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異種異材継手作製のための低入熱LFW(線形摩擦圧接)装置の開発とLFW現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K06748
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

木村 真晃  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90285338)

研究協力者 日下 正広  
海津 浩一  
林田 和宏  
橋本 晴美  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード線形摩擦圧接 / 異種異材継手 / 接合現象 / シミュレーション / 継手強度 / 摩擦圧接 / 線形 / 異種材継手 / 低入熱 / 接合メカニズム / 異種材 / 接合 / 摩擦 / 現象
研究成果の概要

線形摩擦圧接(LFW)法とは,一方の部材に所定の振幅と周期的な往復直線運動を与え,他方の部材に推力を負荷して接触させて摩擦熱を発生させ,部材同士の接合を行う溶接方法である.しかし,自動化等が容易という特徴があるもののその詳細のほとんどが明らかにされていないため,簡便に用いることが出来ない.本研究では,これまであまり明らかにされていないLFWの接合現象の解明ための接合実験装置の製作と,圧接条件の選定指針になりうる圧接面温度のシミュレーションを行った.また,LFWによる接合を行う際の知見を得るために非常に有用な基礎データを収集するため,異種材料の組み合わせに対して回転式の摩擦圧接も行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,2種類の検討を行った.低入熱LFW装置の開発に関する検討では,構造がシンプルでかつ機械的な運動を行うことができる機構を提案し,その仕組みを有する低入熱LFW装置を製作した.また,圧接条件の選定指針になりうる圧接面温度シミュレーションも行った.一方,LFWによる接合の際に役立つ基礎データ収集のため,回転式の摩擦圧接による各種異種材料の接合実験を行い,どのような条件を満たしたときに接合部から破断しない良好な継手が得られるかを調べた.今後,これらの内容を発展させることで,これまで設計・製造等分野では考えつかなかった新しい異材継手製品の開発やその利用が期待できる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Effects of friction welding conditions on tensile strength of friction welded joint between 5052 Al alloy and pure copper2018

    • 著者名/発表者名
      KIMURA Masaaki、INUI Yuusuke、KUSAKA Masahiro、KAIZU Koichi
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 5 号: 2 ページ: 17-00398-17-00398

    • DOI

      10.1299/mej.17-00398

    • NAID

      130006707947

    • ISSN
      2187-9745
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] FCD400とA5052との摩擦圧接による異材継手作製のための圧接条件の検討2018

    • 著者名/発表者名
      米田晃,木村真晃,日下正広,海津浩一,林田和宏,橋本晴美
    • 学会等名
      溶接学会2018年度秋期全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 後熱処理を施したA6063/SUS304摩擦圧接継手の特性2018

    • 著者名/発表者名
      崎野翔太,木村真晃,日下正広,海津浩一,林田和宏,橋本晴美
    • 学会等名
      溶接学会2018年度秋期全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Joint Characteristics of Friction Welded Joint between Ductile Cast Iron and 5052 Al Alloy2018

    • 著者名/発表者名
      A.Yoneda,M.Kimura,M.Kusaka,K.Kaizu,K.Hayashida,H.Hashimoto
    • 学会等名
      International Symposium on Joining Technologies in Advanced Automobile Assembly 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Joint Characteristics of Friction Welded Joint between 6063 Al Alloy and 304 Stainless Steel through PWHT2018

    • 著者名/発表者名
      S.Sakino,M.Kimura,M.Kusaka,K.Kaizu,K.Hayashida,H.Hashimoto
    • 学会等名
      International Symposium on Joining Technologies in Advanced Automobile Assembly 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 後熱処理を施したA6063/SUS304 摩擦圧接継手の引張強さ2018

    • 著者名/発表者名
      崎野翔太,木村真晃,日下正広,海津浩一
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会平成29年度卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 線形摩擦圧接の圧接面における温度分布の有限要素解析手法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤佑樹,木村真晃,日下正広,海津浩一
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会平成28年度卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪大学工学部 (大阪府吹田市)
    • 年月日
      2017-03-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of friction welding conditions on tensile strength of friction welded joint between 5052 Al alloy and pure copper2017

    • 著者名/発表者名
      M.Kimura, Y.Inui, M.Kusaka,K.Kaizu
    • 学会等名
      International conference on NAMRC-45, MSEC 2017, and ICM&P 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 線形摩擦圧接における圧接面温度変化のFEM解析による推定方法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤佑樹,木村真晃,日下正広,海津浩一
    • 学会等名
      溶接学会平成29年度秋期全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of friction time and forge pressure on joint strength of friction welded joints between OFC and 304 stainless steel2016

    • 著者名/発表者名
      K.Ohara,M.Kimura,M.Kusaka,K.Kaizu
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Trends in Welding Research & 9th International Welding Symposium of Japan Welding Society (9WS)
    • 発表場所
      一橋大学一橋講堂 (東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] OFC/SUS304摩擦圧接継手の継手強度に及ぼす摩擦時間とアプセット圧力の影響2016

    • 著者名/発表者名
      小原広暉,木村真晃,日下正広,海津浩一
    • 学会等名
      溶接学会平成28年度秋期全国大会
    • 発表場所
      ホテル天坊 (群馬県渋川市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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