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接合・実装

新技術<FSW>と新素材<Ni基超々合金>の組み合わせにより高融点材料の接合ツールを長寿命化

大阪府

アイセル株式会社

2020年3月20日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 摩擦攪拌接合による鉄系高融点材料の接合システムの開発
基盤技術分野 接合・実装
対象となる産業分野 工作機械
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(信頼性・安全性向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(人件費削減)、高効率化(使用機器削減)、高効率化(生産性増加)、環境配慮、低コスト化
キーワード 摩擦攪拌接合、Ni基超々合金、鉄系高融点材料
事業化状況 事業化に成功し継続的な取引が続いている
事業実施年度 平成20年度~平成22年度

プロジェクトの詳細

事業概要

従来の摩擦攪拌接合技術を進化させ、高品質・低コスト・薄板対応を特長とする「二次加工性に優れた鉄系高融点材料接合システム」を確立し、本接合システムを中核とした自動車用触媒コンバーターケース製造用試作機を開発する。また、本接合システムの産業用機器、家電機器・厨房機器など他産業分野への応用により、ものづくり基盤技術の底上げを図り、地域の金属加工系中小企業の国際競争力強化につなげる

開発した技術のポイント

摩擦攪拌接合技術により、高強度・高速・低コストな薄肉接合を目指す
・ツール:室温でHV700以上かつ900℃でHV500以上、ツール寿命290m/個→接合時の接合部の温度が約1,000℃の条件でも、一定の寿命を要するツールに
・接合装置:接合部強度を母材の95%以上、接合速度を最大900mm/分、ランニングコストを122円/m→既存の接合装置の改良により最適接合条件に対応
(新技術)
新素材金属を用いて、新FSW技術を活用
(新技術の特徴)
・二次加工性に優れた接合を実現
・Ni基超々合金の活用
・鉄系高融点材料の接合が可能
・1.0mm以下の薄板でも対応が可能
・設備投資額を削減することが可能

具体的な成果

・新規ツール材料の開発
-大阪府立大学が開発したNi基超々合金(二重複相金属間化合物合金)を活用することで、高温においても優れた強度特性を発揮
-タングステン及びレニウムを添加したインゴット試作品は、特に硬度に優れ、室温硬さはHV765で、工具鋼にほぼ匹敵
・ツール形状および加工法の検討・加工法の開発
-接合実験により、ツールの最適形状を検討
-Ni基超々合金のインゴットをワイヤ放電加工機により粗加工し、粗加工品をマシニングセンターによりツール形状に加工
・最適な接合条件の探索
-施工長20,000mmでもほぼ良好な接合状態を実現
-20,000mmの接合でもショルダー長は±0.1mmの変化、重量は0.1gの減少に留まっており、ツールの長寿命化(推定290m以上)を実現

知財出願や広報活動等の状況

・特許:「Ni基二重副相金属間化合物合金からなる摩擦攪拌加工用ツールおよび摩擦攪拌加工方法」(特開2009-255170)他計7件
・論文:東靖子ら「Ni基超・超合金製ツールによるSUS430薄板の摩擦攪拌接合」、溶接学会論文集、(2010)
・新聞:日刊工業新聞(H23.7.29)
・出展:MF-Tokyo展(H23.8)等

研究開発成果の利用シーン

・薄板・円筒形の製品の生産に活用(自動車用部品、小径の圧力容器・タンクなど、幅広い活用を想定)
・研究開発仕様とした接合装置の利用
・アルミ以外の高融点材料の接合条件特定のためのツールとして利用

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・H23年度に実用化に成功、ツールを販売。
・試作機・サンプルあり(摩擦攪拌接合装置及び接合ツール、有償)。
・H28年に装置を販売。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、製品製造、試験・分析・評価

製品・サービスのPRポイント

・軽量化:1.0mm以下の鉄系高融点材料の薄板の加工を可能にすることにより、自動車の軽量化に資する
・低コスト化:高融点材料の接合を低コストで実現するツールを開発
・銅系材料の接合装置・ツールとして好適

今後の実用化・事業化の見通し

・研究用装置及びツールについて、販路開拓を実施中。実績多数あり。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 アイセル株式会社
事業管理機関 一般財団法人大阪科学技術センター
研究等実施機関 ネオテックス株式会社
学校法人近畿大学
公立大学法人大阪(大阪府立大学)

サポイン事業者 企業情報

企業名 アイセル株式会社(法人番号:8122001017540)
事業内容 精密機械及び部品の製造販売
社員数 130 名
生産拠点 大阪、山口、広島、韓国、中国
本社所在地 〒581-0068 大阪府八尾市跡部北の町1-2-16
ホームページ http://isel.jp/
連絡先窓口 望月 昇
メールアドレス n.mochizuki@isel.jp
電話番号 072-991-0450