表2 実験条件2（板厚26mm，1ビーム） 2・3 実験条件 ３．実験結果および考察 3・1 レーザビーム幅の影響 図4に，試験片上方から高速度カメラによって撮影した開先内部の可視化画像の模式図と撮影例を示す．画像中央図5に，板厚26mmの試験片を用いてビーム幅およびビーム揺動照射の影響を検討した際の可視化画像を示す．図6には，図5の可視化画像を輝度分布として示す．溶接中の可視化動画から，全ての条件において安定した溶融池 6566 05 52w x 27l表3 実験条件3（板厚50mm，2ビーム） Irradiating type Laser power, kW 図3 実験システム概略図（2ビーム，板厚50mm） 表1に板厚26mmの試験片を用いてビーム形状（幅）およびビーム揺動照射の影響を検討した際の実験条件を，表2に板厚26mmの試験片を用いてビーム揺動条件（波形）の影響を検討した際の実験条件を，表3に板厚50mmの試験片を用いて2ビーム照射を行った際の実験条件をそれぞれ示す．表1に示した実験条件では，ビーム長さは板厚相当に設定し，ビーム幅は固定照射の場合は開先幅に合わせた10mm，揺動照射の場合は4mmあるいは2mmとした．レーザ出力は6kW一定としたため，それぞれのビーム形状でのエネルギー密度は，23，55，111W/mm2である．表2に示した実験条件では，揺動波形を2種類採用し，揺動周波数を15あるいは5Hzと変化させた．開先幅方向への揺動1サイクル中の開先表面においてレーザ照射時間は，揺動波形と揺動周波数との組み合わせにより11.5〜72.5msとなる．表3に示した板厚50mmに対する実験条件では，片側を8×51mmの矩形レーザビームの定常照射とし，もう片方を2×56mmの矩形レーザビームの揺動照射とした． 表1 実験条件1（板厚26mm，1ビーム） Weaving 2w x 27l4w x 27l 3・1・1 溶接中可視化結果 の比較的輝度の高い部分が溶融池であり，溶融池中央部に挿入されるホッとワイヤ先端も明瞭に確認できる． 形成およびワイヤ送給が実現できていることが確認できた．図6に示した輝度分布を見ると，エネルギー密度の最も低いビード幅10mmの定常照射条件では，輝度値（温度）は比較的低く，溶融池全体で均一な分布となっている．一方，ビーム幅を狭くしてエネルギー密度を大きくし，揺動照射を適用した場合には，レーザビームの照射時間が相対的に長くなる開先壁面近傍（溶融池両端部）において輝度（温度）が高くなっている．さらに，ビーム幅が2mmでエネルギー密度が最も高い場合には，開先壁面近傍の溶融池両端部の狭い範囲において輝度（温度）が比較的高くなっている． 溶接速度（試験片降下速度）は各条件で一定とし，ワイヤ送給速度は開先内を充填する必要十分な値とした．ホットワイヤ電流は，上記ワイヤ送給速度に応じた適正値とした．シールドガスにはArあるいは80%Ar+20%O2の混合ガスを用いた． Laser irradiation method Weaving frequency, Hz Weaving waveform Laser irradiating angle, deg. Laser power, kW Spot size (Defocus), mm Defocus amount, mm Laser power density, W/mm2 Welding speed, cm/min Wire feeding speed, m/min Wire current, A Wire feeding angle, deg. Shielding gas (Ar), l/min Stationary Exponential 15 610w x 26l 0 23 20 55 3.35.31 181 45 10161 Spot size (Defocus), mm Defocus amount, mm Laser power density, W/mm2 Laser irradiating angle, deg. Weaving frequency, Hz Duration time near groove surface, ms Total duration time near groove surface Welding speed, cm/min Wire feeding speed for one wire, m/min Wire current for one wire, A Wire feeding angle, deg. Shielding gas (Ar), l/min Laser irradiating angle, deg. Laser spot size, mm Weaving frequency, Hz Weaving waveform Welding speed, cm/min Wire feeding speed, m/min Wire current, A Shielding gas, 10 L/min 20 111 164 Laser power, kW Weaving form for 1 second, ms Stable DefocusJust focus 35 8x51 80%Ar + 20%O220 111 0SineExpo- nential15 11.5 172.5 34 170 1.71.24 93 45 2072.5 362.5 Weaving Just focus 2x56 Exponential 3.310 228 − 376 −
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