放電加工面への高品質な溶接方法の確立

• Project/Area Number: 20H00915
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 2140:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: SAITO TAKUYA 東北大学, 多元物質科学研究所, 技術一般職員
• Project Period (FY): 2020-04-01 –
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2020: ¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000)
• Keywords: TIG溶接 / 真空チャンバー / ワイヤ放電加工 / 放電加工

Outline of Research at the Start

本研究では、ステンレス製真空チャンバーの製作にあたり、ワイヤ放電加工機で加工した部品を溶接するために施す表面研磨方法の中から、より確実に不純物を取り除く研磨方法を開発する。ワイヤ放電加工とは真鍮ワイヤ線を電極として用い、放電による熱で材料を溶かして切断する加工方法であるが、加工に使用する真鍮ワイヤ線が放電により溶融し、成分のCu、Znが切断面に付着、溶接時に溶融部へ溶け込み、脆性化を引き起こし、溶接割れを誘発する。本研究により、最適な研磨手法を開発すれば、従来の課題であった、放電加工面への溶接時に発生する溶接割れを防ぎ、高品質な溶接方法を確立することが出来る。

Outline of Final Research Achievements

本研究は、ステンレス製真空チャンバーの製作にあたり、ワイヤ放電加工機で加工した部品を溶接するために施す研磨方法の中から、確実に不純物を取り除く研磨方法の確立を目的とした。
研究では、様々な種類の研磨方法を施した「研磨サンプル」を製作し、それを電子顕微鏡で表面観察、元素分析を行うことで、不純物が完全に取り除かれている研磨方法を見つけ出すことを行った。
その結果、マイクログラインダによってノンコートエンドミルで行う研磨が放電加工面の不純物を確実に取り除き、また研磨剤由来の不純物付加が少ない研磨手法であると分かった。この研磨方法で製作した真空チャンバーは、リークチェック、真空度ともに問題無かった。

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた真空チャンバー製作の為の研磨方法は、「真空チャンバーは切削加工で作る」という常識を覆し、ワイヤ放電加工機を利用して、様々な形状の真空チャンバーを製作する時に、必要不可欠な技術である。この研磨方法によって、従来では思いもつかなかった形状の真空チャンバーの製作も確実に行えるようになる。その結果、既成概念にとらわれない斬新な装置開発の大きな助けとなり、研究活動に貢献していくことが可能になると考えている。