No.51「EJOWELD®による新接合技術の評価」

No.51
EJOWELD®による新接合技術の評価 ~異材(Al/Fe等)の強固な接合を可能にする新技術~
New Joining Technology “EJOWELD®

写真1 EJOWELD CFF接合装置
写真1 EJOWELD CFF®接合装置

写真2 CFF接合用エレメント
写真2 CFF®接合用エレメント

近年、自動車分野を中心に構造材料の機能向上と軽量化を目的としたマルチマテリアル化が活発になっています。その場合の課題は接合であり、アルミ板と鋼板の接合に一般的な溶融溶接(抵抗スポット溶接等)を用いると、脆弱な界面反応層が形成されて十分な接合強度が得られません。

そこで、当社ではドイツのEJOT社が 独自開発したEJOWELD®を導入しました (写真1)。この接合方法(CFF®:Composite Friction Fastener)は、高合金鋼先端径4. 2mmのエレメント(写真2)と呼ばれる部材を高速回転(6000 ~ 8000rpm)させながら押し込むことで、アルミ板を貫通したエ レメントが鋼板と摩擦攪拌接合する方法です。この接合に要する時間は1秒弱と短く、既存技術と比較しても遜色ありません。

アルミ板(1.0mmt)と鋼板(1.6mmt)のCFF®接合部の側面を写真3に、断面構造を図1に示します。アルミ板(上)側にはエレメントの凸が残りますが鋼板側には変形は生じません。この接合でアルミ板はエレメントに固定され、エレメント先端と鋼板間は摩擦攪拌接合で固定されます。適正な条件であれば熱の影響が小さくアルミ板は溶融することなく機械的に固定されるため、安定した強度を得ることが可能です。ただし、その接合過程・影響因子には未だ不明確な部分が多く、接合可能な材料とその組合せ、最適接合条件を明確にすることで、技術の更なる進歩が期待されます。また、異材接合部の強度・破壊解析、異種金属接合部の腐食解析、エレメント材の最適化など、お客様のマルチマテリアル化における課題解決にもおおいに貢献できます。是非、お気軽にお声をおかけください。

写真3 CFF接合部
写真3 CFF®接合部
図1 CFF接合の断面構造
図1 CFF®接合の断面構造

※ EJOWELD®、CFF® はEJOT GmbH & Co.KGの登録商標です。

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JFEテクノリサーチ株式会社 営業本部