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高品質・高速深溶込み溶接部作製のための真空中レーザ溶接法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 11650740
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関大阪大学

研究代表者

片山 聖二  大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (10144528)

研究分担者 松縄 朗 (松縄 明)  大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (20029119)
研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2000年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1999年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワードレーザ溶接 / 真空中溶接 / 溶接現象 / キーホール / 溶接欠陥 / ポロシティ / アルミニウム合金 / 湯流れ / 真空 / X線透視映像法 / ステンレス鋼
研究概要

真空容器を製作し、その中にアルミニウム合金とオーステナイト系ステンレス鋼をセットして、高出力YAGレーザ溶接を行い、その溶接時のキーホール挙動と気泡およびポロシティの生成状況、溶融池内部の湯流れ現象および溶融池形状についてX線透視映像法を用いて観察した。特に、溶込みとポロシティの低減に及ぼす真空度の影響について検討した。平成11年度では、(1)いずれの材料においても、高出力YAGレーザ溶接時には、大きな気泡がキーホール底部先端部から発生し、溶融部上部や表面まで達成し、消失するものもあるが、トラップされたものがポロシティとなることが判明した。(2)ステンレス鋼溶融部内底部での湯流れはYAGレーザの方がCO_2レーザ溶接時より激しく、キーホール周辺での湯流れも異なることが判明した。そして、平成12年度の成果は以下の通りである。(1)真空中YAGレーザ溶接では、真空度の増加と共に、溶込み深さが増加し、ポロシティのない溶接部の生成が可能であった。(2)真空・低圧下でのレーザ溶接では、キーホール底部が大きく膨らむが、キーホール先端部からの気泡の発生がないためポロシティの生成がないことが判明した。(3)真空度が高くなるにつれて、キーホールは深くなり、その口から噴出する金属蒸気の流速が速くなって溶融部底部での湯流れが弱くなった。その結果、気泡の発生が少なくなり、ポロシティが減少した。(4)大気圧不活性シールドガス中と真空中でのレーザ溶接では、湯流れ方向が逆であることが判明した。以上、ポロシティの生成挙動と湯流れ現象を明らかにし、ポロシティの防止に及ぼす真空溶接の効果を確認し、高品質・高速レーザ溶接法確立のための知見が得られた。

報告書

(3件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書

研究成果

(35件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (35件)

  • [文献書誌] Katayama, et al.: "Interaction between Plasma and Laser Beam, and Its Effect on Keyhole Dynamics in High Power CO_2 Laser Welding"IIW Annual Assembly. 1-12 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katayama, et al.: "Formation Mechanism of Porosity in High Power YAG Laser Welding"Proc. of ICALEO 2000. 89. C16-C25 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katayama, et al.: "Effect of Vacuum on Penetration and Defects in Laser Welding"Proc. of ICALEO 2000. 89. C182-C191 (2000)

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  • [文献書誌] S.Katayama, et al.: "Pulsed YAG Laser Spot Welding Under Microgravity and Vacuum"Proc. of ICALEO '99. 87. D157-D166 (1999)

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  • [文献書誌] 片山ら: "レーザ溶接現象の解明"レーザ加工学会論文集. 52(3月). (2001)

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  • [文献書誌] 片山、小林ら: "真空中におけるレーザ溶接現象"プラズマ応用と複合機能材料. 10(3月). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Katayama, A.Matsunawa, et al.: "Elucidation of Laser Welding Phenomena and Porosity Formation Mechanism"Proc.ISAPS '99(Advances in Applied Plasma Science). 2. 409-416 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Katayama, A.Matsunawa, et al.: "Pulsed YAG Laser Spot Welding Under Microgravity"Proc.SPIE(The Int.Society for Optical Eng.). 3888. 96-103 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Katayama, A.Matsunawa, et al.: "Pulsed YAG Laser Spot Welding Under Micrograviry and Vacuum"Proc.ICALEO '99. 87-Section D. 157-166 (1999)

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  • [文献書誌] S.Fujinaga, S.Katayama, et al.: "Integration of Three High Power Nd-YAG Lasers to One Beam and Its Application in Stainless Steel Welding"Science and Technology of Welding and Joining. 4-6. 373-380 (1999)

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  • [文献書誌] N.Seto, S.Katayama and A.Matsunawa: "High-Speed Simultaneous Observation of Plasma and Keyhole Behavior during High Power CO_2 Laser Welding : Effect of Shielding Gas on Porosity Formation"J.of Laser Applications. 12-6. 245-250 (2000)

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  • [文献書誌] S.Fujinaga, S.Katayama, et al.: "Keyhole Behavior during High Power YAG Laser Welding"The Review of Laser Engineering(in Japanese). 28-1. 45-49 (2000)

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  • [文献書誌] A.Matsunawa, N.Seto and S.Katayama: "Clarification of High Power Laser Welding Phenomena-Relationship between Shielding Gas and Porosity Formation-"The Review of Laser Engineering(in Japanese). 28-11. 745-749 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katayama, N.Seto and A.Matsunawa: "Interaction between Plasma and Laser Beam, and Its Effect on Keyhole Dynamics in High Power CO_2 Laser Welding"IIW Annual Assembly(Italy), IIW Doc.IV-765-2000, IIW-Doc.212-976-00. 1-12 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katayama, et al.: "Formation Mechanism of Porosity in High Power YAG Laser Welding"Proc.of ICALEO 2000. 89-Section C. 16-25 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katayama, et al.: "Effect of Vacuum on Penetration and Defects in Laser Welding"Proc.of ICALEO 2000. 89-Section C. 182-191 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Katayama: "Fundamentals and Integration of Laser Materials Processing(in Japanese)"Textbook for Summer University of Welding Enginnering. 115-144 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Seto, S.Katayama and A.Matsunawa: "Prosity Formation Mechanism and Suppression Procedure in Laser Welding of Aluminum Alloy(in Japanese)"Quarterly J.of the Japan Welding Society. 18-2. 243-255 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Seto, S.Katayama and A.Matsunawa: "Relationship between Plasma Behavior and Keyhole Behavior"Proc.49 Laser Materials processing Conf.(in Japanese). 49. 36-41 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Katayama, et al.: "Elucidation of Laser Welding Phenomena(in Japanese)"Proc.52nd Laser Materials Processing Conf.. 52(in printing). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Katayama, et al.: "YAG Laser Welding Phenomena in Vacuum(in Japanese)"Proc.Applied Plasma Science Conf.. 8(in printing). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Katayama, N.Seto and A.Matsunawa: "Dynamic Behavior of Keyhole and Molten Pool in High Power Laser Welding"Proc.7th Intern.Aachen Welding Conf.. (in printing). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katayama, et al.: "Formation Mechanism of Porosity in High Power YAG Laser Welding"Proc.of ICALEO 2000. 89. C16-C25 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Katayoma, et al.: "Effect of Vacuum on Penetration and Defects in Laser Welding"Proc.of ICALEO 2000. 89. C182-C191 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 片山,瀬渡,水谷,松縄: "レーザ溶接時のキーホール挙動と気泡発生状況のX線透視リアルタイム観察"レーザ加工学会誌. 8-1. 31-36 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 片山,瀬渡,水谷,松縄: "レーザ溶接現象の解明"第52回レーザ加工学会論文集. 52(3月). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 片山,小林 ら: "真空中におけるレーザ溶接現象"プラズマ応用と複合機能材料. 10(3月). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Katayama,N.Seto and A.Matsunawa: "Dynamic Behaviour of Keyhole and Molten Pool in High Power Laser Welding"Proc.7th Intern.Aachen Welding Conf.. 7(5月). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 片山聖二: "平成12年度 溶接工学夏季大学教材(分担)"レーザプロセスの基礎とその知能化. 115-144 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 瀬渡,片山,松縄: "高出力YAGレーザ溶接時のポロシティ生成機構の解明"溶接学会全国大会講演概要. 第65集. 242-243 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 水谷,田中,片山,松縄,野城: "真空微小重力下のおける溶接性とポロシティの低減法"溶接学会全国大会講演概要. 第65集. 244-245 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] N.Seto,S.Katayama et al.: "Relasionship between Plasma and Keyhole Behavior during CO_2 Laser Welding"Proc. ICALEO'99. (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Katayama,T.Tanaka et al.: "YAG Laser Spot Welding Under Microgravity and Vacuum"Proc. ICALEO'99. (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 片山: "レーザ溶接"溶接学会第169回溶接法研究委員会資料. SW-2670-00. 1-20 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 瀬渡,片山,松縄: "プラズマ挙動とキーホール挙動の相関"第48回レーザ熱加工研究会論文集. 48. 36-41 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-03-31   更新日: 2016-04-21  

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