Development of simultaneous friction welding technique with low heat input for difficult materials combination with insert metal

开发低热输入同时摩擦焊接技术，用于难于与嵌入金属结合的材料

基本信息

批准号：
21K03775
负责人：
木村真晃
金额：
$ 2.75万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，超々ジュラルミン(A7075)のようなアルミニウム(Al)合金の中でも変形能の悪さや軟化を生じやすいことから溶接が難しい難接合材料を用いた異材継手を摩擦圧接法により接合し，接合部から破断しないという良好な継手を得ることができる低入熱同時摩擦接合技術を確立・提案することを目的としている．今年度も昨年度に引き続き直接合が極めて難しいA7075と鉄鋼材料との組み合わせを取り上げ，両材料に対して比較的接合性の良い純Tiをインサート材として選択し，同時接合を行った際の接合条件と接合端部形状に関する検討を中心に行った．まず昨年度の研究結果を受け，A7075側におけるばり割れを生じない試みとして，純Ti製のインサート材のA7075側と接触する接合端部の形状を種々変化させて検討を行った．摩擦速度27.5s-1，摩擦圧力90MPa，摩擦時間0.7s，アプセット圧力90MPaの一定条件として検討を行った結果，純Ti側の接合端部直径10mmに対してA7075のそれを12mm以上と大きくしたときにばり割れを生じないことを示した．しかし，得られる継手強度をさらに増加させるためには，アプセット圧力を増加させて接合することが不可欠であることも示唆した．一方，マルチマテリアル化に向けての低入熱接合手法拡大のため，実験装置の変更・改造のための部品製作も上記の実験と平行して実施するとともに，将来に向けての適用範囲拡大への基盤作りに対する検討を行った．特に，摩擦圧接では接合端部の直径が変化すると同じ接合条件で継手を作製しても同様な結果が得られない場合が指摘されていることから，接合端部直径が異なる場合どのように接合条件を選定すれば良いかの検討を行った．AC8AとA6061との中空材形状同士を対象として検討を行い，接合端部直径と接合条件との関係性を示すとともに接合条件の選定指針を見いだした．

This research aims to establish and propose a simultaneous friction bonding technique that allows for the creation and proposal of a low heat input simultaneous friction bonding technique that uses difficult-to-weld joints that are difficult to weld, even among aluminum (Al) alloys such as ultra-dulumin (A7075), which are prone to poor deformation and softening, and can be achieved by friction welding, and a good joint that不会从关节中闯入。今年，与去年一样，我们讨论了A7075和钢材材料的组合，这些材料极难直接加入，并选择了Pure Ti，这两种材料（作为插入材料）具有相对较好的键合性，并专注于同时粘结进行关节端的关节条件和形状。首先，鉴于去年研究的结果，试图防止在A7075侧破裂，我们研究了与纯TI插入材料的A7075侧接触的关节端形状的各种变化。我们研究了条件，因为摩擦速度的恒定条件为27.5s-1，摩擦压力为90MPa，摩擦时间为0.7s，压力为90MPa，而A7075的直径增加到12mm或更多，即在纯TI侧的关节端的直径，没有发生裂纹。但是，它还表明，必须通过增加压力来增加所得的关节强度。另一方面，为了扩大多物质化的低热注射键合方法，还与上述实验并行进行了用于更改和修改实验设备的零件生产，并开发了扩大未来应用范围的基础。特别是，已经指出，当关节端的直径变化摩擦焊接时，即使在相同的键合条件下制造关节，也无法获得相似的结果。因此，我们研究了关节端直径不同时如何选择键合条件。我们研究了AC8A和A6061的中空材料形状，并显示了关节端直径与关节条件之间的关系，并找到了选择关节条件的指南。