著者

山内 信幸 阿草 一男

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.50, no.11, pp.1059-1065, 1981-11-05

被引用文献数

2

著者

ファン H. G. コヴァチェヴィッチ R.

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.76, no.2, pp.82-89, 2007-03-05

参考文献数

56

被引用文献数

5 10

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はじめに アーク溶接は多くの複雑な物理現象を含んでいる.アーク溶接における熱および物質輸送現象のより良い理解はプロセスの最適化や溶接品質の改善に不可欠である.溶接で生じる現象の予測は実験に代わるもう一つの手段として捉えることができ,コストを抑えるとともに厳しい溶接環境から溶接士を保護し得ることが可能になる.さらに,数値計算モデルは実験によって得られ難い複雑な輸送現象も明らかにすることができる.ここでは,アーク溶接プロセスのモデル化をテーマに取り上げるが,工業に幅広く普及しているGTA溶接とGMA溶接を中心に議論を展開したい. GTA溶接のモデル化 溶融池あるいはアークプラズマにおける熱および物質輸送のモデル化については数多くの研究論文の中でよく議論されてきた.溶融池モデルでは最近のトレンドとして3次元化が挙げられる.著者らは添加ワイヤの送給を考慮に入れたGTA溶接の3次元溶融池モデルを構築している. Fig.1は温度場と流動場の横断面図である.最高温度がアーク中心近傍の溶融池表面とワイヤ表面に見られる.溶融池後方への熱量畳のために,溶融池前方の等温線が後方の等温線に比べて明らかに密になっていることが解る.なお,溶融池形状は流動場に示されている.一方,もう一つの最近のトレンドは,陰極-アークプラズマ-陽極を同時に解く統合モデル化であろう.著者らは完全溶込みを考慮に入れた2次元の統合モデルを構築している. Fig.2に温度場のみを示すが,時間とともに溶込みが増加し,アークスタート後2秒では部分溶込みであったものが4秒では完全溶込みに達していることがよく理解できる.完全溶込みの場合,溶融池裏面が形成されるために表面のくぼみが増加していることが解る. GMA溶接のモデル化 GMA溶接のモデル化は溶滴移行,アークプラズマ,溶融池の3つの部分に分かれて発展してきた.溶滴移行のモデル化では,静的釣り合い理論(SFBT)とピンチ不安定理論(PIT)が適用されてきたが,電流変化にともなうグロビュラーからスプレーへの移行形態の変化を表現できなかった.このため,流体力学を応用した数値計算モデルが現在の主流になっている.一方,溶融池に関してはGTA溶接の場合と同様に3次元化が最近のトレンドであり,特に,アーク圧力ばかりでなく溶滴移行による溶融池表面の変形を考慮に入れたモデルが発表されている.アークプラズマに関しても, GTA溶接の場合と同様,溶滴移行-アークプラズマ-溶融池を同時に解く統合モデル化が最近のトレンドである.Fig.3は著者らによる2次元統合モデルの計算結果例である.ワイヤ端での溶滴の形成・離脱,アークプラズマ中での溶滴の移動,溶滴と溶融池との相互作用が時間とともに進展していく様子を見事に予測している.その他 近年,ソリッド自由造形(SFF)のモデル化が進みつつある.ソリッド自由造形には添加ワイヤを含むGTA溶接プロセスを応用したタイプやGMA溶接を応用したタイプがあるが,これらのモデル化は,上述のGTA溶接モデルやGMA溶接モデルに多層モデルを組み合わせることにより実現可能であると考えている.一方,今後の展開として,溶融池サイズ,残留応力,金属組織を予測し,かつ溶接プロセスパラメータの最適化をはかることが重要であり,これらを実現するには,熱的,流体的,機械的,化学的モジュールモデルを統合した溶接の完全プロセスモデル化が必要であると考えている.最近,このような取り組みがなされつつある.また,溶接モデルのほとんどはビード・オン・プレート溶接を対象にしているが,最近,V形溶接継手で特徴づけられるGMAすみ肉溶接の3次元定常モデルが紹介されている.おわりに アーク溶接プロセスのモデル化において,そのトレンドは間違いなく統合モデルであり,そして,その究極のゴールが3次元完全プロセスモデルである.これらの実現に向けてパラレル処理や非構造メッシュなど新しい計算手法が有効であろう.最後に,コンピュータ技術の発展と数値計算科学のさらなる追求は,モデル化の実溶接プロセスへの輝かしい貢献に繋がっていることは間違いない.

著者

横野 泰和

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 = Journal of the Japan Welding Society (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.66, no.2, pp.86-89, 1997-03-05

参考文献数

12

著者

横野 泰和

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.59, no.6, pp.p410-413, 1990-09

被引用文献数

9

著者

永井 欣一 岩田 光正 西村 誠二

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.38, no.10, pp.1158-1160, 1969-10-25

著者

荒谷 修三 亀田 貴理 高橋 康夫

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会全国大会講演概要

巻号頁・発行日

no.70, pp.130-131, 2002-03-24

参考文献数

3

被引用文献数

1

著者

沓名 宗春 山上 直樹 坪井 昭彦 タトゥド マノジュ

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会全国大会講演概要

巻号頁・発行日

no.75, pp.182-183, 2004-08-20

参考文献数

2

被引用文献数

1

著者

ディルタイ ウーリッヒ オーセ ピーター

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.76, no.2, pp.90-94, 2007-03-05

被引用文献数

2 3

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抵抗溶接プロセスにおける予測モデルの現状について,冒頭に著者の意見が述べられている. 1949年にGelmannによって始まった抵抗溶接モデリングに関する研究は, Greenwoodら多くの研究者によって,知識の洗練が成されてきた.今日では,シミュレーションソフトウェアとして,その成果を広く利用できるようになった.本レビューは,抵抗溶接モデリングの歴史と各種シミュレーションソフトウェアの特徴が紹介されており,本分野の世界的動向が一望できる内容となっている.以下は,後者の要約である.デンマーク工科大学からスピンオフしたSwantec社のソフトウェアSorpasでは,材料物性, ISO標準電極および製品形状に関するデータベースの利用により,計算結果を得る.アーヘン工科大学(ドイツ)の著者がトゥーラ大学(ロシア)と共同開発したSpotSIMでは,溶接中の材料の塑性変形および電流波形の経時変化を計算する.その結果,ナゲット形状だけでなく圧痕,溶接後のギャップおよびチリの発生を検討することが可能である.また,その計算手法について紹介されている.シュットガルト大学(ドイツ)のGreitmannらは汎用FEMソフトANSYSを利用したSpotwelderを開発した.これにより溶接部の応力分布,変形,温度分布および電流密度が可視化された.計算には,接触抵抗も考慮される.ノッティンガムトレント大学(イギリス)のAravinthanらは,汎用FEMソフトANSYS用シミュレーションツールを開発した.本ツールにより,構造計算およびナゲット成長に関する熱電気計算を行うことができる.南カリフォルニア大学(アメリカ)のKhanらは,アルミニウムを対象としたナゲット成長モデルを構築した.本モデルでは,相変態および熱伝達データベースを利用する.ベルリン工科大学(ドイツ)のDeらは,インド工科大学とアルミニウム合金に関するシミュレーションモデルを共同開発した.非線形熱依存性,融解エンタルピーおよび凝固が考慮される.大阪大学接合科学研究所(日本)のMurakawaは,スポット溶接およびシーム溶接に関するモデルを構築した.電場,熱伝導および変形を考慮した計算が特徴である.マサチューセッツ工科大学(アメリカ)のMatsuyamaは,可視化プログラムを開発した.本プログラムは通常のナゲット成長モデルに加えて,インライン制御を想定した高速計算モデルを含むため, Hybrid simulationと称される.本レビューは,著者による今後の展望によって締めくくられている.

著者

前中 浩 佐久間 正明 松岡 一祥

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会論文集 : quarterly journal of the Japan Welding Society (ISSN:02884771)

巻号頁・発行日

vol.4, no.1, pp.95-101, 1986-02-05

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The stress relief phenomena in pre-loading on butt welded plates and the changes of material properties owing to the pre-loading were investigated theoretically and experimentally. A over-matching welded joint composed of a 50 kgf/mm^2 class weld metal by automatic CO_2 welding and a mild steel of 16 mm thickness was tested. The strain distributions measured by strain gages showed the same tendency to those calculated by FEM, under pre-loadings in directions perpendicular and parallel to the weld line. The perpendicular loading was superior to the parallel loading in terms of reducing the plastic strains caused of the stress releaving. Strain aging embrittlement of weld metal, HAZ and base metal obtained by 2 mm V notched Charpy test was quite proportional to prestrain, and significant difference among them could not be found. The equations for estimation of the brittle fracture initiation temperature were checked. The rise in the temperature caused by the pre-loading was less than that due to the weld residual stress. It was concluded that the effective pre-loading method recommended in the present paper was sufficiently safe.

著者

阪上 隆英

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.72, no.4, pp.251-255, 2003-06-05

参考文献数

5

著者

田中 甚吉

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.65, no.3, pp.196-198, 1996-04-05

参考文献数

4

被引用文献数

2

著者

福本 昌宏

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.68, no.8, pp.617-633, 1999-12-05

参考文献数

127

被引用文献数

6

著者

小暮 寛彦

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.70, no.5, 2001-07-05

著者

西口 公之 松繩 朗 北田 豊文

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.39, no.1, pp.55-63, 1970-01-25

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As stated in the previous paper, there found two kinds of the cathode modes, i. e. the cold and hot cathode modes, in a low pressure arc generated between the graphite electrodes. Consumption of a graphite cathode was quite different in each cathode mode. For example, a carbon vapour stream and spattering from the cathode root were ovserved in the cold cathode mode, while no vapour stream nor spattering was seen in the hot one. The consumption characteristics of a graphite cathode and the corelation to the cathode mode were investigated to clarify the cathode mechanism. Experiments were conducted on an arc with a graphite cathode and a water cooled copper anode under the condition of the current range being 10-120Amp and of the pressure 10-100 Torr of hydrogen and 10-60 Torr of helium and argon. Results obtained in this study are as follows. (1) In addition to the cold and hot cathode modes, a new mode which was termed the plasma cathode mode was distinguished in a C(-)-Cu(+) arc at low pressure, regardless of the kinds of gas. This mode which was featured by a bright sphere in front of the cathode tip (cathode plasma ball) appeared as an intermediate stage of the cold and hot cathode modes. The existence of the plasma cathode mode was clearly recognized in the consumption characteristics of a graphite cathode but hardly detected in the electric characteristics of an arc. (2) A cathode plasma ball expaoded its size with the increase of current or the reduction of pressure. In the plasma cathode mode, it was clearly separated from the arc column by a dark space. When the dark space became undetectable, the hot cathode mode emerged. (3) Under the condition of this experiment, specific consumption rate m_C/I (mg/A min) of a graphite cathode ith the cold cathode mode was as hifih as five times or compared with so the one in the hot cathode. Meanwhile, in the plasma cathode mode, m_C/I was a little higher than that in the hot one. In the cold cathode mode, more than 90% of the consumption was the sublimation of carbon at the cathode root, and the spattering loss was less than 10%. (4) In the cold cathode mode, carbon rather than the ambient gas might be preferentially ionized in the cathode fall region. (5) The transition of the cathode mode was determined by the systematic study of the consumption characteristics of a graphite cathode. In this study, three governing factors of the cathode mode (p, I & V_i), which were mentioned in the previous paper, were clearly proved.

著者

山本 利雄 島田 弥

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会誌 (ISSN:00214787)

巻号頁・発行日

vol.39, no.11, pp.1171-1179, 1970-11-25

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Various penetration shapes formed in the plates of copper, aluminum, mild steel and stainless steel by the fixed TIG arc at reduced argon pressures are discussed in relation to the electrical and thermal characteristics of the arc mentioned in the previous reports, where the arc is formed between the 2% thoriated tungsten cathode of 4mm in diameter shaped like a pencil form and a directly or indirectly water cooled anode plate under the following conditions. Gas Pressure : 18 to 760mmHg Arc Current : 250,400,450A Arc Length (Distance between Electrodes) : 4,9,15,25mm The facts elucidated are as follows (1) At reduced gas pressure, "cathode zone" (a bright spherical zone) is observed at the neighborhood of the cathode. When the cathode zone touches the anode specimen, the contact zone on the anode surface melts rapidly and a large "conduction type penetration" is formed in the specimen. Then the cathode zone is presumed to have a higher energy density compared to the arc column. (2) In the specimen of low thermal conductivity, the "peripheral type penetration" is formed due to the convectional flow in the molten pool when the energy density of the arc is considerably high. It happens sometimes that the depth of the conduction type penetration formed at small current is deeper than that of the peripheral type penetration of larger current. (3) At higher pressure the molten pool beneath the arc depresses and the "finger type penetration" is formed in this case. For directly water cooled specimen, the shape of the molten pool is conserved down to room temperature and a hollow part is often formed when the arc length is sufficiently long. At the bottom of the hollow part a solid surface is exposed and no solidified layer is observed on it. (4) The penetration in low thermal conducters such as mild steel and stainless steel varies from the "conduction type" to the "peripheral type" and further to the combined type of "peripheral type" and "finger type", with an increase in the energy density and the plasma stream at the specimen surface. For high thermal conductors like copper and aluminum, the "conduction type" is easily formed by the thermal conduction mechanism. Although the "finger type" is likely to appear when the arc energy density is considerably high, no "peripheral type" penetration is observed.

著者

松村 吉修

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会全国大会講演概要

巻号頁・発行日

no.78, pp."F-27"-"F-32", 2006-03-23

著者

梶川

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

熔接學會誌

巻号頁・発行日

vol.26, no.10, 1957-10-25

著者

宮下 幸雄 武藤 睦治 長谷川 広尊

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

溶接学会全国大会講演概要

巻号頁・発行日

no.74, pp.74-75, 2004-03-21

著者

近藤 英一 河本 信夫

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

熔接協會誌 (ISSN:18837190)

巻号頁・発行日

vol.8, no.9, pp.450-455, 1938-09-25

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本論文はThe Welding Journal,1937年7月號に附録として掲載されたもので、題して"An Investigation of Plug and Slot Welds"と言ふ。著者はペンミルバニヤ洲ベスレヘム市レーハイ大學の獨逸工學研究所に籍を置く「アメリカ熔接協會」研究員たりしGlenn James Gibsonである。本論文は同大學土木工學科の學士論文として提出されたものである。こゝに共の抄譯を掲げて参考に供する。

著者

松澤 春雄

出版者

社団法人溶接学会

雑誌

熔接學會誌

巻号頁・発行日

vol.17, no.10, pp.369-370, 1948-12-01