研究開発された技術紹介

本計画は、冷間鍛造金型に用いられる超硬合金の加工法である放電加工に使われる電極について、従来の焼結・切削加工法に代わるレーザー加工機による粉末の光造形加工法を開発し、コスト削減、省資源、短納期の電極生産を可能とし、鍛造金型生産の低コスト化を図る。金型は川下金属加工産業で広く活用され、ものづくり産業全体の国際競争力向上を目指す。レアメタルが高騰している今日、本加工法による省資源効果は極めて大きい

レーザー光造形技術の応用による、タングステンの節約
・ハイパワーで、高速・安定して焼結加工ができるレーザー加工機の開発
・従来の焼結・切削加工法に代わる、レーザー加工機を用いた電極生産により、タングステンを節約
・電極としての実用に耐える寸法精度の実現
(新技術)
＜新しい電極製作過程(レーザー光造形法)＞
・造形は可能であるが、造形した電極の材質に課題が残る状況である

・安定的出力を確保できる、連続出力レーザーを備えた焼結加工機
‐複雑形状焼結加工に対応した出力安定性(出力安定度±5%以内)、高出力(500w、実効出力470w)のレーザー出力を確保
‐走査範囲150mm×150mm、加工範囲100cm立方で、様々なサイズの電極をカバーする加工システムを作成
‐レーザーパターンやスキャンピッチなどの様々な焼結条件について、実験を実施
・適切な加工雰囲気の開発及び粉末形状の検討
‐気密性を高めることで、加工槽内の雰囲気を安定させるとともに、低酸素濃度雰囲気条件を確保し、レーザー加工性能を向上
‐銅及びタングステンの形状、大きさや添加剤について実験を行い、最適な粉末形状や予備処理を確認
・マシニング加工によって電極を評価
‐既存電極に比べ、マシニング加工時間を20%低減(2.5時間→2時間)
‐マシニング加工量を減らすためにニアネットシェイプ形成を行い、電極素材重量を88.8%削減(313g→3.5g)

特許第4684973号取得

自動車等に使われているギア歯車、等速ジョイントを冷間鍛造で大量生産する際に用いられる超硬金型を放電加工で成形するための複雑形状電極として使用

・実用化には時間がかかる
・サンプルなし

社内で継続研究中であり、外部への提供に至っていない。開発目標は以下の通り
・製作時間短縮:加工時間を従来比で30%削減
・ロス削減:素材の使用量を従来比で77%削減
・新製法等の実現:従来の加工法では製作できなかった形状の製作を実現

・設備が損傷し更新が必要で、費用が大きく推進は困難
・造形素材変質のメカニズム解明、電極機能向上、まだ多くの業務を必要とし事業化は困難

・技術的な解明
・設備費用の捻出
・放電と切削との加工割合の変化に対応するメリットの創出