Observation of laser cladding process using synchrotron radiation to develop a plant maintenance device

プラント保守保全用デバイスの開発のための放射光によるレーザー肉盛り溶接過程の観察

寺田 隆哉; 山田 知典; 菖蒲 敬久  ; 西村 昭彦  

Terada, Takaya; Yamada, Tomonori; Shobu, Takahisa; Nishimura, Akihiko

溶融地内の流体の挙動は科学的な観点だけでなくエンジニアリングの観点からも興味深い。しかし、レーザー照射により形成される溶融地は表面における熱放射,レーザー光反射,ヒュームの発生などにより観察が困難である。われわれはこれまでにX線吸収コントラストイメージングにより溶融地深さのその場観察に成功した。今回、この技術をレーザー肉盛り溶接に応用した。母材とワイヤの溶融、凝固過程はSPring-8のビームラインBL22XUを利用して行った。X線のエネルギーは二結晶Si(111)モノクロメータにより調整し、70keVとした。300Wファイバレーザーを厚さ5mmの鋼材に照射した。レーザー肉盛りの初期過程において、ワイヤの先端には溶融滴が形成され、ワイヤ径の約3倍の大きさまで成長した。その直後に溶融滴はワイヤ先端から離れ、母材に設けたくぼみを充填した。以降は溶融地に対するワイヤ供給と肉盛り部の成長がレーザー照射終了まで連続的に観察された。この肉盛り溶接過程の可視化は高経年化したプラント補修のためのレーザー肉盛り溶接装置の設計に有用である。

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