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著者らは 6061アルミニウム合金をベースに,Pbやその他 の低融点金属を含まない切削用合金の開発を目的として,各 種添加元素が切りくず折断性に及ぼす影響を調査し,Si添加 が最も効果的であることを報告した 。金属材料の切削過 程では,工具刃先より受ける外力によるせん断応力にて切り くず生成が始まり,つぎに工具すくい面を上昇しながらカー ルし,被削材から離れることで最終的な切りくず形状が付与 される 。これら切りくず生成の素過程における力学的関係 はせん断面モデルとして説明され,切削方向と角度 f をなし たせん断面にて母材がすべり変形し,工具すくい角 a と力学 的関係を満たしながら変形が終了し,その結果としてせん断 ひずみ g sが導入される。せん断ひずみ導入後の切りくずの カールに関しては,切込み量の大きさ,切削速度および潤滑 剤の影響によるすくい面摩擦係数の影響などにより,カール 半径が変化することが知られている。カール形成の機構とし ては,せん断面上での工具からの距離に依存する不均一な変 形およびすくい面近傍での 2次流れの影響により,切りくず 内部の材料移動速度が工具すくい面に近いほど速く,自由面 に近いほど相対的に遅くなるためと理解されている 。 Siを添加されたアルミニウム合金の切りくず折断性は,切 りくずの観察結果より,せん断変形時の応力が組織中の Si粒 子を破壊し,つづいてのカール運動による最終的な曲げ変形 にて切りくずカール内面に引張応力が作用する結果,破壊す なわち折断するものと定性的に理解された 。本研究では, 切りくず生成の素過程であるせん断変形過程とカール形成後 の曲げ変形に着目し,Siを添加した 6061基合金の切りくず 折断過程を検討する。比較的単純な切削様式である二次元切 削を行い,材料に導入されるせん断ひずみおよび曲げひずみ に関し,破壊靭性的な観点からも考察を加えた。

Effect of Si addition on chipping characteristics of 6061 based aluminum alloys under two-dimensional cutting