日立開發出超微細鋼摩擦攪拌接合技術
作者： 2013年07月19日 來源： 瀏覽量：
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據日經BP社報道:日立制作所開發出了通過摩擦攪拌接合(FrictionStirWelding.FSW).在減少機械特性下降的同時接合超微細粒鋼板的技術.FSW是在鋼板的接合部位邊旋轉邊插入圓柱狀工具(連接工具).使其沿接合部位移動.在因
據日經BP社報道:日立制作所開發出了通過摩擦攪拌接合(Friction Stir Welding.FSW).在減少機械特性下降的同時接合超微細粒鋼板的技術.FSW是在鋼板的接合部位邊旋轉邊插入圓柱狀工具(連接工具).使其沿接合部位移動.在因摩擦熱而軟化的材料保持固體狀態的情況下的接合技術.該公司此前已將該技術實際應用于鐵路車輛的鋁合金接合用途等.此次通過改進工具的強度.插入深度以及荷重等.成功地將其應用于屬于鋼鐵材料的超微細粒鋼用途.
如果接合部位的溫度過高.會導致晶粒膨脹強度降低.相反.如果溫度過低.則接合不牢.該公司優化了加工條件.例如以0.1mm為單位控制接合工具的插入量.借此減少母材的吸熱量.從而成功地減緩了機械特性的劣化.雖然屈服應力及延伸率比母材下降了15%左右.但保持了母材98%左右的疲勞特性.拉伸強度幾乎沒有下降.為了對這些接合條件進行優化.日立開發了專用的接合裝置.這種接合裝置在冷卻接合工具的同時.能夠在權衡熱膨脹的情況下自動調整擠壓量.另外.為了處理變形阻力較大的鋼鐵材料.該接合裝置可施加約5倍于以前的鋁合金材料專用裝置的荷重(加工厚度為5mm的鋼板時.約為4000kgf).
此外.日立制作所還開發出了可耐受達1000℃左右的接合部位溫度的新接合工具.在鋁合金的FSW時.使用的是鐵類金屬工具.對于超微細粒鋼板.則采用了陶瓷材料工具.具體為采用了聚晶立方氮化硼(Polycrystalline Cubic Boron Nitride:pcBN).通過優化FSW時氮化硼的含量.將磨損量降低到了現有材料的1/10左右.采用這種新的接合工具進行加工時.通過直徑約為20mm的工具以500-2000rpm的轉速邊旋轉邊攪拌母材.可以300-600mm/min的速度接合約1-5mm厚的鋼板.
超微細粒鋼技術是在高溫下進行大壓力軋制的同時.通過軋制后進行淬火以及使金屬晶粒粉碎至1μm左右的微細化處理.提高鋼板強度的.該技術的好處是由于無需添加稀有金屬等特殊元素.容易進行循環利用.但是.如果用焊接等一般方法進行接合.存在著高溫時晶粒變大.鋼板強度下降的問題.目前.作為日本新能源及產業技術綜合開發機構(NEDO)的委托業務.加工及接合技術開發項目“環境友好型超微細粒鋼研制基礎技術的開發”不斷取得進展.此次的FSW接合技術就是作為該項目的一環而開發的.
日立制作所表示.該接合技術將“力爭在5年以內實現實用化.”不過.“為了平衡加工成本.接合工具的耐久性還需要進一步提高到目前的10倍左右”.
如果接合部位的溫度過高.會導致晶粒膨脹強度降低.相反.如果溫度過低.則接合不牢.該公司優化了加工條件.例如以0.1mm為單位控制接合工具的插入量.借此減少母材的吸熱量.從而成功地減緩了機械特性的劣化.雖然屈服應力及延伸率比母材下降了15%左右.但保持了母材98%左右的疲勞特性.拉伸強度幾乎沒有下降.為了對這些接合條件進行優化.日立開發了專用的接合裝置.這種接合裝置在冷卻接合工具的同時.能夠在權衡熱膨脹的情況下自動調整擠壓量.另外.為了處理變形阻力較大的鋼鐵材料.該接合裝置可施加約5倍于以前的鋁合金材料專用裝置的荷重(加工厚度為5mm的鋼板時.約為4000kgf).
此外.日立制作所還開發出了可耐受達1000℃左右的接合部位溫度的新接合工具.在鋁合金的FSW時.使用的是鐵類金屬工具.對于超微細粒鋼板.則采用了陶瓷材料工具.具體為采用了聚晶立方氮化硼(Polycrystalline Cubic Boron Nitride:pcBN).通過優化FSW時氮化硼的含量.將磨損量降低到了現有材料的1/10左右.采用這種新的接合工具進行加工時.通過直徑約為20mm的工具以500-2000rpm的轉速邊旋轉邊攪拌母材.可以300-600mm/min的速度接合約1-5mm厚的鋼板.
超微細粒鋼技術是在高溫下進行大壓力軋制的同時.通過軋制后進行淬火以及使金屬晶粒粉碎至1μm左右的微細化處理.提高鋼板強度的.該技術的好處是由于無需添加稀有金屬等特殊元素.容易進行循環利用.但是.如果用焊接等一般方法進行接合.存在著高溫時晶粒變大.鋼板強度下降的問題.目前.作為日本新能源及產業技術綜合開發機構(NEDO)的委托業務.加工及接合技術開發項目“環境友好型超微細粒鋼研制基礎技術的開發”不斷取得進展.此次的FSW接合技術就是作為該項目的一環而開發的.
日立制作所表示.該接合技術將“力爭在5年以內實現實用化.”不過.“為了平衡加工成本.接合工具的耐久性還需要進一步提高到目前的10倍左右”.
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