Improvement of Fatigue Strength by Laser Irradiation in the Hull Construction

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K06918
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 穴井 陽祐 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (60470051)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丹羽 敏男 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (10208267) ; 岩田 知明 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (50358397) ; 津村 秀一 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (10782526)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: レーザ照射 / 表質改善 / 疲労強度

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、１）隅肉溶接継手に対するレーザ照射条件の検討、２）レーザ照射による疲労強度改善効果の検証と船舶建造工程における照射手法の考案、によって船舶建造工程における効率的な疲労強度改善手法を開発することを目的としている。今年度および研究期間全体をとおしての成果要旨は以下の通りである。
・アーク溶接によるビードオン溶接を行い、溶接止端部へのレーザ照射を行い、レーザ照射の狙い位置の設定等を含む施工の妥当性について確認実験を実施した。この確認実験により、隅肉溶接継手形状寸法の決定、レーザ照射を実施する継手のアーク溶接条件（溶接電流、溶接電圧、溶接速度等）の決定、アーク溶接とレーザ照射のタンデム方式での施工可能範囲の決定を行った。
・上記ビードオン溶接に対するレーザ照射確認実験の結果を踏まえて、隅肉溶接継手を対象に、レーザ出力、ディフォーカス距離、アーク溶接とレーザ照射の極間距離をパラメータとした複数条件のもとで溶接止端部へのレーザ照射を行い、止端半径の変化および結晶粒の微細化状況に関する各種因子の影響を調査するべく実験を行った。
・隅肉溶接ビードの止端半径についてはレーザ照射を行うことによって大きくなり、応力集中の緩和効果が確認された。結晶粒の微細化状況については、本研究で実施した照射条件の範囲においては、疲労強度に影響を与えるほどの有意な改善効果は見受けられなかった。
・レーザ照射実験を行った継手試験体より、三点曲げ疲労試験片を製作し、疲労試験を行った。その結果、レーザ照射を行うことによる疲労強度の改善が確認された。溶接止端部へのレーザ照射による止端半径の変化、すなわち応力集中の緩和が主な要因と考えられる。