JPH09253890A - 突合せ片面溶接用の裏当て金 - Google Patents
突合せ片面溶接用の裏当て金Info
- Publication number
- JPH09253890A JPH09253890A JP6960896A JP6960896A JPH09253890A JP H09253890 A JPH09253890 A JP H09253890A JP 6960896 A JP6960896 A JP 6960896A JP 6960896 A JP6960896 A JP 6960896A JP H09253890 A JPH09253890 A JP H09253890A
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- JP
- Japan
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- backing
- welding
- metal
- backing plate
- welded
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】溶接施工後に特別の処理を施すことなく溶接部
に発生する引張残留応力を軽減できるようにした突合せ
片面溶接用の裏当て金を提供する。 【解決手段】突合せ片面溶接用の裏当て金２は、溶接施
工時に裏当て金となる当て金部２ａと、溶接部の変形を
拘束する拘束部２ｂとを接合してなる。そして、拘束部
２ｂで溶接部の変形を拘束することにより、溶接部に発
生する引張残留応力を緩和する。
に発生する引張残留応力を軽減できるようにした突合せ
片面溶接用の裏当て金を提供する。 【解決手段】突合せ片面溶接用の裏当て金２は、溶接施
工時に裏当て金となる当て金部２ａと、溶接部の変形を
拘束する拘束部２ｂとを接合してなる。そして、拘束部
２ｂで溶接部の変形を拘束することにより、溶接部に発
生する引張残留応力を緩和する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、突合せ片面溶接に
よって構成される大形の溶接構造物の溶接部に使用され
る裏当て金に関するものである。
よって構成される大形の溶接構造物の溶接部に使用され
る裏当て金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】建設機械のフレーム、アームやブーム、
あるいはプラント類の組立てには、突合せ片面溶接が用
いられることが多い。この突合せ片面溶接は、図３に示
すように行われる。すなわち、同図（Ａ）において、所
定の間隔で配置された一対の母材１の裏面に、裏当て金
２を配置し、同図（Ｂ）に示すように、溶接トーチ３か
らアークを発生させ、母材１とともに溶接トーチ３を通
して供給される溶接ワイヤを溶かし、溶かされた溶接ワ
イヤを、溶融した母材とワイヤの溜り場である溶融池４
へ移行させ溶接を行う。
あるいはプラント類の組立てには、突合せ片面溶接が用
いられることが多い。この突合せ片面溶接は、図３に示
すように行われる。すなわち、同図（Ａ）において、所
定の間隔で配置された一対の母材１の裏面に、裏当て金
２を配置し、同図（Ｂ）に示すように、溶接トーチ３か
らアークを発生させ、母材１とともに溶接トーチ３を通
して供給される溶接ワイヤを溶かし、溶かされた溶接ワ
イヤを、溶融した母材とワイヤの溜り場である溶融池４
へ移行させ溶接を行う。
【０００３】このようにして溶接され、溶融池４が凝固
すると図３（Ｃ）に示すように、ビード５が形成され、
母材１とともに裏当て金２が接合される。このような溶
接においては、通常、母材１と裏当て金２との間に未溶
接部６が生じている。
すると図３（Ｃ）に示すように、ビード５が形成され、
母材１とともに裏当て金２が接合される。このような溶
接においては、通常、母材１と裏当て金２との間に未溶
接部６が生じている。
【０００４】溶融池４は凝固する際に収縮するため、母
材１および裏当て金２がビード５に引張られる。しか
し、多くの溶接構造物では、母材１は他の構造部材に固
定され、ビード５方向への移動が拘束されていること多
い。このため、母材１には引張残留応力が発生する。
材１および裏当て金２がビード５に引張られる。しか
し、多くの溶接構造物では、母材１は他の構造部材に固
定され、ビード５方向への移動が拘束されていること多
い。このため、母材１には引張残留応力が発生する。
【０００５】このような溶接構造物に荷重が加わると、
ビード５の未溶接部６との接点に応力が集中する。この
ため、繰返し荷重が作用すると、金属疲労による亀裂の
起点となる。この亀裂は、溶接構造物に引張残留応力が
あると発生、進展しやすく、圧縮残留応力にすると、疲
労強度が向上することが知られている。
ビード５の未溶接部６との接点に応力が集中する。この
ため、繰返し荷重が作用すると、金属疲労による亀裂の
起点となる。この亀裂は、溶接構造物に引張残留応力が
あると発生、進展しやすく、圧縮残留応力にすると、疲
労強度が向上することが知られている。
【０００６】このような溶接物に発生する引張残留応力
を圧縮残留応力にして、溶接部を強化する方法として、
たとえば、特公平３−５９１２号公報に開示された方法
が提案されている。この方法は、溶接施工後、溶接部に
塑性歪を起こさせる引張力を加え、次いでこれを解除す
るようにしたものである。
を圧縮残留応力にして、溶接部を強化する方法として、
たとえば、特公平３−５９１２号公報に開示された方法
が提案されている。この方法は、溶接施工後、溶接部に
塑性歪を起こさせる引張力を加え、次いでこれを解除す
るようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、大形の溶接構
造物では、溶接線が一定方向になっていないだけでな
く、溶接構造物に塑性歪を起こさせるような引張力を作
用させることは困難である。
造物では、溶接線が一定方向になっていないだけでな
く、溶接構造物に塑性歪を起こさせるような引張力を作
用させることは困難である。
【０００８】上記の事情に鑑み、本発明の目的は、溶接
施工後に特別の処理を施すことなく溶接部に発生する引
張残留応力を軽減できるようにした突合せ片面溶接用の
裏当て金を提供することにある。
施工後に特別の処理を施すことなく溶接部に発生する引
張残留応力を軽減できるようにした突合せ片面溶接用の
裏当て金を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、溶接施工時に裏当て金となる当
て金部と、溶接部の収縮を拘束する拘束部とを接合し、
その弾性係数の差、あるいは熱膨張率に差によって、溶
接部の変形を拘束し、溶接部に発生する引張残留応力を
緩和する。
め、本発明においては、溶接施工時に裏当て金となる当
て金部と、溶接部の収縮を拘束する拘束部とを接合し、
その弾性係数の差、あるいは熱膨張率に差によって、溶
接部の変形を拘束し、溶接部に発生する引張残留応力を
緩和する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明による突合せ片面
溶接用の裏当て金２の断面図である。同図において、２
ａは当て金部で、溶接する母材と同じ材質で形成されて
いる。２ｂは拘束部で、当て金部２ａと異なる材質で形
成されている。２ｃは接合部で、当て金部２ａと拘束部
２ｂをレーザ溶接などの手段により溶接している。
に基づいて説明する。図１は、本発明による突合せ片面
溶接用の裏当て金２の断面図である。同図において、２
ａは当て金部で、溶接する母材と同じ材質で形成されて
いる。２ｂは拘束部で、当て金部２ａと異なる材質で形
成されている。２ｃは接合部で、当て金部２ａと拘束部
２ｂをレーザ溶接などの手段により溶接している。
【００１１】なお、拘束部２ｂは、当て金部２ａより弾
性係数の大きな材料、もしくは熱膨張係数の小さい材料
で形成されている。また、接合部２ｃは、溶接のほか、
両側面方向からねじで止めるようにしてもよい。
性係数の大きな材料、もしくは熱膨張係数の小さい材料
で形成されている。また、接合部２ｃは、溶接のほか、
両側面方向からねじで止めるようにしてもよい。
【００１２】図２は、上記の裏当て金２を用いた溶接の
施工状態を示す断面図である。溶接開始前に、図２
（ａ）に示すように、母材１に対して裏当て金２を断続
隅肉溶接により仮付けする。７は仮付けのビードであ
る。なお、母材１と当て金部２ａを直接溶接して仮付け
してもよい。
施工状態を示す断面図である。溶接開始前に、図２
（ａ）に示すように、母材１に対して裏当て金２を断続
隅肉溶接により仮付けする。７は仮付けのビードであ
る。なお、母材１と当て金部２ａを直接溶接して仮付け
してもよい。
【００１３】次に、図２（ｂ）に示すように、母材１の
突合せ溶接を行う。この時、母材１は他の構造部材で拘
束されているものとする。溶接は、まず開先の底面（裏
当て金２の当て金部２ａ）から開始され、溶融池４に溶
滴を供給しながら開先の空間を埋めていく。したがっ
て、開先の空間の上部が埋められるころには、当て金部
２ａは放熱による冷却が始り、凝固し収縮を開始する。
この時、当て金部２ａは、拘束部２ｂと一体に接合され
ているため、その収縮時には、拘束部２ｂの影響を受け
る。
突合せ溶接を行う。この時、母材１は他の構造部材で拘
束されているものとする。溶接は、まず開先の底面（裏
当て金２の当て金部２ａ）から開始され、溶融池４に溶
滴を供給しながら開先の空間を埋めていく。したがっ
て、開先の空間の上部が埋められるころには、当て金部
２ａは放熱による冷却が始り、凝固し収縮を開始する。
この時、当て金部２ａは、拘束部２ｂと一体に接合され
ているため、その収縮時には、拘束部２ｂの影響を受け
る。
【００１４】たとえば、裏当て金２の当て金部２ａとし
て軟鋼（弾性係数Ｅ＝２１１ＧＰａ）、拘束部２ｂとし
てタングステンカーバイド（弾性係数Ｅ＝５３４ＧＰ
ａ）の組合せを用いた場合、拘束部２ｂの変形量が小さ
くなるため、当て金部２ａの収縮が規制され、凝固する
ビードの収縮変形量も拘束されるため、溶接部に発生す
る引張残留応力を緩和することができる。
て軟鋼（弾性係数Ｅ＝２１１ＧＰａ）、拘束部２ｂとし
てタングステンカーバイド（弾性係数Ｅ＝５３４ＧＰ
ａ）の組合せを用いた場合、拘束部２ｂの変形量が小さ
くなるため、当て金部２ａの収縮が規制され、凝固する
ビードの収縮変形量も拘束されるため、溶接部に発生す
る引張残留応力を緩和することができる。
【００１５】なお、裏当て金２として上記の組合せのほ
か、当て金部２ａとしてアルミニウム（弾性係数Ｅ＝１
０８ＧＰａ）、銅（弾性係数Ｅ＝１３０ＧＰａ）を用い
た場合、その拘束部２ｂとして軟鋼（弾性係数Ｅ＝２１
１ＧＰａ）あるいはタングステンカーバイド（弾性係数
Ｅ＝５３４ＧＰａ）を用いることができる。
か、当て金部２ａとしてアルミニウム（弾性係数Ｅ＝１
０８ＧＰａ）、銅（弾性係数Ｅ＝１３０ＧＰａ）を用い
た場合、その拘束部２ｂとして軟鋼（弾性係数Ｅ＝２１
１ＧＰａ）あるいはタングステンカーバイド（弾性係数
Ｅ＝５３４ＧＰａ）を用いることができる。
【００１６】また、裏当て金２の当て金部２ａとして軟
鋼（線膨張率：１１．８×１０~6）、拘束部２ｂとして
タングステンカーバイド（線膨張率：４．５×１０~6）
の組合せを用いた場合、溶接が開始され、当て金部２ａ
が加熱されると、この熱は、当て金部２ａを通して拘束
部２ｂにも伝達され、裏当て金２全体が熱膨張する。こ
の時、拘束部２ｂより当て金部２ａの方が線膨張率が大
きいため、当て金部２ａがより大きく膨張しようとす
る。しかし、拘束部２ｂに拘束されているため、当て金
部２ａには圧縮応力が生じるが、その一部は、溶融池の
変形によって吸収される。
鋼（線膨張率：１１．８×１０~6）、拘束部２ｂとして
タングステンカーバイド（線膨張率：４．５×１０~6）
の組合せを用いた場合、溶接が開始され、当て金部２ａ
が加熱されると、この熱は、当て金部２ａを通して拘束
部２ｂにも伝達され、裏当て金２全体が熱膨張する。こ
の時、拘束部２ｂより当て金部２ａの方が線膨張率が大
きいため、当て金部２ａがより大きく膨張しようとす
る。しかし、拘束部２ｂに拘束されているため、当て金
部２ａには圧縮応力が生じるが、その一部は、溶融池の
変形によって吸収される。
【００１７】溶接の進行によって、溶接部に対する入熱
が減少し、放熱による冷却が始まると、溶融池が凝固し
てビードが形成される。この時、裏当て金２全体も収縮
する。この時、ビードが最も大きく収縮するが、拘束部
２ｂの収縮量が小さいため、当て金部２ａの収縮が拘束
部２ｂによって拘束されるため、ビードの収縮が当て金
部２ａによって拘束され、母材１を引張る変形量が減少
し、母材１に生じる引張残留応力を緩和することができ
る。
が減少し、放熱による冷却が始まると、溶融池が凝固し
てビードが形成される。この時、裏当て金２全体も収縮
する。この時、ビードが最も大きく収縮するが、拘束部
２ｂの収縮量が小さいため、当て金部２ａの収縮が拘束
部２ｂによって拘束されるため、ビードの収縮が当て金
部２ａによって拘束され、母材１を引張る変形量が減少
し、母材１に生じる引張残留応力を緩和することができ
る。
【００１８】なお、当て金部２ａにアルミニウム（線膨
張率：２３．１×１０~6）を用いた場合、拘束部２ｂと
して軟鋼、あるいはタングステンカーバイド等を組み合
わせることができる。
張率：２３．１×１０~6）を用いた場合、拘束部２ｂと
して軟鋼、あるいはタングステンカーバイド等を組み合
わせることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、裏
当て金を、溶接施工時に裏当て金となる当て金部と、溶
接部の変形を拘束する拘束部とを接合して構成したの
で、溶接部の変形を拘束し、溶接部に発生する引張残留
応力を軽減することができる。
当て金を、溶接施工時に裏当て金となる当て金部と、溶
接部の変形を拘束する拘束部とを接合して構成したの
で、溶接部の変形を拘束し、溶接部に発生する引張残留
応力を軽減することができる。
【図１】突合せ片面溶接用の裏当て金の断面図。
【図２】裏当て金を用いた溶接の施工状態を示す断面
図。
図。
【図３】従来の裏当て金を用いた溶接の施工状態を示す
断面図。
断面図。
２ 裏当て金 ２ａ 当て金部 ２ｂ 拘束部
Claims (3)
- 【請求項１】溶接施工時に裏当て金となる当て金部と、
溶接部の変形を拘束する拘束部とを接合してなることを
特徴とする突合せ片面溶接用の裏当て金。 - 【請求項２】拘束部が、当て金部より弾性係数の大きい
材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載
の突合せ片面溶接用の裏当て金。 - 【請求項３】拘束部が、当て金部より熱膨張係数の小さ
い材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記
載の突合せ片面溶接用の裏当て金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6960896A JPH09253890A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 突合せ片面溶接用の裏当て金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6960896A JPH09253890A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 突合せ片面溶接用の裏当て金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09253890A true JPH09253890A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13407746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6960896A Pending JPH09253890A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 突合せ片面溶接用の裏当て金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09253890A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2208567A3 (en) * | 2009-01-15 | 2010-10-06 | General Electric Company | Friction stir welding systems with backing plate having a tungsten-based member |
| CN110355520A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-10-22 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 压块放置装置及压块放置方法 |
| WO2023119902A1 (ja) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | 株式会社小松製作所 | 溶接構造物および作業車両 |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP6960896A patent/JPH09253890A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2208567A3 (en) * | 2009-01-15 | 2010-10-06 | General Electric Company | Friction stir welding systems with backing plate having a tungsten-based member |
| US7832613B2 (en) | 2009-01-15 | 2010-11-16 | General Electric Company | Friction stir welding system |
| CN110355520A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-10-22 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 压块放置装置及压块放置方法 |
| CN110355520B (zh) * | 2019-08-27 | 2021-08-10 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 压块放置装置及压块放置方法 |
| WO2023119902A1 (ja) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | 株式会社小松製作所 | 溶接構造物および作業車両 |
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