| 研究概要 |
マグネシウム合金と亜鉛めっき鋼との重ね継手での摩擦点接合プロセスの接合機構を解明すること,その接合パラメータと継手の機械的性質との関連性を調査すること,さらに塑性流動有限要素解析を援用した摩擦点接合プロセスの最適化手法を確立することを目的とした.
まず,板厚2mmのAZ31B,AM60,及び難燃性AMC602マグネシウム合金板の摩擦点接合性を調査した.ツール突起(プローブ)長2.4mm,回転数1750rpm,加圧力9.8kNの同一接合条件での継手の引張せん断強度は,AZ31Bの場合4.2kN,AM60の場合3.3kNであった.次に,AM60で引張せん断強度に与えるツール回転数の影響を調べた結果,引張せん断強度は,回転数3000rpmで4.3kN,回転数5000rpmで2.0kNであった.AMC602はAM60と比較し塑性変形能が高いためAZ31Bと同じ接合条件で同程度の強度が得られた.さらに,2mm厚のAZ31Bと板厚0.8mmの冷間圧延鋼板(SPCC)あるいは合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)との摩擦点接合を行った.プローブ長1.9mm,ツール回転数1500rpm,加圧力9.8kNの条件でSPCCでは継手が得られたが,同じ接合条件でGAでは継手を得られなかった.
2次元軸対象モデルにより,プローブ長1.9mm,2.4mm,2.9mmの三種類のツールを用いた継手の塑性変形挙動を解析した.プローブ長が増加すると計算速度と精度が低下した.さらに収束解を得るには頻繁なメッシュきり直しが必要でかつ軸対称モデルは回転方向のひずみがモデル化できなかった.従って,接合プロセス最適化の検討には不適当なことが分かった.今後,より高い引張せん断強度を達成するためには,最適化されたツール形状や接合パラメータが必要である.さらに,摩擦点接合プロセスの最適化には,三次元モデルが必要である.
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