JP5252112B1 - Peening construction method - Google Patents

Peening construction method Download PDF

Info

Publication number
JP5252112B1
JP5252112B1 JP2012249343A JP2012249343A JP5252112B1 JP 5252112 B1 JP5252112 B1 JP 5252112B1 JP 2012249343 A JP2012249343 A JP 2012249343A JP 2012249343 A JP2012249343 A JP 2012249343A JP 5252112 B1 JP5252112 B1 JP 5252112B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
peening
tool
hitting
degrees
striking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012249343A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014097510A (en
Inventor
一 鞆
真 土居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
JFE Engineering Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Engineering Corp filed Critical JFE Engineering Corp
Priority to JP2012249343A priority Critical patent/JP5252112B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5252112B1 publication Critical patent/JP5252112B1/en
Publication of JP2014097510A publication Critical patent/JP2014097510A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Golf Clubs (AREA)

Abstract

【課題】溶接後の溶接構造物に対して簡便な工具を用いてピーニング処理して圧縮残留応力を導入することにより溶接継手の疲労強度を大幅に改善することができる溶接構造物のピーニング施工方法を提供すること。
【解決手段】先端に平坦部を有する打撃ツール1を備えたピーニングツール2を用いて母材表面を打撃して溶接継手の疲労特性を改善するピーニング施工方法であって、前記打撃ツール1による打撃の方向を母材表面の垂直方向に対して溶接部と反対側に5度以上20度以下傾けて打撃を行うことを特徴とするピーニング施工方法。
【選択図】図2
A method for peening a welded structure capable of significantly improving the fatigue strength of a welded joint by introducing a compressive residual stress by peening the welded structure after welding with a simple tool. To provide.
A peening method for improving the fatigue characteristics of a welded joint by hitting a surface of a base material by using a peening tool 2 having a hitting tool 1 having a flat part at a tip, and hitting by the hitting tool 1 The peening method is characterized in that the impact is made by inclining the direction of 5 degrees or more and 20 degrees or less to the opposite side of the welded portion with respect to the vertical direction of the base material surface.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、繰り返し荷重を受ける橋梁、船舶、海洋構造物等の大型鋼構造物や自動車、建設機械等の機械製品における溶接継手部の疲労性能を改善する方法及び鋼構造物、機械製品の補修・延命化する方法に関する。   The present invention relates to a method for improving the fatigue performance of welded joints in large steel structures such as bridges, ships and offshore structures subjected to repeated loads, and machine products such as automobiles and construction machinery, and repair of steel structures and machine products. -It relates to a method for prolonging life.

橋梁や船舶、海洋構造物などの鋼構造物、自動車などは多くの鋼部材を溶接によって接合することによって構成されているが、近年、鋼構造物や機械部品に加わる応力または熱が繰り返し作用することに起因する金属疲労による破損事故が多数発生している。
これは、橋梁などの鋼構造物の設計においては、大型化とそれに伴う軽量化の目的から使用鋼材の高強度化が進められているが、鋼材本体についてはその疲労強度は引張強さの増加と共に上昇するのに対して、溶接継手部においては鋼材の引張強さが増加しても疲労強度が向上しないため、この溶接継手部で金属疲労が起こることが原因である。
このため、大型溶接構造物が繰り返し荷重を受ける場合には、溶接部の疲労強度に対する安全性を充分に考慮する必要がある。
Steel structures such as bridges, ships, marine structures, automobiles, etc. are constructed by joining many steel members by welding, but in recent years, stress or heat applied to steel structures and mechanical parts repeatedly acts. Many damage accidents due to metal fatigue have occurred.
This is because in the design of steel structures such as bridges, the strength of steel materials used has been increased for the purpose of increasing the size and accompanying weight reduction, but the fatigue strength of the steel body itself is increased. On the other hand, the fatigue strength does not improve even if the tensile strength of the steel material is increased in the welded joint, and this is because metal fatigue occurs in the welded joint.
For this reason, when a large-sized welded structure receives a repeated load, it is necessary to sufficiently consider the safety against the fatigue strength of the welded portion.

溶接部の疲労強度は、溶接継手部の形状、残留応力、溶接欠陥などの影響を受ける。
図15は重ね合わされた金属板11及び金属板12を隅肉溶接して溶接ビード(溶接継手)13を形成した状態を示す図である。金属板12と溶接ビード13との境界部には溶接ビード止端部14が形成される。この溶接止端部14近傍は、溶接時に急激な凝固が起こるために引張残留応力が存在し易い箇所であり、また、金属部材に外力が負荷された際に応力集中が起こり易い箇所でもある。この溶接継手部に繰り返し荷重が作用すると微小な溶接欠陥であっても、それが亀裂や割れにつながる可能性があり、この亀裂や割れは構造物全体の信頼性に重大な影響を及ぼすことになる。
このため、溶接継手部の疲労特性を向上させるために、溶接継手部における引張残留応力を低減するための方法や、応力集中を緩和するための方法として種々の方法が提案されている。
The fatigue strength of the welded portion is affected by the shape of the welded joint, residual stress, weld defects, and the like.
FIG. 15 is a view showing a state in which a weld bead (welded joint) 13 is formed by fillet welding the metal plate 11 and the metal plate 12 that are superimposed. A weld bead toe 14 is formed at the boundary between the metal plate 12 and the weld bead 13. The vicinity of the weld toe portion 14 is a portion where a tensile residual stress is likely to be present due to rapid solidification during welding, and is also a portion where stress concentration is likely to occur when an external force is applied to the metal member. When a repeated load is applied to this welded joint, even a small weld defect can lead to a crack or crack, and this crack or crack has a significant impact on the reliability of the entire structure. Become.
For this reason, in order to improve the fatigue characteristics of the welded joint portion, various methods have been proposed as a method for reducing the tensile residual stress in the welded joint portion and a method for reducing the stress concentration.

溶接部における引張残留応力を低減する方法としては、溶接後に母材よりも高い引張強度を有する溶接材で化粧溶接を行う方法(特許文献1参照)、溶接後に塑性変形を与える方法(特許文献2参照)、溶接止端部をハンマー打撃装置でハンマー打撃処理(ハンマーピーニング)する方法(特許文献3参照)、レーザーピーニングを行う方法(特許文献4)、超音波振動子の打撃によってピーニングを行う方法(特許文献5)、溶接が完了する室温もしくはその付近でマルテンサイト変態膨張が終了する溶接材料を用いてアーク溶接を行い、溶接金属の変態膨張を利用する方法(特許文献6参照)などがある。   As a method for reducing the tensile residual stress in the welded portion, a method of performing decorative welding with a welding material having higher tensile strength than the base material after welding (see Patent Document 1), a method of applying plastic deformation after welding (Patent Document 2). See), a method of hammering (hammer peening) the weld toe with a hammer hitting device (see Patent Document 3), a method of performing laser peening (Patent Document 4), and a method of performing peening by hitting an ultrasonic transducer (Patent Document 5), a method of performing arc welding using a welding material whose martensitic transformation expansion ends at or near the room temperature at which welding is completed, and utilizing the transformation expansion of the weld metal (see Patent Document 6). .

また、溶接部の応力集中を緩和する方法としては、溶接ビードを研削する手法(特許文献7参照)、溶接金属の成分調整により溶接止端部半径と接触角度を大きくして応力集中を緩和する手法(特許文献8参照)が提案されている。   Moreover, as a method of relieving the stress concentration of the welded portion, a technique of grinding a weld bead (see Patent Document 7), a weld toe radius and a contact angle are increased by adjusting a weld metal component, and the stress concentration is relieved. A technique (see Patent Document 8) has been proposed.

溶接後に溶接部の引張残留応力を低減する方法のうち、ピーニングによる方法は操作が簡単であるためコスト的に有力な方法であるが、レーザーピーニングは装置が大きくなるためハンドリング性に劣るという問題があり、超音波振動子によるピーニングは装置が高価であり入手が困難であるという問題がある。
これに対し、ハンマーピーニングは他のピーニング装置に比べるとハンドリング性が良好であり、コスト的にも好ましい方法である。
Of the methods for reducing the tensile residual stress in the weld after welding, the peening method is a cost effective method because it is easy to operate, but laser peening has a problem that it is inferior in handling properties because the device becomes large. In addition, peening using an ultrasonic vibrator has a problem that the apparatus is expensive and difficult to obtain.
On the other hand, hammer peening has a better handling property than other peening apparatuses and is a preferable method in terms of cost.

特許文献9には、溶接部の疲労耐久性向上させるために、図16に示すような先端に平坦部3を有する打撃ツール1を用いて、溶接部ではなく溶接部近傍の母材をほぼ鉛直に打撃することにより溶接部に圧縮ひずみを導入して疲労強度を向上させている。
また、特許文献10では、図17に示すような打撃ツールがピーニングツールのチャック17に装着するための取付部15とこの取付部に対して取付部の軸から偏心させて固着された打撃部16とから構成した打撃ツールを用いる方法が示されている。
In Patent Document 9, in order to improve the fatigue durability of a welded portion, a striking tool 1 having a flat portion 3 at the tip as shown in FIG. The fatigue strength is improved by introducing a compressive strain into the welded portion by hitting.
Further, in Patent Document 10, a hitting tool as shown in FIG. 17 is attached to a mounting portion 15 for mounting on a chuck 17 of a peening tool, and a hitting portion 16 fixed to the mounting portion by being eccentric from the axis of the mounting portion. A method of using a striking tool composed of

特開昭52−98642号公報JP 52-98642 A 特開平5−253674号公報JP-A-5-253673 特開平4−21717号公報JP-A-4-21717 特開平7−246483号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-246483 特開2004−130313号JP 2004-130313 A 特開平12−84670号公報JP-A-12-84670 特開昭61−186611号公報JP-A 61-186611 特開平4−361876号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-361766 特許第4895407号公報Japanese Patent No. 4895407 特許第4952856号公報Japanese Patent No. 495856

図1に示される先端に平坦部3を有する打撃ツール1を用いて母材に対して鉛直方向に打撃を加えるという方法では、打撃痕の両側、すなわち、溶接部に近く圧縮ひずみを導入する必要がある側の母材と溶接部から遠くそれほど圧縮ひずみを導入する必要がない側の母材とに均等に圧縮ひずみが導入され、溶接部に近く圧縮ひずみを導入する必要がある側に効率的に圧縮ひずみを導入できないという課題がある。
そこで、本発明は上記課題に鑑み、打撃ツールによる打撃によって圧縮ひずみを導入する必要がある位置に効率的に圧縮ひずみを導入することができるピーニング処理方法を提供することを目的とする。
In the method of striking the base material in the vertical direction using the striking tool 1 having the flat portion 3 at the tip shown in FIG. 1, it is necessary to introduce compressive strain close to both sides of the striking mark, that is, the welded portion. Efficient compression strain is introduced into the base metal on the side where there is and the base metal on the side far from the weld where it is not necessary to introduce the compressive strain, and it is efficient on the side where the compression strain needs to be introduced near the weld There is a problem that compression strain cannot be introduced.
Then, in view of the said subject, this invention aims at providing the peening processing method which can introduce | transduce a compressive strain efficiently to the position which needs to introduce a compressive strain by the impact | damage with a striking tool.

本発明者らは、先端に平坦部を有するピーニングツールを母材面の鉛直方向に対して傾けて打撃することにより、圧縮ひずみの導入分布に方向性を持たせて、傾けた側と反対側の母材に、より効率的に圧縮ひずみを付与することができることを見出して本発明に至った。
すなわち、本発明は以下に記載する通りのピーニング施工方法に係るものである。
The inventors of the present invention have applied a direction to the distribution of compressive strain by hitting a peening tool having a flat portion at the tip with an inclination with respect to the vertical direction of the base material surface, and the opposite side to the inclined side. As a result, it was found that compressive strain can be more efficiently applied to the base material.
That is, the present invention relates to a peening method as described below.

(1)先端に平坦部を有する打撃ツールを備えたピーニングツールを用いて母材表面を打撃して溶接継手の疲労特性を改善するピーニング施工方法であって、前記打撃ツールによる打撃の方向を母材表面の垂直方向に対して溶接部と反対側に10度以上20度以下傾けて打撃を行うことを特徴とするピーニング施工方法。
(2)前記ピーニングツールの打撃振動数が1kHz以下であることを特徴とする(1)に記載のピーニング施工方法。
(3)前記打撃ツールの平坦部が矩形状であり、矩形の一辺が2mm以上、5mm以下であり、面積が4mm以上、25mm以下であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のピーニング施工方法。
(4)前記ピーニングツールを被打撃面の鉛直方向に対して溶接部と反対側に10度以上20度以下傾けてハンドツールに固定してピーニングを行うことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のピーニング施工方法。
(5)前記ピーニングツールを被打撃面の鉛直方向に対して溶接部と反対側に10度以上20度以下傾けて送り装置に固定し、前記送り装置を人力で走行させるか、又は、自動走行させることによりピーニングを行うことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のピーニング施工方法。
(6)打撃ツールによる被打撃面に対する打撃を2回以上行うことを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のピーニング施工方法。
(7)ピーニングツールの送り速度を60cm/min以上として行うことを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のピーニング施工方法。
(1) A peening method for improving the fatigue characteristics of a welded joint by striking the surface of a base material using a peening tool having a striking tool having a flat part at the tip, wherein the direction of striking by the striking tool is determined by the mother A peening construction method characterized in that an impact is made by inclining 10 degrees or more and 20 degrees or less to the opposite side of the welded portion with respect to the vertical direction of the material surface.
(2) The peening method according to (1), wherein the peening tool has a striking frequency of 1 kHz or less.
(3) The flat portion of the impact tool is rectangular, one side of the rectangle is 2 mm or more and 5 mm or less, and the area is 4 mm 2 or more and 25 mm 2 or less (1) or (2) The peening construction method described in 1.
(4) The peening tool is tilted 10 degrees or more and 20 degrees or less to the opposite side of the welded portion with respect to the vertical direction of the hit surface and fixed to the hand tool to perform peening (1) to (3) ) The peening construction method according to any one of the above.
(5) The peening tool is tilted 10 degrees or more and 20 degrees or less to the opposite side of the welded portion with respect to the vertical direction of the hit surface and fixed to the feeding device, and the feeding device is run manually or automatically running The peening method according to any one of (1) to (3), wherein peening is performed.
(6) The peening method according to any one of (1) to (5), wherein the hitting surface is hit twice or more by the hitting tool.
(7) The peening method according to any one of (1) to (6), wherein the feeding speed of the peening tool is set to 60 cm / min or more.

本発明のように先端に平坦部を有する打撃ツールを備えたピーニングツールを傾けて施工することにより、溶接部の疲労耐久性を鉛直方向の打撃による施工方法に比べてより向上させることができ、また、母材面に鉛直方向に打撃することを前提とした施工条件よりも適用範囲が広がる。   By tilting the peening tool provided with a striking tool having a flat part at the tip as in the present invention, the fatigue durability of the welded part can be improved more than the construction method by striking in the vertical direction, Moreover, the application range is broader than the construction conditions premised on hitting the base material surface in the vertical direction.

本発明のピーニング施工方法を実施するピーニングツールを示す図である。It is a figure which shows the peening tool which enforces the peening construction method of this invention. 本発明のピーニング施工方法を説明する図である。It is a figure explaining the peening construction method of the present invention. 本発明のピーニング施工方法を実施した場合の母材の表面状態を示す図である。It is a figure which shows the surface state of the base material at the time of implementing the peening construction method of this invention. 本発明のピーニング施工方法の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the peening construction method of the present invention. 本発明のピーニング施工方法を説明する図である。It is a figure explaining the peening construction method of the present invention. 本発明のピーニング施工方法を説明する図である。It is a figure explaining the peening construction method of the present invention. 本発明の実施例における試験方法を説明する図である。It is a figure explaining the test method in the Example of this invention. 本発明のピーニング施工方法の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the peening construction method of the present invention. 本発明のピーニング施工方法の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the peening construction method of the present invention. 本発明のピーニング施工方法の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the peening construction method of the present invention. 本発明のピーニング施工方法の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the peening construction method of the present invention. 実施例で用いた試験体の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the test body used in the Example. 実施例で用いた試験体の表面状態を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the surface state of the test body used in the Example. 試験体の破断回数と応力範囲(MPa)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the frequency | count of fracture of a test body, and a stress range (MPa). 金属板を溶接継手で接合した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which joined the metal plate with the welded joint. 従来のピーニングツールの例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the conventional peening tool. 従来のピーニングツールの例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the conventional peening tool.

本発明の実施形態を図面に基づいて以下説明する。
図1は本発明のピーニング施工に用いるピーニング装置の一例を示したものである。
図1(a)は先端部に溶接母材よりも硬度が高い平坦な打撃面3が設けられたタガネ状の打撃ツール1を示す図であり、その上端部は図1(b)に示す工具2に固定可能なように加工されている。
図1(b)は打撃ツール1が取り付けられ、打撃ツール1を上下に往復運動させて母材に打撃を与えるためのピーニングツール(打撃工具)2を示す図である。
本発明のピーニング施工方法を実施するに際しては打撃ツール1に1kHz以下、好ましくは100Hz以下の低周波数(本発明においては「周波数」とは「打撃頻度」を意味する)で繰り返し打撃を与え、母材に衝撃力を与えることが可能なピーニング装置を用いる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a peening apparatus used for the peening work of the present invention.
Fig.1 (a) is a figure which shows the chisel-shaped hitting tool 1 by which the flat hitting surface 3 whose hardness is higher than a welding base material was provided in the front-end | tip part, The upper end part is a tool shown in FIG.1 (b). 2 so that it can be fixed to 2.
FIG. 1B is a view showing a peening tool (blow tool) 2 to which a hitting tool 1 is attached and for causing the hitting tool 1 to reciprocate up and down to hit the base material.
When carrying out the peening method of the present invention, the impact tool 1 is repeatedly impacted at a low frequency of 1 kHz or less, preferably 100 Hz or less (in the present invention, “frequency” means “strike frequency”), and the mother A peening apparatus capable of giving an impact force to the material is used.

図示したピーニングツール2はエアーハンマーであり、上部から圧搾空気4が供給されてエアーハンマー本体内のピストンを往復動させて先端に配設した打撃ツール1を打撃するようになっている。
このエアーハンマーとしては溶接フラックスの除去などに用いられるフラックスチッパーなどを転用することができる。エアーハンマーが大きいものであると扱いにくくなり止端部から0〜3mmの位置を打撃するように調整するのが困難となる。
The illustrated peening tool 2 is an air hammer, which is supplied with compressed air 4 from above and reciprocates a piston in the air hammer body to strike the impact tool 1 disposed at the tip.
As this air hammer, a flux chipper used for removing welding flux or the like can be used. If the air hammer is large, it will be difficult to handle and it will be difficult to adjust so that it hits a position of 0 to 3 mm from the toe.

打撃ツール1は先端部が平坦な形状となっている。先端形状としては円形、楕円形、矩形等の母材の表面に塑性変形を付与し易いものを適宜選択することができ、コンプレッサーの空気圧や打撃を与える工具の性能によって最適な先端形状を決めればよい。エアーハンマーのパワーが大きければ打撃ツールの先端の面積を大きくしても良いが、打撃痕の幅を増やしても溶接ビード側に与える影響には変わりがないので、あまり打撃痕の幅を増やす必要はない。また、エアーハンマーのパワーが小さい場合には先端の面積を大きくすると母材に適正な塑性変形を与えることができない。
平坦部の面積は4mm以上、25mm以下であることが好ましい。また、先端形状としては矩形のものが好ましく、矩形の一辺が2mm以上、5mm以下のものが好ましい。また、先端部分は面取りを行うことが好ましい。
The impact tool 1 has a flat tip. As the tip shape, one that can easily give plastic deformation to the surface of the base material, such as a circle, ellipse, or rectangle, can be selected as appropriate, and if the optimum tip shape is determined by the air pressure of the compressor and the performance of the tool that gives impact Good. If the power of the air hammer is large, the area of the tip of the impact tool may be increased, but increasing the impact mark width will not change the effect on the weld bead side, so it is necessary to increase the impact scar width too much. There is no. In addition, when the power of the air hammer is small, if the area of the tip is increased, an appropriate plastic deformation cannot be applied to the base material.
The area of the flat part is preferably 4 mm 2 or more and 25 mm 2 or less. Further, the tip shape is preferably rectangular, and one side of the rectangle is preferably 2 mm or more and 5 mm or less. Moreover, it is preferable to chamfer the tip portion.

図2は打撃ツール1を装着したピーニングツール2を母材に対して鉛直方向から角度θだけ傾けて母材を打撃する様子を示した図である。なお、以下ではピーニングツールを傾斜させて打撃することを「斜め打ち」という場合がある。
但し手動でピーニングツールを一定の傾斜角度に保って施工することは困難である。
このため、ピーニングツールの傾斜角度を一定に保つにはピーニングツールを、例えば、前記特許文献10(特許第4952866号公報)に記載の打撃処理装置において用いられているようなハンドツールや送り装置に装着してピーニングを行うことが好ましい。前記送り装置はガイドに沿って進むようにしても良い。ガイドはレールのように別途設置しても良いし、ピーニング施工する箇所に平行なガイド部材を設けても良い。また、送り装置を多関節ロボットのような汎用ロボットとすることもでき、ピーニングツールを汎用ロボット先端のマニピュレータに装着しても良い。
FIG. 2 is a view showing a state in which the peening tool 2 with the striking tool 1 is tilted with respect to the base material by an angle θ from the vertical direction to hit the base material. In the following description, hitting the peening tool with an inclination may be referred to as “oblique hitting”.
However, it is difficult to manually maintain the peening tool at a constant inclination angle.
For this reason, in order to keep the inclination angle of the peening tool constant, the peening tool is used, for example, as a hand tool or a feeding device used in the hitting processing apparatus described in Patent Document 10 (Patent No. 4958666). It is preferable to wear and perform peening. The feeding device may be advanced along a guide. The guide may be separately installed like a rail, or a guide member parallel to the peening location may be provided. The feeding device may be a general-purpose robot such as an articulated robot, and the peening tool may be attached to a manipulator at the tip of the general-purpose robot.

図3は本発明のピーニング施工法によって母材7の表面を打撃して母材表面に帯状の打撃痕21を形成した場合の母材7の表面の断面プロフィールを模式的に示した図である。ピーニングツール2を母材7の表面の鉛直方向に対して溶接部と反対側に角度(θ度)傾けて打撃ツール1で母材面7を打撃すると、打撃痕21は打撃前の母材面に対して傾斜した状態で形成され、前方部には打撃痕盛り上がりピーク(前方)22が、また、後方部には打撃痕盛り上がりピーク(後方)23が形成される。
図3において、Lfは打撃痕盛り上がりピーク(前方)からの距離(離れ)を示し、Lbは打撃痕盛り上がりピーク(後方)からの距離(離れ)をそれぞれ示す。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross-sectional profile of the surface of the base material 7 when the surface of the base material 7 is struck by the peening method of the present invention to form a band-shaped hitting mark 21 on the surface of the base material. . When the peening tool 2 is tilted at an angle (θ degrees) opposite to the welded portion with respect to the vertical direction of the surface of the base material 7 and the base material surface 7 is hit with the striking tool 1, the hitting mark 21 is the base material surface before hitting. In the front portion, a hitting mark rising peak (front) 22 is formed in the front part, and a hitting mark rising peak (rear) 23 is formed in the rear part.
In FIG. 3, Lf represents a distance (separated) from the hitting trace rising peak (front), and Lb represents a distance (separated) from the hitting trace rising peak (rear).

図4はピーニングツールを自動送り装置に傾斜角度を15度となるように固定してピーニング施工を行った時の打撃痕盛り上がりピークからの距離Lf(mm)及びLb(mm)と圧縮ひずみの推計値(μ)との関係を示す図である。
図4に示されるように、打撃ツールで斜め打ちすると前方の圧縮ひずみは後方の圧縮ひずみ比べて大きくなる。すなわち、同じ打撃力を与えても斜め打ちの方が前方方向により大きな圧縮ひずみを与えることができる。
FIG. 4 shows the estimation of the distance Lf (mm) and Lb (mm) from the peak of the rising of the impact mark and the compressive strain when the peening tool is fixed to the automatic feeder so that the inclination angle is 15 degrees. It is a figure which shows the relationship with a value (micro).
As shown in FIG. 4, the front compression strain becomes larger than the rear compression strain when slanted with a striking tool. That is, even when the same striking force is applied, oblique compression can give a larger compressive strain in the forward direction.

先端に平坦部を有する打撃ツールを備えたピーニングツールを溶接部と反対側に傾けて施工することにより、上記したような効果とは別に打撃対象となる溶接物の適用範囲が広がるという効果が得られる。
例えば図5に示すような母材7の表面にリブ6を溶接によって垂直に立設した溶接物の溶接部を打撃ツール1によってピーニング施工をするに際して、ピーニングツール2を母材7の面の鉛直方向に対して溶接ビード5とは反対側に傾斜させて打撃することにより、溶接部により近接して打撃することが可能となり、鉛直方向に打撃するよりも溶接部に導入される圧縮ひずみが大きくなり、疲労耐欠性をより向上させることができる。
By tilting the peening tool equipped with a hitting tool having a flat part at the tip to the opposite side to the welded part, the effect of expanding the applicable range of the welded object to be hit apart from the effects described above is obtained. It is done.
For example, when a peening operation is performed with a striking tool 1 on a welded portion in which a rib 6 is vertically installed on the surface of a base material 7 as shown in FIG. By inclining and striking in the direction opposite to the weld bead 5 with respect to the direction, it becomes possible to strike closer to the welded portion, and the compressive strain introduced into the welded portion is larger than hitting in the vertical direction. Thus, fatigue resistance can be further improved.

また、図6は母材7に対してその上部がピーニングツール2の方向に張り出している張出部8を有するリブ6を溶接によって立設した溶接物の溶接部をピーニング施工する様子を示した図である。図6(a)に示すような従来の母材面を打撃ツールによって鉛直方向に打撃する施工方法ではこの張出部8がピーニングツール2と干渉して打撃を妨げるが、図6(b)に示す本発明の施工方法によればピーニングツール2を傾斜させて打撃を行うためピーニングツール2が張出部8と干渉することがないため打撃を良好に行うことができる。   Moreover, FIG. 6 showed a mode that the welding part of the welding thing which erected the rib 6 which has the overhang | projection part 8 which the upper part overhang | projected with respect to the base material 7 by the direction of the peening tool 2 was welded. FIG. In the construction method in which the conventional base material surface as shown in FIG. 6 (a) is struck in the vertical direction by the striking tool, this overhanging portion 8 interferes with the peening tool 2 to prevent the striking, but FIG. 6 (b) According to the construction method of the present invention shown in the figure, the peening tool 2 is tilted and hit, so that the peening tool 2 does not interfere with the overhanging portion 8 and can be hit well.

[実施例1]
打撃ツールとしてはタガネ(G.1.1:不二空機製)を加工して先端が3mm×3mm程度の平坦な矩形形状で、先端部の外周に半径約0.5mmの面取りを行ったものを用いた。
ピーニングツールとしては図1に示したようなハンマー工具(フラックスチッパ:FCH−20 不二空機製:打撃振動数90Hz)を用い、打撃ツールをこのピーニングツールに装着した。
試験体としては図7に示すような鉄板を用い、この鉄板の表面に打撃位置を挟んで両側に5連ゲージを貼り付けた。
ピーニングツールを自動送り装置に固定してピーニングツールの傾斜角度θを0度、10度、15度、20度と変化させて送り速度60cm/minで1往復(2回)のピーニング施工を行って打撃痕を形成した。
試験は0度を試験体数2個、10度を試験体数3個、15度を試験体数2個について行い、データから圧縮ひずみの近似曲線を求め、打撃痕の盛り上がリピークから2mm、3mmの位置の圧縮ひずみを推定した
[Example 1]
A hammer tool (G.1.1: manufactured by Fuji Aircraft) was processed into a flat rectangular shape with a tip of about 3 mm x 3 mm, and the outer periphery of the tip was chamfered with a radius of about 0.5 mm Was used.
As a peening tool, a hammer tool (flux chipper: FCH-20 manufactured by Fuji Aircraft Co., Ltd .: hitting frequency: 90 Hz) as shown in FIG. 1 was used, and the hitting tool was attached to the peening tool.
As the test body, an iron plate as shown in FIG. 7 was used, and five gauges were attached to both sides of the surface of the iron plate with the striking position interposed therebetween.
The peening tool is fixed to the automatic feeding device, and the peening tool tilt angle θ is changed to 0 degree, 10 degrees, 15 degrees, and 20 degrees, and the peening construction is performed once (two times) at a feeding speed of 60 cm / min. Blow marks were formed.
The test was conducted for 2 test specimens at 0 °, 3 test specimens at 10 °, and 2 test specimens at 15 °, and an approximate curve of compression strain was obtained from the data. Estimated compressive strain at 3mm position

図8は上記の試験によって得られたデータに基づいて、打撃痕盛り上がりピーク(前方)からの距離Lf(mm)と圧縮ひずみの推計値(μ)を得てその結果を示したものである。
図8に示された結果から、打撃痕の盛り上がりのピークから前方2mmの位置では鉛直方向に打撃した場合に比べて圧縮ひずみの向上が見られ、3mmでも同様の効果が得られることが分かる。
FIG. 8 shows the results obtained by obtaining the distance Lf (mm) from the striking peak (front) and the estimated value (μ) of the compressive strain based on the data obtained by the above test.
From the results shown in FIG. 8, it can be seen that the compression strain is improved at a position 2 mm forward from the peak of the rising of the hitting mark as compared with the case of hitting in the vertical direction, and the same effect can be obtained even at 3 mm.

更に、得られたデータに基づいて、打撃痕盛り上がりピークからの距離をパラメータとして、打撃角度θ(度)と圧縮ひずみ推定値との関係を図9に示した。ここで、マイナスの打撃角度の数値は、図3における打撃痕盛り上がりピーク(後方)からの距離Lbでの圧縮ひずみ推定値である。
この図9によると、打撃角度θが0度である場合に比べて打撃角度θが5度である場合においてもLfが2mm及び3mmの位置における圧縮ひずみを向上させる効果があると推察されるが、その効果は打撃角度θが10度から20度においてより顕著である。
しかし、マイナスの打撃角度θにおいては、「斜め打ち」の効果がないと言うだけではなく、逆に、圧縮ひずみの導入量は従来技術である打撃角度θが0度の場合より低下する。
Furthermore, based on the obtained data, the relationship between the impact angle θ (degrees) and the estimated compression strain is shown in FIG. Here, the numerical value of the negative impact angle is a compression strain estimated value at a distance Lb from the impact trace rising peak (backward) in FIG.
According to FIG. 9, it is estimated that there is an effect of improving the compressive strain at the positions where Lf is 2 mm and 3 mm even when the impact angle θ is 5 degrees as compared with the case where the impact angle θ is 0 degrees. The effect is more remarkable when the hitting angle θ is 10 to 20 degrees.
However, at a negative impact angle θ, not only is there no effect of “oblique strike”, but conversely, the amount of compression strain introduced is lower than when the impact angle θ is 0 degree, which is the prior art.

[実施例2]
実施例1と同様の打撃装置を用いて、打撃角度15度、送り速度60cm/minで一回目の打撃と2回目の打撃とを行ない、圧縮ひずみの値を測定した。
その結果を図10に示す。
図10は打撃痕盛り上がりピーク(前方)からの距離(離れ)を示している。
図10に示された結果から、2回打撃すると圧縮ひずみが約2倍入ることが分かり、打撃は複数回行うことが好ましいことが分かる。打撃痕の表面模様も、1回打撃ではやや不陸が見られるが、2回以上打撃すると見られなくなる。
[Example 2]
Using the same striking device as in Example 1, the first impact and the second impact were performed at an impact angle of 15 degrees and a feed rate of 60 cm / min, and the value of compression strain was measured.
The result is shown in FIG.
FIG. 10 shows the distance (separated) from the hitting peak (front).
From the results shown in FIG. 10, it can be seen that when the impact is made twice, the compressive strain is approximately doubled, and it is preferable that the impact is performed a plurality of times. The surface pattern of the hit mark is slightly uneven when it is hit once, but is not seen when hit more than once.

[実施例3]
実施例1と同様の打撃装置を用いて、打撃角度15度、送り速度30cm/min、60cm/min、90cm/minで打撃を行なった。その結果を図11に示す。
この結果から、ピーニングツールの送り速度を、処理コスト面でより有利な60cm/min以上とした場合にも効果的に圧縮ひずみを付与することができることが分かる。
[Example 3]
Using a striking device similar to that in Example 1, striking was performed at a striking angle of 15 degrees, a feed rate of 30 cm / min, 60 cm / min, and 90 cm / min. The result is shown in FIG.
From this result, it can be seen that compressive strain can be effectively applied even when the feed rate of the peening tool is set to 60 cm / min or more, which is more advantageous in terms of processing cost.

[実施例4]
本実施例では、実施例1と同様の打撃装置を用いて、試験体に対して傾斜角度を10度、送り速度を100cm/minで打撃を行った時の試験体の疲労強度を測定した。
試験体としては図12に示す形状を有する「荷重非伝達型十字継手」を用いた。
この試験体1〜4について行った打撃試験の条件(応力範囲、離れ(Lf)、深さ(h)、幅(w))を下記表1に示す。なお、ここでの離れ(Lf)は打撃痕盛り上がりピーク(前方)から溶接止端部までの距離で、深さ(h)は母材表面から計った打撃痕の深さである。
また、試験の結果である破断回数(回)、溶接ままの破断回数(回)及び回数倍率(破断回数(回)/溶接ままの破断回数(回))を表1に示す。
なお、図13は試験体の表面状態を概念的に示す図である。
[Example 4]
In this example, using the same striking device as in Example 1, the fatigue strength of the test specimen was measured when the specimen was hit with an inclination angle of 10 degrees and a feed rate of 100 cm / min.
A “load non-transmission type cross joint” having the shape shown in FIG. 12 was used as a test body.
Table 1 below shows the conditions (stress range, separation (Lf), depth (h), width (w)) of the impact test performed on the test bodies 1 to 4. Here, the separation (Lf) is the distance from the peak of rising of the hitting mark (front) to the weld toe, and the depth (h) is the depth of the hitting mark measured from the surface of the base material.
In addition, Table 1 shows the number of times of rupture (times), the number of times of rupture as welded (times), and the number of times (number of times of rupture (times) / number of times of rupture as welded (times)).
FIG. 13 is a diagram conceptually showing the surface state of the specimen.

また、図14は試験体1〜4の破断回数と応力範囲(MPa)との関係をプロットした図である。図中、□は左から順に打撃試験を行った試験体1、2、3、4についてのプロットであり、●は溶接ままの3つの試験体についてのプロットである。
図中のA〜Eの曲線は道路橋示方書・同解説(平成24年3月)の等級を示すものである。
図のA等級は母材相当の疲労強度を示す。
図14は、例えば、試験体2については、5〜255MPaの応力を繰り返し加えた時は約50万回で破断し、試験体4については、5〜205MPaの応力を繰り返し加えた時は200万回でも破断しなかったことを示している。
この試験結果によると、溶接ままではE等級程度であることを示し、本発明の試験体1〜4ではほぼB等級以上の疲労強度が得られることがわかる。
Moreover, FIG. 14 is the figure which plotted the relationship between the frequency | count of a fracture | rupture and the stress range (MPa) of the test bodies 1-4. In the figure, □ is a plot for specimens 1, 2, 3, and 4 subjected to the impact test in order from the left, and ● is a plot for three specimens as welded.
The curves A to E in the figure indicate the grades of the road bridge specifications / comments (March 2012).
The A grade in the figure indicates the fatigue strength corresponding to the base material.
FIG. 14 shows that, for example, the test body 2 was fractured at about 500,000 times when the stress of 5 to 255 MPa was repeatedly applied, and the test body 4 was 2 million when the stress of 5 to 205 MPa was repeatedly applied. It shows that it did not break even after the first time.
According to this test result, it shows that it is about E grade if it is welded, and it turns out that the fatigue strength more than B grade is substantially obtained with the test bodies 1-4 of this invention.

本発明のピーニング施工方法は、簡便な工具を用いて溶接継手の疲労強度を大幅に改善することができるため、繰り返し荷重を受ける橋梁、船舶、海洋構造物等の大型鋼構造物や自動車、建設機械等の機械製品の補修・延命化に好適である。   The peening method of the present invention can greatly improve the fatigue strength of welded joints using a simple tool, so that large steel structures such as bridges, ships, offshore structures, automobiles, construction, etc. that are subjected to repeated loads It is suitable for repairing and extending the life of machine products such as machines.

1 打撃ツール
2 ピーニングツール(打撃工具)
3 打撃ツール先端部
4 圧搾空気
5 溶接ビード(溶接継手)
6 リブ
7 母材
8 張出部
9 溶接止端部
11,12 金属板
13 溶接ビード(溶接継手)
14 溶接ビード止端部
15 打撃ツールの取付部
16 打撃ツールの打撃部
17 ピーニングツールのチャック
1 Blow tool 2 Peening tool (blow tool)
3 Blow tool tip 4 Compressed air 5 Weld bead (welded joint)
6 Rib 7 Base material 8 Overhang 9 Weld toe 11, 12 Metal plate 13 Weld bead (welded joint)
14 Weld bead toe 15 Impact tool mounting 16 Impact tool impact 17 Peening tool chuck

Claims (7)

先端に平坦部を有する打撃ツールを備えたピーニングツールを用いて母材表面を打撃して溶接継手の疲労特性を改善するピーニング施工方法であって、前記打撃ツールによる打撃の方向を母材表面の垂直方向に対して溶接部と反対側に10度以上20度以下傾けて打撃を行うことを特徴とするピーニング施工方法。 A peening method for improving the fatigue characteristics of a welded joint by striking a base metal surface using a peening tool having a striking tool having a flat portion at the tip, wherein the direction of striking by the striking tool is determined on the surface of the base material. A peening method, wherein the impact is made by tilting at an angle of 10 degrees or more and 20 degrees or less to the opposite side of the welded portion with respect to the vertical direction. 前記ピーニングツールの打撃振動数が1kHz以下であることを特徴とする請求項1に記載のピーニング施工方法。   The peening method according to claim 1, wherein an impact frequency of the peening tool is 1 kHz or less. 前記打撃ツールの平坦部が矩形状であり、矩形の一辺が2mm以上、5mm以下であり、面積が4mm以上、25mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のピーニング施工方法。 3. The peening construction according to claim 1, wherein the flat portion of the impact tool is rectangular, one side of the rectangle is 2 mm or more and 5 mm or less, and the area is 4 mm 2 or more and 25 mm 2 or less. Method. 前記ピーニングツールを被打撃面の鉛直方向に対して溶接部と反対側に10度以上20度以下傾けてハンドツールに固定してピーニングを行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のピーニング施工方法。 4. The peening is performed by tilting the peening tool 10 degrees or more and 20 degrees or less to the opposite side of the welded portion with respect to the vertical direction of the hit surface and fixing the peening tool to the hand tool. The peening construction method described. 前記ピーニングツールを被打撃面の鉛直方向に対して溶接部と反対側に10度以上20度以下傾けて送り装置に固定し、前記送り装置を人力で走行させるか、又は、自動走行させることによりピーニングを行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のピーニング施工方法。 By tilting the peening tool 10 degrees or more and 20 degrees or less to the opposite side of the welded portion with respect to the vertical direction of the hit surface, and fixing the peening tool to the feeding device and running the feeding device manually or automatically. Peening is performed, The peening construction method in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 打撃ツールによる被打撃面に対する打撃を2回以上行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のピーニング施工方法。   6. The peening method according to claim 1, wherein the hitting surface is hit twice or more by the hitting tool. ピーニングツールの送り速度を60cm/min以上として行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のピーニング施工方法。   The peening method according to any one of claims 1 to 6, wherein the feeding speed of the peening tool is set to 60 cm / min or more.
JP2012249343A 2012-11-13 2012-11-13 Peening construction method Active JP5252112B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012249343A JP5252112B1 (en) 2012-11-13 2012-11-13 Peening construction method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012249343A JP5252112B1 (en) 2012-11-13 2012-11-13 Peening construction method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5252112B1 true JP5252112B1 (en) 2013-07-31
JP2014097510A JP2014097510A (en) 2014-05-29

Family

ID=49041932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012249343A Active JP5252112B1 (en) 2012-11-13 2012-11-13 Peening construction method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5252112B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011131260A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Jfe Steel Corp Method for increasing fatigue strength of weld zone, and weld joint
WO2012140920A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Jfeスチール株式会社 Impact tip, hammer peening method, and weld joint using same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011131260A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Jfe Steel Corp Method for increasing fatigue strength of weld zone, and weld joint
WO2012140920A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Jfeスチール株式会社 Impact tip, hammer peening method, and weld joint using same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014097510A (en) 2014-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2731666C (en) Impact treatment method for improving fatigue characteristics of welded joint, impact treatment device for improving fatigue characteristics for same, and welded structure superior in fatigue resistance characteristics
JP2014014831A (en) Fatigue strength improving method of weld zone and welded joint
JPWO2011092831A1 (en) Fatigue property improving impact treatment apparatus for welded joint, fatigue property improving method, and method for manufacturing welded joint with improved fatigue property
JP2011131260A (en) Method for increasing fatigue strength of weld zone, and weld joint
JP4952856B1 (en) Hitting treatment method and apparatus
WO2013081015A1 (en) Method for minimizing fatigue damage in welded structure, tool for forming strike mark, and welded structure
JP5327567B1 (en) Peening method and welded joint
JP4895407B2 (en) Peening method and welded joint using it
JP5844551B2 (en) Manufacturing method of welded joint
JP5252112B1 (en) Peening construction method
JP5919986B2 (en) Hammer peening treatment method and welded joint manufacturing method using the same
JP5898498B2 (en) Method for improving fatigue strength of welded part and welded joint
KR101289903B1 (en) Double peening apparatus and double peening method using it
JP5977077B2 (en) Welding peening method
JP2013233590A (en) Welded joint superior in fatigue characteristic
JP2013136091A (en) Tool for forming impact trace
JP5955752B2 (en) Method for suppressing fatigue damage of welded structure and tool for forming hitting marks
JP2019155470A (en) Method for peening processing of lap fillet-welded joint and weld structure
JP6051817B2 (en) Method for suppressing fatigue damage of welded structure, tool for forming impact mark used in the method, and welded structure
JP2013136094A (en) Weld structure of steel
JP6339760B2 (en) Method for suppressing fatigue damage of welded structure and tool for forming hitting marks
JP6696604B1 (en) Needle peening method
JP6747416B2 (en) Tool for forming impact mark and method for producing welded joint
WO2012164774A1 (en) Welded joint
JP5599652B2 (en) Welded joint

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130401

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5252112

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160426

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350