2018 Fiscal Year Annual Research Report
Recrystallization phenomenon in laser assisted incremental sheet metal forming
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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 / 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，「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．
他の動的再結晶による結晶粒微細化プロセスでは，真ひずみで４以上のひずみが使用されている．ゆえに，インクリメンタルフォーミングにより素材に導入される（相当）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計算結果に基づき提案した．これを用いて，各工具送り量におけるひずみ量を示した．また，マルチステップ・プロセスにおける総ひずみ量を求めた．さらに，角筒容器のマルチステップ成形におけるひずみ制御法を提案した．
一方，レーザ加熱の熱伝導FEM解析結果に基づき，最大出力１１０Ｗの半導体レーザ光源を用い，ファイバー放射温度センサにより加熱域の温度をモニタできるレーザ援用加熱装置を完成した．
「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）法を用いて調べ，結晶粒サイズを素板の１/１０程度に微細化できることを明らかにした．さらに，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マルチステップ・プロセスについても実験を行い，この高ひずみ導入プロセスにより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．
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