2020 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanics, tribological characterization and Scale effect in ultra-high pressure hydroforming of micro-tubes
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18K04781
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
真鍋 健一 東京都立大学, システムデザイン研究科, 客員教授 (10145667)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 智 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (80260785)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マイクロ金属加工 / 長尺マイクロチューブ / 高液圧成形 / マイクロトライボ特性 / 材料流動特性 / 成形メカニズム / 寸法効果 / 枝管成形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は摩擦の影響を強く受ける長尺マイクロ管に着目し、マイクロＴ成形と新たな金型内での管の押込み試験によって、材料流動特性に及ぼす管長さと摩擦の影響を詳細に調査した。あわせて、結晶粒を考慮した不均質有限要素(FE)解析を行い、材料流動挙動に及ぼす寸法効果についても検討を行った。成果は以下のとおりである。
（１）管の枝管成形における材料流動特性に関する理論式及びFE解析結果の検証のため、外径2mmの微細管を用いて、2種類の材料（無酸素銅、純アルミニウム）と異なる実験条件下で、管の金型内での押込み試験を行った。その結果、管材の流動域の長さLfdは、潤滑状態および材料により異なり、管肉厚も影響することなど、内圧が無負荷であるものの昨年度導いた初等理論結果を裏付ける可能性を確認した。
（２）長尺マイクロ管を含め、枝管成形性を向上するためには、材料としては高変形抵抗の厚肉管を用い、低摩擦で加工内圧を下げるほど、成形性には有利との設計指針を示した。また、枝管成形は本質的に板の深絞りと同じ成形メカニクスであり、軸押しによる材料流動と内圧による張出すバルジ流動が連動して同時に起きるような加工条件に設定すれば、長尺マイクロ管のハイドロ成形性が大きく向上する可能性を示した。
（３）実験と同じ外径500μmのりん脱酸銅管を熱処理した平均結晶粒径39.1μmの結晶粒径を取り上げ、その結晶粒をVoronoi分割し、変形抵抗を分布させる不均質FEモデルを用いて、結晶粒径による寸法効果を検討した．マイクロT成形における材料流動特性および金型/材料界面挙動に及ぼす材料不均一性を表すヘテロ構造は、マイクロ管の流動・変形挙動と成形性、および金型/材料界面挙動のトライボ特性に影響を及ぼすことを示した。微細結晶粒のマイクロ管を用いることが成形性および製品品質向上には重要な因子になることを示した。
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Research Products
(5 results)
