ドライアスス飛翔体による衝撃波の発生と衝撃加工

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本研究は、これまで冷却・冷凍にのみ用いられてきたドライアイスを高速飛翔体として、その高い運動エネルギーを各種の材料加工法へ応用しようとする試みである。主たる研究成果は、次下の3点に要約できる。(1)ドライアイス飛翔体を用いた衝撃紋り加工法の開発。ここでは、ドライアイスを円柱状飛翔体とし、高圧ガスガンで加速しと、特殊な円形ノズルを有する型枠に設置した円形のステンレス板に衝突させて、型枠に沿った形状(ここではカップ状)に衝撃的に高速紋りを行った。主として、飛翔体の初期運動エネルギーと紋り加工特性に着目して、詳細な実験を行った。また、ステンレスの塑性加工に基づく金属組織変態の金属組織学的検討と磁気特性との調査を併せて、本加工法の特質と問題点について極めて有効で興味ある知見を得た。(2)ドライアイス飛翔体を用いた、ファインセラミックスの孔明加工法の開発。ファインセラミックスは、一且成形されてしまうと、後からの機械加工が極めて困難であることが知られている。本研究では、セラミックス板に与じめ高い与圧を印加した上で、高速ドライアイス飛翔体と金属製ポンチで円形孔を明ける特徴ある加工法の開発を試みた。飛翔体速度および与圧と加工特性の関連因子および加工面品質と強度解析など詳細な検討を加え、本加工法の実用性を験証した。(3)ドライアイスの高速衝撃挙動。ドライアイスは炭酸ガスの純粋固体であり、速い昇華性を持つ。しかし、ドライアイスの材料力学的な特性はほとんど知られていない。ここでは、ドライアイスの剛壁への衝突時の変形,応力波形,昇華に伴う流体圧力波形を、高速カメラと各種センサーで計測し、興味ある現象の一部を把握した。