| 研究課題/領域番号 |
08457535
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| 研究機関 | 昭和大学 |
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研究代表者 |
宮崎 隆 昭和大学, 歯学部, 教授 (40175617)
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| 研究分担者 |
李 元植 昭和大学, 歯学部, 助手 (40276605)
堀田 康弘 昭和大学, 歯学部, 講師 (00245804)
玉置 幸道 昭和大学, 歯学部, 助教授 (80197566)
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| キーワード | チタン / レーザ / 溶接 / NC |
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| 研究概要 |
歯学技工の省力化と商品位化を目的としたパ-ツの組み立てによる歯科補綴物制作において前回の科学研究費補助による研究に引き続きNC化Nd:YAGレーザ溶接機の開発を行った。NC化にあたり、溶接性が被加工物のプロパティに依存しないようレーザ発振用電源を改造しPWMによるエネルギー制御を行った。被加工物には純チタンを用い単発パルスによる溶け込み特性試験を行いPWMの効果を評価した。その結果、標準的な単発パルスでは溶融池の冷却速度が速すぎ、溶融池の波動が収束する前に溶融池の凝固が始まり、内部に空洞の残存や表面荒れなどが観察された。また良好な溶接が得られるエネルギー設定の範囲は狭かった。PWM制御を行い基本パルスの終了後にエネルギーの小さな付加パルスを設定し冷却速度を遅くした場合、溶融池の波動が収束してから凝固が開始するため、内部の気泡や表面荒れなどの溶接欠陥は減少した。また、エネルギー設定の自由度が拡大し、様々なプロパティが予想されるNC化運用でも充分に対応出来ると予想された。但し系の持つエネルギーが増した分、蒸散量も増し、溶融部の窪みが大きくなった。次にPWM制御の有無による溶接収縮の比較を行った。厚さ3mm純チタン板材に径2mm丸棒を突き合わせ溶接し、収縮量を計測した。その結果、制御なしの場合24μmの収縮に対し、制御ありの場合6μmに減少した。溶接部の観察より、制御なしの場合は溶融池の底部と表層より凝固するため中心部は最後に凝固し、巨大な収縮応力が発生するのに対し制御ありの場合、底面が先に凝固し表層は遅れて凝固するため大きな窪みは生じるものの収縮応力は小さく収縮量も小さくなったと推察された。PWM制御は溶接部の残留応力の減少させ、変形・溶接割れなどの防止や耐久性の向上に寄与すると考えられる。これらの予備実験を基にNCテーブルを組み込み、金型上でブリッジのメタルフレームを製作した。
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