Development of discharge surface modification method and metal 3D deposition method using sliding arc plasma

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本研究では、電極と加工物との間に高速に相対運動を与え、アーク柱を滑らせながら加工することにより、電極材料を被加工物側に移行させる表面改質法を提案している。これまでは、薄肉のパイプ電極を高速に回転させながら、長いパルス幅の放電の発生させ、表面改質を実施してきており、電極成分を加工物に付着させる表面改質は成功している。ただし、加工物がわずかに除去されることやパイプ形状であるため材質が限られるといった問題があった。そこで、同様の効果を細線による相対運動を付与することにより実現を試みた。具体的には、細線に円運動を与え、これを走査することによって実施した。この結果、パルス幅の長い条件においては、相対運動速度がかなり小さい条件においても、加工物はほとんど除去されることなく、電極成分が加工物に移行する現象が確認された。このことは装置構成において非常に有利であり、アークが滑るような特別な条件下でなくても改質加工が可能であること示しており、汎用性の高い技術になる可能性がある。これらの成果に基づき、細線連続押し出し機構を組み込んだ放電加工機を制作し、大面積表面改質あるいは金属３Ｄプリンタにも対応を試みている。ここで用いている材料は高硬度、高融点の材料であるタングステンであり、この材料の転写、堆積加工が実現すれば、工業的な価値は非常に高いといえる。今後も、構成した装置への改良を加えながら、その効果について検討する。