熱パルス入射により誘起されたHe II自由界面からの蒸発現象の研究

筑波大学University of Tsukuba博士（工学）Doctor of Philosophy in EngineeringHe II evaporation from a He II-vapor interface is experimentally investigated. The He II evaporation is caused by the impingement of a second sound thermal pulse onto a He II-vapor interface. The resulting gas- and superfluid-dynamic phenomena are visualized with the aid of a laser holographic interferometer and are directly measured with a pressure transducer and a superconductive temperature sensor. It is clearly seen in the visualization interferograms that a shock wave is formed at the front of an evaporation wave. It is confirmed that the propagation of an evaporation wave front is in good agreement with the prediction by the Rankine-Hugoniot relation. From the direct measurement data of the pressure and the temperature, we obtained the condensation coefficient of He II by the direct comparison of the data with the kinetic theory result for the weak evaporation case in the temperature range between 2.16K and 1.28K. It is found that the condensation coefficient, weakly depending on the temperature, is smaller than unity. This report may be the first one describing the temperature dependence of He II condensation coefficient. It is confirmed that the condensation coefficient considerably decreases as the temperature approaches the λ point because the excellent heat transfer mechanism so called super thermal conduction deteriorates. From the comparison of the experimental result with the kinetic theory result for the strong evaporation case, it is found that the non-linear effect of slip boundary condition may arise at relatively small temperature rise of a free surface. And the reflection coefficient R22 of a second sound from a free surface is also measured. Furthermore, He II condensation induced by an evaporation wave impingement onto a He II free surface is studied in order to confirm the effect of super thermal conduction ou the condensation coefficient of He II.1999Bibliography: p. 109-114doctoral thesi

石油精製・石油化学プラントにおける溶接補修の最前線

journal articl

Effect of TIG welding on ferrite content of weld metal in duplex stainless steel

二相ステンレス鋼のティグ溶接では，シールドガスの組成や希釈などの溶接条件によって，溶接金属のフェライト量が過多または過少となり，溶接金属の耐食性が低下するおそれがある．そこで，二相ステンレス鋼の突合せ溶接（片面）にティグ溶接を適用した場合において，溶接金属のフェライト量におよぼすシールドガスの影響，ならびに初層溶接金属の断面ミクロ組織とフェライト量におよぼす二層目溶接の影響を評価した．journal articl

Automatic judgement of weld bead shape and reproduction using 3D model in welding technology competition

溶接業界では、少子高齢化や生産年齢人口の減少にともない日本の経済基盤を支える溶接技能者の不足が深刻化しつつあり、溶接の担い手の獲得が喫緊の課題になっている1)。この課題を解決するためには、若年者を獲得して人材育成（技能伝承）を効果的に行うとともに、ロボット技術の活用を検討していく必要がある。 ロボット技術の活用にあたって、従来は少品種多量生産に対して産業ロボットを導入することが一般的であったが、近年は多品種少量生産にも対応できる協働ロボットが注目されている。協働ロボットは、人がロボットに直接触れて動作教示（ティーチング）を行うダイレクトティーチング、および高度なプログラム知識が不要な簡易設定ツールによって、ティーチングが容易になっている。また、レーザ変位計などのセンシング技術の発達により、対象物の形状を高精度に取得できるようになっている。しかしながら、協働ロボットやレーザ変位計を導入しても、溶接技能者のように溶接位置を把握し、開先形状に適した溶接を行うには、膨大な課題を解決する必要がある。その第一歩として、開先形状および溶接ビード形状の自動判定技術の確立が必要である。第1図2)に溶接ビード形状とトーチ軌道のイメージを示す。 一方、人材育成の取組みの一つに溶接技術競技会がある。溶接技術競技会は、様々な団体が主体となって開催されており、溶接技能者の技術やモチベーションの向上、溶接の普及などに寄与している。溶接技術競技会では、被覆アーク溶接法または炭酸ガスアーク溶接法によって板材の突合せ溶接を行う競技課題が多く、採点には外観判定や放射線透過試験、曲げ試験などが適用される。写真12)に溶接技術競技会の作品の外観を示す。外観判定は判定基準にもとづき熟練の評価員が手動で行う必要がある1)。また、曲げ試験を行う場合は作品の保存ができなくなる。そこで、ロボット溶接の研究過程で開発中の「開先形状と溶接ビード形状の自動判定技術」を応用して、溶接技術競技会の課題解決への取組みを行った。作品の溶接ビード形状をレーザ変位計で計測し、計測データをプログラム処理することで外観判定を自動で行うとともに、3Dモデルに変換・保存した。さらに、3Dモデルを活用することで溶接ビード形状を3Dプリンタで再現した。ここでは、これらの方法および検証結果、ならびに溶接技術競技会で実証した事例を示す。journal articl

二相ステンレス鋼の溶接金属におよぼすティグ溶接条件の影響

二相ステンレス鋼では，溶接部のフェライト量が過多または過少になると耐孔食性が低下するため，そのフェライト量が30～70％または30～60％になる溶接条件を選定する必要がある1)，2)．また，溶接金属のフェライト量は，オーステナイト生成元素であるNおよびNiの影響によって変化しやすい2)． 二相ステンレス鋼のティグ溶接では，シールドガスにArを使用した場合，溶接中に溶融池からNが放出されるため，シールドガスからN2を供給して溶接金属のN含有量を確保することが推奨されている2)，3)．また，二相ステンレス鋼の溶接材料はNi含有量が母材よりも2～4％高くなっているが，突合せ溶接（片面）の初層溶接では希釈が大きくなり，溶接金属のNi含有量が十分に得られない場合がある．そのため，初層溶接金属のフェライト量はNの放出の影響と重畳してより過多になることが想定されるが，実際には過多になりにくい3)．そこで，シールドガスからN2を供給した場合における溶接金属の初層と最終層のフェライト量を確認して，溶接金属のN含有量およびフェライト量におよぼすシールドガスの影響を評価するとともに，初層溶接後と二層目溶接後の初層溶接金属の断面ミクロ組織とフェライト量を確認して，初層溶接金属のフェライト量におよぼす二層目溶接の影響を評価した．さらに，溶接金属のN含有量とフェライト量の関係，ならびにフェライト量の測定方法の比較についても以前の実験結果と合わせて示した．journal articl

Observation of B+ → χc0K+

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高度情報社会とシステム監査

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Automatic judgement, storage of 3D models, and reproduction using 3D printers of weld bead shapes at welding competitions

溶接技術競技会では，板材の突合せ溶接を行う競技課題が多く，採点には外観判定や放射線透過試験，曲げ試験などが適用される．外観判定は判定基準にもとづき熟練の評価員が手動で行う必要がある1）．また，曲げ試験を行う場合は作製した作品を保存できなくなる．そこで，作品の溶接ビード形状をレーザ変位計で計測して，計測データをプログラム処理することで外観判定を自動で行うとともに，計測データを3Dデータに変換・保存し，さらに溶接ビード形状を3Dプリンタで再現した．その結果，採点基準に従って溶接ビード形状の自動判定を行うことができた．また，実物に近いイメージが確認できる溶接ビード形状の3Dモデルとレプリカを作製することができた．In welding competitions, many of the competition tasks involve butt welding of plates, and the scoring involves appearance judgment, radiographic examination, bending test, etc. Appearance judgment must be performed manually by an experienced evaluator based on judgment criteria. Also, if a bending test is performed, the created work cannot be saved. Therefore, we measured the weld bead shape of the work with a laser displacement meter, automatically judged the appearance by processing the measurement data with a program, converted and saved the measurement data to 3D data, and then reproduced the weld bead shape with a 3D printer. As a result, it was possible to automatically judge the weld bead shape according to the scoring criteria. In addition, it was possible to create a 3D model and replica of the weld bead shape that was close to the real thing.journal articl

Effect of N2 back shielding on back bead welding

オーステナイト系ステンレス鋼の裏波溶接を行う場合には，裏波ビードの酸化を防止するために不活性ガスでバックシールドを行う必要がある．バックシールドガスには，Arと同等の溶接継手の性能が得られ1），コストの低減ができる N2 を使用する場合があるが，Arを使用する場合が多い．そこで，改めてバックシールドガスにN2を使用した場合の影響を検討し，溶接継手およびガス置換の性能を評価した．その結果，溶接継手の性能はバックシールドガスがArとN2の場合で同等になるが，ガス置換の性能はArよりもN2の場合の方が優位になることが明らかになった．When back bead welding on austenitic stainless steel, it is necessary to back shielding with an inert gas to prevent oxidation of the back bead. N2 is sometimes used as a back shielding gas, as it can provide the same performance of welded joints as Ar and reduce costs, but Ar is often used1). Therefore, we reexamined the effects of using N2 as the back shielding gas and evaluated the performance of welded joints and gas replacement. As a result, it was found that Ar and N2 back shielding gases were equivalent in terms of the performance of welded joints, but N2 was superior to Ar in terms of gas replacement performance.journal articl