| Project/Area Number |
22K14512
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
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| Keywords | 溶接 / 凝固割れ / 限界ひずみ / 数値計算 / 凝固組織予測 / ステンレス鋼 / モデル / 高温割れ / 発生予測 / モデル化 |
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| Outline of Research at the Start |
溶接時に生じる凝固割れは，溶接直後に生じる重大欠陥であり，その防止対策は生産現場における喫緊の課題である．ステンレス鋼，Ni基合金などにおいて凝固割れ発生が問題となるが，凝固割れの抑制・防止は，今後のエネルギー安定供給における重大課題と考えられる．
本研究は，実溶接施工に近い状態を再現することで凝固割れを実験的に発生させ，その発生挙動を直接観察し，より実現象に近いモデルを構築することを目的とする．実現象に近似されたモデルを構築し，より高度に理解することで，凝固割れの抜本的な対策指針を構築することを目指す．構築された凝固割れモデルから対策指針を数値解析で探索し，その効果の実験的立証を試みる．
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| Outline of Final Research Achievements |
To understand the solidification cracking behavior in welding, the initiation of the cracks was directly observed, and the strain at crack initiation was evaluated. The boundary conditions for the solidification cracking occurrence were clarified, and the criteria for its occurrence were derived through numerical calculations. Furthermore, since solidification cracking depends on the welding procedure conditions and the formation of the solidification microstructure, an attempt was made to replicate the weld metal microstructure dependent on the welding procedure conditions. The morphology of the weld metal microstructure was reproduced through numerical calculations. In addition to numerical calculations, the changes in the morphology of the weld metal microstructure in actual were experimentally captured. By comparing these experimental results with the analytical results, it was demonstrated that the solidification structure related to the welding conditions can be predicted.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
凝固割れ発生のクライテリアについては様々な指標が提案されているが，ひずみを正確に評価された例が少ない中で，本研究において割れ発生ひずみを理論モデル化し，数値計算結果として導出することが可能となった．加えて，溶接施工時の溶接金属形状予測に対して熱弾塑性解析や熱流体解析を駆使する検討がなされている中で，その溶接金属内の組織形成を熱流体解析と結晶成長モデルを連成させることで溶接金属組織形成予測が可能となった．これらの凝固割れ発生に強く影響を与える因子を解析的アプローチにより導出可能となったことは溶接凝固割れ現象の体系化に向けて有意義であると考えられる．
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