| 研究概要 |
現在,金属などの工業材料の硬さや耐荷重などの評価は,ロックウエル硬さなどの静的硬さ試験,ショア硬さ,マイヤ硬さなどの動的あるいは引っかき硬さ試験などにより行われている.これに対し我々は,作動部に静荷重と交番振動荷重が重畳する超音波モータや超音波加工などの場合は,従来の方法では評価が難しいと考え新しい評価法を提案してきた.これは超音波振動子の先端にダイヤモンド圧子を取り付け,材料に押し込んだ場合の重畳荷重に対する材料の弾性・塑性変形と接触部の弾性的インピーダンスをリアルタイム計測し評価する方法である.
本研究では,接触局部変形の理論解析とこの特性測定,変形により発生するアコースティック・エミッションによる評価の検討を金属材料について行った.結果を以下に述べる.
1.解析,実験のための重畳荷重押し込みモデルを決定し,解析及び各種文献調査を進展させた.
2.振動子を一定電圧で駆動した場合,すなわち振動駆動力一定として押し込んだ場合の実験を行った.この場合の押し込み平均圧力は,塑性変形領域で一定となることを確認した.等価ロックウエル硬さと平均圧力の比は,駆動電圧の増大に対して減少し、0.5以下では飽和の傾向を示した.
3.振動接触による弾性的スティフネス及び抵抗を測定し,ヘルツ等の理論値の結果と比較検討した.
4.アコースティック・エミッション検出による評価装置のセットアップを完了した.
この研究は、従来の硬さ試験等では測定が難しい振動重畳荷重の場合の「振動硬さ試験」提案のための考察及び基礎データ収集を目的とする.磨耗,変形など材料のトライボロジ的考察も含めて考察する.1年間の知見をもとに振動硬さ試験法の確立を目指し研究を続行する.今後,標準化試験装置を製作,提供して行く予定である.
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