JPH0569128A - 隅肉溶接継手の疲労強度向上方法 - Google Patents
隅肉溶接継手の疲労強度向上方法Info
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- JPH0569128A JPH0569128A JP26044091A JP26044091A JPH0569128A JP H0569128 A JPH0569128 A JP H0569128A JP 26044091 A JP26044091 A JP 26044091A JP 26044091 A JP26044091 A JP 26044091A JP H0569128 A JPH0569128 A JP H0569128A
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- Japan
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- weld
- toe
- fatigue strength
- fatigue
- welding joint
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロータリーカッターを用いて研削を行なう隅
肉継手の疲労強度向上方法において、研削位置を特定し
て大幅な疲労強度向上を安定して得る。 【構成】 ロータリーカッターの中心を溶接継手の止端
部を含み板表面に垂直な面上に位置させて止端部を板厚
方向にわずかに研削することにより、溶接継手の疲労強
度を大きく向上させることができる。
肉継手の疲労強度向上方法において、研削位置を特定し
て大幅な疲労強度向上を安定して得る。 【構成】 ロータリーカッターの中心を溶接継手の止端
部を含み板表面に垂直な面上に位置させて止端部を板厚
方向にわずかに研削することにより、溶接継手の疲労強
度を大きく向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は隅肉溶接継手の疲労強度
向上方法にかかわるものであり、さらに詳しくは一定の
半径をもつロータリーカッターを用い、その中心を隅肉
溶接継手の溶接止端部を含む板表面に垂直な面上に位置
させて止端部を板厚方向にわずかに研削して、疲労亀裂
の発生する位置を強度の高い溶接熱影響部粗粒域から細
粒域の間になるようにすることにより、隅肉溶接継手の
疲労強度を大きく向上せしめる方法に関するものであ
る。
向上方法にかかわるものであり、さらに詳しくは一定の
半径をもつロータリーカッターを用い、その中心を隅肉
溶接継手の溶接止端部を含む板表面に垂直な面上に位置
させて止端部を板厚方向にわずかに研削して、疲労亀裂
の発生する位置を強度の高い溶接熱影響部粗粒域から細
粒域の間になるようにすることにより、隅肉溶接継手の
疲労強度を大きく向上せしめる方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】溶接継手の疲労強度は一般に母材強度に
無関係であり、疲労強度を向上させるための手段として
は、疲労亀裂の発生起点である溶接止端部の形状を改善
して応力集中を低減する、止端部表面に圧縮残留応力を
与えるなどの方法が用いられてきた。このうち止端部の
形状を改善させる方法では、ＴＩＧ溶接機を用いてＴＩ
Ｇアーク熱により止端部を溶融して滑らかにする方法、
ＴＩＧアーク熱の代わりにプラズマ熱を用いる方法（特
公昭５４−３０３８６）、鉄粉系の溶接棒を用いる方法
などが提案、もしくは実施されており、溶接継手の疲労
強度がある程度向上することが確認されている。
無関係であり、疲労強度を向上させるための手段として
は、疲労亀裂の発生起点である溶接止端部の形状を改善
して応力集中を低減する、止端部表面に圧縮残留応力を
与えるなどの方法が用いられてきた。このうち止端部の
形状を改善させる方法では、ＴＩＧ溶接機を用いてＴＩ
Ｇアーク熱により止端部を溶融して滑らかにする方法、
ＴＩＧアーク熱の代わりにプラズマ熱を用いる方法（特
公昭５４−３０３８６）、鉄粉系の溶接棒を用いる方法
などが提案、もしくは実施されており、溶接継手の疲労
強度がある程度向上することが確認されている。
【０００３】しかし止端部を溶融するこれらの方法は、
溶融させる位置のみならず入熱量が大きく影響し、また
これらを一定条件で溶融した場合でも止端形状のばらつ
きが大きく安定した効果を得ることは難しい。グライン
ダーもしくはロータリーカッターを用いて止端部を研削
する方法そのものも古くから用いられてきている方法で
あるが、研削する位置や程度により溶接継手の疲労強度
の向上度が一定せず、安定した効果が得られにくい。
溶融させる位置のみならず入熱量が大きく影響し、また
これらを一定条件で溶融した場合でも止端形状のばらつ
きが大きく安定した効果を得ることは難しい。グライン
ダーもしくはロータリーカッターを用いて止端部を研削
する方法そのものも古くから用いられてきている方法で
あるが、研削する位置や程度により溶接継手の疲労強度
の向上度が一定せず、安定した効果が得られにくい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はロータ
リーカッターを用いた研削方法においてこのような欠点
を解消するため、研削位置を特定して大きな疲労強度向
上を安定して得ようとするものである。
リーカッターを用いた研削方法においてこのような欠点
を解消するため、研削位置を特定して大きな疲労強度向
上を安定して得ようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にかかわる方法において、一定の半径をもつロ
ータリーカッターを用い、その中心を隅肉溶接継手の溶
接止端部を含む板表面に垂直な面上に位置させて止端部
を板厚方向にわずかに研削することにより対応したこと
を特徴とするものである。
に本発明にかかわる方法において、一定の半径をもつロ
ータリーカッターを用い、その中心を隅肉溶接継手の溶
接止端部を含む板表面に垂直な面上に位置させて止端部
を板厚方向にわずかに研削することにより対応したこと
を特徴とするものである。
【０００６】
【作用】以下に本発明を詳細に説明する。図１は本発明
の方法を示す隅肉溶接部の断面図であり、（ｂ）は全体
図、（ａ）は（ｂ）図のＡの部分の拡大図である。本発
明においては図１（ａ）に示すようにロータリーカッタ
ー６を用い止端部を研削する。
の方法を示す隅肉溶接部の断面図であり、（ｂ）は全体
図、（ａ）は（ｂ）図のＡの部分の拡大図である。本発
明においては図１（ａ）に示すようにロータリーカッタ
ー６を用い止端部を研削する。
【０００７】本発明の方法が溶接継手の疲労強度向上に
優れているのは以下の理由による。アーク溶接による隅
肉継手に疲労荷重が負荷されると、一般に溶接止端部で
疲労亀裂が発生し、板厚方向へ亀裂が伝播して破断に至
る。これは溶接止端部の形状に起因する応力集中が主因
であることが確認されている。溶接継手の疲労強度を向
上させるためにグラインダーやロータリーカッターを用
いて止端部を研削し、止端部の半径を大きくするわけで
あるが、この場合図１に示すように発生する最大応力の
位置Ｐは有限要素法による応力解析の結果、止端半径の
中心を含む板表面に垂直な面よりもわずかに溶接金属側
になる。この最大応力の位置から疲労亀裂が発生するこ
とが多いので、最大応力発生位置の材質の強度（または
硬さ）が高くなるように研削すれば塑性変形が生じにく
くなって疲労亀裂が発生しにくくなり、溶接継手の疲労
強度も大きく向上する。
優れているのは以下の理由による。アーク溶接による隅
肉継手に疲労荷重が負荷されると、一般に溶接止端部で
疲労亀裂が発生し、板厚方向へ亀裂が伝播して破断に至
る。これは溶接止端部の形状に起因する応力集中が主因
であることが確認されている。溶接継手の疲労強度を向
上させるためにグラインダーやロータリーカッターを用
いて止端部を研削し、止端部の半径を大きくするわけで
あるが、この場合図１に示すように発生する最大応力の
位置Ｐは有限要素法による応力解析の結果、止端半径の
中心を含む板表面に垂直な面よりもわずかに溶接金属側
になる。この最大応力の位置から疲労亀裂が発生するこ
とが多いので、最大応力発生位置の材質の強度（または
硬さ）が高くなるように研削すれば塑性変形が生じにく
くなって疲労亀裂が発生しにくくなり、溶接継手の疲労
強度も大きく向上する。
【０００８】アーク溶接による鉄鋼材料の止端部近傍の
強度（または硬さ）を考えると一般に溶融境界（Ｆｕｓ
ｉｏｎ Ｌｉｎｅ）３やその近傍の溶接熱影響部粗粒域
４の硬さが最も高くなるが（図１）、この領域は逆に破
壊靱性の低下が予想される。靱性の低い材料は疲労荷重
に対しても脆性破壊もしくは脆性破壊的な破面を伴う疲
労破壊が生じる可能性があり、強度（硬さ）に見合った
疲労強度の向上が見込めるとは言い難い。従ってある程
度の強度を有しかつ靱性低下の恐れの少ない粗粒域４か
ら細粒域５の間で最大応力が発生すれば、その継手の疲
労強度が大きく向上することになる。
強度（または硬さ）を考えると一般に溶融境界（Ｆｕｓ
ｉｏｎ Ｌｉｎｅ）３やその近傍の溶接熱影響部粗粒域
４の硬さが最も高くなるが（図１）、この領域は逆に破
壊靱性の低下が予想される。靱性の低い材料は疲労荷重
に対しても脆性破壊もしくは脆性破壊的な破面を伴う疲
労破壊が生じる可能性があり、強度（硬さ）に見合った
疲労強度の向上が見込めるとは言い難い。従ってある程
度の強度を有しかつ靱性低下の恐れの少ない粗粒域４か
ら細粒域５の間で最大応力が発生すれば、その継手の疲
労強度が大きく向上することになる。
【０００９】隅肉継手において止端部の研削によって最
大応力が溶接熱影響部の粗粒域から細粒域の間になるよ
うにするには、板厚方向へもある程度研削する必要があ
り、板厚１０〜８０ｍｍの広汎な隅肉継手に対して研削
した結果では板厚方向へ深さＬ（図１）が１ｍｍだけ研
削することにより、ほぼ最大応力の位置を細粒域にする
ことができる。そもそも止端部を滑らかにするためには
板厚方向への研削は不可避であり、１ｍｍ程度の板厚方
向への研削は溶接欠陥であるアンダーカットを除去する
効果も大いに期待できる。
大応力が溶接熱影響部の粗粒域から細粒域の間になるよ
うにするには、板厚方向へもある程度研削する必要があ
り、板厚１０〜８０ｍｍの広汎な隅肉継手に対して研削
した結果では板厚方向へ深さＬ（図１）が１ｍｍだけ研
削することにより、ほぼ最大応力の位置を細粒域にする
ことができる。そもそも止端部を滑らかにするためには
板厚方向への研削は不可避であり、１ｍｍ程度の板厚方
向への研削は溶接欠陥であるアンダーカットを除去する
効果も大いに期待できる。
【００１０】板厚方向への研削が大きすぎると継手の残
り断面が減少して平均応力が増加し疲労強度の低下を招
く危険があるが、研削深さ１ｍｍは１０ｍｍ厚の継手に
おいても疲労強度には影響を及ぼさず、１ｍｍ程度の研
削は疲労強度向上に有効である。入熱量が特に大きい場
合さらに深い研削を行なうが、最大２ｍｍまでの研削で
疲労強度向上の効果が得られる。
り断面が減少して平均応力が増加し疲労強度の低下を招
く危険があるが、研削深さ１ｍｍは１０ｍｍ厚の継手に
おいても疲労強度には影響を及ぼさず、１ｍｍ程度の研
削は疲労強度向上に有効である。入熱量が特に大きい場
合さらに深い研削を行なうが、最大２ｍｍまでの研削で
疲労強度向上の効果が得られる。
【００１１】また、止端部研削による継手疲労強度の向
上は、研削する止端半径の大きさに大きく依存して、止
端半径が大きくなるほど疲労強度が向上することはよく
知られている。止端半径が大きくなると、最大応力の発
生位置もわずかに溶接金属側に移動するが、溶接金属を
大きく研削するとのど断面の減少を招いて未溶着部から
溶接金属を通って亀裂が進展して破壊することがあるの
で止端半径の大きさはある程度の範囲に限られてしま
う。従って止端半径がある程度異なっても本方法は広く
適用できる。上記止端半径に対応してロータリーカッタ
ーの半径は１０ｍｍ以下のもの、一般的には５ｍｍ程度
が適当である。１０ｍｍを超えると小脚長の隅肉溶接の
場合、溶接金属を余分に削り込むおそれがでてくる。
上は、研削する止端半径の大きさに大きく依存して、止
端半径が大きくなるほど疲労強度が向上することはよく
知られている。止端半径が大きくなると、最大応力の発
生位置もわずかに溶接金属側に移動するが、溶接金属を
大きく研削するとのど断面の減少を招いて未溶着部から
溶接金属を通って亀裂が進展して破壊することがあるの
で止端半径の大きさはある程度の範囲に限られてしま
う。従って止端半径がある程度異なっても本方法は広く
適用できる。上記止端半径に対応してロータリーカッタ
ーの半径は１０ｍｍ以下のもの、一般的には５ｍｍ程度
が適当である。１０ｍｍを超えると小脚長の隅肉溶接の
場合、溶接金属を余分に削り込むおそれがでてくる。
【００１２】本発明は溶接止端部の組織分布から主に隅
肉継手を対象とした方法であるが、多層盛り突合せ継手
の止端部にも適用することが可能である。
肉継手を対象とした方法であるが、多層盛り突合せ継手
の止端部にも適用することが可能である。
【００１３】
【実施例】板厚４０ｍｍＫＥ３６（降伏強度３６０ＭＰ
ａ級鋼）について低水素系溶接棒を用いて隅肉溶接継手
を作製し（溶接のまま）、これに半径５ｍｍのロータリ
ーカッターを用いて本発明の方法（止端研削）を適用し
て三点曲げ疲労試験を行なった。比較のためＴＩＧ溶接
（ＴＩＧ溶融）による方法、ショットピーニングによる
方法（ショットピーニング（カットワイヤ）、ショット
ピーニング（ボール））を行なった。試験結果を図２に
示す。本発明の方法は溶接のままに比べて２×１０ 6回
で比較すると約１．６倍の疲労強度を示しており、溶接
継手の疲労強度が大きく向上していることが認められ
る。またＴＩＧ溶接による方法やショットピーニングに
よる方法よりも大きな疲労強度を示しており、他の疲労
強度向上方法よりも有効であることがわかる。
ａ級鋼）について低水素系溶接棒を用いて隅肉溶接継手
を作製し（溶接のまま）、これに半径５ｍｍのロータリ
ーカッターを用いて本発明の方法（止端研削）を適用し
て三点曲げ疲労試験を行なった。比較のためＴＩＧ溶接
（ＴＩＧ溶融）による方法、ショットピーニングによる
方法（ショットピーニング（カットワイヤ）、ショット
ピーニング（ボール））を行なった。試験結果を図２に
示す。本発明の方法は溶接のままに比べて２×１０ 6回
で比較すると約１．６倍の疲労強度を示しており、溶接
継手の疲労強度が大きく向上していることが認められ
る。またＴＩＧ溶接による方法やショットピーニングに
よる方法よりも大きな疲労強度を示しており、他の疲労
強度向上方法よりも有効であることがわかる。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、ロータリーカッターの中心を
溶接継手の止端部を含む板表面に垂直な面上に位置させ
て止端部を板厚方向にわずかに研削することにより、溶
接継手の疲労強度を大きく向上させることができる。
溶接継手の止端部を含む板表面に垂直な面上に位置させ
て止端部を板厚方向にわずかに研削することにより、溶
接継手の疲労強度を大きく向上させることができる。
【図１】本発明の方法を示す隅肉溶接部の断面図で
（ａ）は拡大図、（ｂ）は全体図
（ａ）は拡大図、（ｂ）は全体図
【図２】４０ｍｍ厚隅肉Ｔ字継手の三点曲げ疲労試験の
Ｓ−Ｎ線図
Ｓ−Ｎ線図
Claims (1)
- 【請求項１】 一定の半径をもつロータリーカッターを
用い、その中心を隅肉溶接継手の溶接止端部を含む板表
面に垂直な面上に位置させて止端部を板厚方向にわずか
に研削することを特徴とする隅肉溶接継手の疲労強度向
上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26044091A JPH0569128A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 隅肉溶接継手の疲労強度向上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26044091A JPH0569128A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 隅肉溶接継手の疲労強度向上方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0569128A true JPH0569128A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=17347969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26044091A Withdrawn JPH0569128A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 隅肉溶接継手の疲労強度向上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0569128A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011131260A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Jfe Steel Corp | 溶接部の疲労強度向上方法および溶接継手 |
| CN106975992A (zh) * | 2017-03-18 | 2017-07-25 | 郑州煤矿机械集团股份有限公司 | 液压支架结构件疲劳延寿方法 |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP26044091A patent/JPH0569128A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011131260A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Jfe Steel Corp | 溶接部の疲労強度向上方法および溶接継手 |
| CN106975992A (zh) * | 2017-03-18 | 2017-07-25 | 郑州煤矿机械集团股份有限公司 | 液压支架结构件疲劳延寿方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |