摩擦圧接とは何ですか？-作業と応用

摩擦圧接とは何ですか？

摩擦圧接は、相互に相対運動するワークピース間の機械的摩擦によって熱を発生させ、「アプセット」と呼ばれる横方向の力を加えて材料を塑性変位させて融合させることにより、ワークピースを溶接するソリッドステート溶接技術です。

溶融が発生しないため、摩擦溶接は融接プロセスではなく、鍛接に似たソリッドステート溶接技術です。摩擦圧接は、さまざまな航空および自動車用途で金属および熱可塑性プラスチックとともに使用されます。

実際には、明らかに滑らかな表面は、凹凸と呼ばれる多くの微細な突起で構成されています。ある表面が別の表面に対して移動すると、これらの凹凸が相互作用し、相互作用する2つ以上の表面間の動きに抵抗する力で摩擦が発生します。

弾性および塑性降伏によるこれらの凹凸の相互作用により、熱が発生します。摩擦溶接は、この現象を接合用途に利用します。摩擦溶接の誘発された機械的運動は熱を発生させ、材料が軟化して粘性になる原因となります。軟化した状態では、プロセスの機械的な動きによって材料が混合され、結合が形成されます。

摩擦熱と材料の混合が発生する方法は、使用する摩擦溶接プロセスに大きく依存します。このプロセスには、摩擦攪拌溶接（FSW）、摩擦攪拌スポット溶接（FSSW）、線形摩擦溶接（LFW）の4つの主要なプロセスがあります。および回転摩擦溶接（RFW）。

FSWは、非消耗工具を使用して動作します。この工具は、回転して2つのワークピースの境界面に押し込まれます。次に、ツールがインターフェースを通過し、摩擦熱によって材料が加熱されて軟化します。

次に、回転ツールが軟化した材料を機械的に混合して結合を生成します。 FSSWはFSWの変形であり、「スポット」溶接を行うために、非消耗工具を重ね継手構成の2つのワークピースに回転、プランジ、および格納することによって機能します。 FSSWの間、ワークピースを通過するツールはありません。

LFWとRFWは、非消耗工具を必要としません。つまり、結合される個々のワークピースは、摩擦熱と機械的混合を生成するために使用されます。 LFWは、圧縮力がかかっているときに、あるワークピースを別のワークピースに対して線形に振動させることによって機能します。

振動面間の摩擦により熱が発生し、界面材料が軟化して機械的に混合します。 RFWはLFWに似ていますが、ワークピースが丸く、相互に回転することが多い点が異なります。 LFWおよびRFWの間、ワークピースは通常、圧縮力の方向に短くなり（「バーンオフ」）、フラッシュを形成します。

バーンオフインターフェース中に、酸化物や異物粒子などの汚染物質がフラッシュに放出されます。汚染物質がなくなると、純粋な金属同士の混合が起こり、一体型の結合が生じます。摩擦溶接中に発生する温度は非常に高温ですが、材料は固体状態のままです（つまり、溶融は発生しません）。

摩擦溶接を使用して、より優れた工業用ローラー、チューブ、およびシャフトを構築できます。このプロセスは、産業用プリンター、マテリアルハンドリング機器、自動車、航空宇宙、船舶、石油の用途向けにこれらのサブアセンブリを製造するためによく使用されます。

コンポーネントの他の例には、ギア、アクスルチューブ、ドライブライン、バルブ、油圧ピストンロッド、トラックローラーブッシュ、ポンプシャフト、ドリルビット、接続ロッドなどがあります。

産業技術