炭素繊維強化熱可塑性プラスチックの電気式融着手法の開発と融着メカニズムの解明

碳纤维增强热塑性塑料电熔合方法的开发及熔合机理的阐明

• 批准号: 15J00687
• 负责人: 田邉 大貴
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00687/
• 关键词: 熱可塑性CFRP; 融着接合; CF/PPS; 電気式融着; 抵抗発熱体; 開繊炭素繊維; 引張せん断強度; 炭素繊維強化熱可塑性プラスチック; 電気式融着接合; 抵抗融着

本研究は，繊維強化プラスチック（FRP）の中でも電気自動車や産業機器分野への適用拡大が期待される炭素繊維強化熱可塑性プラスチック（熱可塑性CFRP）の融着接合技術に着目し，種々の形態を有する炭素繊維製の抵抗発熱体に電圧を印加することによって生じるジュール発熱を利用した電気式融着手法を新たに開発し，印加電圧や印加電流および通電時間等の種々の融着パラメータが融着挙動および接合強度に及ぼす影響を調査し，その複雑な融着メカニズムを解明することを目的とする．この研究目的を達成するために，①炭素繊維を用いた抵抗発熱体の開発，②融着条件の適正化，③接合強度の向上と強度発現メカニズムの解明および④融着メカニズムの解明の4つの研究課題項目に分類し，研究を実施した．平成２７年度の研究成果を踏まえて，炭素繊維を抵抗発熱体として用いた融着試験片の接合強度や強度発現メカニズムを調査するために，共同研究機関で保有している非接触式三次元ひずみ分布計測装置で観察しながら，引張せん断試験や曲げ試験を行った．動的なひずみ分布計測を行うことで，種々の抵抗発熱体が融着部に与える影響を解明した.また，提案する融着手法の大型部材への適用可能性を調査するため，融着試験片の形状アスペクト比が融着挙動に与える影響を実験的に調査し，融着メカニズムを明らかにした．また，開繊炭素繊維，一方向プリプレグシートおよび織物材を抵抗発熱体として適用し，種々の抵抗発熱体が融着挙動に及ぼす影響を明らかにした．

This study は 繊 d strengthen プ ラ ス チ ッ ク (FRP) の で も electric 気 automotive や industrial machine eset へ の company, big が expect さ れ る carbon 繊 d improved thermal plasticity プ ラ ス チ ッ ク (CFRP) hot plasticity の melts the joint technology に the し, Kind of 々 の form を have す る carbon 繊 d system の に 発 heat resistance electric 圧 を Inca す る こ と に よ っ て raw じ る ジ ュ ー ル 発 hot を using し た 気 melting technique を new conveyor た に open 発 し, Inca electric 圧 や Inca current お よ び electrify time の kind 々 の melts the パ ラ メ ー タ が combines the dynamic お 挙 よ び joint strength に and ぼ す influence し を investigation, Youdaoplaceholder0 and 雑な are combined with メカニズムを to explain する する とを とを for the purpose of とする. こ の research purpose を reached す る た め に, (1) carbon 繊 d を with い open 発 た の 発 heat resistance, (2) combines the condition is の optimal, (3) joint strength の と upward strength 発 now メ カ ニ ズ ム の interpret お よ び (4) combines the メ カ ニ ズ ム の interpret の 4 つ の し に research project classification, research を be applied し た. Pp.47-53 27 annual の research tread を ま え て, carbon 繊 d を と 発 heat resistance し て in い た melts the test piece の joint strength や strength 発 now メ カ ニ ズ ム を survey す る た め に, joint research machine masato で retain し て い る non-contact three-d ひ ず み distribution measuring device で 観 examine し な が ら, extension and せ ん fault test や qu げ test line を っ た. Moving な ひ ず み distribution measuring line を う こ と で, kind of 々 が の 発 resistance heat melts the に and え る influence を interpret し た. ま た, proposal す る melts the gimmick の large department of material へ の applicable possibility を survey す る た め, melts the test piece の shape ア ス ペ ク ト than が melts the 挙 に and え る influence を be 験 し に survey, Fusing メカニズムを Ming ら た に た た. ま た, open 繊 carbon 繊 d, a direction プ リ プ レ グ シ ー ト お よ び fabric material を と 発 heat resistance し て applicable し, kind of 々 が の 発 resistance heat melts the 挙 kinetic に ぼ す influence を Ming ら か に し た.

项目成果

Resistance Welding of Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites Using Carbon Fiber Heating Element

使用碳纤维加热元件的碳纤维增强热塑性复合材料电阻焊

• 发表时间: 2016
• 作者: Daiki Tanabe;Fumio Kubohori;Shota Imamura;Kazuaki Nishiyabu and Tetsusei Kurashiki
• 通讯作者: Kazuaki Nishiyabu and Tetsusei Kurashiki

Resistance Welding of Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites Using Spread Carbon Fiber Heating Element

使用散布碳纤维加热元件电阻焊碳纤维增强热塑性复合材料

• 发表时间: 2016
• 作者: Daiki TANABE;Fumio KUBOHORI;Kazuaki NISHIYABU;Tetsusei KURASHIKI
• 通讯作者: Tetsusei KURASHIKI

複数の加熱源を用いた一方向CFRTPプリプレグテープ連続積層における融着挙動

使用多个热源连续单向 CFRTP 预浸料带堆叠的熔合行为

• 发表时间: 2015
• 作者: Mashima Tsuyoshi;Oohora Koji;Hayashi Takashi;田邉 大貴，今村 翔太，西籔 和明，倉敷 哲生
• 通讯作者: 田邉 大貴，今村 翔太，西籔 和明，倉敷 哲生

“CFRPの成形・加工・リサイクル技術最前線” 第5章 接着接合技術 第1節 「CFRP積層板の電気式融着接合技術」

“最前沿的CFRP成型、加工和回收技术”第五章粘合剂粘合技术第一节“CFRP层压板的电熔粘合技术”

• 发表时间: 2015
• 作者: Mashima Tsuyoshi;Oohora Koji;Hayashi Takashi;西籔 和明，田邉 大貴
• 通讯作者: 西籔 和明，田邉 大貴

Effects of near-infrared heating and high frequency induction roller heating in continuous tape layup molding of CFRTP

近红外加热和高频感应辊加热对CFRTP连续铺带成型的影响

• DOI: 10.1299/transjsme.16-00115
• 发表时间: 2016
• 期刊: Transactions of the JSME (in Japanese)
• 作者: 小長谷達郎;沼田英治;Tengfei Zhang;小長谷達郎・沼田英治;田邉 大貴，倉内 海，西籔 和明，倉敷 哲生;Tengfei Zhang;田邉 大貴，今村 翔太，西籔 和明，倉敷 哲生
• 通讯作者: 田邉 大貴，今村 翔太，西籔 和明，倉敷 哲生