| 研究課題/領域番号 |
15K06473
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
中村 照美 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 材料創製・加工ステーション, ステーション長 (20354277)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | MIG溶接 / 溶融金属液柱 / 純Arシールドガス / ファイバーレーザ / 切断 |
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| 研究実績の概要 |
純Arシールドガスを使用したMIGアーク中ではワイヤ先端に溶融した金属が連なり長く伸びた液柱を形成する。この液柱はアーク内で不安定に動き回り不規則な短絡が発生して溶接を不安定にする。このため、純Arシールドガスを使用したMIG 溶接では溶融金属の液柱を短くすることが安定な溶接を行う上で必須である。
本研究ではMIGアーク中でレーザ光を溶融金属液柱に照射し、非接触で溶融金属の液柱を切断するためのレーザ照射条件を実験により求める。市販の鋼用溶接用ワイヤ(直径1.2mm)を使用し、アーク溶接中にワイヤ先端に生じた液柱を安定に切断するためのレーザパワー、レーザのパルス条件、レーザの照射位置を求めた。液柱下部(先端に近い部分)にレーザを照射するとレーザの反兆力により液柱が曲がり安定な切断ができない。液柱の上部(コンタクトチップ側)にレーザを照射することで安定な切断が可能となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ＭＩＧアーク内で溶融金属の液柱を切断できる条件を求めることができた。アーク内で切断状況の観察を行うことができるように高速ビデオカメラを使用した実験装置を構成した。その結果、10000コマ／ｓで撮影することが可能になりレーザ照射時の溶融金属液柱の切断時の挙動を明らかにできた。さらに、レーザのパルス照射条件についても高速度撮影により適正な条件を求めることができた。
溶接ワイヤと溶融金属液柱の粘性を調べて最適な切断位置を調べるために、ワイヤの温度分布の数値解析を行うための準備を完了した。
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| 今後の研究の推進方策 |
溶融金属の液柱を精度良く安定に切断除去するために、パルス電流による溶滴移行とレーザ照射による切断を同期させた安定な切断方法を検討する。そのために、レーザ発信器から出るレーザ照射信号と溶接電源特性を同期させるインターフェイスを試作する。レーザ照射とパルス電流を同期させた溶融金属液柱の切断システムを構築し、より安定な切断条件を求める。
レーザの反兆力により溶融金属の液柱が曲がることを抑えるために、レーザの照射方向を2系統にして、互いに反対方向からレーザを照射するためのシステムを検討する。
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