CN110582369A - 液冷套的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种液冷套的制造方法，包括：准备工序，在周壁部(11)的内周缘形成层差部(12)，该层差部(12)具有层差底面(12a)和层差侧面(12b)；载置工序，将密封件(3)载置于套主体(2)并形成第一对接部(J1)和第二对接部(J2)；以及正式接合工序，在使旋转的旋转工具(F)的仅搅拌销(F2)与仅密封件(3)接触的状态下，使旋转工具(F)沿着第一对接部(J1)旋转一圈，以进行摩擦搅拌接合，在所述正式接合工序中，使旋转工具(F)的旋转中心轴(C)朝套主体(2)的中央部侧或外周侧倾斜，若将旋转工具(F)的旋转中心轴(C)相对于铅锤面的倾斜角度设为(γ)，将层差侧面(12b)相对于铅锤面的倾斜角度设为(β)，将搅拌销(F2)的外周面相对于旋转中心轴(C)的倾斜角度设为(α)，则在设为(γ＝α－β)的状态下进行摩擦搅拌接合。

Description

液冷套的制造方法

技术领域

本发明涉及液冷套的制造方法。

背景技术

例如，在专利文献1中公开了液冷套的制造方法。图12是表示以往的液冷套的制造方法的剖视图。在以往的液冷套的制造方法中，对使设于铝合金制的套主体101的层差部的层差侧面101c与铝合金制的密封件102的侧面102c对接而形成的对接部J10进行摩擦搅拌接合。此外，在以往的液冷套的制造方法中，将旋转工具F的仅搅拌销F2插入到对接部J10以进行摩擦搅拌接合。此外，在以往的液冷套的制造方法中，使旋转工具F的旋转中心轴C与对接部J10重合地进行相对移动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2015－131321号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在此，套主体101容易变成复杂的形状，例如由4000系列铝合金的铸造材料形成，而像密封件102那样形状相对简单的构件有时会由1000系列铝合金的延展材料形成。这样的话，存在将铝合金的材料种类不同的构件彼此进行接合来制造液冷套的情况。在这种情况下，由于一般来说，套主体101的硬度比密封件102的硬度大，因此，若如图12所示那样进行摩擦搅拌接合，则搅拌销F2从套主体101一侧受到的材料阻力比从密封件102一侧受到的材料阻力大。因而，很难通过旋转工具F的搅拌销高平衡性地对不同的材料种类进行搅拌，存在接合后的塑性化区域中会产生空洞缺陷而使得接合强度降低这样的问题。此外，旋转工具F的搅拌销的外周面带有倾斜角度，若使旋转工具F的旋转中心轴C笔直地进入对接部J10，则存在很难沿着套主体101的层差侧面101c进行均匀的接合这样的问题。

从这种观点出发，本发明的技术问题在于提供一种能将材料种类不同的铝合金理想地接合的液冷套的制造方法。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，第一发明是一种液冷套的制造方法，使用包括搅拌销的旋转工具对套主体与密封件进行接合，所述套主体包括底部和周壁部，所述周壁部从所述底部的周缘立起，所述密封件对所述套主体的开口部进行密封，其特征是，所述套主体由第一铝合金形成，所述密封件由第二铝合金形成，所述第一铝合金是硬度比所述第二铝合金的硬度高的材料种类，所述搅拌销的外周面以前端变细的方式倾斜，所述液冷套的制造方法包括：准备工序，在所述准备工序中，在所述周壁部的内周缘形成层差部，所述层差部具有层差底面和层差侧面，其中，所述层差侧面以从所述层差底面朝向所述开口部扩展的方式倾斜立起；载置工序，在所述载置工序中，将所述密封件载置于所述套主体，并使所述层差侧面与所述密封件的侧面对接以形成第一对接部，并且使所述层差底面与所述密封件的背面重合以形成第二对接部；以及正式接合工序，在所述正式接合工序中，在使旋转的所述旋转工具的仅所述搅拌销与仅所述密封件接触的状态下，使旋转工具沿着所述第一对接部旋转一圈，以进行摩擦搅拌接合，在所述正式接合工序中，使所述旋转工具的旋转中心轴朝所述套主体的中央部侧或外周侧倾斜，若将所述旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度设为γ，将所述层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度设为β，将所述搅拌销的外周面相对于所述旋转中心轴的倾斜角度设为α，则在设为γ＝α－β的状态下进行摩擦搅拌接合。

根据上述制造方法，通过密封件与搅拌销的摩擦热对第一对接部中的主要密封件一侧的第二铝合金进行搅拌来使其塑性流动化，从而能在第一对接部处对层差侧面与密封件的侧面进行接合。此外，使仅搅拌销与仅密封件接触来进行摩擦搅拌，因此，第一铝合金几乎不会从套主体混入到密封件中。由此，在第一对接部处主要是密封件一侧的第二铝合金被摩擦搅拌，因此，能抑制接合强度的降低。此外，由于使旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面朝套主体的中央部侧或外周侧倾斜了倾斜角度γ，因此，能容易地避免搅拌销与套主体接触。此外，通过使旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度γ与从搅拌销的外周面相对于旋转中心轴的倾斜角度α减去了层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度β后的值一致，能选择最佳的值作为倾斜角度α、β，并且使搅拌销的外周面与层差侧面平行，能避免搅拌销的外周面与层差侧面接触，同时使搅拌销的外周面与层差侧面在整个高度方向上尽可能接近。

此外，第二发明是一种液冷套的制造方法，使用包括搅拌销的旋转工具对套主体与密封件进行接合，所述套主体包括底部和周壁部，所述周壁部从所述底部的周缘立起，所述密封件对所述套主体的开口部进行密封，其特征是，所述套主体由第一铝合金形成，所述密封件由第二铝合金形成，所述第一铝合金是硬度比所述第二铝合金的硬度高的材料种类，所述搅拌销的外周面以前端变细的方式倾斜，所述液冷套的制造方法包括：准备工序，在所述准备工序中，在所述周壁部的内周缘形成层差部，所述层差部具有层差底面和层差侧面，其中，所述层差侧面以从所述层差底面朝向所述开口部扩展的方式倾斜立起；载置工序，在所述载置工序中，将所述密封件载置于所述套主体，并使所述层差侧面与所述密封件的侧面对接以形成第一对接部，并且使所述层差底面与所述密封件的背面重合以形成第二对接部；以及正式接合工序，在所述正式接合工序中，在使旋转的所述旋转工具的仅所述搅拌销与所述密封件接触并且与所述套主体的所述层差侧面也稍微接触的状态下，使旋转工具沿着所述第一对接部旋转一圈，以进行摩擦搅拌接合，在所述正式接合工序中，使所述旋转工具的旋转中心轴朝所述套主体的中央部侧或外周侧倾斜，若将所述旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度设为γ，将所述层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度设为β，将所述搅拌销的外周面相对于所述旋转中心轴的倾斜角度设为α，则在设为γ＝α－β的状态下进行摩擦搅拌接合。

根据上述制造方法，使搅拌销的外周面保持与套主体的层差侧面稍微接触，因此，能尽可能地减少第一铝合金从套主体向密封件的混入。由此，在第一对接部处主要是密封件一侧的第二铝合金被摩擦搅拌，因此，能抑制接合强度的降低。此外，由于使搅拌销的外周面保持与套主体的层差侧面稍微接触，因此，能尽可能减小搅拌销从套主体受到的材料阻力。此外，通过使旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度γ与从搅拌销的外周面相对于旋转中心轴的倾斜角度α减去层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度β后的值一致，能选择最佳的值作为倾斜角度α、β，并且使搅拌销的外周面与层差侧面平行，能使搅拌销的外周面与层差侧面的接触量在整个高度方向上均匀。

此外，第三发明是一种液冷套的制造方法，使用包括搅拌销的旋转工具对套主体与密封件进行接合，所述套主体包括底部和周壁部，所述周壁部从所述底部的周缘立起，所述密封件对所述套主体的开口部进行密封，其特征是，所述套主体由第一铝合金形成，所述密封件由第二铝合金形成，所述第一铝合金是硬度比所述第二铝合金的硬度高的材料种类，所述搅拌销包括以前端变细的方式倾斜的外周面，并且包括平坦的前端面，所述液冷套的制造方法包括：准备工序，在所述准备工序中，在所述周壁部的内周缘形成层差部，所述层差部具有层差底面和层差侧面，其中，所述层差侧面以从所述层差底面朝向所述开口部扩展的方式倾斜立起；载置工序，在所述载置工序中，将所述密封件载置于所述套主体，并使所述层差侧面与所述密封件的侧面对接以形成第一对接部，并且使所述层差底面与所述密封件的背面重合以形成第二对接部；以及正式接合工序，在所述正式接合工序中，在使旋转的所述旋转工具的所述搅拌销的前端插入得比所述层差底面更深并且使所述搅拌销的所述外周面与所述层差侧面分开的状态下，使旋转工具沿着所述第一对接部旋转一圈，以进行摩擦搅拌接合，在所述正式接合工序中，使所述旋转工具的旋转中心轴朝所述套主体的中央部侧或外周侧倾斜，若将所述旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度设为γ，将所述层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度设为β，将所述搅拌销的外周面相对于所述旋转中心轴的倾斜角度设为α，则在设为γ＝α－β的状态下进行摩擦搅拌接合。

根据上述制造方法，通过密封件与搅拌销的摩擦热对第一对接部中的主要密封件一侧的第二铝合金进行搅拌来使其塑性流动化，从而能在第一对接部处对层差侧面与密封件的侧面进行接合。此外，由于在第一对接部处使仅搅拌销与仅密封件接触而进行摩擦搅拌，因此，第一铝合金几乎不会从套主体混入到密封件中。由此，在第一对接部处主要是密封件一侧的第二铝合金被摩擦搅拌，因此，能抑制接合强度的降低。此外，由于使旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面朝套主体的中央部侧或外周侧倾斜了倾斜角度γ，因此，能容易地避免搅拌销与套主体接触。此外，通过使旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度γ与从搅拌销的外周面相对于旋转中心轴的倾斜角度α减去层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度β后的值一致，能选择最佳的值作为倾斜角度α、β，并且使搅拌销的外周面与层差侧面平行，能避免搅拌销的外周面与层差侧面接触，同时使搅拌销的外周面与层差侧面在整个高度方向上尽可能接近。此外，通过将搅拌销的前端面插入到层差底面，能更可靠地对第二对接部进行摩擦搅拌。

此外，第四发明是一种液冷套的制造方法，使用包括搅拌销的旋转工具对套主体与密封件进行接合，所述套主体包括底部和周壁部，所述周壁部从所述底部的周缘立起，所述密封件对所述套主体的开口部进行密封，其特征是，所述套主体由第一铝合金形成，所述密封件由第二铝合金形成，所述第一铝合金是硬度比所述第二铝合金的硬度高的材料种类，所述搅拌销包括以前端变细的方式倾斜的外周面，并且包括平坦的前端面，所述液冷套的制造方法包括：准备工序，在所述准备工序中，在所述周壁部的内周缘形成层差部，所述层差部具有层差底面和层差侧面，其中，所述层差侧面以从所述层差底面朝向所述开口部扩展的方式倾斜立起；载置工序，在所述载置工序中，将所述密封件载置于所述套主体，并使所述层差侧面与所述密封件的侧面对接以形成第一对接部，并且使所述层差底面与所述密封件的背面重合以形成第二对接部；以及正式接合工序，在所述正式接合工序中，在使旋转的所述旋转工具的所述搅拌销的前端插入得比所述层差底面更深并且使所述搅拌销的所述外周面与所述层差侧面稍微接触的状态下，使旋转工具沿着所述第一对接部旋转一圈，以进行摩擦搅拌接合，在所述正式接合工序中，使所述旋转工具的旋转中心轴朝所述套主体的中央部侧或外周侧倾斜，若将所述旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度设为γ，将所述层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度设为β，将所述搅拌销的外周面相对于所述旋转中心轴的倾斜角度设为α，则在设为γ＝α－β的状态下进行摩擦搅拌接合。

根据上述制造方法，使搅拌销的外周面保持与套主体的层差侧面稍微接触，因此，能尽可能地减少第一铝合金从套主体向密封件的混入。由此，在第一对接部处主要是密封件一侧的第二铝合金被摩擦搅拌，因此，能抑制接合强度的降低。此外，由于使搅拌销的外周面保持与套主体的层差侧面稍微接触，因此，能尽可能减小搅拌销从套主体受到的材料阻力。此外，通过使旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度γ与从搅拌销的外周面相对于旋转中心轴的倾斜角度α减去层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度β后的值一致，能选择最佳的值作为倾斜角度α、β，并且使搅拌销的外周面与层差侧面平行，能使搅拌销的外周面与层差侧面的接触量在整个高度方向上均匀。此外，通过将搅拌销的前端面插入到层差底面，能更可靠地对第二对接部进行摩擦搅拌。

此外，较为理想的是，使所述密封件的板厚比所述层差侧面的高度大。由此，能容易地弥补接合部的金属不足。

此外，较为理想的是，在所述密封件的侧面形成倾斜面，在所述载置工序中，使所述层差侧面与所述倾斜面面接触。由此，能容易地弥补接合部的金属不足。

此外，较为理想的是，所述密封件由铝合金延展材料形成，所述套主体由铝合金铸造材料形成。

此外，较为理想的是，在所述旋转工具的外周面随着从基端朝向前端刻设有朝左旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝右旋转，在所述旋转工具的外周面随着从基端朝向前端刻设有朝右旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝左旋转。由此，因螺旋槽而塑性流动化的金属被导向搅拌销的前端侧，因此，能减少毛刺的产生。

此外，较为理想的是，在所述正式接合工序中，将所述旋转工具的旋转方向和行进方向设定成使形成于所述旋转工具的移动轨迹的塑性化区域中的、所述套主体一侧成为剪切侧，而使所述密封件一侧成为流动侧。由此，所述套主体一侧成为剪切侧，从而搅拌销在第一对接部周围的搅拌作用变大，能期待第一对接部处的温度上升，并能在第一对接部处更可靠地对层差侧面和密封件的侧面进行接合。

发明效果

根据本发明的液冷套的制造方法，能理想地对材料种类不同的铝合金进行接合。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的液冷套的制造方法的准备工序的立体图。

图2是表示第一实施方式的液冷套的制造方法的载置工序的剖视图。

图3是表示第一实施方式的液冷套的制造方法的正式接合工序的立体图。

图4是表示第一实施方式的液冷套的制造方法的正式接合工序的剖视图。

图5是表示第一实施方式的液冷套的制造方法的正式接合工序后的剖视图。

图6是表示第一实施方式的第一变形例的液冷套的制造方法的载置工序的剖视图。

图7是表示第一实施方式的第二变形例的液冷套的制造方法的载置工序的剖视图。

图8是表示本发明第二实施方式的液冷套的制造方法的正式接合工序的剖视图。

图9是表示本发明第三实施方式的液冷套的制造方法的正式接合工序的剖视图。

图10是表示本发明第四实施方式的液冷套的制造方法的正式接合工序的剖视图。

图11是表示第三实施方式的第三变形例的液冷套的制造方法的正式接合工序的剖视图。

图12是表示以往的液冷套的制造方法的剖视图。

具体实施方式

[第一实施方式]

参照附图，对本发明实施方式的液冷套的制造方法进行详细说明。如图1所示，本发明实施方式的液冷套1的制造方法是对套主体2和密封件3进行摩擦搅拌接合以制造液冷套1的方法。液冷套1是将发热体(省略图示)设置在密封件3上，并且使流体在内部流动以与发热体之间进行热交换的构件。另外，以下说明中的“正面”是指与“背面”相反一侧的面。

在本实施方式的液冷套的制造方法中进行准备工序、载置工序和正式接合工序。准备工序是准备套主体2和密封件3的工序。套主体2主要由底部10和周壁部11构成。套主体2形成为主要含有第一铝合金。第一铝合金例如使用JISH5302ADC12(Al－Si－Cu系列)等铝合金铸造材料。

如图1所示，底部10是在俯视观察时呈矩形的板状构件。周壁部11是从底部10的周缘部呈矩形框状立起的壁部。在周壁部11的内周缘形成有层差部12。层差部12由层差底面12a和从层差底面12a立起的层差侧面12b构成。如图2所示，层差侧面12b以从层差底面12a向开口部朝外侧扩展的方式倾斜。只要适当设定层差侧面12b相对于铅锤面的倾斜角度β即可，例如相对于铅锤面成3°～30°。通过底部10和周壁部11形成凹部13。在此，铅锤面定义为由旋转工具F的行进方向矢量和铅锤方向矢量构成的平面。

密封件3是将套主体2的开口部密封的板状构件。密封件3为载置于层差部12的大小。密封件3的板厚与层差侧面12b的高度大致相同。密封件3形成为主要含有第二铝合金。第二铝合金是硬度比第一铝合金硬度低的材料。第二铝合金例如通过JISA1050、A1100、A6063等铝合金延展材料形成。

如图2所示，载置工序是将密封件3载置于套主体2的工序。在载置工序中，将密封件3的背面3b载置于层差底面12a。使层差侧面12b与密封件3的侧面3c对接以形成第一对接部J1。第一对接部J1包括层差侧面12b与密封件3的侧面3c面接触的情况和像本实施方式这样以隔开截面呈大致V字状的间隙的方式对接的情况这两种情况。此外，使层差侧面12a与密封件3的背面3b对接以形成第二对接部J2。在本实施方式中，当载置密封件3时，周壁部11的端面11a与密封件3的正面3a处于共面。

如图3和图4所示，正式接合工序是使用旋转工具F对套主体2和密封件3进行摩擦搅拌接合的工序。旋转工具F由连结部F1和搅拌销F2构成。旋转工具F由例如工具钢形成。连结部F1是与摩擦搅拌装置(省略图示)的转轴连结的部位。连结部F1呈圆柱状，形成有供螺栓紧固的螺纹孔(省略图示)。供旋转工具F连结的摩擦搅拌装置例如是在前端包括主轴单元等旋转驱动元件的机器人臂，能使旋转工具F的旋转中心轴C自由地倾斜。

搅拌销F2从连结部F1下垂，并与连结部F1同轴。搅拌销F2随着远离连结部F1而前端逐渐变细。如图4所示，在搅拌销F2的前端形成有与旋转中心轴C垂直且平坦的前端面F3。也就是说，搅拌销F2的外表面由前端变细的外周面和形成于前端的前端面F3构成。在侧视的情况下，旋转中心轴C与搅拌销F2的外周面所成的倾斜角度α例如在5°～30°的范围内适当设定即可。

在搅拌销F2的外周面刻设有螺旋槽。在本实施方式中，使旋转工具F朝右旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝左旋绕。换言之，螺旋槽形成为当从基端朝向前端描画螺旋槽时，从上方观察时朝左旋绕。

另外，较为理想的是，当使旋转工具F朝左旋转时，将螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝右旋绕。换言之，此时的螺旋槽形成为当从基端朝向前端描画螺旋槽时，从上方观察时朝右旋绕。通过以上述方式设定螺旋槽，从而在进行摩擦搅拌时利用螺旋槽将塑性流动化的金属朝搅拌销F2的前端侧引导。由此，能减少溢出到被接合金属构件(套主体2和密封件3)外部的金属的量。

如图3所示，在使用旋转工具F进行摩擦搅拌时，将朝右旋转的仅搅拌销F2插入到密封件3，并在使密封件3与连结部F1分开的同时使上述搅拌销F2移动。换言之，在使搅拌销F2的基端部露出的状态下进行摩擦搅拌接合。在旋转工具F的移动轨迹因摩擦搅拌后的金属硬化而形成有塑性化区域W1。在本实施方式中，将搅拌销F2插入在设定于密封件3的开始位置Sp处，并使旋转工具F相对于密封件3向右旋绕地相对移动。

如图4所示，在正式接合工序中，通过使旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面朝套主体2的中央部侧(或外周侧)倾斜了倾斜角度γ，从而在使仅搅拌销F2与仅密封件3接触的状态下使搅拌销F2沿着第一对接部J1旋转一圈。此处的使旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面倾斜的倾斜角度γ，与旋转中心轴C和搅拌销F2的外周面所成的倾斜角度α减去层差侧面12b相对于铅锤面的倾斜角度β后的值相同，从而使层差侧面12b与面对层差侧面12b的搅拌销F2的外周面平行。也就是说，使旋转工具F的旋转中心轴C倾斜的方向是由倾斜角度α、β的关系决定的。例如，在“α＞β”的情况下，倾斜角度γ为正值，从而使旋转工具F的旋转中心轴C朝套主体2的中央部侧倾斜。此外，在“α＜β”的情况下，倾斜角度γ为负值，从而使旋转工具F的旋转中心轴C朝套主体2的外周侧倾斜。此外，在“α＝β”的情况下，倾斜角度γ为“0(零)”，从而使旋转工具F的旋转中心轴C不倾斜而与铅锤面平行。在本实施方式中，将插入深度设定为搅拌销F2的前端面F3与套主体2也不接触。“使仅搅拌销F2与仅密封件3接触的状态”是指，在进行摩擦搅拌时，搅拌销F2的外表面与套主体2不接触的状态，其也能包含搅拌销F2的外周面与层差侧面12b的距离为零的情况或是搅拌销F2的前端面F3与层差底面12a的距离为零的情况。

若从层差侧面12b至搅拌销F2的外周面的距离过远，则第一对接部J1的接合强度降低。从层差侧面12b至搅拌销F2的外周面的分开距离L只要根据套主体2和密封件3的材料适当设定即可，但较为理想的是，在像本实施方式这样使搅拌销F2的外周面不与层差侧面12b接触且使前端面F3不与层差底面12a接触的情况下，例如设定为0≤L≤0.5mm，更为理想的是设定为0≤L≤0.3mm。

在使旋转工具F绕密封件3旋转一圈后，使塑性化区域W1的始端与终端重合。旋转工具F也可以在密封件3的正面3a中逐渐上升而拔出。图5是本实施方式的正式接合工序后的接合部的剖视图。塑性化区域W1形成为超过第二对接部J2而到达套主体2。

根据以上说明的本实施方式的液冷套的制造方法，旋转工具F的搅拌销F2与层差侧面12b不接触，但通过密封件3和搅拌销F2的摩擦热而对第一对接部J1中的主要密封件3一侧的第二铝合金进行搅拌使其塑性流动化，从而能在第一对接部J1处对层差侧面12b与密封件3的侧面3c进行接合。此外，使仅搅拌销F2与仅密封件3接触来进行摩擦搅拌，因此，第一铝合金几乎不会从套主体2混入到密封件3中。由此，在第一对接部J1处主要是密封件3一侧的第二铝合金被摩擦搅拌，因此，能抑制接合强度的降低。

此外，由于使旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面朝套主体2的中央部侧(或外周侧)倾斜了倾斜角度γ，因此，在第一对接部J1处，能容易地避免搅拌销F2与套主体2接触。此外，在本实施方式中，通过使旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面的倾斜角度γ与将搅拌销F2的外周面相对于旋转中心轴C的倾斜角度α减去层差侧面12b相对于铅锤面的倾斜角度β后的值一致，能选择最佳的值作为倾斜角度α、β，并且使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b平行，能避免搅拌销F2的外周面与层差侧面12b接触，同时使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b在整个高度方向上尽可能接近。例如，倾斜角度α是根据摩擦搅拌接合(FSW＝Friction Stir Welding)的技术领域中针对旋转工具的设计思想来决定的，而倾斜角度β是由铸造领域(例如压铸)中针对模具的设计思想来决定的。也就是说，由于倾斜角度α、β均是根据设计思想得到的最佳值，因此，有时很难使“α＝β”。但是，根据本实施方式，能自由地选择倾斜角度α、β，因此，能选择最佳值作为倾斜角度α、β。

此外，使仅搅拌销F2与仅密封件3接触来进行摩擦搅拌接合，因此，能消除搅拌销F2所受到的材料阻力在夹着搅拌销F2的旋转中心轴C的一侧和另一侧处的不平衡。由此，塑性流动材料被高平衡性地摩擦搅拌，因此，能抑制接合强度的降低。

此外，在正式接合工序中，只要适当设定旋转工具F的旋转方向和行进方向即可，但将旋转工具F的旋转方向和行进方向设定成使形成于旋转工具F的移动轨迹的塑性化区域W1中的、套主体2一侧成为剪切侧，而使密封件3一侧成为流动侧。由此，搅拌销F2在第一对接部J1周围的搅拌作用变大，从而能期待第一对接部J1处的温度上升，并能在第一对接部J1处更可靠地对层差侧面12b与密封件3的侧面3c进行接合。

另外，剪切侧(Advancing side：行进侧)是指旋转工具的外周相对于被接合部的相对速度为在旋转工具的外周处的切线速度的大小上加上移动速度的大小后的值的一侧。另一方面，流动侧(Retreating side：回退侧)是指通过使旋转工具朝旋转工具的移动方向的相反方向转动，从而使旋转工具相对于被接合部的相对速度变低的一侧。

此外，套主体2的第一铝合金是硬度比密封件3的第二铝合金的硬度高的材料。由此，能提高液冷套1的耐久性。此外，较为理想的是，将套主体2的第一铝合金设为铝合金铸造材料，将密封件3的第二铝合金设为铝合金延展材料。通过将第一铝合金设为例如JISH5302ADC12等Al－Si－Cu系列铝合金铸造材料，从而能提高套主体2的铸造性、强度、被切削性等。此外，通过将第二铝合金设为例如JISA1000系列或A6000系列，从而能提高加工性和导热性。

此外，在本实施方式中，并未将搅拌销F2的前端面F3插入得比层差底面12a更深，但由于塑性化区域W1到达第二对接部J2，因此，能提高接合强度。

[第一变形例]

接着，对第一实施方式的第一变形例进行说明。也可以如图6所示的第一变形例那样设定成使密封件3的板厚比层差侧面12b的高度尺寸大。第一对接部J1形成为存在间隙，因此，接合部处可能会金属不足，但通过以第一变形例的方式设定，从而能弥补金属不足。

[第二变形例]

接着，对第一实施方式的第二变形例进行说明。也可以如图7所示的第二变形例那样以使密封件3的侧面3c倾斜的方式设置倾斜面。侧面3c随着从背面3b朝向正面3a而朝外侧倾斜。侧面3c的倾斜角度δ与层差侧面12b相对于铅锤面的倾斜角度β相同。由此，在载置工序中，使层差侧面12b与密封件3的侧面3c面接触。根据第二变形例，由于在第一对接部J1处不存在间隙，因此，能弥补接合部处的金属不足。

[第二实施方式]

接着，对本发明第二实施方式的液冷套的制造方法进行说明。在第二实施方式的液冷套的制造方法中进行准备工序、载置工序和正式接合工序。第二实施方式的液冷套的制造方法的准备工序和载置工序与第一实施方式相同，因此，省略说明。此外，在第二实施方式中，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。

如图8所示，正式接合工序是使用旋转工具F对套主体2和密封件3进行摩擦搅拌接合的工序。在正式接合工序中，在使搅拌销F2沿第一对接部J1相对移动时，以使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b稍微接触且使前端面F3不与层差底面12a接触的方式进行摩擦搅拌接合。

在此，将搅拌销F2的外周面与层差侧面12b的接触量设为偏置量N。在如本实施方式那样使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b接触且使得搅拌销F2的前端面F3不与层差底面12a接触的情况下，将偏置量N设定在0＜N≤0.5mm之间，更为理想的是设定于0＜N≤0.25mm之间。

若为图12所示的以往的液冷套的制造方法，则套主体101与密封件102的硬度不同，因此，搅拌销F2所受到的材料阻力在夹着旋转中心轴C的一侧和另一侧处有很大不同。因此，塑性流动材料未被高平衡性地搅拌，因而，成为接合强度降低的主要原因。然而，根据本实施方式，尽可能地减小搅拌销F2的外周面与套主体2之间的接触量，因此，能尽可能地减小搅拌销F2从套主体2受到的材料阻力。此外，在本实施方式中，通过使旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面的倾斜角度γ与从搅拌销F2的外周面相对于旋转中心轴C的倾斜角度α减去层差侧面12b相对于铅锤面的倾斜角度β后的值一致，从而能选择最佳的值作为倾斜角度α、β，并且使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b平行，能使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b的接触量在整个高度方向上均匀。由此，在本实施方式中，塑性流动材料被高平衡性地搅拌，因此，能抑制接合部的强度降低。

另外，在第二实施方式中，也可以如第一实施方式的第一变形例和第二变形例那样增大密封件3的板厚，或是在密封件3的侧面3c设置倾斜面。

[第三实施方式]

接着，对本发明第三实施方式的液冷套的制造方法进行说明。在第三实施方式的液冷套的制造方法中进行准备工序、载置工序和正式接合工序。第三实施方式的液冷套的制造方法的准备工序和载置工序与第一实施方式相同，因此，省略说明。此外，在第三实施方式中，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。

如图9所示，正式接合工序是使用旋转工具F对套主体2和密封件3进行摩擦搅拌接合的工序。在正式接合工序中，在使搅拌销F2沿第一对接部J1相对移动时，以使搅拌销F2的外周面不与层差侧面12b接触且使前端面F3插入得比层差底面12a更深的状态进行摩擦搅拌接合。另外，“使前端面F3插入得比层差底面12a更深”是指，在进行摩擦搅拌时，搅拌销F2的前端面F3的至少一部分位于比层差底面12a更低的位置的状态，其包括前端面F3的一部分或全部与套主体2接触的情况。

根据本实施方式的液冷套的制造方法，搅拌销F2与层差侧面12b不接触，但通过密封件3和搅拌销F2的摩擦热而对第一对接部J1中的主要密封件3一侧的第二铝合金进行搅拌来使其塑性流动化，从而能在第一对接部J1处对层差侧面12b与密封件3的侧面3c进行接合。此外，在第一对接部J1处使仅搅拌销F2与仅密封件3接触来进行摩擦搅拌，因此，第一铝合金几乎不会从套主体2混入到密封件3中。由此，在第一对接部J1处主要是密封件3一侧的第二铝合金被摩擦搅拌，因此，能抑制接合强度的降低。

此外，由于使旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面朝套主体2的中央部侧(或外周侧)倾斜了倾斜角度γ，因此，在第一对接部J1处，能容易地避免搅拌销F2与层差侧面12b接触。此外，在本实施方式中，通过使旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面的倾斜角度γ与从搅拌销F2的外周面相对于旋转中心轴C的倾斜角度α减去了层差侧面12b相对于铅锤面的倾斜角度β的值一致，能选择最佳的值作为倾斜角度α、β，并且使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b平行，能避免搅拌销F2的外周面与层差侧面12b接触，同时使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b在整个高度方向上尽可能接近。

此外，使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b分开而进行摩擦搅拌接合，因此，能减小搅拌销F2所受到的材料阻力在搅拌销F2的旋转中心轴C的一侧和另一侧处的不平衡。由此，塑性流动材料被高平衡性地摩擦搅拌，因此，能抑制接合强度的降低。较为理想的是，如本实施方式那样，在使搅拌销F2的外周面不与层差侧面12b接触且使前端面F3插入得比层差底面12a更深的情况下，将从层差侧面12b至搅拌销F2的外周面的分开距离L设定为例如0≤L≤0.5mm，更为理想的是设定为0≤L≤0.3mm。

此外，通过将搅拌销F2的前端面F3插入到层差底面12a，从而能更可靠地对接合部的下部进行摩擦搅拌。由此，能提高接合强度。此外，搅拌销F2的前端面F3的整个表面位于比密封件3的侧面3c更靠密封件3中央侧的位置处。由此，能增大第二对接部J2的接合区域，因此，能提高接合强度。

另外，在第三实施方式中，也可以如第一实施方式的第一变形例和第二变形例那样增大密封件3的板厚、或是在密封件3的侧面3c设置倾斜面。

[第四实施方式]

接着，对本发明第四实施方式的液冷套的制造方法进行说明。在第四实施方式的液冷套的制造方法中进行准备工序、载置工序和正式接合工序。第四实施方式的液冷套的制造方法的准备工序和载置工序与第一实施方式相同，因此，省略说明。此外，在第四实施方式中，以与第三实施方式不同的部分为中心进行说明。

如图10所示，正式接合工序是使用旋转工具F对套主体2和密封件3进行摩擦搅拌接合的工序。在正式接合工序中，在使搅拌销F2沿第一对接部J1相对移动时，以使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b稍微接触且使前端面F3插入得比层差底面12a更深的方式进行摩擦搅拌接合。另外，使“前端面F3插入得比层差底面12a更深”是指，在进行摩擦搅拌时，搅拌销2的前端面F3的至少一部分位于比层差底面12a更低的位置的状态，其包括前端面F3的一部分或全部与套主体2接触的情况。

在此，将搅拌销F2的外周面与层差侧面12b的接触量设为偏置量N。在如本实施方式那样使搅拌销F2的前端面F3插入得比层差底面12a更深且使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b接触的情况下，将偏置量N设定在0＜N≤1.0mm之间，较为理想的是设定在0＜N≤0.85mm之间，更为理想的是设定在0＜N≤0.65mm之间。

若为图12所示的以往的液冷套的制造方法，则套主体101与密封件102的硬度不同，因此，搅拌销F2所受到的材料阻力在夹着旋转中心轴C的一侧和另一侧处有很大不同。因此，塑性流动材料未被高平衡性地搅拌，因而，成为接合强度降低的主要原因。然而，根据本实施方式，尽可能地减小搅拌销F2的外周面与套主体2之间的接触量，因此，能尽可能地减小搅拌销F2从套主体2受到的材料阻力。此外，在本实施方式中，通过使旋转工具F的旋转中心轴C相对于铅锤面的倾斜角度γ与从搅拌销F2的外周面相对于旋转中心轴C的倾斜角度α减去了层差侧面12b相对于铅锤面的倾斜角度β后的值一致，能选择最佳的值作为倾斜角度α、β，并且使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b平行，能使搅拌销F2的外周面与层差侧面12b的接触量在整个高度方向上均匀。由此，在本实施方式中，塑性流动材料被高平衡性地搅拌，因此，能抑制接合部的强度降低。

此外，通过将搅拌销F2的前端面F3插入到层差底面12a，从而能更可靠地对接合部的下部进行摩擦搅拌。由此，能提高接合强度。也就是说，能使第一对接部J1和第二对接部J2牢固地接合。

另外，在第四实施方式中，也可以如第一实施方式的第一变形例和第二变形例那样增大密封件3的板厚、或是在密封件3的侧面3c设置倾斜面。

[第三实施方式的第三变形例]

接着，对第三实施方式的第三变形例进行说明。如图11所示，在本第三变形例中，在使用旋转工具FA这一点上与第三实施方式不同。在本变形例中，以与第三实施方式不同的部分为中心进行说明。另外，第三变形例也能适用于第四实施方式。

正式接合工序中使用的旋转工具FA构成为包括连结部F1和搅拌销F2。此外，在搅拌销F2形成有前端面F3和突起部F4。突起部F4是从前端面F3向下方突出的部位。突起部F4的形状没有特别限制，但在本实施方式中呈圆柱状。通过突起部F4的侧面和前端面F3形成层差部。

在本第三变形例的正式接合工序中，使旋转工具FA的前端插入得比层差底面12a更深(突起部F4的侧面位于层差底面12a处)。由此，沿着突起部F4被摩擦搅拌而在突起部F4卷起来的塑性流动材料被前端面F3按压。由此，能更可靠地对突起部F4周围进行摩擦搅拌，并且第二对接部J2的氧化覆膜被可靠地截断。由此，能提高第二对接部J2的接合强度。此外，通过如本变形例那样设定为使仅突起部F4插入得比第二对接部J2更深，从而与使前端面F3插入得比第二对接部J2更深的情况相比能减小塑性化区域W1的宽度。由此，能防止塑性流动材料向凹部13流出，并且能将层差底面12a的宽度设定得较小。

另外，在图11所示的第三实施方式的第三变形例中设定为使突起部F4(搅拌销F2的前端)插入得比第二对接部J2更深，但也可以设定为使前端面F3插入得比第二对接部J2更深。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但能够在不违背本发明主旨的范围内适当进行设计变更。

(符号说明)

1 液冷套；

2 套主体；

3 密封件；

F、FA 旋转工具；

F1 连结部；

F2 搅拌销；

F3 前端面；

F4 突起部；

J1 第一对接部；

J2 第二对接部；

W1 塑性化区域。

Claims (9)

1.一种液冷套的制造方法，使用包括搅拌销的旋转工具对套主体与密封件进行接合，所述套主体包括底部和周壁部，所述周壁部从所述底部的周缘立起，所述密封件对所述套主体的开口部进行密封，其特征在于，

所述套主体由第一铝合金形成，所述密封件由第二铝合金形成，所述第一铝合金是硬度比所述第二铝合金的硬度高的材料种类，

所述搅拌销的外周面以前端变细的方式倾斜，

所述液冷套的制造方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，在所述周壁部的内周缘形成层差部，所述层差部具有层差底面和层差侧面，其中，所述层差侧面以从所述层差底面朝向所述开口部扩展的方式倾斜立起；

载置工序，在所述载置工序中，将所述密封件载置于所述套主体，并使所述层差侧面与所述密封件的侧面对接以形成第一对接部，并且使所述层差底面与所述密封件的背面重合以形成第二对接部；以及

正式接合工序，在所述正式接合工序中，在使旋转的所述旋转工具的仅所述搅拌销与仅所述密封件接触的状态下，使旋转工具沿着所述第一对接部旋转一圈，以进行摩擦搅拌接合，

在所述正式接合工序中，使所述旋转工具的旋转中心轴朝所述套主体的中央部侧或外周侧倾斜，若将所述旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度设为γ，将所述层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度设为β，将所述搅拌销的外周面相对于所述旋转中心轴的倾斜角度设为α，则在设为γ＝α－β的状态下进行摩擦搅拌接合。

2.一种液冷套的制造方法，使用包括搅拌销的旋转工具对套主体与密封件进行接合，所述套主体包括底部和周壁部，所述周壁部从所述底部的周缘立起，所述密封件对所述套主体的开口部进行密封，其特征在于，

所述套主体由第一铝合金形成，所述密封件由第二铝合金形成，所述第一铝合金是硬度比所述第二铝合金的硬度高的材料种类，

所述搅拌销的外周面以前端变细的方式倾斜，

所述液冷套的制造方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，在所述周壁部的内周缘形成层差部，所述层差部具有层差底面和层差侧面，其中，所述层差侧面以从所述层差底面朝向所述开口部扩展的方式倾斜立起；

载置工序，在所述载置工序中，将所述密封件载置于所述套主体，并使所述层差侧面与所述密封件的侧面对接以形成第一对接部，并且使所述层差底面与所述密封件的背面重合以形成第二对接部；以及

正式接合工序，在所述正式接合工序中，在使旋转的所述旋转工具的仅所述搅拌销与所述密封件接触并且与所述套主体的所述层差侧面也稍微接触的状态下，使旋转工具沿着所述第一对接部旋转一圈，以进行摩擦搅拌接合，

在所述正式接合工序中，使所述旋转工具的旋转中心轴朝所述套主体的中央部侧或外周侧倾斜，若将所述旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度设为γ，将所述层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度设为β，将所述搅拌销的外周面相对于所述旋转中心轴的倾斜角度设为α，则在设为γ＝α－β的状态下进行摩擦搅拌接合。

3.一种液冷套的制造方法，使用包括搅拌销的旋转工具对套主体与密封件进行接合，所述套主体包括底部和周壁部，所述周壁部从所述底部的周缘立起，所述密封件对所述套主体的开口部进行密封，其特征在于，

所述套主体由第一铝合金形成，所述密封件由第二铝合金形成，所述第一铝合金是硬度比所述第二铝合金的硬度高的材料种类，

所述搅拌销包括以前端变细的方式倾斜的外周面，并且包括平坦的前端面，

所述液冷套的制造方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，在所述周壁部的内周缘形成层差部，所述层差部具有层差底面和层差侧面，其中，所述层差侧面以从所述层差底面朝向所述开口部扩展的方式倾斜立起；

载置工序，在所述载置工序中，将所述密封件载置于所述套主体，并使所述层差侧面与所述密封件的侧面对接以形成第一对接部，并且使所述层差底面与所述密封件的背面重合以形成第二对接部；以及

正式接合工序，在所述正式接合工序中，在使旋转的所述旋转工具的所述搅拌销的前端插入得比所述层差底面更深并且使所述搅拌销的所述外周面与所述层差侧面分开的状态下，使旋转工具沿着所述第一对接部旋转一圈，以进行摩擦搅拌接合，

在所述正式接合工序中，使所述旋转工具的旋转中心轴朝所述套主体的中央部侧或外周侧倾斜，若将所述旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度设为γ，将所述层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度设为β，将所述搅拌销的外周面相对于所述旋转中心轴的倾斜角度设为α，则在设为γ＝α－β的状态下进行摩擦搅拌接合。

4.一种液冷套的制造方法，使用包括搅拌销的旋转工具对套主体与密封件进行接合，所述套主体包括底部和周壁部，所述周壁部从所述底部的周缘立起，所述密封件对所述套主体的开口部进行密封，其特征在于，

所述套主体由第一铝合金形成，所述密封件由第二铝合金形成，所述第一铝合金是硬度比所述第二铝合金的硬度高的材料种类，

所述搅拌销包括以前端变细的方式倾斜的外周面，并且包括平坦的前端面，

所述液冷套的制造方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，在所述周壁部的内周缘形成层差部，所述层差部具有层差底面和层差侧面，其中，所述层差侧面以从所述层差底面朝向所述开口部扩展的方式倾斜立起；

载置工序，在所述载置工序中，将所述密封件载置于所述套主体，并使所述层差侧面与所述密封件的侧面对接以形成第一对接部，并且使所述层差底面与所述密封件的背面重合以形成第二对接部；以及

正式接合工序，在所述正式接合工序中，在使旋转的所述旋转工具的所述搅拌销的前端插入得比所述层差底面更深并且使所述搅拌销的所述外周面与所述层差侧面稍微接触的状态下，使旋转工具沿着所述第一对接部旋转一圈，以进行摩擦搅拌接合，

在所述正式接合工序中，使所述旋转工具的旋转中心轴朝所述套主体的中央部侧或外周侧倾斜，若将所述旋转工具的旋转中心轴相对于铅锤面的倾斜角度设为γ，将所述层差侧面相对于铅锤面的倾斜角度设为β，将所述搅拌销的外周面相对于所述旋转中心轴的倾斜角度设为α，则在设为γ＝α－β的状态下进行摩擦搅拌接合。

5.如权利要求1至4中任一项所述的液冷套的制造方法，其特征在于，

使所述密封件的板厚比所述层差侧面的高度大。

6.如权利要求1至4中任一项所述的液冷套的制造方法，其特征在于，

在所述密封件的侧面形成倾斜面，

在所述载置工序中，使所述层差侧面与所述倾斜面面接触。

7.如权利要求1至4中任一项所述的液冷套的制造方法，其特征在于，

所述密封件由铝合金延展材料形成，所述套主体由铝合金铸造材料形成。

8.如权利要求1至4中任一项所述的液冷套的制造方法，其特征在于，

在所述旋转工具的外周面随着从基端朝向前端刻设有朝左旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝右旋转，

在所述旋转工具的外周面随着从基端朝向前端刻设有朝右旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝左旋转。

9.如权利要求1至4中任一项所述的液冷套的制造方法，其特征在于，

在所述正式接合工序中，将所述旋转工具的旋转方向和行进方向设定成使形成于所述旋转工具的移动轨迹的塑性化区域中的、所述套主体一侧成为剪切侧，而使所述密封件一侧成为流动侧。