Internal strain distribution of laser lap joints in steel under loading studied by high-energy synchrotron radiation X-rays

高エネルギー放射光X線を利用したレーザー重合せ溶接材内部のひずみ分布

菖蒲 敬久  ; 城 鮎美*; 河野 史明*; 村松 壽晴; 山田 知典; 永沼 正行  ; 小澤 隆之   

Shobu, Takahisa; Shiro, Ayumi*; Kono, Fumiaki*; Muramatsu, Toshiharu; Yamada, Tomonori; Naganuma, Masayuki; Ozawa, Takayuki

自動車産業は、照射面の反対側に照射痕を発生させることなく高エネルギー密度を実現するため、レーザービーム溶接を採用している。ひずみゲージや管球X線などの一般的な測定手法では、接合部の溶接部での局所的なひずみを評価できない。本研究では、高エネルギー放射光X線回折を使用して、高温かつ荷重下でのレーザー重ね継手PNC-FMS鋼(厚さ2および5mm)の内部ひずみ分布を計測した。その結果、引張荷重が増加すると、局所的な引張ひずみと圧縮ひずみが界面近くで増加した。これらの分布は、有限要素解析の結果とよく一致した。ただし、当該分布はレーザー加工によって発生する欠陥に依存するため、X線透過イメージングによる内部欠陥観察を補完的に利用することが不可欠であることもわかった。

The automotive industries employ laser beam welding because it realizes a high energy density without generating irradiation marks on the opposite side of the irradiated surface. Typical measurement techniques such as strain gauges and tube X-rays cannot assess the localized strain at a joint weld. Herein high-energy synchrotron radiation X-ray diffraction was used to study the internal strain distribution of laser lap joint PNC-FMS steels (2- and 5-mm thick) under loading at a high temperature. As the tensile load increased, the local tensile and compressive strains increased near the interface. These changes agreed well with the finite element analysis results. However, it is essential to complementarily utilize internal defect observations by X-ray transmission imaging because the results depend on the defects generated by laser processing.