CN115151364B - T型接头、建筑结构和t型接头的制造方法 - Google Patents
T型接头、建筑结构和t型接头的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115151364B CN115151364B CN202080097389.XA CN202080097389A CN115151364B CN 115151364 B CN115151364 B CN 115151364B CN 202080097389 A CN202080097389 A CN 202080097389A CN 115151364 B CN115151364 B CN 115151364B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel plate
- joint
- steel sheet
- inclined surface
- steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 48
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 453
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 453
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 134
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 57
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 45
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 39
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 38
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 58
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 description 28
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 25
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 22
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 19
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 13
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 9
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
- F16B5/08—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of welds or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
- B23K9/025—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
- B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
Abstract
本发明一方案的T型接头,具备第1钢板、第2钢板和角焊部,第2钢板的板厚为6.0mm以下,第2钢板竖立在第1钢板的第1面上,角焊部将第1钢板的第1面与第2钢板的第1面接合,第1钢板的第1面和第2钢板的第1面中的至少一者具有镀锌层,在第2钢板的第2面侧,第2钢板的对接端部具有倾斜面,在沿着第1钢板的板厚方向和第2钢板的板厚方向的截面中,倾斜面与第1钢板的第1面形成锐角。
Description
技术领域
本发明涉及T型接头、建筑结构和T型接头的制造方法。
本申请基于2020年2月26日在日本申请的特愿2020-030108号、2020年2月26日在日本申请的特愿2020-030109号以及2020年2月26日在日本申请的特愿2020-030110号主张优先权,将其内容引用于此。
背景技术
作为构成要求耐蚀性的构件的材料的一例,有镀锌钢板。镀锌钢板是指热浸镀锌钢板、合金化热浸镀锌钢板、电镀锌钢板等具有以锌为主成分的镀层的钢板的总称。镀锌层具有牺牲防腐蚀效果,能够飞跃性地提高钢板的耐蚀性。
另一方面,为了使用镀锌钢板制造构件,在焊接镀锌钢板时,钢板表面的镀锌层因焊接热而气化。气化了的锌镀层、即镀敷蒸气在焊缝金属中形成气泡。气泡在焊缝中产生气孔和凹坑等气孔缺陷,引起焊接不良。气孔缺陷可能损害焊接部的外观品质,进而降低接头强度。例如,根据《建筑用薄板焊接接合部设计·施工手册》(日本建筑中心、2011年12月)的附则3.2.2"内部缺陷的合格判定基准",在X射线透射试验中气孔缺陷率超过30%的焊接接头被视为不合格。根据该说明,在很多住宅厂商中,气孔缺陷率的合格基准为30%以下或20%以下。未满足该基准的材料和焊接方法,处于无论焊接接头的强度测定结果的大小如何都不被采用的状况。
气孔缺陷的问题可能发生在各种接头中。例如,在通过角焊来制造T型接头时,上述的镀敷蒸气引起的焊接不良也会成为问题。图1表示通过在镀锌钢板11'上竖立镀锌钢板12'并进行角焊而制造的T型接头截面照片。再者,截面照片是沿着镀锌钢板11'的板厚方向和镀锌钢板12'的板厚方向的截面照片。图2表示该T型接头的X射线照片。以焊缝延伸方向与图2的照片的纵向一致的方式拍摄X射线照片。在角焊部13'内以点状存在的暗色区域是气孔缺陷d。推定该气孔缺陷d是由镀敷蒸气产生的。
为了消除在对镀锌钢板进行角焊而制造T型接头时成为问题的气孔缺陷,提出了各种方法。
例如,专利文献1公开了一种镀锌钢板的角焊方法,该方法作为第1钢板和第2钢板中的一者或两者使用镀锌钢板,对所述第1钢板和所述第2钢板的接合区域进行电弧焊,该方法的特征在于,在所述第1钢板的接合区域的整体上并列设置多个槽,以所述第2钢板的抵接面与各槽交叉的方式使第2钢板的抵接面与第1钢板的接合区域抵接,以各槽的两端部在所述第2钢板的抵接部的两侧露出的状态,对所述接合区域进行电弧焊。
专利文献2公开了一种镀锌钢板的弧焊方法,该方法是将至少一个构件上被覆有镀锌层的两个构件的抵接部接合而形成T字接头的方法,其特征在于,在将在两个构件之中构件的表面成为抵接部的构件称为横构件、并将构件的端面成为抵接部的构件称为纵构件时,通过对纵构件的端面沿厚度方向压缩的塑性加工而设置相对于该端面隆起的1个以上的突起,使纵构件通过该突起与横构件抵接,由此在纵构件与横构件之间形成与突起的突出量大小相当的间隙后进行电弧焊。
专利文献3公开了一种T型向下角焊用立板构件,其特征在于,将形成于T型向下角焊用立板构件底面的坡口形状形成为以下方式:从一个表面向另一个表面的向下坡度的倾斜面和从上述一个表面向上述另一个表面的向上坡度的倾斜面,沿着上述立板构件纵向交替地出现。
专利文献4公开了一种T型角焊用立板构件,在从焊接用立板构件一个表面到该构件厚度的1/5以下的范围内,沿着该部件的纵向形成具有上述立板构件厚度的1/10以下的长度的根部面,形成从该根部面的棱线向另一个表面具有3°以上且10°以下的上升坡度的倾斜面。
专利文献5公开了一种焊接方法,是在将具有单侧坡口的第1母材与第2母材以T字型抵接并焊接的方法,其特征在于,在将所述第1母材与所述第2母材的临时焊接部除去至规定厚度后,使焊丝面对由所述第1母材和所述第2母材形成的坡口焊接部,一边使所述焊丝沿焊接方向移动,一边利用来自所述焊丝的电弧从坡口侧熔融所述坡口焊接部,并且将熔融物向坡口背面侧挤出,形成背面焊缝。
但是,在这些专利文献所公开的现有技术中,在焊接前需要对镀锌钢板进行复杂的机械加工。由于该机械加工所需的成本大,所以现有技术的气孔缺陷的抑制方法并不经济。另外,根据本发明人的研究,在将这些现有技术应用于镀锌钢板的电弧焊的情况下,气孔缺陷的抑制效果不足。而且,这些机械加工可能会降低构件的机械强度。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2016-198796号公报
专利文献2:日本特开2014-113641号公报
专利文献3:日本特开昭62-3878号公报
专利文献4:日本特开昭60-54274号公报
专利文献5:日本特开2004-98124号公报
发明内容
鉴于以上情况,本发明的课题在于提供一种T型接头及其制造方法、以及具有该T型接头的建筑结构,该T型接头是对镀锌钢板进行角焊而得到的,能够在各种焊接条件下抑制焊缝中气孔缺陷的产生。
本发明的主旨如下。
(1)本发明一方案的T型接头,具备第1钢板、第2钢板和角焊部,所述第2钢板的板厚为6.0mm以下,所述第2钢板竖立在所述第1钢板的第1面上,所述角焊部将所述第1钢板的所述第1面与所述第2钢板的第1面接合,所述第1钢板的所述第1面和所述第2钢板的所述第1面中的至少一者具有镀锌层,在所述第2钢板的第2面侧,所述第2钢板的对接端部具有倾斜面,在沿着所述第1钢板的板厚方向和所述第2钢板的板厚方向的截面中,所述倾斜面与所述第1钢板的所述第1面形成锐角。
(2)上述(1)所述的T型接头中,所述角焊部的焊缝金属也可以在所述倾斜面露出。
(3)上述(1)或(2)所述的T型接头中,所述第2钢板的板厚也可以为4.5mm以下。
(4)上述(1)~(3)中任一项所述的T型接头中,所述角焊部的总长度中所占的气孔缺陷率也可以为30%以下。
(5)本发明另一方案的建筑结构具有上述(1)~(4)中任一项所述的T型接头。
(6)本发明另一方案的T型接头的制造方法,包括以下工序:将第2钢板竖立在第1钢板的第1面上;以及对所述第1钢板的所述第1面和所述第2钢板的第1面进行角焊,所述第2钢板的板厚为6.0mm以下,作为所述第1钢板的所述第1面和所述第2钢板的所述第1面中的至少一者具有镀锌层,在将所述第2钢板竖立在所述第1钢板的所述第1面上时,在沿着所述第1钢板的板厚方向和所述第2钢板的板厚方向的截面中,在所述第2钢板的第2面的靠所述第1钢板侧的端部具有倾斜面,所述倾斜面与所述第1钢板的所述第1面形成锐角。
(7)上述(6)所述的T型接头的制造方法中,所述角焊中,也可以以角焊部的焊缝金属在所述倾斜面露出的方式进行角焊。
(8)上述(6)或(7)的T型接头的制造方法中,所述第2钢板的板厚也可以为4.5mm以下。
(9)上述(6)~(8)中任一项的T型接头的制造方法中,在将所述第2钢板竖立在所述第1钢板的所述第1面上时,在沿着所述第1钢板的所述板厚方向和所述第2钢板的所述板厚方向的所述截面中,在所述第2钢板的所述第1面的靠所述第1钢板侧的端部也可以具备倾斜面,所述倾斜面与所述第1钢板的所述第1面形成锐角。
根据本发明,能够提供一种T型接头及其制造方法、以及具有该T型接头的建筑结构,该T型接头是对镀锌钢板进行角焊而得到的,能够在各种焊接条件下抑制焊缝中气孔缺陷的产生。
附图说明
图1是对镀锌钢板进行角焊而制造的T型接头的断片照片。(以往例)
图2是对镀锌钢板进行角焊而制造的T型接头的X射线照片。(以往例)
图3-1是本发明一方案的T型接头的截面示意图。
图3-2是本发明另一方案的T型接头的截面示意图。
图3-3是本发明另一方案的T型接头的截面示意图。
图3-4是本发明另一方案的T型接头的截面示意图。
图4-1是本发明一方案的T型接头的断片照片。
图4-2是本发明另一方案的T型接头的截面照片。
图4-3是本发明另一方案的T型接头的截面照片。
图5-1是本发明一方案的T型接头的X射线照片。
图5-2是本发明另一方案的T型接头的X射线照片。
图5-3是本发明另一方案的T型接头的X射线照片。
图6是本发明一方案的T型接头的制造方法的概念图。
图7是表示第2钢板的切断方法一例(a-1)的概念图。
图8是表示第2钢板的切断方法另一例(a-2)的概念图。
图9是被切断后且焊接前的第2钢板的端部一例的截面示意图。
图10-1是在倾斜面中焊缝金属未露出的T型接头的凹部的截面放大图。
图10-2是在倾斜面的一部分中焊缝金属露出的T型接头的凹部的截面放大图。
图10-3是在倾斜面的全部使焊缝金属露出的T型接头的凹部的截面放大图。
图11是表示通过应用了各种电弧电压的角焊而制造的设有凹部的T型接头以及未设有凹部的T型接头的气孔缺陷率的坐标图。
具体实施方式
本发明人对在各种焊接条件下能够抑制焊缝中气孔缺陷的产生的T型接头、建筑结构以及T型接头的制造方法反复进行了深入研究。
本发明人的研究结果得知,电弧电压与气孔缺陷的产生频率之间存在相关性。具体而言,本发明人在对电弧电压进行各种变更而制作T型接头时,判断出在特定的电弧电压下容易产生气孔缺陷。容易产生气孔缺陷的电弧电压根据母材的材质等而不同。
但是,通过调节电弧电压来抑制气孔缺陷在实际的焊接中是困难的。这是因为电弧电压是重要的焊接参数,是出于抑制气孔缺陷以外的目的而确定的。例如,在电弧焊中,控制焊接电压以使电弧的长度在适当范围内。通过使电弧长度在适当范围内,能够抑制导致T型接头的外观不良的飞溅产生。
在此的问题在于,容易抑制飞溅的焊接电流和电弧电压的组合,与容易抑制气孔缺陷的焊接电流和电弧电压的组合未必一致。在以抑制飞溅为目的而设定焊接电流和电弧电压的情况下,不一定能够抑制气孔缺陷。
本发明人对在各种焊接条件、具体而言在各种焊接电流和电弧电压下能够抑制焊缝中气孔缺陷产生的T型接头及其制造方法反复进行了进一步研究。而且,本发明人发现,在焊缝的相反侧设置凹部对于在各种焊接条件下抑制气孔缺陷是极其有效的。
图4-1~图4-3表示设有凹部的T型接头的、与焊缝(角焊部13)延伸方向垂直的截面照片,图5-1~图5-3表示这些T型接头的X射线照片。图4-1与图5-1对应,图4-2与图5-2对应,图4-3与图5-3对应。以焊缝延伸方向与图5-1~图5-3的照片的纵向一致的方式拍摄X射线照片。与图2所示的未设置凹部的T型接头相比,图5-1~图5-3所示的T型接头的气孔缺陷的产生量明显少。推定这是因为焊接中产生的镀敷蒸气从凹部排出。
另外,应该关注的是,能够与熔透深度无关地抑制气孔缺陷的产生量。焊接条件与熔透深度之间存在密切关系。焊接的能量取决于电弧电压和焊接电流的乘积。电弧电压越高,电弧越宽,因此投入到焊接部的能量密度越低。即,存在电弧电压越高,焊缝金属的宽度越宽,熔透深度就越小的倾向。另一方面,即使焊接电流变大,电弧也不怎么扩散,因此投入到焊接部的能量密度变高。即,焊接电流越大,熔透深度越大。图4-1的T型接头适用比其他接头小的焊接电流,熔透深度小。图4-3的T型接头适用比其他接头大的焊接电流,熔透深度大。在所有这些接头中气孔缺陷的产生量得到抑制的事实,意味着本实施方式的T型接头在各种焊接条件下都能够抑制气孔缺陷的产生量。
进而,图11表示通过应用了各种电弧电压的角焊而制造的设有凹部的T型接头以及未设有凹部的T型接头的气孔缺陷率。图11所示坐标图的横轴是T型接头的制造时施加的焊接电压,纵轴是T型接头的气孔缺陷率。在图11的实验中,供试件和电弧电压以外的焊接条件(焊接电流、焊接速度等)相同。气孔缺陷率的评价以后述方法进行。在该实验中,未设置凹部的T型接头在电弧电压为21~22V的情况下产生了很多气孔缺陷。另一方面,设有凹部的T型接头在各种电弧电压下,气孔缺陷率都被抑制在10%以下。
再者,上述凹部可以容易地形成。凹部的制造方法没有特别限定,例如在切断构成T型接头的镀锌钢板时,通过使用图7或图8所示的楔形的刃部(或环状刃部),如图9所示,能够在镀锌钢板的切断端部形成倾斜面。如果将具有倾斜面的镀锌钢板抵接在其他钢板上进行角焊,则可得到具有凹部的T型接头。
此外,如果以图7或图8所示方法切断在形成倾斜面的面上具有镀锌层的钢板,则镀锌层会附着在作为切断面的倾斜面上。该镀锌层在角焊后也会残留在构成凹部的倾斜面上,使凹部的耐蚀性提高。
这样,通过配置凹部,能够在各种焊接条件下抑制气孔缺陷的产生。另外,通过在凹部的倾斜面配置镀锌层,能够提高凹部的耐蚀性。此外,凹部的形成以及镀锌层向凹部的倾斜面的配置,可以在切断镀锌钢板而形成构件形状时一并进行。即,根据本实施方式的T型接头,不会增加制造工序的数量,就能够抑制该气孔缺陷,并且提高耐蚀性。
根据以上见解而完成的、本发明一方案的T型接头1,如图3-1等所例示那样,具有第1钢板11、第2钢板12和角焊部13,第2钢板12的板厚为6.0mm以下,第2钢板12树立在第1钢板11第1面111上,角焊部13将第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121接合,第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121中的至少一者具有镀锌层14,在第2钢板12的第2面122侧,第2钢板12的对接端部具有倾斜面1221,在沿着第1钢板11的板厚方向和第2钢板12的板厚方向的截面中,倾斜面1221与第1钢板11的第1面111形成锐角。换言之,本发明一方案的T型接头1具备第1钢板11、端部与第1钢板11的第1面111对接的第2钢板12、以及将第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121接合的角焊部13,第1钢板11第1面111和第2钢板12的第1面121中的一者或两者具有镀锌层14,第2钢板12的第2面122在第2钢板的对接端部具有倾斜面1221,第1钢板11的第1面111与倾斜面1221形成凹部15。以下,对本实施方式的T型接头1进行详细说明。
本实施方式的T型接头1是将一个板的端部与另一个板的表面对接的接头。在此,为了方便起见,将端部与另一个板的表面对接的钢板称为"第2钢板12",将另一个钢板称为"第1钢板11"。因此,在本实施方式的T型接头1中,第2钢板12树立在第1钢板11的第1面111上。
第1钢板11和第2钢板12的种类没有特别限定,可以适当采用后述的结构。另外,第1钢板11的板厚也没有特别限定。
另一方面,第2钢板12的板厚为6.0mm以下。一般而言,在板厚薄的结构物的角焊中,母材的熔透相对于板厚较深。因此,即使不进行基于坡口加工的完全熔透焊接,也可得到充分的接合深度,大多满足接头强度。进而,在板厚薄的情况下,通过纵切或压制等剪切法,能够高效且廉价地切断钢板,通过原样地将其供于焊接,能够最大限度地抑制生产成本。因此,在现有的T型接头中,对于板厚6.0mm以下的钢板的端部,在焊接前不进行加工。另外,如果在角焊中进行不必要的大尺寸焊接,则热应变大,且HAZ变宽。因此,在板厚大的情况下,通常通过两侧角焊来降低单侧的焊缝的热输入,并且通过坡口加工来增大熔透深度。这样的方法可见于板厚为4.5mm以上、特别是6.0mm以上的T型接头的制造中。相反地,在板厚薄的结构物中,多采用不进行坡口加工的单侧角焊。但是,在本实施方式的T型接头1中,尽管第2钢板12的板厚为6.0mm以下,为了抑制气孔缺陷的产生,在第2钢板12的端部仍形成后述的倾斜面1221。第2钢板12的板厚也可以为5.5mm以下、5.0mm以下、4.5mm以下、4.0mm以下或3.5mm以下。第2钢板12的板厚的下限值没有特别限定,例如可以为1.5mm以上或2.0mm以上。
另外,本实施方式的T型接头1通过以在第1钢板11的一个面与第2钢板12的一个面的交线上配置角焊部13的方式进行角焊而制造。角焊部13由焊缝金属构成,将第1钢板11和第2钢板12接合。在此为了方便起见,本实施方式的T型接头中,将第1钢板11的表面之中进行角焊一侧的面称为"第1钢板11的第1面111",将未进行角焊一侧的面称为"第1钢板111的第2面112"。另外,将第2钢板12的表面之中进行角焊一侧的面称为"第2钢板12的第1面121",将未进行角焊一侧的面称为"第2钢板12第2面122"。
本实施方式的T型接头还具有镀锌层14。镀锌层14是指热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层、电镀锌层等以锌为主成分的镀层。镀锌层14具有牺牲防蚀效果,能够飞跃性地提高钢板的耐蚀性。为了确保耐蚀性,在本实施方式的T型接头1中,在第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121中的至少一者配置镀锌层14。
另一方面,当然也可以在其他部位配置镀锌层14。在图3-2所例示的T型接头1中,除了第2钢板12的第1面121以外,还在第2钢板12的第2面122配置了镀锌层14。优选地,第1钢板11和第2钢板两者在其两面都具有镀锌层14。
镀锌层14使T型接头1的耐蚀性提高,但另一方面会成为T型接头1的焊接不良的原因。镀锌层14在焊接时气化而成为镀敷蒸气。镀敷蒸气在焊缝中产生气孔和凹坑等气孔缺陷,引起焊接不良。为了解决该问题,在本实施方式的T型接头1中,在第2钢板12的第2面122侧,第2钢板12的对接端部具有倾斜面1221。在沿着第1钢板11的板厚方向和第2钢板12的板厚方向的截面中,该倾斜面1221与第1钢板11的第1111成锐角。换言之,在本实施方式T型接头1中,第2钢板12的第2面122在第2钢板12的对接端部(第2钢板12的与第1钢板11对接的端部)具有倾斜面1221,主要由该倾斜面1221和第1钢板11的第1面111形成凹部15。由此,凹部15配置在角焊部13的相反侧。再者,倾斜面1221是指位于第2钢板12的第2面122的端部,相对于第2钢板12的第2面122以些许角度倾斜的面,是随着接近端部而使第2钢板12板厚减少的面。
本发明人发现,在设有凹部15的T型接头中,角焊部13中气孔缺陷的产生频率在各种焊接条件下得到显著抑制。图4-1~图4-3表示设有凹部15的本实施方式的T型接头1的、与焊缝(角焊部13)延伸方向垂直的截面照片,图5-1~图5-3表示该T型接头1的X射线照片。以焊缝延伸方向与图5-1~图5-3的照片的纵向一致的方式拍摄X射线照片。与图2所示的未设置凹部的T型接头相比,图5-1~图5-3所示的本实施方式的T型接头1中的气孔缺陷的产生量明显少。推定这是因为焊接中产生的镀敷蒸气从凹部15排出。进而,图11表示通过应用了各种电弧电压的角焊而制造出的、设有凹部的T型接头和未设有凹部的T型接头的气孔缺陷率。在该实验中,未设置凹部的T型接头在电弧电压为21~22V的情况下产生了很多气孔缺陷。另一方面,设有凹部的T型接头在各种电弧电压下,气孔缺陷率都被抑制在10%以下。
另外,如图3-2所示,在本实施方式的T型接头1中,优选第2钢板12的第2面122及倾斜面1221具有镀锌层14。在现有技术中,用于排出镀敷蒸气的机构通过对镀敷后的钢板进行追加加工而形成(例如参照专利文献1等)。在经过追加加工的部位,镀敷钢板的母材露出。但是,在本实施方式的T型接头1中,也可以在倾斜面1221配置镀锌层14。由此,能够进一步提高T型接头1的耐蚀性。再者,最优选在倾斜面1221的整个区域配置镀锌层14,但也可以仅在倾斜面1221的一部分配置镀锌层14。
至此为止的说明中所参照的图3-1记载的T型接头1中,角焊部13的焊缝金属的熔透深度小。因此,在第2钢板12的第2面122侧的倾斜面1221中,角焊部13的焊缝金属未露出。另一方面,如图3-3或图3-4所示,也可以在第2钢板12的第2面122侧的倾斜面1221的部分或全部使角焊部13的焊缝金属露出。
在图3-3所示的T型接头1的截面中,焊缝金属在倾斜面1221的一部分露出。换言之,图3-3所示的T型接头1具备:第1钢板11、端部与第1钢板11的第1面111对接的第2钢板12、以及将第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121接合并由焊缝金属构成的角焊部13,第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121中的一者或两者具有镀锌层14,第2钢板12的第2面122在第2钢板的对接端部,其一部分具有由焊缝金属构成的倾斜面1221,第1钢板11的第1面111和倾斜面1221形成凹部15。
在图3-4所示的T型接头的截面中,焊缝金属在全部倾斜面1221上都露出。换言之,图3~4所示的T型接头1具有:第1钢板11、端部与第1钢板11的第1面111对接的第2钢板12、以及将第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121接合并由焊缝金属构成的角焊部13,第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121中的一者或两者具有镀锌层14,第2钢板12的第2面122在第2钢板的对接端部,具有由焊缝金属构成的倾斜面1221,第1钢板11的第1面111和倾斜面1221形成凹部15。
焊接条件与熔透深度之间存在密切关系。例如,焊接电流越大,熔透深度就越大。但是,本实施方式的T型接头中,无论是在熔透深度小的情况(即图3-1例示的情况)下,还是在熔透深度大的情况(即图3-3例示的情况)下,都能够抑制气孔缺陷。因此,本实施方式的T型接头在各种焊接条件下都能够抑制焊缝中气孔缺陷的产生。
本实施方式的T型接头1的制造方法没有特别限定,以下对制造方法的一优选例进行说明。根据本实施方式的T型接头的制造方法,可简便地得到本实施方式的T型接头1。不过,满足上述要件的T型接头与其制造方法无关地均被视为本实施方式的T型接头1。
本实施方式的T型接头的制造方法例如具备以下工序:将第2钢板12竖立在第1钢板11的第1面111上;以及对第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121进行角焊,第2钢板12的板厚为6.0mm以下,作为第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121中的至少一者具有镀锌层14,在将第2钢板12竖立在第1钢板11的第1面111上时,在沿着第1钢板11的板厚方向和第2钢板12的板厚方向的截面中,在第2钢板12的第2面的靠第1钢板11侧的端部具有倾斜面1221,倾斜面1221与第1钢板11的第1面111形成锐角。由此,能够得到具备凹部15的本实施方式的T型接头1。
在第2钢板12的第2面的靠第1钢板11侧的端部所配置的倾斜面1221,也可以以角焊部的焊缝金属不露出的方式进行角焊。另一方面,也可以在倾斜面1221的部分或全部以角焊部的焊缝金属露出的方式进行角焊。无论在哪种情况下,本实施方式的T型接头的制造方法都能够抑制气孔缺陷产生。
第2钢板的板厚为6.0mm以下,但例如如上所述,也可以为5.5mm以下、5.0mm以下、4.5mm以下、4.0mm以下或3.5mm。第2钢板12的板厚的下限值没有特别限定,例如可以为1.5mm以上或2.0mm以上。
在第2钢板12的第2面的靠第1钢板11侧的端部所配置的倾斜面1221的形成方法没有特别限定。例如,可以对通过剪切加工形成的第2钢板12的端部实施适当的机械加工而形成倾斜面1221。另一方面,根据图6~图9例示的方法,能够简便地形成倾斜面1221。以下,对其详情进行说明。
在图6~图9所例示的本实施方式的T型接头的制造方法的更优选例中,在将第2钢板12竖立在第1钢板11的第1面111上时,在沿着第1钢板11的板厚方向和第2钢板的所述板厚方向的截面中,在第2钢板12的第1面121的靠第1钢板11侧的端部具备倾斜面,倾斜面与第1钢板11的第1面111形成锐角。以下,为了方便起见,将配置于第2钢板12的第1面121上的倾斜面称为第1倾斜面1211,将配置于第2钢板12的第2面122上的倾斜面称为第2倾斜面1221。换言之,第2钢板12在供于角焊之前的阶段,在其两面形成有倾斜面。
更具体地说明,本实施方式的T型接头的制造方法的更优选例包括:
(a)在第2钢板12端部,形成在板厚方向上从第1面121向中央倾斜的第1倾斜面1211、在板厚方向上从第2面122向中央倾斜的第2倾斜面1221以及配置在第1倾斜面1211与第2倾斜面1221之间的断裂面123的工序;
(b)使第2钢板12端部与第1钢板11的第1面111对接的工序;以及
(c)对第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121进行角焊的工序,
第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121中的一者或两者具有镀锌层14。
(a)本实施方式的T型接头的制造方法的更优选例中,首先,在第2钢板12的端部形成第1倾斜面1211、第2倾斜面1221和断裂面123。
第2钢板12的第1倾斜面1211被形成为在第2钢板12的板厚方向上从第2钢板的第1面121朝向第2钢板的板厚中央倾斜。
第2钢板12的第2倾斜面1221被形成为在第2钢板12的板厚方向上从第2钢板的第2面122朝向第2钢板的板厚中央倾斜。
第2钢板12的断裂面123配置在第1倾斜面1211与第2倾斜面1221之间。
例如图7所示,第2钢板12的第1倾斜面1211、第2倾斜面1221和断裂面123优选通过具有以下步骤a-11及a-12的切断方法(以下称为切断方法a-1)来制作。
(a-11)将具有楔形的第1刃部A1的冲模A和具有楔形的第2刃部B1的冲头B配置成第1刃部A1和第2刃部B1相对。
(a-12)在冲模A与冲头B之间配置第2钢板12,将冲头B相对地压入冲模A侧,切断第2钢板12。
切断方法a-1能够同时进行第2钢板12的切断和倾斜面的形成。因此,切断方法a-1具有使具有凹部的T型接头的制造变容易的效果。
而且,当第2钢板12在其第2面122具有镀锌层14的情况下,切断方法a-1能够在第2倾斜面1221上配置附着在第2钢板12的第2面122上的镀锌层14。在切断方法a-1中,在将冲头B压入冲模A时,利用在第1刃部A1及第2刃部B1与第2钢板12之间产生的拉伸力,使第2钢板12的表面的镀锌层14进入切断端面,能够使切断端面被镀锌层14覆盖。即,能够使第2钢板12表面的镀锌层14追随将冲头B压入冲模A时的第1刃部A1及第2刃部B1相对于第2钢板12的运动,使镀锌层14进入切断端面。由此,能够同时进行第2钢板12的切断、倾斜面的形成和镀锌层14向第2倾斜面1221的配置。再者,在该切断方法中,第2钢板12通过第1刃部A1及第2刃部B1而塑性变形,形成颈缩部。在该颈缩部产生裂纹并断裂而得到的是断裂面123。
另外,例如图8所示,第2钢板12的第1倾斜面1211、第2倾斜面1221和断裂面123也优选通过包括以下的步骤a-21及a-22的切断方法(以下称为切断方法a-2)来制作。
(a-21)将刀尖的径向截面形状为V字形的第1环状刃部A'及第2环状刃部B'配置成刀尖相对。
(a-22)使第2钢板通过第1环状刃部A'的刀尖A1'与第2环状刃部B'的刀尖B1'之间,将刀尖压入第2钢板12,切断第2钢板12。
在切断方法a-2中,通过使第2钢板通过旋转的第1环状刃部和第2环状刃部,第1环状刃部和第2环状刃部被压入第2钢板中。其结果,与切断方法a-1同样地,能够同时进行第2钢板12的切断和倾斜面的形成。而且,当第2钢板12在其第2面122上具有镀锌层14情况下,在切断第2钢板12时,利用在第1环状刃部及第2环状刃部与第2钢板12之间产生的拉伸力,使第2钢板12的表面的镀锌层14进入切断端面,能够使切断端面被镀锌层14覆盖。
图9表示第2钢板12在其第2面122上具有镀锌层14的情况下,采用上述切断方法a-1或a-2得到的第2钢板12的端部的截面概略图。第1斜面面1211和第2倾斜面1221由塌边和直线部构成。塌边是在通过刃部或环状刃部对第2钢板12进行切断加工时,由于作用于第2钢板12的表面的拉伸力而产生的变形。当在第2钢板12的第2122上配置镀锌层14的情况下,第2倾斜面1221被镀锌层14覆盖。
(b)本实施方式的T型接头的制造方法的更优选例中,接着,使第2钢板12的端部与第1钢板11的第1面111对接。当然,与第1钢板11对接的端部是具有第1倾斜面1211、第2倾斜面1221和断裂面123的端部。用于对接的方法没有特别限定,可以适当采用以往的T型接头的制造中的手段。
(c)而且,本实施方式的T型接头的制造方法的更优选例中,对第1钢板11的第1面111和第2钢板12的第1面121进行角焊。由此,第1倾斜面1211进入T型接头1的角焊部13,第2倾斜面1221成为T型接头1的倾斜面1221。
角焊时,在角焊部13的熔透深度大的情况下,焊缝金属波及到第2钢板12的第2倾斜面1221。因此,在最终得到的T型接头中,有时没有在第2倾斜面1221配置镀锌层14。不过即使在这种情况下,如图4-2和图4-3的截面照片所例示的那样,焊缝金属也大致保持第2倾斜面1221的形状,形成倾斜面。因此,即使在熔透深度大的情况下,也能够抑制气孔缺陷。因此,角焊条件没有特别限定。再者,第2倾斜面1221之中未进入焊缝金属的部分在保持焊接前的状态下成为T型接头1的倾斜面1221。因此,当在第2倾斜面1221配置有镀锌层14的情况下,该镀锌层14残存在T型接头1的倾斜面1221中未进入焊缝金属的部分。
以上,对本实施方式的T型接头1的制造方法一例进行了说明。但是,本实施方式的T型接头的制造方法并不限定于上述方法。例如,关于形成凹部15的手段,也可以在焊接前的第2钢板12的端部,代替形成2个倾斜面,仅形成1个倾斜面。另外,关于在凹部15倾斜面1221配置镀锌层14的手段,也可以代替在切断第2钢板12时使其表面的镀锌层14移动到倾斜面,而是在第2钢板12切断后在端部(或第2钢板12整体)形成镀锌层14。但是,从制造效率的观点出发,上述例示的制造方法是最优选的。再者,如图9所示,在采用上述例示的制造方法得到的构成T型接头1的凹部15的倾斜面1221中,镀锌层14的厚度并不一样,通常从第2钢板12的表面向内部逐渐变薄。
以下,对T型接头和T型接头的制造方法的更优选方案进行说明。
第1钢板11和第2钢板12的种类没有特别限定。第1钢板11和第2钢板12可以是热轧钢板,也可以是冷轧钢板。对于第1钢板11和第2钢板12的强度也没有特别限定,它们可以是抗拉强度为270MPa级的软钢,也可以是抗拉强度为400MPa级或570MPa级的高强度钢板。第1钢板11和第2钢板12的种类也可以不同。在第1钢板11和/或第2钢板12的表面所配置的镀锌层14的种类、成分和附着量、化学转化处理的有无等也没有特别限定。再者,作为镀锌层14的例子,有Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si、Zn-6%Al-3%Mg、Zn-55%Al和Zn-5%Al-0.1%Mg等组成,但并不限定于这些镀锌层的种类。
关于第2钢板的板厚如上所述,但第1钢板11的板厚没有限制。作为第1钢板11的板厚,例示1.0~4.5mm。第1钢板11的板厚可以为1.5mm以上,也可以为2.0mm以上。第1钢板11的板厚可以为4.0mm以下,也可以为3.5mm以下。
角焊部13的成分等也没有特别限定。角焊部13是第1钢板11、第2钢板12和焊丝等焊接材料熔融凝固而形成的焊缝金属。焊缝金属的成分由第1钢板11、第2钢板12和焊接材料的成分以及焊接条件确定。在想要提高角焊部13的耐蚀性的情况下,可以使焊接材料含有Ni和/或Cr等耐蚀性提高元素。
凹部15的形状也没有特别限定,可以在能够排出镀敷蒸气的范围内适当选择。优选的凹部15的形状例示如下。
凹部15的深度优选为第2钢板12的厚度的10%以上且70%以下。通过使凹部15的深度为第2钢板12的厚度的10%以上,能够更有效地排出镀敷蒸气,进一步抑制气孔缺陷的产生。另外,通过使凹部15的深度为第2钢板12的厚度的70%以下,能够使T型接头1的接合强度更加牢固。凹部15的深度也可以为第2钢板12的厚度的20%以上、25%以上、30%以上或40%以上。凹部15的深度也可以为第2钢板12的厚度的65%以下、60%以下或50%以下。
凹部15的倾斜角优选为10°以上且小于80°。通过使凹部15的倾斜角为10°以上,能够更有效地排出镀敷蒸气,进一步抑制气孔缺陷的产生。另外,通过使凹部15的倾斜角小于80°,能够使T型接头1的接合强度更加牢固。凹部15的倾斜角也可以为15°以上、20°以上或30°以上。凹部15的倾斜角也可以为70°以下、小于70°、65°以下、60°以下或50°以下。
在此,凹部15的深度D1及倾斜角θ1根据焊缝金属的熔透深度而加以不同的定义。
首先,图10-1表示在第2钢板12的第2面的第1钢板11侧的端部所配置的倾斜面1221中,角焊部的焊缝金属未露出的T型接头1(即图3-1所例示的T型接头1)的凹部15的深度D1及倾斜角θ1。凹部15的深度D1是指在与焊缝延伸方向垂直的T型接头1的截面中,沿着第2钢板12的厚度方向测定的、第2钢板的第2面122与凹部15的底的距离。凹部15的底是指焊缝金属(角焊部13)的外周面与第1钢板11的第1面111相交的部位。另外,凹部15的倾斜角θ1是指,在与焊缝延伸方向垂直的T型接头1的截面中测定的、将第2钢板的倾斜面1221的接头外侧终端和上述凹部15的底连结而成的线与第1钢板11的第1面111所成的窄角。
接着,图10-2表示在第2钢板12的第2面的第1钢板11侧的端部所配置的倾斜面1221的一部分,角焊部的焊缝金属露出的T型接头1(即图3-2所例示的T型接头1)的凹部15的深度D1及倾斜角θ1。凹部15的深度D1是指,在与焊缝延伸方向垂直的T型接头1的截面中,沿着第2钢板12的厚度方向测定的、第2钢板的第2面122与凹部15的底P的距离。凹部15的底P是焊缝金属(角焊部13)的外周面与第1钢板11的第1面111相交的部位。凹部15的倾斜角θ1是指,在与焊缝延伸方向垂直的T型接头1的截面中测定的、从第1钢板的第1面111离开熔融边界Q的高度X的1/3的与第1钢板的第1面111平行的直线、与焊缝金属的外周面的交点之中位于凹部15侧的点R和上述凹部15的底P连结而成的线,与第1钢板11的第1面111所成的窄角。在此,所谓熔融边界Q是构成角焊部13的焊缝金属与第2钢板12的第2面122相交的位置。熔融边界Q的高度X是指熔融边界Q与第1钢板11的第1面111的距离。
此外,图10-3表示在第2钢板12的第2面的第1钢板11侧的端部所配置的倾斜面1221的全部位置,角焊部的焊缝金属露出的T型接头1(即图3-3所例示的T型接头1)的凹部15的深度D1及倾斜角θ1。凹部15的深度D1是指在与焊缝延伸方向垂直的T型接头1的截面中,沿着第2钢板12的厚度方向测定的、第2钢板的第2面122与凹部15的底P的距离。凹部15的底P是焊缝金属(角焊部13)的外周面与第1钢板11的第1面111相交的部位。凹部15的倾斜角θ1是指,在与焊缝延伸方向垂直的T型接头1的截面中测定的、从第1钢板的第1面111离开熔融边界Q的高度X的1/3的、与第1钢板的第1111平行的直线、与焊缝金属的外表面的交点之中位于凹部15侧的点R和上述凹部15的底P连结而成的线,与第1钢板11的第1面111所成的狭角。在此,所谓熔融边界Q是构成角焊部13的焊缝金属与第2钢板12的第2面122相交的位置。熔融边界Q的高度X是指熔融边界Q与第1钢板11的第1面111的距离。
凹部15的深度D1、凹部15的倾斜角θ1是根据第2钢板12的第2倾斜面1221的倾斜角及大小、以及角焊部13的熔透深度而确定的值。第2倾斜面1221的倾斜角及大小可以通过改变一对刃部(环状刃部)的大小及前端的角度来适当调整。再者,在图9所例示的角焊前的第2钢板12的端部,第1倾斜面1211和第2倾斜面1221的大小相同。但是,也可以通过使一对刃部(环状刃部)的大小不同,来使第1倾斜面1211和第2倾斜面1221的大小不同。另外,角焊部13的熔透深度可以通过改变角焊中的输入热量及焊接速度等来适当调整。
倾斜面1221的形状也没有特别限定,可以在能够排出镀敷蒸气的范围内适当选择。
例如,在第2钢板12的第2面的第1钢板11侧的端部所配置的倾斜面1221中,在角焊部的焊缝金属未露出的T型接头1(即图3-1所例示的T型接头1)中,在与焊缝延伸方向垂直的T型接头1的截面测定的倾斜面1221的深度D2也可以为第2钢板12的厚度的10%以上且70%以下。倾斜面1221的深度D2,是在与焊缝延伸方向垂直的T型接头1的截面中,沿着第2钢板12的厚度方向测定的、第2钢板的第2面122与倾斜面1221的内侧终端的距离(参照图10-1)。倾斜面的深度D2更优选为第2钢板12的厚度的15%以上、20%以上或30%以上。倾斜面的深度D2更优选为第2钢板12的厚度的60%以下、55%以下或50%以下。
另外,关于角焊部的焊缝金属未露出的T型接头1(即图3-1所例示的T型接头1),也可以将在与焊缝延伸方向垂直的T型接头1的截面中测定的倾斜面1221的倾斜角θ2设为10°以上且60°以下。倾斜面1221的倾斜角θ2是与第2钢板12的第2面122垂直的线和倾斜面1221所成的角(参照图10-1)。倾斜面1221的倾斜角θ2更优选为15°以上或20°以上。倾斜面1221的倾斜角θ2更优选为50°以下或45°以下。
倾斜面1221可以是平面也可以是曲面。在倾斜面1221是曲面的情况下,倾斜面1221在与焊缝延伸方向垂直的T型接头1的截面中被识别为曲线。该情况下,倾斜面的深度D2、以及倾斜面1221与第2钢板的第2面122所成的倾斜角θ2,将连结曲线两端的直线视为倾斜面1221进行测定即可。
本实施方式的T型接头1的上述各结构优选适用于第2钢板12的对接部的沿着焊缝的延伸方向的整个区域。但是,也可以仅在T型接头1的一部分上形成本实施方式的T型接头1的各结构。即,仅在一部分具有上述各结构的T型接头也被视为本实施方式的T型接头1。例如,通过沿焊缝延伸方向断续地设置凹部15,也能够减少气孔缺陷。也可以使凹部的深度和凹部的倾斜角等沿着焊缝延伸方向变化。
另外,本实施方式的T型接头1中,在角焊部13的总长度中所占的气孔缺陷率可以为30%以下、28%以下、25%以下、20%以下或10%以下。由此,能够进一步提高T型接头1的焊接部的外观品质及接头强度。在此,气孔缺陷率是按以下步骤求出的值。首先,对T型接头1的焊缝进行X射线摄影。将X射线照片中的、各气孔缺陷的焊接方向的长度之和相对于包括焊接始终端在内的焊缝的总长度所占的比例视为气孔缺陷率。
本发明另一方案的建筑结构具有上述实施方式的T型接头。由此,本实施方式的建筑结构中,抑制了气孔缺陷的产生。另外,在制造本实施方式的建筑结构时,可以采用各种焊接条件。因此,本实施方式的建筑结构中,能够抑制飞溅而提高美观,提高了设计的自由度。
实施例
(实施例1:角焊部的焊缝金属在倾斜面未露出的T型接头)
在各种钢板(第2钢板)的端部,形成在板厚方向上从第1面向中央倾斜的第1倾斜面、在板厚方向上从第2面向中央倾斜的第2倾斜面、以及配置在第1倾斜面与第2倾斜面之间的断裂面。接着,使第2钢板的端部与各种钢板(第1钢板)的第1面垂直地对接,将第1钢板的第1面和第2钢板的第1面进行角焊。在此,如图3-1所示,以角焊部的焊缝金属在倾斜面未露出的方式进行角焊。另外,也可以采用包括以下工序的切断方法来形成第1倾斜面、第2倾斜面和断裂面,将具有楔形第1刃部的冲模和具有楔形第2刃部的冲头配置成第1刃部和第2刃部相对的工序、在冲模与冲头之间配置第2钢板的工序、使冲头向冲模侧相对地压入从而切断第2钢板的工序。另外,第1钢板和第2钢板都是在两面具有镀锌层的镀锌钢板。
在第2钢板端部的倾斜面的倾斜角θ3和θ4、以及断裂面的厚度W(以相对于第2钢板板厚的百分率计的比例)如表1所示。再者,第1倾斜面的倾斜角θ3是指与第2钢板的第1面垂直的线和第1倾斜面所成的角,第2倾斜面的倾斜角θ4是指与第2钢板的第2面垂直的线和第2倾斜面所成的角(参照图9)。
表1
另外,这些钢板的端部形状以外的条件如下所示。
·钢板的板厚:2.3mm
·钢板的强度:400MPa级
·镀锌层的成分:Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si
·镀锌层的附着量:两面合计为180g/m2(以3点平均值算出的最小附着量)
将这些钢板供于以下条件的角焊气体保护弧焊,制造T型接头。
·焊丝:日铁焊接工业制YM-28(φ1.2mm)
·焊接速度:40cm/分钟
·焊接类别:DC-CO2焊接
·保护气体种类:CO2
·保护气体流量:20l/分钟
·焊接电流:在110~160A之间适当调整
·电弧电压:在17~24V之间适当调整
·焊缝长度:80mm
对这样得到的各种T型接头的焊缝进行X射线摄影,调查有无气孔缺陷。具体而言,将各气孔缺陷的焊接方向的长度之和相对于包括焊接始终端的焊缝的总长度所占的比例视为气孔缺陷率,将该气孔缺陷率为30%以下的判定为合格,将判定结果记载于表2。
另外,采用以下方法评价T型接头的强度。即,用拉伸试验机的夹持器直接把持第2钢板,经由夹具用夹持器把持第1钢板,以10mm/分钟的速度沿着拉开两者的方向拉伸。再者,第2钢板的把持位置是距离第1钢板的第1面为75mm以上的位置。第1钢板的把持位置是以第2钢板的厚度中心为基准,在角焊部侧为25mm以上的位置,以及在其相反侧为25mm以上的位置。即,第2钢板的把持间隔(跨距)为50mm。拉伸试验的结果,在第1钢板或第2钢板上出现断裂的为合格,在角焊部断裂的为不合格。
进而,为了参考,将这些T型接头与焊缝的延伸方向垂直地切断,测定凹部的深度D1及凹部的倾斜角θ1,记载于表2。
表2
如表所示,具有凹部的发明例1~4能够抑制焊缝中气孔缺陷的产生。再者,这些凹部可以在将第2钢板切断而形成构件形状时一并形成。即,这些发明例不用追加加工就能够容易地制造。
另外,发明例1~4的强度与以往的T型接头为同等。因此,明确了凹部不会损害接头强度。
此外,根据T型接头的截面观察,在构成发明例1~4的凹部的倾斜面的任一个上都配置有镀锌层。因此,推定发明例1~4的凹部均具有良好的耐蚀性。
(实施例2:角焊部的焊缝金属在倾斜面的一部分露出的T型接头)
在各种钢板(第2钢板)的端部,形成在板厚方向上从第1面向中央倾斜的第1倾斜面、在板厚方向上从第2面向中央倾斜的第2倾斜面、以及配置在第1倾斜面与第2倾斜面之间的断裂面。接着,使第2钢板的端部与各种钢板(第1钢板)的第1面垂直地对接,将第1钢板的第1面和第2钢板的第1面进行角焊。在此,如图3-3所示,以角焊部的焊缝金属在倾斜面的一部分露出的方式进行角焊。另外,也可以采用包括以下工序的切断方法来形成第1倾斜面、第2倾斜面和断裂面,将具有楔形第1刃部的冲模和具有楔形第2刃部的冲头配置成第1刃部和第2刃部相对的工序、在冲模与冲头之间配置第2钢板的工序、使冲头向冲模侧相对地压入从而切断第2钢板的工序。另外,第1钢板和第2钢板都是在两面具有镀锌层的镀锌钢板。
在第2钢板端部的倾斜面的倾斜角θ3和θ4、以及断裂面的厚度W(以相对于第2钢板板厚的百分率计的比例)如表3所示。再者,第1倾斜面的倾斜角θ3是指与第2钢板的第1面垂直的线和第1倾斜面所成的角,第2倾斜面的倾斜角θ4是指与第2钢板的第2面垂直的线和第2倾斜面所成的角(参照图9)。
表3
另外,这些钢板的端部形状以外的条件如下所示。
·钢板的板厚:2.3mm
·钢板的强度:400MPa级
·镀锌层的成分:Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si
·镀锌层的附着量:两面合计为180g/m2(以3点平均值算出的最小附着量)
将这些钢板供于以下条件的角焊气体保护弧焊,制造T型接头。
·焊丝:日铁焊接工业制YM-28(φ1.2mm)
·焊接速度:40cm/分钟
·焊接类别:DC-CO2焊接
·保护气体种类:CO2
·保护气体流量:20l/分钟
·焊接电流:在110~160A之间适当调整
·电弧电压:在17~24V之间适当调整
·焊缝长度:80mm
对这样得到的各种T型接头的焊缝进行X射线摄影,调查有无气孔缺陷。具体而言,将X射线照片中的各气孔缺陷的焊接方向的长度之和相对于焊缝长度所占的比例视为气孔缺陷率,将该气孔缺陷率为30%以下的判定为合格,将判定结果记载于表4。再者,焊缝两端不作为评价对象,在除去焊缝的始端及终端的50mm长度的区域进行上述判定。
另外,采用以下方法评价T型接头的强度。即,用拉伸试验机的夹持器直接把持第2钢板,经由夹具用夹持器把持第1钢板,以10mm/分钟的速度沿着拉开两者的方向拉伸。再者,第2钢板的把持位置是距离第1钢板的第1面为75mm以上的位置。第1钢板的把持位置是以第2钢板的厚度中心为基准,在角焊部侧为25mm以上的位置,以及在其相反侧为25mm以上的位置。即,第2钢板的把持间隔(跨距)为50mm。拉伸试验的结果,在第1钢板或第2钢板上出现断裂的为合格,在角焊部断裂的为不合格。
进而,为了参考,将这些T型接头与焊缝的延伸方向垂直地切断,测定凹部的深度D1及凹部的倾斜角θ1,记载于表4。
表4
有无凹部 | 凹部深度D1 | 凹部倾斜角θ1 | 气孔缺陷率 | |
比较例(以往产品) | 无 | — | — | 不合格 |
发明例1 | 有 | 12% | 61° | 合格 |
发明例2 | 有 | 68% | 7° | 合格 |
发明例3 | 有 | 42% | 23° | 合格 |
发明例4 | 有 | 36% | 76° | 合格 |
如表所示,具有凹部的发明例1~4能够抑制焊缝中气孔缺陷的产生。再者,这些凹部可以在将第2钢板切断而形成构件形状时一并形成。即,这些发明例不用追加加工就能够容易地制造。
另外,发明例1~4的强度与以往的T型接头为同等。因此,明确了凹部不会损害接头强度。
此外,根据T型接头的截面观察,在构成发明例1~4的凹部的倾斜面的任一个上都配置有镀锌层。因此,推定发明例1~4的凹部均具有良好的耐蚀性。
(实施例3:角焊部的焊缝金属在倾斜面的全部露出的T型接头)
在各种钢板(第2钢板)的端部,形成在板厚方向上从第1面向中央倾斜的第1倾斜面、在板厚方向上从第2面向中央倾斜的第2倾斜面、以及配置在第1倾斜面与第2倾斜面之间的断裂面。接着,使第2钢板的端部与各种钢板(第1钢板)的第1面垂直地对接,将第1钢板的第1面和第2钢板的第1面进行角焊。在此,如图3-4所示,以角焊部的焊缝金属在倾斜面的全部露出的方式进行角焊。采用包括以下工序的切断方法来形成第1倾斜面、第2倾斜面和断裂面,将具有楔形第1刃部的冲模和具有楔形第2刃部的冲头配置成第1刃部和第2刃部相对的工序、在冲模与冲头之间配置第2钢板的工序、使冲头向冲模侧相对地压入从而切断第2钢板的工序。另外,第1钢板和第2钢板都是在两面具有镀锌层的镀锌钢板。
在第2钢板端部的倾斜面的倾斜角θ3和θ4、以及断裂面的厚度W(以相对于第2钢板板厚的百分率计的比例)如表5所示。再者,第1倾斜面的倾斜角θ3是指与第2钢板的第1面垂直的线和第1倾斜面所成的角,第2倾斜面的倾斜角θ4是指与第2钢板的第2面垂直的线和第2倾斜面所成的角(参照图9)。
表5
另外,这些钢板的端部形状以外的条件如下所示。
·钢板的板厚:2.3mm
·钢板的强度:400MPa级
·镀锌层的成分:Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si
·镀锌层的附着量:两面合计为180g/m2(以3点平均值算出的最小附着量)
将这些钢板供于以下条件的角焊气体保护弧焊,制造T型接头。
·焊丝:日铁焊接工业制YM-28(φ1.2mm)
·焊接速度:40cm/分钟
·焊接类别:DC-CO2焊接
·保护气体种类:CO2
·保护气体流量:20l/分钟
·焊接电流:在120~170A之间适当调整
·电弧电压:在17~24V之间适当调整
·焊缝长度:80mm
对这样得到的各种T型接头的焊缝进行X射线摄影,调查有无气孔缺陷。具体而言,将X射线照片中的各气孔缺陷的焊接方向的长度之和相对于焊缝长度所占的比例视为气孔缺陷率,将该气孔缺陷率为30%以下的判定为合格,将判定结果记载于表6。再者,焊缝两端不作为评价对象,在除去焊缝的始端及终端的50mm长度的区域进行上述判定。
另外,采用以下方法评价T型接头的强度。即,用拉伸试验机的夹持器直接把持第2钢板,经由夹具用夹持器把持第1钢板,以10mm/分钟的速度沿着拉开两者的方向拉伸。再者,第2钢板的把持位置是距离第1钢板的第1面为75mm以上的位置。第1钢板的把持位置是以第2钢板的厚度中心为基准,在角焊部侧为25mm以上的位置,以及在其相反侧为25mm以上的位置。即,第2钢板的把持间隔(跨距)为50mm。拉伸试验的结果,在第1钢板或第2钢板上出现断裂的为合格,在角焊部断裂的为不合格。
进而,为了参考,将这些T型接头与焊缝的延伸方向垂直地切断,测定凹部的深度D1及凹部的倾斜角θ1,记载于表6。
表6
如表所示,具有凹部的发明例1~4能够抑制焊缝中气孔缺陷的产生。再者,这些凹部可以在将第2钢板切断而形成构件形状时一并形成。即,这些发明例不用追加加工就能够容易地制造。
另外,发明例1~4的强度与以往的T型接头为同等。因此,明确了凹部不会损害接头强度。
产业上的可利用性
根据本发明,能够提供一种T型接头、建筑结构和T型接头的制造方法,该T型接头是对镀锌钢板进行角焊而得到的,其容易制造,并且能够抑制焊缝中气孔缺陷的产生。因此,本发明在产业上的可利用性高。
附图标记说明
1 T型接头
11 第1钢板
111 第1钢板的第1面
112 第1钢板的第2面
12 第2钢板
121 第2钢板的第1面
1211 第1倾斜面(倾斜面)
122 第2钢板的第2面
1221 第2倾斜面(倾斜面)
123 断裂面
13 角焊部
14 镀锌层
15 凹部
A 冲模
A1 第1刃部
B 冲头
B1 第2刃部
A' 第1环状刃部
A1' 刀尖
B' 第2环状刃部
B1' 刀尖。
Claims (9)
1.一种T型接头,具备第1钢板、第2钢板和角焊部,
所述第2钢板的板厚为6.0mm以下,
所述第2钢板竖立在所述第1钢板的第1面上,
所述角焊部将所述第1钢板的所述第1面与所述第2钢板的第1面接合,
所述第1钢板的所述第1面和所述第2钢板的所述第1面中的至少一者具有镀锌层,
在所述第2钢板的第2面侧,所述第2钢板的对接端部具有倾斜面,
在沿着所述第1钢板的板厚方向和所述第2钢板的板厚方向的截面中,所述倾斜面与所述第1钢板的所述第1面形成锐角。
2.根据权利要求1所述的T型接头,所述角焊部的焊缝金属在所述倾斜面露出。
3.根据权利要求1或2所述的T型接头,所述第2钢板的板厚为4.5mm以下。
4.根据权利要求1或2所述的T型接头,所述角焊部的总长度中所占的气孔缺陷率为30%以下。
5.一种建筑结构,具备权利要求1~4中任一项所述的T型接头。
6.一种T型接头的制造方法,包括以下工序:
将第2钢板竖立在第1钢板的第1面上;以及
对所述第1钢板的所述第1面和所述第2钢板的第1面进行角焊,
所述第2钢板的板厚为6.0mm以下,
作为所述第1钢板的所述第1面和所述第2钢板的所述第1面中的至少一者具有镀锌层,
在将所述第2钢板竖立在所述第1钢板的所述第1面上时,在沿着所述第1钢板的板厚方向和所述第2钢板的板厚方向的截面中,在所述第2钢板的第2面的靠所述第1钢板侧的端部具备倾斜面,所述倾斜面与所述第1钢板的所述第1面形成锐角。
7.根据权利要求6所述的T型接头的制造方法,所述角焊中,以角焊部的焊缝金属在所述倾斜面露出的方式进行角焊。
8.根据权利要求6或7所述的T型接头的制造方法,所述第2钢板的板厚为4.5mm以下。
9.根据权利要求6或7所述的T型接头的制造方法,在将所述第2钢板竖立在所述第1钢板的所述第1面上时,在沿着所述第1钢板的所述板厚方向和所述第2钢板的所述板厚方向的所述截面中,在所述第2钢板的所述第1面的靠所述第1钢板侧的端部具备倾斜面,所述倾斜面与所述第1钢板的所述第1面形成锐角。
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020030109 | 2020-02-26 | ||
JP2020030110 | 2020-02-26 | ||
JP2020-030109 | 2020-02-26 | ||
JP2020030108 | 2020-02-26 | ||
JP2020-030110 | 2020-02-26 | ||
JP2020-030108 | 2020-02-26 | ||
PCT/JP2020/046966 WO2021171749A1 (ja) | 2020-02-26 | 2020-12-16 | T継手、建築構造、及びt継手の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115151364A CN115151364A (zh) | 2022-10-04 |
CN115151364B true CN115151364B (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=77490860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080097389.XA Active CN115151364B (zh) | 2020-02-26 | 2020-12-16 | T型接头、建筑结构和t型接头的制造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230082468A1 (zh) |
JP (1) | JP7356064B2 (zh) |
CN (1) | CN115151364B (zh) |
WO (1) | WO2021171749A1 (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1907632A (zh) * | 2005-08-05 | 2007-02-07 | 本田技研工业株式会社 | 激光焊接方法及装置 |
CN102264504A (zh) * | 2008-11-27 | 2011-11-30 | 雷诺股份公司 | 汽车用的镀锌金属板中空体的制造方法 |
JP2016198796A (ja) * | 2015-04-10 | 2016-12-01 | 豊田鉄工株式会社 | 亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法 |
CN107107244A (zh) * | 2014-11-27 | 2017-08-29 | 日新制钢株式会社 | Zn系镀层钢板的弧焊方法以及弧焊接头 |
JP2017164798A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | Jfeスチール株式会社 | ガスシールドアーク溶接方法及び溶接構造部品 |
JP6285062B1 (ja) * | 2017-03-02 | 2018-02-28 | 日新製鋼株式会社 | 溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法および溶接部材の製造方法 |
JP2019089099A (ja) * | 2017-11-14 | 2019-06-13 | 日新製鋼株式会社 | 亜鉛系めっき鋼板の複合溶接方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3601945B2 (ja) * | 1997-08-12 | 2004-12-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 鋼板のすみ肉溶接方法 |
CN109689265A (zh) * | 2016-04-27 | 2019-04-26 | 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司 | 多层部件及其制造方法 |
JP6984495B2 (ja) * | 2018-03-09 | 2021-12-22 | 日本製鉄株式会社 | 隅肉溶接継手及びその製造方法 |
-
2020
- 2020-12-16 CN CN202080097389.XA patent/CN115151364B/zh active Active
- 2020-12-16 US US17/798,246 patent/US20230082468A1/en active Pending
- 2020-12-16 WO PCT/JP2020/046966 patent/WO2021171749A1/ja active Application Filing
- 2020-12-16 JP JP2022503111A patent/JP7356064B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1907632A (zh) * | 2005-08-05 | 2007-02-07 | 本田技研工业株式会社 | 激光焊接方法及装置 |
CN102264504A (zh) * | 2008-11-27 | 2011-11-30 | 雷诺股份公司 | 汽车用的镀锌金属板中空体的制造方法 |
CN107107244A (zh) * | 2014-11-27 | 2017-08-29 | 日新制钢株式会社 | Zn系镀层钢板的弧焊方法以及弧焊接头 |
JP2016198796A (ja) * | 2015-04-10 | 2016-12-01 | 豊田鉄工株式会社 | 亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法 |
JP2017164798A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | Jfeスチール株式会社 | ガスシールドアーク溶接方法及び溶接構造部品 |
JP6285062B1 (ja) * | 2017-03-02 | 2018-02-28 | 日新製鋼株式会社 | 溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法および溶接部材の製造方法 |
TW201841706A (zh) * | 2017-03-02 | 2018-12-01 | 日商日新製鋼股份有限公司 | 鍍熔融鋅系鋼板的電弧熔接方法以及熔接部件的製造方法 |
JP2019089099A (ja) * | 2017-11-14 | 2019-06-13 | 日新製鋼株式会社 | 亜鉛系めっき鋼板の複合溶接方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021171749A1 (ja) | 2021-09-02 |
JPWO2021171749A1 (zh) | 2021-09-02 |
US20230082468A1 (en) | 2023-03-16 |
CN115151364A (zh) | 2022-10-04 |
JP7356064B2 (ja) | 2023-10-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11198195B2 (en) | Welded blank assembly and method | |
US10821546B2 (en) | Method of forming a weld notch in a sheet metal piece | |
EP2855070B1 (en) | Sheet metal piece having weld notch and method of forming the same | |
RU2685928C2 (ru) | Способ точечной сварки | |
US5591360A (en) | Method of butt welding | |
EP2969347B1 (en) | Welded blank assembly | |
JP6108018B2 (ja) | スポット溶接方法 | |
JP5466632B2 (ja) | 異材接合方法 | |
JP4299705B2 (ja) | SnまたはPb系めっき鋼板のヘリ継ぎ手レーザー溶接方法 | |
CN115151364B (zh) | T型接头、建筑结构和t型接头的制造方法 | |
RU2684735C1 (ru) | Способ гибридной лазерно-дуговой сварки стальных труб с наружным плакирующим слоем | |
JP2008246558A (ja) | めっき鋼板とアルミニウム合金板との異材同士の突合せ接合継手及びその接合方法 | |
JP7048355B2 (ja) | 異材接合継手および異材接合方法 | |
JP7230606B2 (ja) | 亜鉛系めっき鋼板の複合溶接方法 | |
Gawrysiuk | Technology of the arc-braze welding process. Recommendations and examples of industrial applications | |
JP7453539B2 (ja) | 抵抗スポット溶接継手、自動車部材、ハット型部材、及び抵抗スポット溶接継手の製造方法 | |
JPH06142934A (ja) | 亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方法 | |
WO2013191160A1 (ja) | アルミニウム材と鋼材のmig溶接継手構造 | |
JP2024066684A (ja) | 溶接継手 | |
JP2022080257A (ja) | 溶接継手の製造方法、溶接継手及び自動車用部材 | |
Ema | Tensile strength of MIG-welded aluminium alloys for structures | |
JPS6380993A (ja) | クラツド鋼の鋼管の製造方法 | |
JP2021037519A (ja) | 複合溶接方法 | |
JPH05185238A (ja) | クラッド材の溶接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |