ウォータージェット加工法の実用化研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555040
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小林 陵二 東北大学, 工学部, 教授 (70006170)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀内 猛 ダイキン工業(株)油機事業部, 室長研究員 ; 福西 祐 東北大学, 工学部, 助教授 (60189967) ; 庄子 哲雄 東北大学, 工学部, 教授 (80091700) ; 高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193) ; 嶋 章 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006168)
• Keywords: ウォータージェット / アブレシブジェット / 材料加工 / ノズル / 混相流 / 衝撃破壊

Research Abstract

ウォータージェット技術は、高速でビーム状の水噴流によって金属材料ないし非金属材料の特殊加工や高圧洗浄、建築物の切断・解体などを行う技術である。本研究の目的は、この新しい技術を高能率、高精度なものとして確立し、実用技術として広く産業界に普及させるため、応用の予想される各種の金属材料および非金属材料について、ウォータージェットによる加工特性を測定し、それらの基礎研究と所要データを積み上げ広く実用化できるウォータージェット加工法を確立することである。本年度に得られた研究成果は次のとおりである。
(1)ノズル圧力が70MPaから125MPaの範囲で、約300μmおよび140μmのガーネットを用いたアブレシブジェット加工実験を行い、水噴流により加速される砥粒の速度を2組のカメラを用いた二重露光影写真法により測定した。その結果、砥粒の半径位置を立体的に決定することができ、その飛行速度は水噴流速度の80%ないしそれ以上になっていることを明らかにした。またその理論的背景を明らかにした。
(2)アブレシブノズルの直径はウォーターノズル直径の3倍のとき、砥粒の加速特性が最も良好であること、またそのとき加工能力も最大になることを示した。
(3)アブレシブノズルの内部において砥粒は著しく崩壊していることを明らかにした。
(4)ウォータージェットによる加工面に現れる縞模様粗さについて、これを数値シミュレーションによって再現することに成功した。
(5)水産物,野菜類などの軟質材料について、ウォータージェット加工の実験を行い、その効果と問題点の検討を行った。

Research Products

• [Publications] 小林陵二: "ジェットカッテイング技術における基礎研究の展望" ウォータージェット. 10. 3-20 (1993)
• [Publications] 小林陵二,大久田友子: "ウォータージェットによる軟質材料の加工" 日本機械学会東北学生会第23回学生員卒業研究発表講演会. 68-70 (1993)
• [Publications] 小林陵二,福西祐,河村文詔: "アブレシブジェットにおける砥粒の加速特性に関する研究" 日本機械学会東北支部第28期総会・講演会. 49-51 (1993)
• [Publications] 小林陵二,福西祐,菅原啓: "アブレシブジェット加工における砥粒の飛行速度の測定" 日本機械学会東北支部第29期総会・講演会. 1-3 (1994)