(57)【要約】【課題】材種の異なる支柱及び部材を好適に接合することができる接合方法を提供する。【解決手段】支柱１５の先端に段差底面１７ａと段差側面１７ｂとを有する支柱段差部１７を形成する準備工程と、支柱１５に部材（封止体）３を載置することにより、支柱段差部１７の段差側面１７ｂと孔部４の孔壁４ａとを突き合わせた際に隙間があるように第一突合せ部Ｊ１を形成するとともに、支柱段差部１７の段差底面１７ａと部材３の裏面３ｂとを重ね合わせて第二突合せ部Ｊ２を形成する載置工程と、回転する攪拌ピンＦ２のみを部材３に挿入し、攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０を支柱段差部１７の段差側面１７ｂにわずかに接触させた状態で、第一突合せ部Ｊ１に沿って回転ツールＦを移動させる際に部材３のアルミニウム合金を隙間に流入させながら摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含む。【選択図】図４
2020075256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱と、前記支柱の先端が挿入される孔部を有する部材とを摩擦攪拌で接合する接合方法であって、
前記支柱は第一アルミニウム合金で形成されており、前記部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
前記支柱の先端に段差底面と、当該段差底面から前記支柱の先端が先細りとなるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する支柱段差部を形成する準備工程と、
前記支柱に前記部材を載置することにより、前記支柱段差部の段差側面と前記孔部の孔壁とを突き合わせた際に隙間があるように第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱段差部の段差底面と前記部材の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
回転する前記攪拌ピンのみを前記部材に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記支柱段差部の段差側面にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させる際に前記部材の第二アルミニウム合金を前記隙間に流入させながら摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記本接合工程において、さらに前記攪拌ピンを前記支柱段差部の段差底面にわずかに接触させた状態で、前記第二突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記準備工程において、さらに前記部材の厚さを前記支柱段差部の段差側面の高さ寸法よりも大きく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に記載の接合方法。
【請求項４】
前記回転ツールのアドバンシング側が前記支柱側となるように前記回転ツールの進行方向及び回転方向を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項５】
支柱と、前記支柱の先端が挿入される孔部を有する部材とを摩擦攪拌で接合する接合方法であって、
前記支柱は銅又は銅合金で形成されており、前記部材はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されており、
摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
前記支柱の先端に段差底面と、当該段差底面から前記支柱の先端が先細りとなるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する支柱段差部を形成する準備工程と、
前記支柱に前記部材を載置することにより、前記支柱段差部の段差側面と前記孔部の孔壁とを突き合わされた際に隙間があるように第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱段差部の段差底面と前記部材の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
回転する前記攪拌ピンのみを前記部材に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記支柱段差部の段差側面に接触させない状態で、前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させる際に前記部材のアルミニウム又はアルミニウム合金を前記隙間に流入させながら摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項６】
前記準備工程において、さらに前記部材の厚さを前記支柱段差部の前記段差側面の高さ寸法よりも大きくなるように設定することを特徴とする請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記回転ツールのアドバンシング側が前記支柱側となるように前記回転ツールの進行方向及び回転方向を設定することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の接合方法。
【請求項８】
本接合工程では、前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させ前記支柱の周りに一周させて摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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６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Ｆの攪拌ピンＦ２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Ｆの回転中心軸Ｃ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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３１３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ジャケット本体１０１は複雑な形状となりやすく、例えば、４０００系アルミニウム合金の鋳造材で形成し、封止体１０２のように比較的単純な形状のものは、１０００系アルミニウム合金の展伸材で形成するというような場合がある。このように、アルミニウム合金の材種の異なる部材同士を接合して、液冷ジャケットを製造する場合がある。このような場合は、ジャケット本体１０１の方が封止体１０２よりも硬度が高くなることが一般的であるため、図６のように摩擦攪拌接合を行うと、攪拌ピンが封止体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Ｆの攪拌ピン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。
【０００５】
このような観点から、本発明は、材種の異なる支柱及び部材を好適に接合することができる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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、支柱と、前記支柱の先端が挿入される孔部を有する部材とを摩擦攪拌で接合する接合方法であって、前記支柱は第一アルミニウム合金で形成されており、前記部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記支柱の先端に段差底面と、当該段差底面から前記支柱の先端が先細りとなるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する支柱段差部を形成する準備工程と、前記支柱に前記部材を載置することにより、前記支柱段差部の段差側面と前記孔部の孔壁とを突き合わせた際に隙間があるように第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱段差部の段差底面と前記部材の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記攪拌ピンのみを前記部材に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記支柱段差部の段差側面にわずかに接触させた状態で、前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させる際に前記部材の第二アルミニウム合金を前記隙間に流入させながら摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
かかる接合方法によれば、部材と攪拌ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主として部材側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において支柱段差部の段差側面と孔部の孔壁とを接合することができる。また、攪拌ピンの外周面を支柱段差部の段差側面にわずかに接触させるに留めるため、支柱から部材への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として部材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。
【０００８】
また、前記本接合工程において、さらに前記攪拌ピンを前記支柱段差部の段差底面にわずかに接触させた状態で、前記第二突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行うことが好ましい。
【０００９】
かかる接合方法によれば、接合強度を高めることができるとともに、支柱側から部材側への第一アルミニウム合金の混入を極力防ぐことができる。
【００１０】
また、前記準備工程において、さらに前記部材の厚さを前記支柱段差部の段差側面の高さ寸法よりも大きくなるように設定することが好ましい。
【００１１】
かかる接合方法によれば、接合部の金属不足を防ぐことができる。
【００１２】
また、前記回転ツールのアドバンシング側が前記支柱側となるように前記回転ツールの進行方向及び回転方向を設定することが好ましい。
【００１３】
かかる接合方法によれば、第一突合せ部側の摩擦攪拌作用が高まり、温度上昇を期待できるため、接合強度をより高めることができる。
【００１４】
また、本発明は、支柱と、前記支柱の先端が挿入される孔部を有する部材とを摩擦攪拌で接合する接合方法であって、前記支柱は銅又は銅合金で形成されており、前記部材はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されており、摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記支柱の先端に段差底面と、当該段差底面から前記支柱の先端が先細りとなるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する支柱段差部を形成する準備工程と、前記支柱に前記部材を載置することにより、前記支柱段差部の段差側面と前記孔部の孔壁とを突き合わされた際に隙間があるように第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱段差部の段差底面と前記部材の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記攪拌ピンのみを前記部材に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記支柱段差部の段差側面に接触させない状態で、前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させる際に前記部材のアルミニウム又はアルミニウム合金を前記隙間に流入させながら摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
かかる接合方法によれば、部材と攪拌ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の主として部材側のアルミニウム又はアルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において支柱段差部の段差側面と孔部の孔壁とを接合することができる。また、攪拌ピンの外周面を支柱段差部の段差側面にわずかに接触させるに留めるため、支柱から部材への銅又は銅合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として部材側のアルミニウム又は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。
【００１６】
また、前記準備工程において、さらに前記部材の厚さを前記支柱段差部の前記段差側面の高さ寸法よりも大きくなるように設定することが好ましい。
【００１７】
かかる接合方法によれば、接合部の金属不足を防ぐことができる。
【００１８】
また、前記回転ツールのアドバンシング側が前記支柱側となるように前記回転ツールの進行方向及び回転方向を設定することが好ましい。
【００１９】
かかる接合方法によれば、第一突合せ部側の摩擦攪拌作用が高まり、温度上昇を期待できるため、接合強度をより高めることができる。
【００２０】
また、本接合工程では、前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させ前記支柱の周りに一周させて摩擦攪拌を行うことが好ましい。
【００２１】
かかる接合方法によれば、支柱と部材との接合強度をより高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る接合方法によれば、材種の異なる支柱及び部材を好適に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る接合方法の載置工程を示す断面図である。
【図３】第一実施形態に係る接合方法の本接合工程を示す斜視図である。
【図４】第一実施形態に係る接合方法の本接合工程を示す断面図である。
【図５】変形例に係る接合方法の接合工程を示す断面図である。
【図６】従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第一実施形態］
本発明の実施形態に係る接合方法について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態の接合方法は、支柱１５と部材（以下、「封止体」とも言う。）３を摩擦攪拌で接合するというものであるが、ここでは、支柱１５を備えたジャケット本体２と、封止体３とを接合する場合を例示する。本発明は、支柱と部材とを接合する接合方法であって、支柱の形状や部材の形状、用途等は特に制限されるものではない。
【００２５】
本実施形態の接合方法は、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。
【００２６】
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、複数の支柱１５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。
【００２７】
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の内周縁には周壁段差部１２が形成されている。周壁段差部１２は、段差底面１２ａと、段差底面１２ａから立ち上がる段差側面１２ｂとで構成されている。図２に示すように、段差側面１２ｂは、段差底面１２ａから開口部に向かって外側に広がるように傾斜している。段差側面１２ｂの傾斜角度βは適宜設定すればよいが、例えば、鉛直面に対して３°〜３０°になっている。底部１０及び周壁部１１で凹部１３が形成されている。
【００２８】
図１に示すように、支柱１５は、底部１０から垂直に立ちあがっている。支柱１５の本数は特に制限がされないが、本実施形態では４本形成されている。また、支柱１５の形状は本実施形態では円柱状になっているが、角柱など他の形状であってもよい。支柱１５の先端には突出部１６が形成されている。突出部１６の形状は特に制限されないが、本実施形態では円錐台状になっている。突出部１６の高さは、封止体３の板厚よりも小さくなっている。
【００２９】
突出部１６が形成されることにより、支柱１５の先端には支柱段差部１７が形成されている。支柱段差部１７は、段差底面１７ａと、段差底面１７ａから立ち上がる段差側面１７ｂとで構成されている。段差底面１７ａは、周壁段差部１２の段差底面１２ａと同じ高さ位置に形成されている。段差側面１７ｂの高さ寸法は、封止体３の板厚よりも小さくなっている。段差側面１７ｂは、先端に向かうにつれて先細りとなるように、孔壁４ａから離間するように傾斜している。
【００３０】
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、周壁段差部１２に載置される大きさになっている。封止体３の板厚は、段差側面１２ｂの高さよりも大きくなっている。封止体３には、支柱１５と対応する位置に孔部４が形成されている。孔部４は突出部１６が嵌め合わされるように形成されている。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。
【００３１】
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、段差底面１２ａに封止体３の裏面３ｂを載置する。段差側面１２ｂと封止体３の外周側面３ｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ１１が形成される。また、段差底面１２ａと、封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ１２が形成される。
【００３２】
また、載置工程によって孔部４の孔壁４ａと支柱段差部１７の段差側面１７ｂとが突き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、孔壁４ａと支柱段差部１７の段差側面１７ｂとが断面略Ｖ字状の隙間をあけて突き合わされる場合を含み得る。さらに、封止体３の裏面３ｂと支柱段差部１７の段差底面１７ａとが突き合わされて第二突合せ部Ｊ２が形成される。
【００３３】
本接合工程は、図３及び図４に示すように、回転ツールＦを用いて第一突合せ部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とで構成されている。回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、摩擦攪拌装置（図示省略）の回転軸に連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈し、ボルトが締結されるネジ孔（図示省略）が形成されている。
【００３４】
攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸になっている。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。図４に示すように、攪拌ピンＦ２の先端には、回転中心軸Ｃに対して垂直であり、かつ、平坦な平坦面Ｆ３が形成されている。つまり、攪拌ピンＦ２の外面は、先細りとなる外周面Ｆ１０と、先端に形成された平坦面Ｆ３とで構成されている。側面視した場合において、回転中心軸Ｃと攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０とのなす傾斜角度αは、例えば５°〜３０°の範囲で適宜設定すればよいが、本実施形態では、周壁段差部１２の段差側面１２ｂの傾斜角度β及び支柱段差部１７の段差側面１７ｂの傾斜角度γ（図２参照）と同一となるように設定されている。
【００３５】
攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。
【００３６】
なお、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。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。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及び封止体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。
【００３７】
本接合工程では、図３示すように、封止体３の表面３ａに設定した開始位置Ｓｐに右回転した攪拌ピンＦ２のみを挿入し、封止体３と連結部Ｆ１とは離間させつつ突出部１６に対して左回りに移動させる。言い換えると、攪拌ピンＦ２の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌を行う。回転ツールＦの起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。
【００３８】
本接合工程では、図４に示すように、塑性流動化した金属を第一突合せ部Ｊ１の隙間に流入させつつ、攪拌ピンＦ２のみを封止体３のみに接触させて第一突合せ部Ｊ１に沿って一周させる。本実施形態では、攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０を支柱段差部１７の段差側面１７ｂにわずかに接触させ、かつ、攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３を段差底面１７ａに接触させていない。
【００３９】
ここで、段差側面１７ｂに対する攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０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Ｆ１０を段差側面１７ｂに接触させ、かつ、攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３を段差底面１７ａに接触させない場合は、オフセット量Ｎを、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。
【００４０】
回転ツールＦを突出部１６の廻りに一周させたら、塑性化領域Ｗ２の始端と終端とを重複させる。回転ツールＦは、封止体３の表面３ａにおいて、回転ツールＦを相対移動させながら徐々に上昇させて引き抜くようにしてもよい。
【００４１】
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（部材）３と攪拌ピンＦ２との摩擦熱によって第一突合せ部Ｊ１の主として封止体３側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部Ｊ１において支柱段差部１７の段差側面１７ｂと孔部４の孔壁４ａとを接合することができる。また、攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０を支柱段差部１７の段差側面１７ｂにわずかに接触させるに留めるため、支柱１５から封止体３への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部Ｊ１においては主として封止体３側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。
【００４２】
また、準備工程において、さらに封止体３の厚さを支柱段差部１７の段差側面１７ｂの高さ寸法よりも大きくなるように設定することが好ましい。かかる接合方法によれば、接合部の金属不足を防ぐことができる。
【００４３】
また、本接合工程において、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のアドバンシング側を支柱１５側となるように回転ツールＦの進行方向及び回転方向を設定することが好ましい。かかる接合方法によれば、第一突合せ部Ｊ１側の摩擦攪拌作用が高まり、温度上昇を期待できるため、接合強度をより高めることができる。
【００４４】
また、支柱段差部１７の段差側面１７ｂを軸中心側に傾斜させているため、攪拌ピンＦ２と段差側面１７ｂとの接触を容易に回避することができる。また、本実施形態では、段差側面１７ｂの傾斜角度γと、攪拌ピンＦ２の傾斜角度αとを同一（段差側面１７ｂと攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０とを平行）にしているため、バランスよく接触させることができる。
【００４５】
また、本接合工程では、支柱段差部１７の段差底面１７ａと攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３とは離間させているが、塑性化領域Ｗ１は段差底面１７ａに達している。これにより、第二突合せ部Ｊ２の接合強度を高めることができる。
【００４６】
なお、本接合工程において、さらに攪拌ピンＦ２を支柱段差部１７の段差底面１７ａにわずかに接触させた状態で、第二突合せ部Ｊ２に沿って回転ツールＦを移動させて摩擦攪拌を行ってもよい（図示省略）。かかる接合方法によれば、接合強度をより高めることができるとともに、支柱１５側から封止体３側への第一アルミニウム合金の混入を極力防ぐことができる。また、突合せ部Ｊ１１，Ｊ１２に対しては、例えば、摩擦攪拌などの方法により適宜接合すればよい。
【００４７】
［変形例］
本発明の変形例に係る接合方法について説明する。変形例では、図５に示すように、準備工程においてジャケット本体２と封止体３との材料が異なる点と、本接合工程の形態が第一実施形態と相違する。当該変形例の準備工程では、ジャケット本体２を銅又は銅合金で形成する。
【００４８】
当該変形例の本接合工程では、図５に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体２と封止体３とを摩擦攪拌接合する。本接合工程では、支柱段差１７の段差側面１７ｂに攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０を接触させない状態で突出部１６周りに一周させて摩擦攪拌を行う。攪拌ピンＦ２の先端は、本実施形態では段差底面１７ａに接触させないように設定する。
【００４９】
段差側面１７ｂから攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０までの距離が遠すぎると第一突合せ部Ｊ１の接合強度が低下する。段差側面１７ｂから攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０までの離間距離Ｌは段差側面１７ｂ及び封止体３の材料によって適宜設定すればよいが、本実施形態のように攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０を段差側面１７ｂに接触させず、かつ、平坦面Ｆ３を段差底面１７ａに接触させない場合は、例えば、０≦Ｌ≦０．５ｍｍに設定し、好ましくは０≦Ｌ≦０．３ｍｍに設定することが好ましい。
【００５０】
以上説明した変形例によれば、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２と支柱段差部１７の段差側面１７ｂとは接触させていないが、封止体３と攪拌ピンＦ２との摩擦熱によって第一突合せ部Ｊ１の主として封止体３側のアルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部Ｊ１において段差側面１７ｂと孔部４の孔壁４ａとを接合することができる。また、攪拌ピンＦ２のみを封止体３のみに接触させて摩擦攪拌を行うため、支柱１５から封止体３への銅又は銅合金の混入は殆どない。これにより、第一突合せ部Ｊ１においては主として封止体３側の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。
【００５１】
また、本実施形態では、第一突合せ部Ｊ１に断面Ｖ字状の隙間が形成されるが、封止体３の板厚を段差側面１７ｂよりも大きくすることで、本接合工程における接合部（塑性化領域Ｗ１の金属不足を防ぐことができる。
【００５２】
また、第二本接合工程では、支柱段差部１７の段差側面１７ｂを先端に向かうにつれて孔壁４ａから離間する方向に（支柱１５の先端が先細りとなるように）傾斜させているため、攪拌ピンＦ２と支柱１５との接触を容易に回避することができる。また、本実施形態では、段差側面１７ｂの傾斜角度γと、攪拌ピンＦ２の傾斜角度αとを同一（段差側面１７ｂと攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０とを平行）にしているため、攪拌ピンＦ２と段差側面１７ｂとの接触を避けつつ、攪拌ピンＦ２と段差側面１７ｂとを極力近接させることができる。
【００５３】
また、本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを封止体３のみに接触させて摩擦攪拌接合を行うため、攪拌ピンＦ２の回転中心軸Ｃに対して一方側と他方側で、攪拌ピンＦ２が受ける材料抵抗の不均衡をなくすことができる。これにより、塑性流動材がバランス良く摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。
【００５４】
なお、第一突合せ部Ｊ１においては、攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３を段差底面１７ａよりも深く挿入してもよい。これにより、第二突合せ部Ｊ２の接合強度を高めることができる。また、封止体３の板厚は突出部１６の高さ寸法と同一に設定してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１        液冷ジャケット
２        ジャケット本体
３        封止体（部材）
３ａ      表面
３ｂ      裏面
３ｃ      外周側面
１０      底部
１１      周壁部
１２      周壁段差部
１２ａ    段差底面
１２ｂ    段差側面
１３      凹部
１７      支柱段差部
１７ａ    段差底面
１７ｂ    段差側面
Ｆ        回転ツール
Ｆ２      攪拌ピン
Ｊ１      第一突合せ部
Ｊ２      第二突合せ部
Ｗ１      塑性化領域
【図１】
2020075256.tif 000003
【図２】
2020075256.tif 000004
【図３】
2020075256.tif 000005
【図４】
2020075256.tif 000006
【図５】
2020075256.tif 000007
【図６】
2020075256.tif 000008