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JP7526466B2 - Method for manufacturing metal structure - Google Patents
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Description

本発明は、金属構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a metal structure.

従来の金属構造体として、本体部と蓋部とを備える金属構造体がある。本体部には、蓋溝が形成される。本体部の蓋溝の底面には、更に凹溝が形成される。蓋溝には、蓋部が嵌め合わされる。蓋溝周辺において、本体部と蓋部とが接合される。これにより、凹溝と蓋部とにより囲われる空間が、密封空間となる。密封空間は、流体の流路として使用可能となる。このような金属構造体は、伝熱用金属構造体として使用され得る。伝熱用金属構造体は、例えば、熱交換、加熱又は冷却すべき対象物に接触若しくは近接するように配置される。例えば、対象物から熱を逃がす場合には、当該流路に冷却媒体を流し、対象物から、金属本体部及び冷却媒体へ熱を伝達させる。 A conventional metal structure includes a metal structure having a main body and a lid. A lid groove is formed in the main body. A concave groove is further formed in the bottom surface of the lid groove of the main body. The lid is fitted into the lid groove. The main body and the lid are joined around the lid groove. As a result, the space surrounded by the concave groove and the lid becomes a sealed space. The sealed space can be used as a flow path for a fluid. Such a metal structure can be used as a metal structure for heat transfer. The metal structure for heat transfer is arranged so as to be in contact with or in close proximity to an object to be heat exchanged, heated, or cooled, for example. For example, when heat is to be released from the object, a cooling medium is passed through the flow path, and heat is transferred from the object to the metal main body and the cooling medium.

特許文献1は、金属構造体に関して、摩擦攪拌接合により、蓋溝周辺における本体部と蓋部とを接合することにより、内部空間を形成する技術を開示している。内部空間は、密封空間として使用可能である。 Patent Document 1 discloses a technology for forming an internal space in a metal structure by joining a body part and a lid part around a lid groove by friction stir welding. The internal space can be used as a sealed space.

特開2014-240706号公報JP 2014-240706 A

本発明の目的は、優れた密封性を有する密封空間を効率よく形成可能であると共に、密封空間の設計自由度を向上させることができる金属構造体の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal structure that can efficiently form a sealed space with excellent sealing properties and improve the design freedom of the sealed space.

本発明者は、上述の課題について検討を行い、以下の知見を得た。 The inventors have investigated the above-mentioned issues and have come to the following findings.

一般的に、摩擦撹拌接合において、ツールによる接合作業が終了した時、ツールは、回転した状態で上方に移動することにより、材料の表面(上面)から抜き取られる。このとき、抜取位置に、ツールの抜取に起因する凹部が形成される場合がある。この凹部は、意図せずに形成されてしまう。凹部の形状は、一様にならない。そのため、摩擦撹拌接合により密封空間を有する金属構造体を製造する場合には、凹部の形状によっては、凹部と内部空間とが連通してしまうおそれがある。この方法により、安定的に密封空間を形成することは困難である。 Typically, in friction stir welding, when the joining operation using the tool is completed, the tool is removed from the surface (top) of the material by moving upward while rotating. At this time, a recess may be formed at the removal position due to the removal of the tool. This recess is formed unintentionally. The shape of the recess is not uniform. Therefore, when manufacturing a metal structure having a sealed space by friction stir welding, depending on the shape of the recess, there is a risk that the recess and the internal space will communicate. It is difficult to stably form a sealed space using this method.

この課題に対しては、ツールを水平方向に組立体の側面まで移動させ、組立体の側面から抜き取る方法が採用可能である。この方法によれば、ツールが材料の表面(上面)から抜き取られることが無いので、凹部が形成されない。しかしながら、組立体の側面からツールを抜き取るためには、ツールは、密封空間を避けつつ、側面まで水平移動しなければならない。そのための経路を確保する必要がある。結果として、金属構造体における密封空間のレイアウトが制約を受けてしまう。密封空間の設計自由度が低下してしまう。例えば、伝熱用金属構造体においては、密封空間の形状は、熱交換の効率に影響を及ぼす重要なファクターである。そのため、密封空間の設計自由度は確保されることが好ましい。また、ツールの経路が長すぎると、製造に要する時間が長くなってしまい、製造効率が低下する。 To address this issue, a method can be used in which the tool is moved horizontally to the side of the assembly and removed from the side of the assembly. With this method, the tool is not removed from the surface (top surface) of the material, so no recesses are formed. However, in order to remove the tool from the side of the assembly, the tool must move horizontally to the side while avoiding the sealed space. A path for this must be secured. As a result, the layout of the sealed space in the metal structure is restricted. The design freedom of the sealed space is reduced. For example, in a metal structure for heat transfer, the shape of the sealed space is an important factor that affects the efficiency of heat exchange. Therefore, it is preferable to secure the design freedom of the sealed space. Furthermore, if the path of the tool is too long, the time required for manufacturing increases, and manufacturing efficiency decreases.

従って、優れた密封性を有する密封空間を効率よく形成可能とすると共に、密封空間の設計自由度を向上させるためには、抜取のためのツールの移動をなるべく短くしつつ、密封性を確保するように、ツールを如何に上方に抜き取るかが重要となる。 Therefore, in order to efficiently form a sealed space with excellent sealing properties and to improve the design freedom of the sealed space, it is important to know how to remove the tool upwards so as to ensure sealing properties while keeping the movement of the tool for removal as short as possible.

本発明は、上述の知見に基づいて完成した発明であり、以下の構成を採用できる。
(1) 少なくとも一つの密封空間を内部に有する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前記少なくとも一つの密封空間となるため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、前記ツールを移動させることにより、前記2つの金属部材の間に前記少なくとも一つの前記密封空間が形成されるように、前記2つの金属部材を前記垂直方向に接合する接合部を前記ツールの移動経路に沿って形成する密封工程と、
前記ツールを前記組立体の前記上面における抜取位置から抜き取る前に、前記ツールが前記抜取位置に到達した場合に形成される終端接合部を拡張するように前記接合部を形成するために前記ツールを移動させる拡張工程と
を含むことを特徴とする。
The present invention has been completed based on the above findings, and can employ the following configurations.
(1) A method for manufacturing a metal structure having at least one sealed space therein, comprising the steps of:
The metal structure includes two metal members that are joined by friction stir welding in a state where the two metal members are overlapped with each other in a vertical direction, and the two metal members are configured to form an assembly having an internal space between the two metal members to become the at least one sealed space by overlapping with each other in the vertical direction,
The manufacturing method includes:
a preparation step of preparing the two metal members;
an assembly step of forming the assembly by overlapping the two metal members in the vertical direction;
a sealing process in which a tool for the friction stir welding is inserted into the upper surface of the assembly while rotating, and a joint that joins the two metal members in the vertical direction is formed along a moving path of the tool by moving the tool so that the at least one sealed space is formed between the two metal members;
and an expanding step of moving the tool to form a terminal joint that will be formed when the tool reaches the extraction position before the tool is extracted from the extraction position on the top surface of the assembly, to expand the terminal joint that will be formed when the tool reaches the extraction position.

(1)の製造方法によれば、終端接合部が拡張されるように接合部が形成される。終端接合部は、終端接合部の径方向外側へ拡張される。従って、ツールが抜取位置から上方に抜き取られることにより抜取位置に凹部が形成されても、凹部の周囲に接合部を残存させることができる。残存した接合部により、凹部を介して金属構造体の外部と内部(例えば、密封空間)とが連通することを防止又は抑制できる。よって、高い密封性が得られる。さらに、これにより、ツールを上方に抜き取ることが可能になるので、ツールを側面まで移動させるための経路の確保が不要になる。よって、密封空間の設計自由度を向上させることができる。 According to the manufacturing method of (1), the joint is formed so that the terminal joint is expanded. The terminal joint is expanded radially outward from the terminal joint. Therefore, even if the tool is removed upward from the removal position to form a recess at the removal position, the joint can remain around the recess. The remaining joint can prevent or suppress communication between the outside and the inside (e.g., the sealed space) of the metal structure via the recess. Therefore, high sealing performance can be obtained. Furthermore, this makes it possible to remove the tool upward, eliminating the need to secure a path for moving the tool to the side. Therefore, the design freedom of the sealed space can be improved.

一つの実施形態として、以下の態様が採用されることができる。
(2) (1)の製造方法であって、
前記拡張工程では、前記終端接合部の外縁全周に前記接合部が重なるように前記ツールを移動させることにより、前記終端接合部を拡張する。
As one embodiment, the following aspect can be adopted.
(2) A manufacturing method according to (1), comprising the steps of:
In the expanding step, the tool is moved so that the joint overlaps the entire outer edge of the terminal joint, thereby expanding the terminal joint.

(2)の製造方法によれば、終端接合部は、外周全周に接合部が重なるように拡張されている。そのため、ツール抜取時に凹部と内部空間とをより確実に分離できる。より高い密封性が得られると共に、密封空間の設計自由度をより向上させることができる。 According to the manufacturing method of (2), the terminal joint is expanded so that the joint overlaps the entire outer circumference. This allows the recess and the internal space to be separated more reliably when the tool is removed. This provides a higher level of sealing and allows for greater freedom in designing the sealed space.

一つの実施形態として、以下の態様が採用されることができる。
(3) (1)又は(2)の製造方法であって、
前記拡張工程では、前記抜取位置を囲う環を描くように前記ツールを移動させることにより、前記終端接合部を拡張する。
As one embodiment, the following aspect can be adopted.
(3) A manufacturing method according to (1) or (2), comprising the steps of:
The expanding step expands the end joint by moving the tool in a loop around the extraction location.

(3)の製造方法によれば、高い密封性を有する密封空間をより効率よく形成できると共に、密封空間の設計自由度をより向上させることができる。 The manufacturing method (3) allows a sealed space with high sealing properties to be formed more efficiently, while also improving the design freedom of the sealed space.

一つの実施形態として、以下の態様が採用されることができる。
(4) (1)~(3)のいずれか1の製造方法であって、
前記製造方法は、
拡張された前記終端接合部の内側に位置する前記抜取位置へ前記ツールを移動させ、前記抜取位置から前記ツールを抜き取る抜取工程を含むことを特徴とする。
As one embodiment, the following aspect can be adopted.
(4) A manufacturing method according to any one of (1) to (3),
The manufacturing method includes:
The method includes a step of moving the tool to the extraction position located inside the expanded terminal joint portion and extracting the tool from the extraction position.

(4)の製造方法によれば、より高い密封性が得られると共に、密封空間の設計自由度をより向上させることができる。 The manufacturing method (4) provides higher sealing performance and allows for greater freedom in designing the sealed space.

一つの実施形態として、以下の態様が採用されることができる。
(5) (1)~(4)のいずれか1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た場合に、前記垂直方向に互いに面接触する部分を有し、
前記拡張工程では、前記ツールは、前記垂直方向に互いに面接触する部分を通過する。
As one embodiment, the following aspect can be adopted.
(5) A manufacturing method according to any one of (1) to (4),
the two metal members have portions that come into surface contact with each other in the vertical direction when the two metal members are stacked on top of each other in the vertical direction,
In the expanding step, the tool passes through the portions that come into surface contact with each other in the vertical direction.

(5)の製造方法においては、組立工程において2つの金属部材が互いに垂直方向に重ね合わされた場合に垂直方向に互いに面接触する部分は、例えば、重力及び/又は治具により互いに垂直方向に当接するため、間隙の発生が抑制又は防止されることができる。拡張工程では、ツールが、前記垂直方向に互いに面接触する部分を通過する。その結果、拡張された終端接合部は、垂直方向に互いに面接触する部分を含む。そのため、拡張された終端接合部におけるボイドの発生が抑制又は防止されることができる。より高い密封性が得られると共に、密封空間の設計自由度をより向上させることができる。 In the manufacturing method of (5), when two metal members are stacked vertically in the assembly process, the portions that make surface contact with each other in the vertical direction abut against each other in the vertical direction due to, for example, gravity and/or a jig, so that the occurrence of gaps can be suppressed or prevented. In the expansion process, a tool passes through the portions that make surface contact with each other in the vertical direction. As a result, the expanded terminal joint includes portions that make surface contact with each other in the vertical direction. Therefore, the occurrence of voids in the expanded terminal joint can be suppressed or prevented. Higher sealing performance can be obtained, and the design freedom of the sealed space can be further improved.

一つの実施形態として、以下の態様が採用されることができる。
(6) (1)~(5)のいずれか1の製造方法であって、
前記拡張工程では、前記ツールは、拡張された前記終端接合部が平面視において前記密封空間との間に距離を有するように移動する。
As one embodiment, the following aspect can be adopted.
(6) A manufacturing method according to any one of (1) to (5),
In the expanding step, the tool moves so that the expanded end joint has a distance between it and the sealed space in a plan view.

(6)の製造方法によれば、拡張された前記終端接合部が平面視において密封空間と重ならない。終端接合部と密封空間との間に距離が確保されることにより、より高い密封性が得られると共に、密封空間の設計自由度をより向上させることができる。 According to the manufacturing method (6), the expanded terminal joint does not overlap the sealed space in a plan view. By ensuring a distance between the terminal joint and the sealed space, higher sealing performance can be obtained and the design freedom of the sealed space can be further improved.

一つの実施形態として、以下の態様が採用されることができる。
(7) (1)~(6)のいずれか1の製造方法であって、
前記密封空間は、内部と外部との間での流体の出入りを防止するように構成されている。
As one embodiment, the following aspect can be adopted.
(7) The manufacturing method according to any one of (1) to (6),
The sealed space is configured to prevent fluid from passing between the inside and the outside.

(7)の製造方法によれば、高い密封性が得られると共に、密封空間の設計自由度を向上させることができる。密封空間の内部と外部とで流体の出入りを効果的に防止できる。 The manufacturing method (7) provides high sealing performance and improves the design freedom of the sealed space. It is possible to effectively prevent fluids from entering or exiting the sealed space from the inside and outside.

一つの実施形態として、以下の態様が採用されることができる。
(8) (1)~(7)のいずれか1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。
As one embodiment, the following aspect can be adopted.
(8) A method for producing a semiconductor device according to any one of (1) to (7),
The metal structure is a heat-transfer metal structure that is placed in contact with or in close proximity to an object to be heat-exchanged, heated, or cooled.

(8)の製造方法によれば、高い密封性が得られると共に、密封空間の設計自由度を向上させることができる。密封空間を流体の流路とすることにより、例えば、流体の密封性に優れた流路が密に配置された金属構造体を実現できる。即ち、高い密封性により、優れた伝熱性を有する金属構造体を実現できる。即ち、(8)の製造方法によれば、効率よく、伝熱用として好適な金属構造体を製造できる。 The manufacturing method of (8) can provide high sealing performance and improve the design freedom of the sealed space. By using the sealed space as a fluid flow path, for example, a metal structure can be realized in which flow paths with excellent fluid sealing performance are densely arranged. In other words, a metal structure with excellent heat transfer performance can be realized due to the high sealing performance. In other words, the manufacturing method of (8) can efficiently manufacture a metal structure suitable for heat transfer.

本発明によれば、優れた密封性を有する密封空間を効率よく形成可能であると共に、密封空間の設計自由度を向上させることができる。 The present invention makes it possible to efficiently form a sealed space with excellent sealing properties and improves the design freedom of the sealed space.

図1(a)は、準備工程を説明するための模式的な断面図であり、図1(b)は、組立工程を説明するための模式的な断面図であり、図1(c)は、密封工程を説明するための模式的な断面図である。FIG. 1( a ) is a schematic cross-sectional view for explaining a preparation step, FIG. 1( b ) is a schematic cross-sectional view for explaining an assembly step, and FIG. 1( c ) is a schematic cross-sectional view for explaining a sealing step. 図2(a)~(c)は、密封工程を説明するための模式的な平面図である。2(a) to 2(c) are schematic plan views for explaining the sealing process. 図3(a)は、密封工程においてツールが抜取位置に到達した時の様子を模式的に示す平面図であり、図3(b)は、その断面図である。FIG. 3A is a plan view that shows a schematic diagram of a state when the tool reaches a removal position in the sealing process, and FIG. 3B is a cross-sectional view thereof. 図4(a)は、拡張工程を模式的に示す平面図であり、図4(b)は、その断面図である。FIG. 4(a) is a plan view that illustrates the expansion step, and FIG. 4(b) is a cross-sectional view thereof. 図5(a)は、拡張工程を模式的に示す平面図であり、図5(b)は、その断面図である。FIG. 5(a) is a plan view that illustrates the expansion step, and FIG. 5(b) is a cross-sectional view thereof. 図6(a)は、抜取工程を模式的に示す平面図であり、図6(b)は、その断面図である。FIG. 6(a) is a plan view that shows the extraction step, and FIG. 6(b) is a cross-sectional view thereof.

実施形態に係る金属構造体の製造方法について、以下に説明する。実施形態に係る金属構造体は、2つの金属部材として、蓋部2と本体部1とを含む。本体部1及び蓋部2は、金属部材の一例である。なお、図中、垂直方向Wは、2つの金属部材(本体部1及び蓋部2)が重ね合わされる方向であり、2つの金属部材が接合される方向であり、ツール5が挿入される方向である。短手方向Pは、矩形状の密封空間3の短手方向に相当する。長手方向Qは、矩形状の密封空間3の長手方向に相当する。短手方向P及び長手方向Qは、垂直方向Wと直交する方向、即ち水平方向である。 A manufacturing method of the metal structure according to the embodiment will be described below. The metal structure according to the embodiment includes a lid portion 2 and a main body portion 1 as two metal members. The main body portion 1 and the lid portion 2 are examples of metal members. In the figure, the vertical direction W is the direction in which the two metal members (the main body portion 1 and the lid portion 2) are overlapped, the direction in which the two metal members are joined, and the direction in which the tool 5 is inserted. The short side direction P corresponds to the short side direction of the rectangular sealed space 3. The long side direction Q corresponds to the long side direction of the rectangular sealed space 3. The short side direction P and the long side direction Q are perpendicular to the vertical direction W, i.e., horizontal directions.

<準備工程>
先ず、図1(a)に示すように、準備工程では、本体部1及び蓋部2が準備される。
<Preparation process>
First, as shown in FIG. 1(a), in the preparation step, a main body 1 and a cover 2 are prepared.

本体部1は、断面視矩形状の板状体である。本体部1は、金属製である。本体部1を構成する金属は、摩擦攪拌の摩擦熱によって軟化することにより塑性流動可能な金属材料である。当該金属としては、例えば、銅、アルミニウム、又はこれらの少なくとも1種を含む合金が挙げられる。 The main body 1 is a plate-like body having a rectangular cross-sectional shape. The main body 1 is made of metal. The metal constituting the main body 1 is a metal material that can undergo plastic flow by softening due to the frictional heat of frictional stirring. Examples of the metal include copper, aluminum, or an alloy containing at least one of these.

本体部1は、上面1uに、凹部1rを有している。凹部1rは、断面視矩形状の空間を有する。凹部1rは、蓋部2が嵌合されることにより凹部1r内に蓋部2を受け入れるように構成されている。 The main body 1 has a recess 1r on the top surface 1u. The recess 1r has a rectangular space in cross section. The recess 1r is configured to receive the lid 2 by fitting the lid 2 into the recess 1r.

凹部1rの底面1vには、密封空間3が形成されている。なお、密封空間3は、本体部1と蓋部2とが接合されることにより、液密であるように密封される。本体部1と蓋部2とが接合された後、金属構造体は、後述する貫通孔3aに、流体の注入管又は排出管が接続されることにより、密封空間3に流体が供給されるように構成される。よって、本実施形態における液密とは、流体の注入口又は排出口を除いて、液密であることを意味する。従って、注入口及び排出口においては、金属構造体の外部と密封空間との間の流体の出入りが可能であるが、注入口又は排出口以外の位置では、金属構造体の外部と密封空間との間の流体の出入りは行われない。 A sealed space 3 is formed on the bottom surface 1v of the recess 1r. The sealed space 3 is sealed so as to be liquid-tight by joining the main body 1 and the lid 2. After the main body 1 and the lid 2 are joined, the metal structure is configured so that a fluid is supplied to the sealed space 3 by connecting a fluid injection pipe or a fluid discharge pipe to the through hole 3a described later. Therefore, liquid-tight in this embodiment means that the metal structure is liquid-tight except for the fluid injection port or the fluid discharge port. Therefore, the fluid can pass between the outside of the metal structure and the sealed space at the injection port and the discharge port, but the fluid does not pass between the outside of the metal structure and the sealed space at positions other than the injection port or the discharge port.

金属構造体は、密封空間と接続された注入口及び/又は排出口を有していてもよく、有していなくてもよい。金属構造体は、例えば、注入口及び/又は排出口に配管等が接続された状態で用いられてもよい。金属構造体は、例えば、注入口及び/又は排出口に封止部材(栓等)が設けられた状態で用いられてもよい。密封空間は、例えば、液密又は気密であってもよい。図1(a)では、密封空間3として、接合後に密封空間3となる空間が示されている。密封空間3は、長手方向Qに延びる矩形状の空間である。 The metal structure may or may not have an inlet and/or an outlet connected to the sealed space. The metal structure may be used, for example, with a pipe or the like connected to the inlet and/or the outlet. The metal structure may be used, for example, with a sealing member (such as a plug) provided at the inlet and/or the outlet. The sealed space may be, for example, liquid-tight or airtight. In FIG. 1(a), the space that becomes the sealed space 3 after joining is shown as the sealed space 3. The sealed space 3 is a rectangular space extending in the longitudinal direction Q.

蓋部2は、断面視矩形状の板状体である。蓋部2は、金属製である。蓋部2を構成する金属は、摩擦攪拌の摩擦熱によって軟化することにより塑性流動可能な金属材料である。当該金属としては、例えば、銅、アルミニウム、又はこれらの少なくとも1種を含む合金が挙げられる。本体部1と蓋部2とは、同じ金属で構成されてもよく、異なる金属で構成されてもよい。蓋部2の厚さは、凹部1rの深さと同じ又は実質的に同じである。 The lid portion 2 is a plate-like body having a rectangular cross-sectional shape. The lid portion 2 is made of metal. The metal constituting the lid portion 2 is a metal material that can undergo plastic flow by softening due to the frictional heat of frictional stirring. Examples of such metals include copper, aluminum, and alloys containing at least one of these. The main body portion 1 and the lid portion 2 may be made of the same metal or different metals. The thickness of the lid portion 2 is the same or substantially the same as the depth of the recess 1r.

<組立工程>
組立工程では、図1(b)に示すように、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1r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、密封空間3を有する組立体10aが形成される。組立体10aは、互いに組み合わせられ且つ接合されていない2つの金属部材(本体部1及び蓋部2)を含む。金属構造体は、例えば、少なくとも1つの密封空間3を内部に有するように互いに接合された少なくとも2つの金属部材(本体部1及び蓋部2)からなる。
<Assembly process>
In the assembly process, as shown in Fig. 1(b), the main body 1 and the lid 2 are overlapped in the vertical direction W. The lid 2 is placed on the main body 1 so that the lid 2 fits into the recess 1r of the main body 1. This forms an assembly 10a having a sealed space 3. The assembly 10a includes two metal members (the main body 1 and the lid 2) that are combined with each other and are not joined. The metal structure is, for example, made of at least two metal members (the main body 1 and the lid 2) that are joined to each other so as to have at least one sealed space 3 therein.

このとき、本体部1の上面1uと、蓋部2の上面2uとの間には、境界6が生じる。また、蓋部2の底面2bが、凹部1rの底面1vと垂直方向Wに面接触する。この部分は、「垂直方向に互いに面接触する部分」11である。底面1v及び底面2bは、少なくとも「垂直方向に互いに面接触する部分」11において、水平方向と平行である。 At this time, a boundary 6 is formed between the upper surface 1u of the main body 1 and the upper surface 2u of the lid 2. In addition, the bottom surface 2b of the lid 2 is in surface contact with the bottom surface 1v of the recess 1r in the vertical direction W. This portion is the "portion in surface contact with each other in the vertical direction" 11. The bottom surfaces 1v and 2b are parallel to the horizontal direction at least in the "portion in surface contact with each other in the vertical direction" 11.

なお、凹部1rは、必ずしも形成されていなくてもよい。密封空間3となる空間が形成され且つ凹部1rが形成されていない本体部1の上面に、板状の蓋部2が載置されることにより、組立体10aが構成されてもよい。この場合においても、2つの金属部材の間には、垂直に互いに面接触する部分が生じる。 Note that the recess 1r does not necessarily have to be formed. The assembly 10a may be constructed by placing the plate-shaped lid 2 on the top surface of the main body 1 where the space that becomes the sealed space 3 is formed and where the recess 1r is not formed. Even in this case, there is a portion between the two metal members that makes surface contact perpendicularly with each other.

<密封工程>
密封工程は、図1(c)に示すように、組立体10aに対して行われる。密封工程では、本体部1と蓋部2とが摩擦撹拌接合により接合される。摩擦撹拌用装置(図示せず)のツール5が、当該密封工程で用いられる。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、摩擦撹拌用装置が備える駆動装置により制御される。
<Sealing process>
The sealing process is performed on the assembly 10a as shown in FIG. 1(c). In the sealing process, the body 1 and the cover 2 are joined by friction stir welding. A tool 5 of a friction stir device (not shown) is used in the sealing process. The tool 5 is made of a material with high heat resistance and wear resistance. The tool 5 is a cylindrical body having a tapered tip 5a at its tip. The tool 5 is controlled by a drive device provided in the friction stir device so as to move while rotating.

摩擦撹拌用装置としては、従来公知の装置が採用可能である。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に対する相対的な水平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。水平移動は、例えば、短手方向P又は長手方向Q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。なお、組立体10aは、治具(図示せず)により、移動しないように固定される。蓋部2は、治具(図示せず)により、本体部1に対して固定される。 A conventionally known device can be used as the friction stirring device. Specifically, the tool 5 can move up and down relative to the main body 1 and the lid 2, and move horizontally relative to the main body 1 and the lid 2 while rotating. The up and down movement is in the vertical direction W. The horizontal movement is, for example, in the short direction P or the long direction Q. The tip 5a of the tool 5 has a helical screw groove (not shown) on the outer periphery. The assembly 10a is fixed to the main body 1 by a jig (not shown). The lid 2 is fixed to the main body 1 by a jig (not shown).

密封工程では、ツール5が、回転させられながら、組立体10aの上面に挿入される。ツール5の挿入方向は、特に限定されない。ツール5のうち、例えば、先端部5aが、組立体10a内に挿入される。回転するツール5の先端部5aが組立体10aに挿入された場合、図1(c)に示すように、先端部5aが挿入された領域に加え、その領域の周囲にも、接合部7が形成される。従って、接合部7の深さは、先端部5aが挿入された深さよりも大きい。接合部7の幅は、先端部5aの径よりも大きい。先端部5aは、接合部7が少なくとも底面1vに到達するように挿入される。 In the sealing process, the tool 5 is inserted into the upper surface of the assembly 10a while being rotated. The insertion direction of the tool 5 is not particularly limited. For example, the tip 5a of the tool 5 is inserted into the assembly 10a. When the tip 5a of the rotating tool 5 is inserted into the assembly 10a, as shown in FIG. 1(c), a joint 7 is formed not only in the area where the tip 5a is inserted, but also around that area. Therefore, the depth of the joint 7 is greater than the depth to which the tip 5a is inserted. The width of the joint 7 is greater than the diameter of the tip 5a. The tip 5a is inserted so that the joint 7 reaches at least the bottom surface 1v.

先端部5aは、底面1vに到達するように挿入される。接合部7の深さは、蓋部2の厚さよりも大きい。接合部7の深さは、本体部1及び蓋部2の厚さの合計よりも小さい。即ち、接合部7は、底面1vに到達するが、本体部1を貫通しない。その結果、ツール5が通過した位置では、接合部7が形成されることにより、本体部1と蓋部2とが接合される。 The tip 5a is inserted so that it reaches the bottom surface 1v. The depth of the joint 7 is greater than the thickness of the lid 2. The depth of the joint 7 is less than the sum of the thicknesses of the body 1 and the lid 2. In other words, the joint 7 reaches the bottom surface 1v but does not penetrate the body 1. As a result, at the position where the tool 5 has passed, the joint 7 is formed, and the body 1 and the lid 2 are joined.

次に、密封工程におけるツール5の水平方向への動きについて、図2(a)~(c)を参照して説明する。先ず、平面視における各構成について説明する。図2(a)に示すように、本体部1は、平面視において、矩形状を有する。より具体的に、本体部1は、図中縦方向を長手方向とする矩形状を有する。 Next, the horizontal movement of the tool 5 in the sealing process will be described with reference to Figures 2(a) to (c). First, each component in plan view will be described. As shown in Figure 2(a), the main body 1 has a rectangular shape in plan view. More specifically, the main body 1 has a rectangular shape with the longitudinal direction being the vertical direction in the figure.

本体部1の上面1uには、1つの凹部1rが形成されている。凹部1rは、平面視において、長手方向Qが短手方向Pより長い角丸長方形(オーバル形)である。蓋部2も、平面視において、角丸長方形である。蓋部2は、蓋部2が凹部1rに嵌合されることができる形状及び大きさを有している。本体部1及び蓋部2が垂直方向Wに重なることにより、垂直方向Wに互いに面接触する部分11が、密封空間3の外縁全周を囲うように形成される。 A recess 1r is formed on the upper surface 1u of the main body 1. In plan view, the recess 1r is a rounded rectangle (oval shape) whose longitudinal direction Q is longer than the lateral direction P. In plan view, the lid 2 is also a rounded rectangle. The lid 2 has a shape and size that allows it to fit into the recess 1r. The main body 1 and the lid 2 overlap in the vertical direction W, so that a portion 11 that makes surface contact with each other in the vertical direction W is formed to surround the entire outer edge of the sealed space 3.

蓋部2には、複数の貫通孔3aが形成されている。貫通孔3aの数は、例えば、2である。貫通孔3aは、後述する密封空間3に対する冷媒等の流体の注入口又は排出口として用いられる。貫通孔3aは、金属構造体の外部と密封空間3とを連通する。貫通孔は、垂直方向Wに臨む金属構造体(組立体10a)の2つの面(上面1u及び2u、並びに、その反対側の面)のうち、いずれか1つの面に形成されてもよく、両面に形成されてもよい。貫通孔は形成されなくてもよい。 The lid portion 2 has a plurality of through holes 3a. The number of through holes 3a is, for example, two. The through holes 3a are used as inlets or outlets for fluids such as refrigerant for the sealed space 3 described below. The through holes 3a communicate between the outside of the metal structure and the sealed space 3. The through holes may be formed on one of the two surfaces (top surfaces 1u and 2u and the surface opposite thereto) of the metal structure (assembly 10a) facing the vertical direction W, or may be formed on both surfaces. No through holes may be formed.

貫通孔は、ツールが挿入されない面(上面1u及び2u)には形成されないことが好ましい。ツールが挿入されない面の密封空間に対する密封性が維持される。これにより、本体部1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伝熱面として好適に利用されることができる。 It is preferable that the through holes are not formed on the surfaces (upper surfaces 1u and 2u) where the tool is not inserted. This maintains the airtightness of the sealed space on the surfaces where the tool is not inserted. This allows the main body 1 to be suitably used as a heat transfer surface that is in contact with or in close proximity to an object to be heat exchanged, heated, or cooled.

図2(a)は、ツール5(図示せず)が組立体10aの挿入位置4に挿入された様子を示す。ツール5は、境界6の位置から、組立体10aに挿入されている。ツール5が挿入された位置に、接合部7が形成されている。ツール5は、密封空間3となる空間を囲うように、境界6に沿って水平方向に移動する。図2(b)は、ツール5が境界6に沿って移動している時の組立体10aを示している。図2(c)は、ツール5が抜取位置9に到達した時の組立体10aを示している。図2(b)及び(c)において、太い矢印は、ツール5の移動経路を模式的に示している。 Figure 2(a) shows a state where a tool 5 (not shown) is inserted into the insertion position 4 of the assembly 10a. The tool 5 is inserted into the assembly 10a from the boundary 6. A joint 7 is formed at the position where the tool 5 is inserted. The tool 5 moves horizontally along the boundary 6 so as to surround the space that will become the sealed space 3. Figure 2(b) shows the assembly 10a when the tool 5 is moving along the boundary 6. Figure 2(c) shows the assembly 10a when the tool 5 has reached the extraction position 9. In Figures 2(b) and (c), the thick arrows show a schematic representation of the movement path of the tool 5.

密封工程においてツール5が水平移動する時の移動経路は、例えば、図2(a)~図2(c)に示すように、密封空間3となる空間を囲う平面視環状経路を含む。当該移動経路に沿って接合部7を形成することにより、密封空間3が形成されることができる。密封工程におけるツール5の移動経路は、例えば、挿入位置4と抜取位置9との間に、密封空間3の周囲を囲う平面視環状経路を含む。 The movement path of the tool 5 when it moves horizontally in the sealing process includes, for example, a circular path in plan view that surrounds the space that becomes the sealed space 3, as shown in Figures 2(a) to 2(c). The sealed space 3 can be formed by forming a joint 7 along the movement path. The movement path of the tool 5 in the sealing process includes, for example, a circular path in plan view that surrounds the periphery of the sealed space 3 between the insertion position 4 and the removal position 9.

ツール5の移動経路は、密封空間3の外縁全周を囲う「垂直方向に互いに面接触する部分」11を全周にわたって通過する。「垂直方向に互いに面接触する部分」11では、垂直方向における間隙の発生が抑制又は防止されることができる。「垂直方向に互いに面接触する部分」11を辿りながら密封空間3の外周全周を囲うようにツール5が移動する。密封空間3の外縁全周において、「垂直方向に互いに面接触する部分」11は、少なくとも部分的に接合される。その結果、「垂直方向に互いに面接触する部分」11の中で2つの金属部材(本体部1及び蓋部2)が垂直方向に接合された部分が、密封空間3の外縁全周に位置する。これにより、より高い密封性が得られる。 The path of movement of the tool 5 passes through the entire "portion of vertical surface contact with each other" 11 that surrounds the entire outer periphery of the sealed space 3. In the "portion of vertical surface contact with each other" 11, the occurrence of gaps in the vertical direction can be suppressed or prevented. The tool 5 moves so as to surround the entire outer periphery of the sealed space 3 while following the "portion of vertical surface contact with each other" 11. Around the entire outer periphery of the sealed space 3, the "portion of vertical surface contact with each other" 11 is at least partially joined. As a result, the portion where the two metal members (main body 1 and lid 2) are joined vertically among the "portion of vertical surface contact with each other" 11 is located around the entire outer periphery of the sealed space 3. This provides higher sealing performance.

図3(a)は、ツール5が抜取位置9に到達した時の様子を模式的に示す平面図であり、図3(b)は、その断面図である。図中、抜取位置9は、ツール5が上方に抜き取られる時のツール5の先端部5aの平面視中心位置を指している。抜取位置9に位置するツール5の先端部5aの回転により、終端接合部8が形成されている。 Figure 3(a) is a plan view that shows the state when the tool 5 reaches the extraction position 9, and Figure 3(b) is a cross-sectional view of the same. In the figure, the extraction position 9 indicates the center position of the tip 5a of the tool 5 in a plan view when the tool 5 is extracted upward. The end joint 8 is formed by the rotation of the tip 5a of the tool 5 located at the extraction position 9.

終端接合部8は、ツール5が抜取位置9に位置する時のツール5の回転により形成される接合部を指す。図3(a)及び(b)に示される終端接合部8は、未だ拡張されていない。終端接合部8の基本外縁8orは、拡張されていない状態の外縁を示している。言い換えると、基本外縁8orは、ツール5が抜取位置9に位置する時のツール5の回転により形成される接合部の外縁に相当する。終端接合部8の基本外縁8orは、抜取位置9に位置するツール5の先端部5aの周囲を囲うように位置している。 The terminal joint 8 refers to the joint formed by the rotation of the tool 5 when the tool 5 is located at the extraction position 9. The terminal joint 8 shown in Figures 3(a) and (b) has not yet been expanded. The basic outer edge 8or of the terminal joint 8 shows the outer edge in an unexpanded state. In other words, the basic outer edge 8or corresponds to the outer edge of the joint formed by the rotation of the tool 5 when the tool 5 is located at the extraction position 9. The basic outer edge 8or of the terminal joint 8 is positioned so as to surround the tip 5a of the tool 5 located at the extraction position 9.

図3(a)において、終端接合部8の基本外縁8orの上方に描かれた接合部7は、挿入位置4からツール5が移動し始めた時に形成されている(図2(a)参照)。その一方で、抜取位置9の下方に描かれた接合部7は、ツール5が抜取位置9に到達する直前に形成されている(図2(b)及び(c))。即ち、図3(a)及び図3(b)に示すようにツール5が抜取位置9に到達することによって、図2(c)に示すような平面視環状の接合部7が、密封空間3を囲うように形成される。 In FIG. 3(a), the joint 7 drawn above the basic outer edge 8or of the terminal joint 8 is formed when the tool 5 starts to move from the insertion position 4 (see FIG. 2(a)). On the other hand, the joint 7 drawn below the extraction position 9 is formed just before the tool 5 reaches the extraction position 9 (FIGS. 2(b) and (c)). That is, when the tool 5 reaches the extraction position 9 as shown in FIG. 3(a) and FIG. 3(b), the joint 7 having a ring shape in plan view as shown in FIG. 2(c) is formed to surround the sealed space 3.

次に、拡張工程を実施する。拡張工程は、このように、例えば、接合部7が密封空間3を囲うように形成された後に実施される。本実施形態の拡張工程では、先ず、ツール5が、抜取位置から距離R移動し、その後、抜取位置9を中心とした半径Rの円を描くように移動する(図4(a)、図4(b)、図5(a)及び図5(b)参照)。 Next, the expansion process is performed. The expansion process is performed, for example, after the joint 7 is formed to surround the sealed space 3 in this manner. In the expansion process of this embodiment, the tool 5 first moves a distance R from the extraction position, and then moves in a circle of radius R centered at the extraction position 9 (see Figures 4(a), 4(b), 5(a), and 5(b)).

抜取位置9を中心とした半径Rの円は、抜取位置を囲う環の一例である。環としては、例えば、真円、楕円、多角環など、任意の環形状が挙げられる。本実施形態において、距離R(半径R)は、終端接合部8の基本外縁8orの直径以下である。このように、本実施形態の拡張工程では、終端接合部8の基本外縁8orの全周に接合部が重なるように、ツール5を移動させることにより、終端接合部8が拡張される。拡張された終端接合部8は、「垂直方向に互いに面接触する部分」11を含む。基本外縁8orと拡張外縁8exとの間は、環状の領域となる。この領域は、「垂直方向に互いに面接触する部分」11を含む。これにより、密封性をより向上させることができる。 The circle with radius R centered at the extraction position 9 is an example of a ring surrounding the extraction position. The ring may have any ring shape, such as a perfect circle, an ellipse, or a polygonal ring. In this embodiment, the distance R (radius R) is equal to or less than the diameter of the basic outer edge 8or of the terminal joint 8. Thus, in the expansion process of this embodiment, the terminal joint 8 is expanded by moving the tool 5 so that the joint overlaps the entire circumference of the basic outer edge 8or of the terminal joint 8. The expanded terminal joint 8 includes a "portion that makes surface contact with each other in the vertical direction" 11. The area between the basic outer edge 8or and the expanded outer edge 8ex is an annular area. This area includes a "portion that makes surface contact with each other in the vertical direction" 11. This can further improve the sealing performance.

図5(a)に示すように、終端接合部8の拡張外縁8exは、平面視環状である。終端接合部8の基本外縁8orも、平面視環状である。拡張外縁8exは、全周において基本外縁8orから径方向に拡張されている。拡張外縁8exは、環状の基本外縁orから径方向外側に離れた位置に位置する。 As shown in FIG. 5(a), the expanded outer edge 8ex of the terminal joint 8 is annular in plan view. The basic outer edge 8or of the terminal joint 8 is also annular in plan view. The expanded outer edge 8ex is expanded radially from the basic outer edge 8or around the entire circumference. The expanded outer edge 8ex is located at a position radially outward from the annular basic outer edge or.

本実施形態の拡張工程は、ツール5が抜取位置9を中心とした半径Rの円を1周描いた時点で終了する。周回数は特に限定されず、複数周であってもよい。図5(a)及び図5(b)は、拡張工程が終了した時点の様子を示している。 The expansion process in this embodiment ends when the tool 5 draws one revolution of a circle with a radius R centered at the extraction position 9. The number of revolutions is not particularly limited, and may be multiple revolutions. Figures 5(a) and 5(b) show the state at the end of the expansion process.

次に、抜取工程を実施する。本実施形態の抜取工程では、ツール5が、先ず、抜取位置9に戻される。続いて、ツール5が抜取位置9から上方に移動することにより、ツール5は、組立体10a(金属構造体)から抜き取られる。 Next, the extraction process is carried out. In the extraction process of this embodiment, the tool 5 is first returned to the extraction position 9. Next, the tool 5 moves upward from the extraction position 9, thereby extracting the tool 5 from the assembly 10a (metal structure).

本実施形態の製造方法によれば、終端接合部8が拡張されるように接合部7が形成されているので、ツール5が抜取位置9から上方に抜き取られることにより抜取位置9に凹部(図示せず)が形成されても、凹部の周囲に接合部7(具体的には、拡張された終端接合部8)を残存させることができる。 According to the manufacturing method of this embodiment, the joint 7 is formed so that the terminal joint 8 is expanded. Therefore, even if the tool 5 is removed upward from the extraction position 9 to form a recess (not shown) at the extraction position 9, the joint 7 (specifically, the expanded terminal joint 8) can remain around the recess.

残存した接合部7により、凹部を介して、組立体10a(金属構造体)の外部と内部(例えば、密封空間3)とが連通することを防止又は抑制できる。よって、高い密封性が得られる。さらに、これにより、ツール5が上方に抜き取ることが可能になる。そのため、ツール5を組立体10a(金属構造体)の側面まで移動させるための経路の確保が不要になる。よって、密封空間3の設計自由度を向上させることができる。 The remaining joint 7 can prevent or suppress communication between the outside and the inside (e.g., the sealed space 3) of the assembly 10a (metal structure) through the recess. This provides high sealing performance. Furthermore, this allows the tool 5 to be removed upward. This eliminates the need to secure a path for moving the tool 5 to the side of the assembly 10a (metal structure). This improves the design freedom of the sealed space 3.

本願発明は、上述した実施形態に限定されない。実施形態として、以下の形態が採用されることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. The following embodiments can be adopted.

本実施形態では、密封工程において密封空間を形成するようにツールを挿入位置から抜取位置まで移動した後に、拡張工程を行うことにより、終端接合部を拡張し、続いて、ツールを抜取位置に戻して、ツールを抜取位置から上方に抜き取る。しかし、これらの操作の順序は、本実施形態に限定されない。ツールが抜取位置から上方に抜き取られる前に終端接合部が拡張されていることが必要とされるが、それ以外の操作の順序は、特に限定されない。 In this embodiment, after the tool is moved from the insertion position to the removal position to form a sealed space in the sealing process, an expansion process is performed to expand the terminal joint, and then the tool is returned to the removal position and removed upward from the removal position. However, the order of these operations is not limited to this embodiment. It is necessary that the terminal joint is expanded before the tool is removed upward from the removal position, but the order of the other operations is not particularly limited.

例えば、挿入位置と抜取位置とが同じである場合に、先ず、挿入位置において挿入位置(抜取位置)を囲う環を描くようにツールが移動することにより、拡張された終端接合部を事前に形成しておき、その後に、密封空間を形成するようにツールを抜取位置まで移動し、抜取位置からツールを抜き取ってもよい。 For example, when the insertion position and the removal position are the same, the tool may first be moved in a manner that draws a ring around the insertion position (removal position) at the insertion position to form an expanded terminal joint in advance, and then the tool may be moved to the removal position to form a sealed space, and then the tool may be removed from the removal position.

この場合、ツールが抜取位置に到達した時には、既に、拡張された終端接合部が形成されていることになる。即ち、ツールが一旦抜取位置に到達してから、拡張工程及び抜取工程を、拡張工程、抜取工程の順に行ってもよく、ツールが抜取位置に到達する前に拡張工程を行っていてもよい。即ち、密封工程及び拡張工程の順序については、密封工程又は拡張工程のいずれが先であってもよい。密封工程と拡張工程と抜取工程とは、ツールの挿入が維持された状態で行われ、途中でツールの抜取は行われない。 In this case, when the tool reaches the extraction position, an expanded terminal joint has already been formed. That is, once the tool reaches the extraction position, the expansion and extraction steps may be performed in the order of expansion step followed by extraction step, or the expansion step may be performed before the tool reaches the extraction position. That is, the order of the sealing and expansion steps may be either the sealing step or the expansion step. The sealing, expansion and extraction steps are performed while the tool remains inserted, and the tool is not removed during the process.

密封工程と拡張工程と抜取工程とを1セットの工程とした場合、1セットの工程により、1つ又は複数の密封空間を形成することができる。その一方で、複数セットの工程により、1つの密封空間を形成することもできる。 When the sealing process, the expansion process, and the extraction process are considered as one set of processes, one or more sealed spaces can be formed by one set of processes. On the other hand, one sealed space can also be formed by multiple sets of processes.

拡張工程は、密封工程と連続して行われ、拡張工程におけるツール挿入深さは、密封工程におけるツール挿入深さと同じ又は実質的に同じであることが好ましい。ここでいう実質的は、ツールの回転及び移動に起因するズレが許容されることを意味する。密封工程において、ツールの移動経路が、密封空間の外縁全周において「垂直方向に互いに面接触する部分」を含むと共に、拡張工程において、拡張される終端接合部が、「垂直方向に互いに面接触する部分」を含むことが好ましい。密封空間の密封性を高めることができる。 The expansion step is performed consecutively with the sealing step, and it is preferable that the tool insertion depth in the expansion step is the same or substantially the same as the tool insertion depth in the sealing step. Substantially means that deviations due to rotation and movement of the tool are permitted. In the sealing step, it is preferable that the tool movement path includes "portions that make surface contact with each other in the vertical direction" around the entire outer edge of the sealed space, and that in the expansion step, the expanded terminal joint includes "portions that make surface contact with each other in the vertical direction." This can improve the sealability of the sealed space.

本実施形態では、抜取位置9は、挿入位置4と同じである。しかし、抜取位置は、必ずしも、挿入位置と同じである必要はない。本実施形態では、密封空間3を形成するために密封空間3を囲うように設定される平面視環状経路は、挿入位置4及び抜取位置9の両方を含む。しかし、平面視環状経路は、必ずしも、挿入位置又は抜取位置を含む必要はない。 In this embodiment, the removal position 9 is the same as the insertion position 4. However, the removal position does not necessarily have to be the same as the insertion position. In this embodiment, the planar annular path that is set to surround the sealed space 3 to form the sealed space 3 includes both the insertion position 4 and the removal position 9. However, the planar annular path does not necessarily have to include the insertion position or the removal position.

抜取位置は、平面視環状経路の外側、即ち平面視環状経路よりも密閉空間から離れた位置であってもよい。その場合、ツールは、例えば、密封空間を密封するように平面視環状経路に沿って移動した後に、平面視環状経路の外側に位置する抜取位置まで移動し、抜取位置において拡張工程を実施してもよい。抜取位置が平面視環状経路の外側に位置するので、平面視において平面視環状経路と密封空間と距離が比較的短い場合であっても、終端接合部を拡張することができる。 The extraction position may be outside the annular path in plan view, i.e., a position farther from the sealed space than the annular path in plan view. In this case, the tool may, for example, move along the annular path in plan view to seal the sealed space, and then move to an extraction position located outside the annular path in plan view, and perform the expansion process at the extraction position. Because the extraction position is located outside the annular path in plan view, the terminal joint can be expanded even if the distance between the annular path in plan view and the sealed space in plan view is relatively short.

上述した製造方法により製造された金属構造体の用途は、特に限定されない。金属構造体は、例えば、密封空間3が空洞である状態で用いられる中空金属構造体であってもよい。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として好適に使用可能である。金属構造体は、密封空間3が流体の流路又は貯留部として機能するように好適に使用可能である。当該流体は、例えば、気体又は液体である。 The use of the metal structure manufactured by the above-mentioned manufacturing method is not particularly limited. The metal structure may be, for example, a hollow metal structure used in a state where the sealed space 3 is hollow. The metal structure can be suitably used as a heat transfer metal structure that is installed so as to be in contact with or in close proximity to an object to be heat exchanged, heated, or cooled. The metal structure can be suitably used so that the sealed space 3 functions as a flow path or a reservoir for a fluid. The fluid is, for example, a gas or a liquid.

金属構造体が伝熱用金属構造体として用いられる場合、流体は、例えば、冷媒等の伝熱用流体である。金属構造体は、例えば、車両に搭載される車両用部材としては用いられない。金属構造体は、例えば、非耐振用途で用いられる。金属構造体は、例えば、エンジンや車両走行に起因する振動を受ける環境下では使用されない。 When the metal structure is used as a heat transfer metal structure, the fluid is, for example, a heat transfer fluid such as a refrigerant. The metal structure is not used, for example, as a vehicle component to be mounted on a vehicle. The metal structure is used, for example, in a non-vibration-resistant application. The metal structure is not used, for example, in an environment where it is subject to vibrations caused by an engine or vehicle running.

金属構造体は、例えば、真空において用いられる。なお、真空とは、大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間の状態をいう。金属構造体は、例えば、500℃以上の冷却対象物に対して接触又は近接するように設置される。金属構造体は、例えば、500℃以上の雰囲気下で用いられる。金属構造体は、500℃以上においても密封空間からの流体の漏出を防止できる密封性を有する。従って、金属構造体は、上述のように高温であり且つ真空の環境下において、伝熱用金属構造体として好適に用いられ得る。金属構造体は、例えば、バッキングプレートとして好適に用いられ得る。この場合、冷却対象物としては、例えば、スパッタリングターゲットが挙げられる。 The metal structure is used, for example, in a vacuum. Note that a vacuum refers to a state of space filled with a gas at a pressure lower than atmospheric pressure. The metal structure is placed so as to be in contact with or in close proximity to an object to be cooled, for example, at 500°C or higher. The metal structure is used, for example, in an atmosphere at 500°C or higher. The metal structure has a sealing property that can prevent leakage of fluid from a sealed space even at 500°C or higher. Therefore, the metal structure can be suitably used as a metal structure for heat transfer in a high-temperature and vacuum environment as described above. The metal structure can be suitably used, for example, as a backing plate. In this case, the object to be cooled can be, for example, a sputtering target.

なお、金属構造体の製造方法は、更に以下の工程を有していてもよい。例えば、金属構造体の製造方法は、組立工程と密封工程との間に、本体部1と蓋部2との仮接合工程を有していてもよい。仮接合工程は、点状及び/又は破線状に、摩擦撹拌接合を行う工程である。仮接合工程の前では、本体部1と蓋部2とは接合されていない。密封工程では、本体部1と蓋部2とが線状に接合される。このように、非接合状態と、線状での接合状態との間に、点状及び/又は破線状での接合を行うことにより、変形がより効果的に防止又は抑制されることができる。また、密封工程の後に、密封工程により生じたバリを除去するための平坦処理が行われてもよい。さらに、密封工程において、ツール5を傾斜させてもよい。また、本願発明と同様の方向にて、抜取位置の下に柱状の突起を残しておき、拡張工程及び抜取工程を実施することにより、リーク対策とすることも可能である。 The manufacturing method of the metal structure may further include the following steps. For example, the manufacturing method of the metal structure may include a temporary joining step between the assembly step and the sealing step. The temporary joining step is a step of performing friction stir welding in a dotted and/or dashed line shape. Before the temporary joining step, the body part 1 and the lid part 2 are not joined. In the sealing step, the body part 1 and the lid part 2 are joined in a line shape. In this way, by performing dotted and/or dashed line joining between the non-joined state and the linearly joined state, deformation can be more effectively prevented or suppressed. In addition, after the sealing step, a flattening process may be performed to remove burrs generated by the sealing step. Furthermore, in the sealing step, the tool 5 may be tilted. In addition, it is also possible to prevent leaks by leaving a columnar protrusion below the extraction position in the same direction as in the present invention and performing the expansion step and extraction step.

また、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、材料、構造、形状などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、形状などを用いてもよい。 Furthermore, the numerical values, materials, structures, shapes, etc. given in the above-mentioned embodiments and examples are merely examples, and numerical values, materials, structures, shapes, etc. different from these may be used as necessary.

1 本体部
1r 凹部
1u 上面
1v 底面
2 蓋部
2b 底面
2u 上面
3 密封空間
3a 貫通孔
4 挿入位置
5 ツール
5a 先端部
6 境界
7 接合部
8 終端接合部
8or 基本外縁
8ex 拡張外縁
9 抜取位置
10a 組立体
11 垂直方向に互いに面接触する部分
1 Main body 1r Recess 1u Top surface 1v Bottom surface 2 Lid 2b Bottom surface 2u Top surface 3 Sealed space 3a Through hole 4 Insertion position 5 Tool 5a Tip 6 Boundary 7 Joint 8 End joint 8or Basic outer edge 8ex Extended outer edge 9 Extraction position 10a Assembly 11 Portion in surface contact with each other in the vertical direction

Claims (6)

少なくとも一つの密封空間を内部に有する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た場合に、前記垂直方向に互いに面接触する部分を有し、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前記少なくとも一つの密封空間となるため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、前記ツールを移動させることにより、前記2つの金属部材の間に前記少なくとも一つの前記密封空間が形成されるように、前記2つの金属部材を前記垂直方向に接合する接合部を前記ツールの移動経路に沿って形成する密封工程と、
前記ツールを前記組立体の前記上面における抜取位置から抜き取る前に、前記ツールが前記抜取位置に到達した場合に形成される終端接合部を拡張するように前記接合部を形成するために前記ツールを移動させ、前記ツールの移動時に、前記ツールは、前記2つの金属部材が前記垂直方向に互いに面接触する部分を通過し、これにより、前記終端接合部が、前記2つの金属部材が前記垂直方向に互いに面接触する部分を含むように、前記終端接合部を拡張するとともに、前記ツールの抜き取り時に前記抜取位置に凹部が形成されても前記凹部の周囲に、拡張された前記終端接合部を残存させることを可能とする拡張工程と、
前記ツールの抜き取りにより前記抜取位置に凹部が形成されても前記凹部の周囲に、拡張された前記終端接合部が残存するように、拡張された前記終端接合部の内側に位置する前記抜取位置へ前記ツールを移動させ、前記抜取位置から前記ツールを抜き取る抜取工程と
を含むことを特徴とする。
A method for manufacturing a metal structure having at least one sealed space therein, comprising the steps of:
The metal structure includes two metal members that are joined by friction stir welding in a state where the two metal members are overlapped with each other in a vertical direction , and when the two metal members are overlapped with each other in the vertical direction, the two metal members have portions that are in surface contact with each other in the vertical direction, and are configured to form an assembly having an internal space between the two metal members to become the at least one sealed space by being overlapped with each other in the vertical direction,
The manufacturing method includes:
a preparation step of preparing the two metal members;
an assembly step of forming the assembly by overlapping the two metal members in the vertical direction;
a sealing process in which a tool for the friction stir welding is inserted into the upper surface of the assembly while rotating, and a joint that joins the two metal members in the vertical direction is formed along a moving path of the tool by moving the tool so that the at least one sealed space is formed between the two metal members;
an expansion process, before removing the tool from an extraction position on the top surface of the assembly, to form a terminal joint that will be formed when the tool reaches the extraction position , the tool is moved to form the joint so as to expand the terminal joint, and as the tool moves, the tool passes through a portion where the two metal members make surface contact with each other in the vertical direction, thereby expanding the terminal joint so that the terminal joint includes the portion where the two metal members make surface contact with each other in the vertical direction, and enabling the expanded terminal joint to remain around the recess even when a recess is formed at the extraction position when the tool is removed;
an extraction step of moving the tool to the extraction position located inside the expanded end joint portion so that the expanded end joint portion remains around the recessed portion even if a recessed portion is formed at the extraction position by the extraction of the tool, and extracting the tool from the extraction position;
The present invention is characterized by comprising:
請求項1に記載の製造方法であって、
前記拡張工程では、前記終端接合部の外縁全周に前記接合部が重なるように前記ツールを移動させることにより、前記終端接合部を拡張する。
The method according to claim 1,
In the expanding step, the tool is moved so that the joint overlaps the entire outer edge of the terminal joint, thereby expanding the terminal joint.
請求項1又は2に記載の製造方法であって、
前記拡張工程では、前記抜取位置を囲う環を描くように前記ツールを移動させることにより、前記終端接合部を拡張する。
The method according to claim 1 or 2,
The expanding step expands the end joint by moving the tool in a loop around the extraction location.
請求項1~のいずれか1に記載の製造方法であって、
前記拡張工程では、前記ツールは、拡張された前記終端接合部が平面視において前記密封空間との間に距離を有するように移動する。
The method according to any one of claims 1 to 3 ,
In the expanding step, the tool moves so that the expanded end joint has a distance between it and the sealed space in a plan view.
請求項1~のいずれか1に記載の製造方法であって、
前記密封空間は、内部と外部との間での流体の出入りを防止するように構成されている。
The method according to any one of claims 1 to 4 ,
The sealed space is configured to prevent fluid from passing between the inside and the outside.
請求項1~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。
The method according to any one of claims 1 to 5 ,
The metal structure is a heat-transfer metal structure that is placed in contact with or in close proximity to an object to be heat-exchanged, heated, or cooled.
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