慣性摩擦溶接の仕組み

摩擦溶接の5つの種類

1. 慣性摩擦溶接

慣性摩擦溶接とは? 慣性摩擦溶接では、チャックとスピンドル シャフトにさまざまなサイズのフライホイールが取り付けられます。モーターはスピンドル シャフトに接続され、部品を回転させます。溶接サイクルの開始時に、モーターはスピンドル シャフトに接続され、部品を目的の回転速度まで回転させます。目的の速度に達すると、モーターはスピンドル シャフトから切り離されます。部品、スピンドル シャフト、チャック、フライホイールの重量に基づいて、自由に回転するコンポーネントによって回転慣性が生成されます。この時点で、上記の摩擦溶接プロセスが実行され、回転慣性を利用して部品を接合するときに摩擦熱が発生します。慣性溶接と CNC 加工を組み合わせる必要がある理由を学びます。

2. ダイレクトドライブ摩擦溶接

このプロセスでは、スピンドル駆動モーターがスピンドル シャフトに恒久的に取り付けられています。モーターは、2 つの部品が接合されるときに回転部分を駆動し続け、摩擦熱を発生させます。定義された CNC プログラムに基づいて、溶接プロセスの実行中、スピンドルは継続的に減速され、所定のポイントでスピンドルが停止します。このタイプの摩擦溶接は、溶接されたコンポーネント間に特定の方向が必要な場合に便利です。

3. リニア摩擦溶接

このプロセスは 慣性摩擦溶接ただし、可動チャックは回転しません。代わりに、横方向に振動します。2 つのワークピースは、プロセス全体を通じて圧力がかかった状態になります。このプロセスでは、ワークピースに高いせん断強度が求められ、慣性溶接よりも複雑な機械が必要になります。この方法の利点の 1 つは、円形のインターフェイスだけでなく、あらゆる形状のパーツを接合できることです。

4. 摩擦撹拌接合（FSW）

FSW は、非消耗工具を使用して 2 つの向かい合ったワークピースを接合する固体接合プロセスです。回転する工具とワークピースの材料との間の摩擦によって熱が発生し、界面に軟化領域が生じます。工具が接合線に沿って移動すると、2 つの金属片の軟化材料が機械的に混合され、工具によって加えられる機械的圧力によって溶接界面が鍛造されます。FSW は、現代の造船、列車、航空宇宙アプリケーションで使用されています。

5. 軌道摩擦溶接

軌道摩擦溶接は回転摩擦溶接に似ていますが、溶接された部品は両方とも同じ方向、同じ速度で回転しますが、軸は最大 1/8 インチオフセットされます。溶接サイクルが完了して回転が遅くなると、部品は同じ軸に戻り、材料が再凝固する間、鍛造圧力が維持されます。

アプリケーション

摩擦溶接は、工業用ローラー、チューブ、シャフトのより良い製造に使用できます。このプロセスは、工業用プリンター、マテリアル ハンドリング機器、自動車、航空宇宙、海洋、石油アプリケーション向けのサブアセンブリの製造によく使用されます。その他のコンポーネントの例には、ギア、車軸チューブ、ドライブ ライン、バルブ、油圧ピストン ロッド、トラック ローラー ブッシュ、ポンプ シャフト、ドリル ビット、接続ロッドなどがあります。

慣性摩擦溶接が企業にもたらすメリット

• さまざまな方法でコストを削減
  • 材料費を削減
  • ツールコストを削減
  • 研究開発コストの削減
  • 加工コストを削減
• 高速プロセスは高い生産率と大量注文を意味します
  • その結果、最終製品の市場投入までのスピードが速まります。
• プロセスは非常に正確で、再現性が高い
• プロセスにより、廃棄材料の量が削減（場合によってはゼロ）される
• 環境に優しい：煙やガス、煙を出さない
• スピードとプロセスを組み合わせることでエネルギー消費を削減

慣性摩擦溶接と従来の溶接との利点

• 異種金属を接合できる - 従来の溶接では不可能
• さまざまな部品を溶接できる
  • シンプルな形状から複雑な形状まで
  • あらゆる仕上げの素材
• 材料の使用が最適化され、短時間でほぼ正確な形状を実現
• 充填材は不要
• ピースの準備は最小限
  • 様々な表面をそのまま溶接可能
  • 回転動作により表面の自己洗浄が実現
• 熱影響部（HAZ）のサイズを大幅に縮小
• 100%は完全なジョイントインターフェースを溶接します
  • 接合強度は母材の強度と同等以上である
  • これらの溶接の完全性は非常に信頼できる
  • 結果として得られる接合部は高温に耐えられる

すべてを詳しく見てみましょう 摩擦溶接の利点 従来の方法と比較して。