本发明涉及对金属构件彼此进行摩擦搅拌接合的接合方法、液冷套筒的制造方法及液冷套筒。
背景技术：
在专利文献1、2中公开了一种技术，使金属构件彼此以主视呈t字状的方式对接，并对对接部进行摩擦搅拌接合。在上述现有技术中，在将第一金属构件的端面插入形成于第二金属构件背面的凹槽之后，将旋转工具从第二金属构件的正面一侧插入来对对接部进行摩擦搅拌接合。
另一方面，近年来，以个人计算机为代表的电子设备随着性能提高，所装设的cpu(发热体)的发热量增大，cpu的冷却变得重要。以往，为了对cpu进行冷却，使用了空气冷却风扇方式的散热器，但诸如风扇噪音及空气冷却方式下的冷却极限这样的问题突出，作为新一代冷却方式，液冷套筒得到关注。
在专利文献3中公开了一种由套筒主体和密封件构成的液冷套筒，其中，上述套筒主体在中央具有支承部。在该液冷套筒的制造方法中，在将密封件配置于套筒主体并形成重合部之后，对该重合部进行摩擦搅拌接合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特许第3947271号公报
专利文献2：日本专利特许第4056587号公报
专利文献3：日本专利特开2015－131323号公报
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
若是现有技术，由于是将第一金属构件的端面插入第二金属构件的凹槽的形态，因此，两个构件沿第一金属构件的长边方向相对移动。藉此，存在金属构件彼此的定位变得困难这样的问题。此外，若是现有技术，由于使旋转工具的轴肩部与第二金属构件的正面接触来进行摩擦搅拌，因此，存在施加于摩擦搅拌装置的负载变大这样的问题。
此外，在现有的液冷套筒的制造方法中，存在密封剂相对于套筒主体的定位变得困难这样的问题。
从上述观点出发，本发明的技术问题在于提供一种金属构件彼此的定位容易并且能减小施加于摩擦搅拌装置的负载的接合方法。此外，本发明的技术问题在于提供一种能容易地进行密封件相对于套筒主体的定位的液冷套筒的制造方法及液冷套筒。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明的特征是，包括：对接工序，在上述对接工序中，一边使在端面具有凸部的板状的第一金属构件的端面与具有沿板厚方向贯穿的孔部的板状的第二金属构件的背面对接，一边将上述凸部插入上述孔部；以及摩擦搅拌工序，在上述摩擦搅拌工序中，将旋转工具的搅拌销从上述第二金属构件的与上述背面相反一侧的正面一侧，沿着上述孔部的孔壁与上述凸部的外周侧面的对接部插入，并使上述旋转工具沿着对接部相对移动，来对上述对接部进行摩擦搅拌接合，在上述摩擦搅拌工序中，在使上述旋转工具的仅搅拌销与上述第一金属构件及上述第二金属构件接触的状态下，对上述对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述方法，当凸部与孔部嵌合时，第二金属构件相对于第一金属构件无法移动。也就是说，通过孔部和凸部，能容易地对两个金属构件进行定位。此外，由于在使旋转工具的仅搅拌销与第一金属构件及第二金属构件接触的状态下对对接部进行摩擦搅拌接合，因此，能减小作用于摩擦搅拌装置的负载。
此外，优选的是，上述第一金属构件具有多个上述凸部，上述第二金属构件具有与上述凸部对应的多个上述孔部，在上述摩擦搅拌工序中，对各上述对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述方法，由于在多处进行接合，因此，能提高被接合金属构件的气密性和接合强度。
此外，本发明的液冷套筒的制造方法将套筒主体与密封件摩擦搅拌接合而形成液冷套筒，其特征是，包括：准备工序，在上述准备工序中，形成套筒主体，并且形成密封件，上述套筒主体具有底部、周壁部及支承部，其中，上述周壁部从上述底部的周缘立起，上述支承部立起设置于上述底部并在上述支承部的端面具有突出部，上述密封件包括供上述突出部插入的孔部，并对上述套筒主体的开口部进行密封；配置工序，在上述配置工序中，将上述密封件配置于上述套筒主体，以形成上述周壁部的端面与上述密封件的背面重合而成的重合部，并且形成上述突出部的外周侧面与上述孔部的孔壁对接而成的对接部；以及接合工序，在上述接合工序中，使旋转工具相对于上述重合部和上述对接部旋转一周，以进行摩擦搅拌接合，上述旋转工具包括比上述密封件的板厚长的搅拌销，在使上述旋转工具的仅搅拌销与上述周壁部及上述密封件两方接触的状态下使上述旋转工具沿着上述重合部相对移动，以对上述重合部进行摩擦搅拌接合，或是在使上述旋转工具的仅搅拌销与仅上述密封件接触的状态下使上述旋转工具沿着上述重合部相对移动，以对上述重合部进行摩擦搅拌接合，在使上述旋转工具的仅搅拌销与上述突出部的外周侧面及上述孔部的孔壁两方接触的状态下使上述旋转工具沿着上述对接部相对移动，以对上述对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述制造方法，通过将支承部的突出部插入密封件的孔部，能容易地将密封件相对于套筒主体进行定位。
此外，优选的是，在上述接合工序中，将接合条件设定成使毛刺形成于上述密封件的外侧，上述液冷套筒的制造方法包括去除工序，在上述去除工序中，以在上述接合工序中形成于塑性化区域内的凹槽为边界，将上述密封件的剩余部分与毛刺一起去除。
根据上述制造方法，能容易地将毛刺与剩余部分一起去除。
此外，优选的是，上述液冷套筒的制造方法包括临时接合工序，上述临时接合工序在上述接合工序之前，对上述重合部和上述对接部中的至少任一个进行临时接合。
根据上述制造方法，能防止在接合工序时重合部开裂。
此外，本发明的特征是，包括：套筒主体，上述套筒主体具有底部、周壁部及支承部，其中，上述周壁部从上述底部的周缘立起，上述支承部立起设置于上述底部并在端面具有突出部；以及密封件，上述密封件包括供上述突出部插入的孔部，并且对上述套筒主体的开口部进行密封，上述周壁部的端面与上述密封件的背面重合而成的重合部以及上述支承部的突出部与上述孔部的孔壁对接而成的对接部分别被摩擦搅拌接合，上述密封件的外周部以上述摩擦搅拌接合的塑性化区域为边界进行镶边。
根据上述结构，通过将支承部的突出部插入密封件的孔部，能容易地将密封件相对于套筒主体进行定位。此外，通过将支承部与密封件接合，能提高液冷套筒的强度。
本发明的液冷套筒的制造方法将套筒主体与密封件摩擦搅拌接合而形成液冷套筒，其特征是，包括：准备工序，在上述准备工序中，形成套筒主体，并且形成密封件，上述套筒主体具有底部、周壁部、台阶底面、台阶侧面及支承部，其中，上述周壁部从上述底部的周缘立起，上述台阶底面形成于从上述周壁部的端面下降一阶的位置，上述台阶侧面从上述台阶底面立起，上述支承部立起设置于上述底部并在端面具有突出部，上述密封件包括供上述突出部插入的孔部，并对上述套筒主体的开口部进行密封；密封件配置工序，在上述密封件配置工序中，将上述密封件配置于上述套筒主体，使上述台阶侧面与上述密封件的侧面对接而形成第一对接部，并且使上述突出部的外周侧面与上述孔部的孔壁对接而形成第二对接部；以及接合工序，在上述接合工序中，使旋转工具相对于上述第一对接部和上述第二对接部旋转一周来进行摩擦搅拌接合，在使上述旋转工具的仅搅拌销与上述台阶侧面及上述密封件的侧面两方接触的状态下使上述旋转工具沿着上述第一对接部相对移动，来对上述第一对接部进行摩擦搅拌接合，在使上述旋转工具的仅搅拌销与上述突出部的外周侧面及上述孔部的孔壁两方接触的状态下使上述旋转工具沿着上述第二对接部相对移动，来对上述第二对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述制造方法，通过将支承部的突出部插入密封件的孔壁，能容易地进行密封件相对于套筒主体的定位。
此外，优选的是，上述液冷套筒的制造方法包括辅助构件配置工序，在上述辅助构件配置工序中，将辅助构件沿着上述第一对接部配置，在上述接合工序中，在使仅上述搅拌销与上述周壁部、上述密封件及上述辅助构件接触的状态下，对上述第一对接部进行摩擦搅拌接合。
根据上述制造方法，除了周壁部和密封件之外，辅助构件也进行摩擦搅拌接合，因此，能防止接合部变得金属不足。
此外，优选的是，在上述接合工序中，将接合条件设定成在上述辅助构件产生毛刺，上述液冷套筒的制造方法包括去除工序，在上述去除工序中，将形成有上述毛刺的上述辅助构件切除。
根据上述制造方法，能容易地去除毛刺。
此外，优选的是，在上述接合工序中，在使上述旋转工具的旋转中心轴朝上述套筒主体的内侧倾斜的状态下，进行摩擦搅拌接合。
根据上述制造方法，能容易地将旋转工具插入。
此外，优选的是，上述液冷套筒的制造方法包括临时接合工序，上述临时接合工序在上述接合工序之前，对上述第一对接部和上述第二对接部中的至少任一个进行临时接合。
根据上述制造方法，能防止在接合工序时第一对接部开裂。
此外，本发明的特征是，具有：套筒主体，上述套筒主体具有底部、周壁部、台阶底面、台阶侧面及支承部，其中，上述周壁部从上述底部的周缘立起，上述台阶底面形成于从上述周壁部的端面下降一阶的位置，上述台阶侧面从上述台阶底面立起，上述支承部立起设置于上述底部并在端面具有突出部；以及密封件，上述密封件包括供上述突出部插入的孔部，并且对上述套筒主体的开口部进行密封，上述台阶侧面与上述密封件的侧面对接而成的第一对接部以及上述突出部的外周侧面与上述孔部的孔壁对接而成的第二对接部被摩擦搅拌接合。
根据上述结构，由于将支承部的突出部插入密封件的孔部，因此，能容易地进行密封件的定位。此外，通过将支承部与密封件接合，能提高液冷套筒的强度。
发明效果
根据本发明的接合方法，金属构件彼此的定位变得容易，并且能减小施加于摩擦搅拌装置的负载。此外，根据本发明的液冷套筒的制造方法及液冷套筒，能容易地将密封件相对于套筒主体进行定位。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的接合方法的第一金属构件和第二金属构件的立体图。
图2是表示第一实施方式的接合方法的对接工序的立体图。
图3是表示第一实施方式的接合方法的对接工序的剖视图。
图4是表示第一实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的立体图。
图5是表示第一实施方式的接合方法的摩擦搅拌工序的剖视图。
图6是表示第一实施方式的变形例的剖视图。
图7是表示本发明第二实施方式的接合方法的第一摩擦搅拌工序的剖视图。
图8是表示第二实施方式的接合方法的第二摩擦搅拌工序的剖视图。
图9是表示本发明第三实施方式的液冷套筒的立体图。
图10是表示第三实施方式的液冷套筒的剖视图。
图11是表示第三实施方式的准备工序的立体图。
图12是表示第三实施方式的配置工序的剖视图。
图13是表示第三实施方式的第二接合工序的立体图。
图14是表示第三实施方式的第二接合工序的剖视图。
图15是表示第三实施方式的第一接合工序的立体图。
图16是表示第三实施方式的第一接合工序的剖视图。
图17是表示第三实施方式的去除工序的剖视图。
图18是表示本发明第四实施方式的液冷套筒的立体图。
图19是表示第四实施方式的液冷套筒的剖视图。
图20是表示第四实施方式的准备工序的立体图。
图21是表示第四实施方式的密封件配置工序的剖视图。
图22是表示第四实施方式的辅助构件配置工序的立体图。
图23是表示第四实施方式的第二接合工序的立体图。
图24是表示第四实施方式的第二接合工序的剖视图。
图25是表示第四实施方式的第一接合工序的立体图。
图26是表示第四实施方式的第一接合工序的剖视图。
图27是表示第四实施方式的去除工序的剖视图。
图28是表示第四实施方式的第一变形例的剖视图。
图29是表示第四实施方式的第二变形例的剖视图。
图30是表示第四实施方式的第三变形例的立体图。
具体实施方式
[第一实施方式]
参照附图，对本发明第一实施方式的接合方法进行详细说明。如图1所示，在本实施方式的接合方法中，将第一金属构件1与第二金属构件2以主视呈t字状的方式对接，并通过摩擦搅拌进行接合。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序和摩擦搅拌工序。另外，说明中的“正面”是指“背面”的相反一侧的面。
第一金属构件1和第二金属构件2均呈板状。第一金属构件1和第二金属构件2从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能进行摩擦搅拌的金属中适当选择。
在第一金属构件1的端面1a形成有多个凸部10(本实施方式为三个)。凸部10的个数不受限制。凸部10也可以是单数个。凸部10的形状没有特别限制，但在本实施方式中呈圆柱状。凸部10的高度尺寸与第二金属构件2的板厚尺寸相同。
在第二金属构件2形成有孔部11，上述孔部11从正面2b贯穿至背面2c。孔部11为圆柱状的中空部，并形成于与凸部10对应的位置。孔部11为供凸部10几乎无间隙地嵌合的大小。
如图2和图3所示，对接工序是使第一金属构件1的端面1a与第二金属构件2的背面2c对接，并将凸部10插入孔部11的工序。如图3所示，通过使凸部10的外周侧面10a与孔部11的孔壁11a对接而形成对接部j1。此外，使第一金属构件1的端面1a与第二金属构件2的背面2c对接而形成对接部j2。
如图4和图5所示，摩擦搅拌工序是将旋转的旋转工具f从第二金属构件2的正面2b一侧插入，并对在第二金属构件2的正面2b露出的对接部j1进行摩擦搅拌接合。旋转工具f由连接部f1和搅拌销f2构成。连接部f1是安装于未图示的摩擦搅拌装置的部位，且呈圆柱状。
搅拌销f2从连接部f1下垂，并与连接部f1同轴。搅拌销f2随着与连接部f1分开，其前端变细。在搅拌销f2的外周面上刻设有螺旋槽f3。在本实施方式中，由于使旋转工具f向右旋转，因此，螺旋槽f3形成为随着从基端朝向前端而向左旋转。换言之，若将螺旋槽f3从基端朝向前端描画，则螺旋槽f3从上方观察形成为向左旋转。
另外，优选的是，当使旋转工具f向左旋转时，将螺旋槽f3形成为随着从基端朝向前端而向右旋转。换言之，若将螺旋槽f3从基端朝向前端描画，则这种情况下的螺旋槽f3从上方观察形成为向右旋转。通过如上所述设定螺旋槽f3，从而在进行摩擦搅拌时，利用螺旋槽f3将塑性流动化后的金属朝搅拌销f2的前端侧引导。藉此，能减少溢出到被接合金属构件(第一金属构件1、第二金属构件2)外部的金属的量。
在摩擦搅拌工序中，如图4和图5所示，将向右旋转的搅拌销f2从第二金属构件2的正面2b插入对接部j1。在摩擦搅拌工序中，在使搅拌销f2与第一金属构件1及第二金属构件2接触的状态下，使旋转工具f沿着对接部j1相对移动。在旋转工具f的移动轨迹上形成有塑性化区域w。搅拌销f2的插入深度适当设定即可，但在本实施方式中设定成塑性化区域w到达至对接部j2。在摩擦搅拌工序中，优选的是，设定成塑性化区域w的始端与终端交叠。藉此，能提高接合部的气密性。
在摩擦搅拌工序中，对由凸部10和孔部11形成的另一对接部j1也同样进行摩擦搅拌接合。另外，优选的是，在摩擦搅拌工序结束后，进行将在第二金属构件2的正面2b产生的毛刺去除的毛刺去除工序。藉此，能对第二金属构件2的正面2b规整地进行精加工。
根据以上说明的本实施方式的接合方法，当凸部10与孔部11嵌合时，第二金属构件2相对于第一金属构件1无法移动。也就是说，能通过凸部10和孔部11，对两个金属构件进行定位。此外，由于在使旋转工具f的仅搅拌销f2与第一金属构件1及第二金属构件2接触的状态下对对接部j1进行摩擦搅拌接合，因此，能减小作用于摩擦搅拌装置的负载。
此外，如本实施方式那样，通过设置多个凸部10和孔部11，并且对各对接部j1进行摩擦搅拌接合，能提高被接合金属构件的气密性和接合强度。此外，在本实施方式的摩擦搅拌工序中，将旋转工具f的仅搅拌销f2插入第一金属构件1和第二金属构件2，因此，能减小塑性化区域w的宽度。藉此，能防止塑性流动材料流出至由第一金属构件1和第二金属构件2构成的内角。此外，即使减小第一金属构件1的板厚，塑性流动材料也不易流出至内角，因此，能提高设计的自由度。
另外，在摩擦搅拌工序中，也可以将凸部10按入孔部11，以防第二金属构件2相对于第一金属构件1浮起。此外，在对多个对接部j1进行摩擦搅拌接合时，也可以在不使旋转工具f从第一金属构件1和第二金属构件2脱离的情况下，一边对相邻的凸部10、10之间的抵接部j2进行摩擦搅拌接合，一边对各对接部j1连续地进行摩擦搅拌。
[变形例]
接着，对第一实施方式的接合方法的变形例进行说明。在第一实施方式的变形例中，如图6所示，在使第一金属构件1与第二金属构件2以l字状对接来进行对接工序这一点上与第一实施方式不同。在第一实施方式的变形例的接合方法中，进行对接工序和摩擦搅拌工序。
在对接工序中，使第一金属构件1的端面1a与第二金属构件2的背面2c对接而形成对接部j2，并且将凸部10插入孔部11而形成对接部j1。此外，在对接工序中，也可以使第一金属构件1的侧面1c与第二金属构件2的端面2a共面。
由于该变形例的摩擦搅拌工序与第一实施方式相同，因此省略说明。根据该变形例，也能起到与第一实施方式相同的效果。
[第二实施方式]
接着，对第二实施方式的接合方法进行说明。如图7和图8所示，在第二实施方式的接合方法中，由多个第一金属构件1a与一对第二金属构件2a、2b而形成具有中空部的结构体z。在本实施方式的接合方法中，进行对接工序、第一摩擦搅拌工序以及第二摩擦搅拌工序。
第一金属构件1a呈板状，且具有凸部10a和凸部10b，其中，上述凸部10a形成于一方的端面1a，上述凸部10b形成于另一方的端面1d。凸部10a和凸部10b在第一金属构件1a的长边方向上分别形成有多个。在第二金属构件2a形成有多个与凸部10a对应的孔部11a。在第二金属构件2b形成有多个与凸部10b对应的孔部11b。
在对接工序中，将第一金属构件1a的凸部10a插入第二金属构件2a的孔部11a而形成对接部j1。此外，在对接工序中，使第二金属构件2a的背面2c与第一金属构件1a的一方的端面1a对接而形成对接部j2。此外，将第一金属构件1a的凸部10b插入第二金属构件2b的孔部11b而形成对接部j3。另外，在对接工序中，使第二金属构件2b的背面2c与第一金属构件1a的另一方的端面1d对接而形成对接部j4。
第一摩擦搅拌工序是对对接部j1进行摩擦搅拌接合的工序。如图7所示，在第一摩擦搅拌工序中，以与第一实施方式的摩擦搅拌工序相同的要领，对各对接部j1进行摩擦搅拌接合。在对各对接部j1进行摩擦搅拌接合之后，将被接合金属构件(第一金属构件1a、第二金属构件2a、2b)翻转并进行第二摩擦搅拌工序。
第二摩擦搅拌工序是对对接部j3进行摩擦搅拌接合的工序。如图8所示，在第二摩擦搅拌工序中，以与第一实施方式的摩擦搅拌工序相同的要领，对各对接部j3进行摩擦搅拌接合。藉此，形成包括中空部的结构体z。
根据以上说明的第二实施方式的接合方法，也能起到与第一实施方式相同的效果。此外，根据第二实施方式的接合方法，能容易地形成包括多个中空部且气密性高的结构体z。
[第三实施方式]
参照附图，对本发明第三实施方式的液冷套筒201及液冷套筒的制造方法进行详细说明。如图9所示，本实施方式的液冷套筒201由套筒主体202和密封件203构成。液冷套筒201是供流体在内部流通，并与设置于液冷套筒201的发热体(省略图示)进行热交换的器具。
如图10所示，套筒主体202构成为包括底部210、周壁部211以及支承部212。套筒主体202是上方开口的箱状体。在本实施方式中，套筒主体202由铝合金形成。套筒主体202的材料例如从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能进行摩擦搅拌的金属中适当选择。如图11所示，底部210俯视呈矩形板状。周壁部211立起设置于底部210的周缘，且上述周壁部211俯视呈矩形框状。在底部210和周壁部211的内部形成有凹部213。
支承部212是立起设置于底部210的板状构件。支承部212连续地形成于周壁部211的一个壁部，并与和该壁部相对的另一个壁部分开。支承部212的端面212a与周壁部211的端面211a共面。在支承部212的端面212a形成有突出部214。突出部214的高度尺寸与密封件203的板厚尺寸大致相同。突出部214的形状不受特别限制，但在本实施方式中为圆柱状。此外，突出部214的个数不受特别限制，但在本实施方式中形成有三个。
如图9和图10所示，密封件203是将套筒主体202的开口部密封的板状构件。密封件203俯视呈矩形。密封件203与周壁部211摩擦搅拌接合。密封件203的周缘部在塑性化区域w20处进行镶边。此外，密封件203的中央部通过塑性化区域w21而与支承部212摩擦搅拌接合。
接着，对第三实施方式的液冷套筒的制造方法进行说明。在液冷套筒的制造方法中，进行准备工序、配置工序、接合工序以及去除工序。
如图11所示，准备工序是形成套筒主体202和密封件203的工序。套筒主体202的制造方法不受特别限制，例如通过模铸成型。在密封件203形成有缝隙205，上述缝隙205从外缘朝向中央部延伸设置。
配置工序是将密封件203配置于套筒主体202并形成重合部j20和对接部j21的工序。如图12所示，在配置工序中，将密封件203配置于周壁部211的端面211a，并使周壁部211的端面211a与密封件203的背面203b重合。藉此，沿着密封件203的周缘形成重合部j20。此外，突出部214插入孔部204，以形成突出部214的外周侧面与孔部204的孔壁对接而成的对接部j21。此外，通过夹子等固定夹具将套筒主体202和密封件203约束成在工作台上无法移动。
在接合工序中，如图13～图16所示，使用接合用旋转工具(旋转工具)f进行第一接合工序和第二接合工序。第一接合工序和第二接合工序先进行哪一个工序都可以，但在本实施方式中，先进行第二接合工序。
如图13和图14所示，第二接合工序是使用接合用旋转工具f对对接部j21进行摩擦搅拌接合的工序。接合用旋转工具f由连接部f1和搅拌销f2构成。在搅拌销f2的外周面上刻设有螺旋槽。在本实施方式中，由于使接合用旋转工具f向左旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而向右旋转。藉此，能减少溢出到被接合金属构件(套筒主体202和密封件203)外部的金属的量。
在第二接合工序中，使旋转的接合用旋转工具f沿着对接部j21绕一周，以将对接部j21接合。如图14所示，接合用旋转工具f的插入深度可以设定成未到达支承部212的端面212a的程度，但在本实施方式中，使搅拌销f2与支承部212的端面212a接触，端面212a与密封件203的背面203b的重合部也进行摩擦搅拌接合。
在第一接合工序中，如图15所示，将向左旋转的接合用旋转工具f的搅拌销f2插入设定于密封件203正面203a的开始位置sp，并使接合用旋转工具f相对移动。在本实施方式中，由于使接合用旋转工具f向左旋转，因此，搅拌销f2的螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而向右旋转。在接合用旋转工具f的移动轨迹上形成有塑性化区域w20。在接合工序中，使接合用旋转工具f相对移动，以使塑性化区域w20成为俯视呈矩形的闭环。接合用旋转工具f可以绕向左和向右的任一个方向移动，但在本实施方式中，设定成相对于密封件203向右旋转。此时，优选的是，将路径设定成使缝隙205的前端与塑性化区域w20接触。
在第一接合工序中，如图16所示，在使连接部f1与密封件203不接触的状态下，即，在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下，进行摩擦搅拌接合。接合用旋转工具f的插入深度只要适当设定即可，在本实施方式中，以搅拌销f2到达周壁部211的方式、即在使密封件203及周壁部211与搅拌销f2接触的状态下进行摩擦搅拌接合。
另外，在搅拌销f2未到达周壁部211的情况下，即在使搅拌销f2与仅密封件203接触的状态下，通过密封件203与搅拌销f2的摩擦热，使重合部j20塑性流动化而被接合。
在本实施方式中，将接合用旋转工具f的移动方向和旋转方向设定成：接合用旋转工具f的剪切侧(行进侧：旋转工具的外周上的切线速度加上旋转工具的移动速度的那侧)为密封件203的内侧。接合用旋转工具f的旋转方向和行进方向并不限定于上述方向，只要适当设定即可。
例如，在接合用旋转工具f的旋转速度较慢的情况下，与塑性化区域w20的流动侧(回退侧：旋转工具的外周上的切线速度减去旋转工具的移动速度的那侧)相比，剪切侧的塑性流动材料的温度更容易上升，因此，具有在塑性化区域w20内的剪切侧产生凹槽、而在塑性化区域w20外的剪切侧产生较多毛刺v的倾向。另一方面，例如在接合用旋转工具f的旋转速度较快的情况下，虽然剪切侧的塑性流动材料的温度更容易上升，但与旋转速度增快相应地，具有在塑性化区域w20内的流动侧产生凹槽、而在塑性化区域w20外的流动侧产生较多毛刺v的倾向。
在本实施方式中，由于将接合用旋转工具f的旋转速度设定得较快，因此，如图17所示，具有在塑性化区域w20内的流动侧产生凹槽d，而在塑性化区域w20外的流动侧产生较多毛刺v的倾向。凹槽d是塑性化区域w20中挖得更深的部位。此外，通过将接合用旋转工具f的旋转速度设定得较快，能提高接合用旋转工具f的移动速度(移送速度)。藉此，能缩短接合周期。
在第一接合工序时，在接合用旋转工具f的行进方向的哪一侧产生毛刺v是根据接合条件不同而不同的。上述接合条件是由以下等要素和这些要素的组合来决定的：接合用旋转工具f的旋转速度、旋转方向、移动速度(移送速度)；搅拌销f2的倾斜角度(锥形角度)；套筒主体202和密封件203的材质；以及密封件203的厚度。只要根据接合条件设定成使产生毛刺v的一侧或产生较多毛刺的一侧为密封件203的外缘侧，则具有形成于塑性化区域w20内的凹槽d也会形成于密封件203外侧的倾向，因此，能容易地进行后述的去除工序，因而较为理想。
在第一接合工序中，使接合用旋转工具f绕一周，并使接合用旋转工具f在塑性化区域w20内脱离。在接合工序中，使塑性化区域w20的始端与后端重叠。
如图17所示，去除工序是将作为密封件203的一部分的剩余部分225切除的工序。剩余部分225是在密封件203中以塑性化区域w20为边界被切除的部位。在本实施方式中，将比形成于密封件203的凹槽d靠外侧的部位作为剩余部分225。
在去除工序中，以缝隙205(参照图15)为起点将剩余部分225的端部卷起并且折弯而将剩余部分225去除。藉此，密封件203的周缘部在塑性化区域w20处进行镶边。在去除工序中，可以使用装置将剩余部分225折弯，但在本实施方式中，利用手工作业折弯并切除。藉此，完成图9所示的液冷套筒201。
根据以上说明的液冷套筒制造方法及液冷套筒201，通过将支承部212的突出部214插入密封件203的孔部204，能容易地将密封件203相对于套筒主体202进行定位。此外，由于利用摩擦搅拌将套筒主体202与密封件203接合，因此，能提高水密性和气密性。
此外，如本实施方式的接合工序那样，通过将接合条件设定成使毛刺v产生于密封件203的外侧，能容易地将通过摩擦搅拌接合而产生的毛刺v随着剩余部分225一起去除。
此外，如图17所示，根据本实施方式，凹槽d形成于塑性化区域w20内的接合中心线c外侧(相对于密封件203靠外侧)。此外，毛刺v形成于塑性化区域w20外的接合中心线c外侧，因此，能高效地将毛刺v与剩余部分225一起切除。藉此，能减小切除的剩余部分225，并且能留下较大的接合部(塑性化区域w20)，因此，能提高接合强度。此外，通过凹槽d，能容易地将剩余部分225折弯，并且，不另行进行毛刺去除作业，也能将接合部(塑性化区域w20)规整地精加工。
此外，在第一接合工序中，在使仅搅拌销f2与周壁部211及密封件203接触的状态下使旋转工具沿着重合部j20相对移动，以进行摩擦搅拌接合，或是在使仅搅拌销f2与仅密封件203接触的状态下使旋转工具沿着重合部j20相对移动，以进行摩擦搅拌接合，因此，不对摩擦搅拌装置施加较大负载，就能将位于较深位置的重合部j20接合。此外，在第二接合工序中，在使仅搅拌销f2与突出部214及密封件203接触的状态下使旋转工具沿着对接部j21相对移动，以进行摩擦搅拌接合，因此，不对摩擦搅拌装置施加较大负载，就能接合到对接部j21的较深位置。
此外，在第一接合工序中，在使仅搅拌销f2与周壁部211及密封件203接触的状态下进行摩擦搅拌接合，或是在使仅搅拌销f2与仅密封件203接触的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，与将轴肩部按入密封件203的情况相比，能减小塑性化区域w的宽度。藉此，即使不增大周壁部211的宽度，也能防止塑性流动材料流入液冷套筒201的中空部。另外，在第二接合工序中，将仅搅拌销f2插入对接部j21，因此，与将轴肩部按入突出部214和密封件203的情况相比，能减小塑性化区域w21的宽度。藉此，即使不增大支承部212的宽度，也能防止塑性流动材料流入液冷套筒201的中空部。藉此，能提高套筒主体202(支承部212)的设计自由度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但能在不脱离本发明的主旨的范围内适当进行设计改变。例如，优选的是，液冷套筒的制造方法包括临时接合工序，上述临时接合工序在接合工序之前，对重合部j20和对接部j21中的至少任一个进行临时接合。临时接合工序可以是焊接，也可以使用旋转工具以摩擦搅拌的方式进行。藉此，能防止第一接合工序时重合部j20开裂。
[第四实施方式]
参照附图，对本发明第四实施方式的液冷套筒及液冷套筒的制造方法进行详细说明。如图18所示，本实施方式的液冷套筒301由套筒主体302和密封件303构成。液冷套筒301是供流体在内部流通，并与设置于液冷套筒301的发热体(省略图示)进行热交换的器具。
如图19所示，套筒主体302构成为包括底部310、周壁部311以及支承部312。套筒主体302是上方开口的箱状体。在本实施方式中，套筒主体302由铝合金形成。套筒主体302的材料例如从铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能进行摩擦搅拌的金属中适当选择。底部310俯视呈矩形的板状。周壁部311立起设置于底部310的周缘，且上述周壁部311俯视呈矩形框状。在底部310和周壁部311的内部形成有凹部313。
在周壁部311的内周缘形成有台阶部315。台阶部315由台阶底面315a和台阶侧面315b构成，其中上述台阶侧面315b从台阶底面315a立起。台阶底面315a形成于从周壁部311的端面311a下降一阶的位置。
如图20所示，支承部312连续地形成于周壁部311的一个壁部，并与同该壁部相对的另一个壁部分开。支承部312的端面312a与台阶底面315a共面。在支承部312的端面312a形成有突出部314。突出部314的高度尺寸与密封件303的板厚尺寸大致相同。突出部314的形状不受特别限制，但在本实施方式中为圆柱状。此外，突出部314的个数不受特别限制，但在本实施方式中形成有三个。
如图18和图19所示，密封件303是将套筒主体302的开口部密封的矩形板状构件。密封件303为可无间隙地配置于台阶部315的大小。密封件303由与套筒主体302相同的金属构件形成。密封件303的板厚尺寸与台阶侧面315b的高度尺寸相同。在密封件303的、与突出部314对应的位置处形成有孔部324。孔部324为供突出部314无间隙地插入的大小。
接着，对本实施方式的液冷套筒的制造方法进行说明。在液冷套筒的制造方法中，进行准备工序、密封件配置工序、辅助构件配置工序、接合工序以及去除工序。
如图20所示，准备工序是形成套筒主体302和密封件303的工序。套筒主体302例如通过模铸形成。
密封件配置工序是将密封件303配置于套筒主体302，并形成第一对接部j30和第二对接部j31的工序。如图21所示，在密封件配置工序中，将密封件303配置于周壁部311的台阶底面315a。藉此，形成密封件303的侧面303c与台阶侧面315b对接而成的第一对接部j30。此外，突出部314被插入孔部324，以形成突出部314的外周侧面与孔部324的孔壁对接而成的第二对接部j31。
如图22所示，辅助构件配置工序是沿着第一对接部j30配置辅助构件306的工序。辅助构件306是俯视呈矩形框状的板状构件。辅助构件306的材料只要是能进行摩擦搅拌的金属即可，在本实施方式中，由与套筒主体302及密封件303相同的材料形成。辅助构件306为使辅助构件306的内周面306d(还参照图26)与第一对接部j30重叠的大小。辅助构件306的板厚适当设定成后述的第一接合工序时塑性化区域w30不会变得金属不足的程度即可。
此外，在本实施方式中，设定成辅助构件306的内周面306d的位置与第一对接部j30的位置重叠，但该内周面306d可以位于比第一对接部j30更靠内侧的位置处，也可以位于比第一对接部j30更靠外侧的位置处。优选的是，辅助构件306的内周面306d的位置设定成：后述的第一接合工序时塑性化区域w30不会变得金属不足，且进行后述的去除工序时辅助构件306不会留在周壁部311的程度。
在辅助构件306形成有缝隙307，上述缝隙307在宽度方向上连续。此外，通过夹子等固定夹具将套筒主体302、密封件303以及辅助构件306约束成在工作台上无法移动。
在接合工序中，如图23～图26所示，使用接合用旋转工具(旋转工具)f进行第一接合工序和第二接合工序。第一接合工序是对对接部j30进行摩擦搅拌接合的工序。第二接合工序是对对接部j31进行摩擦搅拌接合的工序。第一接合工序和第二接合工序先进行哪一个工序都可以，但在本实施方式中，先进行第二接合工序。
如图23和图24所示，在第二接合工序中，使旋转的接合用旋转工具f沿着对接部j31绕一周，以将对接部j31接合。接合用旋转工具f由连接部f1和搅拌销f2构成。在搅拌销f2的外周面上刻设有螺旋槽。在本实施方式中，由于使接合用旋转工具f向右旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而向左旋转。藉此，能减少溢出到被接合金属构件(套筒主体302、密封件303以及辅助构件306)外部的金属的量。
在第二接合工序中，如图23和图24所示，使旋转的接合用旋转工具f沿着各对接部j31绕一周，以将对接部j31接合。接合用旋转工具f的插入深度可以设定成未到达支承部312的端面312a的程度，但在本实施方式中，使搅拌销f2与支承部312的端面312a接触，端面312a与密封件303的背面303b的重合部也进行摩擦搅拌接合。通过第二接合工序，形成塑性化区域w31。
在第一接合工序中，如图25和图26所示，将向右旋转的接合用旋转工具f的搅拌销f2插入设定在第一对接部j30上的开始位置sp，并以描画第一对接部j30的方式使接合用旋转工具f相对移动。在接合用旋转工具f的移动轨迹上形成有塑性化区域w30。在本实施方式中，塑性化区域30的一部分与缝隙307接触。在第一接合工序中，使接合用旋转工具f绕密封件303相对移动，以使塑性化区域w30成为闭环。接合用旋转工具f可以绕向左和向右的任一个方向移动，但在本实施方式中，设定成相对于密封件303向左旋转。此时，由于辅助构件306的内周面306d与搅拌销f2接触，因此，周壁部311、密封件303以及辅助构件306同时被摩擦搅拌接合。
在第一接合工序中，如图26所示，在使连接部f1与密封件303及辅助构件306不接触的状态下、即在使搅拌销f2的基端侧露出的状态下，进行摩擦搅拌接合。接合用旋转工具f的插入深度适当设定即可，但在本实施方式中，以搅拌销f2到达台阶底面315a的方式进行摩擦搅拌接合。藉此，除了第一对接部j30之外，台阶底面315a与密封件303的背面303b的重合部也被摩擦搅拌接合。
在本实施方式中，将接合用旋转工具f的移动方向和旋转方向设定成：接合用旋转工具f的剪切侧(行进侧：旋转工具的外周上的切线速度加上旋转工具的移动速度的那侧)为密封件303的内侧。接合用旋转工具f的旋转方向和行进方向并不限定于上述方向，只要适当设定即可。
例如，在接合用旋转工具f的旋转速度较慢的情况下，与塑性化区域w30的流动侧(回退侧：旋转工具的外周上的切线速度减去旋转工具的移动速度的那侧)相比，剪切侧的塑性流动材料的温度更容易上升，因此，具有在塑性化区域w30内的剪切侧产生凹槽、而在塑性化区域w30外的剪切侧产生较多毛刺v的倾向。另一方面，例如在接合用旋转工具f的旋转速度较快的情况下，虽然剪切侧的塑性流动材料的温度更容易上升，但与旋转速度增快相应地，具有在塑性化区域w30内的流动侧产生凹槽、而在塑性化区域w30外的流动侧产生较多毛刺v的倾向。
在本实施方式中，由于将接合用旋转工具f的旋转速度设定得较快，因此，如图27所示，具有在塑性化区域w30外的流动侧产生较多毛刺v的倾向。另一方面，在本实施方式中，由于辅助构件306也同时被摩擦搅拌接合，因此，在塑性化区域w30不会产生凹槽，能防止塑性化区域w30金属不足。此外，通过将接合用旋转工具f的旋转速度设定得较快，能提高接合用旋转工具f的移动速度(移送速度)。藉此，能缩短接合周期。
在接合工序时，在接合用旋转工具f的行进方向的哪一侧产生毛刺v是根据接合条件不同而不同的。上述接合条件是由以下等要素和这些要素的组合来决定的：接合用旋转工具f的旋转速度、旋转方向、移动速度(移送速度)；搅拌销f2的倾斜角度(锥形角度)；套筒主体302和密封件303的材质；以及密封件303的厚度。只要根据接合条件，设定成使产生毛刺v的一侧或产生较多毛刺v的一侧位于辅助构件306一侧，则能容易地进行后述的去除工序，因此，较为理想。
在第一接合工序中，使接合用旋转工具f沿着第一对接部j30绕一周，并使接合用旋转工具f在塑性化区域w30内脱离。在第一接合工序中，使塑性化区域w30的始端与后端重叠。
如图27所示，去除工序是将辅助构件306切除的工序。在去除工序中，以缝隙307(参照图25)为起点将辅助构件306的端部卷起并且折弯而将辅助构件306去除。在去除工序中，可以使用装置将辅助构件306折弯，但在本实施方式中，利用手工作业折弯并切除。藉此，完成图18和图19所示的液冷套筒301。
根据以上说明的液冷套筒的制造方法及液冷套筒301，通过将支承部312的突出部314插入密封件303的孔部324，能容易地进行密封件303相对于套筒主体302的定位。
此外，根据第一接合工序，除了周壁部311和密封件303之外，辅助构件306也进行摩擦搅拌接合，因此，能防止接合部(塑性化区域w30)变得金属不足。此外，在第一接合工序中，将接合条件设定成使毛刺v产生于辅助构件306，并进行将形成有毛刺v的辅助构件306切除的去除工序，藉此，能容易地将毛刺v去除。藉此，不另外进行毛刺去除作业，也能将接合部(塑性化区域w30)规整地精加工。
此外，与将轴肩部按入被接合金属构件的情况相比，通过如本实施方式那样，在使仅搅拌销f2与周壁部311、密封件303及辅助构件306接触的状态下进行摩擦搅拌，能在不对摩擦搅拌装置施加较大负载的状态下，对第一对接部j30的较深位置进行摩擦搅拌接合。
在此，在如以往那样使轴肩部与周壁部311及密封件303接触的情况下，必须将台阶底面315a的宽度设定得较大，以防塑性流动材料流入液冷套筒301的内部。但是，如本实施方式那样，通过在使仅搅拌销f2与周壁部311、密封件303及辅助构件306接触的状态下进行摩擦搅拌，能减小塑性化区域w30的宽度。藉此，由于能减小台阶底面315a的宽度和周壁部311的宽度，因此，能提高设计的自由度。
此外，根据第二接合工序，通过将支承部312与密封件303接合，能提高液冷套筒301的强度。在此，在如以往那样使轴肩部与突出部314及密封件303接触的情况下，必须将支承部312的宽度设定得较大，以防塑性流动材料流入液冷套筒301的内部。但是，如本实施方式那样，通过在使仅搅拌销f2与突出部314及密封件303接触的状态下进行摩擦搅拌，能减小塑性化区域w31的宽度。藉此，由于能减小支承部312的宽度，因此，能提高设计的自由度。
图28是表示第四实施方式的第一变形例的剖视图。如图28所示，在辅助构件配置工序中，辅助构件306a的内周面306d也可以以位于比第一对接部j30更靠内侧处的方式突出配置。通过这样配置辅助构件306a，能更可靠地防止塑性化区域w30的金属不足。此外，能容易地将接合用旋转工具f从辅助构件306a的正面插入。优选的是，辅助构件306a的位置(内周面306d的位置)适当调节成：在整个塑性化区域w30不会产生金属不足，且在进行了去除工序之后，辅助构件306a不会留在周壁部311。
图29是表示第四实施方式的第二变形例的剖视图。如图29所示，在第一接合工序中，也可以在使接合用旋转工具f的旋转中心轴朝内侧(套筒主体302的中央侧)倾斜的状态下进行摩擦搅拌接合。即，在第一接合工序中，将搅拌销f2从由密封件303的正面303a和辅助构件306的内周面306d构成的内角插入。这样一来，也能容易地将周壁部311、密封件303及辅助构件306接合，并且，能更可靠地防止接合部(塑性化区域w30)的金属不足。此外，能容易地将搅拌销f2从上述内角插入。此外，在第四实施方式的第二变形例中，也可以将接合用旋转工具f安装于在前端设有主轴单元等驱动元件的机器人臂部，以进行第一接合工序。藉此，能容易地使接合用旋转工具f的旋转中心轴倾斜。
图30是表示第四实施方式的第三变形例的立体图。如图30所示，在第四实施方式的第三变形例的第一接合工序中，在使仅搅拌销f2与周壁部311及密封件303接触的状态下进行摩擦搅拌接合。如该第三变形例所示，在第一接合工序中，在省略了辅助构件306的状态下，对第一对接部j30进行摩擦搅拌接合。
以上，对本发明的实施方式和变形例进行了说明，但能在不脱离本发明的主旨的范围内适当进行设计改变。例如，优选的是，液冷套筒的制造方法包括临时接合工序，上述临时接合工序在第一接合工序和第二接合工序之前，对第一对接部j30和第二对接部j31中的至少任一个进行临时接合。藉此，能防止第一接合工序时第一对接部j30开裂。临时接合工序可以通过摩擦搅拌接合，也可以通过焊接。
(符号说明)
1第一金属构件
2第二金属构件
10凸部
10a外周侧面
11孔部
11a孔壁
201液冷套筒
202套筒主体
203密封件
210底部
211周壁部
211a端面
212支承部
212a端面
213凹部
214突出部
224孔部
301液冷套筒
302套筒主体
303密封件
310底部
311周壁部
311a端面
312支承部
312a端面
313凹部
314突出部
324孔部
f旋转工具(接合用旋转工具)
f1连接部
f2搅拌销
j1对接部
j2对接部
j20重合部
j21对接部
j30第一对接部
j31第二对接部
w塑性化区域
w20塑性化区域
w30塑性化区域
w31塑性化区域。