2017 Fiscal Year Research-status Report
レーザ援用インクリメンタル成形における動的再結晶現象の発現に関する基礎的研究
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16K06008
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
田中 繁一 静岡大学, 工学部, 教授 (60197423)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | インクリメンタルフォーミング / 微細結晶粒 / レーザ / 強加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，インクリメンタル成形の特徴である「繰返し大ひずみ導入」とレーザ併用による「局所加熱」により，「動的再結晶の発現」と「それによる材料組織（結晶粒微細化等）のＣＮＣ制御」に関する基礎的検討を行っている．とくに，「（インクリメンタル成形による）強加工」と「（レーザ援用）動的再結晶」はともに結晶粒微細化の有力な手段であり，ステンレス鋼や属に対する有効性と相乗効果を調べている．
「インクリメンタル成形の強加工」と「レーザ局所加熱」による結晶粒サイズの変化を，電子線後方散乱回折（Electron Backscatter Diffraction, ＥＢＳＤ）法を用いて調査し，結晶粒サイズを１/１０に微細化できることを明らかにした．
また，他の動的再結晶発現プロセスでは，真ひずみで４以上のひずみが使用されている．ゆえに，導入されるひずみ量を幾何学的決定する計算モデルを工具直下の試験片形状計測結果とFEM計算結果に基づき作成して，インクリメンタル成形プロセスでより大きなひずみを導入できる繰り返し（余剰）成形プロセスを考察した．プロセスを多パス化した高ひずみプロセスを提案し，この試験的なプロセスで得られる製品の結晶粒サイズが1μm以下に到達できることを示した．
一方で，約１００Ｗの半導体レーザ光源を用いたレーザ援用加熱装置の光学系と位置制御装置を完成し，インクリメンタル成形装置に組み入れたレーザ援用インクリメンタル成形機をおおよそ完成した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
強加工した材料の研磨面を平坦・平滑にするのは難しいためにＥＢＳＤ解析における菊池パターンの生成も容易でない．さらに，結晶格子の歪みは非常に大きいために研磨スメア層等の除去量を適切に管理しないと組織のＥＢＳＤ解析は難しい．
本年度は，研磨プロセスの再検討により結晶粒マッピングが可能になり，レーザ加熱後の組織に加えて，インクリメンタル成形直後の組織の解析も可能となった．
上記の課題の克服により，各種成形条件およびレーザ加熱条件が結晶粒微細化に及ぼす影響の実験的検討の進捗が順調となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
強加工した組織のEBSD解析が可能になり，レーザ加熱後の組織に加えて，インクリメンタル成形直後の解析を進めて，各種成形条件およびレーザ加熱条件が結晶粒微細化に及ぼす影響を実験的に検討する．
一方，回転型のインクリメンタル成形装置およびレーザ加熱援用装置のハードウェアが完成し，それらを適切に同期制御できるソフトウエアの開発・改良を進めて，インプロセスでの各種成形条件，加熱条件および同期成形条件を高精度化して，インクリメンタルフォーミングによる結晶粒微細化の実験を継続する．
また，総ひずみ量の予測方法を高精度化し，大量のひずみを投入できるプロセスの探索を行う．
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Research Products
(3 results)
