− 37 −レーザプロセッシングレーザプロセッシングAF-2019201-A3重点研究開発助成 課題研究AF-2019202-A3重点研究開発助成 課題研究レーザ加工，レーザ溶接レーザ溶接，アルミニウム合金，レーザ誘起応力波，凝固割れsano@mapse.eng.osaka-u.ac.jpレーザ加工，金属積層造形金属積層造形，凝固割れ，割れ感受性kadoi.kota.jwri@osaka-u.ac.jp大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻 教授大阪大学 接合科学研究所 准教授佐野 智一門井 浩太析出強化型アルミニウム合金の高強度継手を実現する 金属積層造形における凝固割れ感受性評価の高精度評価・予測法短パルスレーザ誘起圧力波支援高速レーザ溶接法の開発溶接金属の凝固割れを防止する方法として結晶粒微細化が挙げられるが、2024アルミニウム合金のような割れ感受性の高い金属のフィラー未使用での高速レーザ溶接は実現していない。本研究では、フィラーを使用しないCWレーザ溶接時の短パルスレーザ誘起結晶粒微細化法を開発した。シングルモードファイバーレーザを用いて2024-T3アルミニウム合金のビードオンプレート溶接を実施した。溶融池の周辺にナノ秒レーザパルスを照射した。溶融池にレーザパルスを照射したところ、結晶粒の微細化効果が確認された。粒状化領域は固液界面に沿って半円形に形成されていた。垂直断面の結果から結晶粒微細化領域は固液界面に沿って1 mmの深さに達していることがわかった。ビッカース硬度試験の結果、結晶粒微細化により硬度が上昇し、結晶粒微細化領域では凝固割れの進行が抑制されていることが確認された。金属3次元積層造形（AM）は，近年様々な分野での適用が検討，実用化が進められているが，AM過程での割れ欠陥の発生がしばしば問題となる．本研究では，AM過程に適した割れ感受性の評価手法を新たに構築し，割れ発生の影響因子を実験と数値解析から調査した．横型引張式高温割れ試験により，凝固割れの発生を再現し，割れ発生の臨界初期付加応力により凝固割れ感受性を評価する手法を示した．構築した手法により，AM時のレーザ条件によって異なった凝固割れ感受性を示すことを見出した．また，数値解析により，レーザ出力が大きい方が，初期付加応力が低くても高いひずみ速度を示すことがわかった．数値解析と横型引張試験によって導出される初期付加応力と割れ発生限界ひずみ速度をデータベース化し，AM製造時の条件からひずみ速度等を算出することで，凝固割れ発生の予測の可能性が示唆された．
元のページ ../index.html#39