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本研究は、圧延中のロール表面と材料との境界面における力学的・熱的現象を解明するため、圧力・摩擦応力を検出する応力センサおよび表面温度・熱流束を検出する温度センサを開発し、圧延の実働応力・温度の測定を行ったものである。その結果以下のような成果を得た。
1.圧力・摩擦力応力検出のためのセンサの開発
ロール表面上の一点で圧力・摩擦応力を同時に独立に検出する応力センサを開発した。製作したセンサが十分な性能をもつことを確認した。
2.摩擦応力分布の特徴圧延方向の摩擦応力は接触孤の後端部で作用方向が逆転する中立点をもつ。その値は入口部からこの中立点付近までほぼ一定であり、圧力と比例する関係にはない。薄板圧延における摩擦応力の分布をベクトル分布として表すと、その方向は圧力分布のこう配の方向と一致する。ビレット圧延において幅方向の摩擦応力は接触孤後半で増大する。これは材料の幅広がりの変形に対応すると考えられる。
3.表面温度・熱流束の検出方法
ロール表面近傍の二点の温度から表面温度・熱流束を産出する方法を開発し、この算出方法が有用であり、十分な精度をもつことを確認した。
4.表面温度分布・熱流束分布の特徴
薄板圧延においてロール表面温度は接触孤入口から徐々に上昇し、接触孤後半で最大となる。熱流束は接触孤の中央で最大となる。表面温度と熱流束とから圧延中のは発熱量の分布をもとめることができ、圧延過程における熱・力学挙動の推定に有効であることがわかった。
以上のように本研究により三次元圧延における摩擦現象、温度・熱流束現象について新たな知見が得られた。
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