ドライアイス高速飛翔体によるファインセラミックスの切削加工技術の開発

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01850209
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 大河内 禎一 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (20024218)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 皓一 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (70024362) ; 浦田 喜彦 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (60024329) ; 深津 鋼次 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (70024271) ; 川嶋 紘一郎 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (50023239)
• Keywords: 衝撃力 / ガスガン / 孔明け / 破砕 / ドライアイス / セラミックス / コンクリ-ト

Research Abstract

〔1〕名古屋工業大学工学部機械工学科内に高圧窒素ガスの高速膨張現象を利用したガスガンが建設されている。圧縮固化ドライアイス飛翔体(1.10〜1.15kg,直径98〜100mm,長さ97mm)をガスガンに用い、その衝撃作用により、破壊・破砕・孔明切削加工の研究を行った。
〔2〕コンクリ-ト板の衝撃における破壊モ-ドおよび破壊レベルの測定のため、板H(セメント、砂、骨材小石、鉄筋無し、舗道敷板タテ300mm×ヨコ300mm×厚60mm)および板U(成分同上、鉄筋φ5mm、約70mm間隔、U字溝蓋、テタ210mm×ヨコ600mm×厚30mm)の平面部中央に、ドライアイス飛翔体の衝撃を加えた。
飛翔体を速度約15、約25、約150m/secで加速した場合、十字形亀裂、放射状亀裂、衝突面の円錐形破砕が生じ、曲折破断を起こした。
〔3〕セラミックス板孔明打ち抜き低速切削加工実験では、インストロン(電子制御油圧動荷重)試験機を用い、切削速度80mm/secで、打ち抜き治具(円柱工具φ29.8mm、円孔型治具φ30.2mm、鋼製)により実施した、セラミックス板(厚3mm)に面圧120kg/cm^2以上を掛けた打ち抜きでは良好なせん断孔明けができる。
〔4〕ガスガンによりドライアイス飛翔体で衝撃を加えた、うち抜き治具の工具によるセラミックス板(アルミナ99%、タテ75mm×ヨコ75mm×厚3mm)の孔明試験では、面圧力約120ないしまたは460kg/cm^2、衝撃速度約20m/secの場合、亀裂の発生は無く、板は分断されない。良好な孔明ができた。
〔5〕これまでの研究を概括して、次の結果が得られた。
脆性材料に衝撃負荷を加えた場合、衝撃速度、面圧力により、その応答が著しく変わるので、その孔明けおよび破砕には、これらを考慮すれば十分効果が上げられることが分かった。