2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on High-performance Surface Finishing by Large-area Electron Beam Irradiation
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16H04248
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
岡田 晃 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60263612)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 康寛 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40304331)
篠永 東吾 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (60748507)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電子ビーム / 表面仕上げ / 金型 / 熱伝導解析 / 穴底面仕上げ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大面積パルス電子ビーム照射法により金型の高能率表面仕上げが可能であるが，電子ビームのエネルギー密度が高い条件では凸部形状が丸みを帯び金型の形状精度を悪化させる．また，高低差のある表面形状では低部や凹部への電子ビーム照射が不十分となる.これらを解決し本仕上げ法の高性能化を目的とし，昨年度までに，電磁場・電子軌道解析と熱伝導解析による凸部形状変化現象の解明，凸部優先材料除去によるバリ取りなどのエッジ処理への応用等を検討してきた．
平成30年度においては，まず，磁場制御による穴底面仕上げの可能性について検討を行った．大面積電子ビーム照射法では、電子銃カソード直下にアルゴンプラズマを発生させる際に磁場を発生させているが，その際電子銃カソードから工作物方向に向かって鉛直方向に磁力線が生じる．電子はこの磁力線に対して螺旋運動を行いながら磁力線にそって進行する性質があるため，この磁場を制御できれば電子ビームを所望の位置に集中できる可能性がある．そこでこれまで不可能であった高アスペクト穴底面の平滑化を試みた．その結果，磁石の設置位置によって表面平滑領域の制御が可能であることを見出した．また磁石の設置位置を適切に移動させながら電子ビーム照射を行うことで，高アスペクト比穴底面の表面平滑化が可能となった．
次に，鉄鋼系の金型材料以外の材料に対する平滑化特性を体系的に解明し，本仕上げ法の応用分野拡大のため，工作物の熱物性値や磁性が電子ビーム照射時の工作物表面温度分布推移や再凝固層形成に及ぼす影響を，電子軌道解析，材料の潜熱を考慮した非定常熱伝導解析を利用して明らかにするとともに，電子ビーム照射実験との比較を通してその妥当性を明らかにした．そして，工作物の熱物性値によって異なる材料に対する表面材料除去や再凝固層厚さを予測できることを示した．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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