液中放電における被覆現象の解明とセラミックス形成プロセスへの応用

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11305053
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 毛利 尚武 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90126186)
• 研究分担者: 伊藤 義郎 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (60176378) ; 福澤 康 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (10126477) ; 古谷 克司 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00238685) ; 島田 尚一 大阪大学, 工学部, 助教授 (20029317) ; 稲村 豊四郎 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (60107539)
• キーワード: 型彫り放電加工 / 液中放電 / 放電表面処理 / 絶縁性セラミックス / ワイヤ放電加工 / 放電圧力 / 放電環境制御 / 抵抗体

研究概要

本研究は、短間隙液中放電における電極および加工液の加工物上への被覆現象を解明し、各放電発生の環境を制御することにより、金属へのセラミックスの厚膜コーティング、および絶縁性セラミックスの精密高速加工を実現することを目的としている。平成13年度は最終年度として、これまでに得られた結果を基に以下の計画を実行した。
1)単発放電による極間高速現象の追跡:
パルスレーザを背光として、単発放電における電極形状の時間追跡を行った。このために、前年度までに製作した単発放電用のハードウェアシミュレータを改良して、広い極間距離における放電を発生させた。上記の結果を放電終了後の電極や加工物の形状や表面分析結果と比較した。細線電極の場合、溶融部が離脱した後再び同一電極に向かって移動するような力が働いているものと思われる。
2)分子動力学法による形状形成過程の追跡
またソフトウェアシミュレータ構築の一環として、分子動力学法による放電除去過程を計算機上に実現した。各放電条件による電極形状変化に与える因子の解析を行った。
3)繰り返し放電における放電頻度と放電点間極間の相関調査:
電気的加工条件ならびに加工物材料による放電分散の程度を定量的に把握するために、放電頻度と放電点間極間の相関を調べた。これにより、放電エネルギによって除去量が決定する材料と、同一のエネルギであっても除去量が放電回数に強く依存する材料とに分離されることが判明し、昨年度の結果を理論的に支持することとなった。
4)放電環境制御:
上記の結果を利用して放電環境を制御する複数の操作量を追跡し、その重み付けを試みた。特に表面の導電性を制御し適当な導電膜が維持されれば、完全導体よりはむしろ加工精度が向上することを見出した。さらに、張力制御によって、厚い非導電性セラミックスの板に対するワイヤ放電加工を実用の速度で実施した。

研究成果

• [文献書誌] 恒川好樹, 毛利尚武: "放電加工を用いた表面改質とその切削工具への応用"表面技術. 51・4. 14-19 (2001)
• [文献書誌] Masahiro Okumiya, Yoshiki Tsunekawa, Kanehiro Fukaya, Naotake Mohri: "Formation of TiC/Ti_2AIC Composite Layer and Improvement on Surface Roughness"MATERIALS TRANSACTIONS,JIM. 42・8. 1717-1722 (2001)
• [文献書誌] 武沢英樹, 毛利尚武, 古谷克司: "単発放電による微細電極の瞬時成形(第1報) -先端微細化現象と成形電極の応用-"精密工学会誌. 67・8. 1299-1303 (2001)
• [文献書誌] A. Goto, T. Moro, K. Matsukawa, M. Akiyoshi, N. Saito, N. Mohri: "Development of Electrical Dincharge Coating Method"13th International Symposium for Electromachining ISEM XIII. 2・. 581-588 (2001)
• [文献書誌] Takayuki Tani, Yasushi Fukuzawa, Naotake Mohri, Masaaki Okada: "Machining Phenomena in EDM of Insulationg Ceramics Using Powder Suspended Working Oil"13th International Symposium for Electromachining ISEM XIII. 1・. 359-370 (2001)
• [文献書誌] Katsushi Furutani, Akinori Saneto, Hideki Takezawa, Naotake Mohri, Hidetaka Miyake: "Accretion of titanium carbide by electrical dischargemachining with powder sduspended in working fluid"Precision Engineering. 25・2. 138-144 (2001)