JPH11104865A - 溶接構造及び溶接方法 - Google Patents
溶接構造及び溶接方法Info
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- JPH11104865A JPH11104865A JP9287957A JP28795797A JPH11104865A JP H11104865 A JPH11104865 A JP H11104865A JP 9287957 A JP9287957 A JP 9287957A JP 28795797 A JP28795797 A JP 28795797A JP H11104865 A JPH11104865 A JP H11104865A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 応力集中を緩和することができ，疲労強度に
優れた重ね合わせ継手を有する溶接構造及びその溶接方
法を提供すること。 【解決手段】 第１部材１１と第２部材１２とを重ね合
わせ溶接してなる溶接構造１である。重ね合わせ部１０
における第１部材１１の先端部には，第１部材１１の外
表面１１７に溶接熱源を照射して第１部材１１と第２部
材１２とを溶融凝固させてなる先端溶接部１５を形成し
てあり，かつ，先端溶接部１５の先端面１５１と第２部
材１２表面との角度は９０度以上に設けてある。
優れた重ね合わせ継手を有する溶接構造及びその溶接方
法を提供すること。 【解決手段】 第１部材１１と第２部材１２とを重ね合
わせ溶接してなる溶接構造１である。重ね合わせ部１０
における第１部材１１の先端部には，第１部材１１の外
表面１１７に溶接熱源を照射して第１部材１１と第２部
材１２とを溶融凝固させてなる先端溶接部１５を形成し
てあり，かつ，先端溶接部１５の先端面１５１と第２部
材１２表面との角度は９０度以上に設けてある。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，疲労強度に優れる重ね合わせ溶
接構造及びその溶接方法に関する。
接構造及びその溶接方法に関する。
【０００２】
【従来技術】２つの部材の溶接構造としては，従来より
種々の継手形状のものがある。そのなかでも重ね合わせ
継手の溶接構造は，溶接すべき２つの部材の溶接位置決
めが容易であることなどから広く用いられている。従来
の重ね合わせ継ぎ手を有する溶接構造としては，図９に
示すごとく，第１部材１１と第２部材１２とを重ね合わ
せ，次いで第１部材１１の外表面から溶接熱源８を照射
して第２部材１２まで連なる溶融凝固部９１を形成した
溶接構造９が知られている。なお，この場合の溶接熱源
としては，例えばレーザビーム，電子ビーム等がある。
種々の継手形状のものがある。そのなかでも重ね合わせ
継手の溶接構造は，溶接すべき２つの部材の溶接位置決
めが容易であることなどから広く用いられている。従来
の重ね合わせ継ぎ手を有する溶接構造としては，図９に
示すごとく，第１部材１１と第２部材１２とを重ね合わ
せ，次いで第１部材１１の外表面から溶接熱源８を照射
して第２部材１２まで連なる溶融凝固部９１を形成した
溶接構造９が知られている。なお，この場合の溶接熱源
としては，例えばレーザビーム，電子ビーム等がある。
【０００３】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の溶
接構造においては，次の問題がある。即ち，上記重ね合
わせ継手の溶接構造においては，図９に示すごとく，溶
融凝固部９１と第１，第２の部材１１，１２の境界面
に，いわゆる切り欠き部９９が２箇所形成される。
接構造においては，次の問題がある。即ち，上記重ね合
わせ継手の溶接構造においては，図９に示すごとく，溶
融凝固部９１と第１，第２の部材１１，１２の境界面
に，いわゆる切り欠き部９９が２箇所形成される。
【０００４】上記の切り欠き部９９が存在する場合に
は，部材１１，１２に種々の応力が作用した場合に，そ
の応力が上記切り欠き部９９に集中する。そして，その
応力集中が原因となって，図９に示すごときクラック９
８等が発生するという不具合が生じやすい。
は，部材１１，１２に種々の応力が作用した場合に，そ
の応力が上記切り欠き部９９に集中する。そして，その
応力集中が原因となって，図９に示すごときクラック９
８等が発生するという不具合が生じやすい。
【０００５】また，例えば，図１０に示すごとく，薄板
状の第１部材１１とブロック状の第２部材１２との重ね
合わせ溶接構造において，薄板状の第１部材１１側から
溶接熱源を照射して形成した通常の溶融凝固部９１の他
に，溶接熱源８を反対側の第２部材１２の端面に照射し
てすみ肉を形成する方法がある（実開昭６０−６０１７
５号公報）。
状の第１部材１１とブロック状の第２部材１２との重ね
合わせ溶接構造において，薄板状の第１部材１１側から
溶接熱源を照射して形成した通常の溶融凝固部９１の他
に，溶接熱源８を反対側の第２部材１２の端面に照射し
てすみ肉を形成する方法がある（実開昭６０−６０１７
５号公報）。
【０００６】この場合には，上記すみ肉の形成によって
溶接構造が強化される。しかしながら，依然として溶融
凝固部９１における切り欠き部９９が２箇所存在し，こ
こへの応力集中の発生は避けられない。また，割れ感受
性の高い材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼等の
溶接の場合，溶融部の希釈率が不適切な場合には接合部
に割れが発生する。この点において，すみ肉溶接の場合
には，希釈率の制御が難しいため，割れ防止が困難であ
る。
溶接構造が強化される。しかしながら，依然として溶融
凝固部９１における切り欠き部９９が２箇所存在し，こ
こへの応力集中の発生は避けられない。また，割れ感受
性の高い材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼等の
溶接の場合，溶融部の希釈率が不適切な場合には接合部
に割れが発生する。この点において，すみ肉溶接の場合
には，希釈率の制御が難しいため，割れ防止が困難であ
る。
【０００７】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，応力集中を緩和することができ，疲労強
度に優れた重ね合わせ継手を有する溶接構造及びその溶
接方法を提供しようとするものである。
されたもので，応力集中を緩和することができ，疲労強
度に優れた重ね合わせ継手を有する溶接構造及びその溶
接方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，第１部材と第２
部材とを重ね合わせ溶接してなる溶接構造において，重
ね合わせ部における上記第１部材の先端部には，該第１
部材の外表面に溶接熱源を照射して上記第１部材と第２
部材とを溶融凝固させてなる先端溶接部を形成してあ
り，かつ，該先端溶接部の先端面と上記第２部材表面と
の角度は９０度以上に設けてあることを特徴とする溶接
構造にある。
部材とを重ね合わせ溶接してなる溶接構造において，重
ね合わせ部における上記第１部材の先端部には，該第１
部材の外表面に溶接熱源を照射して上記第１部材と第２
部材とを溶融凝固させてなる先端溶接部を形成してあ
り，かつ，該先端溶接部の先端面と上記第２部材表面と
の角度は９０度以上に設けてあることを特徴とする溶接
構造にある。
【０００９】本発明において最も注目すべきことは，上
記第１部材の先端部には，上記先端溶接部を設けたこと
である。この先端溶接部は，第１部材の外表面に溶接熱
源を照射して形成してある。この点において，第１部材
の先端面側における第２部材との境界部に溶接熱源を照
射するすみ肉溶接とは異なる。
記第１部材の先端部には，上記先端溶接部を設けたこと
である。この先端溶接部は，第１部材の外表面に溶接熱
源を照射して形成してある。この点において，第１部材
の先端面側における第２部材との境界部に溶接熱源を照
射するすみ肉溶接とは異なる。
【００１０】そのため，上記先端溶接部は，すみ肉溶接
の場合と異なり，第１部材の先端面から外表面にかけて
全体的に溶融凝固され，スムーズなＲ形状となってい
る。また，先端溶接部の先端面の上記第２部材表面とな
す角度は，９０度以上である。９０度未満の場合には応
力集中の回避を十分に行うことができないという問題が
ある。また，上記先端溶接部は，上記第１部材及び第２
部材を溶融凝固させて形成したものであり，いわゆる溶
接棒等を用いたものではない。
の場合と異なり，第１部材の先端面から外表面にかけて
全体的に溶融凝固され，スムーズなＲ形状となってい
る。また，先端溶接部の先端面の上記第２部材表面とな
す角度は，９０度以上である。９０度未満の場合には応
力集中の回避を十分に行うことができないという問題が
ある。また，上記先端溶接部は，上記第１部材及び第２
部材を溶融凝固させて形成したものであり，いわゆる溶
接棒等を用いたものではない。
【００１１】また，上記第１部材及び第２部材として
は，例えば後述する円筒部材と丸棒部材との組み合わ
せ，あるいは板材と板材との組み合わせ等，種々の形状
の部材の組み合わせ形態をとることができる。
は，例えば後述する円筒部材と丸棒部材との組み合わ
せ，あるいは板材と板材との組み合わせ等，種々の形状
の部材の組み合わせ形態をとることができる。
【００１２】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明の溶接構造においては，上記第１部材の先端部に上記
先端溶接部を形成してある。そのため，上記重ね合わせ
部における第１部材の先端部には，非溶融部分が残存せ
ず，溶融凝固された上記先端溶接部がむき出し状態で存
在している。また，上記先端溶接部は，上記のごとくス
ムーズなＲ形状で形成され，かつ，その先端面は９０度
以上の角度を持って第２部材とつながっている。
明の溶接構造においては，上記第１部材の先端部に上記
先端溶接部を形成してある。そのため，上記重ね合わせ
部における第１部材の先端部には，非溶融部分が残存せ
ず，溶融凝固された上記先端溶接部がむき出し状態で存
在している。また，上記先端溶接部は，上記のごとくス
ムーズなＲ形状で形成され，かつ，その先端面は９０度
以上の角度を持って第２部材とつながっている。
【００１３】そのため，上記先端溶接部の先端側には，
従来のような切り欠き部が形成されない。それ故，本発
明の溶接構造においては，上記重ね合わせ部における上
記第１部材の先端面側への応力集中を回避することがで
きる。
従来のような切り欠き部が形成されない。それ故，本発
明の溶接構造においては，上記重ね合わせ部における上
記第１部材の先端面側への応力集中を回避することがで
きる。
【００１４】したがって，本発明によれば，重ね合わせ
継手を有する溶接構造における応力集中を緩和すること
ができ，疲労強度に優れた溶接構造を得ることができ
る。
継手を有する溶接構造における応力集中を緩和すること
ができ，疲労強度に優れた溶接構造を得ることができ
る。
【００１５】次に，請求項２の発明のように，上記第１
部材には，重ね合わせ部における上記第２部材の先端面
に当接させるためのリブ部を設けてあることが好まし
い。この場合には，第１部材と第２部材を互いに圧縮す
る応力が発生した場合に，上記リブ部の存在によって溶
接部分への応力負荷を軽減することができる。それ故，
溶接構造の疲労強度を更に向上させることができる。
部材には，重ね合わせ部における上記第２部材の先端面
に当接させるためのリブ部を設けてあることが好まし
い。この場合には，第１部材と第２部材を互いに圧縮す
る応力が発生した場合に，上記リブ部の存在によって溶
接部分への応力負荷を軽減することができる。それ故，
溶接構造の疲労強度を更に向上させることができる。
【００１６】また，請求項３の発明のように，上記第１
部材は，重量％において，Ｃ：０．１２％以下，Ｓｉ：
３．００％以下，Ｍｎ：１．２５％以下，Ｐ：０．０４
％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｃｒ：２０．００％以
下，Ａｌ：５．００％以下を含有してなるフェライト系
ステンレス鋼よりなり，一方，上記第２部材は，重量％
において，Ｃ：１．２０％以下，Ｓｉ：１．００％以
下，Ｍｎ：１．２５％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：
０．０３％以下，Ｃｒ：１８．００％以下を含有するマ
ルテンサイト系ステンレス鋼よりなり，かつ，溶接前に
おける重ね合わせ面を境界として，上記先端溶接部の第
１部材寄りの断面積及び第２部材寄りの断面積をそれぞ
れＡ及びＢとして，希釈率Ｓを（Ｂ／（Ａ＋Ｂ））×１
００（％）により表した場合，希釈率Ｓは３０％以下で
あることが好ましい。
部材は，重量％において，Ｃ：０．１２％以下，Ｓｉ：
３．００％以下，Ｍｎ：１．２５％以下，Ｐ：０．０４
％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｃｒ：２０．００％以
下，Ａｌ：５．００％以下を含有してなるフェライト系
ステンレス鋼よりなり，一方，上記第２部材は，重量％
において，Ｃ：１．２０％以下，Ｓｉ：１．００％以
下，Ｍｎ：１．２５％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：
０．０３％以下，Ｃｒ：１８．００％以下を含有するマ
ルテンサイト系ステンレス鋼よりなり，かつ，溶接前に
おける重ね合わせ面を境界として，上記先端溶接部の第
１部材寄りの断面積及び第２部材寄りの断面積をそれぞ
れＡ及びＢとして，希釈率Ｓを（Ｂ／（Ａ＋Ｂ））×１
００（％）により表した場合，希釈率Ｓは３０％以下で
あることが好ましい。
【００１７】この場合には，先端溶接部の組成を割れに
くい組成に維持することができ，溶接構造をさらに疲労
強度の高いものにすることができる。ここで，上記第１
部材としてのフェライト系ステンレス鋼，及び第２部材
としてのマルテンサイト系ステンレス鋼の成分組成の限
定理由等について説明する。
くい組成に維持することができ，溶接構造をさらに疲労
強度の高いものにすることができる。ここで，上記第１
部材としてのフェライト系ステンレス鋼，及び第２部材
としてのマルテンサイト系ステンレス鋼の成分組成の限
定理由等について説明する。
【００１８】（第１部材：フェライト系ステンレス鋼）
Ｃ：０．１２％以下，Ｃは材料強度を確保するため添加
する。一方，０．１２％を超える場合には加工性，磁気
特性を低下させるという問題がある。
Ｃ：０．１２％以下，Ｃは材料強度を確保するため添加
する。一方，０．１２％を超える場合には加工性，磁気
特性を低下させるという問題がある。
【００１９】Ｓｉ：３．００％以下，Ｓｉは磁気特性上
において透磁率を上げる効果があるため添加する。一
方，添加量が３．００％を超える場合には，材料特性上
もろくなるという問題がある。Ｍｎ：１．２５％以下，
Ｍｎは鋼を製造する際に脱酸元素として添加する。一
方，添加量が１．２５％を超える場合には材料の加工性
が低下するという問題がある。
において透磁率を上げる効果があるため添加する。一
方，添加量が３．００％を超える場合には，材料特性上
もろくなるという問題がある。Ｍｎ：１．２５％以下，
Ｍｎは鋼を製造する際に脱酸元素として添加する。一
方，添加量が１．２５％を超える場合には材料の加工性
が低下するという問題がある。
【００２０】Ｐ：０．０４％以下，Ｐは割れ感受性を高
める元素であるため，その添加量が０．０４％を超える
場合には溶接性を低下させるという問題がある。Ｓ：
０．０３％以下，Ｓは溶融金属の粘度を低下させ，割れ
感受性を高める元素であるため，その添加量を極力抑え
る。特に添加量が０．０３％を超える場合には溶接性等
を低下させるという問題がある。
める元素であるため，その添加量が０．０４％を超える
場合には溶接性を低下させるという問題がある。Ｓ：
０．０３％以下，Ｓは溶融金属の粘度を低下させ，割れ
感受性を高める元素であるため，その添加量を極力抑え
る。特に添加量が０．０３％を超える場合には溶接性等
を低下させるという問題がある。
【００２１】Ｃｒ：２０．００％以下，Ｃｒは耐食性を
付与するために添加する。一方，その添加量が２０．０
０％を超える場合には材料特性的に脆くなり冷間加工時
の加工性が低下し，また，コストアップにもつながると
いう問題がある。Ａｌ：５．００％以下，Ａｌは磁気特
性上における比抵抗を上げる働きがあるため添加する。
一方，その添加量が５．００％を超える場合には加工性
を低下させる等の問題がある。
付与するために添加する。一方，その添加量が２０．０
０％を超える場合には材料特性的に脆くなり冷間加工時
の加工性が低下し，また，コストアップにもつながると
いう問題がある。Ａｌ：５．００％以下，Ａｌは磁気特
性上における比抵抗を上げる働きがあるため添加する。
一方，その添加量が５．００％を超える場合には加工性
を低下させる等の問題がある。
【００２２】（第２部材：マルテンサイト系ステンレス
鋼）Ｃ：１．２０％以下，Ｃは材料強度及び硬さを必要
とする場合の主要元素となるため添加する。一方，その
添加量が１．２０％を超える場合には，その溶接性や耐
食性に有害となるという問題がある。
鋼）Ｃ：１．２０％以下，Ｃは材料強度及び硬さを必要
とする場合の主要元素となるため添加する。一方，その
添加量が１．２０％を超える場合には，その溶接性や耐
食性に有害となるという問題がある。
【００２３】Ｓｉ：１．００％以下，Ｓｉは脱酸剤及び
強化元素として添加する。一方，その添加量が１．００
％を超える場合には材料特性を脆くするという問題があ
る。Ｍｎ：１．２５％以下，Ｍｎは鋼を製造する際に脱
酸元素として添加する。一方，その添加量が１．２５％
を超える場合には材料の加工性を低下させるという問題
がある。
強化元素として添加する。一方，その添加量が１．００
％を超える場合には材料特性を脆くするという問題があ
る。Ｍｎ：１．２５％以下，Ｍｎは鋼を製造する際に脱
酸元素として添加する。一方，その添加量が１．２５％
を超える場合には材料の加工性を低下させるという問題
がある。
【００２４】Ｐ：０．０４％以下，Ｐは割れ感受性を高
める元素であるため，その添加量が０．０４％を超える
場合には溶接性を低下させるという問題がある。Ｓ：
０．０３％以下，Ｓは溶融金属の粘度を低下させ，割れ
感受性を高める元素であるため，その添加量を極力抑え
る。特に添加量が０．０３％を超える場合には溶接性等
を低下させるという問題がある。
める元素であるため，その添加量が０．０４％を超える
場合には溶接性を低下させるという問題がある。Ｓ：
０．０３％以下，Ｓは溶融金属の粘度を低下させ，割れ
感受性を高める元素であるため，その添加量を極力抑え
る。特に添加量が０．０３％を超える場合には溶接性等
を低下させるという問題がある。
【００２５】Ｃｒ：１８．００％以下，Ｃｒは耐食性を
付与する主要な元素であるため添加する。一方，その添
加量が１８．００％を超える場合には材料特性上脆くな
るという問題がある。
付与する主要な元素であるため添加する。一方，その添
加量が１８．００％を超える場合には材料特性上脆くな
るという問題がある。
【００２６】次に，上記希釈率Ｓ，即ち（Ｂ／（Ａ＋
Ｂ））×１００（％）は３０％以下であることが好まし
い。３０％を超える場合には，先端溶接部が脆くなって
割れやすくなるという問題がある。
Ｂ））×１００（％）は３０％以下であることが好まし
い。３０％を超える場合には，先端溶接部が脆くなって
割れやすくなるという問題がある。
【００２７】次に，請求項４の発明にように，上記第１
部材は，重量％において，Ｃ：０．０５％以下，Ｓｉ：
０．３０％以下，Ｍｎ：１．２５％以下，Ｐ：０．０４
％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｎｉ：４０．００〜５
０．００％，残部ＦｅよりなるＮｉ系合金鋼よりなり，
一方，上記第２部材は，重量％において，Ｃ：１．２０
％以下，Ｓｉ：１．００％以下，Ｍｎ：１．２５％以
下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｃｒ：
１８．００％以下を含有するマルテンサイト系ステンレ
ス鋼よりなり，かつ，溶接前における重ね合わせ面を境
界として，上記先端溶接部の第１部材寄りの断面積及び
第２部材寄りの断面積をそれぞれＡ及びＢとして，希釈
率Ｓを（Ｂ／（Ａ＋Ｂ））×１００（％）により表した
場合，希釈率Ｓは４５％以下であるという構成にするこ
ともできる。
部材は，重量％において，Ｃ：０．０５％以下，Ｓｉ：
０．３０％以下，Ｍｎ：１．２５％以下，Ｐ：０．０４
％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｎｉ：４０．００〜５
０．００％，残部ＦｅよりなるＮｉ系合金鋼よりなり，
一方，上記第２部材は，重量％において，Ｃ：１．２０
％以下，Ｓｉ：１．００％以下，Ｍｎ：１．２５％以
下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｃｒ：
１８．００％以下を含有するマルテンサイト系ステンレ
ス鋼よりなり，かつ，溶接前における重ね合わせ面を境
界として，上記先端溶接部の第１部材寄りの断面積及び
第２部材寄りの断面積をそれぞれＡ及びＢとして，希釈
率Ｓを（Ｂ／（Ａ＋Ｂ））×１００（％）により表した
場合，希釈率Ｓは４５％以下であるという構成にするこ
ともできる。
【００２８】この場合にも，先端溶接部の組成を割れに
くい組成に維持することができ，溶接構造をさらに疲労
強度の高いものにすることができる。ここで，上記第１
部材としてのＮｉ系合金鋼の成分組成の限定理由等につ
いて説明する。なお，第２部材としてのマルテンサイト
系ステンレス鋼における成分組成の限定理由は上記と同
様である。
くい組成に維持することができ，溶接構造をさらに疲労
強度の高いものにすることができる。ここで，上記第１
部材としてのＮｉ系合金鋼の成分組成の限定理由等につ
いて説明する。なお，第２部材としてのマルテンサイト
系ステンレス鋼における成分組成の限定理由は上記と同
様である。
【００２９】（第１部材：Ｎｉ系合金鋼）Ｃ：０．０５
％以下，Ｃは材料硬度を確保するために添加する。一
方，その添加量が０．０５％を超える場合には磁気的特
性の低下につながるという問題がある。Ｓｉ：０．３０
％以下，Ｓｉは脱酸剤及び強化元素として添加する。一
方，その添加量が０．３０％を超える場合には材料特性
が脆くなるという問題がある。
％以下，Ｃは材料硬度を確保するために添加する。一
方，その添加量が０．０５％を超える場合には磁気的特
性の低下につながるという問題がある。Ｓｉ：０．３０
％以下，Ｓｉは脱酸剤及び強化元素として添加する。一
方，その添加量が０．３０％を超える場合には材料特性
が脆くなるという問題がある。
【００３０】Ｍｎ：１．２５％以下，Ｍｎは鋼を製造す
る際，脱酸元素として添加する。一方，その添加量が
１．２５％を超える場合には材料の加工性が低下すると
いう問題がある。Ｐ：０．０４％以下，Ｐは割れ感受性
を高める元素であるため，その添加量が０．０４％を超
える場合には溶接性を低下させるという問題がある。
る際，脱酸元素として添加する。一方，その添加量が
１．２５％を超える場合には材料の加工性が低下すると
いう問題がある。Ｐ：０．０４％以下，Ｐは割れ感受性
を高める元素であるため，その添加量が０．０４％を超
える場合には溶接性を低下させるという問題がある。
【００３１】Ｓ：０．０３％以下，Ｓは溶融金属の粘度
を低下させ，割れ感受性を高める元素であるため，その
添加量を極力抑える。特に添加量が０．０３％を超える
場合には溶接性等を低下させるという問題がある。
を低下させ，割れ感受性を高める元素であるため，その
添加量を極力抑える。特に添加量が０．０３％を超える
場合には溶接性等を低下させるという問題がある。
【００３２】Ｎｉ：４０〜５０％，Ｎｉは耐食性及び磁
気特性上の主要元素として添加する。一方，その添加量
が４０％未満の場合又は５０％を超える場合にはいずれ
も耐食性又は磁気特性を低下させるという問題がある。
気特性上の主要元素として添加する。一方，その添加量
が４０％未満の場合又は５０％を超える場合にはいずれ
も耐食性又は磁気特性を低下させるという問題がある。
【００３３】次に，この場合の上記希釈率Ｓは４５％以
下であることが好ましい。４５％を超える場合には，先
端溶接部が脆くなって割れやすくなるという問題があ
る。そのためより好ましくは４０％以下がよい。
下であることが好ましい。４５％を超える場合には，先
端溶接部が脆くなって割れやすくなるという問題があ
る。そのためより好ましくは４０％以下がよい。
【００３４】次に，請求項５の発明のように，上記溶接
熱源は，レーザビーム，電子ビーム，アークのいずれか
であることが好ましい。これにより，溶接熱源の照射位
置を容易に制御することができ，上記先端溶接部の形成
を容易に行うことができる。
熱源は，レーザビーム，電子ビーム，アークのいずれか
であることが好ましい。これにより，溶接熱源の照射位
置を容易に制御することができ，上記先端溶接部の形成
を容易に行うことができる。
【００３５】また，請求項６の発明のように，上記第１
部材は，内孔を有する円筒部材であると共に，上記内孔
内には第２部材の先端面を当接させるためのリブ部を有
しており，一方，上記第２部材は上記第１部材の内孔に
圧入可能な外径を有する丸棒材であり，かつ，上記重ね
合わせ部は上記第２部材を上記第１部材の内孔内に圧入
すると共に上記第２部材の先端面を上記リブ部に当接さ
せることにより形成してある構造をとることができる。
部材は，内孔を有する円筒部材であると共に，上記内孔
内には第２部材の先端面を当接させるためのリブ部を有
しており，一方，上記第２部材は上記第１部材の内孔に
圧入可能な外径を有する丸棒材であり，かつ，上記重ね
合わせ部は上記第２部材を上記第１部材の内孔内に圧入
すると共に上記第２部材の先端面を上記リブ部に当接さ
せることにより形成してある構造をとることができる。
【００３６】この場合には，上記先端溶接部による応力
集中緩和効果に加えて，上記圧入による接合力と，上記
リブ部による圧縮応力の軽減効果を得ることができる。
それ故，筒状部材と丸棒部材の溶接構造を強固かつ疲労
強度に優れたものとすることができる。
集中緩和効果に加えて，上記圧入による接合力と，上記
リブ部による圧縮応力の軽減効果を得ることができる。
それ故，筒状部材と丸棒部材の溶接構造を強固かつ疲労
強度に優れたものとすることができる。
【００３７】次に，請求項７の発明のように，第１部材
と第２部材とを重ね合わせ溶接する方法において，上記
第１部材と上記第２部材とを重ね合わせて重ね合わせ部
を形成し，次いで，該重ね合わせ部における上記第１部
材の先端部の外表面に溶接熱源を照射し，上記第１部材
と第２部材とを溶融凝固させてなる先端溶接部を形成す
ることを特徴とする溶接方法がある。この溶接方法によ
れば，上記の優れた溶接構造を得ることができる。
と第２部材とを重ね合わせ溶接する方法において，上記
第１部材と上記第２部材とを重ね合わせて重ね合わせ部
を形成し，次いで，該重ね合わせ部における上記第１部
材の先端部の外表面に溶接熱源を照射し，上記第１部材
と第２部材とを溶融凝固させてなる先端溶接部を形成す
ることを特徴とする溶接方法がある。この溶接方法によ
れば，上記の優れた溶接構造を得ることができる。
【００３８】また，請求項８の発明のように，上記第１
部材には，上記第２部材の先端面に当接させるためのリ
ブ部を予め設けておき，該リブ部に上記第２部材を当接
させた状態で上記重ね合わせ部を形成することが好まし
い。これにより，上記の圧縮応力に対する疲労強度に優
れた溶接構造を容易に得ることができる。
部材には，上記第２部材の先端面に当接させるためのリ
ブ部を予め設けておき，該リブ部に上記第２部材を当接
させた状態で上記重ね合わせ部を形成することが好まし
い。これにより，上記の圧縮応力に対する疲労強度に優
れた溶接構造を容易に得ることができる。
【００３９】また，上記溶接熱源はレーザビームであ
り，かつ，上記第１部材へのレーザビーム照射位置は，
該第１部材の先端面から０．３５ｍｍ±０．０５ｍｍの
範囲及び先端面から１．０ｍｍ±０．１ｍｍの範囲の２
箇所であることが好ましい。これにより，適度な形状の
先端溶接部を形成することができる。
り，かつ，上記第１部材へのレーザビーム照射位置は，
該第１部材の先端面から０．３５ｍｍ±０．０５ｍｍの
範囲及び先端面から１．０ｍｍ±０．１ｍｍの範囲の２
箇所であることが好ましい。これにより，適度な形状の
先端溶接部を形成することができる。
【００４０】即ち，上記第１のレーザビーム照射位置が
０．３５ｍｍ±０．０５ｍｍの範囲を超える場合には，
いずれも第１部材の先端面をスムーズな形状にに溶融凝
固させることが困難であるという問題がある。また，上
記第２のレーザビーム照射位置が先端から０．８５＋
０．１ｍｍを超える場合には先端溶接部が２つの部分に
分断されるという問題がある。
０．３５ｍｍ±０．０５ｍｍの範囲を超える場合には，
いずれも第１部材の先端面をスムーズな形状にに溶融凝
固させることが困難であるという問題がある。また，上
記第２のレーザビーム照射位置が先端から０．８５＋
０．１ｍｍを超える場合には先端溶接部が２つの部分に
分断されるという問題がある。
【００４１】また，請求項９の発明のように，上記第１
部材としては内孔を有すると共に該内孔内に第２部材の
先端面を当接させるためのリブ部を有する円筒部材を準
備し，一方，上記第２部材としては上記第１部材の内孔
に圧入可能な外径を有する丸棒材を準備し，次いで，上
記第２部材を上記第１部材の内孔内に圧入すると共に上
記第２部材の先端面を上記リブ部に当接させることによ
り上記重ね合わせ部を形成し，次いで，上記第１部材に
レーザビームを照射して上記先端溶接部を形成すること
が好ましい。この場合には，円筒部材と丸棒部材の溶接
構造を強固かつ疲労強度に優れたものにすることができ
る。
部材としては内孔を有すると共に該内孔内に第２部材の
先端面を当接させるためのリブ部を有する円筒部材を準
備し，一方，上記第２部材としては上記第１部材の内孔
に圧入可能な外径を有する丸棒材を準備し，次いで，上
記第２部材を上記第１部材の内孔内に圧入すると共に上
記第２部材の先端面を上記リブ部に当接させることによ
り上記重ね合わせ部を形成し，次いで，上記第１部材に
レーザビームを照射して上記先端溶接部を形成すること
が好ましい。この場合には，円筒部材と丸棒部材の溶接
構造を強固かつ疲労強度に優れたものにすることができ
る。
【００４２】
実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる溶接構造及び溶接方法につ
き図１〜図５を用いて説明する。本例の溶接構造１は，
図１，図２に示すごとく，円筒状の第１部材１１と丸棒
状の第２部材１２とを重ね合わせ溶接してなる溶接構造
である。重ね合わせ部１０における第１部材１１の先端
部には，第１部材１１の外表面１１７に溶接熱源を照射
して第１部材１１と第２部材１２とを溶融凝固させてな
る先端溶接部１５を形成してある。また，この先端溶接
部１５の先端面１５１と第２部材１２表面との角度は９
０度以上に設けてある。
き図１〜図５を用いて説明する。本例の溶接構造１は，
図１，図２に示すごとく，円筒状の第１部材１１と丸棒
状の第２部材１２とを重ね合わせ溶接してなる溶接構造
である。重ね合わせ部１０における第１部材１１の先端
部には，第１部材１１の外表面１１７に溶接熱源を照射
して第１部材１１と第２部材１２とを溶融凝固させてな
る先端溶接部１５を形成してある。また，この先端溶接
部１５の先端面１５１と第２部材１２表面との角度は９
０度以上に設けてある。
【００４３】以下，これを詳説する。本例の第１部材１
１は，図２（ａ）に示すごとく，内孔１１０を有する円
筒部材であって，Ｎｉ系合金鋼よりなる。また，第２部
材１２は，図２（ｂ）に示すごとく，第１部材１１の内
孔に圧入可能な外径を有する中実丸棒材であって，マル
テンサイト系ステンレス鋼よりなる。表１には第１部材
１１の，表２には第２部材１２の化学成分範囲をそれぞ
れ示してある。
１は，図２（ａ）に示すごとく，内孔１１０を有する円
筒部材であって，Ｎｉ系合金鋼よりなる。また，第２部
材１２は，図２（ｂ）に示すごとく，第１部材１１の内
孔に圧入可能な外径を有する中実丸棒材であって，マル
テンサイト系ステンレス鋼よりなる。表１には第１部材
１１の，表２には第２部材１２の化学成分範囲をそれぞ
れ示してある。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】次に，第１部材１１と第２部材１２とを溶
接するに当たっては，図３に示すごとく，まず第２部材
１２を第１部材１１の内孔１１０内に圧入する。これに
より，溶接すべき重ね合わせ部１０が形成される。次い
で，図４に示すごとく，重ね合わせ部１０における第１
部材１１の先端部の外周面１１７に溶接熱源としてのレ
ーザビーム８を照射する。このとき，第１部材１１の先
端面１１６には直接レーザビーム８を照射しない。また
本例のレーザビーム８としては，ＹＡＧレーザを用い
た。
接するに当たっては，図３に示すごとく，まず第２部材
１２を第１部材１１の内孔１１０内に圧入する。これに
より，溶接すべき重ね合わせ部１０が形成される。次い
で，図４に示すごとく，重ね合わせ部１０における第１
部材１１の先端部の外周面１１７に溶接熱源としてのレ
ーザビーム８を照射する。このとき，第１部材１１の先
端面１１６には直接レーザビーム８を照射しない。また
本例のレーザビーム８としては，ＹＡＧレーザを用い
た。
【００４７】また，レーザビーム照射位置は，図４に示
すごとく，第１部材１１の先端面１１６からＬ１（０．
３５ｍｍ）の距離とＬ２（０．８５ｍｍ）の距離のとこ
ろの２箇所である。また，レーザビーム８の照射は，上
記照射位置を維持しながら第１部材１１の全周にパルス
的に行った。その結果，図１に示すごとく，第１部材１
１の先端部には，先端溶接部１５が形成され，いわゆる
スポット溶接がなされた。なお，レーザビームの照射を
連続的に行っていわゆるシーム溶接を行うこともでき
る。
すごとく，第１部材１１の先端面１１６からＬ１（０．
３５ｍｍ）の距離とＬ２（０．８５ｍｍ）の距離のとこ
ろの２箇所である。また，レーザビーム８の照射は，上
記照射位置を維持しながら第１部材１１の全周にパルス
的に行った。その結果，図１に示すごとく，第１部材１
１の先端部には，先端溶接部１５が形成され，いわゆる
スポット溶接がなされた。なお，レーザビームの照射を
連続的に行っていわゆるシーム溶接を行うこともでき
る。
【００４８】この先端溶接部１５は，その先端面１５０
と第２部材１２表面との間の角度αが９０度以上となる
ように設けられた。また，先端溶接部１５の希釈率Ｓは
３５％となった。即ち，図５に示すごとく，先端溶接部
１５の断面を，溶接前の重ね合わせ部境界面１０５によ
り区分けした場合の第１部材１１寄りの部分の断面積を
Ａ，第２部材１２寄りの部分の断面積をＢとして，希釈
率Ｓを（Ｂ／（Ａ＋Ｂ））×１００（％）により表した
場合，希釈率Ｓは３５％となった。
と第２部材１２表面との間の角度αが９０度以上となる
ように設けられた。また，先端溶接部１５の希釈率Ｓは
３５％となった。即ち，図５に示すごとく，先端溶接部
１５の断面を，溶接前の重ね合わせ部境界面１０５によ
り区分けした場合の第１部材１１寄りの部分の断面積を
Ａ，第２部材１２寄りの部分の断面積をＢとして，希釈
率Ｓを（Ｂ／（Ａ＋Ｂ））×１００（％）により表した
場合，希釈率Ｓは３５％となった。
【００４９】次に，本例の作用につき説明する。本例に
より得られた溶接構造においては，第１部材１１の先端
部に先端溶接部１５を形成してある。また，先端溶接部
１５は，図１に示すごとく，スムーズなＲ形状で形成さ
れ，かつ，その先端面１５１は９０度以上の角度を持っ
て第２部材１２とつながっている。
より得られた溶接構造においては，第１部材１１の先端
部に先端溶接部１５を形成してある。また，先端溶接部
１５は，図１に示すごとく，スムーズなＲ形状で形成さ
れ，かつ，その先端面１５１は９０度以上の角度を持っ
て第２部材１２とつながっている。
【００５０】そのため，先端溶接部１５の先端側には，
従来のような切り欠き部が形成されない。それ故，重ね
合わせ部１０における第１部材１１の先端面側への応力
集中は確実に回避することができる。また，先端溶接部
１５の希釈率Ｓは３５％である。そのため，先端溶接部
１５は比較的高い靱性を確保することができ，溶接部の
割れによるトラブルを回避することができる。さらに本
例においては第１部材１１と第２部材１２とを圧入して
ある。
従来のような切り欠き部が形成されない。それ故，重ね
合わせ部１０における第１部材１１の先端面側への応力
集中は確実に回避することができる。また，先端溶接部
１５の希釈率Ｓは３５％である。そのため，先端溶接部
１５は比較的高い靱性を確保することができ，溶接部の
割れによるトラブルを回避することができる。さらに本
例においては第１部材１１と第２部材１２とを圧入して
ある。
【００５１】したがって，本例によれば，重ね合わせ継
手を有する溶接構造における応力集中を緩和することが
でき，疲労強度に優れた溶接構造を得ることができる。
手を有する溶接構造における応力集中を緩和することが
でき，疲労強度に優れた溶接構造を得ることができる。
【００５２】実施形態例２ 本例は，図６〜図８に示すごとく，実施形態例１とは異
なる形状の第１部材２１と，第２部材２２とを重ね合わ
せ溶接する例である。第１部材２１は，図６（ａ）に示
すごとく，大径部２１１と小径部２１２を有すると共
に，軸方向に貫通する内孔２１０を有している。また，
内孔２１０内には，内方に突出したリング状のリブ部２
１４を設けてある。
なる形状の第１部材２１と，第２部材２２とを重ね合わ
せ溶接する例である。第１部材２１は，図６（ａ）に示
すごとく，大径部２１１と小径部２１２を有すると共
に，軸方向に貫通する内孔２１０を有している。また，
内孔２１０内には，内方に突出したリング状のリブ部２
１４を設けてある。
【００５３】第２部材２２は，図６（ｂ）に示すごと
く，大径中実部２２１と小径中実部２２２とを有する。
また，小径中実部２２２の外径は，上記第１部材２１の
内孔２１０内に圧入可能な大きさに設けてある。そし
て，溶接を行うに当たっては，図７に示すごとく，第２
部材２２の小径中実部２２２を第１部材２１の内孔２１
０内に圧入すると共に第２部材２２の先端面２２３をリ
ブ部２１４に当接させた状態で重ね合わせ部１０を形成
した。
く，大径中実部２２１と小径中実部２２２とを有する。
また，小径中実部２２２の外径は，上記第１部材２１の
内孔２１０内に圧入可能な大きさに設けてある。そし
て，溶接を行うに当たっては，図７に示すごとく，第２
部材２２の小径中実部２２２を第１部材２１の内孔２１
０内に圧入すると共に第２部材２２の先端面２２３をリ
ブ部２１４に当接させた状態で重ね合わせ部１０を形成
した。
【００５４】そして，図８に示すごとく，実施形態例１
と同様にして第１部材２１の外表面２１７にレーザビー
ム８を照射し，先端溶接部１５を形成した。その他は実
施形態例１と同様とした。この場合には，上記リブ部１
４への第２部材２２の当接によって，第１部材２１及び
第２部材に圧縮方向の応力が作用した際の応力を緩和す
ることができる。それ故，実施形態例１の場合よりもさ
らに強固な溶接構造を得ることができる。その他は実施
形態例１と同様の効果が得られる。
と同様にして第１部材２１の外表面２１７にレーザビー
ム８を照射し，先端溶接部１５を形成した。その他は実
施形態例１と同様とした。この場合には，上記リブ部１
４への第２部材２２の当接によって，第１部材２１及び
第２部材に圧縮方向の応力が作用した際の応力を緩和す
ることができる。それ故，実施形態例１の場合よりもさ
らに強固な溶接構造を得ることができる。その他は実施
形態例１と同様の効果が得られる。
【００５５】なお，上記の実施形態例１，２において
は，上記第１部材１１，２１として表１に記載のＮｉ系
合金鋼を用いたが，これに代えて表３に示すフェライト
系ステンレス鋼を用いても同様の効果が得られる。ただ
し，この場合には，上記希釈率Ｓを３０％以下とするこ
とが好ましい。
は，上記第１部材１１，２１として表１に記載のＮｉ系
合金鋼を用いたが，これに代えて表３に示すフェライト
系ステンレス鋼を用いても同様の効果が得られる。ただ
し，この場合には，上記希釈率Ｓを３０％以下とするこ
とが好ましい。
【００５６】
【表３】
【図１】実施形態例１の溶接構造を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，（ａ）第１部材の斜視
図，（ｂ）第２部材の斜視図。
図，（ｂ）第２部材の斜視図。
【図３】実施形態例１における，第１部材と第２部材と
の重ね合わせ部を形成した状態を示す説明図。
の重ね合わせ部を形成した状態を示す説明図。
【図４】実施形態例１における，レーザビームの照射位
置を示す説明図。
置を示す説明図。
【図５】実施形態例１における，先端溶接部の希釈率を
示す説明図。
示す説明図。
【図６】実施形態例２における，（ａ）第１部材の断面
図，（ｂ）第２部材の正面図。
図，（ｂ）第２部材の正面図。
【図７】実施形態例２における，第１部材と第２部材と
の重ね合わせ部を形成した状態を示す説明図。
の重ね合わせ部を形成した状態を示す説明図。
【図８】実施形態例２の溶接構造を示す説明図。
【図９】従来例の溶接構造及び不具合点を示す説明図。
【図１０】従来例における，他の溶接構造を示す説明
図。
図。
１．．．溶接構造， １０．．．重ね合わせ部， １１，２１．．．第１部材， １１０，２１０．．．内孔， １１６．．．先端面 １１７，２１７．．．外表面， １５．．．先端溶接部， １２，２２．．．第２部材， ２１４．．．リブ部， ８．．．レーザビーム，
Claims (9)
- 【請求項１】 第１部材と第２部材とを重ね合わせ溶接
してなる溶接構造において，重ね合わせ部における上記
第１部材の先端部には，該第１部材の外表面に溶接熱源
を照射して上記第１部材と第２部材とを溶融凝固させて
なる先端溶接部を形成してあり，かつ，該先端溶接部の
先端面と上記第２部材表面との角度は９０度以上に設け
てあることを特徴とする溶接構造。 - 【請求項２】 請求項１において，上記第１部材には，
重ね合わせ部における上記第２部材の先端面に当接させ
るためのリブ部を設けてあることを特徴とする溶接構
造。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記第１部材
は，重量％において，Ｃ：０．１２％以下，Ｓｉ：３．
００％以下，Ｍｎ：１．２５％以下，Ｐ：０．０４％以
下，Ｓ：０．０３％以下，Ｃｒ：２０．００％以下，Ａ
ｌ：５．００％以下を含有してなるフェライト系ステン
レス鋼よりなり，一方，上記第２部材は，重量％におい
て，Ｃ：１．２０％以下，Ｓｉ：１．００％以下，Ｍ
ｎ：１．２５％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０
３％以下，Ｃｒ：１８．００％以下を含有するマルテン
サイト系ステンレス鋼よりなり，かつ，溶接前における
重ね合わせ面を境界として，上記先端溶接部の第１部材
寄りの断面積及び第２部材寄りの断面積をそれぞれＡ及
びＢとして，希釈率Ｓを（Ｂ／（Ａ＋Ｂ））×１００
（％）により表した場合，希釈率Ｓは３０％以下である
ことを特徴とする溶接構造。 - 【請求項４】 請求項１又は２において，上記第１部材
は，重量％において，Ｃ：０．０５％以下，Ｓｉ：０．
３０％以下，Ｍｎ：１．２５％以下，Ｐ：０．０４％以
下，Ｓ：０．０３％以下，Ｎｉ：４０．００〜５０．０
０％，残部ＦｅよりなるＮｉ系合金鋼よりなり，一方，
上記第２部材は，重量％において，Ｃ：１．２０％以
下，Ｓｉ：１．００％以下，Ｍｎ：１．２５％以下，
Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｃｒ：１
８．００％以下を含有するマルテンサイト系ステンレス
鋼よりなり，かつ，溶接前における重ね合わせ面を境界
として，上記先端溶接部の第１部材寄りの断面積及び第
２部材寄りの断面積をそれぞれＡ及びＢとして，希釈率
Ｓを（Ｂ／（Ａ＋Ｂ））×１００（％）により表した場
合，希釈率Ｓは４５％以下であることを特徴とする溶接
構造。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいすれか１項において，
上記溶接熱源は，レーザビーム，電子ビーム，アークの
いずれかであることを特徴とする溶接構造。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項において，
上記第１部材は，内孔を有する円筒部材であると共に，
上記内孔内には第２部材の先端面を当接させるためのリ
ブ部を有しており，一方，上記第２部材は上記第１部材
の内孔に圧入可能な外径を有する丸棒材であり，かつ，
上記重ね合わせ部は上記第２部材を上記第１部材の内孔
内に圧入すると共に上記第２部材の先端面を上記リブ部
に当接させることにより形成してあることを特徴とする
溶接構造。 - 【請求項７】 第１部材と第２部材とを重ね合わせ溶接
する方法において，上記第１部材と上記第２部材とを重
ね合わせて重ね合わせ部を形成し，次いで，該重ね合わ
せ部における上記第１部材の先端部の外表面に溶接熱源
を照射し，上記第１部材と第２部材とを溶融凝固させて
なる先端溶接部を形成することを特徴とする溶接方法。 - 【請求項８】 請求項７において，上記第１部材には，
上記第２部材の先端面に当接させるためのリブ部を予め
設けておき，該リブ部に上記第２部材を当接させた状態
で上記重ね合わせ部を形成することを特徴とする溶接方
法。 - 【請求項９】 請求項７又は８において，上記第１部材
としては内孔を有すると共に該内孔内に第２部材の先端
面を当接させるためのリブ部を有する円筒部材を準備
し，一方，上記第２部材としては上記第１部材の内孔に
圧入可能な外径を有する丸棒材を準備し，次いで，上記
第２部材を上記第１部材の内孔内に圧入すると共に上記
第２部材の先端面を上記リブ部に当接させることにより
上記重ね合わせ部を形成し，次いで，上記第１部材にレ
ーザビームを照射して上記先端溶接部を形成することを
特徴とする溶接方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28795797A JP3750313B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 溶接構造 |
| US09/154,588 US6221505B1 (en) | 1997-10-03 | 1998-09-17 | Lap joint welding arrangement and a related welding method for forming the same |
| DE19845465.1A DE19845465B4 (de) | 1997-10-03 | 1998-10-02 | Überlappunsstoß-Schweißanordnung sowie diesbezügliches Schweißverfahren zur Ausbildung derselben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28795797A JP3750313B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 溶接構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11104865A true JPH11104865A (ja) | 1999-04-20 |
| JP3750313B2 JP3750313B2 (ja) | 2006-03-01 |
Family
ID=17723941
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28795797A Expired - Lifetime JP3750313B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 溶接構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3750313B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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