金属材料加工中における素材と工具間の摩擦形態のインプロセス計測

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今年度は,超音波センサを用いた素材と工具間の真実接触面積の測定及びAEセンサを用いた摺動摩擦における摩擦力とAE信号の相関関係の解明に引き続き,界面における接触挙動をより定量的に評価するために,界面の精密3次元測定及びそれに基づく接触シミュレーションを行い,AE信号解析の結果との相関関係を評価した.具体的な研究成果は以下に示す.1)押付け力,しゅう動速度,潤滑油粘度を変化させ,しゅう動試験を行った.種々のしゅう動条件がAE信号に及ぼす影響を調べた.これらのAE信号のFFT解析とウェブレット解析を行い,AE信号は押付け荷重,引抜き速度,潤滑油に依らず周波数50〜400kHzの周波数帯域であったことが分かった.また,今回行ったしゅう動摩擦試験の範囲内において押付け荷重1.0kNを境に摩擦係数とAE信号のスペクトルパターンがともに変化しており,摩擦力とAERMS値の間に相関が見られた.2)しゅう動摩擦試験後の試験片表面を三次元精密形状測定機により測定した.押付け荷重の増加に伴い表面アスペリティ(凹凸)の平坦化が見られた.測定した3次元表面形状をもとにヘルツ接触理論に基づいた工具と素材との接触シミュレーションを行った.真実接触面積割合は押付け荷重の増加に伴い増加する結果が得られ,押付け荷重1.0kNを境界として押付け荷重に対する真実接触割合の増加に変化が見られた.直接接触部に生じる圧力の大きさ分布とAE信号の周波数領域を比較すると圧力の大きさ分布とAE信号の周波数発生帯域に相関が見られた.微視的接触挙動シミュレーションとAE信号のあWavelet解析結果から直接接触部の圧力の大きさ分布とAE信号の周波数成分との間に相関が見られた.接接触部にかかる圧力の大きさの面積とAE信号の周波数成分の強度との間に相関が見られた.