| 研究課題/領域番号 |
18360358
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
中村 照美 独立行政法人物質・材料研究機構, 新構造材料センター, 主幹研究員 (20354277)
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| 研究分担者 |
平岡 和雄 独立行政法人物質・材料研究機構, 新構造材料センター, グループリーダー (30354278)
平田 好則 国立大学法人大阪大学, 工学研究科, 教授 (00116089)
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| キーワード | 溶接 / ワイヤ / ハイブリッドワイヤ / シミュレーション / 物性値 / アーク / 界面 / 融点 |
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| 研究概要 |
(1)ハイブリッドワイヤの溶融挙動シミュレーションソフトウエアの開発
既開発済みのワイヤ溶融に関する一次元熱伝導シミュレーションモデルをハイブリッドワイヤ解析用に改良した。改良点は下記である。
(a)一次元熱伝導シミュレーションモデルを軸対称モデルとした。
(b)均一な計算メッシュ法を改良し、界面付近を密とした不均一計算メッシュ法に改良した。計算の高速化と精度向上を図った。
(c)ワイヤを2つの層に分け、各層の物性値を与えるプログラムを追加した。物性値として、熱伝導率、密度、比熱、抵抗率、融点を取りあげ、温度依存性を考慮した。
(d)ワイヤ内の電流分布を求めるプログラムを追加した。
(2)シミュレーションソフトウエアによるワイヤ溶融挙動解析
2層からなるハイブリッドワイヤを対象とし、ワイヤ内部の固-液界面の位置をシミュレーションした。材料としてインコネルと鋼を対象とし、1.2mmワイヤについて解析を行った。実験結果との比較を行うため、電流は287Aとした。
(a)インコネルを内側(半径0.3mm)、鋼を外側(厚さ0.3mm)として計算を行った。ワイヤ内の固-液界面位置はインコネル側が凹むことがわかった。ワイヤ先端を高速度ビデオカメラ(9000コマ/秒)で観察した結果、ワイヤ側面からのアークも認められ、側面からの入熱の影響を考慮する必要がある。19年度は溶接時のアーク中での電子密度計測により、アーク入熱範囲を検討し、シミュレーションソフトウエアの高度化を図る。
(b)インコネルと鋼の半径比をパラメータとしワイヤ構造の影響を調べた。インコネルの割合が高いと、融点の低いインコネルの溶融量が増え、固-液界面は凹状となる。インコネルの割合が小さいとインコネル側の抵抗が大きくなり電流の大部分は鋼側に流れる。鋼は融点が高いのでワイヤ溶融量が少なくなる。
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