金属組織制御と多軸CNC制御の統合によるタービンエンジンの複雑形状部品の表面改質

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過酷な環境で稼働するタービンエンジン部品の高性能化及び長寿命化を実現するために，複雑形状を有する薄肉板部品の高能率，高品質な表面改質法が求められている．そこで，本研究では，タービンエンジンの複雑形状部品の機械的性質を向上するために，バニシング加工により実現した金属材料の組織制御，と複雑形状に対応する多軸CNC制御を統合することにより，高品質な表面改質層を高能率に創生する手法の確立を目的としている．タービンブレードのような薄肉板状部品をバニシング加工するときに，工作物の変形量を最小限に抑える必要がある．2022年度には，バニシングボールが部品の両面から押し付けることが可能なバニシング工具を開発した．開閉機構にある二つの爪が中心対称に直線運動することにより，ブレード中心線と工具中心とを常に一致させることが可能となる．加工点の法線方向には，表面の押し付け力と裏面の押し付け力が互いにキャンセルすることができるので，工作物に作用する曲げ応力を最小にすることが可能となる．開発した工具を3軸モデリングマシンに取り付け，ステンレスの試験片に対して，加工中の変形抑制効果を確認した．両側から荷重を与えることにより，板厚1mmの薄板を加工中の変形を抑制しながらバニシング加工することが可能になった．また，加工した試験片の粗さ計測，硬さ計測を行い，従来のバニシング加工より同様な表面改質効果を得られることを確認した．