JPS59191588A - 溶接工作物の変形防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明６，１、ｍ洋構造物としてのジャソキアソプリ
ク用しグ祠や、橋梁用桁相等のような溶接」工作物の変
形防止方法に関し、特に、溶接工作物に施す軸方向の溶
接継手の残存応力を、その降伏点応力度に等しいと仮定
して、撓メ量を算出する計算により溶接工作物の予測変
形量を算出したうえ、この変形量を生しるための荷重を
算出し、この荷重を予荷重として工作物に負荷すること
により、溶接工作物の形状２寸法に応して的確にその変
形を防止するものである。

従来の、溶接工作物の変形防止方法としては、次の三方
法がある。即ち、第１は、適当な治具を当該工作物に係
合してその変形を拘束する方法であり、第２は、当該工
作物に逆歪を与える方法であり、第３は、溶接後にプレ
スや線状加熱により変形を矯正する方法である。

しかしながら、かかる従来の方法のうち第１゜第２の方
法は、一つの形状１寸法をもつ工作物について、その拘
束力や逆歪が極めて経験的に設定されているため、溶接
工作物の形状９寸法が異なれば、前記矯正のための治具
剛性や逆歪量を、経験的に試行錯誤のうえ、改めて設定
し直さなｃ）れ（よならないという不共合かあった。ま
た、第３の方法は、積め市ねられた経験にのめ基つく技
術であり、目、つ溶接工作物の祠質劣化を招く恐れが有
るという不具合があり、さらに、第１〜３のいずれの作
業も、長期の経験に基づく熟練を要するため、その作業
者は熟練者に限られるという不具合もある。

この発明は、前記従来の不具合を解決するためになされ
たものであり、その目的は、溶接工作物にノ〕える］’
　Ａ：ｊ市を、予め計算に基づいて正確に算出すること
により、／８接工作物の形状１寸法に応した的ｒｉ（Ｉ
Ｉな変形防止をすることにあり、またそのｌ」的は、溶
接工作物の利質劣化を生じさゼないで変形を防止するこ
とにある。

即も、ごの発明は、軸方向に溶接継手を施して）、ζる
溶接工作物の変形量１に方法において、前記絹′■の残
留応力を、その降伏点応力に等しいと仮定し、て、撓め
ｉ）を算出するａ１算により溶接工作物のｒ測変形壌を
算出し、且つ溶接工作物の支持形態に応して前記予測変
形量を生しるための荷重を算出し、ここで求められた荷
重を予荷重として工作物に負荷することを特徴とする溶
接工作物の変形防止方法に係る。

次きに、この発明を、その原理を示す第１図に基づいて
説明する。

いま、単純梁をなす溶接工作物１を、その両端下側にお
いて支承部材３により支承しである。この溶接工作物１
の上辺を、軸方向と平行に、縦シーム継手を介して完全
熔体溶接しようとする。

一般に、鋼材どうしを軸方向と平行な縦シーム継手を介
して完全冷込溶接すると、溶接部の軸方向には、降伏点
に近い規模の残留応力が発生ずる。

この残留応力が降伏点に近似するものとし、且つ残留応
力発生領域が、継手部の板厚寸法を高さとし、継手幅方
向に前記板厚寸法と同寸法の幅とし、溶接部の長さを長
さとする領域にあるものと仮定すると、単純梁の歪に関
する、下記の弾性に関する方程式（Ａ式）を用いて、前
記溶接工作物１の溶接後に生じる残留変形量を予測する
ことができる。

（ｉ、Ｉ、　ｌ、　Ｓ　、　、歪（予δ（すされる残留
変形Ｍ）Ｅ　；鋼の弾性係数（−トング係数） 丁　；部利のＬｌｉ　１ｒｉｉ　２次モーメントｌ　；
部祠長 ｔ　：継手部の板厚寸法 ヒｅ；継千部から溶接工作物１の重心 までの距離 ７、　；　ｉ＋＋手材の１！！伏点の許容応力・力、第
１図に示す形式の、単純梁をなす溶接に作物１において
、溶接工作物１に、その長手方向中央部−ト側に配置し
た加力機２を介して加えられる６；Ｊ市Ｉ〉と歪Ｓｘと
の関係は、下記の弾性に関する力稈式（１３式）を用い
て求められる。

こごて、ｚｌ・ｚ２とずれば、予測される残留変形量に
等しい逆変形量を与えるに必要な予荷重は、前記Ａ、Ｂ
式を用いて、 と、求められる。

そこで、前記溶接工作物１の上辺を、軸方向と平行に、
縦シーム継手を介して完全冷込溶接するに際して、溶接
工作物ｌに、加力機２を介して、残留応力に基づく予測
変形方向とは逆の方向に、荷重Ｐを予荷重として負荷し
ておけば、溶接工作物１の溶接による変形は吸収されて
、溶接後の溶接工作物１の変形が未然に防止される。

以上説明したように、この発明によれば、溶接工作物の
降伏点や断面形状から、逆歪を与えるのと同一の拘束荷
重を算出することができ、この数値に示された荷重を、
溶接に際して、予荷重として溶接工作物に加えておけば
、溶接工作物の溶接変形を未然に防止することができる
。そして、この発明によれば、プレスや加熱手段を用い
ないから、湖１妾工作物の＋Ａ”１１劣化を生しるおそ
れもないという効果かあイ〕。

第２，３図は、この発明の第１実施例を示ず図てｉｆ）
ろ。占ご７）で、構造物の酬イｉｉ力試験においてＱ、
Ｌ、構造物に伺重を加える手段として、加カホル１を用
いて構造物の変位を制御することが多い。

ごの実施例は、この加力ホルトを用いた構造物の変位”
１ｌｊｌ制御に着目してなされたものであり、前記変位
制御を、を８接工作物の変形の拘束と、その変形の制御
に応用したものである。

即ら、この実施例は、ヘンディングプレスやＵ−０プレ
スを用いて成形した鋼管１１に、縦シーＪ、熔接継手７
を施す場合の例であり、溶接工作物ｌたる鋼管１１の長
手方向中央部の下側を、支承ｒ：＋＜＋Ａ３をなず下側
支承部材３１で鋼製床４に支承し、調性１１の一端を、
支承部＋Ａ３をなず端部支承部４Ａ３２で、当該一端が
」二昇しないように鋼製１．１．４十、に支承し、鋼上
１Ｊの他端を、当該他端に係合したＣ型治具６と、ごの
冶具６に係合した、加力機またる加カボル１〜２１とを
用いて鋼製床４側に引き下げ付勢する。加力ボルト２１
の」一端はＣ型冶具６を貫通したうえ、ここにナツト５
１が螺合され、また加力ボルト２１の下端は鋼製床４を
貫通したうえ、ここにナツト５２が螺合されていて、ナ
ンド５１．５２のいずれかの締めイ」けにより生じた張
力により、鋼管１１端部を下方ヘイ」勢して、鋼管１１
に予荷重を与え、その反力を、下側支承部材３１と端部
支承部材３２とにより支持する。鋼製床４と下側支承部
材３１と端部支承部材３２とで、鋼管１１を支持する載
荷フレーム４０を構成する。

前記予荷重の大きさは、予め加力ボルト２１のＶ３重一
応答歪特性曲線（加力ボルト２１区加えられる荷重と、
これによって生した歪との関係を示す特性曲線）を求め
ておくことにより、容易に所定の値に設定することがで
きる。即ち、加力ボルト２１に歪ゲージを付設し、この
加カボル１−２１にアムスラー試験機等の荷重試験機を
用いて荷重をかげることにより、その荷重一応答歪特性
を求める。かくして、加力ボルト２１の両端に螺合され
へナノ１−５１．５２を、１１１ｊ記Ｃ式により算出さ
（１，）こ＋９ｉ定の値で蹄め伺のるごとにより、加カ
ボル１２１を介して鋼管１１にＪす「定の逆変形量をイ
」与゛Ｊることかできる。

この実施例により、外径４７３ｍｍ、肉厚３２ｍｍ。

畏ざ６００（１ｍｍ、降伏点５５００　ｋｇｆ　／　ｃ
ｎｌの鋼管１１を用いて、この発明を実験した。ここで
は、ｒｓｉ＜Ｐ測される残留変形量）を、前記Ａ式によ
り３１１出して２．２暉とし、これに対応する拘束荷車
として前記０式により求めた］、２．４Ｌを加力ホルト
２１により鋼管１１乙こ負（：＋Ｊ　シて溶接したとこ
ろ、最終変形が、入面がりにして、Ｑ、５＋＋ｍ１５０
００順という好結果を得た。

第４．５図は、この発明の第２実施例を示す図であり、
′ｉｒ４盾・１１の軸方向に複数の溶接継手７が施され
た場合を示す。即ぢ、鋼製床４に脚９を立設し）ご）え
、脚９の１一端間に、十分な剛性を備えた桁材８を架設
し、鋼製床４」二の支承部材３たるド側支承部祠３１に
より鋼管１１の中央部下側を支承し、支承部材３たる端
部支承部材３２により鋼管１１の一端を桁材８に支承す
る。これら鋼製床４．肋＋９．桁材８．下側支承部材３
１．端部支承部材３２により、鋼管１１を支持する載荷
フレーム４０を構成する。鋼管１１の他端と桁材８との
間には、加力機２として、加力ジヤフキ２２を介在させ
、この加力機２により、前記第１実施例と同様にして求
めた予荷重を鋼管１１に与える。

かくして、桁祠８によっても、加力ｔａ　２による加力
及びα１１．１部支承部＋、ｔ３２による反力のいずれ
もの支承が可能になる。加力機２には歪ゲージを付設し
、この歪ゲージの値をｘ−Ｙレコーダ等に自動記録させ
ると、溶接による鋼管１１内の残留応力が正確に記録さ
れ、溶接工作物またる鋼管１１の溶接変形量を把握する
のに便利であり、また、他の溶接継手を施す工程におい
て必要な拘束力の予測も行い易い利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の原理を示す説明図、第２図は、こ
の発明の第１実施例を示す正面図、第３図は、第２図の
Ａ−Ａ線断面拡大図、第４図は、ごの究明の第２実施例
を示す東面し１、第５図は、第２図の１３　、　、１３
線断面圓である。 ｊ　　　／容接王作物、２・・・加力機、３・・・ｋ承
部月、４・・・鋼製床、６・・・Ｃ型冶具、７・　　ｌ
合接１！ｔ＋　１＝、８・・・桁材、９・・・脚、１ｊ
・・・鋼壱、２１・・・加力ボルト、２２・加カシ−１
・ツキ、３１・・・下側支承部祠、３２・・・端部支承
部材、４０・・・載荷フレーＪ・、５１、　５２・・・
ナツト 稿許出願人　川崎製鐵株式会社 代理人　　弁理上　森　　竹田 代理人　　弁理上　内ｊ１°み　嘉昭 代理人　　弁理士　清水　　正 代理人　　弁理士　折山　債是 ？ ■−Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸方向に溶接継手を施してなる溶接工作物の変形
   防止方法において、前記継手の残留応力を、その降伏点
   応力に等しいと仮定して、撓め量を算出する８１算によ
   り溶接工作物の予測変形量を算出し、且つ溶接工作物の
   支持形態に応じて前記予測変形量を住しるための荷重を
   算出し、ここで求められた荷重を多荷重として工作物に
   負荷することを６徴とする溶接工作物の変形防止方法。
2. （２）前記’ｆ　４；：ｊ車の負荷は、溶接工作物を支
   持７する載荷フレーＪ・と、一方が載荷フレームに担持
   され他方が溶接工作物に保合する、荷重検出可能なジヤ
   ツキその他の加力機とを用いて行う特許請求の範囲第１
   項記載の溶接工作物の変形防止方法。