2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of friction butt welding using separation and filling of consumable tool material
Project/Area Number |
15K14138
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
粉川 博之 東北大学, 工学研究科, 教授 (10133050)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 裕 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00292243)
藤井 啓道 東北大学, 工学研究科, 助教 (70560225)
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Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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Keywords | 摩擦攪拌接合 / 摩擦肉盛 / 突合せ接合 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、摩擦攪拌接合と摩擦肉盛を組み合わせた全く新しい消耗ツール式突合せ摩擦接合技術「摩擦バット接合」の開発に挑戦している。具体的には、回転する消耗ツールを被接合材の開先部に押し付けて、開先部に消耗ツール材をせん断離脱・充填させ、2枚の板材を突合せ(バット)接合する技術の実現を目指している。この新しい接合技術において、消耗ツールのせん断離脱・充填過程を高度に制御するプロセス原理を学術的に明らかにするとともに、得られた界面組織・継手特性を系統的に評価して、接合メカニズムを解明し、本接合技術の実現可能性を検証することを目的としている。平成28年度は、板厚5mmの5052アルミニウム合金板材に対して、同種材からなる棒材を用いて種々の接合因子で摩擦バット接合を実施し、接合達成度、継手強度に及ぼす接合条件の影響を系統的に調べ、以下の成果を得た。 摩擦バット接合を実施した結果、棒材は突合せ部に充填された。棒材の回転速度ならびに押付け力を増加させることで、棒材と開先面の間で発生する摩擦熱が増加するため、軟化した棒材の充填量が増加し、さらには棒材と開先面の接触面積が広くなることで接合達成率が増加した。その一方、回転速度と押付け力の増加は、軟化した棒材の外部への排出を促進し、摩擦面を押し下げるため、接合部ののど厚は減少する傾向を示した。H27年度の成果から、板厚6mm程度の被接合材の摩擦バット接合の可能性が示唆されたが、棒材の押込みによって開先面にかかる面圧が下部で相対的に弱くなることから、被接合材下部に未接合欠陥が残存し、高い継手効率を得ることはできなかった。突合せ接合を達成するには、開先面下部における面圧を増加させる必要があることが分かり、そのためには走行速度の減少や被接合材よりも高温強度が高い棒材の利用など、更なる接合プロセスの最適化の必要性が示唆された。
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