| 研究課題/領域番号 |
15560621
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
金子 裕良 (2004) 埼玉大学, 工学部, 講師 (10233892)
大嶋 健司 (2003) 埼玉大学, 工学部, 教授 (70026087)
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| 研究分担者 |
山根 敏 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (10191363)
金子 裕良 埼玉大学, 工学部, 講師 (10233892)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2004年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2003年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
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| キーワード | スイッチバック溶接 / 狭開先溶接 / 溶接条件制御 / CCDカメラ / 裏ビード制御 / フィードフォワード制御 / 溶接ロボット / 電源特性制御 |
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| 研究概要 |
狭開先では溶着金属量が多くなればビードは高くなるが、アーク熱が溶融池に与えられルートエッジまで届かない。そのため融合不良が発生し、機械的強度に関する問題を引き起こす。それゆえ一般的に、溶着金属の量はビード高さが4mm以下になるように決定される。さらに、アークの挙動は溶接電源特性、電極ワイヤ送給速度および溶接トーチモーションに依存する。ヒード高さと裏ビードを制御するため、電源・電極ワイヤ送給装置、および溶接ロボットを含む溶接装置の協調制御法を提案した。開先内で、溶接トーチを10Hzで振動させるだけではなく、ウィービングの中心に沿って前後に動かす、スイッチバック溶接法を提案した。まず、ウィービング中心を前進させ、アークによって母材のルートエッジに予熱を与える。これにより融合不良のない安定した裏ビードが形成される。つぎに、ウィービング中心をルートエッジと開先表面に溶滴を溶着させるために後方に動かす。これにより所望のビード高さを得る。アーク長が長くなれば熱をルートエッジに与えることが困難になり、接合部分に融合不良が生じる。溶融池を観察するために、CCDカメラの使用が有用であるが、溶融池の観察法に適用することは難しい。そこで、ウィービングの中心をトーチが通過するときにCCDカメラのシャッタを開き、溶融池の観察を行う。スイッチバック溶接法では、トーチの移動速度、電流、ワイヤ送給速度など、多くの溶接条件のパラメータが存在する。溶接条件の最適条件を求めるため、溶融池の数値モデルを熱伝導方程式によって記述する。差分法の適用による数値解析では、数値モデルを解くために莫大な時間がかかる。演算時間を省くために数値モデルの代替として、溶融池のファジィモデルを提案する。モデルは数値結果を用いて調節する。4mmから6mmギャップにあわせた最適なストローク長を推測する。ファジィモデルと提案された溶接法の有効性を証明するために、ギャップ変動の下で実験を行い、良好な溶接結果が得られた。
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