自動車の需要により溶接研究が促進される

ここでは 12 インチが表示されます。 長くて6インチ。 この低入熱プロセスを使用して作成された、高さ 4 mm の厚さのテスト壁。 ガーリッヒ氏は、これが大型鋳物の使用に代わる理想的な技術であると考えています。 ウォータールー大学

自動車産業は、高張力鋼の接合や混合金属接合など、さまざまな分野での溶接研究の触媒となってきました。 ウォータールー大学がリブルディと共同で行ったいくつかの新しい研究は、一部の自動車用途だけでなく、ステンレス鋼パイプの溶接やワイヤーアーク積層造形プロセスにも役立つはずです。

「私たちがリブルディと行った研究は、より一貫性があり、より有能なアーク溶接制御の開発に向けたものです」とウォータールーの機械・メカトロニクス工学部教授でウォータールー自動車研究センターの一員であるエイドリアン・ガーリッヒ氏は述べた。 。 Gerlich と、Emanuel dos Santos および Paulo Costa Assuncao を含む彼の研究仲間チームは、一連のアーク制御パラメータを最適化しました。 「基本的に、これは敏感な材料のアーク溶接用に改良されたパルス材料移送モードです。」

リブルディは、その制御された短絡金属転写プロセスを「ディップ転写」プロセスと呼んでいます。 このプロセスのユニークな点は、発生する熱入力が少ないことです。

「入熱量は 1 ミリメートルあたり 0.1 kJ です」と Gerlich 氏は言います。 「自動車産業にとって重要な高張力鋼の用途では、非常に低い入熱で非常に均一なフィレットの堆積が得られるため、歪みが最小限に抑えられ、周囲の鋼への損傷や劣化が少なくなります。 微細構造を観察すると、典型的なアーク溶接から期待されるものを正確に確認できます。 しかし、入熱量は他の先進的な短絡金属転写プロセスの約半分です。」

この低熱伝達プロセスの副次的な利点は、スパッタが非常に少ないことです。

「液滴は毎秒数百回堆積していますが、その過程でスパッタや金属がほとんど放出されていないことが観察されます」とガーリッヒ氏は述べています。 「つまり、仕上がりがよりきれいになるということです。」

ガーリッヒ氏によると、入熱量はレーザー溶接の範囲に近いという。

「レーザーは、これらの鋼鉄に対して1ミリメートルあたり0.05 kJから0.15 kJの熱入力を達成する傾向があるため、まさに操舵室内で使用することができます」と彼は言いました。 「アーク溶接の利点は、もちろん、安全筐体、部品の取り付けに関して同じ要件がなく、公差がレーザー溶接の方が高く、コストがはるかに低いことです。」

自動車用途では価値がありますが、この非常に低い熱伝達プロセスがステンレス鋼パイプの溶接に最も直接的な影響を与えるとガーリッヒ氏は考えています。

「産業上の課題は、配管（1/4 インチから 1 インチ）などのより厚い材料をアーク溶接する場合、通常、ステンレス鋼の溶接には内部パージ ガスが必要になることです」と Gerlich 氏は述べています。 「パイプの端を内部でキャップし、内部容積をアルゴンシールドガスでパージして、パイプの酸化と溶接部の内側ルートの熱による変色を防ぐ必要があります。

ここでは、ステンレス鋼パイプの内側ルートからのテスト溶接の例を示します。 画像: ロブ・ピスター/リブルディ

「私たちが開発したこのアーク溶接モードの興味深い点は、入熱が非常に低いため、バッキングガスがなくてもパイプの内側が熱で変色しないことです。 この種の溶接を行う必要がある人にとって、これは天文学的なコストの削減を意味します。 シールドガスでパージする必要があると、シリンダーを扱うための追加の認定が必要になり、アルゴンの追加コストが発生し、パイプが複雑なモジュールに設置されている場合の密閉空間での作業の許可などの追加の安全規制が必要になります。 これらすべてがプロジェクトのコストに影響します。」

ウォータールーの研究者がこの低熱蒸着プロセスを検討したもう 1 つの応用例は、鋼のワイヤー アーク積層造形です。 研究者たちは研究を実施し、長さ 12 インチ、高さ 6 インチ、厚さ 4 mm の壁構造を実現することができました。 研究者らは、水冷トーチを使用することで、自然冷却された金属を使用した場合よりも高いベース硬度と高い引張強度を達成することにも成功しました。