Repari technique of aluminum foams using spot heating of brazing precursor
| Project/Area Number |
20K05163
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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 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
鈴木 良祐 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (10612400)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | ポーラスアルミニウム / 補修 / ろう付け / アルミニウム合金 / 焼結 / 接合 |
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| Outline of Research at the Start |
大型構造物や高価な金属製部品の一部が損傷した場合，補修溶接等を用いることで損傷個所を補修して，金属部品を継続して用いる．セル壁材料の溶融やセルに補修用金属が充填されることによりセル構造が消失するため，ポーラスアルミニウムに補修溶接を適用することは困難である．近年，申請者は，セル構造を破壊しないポーラスアルミニウムの接合法として発泡接合を提案した．本研究ではポーラスアルミニウムの補修技術として，発泡接合を応用した発泡補修を提案し，その有効性および補修プロセスで生じる現象を実験的に調べる．本研究ではポーラスアルミニウム製大型部材の補修を想定し，電気炉を必要としない局所的熱源による発泡補修を試みる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポーラスアルミニウムの補修技術として発泡補修を提案し，その有効性および補修プロセスで生じる現象について実験的に調べることを目的とする．ポーラスアルミニウム製大型構造物の補修を想定し，大型電気炉を必要としない局所的熱源による発泡補修を試みる．
補修用フィラーとして用いるために，Al-12Si低融点アルミニウム合金製プリカーサを粉末冶金を用いて作製し，φ8 ×10 の円柱に切り出した．局所加熱によるフィラーの発泡特性を調べるために，φ8.5 ×15 の内径を有するステンレス鋼製円筒の中にフィラーを挿入し，TIG溶接機を利用してフィラー上面から加熱する発泡試験を行った．
ポーラス純アルミニウム直方体（16×16 ×50 mm3）を作製した．これの長手方向中央部に，補修孔としてφ8.2 mmの貫通孔を施し被補修材とした．被補修材の貫通孔にフラックスを塗布した後φ8.0×10に切り出したフィラーを挿入し，TIG溶接機で加熱することでフィラーを発泡させる発泡補修を行った．
被補修材を長手方向に平行に切断したのち，貫通孔にフィラーを挿入し同様の発泡補修を行った．発泡中のフィラーの流動の様子および被補修材とフィラーの接合挙動を観察するために，高速度マイクロスコープを用いて発泡補修を観察した．
発泡試験の結果，上面を加熱する局所加熱では高さ4 mmまでしか発泡しなかったためフィラーの最大気孔率は約25%と低かった．発泡補修を行った結果，フィラー上面は発泡したが，被補修材も一部溶融しセルが崩壊した．補修孔の直径を大きくし，被補修材が溶融しないようにする必要がある．発泡補修の様子の観察の結果，フィラーが被補修材の開放気孔内部に侵入する様子は確認できたが，フィラーと被補修材の接合の様子は確認できなかった．局所的加熱による発泡補修において，フィラーと被補修材が接合する条件を調べる必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
五輪開催以降緩和されると推定していたコロナ禍対応が現在に至るまで続いており，本学の入構規制の他，共同研究をしている大学への入構規制もあり，実験の遂行が大変困難であった．
研究計画立案段階では，局所加熱を行う装置として光加熱装置を導入することを想定していたが，アルミニウム合金フィラーを発泡させるためには当該装置では出力が不足していることが判明し，局所加熱を行うための装置の再選定が必要になった．局所加熱装置として，TIG溶接機を選定した．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画立案当初導入を予定していた光加熱装置の出力が，フィラーの発泡には不足していることが明らかになったため，局所的加熱装置をTIG溶接機に変更した．TIG溶接機では出力の調整が光加熱より難しく，被補修材のポーラス純アルミニウムが溶融し，セルが崩壊した．セル壁の崩壊が生じないよう，補修孔の直径を大きくするなど実験条件の再検討を要する．TIG溶接装置を導入したため，線状フィラーを作製し，フィラー自動供給による自動発泡補修ができないか，検討を行う予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
