液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法
【課題】摩擦撹拌接合の接合部の密閉性能を向上させる。
【解決手段】熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに一部が開口した凹部11を有するジャケット本体10に、凹部11の開口部12を封止する封止体30を摩擦撹拌接合によって固定して構成される液冷ジャケット1の製造方法において、ジャケット本体10の凹部11の開口周縁部12aと封止体30の周縁部30aとの突合部40に沿って回転ツール50を一周させて塑性化領域41を形成した後、塑性化領域41に沿って回転ツール50をさらに一周させて、封止体30をジャケット本体10に固定することを特徴とする。
【解決手段】熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに一部が開口した凹部11を有するジャケット本体10に、凹部11の開口部12を封止する封止体30を摩擦撹拌接合によって固定して構成される液冷ジャケット1の製造方法において、ジャケット本体10の凹部11の開口周縁部12aと封止体30の周縁部30aとの突合部40に沿って回転ツール50を一周させて塑性化領域41を形成した後、塑性化領域41に沿って回転ツール50をさらに一周させて、封止体30をジャケット本体10に固定することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦撹拌接合(FSW=Friction Stir Welding)が知られている。摩擦撹拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。
【0003】
ところで、近年、パーソナルコンピュータに代表される電子機器は、その性能が向上するにつれて、搭載されるCPU(熱発生体)の発熱量が増大し、CPUの冷却が益々重要になっている。従来、CPUを冷却するために、空冷ファン方式のヒートシンクが使用されてきたが、ファン騒音や、空冷方式での冷却限界といった問題がクローズアップされるようになり、次世代冷却方式として、液冷ジャケットが注目されている。
【0004】
このような液冷ジャケットにおいて、構成部材同士を摩擦撹拌接合によって接合した技術が特許文献1で開示されている。この液冷ジャケットは、たとえば、金属製フィンを収容するフィン収容室を有するジャケット本体と、フィン収容室を封止する封止体とを備えており、フィン収容室を取り囲むジャケット本体の周壁と封止体との突合部に沿って回転ツールを一周させて、摩擦撹拌接合することで液冷ジャケットを製造するように構成されている。そして、特許文献1では、摩擦撹拌接合における始端と終端とをオーバーラップさせることで、ジャケット本体と封止体とを良好に接合して、フィン収容室内を流れる熱輸送流体が外部に漏れにくくなるようにする技術が開示されている。
【特許文献1】特開2006−324647号公報(図18〜図20)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、一般に摩擦撹拌接合方法では、塑性化領域に空洞欠陥が発生する場合がある。特許文献1に記載の液冷ジャケットの製造方法(摩擦撹拌接合方法)で製造された液冷ジャケットでは、空洞欠陥が発生したとしても、表面には露出され難いので接合部の密閉性能上問題はないが、さらなる信頼性の向上のために突合部の近くの空洞欠陥を低減して密閉性能を向上させることが要求されている。
【0006】
そこで、本発明は、接合部の密閉性能を向上させることができる液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに一部が開口した凹部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦撹拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部と前記封止体の周縁部との突合部に沿って回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、前記塑性化領域に沿って前記回転ツールをさらに一周させて、前記封止体を前記ジャケット本体に固定することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法である。
【0008】
このような方法によれば、回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、塑性化領域に沿って回転ツールをさらに一周させることによって、塑性化領域がより一層撹拌されるので、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができ、信頼性の高い液冷ジャケットを供給することができる。
【0009】
請求項2に係る発明は、前記回転ツールの一周目における始端と終端とがオーバーラップしており、前記塑性化領域の一部が重複してい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である。
【0010】
このような方法によれば、塑性化領域の一部が重複していることにより、ジャケット本体の周壁と、封止体とを良好に接合することができる。これにより、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【0011】
請求項3に係る発明は、前記回転ツールの二周目における移動軌跡を、前記回転ツールの一周目における移動で形成された塑性化領域よりも外側へ偏移させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0012】
このような方法によれば、一周目で空洞欠陥が発生したとしても二周目の移動で撹拌して空洞欠陥を低減することができるとともに、万一、二周目で空洞欠陥が発生したとしても、ジャケット本体の開口周縁部と封止体の周縁部との突合部から離反した部分に発生するので、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能を大幅に向上させることができる。
【0013】
請求項4に係る発明は、前記回転ツールの二周目における前記突合部への押込み量を、前記回転ツールの一周目における前記突合部への押込み量よりも大きくすることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0014】
このような方法によれば、回転ツールがより一層奥まで押し込まれ、効率的に撹拌されるので、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上できる。
【0015】
請求項5に係る発明は、前記回転ツールを前記開口部に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールを前記開口部に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0016】
このような方法によれば、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部よりも外側位置の離反した部分に発生することとなり、熱輸送流体が外部に漏れにくくなるので、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【0017】
請求項6に係る発明は、前記回転ツールの二周目における移動方向を、前記回転ツールの一周目における移動方向とは逆方向に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1項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0018】
このような方法によれば、突合部は、一周目と二周目とで逆向きに撹拌されることになるので、効率的に撹拌される。したがって、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【0019】
請求項7に係る発明は、前記回転ツールで前記塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0020】
このような方法によれば、ジャケット本体と封止体とを仮接合することによって、本接合の際に、封止体が移動することがなく、本接合しやすくなるとともに、封止体の位置決め精度が向上する。また、仮接合用回転ツールが本接合用の回転ツールよりも小さいので、本接合用の回転ツールを、仮接合部分の上で移動させて摩擦撹拌するだけで、本接合が仕上げられる。
【0021】
請求項8に係る発明は、前記突合部が矩形環状を呈しており、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合することを特徴とする請求項7に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0022】
このような方法によれば、封止体をバランスよく仮接合することができ、封止体のジャケット本体に対する位置決め精度が向上する。
【0023】
請求項9に係る発明は、前記突合部が矩形環状を呈しており、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合することを特徴とする請求項7に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0024】
このような方法によれば、封止体をバランスよく仮接合することができ、封止体のジャケット本体に対する位置決め精度が向上する。さらに、仮接合は直線状に行われるので、加工が容易となる。
【0025】
請求項10に係る発明は、第一部材の開口部に板状の第二部材を摩擦撹拌接合によって固定する摩擦撹拌接合方法において、前記第一部材の開口周縁部と前記第二部材の周縁部との突合部に沿って回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、前記塑性化領域に沿って前記回転ツールをさらに一周させることを特徴とする摩擦撹拌接合方法である。
【0026】
このような方法によれば、回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、塑性化領域に沿って回転ツールをさらに一周させることによって、塑性化領域がより一層撹拌されるので、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、液冷ジャケットのジャケット本体と封止体との接合部、または、第一部材の開口部と板状の第二部材との接合部の密閉性能を向上させることができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0028】
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照して詳細に説明する。
【0029】
(第1実施形態)
まず、本発明に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法によって形成された液冷ジャケットについて説明する。液冷ジャケットは、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載される冷却システムの構成部品であって、CPU(熱発生体)等を冷却する部品である。液冷システムは、CPUが所定位置に取り付けられる液冷ジャケットと、冷却水(熱輸送流体)が輸送する熱を外部に放出するラジエータ(放熱手段)と、冷却水を循環させるマイクロポンプ(熱輸送流体供給手段)と、温度変化による冷却水の膨張/収縮を吸収するリザーブタンクと、これらを接続するフレキシブルチューブと、熱を輸送する冷却水とを主に備えている。冷却水としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が使用される。そして、マイクロポンプが作動すると、冷却水がこれら機器を循環するようになっている。
【0030】
図1に示すように、液冷ジャケット1は、熱発生体であるCPU(図示せず)が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体である冷却水(図示せず)が流れるとともに一部が開口した凹部11を有するジャケット本体10に、凹部11の開口部12を封止する封止体30を摩擦撹拌接合(図3参照)によって固定して構成されている。
【0031】
液冷ジャケット1は、その下方側の中央に、熱拡散シート(図示せず)を介してCPU(図示せず)が取り付けられるようになっており、CPUが取り付けられた状態で、液冷ジャケット1内を冷却水が流通することにより、CPUが発生する熱を受熱すると共に、内部を流通する冷却水と熱交換する。これによって、液冷ジャケット1は、CPUから受け入れた熱を冷却水に伝達し、その結果として、CPUを効率的に冷却する。なお、熱拡散シートは、CPUの熱を、ジャケット本体10に効率的に伝達させるためのシートであり、例えば銅などの高熱伝導性を有する金属から形成されている。
【0032】
ジャケット本体10は、一方側(本実施形態では上側)が開口した浅底の箱体であって、その内側に凹部11が形成されており、底壁13と、周壁14とを有している。このようなジャケット本体10は、例えば、ダイキャスト、鋳造、鍛造などによって作製される。ジャケット本体10は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケット1は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。
【0033】
ジャケット本体10の凹部11の開口周縁部12aには、凹部11の底面側に一段下がった段差部15が形成されている。段差部15は、封止体30の厚さ寸法と同等の寸法の段差を有している。一段下がった段差部15の上には、封止体30の周縁部30aが載せられる。段差部15の幅W1は、冷却水が流れる凹部11の容積を確保するため、なるべく小さく設定することが好ましい。周壁14の互いに対向する一対の壁部14a,14aには、凹部11に冷却水を流通させるための貫通孔16,16がそれぞれ形成されている。貫通孔16,16は、本実施形態では、壁部14a,14aの対向方向(図1中、X軸方向)に延出しており、円形断面を有し、凹部11の深さ方向中間部に形成されている。なお、貫通孔16の形状および位置は、これに限られるものではなく、冷却水の種類や流量に応じて適宜変更可能である。
【0034】
図1および図2に示すように、封止体30は、ジャケット本体10の凹部11の開口部12(図1参照)と同じ形状(本実施形態では正方形)の平面形状を有する板状の蓋板部31と、蓋板部31の下面に設けられた複数のフィン32,32…とを備えて構成されている。
【0035】
複数のフィン32,32…は、互いに平行で且つ蓋板部31に対して直交して配置されており、蓋板部31と一体に構成されている。これにより、蓋板部31とフィン32,32…との間において、熱が良好に伝達するようになっている。図1に示すように、フィン32,32…は、貫通孔16,16が形成された周壁14の壁部14a,14aと直交する方向(図1中、X軸方向)に延出して配置されている。フィン32は、凹部11の深さ寸法と同等の高さ(深さ)寸法(図1中、Z軸方向長さ)を有しており、その先端部が凹部11の底面に当接するようになっている。これによって、封止体30がジャケット本体10に取り付けられた状態で、封止体30の蓋板部31と、隣り合うフィン32,32と、凹部11の底面とで筒状の空間が区画され、その空間が、冷却水が流れる流路33(図3の(a)参照)として機能することとなる。また、フィン32,32…は、凹部11の一辺の長さ寸法よりも短い長さ寸法(図1中、X軸方向長さ)を有しており、その両端は、凹部11の周壁14の各壁部14a,14aの内壁面とそれぞれ所定の間隔を隔てるように構成されている。これによって、封止体30がジャケット本体10に取り付けられた状態で、フィン32,32…の両端外側の、凹部11の周壁14の壁部14aとの間の空間が、貫通孔16から、フィン32の延出方向と直交する方向(図1中、Y軸方向)へ広がる流路ヘッダ部34(図3の(a)参照)を構成することとなる。
【0036】
封止体30もジャケット本体10と同様に、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケット1は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。封止体30は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されブロックを切削加工することで形成されている。また、作製方法はこれに限定されるものではなく、例えば、蓋板部31と複数のフィン32,32…からなる断面形状を有する部材を、押出成形または溝加工によって形成し、そのフィン32の両端部を取り除くことによって構成してもよい。
【0037】
次に、ジャケット本体10に、封止体30を摩擦撹拌接合によって固定する方法について、図3および図4を参照して説明する。
【0038】
まず、図3の(a)に示すように、封止体30を、フィン32が下側になるようにして、ジャケット本体10の凹部11に挿入して、封止体30の周縁部30aが、凹部11の開口周縁部12aの段差部15上に載置されるように設置する。ここで、ジャケット本体10の凹部11の開口周縁部12aと、封止体30の周縁部30aとが突き合わされ、突合部40が構成される。
【0039】
次に、この突合部40に沿って摩擦撹拌接合用の回転ツール50を相対移動させる。このとき、ジャケット本体10の周壁14の周面に、ジャケット本体10を四方向から囲む治具(図示せず)を予め当てておくのが好ましい。これによれば、周壁14の厚さが薄く、回転ツール50のショルダ部51(図4の(a)参照)の外周面と、周壁14の外周面との距離(隙間)が、例えば、2.0mm以下であっても、回転ツール50の押圧力によって周壁14が外側に変形しにくくなる。なお、周壁14の厚さが厚い場合は、前記の治具は設置しなくてもよい。
【0040】
回転ツール50は、ジャケット本体10や封止体30よりも硬質の金属材料からなり、図4の(a)に示すように、円柱状を呈するショルダ部51と、このショルダ部51の下端面に突設された撹拌ピン(プローブ)52とを備えて構成されている。回転ツール50の寸法・形状は、ジャケット本体10および封止体30の材質や厚さ等に応じて設定すればよい。撹拌ピン52の突出長さ寸法L1は、封止体30の蓋板部31の厚さ寸法T1の60%以下であることが好ましい(本実施形態では、略50%)。このような構成によれば、摩擦撹拌接合によって封止体30が凹部11側に変形しにくくなり、凹部11の容積が小さくなることが防止される。また、回転ツール50の回転速度は500〜15000(rpm)、送り速度は0.05〜2(m/分)で、突合部40を押さえる押込み力は1〜20(kN)程度で、ジャケット本体10および封止体30の材質や板厚および形状に応じて適宜選択される。
【0041】
図3の(a)に示すように、回転ツール50の挿入位置53は、突合部40から外側に外れた周壁14の上面となっている。回転ツール50は、挿入位置53から突合部40へ回転しながら移動させる。回転ツール50は、その軸心が突合部40の突合面40a上に位置する部分に移動したならば、軸芯が突合面40a上に沿うように、回転ツール50を移動させる。このとき、回転ツール50の回転方向(自転方向)は、移動方向(公転方向)と同じ方向となるようにする。すなわち、本実施形態では、回転ツール50を凹部11の開口部12に対して右回りに移動させている(図3中、矢印Y1参照)ので、回転ツール50を右回転させる(図3中、矢印Y2参照)。なお、回転ツール50を凹部11の開口部12に対して左回りに移動させるときは、回転ツール50を左回転させることとなる。
【0042】
その後、回転ツール50の回転および移動を継続し、図3の(b)に示すように、回転ツール50を開口部12の周りを一周させて塑性化領域41を形成する。ここで、「塑性化領域」とは、回転ツール50の摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツール50が通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。このとき、回転ツール50の一周目における始端54a(図3の(a)参照)と終端54b(図3の(b)参照)とがオーバーラップしており、塑性化領域41の一部が重複するように構成されている。
【0043】
そして、図3の(c)に示すように、回転ツール50の一周目の移動が終わった後に、引き続いて塑性化領域41に沿って回転ツール50をさらに一周させる。本実施形態では、回転ツール50の二周目の回転および移動は、一周目の回転方向、回転速度、移動方向および移動速度と同様にしている(図3中、矢印Y3,Y4参照)。また、二周目の移動に入るに際して、回転ツール50は、交換を行わず、突合部40に挿入したままの状態で継続して回転および移動させ、押込み量も変更しない。なお、回転ツール50の回転速度や移動速度等は、ジャケット本体10と封止体30の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【0044】
ここで、回転ツール50は、一周目の移動において塑性化領域41を形成し、二周目の移動において、形成された塑性化領域41をさらに撹拌することでその内部に存在する空洞欠陥を低減させている。以下、回転ツール50の二周目の移動が終了して形成された領域を「第二塑性化領域43」と称する場合がある。
【0045】
そして、図3の(c)に示すように、回転ツール50の二周目の移動が終了したならば、回転ツール50を塑性化領域41(突合部40)から外側に外れた周壁14の上面へと移動させ、その位置で、回転ツール50を引き抜く。このように、回転ツール50の引抜位置55が、突合部40から外側に外れた位置となっているので、撹拌ピン52の引抜跡が突合部40に形成されることはない。これにより、ジャケット本体10と封止体30との接合性をさらに高めることができる。
【0046】
以上のように、回転ツール50を凹部11の開口部12の周囲で、突合部40(図3の(a)参照)に沿って二周させて摩擦撹拌接合を行い、ジャケット本体10に封止体30を固定することで、液冷ジャケット1が形成される。
【0047】
本実施形態に係る液冷ジャケット1の製造方法および摩擦撹拌接合方法によれば、回転ツール50を一周させて塑性化領域41を形成した後に、この塑性化領域41に沿って回転ツール50をさらに一周させることによって、塑性化領域41よりもさらに撹拌された第二塑性化領域43が形成される。すなわち、塑性化領域41に空洞欠陥が発生した場合であっても自動的に欠陥を補修することとなり、第二塑性化領域43における空洞欠陥を大幅に低減させることができる。したがって、接合部の密閉性能をより一層向上させることができ、信頼性の高い液冷ジャケット1を供給することができる。
【0048】
また、回転ツール50の二周目の移動は、回転ツール50の交換を行うことなく、一周目の移動に引き続いて連続的に行うことによって、接合時間が長くなるのを抑えることができる。
【0049】
さらに、回転ツール50の一周目における始端54aと終端54bとがオーバーラップしており、塑性化領域41の一部が重複していることにより、ジャケット本体10の周壁14と、封止体30とを良好に接合することができる。すなわち、塑性化領域41が確実に突合部40の全周を覆うので、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【0050】
また、回転ツール50を凹部11の開口部12回りの移動方向と同じ方向に回転させることによって、万一、第二塑性化領域43に空洞欠陥が発生したとしても、突合部40よりも外側寄りのスペース56(図4の(b)参照)の突合面40aから所定距離離反した部分に発生することとなる。したがって、凹部11内の熱輸送流体が空洞欠陥を伝わって流れることはないので、凹部11の外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【0051】
さらに、封止体30は、蓋板部31とフィン32,32…が一体的に形成されていることによって、蓋板部31の剛性が高くなり、摩擦撹拌接合の熱により封止体30が変形するのを防止できる。これによって、凹部11の開口部12の開口周縁部12aと封止体30の周縁部30aとの突合状態が良好となり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【0052】
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図5を参照して説明する。
【0053】
かかる実施形態は、図5の(a)に示すように、第1実施形態の回転ツール50で塑性化領域41を形成する工程に先立って、凹部11の開口部12の開口周縁部12aと封止体30の周縁部30aとの突合部40の一部を回転ツール50よりも小型の仮接合用回転ツール60を用いて仮接合することを特徴とする。仮接合を行った後に、回転ツール50を用いて第1実施形態と同様の本接合を行う(図5の(b)参照)。
【0054】
仮接合用回転ツール60は、回転ツール50の撹拌ピン52よりも小径の撹拌ピン(図示せず)を備えており、形成される塑性化領域45は、後の工程で回転ツール50によって形成される塑性化領域41(図5の(b)参照)の幅よりも小さい幅を有することとなる。これによって、仮接合における塑性化領域45は、塑性化領域41で完全に覆われることとなるので、塑性化領域45に残った仮接合用回転ツール60の引抜跡および塑性化領域45の跡が残らない。
【0055】
本実施形態では、第1実施形態と同様に、突合部40が正方形(矩形環状)を呈しており、仮接合用回転ツール60で突合部40を仮接合する工程において、突合部40の一方の対角44a,44b同士を先に仮接合した後に、他方の対角44c,44d同士を仮接合するようになっている。このような順序で仮接合することで、封止体30をバランスよくジャケット本体10に仮接合することができ、封止体30のジャケット本体10に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体30の変形を防止できる。また、封止体30の仮接合を行ったことによって、回転ツール50による本接合時の封止体30のズレを防止でき、接合部の密閉性能をより一層向上させることができる。
【0056】
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図6を参照して説明する。
【0057】
かかる実施形態は、図6の(a)に示すように、第1実施形態の回転ツール50で塑性化領域41を形成する工程に先立って、凹部11の開口部12の開口周縁部12aと封止体30の周縁部30aとの突合部40の一部を回転ツール50よりも小型の仮接合用回転ツール60を用いて仮接合することを特徴とする。ここでの仮接合は、第2実施形態が、正方形の突合部40の角部を摩擦撹拌接合しているのに対して、各辺の中間部を摩擦撹拌接合することによって直線状に行われている。具体的には、突合部40が正方形(矩形環状)を呈しており、仮接合用回転ツール60で突合部40を仮接合する工程において、突合部40の一方の対辺46,46の中間部46a,46b同士を先に仮接合した後に、他方の対辺47,47の中間部47a,47b同士を仮接合するようになっている。このとき仮接合用回転ツール60で形成される塑性化領域48は、それぞれ同じ長さの直線状になるようになっている。
【0058】
本実施形態では、前記のような順序で仮接合することで、封止体30をバランスよくジャケット本体10に仮接合することができ、封止体30のジャケット本体10に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体30の変形を防止できる。また、封止体30の仮接合を行ったことによって、回転ツール50による本接合時の封止体30のズレを防止できる。さらに、本実施形態によれば、仮接合の摩擦撹拌接合が直線状であるので、仮接合用回転ツール60を直線的に移動させるだけでよく加工が容易である。
【0059】
(第4実施形態)
次に、第4実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図7、図8および図9を参照して説明する。
【0060】
かかる実施形態は、図7に示すように、回転ツール50の二周目における移動軌跡を、回転ツール50の一周目における移動で形成された塑性化領域41よりも外側へ偏移させることを特徴とする。
【0061】
具体的には、まず、図7の(a)に示すように、封止体30を、ジャケット本体10の凹部(図示せず)に挿入して、封止体30の周縁部30aが、凹部の開口周縁部12aの段差部(図示せず)上に載置されるように設置した後、回転ツール50を、突合部40から外側に外れた周壁14の上面の挿入位置53に挿入する。その後、回転ツール50を、突合部40の始端54aまで移動させて、この突合部40に沿って一周目の終端54bまで移動させて塑性化領域41を形成する。ここまでの工程は第1実施形態と同様である(図3の(b)までと同様)。回転ツール50の一周目の移動は、凹部(図示せず)の開口部(図示せず)に対して右回りとなっており(図7中、矢印Y1参照)、回転ツール50の回転方向も右回転となっている(図7中、矢印Y2参照)。
【0062】
その後、図8に示すように、回転ツール50を、一周目の終端54bから外側へ偏移させる。このとき、回転ツール50の一周目の始端54aと終端54bとはオーバーラップしている。回転ツール50の偏移は、移動方向に向かうに連れて外側へ移動するように斜めに移動して、回転ツール50の二周目の移動軌跡の内側端が、一周目の移動軌跡(塑性化領域41)の中心線(突合部40の突合面40a)よりも外側に位置するようになっている。その後、回転ツール50は、図7の(b)に示すように、一周目の移動軌跡(塑性化領域41)と位置関係を保ちながら平行に移動する。これによって、一周目の移動軌跡の外側部分が、回転ツール50の二周目の移動によって撹拌されることとなる(図8および図9参照)。なお、回転ツール50の二周目の移動は、一周目の回転方向、回転速度、移動方向、移動速度および押込み量と同様にしている。なお、二周目の回転ツール50の回転速度や移動速度や押込み量等は、ジャケット本体10と封止体30の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【0063】
そして、図7の(c)に示すように、回転ツール50の二周目の移動が終了したならば、回転ツール50を第二塑性化領域43から外側に外れた周壁14の上面の引抜位置55
へと移動させ、その位置で、回転ツール50を引き抜く。
【0064】
本実施形態によれば、第1実施形態で得られる作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【0065】
本実施形態では、回転ツール50の二周目における移動軌跡を、回転ツール50の一周目における移動で形成された塑性化領域41よりも外側へ偏移させることによって、一周目の摩擦撹拌で空洞欠陥が発生したとしても、その空洞欠陥は塑性化領域41内の外側寄りのスペース56a(図9参照)に発生するので、回転ツール50の二周目の移動で撹拌して空洞欠陥を低減することができる。さらに、万一、二周目の摩擦撹拌で空洞欠陥が発生したとしても、外側へ偏移した移動軌跡の外側寄りのスペース56b(図9参照)に発生することになるので、空洞欠陥はジャケット本体10の開口周縁部12aと封止体30の周縁部30aとの突合部40から大きく離反する。したがって、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【0066】
(第5実施形態)
次に、第4実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図10を参照して説明する。
【0067】
かかる実施形態は、図10に示すように、回転ツール50の二周目における移動方向を、回転ツールの一周目における移動方向とは逆方向にすることを特徴とする。
【0068】
具体的には、まず、図10の(a)に示すように、封止体30を、ジャケット本体10の凹部(図示せず)に挿入して、封止体30の周縁部30aが、凹部の開口周縁部12aの段差部(図示せず)上に載置されるように設置した後、回転ツール50を、突合部40から外側に外れた周壁14の上面の挿入位置53に挿入する。その後、回転ツール50を、突合部40の始端54aまで移動させて、この突合部40に沿って一周目の終端54bまで移動させて塑性化領域41を形成する。ここまでの工程は第1実施形態と同様である(図3の(b)まで)。回転ツール50の一周目の移動は、凹部の開口部12に対して右回りとなっており(図10中、矢印Y1参照)、回転ツール50の回転方向も右回転となっている(図10中、矢印Y2参照)。
【0069】
その後、図10の(b)に示すように、回転ツール50を、一周目の終端54bで折り返して、形成された塑性化領域41に沿って(突合部40に沿って)左回りに移動する(図10中、矢印Y5参照)。このとき、回転ツール50は、回転方向は一周目と同様に右回転を継続する(図10中、矢印Y6参照)。回転ツール50が一周目とは逆方向に移動して同方向に回転する二周目によって、形成された塑性化領域41をさらに撹拌された第二塑性化領域43が形成される。なお、二周目の回転ツール50の回転速度や移動速度や押込み量等は、ジャケット本体10と封止体30の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【0070】
そして、図10の(c)に示すように、回転ツール50の二周目の移動が終了したならば(本実施形態では、一周目の始端54aまで移動)、回転ツール50を第二塑性化領域43(突合部40)から外側に外れた周壁14の上面へと移動させ、その位置で、回転ツール50を引き抜く。なお、回転ツール50を引き抜く位置は、挿入位置53と同じである。
【0071】
本実施形態によれば、第1実施形態で得られる作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【0072】
本実施形態では、回転ツール50の一周目と二周目における移動方向を逆方向にすることによって、塑性化領域41,43が一周目と二周目とで逆向きに撹拌されることになるので、効率的に撹拌される。したがって、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【0073】
(第6実施形態)
次に、第6実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図11を参照して説明する。
【0074】
かかる実施形態は、図11に示すように、回転ツール50の二周目における突合部40への押込み量を、回転ツール50の一周目における突合部40への押込み量よりも大きくすることを特徴とする。
【0075】
具体的には、一周目における回転ツール50は、図11の(a)に示すように、回転ツール50のショルダ部51の下端面が、ジャケット本体10および封止体30の上端面よりも僅かに低くなるように配置されており、ジャケット本体10および封止体30の上端面と、回転ツール50のショルダ部51の下端面との距離が、突合部40への押込み量L2となっている。二周目における回転ツール50は、図11の(b)に示すように、回転ツール50のショルダ部51の下端面が、一周目よりも深くジャケット本体10および封止体30の上端面より低い高さに位置するように配置されており、回転ツール50の突合部40への押込み量L3が、回転ツール50の一周目における突合部40への押込み量L2よりも大きくなっている。このとき、回転ツール50によって形成される第二塑性化領域43は、突合部40の深い位置まで形成されることとなる。なお、回転ツール50のショルダ部51によって押し退けられた金属は、バリとなって排除される。
【0076】
本実施形態によれば、第1実施形態で得られる作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【0077】
本実施形態では、回転ツール50の二周目における突合部40への押込み量を、回転ツール50の一周目における突合部40への押込み量よりも大きくしているので、回転ツール50がより一層奥まで押し込まれ、回転ツール50の押込み力により第二塑性化領域43にかかる圧力が高くなり、効率的に撹拌されることとなる。これによって、空洞欠陥を低減させることができる。
【0078】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であり、例えば、前記実施形態では、封止体30が平面視正方形であるが、これに限定されるものではなく、長方形、多角形、円形等の他の形状であってもよい。さらに、前記実施形態では封止体30に設けられているフィン32は、蓋板部と別体であってもよく、例えば、ジャケット本体と一体であってもよい。
【0079】
また、前記実施形態では、液冷ジャケットの製造方法として、ジャケット本体10と封止体30との摩擦撹拌接合方法を説明したが、摩擦撹拌接合方法の実施形態としてはこれに限られるものではなく、他の形態の金属材(ジャケット本体10に相当する第一部材と、封止体30に相当する板状の第二部材)同士の接合に適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【0080】
【図1】第1実施形態に係る液冷ジャケットの分解斜視図である。
【図2】第1実施形態に係る液冷ジャケットの封止体の斜視図である。
【図3】(a)〜(c)は、第1実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図4】(a)は、第1実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合を示した断面図、(b)は、(a)の摩擦撹拌接合により形成された塑性化領域を示した断面図である。
【図5】(a)、(b)は、第2実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図6】(a)、(b)は、第3実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図7】(a)〜(c)は、第4実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図8】第4実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合を示した拡大平面図である。
【図9】第4実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合により形成された塑性化領域を示した断面図である。
【図10】(a)〜(c)は、第5実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図11】(a)は、第6実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合の一周目を示した断面図、(b)は、第6実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合の二周目を示した断面図である。
【符号の説明】
【0081】
1 液冷ジャケット
10 ジャケット本体
11 凹部
12 開口部
12a 開口周縁部
30 封止体
30a 周縁部
40 突合部
41 塑性化領域
50 回転ツール
60 仮接合用回転ツール
【技術分野】
【0001】
本発明は、液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦撹拌接合(FSW=Friction Stir Welding)が知られている。摩擦撹拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。
【0003】
ところで、近年、パーソナルコンピュータに代表される電子機器は、その性能が向上するにつれて、搭載されるCPU(熱発生体)の発熱量が増大し、CPUの冷却が益々重要になっている。従来、CPUを冷却するために、空冷ファン方式のヒートシンクが使用されてきたが、ファン騒音や、空冷方式での冷却限界といった問題がクローズアップされるようになり、次世代冷却方式として、液冷ジャケットが注目されている。
【0004】
このような液冷ジャケットにおいて、構成部材同士を摩擦撹拌接合によって接合した技術が特許文献1で開示されている。この液冷ジャケットは、たとえば、金属製フィンを収容するフィン収容室を有するジャケット本体と、フィン収容室を封止する封止体とを備えており、フィン収容室を取り囲むジャケット本体の周壁と封止体との突合部に沿って回転ツールを一周させて、摩擦撹拌接合することで液冷ジャケットを製造するように構成されている。そして、特許文献1では、摩擦撹拌接合における始端と終端とをオーバーラップさせることで、ジャケット本体と封止体とを良好に接合して、フィン収容室内を流れる熱輸送流体が外部に漏れにくくなるようにする技術が開示されている。
【特許文献1】特開2006−324647号公報(図18〜図20)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、一般に摩擦撹拌接合方法では、塑性化領域に空洞欠陥が発生する場合がある。特許文献1に記載の液冷ジャケットの製造方法(摩擦撹拌接合方法)で製造された液冷ジャケットでは、空洞欠陥が発生したとしても、表面には露出され難いので接合部の密閉性能上問題はないが、さらなる信頼性の向上のために突合部の近くの空洞欠陥を低減して密閉性能を向上させることが要求されている。
【0006】
そこで、本発明は、接合部の密閉性能を向上させることができる液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに一部が開口した凹部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦撹拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部と前記封止体の周縁部との突合部に沿って回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、前記塑性化領域に沿って前記回転ツールをさらに一周させて、前記封止体を前記ジャケット本体に固定することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法である。
【0008】
このような方法によれば、回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、塑性化領域に沿って回転ツールをさらに一周させることによって、塑性化領域がより一層撹拌されるので、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができ、信頼性の高い液冷ジャケットを供給することができる。
【0009】
請求項2に係る発明は、前記回転ツールの一周目における始端と終端とがオーバーラップしており、前記塑性化領域の一部が重複してい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である。
【0010】
このような方法によれば、塑性化領域の一部が重複していることにより、ジャケット本体の周壁と、封止体とを良好に接合することができる。これにより、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【0011】
請求項3に係る発明は、前記回転ツールの二周目における移動軌跡を、前記回転ツールの一周目における移動で形成された塑性化領域よりも外側へ偏移させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0012】
このような方法によれば、一周目で空洞欠陥が発生したとしても二周目の移動で撹拌して空洞欠陥を低減することができるとともに、万一、二周目で空洞欠陥が発生したとしても、ジャケット本体の開口周縁部と封止体の周縁部との突合部から離反した部分に発生するので、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能を大幅に向上させることができる。
【0013】
請求項4に係る発明は、前記回転ツールの二周目における前記突合部への押込み量を、前記回転ツールの一周目における前記突合部への押込み量よりも大きくすることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0014】
このような方法によれば、回転ツールがより一層奥まで押し込まれ、効率的に撹拌されるので、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上できる。
【0015】
請求項5に係る発明は、前記回転ツールを前記開口部に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールを前記開口部に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0016】
このような方法によれば、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部よりも外側位置の離反した部分に発生することとなり、熱輸送流体が外部に漏れにくくなるので、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【0017】
請求項6に係る発明は、前記回転ツールの二周目における移動方向を、前記回転ツールの一周目における移動方向とは逆方向に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1項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0018】
このような方法によれば、突合部は、一周目と二周目とで逆向きに撹拌されることになるので、効率的に撹拌される。したがって、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【0019】
請求項7に係る発明は、前記回転ツールで前記塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0020】
このような方法によれば、ジャケット本体と封止体とを仮接合することによって、本接合の際に、封止体が移動することがなく、本接合しやすくなるとともに、封止体の位置決め精度が向上する。また、仮接合用回転ツールが本接合用の回転ツールよりも小さいので、本接合用の回転ツールを、仮接合部分の上で移動させて摩擦撹拌するだけで、本接合が仕上げられる。
【0021】
請求項8に係る発明は、前記突合部が矩形環状を呈しており、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合することを特徴とする請求項7に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0022】
このような方法によれば、封止体をバランスよく仮接合することができ、封止体のジャケット本体に対する位置決め精度が向上する。
【0023】
請求項9に係る発明は、前記突合部が矩形環状を呈しており、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合することを特徴とする請求項7に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【0024】
このような方法によれば、封止体をバランスよく仮接合することができ、封止体のジャケット本体に対する位置決め精度が向上する。さらに、仮接合は直線状に行われるので、加工が容易となる。
【0025】
請求項10に係る発明は、第一部材の開口部に板状の第二部材を摩擦撹拌接合によって固定する摩擦撹拌接合方法において、前記第一部材の開口周縁部と前記第二部材の周縁部との突合部に沿って回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、前記塑性化領域に沿って前記回転ツールをさらに一周させることを特徴とする摩擦撹拌接合方法である。
【0026】
このような方法によれば、回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、塑性化領域に沿って回転ツールをさらに一周させることによって、塑性化領域がより一層撹拌されるので、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、液冷ジャケットのジャケット本体と封止体との接合部、または、第一部材の開口部と板状の第二部材との接合部の密閉性能を向上させることができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0028】
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照して詳細に説明する。
【0029】
(第1実施形態)
まず、本発明に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法によって形成された液冷ジャケットについて説明する。液冷ジャケットは、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載される冷却システムの構成部品であって、CPU(熱発生体)等を冷却する部品である。液冷システムは、CPUが所定位置に取り付けられる液冷ジャケットと、冷却水(熱輸送流体)が輸送する熱を外部に放出するラジエータ(放熱手段)と、冷却水を循環させるマイクロポンプ(熱輸送流体供給手段)と、温度変化による冷却水の膨張/収縮を吸収するリザーブタンクと、これらを接続するフレキシブルチューブと、熱を輸送する冷却水とを主に備えている。冷却水としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が使用される。そして、マイクロポンプが作動すると、冷却水がこれら機器を循環するようになっている。
【0030】
図1に示すように、液冷ジャケット1は、熱発生体であるCPU(図示せず)が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体である冷却水(図示せず)が流れるとともに一部が開口した凹部11を有するジャケット本体10に、凹部11の開口部12を封止する封止体30を摩擦撹拌接合(図3参照)によって固定して構成されている。
【0031】
液冷ジャケット1は、その下方側の中央に、熱拡散シート(図示せず)を介してCPU(図示せず)が取り付けられるようになっており、CPUが取り付けられた状態で、液冷ジャケット1内を冷却水が流通することにより、CPUが発生する熱を受熱すると共に、内部を流通する冷却水と熱交換する。これによって、液冷ジャケット1は、CPUから受け入れた熱を冷却水に伝達し、その結果として、CPUを効率的に冷却する。なお、熱拡散シートは、CPUの熱を、ジャケット本体10に効率的に伝達させるためのシートであり、例えば銅などの高熱伝導性を有する金属から形成されている。
【0032】
ジャケット本体10は、一方側(本実施形態では上側)が開口した浅底の箱体であって、その内側に凹部11が形成されており、底壁13と、周壁14とを有している。このようなジャケット本体10は、例えば、ダイキャスト、鋳造、鍛造などによって作製される。ジャケット本体10は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケット1は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。
【0033】
ジャケット本体10の凹部11の開口周縁部12aには、凹部11の底面側に一段下がった段差部15が形成されている。段差部15は、封止体30の厚さ寸法と同等の寸法の段差を有している。一段下がった段差部15の上には、封止体30の周縁部30aが載せられる。段差部15の幅W1は、冷却水が流れる凹部11の容積を確保するため、なるべく小さく設定することが好ましい。周壁14の互いに対向する一対の壁部14a,14aには、凹部11に冷却水を流通させるための貫通孔16,16がそれぞれ形成されている。貫通孔16,16は、本実施形態では、壁部14a,14aの対向方向(図1中、X軸方向)に延出しており、円形断面を有し、凹部11の深さ方向中間部に形成されている。なお、貫通孔16の形状および位置は、これに限られるものではなく、冷却水の種類や流量に応じて適宜変更可能である。
【0034】
図1および図2に示すように、封止体30は、ジャケット本体10の凹部11の開口部12(図1参照)と同じ形状(本実施形態では正方形)の平面形状を有する板状の蓋板部31と、蓋板部31の下面に設けられた複数のフィン32,32…とを備えて構成されている。
【0035】
複数のフィン32,32…は、互いに平行で且つ蓋板部31に対して直交して配置されており、蓋板部31と一体に構成されている。これにより、蓋板部31とフィン32,32…との間において、熱が良好に伝達するようになっている。図1に示すように、フィン32,32…は、貫通孔16,16が形成された周壁14の壁部14a,14aと直交する方向(図1中、X軸方向)に延出して配置されている。フィン32は、凹部11の深さ寸法と同等の高さ(深さ)寸法(図1中、Z軸方向長さ)を有しており、その先端部が凹部11の底面に当接するようになっている。これによって、封止体30がジャケット本体10に取り付けられた状態で、封止体30の蓋板部31と、隣り合うフィン32,32と、凹部11の底面とで筒状の空間が区画され、その空間が、冷却水が流れる流路33(図3の(a)参照)として機能することとなる。また、フィン32,32…は、凹部11の一辺の長さ寸法よりも短い長さ寸法(図1中、X軸方向長さ)を有しており、その両端は、凹部11の周壁14の各壁部14a,14aの内壁面とそれぞれ所定の間隔を隔てるように構成されている。これによって、封止体30がジャケット本体10に取り付けられた状態で、フィン32,32…の両端外側の、凹部11の周壁14の壁部14aとの間の空間が、貫通孔16から、フィン32の延出方向と直交する方向(図1中、Y軸方向)へ広がる流路ヘッダ部34(図3の(a)参照)を構成することとなる。
【0036】
封止体30もジャケット本体10と同様に、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケット1は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。封止体30は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されブロックを切削加工することで形成されている。また、作製方法はこれに限定されるものではなく、例えば、蓋板部31と複数のフィン32,32…からなる断面形状を有する部材を、押出成形または溝加工によって形成し、そのフィン32の両端部を取り除くことによって構成してもよい。
【0037】
次に、ジャケット本体10に、封止体30を摩擦撹拌接合によって固定する方法について、図3および図4を参照して説明する。
【0038】
まず、図3の(a)に示すように、封止体30を、フィン32が下側になるようにして、ジャケット本体10の凹部11に挿入して、封止体30の周縁部30aが、凹部11の開口周縁部12aの段差部15上に載置されるように設置する。ここで、ジャケット本体10の凹部11の開口周縁部12aと、封止体30の周縁部30aとが突き合わされ、突合部40が構成される。
【0039】
次に、この突合部40に沿って摩擦撹拌接合用の回転ツール50を相対移動させる。このとき、ジャケット本体10の周壁14の周面に、ジャケット本体10を四方向から囲む治具(図示せず)を予め当てておくのが好ましい。これによれば、周壁14の厚さが薄く、回転ツール50のショルダ部51(図4の(a)参照)の外周面と、周壁14の外周面との距離(隙間)が、例えば、2.0mm以下であっても、回転ツール50の押圧力によって周壁14が外側に変形しにくくなる。なお、周壁14の厚さが厚い場合は、前記の治具は設置しなくてもよい。
【0040】
回転ツール50は、ジャケット本体10や封止体30よりも硬質の金属材料からなり、図4の(a)に示すように、円柱状を呈するショルダ部51と、このショルダ部51の下端面に突設された撹拌ピン(プローブ)52とを備えて構成されている。回転ツール50の寸法・形状は、ジャケット本体10および封止体30の材質や厚さ等に応じて設定すればよい。撹拌ピン52の突出長さ寸法L1は、封止体30の蓋板部31の厚さ寸法T1の60%以下であることが好ましい(本実施形態では、略50%)。このような構成によれば、摩擦撹拌接合によって封止体30が凹部11側に変形しにくくなり、凹部11の容積が小さくなることが防止される。また、回転ツール50の回転速度は500〜15000(rpm)、送り速度は0.05〜2(m/分)で、突合部40を押さえる押込み力は1〜20(kN)程度で、ジャケット本体10および封止体30の材質や板厚および形状に応じて適宜選択される。
【0041】
図3の(a)に示すように、回転ツール50の挿入位置53は、突合部40から外側に外れた周壁14の上面となっている。回転ツール50は、挿入位置53から突合部40へ回転しながら移動させる。回転ツール50は、その軸心が突合部40の突合面40a上に位置する部分に移動したならば、軸芯が突合面40a上に沿うように、回転ツール50を移動させる。このとき、回転ツール50の回転方向(自転方向)は、移動方向(公転方向)と同じ方向となるようにする。すなわち、本実施形態では、回転ツール50を凹部11の開口部12に対して右回りに移動させている(図3中、矢印Y1参照)ので、回転ツール50を右回転させる(図3中、矢印Y2参照)。なお、回転ツール50を凹部11の開口部12に対して左回りに移動させるときは、回転ツール50を左回転させることとなる。
【0042】
その後、回転ツール50の回転および移動を継続し、図3の(b)に示すように、回転ツール50を開口部12の周りを一周させて塑性化領域41を形成する。ここで、「塑性化領域」とは、回転ツール50の摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツール50が通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。このとき、回転ツール50の一周目における始端54a(図3の(a)参照)と終端54b(図3の(b)参照)とがオーバーラップしており、塑性化領域41の一部が重複するように構成されている。
【0043】
そして、図3の(c)に示すように、回転ツール50の一周目の移動が終わった後に、引き続いて塑性化領域41に沿って回転ツール50をさらに一周させる。本実施形態では、回転ツール50の二周目の回転および移動は、一周目の回転方向、回転速度、移動方向および移動速度と同様にしている(図3中、矢印Y3,Y4参照)。また、二周目の移動に入るに際して、回転ツール50は、交換を行わず、突合部40に挿入したままの状態で継続して回転および移動させ、押込み量も変更しない。なお、回転ツール50の回転速度や移動速度等は、ジャケット本体10と封止体30の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【0044】
ここで、回転ツール50は、一周目の移動において塑性化領域41を形成し、二周目の移動において、形成された塑性化領域41をさらに撹拌することでその内部に存在する空洞欠陥を低減させている。以下、回転ツール50の二周目の移動が終了して形成された領域を「第二塑性化領域43」と称する場合がある。
【0045】
そして、図3の(c)に示すように、回転ツール50の二周目の移動が終了したならば、回転ツール50を塑性化領域41(突合部40)から外側に外れた周壁14の上面へと移動させ、その位置で、回転ツール50を引き抜く。このように、回転ツール50の引抜位置55が、突合部40から外側に外れた位置となっているので、撹拌ピン52の引抜跡が突合部40に形成されることはない。これにより、ジャケット本体10と封止体30との接合性をさらに高めることができる。
【0046】
以上のように、回転ツール50を凹部11の開口部12の周囲で、突合部40(図3の(a)参照)に沿って二周させて摩擦撹拌接合を行い、ジャケット本体10に封止体30を固定することで、液冷ジャケット1が形成される。
【0047】
本実施形態に係る液冷ジャケット1の製造方法および摩擦撹拌接合方法によれば、回転ツール50を一周させて塑性化領域41を形成した後に、この塑性化領域41に沿って回転ツール50をさらに一周させることによって、塑性化領域41よりもさらに撹拌された第二塑性化領域43が形成される。すなわち、塑性化領域41に空洞欠陥が発生した場合であっても自動的に欠陥を補修することとなり、第二塑性化領域43における空洞欠陥を大幅に低減させることができる。したがって、接合部の密閉性能をより一層向上させることができ、信頼性の高い液冷ジャケット1を供給することができる。
【0048】
また、回転ツール50の二周目の移動は、回転ツール50の交換を行うことなく、一周目の移動に引き続いて連続的に行うことによって、接合時間が長くなるのを抑えることができる。
【0049】
さらに、回転ツール50の一周目における始端54aと終端54bとがオーバーラップしており、塑性化領域41の一部が重複していることにより、ジャケット本体10の周壁14と、封止体30とを良好に接合することができる。すなわち、塑性化領域41が確実に突合部40の全周を覆うので、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【0050】
また、回転ツール50を凹部11の開口部12回りの移動方向と同じ方向に回転させることによって、万一、第二塑性化領域43に空洞欠陥が発生したとしても、突合部40よりも外側寄りのスペース56(図4の(b)参照)の突合面40aから所定距離離反した部分に発生することとなる。したがって、凹部11内の熱輸送流体が空洞欠陥を伝わって流れることはないので、凹部11の外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【0051】
さらに、封止体30は、蓋板部31とフィン32,32…が一体的に形成されていることによって、蓋板部31の剛性が高くなり、摩擦撹拌接合の熱により封止体30が変形するのを防止できる。これによって、凹部11の開口部12の開口周縁部12aと封止体30の周縁部30aとの突合状態が良好となり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【0052】
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図5を参照して説明する。
【0053】
かかる実施形態は、図5の(a)に示すように、第1実施形態の回転ツール50で塑性化領域41を形成する工程に先立って、凹部11の開口部12の開口周縁部12aと封止体30の周縁部30aとの突合部40の一部を回転ツール50よりも小型の仮接合用回転ツール60を用いて仮接合することを特徴とする。仮接合を行った後に、回転ツール50を用いて第1実施形態と同様の本接合を行う(図5の(b)参照)。
【0054】
仮接合用回転ツール60は、回転ツール50の撹拌ピン52よりも小径の撹拌ピン(図示せず)を備えており、形成される塑性化領域45は、後の工程で回転ツール50によって形成される塑性化領域41(図5の(b)参照)の幅よりも小さい幅を有することとなる。これによって、仮接合における塑性化領域45は、塑性化領域41で完全に覆われることとなるので、塑性化領域45に残った仮接合用回転ツール60の引抜跡および塑性化領域45の跡が残らない。
【0055】
本実施形態では、第1実施形態と同様に、突合部40が正方形(矩形環状)を呈しており、仮接合用回転ツール60で突合部40を仮接合する工程において、突合部40の一方の対角44a,44b同士を先に仮接合した後に、他方の対角44c,44d同士を仮接合するようになっている。このような順序で仮接合することで、封止体30をバランスよくジャケット本体10に仮接合することができ、封止体30のジャケット本体10に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体30の変形を防止できる。また、封止体30の仮接合を行ったことによって、回転ツール50による本接合時の封止体30のズレを防止でき、接合部の密閉性能をより一層向上させることができる。
【0056】
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図6を参照して説明する。
【0057】
かかる実施形態は、図6の(a)に示すように、第1実施形態の回転ツール50で塑性化領域41を形成する工程に先立って、凹部11の開口部12の開口周縁部12aと封止体30の周縁部30aとの突合部40の一部を回転ツール50よりも小型の仮接合用回転ツール60を用いて仮接合することを特徴とする。ここでの仮接合は、第2実施形態が、正方形の突合部40の角部を摩擦撹拌接合しているのに対して、各辺の中間部を摩擦撹拌接合することによって直線状に行われている。具体的には、突合部40が正方形(矩形環状)を呈しており、仮接合用回転ツール60で突合部40を仮接合する工程において、突合部40の一方の対辺46,46の中間部46a,46b同士を先に仮接合した後に、他方の対辺47,47の中間部47a,47b同士を仮接合するようになっている。このとき仮接合用回転ツール60で形成される塑性化領域48は、それぞれ同じ長さの直線状になるようになっている。
【0058】
本実施形態では、前記のような順序で仮接合することで、封止体30をバランスよくジャケット本体10に仮接合することができ、封止体30のジャケット本体10に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体30の変形を防止できる。また、封止体30の仮接合を行ったことによって、回転ツール50による本接合時の封止体30のズレを防止できる。さらに、本実施形態によれば、仮接合の摩擦撹拌接合が直線状であるので、仮接合用回転ツール60を直線的に移動させるだけでよく加工が容易である。
【0059】
(第4実施形態)
次に、第4実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図7、図8および図9を参照して説明する。
【0060】
かかる実施形態は、図7に示すように、回転ツール50の二周目における移動軌跡を、回転ツール50の一周目における移動で形成された塑性化領域41よりも外側へ偏移させることを特徴とする。
【0061】
具体的には、まず、図7の(a)に示すように、封止体30を、ジャケット本体10の凹部(図示せず)に挿入して、封止体30の周縁部30aが、凹部の開口周縁部12aの段差部(図示せず)上に載置されるように設置した後、回転ツール50を、突合部40から外側に外れた周壁14の上面の挿入位置53に挿入する。その後、回転ツール50を、突合部40の始端54aまで移動させて、この突合部40に沿って一周目の終端54bまで移動させて塑性化領域41を形成する。ここまでの工程は第1実施形態と同様である(図3の(b)までと同様)。回転ツール50の一周目の移動は、凹部(図示せず)の開口部(図示せず)に対して右回りとなっており(図7中、矢印Y1参照)、回転ツール50の回転方向も右回転となっている(図7中、矢印Y2参照)。
【0062】
その後、図8に示すように、回転ツール50を、一周目の終端54bから外側へ偏移させる。このとき、回転ツール50の一周目の始端54aと終端54bとはオーバーラップしている。回転ツール50の偏移は、移動方向に向かうに連れて外側へ移動するように斜めに移動して、回転ツール50の二周目の移動軌跡の内側端が、一周目の移動軌跡(塑性化領域41)の中心線(突合部40の突合面40a)よりも外側に位置するようになっている。その後、回転ツール50は、図7の(b)に示すように、一周目の移動軌跡(塑性化領域41)と位置関係を保ちながら平行に移動する。これによって、一周目の移動軌跡の外側部分が、回転ツール50の二周目の移動によって撹拌されることとなる(図8および図9参照)。なお、回転ツール50の二周目の移動は、一周目の回転方向、回転速度、移動方向、移動速度および押込み量と同様にしている。なお、二周目の回転ツール50の回転速度や移動速度や押込み量等は、ジャケット本体10と封止体30の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【0063】
そして、図7の(c)に示すように、回転ツール50の二周目の移動が終了したならば、回転ツール50を第二塑性化領域43から外側に外れた周壁14の上面の引抜位置55
へと移動させ、その位置で、回転ツール50を引き抜く。
【0064】
本実施形態によれば、第1実施形態で得られる作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【0065】
本実施形態では、回転ツール50の二周目における移動軌跡を、回転ツール50の一周目における移動で形成された塑性化領域41よりも外側へ偏移させることによって、一周目の摩擦撹拌で空洞欠陥が発生したとしても、その空洞欠陥は塑性化領域41内の外側寄りのスペース56a(図9参照)に発生するので、回転ツール50の二周目の移動で撹拌して空洞欠陥を低減することができる。さらに、万一、二周目の摩擦撹拌で空洞欠陥が発生したとしても、外側へ偏移した移動軌跡の外側寄りのスペース56b(図9参照)に発生することになるので、空洞欠陥はジャケット本体10の開口周縁部12aと封止体30の周縁部30aとの突合部40から大きく離反する。したがって、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【0066】
(第5実施形態)
次に、第4実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図10を参照して説明する。
【0067】
かかる実施形態は、図10に示すように、回転ツール50の二周目における移動方向を、回転ツールの一周目における移動方向とは逆方向にすることを特徴とする。
【0068】
具体的には、まず、図10の(a)に示すように、封止体30を、ジャケット本体10の凹部(図示せず)に挿入して、封止体30の周縁部30aが、凹部の開口周縁部12aの段差部(図示せず)上に載置されるように設置した後、回転ツール50を、突合部40から外側に外れた周壁14の上面の挿入位置53に挿入する。その後、回転ツール50を、突合部40の始端54aまで移動させて、この突合部40に沿って一周目の終端54bまで移動させて塑性化領域41を形成する。ここまでの工程は第1実施形態と同様である(図3の(b)まで)。回転ツール50の一周目の移動は、凹部の開口部12に対して右回りとなっており(図10中、矢印Y1参照)、回転ツール50の回転方向も右回転となっている(図10中、矢印Y2参照)。
【0069】
その後、図10の(b)に示すように、回転ツール50を、一周目の終端54bで折り返して、形成された塑性化領域41に沿って(突合部40に沿って)左回りに移動する(図10中、矢印Y5参照)。このとき、回転ツール50は、回転方向は一周目と同様に右回転を継続する(図10中、矢印Y6参照)。回転ツール50が一周目とは逆方向に移動して同方向に回転する二周目によって、形成された塑性化領域41をさらに撹拌された第二塑性化領域43が形成される。なお、二周目の回転ツール50の回転速度や移動速度や押込み量等は、ジャケット本体10と封止体30の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【0070】
そして、図10の(c)に示すように、回転ツール50の二周目の移動が終了したならば(本実施形態では、一周目の始端54aまで移動)、回転ツール50を第二塑性化領域43(突合部40)から外側に外れた周壁14の上面へと移動させ、その位置で、回転ツール50を引き抜く。なお、回転ツール50を引き抜く位置は、挿入位置53と同じである。
【0071】
本実施形態によれば、第1実施形態で得られる作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【0072】
本実施形態では、回転ツール50の一周目と二周目における移動方向を逆方向にすることによって、塑性化領域41,43が一周目と二周目とで逆向きに撹拌されることになるので、効率的に撹拌される。したがって、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【0073】
(第6実施形態)
次に、第6実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図11を参照して説明する。
【0074】
かかる実施形態は、図11に示すように、回転ツール50の二周目における突合部40への押込み量を、回転ツール50の一周目における突合部40への押込み量よりも大きくすることを特徴とする。
【0075】
具体的には、一周目における回転ツール50は、図11の(a)に示すように、回転ツール50のショルダ部51の下端面が、ジャケット本体10および封止体30の上端面よりも僅かに低くなるように配置されており、ジャケット本体10および封止体30の上端面と、回転ツール50のショルダ部51の下端面との距離が、突合部40への押込み量L2となっている。二周目における回転ツール50は、図11の(b)に示すように、回転ツール50のショルダ部51の下端面が、一周目よりも深くジャケット本体10および封止体30の上端面より低い高さに位置するように配置されており、回転ツール50の突合部40への押込み量L3が、回転ツール50の一周目における突合部40への押込み量L2よりも大きくなっている。このとき、回転ツール50によって形成される第二塑性化領域43は、突合部40の深い位置まで形成されることとなる。なお、回転ツール50のショルダ部51によって押し退けられた金属は、バリとなって排除される。
【0076】
本実施形態によれば、第1実施形態で得られる作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【0077】
本実施形態では、回転ツール50の二周目における突合部40への押込み量を、回転ツール50の一周目における突合部40への押込み量よりも大きくしているので、回転ツール50がより一層奥まで押し込まれ、回転ツール50の押込み力により第二塑性化領域43にかかる圧力が高くなり、効率的に撹拌されることとなる。これによって、空洞欠陥を低減させることができる。
【0078】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であり、例えば、前記実施形態では、封止体30が平面視正方形であるが、これに限定されるものではなく、長方形、多角形、円形等の他の形状であってもよい。さらに、前記実施形態では封止体30に設けられているフィン32は、蓋板部と別体であってもよく、例えば、ジャケット本体と一体であってもよい。
【0079】
また、前記実施形態では、液冷ジャケットの製造方法として、ジャケット本体10と封止体30との摩擦撹拌接合方法を説明したが、摩擦撹拌接合方法の実施形態としてはこれに限られるものではなく、他の形態の金属材(ジャケット本体10に相当する第一部材と、封止体30に相当する板状の第二部材)同士の接合に適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【0080】
【図1】第1実施形態に係る液冷ジャケットの分解斜視図である。
【図2】第1実施形態に係る液冷ジャケットの封止体の斜視図である。
【図3】(a)〜(c)は、第1実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図4】(a)は、第1実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合を示した断面図、(b)は、(a)の摩擦撹拌接合により形成された塑性化領域を示した断面図である。
【図5】(a)、(b)は、第2実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図6】(a)、(b)は、第3実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図7】(a)〜(c)は、第4実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図8】第4実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合を示した拡大平面図である。
【図9】第4実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合により形成された塑性化領域を示した断面図である。
【図10】(a)〜(c)は、第5実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図11】(a)は、第6実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合の一周目を示した断面図、(b)は、第6実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合の二周目を示した断面図である。
【符号の説明】
【0081】
1 液冷ジャケット
10 ジャケット本体
11 凹部
12 開口部
12a 開口周縁部
30 封止体
30a 周縁部
40 突合部
41 塑性化領域
50 回転ツール
60 仮接合用回転ツール
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに一部が開口した凹部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦撹拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、
前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部と前記封止体の周縁部との突合部に沿って回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、前記塑性化領域に沿って前記回転ツールをさらに一周させて、前記封止体を前記ジャケット本体に固定する
ことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
【請求項2】
前記回転ツールの一周目における始端と終端とがオーバーラップしており、前記塑性化領域の一部が重複している
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。
【請求項3】
前記回転ツールの二周目における移動軌跡を、前記回転ツールの一周目における移動で形成された塑性化領域よりも外側へ偏移させる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項4】
前記回転ツールの二周目における前記突合部への押込み量を、前記回転ツールの一周目における前記突合部への押込み量よりも大きくする
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項5】
前記回転ツールを前記開口部に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、
前記回転ツールを前記開口部に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項6】
前記回転ツールの二周目における移動方向を、前記回転ツールの一周目における移動方向とは逆方向にする
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項7】
前記回転ツールで前記塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項8】
前記突合部が矩形環状を呈しており、
前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合する
ことを特徴とする請求項7に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項9】
前記突合部が矩形環状を呈しており、
前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合する
ことを特徴とする請求項7に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項10】
第一部材の開口部に板状の第二部材を摩擦撹拌接合によって固定する摩擦撹拌接合方法において、
前記第一部材の開口周縁部と前記第二部材の周縁部との突合部に沿って回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、前記塑性化領域に沿って前記回転ツールをさらに一周させる
ことを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
【請求項1】
熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに一部が開口した凹部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦撹拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、
前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部と前記封止体の周縁部との突合部に沿って回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、前記塑性化領域に沿って前記回転ツールをさらに一周させて、前記封止体を前記ジャケット本体に固定する
ことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
【請求項2】
前記回転ツールの一周目における始端と終端とがオーバーラップしており、前記塑性化領域の一部が重複している
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。
【請求項3】
前記回転ツールの二周目における移動軌跡を、前記回転ツールの一周目における移動で形成された塑性化領域よりも外側へ偏移させる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項4】
前記回転ツールの二周目における前記突合部への押込み量を、前記回転ツールの一周目における前記突合部への押込み量よりも大きくする
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項5】
前記回転ツールを前記開口部に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、
前記回転ツールを前記開口部に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項6】
前記回転ツールの二周目における移動方向を、前記回転ツールの一周目における移動方向とは逆方向にする
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項7】
前記回転ツールで前記塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項8】
前記突合部が矩形環状を呈しており、
前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合する
ことを特徴とする請求項7に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項9】
前記突合部が矩形環状を呈しており、
前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合する
ことを特徴とする請求項7に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項10】
第一部材の開口部に板状の第二部材を摩擦撹拌接合によって固定する摩擦撹拌接合方法において、
前記第一部材の開口周縁部と前記第二部材の周縁部との突合部に沿って回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、前記塑性化領域に沿って前記回転ツールをさらに一周させる
ことを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2009−166079(P2009−166079A)
【公開日】平成21年7月30日(2009.7.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−6145(P2008−6145)
【出願日】平成20年1月15日(2008.1.15)
【出願人】(000004743)日本軽金属株式会社 (627)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年7月30日(2009.7.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年1月15日(2008.1.15)
【出願人】(000004743)日本軽金属株式会社 (627)
【Fターム(参考)】
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