][[VH]aPMさ硬スーカッビ力応称公接合中心部からの距離[mm]プローブ長図２■■■用ツール形状の各部名称接合条件は，ツール回転数が■■■■■■■，押込み量が■■■■■■，保持時間を■■として固定し，接合速度を■■■■■■■■■■■■■■■■■■■の■条件で行った．製作した継手に対し，引張試験，硬さ試験，組織観察を行い，特性評価を行った． ■ ■ 結果と考察接合部が平行部となる様に，評点間距離を■■■■とした板形状の試験片を切り出し，引張試験を行った．条件ごとの応力－ひずみ線図を図３に示す．図３■■■■■■■■■後の母材および■■■で接合した継手の公称応力■公称ひずみ線図ツール②において接合速度■■■■■■■■■で接合した継手が最も強く，引張強さが■■■■■■で継手効率が■ ■となった．ff■■とff■■で比較すると伸びが大きく異なることが分かる．これはショルダ径の違いにより軟化領域の範囲が変化したと考えられる．また，ff■■とff■■，ff■■とff■■で比較すると，接合距離当りの回転数が減少したことで，欠陥が発生しやすくなったことでより早期に破断したと考えられる．厚さ方向において中央，幅方向において接合部中心から左右に■■■■の範囲でビッカース硬さを測定した．条件ごとのビッカース硬さの分布を図４に示す．全体を通して■字形に軟化の度合いが変化しており，中心つまり撹拌部が最も軟化している．また，ショルダ径の小さい方が，軟化領域が小さいことが分かる．また引張試験と同様に，入熱量が最も少ないツール①で接合速度■■■■■■■■■の結果が，最小硬さが大きい値となった．一般に■■■の接合部は撹拌によるひずみの導入により硬化すると云われている■■が，その傾向は，■■■■材を用いた継手においては確認できなかった．公称ひずみショルダ径プローブ形状プローブ径図４各継手の板厚中央・接合部中央からの硬度分布接合部近傍を光学顕微鏡で組織観察した．図５にそれぞれのツールにおける接合速度■■■■■■■■■■の時の接合箇所全体の写真を示す．逆八の字形に明るく見える，ツールで強く撹拌された撹拌部と，その外側に暗く見える撹拌と熱の影響を受けている熱加工影響部がある．図５ff■■とff■■でこれを比較するとショルダの大きいff■■の方が，撹拌部がより大きい事が分かる．また，ff■■を見ると矢印で示した撹拌部の下部に，欠陥が発生している事が分かる．引張試験ではこの欠陥から破断が進展していった為に大きく伸びが低下したと考えられる．図５接合速度■■■■■■■■■■で接合した継手断面の光学顕微鏡写真，ff■■ツール①使用，ff■■ツール②使用この接合条件では，母材に比べ引張強さとビッカース硬さが大きく低下していた．これは，加工による入熱の影響が大きいと考えられる．ショルダの大きさにより入熱量が変化し，軟化領域もそれに応じて変化する．接合速度を速めると入熱量を減らすことができるが，今回の条件では引張強さは変化せず欠陥が発生する事となった．軟化していることから，この条件において入熱は充分以上であり，撹拌に伴う材料流動は充分であったはずである．以上の結果より，少ない入熱量においても欠陥が発生しにくい形状を持つツールを設計することとなった．具体的には，ショルダ径を小さく，プローブ径を小さくする事で入熱を減少させ，プローブ長を接合する板厚に合せて伸ばす，という方針でツール形状の設計を行った． ■■接合時の入熱における軟化挙動 ■■■■実験（その■）および結果と考察前述の結果より入熱量の低減および接合状態の健全化- 17 -
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