2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a control technique of GMAW process by numerical simulation
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16H06937
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
荻野 陽輔 大阪大学, 工学研究科, 助教 (30778262)
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| Project Period (FY) |
2016-08-26 – 2018-03-31
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| Keywords | 数値シミュレーション / アーク溶接プロセス / 電流波形 / シールドガス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題においては，自作のシミュレーションモデルを用いてガスメタルアーク溶接プロセスにおけるアークプラズマならびにワイヤ電極の溶融・離脱といった挙動に対して，電流波形などの影響についてまとめ，プロセスの制御指針を策定することを目的とした．
シールドガスとして，アルゴン，炭酸ガスならびにその混合ガスを用いた場合における挙動の変化についてシミュレーションを行った．その結果，シールドガスに炭酸ガスの混合率が大きくなるほど，溶滴の離脱が阻害されスムーズな溶滴離脱が起こりにくいことがシミュレーションにより示された．このことは，実験的にも同様の傾向が確認されている．この時の溶滴挙動に及ぼす因子について検討したところ，溶滴近傍における電流経路が強く影響しており，局所的に電流経路が集中しやすい場合，スムーズに溶滴が離脱しないことが明らかとなった．この結果を受けて，電流経路が集中しにくくなるように導電率の小さな金属蒸気が溶融ワイヤより発生する状況を仮定してシミュレーションを行ったところ，スムーズな溶滴移行を得られることが示された．すなわち，溶滴挙動を制御するために，シールドガスに応じた電極材料を選択することが重要であることが示されたといえる．本課題における検討により，プロセス制御のためには電流波形・シールドガス・ワイヤ電極物性値を総合的に検証する必要性が示され，特に，ワイヤの表面張力や導電率が重要であることが分かった．
シミュレーション結果の妥当性検証のため，パルス1周期当たり1つの溶滴が離脱する1パルス1ドロップ移行となる電流波形を実験においても適用したところ，シミュレーション結果と同様に1パルス1ドロップ移行となることが確認でき，シミュレーションモデルの妥当性が確認され，アークプラズマならびにワイヤ溶融・離脱挙動を把握できることが示された．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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