5.

溶接データシステム研究委員会

243

5

溶接データシステム研究委員会

5.1

設置経緯

溶接構造物に対し，技術者は適切な溶接施工法，導入し，これらの技術的翻訳により，わが国にお施工条件を選択・決定しなければならない。いう

ける溶接技術へのコンピュータの適用に関する研までもなく，この決定には高度の技術的判断が要究を開始した。国内 15 社の参加のもと，求され，技術者には各施工法に対する広範で，かつ深い知識が必要とされる。このため，溶接技術情報や溶接用計算ソフトウェアを整備し，技術者の意思決定を支援するシステムを構築することが重要である。

第一次 WDS 委員会（1976（昭和 51）年 8 月〜1978（昭和 53）年 7 月）
第二次 WDS 委員会（1978（昭和 53）年 8 月〜1980（昭和 55）年 9 月）
第三次 WDS 委員会（1980（昭和 55）年 10 月〜

このような観点から，溶接施工法及び施工条件

1982（昭和 57）年 9 月）の選定，最適溶接継手の設計，溶接部の機械的特として，活動を続けた。

性などに関する溶接技術データを計算機で処理し，当初，臨時専門委員会として発足した WDS 委利用する方法を研究・開発するため，1976（昭和員会は，1982（昭和 57）年に通常の研究委員会に51）年 8 月，日本溶接協会に「溶接データシステ改組され，現在に至っている。なお，当研究委員

ム研究委員会（略称「WDS 委員会」）」（委員長：会の活動は，設立当初から本委員会を指導されて益本功，副委員長：藤田譲）が臨時専門委員会ときた益本して設立された。

4 月から野本敏治委員長に，また 1994（平成 6）年

功委員長に代わり，1988（昭和 63）年

当委員会では，まず東ドイツ中央溶接研究所

4 月から黄地尚義委員長，沓名宗春副委員長に引（略称「ZIS」）において研究・開発された ZIS 溶接

き継がれ，溶接への計算機応用に関する研究・調技術計算システムのうち，25件のアルゴリズムを査活動を活発に行っている。

5.2

活動状況

5.2.1 臨時専門委員会としての活動（1976（昭和51）〜1982（昭和57）年）

件の溶接用計算プログラムを主対象に（表 5.1 参

第一次WDS委員会では，ZIS から導入された25ラムの技術的翻訳を試みるとともに，これらのア照），調査・検討がなされた。具体的には，プログ

244●第 5 編研究委員会活動

表 5.1 ZIS の溶接用計算プログラム（第一次 WDS 委員会）
記号
T-1

題
名
溶接速度を与えた場合のCO2アーク充填溶接条件の計算

T-3

ソリッドワイヤ及びバンドによるCO2アーク溶接の溶融速度とワイヤ送給速度の計算

T-6
T-9

ソリッドワイヤ及びバンドによるサブマージアーク肉盛溶接パラメータの計算
Al-Mg系アルミニウム合金（A5083）の自動ティグ溶接条件の計算

T-10

アルミニウムの自動ティグ溶接条件の計算

T-11

電子ビーム溶接のビーム電流値の計算

T-12

電子ビーム溶接の溶込み深さの計算

T-13

電子ビーム溶接の温度分布の計算

T-16

火炎ろう付の作業パラメータの計算

T-17

ガス切断の作業パラメータの計算

T-18

プラズマ切断の作業パラメータの計算

T-19

パウダカッティングの作業パラメータの計算

T-22

溶着金属断面積の計算

T-23

溶接方法と開先形状の選択

T-80

エレクトロガスアーク溶接の施工時間の計算

T-85.1 CO2アーク多層溶接におけるパス数と溶接パラメータの計算（その1：すみ肉溶接）
T-85.2 CO2アーク多層溶接におけるパス数と溶接パラメータの計算（その2：V開先突合せ溶接）
W-1
アーク溶接のコスト計算
W-3･･
O-82 電子ビーム溶接のコスト計算
W-84

抵抗溶接のコスト計算

K-3

円筒分岐管の肉厚の最適化

K-4

球分岐管の継手強度減少係数の計算

K-5

シリンダの長手方向に並んだノズルの継手強度減少係数の計算

K-8

最適な片持梁継手の計算

K-16

ZIS-R0 1-17 シート1による溶接継手の安全性確認のための計算プログラム（安全性確認のための基準）

表 5.2
記

第二次，第三次 WDS 委員会で開発された計算プログラム

号

題名●第二次WDS委員会
WDS 201

薄板防撓板のすみ肉溶接による横たわみ量の計算

WDS 101

溶接熱影響部の冷却時間（800〜500℃）薄板2次元熱流

WDS 102〃

WDS 103〃

WDS 104

溶接熱影響部の最高硬さの計算

WDS 105〃

炭素当量と冷却時間による推定

WDS 106〃

冷却時間による硬さの変化

WDS 107

薄板3次元熱流
熱放散を無視しない場合
炭素当量による推定

溶接構造用鋼の低温割れ防止必要予熱温度の計算●第三次WDS委員会

WDS 107 B2

部分加熱による必要予熱時間

WDS 107 B3

均熱した小型試験板の100℃までの冷却時間

WDS 107 B4

均一熱した大板の100℃までの冷却時間

WDS 107 B5

部分加熱した大板の100℃までの冷却時間

WDS 107 B61 大板均熱の場合の100℃までの冷却時間とパス間時間の計算
WDS 107 B62 大板部分加熱の場合の100℃までの冷却時間とパス間時間の計算
WDS 202

交差継手の拘束度の計算

WDS 203

パイプ円周溶接時の溶接変形と残留応力

WDS 204-1

溶接時数計算プログラム（突合せ）WDS 204-2

溶接時数計算プログラム（すみ肉）WDS 206

電子ビーム熱効率の計算

WDS 207

磁場をかけた帯状電極肉盛溶接パラメータの計算

WDS 208

溶接材料所要量の計算

5.

溶接データシステム研究委員会

245

ルゴリズムを基本とし，委員会で収集したオリジ②溶接現象のモデル化とシミュレーションナルデータを加味した計算プログラムが試作され，③センサによるアーク溶接の制御その実際問題への適用性が詳細に検討された。そ④

溶接継手特性の推定

れらの検討結果は「第一次 WDS 委員会成果報告⑤

CAW（計算機援用溶接）に関する調査研究書」としてまとめられている。

⑥

溶接設計支援システム

第二次及び第三次 WDS 委員会においては，溶⑦ マルチメディア方式技術教育システムの開発

接技術への計算機の応用に関する調査活動をより例えば「②溶接現象のモデル化とシミュレー積極的に進めるとともに，独自の計算プログラムション」においては，各種溶接プロセスのモデルの開発を目的として研究活動を行い，表 5.2 に示化を試みるとともに，これまで当委員会で試作・す WDS 委員会のオリジナル計算プログラムが開検討してきたアーク溶接の数値計算プログラムを発された。

対象に，その汎用化（ソフトウェア化）を目指し

これらの研究成果は「第二次 WDS 委員会成果ている 4)。

報告書」「第三次WDS委員会成果報告書」として，

図 5.1 は試作した計算ソフトによる出力例で，

また，文献調査結果は「WDS 委員会文献集」とし固定管のティグ溶接のシミュレーションである。てまとめられている。なお，これらの研究成果は同図はパイプの頂点部を溶接開始点（S.P. で示「溶接データシステムに関する講習会」（1982（昭す）とした場合の溶融池の状態を示している。
(a)和 57）年 11 月）で一般に公開された 1)。

はトーチが 3 時の位置にきた場合の，(b)は 6 時の位置にきた場合の溶融池（薄いハッチ部分）であ

5.2.2 研究委員会としての活動る。このようなソフトウェアは，最適溶接条件の（1982（昭和57）〜1989（平成元）年） 設定に際しての溶接技術者の意思決定支援に有効
1982（昭和 57）年 9 月まで，臨時の専門委員会として活動を続けてきた WDS 委員会は，同年 10月，組織を改め，外部に開かれた研究委員会として，新たな活動を開始した。
この研究委員会では，それまでの活動を引き継ぎながら，まず次の課題を主たる対象として調査・検討した。
①

造船における CIM②

アーク溶接における施工法の選択③

溶接条件の自動決定④

溶接現象のインプロセス制御⑤

溶接継手特性のデータベース⑥

溶接技術教育用計算プログラム(a)

トーチ位置：3 時(b)

トーチ位置：6 時

これらの課題に対する研究成果は，1991（平成3）年 11 月，東京で開催された「溶接データシス
テムに関する講習会」で一般に公開された 2)。なお，上記②〜⑥の各課題については，沓名委員による解説 3) が参考になる。
上述の 6 つの課題は，いずれも重要かつ継続的に研究すべき性格のものであることから，現時点においても引き継がれている。
現在，次の 7 つを主たる課題として検討している。
①

アーク溶接用データベース

図 5.1

パイプの円周溶接ソフトウェアの出力例

246●第 5 編研究委員会活動である。

発」は，最近世界各国で検討されている溶接技術「⑤ CAW に関する調査研究」は，各国で活発に者の教育を目的としたソフトウェアの開発を目指研究・開発されている溶接用計算ソフトウェアのしたもので，山内芳久委員（長崎県工業技術セン調査・検討を目的としたもので，沓名副委員長をター）を中心として進めている。なお，この課題中心に IIW 第ｭ委員会とも連携しながら活動しては通産省新エネルギー産業技術総合開発機構いる。

（NEDO）の 1998（平成 10）年度の基盤技術研究「⑦マルチメディア方式技術教育システムの開事業に採択されている。

5.3

今後の活動予定

溶接データシステム研究委員会は溶接技術への重要になる。

計算機の応用の観点から，過去 20 年以上にわたり，溶接用データベース，溶接技術者用ソフト

参考文献

ウェアなどに注目して活動を続けてきた。21 世紀1) 「溶接データシステムに関する講習会テキスト」，
日本溶接協会，溶接データシステム研究委員会，
1982 年 11 月
2) 「溶接データシステムに関する講習会テキスト」，
日本溶接協会，溶接データシステム研究委員会，
1991 年 11 月
3) 沓名，溶接データシステム研究委員会の活動と成果，溶接技術，Vol.40，No.2，pp.98-105（1992）4) 谷渕，明石，黄地，溶接シミュレーションソフト
ウェアの試作，溶接技術，Vol.45，No.11（1997）

は情報とソフトウェアの時代であるといわれて久しい。最近の CAW（計算機援用溶接）と汎用溶接計算ソフトウェアへの国際的な関心の高まりは，このことを暗示している。
21 世紀における最も重要な工学的課題の一つは，「技能の技術化」であると考えている。当委員会で対象としている研究課題は，今後，ますます