WO2014084317A1 - 隅肉アーク溶接継手の形成方法及び隅肉アーク溶接継手 - Google Patents

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WO2014084317A1
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stiffening bead
welding
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祥子 土谷
真二 児玉
吉田　裕一
石田　欽也
正裕 小川
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新日鐵住金株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fillet arc welded joint forming method and fillet arc welded joint, and is particularly suitable for use in fillet arc welding of a plurality of metal members.
  • High fatigue strength is also required for high-strength steel sheets that reduce the weight of vehicle bodies.
  • the fatigue strength of the base material used for the welded member increases in proportion to the strength of the steel plate, but it is known that the fatigue strength of the welded joint hardly increases even when the strength of the steel plate increases. This hinders the weight reduction of the vehicle body due to the use of high-strength thin steel sheets.
  • the fatigue strength of the welds is more important.
  • Fillet arc welding is often used for welding these suspension members. Therefore, in order to achieve weight reduction of the suspension member, it is a problem to increase the fatigue strength of the fillet arc welded joint.
  • the upper steel material 1 and the lower steel material 2 are overlapped and formed by welding only one of the corners on both sides of the contact portion between the upper steel material 1 and the lower steel material 2.
  • the cross-sectional shape of a typical lap fillet welded joint is shown.
  • stress concentrates on the toe end portion 4 and the root portion 5 of the fillet weld bead 3 and the fatigue crack propagates in a direction perpendicular to the load and the welded joint is destroyed. . Therefore, it is important to reduce the stress concentration at the toe portion 4 and the root portion 5 in order to improve the fatigue strength.
  • the fillet weld bead is referred to as a fillet bead as necessary.
  • the toes of the weld bead are finished by welding reinforcing members such as ribs in appropriate shapes and positions, or by grinder processing or face-up welding. Things are done.
  • welding another member leads to an increase in cost. Also, it takes time to finish the toe. Therefore, these means are not technologies that can be applied to manufacture of mass-produced products such as automobile parts.
  • Patent Document 1 discloses a method of improving fatigue strength by reducing the stress concentration on the toe portion by optimizing the chemical component of the weld metal and increasing the radius of curvature of the toe portion.
  • Patent Document 2 discloses a weld bead structure in which an end face of the other steel plate is butted against one surface of the steel plate in a T-shaped cross section and fillet beads are formed on both sides of the butted portion to extend the weld bead.
  • Patent Document 3 when the plate surface of the flat plate member and the square member are abutted with each other, the corners of the square member are welded when fillet welding is performed on all the ridges of the square member contacting the flat plate member. It is disclosed that linear weld portions that cross each other in a cross shape are formed on the part.
  • an object of the present invention is to suppress the occurrence of cracks due to fatigue of a welded structural member formed by fillet welding a thin metal member.
  • the method for forming a fillet arc welded joint includes an end region of a contact portion between at least one of a plate surface portion and a plate thickness portion of one metal member and a plate surface portion of the other metal member.
  • a method of forming a fillet arc welded joint by performing fillet arc welding on at least a partial region of a corner having at least one curved portion at least in part, A fillet bead is formed by fillet arc welding with respect to a region including the curved portion at the corner, and arc welding different from the fillet arc welding is performed at one or a plurality of portions of at least one of the curved portions.
  • the bead for stiffening is formed so that the welding start point or the welding end point of the stiffening bead overlaps the fillet bead, and the stiffening bead among the one metal member and the other metal member is formed.
  • Other than not forming bead for When a repeated load that is assumed to be applied to the fillet arc welded joint is applied to the fillet arc welded joint formed under the same conditions as the meat arc welded joint, a larger tensile stress is generated.
  • the stiffening bead is formed in the direction of the metal member, and at least one of the one metal member and the other metal member is formed from a metal plate having a plate thickness of 3.2 mm or less. It is characterized by being.
  • the fillet arc welded joint of the present invention is a corner that is an end region of a contact portion between at least one of a plate surface portion and a plate thickness portion of one metal member and a plate surface portion of the other metal member.
  • a fillet arc welded joint formed by performing fillet arc welding on at least a portion of a corner having at least one curved portion at least in part, wherein A fillet bead is formed by fillet arc welding on the region including the curved part, and at one or a plurality of places of at least one curved part by arc welding different from the fillet arc welding.
  • a stiffening bead is formed, and the stiffening bead is formed such that a welding start point or a welding end point of the stiffening bead overlaps the fillet bead, and the one metal Member and the other gold It is assumed that the fillet arc welded joint formed under the same conditions as the fillet arc welded joint is added to the fillet arc welded joint except that the stiffening bead is not formed. It is formed in the direction of the metal member that generates a greater tensile stress when a repeated load is applied, and at least one of the one metal member and the other metal member is: It is formed from a metal plate having a plate thickness of 3.2 mm or less.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional shape of a lap fillet welded joint.
  • FIG. 2 is a view showing a test piece in which a lap fillet weld joint is formed.
  • FIG. 3 is a diagram showing the fatigue life (times) when no stiffening bead is arranged and when a stiffening bead is arranged.
  • FIG. 4 is a diagram showing the fatigue life (times) corresponding to the difference between the hardness of the stiffening bead and the maximum hardness of the steel member.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a first example of a welded structure member.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a second example of a welded structural member.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a third example of the welded structure member.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a fourth example of a welded structure member.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a fifth example of the welded structure member.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a fifth example of the welded structure member.
  • Embodiments of a fillet arc welded joint and a method for forming the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • the fillet bead may be placed only on one side (not the front and back) of the thin steel plate from the viewpoint of productivity.
  • the thickness portion of one thin steel plate when the thickness portion of one thin steel plate is brought into contact with the plate surface portion of the other thin steel plate and fillet welded, it can be formed on both sides of the contact portion of the one thin steel plate and the other thin steel plate. Normally, fillet arc welding is performed only on one of the corners (see FIGS. 5 to 8 described later).
  • a corner (joining part) means the area
  • the inventors of the present invention have proposed that at least one of the corners (joint portions) formed on both sides of the abutting portion of the steel member in which the steel member is a thin steel plate having a thickness of 3.2 mm or less.
  • a fatigue test was conducted on a welded structural member in which only the joint (joint) was fillet welded. As a result, it has been found that in such a welded structural member, a fatigue crack may occur in the fillet bead.
  • one corner (joint) of the corners (joint) formed on both sides of the contact portion of the two steel members is referred to as “one side corner (joint)” as necessary. ".
  • the inventors further studied a means for suppressing the bending of the lower steel plate 2. As a result, it was confirmed that the occurrence of fatigue cracks can be suppressed as shown in FIG. That is, arc welding different from fillet arc welding is performed so that the position of the welding start point overlaps the fillet bead 3 and the position of the welding end point is the surface of the lower steel plate 2, A fillet bead 3 and another arc welding bead (stiffening bead 3A) are formed.
  • 3 A of stiffening beads can function as a member which raises the rigidity of a steel plate and a weld metal with respect to the direction where the bending moment mentioned above is added, and can suppress the bending of the lower steel plate 2.
  • FIG. Therefore, the occurrence of fatigue cracks can be suppressed.
  • the bead shape at the start end of the weld bead is raised, whereas the beat shape at the end is flat, and the stress concentration at the end is reduced.
  • the welding end point of the stiffening bead 3 ⁇ / b> A is the lower steel plate 2 because the compressive stress acts on the surface of the upper steel plate 1 and the tensile stress acts on the surface of the lower steel plate 2. Because it does. That is, among the steel plates 1 and 2, the steel plate to which a greater tensile stress acts when a repeated load assumed for the welded structural member is applied to the welded structural member that does not form the stiffening bead 3A. A stiffening bead 3A is formed in the direction. In each figure, a portion where the entire area of the ellipse is visible is shown as a welding end point.
  • an actual test piece was prepared to examine the effect of the stiffening bead.
  • the upper steel plate 1 having a plate thickness of 2.3 mm and a plate width of 35 mm is stacked on the lower steel plate 2 with a plate thickness of 2.3 mm and a plate width of 60 mm from above with a stacking allowance of 20 mm, and the overlapped portion is fillet arc welded.
  • a test piece A in which a fillet bead 3 having a width of 7 mm and a length of 40 mm was formed at the end of the upper steel plate 1 was produced.
  • the bead-on welding is used to weld a stiffening bead 3 ⁇ / b> A having a length of 10 mm and a width of 6 mm so that a part of the fillet bead 3 partially overlaps the fillet bead 3.
  • a test piece B formed as a point was produced (see FIG. 2).
  • a fatigue test of these test pieces A and B was performed. As a result, as shown in FIG. 3, when the stiffening bead was formed in the middle of the fillet bead, it was confirmed that the fatigue strength of the joint was improved.
  • a fillet arc welded joint formed by joining a plate thickness portion and a plate surface portion, such as a welded joint having a T-shaped cross section. Also in this case, depending on the shape of the steel member, only one corner may be welded. The present inventors have confirmed that even when fillet arc welding is performed only on one side corner of such a fillet arc welded joint, the fillet arc welding can be handled in the same manner.
  • a bead for stiffening is provided at one or a plurality of areas (second areas) of a bent portion and a curved portion of a weld line in a fillet bead region formed in a single-stroke manner. It has been found effective to form
  • the first region or the second region described above is used. It is effective to form a stiffening bead at one or more locations in the region (third region) where the maximum principal stress (tensile stress) is greater than the fillet bead welding start point. It turned out to be.
  • the stress in the fillet bead can be obtained, for example, by obtaining the stress distribution when a repeated load is applied to the welded structure member by FEM stress analysis using three-dimensional CAD.
  • the stress in the fillet bead can also be obtained by conducting a stress addition test using an actual welded structural member and examining the strain distribution using a strain gauge or the like.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a first example of a welded structure member.
  • the welded structural member 50 shown in FIG. 5 has one end portion of a channel material (grooved steel) 51 in contact with one side surface (surface) of a box material 52 using a square steel pipe,
  • the channel material 51 is formed by fillet welding only the portion outside the plate surface.
  • the fillet bead 53 when forming the fillet bead 53, the region of one end of the contact portion that is the contact portion between the channel member 51 and the box member 52 and is outside the plate surface of the channel member 51 is formed. Instead of the welding start point, after forming the extended bead 54 at a position separated from the region by a certain distance along the contact portion from the region, the fillet bead 53 is continuously formed. Similarly, without using the region at the other end of the contact portion as a welding end point, the fillet bead 53 is set at a position farther from the region by a certain distance along the contact portion than the region as a welding end point. After forming, an extended bead is continuously formed.
  • the fillet bead 53 formed on the welded structural member 50 has two bent portions in the middle thereof.
  • the corner of the bent portion (channel material (channel steel) 51). Part) is greater in the magnitude of the maximum principal stress than the welding start position of the fillet bead 53 (extension bead).
  • the stiffening beads 55A and 55B are formed so that the two bent portions of the fillet bead 53 serve as welding start points and the surface of the box material 52 serves as a welding end point, respectively. It is sufficient to form one stiffening bead at a location.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a second example of a welded structural member.
  • a welded structural member 60 shown in FIG. 6 has a pipe-shaped box material 62 using a circular steel pipe and a surface of a pipe-shaped box material 62. Of the contacted parts, only the part outside the plate surface of the channel material 61 is formed by fillet welding.
  • the region of one end of the contact portion that is the contact portion between the channel member 61 and the box member 62 and is outside the plate surface of the channel member 61 is formed.
  • a portion separated from the region by a certain distance along the contact portion from the region is set as the welding start point, and after forming the extended bead 64, the fillet bead 63 is continuously formed. To do.
  • the region at the other end of the contact portion is not set as the welding end point, but a place away from the region by a certain distance along the contact portion from the region is set as the welding end point, and the fillet bead 63 After forming, an extended bead is continuously formed.
  • the fillet bead 63 formed on the welded structural member 60 also has two bent portions in the middle, similarly to the weld bead 53 shown in FIG. Therefore, here, the stiffening beads 65A and 65B are formed so that the positions of the two bent portions of the fillet bead 63 serve as welding start points and the surface of the box material 62 serves as a welding end point, respectively. It is sufficient to form one stiffening bead at a location.
  • the fillet bead 63 has a region having the same curvature as the curvature of the box material 62 (a constant curvature exceeding 0). In the welded structural member 60, it is assumed that the maximum principal stress is larger in the bent portion than in this region, and here, no stiffening bead is formed in this region.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a third example of the welded structure member.
  • the welded structure member 70 shown in FIG. 7 is brought into contact with one side surface (surface) of a box material 72 using a square steel pipe by abutting one end portion of a pipe-shaped channel material 71 using a circular steel pipe. Of the portions, only the portion outside the plate surface of the channel material 71 is formed by fillet welding. As shown in FIG. 7, the welding start point and the welding end point of the fillet bead 73 are connected to each other, and the fillet bead 73 has no start end and no end (independently).
  • the fillet beads 73 formed on the welded structural member 70 generally have the same curvature as the curvature of the channel material 71 (a constant curvature exceeding 0). Therefore, when a repeated load that is assumed to be applied to the welded structural member 70 is applied to the welded structural member 70 that does not have a stiffening bead, the point at which a fatigue crack first occurs is the welding start point.
  • the stiffening bead 74 is formed so that the surface of the box material 72 becomes the welding end point. Specifically, here, a point opposite to the side to which the load is applied is set as a welding start point of the stiffening bead 74. It is sufficient to form one stiffening bead at a location.
  • one stiffening bead 74 is arranged on the fillet bead 73.
  • a total of two stiffening beads may be arranged on each side of the stiffening bead 74 at a certain distance from the stiffening bead 74. Good.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a fourth example of a welded structure member.
  • a welded structural member 80 shown in FIG. 8 is a channel material 81 having a hollow rectangular parallelepiped shape in which a top surface and a bottom surface are opened by forming a thin steel plate on one side surface (surface) of a box material 82 using a square steel pipe. One end part is brought into contact, and only the part outside the plate surface of the channel material 81 among the contacted parts is formed by fillet welding. As shown in FIG. 8, the welding start point and the welding end point of the fillet bead 83 are connected to each other, and the fillet bead 83 has no start end and no end (independently).
  • the fillet bead 83 formed in the welded structural member 80 has four bent portions in the middle.
  • the portion where a fatigue crack first occurs is the bending Shall be a part. Therefore, here, the stiffening beads 84A, 84B, and 84C are formed so that the positions of the four bent portions of the fillet bead 83 are the welding start points and the surface of the box member 82 is the welding end point. . It is sufficient to form one stiffening bead at a location.
  • the present inventors determined that at least one steel member to be welded by performing fillet arc welding is a steel member.
  • a welded structure member formed from a steel plate having a thickness of 3.2 mm or less if the welding start position of the stiffening bead is not the fillet bead side but the box material side, even if the stiffening bead is formed, It has been found that the fatigue life does not improve, but may decrease. That is, the present inventors form a stiffening bead when the welding start position of the stiffening bead exists alone in the region near the fillet bead without intersecting with other welding beads. However, it has been found that the fatigue life is not improved and may be lowered.
  • the welding start position of the stiffening bead does not exist alone in the region near the fillet bead without intersecting with other weld beads, and the fillet bead
  • the stiffening bead is formed so that the welding start point or the welding end point is located in a region (curved portion) where the corner is bent.
  • this embodiment it is a region between the welding start point and the welding end point of the fillet bead formed in a single stroke in one welding operation, and the corner is bent ( A stiffening bead is formed on the curved portion.
  • the fillet bead welding operation and the stiffening bead welding operation are performed separately. That is, the fillet bead and the stiffening bead are formed by separate arc welding, and the welding start point or welding end point of the stiffening bead formed so as to overlap the fillet bead is distinguished from the fillet bead. To remain in the state.
  • FIGS. 5 to 8 show examples of fillet arc welded joints in which the plate thickness portion of one steel member and the plate surface portion of the other steel member are joined to each other.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a fifth example of the welded structure member.
  • the welded structural member 90 shown in FIG. 9 has a box material 92 on the back surfaces of the flange portions on both sides of a channel material (channel steel processed so that the tip portions of the flange portions on both sides are curved with a certain curvature) 91. It attaches to the mutually opposing side surface, and it forms by pile-up-welding the front-end
  • the extension bead 94A is formed at a position separated from the region by a certain distance along the curvature of the curved region rather than the region, and then the fillet bead 93 is continuously formed.
  • the region at the other end of the boundary between the distal end portion and the proximal end portion of the flange portion is not a welding end point, and is separated from the region by a certain distance along the curvature of the curved region rather than the region.
  • the fillet bead 93 formed on the welded structural member 90 generally has the same curvature as the curvature of the tip of the flange portion of the channel material 91 (a constant curvature exceeding 0). Therefore, when a repeated load that is assumed to be applied to the welded structural member 90 is applied to the welded structural member 90 that does not have a stiffening bead, the point where a fatigue crack first occurs is the welding start point.
  • the stiffening bead 95 is formed so that the surface of the box material 92 becomes the welding end point. Specifically, here, the central portion (the deepest portion) in the direction along the weld line of the fillet bead 93 is set as the welding start point of the stiffening bead 95. It is sufficient to form one stiffening bead at a location.
  • one stiffening bead 95 is arranged at the deepest part of the fillet bead 93.
  • two stiffening beads one each in the vicinity of the length position of 1/3 and 2/3 of the fillet bead 95, may be arranged. Good.
  • the stacked fillet bead, the extension bead and the stiffening bead are provided.
  • a bead is formed.
  • FIG. 9 shows an example of a fillet arc welded joint (lap fillet arc welded joint) in which plate portions of one steel member and the other steel member are joined to each other.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a sixth example of a welded structure member.
  • a welded structural member 100 shown in FIG. 10 has a box material 52 using a square steel pipe, and one set of surfaces of the two opposing surfaces of the tip of the square steel pipe matches the shape of the box material 52.
  • the flange material 51 cut out.
  • the back surface of the portion of the flange material 51 that is not cut is in contact with the surface of the box material 52, and the plate thickness portion of the portion of the flange material 51 that is cut off is the surface of the box material 52.
  • the welded structural member 100 is formed by combining the box material 52 and the flange material 51 and performing fillet welding of the contact portion.
  • the fillet bead 103 formed on the welded structural member 100 has a bent portion in the middle thereof.
  • the fatigue crack first occurs at the tip of the flange member 51.
  • it is a bent part in the corner part where the plate
  • the stiffening beads 104A and 104B are formed so that the positions of these two bent portions of the fillet bead 103 become welding start points and the surface of the box material 102 becomes the welding end point, respectively. It is sufficient to form one stiffening bead at a location.
  • FIG. 10 shows an example of a fillet arc welded joint in which both the plate surface portion and the plate thickness portion of one steel material are joined to the plate surface portion of the other steel material. Moreover, as shown in FIG. 10, it is not necessary to form a stiffening bead for all of the bent portions at the corners.
  • At least one steel member to be welded by performing fillet arc welding is a welded structure member (fillet arc welded joint) formed from a steel plate having a thickness of 3.2 mm or less.
  • a welded structural member (fillet arc welded joint) to which a repeated load such as a vibration load is applied is an object. This is because such a welded structural member is likely to generate a fatigue crack at the toe portion or root portion of the fillet weld bead and is required to improve the fatigue strength by simple means.
  • the present invention is directed to a welded structural member having a corner portion having at least one curved portion. Furthermore, the present invention is directed to a welded structure member in which a fillet bead is formed in a single stroke manner so as to include at least one of the curved portions.
  • the curved portion may be a bent portion or a curved portion. Further, the curvature of the music part may be constant or may change. Further, if there is at least one fillet bead formed in a single-stroke manner, the number of fillet beads formed in one welded structure member may be one or plural.
  • welding of the stiffening bead can be easily performed by performing welding of the stiffening bead following the fillet welding using the welding machine and welding material used for forming the fillet bead.
  • the fatigue strength can be improved.
  • the welding start position or the welding end position of the stiffening bead it is necessary to form the welding start position or the welding end position of the stiffening bead so as to overlap the fillet bead. This is because if the stiffening bead is formed apart from the fillet bead, it does not function as a member that increases the rigidity of the steel plate.
  • the position where the fillet bead overlaps is set as the welding start point, and among the steel members constituting the corner (joint portion), the surface of the steel member on which a large tensile stress acts on the surface is the welding end point.
  • a stiffening bead is formed. As described above, at the welding start point, the shape of the toe portion is swelled and the swell angle is steep, so stress concentration easily occurs.
  • the welding start point of the stiffening bead overlaps with one fillet bead and the welding end point is the other fillet bead. It will overlap. That is, either the welding start point or the welding end point of the stiffening bead overlaps with the fillet bead, and the welding start point of the stiffening bead does not exist independently of other welding beads. I just want to do it. This is because it is possible to prevent the bead shape at the position of the welding start point of the stiffening bead from rising.
  • the welding start point of the stiffening bead exists independently without intersecting with other welding beads. This is because if such a location is used as the welding start point of the stiffening bead, the fatigue strength of the fillet arc welded joint is not greatly affected even if the bead shape of the location is raised.
  • the stiffening bead may be formed on the fillet weld bead, or a weld bead corresponding to the stiffening bead is arranged in advance before fillet welding, and the fillet bead is placed thereon. It is also possible to arrange. That is, if the welding start position or welding end position of the stiffening bead overlaps with the fillet bead, the stiffening bead may be above or below the fillet bead.
  • the welding end point of the stiffening bead is more when a load is repeatedly applied to the welded structure member among the steel members constituting the corner (joint portion). As a rule, the area of the steel plate is to be subjected to a large tensile stress. This is because, at the welding end point, the bead shape is flat, and stress concentration is unlikely to occur.
  • the arrangement position of the stiffening bead with respect to the fillet bead is one of at least one of the second region, the third region, and the fourth region on the assumption that the first region is provided. Or multiple locations. Further, if the stiffening bead is arranged in such a region, the stiffening bead may be arranged in another region.
  • the length La of the stiffening bead satisfies the following condition (A).
  • the length La of the stiffening bead is the length from the contact point between the fillet bead and the stiffening bead to the melting end of the stiffening bead.
  • the length La of the stiffening bead When the length La of the stiffening bead is short, the rigidity of the steel member cannot be sufficiently increased, and the function of improving the fatigue strength of the welded joint cannot be exhibited. If the length La of the stiffening bead protruding from the toe portion of the fillet bead is equal to or greater than the width W of the fillet bead, it exhibits a function to improve fatigue strength depending on the degree of load applied to the welded structure member However, in order to further increase the rigidity, it is preferable that the length of the stiffening bead is at least twice the width W of the fillet bead.
  • the upper limit of the length La of the stiffening bead is restricted by the shape and structure of the steel product manufactured by welding.
  • the length La of the stiffening bead can be made less than 0.5 ⁇ L.
  • the height Ha from the surface of the steel member of the stiffening bead preferably satisfies the following condition (B) with respect to the thickness t (mm) of the steel member forming the stiffening bead.
  • B Stiffening bead height Ha ⁇ steel member thickness t ⁇ 0.5
  • the greater the height Ha of the stiffening bead the greater the effect, but there is a limit in order to avoid slipping through and melting through the steel plate. Therefore, it is realistic to set the height Ha of the stiffening bead to be equal to or less than the thickness t of the steel member on which the stiffening bead is formed.
  • width Wa of the stiffening bead satisfies the following condition (C).
  • C Stiffening bead width Wa ⁇ fillet bead width W ⁇ 0.5
  • the width Wa of the stiffening bead is less than 0.5 times (W / 2) the width W of the fillet bead, the function as the stiffening bead is not sufficiently exhibited.
  • the upper limit of the width Wa of the stiffening bead is not particularly defined, it is necessary to form the stiffening bead within a range in which it does not pass through or melt down, similarly to the height Ha of the stiffening bead. Will be determined automatically.
  • the length, width, and height of the stiffening bead are preferably selected within the aforementioned range.
  • the hardness of the stiffening bead that is, the hardness Hw of the weld metal of the stiffening bead is the following (D) with respect to the steel plate maximum hardness Hb of the steel member on which the stiffening bead is placed. It is preferable to satisfy the condition. (D) Hardness Hw of weld metal of stiffening bead> Maximum hardness Hb of steel plate When the hardness Hw of the weld metal of the stiffening bead is larger than the maximum hardness Hb of the steel plate, the strain concentration on the weld toe is suppressed, and the fatigue life (number of times) can be improved.
  • the hardness Hw of the weld metal of the stiffening bead is measured as follows. First, the portion of the welded structural member where the stiffening bead is formed is cut perpendicular to the weld line at the center in the longitudinal direction of the stiffening bead, and the cut surface is polished. Then, the hardness is measured in the direction parallel to the surface of the steel plate (base material) at the position of the cut surface at a depth of 0.2 mm from the surface of the steel plate (base material) in the thickness direction.
  • the steel sheet maximum hardness Hb is measured as follows. First, the portion of the welded structural member where the stiffening bead is formed is cut perpendicular to the weld line at the center in the longitudinal direction of the stiffening bead, and the cut surface is polished. Then, the hardness is measured in the direction parallel to the surface of the steel plate (base material) at the position of the cut surface at a depth of 0.2 mm from the surface of the steel plate (base material) in the plate thickness direction.
  • the Vickers hardness is measured with a Vickers hardness meter at a distance of 10 mm from the melting boundary at a 0.2 mm interval in the base material direction starting from one point of the melting boundary at the position, and the maximum value among them Is the steel plate maximum hardness Hb.
  • the hardness of a fusion boundary is excluded.
  • the load applied during measurement is preferably 1 kgf.
  • the starting point when measuring the hardness Hw (Vickers hardness) of the weld metal of the stiffening bead is matched with the starting point when measuring the maximum hardness Hb (Vickers hardness) of the steel plate,
  • the direction in which the hardness Hw (Vickers hardness) of the weld metal of the rigid bead is measured and the direction in which the steel plate maximum hardness Hb (Vickers hardness) is measured are opposite to each other (the angle between these directions is 180 °).
  • the angle ⁇ of the stiffening bead satisfies the following condition (E).
  • E 45 ° ⁇ angle of stiffening bead ⁇ ⁇ 135 °
  • the angle ⁇ of the stiffening bead is preferably 45 to 135 °. When the angle ⁇ is less than 45 ° or more than 135 °, the function of the stiffening bead is deteriorated.
  • the stiffening bead is formed as shown in FIGS. 5 to 9 (the curved portion at the corner (joining portion) is formed on one surface of the box members 52, 62, 72, 82, and 92.
  • the angle ⁇ of the stiffening bead is the angle relative to the tangent at the point where it overlaps the stiffening bead of the fillet bead.
  • the stiffening bead is formed as shown in FIG. 10 (when the curved portion at the corner (joining portion) is formed on two continuous surfaces of the box material 102), the stiffening bead is formed.
  • the bead angle is defined as an angle formed by the fillet bead and the stiffening bead on the surface on which the stiffening bead is formed.
  • the arc welding conditions and the composition of the welding wire used at the time of construction of the fillet bead and the stiffening bead may be in accordance with ordinary methods and are not limited to specific ones. However, as described above, it is preferable in production to perform the fillet bead construction and the stiffening bead construction continuously using the same welding equipment. However, as long as the function of increasing the rigidity of the steel plate of the stiffening bead is ensured, the welding conditions of the two and the composition of the welding wire used may be different.
  • a stiffening bead is placed around the welded joint at the required angle, and the required length, height, and width. It is necessary that there is a region that can be formed by.
  • the fatigue strength of a steel member can be greatly improved only by providing a stiffening bead.
  • a joint with improved fatigue strength can be obtained by combining the construction for reducing the stress concentration at the start and end points of welding and the construction of the stiffening bead.
  • the fillet bead is extended from the corner, and the welding start point and the welding end point of the fillet bead are arranged at positions away from the corner, respectively.
  • the stiffening bead can be applied on top (i.e., after forming the aforementioned extension bead).
  • such an extension of the fillet bead is not always necessary.
  • the present inventors have confirmed that the method of this embodiment can be applied even to a metal member other than a steel member.
  • the technique of this embodiment can be applied to an aluminum member or a stainless steel member instead of a steel member.
  • the present inventors have confirmed that the method of the present embodiment can be applied to different types of metal members.
  • welded structural members 50, 60, 70, 80, 90, 100 having the shapes shown in FIGS. 5 to 10 were produced. Further, except that the welding start point and the welding end point of the stiffening bead are interchanged, weld structure members having the same shape as the weld structure members 50, 60, 70, 80, 90, 100 shown in FIGS. did. Further, weld structure members having the same shape as the weld structure members 50, 60, 70, 80, 90, and 100 shown in FIGS. 5 to 10 were produced except that no stiffening bead was formed. These welded structural members were subjected to a fatigue test.
  • Table 1 shows steel members and welding materials used for welded structural members.
  • steel material A and steel material B were used.
  • steel plate A and the steel plate B two plate thicknesses (2.3 mm, 2.6 mm) were prepared.
  • wire A and wire B were used as the steel plate A and the steel plate B.
  • the diameter of the wire A and the wire B is 1.2 mm.
  • the size of the box material 52 shown in FIG. 5 is 300 mm ⁇ 150 mm ⁇ 50 mm.
  • the size of the channel material 51 is flange width 80 mm ⁇ web width 75 mm ⁇ height 80 mm.
  • the size of the box member 62 shown in FIG. 6 is 150 mm in diameter ⁇ 300 mm in height (length in the axial direction).
  • the size of the channel member 61 is: flange width 80 mm ⁇ corner portion (joint portion) web width 75 mm ⁇ height (maximum value) 80 mm.
  • the size of the box material 72 shown in FIG. 7 is 300 mm ⁇ 100 mm ⁇ 50 mm.
  • the size of the channel member 71 is 50 mm in diameter ⁇ 150 mm in height (length in the axial direction).
  • the size of the box material 82 shown in FIG. 8 is 300 mm ⁇ 150 mm ⁇ 50 mm.
  • the size of the channel material 81 is 180 mm ⁇ 75 mm ⁇ 56 mm.
  • the size of the box material 92 shown in FIG. 9 is 300 mm ⁇ 100 mm ⁇ 50 mm.
  • the size of the channel member 91 is flange width 75 mm ⁇ web width 105 mm ⁇ height 80 mm.
  • the radius of curvature of the tip of the flange of the channel material 81 is 50 mm.
  • the size of the box material 102 shown in FIG. 10 is 300 mm ⁇ 100 mm ⁇ 50 mm.
  • the channel material 101 is obtained by cutting out a portion of a square steel pipe of 180 mm ⁇ 75 mm ⁇ 56 mm having a length of 56 mm from the tip thereof by 30 mm.
  • a stiffening bead was formed for each of the case where the welding start point of the stiffening bead (the start position of the stiffening bead in Table 2) was placed on the fillet bead and the box material.
  • the welding start point of the stiffening bead is set on the fillet bead, and the welding end point of the stiffening bead (end of the stiffening bead in Tables 2 to 12) is set on the box material.
  • the stiffening bead is formed for each of the case where the welding start point of the stiffening bead is placed on the fillet bead and the welding end point of the stiffening bead is placed on the channel material. did.
  • the stiffening bead was formed for each of the case where the stiffening bead was formed at the curved portion at the corner (joined portion) and the case where the stiffening bead was formed at the straight portion at the corner. Further, the stiffening bead was formed by changing the length La of the stiffening bead, the height Ha of the stiffening bead, and the width Wa of the stiffening bead.
  • the welding conditions are as follows. ⁇ Common welding conditions> Welding method Consumable electrode welding Welding power supply DP350 (Daihen Co., Ltd.) Welding mode DC-Pulse Welding posture Downward horizontal Distance between tip steel plates (extrusion length) 15mm Shield gas type Ar + 20% CO 2 Shielding gas flow rate 20L / min ⁇ Conditions for forming fillet beads> Torch angle Raise angle from lower plate 60 °, advance angle 0 ° Target position Corner of overlapped part Welding speed 80cm / min Welding current and voltage Set values so that undercut does not occur.
  • the electro-hydraulic type of one of the steel members (box material) and the other steel member (channel material) of the prepared test specimen is so arranged that the direction of load is the direction indicated by the white arrows in FIGS.
  • the sample was gripped by a fatigue test apparatus and subjected to a fatigue test with a constant load range (constant stress range), a load ratio of ⁇ 1, and a repetition frequency of 5 Hz.
  • the hardness Hw of the stiffening bead and the maximum steel sheet hardness Hb were measured by the methods described above. The effects of the embodiment will be described based on Tables 2 to 12.
  • Specimen symbols C1, C5, C7, C9, C11, and C14 are welded structural members 50, 60, 70, 80, and 90 shown in FIGS. 5, 6, 7, 8, 9, and 10, respectively.
  • , 100 is a result of a welded structural member that does not form a stiffening bead. Based on the fatigue life of these welded structural members, the effect of the stiffening bead was verified. The “fatigue life improvement rate” was calculated based on the fatigue life of the test piece symbols described in “Reference Test Piece Symbols” in Tables 2 to 12. In this example, when the “fatigue life improvement rate” exceeds 120%, it is determined that the effect of the stiffening bead is obtained.
  • D1 to D9 are evaluations of the effect of the stiffening bead for the welded structural member 50 shown in FIG.
  • the bead for stiffening was not formed, a crack occurred at the weld toe portion on the box material 52 side in the bent portion of the fillet bead 53 (see “crack generation position” in C1). For this reason, it is necessary to increase the fatigue life of this location with the stiffening beads 55A and 55B. Therefore, the bead for stiffening 55A, 55B was formed with the position of the bent portion of the fillet bead 53 as the welding start position and the surface of the box material 52 as the welding end position (D1 to D9, “Start of stiffening bead”). (See “Inside the box” in “Position bead angle” in “Position” and “End position of stiffening bead”).
  • the length La of the stiffening bead is not more than twice the width W of the fillet bead (“La / W” of D1 does not exceed 200% and satisfies the condition (A). Absent).
  • the angle ⁇ of the stiffening bead is not in the range of 45 ° to 135 ° (the “angle of stiffening bead” in D2 does not become 45 ° to 135 ° and does not satisfy the condition (E)). .
  • the height Ha of the stiffening bead is not more than 0.5 times the thickness t of the steel member on which the stiffening bead is formed, and the width Wa of the stiffening bead is the fillet bead.
  • the maximum hardness (steel plate maximum hardness Hb) of the box material in which the crack occurs does not exceed the hardness Hw (welding metal) of the stiffening bead (D8 “stiffening bead weld metal”).
  • the “hardness Hw” does not exceed the “box material maximum hardness Hb” and does not satisfy the condition (D)).
  • the fatigue life improvement rate exceeded 120%.
  • D10 is an evaluation of the effect of the stiffening bead for the welded structural member 60 shown in FIG.
  • the stiffening bead was not formed, a crack occurred at the weld toe portion on the box material 62 side in the bent portion of the fillet bead 63 (see “crack generation position” in C5).
  • the stiffening beads 65A and 65B were formed with the bent portion of the fillet bead 63 as the welding start position and the surface of the box material 62 as the welding end position (see “Starting position of stiffening bead” in D10). (Refer to “Box top” in “Bead corner” and “End position of stiffening bead”).
  • stiffening beads 65A and 65B As shown in D10, by forming the stiffening beads 65A and 65B as described above, the fatigue life is increased, and the crack is generated from the toe portion of the fillet bead 63 to the stiffening bead 65A. , 65B (refer to “Stiffening bead termination” in “Crack occurrence position” in D10). Although not shown in the table, even with the welded structure member 60 shown in FIG. 6, the fatigue life improvement allowance tends to decrease unless the conditions (A) to (E) described above are satisfied. confirmed.
  • D11 is an evaluation of the effect of the stiffening bead for the welded structure member 70 shown in FIG.
  • a crack occurred at the weld toe portion on the side of the box member 72 at a position opposite to the point where the load of the fillet bead 73 was applied (C7 (See Crack initiation position). Therefore, this portion of the fillet bead 73 is set as the welding start position, and the surface of the box material 62 is set as the welding end position, so that the stiffening bead 74 is formed (“fillet” of “starting position of the stiffening bead” in D11). (Refer to “On box” in “Bead end” and “End position of stiffening bead”).
  • D12 is an evaluation of the effect of the stiffening bead for the welded structural member 80 shown in FIG.
  • the stiffening bead was not formed, a crack occurred at the weld toe portion on the box material 82 side in the bent portion of the fillet bead 83 (see “crack generation position” in C9). For this reason, it is necessary to increase the fatigue life of this location by the stiffening beads 84A, 4B, 84C.
  • stiffening beads 84A, 84B, and 84C were formed with the bent portion of fillet bead 83 as the welding start position and the surface of box member 82 as the welding end position (D12 "starting position of stiffening bead” in D12). (Refer to “Box on the box” in “Corner bead angle” and “End position of stiffening bead”). In addition, the stiffening bead was formed in the other bent portion which is hidden in FIG. 8 like the other stiffening beads.
  • D13 to D20 are evaluations of the effect of the stiffening bead for the welded structural member 90 shown in FIG.
  • a stiffening bead 95 is formed with the center portion of the fillet bead 93 in the direction along the weld line as the welding start position and the surface of the box material 92 as the welding end position (D13 to D20, “stiffening beads”).
  • the length La of the stiffening bead is not more than twice the width W of the fillet bead (“La / W” in D13 does not exceed 200% and satisfies the condition (A). Absent).
  • the angle ⁇ of the stiffening bead is not in the range of 45 ° to 135 ° (“La / W” in D14 does not exceed 200% and does not satisfy the condition (E)).
  • the height Ha of the stiffening bead is not more than 0.5 times the thickness t of the steel member on which the stiffening bead is formed, and the width Wa of the stiffening bead is the fillet bead.
  • the width W is not more than 0.5 times the width W (“Ha / t” of D15 does not exceed 50% and does not satisfy the condition of (B), and “Wa / W” of D15 does not exceed 50% and (C )
  • the maximum hardness (steel plate maximum hardness Hb) of the box material in which a crack occurs does not exceed the hardness Hw (of the weld metal) of the stiffening bead (the “welding bead welding metal for D19”).
  • the “hardness Hw” does not exceed the “box material maximum hardness Hb” and does not satisfy the condition (D)).
  • the fatigue life improvement rate exceeded 120%.
  • D21 is an evaluation of the effect of the stiffening bead for the welded structural member 100 shown in FIG.
  • the stiffening bead if the stiffening bead is not formed, a weld toe portion on the box material 102 side in the bent portion of the fillet bead 103 that is in contact with the plate surface portion of the channel material 101 can be formed. A crack has occurred (see “crack generation position” in C14). For this reason, it is necessary to increase the fatigue life of this location with the stiffening beads 104A and 104B.
  • the bends 104A and 104B for stiffening were formed with the bent portion of the fillet bead 103 as the welding start position and the surface of the box material 102 as the welding end position (the “starting position of the stiffening bead” in D21). (Refer to “Box top” in “Corner bead angle” and “End position of stiffening bead”).
  • C3 shows the result of replacing the welding start point and the welding end point of the stiffening bead with respect to the welded structural member 50 shown in FIG. C4 is the width direction of the web of the channel material 51 in the region of the fillet bead 53 without forming a stiffening bead at the bent portion of the fillet bead 53 with respect to the welded structure member 50 shown in FIG.
  • the result of forming a bead for stiffening with the inside of the fillet bead 53 as the welding start position and the surface of the box material 52 as the welding end position is shown in the center region.
  • the fatigue life improvement rate was less than 120%.
  • C6 shows the result of replacing the welding start point and the welding end point of the stiffening bead with respect to the welded structural member 60 shown in FIG. C8 shows the result of replacing the welding start point and the welding end point of the stiffening bead with respect to the welding structural member 70 shown in FIG. C10 shows the result of replacing the welding start point and the welding end point of the stiffening bead with respect to the welding structural member 80 shown in FIG.
  • the fatigue life improvement rate was less than 120%.
  • C12 a crack is generated when a load is applied to the welding structural member 90 shown in FIG. 9 at the welding end point of the stiffening bead, and the welding structural member 90 not forming the stiffening bead.
  • the results for the channel material 91 side instead of the box material 92 side are shown.
  • C13 shows the result of replacing the welding start point and the welding end point of the stiffening bead with respect to the welded structural member 90 shown in FIG. In both cases of C12 and C13, the fatigue life improvement rate was less than 120%.
  • C15 shows the result of replacing the welding start point and the welding end point of the stiffening bead with respect to the welded structural member 100 shown in FIG.
  • the fatigue life improvement rate was less than 120%.
  • the present invention can be used, for example, in an industrial field using welding such as machine industry.

Landscapes

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Abstract

　一筆書きで形成される隅肉ビード（５３）の領域のうち、曲部に補剛用ビード（５５Ａ、５５Ｂ）を形成する。このとき、補剛用ビード（５５Ａ、５５Ｂ）の溶接開始位置が、隅肉ビードの近くの領域で、他の溶接ビードと交わらずに単独で存在しないようにする。

Description

隅肉アーク溶接継手の形成方法及び隅肉アーク溶接継手
　本発明は、隅肉アーク溶接継手の形成方法及び隅肉アーク溶接継手に関し、特に、複数の金属部材を隅肉アーク溶接するために用いて好適なものである。
　例えば、自動車分野では、環境保全のため、車体の軽量化による燃費の向上とともに、衝突安全性の向上が求められている。そのため、高強度鋼板を使用して薄肉化するとともに車体構造を最適化して、車体の軽量化と衝突安全性の向上を図るために、これまで種々の取組みがなされてきた。
　車体の軽量化を図る高強度鋼板には、大きな疲労強度も求められる。通常、溶接部材に用いられる母材の疲労強度は鋼板強度に比例して増加するが、溶接継手の疲労強度は、鋼板の強度が増加しても殆ど増加しないことが知られている。このことが、高強度薄鋼板の使用による車体の軽量化を阻害している。
　特に、サスペンションアームやサブフレームなどの足回り部材は、溶接部の疲労強度がより重要となる。これらの足回り部材の溶接には、隅肉アーク溶接が多く用いられる。したがって、足回り部材の軽量化を達成するには、隅肉アーク溶接継手の疲労強度を高めることが課題となる。
　図１に、上側鋼材１と下側鋼材２とを重ね合わせ、上側鋼材１と下側鋼材２との当接部分の両側にできる隅部のうち、片側の隅部のみを溶接して形成した代表的な重ね隅肉溶接継手の断面形状を示す。このような重ね隅肉溶接継手においては、隅肉溶接ビード３の止端部４や、ルート部５に応力が集中し、疲労き裂が荷重と垂直の方向に進展して溶接継手が破壊する。そのため、疲労強度を向上するには止端部４やルート部５の応力集中を低減することが重要になってくる。なお、以下の説明では、隅肉溶接ビードを必要に応じて隅肉ビードと称する。
　従来、隅肉溶接継手の疲労強度を向上させる手段として、適切な形状・位置にリブ等の補強部材を溶接することや、グラインダー処理や化粧盛り溶接などにより、溶接ビードの止端部を仕上げ加工することなどが行われている。しかしながら、別の部材を溶接するとコストの増加につながる。また、止端部の仕上げ加工では手間がかかる。したがって、これらの手段は、自動車部品のような大量生産品の製造に適用できる技術ではない。
　また、溶接方法の観点から、止端部への応力集中を低減する技術が、特許文献１、２に提案されている。
　特許文献１には、溶接金属の化学成分を最適化して止端部の曲率半径を大きくすることにより、止端部への応力集中を低減して疲労強度を向上させる方法が開示されている。
　特許文献２には、鋼板の一面に他方の鋼板の端面を断面Ｔ形に突き合わせ、突き合わせ部分の両側に隅肉ビードを形成する際、溶接ビードを延長する溶接ビード構造が開示されている。
　特許文献３には、平板状の部材の板面と角形部材とを突き合わせた際に平板状の部材に接する角形部材の稜の全ての部分に対して隅肉溶接する場合に、角形部材の角部に、互いに十字状に交差する直線状の溶接部分を形成することが開示されている。
　しかしながら、特許文献１～３に開示された技術では、図１に示すような鋼板１、２の重ね合わせ部の片側だけを溶接して形成した代表的な重ね隅肉溶接継手のルート部５への応力集中を低減する効果は期待できない。
　また、特許文献２に開示された技術では、溶接ビードを延長することにより、溶接ビードの溶接開始点（始端部）と、溶接ビードの溶接終了点（終端部）の疲労強度は向上する。しかしながら、溶接ビードの中間部の疲労強度の向上に対しては効果がほとんどない。
　また、特許文献３に開示された技術では、隅肉ビードの近くに単独で残る溶接開始点の数が多くなる。溶接開始点の止端部の形状は盛り上がり、この盛り上がり角度が急峻なため、溶接開始点が単独で存在していると、当該溶接開始点に容易に応力が集中する。
　以上のように、特許文献１～３に開示された技術では、薄い板厚の金属板を隅肉溶接することにより自動車足回り部材等の繰り返し荷重が付加される溶接構造部材を形成した場合に、疲労破壊の発生を抑制することが容易ではない。
特開平０６－３４０９４７号公報 特開平０９－２５３８４３号公報 特開昭５１－１４８４４号公報
　そこで、本発明では、薄い板厚の金属部材を隅肉溶接することにより形成された溶接構造部材の疲労による割れの発生を抑制できるようにすることを目的とする。
　本発明の隅肉アーク溶接継手の形成方法は、一方の金属部材の板面部分および板厚部分の少なくとも何れか一方と、他方の金属部材の板面部分との当接部分の端の領域である隅部であって、少なくとも一部に少なくとも１つの曲部がある隅部の少なくとも一部の領域に対して隅肉アーク溶接をして隅肉アーク溶接継手を形成する方法であって、前記隅部の前記曲部を含む領域に対し、前記隅肉アーク溶接により隅肉ビードを形成し、少なくとも１つの前記曲部の一個所または複数個所に、前記隅肉アーク溶接とは別のアーク溶接によって補剛用ビードを、当該補剛用ビードの溶接開始点または溶接終了点が前記隅肉ビードと重なるように形成し、前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、前記補剛用ビードを形成しない他は前記隅肉アーク溶接継手と同じ条件で形成された隅肉アーク溶接継手に、前記隅肉アーク溶接継手に付加されることが想定される繰り返し荷重が付加された際に、より大きな引張応力が生じる方の前記金属部材の方向に前記補剛用ビードを形成し、前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、少なくとも１つの金属部材は、３．２ｍｍ以下の板厚を有する金属板から形成されていることを特徴とする。
　本発明の隅肉アーク溶接継手は、一方の金属部材の板面部分および板厚部分の少なくとも何れか一方と、他方の金属部材の板面部分との当接部分の端の領域である隅部であって、少なくとも一部に少なくとも１つの曲部がある隅部の少なくとも一部の領域に対して隅肉アーク溶接をすることにより形成される隅肉アーク溶接継手であって、前記隅部の前記曲部を含む領域に対し、前記隅肉アーク溶接により隅肉ビードが形成されており、少なくとも１つの前記曲部の一個所または複数個所に、前記隅肉アーク溶接とは別のアーク溶接によって補剛用ビードが形成されており、前記補剛用ビードは、当該補剛用ビードの溶接開始点または溶接終了点が前記隅肉ビードと重なるように形成されており、且つ、前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、前記補剛用ビードを形成しない他は前記隅肉アーク溶接継手と同じ条件で形成された隅肉アーク溶接継手に、前記隅肉アーク溶接継手に付加されることが想定される繰り返し荷重が付加された際に、より大きな引張応力が生じる方の前記金属部材の方向に形成されており、前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、少なくとも１つの金属部材は、３．２ｍｍ以下の板厚を有する金属板から形成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、薄い板厚の金属部材を隅肉溶接することにより形成された溶接構造部材の疲労による割れの発生を抑制することができる。
図１は、重ね隅肉溶接継手の断面形状を示す図である。 図２は、重ね隅肉溶接継手を形成した試験片を示す図である。 図３は、補剛用ビードを配置しない場合と補剛用ビードを配置した場合について、疲労寿命（回）を示す図である。 図４は、補剛用ビードの硬さと鋼部材最大硬さとの差に応じた疲労寿命（回）を示す図である。 図５は、溶接構造部材の第１の例を示す図である。 図６は、溶接構造部材の第２の例を示す図である。 図７は、溶接構造部材の第３の例を示す図である。 図８は、溶接構造部材の第４の例を示す図である。 図９は、溶接構造部材の第５の例を示す図である。 図１０は、溶接構造部材の第５の例を示す図である。
　本発明の隅肉アーク溶接継手及びその形成方法の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
　例えば、自動車用の薄鋼板を隅肉溶接する場合、生産性の観点から、薄鋼板の（表裏ではなく）片側のみにしか、隅肉ビードを置かないことがある。
　例えば、一方の薄鋼板の板厚部分を他方の薄鋼板の板面部分に当接させて隅肉溶接する場合には、当該一方の薄鋼板と他方の薄鋼板の当接部分の両側にできる隅部のうち片側の隅部にしか、隅肉アーク溶接を行わないようにするのが普通である（後述する図５～図８を参照）。
　また、一方の薄鋼板の板面部分を他方の薄鋼板の板面部分に当接させて重ね隅肉溶接をする場合であっても、当該一方の薄鋼板と他方の薄鋼板の当接部分の両側にできる隅部のうち、片側の隅部にしか、隅肉アーク溶接を行わないようにするのが普通である（後述する図９、図１０を参照）。
　板厚が薄いので、隅部（接合部）の片側（表側）を隅肉溶接した後、すぐに板の反対側（裏側）を隅肉溶接すると、鋼板が冷え切っていないために、鋼板自体が溶け落ちるという問題があるからである。
　なお、隅部（接合部）とは、一方の金属部材の板面部分および板厚部分の少なくとも何れか一方と、他方の金属部材の板面部分との当接部分の端の領域をいう。このような隅部（接合部）の少なくとも一部の領域に対して隅肉アーク溶接が行われる。
　そこで、本発明者らは、少なくとも一方の鋼部材を板厚が３．２ｍｍ以下の薄鋼板とした２つの鋼部材の当接部分の両側にできる隅部（接合部）のうち、片側の隅部（接合部）のみを隅肉溶接した溶接構造部材を対象として疲労試験を行った。その結果、このような溶接構造部材では、隅肉ビードに疲労き裂が発生する場合があることが判明した。以下の説明では、２つの鋼部材の当接部分の両側にできる隅部（接合部）のうちの片側の隅部（接合部）を、必要に応じて、「片側の隅部（接合部）」と称する。
　前述したように、足回り材等の溶接構造部材では、部材の構造上、両側の隅部（接合部）ではなく片側の隅部（接合部）に隅肉溶接される溶接個所がある。疲労き裂はそのような溶接個所で発生しやすいことが予想される。そこで、本発明者らは、基本的な重ね隅肉溶接継手を例に、疲労き裂の発生の原因と、疲労き裂の発生を抑制するための手段について検討した。
　ここでは、図１に示される鋼板１、２の重ね部の片側の隅部のみを隅肉アーク溶接した重ね隅肉溶接継手を検討の対象とした。本発明者らは、隅肉アーク溶接によって形成された隅肉ビード３に、上側鋼板１に沿って引張力Ｆ１が作用し、下側鋼板２に沿って引張力Ｆ２が作用する場合に、鋼板１、２がどのように変形するかを、三次元有限要素法を用いて解析した。
　その結果、上側鋼板１の中心軸（鋼板の厚みと幅の中心を通り、鋼板の長手方向に平行な１本の線）と下側鋼板２の中心軸とのずれにより、大きな曲げモーメントが発生し、下側鋼板２が、隅肉ビード３の近傍で曲がり、ルート部５が開口することが分かった。このことが、ルート部５への応力集中を高め、疲労き裂の発生を引き起こす原因であると考えられる。
　そこで、本発明者らは、下側鋼板２の曲がりを抑制する手段についてさらに検討した。
　その結果、図２に示すようにすれば、疲労き裂の発生を抑制することができることを確認した。すなわち、溶接開始点の位置が隅肉ビード３と重なるようにするとともに溶接終了点の位置が下側鋼板２の表面になるようにして、隅肉アーク溶接とは別のアーク溶接を行って、隅肉ビード３と別のアーク溶接ビード（補剛用ビード３Ａ）を形成する。このようにすれば、補剛用ビード３Ａが、前述した曲げモーメントが付加される方向に対する鋼板及び溶接金属の剛性を高める部材として機能して下側鋼板２の曲がりを抑制することができる。したがって、疲労き裂の発生を抑制することができる。前述したように、溶接ビードの始端部のビード形状は盛り上がる形状となるのに対し、終端部のビート形状は扁平となり、終端部の応力集中は低減するからである。
　また、補剛用ビード３Ａの溶接終了点を下側鋼板２にするのは、上側鋼板１の表面に対しては圧縮の応力が、下側鋼板２の表面に対しては引張の応力が作用するからである。すなわち、鋼板１、２のうち、補剛用ビード３Ａを形成していない溶接構造部材に、溶接構造部材に想定される繰り返し荷重が付加された際に、より大きな引張の応力が作用する鋼板の方向に補剛用ビード３Ａを形成する。
　尚、各図では、楕円全体の領域が見えている箇所を溶接終了点として示している。
　次に、実際の試験片を作成して補剛用ビードの効果について調べた。
　試験片として、板厚２.３ｍｍ、板幅６０ｍｍの下側鋼板２に、板厚２.３ｍｍ、板幅３５ｍｍの上側鋼板１を上から重ね代２０ｍｍで重ね、重ね部を隅肉アーク溶接して、上側鋼板１の端部に、幅７ｍｍ、長さ４０ｍｍの隅肉ビード３を形成した試験片Ａを作製した。
　次に、隅肉ビード３に加え、さらに隅肉ビード３の中央部に一部が重なるように、ビードオン溶接により長さ１０ｍｍ、幅６ｍｍの補剛用ビード３Ａを、隅肉ビード３を溶接開始点として形成した試験片Ｂを作製した（図２参照）。
　これらの試験片Ａ、Ｂの疲労試験を実施した。
　その結果、図３に示すように、隅肉ビードの途中に補剛用ビードを形成した場合には、継手の疲労強度が向上することが確認された。
　また、補剛用ビードと鋼板の硬さ（ビッカース硬さ）の大小関係による疲労寿命の変化について調べた。
　硬さが１８２Ｈｖの鋼板１、２を用いるとともに、硬さＨｗが１５０Ｈｖの溶接金属を用いて、前述した試験片Ａと同様の試験片Ｃを形成して疲労試験を実施した。
　また、硬さが１９２Ｈｖの鋼板１、２を用いるとともに、硬さＨｗがそれぞれ１５０、１８３、２７０の溶接金属を用いて、前述した試験片Ｂと同様の試験片Ｄ、Ｅ、Ｆを形成して疲労試験を実施した。
　その結果、図４に示すように、補剛用ビードを付与するとことで疲労寿命が向上し、さらに、補剛用ビードの硬さＨｗが、鋼部材最大硬さＨｂよりも大きいと、さらに疲労寿命が向上することが分かった。
　尚、図４の「－３６」、「１」、及び「８８」は、補剛用ビードの硬さＨｗから鋼部材最大硬さＨｂを減算した値を示す。また、鋼板最大硬さＨｂと補剛用ビードの硬さＨｗについては後述する。
　また、Ｔ形断面の溶接継手のように、板厚部分と板面部分とが接合されて形成される隅肉アーク溶接継手の隅部を溶接するものが一般的である。この場合にも、鋼部材の形状によっては、片側の隅部しか溶接できない場合がある。本発明者らは、このような隅肉アーク溶接継手の片側の隅部のみに隅肉アーク溶接を行う場合でも、重ね隅肉アーク溶接と同様に取り扱うことができることを確認した。
　以上のように補剛用ビードによる効果が確認されたので、続いて、この補剛用ビードにより鋼部材の剛性を高める手段を溶接構造部材の隅肉溶接に適用することについて検討した。
　自動車用の溶接構造部材、特に足回り用の溶接構造部材では、前述した試験片のような板と板とを単純に重ね隅肉溶接したものなどは少なく、さまざまな形状の部材があり、また、繰返し荷重の付加される方向もさまざまである。そのような溶接構造部材に効果的な補剛用ビードの形成方法について検討した結果、一筆書きの要領で形成される隅肉ビードの領域のうち、溶接線が曲がっている部分である曲部の領域（第１の領域）の一個所または複数個所に補剛用ビードを形成することが有効であることが判明した。
　特に、一筆書きの要領で形成される隅肉ビードの領域のうち、溶接線の屈曲部及び湾曲部の少なくとも何れか一方の領域（第２の領域）の一個所または複数個所に補剛用ビードを形成することが有効であることが判明した。
　また、隅肉ビードの溶接開始点と溶接終了点とが連結しておらず、隅肉ビードの溶接開始点が溶接終了点と異なる位置にある場合には、前述した第１の領域または第２の領域のうち、隅肉ビードの溶接開始点よりも最大主応力の大きさ（引張応力）が大きい領域（第３の領域）の一個所または複数個所に補剛用ビードを形成することが有効であることが判明した。
　特に、隅肉ビードの溶接開始点側を鋼材の隅部から延長している場合に、このような第３の領域の一個所または複数個所に補剛用ビードを形成することが有効であることが判明した。
　また、前述した第１の領域、第２の領域、または第３の領域のうち、補剛用ビードを形成していない溶接構造部材に付加されると想定される繰り返し荷重を当該溶接構造部材に付加した際に疲労き裂が最初に発生する領域（第４の領域）に補剛用ビードを形成することが有効であることが判明した。疲労き裂が最初に発生する個所は最大主応力の大きさが最大（引張応力が最大）になる個所に対応する。
　特に、隅肉ビードの溶接線の曲率が一定である場合には、このような第４の領域に補剛用ビードを形成することが有効である。
　隅肉ビードにおける応力は、例えば、３次元ＣＡＤを利用したＦＥＭ応力解析により、繰り返し荷重が溶接構造部材に負荷された時の応力の分布を求めることにより得ることができる。また、隅肉ビードにおける応力は、実際の溶接構造部材を用いて応力付加試験を行い、その際に歪ゲージなどを用いて歪の分布を調べることによっても得ることができる。
　以下に、補剛用ビードを隅肉溶接ビードに適用する場合の具体例を、図５～１０に示す溶接構造部材を用いて説明する。なお、これらの例では、各図に示す白抜きの矢印方向に繰り返し荷重が付加されるものとする。
　図５は、溶接構造部材の第１の例を示す図である。
　図５に示す溶接構造部材５０は、角型鋼管を用いたボックス材５２の一つの側面（表面）に、チャンネル材（溝形鋼）５１の一端部を当接させ、当接した部分のうち、チャンネル材５１の板面の外側にある部分のみを隅肉溶接することにより形成される。
　図５に示すように、隅肉ビード５３を形成する際には、チャンネル材５１とボックス材５２の当接部であってチャンネル材５１の板面の外側にある当接部の一端の領域を溶接開始点とせずに、当該領域よりも当接部に沿って一定の距離だけ当該領域から離れた箇所を溶接開始点として延長ビード５４を形成した後、隅肉ビード５３を連続して形成する。同様に、当該当接部の他端の領域を溶接終了点とせずに、当該領域よりも当該当接部に沿って一定の距離だけ当該領域から離れた箇所を溶接終了点として隅肉ビード５３を形成した後、延長ビードを連続して形成する。
　溶接構造部材５０に形成される隅肉ビード５３は、その途中に２つの屈曲部を有する。ここでは、溶接構造部材５０に付加されると想定される繰り返し荷重を、補剛用ビードを形成していない溶接構造部材５０に付加すると、当該屈曲部（チャンネル材（溝形鋼）５１のコーナー部）の方が、隅肉ビード５３（延長ビード）の溶接開始位置よりも、最大主応力の大きさが大きくなるものとする。
　また、ここでは、溶接構造部材５０に付加されると想定される繰り返し荷重を、補剛用ビードを形成していない溶接構造部材５０に付加した際に疲労き裂が最初に発生する個所は、当該屈曲部であるとする。
　そこで、ここでは、隅肉ビード５３の２カ所の屈曲部が溶接開始点となり、ボックス材５２の表面が溶接終了点となるように、それぞれ補剛用ビード５５Ａ、５５Ｂを形成する。補剛用ビードは一箇所に１本ずつ形成すれば十分である。
　図６は、溶接構造部材の第２の例を示す図である。
　図６に示す溶接構造部材６０は、円形鋼管を用いたパイプ状のボックス材６２の表面に、チャンネル材（一端をパイプ材の形状に合わせて加工した溝形鋼）６１の当該一端部を当接させ、当接した部分のうち、チャンネル材６１の板面の外側にある部分のみを隅肉溶接することにより形成される。
　図６に示すように、隅肉ビード６３を形成する際には、チャンネル材６１とボックス材６２の当接部であってチャンネル材６１の板面の外側にある当接部の一端の領域を溶接開始点とせずに、当該領域よりも当接部に沿って一定の距離だけ当該領域から離れた箇所を溶接開始点とし、延長ビード６４を形成した後、隅肉ビード６３を連続して形成する。同様に、当該当接部の他端の領域を溶接終了点とせずに、当該領域よりも当接部に沿って一定の距離だけ当該領域から離れた箇所を溶接終了点とし、隅肉ビード６３を形成した後、延長ビードを連続して形成する。
　溶接構造部材６０に形成される隅肉ビード６３も、図５に示した溶接ビード５３と同様に、途中に２つの屈曲部を有する。そこで、ここでは、隅肉ビード６３の２カ所の屈曲部の位置が溶接開始点となり、ボックス材６２の表面が溶接終了点となるように、それぞれ補剛用ビード６５Ａ、６５Ｂを形成する。補剛用ビードは一箇所に1本ずつ形成すれば十分である。また、隅肉ビード６３には、ボックス材６２の曲率と同一の曲率（０を上回る一定の曲率）を有する領域がある。溶接構造部材６０では、この領域よりも、屈曲部の方が最大主応力の大きさが大きくなるものとし、ここでは、この領域には補剛用ビードを形成していない。
　図７は、溶接構造部材の第３の例を示す図である。
　図７に示す溶接構造部材７０は、角型鋼管を用いたボックス材７２の一つの側面（表面）に、円形鋼管を用いたパイプ状のチャンネル材７１の一端部を当接させ、当接した部分のうち、チャンネル材７１の板面の外側にある部分のみを隅肉溶接することにより形成される。
　図７に示すように、隅肉ビード７３の溶接開始点と溶接終了点とは連結され、隅肉ビード７３には始端部と終端部が（独立して）存在しない。
　溶接構造部材７０に形成される隅肉ビード７３は、概ね、チャンネル材７１の曲率と同一の曲率（０を上回る一定の曲率）を有する。そこで、溶接構造部材７０に付加されると想定される繰り返し荷重を、補剛用ビードを形成していない溶接構造部材７０に付加した際に疲労き裂が最初に発生する個所が溶接開始点となり、ボックス材７２の表面が溶接終了点となるように、補剛用ビード７４を形成する。具体的に、ここでは、荷重が付加される側と正反対の箇所を補剛用ビード７４の溶接開始点とする。補剛用ビードは一箇所に１本ずつ形成すれば十分である。
　また、図７では、隅肉ビード７３に１本の補剛用ビード７４を配置している。しかしながら、より強度を高めるために、例えば、補剛用ビード７４から一定の距離を置いて、補剛用ビード７４の両側に、それぞれ１本ずつ計２本の補剛用ビードを配置してもよい。
　図８は、溶接構造部材の第４の例を示す図である。
　図８に示す溶接構造部材８０は、角型鋼管を用いたボックス材８２の一つの側面（表面）に、薄鋼板を成形して上面と下面とが開口した中空直方体形状としたチャンネル材８１の一端部を当接させ、当接した部分のうち、チャンネル材８１の板面の外側にある部分のみを隅肉溶接することにより形成される。
　図８に示すように、隅肉ビード８３の溶接開始点と溶接終了点とは連結され、隅肉ビード８３には始端部と終端部が（独立して）存在しない。
　溶接構造部材８０に形成される隅肉ビード８３は途中に４つの屈曲部を有する。ここでは、溶接構造部材８０に付加されると想定される繰り返し荷重を、補剛用ビードを形成していない溶接構造部材８０に付加した際に疲労き裂が最初に発生する個所は、当該屈曲部になるものとする。
　そこで、ここでは、隅肉ビード８３の４カ所の屈曲部の位置が溶接開始点となり、ボックス材８２の表面が溶接終了点となるように、それぞれ補剛用ビード８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃを形成する。補剛用ビードは一箇所に１本ずつ形成すれば十分である。
　ここで、後述する実施例（表２の試験片記号Ｃ９、Ｄ１２、Ｃ１０等）の結果から、本発明者らは、隅肉アーク溶接を行って溶接される鋼部材の少なくとも一方の鋼部材が、板厚３．２ｍｍ以下の鋼板から形成される溶接構造部材では、補剛用ビードの溶接開始位置を隅肉ビード側にせずにボックス材側にすると、補剛用ビードを形成しても、疲労寿命が向上せず、むしろ低下する場合もあることを見出した。すなわち、本発明者らは、補剛用ビードの溶接開始位置が、隅肉ビードの近くの領域で、他の溶接ビードと交わらずに単独で存在していると、補剛用ビードを形成しても、疲労寿命が向上せず、むしろ低下する場合もあることを見出した。
　そこで、本実施形態では、前述したように、補剛用ビードの溶接開始位置が、隅肉ビードの近くの領域で、他の溶接ビードと交わらずに単独で存在せず、且つ、隅肉ビードと重なる領域であって、隅部の曲がっている領域（曲部）に溶接開始点または溶接終了点が位置するように、補剛用ビードを形成することを原則とする。
　また、特許文献３に記載の技術では、隅部から延長している溶接ビードと隅部の溶接ビードとが一筆書きの要領で形成される（すなわち、これらの溶接ビードが同一のアーク溶接により形成される）。このために、隅肉ビードの近くの位置で、他の溶接ビードと交わらずに単独で存在してしまう溶接開始点の数が必要以上に多くなってしまう。
　これに対し、本実施形態では、１回の溶接作業で一筆書きの要領で形成される隅肉ビードの溶接開始点から溶接終了点の間の領域であって、隅部の曲がっている領域（曲部）に、補剛用ビードを形成する。
　また、隅肉ビードの溶接作業と補剛用ビードの溶接作業とを別々に行う。すなわち、隅肉ビードと補剛用ビードとを別のアーク溶接で形成し、隅肉ビードと重なるように形成される補剛用ビードの溶接開始点または溶接終了点が、隅肉ビードと区別される状態で残るようにする。
　以上のようにすることにより、補剛用ビードの溶接開始点及び溶接終了点の位置の自由度が向上する。したがって、隅肉ビードの近くの位置で、他の溶接ビードと交わらずに単独で存在してしまう溶接開始点の数が必要以上に多くなってしまうことを抑制することができる。
　以上の図５～図８は、一方の鋼部材の板厚部分と他方の鋼部材の板面部分が相互に接合された隅肉アーク溶接継手の例を示すものである。
　図９は、溶接構造部材の第５の例を示す図である。
　図９に示す溶接構造部材９０は、チャンネル材（両側のフランジ部の先端部のそれぞれが一定の曲率で湾曲するように加工された溝形鋼）９１の両側のフランジ部の裏面をボックス材９２の相互に対向する側面に取り付け、フランジ部の先端部を重ね隅肉溶接することにより形成される。図９に示すように、隅肉ビード９３を形成する際には、フランジ部の先端部と基端部との境界（前記湾曲した領域とその他の領域と境界）の一端の領域を溶接開始点とせずに、当該領域よりも当該湾曲した領域の曲率に沿って一定の距離だけ当該領域から離れた箇所を溶接開始点として延長ビード９４Ａを形成した後、隅肉ビード９３を連続して形成する。同様に、フランジ部の先端部と基端部との境界の他端の領域を溶接終了点とせずに、当該領域よりも前記湾曲した領域の曲率に沿って一定の距離だけ当該領域から離れた箇所を溶接終了点として隅肉ビード９３を形成した後、延長ビード９４Ｂを連続して形成する。
　溶接構造部材９０に形成される隅肉ビード９３は、概ね、チャンネル材９１のフランジ部の先端部の曲率と同一の曲率（０を上回る一定の曲率）を有する。そこで、溶接構造部材９０に付加されると想定される繰り返し荷重を、補剛用ビードを形成していない溶接構造部材９０に付加した際に疲労き裂が最初に発生する個所が溶接開始点となり、ボックス材９２の表面が溶接終了点となるように、補剛用ビード９５を形成する。具体的に、ここでは、隅肉ビード９３の溶接線に沿う方向の中央部（最深部）を補剛用ビード９５の溶接開始点とする。補剛用ビードは一箇所に1本ずつ形成すれば十分である。
　また、図９では、隅肉ビード９３の最深部に１本の補剛用ビード９５を配置している。しかしながら、より強度を高めるために、例えば、隅肉ビード９５の全長の１／３と２／３の長さ位置の付近に、それぞれ１本ずつ計２本の補剛用ビードを配置してもよい。
　前述したように、チャンネル材９１のフランジ部の反対側にも、隅肉ビード９３、延長ビード９４Ａ、９４Ｂ、及び補剛用ビード９５と同様に、重ね隅肉ビード、延長ビード、及び補剛用ビードが形成されている。
　図９は、一方の鋼部材と他方の鋼部材の板面部分同士が相互に接合された隅肉アーク溶接継手（重ね隅肉アーク溶接継手）の例を示すものである。
　図１０は、溶接構造部材の第６の例を示す図である。
　図１０に示す溶接構造部材１００は、角型鋼管を用いたボックス材５２と、角型鋼管の先端部の相互に対向する二組の面のうち一組の面がボックス材５２の形状に合わせて切り取られたフランジ材５１とを用いて構成される。フランジ材５１の先端部の切り取られていない部分の裏面がボックス材５２の表面と当接するとともに、フランジ材５１の先端部が切り取られた部分の板厚部分がボックス材５２の表面に当接するように、ボックス材５２とフランジ材５１とが組み合わせて、当接部を隅肉溶接することにより溶接構造部材１００が形成される。
　溶接構造部材１００に形成される隅肉ビード１０３は、その途中に屈曲部を有する。溶接構造部材１００に付加されると想定される繰り返し荷重を、補剛用ビードを形成していない溶接構造部材１００に付加した際に疲労き裂が最初に発生する個所は、フランジ材５１の先端部が切り取られた部分の板厚部分とボックス材５２の表面とが当接している隅部における屈曲部であるとする。
　そこで、ここでは、隅肉ビード１０３のこれら２カ所の屈曲部の位置が溶接開始点となり、ボックス材１０２の表面が溶接終了点となるように、それぞれ補剛用ビード１０４Ａ、１０４Ｂを形成する。補剛用ビードは一箇所に１本ずつ形成すれば十分である。
　図１０は、一方の鋼材の板面部分と板厚部分の双方が他方の鋼材の板面部分に接合された隅肉アーク溶接継手の例を示すものである。また、図１０に示すように、隅部の屈曲部の全てに対して補剛用ビードを形成しなくてもよい。
　以上、本実施形態の基本的な事項について説明したが、本実施形態を構成する個々の要件や好ましい要件についてさらに詳細に説明する。
（溶接構造部材）
　本実施形態では、隅肉アーク溶接を行って溶接される鋼部材の少なくとも一方の鋼部材が、板厚３．２ｍｍ以下の鋼板から形成される溶接構造部材（隅肉アーク溶接継手）を対象とする。また、振動荷重のような繰り返し荷重が付加される溶接構造部材（隅肉アーク溶接継手）を対象とする。
　そのような溶接構造部材は、隅肉溶接ビードの止端部またはルート部に疲労き裂が発生しやすく、簡単な手段により疲労強度を向上させることが求められているためである。
　また、隅部が少なくとも１つの曲部を有する溶接構造部材を対象とする。さらに、当該曲部の少なくとも１つを含むように隅肉ビードが一筆書きの要領で形成される溶接構造部材を対象とする。当該曲部は屈曲部であっても湾曲部であってもよい。また、曲部の曲率は一定であってもよいし、変化してもよい。また、一筆書きの要領で形成された隅肉ビードが少なくとも１つあれば、１つの溶接構造部材に形成する隅肉ビードの数は、１つであっても複数であってもよい。
　このような溶接構造部材であれば、隅肉ビードの形成に用いる溶接機及び溶接材料を用いて、隅肉溶接の後に続いて補剛用ビードの溶接を行うことにより、簡単に溶接構造部材の疲労強度を向上させることができる。
（補剛用ビードの配置態様）
　補剛用ビードの溶接開始位置または溶接終了位置は、隅肉ビードと重なるように形成する必要がある。補剛用ビードが隅肉ビードと離れて形成されると、鋼板の剛性を高める部材として機能しないからである。
　本実施形態では、隅肉ビードと重なる位置を溶接開始点にするとともに、隅部（接合部）を構成する鋼部材のうち、表面により大きな引張の応力が作用する鋼部材の表面を溶接終了点として、補剛用ビードを形成することを原則とする。前述したように、溶接開始点では、止端部の形状が盛り上がり、且つ、盛り上がりの角度が急峻なため、容易に応力集中が生じるからである。
　ただし、２つの独立した隅肉ビードに対して補剛用ビードを共用させる場合には、補剛用ビードの溶接開始点は一方の隅肉ビードと重なり、溶接終了点は他方の隅肉ビードと重なることになる。すなわち、補剛用ビードの溶接開始点と溶接終了点との何れかが隅肉ビードと重なるようにし、且つ、補剛用ビードの溶接開始点が他の溶接ビードと交わらずに単独で存在しないようにしていればよい。このようにすれば、補剛用ビードの溶接開始点の位置のビード形状が盛り上がることを抑制できるからである。
　また、溶接構造部材において、繰り返し荷重が付加されても応力が殆ど発生しないような個所や、繰り返し荷重が付加されて応力が発生しても破断する虞がない個所がある場合には、当該箇所を補剛用ビードの溶接開始点としてもよい。このようにする場合には、補剛用ビードの溶接開始点が他の溶接ビードと交わらずに単独で存在することになる。このような個所を補剛用ビードの溶接開始点にすれば、当該個所のビード形状が盛り上がっていても、隅肉アーク溶接継手の疲労強度に大きな影響を与えないからである。
　また、補剛用ビードを隅肉溶接ビードの上に形成してもよいし、予め補剛用ビードに相当する溶接ビードを隅肉溶接の前に配置しておき、その上に隅肉ビードを配置することも可能である。すなわち、補剛用ビードの溶接開始位置または溶接終了位置が隅肉ビードと重なるようにしていれば、補剛用ビードは隅肉ビードの上にあっても下にあってもよい。
　一方、本実施形態では、補剛用ビードの溶接終了点は、前述したように、隅部（接合部）を構成する鋼部材のうち、溶接構造部材に繰り返し荷重が付加された際に、より大きな引張の応力が作用する鋼板の領域とすることを原則とする。溶接終了点では、ビード形状が扁平となるので、応力集中が生じにくいからである。
　隅肉ビードに対する補剛用ビードの配置位置は、前述した第１の領域を有することを前提として、第２の領域、第３の領域、及び第４の領域の少なくとも何れか１つの領域の一個所または複数個所となる。また、このような領域に補剛用ビードを配置していれば、その他の領域に補剛用ビードを配置してもよい。
（補剛用ビードの長さＬａ）
　補剛用ビードの長さＬａは、下記の（Ａ）の条件を満たすようにするのが好ましい。
　（Ａ）　補剛用ビードの長さＬａ≧隅肉ビードの幅Ｗ×２
　ここで、補剛用ビードの長さＬａは、隅肉ビードと補剛用ビードとの接点を起点として、補剛用ビードの溶融端までの長さである。
　補剛用ビードの長さＬａが短い場合には十分に鋼部材の剛性を高めることができず、溶接継手の疲労強度を向上させる機能を発揮できない。隅肉ビードの止端部から突出する補剛用ビードの長さＬａが隅肉ビードの幅Ｗ以上であれば、溶接構造部材に付加される荷重の程度によっては疲労強度を向上させる機能を発揮できるが、より剛性を高めるためには、補剛用ビードの長さを隅肉ビードの幅Ｗの２倍以上とするのが好ましい。
　また、補剛用ビードの長さＬａの上限は、溶接で製造する鋼製品の形状・構造により制約を受ける。例えば、隅肉ビードの長さをＬとすると、補剛用ビードの長さＬａを０．５×Ｌ未満にすることができる。
（補剛用ビードの高さＨａ）
　補剛用ビードの鋼部材の表面からの高さＨａは、補剛用ビードを形成する鋼部材の厚さｔ（ｍｍ）に対して、下記の（Ｂ）の条件を満たすのが好ましい。
　（Ｂ）　補剛用ビードの高さＨａ≧鋼部材の厚さｔ×０．５
　補剛用ビードの高さＨａが、補剛用ビードが形成される鋼部材の厚さｔの０．５倍（＝ｔ／２）未満であると、補剛用ビードとしての機能を十分に発揮しない。補剛用ビードの高さＨａが大きいほど、その効果は大きいが、鋼板への裏抜けや溶け落ちを避けるため自ずと限界がある。したがって、補剛用ビードの高さＨａを、補剛用ビードが形成される鋼部材の厚さｔ以下にするのが現実的である。
（補剛用ビードの幅Ｗａ）
　また、補剛用ビードの幅Ｗａは、下記の（Ｃ）の条件を満たすようにするのが好ましい。
　（Ｃ）　補剛用ビードの幅Ｗａ≧隅肉ビードの幅Ｗ×０．５
　補剛用ビードの幅Ｗａが隅肉ビードの幅Ｗの０．５倍（Ｗ／２）未満であると、補剛用ビードとしての機能を十分に発揮しない。補剛用ビードの幅Ｗａの上限は、特に定めないが、補剛用ビードの高さＨａと同様に、裏抜けや溶け落ちない範囲で補剛用ビードを形成する必要があるので、その観点から自ずと定まる。
　なお、自動車用の溶接構造部材の溶接は、ロボットによる自動溶接によって行われるので、隅肉ビードを施工する溶接機、及び溶接材料をそのまま用いて補剛用ビードを形成することが効率的であり、その条件で十分に疲労特性を向上させる効果が得られる。しかし、溶接構造部材によって求められる疲労強度も異なるので、補剛用ビードの長さ、幅、および高さは前述した範囲内で選択するのが好ましい。
　（補剛用ビードの硬さＨｗ）
　補剛用ビードの硬さ、すなわち、補剛用ビードの溶接金属の硬さＨｗは、補剛用ビードが置かれる方の鋼部材の鋼板最大硬さＨｂに対して、下記の（Ｄ）の条件を満たすようにするのが好ましい。
　（Ｄ）　補剛用ビードの溶接金属の硬さＨｗ＞鋼板最大硬さＨｂ
　補剛用ビードの溶接金属の硬さＨｗが、鋼板最大硬さＨｂより大きいと、溶接止端部へのひずみの集中が抑制され、疲労寿命（回数）を向上させることができる。
　補剛用ビードの溶接金属の硬さＨｗは以下のように測定する。まず、溶接構造部材の補剛用ビードが形成された部分を、補剛用ビードの長手方向の中央において、溶接線に対し垂直に切断して、切断面を研磨する。そして、当該切断面の位置であって、鋼板（母材）表面から板厚方向に０．２ｍｍ深さの位置において、鋼板（母材）表面と平行方向に硬さを測定する。具体的には、当該位置における溶融境界の一点を起点として、溶接金属方向に０．２ｍｍ間隔で５点のビッカース硬さをビッカース硬さ計で測定し、測定値の算術平均値を算出する。なお、平均値は、溶融境界の硬さを除外した５点で算出する。測定に際して付加する荷重は、１ｋｇｆが好ましい。
　鋼板最高硬さＨｂは以下のように測定する。まず、溶接構造部材の補剛用ビードが形成された部分を、補剛用ビードの長手方向の中央において、溶接線に対し垂直に切断して、切断面を研磨する。そして、当該切断面の位置であって、鋼板（母材）表面から板厚方向に０．２ｍｍ深さの位置において、鋼板（母材）表面と平行方向に硬さを測定する。具体的には、当該位置における溶融境界の一点を起点として、母材方向に０．２ｍｍ間隔で、溶融境界から１０ｍｍ離れた位置までビッカース硬さをビッカース硬さ計で測定し、そのうち最大の値を鋼板最高硬さＨｂとする。なお、鋼板最高硬さＨｂを求める際に溶融境界の硬さは除外する。測定に際して付加する荷重は、１ｋｇｆが好ましい。また、補剛用ビードの溶接金属の硬さＨｗ（ビッカース硬さ）を測定する際の起点と、鋼板最高硬さＨｂ（ビッカース硬さ）を測定する際の起点とを一致させ、且つ、補剛用ビードの溶接金属の硬さＨｗ（ビッカース硬さ）を測定する方向と、鋼板最高硬さＨｂ（ビッカース硬さ）を測定する方向とを互いに反対向き（これらの方向のなす角度を１８０°）にする。
（補剛用ビードの角度）
　補剛用ビードの角度γは、下記（Ｅ）の条件を満たすようにするのが好ましい。
　（Ｅ）　４５°≦補剛用ビードの角度γ≦１３５°
　補剛用ビードが鋼板の剛性を高め、曲がりを抑制する機能を発揮するためには、補剛用ビードの角度γは４５～１３５°であることが好ましい。角度γが４５°未満又は１３５°超であると、補剛用ビードの前記機能が低下する。
　ここで、図５～図９に示すようして補剛用ビードを形成する場合（隅部（接合部）における曲部が、ボックス材５２、６２、７２、８２、９２の一つの面において構成される場合）には、補剛用ビードの角度γは、隅肉ビードの補剛用ビードと重なる点における接線に対する角度である。
　一方、図１０に示すようにして補剛用ビードを形成する場合（隅部（接合部）における曲部が、ボックス材１０２の連続する二つの面において構成される場合）には、補剛用ビードの角度は、当該二つの面のうち補剛用ビードが形成される面の隅肉ビードと補剛用ビードとのなす角度とする。
（その他の要件）
　隅肉ビードの施工時や補剛用ビードの施工時のアーク溶接条件や使用する溶接ワイヤの組成は、常法に従えばよく、特定のものに限定されない。ただし、前記のように、同じ溶接機器を用いて隅肉ビードの施工と補剛用ビードの施工とを連続的に行うことが生産上好ましい。しかし、補剛用ビードの鋼板の剛性を高める機能が担保される限り、両者の溶接条件や使用する溶接ワイヤの組成が異なってもよい。
　また、溶接継手では、隅肉ビードに重なるように補剛用ビードを形成するために、溶接継手の周辺に、補剛用ビードを、所要の角度、及び、所要の長さ、高さ、幅で形成し得る領域があることが必要である。
　以上のように本実施形態では、溶接構造部材が繰り返し振動応力にさらされる場合でも、補剛用ビードを付与するという簡単な手段により、疲労破壊の発生を顕著に抑制することができる。
　以上のように、補剛用ビードの付与のみでも鋼部材の疲労強度を大きく向上させることができる。ただし、溶接の開始点及び終了点における応力集中を低減する施工と、補剛用ビードの施工とを組み合わせるとより疲労強度を向上した継手を得ることができる。例えば、図５、図６、図９に示したように、隅肉ビードを隅部から延長し、隅部と離れた位置に隅肉ビードの溶接開始点と溶接終了点とのそれぞれを配置したうえで（すなわち前述した延長ビードを形成したうえで）、補剛用ビードを付与することができる。ただし、このような隅肉ビードの延長は、必ずしも必要ではない。
　また、本発明者らは、鋼部材以外の金属部材であっても、本実施形態の手法を適用することができることを確認した。例えば、鋼部材の代わりに、アルミニウム部材またはステンレス部材に本実施形態の手法を適用することができる。また、本発明者らは、異種の金属部材についても本実施形態の手法を適用することができることを確認した。
　尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
　次に、本発明の実施例について説明する。実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
　図５～図１０に示す形状の溶接構造部材５０、６０、７０、８０、９０、１００を作製した。また、補剛用ビードの溶接開始点と溶接終了点を入れ替えた他は、図５～図１０に示す形状の溶接構造部材５０、６０、７０、８０、９０、１００と同じ溶接構造部材を作製した。また、補剛用ビードを形成しない他は、図５～図１０に示す形状の溶接構造部材５０、６０、７０、８０、９０、１００と同じ溶接構造部材を作製した。
　そして、これらの溶接構造部材を疲労試験に供した。
　溶接構造部材に用いた鋼部材と溶接材料を、表１に示す。表１において、鋼材Ａおよび鋼材Ｂの２種類の鋼部材を用いた。尚、鋼板Ａおよび鋼板Ｂとして、それぞれ２つの板厚（２．３ｍｍ、２．６ｍｍ）のものを用意した。また、ワイヤＡおよびワイヤＢの２種類の溶接材料を用いた。ワイヤＡおよびワイヤＢの径は１．２ｍｍである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本実施例において、図５に示すに示すボックス材５２の大きさは、３００ｍｍ×１５０ｍｍ×５０ｍｍである。チャンネル材５１の大きさは、フランジ幅８０ｍｍ×ウエブ幅７５ｍｍ×高さ８０ｍｍである。
　本実施例において、図６に示すボックス材６２の大きさは、直径１５０ｍｍ×高さ（軸方向の長さ）３００ｍｍである。チャンネル材６１の大きさは、フランジ幅８０ｍｍ×隅部（接合部）のウエブ幅７５ｍｍ×高さ（最大値）８０ｍｍである。
　本実施例において、図７に示すボックス材７２の大きさは、３００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍである。チャンネル部材７１の大きさは、直径５０ｍｍ×高さ（軸方向の長さ）１５０ｍｍである。
　本実施例において、図８に示すボックス材８２の大きさは、３００ｍｍ×１５０ｍｍ×５０ｍｍである。チャンネル材８１の大きさは、１８０ｍｍ×７５ｍｍ×５６ｍｍである。
　本実施例において、図９に示すボックス材９２の大きさは、３００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍである。チャンネル材９１の大きさは、フランジ幅７５ｍｍ×ウエブ幅１０５ｍｍ×高さ８０ｍｍである。チャンネル材８１のフランジの先端の曲率半径は５０ｍｍである。
　本実施例において、図１０に示すボックス材１０２の大きさは、３００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍである。チャンネル材１０１は、１８０ｍｍ×７５ｍｍ×５６ｍｍの角型鋼管の５６ｍｍの長さの部分を先端から３０ｍｍ切り欠いたものである。
　補剛用ビードの溶接開始点（表２の補剛用ビードの開始位置）を、隅肉ビードの上にする場合と、ボックス材上にする場合とのそれぞれについて補剛用ビードを形成した。
　また、補剛用ビードの溶接開始点を、隅肉ビードの上にするとともに、補剛用ビードの溶接終了点（表２～表１２の補剛用ビードの終了位置）を、ボックス材の上にする場合と、補剛用ビードの溶接開始点を、隅肉ビードの上にするとともに、補剛用ビードの溶接終了点を、チャンネル材上にする場合とのそれぞれについて補剛用ビードを形成した。
　また、補剛用ビードを、隅部（接合部）における曲部に形成した場合と、隅部における直線部に形成した場合とのそれぞれについて補剛用ビードを形成した。
　また、補剛用ビードの長さＬａ、補剛用ビードの高さＨａ、および補剛用ビードの幅Ｗａを変えて補剛用ビードを形成した。
　溶接条件は、以下の通りである。
　＜共通する溶接条件＞
　　溶接方式　　　　　　　　消耗式電極溶接
　　溶接電源　　　　　　　　ＤＰ３５０（株式会社ダイヘン製）
　　溶接モード　　　　　　　ＤＣ－Ｐｕｌｓｅ
　　溶接姿勢　　　　　　　　下向き水平
　　チップ鋼板間距離（突き出し長さ）　１５ｍｍ
　　シールドガス種　　　　　Ａｒ＋２０％ＣＯ２
　　シールドガス流量　　　　２０Ｌ／ｍｉｎ
　＜隅肉ビードの形成条件＞
　　トーチ角度　　　　　　　下板からの起こし角６０°、前進角０°
　　ねらい位置　　　　　　　重ね部の隅
　　溶接速度　　　　　　　　８０ｃｍ／ｍｉｎ
　　溶接電流及び電圧　　　　アンダーカットが出ない値を設定
　　　　　　　　　　　　　　一例：板厚２．３ｍｍの隅肉アーク溶接の
　　　　　　　　　　　　　　場合、約２２０Ａ、約２４Ｖ）
　＜補剛用ビードの形成条件＞
　　トーチ角度　　　　　　　鋼板からの起こし角９０°、前進角０°
　　ねらい位置と溶接方向　　試験片の幅方向中央で、隅肉ビードの溶接
　　　　　　　　　　　　　　金属表面を起点とし、隅肉ビードに直角方
　　　　　　　　　　　　　　向に下側鋼板へ溶接
　　溶接速度　　　　　　　　５０ｃｍ／ｍｉｎ
　　溶接電流及び電圧　　　　隅肉ビードの２／３程度の溶接電流を設定
　　　　　　　　　　　　　　一例：板厚２．３ｍｍの鋼板に補剛用ビー
　　　　　　　　　　　　　　ドを配置する場合、１５０Ａ、２１Ｖ
　作製した試験片の一方の鋼部材（ボックス材）と他方の鋼部材（チャンネル材）を、荷重の方向が図５～図１０の白抜きの矢印で示された方向になるように電気油圧式疲労試験装置で把持して、荷重範囲を一定（応力範囲一定）、荷重比を－１、繰返し周波数を５Ｈｚにて、疲労試験に供した。
　補剛用ビードの硬さＨｗと鋼板最大硬さＨｂは、それぞれ前述した方法で測定した。
　実施例の効果を、表２～表１２に基づいて説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　試験片記号Ｃ１、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ９、Ｃ１１、Ｃ１４は、それぞれ、図５、図６、図７、図８、図９、図１０に示した溶接構造部材５０、６０、７０、８０、９０、１００に対して補剛用ビードを形成していない溶接構造部材の結果である。これらの溶接構造部材の疲労寿命を基準に、補剛用ビードの効果を検証した。表２～表１２の「基準とした試験片記号」に記載されている試験片記号の疲労寿命を基準として「疲労寿命向上率」を算出した。本実施例では、「疲労寿命向上率」が１２０％を超える場合に、補剛用ビードによる効果があるものであると判定した。
　Ｄ１～Ｄ９は、図５に示した溶接構造部材５０を対象に補剛用ビードの効果を評価したものである。溶接構造部材５０では、補剛用ビードを形成しないと、隅肉ビード５３の屈曲部におけるボックス材５２側の溶接止端部でき裂が発生した（Ｃ１の「き裂発生位置」を参照）。このため、この箇所の疲労寿命を補剛用ビード５５Ａ、５５Ｂによって高める必要がある。そこで、隅肉ビード５３の屈曲部の位置を溶接開始位置とし、ボックス材５２の表面を溶接終了位置として、補剛用ビード５５Ａ、５５Ｂを形成した（Ｄ１～Ｄ９の「補剛用ビードの開始位置」の「隅肉ビード角」、「補剛用ビードの終了位置」の「ボックス材上」を参照）。
　Ｄ１～Ｄ９に示すように、以上のようにして補剛用ビード５５Ａ、５５Ｂを形成することにより、疲労寿命は増加し、き裂の発生位置は隅肉ビード５３の止端部から補剛用ビード５５Ａ、５５Ｂの終端部に変化した（Ｄ１～Ｄ９の「き裂発生位置」の「補剛用ビード終端部」を参照）。
　また、Ｄ１～Ｄ３、Ｄ８に示されるように、前述した（Ａ）～（Ｅ）の条件を満たさないと、疲労寿命の向上代は低下する傾向となる。
　具体的に、Ｄ１では、補剛用ビードの長さＬａが隅肉ビードの幅Ｗの２倍以上でない（Ｄ１の「Ｌａ／Ｗ」が２００％以上にならず、（Ａ）の条件を満たさない）。Ｄ２では、補剛用ビードの角度γが４５°～１３５°の範囲にない（Ｄ２の「補剛用ビードの角度」が４５°～１３５°にならず、（Ｅ）の条件を満たさない）。Ｄ３では、補剛用ビードの高さＨａが、補剛用ビードが形成される鋼部材の厚さｔの０．５倍以上でなく、且つ、補剛用ビードの幅Ｗａが隅肉ビードの幅Ｗの０．５倍以上でない（Ｄ３の「Ｈａ／ｔ」が５０％以上にならず（Ｂ）の条件を満たさないとともに、Ｄ３の「Ｗａ／Ｗ」が５０％以上ならず、（Ｃ）の条件を満たさない）。Ｄ８では、き裂の発生するボックス材の最大硬さ（鋼板最大硬さＨｂ）が、補剛用ビードの（溶接金属の）硬さＨｗを上回っていない（Ｄ８の「補剛用ビード溶接金属硬さＨｗ」が「ボックス材最大硬さＨｂ」を上回らず、（Ｄ）の条件を満たさない）。しかし、何れの場合でも、疲労寿命向上率は１２０％を上回った。
　Ｄ１０は、図６に示した溶接構造部材６０を対象に補剛用ビードの効果を評価したものである。溶接構造部材６０では、補剛用ビードを形成しないと、隅肉ビード６３の屈曲部におけるボックス材６２側の溶接止端部でき裂が発生した（Ｃ５の「き裂発生位置」を参照）。このため、この箇所の疲労寿命を補剛用ビード６５Ａ、６５Ｂによって高める必要がある。そこで、隅肉ビード６３の屈曲部を溶接開始位置とし、ボックス材６２の表面を溶接終了位置として、補剛用ビード６５Ａ、６５Ｂを形成した（Ｄ１０の「補剛用ビードの開始位置」の「隅肉ビード角」、「補剛用ビードの終了位置」の「ボックス材上」を参照）。
　Ｄ１０に示すように、以上のようにして補剛用ビード６５Ａ、６５Ｂを形成することにより、疲労寿命は増加し、き裂の発生位置は隅肉ビード６３の止端部から補剛用ビード６５Ａ、６５Ｂの終端部に変化した（Ｄ１０の「き裂発生位置」の「補剛用ビード終端部」を参照）。
　尚、表には示していないが、図６に示した溶接構造部材６０でも、前述した（Ａ）～（Ｅ）の条件を満たさないと、疲労寿命の向上代は低下する傾向になることを確認した。
　Ｄ１１は、図７に示した溶接構造部材７０を対象に補剛用ビードの効果を評価したものである。溶接構造部材７０では、補剛用ビードを形成しないと、隅肉ビード７３の荷重が付加される点と正反対の個所におけるボックス材７２側の溶接止端部でき裂が発生した（Ｃ７の「き裂発生位置」を参照）。そこで、隅肉ビード７３のこの個所を溶接開始位置とし、ボックス材６２の表面を溶接終了位置として、補剛用ビード７４を形成した（Ｄ１１の「補剛用ビードの開始位置」の「隅肉ビード上」、「補剛用ビードの終了位置」の「ボックス材上」を参照）。
　Ｄ１１に示すように、以上のようにして補剛用ビード７４を形成することにより、疲労寿命は増加し、き裂の発生位置は隅肉ビード７３の止端部から補剛用ビード７４の終端部に変化した（Ｄ１１の「き裂発生位置」の「補剛用ビード終端部」を参照）。
　尚、表には示していないが、図７に示した溶接構造部材７０でも、前述した（Ａ）～（Ｅ）の条件を満たさないと、疲労寿命の向上代は低下する傾向になることを確認した。
　Ｄ１２は、図８に示した溶接構造部材８０を対象に補剛用ビードの効果を評価したものである。溶接構造部材８０では、補剛用ビードを形成しないと、隅肉ビード８３の屈曲部におけるボックス材８２側の溶接止端部でき裂が発生した（Ｃ９の「き裂発生位置」を参照）。このため、この箇所の疲労寿命を補剛用ビード８４Ａ、４Ｂ、８４Ｃによって高める必要がある。そこで、隅肉ビード８３の屈曲部を溶接開始位置とし、ボックス材８２の表面を溶接終了位置として、補剛用ビード８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃを形成した（Ｄ１２の「補剛用ビードの開始位置」の「隅肉ビード角」、「補剛用ビードの終了位置」の「ボックス材上」を参照）。なお、図８では隠れていて見えないもう一つの屈曲部にも、他の補剛用ビードと同様に補剛用ビードを形成した。
　Ｄ１２に示すように、以上のようにして補剛用ビード８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃを形成することにより、疲労寿命は増加し、き裂の発生位置は隅肉ビード８３の止端部から隅肉ビード５３のルート部に変化した（Ｄ１２の「き裂発生位置」の「補剛用ビード終端部」を参照）。
　尚、表には示していないが、図８に示した溶接構造部材８０でも、前述した（Ａ）～（Ｅ）の条件を満たさないと、疲労寿命の向上代は低下する傾向になることを確認した。
　Ｄ１３～Ｄ２０は、図９に示した溶接構造部材９０を対象に補剛用ビードの効果を評価したものである。溶接構造部材９０では、補剛用ビードを形成しないと、隅肉ビード９３の溶接線に沿う方向の中央部で、ルート部からき裂が発生した（Ｃ１１の「き裂発生位置」を参照）。このため、この箇所の疲労寿命を補剛用ビード９５によって高める必要がある。そこで、隅肉ビード９３の溶接線に沿う方向の中央部を溶接開始位置とし、ボックス材９２の表面を溶接終了位置として、補剛用ビード９５を形成した（Ｄ１３～Ｄ２０の「補剛用ビードの開始位置」の「隅肉ビード上」、「補剛用ビードの終了位置」の「ボックス材上」を参照）。
　Ｄ１３～Ｄ２０に示すように、以上のようにして補剛用ビード９５を形成することにより、疲労寿命は増加し、き裂の発生位置は、隅肉ビード９３の中央部のルート部側から補剛用ビード９５の終端部に変化した（Ｄ１３～Ｄ２０の「き裂発生位置」の「補剛用ビード終端部」を参照）。
　また、Ｄ１３～Ｄ１５、Ｄ１９に示すように、前述した（Ａ）～（Ｅ）の条件を満たさないと、疲労寿命の向上代は低下する傾向となる。
　具体的に、Ｄ１３では、補剛用ビードの長さＬａが隅肉ビードの幅Ｗの２倍以上でない（Ｄ１３の「Ｌａ／Ｗ」が２００％以上にならず、（Ａ）の条件を満たさない）。Ｄ１４では、補剛用ビードの角度γが４５°～１３５°の範囲にない（Ｄ１４の「Ｌａ／Ｗ」が２００％以上にならず、（Ｅ）の条件を満たさない）。Ｄ１５では、補剛用ビードの高さＨａが、補剛用ビードが形成される鋼部材の厚さｔの０．５倍以上でなく、且つ、補剛用ビードの幅Ｗａが隅肉ビードの幅Ｗの０．５倍以上でない（Ｄ１５の「Ｈａ／ｔ」が５０％以上にならず（Ｂ）の条件を満たさないとともに、Ｄ１５の「Ｗａ／Ｗ」が５０％以上ならず、（Ｃ）の条件を満たさない）。Ｄ１９では、き裂の発生するボックス材の最大硬（鋼板最大硬さＨｂ）さが、補剛用ビードの（溶接金属の）硬さＨｗを上回っていない（Ｄ１９の「補剛用ビード溶接金属硬さＨｗ」が「ボックス材最大硬さＨｂ」を上回らず、（Ｄ）の条件を満たさない）。しかし、何れの場合でも、疲労寿命向上率は１２０％を上回った。
　Ｄ２１は、図１０に示した溶接構造部材１００を対象に補剛用ビードの効果を評価したものである。溶接構造部材１００では、補剛用ビードを形成しないと、隅肉ビード１０３の屈曲部のうち、チャンネル材１０１の板面部分と当接している屈曲部におけるボックス材１０２側の溶接止端部でき裂が発生した（Ｃ１４の「き裂発生位置」を参照）。このため、この箇所の疲労寿命を補剛用ビード１０４Ａ、１０４Ｂによって高める必要がある。そこで、隅肉ビード１０３の当該屈曲部を溶接開始位置とし、ボックス材１０２の表面を溶接終了位置として、補剛用ビード１０４Ａ、１０４Ｂを形成した（Ｄ２１の「補剛用ビードの開始位置」の「隅肉ビード角」、「補剛用ビードの終了位置」の「ボックス材上」を参照）。
　Ｄ２１に示すように、以上のようにして補剛用ビード１０４Ａ、１０４Ｂを形成することにより、疲労寿命は増加し、き裂の発生位置は隅肉ビード１０３の止端部から補剛用ビード１０４Ａ、１０４Ｂの終端部に変化した（Ｄ２１の「き裂発生位置」の「補剛用ビード終端部」を参照）。
　尚、表には示していないが、図１０に示した溶接構造部材１００でも、前述した（Ａ）～（Ｅ）の条件を満たさないと、疲労寿命の向上代は低下する傾向になることを確認した。
　Ｃ２は、図５に示した溶接構造部材５０に対し、補剛用ビードの溶接終了点を、補剛用ビードを形成していない溶接構造部材５０に荷重を付加した際にき裂が発生するボックス材５２側ではなく、チャンネル材５１側にしたものの結果を示す。
　Ｃ３は、図５に示した溶接構造部材５０に対し、補剛用ビードの溶接開始点と溶接終了点を入れ替えたものの結果を示す。
　Ｃ４は、図５に示した溶接構造部材５０に対し、隅肉ビード５３の屈曲部に補剛用ビードを形成せずに、隅肉ビード５３の領域のうち、チャンネル材５１のウエブの幅方向の中央の領域に、隅肉ビード５３内を溶接開始位置とし、ボックス材５２の表面を溶接終了位置として、補剛用ビードを形成したものの結果を示す。
　Ｃ２～Ｃ４の何れの場合でも、疲労寿命向上率は１２０％を下回った。
　Ｃ６は、図６に示した溶接構造部材６０に対し、補剛用ビードの溶接開始点と溶接終了点を入れ替えたものの結果を示す。Ｃ８は、図７に示した溶接構造部材７０に対し、補剛用ビードの溶接開始点と溶接終了点を入れ替えたものの結果を示す。Ｃ１０は、図８に示した溶接構造部材８０に対し、補剛用ビードの溶接開始点と溶接終了点を入れ替えたものの結果を示す。
　Ｃ６、Ｃ８、Ｃ１０の何れの場合でも、疲労寿命向上率は１２０％を下回った。
　Ｃ１２は、図９に示した溶接構造部材９０に対し、補剛用ビードの溶接終了点を、補剛用ビードを形成していない溶接構造部材９０に荷重を付加した際にき裂が発生するボックス材９２側ではなく、チャンネル材９１側にしたものの結果を示す。
　Ｃ１３は、図９に示した溶接構造部材９０に対し、補剛用ビードの溶接開始点と溶接終了点を入れ替えたものの結果を示す。
　Ｃ１２、Ｃ１３の何れの場合でも、疲労寿命向上率は１２０％を下回った。
　Ｃ１５は、図１０に示した溶接構造部材１００に対し、補剛用ビードの溶接開始点と溶接終了点を入れ替えたものの結果を示す。
　Ｃ１５の場合では、疲労寿命向上率は１２０％を下回った。
　本発明は、例えば、機械工業などの溶接を利用する産業分野で利用することができる。

Claims (16)

  1. 　一方の金属部材の板面部分および板厚部分の少なくとも何れか一方と、他方の金属部材の板面部分との当接部分の端の領域である隅部であって、少なくとも一部に少なくとも１つの曲部がある隅部の少なくとも一部の領域に対して隅肉アーク溶接をして隅肉アーク溶接継手を形成する方法であって、
    　前記隅部の前記曲部を含む領域に対し、前記隅肉アーク溶接により隅肉ビードを形成し、
    　少なくとも１つの前記曲部の一個所または複数個所に、前記隅肉アーク溶接とは別のアーク溶接によって補剛用ビードを、当該補剛用ビードの溶接開始点または溶接終了点が前記隅肉ビードと重なるように形成し、
    　前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、前記補剛用ビードを形成しない他は前記隅肉アーク溶接継手と同じ条件で形成された隅肉アーク溶接継手に、前記隅肉アーク溶接継手に付加されることが想定される繰り返し荷重が付加された際に、より大きな引張応力が生じる方の前記金属部材の方向に前記補剛用ビードを形成し、
    　前記当接部分の両側にできる前記隅部のうち、片側の前記隅部に対して、前記隅肉ビードを形成し、
    　前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、少なくとも１つの金属部材は、３．２ｍｍ以下の板厚を有する金属板から形成されていることを特徴とする隅肉アーク溶接継手の形成方法。
  2. 　前記補剛用ビードの溶接開始点が、他の溶接ビードと重なるように、前記補剛用ビードを形成することを特徴とする請求項１に記載の隅肉アーク溶接継手の形成方法。
  3. 　前記補剛用ビードの溶接開始点が、前記隅肉ビードと重なるように、前記補剛用ビードを形成することを特徴とする請求項２に記載の隅肉アーク溶接継手の形成方法。
  4. 　前記曲部は、屈曲部と湾曲部とのうち少なくとも何れか一方を含むことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の隅肉アーク溶接継手の形成方法。
  5. 　前記曲部を構成する領域であって、前記補剛用ビードを形成しない他は前記隅肉アーク溶接継手と同じ条件で形成された隅肉アーク溶接継手に前記繰り返し荷重が付加された際に、前記隅肉ビードの溶接開始位置よりも最大主応力の大きさが大きくなる領域に、前記補剛用ビードを形成することを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の隅肉アーク溶接継手の形成方法。
  6. 　前記曲部を構成する領域であって、前記補剛用ビードを形成しない他は前記隅肉アーク溶接継手と同じ条件で形成された隅肉アーク溶接継手に前記繰り返し荷重が付加された際に、最大主応力の大きさが最大になる領域に、前記補剛用ビードを形成することを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の隅肉アーク溶接継手の形成方法。
  7. 　前記補剛用ビードの硬さＨｗは、前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、前記補剛用ビードが形成される前記金属部材の金属部材最大硬さＨｂを上回ることを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の隅肉アーク溶接継手の形成方法。
  8. 　前記補剛用ビードの長さＬａは、前記隅肉ビードの幅Ｗの２倍以上であり、
    　前記補剛用ビードの高さＨａは、前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、前記補剛用ビードが形成される前記金属部材の厚さｔの０．５倍以上であり、
    　前記補剛用ビードの幅Ｗａは、前記隅肉ビードの幅Ｗの０．５倍以上であり、
    　前記隅肉ビードに対する前記補剛用ビードの角度γは、４５°以上１３５°以下であることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の隅肉アーク溶接継手の形成方法。
  9. 　一方の金属部材の板面部分および板厚部分の少なくとも何れか一方と、他方の金属部材の板面部分との当接部分の端の領域である隅部であって、少なくとも一部に少なくとも１つの曲部がある隅部の少なくとも一部の領域に対して隅肉アーク溶接をすることにより形成される隅肉アーク溶接継手であって、
    　前記隅部の前記曲部を含む領域に対し、前記隅肉アーク溶接により隅肉ビードが形成されており、
    　少なくとも１つの前記曲部の一個所または複数個所に、前記隅肉アーク溶接とは別のアーク溶接によって補剛用ビードが形成されており、
    　前記補剛用ビードは、当該補剛用ビードの溶接開始点または溶接終了点が前記隅肉ビードと重なるように形成されており、且つ、前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、前記補剛用ビードを形成しない他は前記隅肉アーク溶接継手と同じ条件で形成された隅肉アーク溶接継手に、前記隅肉アーク溶接継手に付加されることが想定される繰り返し荷重が付加された際に、より大きな引張応力が生じる方の前記金属部材の方向に形成されており、
    　前記隅肉ビードは、前記当接部分の両側にできる前記隅部のうち、片側の前記隅部に対して形成されており、
    　前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、少なくとも１つの金属部材は、３．２ｍｍ以下の板厚を有する金属板から形成されていることを特徴とする隅肉アーク溶接継手。
  10. 　前記補剛用ビードの溶接開始点が、他の溶接ビードと重なる位置にあることを特徴とする請求項９に記載の隅肉アーク溶接継手。
  11. 　前記補剛用ビードの溶接開始点が、前記隅肉ビードと重なる位置にあることを特徴とする請求項１０に記載の隅肉アーク溶接継手。
  12. 　前記曲部は、屈曲部と湾曲部とのうち少なくとも何れか一方を含むことを特徴とする請求項９～１１の何れか１項に記載の隅肉アーク溶接継手。
  13. 　前記補剛用ビードは、前記曲部を構成する領域であって、前記補剛用ビードを形成しない他は前記隅肉アーク溶接継手と同じ条件で形成された隅肉アーク溶接継手に前記繰り返し荷重が付加された際に、前記隅肉ビードの溶接開始位置よりも最大主応力の大きさが大きくなる領域に形成されていることを特徴とする請求項９～１２の何れか１項に記載の隅肉アーク溶接継手。
  14. 　前記補剛用ビードは、前記曲部を構成する領域であって、前記補剛用ビードを形成しない他は前記隅肉アーク溶接継手と同じ条件で形成された隅肉アーク溶接継手に前記繰り返し荷重が付加された際に、最大主応力の大きさが最大になる領域に形成されていることを特徴とする請求項９～１２の何れか１項に記載の隅肉アーク溶接継手。
  15. 　前記補剛用ビードの硬さＨｗは、前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、前記補剛用ビードが形成される前記金属部材の金属部材最大硬さＨｂを上回ることを特徴とする請求項９～１４の何れか１項に記載の隅肉アーク溶接継手。
  16. 　前記補剛用ビードの長さＬａは、前記隅肉ビードの幅Ｗの２倍以上であり、
    　前記補剛用ビードの高さＨａは、前記一方の金属部材と前記他方の金属部材とのうち、前記補剛用ビードが形成される前記金属部材の厚さｔの０．５倍以上であり、
    　前記補剛用ビードの幅Ｗａは、前記隅肉ビードの幅Ｗの０．５倍以上であり、
    　前記隅肉ビードに対する前記補剛用ビードの角度γは、４５°以上１３５°以下であることを特徴とする請求項９～１５の何れか１項に記載の隅肉アーク溶接継手。
     
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