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

超薄带材微轧制中的摩擦润滑机理

基本信息

批准号：
12F02770
负责人：
真鍋健一
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では異周速マイクロ圧延実験からFEMモデルに必要な基礎的な情報を得て、圧延不良を防ぎ優れた成形性と高精度で高品質の金属箔材を製造するために適した異周速マイクロ圧延における影響因子を解明することを目的とした。昨年度の成果を踏まえた当該年度における研究成果は以下のとおりである。当初の研究計画の大枠は達成した。(1) マイクロ異周速圧延機の試作開発と供試箔材の材料評価試験 : 昨年度開発したマイクロ圧延FEMモデルの実験的検証のため、異周速圧延が可能なマイクロ圧延機の設計試作に初めて成功した。その後の性能評価により所望の圧延機特性が得られていることを確認した。供試材として用いた金属箔(ステンレスSUS304)の焼なまし処理によってマイクロ圧延で重要な材料因子である結晶粒径、変形抵抗の異なる箔材を製造し、引張試験でその力学特性を得た。(2) マイクロ圧延におけるマイクロトライボロジーの観点からの素材表界面の変形観察と評価 : 上記供試箔材を用いたマイクロ異周速圧延実験を行い多くの実験データを収集した。その結果、種々の摩擦速度や箔厚の条件における表面アスペリティ部の変形挙動観察から、マイクロ圧延中の油膜厚と真実接触面積の変化を調査し、マイクロ圧延中の表面粗さ進展挙動が潤滑条件の影響を受けることを明らかにした。これは高品位な金属箔を得るための重要なマイクロ圧延における具体的な技術知見の一つである。(3) FEAモデルの妥当性評価 : マイクロ圧延3次元FEM解析による表面あら進展と摩擦潤滑特性は定性的には妥当な結果を得ることができた。しかし表面アスペリティの塑性変形をFEAで十分にシミュレートできていないため、詳細な議論ができる段階まで至らなかった。

在本研究中，我们从不同圆周速度微轧制实验中获得了有限元模型所需的基本信息，并获得了适合防止轧制缺陷和生产具有优异成形性和高精度的高质量金属箔材料的目的。本研究旨在阐明高速微轧制的影响因素。在去年的基础上，今年的研究结果如下。原研究计划的目标已经达到。 (1) 不同圆周速度的微型轧机样机开发及样箔材料的材料评价试验：为了对去年开发的微型轧机有限元模型进行实验验证，我们设计并原型制作了一台能够以不同圆周速度轧制的微型轧机我第一次成功了。随后的性能评估证实获得了所需的轧机特性。通过对用作试验材料的金属箔（不锈钢SUS304）进行退火，制造了具有不同晶粒尺寸和变形抗力（微轧制中重要的材料因素）的箔材料，并通过拉伸试验获得了它们的机械性能。。 (2)从微摩擦学的角度观察微轧制过程中材料表面和界面变形的观察和评价：我们利用上述箔材样品进行了微差速轧制实验，收集了大量的实验数据。因此，通过观察不同摩擦速度和箔厚度条件下表面粗糙度的变形行为，研究了微滚压过程中油膜厚度和实际接触面积的变化，发现微滚压过程中表面粗糙度的演化行为。滚动受到润滑条件的影响。这是微轧制的具体技术知识之一，对于获得高质量的金属箔非常重要。 (3)有限元模型的有效性评估：通过微滚动三维有限元分析，获得了关于表面粗糙度发展和摩擦润滑性能的定性有效结果。然而，由于使用有限元分析无法充分模拟表面凹凸的塑性变形，因此我们无法达到可以进行详细讨论的阶段。