摩擦撹拌溶接: 知っておくべきことすべて

(FSW) と略される摩擦撹拌溶接には、材料を接合する必要がある回転ツールによって生成される摩擦熱を使用する固相接合プロセスが含まれます。非消耗工具は、ショルダーおよびプロファイルプローブとともに、2 つのワークピース内の境界面に押し込まれ、回転します。その後、接合線に沿って通過し、材料が熱を帯びて柔らかくなります。ショルダーは、固相溶接を生成する目的で機械的に混合された可塑化された材料のように機能します。 

 

FSW はスパッタ、ヒューム、紫外線を発生しないため、環境にも優しいです。

工作機械テクノロジーで使用されており、プロセスの自動化が非常に簡単で再現性が高く、熟練した溶接工の必要性も軽減されます。 

 

摩擦撹拌接合とは何ですか?

ソリッドステートプロセスであること 摩擦撹拌溶接は、 ワークピースに押し込まれて回転する非消耗工具を使用して作業します。工具が界面を通過すると、材料が柔らかくなり、加熱されます。 

 

摩擦撹拌接合の先進技術のご紹介

 

Twin Stir TM 技術

 

このコンセプトは、すべてのワークピースの反対側に適用され、移動方向にゆっくりと移動する一対のツールを使用することです。二重反転は常に両面同時に行われ、組み合わせた溶接パスで動作するため、特定の利点があります。

 

パラレルツインスターター™

 

これにより、重ね溶接に関連するすべての欠陥が 2 つの溶接間のすべての「内側」に位置することが可能になります。この技術は常に「プレートの薄化」の問題を克服します。 

 

タンデムツインスターター™

 

従来のすべての摩擦撹拌溶接継手に適用でき、反力トルクを除去できます。より具体的には、タンデム技術は、断片化と分散によって溶接の完全性を向上させるだけでなく、次のツールによって溶接領域内の残留酸化物を維持します。

 

スタッガードツインスターター™

 

これは、優れた広い溶接領域を作り出すことができたことを意味します。重要なのは、ツールを互いの正面およびわずかに側面に配置できるため、2 番目のプローブの半分が前の溶接領域と重なることです。 

 

摩擦撹拌接合技術の開発と応用

 

このプロセスは主に産業界で、カスプラス圧延または押出のいずれのグレードのアルミニウム合金を接合するために使用されています。 FSW は、1 パスでも厚さ 0.3 mm から 75 mm の範囲の突合せ継手とともにアルミニウム合金を溶接できることも示されており、これも合金のグレードと所定の FSW 機械の能力によって異なります。

 

FSW は、航空宇宙、造船、鉄道からエレクトロニクス、さらには EV バッテリー トレイなど、さまざまな業界のさまざまな用途で長年使用されてきました。

 

FSW と組み合わせたその他の材料オプションには次のものがあります。

 

lマグネシウム、 

lチタン、 

l銅、 

lニッケルと鋼の合金、プラスチック、および金属基複合材料 (MMC) も研究されています。このプロセスは、アルミニウムとスチールなどの特定の材料に関連する異なる組み合わせを結合できることも示しています。

 

利点は何ですか?

 

摩擦撹拌溶接には、他の従来のアーク溶接プロセスに比べて多くの利点があります。これらには次のものが含まれます。

 

FSW は固相溶接プロセスであるため、高温割れ、気孔、凝固割れのない接合方法でほとんど欠陥がないと考えられています。材料の温度が低いため、接合される材料の収縮と歪みが大幅に減少します。さらに、 

アルミニウム合金には、フラックスやシールドガスとともに充填材は必要ありません。

 

どの姿勢でも作業可能

 

優れた機械的特性を備えているため、アルミニウム合金に最適であり、通常、プロセスを完了することで入手可能な材料と同等かそれを超える可能性があります。 

 

エネルギー効率が高い

 

また、2xxx プラス 7xxx シリーズに属するもののような、多くの「溶接不可能な」アルミニウム合金を接合することもできます。また、ほとんどのアプリケーションでは特別なエッジ処理方法の要件は必要ありません。

 

デメリットは何ですか?

 

摩擦撹拌溶接には非常に多くの利点がありますが、このプロセスに関連する欠点もいくつかあります。これらには次のものが含まれます。

 

l接合対象の所定の材料からプロセスまたはツールを引き抜いた後に残った出口穴。したがって、これは通常、そのパーツの設計、または実行オン/オフ タブの使用によって発生する可能性があります。 

l横方向の力とともに効果的で重要な下向きの力が必要であるため、その部品のクランプはアーク溶接よりも強力に接合される必要があります。 

lこのプロセスでは充填材を使用してはいけないため、これらの部品間の隙間を接合して制御する必要があります。 

 

摩擦撹拌溶接がグリーンテクノロジーを検討する理由

 

摩擦撹拌溶接は、環境に優しくエネルギー効率も高いため、グリーンテクノロジーとして知られています。他の標準的な溶融溶接とは異なり、摩擦撹拌溶接では有害なヒューム、消耗品、生成物が事実上使用されないことは間違いありません。これは、溶接プロセスに溶加材やシールドガスが必要ないため、有害な排出物が発生しないためです。

 

私たちの専門知識

 

Winshare は 多くの摩擦撹拌溶接プロセスを経験し、長年の開発と研究を通じて非常に広範な知識を培ってきました。これにより、ボビン FSW、サポート付き FSW、固定ショルダー FSW に加えて AdStir など、多くのバリアントとそれに関連するプロセスを作成することができました。

 

Winsharethermolly Systems には記録に残る実績があり (すべての摩擦撹拌溶接システムの中で最大の設置ベースを持っています)、お客様が必要とする専門知識と、お客様のあらゆる目的に適したインテリジェントな摩擦撹拌溶接ソリューションの提供が当社の責任です。 

 

当社の経験と技術力、そして改善と革新への取り組みにより、当社の I-STIR テクノロジーは非常に特殊な方法でお客様にメリットを提供するため、素晴らしい FSW ソリューションになりました。

 

よくある質問 

 

1.摩擦撹拌接合に使用できる材料は何ですか?

 

 

摩擦撹拌による溶着が可能な材料

 

lアルミニウム

lマグネシウム

l銅および銅合金

lハフニウムとジルコニウム

lインコネルと超合金

l鋼および鉄合金

lチタン

l異種材料

 

2.摩擦撹拌と摩擦溶接の主な違いは何ですか?

 

摩擦溶接 (FW) は、すべての固定部品と可動部品の間の機械的摩擦を通じて、すべての溶接作業に熱エネルギーを生成する原理に基づいた方法です。摩擦撹拌溶接 (FSW) は、異種接合の設計に広く使用されるもう 1 つのプロセスです。

 

3.摩擦撹拌加工とは何ですか？

 

摩擦撹拌溶接には、材料を接合する必要がある回転ツールによって生成される摩擦熱を使用する固相接合プロセスが含まれます。ショルダーおよび異形プローブを備えた非消耗工具は、2 つのワークピース内の境界面に押し込まれて回転します。その後、接合線に沿って通過し、材料が熱を帯びて柔らかくなります。

 

4.コストの観点から、摩擦撹拌溶接は他の溶接プロセスと比較してどうですか?

 

摩擦撹拌溶接はアルミニウム合金のコスト削減プロセスであり、ユーザーによって共有されています。摩擦撹拌溶接は、環境に優しくエネルギー効率も高いため、グリーンテクノロジーとして知られています。他の標準的な溶融溶接とは異なり、摩擦撹拌溶接では有害なヒューム、消耗品、生成物が事実上使用されないことは間違いありません。

 

結論 

 

すべての摩擦溶接プロセスは、従来の溶接方法よりも環境的に安全であり、作業を行う人々にとっても安全であると考えられています。 

 

重要なのは、すべての摩擦溶接技術が耐久性と強力な溶接を実現するということです。費用対効果が高く、健康上の問題や環境への影響も最小限に抑えられます。