JP5085743B2 - Out-of-plane gusset welded joint and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、隅肉溶接により2つの板部材を溶接した面外ガセット溶接継手およびその製作方法に関する。特に、疲労特性に優れた面外ガセット溶接継手及びその製作方法に関する。
本願は、2009年8月24日に、日本に出願された特願2009−193201号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to an out-of-plane gusset welded joint in which two plate members are welded by fillet welding and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention relates to an out-of-plane gusset welded joint having excellent fatigue characteristics and a method for manufacturing the same.
This application claims priority on August 24, 2009 based on Japanese Patent Application No. 2009-193201 for which it applied to Japan, and uses the content here.
構造体の板部材を補剛したり、あるいはこの構造体の板部材を他の部材(例えば、他の板部材)に取りつけたりするために、構造体の板部材には、付属金物として、板部材の板面から突出するように別の板部材が隅肉溶接して取り付けられ、面外ガセット溶接継手が形成されている。
この溶接継手に繰り返し応力が作用した場合、例えば、溶接止端部に著しい応力集中が発生したり、溶接止端部に引張残留応力が形成されたりするため、この溶接止端部から疲労亀裂が発生し、疲労特性が著しく低下することが知られている。
その対策として、従来、溶接止端部の応力集中を抑制するために、例えば、溶接継手の溶接止端部にグラインダー処理、TIGドレッシング処理、化粧盛り溶接などを施して止端部の曲率を大きくする方法が採られてきた。また、溶接止端部の引張残留応力を低減するために、例えば、溶接止端部にショットピーニング、ハンマーピーニング、レーザーピーニング、ウォータージェットピーニングなどの打撃処理(ピーニング処理)或いは溶接後熱処理を施す方法が採られてきた。
近年、超音波振動を用いた打撃処理(以下、UIT処理(Ultrasonic Impact Treatment)と記す場合もある)を施して、溶接止端部に圧縮残留応力を導入したり、溶接止端部の形状を改善したりする方法が提案されている。In order to stiffen the plate member of the structure or attach the plate member of this structure to another member (for example, another plate member), the plate member of the structure is attached to the plate as an accessory hardware. Another plate member is attached by fillet welding so as to protrude from the plate surface of the member, and an out-of-plane gusset weld joint is formed.
When repeated stress is applied to this welded joint, for example, significant stress concentration occurs at the weld toe or tensile residual stress is formed at the weld toe. It is known that fatigue properties are significantly reduced.
As a countermeasure, conventionally, in order to suppress the stress concentration at the weld toe, for example, the weld toe of the welded joint is subjected to grinder processing, TIG dressing treatment, decorative welding, etc. to increase the curvature of the toe. A method has been adopted. In addition, in order to reduce the tensile residual stress at the weld toe, for example, a method of subjecting the weld toe to an impact treatment (peening treatment) such as shot peening, hammer peening, laser peening, water jet peening, or heat treatment after welding. Has been adopted.
In recent years, hammering treatment using ultrasonic vibration (hereinafter also referred to as UIT (Ultrasonic Impact Treatment)) may be applied to introduce compressive residual stress into the weld toe or shape of the weld toe There are proposals for improvements.
例えば、特許文献1には、材料の疲労特性を圧縮残留応力の導入によって向上させるために、疲労特性を改善させたい方向に対して直角方向の材料表面上に、超音波打撃処理による複数条の加工帯を形成し、この加工帯の中に少なくとも加工帯と直角方向に3箇所以上の縁を形成させる方法が開示されている。また、特許文献2には、溶接部の疲労強度を向上させるために、超音波打撃処理装置を用いて溶接止端部の近傍に曲率半径Rが2mm以上、幅が1mm以上の溝を、溶接止端部の単位長さ当りの打撃密度を11回/mm以上で形成する方法が開示されている。また、特許文献3には、超音波を利用した打撃処理装置及び打撃処理方法が開示されている。
図7A〜7Dは、従来の面外ガセット溶接継手の製作手順を示す斜視模式図であり、面外ガセット溶接継手101の回し溶接部110近傍の状況を示している。
ベースプレート102にガセットプレート103が隅肉溶接され(図7A〜7B)、隅肉溶接部109に溶接止端部107、107’が形成されている。
そして、図7C〜7Dに示すように、隅肉溶接部109のうち、回し溶接部110の溶接止端部107に打撃処理が施され、打撃処理痕111が形成されている。なお、図7A〜7Dは、ベースプレート102側の溶接止端部107に打撃処理を施した状態を示している。For example, in Patent Document 1, in order to improve the fatigue characteristics of a material by introducing compressive residual stress, a plurality of strips formed by ultrasonic impact treatment are formed on a material surface perpendicular to the direction in which the fatigue characteristics are desired to be improved. A method of forming a working band and forming three or more edges in the working band at least in a direction perpendicular to the working band is disclosed. Further, in Patent Document 2, in order to improve the fatigue strength of the welded portion, a groove having a radius of curvature R of 2 mm or more and a width of 1 mm or more is welded in the vicinity of the weld toe using an ultrasonic impact treatment apparatus. A method is disclosed in which the hit density per unit length of the toe portion is formed at 11 times / mm or more. Patent Document 3 discloses a batting processing apparatus and a batting processing method using ultrasonic waves.
7A to 7D are schematic perspective views showing a procedure for manufacturing a conventional out-of-plane gusset weld joint, and show a situation in the vicinity of the turn welded portion 110 of the out-of-plane gusset weld joint 101.
A gusset plate 103 is fillet welded to the base plate 102 (FIGS. 7A to 7B), and weld toe portions 107 and 107 ′ are formed at the fillet weld portion 109.
As shown in FIGS. 7C to 7D, in the fillet welded portion 109, a hitting processing mark 111 is formed on the weld toe portion 107 of the turning welded portion 110. 7A to 7D show a state in which a hammering process is performed on the weld toe portion 107 on the base plate 102 side.
上記のように面外ガセット溶接継手の溶接止端部に打撃処理を施すことにより、溶接止端部の形状を応力が集中し難い滑らかな(曲線的な)形状にするとともに、溶接止端部及びその近傍の引張残留応力を緩和し、圧縮残留応力を付与している。その結果、溶接止端部及びその近傍からのき裂の発生を防止し、疲労特性を改善することができる。このような方法では、溶接止端部からの疲労き裂の発生による疲労寿命の低下が大幅に抑制され、疲労特性が格段に向上したが、隅肉溶接による面外ガセット溶接継手では、疲労特性の向上に限界があった。
本発明者らは、面外ガセット溶接継手の疲労特性を更に向上させるため、面外ガセット溶接継手の回し溶接部の溶接止端部に超音波衝撃処理を施して、その疲労寿命について検討した。その結果、多くの疲労き裂が溶接ルート部から発生し、疲労特性の改善を妨げていることが判明した。すなわち、溶接止端部への打撃処理により、溶接止端部からのき裂の発生が抑制されたため、溶接止端部の次に疲労き裂が発生しやすい溶接ルート部から疲労き裂が発生及び進展して、面外ガセットの疲労寿命に影響を与えていることが判った。
このような隅肉溶接部の溶接ルート部からの疲労き裂の発生について、隅肉溶接の溶接部を完全溶込みの溶接部にすれば、溶接ルート部がなくなるため疲労特性が向上することが明らかである。しかしながら、完全溶込みの溶接を行う場合には、広範囲にわたって開先加工を施す必要があり、溶接作業に長時間を要し、ガセットプレートの仮付け溶接時にガセットプレートを拘束し難い。そのため、溶接作業の負担が大きく、コストが増加する。
本発明では、上記の状況に鑑み、溶接止端部に打撃処理を施して疲労特性を向上させた面外ガセット溶接継手において、さらに疲労特性を向上させた溶接継手及びその製作方法を提供することを目的とする。As described above, the weld toe portion of the out-of-plane gusset welded joint is subjected to a striking process, so that the shape of the weld toe portion becomes a smooth (curved) shape in which stress is difficult to concentrate, and the weld toe portion And the tensile residual stress of the vicinity is relieved and the compressive residual stress is provided. As a result, the occurrence of cracks from the weld toe and the vicinity thereof can be prevented, and the fatigue characteristics can be improved. With such a method, the fatigue life drop due to the occurrence of fatigue cracks from the weld toe is greatly suppressed, and the fatigue characteristics are greatly improved. There was a limit to improvement.
In order to further improve the fatigue characteristics of the out-of-plane gusset welded joint, the present inventors examined the fatigue life of the weld toe of the turn welded portion of the out-of-plane gusset welded joint by applying ultrasonic impact treatment. As a result, it was found that many fatigue cracks occurred from the weld root, preventing improvement of fatigue properties. In other words, the cracking process from the weld toe part was suppressed by the hammering process on the weld toe part, so a fatigue crack was generated from the weld root part where the fatigue crack is likely to occur next to the weld toe part. And it has been found that it affects the fatigue life of out-of-plane gussets.
With regard to the occurrence of fatigue cracks from the weld root part of such fillet welds, if the weld part of fillet welds is a fully-penetrated weld part, the weld root part is eliminated and fatigue characteristics can be improved. it is obvious. However, when performing full penetration welding, it is necessary to perform groove processing over a wide range, and it takes a long time for the welding operation, and it is difficult to restrain the gusset plate during temporary welding of the gusset plate. Therefore, the burden of welding work is large and the cost increases.
In the present invention, in view of the above situation, an out-of-plane gusset welded joint that has been subjected to a hammering process on the weld toe to improve the fatigue characteristics, and further provides a welded joint with improved fatigue characteristics and a method for manufacturing the same. With the goal.
本発明者らは、溶接ルート部への応力集中を解消する効率的な方法を検討した。
図6A及び6Bは、繰返し応力が作用した場合の面外ガセット溶接継手1の回し溶接部10への応力集中を説明する断面模式図である。本発明者らは、図6Aに示すように、溶接ルート部8の位置を、図6Bに示す従来の位置C(ガセットプレート3のベースプレート2側の長手方向端部)からこの位置Cよりもガセットプレート3の内側の位置Bに移動させて、隅肉溶接の脚長を制御することにより、疲労特性を向上させることができることを見出した。すなわち、図6Aに示すように、隅肉溶接の脚長を制御することにより応力の分散経路の急峻さを緩和して溶接ルート部8への応力集中を回避し、のど厚を効果的に増加させている。そのため、溶接ルート部8及びのど厚部でのき裂発生を抑制することができる。したがって、溶接止端部に対する打撃処理の効果を十分に発揮させ、疲労特性を更に向上させることができる。本発明者らは、上述の検討の結果、本発明に至った。
すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。The present inventors have studied an efficient method for eliminating stress concentration on the weld root.
6A and 6B are schematic cross-sectional views illustrating stress concentration on the turn welded portion 10 of the out-of-plane gusset welded joint 1 when repeated stress is applied. As shown in FIG. 6A, the present inventors set the position of the welding root portion 8 from the conventional position C (the longitudinal end of the gusset plate 3 on the base plate 2 side) shown in FIG. It has been found that the fatigue characteristics can be improved by moving to the position B inside the plate 3 and controlling the leg length of fillet welding. That is, as shown in FIG. 6A, by controlling the leg length of fillet welding, the steepness of the stress dispersion path is alleviated to avoid stress concentration on the weld root portion 8, and the throat thickness is effectively increased. ing. Therefore, the crack generation | occurrence | production in the welding root part 8 and a throat thick part can be suppressed. Therefore, the effect of the striking treatment on the weld toe can be sufficiently exhibited, and the fatigue characteristics can be further improved. As a result of the above examination, the present inventors have reached the present invention.
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1)本発明の一態様に係る面外ガセット溶接継手の製作方法は、ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な高さ方向が板幅wの方向であり、前記板幅wの方向と板厚t 2 の方向とに直交する方向が板長手方向である板状のガセットプレートと、隅肉溶接部と、を備える面外ガセット溶接継手の製作方法であって、前記ガセットプレートの板長手方向の端部の前記ベースプレート側の一端を切欠いて、前記ガセットプレートの板幅方向の切欠き高さaと前記ガセットプレートの板長手方向の切欠き長さxと80°以下の切欠き角度θとを有する切欠き部を形成し;前記切欠き部を有する前記ガセットプレートの前記板幅wの方向の端面と前記ベースプレートの表面とが対向するように前記ガセットプレートを配置し、前記ガセットプレート側の予定脚長d2が前記切欠き高さa以上になるように隅肉溶接を行って、前記ガセットプレート側の脚長d2’が、前記ガセットプレートの板厚t2の1/3以上、前記ガセットプレートの板幅w以下であり、かつ、この脚長d2’と前記ベースプレート側の脚長d1’と溶け込み長さx’と溶け込み角度θ’とがx’+d1’>d2’/sinθ’を満足する回し溶接部を有する前記隅肉溶接部を形成し;前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理を施す。
(2)上記(1)に記載の面外ガセット溶接継手の製作方法では、前記切欠き角度θが、45°以上75°以下であってもよい。
(1) Production method of plane gusset welded joint according to one aspect of the present invention includes a base plate, protrude from the surface of the base plate, the surface perpendicular height direction of the base plate up direction der in the plate width w, a gusset plate plate-like direction is the plate longitudinal direction orthogonal to the direction of the direction and the plate thickness t 2 of the plate width w, a fillet weld, a manufacturing method of the plane gusset welded joint comprising One end of the gusset plate in the longitudinal direction of the plate is cut out at one end on the base plate side, the notch height a in the plate width direction of the gusset plate and the notch length x in the plate longitudinal direction of the gusset plate 80 Forming a notch having a notch angle θ of less than or equal to °; the end face in the direction of the plate width w of the gusset plate having the notch and the surface of the base plate facing each other. Place the set plate, said scheduled leg length d 2 of the gusset plate side subjected to fillet weld to be above the notch height a, the leg length d 2 of the gusset plate side 'is a plate of the gusset plate The leg length d 2 ′, the leg length d 1 ′ on the base plate side, the penetration length x ′, and the penetration angle θ ′ are equal to or more than 1/3 of the thickness t 2 and less than the plate width w of the gusset plate. Forming the fillet welded portion having a turn welded portion satisfying '+ d 1 '> d 2 '/ sin θ'; at least a weld toe portion on the base plate side of the turn welded portion of the fillet welded portion A hitting process is performed.
(2) In the method for manufacturing an out-of-plane gusset welded joint described in (1) above, the notch angle θ may be not less than 45 ° and not more than 75 °.
(3)本発明の一態様に係る面外ガセット溶接継手は、ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な高さ方向が板幅wの方向であり、前記板幅wの方向と板厚t2の方向とに直交する方向が板長手方向であり、前記板長手方向の端部の前記ベースプレート側の一端に切欠き部が設けられた板状のガセットプレートと、回し溶接部を有する隅肉溶接部と、を備え、前記隅肉溶接部の前記回し溶接部では、前記ガセットプレートの前記板長手方向の端部における前記切欠き部の全部が前記隅肉溶接部の溶接金属によって覆われており、前記ガセットプレート側の脚長d2’が、前記ガセットプレートの板厚t2の1/3以上、前記ガセットプレートの板幅w以下であり、かつ、この脚長d2’と前記ベースプレート側の脚長d1’と前記ガセットプレートの板長手方向の溶け込み長さx’と溶け込み角度θ’とが、x’+d1’>d2’/sinθ’を満足し、かつ、前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理痕が形成されている。
(4)上記(3)に記載の面外ガセット溶接継手では、前記溶け込み角度θ’が30°以上75°以下であってもよい。
但し、ガセットプレートの長手方向の断面の端部において、溶け込み長さx’は、ガセットプレート側の溶接止端部7’からベースプレートに下した垂線の足である点C’から溶接ルート部8までの長さである。溶け込み角度θ’は、線分7’8と線分8C’とがなす角度である。さらに、切欠き高さaは、ベースプレートの表面からガセットプレートの切欠き部の切欠き位置Aまでの高さである。切欠き長さxは、切欠き部を形成する前のガセットプレートにおけるベースプレート側の長手方向の端部のコーナーCから切欠き部を形成した後のガセットプレートにおけるベースプレート側の長手方向の端部の位置Bまでの長さである。切欠き角度θは、切欠き部の線分ABと線分BCとがなす角度である。
(3) An out-of-plane gusset welded joint according to an aspect of the present invention includes a base plate and a height direction perpendicular to the surface of the base plate that protrudes from the surface of the base plate, and the plate width w direction and the direction plate longitudinal der orthogonal to the direction of the plate thickness t 2 is, the plate longitudinal direction of the base plate-side gusset plate end to the cutout portion is plate-shaped, which is provided in the end of, comprises a fillet weld with a turning weld, said in the turning weld fillet weld, all of the notch in the plate longitudinal ends of the gusset plate is the fillet weld The leg length d 2 ′ on the gusset plate side is not less than 1/3 of the plate thickness t 2 of the gusset plate and not more than the plate width w of the gusset plate, and the leg length d 2 ' Wherein the base plate side leg d 1 'and the gusset plate of the plate longitudinal penetration length x' and penetration angle theta 'and is, x' satisfies + d 1 '> d 2' / sinθ ', and the corner Of the meat welded portion, a hammering trace is formed at least at the weld toe portion on the base plate side of the turning welded portion.
(4) In the out-of-plane gusset weld joint described in (3) above, the penetration angle θ ′ may be not less than 30 ° and not more than 75 °.
However, at the end of the longitudinal section of the gusset plate, the penetration length x ′ is from the weld toe portion 7 ′ on the gusset plate side to the welding root portion 8 from the point C ′ that is the foot of the perpendicular line dropped to the base plate. Is the length of The penetration angle θ ′ is an angle formed by the line segment 7′8 and the line segment 8C ′. Further, the notch height a is a height from the surface of the base plate to the notch position A of the notch portion of the gusset plate. The notch length x is the length of the longitudinal end on the base plate side of the gusset plate after the notch is formed from the corner C of the longitudinal end on the base plate side of the gusset plate before the notch is formed. It is the length to position B. The notch angle θ is an angle formed by the line segment AB and the line segment BC of the notch part.
ガセットプレートの長手方向端面のベースプレート側のコーナー部を切り欠いて、ガセットプレートに切欠き部を設け、このガセットプレートをベースプレートに隅肉溶接して得られた溶接継手では、回し溶接部における溶接ルート部が、ガセットプレートに切欠きを設けない場合の溶接ルート部よりもガセットプレートの長手方向に確実に大きく溶け込み、のど厚を大きくすることが可能となる。さらに、この溶接継手では、溶接ルート部の位置に応じて脚長を調整しているため、ガセットプレート側の脚長とベースプレート側の脚長とを同じ長さで隅肉溶接を行う場合に比べ、のど厚をより大きくすることができる。
このように、従来の溶接継手に比べて回し溶接部におけるのど厚をほぼ25%以上大きくすることができるため、図6Aに示すように、回し溶接部への応力の集中が緩和され、溶接ルート部からの疲労破壊を防止し、面外ガセット溶接継手の回し溶接部の疲労強度を大幅に向上させることが可能となる。
In the welded joint obtained by cutting out the corner on the base plate side of the longitudinal end face of the gusset plate, providing a notch in the gusset plate, and welding this gusset plate to the base plate, the welding route at the turn weld The portion surely melts in the longitudinal direction of the gusset plate more reliably than the welding root portion when the notch is not provided in the gusset plate, and the throat thickness can be increased. Furthermore, in this welded joint, the leg length is adjusted according to the position of the weld root, so the throat thickness is the same as when the gusset plate side leg length and base plate side leg length are the same length. Can be made larger.
As described above, since the throat thickness at the turn welded portion can be increased by approximately 25% or more as compared with the conventional welded joint, the stress concentration on the turn welded portion is reduced as shown in FIG. It is possible to prevent fatigue fracture from the part and to greatly improve the fatigue strength of the turn welded part of the out-of-plane gusset welded joint.
以下、本発明を具体的に説明する。
図1は、図4Bにおける面外ガセット溶接継手1のガセットプレート3の板長手方向の縦断面、すなわち、図4BのA−A視断面を示す模式図であり、溶接止端部7への打撃処理を施す前の状態を示している。図2は、図4DのB−B視断面を示す模式図であり、溶接止端部7に打撃処理を施して打撃処理痕が形成された状態を示している。
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
1, the plate longitudinal direction of a longitudinal section of the gusset plates 3 of plane gusset welded joint 1 in Figure 4B, i.e., a schematic diagram illustrating an A-A cross section viewed in FIG. 4B, blow to weld toe 7 The state before processing is shown. FIG. 2 is a schematic view showing a cross section taken along the line B-B in FIG. 4D, and shows a state in which a hammering process is performed on the weld toe 7 and a hammering process mark is formed.
本発明の一実施形態では、溶接継手の疲労特性を向上させるために、ガセットプレートのコーナー部に切り欠き部を設けて大きなのど厚を確保し、溶接ルート部への繰り返し応力の集中を減少させている。すなわち、図6A及び6Bから判るように、のど厚が大きくなる。なお、のど厚は、JIS Z 3001において、すみ肉溶接の断面のルート(溶接ルート部8)から表面までの距離と定義されており、図8における距離tである。そのため、溶接金属表面と母材表面とが交わる溶接止端部7、7’の位置や溶接金属の溶け込み形状によっては、溶接ルート部8から溶接金属表面までの最短距離が、溶接ルート部8と溶接止端部7との距離または溶接ルート部8と溶接止端部7’との距離になる場合がある。すなわち、溶接ルート部8から溶接金属5の表面までの距離が最小である溶接金属5の表面上の点13(のど厚の端点)が溶接止端部7または溶接止端部7’と一致する場合がある。 In one embodiment of the present invention, in order to improve the fatigue characteristics of the welded joint, a notch portion is provided in the corner portion of the gusset plate to ensure a large throat thickness, and the concentration of repeated stress on the weld root portion is reduced. ing. That is, as can be seen from FIGS. 6A and 6B, the throat thickness increases. The throat thickness is defined in JIS Z 3001 as the distance from the root of the fillet weld cross section (welding route portion 8) to the surface, and is the distance t in FIG. Therefore, depending on the position of the weld toe 7, 7 ′ where the weld metal surface and the base metal surface intersect and the weld metal penetration shape, the shortest distance from the weld root 8 to the weld metal surface is It may be the distance between the weld toe 7 or the distance between the weld root 8 and the weld toe 7 '. That is, the point 13 (end point of the throat thickness) on the surface of the weld metal 5 where the distance from the weld root 8 to the surface of the weld metal 5 is the same as the weld toe 7 or the weld toe 7 ′. There is a case.
図1及び図2において、次のように溶接金属5における各点及び各寸法を定義する。ベースプレート2側の溶接止端部7の位置を点7、ガセットプレート3側の溶接止端部7’の位置を点7’、溶接ルート部8の位置を点8、ガセットプレート3側の溶接止端部7’から溶接前のベースプレート2の表面(線分78)へ下した垂線の足を点C’と定義する。また、溶接後の溶接ルート部8と点C’との距離を溶け込み長さx’(mm)、線分7’8と線分8C’とがなす角度を溶け込み角度θ’(°)、線分7C’の大きさをベースプレート2側の脚長d1’(mm)、線分7’C’の大きさをガセットプレート3側の脚長d2’(mm)と定義する。なお、脚長を点C’から隅肉溶接の止端(溶接止端部7、7’)までの距離と定義している。後述するように、溶接条件、脚長などの条件を変えて切欠き部4を設けたガセットプレート3をベースプレート2に隅肉溶接して、図1に示すような溶接継手1を製作した。この溶接継手1の回し溶接部10の溶接止端部7’に超音波打撃処理を施したのち、疲労試験によって図2に示すような溶接継手1の疲労特性を調査した。また、ベースプレート2側の脚長d1’(mm)、ガセットプレート3側の脚長d2’(mm)、溶け込み角度θ’(°)、溶け込み長さx’(mm)のそれぞれと疲労特性との関係を調査した。なお、回し溶接部10は、回し溶接によって形成される溶接部とガセットプレートの板長手方向の端面に形成される溶接部とからなる。 In FIG.1 and FIG.2, each point and each dimension in the weld metal 5 are defined as follows. The position of the weld toe 7 on the base plate 2 side is point 7, the position of the weld toe 7 'on the gusset plate 3 side is point 7', the position of the welding root 8 is point 8, and the weld stop on the gusset plate 3 side A perpendicular foot dropped from the end 7 'to the surface of the base plate 2 before welding (line segment 78) is defined as a point C'. Further, the distance between the weld root 8 after welding and the point C ′ is the penetration length x ′ (mm), the angle between the line segment 7′8 and the line segment 8C ′ is the penetration angle θ ′ (°), the line The size of the segment 7C ′ is defined as the leg length d 1 ′ (mm) on the base plate 2 side, and the size of the line segment 7 ′ C ′ is defined as the leg length d 2 ′ (mm) on the gusset plate 3 side. The leg length is defined as the distance from the point C ′ to the fillet weld toe (weld toe 7, 7 ′). As described later, a gusset plate 3 provided with a notch 4 under various conditions such as welding conditions and leg lengths was fillet welded to the base plate 2 to produce a welded joint 1 as shown in FIG. After subjecting the weld toe portion 7 ′ of the rotating welded portion 10 of the welded joint 1 to ultrasonic impact treatment, the fatigue characteristics of the welded joint 1 as shown in FIG. 2 were investigated by a fatigue test. Also, leg length d 1 of the base plate 2 side '(mm), leg length d 2 of the gusset plate 3 side' (mm), penetration angle θ '(°), penetration length x' respectively of the fatigue properties of (mm) The relationship was investigated. In addition, the turn welding part 10 consists of the welding part formed by turn welding, and the welding part formed in the end surface of the plate longitudinal direction of a gusset plate.
その結果、ガセットプレート3に切欠き部4を設けて溶接を行うことにより得られた溶接継手1では、ガセットプレートに切欠き部を設けていない溶接継手よりものど厚を大きくすることができ、疲労特性が優れることが判った。しかしながら、脚長d1’が小さい場合、のど厚部(溶接金属5が最も薄い部分)の端点(図8における点13)がガセットプレート3側から最も疲労き裂の発生が懸念されるベースプレート2側の溶接止端部7に寄ることがある。そのため、ベースプレート2側の溶接止端部7の疲労特性を向上させる観点から、脚長d1’を小さくすることは好ましくないことが判った。
このため、本実施形態では、溶け込み長さx’と脚長d1’とが、下記式<1>を満たすように、溶接後のベースプレート2側の溶接止端部7の位置と最低限の溶け込み量とを規定している。これにより、のど厚部の端点13がベースプレート2側の溶接止端部7になることを避けることができ、優れた疲労特性を確保することができる。
x’+d1’>d2’/sinθ’・・・・<1>
また、溶け込み長さx’と脚長d1’とが、下記式<1’>を満たしてもよい。
x’+d1’<10d2’/sinθ’・・・・<1’>As a result, the welded joint 1 obtained by welding with the gusset plate 3 provided with the notch 4 can be thicker than the welded joint without the gusset plate with the notch, It was found that the fatigue characteristics were excellent. However, when the leg length d 1 ′ is small, the end point (point 13 in FIG. 8) of the thick throat portion (the portion where the weld metal 5 is the thinnest) is the side of the base plate 2 where generation of fatigue cracks is most concerned from the gusset plate 3 side. The weld toe 7 may be approached. Therefore, it has been found that it is not preferable to reduce the leg length d 1 ′ from the viewpoint of improving the fatigue characteristics of the weld toe 7 on the base plate 2 side.
For this reason, in this embodiment, the position of the weld toe 7 on the base plate 2 side after welding and the minimum penetration so that the penetration length x ′ and the leg length d 1 ′ satisfy the following formula <1>. The amount is prescribed. Thereby, it can avoid that the end point 13 of a throat thick part becomes the welding toe part 7 by the side of the baseplate 2, and the outstanding fatigue characteristic can be ensured.
x ′ + d 1 ′> d 2 ′ / sin θ ′... <1>
Further, the penetration length x ′ and the leg length d 1 ′ may satisfy the following formula <1 ′>.
x ′ + d 1 ′ <10 d 2 ′ / sin θ ′... <1 ′>
なお、ガセットプレート3中への溶け込み(溶融線6のガセットプレート3中への移動)が深くなればなるほど、溶け込み角度θ’が小さくなるため、のど厚の確保の点で好適である。しかしながら、例えば、あらかじめ必要とされる開先加工に手間がかかったり、溶け込みを確保するために複数の溶接パスが必要になったり、溶接前の部材の拘束に手間がかかったりするため、溶接作業時間が長くなる。そのため、溶け込み角度θ’が35°〜60°であることが好ましい。また、溶け込み角度θ’が75°を超える場合には、溶け込み長さx’が小さいので、十分に大きなのど厚を確保するために脚長d2’を大きくする必要があり、多層盛り等の溶接作業による手間がかかる。The deeper the penetration into the gusset plate 3 (the movement of the melting line 6 into the gusset plate 3), the smaller the penetration angle θ ′, which is preferable in terms of securing the throat thickness. However, for example, it takes time for the groove processing required in advance, multiple welding passes are required to ensure penetration, and it takes time to restrain the members before welding. The time will be longer. Therefore, the penetration angle θ ′ is preferably 35 ° to 60 °. Further, when the penetration angle θ ′ exceeds 75 °, the penetration length x ′ is small. Therefore, it is necessary to increase the leg length d 2 ′ in order to ensure a sufficiently large throat thickness. It takes a lot of work.
本発明者らは、さらに、面外ガセット溶接継手の疲労特性を向上させるために、切欠き部を形成したガセットプレートを備える溶接継手における脚長の影響を調査した。すなわち、切欠き部を設けたガセットプレートを用い、ガセットプレート側の溶接脚長d2’を、ガセットプレートの板厚t2の1/3倍から板厚t2の5/7倍までの間で変化させて隅肉溶接を行い、溶接継手を製作した。なお、<1>式を満たすように、溶け込み角度θ’を、30°〜75°の間で変化させ、ベースプレート側の脚長d1’を、ほぼ一定にした。このようにして製作した溶接継手の回し溶接部の溶接止端部に疲労特性を改善するための超音波打撃処理を施した後、疲労試験によって溶接継手の疲労特性を調査した。The present inventors further investigated the influence of leg length in a welded joint including a gusset plate having a notch in order to improve the fatigue characteristics of an out-of-plane gusset welded joint. That is, using a gusset plate provided with a notch, the welding leg length d 2 ′ on the gusset plate side is between 1/3 times the plate thickness t 2 of the gusset plate and 5/7 times the plate thickness t 2. Fillet welding was carried out by changing the width, and a welded joint was manufactured. The penetration angle θ ′ was changed between 30 ° and 75 ° so as to satisfy the expression <1>, and the leg length d 1 ′ on the base plate side was made substantially constant. After subjecting the weld toe of the welded joint of the welded joint thus manufactured to ultrasonic hitting treatment to improve the fatigue characteristics, the fatigue characteristics of the welded joint were investigated by a fatigue test.
その結果、切欠き部を設けたガセットプレートを用いた溶接継手では、ガセットプレート側の脚長が小さいと、図6Cに示すようにのど厚部に大きな応力が流れ、ガセットプレート3側の溶接止端部7’付近から疲労き裂が発生したり、溶接ルート部8から疲労き裂が発生したりして溶接金属5を貫通することがある。そのため、疲労特性を向上させる点からガセットプレート側の脚長を小さくすることは、好ましくないことが判明した。このため、さらにガセットプレート側の脚長について検討した結果、溶接金属ののど厚部を流れる応力を低下させるためにガセットプレート側の脚長d2’を、ガセットプレートの板厚t2の1/3以上にすることによって、疲労特性が大幅に向上することが判った。
このため、本実施形態においては、ガセットプレート側の脚長d2’は、ガセットプレートの板厚t2の1/3以上である。本実施形態の面外ガセット溶接継手において、ガセットプレートの板厚によってガセットプレート側の脚長を決定することにより、のど厚部での応力集中を緩和することができる。そのため、溶接止端部7への打撃処理による疲労特性の改善効果が有効に発揮され、溶接継手の疲労特性を大幅に向上させることができる。なお、ガセットプレートの寸法を考慮すると、脚長d2’は、ガセットプレートの板幅w以下となる。また、ガセットプレートの板厚t 2 は、t 2 ≦3d 2 ’≦3wとなる。
As a result, in a welded joint using a gusset plate provided with a notch, if the leg length on the gusset plate side is small, a large stress flows in the thick throat as shown in FIG. 6C, and the weld toe on the gusset plate 3 side A fatigue crack may be generated from the vicinity of the portion 7 ′, or a fatigue crack may be generated from the weld root portion 8, and the weld metal 5 may be penetrated. Therefore, it has been found that it is not preferable to reduce the leg length on the gusset plate side in terms of improving the fatigue characteristics. For this reason, as a result of further examination of the leg length on the gusset plate side, the leg length d 2 ′ on the gusset plate side is set to 1/3 or more of the thickness t 2 of the gusset plate in order to reduce the stress flowing through the throat thick part of the weld metal. It has been found that the fatigue characteristics are greatly improved.
For this reason, in the present embodiment, the leg length d 2 ′ on the gusset plate side is 1/3 or more of the plate thickness t 2 of the gusset plate. In the out-of-plane gusset welded joint of the present embodiment, the stress concentration at the throat thick part can be reduced by determining the leg length on the gusset plate side based on the thickness of the gusset plate. Therefore, the improvement effect of the fatigue characteristics by the striking treatment to the weld toe 7 is effectively exhibited, and the fatigue characteristics of the welded joint can be greatly improved. In consideration of the dimensions of the gusset plate, the leg length d 2 ′ is equal to or less than the plate width w of the gusset plate. Further, the thickness t 2 of the gusset plate is t 2 ≦ 3d 2 ′ ≦ 3w.
本実施形態の面外ガセット溶接継手において、上述のようにガセットプレート側の脚長d2’とガセットプレートの板厚t2との関係を規定すると共に、溶け込み長さx’と、溶け込み角度θ’と、ベースプレート側の脚長d1’と、ガセットプレート側の脚長d2’との間の関係を<1>式で規定している。これらの関係により、溶接部ののど厚を十分に確保し、のど厚部での応力集中を緩和している。さらに、回し溶接部の溶接止端部に疲労特性を改善するための超音波衝撃処理を施して、疲労特性を向上させている。さらに、応力集中を低減させるためには、ベースプレート側の脚長d1’を大きくしたり、溶接止端部7の形状をあらかじめ滑らかに仕上げたりすることが有効である。
以下において、本発明の一実施形態に係る面外ガセット溶接継手の効率的な製作方法を説明する。In the out-of-plane gusset weld joint of the present embodiment, the relationship between the leg length d 2 ′ on the gusset plate side and the plate thickness t 2 of the gusset plate is defined as described above, the penetration length x ′, and the penetration angle θ ′. The relationship between the leg length d 1 ′ on the base plate side and the leg length d 2 ′ on the gusset plate side is defined by the expression <1>. With these relationships, the throat thickness of the welded portion is sufficiently secured, and the stress concentration at the throat thick portion is mitigated. Furthermore, an ultrasonic impact treatment for improving the fatigue characteristics is applied to the weld toe portion of the rotating welded portion to improve the fatigue characteristics. Furthermore, in order to reduce the stress concentration, it is effective to increase the leg length d 1 ′ on the base plate side or to finish the shape of the weld toe 7 smoothly beforehand.
Hereinafter, an efficient manufacturing method of an out-of-plane gusset welded joint according to an embodiment of the present invention will be described.
図4A〜4Dは、本実施形態の面外ガセット溶接継手の製作方法の手順を模式的に説明する部分斜視図である。面外ガセット溶接継手1は、ベースプレート2(板厚t1(mm))とベースプレート2の表面上に隅肉溶接されたガセットプレート3(板厚t2(mm))とを備える。なお、ベースプレート2の表面に垂直な方向(ベースプレート2の板厚t1の方向)と、ガセットプレート3の板幅wの方向(高さ方向)とが一致している。また、ガセットプレート3の板幅wの方向と板厚t2の方向とに直交する方向がガセットプレート3の板長手方向(以下、長手方向という)である。この長手方向の端面における板厚t2と同じ方向の辺(隅)を含む部分がガセットプレート3のコーナー部である。
本実施形態の面外ガセット溶接継手において、矩形のガセットプレート3には、そのベースプレート2側のコーナー部(角隅部)が高さ(板幅w)方向に切り欠かれた切欠き部4が形成されている(図4A)。この切欠き部4は、ベースプレート2に対向するガセットプレート3のコーナー部からガセットプレート3の高さ方向(ガセットプレート3の板幅w方向)にa(mm)、かつベースプレート2に対向するガセットプレート3のコーナー部からガセットプレート3の長手方向(ガセットプレート3の長手方向の中心に向かう方向)にx(mm)の寸法を有する。
切欠き部4を有するガセットプレート3の板幅wの方向の端面とベースプレート2の表面とが対向するようにガセットプレートがベースプレート2上に配置される。その後、切り欠き部4を有するガセットプレート3は、ベースプレート2に隅肉溶接される。その結果、ガセットプレート3がベースプレート2と対向する面の周囲(4辺近傍)に隅肉溶接部9が形成され、この隅肉溶接部9のうち、ガセットプレート3の長手方向の端部(図4Bに示されるガセットプレート3の右側の端部)の周りには、回し溶接部10が形成される(図4B)。このように形成された隅肉溶接部9のうち、少なくとも回し溶接部10の溶接止端部7、7’の近傍に、例えば超音波衝撃処理装置12により、疲労特性を改善させる打撃処理を施す(図4C)。その結果、溶接止端部7、7’に打撃処理痕11が形成される(図4D)。
4A to 4D are partial perspective views for schematically explaining the procedure of the method for manufacturing the out-of-plane gusset welded joint according to the present embodiment. The out-of-plane gusset weld joint 1 includes a base plate 2 (plate thickness t 1 (mm)) and a gusset plate 3 (plate thickness t 2 (mm)) welded on the surface of the base plate 2. Incidentally, a direction perpendicular (the direction of the plate thickness t 1 of the base plate 2) the surface of the base plate 2, the direction of the plate width w of gusset plates 3 and (the height direction) match. The direction orthogonal to the direction of the direction and the thickness t 2 of the plate width w of the gusset plate 3 is a plate longitudinal direction (hereinafter, the longitudinal referred direction) of the gusset plate 3 is. A portion including a side (corner) in the same direction as the plate thickness t 2 on the end surface in the longitudinal direction is a corner portion of the gusset plate 3.
In the out-of-plane gusset weld joint of the present embodiment, the rectangular gusset plate 3 has a notch 4 in which a corner (corner corner) on the base plate 2 side is notched in the height (plate width w) direction. (FIG. 4A). This notch portion 4 is a (mm) from the corner portion of the gusset plate 3 facing the base plate 2 to the height direction of the gusset plate 3 (plate width w direction of the gusset plate 3), and the gusset plate facing the base plate 2 3 has a dimension of x (mm) in the longitudinal direction of the gusset plate 3 (the direction toward the center of the longitudinal direction of the gusset plate 3) from the corner portion of 3.
The gusset plate is arranged on the base plate 2 so that the end surface in the direction of the plate width w of the gusset plate 3 having the notch 4 and the surface of the base plate 2 face each other. Thereafter, the gusset plate 3 having the notch 4 is fillet welded to the base plate 2. As a result, a fillet welded portion 9 is formed around the surface of the gusset plate 3 facing the base plate 2 (near the four sides), and the end of the fillet welded portion 9 in the longitudinal direction of the gusset plate 3 (see FIG. Around the right end of the gusset plate 3 shown in FIG. 4B, a turning welded portion 10 is formed (FIG. 4B). Of the fillet welds 9 formed in this way, at least the vicinity of the weld toes 7 and 7 ′ of the turning weld 10 is subjected to a striking process for improving fatigue characteristics, for example, by the ultrasonic impact treatment device 12. (FIG. 4C). As a result, an impact processing mark 11 is formed on the weld toe portions 7 and 7 ′ (FIG. 4D).
面外ガセット溶接継手は、図4A〜4Dに示されるように、通常、ガセットプレートの高さ方向の長さ(板幅w)が板厚方向の長さ(板厚t2)以上である形状(t2≦w)を有していることが多い。すなわち、板幅方向の端面がベースプレートの板面と対向するようにガセットプレートを配置し、この端面の周り(四辺)をベースプレートに隅肉溶接して図4A〜4Dに示されるような形状の面外ガセット溶接継手を形成している。そのため、図4A〜4Dに示されるような形状の面外ガセット溶接継手を例として説明する。
なお、本実施形態において、ガセットプレートの形状は、図4A〜4Dで示されるような形状(t2≦w)に限定されない。例えば、ガセットプレートの形状が図5に示されるような形状(t2>w)であってもよい。すなわち、ガセットプレートの高さ方向の長さ(板幅w)が板厚方向の長さ(板厚t2)よりも小さい形状であってもよい。
また、回し溶接部は、切欠き部を有するガセットプレートのコーナー部に形成される。ここでは、説明を簡潔にするために、ガセットプレートの長手方向の端部に形成される回し溶接部を例として説明する。なお、ガセットプレートの板厚t 2 は、t 2 ≦3d 2 ’≦3wとなる。
As shown in FIGS. 4A to 4D, the out-of-plane gusset welded joint usually has a shape in which the length in the height direction (plate width w) of the gusset plate is equal to or greater than the length in the plate thickness direction (plate thickness t 2 ). Often it has (t 2 ≦ w). That is, the gusset plate is arranged so that the end surface in the plate width direction faces the plate surface of the base plate, and the periphery (four sides) of this end surface is fillet welded to the base plate, and the surface has a shape as shown in FIGS. An outer gusset weld joint is formed. Therefore, an out-of-plane gusset weld joint having a shape as shown in FIGS. 4A to 4D will be described as an example.
In the present embodiment, the shape of the gusset plate is not limited to the shape (t 2 ≦ w) as shown in FIGS. For example, the shape of the gusset plate may be a shape (t 2 > w) as shown in FIG. In other words, the length in the height direction (plate width w) of the gusset plate may be smaller than the length in the plate thickness direction (plate thickness t 2 ).
Moreover, the turn welding part is formed in the corner part of the gusset plate which has a notch part. Here, for the sake of brevity, an explanation will be given by taking, as an example, a turning weld formed at an end portion in the longitudinal direction of the gusset plate. Incidentally, the thickness t 2 of the gusset plate becomes t 2 ≦ 3d 2 '≦ 3w .
図1は、図4Bにおける面外ガセット溶接継手1のガセットプレート3の長手方向の縦断面を示している。すなわち、図1は、図4BのA−A視断面を示す模式図であり、溶接止端部7への打撃処理を施す前の状態を示している。図2は、図4DのB−B視断面を示す模式図であり、溶接止端部7に疲労特性を改善させる打撃処理を施した後の打撃処理痕11が形成された状態を示している。 FIG. 1 shows a longitudinal section in the longitudinal direction of the gusset plate 3 of the out-of-plane gusset weld joint 1 in FIG. 4B. That is, FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section taken along the line AA of FIG. 4B and shows a state before performing a hitting process on the weld toe 7. FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section taken along the line B-B in FIG. 4D, and shows a state in which a hitting mark 11 is formed after the hitting process for improving the fatigue characteristics on the weld toe 7. .
図1及び図4Bに示すように、ガセットプレート3の長手方向の端部(回し溶接部10が形成される端部)のコーナー部のうち、ベースプレート2側のコーナー部が切欠かれ、切欠き部4を形成している。この切欠き部4は、溶接金属5により接合される面積を大きくし、のど厚を十分確保するために形成されている。 As shown in FIG. 1 and FIG. 4B, the corner portion on the base plate 2 side is cut out from the corner portion of the end portion in the longitudinal direction of the gusset plate 3 (the end portion where the turning welded portion 10 is formed). 4 is formed. This notch 4 is formed to increase the area joined by the weld metal 5 and to ensure a sufficient throat thickness.
図1において、隅肉溶接前の切欠き部4における各点及び各寸法を定義する。切欠き前の四角形状のガセットプレート3の長手方向の端部のベースプレート2側のコーナーをコーナーCと定義する。また、ガセットプレート3側のベースプレート2の表面からベースプレート2の高さ方向に切欠き高さa(mm)離れたガセットプレート3の長手方向の端面の位置を位置Aと定義する。すなわち、図1における位置Aは、コーナーCからガセットプレート3の幅w方向(ベースプレート2の高さ方向)に切欠き高さa(mm)離れた位置である。さらに、ガセットプレート3のコーナーCからガセットプレート3の内側(ガセットプレート3の端部からガセットプレート3の長手方向の中心に向かう方向)へ切欠き長さx(mm)離れた位置を位置Bと定義する。加えて、位置Aから溶接前のベースプレート2の表面(線分78)へ下した垂線の足を点C”と定義する。この点C”と位置Bとの間の距離を見た目の切欠き長さx”と定義する。図1では、位置A、位置B及びコーナーCで囲まれた三角形の範囲が板厚方向に切り欠かれて、切欠き部4を形成している。また、図1では、切欠き長さxと見た目の切欠き長さx”とは、一致している。
ここで、図1及び図2においては、コーナーCと点C’とが一致している。すなわち、切り欠き位置Aから溶接前のベースプレート2の表面(線分78)へ下した垂線の足と、ガセットプレート3側の止端部7’から溶接前のペースプレート2の表面(線分78)へ下した垂線の足とが、重なった同じ位置で示されている。この場合、ガセットプレート3の長手方向の端面がベースプレート2の上面に対して直交している。
なお、この両者が直交しない関係にある場合がある。例えば、図3に模式的に示す溶接継手の部分断面図では、切り欠き前のガセットプレート3の形状が図1に示される形状と異なる。このように、図3に示すような台形状のガセットプレートの場合には、コーナーCと点C’の位置が異なる。また、図3中の切欠き長さxは、図1中の切欠き長さxに比べてコーナーCと点C”との間の距離だけ長くなる。以下においては、図1の面外ガセット溶接継手1の場合を例として説明する。また、スカラップ部の隅肉溶接の場合には、切欠き長さxが、コーナーCと点C”との間の距離だけ短くなる。In FIG. 1, each point and each dimension in the notch part 4 before fillet welding are defined. A corner on the base plate 2 side at the end in the longitudinal direction of the rectangular gusset plate 3 before the notch is defined as a corner C. Further, the position of the end face in the longitudinal direction of the gusset plate 3 that is separated from the surface of the base plate 2 on the gusset plate 3 side by a notch height a (mm) in the height direction of the base plate 2 is defined as a position A. That is, the position A in FIG. 1 is a position away from the corner C in the width w direction of the gusset plate 3 (the height direction of the base plate 2) and a height a (mm) away. Further, a position separated from the corner C of the gusset plate 3 by the notch length x (mm) from the corner C to the inside of the gusset plate 3 (the direction from the end of the gusset plate 3 toward the longitudinal center of the gusset plate 3) is defined as a position B. Define. In addition, a perpendicular foot dropped from the position A to the surface (line segment 78) of the base plate 2 before welding is defined as a point C ". The cut-out length of the eye that looks at the distance between this point C" and the position B In FIG. 1, a triangular range surrounded by the position A, the position B, and the corner C is cut out in the thickness direction to form a cutout portion 4. Then, the notch length x and the apparent notch length x ″ coincide with each other.
Here, in FIGS. 1 and 2, the corner C and the point C ′ coincide with each other. That is, the foot of the perpendicular line dropped from the notch position A to the surface (line segment 78) of the base plate 2 before welding and the surface (line segment 78) of the pace plate 2 before welding from the toe portion 7 'on the gusset plate 3 side. A vertical leg down to) is shown in the same overlapping position. In this case, the end face in the longitudinal direction of the gusset plate 3 is orthogonal to the upper surface of the base plate 2.
In some cases, the two may not be orthogonal. For example, in the partial cross-sectional view of the welded joint schematically shown in FIG. 3, the shape of the gusset plate 3 before notching is different from the shape shown in FIG. Thus, in the case of the trapezoidal gusset plate as shown in FIG. 3, the positions of the corner C and the point C ′ are different. 3 is longer than the notch length x in FIG. 1 by the distance between the corner C and the point C ″. In the following, the out-of-plane gusset in FIG. The case of the welded joint 1 will be described as an example, and in the case of fillet welding of the scalloped portion, the notch length x is shortened by the distance between the corner C and the point C ″.
この切欠き高さa(位置AからコーナーCまでの長さ)は、溶接継手1のガセットプレート3側の予定脚長d2以下になるように設定される必要がある。切欠き高さaが予定脚長d2を超えると、ガセットプレート3側の回し溶接部に溶接金属5で覆われない切欠き部が残り、健全な溶接部が得られない可能性がある。また、切欠き部4がガセットプレート3に形成されればよいので、切欠き高さaの下限を特に規定しない。しかしながら、切欠き高さaが小さすぎると、溶接により接合される面積が小さくなるため、疲労き裂の発生を抑制する効果が低下する。ガセットプレート3の溶接を3パス以下で行う一般的な場合には、切欠き高さaがガセットプレート3側の予定脚長d2の80〜90%であることが好ましい。
すなわち、切欠き高さaと予定脚長d2との関係が下記<2>式を満足する必要があり、下記<3>式を満足することが好ましい。
0<a≦d2・・・・<2>
0.8d2≦a≦0.9d2・・・・<3>
また、切欠き高さaとガセットプレート3側の脚長d2’との関係が下記<4>式を満足する。
d2’>a・・・・<4>
なお、予定脚長d1、d2は、隅肉溶接時の目標にする脚長である。The notch height a (the length from the position A to the corner C) needs to be set to be equal to or less than the planned leg length d 2 on the gusset plate 3 side of the welded joint 1. When the notch height a is more than expected leg length d 2, it remains notch which is not covered with the weld metal 5 in turn welded portion of the gusset plate 3 side, sound welds may not be obtained. Moreover, since the notch part 4 should just be formed in the gusset plate 3, the minimum of notch height a is not prescribed | regulated in particular. However, if the notch height a is too small, the area joined by welding becomes small, so the effect of suppressing the occurrence of fatigue cracks is reduced. In the general case of performing the welding of the gusset plates 3 and 3 passes or less, it is preferable notch height a is 80 to 90% of the planned leg d 2 of the gusset plate 3 side.
That is, it is necessary to relationship between the scheduled leg d 2 notch height a satisfies the following <2> expression, it is preferable to satisfy the following <3> expression.
0 <a ≦ d 2 ···· < 2>
0.8d 2 ≦ a ≦ 0.9d 2 ... <3>
Further, the relationship between the notch height a and the leg length d 2 ′ on the gusset plate 3 side satisfies the following <4> equation.
d 2 '> a ... <4>
The planned leg lengths d 1 and d 2 are target leg lengths during fillet welding.
一方、図1に示すように、線分ABと線分BCとがなす角度を切欠き角度θと定義する。この切欠き角度θは、ガセットプレート3の切欠き部4の切り欠き面Sと溶接前のベースプレート2の表面とがなす角度(切り欠き面を形成する線分と溶接前のベースプレートの上面を形成する線分とがなす角度)である。切欠き角度θと切欠き長さxと切欠き高さaとの間の関係は、下記<5>式を満たすため、下記<6>式から、下記<7>式が導出される。
a/x=tanθ・・・・<5>
a≦d2・・・・<6>
xtanθ≦d2・・・・<7>
したがって、上記<7>式を満たすように切欠き部4の寸法(切欠き長さx及び切欠き角度θ)を設定する必要がある。但し、図3の場合を考慮すると、見掛けの切欠き長さx”と切欠き角度θとが下記<8>式を満たす必要がある。
x”tanθ≦d2・・・・<8>On the other hand, as shown in FIG. 1, the angle formed by the line segment AB and the line segment BC is defined as a notch angle θ. This notch angle θ is an angle formed by the notch surface S of the notch portion 4 of the gusset plate 3 and the surface of the base plate 2 before welding (the line segment forming the notch surface and the upper surface of the base plate before welding are formed. Angle formed by a line segment to be performed). Since the relationship between the notch angle θ, the notch length x, and the notch height a satisfies the following <5> equation, the following <7> equation is derived from the following <6> equation.
a / x = tan θ... <5>
a ≦ d 2 ... <6>
xtan θ ≦ d 2 ... <7>
Therefore, it is necessary to set the dimensions (notch length x and notch angle θ) of the notch portion 4 so as to satisfy the above formula <7>. However, considering the case of FIG. 3, the apparent notch length x ″ and the notch angle θ need to satisfy the following formula <8>.
x ″ tan θ ≦ d 2 ... <8>
切欠き長さx(mm)(または、見掛けの切欠き長さx”)は、上記関係を満たせばよく、特に規定されない。しかしながら、切欠き長さxが長くなりすぎると、切欠き角度θが小さくなり過ぎる。そのため、線分ABと線分BCとで囲まれる部分の間隙が、位置Bの近傍で特に狭くなり、溶接時に溶接ワイヤや溶接棒などの溶接材料を送り込むことが困難になることがある。この場合には、溶接金属が位置Bまで十分に届かなくなり、溶接金属の充填不足や溶け込み不足などの溶接不良が生じやすくなる可能性がある。
また、切欠き角度θが大きくなると、切欠き長さxが短くなり、切欠き部の表面積が小さくなる。そのため、溶接により接合する面積を大きくし、ルート部に発生する応力を低減させる切欠き部4の効果が小さくなる。
従って、溶接により接合する面積を大きくするためには、xが上記<1>式を満たす範囲で、溶接不良が生じることなく切欠き面積を大きく確保できるように切欠き角度θと切欠き長さxとを選定すればよい。
また、脚長d1’は、溶接止端部7の応力集中を小さくするためにできるだけ大きいことが好ましい。また、溶接止端部7及び7’は、その後の超音波打撃処理を容易にするために、できるだけ滑らかに溶接されることが好ましい。The notch length x (mm) (or the apparent notch length x ″) is not particularly limited as long as the above relationship is satisfied. However, if the notch length x becomes too long, the notch angle θ For this reason, the gap between the line segment AB and the line segment BC is particularly narrow in the vicinity of the position B, making it difficult to feed welding materials such as a welding wire and a welding rod during welding. In this case, the weld metal does not reach the position B sufficiently, and there is a possibility that poor welding such as insufficient filling of the weld metal or insufficient penetration is likely to occur.
Further, as the notch angle θ increases, the notch length x decreases and the surface area of the notch portion decreases. Therefore, the effect of the notch part 4 which enlarges the area joined by welding and reduces the stress generated in the root part becomes small.
Therefore, in order to increase the area to be joined by welding, the notch angle θ and the notch length are set so that a large notch area can be secured without causing poor welding within the range where x satisfies the above formula <1>. x may be selected.
The leg length d 1 ′ is preferably as large as possible in order to reduce the stress concentration at the weld toe 7. In addition, the weld toes 7 and 7 ′ are preferably welded as smoothly as possible in order to facilitate the subsequent ultrasonic hitting process.
本発明者らは、切欠き高さa、切欠き角度θ、切欠き長さxのうち少なくとも1つの条件が異なるように切欠き部を形成した各種のガセットプレートを準備し、一定の予定脚長d2の隅肉溶接によって溶接継手を作製した。この溶接継手の回し溶接部の溶接止端部に超音波打撃処理を行ったあと、疲労試験によって疲労特性を調査した。その結果、切欠き角度θが80°以下で、溶接継手の疲労特性を確実に向上させることができた。そのため、切欠き部の切欠き角度θは、80°以下である。なお、切欠き角度θの下限は、特に制限されない。切欠き角度θが45°以上では、ベースプレートとガセットプレートとの間の間隙(切欠き部の隙間)が十分であるため、溶接ルート部に溶接ワイヤを確実に到達させることができた。この場合、十分な溶け込みを比較的短時間で効率良く安定的に得ることができた。また、切欠き角度θが75°以下では、切欠き長さxとのど厚とを十分に確保することができる。この場合には、溶接継手の疲労特性が十分に向上した。したがって、切欠き角度θは、45°以上75°以下であることが好ましい。より好ましくは、この切欠き角度θは、50°以上70°以下である。The present inventors prepared various gusset plates in which notches are formed so that at least one of the notch height a, the notch angle θ, and the notch length x is different, and a predetermined expected leg length. to produce a welded joint by fillet welding of d 2. After subjecting the weld toe of the welded joint of this welded joint to ultrasonic hitting, the fatigue characteristics were investigated by a fatigue test. As a result, the fatigue characteristics of the welded joint could be reliably improved when the notch angle θ was 80 ° or less. For this reason, the notch angle θ of the notch is 80 ° or less. The lower limit of the notch angle θ is not particularly limited. When the notch angle θ is 45 ° or more, the gap between the base plate and the gusset plate (the gap between the notches) is sufficient, so that the welding wire can reliably reach the welding root portion. In this case, sufficient penetration could be obtained efficiently and stably in a relatively short time. Further, when the notch angle θ is 75 ° or less, the notch length x and the throat thickness can be sufficiently secured. In this case, the fatigue characteristics of the welded joint were sufficiently improved. Therefore, the notch angle θ is preferably 45 ° or greater and 75 ° or less. More preferably, the notch angle θ is not less than 50 ° and not more than 70 °.
以上のように、回し溶接が施されるガセットプレートの長手方向の端部に切欠き部を設けて隅肉溶接することにより、切欠きを形成しない場合に比べて隅肉溶接の溶接ルート部を溶接止端部から離すことができ、のど厚を増加させることができる。その結果、繰返し応力による力の流れが、溶接ルート部に集中するのを緩和することができ、溶接継手の疲労特性を向上させることができる(図6A参照)。上述のように隅肉溶接部に溶け込み不足といった溶接不良が生じることのないように、通常十分な溶け込みを確保しながら溶接を行う。本実施形態においても、溶接ルート部である位置B(図1、図2参照)を含む部分に溶け込み不足といった溶接不良が生じないように、十分な溶け込みを確保しながら溶接を行う。
前述のように、溶け込み長さx’とベースプレート側の脚長d1’とが、上記<1>式を満たすように、脚長d1’、d2’と溶け込み角度θ’とを勘案して溶接を行う。その結果、溶接後のベースプレート側の溶接止端部に最低限の溶け込み量を確保できる。したがって、のど厚の最も薄い部分がベースプレート側の止端部になることを避けることができ、優れた疲労特性を確保することができる。
なお、脚長d1’、d2’は、それぞれ予定脚長d1、d2に対して、下記<9>及び<10>式を満たす。
d1’≧d1・・・・<9>
d2’≧d2・・・・<10>
上記のように切り欠き部を設けることにより、上記<1>式を満足するような溶接継手を効率的に作製することが可能となる。As described above, by providing a notch at the longitudinal end of the gusset plate to which the turn welding is performed and performing fillet welding, the weld root portion of the fillet welding is compared with the case where the notch is not formed. It can be separated from the weld toe and the throat thickness can be increased. As a result, it is possible to alleviate the concentration of the force flow due to repetitive stress at the weld root, and to improve the fatigue characteristics of the welded joint (see FIG. 6A). As described above, welding is usually performed while ensuring sufficient penetration so as not to cause poor welding such as insufficient penetration in the fillet weld. Also in the present embodiment, welding is performed while ensuring sufficient penetration so that welding failure such as insufficient penetration does not occur in a portion including the position B (see FIGS. 1 and 2) that is a welding root portion.
As described above, welding is performed in consideration of the leg lengths d 1 ′ and d 2 ′ and the penetration angle θ ′ so that the penetration length x ′ and the leg length d 1 ′ on the base plate side satisfy the above formula <1>. I do. As a result, a minimum amount of penetration can be secured at the weld toe on the base plate side after welding. Therefore, it can be avoided that the thinnest part of the throat becomes the toe part on the base plate side, and excellent fatigue characteristics can be ensured.
The leg lengths d 1 ′ and d 2 ′ satisfy the following formulas <9> and <10> with respect to the planned leg lengths d 1 and d 2 , respectively.
d 1 '≧ d 1 ... <9>
d 2 '≧ d 2 ... <10>
By providing the notch as described above, it is possible to efficiently produce a welded joint that satisfies the above formula <1>.
本発明者らは、前述のように、面外ガセット溶接継手の疲労特性をさらに向上させるために、切欠き部を形成したガセットプレートを用いて隅肉溶接部における脚長d1’、d2’の影響を調査した。その結果、ガセットプレート側の脚長d2’が小さいと、ガセットプレートの板厚t2に対してのど厚が小さくなるため、のど厚部での応力が高くなることを知見した。さらに、ガセットプレート側の脚長d2’を、ガセットプレートの板厚t2の1/3以上にすることによって、溶接継手の疲労特性が大幅に向上することを知見した。
このため、本実施形態の溶接継手の製作方法においては、ガセットプレート側の脚長d2’が、ガセットプレートの板厚t2の1/3以上(下記<11>式)になるように溶接を行う。ガセットプレート側の脚長d2’とガセットプレートの板厚t2との関係を制御することにより、更に十分なのど厚を確保することができるので、溶接ルート部の発生応力を低下させ、溶接継手の疲労特性を大幅に向上させることができる。
d2’≧ t2/3・・・・<11>
なお、通常の溶接では、ベースプレート側の脚長d1’とガセットプレート側の脚長d2’とが、ほぼ同様な長さであることが多い。しかしながら、ベースプレート側の脚長d1’が、上述の<1>式を満たし、ガセットプレート側の脚長d2’が、上記<1>式及び上記<11>式を満たす必要がある。In order to further improve the fatigue characteristics of the out-of-plane gusset welded joint, the present inventors have used leg lengths d 1 ′ and d 2 ′ in the fillet welded portion using the gusset plate in which the notched portion is formed. The effect of was investigated. As a result, it was found that when the leg length d 2 ′ on the gusset plate side is small, the throat thickness becomes small with respect to the plate thickness t 2 of the gusset plate, so that the stress at the throat thick portion increases. Furthermore, it has been found that the fatigue characteristics of the welded joint are greatly improved by setting the leg length d 2 ′ on the gusset plate side to 1/3 or more of the plate thickness t 2 of the gusset plate.
For this reason, in the method for manufacturing a welded joint according to the present embodiment, welding is performed so that the leg length d 2 ′ on the gusset plate side is equal to or more than 1/3 of the plate thickness t 2 of the gusset plate (the following formula <11>). Do. By controlling the relationship between the leg length d 2 ′ on the gusset plate side and the plate thickness t 2 of the gusset plate, a sufficient throat thickness can be secured. The fatigue characteristics of can be greatly improved.
d 2 '≧ t 2/3 ···· <11>
In normal welding, the leg length d 1 ′ on the base plate side and the leg length d 2 ′ on the gusset plate side are often substantially the same length. However, the leg length d 1 ′ on the base plate side needs to satisfy the above-described formula <1>, and the leg length d 2 ′ on the gusset plate side needs to satisfy the above-described formula <1> and the above-described formula <11>.
上述のように、本実施形態の面外ガセット溶接継手の製作方法においては、ガセットプレートに所定の切欠き部を設け、ガセットプレート側の脚長d2’がガセットプレートの板厚t2の1/3以上になるように、かつ、<1>式を満たすように、十分な溶け込みを得ながら隅肉溶接を行う。
なお、ガセットプレートの切欠き角度θが45°以上75°以下になるように切欠き部を形成することが好ましい。また、十分な溶け込みが得られるように溶接することにより、溶け込み角θ’が30°以上75°以下の隅肉溶接部が得られることが好ましい。
このように、ガセットプレートに切欠き部を設け、溶け込みを十分に確保しながら溶接することにより、溶接金属により接合される各部材の断面積が増加し、のど厚を大きく確保することができる。そのため、溶接ルート部に発生する応力を低下させ、効率的に溶接継手の疲労特性を大きく向上させることができる。As described above, in the method of manufacturing the out-of-plane gusset welded joint according to the present embodiment, a predetermined notch is provided in the gusset plate, and the leg length d 2 ′ on the gusset plate side is 1 / th of the thickness t 2 of the gusset plate. Fillet welding is performed while obtaining sufficient penetration so as to be 3 or more and so as to satisfy the formula <1>.
In addition, it is preferable to form a notch part so that the notch angle (theta) of a gusset plate may be 45 degrees or more and 75 degrees or less. Further, it is preferable that a fillet weld having a penetration angle θ ′ of 30 ° or more and 75 ° or less is obtained by welding so as to obtain sufficient penetration.
Thus, by providing a notch in the gusset plate and performing welding while ensuring sufficient penetration, the cross-sectional area of each member joined by the weld metal increases, and a large throat thickness can be secured. Therefore, the stress which generate | occur | produces in a welding root part can be reduced and the fatigue characteristic of a welded joint can be improved greatly efficiently.
次に、本実施形態の溶接継手においては、上記のように形成された隅肉溶接部のうち、少なくとも回し溶接部の溶接止端部に、溶接止端部自体の疲労特性を改善させる打撃処理を施す。
この打撃処理は、繰返し応力が加えられた際に疲労き裂が発生し易い回し溶接部のベースプレート側の溶接止端部に少なくとも施される必要がある。しかしながら、回し溶接部または隅肉溶接部の全ての溶接止端部に打撃処理を施してもよい。
疲労特性を改善させる打撃処理は、ショットピーニング、ハンマーピーニングなどのピーニング処理であってもよい。この打撃処理の方法は、特に限定されない。すなわち、打撃処理前の溶接止端部の止端ラインの位置が判別できない程度まで溶接止端部を打撃して、溶接止端部に滑らかな谷部を形成させ、塑性流動によって圧縮残留応力を付与できればよい。
しかしながら、超音波衝撃処理装置による打撃処理(UIT処理)が効率的であるため好ましい。溶接止端部へのこのUIT衝撃処理の条件は、特に限定されない。この場合、材料(部材)に必要とされる疲労特性に応じて適切なUIT衝撃処理を行うことが好ましい。Next, in the welded joint of the present embodiment, at least a hammering process for improving the fatigue characteristics of the weld toe part itself at the weld toe part of the turn welded part among the fillet weld parts formed as described above. Apply.
This striking treatment needs to be performed at least on the weld toe portion on the base plate side of the rotating weld portion where a fatigue crack is likely to occur when repeated stress is applied. However, you may perform a hit | damage process to all the weld toes of a turn weld part or a fillet weld part.
The striking process for improving the fatigue characteristics may be a peening process such as shot peening or hammer peening. The method of the hit processing is not particularly limited. That is, hitting the weld toe to the extent that the position of the toe line of the weld toe before the hammering process cannot be determined, forming a smooth valley at the weld toe, and compressing residual stress by plastic flow It only needs to be granted.
However, the impact processing (UIT processing) by the ultrasonic impact processing apparatus is efficient, and therefore preferable. The conditions for the UIT impact treatment on the weld toe are not particularly limited. In this case, it is preferable to perform an appropriate UIT impact treatment according to the fatigue characteristics required for the material (member).
以下においては、打撃処理を超音波衝撃装置により施す場合(UIT処理)について例示する。打撃処理では、溶接止端部の溶接線に垂直な断面における曲率半径rが1.0mm以上10.0mm以下であり、鋼材(ベースプレートまたはガセットプレート)表面から鋼材の厚さ方向への深さfが0.05mm以上1.0mm以下である超音波衝撃痕11を形成させることが好ましい。より好ましくは、この深さfは、0.1mm以上0.4mm以下である。
打撃処理痕(超音波衝撃痕)11の曲率半径rが1.0mm以上では、隅肉溶接部への応力集中を十分に緩和することができる。また、この曲率半径rが10.0mm以下では、曲率半径rの増加とともに応力集中を緩和する効果が増加する。この場合、溶接継手の耐疲労特性をさらに向上させることができる。この曲率半径rは、処理時間を考慮して適宜決定することができる。なお、打撃処理痕(超音波衝撃痕)11は、通常、溶接止端部7、7’を中心として形成される。しかしながら、打撃処理痕(超音波衝撃痕)11は、溶接金属5及び溶接熱影響部の少なくとも一部を含むように形成されることが好ましい。そのため、打撃処理痕11を形成させる位置を勘案して超音波衝撃位置及び超音波衝撃痕の曲率半径rを選定することが好ましい。In the following, a case where the impact process is performed by an ultrasonic impact device (UIT process) will be exemplified. In the hitting process, the radius of curvature r in the cross section perpendicular to the weld line at the weld toe is 1.0 mm or more and 10.0 mm or less, and the depth f from the surface of the steel (base plate or gusset plate) to the thickness of the steel is f. It is preferable to form the ultrasonic impact scar 11 having a thickness of 0.05 mm to 1.0 mm. More preferably, the depth f is not less than 0.1 mm and not more than 0.4 mm.
When the radius of curvature r of the impact processing mark (ultrasonic shock mark) 11 is 1.0 mm or more, the stress concentration on the fillet weld can be sufficiently relaxed. Further, when the curvature radius r is 10.0 mm or less, the effect of relaxing the stress concentration increases as the curvature radius r increases. In this case, the fatigue resistance of the welded joint can be further improved. This radius of curvature r can be appropriately determined in consideration of the processing time. In addition, the hit | damage process trace (ultrasonic impact trace) 11 is normally formed centering on the welding toe part 7 and 7 '. However, it is preferable that the impact processing mark (ultrasonic shock mark) 11 is formed so as to include at least a part of the weld metal 5 and the weld heat affected zone. Therefore, it is preferable to select the ultrasonic impact position and the radius of curvature r of the ultrasonic impact mark in consideration of the position where the hitting mark 11 is formed.
また、ベースプレート2またはガセットプレート3への打撃処理痕(超音波衝撃痕)11の深さfが1.0mm以下であれば、この深さfの増加とともに、溶接止端部7近傍の引張残留応力を解放する効果、或いは、圧縮残留応力を付与する効果が増加する。そのため、溶接継手の耐疲労特性の大幅な向上が期待できる。また、深さfを大きくすると、十分な時間が必要になるため、効率を考慮して深さfを決定する。従って、超音波衝撃痕11の深さfは、1.0mm以下であることが好ましい。なお、超音波衝撃痕11の深さfは、特に制限されない。打撃処理前の溶接止端部の止端ラインの位置を判別できない量として、例えば、超音波衝撃痕11の深さfは、0.05mm以上であってもよい。 Further, if the depth f of the impact processing trace (ultrasonic impact trace) 11 on the base plate 2 or the gusset plate 3 is 1.0 mm or less, the tensile residual in the vicinity of the weld toe 7 is increased as the depth f is increased. The effect of releasing stress or the effect of applying compressive residual stress increases. Therefore, a significant improvement in fatigue resistance characteristics of the welded joint can be expected. Further, when the depth f is increased, a sufficient time is required. Therefore, the depth f is determined in consideration of efficiency. Accordingly, the depth f of the ultrasonic impact scar 11 is preferably 1.0 mm or less. Note that the depth f of the ultrasonic impact scar 11 is not particularly limited. For example, the depth f of the ultrasonic impact scar 11 may be 0.05 mm or more as an amount in which the position of the toe line of the weld toe part before the hitting process cannot be determined.
また、超音波衝撃処理を施すための超音波衝撃装置12は、例えば、前述の特許文献1〜3に開示されている装置を使用することができる。形成させる超音波衝撃痕11の形状などの条件を勘案して超音波衝撃装置12の振動端子(ピン)の形状を選定することができる。
例えば、超音波衝撃装置12の先端の軸方向断面の曲率半径を1.0mm以上10mm以下にすることが好ましい。この先端の形状は、打撃処理後の超音波衝撃痕11の形状になる。そのため、この曲率半径が小さすぎると、切り欠き状の溝が溶接止端部に形成され、応力集中が高くなる。一方、曲率半径が大きすぎると、溶接ビードの形状によっては打撃処理により溶接止端部を打撃しても所定の曲率半径rの超音波衝撃痕11を形成させることが困難である。したがって、確実に所定の曲率半径rの超音波衝撃痕を形成するためには、超音波衝撃装置12の先端の軸方向断面の曲率半径が1.0mm以上10mm以下であることが好ましい。また、この曲率半径は、1.5mm以上5.0mm以下であることがより好ましい。Moreover, the apparatus currently disclosed by the above-mentioned patent documents 1-3 can be used for the ultrasonic impact apparatus 12 for performing an ultrasonic impact process, for example. The shape of the vibration terminal (pin) of the ultrasonic impact device 12 can be selected in consideration of conditions such as the shape of the ultrasonic impact mark 11 to be formed.
For example, the radius of curvature of the axial cross section at the tip of the ultrasonic impact device 12 is preferably set to 1.0 mm or more and 10 mm or less. The shape of the tip is the shape of the ultrasonic impact scar 11 after the hitting process. Therefore, when this curvature radius is too small, a notch-shaped groove is formed in the weld toe, and the stress concentration becomes high. On the other hand, if the radius of curvature is too large, depending on the shape of the weld bead, it is difficult to form the ultrasonic impact scar 11 having a predetermined radius of curvature r even if the weld toe is hit by a hitting process. Therefore, in order to reliably form an ultrasonic impact scar having a predetermined curvature radius r, it is preferable that the curvature radius of the axial cross section at the tip of the ultrasonic impact device 12 is 1.0 mm or more and 10 mm or less. The radius of curvature is more preferably 1.5 mm or greater and 5.0 mm or less.
超音波衝撃処理の条件についても、用途に必要とされる疲労特性に応じて適宜選択すればよい。そのため、超音波衝撃処理の条件は、特に限定されない。例えば、振動端子を20kHz以上50kHz以下の周波数で振動させ、0.01kW以上4kW以下の仕事率で超音波衝撃を施すことが好ましい。しかしながら、必ずしも超音波振動によって打撃する必要はないため、20kHz以下の低周波数または不連続な周期で打撃しても良い。これによって、溶接止端部の表面の金属が塑性流動し、隅肉溶接部の冷却に伴って形成される引張残留応力を解放し、圧縮の残留応力場を形成させることができる。また、加工によって発生した熱が溶接止端部の表面から散逸しない断熱状態で繰り返し超音波衝撃処理を与えることにより、熱間鍛造と同じような作用を溶接止端部近傍に与えることができる。その結果、溶接止端部近傍の結晶組織が微細化され、溶接継手の疲労特性が改善する。 The conditions for the ultrasonic impact treatment may be appropriately selected according to the fatigue characteristics required for the application. Therefore, the conditions for ultrasonic impact treatment are not particularly limited. For example, it is preferable to vibrate the vibration terminal at a frequency of 20 kHz or more and 50 kHz or less and to apply an ultrasonic impact at a work rate of 0.01 kW or more and 4 kW or less. However, since it is not always necessary to hit by ultrasonic vibration, it may be hit at a low frequency of 20 kHz or less or at a discontinuous cycle. As a result, the metal on the surface of the weld toe part plastically flows, and the tensile residual stress formed with the cooling of the fillet weld is released, and a compressive residual stress field can be formed. Further, by repeatedly applying the ultrasonic impact treatment in a heat-insulating state where the heat generated by the processing does not dissipate from the surface of the weld toe, it is possible to provide the same action as hot forging in the vicinity of the weld toe. As a result, the crystal structure near the weld toe is refined, and the fatigue characteristics of the welded joint are improved.
ベースプレートには、JIS G3106に記載された鋼種JIS SM490Bの鋼板(板厚14mm×幅50mm×長さ500mm)を使用した。また、ガセットプレートには、ベースプレートと同鋼種の鋼板(板厚14mm×幅50mm×長さ100mm)を使用した。このガセットプレートを、図4Aに示すように、ベースプレート上に配置した。すなわち、ガセットプレートの長手方向とベースプレート2の長手方向とを一致させ、ガセットプレートの幅方向とベースプレートの上面に垂直な方向とを一致させた。また、ベースプレートの長手方向及び幅方向のほぼ中央部(上面の中心部)にガセットプレートが配置された。
上述のように配置されたガセットプレートをベースプレートに隅肉溶接して面外ガセット溶接継手の試験体を作製した。なお、ベースプレートの上面のガセットプレートと同様のガセットプレートを、ベースプレートの下面にも設けた(図示せず)。この下面のガセットプレートの位置は、上面のガセットプレートの位置と同様の位置であった。面外ガセット溶接継手の試験体を20体製作し、これら20体のうち、16体については、ガセットプレートに切り欠き部を設けた。さらに、これら16体のうち、2体については、ベースプレートと同鋼種であり、他の14体のガセットプレートよりも板厚が厚い鋼板(板厚20mm×幅50mm×長さ100mm)をガセットプレートとして用いた。また、切欠き部をガセットプレートに形成しない4体の試験体は、図7Bに示すように、従来例の面外ガセット溶接継手試験体である。As the base plate, a steel plate of JIS SM490B described in JIS G3106 (plate thickness 14 mm × width 50 mm × length 500 mm) was used. The gusset plate was a steel plate of the same steel type as the base plate (plate thickness 14 mm × width 50 mm × length 100 mm). The gusset plate was placed on the base plate as shown in FIG. 4A. That is, the longitudinal direction of the gusset plate and the longitudinal direction of the base plate 2 were matched, and the width direction of the gusset plate and the direction perpendicular to the upper surface of the base plate were matched. In addition, a gusset plate was disposed at a substantially central portion (a central portion of the upper surface) in the longitudinal direction and the width direction of the base plate.
The test piece of the out-of-plane gusset welded joint was produced by fillet welding the gusset plate arranged as described above to the base plate. A gusset plate similar to the gusset plate on the upper surface of the base plate was also provided on the lower surface of the base plate (not shown). The position of the lower gusset plate was the same as the position of the upper gusset plate. Twenty specimens of out-of-plane gusset welded joints were manufactured, and 16 of these 20 bodies were provided with notches in the gusset plate. Further, of these 16 bodies, two are the same steel type as the base plate, and a steel plate (plate thickness 20 mm × width 50 mm × length 100 mm) thicker than the other 14 gusset plates is used as the gusset plate. Using. Moreover, the four test bodies which do not form a notch part in a gusset plate are the out-of-plane gusset welded joint test bodies of a prior art example, as shown to FIG. 7B.
上記の試験体のうち、16体の試験体については、ガセットプレートの長手方向の両端のベースプレート側のコーナー部を一部切り欠いて、切欠き部4を形成した。このとき、<2>式を満足するように切欠き高さaと予定脚長d2とを決定すると共に、切欠き角度θ(ベースプレートの表面とガセットプレートの切欠き面とがなす角度)を25〜80°まで変化させて、切欠き長さxを変えた。
なお、ガセットプレート側の予定脚長d2及びベースプレート側の予定脚長d1は、溶接設計基準などに基づいてそれぞれ設定した。
上記試験体は、いずれも、溶接ワイヤとしてYGW−11(JIS Z3321:ワイヤ径1.4mm)を用いた炭酸ガス半自動溶接(GMAW:電圧35V、電流350A、速度3mm/sec、ガス組成CO2100%)によって溶接した。
また、ガセットプレート側の脚長d2’は、ガセットプレートの板厚t2の1/4以上3/4以下であった。また、ベースプレート側の脚長d1’は、1体の試験体を除き、ガセットプレート側の脚長d2’とほぼ同等の長さであった。これらの脚長d1’、d2’は、1体の試験体を除き、それぞれベースプレート側の予定脚長d1、ガセットプレート側の予定脚長d2以上であった。Of the above test specimens, 16 specimens were formed by cutting out the corner portions on the base plate side at both ends in the longitudinal direction of the gusset plate to form the cutout portions 4. At this time, the notch height a and the planned leg length d 2 are determined so as to satisfy the expression <2>, and the notch angle θ (the angle formed between the surface of the base plate and the notch surface of the gusset plate) is set to 25. The notch length x was changed by changing it to ˜80 °.
Incidentally, scheduled leg d 2 and scheduled leg d 1 of the base plate side of the gusset plate side was set respectively based such as the welding design criteria.
All of the above test bodies were carbon dioxide semi-automatic welding (GMAW: voltage 35 V, current 350 A, speed 3 mm / sec, gas composition CO 2 100 using YGW-11 (JIS Z3321: wire diameter 1.4 mm) as a welding wire. %).
Further, the leg length d 2 ′ on the gusset plate side was not less than 1/4 and not more than 3/4 of the plate thickness t 2 of the gusset plate. Further, the leg length d 1 ′ on the base plate side was substantially the same as the leg length d 2 ′ on the gusset plate side, except for one specimen. These leg lengths d 1 ′ and d 2 ′ were not less than the expected leg length d 1 on the base plate side and the expected leg length d 2 on the gusset plate side, respectively, except for one specimen.
このようにして製作した面外ガセット溶接継手の試験体の回し溶接部のベースプレート側の溶接止端部に、超音波衝撃処理装置によりUIT処理を施し、打撃処理痕を形成した。この超音波衝撃処理装置の振動端子(ピン)の先端の軸方向断面の曲率半径が1.0〜10.0mmであった。また、UIT処理の条件は、27kHzの振動数、1kWの仕事率であった。さらに、回し溶接部のベースプレート側の溶接止端部の近傍には、曲率半径rが1.0〜10.0mm、表面深さfが1.0mm以下の打撃処理痕が形成された。なお、比較のため、上記20体の試験体のうち2体については、UIT処理を施さなかった。
最終的に作製された面外ガセット溶接継手の試験体のすべてについて、疲労試験を行った。この疲労試験では、100MPaの応力振幅及び0.1の応力比の条件における破断までの繰り返し回数を測定した。
また、疲労試験の後、ガセットプレートの板厚のほぼ中心を長手方向に沿って切断し、断面観察用試料を作製した。この試料(試験体)の長手方向の両端部の回し溶接部近傍をナイタールで腐食し、溶け込み長さ(溶接金属の侵入長さ)x’と、脚長d1’、d2’と、のど厚tとを測定した。また、溶接止端部の打撃処理部の形状を観察した。
その結果を表1に示す。
なお、表1の脚長d1’、d2’及びのど厚tは、回し溶接部が形成された各位置(4ヶ所)の平均値である。すなわち、脚長d1’、d2’及びのど厚tには、ガセットプレートの長手方向の両端部の回し溶接部及びベースプレートの両面の回し溶接部を考慮している。疲労特性(破断までの繰り返し回数)は、各試験体の値である。A UIT process was applied to the weld toe part on the base plate side of the rotating welded part of the test piece of the out-of-plane gusset welded joint manufactured in this way by an ultrasonic impact treatment device to form a hammering process trace. The radius of curvature of the axial cross section at the tip of the vibration terminal (pin) of this ultrasonic impact treatment apparatus was 1.0 to 10.0 mm. The conditions for the UIT treatment were a frequency of 27 kHz and a work rate of 1 kW. Further, an impact mark having a curvature radius r of 1.0 to 10.0 mm and a surface depth f of 1.0 mm or less was formed in the vicinity of the weld toe portion on the base plate side of the turn welded portion. For comparison, two of the 20 specimens were not subjected to UIT treatment.
A fatigue test was conducted on all the specimens of the finally produced out-of-plane gusset welded joint. In this fatigue test, the number of repetitions until breakage was measured under the conditions of a stress amplitude of 100 MPa and a stress ratio of 0.1.
Further, after the fatigue test, the center of the thickness of the gusset plate was cut along the longitudinal direction to produce a cross-sectional observation sample. This sample (test body) is corroded with nital in the vicinity of the turning welds at both ends in the longitudinal direction, and the penetration length (welding metal penetration length) x ′ and leg lengths d 1 ′ and d 2 ′ are throat thicknesses. t was measured. Moreover, the shape of the hit | damage process part of a weld toe part was observed.
The results are shown in Table 1.
Note that the leg lengths d 1 ′, d 2 ′ and throat thickness t in Table 1 are average values at the respective positions (four locations) where the turned welds are formed. That is, the leg lengths d 1 ′, d 2 ′ and the throat thickness t take into account the turn welds at both ends in the longitudinal direction of the gusset plate and the turn welds on both sides of the base plate. The fatigue characteristics (the number of repetitions until rupture) are the values of each specimen.
UIT処理を施したNo.2〜5、7〜20の試験体には、いずれも曲率半径rが1.0〜10.0mm、鋼材表面からベースプレートの厚さ方向への深さfが1.0mm以下の打撃処理痕が溶接止端部に形成され、溶接止端部の形状は曲線的であった。
表1に示されるように、ガセットプレートに切欠き部を設けない場合には、UIT処理を施さなかった従来例であるNo.1の試験片は、UIT処理が施された従来例であるNo.2の試験片に比べて疲労特性が劣っていた。この比較によって、UIT処理による疲労特性の改善が確認された。また、No.6の試験片では、ガセットプレートに十分な切り欠き部が設けられ、溶接継手の各寸法(例えば、脚長d1’、d2’)が<1>式を満たしていたが、UIT処理が施されなかった。そのため、破断までの繰り返し回数が30万回前後であった。この繰り返し回数は、UITを施さないNo.1の試験体と同じレベルである。このように、切欠き部を形成し、脚長d1’、d2’を確保した場合であっても、のど厚の拡大による疲労特性の改善効果が発揮されなかった。
No.8及びNo.11の試験体では、ガセットプレートに切欠き部を設けず、溶接継手の各寸法が<1>式を満たさなかった。更には、ガセットプレート側の脚長d2’も十分ではなかった。そのため、UIT処理を施したにもかかわらず、溶接継手の疲労特性を向上させることができなかった。
また、No.9、10及び12の試験体では、ガセットプレートに切り欠き部を設けていたが、ガセットプレート側の脚長d2’が上記<11>式を満たさなかった。そのため、溶接継手の疲労特性を向上させることができなかった。No. which performed UIT processing. The test specimens of 2 to 5 and 7 to 20 have impact treatment traces having a curvature radius r of 1.0 to 10.0 mm and a depth f from the steel surface to the thickness direction of the base plate of 1.0 mm or less. It was formed at the weld toe and the shape of the weld toe was curvilinear.
As shown in Table 1, in the case where the gusset plate is not provided with a notch, No. 1 is a conventional example in which the UIT process is not performed. The test piece No. 1 is a conventional example No. 1 subjected to UIT processing. The fatigue characteristics were inferior to the test piece 2. This comparison confirmed the improvement in fatigue properties due to the UIT treatment. No. In the test piece of 6, the gusset plate was provided with a sufficient notch, and each dimension of the welded joint (eg, leg length d 1 ′, d 2 ′) satisfied the <1> formula, but the UIT treatment was performed. Was not. Therefore, the number of repetitions until breakage was around 300,000 times. The number of repetitions is the same as for No. which UIT is not applied. It is the same level as 1 specimen. Thus, even when the notch portion was formed and the leg lengths d 1 ′ and d 2 ′ were ensured, the effect of improving the fatigue characteristics by increasing the throat thickness was not exhibited.
No. 8 and no. In the 11 specimens, notches were not provided in the gusset plate, and each dimension of the welded joint did not satisfy the <1> formula. Furthermore, the leg length d 2 ′ on the gusset plate side was not sufficient. Therefore, despite the UIT treatment, the fatigue characteristics of the welded joint could not be improved.
No. In the test bodies of 9, 10 and 12, the gusset plate was provided with a notch, but the leg length d 2 ′ on the gusset plate side did not satisfy the above <11> formula. Therefore, the fatigue characteristics of the welded joint cannot be improved.
No.11及び12の試験体では、ガセットプレートの板厚t2に対して脚長d2’が短いため、ガセットプレートの板厚t2に応じたのど厚を得ることができなかった。そのため、のど厚部での応力が高くなり、溶接金属が破断し、No.11及び12の試験体のいずれも寿命があまり長くなかった。
上記の試験体に対して、十分な寸法を有する切欠き部をガセットプレートに形成して、隅肉溶接部の寸法(例えば、上記<1>式)の条件を満たすように隅肉溶接し、UIT処理を施したNo.3及び4の試験体では、表1に示すように溶接継手の疲労特性が格段に向上していることが判る。
No.13の試験体では、No.3の試験体よりも切り欠き角度θが小さく、初期の切り欠き角度θが45°より小さい。したがって、溶接ルート部への溶け込みを十分確保するために溶接時間を長くした。その結果、最終的な溶け込み量を十分確保することができ、溶け込み長さx’が<1>式を満たしており、疲労特性を向上させる効果が見られた。なお、切り欠き角度θが小さい場合には、溶接ルート部への溶け込みを確保するために高い溶接技量と時間とを要する。そのため、切り欠き角度θを適切な範囲に設定することが工業的に好ましい。
No.5の試験体では、十分な寸法の切欠き部及び隅肉溶接部を有している。そのため、ガセットプレートに切欠き部を形成しないNo.2の試験体に比べ、溶接継手の疲労特性が改善した。
No.14の試験体では、No.13の試験体とは異なり、切り欠き角度θが75°を超えている。この試験体では、最終的に溶接により十分に切り欠き部を溶け込ませた。この場合、溶け込み角度θ’が75°であり、隅肉溶接部の寸法が上記<1>式を満たしていた。その結果、溶接継手の疲労寿命の延長効果が見られた。また、No.14の試験体の溶け込み角度θ’がNo.5の試験体に比べて小さいため、No.14の試験体の疲労特性は、No.5の試験体よりも高かった。
No.15の試験体では、溶け込み角度θ’が45°より小さく、疲労寿命の延長が見られた。No.13の試験体と同様に、溶け込み角度θ’が小さければ小さいほど良いが、上述のように現実的な溶接による溶け込み量を考慮すると30°以上であることが好ましい。
No.16及び17の試験体は、ベースプレート側の脚長d1’が比較的小さい例である。No.16の試験体では、隅肉溶接部の寸法が<1>式を満たさないため溶接止端部の応力集中が大きくなり、疲労寿命の延長効果が得られなかった。一方、No.17の試験体では、隅肉溶接部の寸法が<1>式を満たしており、溶接継手の疲労特性を向上させる効果が認められた。
また、No.18の試験体は、溶け込み長さx’が比較的小さい例である。この試験体では、隅肉溶接部の寸法が<1>式を満たさないため溶接止端部の応力集中が大きくなり、疲労寿命の延長効果が得られなかった。
No.19の試験体は、切欠き高さaが予定脚長d2及び脚長d2’よりも大きい例である。この試験体では、ガセットプレート側の回し溶接部に溶接金属で覆われない切欠き部が残り、ガセットプレート側の溶接止端部7’から亀裂が発生し、十分な疲労特性が得られなかった。なお、No.19の試験体では、溶け込み角度θ’(表1中の符号*)を定義することができないため、溶接止端部7’の代わりに位置Aを使用して溶け込み角度θ’を評価した。
No.20の試験体では、No.3及びNo.13の試験体よりも切り欠き角度θが小さい例である。この試験体では、切り欠き部の先端まで十分な溶け込みを確保することができなかった。しかしながら、溶け込み長さx’が<1>式を満たしており、疲労特性を向上させる効果が見られた。なお、No.3及びNo.13の試験体では、No.20の試験体よりも溶接作業の負担が小さく、容易に溶接ルート部への溶け込みを確保することができた。そのため、切り欠き角度θを適切な範囲に設定することが工業的に好ましい。
これらの結果から、上記条件を満たす溶接継手を作製することにより、溶接継手の疲労特性を大幅に向上させることができることが確認された。No. The 11 and 12 of the test body, because of the short leg d 2 'relative to the thickness t 2 of the gusset plate, it was not possible to obtain a throat thickness corresponding to the thickness t 2 of the gusset plate. Therefore, the stress in the thick throat portion increases, the weld metal breaks, and None of the specimens 11 and 12 had a very long life.
For the above test specimen, a notch having a sufficient dimension is formed on the gusset plate, and fillet welded so as to satisfy the condition of the fillet welded part dimension (for example, the above formula <1>), No. which performed UIT processing. In the specimens 3 and 4, as shown in Table 1, it can be seen that the fatigue characteristics of the welded joint are remarkably improved.
No. In No. 13 specimen, no. The notch angle θ is smaller than that of the specimen 3 and the initial notch angle θ is less than 45 °. Therefore, the welding time was extended in order to ensure sufficient penetration into the weld root. As a result, the final amount of penetration could be sufficiently secured, and the penetration length x ′ satisfied the <1> formula, and the effect of improving fatigue characteristics was observed. In addition, when notch angle (theta) is small, in order to ensure the penetration to a welding root part, a high welding skill and time are required. Therefore, it is industrially preferable to set the notch angle θ within an appropriate range.
No. The test body of No. 5 has a notch part and a fillet weld part with sufficient dimensions. Therefore, No. which does not form a notch in the gusset plate. Compared with the test body of No. 2, the fatigue characteristics of the welded joint were improved.
No. In the test specimen No. 14, no. Unlike 13 specimens, the notch angle θ exceeds 75 °. In this test body, the notch was finally sufficiently melted by welding. In this case, the penetration angle θ ′ was 75 °, and the dimensions of the fillet welded part satisfied the above <1> formula. As a result, the effect of extending the fatigue life of the welded joint was observed. No. 14 has a penetration angle θ ′ of No. 14. No. 5 because it is smaller than the test specimen of No. 5. The fatigue characteristics of the specimen No. 14 It was higher than 5 specimens.
No. In the 15 specimens, the penetration angle θ ′ was smaller than 45 °, and the fatigue life was extended. No. As with the 13 specimens, the smaller the penetration angle θ ′, the better. However, in consideration of the penetration amount by realistic welding as described above, it is preferably 30 ° or more.
No. The specimens 16 and 17 are examples in which the leg length d 1 ′ on the base plate side is relatively small. No. In No. 16 specimen, the fillet weld size did not satisfy the formula <1>, so the stress concentration at the weld toe portion increased, and the fatigue life extension effect could not be obtained. On the other hand, no. In the test body of No. 17, the dimension of the fillet welded portion satisfied the <1> formula, and the effect of improving the fatigue characteristics of the welded joint was recognized.
No. The 18 specimens are examples in which the penetration length x ′ is relatively small. In this test body, the dimension of the fillet welded part did not satisfy the formula <1>, so that the stress concentration at the weld toe part increased, and the fatigue life extending effect could not be obtained.
No. The 19 specimens are examples in which the notch height a is larger than the planned leg length d 2 and leg length d 2 ′. In this test body, a notch portion that is not covered with the weld metal remains in the turning welded portion on the gusset plate side, cracks are generated from the weld toe portion 7 'on the gusset plate side, and sufficient fatigue characteristics cannot be obtained. . In addition, No. In 19 specimens, the penetration angle θ ′ (symbol * in Table 1) could not be defined. Therefore, the penetration angle θ ′ was evaluated using the position A instead of the weld toe 7 ′.
No. For the 20 specimens, no. 3 and no. This is an example in which the notch angle θ is smaller than the 13 specimens. In this test body, sufficient penetration to the tip of the notch could not be secured. However, the penetration length x ′ satisfies the <1> formula, and an effect of improving fatigue characteristics was observed. In addition, No. 3 and no. In No. 13 specimen, no. The burden of the welding work was smaller than that of the 20 specimens, and it was possible to easily ensure the penetration into the welding root portion. Therefore, it is industrially preferable to set the notch angle θ within an appropriate range.
From these results, it was confirmed that the fatigue characteristics of the welded joint can be greatly improved by producing a welded joint that satisfies the above conditions.
本発明によれば、面外ガセットの溶接継手において、効率的に溶接ルート部の溶け込みを深くし、のど厚を大きくすることができるので、溶接ルート部における応力の集中を緩和することができる。したがって、ショットピーニングやUIT処理のような打撃処理によって溶接止端部の疲労特性を向上させる効果を十分に生かして、面外ガセット溶接継手全体の疲労特性を一層向上させることができる。 According to the present invention, in the out-of-plane gusset welded joint, the penetration of the weld root portion can be efficiently deepened and the throat thickness can be increased, so that the stress concentration in the weld root portion can be reduced. Therefore, the fatigue characteristics of the entire out-of-plane gusset welded joint can be further improved by fully utilizing the effect of improving the fatigue characteristics of the weld toe by shot processing such as shot peening and UIT processing.
1 面外ガセット溶接継手(溶接継手)
2 ベースプレート(鋼板)
3 ガセットプレート(鋼板)
4 ガセットプレートの切欠き部(切欠き部)
5 溶接金属
6 溶融線(フュージョンライン)
7 溶接止端部(ベースプレート側の溶接止端部)
7’ 溶接止端部(ガセットプレート側の溶接止端部)
8 溶接ルート部
9 隅肉溶接部
10 回し溶接部
11 打撃処理痕(超音波衝撃痕)
12 超音波衝撃処理装置(打撃処理装置)
13 溶接ルート部から最短距離にある溶接金属表面の位置
A ガセットプレートの切欠き部の高さ方向端部の位置
B ガセットプレートの切欠き部の長手方向端部の位置
C 切欠き部を形成する前のガセットプレートの長手方向端部(コーナー)
C’ ガセットプレート側の溶接止端部からベースプレートに下した垂線とベースプレートの表面との交点
C’’ ガセットプレートの切り欠き位置Aからベースプレートに下した垂線とベースプレートの表面との交点
S ガセットプレートの切り欠き面
a 切欠き部の高さ(mm)
x 切欠き部の長さ(mm)(切欠き部を形成する前のガセットプレートのベースプレート側端部Cから、切欠きを形成した後のガセットプレートのベースプレート側端部Bまでの長さ)
x’ 溶け込み長さ(mm)(ガセットプレート側の溶接止端部からベースプレートに下した垂線とベースプレートの表面との交点から溶接ルート部までの長さ)
θ 切欠き角度(°) (ベースプレートの表面と切欠き面Sとの間の角度)
θ’ 溶け込み角度(°)(ガセットプレート側の溶接止端部と溶接ルート部とを結ぶ線と、ガセットプレート側の溶接止端部からベースプレートに下した垂線とベースプレートの表面との交点を結ぶ線とがなす角度)
d1 ベースプレート側の予定脚長(mm)
d2 ガセットプレート側の予定脚長(mm)
d1’ ベースプレート側の脚長(mm)
d2’ ガセットプレート側の脚長(mm)
f 打撃処理痕の深さ(mm)
r 打撃処理痕の曲率半径(mm)
t のど厚1 Out-of-plane gusset welded joint (welded joint)
2 Base plate (steel plate)
3 Gusset plate (steel plate)
4 Notch part (notch part) of gusset plate
5 Weld metal 6 Melt line (Fusion line)
7 Weld toe (weld toe on the base plate side)
7 'Weld toe (weld toe on the gusset plate side)
8 Welding route part 9 Fillet welded part 10 Turning welded part 11 Blow processing mark (ultrasonic shock mark)
12 Ultrasonic impact treatment device (blow treatment device)
13 Position of weld metal surface at the shortest distance from welding root A Position of height direction end of notch of gusset plate B Position of longitudinal end of notch of gusset plate C Form notch Longitudinal edge (corner) of front gusset plate
C 'intersection of the perpendicular line dropped from the weld toe of the gusset plate side to the base plate and the surface of the base plate C''intersection point of the perpendicular line dropped from the notch position A of the gusset plate to the base plate and the surface of the base plate S of the gusset plate Notch surface a Height of notch (mm)
x Length of notch (mm) (Length from base plate side end C of gusset plate before forming notch to base plate side end B of gusset plate after forming notch)
x 'Penetration length (mm) (length from the intersection of the vertical line on the base plate from the weld toe on the gusset plate side to the surface of the base plate to the weld root)
θ Notch angle (°) (An angle between the surface of the base plate and the notch surface S)
θ 'Penetration angle (°) (A line connecting the weld toe on the gusset plate side and the weld root, and a line connecting the intersection of the perpendicular to the base plate from the weld toe on the gusset plate side and the surface of the base plate Angle between
d 1 Expected leg length on the base plate side (mm)
d Scheduled leg length on the 2 gusset plate side (mm)
d 1 'Leg length on the base plate side (mm)
d 2 'gusset plate side leg length (mm)
f Depth of hammering trace (mm)
r Curvature radius of impact processing mark (mm)
t throat thickness
Claims (4)
前記ガセットプレートの板長手方向の端部の前記ベースプレート側の一端を切欠いて、前記ガセットプレートの板幅方向の切欠き高さaと前記ガセットプレートの板長手方向の切欠き長さxと80°以下の切欠き角度θとを有する切欠き部を形成し;
前記切欠き部を有する前記ガセットプレートの前記板幅wの方向の端面と前記ベースプレートの表面とが対向するように前記ガセットプレートを配置し、前記ガセットプレート側の予定脚長d2が前記切欠き高さa以上になるように隅肉溶接を行って、前記ガセットプレート側の脚長d2’が、前記ガセットプレートの板厚t2の1/3以上、前記ガセットプレートの板幅w以下であり、かつ、この脚長d2’と前記ベースプレート側の脚長d1’と溶け込み長さx’と溶け込み角度θ’とがx’+d1’>d2’/sinθ’を満足する回し溶接部を有する前記隅肉溶接部を形成し;
前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理を施す;
ことを特徴とする面外ガセット溶接継手の製作方法。Base plate and protrudes from the surface of the base plate, up direction der surface perpendicular height direction plate width w of the base plate, a direction perpendicular to the the direction of the plate thickness t 2 direction of the plate width w plate A method of manufacturing an out-of-plane gusset weld joint comprising a plate-like gusset plate in the longitudinal direction and a fillet weld,
One end of the end of the gusset plate in the plate longitudinal direction on the base plate side is cut out, and a cutout height a in the plate width direction of the gusset plate and a cutout length x in the plate longitudinal direction of the gusset plate are 80 °. Forming a notch having the following notch angle θ;
It said gusset plate disposed so that the end faces in the direction of the plate width w of the gusset plate having the cutout portion and the surface of the base plate are opposed, scheduled leg d 2 of the gusset plate side high the notch Fillet welding is performed so as to be greater than or equal to a , and the leg length d 2 ′ on the gusset plate side is not less than 1/3 of the plate thickness t 2 of the gusset plate and not greater than the plate width w of the gusset plate , In addition, the leg length d 2 ′, the leg length d 1 ′ on the base plate side, the penetration length x ′, and the penetration angle θ ′ have a rotating weld that satisfies x ′ + d 1 ′> d 2 ′ / sin θ ′. Forming fillet welds;
A striking process is performed on at least the weld toe portion on the base plate side of the turning welded portion of the fillet welded portion;
A method for producing an out-of-plane gusset welded joint.
前記隅肉溶接部の前記回し溶接部では、前記ガセットプレートの前記板長手方向の端部における前記切欠き部の全部が前記隅肉溶接部の溶接金属によって覆われており、前記ガセットプレート側の脚長d2’が、前記ガセットプレートの板厚t2の1/3以上、前記ガセットプレートの板幅w以下であり、かつ、この脚長d2’と前記ベースプレート側の脚長d1’と前記ガセットプレートの板長手方向の溶け込み長さx’と溶け込み角度θ’とが、x’+d1’>d2’/sinθ’を満足し、かつ、前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理痕が形成されている
ことを特徴とする面外ガセット溶接継手。Base plate and protrudes from the surface of the base plate, a direction of the surface perpendicular to the height direction plate width w of the base plate, the direction the plate longitudinal orthogonal to the direction of the direction and the plate thickness t 2 of the plate width w direction der is, with the plate and the longitudinal direction of the end portion and the base plate side gusset plate end to the cutout portion is plate-shaped, which is provided in the fillet weld with a turning welded portion,
In the turning welded portion of the fillet welded portion, the entire cutout portion at the end in the plate longitudinal direction of the gusset plate is covered with the weld metal of the fillet welded portion, and the gusset plate side The leg length d 2 ′ is not less than 1/3 of the plate thickness t 2 of the gusset plate and not more than the plate width w of the gusset plate, and the leg length d 2 ′, the leg length d 1 ′ on the base plate side, and the gusset The penetration length x ′ in the longitudinal direction of the plate and the penetration angle θ ′ satisfy x ′ + d 1 ′> d 2 ′ / sin θ ′, and at least the turning welded portion of the fillet welded portions An out-of-plane gusset weld joint is characterized in that an impact mark is formed at the weld toe of the base plate.
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