2018 Fiscal Year Annual Research Report
Maintenance of fatigue damaged friction stir welding joints by laser peening and integrity evaluation with synchrotron radiation laminography
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16K06761
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| Research Institution | Okinawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
政木 清孝 沖縄工業高等専門学校, 機械システム工学科, 准教授 (30323885)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 摩擦攪拌接合 / 疲労き裂進展 / 放射光ラミノグラフィ / レーザピーニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルミニウム合金の摩擦攪拌接合（FSW）継手について、基礎的な疲労特性を調査するとともに、放射光ラミノグラフィを利用して疲労き裂の発生・進展挙動を明らかにしようとする研究である。さらに異材FSW継手を用いて摩擦攪拌組織と疲労き裂の同時可視化を行い、攪拌組織がき裂進展挙動におよぼす影響を調査する。さらに、レーザピーニング（LP）技術によるFSW継手の疲労強度向上と、疲労予き裂材のき裂進展抑制・疲労寿命延伸を目指す。研究成果の概要を以下に示す。
①A6061共材継手、A2024共材継手、そしてA6061とA2024材の異材継手を作成し、それぞれの基礎的な疲労特性を調査した。その結果、A2024共材継手の疲労限度はA2024母材の疲労限度よりも概ね50MPa程度低くなり、A6061共材継手よりも接合による強度低下が大きい事を示した。一方の異材継手の疲労限度は、A6061共材継手の疲労限度と同等となることを示した。
②航空構造部材として注目されるA2024共材継手に対して2種類のLP処理（LPwC処理とDry-LP処理）を適用すると、両処理ともに疲労限度を母材強度まで改善できる事を示した。特にDry-LP処理では疲労寿命の顕著な改善となり、表面粗さの顕著な増加なしに表面に高い圧縮残留応力を付与できることが、その要因であることを明らかとした。
③予き裂を付与したA6061共材継手と異材継手材について、き裂先端に両LP処理を適用した。Dry-LP処理を施すと試験片内部も含めてき裂進展をほぼ抑制できたが、LPwC処理を施工すると1mm程度の成長が認められ、予想に反してき裂進展を加速させる結果となった。この違いは、LP処理により付与された残留応力の影響によるものと考えられた。疲労き裂と攪拌組織を同時に可視化した結果、攪拌組織の不均性は疲労き裂進展挙動に大きく影響しない事を示した。
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