日本焊接技术研究.ppt

雷永平,日本焊接技术研究与JWRI简介,Outline,November21,2019,2,日本焊接要做什么和在做什么？一瞥做到什么水平？一瞥,1、日本焊接研究与技术发展一瞥,1.1信息来源？,4,2019/11/21,2、通过会议文集、期刊杂志1）http:/ci.nii.ac.jp/(在线期刊检索）CiNii(ScholarlyandAcademicInformationNavigator,pronouncedlikesigh-knee)isadatabaseservicewhichcanbesearchedwithacademicinformationofarticles,Books&Journals.日本溶接学会论文集溶接学会志（JournaloftheJapanWeldingSociety）TransectionofJWRI（2）大阪大学图书馆（3）大阪大学接合科学研究所图书室新日铁住金技报日立金属技报,1、通过相关网站（1）http:/kaken.nii.ac.jp直接主题检索KAKENisthedatabasewhichisestablishedandprovidedbytheNationalInstituteofInformatics(NII)withsupportoftheMinistryofEducation,Culture,Sports,ScienceandTechnology(MEXT)andtheJapanSocietyforthePromotionofScience(JSPS).（2）http:/www.meti.go.jp(METI经济产业省）隐含在其他专项（3）http/:www.mext.go.jp(MEXT文部省）隐含在其他专项（4）http:/www.jsps.go.jp日本科学振兴促进会,通过网站信息看日本焊接技术研究,5,2019/11/21,相关网站（1）http:/kaken.nii.ac.jp直接主题检索KAKENisthedatabasewhichisestablishedandprovidedbytheNationalInstituteofInformatics(NII)withsupportoftheMinistryofEducation,Culture,Sports,ScienceandTechnology(MEXT)andtheJapanSocietyforthePromotionofScience(JSPS).（2）http:/www.meti.go.jp(METI经济产业省）隐含在其他专项（3）http/:www.mext.go.jp(MEXT文部省）隐含在其他专项（4）http:/www.jsps.go.jp日本科学振兴促进机构,搜索逻辑：关键词：2008-2012年，溶接82项，接合513项溶接，溶接与？，钎焊（付），点焊（溶接），电弧焊（溶接）等,1.2研究课题类型主题检索,6,2019/11/21,http:/kaken.nii.ac.jp,1-3年，500万日圆以下,3-5年，5亿日圆左右，上下不限,5年，5千万-2亿日圆,3-5年，A:25千万B:5百万-2千万C:5百万以下,42岁以下5年，3千万-1亿日圆,39岁以下，2-4年A:5百万-3千万日圆B:5百万以下,基础研究,青年基金,其他类型：奖励研究、特别奖励研究、活动研究,1.22008-2014研究项目,7,2019/11/21,2008-2014年，关键词“溶接”项目总数98项,http:/kaken.nii.ac.jp,1.22008-2014年98个项目中各类型,8,2019/11/21,2008-2014年，关键词“溶接”项目总数98项,http:/kaken.nii.ac.jp,没有特别推荐项目（5亿日圆）没有基础研究（S）类项目（2亿日圆）没有青年基金（S）类项目（1亿日圆）,项基础（A）类可达5千万日圆项基础（B）类可达2千万日圆项基础（C）最高500万日元,可达3千万日元,可达500万日元,可达500万日元,基础研究（A）类项目平均每年1.14项,可达500万日元,1.22008-2014研究各年各类型项目,9,2019/11/21,关键词：溶接-2008-2014项目情况,蓝色和黑色较多，即500万日语以下的项目居多,1.2008-2014基础研究（A）项目课题,10,2019/11/21,涉及领域：电弧物理、焊接冶金、焊接结构可靠性、接头性能与机制、检测,1.22008-2012研究项目的关键词,11,2019/11/21,说明：2013和2014年项目还没有给出关键词（只有题目），未统计在内,1.2008-2014基础研究（A）项目课题,12,2019/11/21,关键词：”溶射”2010年“海洋环境下的钢结构的长期防腐与防污技术开发”2014年“新一代高效煤炭火力发电的低碳、寿命长热喷涂材料和技术开发”关键词：“異材接合”2010年“超轻薄壁高强结构材料的精密自由成形研究”关键词：“摩擦搅拌与接合”2009年“应力场诱发扩散现象和耐热合金的裂纹与损伤愈合”“异种材料摩擦搅拌接头金属的塑料流动与界面可靠性提高”关键词：“接合界面”2012年“弱扰动诱发有机半导体电子功能：有机半导体元件界面神秘现象阐述“VUV表面活性化接合”2009年“利用液相扩散的超高温耐热陶瓷工艺的开发研究（若手A）”2009年“氮化镓系晶体管的电子能级控制和新门可靠性研究”,1.3科技战略规划-1,13,2019/11/21,生命科学信息通信环境纳米材料,关键新材料研发及加工技术降低绿色能源成本的新材料解决资源稀少和不足替代材料技术具有广泛应用前景的纳米技术的纳米技术实用化创新基地建设纳米领域先进检测和加工技术,1.3科技战略规划-2,14,2019/11/21,强化传统制造加速流程创新解决制造业所涉及的环境、人口、资源制约的问题创造新的制造业模式,能源制造技术社会基础国防,1.42014年重要科学技术实施行动计划及方案,15,2019/11/21,纳米技术与材料工作组计划内容、方案、进程,16,2019/11/21,1.42014年科学重要技术内容实施行动计划,开发新型结构材料，提高能源利用,17,2019/11/21,1.42014年科学重要技术内容实施行动计划,面向能源高效利用的新结构材料开发,22.5亿日圆,7.2亿日圆,1.5面向能源高效利用的新结构材料开发,18,2019/11/21,铝：新合金开发钛：高强度钛合金镁：新合金开发钢铁：新型钢板的开发碳纤维复合材料：设计与成型体系碳纤维：新的制造技术,1.5面向能源高效利用的新结构材料开发,19,2019/11/21,各种材料组合适用性接合技术验证，接头强度达到母材强度50%，接头强度达到母材强度70%，接头强度达到母材强度90%的技术探讨,异种材料接合技术及标准化,新材料的激光加工技术开发,试验用切割机系统及碳纤维复合材料的切割加工质量评价，加工条件的基础数据获取开发激光光源系统，并与及表面处理装置集成，进行评价激光粉末成型装置的精度：+-0.1mm；成型时间：16h以内（高50mm尺寸的部件）,切割速度大于6m/min、断面反应层厚小于100微米（基材后大于3mm）加工技术确立。CFRP激光切割加工装置原先机的完成。大面积激光表面处理装置的完成。,切割加工评价技术构建、完成具有良好切割品质的CFRP切割加工系统切割枪的设计。激光表面处理表面性能的检测；大面积处理的性能评价；加工系统的实际考核评价,CFRP激光切割加工系统的成品化。大面积激光表面处理系统的产品化,为运输机器（汽车、飞机等）结构部件轻量化做出贡献。,提出：世界最高水平的3D打印技术。2014年投入45亿日圆目标：2018年，造世界最先进的3D打。打印速度是现在的10倍，产品精度是现在5倍的。,2013年9.4亿日圆,20,2019/11/21,1.6新型材料激光加工技术开发-经济产业省,日本新能源产业技术综合开发机构,切断、接合，粉末成形,21,2019/11/21,1.6新型材料激光加工技术开发-经济产业省,项目负责人,22,2019/11/21,1.6新型材料激光加工技术开发-经济产业省,1.7新型钛合金材料研发-加工技术开发,23,2019/11/21,新型钛合金结构材料研发-加工技术课题中接合技术内容所占资金为总数的3%,2008-2012年资金分配,总经费：6.93亿日圆,24,2019/11/21,1.7新型钛合金材料研发-加工技术开发,板材，环材,提高水平,美国宇航材料规范Ti-9,Ti-531CSP-700烧结材料认证,搅拌摩擦焊,加工方法的替代局部弯曲成型；切削加工,外围技术储备，制造技术接合技术,25,2019/11/21,http:/www.jst.go.jp/tt/EN/,新FSW用搅拌头材料的开发Co-Al-W系合金,1.7新型钛合金材料研发-加工技术开发,26,2019/11/21,钛合金的激光焊接,1.7新型钛合金材料研发-加工技术开发,保护气体,通过会议文集、期刊杂志看日本焊接技术研究,27,2019/11/21,会议文集，期刊杂志（1）http:/ci.nii.ac.jp/(在线期刊检索）CiNii(ScholarlyandAcademicInformationNavigator,pronouncedlikesigh-knee)isadatabaseservicewhichcanbesearchedwithacademicinformationofarticles,Books&Journals.溶接学会全国大会（春、秋）论文集（册子，日文，看不到专题研讨会、论坛等文章溶接学会志（日文，只可搜索到2011年以前的文章，有一些专题特集）日本溶接学会论文集（可看到2014年）TransectionofJWRI（2）大阪大学图书馆（3）大阪大学接合科学研究所图书室新日铁住金技报日立金属技报,1.8溶接学会全国大会发表论文,28,2019/11/21,溶接学会春秋会议发表文章情况,从年份和数量看：多的内容FSW，激光连接，溶接冶金，熔溶接变形-残余应力，点焊，溶接法,29,2019/11/21,专题研讨会节能实现异种材料接合技术的最新动向基础研究CFRP与金属的激光接合技术大阪大学接合科学研究所片山聖二，川人洋介，鄭光云异种材料的钎焊连接东京工业大学大学院宇宙系统机械专业铃村暁男异种材料的爆炸连接熊本大学脉冲能量科学研究所外书和幸应用实例钢-铝FSW连接与及应用本田技術研究所佐山満，宮原哲也，大浜彰介铝与铁的FCW异材接合神户制钢所铝、铜事业部门技术部接合技术研究室，海读者一正，松本刚，橋村彻等爆炸压接包覆钢的工业应用旭化成化药事业部化药技术开发部，大塚誠彦用,1.9溶接学会年会专题报告-2014年春,30,2019/11/21,论坛小尺寸连接加工的现状及展开今后的方針大阪大学工学研究科廣瀬明夫纳米颗粒表面涂层的现状与展望东北大学大学院工学研究科，附属能源安全科学国际研究中心，小川和洋飞秒激光对透明材料的直接键合大阪大学産学連携本部，特任教授，伊東一良纳、微结构的力学性能评价都大学工学研究科机械理工学専攻，北村隆行，澄川貴志，河合江美薄板的摩擦搅拌接合技术日立制作所株式会社日立研究所材料研究中心，佐藤章弘，平野聪，青田路欣,1.9溶接学会年会专题报告-2014年春,31,2019/11/21,Program增加制造竞争力-低成本电弧焊接技术1溅射减少（60分钟）与焊接设备的关联性-焊接机事业部第二技术部，惠良哲生与焊接材料的关联性-神户制钢所技术中心焊接开发部，铃木励一与保护气体的关联性-大阳日酸开发、工程总部，佐佐木智章2缺陷消除（60分钟）热裂纹的抑制-大阪大学大学院工学研究科材料生产科学専攻，森裕章冷裂纹的抑制-大阪大学工学研究科新日铁住金（焊接接合）共同研究讲座,糟谷正3应变的减少（30分钟）-大阪大学大学院工学研究科航空宇宙海洋系专业，柴原正和4高速化与自动化（70分钟）大型电厂应用实例-东芝电力系统公司，浅井知焊接的自动化、高速化应用实例-川崎重工业系统技术开发中心，瀬渡贤,1.9溶接学会年会专题报告-2014年春,32,2019/11/21,专题研讨：激光加工技术面临的挑战-国内与世界熔接学会各委员会的挑战溶接学会研究推進部会長（広島大学）篠崎賢二下一代材料激光加工技术开发项目大型项目特别委员会活动大阪大学接合科学研究所塚本雅裕碳纤维增强塑料的光纤激光加工ALPROT技术研究分会，产综研，Miyachi，新日本工機,三菱化学等金属粉末光纤激成形技术开发纵横ALPROT萩原正，佐雅祥，堀場欣纪产业技术综合研究所ALPROT野禅，清水透，松崎邦男KW级纤维激光器与加工应用案例古河電気工業藤崎晃，茅原崇直接半导体激光的工业应石川県工業試験場機械金属部舟田義則大阪大学接合科学研究所阿部信行，塚本雅裕村谷機械製作所村谷外博,1.9溶接学会年会专题报告-2013年春,33,2019/11/21,论坛：以轻量化为目标的接合技术动向与今后发展轻结构接合加工研究委员会今后的课题大阪大学接合科学研究所，松山欽一飞机的摩擦搅拌点接合适用探讨川崎重工业航空宇宙生产本部生产技术部，冈豪生，仰贤一，藤本光生等线性摩擦接合技术在飞机发动机上的应用IHI技术开发总部，根崎孝二，大岩田直贵，品川树干航空宇宙事业总部若元，黑木博史工程塑料/金属的激光焊接大阪大学接合科学研究所，川人洋介，片山聖二高比強板材的SPR（自铆冲）和无铆钉铆接丰桥技术科学大学机械工学系，安部洋平石川工业高等専门学校机械工程专，业加藤亨丰桥技术科学大学机械工学系，森林謙一郎,1.9溶接学会年会专题报告-2013年春,34,2019/11/21,论坛：大型焊接结构的安全性试验研究大型集装箱船的脆性破坏的安全性评价日本海事协会材料工程部福井努桥梁的激光焊接技术的适用性评价IHI技术开发总部，猪瀬幸太郎高压煤气管道全尺寸安全性评価东京煤气综合企画部能源科技集团，本橋裕之余高处理容器的落下试验及落下时的健全性评価关西电力核燃料室周期环境集团，脇寿一核反应堆压力容器底部残留应力测量和健全性评価东芝电力系统公司金属材料开发部，角谷利恵东京电力福岛第一原子力发电机械设备部后藤友哉日立GE新清洁能源日立事业所原子能设计部，斎藤高一，千葉邦彦立制作所株式会社日立研究所能源材料研究部，柳田信义,1.9溶接学会年会专题报告-2013年秋,35,2019/11/21,专题研讨会：日本宇航工业焊接与连接技术的现在与未来（1）宇航机器中的焊接技术和未来宇宙任务JAXA特聘参加者，今野彰（2）火箭壳体的制造与焊接接合技术三菱重工业名古屋航空宇宙系统制作所，佐藤広明（3）液体火箭发动机制造的焊接接合技术三菱重工业名古屋诱导推进系统制作所，福島明（4）固体火箭及液体推进系统接合技术IHI空气罗斯裴勇俊-斯生产中心生产技术集团，佐木純（5）人造卫星及探测机推进系制造与焊接接合技术三菱电机镰仓制作所宇宙系统部，关时明（6）超小型人造卫星的制造技术东京大学大学院工学研究科系航空宇宙工学専攻，中須賀真一,1.9溶接学会年会专题报告-2012年春,36,2019/11/21,论坛：提高焊接结构疲劳性能技术最新进展（1）提高疲劳强度的技术现状法政大学设计工学部城市环境设计工学，森猛（2）提高疲劳强度UIT机制和适用现状新日本制铁钢铁研究所接合研究中心所长野瀬哲郎（3）耐疲劳钢的疲劳强度提高问题住友金属工业，综合技术研究所，誉田登，有持和茂建材钢板厚板技术部，彰則稻见（4）焊接接头面外磨削加工三井造船工业钢铁结构、物流事业本部事业开发部，内田大介（5）疲劳裂纹的ICR修补处理中日本高速公路工程名古屋工业，山田健太郎京都大学大学院工学研究科都市社会工学専攻，石川敏之（6）首都高速道路钢结构桥梁的疲劳对策首都高速道路保全交通部钢构物疲劳对策小组，若林登（7）钢板疲劳裂纹焊接修补实例东日本高速公路关东分公司技术部，紫桃孝一郎，神田豊，三宅将,1.9溶接学会年会专题报告-2012年春,1.9溶接学会年会专题报告-2011年秋,37,2019/11/21,专题研讨会主题演讲：实现绿色移动社会的先进技术下一代汽车地区性产学官社区论坛経済産業省中部経済産業局地域経済部，岡田武绿色创新的趋势名古屋大学绿色移动研究中心，宮田隆司技术动向：材料进步与接合问题：轻质材料的低成本化展望钢板的多材质、高强度面临的焊接课题与未来展望新日本制铁钢铁研究所，宫崎康信轻质铝合金结构的应用与展望住友轻金属工业研究开发中心，熊谷正树CFRP的特性与大型结构的接合东丽超前复合中心，関戸俊英,38,2019/11/21,高强度结构轻量化制造技术：轻量化的历史和接合技术变迁及展望航天飞行器零件结构和其轻量化三菱重工业航空航天事业本部研究部，木村隆嗣铁路车辆的车身结构与接合技术日本车辆制造铁路车辆总部，知典宫道LFA的碳纤维增强塑料车身生产技术丰田汽车工业车辆质量生技部，佐竹秀夫可移动动力系统，城市体系建设展望二次电池的动向松下能源公司生驹宗久，湯浅浩次电池的基础设施与二次电池展望东芝社会基础设施系统公司，本多啓三研讨会多样化材料取向面临的接合技术及展望团长：丰桥技术科学大学，福本昌宏panelist东亚合成功能化学品研究所，安藤裕史,1.9溶接学会年会专题报告-2011年秋,39,2019/11/21,论坛：确保焊缝安全性的焊接冶金研究防止断裂和确保韧性（1）实现无焊接裂纹缺陷热裂纹研究现状及今后的课题大阪大学，才田一幸冷裂纹研究现状与和课题大阪大学，糟谷正与裂纹相关的冶金现象模型凝固裂纹住友金属工業，小薄孝裕980MPa级焊接接头氢致低温裂纹预测模型JFE钢铁工业，石川信行（2）提高焊缝性能焊接金属的韧性-现状与课题新日本製鐵，児嶋一浩HAZ的韧性-现状与课题JFE钢铁，大井健次焊缝组织形成模型神戸製鋼所，村上俊夫,1.9溶接学会年会专题报告-2011年秋,1.10几篇文章解读概要,“日本产业竞争力与先进材料开发”经产省制造产业局精细陶瓷，纳米技术，先进材料战略研究室北岗康夫2013年提出“创新型新结构材料技术开发”项目背景：日本，CO2吨/年排放12亿吨，其中：20%由运输产业（汽车，飞机，铁路）贡献。（1）轻量化，（2）高效动力系统高性能材料研发各种高性能材料开发研究：钢铁、钛合金、铝、镁、CFRP等焊接技术怎么办？运输工具材料的多样性-方法的多样性项目开发高强度材料的焊接：异种材料接合，（问题：接合强度，节能，成本）中高碳素钢-（C0.3%)-汽车用新型材料钛合金-航空、船舶熔化焊接时出现凝固组织变化、碳化物析出和氧化-材料性能降低固相FSW搅拌头的磨损（没有到使用水平）开发：FSW，熔化焊-中高碳钢，钛合金，金属/CFRP等的异材接合钢/铝，钢/CFRP，铝/CFRP焊接（问题：低熔点侧材料的弱化，接合层金属间化合物，热膨胀系数引起的热应力，电化学腐蚀）,40,2019/11/21,溶接学会志，Vol.83（No.1）特集：支撑新能源产业的溶接技术,“超临界火力发电汽轮机的焊接问题”,涉及的材料：碳素钢、低合金钢、高合金钢、镍基合金等汽轮机转子涉及的材料：CrMoV钢、12%Cr、NiCrMoV钢，根据蒸汽温度及压力条件选择材料韧性较好的CrMoV钢用于低温低压侧；高温强度好的12%Cr用于高温高压侧汽轮机转子的制造方法包括整体锻造和焊接。焊接方法需要根据不同的压力条件选择材料，锻造方法在选择材料上更灵活锻造的问题：在新一代700超超临界汽轮机转子和超临界CO2循环装置中，主要采用Ni基材料，但是Ni基材料的大型化存在问题（界限，成本）。涉及的焊接技术：新型Ni基汽轮机转子材料还没有响应的焊接材料，需要研发或选择近成分焊接材料Ni基合金/Ni基合金的焊接，Ni基合金/铁素体钢的焊接Ni基合金焊接热裂纹敏感性大，工艺要考虑。Ni基合金/合金钢异种材料焊接-接头的成分过度易裂-强度降低焊后热处理焊合区Co成分的不均匀碳扩散-导致材料强度降低问题：焊接时坡口形状与焊缝成分控制（均匀性），品质管理超声检测奥氏体杂音问题,2019/11/21,41,1.10几篇文章解读概要,溶接学会志，Vol.83（No.1）特集：支撑新能源产业的溶接技术,2.转子壳体涉及的材料CrMo，CrMoV铸钢、12%Cr。也可选Alloy625，Alloy617，Alloy740焊接方法：以往用TIG，MIG需要预热，热输入控制；A-USC用Ni基合金，焊接热裂纹，增强元素Ai，Ti氧化强度下降，存在选材问题3.配管涉及的材料：碳素钢、CrMoV钢。近几年，蒸汽温度提高采用高Cr钢（存在蠕变强度低）A-USC配管焊接中，高温部采用Ni基合金HR6W，HR35，Alloy617，需要考虑他们之间的焊接焊接方法：MSG，TIG，埋弧焊等。现场安装，全位置TIG焊近年，TIG自动焊接的高效率化窄间隙焊，高速焊,2019/11/21,42,1.10几篇文章解读概要,溶接学会志，Vol.83（No.1）特集：支撑新能源产业的溶接技术,“超临界压力发电汽轮机的焊接问题”,43,2019/11/21,1.10几篇文章解读概要,钢结构制造中CO2气体保护焊的展望,溶接学会志，Vol.80（No.8）,焊条,实芯焊丝,药芯焊丝,焊材需求,各类焊材总需求,埋弧焊和气体焊材,日本各类焊材构成比例（2000-2010）,44,2019/11/21,飞溅减小到1/10，fume下降1/2，效率提高17%,1.10几篇文章解读概要,钢结构制造中CO2气体保护焊的展望,溶接学会志，Vol.80（No.8）,日本各行业焊接中保护气体构成比例,新、旧方法熔点过度方式比较,颈缩形成,业界对CO2保护焊期望构成,飞溅、烟尘产生量比较,1,2,3,4,5,6,1.11焊接可视化-凝固与组织转变可视化,45,2019/11/21,枝晶生长过程,TheInternationalSymposiumonVisualizationinJoining&WeldingSciencethroughAdvancedMeasurementandSimulation.2010年第一次会议，今年11月将召开第3词会议,高温共聚焦激光显微镜观察,低碳钢凝固过程（固相的形成）,0.17%碳钢固/液界面,包晶反应（相对相的包敷过程）,1.11焊接可视化-凝固与组织转变可视化,46,2019/11/21,高温共聚焦激光显微镜观察,相晶界形成相,奥氏体中铁素体的形成,Ti-B系焊焊缝金属中针状铁素体的形成,1.11焊接可视化-电弧可视化,47,2019/11/21,SUS304He气TIG定点焊接时的个元素光谱图像,纯铁He气TIG定点焊接时的光谱图像,纯CrHe气TIG定点焊接时的光谱图像,1.11焊接可视化-电弧可视化,48,2019/11/21,MIG滴状过度焊时温度分布和Fe金属蒸汽分布,49,2019/11/21,1.11焊接可视化-摩擦焊塑性流动可视化,W同位素显示FSW塑性流动,FSW3维塑性流动可视化方法,50,2019/11/21,1.11焊接过程数值模拟高效计算法,考核模型,计算实例：CPUCorei72.66GHz，内存12GB。计算时间：108h,