2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on penetration control of the arc welding using external magnetic field
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16K06747
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
松田 昇一 琉球大学, 工学部, 准教授 (90390567)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | アーク溶接 / 溶け込み制御 / 外部磁場 / 電磁力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、一般的に溶込みが浅い欠点を持つTIG溶接（ホットワイヤTIG溶接）に対して、外部磁場を付加し（ECMP溶接）、溶融池内を流れる電流との相互作用により溶融池内に発生させた電磁力により、溶融池内の流動を制御し、溶込みを増加を試みるのが目的である。
初年度は、はじめに外部磁場を発生させる、磁極の磁場解析および局所的に磁場を付加することができる、新しい集中磁極の設計および製作を行った。次に新しい集中磁極を用いた予備溶接実験を行い、磁場による溶融池の流動制御効果を確認した。
2年目は、前年度製作した集中磁極を用いて、比較的実験が容易な薄板（板厚3 mm、SUS304）の裏波溶接実験を行った。その結果、外部磁場を付加することにより、溶け込みが増加することが明らかになった。また溶融池の流動解析により溶け込み増大のメカニズムが明らかになった。次に本来の目標であった厚板（板厚6 mm）を用いて、溶融池内に生じる電磁力が溶け込みにおよぼす影響を詳細に調べた。しかしながら電磁力による顕著な溶け込み増大効果は得られなかった。
最終年度は、前年度から継続して厚板を用いて、電磁力による溶け込み増大を試みた。しかしながら加熱したワイヤを溶融池に挿入したにもかかわらず、その溶け込みは通常のTIG溶接と比較して、同等または逆に小さい結果となった。これは溶融池表面の温度分布を詳細に解析した結果から、加熱したワイヤを挿入したにもかかわらず、溶融池と比較して、ワイヤの温度が低いため、ワイヤを挿入することにより溶融池への入熱が相対的に減少した影響だと考えられた。そこで添加ワイヤを廃止する等、大幅に溶接実験条件を変更し、再度、電磁力を用いた溶け込み増大を試みた。その結果、外部磁場を付加することにより溶け込みが大幅に増大した。また溶融池の流動解析および温度分布の解析により、そのメカニズムが明らかになった。
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