2006 Fiscal Year Annual Research Report
複合ツールを用いたハイブリッド摩擦撹拌接合による鉄系材料の低環境負荷接合機構解明
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17206074
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中田 一博 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (80112069)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
節原 祐一 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (80236108)
柴柳 敏哉 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (10187411)
田中 学 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (20243272)
津村 卓也 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (00283812)
藤井 英俊 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (00247230)
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| Keywords | 摩擦攪拌接合 / ツール / ハイブリッド / 鉄 / 環境 / 接合機構 / 組織 / 非鉄材料 |
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| Research Abstract |
鉄系材料の摩擦攪拌接合を可能とするプロセス及びツールシステム開発と、接合部の微細構造組織制御による高品質化を図るために,接合部材局所直前予熱並びに接合直後冷却システムを有するハイブリッド式摩擦攪拌接合法を開発すると共に,省エネルギーで、効率的な予熱・直後冷却を行うための摩擦発熱・予熱・冷却をハイブリッド化した熱伝導モデルと,インプロセスモニタリング制御システムを構築する。また耐熱高耐久性複合ツール開発並びに多軸複動FSWシステムを構築し,ハイブリッド式摩擦攪拌接合法と組み合わせて鉄系材料への適用性と接合部微細組織構造及び機械的・化学的性質との相関性を明らかにし、接合プロセスの最適化システムを構築するとともに、既存アーク溶接に代わる鉄系材料の省エネルギー・環境対応型接合システムの確立を目指すものである。18年度の研究成果は以下のとおりである。
1.平成17年度にシステム構築及び作動特性評価を行ったハイブリッド式摩擦攪拌接合システムを用いて、鉄鋼材料、ニッケル合金の接合実験を実施し、開先部のツール前方にヤグレーザを照射し、局所加熱することにより欠陥のない良好な接合部が得られる限界接合速度が400mm/minから800mm/minまで著しく増加することを明らかにした。
2.17年度に新設構築した炭酸ガス噴射冷却装置を用いた接合実験を行い、直後冷却により組織の粗粒化防止及び微細組織形成効果を評価し、ツール過熱の抑制によりツール寿命の増加が得られることを明らかにした。
3.17年度に新設した多軸複動FSWシステムの作動特性評価及びAl合金を用いた接合実験を実施し、多軸複動ツール及びそのシステムの問題点を明らかにし、システム完成に向けての検討を進めた。
4.摩擦発熱条件、レーザ予熱条件及び接合直後冷却条件の3つのパラメータの協調最適化システムモデルの構築を行った。
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