| 研究課題/領域番号 |
18K13938
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
山下 正太郎 大阪大学, 工学研究科, 助教 (40805107)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 凝固割れ / 高温延性曲線 / 凝固割れ予測 / 拘束緩和式U型高温割れ試験 / 後熱処理 / レーザ / ひずみ履歴制御 |
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| 研究実績の概要 |
平成30年度までにレーザ照射を用いることで生じる溶接高温割れ抑制の可能性の予備的検討として，シミュレーションモデルの構築ならびにその検証のための実験装置の構築を行っていた．その際に，レーザ照射条件としてレーザ出力，レーザスポット径，レーザ照射位置，レーザ照射タイミングを考慮して，各パラメータに対して拘束緩和式U型高温割れ試験を実施したところ，レーザ照射条件の設定によって溶接高温割れが抑制できる可能性が示唆された．また，シミュレーションモデルの構築・検証として，拘束緩和式U型高温割れ試験をオーステナイト系ステンレス鋼SUS310Sに対して実施し，実験結果と構築されたモデルから得られた結果から，シミュレーションの妥当性を検証した．シミュレーションモデルを用いてレーザ照射条件の最適化を試み，凝固割れ抑制に対してレーザ照射タイミング，レーザ照射位置の検討が効果的であることが示唆されていた．
その結果を踏まえ，平成31年度（令和元年度）は，実験，シミュレーションの両面からレーザ照射条件の影響を調査すること，ならびにレーザ照射条件と凝固割れ発生の因果関係を明確化する前段階として，シミュレーションモデル上でレーザ照射条件（レーザ出力，レーザ照射位置，照射タイミングなど）の影響について詳細な検討を加えた．レーザ照射条件とTIG溶接条件，拘束緩和式U型高温割れの実験条件の全ての組み合わせに対して実験的に検証することは難しく，この場合にはシミュレーションを用いることが効果的である．シミュレーションを用いて，それら条件の組み合わせが高温割れ感受性に与える影響を調査したところ，凝固割れ感受性の指標である高温延性曲線自体に影響を与えているわけではなく，固液共存領域におけるひずみ履歴へ各条件が影響を及ぼしていることが示唆された．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究は，以下の3つのテーマから構築されている．
（1）熱ひずみ制御とレーザ直後熱の関係とレーザ照射条件の最適化
（2）熱ひずみ制御が高温割れ感受性に与える影響
（3）熱ひずみ制御に対する数値解析を用いた理論的検討
昨年度（平成31年度）までにおいて，上記3項目について検討を行えている．今後の課題としては，上記3項目の全てを活用（フィードバック）することで，レーザ照射条件を最適化することならびに凝固割れ性に及ぼす熱ひずみの影響について明確化すること考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
進捗状況において既述したが，今後はこれまでの研究結果に基づいて，レーザ照射条件をさらに最適化することならびに凝固割れ性に及ぼす熱ひずみの影響を明らかにすることを目的とする．
凝固割れが溶接金属の固液共存領域で生じるために，固液界面の局所的なひずみの影響が一般的に調査されてしまうことが多いが，本研究ではレーザ照射による溶接金属周辺（HAZ領域も含む）への2次元的な温度分布などにも着目し，試験片全体としてのひずみの緩和や，二次元的な温度の拡がりによりもたらされる膨張・収縮現象が溶接金属へ与える影響などについても明らかにする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成31年度に購入を検討していた二軸テーブルの購入が既に終了していることならびに，実験消耗品として購入を検討していた物品の消耗が少ないことがあげられる．また，解析用PCの購入を予定していたが，既存のPCで代替が可能であったため，使用額に大差が生じた結果となった．しかしながら，今年度以降はこれまで以上にシミュレーションを用いての研究遂行が必要となる．ただし，代替PCでの解析時間が遅いなど問題もあるため，本年度は解析PCの新調する予定である．
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