JP5073182B2 - 角変形防止装置 - Google Patents
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Description
このような隅肉溶接では、溶接時の熱影響や溶接部材の熱収縮等により、母材が溶接線を境に折れ曲がり、所謂角変形を引き起こすことが知られている。
角変形が発生した場合には溶接後に母材の溶接部背面を加熱して変形を矯正することも可能であるが、一般には、当該母材の角変形を未然に防止すべく、溶接時において種々の角変形防止装置を仮施工することが行われている。角変形防止装置の仮施工方法としては、例えば、クランプを用いて母材を強制的に角変形する方向と反対方向に反らせるものや、溶接方向に対し直角方向に長尺の鋼材をクランプで挟持したりするものが一般的である(非特許文献1参照)。
接合・溶接技術Q&A1000:株式会社産業技術サービスセンター刊(1999年8月11日発行)−127頁(図5、6)等
また、クランプを用いて母材を強制的に反らせる方法では、反らせる度合いの調整が難しかったりクランプが大型化したりして経済的ではないという問題がある。
これにより、拘束部材を一の金属板に設けた場合にあっては、例えば、一の金属板のうち溶融した溶接金属が冷却してまさに角変形を起こそうとしている部分が、拘束部材を介して一の金属板のうち未だ隅肉溶接が施工されていない部分と同一状態に拘束され、或いは一の金属板のうち拘束部材に拘束されて既に隅肉溶接が施工され溶接金属が固化した部分と同一状態に拘束されることになり、熱収縮する溶接金属が展延されて一の金属板を引っ張ることが緩和され、全体として一の金属板の角変形が軽減される。また、拘束部材に材幅方向よりも材軸方向に長い形鋼を用いることで、容易に入手可能な形鋼を用い、簡単な構成にして一の金属板の角変形が軽減される。
請求項2の角変形防止装置では、請求項1において、前記拘束部材は、前記一の金属板の前記溶接線を挟んで一側及び両側の少なくとも一方に前記溶接線から所定距離だけ離間して設けられることを特徴とする。
請求項3の角変形防止装置では、請求項1または2において、前記拘束部材は、前記他の金属板に前記溶接線から所定距離だけ離間して設けられることを特徴とする。
即ち、一の金属板及び他の金属板が構造材である場合にはこれら一の金属板や他の金属板には通常は継手用ボルト貫通孔が既設されているが、当該継手用ボルト貫通孔を利用することで、一般的な締結具(ボルトとナット等)を用いて簡単に拘束部材を設けることが可能である。
請求項3の角変形防止装置によれば、他の金属板に溶接線から所定距離だけ離間して拘束部材を設けるという簡単な構成にして一の金属板の角変形を十分に低減することができる。
先ず、第1実施例について説明する。
図1を参照すると、鋼板からなる母材(一の金属板)1に鋼板からなるウェブ材(他の金属板)2の一端縁を溶接する際に当該母材1に対して本発明の第1実施例に係る角変形防止装置の角変形防止用拘束治具を仮設した(着脱可能に設けた)状態の上視図が示され、図2を参照すると、図1の矢視A方向から見た側面図が示されており、以下、これら図1、図2に基づき本発明の第1実施例に係る角変形防止装置、特に角変形防止用拘束治具の構成について説明する。
そして、当該第1実施例では、これらの形鋼10は、図1、2に示すように、ウェブ材2を母材1に例えばアーク溶接で隅肉溶接により溶接する際に、ウェブ材2、即ち隅肉溶接の溶接線に沿って母材1の上面(一側の面)1a及び背面(他側の面)1bに仮設される。詳しくは、各形鋼10については、垂直フランジ10aがウェブ材2、即ち溶接線から所定距離(例えば、100mm程度)だけ離間して位置するように母材1の上面1a及び背面1bに仮設される。具体的には、ここでは、4個の形鋼10が2組の対をなし、形鋼10は、各対で母材1を挟むようにして母材1の上面1a及び背面1bにそれぞれ仮設される。
そして、このように形鋼10が母材1に固定された状態で、ウェブ材2の一端縁にアーク溶接で隅肉溶接を施工し、ウェブ材2を母材1に溶接する。なお、隅肉溶接については公知でありその詳細についてはここでは説明を省略する。
故に、溶接金属が母材1を引っ張ることが緩和され、隅肉溶接を施工し終えて形鋼10による拘束を解除した場合であっても、全体として母材1の角変形が軽減される。
特に、既設の継手用ボルト貫通孔1cを利用することで、実際の現場作業においても簡単に母材1の角変形を十分に低減することができる。
ここに、低変態温度溶接材料としては、例えば、少なくともクロムを9.0〜15.0質量%、ニッケルを0.5〜8.5質量%、シリコンを1.0質量%以下、マンガンを2.0質量%以下、リンを0.02質量%以下及び硫黄を0.01質量%以下含む組成であり、マルテンサイト変態温度が365〜550℃の範囲の鉄合金が適用される。
図3を参照すると、母材1及びウェブ材2の板厚をそれぞれ9mmとして隅肉溶接を行い且つ隅肉溶接の溶接金属の盛厚を6mmとした場合(特に角変形が大きくなり易い板厚及び溶接肉厚条件)の母材1の角変形の実測値、即ち母材1の両端を基準(値0)に母材1の変形量を測定したグラフが示されており、図中□印が通常の溶接金属を使用して角変形防止用拘束治具を用いなかった場合(従来)、○印が角変形防止用拘束治具を用いず溶接金属として低変態温度溶接材料を使用した場合、▼印が溶接金属として低変態温度溶接材料を使用し且つ当該第1実施例における角変形防止用拘束治具を用いた場合をそれぞれ示しているが、同図に示すように、溶接金属として低変態温度溶接材料を使用し且つ上記第1実施例における角変形防止用拘束治具を用いることにより、溶接部での変形量、ひいては母材1の角変形が従来に比べて良好に改善されていることがわかる。
同図によれば、従来の角変形量(□印)を100%とした場合、溶接金属として低変態温度溶接材料を使用しただけの場合(○印)には80%程度まで、溶接金属として低変態温度溶接材料を使用し且つ上記第1実施例における角変形防止用拘束治具を用いた場合(▼印)には76%程度にまで角変形量が低減しており、その効果は明白である。
図4を参照すると、鋼板からなる母材(一の金属板)1に鋼板からなるウェブ材(他の金属板)2の一端縁を溶接する際に当該ウェブ材2に対して本発明の第2実施例に係る角変形防止装置の角変形防止用拘束治具を仮設した状態の上視図が示され、図5を参照すると、図4の矢視B方向から見た側面図が示されており、以下、これら図4、図5に基づき本発明の第2実施例に係る角変形防止装置、特に角変形防止用拘束治具の構成について説明する。
そして、このように形鋼10がウェブ材2に固定された状態で、ウェブ材2の一端縁にアーク溶接で隅肉溶接を施工し、上記同様にウェブ材2を母材1に溶接する。
このようなことから、熱収縮する溶接金属が溶接線方向で展延されてウェブ材2を引っ張ることが抑制され、このとき同時に溶接金属が全体的に展延されるものと考えられる。
故に、溶接金属が母材1を引っ張ることが緩和され、隅肉溶接を施工し終えて形鋼10による拘束を解除した場合であっても、全体として母材1の角変形が軽減される。
特に、既設の継手用ボルト貫通孔2cを利用することで、実際の現場作業においても簡単に母材1の角変形を十分に低減することができる。
改めて図3を参照すると、溶接金属として低変態温度溶接材料を使用し且つ当該第2実施例における角変形防止用拘束治具を用いた場合が▲印で示されており、同図に示すように、溶接金属として低変態温度溶接材料を使用し且つ上記第2実施例における角変形防止用拘束治具を用いることにより、溶接部での変形量、ひいては母材1の角変形がやはり従来に比べて良好に改善されていることがわかる。
次に、第3実施例について説明する。
即ち、本発明の第3実施例に係る角変形防止装置によれば、母材1及びウェブ材2に隅肉溶接の溶接線に沿って容易に入手可能な形鋼10を設けるという簡単且つ経済的な構成でありながら、やはり母材1の角変形を十分に低減することができることとなる。
また、この際、上記第1、2実施例の場合と同様、溶接金属に低変態温度溶接材料を用いるのがよく、これにより、母材1の角変形をより一層十分に低減することができる。
図7を参照すると、母材1及びウェブ材2の板厚をそれぞれ9mmとして隅肉溶接を行い且つ隅肉溶接の溶接金属の肉厚を6mmとした場合の母材1の第3実施例における角変形の実測値が上記図3と同様に示されており、図中□印が通常の溶接金属を使用して角変形防止用拘束治具を用いなかった場合(従来)、○印が角変形防止用拘束治具を用いず溶接金属として低変態温度溶接材料を使用した場合、■印が通常の溶接金属を使用して当該第3実施例における角変形防止用拘束治具だけを用いた場合、●印が溶接金属として低変態温度溶接材料を使用し且つ当該第3実施例における角変形防止用拘束治具を用いた場合をそれぞれ示しているが、同図に示すように、上記第3実施例における角変形防止用拘束治具を用いることにより、また溶接金属として低変態温度溶接材料を使用することにより、溶接部での変形量、ひいては母材1の角変形が従来に比べて大幅に改善されていることがわかる。
以上で本発明に係る実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
また、上記実施形態では、ボルト30とナット32で形鋼10を固定するようにしたが、母材1に継手用ボルト貫通孔1cがない場合や、ウェブ2に継手用ボルト貫通孔2cがない場合には、形鋼10の両端部をクランプ等の仮止め装置で固定するようにしてもよい。
1a 上面
1b 背面
1c 継手用ボルト貫通孔
2 ウェブ材(他の金属板)
2a、2b 側面
2c 継手用ボルト貫通孔
10 形鋼(拘束部材)
10a 垂直フランジ
10b 水平フランジ
30 ボルト(固定手段)
32 ナット(固定手段)
Claims (5)
- 一の金属板に他の金属板の一端縁を隅肉溶接により溶接する際に前記一の金属板の角変形を防止すべく使用する角変形防止装置であって、
前記隅肉溶接の溶接線に沿って少なくとも前記一の金属板及び前記他の金属板のいずれか一方の金属板の一側の面上及び他側の面上に該金属板を挟むよう対をなして設けられ、それぞれが材幅方向よりも材軸方向に長い形鋼からなる拘束部材と、
該拘束部材を該拘束部材が設けられる金属板に着脱可能に固定する固定手段と、
を備えたことを特徴とする角変形防止装置。 - 前記拘束部材は、前記一の金属板の前記溶接線を挟んで一側及び両側の少なくとも一方に前記溶接線から所定距離だけ離間して設けられることを特徴とする、請求項1記載の角変形防止装置。
- 前記拘束部材は、前記他の金属板に前記溶接線から所定距離だけ離間して設けられることを特徴とする、請求項1または2記載の角変形防止装置。
- 前記固定手段は、前記一の金属板及び前記他の金属板に既設された継手用ボルト貫通孔と、該継手用ボルト貫通孔を利用して前記一の金属板または前記他の金属板と前記拘束部材とを締結する締結具とからなることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか記載の角変形防止装置。
- 前記一の金属板及び前記他の金属板は鋼板であって、
前記隅肉溶接に使用する溶接金属は、少なくともクロムを9.0〜15.0質量%、ニッケルを0.5〜8.5質量%、シリコンを1.0質量%以下、マンガンを2.0質量%以下、リンを0.02質量%以下及び硫黄を0.01質量%以下含む組成であり、マルテンサイト変態温度が365〜550℃の範囲の鉄合金であることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか記載の角変形防止装置。
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