－ －3Published PaperFriction stir welding of thin 1050 aluminum sheet by heat assisted toolMasaru TERAI, Masakatsu MAEDA and Kazuyoshi KATOHIt has been proven by many researchers that aluminum alloys, which are known to be difficult to weld by conventional welding techniques, are successfully welded by friction stir welding (FSW). In addition, FSW is a solid-state welding process. The structure in the weld nugget is free of segregation caused by solidification, which indicates that it is suitable for welding dissimilar and/or composite materials. In FSW, a tool consisting of a shoulder and a probe is used. The tool plays two important roles simultaneously during welding: one is to generate heat by friction between the tool and the materials to be welded, and the other role is to form a direct metal-to-metal contact by inducing a plastic flow of the softened material. The objective of this study is to relieve the FSW tool from one of its main role: to generate heat by friction. 1-mm-thick 1050-H24 aluminum sheets were friction stir welded using a heater-embedded FSW tool. It is demonstrated that butt welding of the sheets becomes successful even at a low rotational speed of 60 rpm under the assist-heating of the FSW tool. The fact indicates that it is possible to weld without frictional heat. Sound joints with the highest average fracture strength, which is equivalent to that of the base metal, was obtained under the welding speed of 0.5 mm/s and the tool rotational speed of 60 rpm. The temperature of the sheet does not exceed 400 K throughout the welding under this condition. This temperature is 60 K lower than the ordinary FSW in which assist-heating is not used. In this way, freeing the FSW tool from frictional heat generation allows optimization of the relation between the temperature of the materials and the plastic flow rate and achieves welding at lower temperature. One of the microstructural features in heat-assisted FSW is that the widths of heat affected zone (HAZ) and thermo-mechanically affected zone are suppressed, compared to the ordinary FSW. Particularly, HAZ becomes almost negligible. The hardness profile shows the maximum at the stir zone without revealing HAZ softening.Keywords: FSW, assist heating, industrial pure aluminum, mechanical properties, rotational speed補助加熱したツールによる1050アルミニウム薄板の摩擦攪拌接合 近年，従来の溶接技術では接合困難とされてきたアルミニウム合金が摩擦攪拌接合により接合可能となることが多くの研究者によって立証されている．加えて，摩擦攪拌接合は固相接合プロセスであり，接合部の組織は凝固に伴う偏析を生じないことから，異種材料接合や複合材料の接合に適することを示唆している．摩擦攪拌接合ではショルダーとプローブで構成されたツールを使用する．ツールは回転しながら材料の接合部に挿入され，材料との間の摩擦により接合部を局所的に加熱し，軟化した材料を塑性流動させることで接合阻害層を排した金属どうしの直接密着を達成する，2つの役割を同時に担う．本研究では，ツールをその役割のひとつから解放すること，すなわち発熱を補助熱源に委ね，材料の撹拌に専念させることを試みた．放熱性に優れた材料である1050-H24工業用純アルミニウム板（厚さ1 mm）を抵抗加熱ヒーターを埋設したツールを用いて摩擦攪拌接合した．その結果，ツールを補助加熱することで60 rpmという低速回転で欠陥のない接合に成功した．この事実は，ツールから摩擦発熱の役割を外すことが可能であることを証明している． 平均破断強度が最も高い継手が得られた接合条件は60 rpm, 0.5 mm/sであった．このとき，接合部の最高到達温度は400 Kを超えることがなく，これは補助加熱を使用しない通常の摩擦攪拌接合における最高到達温度よりも60 Kも低い温度である．このように，補助熱源を使用してツールを摩擦発熱の役割から解放することによって，材料温度に合わせた塑性流動を誘起させるツール回転数を選択できるようになり，より低温でのプロセスが実現可能となる．補助加熱ツールを使用した摩擦攪拌接合によって形成された継手組織では熱影響部および熱加工影響部の形成が抑えられる．硬さは中央の撹拌部が最も硬くなっているほか，熱影響部軟化が見られない特徴的な分布を示す．キーワード：摩擦攪拌接合，補助加熱，工業用純アルミニウム，機械的特性，回転数Journal（掲載誌）Journal of The Japan Institute of Light Metals, Vol. 66, No. 9, 483–488 (2016), in Japanese.
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