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アーク溶接における溶融金属の不安定挙動の理解に基づく可変熱源指向性の発現

基于理解电弧焊中熔融金属不稳定行为的可变热源方向性表达

基本信息

批准号：
22KJ2184
负责人：
佐藤祐理子
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

アーク溶接において、高温アークプラズマ雰囲気にワイヤ消耗陽極を逐次供給すると、ワイヤは溶融し溶融金属ジェットを形成する。溶融金属ジェットは、アークプラズマおよびワイヤ消耗陽極を貫く直流電流が形成する自己誘導磁場と相互に作用して分裂し、溶融金属滴（溶滴）を連続生成する。溶融金属ジェット分裂現象において、電磁力・慣性力・表面張力の3種類の駆動力バランスが変化すると分裂形態が遷移して溶滴の生成特性が劇的に変化する。本研究の目的は、各駆動力の相対的強さを定量的に評価し、分裂形態の遷移メカニズムを解明することである。本年度は、電磁力と慣性力がそれぞれ分裂挙動に与える影響を実験アプローチに基づき調査した。電磁力は溶接電流に、慣性力はワイヤ供給速度に支配されることから、溶接電流とワイヤ供給速度を独立に制御可能な装置を構築した。本研究では信頼性の高い熱物性データを入手可能かつアーク溶接で広く用いられる金属である純鉄または純アルミニウムワイヤを供試材料に溶滴生成プロセスの高速度観察を実施した。一般に、アークプラズマに大気（酸素）が混入すると、表面活性元素である酸素の存在が原因で溶融金属の表面張力が低下する。電磁力と慣性力を比較する本年度の目的を達成するためには、表面張力の変動を防止する必要がある。この課題を解決するために、大気からアークプラズマを保護する性能を高めた改良ガスノズルを用いた。溶接電流とワイヤ供給速度をパラメータに、溶融金属ジェットの分裂挙動を高速度撮影し、ジェットの射出開始位置および分裂位置を計測した。ジェット分裂長さ（射出開始位置・分裂位置間の距離）および溶滴生成周期を指標に、計測結果に及ぼす溶接電流・ワイヤ供給速度の影響を評価することに成功し、溶接電流の大きさおよびその電流経路を制御することで溶融金属ジェットの伸長性および分裂時の安定性が制御可能であることを明らかにした。

アークwelding において, high temperature アークプラズマAmbient 囲気にワイヤ consumable anodeをThe すると and ワイヤは molten metal ジェットを are gradually supplied to form the する. Molten metal ジェットは, アークプラズマおよびワイヤ consumes the anode and forms a direct current. It induces a magnetic field on its own and interacts with each other to split it and create molten metal droplets (droplets). Molten metal is divided into three types: electromagnetic force, inertial force, and surface tension. It is a dynamic process that can cause splitting and migration of molten metal. The purpose of this study is to quantitatively evaluate the strength of each dynamic relationship and to explain the migration of splitting morphology. This year, the electromagnetic force and inertia force are split and moved, and the influence of the force is investigated. It is possible to independently control the supply speed of the welding current and the welding current, and the supply speed of the welding current and the inertial force can be controlled independently by a device. This research is based on the belief that the thermal properties of the material are high and the thermal properties of the material are possible. The test material is made of pure iron and steel, and the test material is dissolved in droplets to produce a high-speed inspection of the test material. Generally speaking, the presence of acidic acid and the presence of acidic acid, which is a surface-active element, are caused by the low surface tension of molten metal. Comparison of electromagnetic force and inertial force is necessary to achieve the goal of this year and prevent surface tension from changing.このQuestionをsolvedするために、大気からアークプラズマをprotectionするperformanceを高めたimprovementガスノズルを用いた. The supply speed of the welding current is determined, the molten metal is split and moved at a high speed, and the injection start position of the molten metal is measured at the split position.ジェッ split length (distance between injection start position and split position) および droplet generation cycle を index に, measurement results に and ぼす welding current ・ワイつ supply speed を evaluation 価することに Success し、Welding current の大きさおよびそのcurrent経路をcontrol することでmolten metal ジェットのStrength and stability at the time of splitting are possible.