溶接における熱変形観測用レーザー計測システムの開発

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本研究では、鋼板のガス溶接時に発生する熱変形観測用システムの開発を行った。熱変形(そりやたわみ)を測定できる計測装置を開発し、今まで経験的にしかわらなかった種々の溶接条件による変形量を観測し,そのデータベースを作業者に提供することを目的とした。本シスデムでは、2軸移動ステージ上に載せた測定対象物に対して、市販のレーザー変位計を用いて表面上の各点の変位を計測し、その結果を三次元の表面形状データとして再構成した上で、最終的に本研究代表者らが作成した描画プログラムを用いてコンピュータ画面上に表示させる。まずは、変位計の固定台製作や測定環境を構築し、その上でコンピュータ制御を用いた測定環境を整えた。この計測システムを用いて、寸法が既知である試料を計測した結果、平均測定誤差は±0.02mmであり、使〓したマルチメータ等の機器分解能の範囲に収まっているので、測定結果は正確であることが分かった。そこで本研究の主目的である、ガス溶接鋼板の測定を行った。2種類の溶接サンプル(板厚1.0mmと2.3mm)を準備し、その結果を比較した。溶接後鋼板はV字に変形するが、1.0mmの鋼板が約4.5度、2.3mmの鋼板が約2.3度であり、1.0mmの鋼板は2.3mmに比べて、角度が約2倍変形することが分かった。次に、これらの条件を基にし、溶接作業時に用いる手法である「逆ひずみ」を取って、溶接施工を行った。その結果、ほぼフラットな状態で溶接を仕上げることができたことから、本研究の有効性が裏付けられたといえる。従って、本研究の目的は十分に達成できたものと考えられ、今後は、本研究で開発したシステムを機械実習あるいは機械工学実験などにおいて学生教育に供用したいと考えている。