レーザ溶接(基本機能の検証)

米国Shiloh社は、軽量化、省原材料、省コストを目的とした鋳造や溶接、プレス加工などを手掛ける部品メーカーであり、マテリアルの専門家集団です。これまでShiloh社はFLOW-3Dを鋳造の問題解決に使用してきましたが、今回溶接モジュールFLOW-3D WELDに注目し、FLOW-3D WELDを用いて解析を行い、Shiloh社のレーザ溶接実験結果と比較を行いました。

解析モデル

下図のように金属板を二枚並べ、境界部よりやや厚い側を溶融させる溶接を行うモデルです。今回、レーザは3300Wのものを使用し、これを4.5M/Minの速さで境界に平行移動させます。両者は使用するプレートの厚みが異なり、CASE2では、金属間ギャップが設けられています。

溶接接合_レーザ溶接_解析モデル
溶接接合_レーザ溶接_解析モデル_CASE1

CASE1

溶接接合_レーザ溶接_解析モデル_CASE2

CASE2

解析結果(実験との比較)

FLOW-3D WELDを使用してCASE1、CASE2の解析を行いました。CASE1は底面ぎりぎりまで溶融しますが、CASE2では完全に貫通しています。貫通時にも底面が抜け落ちないのは表面張力や対流の影響によるものと考えられます。

溶接接合_レーザ溶接_解析結果

溶融領域(CASE1)

溶接接合_レーザ溶接_解析結果_CASE1

CASE1

溶接接合_レーザ溶接_解析結果_CASE2

CASE2

CASE1

CASE2

まとめ

  • CASE1、CASE2ともに、断面形状では傾斜が二つ現れており、この特徴は解析結果でも顕著に観察されます。
  • CASE2では、溶融領域の膨らみもよく再現することができました。
  • FLOW-3D WELDはレーザ溶接の大まかな形状、溶融幅等の大まかな傾向を捉えることが確認できました。

【資料提供】

SHILOH INDUSTRIES, INC.