JP6504326B1 - 重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法および溶接構造物 - Google Patents
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Abstract
Description
図中、符号1および2は薄鋼板、3は溶接金属、6は打撃ピン先端である。
「溶接鋼構造物における溶接継手の溶接余盛止端部をハンマ打撃装置でハンマ打撃処理して溶接継手の疲労強度を向上させる方法において、先端半径が1.0〜2.8mmのハンマチップを用いて、打撃圧力3〜5kg/cm2、ハンマ打撃角度30〜50度の条件で2〜3回打撃を繰返すことによって、溶接余盛止端部表面に母材の降伏点と同程度の圧縮残留応力を付与することを特徴とする溶接継手の疲労強度向上法。」
が提案されている。
「エアで駆動される部材によって打撃ピンの基端に打撃力を付与し、この打撃ピンの先端で溶接部位をピーニング処理する方法において、打撃ピンの先端の曲率半径は1.5〜3.0mmに調整されており、少なくとも溶接止端部に、溶接方向に垂直な断面での曲率半径が1.5〜3.0mmで、深さが0.5mm以下となる打撃痕を形成することを特徴とするピーニング処理方法。」
が提案されている。
図中、符号8は、打撃痕端の折れ込み疵である。
「先端部に設けられたピンに超音波振動を与え、このピンにより溶接止端部に超音波衝撃を与える超音波衝撃処理方法において、前記ピンの先端部の曲率半径を1.0mm以上2.0mm以下とし、溶接止端部の溶接方向に垂直な断面に、曲率半径が1.5mm以上2.5mm未満の凹形状を形成することを特徴とする溶接止端部の超音波衝撃処理方法。」
が提案されている。
「溶接止端部にピーニング処理を施した溶接継手であって、ピーニング処理を施す前の、前記溶接止端部の半径ρ(mm)、フランク角度θ(°)、及び、ピーニング処理に用いる振動端子の先端部の曲率半径r(mm)の各々の関係が、下記(1)、(2)式を満足し、かつ、ピーニング処理後の前記溶接止端部に、ピーニング処理時の塑性加工による折れ込み疵が形成されていないことを特徴とする、耐疲労特性に優れた溶接継手。
ρ/θ ≧ r/100 ・・・・・(1)
2 ≦ r ≦ 10 ・・・・・(2)
{但し、上記(1)、(2)式において、ρ:ピーニング処理前の溶接止端部の半径(mm)、θ:ピーニング処理前の溶接止端部のフランク角度(°)、r:ピーニング処理に用いる振動端子の先端部曲率半径(mm)を示す。}」
が提案されている。
「材料表面に超音波打撃処理を施して残留応力を改善する超音波打撃装置を用いた加工方法であって、前記超音波打撃装置は、超音波打撃を材料表面に与える複数本のピンが一列に配列され、該ピンの配列方向と傾斜した方向にピンを走査して材料表面を超音波打撃処理するものであって、前記ピンの配列方向と該ピンの走査方向とのなす角度は、1本のピンの打撃により材料表面に盛り上がって生じる縁と、該ピンと隣接するピンの打撃により材料表面に盛り上がって生じる縁と、が重なり合う角度であり、残留応力を改善させたい方向に対して直角方向の材料表面上に、前記複数本のピンを走査して超音波打撃処理による複数条の加工帯を形成し、該加工帯の中に少なくとも加工帯と直角方向に3箇所以上の縁を形成させることを特徴とする超音波打撃装置を用いた加工方法。」
が提案されている。
また、本発明は、上記のピーニング処理方法により得られる溶接構造体を提供することを目的とする。
(1)溶接止端部には、溶接後の冷却により応力が残留するとともに、図3に示すような直径:0.05mm以下の微小凹凸(以下、溶接リップルともいう)9が発生しており、特に、引張強度が780MPa以上の高強度材を母材とする溶接継手では、これらが、疲労特性を悪化させる要因となっている。
(2)この点、ピーニング処理により、溶接止端部に塑性変形による圧縮応力を付与しつつ、溶接リップルを圧潰して平坦化すれば、たとえ打撃ピン先端の曲率半径を小さくしても、応力集中は緩和される。
(3)特に、打撃ピン先端の曲率半径を、溶接止端部の曲率半径よりも小さくすれば、上述した図2に示す溶接止端部折れ込み疵7の発生が有効に防止できる。
(4)図2に示した打撃痕端の折れ込み疵8が疲労破壊の起点となる場合があり、特に、図4に示すように、重ね隅肉溶接継手の溶接止端部に沿って溶接方向に連続的に打撃を付加すると、打撃痕端の折れ込み疵8が、応力負荷方向の直角方向、すなわち溶接方向に連続的に連なり、その結果、応力拡大係数が増大して、き裂の進展を助長し、疲労特性を低下させる(なお、図4中、符号10は打撃痕、11は溶接ビードである)。
(5)このような疲労特性の低下を防止するには、打撃痕端の折れ込み疵8が、溶接方向に連続的に連なることを防止することが有効である。
(6)具体的には、次に述べる(a)または(b)の処理が有効である。
(a)打撃ピンによる打撃を、一連の打撃として、溶接止端部を挟んで溶接方向から傾斜する方向に連続的に付加するとともに、一連の打撃を、溶接方向に繰り返し行い、その際、一連の打撃により形成される複数の打撃痕からなる打撃痕群を、隣接する打撃痕群と少なくとも一部で互いに重ね合わせる一方、該打撃痕群の溶接方向に直角な方向の端部を、該隣接する打撃痕群の溶接方向に直角な方向の端部と離間させることにより、図5に示すような複数の打撃痕10からなる打撃痕群12を形成する。
(b)打撃ピンを、溶接止端部を挟んで溶接方向に直角な方向に一定の幅で揺動させつつ、溶接方向に進行させて、上記打撃ピンにより打撃を付加することにより、図6に示すように、複数の打撃痕10を有する打撃領域13を形成し、その打撃領域13において、打撃領域13の幅端部に位置する打撃痕10の溶接方向に直角な方向の端部を、当該打撃痕10と重なり合う打撃痕10の溶接方向に直角な方向の端部と離間させるか、または、打撃領域13の幅最端部に位置する、打撃痕10の溶接方向での端部同士の連なりを3打点以下とする。
(7)上記した(a)、(b)いずれかの処理により、薄鋼板を母材とする重ね隅肉溶接継手の疲労特性を、反りなどの母材の変形なく、大幅に向上させることができる。
しかしその一方で、図8に示すように、先端に打撃ピン5を取り付けた打撃工具17を打撃工具保持部18で固定し、溶接止端部4に押し付ける場合では、打撃ピン5の打撃荷重を押し付け荷重が上回った場合、打撃ピン先端6と溶接止端部4が密着し、打撃の効果が得られなくなるとの知見を得た。
本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。
1.打撃工具の先端に取り付けた打撃ピンを用いて、重ね隅肉溶接継手の溶接止端部へ打撃を付加するピーニング処理方法であって、
上記打撃ピンの先端の溶接方向に直角な方向の垂直断面における曲率半径が、0.05〜0.50mmで、かつ、上記溶接止端部の曲率半径以下であり、
また、上記打撃ピンによる打撃を、一連の打撃として、上記溶接止端部を挟んで溶接方向から傾斜する方向に連続的に付加するとともに、
上記一連の打撃を、溶接方向に繰り返し行うものとし、
その際、上記一連の打撃により形成される複数の打撃痕からなる打撃痕群は、隣接する打撃痕群と少なくとも一部で互いに重なり合う一方、該打撃痕群の溶接方向に直角な方向の端部は、該隣接する打撃痕群の溶接方向に直角な方向の端部と離間する、ことを特徴とする重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法。
上記溶接構造物は、上記重ね隅肉溶接継手の溶接止端部を挟んで、複数の打撃痕が溶接方向から傾斜して連なる打撃痕群を複数そなえ、
上記打撃痕の溶接線方向に垂直な断面での曲率半径は0.05〜0.50mmであり、
また、上記打撃痕群は、隣接する打撃痕群と少なくともその一部で互いに重なり合う一方、該打撃痕群の溶接方向に直角な方向の端部は、該隣接する打撃痕群の溶接方向に直角な方向の端部と離間する、ことを特徴とする溶接構造物。
上記打撃ピンの先端の溶接方向に直角な方向の垂直断面における曲率半径が、0.05〜0.50mmで、かつ、上記溶接止端部の曲率半径以下であり、
上記打撃ピンを、溶接止端部を挟んで溶接方向に直角な方向に揺動させつつ、溶接方向に進行させて、上記打撃ピンにより打撃を付加し、
その際、上記溶接止端部を中心とする上記打撃ピンの揺動幅を、1打点あたりの打撃痕の幅の2倍以上とし、かつ、上記打撃ピンの揺動幅に応じて画定される打撃領域において、該打撃領域の幅端部に位置する打撃痕の溶接方向に直角な方向の端部が、該打撃痕と互いに重なり合う打撃痕における溶接方向に直角な方向の端部と離間するか、または、該打撃領域の幅端部に位置し溶接方向に直角な方向の端部における打撃痕同士の連なりを3打点以下とする、ことを特徴とする重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法。
上記溶接構造物は、上記重ね隅肉溶接継手の溶接止端部を挟み、かつ、連なった複数の打撃痕を有する打撃領域をそなえ、
上記打撃領域では、
上記打撃痕の溶接止端部上での合計長さが、上記溶接止端部の全長の50%以上であり、かつ
上記打撃領域の幅が、1打点あたりの打撃痕の幅の2倍以上であり、
また、上記打撃領域において、上記打撃領域の幅端部に位置する打撃痕の溶接方向に直角な方向の端部が、該打撃痕と互いに重なり合う打撃痕における溶接方向に直角な方向の端部と離間するか、または、上記打撃領域の幅端部に位置し溶接方向に直角な方向の端部における打撃痕同士の連なりが3打点以下である、ことを特徴とする溶接構造物。
また、エア駆動式や超音波式と比べ小型の工具を使用することができるので、従来、工具が大きいために姿勢や重量の制約から処理できなかった位置へのピーニング処理も可能となり、同時に作業性や生産性も向上する。さらに、従来、変形のおそれがあるためピーニング処理ができなかった剛性の低い溶接構造物についても、反りなどの母材の変形なく、疲労特性の大幅な向上が可能となる。加えて、特許文献4の請求項2で提案されているようなグラインダ等の前処理も不要となり、この点でも、作業性や生産性が向上する。
さらに、本発明の溶接構造物を、例えば、自動車部品に適用することで、優れた疲労特性が求められる自動車部品への高強度材の適用が可能となり、この点を通じて、自動車の燃費向上を図ることが可能となる。
[第1の実施形態]
第1の実施形態の重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法は、打撃工具の先端に取り付けた打撃ピン5を用いて、重ね隅肉溶接継手の溶接止端部4へ打撃を付加するピーニング処理方法であって、上記打撃ピン5の先端の溶接方向に直角な方向の垂直断面における曲率半径が、0.05〜0.50mmで、かつ、上記溶接止端部4の曲率半径以下であり、また、上記打撃ピン5による打撃を、一連の打撃として、上記溶接止端部4を挟んで溶接方向から傾斜する方向に連続的に付加するとともに、上記一連の打撃を、溶接方向に繰り返し行うものとし、その際、上記一連の打撃により形成される複数の打撃痕10からなる打撃痕群12は、隣接する打撃痕群12と少なくとも一部で互いに重なり合う一方、該打撃痕群12の溶接方向に直角な方向の端部は、該隣接する打撃痕群12の溶接方向に直角な方向の端部と離間するものである。
以下、この第1の実施形態の重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法について、説明する。
上述したとおり、溶接の際に溶接止端部4に形成される溶接リップル9を圧潰して平坦化すれば、打撃ピン先端6の曲率半径を小さくしても、応力集中は緩和され、また、溶接止端部折れ込み疵7の発生も有効に防止できる。このため、打撃ピン先端6の曲率半径は、0.50mm以下でかつ、ピーニング処理を施す前の溶接継手の溶接止端部4の曲率半径以下とする。また、溶接リップル9を効果的に圧潰する観点から、打撃ピン先端6の曲率半径は0.05mm以上とする必要がある。
例えば、板厚:3.6mm以下の薄鋼板を母材とする重ね隅肉溶接継手の場合、溶接止端部4の曲率半径は、通常、0.50〜1.0mm程度であるため、この場合に使用する打撃ピン先端6の曲率半径は0.05〜0.50mmとなる。
ここで、打撃痕群12とは、図5に示すような、複数の打撃痕10が溶接方向から所定の傾斜角度で連なる一連の打撃痕を指す。
また、打撃痕群12の溶接方向に直角な方向の端部とは、打撃痕群12の溶接方向に直角な方向の端から、打撃痕群12の幅の1%までの領域を意味する。
そのため、本発明の第1の実施形態のピーニング処理方法では、打撃ピン5による打撃を、一連の打撃として、上記溶接止端部4を挟んで溶接方向から傾斜する方向に連続的に付加する(換言すれば、打撃痕10が重なり合い、これらの打撃痕10の中心線が溶接方向から傾斜するように打撃を付加する)とともに、上記一連の打撃を、溶接方向に繰り返し行う。そして、その際、上記一連の打撃により形成される複数の打撃痕10からなる打撃痕群12を、隣接する打撃痕群12と少なくとも一部で互いに重ね合わせる一方、該打撃痕群12の溶接方向に直角な方向の端部を、該隣接する打撃痕群12の溶接方向に直角な方向の端部と離間させることにより、図5に示すような複数の打撃痕10からなる打撃痕群12を形成するのである。
走査角度を30°以上とすると、打撃痕端の折れ込み疵8が、溶接方向に連続的に連なることを特に有利に防止できるので、疲労特性の向上効果が大きくなる。一方、走査角度が45°超となると、作業効率の低下を招く。
また、一連の打撃は、溶接方向の直角方向に、少なくとも溶接止端部4を中心として溶接金属側および母材側にそれぞれ0.5mm程度までの領域に付加することが好ましく、特には、溶接止端部4を中心として付加することが好ましい。
なお、打撃痕群12の溶接方向からの傾斜角度(打撃痕群12における打撃痕10の連なり方向が、溶接方向となす角度):θ、および、打撃痕群12の幅(溶接方向に直角な方向の幅):L1はそれぞれ、通常、上記した走査角度および走査幅と同じになり、これらの好適範囲も、30〜45°および1.0〜3.0mmである。
第2の実施形態の重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法は、打撃工具の先端に取り付けた打撃ピン5を用いて、重ね隅肉溶接継手の溶接止端部4へ打撃を付加するピーニング処理方法であって、上記打撃ピン5の先端の溶接方向に直角な方向の垂直断面における曲率半径が、0.05〜0.50mmで、かつ、上記溶接止端部4の曲率半径以下であり、上記打撃ピン5を、溶接止端部4を挟んで溶接方向に直角な方向に揺動させつつ、溶接方向に進行させて、上記打撃ピン5により打撃を付加し、その際、上記溶接止端部を中心とする上記打撃ピン5の揺動幅を、1打点あたりの打撃痕10の幅の2倍以上とし、かつ、上記打撃ピン5の揺動幅に応じて画定される打撃領域13において、該打撃領域13の幅端部に位置する打撃痕10の溶接方向に直角な方向の端部が、該打撃痕10と互いに重なり合う打撃痕10における溶接方向に直角な方向の端部と離間するか、または、該打撃領域13の幅端部に位置し溶接方向に直角な方向の端部における打撃痕10同士の連なりを3打点以下とするものである。
以下、この第2の実施形態の重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法について、説明する。
上述したとおり、溶接の際に溶接止端部4に形成される溶接リップル9を圧潰して平坦化すれば、打撃ピン先端6の曲率半径を小さくしても、応力集中は緩和され、また、溶接止端部折れ込み疵7の発生も有効に防止できる。このため、打撃ピン先端6の曲率半径は、0.50mm以下でかつ、ピーニング処理を施す前の溶接継手の溶接止端部4の曲率半径以下とする。また、溶接リップル9を効果的に圧潰する観点から、打撃ピン先端6の曲率半径は0.05mm以上とする必要がある。
例えば、板厚:3.6mm以下の薄鋼板を母材とする重ね隅肉溶接継手の場合、溶接止端部4の曲率半径は、通常、0.50〜1.0mm程度であるため、この場合に使用する打撃ピン先端6の曲率半径は0.05〜0.50mmとなる。
そのため、第2の実施形態の重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法では、打撃ピン5を、溶接止端部4を挟んで溶接方向に直角な方向に揺動させつつ(換言すれば、打撃ピン5が溶接止端部4を所定回数以上横断し、かつ、打撃により形成される打撃痕10が互いに重なり合うように)、溶接方向に進行させて、上記打撃ピン5により打撃を付加する。そして、その際、図6に示すとおり、(溶接方向に直角な方向の)打撃ピン5の揺動幅を、打撃痕1個あたりの幅:L0の2倍以上、好ましくは2.5倍以上とすることにより、複数の打撃痕10を有する打撃領域13を形成して、打撃領域13の幅端部に位置する打撃痕10の溶接方向に直角な方向の端部を、互いに重なり合う打撃痕10の溶接方向に直角な方向の端部と離間させるか、または、該打撃領域13の幅端部に位置し溶接方向に直角な方向の端部における打撃痕10同士の連なりを3打点以下とするのである。
また、ここでいう打撃痕10の溶接方向に直角な方向の端部とは、打撃領域13の幅端部側の打撃痕10の溶接方向に直角な方向の端から、打撃痕10の幅の1%までの領域を意味する。
これにより、打撃痕端の折れ込み疵8が、溶接方向に連続的に連なること防止して、疲労特性の向上を図ることが可能となる。
揺動幅の上限については特に限定するものではないが、作業効率の観点から、3.0mmとすることが好ましい。
ただし、ピーニングによる応力緩和効果を十分に得る観点からは、打撃領域13における、打撃痕10の溶接止端部4上での合計長さを、溶接止端部4の全長の50%以上とする必要がある。好ましくは70%以上、より好ましくは90%以上である。また、100%であってもよい。
また、特に、打撃周波数、揺動周波数および溶接方向への走査速度を、それぞれ50〜150Hz、1〜10Hzおよび0.1〜5mm/sに調整すれば、打撃領域における、打撃痕の溶接止端部上での合計長さを溶接止端部の全長の90%以上とすることができる。
また、打撃ピン5の先端形状は、その曲率半径が溶接止端部4の曲率半径以下であれば特に限定されず、例えば、半円筒形や半球形、半楕円形、略蒲鉾形のものなどを用いることができる。
さらに、上記の実施形態に従うピーニング処理を行うにあたっては、エア駆動式の装置や超音波式の装置だけでなく、電動式の装置も使用することができるので、作業性などの面でも非常に有利となる。
加えて、溶接方法については特に限定されず、アーク溶接やレーザ溶接などの溶接により得たいずれの溶接継手にも、上記したピーニング処理方法を適用することができる。
なお、粘弾性体20の材質については、打撃工具保持部18と打撃ピン5の振動に不整合が生じさえする粘度を有するものであれば特に限定されるものではないが、ゴム、ゲルなどの高分子物質が好ましい。
第1の実施形態に従う実施例について、説明する。
種々の鋼材から300mm×70mmの鋼板(板厚:2.9mm)を切り出し、切り出した2枚の鋼板を治具で固定し、表1に示す条件で重ね隅肉アーク溶接を行い、種々の重ね隅肉アーク溶接継手を作成した。ついで、作成した重ね隅肉アーク溶接継手の溶接止端部4に、電動式またはエア式(空気圧:0.5MPa)の装置を用いて、表2および表4〜6に示す条件でピーニング処理を行い、重ね隅肉アーク溶接継手に図5に示すような打撃痕10を形成した。
ここで、ピーニング処理はいずれも、溶接止端部4表面のスラグが破壊され、内部の金属光沢が露出するまで行った。また、ここでは、打撃ピン5による打撃を、一連の打撃として、溶接止端部4を挟んで溶接方向から傾斜する方向に連続的に付加するとともに、一連の打撃を、溶接方向に繰り返し、その際、一連の打撃により形成される複数の打撃痕10からなる打撃痕群12を、隣接する打撃痕群12と少なくとも一部で互いに重なり合わせる一方、該打撃痕群12の溶接方向に直角な方向の端部を、該隣接する打撃痕群12の溶接方向に直角な方向の端部と離間させた。また、打撃ピン5は、その先端形状が半球形となるものを用い、一連の打撃における走査速度はいずれも10mm/sとした。
なお、表4〜6の溶接止端部4の曲率半径は、非特許文献2に従い、1溶接継手あたり5か所を測定し、その平均値として求めたものである。
合格(特に優れる):疲労寿命が300万回超(応力繰り返し回数が300万回で破断に至らなかった場合は、疲労寿命は300万回超と判断)
合格(優れる):疲労寿命が200万回以上300万回以下
不合格:疲労寿命が200万回未満
評価結果を表4〜6に併記する。
また、表5に示すとおり、溶接方向からの傾斜角度を30〜45°に制御する場合に、特に優れた疲労寿命が得られていることがわかる。
さらに、表6に示すとおり、引張強さが780MPa以上の鋼板を母材とする場合にも、有利に疲労特性を改善できることがわかる。
上記の第2の実施形態に従う実施例について、説明する。
種々の鋼材から300mm×70mmの鋼板(板厚:2.9mm)を切り出し、切り出した2枚の鋼板を治具で固定し、表1に示す条件で重ね隅肉アーク溶接を行い、種々の重ね隅肉アーク溶接継手を作成した。ついで、作成した重ね隅肉アーク溶接継手の溶接止端部4に、電動式またはエア式(空気圧:0.5MPa)の装置を用いて、表2および表7〜9に示す条件で、打撃ピン5を、溶接止端部4を中心として溶接方向に直角な方向に揺動させながら、ピーニング処理を行った。ここで、ピーニング処理はいずれも、溶接止端部4表面のスラグが破壊され、内部の金属光沢が露出するまで行った。また、打撃ピン5は、その先端形状が半球形となるものを用いた。
なお、表7〜9の溶接止端部4の曲率半径は、非特許文献2に従い、1溶接継手あたり5か所を測定し、その平均値として求めたものである。
また、打撃ピン5の揺動を行った例ではいずれも、打撃ピン5の揺動幅に応じて画定される打撃領域13において、打撃領域13の幅端部に位置する打撃痕の溶接方向に直角な方向の端部が、打撃痕10と互いに重なり合う打撃痕10における溶接方向に直角な方向の端部と離間するか、または、打撃領域13の幅端部に位置し溶接方向に直角な方向の端部における打撃痕10同士の連なりが3打点以下であった。
合格(特に優れる):疲労寿命が300万回超(応力繰り返し回数が300万回で破断に至らなかった場合は、疲労寿命は300万回超と判断)
合格(優れる):疲労寿命が200万回以上300万回以下
不合格:疲労寿命が200万回未満
評価結果を表7〜9に併記する。
また、表8に示すとおり、打撃ピン5の揺動幅を打撃痕1個あたりの幅の2.5倍以上とした場合に、特に優れた疲労寿命が得られていることがわかる。
さらに、表9に示すとおり、引張強さが780MPa以上の鋼板を母材とする場合にも、有利に疲労特性を改善できることがわかる。
保持治具で打撃工具を固定する際、打撃工具を粘弾性で挟持した場合の効果を実証するために、打撃工具を図8,9に示す要領で保持しつつ、第1の実施形態に従った方法でピーニング処理を行った。以下にその方法を説明する。
鋼板(板厚:2.9mm)に対し、表1に示す条件で重ね隅肉アーク溶接を行い、種々の重ね隅肉アーク溶接継手を作成した。ついで、作成した重ね隅肉アーク溶接継手の溶接止端部4に、エア駆動式(空気圧:0.5MPa)の装置を用いて、表2および表11に示す条件でピーニング処理を行い、重ね隅肉アーク溶接継手に図5に示すような打撃痕10を形成した。
粘弾性体20による打撃工具17の挟持については、図8、9に示すように、打撃ピン5を振動させる機構を有する打撃工具17と打撃工具保持部18の間に粘弾性体20を挿入し、ボルト19を締めることにより、打撃工具17を粘弾性体20で挟持した。本実施例において、粘弾性体20としてはシリコン製のゲルシートを用いた。
なお、表11の溶接止端部4の曲率半径は、非特許文献3に従い、1溶接継手あたり5か所を測定し、その平均値として求めたものである。
合格(特に優れる):疲労寿命が300万回超(応力繰り返し回数が300万回で破断に至らなかった場合は、疲労寿命は300万回超と判断)
合格(優れる):疲労寿命が200万回以上300万回以下
不合格:疲労寿命が200万回未満
評価結果を表11に併記する。
実施例3と同様に、保持治具で打撃工具を固定する際に、粘弾性を利用した場合の効果を実証するために、打撃工具を図8,9に示す要領で保持しつつ、第2の実施形態に従った方法でピーニンク処理を行った。以下にその方法を説明する。
鋼板(板厚:2.9mm)に対し、表1に示す条件で重ね隅肉アーク溶接を行い、種々の重ね隅肉アーク溶接継手を作成した。ついで、作成した重ね隅肉アーク溶接継手の溶接止端部4に、エア駆動式(空気圧:0.5MPa)の装置を用いて、表2および表12に示す条件で、打撃ピン5を、溶接止端部4を中心として溶接方向に直角な方向に揺動させながら、ピーニング処理を行った。
ここで、ピーニング処理はいずれも、溶接止端部4表面のスラグが破壊され、内部の金属光沢が露出するまで行った。また、打撃ピン5は、その先端形状が半球形となるものを用いた。
なお、表12の溶接止端部4の曲率半径は、非特許文献3に従い、1溶接継手あたり5か所を測定し、その平均値として求めたものである。
また、打撃ピン5の揺動を行った例ではいずれも、打撃ピン5の揺動幅に応じて画定される打撃領域13において、打撃領域13の幅端部に位置する打撃痕の溶接方向に直角な方向の端部が、打撃痕10と互いに重なり合う打撃痕10における溶接方向に直角な方向の端部と離間するか、または、打撃領域13の幅端部に位置し溶接方向に直角な方向の端部における打撃痕10同士の連なりが3打点以下であった。
合格(特に優れる):疲労寿命が300万回超(応力繰り返し回数が300万回で破断に至らなかった場合は、疲労寿命は300万回超と判断)
合格(優れる):疲労寿命が200万回以上300万回以下
不合格:疲労寿命が200万回未満
評価結果を表12に併記する。
2:薄鋼板(母材)
3:溶接金属
4:溶接止端部
5:打撃ピン
6:打撃ピン先端
7:溶接止端部折れ込み疵
8:打撃痕端の折れ込み疵
9:溶接リップル
10:打撃痕
11:溶接ビード
12:打撃痕群
13:打撃領域
17:打撃工具
18:打撃工具保持部
19:ボルト
20:粘弾性体
Claims (10)
- 打撃工具の先端に取り付けた打撃ピンを用いて、重ね隅肉溶接継手の溶接止端部へ打撃を付加するピーニング処理方法であって、
上記打撃ピンの先端の溶接方向に直角な方向の垂直断面における曲率半径が、0.05〜0.50mmで、かつ、上記溶接止端部の曲率半径以下であり、
また、上記打撃ピンによる打撃を、一連の打撃として、上記溶接止端部を挟んで溶接方向から傾斜する方向に連続的に付加するとともに、
上記一連の打撃を、溶接方向に繰り返し行うものとし、
その際、上記一連の打撃により形成される複数の打撃痕からなる打撃痕群は、隣接する打撃痕群と少なくとも一部で互いに重なり合う一方、該打撃痕群の溶接方向に直角な方向の端部は、該隣接する打撃痕群の溶接方向に直角な方向の端部と離間する、ことを特徴とする重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法。 - 前記一連の打撃を行う際の、溶接方向からの傾斜角度を30〜45°とすることを特徴とする請求項1に記載の重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法。
- 前記打撃工具の保持部において、該打撃工具を粘弾性体で挟持することを特徴とする請求項1または2に記載のピーニング処理方法。
- 重ね隅肉溶接継手をそなえる溶接構造物であって、
上記溶接構造物は、上記重ね隅肉溶接継手の溶接止端部を挟んで、複数の打撃痕が溶接方向から傾斜して連なる打撃痕群を複数そなえ、
上記打撃痕の溶接線方向に垂直な断面での曲率半径は0.05〜0.50mmであり、
また、上記打撃痕群は、隣接する打撃痕群と少なくともその一部で互いに重なり合う一方、該打撃痕群の溶接方向に直角な方向の端部は、該隣接する打撃痕群の溶接方向に直角な方向の端部と離間する、ことを特徴とする溶接構造物。 - 前記打撃痕群において、前記打撃痕が溶接方向から30〜45°傾斜して連なることを特徴とする請求項4に記載の溶接構造物。
- 前記重ね隅肉溶接継手の母材の引張強さが780MPa以上であることを特徴とする請求項4または5に記載の溶接構造物。
- 打撃工具の先端に取り付けた打撃ピンを用いて、重ね隅肉溶接継手の溶接止端部へ打撃を付加するピーニング処理方法であって、
上記打撃ピンの先端の溶接方向に直角な方向の垂直断面における曲率半径が、0.05〜0.50mmで、かつ、上記溶接止端部の曲率半径以下であり、
上記打撃ピンを、溶接止端部を挟んで溶接方向に直角な方向に揺動させつつ、溶接方向に進行させて、上記打撃ピンにより打撃を付加し、
その際、上記溶接止端部を中心とする上記打撃ピンの揺動幅を、1打点あたりの打撃痕の幅の2倍以上とし、かつ、上記打撃ピンの揺動幅に応じて画定される打撃領域において、該打撃領域の幅端部に位置する打撃痕の溶接方向に直角な方向の端部が、該打撃痕と互いに重なり合う打撃痕における溶接方向に直角な方向の端部と離間するか、または、該打撃領域の幅端部に位置し溶接方向に直角な方向の端部における打撃痕同士の連なりを3打点以下とする、ことを特徴とする重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法。 - 前記打撃工具の保持部において、該打撃工具を粘弾性体で挟持することを特徴とする請求項7に記載のピーニング処理方法。
- 重ね隅肉溶接継手をそなえる溶接構造物であって、
上記溶接構造物は、上記重ね隅肉溶接継手の溶接止端部を挟み、かつ、連なった複数の打撃痕を有する打撃領域をそなえ、
上記打撃領域では、
上記打撃痕の溶接止端部上での合計長さが、上記溶接止端部の全長の50%以上であり、かつ
上記打撃領域の幅が、1打点あたりの打撃痕の幅の2倍以上であり、
また、上記打撃領域において、上記打撃領域の幅端部に位置する打撃痕の溶接方向に直角な方向の端部が、該打撃痕と互いに重なり合う打撃痕における溶接方向に直角な方向の端部と離間するか、または、上記打撃領域の幅端部に位置し溶接方向に直角な方向の端部における打撃痕同士の連なりが3打点以下である、ことを特徴とする溶接構造物。 - 前記重ね隅肉溶接継手の母材の引張強さが780MPa以上であることを特徴とする請求項9に記載の溶接構造物。
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