2019 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of All-Green Welding Spatter Adhesion Preventive Agent and Reliability Demonstration of Welded Zone
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17K06883
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| Research Institution | Miyakonojo National College of Technology |
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Principal Investigator |
高橋 明宏 都城工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90370056)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 溶接施工 / スパッタ粒子 / 天然材料 / 強度保証 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、火山灰に水を混合させて作製したアーク溶接用スパッタ付着防止剤の開発を行ってきた。
平成29年度は、火山灰由来のシラスバルーンと水によるフラクタル構造塗布剤の実現と付着防止効果の確認を行った。各配合割合のシラスバルーンと水の混合サンプル、計33ヶを作製し、それぞれ粘性、比熱（推定）を求めた。更に一部の塗布剤サンプルを用いたときの粗大な凝固スパッタと母材表面との接触角を観察、測定した。
平成30年度は、新燃岳、桜島火山灰粒子の分級を行い、計66ヶのスパッタ付着防止剤を作製し、効果の実証を行った。またJISに準拠した引張・曲げ・衝撃試験による力学特性やき裂発生に関する検証を行った。更に、外観試験、超音波探傷そしてカラーチェック法の非破壊試験を実施した。次いで、曲げ荷重-変位線図において弾性限界点での微小き裂発生に類した荷重変動が観察されたため、アコースティックエミッション評価を実施し、材料表面層からのき裂発生情報を取得した。その結果、JISに抵触せず、且つ早期破壊を助長することのない表面き裂であることがわかった。
最終年度はJIS Z3118法による鋼溶接部の水素量測定方法に準拠して、試作剤の塗布在り無しによる100ｇ当たりの拡散性水素量を調査した。その結果、水を有する試作剤が、水素脆性を伴って強度の信頼性を損ねることはないと結論づけられた。また、スパッタ球状化モデル研究を実施し、溶融スパッタの凝固潜熱と水の蒸発顕熱の熱輸送原理に基づくスパッタ球状化メカニズムを考察した。この時、輸送された熱エネルギーをスパッタ重量で除したパラメータを新たに提案し、接触角との相関を得た。
最終的に、スパッタ付着防止機能を十分に有し、安全で低コストなアーク溶接用スパッタ付着防止剤を提案でき、三年間で国際シンポジウム等での発表を六件行い、査読付学術論文誌に一件投稿し掲載された。
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