JP2003130014A - ボルト摩擦接合方法およびボルト摩擦接合用フィラー材 - Google Patents
ボルト摩擦接合方法およびボルト摩擦接合用フィラー材Info
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- JP2003130014A JP2003130014A JP2001324423A JP2001324423A JP2003130014A JP 2003130014 A JP2003130014 A JP 2003130014A JP 2001324423 A JP2001324423 A JP 2001324423A JP 2001324423 A JP2001324423 A JP 2001324423A JP 2003130014 A JP2003130014 A JP 2003130014A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 施工性が良好で、接合安定性に優れるボルト
摩擦接合方法、その方法に用いるフィラー材を提供す
る。 【解決手段】 突き合わせ状に配置した被接合鋼板１、
１に時効硬化性金属によって形成されたフィラー材３，
３を介してスプライス板２，２を重ね合わせ、前記被接
合鋼材１，１とスプライス板２，２とをボルト４によっ
て締結し、その後前記フィラー材３を加熱による時効処
理を施して時効硬化させる。前記フィラー材は、被接合
鋼板の合わせ面側の表面粗さをRzj(μm )および降伏強
度Ypjとし、スプライス板の合わせ面側の表面粗さをRzs
(μm)および降伏強度をYpsとし、フィラー材の厚さをtf
(μm)、時効処理前の降伏強度をYpf および時効処理後
の降伏強度をYpfaとしたとき、Ypf／Yps、Ypf／Ypj：各
３０〜６０％、Ypfa／Ypf ：１５０％以上、(Rzj＋Rzs)
／tf：５０〜１５００％を満足するものである。
摩擦接合方法、その方法に用いるフィラー材を提供す
る。 【解決手段】 突き合わせ状に配置した被接合鋼板１、
１に時効硬化性金属によって形成されたフィラー材３，
３を介してスプライス板２，２を重ね合わせ、前記被接
合鋼材１，１とスプライス板２，２とをボルト４によっ
て締結し、その後前記フィラー材３を加熱による時効処
理を施して時効硬化させる。前記フィラー材は、被接合
鋼板の合わせ面側の表面粗さをRzj(μm )および降伏強
度Ypjとし、スプライス板の合わせ面側の表面粗さをRzs
(μm)および降伏強度をYpsとし、フィラー材の厚さをtf
(μm)、時効処理前の降伏強度をYpf および時効処理後
の降伏強度をYpfaとしたとき、Ypf／Yps、Ypf／Ypj：各
３０〜６０％、Ypfa／Ypf ：１５０％以上、(Rzj＋Rzs)
／tf：５０〜１５００％を満足するものである。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、建築、橋梁などの
鋼構造物における鋼板同士の摩擦接合に利用されるボル
ト摩擦接合方法およびその方法に用いられるフィラー材
に関する。
鋼構造物における鋼板同士の摩擦接合に利用されるボル
ト摩擦接合方法およびその方法に用いられるフィラー材
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボルト摩擦接合方法は、接合対象の被接
合鋼板同士を突き合わせ状に配置し、スプライス板（添
え板）を当て、両者をボルトにて締結し、被接合鋼板と
スプライス板との摩擦接合によって鋼板同士を接合する
方法である。このボルト摩擦接合方法においては、被接
合鋼板とスプライス板との摩擦接合力が接合強度を左右
するため、両者の間に働く摩擦接合力を向上させる試み
が種々なされている。
合鋼板同士を突き合わせ状に配置し、スプライス板（添
え板）を当て、両者をボルトにて締結し、被接合鋼板と
スプライス板との摩擦接合によって鋼板同士を接合する
方法である。このボルト摩擦接合方法においては、被接
合鋼板とスプライス板との摩擦接合力が接合強度を左右
するため、両者の間に働く摩擦接合力を向上させる試み
が種々なされている。
【０００３】例えば、特開平８−２０９８０９号公報、
特開２０００−１４１０６４号公報にはスプライス板と
被接合鋼板との硬さ、表面粗さを規定することによっ
て、また特開平１１−２４７８３１号公報にはスプライ
ス板のボルトの穴の周りに同心円状の凹凸を設けること
によって摩擦接合力を向上させるようにしている。一
方、特開平８−１５９１１６号公報には被接合鋼板とス
プライス板との間に鋼線メッシュを挟み込むことによっ
て、また特開平６−３３０５６６号公報には被接合鋼板
とスプライス板との間にこれらの板材よりも表面硬さお
よび表面粗さが大きい介在鋼板を挟み込むことによって
摩擦力を向上させようとしている。
特開２０００−１４１０６４号公報にはスプライス板と
被接合鋼板との硬さ、表面粗さを規定することによっ
て、また特開平１１−２４７８３１号公報にはスプライ
ス板のボルトの穴の周りに同心円状の凹凸を設けること
によって摩擦接合力を向上させるようにしている。一
方、特開平８−１５９１１６号公報には被接合鋼板とス
プライス板との間に鋼線メッシュを挟み込むことによっ
て、また特開平６−３３０５６６号公報には被接合鋼板
とスプライス板との間にこれらの板材よりも表面硬さお
よび表面粗さが大きい介在鋼板を挟み込むことによって
摩擦力を向上させようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の技術は、被接合鋼板あるいはスプライス板の表面の凹
凸、鋼線メッシュあるいは介在鋼板を相手材に食い込ま
せることによって摩擦接合力を上げようとするものであ
り、高力ボルトを用いて大きなトルクでボルトを締め付
けなければならず、また締め付けトルクによって摩擦接
合力が大きく変化し、施工性、接合安定性に問題があ
る。本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、施工性
が良好で、接合安定性に優れるボルト摩擦接合方法等を
提供することを目的とする。
の技術は、被接合鋼板あるいはスプライス板の表面の凹
凸、鋼線メッシュあるいは介在鋼板を相手材に食い込ま
せることによって摩擦接合力を上げようとするものであ
り、高力ボルトを用いて大きなトルクでボルトを締め付
けなければならず、また締め付けトルクによって摩擦接
合力が大きく変化し、施工性、接合安定性に問題があ
る。本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、施工性
が良好で、接合安定性に優れるボルト摩擦接合方法等を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、時効処理前
には軟質で、時効処理後に硬化する時効硬化性金属に着
目し、この時効硬化性金属によって形成したフィラー材
を被接合鋼板とスプライス板との間に介在させて、両者
をボルト締結することにより、ボルト締結時にはフィラ
ー材がスプライス板、被接合鋼材の表面の凹凸に容易に
変形して食い込み、接合面積が増大する一方、ボルト締
結後に時効処理（加熱）を施してフィラー材を時効硬化
させ、これによって食い込んだ部分の塑性変形を抑制す
ることで、大きな摩擦接合力が得られるとの着想の下に
本発明を完成するに至った。
には軟質で、時効処理後に硬化する時効硬化性金属に着
目し、この時効硬化性金属によって形成したフィラー材
を被接合鋼板とスプライス板との間に介在させて、両者
をボルト締結することにより、ボルト締結時にはフィラ
ー材がスプライス板、被接合鋼材の表面の凹凸に容易に
変形して食い込み、接合面積が増大する一方、ボルト締
結後に時効処理（加熱）を施してフィラー材を時効硬化
させ、これによって食い込んだ部分の塑性変形を抑制す
ることで、大きな摩擦接合力が得られるとの着想の下に
本発明を完成するに至った。
【０００６】すなわち、本発明は、突き合わせ状に配置
した被接合鋼板に時効硬化性金属によって形成されたフ
ィラー材を介してスプライス板を重ね合わせ、前記フィ
ラー材を介在させたまま前記被接合鋼板とスプライス板
とをボルトによって締結し、その後前記フィラー材を加
熱による時効処理を施して時効硬化させるボルト摩擦接
合方法であって、前記フィラー材は時効硬化性金属によ
って形成され、被接合鋼板の合わせ面側の表面粗さをＲ
ｚｊ（μm ）および降伏強度Ｙｐｊとし、スプライス板
の合わせ面側の表面粗さをＲｚｓ（μm ）および降伏強
度をＹｐｓとし、フィラー材の厚さをｔｆ（μm ）、時
効処理前の降伏強度をＹｐｆおよび時効処理後の降伏強
度をＹｐｆａとしたとき、Ｙｐｆ／Ｙｐｓ、Ｙｐｆ／Ｙ
ｐｊ：各３０〜６０％、Ｙｐｆａ／Ｙｐｆ：１５０％以
上、（Ｒｚｊ＋Ｒｚｓ）／ｔｆ：５０〜１５００％の各
条件を満足するものである。この方法によると、時効処
理前のフィラー材は硬化していないため、被接合鋼板や
スプライス板の表面の凹凸にボルトの締結により容易に
食い込むために施工が簡単容易であり、また時効処理に
より降伏強度が５０％以上向上するため、フィラー材が
変形し難くなり、安定した摩擦接合力の向上を得ること
ができる。
した被接合鋼板に時効硬化性金属によって形成されたフ
ィラー材を介してスプライス板を重ね合わせ、前記フィ
ラー材を介在させたまま前記被接合鋼板とスプライス板
とをボルトによって締結し、その後前記フィラー材を加
熱による時効処理を施して時効硬化させるボルト摩擦接
合方法であって、前記フィラー材は時効硬化性金属によ
って形成され、被接合鋼板の合わせ面側の表面粗さをＲ
ｚｊ（μm ）および降伏強度Ｙｐｊとし、スプライス板
の合わせ面側の表面粗さをＲｚｓ（μm ）および降伏強
度をＹｐｓとし、フィラー材の厚さをｔｆ（μm ）、時
効処理前の降伏強度をＹｐｆおよび時効処理後の降伏強
度をＹｐｆａとしたとき、Ｙｐｆ／Ｙｐｓ、Ｙｐｆ／Ｙ
ｐｊ：各３０〜６０％、Ｙｐｆａ／Ｙｐｆ：１５０％以
上、（Ｒｚｊ＋Ｒｚｓ）／ｔｆ：５０〜１５００％の各
条件を満足するものである。この方法によると、時効処
理前のフィラー材は硬化していないため、被接合鋼板や
スプライス板の表面の凹凸にボルトの締結により容易に
食い込むために施工が簡単容易であり、また時効処理に
より降伏強度が５０％以上向上するため、フィラー材が
変形し難くなり、安定した摩擦接合力の向上を得ること
ができる。
【０００７】前記フィラー材としては、室温超塑性を有
するＺｎ−Ａｌ合金が好適である。このＺｎ−Ａｌ合金
は、ボルト締結時には降伏強度が１１０ＭＰａ程度と軟
質で高い変形能を有し、３００℃程度の比較的低温の加
熱による時効処理により降伏強度が２倍以上に上昇する
ため、本発明方法に好適に使用することができる。
するＺｎ−Ａｌ合金が好適である。このＺｎ−Ａｌ合金
は、ボルト締結時には降伏強度が１１０ＭＰａ程度と軟
質で高い変形能を有し、３００℃程度の比較的低温の加
熱による時効処理により降伏強度が２倍以上に上昇する
ため、本発明方法に好適に使用することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明のボルト摩擦接合方法は、
図１に示すように、被接合鋼板１，１の端部を突き合わ
せ状に所定の隙間を設けて配置し、その両面に時効硬化
性金属薄板からなるフィラー材３，３を介してスプライ
ス板２，２を重ね合わせ、前記フィラー材３，３を介在
させたまま前記被接合鋼板１，１とスプライス板２，２
とをボルト４によって締結し、その後、フィラー材３，
３を加熱して、時効硬化させることによって実施され
る。なお、本発明における被接合鋼板とは、例えばＨ形
鋼材のフランジ、リブなどの接合対象となる鋼板部分を
も含む。
図１に示すように、被接合鋼板１，１の端部を突き合わ
せ状に所定の隙間を設けて配置し、その両面に時効硬化
性金属薄板からなるフィラー材３，３を介してスプライ
ス板２，２を重ね合わせ、前記フィラー材３，３を介在
させたまま前記被接合鋼板１，１とスプライス板２，２
とをボルト４によって締結し、その後、フィラー材３，
３を加熱して、時効硬化させることによって実施され
る。なお、本発明における被接合鋼板とは、例えばＨ形
鋼材のフランジ、リブなどの接合対象となる鋼板部分を
も含む。
【０００９】前記フィラー材３、３の時効処理は、接合
部材が比較的小さいものでは、大気炉にて加熱すればよ
い。炉に収容できないような大形の接合部材では、図１
に示すように接合部材を組み立てた後、バーナーや熱風
送風機によりスプライス板３，３および接合部の近傍を
加熱し、これらの部材を伝導した熱によって前記フィラ
ー材２を加熱するようにすればよい。
部材が比較的小さいものでは、大気炉にて加熱すればよ
い。炉に収容できないような大形の接合部材では、図１
に示すように接合部材を組み立てた後、バーナーや熱風
送風機によりスプライス板３，３および接合部の近傍を
加熱し、これらの部材を伝導した熱によって前記フィラ
ー材２を加熱するようにすればよい。
【００１０】前記フィラー材３は、被接合鋼板１，１の
合わせ面側の表面粗さをＲｚｊ（μm ）および降伏強度
をＹｐｊとし、スプライス板３の合わせ面側の表面粗さ
をＲｚｓ（μm ）および降伏強度をＹｐｓとし、フィラ
ー材２の厚さをｔｆ（μm ）、時効処理前の降伏強度を
Ｙｐｆおよび時効処理後の降伏強度をＹｐｆａとしたと
き、Ｙｐｆ／Ｙｐｓ、Ｙｐｆ／Ｙｐｊ：各３０〜６０
％、Ｙｐｆａ／Ｙｐｆ：１５０％以上、（Ｒｚｊ＋Ｒｚ
ｓ）／ｔｆ：５０〜１５００％の各条件を満足するもの
を用いる。
合わせ面側の表面粗さをＲｚｊ（μm ）および降伏強度
をＹｐｊとし、スプライス板３の合わせ面側の表面粗さ
をＲｚｓ（μm ）および降伏強度をＹｐｓとし、フィラ
ー材２の厚さをｔｆ（μm ）、時効処理前の降伏強度を
Ｙｐｆおよび時効処理後の降伏強度をＹｐｆａとしたと
き、Ｙｐｆ／Ｙｐｓ、Ｙｐｆ／Ｙｐｊ：各３０〜６０
％、Ｙｐｆａ／Ｙｐｆ：１５０％以上、（Ｒｚｊ＋Ｒｚ
ｓ）／ｔｆ：５０〜１５００％の各条件を満足するもの
を用いる。
【００１１】前記Ｙｐｆ／ＹｐｓおよびＹｐｆ／Ｙｐｊ
は、時効処理前のスプライス板、被接合鋼板に対するフ
ィラー材の降伏強度比であり、この値が小さいほど、ス
プライス板および被接合鋼板に比してフィラー材が変形
し易く、スプライス板および被接合鋼板の表面の凹凸に
フィラー材が食い込み易い。しかし、この比が３０％未
満では、フィラー材が軟質過ぎるため、ボルト締め付け
時の変形し易さという点では好ましいが、せん断力がか
かった場合にフィラー材が横滑りを起こして十分な摩擦
力が得られ難くなる。一方、６０％超ではフィラー材が
硬過ぎるためにボルト締め付け時に変形し難くなり、摩
擦面積を十分確保するには大きなボルト締め付けトルク
が必要となり、不十分な締め付けでは十分な摩擦力を得
ることが困難になる。このため、Ｙｐｆ／Ｙｐｓ、Ｙｐ
ｆ／Ｙｐｊを各々３０〜６０％とすることが好ましく、
より好ましくは３０〜５０％、さらに好ましくは３５〜
４５％とするのがよい。
は、時効処理前のスプライス板、被接合鋼板に対するフ
ィラー材の降伏強度比であり、この値が小さいほど、ス
プライス板および被接合鋼板に比してフィラー材が変形
し易く、スプライス板および被接合鋼板の表面の凹凸に
フィラー材が食い込み易い。しかし、この比が３０％未
満では、フィラー材が軟質過ぎるため、ボルト締め付け
時の変形し易さという点では好ましいが、せん断力がか
かった場合にフィラー材が横滑りを起こして十分な摩擦
力が得られ難くなる。一方、６０％超ではフィラー材が
硬過ぎるためにボルト締め付け時に変形し難くなり、摩
擦面積を十分確保するには大きなボルト締め付けトルク
が必要となり、不十分な締め付けでは十分な摩擦力を得
ることが困難になる。このため、Ｙｐｆ／Ｙｐｓ、Ｙｐ
ｆ／Ｙｐｊを各々３０〜６０％とすることが好ましく、
より好ましくは３０〜５０％、さらに好ましくは３５〜
４５％とするのがよい。
【００１２】前記Ｙｐｆａ／Ｙｐｆは、時効処理前のフ
ィラー材に対する時効処理後のフィラー材の降伏強度比
であり、この値が大きいほど、時効処理後のフィラー材
が変形し難く、すなわちスプライス板の表面の凹凸に食
い込んだフィラー材の凹凸が塑性変形し難く、摩擦力を
維持、確保するのに好適である。この比が１５０％未満
では、時効硬化量が少なく、フィラー材の食い込み部が
変形し易くなるため、十分な摩擦力を確保することがで
きないようになる。このため、Ｙｐｆａ／Ｙｐは１５０
％以上とすることが好ましく、２００％以上とすること
がより好ましい。
ィラー材に対する時効処理後のフィラー材の降伏強度比
であり、この値が大きいほど、時効処理後のフィラー材
が変形し難く、すなわちスプライス板の表面の凹凸に食
い込んだフィラー材の凹凸が塑性変形し難く、摩擦力を
維持、確保するのに好適である。この比が１５０％未満
では、時効硬化量が少なく、フィラー材の食い込み部が
変形し易くなるため、十分な摩擦力を確保することがで
きないようになる。このため、Ｙｐｆａ／Ｙｐは１５０
％以上とすることが好ましく、２００％以上とすること
がより好ましい。
【００１３】前記（Ｒｚｊ＋Ｒｚｓ）／ｔｆは、フィラ
ー材の厚さ（μm ）に対する被接合鋼板およびスプライ
ス板の表面粗さ（μm ）を示し、１５００％超ではフィ
ラー材の厚さが薄過ぎて、被接合鋼板、スプライス板の
接合表面の凹凸へのフィラー材の食い込みが不十分とな
るため、摩擦面積が増大せず、十分な摩擦力が得られ難
い。一方、５０％未満では、前記表面の凹凸に対してフ
ィラー材が厚過ぎて、せん断力がかかった時にフィラー
材自身の横滑りが生じて、十分な摩擦力を得ることが困
難になる。このため、（Ｒｚ＋Ｒｚｓ）／ｔｆを５０〜
１５００％とすることが好ましく、１００〜１０００％
とすることがより好ましい。なお、表面粗さは種々の表
示方法があるが、本発明では局部的な表面粗さはあまり
重要でないので、十点平均粗さ（ＪＩＳＢ０６０１）よ
って表示するものとする。
ー材の厚さ（μm ）に対する被接合鋼板およびスプライ
ス板の表面粗さ（μm ）を示し、１５００％超ではフィ
ラー材の厚さが薄過ぎて、被接合鋼板、スプライス板の
接合表面の凹凸へのフィラー材の食い込みが不十分とな
るため、摩擦面積が増大せず、十分な摩擦力が得られ難
い。一方、５０％未満では、前記表面の凹凸に対してフ
ィラー材が厚過ぎて、せん断力がかかった時にフィラー
材自身の横滑りが生じて、十分な摩擦力を得ることが困
難になる。このため、（Ｒｚ＋Ｒｚｓ）／ｔｆを５０〜
１５００％とすることが好ましく、１００〜１０００％
とすることがより好ましい。なお、表面粗さは種々の表
示方法があるが、本発明では局部的な表面粗さはあまり
重要でないので、十点平均粗さ（ＪＩＳＢ０６０１）よ
って表示するものとする。
【００１４】前記フィラー材を形成する時効硬化性金属
の好適な具体例としては、ナノ結晶化した室温超塑性を
有するＺｎ−Ａｌ合金を挙げることができる。このＺｎ
−Ａｌ合金は、特開平１１−２２２６４３号公報に記載
されているように、Ｚｎ：３０〜８０ｗｔ％、残部Ａｌ
及び不可避不純物からなり、平均結晶粒径が５μm 以下
のα相又はα′相中に、平均結晶粒径が０．０５μm 以
下のβ相が微細分散した組織を有している。あるいは、
Ｚｎ：７５〜９９ｗｔ％、残部Ａｌ及び不可避不純物か
らなり、平均結晶粒径が５μm 以下のα相又はα′相、
及びβ相を主要組織とし、前記α相又はα′相中に、平
均結晶粒径が０．０５μm 以下のβ相が微細分散した組
織を有している。これらの室温超塑性Ｚｎ−Ａｌ合金
は、室温で１６０％超の伸びを有しており、３００℃程
度の加熱により、時効硬化し、硬化量も大きいので好適
である。
の好適な具体例としては、ナノ結晶化した室温超塑性を
有するＺｎ−Ａｌ合金を挙げることができる。このＺｎ
−Ａｌ合金は、特開平１１−２２２６４３号公報に記載
されているように、Ｚｎ：３０〜８０ｗｔ％、残部Ａｌ
及び不可避不純物からなり、平均結晶粒径が５μm 以下
のα相又はα′相中に、平均結晶粒径が０．０５μm 以
下のβ相が微細分散した組織を有している。あるいは、
Ｚｎ：７５〜９９ｗｔ％、残部Ａｌ及び不可避不純物か
らなり、平均結晶粒径が５μm 以下のα相又はα′相、
及びβ相を主要組織とし、前記α相又はα′相中に、平
均結晶粒径が０．０５μm 以下のβ相が微細分散した組
織を有している。これらの室温超塑性Ｚｎ−Ａｌ合金
は、室温で１６０％超の伸びを有しており、３００℃程
度の加熱により、時効硬化し、硬化量も大きいので好適
である。
【００１５】この室温超塑性Ｚｎ−Ａｌ合金で形成され
たフィラー材を用いると、ボルト締め時（時効処理前）
には１１０ＭＰａという軟質で高い変形能を活用して被
接合鋼板およびスプライス板の接合表面の凹凸にフィラ
ー材を十分に食い込ませることができる。その後、比較
的低温での時効処理（３００℃、１分程度の加熱）を施
し、ナノ結晶化したＺｎ−Ａｌ合金を通常粒径（μm オ
ーダー）の結晶粒に変化させ、時効硬化を生じさせるこ
とにより、フィラー材の変形を抑制し、これによって摩
擦力を確保することができ、摩擦係数を向上させること
ができる。
たフィラー材を用いると、ボルト締め時（時効処理前）
には１１０ＭＰａという軟質で高い変形能を活用して被
接合鋼板およびスプライス板の接合表面の凹凸にフィラ
ー材を十分に食い込ませることができる。その後、比較
的低温での時効処理（３００℃、１分程度の加熱）を施
し、ナノ結晶化したＺｎ−Ａｌ合金を通常粒径（μm オ
ーダー）の結晶粒に変化させ、時効硬化を生じさせるこ
とにより、フィラー材の変形を抑制し、これによって摩
擦力を確保することができ、摩擦係数を向上させること
ができる。
【００１６】フィラー材に用いる時効硬化性金属として
は、前記室温超塑性Ｚｎ−Ａｌ合金に限らず、ＪＩＳ
６０００系のアルミ合金のように歪時効により時効硬化
するものも利用することができる。このアルミ合金の場
合でも、３００℃程度の比較的低温の加熱により、時効
硬化を発現する。
は、前記室温超塑性Ｚｎ−Ａｌ合金に限らず、ＪＩＳ
６０００系のアルミ合金のように歪時効により時効硬化
するものも利用することができる。このアルミ合金の場
合でも、３００℃程度の比較的低温の加熱により、時効
硬化を発現する。
【００１７】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明はかかる実施例により限定的に
解釈されるものではない。
的に説明するが、本発明はかかる実施例により限定的に
解釈されるものではない。
【００１８】
【実施例】図１および図２に示すボルト接合鋼板部材を
準備した。被接合鋼板１（板厚２１．２mm）、スプライ
ス板２（板厚２２．０mm）は降伏強度が３２０ＭＰａの
ＪＩＳ ＳＮ４９０（建築用厚鋼板）である。これらの
鋼板の接合側の表面を、表１に示すように、ブラスト処
理、発錆処理（発錆剤：商品名「ヒットロック」、タイ
ホー工業製）、ローレット加工あるいは研削紙によるペ
ーパー加工を行い、種々の表面粗さに形成した。表面粗
さについては、レーザ顕微鏡を用いて十点平均粗さ（Ｊ
ＩＳＢ０６０１）を測定した。
準備した。被接合鋼板１（板厚２１．２mm）、スプライ
ス板２（板厚２２．０mm）は降伏強度が３２０ＭＰａの
ＪＩＳ ＳＮ４９０（建築用厚鋼板）である。これらの
鋼板の接合側の表面を、表１に示すように、ブラスト処
理、発錆処理（発錆剤：商品名「ヒットロック」、タイ
ホー工業製）、ローレット加工あるいは研削紙によるペ
ーパー加工を行い、種々の表面粗さに形成した。表面粗
さについては、レーザ顕微鏡を用いて十点平均粗さ（Ｊ
ＩＳＢ０６０１）を測定した。
【００１９】一方、フィラー材として、表１に示すよう
に、室温超塑性Ｚｎ−Ａｌ合金のほか、前記ＳＮ４９０
材、軟鋼（ＪＩＳ ＳＳ４００）、純アルミ（ＪＩＳ
８０００系）を用いた。フィラー材の厚さおよび時効処
理前後の降伏強度を同表に示す。フィラー材の降伏強度
は、図３に示す引張試験片を用いて測定した。時効処理
は３００℃の大気炉で１分間保持した。
に、室温超塑性Ｚｎ−Ａｌ合金のほか、前記ＳＮ４９０
材、軟鋼（ＪＩＳ ＳＳ４００）、純アルミ（ＪＩＳ
８０００系）を用いた。フィラー材の厚さおよび時効処
理前後の降伏強度を同表に示す。フィラー材の降伏強度
は、図３に示す引張試験片を用いて測定した。時効処理
は３００℃の大気炉で１分間保持した。
【００２０】前記ボルト接合鋼板部材は、Ｍ２２（強度
クラスＦ１０Ｔ）のボルトをＱＬ型トルクレンチを用い
て１次締め（締め付けトルク１５０Ｎ・ｍ）および本締
め（締め付けトルク２３０Ｎ・ｍ）により締結して組み
立てられた。その後、大気炉に装入され、３００℃で１
分間加熱し、これによって被接合鋼板１とスプライス板
２との間に挟持されたフィラー材３を時効処理した。冷
却後、両端部の被接合鋼板１，１を把持して引張試験を
行い、降伏荷重を測定し、これをスプライス板２の接触
面積で除し、平均の摩擦係数を求めた。これらの測定結
果を表１に併せて示す。
クラスＦ１０Ｔ）のボルトをＱＬ型トルクレンチを用い
て１次締め（締め付けトルク１５０Ｎ・ｍ）および本締
め（締め付けトルク２３０Ｎ・ｍ）により締結して組み
立てられた。その後、大気炉に装入され、３００℃で１
分間加熱し、これによって被接合鋼板１とスプライス板
２との間に挟持されたフィラー材３を時効処理した。冷
却後、両端部の被接合鋼板１，１を把持して引張試験を
行い、降伏荷重を測定し、これをスプライス板２の接触
面積で除し、平均の摩擦係数を求めた。これらの測定結
果を表１に併せて示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１より、被接合鋼板およびスプライス板
の表面粗さに比してフィラー材の厚さが不適当なNo.
２，３，７，１３，１４，１５では摩擦係数が０．７５
に止まり、摩擦接合力が劣る。また、フィラー材として
厚さが適正でも、時効処理前後の降伏強度比が１１３％
以下で時効硬化能が過少であり、また時効処理前におけ
るフィラー材とスプライス板、被接合鋼板との降伏強度
比が不適当なNo. ８〜１１についても摩擦係数が０．６
１以下であった。これに対して、本発明のフィラー材の
条件を満足するNo. １，４，５，６，１２，１６は、摩
擦係数が０．９以上であり、大きな摩擦接合強度が安定
的に得られる。
の表面粗さに比してフィラー材の厚さが不適当なNo.
２，３，７，１３，１４，１５では摩擦係数が０．７５
に止まり、摩擦接合力が劣る。また、フィラー材として
厚さが適正でも、時効処理前後の降伏強度比が１１３％
以下で時効硬化能が過少であり、また時効処理前におけ
るフィラー材とスプライス板、被接合鋼板との降伏強度
比が不適当なNo. ８〜１１についても摩擦係数が０．６
１以下であった。これに対して、本発明のフィラー材の
条件を満足するNo. １，４，５，６，１２，１６は、摩
擦係数が０．９以上であり、大きな摩擦接合強度が安定
的に得られる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、ボルト締結時にはフィ
ラー材が容易に変形するので、施工容易にして被接合鋼
板およびスプライス板と十分な摩擦面積を確保すること
ができ、その後、時効処理によりフィラー材を時効硬化
させ、５０％以上降伏強度を向上させるので、フィラー
材の変形が抑制され、前記摩擦面積が維持されて安定的
に摩擦接合力を向上させることができる。
ラー材が容易に変形するので、施工容易にして被接合鋼
板およびスプライス板と十分な摩擦面積を確保すること
ができ、その後、時効処理によりフィラー材を時効硬化
させ、５０％以上降伏強度を向上させるので、フィラー
材の変形が抑制され、前記摩擦面積が維持されて安定的
に摩擦接合力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボルト摩擦接合鋼板部材の鋼板板厚方向の断面
図である。
図である。
【図２】同部材の平面図である。
【図３】フィラー材の降伏強度の測定に用いた引張試験
片の平面図である。
片の平面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 杉崎 康昭
兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号
株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
(72)発明者 櫛部 淳道
千葉県印西市大塚１丁目５番地１ 株式会
社竹中工務店技術研究所内
(72)発明者 小川 孝寿
千葉県印西市大塚１丁目５番地１ 株式会
社竹中工務店技術研究所内
Ｆターム(参考） 2E125 AA48 AA70 AB01 AC15 AE13
AG03 AG12 BA55 BB03 BB22
BD01 BE02 BF06 CA05 DA00
EA27 EB00
3J001 FA05 GA02 GB01 HA04 JA03
KA19 KB04
Claims (3)
- 【請求項１】 突き合わせ状に配置した被接合鋼板に時
効硬化性金属によって形成されたフィラー材を介してス
プライス板を重ね合わせ、前記フィラー材を介在させた
まま前記被接合鋼板とスプライス板とをボルトによって
締結し、その後前記フィラー材を加熱による時効処理を
施して時効硬化させるボルト摩擦接合方法であって、 前記フィラー材は、被接合鋼板の合わせ面側の表面粗さ
をＲｚｊ（μm ）および降伏強度Ｙｐｊとし、スプライ
ス板の合わせ面側の表面粗さをＲｚｓ（μm ）および降
伏強度をＹｐｓとし、フィラー材の厚さをｔｆ（μm
）、時効処理前の降伏強度をＹｐｆおよび時効処理後
の降伏強度をＹｐｆａとしたとき、Ｙｐｆ／Ｙｐｓ、Ｙ
ｐｆ／Ｙｐｊ：各３０〜６０％、Ｙｐｆａ／Ｙｐｆ：１
５０％以上、（Ｒｚｊ＋Ｒｚｓ）／ｔｆ：５０〜１５０
０％である、ボルト摩擦接合方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載したボルト摩擦接合方法
に用いられるフィラー材であって、前記フィラー材は時
効硬化性金属によって形成され、被接合鋼板の合わせ面
側の表面粗さをＲｚｊ（μm ）および降伏強度Ｙｐｊと
し、スプライス板の合わせ面側の表面粗さをＲｚｓ（μ
m ）および降伏強度をＹｐｓとし、フィラー材の厚さを
ｔｆ（μm ）、時効処理前の降伏強度をＹｐｆおよび時
効処理後の降伏強度をＹｐｆａとしたとき、Ｙｐｆ／Ｙ
ｐｓ、Ｙｐｆ／Ｙｐｊ：各３０〜６０％、Ｙｐｆａ／Ｙ
ｐｆ：１５０％以上、（Ｒｚｊ＋Ｒｚｓ）／ｔｆ：５０
〜１５００％である、ボルト摩擦接合用フィラー材。 - 【請求項３】 前記フィラー材は、室温超塑性を有する
Ｚｎ−Ａｌ合金によって形成された、請求項３に記載し
たボルト摩擦接合用フィラー材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001324423A JP3936165B2 (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | ボルト摩擦接合方法およびボルト摩擦接合用フィラー材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001324423A JP3936165B2 (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | ボルト摩擦接合方法およびボルト摩擦接合用フィラー材 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130014A true JP2003130014A (ja) | 2003-05-08 |
| JP3936165B2 JP3936165B2 (ja) | 2007-06-27 |
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|---|---|---|---|
| JP2001324423A Expired - Fee Related JP3936165B2 (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | ボルト摩擦接合方法およびボルト摩擦接合用フィラー材 |
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| JP (1) | JP3936165B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006051952A1 (ja) * | 2004-11-15 | 2006-05-18 | Bridgestone Corporation | 複合材 |
| JP2006137153A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Bridgestone Corp | 複合材 |
| JP2006137152A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Bridgestone Corp | 複合材 |
| JP2009113050A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Ibaraki Univ | Ｚｎ−Ａｌ共析系合金接合材、Ｚｎ−Ａｌ共析系合金接合材の製造方法、Ｚｎ−Ａｌ共析系合金接合材を用いた接合方法及びＺｎ−Ａｌ共析系合金接合材を用いた半導体装置 |
| JP2012523535A (ja) * | 2009-04-14 | 2012-10-04 | マン・ディーゼル・アンド・ターボ，フィリアル・アフ・マン・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー，ティスクランド | 摩擦部材、摩擦部材を備えた組立体、摩擦部材を提供する方法、及び摩擦部材を使用する方法 |
| CN109403543A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-03-01 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 一种大型电站锅炉大板梁端部抗剪连接结构及其装配方法 |
| KR102154761B1 (ko) * | 2019-12-23 | 2020-09-10 | 김덕균 | 배관고정부재 |
| KR102165208B1 (ko) * | 2020-02-13 | 2020-10-14 | 주식회사 하나기건 | 배관고정부재 |
-
2001
- 2001-10-23 JP JP2001324423A patent/JP3936165B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2006051952A1 (ja) * | 2004-11-15 | 2006-05-18 | Bridgestone Corporation | 複合材 |
| JP2006137153A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Bridgestone Corp | 複合材 |
| JP2006137152A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Bridgestone Corp | 複合材 |
| JP2009113050A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Ibaraki Univ | Ｚｎ−Ａｌ共析系合金接合材、Ｚｎ−Ａｌ共析系合金接合材の製造方法、Ｚｎ−Ａｌ共析系合金接合材を用いた接合方法及びＺｎ−Ａｌ共析系合金接合材を用いた半導体装置 |
| JP2012523535A (ja) * | 2009-04-14 | 2012-10-04 | マン・ディーゼル・アンド・ターボ，フィリアル・アフ・マン・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー，ティスクランド | 摩擦部材、摩擦部材を備えた組立体、摩擦部材を提供する方法、及び摩擦部材を使用する方法 |
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|---|---|
| JP3936165B2 (ja) | 2007-06-27 |
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