JP2010029897A - 溶接継手の疲労特性改善打撃処理方法及びその疲労特性改善打撃処理装置並びに耐疲労特性に優れた溶接構造物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】先端曲率半径Rが金属材料11の厚さの1/2以下かつ2〜10mmの打撃ピン50を用い、溶接ビード20の止端20bから打撃処理位置の中心Oまでの距離xが、打撃ピン50の先端曲率半径Rの2.5倍以内で、かつ打撃ピン50が打撃処理中に溶接金属20aに触れない範囲までの母材金属材料11表面に、打撃ピン50によって、打撃痕80の溝深さyが、0.1〜2mm、打撃ピン50の先端曲率半径R以下、かつ母材金属材料11の厚さtの1/10以下であり、打撃痕80の幅zが、1.5〜15mm、かつ溝深さyの5倍以上である残留塑性変形が生じるように、ハンマーピーニング又は超音波衝撃処理を施す。
【選択図】図3
Description
(1) 溶接ビードの止端付近の母材金属材料表面に、打撃ピンを押し付けながら溶接線方向に相対的に移動操作させてハンマーピーニング処理又は超音波衝撃処理を施す、溶接継手の疲労特性改善打撃処理方法であって、
前記打撃ピンとして、先端曲率半径が金属材料の厚さの1/2以下かつ2〜10mmの打撃ピンを用い、
前記溶接ビードの止端から打撃処理位置の中心までの距離が、前記打撃ピンの先端曲率半径の2.5倍以内で、かつ前記打撃ピンが打撃処理中に溶接金属に触れない範囲までの母材金属材料表面に、
前記打撃ピンによって、打撃痕の溝深さが、0.1〜2mm、該打撃ピンの先端曲率半径以下、かつ前記金属材料の厚さの1/10以下であり、打撃痕の幅が、1.5〜15mm、かつ前記溝深さの5倍以上である残留塑性変形が生じるように、
前記ハンマーピーニング又は超音波衝撃処理を施すことを特徴とする、溶接継手の疲労特性改善打撃処理方法。
(2) 溶接ビードの止端付近の母材金属材料表面に、打撃ピンを押し付けながら溶接線方向に相対的に移動操作させてハンマーピーニング処理又は超音波衝撃処理を施す、溶接継手の疲労特性改善打撃処理装置であって、
前記溶接継手を有する被処理材の溶接ビードの止端位置を検出する止端位置検知部と、
前記打撃ピンによるハンマーピーニング処理又は超音波衝撃処理を施す処理機構部と、
前記処理機構部を支持するとともに、前記打撃ピンを前記被処理材の溶接ビードの止端から所定の距離離れた母材金属材料表面に押し付ける支持押圧機構部と、
前記支持押圧機構部または被処理材の一方が載置される装置基部と、
前記支持押圧機構部または被処理材の他方が搭載されるとともに、自らが前記装置基部に載置されて、前記溶接止端位置検知部により検知された溶接ビードの止端位置に基づいて、前記被処理材に対して前記処理機構部を溶接線方向に相対移動させる移動機構部とが配設されていることを特徴とする、溶接継手の疲労特性改善打撃処理装置。
(3) 溶接構造物の構造および負荷状況から疲労き裂発生危険部の溶接部ないし溶接ビードが特定できる溶接構造物において、
少なくとも前記特定溶接ビードの止端付近の母材金属材料表面に、前記特定溶接ビードの長さの90%以上の長さの、ハンマーピーニング処理又は超音波衝撃処理の打撃ピンによる連続的な打撃痕が形成されており、
前記打撃痕は、その幅方向中央位置と前記特定溶接ビードの止端との距離が、その溝底の曲率半径の2.5倍以内で、かつ、前記特定溶接ビードに接しない範囲までの母材金属材料表面に形成されるとともに、その溝深さが、0.1〜2mm、前記溝底の曲率半径以下、かつ前記金属材料の厚さの1/10以下であり、その幅が、1.5〜15mm、かつ前記溝深さの5倍以上であることを特徴とする、耐疲労特性に優れた溶接構造物。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を模式的に示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
先ず、本発明が適用される溶接継手について説明する。
本発明が適用される溶接継手としては、例えば図1に示すような溶接継手10を挙げることができる。この溶接継手10は、同一面内で一方の鋼板11の端面と他方の鋼板12の端面とを対向させて互いを溶接してなる、いわゆる突合せ溶接継手10である。この溶接に際し、被溶接材である一方の鋼板11と他方の鋼板12の溶接端面には予め開先が加工される場合が多く、これら鋼板11,12の開先部を突き合わせて溶接施工され、これら鋼板の表面よりも外側に隆起してなる溶接ビード20が形成される。
次に、本発明を適用した溶接継手の疲労特性改善打撃処理方法について説明する。
なお、本実施形態では、上記溶接継手10の鋼板11(母材金属材料)の主面と接する溶接ビード20の止端20b付近の母材金属材料表面に処理を施す場合を例に挙げて説明する。
次に、本発明を適用した溶接継手の疲労特性改善打撃処理装置について説明する。
本発明を適用した溶接継手の疲労特性改善打撃処理装置としては、大きく分けて2つのタイプがあり、一つは、図4に示す疲労特性改善打撃処理装置60(第1の実施形態)のように、処理機構部側を固定し、被処理材側を移動させるタイプであり、もう一つは、図5に示す疲労特性改善打撃処理装置70(第2の実施形態)のように、被処理材側を固定し、処理機構部側を移動させるタイプとである。何れのタイプを選択するかは、処理対象や処理環境(屋外構造物の処理、工場内での処理等)によって、適宜選択することが望ましい。
第1の実施形態として図4に示す疲労特性改善打撃処理装置60では、処理機構部側が装置基部65に固定されるとともに、被処理材(溶接継手)を載置してスライド駆動する移動機構部(図示せず。)が装置基部65に備えられており、この移動機構部は、そのスライド方向と溶接ビード20の長手方向とを一致させた状態で、溶接継手10を移動させることができる。
第2の実施形態として図5に示す疲労特性改善打撃処理装置70は、図示を省略する装置基部を備え、この装置基部上に、溶接継手10を載置することが可能となっている。
次に、本発明を適用した溶接構造物について説明する。
本発明が対象とする溶接構造物としては、その構造および負荷状況から疲労き裂発生危険部の溶接部ないし溶接ビードが特定できる溶接構造物を前提とする。なお、この特定の疲労き裂発生危険部位は、例えば、橋梁では橋桁と橋脚の接合部等、船舶であれば船側の縦通肋骨部材と側板との溶接部等、個別具体的な溶接構造物が特定されれば、その溶接構造物毎に、その構造および負荷状況から特定され得るものである。
以下の説明では、上記本発明を適用した疲労特性改善打撃処理方法及び疲労特性改善打撃処理装置によって、その疲労特性を改善した溶接継手10を有する溶接構造物を例に挙げて説明するが、本発明を適用した溶接構造物としては、上記溶接継手30を有するものであってもよく、また、一の部材に他の部材を溶接して取り付けた溶接継手を有する溶接構造物に対して本発明を幅広く適用することが可能である。
第1の実施例では、先ず、実際に上記図2に示す溶接継手30と同様の構造を有する十字溶接試験体を25本作製した。具体的に、十字溶接試験体には、隅肉アーク溶接により溶接長が1800mmの十字溶接継手を形成した。また、十字溶接試験体に使用した鋼板は、板厚25mmのJIS G 3106に準拠したSM490Bである。また、溶接材料には、JIS Z 3312に準拠したYGW11を用い、溶接条件は、溶接入熱2.5×104J/cmのCO2半自動アーク溶接とした。
第2の実施例では、先ず、実際に上記図1に示す溶接継手10と同様の形状を有する突合せ溶接試験体を4本作製した。具体的に、突合せ溶接試験体には、被覆アーク溶接により溶接長が550mmの突合せ溶接継手を作製した。なお、この突合せ溶接継手の開先はX開先とし、両面のビード幅は18〜21mmである。また、突合せ溶接試験体に使用した鋼板は、板厚20mmのJIS G 3106に準拠したSM400Aである。また、溶接材料には、JIS Z 3311に準拠したD4316の溶接棒(径4mm)を用い、溶接条件は、溶接入熱1.7×104J/cmの被覆アーク溶接とした。
Claims (3)
- 溶接ビードの止端付近の母材金属材料表面に、打撃ピンを押し付けながら溶接線方向に相対的に移動操作させてハンマーピーニング処理又は超音波衝撃処理を施す、溶接継手の疲労特性改善打撃処理方法であって、
前記打撃ピンとして、先端曲率半径が金属材料の厚さの1/2以下かつ2〜10mmの打撃ピンを用い、
前記溶接ビードの止端から打撃処理位置の中心までの距離が、前記打撃ピンの先端曲率半径の2.5倍以内で、かつ前記打撃ピンが打撃処理中に溶接金属に触れない範囲までの母材金属材料表面に、
前記打撃ピンによって、打撃痕の溝深さが、0.1〜2mm、該打撃ピンの先端曲率半径以下、かつ前記金属材料の厚さの1/10以下であり、打撃痕の幅が、1.5〜15mm、かつ前記溝深さの5倍以上である残留塑性変形が生じるように、
前記ハンマーピーニング又は超音波衝撃処理を施すことを特徴とする、溶接継手の疲労特性改善打撃処理方法。 - 溶接ビードの止端付近の母材金属材料表面に、打撃ピンを押し付けながら溶接線方向に相対的に移動操作させてハンマーピーニング処理又は超音波衝撃処理を施す、溶接継手の疲労特性改善打撃処理装置であって、
前記溶接継手を有する被処理材の溶接ビードの止端位置を検出する止端位置検知部と、
前記打撃ピンによるハンマーピーニング処理又は超音波衝撃処理を施す処理機構部と、
前記処理機構部を支持するとともに、前記打撃ピンを前記被処理材の溶接ビードの止端から所定の距離離れた母材金属材料表面に押し付ける支持押圧機構部と、
前記支持押圧機構部または被処理材の一方が載置される装置基部と、
前記支持押圧機構部または被処理材の他方が搭載されるとともに、自らが前記装置基部に載置されて、前記溶接止端位置検知部により検知された溶接ビードの止端位置に基づいて、前記被処理材に対して前記処理機構部を溶接線方向に相対移動させる移動機構部とが配設されていることを特徴とする、溶接継手の疲労特性改善打撃処理装置。 - 溶接構造物の構造および負荷状況から疲労き裂発生危険部の溶接部ないし溶接ビードが特定できる溶接構造物において、
少なくとも前記特定溶接ビードの止端付近の金属材料表面に、前記特定溶接ビードの長さの90%以上の長さの、ハンマーピーニング処理又は超音波衝撃処理の打撃ピンによる連続的な打撃痕が形成されており、
前記打撃痕は、その幅方向中央位置と前記特定溶接ビードの止端との距離が、その溝底の曲率半径の2.5倍以内で、かつ、前記特定溶接ビードに接しない範囲までの金属材料表面に形成されるとともに、その溝深さが、0.1〜2mm、前記溝底の曲率半径以下、かつ前記金属材料の厚さの1/10以下であり、その幅が、1.5〜15mm、かつ前記溝深さの5倍以上であることを特徴とする、耐疲労特性に優れた溶接構造物。
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