摩擦攪拌接合

しくみ

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   しっかり固定する。 板を、当て金の上で突き合わせて強く固定します。工具が大きな力で板を押し広げようとするためです。

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   回転させて押し込む。 硬い工具が、通常毎分数百から約 2,000 回転で回り、そのピンを継手に、幅の広いショルダーが表面に触れるまで押し込みます。

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   摩擦で加熱する。 ショルダーが金属にこすれて、融点のおよそ 70–90% まで加熱します。金属は粘土のように柔らかくなりますが、固体のままです。

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   進めてかき混ぜる。 工具が継手に沿って動きます。ねじ山のあるピンが、軟化した金属を前から後ろへ掃き回し、2つの縁を混ぜ合わせます。

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   鍛えて仕上げる。 ショルダーが、かき混ぜられた金属を押さえつけ、それが冷えて、細かい結晶粒をもつ固体の溶接線になります。最後に工具が引き上がり、小さな抜け穴を残します。これは、捨てタブの上にあることが多いです。

主なポイント

材料

主にアルミニウム合金。マグネシウム、銅、異種金属の組み合わせも。鋼やチタンは、高価な特殊工具で

代表的な部品

ロケットの燃料タンク、鉄道車両の車体、船の甲板パネル、電池トレイ、ヒートシンク

部品サイズ

約 1 mm の板から、厚さ数センチのアルミ板まで。溶接線は数メートルの長さ

精度

ひずみが小さい。CNC 機械なら、溶接線の位置は 1 ミリの何分の1という精度

表面仕上げ

細かい半月形のさざ波がある、なめらかな溶接線で、表面よりわずかに低い。縁には小さなバリ

向いているロット数

長くてまっすぐ、またはゆるやかに曲がった溶接線の、中ロットから大ロット

金型・設備コスト

CNC への改造で数万ドルから、大型の専用機では 100 万ドルをはるかに超える

速度

1パスで、通常は溶接線 1 分あたり 0.1–2 m

強みと限界

使われる場所

• 宇宙ロケットの燃料タンクと酸化剤タンク
• 鉄道高速列車や通勤電車のアルミニウム製車体
• 造船大きなアルミニウム製の甲板パネルと船殻パネル
• 自動車電気自動車の電池トレイ、ホイール、サスペンション部品
• エレクトロニクスと暖房ヒートシンク、コールドプレート、ボイラーの熱交換器

見分け方

• なめらかで平らな溶接線で、同じ向きを向いた、細かく等間隔の半月形の跡があります。
• ショルダーが押した場所のわずかなくぼみと、縁に沿った細く巻いたバリ。
• 切り落とされていなければ、溶接線の終わりに丸い抜け穴があります。

比較

動画を見る

Explain-it: How does friction stir welding work?

TheGrenzebachGroup · 原理を、機械メーカーが解説

RIFTEC explains Friction Stir Welding

RIFTEC GmbH - Videos · 押し込み、進め、固相の継手ができるまでを、一歩ずつ

Friction Stir Welding (FSW) Demonstration: How It Works

Manufacturing Technology, Inc. (MTI) · 押し込みから抜け穴までの、本物の溶接

Friction Stir Welding Demonstration at FABTECH 2014

ESAB · 産業用機械が動いている様子

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• Wikipedia: 摩擦攪拌接合 — 工具、攪拌部、鉄道・宇宙・船・自動車での用途
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