レーザーによる異材接合支援のための熱伝導解析シミュレーションの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650774
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 武藤 睦治 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (00107137)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮下 幸雄 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (00303181) ; 許 金泉 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10313561)
• Keywords: 異材接合 / レーザー溶接 / 非定常熱伝導解析 / シミュレーション / 接合条件

Research Abstract

本研究では,非定常境界要素法熱伝導解析プログラムを作成し、解析的および実験的な検討により、レーザーによる異材接合条件を熱伝導解析シミュレーションにより求める手法を開発した。具体的には、
(1)時間依存型の基本解を用い、非定常境界要素法熱伝導解析プログラムを作成し、鋼とアルミニウム合金の接合のシミュレーションと、実験における温度分布の計測から、本プログラムの有効性、精度の確認を行った。
(2)本プログラムを用いた、鋼とアルミニウム合金の異材接合シミュレーションを、接合条件を変化させて(レーザーパワーとその移動速度を変化させて)行った。個液接合状態となる、界面上の温度がアルミニウム合金の融点より高く、鋼の融点より低くなる接合条件を、シミュレーション上の接合可能条件として求めた。
(3)上述のシミュレーションの有効性を調べるため、接合条件を大幅に変化させた、鋼とアルミニウム合金のレーザー接合実験を行った。その結果、シミュレーションから求めた接合可能条件は、実験から求めた接合可能条件とほぼ一致した。
(4)したがって、本シミュレーション手法を用いれば、実験的に接合可能条件を検討する必要なく、接合可能条件があらかじめ分かり、労力と費用を大幅に削減できる。