(57)【要約】【課題】作業時間を短くすることができると共に、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる伝熱板の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】ベース部材２の表面２ａに開口する凹溝３の周囲に形成された蓋溝４に、蓋板５を挿入する蓋溝閉塞工程と、蓋溝４の側壁と蓋板５の側面との突合部Ｊに沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、突合部Ｊに沿って攪拌ピンＦ２を備えた回転ツールＦを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、本接合工程において、回転した回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみをベース部材２及び蓋板５に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。【選択図】図６
2018108594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材の表面に開口する凹溝の周囲に形成された蓋溝に、蓋板を挿入する蓋溝閉塞工程と、
前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
前記突合部に沿って攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、回転した本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記ベース部材及び前記蓋板に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項２】
ベース部材の表面に開口する蓋溝の底面に形成された凹溝に、熱媒体用管を挿入する熱媒体用管挿入工程と、
前記蓋溝に蓋板を挿入する蓋溝閉塞工程と、
前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
前記突合部に沿って攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、
前記本接合工程において、回転した本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記ベース部材及び前記蓋板に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項３】
前記仮接合工程では、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項４】
ベース部材の表面に開口する凹溝又は凹部を覆うように、ベース部材の表面に蓋板を重ね合わせる閉塞工程と、
前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
前記蓋板の表面から攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを挿入し、前記重合部に沿って前記本接合用回転ツールを相対移動させる本接合工程と、を含み、
前記本接合工程では、本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記蓋板のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項５】
ベース部材の表面に開口する凹溝又は凹部を覆うように、ベース部材の表面に蓋板を重ね合わせる閉塞工程と、
前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
前記ベース部材の裏面から攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを挿入し、前記重合部に沿って前記本接合用回転ツールを相対移動させる本接合工程と、を含み、
前記本接合工程では、本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記ベース部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項６】
前記仮接合工程では、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接を行うことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項７】
前記本接合工程の終了後、前記本接合用回転ツールの摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項８】
攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重合部形成工程と、
一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面との重合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
他方の前記金属部材の表面から回転した本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを一方の前記金属部材と他方の前記金属部材の両方、又は、他方の前記金属部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項９】
前記仮接合工程では、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接を行うことを特徴とする請求項８に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１０】
前記本接合工程の終了後、前記本接合用回転ツールの摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を含むことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の摩擦攪拌接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱板の製造方法及び摩擦攪拌接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ベース部材の内部に形成された流路に流体を流通させて熱交換等を行う伝熱板の製造方法が記載されている。ベース部材には、表面に開口する蓋溝と、この蓋溝の底面に形成された凹溝とが形成されている。伝熱板を製造する際には、蓋溝に蓋板を配置して、この蓋板の側面と蓋溝の側壁とで形成された突合部に対して仮接合工程及び本接合工程を行っている。
【０００３】
仮接合工程では、ショルダ部の下端面を金属部材に押し込んで摩擦攪拌接合を行っている。一方、本接合工程では、攪拌ピンの基端側を露出させつつ攪拌ピンのみを金属部材同士に接触させて摩擦攪拌接合を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９４４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
摩擦撹拌接合においては、作業時間を短くすることができるとともに、摩擦撹拌の入熱による金属部材の熱歪を極力抑えることが好ましい。
【０００６】
このような観点から、本発明は、作業時間を短くすることができると共に、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる伝熱板の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、作業時間を短くすることができると共に、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる摩擦攪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】
このような課題を解決するために本発明は、ベース部材の表面に開口する凹溝の周囲に形成された蓋溝に、蓋板を挿入する蓋溝閉塞工程と、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記突合部に沿って攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、回転した本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記ベース部材及び前記蓋板に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、ベース部材の表面に開口する蓋溝の底面に形成された凹溝に、熱媒体用管を挿入する熱媒体用管挿入工程と、前記蓋溝に蓋板を挿入する蓋溝閉塞工程と、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記突合部に沿って攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、回転した本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記ベース部材及び前記蓋板に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。
【０００９】
かかる製造方法によれば、仮接合工程においては溶接で突合部のスポット仮付けを行うため、従来のように突合部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。また、本接合工程においては攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。
【００１０】
また、前記仮接合工程では、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接を行うことが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、ベース部材の表面に開口する凹溝又は凹部を覆うように、ベース部材の表面に蓋板を重ね合わせる閉塞工程と、前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記蓋板の表面から攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを挿入し、前記重合部に沿って前記本接合用回転ツールを相対移動させる本接合工程と、を含み、前記本接合工程では、本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記蓋板のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、ベース部材の表面に開口する凹溝又は凹部を覆うように、ベース部材の表面に蓋板を重ね合わせる閉塞工程と、前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記ベース部材の裏面から攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを挿入し、前記重合部に沿って前記本接合用回転ツールを相対移動させる本接合工程と、を含み、前記本接合工程では、本接合用回転ツールの攪拌ピンのみを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記ベース部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする。
【００１３】
かかる製造方法によれば、仮接合工程においては溶接で重合部のスポット仮付けを行うため、従来のように重合部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。また、本接合工程においては攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。
【００１４】
また、前記仮接合工程では、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接を行うことが好ましい。
【００１５】
また、前記本接合工程の終了後、前記本接合用回転ツールの摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、ベース部材及び蓋板をきれいに成形することができる。
【００１６】
また、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重合部形成工程と、一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面との重合部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、他方の前記金属部材の表面から回転した本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを一方の前記金属部材と他方の前記金属部材の両方、又は、他方の前記金属部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
かかる方法によれば、仮接合工程においては溶接で重合部のスポット仮付けを行うため、従来のように重合部の全長に対して仮接合を行う場合に比べて工程時間を短くすることができる。また、本接合工程においては攪拌ピンのみを金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。
【００１８】
また、前記仮接合工程では、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接を行うことが好ましい。
【００１９】
また、前記本接合工程の終了後、前記本接合用回転ツールの摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を含むことが好ましい。かかる方法によれば、接合した金属部材をきれいに成形することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、作業時間を短くすることができると共に、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、本発明に係る摩擦攪拌接合方法によれば、作業時間を短くすることができると共に、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る伝熱板を示す斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法の準備工程を示す断面図である。
【図３】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法の蓋溝閉塞工程を示す断面図である。
【図４】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法のタブ材配置工程を示す平面図である。
【図５】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法の仮接合工程を示す斜視図である。
【図６】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法の仮接合工程を示す断面図である。
【図７】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法の本接合工程を示す断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る伝熱板の製造方法の準備工程を示す断面図である。
【図９】第二実施形態に係る伝熱板の製造方法の蓋溝閉塞工程を示す断面図である。
【図１０】第二実施形態に係る本接合工程を示す断面図である。
【図１１】第二実施形態に係る本接合工程の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係る伝熱板の製造方法の仮接合工程を示す斜視図である。
【図１３】第三実施形態に係る伝熱板の製造方法の仮接合工程を示すを断面図である。
【図１４】第三実施形態に係る伝熱板の製造方法の本接合工程を示す断面図である。
【図１５】本発明の第四実施形態に係る伝熱板の製造方法の仮接合工程を示す断面図である。
【図１６】第四実施形態に係る伝熱板の製造方法の本接合工程を示すを示す断面図である。
【図１７】本発明の第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法を示す断面図である。
【図１８】第五実施形態の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る伝熱板１は、ベース部材２と、蓋板５とで主に構成されている。ベース部材２は、略直方体を呈する。ベース部材２には、凹溝３と、蓋溝４とが形成されている。ベース部材２の材料は摩擦攪拌可能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である。
【００２３】
凹溝３は、ベース部材２の中央において、一方の側面から他方の側面に向けて貫通している。凹溝３は、蓋溝４の底面に凹設されている。凹溝３の底部は、円弧状になっている。凹溝３の開口は、ベース部材２の表面２ａ側に開放されている。
【００２４】
蓋溝４は、凹溝３よりも幅広になっており、凹溝３の表面２ａ側において凹溝３に連続して形成されている。蓋溝４は、断面視矩形を呈し、表面２ａ側に開放されている。
【００２５】
蓋板５は、蓋溝４に挿入される板状部材である。蓋板５は、本実施形態では、ベース部材２と同等の材料であるアルミニウム合金で形成されている。蓋板５は、蓋溝４に隙間無く挿入されるように、蓋溝４の中空部と同じ形状になっている。
【００２６】
蓋溝４の一対の側壁と蓋板５の一対の側面とが突き合わされて突合部Ｊ，Ｊが形成される。突合部Ｊ，Ｊは、深さ方向の全長に亘って摩擦攪拌により接合されている。伝熱板１の凹溝３と蓋板５の下面とで囲まれた空間が、流体が流通する流路となる。
【００２７】
次に、第一実施形態に係る伝熱板の製造方法について説明する。伝熱板の製造方法では、準備工程と、蓋溝閉塞工程と、タブ材配置工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。
【００２８】
図２に示すように、準備工程は、ベース部材２を用意する工程である。まず、クランプ（図示省略）を介して架台Ｋにベース部材２を固定する。そして、エンドミル等を用いて凹溝３及び蓋溝４を切削加工により形成する。なお、ダイキャスト又は押し出し成形等によって予め凹溝３及び蓋溝４が形成されたベース部材２を用いてもよい。
【００２９】
図３に示すように、蓋溝閉塞工程は、蓋溝４に蓋板５を挿入する工程である。蓋溝４の側壁と、蓋板５の側面とがそれぞれ突き合わされて突合部Ｊ，Ｊが形成される。蓋板５の上面と表面２ａとは面一になる。
【００３０】
図４に示すように、タブ材配置工程は、ベース部材２の側面にタブ材１０，１０（図５も参照）を配置する工程である。タブ材１０は、後記する摩擦攪拌の開始位置及び終了位置を設定する部材である。タブ材１０は、ベース部材２の対向する側面に面接触されるとともに、突合部Ｊ，Ｊの延長線上に配置される。タブ材１０は、本実施形態では、ベース部材２と同等の材料であるアルミニウム合金で形成されている。タブ材１０は、タブ材１０とベース部材２との入り隅部を溶接することにより接合される。
【００３１】
図５に示すように、仮接合工程は、溶接により突合部Ｊ，Ｊに対して予備的にスポット仮付けを行う工程である。溶接方法としては、ＭＩＧ溶接（Metal Inert Gas welding）、ＴＩＧ溶接（Tungsten Inert Gas welding）又はレーザー溶接などを用いることができる。図５において、符号Ｙ１は、溶接機のノズルである。また、ノズルＹ１と突合部Ｊ，Ｊとの間に位置する符号Ｙ２は溶接がＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接の場合であれば、ノズルＹ１と突合部Ｊ，Ｊとの間に発生するアークであり、レーザー溶接の場合は、ノズルＹ１から照射されるレーザー光である。
【００３２】
このような溶接を用いて仮接合を行う場合、図５及び図６に示すように、ノズルＹ１を突合部Ｊに沿って移動して所定間隔で浅く溶接し（浅い溶融池を形成し）、スポット仮付けを実施する。これにより所定間隔で点状の溶接領域であるスポット仮付け領域Ｗ１が形成される。また、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接では、溶加材を供給しつつ溶接を行い、突合部Ｊ，Ｊに溶接金属を形成することができる。
【００３３】
図７に示すように、本接合工程は、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて突合部Ｊ，Ｊに対して摩擦攪拌接合を行う工程である。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は円柱状を呈し、図示せぬ摩擦攪拌装置の回転軸に連結される部位である。
【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。攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝Ｆ３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Ｆ３は、上から下に向かうにつれて左回りに形成されている。
【００３５】
なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝Ｆ３を上から下に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。螺旋溝Ｆ３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Ｆ３によって攪拌ピンＦ２の先端側に導かれるようになっている。
【００３６】
回転ツールＦの螺旋溝Ｆ３は前記したように設定されているため、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝Ｆ３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（ベース部材２及び蓋板５）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。また、回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合をする際には、図７に示すように、被接合金属部材に回転した攪拌ピンＦ２のみを挿入し、被接合金属部材と連結部Ｆ１とは離間させつつ移動させる。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接合を行う。
【００３７】
本接合工程の開始位置及び終了位置は、タブ材１０の表面に設定することが好ましい。本接合工程では、突合部Ｊをなぞるようにして摩擦攪拌接合を行う。本接合工程では、回転ツールＦの先端が、蓋溝４の底面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。攪拌ピンＦ２は、蓋溝４の深さよりも長くなっているため、攪拌ピンＦ２の先端が蓋溝４の底面に達しても、連結部Ｆ１がベース部材２及び蓋板５に当接しない。つまり、本接合工程では、連結部Ｆ１の下面でベース部材２及び蓋板５の表面を押えない。
【００３８】
回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成される。突合部Ｊと凹溝３との距離は、本接合工程を行った際に、凹溝３に塑性流動材が流入しないように設定することが好ましい。本接合工程が終了したら、タブ材１０をベース部材２から切除する。
【００３９】
なお、本接合工程の終了後、摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を行ってもよい。バリ切除工程を行うことで、ベース部材２及び蓋板５の表面を平滑にすることができる。
【００４０】
以上説明した本実施形態に係る伝熱板の製造方法によれば、仮接合工程において溶接によりスポット仮付けを行うため、仮接合工程にかかる時間を短くすることができる。また、本接合工程においては攪拌ピンＦ２のみをベース部材２及び蓋板５に挿入するため入熱量を小さくすることができる。これにより、ベース部材２及び蓋板５の熱歪を小さくすることができる。
【００４１】
また、仮接合工程を行うことにより、本接合工程におけるベース部材２及び蓋板５の位置ずれや、突合部Ｊの目開きを防ぐことができる。
【００４２】
また、本接合工程の際に、回転ツールＦのうちの攪拌ピンＦ２のみがベース部材２及び蓋板５に接触することになるので、回転ツールＦのショルダ部を押し込む場合に比べてベース部材２及び蓋板５と回転ツールＦとの摩擦を軽減することができ、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。
【００４３】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態に係る伝熱板は、図９に示す熱媒体用管６を備えている点で第一実施形態と相違する。熱媒体用管６は、その内部に流体が流通する部材である。
【００４４】
第二実施形態に係る伝熱板の製造方法では、準備工程と、熱媒体用管挿入工程と、蓋溝閉塞工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。
【００４５】
図８に示すように、準備工程は、ベース部材２を用意する工程である。
【００４６】
図９に示すように、熱媒体用管挿入工程は、凹溝３に熱媒体用管６を挿入する工程である。凹溝３及び熱媒体用管６の大きさ等は適宜設定すればよいが、本実施形態では、熱媒体用管６の外径と、凹溝３の幅及び深さは略同等になっている。
【００４７】
蓋溝閉塞工程は、蓋溝４に蓋板５を挿入する工程である。蓋溝４の側壁と蓋板５の側面とが突き合わされて突合部Ｊが形成される。蓋溝４に蓋板５を挿入すると、熱媒体用管６と蓋板５とが接触するとともに、ベース部材２の表面２ａと蓋板５の上面とは面一になる。
【００４８】
仮接合工程は、突合部Ｊに対して予備的に接合を行う工程である。仮接合工程は、第一実施形態と同じ要領で行う。
【００４９】
図１０に示すように、本接合工程は、回転ツールＦを用いて突合部Ｊ，Ｊに対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本接合工程は、第一実施形態と同じ要領で行う。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ，Ｗが形成される。塑性化領域Ｗは、突合部Ｊ，Ｊの深さ方向の全長に亘って形成される。
【００５０】
第二実施形態に係る伝熱板の製造方法によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、熱媒体用管６を備えた伝熱板１Ａを容易に製造することができる。
【００５１】
なお、例えば、第一実施形態及び第二実施形態に係る凹溝３、蓋溝４、蓋板５及び熱媒体用管６の形状は、あくまで例示であって、他の形状であってもよい。また、本接合工程後に、ベース部材２の表面２ａと塑性化領域Ｗの表面との間に段差が生じた場合は、当該段差を埋めるように肉盛り溶接を行ってもよい。もしくは、塑性化領域Ｗの表面に金属部材を配置し、当該金属部材とベース部材２とを回転ツールで摩擦攪拌接合してもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、蓋溝４を設ける場合を例示したが、蓋溝４を設けず、凹溝３に直接蓋板５を挿入するようにしてもよい。
【００５３】
また、図１１に示すように、熱媒体用管６の周囲に空隙部Ｑが形成されている場合、本接合工程によって、この空隙部Ｑを埋めてもよい。蓋溝閉塞工程において、蓋溝４に蓋板５を挿入すると、凹溝３、蓋板５の下面及び熱媒体用管６によって空隙部Ｑが形成される。本接合工程では、回転ツールＦによって形成された塑性流動材を空隙部Ｑに流入させる。これにより、熱媒体用管６の周囲の空隙部Ｑが金属で充填されるため、熱媒体用管６と蓋板５との熱伝導性を高めることができるとともに、水密性及び気密性をより高めることができる。
【００５４】
〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態に係る伝熱板の製造方法は、図１２に示すように、ベース部材２に蓋溝４が形成されておらず、ベース部材２の表面２ａに蓋板５を載置する点で第一実施形態と相違する。
【００５５】
第三実施形態に係る伝熱板の製造方法では、準備工程と、閉塞工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。
【００５６】
図１２に示すように、準備工程は、ベース部材２を用意する工程である。ベース部材２の表面２ａに凹溝３を形成する。
【００５７】
閉塞工程は、ベース部材２の表面２ａに蓋板５を載置して凹溝３の上方を覆う工程である。凹溝閉塞工程では、ベース部材２の表面２ａと蓋板５の裏面５ｂとが重ね合わされて重合部Ｊ１が形成される。
【００５８】
図１２に示すように、仮接合工程は、溶接により突合部Ｊ１に対して予備的にスポット仮付けを行う工程である。溶接方法としては、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接などを用いることができる。このような溶接を用いて仮接合を行う場合、図１２及び図１３に示すように、ノズルＹ１を突合部Ｊ１に沿って移動して所定間隔で浅く溶接し（浅い溶融池を形成し）、スポット仮付けを実施する。これにより所定間隔で点状の溶接領域であるスポット仮付け領域Ｗ１が形成される。また、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接では、溶加材を供給しつつ溶接を行い、突合部Ｊ１に溶接金属を形成することができる。
【００５９】
図１４に示すように、本接合工程は、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて重合部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本実施形態では、蓋板５の表面５ａから回転ツールＦを垂直に挿入し、攪拌ピンＦ２の先端をベース部材２に入り込ませる。また、本接合工程では、連結部Ｆ１を蓋板５に接触させない状態で摩擦攪拌を行う。これにより、伝熱板１Ｂが形成される。
【００６０】
なお、本接合工程の終了後、摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を行ってもよい。バリ切除工程を行うことで、蓋板５の表面を平滑にすることができる。
【００６１】
第三実施形態に係る伝熱板の製造方法であっても、第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、蓋溝４を設けず、ベース部材２の表面２ａに板厚の大きい蓋板５を載置する形態であっても、伝熱板１Ｂを容易に製造することができる。
【００６２】
また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端が、ベース部材２に達する位置まで押し込むように設定したが、ベース部材２に達しないように設定する、つまり、攪拌ピンＦ２と蓋板５のみとが接触する位置まで押し込み、重合部Ｊ１を摩擦攪拌するように設定してもよい。このような場合は、攪拌ピンＦ２と蓋板５との接触によって生じた摩擦熱で、ベース部材２及び蓋板５が塑性流動化されることにより、重合部Ｊ１が接合される。
【００６３】
また、本実施形態では、蓋板５の表面５ａから回転ツールＦを挿入したが、ベース部材２の裏面２ｂから回転ツールＦを挿入して、重合部Ｊ１を摩擦攪拌するようにしてもよい。このような場合であっても、攪拌ピンＦ２は、ベース部材２及び蓋板５の両方と接触する位置まで押し込んでもよいし、ベース部材２のみと接触する位置まで押し込んで、摩擦攪拌するように設定してもよい。
【００６４】
〔第四実施形態〕
次に、本発明の第四実施形態について説明する。第四実施形態に係る伝熱板の製造方法は、図１５に示すように、大きな窪みを備えた凹部２０が形成されている点で第三実施形態と相違する。
【００６５】
第四実施形態に係る伝熱板の製造方法は、準備工程と、閉塞工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。
【００６６】
図１５に示すように、準備工程は、ベース部材２を用意する工程である。ベース部材２の表面２ａに凹部２０を形成する。凹部２０は、凹溝３よりも十分に広い窪みとなっている。
【００６７】
閉塞工程は、ベース部材２の表面２ａに蓋板５を載置して凹部２０を覆う工程である。閉塞工程では、ベース部材２の表面２ａと蓋板５の裏面５ｂとが重ね合わされて重合部Ｊ１が形成される。
【００６８】
図１５に示すように、仮接合工程は、溶接により突合部Ｊ１に対して予備的にスポット仮付けを行う工程である。溶接方法としては、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接などを用いることができる。このような仮接合を行う場合、ベース部材２及び蓋板５の側面から重合部Ｊ１に沿って所定間隔で浅く溶接し（浅い溶融池を形成し）、スポット仮付けを実施する。これにより所定間隔で点状の溶接領域であるスポット仮付け領域Ｗ１が形成される。また、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接では、溶加材を供給しつつ溶接を行い、突合部Ｊ１に溶接金属を形成することができる。
【００６９】
図１６に示すように、本接合工程は、第三実施形態と同等であるため、詳細な説明は省略する。これにより、伝熱板１Ｃが形成される。
【００７０】
第四実施形態に係る伝熱板の製造方法では、第三実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、第四実施形態によれば、凹溝３よりも大きな凹部２０を備えるとともに板厚の大きい蓋板５を載置する場合であっても、伝熱板１Ｃを容易に形成することができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端が、ベース部材２に達する位置まで押し込むように設定したが、ベース部材２に達しないように設定する、つまり、攪拌ピンＦ２と蓋板５のみとが接触する位置まで押し込み、重合部Ｊ１を摩擦攪拌するように設定してもよい。このような場合は、攪拌ピンＦ２と蓋板５との接触によって生じた摩擦熱で、ベース部材２及び蓋板５が塑性流動化されることにより、重合部Ｊ１が接合される。
【００７２】
また、本実施形態では、蓋板５の表面５ａから回転ツールＦを挿入したが、ベース部材２の裏面２ｂから回転ツールＦを挿入して、重合部Ｊ１を摩擦攪拌するようにしてもよい。この場合であっても、攪拌ピンＦ２は、ベース部材２及び蓋板５の両方と接触する位置まで押し込んでもよいし、ベース部材２のみと接触する位置まで押し込んで、摩擦攪拌するように設定してもよい。
【００７３】
〔第五実施形態〕
次に、本発明の第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。第五実施形態では、凹溝３や凹部２０等の流路を備えていない金属部材同士を接合する点で他の実施形態と相違する。
【００７４】
第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、重合部形成工程と、仮接合工程と、本接合工程とを行う。
【００７５】
図１７に示すように、準備工程は、金属部材３１，３２を用意する工程である。金属部材３１，３２は、板状の金属部材である。金属部材３１，３２の種類は、摩擦攪拌可能な金属から適宜選択すればよい。
【００７６】
重合部形成工程は、金属部材３１，３２を重ね合わせる工程である。重合部形成工程では、金属部材３１の表面３１ａに、金属部材３２の裏面３２ｂを重ね合わせて、重合部Ｊ１を形成する。
【００７７】
仮接合工程は、溶接により重合部Ｊ１に対して予備的にスポット仮付けを行う工程である。溶接方法としては、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はレーザー溶接などを用いることができる。このような仮接合を行う場合、金属部材３１，３２の各側面から重合部Ｊ１に沿って所定間隔で浅く溶接し（浅い溶融池を形成し）、スポット仮付けを実施する。これにより重合部Ｊ１に沿って所定間隔で点状の溶接領域であるスポット仮付け領域Ｗ１が形成される。また、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接では、溶加材を供給しつつ溶接を行い、重合部Ｊ１に溶接金属を形成することができる。
【００７８】
本接合工程は、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）を用いて重合部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本実施形態では、金属部材３２の表面３２ａから垂直に回転ツールＦを挿入し、攪拌ピンＦ２の先端が金属部材３１に入り込むように設定する。また、本接合工程では、連結部Ｆ１を金属部材３２に接触させない状態で摩擦攪拌を行う。これにより、複合板１Ｄが形成される。
【００７９】
第五実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、仮接合工程においてスポット仮付けを行うため、仮接合工程にかかる時間を短くすることができる。また、本接合工程においては攪拌ピンＦ２のみを金属部材３１，３２に挿入するため入熱量を小さくすることができる。これにより、金属部材３１，３２の熱歪を小さくすることができる。
【００８０】
また、仮接合工程を行うことにより、本接合工程における金属部材３１，３２の位置ずれや、重合部Ｊ１の目開きを防ぐことができる。
【００８１】
また、本接合工程の際に、回転ツールＦのうちの攪拌ピンＦ２のみが金属部材３１，３２に接触することになるので、回転ツールＦのショルダ部を押し込む場合に比べて金属部材３１，３２と回転ツールＦとの摩擦を軽減することができ、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。
【００８２】
なお、第五実施形態では、第一実施形態のようにタブ材を用いて本接合工程を行ってもよい。また、図１８に示すように、本接合工程を行う際に、攪拌ピンＦ２の先端が金属部材３１に達しないようにする、つまり、攪拌ピンＦ２が金属部材３２のみと接触するように設定して摩擦攪拌を行ってもよい。このような場合は、塑性化領域Ｗと重合部Ｊ１とを接触させることで、金属部材３１，３２同士を接合することができる。つまり、攪拌ピンＦ２と金属部材３２との接触によって生じた摩擦熱で、金属部材３１，３２が塑性流動化されることにより、重合部Ｊ１を接合することができる。
【００８３】
また、回転ツールＦ（本接合用回転ツール）や、ノズルＹ１は、スピンドルユニット等の回転駆動手段が設けられたロボットアームに取り付けられていてもよい。これにより、作業性を高めることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１        伝熱板
２        ベース部材
３        凹溝
４        蓋溝
５        蓋板
６        熱媒体用管
１０      タブ材
２０      凹部
３１      金属部材
３２      金属部材
Ｆ        回転ツール（本接合用回転ツール）
Ｆ１      攪拌ピン
Ｊ        突合部
Ｊ１      重合部
Ｗ        塑性化領域
Ｗ１      スポット仮付け領域
Ｙ１      ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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