JPH11106867A - 高力ボルト摩擦接合添接用鋼材 - Google Patents
高力ボルト摩擦接合添接用鋼材Info
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- JPH11106867A JPH11106867A JP28626897A JP28626897A JPH11106867A JP H11106867 A JPH11106867 A JP H11106867A JP 28626897 A JP28626897 A JP 28626897A JP 28626897 A JP28626897 A JP 28626897A JP H11106867 A JPH11106867 A JP H11106867A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、建築用のボルト接合部に用いられ
る極めてすべり係数が高い添接用鋼材に関するものであ
る。 【解決手段】 主として、化学組成が重量比で、Ｃ ：
０．１〜１％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．３〜
１．５％、の範囲にあって、その他残部Ｆｅ及び不可避
的不純物であることを特徴とし、鋼材の片側の表面すな
わち摩擦面に三角形の突起を有し、該突起高さが０．２
５〜２ｍｍ、隣接突起間間隔が０．５〜４ｍｍの範囲に
あり、且つ突起谷底部に応力集中緩和形状を有し、さら
に突起部ビッカース硬さが４００〜７００である高力ボ
ルト摩擦接合添接用鋼材。
る極めてすべり係数が高い添接用鋼材に関するものであ
る。 【解決手段】 主として、化学組成が重量比で、Ｃ ：
０．１〜１％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．３〜
１．５％、の範囲にあって、その他残部Ｆｅ及び不可避
的不純物であることを特徴とし、鋼材の片側の表面すな
わち摩擦面に三角形の突起を有し、該突起高さが０．２
５〜２ｍｍ、隣接突起間間隔が０．５〜４ｍｍの範囲に
あり、且つ突起谷底部に応力集中緩和形状を有し、さら
に突起部ビッカース硬さが４００〜７００である高力ボ
ルト摩擦接合添接用鋼材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高力ボルト摩擦接
合部に用いられる添接用鋼材に関するものである。
合部に用いられる添接用鋼材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高力ボルトによる摩擦接合の多く
は、赤錆面あるいはショットブラスト面を有した添接板
を使用することが標準となっているが、これで得られる
すべり係数はたかだか０．４５程度である。図１に、特
開平８−２０９８０９号公報の図１５で示された鋼材ボ
ルト接合部に使用される添接板の模式図を示す。なお、
図１の（イ）は側面図、（ロ）は平面図である。
は、赤錆面あるいはショットブラスト面を有した添接板
を使用することが標準となっているが、これで得られる
すべり係数はたかだか０．４５程度である。図１に、特
開平８−２０９８０９号公報の図１５で示された鋼材ボ
ルト接合部に使用される添接板の模式図を示す。なお、
図１の（イ）は側面図、（ロ）は平面図である。
【０００３】ここで、すべり係数を高めることを目的と
したいくつかの技術が開示され、たとえば特開平８−２
０９８０９号公報では、添接板摩擦面に三角形の波形状
もしくは角錐状の突起を設け且つ添接板の硬さと他方の
鋼材の硬さ比が２．５以上であればすべり係数が０．９
以上の高摩擦接合面が得られることを明らかにした。ま
た、特開平８−８１７３６号公報では、Ｔｉ及びＢの添
加量を制限した高硬度鋼材に高低差０．２〜１．０ｍｍ
の凹凸を設けた高摩擦鋼材を提示している。これらの鋼
材は、基本的に、鋼材表面に凹凸を設けこれらの凸部が
骨材に食い込んで摩擦を得ようというものであり、高い
摩擦を得るためには優れた技術と言える。
したいくつかの技術が開示され、たとえば特開平８−２
０９８０９号公報では、添接板摩擦面に三角形の波形状
もしくは角錐状の突起を設け且つ添接板の硬さと他方の
鋼材の硬さ比が２．５以上であればすべり係数が０．９
以上の高摩擦接合面が得られることを明らかにした。ま
た、特開平８−８１７３６号公報では、Ｔｉ及びＢの添
加量を制限した高硬度鋼材に高低差０．２〜１．０ｍｍ
の凹凸を設けた高摩擦鋼材を提示している。これらの鋼
材は、基本的に、鋼材表面に凹凸を設けこれらの凸部が
骨材に食い込んで摩擦を得ようというものであり、高い
摩擦を得るためには優れた技術と言える。
【０００４】しかるに、上記の鋼材は、凹部での技術配
慮、すなわち添接板使用中にかかる引張応力が凹部の谷
底部先端に集中した場合の切欠効果を全く考慮しておら
ず、ために、使用中に先端部から亀裂が生じ、低応力で
添接板が破断する可能性が考えられる。
慮、すなわち添接板使用中にかかる引張応力が凹部の谷
底部先端に集中した場合の切欠効果を全く考慮しておら
ず、ために、使用中に先端部から亀裂が生じ、低応力で
添接板が破断する可能性が考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑み成されたもので、凹部谷底部での応力集中を
軽減することに成功し且つ高い摩擦接合面を与えること
のできる高力ボルト摩擦接合構造部添接用鋼材に関する
ものである。
事情に鑑み成されたもので、凹部谷底部での応力集中を
軽減することに成功し且つ高い摩擦接合面を与えること
のできる高力ボルト摩擦接合構造部添接用鋼材に関する
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の高力ボルト摩擦
接合構造部添接用鋼材の主たる特徴は、基本的に焼入れ
性と靭性に優れた鋼材を用い、その表面すなわち少なく
とも骨材（被添接材）との摩擦面に突起高さが０．２５
〜２ｍｍ、隣接突起間間隔が０．５〜４ｍｍ、突起先端
部半径が０．１ｍｍ以下の三角形の突起を有することで
骨材への食い込み性が極めて強い高摩擦面を得ることに
加え、さらに重要な点として、図２に示す如く隣接突起
間の凹部谷底部に丸みを持たせ、そこでの応力集中を著
しく軽減することに成功したことにある。このときの丸
みは、円弧、楕円等が適当であるが、特に曲率半径０．
０５ｍｍ以上の円弧が工作も容易で且つ応力集中軽減に
適切である。
接合構造部添接用鋼材の主たる特徴は、基本的に焼入れ
性と靭性に優れた鋼材を用い、その表面すなわち少なく
とも骨材（被添接材）との摩擦面に突起高さが０．２５
〜２ｍｍ、隣接突起間間隔が０．５〜４ｍｍ、突起先端
部半径が０．１ｍｍ以下の三角形の突起を有することで
骨材への食い込み性が極めて強い高摩擦面を得ることに
加え、さらに重要な点として、図２に示す如く隣接突起
間の凹部谷底部に丸みを持たせ、そこでの応力集中を著
しく軽減することに成功したことにある。このときの丸
みは、円弧、楕円等が適当であるが、特に曲率半径０．
０５ｍｍ以上の円弧が工作も容易で且つ応力集中軽減に
適切である。
【０００７】本発明の要旨は以下の通りである。
【０００８】（１） 化学組成が重量比で、Ｃ ：０．
１〜１％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．３〜１．
５％、のであり、その他残部Ｆｅ及び不可避的不純物で
ある鋼材の少なくとも片面に突起を有し、該突起高さが
０．２５〜２ｍｍ、隣接突起間間隔が０．５〜４ｍｍの
範囲にあり、且つ突起谷底部に応力集中緩和形状を有
し、さらに突起部ビッカース硬さが４００〜７００であ
ることを特徴とする高力ボルト摩擦接合添接用鋼材。
１〜１％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．３〜１．
５％、のであり、その他残部Ｆｅ及び不可避的不純物で
ある鋼材の少なくとも片面に突起を有し、該突起高さが
０．２５〜２ｍｍ、隣接突起間間隔が０．５〜４ｍｍの
範囲にあり、且つ突起谷底部に応力集中緩和形状を有
し、さらに突起部ビッカース硬さが４００〜７００であ
ることを特徴とする高力ボルト摩擦接合添接用鋼材。
【０００９】（２） 応力集中緩和形状として谷底部曲
率半径が０．０５〜８．１２５ｍｍであることを特徴と
する（１）に記載の高力ボルト摩擦接合添接用鋼材。
率半径が０．０５〜８．１２５ｍｍであることを特徴と
する（１）に記載の高力ボルト摩擦接合添接用鋼材。
【００１０】（３） （１）に記載の鋼組成に、更に、
Ｐ ：０．０１５〜０．０５％、Ｓ ：０．０１５〜
０．０５％、の１種または２種を含有せしめたことを特
徴とする（１）または（２）に記載の高力ボルト摩擦接
合添接用鋼材。
Ｐ ：０．０１５〜０．０５％、Ｓ ：０．０１５〜
０．０５％、の１種または２種を含有せしめたことを特
徴とする（１）または（２）に記載の高力ボルト摩擦接
合添接用鋼材。
【００１１】（４） （１）または（３）記載の鋼組成
に、更に、Ｎｉ：０．１〜１％、Ｃｒ：０．１〜２％、
Ｍｏ：０．１〜１％、Ｖ ：０．０１〜０．１％の１種
または２種以上を含有せしめたことを特徴とする（１）
または（２）、または（３）に記載の高力ボルト摩擦接
合添接用鋼材。
に、更に、Ｎｉ：０．１〜１％、Ｃｒ：０．１〜２％、
Ｍｏ：０．１〜１％、Ｖ ：０．０１〜０．１％の１種
または２種以上を含有せしめたことを特徴とする（１）
または（２）、または（３）に記載の高力ボルト摩擦接
合添接用鋼材。
【００１２】（５） （１）または（３）、または
（４）に記載の鋼組成に、更に、Ｎｂ：０．０１〜０．
５％、を含有せしめたことを特徴とする（１）または
（２）または（３）、または（４）に記載の高力ボルト
摩擦接合添接用鋼材。
（４）に記載の鋼組成に、更に、Ｎｂ：０．０１〜０．
５％、を含有せしめたことを特徴とする（１）または
（２）または（３）、または（４）に記載の高力ボルト
摩擦接合添接用鋼材。
【００１３】（６） （１）または（３）または
（４）、または（５）に記載の鋼組成に、更に、Ａｌ：
０．０１〜０．１％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％の１
種または２種、または更に、Ｂ ：０．０００３〜０．
００５％を含有せしめたことを特徴とする（１）または
（２）または（３）または（４）、または（５）に記載
の高力ボルト摩擦接合構造部添接用鋼材。
（４）、または（５）に記載の鋼組成に、更に、Ａｌ：
０．０１〜０．１％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％の１
種または２種、または更に、Ｂ ：０．０００３〜０．
００５％を含有せしめたことを特徴とする（１）または
（２）または（３）または（４）、または（５）に記載
の高力ボルト摩擦接合構造部添接用鋼材。
【００１４】（７） （１）または（３）または（４）
または（５）、または（６）に記載の鋼組成に、更に、
Ｃａ：０．００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０１〜
０．０５％の１種または２種を含有せしめたことを特徴
とする（１）または（２）または（３）または（４）ま
たは（５）、または（６）に記載の高力ボルト摩擦接合
添接用鋼材。
または（５）、または（６）に記載の鋼組成に、更に、
Ｃａ：０．００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０１〜
０．０５％の１種または２種を含有せしめたことを特徴
とする（１）または（２）または（３）または（４）ま
たは（５）、または（６）に記載の高力ボルト摩擦接合
添接用鋼材。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の各成分の限定理由
を説明する。なお、％は全て重量％である。
を説明する。なお、％は全て重量％である。
【００１６】鋼組成は、基本的に焼入れ性に富むことに
よって容易に突起部（例えば三角形もしくは三角錐）先
端の硬さを確保でき、且つ突起谷底部での応力集中で生
じた亀裂の進展を抑制するための鋼材靭性も優れていな
ければならない。
よって容易に突起部（例えば三角形もしくは三角錐）先
端の硬さを確保でき、且つ突起谷底部での応力集中で生
じた亀裂の進展を抑制するための鋼材靭性も優れていな
ければならない。
【００１７】Ｃの制御は本発明上極めて重要である。突
起先端部での硬度を得るため最低０．０１％以上が必要
であるが、１％を超えると突起谷底部応力集中緩和形状
を有していても谷底部から割れが生じ易くなる場合があ
る。よってＣの添加範囲は０．０１〜１％である。
起先端部での硬度を得るため最低０．０１％以上が必要
であるが、１％を超えると突起谷底部応力集中緩和形状
を有していても谷底部から割れが生じ易くなる場合があ
る。よってＣの添加範囲は０．０１〜１％である。
【００１８】Ｓｉは、脱酸及び硬度確保の点から最低
０．０５％を必要とするが、１％を越えると突起谷底部
応力集中緩和形状を有していても谷底部から割れが生じ
易くなる場合がある。よってＳｉの添加範囲は０．０５
〜１％とする。
０．０５％を必要とするが、１％を越えると突起谷底部
応力集中緩和形状を有していても谷底部から割れが生じ
易くなる場合がある。よってＳｉの添加範囲は０．０５
〜１％とする。
【００１９】Ｍｎは、Ｓを固定して熱間加工時の粒界割
れを防止するとともに、硬度確保の点から最低０．３％
を必要とするが、１．５％を越えると突起谷底部応力集
中緩和形状を有していても谷底部から割れが生じ易くな
る場合がある。したがってＭｎの添加範囲は０．３〜
１．５％とする。
れを防止するとともに、硬度確保の点から最低０．３％
を必要とするが、１．５％を越えると突起谷底部応力集
中緩和形状を有していても谷底部から割れが生じ易くな
る場合がある。したがってＭｎの添加範囲は０．３〜
１．５％とする。
【００２０】Ｐ、Ｓは粒界脆化元素であり靭性上制限さ
れねばならないが、鋼材の快削性を向上させる作用を有
する。快削性向上の観点からはＰ、Ｓともに０．０１５
％以上の添加が望ましいが、０．０５％を超える添加は
鋼材基本靭性の低下をまねく。よってＰ、Ｓを添加する
場合はその範囲を０．０１５〜０．０５％とする。
れねばならないが、鋼材の快削性を向上させる作用を有
する。快削性向上の観点からはＰ、Ｓともに０．０１５
％以上の添加が望ましいが、０．０５％を超える添加は
鋼材基本靭性の低下をまねく。よってＰ、Ｓを添加する
場合はその範囲を０．０１５〜０．０５％とする。
【００２１】Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖはともに突起部硬度
改善の観点から添加することができる。
改善の観点から添加することができる。
【００２２】Ｎｉは、所望の硬度確保及び鋼材基本靭性
を向上させる効果により、添加する場合は最低０．１％
を必要とするが、１％を超える添加では焼入れ性過剰の
ため、本発明の応力緩和形状を有していても、突起谷部
応力集中部に割れを生じ易くなるので好ましくない。よ
って添加する場合のＮｉの添加範囲は０．１〜１％とす
る。
を向上させる効果により、添加する場合は最低０．１％
を必要とするが、１％を超える添加では焼入れ性過剰の
ため、本発明の応力緩和形状を有していても、突起谷部
応力集中部に割れを生じ易くなるので好ましくない。よ
って添加する場合のＮｉの添加範囲は０．１〜１％とす
る。
【００２３】Ｃｒは、所望の硬度確保の点から、添加す
る場合は最低０．１％を必要とするが、２％を超える添
加では焼入れ性過剰のため、本発明の応力緩和形状を有
していても、突起谷部応力集中部に割れを生じ易くな
る。よって添加する場合のＮｉの添加範囲は０．１〜２
％とする。
る場合は最低０．１％を必要とするが、２％を超える添
加では焼入れ性過剰のため、本発明の応力緩和形状を有
していても、突起谷部応力集中部に割れを生じ易くな
る。よって添加する場合のＮｉの添加範囲は０．１〜２
％とする。
【００２４】Ｍｏ及びＶもＣｒ同様に所望の硬度確保上
望ましい元素であり、添加する場合は、それぞれ最低
０．１％及び０．０１％を必要とするが、それぞれ１％
及び０．１％を超える添加では焼入れ性過剰のため、本
発明の応力緩和形状を有していても、突起谷部応力集中
部に割れを生じ易くなる。よって添加する場合のＭｏ及
びＶの添加範囲は、Ｍｏが０．１〜１％、Ｖが０．０１
〜０．１％とする。
望ましい元素であり、添加する場合は、それぞれ最低
０．１％及び０．０１％を必要とするが、それぞれ１％
及び０．１％を超える添加では焼入れ性過剰のため、本
発明の応力緩和形状を有していても、突起谷部応力集中
部に割れを生じ易くなる。よって添加する場合のＭｏ及
びＶの添加範囲は、Ｍｏが０．１〜１％、Ｖが０．０１
〜０．１％とする。
【００２５】Ｎｂは、細粒化効果を通して鋼材の母材靭
性を向上させる効果により、添加する場合は最低０．０
１％を必要とするが、０．５％を超える添加でＮｂＣ等
の粗大析出物の生成によりかえって靭性低下をまねく。
よってＮｂの添加範囲は、０．０１〜０．５％とする。
性を向上させる効果により、添加する場合は最低０．０
１％を必要とするが、０．５％を超える添加でＮｂＣ等
の粗大析出物の生成によりかえって靭性低下をまねく。
よってＮｂの添加範囲は、０．０１〜０．５％とする。
【００２６】Ａｌ及びＴｉは脱酸剤として添加すること
が好ましく、更にＡｌ及びＴｉはＮとの化合物を作るこ
とによってＢＮの生成を抑えるはたらきをも有する。こ
れにより固溶Ｂ濃度が増し、これがオーステナイト粒界
へ偏析することにより焼入れ性を向上させるため、結果
的に硬度が上昇する。この効果のためには、Ａｌが０．
０１％以上、Ｔｉが０．００５％以上の添加を必要とす
るが、ともに０．１％を超える添加で粗大窒化物を形成
し鋼材の母材靭性の低下をまねく。よってＡｌの添加範
囲は０．０１〜０．１％、Ｔｉの添加範囲は０．００５
〜０．１％が好ましい。尚Ａｌは、鋼溶製時に合金や耐
火物から不純物として混入する場合があり、０．００８
％程度混入しても不可避不純物とみなせる。
が好ましく、更にＡｌ及びＴｉはＮとの化合物を作るこ
とによってＢＮの生成を抑えるはたらきをも有する。こ
れにより固溶Ｂ濃度が増し、これがオーステナイト粒界
へ偏析することにより焼入れ性を向上させるため、結果
的に硬度が上昇する。この効果のためには、Ａｌが０．
０１％以上、Ｔｉが０．００５％以上の添加を必要とす
るが、ともに０．１％を超える添加で粗大窒化物を形成
し鋼材の母材靭性の低下をまねく。よってＡｌの添加範
囲は０．０１〜０．１％、Ｔｉの添加範囲は０．００５
〜０．１％が好ましい。尚Ａｌは、鋼溶製時に合金や耐
火物から不純物として混入する場合があり、０．００８
％程度混入しても不可避不純物とみなせる。
【００２７】Ｂは上述のように焼入れ性を通して硬度上
昇をもたらす。この目的のためにはＡｌおよび／又はＴ
ｉを添加し、更に最低０．０００３％の添加を必要とす
るが、０．００５％を超える添加でＢＮの粗大析出物の
形成をまねきかえって靭性が低下する。よってＢの添加
範囲は、０．０００３〜０．００５％である。
昇をもたらす。この目的のためにはＡｌおよび／又はＴ
ｉを添加し、更に最低０．０００３％の添加を必要とす
るが、０．００５％を超える添加でＢＮの粗大析出物の
形成をまねきかえって靭性が低下する。よってＢの添加
範囲は、０．０００３〜０．００５％である。
【００２８】Ｃａ及びＲＥＭは介在物微細化制御により
鋼材の異方性を改善し、母材靭性を向上させるはたらき
を有するが、過剰の添加によりかえって介在物の粗大化
をまねき靭性を低下させる。添加の範囲は、Ｃａが０．
００１〜０．０１％、ＲＥＭが０．０１〜０．０５％で
ある。
鋼材の異方性を改善し、母材靭性を向上させるはたらき
を有するが、過剰の添加によりかえって介在物の粗大化
をまねき靭性を低下させる。添加の範囲は、Ｃａが０．
００１〜０．０１％、ＲＥＭが０．０１〜０．０５％で
ある。
【００２９】ここで、鋼板の摩擦面特性を支配する因子
について述べる。建築骨材に食い込んで摩擦をもたらす
形状として図２に示す三角形状の突起が最も好ましく、
その突起先端部１が９０°の角度を有した先鋭なのもの
であることが望ましい。突起は三角形状以外でも、三角
錐や四角錐状でも良い。突起部高さｔは０．２５ｍｍ未
満であると十分な食い込みが得られず、また、２ｍｍを
超えると、隣接する突起間の間隔ｗが広がり過ぎるため
骨材（被添接材）へのトータルの食い込み点数が少なく
なりすべり係数が得られない。よって突起の高さｔの範
囲は０．２５〜２ｍｍである。さらに隣接突起間隔は小
さい方が良く、この値は４ｍｍを超えてはならないが、
一方で０．５ｍｍを下回ると突起高さが小さくなり食い
込みが得られなくなる。よって、隣接突起間隔ｗの範囲
は０．５〜４ｍｍである。突起部の硬さは、図３で示す
斜線部分（０．４×ｔ以下であることが好ましいが、こ
れに限定されるものでない）が食い込み上最も大切であ
り、この部分のビッカース硬さが４００以上必要である
が、７００を超えると突起谷底部２に割れを生じやすく
なる。したがって、突起部硬さの範囲は４００〜７００
である。
について述べる。建築骨材に食い込んで摩擦をもたらす
形状として図２に示す三角形状の突起が最も好ましく、
その突起先端部１が９０°の角度を有した先鋭なのもの
であることが望ましい。突起は三角形状以外でも、三角
錐や四角錐状でも良い。突起部高さｔは０．２５ｍｍ未
満であると十分な食い込みが得られず、また、２ｍｍを
超えると、隣接する突起間の間隔ｗが広がり過ぎるため
骨材（被添接材）へのトータルの食い込み点数が少なく
なりすべり係数が得られない。よって突起の高さｔの範
囲は０．２５〜２ｍｍである。さらに隣接突起間隔は小
さい方が良く、この値は４ｍｍを超えてはならないが、
一方で０．５ｍｍを下回ると突起高さが小さくなり食い
込みが得られなくなる。よって、隣接突起間隔ｗの範囲
は０．５〜４ｍｍである。突起部の硬さは、図３で示す
斜線部分（０．４×ｔ以下であることが好ましいが、こ
れに限定されるものでない）が食い込み上最も大切であ
り、この部分のビッカース硬さが４００以上必要である
が、７００を超えると突起谷底部２に割れを生じやすく
なる。したがって、突起部硬さの範囲は４００〜７００
である。
【００３０】さらに、本発明において重要である突起谷
底部２の形状は、これが先鋭なもの（例えば切欠状）で
あると添接用鋼材使用中の引張応力により応力集中を生
み、結果的に添接用鋼材を破断させてしまうおそれがあ
る。そこで谷底部は丸みを有した断面形状（楕円、円ほ
か）が必要であり、特に以下に述べるように、曲率半径
が０．０５ｍｍ以上であるとその効果を発揮する。図４
（ａ）は、本発明の第６発明の鋼組成における突起谷底
部曲率半径と引張最大応力σｍａｘの関係を示す。図４
（ｂ）に示す幅Ｗ及び谷底から裏面までの高さＡの形状
を有す添接用鋼材に、引張荷重Ｐを加えた場合の応力σ
をσ＝Ｐ／（Ａ×Ｗ）と定義する。この引張における最
大応力σｍａｘと、図４（ｃ）に示す板幅Ｗ、板厚Ａの
平板を引張った時の引張強さσＢを比較し、これらがほ
ぼ等しければ谷底部の切欠効果が無かったと考えられる
一方、σｍａｘ＜σＢであると切欠部応力集中による強
度低下と考えられる。谷部形状が先鋭でなく、わずかな
密度の転位増殖を起こす程度であれば、むしろ加工硬化
により強度が上昇し、わずかではあるがσｍａｘ＞σＢ
という好ましい結果も期待できる。そこで、図４（ａ）
では、種々のＡ及びＷの形状を有する鋼板を用いて引張
試験を行ない、横軸の曲率半径に対し、縦軸にσｍａｘ
／σＢをとった。これが１を下回れば応力集中が作用し
たと考えることができる。特に曲率半径０．０５ｍｍ未
満で１を大きく下回る結果が得られた。一方で、前記の
突起高さの最小値未満且つ突起間隔の最大値超となり食
い込み効果が得にくくなってしまうため、特にその上限
は８．１２５ｍｍである。よって突起谷底部の曲率半径
の範囲は０．０５〜８．１２５ｍｍとする。
底部２の形状は、これが先鋭なもの（例えば切欠状）で
あると添接用鋼材使用中の引張応力により応力集中を生
み、結果的に添接用鋼材を破断させてしまうおそれがあ
る。そこで谷底部は丸みを有した断面形状（楕円、円ほ
か）が必要であり、特に以下に述べるように、曲率半径
が０．０５ｍｍ以上であるとその効果を発揮する。図４
（ａ）は、本発明の第６発明の鋼組成における突起谷底
部曲率半径と引張最大応力σｍａｘの関係を示す。図４
（ｂ）に示す幅Ｗ及び谷底から裏面までの高さＡの形状
を有す添接用鋼材に、引張荷重Ｐを加えた場合の応力σ
をσ＝Ｐ／（Ａ×Ｗ）と定義する。この引張における最
大応力σｍａｘと、図４（ｃ）に示す板幅Ｗ、板厚Ａの
平板を引張った時の引張強さσＢを比較し、これらがほ
ぼ等しければ谷底部の切欠効果が無かったと考えられる
一方、σｍａｘ＜σＢであると切欠部応力集中による強
度低下と考えられる。谷部形状が先鋭でなく、わずかな
密度の転位増殖を起こす程度であれば、むしろ加工硬化
により強度が上昇し、わずかではあるがσｍａｘ＞σＢ
という好ましい結果も期待できる。そこで、図４（ａ）
では、種々のＡ及びＷの形状を有する鋼板を用いて引張
試験を行ない、横軸の曲率半径に対し、縦軸にσｍａｘ
／σＢをとった。これが１を下回れば応力集中が作用し
たと考えることができる。特に曲率半径０．０５ｍｍ未
満で１を大きく下回る結果が得られた。一方で、前記の
突起高さの最小値未満且つ突起間隔の最大値超となり食
い込み効果が得にくくなってしまうため、特にその上限
は８．１２５ｍｍである。よって突起谷底部の曲率半径
の範囲は０．０５〜８．１２５ｍｍとする。
【００３１】本発明の高力ボルト摩擦接合添接用鋼材と
しては、厚板（例えば板厚６〜２５ｍｍ）、薄板（例え
ば板厚３〜６ｍｍ未満）骨材（被添接材）の表面形状に
合わせて板を成形加工したもの等、いずれでもかまわな
い。例えば、断面略コ型の形状でも良い。
しては、厚板（例えば板厚６〜２５ｍｍ）、薄板（例え
ば板厚３〜６ｍｍ未満）骨材（被添接材）の表面形状に
合わせて板を成形加工したもの等、いずれでもかまわな
い。例えば、断面略コ型の形状でも良い。
【００３２】
【実施例】表１及び表２に示す成分範囲の鋼を板厚９ｍ
ｍの供試鋼板とした。Ｎｏ．１〜１４は本発明鋼、Ｎ
ｏ．１５〜４１は比較鋼である。表３及び表４に、各供
試鋼板の突起形状（突起高さ、隣接突起形状、突起谷底
部形状、突起谷底部曲率半径）、突起部硬度を示す。さ
らに、製造したそれぞれの鋼板表面に種々の表面加工を
行ない、すべり係数μを測定した。すべり係数μの測定
は、図５に示す試験体を製作しこれの両端を引張り、ず
れ量ｄと荷重Ｐの関係から求める。特にｄ＝０．２ｍｍ
のときの荷重Ｐ0.2を用いると、μ＝Ｐ0.2／Ｎで表され
る。ここでＮは使用したボルトの導入軸力であり、公称
１０Ｔ（１０ｔｏｎｆ／ｃｍ2）であるが、試験ではボ
ルト頭部に歪ゲージを貼り、実効軸力を測定した。さら
に表３及び表４には、本発明においてもっとも重要な点
である突起谷底部の応力緩和状況判定のため、引張試験
で測定した添接用鋼材及び平板の強度比σｍａｘ／σＢ
を示す。
ｍの供試鋼板とした。Ｎｏ．１〜１４は本発明鋼、Ｎ
ｏ．１５〜４１は比較鋼である。表３及び表４に、各供
試鋼板の突起形状（突起高さ、隣接突起形状、突起谷底
部形状、突起谷底部曲率半径）、突起部硬度を示す。さ
らに、製造したそれぞれの鋼板表面に種々の表面加工を
行ない、すべり係数μを測定した。すべり係数μの測定
は、図５に示す試験体を製作しこれの両端を引張り、ず
れ量ｄと荷重Ｐの関係から求める。特にｄ＝０．２ｍｍ
のときの荷重Ｐ0.2を用いると、μ＝Ｐ0.2／Ｎで表され
る。ここでＮは使用したボルトの導入軸力であり、公称
１０Ｔ（１０ｔｏｎｆ／ｃｍ2）であるが、試験ではボ
ルト頭部に歪ゲージを貼り、実効軸力を測定した。さら
に表３及び表４には、本発明においてもっとも重要な点
である突起谷底部の応力緩和状況判定のため、引張試験
で測定した添接用鋼材及び平板の強度比σｍａｘ／σＢ
を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】 比較鋼Ｎｏ．２１〜２９は成分系は本発明範囲内である
ものの、Ｎｏ．２１〜２３及びＮｏ．２６は突起高さ及
び隣接突起間隔が不適切であるためすべり係数が低く、
Ｎｏ．２４〜２５は突起谷底部が切欠状であるためσｍ
ａｘ／σＢが１を大きく下回っている。さらにＮｏ．２
７は突起谷底部曲率半径が本発明を上回るためすべり係
数が低く、Ｎｏ．２８は突起部硬度が本発明を下回って
いるためすべり係数が低く、逆にＮｏ．２９は突起部硬
度が本発明を上回っているためσｍａｘ／σＢが１を大
きく下回っている。
ものの、Ｎｏ．２１〜２３及びＮｏ．２６は突起高さ及
び隣接突起間隔が不適切であるためすべり係数が低く、
Ｎｏ．２４〜２５は突起谷底部が切欠状であるためσｍ
ａｘ／σＢが１を大きく下回っている。さらにＮｏ．２
７は突起谷底部曲率半径が本発明を上回るためすべり係
数が低く、Ｎｏ．２８は突起部硬度が本発明を下回って
いるためすべり係数が低く、逆にＮｏ．２９は突起部硬
度が本発明を上回っているためσｍａｘ／σＢが１を大
きく下回っている。
【００３７】比較鋼Ｎｏ．３０、３２、３４は、それぞ
れＣ、Ｓｉ、Ｍｎが本発明を下回っているためすべり係
数が低い。
れＣ、Ｓｉ、Ｍｎが本発明を下回っているためすべり係
数が低い。
【００３８】比較鋼Ｎｏ．３１、３３、３５、３６〜４
７は、それぞれ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｃａ、ＲＥＭが
本発明を上回っているため、すべり係数は十分であるも
ののσｍａｘ／σＢが１を大きく下回っている。
７は、それぞれ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｃａ、ＲＥＭが
本発明を上回っているため、すべり係数は十分であるも
ののσｍａｘ／σＢが１を大きく下回っている。
【００３９】それに対し、本発明鋼Ｎｏ．１〜２０は、
すべり係数が十分に高いうえ、本発明で重要な耐突起谷
底部応力集中指標σｍａｘ／σＢが満足いくレベルであ
る。
すべり係数が十分に高いうえ、本発明で重要な耐突起谷
底部応力集中指標σｍａｘ／σＢが満足いくレベルであ
る。
【００４０】
【発明の効果】本発明により高いすべり係数を有する高
力ボルト摩擦接合添接用鋼材が得られる。これにより、
ボルト本数の著しい削減や安全な低力ボルトの適用など
が可能となり、コスト削減や安全性などの観点から産業
界に果たす役割は極めて大きいと言える。
力ボルト摩擦接合添接用鋼材が得られる。これにより、
ボルト本数の著しい削減や安全な低力ボルトの適用など
が可能となり、コスト削減や安全性などの観点から産業
界に果たす役割は極めて大きいと言える。
【図１】従来の添接板を説明する図であり、（イ）は側
面図、（ロ）は平面図である。
面図、（ロ）は平面図である。
【図２】添接用鋼材突起形状を示す図である。
【図３】突起部硬さ必要範囲を示す図である。
【図４】（ａ）は突起谷底部曲率半径とσｍａｘ／σＢ
の関係の１例を示す図であり、（ｂ）は添接用鋼材引張
試験片外観、（ｃ）は比較平板引張試験片外観を示す図
である。
の関係の１例を示す図であり、（ｂ）は添接用鋼材引張
試験片外観、（ｃ）は比較平板引張試験片外観を示す図
である。
【図５】 すべり係数測定用試験体を示す図である。
１ 突起先端部 ２ 突起谷底部 ３ ボルト孔 ４ 鋼材 ５ 添板（添接用鋼材） ｔ 突起部高さ ｗ 突起部間隔 Ａ 板厚 Ｗ 板幅
Claims (7)
- 【請求項１】 化学組成が重量比で、Ｃ ：０．１〜１
％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、
であり、その他残部Ｆｅ及び不可避的不純物である鋼材
の少なくとも片面に突起を有し、該突起高さが０．２５
〜２ｍｍ、隣接突起間間隔が０．５〜４ｍｍの範囲にあ
り、且つ突起谷底部に応力集中緩和形状を有し、さらに
突起部ビッカース硬さが４００〜７００であることを特
徴とする高力ボルト摩擦接合添接用鋼材。 - 【請求項２】 応力集中緩和形状として谷底部曲率半径
が０．０５〜８．１２５ｍｍであることを特徴とする請
求項１に記載の高力ボルト摩擦接合添接用鋼材。 - 【請求項３】 請求項１に記載の鋼組成に、更に、Ｐ：
０．０１５〜０．０５％、Ｓ：０．０１５〜０．０５
％、の１種または２種を含有せしめたことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の高力ボルト摩擦接合添
接用鋼材。 - 【請求項４】 請求項１または請求項３記載の鋼組成
に、更に、Ｎｉ：０．１〜１％、Ｃｒ：０．１〜２％、
Ｍｏ：０．１〜１％、Ｖ ：０．０１〜０．１％の１種
または２種以上を含有せしめたことを特徴とする請求項
１または請求項２、または請求項３に記載の高力ボルト
摩擦接合添接用鋼材。 - 【請求項５】 請求項１または請求項３、または請求項
４に記載の鋼組成に、更に、Ｎｂ：０．０１〜０．５
％、を含有せしめたことを特徴とする請求項１または請
求項２または請求項３、または請求項４に記載の高力ボ
ルト摩擦接合添接用鋼材。 - 【請求項６】 請求項１または請求項３または請求項
４、または請求項５に記載の鋼組成に、更に、Ａｌ：
０．０１〜０．１％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％の１
種または２種、または更に、Ｂ ：０．０００３〜０．
００５％を含有せしめたことを特徴とする請求項１また
は請求項２または請求項３または請求項４、または請求
項５に記載の高力ボルト摩擦接合構造部添接用鋼材。 - 【請求項７】 請求項１または請求項３または請求項４
または請求項５、または請求項６に記載の鋼組成に、更
に、Ｃａ：０．００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０１
〜０．０５％の１種または２種を含有せしめたことを特
徴とする請求項１または請求項２または請求項３または
請求項４または請求項５、または請求項６に記載の高力
ボルト摩擦接合添接用鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28626897A JP3218209B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 高力ボルト摩擦接合添接用鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28626897A JP3218209B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 高力ボルト摩擦接合添接用鋼材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11106867A true JPH11106867A (ja) | 1999-04-20 |
| JP3218209B2 JP3218209B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=17702170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28626897A Expired - Fee Related JP3218209B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 高力ボルト摩擦接合添接用鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3218209B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007119841A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Nippon Steel Engineering Co., Ltd. | Friction-joining steel plate and friction-joining structure |
| CN105090223A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-11-25 | 同济大学 | 一种高强螺栓连接方法及用于该方法的板式增磨垫片结构 |
| JP2020037994A (ja) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | センクシア株式会社 | 溝付接合板及び鋼材接合構造 |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP28626897A patent/JP3218209B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007119841A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Nippon Steel Engineering Co., Ltd. | Friction-joining steel plate and friction-joining structure |
| JP2009533605A (ja) * | 2006-04-10 | 2009-09-17 | 新日鉄エンジニアリング株式会社 | 摩擦接合用鋼板および摩擦接合構造 |
| US8492004B2 (en) | 2006-04-10 | 2013-07-23 | Nippon Steel Engineering Co., Ltd. | Friction-joining structure |
| CN105090223A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-11-25 | 同济大学 | 一种高强螺栓连接方法及用于该方法的板式增磨垫片结构 |
| JP2020037994A (ja) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | センクシア株式会社 | 溝付接合板及び鋼材接合構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3218209B2 (ja) | 2001-10-15 |
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