溶融金属の移動現象を考慮した抵抗スポット溶接手法の構築

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本研究は，これまで抵抗スポット溶接において未解明の現象であった溶接中における溶融金属の移動現象に着目し，そのメカニズムを明らかにすることで，溶接部の温度場・形状制御を行う抵抗スポット溶接手法を構築するものである．本研究課題では，その第一歩として，溶融金属の体積減少や溶接欠陥の生成，さらには溶接部端部の形状変化など，超ハイテン材溶接継手の接合強度を大きく低下させる要因である溶接チリ（溶融金属の飛散現象）に着目した検討を実施する．まず，溶接チリの発生メカニズムについては，大型放射光施設SPring-8の放射光X線を用いた直接観察（その場観察）により，溶接チリ発生時における溶融金属の移動現象を解明する．さらに，抵抗スポット溶接手法の構築については，溶接チリ制御による溶接部端部の形状制御から接合強度向上を達成する方法を考案する．本研究の成果により，超ハイテン材を用いた自動車ボディの高剛性化・高強度化を実現する抵抗スポット溶接手法について，接合強度向上に対するプロセス制御の新しい基礎理論を構築することができる．本年度（2022年度）は，超ハイテン材の抵抗スポット溶接時における溶接チリのその場観察に向けた予備検討として，溶融金属の移動現象を把握可能な実験条件の決定，ならびに溶融金属の移動現象に関する基礎データを取得した．まず，実験条件については，放射光を照射した鋼材においてトレーサー粒子の挙動を観察可能な粒子のサイズおよび試験体のサイズを，さらに溶接チリが生じる溶接条件を，それぞれ決定した．加えて，移動現象の基礎データについては，抵抗スポット溶接時の溶融部内部における対流挙動について，放射光X線を用いたその場観察を実施した．その結果，超ハイテン材の抵抗スポット溶接中において，ナゲット内部を高速で移動するトレーサー粒子の挙動を観察することに成功した．