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QUESTION 質問No.63

アルミ部材表面の微細加工に関する質問

全体/その他 固有技術 | 投稿日時:
・アルミ部材(重鋳造、ダイキャスト)の表面に、特殊な微細凹凸溝の加工を施したいと考えております。
  ‐ 凹凸溝は、深さ数十µm~数百µm程度、溝の径100µm~数百µm程度を目安としています。
  ‐ 溝の形状としては、不規則な形状(溝の内側表面に細孔が多数存在する形状)や、
    凹凸溝同士を連結する穴が存在する形状、逆テーパ型やマッシュルーム型の形状を希望します。
  - アルミ部材の溝の中に溶着させて入り込んだ材料が、抜け落ちない形状であることが必須。
    したがって、ストレートやテーパ型の形状は、今回は不適切となります。
  - 加工工程としては、ドライプロセスを希望します。

・技術的には、ブラスト、エッチング、レーザー、ローレットなどの加工技術を応用すれば、
 加工が施せるのではないかと考えておりますが、最適な加工方法が分かりかねるため、
 加工に詳しいご専門家の方からのアドバイスを頂戴できれば大変幸いと存じます。

・こちらで開示できる情報が限られており恐縮ですが、宜しくお願い申し上げます。


ANSWER
回答No1 | 投稿日時:

運営者の熊坂です。

該当分野の登録専門家がいなかったため、機械/金属部門のA技術士から下記の回答を得ましたので、代理で投稿いたします。
A技術士と個別に相談したい場合は、info@monodukuri.comまでご連絡ください。

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 アルミ二ウム(アルミニウム合金)の微細表面加工方法は,ご検討しておられるように,種々ありますが,ご要望の逆テーパ型やマッシュルーム型のように,表面より内部の方が広い場合は,電解エッチング,放電加工,切削加工などに,加工方法は限定されます.
 電解エッチングの場合は,非エッチング面はマスキングして,電極(溝形状に合わせ設計)と電解電流を調整しながら,所定の溝形状に加工します.放電加工は,マスキングは不要ですが,電極(溝形状に合わせ設計)と加工電流を調整しながら,所定の溝形状に加工します.
切削加工は,溝形状に合わせた工具設計と加工方法の検討がまず必要です.
 アルミ二ウム(アルミニウム合金)の微細表面加工は,加工精度を保証するために,加工屑の排出と加工点の冷却は必須で,前処理や後処理が必要な場合も多いため,ドライプロセスは不適です.
 実際の加工方法は,加工物の形状,重量,寸法,加工範囲その他により変わります.
アルミ二ウム(アルミニウム合金)は,加工しやすい材料で,専門加工メーカーは多数ありますので,個別にご相談ください.




ANSWER
回答No2 | 投稿日時:

実績を含め、超音波による加工を紹介します

発熱による変形・・精度を考慮しなければ、ドライプロセスでの事例があります

超音波ホーンを直接加工面に接触させますが
状況(製造状態・材質・形状・・)により
加工油を利用すると効率的です

問題は、加工対象の音響特性と加工形状に合わせた超音波の
周波数と出力と制御と治工具です

経験がないとアルミ部材へのダメージが大きくなりますので
水中で行うことが一般的です

その場合、超音波刺激を均一にコントロールするため
マイクロバブル発生液循環を利用すると効率的です

注:具体的な詳細は、秘密保持契約により公開できません


脱気・マイクロバブル発生液循環
(超音波制御技術)

超音波洗浄機は
通常、オーバーフロー・・による流れや環境・・で

空気が大量に水槽に入り、
超音波が大きく減衰するという現象が起きます

対策のポイントは

適切な超音波と液循環のバランスです
液循環の適切な流量・流速と超音波(キャビテーション)の設定により
超音波(音響流・加速度効果)の伝搬状態をコントロールします

脱気・マイクロバブルの効果で
均一に広がった超音波の伝搬状態が可能です

液循環により、以下の自動対応が実現しています

溶存気体は、水槽内に分布を発生させ
レンズ効果・・・の組み合わせにより、超音波が減衰します

もうひとつは
適切な超音波照射時は、大量な空気・・が水槽内に取り入れられても
この動画のように、大きな気泡となって
水槽の液面から出ていきます

従って、超音波照射を行っていない状態で
大量にオーバーフローを行い続けると減衰します。

しかし、この空気を入れる操作は必要です
多数の研究報告・・がありますが
液循環の無い水槽で、長時間超音波照射を行い続け
溶存気体の濃度が低下すると
音圧も低下して、キャビテーションの効果も小さくなります
(説明としては、キャビテーション核の必要性が空気を入れる理由です)

超音波照射により、脱気は行われ
溶存気体の濃度は低下して、濃度分布が発生します
単純な液循環では、この濃度分布は解消できません

そこで
マイクロバブルの効果です
<マイクロバブルの分散性と
 液循環の組み合わせにより
 水槽内の溶存酸素濃度を均一化します>

均一な液体を伝搬する超音波を
目的に合わせてコントロールします!!

脱気・マイクロバブル発生液循環が有効な理由です