KR20140134707A

KR20140134707A - 필릿 아크 용접 조인트 및 그 형성 방법

Info

Publication number: KR20140134707A
Application number: KR1020147028716A
Authority: KR
Inventors: 요시나리 이시다; 신지 고다마; 쇼오코 츠치야
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2014-11-24
Also published as: IN2014DN08181A; KR101598318B1; MX363650B; CA2868546C; US9943922B2; CA2868546A1; EP2839918A1; JP5522317B2; RU2593049C2; CN104245206A; US20150071703A1; JPWO2013157557A1; MX2014012490A; WO2013157557A1; BR112014025648B1; CN104245206B; ES2834446T3; RU2014145847A; EP2839918B1; RU2593049C9

Abstract

필릿 아크 용접에 의해 형성된 필릿 비드(3)와는 별도로, 아크 용접에 의해 형성된 보강용 비드(32)를, 적어도 한쪽의 금속 부재의 표면에 적어도 하나 형성한다. 보강용 비드(32)는 필릿 비드(3)와 각도 45 내지 135°를 갖고, 또한 필릿 비드(3)와 겹치도록 형성된다. 보강용 비드(32)의 길이의 총합 l1을, 예를 들어 필릿 비드(3)의 길이 L의 0.5배 이상으로 할 수 있다.

Description

필릿 아크 용접 조인트 및 그 형성 방법 {FILLET ARC WELDED JOINT AND METHOD FOR FORMING SAME}

본 발명은 필릿 아크 용접 조인트 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 특히, 복수의 금속 부재를 필릿 아크 용접하기 위해 사용하는 데 적합한 것이다.

예를 들어, 자동차 분야에서는 환경 보전을 위해, 차체의 경량화에 의한 연비의 향상과 함께, 충돌 안전성의 향상이 요구되고 있다. 그로 인해, 고강도 강판을 사용하여 박육화함과 함께, 차체 구조를 최적화하여, 차체의 경량화와 충돌 안전성의 향상을 도모하는 것이, 지금까지, 다양하게 이루어져 왔다.

차체의 경량화를 도모하는 고강도 강판에는 피로 강도도 요구된다. 통상, 모재의 피로 강도는 강판 강도에 비례하여 증가하지만, 용접 조인트의 피로 강도는 강판 강도가 증가해도 거의 증가하지 않는 것이 알려져 있다. 이것이, 고강도 박강판의 사용에 의한 차체의 경량화를 저해한다.

특히, 서스펜션 아암이나 서브 프레임 등의 언더 보디 부재는 용접부의 피로 강도가 문제가 되므로, 경량화가 곤란하다. 이들 언더 보디 부재의 용접에는, 통상, 필릿 아크 용접이 사용되므로, 필릿 아크 용접 조인트의 피로 강도를 높이는 것이 과제가 된다. 이하에서는, 「필릿 아크 용접 조인트」를 필요에 따라서 「필릿 용접 조인트」라고 기재한다.

이와 같은 과제에 대해, 특허문헌 1에는 겹침 필릿 용접 조인트의 피로 강도는 지단부의 곡률 반경과 관계가 있고, 그 곡률 반경은 용접 금속의 화학 성분에 의존한다는 지식에 기초하여, 용접 금속의 화학 성분을 최적화하여 지단부의 곡률 반경을 크게 하고, 응력 집중을 저감하여 피로 강도를 향상시키는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 개시된 방법에, 루트부로의 응력 집중을 저감하는 효과는 없다. 또한, 지단부로의 응력 집중이 저감되면, 상대적으로, 루트부로의 응력 집중이 현재화되어, 루트부를 기점으로 하여 피로 파괴가 발생할 우려가 있다.

특허문헌 2에는 강판의 일면에 다른 쪽의 강판의 단부면을 맞대고, 맞댐 부분의 양측에 필릿 비드를 형성하고, 또한 이 용접 비드를 연장하는 용접 비드 구조가 개시되어 있다.

특허문헌 2에 개시된 용접 비드 구조는 지단부를, 다른 강판의 단부로부터 이격시킴으로써 지단부로의 응력 집중을 완화하는 것이다. 그러나, 루트부로의 응력 집중을 저감하는 효과는 없는데다가, 겹침 필릿 용접 조인트에는 지단부의 응력 집중 저감 효과도 거의 없어, 피로 파괴의 발생을 효과적으로 억제할 수는 없다.

또한, 특허문헌 3에서는 리브판의 코너 돌림 용접에 있어서, 주판과 리브판의 필릿 용접을 행한 후, 실온까지 냉각한 후, 리브판의 단부에 「리브판 두께＋2×필릿 용접 다리 길이」보다도 「2×필릿 용접 다리 길이」 이상 길어지도록 직선 용접을 배치함으로써, 용접부의 잔류 응력 및 응력 집중을 저감하여 피로 강도를 높이는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 특허문헌 3에 기재된 기술은 대상으로 하는 강재가 15 내지 25㎜인 후판을 대상으로 하고 있고, 자동차의 언더 보디 부재 등에서 사용되는 3.6㎜ 이하 정도의 박강판의 용접부에 적용할 수는 없다. 즉, 박판의 T자 조인트에서는, 용접 능률의 관점에서 입판(리브판에 상당하는 판)을 양측으로부터 필릿 용접하는 일은 거의 없다. 또한, 돌림 용접과 같이 박판의 단부의 용접을 행하면, 용접 시의 입열로 입판 용접부의 단부가 용락(burn through)되어, 언더컷 결함이 발생해 버린다.

또한, 특허문헌 3에 있어서의 과제인 용접부의 잔류 응력에 대해, 후판의 용접부에서는, 모재 자신의 구속에 의해 용접부의 잔류 응력이 높아진다. 이에 대해, 박판의 용접에서는 판을 용이하게 면 외로 변형할 수 있으므로 잔류 응력은 비교적 작아진다. 한편, 박판의 용접 부재에서는 면 외 변형이 용이하므로, 인장의 하중이 입력되면 용접부가 비틀어져, 용접 지단부 뿐만 아니라 루트부의 응력 집중이 높아지는 일이 있어, 이들 양자로부터 발생하는 균열을 억제하는 기술을 고안할 필요가 있다.

이상과 같이, 겹침 필릿 용접 조인트나, 편측 필릿 아크 용접 조인트 등의 조인트 형식에 있어서, 루트부의 개구가 발생하는 하중이 부하될 때, 응력 집중의 정도는 지단부보다 루트부의 쪽이 커지는 경우가 있다. 그러나, 루트부로의 응력 집중을 저감하여, 루트부를 기점으로 하는 피로 파괴의 발생을 효과적으로 억제하는 방법은 제안되어 있지 않다.

일본 특허 출원 공개 평06-340947호 공 일본 특허 출원 공개 평09-253843호 공보 일본 특허 출원 공개 평08-19860호 공보

본 발명은 상기 실정을 감안하여, 금속 부재의 필릿 아크 용접 조인트에 있어서, 지단부 및 루트부의 한쪽 또는 양쪽을 기점으로 하는 피로 파괴의 발생을 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하는 방법에 대해 예의 연구하였다. 그 결과, 금속 부재와 금속 부재를 필릿 아크 용접한 용접 조인트에 있어서, 필릿 비드를 기점으로 하여, 필릿 비드와는 다른 비드를, 상기 필릿 비드와 동일면 내에서 소요의 각도를 갖고, 적어도 한쪽의 금속 부재의 표면에 적어도 하나 형성하면, 용접 조인트의 피로 강도가 현저하게 향상되는 것이 판명되었다.

본 발명은 상기 지식에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

본 발명의 필릿 아크 용접 조인트에서는,

금속 부재와 금속 부재를 필릿 아크 용접하여 형성한 필릿 아크 용접 조인트이며,

상기 필릿 아크 용접에 의해 형성된 필릿 비드와는 별도로, 아크 용접에 의해 형성된 보강용 비드가 적어도 한쪽의 금속 부재의 표면에 적어도 하나 형성되어 있고,

상기 보강용 비드는 상기 필릿 비드와 각도 45 내지 135°를 갖고, 또한 상기 필릿 비드와 겹치도록 형성되어 있음과 함께, 하기 (a1), (b) 및 (c)의 조건을 만족시키도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

(a1) 보강용 비드의 길이의 총합 l≥L×0.5

(b) 보강용 비드의 높이 h≥t/2

(c) 보강용 비드의 폭 w≥2.5t

L:필릿 비드의 길이(㎜)

t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)

또한, 본 발명의 필릿 아크 용접 조인트의 다른 예에서는,

금속 부재와 금속 부재를 필릿 아크 용접함으로써 형성된 필릿 아크 용접 조인트이며,

상기 보강용 비드는 상기 필릿 비드의 시단부 및 종단부 중 적어도 어느 한쪽의 위치로부터, 상기 필릿 비드가 형성되어 있는 방향을 따라서, 상기 필릿 비드의 길이의 1/4의 길이만큼 이격된 위치까지의 범위 내에, 상기 필릿 비드와 각도 45 내지 135°를 갖고, 또한 상기 필릿 비드와 겹치도록 형성되어 있음과 함께, 하기 (a2), (b) 및 (c)의 조건을 만족시키도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필릿 아크 용접 조인트.

(a2) 하나의 보강용 비드의 길이 l≥max{2×Wf, D}

(b) 보강용 비드의 높이 h≥t/2

(c) 보강용 비드의 폭 w≥2.5t

Wf:필릿 비드의 폭(㎜)

D:보강용 비드와 필릿 비드의 시단부 및 종단부의 위치 중 당해 보강용 비드에 가까운 쪽의 단부와의 사이의 거리(㎜)

max{2×Wf, D}:2×Wf 및 D 중 큰 쪽의 값

L:필릿 비드의 길이(㎜)

t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)

또한, 필릿 비드에 대해 형성되는 상기 보강용 비드의 수 n이, 하기의 (d)의 조건을 만족시키도록 해도 된다.

(d) L/n≤50t

L:필릿 비드의 비드 길이(㎜)

t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)

또한, 상기 보강용 비드가 상기 필릿 비드를 기점으로 하여 한쪽의 금속 부재의 표면에 형성되도록 해도 된다.

또한, 상기 보강용 비드가 상기 필릿 비드를 가로질러 양쪽의 금속 부재의 표면에 형성되도록 해도 된다.

또한, 상기 용접 조인트를, 금속 부재와 금속 부재를 겹쳐서 필릿 아크 용접하여 형성한 용접 조인트로 해도 된다.

또한, 필릿 아크 용접 조인트의 제1 형태 및 제2 형태에서는,

상기 용접 조인트를, 금속 부재의 단부를 금속 부재의 면에 적재하여 필릿 아크 용접하여 형성한 용접 조인트로 해도 된다.

또한, 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법에서는,

금속 부재와 금속 부재를 필릿 아크 용접하여 용접 조인트를 형성하는 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법이며,

상기 필릿 아크 용접에 의해 필릿 비드를 형성함과 함께, 당해 필릿 아크 용접과는 다른 아크 용접에 의해 보강용 비드를 적어도 한쪽의 강 부재의 표면에 적어도 하나 형성할 때에,

상기 보강용 비드를, 상기 필릿 비드와 각도 45 내지 135°를 갖고, 또한 상기 필릿 비드와 겹치도록 형성함과 함께, 하기 (a1), (b) 및 (c)의 조건을 만족시키도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

(a1) 보강용 비드의 길이의 총합 l≥L×0.5

(b) 보강용 비드의 높이 h≥t/2

(c) 보강용 비드의 폭 w≥2.5t

L:필릿 비드의 길이(㎜)

t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)

또한, 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법 다른 예에서는,

상기 필릿 아크 용접에 의해 필릿 비드를 형성함과 함께, 당해 필릿 아크 용접과는 다른 아크 용접에 의해 보강용 비드를 적어도 한쪽의 금속 부재의 표면에 적어도 하나 형성할 때에,

상기 보강용 비드를, 상기 필릿 비드의 시단부 및 종단부 중 적어도 어느 한쪽의 위치로부터, 상기 필릿 비드가 형성되어 있는 방향을 따라서, 상기 필릿 비드의 길이의 1/4의 길이만큼 이격된 위치까지의 범위 내에, 상기 필릿 비드와 각도 45 내지 135°를 갖고, 또한 상기 필릿 비드와 겹치도록 형성함과 함께, 하기 (a1), (b) 및 (c)의 조건을 만족시키도록 형성하는 것을 특징으로 하는 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법.

(a2) 하나의 보강용 비드의 길이 l≥max{2×Wf, D}

(b) 보강용 비드의 높이 h≥t/2

(c) 보강용 비드의 폭 w≥2.5t

Wf:필릿 비드의 폭(㎜)

max{2×Wf, D}:2×Wf 및 D 중 큰 쪽의 값

L:필릿 비드의 길이(㎜)

t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)

또한, 상기 필릿 비드에 대한 상기 보강용 비드의 수 n이, 하기의 (d)의 조건을 만족시키도록, 복수의 보강용 비드를 형성해도 된다.

(d) L/n≤50t

L:필릿 비드의 길이(㎜)

t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)

또한, 상기 보강용 비드를, 상기 필릿 비드를 기점으로 하여 한쪽의 금속 부재의 표면에 형성해도 된다.

또한, 상기 보강용 비드를, 상기 필릿 비드를 가로질러 양쪽의 금속 부재의 표면에 형성해도 된다.

또한, 상기 용접 조인트를, 금속 부재의 단부를 금속 부재의 면에 적재하여 필릿 아크 용접하여 형성한 용접 조인트로 해도 된다.

본 발명에 따르면, 금속 부재를 필릿 아크 용접한 용접 조인트의 지단부 및 루트부의 한쪽 또는 양쪽으로부터 발생하는 피로 파괴를 현저하게 억제할 수 있으므로, 피로 특성이 우수한 필릿 아크 용접 조인트를 형성할 수 있다.

도 1은 겹침 필릿 용접 조인트의 단면 형상을 도시하는 도면이다.
도 2는 겹침 필릿 용접 조인트를 형성한 시험편을 도시하는 도면이다.
도 3은 겹침 필릿 용접 조인트의 시험편의 변형 형태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 필릿 비드 표면을 기점으로 하여, 필릿 비드에 대략 직각으로 보강용 비드를 형성한 시험편을 도시하는 도면이다.
도 5는 필릿 비드에 대략 직각으로 보강용 비드를 형성한 시험편의 변형 형태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 3차원 유한 요소법에 의한 해석 시의 비드 근방의 요소 분할 형태와, 응력 집중 계수의 비교를 행한 위치와 좌표의 설정 형태를 도시하는 도면이다.
도 7은 응력 집중 계수를 해석한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 보강용 비드의 길이와 피로 수명의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9a는 겹침 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 도 4와는 다른 배치 형태의 제1 예를 도시하는 도면이다.
도 9b는 겹침 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 도 4와는 다른 배치 형태의 제2 예를 도시하는 도면이다.
도 9c는 겹침 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 도 4와는 다른 배치 형태의 제3 예를 도시하는 도면이다.
도 9d는 겹침 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 도 4와는 다른 배치 형태의 제4 예를 도시하는 도면이다.
도 9e는 겹침 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 도 4와는 다른 배치 형태의 제5 예를 도시하는 도면이다.
도 9f는 겹침 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 도 4와는 다른 배치 형태의 제6 예를 도시하는 도면이다.
도 9g는 겹침 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 도 4와는 다른 배치 형태의 제7 예를 도시하는 도면이다.
도 9h는 겹침 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 도 4와는 다른 배치 형태의 제8 예를 도시하는 도면이다.
도 9i는 겹침 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 도 4와는 다른 배치 형태의 제9 예를 도시하는 도면이다.
도 10은 T형 단면의 필릿 용접 조인트의 시험편의 변형 형태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 11a는 T형 단면의 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 배치 형태의 제1 예를 도시하는 도면이다.
도 11b는 T형 단면의 필릿 용접 조인트에 있어서의, 보강용 비드의 배치 형태의 제2 예를 도시하는 도면이다.
도 12는 보강용 비드를 필릿 비드의 시종단부 부근에 형성한 시험편을 도시하는 도면이다.
도 13은 보강용 비드의 길이와 용접 시종단부로부터의 거리를 지표로 한 시험편의 평가 결과를 나타내는 도면이다.

본 발명의 용접 조인트와 그 형성 방법의 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 상세하게 설명한다.

[기본 원리의 설명]

도 1에 겹침 필릿 용접 조인트의 단면 형상의 일례를 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 상측 강판(1)의 단부와 하측 강판(2)의 표면 사이의 공간을, 용접 와이어를 사용하여 아크 용접함으로써, 상측 강판(1)의 단부와 하측 강판(2)의 표면부가 용융 경계(6)까지 용융하여 응고하고, 필릿 비드(3)가 형성된다. 또한, 강판과 용접 와이어가 용융하여 응고한 부분을 용접 금속(7)이라고 한다. 또한, 특별히 언급하지 않는 한, 표면이라 함은, 강판의 용접 비드를 형성하는 측의 면, 또는 강판의 용접 비드가 형성되어 있는 측의 면을 가리킨다.

도 1에 도시한 바와 같은, 강판 겹침부의 한쪽의 단부를 필릿 아크 용접한 겹침 필릿 용접 조인트에 있어서, 필릿 아크 용접에 의해 형성되어 필릿 비드(3)에, 상측 강판(1)을 따라서 인장력 F1이 작용하고, 하측 강판(2)을 따라서 인장력 F2가 작용하면, 상측 강판(1)의 중심축과 하측 강판(2)의 중심축의 어긋남에 의해, 큰 굽힘 모멘트가 발생한다.

그로 인해, 상측 강판(1)은 아래로 휘고, 또한 하측 강판(2)은 위로 휘는 변형 모드로 변형되고, 지단부(4) 및 루트부(5)에는 큰 응력 집중이 일어난다. 이 응력 집중이 원인으로, 피로 균열은 지단부(4) 또는 루트부(5)로부터 발생한다. 피로 균열은 대략 하중 방향으로 수직으로 진전하여 용접 조인트가 파괴된다. 이는, 도 1에 도시하는 겹침 필릿 용접 조인트로 한정되지 않고, 그 밖의 필릿 용접 조인트에 있어서 발생하는 것이다. 또한, 도 1에 도시하는 예에서는, 지단부(4)는 하측 강판(2)과 필릿 비드(3)의 경계를 가리키고, 루트부(5)는 상측 강판(1) 또는 하측 강판(2)과, 용접 금속(7)의 경계를 가리킨다.

따라서 우선, 필릿 아크 용접 조인트의 변형 거동을 해석하기 위해, 판 폭 60㎜의 2매의 강판을, 겹침값 20㎜로 겹쳐, 겹침부를 아크 용접하고, 도 2에 도시한 바와 같이, 겹침부에 길이가 40㎜를 약간 상회하는 필릿 비드를 갖는 시험편을 제작하였다. 이 시험편에 대해, 인장 시험을 실시하였다. 그리고, 용접 조인트에 인장력이 작용했을 때의 시험편의 변형 형태를, 3차원 유한 요소법에 의해 해석하였다. 또한, 도 2의 상부 도면은 시험편의 평면도이고, 도 2의 하부 도면은 시험편의 측면도이다. 도 2의 상부 도면에 나타내는 G1과 G2는 시험 시의 파지 위치이다.

도 3에 시험편의 변형 형태를 모식적으로 도시한다. 용접 조인트에 인장력이 작용한 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 하측 강판(2)이, 필릿 비드(3)의 근방에서 크게 구부러지고, 루트부(5)가, 개구각 α로 크게 개구된다. 또한, 3차원 유한 요소법에 의해, 시험편의 변형의 거동을 해석한 결과, 루트부(5)의 근방에 큰 응력 집중 개소가 존재하는 것이 확인되었다.

이 결과로부터, 하측 강판(2)이, 필릿 비드(3)의 근방에서 크게 구부러지고, 루트부(5)가 크게 개구되어 있는 것이, 루트부(5)로의 응력 집중을 높여, 피로 균열의 발생을 일으키는 원인이라고 생각된다. 다음에, 하측 강판(2)의 구부러짐을 억제하는 수단에 대해 검토하였다.

본 발명자들은 검토의 결과, 필릿 비드(3)를 기점으로 하여, 상기 필릿 비드(3)와 교차하는 방향으로 비드 온 용접을 행하고 다른 아크 용접 비드(보강용 비드)를 형성해 두면, 이 보강용 비드가, 강판의 강성을 높이는 부재로서 기능하여 하측 강판(2)의 구부러짐을 억제하고, 피로 균열의 발생을 억제할 수 있는 것이라고 생각했다.

본 발명자들은 이것의 유효성을 확인하기 위해, 도 2에 도시하는 시험편에 대해, 또한, 필릿 비드(3)의 표면을 기점으로 하여, 필릿 비드(3)에 대략 직각 방향으로 용접 토치 선단의 이동 거리가 40㎜로 되도록 비드 온 용접을 행하여, 보강용 비드(32)를 형성하였다. 이와 같이 하여 제작된 시험편의 형상을 도 4에 도시한다.

다음에, 이 시험편에 대한 인장 시험을 실시하고, 시험편의 변형의 거동을 3차원 유한 요소법에 의해 해석하였다.

도 5에, 필릿 비드(3)에 대략 직각으로 보강용 비드(32)를 형성한 시험편의 변형 형태를 모식적으로 도시한다.

도 5에 도시하는 시험편과 도 3에 도시하는 시험편을 비교하면, 하측 강판(2)의 필릿 비드(3) 근방에서의 구부러짐은, 보강용 비드(32)를 형성한 도 5에 도시하는 시험편의 쪽이, 보강용 비드(32)를 형성하지 않았던 도 3에 도시하는 시험편보다 작은 것을 알 수 있다. 또한, 도 5에 도시하는 루트부(5)의 개구각 β는 도 3에 도시하는 루트부(5)의 개구각 α보다 작은 것을 알 수 있다.

이것으로부터, 필릿 비드(3)에 대략 직각으로 보강용 비드(32)를 형성하면(도 4를 참조), 보강용 비드(32)가 강판의 강성을 높이는 작용을 강하게 발휘하여, 하측 강판(2)의 구부러짐이 억제되는 것이 확인되었다.

또한, 루트부(5)에 대한 3차원 유한 요소법에 의한 해석의 결과, 도 5에 도시하는 루트부(5)의 근방에 있어서의 응력 집중의 정도는, 도 3에 도시하는 루트부(5)의 근방에 있어서의 응력 집중의 정도보다 작은 것이 확인되었다.

이와 같은 보강용 비드(32)의 효과를 더욱 확인하기 위해, 본 발명자들은 보강용 비드(32)의 기능을 정량적으로 해석하였다.

도 2에 도시하는 시험편의 해석 모델과, 도 4에 도시하는 시험편의 해석 모델을 작성하여, 각각의 해석 모델의 루트부(5)에 있어서의 응력 집중의 정도를 3차원 유한 요소법에 의한 해석으로 산출하였다. 또한, 도 2에 도시하는 시험편은 보강용 비드가 배치되지 않은 시험편이고, 후술하는 실시예의 표 2 및 표 3 중의 시험편 기호 「TP2」에 해당하는 시험편이다. 또한, 도 4에 도시하는 시험편은 보강용 비드가 배치된 시험편이고, 표 2 및 표 3 중의 시험편 기호 「TP10」에 해당하는 시험편이다.

도 6에 보강용 비드의 효과를 확인하기 위해 행한 3차원 유한 요소법에 의한 해석 시의 용접 비드 근방의 요소 분할의 형태와, 응력 집중 계수의 비교를 행한 위치 및 좌표의 설정 형태를 도시한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 좌표는 루트부(5)의 선단을 좌표 0으로 하여, 좌측 방향(－방향)으로 취하였다.

도 7에 보강용 비드(32)를 배치하지 않은 경우와 43㎜의 보강용 비드(32)를 배치한 경우의 각각에 대해, 루트부(5)의 선단(좌표 0)의 근방에 있어서의 상측 강판(1)의 이면측 표면에 있어서의 최대의 응력 집중 계수 Kt를 해석한 결과를 나타낸다. 이하의 설명에서는, 응력 집중 계수 Kt는 도 6에 도시하는 루트부(5)의 선단(좌표 0)의 근방의 상측 강판(1)에 있어서의 최대의 최대 주응력의 값을 강판의 단부에 가해지는 평균의 인장 주응력으로 나눈 값이다.

보강용 비드(32)가 없는 경우, 응력 집중 계수 Kt는 5.3이었지만, 보강용 비드(32)를 배치함으로써 응력 집중 계수 Kt는 4.3으로 저감하였다. 보강용 비드(32)는 하측 강판(2)에만 배치하였지만, 루트부(5)에 대해서도 응력 집중 계수 Kt의 저감 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다.

이것이, 루트부(5)를 기점으로 하는 피로 균열의 발생의 억제에 크게 공헌하고 있다고 할 수 있다.

본 발명자들은, 다음에, 강판의 판 두께와 보강용별 비드 보강용 비드(32)의 길이를 다양하게 변경한 시험편을 작성하여, 강판의 판 두께 및 보강용 비드(32)의 길이와, 피로 수명(회)의 관계를 조사하였다.

조사 결과의 일례로서, 도 8에, 후술하는 조건에 따라서 실시한 피로 시험 중, 표 2 및 표 3에 나타내는 시험편 기호 「TP1」로부터 「TP15」의 결과를 보강용 비드의 길이와 피로 수명의 관계로 정리한 결과를 나타낸다.

도 8에 도시된 바와 같이, 보강용 비드의 길이가 20㎜ 이상 있으면, 피로 수명(회)이 대폭(1.5배 이상)으로 향상된다.

이상의 결과로부터, 필릿 비드에 대략 직각으로 보강용 비드를 형성하면, 보강용 비드가 강판의 강성을 높이는 작용을 강하게 발휘한다. 이에 의해, 하측 강판의 구부러짐이 억제되고, 그 결과, 피로 균열의 발생이 현저하게 억제된다.

[개개의 요건의 설명]

이상과 같은 해석과 실험에 의해, 보강용 비드(32)를 형성하면 피로 강도가 향상되는 것이 확인되었으므로, 다음에, 보강용 비드(32)에 필요한 조건에 대해 검토하였다. 이하에, 그 검토의 결과에 대해 설명한다.

(보강용 비드의 배치 형태)

보강용 비드(32)는 필릿 비드(3)와 겹침부를 갖도록 형성할 필요가 있다. 필릿 비드와 이격되어 형성되면, 강판의 강성을 높이는 부재로서 충분히 기능하지 않는다. 그로 인해, 필릿 비드(3)를 기점으로 하여[즉, 필릿 비드(3) 중에 용접 개시점을 두고] 보강용 비드(32)를 형성하거나, 필릿 비드(3)를 가로질러 보강용 비드(32)를 형성하는 것 중 어느 하나의 형태로 할 필요가 있다.

보강용 비드(32)를 필릿 비드(3)와 겹침부를 갖도록 배치하기 위해서는, 다양한 형태가 가능하다. 또한, 이하에서는, 필릿 비드(3)를 먼저 배치하고, 거기에 겹치도록 보강용 비드(32)를 배치하는 경우에 대해 설명한다. 그러나, 보강용 비드(32)를 먼저 배치하고, 거기에 겹치도록 필릿 비드(3)를 배치해도, 이하에 나타내는 형태와 동일한 형태를 채용할 수 있다.

우선, 보강용 비드(32)를 겹침 필릿 용접 조인트에 형성하는 경우의 배치 형태에 대해 설명한다.

(I) 편측의 강판에 형성한다(편측 비드).

기본 원리의 설명에서 나타낸 바와 같이, 하측 강판(2) 상에, 필릿 비드(3)를 기점으로 하고, 또한 필릿 비드(3)와 교차하는 방향으로 보강용 비드(32)를 배치한다. 이하의 설명에서는, 이와 같은 배치의 보강용 비드를 필요에 따라서 편측 비드라고 기재한다. 또한, 보강용 비드(32)로서 편측 비드를 가리키는 경우에는, 필요에 따라서 편측 비드(32A)라고 기재한다(도 9a, 도 9d, 도 9f, 도 9h 등을 참조).

여기서, 필릿 비드(3)의 길이를 L로 한다. 필릿 비드(3)의 길이 L은 필릿 비드(3)의 양측의 용융 단부의 길이이다. 보강용 비드(32)를 편측 비드(32A)로서 1개소 배치하는 경우에는, 필릿 비드(3)의 한쪽의 용융 단부로부터 (1/4)L의 길이만큼 필릿 비드(3)가 형성되어 있는 방향을 따라서 이격된 위치와, 당해 필릿 비드(3)의 한쪽의 용융 단부로부터 (3/4)L의 길이만큼 필릿 비드(3)가 형성되어 있는 방향을 따라서 이격된 위치 사이의 범위 내에 편측 비드(32A)를 배치하는 것이 효과적이다. 또한, 필릿 비드(3)측을 기점으로 하여 편측 비드(32A)를 형성하는 쪽이, 강판측을 기점으로 하여 편측 비드(32A)를 형성하는 것보다도 피로 강도의 향상 효과가 크다. 아크 용접에 있어서의 용접 비드의 시단부는 돌출 형상으로 되어, 응력 집중이 일어나는 것에 비해, 종단부는 편평한 형상으로 되어, 응력 집중이 저감되기 때문이다.

(II) 필릿 비드(3)를 가로질러 양측의 강판에 형성한다(크로스 비드).

기본 원리의 설명에서는, 겹침 필릿 비드(3)를 기점으로, 하측 강판(2)에 보강용 비드(32)를 배치하는 경우의 피로 강도 향상의 메커니즘에 대해 서술하였다. 그러나, 필릿 비드(3)를 가로질러 상측 강판(1)과 하측 강판(2)의 양쪽에 보강용 비드(32)를 배치함으로써, 가일층의 피로 강도의 향상이 가능해진다. 따라서, 이와 같이 보강용 비드(32)를 배치해도 된다. 이하의 설명에서는, 이와 같은 배치의 보강용 비드를 필요에 따라서 크로스 비드라고 기재한다. 또한, 보강용 비드(32)로서 크로스 비드를 가리키는 경우에는, 필요에 따라서 크로스 비드(32B)라고 기재한다(도 9b, 도 9c, 도 9g 등을 참조). 또한, 편측 비드(32A)와 크로스 비드(32B)를 총칭하는 경우에 보강용 비드(32)라고 기재한다.

피로 강도 향상의 메커니즘은, 전술한 바와 같이 필릿 비드(3)의 근방의 구부러짐 억제이다. 크로스 비드(32B)에서는, 상측 강판(1)에도 보강용 비드가 배치되므로, 상측 강판(1)의 변형 억제 효과를 높여, 루트부(5)의 개구각 α를 작게 할 수 있다.

또한, 도 4의 시험편의 변형의 해석 결과에서 나타낸 바와 같이, 상측 강판(1)의 표면에 대해서는 압축의 응력이, 하측 강판(2)의 표면에 대해서는 인장의 응력이 작용한다. 이로 인해, 필릿 비드(3)를 가로지르도록 보강용 비드를 배치하는 경우[즉, 크로스 비드(32B)를 배치하는 경우]는 용접 개시 위치를 상측 강판(1)으로 하고 용접 종료 위치를 하측 강판(2)으로 함으로써, 하측 강판(2)의 인장 응력부의 응력 집중 계수를 저감하는 것이 바람직하다. 또한, 이 크로스 비드(32B)를 1개소 배치하는 경우에는, 편측 비드(32A)의 경우와 마찬가지로, 필릿 비드(3)의 한쪽의 용융 단부로부터 (1/4)L의 길이만큼 필릿 비드(3)가 형성되어 있는 방향을 따라서 이격된 위치와, 당해 필릿 비드(3)의 한쪽의 용융 단부로부터 (3/4)L의 길이만큼 필릿 비드(3)가 형성되어 있는 방향을 따라서 이격된 위치 사이의 범위 내에 크로스 비드(32B)를 배치하는 것이 효과적이다.

(III) 보강용 비드(32)를 복수 형성한다(복수 비드).

보강용 비드(32)는 1개소일 필요는 없고, 복수개를 배치함으로써도 피로 강도는 증가한다. 복수개 배치하는 경우는, 편측 비드(32A) 혹은 크로스 비드(32B)를 각각 단독으로 복수 배치해도 되고, 편측 비드(32A)와 크로스 비드(32B)를 혼재시켜 배치시켜도 된다.

편측 비드(32A) 혹은 크로스 비드(32B)를 복수 배치하는 경우의 배치 위치는 필릿 비드(3)의 양단부여도 된다.

보강용 비드(32)의 배치예를 도 9에 정리하여 도시한다.

도 9a는 필릿 비드 B의 중앙부 부근으로부터 필릿 비드 B에 대해 경사지도록 배치된 편측 비드(32A)의 예이다. 도 9b는 필릿 비드(3)의 중앙부 부근에 배치된 크로스 비드(32B)의 예이다. 도 9c는 필릿 비드(3)의 양단부에 각각 배치된 2개의 크로스 비드(32B)의 예이다. 도 9d는 필릿 비드(3)의 중앙부에 가까운 위치에서 간격을 갖고 배치된 2개의 편측 비드(32A)의 예이다. 도 9e는 필릿 비드(3)의 양단부에 각각 배치된 2개의 크로스 비드(32B)와, 필릿 비드(3)의 중앙부에 가까운 위치에서 간격을 갖고 상측 강판(1)측에 배치된 2개의 편측 비드(32A)의 예이다. 도 9f는 필릿 비드(3)의 양단부에 각각 배치된 2개의 편측 비드(32A)의 예이다. 도 9g는 필릿 비드(3)의 양단부에 가까운 위치에 각각 배치된 2개의 크로스 비드(32B)의 예이다. 도 9h는 필릿 비드(3)의 양단부에 가까운 위치에 각각 배치된 2개의 편측 비드(32A)의 예이다. 도 9i는 필릿 비드(3)의 양단부에 각각 배치된 2개의 크로스 비드(32B)와, 필릿 비드(3)의 중앙부에 가까운 위치에서 간격을 갖고 하측 강판(2)측에 배치된 2개의 편측 비드(32A)의 예이다.

(IV) T형 단면의 필릿 용접 조인트(T자 조인트)

다음에, 강 부재의 단부를 강 부재의 면에 적재하여 T형 단면의 조인트를 구성하고, 그 코너부를 아크 용접한 필릿 용접 조인트에 보강용 비드를 형성하는 경우에 대해 설명한다.

강 부재의 형상에 따라서는, T형 단면의 필릿 용접 조인트의 한쪽의 코너부밖에 용접할 수 없는 경우가 있다. 그와 같은 편측만 필릿 용접한 필릿 용접 조인트에서는 겹침 필릿 용접 조인트와 마찬가지로 취급할 수 있다.

판 두께가 3.6㎜ 이하인 얇은 강판을 사용하는 경우는, T형 단면의 필릿 용접 조인트에 있어서도 강판의 변형이 용접부의 피로 수명에 영향을 미친다. 도 10에 T형 단면의 필릿 용접 조인트의 입강판(8)에 인장 하중을 입력한 경우의 시험편의 변형 형태를 모식적으로 도시한다. 입강판(8)에 입력된 하중은 용접 금속(7)(필릿 용접부)을 통해 횡강판(9)으로 전달된다. 이로 인해, 입강판(8)측의 용접 지단부(4)는 필릿 비드(3)측으로 끌어 당겨지도록 변형된다. 또한, 횡강판(9)측의 용접 지단부(4)는 상방으로 끌어 당겨지도록 변형된다. 또한, 루트부(5)는 갈라지도록 변형된다. 이로 인해, T형 단면의 필릿 용접 조인트에 있어서도, 겹침 필릿 용접 조인트와 마찬가지로, 보강용 비드를 형성하여, 부재의 변형을 억제함으로써 피로 수명의 향상이 가능해진다.

도 11에, 입강판(8)과 횡강판(9)에 의해 형성되는 T형 단면의 필릿 용접 조인트에 있어서의 보강용 비드(32)의 배치예를 나타낸다. 도 11a는 단일의 크로스 비드(32B)의 예이고, 도 11b는 복수의 크로스 비드(32B)의 예이다.

T형 단면의 필릿 용접 조인트에서는 입강판(8)의 높이에도 의하지만, 입강판(8)과 횡강판(9)의 양쪽에 걸치는 크로스 비드(32B)를 배치하는 것이 바람직하다. 단, 입강판(8)과 횡강판(9) 중 한쪽에 편측 비드(32A)를 배치해도 된다. T형 단면의 필릿 용접 조인트에 있어서도, 본 실시 형태에서 설명하는 겹침 필릿 용접 조인트와 동일한 조건으로 보강용 비드(32)를 배치할 수 있다.

[보강용 비드(32)의 각도]

필릿 비드(3)와 보강용 비드(32)가 이루는 각도 γ는, 역학적으로는 대략 직각이 바람직하다. 이로 인해, 도 4에 있어서, 필릿 비드(3)와 보강용 비드(32)는 대략 직각을 이루고 있지만, 필릿 비드(3)와 보강용 비드(32)가 이루는 각도 γ는 대략 직각일 필요는 없다. 그러나, 보강용 비드(32)가, 강판의 강성을 높이고, 구부러짐을 억제하는 기능을 발휘하기 위해서는, 각도 γ는 45°∼135°일 필요가 있다. 각도 γ가 45° 미만 또는 135° 초과이면, 보강용 비드(32)의 상기 기능이 현저하게 저하되기 때문이다.

[보강용 비드(32)의 길이]

도 8에 도시된 바와 같이, 보강용 비드(32)의 길이가 짧은 경우에는 충분히 강판의 강성을 높여, 용접 조인트의 피로 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 없다.

여기서, 보강용 비드(32)가 편측 비드(32A)인 경우, 보강용 비드(32)의 길이는 필릿 비드(3)와 보강용 비드(32)의 접점(32a)과, 보강용 비드(32)의 용융 단(32b) 사이의 길이로 한다(도 4를 참조). 또한, 보강용 비드(32)가 크로스 비드(32B)인 경우, 보강용 비드(32)의 길이는 보강용 비드(32)의 양측의 용융 단부의 길이로 한다.

본 발명자들의 조사 결과에 따르면, 보강용 비드(32)의 길이의 총합 l1은 보강용 비드(32)의 기능을 확보하기 위해, 다음의 (a1)의 제1 조건을 만족시키도록 할 필요가 있다.

(a1) 보강용 비드(32)의 길이의 총합 l1≥L×0.5

L:필릿 비드(3)의 길이(㎜)

보강용 비드(32)의 길이의 총합 l1이 "L×0.5" 미만이면, 보강용 비드(32)로서의 기능을 충분히 발휘하지 않는다. 보강용 비드(32)의 길이의 총합 l1의 상한값은 용접으로 제조하는 강제품의 형상ㆍ구조에 의해 제약을 받으므로, 특별히 한정되지 않는다. 상기 (a1)의 제1 조건은 편측 비드(32A)와, 크로스 비드(32B)의 양쪽에 적용된다. 즉, 상측 강판(1) 및 하측 강판(2)의 보강용 비드(32)의 길이의 비율에 상관없이, 상기 (a1)의 제1 조건을 만족시키도록 함으로써, 상측 강판(1)과 하측 강판(2)의 양쪽의 변형을 억제할 수 있어, 용접부의 피로 강도의 향상이 가능해진다.

도 2에 도시한 바와 같은 시단부와 종단부를 갖는 용접 조인트에 인장 하중이 작용하면, 특히 용접부의 시단부와 종단부의 응력 집중이 높아진다. 부재에 인장의 하중이 입력되면, 용접부로부터 이격된 위치에서는 판 폭 방향으로 균일한 응력이 발생한다. 이에 대해, 용접부에서는 하중의 전달 범위가 용접 비드부로 제한된다. 이로 인해, 용접부의 시단부와 종단부의 응력 집중이 높아진다. 따라서, 보강용별 비드 보강용 비드(32)를 필릿 비드(3)(용접부)의 시단부와 종단부에 가까운 위치에 배치함으로써, 필릿 비드(3)의 시단부와 종단부의 균열의 억제 효과가 높아진다. 특히, 필릿 비드(3)의 시단부 부근과 종단부 부근에 보강용 비드를 배치하면, 도 3에 도시한 바와 같은 상측 강판(1)과 하측 강판(2)의 중심축의 어긋남에 의해 발생하는 굽힘 모멘트를 저감하는 효과가 높아져, 필릿 비드(3)의 시단부ㆍ종단부에 발생하는 균열을 억제할 수 있다.

본 발명자들은 필릿 비드(3)(용접부)의 시단부와 종단부로부터의 거리와, 하나의 보강용 비드(32)의 길이의 관계를 조사하였다. 그 결과, 이하에 나타내는 제2 조건을 만족시키면, 상기 (a1)의 제1 조건을 만족시키지 않아도, 필릿 비드(3)의 시단부와 종단부의 균열의 억제 효과를 얻을 수 있다는 지식을 얻었다. 이하에, 보강용 비드(32)의 길이의 제2 조건에 대해 설명한다.

도 12는 보강용 비드(32)를 필릿 비드(3)의 시종단부 부근에 형성한 시험편을 도시하는 평면도이다. 도 12에 도시하는 시험편을 구성하는 강판(1, 2)은 후술하는 실시예의 표 1 중의 강종 「SP2」에 해당하는 강종이다. 도 12에 있어서, 판 폭 110㎜의 강판(1, 2)에 대해, 판 폭 방향의 중앙이 중심이 되도록, 길이가 95㎜(L＝95㎜)인 필릿 비드(3)를 배치한 후에, 필릿 비드(3)를 기점으로 보강용 비드(32)를, 필릿 비드(3)의 시단부 부근과 종단부 부근에 각각 형성하였다. 또한, 필릿 비드(3)의 폭 Wf는 7.5㎜이고, 보강용 비드(32)(의 비드 폭의 중앙 위치)와, 필릿 비드(3)의 시단부 및 종단부의 위치 중 당해 보강용 비드(32)에 가까운 쪽의 단부의 위치 사이의 거리를 D로 하였다. 도 12에서는 필릿 비드(3)의 시단부의 위치로부터 보강용 비드(32)까지의 거리를 D1로 하고, 필릿 비드(3)의 종단부의 위치로부터 보강용 비드(32)까지의 거리를 D2로서 나타내지만, 여기서는 그들 거리를 모두 D로서 표기한다.

본 발명자들은 이 시험편을 사용하여, 보강용 비드(32)를 필릿 비드(3)의 시단부 및 종단부 부근에 형성한 경우의 피로 강도를 평가하였다. 보강용 비드(32)가 없는 조건(후술하는 실시예의 표 4 내지 표 6 중 시험편 기호 「TP34」에 해당하는 시험편)에서의 파단 수명은 18kN의 시험 하중에 대해 382000회였다. 따라서, 이 1.5배 이상의 파단 수명으로 되는 경우를 양호(○)로 판단하고, 그렇지 않은 경우를 비양호(×)로 하였다.

도 13에, 이와 같은 시험편의, 하나의 보강용 비드(32)의 길이 l2와, 보강용 비드(32)와 필릿 비드(3)의 시단부 및 종단부의 위치 중 당해 보강용 비드(32)에 가까운 쪽의 단부와의 사이의 거리(용접 시종단부로부터의 거리) D를 지표로 한 시험편의 평가 결과를 나타낸다.

필릿 비드(3)의 시종단부의 위치(D＝0㎜)에 보강용 비드(32)를 형성하는 경우와, 보강용 비드(32)와, 필릿 비드(3)의 시단부 및 종단부의 위치 중 당해 보강용 비드(32)에 가까운 쪽의 단부와의 사이의 거리 D가 10㎜의 위치(D＝10㎜)에 보강용 비드(32)를 형성하는 경우에는, 하나의 보강용 비드(32)의 길이 l2가 15㎜ 이상에서 피로 수명이 향상되는 효과가 얻어졌다. 필릿 비드(3)의 폭 Wf는 7.5㎜이므로, 필릿 비드(3)의 시종단부에 근접하는 위치에 보강용 비드(32)를 형성하는 경우에는, 하나의 보강용 비드(32)의 길이 l2로서, 필릿 비드(3)의 폭 Wf의 2배 이상의 길이가 필요해진다.

한편, 보강용 비드(32)와, 필릿 비드(3)의 시단부 및 종단부의 위치 중 당해 보강용 비드(32)에 가까운 쪽의 단부와의 사이의 거리 D가 필릿 비드의 폭 Wf의 2배 이상으로 되면, 당해 거리 D의 증가에 따라서, 각각의 보강용 비드(32)의 길이를 증가시킬 필요가 있고, 하나의 보강용 비드(32)의 길이 l2가 당해 거리 D 이상(l2≥D)의 조건으로 피로 수명이 향상되는 효과가 얻어졌다.

이상의 평가 결과로부터, 필릿 비드(3)의 시종단부 부근에 보강용 비드(32)를 형성하는 경우는, 하나의 보강용 비드(32)의 길이 l2를, 2×Wf 및 D 중 큰 쪽의 값 이상으로 함으로써 양호한 피로 수명이 얻어진다. 즉, 필릿 비드(3)의 시종단부 부근에 배치하는 보강용 비드(32)의 길이에 대해서는, 상기 (a1)의 제1 조건 대신에, 하기의 (a2)의 제2 조건을 만족시키도록 해도 된다.

(a2) 하나의 보강용 비드(32)의 길이 l2≥max{2×Wf, D}

여기서, max{2×Wf, D}는 2×Wf 및 D 중 큰 값을 가리킨다.

상기 (a2)의 제2 조건은 강판의 판 두께의 영향을 포함하지 않지만, 후술하는 조건에 나타내는 바와 같이, 판 두께 t의 증가에 따라서 보강용 비드(32)의 높이 h 및 폭 w를 증가시킴으로써, 보강용 비드(32)에 의한 피로 균열의 억제 효과가 얻어졌다.

또한, 보강용 비드(32)와 필릿 비드(3)의 시단부 및 종단부의 위치 중 당해 보강용 비드(32)에 가까운 쪽의 단부와의 사이의 거리 D의 범위에 특별한 제약은 없지만, 당해 거리 D가 짧을수록 짧은 보강용 비드(32)에서도 필릿 비드(3)의 시단부 및 종단부에 있어서의 균열을 억제할 수 있다. 이로 인해, 보강용 비드(32)의 형성에 있어서의 효율의 관점에서, 당해 거리 D의 상한은 필릿 비드(3)의 길이 L의 1/4로 한다.

이상과 같이, 필릿 비드(3)의 시단부 및 종단부 중 적어도 어느 한쪽의 위치로부터, 필릿 비드(3)가 형성되어 있는 방향을 따라서, 필릿 비드(3)의 길이 L의 1/4의 길이만큼 이격된 위치까지의 범위에 보강용 비드(32)를 형성하는 경우에는, 상기 (a1)의 제1 조건 대신에, 하기의 (a2)의 제2 조건을 만족시키도록 상기 범위 내에 보강용 비드(32)를 형성해도 된다. 상기 (a2)의 제2 조건은 편측 비드(32A)와, 크로스 비드(32B)의 양쪽에 적용된다.

또한, 실제의 용접 부재에서는 부재로의 입력 하중의 상태에 따라서, 시단부 및 종단부 중 한쪽만의 피로 수명이 문제가 되는 경우가 있다. 그와 같은 조건으로 하중이 입력되는 용접 부재에 대해서는, 시단부(시단부 부근) 및 종단부(종단부 부근) 중 한쪽에만 보강용 비드를 형성함으로써, 피로 수명이 향상된다.

또한, 필릿 비드(3)의 시단부ㆍ종단부 부근[필릿 비드(3)의 시단부 및 종단부 중 적어도 어느 한쪽의 위치로부터, 필릿 비드(3)가 형성되어 있는 방향을 따라서, 필릿 비드(3)의 길이 L의 1/4의 길이만큼 이격된 위치까지의 범위 내]에 보강용 비드(32)를 배치하는 경우에, 상기 (a2)의 제2 조건을 만족시키지 않고, 상기 (a1)의 제1 조건을 만족시키도록, 상기 범위 내에 보강용 비드(32)를 형성해도 된다. 즉, 상기 범위 외에 형성되는 보강용 비드(32)의 수 및 길이에 따라서는, 상기 범위 내에 형성되는 보강용 비드(32)는 상기 (a2)의 제2 조건을 만족시키지 않아도 된다.

또한, 상기 (a2)의 제2 조건으로 상기 범위 내에 보강용 비드(32)를 형성하고, 또한 상기 범위 외에 보강용 비드(32)를 형성하는 경우에는, 상기 (a2)의 제2 조건으로 상기 범위 내에 형성된 보강용 비드(32)를 포함하는 모든 보강용 비드(32)의 총합 l이, 상기 (a1)의 제1 조건을 만족시키도록 한다.

[보강용 비드(32)의 높이]

보강용 비드(32)의 높이 h는 하기의 (b)의 조건을 만족시키도록 한다.

(b) 보강용 비드(32)의 높이 h≥t/2

t:보강용 비드(32)를 형성하는 강 부재의 두께(㎜)

보강용 비드(32)의 높이 h가, 보강용 비드(32)가 형성되는 강 부재의 두께 t의 "t/2" 미만이면, 보강용 비드(32)로서의 기능을 충분히 발휘하지 않는다. 보강용 비드(32)의 높이 h가 클수록, 그 효과는 크지만, 강판으로의 뒤배임이나 용락을 피하기 위해 스스로 한계가 있다. 따라서, 보강용 비드(32)의 높이 h는 "보강용 비드(32)가 형성되는 강 부재의 두께 t" 이하가 현실적이다. 보강용 비드(32)의 높이 h는 보강용 비드(32)가 형성되는 강 부재의(비드가 형성되어 있지 않은 영역의) 표면과, 보강용 비드(32)의 가장 높은 위치 사이의 높이 방향의 거리를 말한다.

또한, 보강용 비드(32)를 크로스 비드(32A)로 하는 경우이며, 용접의 대상이 되는 복수의 강판의 판 두께가 다른 경우는, 강판마다 상기 (b)의 요건을 만족시키는 것으로 한다. 이는, 이하의 조건에서도 마찬가지로 한다.

[보강용 비드(32)의 폭]

보강용 비드(32)의 폭 w는 하기의 (c)의 조건을 만족시키도록 한다.

(c) 보강용 비드(32)의 폭 w≥2.5t

t:보강용 비드(32)를 형성하는 강 부재의 두께(㎜)

보강용 비드(32)의 폭 w가 보강용 비드(32)가 형성되는 강 부재의 두께 t의 "2.5t" 미만이면, 보강용 비드(32)로서의 기능을 충분히 발휘하지 않는다. 보강용 비드(32)의 폭 w의 상한은 특별히 정하지 않지만, 보강용 비드(32)의 높이 h와 마찬가지로, 강판으로의 뒤배임이나 용락이 없는 범위에서 보강용 비드(32)를 형성할 필요가 있으므로, 그 관점에서 저절로 정해진다.

[필릿 비드(3)에 대해 형성되는 보강용 비드(32)의 수]

보강용 비드(32)는 보강용 비드(32)를 형성하는 강 부재의 두께를 t(㎜)로 하고, 필릿 비드(3)의 길이 L이 "50t"마다 적어도 1개소 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 필릿 비드(3)의 길이 L이 "50t"를 초과하는 경우에는, 복수의 보강용 비드(32)를 형성하는 것이 바람직하다.

따라서, 길이가 L인 필릿 비드(3)에 대해 형성되는 보강용 비드(32)의 수 n은 하기의 (d)의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.

(d) L/n≤50t

n:필릿 비드(3)에 대해 형성되는 보강용 비드(32)의 수

L:필릿 비드(3)의 길이(㎜)

t:보강용 비드(32)를 형성하는 강 부재의 두께(㎜)

(강 부재의 두께 t)

강 부재의 두께 t(판 두께)는 특별히 한정되는 것은 아니다. 단, 전술한 바와 같이 본 실시 형태에서는, 보강용 비드(32)의 형성에 의한 박강판 부재의 면외 변형을 억제함으로써, 용접부의 피로 수명을 향상시킨다. 이로 인해, 후강판의 용접 부재보다도 박강판의 용접 부재에 있어서 피로 수명의 향상 효과가 얻어지기 쉽고, 강판의 판 두께(강 부재의 두께 t)는 3.6㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 2개의 강 부재를 필릿 아크 용접하여 접합하는 경우, 필릿 비드(3)의 길이 L을 10t 이상으로 하는 것이 바람직하다. 필릿 비드(3)의 길이 L이 10t 미만이면, 강 부재의 접합 길이에 대한, 필릿 비드(3)의 시종단부의 길이의 비율이 높아져, 충분한 접합 강도를 확보할 수 없기 때문이다.

(그 밖의 요건)

필릿 비드(3)의 시공 시나 보강용 비드(32)의 시공 시의 아크 용접 조건이나 사용하는 용접 와이어의 조성은 통상법에 따르면 되고, 특정한 것으로 한정되지 않는다. 단, 동일한 용접 기기를 사용하여, 필릿 비드(3)의 시공과 보강용 비드(32)의 시공을 연속적으로 행하는 것이 생산상 바람직하다. 그러나, 보강용 비드(32)의 강판의 강성을 높이는 기능이 담보되는 한, 양자의 용접 조건이나 사용하는 용접 와이어의 조성이 달라도 된다.

본 실시 형태에서 대상으로 하는 용접 조인트는 필릿 아크 용접으로 형성한 필릿 용접 조인트이면 되고, 특정한 용접 조인트로 한정되지 않지만, 강 부재와 강 부재를 겹쳐서 필릿 아크 용접하여 형성한 용접 조인트나, 강 부재의 단부를 강 부재의 면에 적재하여 필릿 아크 용접하여 형성한 용접 조인트가 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에서 대상으로 하는 용접 조인트는 강판끼리의 용접으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 대략 3.6㎜ 이하의 판 두께이면, 프레스 성형된 강판 부재, 강관 및 형강의 조인트에 본 실시 형태의 방법을 적용할 수 있다.

또한, 용접 조인트에서는 필릿 비드에 겹치도록 보강용 비드를 형성하기 위해, 용접 조인트의 주변에, 보강용 비드를, 필요한 각도 및 소요의 길이, 높이, 폭으로 형성할 수 있는 영역이 있는 것이 필요하다. 단, 용접되는 2개의 강 부재를 걸치도록 보강용 비드를 형성하고 있는 경우, 필릿 비드의 시단부 및 종단부와, 당해 보강용 비드가 이격되어 있어도 된다.

또한, 상측 강판과 하측 강판을 겹치는 경우, 양자 사이에 간극이 없는 것이 바람직하지만, 용접 시공상, 양자 사이에 대략 1㎜ 정도의 간극이 생기는 경우가 있다. 본 실시 형태에서는 상측 강판과 하측 강판 사이에 1㎜ 정도의 간극이 있어도, 보강용 비드의 기능은 저해되지 않아, 피로 균열의 발생은 현저하게 억제된다.

또한, 강 부재 이외의 금속 부재라도, 본 실시 형태의 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, 강 부재 대신에, 알루미늄 부재 또는 스테인리스 부재에 본 실시 형태의 방법을 적용할 수 있다. 또한, 이종의 금속 부재에 대해서도 본 실시 형태의 방법을 적용할 수 있다.

실시예

다음에, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 실시예에서의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이고, 본 발명은 이 일 조건예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

박강판에 겹침 필릿 아크 용접을 실시한 시험편을 사용하여 피로 시험을 행하여, 용접 조인트의 효과를 검증하였다. 표 1에 공시 강판의 성분 조성을 나타낸다.

도 2에 도시하는 필릿 비드를 갖는 시험편을 제작하여 피로 시험에 제공하였다. 또한, 도 2에 도시하는 시험편에 대해, 또한 도 4에 도시한 바와 같이 보강용 비드를 배치한 시험편을 제작하여 피로 시험에 제공하였다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 판 폭:60㎜의 2매의 강판을, 겹침값 20㎜로 겹치고, 겹침 필릿 아크 용접을, 용접 토치의 이동 거리가 40㎜로 되도록 설계하여 시험편을 제작하였다.

또한, 용접 토치의 이동 단부에서 용융부가 확대되므로, 실제의 필릿 비드의 길이는 교시 거리보다 약간 커진다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 보강용 비드를 도 2의 시험편의 폭 방향의 중앙부에 있어서, 필릿 비드와 대략 직각으로 1개 배치하여 시험을 행하였다. 보강용 비드의 용접 개시점은 필릿 비드의 표면으로 하고, 하측 강판으로, 필요한 길이의 보강용 비드를 형성하였다. 또한, 보강용 비드의 길이는 필릿 비드와 보강용 비드의 접점을 기점으로 하여, 보강용 비드의 용융 단부까지의 길이이다.

용접 조건은 이하와 같다.

<공통되는 용접 조건>

용접 방식:모식 전극 용접

용접 전원:DP350(가부시끼가이샤 다이헨제)

용접 모드:DC-Pulse

용접 자세:하향 수평

칩 강판 사이 거리(돌출 길이):15㎜

실드 가스종:Ar＋20％ CO₂

실드 가스 유량:20L/min

용접 와이어:JIS Z3312 YGW 15 상당

<필릿 비드의 형성 조건>

토치 각도:하판으로부터의 기립각 55°, 전진각 0°

목표 위치:겹침부의 코너

용접 속도:40㎝/min

와이어 송급 속도:상측 강판에 언더컷이 나오지 않는 값을 설정[일례:판 두께 2.6㎜의 상측 강판의 겹침 필릿 아크 용접의 경우, 3.8/min(약 120A), 약 22V]

<보강용 비드의 형성 조건>

토치 각도: 강판으로부터의 기립각 90°, 전진각 0°

목표 위치와 용접 방향:시험편의 폭 방향 중앙이고, 필릿 비드의 용접 금속 표면을 기점으로 하고, 필릿 비드에 직각 방향으로 하측 강판으로 용접

용접 속도:50㎝/min

와이어 송급 속도:필릿 비드의 형성 조건과 동일함

제작한 시험편의 하측 강판의 지단부가 중앙이 되도록, 전기 유압식 피로 시험 장치로 시험편을 파지한다. 그리고, 하중 범위를 일정(응력 범위 일정), 하중비를 0.1, 반복 주파수를 25㎐로 하여, 축력 인장 피로 시험에 제공하였다. 또한, 시험기의 축심을 맞추기 위해, 상측 강판과 하측 강판에, 동일한 판 두께의 덧판을 대어 시험편을 파지하였다.

또한, 보강용 비드를 형성하지 않은 시험편이 약 40만회에서 파단되는 하중 범위를, 강판마다 사전의 시험에 의해 탐색하고, 각각의 강판마다 보강용 비드를 형성하지 않은 시험편의 파단 횟수를 피로 수명의 비교 기준으로 하였다.

용접 조건 및 피로 특성 평가 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다.

TP4 내지 15의 발명예에서는, 보강용 비드를 형성하지 않은 비교예 TP1 내지 3에 대해 150％ 이상의 피로 수명 향상율이 얻어졌지만, TP16 내지 27의 비교예에서는 보강용 비드가 필요한 조건을 만족시키지 않아, 피로 수명 향상율이 발명예보다 떨어졌다.

(실시예 2)

도 2에 도시하는 시험편에 있어서, 또한 도 9a 내지 도 9e에 도시하는 형태로 보강용 비드를 형성한 시험편을 작성하여, 피로 시험에 제공하였다.

TP28 내지 33, 39는 단일의 보강용 비드를 배치한 예이고, TP28 내지 30, 39의 편측 비드는 도 9a의 형태에 상당하고(TP39는 각도 γ가 90도), TP31 내지 33의 크로스 비드는 도 9b의 형태에 상당한다. 또한, TP36 내지 38은 복수의 보강용 비드를 배치한 예이고, TP36은 도 9c의 형태에, TP37은 도 9d의 형태에, TP38은 도 9e의 형태에 각각 상당한다. TP34, 35는 도 2의 형태에 상당하고, 보강용 비드를 배치하지 않고 필릿 비드를 배치한 것이다.

각 시험편의 작성에 있어서, 보강용 비드의 목표 위치와 용접 방향은 도 9a 내지 도 9e와 같고, 그 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로 행하였다. TP36 내지 38에서는 보강용 비드마다 용접 조건을 기재하였다.

용접 조건 및 피로 특성 평가 결과를 표 4 내지 표 6에 나타낸다.

발명예에서는, 보강용 비드를 형성하지 않은 시험편에 대해 200％를 초과하는 피로 수명 향상율이 얻어졌다. 표 3에 있어서의 보강 비드 길이 판정의 란에는 전술한 (a1)의 제1 조건을 만족시키는 경우에 「○」를 붙였다.

TP28 내지 33 및 TP36 내지 38은 L(필릿 비드의 길이)/n(보강용 비드의 수)이 50t(t:강 두께)에 비해 작지만, TP39는 L/n이 50t에 비해 크다. 그로 인해, TP39의 피로 수명의 향상율은 161％ 정도였다.

(실시예 3)

입강판과 횡강판에 의해 형성되는 T형 단면의 필릿 용접 조인트에 있어서, 코너부의 편측만 필릿 비드를 형성한 시험편과, 그 시험편에 필릿 비드를 가로지르도록 보강용 비드를 더 형성한 시험편을 제작하여 피로 시험에 제공하였다.

TP41은 단일의 보강용 비드를 배치한 예이고 도 10a의 형태에 상당하고, TP42는 필릿 비드의 양단부에 보강용 비드를 배치한 예이고 도 10b의 형태에 상당한다.

각 시험편의 작성에 있어서, 조인트의 형상, 보강용 비드의 목표 위치, 보강용 비드의 형성의 형태는 도 10과 같고, 그 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로 행하였다. TP42에서는 보강용 비드마다 용접 조건을 기재하였다.

용접 조건 및 피로 특성 평가 결과를 표 7 및 표 8에 나타낸다.

TP41, 42의 발명예에서는 보강용 비드를 형성하지 않은 비교예 TP40에 대해 500％를 초과하는 피로 수명 향상율이 얻어졌다.

(실시예 4)

도 2에 도시하는 시험편에 있어서, 도 9f 내지 도 9i에 도시하는 형태로 보강용 비드를 더 형성한 시험편을 작성하여, 피로 시험에 제공하였다.

TP43 내지 47은 복수의 보강용 비드를 배치한 예이고, TP43은 도 9f의 형태에, TP44는 도 9g의 형태에, TP45, 47은 도 9h의 형태에, TP46은 도 9i의 형태에 각각 상당한다. TP34는 표 4 내지 표 6에 나타내는 것과 동일하다.

각 시험편의 작성에 있어서, 보강용 비드의 목표 위치와 용접 방향은 도 9f 내지 도 9i와 같고, 그 이외는 실시예 3과 동일한 조건으로 행하였다. TP43 내지 47에서는 보강용 비드마다 용접 조건을 기재하였다.

용접 조건 및 피로 특성 평가 결과를 표 9 및 표 10에 나타낸다. 표 10에 있어서의 보강 비드 길이 판정(제1 조건)의 란에는 전술한 (a1)의 제1 조건을 만족시키는 경우에 「○」를 붙였다. 또한, 표 9에 있어서의 보강 비드 길이 판정(제2 조건)의 란에는 전술한 (a2)의 제2 조건을 만족시키는 경우에 「○」를 붙였다.

TP43 내지 47에서는 필릿 비드의 시단부 부근과 종단부 부근에, 길이가 필릿 비드의 길이 L의 1/2 미만이 되는 길이의 보강용 비드를 형성하였다. TP43 내지 46에서는 필릿 비드의 시단부 및 종단부의 위치로부터, 필릿 비드가 형성되어 있는 방향을 따라서, 필릿 비드의 길이 L의 1/4의 길이만큼 이격된 위치까지의 범위 내에, 보강용 비드를, 전술한 (a2)의 제2 조건을 만족시키도록 하여 형성하였다. TP43 내지 46의 발명예에서는 보강용 비드를 형성하지 않은 비교예 TP34에 대해 150％ 이상의 피로 수명 향상율이 얻어졌다. 한편, TP47의 비교예에서는 보강용 비드가 전술한 (a2)의 제2 조건을 만족시키지 않아, 피로 수명 향상율이 발명예보다 떨어졌다.

또한, 이상 설명한 본 발명의 실시 형태는 모두 본 발명을 실시하는 데 있어서의 구체화의 예를 나타낸 것에 지나지 않고, 이들에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되어서는 안되는 것이다. 즉, 본 발명은 그 기술 사상, 또는 그 주요한 특징으로부터 일탈하지 않고, 다양한 형태로 실시할 수 있다.

본 발명은 기계 공업을 비롯하여, 강판 등의 금속 부재의 용접 산업에 있어서 이용 가능성이 높은 것이다.

Claims

금속 부재와 금속 부재를 필릿 아크 용접함으로써 형성된 필릿 아크 용접 조인트이며,
상기 필릿 아크 용접에 의해 형성된 필릿 비드와는 별도로, 아크 용접에 의해 형성된 보강용 비드가 적어도 한쪽의 금속 부재의 표면에 적어도 하나 형성되어 있고,
상기 보강용 비드는 상기 필릿 비드와 각도 45 내지 135°를 갖고, 또한 상기 필릿 비드와 겹치도록 형성되어 있음과 함께, 하기 (a1), (b) 및 (c)의 조건을 만족시키도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트.
(a1) 보강용 비드의 길이의 총합 l≥L×0.5
(b) 보강용 비드의 높이 h≥t/2
(c) 보강용 비드의 폭 w≥2.5t
L:필릿 비드의 길이(㎜)
t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)
금속 부재와 금속 부재를 필릿 아크 용접함으로써 형성된 필릿 아크 용접 조인트이며,
상기 필릿 아크 용접에 의해 형성된 필릿 비드와는 별도로, 아크 용접에 의해 형성된 보강용 비드가 적어도 한쪽의 금속 부재의 표면에 적어도 하나 형성되어 있고,
상기 보강용 비드는 상기 필릿 비드의 시단부 및 종단부 중 적어도 어느 한쪽의 위치로부터, 상기 필릿 비드가 형성되어 있는 방향을 따라서, 상기 필릿 비드의 길이의 1/4의 길이만큼 이격된 위치까지의 범위 내에, 상기 필릿 비드와 각도 45 내지 135°를 갖고, 또한 상기 필릿 비드와 겹치도록 형성되어 있음과 함께, 하기 (a2), (b) 및 (c)의 조건을 만족시키도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트.
(a2) 하나의 보강용 비드의 길이 l≥max{2×Wf, D}
(b) 보강용 비드의 높이 h≥t/2
(c) 보강용 비드의 폭 w≥2.5t
Wf:필릿 비드의 폭(㎜)
D:보강용 비드와 필릿 비드의 시단부 및 종단부의 위치 중 당해 보강용 비드에 가까운 쪽의 단부와의 사이의 거리(㎜)
max{2×Wf, D}:2×Wf 및 D 중 큰 쪽의 값
L:필릿 비드의 길이(㎜)
t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필릿 비드에 대해 형성되는 상기 보강용 비드의 수 n이, 하기의 (d)의 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트.
(d) L/n≤50t
L:필릿 비드의 비드 길이(㎜)
t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강용 비드가 상기 필릿 비드를 기점으로 하여 한쪽의 금속 부재의 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강용 비드가 상기 필릿 비드를 가로질러 양쪽의 금속 부재의 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 조인트가, 금속 부재와 금속 부재를 겹쳐서 필릿 아크 용접하여 형성한 용접 조인트인 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 조인트가, 금속 부재의 단부를 금속 부재의 면에 적재하여 필릿 아크 용접하여 형성한 용접 조인트인 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트.
금속 부재와 금속 부재를 필릿 아크 용접하여 용접 조인트를 형성하는 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법이며,
상기 필릿 아크 용접에 의해 필릿 비드를 형성함과 함께, 당해 필릿 아크 용접과는 다른 아크 용접에 의해 보강용 비드를 적어도 한쪽의 금속 부재의 표면에 적어도 하나 형성할 때에,
상기 보강용 비드를, 상기 필릿 비드와 각도 45 내지 135°를 갖고, 또한 상기 필릿 비드와 겹치도록 형성함과 함께, 하기 (a1), (b) 및 (c)의 조건을 만족시키도록 형성하는 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법.
(a1) 보강용 비드의 길이의 총합 l≥L×0.5
(b) 보강용 비드의 높이 h≥t/2
(c) 보강용 비드의 폭 w≥2.5t
L:필릿 비드의 길이(㎜)
t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)
금속 부재와 금속 부재를 필릿 아크 용접하여 용접 조인트를 형성하는 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법이며,
상기 필릿 아크 용접에 의해 필릿 비드를 형성함과 함께, 당해 필릿 아크 용접과는 다른 아크 용접에 의해 보강용 비드를 적어도 한쪽의 금속 부재의 표면에 적어도 하나 형성할 때에,
상기 보강용 비드를, 상기 필릿 비드의 시단부 및 종단부 중 적어도 어느 한쪽의 위치로부터, 상기 필릿 비드가 형성되어 있는 방향을 따라서, 상기 필릿 비드의 길이의 1/4의 길이만큼 이격된 위치까지의 범위 내에, 상기 필릿 비드와 각도 45 내지 135°를 갖고, 또한 상기 필릿 비드와 겹치도록 형성함과 함께, 하기 (a1), (b) 및 (c)의 조건을 만족시키도록 형성하는 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법.
(a2) 하나의 보강용 비드의 길이 l≥max{2×Wf, D}
(b) 보강용 비드의 높이 h≥t/2
(c) 보강용 비드의 폭 w≥2.5t
Wf:필릿 비드의 폭(㎜)
D:보강용 비드와 필릿 비드의 시단부 및 종단부의 위치 중 당해 보강용 비드에 가까운 쪽의 단부와의 사이의 거리(㎜)
max{2×Wf, D}:2×Wf 및 D 중 큰 쪽의 값
L:필릿 비드의 길이(㎜)
t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 필릿 비드에 대한 상기 보강용 비드의 수 n이, 하기의 (d)의 조건을 만족시키도록 복수의 보강용 비드를 형성하는 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법.
(d) L/n≤50t
L:필릿 비드의 길이(㎜)
t:보강용 비드를 형성하는 금속 부재의 두께(㎜)
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강용 비드를, 상기 필릿 비드를 기점으로 하여 한쪽의 금속 부재의 표면에 형성하는 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강용 비드를, 상기 필릿 비드를 가로질러 양쪽의 금속 부재의 표면에 형성하는 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 조인트가, 금속 부재와 금속 부재를 겹쳐서 필릿 아크 용접하여 형성한 용접 조인트인 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 조인트가, 금속 부재의 단부를 금속 부재의 면에 적재하여 필릿 아크 용접하여 형성한 용접 조인트인 것을 특징으로 하는, 필릿 아크 용접 조인트의 형성 방법.