2014 Fiscal Year Research-status Report
高強度鋼アーク溶接金属の極低酸素化による機械的諸特性の飛躍的向上
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25420731
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
小原 昌弘 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (10374000)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ｱｰｸ溶接金属の清浄化 / 極低酸素溶接金属 / ｱｰｸ溶接の安定化 / ﾐｸﾛ組織微細化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は、高強度鋼の溶接金属の高清浄化技術の確立を目的として ①低酸素雰囲気ｼｰﾙﾄﾞｶﾞｽ中でのｱｰｸ溶接の安定化技術の探索 ならびに ②極低酸素溶接金属でのﾐｸﾛ組織微細化の可能性探索を継続して行った。
①昨年度はｱﾙｺﾞﾝｼｰﾙﾄﾞｶﾞｽに微量の酸化性ｶﾞｽ（CO2)を添加する方法を検討したが、今年度はｼｰﾙﾄﾞｶﾞｽ全体への添加ではなくｱｰｸ発生点近傍に局所的、ﾊﾟﾙｽ的に添加する方法と、更に純ｱﾙｺﾞﾝ雰囲気中でのｱｰｸ溶接の安定化について検討した。局所ﾊﾟﾙｽ添加については、添加位置、添加量、添加周波数などを最適化することで、極低酸素雰囲気中特有のｱｰｸの不安定な発生が抑制され、溶接中の酸素吸収を抑制しながらｱｰｸ溶接が安定にできることを見出した。また、純ｱﾙｺﾞﾝ雰囲気中でのｱｰｸ溶接安定化検討では、極低電圧でｱｰｸの発生形態を短絡移行とすること、更に溶滴移行をｽﾑｰｽﾞに行うために電流をﾊﾟﾙｽ化することで安定したｱｰｸ溶接が可能であることを見出した。ただし、この方法ではｽﾊﾟｯﾀの発生と気孔の発生が未だ課題であり、次年度電源特性の最適化を検討して解決を図る予定である。
②昨年度は極低酸素含有量の溶接金属でも粒内変態主体のﾐｸﾛ組織が得られる可能性を示した。今後、より粒内変態に適切な介在物を効率的に探索していくことが課題となるが、今年度は、そのために非金属介在物の粒内変態ｻｲﾄとしての能力を定量的に評価する方法について検討した。溶接中の試験片を急冷することで、連続した変態組織の観察が可能となるが、ｵｰｽﾃﾅｲﾄ粒界からの変態と介在物からの粒内変態との相対的な変態開始時間差に着目して介在物を評価した。低酸素含有量の溶接金属ではMnSが変態時間差が少ない優先核生成ｻｲﾄとなること、この初期の粒内変態によって粒界からの変態進行を抑制できることが判った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、①溶接金属の高靭化のための高清浄化を可能とする極低酸素雰囲気中でのｱｰｸ溶接の安定化技術の確立、②極低酸素含有量の溶接金属でのﾐｸﾛ組織の微細化技術確立 である。
①の課題については、ｱﾙｺﾞﾝｼｰﾙﾄﾞｶﾞｽ中への酸化性ｶﾞｽの微量添加＋溶接電源出力のﾊﾟﾙｽ化、ｼｰﾙﾄﾞｶﾞｽ中への酸化性ｶﾞｽの局所ﾊﾟﾙｽ添加、純ｱﾙｺﾞﾝｼｰﾙﾄﾞｶﾞｽ中での極低電圧短絡溶接条件＋電源出力変調 などの開発した方法により、極低酸素雰囲気ｼｰﾙﾄﾞｶﾞｽ中特有のｱｰｸ溶接の不安定現象の発生を抑制して、安定な溶接を可能とし、高清浄（鋼板の酸素含有量ﾚﾍﾞﾙ）の溶接金属を得られる目処を得た。
②の課題については、鋼板の酸素含有量ﾚﾍﾞﾙの極低酸素含有量の溶接金属においても形成される介在物組成を適正化すれば、γ－α変態時にｵｰｽﾃﾅｲﾄ粒内からも介在物を変態ｻｲﾄとして変態が進み、ﾐｸﾛ組織を微細化できる可能性を示せた。
以上の様に、所期の目的達成に向けて、おおむね順調に研究が進捗していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は本研究の最終年度であり、①溶接金属の高靭化のための高清浄化を可能とする極低酸素雰囲気中でのｱｰｸ溶接の安定化技術の確立、②極低酸素含有量の溶接金属でのﾐｸﾛ組織の微細化技術確立 に取り組む。
①純ｱﾙｺﾞﾝｼｰﾙﾄﾞｶﾞｽ中でのｱｰｸ溶接の安定化については、今年度に検討した極低電圧短絡溶接条件＋溶接電源出力制御の課題点について検討を進め、純ｱﾙｺﾞﾝ雰囲気中での安定な溶接技術確立を目指す。
②粒内変態ｻｲﾄとして能力の優れた介在物組成の探索を継続して進めると共に、介在物形成状況への溶接入熱の影響も調査を進め、本技術の適用可能な溶接入熱範囲を明らかにしていく。また、大入熱対応として、（ｱｰｸ発生無の）ｺｰﾙﾄﾞﾜｲﾔ添加の効果も検討していく。
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| Causes of Carryover |
極低酸素含有量の溶接金属のﾐｸﾛ組織の観察は、主として試作鋼材をＴＩＧ溶接でﾘﾒﾙﾄする実験方法によって行っており、今年度は溶接ﾜｲﾔの試作を行わなかったために未使用額が生じた。その実行については次年度に行う。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記ＴＩＧﾘﾒﾙﾄ溶接実験において極低酸素溶接金属のﾐｸﾛ組織を微細化を可能とする溶接金属の合金設計が確立できた時点で、溶接ﾜｲﾔの合金設計を行い、溶接ﾜｲﾔを試作することに使用する予定である。
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