Development of wood forming method with high hydrostatic pressure that achieves large deformation and high strength

开发实现大变形、高强度的高静水压木材成型方法

• 批准号: 22K04773
• 负责人: 梶川 翔平
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04773/
• 关键词: 木材・木質材料; 塑性加工; 静水圧効果; 大変形; 金型

2022年度は，密度が異なる2種類の材料（スギ，ウリン）に対して簡易金型を用いた鍛造加工実験を行い，鍛造加工時における静水圧状態が小型容器の成形性に及ぼす影響を調査した．また，高静水圧プレス金型の設計および製作を行った．主な実績は以下の通りである．(1) 鍛造加工時において，内部に空隙が多いスギ材と比べ，高密度なウリン材の場合に流動変形が生じやすい傾向を示した．スギの場合，圧密変形量は大きいものの，圧密完了後の流動変形が生じにくい．(2) プレス方向に対する木材の年輪方向によって，変形挙動は大きく変化した．繊維方向に圧縮する場合，繊維間の剥離が生じやすく，パンチが接触する部分のみが圧密され，高密度化しやすい．一方，半径方向に圧縮する場合，材料全体が圧密・高密度化しやすい傾向を示した．特に，加工初期から高密度なウリン材の場合，半径方向圧縮の場合において，高密度化からの流動変形が生じやすいことがわかった．(3) 形状が異なる種々のパンチを用いることによって，鍛造加工時における材料の静水圧状態を変化させた結果，静水圧が高いほど型の端部まで充填しやすく，成形品密度も向上した．一方で，型端部にて材料を十分に圧密するためには，金型・木材間の摩擦の低減も必要であることが示唆された．(4) 高静水圧プレス金型の設計を行った．本金型を用いることによって，下部から背圧を加えた状態で，木材をプレスし，変形させることができる．簡易金型を用いた鍛造加工実験の結果に基づき，必要となる背圧や，金型の表面処理の検討なども完了した．

在2022财年，我们使用简单的模具进行了两种不同的密度（雪松和尿液）进行了锻造实验，并研究了锻造过程中静液压压力对小容器可可的性能的影响。此外，设计和制造高静水压力模具。主要成就如下：（1）在锻造过程中，与内部有许多空隙的雪松木相比，在高密度的尿液中，流动变形发生。在雪松的情况下，尽管压实变形的量很大，但在压实完成后，流量变形不太可能发生。 （2）变形行为显着变化，具体取决于木环的方向相对于压迫的方向。在沿纤维方向压缩时，可能会发生纤维之间的剥离，并且只有压实打孔触点的部分，从而易于增加密度。另一方面，当沿径向方向压缩时，整个材料往往会被压实和致密。特别是，发现从加工开始时具有高密度的尿液材料可能会导致径向压缩的高密度的流体变形。 （3）通过使用各种形状不同的打孔器，更改了锻造过程中材料的静水压力状态，结果，静水压力越高，填充模具边缘的越越容易，并且模具的密度增加。另一方面，建议为了充分压实模具边缘的材料，还必须减少模具和木材之间的摩擦。 （4）设计了高静电压力。通过使用此模具，可以在从底部施加背压的同时按下木材并变形。基于使用简单模具进行锻造处理实验的结果，还研究了霉菌的必要背压和表面处理。