JP2021154301A - Method of manufacturing liquid-cooled jacket - Google Patents

Abstract

To provide a method of manufacturing a liquid-cooled jacket that can manufacture a liquid-cooled jacket at low cost.SOLUTION: The method of manufacturing a liquid-cooled jacket includes: a placing step in which an end face 11a of a peripheral wall part 11 is overlapped with a rear face 3b of a sealed body 3 by placing the sealed body 3 on a jacket main body 2, so as to form a first butted part J1; and a main joining step in which the first butted part J1 is subjected to friction stirring at a predetermined depth along the first butted part J1 with an outer peripheral surface of a base end-side pin F2 contacted with a front face 3a of the sealed body 3, while contacting a tip-side pin with the sealed body 3 or with the peripheral wall part 11 and the sealed body 3. In the main joining step, the jacket main body 2 and the sealed body 3 are rotated or parallelly moved using a pair of holding parts 22 to friction-stir the jacket main body 2 and the sealed body 3, while making the holding parts 22 press and hold a bottom part 10 of the jacket main body 2 and the front face 3a of the sealed body 3 from respective outsides thereof.SELECTED DRAWING: Figure 9

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、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。 For example, Patent Document 1 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２０１８−６９３２２号公報JP-A-2018-69322

特許文献１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、ジャケット本体と封止体とをクランプするための治具が回転ツールの移動の妨げになってしまう。これにより、例えば、エリアを分けて摩擦攪拌接合する必要があり、作業工数が増加して製造コストが高くなるという問題がある。 In the invention according to Patent Document 1, in order to rotate the rotating tool around the jacket body with the rotating tool and the side surface of the jacket body perpendicular to each other, the jig for clamping the jacket body and the sealing body is a rotating tool. It hinders the movement of. As a result, for example, it is necessary to divide the area and perform friction stir welding, which causes a problem that the work man-hours increase and the manufacturing cost increases.

このような観点から、本発明は、液冷ジャケットを低コストで製造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 manufacturing a liquid-cooled jacket capable of manufacturing the liquid-cooled jacket at low cost.

前記課題を解決するために、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、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、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、前記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第一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の表面から挿入し、前記先端側ピンを前記封止体、又は前記周壁部及び前記封止体に接触させつつ、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第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部の廻りに相対的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、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表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摩擦攪拌することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a jacket body having a bottom portion and a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion, and a sealing body for sealing the opening of the jacket body. A method for manufacturing a liquid-cooled jacket for joining the sealing body by frictional stirring, the rotating tool used for frictional stirring includes a proximal end side pin and a distal end side pin, and the taper angle of the proximal end side pin is set. It is larger than the taper angle of the tip end side pin, and a stepped pin step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin. The mounting step of forming the first butt portion by superimposing the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body and the tip end side pin of the rotating tool are inserted from the surface of the sealing body. The first butt portion in a state where the tip end side pin is in contact with the sealing body, the peripheral wall portion and the sealing body, and the outer peripheral surface of the base end side pin is in contact with the surface of the sealing body. Including the main joining step of frictionally stirring the first butt portion by making a relative circumference around the peripheral wall portion at a predetermined depth along the above, in the main joining step, the bottom portion of the jacket body and the bottom portion thereof. While pressing and holding the surface of the sealing body from both outer sides with a pair of holding portions, the jacket main body and the sealing body are rotated or moved in parallel using the holding portions to rotate or parallel move the jacket main body and the sealing body. It is characterized by frictionally stirring with a stationary body.

かかる製造方法によれば、ジャケット本体と封止体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、クランプ作業を複数回行う必要が無い。また、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、作業工数を減らすことができるとともに、回転ツールを駆動させるための装置等の付帯設備を簡素なものとすることができ、液冷ジャケットを低コストで製造することができる。また、基端側ピンの外周面を封止体の表面に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、バリの発生を抑制することができる。 According to such a manufacturing method, since the jacket body and the sealing body are rotated or translated while being held by the pair of holding portions, it is not necessary to perform the clamping operation a plurality of times. In addition, the holding portion and the rotating tool do not interfere with each other during the main joining process. 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 work man-hours can be reduced, and incidental equipment such as a device for driving the rotary tool can be simplified, and the liquid-cooled jacket can be manufactured at low cost. Further, since the friction stir welding is performed in a state where the outer peripheral surface of the base end side pin is in contact with the surface of the sealing body, the generation of burrs can be suppressed.

また、前記ジャケット本体の底部及び前記封止体の裏面の一方には、複数のフィンが形成されており、前記本接合工程において、前記複数のフィンの少なくとも一部の先端を前記ジャケット本体の底部及び前記封止体の裏面の他方に接触させた状態で、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することが好ましい。 Further, a plurality of fins are formed on one of the bottom portion of the jacket body and the back surface of the sealing body, and in the main joining step, the tips of at least a part of the plurality of fins are formed on the bottom portion of the jacket body. It is preferable that the jacket body and the sealing body are frictionally agitated in a state of being in contact with the other of the back surface of the sealing body.

かかる製造方法によれば、フィンの先端がジャケット本体の底部又は封止体の裏面に当接することで、封止体の変形を抑制することができる。 According to such a manufacturing method, deformation of the sealing body can be suppressed by contacting the tip of the fin with the bottom of the jacket body or the back surface of the sealing body.

また、前記本接合工程において、前記回転ツールの前記先端側ピンの先端が前記ジャケット本体に達するように前記先端側ピンを挿入することが好ましい。 Further, in the main joining step, it is preferable to insert the tip side pin so that the tip of the tip side pin of the rotation tool reaches the jacket body.

かかる製造方法によれば、接合強度を高めることができる。 According to such a manufacturing method, the bonding strength can be increased.

また、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記先端側ピン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引き抜くとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記先端側ピンを終了位置まで相対移動させることが好ましい。 Further, in the main joining step, the tip side pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform frictional stirring, and when the tip side pin is pulled out in the main joining step, the rotation speed is gradually higher than the predetermined rotation speed. It is preferable to move the tip end side pin relative to the end position while raising.

また、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記先端側ピン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、徐々に回転速度を下げながら前記先端側ピンを挿入することが好ましい。 Further, in the main joining step, the tip side pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform frictional stirring, and when the tip side pin is inserted in the main joining step, the tip side pin is inserted at a speed higher than the predetermined rotation speed. It is preferable to rotate the tip-side pin and insert the tip-side pin while gradually reducing the rotation speed.

かかる製造方法によれば、回転ツールの挿入時又は離脱時における少ない押圧力を、回転速度で補うことができるため、摩擦攪拌を好適に行うことができる。 According to such a manufacturing method, a small pressing force at the time of inserting or removing the rotating tool can be supplemented by the rotating speed, so that friction stir welding can be preferably performed.

本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、液冷ジャケットを低コストで製造することができる。 According to the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the present invention, the liquid-cooled jacket can be manufactured at low cost.

本発明の実施形態に係る回転ツールを示す側面図である。It is a side view which shows the rotation tool which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態に係る回転ツールの拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the rotation tool which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る回転ツールの第一変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st modification of the rotation tool which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る第二変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd modification which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る第三変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd modification which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る液冷ジャケットの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the liquid-cooled jacket which concerns on this embodiment. 本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 this embodiment. 本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の保持工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the holding process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the friction stir welding process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the friction stir welding process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程後を示す斜視図である。It is a perspective view which shows after the friction stir welding process of the manufacturing method of the liquid-cooled jacket which concerns on this embodiment.

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。本発明は、下記の実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態における構成要素は、一部又は全部を適宜組み合わせることができる。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。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The present invention is not limited to the following embodiments. In addition, some or all of the components in each embodiment can be combined as appropriate. In the following description, the "front surface" means the surface opposite to the "back surface".

まずは、図１に示すように、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法で用いる回転ツールＦについて説明する。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。 First, as shown in FIG. 1, the rotary tool F used in the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the present embodiment will be described. 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。 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, which will be described later.

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。回転ツールＦを右回転させる場合、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。 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 spiral shape in a clockwise or counterclockwise direction. 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. When the rotation tool F is rotated 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（ジャケット本体２及び封止体３）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 rotating the rotation tool F 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 stepped portion F21, so that the metal that overflows to the outside of the metal member to be joined (jacket body 2 and sealing body 3) 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, and 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線Ｚ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 Z 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). On the other hand). The distance X1, the height Y1 of the step side surface F21b, the step angle C, and the angle of the step bottom surface F21a with respect to the horizontal plane are such that the plastic fluid does not stay inside the pin step portion F21 and adhere to the outside during friction stir welding. The surface roughness of the joint is appropriately set so that the plastic fluid material can be pressed by the step bottom surface F21a to reduce the roughness of the joint surface.

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線Ｚに対して垂直な平坦面Ｆ４になっている。 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 Z.

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、回転ツールＦを右回転させる場合、基端側から先端側に向けて左回りに設定する。 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 when the rotation tool F is rotated clockwise, it 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、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 rotating the rotation tool F 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 may be parallel to the horizontal plane, and the step angle C may be obtuse within the range in which the step bottom surface F21a functions as the pin step portion F21.

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線Ｚ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線Ｚ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 Z 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 Z 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.

本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。 As shown in FIG. 6, the liquid-cooled jacket 1 according to the present embodiment is composed of a jacket body 2 and a sealing body 3. The liquid-cooled jacket 1 is a device that circulates a fluid inside to cool an arranged heating element. The jacket body 2 and the sealing body 3 are integrated by friction stir welding.

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（アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金等）であればよいが、本実施形態ではアルミニウム合金で形成されている。 The jacket body 2 is mainly composed of a bottom portion 10 and a peripheral wall portion 11. The jacket body 2 may be any metal (aluminum, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy, copper, copper alloy, titanium, titanium alloy, etc.) that can be agitated by friction, but in this embodiment, it is made of an aluminum alloy.

底部１０は、矩形を呈する板状部材である。周壁部１１は、底部１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。周壁部１１の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。底部１０及び周壁部１１で凹部１３が形成されている。なお、本実施形態のジャケット本体２は一体形成されているが、例えば、周壁部１１を分割構成としてシール部材で接合して一体化してもよい。 The bottom portion 10 is a plate-shaped member having a rectangular shape. 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 corner of the peripheral wall portion 11 may be a right angle, but in the present embodiment, a round chamfering process is performed. A recess 13 is formed in the bottom portion 10 and the peripheral wall portion 11. Although the jacket body 2 of the present embodiment is integrally formed, for example, the peripheral wall portion 11 may be divided and joined by a seal member to be integrated.

封止体３は、ジャケット本体２の開口部を封止する板状部材である。封止体３の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。封止体３は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態ではアルミニウム合金を主に含んで形成されている。 The sealing body 3 is a plate-shaped member that seals the opening of the jacket body 2. The corners of the sealing body 3 may be right angles, but in the present embodiment, round chamfering is performed. The sealing body 3 is not particularly limited as long as it is a metal capable of friction stir welding, but in the present embodiment, it is formed mainly containing an aluminum alloy.

封止体３の裏面３ｂには、裏面３ｂに対して垂直な複数の板状のフィン３１が形成されている。フィン３１の高さ寸法は周壁部１１の高さ寸法と概ね同一になっている。 A plurality of plate-shaped fins 31 perpendicular to the back surface 3b are formed on the back surface 3b of the sealing body 3. The height dimension of the fin 31 is substantially the same as the height dimension of the peripheral wall portion 11.

フィン３１が形成された封止体３は、板状部材に複数のフィン３１をロウ付け等で接合して形成してもよいし、一の素形材を切削加工して形成してもよい。なお、本実施形態では、封止体３に複数のフィン３１を設けたが、ジャケット本体２の底部１０の表面１０ａに複数のフィン３１を設けてもよい。また、フィン３１は省略してもよい。 The sealing body 3 on which the fins 31 are formed may be formed by joining a plurality of fins 31 to a plate-shaped member by brazing or the like, or may be formed by cutting one raw material. .. In the present embodiment, the sealing body 3 is provided with a plurality of fins 31, but a plurality of fins 31 may be provided on the surface 10a of the bottom portion 10 of the jacket body 2. Further, the fin 31 may be omitted.

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、素形材を切削加工して形成する。 The preparation step is a step of preparing the jacket body 2 and the sealing body 3. The jacket body 2 and the sealing body 3 are not particularly limited in terms of manufacturing method, but the jacket body 2 is molded by die casting, for example. The sealing body 3 is formed by, for example, cutting a raw material.

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、周壁部１１の端面１１ａと、封止体３の裏面３ｂとが重ね合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。第一突合せ部Ｊ１は、封止体３の周囲に沿って平面視矩形状に形成される。周壁部１１の外側面１１ｃと封止体３の側面３ｃとは周方向に亘って面一となる。また、フィン３１の先端は、底部１０の表面１０ａに当接するか、わずかな隙間をあけて対向する。なお、ジャケット本体２と封止体３とは溶接又は摩擦攪拌等により仮接合してもよい。 As shown in FIG. 7, the mounting step is a step of mounting the sealing body 3 on the jacket body 2. By the mounting step, the end surface 11a of the peripheral wall portion 11 and the back surface 3b of the sealing body 3 are overlapped to form the first butt portion J1. The first butt portion J1 is formed in a rectangular shape in a plan view along the periphery of the sealing body 3. The outer surface 11c of the peripheral wall portion 11 and the side surface 3c of the sealing body 3 are flush with each other in the circumferential direction. Further, the tip of the fin 31 abuts on the surface 10a of the bottom portion 10 or faces with a slight gap. The jacket body 2 and the sealing body 3 may be temporarily joined by welding, friction stir welding, or the like.

本接合工程は、図８〜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と封止体３とを両外側から押圧して挟持する。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。 As shown in FIGS. 8 to 11, this joining step is a step of friction stir welding the first butt portion J1 using the rotary tool F. In this joining step, a holding step and a friction stir welding step are performed. In the holding step, the jacket body 2 and the sealing body 3 are pressed from both outer sides by a holding device (jig) provided with a pair of holding portions 22 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直線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 linearly moved up and down, left and right, and front and back.

回転ツールＦは、水平方向及び上下方向に移動可能な摩擦攪拌装置に取り付けてもよいし、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに取り付けてもよい。 The rotation tool F may be attached to a friction stirring device that can move in the horizontal direction and the vertical direction, or may be attached to a robot arm having a rotation driving means such as a spindle unit at the tip.

本接合工程では、まず、図８及び図９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、挟持装置を操作して、封止体３の表面３ａに設定された開始位置ＳＰ１に右回転する回転ツールＦを挿入して摩擦攪拌工程を行う。摩擦攪拌工程では、押入区間と、本区間と、離脱区間とを連続して摩擦攪拌を行う。 In this joining step, first, as shown in FIGS. 8 and 9, 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 hold. Then, by operating the sandwiching device, the rotary tool F that rotates clockwise is inserted into the start position SP1 set on the surface 3a of the sealing body 3, and the friction stirring step is performed. In the friction stir welding step, the press-in section, the main section, and the detachment section are continuously subjected to friction stir welding.

押入区間は、封止体３の表面３ａ上に設定された開始位置ＳＰ１から同じく封止体３の表面３ａ上に設定された中間点Ｓ１までの区間である。本区間は、中間点Ｓ１から周壁部１１を一周して封止体３の表面３ａの外縁部に沿って移動して中間点Ｓ１を通過した後、封止体３の表面３ａ上に設定された中間点Ｓ２まで至る区間である。離脱区間は、中間点Ｓ２から封止体３の表面３ａ上に設定された終了位置ＥＰ１までの区間である。中間点Ｓ１，Ｓ２は、封止体３の表面３ａのうち、第一突合せ部Ｊ１に対応する位置に互いに離間して設定されている。また、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１は、封止体３の表面３ａのうち、第一突合せ部Ｊ１に対応する位置よりも内側に設定されている。 The closet section is a section from the start position SP1 set on the surface 3a of the sealing body 3 to the intermediate point S1 also set on the surface 3a of the sealing body 3. This section is set on the surface 3a of the sealing body 3 after moving around the peripheral wall portion 11 from the intermediate point S1 and moving along the outer edge portion of the surface 3a of the sealing body 3 and passing through the intermediate point S1. It is a section up to the intermediate point S2. The detachment section is a section from the intermediate point S2 to the end position EP1 set on the surface 3a of the sealing body 3. The intermediate points S1 and S2 are set at positions corresponding to the first butt portion J1 on the surface 3a of the sealing body 3 so as to be separated from each other. Further, the start position SP1 and the end position EP1 are set inside the surface 3a of the sealing body 3 from the positions corresponding to the first butt portion J1.

押入区間では、開始位置ＳＰ１に回転ツールＦの回転中心軸線Ｚが垂直となるように配置し、中間点Ｓ１に向けて相対移動させながら所定の深さとなるまで先端側ピンＦ３を徐々に押入していく。回転ツールＦが中間点Ｓ１に達したら、そのまま本区間に移行する。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。押入区間から本区間に回転ツールＦを移行させる際には、途中で回転ツールＦが停止したり、移動速度が低下したりしないように、平面視直線状又は円弧状に回転ツールＦを移動させることが好ましい。 In the closet section, the rotation center axis Z of the rotation tool F is arranged so as to be perpendicular to the start position SP1, and the tip side pin F3 is gradually pushed in until it reaches a predetermined depth while moving relative to the intermediate point S1. To go. When the rotation tool F reaches the intermediate point S1, the section shifts to this section as it is. A plasticized region W1 is formed in the movement locus of the rotation tool F. When shifting the rotation tool F from the closet section to this section, move the rotation tool F in a straight line or arc shape in a plan view so that the rotation tool F does not stop or the movement speed decreases in the middle. Is preferable.

本区間では、回転ツールＦの回転中心軸線Ｚと封止体３の表面３ａ及び周壁部１１の端面１１ａとが垂直となるようにしつつ、所定の深さを維持した状態で、回転ツールＦを封止体３の表面３ａの外縁部に沿って相対移動させて当該外縁部を一周させる。ここで、「所定の深さ」とは、本区間において中間点Ｓ１から一周させて中間点Ｓ２に達するまでの回転ツールＦの先端側ピンＦ３を差し込む深さを言う。図１０に示すように、本実施形態では、基端側ピンＦ２の外周面と封止体３の表面３ａとを接触させつつ、回転ツールＦの先端側ピンＦ３の平坦面Ｆ４が、周壁部１１の端面１１ａに達するように所定の深さを設定している。ジャケット本体２及び封止体３の角部においては、保持部２２，２２（ジャケット本体２及び封止体３）を回転させながら回転ツールＦを相対移動させる。また、ジャケット本体２及び封止体３の直線部においては、保持部２２（ジャケット本体２及び封止体３）を直線的に移動させながら回転ツールＦを相対移動させる。 In this section, the rotation tool F is used while maintaining a predetermined depth while keeping the rotation center axis Z of the rotation tool F, the surface 3a of the sealing body 3 and the end surface 11a of the peripheral wall portion 11 perpendicular to each other. The outer edge portion of the sealing body 3 is moved relative to the outer edge portion of the surface 3a so as to go around the outer edge portion. Here, the "predetermined depth" refers to the depth at which the tip end side pin F3 of the rotation tool F is inserted from the intermediate point S1 to the intermediate point S2 in this section. As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the flat surface F4 of the tip side pin F3 of the rotation tool F is the peripheral wall portion while the outer peripheral surface of the base end side pin F2 is in contact with the surface 3a of the sealing body 3. A predetermined depth is set so as to reach the end face 11a of 11. At the corners of the jacket body 2 and the sealing body 3, the rotating tool F is relatively moved while rotating the holding portions 22 and 22 (jacket body 2 and sealing body 3). Further, in the straight portion of the jacket body 2 and the sealing body 3, the rotation tool F is relatively moved while the holding portion 22 (jacket main body 2 and the sealing body 3) is linearly moved.

本区間では、塑性化領域Ｗ１の始端と終端とをオーバーラップさせて回転ツールＦが中間点Ｓ２に達したら、そのまま離脱区間に移行する。本区間から離脱区間に回転ツールＦを移行させる際には、途中で回転ツールＦが停止したり、移動速度が低下したりしないように、平面視直線状又は円弧状に回転ツールＦを移動させることが好ましい。離脱区間では、図１１に示すように、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１に相対移動させながら、先端側ピンＦ３を徐々に引き抜いて終了位置ＥＰ１で離脱させる。 In this section, when the start end and the end of the plasticized region W1 overlap and the rotation tool F reaches the intermediate point S2, the section shifts to the detachment section as it is. When shifting the rotation tool F from this section to the departure section, the rotation tool F is moved in a linear or arcuate shape in a plan view so that the rotation tool F does not stop or the movement speed decreases in the middle. Is preferable. In the detachment section, as shown in FIG. 11, while moving relative to the end position EP1 from the intermediate point S2, the tip side pin F3 is gradually pulled out and detached at the end position EP1.

本実施形態では、本区間において、先端側ピンＦ３の先端の平坦面Ｆ４が端面１１ａに達するように設定したが、先端側ピンＦ３を封止体３のみと接触させた状態で摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合は、先端側ピンＦ３と封止体３との摩擦熱によって第一突合せ部Ｊ１が塑性流動化して接合される。 In the present embodiment, in this section, the flat surface F4 at the tip of the tip side pin F3 is set to reach the end face 11a, but friction stir welding is performed with the tip side pin F3 in contact with only the sealing body 3. You may go. In this case, the first butt portion J1 is plastically fluidized and joined by the frictional heat between the tip end side pin F3 and the sealing body 3.

以上説明した本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、ジャケット本体２と封止体３とを一対の保持部２２で保持した状態でジャケット本体２及び封止体３を回転又は平行移動させるため、クランプ作業を複数回行う必要が無い。つまり、保持部２２，２２でジャケット本体２及び封止体３を保持した後は、開始位置ＳＰ１から終了位置ＥＰ１まで連続して摩擦攪拌接合を行うことができる。 According to the method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to the present embodiment described above, the jacket body 2 and the sealing body 3 are rotated or parallel to each other while the jacket main body 2 and the sealing body 3 are held by a pair of holding portions 22. Since it is moved, it is not necessary to perform the clamping work multiple times. That is, after the jacket body 2 and the sealing body 3 are held by the holding portions 22 and 22, friction stir welding can be continuously performed from the start position SP1 to the end position EP1.

また、本実施形態によれば、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の移動の妨げにならない。これにより、作業工数を減らすことができるとともに、回転ツールＦを駆動させるための装置等の付帯設備を簡素なものとすることができ、液冷ジャケット１を低コストで製造することができる。 Further, according to the present embodiment, the holding portion 22 and the rotating tool F do not interfere with each other during the main joining process. That is, the jig for positioning the jacket body 2 and the sealing body 3 does not hinder the movement of the rotation tool F. As a result, the work man-hours can be reduced, and incidental equipment such as a device for driving the rotary tool F can be simplified, and the liquid-cooled jacket 1 can be manufactured at low cost.

また、本実施形態では、ジャケット本体２の底部１０及び封止体３の裏面３ｂの一方には、複数のフィン３１が形成されており、本接合工程において、複数のフィン３１の少なくとも一部の先端をジャケット本体２の底部１０及び封止体３の裏面３ｂの他方に接触させた状態で、ジャケット本体２と封止体３とを摩擦攪拌する。これにより、フィン３１の先端がジャケット本体２の底部１０又は封止体３の裏面３ｂに当接することで、封止体３の変形を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, a plurality of fins 31 are formed on one of the bottom portion 10 of the jacket body 2 and the back surface 3b of the sealing body 3, and at least a part of the plurality of fins 31 is formed in this joining step. The jacket body 2 and the sealing body 3 are frictionally agitated with the tip end in contact with the bottom 10 of the jacket body 2 and the other of the back surface 3b of the sealing body 3. As a result, the tip of the fin 31 comes into contact with the bottom portion 10 of the jacket body 2 or the back surface 3b of the sealing body 3, so that the deformation of the sealing body 3 can be suppressed.

また、本実施形態では、本接合工程において、回転ツールＦの先端側ピンＦ３の平坦面（先端）Ｆ４がジャケット本体２に達するように回転ツールＦを挿入することが好ましい。かかる製造方法によれば、接合強度を高めることができる。 Further, in the present embodiment, it is preferable to insert the rotation tool F so that the flat surface (tip) F4 of the tip side pin F3 of the rotation tool F reaches the jacket body 2 in the main joining step. According to such a manufacturing method, the bonding strength can be increased.

また、本接合工程では、基端側ピンＦ２の外周面を封止体３の表面３ａに接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うため、塑性流動材を押さえることができ、バリの発生を抑制することができる。 Further, in this joining step, since friction stir welding is performed in a state where the outer peripheral surface of the base end side pin F2 is in contact with the surface 3a of the sealing body 3, the plastic fluid material can be suppressed and the generation of burrs is suppressed. can do.

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, since the plastic fluid material can be pressed on the outer peripheral surface of the base end side pin F2, the stepped concave groove formed on the joint surface (surface 3a of the sealing body 3) can be reduced, and the stepped concave groove can be reduced. The bulge formed on the side of the can be eliminated or reduced. Further, since the stepped pin step portion F21 of the base end side pin F2 is shallow and the outlet is wide, the plastic fluid material is easily pulled out of the pin step portion F21 while being pressed by the step bottom surface F21a. There is. Therefore, even if the plastic fluid material is pressed by the base end side pin F2, the plastic fluid material is unlikely to adhere to the outer peripheral surface of the base end side pin F2. Therefore, the roughness of the joint surface can be reduced, and the joint quality can be suitably stabilized.

ここで、封止体３の表面３ａにおいて第一突合せ部Ｊ１に対応する位置に開始位置ＳＰ１を設定し、回転ツールＦを垂直に挿入して摩擦攪拌を行ってもよいが、この形態であると当該開始位置ＳＰ１に過大な摩擦熱が発生し、接合不良となるおそれがある。これに対し、本実施形態のように開始位置ＳＰ１を封止体３の表面３ａの第一突合せ部Ｊ１に対応する位置よりも内側に設定し、第一突合せ部Ｊ１に向けて先端側ピンＦ３を相対移動させながら徐々に押入することで、第一突合せ部Ｊ１上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。 Here, the start position SP1 may be set at a position corresponding to the first butt portion J1 on the surface 3a of the sealing body 3, and the rotation tool F may be vertically inserted to perform friction stir welding. And, excessive frictional heat is generated at the start position SP1, and there is a risk of poor joining. On the other hand, as in the present embodiment, the start position SP1 is set inside the position corresponding to the first butt portion J1 on the surface 3a of the sealing body 3, and the tip side pin F3 is set toward the first butt portion J1. By gradually pushing in while moving relative to each other, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on the first butt portion J1.

同様に、封止体３の表面３ａにおいて第一突合せ部Ｊ１に対応する位置に終了位置ＥＰ１を設定し、当該終了位置ＥＰ１で回転ツールＦを垂直に離脱させてもよいが、この形態であると終了位置ＥＰ１に過大な摩擦熱が発生し、接合不良となるおそれがある。これに対し、本実施形態のように終了位置ＥＰ１を封止体３の表面３ａの第一突合せ部Ｊ１に対応する位置よりも内側に設定し、先端側ピンＦ３を相対移動させながら第一突合せ部Ｊ１から徐々に引き抜くことで、第一突合せ部Ｊ１上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。 Similarly, the end position EP1 may be set at a position corresponding to the first butt portion J1 on the surface 3a of the sealing body 3, and the rotation tool F may be vertically detached at the end position EP1, but this is the embodiment. Excessive frictional heat is generated at the end position EP1 and there is a risk of poor joining. On the other hand, as in the present embodiment, the end position EP1 is set inside the position corresponding to the first butt portion J1 of the surface 3a of the sealing body 3, and the first butt is butted while the tip side pin F3 is relatively moved. By gradually pulling out from the portion J1, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on the first butt portion J1.

また、本接合工程では、封止体３の表面３ａ上での塑性化領域Ｗ１の始端と終端とをオーバーラップさせているため、気密性及び水密性を高めることができる。 Further, in this joining step, since the start end and the end end of the plasticized region W1 on the surface 3a of the sealing body 3 are overlapped, the airtightness and watertightness can be improved.

また、本接合工程では、回転ツールＦの回転速度を一定としてもよいが、可変させてもよい。本接合工程の押入区間において、開始位置ＳＰ１における回転ツールＦの回転速度をＶ１とし、本区間における回転ツールＦの回転速度をＶ２とすると、Ｖ１＞Ｖ２としてもよい。回転速度のＶ２は、本区間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。 Further, in this joining step, the rotation speed of the rotation tool F may be constant or variable. In the indentation section of the main joining step, if the rotation speed of the rotation tool F at the start position SP1 is V1 and the rotation speed of the rotation tool F in this section is V2, V1> V2 may be satisfied. The rotation speed V2 is a preset constant rotation speed in this section. 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、本接合工程の離脱区間において、本区間における回転ツールＦの回転速度をＶ２、終了位置ＥＰ１において離脱させるときの回転ツールＦの回転速度をＶ３とすると、Ｖ３＞Ｖ２としてもよい。つまり、離脱区間に移行したら、終了位置ＥＰ１に向けて徐々に回転速度を上げながら封止体３から回転ツールＦを離脱させてもよい。回転ツールＦを封止体３に押し入れる際又は封止体３から離脱させる際に、前記のように設定することで、押入区間又は離脱区間時における少ない押圧力を、回転速度で補うことができるため、摩擦攪拌を好適に行うことができる。 Further, in the detachment section of the main joining step, if the rotation speed of the rotation tool F in this section is V2 and the rotation speed of the rotation tool F at the end position EP1 is V3, V3> V2 may be satisfied. That is, after shifting to the detachment section, the rotation tool F may be detached from the sealing body 3 while gradually increasing the rotation speed toward the end position EP1. When the rotary tool F is pushed into the sealing body 3 or separated from the sealing body 3, by setting as described above, it is possible to supplement the small pressing force in the pushing-in section or the separating section with the rotation speed. Therefore, friction stir welding can be preferably performed.

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、本接合工程では、回転ツールＦの位置を摩擦攪拌装置に対して変位させないように設定し、保持部２２，２２（ジャケット本体２及び封止体３）を移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。また、例えば、回転ツールＦをロボットアームに取り付けた場合は、当該ロボットアームとジャケット本体２及び封止体３（保持部２２，２２）とを両者とも移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。また、フィン３１は全て一定の高さとする必要はなく、複数のフィン３１のうち少なくとも一部のフィン３１が底部１０の表面１０ａ又は封止体３の裏面３ｂに当接するようにしてもよい。 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. For example, in this joining step, the position of the rotary tool F is set so as not to be displaced with respect to the friction stir welding device, and the holding portions 22 and 22 (jacket body 2 and sealing body 3) are moved to perform friction stir welding. You may. Further, for example, when the rotary tool F is attached to the robot arm, the robot arm, the jacket body 2 and the sealing body 3 (holding portions 22, 22) may both be moved to perform friction stir welding. .. Further, all the fins 31 do not have to have a constant height, and at least a part of the fins 31 may be brought into contact with the front surface 10a of the bottom portion 10 or the back surface 3b of the sealing body 3.

また、本実施形態では、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１を第一突合せ部Ｊ１よりも内側に設定したが、第一突合せ部Ｊ１に対応する封止体３の表面３ａ上に設定してもよい。この場合は、第一突合せ部Ｊ１に対応する封止体３の表面３ａ上で回転ツールＦを相対移動させつつ徐々に押入してもよい。また、第一突合せ部Ｊ１に対応する封止体３の表面３ａ上で回転ツールＦを相対移動させつつ徐々に引き抜いて離脱させてもよい。このようにすることで、第一突合せ部Ｊ１に対応する封止体３の表面３ａ上の一点で摩擦熱が過大となるのを防ぐことができる。 Further, in the present embodiment, the start position SP1 and the end position EP1 are set inside the first butt portion J1, but they may be set on the surface 3a of the sealing body 3 corresponding to the first butt portion J1. .. In this case, the rotary tool F may be gradually pushed in while being relatively moved on the surface 3a of the sealing body 3 corresponding to the first butt portion J1. Further, the rotating tool F may be gradually pulled out and detached while being relatively moved on the surface 3a of the sealing body 3 corresponding to the first butt portion J1. By doing so, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive at one point on the surface 3a of the sealing body 3 corresponding to the first butt portion J1.

１ 液冷ジャケット
２ ジャケット本体
３ 封止体
１０ 底部
１１ 周壁部
１１ａ 端面
２２ 保持部
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
ＳＰ１ 開始位置
ＥＰ１ 終了位置
Ｗ１ 塑性化領域 1 Liquid-cooled jacket 2 Jacket body 3 Encapsulant 10 Bottom 11 Peripheral wall 11a End face 22 Holding part F Rotation tool F2 Base end side pin F3 Tip side pin J1 First butt SP1 Start position EP1 End position W1 Plasticization area

Claims (5)

底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、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、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
前記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第一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の表面から挿入し、前記先端側ピンを前記封止体、又は前記周壁部及び前記封止体に接触させつつ、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第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部の廻りに相対的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、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表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 liquid that is composed of a jacket body having a bottom portion and a peripheral wall portion rising from the peripheral edge of the bottom portion and a sealing body that seals an opening of the jacket body, and joins the jacket body and the sealing body by friction stir welding. It ’s a method of manufacturing cold jackets.
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 pin step portion is formed on the outer peripheral surface of the base end side pin.
A mounting step of forming a first butt portion by superimposing the end surface of the peripheral wall portion and the back surface of the sealing body by mounting the sealing body on the jacket body.
The tip side pin of the rotating tool is inserted from the surface of the seal body, and the base end side pin is brought into contact with the seal body or the peripheral wall portion and the seal body. With the outer peripheral surface of the seal in contact with the surface of the sealing body, the first butt portion is frictionally agitated by making a relative circumference around the peripheral wall portion at a predetermined depth along the first butt portion. Including this joining process
In the main joining step, the bottom portion of the jacket body and the surface of the sealing 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 for frictional stirring. 前記ジャケット本体の底部及び前記封止体の裏面の一方には、複数のフィンが形成されており、
前記本接合工程において、前記複数のフィンの少なくとも一部の先端を前記ジャケット本体の底部及び前記封止体の裏面の他方に接触させた状態で、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌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。 A plurality of fins are formed on one of the bottom of the jacket body and the back surface of the sealing body.
In the main joining step, the jacket body and the sealing body are rubbed and stirred in a state where at least a part of the tips of the plurality of fins are in contact with the bottom of the jacket body and the other of the back surface of the sealing body. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to claim 1, wherein the liquid-cooled jacket is manufactured. 前記本接合工程において、前記回転ツールの前記先端側ピンの先端が前記ジャケット本体に達するように前記先端側ピンを挿入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 liquid-cooled jacket according to claim 1 or 2, wherein in the main joining step, the tip-side pin is inserted so that the tip of the tip-side pin of the rotation tool reaches the jacket body. Production method. 前記本接合工程では、所定の回転速度で前記先端側ピン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引き抜くとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記先端側ピンを終了位置まで相対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 tip side pin is rotated at a predetermined rotation speed to perform friction stir welding.
Claims 1 to 3 are characterized in that when the tip end side pin is pulled out in the main joining step, the tip end side pin is relatively moved to an end position while gradually increasing the rotation speed from the predetermined rotation speed. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of the above. 前記本接合工程では、所定の回転速度で前記先端側ピン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、徐々に回転速度を下げながら前記先端側ピンを挿入することを特徴とする請求項１乃至請求項４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.
When the tip side pin is inserted in the main joining step, the tip side pin is rotated at a speed higher than the predetermined rotation speed, and the tip side pin is inserted while gradually reducing the rotation speed. The method for manufacturing a liquid-cooled jacket according to any one of claims 1 to 4.

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