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公開番号2025174217
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024080363
出願日2024-05-16
発明の名称溶接部形状の予測方法及び予測モデル
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B23K 31/00 20060101AFI20251120BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】アーク溶接条件を効率的に選定できる、溶接部形状の予測方法及び予測モデルを提供する。
【解決手段】アーク溶接の溶接対象物4における溶接部形状の予測方法は、溶接対象物4への入熱分布として溶接対象物4の表面温度分布の測定値を適用するステップを含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
アーク溶接の溶接対象物における溶接部の形状を予測する方法であって、
前記溶接対象物への入熱分布として前記溶接対象物の表面温度分布の測定値を適用するステップを含む、溶接部形状の予測方法。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記溶接対象物の表面から放射される赤外線の強度を測定するステップと、
前記溶接対象物のうち固体部の放射率と溶融部の放射率とを、前記溶融部の放射率が前記固体部の放射率よりも低くなるように設定し、前記赤外線の強度の測定結果から前記溶接対象物の表面温度分布の測定値を算出するステップと
を含む、請求項１に記載の溶接部形状の予測方法。
【請求項３】
前記固体部の放射率が０．４～１．０に設定され、前記溶融部の放射率が０．１～０．５に設定される、請求項２に記載の溶接部形状の予測方法。
【請求項４】
アーク溶接の溶接対象物における溶接部の形状を予測するモデルであって、
前記溶接対象物への入熱分布として前記溶接対象物の表面温度分布の測定値が入力されるように構成される、溶接部形状の予測モデル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アーク溶接の溶接部形状の予測方法及び予測モデルに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
アーク溶接の品質は、溶接の結果得られた溶接部形状によって評価される。溶接部形状は、ビード幅、余盛高さ又は溶込み深さ等で特定される。溶接電源の制御技術の向上によって溶接安定性が向上した。しかし、最適な溶接部形状を得るための溶接条件は、依然として熟練作業者の経験に頼って選定されているという実情がある。そして、熟練作業者が溶接条件を選定する場合でも、未経験の溶材を使った溶接又は新しい素材の溶接を行う場合に試験溶接を繰り返して溶接条件を選定することがある。そうすると、試験溶接を行うための作業スペース、並びに、試験溶接で用いる溶接ワーク、溶材及び時間等が余計に必要となる。これによって溶接のコストが増大する。さらに、熟練作業者よりも少ない経験しか有していない初心者が溶接条件を選定する場合、熟練作業者が溶接条件を選定する場合よりも、最適な溶接条件が得られるまで必要な溶接試験の繰り返し回数が増える。そうすると溶接のコストが更に増大する。
【０００３】
以上述べてきた背景のもと、特許文献１又は特許文献２に記載されるように、試験溶接の回数を削減するために溶接部形状を予測する方法が開発されている。以下、溶接部形状を予測する従来技術について説明する。
【０００４】
特許文献１に記載されている方法は、溶接電源が出力する電流及び電圧を模擬する機能を備えた熱源モデルによってアーク入熱量を精密に算出し、このアーク入熱量に基づいて溶融池形状を熱伝導計算によって算出して溶接ビード形状を推定している。
【０００５】
特許文献２に記載されている方法は、レーザ及びアークのハイブリッド溶接による溶込み深さを推定するために、溶接条件毎に総入熱量及び溶込み深さを対応づけたデータベースをあらかじめ準備し、データベースから算出した溶接条件と溶込み深さとの相関式を用いることで、溶込み深さを推定している。
【０００６】
他に、アーク入熱量、アーク入熱分布、アークの物理的な作用としてのアーク圧力のピーク値、及びアーク圧力分布を、仮想的なパラメータの組み合わせによって設定し、このアーク入熱とアーク圧力に基づいて溶融池形状を熱伝導計算によって算出して溶接部形状を推定する方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００８－２００６９１号公報
特開２０２１－７９４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び２に記載されている方法において、溶接部形状の予測は、入熱量に基づいて実施されている。溶接部形状の予測精度を向上するためには、アーク入熱量だけでなく、このアーク入熱量が溶融池に対してどのような分布で入熱するか、すなわちアーク入熱分布をより精密に算出し、シミュレーションの境界条件として設定する必要がある。しかし、アーク入熱分布の算出は容易ではなく、アーク入熱分布の算出に多大な時間が費やされている。その結果、アーク溶接条件の選定にも多大な時間が費やされている。
【０００９】
本開示は、上記事実に鑑み、アーク溶接条件を効率的に選定できる、溶接部形状の予測方法及び予測モデルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための、本開示に係る溶接部形状の予測方法及び予測モデルは以下のとおりである。
（【００１１】以降は省略されています）

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