極薄ストリップのマイクロ圧延における摩擦潤滑メカニクス

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本研究では異周速マイクロ圧延実験からFEMモデルに必要な基礎的な情報を得て、圧延不良を防ぎ優れた成形性と高精度で高品質の金属箔材を製造するために適した異周速マイクロ圧延における影響因子を解明することを目的とした。昨年度の成果を踏まえた当該年度における研究成果は以下のとおりである。当初の研究計画の大枠は達成した。(1) マイクロ異周速圧延機の試作開発と供試箔材の材料評価試験 : 昨年度開発したマイクロ圧延FEMモデルの実験的検証のため、異周速圧延が可能なマイクロ圧延機の設計試作に初めて成功した。その後の性能評価により所望の圧延機特性が得られていることを確認した。供試材として用いた金属箔(ステンレスSUS304)の焼なまし処理によってマイクロ圧延で重要な材料因子である結晶粒径、変形抵抗の異なる箔材を製造し、引張試験でその力学特性を得た。(2) マイクロ圧延におけるマイクロトライボロジーの観点からの素材表界面の変形観察と評価 : 上記供試箔材を用いたマイクロ異周速圧延実験を行い多くの実験データを収集した。その結果、種々の摩擦速度や箔厚の条件における表面アスペリティ部の変形挙動観察から、マイクロ圧延中の油膜厚と真実接触面積の変化を調査し、マイクロ圧延中の表面粗さ進展挙動が潤滑条件の影響を受けることを明らかにした。これは高品位な金属箔を得るための重要なマイクロ圧延における具体的な技術知見の一つである。(3) FEAモデルの妥当性評価 : マイクロ圧延3次元FEM解析による表面あら進展と摩擦潤滑特性は定性的には妥当な結果を得ることができた。しかし表面アスペリティの塑性変形をFEAで十分にシミュレートできていないため、詳細な議論ができる段階まで至らなかった。