金属板材スプリングバックの精密計測と高精度曲げ加工システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555202
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 楊 明 東京都立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90240142)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐久間 秀夫 東京都立大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20128573) ; 安西 哲也 (株)アマダエンジニアリングセンター, 次長(研究職) ; 真鍋 健一 東京都立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10145667)
• Keywords: ヤング率測定 / スプリングバック評価 / FEMシミュレーション / ナノインデンテーション / 画像処理 / マイクロ材料物性

Research Abstract

今年度は,より高い加工精度のニーズに対して,材料変形特性の高精度計測・評価方法の確立とシミュレーションの改良を行った.まず,昨年度開発したレーザー干渉測長計を導入した引張試験で得られた測定した塑性変形に伴う弾性係数の変化に対して,曲げ実験及びシミュレーションによって,その信頼性について評価した.さらに,塑性変形が進行することに伴い,ヤング率が低下していく現象のメカニズムを把握するために,変形による金属板材の内部でのマイクロ的な材料特性の変化等について計測・評価した.マイクロ的な機械特性をマクロ変形特性との相関を評価し,マクロな変形をより高精度にシミュレートすることを目的とした.
具体的な研究成果は以下に示す.
a)塑性変形に伴い,ヤング率が減少する傾向をモデル化し,プロセスシミュレーションのスプリングバック予測する構成式に適用し,スプリングバックの予測を行い,実験値と比較した結果,曲げ角度に関して,従来の計算より高い予測精度が得られた.
b)変形前と後の金属板材断面の結晶組織観察を行い,曲げ変形による結晶組織の変化を画像処理によって定量的に評価した.その結果,変形によって個々の結晶粒は大きく変形し,ひずみが大きい表層部では大きなダメージが観察された.また,結晶粒の変形を定量評価したところ,ひずみ量との相関があることが分った.
c)ナノインデンテーションを用いて結晶粒内での材料特性(ヤング率,硬さ)の分布を測定し,変形によるマイクロな材料特性の変化を評価した.塑性変形に伴い,ヤング率が低下していく現象のメカニズムを把握することによって,マクロな変形をより高精度に予測可能と考えられる.

Research Products

• [Publications] M.Yang, K.Manabe, J.KOYAMA: "FE simulation database assisted AI control system for practical V-bending process"Proc of NUMIFORM. 745-749 (2001)
• [Publications] Ming YANG, Takashi FUJITA: "Precision Measurement of Variation in Young's Modulus and Springback of Sheet Metal after Large Deformation"Proc. Of Euromat, CD-ROM. (CD-ROM). (2001)
• [Publications] Yuta AKIYAMA, Ming YANG, Ken-ichi MANABE: "Spring-back analysis based on microscopic measurement of deformation and material properties"JSME/ASME International Conference on Materials and Processing. (印刷中). (2002)
• [Publications] 秋山 裕太, 楊 明, 真鍋 健一, 小山 純一: "ナノインデンテーションを用いた金属板材の変形特性評価"塑性加工春季講演会論文集. (印刷中). (2002)
• [Publications] Jun-ichi Koyama, Ming YANG, Ken-ichi MANABE: "Analysis of influential factors on accuracy of bending process"Proc. of ICTP. (印刷中). (2002)