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低温摩擦接合機

世界初の新技術!!A1変態点以下での接合を実現!

低温摩擦接合機ズーム

低温摩擦接合機

低温接合が提供するメリット
1.摩擦熱による硬度変化を最小限まで抑制
2.冷間加工材の強度低下を抑制
3.次工程の熱処理省略へのアプローチ

低温接合法の原理

従来の接合法と低温接合法に違い

0001.png
従来の摩擦圧接工法は、一方の部材を高速回転させ、一定方向から圧力をかけて2部材を接合します。
摩擦工程で部材同士を摩擦発熱により軟化させます。接合界面の温度は、炭素鋼の場合約1100℃~1200℃まで発熱すると言われています。

低温接合法では、従来より高圧力で押し付けることで、金属組織の破壊を発生させます
このエネルギーを利用して軟化させて接合します。
軟化したタイミングでバリとして排出し、次の新生面を軟化させます。
上記を繰り返すことで、接合面の発熱温度を最小限に抑えて接合することが可能となります。

なにが低温なのか?

低温接合が従来法と大きく異なるポイントは、A1変態点以下で接合する技術であることです。
つまり、組織変態させない摩擦接合法と言えます。

一例として、炭素鋼の断面観察データご説明します。
低温接合技術はα+Fe3C範囲内の状態で接合するため、熱による組織変態が起こりません。
従来法では、摩擦工程により接合面を1200℃近くまで温度上昇させるため、オーステナイト組織に変化します。
オーステナイト組織は冷却されて、フェライトとマルテンサイトが析出されるため、接合部を断面観察すると、マルテンサイト組織が確認できます。
炭素鋼の断面観察(HP掲載).png
低温接合法は上記で説明した通り、α+Fe3C域で接合ができるので組織変化をしません。

この組織変態のない接合技術を『低温接合』と呼びます。


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低温接合のメリット

低温接合のメリット3点(HP掲載).png

1.摩擦熱による硬度変化を抑制

従来の接合法と比較したとき、摩擦発熱による組織変化によって
炭素鋼は硬度上昇し、冷間材は硬度低下します。
下図は炭素鋼(S45C)の硬度測定を比較したグラフとなります。
炭素鋼材の硬度測定(HP掲載).png
従来法では2.35倍も硬度が上昇したのに対して、低温接合法では1.17倍に抑えることができます。

また断面観察結果としては、従来法では熱影響によるマルテンサイト組織が確認できたのに対し、低温接合法では、母材と同等のα+Fe3Cとパーライトが確認できました。
このことから、S45Cにおいては、低温接合法による組織変態を抑制することが可能であると言えます。

併せて、引張強度の検証も行い、下図のような結果を得られました。
S45C引張試験(編集済).png
引張強度も母材と同程度確保できており、強度低下は見られません。

SCM420での比較
先ほどはS45Cについて述べましたが、強度部材でよく採用されているSCM材ではどうなのか。
接合評価データを下図に示します。
<硬度測定>
SCM420硬度測定(編集済).png
<断面観察>
SCM420断面観察(編集済).png
<引張強度>
SCM420引張試験(編集済).png
この結果から、SCM420でも組織変態を抑制した接合が可能と言えます。

2.冷間加工材の硬度低下を抑制

アルミ材(A6000系)を例として冷間加工材について説明します。
アルミ材を摩擦圧接すると、以下の懸念点が挙げられます
●引張強度の低下
●硬度の大幅低下
つまり、ある程度の強度が必要な場面で、アルミ圧接部材は不向きです。
しかし、それを解決したのが低温接合技術となります。

下図は、アルミ材を2種の接合法で比較したデータとなります。

引張試験データ
アルミ材引張試験(編集済).png
硬度測定データ
アルミ材硬度測定(編集済).png

このように低温接合法を用いることで、アルミ材でも一定量の強度確保を実現しました。
EV化、軽量化というトレンドに対して、新たにアルミ圧接部材の導入が期待されます。

3.次工程の熱処理をキャンセル

工法のキャンセル(HP掲載).png
最初に触れたように、低温接合法は組織変態を起こさない接合法です。
つまりは母材と同等の状態を維持したまま接合が可能な技術です

トライ接合のご案内

社内試験機(HP掲載).png

トライ接合にご興味ございましたら、社内設備を用いて実施します。
従来法とは異なるメカニズムですので、直ぐに回答でき兼ねる場合がございますが
お問い合わせいただき、トライスケジュールを打合せさせて頂きます。

評価試験機(HP掲載).png
接合評価がスムーズに行えるよう、社内で評価試験機を保有しております。
迅速な対応が出来ますので、ぜひご検討ください。

問い合わせ先

新事業推進本部
電話番号:0847-40-0553
FAX番号:0847-45-3190
中川がご対応いたします。

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