JP5953993B2 - 隅肉溶接の溶接継手 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献2に開示された技術では、鋼板の成分に応じて溶接用ワイヤを選択する必要があるので、溶接用ワイヤの在庫管理の負荷が増大する。
(a)比較的低温で溶融するので鋼板の溶け込みが浅い、
(b)凝固した後の形状が平滑である、
(c)ヤング率が鋼材の1/2程度と低い
という長所に着目して、さらに詳細に研究した。その結果、溶接止端部の全長にわたってろう付けを施して、溶接止端部をろう付け部で被覆することによって、隅肉溶接の溶接継手の疲労特性を改善できることが分かった。
すなわち本発明は、2枚の鋼板を主板および上板として使用する隅肉溶接の溶接継手であって、主板の板厚をt(mm)とし、溶接継手の溶接止端部の全長を被覆するろう付け部を備え、ろう付け部がAl:90質量%以上、Si:1.5〜10.0質量%、Zn:0.5〜10.0質量%、またはCu:50質量%以上、Ni:40質量%未満、Si:0.03〜0.5質量%、Zn:1.5〜40質量%を含有し、ろう付け部の幅W(mm)および見掛け高さH(mm)が、下記の(1)、(2)式を満足する溶接継手である。
3mm≦W≦5t ・・・(1)
1.5mm≦2H≦W ・・・(2)
ろう材は、一般に使用されているAl系,Cu系,Ni系,Ag系,Pb系を用いることができる。ただし、Ni系ろう材は、融点が鋼板に近いので、施工が難しい。Ag系ろう材は高価である。Pb系ろう材は有害である。そのため、Al系ろう材またはCu系ろう材を使用することが好ましい。
しかも、ろう材は、ヤング率が鋼板の1/2程度と低いので、主板1の変位によってヤング率に比例して生じる応力を軽減できる。
ただし、ろう付け部5が平滑にならず突起状に形成されると、応力集中は防止できない。つまり応力集中を防止する効果は、ろう付け部5の形状の影響を受ける。そこで、ろう付け部5と主板1との境界からろう付け部5と溶接ビード3との境界までの水平方向の距離(以下、ろう付け部の幅という)をW(mm)とし、ろう付け部5の最高位置から主板1の表面までの垂直方向の距離(以下、ろう付け部の見掛け高さという)をH(mm)として、ろう付け部5の幅Wと見掛け高さHの好適な範囲を規定する。なお、2枚の鋼板のうち主板1の板厚をt(mm)とする。
以上に説明した通り、本発明によれば、溶接止端部4をろう付け部5で被覆することによって、溶接ビード3に機械加工を施すことなく、溶接継手の疲労特性を向上できる。しかも、隅肉溶接に用いる鋼板と溶接用ワイヤの組み合わせに関わりなく、溶接継手の疲労特性を向上できる。したがって、既に説明したSi含有量が0.1質量%以下かつTi含有量が0.05質量%以上の穴拡げ性や延性に優れた鋼板の隅肉溶接であっても、溶接継手の疲労特性を向上できる。
Cは、鋼板の強度を高めるために必須の元素である。この効果を得るためには、Cを0.01質量%以上含有する必要がある。一方、0.30質量%を超えると、常温で時効性を発現し、成形性が劣化する。したがって、Cは0.01〜0.30質量%の範囲内が好ましい。
Pは、鋼板の延性を低下させる作用を有する元素であり、P含有量が0.05質量%を超えると、延性が大幅に低下する。したがって、Pは0.05質量%以下が好ましい。一方、0.0005質量%未満まで低減するためには、精錬に長時間を要するので、鋼板の製造コストの上昇を招く。よって、より好ましくは0.0005〜0.05質量%である。
Nは、添加元素と結合して微細に分散することによって溶接継手の疲労特性を向上する作用を有する元素である。この効果を得るためには、Nを0.0005質量%以上含有する必要がある。一方、0.0045質量%を超えると、鋼板が脆くなり、穴拡げ性や延性が劣化する。したがって、Nは0.0005〜0.0045質量%の範囲内が好ましい。
ここでは図1を参照して隅肉溶接について説明したが、本発明は、図2に示す隅肉溶接にも問題なく適用できる。また図3に示すようなフレア溶接にも適用できる。
次に、図5(b)に示すような形状の疲労試験片を切り出して、疲労試験(平面曲げ片振り,周波数20Hz,繰返し数1000万回)を行ない、疲労破壊が生じたときの応力(以下、破断応力という)を測定した。その結果を表4に示す。
2 上板
3 溶接ビード
4 溶接止端部
5 ろう付け部
6 補強溶接部
Claims (3)
- 2枚の鋼板を主板および上板として使用する隅肉溶接の溶接継手であって、前記主板の板厚をt(mm)とし、前記溶接継手の溶接止端部の全長を被覆するろう付け部を備え、該ろう付け部がAl:90質量%以上、Si:1.5〜10.0質量%、Zn:0.5〜10.0質量%、またはCu:50質量%以上、Ni:40質量%未満、Si:0.03〜0.5質量%、Zn:1.5〜40質量%を含有し、前記ろう付け部の幅W(mm)および見掛け高さH(mm)が、下記の(1)、(2)式を満足することを特徴とする溶接継手。
3mm≦W≦5t ・・・(1)
1.5mm≦2H≦W ・・・(2) - 前記鋼板が、C:0.01〜0.30質量%、Si:0.10質量%以下、Mn:3.0質量%以下、P:0.05質量%以下、S:0.01質量%以下、Ti:0.05〜0.30質量%、Al:0.005〜0.30質量%、N:0.0005〜0.0045質量%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項1に記載の溶接継手。
- 前記鋼板が前記組成に加えてNb、V、Moのいずれか1種を0.02〜0.5質量%含有することを特徴とする請求項2に記載の溶接継手。
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