| 研究課題/領域番号 |
20K04208
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
關谷 克彦 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (80226662)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 構成刃先 / 凝着 / 切りくず / 切削加工 / 鋼 / 常用切削速度 |
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| 研究実績の概要 |
金属材料の切削加工における凝着物生成および切りくず生成過程を明らかにすることを目的とし，切削時に生じる凝着物や構成刃先の3次元形状と切りくず幅方向の材料流出を含めた切削工具切れ刃稜線周辺部の材料変形及び流出挙動を把握するため，断続旋削加工時に生成された切りくずの末端部の断面観察と硬さ測定を実施した．
本研究課題初年度(2020年度)に開発した切削終了端に切削力を支えるための真鍮板を設置することによる切りくず採取方法を適用し，切削端部の断面組織の観察と硬さ測定を実施
した．
これまでにも多くの報告がある中炭素鋼(S45C)の切削を対象として，切りくず幅方向に順次切りくず流出方向断面観察を行った結果，切削仕上げ面生成に関与する部分では，切削速度が低速の場合，切りくず（試料）によるばらつきや観察部位によるばらつきが大きく，生成された構成刃先の厚さや形状が切削中に複雑に変化しており，切りくずが構成刃先上を滑りながら2次塑性域が生成されて行くことがわかった．また，これまでの観察結果と同様高切削速度下においても構成刃先が消失するわけではなかった．
一次塑性域のみを通過したと思われる切りくず内部と二次塑性域との硬さを測定した結果，前者の硬さは母材未加工部の硬さの概ね2倍，後者は一次塑性域の概ね2倍程度に硬化しており，切削速度が変化しても一次塑性域の硬さはは変化しないが，二次塑性域は切削速度の上昇に伴い徐々に硬さが低下していた．一次塑性域を通過した領域は十分に工具切れ刃を代替えできる硬さを有していることがわかった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初より作業の煩雑さから十分な量のデータ取得に対し懸念があった．例えば，硬さ測定は切りくず一断面につき数十か所測定しなければ十分な分解能（測定箇所数）で切りくずの様子を把握することが難しく，これには2時間程度の時間が最低でも必要となり，このことが予期していた以上に研究の遅れを生じさせている．
また，本研究で得られた新しい事実から，切りくず生成後の切りくず内の変形や2次塑性域の流出方向に沿った発達など，これまでの切りくず流出方向断面と幅方向の断面の観察だけでは，全体像が把握し難くなっており，より詳細な組織の変化にも注目せざるを得ないこととなっていることも遅れの原因である．
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| 今後の研究の推進方策 |
画像処理等を適用し金属組織の変形を推定する対策も考えられるが，この手法についての検討には更に時間が必要であり，画像処理用の高演算能力をそなえたコンピュータ等も必要と考えられるため，独立したテーマとして扱うべき課題であると考えられるので，本テーマではこの点には踏み入れないこととしたい．
時間は更に必要となるが，これまでの観察結果から実質的な切りくず接触長さ（2次塑性域の発達完了域）が明らかになる可能性が高く，流出方向に沿った断面について，2次塑性域近傍の一次塑性域の組織変化について検討を加えたい．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の研究計画から若干遅れが生じており，消耗品の消費が少なくなってしまったこと，コロナ禍の影響で学会参加がオンラインとなるか現地開催かが学会直前まで把握できず，予算使用の計画が立て難かったことが原因である．
本年度は研究遅れ分の消耗品購入が見込まれ，参加予定学会も全て現地開催とされることが予想されるため，次年度終了時には残額が生じることはない．
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