2018 Fiscal Year Research-status Report
Study on the formation mechanism of dissimilar joint interfaces in the disc friction joining
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18K04773
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
柴柳 敏哉 富山大学, 大学院理工学研究部(都市デザイン学), 教授 (10187411)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山根 岳志 富山大学, 大学院理工学研究部(都市デザイン学), 助教 (60272895)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 円盤摩擦接合 / アルミニウム合金 / ステンレス鋼 / 樹脂 / 突き合わせ接合 / 摩擦係数 / 表面処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 円盤摩擦接合装置の改良
位置制御型の試料加圧機構を設計し、ロードセルを装着して接合中の押し付け荷重を動的に測定できる機能を装置に付加した。また、マイクロカメラを装置内にセットして、接合中の試料の形状変化、変位ならびに円盤との接触部の状態（主として形状）を録画できるようにも改造した。試料ホルダーは平板と丸棒のそれぞれに対応できるようにアタッチメントを新規設計製作した。円盤回転、試料送りならびに加圧モジュールのそれぞれを独立して制御するプログラム型制御ボードを新設計により製作した。各種ガス雰囲気にて接合できるようにチャンバー機構を付加した。これらの装置改造により、本研究で達成目標とする接合機構の解明ならびに金属と樹脂などの異種材料接合における界面形成機構解明に必要な基礎データを取得するための実験装置がほぼ完成した。
２．金属・樹脂の円盤摩擦接合
工業用純アルミニウム同士、工業用純アルミニウムとPET樹脂、7075アルミニウム合金とPC(ポリカーボネート）ならびにオーステナイト系ステンレス鋼（SUS304)とPET樹脂の円盤摩擦接合実験を行い、それぞれ接合可能であることを実証した。なお、接合条件の最適化は2019年度の課題として残っている。
３．円盤表面性状の設計と試作
炭素鋼製円盤の表面状態は接合中の試料との摩擦発熱量ならびに試料表面への複雑形状付与の２つの役割においてそれぞれを最適化するために行われるが、今年度はショットピーニング法、ならびにコーティング法に2種類を検討した。具体的な実証データ取得は2019年度に行い、円盤表面処理の指針を確立する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1. 円盤摩擦接合装置の改良
位置制御型の試料加圧機構を設計し、ロードセルを装着して接合中の押し付け荷重を動的に測定できる機能を装置に付加した。また、マイクロカメラを装置内にセットして、接合中の試料の形状変化、変位ならびに円盤との接触部の状態（主として形状）を録画できるようにも改造した。試料ホルダーは平板と丸棒のそれぞれに対応できるようにアタッチメントを新規設計製作した。円盤回転、試料送りならびに加圧モジュールのそれぞれを独立して制御するプログラム型制御ボードを新設計により製作した。
２．金属・樹脂の円盤摩擦接合
工業用純アルミニウム同士、工業用純アルミニウムとPET樹脂、7075アルミニウム合金とPC(ポリカーボネート）ならびにオーステナイト系ステンレス鋼（SUS304)とPET樹脂の円盤摩擦接合実験を行い、それぞれ接合可能であることを実証した。
３．円盤表面性状の設計と試作
炭素鋼製円盤の表面状態は接合中の試料との摩擦発熱量ならびに試料表面への複雑形状付与の２つの役割においてそれぞれを最適化するために行われるが、今年度はショットピーニング法、ならびにコーティング法に2種類を検討した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 異形状素材の円盤摩擦接合
ステンレス鋼と樹脂の異種材料接合について、丸棒と丸パイプの接合など、異形状部材の接合を試み、得られたデータを解析して最適接合プロセスを策定する。
２．円盤摩擦接合継手界面形成過程の解明
アルミニウム合金同士の突き合わせ接合実験を行い、界面組織解析のデータをもとにして本接合法における接合機構を明らかにする。また、金属樹脂異種材料接合においても界面構造解析を行い、物理的・化学的接合状態の詳細を明らかにする。
これらの研究成果を踏まえて、本接合法の原理とプロセス設計指針を明らかにし、工業的に適用可能な技術レベルに仕上げていく。
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