2019 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of solidification cracking mechanism during arc welding using synchrotron X-ray imaging
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18K18947
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
柳楽 知也 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (00379124)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | その場観察 / 凝固割れ / アーク溶接 / 放射光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、時間分解X線イメージングを利用してアーク溶接過程のその場観察を組織スケールで行い、溶接中に生じる凝固割れの形成機構について明らかにする。本年度は、ステンレス鋼を対象にアーク溶接の一種であるTIG溶接中に発生する凝固割れの進展過程を観察し、その特徴や凝固割れの温度範囲について調査した。TIG溶接過程のその場観察の実験は、SPring-8の20XUのビームラインにて行った。X線の上流側からX線の経路上に沿って温度計測用のカメラ、試料セル、TIG溶接用のトーチ、X線透過像用のX線検出器を配置した。トーチの電極直上の試料を透過したX線は、X線検出器に到達して透過像が得られる。試料ステージは、上下に駆動するZ軸ステージと連結している。トーチは固定されており、Z軸ステージを任意の速度と移動量で制御することにより、立向き下進でTIG溶接を行った。試料は、ステンレス鋼の中で凝固割れが発生しやすいSUS310S (Aモード)とSUS316L (AFモード)を対象とした。
ビード中央部に線状の開口した凝固割れの進展過程を観察することに成功した。溶接速度は約5 mm/sであり、ほぼ一定であった。一方、凝固割れの進展速度は急激な増加と減少を繰り返した。つまり、凝固割れは溶融池に向かって進展するが、進展速度の変化に伴って、割れの先端と溶融池との距離が周期的に変化していることがその場観察の結果から初めて明らかとなった。これはSUS316Lにおいても同様に観察された共通の現象である。また、デジタル画像相関法により、割れが進展する際に引張ひずみやひずみ速度が局在化した。凝固割れの進展速度の周期性は、凝固過程中の固相率とひずみ速度の変化が関係していると考えられる。
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Research Products
(6 results)
