JPS5856671B2 - 溶接における終端割れ防止法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶接母材終端に発生する終端割れをエンドタ
ブによって可及的に防止する方法に関するものである。

最近、溶接作業の能率化を期して種々の自動溶接が実施
されているが、中でも大入熱、高速度で行なうサブマー
ジアーク溶接はよく使用されている。

この溶接法は高能率ではあるが、溶接部に大きな熱量が
加えられこれが高速で移動するから、溶接線に沿って熱
応力や熱歪が発生し易く、その傾向は入熱量が大きい程
著しい。

特に、溶接線終端部にクレータ−処理用のエンドタブを
取付けて溶接する場合には、アーク熱が溶接母材終端を
エンドタブに向って通過する際に、その部分の拘束が瞬
間的に開放され集積された熱膨張に起因する応力のため
急激に回転変形を起こす。

その結果終端割れが発生するようにな９、片面からｔｏ
ｏ％の溶込みを得る片面自動溶接にかいてはその発生率
が高いから、この終端割れを防止する方法が種種提案さ
れている。

その１つとして、溶接を一方向からのみ行なわず溶接母
材の両端部から行ないクレータ−を重ねて溶接する方法
があるが、これは、溶接方向を変える必要があることと
、クレータ−会合部分のガウジング等を行なわねばなら
ず、また他の方法として、予め溶接母材の終端付近の開
先内を手溶接等で溶接して埋めておき、終端まで１ｏｏ
％の溶込みを得すに溶接する方法もあるが、これも予め
開先内に埋めである終端部分を裏側からガウジングし裏
ビードの出ていない部分を溶接する必要があう、これら
の何れにおしても作業が煩雑で手間を要するものであっ
た。

また終端部までｌｏｏ％の溶込みを得て、溶接母材の溶
接線終端部にクレータ−処理用エンドタブを取付け、ク
レータ−を溶接母材からエンドタブに逃す自動溶接法で
は、終端割れを完全に防止することは困難であった。

これは先に述べた様に、溶接電極が母材の終端部を通過
するときに、熱応力、熱歪によシ終端部に急激且つ強大
な回転変形が起こる為であり、この回転変形を防ぐには
終端部に取付けるクレータ−処理用エンドタブ若しくは
このエンドタブに機械的拘束力を加えて終端部を拘束す
る方法があるが、エンドタブのみで拘束するには相当大
きなエンドタブを取付けねばならず、エンドタブの大き
さが充分でないと溶接電極がエンドタブ上にきたときに
、溶接熱を受けたエンドタブ自体が回転変形を起こし、
終端割れを助長することもある。

またエンドタブ自体に機械的拘束力を与えて母材終端部
を拘束することもできるが、溶接による母材の角変形が
起こり、溶接部に横方向から圧縮力を安定して加えるこ
とは難かしく終端割れを防止するだけの安定した拘束力
は得られ難い。

本出願人は前述の如き従来技術の問題点を解消するもの
として先に特公昭５２−３０３７５号所載の技術を提案
した。

この技術は例えば第１図に示す如く、３つの突出部１ａ
、ｌｂ、１ｃを有する一体のエンドタブ１を溶接母材２
，２の終端部に配置し、溶接線３の終端部に突出部１ｂ
を当接させると共に突出部１ａ、Ｉｃを母材終端部に強
固に溶接し、終端部を拘束することによって終端割れを
防止するものである。

この方法は入熱量が比較的小さく熱応力や溶接歪が比較
的小さい場合には極めて有効な方法であう、しかもエン
ドタフの構造及び取付法も簡単であるから極めて実用に
即した方法ということができる。

ところが本発明者等がその後更に研究を重ねた結果、こ
の方法を大入熱溶接に適用した場合には尚若干の終端割
れを生じることが確認された。

そこでその原因を究明すると、大入熱溶接では溶接終端
部に生じる熱応力及び溶接歪が相当大きくなる結果、エ
ンドタブ１の拘束力がこれらの力に対抗し得なくなり、
第２図の如くエンドタブ１の突出部１ａ及び１ｃが外側
に拡開し終端部の溶接が困難になったり終端割れを生じ
ることがわかった。

本発明者等は前述の様な知見を基に更に研究を重ね、小
・中入熱溶接の場合はもとより大入熱溶接を行なう場合
でも終端割れを確実に防止し得る様な技術を開発しよう
として鋭意研究を進めた結果、前記エンドタブ１の突出
部１ａ及び１Ｃを予め溶接線方向への残留応力を残した
状態で母材に溶接固定しておけば前記目的が効果的に遠
戚できることを知り、鼓に本発明の完成をみた。

即ち本発明に係る終端割れ防止法の構成とは、３つの突
出部を有するエンドタブの両側の突出部を、予め外側に
開いて中央部方向への残留応力を残した状態で母材溶接
端に取付け、溶接母材を溶接線方向に付勢拘束した状態
で溶接することを要旨とするものである。

以下実施例たる図面に基づいて本発明の構成及び作用効
果を具体的に説明するが、下記は代表例にすぎず前・後
記の趣旨に徴して適宜変更して実施することも勿論可能
である。

第３図は本発明の終端割れ防止法を例示する説明図で、
エンドタブ１自体の構造は第１図の例と同様である。

しかしこれを溶接母材２の端部に取付ける際は、突出部
１ａ及び１ｃを予め拡開し中央の突出部１ｂ方向への残
留応力を残した状態で溶接固定する。

こうしておけば、突出部１ａ及び１ｃの収縮力によって
溶接母材２，２は常時溶接線３方向に付勢密着され、溶
接時の熱応力や溶接歪によって母材２゜２の終端部が鎖
線矢印方向に開こうとしても、この力は前記付勢力（実
線矢印）に打消されてし１う。

その結果第２図の如く開先溶接線３に隙間ができて溶接
性を損なった９或は溶接途中や溶接終了後に終端割れを
生じたシする恐れは皆無となシ、常時安定して健全且つ
強固な溶接端を得ることができる。

ところでエンドタブ１に予め残留応力を付加して母材端
に固定する方法であるが、突出部１ ａ ｓｌｃを適宜
の器具で拡開した状態で溶接する方法、スリン）４ａ、
４ｂにクサビ等を打込んで拡開しで溶接する方法、突出
部１ａ又は１ｂの一方を溶接固定した後突出部１ｂ又は
１ａを引張った状態で溶接する方法、突出部１ａ及び１
ｂの突出部１ｃ側を加熱し熱歪によって外側に反らせた
状態で溶接する方法、等を採用することができ、要は突
出部１ａ、１ｂ’ｌ’内側方向への残留応力を有し母材
２，２を溶接線方向に付勢し得る力を保有する限り、取
付手段はどの様な方法を採用してもよい。

またエンドタブ１の形状や材質等も収縮力を付与し得る
ものである限り特に限定される理由はなく適用される溶
接条件（溶接入熱量、熱歪、溶接歪等）に応じてその形
状や材質、厚さや大きさ等を自由に設定できる。

またエンドタブ１に予め付与する歪量（拡開量）も、タ
ブ本体の大きさや厚さ、突出部１ａ、ｌｂＯ幅及び長さ
等並びに溶接条件Ｃ入熱量、母材肉厚等）によって変わ
るので一律的に定めることはできないが、突出部の長さ
が５０〜２００ｍｍ、突出部先端の長さが５０〜２０ｍ
、肉厚が１０〜４０ ｍｍ程度の鋼製エンドタブを用い
る場合は、突出部１ａ及び１ｃを夫々外側に２鼎程度拡
開させた状態で母材に溶接固定することによって十分な
収縮力を付与できる。

次に本発明の効果を立証する為の試験結果を示す。

第４図に示す如き試験片（鋼種：５Ｓ−４１゜板厚′１
２間、図中の単位；鼎）を用い、試験片をその１１矢印
方向の引張試験に供した場合と、試験片の両側突出部に
夫々２離の歪を付加した状態で引張試験に供した場合の
荷重と変形量を比較した。

結果を第５図に示す。第５図の結果からも明らかな様に
、エンドタブにその１１荷重をかけた場合極めて小さな
荷重でも変形するが、エンドタブに予め歪を付加してお
けば１０００に９程度の荷重がかかっても１つたく変形
しない。

この変形量はその１まエンドタブの溶接端規制力に対応
し得るものであり、溶接歪等による溶接線の回転変形（
ルートギャップの拡開）力が１ｏｏｏＨ程度であれば、
本発明によってその回転変形を完全に防止できる。

従って母材や溶接条件等によって定する回転変形力に応
じて、エンドタブの材質、肉厚或は予め付加する歪量等
を適宜に設定すれば、溶接終端部の回転変形を確実に防
止することが可能になる。

次に第６図に示す如きエンドタブ（鋼種：５Ｓ−４１、
板厚１２１８１１！、図中の寸法単位： ｍｍ ）を用
いて、板厚１２間、長さ１？７＋、、の鋼板を溶接する
際（開先角度ニア０度、ルート高さ＝２順、溶接条件：
９００人、４０Ｖ、４０ＣＰＭ）、エンドタブを予歪な
しの状態で溶接端に固定した場合と、エンドタブの両側
突出部に夫々２ｍｍの歪を与えて固定した場合につき、
母材終端部の変形量の変化を観察した。

結果を第７図に示す。第７図の結果からも明白な様に母
材終端部の変形量は溶接の進行に従って多少変動するが
、何れにしてもエンドタブに予め歪を付加したものでは
変形量は測定誤差とも言うべき程度であるのに対し、予
め歪を付加しない場合（従来例）では変形量が極端に大
きい。

本発明は概略以上の様に構成されてお・す、以下に示す
如き諸種の利益を享受できる。

■ エンドタブの形状が簡素であり且つ取付けも簡単で
あるから、経済性及び作業性を損なうことがない。

■ 溶接終端部は常時適正な状態に付勢維持されるから
、終端割れが完全に防止される他溶接線全長に亘る継手
強度が向上する。

■ 溶接歪等によるルート隙間の発生が防止されるから
優れた溶接作業性が得られ、殊に溶接端部分にかける溶
接金属のタレ落ち等が１つたく起こらない。

【図面の簡単な説明】

第１，２図はエンドタブを用いた従来の溶接法を例示す
る説明図、第３図は本発明法を例示する説明図、第４図
は本発明の効果確認試験に用いた試験片、第５図はその
試験結果を示すグラフ、第６．７図は他の試験で用いた
エンドタブ及び試験結果を示すグラフである。 １・・・・・・エンドタブ、１ａｓ１ｂ＊１ｃ・・・・
・・突出部、２・・・・・・溶接母材、３・・・・・・
溶接線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接母材に接する側に３つの突出部を有する一体の
   エンドタブの両側突出部が溶接母材の溶接開先線をまた
   いで、溶接アークや溶接金属が直接接しない部分の母材
   に取付け、且つ中央突出部は溶接開先線の延長上に位置
   する様に、前記エンドタブを母材溶接端に配置するに当
   シ、前記両側突出部を予め夫々外側に開いて中央突出部
   方向へ向う残留応力を残した状態で母材溶接端に取付け
   て溶接することを特徴とする溶接における終端割れ防止
   法。 ２ 溶接法がサブマージアーク溶接である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。