2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of mechanical joining process in two directions and its application to shaft components subject to complex loading
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15K06506
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
廣田 健治 福岡工業大学, 工学部, 教授 (50273256)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 締結 / 塑性変形 / 接合強度 / 軸部品 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では軸部材と円盤部材を塑性変形により締結して一体化する工法において，単純な加圧動作で軸方向とねじり方向の二方向に機械的なかみ合いを形成し，複合的な負荷を受ける軸部品にも適用可能な締結技術の確立を目指す．平成27年度および28年度の成果として，周方向のかみ合いを形成する歯形部に隣接して，軸方向のかみ合いを与える溝部と溝部への充填を促す段部を追加した軸Aにおいて，軸方向およびねじり方向に母材と同等の結合強度が得られる加工要件を明らかにした．しかし，軸Aでは二方向のかみ合い部を独立して設けているため締結長さが長くなってしまう．平成29年度はこの課題を解決するために，軸Aの溝部の代わりに歯形の歯筋部に微細な溝を分散させた軸Bを新たに提案し，締結強度を維持して締結長さの削減を試みた．得られた主要な結果を以下にまとめる．
１．軸方向のかみ合いに関して，段部の押し込み量を増加するほど歯筋上に与えた溝部への充填率は向上したが，押込みが一定以上になると飽和傾向を示した．前年度の軸Aと比較すると，同等の結合荷重で微細溝に対して平均で75%程度の充填が得られた．軸方向負荷に対してこの充填部がせん断されることで十分な結合強度が得られた．
２．ねじり方向の負荷に対して，締結長さを同等にして軸Aと比較すると，軸Bは軸Aの溝部にも歯形を設置できる分だけねじりトルクが向上した．また，軸Bにおいて歯筋長さを変えた実験では，歯筋長さに比例したトルクが得られた．
３．軸A，軸Bを用いた結合体はいずれも軸方向およびねじり方向の負荷に対して，円盤材のかみ合い部がせん断されることが判明した．単一せん断面を仮定し，せん断を受ける面積から負荷方向のせん断強度を概算した結果，どちらの軸も二方向の負荷に対して母材と同程度のせん断強度が得られることがわかった．
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Research Products
(2 results)
