| 研究課題/領域番号 |
22560093
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| 研究機関 | 釧路工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
高橋 剛 釧路工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (50435393)
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| 研究分担者 |
長澤 徹 北海道教育大学, 教育学部, 教授 (90109489)
岩渕 義孝 釧路工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90232701)
木村 真晃 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90285338)
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| 研究期間 (年度) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| キーワード | 摩擦圧接 / 固相接合 / ピストン / アルミニウム合金 / 接合強度 / 強度耐久性 / 材料置換 |
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| 研究概要 |
エンジン部品の中でも，ピストンは燃焼熱，燃焼圧が同時に作用する過酷環境で使用されるため，市場不具合の多くは，ピストン頂部に発生する亀裂に集中する．そこで研究目的として，従来のアルミ合金鋳物（AC8A）のピストン頂部に，別材料を摩擦圧接により接合し，部分的材料置換により耐久性に優れた摩擦圧接型ピストンの製造法と構造検討を行う．置換材料であるアルミ合金展伸材（A6061）は，高強度で熱伝導率が高く，アルマイト処理し易い利点を有している．なお，摩擦圧接時の摩擦熱による焼きなましの影響で強度が低下するため，接合後の熱処理が必要であること，並びにピストン頂部の置換材形状は中実円柱，一方スカート側は中空円筒というように圧接面形状違いの接合になるため適切な接合条件の設定が課題となる．
以上の課題を踏まえ，次のような成果を得た．
①接合試験片に対する高サイクル疲労試験と引張試験の結果より，摩擦圧接後の熱処理条件は，AC8A材のT6条件の方が，A6061のT6条件よりも適していることが総合的には良い．②数値シミュレーションを用いて，従来型ピストンと摩擦圧接型ピストンの強度検討を行った結果，摩擦圧接型ピストンの方が発生温度は低く，熱応力も小さいなど構造的に有利であることが分かった．③圧接面形状違い(中実円柱と中空円筒)を接合する場合，ブレーキ式よりもクラッチ式の方が適している．④圧接面形状の違いによる圧接面の移動を抑えることはできず,高い継手効率を得ることが困難であった．⑤これらを元に摩擦圧接型プロトタイプピストンを試験的に製作した．
以上の成果を踏まえ，今後の展開を以下に示す．
(1)上記④に示した圧接面の移動を抑制する接合法の開発．(2)上記⑤に示したプロトタイプピストンのエンジン搭載試験による耐久性評価，(3)普通旋盤改造により簡易型摩擦圧接機の多機能化かつ高精度化への改良
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| 現在までの達成度 (区分) |
理由
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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