JPH0639581A - Ｔ形継手パネルの溶接歪防止法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属薄板材に縦骨材を隅肉アーク溶接してな
るＴ形溶接継手パネルに関し、角変形歪ならびに座屈変
形歪が極めて少なく平坦なパネル材を提供する。 【構成】 金属薄板の溶接部裏側を高エネルギービーム
で隅肉アーク溶接より先行加熱し、かつ溶接後に溶接部
周辺の展伸を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属薄板のＴ形溶接継手
の溶接歪防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属薄板は一般に高速艇、漁船、鉄道車
両、橋梁、建物、タンク等の構造物に多く使用されてお
り、こうした構造物は、素材を溶接することにより組立
建造されることが普通である。しかしながら、この金属
薄板の溶接組み立て加工では溶接歪が発生し易いという
問題を抱えていた。例えば、補強の縦骨材を外板材と溶
接して組み立てる時、縦骨材の隅角部を隅肉アーク溶接
していくと、金属薄板では特にその入熱により図１のよ
うに溶接ビード部を中心に座屈変形歪および角変形歪が
出易いという問題があった。この変形が生じると溶接構
造材としての品質が低下し、例えば高速艇に使用した際
に航行時の波の抵抗を増やす等の問題があることから、
この歪は出来る限り最小にすることが要求されている。

【０００３】こうした問題に対し（ａ）事前に機械的拘
束を行ったり、（ｂ）あるいは溶接組み立て終了後に溶
接部またはその近傍を点状あるいは線状に局部加熱し急
冷をして歪除去を行ったり（アルミニウム合金溶接歪防
止マニュアル 軽金属溶接構造協会）（ｃ）裏側から同
時加熱を行ったりしている（特開昭５８−１７９５６５
号公報）がそのための作業時間、工数が大きいという問
題があり、またその効果にも限界があった。さらにはこ
れら手法をもってしても歪を完全に取り除くのは困難で
あり、特に座屈変形では歪が残留せざるを得ないという
問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは以前にこ
のようなＴ形溶接継手で連続隅肉アーク溶接を行う際の
問題に対し、その溶接薄板の溶接部裏側を高エネルギー
ビームで隅肉アーク溶接より先行加熱する方法を提案し
た（例えば特願平２−７５９６５）。そしてこの方法に
より上記変形の内、角変形を大幅に低減する事ができる
ようになった。しかし板厚がより薄くなってくるとこの
手法をもってしても溶接変形の内の座屈変形を必ずしも
完全に防止できなかった。

【０００５】本発明は上記問題点を解決して簡潔にして
かつ低コストで歪の無い溶接構造物の製作を可能とする
ことを目的にするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、角変形
には変形防止処理を行い座屈変形には溶接の後処理で対
処するものである。即ち、金属薄板材に１本以上の縦骨
材を連続隅肉アーク溶接してなるＴ形溶接継手パネルに
おいて、該金属薄板の溶接部裏側を高エネルギービーム
で隅肉アーク溶接より先行加熱し、かつ溶接後に溶接部
周辺の展伸を行うことを特徴とするＴ形継手パネルの溶
接歪防止方法である。

【０００７】ここで金属薄板の種類としては軟鋼、アル
ミニウム合金板等が適用できる。高エネルギービームと
してはＴＩＧおよびプラズマアーク、電子ビーム、レー
ザービーム、アセチレンおよびプロパンバーナー等が好
ましく使用でき、その加熱の程度は板厚、溶接条件等に
応じて適宜予備実験を行って選定すればよい。Ｔ形溶接
継手で連続隅肉アーク溶接する金属薄板の裏側を先行し
て加熱する高エネルギービームと隅肉アーク溶接の間隔
は最小でも１ｍｍ以上が必要であり、好ましくは５０〜
１０００ｍｍ先行することが望ましい。先行加熱の程度
は特に限定されないが、通常金属薄板のごく表層（０．
１ｍｍ）を溶かす程度で良く、実際には板厚や隅肉アー
ク溶接の条件毎に最適な程度を選定すれば良い。溶接部
周辺の展伸を行う方法としては特に限定されるものでは
ないが、例えば縦骨部材の頂上と金属薄板とを挟み、金
属薄板の膨らみを１／１０ｍｍ程度の軽度にロール圧下
を行うとか、隅肉溶接部周辺を溶接線に平行に数ミリ程
度引っ張るとかの方法が好ましく適用できる。溶接終了
から溶接部周辺の展伸を行うまでの時間は特に制限され
ないが、できるだけ溶接による温度上昇が残存している
間が好ましい。従って展伸は継手全体の溶接が完了した
後に行ってもよいが、ロール圧下による方法ならば隅肉
溶接の進行につれて溶接を追随するように行い、また引
っ張りによる方法の場合は溶接完了直後に展伸を行うこ
とが望ましい。なお本発明は、通常、板厚は１０ｍｍ以
下に適用できるが、２〜５ｍｍが好適である。隅肉溶接
法の種類としては特に限定されないが、通常ＭＩＧ溶
接、ＣＯ₂溶接またはマグ溶接等が使用でき、金属薄板
の種類に応じて適宜選択する。

【０００８】

【作用】高エネルギービームの先行加熱によりＴ継手の
角変形歪防止が可能な理由は以下の２つの理由によるも
のと考えられる。即ち高エネルギービームによる加熱に
より、隅肉アーク溶接前の金属薄板に逆向きの角変形歪
が発生し、この逆歪がその後の隅肉アーク溶接で平坦に
なる作用および加熱により隅肉溶接時のアーク熱の板面
でのアンバランスが緩和される作用によるものと思われ
る。これに対し高エネルギービームで加熱する位置が隅
肉アーク溶接のアークの真下ないし後方ではその効果が
少ない。これは隅肉アーク溶接により一旦Ｔ継手が形成
されると、その後の歪矯正では溶接前の平板のままの状
態に比べ拘束力が大きくなり、元の状態に戻すのが困難
になるため、および熱バランス効果が低下するためと考
えられる。

【０００９】また溶接部周辺の展伸を行うことにより座
屈変形を大幅に低下させることができる理由については
おおよそ次の通りと考えられる。すなわち、通常金属薄
板の隅肉溶接を行うと溶接部には溶接線方向に収縮（縦
収縮）が生じる。この収縮により溶接部周辺の金属薄板
にも縦収縮しようとする力が働くが、この場合薄板であ
るために腰が弱く容易に座屈変形を生じてしまい既出の
図１に示すような形状になるものと思われる。従って、
溶接部周辺の展伸を行うことにより縦収縮が緩和されて
座屈変形が修正されるものと考えられる。

【００１０】

【実施例】下記の条件で図２に示すごとく連続隅肉溶接
を実施した。 ・試験片 外板材：ＪＩＳＡ５０８３−Ｏアルミニウム材 厚さ２．５ｍｍ、幅１５００ｍｍ、長さ３０００ｍｍ 縦骨材：ＪＩＳＡ５０８３−Ｏアルミニウム材 厚さ４ｍｍ、幅６０ｍｍ、長さ３０００ｍｍ 縦骨材は外板材の板端から２５０ｍｍの位置から順に５
００ｍｍ間隔に３本、外板材と直角となるように、かつ
縦骨材と外板材の境界に隙間が無いように押しつけた状
態で溶接を行う。６台のＭＩＧ溶接機トーチで３本の縦
骨材の連続自動隅肉溶接を行なう際に、各々の溶接位置
より２００ｍｍ前方の外板材の裏側を３台のＴＩＧ溶接
機トーチのアークで先行加熱する。溶接条件は次の通り
である。 ＭＩＧ １８０（アンペア） １８（ボルト） ＴＩＧ １５０（アンペア） １８（ボルト） 溶接速度 ２０００ｍｍ／ｍｉｎ 溶接直後、溶接部周辺の展伸として縦骨材の頂上と外板
材との間を０．２ｍｍ程度の軽度のロール圧下を行っ
た。

【００１１】この時の座屈変形量の最大値Ｈ１および溶
接中心から１００ｍｍの位置における角変形量Ｈ２を図
１に示す方法により測定し、その結果を表１に示す。な
お、比較として上記条件で裏側のＴＩＧ加熱およびロー
ル圧下を行わない場合の歪の結果を表１に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【効果】以上詳述したように、本発明の溶接方法によれ
ば、金属薄板材に縦骨材を１本以上溶接してなるＴ形継
手パネルにおいて、角変形歪ならびに座屈変形歪が極め
て少なく平坦なパネル材を提供することができ、従って
船舶等の建造工数、工期の削減ができ、大幅なコストダ
ウンとなる。また他の歪取り法や歪予防法と比較して簡
便に行えるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｔ形溶接継手における歪を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施例を示す溶接過程の断面図であ
る。

【符号の説明】

３ 外板材 ４ 縦骨材 ５ 溶接ビード １０ ＭＩＧ溶接機 １１ ＴＩＧ溶接機 Ｈ１ 座屈変形量 Ｈ２ 角変形量 ｌ 溶接中心からの距離

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属薄板材に１本以上の縦骨材を連続隅
   肉アーク溶接してなるＴ形溶接継手パネルにおいて、該
   金属薄板の溶接部裏側を高エネルギービームで隅肉アー
   ク溶接より先行加熱し、かつ溶接後に溶接部周辺の展伸
   を行うことを特徴とするＴ形継手パネルの溶接歪防止方
   法。