JP3499081B2

JP3499081B2 - 継手の溶接方法及び被溶接材

Info

Publication number: JP3499081B2
Application number: JP13559296A
Authority: JP
Inventors: 康生村井; 賢司斎藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1996-05-29
Publication date: 2004-02-23
Anticipated expiration: 2016-05-29
Also published as: JPH09314374A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋼構造物の突合せ継
手、角継手、Ｔ継手、十字継手及びはめ込み継手等の溶
接に適用される溶接方法に関し、特に、継手の前加工及
び組立を低コストで実施することができると共に、継手
強度を向上させることができる継手の溶接方法及び被溶
接材に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来のＴ継手の開先部を示す正
面図である。図１２に示すように、垂直の鋼板１と水平
の鋼板２とは垂直に交差するように正面視でＴ字型に組
み立てられており、鋼板２の先端面２ｂは、鋼板１の表
面に当接している。

【０００３】図１２に示すように組み立てられたＴ継手
においては、いわゆる隅肉溶接により部分溶込み溶接を
実施するものである。このように、Ｔ継手において、要
求される継手強度が比較的低い場合には、一方の部材
（鋼板２）の先端面２ｂを他方の部材（鋼板１）の表面
に沿うように平坦に切断するのみで、開先を加工するこ
とができる。

【０００４】しかしながら、このような開先部を有する
Ｔ継手においては、部材（鋼板２）の加工は容易である
が、溶接時において、所望の溶込み深さを確保すること
が困難であるので、高い継手強度を得ることはできな
い。そこで、一般的に、鋼構造物等においては、突合せ
継手、角継手及びＴ継手等を溶接する場合に、良好な溶
込み深さを確保し、所望の継手強度を得るために、少な
くとも一方の部材に傾斜した切欠きを形成した後、継手
を組み立てて溶接している。

【０００５】図１３は従来のＴ継手の他の開先部の形状
を示す正面図である。図１３に示すＴ継手においては、
鋼板４の片端面において、その上面から端面に至るよう
に、傾斜した切欠き４ａが形成されている。そして、図
１２に示す継手と同様に、垂直の鋼板３と水平の鋼板４
とが垂直に交差するように正面視でＴ字型に組み立てら
れていて、その開先端にレ形の開先部５が形成されてい
ると共に、鋼板４の先端面４ｂが鋼板３の表面に当接し
ている。

【０００６】このように、継手の開先端に傾斜した切欠
き４ａが形成されていると、溶接時において深い溶込み
が得られ、これにより、高い継手強度を得ることができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示すような開先部５を加工する場合、一方の部材（鋼
板４）の端面４ｂを、他方の部材（鋼板３）に沿うよう
に平坦に切断する工程と、切欠き４ａを形成する工程と
の２工程が必要となるという問題点がある。従って、レ
形の開先部５を形成するためには、図１２に示すよう
に、単に部材（鋼板２）の先端面２ｂを他の部材（鋼板
１）に沿うように平坦に切断するのみの場合と比較し
て、２倍又はそれ以上の加工コストが必要となる。

【０００８】更に、傾斜した開先部（傾斜開先部）が形
成された部材を溶接する場合、単層で十分な適正量の余
盛りを得るための溶接条件の設定が比較的困難である。
即ち、ルート部（鋼板４の端面４ｂと鋼板３との接触部
分）において、溶融金属の溶け落ちが発生しない条件で
溶接すると、余盛りが不足することがあり、十分な余盛
りを得るための溶接条件を設定すると、溶融金属の溶け
落ちが発生しやすくなる。

【０００９】また、図１２に示すように、傾斜した開先
部（傾斜開先部）を形成しない場合、一般的に、溶込み
を深くするためには、部材間にルートギャップを設ける
という方法が適用されている。そこで、均一な適正幅の
ルートギャップを維持するためには、継手の両部材の組
立工程において、ギャップを計測調整しながら仮付け溶
接するか、又は部材間にスペーサを配置する必要があ
る。

【００１０】しかしながら、このような方法を使用する
場合、溶接線が直線でない継手においては、均一にギャ
ップを形成することが困難である。また、部分溶込み状
態となったときに、鋼板２の未溶接の先端面２ｂと鋼板
１との接触部分が存在しないか、又は接触部分が少なく
なるので、溶接によって収縮変形が発生し、寸法精度が
低下してしまう。更に、継手部材の組立工程が煩雑にな
り、スペーサ等を使用する場合には、このような継手部
材以外の部材が必要となるため、コストアップとなって
しまう。また、継手形状によっては、適切なルートギャ
ップを維持することは極めて困難となる。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶接母材の煩雑な組み立て作業が不要であ
り、開先部の形成又は部材の組み立て等に必要なコスト
を上昇させることなく、容易に溶接開先部を加工するこ
とができると共に、良好な溶込み深さを得ることがで
き、これにより、継手強度を高め、優れた寸法精度で溶
接することができる継手の溶接方法及び被溶接材を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る継手の溶接
方法は、被溶接材の少なくとも一方の開先面に、溶接線
方向に沿う凹凸形状であって溶接表面側が深く裏面側が
浅いものを加工することを特徴とする。

【００１３】この被溶接材は板状部材であり、この板状
部材の端面に前記凹凸形状の加工を施すことが好まし
い。

【００１４】本発明に係る被溶接材は、開先面に、溶接
線方向に沿う凹凸形状であって溶接表面側が深く裏面側
が浅いものが加工されていることを特徴とする。

【００１５】この開先面の溶接裏面側に、平坦なルート
面が形成されていることが好ましく、凹部の空間体積が
凸部の体積よりも大きいことが望ましい。また、凹凸形
状の開先面は複数本の凸部及びこの凸部間に形成された
溝状の凹部からなり、前記凸部は前記溶接線方向に直交
する方向に延びるように形成することができる。この凹
部及び凸部が平面視で一定間隔に交互に形成されている
とき、隣接する凸部間の間隔Ｐを２乃至２０ｍｍ、凸部
の稜線と凹部の底面を連結する面とがなす角度αを５乃
至４０°とすることが好ましい。また、凸部が開先面に
所定の間隔で局部的に形成されているものであって、前
記凸部の幅Ｗが５ｍｍ以下であるとき、隣接する凸部間
の間隔Ｐを５０ｍｍ以下、凸部の稜線と凹部の底面を連
結する面とがなす角度αを５乃至２０°とすることが好
ましい。なお、ここで凸部の稜線とは、１本の凸部の頂
点を結ぶ線、即ち、被溶接材に形成された凸部と、これ
に当接される部材との接線のことである。

【００１６】更に、凸部の稜線が開先面において溶接線
方向に傾斜して形成されていることが好ましく、その傾
斜角θは溶接線に直交する方向に対して−６０乃至６０
°であることが望ましい。

【００１７】本発明方法においては、被溶接材の少なく
とも一方の開先面に、溶接線方向に沿う凹凸形状の加工
を施して溶接するので、熱容量が小さい凸部が比較的容
易に溶融すると共に、凸部が他の部材の表面に接触する
か又は近接することにより、凹部が局部的に部材間のル
ートギャップとして作用するので、深い溶込みを得るこ
とができる。従って、仮溶接又はスペーサ等によりルー
トギャップを維持する必要が無く、溶接のための部材の
組立が容易になる。

【００１８】また、この凹凸形状は、溶接表面側が深
く、裏面側が浅くなっているので、開先面の裏面側にお
いて溶融金属の溶け落ちを防止することができる。即
ち、凹部と凸部との相互効果により、所望の溶込み深さ
及び余盛りを得ることができ、溶け落ちが発生すること
なく完全溶込みに近い溶接部を得ることができ、これに
より、継手強度が向上する。また、部分溶込み溶接を実
施する場合、未溶接部分が他方の部材に当接しているの
で、溶接収縮を少なくすることができ、これにより、溶
接後の寸法精度を高めることができる。

【００１９】更に、板状部材の端面に凹凸形状の加工を
施し、この端面を他の部材に当接させて継手を組み立て
て溶接すると、継手の組立が容易になる。

【００２０】本発明によれば、被溶接材の開先面に、溶
接線方向に沿う凹凸形状であって溶接表面側が深く裏面
側が浅いものが加工されているので、この開先面を他の
部材に当接させて溶接するとき、溶融金属の溶け落ちを
防止することができ、所望の溶込み深さ及び余盛りを得
ることができる。また、凹凸面の形成と被溶接材の切断
とを同時に実施することができるので、低コストで開先
面を加工することができる。

【００２１】本発明において、開先面の溶接裏面側に、
平坦なルート面が形成されていると、このルート面が他
方の部材に完全に当接されるので、溶融金属の溶け落ち
を防止する効果がより一層向上する。また、凹部の空間
体積が凸部の体積よりも大きくなるように凹凸面が形成
されていると、溶込み深さの増大を確保することができ
ると共に、位置によって溶込み深さが変動する現象を抑
制することができ、余盛量が過大になることに起因する
オーバーラップを防止することが容易になる。

【００２２】更にまた、凹凸形状の開先面は複数本の凸
部及びこの凸部間に形成された溝状の凹部からなり、凸
部は前記溶接線方向に直交する方向に延びるように形成
されていると、凹凸形状を更に一層容易に加工すること
ができる。この開先面における凹部及び凸部が平面視で
一定間隔に交互に形成されているとき、隣接する凸部間
の間隔Ｐ及び凸部の稜線と凹部の底面を連結する面とが
なす角度αを適正に選択することができるが、間隔Ｐが
２ｍｍ未満であると、溶込み深さを十分に得ることがで
きないか、又は加工が煩雑となるため、実用的ではな
い。一方、間隔Ｐが２０ｍｍを超えると、溶込み深さが
不足するか、又は溶融金属の溶け落ちが発生する。ま
た、角度αが５°未満であると、溶込み深さが不十分と
なり、角度αが４０°を超えると、溶融金属の溶け落ち
が発生する。従って、凹部及び凸部が平面視で一定間隔
に交互に形成されているとき、隣接する前記凸部間の間
隔Ｐは２乃至２０ｍｍ、凸部の稜線と凹部の底面を連結
する面とがなす角度αは５乃至４０°とすることが好ま
しい。

【００２３】また、開先面において、凸部が所定の間隔
で局部的に形成されていてもよいが、凸部の幅Ｗを５ｍ
ｍ以下とするとき、隣接する凸部間の間隔Ｐが５０ｍｍ
を超えると、溶込み深さが不十分になるか又は溶融金属
の溶け落ちが発生する。また、凸部の稜線と凹部の底面
を連結する面とがなす角度αが５°未満であると、溶込
み深さが不十分となり、角度αが２０°を超えると、溶
融金属の溶け落ちが発生する。従って、開先面において
凸部が所定の間隔で局部的に形成されていて、凸部の幅
Ｗを５ｍｍ以下とするとき、隣接する凸部間の間隔Ｐを
５０ｍｍ以下、凸部の稜線と凹部の底面を連結する面と
がなす角度αを５乃至２０°とすることが好ましい。

【００２４】更に、凸部の稜線が溶接線方向に直交する
方向に対して傾斜角θで傾斜して形成されていると、溶
込み深さを深くすることができると共に、溶接電流を高
くしても溶融金属の溶け落ちが発生しにくくなる。この
とき、凸部の稜線の傾斜角θが６０°を超えると、凹凸
面の加工が困難になると共に、溶融金属の溶け落ちを防
止する効果は向上しなくなるので、好ましくない。従っ
て、凸部の稜線が溶接線方向に直交する方向に対して傾
斜するように形成されているとき、その傾斜角θは−６
０乃至６０°とすることが好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。

【００２６】図１は本発明の第１の実施例に係る継手の
溶接方法を説明するための被溶接材を示す斜視図であ
る。また、図２（ａ）は本発明の第１の実施例に係る継
手の溶接方法を説明するためのＴ継手を示す平面図であ
り、（ｂ）はその正面図である。

【００２７】図１に示すように、板状部材（被溶接材）
６の一方の端面には、板状部材６の表面から裏面に延び
るように等間隔に形成された複数の凸部６ｂと、凸部６
ｂ間に形成された複数の凹部６ａとからなる凹凸面６ｃ
が形成されている。また、この凹凸形状は、板状部材６
の溶接表面側が深く、裏面側に近づくにつれて浅くなる
ように加工されている。本実施例においては、凹凸面６
ｃの溶接裏面側の辺６ｄに到達したときに凹部６ａの深
さが０ｍｍとなるように凹凸形状が加工されている。

【００２８】そして、図２に示すように、垂直に配置さ
れた板状部材７の表面に水平に板状部材６の凹凸面６ｃ
が当てられ、板状部材７と板状部材６とが垂直に交差す
るように正面視でＴ字型に組み立てられている。従っ
て、板状部材６の上方からの平面視では溶接線方向に沿
う波形の辺が形成されており、裏面側からの平面視で
は、矩形となっている。

【００２９】このように継手８を組み立てた後、板状部
材６の溶接表面側から凹凸面６ｃの溶接線に沿って溶接
する。そうすると、板状部材６の溶接表面側の凸部６ｂ
は熱容量が小さいので、溶接熱により比較的容易に溶融
すると共に、凸部６ｂが板状部材７の表面に接触するか
又は近接することにより、凹部６ａが局部的に板状部材
６と板状部材７とのルートギャップとして作用するの
で、深い溶込みを得ることができる。また、裏面側に近
づくにつれて凹部６ａの深さが浅くなっており、裏面側
の辺６ｄは完全に板状部材７に当接しているので、溶融
金属の溶け落ちを防止することができる。即ち、凹部６
ａと凸部６ｂとの相互効果により、所望の溶込み深さ及
び余盛りを得ることができ、溶け落ちが発生することな
く完全溶込みに近い溶接部を得ることができる。従っ
て、継手強度が向上する。

【００３０】また、本実施例においては、板状部材６の
開先面の切断加工と凹凸面６ｃの形成とを同時に実施す
ることができるので、１工程のみで所望の開先を得るこ
とができ、開先の加工コストを低減することができる。
更に、部材の組立が容易であり、スペーサ等が不要であ
るので、そのためのコストアップを防止することができ
る。

【００３１】更にまた、未溶接部分を極めて小さくし、
完全溶込み溶接に近い溶接部を得ようとする場合におい
ては、板状部材７に当接している辺６ｄ及び凸部６ｂに
より、溶融金属の溶け落ちの発生を防止することができ
る。一方、部分溶込み溶接をする場合、凸部６ｂにおけ
る未溶接部分が板状部材７に当接しているので、溶接に
よる収縮変形が小さくなる。

【００３２】図３は本発明の第２の実施例に係る継手の
溶接方法を説明するための被溶接材を示す斜視図であ
る。図３に示すように、板状部材（被溶接材）９の一方
の端面には、板状部材９の表面から裏面付近まで延びる
ように等間隔に形成された複数の凸部９ｂと、凸部９ｂ
間に形成された複数の凹部９ａとからなる凹凸面９ｃが
形成されている。第２の実施例においては、板状部材９
の上表面から裏面側に近づくにつれて、凹部９ａの深さ
が浅くなっており、溶接裏面側付近で凹部９ａの深さが
０ｍｍとなるように凹凸形状の加工が施されている。そ
して、板状部材９は、凹凸面９ｃの溶接裏面側に平坦な
ルート面９ｄが形成されており、板状部材９の上方から
の平面視では溶接線方向に沿う波形の辺が形成されてお
り、裏面側からの平面視では、矩形となっている。

【００３３】このように構成された第２の実施例におい
ても、図１及び２に示す第１の実施例と同様に、垂直に
配置された板状部材（図示せず）の表面に水平に板状部
材９の凹凸面９ｃが当てられ、これらが垂直に交差する
ように正面視でＴ字型に組み立て、凹凸面９ｃに沿って
溶接すると、第１の実施例と同様の効果を得ることがで
きる。更に、第２の実施例においては、板状部材９の凹
凸面９ｃの溶接裏面側にルート面９ｄが形成されている
ので、溶融金属の溶け落ちを防止する効果が更に一層向
上する。

【００３４】図４は本発明の第３の実施例に係る継手の
溶接方法を説明するための被溶接材を示す斜視図であ
る。板状部材１０の一方の端面には、板状部材（被溶接
材）１０の表面から裏面に延びるように複数の凸部１０
ｂが等間隔に形成されている。これにより、複数の凸部
１０ｂ間には、凹部１０ａが形成されるが、第１及び第
２の実施例と比較して、凸部１０ｂ間の間隔Ｐを広くし
ているので、凹部１０ａは板状部材１０の溶接線方向に
幅広になっている。この凹部１０ａは、板状部材１０の
溶接表面側から裏面側に近づくにつれて、その深さが浅
くなっている。本実施例においては、凹凸面１０ｃの溶
接裏面側の辺１０ｄに到達したときに凹部１０ａの深さ
が０ｍｍとなるように凹部１０ａの深さが調整されてい
る。

【００３５】このように、局部的に凸部１０ｂが形成さ
れた板状部材１０においても、第１及び第２の実施例と
同様に継手を組み立てて、凹凸面１０ｃの溶接線に沿っ
て溶接することにより、所望の溶込み深さ及び余盛りを
得ることができ、溶け落ちが発生することなく完全溶込
みに近い溶接部を得ることができる。

【００３６】図５（ａ）は本発明の第４の実施例に係る
継手の溶接方法を説明するための被溶接材を示す斜視図
であり、（ｂ）はその正面図である。第１の実施例と同
様に、板状部材（被溶接材）１１の一方の端面には、板
状部材１１の表面から裏面に延びるように等間隔に形成
された複数の凹部１１ａと、凹部１１ａ間に形成された
複数の凸部１１ｂとからなる波状の凹凸面１１ｃが形成
されており、板状部材１１の溶接面側から裏面側に近づ
くにつれて、凹部１１ａの深さは浅くなっている。ま
た、凹凸面１１ｃの溶接裏面側の辺１１ｄに到達したと
きに、凹部１１ａの深さが０ｍｍとなるように凹凸面１
１ｃが形成されている。この第４の実施例は、凹凸面１
１ｃを他の部材に当接させたときに、これに接する凸部
１１ｂの稜線（他の部材との接線）１１ｅが、凹凸面１
１ｃにおいて溶接線方向に傾斜している点で第１の実施
例と異なっている。

【００３７】このように、凹凸面１１ｃにおいて、凸部
１１ｂの稜線１１ｅを溶接線方向に傾斜させて凹凸形状
を加工し、この板状部材１１により継手を組み立てて溶
接すると、凹凸面１１ｃの凹部１１ａ及び凸部１１ｂの
ラインが溶接線に直交する場合と比較して、高溶接電流
条件においても、溶融金属の溶け落ちを防止する効果が
向上する。従って、第４の実施例は、完全溶込みに近い
溶込みが要求される継手に対して有効である。

【００３８】本発明の第１乃至第３の実施例において
は、Ｔ継手の例について示したが、例えば、突合せ継
手、角継手、十字継手及びはめ込み継手においても同様
の効果を得ることができる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明に係る被溶接材により得られた
溶接継手の実施例についてその比較例と比較して具体的
に説明する。

【００４０】先ず、本発明の第１の実施例に係る被溶接
材を使用した溶接方法及び従来の溶接方法によりＴ継手
を溶接し、溶込み深さ比較試験を実施した。

【００４１】図６は溶込み深さ比較試験に使用したＴ継
手のサイズを示す正面図である。また、図７（ａ）は実
施例として使用した板状部材のサイズを示す平面図であ
り、（ｂ）はその正面図である。

【００４２】比較例としては、図６に示すように、板厚
が１４ｍｍの板状部材１３と板厚が１２ｍｍである板状
部材１４とを準備し、垂直に配置された板状部材１３と
水平に配置された板状部材１４とが垂直に交差するよう
に、板状部材１３の表面に板状部材１４の平坦な端面１
４ａを当てて組み立てたＴ継手を使用した。なお、板状
部材１４は、その上面が板状部材１３の上端面１３ａか
ら１２ｍｍの位置になるように配置した。

【００４３】また、実施例としては、図６に示す板状部
材１４の代わりに第１の実施例に係る被溶接材としての
板状部材６を使用した。即ち、図７に示すように、板状
部材６の一方の端面には、板状部材６の表面から裏面に
延びる凸部６ｂと、凹部６ａとからなる波状の凹凸面６
ｃが形成されており、板状部材６の溶接表面側から裏面
側に近づくにつれて、凹部６ａの深さは浅くなり、辺６
ｄにおいて凹部６ａの深さは０ｍｍとなっている。

【００４４】そして、板状部材１３の表面に板状部材６
の凸部６ｂを当接させて継手を組み立てた。なお、本実
施例においては、板状部材６の板厚を１２ｍｍ、隣接す
る凸部６ｂ間の間隔Ｐを８ｍｍとし、全ての凹部６ａの
底面を連結する面６ｆと、凸部６ｂの稜線６ｅとがなす
角度αを２０°とした。

【００４５】このような２種類のＴ継手に対して３種の
溶接条件によって溶接し、溶接後に、溶接部から断面マ
クロを採取し、未溶接部分のルート厚さを測定すること
により、溶込み深さを評価した。但し、溶接は直径が
１．４ｍｍのワイヤを使用し、（Ａｒ＋２０％ＣＯ₂）
ガスをシールドガスとして使用した自動ＭＡＧ溶接とし
た。このときの溶接条件を下記表１に示し、評価結果を
下記表２に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】上記表１及び２に示すように、本実施例方
法によって溶接すると、いずれの溶接条件においても、
比較例と比較して、未溶接部分のルート長さが減少し
た。即ち、溶込み深さが増大し、良好な溶接継手を得る
ことができた。

【００４９】次いで、実施例Ｎｏ．３及び比較例Ｎｏ．
６のＴ継手を曲げ疲労試験片として使用し、曲げ疲労試
験を実施した。

【００５０】図８（ａ）は曲げ疲労試験用の試験片の形
状及びサイズを示す側面図であり、（ｂ）はその正面図
である。図８においては、板状部材１３を部材Ｄとし、
図６及び７の板状部材６及び１４を部材Ｅとして説明す
る。

【００５１】前述の如く、部材Ｄと部材Ｅとは垂直に交
差するようにＴ字型に組み立てられて溶接されており、
開先部には溶接金属２０が形成されている。部材Ｄ及び
Ｅは、その長手方向の長さを１２０ｍｍ、幅を５０ｍｍ
とした。また、部材Ｄには、４カ所に、これを貫通する
固定孔１９が設けられており、これらの固定孔１９に固
定ジグ（図示せず）を挿入し、この固定ジグを固定器
（図示せず）に締着することにより部材Ｄが固定される
ようになっている。更に、部材Ｅには、部材Ｄ側の端面
から２０ｍｍ離れた位置において、板幅中央の表面及び
裏面に、歪みゲージ２３が貼付されている。

【００５２】このように作製された試験片において、部
材Ｄを固定した後、部材Ｅの溶接されていない端部２５
に対して、部材Ｄに平行方向に繰り返し応力を印加し
て、歪みゲージ２３にかかる歪から繰り返し曲げ応力を
設定し、応力振幅１６ｋｇｆ／ｍｍ²における破断繰り
返し数を比較した。この曲げ疲労試験の評価結果を下記
表３に示す。

【００５３】

【表３】

【００５４】上記表３に示すように、実施例Ｎｏ．３は
比較例Ｎｏ．６と比較して、破断繰り返し数が増加し
た。即ち、本発明によって、溶接継手の曲げ疲労強度を
高めることができる。

【００５５】次いで、図３に示す第２の実施例において
示した形状の板状部材９を準備し、凹凸面が加工されて
いない板状部材の端面に、板状部材９の凹凸面９ｃを当
てて突合わせ継手を組み立て、これを下記表４に示す条
件で溶接してビードの外観及び溶込み状況を評価した。

【００５６】図９（ａ）は第２の実施例において示した
板状部材９のサイズを示す平面図であり、（ｂ）はその
側面図である。本実施例においては、板厚を１２ｍｍ、
ルート面９ｄのルート幅を１ｍｍとし、凸部９ｂの稜線
９ｅと凹部９ａの底面を連結する面９ｆとがなす角度α
及び隣接する凸部９ｂ間の間隔Ｐを変化させて、種々の
間隔Ｐ及び角度αについて評価した。但し、凹部９ａの
空間体積が凸部９ｂの体積よりも大きくなるように、凸
部９ｂ間の間隔Ｐ及び凸部９ｂの幅を設定した。

【００５７】この評価結果を下記表５に示す。なお、下
記表５において、○（合格）は開先面が平坦である従来
の突合せ溶接の溶込み深さと比較して、板厚の２０％以
上溶込み深さが増大すると共に、表面にアンダーフィル
が発生せず、溶融金属の溶け落ちが発生しなかったもの
である。また、△は溶接の位置によって不合格の部分が
あったもの、×は溶込み深さが合格の基準を満足しなか
ったもの、××は溶融金属の溶け落ちが発生したものを
示し、−は凹凸面を加工するための工程が煩雑になるた
め、実施しなかったことを示す。

【００５８】

【表４】

【００５９】

【表５】

【００６０】上記表５に示すように、面９ｆと稜線９ｅ
とがなす角の角度αが５°以上であると共に、ピッチが
２ｍｍ以上であると、溶込み深さが増大した。一方、本
実施例条件においては、面９ｆと稜線９ｅとがなす角の
角度αが４０°を超えると共に、凸部間の間隔Ｐが２０
ｍｍを超えると、溶込みが不足するか又は溶融金属の溶
け落ちが発生しやすくなった。

【００６１】更に、図４及び図５に示す第３及び第４の
実施例方法において示した板状部材（被溶接材）を準備
し、この板状部材の凹凸面を凹凸面が加工されていない
板状部材の端面に当てて継手を組み立て、この突合せ継
手を溶接することによって、ビードの外観及び溶込み状
況を評価した。

【００６２】図１０（ａ）は第３の実施例において示し
た板状部材１０のサイズを示す正面図であり、（ｂ）は
その側面図である。前述の如く、図４に示す板状部材１
０は、凸部１０ｂ間の間隔Ｐを広くしたものであり、凹
部１０ａは板状部材１０の溶接線方向に幅広に形成され
ている。本実施例においては、凸部１０ｂの幅Ｗ、凸部
１０ｂ間の間隔Ｐ及び凹部１０ａの底面を連結する面１
０ｆと凸部１０ｂの稜線１０ｅとがなす角度αを変化さ
せて、種々の幅Ｗ、間隔Ｐ及び角度αについて評価し
た。

【００６３】その結果、凸部１０ｂの幅Ｗを５ｍｍ以下
に設定すると、凹部１０ａの底面を連結する面１０ｆと
凸部１０ｂの稜線１０ｅとがなす角度αが５乃至２０°
であるとき、凸部１０ｂ間の間隔Ｐが５０ｍｍ以下の範
囲で、ビードの外観及び溶込み状況の評価結果が合格と
なった。

【００６４】図１１は第４の実施例方法において示した
板状部材１１のサイズを示す正面図である。前述の如
く、板状部材１１においては、凹凸面１１ｃを他の板状
部材に当接させたときに、これに接する凸部１１ｂの稜
線１１ｅが、溶接線方向に傾斜角θで傾斜している。本
実施例においては、凸部１１ｂ間の間隔Ｐを８ｍｍ、凹
部１１ａの底面を連結する面１１ｆと凸部１１ｂの稜線
１１ｅとがなす角度αを２０°として、稜線１１ｅの傾
斜角θ及び電流条件を変化させて、種々の傾斜角θ及び
電流条件について評価した。

【００６５】その結果、稜線１１ｅが板状部材１１の溶
接線に直交する方向に形成されている場合（傾斜角度α
＝０°）と比較して、溶接電流を高くしても溶融金属の
溶け落ちが発生しにくくなった。従って、このような形
状の凹凸面１１ｃを有する板状部材１１は、完全溶込み
に近い溶込みが要求される継手に対して有効である。但
し、凸部１１ｂの稜線１１ｅの傾斜角θが６０°を超え
ると、凹凸面の加工が困難になると共に、溶融金属の溶
け落ちを防止する効果は向上しなくなるので、好ましく
ない。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明方法によれ
ば、被溶接材の少なくとも一方の開先面に溶接線方向に
沿う凹凸形状の加工を施し、この凹凸形状は溶接表面側
が深く、裏面側が浅く形成して溶接するので、傾斜した
切欠きを形成することなく深い溶込みで継手強度が高い
溶接継手を得ることができると共に、溶融金属の溶け落
ちを防止することができ、これにより、容易に溶接のた
めの加工及び組立を低コストで実施することができる。
また、凸部を他の部材に当接させて溶接するので、部分
溶込み溶接の場合でも溶接収縮を防止することができ、
溶接後の寸法精度を高めることができる。更に、この開
先面の溶接裏面側に平坦なルート面が形成されている
と、更に一層溶融金属の溶け落ちを防止することができ
る。

【００６７】更にまた、凹凸形状に加工された開先面は
複数の凸部とこの凸部間に形成された溝状の凹部とから
なるものであり、凹部の底面を連結する面と凸部の稜線
とがなす角度及び凸部間の間隔を適切に規制するか、又
は凹凸面において凸部の稜線を傾斜させて形成する場合
はその傾斜角を適切に規制すると、更に一層良好な溶接
継手を得ることができると共に、継手強度を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る継手の溶接方法を
説明するための被溶接材を示す斜視図である。

【図２】（ａ）は本発明の第１の実施例に係る継手の溶
接方法を説明するためのＴ継手を示す平面図であり、
（ｂ）はその正面図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係る継手の溶接方法を
説明するための被溶接材を示す斜視図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係る継手の溶接方法を
説明するための被溶接材を示す斜視図である。

【図５】（ａ）は本発明の第４の実施例に係る継手の溶
接方法を説明するための被溶接材を示す斜視図であり、
（ｂ）はその正面図である。

【図６】溶込み深さ比較試験に使用したＴ継手のサイズ
を示す正面図である。

【図７】（ａ）は実施例として使用した板状部材のサイ
ズを示す平面図であり、（ｂ）はその正面図である。

【図８】（ａ）は曲げ疲労試験用の試験片の形状及びサ
イズを示す側面図であり、（ｂ）はその正面図である。

【図９】（ａ）は本実施例において使用した板状部材９
のサイズを示す平面図であり、（ｂ）はその側面図であ
る。

【図１０】（ａ）は第３の実施例において示した板状部
材１０のサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその側面
図である。

【図１１】第４の実施例において示した板状部材１１の
サイズを示す正面図である。

【図１２】従来のＴ継手の開先形状を示す正面図であ
る。

【図１３】従来のＴ継手の他の開先形状を示す正面図で
ある。

【符号の説明】

１、２、３、４；鋼板４ａ；切欠き５；開先部６、７、９、１０、１１、１３、１４；板状部材６ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ；凹部６ｂ、９ｂ、１０ｂ、１１ｂ；凸部６ｃ、９ｃ、１０ｃ、１１ｃ；凹凸面６ｄ、１０ｄ、１１ｄ；辺６ｅ、９ｅ、１０ｅ、１１ｅ；稜線８；継手９ｄ；ルート面１９；固定孔２０；溶接金属２３；歪みゲージ

フロントページの続き (56)参考文献特開平９−262689（ＪＰ，Ａ) 特開平２−229670（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−37845（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−93143（ＪＰ，Ａ) 特開平８−257784（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/02 B23K 31/00 B23K 33/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被溶接材の少なくとも一方の開先面に、
溶接線方向に沿う凹凸形状であって溶接表面側が深く裏
面側が浅いものを加工することを特徴とする継手の溶接
方法。
【請求項２】前記被溶接材は板状部材であり、この板
状部材の端面に前記凹凸形状の加工を施すことを特徴と
する請求項１に記載の継手の溶接方法。
【請求項３】開先面に、溶接線方向に沿う凹凸形状で
あって溶接表面側が深く裏面側が浅いものが加工されて
いることを特徴とする被溶接材。
【請求項４】前記開先面の溶接裏面側に、平坦なルー
ト面が形成されていることを特徴とする請求項３に記載
の被溶接材。
【請求項５】前記凹凸形状の開先面の凹部の空間体積
が凸部の体積よりも大きいことを特徴とする請求項３又
は４に記載の被溶接材。
【請求項６】前記凹凸形状の開先面は複数本の凸部及
びこの凸部間に形成された溝状の凹部からなり、前記凸
部は前記溶接線方向に直交する方向に延びるように形成
されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか
１項に記載の被溶接材。
【請求項７】前記凹部及び凸部が平面視で一定間隔に
交互に形成されているとき、隣接する前記凸部間の間隔
Ｐを２乃至２０ｍｍ、凸部の稜線と凹部の底面を連結す
る面とがなす角度αを５乃至４０°とすることを特徴と
する請求項６に記載の被溶接材。
【請求項８】前記凸部は開先面に所定の間隔で局部的
に形成されているものであって、前記凸部の幅Ｗが５ｍ
ｍ以下であるとき、隣接する凸部間の間隔Ｐを５０ｍｍ
以下、凸部の稜線と凹部の底面を連結する面とがなす角
度αを５乃至２０°とすることを特徴とする請求項６に
記載の被溶接材。
【請求項９】前記凹凸形状の開先面は複数本の凸部及
びこの凸部間に形成された溝状の凹部からなり、前記凸
部の稜線が溶接線方向に傾斜して形成されていることを
特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の被溶
接材。
【請求項１０】前記凸部の稜線の傾斜角θが溶接線に
直交する方向に対して−６０乃至６０°であることを特
徴とする請求項９に記載の被溶接材。