固相接合メカニズムを応用した金属積層技術の開発

利用固相键合机制的金属层压技术的发展

• 批准号: 21K03802
• 负责人: 阿部 壮志
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03802/
• 关键词: 生産加工; アディティブ・マニュファクチャリング; 通電加熱; 金属材料; 金属接合; 固相接合; 金属組織

本研究では高能率・高精度かつ，様々な異種金属材料を用いた積層が可能な，新たな付加加工（アディティブ・マニュファクチャリング）技術を提案する．提案方法ではワイヤ材料を通電加熱により加熱し，加圧ローラで母材に押し付ける．これによりワイヤと母材を接合させ，金属材料を直接積層する．当該年度は基礎実験としてローラによる加圧をすることなく，通電加熱によってワイヤを加熱し，母材上にワイヤを積層する加工実験を実施しながら，装置の改良に取り組んだ．前年度までの取り組みにより，通電加熱によってワイヤ温度を融点近傍まで上昇させると降伏応力が低下しワイヤが断線することが明らかになった．そのため今年度はワイヤ送給装置を製作し，加工時のワイヤに付加される引張応力の低減を試みた．これによりワイヤが断線することなく母材に接触し，母材上への接合に成功した．加工実験によりワイヤの送給速度，ステージ送り速度，通電加熱の入熱エネルギーなどの加工パラメータと接合の有無，ビード形状との関係を調査した．その結果，送給するワイヤ体積に対して，入熱エネルギーが低いほどビード幅が小さくなるが，接合可能な条件範囲が狭くなることが明らかになった．また，ビード幅の小さい良好なビードが得られる条件についても明らかにした．今後は高さ方向への積層および，加圧ローラを用いることによる接合実験を行い，ビード形状，接合状態，内部組織などを評価し，接合特性を調査する．

这项研究提出了一种新的添加剂制造技术，该技术允许高效率和高精度，并且可以使用各种不同的金属材料层压。在提出的方法中，通过进行电流加热来加热电线材料，并用压力辊压在基本材料上。这使电线可以连接到基本材料，并直接层压金属材料。在今年，我们在进行基本实验的同时致力于改进设备，在该实验中，通过电流加热加热电线而无需使用滚筒施加压力，并在基本材料上层压电线。通过直到上一年的努力，据透露，如果电线温度通过进行电流加热来升至熔点的附近，则屈服应力降低并断裂。因此，今年我们制造了一台电线馈电设备，并试图减少加工过程中施加到电线的拉伸应力。这使与基本材料的电线接触而不会破裂，并成功地将其粘合到基本材料上。我们研究了处理参数（例如电线进料速度，舞台进料速度，电流加热的热输入能量）之间的关系，以及是否有键和珠状形状。结果，据揭示了要馈入线的热量输入能越小，珠宽度越小，但是粘结的条件范围较小。我们还阐明了获得带有小珠子宽度的好珠的条件。将来，我们将使用沿高度方向堆叠并使用加压辊进行联合实验，并评估珠子形状，粘结状态，内部结构等，并研究键合特性。