WO2023079891A1 - 接合体の製造方法 - Google Patents

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WO2023079891A1
WO2023079891A1 PCT/JP2022/037101 JP2022037101W WO2023079891A1 WO 2023079891 A1 WO2023079891 A1 WO 2023079891A1 JP 2022037101 W JP2022037101 W JP 2022037101W WO 2023079891 A1 WO2023079891 A1 WO 2023079891A1
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WO
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metal member
section
rotating tool
friction stir
rotation speed
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PCT/JP2022/037101
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English (en)
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伸城 瀬尾
慎吾 小泉
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Nippon Light Metal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Light Metal Co Ltd
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    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/123—Controlling or monitoring the welding process
    • B23K20/124—Controlling or monitoring the welding process at the beginning or at the end of a weld
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a joined body.
  • Patent Documents 1 to 3 describe a method for manufacturing a joined body (liquid cooling jacket) by friction stir welding.
  • the jacket main body is formed using an aluminum alloy cast material such as ADC12
  • the sealing body is formed using an aluminum alloy wrought material such as A1050, and the jacket main body is sealed. It is a combination that makes it harder than the body.
  • the sealing body is placed on the jacket body, and friction stir welding is performed at the abutting portion between the jacket body and the sealing body.
  • the stirring pin of the rotating tool F is moved toward the end position set on the sealing body while gradually increasing the number of revolutions, thereby sealing. It is separating the rotating tool from the body.
  • the present invention provides a method for manufacturing a joined body in which a first metal member and a second metal member are joined by friction stir, wherein the first metal member is made of a first aluminum alloy.
  • the second metal member is made of a second aluminum alloy, the first aluminum alloy is a grade with a higher hardness than the second aluminum alloy, and the rotary tool used in friction stir is a stir pin abutting step of butting the side surface of the first metal member and the side surface of the second metal member to form a butting portion; inserting the stirring pin of the rotating rotating tool into the second metal member; With the outer peripheral surface of the stirring pin slightly in contact with the first metal member, move the abutment portion to a predetermined depth along a set moving route set inside the side surface of the second metal member.
  • a main welding step of friction stir welding wherein in the main welding step, an end position is set to the first metal member outside the set movement route, and after friction stir welding to the butt portion, the rotation It has a detachment section in which the rotating tool is detached from the first metal member at the end position while moving the tool to the end position, and in the main joining step, the stirring pin is rotated at a predetermined rotational speed. Friction stir welding of the butted portion is performed, and in the separation section, the rotating tool is moved toward the end position while gradually decreasing the rotating speed from the predetermined rotating speed, and the rotating tool is moved to the first metal. It is characterized by being detached from the member.
  • the final rotation speed in the detachment section is 10% or more and 50% or less.
  • the rotation speed when friction stir welding of the butt portion is performed is 5000 rpm or more and 20000 rpm or less, and the final rotation speed in the detachment section is 1000 rpm or more and 8000 rpm or less.
  • a start position is set on the set movement route, and the stir pin is inserted into the start position and the rotating tool is moved to the start position before performing friction stir welding on the butt portion.
  • the agitation pin passes through the start position before separating the rotating tool from the first metal member at the end position. Friction stir welding is preferably performed by moving the rotary tool.
  • a start position is set on the set movement route, and the stir pin is inserted into the start position and the rotating tool is moved to the start position before performing friction stir welding on the butt portion.
  • the rotation speed is gradually reduced from a rotation speed higher than the predetermined rotation speed toward an intermediate point set on the set movement route It is preferable to lower the rotating tool while moving it.
  • a start position is set on the second metal member inside the set movement route, and the stir pin is inserted into the start position before friction stir welding is performed on the butt portion.
  • a pressing section in which the rotating tool is lowered while being moved from the starting position, and in the pressing section, the rotating tool is moved while gradually decreasing the rotational speed from a rotational speed higher than the predetermined rotational speed. Lowering is preferred.
  • a start position is set on the first metal member outside the set moving route, and the stir pin is inserted into the start position before friction stir welding is performed on the butt portion. and a pushing section in which the rotating tool is lowered while being moved from the starting position, and in the pushing section, the rotating tool is moved while gradually increasing the rotational speed from a rotational speed lower than the predetermined rotational speed. Lowering is preferred.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a joined body according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a butting step in the method for manufacturing a joined body according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a plan view showing the first region and the second region of the joined body according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a plan view showing a set movement route of the joined body according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a plan view showing a starting position of a first final bonding step in the method for manufacturing a bonded body according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the insertion depth at the starting position of the rotary tool in the first main joining step of the method for manufacturing a joined body according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a first main bonding step of the method for manufacturing a bonded body according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a plan view showing the end position of the first main joining step in the method for manufacturing a joined body according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the insertion depth at the end position of the rotating tool in the first main joining step of the method for manufacturing a joined body according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a plan view showing a second final bonding step of the method for manufacturing a bonded body according to the present embodiment
  • FIG. 10 is a plan view showing the end position of the second final joining step of the method for manufacturing a joined body according to the present embodiment
  • FIG. 11 is a plan view showing a first main joining step of a method for manufacturing a joined body according to a first modified example;
  • FIG. 11 is a plan view showing a second main joining step of the method for manufacturing a joined body according to the first modified example;
  • FIG. 11 is a plan view showing a first main joining step of a method for manufacturing a joined body according to a second modified example;
  • FIG. 11 is a plan view showing a second main joining step of a method for manufacturing a joined body according to a second modified example;
  • FIG. 11 is a plan view showing a method of manufacturing a joined body according to a third modified example;
  • FIG. 11 is a plan view showing a method for manufacturing a joined body according to a fourth modified example;
  • a joined body (liquid cooling jacket) 1 is composed of a jacket body (first metal member) 2 and a sealing body (second metal member) 3, as shown in FIG.
  • the joined body 1 is a device that circulates a fluid inside to cool a heat generating element arranged therein.
  • the jacket body 2 and the sealing body 3 are integrated by friction stir welding.
  • the "front surface” in the following description means the surface opposite to the "back surface”.
  • the jacket body (first metal member) 2 is mainly composed of a bottom portion 10 and a peripheral wall portion 11 .
  • the jacket body 2 is not particularly limited as long as it is a metal that can be friction-stirred, but in this embodiment it is formed mainly of a first aluminum alloy.
  • a first aluminum alloy for example, an aluminum alloy cast material such as JISH5302 ADC12 (Al-Si-Cu system) is used.
  • the bottom part 10 is a rectangular plate-like member.
  • the peripheral wall portion 11 is a wall portion that rises in a rectangular frame shape from the peripheral portion of the bottom portion 10 .
  • a concave portion 13 is formed by the bottom portion 10 and the peripheral wall portion 11 .
  • a peripheral wall stepped portion 12 is formed on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion 11 .
  • the peripheral wall step portion 12 includes a step bottom surface 12a and a step side surface (side surface) 12b that rises obliquely from the step bottom surface 12a. As shown in FIG. 2, the inclination angle ⁇ of the stepped side surface 12b may be set as appropriate. It has become.
  • stepped side surface 12b may be perpendicular to the stepped bottom surface 12a.
  • the jacket main body 2 of the present embodiment is integrally formed, for example, the peripheral wall portion 11 may be divided and joined by a sealing member to be integrated.
  • the sealing body (second metal member) 3 is a plate-like member that seals the opening of the jacket body 2 .
  • the sealing body 3 is not particularly limited as long as it is a metal that can be friction-stirred, but in this embodiment, it is formed mainly containing a second aluminum alloy.
  • the second aluminum alloy is a material with a lower hardness than the first aluminum alloy.
  • the second aluminum alloy is formed of an aluminum alloy wrought material such as JIS A1050, A1070, A1100, A6063, for example.
  • a method for manufacturing a joined body according to this embodiment will be described.
  • a preparation step, a butting step, and a final joining step are performed.
  • the preparation process is a process of preparing the jacket main body 2 and the sealing body 3.
  • the method of manufacturing the jacket body 2 and the sealing body 3 is not particularly limited, but the jacket body 2 is formed by die casting, for example.
  • the sealing body 3 is formed by extrusion molding, for example.
  • the butting step is, as shown in FIG. 2, a step of placing the sealing body 3 on the jacket body 2 and butting the side surfaces thereof.
  • the side surface 3c of the sealing body 3 and the stepped side surface (side surface) 12b of the peripheral wall stepped portion 12 are butted to form the first butted portion J1. Since the stepped side surface 12b is inclined outward, a gap having a V-shaped cross section is formed in the first abutting portion J1.
  • the first butting portion J1 is formed in a rectangular shape in a plan view along the periphery of the sealing body 3 . Further, the stepped bottom surface 12a of the peripheral wall stepped portion 12 and the rear surface 3b of the sealing body 3 are butted together to form a second butted portion J2.
  • the plate thickness of the sealing body 3 may be appropriately set, but in this embodiment, it is larger than the height dimension of the stepped side surface 12b.
  • a region of the first butted portion J1 on one side (upper side in FIG. 3) of the intermediate line X1 set on the sealing body 3 is defined as a first region R1.
  • a region of the first butted portion J1 on the other side (lower side in FIG. 3) of the intermediate line X1 is defined as a second region R2.
  • An intermediate line X1 is a line segment passing through the middle of the sealing body 3 in the longitudinal direction.
  • the jacket body 2 and the sealing body 3 related to the second region R2 are immovably clamped with three clamps K1. .
  • a “set movement route L1” (chain line) is set inside the first matching portion J1.
  • the set movement route L1 is a movement route of the rotating tool F necessary for joining the first butted portion J1 in the main joining step described later.
  • the stirring pin F2 of the rotary tool F is slightly brought into contact with the stepped side surface 12b, so the set movement route L1 is set to have a rectangular shape in plan view inside the side surface 3c.
  • the main welding step is a step of friction stir welding the first butted portion J1 using a rotating tool F.
  • the first main bonding step of bonding the first region R1 (see FIG. 3) of the first butted portion J1 and the second region R2 (see FIG. 3) of the first butted portion J1 are bonded.
  • a second main bonding step is performed, respectively.
  • the rotating tool F is composed of a connecting portion F1 and a stirring pin F2.
  • the rotary tool F is made of tool steel, for example.
  • the connecting portion F1 is a portion connected to a rotating shaft of a friction stirrer (not shown).
  • the connecting portion F1 has a cylindrical shape and is formed with a screw hole (not shown) for fastening a bolt.
  • the stirring pin F2 hangs down from the connecting portion F1 and is coaxial with the connecting portion F1.
  • the agitating pin F2 tapers away from the connecting portion F1.
  • a flat surface F3 is provided at the tip of the stirring pin F2.
  • a spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the stirring pin F2.
  • the spiral groove is formed counterclockwise from the proximal end toward the distal end.
  • the spiral groove is formed counterclockwise when viewed from above when the spiral groove is traced from the proximal end to the distal end.
  • the spiral groove When rotating the rotating tool F counterclockwise, it is preferable to form the spiral groove clockwise from the proximal end toward the distal end.
  • the helical groove in this case is formed in a clockwise direction as viewed from above when the helical groove is traced from the proximal end to the distal end.
  • the push-in section from the start position SP1 to the intermediate point S1, the main section from the intermediate point S1 to the intermediate point S2 on the set movement route L1, and from the intermediate point S2 Friction stir-stirring is continuously performed in three sections of the detachment section up to the end position EP1.
  • the intermediate points S1 and S2 are set at positions where the intermediate line X1 and the set movement route L1 intersect.
  • the start position SP1 is set at a position inside the set movement route L1 on the surface 3a of the sealing body 3. As shown in FIG.
  • the angle ⁇ 1 formed by the line segment connecting the start position SP1 and the intermediate point S1 and the set movement route L1 is set to be an obtuse angle.
  • the angle ⁇ 1 is not particularly limited as long as it is an obtuse angle, it is preferably 120° or more, more preferably 150° or more, still more preferably 170° or more, preferably less than 180°, more preferably 175° or less.
  • the insertion hole provided at the start position SP1 is provided near the outer periphery of the sealing body 3 on the surface of the sealing body 3 .
  • the rotational speed of the rotating tool F when performing friction stir welding may be appropriately set.
  • the rotating tool F may be moved to the intermediate point S1 while gradually decreasing the rotational speed from a rotational speed higher than the speed.
  • the small pressing force in the pushing step can be compensated for by the rotation speed, so friction stirring can be performed favorably.
  • the friction stir welding of this section is performed as it is.
  • the rotary tool F is moved so that the rotation axis C of the stirring pin F2 and the set movement route L1 overlap.
  • the peripheral wall portion 11 of the jacket body 2 and the surface 3a of the sealing body 3 are separated from the connecting portion F1 of the rotating tool F, and only the stirring pin F2 is placed between the jacket body 2 and the surface 3a of the sealing body 3. It is set to be inserted into the sealing body 3 .
  • the "predetermined depth" of the stirring pin F2 is set to such an extent that the flat surface F3 of the stirring pin F2 slightly contacts the stepped bottom surface 12a.
  • the “predetermined depth” of the stirring pin F2 may be set as appropriate, for example, it may be set at a position that does not reach the bottom surface 12a of the step.
  • the contact amount of the flat surface F3 of the stirring pin F2 with respect to the stepped bottom surface 12a is defined as an insertion amount D (not shown).
  • the insertion amount D is set between 0 ⁇ D ⁇ 1.0 mm, preferably 0 ⁇ D ⁇ 0.0 mm. It is set between 85 mm, more preferably between 0 ⁇ D ⁇ 0.65 mm.
  • the set movement route L1 is set so that the outer peripheral surface of the stirring pin F2 slightly contacts the stepped side surface 12b.
  • the amount of contact of the outer peripheral surface of the stirring pin F2 with respect to the stepped side surface 12b is defined as an offset amount N.
  • the offset amount N is set between 0 ⁇ N ⁇ 1.0 mm, preferably between 0 ⁇ N ⁇ 0.85 mm, and more preferably between 0 ⁇ N ⁇ 0.65 mm.
  • the bonding strength of the first butted portion J1 will be low. Further, if the offset amount N between the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the stepped side surface 12b exceeds 1.0 mm, a large amount of the first aluminum alloy of the jacket body 2 may be mixed into the sealing body 3 side, resulting in poor bonding. There is Moreover, in this section, the rotation speed of the rotating tool F at the time of performing the friction stir welding of the first butt portion J1 may be appropriately set.
  • the rotation speed of the rotating tool F when performing friction stir welding of the first butt portion J1 is preferably 5000 rpm or more, more preferably 7000 rpm or more, still more preferably 9000 rpm or more, and preferably 20000 rpm or less, more preferably 17000 rpm or less. , more preferably 15000 rpm or less.
  • the rotation speed of the rotating tool F can be set according to, for example, the materials of the first aluminum alloy and the second aluminum alloy, the thickness of the sealing body 3, the insertion depth of the stirring pin F2, and the like.
  • the rotation speed in the detachment section can be set to 10% or more and 50% or less.
  • the rotation speed in the detachment section refers to the final rotation speed reached by the stirring pin F2 when moving the rotating tool F while gradually decreasing the rotational speed in the detachment section. In particular, it refers to the rotational speed reached when the stirring pin F2 is detached.
  • the rotation speed in the detached section with respect to the rotation speed of the rotating tool F when performing friction stir welding of the first butt portion J1 is preferably 15% or more, more preferably 20% or more, and still more preferably 25% or more.
  • the rotation speed of the rotating tool F may be set as appropriate, and may be set to, for example, 1000 rpm or more and 8000 rpm or less.
  • the rotation speed of the rotating tool F in the detachment section is preferably 2000 rpm or more, more preferably 3000 rpm or more, still more preferably 4000 rpm or more, and preferably 7000 rpm or less, more preferably 6000 rpm or less, and still more preferably 5000 rpm or less.
  • the end position EP1 is set on the peripheral wall end face 11a of the peripheral wall portion 11 outside the set movement route L1.
  • the end position EP1 is set on the peripheral wall end surface 11a of the peripheral wall portion 11 at a position where the angle ⁇ 2 formed by the line segment connecting the end position EP1 and the intermediate point S2 and the set movement route L1 is an obtuse angle.
  • a plasticized region W1 is formed in the movement locus of the rotating tool F. As shown in FIG.
  • the clamps K1 are temporarily released, and as shown in FIG. 10, the jacket main body 2 and the sealing body 3 related to the first region R1 (see FIG. 3) cannot be moved by the three clamps K1. clamp to
  • the second main welding step is a step of performing friction stir welding on the first butted portion J1 of the second region R2 (see FIG. 3).
  • the pushing-in section from the start position SP2 to the intermediate point S3, the main section from the intermediate point S3 to the intermediate point S4 on the set movement route L1, and from the intermediate point S4 Friction stir-stirring is continuously performed in three sections of the detachment section up to the end position EP2.
  • the start position SP2 is set at a position inside the set movement route L1 on the surface 3a of the sealing body 3.
  • the intermediate point S3 is set closer to the first region R1 (see FIG. 3) than the intermediate point S2 on the set travel route L1.
  • the angle ⁇ 3 formed by the line segment connecting the start position SP2 and the intermediate point S3 and the set movement route L1 is set to be an obtuse angle.
  • the end position EP2 is set on the peripheral wall end face 11a of the peripheral wall portion 11 outside the set movement route L1. That is, the end position EP2 is set at a position where the line segment connecting the end position EP2 and the intermediate point S4 on the peripheral wall end face 11a of the peripheral wall portion 11 forms an obtuse angle ⁇ 4 with the set movement route L1.
  • a plasticized region W2 is formed in the movement locus of the rotating tool F. As shown in FIG. Through the steps described above, the joined body 1 is formed.
  • the rotational speed of the rotating tool F may be set as appropriate, but if the rotational speed during the friction stir of the first abutting portion J1 is 100% in this section, the rotational speed in the detachment section should be 10% or more. , is preferably set to 50% or less. Also, in the detachment section, on the premise that the rotation speed is gradually lowered than in this section, the rotation speed when performing friction stir at the first butt portion J1 in this section is set to 5000 rpm or more and 20000 rpm or less, and the detachment It is preferable to set the rotation speed in the section to 1000 rpm or more and 8000 rpm or less.
  • the rotation speed of the rotating tool F may be set as appropriate, but by setting it as described above, the above effects can be achieved more accurately.
  • the second aluminum alloy mainly on the sealing body 3 side of the first abutting portion J1 is agitated and plastically fluidized by the frictional heat between the sealing body 3 and the stirring pin F2, and the stepped side surface 12b at the first abutting portion J1. and the side surface 3c of the sealing body 3 can be joined.
  • the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is kept in slight contact with the stepped side surface 12b of the jacket body 2, mixing of the first aluminum alloy from the jacket body 2 into the sealing body 3 can be minimized.
  • the second aluminum alloy on the side of the sealing body 3 is friction-stirred at the first butted portion J1, so that a decrease in joint strength can be suppressed.
  • the imbalance in the material resistance received by the stirring pin F2 between the one side and the other side with respect to the rotation axis C of the stirring pin F2 can be minimized.
  • the plastic flow material is friction-stirred in a well-balanced manner, so that a decrease in bonding strength can be suppressed.
  • the stirring pin F2 is moved until a predetermined depth is reached. By gradually pushing it in, it is possible to prevent the rotary tool F from stopping on the set movement route L1 and causing excessive frictional heat.
  • the stirring pin F2 is gradually raised from a predetermined depth while moving the rotating tool F from the set movement route L1 to the end positions EP1 and EP2. It is possible to prevent the rotary tool F from stopping on the set moving route L1 and the frictional heat from becoming excessive.
  • the first butt portion J1 and the second butt portion J2 can be reliably welded.
  • the first aluminum alloy is mixed from the jacket body 2 into the sealing body 3. can be prevented as much as possible.
  • the positions of the start positions SP1 and SP2 may be appropriately set.
  • the moving speed of the rotating tool F does not decrease, and the transition to this section is made smoothly.
  • the positions of the end positions EP1 and EP2 may be appropriately set.
  • the moving speed of the rotating tool F does not decrease, and the transition to the detachment section is smooth.
  • the rotating direction and advancing direction of the rotating tool F may be appropriately set.
  • the direction of rotation and the direction of movement of the rotary tool F were set so that the side of the sealing body 3 was the side of the flow.
  • the stirring action by the stirring pin F2 around the first butt portion J1 is enhanced, and the temperature rise at the first butt portion J1 can be expected.
  • the stepped side surface 12b and the side surface 3c of the sealing body 3 can be joined more reliably.
  • the shear side means the side where the relative speed of the outer circumference of the rotating tool with respect to the part to be welded is the value obtained by adding the magnitude of the tangential speed at the outer circumference of the rotating tool and the magnitude of the moving speed.
  • the flow side refers to the side where the relative speed of the rotating tool with respect to the parts to be welded becomes low due to the rotation of the rotating tool in the direction opposite to the moving direction of the rotating tool.
  • the first aluminum alloy of the jacket main body 2 is a material with higher hardness than the second aluminum alloy of the sealing body 3 . Thereby, the durability of the joined body 1 can be enhanced.
  • the first aluminum alloy of the jacket main body 2 is a cast aluminum alloy material
  • the second aluminum alloy of the sealing body 3 is a wrought aluminum alloy material.
  • the rotary tool F and the clamp K1 interfere with each other during the main joining process, which complicates the work.
  • the clamping position and the friction stir welding position are separately performed in the first main welding process and the second main welding process, so that the friction stir operation can be performed efficiently.
  • the entire circumference of the first butt part J1 can be friction stir welded in the first main joining process and the second main joining process, so the airtightness and watertightness of the joined body can be improved.
  • the ends of the plasticized region W1 formed by the first main bonding process and the plasticized region W2 formed by the second main bonding process overlap each other on the set movement route L1, the can improve airtightness and watertightness.
  • the agitation pin F2 can be uniformly brought into contact with the stepped side surface 12b over the entire height direction. can be done. As a result, friction stir welding can be performed in a well-balanced manner.
  • friction stir is performed with the base end side of the stir pin F2 of the rotary tool F exposed, so the load acting on the friction stir device can be reduced.
  • start positions SP11 and SP12 are set on the set movement route L1, as shown in FIGS.
  • the intermediate point S4 of the second main joining step is set on the first region R1 (see FIG. 3) side of the start position SP11 on the set movement route L1.
  • the push-in section from the start position SP11 to the intermediate point S1, the main section from the intermediate point S1 to the intermediate point S2 on the set movement route L1, and the end from the intermediate point S2 Friction stir is continuously performed on the three sections of the separation section up to the position EP1.
  • a plasticized region W11 is formed in the movement locus of the rotating tool F.
  • the push-in section from the start position SP12 to the intermediate point S3 the main section from the intermediate point S3 to the intermediate point S4 on the set movement route L1, the intermediate point S4 to the end position EP2.
  • the rotating tool F is moved from the intermediate point S1 to the intermediate point S4 so that the stirring pin F2 passes through the starting position SP11.
  • a plasticized region W12 is formed in the movement locus of the rotating tool F. As shown in FIG. In this manner, in the main section of the second main bonding step, the insertion hole formed at the start position SP11 can be filled with the plasticized region W12.
  • the rotational speed of the rotating tool F when performing friction stir welding may be set as appropriate.
  • the rotating tool may be moved to the intermediate points S1 and S3 while gradually decreasing the rotating speed from a rotating speed higher than that of the rotating tool F at .
  • the stirring pin F2 reaches the intermediate points S2 and S4
  • the rotational speed is changed toward the rotational speed of the rotating tool F in this section so that it reaches the rotational speed of the rotating tool F in this section. is preferred.
  • the insertion hole provided at the start position SP11 on the set movement route L1 can be filled. Therefore, since no insertion hole remains in the jacket body (first metal member) 2 and the sealing body (second metal member) 3, repair of the insertion hole becomes unnecessary, and pre-processing for repairing the insertion hole is performed after friction stir. It is possible to install the electronic component on the second metal member without any trouble. Also, compared to the embodiment, the plasticized region formed on the second metal member can be made smaller. Therefore, it is possible to further increase the degree of freedom in designing the joined body in which the first metal member and the second metal member are joined by friction stir, and to further improve the productivity.
  • start positions SP21 and SP22 are set on the peripheral wall end face 11a of the peripheral wall portion 11, as shown in FIGS.
  • the start positions SP21 and SP22 are set at positions outside the set movement route L1 on the peripheral wall end surface 11a of the peripheral wall portion 11 .
  • the angles ⁇ 21 and ⁇ 22 formed between the line segment connecting the start positions SP21 and SP22 and the intermediate points S1 and S2 and the set movement route L1 are set to obtuse angles.
  • the push-in section from the start position SP21 to the intermediate point S1, the main section from the intermediate point S1 to the intermediate point S2 on the set movement route L1, and the end from the intermediate point S2 Friction stir is continuously performed on the three sections of the separation section up to the position EP1.
  • a plasticized region W21 is formed in the movement trajectory of the rotating tool F.
  • a plasticized region W22 is formed in the movement locus of the rotating tool F. As shown in FIG.
  • the stirring pin F2 in the pushing section of the main joining step, is moved so as to reach a preset "predetermined depth" from the start positions SP21 and SP22 to at least the intermediate points S1 and S2. Push in gradually.
  • the rotating tool F is gradually lowered while being moved along the set movement route L1 without remaining in one place.
  • the rotation speed of the rotating tool F in the push-in section may be gradually increased from a rotation speed lower than that in this section to move the rotating tool to the intermediate point S1. For example, if the rotation speed of the rotating tool F when performing friction stir welding of the first butt portion J1 in this section is 100%, the rotation speed in the pushing section can be set to 10% or more and 50% or less. .
  • the rotation speed in the push-in section with respect to the rotation speed of the rotating tool F when performing friction stir welding of the first butt portion J1 is preferably 15% or more, more preferably 20% or more, and still more preferably 25% or more. is 45% or less, more preferably 40% or less, still more preferably 35% or less. Also, in the push-in section, the rotation speed of the rotating tool F may be set as appropriate, and can be set to, for example, 1000 rpm or more and 8000 rpm or less.
  • the rotation speed of the rotary tool F in the pushing section is preferably 2000 rpm or more, more preferably 3000 rpm or more, still more preferably 4000 rpm or more, and preferably 7000 rpm or less, more preferably 6000 rpm or less, still more preferably 5000 rpm or less.
  • the insertion hole can be formed in the jacket main body 2 (first metal member) side, and the insertion hole is not formed in the sealing body (second metal member) 3 side. It becomes unnecessary to repair the insertion hole in the member, and it becomes possible to install the electronic component on the second metal member without performing pre-processing for repairing the insertion hole after friction stir.
  • the plasticized region formed on the sealing body 3 can be made smaller. Therefore, it is possible to further increase the degree of freedom in designing the joined body in which the first metal member and the second metal member are joined by friction stir, and to further improve the productivity.
  • the friction stir is performed while clamping in two steps, but the friction stir may be performed in one step, or may be performed in three or more steps while clamping.
  • the third modified example differs from the embodiment in that the main bonding step is performed once instead of being divided into two steps.
  • the description will focus on the parts that are different from the embodiment.
  • the pushing section from the starting position SP1 to the intermediate point S1 and the set movement route L1 from the intermediate point S1 to the sealing body 3 are circled.
  • Friction stir is continuously performed in three sections, namely, the main section from the intermediate point S4 to the intermediate point S4 and the separation section from the intermediate point S4 to the end position EP2.
  • a plasticized region W31 is formed in the movement locus of the rotating tool F.
  • the jacket body 2 and the sealing body 3 are clamped at a plurality of locations while friction stirring is performed, the clamping at the location where the rotating tool F approaches is once released, and the clamping is performed again after the rotating tool F has passed.
  • the fourth modified example differs from the embodiment in that the starting position SP11 in the main bonding step is different from the embodiment, and the main bonding step is performed once.
  • the description will focus on the parts that are different from the embodiment.
  • the start position SP11 is set on the set movement route L1.
  • An intermediate point S4 of the first main joining step is set on the first region R1 (see FIG. 3) side of the start position SP11 on the set movement route L1.
  • the pressing section from the starting position SP11 to the intermediate point S1 and the set movement route L1 from the intermediate point S1 to the sealing body 3 are circumnavigated.
  • Friction stir is continuously performed in three sections, namely, the main section from the intermediate point S4 to the intermediate point S4 and the separation section from the intermediate point S4 to the end position EP2.
  • the rotary tool F is moved from the intermediate point S1 to the intermediate point S4 so that the stirring pin F2 passes through the starting position SP11.
  • a plasticized region W41 is formed in the movement locus of the rotating tool F.
  • the insertion hole formed at the start position SP11 can be filled with the plasticized region W41.
  • the jacket body 2 and the sealing body 3 are clamped at a plurality of locations while friction stirring is performed, the clamping at the location where the rotating tool F approaches is once released, and the clamping is performed again after the rotating tool F has passed.
  • the rotational speed of the rotating tool F when performing friction stir welding may be set as appropriate.
  • the rotating tool F may be moved to the intermediate point S1 while gradually decreasing the rotating speed from a higher rotating speed than the rotating speed of the tool F. At this time, it is preferable to change the rotation speed toward the rotation speed of the rotating tool F in this section so that the rotation speed of the rotating tool F in this section is reached when the stirring pin F2 reaches the intermediate point S1. .
  • the insertion hole provided at the start position SP11 on the set movement route L1 can be filled. Therefore, since it does not remain on the side of the sealing body (second metal member) 3, it is unnecessary to repair the insertion hole with the second metal member, and the second metal can be removed without pre-processing for repairing the insertion hole after friction stir. It becomes possible to install electronic components on the member.
  • the plasticized region formed on the sealing body 3 can be made smaller. Therefore, it is possible to further increase the degree of freedom in designing the joined body in which the first metal member and the second metal member are joined by friction stir, and to further improve the productivity.
  • the rotating tool F is moved so that the stirring pin F2 passes through the starting position SP11 before the rotating tool F is separated from the jacket body (first metal member) 2 at the end position EP2.
  • the insertion hole provided only at the start position SP11 can be filled. Therefore, since no insertion hole remains on the set movement route L1, the degree of freedom in design can be further increased, and productivity can be further improved.
  • a temporary bonding process for temporarily bonding the jacket main body 2 and the sealing body 3 may be performed before performing the main bonding process.
  • opening between the jacket body 2 and the sealing body 3 can be prevented during the main joining process.
  • the temporary joining step may be performed by friction stir using a rotating tool for temporary joining, or may be performed by welding.
  • the movement route may be set so that the movement locus of the rotating tool F draws a curved line (for example, an arc) in a plan view. As a result, it is possible to smoothly transition from the push-in section to the main section or from the main section to the detachment section.
  • the case where only the stirring pin F2 is inserted into the jacket main body 2 and the sealing body 3 using the rotary tool F to perform the friction stir welding has been exemplified and explained.
  • the rotary tool and friction stir welding are not limited to this.
  • a rotary tool having a shoulder and a stir pin hanging down from the shoulder is used to insert the stir pin into the jacket body 2 and the sealing body 3, Friction stir welding may be performed while the shoulder is in contact with the peripheral wall portion 11 of the jacket body 2 and the surface 3 a of the sealing body 3 .

Landscapes

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Abstract

ジャケット本体（第一金属部材）（２）と封止体（第二金属部材）（３）とを摩擦攪拌で接合する接合体の製造方法であって、本接合工程において、設定移動ルート（Ｌ１）よりも外側のジャケット本体（２）に終了位置（ＥＰ１）を設定し、第一突合せ部（Ｊ１）に対する摩擦攪拌接合の後、回転ツール（Ｆ）を終了位置（ＥＰ１）に移動させつつ、終了位置（ＥＰ１）でジャケット本体（２）から回転ツール（Ｆ）を離脱させる離脱区間を有し、本接合工程は、所定の回転速度で攪拌ピン（Ｆ２）を回転させて第一突合せ部（Ｊ１）の摩擦攪拌接合を行い、離脱区間において、所定の回転速度よりも徐々に回転速度を下げながら回転ツール（Ｆ）を終了位置（ＥＰ１）に向けて移動させて、回転ツール（Ｆ）をジャケット本体（２）から離脱させる。

Description

接合体の製造方法
　本発明は、接合体の製造方法に関する。
　接合体の製造に摩擦攪拌接合が利用されている。特許文献１～３には、摩擦攪拌接合による接合体（液冷ジャケット）の製造方法について記載されている。特許文献１～３では、ジャケット本体をＡＤＣ１２等のアルミニウム合金鋳造材を用いて形成し、封止体をＡ１０５０等のアルミニウム合金展伸材を用いて形成しており、ジャケット本体の方が封止体よりも硬度が高くなる組み合わせとなっている。
　特許文献１～３では、ジャケット本体に封止体を載置して、ジャケット本体と封止体との突合せ部を摩擦攪拌接合している。このとき、突合せ部の接合を行った後の離脱区間では、封止体上に設定された終了位置に向けて、徐々に回転数を上げながら回転ツールＦの攪拌ピンを移動させて、封止体から回転ツールを離脱させている。
特開２０２０－０１１２７１号公報 特開２０２０－１３１２６３号公報 特開２０２０－１７５３９６号公報
　ここで、設計の自由度を高める観点又は製造コストを抑える観点から、ジャケット本体側から回転ツールを離脱させるという要求がある。例えば、接合後の封止体上に電子部品を設置しようとする場合には、回転ツールを離脱させた後の抜き穴が電子部品の設置の妨げとなるため、設置前に抜き穴を修復するための前加工が必要となる。前加工無しで摩擦攪拌接合と電子部品の設置を行うためには、ジャケット本体側から回転ツールを離脱させることが求められる。あるいは、電子基板が設置された状態の封止体をジャケット本体に載置して、接合を行うこともある。この場合も、電子基板と回転ツールとの接触を避けるため、ジャケット本体側から回転ツールを離脱させることが求められる。
　しかしながら、硬度の高いジャケット本体側から回転ツールを離脱させる場合、特許文献１～３に記載されるように、回転数を上げながらジャケット本体側から回転ツールを離脱させようとすると、ジャケット本体への入熱が過大となってしまう。この場合、ジャケット本体に割れが発生したり、バリが多量に発生するとともに減肉が生じて、ジャケット本体の表面の仕上がりが悪化したりすることがあった。また、ジャケット本体の硬度が高いため、回転ツールの摩耗が大きくなり、回転ツールの破損に繋がることがあった。
　このような観点から、本発明は、接合体の表面の仕上がりを良好にすることができるとともに、回転ツールの破損を防ぐことができる接合体の製造方法を提供することを課題とする。
　前記課題を解決するために、本発明は、第一金属部材と第二金属部材とを摩擦攪拌で接合する接合体の製造方法であって、前記第一金属部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二金属部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、攪拌ピンを備え、前記第一金属部材の側面と前記第二金属部材の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記第二金属部材に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材にわずかに接触させた状態で、前記第二金属部材の側面よりも内側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりも外側の前記第一金属部材に終了位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ、前記終了位置で前記第一金属部材から前記回転ツールを離脱させる離脱区間を有し、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行い、前記離脱区間において、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を下げながら前記回転ツールを前記終了位置に向けて移動させて、前記回転ツールを第一金属部材から離脱させる、ことを特徴とする。
　また、前記本接合工程において、前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う際の回転速度を１００％とした場合、前記離脱区間における最終的な回転速度が１０％以上、５０％以下であることが好ましい。
　また、前記本接合工程において、前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う際の回転速度が５０００ｒｐｍ以上、２００００ｒｐｍ以下であり、前記離脱区間における最終的な回転速度が１０００ｒｐｍ以上、８０００ｒｐｍ以下であることが好ましい。
　また、前記第一金属部材をダイキャストで形成する準備工程をさらに備えることが好ましい。
　また、前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に開始位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の前に、前記攪拌ピンを前記開始位置に挿入して、前記回転ツールを前記開始位置から移動させつつ下降させる押入区間を有し、前記本接合工程において、前記終了位置で前記第一金属部材から前記回転ツールを離脱させる前に、前記攪拌ピンが前記開始位置を通過するように前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。
　また、前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に開始位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の前に、前記攪拌ピンを前記開始位置に挿入して、前記回転ツールを前記開始位置から移動させつつ下降させる押入区間を有し、前記押入区間において、前記所定の回転速度よりも高い回転速度から徐々に回転速度を下げながら、前記設定移動ルート上に設定された中間点に向けて前記回転ツールを移動させつつ下降させることが好ましい。
　また、前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりも内側の前記第二金属部材に開始位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の前に、前記攪拌ピンを前記開始位置に挿入して、前記回転ツールを前記開始位置から移動させつつ下降させる押入区間を有し、前記押入区間において、前記所定の回転速度よりも高い回転速度から徐々に回転速度を下げながら前記回転ツールを移動させつつ下降させることが好ましい。
　また、前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりも外側の前記第一金属部材に開始位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の前に、前記攪拌ピンを前記開始位置に挿入して、前記回転ツールを前記開始位置から移動させつつ下降させる押入区間を有し、前記押入区間において、前記所定の回転速度よりも低い回転速度から徐々に回転速度を上げながら前記回転ツールを移動させつつ下降させることが好ましい。
　本発明に係る接合体の製造方法によれば、接合体の表面の仕上がりを良好にすることができるとともに、回転ツールの破損を防ぐことができる。
本発明の実施形態に係る接合体を示す分解斜視図である。 本実施形態に係る接合体の製造方法の突合せ工程を示す断面図である。 本実施形態に係る接合体の第一領域及び第二領域を示す平面図である。 本実施形態に係る接合体の設定移動ルートを示す平面図である。 本実施形態に係る接合体の製造方法の第一本接合工程の開始位置を示す平面図である。 本実施形態に係る接合体の製造方法の第一本接合工程において回転ツールの開始位置における挿入深さを示す模式図である。 本実施形態に係る接合体の製造方法の第一本接合工程を示す断面図である。 本実施形態に係る接合体の製造方法の第一本接合工程の終了位置を示す平面図である。 本実施形態に係る接合体の製造方法の第一本接合工程において回転ツールの終了位置における挿入深さを示す模式図である。 本実施形態に係る接合体の製造方法の第二本接合工程を示す平面図である。 本実施形態に係る接合体の製造方法の第二本接合工程の終了位置を示す平面図である。 第一変形例に係る接合体の製造方法の第一本接合工程を示す平面図である。 第一変形例に係る接合体の製造方法の第二本接合工程を示す平面図である。 第二変形例に係る接合体の製造方法の第一本接合工程を示す平面図である。 第二変形例に係る接合体の製造方法の第二本接合工程を示す平面図である。 第三変形例に係る接合体の製造方法を示す平面図である。 第四変形例に係る接合体の製造方法を示す平面図である。
　本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。また、実施形態及び変形例における構成要素は、一部又は全部を適宜組み合わせることができる。
［１．実施形態］
　本実施形態に係る接合体（液冷ジャケット）１は、図１に示すように、ジャケット本体（第一金属部材）２と封止体（第二金属部材）３とで構成されている。接合体１は、内部に流体を流通させて、配置される発熱体を冷却する機器である。ジャケット本体２と封止体３とは摩擦攪拌接合で一体化される。以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面を意味する。
　ジャケット本体（第一金属部材）２は、底部１０及び周壁部１１で主に構成されている。ジャケット本体２は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態では第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳＨ５３０２　ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。
　底部１０は、矩形を呈する板状部材である。周壁部１１は、底部１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。底部１０及び周壁部１１で凹部１３が形成されている。周壁部１１の内周縁には周壁段差部１２が形成されている。周壁段差部１２は、段差底面１２ａと、段差底面１２ａから斜めに立ち上がる段差側面（側面）１２ｂとで構成されている。図２に示すように、段差側面１２ｂの傾斜角度βは、適宜設定すればよいが、例えば、本実施形態では図７に示す回転ツールＦの攪拌ピンＦ２の傾斜角度αと同一又は近似する角度になっている。
　なお、段差側面１２ｂは、段差底面１２ａに対して垂直でもよい。また、本実施形態のジャケット本体２は一体形成されているが、例えば、周壁部１１を分割構成としてシール部材で接合して一体化してもよい。
　封止体（第二金属部材）３は、ジャケット本体２の開口部を封止する板状部材である。封止体３は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態では第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳ　Ａ１０５０，Ａ１０７０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。
　次に、本実施形態に係る接合体の製造方法について説明する。本実施形態に係る接合体の製造方法では、準備工程と、突合せ工程と、本接合工程とを行う。
　準備工程は、ジャケット本体２及び封止体３を準備する工程である。ジャケット本体２及び封止体３は、製造方法については特に制限されないが、ジャケット本体２は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体３は、例えば押出成形により成形する。
　突合せ工程は、図２に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置して側面同士を突き合わせる工程である。突合せ工程によって、封止体３の側面３ｃと周壁段差部１２の段差側面（側面）１２ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。段差側面１２ｂは外側に傾斜しているため、第一突合せ部Ｊ１には断面Ｖ字状の隙間が形成される。第一突合せ部Ｊ１は、封止体３の周囲に沿って平面視矩形状に形成される。また、周壁段差部１２の段差底面１２ａと、封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて第二突合せ部Ｊ２が形成される。封止体３の板厚は、適宜設定すればよいが、本実施形態では段差側面１２ｂの高さ寸法よりも大きくなっている。
　図３に示すように、第一突合せ部Ｊ１のうち封止体３上に設定された中間線Ｘ１よりも一方側（図３では上側）の領域を第一領域Ｒ１とする。また、第一突合せ部Ｊ１のうち中間線Ｘ１よりも他方側（図３では下側）の領域を第二領域Ｒ２とする。中間線Ｘ１は封止体３の長手方向の中間を通る線分である。
　図４に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置したら、３つのクランプＫ１で第二領域Ｒ２（図３参照）に係るジャケット本体２及び封止体３を移動不能にクランプする。また、第一突合せ部Ｊ１よりも内側に「設定移動ルートＬ１」（一点鎖線）を設定する。設定移動ルートＬ１は、後記する本接合工程において、第一突合せ部Ｊ１を接合するために必要な回転ツールＦの移動ルートである。後記するように、本実施形態では回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を段差側面１２ｂにわずかに接触させるため、設定移動ルートＬ１は、側面３ｃよりも内側において、平面視矩形状に設定する。
　本接合工程は、図５及び図６に示すように、回転ツールＦを用いて第一突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌接合する工程である。本実施形態では、第一突合せ部Ｊ１のうち第一領域Ｒ１（図３参照）を接合する第一本接合工程と、第一突合せ部Ｊ１のうち第二領域Ｒ２（図３参照）を接合する第二本接合工程と、をそれぞれ行う。
　図７に示すように、回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、摩擦攪拌装置（図示省略）の回転軸に連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈し、ボルトが締結されるネジ孔（図示省略）が形成されている。
　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の先端には平坦な平坦面Ｆ３を備えている。
　攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。
　なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンＦ２の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（ジャケット本体２及び封止体３）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
　図５に示すように、第一本接合工程では、開始位置ＳＰ１から中間点Ｓ１までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から中間点Ｓ２までの本区間と、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。中間点Ｓ１，Ｓ２は、中間線Ｘ１と設定移動ルートＬ１とが交差する位置に設定されている。開始位置ＳＰ１は、封止体３の表面３ａにおいて、設定移動ルートＬ１よりも内側の位置に設定されている。本実施形態では、開始位置ＳＰ１と中間点Ｓ１とを結ぶ線分と、設定移動ルートＬ１とのなす角度θ１が鈍角となる位置に設定している。角度θ１は鈍角であれば特に限定されないが、好ましくは１２０°以上、より好ましくは１５０°以上、さらに好ましくは１７０°以上であり、好ましくは１８０°未満、より好ましくは１７５°以下である。角度θ１が上記下限値以上となることで、封止体３の表面において、開始位置ＳＰ１に設けられる挿入穴が封止体３の外周寄りに設けられることになる。これにより、封止体３の表面において、中央寄りに電子部品を設置しようとする場合に抜き穴が妨げになることを避けることができる。また、角度θ１が上記上限値を下回ることで、攪拌ピンＦ２を挿入する際に、攪拌ピンＦ２とジャケット本体２とが接触することを避けやすくなる
　第一本接合工程の押入区間では、図５に示すように、開始位置ＳＰ１から中間点Ｓ１までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、右回転させた攪拌ピンＦ２を開始位置ＳＰ１に挿入し、中間点Ｓ１まで移動させる。この際、図６に示すように、少なくとも中間点Ｓ１に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように攪拌ピンＦ２を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールＦを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１に移動させながら徐々に下降させていく。
　第一本接合工程の押入区間では、摩擦攪拌接合を行う際の回転ツールＦの回転速度は適宜設定すればよいが、押入区間における回転ツールＦの回転速度を、本区間における回転ツールＦの回転速度よりも高い回転速度から、徐々に回転速度を下げながら回転ツールＦを中間点Ｓ１に移動させてもよい。このとき、攪拌ピンＦ２が中間点Ｓ１に到達した時点で、本区間における回転ツールＦの回転速度となるように、本区間における回転ツールＦの回転速度に向けて回転速度を変更することが好ましい。これにより、押入工程における少ない押圧力を、回転速度で補うことができるため、摩擦攪拌を好適に行うことができる。
　中間点Ｓ１に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。図５及び図７に示すように、本区間では、攪拌ピンＦ２の回転軸Ｃと設定移動ルートＬ１とが重なるように回転ツールＦを移動させる。本実施形態では、図７に示すように、ジャケット本体２の周壁部１１及び封止体３の表面３ａと、回転ツールＦの連結部Ｆ１とは離間させ、攪拌ピンＦ２のみをジャケット本体２及び封止体３に挿入するように設定する。また、本区間では、攪拌ピンＦ２の「所定の深さ」を、攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３が段差底面１２ａにわずかに接触する程度に設定する。なお、攪拌ピンＦ２の「所定の深さ」は、適宜設定すればよく、例えば、段差底面１２ａに達しない位置に設定してもよい。ここで、段差底面１２ａに対する攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３の接触代を挿入量Ｄ（図示省略）とする。本実施形態のように、攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３が段差底面１２ａに接触する場合は、挿入量Ｄを、０＜Ｄ≦１．０ｍｍの間で設定し、好ましくは０＜Ｄ≦０．８５ｍｍの間で設定し、より好ましくは０＜Ｄ≦０．６５ｍｍの間で設定する。
　第一本接合工程の本区間では、図７に示すように、段差側面１２ｂに攪拌ピンＦ２の外周面がわずかに接触するように設定移動ルートＬ１を設定している。ここで、段差側面１２ｂに対する攪拌ピンＦ２の外周面の接触代をオフセット量Ｎとする。本実施形態のように、攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３を周壁段差部１２の段差底面１２ａよりも深く挿入し、かつ、攪拌ピンＦ２の外周面を段差側面１２ｂに接触させる場合は、オフセット量Ｎを、０＜Ｎ≦１．０ｍｍの間で設定し、好ましくは０＜Ｎ≦０．８５ｍｍの間で設定し、より好ましくは０＜Ｎ≦０．６５ｍｍの間で設定する。
　攪拌ピンＦ２の外周面と段差側面１２ｂとが接触しないように設定すると、第一突合せ部Ｊ１の接合強度が低くなる。また、攪拌ピンＦ２の外周面と段差側面１２ｂとのオフセット量Ｎが１．０ｍｍを超えるとジャケット本体２の第一アルミニウム合金が、封止体３側に大量に混入して接合不良となるおそれがある。また、本区間において、第一突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌接合を行う際の回転ツールＦの回転速度は適宜設定すればよいが、例えば、３０００ｒｐｍ以上、２５０００ｒｐｍ以下に設定することができる。第一突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌接合を行う際の回転ツールＦの回転速度は、好ましくは５０００ｒｐｍ以上、より好ましくは７０００ｒｐｍ以上、さらに好ましくは９０００ｒｐｍ以上であり、好ましくは２００００ｒｐｍ以下、より好ましくは１７０００ｒｐｍ以下、さらに好ましくは１５０００ｒｐｍ以下である。回転ツールＦの回転速度は、例えば、第一アルミニウム合金及び第二アルミニウム合金の材質、封止体３の厚さ、並びに攪拌ピンＦ２の挿入深さ、等に応じて設定することができる。
　図８に示すように、攪拌ピンＦ２が中間点Ｓ２に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、図９に示すように、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１に向かうまでの間に攪拌ピンＦ２を徐々に上方に移動させて、終了位置ＥＰ１で封止体３から攪拌ピンＦ２を離脱させる。つまり、回転ツールＦを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールＦを終了位置ＥＰ１に移動させながら徐々に上昇させていく。この時、離脱区間における回転ツールＦの回転速度を、本区間における回転ツールＦの回転速度よりも徐々に下げながら回転ツールＦを終了位置ＥＰ１に移動させる。例えば、本区間において第一突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌接合を行う際の回転ツールＦの回転速度を１００％とした場合、離脱区間における回転速度を１０％以上、５０％以下に設定することができる。なお、離脱区間における回転速度とは、離脱区間において回転ツールＦの回転速度を徐々に下げながら移動させる際に、攪拌ピンＦ２が到達する最終的な回転速度をいう。特には、攪拌ピンＦ２が離脱する時点で到達する回転速度をいう。第一突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌接合を行う際の回転ツールＦの回転速度に対する離脱区間における回転速度は、好ましくは１５％以上、より好ましくは２０％以、さらに好ましくは２５％以上であり、好ましくは４５％以下、より好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３５％以下である。また、離脱区間において、回転ツールＦの回転速度は適宜設定すればよいが、例えば、１０００ｒｐｍ以上、８０００ｒｐｍ以下に設定することができる。離脱区間における回転ツールＦの回転速度は、好ましくは２０００ｒｐｍ以上、より好ましくは３０００ｒｐｍ以上、さらに好ましくは４０００ｒｐｍ以上であり、好ましくは７０００ｒｐｍ以下、より好ましくは６０００ｒｐｍ以下、さらに好ましくは５０００ｒｐｍ以下である。離脱区間における回転ツールＦの回転速度を上記下限値以上に設定することで、入熱が不足することを避けることができる。したがって、入熱不足に起因して生じる欠陥の発生を抑えることができる。また、離脱区間における回転ツールＦの回転速度を上記上限値以下に設定することで、入熱が過大となること避けることができる。したがって、入熱過大に起因して生じる割れの発生を防ぎ、バリの発生と減肉を押さえることで表面の仕上がりが良好となる。また、回転ツールＦの摩耗と破損を防ぎやすくなる。
　また、終了位置ＥＰ１は、設定移動ルートＬ１の外側において、周壁部１１の周壁端面１１ａ上に設定する。終了位置ＥＰ１は、周壁部１１の周壁端面１１ａにおいて、終了位置ＥＰ１と中間点Ｓ２とが結ぶ線分と、設定移動ルートＬ１とでなす角度θ２が鈍角となる位置に設定する。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。
　第一本接合工程が終了したら、クランプＫ１を一旦解除し、図１０に示すように、第一領域Ｒ１（図３参照）に係るジャケット本体２及び封止体３を３つのクランプＫ１で移動不能にクランプする。
　第二本接合工程は、第二領域Ｒ２（図３参照）の第一突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。図１０に示すように、第二本接合工程では、開始位置ＳＰ２から中間点Ｓ３までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ３から中間点Ｓ４までの本区間と、中間点Ｓ４から終了位置ＥＰ２までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。開始位置ＳＰ２は、封止体３の表面３ａにおいて、設定移動ルートＬ１よりも内側の位置に設定されている。中間点Ｓ３は、設定移動ルートＬ１上において、中間点Ｓ２よりも第一領域Ｒ１（図３参照）側に設定されている。本実施形態では、開始位置ＳＰ２と中間点Ｓ３とを結ぶ線分と、設定移動ルートＬ１とのなす角度θ３が鈍角となる位置に設定している。
　第二本接合工程の押入区間では、図１０に示すように、開始位置ＳＰ２から中間点Ｓ３までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、右回転させた攪拌ピンＦ２を開始位置ＳＰ２に挿入し、中間点Ｓ３まで移動させる。この際、少なくとも中間点Ｓ３に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように攪拌ピンＦ２を徐々に押し入れていく。
　中間点Ｓ３に達したらそのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。本区間では、攪拌ピンＦ２の回転軸Ｃと設定移動ルートＬ１とが重なるように回転ツールＦを移動させる。第二本接合工程の本区間では、第一本接合工程の本区間と同じ要領で摩擦攪拌を行う。
　図１１に示すように、攪拌ピンＦ２が中間点Ｓ４に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、中間点Ｓ４から終了位置ＥＰ２に向かうまでの間に攪拌ピンＦ２を徐々に上方に移動させて、終了位置ＥＰ２で封止体３から攪拌ピンＦ２を離脱させる。この時、離脱区間における回転ツールＦの回転速度を、本区間における回転ツールＦの回転速度よりも徐々に下げながら回転ツールＦを終了位置ＥＰ１に移動させる。第二本接合工程の離脱区間の条件は、第一本接合工程の離脱区間の条件と同じである。
　終了位置ＥＰ２は、設定移動ルートＬ１の外側において、周壁部１１の周壁端面１１ａ上に設定する。つまり、終了位置ＥＰ２は、周壁部１１の周壁端面１１ａにおいて、終了位置ＥＰ２と中間点Ｓ４とが結ぶ線分と設定移動ルートＬ１とでなす角度θ４が鈍角となる位置に設定する。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。以上の工程によって、接合体１が形成される。
　以上説明した本実施形態における接合体の製造方法によれば、硬度の高いジャケット本体（第一金属部材）２から回転ツールＦを離脱させる離脱区間において、本区間よりも回転速度を徐々に下げながら回転ツールＦを離脱させる。これにより、ジャケット本体２への入熱を低減することができ、ジャケット本体２の割れを防ぐとともに、バリの発生を抑制することができる。よって、ジャケット本体２の周壁端面１１ａの仕上がりを良好にすることができる。換言すると、接合体１の表面の仕上がりを良好にすることができる。また、回転ツールＦの回転速度を下げながら離脱させることで、硬度の高いジャケット本体２（第一金属部材）と回転ツールＦとの摩擦も抑制することができ、回転ツールＦの破損を防ぐことができる。また、本製造方法によれば、硬度の高いジャケット本体（第一金属部材）２から回転ツールＦを離脱させることが可能となり、抜き穴が第一金属部材側に形成されることになる。このため、硬度の低い封止体（第二金属部材）３から回転ツールＦを離脱させていた場合と比べると、抜き穴が第二金属部材側に形成されなくなるため、第二金属部材での抜き穴の修復が不要となり、摩擦攪拌後に抜き穴を修復する前加工を行うことなしに第二金属部材上への電子部品の設置を行うことが可能となる。したがって、第一金属部材と第二金属部材とを摩擦攪拌で接合した接合体の設計の自由度を増すことができるとともに、生産性を向上させることができる。
　また、回転ツールＦの回転速度は適宜設定すればよいが、本区間において、第一突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌を行う際の回転速度を１００％とした場合、離脱区間における回転速度を１０％以上、５０％以下に設定することが好ましい。
　また、離脱区間において、本区間よりも回転速度を徐々に下げることを前提としつつ、本区間において第一突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌を行う際の回転速度を５０００ｒｐｍ以上、２００００ｒｐｍ以下に設定し、離脱区間における回転速度を１０００ｒｐｍ以上、８０００ｒｐｍ以下に設定することが好ましい。
　回転ツールＦの回転速度は適宜設定すればよいが、上記のように設定することで、上記した効果をより的確に奏することができる。
　また、封止体３と攪拌ピンＦ２との摩擦熱によって第一突合せ部Ｊ１の主として封止体３側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部Ｊ１において段差側面１２ｂと封止体３の側面３ｃとを接合することができる。また、攪拌ピンＦ２の外周面をジャケット本体２の段差側面１２ｂにわずかに接触させるに留めるため、ジャケット本体２から封止体３への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、第一突合せ部Ｊ１においては主として封止体３側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。つまり、本接合工程では、攪拌ピンＦ２の回転軸Ｃに対して一方側と他方側で、攪拌ピンＦ２が受ける材料抵抗の不均衡を極力少なくすることができる。これにより、塑性流動材がバランス良く摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、封止体３の板厚を大きくすることにより、接合部の金属不足を防止することができる。
　また、第一本接合工程及び第二本接合工程の押入区間では、開始位置ＳＰ１，ＳＰ２から設定移動ルートＬ１と重複する位置まで回転ツールＦを移動させつつ所定の深さとなるまで攪拌ピンＦ２を徐々に押入することにより、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
　同様に、第一本接合工程及び第二本接合工程の離脱区間では、設定移動ルートＬ１から終了位置ＥＰ１，ＥＰ２まで回転ツールＦを移動させつつ所定の深さから攪拌ピンＦ２を徐々に上昇させて離脱させることにより、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
　これらにより、設定移動ルートＬ１上で摩擦熱が過大となり、ジャケット本体２から封止体３へ第一アルミニウム合金が過剰に混入して接合不良となるのを防ぐことができる。
　また、攪拌ピンＦ２を段差側面１２ｂ及び段差底面１２ａの両方にわずかに接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うことにより、第一突合せ部Ｊ１及び第二突合せ部Ｊ２を確実に接合することができる。また、段差側面１２ｂと攪拌ピンＦ２とをわずかに接触させるとともに、段差底面１２ａと攪拌ピンＦ２とをわずかに接触させるに留めるため、ジャケット本体２から封止体３への第一アルミニウム合金の混入を極力防ぐことができる。
　また、本接合工程において、開始位置ＳＰ１，ＳＰ２の位置は適宜設定すればよいが、開始位置ＳＰ１，ＳＰ２と設定移動ルートＬ１とのなす角度θ１，θ３が鈍角となるように設定することにより、中間点Ｓ１，Ｓ３で回転ツールＦの移動速度が低下することなくスムーズに本区間に移行する。これにより、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦが停止又は移動速度が低下することにより、摩擦熱が過大となることを防ぐことができる。
　また、本接合工程において、終了位置ＥＰ１，ＥＰ２の位置は適宜設定すればよいが、終了位置ＥＰ１，ＥＰ２と設定移動ルートＬ１とのなす角度θ２，θ４が鈍角となるように設定することにより、中間点Ｓ２，Ｓ４で回転ツールＦの移動速度が低下することなくスムーズに離脱区間に移行する。これにより、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦが停止又は移動速度が低下することにより、摩擦熱が過大となることを防ぐことができる。
　また、本実施形態の本接合工程では、回転ツールＦの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、回転ツールＦの移動軌跡に形成される塑性化領域Ｗ１のうち、ジャケット本体２側がシアー側となり、封止体３側がフロー側となるように回転ツールＦの回転方向及び進行方向を設定した。ジャケット本体２側がシアー側となるように設定することで、第一突合せ部Ｊ１の周囲における攪拌ピンＦ２による攪拌作用が高まり、第一突合せ部Ｊ１における温度上昇が期待でき、第一突合せ部Ｊ１において段差側面１２ｂと封止体３の側面３ｃとをより確実に接合することができる。
　なお、シアー側（Advancing side）とは、被接合部に対する回転ツールの外周の相対速度が、回転ツールの外周における接線速度の大きさに移動速度の大きさを加算した値となる側を意味する。一方、フロー側（Retreating side）とは、回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速度が低速になる側を言う。
　また、ジャケット本体２の第一アルミニウム合金は、封止体３の第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材料になっている。これにより、接合体１の耐久性を高めることができる。また、ジャケット本体２の第一アルミニウム合金をアルミニウム合金鋳造材とし、封止体３の第二アルミニウム合金をアルミニウム合金展伸材とすることが好ましい。第一アルミニウム合金を例えば、ＪＩＳＨ５３０２　ＡＤＣ１２等のＡｌ－Ｓｉ－Ｃｕ系アルミニウム合金鋳造材とすることにより、ジャケット本体２の鋳造性、強度、被削性等を高めることができる。また、第二アルミニウム合金を例えば、ＪＩＳ　Ａ１０００系又はＡ６０００系とすることにより、加工性、熱伝導性を高めることができる。
　また、本実施形態のように、本接合工程の設定移動ルートＬ１が閉ルートとなっている場合、本接合工程を行う際に回転ツールＦとクランプＫ１とが干渉してしまい、作業が煩雑になるという問題がある。しかし、本実施形態によれば、第一本接合工程、第二本接合工程でクランプする位置と摩擦攪拌接合する位置を分けて行うことで、効率良く摩擦攪拌作業を行うことができる。
　また、本接合工程においては、第一本接合工程及び第二本接合工程で第一突合せ部Ｊ１の全周を摩擦攪拌接合できるため、接合体の気密性及び水密性を高めることができる。また、第一本接合工程によって形成された塑性化領域Ｗ１及び第二本接合工程によって形成された塑性化領域Ｗ２の設定移動ルートＬ１上の各端部同士をオーバーラップさせているため、より確実に気密性及び水密性を高めることができる。
　また、攪拌ピンＦ２の傾斜角度αと段差側面１２ｂの傾斜角度βとを同一（平行）に設定することにより、段差側面１２ｂの高さ方向の全体に亘って均一に攪拌ピンＦ２を接触させることができる。これにより、バランス良く摩擦攪拌接合を行うことができる。
　また、本接合工程では、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２の基端側を露出した状態で摩擦攪拌を行うため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。
［２．第一変形例］
　第一変形例では、図１２、図１３に示すように、本接合工程における開始位置ＳＰ１，ＳＰ２の位置が実施形態と相違する。第一変形例では、実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　第一変形例において、本接合工程では、図１２、図１３に示すように、開始位置ＳＰ１１，ＳＰ１２を、設定移動ルートＬ１上に設定する。第二本接合工程の中間点Ｓ４は、設定移動ルートＬ１上において、開始位置ＳＰ１１よりも第一領域Ｒ１（図３参照）側に設定されている。
　第一変形例において、第一本接合工程では、開始位置ＳＰ１１から中間点Ｓ１までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から中間点Ｓ２までの本区間と、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１１が形成される。また、第一変形例において、第二本接合工程では、開始位置ＳＰ１２から中間点Ｓ３までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ３から中間点Ｓ４までの本区間と、中間点Ｓ４から終了位置ＥＰ２までの離脱区間の三つの区間に連続して摩擦攪拌する。第二本接合工程の本区間では、攪拌ピンＦ２が開始位置ＳＰ１１を通過するように、回転ツールＦを中間点Ｓ１から中間点Ｓ４まで移動させる。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１２が形成される。このようにして、第二本接合工程の本区間では、開始位置ＳＰ１１に形成された挿入穴を塑性化領域Ｗ１２によって埋めることができる。
　第一変形例において、第一本接合工程の押入区間では、摩擦攪拌接合を行う際の回転ツールＦの回転速度は適宜設定すればよいが、押入区間における回転ツールＦの回転速度を、本区間における回転ツールＦの回転速度よりも高い回転速度から、徐々に回転速度を下げながら回転ツールを中間点Ｓ１，Ｓ３に移動させてもよい。このとき、攪拌ピンＦ２が中間点Ｓ２，Ｓ４に到達した時点で、本区間における回転ツールＦの回転速度となるように、本区間における回転ツールＦの回転速度に向けて回転速度を変更することが好ましい。
　本変形例によれば、設定移動ルートＬ１上の開始位置ＳＰ１１に設けられた挿入穴を埋めることができる。したがって、ジャケット本体（第一金属部材）２及び封止体（第二金属部材）３に挿入穴が残らなくなるため、挿入穴の修復が不要となり、摩擦攪拌後に挿入穴を修復する前加工を行うことなしに第二金属部材上への電子部品の設置を行うことが可能となる。また、実施形態と比べて、第二金属部材上に形成される塑性化領域を小さくすることができる。よって、第一金属部材と第二金属部材とを摩擦攪拌で接合した接合体の設計の自由度をより増すことができるとともに、生産性をより向上させることができる。
［３．第二変形例］
　第二変形例では、図１４、図１５に示すように、本接合工程における開始位置ＳＰ２１，ＳＰ２２の位置が実施形態と相違する。第二変形例では、実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　第二変形例において、本接合工程では、図１４、図１５に示すように、開始位置ＳＰ２１，ＳＰ２２を、周壁部１１の周壁端面１１ａ上に設定する。開始位置ＳＰ２１，ＳＰ２２は、周壁部１１の周壁端面１１ａにおいて、設定移動ルートＬ１よりも外側の位置に設定されている。第二変形例では、開始位置ＳＰ２１，ＳＰ２２と中間点Ｓ１，Ｓ２とを結ぶ線分と、設定移動ルートＬ１とのなす角度θ２１，θ２２が鈍角となる位置に設定している。
　第二変形例において、第一本接合工程では、開始位置ＳＰ２１から中間点Ｓ１までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から中間点Ｓ２までの本区間と、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ２１が形成される。また、第二変形例において、第二本接合工程では、開始位置ＳＰ２２から中間点Ｓ３までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ３から中間点Ｓ４までの本区間と、中間点Ｓ４から終了位置ＥＰ２までの離脱区間の三つの区間に連続して摩擦攪拌する。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ２２が形成される。
　第二変形例において、本接合工程の押入区間では、開始位置ＳＰ２１，ＳＰ２２から、少なくとも中間点Ｓ１，Ｓ２に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように攪拌ピンＦ２を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールＦを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１に移動させながら徐々に下降させていく。この時、押入区間における回転ツールＦの回転速度を、本区間の回転速度よりも低い回転速度から、徐々に回転速度を上げながら回転ツールを中間点Ｓ１に移動させてもよい。例えば、本区間において第一突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌接合を行う際の回転ツールＦの回転速度を１００％とした場合、押入区間における回転速度を１０％以上、５０％以下に設定することができる。第一突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌接合を行う際の回転ツールＦの回転速度に対する押入区間における回転速度は、好ましくは１５％以上、より好ましくは２０％以、さらに好ましくは２５％以上であり、好ましくは４５％以下、より好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３５％以下である。また、押入区間において、回転ツールＦの回転速度は適宜設定すればよいが、例えば、１０００ｒｐｍ以上、８０００ｒｐｍ以下に設定することができる。押入区間における回転ツールＦの回転速度は、好ましくは２０００ｒｐｍ以上、より好ましくは３０００ｒｐｍ以上、さらに好ましくは４０００ｒｐｍ以上であり、好ましくは７０００ｒｐｍ以下、より好ましくは６０００ｒｐｍ以下、さらに好ましくは５０００ｒｐｍ以下である。
　本変形例によれば、挿入穴をジャケット本体２（第一金属部材）側に形成することができ、挿入穴が封止体（第二金属部材）３側に形成されなくなるため、第二金属部材での挿入穴の修復が不要となり、摩擦攪拌後に挿入穴を修復する前加工を行うことなしに第二金属部材上への電子部品の設置を行うことが可能となる。また、実施形態と比べて、封止体３上に形成される塑性化領域を小さくすることができる。したがって、第一金属部材と第二金属部材とを摩擦攪拌で接合した接合体の設計の自由度をより増すことができるとともに、生産性をより向上させることができる。
［４．第三変形例］
　本実施形態では、二回に分けてクランプしつつ摩擦攪拌を行ったが、一回で行ってもよいし、三回以上に分けてクランプしつつ摩擦攪拌を行ってもよい。第三変形例では、図１６に示すように、二回に分けずに一回で本接合工程を行う点で実施形態と相違する。第三変形例では、実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　第三変形例において、本接合工程では、図１６に示すように、開始位置ＳＰ１から中間点Ｓ１までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から封止体３の廻りを一周して中間点Ｓ４までの本区間と、中間点Ｓ４から終了位置ＥＰ２までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ３１が形成される。この場合、ジャケット本体２及び封止体３の複数個所をクランプしながら摩擦攪拌を行い、回転ツールＦが接近する箇所のクランプを一旦解除し、回転ツールＦが通過し終えたら再びクランプする。
　本変形例によれば、一度の工程で摩擦攪拌接合を行うことができるため作業効率を高めることができる。
［５．第四変形例］
　第四変形例では、図１７に示すように、本接合工程における開始位置ＳＰ１１の位置が実施形態と相違するとともに、一回で本接合工程を行う点で実施形態と相違する。第四変形例では、実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　第四変形例において、本接合工程では、図１７に示すように、開始位置ＳＰ１１を、設定移動ルートＬ１上に設定する。第本接合工程の中間点Ｓ４は、設定移動ルートＬ１上において、開始位置ＳＰ１１よりも第一領域Ｒ１（図３参照）側に設定されている。
　第四変形例において、本接合工程では、図１７に示すように、開始位置ＳＰ１１から中間点Ｓ１までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から封止体３の廻りを一周して中間点Ｓ４までの本区間と、中間点Ｓ４から終了位置ＥＰ２までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。第四本接合工程の本区間では、攪拌ピンＦ２が開始位置ＳＰ１１を通過するように、回転ツールＦを中間点Ｓ１から中間点Ｓ４まで移動させる。回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ４１が形成される。これにより、第四変形例において、本接合工程では、開始位置ＳＰ１１に形成された挿入穴を塑性化領域Ｗ４１によって埋めることができる。この場合、ジャケット本体２及び封止体３の複数個所をクランプしながら摩擦攪拌を行い、回転ツールＦが接近する箇所のクランプを一旦解除し、回転ツールＦが通過し終えたら再びクランプする。
　第四変形例において、本接合工程の押入区間では、摩擦攪拌接合を行う際の回転ツールＦの回転速度は適宜設定すればよいが、押入区間における回転ツールＦの回転速度を、本区間における回転ツールＦの回転速度よりも高い回転速度から、徐々に回転速度を下げながら回転ツールＦを中間点Ｓ１に移動させてもよい。このとき、攪拌ピンＦ２が中間点Ｓ１に到達した時点で、本区間における回転ツールＦの回転速度となるように、本区間における回転ツールＦの回転速度に向けて回転速度を変更することが好ましい。
　本変形例によれば、一度の工程で摩擦攪拌接合を行うことができるため作業効率を高めることができる。また、本変形例によれば、設定移動ルートＬ１上の開始位置ＳＰ１１に設けられた挿入穴を埋めることができる。したがって、封止体（第二金属部材）３側に残らなくなるため、第二金属部材での挿入穴の修復が不要となり、摩擦攪拌後に挿入穴を修復する前加工を行うことなしに第二金属部材上への電子部品の設置を行うことが可能となる。また、実施形態と比べて、封止体３上に形成される塑性化領域を小さくすることができる。よって、第一金属部材と第二金属部材とを摩擦攪拌で接合した接合体の設計の自由度をより増すことができるとともに、生産性をより向上させることができる。
　また、本変形例では、終了位置ＥＰ２でジャケット本体（第一金属部材）２から回転ツールＦを離脱させる前に、攪拌ピンＦ２が開始位置ＳＰ１１を通過するように回転ツールＦを移動させる。これにより、本変形例では、設定移動ルートＬ１に沿って摩擦攪拌接合を行うにあたって、開始位置ＳＰ１１に唯一設けられた挿入穴を埋めることができる。したがって、設定移動ルートＬ１上に挿入穴が一切残らなくなるため、設計の自由度をいっそう増すことができるとともに、生産性をいっそう向上させることができる。
［６．その他］
　以上本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。
　例えば、開始位置ＳＰ１，ＳＰ２では、回転ツールＦを移動させながら徐々に押し込んだが、開始位置ＳＰ１，ＳＰ２で所定の位置まで押し込んだ後、回転ツールＦを移動させてもよい。また、終了位置ＥＰ１，ＥＰ２では、回転ツールＦを移動させながら徐々に上昇させた（離脱させた）が、所定の深さ（一定の深さ）で終了位置ＥＰ１，ＥＰ２まで回転ツールＦを移動させた後、終了位置ＥＰ１，ＥＰ２で鉛直方向に回転ツールＦを上昇させて離脱させてもよい。
　また、本接合工程を行う前に、ジャケット本体２と封止体３とを仮接合する仮接合工程を行ってもよい。これにより、本接合工程時におけるジャケット本体２と封止体３との目開きを防ぐことができる。仮接合工程では、仮接合用回転ツールを用いて摩擦攪拌で行ってもよいし、溶接で行ってもよい。また、押入区間及び離脱区間においては、回転ツールＦの移動軌跡が平面視して曲線（例えば、円弧）を描くように移動ルートを設定してもよい。これにより、押入区間から本区間、又は、本区間から離脱区間への移行をスムーズに行うことができる。
　また、本実施形態では、回転ツールＦを用いて、攪拌ピンＦ２のみをジャケット本体２及び封止体３に挿入して摩擦攪拌接合を行う場合を例示して説明した。回転ツール及び摩擦攪拌接合の態様はこれに限定されず、例えば、ショルダと、ショルダから垂下する攪拌ピンとを備える回転ツールを用いて、攪拌ピンをジャケット本体２及び封止体３に挿入するとともに、ショルダをジャケット本体２の周壁部１１及び封止体３の表面３ａに接触させた状態で摩擦攪拌接合を行うようにしてもよい。
　１　　　　接合体
　２　　　　ジャケット本体（第一金属部材）
　３　　　　封止体（第二金属部材）
　Ｆ　　　　回転ツール
　Ｆ２　　　攪拌ピン
　Ｆ３　　　平坦面
　Ｊ１　　　第一突合せ部
　Ｊ２　　　第二突合せ部
　ＥＰ１　　終了位置
　ＥＰ２　　終了位置
　Ｗ　　　　塑性化領域

Claims (8)

  1. 　第一金属部材と第二金属部材とを摩擦攪拌で接合する接合体の製造方法であって、
    　前記第一金属部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二金属部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
    　摩擦攪拌で用いる回転ツールは、攪拌ピンを備え、
    　前記第一金属部材の側面と前記第二金属部材の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
    　回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記第二金属部材に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材にわずかに接触させた状態で、前記第二金属部材の側面よりも内側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記突合せ部を摩擦攪拌接合する本接合工程と、を含み、
    　前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりも外側の前記第一金属部材に終了位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の後、前記回転ツールを前記終了位置に移動させつつ、前記終了位置で前記第一金属部材から前記回転ツールを離脱させる離脱区間を有し、
    　前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行い、
    　前記離脱区間において、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を下げながら前記回転ツールを前記終了位置に向けて移動させて、前記回転ツールを第一金属部材から離脱させる、
    ことを特徴とする接合体の製造方法。
  2. 　前記本接合工程において、前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う際の回転速度を１００％とした場合、前記離脱区間における最終的な回転速度が１０％以上、５０％以下である、
    請求項１に記載の接合体の製造方法。
  3. 　前記本接合工程において、前記突合せ部の摩擦攪拌接合を行う際の回転速度が５０００ｒｐｍ以上、２００００ｒｐｍ以下であり、
    　前記離脱区間における最終的な回転速度が１０００ｒｐｍ以上、８０００ｒｐｍ以下である、
    請求項１に記載の接合体の製造方法。
  4. 　前記第一金属部材をダイキャストで形成する準備工程をさらに備える、
    請求項１に記載の接合体の製造方法。
  5. 　前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に開始位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の前に、前記攪拌ピンを前記開始位置に挿入して、前記回転ツールを前記開始位置から移動させつつ下降させる押入区間を有し、
    　前記本接合工程において、前記終了位置で前記第一金属部材から前記回転ツールを離脱させる前に、前記攪拌ピンが前記開始位置を通過するように前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う、請求項１に記載の接合体の製造方法。
  6. 　前記本接合工程において、前記設定移動ルート上に開始位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の前に、前記攪拌ピンを前記開始位置に挿入して、前記回転ツールを前記開始位置から移動させつつ下降させる押入区間を有し、
    　前記押入区間において、前記所定の回転速度よりも高い回転速度から徐々に回転速度を下げながら、前記設定移動ルート上に設定された中間点に向けて前記回転ツールを移動させつつ下降させる、
    請求項１に記載の接合体の製造方法。
  7. 　前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりも内側の前記第二金属部材に開始位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の前に、前記攪拌ピンを前記開始位置に挿入して、前記回転ツールを前記開始位置から移動させつつ下降させる押入区間を有し、
    　前記押入区間において、前記所定の回転速度よりも高い回転速度から徐々に回転速度を下げながら前記回転ツールを移動させつつ下降させる、
    請求項１に記載の接合体の製造方法。
  8. 　前記本接合工程において、前記設定移動ルートよりも外側の前記第一金属部材に開始位置を設定し、前記突合せ部に対する摩擦攪拌接合の前に、前記攪拌ピンを前記開始位置に挿入して、前記回転ツールを前記開始位置から移動させつつ下降させる押入区間を有し、
    　前記押入区間において、前記所定の回転速度よりも低い回転速度から徐々に回転速度を上げながら前記回転ツールを移動させつつ下降させる、
    請求項１に記載の接合体の製造方法。
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