| 研究課題/領域番号 |
21K04710
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
田代 真一 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (70432424)
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| 研究分担者 |
湯地 敏史 宮崎大学, 教育学部, 教授 (80418988)
野村 和史 大阪大学, 工学研究科, 講師 (90397729)
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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 | プラズマ溶接 / ミグ溶接 / キーホール / アーク間干渉 / 分光計測 |
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| 研究実績の概要 |
本申請課題では厚鋼板の低入熱1パス溶接実現に向けた高性能プラズマミグハイブリッド溶接法を開発する。本溶接法ではプラズマアークとミグアーク間に電磁的な干渉が生じ、これがキーホール安定性及び溶融池形成に強い影響を及ぼす。そこで理論・実験の両面から当該現象の定量的解析を行い、その影響と原理を解明する。また、溶接品質向上のため外部磁場を用いたアーク間干渉の制御技術の開発を行う。
2021年度は主にプラズマアークとミグアーク間の電磁的な干渉が発生するメカニズム、及びこれがキーホール安定性及び溶融池形成に及ぼす影響とその原理の解明に注力した。アーク間の電磁的な干渉は、アークからもたらされる圧力や運動量、質量、入熱等の分布を時間的に大きく変貌させ、アーク・キーホール・溶融池の熱的・力学的相互作用に決定的な影響を与え、キーホール安定性や溶融池形成を支配するものと考えられる。ここでは、まずはアークの三次元温度場を分光計測しアーク間干渉の発生メカニズムを明らかにした。その成果については学術論文誌に掲載した。アーク間干渉がキーホール安定性及び溶融池形成に及ぼす影響とその原理については、実験観察により検討を行っており、2022年度も引き続き実施する。
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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
2021年度は主にプラズマアークとミグアーク間の電磁的な干渉が発生するメカニズム、及びこれがキーホール安定性及び溶融池形成に及ぼす影響とその原理の解明に注力した。アーク間の電磁的な干渉は、アークからもたらされる圧力や運動量、質量、入熱等の分布を時間的に大きく変貌させ、アーク・キーホール・溶融池の熱的・力学的相互作用に決定的な影響を与え、キーホール安定性や溶融池形成を支配するものと考えられる。ここでは、まずはアークの三次元温度場を分光計測しアーク間干渉の発生メカニズムを明らかにした。その成果については学術論文誌に掲載した。アーク間干渉がキーホール安定性及び溶融池形成に及ぼす影響とその原理については、実験観察により検討を行っており、2022年度も引き続き実施する。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年度は、まずは2021年度に着手したアーク間干渉がキーホール安定性及び溶融池形成に及ぼす影響とその原理について引き続き検討を行う。さらに、電磁コイルによる外部磁場を印加することにより、アーク間の干渉を制御する。ここでは、アーク・キーホール・溶融池の熱的・力学的相互作用に関する知見に基づき、数値解析により最適な電磁コイルの形状や配置ならびに励磁電流の波形を設計し、キーホール安定化及び溶融池形成の改善を通じて溶接品質の向上を実現する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究計画立案当初は、複合溶接トーチ(特注品)を設備品として購入する予定であったが、製作に必要な物品を入手したためこれを自作することとし、その予算により精度の高い磁場制御システムを2022年度以降に制作することとしたため。
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