自動車 軽量化 書籍
 
No.1826
CFRPの繊維/樹脂 界面制御と成形加工技術
樹脂-金属接着・接合部の応力解析と密着性・耐久性評価

◎マルチマテリアル化へ向けた“軽さと強さ”を兼ね備えた素材開発、
      異種材料同士の強固な接着・接合技術まで、軽量化を実現する最新事例を掲載!

自動車軽量化のための材料開発と

強度、剛性、強靭性の向上技術

−樹脂、CFRP、高張力鋼板、アルミニウム、マグネシウム合金−

発 刊:2015年6月30日  体 裁:A4判 532頁  定 価:80,000円(税抜)  ISBN:978-4-86104-588-2


■ 本書のポイント

★各材料ごとに強度、剛性、強靭化の方法を解説


■樹脂、複合材料
・フィラー複合化による高分子材料の高強度・強靱化
・自動車用ポリプロピレンの剛性、耐衝撃性の改良
・高分子系内装材料の剛性、耐傷付性の両立
・自動車用断熱材としてのポリウレタンの適用可能性
・熱可塑性エラストマーの設計と軽量化への応用技術
・金属代替へ向けたポリアミドの強度、剛性設計
・CFRPを活用した車体剛性、衝撃吸収特性の向上

■高張力鋼板
・高張力鋼板の加工技術と耐衝撃特性の向上
・衝撃特性に及ぼす加工方法の影響
・自動車鋼板とアルミニウム合金板の異種金属接合技術
・高耐久性ハイテン鋼板成形金型の開発と長寿命化技術
・高張力鋼板のプレス成形シミュレーション技術

■マグネシウム合金
・マグネシウム合金の難燃化、耐熱性の改善
・マグネシウム合金における高強度、高延性の両立
・室温での成形が可能なマグネシウム合金の開発
・マグネシウム合金のセミソリッド成形技術

■アルミニウム
・アルミニウム合金の自動車車体構造への適用と高強度化
・ハニカム配列エンボス成形技術と自動車への適用
・水にも浮く超軽量、高強度ポーラスアルミニウムの作製
・アルミニウム合金鋳物・ダイカスト部品の適用動向
・アルミニウム合金の摩擦攪拌接合

■異種材料接着・接合
・素材に応じた最適な接合方法の選定条件
・自動車異種材料接着用ポリウレタン系接着剤の適用方法
・インサート材を用いた異種材料のレーザ接合技術
・CFRTPと金属のレーザ溶着技術、レーザ直接接合
・アルミニウム、マグネシウム合金と異種金属のレーザ接合

■ 執筆者(敬称略) 

大阪府立大学 石原 正行 ダイセル・エボニック(株) 六田 充輝
東京理科大学 菊池 正紀 ポリプラスチックス(株) 望月 章弘
横浜国立大学 秋庭 義明 岡山県工業技術センター 水戸岡 豊
静岡理工科大学 服部 敏雄 前田工業(株) 三瓶 和久
住友化学(株) 森冨 悟 大阪大学 片山 聖二
河西工業(株) 遠藤 豊和 (株)日立製作所 岩崎 富生
日本ポリプロ(株) 武井 洋 日産自動車(株) 板倉 浩二
日本ポリプロ(株) 塩田 好巳 (株)神戸製鋼所 相浦 直
ジャパンコンポジット(株) 箱谷 昌宏 (株)UACJ 福田 敏彦
岡山県 日笠 茂樹 (公財)鉄道総合技術研究所 森 久史
住友ベークライト(株) 小泉 浩二 日軽エムシーアルミ(株) 北岡 山治
豊橋技術科学大学 竹市 力 (株)深井製作所 須永 行
東洋紡(株) 中川 知英 群馬大学 半谷 禎彦
東レ(株) 宇野 智幸 芝浦工業大学 宇都宮 登雄
(株)クラレ 林 七歩才 日産自動車(株) 神戸 洋史
リケンテクノス(株) 杉野 等 一般社団法人日本ダイカスト協会 西 直美
東レ・デュポン(株) 常峯 邦夫 日本大学 加藤 数良
旭化成ケミカルズ(株) 坂本 祐一郎 富山大学 才川 清二
住化バイエルウレタン(株) 鈴木 賢 権田金属工業(株) 野田 雅史
住化バイエルウレタン(株) 生田 広志 (株)STU 橋本 嘉昭
(株)レニアス 岩井 和史 大阪府立大学 瀧川 順庸
アルケマ(株) 宮保 淳 日本金属(株) 山崎 一正
ポリプラスチックス(株) 川口 邦明 産業技術総合研究所 千野 靖正
滋賀県東北部工業技術センター 神澤 岳史 産業技術総合研究所 村上 雄一朗
名古屋大学 長岡 猛 JFEスチール(株) 吉武 明英
名古屋工業大学 西田 政弘 新日鐵住金(株) 宮崎 康信
三菱重工プラスチックテクノロジー(株) 久保田 浩司 日本高周波鋼業(株) 菓子 貴晴
日本大学 青木 義男 日本大学 高橋 進
JFEコンテイナー(株) 高野 俊夫 東京農工大学 桑原 利彦
(株)不二越 船平 伸之 上智大学 高井 健一
横浜ゴム(株) 荒木 公範 物質・材料研究機構 井上 忠信

■ 目  次

第1章 強度・強靭性を高める材料設計と解析技術

第2章 樹脂/複合材料の高強度・高剛性化と強靭性向上

第3章 異種材料(樹脂/金属、金属/金属)の接着・接合技術と界面評価

第4章 アルミニウム合金の高強度化と成形技術

第5章 マグネシウム合金の耐食・耐摩耗性の向上と成形技術

第6章 高強度鋼材の耐衝撃性向上、劣化抑制と成形・加工技術


◇第1章 強度・強靭性を高める材料設計と解析技術◇

1節 材料力学の基礎と材料設計への活かし方

1.応力とひずみ
 1.1 応力
 1.2 ひずみ
 1.3 構成方程式
 1.4 平面応力状態と組合せ応力
2.引張と圧縮
 2.1 静定問題
 2.2 不静定問題
 2.3 軽量化への応用
3.はりの曲げ
 3.1 せん断力・曲げモーメント
 3.2 曲げ応力
 3.3 たわみ
 3.4 軽量化への応用例(サンドイッチパネル)
4.軸のねじり
 4.1 中実・中空丸軸のねじり
 4.2 ねじりと曲げを受ける軸の設計
5.柱の座屈
 5.1 オイラーの座屈荷重
 5.2 柱の設計

2節 材料力学、材料強度学における有限要素法の活用と解析法

1.Verification & Validation
2.FEMのモデルとは何か
 2.1 形状モデル
 2.2 境界条件の設定
 2.3 物理モデル
3.FEM解析では応力はどのように評価されているのか。
4.よりよいFEMユーザーを目指して

3節 材料の疲労現象と事故事例

1.疲労研究と破損事故
2.疲労強度
 2.1 応力パラメータ
 2.2 S-N曲線
 2.3 疲労限度に及ぼす諸因子の影響
 2.4 低サイクル疲労
3.疲労き裂の発生と進展
4.き裂進展寿命 

4節 強度設計へ向けた破面解析技術

1.事故解析の重要性
2.事故解析の手順
3.破面解析(フラクトグラフィ)
 3-1 マクロフラクトグラフィ
 3-2 ミクロフラクトグラフィ
 3-3 破壊起点の推定
 3-4 実働応力・寿命の推定
4.事故事例と破面解析事例
 4-1 HUロケットLE7エンジン水素ターボポンプ
 4-2 蒸気タービン長翼取付のフレッティング疲労

5節 強度設計へのCAE有効活用技術

1.IT偏重に流されないものづくり技術者の育成
2.強度・寿命設計と材料力学・FEM解析
 2.1 FEM解析とモデル化
 2.2 要素分割(メッシュ)
 
2.3 FEM結果表示と強度・寿命評価

 

◇第2章 樹脂/複合材料の高強度・高剛性化と強靭性向上◇

1節 自動車用ポリプロピレンの複合化技術と剛性、耐衝撃性の改良

1.コンパウンド技術
2.高剛性化
3.耐衝撃性改良

2節 ナノコンポジットPPを用いた自動車内装部品の軽量化と耐傷付き性向上

1.ナノコンポジットポリプロピレン
2.直接分散法によるナノコンポジットポリプロピレンの開発
3.ナノコンポジットポリプロピレンの剛性と軽量化
4.ナノコンポジットポリプロピレンの耐傷付き性
5.その他の性能
6.コスト
7.成形品における性能バラツキ管理

3節 ガラス長繊維強化熱可塑樹脂の特性と自動車部材への適用

1.ファンクスターTMの製法
2.ファンクスターTMの特性
 2.1 短繊維強化樹脂(エンジニアリングプラスチックス)との比較
 2.2 ダイレクト成形(D-LFT)との比較
 2.3 ガラスマット強化シート(GMT・スタンパブルシート)との比較
 2.4 リサイクル

4節 低密度クラスA-SMCの高強度化と自動車外板の軽量化

1.クラスA―SMCの自動車外板用途での特徴
2.部品軽量化のためのSMC開発動向
 2.1 無機充填材減量による低密度化
 2.2 低密度充填材による低密度化
 2.3 低密度SMCの機械的特性と軽量化効果
 2.4 低密度クラスA−SMCの課題
3.低密度クラスA−SMCの適用例
 3.1 大型アウターパネルへの低密度クラスA−SMCの適用
 3.2 フードインナーパネルへの適用例(材料着色非塗装)

5節 フィラー複合化による高分子材料の高強度・強靭化技術

1.複合化による改質
2.モルフォロジーコントロールと強靱性
3.コア−シェル粒子分散モルフォロジーの形成による衝撃強度向上
4.フィラーの添加による衝撃強度の向上
5.フィラーによる衝撃強度向上の適用限界
6.フィラー添加による衝撃強度向上のメカニズムに関する考察
 6.1 破壊面の観察
 6.2 軽装化衝撃試験による破壊状況の解析

6節 自動車軽量化に向けたフェノール樹脂の自動車部品への適用事例と今後の展開

1.フェノール樹脂成形材料の特長
 1.1 フェノール樹脂
 1.2フェノール樹脂成形材料
2.フェノール樹脂成形材料の自動車用途への適用事例
 2.1 ディスクブレーキ用の樹脂ピストンへの適用事例
 2.2 トランスミッション部品への適用事例 
 2.3 自動車用の補機プーリーへの適用事例
 2.4 自動車用の冷却機構部品への適用事例
 2.5 モーター部品への適用事例
 2.6 自動車用の吸排気システム部品への適用事例
 2.7 自動車用のフューエルポンプ(燃料ポンプ)部品への適用事例
3.進化するフェノール樹脂成形材料
 3.1 速硬化フェノール樹脂成形材料
 3.2 長繊維強化フェノール樹脂成形材料
 3.3 フェノール樹脂材料と金属との複合化技術

7節 高耐熱樹脂の分子設計と強靭化技術

1.ポリイミドの分子設計と強靭化技術
 1.1 ポリイミドの分子設計
 1.2 熱可塑性ポリイミドの分子設計
 1.3 可溶性ポリイミドの分子設計
 1.4 PDMSとのブレンド系
 1.5 熱硬化性ポリイミドの分子設計
2.ポリベンゾオキサジンの分子設計と強靭化技術
 2.1 ポリベンゾオキサジンの分子設計
 2.2 モノマーの分子設計による高耐熱性ポリベンゾオキサジンの合成
 2.3 ベンゾオキサジンのアロイ・複合材料
  2.3.1 ポリイミドとの分子複合化
  2.3.2 エラストマーとの複合化
  2.3.3 ポリベンゾオキサジンのフェノール性水酸基を利用する反応
 2.4 高分子量化ベンゾオキサジンによる高耐熱性化

8節 ポリアミドの自動車部品への適用技術と強度・剛性・耐衝撃性設計

1.ポリアミド樹脂による部品の軽量化
 1.1 ポリアミドの特性領域
 1.2 より軽量化を進める設計コンセプト
2.ガラス繊維強化ポリアミドの設計
 2.1 ガラス繊維含有量と材料強度
 2.2 ポリアミ成型品の残存ガラス繊維長
 2.3 異形断面ガラス繊維の特性値
 2.4 異形断面ガラス繊維の残存ガラス繊維長
 2.5 異形断面ガラス繊維による強度、弾性率発現
 2.6 ガラス-ポリアミド界面
3.自動車部品への適用
 3.1 強化ポリアミドの振動特性設計
 3.2 機能性銘柄の拡充
 3.3 今後の取り組み

9節 PBT樹脂の機械的特性の向上と自動車部品への応用技術

1.PBT樹脂
2.PBT樹脂の特性向上
 2.1 ガラス繊維強化グレード
 2.2 耐湿熱性グレード
 2.3 耐ヒートサイクル性グレード
 2.4 低比重・低反り性グレード
 2.5 良流動グレード
 2.6 溶着接合グレード
 2.7 非ハロゲン難燃グレード
3. PBT樹脂の自動車部品への適用
 3.1 ワイヤーハーネスコネクタ
 3.2 ECUケース
 3.3 ギアハウジング
 3.4 センサー部品
 3.5 内外装部品
 3.6 衝突吸収部品
 3.7 バッテリー・充電部品
4.今後の展望

10節 EVOH樹脂の自動車への応用と軽量化

1.EVOH樹脂
 1.1 EVOHのバリア
2.EVOH系燃料タンク
 2.1 「エバールR」を用いた燃料タンク
 2.2 燃料タンクの高バリア化
3.強度改良開発
 3.1 結晶性高分子の衝撃強度
 3.2 EVOHの衝撃改良
 3.3 燃料システムにおける衝撃強度改良

11節 自動車用熱可塑性エラストマーの設計と軽量化への応用技術

1.TPEコンパウンドの設計
 1.1 TPEの構造と種類
 1.2 TPEコンパウンドの設計
2. 塩化ビニル代替TPE材料
 2.1 自動車外装部品
  2.1.1 自動車外装押出部品の分類と要求特性
  2.1.2 自動車外装射出部品
 2.2 自動車内装部品
  2.2.1 自動車内装部品の用途例と要求特性
  2.2.2 内装部品触感について
3.ゴム代替TPE材料
 3.1 加硫ゴムとTPEの比較
  3.1.1 物性面の比較
  3.1.2 成形面の比較
 3.2 加硫ゴムの特長と用途
  3.2.1 加硫ゴム代替TPEの用途

12節 熱可塑性ポリエステルエラストマー構造・力学的特性と自動車軽量化への応用

1.熱可塑性ポリエステルエラストマーの構造と物性
 1.1 熱可塑性ポリエステルエラストマーの合成1)
 1.2 熱可塑性エラストマーの構造と特徴
 1.3 熱可塑性ポリエステルエラストマーの物性
  1.3.1 機械的特性
  1.3.2 熱的特性
  1.3.3 基本物理特性
  1.3.4 成形加工性
  1.3.5 耐久性
2.自動車軽量化への応用展開
 2.1 接合・接着
 2.2 3次元スプリング構造体2)
 2.3 発泡体
 2.4不織布・モノフィラメント
 2.5 用途事例
  2.5.1 CVJ(等速ジョイント)ブーツ
  2.5.2 ジャウンスバンパー
  2.5.3 ダクト
  2.5.4 バッフルプレート

13節 高難燃性発泡材料の応用展開

1.発泡ビーズの特徴とその成形方法
2.難燃化への材料選択
3.サンフォースTMの性能
4.様々なニーズに向けた用途提案

14節 自動車用断熱材としてのポリウレタン樹脂の可能性と熱マネージメントの考察

1.ポリウレタン
 1.1 ポリウレタンの特性
 1.2 ポリウレタンは2液が反応し高分子化、同時に発泡も
2.自動車内装用ポリウレタンの応用
 2.1 自動車内装材料の熱容量及び熱伝導率低減
  2.1.1 小さな熱容量
  2.1.2 低い熱伝導率
  2.1.3 ポリウレタンの熱容量と熱伝導率は低く熱マネージメントに有利
 2.2 熱伝導方程式
  2.2.1 非定常熱伝導
  2.2.2 内装材の昇温挙動推定
  2.2.3 熱エネルギーロスの影響
3.成形可能で剛性も確保
  3.1 バイプレグ

15節 グレージング用ハードコートの高硬度化技術

1.硬質化技術概要
 1.1 自動車用安全ガラスの基準
 1.2 硬質化技術のコンセプト
 1.3 光改質の原理
 1.4 高硬度化による耐摩耗性の向上効果
2.硬質化膜の耐摩耗性と硬さ
 2.1 テーバー摩耗試験
 2.2 ナノインデンテーション硬さ
 2.3 落砂試験
3.高硬度処理の品質管理方法

16節 自動車軽量化のための植物由来樹脂の利用技術と耐衝撃性の改善

1.注目される原料 ヒマシ油
2.ポリアミド11の歴史と現状
3.自動車軽量化のためのポリアミド11の高機能化

17節 エンジニアリングプラスチック/バイオマスプラスチック系アロイ材料の設計と機械的物性の向上

1.PBT/バイオポリエチレン系ポリマーアロイ材料
 1.1 ポリマーアロイによる相構造の制御
  1.1.1 ポリマーの親和性
  1.1.2 相構造の制御と物性の改善
 1.2 材料特性
  1.2.1 機械的特性
  1.2.2 電気的特性
2.PBT/ポリ乳酸系ポリマーアロイ材料
 2.1 ポリマーアロイ材料の設計
  2.1.1 相構造制御
  2.1.2 成形性から見た材料設計
 2.2 材料特性
  2.2.1 機械的特性・電気的特性
  2.2.2 そり変形性

18節 リアクティブブレンドによるポリ乳酸の機械特性向上とその反応メカニズム

1.押出機とリアクティブプロセッシングの位置づけ
2.リアクティブプロセッシングによるポリオレフィン材料の官能化技術
3.リアクティブプロセッシングによるポリ乳酸の改質研究
 3.1 末端基反応を利用したポリ乳酸ブレンド
 3.2 ラジカル発生剤を利用した主鎖への化学結合直接導入によるポリ乳酸ブレンド
  3.2.1 官能化法
  3.2.2 動的架橋法

19節 自動車における植物由来・天然繊維強化樹脂の強度改善

1.強化繊維の種類
 1.1 熱硬化性樹脂との複合
 1.2熱可塑性樹脂との複合
  1.2.1短繊維強化熱可塑性樹脂ペレット
  1.2.2 熱可塑性樹脂との複合(長繊維:LFP)
  1.2.3 直接成形
2.天然繊維強化プラスチック
 2.1短繊維強化プラスチック
 2.2長繊維強化プラスチック
3.天然繊維強化プラスチックの特性
 3.1 ジュート含有量と強度物性
 3.2 撚り方向と強度物性
 3.3 スクリュ背圧と強度物性
 3.4 ジュートとPP樹脂の界面
4.成形加工時の留意事項
 4.1 繊維長と流動特性
 4.2 水分の影響
 4.3 金型への影響
 4.4 繊維の分散不良
5.天然繊維強化樹脂の今後の市場拡大

20節 植物由来プラスチックの強度・破壊メカニズムの解明と評価

1.ポリアミド複合材料の準静的引張特性
2.ポリアミド複合材料のアイゾット衝撃試験結果
3.ポリアミド複合材料の衝撃引張特性

21節 自動車部品の樹脂化を実現する成形技術

1.長繊維強化樹脂(LFT)可塑化技術
 1.1 従来(汎用)スクリュでの繊維折損
  1.1.1 繊維折損の実態と要因
  1.1.2 LFTの射出成形用スクリュに必要な機能
 1.2 LFTスクリュ
  1.2.1 スクリュに必要なデザイン要素
  1.2.2 各種強度に及ぼす繊維長の影響
 1.3 LFT成形用の射出成形機仕様
  1.3.1 スクリュおよびシリンダ
  1.3.2 チェックリングおよびノズル
  1.3.3 シリンダヒータ
 1.4 LFTスクリュのパージ残存繊維長
  1.4.1 成形条件と繊維長の関係
2.D(ダイレクト)−LFT(直接混練)システム
3.高分散高混練均一可塑化技術 <MF-UBスクリュ>
4. 4軸平行射出圧縮成形技術
5. 自動車部品の樹脂化事例
 5.1 自動車モジュールの適用事例
 5.2 パノラマルーフでの適用事例

22節 CFRPにおける自動車車体剛性と衝撃吸収特性の向上

1.CFRP活用による車体剛性の向上
2.CFRPを活用した自動車衝撃吸収特性の向上
 2-1 前面衝突のための衝撃吸収デバイス
 2-2 側面衝突のための衝撃吸収デバイス

23節 輸送および水素ステーション貯蔵用高圧水素容器の要求特性および軽量化と耐久性の向上

1.水素の供給プロセス
2.各種の高圧水素貯蔵容器
3.CFRP高圧複合容器の製造方法
 3.1 アルミニュウム合金(A6061)ライナの製造方法
 3.2 ブラスティックライナ(PL)の製造方法
 3.3 CFRP 層の製造方法
4.CFPP複合容器への要求仕様
 4.1 各種の試験項目とその目的・概念
 4.2 FCV搭載容器用技術基準
5.CFRP複合容器の設計上の留意点
 5.1 CFRP層の設計
 5.2 Type 3 ライナ用 アルミニュウム合金(A6061-T6)
 5.2.1 水素脆化
 5.3 Type 4 ライナ用 プラスチック(PL)
  5.3.1 低熱伝導率
  5.3.2 水素透過性能
  5.3.3 繰返し高圧水素環境下でのPLライナの耐久性
6.今後の課題
 6.1 海外の技術基準の動向
 6.2 規制緩和への取組

24節 樹脂の腐食摩耗試験、評価方法

1.樹脂腐食摩耗評価方法
 1.1 これまでの腐食摩耗評価方法と問題点
 1.2 樹脂腐食現象の把握
2.樹脂腐食摩耗評価装置
 2.1 樹脂腐食摩耗試験機の原理
 2.2 樹脂腐食摩耗試験機の構造
 2.3 性能評価の確認
 2.4 樹脂腐食摩耗試験の結果例
 2.5 樹脂腐食摩耗試験の意義
3.腐食摩耗のメカニズム解析
 3.1 湿式腐食と乾式腐食
 3.2 腐食・摩耗現象の局所進行
4.樹脂腐食摩耗試験機の応用例
5.可塑化部品 NPR1−EX
 5.1 NPR1の開発とNPR1−EXへの進化
 5.2 NPR1−EXの適用例

 

◇第3章 異種材料(樹脂/金属、金属/金属)の接着・接合技術と界面評価◇

1節 高強度、高伸張の自動車異種材料接着用ウレタン樹脂接着剤の設計と適用技術

1.ポリウレタン系接着剤の分類
 1.1 ポリイソシアネートタイプ
 1.2 ウレタンプレポリマータイプ
 1.3 熱可塑性ウレタンタイプ
2.ダイレクトグレージング材
 2.1 ダイレクトグレージング工法とその特徴
 2.2 ダイレクトグレージング材の変遷
 2.3 ガラス接着工程
 2.4 ダイレクトグレージング材の種類
  2.4.1 無溶剤タイプ
  2.4.2 プライマーレスタイプ
  2.4.3 ホットアプライタイプ
  2.4.4 低比重タイプ
  2.4.5 速硬化タイプ
 2.5 ダイレクトグレージング材の配合設計
3.1.5液タイプのウレタン系接着剤

2節 樹脂とゴムの直接接着技術とそのメカニズム

1. 界面反応を利用した異種高分子材料の直接接着技術
 1.1 「直接」接着の意義
 1.2 K&Kによる、異種高分子材料の接着機構
  1.2.1 高分子−高分子拡散 : 変性ポリフェニレンエーテル樹脂とスチレン系材料
  1.2.2 熱可塑性樹脂-ゴム間のラジカル反応による接着
  1.2.3 熱可塑性樹脂−ゴムあるいはTPU間のイオン反応による接着
 1.3 接着複合化の実際
  1.3.1 熱可塑性樹脂−ゴムの接着複合化
  1.3.2 ポリアミド系材料とTPUの接着複合化

3節 異種樹脂材料の強固な密着接合技術

1.AKI-Lock? の概要
2.AKI-Lock? の諸特性
 2.1 接合強度
 2.2 従来の接合技術とAKI-Lock? の接合強度比較
 2.3 耐久性
 2.4 エアーリーク気密試験
 2.5 耐水圧試験

4節 インサート材を用いた異種材料のレーザ接合技術

1.インサート材を用いたレーザ接合技術
 1.1 開発プロセスの特徴
 1.2 プラスチックとの接合
 1.3 金属との接合
 1.4 他の異種材料接合プロセスとの違い
2.現在の取り組み
 2.1 スマートフォンへの採用
 2.2 産業機器への拡がり
 2.3 工法の拡がり
3.今後の展開
 3.1 熱可塑性CFRPの接合
 3.2 新たな接合の可能性

5節 CFRP適用による自動車軽量化と金材料とのレーザ溶着技術

1. CFRPの自動車部材への適用
2.熱硬化CFRPの課題と熱可塑CFRPの開発
3.レーザ樹脂溶着技術
 3.1 レーザ溶着のメカニズム
 3.2 レーザ溶着技術の適用と拡大
4.CFRPと金属のレーザ溶着技術
 4.1 エラストマーをインサート材としたCFRTPと金属のレーザ接合技術の基本構成
 4.2 温度シミュレーションと分岐型DOEの設計
 4.3 ビーム整形光学ヘッド
 4.4 温度分布の計測・確認
 4.5 レーザ溶着強度の確認

6節 レーザによる異種材料接合技術とそのメカニズム

1.アルミニウム合金と他の金属材料とのレーザ接合
 1.1 アルミニウム合金と鉄鋼材料とのレーザ溶接
 1.2 アルミニウム合金と鉄鋼材料とのレーザろう付(ブレージング)
 1.3 アルミニウム合金とチタン合金のレーザ溶接
 1.4 アルミニウムと銅とのレーザ溶接
2.マグネシウム合金と鉄鋼材料とのレーザ溶接
 2.1 レーザ突合せ溶接
 2.2 レーザ重ね溶接
3.金属とプラスチックまたはCFRPとのレーザ直接接合 (LAMP接合)
 3.1 アルミニウム合金とプラスチックのレーザ直接接合
 3.2 マグネシウム合金とプラスチックのレーザ直接接合
 3.3 LAMP接合法利用によるアルミニウム合金と鉄鋼材料との異材接合
 3.4 レーザによるアルミニウム合金とCFRPの直接接合

7節 樹脂/金属界面の密着強度の予測と評価

1.界面密着強度の予測・評価の全体像
2.樹脂との密着性に優れた金属材料を高効率に予測するための課題
3.樹脂との密着強度が優れた金属材料を予測する解析モデル
4.分子動力学シミュレーションによる密着強度の予測手法
5.タグチメソッドによる直交表を用いた感度解析の方法
6.密着強度の感度についての解析結果
7.ロバスト性の解析結果
8.密着強度予測による設計指針
9.予測結果と実験評価の比較

 

◇第4章 アルミニウム合金の高強度化と成形技術◇

1節 アルミニウム合金の自動車への適用事例と今後の課題

1.自動車軽量化の考え方
2.アルミ合金の適用事例
 2.1 車体パネル部品
 2.2 車体骨格部品
 2.3 サスペンション部品
3.軽金属の適用と自動車を取り巻く環境
4.車体軽量化の新展開

2節 アルミニウム合金による自動車部品の軽量化と高強度化

1.自動車構造の軽量化と高強度アルミニウム合金の選択
2.自動車車体に適用されるアルミニウム素材
3.アルミニウム合金の自動車車体構造への適用と高強度化
 3.1 自動車に適用させるアルミニウム合金
 3.2 自動車パネル用アルミニウム合金の種類
 3.3 自動車パネル用アルミニウム合金の高強度化
 3.4 骨格構造材用アルミニウム合金の高強度化
 3.5 フレーム、シャーシ用アルミニウム合金
 3.6 足まわり部品の軽量化と素材の高強度化
 3.7 制動部材、冷却、空調システム、その他
4.今後のアルミニウム合金の展望

3節 自動車軽量化へのアルミニウム合金の接合技術

1.アルミニウム合金の溶接性
 1.1 アルミニウムの物性と溶接性
 1.2 アルミ合金の分類
 1.3 熱影響による組織分布
 1.4 不完全部の発生原因と対策
2.接合方法の特性比較
 2.1 モノコック構造のアルミ車体と接合技術
 2.2 異材接合技術に関する課題
 2.3 スペースフレーム構造のアルミ車体と接合技術
3.構造部品のアルミ化
4.最近のアルミ化技術動向 ECB2014

4節 軽金属材料(アルミニウム合金・マグネシウム合金)の特性改善と鉄道車両の軽量化

1.車両構体のさらなる軽量化の必要性
2.車両構体の軽量化の変遷
3.さらなる軽量化
4.アルミニウム合金のさらなる高性能化
5.マグネシウム合金の適用

5節 アルミニウム合金の鋳造鍛造技術と材料への要求特性

1.緒言
2.鋳物への塑性加工の付与による材料特性の変化
 2.1 鋳物と塑性加工の組合せ効果
 2.2 鋳造品と塑性加工の組合せの例
 2.3 塑性加工による材料特性の変化
  2.3.1 材料組織の変化
  2.3.2 機械的性質の変化
3.塑性加工の付与にともなう留意事項
 3.1 材料特性の方向性
 3.2 熱処理による再結晶粒粗大化
 3.3 塑性加工時の割れ
 3.4 合金の選択
4.鋳物への塑性加工付与の実施例
 4.1 鋳造鍛造
  4.1.1 鋳造鍛造による各種中小物部品の製造
  4.1.2 鋳造鍛造によるホイールの製造
 4.2 フローフォーミング(スピニング)
 4.3 FSW
 4.4 ショットピーニング

6節 ハニカム配列エンボス成形技術と自動車への適用

1.遮熱板エンボス適用の歴史と現状
2.機能性エンボスの市場流通状況
3.エンボス形状開発
 3.1 開発目標
 3.2 特許抵触回避
 3.3 形状最適化
4.エンボス製造方法開発
 4.1 プレス型
 4.2 ロール設備
 4.3 レベラー設備
 4.4 タレパン型
5.性能評価
 5.1 曲げ剛性
 5.2 二次プレス成形性
 5.3 遮熱性能
6.量産採用と将来発展の可能性

7節 摩擦攪拌法によるポーラスアルミニウムの作製技術と実用化技術

1.摩擦攪拌を用いたポーラスアルミニウム作製法(摩擦攪拌法)
2.傾斜機能ポーラスアルミニウム
3.サンドイッチ構造部材
4.ポーラスアルミニウム充填パイプ
5.オープンセル構造ポーラス金属作製への展開

8節 次世代自動車における軽金属材料の適用動向とダイカスト技術

1.自動車を取り巻く環境と軽量化の流れ
2.軽合金鋳造部品の適用動向
 2.1 エンジン・駆動・電動部品
 2.2 車体部品
 2.3 サスペンション部品
3.アルミニウム合金ダイカスト技術

9節 ダイカストの欠陥の発生原因とその対策

1.ダイカストの欠陥の種類
2.ダイカストの主な欠陥の発生原因
 2.1 鋳巣欠陥
  2.1.1 ひけ巣
  2.1.2 ブローホール
 2.2 湯流れ欠陥
 2.3 割れ
 2.4 破断チル層
3.設計段階からはじまる欠陥対策

10節 ダイカスト材の摩擦攪拌接合技術と継手の機械的特性

1.実験に使用した供試材と実験方法
2.実験結果および考察
 2.1 アルミニウム合金ダイカストADC12の摩擦攪拌接合
  2.1.1 外観観察
  2.1.2 巨視的組織観察
  2.1.3 微視的組織観察
  2.1.4 温度測定結果
  2.1.5 硬さ試験結果
  2.1.6 引張試験結果
  2.1.7 平面曲げ疲労試験結果
 2.2 マグネシウム合金ダイカストAZ91Dの摩擦攪拌接合
  2.2.1 外観および組織観察
  2.2.2 硬さ試験
  2.2.3 引張試験
  2.2.4 平面曲げ疲労試験結果

 

◇第5章 マグネシウム合金の耐食・耐摩耗性の向上と成形技術◇

1節 マグネシウム合金による自動車軽量化と技術開発の方向性

1.ダイカスト鋳造用合金の動向
 1.1 一般マグネシウム合金
 1.2 耐熱マグネシウム合金
2.重力鋳造用合金の動向
 2.1 一般マグネシウム合金
 2.2 耐熱マグネシウム合金

2節 双ロール鋳造法によるマグネシウム合金薄板の開発と難燃化技術

1.高速双ロール鋳造によるマグネシウム合金板材の作製
 1.1 マグネシウム合金の塑性加工
 1.2 マグネシウム合金の高速双ロール鋳造
 1.3 カルシウム添加型マグネシウム合金の高速双ロール鋳造
2.高速双ロール鋳造によるマグネシウム合金薄板材
 2.1 溶解および鋳造工程
 2.2 汎用マグネシウム合金の双ロール鋳造薄板材
 2.3 Ca添加型マグネシウム合金の双ロール鋳造薄板材
3.カルシウム添加による難燃化技術
 3.1 Ca添加によるマグネシウム合金の特性変化
 3.2 難燃Mg合金薄板鋳造材の金属組織
 3.3 難燃Mg合金圧延板材の作製

 
3節 靭性・耐力に優れたカーボン強化マグネシウム合金(UH合金)の開発

1.実験方法
 1.1 成形方法ならびに原料
 1.2 マクロ元素分布
 1.3 一軸引張
 1.4 曲げ
 1.5 流動長
 1.6 耐食性
 1.7 微細構造
 1.8 リサイクル
 1.9 全炭素量分析
2.結果と考察
 2.1 マクロ偏析
 2.2 一軸引張
 2.3 曲げ
 2.4 流動長
 2.5 微細構造
 2.6 耐食性
 2.7 リサイクル
3.他合金への適用

4節 マグネシウム合金の組織制御と高延性化技術

1.配向性制御による高延性化
2.結晶粒微細化による高延性化
 2.1 結晶粒微細化による高延性化機構
 2.2 結晶粒微細化に影響する因子
  2.2.1 Zパラメータ
  2.2.2 固溶元素による積層欠陥エネルギー
 2.3 マグネシウム合金の積層欠陥エネルギー

5節 マグネシウム合金の成形性

1.板材用マグネシウム合金
2.マグネシウム合金圧延材の製造方法
3.マグネシウム合金圧延材の成形性における温度依存性
4.温間プレス条件
5.マグネシウム合金プレス品の適用例

6節 マグネシウム合金圧延材の室温成形性と室温プレス成形技術

1.マグネシウム合金圧延材の室温成形性について
2.マグネシウム合金圧延材の室温成形性を改善する技術
 2.1 汎用マグネシウム合金(Mg-Al系合金)の室温成形性改善
 2.2 制振マグネシウム合金の室温成形性改善

7節 輸送機器の軽量化に向けたマグネシウム合金のセミソリッド成形技術
1.セミソリッド成形法の概要
2.半溶融法と半凝固法
3.マグネシウム合金の半溶融射出成形
4.せん断力が固相形状に与える影響
5.成形条件が鋳造欠陥に与える影響
6.半溶融射出成形品の強度

 

◇第6章 高強度鋼材の耐衝撃性向上、劣化抑制と成形・加工技術◇

1節 高張力鋼板の加工技術と耐衝撃特性向上

1.自動車用薄鋼板の高速引張挙動
2.部材の衝撃吸収エネルギーに及ぼす材料強度の影響
3.衝撃特性に及ぼす加工方法の影響
4.加工技術(形状変更)による衝撃特性の影響

2節 自動車鋼板とアルミニウム合金板の異種金属接合技術

1.緒 言
2.鋼板とアルミニウム合金板の接合における課題
3.溶融接合
 3.1 スポット溶接
  3.1.1 直接スポット溶接
  3.1.2 補助材料を用いる方法
  3.1.3 加熱方法の工夫
 3.2 レーザ溶接
 3.3 ろう付19)
  3.3.1 MIGろう付
  3.3.2 レーザろう付
4.固相接合(FSWおよびFSSW)
 4.1 FSW (Friction Stir Welding:摩擦攪拌接合)
 4.2 FSSW(Friction Stir Spot Welding:摩擦攪拌点接合)
5.機械的接合
 5.1 かしめ接合
 5.2 MC(Mechanical Clinching)
 5.3 SPR (Self Piercing Rivetting )
 5.4 Tuk-RivetR39)
 5.5 ブラインドリベット40)
 5.6 RIVTACR
 5.7 FDSR (Flow Drill Screw)43)
 5.8 Friction Element Welding
6.結 言

3節 高耐久性ハイテン鋼板成形金型の開発と表面処理技術

1.ハイテン鋼板成形金型の損傷形態
2.ハイテン鋼板成形金型における早期表面処理皮膜消失要因の解明
 2.1 金型母材の粗大炭化物による要因
 2.2 成形時の面圧による要因
 2.3 加工発熱による要因
 2.4 ハイテン鋼板成形金型における早期表面処理皮膜消失要因の解明
3.ハイテン鋼板成形金型の長寿命化技術
 3.1 粗大炭化物レス鋼材(NOGA)
 3.2 耐熱、耐面圧表面処理皮膜(PVD-KS-G)
4.性能評価
 4.1 模擬試験型での寿命評価結果
 4.2 実機量産金型での寿命評価結果

4節 高張力鋼板の成形シミュレーションと評価技術

1.プレス成形シミュレーションの要素技術
 1.1 解析モデル
 1.2 材料特性
 1.3 摩擦特性
 1.4 成形条件
 1.5 解析手法
2.プレス成形シミュレーション結果の評価技術
 2.1 割れの評価
 2.2 しわの評価
 2.3 スプリングバックの評価
 2.4 面ひずみの評価
3.高張力鋼板のプレス成形シミュレーションの適用事例

5節 高張力鋼板の変形特性評価方法と成形シミュレーションの高精度化

1.降伏条件式
 1.1 降伏条件式と降伏曲面
 1.2 降伏曲面の凸性と法線則
 1.3 降伏曲面と材料特性値の関係
2.液圧バルジ試験方法
3.二軸圧縮試験
4.十字形試験片を用いた二軸引張試験方法
 4.1 十字形試験片の要件
 4.2 等塑性仕事面の測定方法
 4.3 等塑性仕事面の測定例
 4.4 二軸引張試験による成形シミュレーションの高精度化の事例21)
5.二軸バルジ試験方法
 5.1 二軸バルジ試験装置
 5.2 アルミニウム合金板の異方硬化挙動の測定と定式
 5.3 液圧バルジ成形シミュレーション
 5.4 成形限界ひずみおよび成形限界応力の測定
6.金属板材の面内反転負荷試験

6節 金属材料の水素脆化メカニズムと抑制対策

1.金属中の水素
2.水素存在状態と水素トラップサイト
3.水素脆化に及ぼす因子
4.水素脆化メカニズム
 4.1 内圧理論
 4.2 格子脆化理論
 4.3 水素助長局所塑性変形理論
 4.4 水素助長ひずみ誘起空孔理論
5.水素脆化抑制指針

7節 強くて壊れにくい鉄鋼材料の設計

1.組織微細化による強靭化について
2.自然界に学ぶ強くて壊れにくい微細組織構造
3.フェールセーフ鋼の試作
 3.1 超微細繊維状結晶粒組織
 3.2 シャルピー衝撃試験結果
 3.3 3点曲げ試験結果
 3.4 き裂進展メカニズム


 

自動車 軽量化 材料