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．

在这项研究中，我们提出了一种新的增材制造技术，该技术高效、高精度，并且能够使用各种异种金属材料进行层压。在所提出的方法中，通过电加热来加热线材，然后使用压力辊将线材压在基材上。这使得线材和基底金属能够接合并且金属材料能够直接层压。本财年，我们一边致力于设备的改进，一边进行了通过电加热将线材加热并在不使用辊子施加压力的情况下将线材层压在基材上的基础实验。直到前一年为止的研究表明，当通过电加热将线材温度升高到熔点附近时，屈服应力会降低并且线材会断裂。因此，今年我们制造了送丝装置，并试图减少加工过程中施加到焊丝上的拉应力。这使得电线能够接触基底金属而不会断裂，并且我们能够成功地将其粘合到基底金属上。通过加工实验，我们研究了送丝速度、工作台进给速度、电加热的热输入能量、有无焊接以及焊道形状等加工参数之间的关系。结果表明，热输入能量越低，相对于送丝体积，焊道宽度越小，但可接合的条件范围也变窄。我们还明确了获得小珠宽的优质珠的条件。今后，我们将利用高度方向的堆叠和压力辊进行接合实验，评估焊道形状、接合条件、内部结构等，并研究接合特性。