| 研究課題/領域番号 |
21K04721
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
早川 邦夫 静岡大学, 工学部, 教授 (80283399)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 冷間鍛造 / 潤滑 / 摩擦係数 / ピエゾ素子 / トライボロジー / 有限要素解析 / 鍛造 / 摩擦 / 摩耗 / 加工速度依存性 / 凝着 / 検出 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，「冷間鍛造における摩擦係数の高精度同定と焼付きのリアルタイム検出・予測」として，以下の研究に取り組む．
・これまでの潤滑性能評価の研究において，定量化が困難であった加工速度により変化する摩擦係数を，高精度な実験と有限要素解析により明らかにする．
・工具を拘束する圧電素子埋込みボルトにより検知される加速度信号を詳細に解析することにより，潤滑剤の欠乏により生じる焼付きなどの潤滑状態の急変をリアルタイムに検出する．さらに，信号の過渡情報を用いて，焼付き発生を予知する技術を開発する．
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| 研究成果の概要 |
冷間鍛造の潤滑評価について，潤滑特性の加工速度依存性の評価であり，環境対応潤滑剤に対する摩擦試験において，加工速度を高速および低速にて実験を行った．高精度な材料モデルを用いた較正曲線により，合理的な摩擦係数を同定し，高速度における摩擦係数は，低速時におけるそれより小さいことを明らかにした．
また，ボルトに組み込まれたピエゾ素子センサーにより，潤滑状態の変化のリアルタイム検出・予測を試みた．その結果，試験片とダイスとの接触や充満の状態に応じた金型外径寸法の弾性変形が現れ，その変形をボルト型ピエゾセンサーからの出力の変化によって捉えることが可能であることが示された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
冷間鍛造における摩擦係数の加工速度依存性の定量的評価およびそのメカニズムを明らかにできたが，このことは，潤滑剤の開発において，トライボシミュレーターが考慮すべき事柄を明確にし，また実際の潤滑剤の利用において，速度依存性の考慮に合理的な判断を与えた．
また，ピエゾ素子における摩擦係数のリアルタイム測定の可能性を明らかにしたが，このことは，今後のより高精度なトライボシミュレーターの設計や潤滑特性評価に資するものである．また，この技術は，実加工中の不具合の検出にも応用可能である．
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