JP4753430B2 - 鋼とアルミニウム合金の摩擦圧接方法 - Google Patents
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ただし、t(秒)は、2×10−16・(T+273)・exp[Q/{8.314(T+273)}]≦t≦18×10−16 ・(T+273)・exp[Q/{8.314(T+273)}]の範囲の時間(T:温度(℃)、Q:Al−Cu−Mg系合金およびAl−Si−Mg系合金の場合には145000、Al−Zn−Mg系合金の場合には130000)
2×10-16・T・exp(Q/{RT}) ≦ t ≦ 18×10-16 ・T・exp(Q/{RT}) ここで、Tは絶対温度(K)、Rはガス定数8.314(J/mol/K)、Qは析出の活性化エネルギーで、Al−Cu−Mg系およびAl−Si−Mg系合金の場合には145000(J/mol)、Al−Zn−Mg系合金の場合には130000(J/mol)とする。
2×10-16・(T+273)・exp[Q/{8.314(T+273)}] ≦ t ≦ 18×10-16・(T+273)・exp[Q/{8.314(T+273)}]で表される。ただし、Tは温度(℃)、QはAl−Cu−Mg系合金およびAl−Si−Mg系合金の場合には145000、Al−Zn−Mg系合金の場合には130000とする。
2×10-16・exp[Q/{8.314(T+273)}] ≦ Σ{tn/(Tn+273)} ≦ 18×10-16・exp[Q/{8.314(T+273)}]
外径60.5mm、厚さ3.1mmの鋼管STKM13Aと同径同肉厚のアルミニウム合金管6061−T6の組合せで摩擦圧接した。鋼管が回転側で、回転数は1200rpmとした。摩擦圧接の条件のうち、摩擦圧力P1、摩擦寄り代U1、アプセット圧力P2を表1に示す。ブレーキタイミングは摩擦過程終了後ただちに回転ブレーキとアプセット圧力負荷を行なうこと、すなわちタイミングのずれをなし、アプセット時間T2は8秒とした。これら条件はSTKM13Aと6061−T6を良好に接合するために必要な条件の範囲内である。
外径50mm、厚さ2mmの鋼管STKM13Aと同径同肉厚のアルミニウム合金管2024−T6あるいは7N01−T6の組合せで摩擦圧接した。鋼管が回転側で、回転数は800rpmとした。摩擦圧接の条件のうち、摩擦圧力P1、摩擦寄り代U1、アプセット圧力P2を表2に示す。ブレーキタイミングは摩擦過程終了後ただちに回転ブレーキとアプセット圧力負荷を行なうこと、すなわちタイミングのずれをなし、アプセット時間T2は8秒とした。これら条件はSTKM13Aと2024−T6あるいはSTKM13Aと7N01−T6を良好に接合するために必要な条件の範囲内である。
鋼管STKM15A(外径50mm、厚さ2.4mm)を回転側とし、これと端面が鋼管と同形状の中空部位を有する6082−T6鍛造材を摩擦圧接した。図1に、圧接後の断面を示す。鋼管の接合端面は表面粗さがRa:7.0μmとなるように加工した。摩擦圧接条件は、P1:25MPa、P2:110MPa、U1:0.4mm、N:800rpm(周速2.09m/s)、ブレーキタイミングP2L0.1s(摩擦過程終了後回転ブレーキをかけるが、摩擦圧力はその後も0.1秒間維持し、アプセット圧力負荷開始を遅らせること)、T2:4sとした。圧接後、180℃で4h加熱したのち放冷する熱処理を施し、短冊状の引張試験片を切出して引張試験を実施した。引張強さは熱処理を行わなかった場合は260MPaであったが、熱処理した場合には307MPaと高い値を示した。
Claims (3)
- 鋼の中空部材とアルミニウム合金の中空部材の端面を突き合わせ、該端面同士を摩擦圧接により接合する方法において、アルミニウム合金がAl−Cu−Mg系、Al−Si−Mg系、Al−Zn−Mg系のT6調質されたアルミニウム合金であり、摩擦圧接した後、再度、100〜200℃の温度域で加熱する人工時効処理を施すことを特徴とする鋼とアルミニウム合金の摩擦圧接方法。
- 鋼の中空部材とアルミニウム合金の中空部材の端面を突き合わせ、該端面同士を摩擦圧接により接合する方法において、アルミニウム合金がAl−Cu−Mg系、Al−Si−Mg系、Al−Zn−Mg系のT6調質されたアルミニウム合金であり、摩擦圧接した後、再度、100〜200℃の温度域でt秒間加熱する人工時効処理を施すことを特徴とする鋼とアルミニウム合金の摩擦圧接方法。
ただし、t(秒)は、2×10−16・(T+273)・exp[Q/{8.314(T+273)}]≦t≦18×10−16 ・(T+273)・exp[Q/{8.314(T+273)}]の範囲の時間(T:温度(℃)、Q:Al−Cu−Mg系合金およびAl−Si−Mg系合金の場合には145000、Al−Zn−Mg系合金の場合には130000) - 中空部材が管であることを特徴とする請求項1または2記載の鋼とアルミニウム合金の摩擦圧接方法。
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