FSW(摩擦攪拌接合)

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FSW(摩擦攪拌接合)とは

Friction Stir Welding(摩擦攪拌接合)の略語で、ワークに回転するツールを押し付け、摩擦熱で軟化(粘土状化)したワークを混ぜ合わせ、ワーク同士を接合する技術のこと。

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金属を接合させる方法として、アーク溶接等の一般的な溶接方法と比較し、光や音もなく、必要なエネルギー量がはるかに小さいという研究結果があるほど、極めて省エネルギーな接合方法です。

工作機械はワークの固定や後加工、接合ツール(回転機構が要)、接合後にできるバリの除去といった、FSWに必要な要素を全て持っているため、FSW専用の機械を購入する必要はありません。

メリット・デメリット

他の接合方法との比較

アーク溶接 FSW
接合温度 融点以上 融点の80%
変形 多い 少ない
強度低下 継手効率 約70% 材料による
前処理 必要(酸化被膜の除去など) 脱脂程度
環境

シールドガス

ヒューム・スパッタ

シールドガス 不要

ヒューム・スパッタ 不要

継手形状*¹ 制約 小 制約 多
後加工*² 場合による 必要(な場合が多い)
技術者 必要 不要

出展:(一社)溶接学会著、摩擦攪拌接合ーFSWのすべてー(2006)(産報出版(株))
(一社)軽金属協会著、アルミニウムハンドブック(1982)((一社)軽金属協会)

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デメリット メリット
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※1:接合の仕方のこと

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※2:FSWの後工程では、接合後にバリが発生するので、除去加工が必要。

メリット

母材(接合材料)以外必要なし

添加材が必要なく母材同士の接合になるので、添加材により成分が異なることで腐食しやすかったり、欠陥ができやすいなどの弱点がありません。

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異種材の接合や今まで不可能だった難しい接合が可能

同じ材料だけでなく、異なる材料同士の接合も可能で、今まで不可能とされてきたチタンの溶接も可能です。
異種材例:アルミ - 銅、ハイテン材 - アルミ など

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デメリット

段取り・材料毎の接合条件にノウハウが必要

同じ材料を使用しても、段取り方法や接合条件により、接合品質が異なる場合があります。
(例)ツール回転速度、送り速度、ツールの押し込み量(切削で言う切り込みの深さに相当)など)

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同じ部材(銅)

ツールの特許取得数が多い

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FSWの基本特許が切れた代わりに、ツールについてはFSWを実施していた会社から、数多くの特許が出願されています。

工具メーカも容易にカタログ制作やHP掲載による販売ができず、ほとんどは各メーカで自作されているケースが多いです。

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