光ファイバを用いた熱間押出しダイス面の実働応力測定

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02452107
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 畑村 洋太郎 東京大学, 工学部, 教授 (40010863)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米山 猛 金沢大学, 工学部, 助教授 (30175020)
• Keywords: 塑性加工 / 押出し / 圧力 / 摩擦応力 / 光ファイバ / 測定 / センサ

Research Abstract

本研究は熱間押出しにおいて,コンテナ内面やダイス表面にはたらく応力を光ファイバを用いた新しい方法で直接に測定しようとするものである。
1.光ファイバを用いた圧力センサの開発
工具表面に薄肉部を設け,工具の裏側から光ファイバ式変位計を挿入して,工具表面にはたらく圧力を検出するセンサを設計・製作した。基礎実験として円柱試料のすえ込み圧縮を行い,型表面にはたらく圧力分布を測定した。この結果,製作した圧力計によって工具表面の圧力分布を十分な精度で検出できることを確認した。また500℃までの加熱試験を行い,光ファイバの熱膨張が測定に影響を及ぼさないための構造的工夫が有効であることを確認した。
2.摩擦応力センサの開発
光ファイバ式変位計を用いて工具表面にはたらく摩擦応力を検出するセンサの設計を行った。本センサのために発案した構造により摩擦応力の検出が可能であるかどうかを有限要素法による解析より検討した。この結果,発案した構造によって摩擦応力の検出が可能であることを確認し,検出のための最適な寸法を見出すことができた。
3.押出し実験装置の設計
熱間押出しにおいて工具面にはたらく圧力・摩擦応力を検出する実験装置の設計を行った。上記の成果を応用して光ファイバセンサを用いてコンテナ内面やダイス面にはたらく圧力・摩擦応力を検出する。またパイプ材の中空押出しにおいてマンドレルにはたらく力を推定するため,マンドレル内に光ファイバセンサを挿入してマンドレルの変位を検出する。これらの装置を用いてアルミニウムの熱間押出しにおける実働応力測定を行う予定である。