リング圧縮試験

リング圧縮試験は Fig 2.3 に示すリング状の試験片を圧縮し，変形前と変形後の内径 と高さから金型と試験片との間の平均的な摩擦係数を求める方法である．摩擦係数が 小さい場合には内径が大きくなり，反対に摩擦係数が大きい場合には内径が小さくなる．

従って，圧縮率に対する内径変化率を読みとることにより摩擦係数を算出することがで きる^[122]．

本章では三 種類の潤滑剤を用いた場 合の金型と材料間の摩擦 係数を算出 してい る．摩擦係数はリング圧縮試験前後の内径と高さを測定し，（2）式および（3）式に示す 圧縮率 Δh/h0と内径変化率 De から，有限要素解析により算出した較正曲線を用いて

求めた^[137]．較正曲線は，熱連成剛塑性有限要素法で算出した等温変形抵抗をせん

断摩擦係数ごとにリング圧縮試験を再現して作成した．Fig 2.4 にリング圧縮試験片の 寸法を示す．試験片は外径 20mm，内径 10mm，高さ 5mm とし表面粗さを 0.2μm Ra に調整した．

Fig 2.3Deformation of ring specimen during compression

Δh / h0 = (h0 – h) / h0 × 100 (2)

De = (d0 – d) / d0 × 100 (3)

Fig 2.4 Ring compression specimen

Table 2.4に試験に用いる潤滑剤の詳細を示す．Table 2.5 にリング圧縮試験の条件

を示す．Fig 2.5 とFig 2.6 にリング圧縮試験に用いた試験装置と圧縮治具の外観を示

す．試験にはテンシロン万能試験機 (RTF-2430 型 エー・アンド・デイ製) を用いた．

Fig2.6 に示すように試験機の上側ロッドと下側筐体部にそれぞれ圧縮プレートを固定し

た冶具を設置し試験を行った．試験 中の温度 は熱電対とコントローラーにより一定にな るように制御した．

試験片は旋盤加工後 ，研磨紙で研磨しアセトンで脱脂した．潤滑剤は刷毛を使って 試験片表面に塗布した．潤滑剤は所定の温度に加熱された圧縮プレート上下面にも塗 布し，その後，試験片を下側の圧縮プレート中央部に設置した．上側圧縮プレートを試 験片近傍まで移動させ試験片を加熱した．試験片の温度は表面温度計で計測し試験 温度の±2℃になったことを確認した後に材料を圧縮した．

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Table 2.4 Details of lubricant

Lubricant name Property Viscosity Density

mPa・s g/cm³ GM-100

NIHON KOHSAKUYU CO.,LTD. Oil-based liquid 1587

（40℃） 1.08 YAF U156

YUSHIRO CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD.

Inorganic compound-based pastes

7310

（25℃） 1.10 HF5164

YUSHIRO CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD. Graphite-based pastes 3460

（25℃） 1.03

Table 2.5 Condition of ring compression

Ring specimen size [mm] D0= 20, d0= 10, h0= 5 Forming temperature [℃] 300, 400

Strain rate [s^-1] 0.7

Compression ratio [%] 50

Number of test 3

Tool material SKD61

Fig 2.5 Compression test equipment 20140730中間報告会

マグネシウム鍛造班

2. 表面処理評価 リング圧縮試験

2.1. 実験機器

万能試験機

テンシロン万能材料試験機(AND) RTF-2430 最大荷重容量300kN

クロスヘッド速度範囲0.0005～500mm/min

Fig2-1 TENSION RTF-2430

表面処理を施した円形冶具をヒータが接続されている正方形冶具に取り付け，温度管理 をしながら，実験を行う．温度は Fig4-2前面にある熱電対から温度を取得し，調整を行っ ている．下側冶具では冶具の下側，上側冶具では冶具の上側に鍛造試験時に使用している 金型冷却装置を取り付けて，試験機に影響が出ないようしている．

Fig2-2 pressing tool

Fig 2.6Details for compression test equipments