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摩擦溶接の発見の歴史: 1924 年の特許が今日までこれほど永続的な影響を与えているのはなぜか?
摩擦溶接 (FW) は、相対的に移動するワークピース間の機械的摩擦を利用して熱を発生させるソリッドステート溶接および接合プロセスです。このプロセスでは、「アプセット」と呼ばれる横方向の力を加えて材料を塑性変形させ、融合させます。摩擦溶接技術は航空宇宙産業や自動車産業で広く使用されており、金属と熱可塑性プラスチック材料の溶接に重要な役割を果たしています。
「摩擦圧接は鍛造溶接と同じ固体溶接技術ですが、その動作メカニズムと適用範囲はより広いです。」
摩擦溶接の歴史
摩擦溶接の初期の出願と特許は 20 世紀初頭に遡り、回転摩擦溶接はさまざまな方法の中で最も古いものです。 1924 年に、W. リヒターは英国で線形摩擦溶接 (LFW) 技術の特許を取得し、その後 H. クロプシュトックはソ連で同様の特許を取得しました。当初の説明はかなり曖昧でしたが、これらの初期の特許は摩擦溶接技術の重要な基盤を築きました。
1956 年、A. I. チュディコフという技術者がソビエト連邦で回転摩擦溶接に関する科学研究を実施し、それを初めて商業プロセスとして導入しました。 1960 年にこの技術が米国に導入され、Caterpillar Tractor Company、Rockwell International、American Manufacturing Foundry などの企業が関連機械の開発を開始しました。これらの特許の開発はヨーロッパとソ連で広く使用されただけでなく、その後の技術進歩への道を切り開きました。
摩擦圧接の主流技術
摩擦溶接にはさまざまな形式があります。以下に主な溶接方法を示します。
回転摩擦溶接
回転摩擦溶接 (RFW) では、1 つの溶接要素が別の要素に対して回転して圧力を加えます。摩擦によって材料が加熱され、分離不可能な溶接接合が形成されます。
線形摩擦溶接
線形摩擦溶接 (LFW) では、コンポーネントを直線往復運動で動かし、固定コンポーネントに接触して圧力を加えます。
摩擦撹拌接合
摩擦撹拌溶接 (FSW) は、非消耗工具を使用して、材料を溶かすことなく向かい合う 2 つのワークピースを接合するソリッドステート接合プロセスです。ツールが接合線に沿って移動すると、ツールとワーク材料の間の摩擦によって発生する熱により接触領域の材料が軟化し、溶接が可能になります。
摩擦表面処理
摩擦表面仕上げは、摩擦溶接から派生したプロセスであり、回転するコーティング材料のロッド (メックトロードと呼ばれる) によってコーティング材料が塗布され、可塑化された接合層が形成されます。
溶接品質要件
摩擦溶接の品質要件は、その応用分野によって異なります。たとえば、航空宇宙産業や航空産業では、溶接欠陥は許容されません。溶接品質試験は、超微細粒子構造を備えた合金または金属を得るために、測定およびデジタル手法を使用して実行されることがよくあります。
「摩擦溶接プロセス中に得られる微細な微細構造は、溶接継手の性能にとって非常に重要です。」
技術の進化と将来の展望
摩擦溶接技術の進化は、溶接方法の多様性だけでなく、商業用途の増加にも反映されています。 1960 年代以来、多くの企業は、溶接に必要な力を軽減し、溶接の効率と品質を向上させるために、低力摩擦溶接などの新しいハイブリッド技術の革新と開発を続けてきました。
科学技術の発展に伴い、摩擦溶接技術の応用は金属材料に限定されず、熱可塑性材料の溶接にも徐々に拡大し、将来の製造業に新たな活力を吹き込んでいます。
これらの歴史的および技術的発展は、1924 年の特許から現在の広範な応用に至るまで、摩擦溶接技術の影響が依然として広範囲に及んでおり、将来的には業界の継続的な革新と変化を導く可能性があることを示しています。摩擦溶接の将来の発展は現代の製造業にどのような影響を与えると思いますか?
