凝固割れ現象の実験的解析と発生理論モデルに基づいた溶接施工対策の定量評価

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溶接凝固割れ発生メカニズムの統一見解に向けて研究を遂行した．凝固割れ現象をより精緻に理解するためには実溶接施工にできる限り近似された状態で凝固割れを発生させて，その発生を直接観察し，割れ発生ひずみを評価する必要があった．そこで，従来からの凝固割れ評価試験方法を参考にして，実溶接施工を模した凝固割れ評価試験を実施した．凝固割れの直接観察に成功し，その凝固割れ発生ひずみの直接観察・計測の結果に依れば，凝固割れ発生ひずみは，液相率が高い場合（凝固率が低い）に高い値を示し，そこから液相率が低下するに従って（凝固率が高い場合）低下する傾向を示すことが実験的に明らかになった．これより，諸説あった凝固割れ感受性の傾向を統一解釈が可能となった．凝固割れが凝固過程の残留液膜に起因して生じる液膜の分離挙動と捉えるとR-D-Gモデルを活用することができる．R-D-Gモデルを凝固偏析計算に連成させることで，溶接凝固中の残留液膜分離の限界値を算出することとした．理論モデルにより計算された延性値は，実験により得られた凝固割れ発生ひずみと同様の傾向を示すことが明らかとなった．詳細な凝固割れ発生挙動の観察結果ならびに凝固割れ挙動に即したより高度なモデル化を試みることで，凝固割れ発生メカニズムの統一見解を導くための知見の取得に成功した．この研究成果は，凝固割れが，凝固脆性温度範囲（BTR）を評価することで対策が可能とされてきた経験則的知見をより詳細に凝固割れ発生現象と関連付けて説明できる可能性を秘めており，この点においてもより詳細な検討が期待される．