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

近年、金属マイクロフォーミングへのニーズ拡大により、その素材の極薄ストリップ（金属箔）には優れた力学特性および機能特性付与と、より高い品質保証が期待され、マイクロ圧延への技術要求も年々高くなっている。マイクロフォーミング性と精度の向上に関する成果は、マイクロ圧延に反映され、マイクロトライボロジーやマイクロメカニクスに活用が望まれる。一方、マイクロ圧延及びマイクロフォーミングの設計に適用できるＦＥＭモデルは十分でなく、物性値や諸境界条件に関して未解明な点が多い。本研究では非対称圧延のマイクロ圧延実験を行うことによってＦＥＭモデルに必要な基礎的な情報を得て、優れた成形性と高精度で高品質な金属箔製造のためのマイクロ圧延におけるトライボロジー因子を含めた影響因子解明を目的とし、以下の事項について検討した。１）マイクロ非対称圧延に関する実験的検討：マイクロ圧延に適した非対称圧延もできる先進マイクロ圧延ミルの設計開発を行い、50マイクロより薄い箔の製造に成功した。異なる結晶粒径のSUS304ステンレス鋼箔を用いてマイクロ圧延での摩擦評価試験と引張試験を行い、摩擦係数を求めると同時に、新たな摩擦係数モデルに使えるデータを収集した。同時に、圧下率、相対圧延速度及び素材とロール材料の表面粗さなどのトライボ条件を変化させたマイクロ圧延実験を行い、トライボ条件に応じた表面粗さの変形挙動および伸長挙動を詳細に観察した。２）ＦＥＭモデルによる検討：昨年度開発した非対称圧延における実際の三次元表面粗さをモデリングした金属箔のＦＥＭモデルを用いて、表面粗さの進展挙動、ロールによる変形特性などの解析結果を得ることに成功し、マイクロ圧延における摩擦・潤滑特性を同定した。それを通して金属箔のマイクロ圧延における最適マイクロ圧延スケジュールを示し、摩擦条件、表面相互作用および潤滑特性などの影響を明らかにした。

近年、金属マイクロフォーミングへのニーズ拡大により、その素材の極薄ストリップ（金属箔）には優れた力学特性および機能特性付与と、より高い品質保証が期待され、マイクロ圧延への技術要求も年々高くなっている。マイクロフォーミング性と精度の向上に関する成果は、マイクロ圧延に反映され、マイクロトライボロジーやマイクロメカニクスに活用が望まれる。一方、マイクロ圧延及びマイクロフォーミングの設計に適用できるＦＥＭモデルは十分でなく、物性値や諸境界条件に関して未解明な点が多い。本研究では非対称圧延のマイクロ圧延実験を行うことによってＦＥＭモデルに必要な基礎的な情報を得て、優れた成形性と高精度で高品質な金属箔製造のためのマイクロ圧延におけるトライボロジー因子を含めた影響因子解明を目的とし、以下の事項について検討した。１）マイクロ非対称圧延に関する実験的検討：マイクロ圧延に適した非対称圧延もできる先進マイクロ圧延ミルの設計開発を行い、50マイクロより薄い箔の製造に成功した。異なる結晶粒径のSUS304ステンレス鋼箔を用いてマイクロ圧延での摩擦評価試験と引張試験を行い、摩擦係数を求めると同時に、新たな摩擦係数モデルに使えるデータを収集した。同時に、圧下率、相対圧延速度及び素材とロール材料の表面粗さなどのトライボ条件を変化させたマイクロ圧延実験を行い、トライボ条件に応じた表面粗さの変形挙動および伸長挙動を詳細に観察した。２）ＦＥＭモデルによる検討：昨年度開発した非対称圧延における実際の三次元表面粗さをモデリングした金属箔のＦＥＭモデルを用いて、表面粗さの進展挙動、ロールによる変形特性などの解析結果を得ることに成功し、マイクロ圧延における摩擦・潤滑特性を同定した。それを通して金属箔のマイクロ圧延における最適マイクロ圧延スケジュールを示し、摩擦条件、表面相互作用および潤滑特性などの影響を明らかにした。