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2015 年度 実績報告書

金属の固相接合法による微細部品精密接合技術の開発と応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25420064
研究機関日本工業大学

研究代表者

神 雅彦  日本工業大学, 工学部, 教授 (80265371)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード金属 / 固相接合 / 超音波 / ステンレス線 / アルミニウム合金 / 純チタン
研究実績の概要

精密金属部品の固相接合技術の工学的実現性に関する検討を行った.機械構造の要素となる3つの基本継手形態のうち,T継手および重ね合わせ継手に関して,接合方式や装置構造を明らかにした.実験装置は,超音波振動数f=20kHz,振幅a=8μm(0-p),荷重はP=5.5kNまでの接合条件を可能にするものを製作した.超音波接合条件は,主として,線材と板材との重ね合わせ継手に関して,超音波周波数,振動波形,付与時間,あるいは振幅などの条件と接合状態との関係を基本的に明らかにした.
精密接合を成立させるテクスチャ形状と超音波付加条件に関して検討し,テクスチャ形状と塑性変形形態との関係についてFEM(有限要素法)による変形解析を実施して最適形状を明らかにした.また,各種テクスチャ形状による接合実験を実施し,テクスチャ形状と加工精度や接合強度との相関関係を基本的に明らかにした.その結果,材料を効果的に流動させるためのテクスチャ形状,大きさ,配置などを理解することができた.
固相接合メカニズムの解明に関しては,接合部および付近の金属の結晶組織の違いを物性的にとらえるための検討をした.その結果,ステンレス線と板との接合においては,線が丸断面形状を保ったまま,板に埋め込まれるといった特異な現象を発見した.さらに,T継手および突合せ継手に関して,接合断面の組織の状況を観察し,接合部と未接合部の違いに関して明らかにした.
工業的応用に関しても検討した.具体的には,再生治療用チタン箔の重ね合わせ接合への応用に関して検討した.同チタン箔は,厚さ数十μmで,微細メッシュが形成されており,歯肉を再生させる治療器具となる.その箔を固定するための支持部を接合した.接合に対しては,箔を破ることなく強固に接合する高い技術が要求される.実験の結果では,ほぼ要求通りの適切な接合ができることを明らかにした.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] 超音波振動を応用した生産加工技術の現状と今後の動向2016

    • 著者名/発表者名
      神 雅彦
    • 雑誌名

      機械と工具

      巻: 第6巻 ページ: 21-25

  • [雑誌論文] 強力超音波の材料加工への応用ー切削,研削,塑性加工および接合技術の現状2015

    • 著者名/発表者名
      神 雅彦
    • 雑誌名

      超音波TECHNO

      巻: Vol.27 ページ: 23-26

  • [雑誌論文] 超音波を応用した精密加工技術に関する研究(機械工学科の研究活動と教育活動)2015

    • 著者名/発表者名
      神 雅彦
    • 雑誌名

      日本工業大学研究報告

      巻: Vol.45 ページ: 90-94

  • [学会発表] 精密超音波接合に関する基礎的研究(第5報)-アルミニウム合金板における接合状態の検討-2016

    • 著者名/発表者名
      神雅彦,飯塚卓也
    • 学会等名
      2016年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      東京理科大学野田キャンパス
    • 年月日
      2016-03-15 – 2016-03-17
  • [学会発表] 微小機械部品の超音波接合に関する基礎的研究-接合ビード形状に関する検討-2015

    • 著者名/発表者名
      神雅彦,飯塚卓也
    • 学会等名
      電子情報通信学会研究会
    • 発表場所
      日本大学理工学部
    • 年月日
      2015-12-21
  • [学会発表] 精密超音波接合に関する基礎的研究(第7報)-T継手における接合ビードと接合強度との関係-2015

    • 著者名/発表者名
      神雅彦,飯塚卓也
    • 学会等名
      第66回塑性加工連合講演会
    • 発表場所
      いわき市文化センター
    • 年月日
      2015-10-29 – 2015-10-31
  • [学会発表] 精密超音波接合に関する基礎的研究(第8報)-突合せ継手における接合ビードと接合強度との関係-2015

    • 著者名/発表者名
      神雅彦,飯塚卓也
    • 学会等名
      第66回塑性加工連合講演会
    • 発表場所
      いわき市文化センター
    • 年月日
      2015-10-29 – 2015-10-31
  • [学会発表] Fundamental study on ultrasonic welding of small metal parts2015

    • 著者名/発表者名
      M.Jin, T.Iizuka
    • 学会等名
      LEM21 2015The 8th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century
    • 発表場所
      京都リサーチパーク
    • 年月日
      2015-10-18 – 2015-10-22
  • [学会発表] 精密超音波接合に関する基礎的研究(第6報)-ステンレス線とステンレス薄板との接合-2015

    • 著者名/発表者名
      神雅彦,飯塚卓也
    • 学会等名
      平成27年度塑性加工春季講演会
    • 発表場所
      慶應義塾大学矢上キャンパス
    • 年月日
      2015-05-29 – 2015-05-31

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公開日: 2017-01-06  

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