日立开发出超微细钢摩擦搅拌接合技术

据日经BP社报道:日立制作所开发出了通过摩擦搅拌接合(FrictionStirWelding,FSW),在减少机械特性下降的同时接合超微细粒钢板的技术。FSW是在钢板的接合部位边旋转边插入圆柱状工具(连接工具),使其沿接合部位移动,在因摩擦热而软化的材料保持固体状态的情况下的接合技术。该公司此前已将该技术实际应用于铁路车辆的铝合金接合用途等,此次通过改进工具的强度、插入深度以及荷重等,成功地将其应用于属于钢铁材料的超微细粒钢用途。

如果接合部位的温度过高,会导致晶粒膨胀强度降低,相反,如果温度过低,则接合不牢。该公司优化了加工条件,例如以0.1mm为单位控制接合工具的插入量,借此减少母材的吸热量,从而成功地减缓了机械特性的劣化。虽然屈服应力及延伸率比母材下降了15%左右,但保持了母材98%左右的疲劳特性,拉伸强度几乎没有下降。为了对这些接合条件进行优化,日立开发了专用的接合装置。这种接合装置在冷却接合工具的同时,能够在权衡热膨胀的情况下自动调整挤压量。另外,为了处理变形阻力较大的钢铁材料,该接合装置可施加约5倍于以前的铝合金材料专用装置的荷重(加工厚度为5mm的钢板时,约为4000kgf)。

此外,日立制作所还开发出了可耐受达1000℃左右的接合部位温度的新接合工具。在铝合金的FSW时,使用的是铁类金属工具,对于超微细粒钢板,则采用了陶瓷材料工具。具体为采用了聚晶立方氮化硼(PolycrystallineCubicBoronNitride:pcBN)。通过优化FSW时氮化硼的含量,将磨损量降低到了现有材料的1/10左右。采用这种新的接合工具进行加工时,通过直径约为20mm的工具以500～2000rpm的转速边旋转边搅拌母材,可以300～600mm/min的速度接合约1～5mm厚的钢板。

超微细粒钢技术是在高温下进行大压力轧制的同时,通过轧制后进行淬火以及使金属晶粒粉碎至1μm左右的微细化处理,提高钢板强度的。该技术的好处是由于无需添加稀有金属等特殊元素,容易进行循环利用。但是,如果用焊接等一般方法进行接合,存在着高温时晶粒变大、钢板强度下降的问题。目前,作为日本新能源及产业技术综合开发机构(NEDO)的委托业务,加工及接合技术开发项目“环境友好型超微细粒钢研制基础技术的开发”不断取得进展,此次的FSW接合技术就是作为该项目的一环而开发的。

日立制作所表示,该接合技术将“力争在5年以内实现实用化,”不过,“为了平衡加工成本,接合工具的耐久性还需要进一步提高到目前的10倍左右”。

null

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。