摩擦圧接

摩擦圧接とは

摩擦圧接とは、接合する金属や樹脂などを高速ですり合わせ、摩擦熱によって材料を軟らかくしながら圧力を加えて接合する加工法です。

銅とアルミ、アルミとステンレスの難しいとされる接合も摩擦圧接であれば可能です。溶接棒やフラックス、熱源も不要でガスも発生しないため自然環境に優しい工法だと言えます。

摩擦圧接の仕組み

物体を摩擦すると熱エネルギーが発生、そのエネルギーを利用して高い圧力を加えて接合します。

以下のような仕組みになっています。

• 接合したい物の片方は回転できないように固定し、主軸に取り付けられたもう一方を回転させる。
• 押す力を加えることで接触面に圧接熱が発生し、その熱が接合したい部分が軟らかくなる。
• 圧接に適当な温度に達成すると回転を止め押す力を加えることで2つの物体が接合される。

※参考元：https://www.izumi-mfg.co.jp/business/machine/technology/fw/knowledge/about#:~:text=%E5%9C%A7%E6%8E%A5%E3%81%AE%E4%BB%95%E7%B5%84%E3%81%BF-,%E7%89%A9%E4%BD%93%E3%82%92%E6%91%A9%E6%93%A6%E3%81%99%E3%82%8B%E3%81%A8%E7%86%B1%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC%E3%81%8C%E7%99%BA%E7%94%9F%E3%81%97%E3%81%BE%E3%81%99,%E9%83%A8%E5%88%86%E3%82%92%E6%9F%94%E3%82%89%E3%81%8B%E3%81%8F%E3%81%97%E3%81%BE%E3%81%99%E3%80%82

摩擦圧接の種類

摩擦圧接機の駆動源は大きく分けてサーボモータ式と油圧式に分類され、構造はブレーキ式とフライホイール式があります。

サーボモータ式の特徴は以下の通りです。

• 高速度位置決めシステム
• 異常制御の把握
• 高速・高トルク
• フィードバック制御のため低速でも高速でも滑らかに駆動
• どんな条件でも一定出力（気温、湿度など）
• 設備価格が高い

油圧式の特徴は以下の通りです。

• 構造がシンプル、コンパクト（安価）
• 動力を蓄積でき、モータ動力以上に高速駆動
• 集中油圧装置で高い動力効率
• 速度などが多少変動
• エネルギー効率が低くなる
• 油漏れ問題による環境問題、作業環境問題
• ISO14000（廃油）に伴う動作油問題

※参考元：http://www.jfja.or.jp/index02.html

摩擦圧接のメリット

環境に優しい

摩擦による熱エネルギーを利用するため、加工するときは大量の煙やガスを発生しません。環境に配慮した加工法だと言えるでしょう。

鍛造などに比べて振動や騒音も少なく、アーク溶接では接合が難しいとされている一部の材料も接合が可能です。

熱による影響が少ない

熱による影響が少ないのもメリットです。摩擦溶接は熱が部分的に発生するため、部品全体への影響が少なくなります。このことから、部品のサイズが端的し機械的性質も保てるでしょう。用途に応じて異種材料同士の接合も可能です。

摩擦圧接のデメリット

形やサイズが限られている

複雑な形や大きなサイズの部品には制限があり、摩擦圧接に適している製品は主に円筒形状や平面状の部品です。回転しながら圧力を加えて接合させるため、材料は高速回転に耐えられるものでなければなりません。極薄いものは適用外です。

初期投資が高い

摩擦圧接に施工は専用の設備を必要としているため、初期投資が高くなる可能性もあります。

摩擦圧接は接合面がぴったり一致しているかが重要です。もしズレていた場合接合強度に影響を与えることになるでしょう。