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平成9年度は、X線透視映像法を用いて大出力CO_2レーザ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の観察を行った。その結果、(1)キーホールが激しく変動して、その先端底部近傍から気泡が盛んに発生し、それがポロシティとなることを明らかにした。(2)ポロシティ内には、蒸発粒子とシールドガスが主に巻き込まれ、一部、大気成分や水素が含まれており、蒸発粒子は酸化物膜等を形成することが推察された。(3)貫通溶接や前進角溶接によってポロシティが低減できることを明らかにした。また、平成10年度は、各種材料を用い、ヘリウム、窒素またはアルゴンシールドガス中でレーザ溶接を行い、溶接ビード上のプラズマ/プルーム挙動と溶融池内部のキーホール挙動を2台の完全同期高速度カメラで同時観察を行い、それらの相関性について検討した。その結果、(4)ヘリウムシールドガス中では、プルームが大きくなるのとキーホールが深くなるのがほぼ同時に起こり、一方、プルームが大きいまま存続するとキーホールは浅くなった。(5)アルゴンまたは窒素シールドガス中では、連続レーザ照射にもかかわらず、ガスプラズマの生成により、パルスレーザ溶接のようにキーホールが周期的に消失することが判明した。(6)パルス的挙動の周期は、金属材料によって異なり、窒素ガス中では、周期の比較的短いアルミニウム合金とステンレス鋼においてポロシティが著しく低減することが判明した。(7)アルミニウム合金の方が湯流れが広範囲に起こっており、気泡は、密度差によって浮上するのではなく、激しい蒸発等に起因する湯流れによって流動・浮上していることがわかった。以上の結果より、ポロシティの生成挙動と湯流れ現象が明らかになり、高性能・高品質レーザ加工法確立のための基礎的な知見が得られた。
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