CDFW(センタードライブ摩擦圧接)法による低入熱異材接合技術の確立

CDFW（中心驱动摩擦焊）法低热输入异种材料连接技术的建立

基本信息

批准号：
17760090
负责人：
木村真晃
金额：
$ 2.11万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

摩擦圧接法は,高性能・高機能製品を作製するための有効な溶接法の一つであるが,同法は回転摩擦運動を利用して接合を行うため,高速回転に耐えられない長尺材や,大重量部分および非対称重量部を有する素材の接合には適さない。また,角棒同士のように接合面の角と角とを一致させる,すなわち主軸の回転位相を一致させて停止させることができないため,これら素材の接合にはほとんど適用されていない。そこで,これらを解決する方法としてセンタードライブ方式の摩擦圧接(以下,CDFWと記す)法の適用が考えられる。本研究では,中央片長が10mm程度となるような短片を有するCDFW装置を開発して低入熱異材接合技術を確立することを目的とした。本年度は,軟鋼角棒同士の接合を行った結果,位相制御することなく,母材部から破断する角棒摩擦圧接継手が容易に作製できること明らかにした。また,最適な肉厚および形状の中央片を用いることで初期トルク到達後の発生する摩擦トルクによって自動的に接合を完了させるという,低入熱状態で接合を完了させ,かつ健全な継手が得られる新たな接合方法の提案を行うことができた。そして,この方法が軟鋼はもとより,溶接性が悪い中炭素鋼に対しても適用できることを示した。さらに,これらにこれに関連して,異材接合を行うための基礎実験と,接合が極めて難しい薄肉円管の接合に適用するための基礎実験として,一般的な接合方式の摩擦圧接装置を用いて鋼材/アルミニウム系材料,鋼材/銅系材,チタニウム系材/銅系材料の組合せやステンレス鋼薄肉円管同士の接合を行い,いずれも母材部から破断するような良好な継手が得られる可能性を得ることができた。そして,これらの結果を踏まえ,異種材料の組み合わせに対してもCDFW法が適用できる可能性を得ることができた。また,圧接条件が論理的に決定できる可能性もシミュレーションによって得ることができた。

摩擦焊接方法是用于产生高性能，高性能产品的有效焊接方法之一，但是由于该方法使用旋转摩擦运动来执行关节，因此不适合连接长期材料，无法承受高速旋转或具有较大和不对称零件的材料。此外，由于关节表面的角度无法彼此匹配，也就是说，主轴的旋转相无法匹配和停止，因此很少应用与这些材料连接。因此，可以将中心驱动摩擦焊接（以下称为CDFW）应用作为解决此问题的解决方案。这项研究旨在开发带有短片的CDFW设备，其中央零件长度约为10毫米，并建立低热量输入不同的材料粘合技术。今年，我们透露，从基本材料截面中断的摩擦焊接接头可以很容易地制造，因为没有相位控制，将低碳钢平方杆连接在一起。此外，通过使用最佳厚度和形状的中央部分，可以提出一种新的粘结方法，该方法可以在低热量输入状态下完成键合，从而可以通过达到初始扭矩后产生的摩擦扭矩自动完成接头，并且可以获得健康的关节。还已经表明，该方法不仅可以应用于低碳钢，还可以应用于具有较差焊缝性能的中碳钢。 Furthermore, in relation to these, as basic experiments for performing bonding of different materials and for applying the bonding of thin-walled circular pipes to extremely difficult to join, a general bonding friction welding device was used to combine steel/aluminum-based materials, steel/copper-based materials, titanium-based materials, and copper-based materials, and stainless steel thin-walled circular pipes, and it was possible to obtain a good joint that could break from the base物质部分。基于这些结果，有可能将CDFW方法应用于不同材料组合的可能性。此外，也可以通过模拟获得逻辑上确定压力拟合条件的可能性。