JP3851953B2 - 溶接疲労強度を向上させる溶接方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は低変態温度溶接材料を使用する溶接方法に関するものである。更に詳しくは、低変態温度溶接材料を使用して金属板の表面と裏面のように溶接熱が影響し合う距離に複数個所溶接する溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
この出願の発明者らはこれまでにも溶接施工後に特別な後処理を実施しなくても、溶接継手の疲労強度が向上する溶接方法および溶接材料に関する特許を出願し、既に登録されている（文献１−３）。
【０００３】
【文献】
文献１： 特許３０１０２１１号
文献２： 特許３３５０７２６号
文献３： 特許３３５０７２７号
【０００４】
通常の溶接材料を使用して溶接する場合には溶接部に引張残留応力が誘起されるので金属板の表面と裏面のように溶接距離が短い個所を複数溶接する場合においても残留応力の干渉はほとんど問題にならないが低変態温度溶接材料を使用して溶接する場合には溶接終了後直ちに溶接部に圧縮残留応力が誘起されるため溶接疲労強度に大きな影響を与えることになる。
【０００５】
たとえば、金属板の表面と裏面を低変態温度溶接材料を用いて溶接する場合には最初に溶接した表面の溶接部が次に溶接する裏面からの溶接熱の影響を受けて表面の溶接部の圧縮残留応力が低減してしまい溶接金属の溶接疲労強度が低下するという問題を生じる。
【０００６】
そこで、この出願の発明は以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであって、発明者らが提案し、かつ実際的にも優れた効果が得られている低変態温度溶接材料の特徴を活かし、かつ溶接疲労強度が向上する溶接方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するためのものとして、第１には、溶接時に溶接熱の影響を受ける距離に低変態温度溶接材料を用いて金属板の表裏を複数箇所溶接するに際し、複数箇所を同時に溶接することを特徴とする溶接方法を提供し、第２には、複数箇所の溶接時間の差が１分以内である上記溶接方法を、また、第３には角回付加溶接である上記溶接方法を提供する。
【０００８】
また、この出願の発明は、第４には、上記溶接方法で溶接されていることを特徴とする溶接体を提供する。
【０００９】
を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は以上のとおりの特徴をもつものであるが、この出願の発明の溶接方法は発明者の提案した先行発明（特許第３０１０２１１号）で提案している低変態温度溶接材料を使用する溶接方法の改良に関するものである。
【００１１】
なによりもまず、この出願の発明は溶接温度が互いに影響し合う距離に複数個所の溶接をするに際し、その複数個所の溶接を同時に行い複数箇所の溶接部の加熱と冷却の温度変化を同じくすることによって圧縮残留応力を効果的に導入するものである。そして、圧縮残留応力を効果的に導入することによって溶接疲労強度を向上させるものである。
【００１２】
従来の溶接方法では金属板の表面と裏面を溶接する場合には、溶接熱による劣化を防ぐために表面の溶接が終了して溶接部近辺の温度をパス間温度（多パス溶接において、次のパスの溶接が開始される直前の決められた位置の温度であり、通常は５０℃または１５０℃に施工管理されている）以下になるのを確認してから引続くパスを溶接することが一般に行われている。
【００１３】
したがって、この出願の発明のように金属板の表面と裏面を溶接するに際し表面と裏面を同時に溶接することによって圧縮残留応力が効果的に導入されることは全く予想外のことであり従来の知識や経験からは全く予期できないことであった。
【００１４】
この出願の発明を図１〜図３に示す典型的な溶接構造物を用いて説明するが、もちろん、この出願の発明が以下の例によって限定されることはない。
【００１５】
図１はウエッブ（４）にフランジ（３）をＴ字状に設置して表面（１）の溶接と裏面（２）の溶接によって成形されたＴ字縦継手の斜視図である。
【００１６】
また、この出願の発明は図１に示されるような直線状の溶接だけではなく図２のコルゲートビームのように溶接部が曲線部を有する場合にも効果的である。
【００１７】
さらには、この出願の発明は図３に示されるようなウエッブ（４）とフランジ（３）をＩの字のように溶接したＩ型ビームに溶接された付加物（５）の角回溶接部分（１）を溶接または付加溶接するような場合にも好適に利用される。
【００１８】
このような構造の金属板の表面と裏面を溶接する場合には従来方法では溶接熱による劣化を防ぐために表面（１）の溶接が終了して溶接部近辺の温度がパス間温度（通常は５０℃または１５０℃）以下になるのを確認してから裏面（２）を溶接することが一般に行われている。
【００１９】
しかしながら、低変態温度溶接材料を使用して溶接する場合には溶接部に圧縮残留応力が導入されるため、金属板の表面を溶接して温度が降下してから裏面を溶接すると、溶接金属の表側と裏側の冷却時期が異なり溶接金属の表面と裏面が同時に膨張することはなく溶接金属の表面と裏面の同時に膨張する場合に比較して圧縮残留応力が極めて小さくなってしまう。
【００２０】
そこで、この出願の発明は低変態温度溶接材料を使用して溶接するに際し、溶接金属の表面の溶接と裏面の溶接を同時に行うことによって溶接金属の圧縮残留応力を効果的に導入して疲労強度を向上するものである。
【００２１】
この出願の発明の効果を調べるために図１〜図３に示される構造のものを従来溶接材料と低変態温度溶接材料を使用してそれらを従来の方法とこの出願の発明の溶接方法で溶接し、その溶接疲労強度を比較したものが表１である。
【００２２】
【表１】
表１において、継手番号（Ａ−３）、（Ｂ−２）、（Ｃ−３）は従来方法の態様を示したものであり、従来溶接材料を使用してT字縦継手、コルゲートビーム、付加物の角回溶接の表面（１）を溶接した後、溶接部の温度が５０℃まで降下してから裏面（２）を溶接したものである。また、継手番号（Ａ−２）、（Ｃ−２）も従来方法の溶接法であり、低変態温度溶接材料を使用してT字縦継手、付加物の角回溶接の表面（１）を溶接した後、溶接部の温度が５０℃まで降下してから裏面（２）を溶接したものである。
【００２３】
そして、継手番号（Ａ−１）、（Ｂ−１）、（Ｃ−１）はこの出願の発明の態様を示したものであり、低変態温度溶接材料を使用してT字縦継手、コルゲートビーム、付加物の角回溶接の溶接において、溶接金属の表面（１）と裏面（２）を同時に溶接したものである。
【００２４】
なお、表１の低変態温度溶接材料として、表２の組成のものを用いた。
【００２５】
【表２】
表１の疲労寿命の回数から明らかなように、低変態温度溶接材料を使用して溶接金属の表面（１）と裏面（２）を同時に溶接するこの出願の発明〔継手番号（Ａ−１）、（Ｂ−１）、（Ｃ−１）〕は、従来溶接材料を用いて従来溶接方法で溶接する方法〔継手番号（Ａ−３）、（Ｂ−２）、（Ｃ−３）〕や低変態溶接材料を用いて従来溶接方法で溶接する方法〔継手番号（Ａ−２）、（Ｃ−２）〕に比べて明らかに疲労寿命回数が多いことから溶接疲労強度が優れていることが分かる。
【００２６】
表１における継手番号（Ａ−１）と（Ａ−２）における疲労寿命の回数の差は残留応力の大きさの違いで生じたものであり、試験番号（Ａ−２）と（Ａ−３）における疲労寿命の回数の差は圧縮残留応力の正負記号の違いによって生じているものと考えられる。
【００２７】
なお、この試験ではウエブを屈曲させた、いわゆるコルゲートビームを使用したが、ストレートのウエブ、すなわち通常のＩ型溶接梁への適用しても同様の効果を生じるものと考えられる。
【００２８】
【発明の効果】
複数個所の溶接を同時に行うという簡便な方法で圧縮残留応力を効果的に導入して溶接疲労強度の高強度化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｔ字継手の溶接態様を示したものである。
【図２】コルゲートビームの溶接態様を示したものである。
【図３】Ｉ型ビームに付加物の角回溶接の態様を示したものである。
【符号の説明】
１ 溶接の角回表面部
２ 溶接の角回裏面部
３ フランジ
４ ウエッブ
５ 付加物
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は低変態温度溶接材料を使用する溶接方法に関するものである。更に詳しくは、低変態温度溶接材料を使用して金属板の表面と裏面のように溶接熱が影響し合う距離に複数個所溶接する溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
この出願の発明者らはこれまでにも溶接施工後に特別な後処理を実施しなくても、溶接継手の疲労強度が向上する溶接方法および溶接材料に関する特許を出願し、既に登録されている（文献１−３）。
【０００３】
【文献】
文献１： 特許３０１０２１１号
文献２： 特許３３５０７２６号
文献３： 特許３３５０７２７号
【０００４】
通常の溶接材料を使用して溶接する場合には溶接部に引張残留応力が誘起されるので金属板の表面と裏面のように溶接距離が短い個所を複数溶接する場合においても残留応力の干渉はほとんど問題にならないが低変態温度溶接材料を使用して溶接する場合には溶接終了後直ちに溶接部に圧縮残留応力が誘起されるため溶接疲労強度に大きな影響を与えることになる。
【０００５】
たとえば、金属板の表面と裏面を低変態温度溶接材料を用いて溶接する場合には最初に溶接した表面の溶接部が次に溶接する裏面からの溶接熱の影響を受けて表面の溶接部の圧縮残留応力が低減してしまい溶接金属の溶接疲労強度が低下するという問題を生じる。
【０００６】
そこで、この出願の発明は以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであって、発明者らが提案し、かつ実際的にも優れた効果が得られている低変態温度溶接材料の特徴を活かし、かつ溶接疲労強度が向上する溶接方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するためのものとして、第１には、溶接時に溶接熱の影響を受ける距離に低変態温度溶接材料を用いて金属板の表裏を複数箇所溶接するに際し、複数箇所を同時に溶接することを特徴とする溶接方法を提供し、第２には、複数箇所の溶接時間の差が１分以内である上記溶接方法を、また、第３には角回付加溶接である上記溶接方法を提供する。
【０００８】
また、この出願の発明は、第４には、上記溶接方法で溶接されていることを特徴とする溶接体を提供する。
【０００９】
を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は以上のとおりの特徴をもつものであるが、この出願の発明の溶接方法は発明者の提案した先行発明（特許第３０１０２１１号）で提案している低変態温度溶接材料を使用する溶接方法の改良に関するものである。
【００１１】
なによりもまず、この出願の発明は溶接温度が互いに影響し合う距離に複数個所の溶接をするに際し、その複数個所の溶接を同時に行い複数箇所の溶接部の加熱と冷却の温度変化を同じくすることによって圧縮残留応力を効果的に導入するものである。そして、圧縮残留応力を効果的に導入することによって溶接疲労強度を向上させるものである。
【００１２】
従来の溶接方法では金属板の表面と裏面を溶接する場合には、溶接熱による劣化を防ぐために表面の溶接が終了して溶接部近辺の温度をパス間温度（多パス溶接において、次のパスの溶接が開始される直前の決められた位置の温度であり、通常は５０℃または１５０℃に施工管理されている）以下になるのを確認してから引続くパスを溶接することが一般に行われている。
【００１３】
したがって、この出願の発明のように金属板の表面と裏面を溶接するに際し表面と裏面を同時に溶接することによって圧縮残留応力が効果的に導入されることは全く予想外のことであり従来の知識や経験からは全く予期できないことであった。
【００１４】
この出願の発明を図１〜図３に示す典型的な溶接構造物を用いて説明するが、もちろん、この出願の発明が以下の例によって限定されることはない。
【００１５】
図１はウエッブ（４）にフランジ（３）をＴ字状に設置して表面（１）の溶接と裏面（２）の溶接によって成形されたＴ字縦継手の斜視図である。
【００１６】
また、この出願の発明は図１に示されるような直線状の溶接だけではなく図２のコルゲートビームのように溶接部が曲線部を有する場合にも効果的である。
【００１７】
さらには、この出願の発明は図３に示されるようなウエッブ（４）とフランジ（３）をＩの字のように溶接したＩ型ビームに溶接された付加物（５）の角回溶接部分（１）を溶接または付加溶接するような場合にも好適に利用される。
【００１８】
このような構造の金属板の表面と裏面を溶接する場合には従来方法では溶接熱による劣化を防ぐために表面（１）の溶接が終了して溶接部近辺の温度がパス間温度（通常は５０℃または１５０℃）以下になるのを確認してから裏面（２）を溶接することが一般に行われている。
【００１９】
しかしながら、低変態温度溶接材料を使用して溶接する場合には溶接部に圧縮残留応力が導入されるため、金属板の表面を溶接して温度が降下してから裏面を溶接すると、溶接金属の表側と裏側の冷却時期が異なり溶接金属の表面と裏面が同時に膨張することはなく溶接金属の表面と裏面の同時に膨張する場合に比較して圧縮残留応力が極めて小さくなってしまう。
【００２０】
そこで、この出願の発明は低変態温度溶接材料を使用して溶接するに際し、溶接金属の表面の溶接と裏面の溶接を同時に行うことによって溶接金属の圧縮残留応力を効果的に導入して疲労強度を向上するものである。
【００２１】
この出願の発明の効果を調べるために図１〜図３に示される構造のものを従来溶接材料と低変態温度溶接材料を使用してそれらを従来の方法とこの出願の発明の溶接方法で溶接し、その溶接疲労強度を比較したものが表１である。
【００２２】
【表１】
【００２３】
そして、継手番号（Ａ−１）、（Ｂ−１）、（Ｃ−１）はこの出願の発明の態様を示したものであり、低変態温度溶接材料を使用してT字縦継手、コルゲートビーム、付加物の角回溶接の溶接において、溶接金属の表面（１）と裏面（２）を同時に溶接したものである。
【００２４】
なお、表１の低変態温度溶接材料として、表２の組成のものを用いた。
【００２５】
【表２】
【００２６】
表１における継手番号（Ａ−１）と（Ａ−２）における疲労寿命の回数の差は残留応力の大きさの違いで生じたものであり、試験番号（Ａ−２）と（Ａ−３）における疲労寿命の回数の差は圧縮残留応力の正負記号の違いによって生じているものと考えられる。
【００２７】
なお、この試験ではウエブを屈曲させた、いわゆるコルゲートビームを使用したが、ストレートのウエブ、すなわち通常のＩ型溶接梁への適用しても同様の効果を生じるものと考えられる。
【００２８】
【発明の効果】
複数個所の溶接を同時に行うという簡便な方法で圧縮残留応力を効果的に導入して溶接疲労強度の高強度化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｔ字継手の溶接態様を示したものである。
【図２】コルゲートビームの溶接態様を示したものである。
【図３】Ｉ型ビームに付加物の角回溶接の態様を示したものである。
【符号の説明】
１ 溶接の角回表面部
２ 溶接の角回裏面部
３ フランジ
４ ウエッブ
５ 付加物
Claims (4)
- 溶接時に溶接熱の影響を受ける距離に低変態温度溶接材料を用いて金属板の表裏を複数箇所溶接するに際し、複数箇所を同時に溶接することを特徴とする溶接方法。
- 複数箇所の溶接時間の差が１分以内であることを特徴とする
請求項１の溶接方法。 - 角回付加溶接であることを特徴とする請求項１の溶接方法。
- 請求項１ないし３のいずれかの溶接方法で溶接されていることを特徴とする溶接体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003096682A JP3851953B2 (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 溶接疲労強度を向上させる溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003096682A JP3851953B2 (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 溶接疲労強度を向上させる溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004298943A JP2004298943A (ja) | 2004-10-28 |
| JP3851953B2 true JP3851953B2 (ja) | 2006-11-29 |
Family
ID=33408664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003096682A Expired - Lifetime JP3851953B2 (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 溶接疲労強度を向上させる溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3851953B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111168289A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-19 | 刘帅 | T型梁纵缝自动焊接机 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4555794B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2010-10-06 | 新日本製鐵株式会社 | 疲労き裂の発生・進展抑止特性に優れた金属部品または金属製構造物およびそれらの製造方法 |
| CN104475998B (zh) * | 2014-11-28 | 2016-08-17 | 哈尔滨电机厂有限责任公司 | 承载臂焊接方法 |
-
2003
- 2003-03-31 JP JP2003096682A patent/JP3851953B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111168289A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-19 | 刘帅 | T型梁纵缝自动焊接机 |
| CN111168289B (zh) * | 2020-01-19 | 2021-07-09 | 山东水泊焊割设备制造有限公司 | T型梁纵缝自动焊接机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004298943A (ja) | 2004-10-28 |
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