7. 溶融池中の対流に及ぼす4つの駆動力(プラズマ気流,電磁気力,表面張力,浮力)の影響(<小特集>微小重力環境を利用したプラズマプロセスへの誘い)
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概要
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溶融池内の対流に及ぼす4つの駆動力(プラズマ気流,電磁気力,表面張力,浮力)の影響を調査するために,電子ビーム溶接およびガスタングステンアーク(GTA)溶接を地上および微小重力環境下で行った.Al系合金として,純AlおよびAl-6%Cu合金(A2219),Fe系合金として,純FeおよびFe-6%W合金(SKD 4)を用いた.溶接後に試料を切断し,断面における微量元素(CuまたはW)の分布をEPMAによって分析し,対流の度合いを評価した.電子ビーム溶接では,表面張力および浮力が対流を決定する.また,微小重力環境では浮力が無視できるため,表面張力だけが対流を引き起こす唯一の駆動力となる.得られた結果から,Fe系合金の場合には,表面張力による対流が支配的であることが明らかとなった.しかしながら,Al系合金においては,表面張力の寄与が非常に小さく,従来のシミュレーションの結果と大きく異なることが明確になった.したがって,微小重力環境でAl系合金を用いて,GTA溶接を行う場合には,プラズマ気流および電磁気力だけが対流に対する支配的な影響となり,100A,Arシールドガス,アーク長3mmの条件においては,プラズマ気流と電磁気力が相殺することが明らかとなった.電流値を増加させることは,プラズマ気流および電磁気力をともに増加させるため,対流をあまり促進しないが,アーク長やシールドガスを変化させた場合には,プラズマ気流と電磁気力の間のバランスが崩れるため,対流が促進される.
- 2007-02-25
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