Clarification of Guideline to Optimization of Joining Conditions to Control the Interface of Dissimilar Material Joints obtained Friction Stir Spot Welding

阐明优化连接条件以控制搅拌摩擦点焊异种材料接头界面的指南

• 批准号: 20K05121
• 负责人: 津村 卓也
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Okinawa National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05121/
• 关键词: 難燃性マグネシウム合金; めっき鋼板; ツール位置制御接合; 接合中材料側荷重; 接合中材料側温度; ツール挿入制御方式; 接合中ツール荷重; ツール挿入速度; 引張せん断強度; チタン合金; ツール形状・材質; インプロセス計測量

難燃性マグネシウム（Mg）合金とめっき鋼板・チタン合金との摩擦攪拌点接合（FSSW）において、4年の研究実施期間内で(1)インプロセス計測量（接合工程中の計測量）の測定システム構築、(2)ツール形状・材質がインプロセス計測量と継手強度に及ぼす影響の検討、(3)接合因子がインプロセス計測量と継手強度に及ぼす影響の検討、の三項目の実施を計画した。研究実施期間の3年目である令和4年度は、NC立フライスでの位置指定制御の接合実験において、3成分圧電型切削動力計を材料固定治具の下に配置して接合中に材料側にかかる荷重を、またK型熱電対を材料固定治具内に埋め込み、K熱電対用の温度計測テレメトリシステムを介し、接合中の材料側温度をインプロセス計測量として同時に測定するシステムを構築した。接合実験は、ツール回転数を3000rpm、ツール挿入速度を10mm/min、ツール挿入量を2.2mm一定として、ツール保持時間を5、10、15sと変化させた条件で行い、接合中の材料側荷重および温度の変化を観察した。その結果、今回変化させたツール保持時間の範囲では、保持時間の増加に伴い接合中の最大荷重値が2700N-2767N、接合中の最高温度が121.5℃-44.1℃と若干増加することを確認した。また当初計画されておらず研究実施期間の2年目に導入されたロボットFSW装置の整備を進め、位置指定制御のNC立フライスと荷重一定制御のロボットFSW装置という制御方式の異なる二つの装置によるFSSW比較実験を行う環境を整えた。

During the four-year study period, three items were planned to be implemented for friction stir point bonding (FSSW) between flame-retardant magnesium (Mg) alloys and plated steel sheets and titanium alloys: (1) Building a measurement system for in-process measurement amount (measured during the bonding process), (2) examining the influence of tool shape and material on in-process measurement amount and joint strength, and (3) examining粘结因素对过程中测量量和关节强度的影响。在2022财政年度，这项研究的第三年中，在粘结实验中进行了在NC站立铣削的定位实验中，将三个组件的压电削减测力计置于材料固定夹具下，以在材料固定的材料固定夹具下组装载荷，以组合材料的载荷，并在材料中固定在材料中，并在材料中固定在材料中，并在材料上固定在材料中，并在材料上固定了jig jig，并在材料上固定了一定的j，并在材料上固定在固定的jeig jig jig jii，并在材料上固定了一定的j，并在材料上固定了一定的固定式，并在材料上固定了一定的固定量通过k-thermocouple的温度测量遥测系统进行的进程测量量。连接实验是在刀具旋转速度为3000 rpm的条件下进行的，工具插入速度为10 mm/min，并且工具插入量恒定，并且在连接过程中观察到材料侧载荷和温度的变化，将工具固定时间更改为5、10和15 s。结果，已经确认，随着工具固定时间的变化范围，粘结期间的最大载荷值增加，并且在粘结期间的最高温度略有增加到2700N-2767N，并且在粘结期间的最高温度增加到121.5°C-44.1°C。此外，机器人FSW设备是在研究期的第二年安装的，但最初不是计划的，并且使用具有不同控制方法的两种设备为FSSW比较实验创建了一个环境：用于定位控制和机器人FSW设备的NC站立铣削以实现恒定负载控制。