研究開発された技術紹介

これまで困難とされた鉄鋼材料の摩擦攪拌接合を実用化する為の革新的に高安定・高効率の摩擦攪拌接合技術の確立を行う。回転ツールの加熱を抑制し、被接合材の軟化のみを誘発する補助加熱を併用することにより回転ツールに対する負荷を低減し従来の10倍以上のツール寿命を達成する。平21年度までに得られた知見を発展させ、スポット摩擦攪拌接合の技術開発及び1電源1マッチングボックスで操作可能な電源の開発を行う

加熱コイルを用いた高周波加熱技術を摩擦攪拌接合と組み合わせ、鋼材の接合を可能に
・加熱効率上昇→2mmのSS400鋼材を2秒程度で約800℃に赤熱
・高周波誘導加熱の適用→接合高速化
・15mm鋼板の摩擦攪拌接合
(新技術)
＜コイルを用いた高周波加熱技術と摩擦攪拌接合を組み合わせた新接合技術＞
・鉄鋼材料などの高融点材料に関しても、接合が可能
・さらに接合ツールの耐久性、寿命を改善する効果あり

・摩擦攪拌接合に必要な高効率整合器を開発し、5mm鋼板を1.89秒で赤熱可能に
-一台で様々な厚さの鋼材を加熱可能な高効率整合器を製作
-整合器と加熱コイルを用いて行った加熱実験の結果、2秒程度(5mmの鋼板を1.89秒)で赤熱可能に
・高周波誘導加熱を用いた摩擦攪拌接合により、鋼材の高速接合を実現
-低炭素鋼を用いて、高周波誘導加熱方式の摩擦攪拌接合(高周波FSW)実験を実施し、ノーマルFSW結果と比較
-高周波誘導加熱方式を用いることでノーマルFSWと比較して接合速度を1.5倍に上げることが可能に
・継手の引張強度と継手伸びの優位性を確認し、無欠陥での鋼材接合を実証
-FSW継手部の硬さ試験および室温での引張試験を実施し、引張強度は母材よりも高くなった

特許:「鉄系材料の接合方法」(特願2010-182652)

今回開発した高効率高周波電源により短時間で鋼板を所定の温度まで加熱することができ、
摩擦攪拌接合はもちろん他の加熱を必要とする分野にも応用が可能。

・H25年度の実用化をめざし、補完研究を継続中
・100kWFSW用高周波加熱装置の試作機あり(有償)

・強度向上→母材より強度低下することが常識化している接合継手において、母材を超える強度を実現
・汎用性向上→従来AL材料のみ実用化していた摩擦攪拌接合が鉄鋼材料にも適用可能になり、幅広い製品の製作が可能に

川下企業の問い合わせに対し適切な溶接条件を検討中、仕様が固まり次第試作品の溶接試験を実施
・川下企業(大手製鉄会社)よりシステムの問い合わせが有り、ラボ機の有る研究機関と共に、材料を含む溶接条件等の詳細を検討中
・川下企業(大手製鉄会社)の溶接条件等が決まり、仕様が確定し次第、試作品の溶接試験を実施する予定
・本案件が具体化した後、その他の鉄鋼・自動車・鉄道メーカーへの販路開拓を進める意向