| 研究課題/領域番号 |
22K14148
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
荒川 仁太 岡山大学, 自然科学学域, 助教 (80882018)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 疲労強度 / レーザパターニング / 接合継手 |
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| 研究実績の概要 |
本研究ではレーザ接合継手の疲労強度を向上させるために，ガラス繊維配合型の同継手を作成することとし，高負荷レベル・低負荷レベルの両者において高耐久性能を有する接合継手を開発することを目的としている．
本年度(2022年度)は各種接合継手の比較のため，接着継手・摩擦攪拌(FSSW)継手の実験データの取得を実施した．既存のレーザ継手と比較して接着継手では有限寿命域において若干の疲労強度低下を呈したが，摩擦攪拌継手においてはレーザ接合継手と同等の疲労強度を示した．そのため，摩擦攪拌継手およびレーザ溶接継手は継手として同等の耐久性能を有していることから，破壊メカニズムに関しても類似する点があると推察される．詳細な観察は完遂していないが，摩擦攪拌継手ではレーザ接合継手と同様に高荷重レベルでは溶接部破壊，低荷重レベルでは母材破壊を呈することから，極めて似ている破壊メカニズムを有していると考えている．こうした一連の結果を踏まえ，今年度は破壊メカニズムの類似点に関してもさらに考察を実施していく予定である．また，前述の通り，レーザ接合継手と摩擦攪拌継手の疲労強度レベルは同等であることが明らかになったことから，次年度(2023年)は比較的簡便で，容易に接合が可能な摩擦攪拌継手を用いてガラス繊維配合型の効果を検証する．摩擦攪拌継手による検証は継手の条件が確定し，治具製作も済んだ状態であり，継手が完成次第の試験開始を予定している．最終的に，次々年度(2024年度)はレーザ接合を用いてガラス繊維配合型の効果を検証する予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
レーザ接合継手及び比較試験片の接着継手と摩擦攪拌継手の疲労試験が終了し，各種継手の疲労強度の差異を実験的に明らかにすることができた．しかし，各種継手の破壊メカニズムの解明までには至っていないため，「おおむね良好な進行状況」とした．次年度以降は本格的にガラス繊維を配合した継手に関して実験を行う予定であり，次年度も同様以上の自己評価を維持したい．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度(2023年度)では，レーザ接合継手と同程度の強度を有し，比較的簡便に接合が可能な摩擦攪拌継手を対象にガラス繊維配合型の効果を検証する．試験片としては5000系アルミニウム合金の薄板2枚を30mmオーバーラップさせ，摩擦攪拌装置を用いて線接合を実施する．これを「ノーマル材」とし，これに対してレーザパターニング痕にガラス繊維を配合させた後に摩擦攪拌接合したものを「ガラス架橋材」として比較検討を行う予定である．前述した通り，レーザ接合継手と摩擦攪拌継手は同等の疲労強度を有することから，同様の破壊メカニズムを呈すると想定される． そのため，比較的簡便な摩擦攪拌継手によって，ある程度の現象を明らかにしたうえで，次々年度(2024年度)に最終的なレーザ溶接継手によるガラス繊維配合型の効果を検証する予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度（2023年度）に購入する予定であった機器装置・治具関連の納入費用が，半導体不足と電子機器の不足による価格高騰に伴い，2023年度予算のみでは購入できない見込みとなった．そのため，本年度分（2022年度）の予算の一部を次年度分（2023年度）の経費に補填することで，上記の備品を購入する計画とした．
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