JP2005138165A - Welding stud - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スタッド溶接に用いる溶接スタッドに関し、特に、スタッドの軸部と溶接余盛部との離間を解消し、軸引張の疲労強度を向上させることができる溶接スタッドに関するものである。 The present invention relates to a welding stud used for stud welding, and more particularly to a welding stud that can eliminate the separation between a stud shaft portion and a weld surplus portion and improve the axial tensile fatigue strength.
例えば、頭付スタッドが活荷重合成のずれ止めとして使用される場合、スタッドの疲労強度は、設計上クリティカルな値となる。
従来の頭付スタッドを溶接後、溶接の根元部に着目して観察すると、スタッド軸部と溶接余盛部に離間が生じており、その離間が疲労強度に悪影響を及ぼしていると考えられる。
For example, when a headed stud is used as a live load composite slip stopper, the fatigue strength of the stud becomes a critical value in design.
When a conventional headed stud is welded and observed with a focus on the root of the weld, the stud shaft part and the weld surplus part are separated, and the separation is considered to have an adverse effect on the fatigue strength.
スタッド溶接過程においては、メインアーク発生時にスタッド先端面及び鋼鈑側をアーク熱により溶融し、その後、スタッドが鋼鈑溶融部へ突っ込むが、スタッド先端面は、半球形状に溶融し、ピンチ効果(溶接現象)により保たれる。
このとき、半球形状溶融部の上側の軸部は、固体状態で溶けておらず、この固体状態の冷えた軸部がそのまま鋼鈑溶融部へ突っ込むため、スタッドの軸部と溶接余盛部との間で分離が発生し、軸部と溶接余盛部に離間が生じる。
In the stud welding process, when the main arc occurs, the stud tip surface and the steel plate side are melted by arc heat, and then the stud plunges into the steel plate melting part, but the stud tip surface melts into a hemispherical shape, and the pinch effect ( Maintained by welding phenomenon).
At this time, the shaft portion on the upper side of the hemispherical melted portion is not melted in a solid state, and the cooled shaft portion in this solid state directly projects into the steel plate melted portion. Separation occurs between them, and the shaft part and the weld surplus part are separated.
本発明は、上記従来の溶接スタッドが有する問題点に鑑み、スタッドの軸部と溶接余盛部との離間を解消し、軸引張の疲労強度を向上させることができる溶接スタッドを提供することを目的とする。 In view of the problems of the above-described conventional welding studs, the present invention provides a welding stud that can eliminate the separation between the stud shaft portion and the weld surplus portion and improve the fatigue strength of the shaft tension. Objective.
上記目的を達成するため、本発明の溶接スタッドは、軸部の先端面を母材に溶接する溶接スタッドにおいて、軸部の先端部外周面に凹凸模様を形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a welding stud according to the present invention is characterized in that, in a welding stud for welding a tip end surface of a shaft portion to a base material, an uneven pattern is formed on the outer peripheral surface of the tip portion of the shaft portion.
この場合において、前記凹凸模様をローレット目状に形成することができる。 In this case, the uneven pattern can be formed in a knurled pattern.
本発明の溶接スタッドによれば、軸部の先端面を母材に溶接する溶接スタッドにおいて、軸部の先端部外周面に凹凸模様を形成することから、アーク入熱の溶けた金属が凹凸のくぼみに入り、金属が冷却固着して溶接余盛部が形成されることになり、この凹凸が溶接余盛部とかみ合って嵌合することにより、スタッドの軸部と溶接余盛部との離間を解消し、軸引張の疲労強度を向上させることができる。 According to the welding stud of the present invention, in the welding stud that welds the tip end surface of the shaft portion to the base material, an uneven pattern is formed on the outer peripheral surface of the tip end portion of the shaft portion. When the metal enters the recess and the metal is cooled and fixed, a weld surplus portion is formed, and this unevenness engages and fits with the weld surplus portion, thereby separating the stud shaft portion from the weld surplus portion. Can be eliminated and the fatigue strength of axial tension can be improved.
この場合、前記凹凸模様をローレット目状に形成することにより、凹凸模様を深く均等に形成し、溶融金属の固着性を高めることができる。 In this case, by forming the concavo-convex pattern in a knurled pattern, the concavo-convex pattern can be formed deeply and uniformly, and the adhesion of the molten metal can be enhanced.
以下、本発明の溶接スタッドの実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the weld stud of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、本発明の溶接スタッドの一実施例を示す。
この溶接スタッドは、軸部1の先端面11を母材2にスタッド溶接する頭付スタッドからなり、軸部1の先端部外周面12に、ローレット目状の微細な凹凸模様3が冷間圧造により形成されている。
ローレット目状の凹凸模様3は、本実施例では、間隔が約1.5〜2.5mm、深さが約1mmのアヤ目状に形成されているが、その他の寸法や形状を採用したり、ローレット目を平目状に形成することもできる。
また、このローレット目等の凹凸模様3は、図1(b)に示すように、少なくとも溶接後の溶接余盛部4が及ぶ範囲に形成することが望ましい。
FIG. 1 shows an embodiment of the welding stud of the present invention.
This welding stud is a stud with a head that stud welds the
In this embodiment, the knurled
Moreover, as shown in FIG.1 (b), it is desirable to form the uneven |
本実施例の溶接スタッドと、図2に示す従来の溶接スタッドにおいて、スタッド溶接部に繰り返し引張荷重を加え、溶接部の疲労強度:引張応力(Δσ)−破壊回数(N)の疲労曲線を求めた。
疲労強度の参考比較として、今回の試験結果を元に、(社)日本鋼構造協会:鋼構造物の疲労設計指針『疲労設計曲線:Δσ−N』の強度等級と比較評価する。
供試材料としては、スタッドは共に頭付スタッドφ19で、その材質はJISB−1198規格品材とした。また、母材となる鋼鈑はt19×150×150の寸法で、材質はSS400とした。
溶接方式は電力アークスタッド溶接方式で、溶接位置は、鋼鈑の中心にスタッドを溶接するようにした。
In the welding stud of this example and the conventional welding stud shown in FIG. 2, a tensile load is repeatedly applied to the stud welded portion, and a fatigue curve of the welded portion fatigue strength: tensile stress (Δσ) −number of fractures (N) is obtained. It was.
As a reference comparison of fatigue strength, based on the results of this test, the steel structure association of Japan: Fatigue design guidelines for steel structures “fatigue design curve: Δσ-N” is compared with the strength grade.
As test materials, both studs were headed stud φ19, and the material thereof was JISB-1198 standard product. Moreover, the steel plate used as a base material has a dimension of t19 × 150 × 150, and the material is SS400.
The welding method was a power arc stud welding method, and the welding position was such that the stud was welded to the center of the steel plate.
疲労試験方法は、(社)日本鋼構造協会:鋼構造物の疲労設計指針『疲労設計曲線:Δσ−N』に準拠して実施した。
疲労試験機(ダイナミックサーボ:FLC10)を用いて、スタッド溶接軸部と鋼鈑をチャックに固定し、スタッド軸の長手方向を基準に、繰り返し引張荷重を加え、引張応力(Δσ)−破壊回数(N)を求めた。この求められたデータから、最小2乗法により回帰式を導き出した。
The fatigue test method was carried out in accordance with Japan Steel Structure Association: Fatigue design guideline for steel structures “Fatigue design curve: Δσ−N”.
Using a fatigue testing machine (dynamic servo: FLC10), the stud welding shaft and steel plate are fixed to the chuck, and a tensile load is repeatedly applied based on the longitudinal direction of the stud shaft, and tensile stress (Δσ)-number of fractures ( N). A regression equation was derived from the obtained data by the method of least squares.
その回帰式と試験データを下記表1に示す。 The regression equation and test data are shown in Table 1 below.
従来の溶接スタッドは、図2(b)に示すように、スタッドの軸部1と溶接余盛部4との間に離間5がみられ、その疲労破壊は、すべて溶接余盛部4を残し、スタッドの軸部1に沿った離間先端を支点としたクラックが、スタッドの軸部の熱影響部6に沿って進展したものであった。
In the conventional welding stud, as shown in FIG. 2 (b), there is a
これに対し、本実施例の溶接スタッドは、軸部1の先端部外周面12に凹凸模様3を形成することから、図1(b)に示すように、アーク入熱の溶けた金属が凹凸のくぼみに入り、金属が冷却固着して溶接余盛部4が形成されることになり、この凹凸が溶接余盛部4とかみ合って嵌合することにより、スタッドの軸部1と溶接余盛部4との離間を解消し、軸引張の疲労強度を向上させることができた。
その結果、本実施例の溶接スタッドの疲労破壊は、従来の溶接スタッドとは異なり、図1(b)に示すように、母材2の熱影響部7に沿って進展したものであった。
On the other hand, since the welding stud of the present embodiment forms the concavo-
As a result, the fatigue failure of the weld stud of the present example was developed along the heat-affected
以上、本発明の溶接スタッドについて、実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜構成を変更することができる。 As mentioned above, although the welding stud of this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the structure described in the said Example, A structure can be changed suitably in the range which does not deviate from the meaning. it can.
本発明の溶接スタッドは、スタッドの軸部と溶接余盛部との離間を解消し、軸引張の疲労強度を向上させるという特性を有していることから、スタッド溶接の用途に好適に用いることができる。 Since the weld stud of the present invention has the characteristics of eliminating the separation between the stud shaft and the weld overlay and improving the fatigue strength of the shaft tension, it should be used suitably for stud welding applications. Can do.
1 軸部
11 先端面
12 先端部外周面
2 母材
3 凹凸模様
4 溶接余盛部
5 離間
6 軸部の熱影響部
7 母材の熱影響部
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JP2003379340A JP2005138165A (en) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | Welding stud |
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JP2007000930A (en) * | 2005-05-27 | 2007-01-11 | Yoshitaka Aoyama | Method and equipment for welding small-diameter shaft-shaped component, and small-diameter shaft-shaped component |
-
2003
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