| 研究概要 |
本研究では,高速かつ微細な高温現象を理解し,加工技術の一層の高精度化のための知見と方策を得ることを目的とし研究を行い,以下の結果を得た.
○放電加工(担当 西脇)電極温度の測定結果と差分法による解析結果を比較することより単発放電における電極へのエネルギー配分を求めた.また,求めた陽極と陰極へのエネルギー配分比を単発放電や連続放電における陽極と陰極の消耗比と比較し以下のことが明らかとなった.1.陽極と陰極へ配分されるエネルギーはほぼ等しく,全放電エネルギーの約22%である.その中の約80%は熱伝導により電極内に散逸し,残りの約20%を加工屑が持ち去る.2.単発放電では放電ギャップが大きいほど陽極へのエネルギー配分は減少し,陰極への配分は増加する.3.連続放電における陽極の陰極に対する消耗比はかなり小さく,パルス幅が長いほど消耗比は減少する.
○レーザー加工(担当 望月)エキシマレーザーによるダイヤモンドの加工および半導体レーザーによる高分子薄膜の加工に関する実験および数値解析を行い,以下の結論を得た.1.ダイヤモンドの加工についてはパワー密度においてアブレーション加工と熱的加工のしきい値(約2.5X10^<12>W/m^2)が存在することが確認された.アブレーション加工(低パワー密度)の場合には加工面に変色はみられなかったが,熱的加工においては表面に黒化(グラファイト相)が観察された.相変化熱伝導モデルはこのしきい値を予測でき,また熱的加工現象を定性的に再現することができた.2.高分子薄膜の加工では高分子膜上の微細な加工痕(ピット)の3次元形状を計測する手法を確立した.また加工の規模を表わす量である平均移動高さとエネルギー吸収量,熱流束,吸収係数の関係が明らかになった.数値解析の結果から,ピット形成の支配要因は表面張力の温度依存性による剪断応力(マランゴニ力)であることが分かった.
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