1998 Fiscal Year Annual Research Report
酸化チタン強化サファイアバイトによる鉄鋼材料の超精密切削に関する研究
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09650144
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| Research Institution | OSAKA CITY UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
上神 謙次郎 大阪市立大学, 工学部・機械工学科, 教授 (50047180)
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| Keywords | 超精密切削 / 単結晶酸化アルミニウム / ホワイトサファイア / サファイアバイト / 結晶方位 / 酸化チタン / 固溶硬化 |
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| Research Abstract |
超精密切削はアルミニウムや銅の非鉄金属およびこれらの合金等を,単結晶ダイヤモンドバイトで切削するいわゆる鏡面切削の場合に限られている。鉄鋼においても同様の鏡面切削が望まれているが,鉄鋼は単結晶ダイヤモンドの炭素原子を激しく固溶するため,バイトの磨耗が激しくて永続的な切削はできない.そこで鉄系金属に固溶しない硬質物質,単結晶で劈開面も少ないサファイアをバイトに研磨成形し,鉄鋼の超精密切削を行うことを研究の目的とする.
ところがサファイアは鉄鋼を切削するには硬さが低いので酸化チタンを添加して強化する.サファイアの酸化チタン添加による硬さ増大とバイトとしての性能を確認するため,まず,アルミナセラミックバイトである白セラバイトにチタンを添加し工具磨耗の抑制効果を調べ,チタンの添加濃度が約0.8%の場合に最も効果的であることが分かった.
つぎにアルミナ粉末にチタン粉末を各種濃度混合し加圧成形・焼成した.また,サファイアに加熱による酸化チタンの添加を行い,これらの性能を連続耐磨耗試験および耐衝撃試験を行った.連続耐磨耗試験は,チタン添加セラミックでは先端頂角が120°の円すいに研磨成形し,これを旋盤の刃物台にとりつけ,回転させた鋼(S55C)丸棒を切削するようにして円錐先端の磨耗を調べ,チタン添加濃度が0.8%前後が最も磨耗抑制効果が大きいことを確認した.さらに,サファイアの3つの代表的な結晶面を先端とする頂角120°の円錐についても同様に磨耗を調べ劈開方向でないものはTiO_2の添加によりかなり磨耗が抑制されることを確認した.耐衝撃試験では上記の円錐を旋盤で回転させた.往復台上に傾斜させて固定した平板に接触するようにして移動させて,平板を引っ掻くように断続接触させて衝撃試験を行った.この衝撃試験でも同様でチタンの添加により耐衝撃性が向上した.これらのデータからサファイアバイト製作の指針を得た.
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