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Hitachi

株式会社 日立パワーソリューションズ

航空機や自動車のボディ、橋梁など、あらゆるものづくりに必要不可欠な技術の一つに溶接があります。 溶接には、溶融溶接、抵抗溶接などさまざまな技法がある中、近年、次世代技術として注目を集めているのが「摩擦攪拌接合(以下FSW)」です。
FSWは、1991年に英国TWI(The Welding Institute)で考案された技術で、円柱状の接合ツールを回転させて発生する摩擦熱で被接合材料を軟化させ、その部分を攪拌することで接合します。 FSWでは、材料以外の素材を用いないため、疲労強度が高く、材料も溶融しないことから、溶接変形(ひずみ)の少ない接合ができます。
当社では、2000年からこの技術を取り入れたFSW装置の販売を開始しています。FSWは、技術者の経験値に依存せず「熟練技術者からの技術伝承」といった課題も解決に導きます。当社のFSW技術、そしてFSW装置を、ぜひ皆さまのものづくり現場でお役立てください。

摩擦攪拌接合(FSW)装置の特長

接合部の変形が最小限

軟化させた材料同士を攪拌によって混ぜ合わせて接合するため、材料以外の素材を用いません。 また、溶融溶接に比べ、ひずみがほとんど発生せず、品質の向上はもちろん、矯正にかかる工数の削減にも寄与します。

異なる材質の接合が可能

FSWは、同じ材質はもちろん、違う材質の接合もできます。 従来は、比較的融点の低いアルミニウム合金、銅合金などの非鉄金属を中心に接合していましたが、最近では鉄鋼、チタンなどの融点の高い金属の接合も可能になってきています。

サンプル試作で製品適合の確認が可能

接合したい材料をお預かりして、接合可否を確認するサンプル試作を承っています。実際の接合結果を確認していただき、FSW装置の導入をご検討いただけます。

摩擦攪拌接合(FSW)事例

デモ機がありますので、詳細は当社、営業までお問い合わせください。


3次元曲線接合例(材質:アルミニウム)


2次元曲線接合例(ヒートシンク、材質:アルミニウム)


直線接合例(材質:マグネシウム)


ダブルスキン構造材接合例(材質:アルミニウム)

原理

回転ツールと呼ばれる円柱状工具を回転させながら被接合材料に所定の深さまで挿入し、接合線に沿って回転ツールを移動させて接合します。

回転ツール周辺の材料は、回転ツールと被接合材料間で発生する摩擦熱および加工熱によって昇温され、被接合材料が軟化し、軟化した材料は回転ツールの回転によって攪拌され、回転ツールの後方で固相接合されます。

摩擦攪拌接合(FSW)装置の適用例

スパッタリング装置用バッキンプレートへの適用

FSW技術の進歩によって銅合金の接合が可能になった現在では、バッキンプレートの製造にFSW装置が採用されています。 接合時の温度上昇が低いという特長を活かし、課題となっていた熱影響の低減はもちろん、高真空を生成する真空チェンバを必要としないため、一般環境での製造が可能になりました。 さらに「ピンホールなどの溶接欠陥を排除できた」「接合面の寸法公差許容値を広げられた」というお客さまの声もいただいています。

アルミニウム鋳造品の組織改質への適用

FSW技術は、接合のみでなくアルミニウム鋳造品の組織改質にも役立ちます。 組織改質したい部分を摩擦攪拌することで、ピンホールのない断面組織を生成するだけではなく、細かい組織への改質によって、均質な材質へ変化させることができます。 表層部の周辺に大きなピンホールが存在していた場合には、改質面に明らかな窪みが現れることで視認性が向上し、切削作業前に、不良品として区分することが可能になります。

製品ラインアップ

接合ニーズにフレキシブルに応える豊富な装置ラインアップ

当社では全6機種をラインアップ。お客さまのニーズに合わせて、摩擦攪拌接合(FSW)装置をお選びいただけます。また、カスタマイズなどにもお応えすることが可能です。装置仕様(能力)、構成などの詳細につきましては、当社、営業までお問い合わせください。


1D-FSW


2D-FSW


鉄鋼用2D-FSW


3D-FSW


定置式スイング-FSW


ロボットFSW

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