| 研究課題/領域番号 |
25420779
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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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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | アーク / 溶接 / ヒューム |
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| 研究実績の概要 |
ヒュームとは、アーク溶接中の溶接ワイヤー等から蒸発した金属蒸気から発生する、ナノ～マイクロメーターサイズの微粒子であり、これを溶接作業者が吸入し続けた場合、じん肺やパーキンソン病等の深刻な健康被害を生じる事が指摘されている。本課題では、実験と数値シミュレーションの両面から、溶接ワイヤー組成やシールドガスの反応性がヒュームの生成機構に及ぼす影響を解明すると共に、吸入時に人体への危険度が特に高い微小粒子の含有率を低下させ、更に防じんマスクでの捕集率も向上させる為の粒子径・粒子形状制御の学術基盤を確立する。そして、これらの知見を通じて、特にパーキンソン病の発症に深く関わるマンガン系ヒュームの無害化を実現する事を目標とする。
ここでは、空間温度勾配が小さいシンプルな一方向プラズマ流を発生させる事が可能な2重シールドガスプラズマトーチによるヒューム発生計測装置を製作し、反応性の高いアルゴン-二酸化炭素混合シールドガスを用いたアーク溶接における、溶接ワイヤーの先端部の溶滴からの金属蒸気によるヒューム生成を模擬的に再現する。これにより、ヒュームの生成・成長過程を実験観察し、ヒュームの粒子径・粒子形状や成分等に及ぼす溶接ワイヤー組成、シールドガスの反応性等の影響因子について個別に検討できる。
昨年度までに実験装置製作に向け基本的な設計を行ったが、構造的な問題点が発見されたため、問題点を解決のうえ、再度設計を行った。併せて、特にマンガン系ヒュームの捕集効率を向上させるための粒子径・粒子形状制御の学術基盤の確立を目的として、溶滴からの金属蒸気の蒸発にはじまり、アーク中での金属蒸気の輸送及び化学反応、そしてヒュームの生成に至る一連の過程を扱うことが可能なシミュレーションモデルの開発し、これを用いた検討を開始した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成26年度は、実験装置の製作及び数値シミュレーションモデルの開発を行い、これらを用いて最も基本的な条件にて検討を行う予定としていたが、実験装置については設計に構造的な問題点が発見されたため、問題点を解決のうえ、再度設計を行った。数値シミュレーションについては、予定通り開発のうえこれを用いて検討を行っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度は、再設計された実験装置の製作を行うと共に、主に溶接ワイヤー組成の各成分がヒューム特性に及ぼす影響を中心に検討する。ここではワイヤー組成は溶接に一般的に用いられる鉄またはマンガン、珪素、炭素等の単一成分とし、アルゴン-二酸化炭素混合ガスについては、酸化の影響が無視できる純アルゴンガスから、酸化の影響が大きくなる純二酸化炭素ガスに近い条件まで、段階的に混合比を変化させる。これにより、各成分の基本的なヒューム特性を理解するとともに、反応性がヒューム特性に及ぼす影響についても検討する。これと併せて数値シミュレーションも引き続き実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成26年度まで実験装置の設計を行ったが、構造的な問題点が発見されたため、問題点解決のうえ再度設計を行い、平成27年度に製作することとした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
上記の理由により、平成27年度に実験装置の製作及び実験を早急に行う予定である。
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