加工実験結果

材種と板厚の異なるCFRPに孔径0.5〜2.0mmまでの加工を行った．結果を表3.2に示す．

Table 3.2 Experimental result of blast for each material specimens

Materials Thickness

（ply Number Paths

number

Hole dia.

off mask

results Picture of test pieces

Thermo plastic CFRP TPU matrix

0.25㎜

（1ply）

Hand feed

0.5，1.0，

2.0

Pierced

0.5㎜（2ply） 10paths 0.5，1.0，

1.5，2.0

Not pierced completely (right picture)

Thermo setting CFRP Epoxy matrix

1.5㎜（4ply） 1 path 1.0，1.5，

2.0

Not pierced

1.5㎜（4ply） 3 paths 1.0，1.5，

2.0

Just pierced (right picture) 1.5㎜（4ply） 10 paths 1.0，1.5，

2.0

Pierced (right picture) 1.7㎜（4ply） 10 paths 1.0，1.5，

2.0

Pierced 2.7㎜（7ply） 17 paths 1.0，1.5，

2.0

Pierced

2.7㎜（7ply） 20 paths 1.0，1.5，

2.0

Pierced (right picture)

φ1.0 φ1.5 φ2.0

φ1.0 φ1.5 φ2.0

φ1.0 φ1.5 φ2.0

φ1.0 φ1.5 φ2.0

41 3.3.2 熱可塑性CFRPと熱硬化性CFRPの違い

表3.2より熱可塑性CFRPは，板厚0.25mmの薄い材料は加工できたが，板厚0.5mmと厚くな ると，貫通する前にマスク材が摩耗した結果となり， ブラスト加工では難加工性であった．これ に対し熱硬化性CFRPは板厚1.5mm，1.7mm，2.7mmにおいてすべて貫通が認められる結果 となり，加工性が良く孔あけが可能であった．

熱可塑性材料のブラストによる加工性が悪い(加工時間が長くかかる)のは，図3.4に示すよう に，一般的に衝撃吸収性能が熱硬化性より高いため，材料の弾性が大きく(すなわちヤング率 が小さく)，砥粒を跳ね返しやすいこと，中でもポリウレタン樹脂は耐摩耗性に優れた性質を持 つことなどから，エロージョン摩耗が進みにくいことなどの影響ではないかと考える．

なお，表3.2の中でply数（プライ数）は，積層板をつくる際の強化繊維の織物クロス（プリプレ グ）の積層枚数を示す．また，加工パスは，装置上でノズルが孔位置の上をブラスト噴射しな がら通過した回数を示す（ノズルが面全体をスキャンする行程を1パスと定義する）．

一方，熱硬化性CFRPでは次のような結果であった．マスク孔径1.0，1.5，2.0mm，板厚 1.5mm（4ply）で１パス，板厚1.5mm（4ply）で3パス，板厚1.5mm（4ply）で10パス，板厚1.7mm

（4ply）で10パス，板厚2.7mm（4ply）で17パス，板厚2.7mm（4ply）で20パスで実験を遂行した．

その孔貫通の有無の結果を図3.5に示す．なお，図中の〇印は孔が局所的に貫通した後，出 口径が入口径と同程度に広がったことを示し，△印は孔が局所的に貫通した貫通直後，×は 孔が貫通していないことを示している． 図3.5より，あまり孔径に関係なく板厚に対して十分な パス数を確保すれば問題なく貫通孔を加工できることがわかる．

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Fig. 3.4 Comparison of the impact resistance due to the difference in CFRP resin[5]

Fig. 3.5 Result of the hole through the plate/ number of paths Impact energy in-lb Impact Energy

CFRTP

Reinforced epoxy

Epoxy CFRTS

Bismaleimide

Compressive stress after impactksi

Thickness/ paths number mm

Holes diameter mm

Pierced Just pierced Not pierced

43 3.3.3 熱硬化性の孔加工状況とテーパの発生

熱硬化性CFRPの板厚1.5mmでは3パスで孔が貫通直前，4パス以降に孔が貫通し広がるこ とが観察された(図3.6，3.7)．ただし，材料が厚くなると，貫通しても孔がテーパ状になる傾向で あった(図3.8の断面図参照) ．例えば板厚1.5mmと2.7mmのもので，テーパ角θ＝3.7°，θ＝

5.7°程度の出口入口の寸法差が出た(テーパ角は図3.1参照)．これは鉛直管内の固気二層流 において，気体の流速が早い場合は，固体粒子の壁面衝突の影響が無視できなくなるため [6]と考えられる．したがって，貫通後さらに加工を続ける間に，マスク材の孔側面が先に摩耗 し，図3.1に示すマスクの孔径D₀（mm）が広がるためと考えられる(図3.8).

Inlet side hole after 1 path Inlet side hole after 3 paths

Start blasting Just pierced After pierced Fig. 3.6 Picture of holes and cut image of holes during blast process

Fig.3.7 Picture of holes during blast process after 3 paths (partially start piercing)

φ1.5

1.0㎜

φ1.0

1.0㎜ φ2.0 φ2.0

1.0㎜ 1.0㎜

44 Fig.3.8 Holes photos and tapered hole and explanation to become taper hole

(By the blast stage， the side hole of the mask material is worn a little. Hole diameter was slightly enlarged at inlet side as a taper shape (plate thickness 2.7mm)