Penetration Shape Improvement and Investigation of its Mechanism in Workpiece Vibration Assisted Gas Metal Arc Welding

工件振动辅助熔化极气体保护焊熔深形状改进及其机理研究

基本信息

批准号：
21K04677
负责人：
伊藤和博
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ダンデムガスメタルアーク溶接(GMAW)での溶込み形状が、アーク直下が深い異方的なフィンガー形状から、被溶接体を正弦波振動させることで鍋底型に変化させられることを見出した。これまで、溶込み形状の周波数依存性を組織観察してきたが、市販Flow3Dソフトに溶接条件や物性、特に表面表力の温度依存性を独自に組み込んだサブルーチンにて入力することで再現計算し、被溶接体振動により実効入熱が低くなり、マランゴニ対流が溶込み形状に大きな影響を及ぼす溶融池温度域になったことが大きかったと考察した。今年度は、昨年に引続き、振動周波数の変化が実効入熱に与える影響を明らかにし、かつその変化が溶融池での熱と物質の流れにどのように影響を及ぼすかを再現計算した。振動有りでは振動無しと比較して実効入熱が低くなり、振動数の減少に伴い実効入熱が減少した。また、実効入熱の低さ故に、その溶融池温度ではマランゴニ対流による溶込み形状変化への影響(溶接止端部への熱と物質の流れ)が見られたが、それに加えて実効入熱の低減によるマランゴニ対流効果と物理的な振動効果の重畳が生じていた。計算で再現したHAZ部の溶融線に近い部分と遠い部分の2か所の温度変化履歴から最もその面積が小さくなる(被溶接部での入熱が低い)周波数を最適とすると、実験観察にて溶込み形状がより鍋底型に近くなる周波数と一致した。その250Hzが溶込み形状を鍋底型にしHAZをより薄く均一にする最適周波数と考えられた。これら結果を学会発表および論文投稿した。タンデムトーチ配置と溶接方向に対して平行と垂直、振動方向も溶接方向に対して平行と垂直とした計4つの組合せにて、溶込み形状の振動数依存性を観察した結果については、残り1年にて学会発表や論文投稿する予定である。

已经发现，可以通过正弦振动振动焊接的身体，从直接在弧线下方的深度各向异性手指形状到锅底形状的丹德姆气体金属电弧焊接（GMAW）中的穿透形状。 Until now, we have observed the frequency dependence of penetrating shapes, but we have reproduced calculations by inputting welding conditions and physical properties, especially temperature dependence of surface surface forces, into commercially available Flow3D software using a subroutine that incorporates welding conditions and physical properties, in particular temperature dependence of surface surface forces, and we consider that the major factor is that the effective heat input is reduced due to vibrations to the welded body, and that the Marangoni对流对穿透形状具有重大影响。今年，随着我们从去年开始的继续，我们已经确定了振动频率变化对有效热输入的影响，并计算了变化如何影响焊接池中的热量和材料的流动。随着振动，有效热输入低于无振动，随着频率的降低，有效的热输入减少。此外，由于有效的热量输入低，焊接池温度会影响由于Marangoni对流而引起的渗透形状的变化（热和材料流向焊接脚趾）；另外，由于有效热输入的减少而导致的Marangoni对流和物理振动效应的影响已被叠加。如果该区域是最小的频率（焊接部分的低热量输入）是最佳的温度变化历史记录（在计算中重现）是该区域最小的最佳频率（要焊接的零件的热量输入），那么实验观察的频率与该频率相匹配。 250Hz穿透了锅底的形状，使危险剂变薄，甚至更均匀。提出了这些结果并提交给学术论文。观察到四种组合中穿透形状的频率依赖性的结果，这些组合由平行且垂直于串联火炬排列和焊接方向垂直于焊接方向，以及垂直于焊接方向的并行且垂直于焊接方向，并在剩余年中提交给学术会议。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

KU Leuven(ベルギー)

鲁汶大学（比利时）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Sahand University of Technology(イラン)

萨汉德理工大学（伊朗）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

溶融池の温度分布と溶湯流動に及ぼす被溶接体振動の影響

焊接物体振动对熔池温度分布及熔融金属流动的影响

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Inomata Tomohiko;Matsunaga Ayaka;Jin Guangzhu;Kitagawa Takuma;Muramatsu Mizuho;Ozawa Tomohiro;Masuda Hideki;伊藤　和博
通讯作者：
伊藤　和博