| 研究課題/領域番号 |
21H01548
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
山本 元道 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (30274111)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
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| キーワード | 高性能材料 / ホットワイヤ / レーザ溶接 / 大型船舶 / アーク溶接 / 厚板 / アルミニウム合金 / ホットワイヤ・レーザハイブリッド溶接 / ホットワイヤ・アークハイブリッド溶接 / 可視化・モニタリング技術 / 継手特性制御 / ホットワイヤ法 / ハイブリッド溶接 / 高能率溶接 / モニタリング技術 / 半導体レーザ / 厚鋼板 / 造船 / MAG溶接 / 低入熱溶接 / アーク・プラズマ溶接 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大型船舶建造分野では，軽量化，燃費向上，新燃料への対応が求められており，高張力鋼，極低温用鋼，ステンレス鋼，アルミニウム合金などの高性能材料の更なる適用拡大が必要不可欠であり，施工能率の大幅な向上と，高性能材料溶接継手部の特性確保を両立できる高裕度な溶接技術が必要とされる。本研究では，ホットワイヤ法を主技術として，それぞれ異なる特徴を有するレーザ，アーク，プラズマ熱源とハイブリッド化させることによって，高性能材料の高能率施工と継手特性の確保・向上を両立させることのできる溶接技術を検討・開発する。さらに，施工裕度を大幅に向上できる溶接技術，溶接モニタリングによる自動溶接技術の開発にも注力する。
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| 研究成果の概要 |
今後の適用拡大が期待される9%Ni鋼等の高機能材料へホットワイヤ溶接法を適用し，効能率化，低変形化，欠陥防止，継手特性向上などを実現できるプロセスの開発などを行なった。ホットワイヤ法と，アーク熱源およびレーザ熱源と組み合わせ，適正な条件を適用することで，大幅な施工能率向上が実現できた。ホットワイヤ・レーザ溶接法ではその特徴を活かし，9%Ni鋼への1パス立向き溶接プロセス，極低変形すみ肉溶接プロセスなどを実現することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
今後の舶建造分野における大型化や軽量化による輸送効率向上および燃費向上，あるいは新燃料（LNG，水素，アンモニアなど）の使用による大幅なCO2排出量削減などが検討されており，高性能材料の適用拡大が強く求められている。大型船舶は過酷な環境で稼働するとともに400mに達する大型溶接構造物であるため，高品質化と生産性向上とのこれまでにない高いレベルでの両立が必要不可欠になっている。本研究では，ホットワイヤ法とアークおよびレーザ熱源とを組み合わせた新しい溶接法を開発・適用し，上記課題に対して検討を行い，今後の日本造船業界に資する，これまで以上に効能率かつ高品質な溶接施工技術を実現することができた。
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