| 研究課題/領域番号 |
19K05096
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
門井 浩太 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (40454029)
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| 研究分担者 |
濱崎 洋 中部大学, 工学部, 准教授 (30437579)
千葉 浩行 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部技術開発支援部製品化技術グループ, 副主任研究員 (30757373)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 積層造形 / 凝固割れ / 高温割れ / アディティブマニュファクチャリング |
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| 研究実績の概要 |
本年度は，前年度までに構築した試験治具や試験方法について，さらなる適正化や高速な熱源走査条件への展開を検討した．その結果，レーザ走査速度83.3 mm/s，評点間距離0.2mmの，高速かつ微小領域でのひずみ履歴を動的に直接計測でき，初期付加応力の任意制御により凝固割れ感受性を定量評価可能な横型引張式高温割れ試験法を新たに確立できた．さらにこの手法により，アディティブマニュファクチャリング（AM）の中で最も熱源走査速度の速い選択的レーザ溶融法（SLM）に近しい溶融条件においても凝固割れ感受性を定量的に評価できた．
試験片作製（積層造形）時の熱源走査方向に対して，割れ評価試験時の熱源方向を変化させ，凝固割れ感受性を評価したところ，凝固割れ発生の臨界初期付加応力は，積層造形時のレーザの走査方向によって異なる値を示し，割れ試験時の熱源走査方向が造形時と垂直方向の方が低い初期付加応力を示したことから，凝固割れ感受性は高いことが示唆された．ミクロ組織観察を行ったところ，割れ試験時の熱源走査方向が平行な試験片では，溶融部中央に積層方向に平行に成長する柱状晶が観察されるのに対し，垂直方向では，様々な結晶方位を有する柱状晶が溶融部中央で会合する形態を呈するため，液膜の残留しやすいランダムな方位の柱状晶による界面が形成しやすかったために凝固割れ感受性は高くなったと推察された．さらに，割れ試験過程でのひずみ履歴を熱弾塑性解析による数値解析により評価した結果，割れ発生時のひずみ速度は臨界初期付加応力に応じて異なり，これが割れ発生限界ひずみに差を生じさせた一因であることが示唆された．以上の検討から実験と数値解析から限界ひずみ速度を求め，これらをデータベース化することで，SLMなどのAMの施工条件を元に算出されたひずみ速度とデータベースから凝固割れ発生の予測をできる可能性を見出すことができた．
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