Question 1

t₈₅（800〜500°C冷却時間）はなぜ重要ですか？

Accepted Answer

t₈₅は鋼のHAZ（熱影響部）の組織変態と硬さを決定する重要パラメータです。軟鋼では800〜500°Cの温度域でオーステナイトからベイナイト・マルテンサイト・フェライトへの変態が起きます。t₈₅が短い（冷却速度が速い）とマルテンサイトが生成して硬化・脆化し、水素割れのリスクが高まります。JIS Z 3312ではt₈₅に基づく溶接入熱管理が規定されています。

Question 2

Rosenthal解の薄板モデルと厚板モデルの違いは何ですか？

Accepted Answer

Rosenthal薄板（2D）解は板厚方向に温度勾配がない仮定（完全貫通熱伝導）で、T-T₀ ∝ Q/(2πkt) × K₀(vr/2α) × exp(vx/2α) の形になります。厚板（3D）解は半無限体を仮定し T-T₀ ∝ Q/(2πkr) × exp(-v(r+x)/2α) となります。板厚tが熱拡散長α/v より小さい場合に薄板モデルが適用されます。本ツールは2D薄板モデルを使用しており、板厚10mm以下・高熱入力条件で精度が高くなります。

Question 3

予熱温度T₀を上げるとt₈₅はどう変化しますか？

Accepted Answer

予熱温度T₀を上げると冷却速度が遅くなり、t₈₅は増加します。2D薄板Rosenthal解では t₈₅ ∝ HI × [1/(500-T₀)² - 1/(800-T₀)²] となり、T₀=25°Cから150°Cに上げると分母が小さくなりt₈₅が約1.5〜2倍に延びます。予熱は水素割れ防止に有効ですが、HAZ軟化・変形増大のトレードオフがあります。高張力鋼（780MPa級以上）では予熱80〜150°Cが標準的に要求されます。

Question 4

熱効率ηの値はプロセスによってどう違いますか？

Accepted Answer

溶接プロセスの熱効率は：SAW（サブマージアーク）η=0.90〜0.99が最高、GMAW/MIG η=0.75〜0.85、SMAW（被覆アーク）η=0.70〜0.80、GTAW/TIG η=0.50〜0.65、レーザー溶接 η=0.25〜0.45（アルミ）〜0.65（鋼）が目安です。ηは実効熱入力 HI_eff = η·I·V/v に直接乗じられるため、同じ電流・電圧・速度でもプロセスにより熱入力が50%以上異なる場合があります。

溶接熱入力・冷却速度（Rosenthal解）

溶接プロセス

溶接条件

母材・板厚

熱サイクル T(t) — 観測点 r での温度履歴

等温線コンター（上面図） — 溶接プール・HAZ境界

最高温度 T_peak vs 溶接線距離 r

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