− 22 −塑性加工塑性加工AF-2019026-B3一般研究開発助成AF-2019027-B3一般研究開発助成高強度金型，高温セラミックス構造物高強度金型材料，熱クラック，ディスク・オン・ロッド試験wakayama@tmu.ac.jp次世代自動車塑性加工，鋳ぐるみ，局部加圧saka-to@pref.gunma.lg.jp東京都立大学 システムデザイン学部機械システム工学科 教授群馬産業技術センター 応用機械係若山 修一坂田 知昭高強度金型の熱クラックを抑止する設計指針に関する研究鋳ぐるみによる多層構造鋳物成形工法および局部加圧鋳造工法に関する基礎的研究高強度金型材料の熱クラック発生・進展を防止することを最終目標として、セラミックスの熱応力下のき裂進展過程を評価した。楕円形の薄板試験片に予き裂を導入し、著者らの開発したディスク・オン・ロッド試験で熱衝撃を与えた。試験中に記録したき裂経路と温度分布から有限要素解析によってき裂先端のエネルギ解放率を算出した。その結果、き裂は巨視的には安定成長したものの、実際には、小規模の不安定成長と停止を間欠的に繰り返すことがわかった。また、き裂進展に伴いき裂進展抵抗は向上した。セラミックスにおけるこのようなき裂進展抵抗の向上挙動は、機械的応力下では多数報告されているが、本研究では、国内外で初めて熱応力下でのき裂進展抵抗の評価に成功した。高強度金型の熱破壊を防止するためには、熱クラックの発生のみならず進展過程を解明することが不可欠であり、本研究により、熱クラック防止のための基礎的知見が得られたといえる。自動車産業において、CO2排出量の削減可能な鋳造プロセス技術の開発が求められる中、鋳造工程および製品使用時におけるCO2排出量削減を目的として、鋳ぐるみ多層構造鋳物成形工法および局部加圧重力鋳造工法に関する基礎的研究を実施した。その結果、鋳ぐるみ多層構造鋳物成形工法においては、多層間の接触状態に対する熱伝導、熱ひずみおよび接合強度の関係が多項式もしくは線形近似式で表せることが示唆された。また、局部加圧重力鋳造工法においては、局部加圧ピン始動のタイミングや加圧力に対する鋳巣削減の実験結果とシミュレーション結果が同様の傾向を示した。すなわち事前予測が可能なこと、押し湯削減による鋳造サイクル短縮の可能性が示唆された。
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