− 23 −塑性加工塑性加工AF-2015017一般研究開発助成AF-2015018一般研究開発助成熱間加工，鍛造，ホットプレス熱間加工，鍛造，炭素鋼，潤滑，摩擦，材料流動制御，摩擦係数，CAE，型寿命kitamura.kazuhiko@nitech.ac.jp自動車分野，産業機械などCFRTP，多層フィルム，円筒絞り加工toshiokumura@tri-osaka.jp名古屋工業大学大学院 つくり領域教授地方独立行政法人大阪産業技術研究所 加工成形研究部主任研究員北村 憲彦奥村 俊彦熱間加工を模擬したトライボ性能評価の研究 厚み比率の異なる多層フィルムをマトリックス樹脂とする ―熱間鍛造の摩擦係数に及ぼす潤滑因子の影響―熱可塑性CFRPのプレス成形技術の開発熱間鍛造のCAE技術の精度を向上は，型寿命の予測やより精密な鍛造に必要とされている．本研究では，熱間鍛造の工具と材料との間の摩擦係数に対する各種トライボロジー因子の影響を調べた．摩擦自動車会社の協力を得て，代表的な熱間型鍛造におけるトライボ条件を調査・解析し，接触界面温度は，700℃～1150℃，面圧は50～400 MPa，滑り距離はほぼ0～20 mm，滑り速度は0～400 mm/s，表面積拡大比は1～4倍程度であることを把握した．これらの範囲を二種類の実験室的試験法（①熱間テーパープラグ通し試験，②回転摩擦試験）でカバーした．それぞれの試験において，試験片材料，工具窒化有無，潤滑膜厚さ，鍛造温度（750~1100℃），型表面粗さ，型磨き仕上げ方向などを変えながら，それらが工具と材料との間に及ぼす影響を実験と解析から調べた．これらにより以下のことが得られた：1）熱間鍛造の工具と材料との間の摩擦係数には，潤滑膜厚，摩擦速度，温度が最も影響が強かった．2）潤滑膜厚については，潤滑剤の特性や摩擦条件に応じて摩擦係数が最小となる最適な摩擦係数があることを例示した．炭素繊維強化熱可塑性プラスチック（CFRTP）は射出成形やプレス成形による量産が可能な高性能材料として自動車分野を中心として注目を集めている．熱可塑性樹脂の中で，PP（ポリプロピレン）樹脂は安価で流動性も良く様々な部品に用いられているが，PP樹脂は炭素繊維との接着性に乏しいという欠点がある．本研究では，成形流動性に優れるPP樹脂と炭素繊維との接着性に優れるPA（ポリアミド）樹脂で構成された多層フィルムと炭素繊維織物を用いてCFRTPシートを作製し，作製したシートの深絞り成形を行った．その結果，PP樹脂の両外層にPA樹脂を配置した3層樹脂フィルムを用いて作製したCFRTPシートは，単層樹脂フィルムを用いて作製したCFRTPシートと比較して，プレス成形性に優れていることがわかった．あわせて，多層フィルムの厚み比率については，フィルム外層の厚みが薄い方がプレス成形性は向上することがわかった．
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