2014 Fiscal Year Research-status Report
レーザロール溶接によるマグネシウム合金と鉄鋼の接合メカニズム及び最適条件の解明
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26870281
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
尾崎 仁志 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90515660)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | レーザロール溶接 / 異種金属接合 / 材料ハイブリッド構造 / マグネシウム合金 / 低炭素鋼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨今の地球環境保護の観点から，自動車などの輸送機器のさらなる軽量化のために，構造用材料として使用される金属材料中，最軽量材料であるマグネシウム合金と鉄鋼とを高性能でハイブリッド化する技術が求められている．その際，これらを高い生産性と信頼性で接合する技術が必須となるが，従来の接合法では接合が困難であり，良好な結果が得られないため実現できていない．そこで，本研究では異種金属接合に有効なレーザロール溶接法によりこれらの接合を試み，レーザロール溶接によるマグネシウム合金と鉄鋼の接合メカニズム及び高性能な継手を得るための最適条件について解明することを目的としている．
平成26年度は，レーザロール溶接によるマグネシウム合金－鋼の接合性について調査し，レーザ出力2kW，ロール加圧力1kNにおいては溶接速度3.3～21.7mm/sの範囲で継手を作製可能であることが分かった．次に，レーザロール溶接条件の最適化のため，作製した継手を引張せん断試験により評価したところ，マグネシウム合金内で破断するものと，接合界面で破断するものの2種類が観察された．また，接合界面で破断する継手よりも，マグネシウム合金内で破断するものの方が全体的に継手強度は高く，溶接速度11.7mm/sにおいて最大の継手強度が得られたことから，最適となる溶接条件の存在が示唆される．さらに，接合界面付近の組織を観察したところ，アルミニウム合金－鋼のレーザロール溶接のような金属間化合物層が生成していないことを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では2年間の研究期間で，①レーザロール溶接によるマグネシウム合金－鋼の接合性，②レーザロール溶接条件の最適化，③接合界面に生成する組織，④溶接熱サイクルが継手性能に与える影響，⑤マグネシウム合金－鋼のレーザロール溶接の接合メカニズム，について解明することを目標としている．
平成26年度は①～③について取り組み，主に溶接速度を変化させた場合について，マグネシウム合金－鋼がレーザロール溶接により接合可能であること，継手の強度試験により最適な溶接条件が存在すること，接合界面には金属間化合物層が存在しないことなどが明らかになった．よって，おおむね当初の計画通りではあるが，現在は溶接速度のみを変化させた実験を行っており，さらにレーザ出力やロール加圧力を変化させた実験も追加で行う必要があると考え，やや遅れていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度の研究成果を踏まえて，平成27年度では引き続き，①レーザロール溶接によるマグネシウム合金－鋼の接合性，②レーザロール溶接条件の最適化，③接合界面に生成する組織，④溶接熱サイクルが継手性能に与える影響，⑤マグネシウム合金－鋼のレーザロール溶接の接合メカニズム，について解明していく．
①～③については，さらにレーザ出力やロール加圧力を変化させた実験を行い，溶接条件と継手性能との関係についてさらなる知見を得たい．また，④についてはレーザロール溶接中の接合界面における温度履歴を測定し，良好な継手を得るために必要な熱サイクルを明らかにしたい．最終的に⑤において，②～④の結果を総括し，接合メカニズムについて検討することで，両金属の最適なレーザロール溶接条件を解明したいと考えている．
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| Causes of Carryover |
おおむね当初の計画通りに助成金を使用したが，実支出額が所要額を上回った．これは，自動研磨機一式について申請時よりも安価に購入することができたためである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記を踏まえ，平成27年度はマグネシウム合金板等の材料，レーザガス等の実験装置関連の消耗品，及び研究成果を公表するための学会参加費用等で使用する．
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