]N0012[ daoLたが，ツール先端の加工精度の問題から1.5 mm程度とした．また，フラット部の直径を大きくすると，ツール回転時のブレによるフラット円周の方当たりが発生し，破断しやすくなった．ツールには，直径Φ10mm，材質はSKH51（硬さ16.1HRC）を用いた． ■■■ツール挿入量基準による初期位置合わせの試行まず，予備実験として所定の挿入量を与えて接合を試みた．実験の概要図をFig. 2に示す．エタノールで試験片表面およびツール先端の脱脂を行った後，裏当て板の上に材料を突合せて固定し，汎用NCフライス盤（OKK社製,VM53）を用いて実験を行った．タッチセンサによりツールと供試材との接触位置を原点として設定した後，ツールを回転させた状態でプログラムにより0.75mm/minの速度で所定の挿入深さまで押し込み，所定の時間保持させ，100mm/minの速度で引き上げた．しかしながら，供試材は所定の幅でスリット加工されており，端部には多少のバリが残っている．そのため，タッチセンサを用いて位置決めでは精度に問題があることが分かった．そこで，Fig.3に示すようなベースプレート下にロードセル（A&D，KC1205-L100）を取付けた装置を用いて，ツール静止状態で材料に接触させ，25Nを与える位置を原点に設定した．また，裏当て板の材質はS50Cを用いた．回転数1800rpm，挿入量0.015mm，保持時間1sで実験を行ったときの外観とその荷重測定結果をそれぞれFig. 4，，Fig. 5に示す．荷重測定結果は挿入過程から保持過程に移ったタイミングを0sとしている．この条件での接合が比較的良好であったが，同条件での接合成功割合は5割以下であり，再現性に問題が残った．接合結果には主に3パターンあり，ツールと接触した跡はあるが，突合せ面の変形が見られない「荷重不足」．加工後に2枚の板が分離しない「接合」．荷重超過が要因と思われるツール接触部に穴が空いてしまった「破断」．以上の結果が得られた．に変化している．ここで，実験終了後のツール先端を観察すると，接合成功時と破断時に見られた荷重上昇が発生したときには，試験片の凝着と見られる表面あれが発生していた．凝着が発生したツール表面の様子をFig.6に示す．この結果から，荷重の上昇はツール先端での供試材の凝着による変動を表していると考えられる．また，接合成功時などの境界面の変形が見られた際には100N~200Nの上昇，破断時には300Nを超える鋭い荷重上昇が見られることから，凝着による荷重上昇が発生したときに攪拌が行われるが，凝着量が大きすぎると破断に至ると考えられる．ここで，挿入過程で荷重上昇がInsufficient load40035030025020015010050-2OverloadSucceededInsufficient load-1SucceededTime [s]OverloadFig. 1Tool dimensionsFig.2Schematic illustration for FSSW using probe-less toolFig.3Load measuringdeviceFig. 4Appearances of welded specimenFig.5Comparison of load fluctuation with the same plunge depth (1800rpm, 0.015mm, 1s).Fig. 5の荷重測定の結果から，接合成功時および破断時には，荷重の急激な上昇が発生していることがわかる．接合成功時と破断時は挿入過程で100~200Nの荷重上昇，破断時には加えて300Nを超える鋭い荷重の上昇が見られた．一方，荷重不足の際は荷重の急激な変化はなく，なめらか− 126 −KeepInsertRemove
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