報告書番号

W98001

タイトル（和文）

金属表面の非晶質化条件の解析とそのための高輝度アーク光生成手法の提案

タイトル（英文）

Analysis of the requirement for metal surface vitrification and a proposal to generate high bright arc light for the surface treatment

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

アーク光による金属表面の非晶質化を目指し、金属表面に投入する放射照度と、必要な放射輝度を出すアークの生成条件を検討した。光で鋼鈑表面を溶融した後に自然冷却で10μm程度の耐食性に優れた非晶質合金層を得るには、100kW/cm2程度の放射照度にして数ms照射する必要があることを有限要素法による伝熱解析から明らかにした。上記の放射照度をアーク光で得るためのアークの生成条件を解明するため、幅広い圧力域や温度域に適用できる放射輝度計算コードを開発した。これをアルゴンアークに適用した結果、アーク表面の放射輝度が温度に対して極大をとり、これはアルゴン原子がほぼ１価電離すると同時に最小限の電気入力で最大限の光出力を得る効率的な状態であることを明らかにした。単楕円面鏡でアルゴンアーク光を集め、100kW/cm2の放射照度を得るには、1MPa程度の圧力と20,000K程度の温度が必要なことを明らかにした。

概要 （英文）

Some reasons which decide a life of equipment and facilities, make them go wrong, and drop their performance are corrosion and mechanical wear. Surface treatment using high bight light can be an efficient protective maintenance ; however there are no high bright arc lamps for metal surface alloying. Here the possibility of surface treatment using the arc radiation has been investigated in terms of two simulations. Surface temperature distributions of a steel plate were obtained into which high bright light come for a moment using a finite element heat transfer analysis program. The results suggests that surface vitrification of Fe-Cr-P-C simulating alloys will be performed well at the case which irradiant level is order of 100,000W/cm2. A program of stabilized arc spectral radiance simulation was provided. The program considers the effect on self-absorption of the arc, and calculates the spectral radiance of line (atom and ion) and continuum (recombination and bremsstrahlung) as a function of the arc radius, the radial temperature, pressure, and a kind of gas. When argon radiation energy for the vitrification was estimated, the pressure of 1MPa and the temperature of 20,000K would be needed.

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