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切消-摩擦撹拌複合加工による機能性表面の創成

研究課題

研究課題/領域番号 17360058
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生産工学・加工学
研究機関東京農工大学

研究代表者

笹原 弘之  東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 助教授 (00205882)

研究分担者 堤 正臣  東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 教授 (90108217)
佐藤 隆太  東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 助手 (60376861)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
12,800千円 (直接経費: 12,800千円)
2006年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
2005年度: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円)
キーワード切削 / 工具 / 摩擦攪拌 / バニシング / 機能表面 / ナノ結晶 / 表面改質 / 表面硬化 / 残留応力 / 機械加工 / 疲労寿命 / ショットピーニング / エンドミル / あらさ
研究概要

1.切削・摩擦撹拝複合加工の摩擦攪拌部分を抽出した加工面特性の評価を行った.ピン突出量,潤滑状態,回転速度;送り速度,クロスフィードを変化させて加工実験を行い,以下の知見を得た.
(1)結晶微細状態とその特性:加工面の電子顕微鏡写真,TEM観察,エッチング面の顕微鏡観察を行い結晶粒の微細化状態とその特性を調べた.
(2)ある条件下では,S45C表層に厚さ100μm程度で,ビッカース硬さ700HV以上の非常に硬い組織が創成されることが明らかとなった.また,結晶粒は通常の鋼の標準組織やマルテンサイト組織とは異なる可能性が大である.
(3)残留応力状態の測定:X線応力測定装置により加工表面層の残留応力を測定した.表層には圧縮残留応力が生成されることがわかった.
(4)耐食性の評価:創成された表面層の酸浴下での耐食性を試験した.表面観察を行ったところ,かえって腐食が進行している傾向が見られた.この点は更に検討が必要である.
2.切削・摩擦攪拌複合加工における塑性流動状態など加工機構のモデル化
(1)模擬実験:高速での加工状態は変形過程の直接観察が困難であるため,プラスティシンを用いた模擬実験を行い変形過程を直接観察した.通常のバニシングや切削では生じ得ない大ひずみが生じていることが明らかとなった.
(2)摩擦攪拌部においては,回転速度を毎分数万回転と高くすることにより熱軟化が促進し摩擦攪拌による変形が容易となっている可能性が高い.さらに,摩擦攪拌時の温度とその後の冷却プロファイルも加工面の硬度や組織変化に影響していることがわかった.
(3)(1)厚みが数十ミクロンで硬度が900HV程度,(2)厚みが200ミクロン程度で硬度が750HV程度,(3)厚みが600ミクロン程度で硬度が600HV程度,と創成表面層の厚みと硬度を制御できる可能性が見いだされた.

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (16件)

  • [雑誌論文] 切削-バニシング複合加工工具の開発とその基本特性 -エンドミルタイプ複合加工工具の提案と加工表面への圧縮残留応力生成-2006

    • 著者名/発表者名
      瀬川俊明, 笹原弘之, 石川達郎, 村瀬寛恭, 堤正臣
    • 雑誌名

      精密工学会誌 72・7

      ページ: 909-913

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of Nanocrystalline Structure on the Surface Layer by Friction Stir Burnishing2006

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SASAHARA, Tomohiko YATA, Toshiaki SEGAWA, Masaomi TSUTSUMI
    • 雑誌名

      Proc. 6th Int. Conf. EUSPEN, Baden bei Wien

      ページ: 344-347

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 摩擦攪拌形バニシング工具による表面改質 (第二報)-安定した厚いナノ結晶層の創成-2006

    • 著者名/発表者名
      矢田智彦, 笹原弘之, 村瀬寛恭, 富永啓介, 堤 正臣
    • 雑誌名

      2006年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集

      ページ: 891-892

    • NAID

      130004658406

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Cutting-Burnishing Combined Tool and Its Basic Performance -Compressive Residual Stress Generation within the Machined Surface by the End-mill Type Combined Tool-2006

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki SEGAWA, Hiroyuki SASAHARA, Tasturo ISHIKAWA, Hiroyuki MURASE, Masaomi TSUTSUMI
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society for Precision Engineering Vol.72

      ページ: 909-913

    • NAID

      110004744889

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of Nanocrystalline Structure on the Surface Layer by Friction Stir Burnishing2006

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SASAHARA, Tomohiko YATA, Toshiaki SEGAWA, Masaomi TSUTSUMI
    • 雑誌名

      Proc. 6th Int.Conf.EUSPEN, Baden bei Wien

      ページ: 344-347

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface Enhancement by Friction Stir Burnishing (2^<nd> report) - Formation of constant thick nanocrystalline structure-2006

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko YATA, Hiroyuki SASAHARA, Hiroyuki MURASE, Keisuke TOMINAGA, Massaomi TSUTSUMI
    • 雑誌名

      2006 JSPE Autumn Meeting

      ページ: 891-892

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 切削-バニシング複加工工具の開発とその基本特性-エンドミルタイプ複合加工工具の提案と加工表面への圧縮残留応力生成-2006

    • 著者名/発表者名
      瀬川俊明, 笹原弘之, 石川達郎, 村瀬寛恭, 堤正臣
    • 雑誌名

      精密工学会誌 72・7

      ページ: 909-913

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of Nanocrystalline Structure on the Surface Layer by Friction Stir Burnishing2006

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SASAHARA, Tomohiko YATA, Toshiaki SEGAWA, Masaomi TSUTSUMI
    • 雑誌名

      Proc.6th.Int.Conf.EUSPEN,Baden bei Wien

      ページ: 344-347

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 摩擦攪拌形バニシング工具による表面改質(第二報)-安定した厚いナノ結晶層の創成-2006

    • 著者名/発表者名
      矢田智彦, 笹原弘之, 村瀬寛恭, 富永啓介, 堤 正臣
    • 雑誌名

      2006年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集

      ページ: 891-892

    • NAID

      130004658406

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface Enhancement by Friction Stir Burnishing2005

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko YATA, Hiroyuki SASAHARA, Toshiaki SEGAWA, Masaomi TSUTSUMI
    • 雑誌名

      Proc 3rd Leading Edge Manufacturing 21st Century (LEM21), Nagoya

      ページ: 547-552

    • NAID

      130004656863

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 摩擦攪拌形バニシング工具による表面改質2005

    • 著者名/発表者名
      笹原弘之, 矢田智彦, 村瀬寛恭, 瀬川俊明, 堤正臣
    • 雑誌名

      2005年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集

      ページ: 243-244

    • NAID

      130004656863

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 圧縮残留応力を生成する平面加工用複合加工工具の開発(第2報)-ピンの押し付け力とピンの材質が加工面に及ぼす影響-2005

    • 著者名/発表者名
      笹原弘之, 村瀬寛恭, 石川達郎, 矢田智彦, 瀬川俊明, 東海林斉, 千屋宏幸, 堤正臣
    • 雑誌名

      2005年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集

      ページ: 1181-1182

    • NAID

      130004656747

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface Enhancement by Friction Stir Burnishing2005

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SASAHARA, Tomohiko YATA, Hiroyuki MURASE, Toshiaki SEGAWA, Massaomi TSUTSUMI
    • 雑誌名

      2005 JSPE Autumn Meeting

      ページ: 243-244

    • NAID

      130004656863

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of a new tool for cutting-burnishing combined process to generate high compressive residual stress (2nd report)2005

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SASAHARA, Hiroyuki MURASE, Tatsuro ISHIKAWA, Tomohiko YATA, Toshiaki SEGAWA, Hitoshi TOUKAIRIN, Hiroyuki CHIYA, Masaomi TSUTSUMI
    • 雑誌名

      2005 JSPE Autumn Meeting

      ページ: 1181-1182

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface Enhancement by Friction Stir Burnishing2005

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko YATA, Hiroyuki SASAHARA, Toshiaki SEGAWA, Masaomi TSUTSUMI
    • 雑誌名

      Proc 3rd Leading Edge Manufacturing 21st Century (LEM21),

      ページ: 547-552

    • NAID

      130004656863

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 摩擦攪拌形バニシング工具による表面改質2005

    • 著者名/発表者名
      笹原弘之, 矢田智彦, 村瀬寛恭, 瀬川俊明, 堤正臣
    • 雑誌名

      2005年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集

      ページ: 243-244

    • NAID

      130004656863

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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