高速重畳スキャンにより空間強度分布を最適成形したレーザによる隅角部焼入れ法の開発
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19K04116
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Ryukoku University |
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Principal Investigator |
小川 圭二 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (80405232)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田邉 裕貴 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (00275174)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | レーザ / 空間強度分布 / 焼入れ / 硬度分布 / 高精度 / 機械工作・生産工学 / 精密部品加工 / 材料加工・処理 |
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| Outline of Research at the Start |
隅角部に所定深さ以上の硬化領域を形成するために、熱シミュレーションを用いて、隅角部形状及び寸法に応じた適正なレーザ照射法を迅速に導出するシステムを開発する。さらに、そのために、小スポットレーザをガルバノミラーにより超高速重畳スキャンすることで、疑似的に任意の空間強度分布を有するレーザビームを成形し、これを熱源とする新しいレーザ焼入れ技術を確立する。そして、本技術の環境負荷低減効果を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザ焼入れは、必要箇所のみを硬化させることが可能で、強度向上はもちろん、ひずみレス、クリーンな作業環境も実現できるため、産業界で急速に利用が進んでいる注目技術である。本研究課題では、隅角部（凹凸部）を有する鉄鋼材部品を対象とし、超高速重畳スキャンにより空間強度分布を最適成形したレーザを用いた焼入れ法を開発し、多種多様な隅角部に確実に硬化領域を形成する技術を確立することを最終目的にしている。令和5年度も、引き続き、熱シミュレーションによる硬化領域予測技術の確立とその検証実験に取り組んだ。令和元年度は、トップハット分布矩形レーザを想定また実際に用いて、平面階段形状工作物の隅角部の焼入れについて検討し効果を見出し、令和2年度は高速スキャンレーザでの検討を開始したが、研究を進めるなかで、焼入れ試験においても強度分布測定においても、スキャンレーザ特有の課題が顕在化し、その課題克服に注力することになった。令和3年度は、まずはラインビームを成形して段付き部を模したモデルに対して、熱シミュレーションによる適正条件の検討とその効果の検証試験を中心に研究を進めた。新型コロナウィルス感染拡大の影響で進捗に遅れが生じて研究期間を延長してきたが、工作物隅角部に応じて、レーザ出力を制御する手法を考案し、熱シミュレーションを用いて適正化を図るに至った。令和4年度以降は、これを深耕し、工作物寸法に応じて適正な出力制御を行うことで角部と隅部両方に硬化領域を形成することができることを示唆する結果が得らえた。
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Report
(5 results)
Research Products
(3 results)
