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山田 知典; 菖蒲 敬久; 山下 晋; 西村 昭彦; 村松 壽晴; 小溝 裕一*
no journal, ,
構造物の長期健全性を担保するには、溶接時の残留応力が非常に重要である。この残留応力が溶接時の温度分布に依存することから、温度に影響を与える溶融池内の現象把握が必要となる。本研究では、この溶融池内現象を定量化するための可視化手法に関して報告する。溶融池内の可視化は、大型放射光施設(SPring-8)からの高輝度単色X線を利用した吸収コントラストイメージング法により行った。例えば、アルミニウム合金に33kW/cm
のパワー密度でレーザー照射を行った場合、レーザー照射時間とともに溶融池が拡大し、その内部で上昇流と下降流からなる流動場が形成した。このときの最大流速は19.5mm/sであった。この溶融池形状と流速のリアルタイム観察により、対流による熱輸送は評価を可能となり、その影響が熱伝導効果と同等以上であることが確認できた。さらに、数値シミュレーションコードによる溶融池内対流挙動の評価結果と直接比較することで、熱流動特性の定量化を可能とした。
菖蒲 敬久
no journal, ,
現在、放射光施設SPring-8を利用してさまざまな材料中の応力/ひずみ分布測定を行っている。放射光の特徴は、高輝度,高指向性、そして高エネルギーである。それらを駆使し、SPring-8のさまざまなビームラインで10mm厚さに対して0.2mm程度の空間分解能でのひずみ分布評価を行っている。本講演では、溶接材料中のさまざまな測定事例を紹介し、溶接材料におけるその場ひずみ測定について触れるだろう。
寺田 隆哉; 山田 知典; 菖蒲 敬久; 西村 昭彦
no journal, ,
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。
Zhang, S.; 寺崎 秀紀*; 小溝 裕一*
no journal, ,
溶接より発生する残留応力が脆性破壊や応力腐食割れなどを促進するので、溶接継手の残留応力を低減することは重要である。この対策の一つとして、低温域でのマルテンサイト変態膨張を利用することが検討行われているが。溶接熱サイクル中溶接金属の固相変態及び応力変形挙動を理解することが本手法の確立には重要である。本コロキウムでは、大型放射光施設SPring-8の高輝度X線を利用してその場測定することにより、低温域で発生するマルテンサイト変態過程とミクロひずみとの関係を議論する。