FSW(摩擦攪拌接合)的話題

摩擦攪拌接合

FSW的話題

FSW(摩擦攪拌接合)具備抑制熱影響、無需遮蔽氣體、不產生粉塵等優點,
從鐵道車輛、航空器、船舶、半導體到汽車領域,皆可望擴大應用範圍。
透過摩擦熱將被加工物適當加熱後,材料會因攪拌作用而接合,但溫度管理至關重要。
因為若在溫度過低時進行接合,工具會受損;而溫度過高時,材料則會熔化。
本頁面將以敝公司的監測技術為核心,向各位說明摩擦攪拌接合(FSW)技術。

1. FSW(摩擦攪拌接合)是什麼?

將帶有尖端突起的圓筒狀工具(工具)旋轉並施加強力壓迫,使突起部穿入待接合部件(母材)的接合部位,藉此產生摩擦熱使母材軟化,同時,此接合法透過工具的旋轉力使接合部周邊產生塑性流動並進行攪拌混合,從而將多個構件整合為一體。
在英語中稱為FSW(Friction Stir Welding),有時也會使用直譯的「摩擦攪拌溶接」一詞。
優點在於:能抑制接合部位的熱影響、無需使用惰性氣體、可降低噪音與粉塵的產生。
可以列舉以下幾點。

ツール

工具

FSW(摩擦攪拌接合)模式図

FSW(摩擦攪拌接合)模式図

2. 工具是什麼?

FSW(摩擦攪拌接合)採用稱為接合工具的特殊工具。此工具呈圓柱形狀,其尖端設有稱為探針的突起。最適工具形狀會因接合材料與板材厚度而異。
山本金屬製作所運用核心技術——精密加工技術,可提供摩擦攪拌接合(FSW)工具從設計到製造的完整解決方案。 我們亦將根據接合材料與板材厚度,為您建議合適的工具材質與形狀。
工具材質實績:SKD・鎳基合金・鈷合金・碳化鎢等

3. FSW(摩擦攪拌接合)中最重要的事情是?

在最佳條件下進行接合。
若未在最佳條件下進行焊接,焊接部位可能產生焊渣、氣孔、根部流痕等缺陷,進而影響品質,探針磨損嚴重,可能導致工具費用成為重大負擔。要即時偵測這些缺陷的發生,或評估最佳接合條件,在接合過程中監測工具溫度至關重要。
山本金屬製作所的MULTI INTELLIGENCE®系統可即時測量接合過程中的工具溫度。
透過同時測量三點數據,可應用於熱輸入分析。即時【可視化】接合現象,協助選定最佳接合條件。

4. 如何評估接合的品質?/h2>

需進行工具磨損、接合時探針尖端與肩部的溫度、工件表面溫度、接合後缺陷狀態的觀察、主軸負載等定量測量。
接合後的視覺效果與缺陷觀察固然重要,但更關鍵的是將接合過程中發生的現象【可視化】,這對於品質評估而言至關重要。
山本金屬製作所的MULTI INTELLIGENCE®系統可即時測量接合過程中的工具溫度。
透過同時測量三項數據,可選定最佳接合條件。

上圖為工具溫度之測量範例。
即使接合部位的輸入熱量(工具轉速/接合速度)相同,仍可觀察到隨著工具轉速增加,探針尖端及肩部在接合過程中的溫度會持續上升。
此外,我們亦可觀察到探針尖端的溫度在接合過程中保持恆定,且探針尖端(紅色線條)在工具內部呈現最高溫度。
將這些現象與接合後的斷面觀察相結合,即可對接合現象進行解明。
此外,在2000rpm/1000mm/min.的條件下,接合開始後探針尖端的溫度雖有下降,但接合後實施X射線透射檢測時,仍可觀察到空腔(空洞)現象。

5. 能否進行異材接合?

接合是可行的。然而,在異材接合的情況下,實際上存在許多關於適當工具形狀與接合條件的未知因素。
在此情況下,若盲目地提出條件,參數數量將增加,導致測試效率不佳。
特別是在會產生共晶反應的異材接合中,溫度測量對於選定最佳接合條件至關重要。這是因為必須選擇接合過程中溫度能維持在共晶溫度以下的接合條件。


山本金屬製作所的MULTI INTELLIGENCE®系統可即時測量接合過程中的工具溫度。透過實現接合現象的【可視化】,協助選定最佳接合條件。
本公司利用岡山研發中心的設備,提供委託測試服務,歡迎隨時洽詢。

6. 我們將參展2024國際焊接展

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山本金屬將於2024國際焊接展中,展示其提供的FSW服務。
焊接展會本次將迎來第27屆盛會,屆時將匯集來自全球的焊接、接合及切割領域最新技術進行展示。
本公司開發出可即時測量FSW過程中溫度與力的夾持式裝置MULTI INTELLIGENCE®示範活動 預計將介紹各種接合案例。
此外,FSW評估測試服務FSW教育支援服務等詳細展示也將同步進行。
若您想進一步了解FSW,或對此感興趣,誠摯邀請您參與活動。

日程:2024.4.24(水)~4.27(土)
会場:インテックス大阪