JP2000094177A - 溶接継手の疲労試験治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、溶接変形あるいは任意の取付け角度
を持つため左右の平行度の出ていない溶接継手の試験片
を左右の応力分布を均一にすることによる溶接疲労試験
治具を提供することを目的としている。 【解決手段】本発明の疲労試験治具１に、溶接変形によ
る角変形の左右の平行度に差が発生した溶接Ｔ継手２ａ
をチャッキングの際、ピン治具Ｃ５の径を左右の平行度
の差の分だけ変えたものを用意し、セットすれば左右の
差は解消することになり、溶接止端部は均一な応力分布
となり、信頼性の高い疲労試験データが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶接Ｔ継手の疲労試
験に利用される。例えば、溶接Ｔ継手試験片を製作する
際、薄肉材料のすみ肉溶接の場合、溶接の熱収縮による
変形は、矯正治具を使用しても変形をなくすことはでき
ない。熱変形の種類は、図３の角変形，図４の凸変形，
図５の凹変形，図６の凹凸の合併変形と捩じれを合わせ
たものに大別できる。

【０００２】本発明は、上記の溶接変形した溶接Ｔ継手
の疲労試験を行う時、溶接の止端部には応力分布の不均
一から試験データがばらつき、信頼性低下の一因となっ
ている。この溶接変形による応力分布を均一にし、試験
データのばらつきを無くし信頼性の高い溶接Ｔ継手の疲
労試験の治具に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】溶接構造体に引張りの荷重を付加してこ
れを繰返す疲労試験により、溶接構造体あるいは溶接止
端部の疲労強度を評価する場合、疲労試験は、油圧駆動
により二次元駆動のため試験片の固定の部分の形状は直
角平行な状態の必要がある。しかし、回転羽根車等は流
体性能の観点から羽根車は必ずしも直角平行な状態でな
く、適度な傾斜角で溶接されたものがほとんどである。

【０００４】この羽根車材の溶接疲労強度試験の場合、
従来の固定治具では障害が多い。例えば、Ｔ形状に溶接
された溶接羽根車材の強度の測定には図１０に示すチャ
ッキング装置と応力付加治具を用いる。平面に直角に溶
接されたＴ継手では応力は均一であるため問題は生じな
い。

【０００５】しかし、溶接変形による左右の平行度に差
があったり、適度な傾斜角でＴ形状に溶接された試験片
においては左右の応力分布が均一でないため試験のばら
つきが発生するばかりか、試験ができない状態となって
いた。これらの問題を解決するような技術は見当たらな
いのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】溶接変形による角変
形，凸変形，凹変形，凹凸の合併変形と捩じれを合わせ
たものは、左右の平行度に差が発生し、更に、適度な傾
斜角でＴ形状に溶接された試験片においては左右の応力
分布が均一でなく、試験結果のばらつきが発生するばか
りか、試験ができない状態となっていた。

【０００７】本発明の目的は、溶接変形で左右の平行度
の出ていない溶接継手の試験片を左右の応力分布を均一
にすると共に、疲労試験ができる状態にする技術を確立
した溶接継手の疲労試験治具を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の技術課題を解決す
る手段として、本発明においてはＴ形状に溶接された溶
接羽根車材の疲労強度の試験には図１に示すチャッキン
グ装置と疲労試験治具を用いることを特徴としている。
溶接Ｔ継手の疲労強度は、図２に示す簡易式から求める
ことができる。

【０００９】チャッキングされた溶接Ｔ継手は、▲の両
支点で支えられ、連続した疲労荷重を付加すると、両支
点からｘ離れた溶接止端部でクラックを発生させて実験
は終了する。その時の応力の算出は、次式で行う。

【００１０】

【数１】 σ＝Ｍ／Ｚ …（１）

【００１１】

【数２】 Ｍ＝Ｐｌ／４（２ｘ／ｌ） …（２）

【００１２】

【数３】 Ｚ＝１／６ｂｈ² …（３） ここで、σ：応力，Ｍ：断面二次モーメント，Ｚ：断面
係数，Ｐ：荷重、ｌ：支点長さ，ｂ：試験片板幅，ｈ：
試験片板厚，ｘ：溶接止端部までの長さで表される。

【００１３】疲労試験治具は、付加治具本体の治具Ａ，
治具Ｃのピンの受けとなる治具Ｂ，ピンの治具Ｃから成
っている。溶接試験片が溶接変形による角変形，凸変
形，凹変形，凹凸の合併変形と捩じれを合わせたものに
より、左右の平行度に差が発生した場合、その差が２〜
３mm以下であれば、治具Ｃのピン径を変える、あるい
は、テーパーのついた楔を入れることにより左右の平行
度は解消される。適度な傾斜角でＴ形状に溶接された試
験片においては、ピンの受けの治具Ｂを傾斜角に見合っ
た寸法差とし、微少な調整は左右のピン径を変える、あ
るいは、テーパーのついた楔を入れることことにより解
消される。

【００１４】

【発明の実施の形態】発明の実施例を図１と図９を用い
て説明する。図１の本発明の疲労試験治具１は、付加治
具本体の試験治具Ａ３ａ，治具Ｃ５のピンの受けとなる
治具Ｂ４ａ，ピンの治具Ｃ５から成る。

【００１５】疲労試験は、溶接Ｔ継手試験片２ａを油圧
チャック６で締付け固定され、溶接疲労試験治具１によ
り荷重を付加し、任意の周波数で繰返し付加の疲労試験
が行われる。この溶接Ｔ継手試験片２ａが、先に記した
溶接試験片の溶接変形による角変形，凸変形，凹変形，
凹凸の合併変形と捩じれを合わせたものにより、左右の
平行度に差が発生した場合、ピン治具Ｃ５の径を左右の
平行度の差の分だけ変えたものを用意し、チャッキング
の際にピン径を変えてセットすれば左右の差は解消する
ことになり、溶接止端部には均一な応力分布となり、信
頼性の高い疲労試験データが得られることになる。

【００１６】図７の本発明の疲労試験治具１は、付加治
具本体の治具Ａ３ｂ，適度な傾斜角でＴ形状に溶接され
た試験片の傾斜角に見合った寸法差を持った治具Ｂ４
ｂ，ピンの治具Ｃ５から成る。

【００１７】疲労試験は、適度な傾斜角でＴ形状に溶接
された試験片の溶接Ｔ継手２ｂを油圧チャック６で締付
け固定され、疲労試験治具１により荷重を付加し、任意
の周波数で繰返し付加の疲労試験が行われる。この傾斜
角有り溶接Ｔ継手２ｂは、適度な傾斜角でＴ形状に溶接
された試験片の傾斜角に見合った寸法差を持った治具Ｂ
４ｂと溶接変形による左右の平行度に差が発生した場
合、ピン治具Ｃ５の径を左右の平行度の差の分だけ変え
たものを用意し、チャッキングの際にピン径を変えてセ
ットすれば左右の差は解消することになり、溶接止端部
には均一な応力分布となり、信頼性の高い疲労試験デー
タが得られることになる。

【００１８】図８は、傾斜のついた溶接Ｔ継手２ｂを平
行に取付けるため、任意のテーパーのついた治具Ｂ４ｃ
と楔４ｄの組合わせによって左右の差は解消することに
なり、溶接止端部には均一な応力分布となり、信頼性の
高い疲労試験データが得られることになる。

【００１９】図９は、捩じれのある溶接Ｔ継手２ｂを均
等荷重で試験するために、任意のテーパーのついた治具
Ｂ４ｅと楔４ｆの組合わせによって捩じれを解消するこ
とになり、溶接止端部には均一な応力分布となり、信頼
性の高い疲労試験データが得られることになる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、溶接試験片が溶接
変形による角変形，凸変形，凹変形，凹凸の合併変形と
捩じれを合わせたものあるいは傾斜角に見合った寸法差
を持ち、左右の平行度に差が発生した場合、本発明の治
具を用いることにより、溶接止端部には均一な応力分布
となり、信頼性の高い疲労試験データが得られることに
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶接継手の疲労試験治具説明図であ
る。

【図２】本発明の溶接継手の疲労試験の算出式の説明図
である。

【図３】溶接変形の角変形の概略断面図である。

【図４】溶接変形の凸変形の概略断面図である。

【図５】溶接変形の凹変形の概略断面図である。

【図６】溶接変形の凹凸合併変形の概略断面図である。

【図７】本発明の請求項第４項の実施例である疲労試験
治具の側断面図である。

【図８】溶接変形の凹凸変形を解消する楔による方法の
概略側断面図である。

【図９】溶接変形の捩じれ変形を解消する楔による方法
の概略側断面図である。

【図１０】従来の溶接Ｔ継手の試験方法の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…溶接疲労試験治具、２ａ…溶接Ｔ継手試験片、２ｂ
…傾斜角有り溶接Ｔ継手試験片、３ａ，３ｂ…試験治具
Ａ、４ａ…試験治具Ｂ、４ｂ…傾斜角有り試験治具Ｂ、
４ｃ，４ｄ…楔利用の試験治具Ｂ、４ｅ，４ｆ…楔利用
の試験治具Ｂ、５…ピンＣ、６…油圧チャック、７…溶
接部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接継手の疲労試験において、角変形に伴
   う溶接変形を緩和して溶接止端部の応力分布を均一にす
   ることを特徴とした溶接継手の疲労試験治具。