-砂型プレスキャスティング-

研究背景


 日本における鋳造産業は,国内基幹産業への部材提供という大きな役割を担っています.しかし,国内の鋳物生産量は年々減少の一途を辿っています.世界全体でも先進国の鋳物生産量は減少傾向にあります.一方で,途上国のそれは増加傾向を示しています.このような状況下において,先進国では革新的技術開発による鋳物品質の安定性向上,および,生産効率の向上を実現する必要があります.
 そこで,本研究室では革新的な鋳造技術として砂型プレスキャスティング法を開発しました.砂型プレスキャスティング法は,鋳物技術における高精度化・高歩留まり(95%超)を実現する鋳造法として,現在開発が進められています.この工法は,上下に分割した鋳型を用いています.下鋳型に湯道を介さず,直接溶融金属を注ぎ,上鋳型を降下させることでプレス動作を行います. 本研究室では,充填.凝固のシミュレーション解析,および,プレス時の鋳型内圧力変化の解析を行い,品質向上,薄肉・複雑形状鋳物成形を目指しています.現在までに,鋳型内圧力を高圧化を可能とする最適プレス速度の導出や,高精度な充填両制御の開発研究を行っています.

鋳型内圧力制御

 高速での上鋳型プレス動作を行った場合,鋳型内の溶湯圧力が過大になることで溶湯が砂型の粒子間に入り込みそのまま凝固する差込み欠陥が生じることが確認されています.しかし,鋳型内圧力の直接測定は困難です.
 そこで,本研究室では,鋳型内圧力の数理モデル化を行い,モデルベースでのプレス速度制御手法の開発を行っています.

鋳型内流動制御

 プレスプロセス中,鋳型内流体は上鋳型プレス速度に依存する強制流動となります.下鋳型に充填されていた溶湯の流動が激しく乱された場合,溶湯中に気泡が混入し凝固過程において残留・成長します.これらにより製品の機械的性質が低下する恐れがあります.
 そこで,鋳型内の流動を水実験およびシミュレーションで解析し,空気巻き込みの発生しないプレス速度の設計手法構築を行っています.

研究内容

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