高耐久性能を有する架橋型ガラス繊維複合レーザー溶接継手の開発

高耐久性交联玻璃纤维复合材料激光焊接接头的开发

• 批准号: 22K14148
• 负责人: 荒川 仁太
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14148/
• 关键词: 疲労強度; レーザパターニング; 接合継手; 金属疲労; レーザ溶接; ガラス繊維強化

本研究ではレーザ接合継手の疲労強度を向上させるために，ガラス繊維配合型の同継手を作成することとし，高負荷レベル・低負荷レベルの両者において高耐久性能を有する接合継手を開発することを目的としている．本年度(2022年度)は各種接合継手の比較のため，接着継手・摩擦攪拌(FSSW)継手の実験データの取得を実施した．既存のレーザ継手と比較して接着継手では有限寿命域において若干の疲労強度低下を呈したが，摩擦攪拌継手においてはレーザ接合継手と同等の疲労強度を示した．そのため，摩擦攪拌継手およびレーザ溶接継手は継手として同等の耐久性能を有していることから，破壊メカニズムに関しても類似する点があると推察される．詳細な観察は完遂していないが，摩擦攪拌継手ではレーザ接合継手と同様に高荷重レベルでは溶接部破壊，低荷重レベルでは母材破壊を呈することから，極めて似ている破壊メカニズムを有していると考えている．こうした一連の結果を踏まえ，今年度は破壊メカニズムの類似点に関してもさらに考察を実施していく予定である．また，前述の通り，レーザ接合継手と摩擦攪拌継手の疲労強度レベルは同等であることが明らかになったことから，次年度(2023年)は比較的簡便で，容易に接合が可能な摩擦攪拌継手を用いてガラス繊維配合型の効果を検証する．摩擦攪拌継手による検証は継手の条件が確定し，治具製作も済んだ状態であり，継手が完成次第の試験開始を予定している．最終的に，次々年度(2024年度)はレーザ接合を用いてガラス繊維配合型の効果を検証する予定である．

在这项研究中，为了提高激光焊接接头的疲劳强度，我们将创建玻璃纤维复合接头并开发在高负载水平和低负载水平下都具有高耐久性的接头。今年（2022 财年），我们获取了粘合接头和搅拌摩擦 (FSSW) 接头的实验数据，以便比较各种粘合接头。与现有的激光接头相比，粘合接头在有限寿命区域内的疲劳强度略有下降，但搅拌摩擦接头的疲劳强度与激光焊接接头相当。因此，由于搅拌摩擦接头和激光焊接接头具有与接头相同的耐久性能，因此推断它们在断裂机制方面存在相似之处。尽管尚未完成详细的观察，但搅拌摩擦接头在高负载水平下表现出焊缝断裂，在低负载水平下表现出母材断裂，与激光焊接接头类似，因此我认为它们具有非常相似的断裂机制。基于这些结果，今年我们计划进一步考虑断裂机制的相似性。此外，如上所述，已经表明激光焊接接头和搅拌摩擦接头的疲劳强度水平是相同的，验证了使用玻璃纤维复合型接头的有效性。为了使用搅拌摩擦接头进行验证，接头的条件已经确定，夹具也已制造，我们计划接头完成后立即开始测试。最后，在下一财年（2024年），我们计划使用激光粘合来验证玻璃纤维复合类型的有效性。

项目成果

引張はく離型自動車用鋼板FSSW 継手の破壊機構解明

汽车用拉伸可剥离钢板 FSSW 接头断裂机理的阐明

• 发表时间: 2022
• 作者: T.Sannomiya;D.Nakamura;J.Arakawa;T.Kado;T.Tsudo;S.Takahashi;M.Hiraoka;H.Akebono;A.Sugeta;臼井康貴,四ツ谷隆太,荒川仁太,曙 紘之,菅田 淳;板谷拓実,藤田一輝,荒川仁太,曙 紘之,菅田 淳,青木祥宏,藤井英俊
• 通讯作者: 板谷拓実,藤田一輝,荒川仁太,曙 紘之,菅田 淳,青木祥宏,藤井英俊

Analysis of Fatigue Crack Propagation Behavior of Structures with One-Sided Welding in Fillet Welded Joint for Load-Carrying Type

承载型角焊缝单面焊接结构疲劳裂纹扩展行为分析

• DOI: 10.2320/matertrans.mt-z2022003
• 发表时间: 2022
• 期刊: MATERIALS TRANSACTIONS
• 影响因子: 1.2
• 作者: T.Abe;J.Arakawa;H.Akebono;A.Sugeta
• 通讯作者: A.Sugeta

レーザパターニング処理を援用した接着接合継手の疲労強度評価

使用激光图案化工艺评估粘合接头的疲劳强度

• 发表时间: 2022
• 作者: T.Sannomiya;D.Nakamura;J.Arakawa;T.Kado;T.Tsudo;S.Takahashi;M.Hiraoka;H.Akebono;A.Sugeta;臼井康貴,四ツ谷隆太,荒川仁太,曙 紘之,菅田 淳
• 通讯作者: 臼井康貴,四ツ谷隆太,荒川仁太,曙 紘之,菅田 淳