| 研究課題/領域番号 |
19K04116
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| 研究機関 | 龍谷大学 |
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研究代表者 |
小川 圭二 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (80405232)
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| 研究分担者 |
田邉 裕貴 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (00275174)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | レーザ / 空間強度分布 / 焼入れ / 硬度分布 / 高精度 |
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| 研究実績の概要 |
レーザ焼入れは、必要箇所のみを硬化させることが可能で、強度向上はもちろん、ひずみレス、クリーンな作業環境も実現できるため、産業界で急速に利用が進んでいる注目技術である。本研究課題では、隅角部（凹凸部）を有する鉄鋼材部品を対象とし、超高速重畳スキャンにより空間強度分布を最適成形したレーザを用いた焼入れ法を開発し、多種多様な隅角部に確実に硬化領域を形成する技術を確立することを最終目的にしている。令和4年度も、引き続き、熱シミュレーションによる硬化領域予測技術の確立とその検証実験に取り組んだ。令和元年度は、トップハット分布矩形レーザを想定また実際に用いて、平面階段形状工作物の隅角部の焼入れについて検討し効果を見出し、令和2年度は高速スキャンレーザでの検討を開始したが、研究を進めるなかで、焼入れ試験においても強度分布測定においても、スキャンレーザ特有の課題が顕在化し、その課題克服に注力することになった。令和3年度は、まずはラインビームを成形して段付き部を模したモデルに対して、熱シミュレーションによる適正条件の検討とその効果の検証試験を中心に研究を進めた。工作物隅角部に応じて、レーザ出力を制御する手法を考案し、熱シミュレーションを用いて適正化を図った。令和3年度は、これを深耕し、工作物寸法に応じて適正な出力制御を行うことで角部と隅部両方に硬化領域を形成することに成功した。(1)角部、中間部、隅部の熱容量の大きさに応じて段階的にレーザ出力を調節する照射方法は隅角部へのレーザ焼入れの均一化に有効である。(2)熱シミュレーションを用いて工作物内の温度履歴を分析することにより、2つ目の温度ピークが冷却速度の定義範囲内で生じると冷却速度が臨界冷却速度まで上がらず、焼入れできない場合がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本研究課題では、隅角部（凹凸部）を有する鉄鋼材部品を対象とし、超高速重畳スキャンにより空間強度分布を最適成形したレーザを用いた焼入れ法を開発し、多種多様な隅角部に確実に硬化領域を形成する技術を確立することを最終目的にしており、令和4年度は、引き続き、熱シミュレーションによる硬化領域予測技術の確立とその実証実験に取り組み、工作物寸法に応じて適正な出力制御を行うことで角部と隅部両方に硬化領域を形成することに成功した。しかしながら、新型コロナウィルス感染拡大の影響が残り、予定していた(3)赤外線サーモカメラによるレーザ照射部温度計測および(4)環境負荷の定量評価が十分に実施できなかった。これらの結果、研究期間延長せざるを得ない状況になったため、遅れているとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度と同じく、実施内容の計画変更は行わないが、研究期間についてはさらに1年延長した。熱シミュレーションによる硬化領域予測技術については、ほぼ計画通り技術確立が進められたため、これらの深耕を実施する。これに加えて、焼入れ品質を保証するためのレーザ照射部温度計測技術、そしてLCA解析による環境負荷の定量評価に取り組み、本研究課題技術を確立する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウィルス感染拡大の影響が残り、予定していた実験や評価を実施しきれなかったことが主な原因である。実験や評価を遂行し打ち合わせするための消耗品や旅費等で使用する計画である。
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