JP2013136092A - 溶接構造物の疲労損傷抑制方法 - Google Patents
溶接構造物の疲労損傷抑制方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】溶接ビードと隣接する母材の表面に打撃痕を形成する打撃痕形成用工具として、溶接ビードを直角に横切る方向に沿って1mm以上の曲率半径で円弧状に湾曲し、かつ溶接ビードに沿う長さbが1mm以上10mm以下、溶接ビードを直角に横切る方向に沿う幅aと溶接ビードに沿う長さbとの比が0.75以上の打撃痕形成面7を先端に有する打撃痕形成用工具6を用い、母材の表面に最大深さが0.03mm以上0.50mm未満の打撃痕を形成して疲労損傷の発生を抑制する。
【選択図】図1
Description
鋼橋などの溶接構造物では、割れなどの欠陥が溶接部に生じたり、溶接ビードの形状が不適で応力集中が溶接ビードの止端部に発生したりすると、繰り返し応力による影響と溶接残留応力の影響が重畳して疲労き裂が溶接部に発生しやすくなり、疲労破壊をもたらす場合がある。
特許文献3に記載の方法は、溶接ビードの止端部に圧縮残留応力をハンマーピーニングにより導入する方法であるが、先端の曲率半径が2〜10mmの打撃ピンを母材表面に溶接金属に触れないように押し当てて圧縮残留応力を導入する方法であるため、圧縮残留応力を導入することが難しいという問題点がある。
なお、円弧状の定義として、長径/短径の比が1〜1.1であれば、円弧として使用できる。長径の向きは、特に規定しない。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の溶接構造物の疲労損傷抑制方法において、前記打撃痕形成用工具として、前記打撃痕形成面が前記溶接ビードを直角に横切る方向に沿って楕円形状に湾曲し且つ短径側の曲率半径が1mm以上の打撃痕形成用工具を用いて前記疲労損傷の発生を抑制することを特徴とする。
なお、楕円形状に形成された打撃痕形成面の楕円の定義として、長径/短径の比が1.1を超え、3.0以下が好ましい。また長径が溶接線に対してほぼ平行になるように使用すると、打点数を減らすことができるのでより好ましい。
さらに、打撃痕形成面7は、打撃痕形成用工具先端の断面形状が円弧状となるように、溶接ビード3を直角に横切る方向に沿って1mm以上10mm以下の曲率半径rで円弧状に湾曲している。
図1または図2に示される打撃痕形成用工具6を用いて図3に示すような打撃痕5を溶接ビード3と隣接する母材1の表面に形成して溶接ビード3の止端4の近傍に圧縮残留応力を付与する場合は、溶接ビード3と隣接する母材1の表面に打撃痕形成用工具6の先端(打撃痕形成面7)を押し当てる。そして、溶接ビード3の止端4から母材側に5mm以内の領域dに打撃痕5の側端部が位置するように、最大深さが0.03mm以上0.50mm未満の打撃痕5をハンマーピーニングまたは超音波衝撃処理により母材1の表面に溶接ビード3に沿って連続的に形成することで、溶接ビード3の止端4の近傍に圧縮残留応力が付与される。尚、図3に示される打撃痕5は幅Bの打撃痕形成用工具を用いて母材1の表面に形成した場合を示している。
さらに、領域dを溶接ビード3の止端4から母材側に5mm以内とした理由は、領域dが5mmを超えると溶接ビード3の止端4の近傍に十分な圧縮残留応力を付与することが困難となるため、打撃痕5が形成される領域dを溶接ビード3の止端4から母材側に5mm以内とした。
さらに、打撃痕形成面7が溶接ビード3を直角に横切る方向に沿って楕円形状に湾曲している場合、短径側の曲率半径r1を1mm以上とした理由は、短径側の曲率半径r1が1mm未満では長径側の円弧状の外周部による打撃で溶接ビード止端4の近傍に応力集中部となる変形が生じやすくなるため、短径側の曲率半径r1を1mm以上とした。
また、図5に示す打撃痕形成用工具6(先端が半球状の打撃痕形成用工具)を用いた場合は打撃中心から約5mm離れると圧縮残留応力を付与できなくなるのに対し、図1に示す打撃痕形成用工具6を用いると打撃中心から約5mmの位置でも100〜250MPa程度の圧縮残留応力を付与できることが図4からわかる。
従って、溶接ビード3と隣接する母材1の表面に打撃痕5を形成する打撃痕形成用工具として、図1または図2に示す打撃痕形成用工具6を用いることで、溶接ビードの止端近傍に引張残留応力を打ち消すことが可能な圧縮残留応力を付与することが可能となるので、溶接構造物の溶接部に疲労き裂などの疲労損傷が発生することを確実に抑制することができる。
2…リブ
3…溶接ビード
4…溶接ビード止端
5…打撃痕
6…打撃痕形成用工具
7…打撃痕形成面
Claims (3)
- 溶接構造物の溶接ビードと隣接する母材の表面に打撃痕を前記溶接ビードに沿って連続的に形成して前記溶接構造物の溶接部に疲労損傷が発生するのを抑制する方法であって、前記母材の表面に打撃痕を形成する打撃痕形成用工具として、前記溶接ビードを直角に横切る方向に沿って1mm以上の曲率半径で円弧状に湾曲し、かつ前記溶接ビードに沿う長さが1mm以上10mm以下、前記溶接ビードを直角に横切る方向に沿う幅と前記溶接ビードに沿う長さとの比が0.75以上の打撃痕形成面を先端に有する打撃痕形成用工具を用い、前記母材の表面に最大深さが0.03mm以上0.50mm未満の打撃痕を形成して前記疲労損傷の発生を抑制することを特徴とする溶接構造物の疲労損傷抑制方法。
- 前記溶接ビードに沿う打撃痕のエッジ部が前記溶接ビードの止端から母材側に5mm以内の領域に位置するように前記母材の表面に打撃痕を形成して前記疲労損傷の発生を抑制することを特徴とすることを特徴とする請求項1に記載の溶接構造物の疲労損傷抑制方法。
- 前記打撃痕形成用工具として、前記打撃痕形成面が前記溶接ビードを直角に横切る方向に沿って楕円形状に湾曲し且つ短径側の曲率半径が1mm以上の打撃痕形成用工具を用いて前記疲労損傷の発生を抑制することを特徴とする請求項1または2に記載の溶接構造物の疲労損傷抑制方法。
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JP2006082127A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Nippon Steel Corp | 液相拡散接合部品の疲労特性向上方法および液相拡散接合部品 |
JP2010029897A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Nippon Steel Corp | 溶接継手の疲労特性改善打撃処理方法及びその疲労特性改善打撃処理装置並びに耐疲労特性に優れた溶接構造物 |
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2012
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Patent Citations (2)
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