Study on Practical Application for In-process Detection Method of Blowholes

Abstract

アーク溶接技術は素材同士を接合し製品を製造する上で , 製品品質と製造効率に直結するコア技術である .溶接工程で は溶接継手の品質を保証する為に溶接後検査工程を設ける 事が多いものの,溶接後検査工程において品質上の問題が 生じた場合には,製品は補修工程に流され対処される .こう した補修工程は製造コスト増加および手戻りによる製造効 率の低下の一因となる.その為 ,今後より一層の溶接品質と 溶接効率の両立に向けては,溶接中にインプロセスで異常 検知・予知ができ,異常を検知・予知した瞬間に溶接を停 止し,後工程への異常品の流出を最小限に留める事が要求 される.溶接後検査で手直しとなる要因の一つに溶接部で 発生した溶接欠陥が挙げられる.溶接欠陥の中でも,外観 検査では発見が困難なブローホール (Blow Hole, BH)といっ た内部溶接欠陥は,グラインダーによる研削やガウジング による溶接ビードをはつり後に再度溶接を行う必要があり, 手直し工数の増加および溶接欠陥低減に向けた対策を講じ るのに時間を要する事につながり課題となる. インプロセスでの溶接欠陥が発生したことの検知につな がる技術は従来から種々取り組まれてきている.溶接後の 溶接欠陥検査で用いられる超音波探傷試験 (Ultrasonic Testing, UT)を自動化した自動UT技術,UTに加えてアコー スティック・エミッション試験 (Acoustic Emission Testing, AET)を組み合わせた技術,レーザーを用い母材内部に励 起された超音波を計測用レーザーで捉える非接触式レー ザーUT技術が開発されている.これらの技術では溶接欠 陥が発生したことを検知でき,インプロセスで溶接欠陥発 生の検知が可能であるものの,溶接欠陥が発生した後での 検知に限られる.一方,溶接中に得られる情報を解析する ことによりインプロセスで溶接欠陥が発生したことを検知, もしくは溶接欠陥が発生し易い状態であることを判定し, 溶接欠陥発生を事前に抑止する技術も種々報告されている. 溶接中の電流・電圧波形計測結果から,短絡発生頻度・周 期を分析する技術,短絡移行形態ではないグロビュール・ スプレー移行形態時における電流・電圧波形の変動を分析 する技術,パルス TIGのパルスピーク・ベース波形の変動 周期を分析する技術,といった手法が報告されている. 電流・電圧波形と同様に溶接中に得られる情報として,溶 接時に発せられる音を集音し,正常時と異常時の音波形を 分析する技術も報告されている.また,電流・電圧波形, 溶接音に加えて,溶接速度・ウィービング幅・シールドガ ス流量といった溶接中の種々の情報を統合して収集し,分 析する技術も併せて報告されている.いずれの技術も溶 接中に得られた情報を統計的手法もしくは機械学習を活用 し解析することにより,溶接欠陥が発生したことを検知も しくは溶接欠陥の発生を予測することが可能である.これ らの技術はインプロセスでの溶接欠陥発生検知および発生 予測が可能であるものの,施工条件が変更になった場合に は検知指標に用いているしきい値を再設定する必要がある. 加えて,電流・電圧波形や溶接音に認められる異常は溶接 欠陥だけではなく,種々の外乱によっても引き起こされる インプロセスでのブローホール発生検知手法の実用化に向けた検証