摩擦攪拌接合

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摩擦攪拌接合摩擦撹拌接合、まさつかくはんせつごう)とは、先端に突起のある円筒状の工具を回転させながら強い力で押し付けることで突起部を接合させる部材(母材)の接合部に貫入させ、これによって摩擦を発生させて母材を軟化させるとともに、工具の回転力によって接合部周辺を塑性流動させて練り混ぜることで複数の部材を一体化させる接合法。英語ではFSWFriction Stir Welding)と呼ばれ、直訳した摩擦攪拌溶接という用語が利用される場合もある。

歴史[編集]

この接合法は、英国のTWI(The Welding Institute)によって開発された。この接合法に関する最初の特許出願は、1991年12月6日日本アメリカヨーロッパの3ヵ所で行われ、1995年10月25日にアメリカ、同年11月8日にヨーロッパ、1997年11月30日に日本で特許が確定した。特許が確定すると特許出願日から20年間有効である。

概要[編集]

接合可能の部材は軟化温度が比較的低い軽金属が多い。アルミニウム合金では、非熱処理型アルミニウム合金の1000系、5000系だけではなく、難接合材の熱処理型アルミニウム合金の2000系、6000系、7000系、鋳造材のADC12が接合可能という報告がある。アルミニウム以外でも、マグネシウム合金のAZ31、AZ61、チタンとその合金、とその合金、軟亜鉛プラスチックで接合可能という報告もあり、その適用範囲も工具形状、工具材質や接合装置などの改良を繰り返し拡大している。

特徴[編集]

アーク溶接と比較した場合の特徴は以下のとおりである。

長所

  • 部材の融解を伴わない為、接合部の熱影響を抑制できる。
  • シールドガスが不要である。
  • 騒音や粉塵の発生を低減できる。また、アーク光が発生しない。

短所

  • 複雑な形状の部材を接合するのに不向き。
  • 利用可能な材質や板厚に制限がある。
  • 攪拌不良や気泡発生等の欠陥検出が困難である。


用途[編集]

ロールス・ロイスが航空機向けのターボファンエンジン、「トレント」の、中空チタンファンブレードの製造に使用している。

日本における摩擦攪拌接合の実用例は、日本車輌製造日立製作所笠戸事業所)がアルミ製鉄道車両構体の接合に用いた例、三菱重工がアルミ製のH-IIBロケット推進剤タンク製造に用いた例がある。

また、国策でテクノスーパーライナー(TSL)として三井造船により建造され、小笠原航路への就航が予定されていた「スーパーライナーおがさわら」でも、上部構造体の接合に同技術が用いられていた。

また、摩擦攪拌接合を点接合に応用したFSJFriction Spot Joining摩擦点接合)という技術を、マツダRX-8や3代目ロードスター2005年8月発表)に採用している。

関連項目[編集]

参考文献[編集]

「摩擦攪拌接合法の造船への適用」『防衛技術ジャーナル』285号、2004年