試験・調査報告

3.溶接現象の可視化―溶接変形・残留応力計測ソリューション一般に溶接現象は局部的な急熱・急冷過程を伴うため、溶接された構造物には溶接変形や溶接残留応力の発生が避けられません。コベルコ溶接テクノは、溶接試験体製作や溶接中の温度測定・マクロ断面観察などの溶接データ取得から、溶接変形・残留応力測定までの一貫したサービスを提供しており、CAEの妥当性確認にも活用いただいています。〈ステレオ画像相関法〉ステレオ画像相関法は、カメラを2台使用して対象物の3次元形状を計測する手法です。図1に示すように、対象物に対し塗料などでランダムパターンを付与し、離れた位置から2台のカメラで撮影します。ステレオ画像相関法の特長はこれまで困難だった対象物全体の溶接変形を連続的に3次元評価できることで、最大1.5m1.2mまでの部材の計測が可能です。溶接条件、溶接順序や拘束位置が溶接変形に与える影響を確認することや、CAE解析の妥当性検証にぜひご活用ください。〈残留応力測定/修正コンター法〉コベルコ溶接テクノは表面・内部残留応力など測定対象に最適な測定方法を提案いたします。内部残留応力の測定にはMIRS法に加え、新たに修正コンター法をラインナップしました。(図3)修正コンター法は図4のとおり部材中心部以外の測定も可能で、切断面の法線方向の残留応力を2次元マップで評価できます。こちらもCAE解析の妥当性検証にご活用いただけます。コベルコ溶接テクノ(株)CS推進部・営業部https://www.kobelco-kwts.co.jp/原田和幸計測手順計測装置ランダムパターン右カメラ左カメラ試験板実施例溶接部材への適用y500z800x(mm)x方向y方向z方向溶接前溶接前溶接前beforeafter3パス後3パス後3パス後①測定対象にランダムパターンを塗布②2台のカメラで測定対象を撮影③変形前後のランダムパターンの変位を解析し、変形量(x,y,z方向)として出力■観察面での3次元評価が可能です。■最大1.5×1.2m程度と、実部品に近いサイズで測定できます。8パス後8パス後8パス後外観写真8パスのすみ肉溶接を実施■対象物全体の溶接変形を連続的に3次元評価可能(x,y,z)です。■実ワークに重ね合わせて描画することも可能です。各パス溶接後の溶接変形の動画はこちらから図1ステレオ画像相関法の計測手順図2造船部材への適用例残留応力測定メニュー■測定対象に最適な測定方法をご提案いたします。■各測定法の組み合わせで表面から内部まで測定可能です。実施例TIGメルトラン試験体X線回折法ひずみゲージ法MIRS法NEW修正コンター法鋼種:SUS304寸法:40t×65w×100ℓ(mm)溶接条件:200A-13V-12cm/min残留応力測定方法内部表面応力成分〇単純形状のみ〇深さ方向の1次元断面の2次元溶接線方向90mm位置で切断溶接部:引張残留応力〇𝜎𝑥,𝜎𝑦𝜎𝑥,𝜎𝑦,𝜎𝑥𝑦𝜎𝑥,𝜎𝑦,𝜎𝑥𝑦𝜎𝑥切断面の法線方向溶接線方向の残留応力分布(MPa)45035025015050-50-150-250-350-450図3コベルコ溶接テクノ残留応力測定メニュー図4修正コンター法の実施例2024Spring8