2012 Fiscal Year Research-status Report
自動車用部品の軽量化を実現するステンレス鋼異形鍛造の中空化技術の開発
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24560150
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
榎 真一 奈良工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (80550079)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 成形加工 / 鍛造 / 中空化 / 軽量化 |
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| Research Abstract |
本研究は，ステンレス鋼の異形鍛造品を中空化する技術の確立を目指し，ステンレス鋼の円筒にアルミニウム合金の丸棒をはめ込んだ素材を加熱して型鍛造で横圧縮成形を行い，溶融点の低いアルミニウム合金を溶かし出して中空品を作る方法を提案したものであり，ステンレス鋼とアルミニウム合金の二種類の金属を同時に加熱鍛造するときの成形性を明らかにすることを目的としている．
平成24年度の研究では，はめあい状態の鍛造素材を加熱した時に熱膨張によって生じる金属界面特性とその金属界面特性が成形性に及ぼす影響について検討した．金属界面特性の検討では，ステンレス鋼の円筒にアルミニウム合金棒を挿入した素材を対象として，常温状態で隙間ばめ及び中間ばめに相当する試料を用いて加熱して抜き荷重測定実験及び材料力学によるアルミニウム合金がステンレス鋼を押し広げる荷重を計算し，その荷重比率によって金属界面の摩擦係数の検討を行った．抜き荷重測定実験では，ステンレス鋼が温間鍛造，アルミニウム合金が熱間鍛造となる450℃を目標として電気炉にて500℃まで加熱した試料をプレス機にセットして行った．荷重測定時の温度は180℃まで低下し，その温度での摩擦係数が0.01よりも小さい値となることがわかった．金属界面が成形性に及ぼす影響の検討では，ステンレス鋼の円筒の内径とアルミニウム合金の丸棒の外径との寸法が450℃に加熱した状態で隙間がある場合と隙間も締め代もない場合の2ケースに対して，二つの平板で挟み込むような横圧縮荷重を設定した鍛造成形解析を行った．解析結果より，隙間も締め代もない場合の成形荷重の方が，隙間がある場合の成形荷重よりも小さいことがわかった．また，摩擦係数の設定は成形荷重の値に大きな影響は及ぼさないことがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
はめあい状態の鍛造素材を加熱した時に熱膨張によって生じる金属界面特性を解明することを目的として，ステンレス鋼の円筒にアルミニウム合金棒を挿入した試料を用いて加熱して抜き荷重測定実験を行った．温度とステンレス鋼の円筒の外径及び肉厚が摩擦係数に及ぼす影響をまとめる予定であったが，外径φ15及び肉厚4mmの試料を対象として180℃の状態での摩擦係数が測定できたのみであった．この理由としては，予定していた油圧サーボ式万能試験機が高温状態で使用できずに，予め準備していた対応策として20トン油圧プレスを用いて実験を行ったものの，アルミニウム合金棒を抜くためのジグの位置決めが万能試験機よりも困難であり，ジグに不具合が発生したことが挙げられる．さらに，試料の体積が小さいため熱容量が小さく，予想以上に温度低下が早く対策が間に合わなかったことも理由の一つであると考える．抜き荷重測定実験が遅れたことから，鍛造素材の界面特性が成形性に及ぼす影響を解明することを目的とした横圧縮荷重を作用させた鍛造実験に着手することができなかった．その代わりに，鍛造成形解析において，ステンレス鋼の円筒の内径とアルミニウム合金の丸棒の外径との寸法が450℃に加熱した状態で隙間がある場合と隙間も締め代もない場合の2ケースに対して，二つの平板で挟み込むような横圧縮荷重を設定した鍛造成形解析を行った．その解析結果から，隙間も締め代もない場合の成形荷重の方が，隙間がある場合の成形荷重よりも小さいこと，摩擦係数の設定は成形荷重の値に大きな影響は及ぼさないことの二つの知見が得られたものの，解析時間が予想以上に長かったことから，解析結果における素材の流れ方についての考察をまとめることができなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
鍛造温度である450℃における摩擦係数を把握するとともに，ステンレス鋼の円筒の外径及び肉厚が摩擦係数に及ぼす影響を解明するために，寸法の異なる試料を作成して抜き荷重測定実験を行う．平成24年度の遅れを取り戻すために，鍛造素材の金属界面特性が成形性に及ぼす影響を解明するための横圧縮成形実験とアルミ合金中子を含むステンレス鋼の鍛造成形解析の解析条件の設定方法を確立するための鍛造成形解析とを同時に進める．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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