| 研究課題/領域番号 |
22K04761
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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 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
真鍋 健一 東京都立大学, システムデザイン研究科, 客員教授 (10145667)
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| 研究分担者 |
清水 徹英 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (70614543)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (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)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | マイクロ金属加工 / 長尺微細管 / 液圧成形 / 材料流動特性 / その場観察 / 寸法効果 / 不均質有限要素解析 / 長尺マイクロ管 / 高液圧成形 / マイクロトライボ特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、各種機器の小型化により需要が見込まれる微細管状部品では、長尺の微細管を用いる溶接不用の高度一体液圧成形技術の実現が期待されている。本研究では研究代表者らによる世界最小の外径0.5㎜の十字及びT字成形を達成した知見を基に、長尺微細金属管の高圧液圧成形を対象に、成形型内への材料流入を阻害する摩擦潤滑と材料の寸法効果に着目し、材料流動挙動と支配因子の解明と高品質・高加工度を得るための成形メカニクスの解明を目指す。管軸方向の「限界材料流動長さ」を実験と理論で検証し、結晶粒径考慮の材料不均質モデルによる解析で、金型/材料界面のマイクロトライボ特性に対する寸法効果を、直接観察も含めて解明する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、結晶粒を考慮した簡易不均質FE解析を用いた外径0.5mmのマイクロ長尺管の軸押込みおよびT成形における材料流動特性に及ぼす寸法効果の前年度の知見を基に、その実験的検証を目指した外径を2mmに大きくした微細管の材料流動挙動の「その場観察」実験に注力した。
本年度の研究実績としては、これまでの直管部の軸押しによる材料流動挙動の「その場観察」に向けた石英ガラス管を装着して「のぞき窓」を設けた実験金型の改良とCCDカメラによるその場観察システムの構築により、軸押し中の微細管の型との流動・摺動挙動が観察できることを確認した。
具体的には、
①実験検証用に外径2mmの長尺微細管に対する簡易結晶粒考慮FE解析モデル作成に着手した。②微細管の軸押し実験での材料流動の「見える化」をめざした実験装置の改良しその場観察システムの構築による微細管の材料流動挙動が観察できることを確認した。③材料流動特性の寸法効果検討に適した結晶粒の観察に適した熱処理条件をしめした。④内圧と軸押しによる長尺微細管の材料流動挙動と「限界材料流動長さ」について、実験ならびに理論検討結果による研究対象および条件の適正条件を得た。
以上の成果はまとめる段階まで至らず講演発表できなかったが、2024年の学会などで複数回 発表する計画である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
微細管の軸押し流動挙動の「その場観察」に注力して研究推進に努めたが、昨年度から難航していた直接観察に不可欠な石英ガラス管の入手と加工の遅れが響いた結果となった。「その場観察」ではCCDカメラなどを含めた光学系の改善も行い、微細管の軸押し中における材料摺動・接触挙動の直接観察ができることは確認できた。しかし、高圧の内圧負荷までには至っていない。以上から、実験装置の改良とその場観察システム構築の遅れがありながらも、周辺の検討事項（長尺管用解析モデルへの改良および直接観察に適した結晶粒サイズの適正値の検討）の進展から、全体としては多少の遅れと評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度の本研究の主テーマの基本的準備が完了できたことを踏まえ、2024度は最終年度としての研究推進策は、外径2mmの微細管を対象とした内圧負荷も含めた軸押し時の材料流動および金型との接触摺動挙動の「その場観察」実験による材料流動限界の検証に注力することである。それを通して、理論および結晶粒考慮の不均質FE解析結果との比較による寸法効果ならびに材料流動挙動の支配因子の解明とその成形メカニズム解明につなげる。そのため、いままで以上に研究分担者との密なる打ち合わせと深い議論を推し進め、その迅速なフィードバックで研究目的の達成を図る。
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