五十川幸宏

地域イノベーション戦略支援プログラム
（文部科学省補助事業）
（ぎふ技術革新プログラム推進地域）事業
熱可塑性炭素繊維強化複合材料の加工性評価
および耐熱鋼・チタン合金の熱間鍛造被膜開発
所属大同大学工学部
キーワード
総合機械工学科機械システム専攻
熱可塑性樹脂、塑性加工、塑性変形能、
深絞り、難加工材、高温耐熱被膜
役職
氏名
教授
五十川幸宏
東京工業大学大学院総合理工学研究科機械工学専攻博士前期課程修了
大同特殊鋼㈱研究開発本部プロセス技術開発センター
専門分野：塑性加工、鍛造加工、加工熱処理、トライボロジー、CAE
連絡先：[email protected] 052-612-6111
熱可塑性炭素繊維強化複合材料(CFRTP)の加工性評価
実用化への課題
企業への期待
既存 CFRTP 材の成形性評価と強度予測を行い、自動車部品などの複雑形状部材の
設計手法の確立
・割れ、はく離等が生じない成形条件の評価
・加工パラメータの同定（CFRTPシート温度と金型温度、摩擦条件）
製品企画段階からの情報交換と基礎研究と応用研究の役割分担
(1)
290
(2)
ドーム先端の実体温度（℃）
300
①パンチ荷重
30
シート中央部温度
急冷開始点
280
シート端部温度
20
●
270
接点
260
しわ押さえ温度
●
②しわ押さえ荷重
(3)
10
荷重/ｋN
研究概要研究成果
･
研究概要温度制御した成形機による成形マップ（割れ、しわの防止）の作成と、実証、
引張試験による種々プリプレグシートの変形能評価
成形加工温度を制御した実験データ採取
成
果
温度/℃
出口・用途
目的・用途
250
240
-10
0
30
0
10
20
搬送開始後の経過時間　/ｓ
290
【265℃】
280
270
【270℃】
6
【260℃】
【255℃】
【250℃】
260
8
250
9
3
11
4
7
240
230
13
240
16
12
10
2
17
14
1
5
15
◎：成形性良好
○：ドーム頂部（小）未充満
△：ドーム頂部（大）未充満
250
260
270
BH実体温度　（℃）
(1)
図1 加熱･成形機
(2)
(3)
図2 深絞り成形
図3 成形マップ
図4 成形後の外観
耐熱鋼・チタン合金の熱間鍛造用被膜開発
出口・用途
目的・用途
実験とCAE技術により耐熱鋼やチタン合金の熱間成形加工限界や形状精度の予測
技術の確立
実用化への課題高面圧、高い表面積拡大に長時間耐えうる熱間鍛造用被膜の開発
企業への期待従来の黒鉛被膜・潤滑では耐えられない成形部品への適用
研究概要加熱鍛造条件に対応して、耐熱性と潤滑性を自由に設計可能な被膜構造を考案
果
被膜・潤滑の作用温度をCAEにより計算予測し効率的な開発を目指す
800
900
700
700
600
382
500
311
281
271
400
300
0
600
①黒鉛シート(0.15)＋ガラス(373).CSV
②黒鉛シート(0.15)＋ガラス(426).CSV
③黒鉛シート(0.15)＋ガラス(538℃）.CSV
④黒鉛シート(0.15)＋ガラス(583).CSV
⑤黒鉛シート(0.21)+ガラス(373℃）.CSV
⑥黒鉛シート(0.21)＋ガラス（426℃）.CSV
⑦黒鉛シート(0.21)+ガラス(538℃）.CSV
⑧黒鉛シート(0.21)＋ガラス(583℃）.CSV
⑨黒鉛シート(0.28) +ガラス(373℃）.CSV
⑩黒鉛シート(0.28)＋ガラス(426℃）.CSV
⑪黒鉛シート(0.28)+ガラス(538℃）.CSV
⑫黒鉛シート(0.28) + ガラス(583℃）.CSV
⑬黒鉛シート(0.15).CSV
⑭黒鉛シート(0.21).CSV
⑮黒鉛シート(0.28).CSV
⑯粉末黒鉛シート（0.25）.CSV
⑰黒鉛粉末+ガラス粉末(373℃)混合.CSV
⑱黒鉛粉末+ガラス粉末(547℃)混合.CSV
⑲ガラス粉末のみ(373℃).CSV
⑳ガラス粉末のみ(547℃).CSV
1150℃
500
2
4
時間/sec
6
複合潤滑シート使用
図5 被膜特性評価装置
鍛造荷重　ｋN
800
温度/℃
研究概要研究成果
･
成
図6 Ti-6-4成形時の被膜温度推定
8
SUS304 φ32×30ｈ
600トンメカニカルプレス
400
13
13.2 13.4 13.6 13.8
カップ底厚さ　mm
14
図7 テーパカップによる被膜の特性
図8 テーパカップ
試験後の外観

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