アーク溶接プロセスの3次元モデル解析

弧焊过程3D模型分析

• 批准号: 12J00518
• 负责人: 荻野 陽輔
• 金额: $ 1.28万
• 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: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J00518/
• 关键词: アーク溶接; 数値解析; アークプラズマ; 溶融池; 溶滴移行; 統合モデル; 3次元モデル

本研究はモノづくり分野において不可欠な技術となっているアーク溶接プロセスの高度化をめざし, 数値シミュレーションモデルを構築し, アーク溶接プロセスの現象そのものを可視化することにより, より深く理解することを目的としたものである.1. 溶滴移行現象の3次元モデル解析アーク溶接プロセスにおいて電極ワイヤが母材へと移行する現象である溶滴移行現象について3次元モデルを構築した. 本モデルでは, 溶融金属に作用する駆動力として電磁力に注目し, 移行形態に及ぼす影響について解析した. 本モデルを用いて不安定な移行形態であるローテーティング移行の発生機構を解析し, 電磁力のバランスによって移行形態が大きく変化することを明らかにした.2. 溶融池表面の形状変化を考慮したティグ溶接の統合モデルアーク溶接プロセス中においてはアーク圧力や金属の自重によって溶融池表面の形状が絶えず変化している. 本モデルにおいてはティグ溶接を対象とし, 溶融池表面の形状変化を考慮した統合モデルを構築した. 本研究では金属の自重によって溶融池の表面形状が大きく変化する開先継手に構築したモデルを適用し, アークプラズマの熱源特性の変化ならびに溶込み形状に関して解析を行った. アークプラズマの熱源特性に関しては溶融池表面形状が変化することによって入熱分布が大きく変化することがわかった. これは電極先端と溶融池表面の距離が変化することが原因である. また, 解析によって得られた溶込み形状は実験結果とよく一致し, 本モデルを用いることによって溶融池表面形状が変化した際でも, その現象変化をよく表現することができることがわかった.以上のことから, 本研究によって構築したモデルは, アーク溶接プロセスの可視化を進めることができ現象そのものの理解に対し, 有用であるといえる.

This study focuses on how to improve the quality of solder joints and how to visualize solder joints. 3-D analysis of droplet migration phenomenon 3-D analysis of droplet migration phenomenon This paper analyzes the dynamic and electromagnetic forces of molten metal, the migration patterns and the influence of molten metal. This paper analyzes the mechanism of electromagnetic force in the unstable transition state of electromagnetic force, and analyzes the mechanism of electromagnetic force in the unstable transition state. 2. The shape of the surface of the melting pool is changed in consideration of the pressure and weight of the metal. The shape of the melting pool is considered to be integrated. In this study, the surface shape of the melt pool is changed from large to small due to the weight of the metal, and the structure of the melt pool is changed from large to small due to the heat source characteristics. The heat source characteristics of the molten pool are related to the change of the surface shape of the molten pool. The distance between the tip of the electrode and the surface of the melting pool has changed. The analysis results show that the shape of the solution is consistent with the shape of the surface of the solution. This study aims to construct a framework for visualizing and understanding the phenomenon.

项目成果

Numerical analysis of arc plasma and weld pool formation by a tandem TIG arc

• DOI: 10.1007/s40194-013-0040-8
• 发表时间: 2013-03
• 期刊: Welding in the World
• 影响因子: 2.1
• 作者: Y. Ogino;Y. Hirata;J. Kawata;K. Nomura

Numerical analysis of arc plasma to weld pool formation by a tandem TIG arc

电弧等离子体对串联 TIG 电弧熔池形成的数值分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 野村亘;河田照雄;井上善晴;Y. Ogino
• 通讯作者: Y. Ogino

表面形状の変化を考慮した3次元溶融池モデル

考虑表面形状变化的3D熔池模型

• 发表时间: 2013
• 作者: 野村 亘;河田照雄;井上善晴;荻野陽輔
• 通讯作者: 荻野陽輔

2電極ティグアークの溶込み形成現象に関する研究（第2報）

二电极TIG电弧熔深形成现象研究（第二报告）

• 发表时间: 2012
• 作者: Y. Ogino;J. Kawata;Y. Hirata and K. Nomura;荻野陽輔，河田純一，平田好則，野村和史;白井 健太郎，貴志 崇，野村 和史，平田 好則;荻野 陽輔，河田 純一，野村 和史，平田 好則
• 通讯作者: 荻野 陽輔，河田 純一，野村 和史，平田 好則

Numerical analysis of rotating transfer by a 3D electromagnetic liquid transfer mode

3D电磁液体传输模式旋转传输的数值分析

• 发表时间: 2013
• 作者: Shibata D;Kim Y-I;Takahashi R;Iijima Y;Aoki K;Kawada T;Y. Ogino;Y. Ogino
• 通讯作者: Y. Ogino