Movies opened in RIO-DB of AIST on 2004.11.08(Part2)

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１．ＲＩＯＤＢ(Part1:GTA)へ移動
３．ＲＩＯＤＢ(Part3:GTA)へ移動
４．ＲＩＯＤＢ(Part4:GMA)へ移動
５．ＲＩＯＤＢ(Part5:GMA)へ移動
Gas Tungsten Arc welding process was considered. We used 4 cameras simaultaneously to know what was actually happening in the process. One camera was normal color CCD camera. The other three cameras were monochrome, to capture near infrared region and wide range of spectrum.

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Ar20L/min, left=70A, right=100A(color image, 950nm pseudo, 1000nm pseudo color, spectrum)
Ne25L/min, left=70A, right=100A(color image, 950nm pseudo, 1000nm pseudo color, spectrum)
He30L/min, left=70A, right=100A(color image, 950nm pseudo, 1000nm pseudo color, spectrum)

　不活性ガスとしての代表的なアルゴンとヘリウムに加えてその中間のネオンも用いて溶接現象を調べた結果です。
　左側が70A、右側が100A での溶接で、それぞれのガスに特徴的なスペクトル分布となっています。

He/Ar mixture20L/min, 70A(image, 950nm pseudo, 1000nm pseudo, spectrum)
He20	A2H18	A5H15	A10H10	A15H5	A18H2	A18H2a	Ar20	A18H2b	A2H18e

　左端が純ヘリウムシールド、右が純アルゴンシールドとなっています。組成によりアークの見え方が変化しています。この段は溶接電流が70Aの実験条件です。70Aは若干中途半端な電流値で、この電流を境に溶接挙動が変化します。

He/Ar mixture20L/min, 100A
He30	A2H8	A5H15	A10H10	A15H5	A18H2	A19H1	Ar20

　こちらの映像は、電流値が100Aの結果です。左端が純ヘリウムシールド、右端が純アルゴンシールドで、左から右へアルゴン濃度が増加していきます。ヘリウムの発光は赤色が主流です。母材表面の溶融池からは金属蒸気が発生し、青白い色が見えます。この金属蒸気が陰極側へ飛行し、再結合するときに青白い傘状の発光領域は見られます。
　アルゴンの輝線スペクトルは多く、発光強度もヘリウムより相当強くなります。ヘリウムシールドでは、電極が明るく撮影されています。電極温度が上昇していることに加え、高温プラズマとの衝突での発光も含まれています。

Effect of CO2 content in Ar20L/min, 70A
Ar20	+50CO2	+100CO2	+150CO2	+250CO2	+500CO2
Effect of CO2 content in Ar20L/min, 100A
Ar20	+50CO2	+100CO2	+150CO2	+250CO2	+500CO2

　アルゴンに炭酸ガスを少量添加した状態の映像です。上側が電流70A、下側が電流100Aの結果です。酸素を含んだガスを付与すると、母材の溶込みが深くなります。何故深溶込みになるのかについての情報を得るために行った実験の結果です。プラズマ発光領域内では添加した炭酸ガスはほぼ完全に解離と電離を行った状態となっており、電極(陰極)と溶融池(陽極)へ酸素イオンと炭素イオンが衝突します。金属イオンはプラスイオンなので母材へは衝突はしにくいのですが、影響はかなりあると私は勧化低ます。陰極付近では、酸素原子は電離と再結合を繰り返し、かなりの頻度で陰極に衝突します。この結果、炭酸ガス濃度が高くなると、映像に見えているように、電極は酸素と反応してかなり消耗してしまいます。
　溶接開始前半が通常のGTA溶接、後半が表面に活性フラックスを塗布した所謂ATIG溶接です。本来は、別々に溶接をしてきちんと違いを調べるべきなのですが、過渡現象も含めて溶接現象が変化するのか否かについて、まず、知りたかったので途中で状況が変化する設定にしています。 　

Effect of N2 content in Ar20L/min, 70,100A
Ar20	+250N2	+500N2	Ar20	+250N2	+500N2

　アルゴンに窒素を含有させて溶接現象がどのように変化するのかを調べています。上の段は通常のカラー写真。
　中野２段の写真は白黒cameraに狭帯域干渉フィルタを付けて撮影した映像で、擬似からーの変換方法を変えて表示しています。
　最下段は電極中心軸上のスペクトルを撮影した動画です。擬似カラー処理画像とスペクトル分布画像は１分間に４−５枚程度の撮影速度になっています。

Effect of O2 content in Ar20L/min, 75A
Normal	Flux	N+O2	F+O2

SUS304鋼板の直流GTA溶接で、何もしないSUS板(左端)と表面に活性フラックスを塗布したSUS板(左から2枚目）上の溶接現象を比較しています。上の段は毎秒３０コマの映像で、中の段は毎秒1000コマの映像です。下の段は溶接終了後の電極のSEM写真です。
SUS304鋼板の直流GTA溶接で、何もしないSUS板(左端)と表面に活性フラックスを塗布したSUS板(左から2枚目上の溶接現象を比較しています。上の段は毎秒３０コマの映像で、中の段は毎秒1000コマの映像です。下の段は溶接終了後の電極のSEM写真です。
上の段と下の段は同じカメラで撮影した映像で、トリガを掛けた瞬間から高速度映像のデジタルデータが記録されています。上の段の通常の映像はcameraからの出力映像を別途A/D変換して記録しています。

2016.09.12作成　2016.09.29改定