1998 Fiscal Year Annual Research Report
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10555025
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
祖山 均 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90211995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浦西 和夫 (株)電業社機械製作所, 三島事業所, 設計部部長(研究職)
渡辺 豊 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10260415)
伊藤 高敏 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (00184664)
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| Keywords | 表面改質 / 衝撃力 / 残留応力 / 耐食性 / キャビテーション / 噴流 / ノズル / 寸法効果 |
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| Research Abstract |
本研究は、キャビテーション噴流を用いた機械の構成部品の残留応力改善や耐食性向上の実用化を目指して、キャビテーション噴流式表面改質装置の試作、および最適加工条件の確立を目的とする。本年度は,表面改質におけるノズル口径の寸法効果解明のために以下の研究を実施した。
1.キャビテーション噴流式表面改質装置の試作 設備備品費に計上のプランジャーポンプを購入して,キャビテーション噴流を噴出するノズルを大口径化したキャビテーション噴流式表面改質装置を試作した。ノズル形状は,表面改質効果の再現性を良くするために,ノズルの口径ならびに流量係数を等しくすることが重要であることが判明し,したがってノズル形状はノズルスロート穴を精度よく空けたノズルプレートを挟み込む形状が最適であることが明らかになった。2.キャビテーション衝撃力における寸法効果の解明 上記装置を使用して,研究代表者らが開発したPVDFフィルムを用いたキャビテーション衝撃力測定センサにより0.4mm〜1.9mmまでのノズル口径からのキャビテーション噴流の加工能力を測定した。その結果,ノズル口径を約5倍にすると,衝撃力の発生頻度が増大するばかりでなく,最大衝撃力も5倍以上増大することが判明した。また,設備備品費に計上の溶存酸素計を用いて,試料水中の溶存酸素量と衝撃カの関係を計測した結果,溶存酸素量を減らすと衝撃力が増大することを明らかにした。
3.残留応力改善・耐食性向上における寸法効果の解明 キャビテーション衝撃力を増大した上記装置により,金型等に用いられる硬い材料にもキャビテーション噴流により圧縮残留応力を導入できることを実証した。
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[Publications] 祖山均(浅原将人,坂真澄): "表面改質に関わるキャビテーション衝撃力の計測" 創立25周年記念第41回ターボ機械協会札幌講演会講演論文集. 141-146 (1998)
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[Publications] 祖山均(谷口友隆,坂真澄): "疲労強度向上へのキャビテーション噴流の有効利用" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集(I). NO.98-3. 605-606 (1998)
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[Publications] H.Soyama(A.Lichtarowicz,T.Momma and E.J.Williams): "A New Calibration Method for Dynamically Loaded Transducers and Its Application to Cavitation Impact Measurement" Journal of Fluids Engineering,Transactions of the ASME. 120・4. 712-718 (1998)
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[Publications] 祖山均(日下卓也,坂真澄,高野義夫): "キャビテーション噴流による鍛造用金型の表面改質" 日本機械学会東北支部第34期総会・講演会講演論文集. (発表予定). (1999)
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[Publications] 祖山均(熊野弘之,坂真澄): "シリコンウェーハに対するゲッタリングへのキャビテーション噴流の応用の可能性" 日本機械学会東北支部第34期総会・講演会講演論文集. (発表予定). (1999)
