TIG溶接時の溶融池表面流動の直接観察とその速度ベクトル計測による流動の数値化
在 TIG 焊接过程中直接观察熔池表面流动并通过测量其速度矢量来量化流动
基本信息
- 批准号:08650226
- 负责人:
- 金额:$ 1.15万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:1996
- 资助国家:日本
- 起止时间:1996 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
本研究では研究目的に従い、試料にS濃度の異なる2種類のSUS304(4.0mm厚)を、シールドガスにHe、Ar及びその混合ガスを、可視化用トレーサーに3〜5μmφのZrO_2を用い、熱入力:0.15〜10.0kJ/s、電極頂角:30〜120°にてTIG溶接を行い、溶接池表面のZnO_2粒子の動きを米国ステニング社溶接用特殊CCDカメラにて直接観察録画し、その画像を本研究用に準備したカセットレコーダー(EVO-9650)を介して粒子群画像処理用ソフト“カレント"(PTV法)にて処理し、その空間相関係数からトレーサー粒子の移動距離を演算、溶接池表面流動の瞬時の空間多点速度ベクトルとして計測し、数値化を行った。又この結果は同時に測定した溶接池表面の測温結果と併せ、表面張力温度係数や溶接池のPeclet数を求め、本研究における溶融池表面流動数値化の基本データとした。以下にその結果を要約する。(1)トレーサー粒子の数値化された速度ベクトルは溶接条件により明らかに異なり、高S試料(S:100ppm)ではアーク柱を中心に、溶接池前方では溶接方向に向かって右廻りの、側方右側は左廻りの側方左側は右廻りの、及び後方では左右から溶融池中央に向かう傾向にあり、一方低S試料(S:7ppm)ではアーク前方では左右の流れがあり、側方では左側では左に、右側では右に、及び後方では左右に向かう傾向にある。又速度ベクトルより計測された流速Vは0.08〜0.6m/sの範囲にあり、熱入力を高め、シールドガスにHe、又はその混合ガスを用い、電極頂角を小さくすると上記範囲の高速側にシフトする。これらの結果は、溶接池表面流動の駆動力は、表面張力対流を示唆していると同時に、電磁力があるいはプラズマ気流等、他の駆動力も考慮の必要があることも示している。(2)流速Vより求まる溶融池のPeclet数はいずれも20以上にあり、熱輸送の観点からは、流動の駆動力として表面張力対流を示唆している。(3)溶融池の中央部(Tc)と周辺部(Tg)の表面温度はシールドガスにより異なり、熱入力約3kJ/sの場合、ArはTc:約2800K、Tg:約2300K、HeはTc;約2400K、Tg;約1900Kにあり、(T_C-T_E)はいずれも約500Kにある。これより高S試料と低S試料の表面張力温度係数(∂γ/∂T)を求めると、それぞれ1.44〜1.20N/m・K及び0.02〜0.05N/m・Kが得られ、且つ(1)、(2)を考慮すると後者の(∂γ/∂T)の符号は“負"であり、その際の溶込み性の指標である(d/w)比は、″正″の(∂γ/∂T)の場合より小さくなる。
Purpose of this study で は study に 従 い の vision, try に S concentration な る 2 kinds の SUS304 (4.0 mm thick) を, シ ー ル ド ガ ス に He, Ar and び そ の mixed ガ ス を, visualization with ト レ ー サ ー に 3 ~ 5 microns phi の ZrO_2 を い, heat into power: 0.15 ~ 10.0 kJ/S, electrode apex Angle: 30 ~ 120 ° に て TIG dissolves を い, dissolves the pool surface の の ZnO_2 particles move き を U.S. ス テ ニ ン グ club dissolved or move special CCD カ メ ラ に て 観 was recorded directly draw し, そ の portrait を this study use に prepare し た カ セ ッ ト レ コ ー ダ ー (EVO - 9650) を interface し て particle swarm portrait 処 principle with ソ フ ト "カ レ ン ト" (PTV) に て Masato 処 し, そ の space photograph coefficient か ら ト レ ー サ の ー particle moving distance を calculus, dissolves pool surface flow の instantaneous の space more speed ベ ク ト ル と し て measuring し line, the numerical を っ た. And こ は の results at the same time に determination し た dissolves と の pool surface temperature measurement results and せ や, surface tension temperature coefficient dissolves pool の Peclet number を め, this study に お け る melt pool surface flow the numerical の basic デ ー タ と し た. The following にそ にそ results を offer する. (1) ト レ ー サ ー particle の the numerical change さ れ た speed ベ ク ト ル は dissolves conditions に よ り Ming ら か に different な り, high S sample (100 PPM) S: で は ア ー ク column を center front に, dissolves pool で は に dissolves direction to か っ て right (り の, lateral は left on the right side (り の right side left は later り の and rear び で は around か ら central に melt pool To か う tendency に あ り, low side S sample (S: 7 PPM) で は ア ー ク で ahead about は の flow れ が あ り, lateral で は left で に は left or right side で は に, right and rear び で は に around to か う tendency に あ る. And speed ベ ク ト ル よ り measuring さ れ は た velocity V 0.08 ~ 0.6 m/s の van 囲 に あ り, high thermal を into force め, シ ー ル ド ガ ス に He and は そ の mixed ガ ス を い, electrode apex Angle を small さ く す る と written van 囲 の high-speed side に シ フ ト す る. こ れ ら の results は, dissolves pool surface flow の 駆 power は, surface tension flow を seaborne in stopping し て い る と に at the same time, the electromagnetic が あ る い は プ ラ ズ マ 気 flow etc, he の 駆 power も consider の necessary が あ る こ と も shown し て い る. (2) the velocity V よ り o ま る melt pool の Peclet number は い ず れ も more than 20 に あ り, heat transmission の 観 point か ら は, flow の 駆 power と し て surface tension flow を seaborne in stopping し て い る. (3) melt pool の central department (Tc) と weeks 辺 department (Tg) の surface temperature は シ ー ル ド ガ ス に よ り different な り, heat into force about 3 kj/s の occasions, Ar は Tc: about 2800 k, Tg: about 2300 k, He は Tc; Approximately 2400K, Tg; About 1900Kにあ にあ, (T_C-T_E) ずれ ずれ ずれ about 500Kにある. こ れ よ り high S try material と low S の material surface tension temperature coefficient (partial gamma/partial T) を o め る と, そ れ ぞ れ 1.44 ~ 1.20 N/m. K and び 0.02 ~ 0.05 N/m · K が ら れ and つ (1), (2) を consider す る と latter の (partial gamma/partial T) の symbol は "negative" で あ り, そ の interstate の soluble 込 み の refers to In cases where である(d/w) is marked, よ is smaller than さくなる, and "positive" <s:1> (∂γ/∂T) <s:1>.
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
斉藤喜一: "ステンレス鋼TIG溶接部の溶け込み現象と溶接効率との関係" 日本金属学会秋期(第119回)大会講演概要集. 281- (1996)
Kiichi Saito:“不锈钢TIG焊缝的熔深现象与焊接效率的关系”日本金属学会秋季(第119届)会议摘要281-(1996)。
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斉藤喜一: "ステンレス鋼TIG溶接部の溶け込み現象に及ぼすシールドガス成分の影響" 日本金属学会春季(第120回)大会講演概要集. 228 (1997)
Kiichi Saito:“保护气体成分对不锈钢 TIG 焊缝渗透现象的影响”日本金属学会春季(第 120 届)会议摘要 228(1997 年)。
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- 影响因子:0
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- 通讯作者:
斉藤喜一: "ステンレス鋼TIG溶接部の溶融効率とd/w比に及ぼすシールドガス並びに電極頂角の影響" 日本金属学会・日本鉄鋼協会北陸・信越支部連合講演会 講演概要集23GE02:1996. 131-132
Kiichi Saito:“保护气体和电极顶角对不锈钢TIG焊接的熔化效率和d/w比的影响”日本金属研究所和日本钢铁研究所北陆和信越分会联合会议讲座摘要23GE02:1996。 -132
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斉藤 喜一其他文献
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