Multipass friction stir welding of the same or dissimilar thick aluminum alloy plates

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06824
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 前田 将克 日本大学, 生産工学部, 教授 (00263327)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 摩擦攪拌接合 / ステーショナリーショルダー型ツール / 肉盛 / マルチパス接合 / 厚板接合

Outline of Annual Research Achievements

令和2年度はツール本体とステーショナリーショルダ部品の寸法精度を高めて，肉盛材がツール本体とステーショナリーショルダの間で断裂して供給できなくなる現象を解決し，さらに開先形状，材料配置，異材肉盛の効果について検討する計画であったが，コロナ禍の影響で満足な実験を実施できず，肉盛材供給を安定させる問題を含め，ほとんどの課題を解決することができなかった．
当研究室で開発中のステーショナリーショルダー型ツールでは，プローブの回転運動に合わせて肉盛材を巻き付けるように供給するとともに，撹拌・流動する材料によってステーショナリーショルダーを押し上げてツール本体に設けたテーパ部に接触摺動させる機構を有する．このとき，ステーショナリーショルダーが摩擦発熱することでその中を通す肉盛材を予熱する．この中で，肉盛材をツール内に引き込む部分の加工精度を高めて肉盛材の供給を安定させることを試みたが，十分な効果は得られなかった．肉盛材の供給機構の改良を検討したが，十分に試行することができなかった．
開先形状，材料配置，異材肉盛の効果については検討できていない．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

令和2年度は肉盛材の断裂による供給途絶の問題を解決し，開先形状，材料配置と肉盛パス配置，異材肉盛の効果の検証まで進める計画であった．しかし，肉盛材の断裂を解決することができなかったため，以降の計画に着手することができていない．

Strategy for Future Research Activity

令和3年度は，肉盛材の安定供給実現に最優先で取り組む．まず，ツール内部の肉盛材の供給経路近傍の温度分布を計測する．その結果に基づいて，肉盛材がツールの供給口から排出口に向かって単調に温度上昇し，排出口で母材との混合撹拌が円滑に進むように温度を制御する機構を試作する．試行を重ねながらツール形状の改良を重ね，肉盛材を安定供給できるツールを完成させる．
続けて，アルミニウム合金厚板のマルチパス肉盛摩擦攪拌接合における開先形状，材料配置，肉盛材質の効果について検討する準備を早急に整え，当初計画に盛り込んだ全課題の解決を目指して研究を推進する．

Causes of Carryover

コロナ禍の影響で十分な実験時間と回数を確保することができなかったため，材料の購入と外国での成果発表を保留したことが原因で残額が生じた．次年度も外国での成果発表は困難であると予想されるが，ツール製作および供試材の費用として使用し，問題克服と課題達成を図りたい．