JPS6064791A - 平板溶接構造における溶接後の板の弛みを防止する方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は鉄道車両、船舶および建築等に用いられる薄
肉の板と骨材とを溶接した構造物における溶接後の板の
弛みを防止する方法に関するものである。

（従来技術） 近年、例えば鉄道車両には軽１け化の要請が強く、これ
に伴って車両構造つまり平板溶接構造の板の薄肉化が進
められている。上記板は薄肉の軟鋼、ステンレス鋼、ア
ルミニウム合金等からなるか、薄肉化が進むにつれて、
溶接後における板の弛みは不可避的に発生することとな
り、弛み部の局部強度および外観上において問題が生ず
るに至った。

そこで、従来は例えば第３図に示ず■加熱水冷法その他
■引張力をかける方法、０部分加熱をする方法などで板
の弛みの発生防１］二に務めてきた。

第３図に示ず■の方法は、板ｄを骨材すに溶接後、バー
ナＣにより局部加熱（加熱点ｄ参照）した後水ホースｅ
により水をかけて急冷却するいわゆる加熱水冷法である
。

■の引張力をかける方法は、板にストレ・子装置により
引張力を加えつつ、旧組に仮ＩＪ二め溶接を行なう方法
である（特公昭６．、？−Ｊ５？、２乙／−シー公報参
照）。

また、◎の部分加熱をする方法は、板を定盤十に載置し
て、ヒータで加熱しつつ、骨組を仮止め溶接する方法で
ある（特公昭６３−３９２乙２号公報参照）。

しかしながら、上記の３つの方法においても以下に述べ
るような問題があり、さらに改詐が要望されていた。

すなわち、第３図の加熱水冷による方法は労力の割に効
果が充分でな（、シかも、板ａがステンレス鋼製の場合
は、高ｌ：＋ａ加熱により加熱部分が着色するため採用
できない。また、■の引張力を加える方法は、大規模な
ストレッチ装置ぷを必要として設備コストか高（なると
ともに、板に開口部が設けられていると、板に均一な引
張力を加えることがｆｆ１ｌｌシい。さらに、◎のヒー
タて部分加熱する方法は、板を均一に加熱するためには
該板を定盤上に押えつける必要があるが、骨組の関係が
ら該四組の」二に板を載置してスポット溶接を行なう場
合、ヒータの構造」二極めて困難が伴う。また、ヒータ
による板の加熱設定温度を緻密に管理することは極めて
内勤である。

（発明の目的） 本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、板と骨材との溶接的に板全体を所定の温度に予熱
し、熱膨張した状態の板を」１記骨材に迅速に仮止め溶
接することにより、強度」−および外観上の問題を解消
する平板溶接構造における溶接後の板の弛みを防止する
方法を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は軟銅ｉ、ステンレス鋼、アルミニウム合金等か
らなる２１９肉の板と・１１月とを溶接して構造物を組
立てるに際し、板全体を加熱箱内て所定のｌ！ｌｌ’１
度に予め加熱し、該予熱により熱、膨張した状態の板を
」１記・ド１祠の」ニ面に迅速に設置して必゛８コ個所
に仮止め溶接を行ない、その後本溶接を１−ｊｊよい、
溶接後の板の冷却に伴う熱収縮度形により１核板に引張
残留応力を生ぜしめると同時に弛みの発生を防止する方
法である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本発明に係る・１ｉ板子熱用加熱装置を第１図に示し、
加熱装置１は加熱箱２および温風発生器６を具備してい
る。

十記加熱箱２は内側面に断熱材が施された密閉状の箱体
て、内部が加熱室２７になっており、該加熱室２７内に
板４を載置するための棚５が複数段に設けられ、該棚５
には板４を矢杓Ａ方向へ送るためのローラコンベア６．
６か並設されている。

加熱箱２の前側板７および後側板８にはそれぞれ搬入１
」９および搬出口（図示省略）が開設され、これらはそ
れぞれ開閉蓋１０．１１により開閉可能なＨＩ３造とさ
れている。

開閉機構の実施例としては、開閉、”ｒ１′１１０　、
　’＋　１のに縁両端にはワイヤ１２．１２が連結され
、該ワイヤ１２は他端を天板１ろ−１−に設りられたエ
ア／す／ダ１４のビス）・ンロノド１４ａに連結され、
途中個所を支持プーリ１５により支持されており、エア
ンリンダ１４により開閉蓋１０．１１が」１下に開閉さ
れる。

また、加熱室２７の両側には隔壁１６で仕切られてなる
整風室１７かそれぞれ設けられ、隔壁１６には多数の小
孔１８・・・か穿設されている。両液風室１７．１７に
は、それぞれｌ、１．１１風発生器６の空気供給ダクト
１９および空気帰還ダクト２０か開１１され、これら供
給ダクト１９、空気帰還ダクト２０により、空気は温風
発生器ろと加熱箱２との間を矢符Ｂ方向へ循環する。

温風発生器６は加熱箱２の天板１ろの中央部に装置され
、７１１□１度調整器を備えて、加熱室２７内を所定の
設定温度゛１゛に保持するようにされている。

また、」１記温度調整器の６１□′１度検出Ｊ一段であ
る熱電対などの感温センサ２１は加熱室２７内に設けら
れている。なお、２２は移動１１肖Ｋｉであり、製造［
捏上必要に応じ移動させて利用−Ｃきる。

しかして、／１１１１１風発生藷ろを運転すると−＋！
’：　ｌ：ｌ：＋風発生器乙により発生したｌ、′１ｈ
風（Ｊ空気供給ダクト１９を経て整風室１７内へ供給さ
れた後、部、９壁１６の小孔１８・・・から加熱室２７
内全体に徐々に供給される。一方、もう一方の整風室１
７内の空気は空気帰還ダクト２０を経て温風発生器乙に
帰還され、空気は？Ｍ’ｈ風発生器ろと加熱室２７との
間で循環され、該加熱室２７内の温度は設定温度゛１′
に制御される。

続いて、」１記設定２ｍ＋　ａ−”について説明する。

設定ｉ’ｆｕｆ度１”は板４の相性、外気’ｌ：ｎ’＋
、板の取扱いおよび仮止め溶接に要する時間、骨組２３
の強度等を考慮して、板４に所要の引張応力を生せしめ
るように設定される。

一例として、板４か板厚／６聰のステンレス鋼で、外気
温が約、２０℃、板の取出しから仮止め溶接までに要す
る時間か２０秒以内の場合について以下に示す。

スポ７１・溶接をに体とするステンレス鋼の平板溶接構
造において、溶接後の板４の弛みの発生防止に安来され
る引張応力は／、３；Ｋｑ／−である。そして、この引
張応力を生せしめるために必要な板４と後述する・１゛
１祠２４との温度差又は次式により与えられる。

■る／ｉｉ＋ｊ反】普 上式と、試験結果により得られた値、グー／ｊＫ７／−
１０”ｙ　＝　６．２．７　’Ｋｑ　／　ｍＡ、Ｋ　：
＝　／　、５グ℃とより、温度差Ｘは約＋′グ℃となる
。ところで、この温度差Ｘは仮止め溶接後において必要
な：］１ｏ：度差であるから、仮１１−め溶接に要する
ｎ！ｊ間を／分程度、外気温つまり骨材２４の温度を２
０℃とすると、板４の設置後の冷却曲線からの逆算によ
り、板４の取出し後／分経過時に約ググ℃のｉ’＋ｌｕ
ｒ　反差Ｘを得るためには、初期温度つまり」１記設定
ｌ：ａ　Ｉｕ　”はソθ℃程度であることが必要である
。

次に、上記加熱装置１を用いた・１１板溶接４１，１．
；造の組立要領を説明する。

（１）・１１組２６の区画２８（第２図参照）に合わせ
て作製した板４を加熱箱２の加熱室２７内の棚５上に搬
入し、開閉蓋１０を閉して所定ｎ！ｉ間たけ加熱する。

（１１）所定時間経過後、設定ｌ：ｎ’＋度゛Ｉ例えは
９０℃程度まで予熱した板４を開閉蓋１１を開いて加熱
室２７から搬出し、この予熱により熱膨張した状態の板
４を骨組２ろの区画２８に対応させて、・１コｊ拐２４
・・・の上面に迅速に設置する。なお、このとき、板４
の搬入場所と骨組２６への組立場所とが比較的離れてい
る場合は、加熱装置１を上記組立場所へ移動させてから
板４を搬出する。

＜　ｍ　）板４を設置後、所要時間内例えは板４の設置
時間を含めて７５分ないし２分以内に、板４の必要個所
を骨材２４・・・にスポット溶接もしくはアーク溶接に
より仮止め溶接２５・・・する（第２図○印参照）。こ
の際、外気温が低く温度低下が早い場合、板面を保温材
て保温すればよいし、仮止め作業を複数の作業者にて行
えば早くすむ。

（１ｖ）最後に、板４の残りの個所を例月２４・・・に
スポット溶接により本溶接２６・・・しく第２図×印参
照）、常ｉ’：１ｉ’ｔまてそのまま冷却して組立てを
完了する。このときの板の残留応力は、主応力方向て３
〜６Ｋｑ／−程１ｖか確保てき、常賎ての板の弛みか防
止できる。

（実験例） 前記実施例で述べた方法によって、・ｒｆ４月’　、Ｊ
：に板を溶接する実験を行った結果について説明する。

（Ａ　冷却曲線の例 第５図（平面図）および第２図（第５図のＶｌ　−■線
中央断面図）に示すように／６朋厚のステンレス鋼板製
の型材（３０Ｘ　６０　Ｘ　Ｊ’　Ｏｍｍ　）で正方型
の枠型の組材６６を形成し、これの上面にＸ、５間厚の
ステンレス鋼板ろ１（、、ｆθＯＸ　、５００　ａｍ　
）を本発明方法によって溶接して模型ろ２を構成した。

第５図および第４図中のす法は１廁で表わしている。模
型６２の温度測定点■、■、■に接触温度計をセットし
て加温した板ろ１を引出し、これを骨材６０上に溶接し
て、１１漬度測定点■、■、■の温度変化を測定し、第
７図に示す結果が得られた。０点は実線、■は点線、■
は鎖線で示している。

板の温度測定点■においては・ｉ’ｉ祠−Ｌにセ・１・
した特約ＺＳ℃であったものが、’＋りｌ！１１（ｌ＋
２　Ｑ℃に達するまでにほぼソノ０分を経過している。

Ｑ）　骨材に板を溶接した模型の残留応力第７図乃至第
２図に示すように乙ｍｍ厚のステンレス鋼板製の型材（
乙、ｆｆＸ乙６　Ｘ　１６　ｍｍ　）で長方形の枠型の
屑材６６を形成し、これの上面にＺｊ馴厚のステンレス
ｔｌｉｂｌ＆　３４　（グ、！；Ｏ×／θ００ｒｒｍ）
を本発明方法によって溶接して模型６５を構成した。

模型ｉｔｃ／、ｉｂ、２．蒲３の製作条件は第１表に記
載した通りである。

第１表 注！　仮付抜本溶接を施工したもの 第７図は模型瓜／、第２図は同焦！、第７図は同席３の
それぞれについて第１表に記載の施工方法で行った板−
にの各部側定点■〜［相］の残留応力値、主応力方向な
どの測定を行った結果を示す図であＦＰ、に−６−／／
）を貼付し、応力解放法により張力を測定した。

尚歪ゲージを使った応力解放法は、第７０図に示す如（
、歪ゲージを語例した周囲７００ｍｍ角をコンタ−マシ
ンで切り取り、ｌｕＪり取り後と切り取り前のひずみの
差から応カイ１１“１を換算した。

この時のひずみ測定は、第１／図に示す要領で測定し、
応力値換算は次式で行った。

グーε・Ｅ こＳにグは応力に９　／　ｍＡ　、　Ｅ、はひずみｍｍ
　／　ｍｍＥは縦弾性係数 Ｅ　−／’？　ご７θＯＫｑ　／　ｍＡ（発明の効果） 以」二詳述したように、本発明は薄肉の板と旧材とを溶
接して、構造物を組立てるに際し、・１月利に溶接する
前に加熱箱内で予め所定温度に加熱し、この予熱により
熱膨張した状態の板を」１記骨材の上面に迅速に載置し
て仮止め溶接を行なってから、本溶接を行なうようにし
たから、以下に列挙するような優れた効果を有する。

（１）　加熱箱を用いる加熱方法であるから、板全体を
迅速かつ均一に予熱することができる。

（，２）　板を必要な温度に加熱することが容易である
。

（３）設定温度を適当に選ぶことにより、溶接後におけ
る加熱水全作業を不要として、大幅な工数の低減か図れ
る。

（グ）　溶接後の板の冷却に伴う熱収縮変形により、該
板に均一な引張応力を生せしめるとともに、弛みの発生
を防止でき、仕上り外観が良好で、強度１−も全（問題
がない。

【図面の簡単な説明】

第７図および第２図は本発明の実施態様を例示し、第１
図は加熱装置を示す斜視図、第２図は平板溶接構造の組
立゛反領を説明するための平面図、第３図は従来の板の
弛みを防１］二する方法の説明図、第７図は冷却曲線の
例を示す図、第５図は板等の冷却特性を実験するための
模型の平面図、第乙図は第５図のＶｌ−■線断面図、第
７図乃至第２図は何れも枠型の図てあって残留応力を記
入した図で何れも（Ａ１図がＮＪｉ而図面（Ｂ１図が中
央縦断面図、第１０図は応力解放法を説明する斜視図、
第１／図はひずみ測定要領を説明する図である。 １・・・・・・加熱装置、２・・・・・・加熱箱、ろ・
・・・・・温風発生器、４・・・・・・板、１０・・・
・・・開閉蓋（搬入口）、１１・・・・・・開閉蓋（搬
出口）、１４・・・・・・エアシリンダ、１７・・・・
・・整風室、１９・・・・・・空気供給ダクト、２０・
・・・・・空気帰還ダクト、２６・・・・・・骨組、２
４・・・・・・骨材、２５・・・・・・仮止め溶接、２
６・・・・・・本溶接、２７・・・・・・加熱室 第２図 第３図 第４図 Ｂ４間崎） 朋１Ｖの４夕等のン今去Ｐ曲命ト（ウリく　両 く　Ｍ 第１０図 ８ 第１１図 １メすＪ大シｌｌｉ　定１髪ユ４（（

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （／］　薄肉の板と骨材とを溶接して構造物を組立てる
   に際し、板全体を加熱箱内て所定の温度に予め加熱し、
   該予熱により熱膨張した状態の板を前記骨材の上面に迅
   速に設置して必要個所に仮止め溶接を行ない、その後本
   溶接を行ない、溶接後の板の冷却に伴う熱収縮変形によ
   り該板に引張応力を生せしめると同時に弛みの発生を防
   止することを特徴とする平板溶接４１“７７造における
   溶接後の板の弛みを防止する方法。