2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Microtube Hydroforming Process Utilizing Incrementally Applied Ultra High Pressure
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16K14440
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
真鍋 健一 首都大学東京, システムデザイン研究科, 客員教授 (10145667)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | マイクロチューブハイドロフォーミング / 金型変形連成FEM解析 / 高圧繰り返し負荷 / 枝管張出し成形 / 張出し成形高さ / 型開き・型閉じ変形 / 摩擦抵抗 / 成形不良 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、主題の型開き・型閉じの金型弾性変形を許容するマイクロハイドロ成形解析を行い、型開きしない従来の剛体金型を用いた場合との比較を行い、本研究の革新性に富む新たなマイクロ成形加工法の効果を明らかにすることができた。
金型変形連成FEM解析によるマイクロ十字（クロス）成形は、摩擦効果が顕著に現れる長尺マイクロ管を対象にした。従来の解析実績のあるマイクロ管の3.1倍の長い長尺マイクロ管とした。解析には従来の巨視的動的陽解法有限要素法を用いたが、金型も含めた三次元ソリッドモデリングのため、膨大に時間を要したが型開きを許容するマイクロハイドロ成形の効果を示すことができた。
成形中の型開きを許容することによって、マイクロ長尺管でも枝管部のキャビティ内への材料流動が促進され、従来の剛体金型と比べ大きく材料が張出し変形することを明らかにした。さらに長尺のマイクロ管に対する張出し成形加工の可能性を示すことができた。金型との摩擦係数が異なる成形条件におけるマイクロ成形性を検討した結果、成形性の改善効果が期待できることも示すことができた。型開きを許容することによって、材料流動性が改善され、その結果、マイクロ管の肉厚分布も一様化できる。剛体金型の場合には管端部での局所的増肉が生じ、過度の軸押込みで管内部が閉じてしまう状況も予測された。
型開きの後、型閉じまで含めた成形プロセスでは、型閉じに枝管部への材料流動も生じることが判明した。これらの型開きと型閉じの逐次繰り返し成形によって更なる成形性の向上が期待できることがわかった。その研究成果は国内学会で発表をすることになった。今冬の国際会議での発表を申込んでいる。
逐次繰り返し成形加工における型開きの最適条件に関してはまだ解明するには至らなかった。この最適化によって更なるマイクロ成形性の向上や異なる形状への応用も大いに期待できる。今後の課題である。
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