2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of Adhesion Preventing Method on Dry and Semi-dry Press Forming of Titanium Alloy Sheets
Project/Area Number |
16K14442
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Research Institution | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute |
Principal Investigator |
奥出 裕亮 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第一部機械技術グループ, 副主任研究員 (10707102)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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Keywords | 凝着抑制技術 / 絞り加工 / チタン / 酸化膜 / 圧縮空気 / 高周波振動 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、容易に金型への凝着が生じるチタンの絞り加工における凝着抑制を目的としている。チタンの凝着は表面の酸化膜が加工中に剥離し、金属の清浄面が露出した個所で金型と接触することに起因して、凝着が発生することに着目し、絞り加工中の酸化膜の剥離を抑制することで、チタンの凝着を抑制する方法を提案した。具体的な凝着抑制技術(酸化膜剥離抑制技術)として、「絞り加工が行われる金型内へ圧縮空気を積極的に援用すること」と「圧縮空気が金型内に円滑に入り込むために高周波振動を金型へ印加すること」に着目した内容であり、交付申請書で3カ年計画の2年目となる平成29年度では、平成28年度において設計・開発した小型サーボプレス機は、高比強度のチタン合金の成形を行うに十分な性能を発揮しており、純チタンおよびチタン合金を対象として、本凝着抑制技術の骨子である圧縮空気の援用+高周波振動印加しわ抑え力を適用した絞り加工を行った。チタンの酸化膜は、陽極酸化、大気酸化といった生成方法により、結晶構造が異なることから、それぞれの生成方法で酸化膜を有する純チタンおよびチタン合金を供試材として絞り加工を行った。また、各生成方法と膜厚によって、絞り加工における酸化膜が剥離する特性が異なるため、加工条件として、金型形状、金型の材質、加工速度、しわ抑え力といった一般的な絞り試験における基礎特性を取得した。その後、異なる条件における圧縮空気の援用+高周波振動印加しわ抑え力の効果を解明するために、圧縮空気の温度、圧力、また高周波振動印加の有無といった凝着抑制技術の適用によってチタンの加工中の酸化膜の剥離を抑制し、加工中の酸化膜の剥離抑制により金型へのチタンの凝着を抑制する結果を得た。
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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
申請時の予定として、平成29年度の研究計画では、純チタン・チタン合金を対象として、加工前のブランクを大気酸化することで、膜厚の異なる酸化膜を有するブランクを作成し、各酸化膜の条件に対して、圧力、湿度および温度等の異なる湿り空気の条件を用いて、加工中に酸化膜が剥離しない要素技術の開発を行う予定であったが、研究の進展に伴い、膜厚のみだけではなく、酸化膜の生成方法によっても、酸化膜の剥離特性が異なることが示唆されたため、剥離モデルおよび凝着抑制モデルの構築のため、陽極酸化・大気酸化した純チタン・チタン合金を対象として、絞り加工を行った。陽極酸化・大気酸化のいずれの手法で生成された酸化膜を有する純チタン・チタン合金においても、圧縮空気および高周波振動印加しわ抑え力の適用は、絞り加工中の酸化膜の剥離を抑制し、チタンの金型への凝着を抑制する効果を得たため、現在はいずれの条件も考慮した酸化膜の剥離モデルおよび凝着抑制モデルの構築中である。
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Strategy for Future Research Activity |
平成30年度では、平成28年度に開発した小型サーボプレスを引き続き用いて、平成29年度から現在構築中の酸化膜の剥離モデルおよび凝着抑制モデルを発展させ、陽極酸化および大気酸化により生成した酸化膜を有する純チタン・チタン合金を対象として様々な加工条件(絞り比、金型の寸法など)に対して、凝着を抑制可能な圧縮空気および高周波振動印加しわ抑え力の条件を探索することで、純チタンおよびチタン合金のドライ・セミドライプレス加工を実現する。
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Causes of Carryover |
(理由)平成29年度の研究の進展に伴い、膜厚のみだけではなく、酸化膜の生成方法によっても、酸化膜の剥離特性が異なることが示唆されたため、剥離モデルおよび凝着抑制モデルの構築のため、陽極酸化・大気酸化した純チタン・チタン合金を対象とし、当初購入予定であったチタンおよびチタン合金の購入数に変化があったため。 (使用計画)平成30年度の研究計画として、平成29年度から現在構築中の酸化膜の剥離モデルおよび凝着抑制モデルを発展させ、陽極酸化および大気酸化により生成した酸化膜を有する純チタン・チタン合金を対象として様々な加工条件(絞り比、金型の寸法など)に対して、凝着を抑制可能な圧縮空気および高周波振動印加しわ抑え力の条件を探索するために必要な供試材(純チタン・チタン合金)を購入する。
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