| 研究課題/領域番号 |
21H01548
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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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| キーワード | 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 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は，昨年度の基礎検討結果をもとに，（1）（2）での適正条件導出を実施した。（1）（2）での継手作製において，（3）の一部を実施した。（4）では昨年度に引き続き，（1）（2）の実験実施時に，欠陥検出技術，フィードバック技術の検討を行った。なお，供試材料として板厚20mmおよび36mmの高張力鋼板（下向き突合せ継手），板厚25mmの9%Ni鋼板（1パス立向き継手）を用いた。
（1）高出力半導体レーザとホットワイヤ法とのハイブリッド化の検討： 1-2）最適レーザビームと照射条件の検討： 1-3）レーザ溶接中の高速度カメラによる溶融現象および欠陥生成現象の把握： 1-4）ツインレーザ合成光学系・ウィーブング光学系による施工性向上の検討
（2）アーク・プラズマ熱源とホットワイヤ法とのハイブリッド化の検討： 2-2）ワイヤ加熱現象，溶融池温度場，溶接金属・熱影響部加熱・冷却現象の把握： 2-3）溶接中の高速度カメラによる溶融現象および欠陥生成現象の把握： 2-4）溶着金属量最大化および効果的な入熱低減に対する適正施工範囲の調査
（3）溶接継手の特性評価： 3-1）ワイヤ選択が溶接金属特性(組織，硬さ，強度，靭性など)に与える影響の把握
（4）マルチ可視化センサ・レーザセンサを用いたモニタリング・自動化技術の開発： 4-3）マルチセンサカメラ開発によるマルチ情報同時取得技術の確率： 4-4）可視化・レーザセンサモニタリング情報を用いたフィードバック・適応制御による自動化技術の検討： 4-5）可視化・レーザセンサモニタリング情報による溶接欠陥検出手法の検討
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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
本年度は昨年度の基礎検討に引き続き，上記の（1）（2）（3）（4）の検討を行ない，当初計画通り概略以下の結果を得ることができている。
（1）高出力半導体レーザとホットワイヤ法とのハイブリッド化の検討：供試材料として板厚25mmの9%Ni鋼板を用いた1パス立向き溶接の検討を行なった。 1-2）最適レーザビームと照射条件の検討を行ない，適正施工条件を導出することができた。 1-3）レーザ溶接中の高速度カメラによる溶融現象および欠陥生成現象の把握に関して十分な可能性を得ることができた。 1-4）ツインレーザおよびウィービング光学系を用いた実験を実施し，実現可能性を得ることができた。
（2）アーク・プラズマ熱源とホットワイヤ法とのハイブリッド化の検討：供試材料として板厚20mmおよび36mmの高張力鋼板を用いた下向き突合せ継手でのホットワイヤMAG溶接の検討を行なった。 2-2）ワイヤ種類の違いによるワイヤ加熱温度予測法の導出，溶融池温度計測など実施した。 2-3）モニタリング結果から適正限界条件を導出することができた。 2-4）それぞれの板厚に対する高能率施工範囲を一部導出することができた。
（3）溶接継手の特性評価： 3-1）いくつかの異なるワイヤを用い，溶接金属特性の変化を一部検討した。
（4）マルチ可視化センサ・レーザセンサを用いたモニタリング・自動化技術の開発： 上記（1）（2）のホットワイヤハイブリッド溶接において，可視化情報からのフィードバック制御技術，モニタリング技術による欠陥検出技術の概略を構築することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き，（1）高出力半導体レーザとホットワイヤ法とのハイブリッド化の検討，（2）アーク・プラズマ熱源とホットワイヤ法とのハイブリッド化の検討，（3）溶接継手の特性評価，（4）マルチ可視化センサ・レーザセンサを用いたモニタリング・自動化技術の開発，を実施する。（1）に関しては，1-3）1-4）をより詳細に把握・検討するとともに，1-5）欠陥生成に及ぼす各種パラメータの影響を調査する。（2）に関しては，2-3）2-4）のより詳細な調査・把握を行うとともに，2-5）欠陥生成に及ぼす各種パラメータの影響を調査する。（3）に関しては，（1）（2）で得られた結果をもとに，各種ワイヤ・溶接条件での継手を作製し，その特性を評価する。（4）に関しては，これまで得られた成果をもとに，実適用可能なシステムの構築を検討する。また，（5）中厚板材料大型試験体継手での溶接施工検証に関する検討を実施する。
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