2012 Fiscal Year Annual Research Report
局所低真空下の高輝度レーザによる高効率深溶込み溶接機構の解明
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22560723
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
川人 洋介 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (70379105)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 聖二 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (10144528)
西本 浩司 阿南工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40501169)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 局所真空 / 高輝度レーザ溶接 / 溶接基礎現象 / 溶融池 / レーザ誘起プルーム / キーホール / ステンレス鋼 / アルミニウム合金 |
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| Research Abstract |
今後の低炭素社会においては、大気中で深溶込み溶接ができるだけでなく、高効率な溶接法が求められる。本研究では、局所低真空下の高輝度レーザ溶接において、簡易的な局所低真空カバーにより大気中で溶接できる特徴を犠牲にせず、低いレーザ出力で電子ビーム溶接と同様のシャープな深溶込みを実現するとともに、独自開発した溶融池内部のX線透視リアルタイム観察法およびレーザ照射部から発生する金属蒸気（レーザ誘起プルーム）の分光分析などによって、局所低真空下の高輝度レーザによる高効率深溶込み溶接機構を世界で初めて解明する。
本年度の研究は、局所低真空下の高輝度レーザによる高効率深溶込み溶接機構の解明に向けて、ステンレス鋼SUS304およびアルミニウム合金A5052に対し、大気圧から100Pa程度の真空度までの雰囲気下で、様々なレーザ出力および溶接速度でのメルトラン溶接を行い、当研究所が独自開発したX線透視リアルタイム観察装置を用いて、溶融池内部のキーホール挙動を高速観察した。
減圧下の溶融池内部のキーホール挙動は、従来のキーホール（直径0.6 mm）よりも太く、内壁が100Hz程度の周期で大きく搖動していることが判明した。これは、世界初の知見である。キーホールの不安性挙動（搖動を含む）が、溶接欠陥ポロシティ（溶接金属部の空隙）の原因と従来考えられてきたが、シールドガスのキーホール侵入こそが原因である可能性が出てきた。また、減圧に伴い、ポロシティは減少し、レーザ誘起プルームおよびキーホール口の挙動は安定化するが、溶融池内部のキーホール挙動は、内壁が大きく搖動し、逆の対応になる新たな知見も得られた。さらに、溶込み深さを決定する要因が、溶融池にキーホールを掘る実時間（常圧時と比較して、減圧下では最高6倍程度速い）と密接に関係していることも明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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