超微細結晶アルミニウム合金の製造に向けた高圧ねじり押出し連続化研究

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26630030
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 田中 達也 同志社大学, 理工学部, 教授 (70434678)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 強ひずみ加工 / 超微細結晶材料 / ねじり押出し / アルミニウム / 銅

Outline of Annual Research Achievements

金型への負荷が比較的小さいアルミニウム合金および工業用純銅を想定して、ねじり角度やその変化率など様々なチャネル形状の金型設計を行った。すなわち、せん断ひずみ量、応力分布および静水圧、負荷荷重などの予測を行い、効果的にせん断ひずみを加えることができて、金型負荷が少ない金型設計を行った。解析には汎用数値解析ソフトＬＳ－ＤＹＮＡを使用した。さらに３Ｄプリンターで作製した模型樹脂金型を作製し、塑性解析用の特殊な積層樹脂を使用してモデル解析も実施した。樹脂モデル解析にはワセリンを潤滑材として使用した。ただ、所定の形状の樹脂を切り出すときに積層がくずれて、解析が困難であった。多少の熟練を要旨、次年度はこの点を改良して引き続き実験を行う。
金型の作製については、数値解析した候補の中から製作コストや加工性を考慮した一つの金型を作製した。
高い静水圧を付与する必要があるため、金型は大型で加工精度が要求される。もっとも重要な点である金型内部のチャネル部は放電加工により加工した。その後、まずはラボ実験として比較的短い１００ミリ程度のビレットを使用して、油圧プレスによりバッチ的にねじり押出加工を行った。加工後のビレットは割れはなく、表面に少し粗い部分が視認できるものの概ね良好な状態であった。ただし、ビレットが少しねじれた状態で押出されたたため、第２パスを加工するためには塑性加工が形状の調整が必要である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

シミュレーションの結果を元に金型の作製が完了し、概ね順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

昨年度のシミュレーションの結果を元に金型を作製した。まずはモデル材料として加工が比較的容易な純銅および純アルミニウムにて加工を行い、その後、電子顕微鏡による組織観察、引張試験による機械的性質の調査を行う。またねじり率との影響について検討する。

Causes of Carryover

薬品材料費を次年度に重点的に使用することとした。

Expenditure Plan for Carryover Budget

組織観察用のサンプル作製に使用する薬品材料費および電子顕微鏡使用料として使用する。