JP7377533B2 - 金属構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
前記金属構造体は、互いに垂直方向に重ね合わされた状態で摩擦撹拌接合により接合される2つの金属部材を含み、前記2つの金属部材は、互いに前記垂直方向に重ね合わされることにより前記2つの金属部材の間に内部空間を有する組立体を形成するように構成され、
前記製造方法は、
前記2つの金属部材を準備する準備工程と、
前記2つの金属部材を前記垂直方向に重ね合わせることにより前記組立体を形成する組立工程と、
前記組立体を前記垂直方向に見た時に前記内部空間と重ならない位置において、少なくとも1つの金属製固定部材を少なくとも部分的に前記2つの金属部材に対して前記垂直方向に挿入することにより、前記2つの金属部材を互いに前記垂直方向に固定する固定工程と、
前記摩擦撹拌接合のためのツールを回転させながら前記組立体の上面に挿入し、前記ツールが、前記金属製固定部材による固定位置を通り、且つ前記固定位置において前記2つの金属部材の各々の一部と共に前記金属製固定部材の少なくとも一部が前記摩擦撹拌接合の範囲に含まれるように、前記ツールを移動させることにより、前記2つの金属部材を接合する接合工程とを
有する。
前記接合工程において、前記摩擦撹拌接合は、前記金属製固定部材の径が前記摩擦撹拌接合の範囲内に含まれるように実施される。
前記金属製固定部材は、前記2つの金属部材に対して前記垂直方向に挿入される胴部と、前記胴部の一端部に設けられ、前記胴部より大きな径を有し、前記胴部が前記2つの金属部材に対して挿入された時に前記2つの金属部材を押さえつけるように作用する頭部とを有する。
前記固定工程では、複数の前記金属製固定部材が、前記組立体を前記垂直方向に見た時に前記内部空間と重ならない位置において、互いに間隔を空けて、少なくとも一つの列を成して並ぶように設けられ、
前記接合工程では、前記複数の前記金属製固定部材による複数の前記固定位置の各々を通るように、前記ツールを前記少なくとも一つの列に沿って移動させることにより、前記2つの金属部材を接合する。
前記金属構造体は、前記内部空間が前記列に沿って延びる形状を有するように構成される。
前記2つの金属部材は、互いに前記垂直方向に重ね合わされることにより前記2つの金属部材の間に、互いに独立し且つ互いに平行に延びる形状を有する複数の内部空間を有する組立体を形成するように構成され、
前記固定工程では、複数の金属製固定部材が、隣り合う2つの内部空間の間で一つの列を成して並ぶように設けられる。
前記金属構造体は、熱交換、加熱又は冷却すべき対象物に対して接触又は近接するように設置される伝熱用金属構造体である。
前記金属構造体は、前記内部空間が空洞である状態で用いられる中空金属構造体である。
先ず、準備工程では、本体部1(図6(a)及び(b)参照)が準備されると共に、蓋部2(図5(a)及び(b)参照)が準備される。本体部1及び蓋部2は、それぞれ「金属部材」に相当する。準備工程においては、取付孔16が形成された本体部1及び蓋部2が準備されてもよい。また、準備工程において、取付孔16が形成されていない本体部1及び蓋部2が準備されるとともに、本体部1及び蓋部2の各々に取付孔16が形成されてもよい。準備工程において、取付孔16が形成されていない本体部1及び蓋部2が準備され、後述する組立工程において、本体部1及び蓋部2が組み立てられると共に、本体部1及び蓋部2に取付孔16が形成されてもよい。取付孔16は、組立体10a(図7(a)~(c)参照)を垂直方向Wに見た時に内部空間3と重ならない位置に形成される。
組立工程では、本体部1と蓋部2とが垂直方向Wに重ね合わされる。蓋部2が本体部1の凹部7に嵌合されるように、蓋部2が、本体部1上に載置される。これにより、内部空間3を有する組立体10aが形成される。組立体10aでは、垂直方向Wにおいて、本体部1が下に位置し、蓋部2が上に位置する(図7(a)~(c)参照)。
固定工程では、少なくとも1つの金属製固定部材15を、少なくとも部分的に、本体部1及び蓋部2に対して垂直方向Wに挿入することにより、本体部1と蓋部2とを互いに垂直方向Wに固定する。金属製固定部材15は、部分的に又は全体的に、取付孔16に挿入される。本実施形態では、金属製固定部材15を取り付けるための取付孔16が蓋部2及び本体部1に形成されているが、取付孔16は、蓋部2のみに形成されていてもよい。取付孔16は、必須の構成ではない。即ち、取付孔16は形成されていなくてもよい。例えば、金属製固定部材15がネジであり、固定工程において、金属製固定部材15が、蓋部2及び本体部1に直接ねじ込まれてもよい。
接合工程について、図9~図12を参照して説明する。接合工程は、組立体10aに対して行われる。例えば、本体部1の周辺は、固定治具11によって押さえられている。これにより、本体部1は固定されている。接合工程では、本体部1と蓋部2とが摩擦攪拌接合により接合される。摩擦攪拌用装置(図示せず)のツール5が、当該接合工程で用いられる。ツール5は、耐熱性及び耐摩耗性が高い材料により形成されている。ツール5は、先端に先細りの先端部5aを有する円柱状体である。ツール5は、回転しながら移動するように、摩擦攪拌用装置が備える駆動装置により制御される。具体的に、ツール5は、回転しながら、本体部1及び蓋部2に対する相対的な昇降移動と、本体部1及び蓋部2に対する相対的な平行移動とを行うことが可能である。昇降移動は、垂直方向Wへの移動である。平行移動は、例えば、方向Pへの移動である。ツール5の先端部5aには、外周面に螺旋状のネジ溝(図示せず)が設けられている。
1r 凹部
1s 上面
2 蓋部
3 内部空間
5 ツール
5a 先端部
7 凹部
10a 組立体
11 固定治具
13 長尺固定バー
15 金属製固定部材
15a 胴部
15b 頭部
16 取付孔
16a 下側部
16b 上側部
17 (摩擦撹拌接合による)接合範囲
18A~18C (取付孔16の)列
Claims (8)
- 金属構造体の製造方法であって、
前記金属構造体は、互いに垂直方向に重ね合わされた状態で摩擦撹拌接合により接合される2つの金属部材を含み、前記2つの金属部材は、互いに前記垂直方向に重ね合わされることにより前記2つの金属部材の間に内部空間を有する組立体を形成するように構成され、
前記製造方法は、
前記2つの金属部材を準備する準備工程と、
前記2つの金属部材を前記垂直方向に重ね合わせることにより前記組立体を形成する組立工程と、
前記組立体を前記垂直方向に見た時に前記内部空間と重ならない位置において、少なくとも1つの金属製固定部材を、少なくとも部分的に、前記組立工程において前記垂直方向に重ね合わされた前記2つの金属部材に対して前記垂直方向に挿入することにより、前記2つの金属部材を互いに前記垂直方向に固定する固定工程と、
前記摩擦撹拌接合のためのツールを回転させながら前記組立体の上面に挿入し、前記ツールが、前記金属製固定部材による固定位置を通り、且つ前記固定位置において前記2つの金属部材の各々の一部と共に前記金属製固定部材の少なくとも一部が前記摩擦撹拌接合の範囲に含まれるように、前記ツールを移動させることにより、前記2つの金属部材を接合する接合工程とを
有する。 - 請求項1に記載の製造方法であって、
前記接合工程において、前記摩擦撹拌接合は、前記金属製固定部材の径が前記摩擦撹拌接合の範囲内に含まれるように実施される。 - 請求項1又は2に記載の製造方法であって、
前記金属製固定部材は、前記2つの金属部材に対して前記垂直方向に挿入される胴部と、前記胴部の一端部に設けられ、前記胴部より大きな径を有し、前記胴部が前記2つの金属部材に対して挿入された時に前記2つの金属部材を押さえつけるように作用する頭部とを有する。 - 請求項1~3のいずれか1に記載の製造方法であって、
前記固定工程では、複数の前記金属製固定部材が、前記組立体を前記垂直方向に見た時に前記内部空間と重ならない位置において、互いに間隔を空けて、少なくとも一つの列を成して並ぶように設けられ、
前記接合工程では、前記複数の前記金属製固定部材による複数の前記固定位置の各々を通るように、前記ツールを前記少なくとも一つの列に沿って移動させることにより、前記2つの金属部材を接合する。 - 請求項4に記載の製造方法であって、
前記金属構造体は、前記内部空間が前記列に沿って延びる形状を有するように構成される。 - 請求項1~5のいずれか1に記載の製造方法であって、
前記2つの金属部材は、互いに前記垂直方向に重ね合わされることにより前記2つの金属部材の間に、互いに独立し且つ互いに平行に延びる形状を有する複数の内部空間を有する組立体を形成するように構成され、
前記固定工程では、複数の金属製固定部材が、隣り合う2つの内部空間の間で一つの列を成して並ぶように設けられる。 - 請求項1~6のいずれか1に記載の製造方法であって、
前記金属構造体は、熱交換、加熱又は冷却すべき対象物に対して接触又は近接するように設置される伝熱用金属構造体である。 - 請求項1~6のいずれか1に記載の製造方法であって、
前記金属構造体は、前記内部空間が空洞である状態で用いられる中空金属構造体である。
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