冷間鍛造における摩擦係数の高精度同定と焼付きのリアルタイム検出・予測

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「摩擦係数の加工速度依存性の評価」冷間鍛造用固体潤滑剤に対して，前後方缶押し出し型摩擦試験法を用いた鉄鋼およびアルミニウム合金の加工時の摩擦係数の同定を行った．その際，低速および高速の加工速度を用い，加工速度依存性を考慮した摩擦係数の同定を試みた．より高精度な材料（素材および工具）の変形抵抗曲線，熱伝達係数などの境界条件を用いて，より高精度な較正曲線を作成することで，摩擦係数を適切に同定でき，摩擦係数の加工速度依存性を明らかにできた．その理由としては，加工速度による加工発熱の違いにより，材料変形抵抗ならびに潤滑剤の性能が変化することが考えられた．「急激な潤滑状態の変化のリアルタイム検出・予測」難加工材のチタン合金の冷間鍛造時における潤滑状態のリアルタイム検出を行うため，前方軸後方缶押出し型摩擦試験法にピエゾボルト型センサーを適用し，摩擦試験時の工具変形に及ぼす摩擦状態の影響を検出するための治具の設計を，有限要素解析を援用して行った．治具はダイの周方向変形を軸力に変換するので、2次元軸対称FEM解析でダイの半径方向変位を調査した．治具の設置位置について，摩擦係数・ストロークどちらを変更した際にもダイインサートの押出し開始部に近い位置の半径方向変位がより大きいことがわかった．治具の形状の結果に関しては、治具の剛性が大きいほど半径方向変位が小さくなるという結果となった．以上の結果から，治具の形状と設置位置を考慮した設計を行うことで、ピエゾボルトからの出力を最大化できることがわかった．しかし，治具設計に時間を要したため，治具製作および鍛造実験は次年度に行うこととした．