| 研究課題/領域番号 |
16K06005
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
坂本 智 横浜国立大学, 教育人間科学部, 教授 (90294339)
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| 研究期間 (年度) |
2016-10-21 – 2020-03-31
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| キーワード | 溝加工 / スライシング / 研磨 / 硬脆材料 / 材料特性 |
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| 研究実績の概要 |
材料の弾性的/塑性的挙動および脆性的挙動が溝加工特性におよぼす影響を調べるため， ダイナミック超微小硬度計を用いて負荷－除荷試験を行い，測定荷重の違いによる各種材料の弾性的/塑性的挙動および脆性的挙動，ダイナミック硬度，弾性係数等の測定を行った．またスライシング条件を選定する上での基礎データ収集として，CNC卓上フライス盤に張力調整治具，オイルパン新設等の改造を施した微小溝加工実験機を用いてダイヤモンド電着ワイヤ工具による微小溝加工実験を行った．加工条件を変化させて溝加工実験を行い，材料の弾性的/塑性的挙動および脆性的挙動と溝加工特性との関連性について検討した．また，ワイヤ工具が受けるダメージについても検討した．これらの結果より，被削材の溝深さは加工時間とともに増加する傾向にあり，被削材の硬度と靭性に大きく影響を受けることが明らかとなった．一方，切溝幅は加工条件および材料特性に依存しないことが明らかとなった．また，ワイヤ工具と被削材との相対速度が速いほど加工効率は向上するが，速い相対速度は短時間でもワイヤ工具に与えるダメージが大きく，工具摩耗も促進させることが明らかとなった．溝加工時間と加工距離は溝深さに影響を与えるが，ワイヤ工具のダメージが進行するにつれて加工距離に依存しなくなることを明らかにした．いずれの条件においても，乾式加工よりも湿式加工で工具摩耗が緩和され，良好な加工状態となることが確認された．
次年度以降に予定していた研磨実験を行ったところ，同程度の硬度であっても，脆性的挙動を示す材料では研磨深さがより深くなり，高硬度材料の研磨においては，研磨初期に研磨砥粒が大きく損傷することを明らかにした．これらの結果より，単純な研磨試験を実施することでワイヤ工具を用いた溝加工やスライスの状態を推定することが可能であることが明らかになった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題は追加で採択されたものであるため，年度当初に本来使用予定であった多結晶シリコンや単結晶シリコン，各種セラミックス材料等の試料を新規購入することができなかった．そのため，現有していたアルミナ，炭化ケイ素，ジルコニアのセラミックス材料を試料として用いて実験は行った．その点で当初予定から若干の遅れはあるものの，次年度以降に予定していた研磨実験等まで行うことができた．これらのことを総合的に判断すると，本研究課題は概ね順調に進展しているものと考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
本来使用予定であった多結晶・単結晶シリコン，TEMPAX（硼珪酸ガラス）は入手済みであり，単結晶サファイアも近日中に入手予定である．これらの試料に対するダイナミック硬度試験，ビッカース圧子によるき裂長さの測定等を行う．また，高速スライシングが可能な実験機によるスライシング実験を行い，材料の特性とスライシング特性との関係について検討する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究課題は追加で採択されたものであるため，年度当初に本来使用予定であった多結晶シリコンや単結晶シリコン，各種セラミックス材料等の試料を新規購入することができなかった（納期が年度をまたいでしまう恐れがあったため）．また，国内外の学会等へ参加費・旅費も支出できなかったため，次年度使用額が生じてしまった．
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| 次年度使用額の使用計画 |
大部分は被削材およびワイヤ工具の新規購入に充てる予定である．また国内外の学会で，当初の予定よりも多い研究成果の発表を予定しているので，その参加費・旅費に充てる予定である．
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