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ワイヤアーク式付加製造法における気孔発生機構の解明と抑制技術の確立

电弧增材制造中气孔生成机理的阐明及抑制技术的建立

基本信息

批准号：
21K14055
负责人：
山口貢
金额：
$ 3万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

本研究では，造形時のアークや溶融池の挙動，ワイヤ溶融現象を含む造形プロセスを系統立てて整理するとともに，電流，電圧，送り速度など造形条件が造形精度や品質におよぼす影響を調査した．まず，これらのプロセスパラメータが造形最小単位であるライン造形物の形態変化におよぼす影響を調査した結果，電流，電圧を大きく，送り速度を小さくするにつれて，ライン造形物高さや幅は増加することを明らかにした．これらの結果から，ライン造形物の形状は条件によって大きく異なり，適用する部品サイズ・形状に合わせて適切な条件を選定することが重要であることを示した．また，入熱が2 kJ/cm未満の条件のとき，入熱を大きくするにつれて造形物の蛇行領域の割合は直線的に減少する．すなわち，入熱を2 kJ/cmに設定することでライン造形物の形状乱れ(蛇行)を抑制することが可能であり，造形プロセスの可視化を通して，これらの造形物の形状乱れの主要因は不安定なアーク挙動であることを明らかにした．一方，電流を151 A，電圧を10.1 V，送り速度を500 mm/minに固定し，積層ピッチを2.0～4.0 mmに変化させたときの面造形物の形態変化を調査した結果，積層ピッチが不適切な条件のとき，造形物の表面性状や品質が悪化し，層間の空隙など欠陥を誘発することを明らかにした．すなわち，ライン造形物の幾何学的形状や溶け込み形態に合わせて適切な条件を選定することが重要であり，これらの結果から，表面性状が良好で内部に空隙など欠陥のない高品質な造形物が得られる条件を示した．

In this study, the influence of current, voltage and velocity on the shape accuracy and quality was investigated. The results of the investigation show that the current, voltage, and speed of transmission are large and small, respectively, and the height and amplitude of the shape object increase and decrease. The result is that the shape of the object is different from the shape of the object. The heat input is 2 kJ/cm, and the heat input is large. The shape disorder (snake) of the shape object can be suppressed by setting the heat input to 2 kJ/cm. The shape disorder of the shape object is mainly caused by instability. On the one hand, the current is 151 A, the voltage is 10.1 V, the speed is fixed at 500 mm/min, the layer thickness is 2.0~4.0 mm, and the shape of the surface shape is changed. As a result, the layer thickness is changed according to the appropriate conditions, the surface properties and quality of the shape are changed, and the gaps between the layers are induced. The geometric shape and morphology of the shape object are selected according to the appropriate conditions. The results show that the surface properties are good, the internal voids are insufficient, and the conditions for obtaining high quality shape objects are appropriate.