が中間プレート２１，２１にそれぞれ面接触する。中間プレート２１を設けることで、保持部２２の押圧力を分散させて、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを確実に保持することができる。なお、中間プレート２１は省略してもよい。 As shown in FIG. 7, this joining step is a step of friction-stir welding the butt portion J2 using the rotary tool F. In this joining step, a holding step and a friction stir welding step are performed. In the holding step, as in the first embodiment (not shown, see FIG. 3), the back surface 10a of the jacket body 2A and the front surface 3a of the sealing body 3A are held by a holding device (jig) including a pair of holding portions 22. Press and hold from both sides. In the present embodiment, an intermediate plate 21 is interposed between the holding portion 22 and the bottom portion 10 and between the holding portion 22 and the sealing body 3A, respectively. The holding portion 22 has a columnar shape, and its end faces come into surface contact with the intermediate plates 21 and 21, respectively. By providing the intermediate plate 21, the pressing force of the holding portion 22 can be dispersed, and the jacket body 2A and the sealing body 3A can be reliably held. The intermediate plate 21 may be omitted.

挟持装置の保持部２２とジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａとは同期して回転又は平行移動する。つまり、当該挟持装置は、ジャケット本体２Ａの底部１０及び封止体３Ａの表面３ａを保持部２２，２２でそれぞれ押圧し挟持した状態で、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを周方向に回転させるとともに、上下、左右及び前後方向に移動させることができる。 The holding portion 22 of the holding device, the jacket body 2A, and the sealing body 3A rotate or move in parallel in synchronization with each other. That is, the sandwiching device rotates the jacket body 2A and the sealing body 3A in the circumferential direction while the bottom portion 10 of the jacket body 2A and the surface 3a of the sealing body 3A are pressed and sandwiched by the holding portions 22 and 22, respectively. At the same time, it can be moved up and down, left and right, and front and back.

摩擦攪拌工程では、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを保持する保持工程を行い、挟持装置（治具）を用いてジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを保持する。そして、回転ツールＦの位置は固定しつつ、挟持装置を操作して、周壁部１１の側面１１ｃに設定した設定移動ルートＬ１上に右回転させた攪拌ピンＦ２のみを挿入する。回転ツールＦの回転中心軸Ｚと周壁部１１の側面１１ｃとは垂直となるようにする。設定移動ルートＬ１は、周壁部１１の側面１１ｃから見た場合に、回転ツールＦの平坦面Ｆ４の中心Ｆ５（図７参照）が通るルートである。設定移動ルートＬ１は、本実施形態では、周壁部１１の端面１１ａよりも底部１０側に設定する。 In the friction stir welding step, a holding step of holding the jacket body 2A and the sealing body 3A is performed, and the jacket body 2A and the sealing body 3A are held by using a holding device (jig). Then, while fixing the position of the rotation tool F, the holding device is operated to insert only the stirring pin F2 rotated clockwise on the set movement route L1 set on the side surface 11c of the peripheral wall portion 11. The rotation center axis Z of the rotation tool F and the side surface 11c of the peripheral wall portion 11 are made perpendicular to each other. The set movement route L1 is a route through which the center F5 (see FIG. 7) of the flat surface F4 of the rotation tool F passes when viewed from the side surface 11c of the peripheral wall portion 11. In the present embodiment, the set movement route L1 is set on the bottom 10 side of the end surface 11a of the peripheral wall portion 11.

なお、回転ツールＦを挿入する際に、設定移動ルートＬ１よりも底部１０側に挿入するとともに、設定移動ルートＬ１に向けて相対移動させつつ、徐々に挿入深さが深くなるように設定してもよい。また、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１上に挿入し、相対移動させながら徐々に挿入深さが深くなるように設定してもよい。 When inserting the rotation tool F, the insertion depth is set so that the insertion depth is gradually deepened while being inserted closer to the bottom 10 side than the set movement route L1 and relatively moving toward the set movement route L1. May be good. Further, the rotation tool F may be inserted on the set movement route L1 and set so that the insertion depth gradually increases while moving relative to each other.

本接合工程では、攪拌ピンＦ２の外周面を周壁部１１の側面１１ｃに接触させつつ、攪拌ピンＦ２の外周面を封止体３Ａの傾斜面３ｄ及び裏面３ｂにわずかに接触させた状態とする。この状態で、突合せ部Ｊ１に沿って回転ツールＦを移動させる際に周壁部１１の第二アルミニウム合金を突合せ部Ｊ２の隙間に流入させながら摩擦攪拌を行う。回転ツールＦは、進行方向左側に封止体３が位置するようにし、突合せ部Ｊ２に沿って一周させる。回転ツールＦの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Ｗ１が形成される。 In this joining step, the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is brought into contact with the side surface 11c of the peripheral wall portion 11, and the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is slightly brought into contact with the inclined surface 3d and the back surface 3b of the sealing body 3A. .. In this state, when the rotary tool F is moved along the butt portion J1, friction stir welding is performed while flowing the second aluminum alloy of the peripheral wall portion 11 into the gap of the butt portion J2. The rotation tool F is set so that the sealing body 3 is located on the left side in the traveling direction, and makes a round along the butt portion J2. A plasticized region W1 is formed on the movement locus of the rotation tool F by hardening the frictionally agitated metal.

ここで、封止体３Ａの傾斜面３ｄに対する攪拌ピンＦ２の外周面の接触代をオフセット量Ｎ１とする。本実施形態のように、攪拌ピンＦ２の外周面を傾斜面３ｄにわずかに接触させる場合は、オフセット量Ｎ１を、例えば、０＜Ｎ１≦０．５ｍｍの間で設定し、好ましくは０＜Ｎ１≦０．２５ｍｍの間で設定する。設定移動ルートＬ１は、攪拌ピンＦ２と傾斜面３ｄとの接触代が前記の範囲となるように周壁部１１の側面１１ｃ上に設定する。 Here, the contact allowance of the outer peripheral surface of the stirring pin F2 with respect to the inclined surface 3d of the sealing body 3A is set to the offset amount N1. When the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is slightly brought into contact with the inclined surface 3d as in the present embodiment, the offset amount N1 is set, for example, between 0 <N1 ≦ 0.5 mm, and preferably 0 <N1. Set between ≤0.25 mm. The set movement route L1 is set on the side surface 11c of the peripheral wall portion 11 so that the contact allowance between the stirring pin F2 and the inclined surface 3d is within the above range.

回転ツールＦを突合せ部Ｊ２の廻りに一周させたら、塑性化領域Ｗ１の始端と終端とを重複させる。回転ツールＦを引き抜く場合は、周壁部１１の側面１１ｃにおいて、回転ツールＦを移動させながら徐々に引き抜いてもよい（徐々に上昇させてもよい）。また、設定移動ルートＬ１よりも底部１０側に設定された終了位置に回転ツールＦを相対移動させつつ徐々に引き抜いてもよい（徐々に上昇させてもよい）。 When the rotation tool F is made to go around the butt portion J2, the start end and the end end of the plasticized region W1 are overlapped. When the rotation tool F is pulled out, the rotation tool F may be gradually pulled out (may be gradually raised) while being moved on the side surface 11c of the peripheral wall portion 11. Further, the rotation tool F may be gradually pulled out (may be gradually raised) while being relatively moved to the end position set on the bottom 10 side of the set movement route L1.

なお、本実施形態の本接合工程では、攪拌ピンＦ２の外周面と周壁部１１の側面１１ｃとを接触させつつ、平坦面Ｆ４と封止体３の裏面３ｂとが接触するように回転ツールＦの挿入深さを設定したが、攪拌ピンＦ２の外周面と封止体３の側面３ｃとを接触させつつ、平坦面Ｆ４が封止体３の裏面３ｂと接触せず、傾斜面３ｄのみと接触するように挿入深さを設定してもよい。 In the main joining step of the present embodiment, the rotating tool F is in contact with the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the side surface 11c of the peripheral wall portion 11 so that the flat surface F4 and the back surface 3b of the sealing body 3 are in contact with each other. Although the insertion depth was set, the flat surface F4 did not contact the back surface 3b of the sealing body 3 while the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the side surface 3c of the sealing body 3 were in contact with each other, and only the inclined surface 3d was formed. The insertion depth may be set to make contact.

以上説明した本実施形態の接合方法によれば、ジャケット本体２Ａの周壁部１１と攪拌ピンＦ２との摩擦熱によって突合せ部Ｊ２の主としてジャケット本体２Ａ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る。そのため、突合せ部Ｊ２において周壁部１１と封止体３Ａとを接合することができる。また、攪拌ピンＦ２の外周面を封止体３Ａの傾斜面３ｄにわずかに接触させるに留めるため、封止体３Ａからジャケット本体２Ａ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Ｊ２においては主としてジャケット本体２Ａ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。 According to the joining method of the present embodiment described above, the second aluminum alloy mainly on the jacket body 2A side of the butt portion J2 is agitated by the frictional heat between the peripheral wall portion 11 of the jacket body 2A and the stirring pin F2 to be plastically fluidized. Will be done. Therefore, the peripheral wall portion 11 and the sealing body 3A can be joined at the butt portion J2. Further, since the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is kept slightly in contact with the inclined surface 3d of the sealing body 3A, it is possible to minimize the mixing of the first aluminum alloy from the sealing body 3A into the jacket body 2A. As a result, in the butt portion J2, the second aluminum alloy on the jacket body 2A side is mainly frictionally agitated, so that a decrease in joint strength can be suppressed.

仮に、傾斜面３ｄを設けずに、周壁部１１の端面１１ａと封止体３Ａの裏面３ｂとを面接触させると、攪拌ピンＦ２と封止体３Ａとの接触代が大きくなってしまい、封止体３Ａからジャケット本体２Ａへの第一アルミニウム合金の混入が多くなってしまうという問題がある。しかし、本実施形態によれば、封止体３Ａの裏面３ｂに傾斜面３ｄを設けているため、傾斜面３ｄと攪拌ピンＦ２との接触代が大きくなるのを容易に回避することができる。 If the end surface 11a of the peripheral wall portion 11 and the back surface 3b of the sealing body 3A are brought into surface contact without providing the inclined surface 3d, the contact allowance between the stirring pin F2 and the sealing body 3A becomes large, and the sealing body 3A is sealed. There is a problem that the first aluminum alloy is often mixed into the jacket body 2A from the stop body 3A. However, according to the present embodiment, since the inclined surface 3d is provided on the back surface 3b of the sealing body 3A, it is possible to easily avoid a large contact allowance between the inclined surface 3d and the stirring pin F2.

また、ジャケット本体２の裏面１０ａと封止体３Ａの表面３ａとを一対の保持部２２で両外側から保持した状態でジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを回転又は移動させるため、第一本接合工程中に保持部２２と回転ツールＦとが干渉しない。つまり、ジャケット本体２Ａと封止体３Ａとを位置決めするための治具が、回転ツールＦの移動ルート上に無いため回転ツールＦの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、本接合工程を容易に行うことができる。 Further, in order to rotate or move the jacket body 2A and the sealing body 3A while the back surface 10a of the jacket body 2 and the front surface 3a of the sealing body 3A are held from both outer sides by the pair of holding portions 22, the first main joint is formed. The holding portion 22 and the rotating tool F do not interfere with each other during the process. That is, since the jig for positioning the jacket body 2A and the sealing body 3A is not on the movement route of the rotation tool F, it does not hinder the movement of the rotation tool F. As a result, the man-hours can be reduced and the main joining process can be easily performed.

また、攪拌ピンＦ２の傾斜角度α（図７参照）及び傾斜面３ｄの傾斜角度γ（図６参照）は適宜設定すればよいが、本実施形態では、傾斜面３ｄの傾斜角度γと、攪拌ピンＦ２の傾斜角度αとを同一（傾斜面３ｄと攪拌ピンＦ２の外周面とを平行）にしているため、攪拌ピンＦ２と傾斜面３ｄとをバランスよく接触させることができる。 Further, the inclination angle α of the stirring pin F2 (see FIG. 7) and the inclination angle γ of the inclined surface 3d (see FIG. 6) may be appropriately set, but in the present embodiment, the inclination angle γ of the inclined surface 3d and the stirring are performed. Since the inclination angle α of the pin F2 is the same (the inclined surface 3d and the outer peripheral surface of the stirring pin F2 are parallel), the stirring pin F2 and the inclined surface 3d can be brought into contact with each other in a well-balanced manner.

また、本接合工程では、回転ツールＦの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、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、封止体３Ａ側がシアー側となり、ジャケット本体２Ａ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。封止体３Ａ（突合せ部Ｊ２）側がシアー側となるように設定することで、突合せ部Ｊ２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Ｊ２における温度上昇が期待でき、突合せ部Ｊ２において周壁部１１と封止体３Ａとをより確実に接合することができる。 Further, in this joining step, the rotation direction and the traveling direction of the rotation tool F may be appropriately set, but of the plasticized region W1 formed in the movement locus of the rotation tool F, the sealing body 3A side becomes the shear side. The rotation direction and the traveling direction of the rotation tool F were set so that the jacket body 2A side was the flow side. By setting the sealing body 3A (butting portion J2) side to be the shear side, the stirring action by the stirring pin F2 around the butt portion J2 is enhanced, and the temperature rise in the butt portion J2 can be expected, and the butt portion J2 The peripheral wall portion 11 and the sealing body 3A can be joined more reliably.

また、ジャケット本体２Ａの寸法が封止体３Ａの寸法よりも大きくなるように設定している。換言すると、図７に示すように、回転ツールＦの進行方向後方から見た場合に、周壁部１１の側面１１ｃが、封止体３Ａの側面３ｃよりも高い位置となるように設定している。これにより、突合せ部Ｊ２にＶ字状の隙間が形成されていても、接合部の金属不足を防ぐことができる。 Further, the size of the jacket body 2A is set to be larger than the size of the sealing body 3A. In other words, as shown in FIG. 7, the side surface 11c of the peripheral wall portion 11 is set to be higher than the side surface 3c of the sealing body 3A when viewed from the rear in the traveling direction of the rotation tool F. .. As a result, even if a V-shaped gap is formed in the butt portion J2, it is possible to prevent a metal shortage at the joint portion.

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。例えば、前記の実施形態では、ジャケット本体２，２Ａ及び封止体３，３Ａのうち、第二アルミニウム合金を用いる一方側の寸法を、他方側よりも一周り大きく設定したが、両者を同一の大きさで形成してもよい。また、前記した実施形態の摩擦攪拌工程では、挟持装置を用いてジャケット本体２，２Ａ及び封止体３，３Ａを移動させたが、例えば、回転ツールＦと、ジャケット本体２，２Ａ及び封止体３，３Ａとを両方とも移動させてもよい。この場合は、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに回転ツールＦを取り付けて回転ツールＦを移動させることができる。 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. For example, in the above embodiment, the size of one side of the jacket body 2, 2A and the sealing body 3, 3A using the second aluminum alloy is set to be one size larger than that of the other side, but both are the same. It may be formed by size. Further, in the friction stir welding step of the above-described embodiment, the jacket bodies 2, 2A and the sealing bodies 3, 3A are moved by using the sandwiching device. For example, the rotating tool F, the jacket bodies 2, 2A, and the sealing body are sealed. Both bodies 3 and 3A may be moved. In this case, for example, the rotation tool F can be attached to a robot arm provided with a rotation drive means such as a spindle unit at the tip to move the rotation tool F.

１ 液冷ジャケット
２ ジャケット本体
３ 封止体
３ｃ 側面
３ｄ 傾斜面
１１ 周壁部
１１ａ 端面
１１ｂ 傾斜面
１１ｃ 側面
Ｊ１ 突合せ部
Ｊ２ 突合せ部
Ｆ 回転ツール
Ｆ２ 攪拌ピン 1 Liquid-cooled jacket 2 Jacket body 3 Sealing body 3c Side surface 3d Inclined surface 11 Peripheral wall part 11a End surface 11b Inclined surface 11c Side surface J1 Butt part J2 Butt part F Rotating tool F2 Stirring pin

Claims (6)

攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、ジャケット本体と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、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記封止体は、前記ジャケット本体の開口部を封止するものであり、
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、前記周壁部の端面は前記ジャケット本体の側面に向かって下り勾配となる傾斜面となっており、
前記攪拌ピンは先細りとなっており、
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に断面Ｖ字状の隙間を形成する載置工程と、
回転する前記回転ツールの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傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、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、前記封止体の表面と前記ジャケット本体の裏面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを回転させつつ摩擦攪拌することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which a jacket body and a sealing body are joined by friction stir welding using a rotating tool equipped with a stirring pin.
The jacket body has a bottom portion and a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, and the sealing body seals an opening portion of the jacket body.
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 end surface of the peripheral wall portion is an inclined surface having a downward slope toward the side surface of the jacket body.
The stirring pin is tapered and
A mounting step of mounting the sealing body on the jacket body so that the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body are overlapped to form a gap having a V-shaped cross section in the abutting portion.
In a state where only the stirring pin of the rotating tool that rotates is inserted into the side surface of the sealing body and the outer peripheral surface of the stirring pin is slightly in contact with the inclined surface of the peripheral wall portion, the second aluminum is formed in the gap. While the alloy is flowing in, the joint is circulated around the side surface of the sealing body at a predetermined depth along a set movement route set on the sealing body side of the butt portion, and the butt portion is frictionally agitated. Including the process
In the main joining step, the front surface of the jacket body and the back surface of the jacket body are pressed and held by a pair of holding portions from both outer sides, and the jacket body and the sealing body are held by using the holding portions. A method for producing a liquid-cooled jacket, which comprises rotating or translating the jacket body and the sealing body while rubbing and stirring the jacket body and the sealing body. 前記載置工程では、前記ジャケット本体の側面よりも前記封止体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体及び前記封止体を形成することを特徴とする請求項１に記載の液冷ジャケットの製造方法。 The first aspect of the invention, wherein the jacket body and the sealing body are formed so that the side surface of the sealing body is on the outer side of the side surface of the jacket body. How to manufacture a liquid-cooled jacket. 前記回転ツールの回転方向及び進行方法を前記突合せ部側がアドバンシング側となるように設定す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。 The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to claim 1 or 2, wherein the rotation direction and the traveling method of the rotation tool are set so that the butt portion side is the advancing side. 攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、ジャケット本体と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、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記封止体は、前記ジャケット本体の開口部を封止するものであり、
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、前記封止体の裏面の周縁部は前記封止体の側面に向かって板厚が小さくなるように傾斜面となっており、
前記攪拌ピンは先細りとなっており、
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に断面Ｖ字状の隙間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傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、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、前記封止体の表面と前記ジャケット本体の裏面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを回転させつつ摩擦攪拌することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。 A method for manufacturing a liquid-cooled jacket in which a jacket body and a sealing body are joined by friction stir welding using a rotating tool equipped with a stirring pin.
The jacket body has a bottom portion and a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, and the sealing body seals an opening portion of the jacket body.
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 peripheral edge of the back surface of the sealing body is an inclined surface so that the plate thickness decreases toward the side surface of the sealing body.
The stirring pin is tapered and
A mounting step of mounting the sealing body on the jacket body so that the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body are overlapped to form a gap having a V-shaped cross section in the abutting portion.
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 brought into contact with the inclined surface of the sealing body, and the second is inserted into the gap. This joint in which the butt portion is frictionally agitated by flowing the aluminum alloy around 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. Including the process
In the main joining step, the front surface of the jacket body and the back surface of the jacket body are pressed and held by a pair of holding portions from both outer sides, and the jacket body and the sealing body are held by using the holding portions. A method for producing a liquid-cooled jacket, which comprises rotating or translating the jacket body and the sealing body while rubbing and stirring the jacket body and the sealing body. 載置工程では、前記封止体の側面よりも前記ジャケット本体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体と前記封止体とを形成することを特徴とする請求項４に記載の液冷ジャケットの製造方法。 The fourth aspect of claim 4, wherein in the mounting step, the jacket body and the sealing body are formed so that the side surface of the jacket body is on the outer side of the side surface of the sealing body. How to manufacture a liquid-cooled jacket. 前記回転ツールの回転方向及び進行方法を前記突合せ部側がアドバンシング側となるように設定す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。 The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to claim 4 or 5, wherein the rotation direction and the traveling method of the rotation tool are set so that the butt portion side is the advancing side.

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