Visualization of tribo characteristics in sheet metal forming of difficult-to-work materials using ultrasonic phased array

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K14442
• Research Institution: Miyakonojo National College of Technology
• Principal Investigator: 瀬川 裕二 都城工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (00757388)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: プレス成形 / トライボロジー / 超音波 / フェーズドアレイ / 難加工材

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，フェーズドアレイ超音波によるIoT （Internet of Things）を利用した難加工材の板成形におけるトライボ状態（摩擦接触状態）の可視化を実現するシステムの開発を目的とする。金属プレス成形では，従来から抜取り検査が主流となっているが，不良品流出リスクが無視できない。特に，高張力鋼などの難加工材のトライボ状態は非常に過酷である。本研究では，従来のセンサより広範囲に，かつ直感的に評価できるフェーズドアレイ超音波を利用して工具と材料のトライボ状態を調べる。
今年度は昨年度製作した実験装置を使用して，フェーズドアレイ超音波とファイバースコープによるトライボ状態の可視化実験を引き続き実施した。被加工材となる板に塗布する潤滑剤には，着色のためのグラファイトパウダーを混合したプレス加工油剤を使用した。実験した結果，板と金型の接触状態の変化をフェーズドアレイ超音波により捉えることができた。
難加工材を対象としたフェーズドアレイ超音波による金属プレス成形のインプロセスモニタリング実験に使用する，絞り加工用の実験金型を製作するため設計を行った。絞り形状はガラス工具による観察を容易にするために円筒ではなく角筒の絞り加工とした。使用する被加工材としてチタン合金と高張力鋼を想定して，角筒の形状を検討した。ファイバースコープによる観察とフェーズドアレイ超音波による評価は，絞り部とフランジ部の2ヶ所で実施できるようにした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初計画していたトライボ状態の可視化実験が遅れており，インプロセスモニタリング用の実験金型の製作についても遅れている。

Strategy for Future Research Activity

インプロセスモニタリング用の実験金型については，早急に仕様を確定し，製作に移る。製作中にトライボ状態の可視化実験を実施し，遅れを取り戻す。

Causes of Carryover

今年度で実験金型を製作する予定だったが，製作が次年度にずれ込んだため。