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Highly Efficient Surface Smoothing by Clarification of EB Polishing Mechanism with Considering Flow of Material

考虑材料流动，通过阐明 EB 抛光机制实现高效表面平滑

基本信息

批准号：
21K03807
负责人：
篠永東吾
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和４年度にかかげていた電子ビーム照射による溶融金属の流動・再凝固現象を再現した熱流体解析により，EBポリッシング時の形状変化メカニズムの解明を試みた．はじめに，電子ビームチャンバ内の圧力，金属材料の熱物性値，粘性などを考慮した熱流体解析モデルを構築した．本解析では，明確な自由表面を持つ液体として溶融金属が流動する様子を追跡することができるVOF（Volume-of-Fluid）を用いた数値流体解析（Computer Fluid Dynamics：CFD）を行うことが可能である．解析での入熱は実際の電子ビーム照射時の入熱波形を考慮し，パルス幅μsオーダーの三角波とした．構築した熱流体解析モデルの解析精度を確認するため，平坦形状の工作物に対して電子ビームを1shot照射し，熱流体解析により算出した溶融層厚さや除去厚さを算出した．その結果，実験で得られた再凝固厚さや除去厚さと，解析値が精度良く一致することを確認した．次に，工作物の表面に微細凹凸形状を付与したモデルを構築した熱流体解析により，電子ビームを1shot照射した際の，溶融金属が流動する過程を調べた，その結果，溶融金属が凸部から凹部へ流動・再凝固する過程を詳細に捉えることができた．また，EBポリッシング時において溶融金属が流動する駆動力は，重力よりも表面張力の影響が大きいことが分かった．さらに，微細凹凸形状の初期表面粗さだけでなく凹凸平均間隔が，EBポリッシングにより得られる平滑化効果に影響を及ぼすことが明らかになった．

Make and 4 year にかかげていた electronic ビーム irradiation による phenomenon of melt metal flow の · resolidification を reappearance した thermal fluid analytic により, EB ポリッシング when の shape - メカニズムの interpret を try みた. はじめに, electronic ビームチャンバの inside pressure, thermal physical numerical の metal materials, viscous などを consider した thermal fluid analytic モデルを build した. This analytic では, clear な free surface を hold つ liquid として melt metal flowing すがる others child を tracing することができる VOF (Volume of Fluid) を with いた parsing the numerical Fluid (Computer Fluid Dynamics, CFD) line をうことが may である. Parsing での into hot は be interstate の electronic ビーム illuminate の into heat wave を consider し, パルス mu s picture オーダーの triangle wave とした. Build した thermal fluid analytic モデルの analytical precision を confirm するため, flat shape の work content にし seaborne て electronic ビームをし 1 shot exposure, thermal fluid analytic により calculate した melt layer thick さや remove thick さを calculate した. その results, be 験で have られた resolidification thick さや remove thick さと, good analytical precision numerical がく consistent することを confirm した. に imperceptible に, work content の surface concave and convex shape を give したモデルを build した thermal fluid analytic により, electronic ビームを 1 shot exposure した interstate の, melt metal flowing すがる process を adjustable べた, その as a result, the melt metal が lobe から notch へ flow, resolidification すをる process detailed に catch えることができた. また, EB ポリッシング when において melt metal flowing すがるは駆 dynamics, gravity よりもが greater influence upon the surface tension のきいことが points かった. Early さらに, micro concave and convex shape の surface coarse さだけでなく bump が average interval, EB ポリッシングにより have られる smoothing unseen fruit に influence を and ぼすことが Ming らかになった.

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

熱流体解析によるEBポリッシングメカニズムの解明

通过热流体分析阐明 EB 抛光机理

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hibiki Tajima;Togo Shinonaga;Akira Okada;村上洋，甲木昭雄，佐島隆生，服部佑美;落合大知，藤岡裕大，立野大地，喜成年泰;太田翔也，酒井翼，篠永東吾，岡本康寛，岡田晃
通讯作者：
太田翔也，酒井翼，篠永東吾，岡本康寛，岡田晃

Surface Smoothing and Surface Modification of Maraging Steel by Large-area EB Irradiation

大面积 EB 辐照马氏体时效钢的表面光滑和表面改性