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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．

In this study, the deformation and softening of the alloy (A7075) were studied. The purpose of this study was to establish a friction bonding technique for welding materials with different materials. This year's joint materials are directly bonded to each other. The joint conditions and joint end shapes of A7075 and iron-steel materials are discussed in detail. The research results of last year were accepted, and the shape of the joint end of A7075 side contact of pure Ti material was studied. Friction velocity 27.5 s-1, friction pressure 90MPa, friction time 0.7 s, friction pressure 90MPa under certain conditions. The results show that the diameter of the joint end of pure Ti side is 10mm, and the diameter of A7075 is more than 12 mm. The strength of the hand increases, and the pressure increases. On the one hand, the low temperature bonding method of the device is changed, and the part manufacturing method is changed. In particular, friction pressure joint joint end diameter change, the same joint conditions, the same hand control, the same results, in the case of joint end diameter change, the joint conditions selected, the same hollow shape, AC8A, A6061, the same image, in the discussion, Joint end diameter, joint condition, and relationship are shown in Table 1.