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本研究室では,溶接・接合をメインテーマに研究しています

 溶接・接合技術は,大型構造物から精密機械まで多岐にわたって用いられるものづくり産業には欠かせない基盤技術です.特に,これらの高機能化には,革新的な溶接・接合技術が必要となります.
 本研究室では,高機能かつ高品質な溶接技術の開発を目的とし,特に以下の2つを主たるテーマとして取り組んでいます.
    1. ホットワイヤ法を用いた高能率/高品質溶接・接合技術の開発
    2. 溶接冶金現象,割れ感受性の定量的評価と革新的評価法の開発

ホットワイヤ法を用いた高能率/高品質溶接・接合技術の開発

 本研究室では,ホットワイヤ法とレーザ溶接やTIG溶接と組み合わせたホットワイヤ・レーザ溶接法およびホットワイヤTIG溶接法開発に取り組んでいます.本溶接法では,母材の溶融はレーザにより,添加ワイヤの溶融はジュール発熱(通電加熱)により行われるため,それぞれの溶融量を独立制御できるという特徴を有します.熱源の調整(レーザ溶接では,出力やスポット径など,TIG溶接では,溶接電流など)によって母材を僅かに溶融させて溶融池を形成させ,そこに融点直下まで加熱されたワイヤを添加することによって,高溶着量かつ母材希釈を著しく抑えた施工が可能となります.また,熱源を先行とし,溶融池後方にホットワイヤを挿入することによって,溶接速度の高速化や溶接金属部の組織制御も可能となります.これらの特徴から,母材溶融量 (希釈率) の低減,溶接変形や熱影響部の極小化,溶接金属組成の制御等が可能となります.
 溶接プロセスの高能率化,溶接部の高機能化・高信頼性化を目指し,様々な継手や材料への適用,溶接部の組織形成や特性の制御などを検討しています.近年では,狭開先溶接,極厚鋼板立向き溶接,中板すみ肉溶接,薄板高速溶接,肉盛溶接,異材溶接などを対象とした研究を行っています.

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近年の研究テーマ

  ➢ ホットワイヤ・レーザ溶接法による狭開先溶接技術の開発と継手特性制御
     (9Cr1Mo鋼,高張力鋼,Ni基合金など)
  ➢ ホットワイヤ・レーザ溶接法による極厚板鋼板立向き溶接施工技術の開発
  ➢ ホットワイヤTIG溶接法による溶接金属微細粒組織が溶接金属の諸特性に及ぼす影響
  ➢ ホットワイヤMAG溶接法による高張力鋼突合せ溶接技術の開発
  ➢ ホットワイヤ・レーザブレージング法による異材接合技術の開発    など


溶接冶金現象,割れ感受性の定量的評価と革新的評価法の開発

 溶接部やその近傍のミクロ組織は,溶接特有の急速な加熱・冷却に依存し,材料製造時とは異なった形態,特性を示します.また,溶接中の冶金現象に依存した高温割れ,特に凝固割れが発生しやすいことが知られています.加えて,近年構造物の高性能化に伴う材料の多様化,適材適所化により化学組成が大きく離れた材料との異材溶接の適用拡大によって,溶接継手部の特性劣化や高温割れ感受性の増大が懸念されています.
 本研究室では,「高温割れ発生防止」や「溶接部の組織形成予測」を目的として,溶接中の冶金現象の調査や高温割れ感受性の定量的評価に取り組んでいます.特に,高速度ビデオカメラを用いたその場観察法を駆使し,凝固過程や高温割れ発生時のひずみ,二次元温度場などを直接かつ詳細に測定しています.また,熱力学計算やフェーズフィールド法による組織形成予測も取り組んでいます.

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近年の研究テーマ

  ➢ レーザ・バレストレイン試験による凝固割れ感受性評価(Ni基合金,SUS鋼など)
  ➢ Ni基合金異材溶接金属部の高温割れ感受性評価とその評価方法の開発
  ➢ オーステナイト系金属材料の異材溶接における凝固割れ感受性の評価
  ➢ その場観察法を用いたレーザ溶接時の凝固現象評価ならびに二次元温度場計測
  ➢ マルチフェーズフィールド法による溶接金属の凝固組織予測             など