1 mm 1 mm （a）レーザ出力180 W （b）レーザ出力200 W 図図18 各レーザ出力における金属箔のベースプレート 3.3 金属板の作製と圧縮試験及び断面観察 照射領域は図図17のように照射領域は15 mm × 20 mmの矩形，内部には0.1 mmピッチのハッチングを施して枠内もベースプレートと溶着させ，その後強い出力で外周に沿って照射を行い，照射領域外のシートを切断して取り除いた．条件B2のとき，照射部全域にわたってシートが付着したので，条件B2を積層造形時の条件として決定した． 3.4 まとめ 本研究により，金属シートを用いて金属板を造形できることが示された．その加工特性として断面に空隙が多くみられるものの，圧縮を施すことによって空隙を減少させることができる．今後の課題として，より厚みのある造形物を作製できるようにすることが挙げられる． 4．結言 微細結晶粒を有する板材の製造を目指し，積層造形と圧延を組合わせた加工プロセスを検討した．その結果，積層造形した板材に圧延加工を施すことで，従来よりも高強度，かつ延性を高められる可能性を示すことができた．また，自作した積層造形と圧延を連続で実施できる装置を用いて，その効果を検証した結果，金属箔を用いた積層造形でも，塑性変形を加えることで，生じた空隙の減少が期待でき，効果的であると考えられる．本研究期間では，積層と圧延の連続加工までには到達できなかったので，その点が今後の課題となる． mm51 （b）圧縮後 （a）圧縮前 圧縮前 圧縮後 1）大胡田稔：素形材，55-7（2014），54-59. 2）山本ほか：第68回塑加連講論（2017），93-94． 3）梶野ほか：平27塑加春講論（2015），155-156. 4）梶野ほか：第68回塑加連講論（2017），127-128． 5）Du et al : Mater. Sci. Tech. , 27-12, (2011), 1814 - 1818. 6）Somekawa et al : Meta. Mater. Tran. , 46A, (2015), 894 - 参考文献 内部は0.1mmピッチのハッチング高出力照射で周囲を切断この先，全ての照射において周波数は1000 Hz，パルス幅は0.0002 sである．まず，走査速度を50 mm/sに固定してパワーを150 Wから275 Wまで25 Wずつ変化させて照射したところ，200 Wのときと225 Wのときにシートがベースプレートに付着したので，これらを最適な照射パワーとした．次は表表7のとおり照射条件を変化させる． 表表7 レーザ照射条件（金属箔用） 条件 B1 B2 B3 B4 図図17 積層造形時のレーザ照射手順 実験に使用したシートは，表面が白色に変色している部分があった．この部分は変色していない銀色の表面に比べて光の反射が少なく，効率よくエネルギーを吸収できると予測できるので，条件B2から10 Wずつパワーを落としながら照射をしたところ，図図18に示すように180 Wのときにシートが切断されず，全域がベースプレートに付着した．したがって，酸化したシートを積層するときの条件をパワーは180 W，速度は60 mm/sと決定した．以降では酸化していないシートと酸化したシートの2種類を用いて繰り返し積層を行う． への溶着試験 前項の実験で決定した条件をもとに，変色していないシートと変色したシートでそれぞれ繰り返し積層を行ったところ，変色したシートを用いた場合のほうが安定して積層を続けられたため，変色したシートを用いて40層の積層をして金属板を作製した．この金属板をファインカッタで切断し，樹脂詰め，研磨の後に実体顕微鏡（Leica製），光学顕微鏡（Nikon製），電子顕微鏡（Carl Zeiss製）を用いて観察する．また，造形物に対して万能試験機（Shimadzu製）を用いて，発生させられる最大荷重に相当する13.3 20mmパワー W 速度 mm/s 60 60 50 40 225 200 200 200 MPaの圧力をかけて圧縮し，同様に断面を観察する．図図19に作製した40層の積層造形物を示す．また，圧縮前後の断面を図図20に示す．断面には空隙が多くみられた．これはパルスレーザの特性として連続的にレーザを照射できないことから，シートが溶融していない部分があるためであると考えられる．また，空隙の面積を比較するために，圧縮前後の断面画像を2値化処理した．ベースプレートやシートの部分は白色，空隙の部分は黒色となり，黒色の画素数を計測することで空隙の面積を得られる．結果を表表8に示す．圧縮後の空隙は圧縮前と比べて少ないといえる．積層造形後に圧縮を施すことで，内部の空隙が少ない金属板を作製できた． 902 図図19 40層まで積層した造形物 図図20 圧縮前後の積層造形物の断面観察 表表8 圧縮前後の空隙の面積変化 面積 ×103 px 155 45 全体に対する割合 ％ 2.7 0.94 − 175 −
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