Clarification of Guideline to Optimization of Joining Conditions to Control the Interface of Dissimilar Material Joints obtained Friction Stir Spot Welding

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05121
• Research Institution: Okinawa National College of Technology
• Principal Investigator: 津村 卓也 沖縄工業高等専門学校, 機械システム工学科, 准教授 (00283812)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 難燃性マグネシウム合金 / めっき鋼板 / ツール挿入制御方式 / 引張せん断強度

Outline of Annual Research Achievements

難燃性マグネシウム（Mg）合金とめっき鋼板・チタン合金との摩擦攪拌点接合（FSSW）において、４年の研究実施期間内で(1)インプロセス計測量（接合工程中の計測量）の測定システム構築、(2)ツール形状・材質がインプロセス計測量と継手強度に及ぼす影響の検討、(3)接合因子がインプロセス計測量と継手強度に及ぼす影響の検討、の三項目の実施を計画した。
初年度である令和２年度は、(a)接合ツール挿入力、接合ツール位置、接合ツール温度を計測する機器と、8ch高速データロガーを準備し整備した。また(b)SKD61製でショルダ径10mm、プローブ長1.9mm（標準形状）の接合ツールを用い、難燃性Mg合金（AZX611）と溶融亜鉛めっき鋼板(GI)および合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)の2種類を、NC立フライスによる位置指定制御とロボットFSW装置による荷重一定制御という制御方式の異なる２つの装置を用い、引張せん断試験用の接合継手をツール回転数3000rpm同一の条件で作成した。また(c)JIS Z3136 に基づきクロスヘッドスピード0.5mm/minで引張せん断試験を行い、強度試験後の鋼板側破面観察を行うとともに、得られた接合部断面の光学顕微鏡観察を行った。
その結果、ツールの接合時下板表面からの押込み深さがある一定を越えると1ー4kNの引張せん断強度が得られること、これまでの結果と同様めっき鋼板(GI）の引張せん断強度がめっき鋼板(GA)の2倍から4倍程度高くなること、位置指定制御と比較し荷重一定制御の接合状況が良く引張せん弾強度が若干高い結果が得られた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染症(COVID-19)感染拡大の影響から、夏季休業まではほぼ実験を実施することができなった。このため初年度計画のうち(1)接合ツール挿入力、接合ツール位置、接合ツール・固定ツール・材料温度の測定システムを構築するに至らず、(2)プローブの側面・先端形状が異なるSKD61接合ツールの比較や難燃性Mg合金を複数用いた接合実験と結果の比較に至らなかった。他方、当初計画になかったロボットFSW装置による荷重一定制御装置での接合実験を依頼する事ができ、NC立フライスによる位置指定制御により得られた継手との比較を行うことができたため。

Strategy for Future Research Activity

次年度以降も新型コロナウイルス感染症(COVID-19)感染拡大の影響を受けると推察されるため、(1)接合ツール温度の測定システム構築について、一部の外部委託を行う。またロボットFSW装置による荷重一定制御装置での接合実験についてメーカーに依頼するとともに、当該装置の借用（移設）について準備を進める。さらに当初計画からツール材質を絞り込み、３年目以降で予定していた難燃性Mg合金/ Ti合金のFSSW実施を早める。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症(COVID-19)感染拡大の影響から、夏季休業まではほぼ実験を実施することができなったため。次年度使用額は、(1)接合ツール温度測定システム構築の一部外部委託費用に充てる。

Remarks

當山幸輝：沖縄工業高等専門学校 機械システム工学科 卒業論文，Mar. 2021