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

2002 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)
• Keywords: 異材接合 / レーザ溶接 / 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,鋼とアルミニウム合金のレーザによる重ね接合を対象としている.まず,昨年度開発した境界要素熱伝導解析プログラムおよび解析手法に基づき,実際のレーザ接合実験を行い,作製した接合体について,強度試験および接合界面・破面の観察・分析を行った.その結果,接合体界面には,FeとAlの金属間化合物が層状に生成していた.この金属間化合物層の強度は低く,見かけの接合体耐荷重を向上させるためには,接合面積を増加させることが重要であった.そこで,昨年度開発した境界要素熱伝導解析プログラムおよび解析手法により,シミュレーション上で接合面積を増加させる手法について検討した.その結果,接合部形状の変化および接触片の適用により,界面温度分布に変化が認められ,とくに,接触片を用いることにより,界面の温度分布が緩やかとなり,接合面積を増加できる可能性が見出された.そこで,シミュレーション結果に基づき,実際のレーザ接合実験を行った.本研究で開発した熱伝導解析プログラムおよび手法により推測された接合条件と実際の接合実験で得られた接合条件はほぼ一致した.得られた接合体について,断面観察および強度試験を行った結果,接合面積の変化はシミュレーションの結果と同様の傾向を示し,また,見かけの接合体耐荷重は,接合面積の増加にともない増加した.以上のように,本年度は,熱伝導解析シミュレーションに基づく異材接合支援手法を確立し,その応用を示すことができた.