図２bは、接合部の異なる界面位置での温度履歴を示しています。凹状およびリング状のツールの場合、新しい平坦なツールと比較して界面温度の増加率が低いことも確認でき、リング状のツールは環状の凹部のため、最も低い温度を示します。各ツールのピーク界面温度は、プロセス中に熱分解点（>340℃）よりも高い値に達し、上記の実験結果と一致する熱分解および分解現象の存在を示しています。 図３は、異なるツールと回転速度で摩擦スポット溶接されたAA6061-T6およびCF/PA6接合部の引張せん断試験結果を示しています。平坦ツールの直径が増加すると、回転速度に関係なく最大引張せん断力が増加することが期待されます。最大引張せん断力は、回転速度が1000 rpmから1500 rpmに増加するにつれて増加傾向を示し、新しい平坦ツールを除いています。新しい平坦ツールの場合、最大引張せん断力は、1250 rpmで1000 rpmと比較して著しく向上します。ただし、回転速度が1500 rpmに増加すると、CF/PA6の広範な熱分解のため、若干減少します。平らなツールと比較して、凹凸形状のツールとリング状のツールの両方が、回転速度に関係なく、Al合金とCF/PA6がFSpJを使用して強度を増すことを可能にします。平均接合強度は、最大引張せん断力をシミュレートされた溶融面積で割った比率によって計算され、その結果は図３bに示されています。再度、CTおよびRT接合部は、他の接合部と比較して明らかに強度が向上しており、特に回転速度が1250 rpmの場合に最高の強度が得られます。 図３ 引張せん断試験結果および (b) AA6061-T6およびCF/PA6接合部の平均強度。平均強度は、最大引張せん断力をシミュレートされた溶融面積で割った値です。 図４(a)では、結合界面の中心から異なる位置までの230℃以上および340℃以上の界面温度の持続時間をさらに比較し、欠陥形成の重症度とアミドとエポキシ基シラン層との化学反応の程度を詳細に示しています。理論的にはアミドとエポキシ基グループの間で迅速な化学反応が起こりますが、反応時間は、溶融樹脂によるシラン化されたAl合金のウェット状態と接合中の表面汚染に影響を受けます。Choiら[1]は、シラン化されたTi合金とCF/PA6のFSWにおける溶融間隔と破壊強度を関連付けました。彼らの研究では、溶融時間が約1.3秒の回転速度100 rpmで作成された接合部は、界面で破壊されましたが、溶融時間が5〜10.3秒の回転速度125〜175 rpmで作成された接合部はCF/PA6マトリックスで割れ、最高の強度を示しました。彼らの測定結果では、十分な化学反応時間は1.3〜5.0秒の間にあることを示唆しています。Kimiakiら[2]は、シラン化されたAlとCF/PA6のFLJにおける接合速度に関連する溶融間隔が2.2〜4.3秒の範囲内で、シラン層とPA6の間の十分な反応時間であることを報告しました。 Nagatsukaら[3]のシラン化鋼とCF/PA6の抵抗スポット溶接の研究によると、溶融時間が約1.2秒の低溶接電流（5kA）は、限られた接合領域を生み出しました。また、湿った地面のAl合金とCF/PA6を直接接合する場合、Al表面の酸化物または水酸化物化合物とPA6との間の強力な水素結合を得るために、約3.0秒の臨界溶融間隔が必要でした。現在の結果によると、図４(a)に示されているように、溶融間隔が3.0秒未満であることがわかるツール投影領域の下に完全な凝集破壊が発生し、ツール形状に関係なく、ツール投影領域の端からの距離に応じて部分的な界面粘着破壊が発生し、未接合または弱接合領域が、不完全な化学反応によるものであるため、溶融間隔を延長することで回避できます。提示された研究からは、接合時間として約3.0秒が推奨されます。 図４ (a) 異なる領域における溶融および分解の持続時間の比較；(b) 熱的要因の観点からの改善メカニズムの図解。 図４(b)は、熱要因の観点から、凹型ツールによって最大引張せん断力が得られる理由を図式化して説明してい− 361 −
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