| 研究課題/領域番号 |
21K03795
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| 研究機関 | 岡山理科大学 |
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研究代表者 |
寺野 元規 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (90708554)
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| 研究分担者 |
竹村 明洋 岡山理科大学, 工学部, 講師 (50611878)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | バニシング加工 / 結晶組織制御 / 傾斜機能材料 / 材料加工 / 生産工学 |
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| 研究実績の概要 |
変形解析ソフト（Simufact Forming）を導入し、バニシング加工の有限要素法によるCAE解析を行った．まず，材料は合金化元素による種々影響を排除するため，純鉄を素材にすることにした．次に，解析に必要な材料データを圧縮試験により測定した後，バニシング加工解析を実施した．内部への相当塑性ひずみの導入過程が可視化でき，解析結果を参考に，バニシング加工実験（2022年度実施予定）の加工方法・実験条件の準備を行った．素材形状は直径20 mmの円柱状とした．また，熱処理は予ひずみを除去するため，ひずみ取り焼鈍（700℃，1時間）を実施した．また，加工には再現性を考慮し，CNC旋盤を用いることにし，工具形状は先端半径3 mmのローラーとした．
高温下にてバニシング加工できれば，局所的な合金化（ローカルアロイング）も可能と考え，高温下での加工実験についての準備・検討も実施した．CNC旋盤によるバニシング加工では，素材（円柱形状）を旋盤に固定したままの加熱は困難であったため，CNCフライス盤により，板材（SS400）をバニシング加工することとした．400℃までの加熱であれば，汎用のカートリッジヒーターにより比較的容易に加熱できるため，カードリッジヒーターを挿入した加熱板（銅板）を設計・製作し，バニシング加工実験をした．バニシング工具にNi製ローラーを用いて，400℃でのバニシング加工実験をした結果，EDX分析により素材表層域でNi元素が検出され，拡散している可能性を示した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
変形解析ソフト（Simufact Forming）によるバニシング解析に時間を要した（１解析に約１週間必要）が，その後の加工準備等は比較的順調に完了した．
上記解析中に傾斜機能材料の作製方法として，バニシング加工を援用した局所的な合金化（ローカルアロイング）による手法に気づき，その実験準備（設計・製作）を実施し，400℃にて実験した．その結果，素材表層域でNi元素が検出され，拡散している可能性を示しており，ローカルアロイングによる傾斜機能材料の開発にも着手した．
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| 今後の研究の推進方策 |
バニシング加工と熱処理による局所的組織制御，および，高温化でのバニシング加工による局所的合金化の２手法により，傾斜機能材料の開発を目指す．特に，2022年度は各種条件にてバニシング加工実験を実施し，断面組織を観察する．バニシング加工実験では，ＣＮＣ工作機械を用い，プログラミングにより，加工速度，加工量（加工荷重，加工回数）などの加工条件を定量的に決め，再現性のある実験を実施する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画より，消耗品の節約ができたため，次年度使用額が252円発生した．2022年度に物品費（消耗品の購入）として利用する．
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