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軽量中空鉄球（TEC-BALL）
～自動車用衝撃エネルギー吸収材をはじめ各種製品・部品の軽量化、コスト削減への貢献～
弊社では、この度、衝撃エネルギー吸収特性に優れた軽量中空鉄球『TEC-BALL』の開発に成功しました。TEC-BALLは、直径3～4mmで肉厚が70～100μm、見かけ密度が0.8～0.9g/cm3の水に浮くほど軽量な鉄球で、衝撃エネルギー吸収性や断熱性、防振性に優れています。自動車用の衝撃エネルギー吸収材（バンパー周り、センターピラーなど）や、エレクトニクス関連装置の防振材（半導体製造装置、顕微鏡など）に向けて実用化を進めており、また今後、各種産業分野への適用も進めてまいります。
TEC-BALLは、製鉄プロセスから発生する酸化鉄を主原料に成分調整を行い、還元・焼結して製造します。主原料に酸化鉄を使っていることから、安価な量産に対応します。また、空隙部分が大きいにもかかわらず、単球の圧縮強度は150～250Nと大きな値を得ることができます。先行して商品化が進む発泡アルミニウムと比べて、発泡空隙サイズの均一化、圧縮強度に優れ、コストも安いことから広い適用範囲が見込まれています。
TEC-BALLの特徴
- 代表的な形状
- φ3～4mm、殻厚70～100μm
- 見かけ密度
- 0.8～0.9g／cm3の超軽量鉄球
- 圧縮強度
- 150～250N
- ボール間接合
- 接着樹脂、ろう付け、はんだ付けを適用できる
- 流動性
- 球形なため流動性は非常に良く、複雑形状の型材に充填が可能
断面構造と組織
TEC-BALL
圧縮特性
TEC-BALL1個の荷重－ストローク曲線(1例)
ボール接合例
 銅めっきTEC-BALL |
 すずめっきTEC-BALL |
 エポキシ接着接合体 |
 銅ろう付接合体 |
 すずはんだ付接合体 |
エネルギー吸収特性
TEC-BALL接合体は、軽量かつ大きな衝撃エネルギー吸収能力を実現します
(接合は、ろう付、はんだ付、接着剤などから、目的にあった方法を選択できます)
エネルギー吸収特性２
TEC-BALLを充填したパイプは衝撃エネルギー吸収量が増加します
(R：ポンチ曲率半径、s：スパン長、パイプ径13mm、肉厚1mm)
- No.1条件 R5ポンチで3点曲げ試験
- No.2条件 R39溝アリポンチで3点曲げ試験
- No.3条件 R65ポンチで3点曲げ試験
曲げ試験体断面(R=5 の場合)
曲げ変形特性
サンドイッチパネル構造（機械特性＆熱特性）
TEC-BALLをサンドイッチしたパネル
(左から、1層 t2.2mm、2層 t4.1mm、3層 t6.2mm)
断面構造(3層)
TEC-BALLをサンドイッチしたパネルは鋼板やアルミニウムと比べ、軽量高剛性パネルとなります
| ヤング率 GPa |
剛性 102Nm2/m |
密度 g/cm3 |
比剛性 102Nm2/m/g/cm3 |
|
|---|---|---|---|---|
| サンドイッチパネル（1層） | 102 | 0.68 | 2.3 | 0.30 |
| 鋼板 | 200 | 1.35 | 7.9 | 0.17 |
| アルミニウム | 73 | 0.47 | 2.7 | 0.17 |
・サンプルサイズ 30W×200L×2t(mm) ・スパン長 100(mm)
熱伝導率の比較
| 比重 | 熱伝導率(W/mK) | |
|---|---|---|
| サンドイッチパネル（1層） | 2.30 | 1.04 |
| サンドイッチパネル（3層） | 1.83 | 0.82 |
| Fe | 7.86 | 80.2 |
| Cu | 8.92 | 401 |
| Al | 2.70 | 237 |
TEC-BALLをサンドイッチしたパネルは、低い熱伝導率を示します。
通常鋼板(t1.6)
1層サンドイッチパネル(t2.2)
3層サンドイッチパネル(t6.2)
TEC-BALLをサンドイッチしたパネルは、短時間に振動を除去することが可能です
関連記事（JFE-TEC News）
- 水に浮く中空鉄ボール（TEC-BALL）で衝撃エネルギーを吸収[JFE-TEC News No.22 (2010年1月)]