摩擦プラグ接合装置 FPW
日東制機株式会社

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この製品について

■概要国産H-IIBロケットの軽量化のために、摩擦熱で金属を軟化して溶接する新技術を初めて導入しました。
導入された技術はFSW(Friction Stir Welding・摩擦攪拌接合)とFPW(Friction Plug Welding・摩擦プラグ接合)である。

FSWは突起工具を回転させながら接合部に押し当て、摩擦による発熱で軟化させながら攪拌して接合する技術でありロケットタンクの円周部やドーム部の接合に利用される。品質の安定や接合の高速化といった特徴があり、鉄道や船舶をはじめ多くの産業界で既に適用が進んでいる。ただ、FSW接合の最終プロセスにおいて押し付けている回転突起ツールを抜く必要があり穴が残ってしまう。

この穴埋めに摩擦熱を利用してプラグ（栓）を接合し完全に穴埋め修復します。この技術はFPWと呼ばれ、日東制機はこのFPW装置を設計・製作し三菱重工業株式会社殿 飛島工場(愛知県飛島村)へ納入しました。

なお、将来H-IIBロケットやH3ロケットは、商業衛星打ち上げへの利用も計画されており、FSWやFPWといった摩擦熱で金属を軟化して溶接する新技術は、今後の日本の宇宙開発・航空機産業をはじめあらゆる方面で技術発展に大きな貢献をもたらすと期待されます。


■プロセス①初期プロセス
両側の素材をセットして、一方の素材を回転させ、もう一方の素材を前進させ接触させます。

②摩擦発熱プロセス
突合わせ面より摩擦熱が発生。接合に適した温度に到達した時点で主軸回転を急停止させます。

③アプセットプロセス
アプセット推力を一定時間付加することで接合が完了します。その際、カール形状のバリが発生します。

■特徴・固相接合である。
・母材同等の接合強度が得られる。
・再現性があり、品質の安定がはかれる。
・異種金属同士の接合が可能である。
・接合面以外での熱影響が少ない。
・少ない部材で圧接することで重切削が不要。
・接合に伴うエネルギー効率が高い。
・スパッタ･ヒュームなど発生せず無害である。
・火花･煙は極僅かで作業環境は良好。
・中空化が可能で、軽量化･環境保全に貢献。
・機械操作は容易であり熟練を必要としない。