(S119)非圧縮性SPH 法と離散要素法の連成計算手法を用いた高電流サブマージアーク溶接中の溶融池対流現象の三次元数値解析

摘要

サブマージアーク溶接は大電流で用いられることが多く、深い溶込みが得られることから、ビルや船舶、橋梁などの大型構造物へと適用される溶接法の1 つである。この溶接中では、アークプラズマや溶滴、そして溶接ビードはスラグおよび粉体のフラックスに覆われている。サブマージアーク溶接ではこの粉体のフラックスやフラックスが溶融したスラグが溶融金属および再凝固した溶接ビードを覆うことによって保護し，なめらかなビード外観を得ることができる。しかしながら、このフラックスやスラグは溶接部の観察を困難にし，現象の理解を妨げている．特に，溶接部の品質に影響する溶融池内の対流現象はX 線透過観察や直接観察などの実験観察手法でも明らかにすることができない．そのため、数値計算による現象解明が求められている。そこで本研究では粉体を取り扱うことができる離散要素法とラグランジュ形式の流体の計算手法であるSPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法を用いた連成計算手法を開発し、スラグ形成と溶融池形成プロセスを同時にシミュレートし，溶融池内部の対流現象を明らかにすることを目的とした。