2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study on surface creation by combining electrolyzed water (reduction / oxidation) and magnetic field assisted processing method
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18K03870
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
川久保 英樹 信州大学, 学術研究院教育学系, 准教授 (90579129)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 表面改質 / 磁気援用加工 / 電解水 / 残留応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は，パイプ内面，小幅溝面への適用を試みた．そして，磁気粒子ブラシによる物理的な除去加工と，加工液による化学的な除去加工との複合的な表面加工技術の応用・有用性について詳細に検討した．
(A)パイプ内表面加工への適用：電解水（還元水／酸化水）と強磁性材粒子形状（不定形／球形）の組み合わせが，加工特性に及ぼす影響について実験的に検討した．その結果，以下を明らかにした．(1)球形粒子と酸化水の組み合わせにおいて，表面粗さの改善が可能である．他の組み合わせ（不定形粒子＋還元水，球形粒子＋還元水，不定形粒子＋酸化水）では，表面は粗化される．(2)球形粒子と酸化水の組み合わせにおいて，粒子サイズに応じた表面粗さの値となる．長時間加工（120min）の場合，除去能率に変化は見られないが，表面粗さが劣化する場合がある．(4)曲がり管の内面加工に対して，曲がり管の内周側内面，外周側内面ともに同程度の圧縮残留応力が付与できる．
(B)小幅溝面加工への適用：複雑形状面を表面改質する技術の確立を目指し，変動磁場（波形形状：矩形波，励磁電流：中心値2.0A，振幅1.0A，周波数2.0Hz）を与えながら，小幅溝面の表面改質に及ぼす影響と，その加工メカニズムを検討した．加工対象物は，ロボットアームの先端へ取り付けて，磁気粒子ブラシの回転運動とロボットアームの動作により加工を行った．加工液吐出式実験装置を用いていることから，加工液には装置に影響を与えない電解還元水とした．その結果，溝深さ以下の溝幅に対して溝底面にも十分に圧縮残留応力を付与することができることが明らかになった．
(c)加工面の元素分析：SEMのEDS機能を用いて加工前後の元素分析を行った．その結果，還元水を用いた場合には表面元素に大きな影響を与えずに，表面改質ができることを明らかにした．
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