副産物的に生じる金属蒸気を利用した新時代の機械化アーク溶接技術の確立

利用副产品产生的金属蒸气开创机械化电弧焊技术新时代

基本信息

  • 批准号:
    20J13790
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-04-24 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ビッグデータと科学に裏付けされたデータを融合させた新時代の機械化アーク溶接プロセスの確立を目指し、「溶融金属から副産物的に生じる金属蒸気こそがアーク溶接現象を実質的に支配している」という観点から、今年度はアーク溶接中において金属蒸気によって誘起される諸現象のメカニズムの解明を試みた。純金属上でのヘリウムティグアークプラズマを対象とした画像分光分析による計測を実施し、鉄蒸気とクロム蒸気ではプラズマ内での過渡的な輸送過程が異なることを明らかにした。これは正味放射係数の大きいクロム蒸気がプラズマを十分に冷却したことで拡散しやすくなったためだと考えられた。また、バンドパスフィルターを備えた高速度カメラを用いた溶接中のタングステン電極表面観察によって、時間経過に伴い電極一部に凸型の変形が生じることが明らかになった。溶接後の電極断面に対して元素濃度マッピングを実施した結果、凸型の変形部はタングステンと被溶接材由来の金属種によって構成されており、輸送された金属蒸気が電極表面一部に堆積することが明らかとなった。ここで、堆積した金属蒸気は溶融し、電極内部へと拡散することで電極表層のタングステン濃度を低下させていた。これは電極表層の融点低下を引き起こしており、結果として金属蒸気の堆積だけでなくタングステン電極の溶融も生じ、電極一部が凸型に変形していったと考えられた。一方、溶融池が形成されない溶接条件において、タングステン電極周囲に傘状の発光領域が出現するときがあった。そこで発光分光分析を実施し、電極周囲に出現する傘状の発光領域はタングステンではなく、電極消耗を抑制させている電極内添加物の蒸気による発光であることが明らかとなった。したがって、輸送される金属蒸気や電極周囲に出現する傘状の発光領域から、アーク放電の起点となっている電極の寿命を予測できる可能性が示唆された。
The establishment of a new era of mechanized solders in the field of science and technology refers to the "production of molten metal byproducts, metal evaporation, and qualitative control of solders" and attempts to explain the phenomena of metal evaporation induced in the field of solders in the current year. For pure metals, the measurement and measurement of iron vapor and iron vapor and the transition of iron vapor and iron vapor to iron vapor and iron vapor and iron vapor to iron vapor and iron vapor, the measurement and measurement of iron vapor and iron vapor to iron vapor and iron vapor. The temperature of the air is very high. The electrode surface was observed in the process of melting, and the convex shape of one part of the electrode was produced in the process of melting. The electrode cross section after welding is characterized by the concentration of the elements, the convex shape of the elements, the origin of the metal species to be welded, and the deposition of the metal vapor on the electrode surface. The metal vapor is dissolved, the electrode is dispersed, and the concentration of the electrode surface layer is reduced. The melting point of the surface layer of the electrode is lowered, and the result is that the melting point of the electrode is raised, and the electrode is convex. A solution pool is formed in the solution conditions, and an umbrella-shaped light emitting region is formed. The emission spectrum analysis is carried out, the electrode circumference appears, the umbrella-shaped emission field is suppressed, the electrode consumption is suppressed, and the evaporation of the additive in the electrode is suppressed. The possibility of predicting the lifetime of the electrode due to the occurrence of umbrella-shaped light emitting fields in the metal vapor and electrode cycle during transportation is indicated.

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
タングステン電極の消耗予測に向けた電極近傍における発光メカニズムの解明
阐明电极附近的发光机制以预测钨电极的磨损
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    田中慶吾;茂田正哉;田中学
  • 通讯作者:
    田中学
大阪大学 接合科学研究所 エネルギー制御学分野 田中研究室
大阪大学接合科学研究所能源控制系田中实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Investigation of transient metal vapour transport processes in helium arc welding by imaging spectroscopy
通过成像光谱研究氦弧焊中的瞬态金属蒸气传输过程
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ab9ce4
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Keigo Tanaka;Masaya Shigeta;Manabu Tanaka;Anthony B. Murphy
  • 通讯作者:
    Anthony B. Murphy
The Relation Between TIG Electrode Consumption and a Light Emitting Region near Electrode
TIG电极消耗与电极附近发光区域的关系
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Keigo Tanaka;Masaya Shigeta;Manabu Tanaka;Anthony B. Murphy
  • 通讯作者:
    Anthony B. Murphy
ティグ溶接における電極近傍での発光メカニズムの解明
阐明 TIG 焊接期间电极附近的发光机制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    田中慶吾;茂田正哉;田中学
  • 通讯作者:
    田中学
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    田中 慶吾;茂田 正哉;古免 久弥;田中 学;Kentaro Doi and Tatsunori Kishimoto;今井健人,呂仁国,川田将平,谷弘詞,小金沢新治
  • 通讯作者:
    今井健人,呂仁国,川田将平,谷弘詞,小金沢新治
Theoretical and Experimental Approaches to Ionic Diode Characteristics of Nanochannels
纳米通道离子二极管特性的理论和实验方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    田中 慶吾;茂田 正哉;古免 久弥;田中 学;Kentaro Doi and Tatsunori Kishimoto
  • 通讯作者:
    Kentaro Doi and Tatsunori Kishimoto
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    2022
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    $ 1.22万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

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    2020
  • 资助金额:
    $ 1.22万
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    $ 1.22万
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    $ 1.22万
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    $ 1.22万
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