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接合部の組織

外観

図1 FSJ継手の外観の例

図1はFSJ継手の外観の例です。接合部の中心にはピン孔が残り、外周部にはショルダーの食い込みに伴って材料が表面から盛り上がった突起がリング状に形成されています。また裏面側については、裏当て金が当たっていた部分にその痕跡が僅かにみとめられるだけです。

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断面組織

図2 FSJ継手の断面マクロ組織の例

図2は板厚1mmの6000系合金、および5000系合金をそれぞれ2枚重ねして作製した継手の断面マクロ組織の例です。いずれの合金についても、ピン孔に接する板間界面の部分に「耳」形の領域が形成されています。

図3 母材(左)と攪拌域(右)のミクロ組織

図3には6000系合金におけるこの領域のミクロ組織を母材と比較して示します。これにより、「耳」形領域では結晶粒が母材に比べて明らかに微細化されていることが分かります。これは接合過程においてこの領域で動的再結晶現象が起こっていることに起因しています。

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板間界面の動き

図4 接合部における板間界面の形態

図4に6000系合金の接合部における板間界面の形態を示します。ギザギザの線状に見えるのは、分断された酸化皮膜の残滓です。

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接合部の領域分類

図5 FSJ継手の領域分類模式図

FSJ継手の中心部は微細な再結晶組織からなる「攪拌域(Stir Zone)」ですが、この攪拌域は図5右図に示すようにドーナツ状にピン孔を囲んだ形となります。
攪拌域に隣接した外側には「塑性流動域」が形成されます。この領域では材料が塑性流動を起こしていますが、中心部の攪拌域のように動的再結晶には至っておらず、母材との金属組織的な差異は攪拌域ほど明確ではありません。
さらにその外側は抵抗スポット溶接などの従来溶接法と同様、「熱影響部」となります。


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