JPH1085934A - 溶接方法および溶接構造物 - Google Patents
溶接方法および溶接構造物Info
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- JPH1085934A JPH1085934A JP24330696A JP24330696A JPH1085934A JP H1085934 A JPH1085934 A JP H1085934A JP 24330696 A JP24330696 A JP 24330696A JP 24330696 A JP24330696 A JP 24330696A JP H1085934 A JPH1085934 A JP H1085934A
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】特別の材料を使用することなく溶接継手に発生
する残留応力を軽減し、溶接継手の疲労強度、信頼性を
向上させることができる溶接方法を提供する。 【解決手段】十字すみ肉溶接継手あるいは突合せ多層盛
溶接継手など溶接継手における溶接方法において、溶接
の最終パスを、製品として主応力の加わる主材１）側に
実施する。
する残留応力を軽減し、溶接継手の疲労強度、信頼性を
向上させることができる溶接方法を提供する。 【解決手段】十字すみ肉溶接継手あるいは突合せ多層盛
溶接継手など溶接継手における溶接方法において、溶接
の最終パスを、製品として主応力の加わる主材１）側に
実施する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接継手における
疲労強度を向上させるようにした溶接方法および溶接構
造物に関するものである。
疲労強度を向上させるようにした溶接方法および溶接構
造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】建設機械の分野では、工事規模の大規模
化、運搬車両の大型化などにともない油圧ショベルな
ど、建設現場で使用される建設機械も急速に大型化、大
容量化の傾向にある。建設機械の大型化にともなって、
建設機械の操作性、機能性の向上や、排気ガスや騒音な
どの環境への影響の軽減とともに、軽量化、信頼性の向
上など多くの要求がある。
化、運搬車両の大型化などにともない油圧ショベルな
ど、建設現場で使用される建設機械も急速に大型化、大
容量化の傾向にある。建設機械の大型化にともなって、
建設機械の操作性、機能性の向上や、排気ガスや騒音な
どの環境への影響の軽減とともに、軽量化、信頼性の向
上など多くの要求がある。
【０００３】たとえば、油圧ショベルは、下部走行体、
上部旋回体、前部フロントアタッチメントによって構成
されている。前部フロントアタッチメントは、ブーム、
アーム、バケットと各種のリンクおよび油圧シリンダで
構成され、それぞれピンで結合する構造になっている。
前記ブーム、アームおよびバケットは、溶接構造物とし
て形成され、ブームは箱型に形成された２ないし３個の
部品を突合せ片面溶接によって接合した構造になってい
る。
上部旋回体、前部フロントアタッチメントによって構成
されている。前部フロントアタッチメントは、ブーム、
アーム、バケットと各種のリンクおよび油圧シリンダで
構成され、それぞれピンで結合する構造になっている。
前記ブーム、アームおよびバケットは、溶接構造物とし
て形成され、ブームは箱型に形成された２ないし３個の
部品を突合せ片面溶接によって接合した構造になってい
る。
【０００４】このような溶接構造物においては、溶接部
に残留応力が発生する。溶接継手の疲労強度の低下の一
因は、溶接施工の関係から発生する引っ張り残留応力で
あることが知られている。したがって、この引っ張り残
留応力を軽減することができれば、溶接継手の疲労強度
は向上する。このため、溶接後に応力除去焼鈍を行うこ
とが提案されている。しかし、大型の建設機械のブーム
やアームのように大きな溶接構造物の応力除去焼鈍を行
うためには、それらを収納できる大きさの熱処理炉が必
要になり、その設備の設置、維持管理費が多大になるだ
けでなく、加工工数を増加させ、製品のコスト高を招く
ことになる。
に残留応力が発生する。溶接継手の疲労強度の低下の一
因は、溶接施工の関係から発生する引っ張り残留応力で
あることが知られている。したがって、この引っ張り残
留応力を軽減することができれば、溶接継手の疲労強度
は向上する。このため、溶接後に応力除去焼鈍を行うこ
とが提案されている。しかし、大型の建設機械のブーム
やアームのように大きな溶接構造物の応力除去焼鈍を行
うためには、それらを収納できる大きさの熱処理炉が必
要になり、その設備の設置、維持管理費が多大になるだ
けでなく、加工工数を増加させ、製品のコスト高を招く
ことになる。
【０００５】溶接継手に発生する残留応力を軽減する方
法として、たとえば、特開昭６０−１８２９３号公報に
開示された溶接方法が提案されている。この溶接方法
は、熱膨張係数の異なる２種類の溶加材を用い、高、低
温領域における両者の熱膨張係数の差、相変態およびそ
れらの相乗効果を利用して溶接継手の残留応力を低減す
るものである。
法として、たとえば、特開昭６０−１８２９３号公報に
開示された溶接方法が提案されている。この溶接方法
は、熱膨張係数の異なる２種類の溶加材を用い、高、低
温領域における両者の熱膨張係数の差、相変態およびそ
れらの相乗効果を利用して溶接継手の残留応力を低減す
るものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この溶接方法
は、ステンレス系の材料のように、熱膨張の差が容易に
選択できる材料の溶接には適用できるが、一般構造用鋼
を対象とするものには適用することができない。
は、ステンレス系の材料のように、熱膨張の差が容易に
選択できる材料の溶接には適用できるが、一般構造用鋼
を対象とするものには適用することができない。
【０００７】前記の事情に鑑み、本発明の目的は、特別
の材料を使用することなく溶接継手に発生する残留応力
を軽減し、溶接継手の疲労強度、信頼性を向上させるこ
とができる溶接方法および溶接構造物を提供することに
ある。
の材料を使用することなく溶接継手に発生する残留応力
を軽減し、溶接継手の疲労強度、信頼性を向上させるこ
とができる溶接方法および溶接構造物を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、十字すみ肉溶接継手における溶
接方法においては、溶接の最終パスを、製品として主応
力の加わる主材側に実施する。
め、本発明においては、十字すみ肉溶接継手における溶
接方法においては、溶接の最終パスを、製品として主応
力の加わる主材側に実施する。
【０００９】また、突合せ多層盛溶接継手における溶接
方法においては、溶接の最終の２パスを、それぞれ突合
わされた各溶接母材側に実施する。
方法においては、溶接の最終の２パスを、それぞれ突合
わされた各溶接母材側に実施する。
【００１０】溶接する構造物の主材側もしくは溶接母材
側に、溶接継手のビードを構成する溶接パスの最終パス
もしくは最終の２パスを実施した。
側に、溶接継手のビードを構成する溶接パスの最終パス
もしくは最終の２パスを実施した。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１２】図１は、十字すみ肉溶接継手の一例を示
し、（ａ）は本発明による十字すみ肉溶接継手の正面
図、（ｂ）は比較例としての十字すみ肉溶接継手の正面
図、（ｃ）は試験片の寸法を示す平面図と正面図、図２
は、各溶接パス毎に当該パスの止端部の残留応力を測定
した履歴を示す特性図、図３は、溶接継手の疲労試験結
果を示す特性図である。
し、（ａ）は本発明による十字すみ肉溶接継手の正面
図、（ｂ）は比較例としての十字すみ肉溶接継手の正面
図、（ｃ）は試験片の寸法を示す平面図と正面図、図２
は、各溶接パス毎に当該パスの止端部の残留応力を測定
した履歴を示す特性図、図３は、溶接継手の疲労試験結
果を示す特性図である。
【００１３】同図において、試験片は、（ｃ）に示すよ
うに、製品として使用する際に主応力（主材と副材に作
用する応力のうち大きい方の応力）が作用する主材に対
応する主材部１が、厚さ３２ｍｍ、幅６０ｍｍ、長さ４
００ｍｍ、この主材部１に溶接される副材部２は、厚さ
１９ｍｍ、幅６０ｍｍ、長さ５０ｍｍである。
うに、製品として使用する際に主応力（主材と副材に作
用する応力のうち大きい方の応力）が作用する主材に対
応する主材部１が、厚さ３２ｍｍ、幅６０ｍｍ、長さ４
００ｍｍ、この主材部１に溶接される副材部２は、厚さ
１９ｍｍ、幅６０ｍｍ、長さ５０ｍｍである。
【００１４】（ａ）に示す十字すみ肉溶接継手は、主材
部１と副材部２を、溶接パスの順序を図示のように指定
して、第Ｉ象限から第IV象限まで溶接した十字すみ肉溶
接継手で、ビード３を形成する溶接の最終パス１３、１
４、１５、１６がいずれも主材部１側にある。
部１と副材部２を、溶接パスの順序を図示のように指定
して、第Ｉ象限から第IV象限まで溶接した十字すみ肉溶
接継手で、ビード３を形成する溶接の最終パス１３、１
４、１５、１６がいずれも主材部１側にある。
【００１５】（ｂ）に示す十字すみ肉溶接継手は、主材
部１と副材部２を、特に溶接パスを指定することなく、
溶接作業者に第Ｉ象限から第IV象限まで溶接させた十字
すみ肉溶接継手で、溶接の最終パス１３、１４、１５、
１６がいずれも副材部２側にある。
部１と副材部２を、特に溶接パスを指定することなく、
溶接作業者に第Ｉ象限から第IV象限まで溶接させた十字
すみ肉溶接継手で、溶接の最終パス１３、１４、１５、
１６がいずれも副材部２側にある。
【００１６】このようにして溶接された十字すみ肉溶接
継手の残留応力を比較すると、図２に示すように、比較
例では、止端部の溶接線垂直方向の引っ張り残留応力が
１７０ＭＰａであったものが、溶接順序を指定して溶接
したものでは、止端部の溶接線垂直方向の引っ張り残留
応力が８０ＭＰａと、約１／２に減少した。
継手の残留応力を比較すると、図２に示すように、比較
例では、止端部の溶接線垂直方向の引っ張り残留応力が
１７０ＭＰａであったものが、溶接順序を指定して溶接
したものでは、止端部の溶接線垂直方向の引っ張り残留
応力が８０ＭＰａと、約１／２に減少した。
【００１７】すなわち、当該部での溶接線垂直方向の残
留応力σｙは、（ｂ）に示す比較例の場合、１パス目、
２パス目で微増した後、３パス目、４パス目の溶接で当
該部が引っ張られ、最終的に大きな残留応力σｙが発生
する。（ａ）に示す実施の形態の場合、１パス目、２パ
ス目および３パス目で微増した後、４パス目でも主材自
身が溶融して凝固する時に発生する応力のみが残留応力
として増加するため、残留応力σｙの増加は微増に留ま
る。すなわち、両者の残留応力の発生機構の違いによ
り、溶接継手の残留応力σｙの大きさに差がでることに
なる。
留応力σｙは、（ｂ）に示す比較例の場合、１パス目、
２パス目で微増した後、３パス目、４パス目の溶接で当
該部が引っ張られ、最終的に大きな残留応力σｙが発生
する。（ａ）に示す実施の形態の場合、１パス目、２パ
ス目および３パス目で微増した後、４パス目でも主材自
身が溶融して凝固する時に発生する応力のみが残留応力
として増加するため、残留応力σｙの増加は微増に留ま
る。すなわち、両者の残留応力の発生機構の違いによ
り、溶接継手の残留応力σｙの大きさに差がでることに
なる。
【００１８】このような十字すみ肉溶接継手について、
１０7 回を疲労限とする疲労試験を行った結果を図３に
示す。（ａ）は、溶接パス順序を指定した実施の形態の
特性、（ｂ）は、比較例の特性を示す。図から明らかな
ように、（ａ）の方が疲労強度が高く、１０7 回を疲労
限度とすると約４０％疲労強度が向上している。
１０7 回を疲労限とする疲労試験を行った結果を図３に
示す。（ａ）は、溶接パス順序を指定した実施の形態の
特性、（ｂ）は、比較例の特性を示す。図から明らかな
ように、（ａ）の方が疲労強度が高く、１０7 回を疲労
限度とすると約４０％疲労強度が向上している。
【００１９】図４は、本発明を突合せ片面溶接継手に適
用した実施の形態を示し、（ａ）は本発明による突合せ
片面溶接継手の正面図、（ｂ）は比較例としての突合せ
片面溶接継手の正面図、図５は、突合せ片面溶接継手の
疲労試験結果を示す特性図である。
用した実施の形態を示し、（ａ）は本発明による突合せ
片面溶接継手の正面図、（ｂ）は比較例としての突合せ
片面溶接継手の正面図、図５は、突合せ片面溶接継手の
疲労試験結果を示す特性図である。
【００２０】（ａ）に示す突合せ片面溶接継手は、一対
の溶接母材４ａ、４ｂを、溶接パスの順序を図示のよう
に指定して溶接したもので、ビード３を形成する溶接の
最終パスの２パス９、１０がいずれも溶接母材４ａ、４
ｂ側にある。
の溶接母材４ａ、４ｂを、溶接パスの順序を図示のよう
に指定して溶接したもので、ビード３を形成する溶接の
最終パスの２パス９、１０がいずれも溶接母材４ａ、４
ｂ側にある。
【００２１】（ｂ）に示す突合せ片面溶接継手は、一対
の溶接母材４ａ、４ｂを、特に溶接パスを指定すること
なく溶接したもので、溶接の最終パス１１のみが溶接母
材４ｂ側にある。
の溶接母材４ａ、４ｂを、特に溶接パスを指定すること
なく溶接したもので、溶接の最終パス１１のみが溶接母
材４ｂ側にある。
【００２２】このような突合せ片面溶接継手について、
１０7 回を疲労限とするの疲労試験を行った結果を図５
に示す。（ａ）は、溶接パス順序を指定した実施の形態
の特性、（ｂ）は、比較例の特性を示す。図から明らか
なように、（ａ）の方が疲労強度が高く、１０7 回を疲
労限度とすると約２０％疲労強度が向上している。
１０7 回を疲労限とするの疲労試験を行った結果を図５
に示す。（ａ）は、溶接パス順序を指定した実施の形態
の特性、（ｂ）は、比較例の特性を示す。図から明らか
なように、（ａ）の方が疲労強度が高く、１０7 回を疲
労限度とすると約２０％疲労強度が向上している。
【００２３】図６は、本発明を突合せ両面溶接継手に適
用した実施の形態を示し、（ａ）は本発明による突合せ
両面溶接継手の正面図、（ｂ）は比較例としての突合せ
両面溶接継手の正面図である。
用した実施の形態を示し、（ａ）は本発明による突合せ
両面溶接継手の正面図、（ｂ）は比較例としての突合せ
両面溶接継手の正面図である。
【００２４】（ａ）に示す突合せ両面溶接継手は、一対
の溶接母材４ａ、４ｂを、溶接パスの順序を図示のよう
に指定して溶接したもので、各面のビード３を形成する
溶接の最終パスの２パス１８、１９、２１、２２がいず
れも溶接母材４ａ、４ｂ側にある。
の溶接母材４ａ、４ｂを、溶接パスの順序を図示のよう
に指定して溶接したもので、各面のビード３を形成する
溶接の最終パスの２パス１８、１９、２１、２２がいず
れも溶接母材４ａ、４ｂ側にある。
【００２５】（ｂ）に示す突合せ両面溶接継手は、一対
の溶接母材４ａ、４ｂを、特に溶接パスを指定すること
なく溶接したもので、各面の溶接の最終パス１９、２２
のみが溶接母材４ｂ側にある。
の溶接母材４ａ、４ｂを、特に溶接パスを指定すること
なく溶接したもので、各面の溶接の最終パス１９、２２
のみが溶接母材４ｂ側にある。
【００２６】このような構成としても、前記突合せ両面
溶接継手の場合と同様の効果を得ることができる。
溶接継手の場合と同様の効果を得ることができる。
【００２７】図７は、本発明を裏当て金突合せ溶接継手
に適用した実施の形態を示し、（ａ）は本発明による裏
当て金突合せ溶接継手の正面図、（ｂ）は比較例として
の裏当て金突合せ溶接継手の正面図である。
に適用した実施の形態を示し、（ａ）は本発明による裏
当て金突合せ溶接継手の正面図、（ｂ）は比較例として
の裏当て金突合せ溶接継手の正面図である。
【００２８】（ａ）に示す裏当て金突合せ溶接継手は、
裏当て金５を配置した一対の溶接母材４ａ、４ｂを、溶
接パスの順序を図示のように指定して溶接したもので、
ビード３を形成する溶接の最終パスの２パス１０、１１
がいずれも溶接母材４ａ、４ｂ側にある。
裏当て金５を配置した一対の溶接母材４ａ、４ｂを、溶
接パスの順序を図示のように指定して溶接したもので、
ビード３を形成する溶接の最終パスの２パス１０、１１
がいずれも溶接母材４ａ、４ｂ側にある。
【００２９】（ｂ）に示す裏当て金突合せ溶接継手は、
裏当て金５を配置した一対の溶接母材４ａ、４ｂを、特
に溶接パスを指定することなく溶接したもので、溶接の
最終パス１１のみが溶接母材４ｂ側にある。
裏当て金５を配置した一対の溶接母材４ａ、４ｂを、特
に溶接パスを指定することなく溶接したもので、溶接の
最終パス１１のみが溶接母材４ｂ側にある。
【００３０】このような構成としても、前記突合せ両面
溶接継手の場合と同様の効果を得ることができる。
溶接継手の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３１】また、前記各実施の形態において、溶接パ
スの順序を指定することにより、溶接継手の強度のバラ
ツキをなくし、品質を安定させることができる。
スの順序を指定することにより、溶接継手の強度のバラ
ツキをなくし、品質を安定させることができる。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、十
字すみ肉溶接継手あるいは突合せ多層盛溶接継手におけ
る溶接方法において、溶接の最終パスを、製品として主
応力の加わる主材（溶接母材）側に実施するようにした
ので、溶接強度を向上させるとともに、溶接強度のバラ
ツキを減らし、信頼性を向上させることができる。
字すみ肉溶接継手あるいは突合せ多層盛溶接継手におけ
る溶接方法において、溶接の最終パスを、製品として主
応力の加わる主材（溶接母材）側に実施するようにした
ので、溶接強度を向上させるとともに、溶接強度のバラ
ツキを減らし、信頼性を向上させることができる。
【図１】十字すみ肉溶接継手の一例を示し、（ａ）は本
発明による十字すみ肉溶接継手の正面図、（ｂ）は比較
例としての十字すみ肉溶接継手の正面図、（ｃ）は試験
片の寸法を示す平面図と正面図。
発明による十字すみ肉溶接継手の正面図、（ｂ）は比較
例としての十字すみ肉溶接継手の正面図、（ｃ）は試験
片の寸法を示す平面図と正面図。
【図２】各溶接パス毎に当該パスの止端部の残留応力を
測定した履歴を示す特性図。
測定した履歴を示す特性図。
【図３】溶接継手の疲労試験結果を示す特性図。
【図４】本発明を突合せ片面溶接継手に適用した実施の
形態を示し、（ａ）は本発明による突合せ片面溶接継手
の正面図、（ｂ）は比較例としての突合せ片面溶接継手
の正面図。
形態を示し、（ａ）は本発明による突合せ片面溶接継手
の正面図、（ｂ）は比較例としての突合せ片面溶接継手
の正面図。
【図５】突合せ片面溶接継手の疲労試験結果を示す特性
図。
図。
【図６】本発明を突合せ両面溶接継手に適用した実施の
形態を示し、（ａ）は本発明による突合せ両面溶接継手
の正面図、（ｂ）は比較例としての突合せ両面溶接継手
の正面図。
形態を示し、（ａ）は本発明による突合せ両面溶接継手
の正面図、（ｂ）は比較例としての突合せ両面溶接継手
の正面図。
【図７】本発明を裏当て金突合せ溶接継手に適用した実
施の形態を示し、（ａ）は本発明による裏当て金突合せ
溶接継手の正面図、（ｂ）は比較例としての裏当て金突
合せ溶接継手の正面図。
施の形態を示し、（ａ）は本発明による裏当て金突合せ
溶接継手の正面図、（ｂ）は比較例としての裏当て金突
合せ溶接継手の正面図。
１ 主材、 ２ 副材、４ａ、４ｂ
溶接母材
溶接母材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｅ０２Ｆ 3/38 Ｅ０２Ｆ 3/38 Ａ (72)発明者 橋本 昭 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (72)発明者 宇田川 次男 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (72)発明者 下平 貴之 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内
Claims (3)
- 【請求項１】十字すみ肉溶接継手における溶接方法にお
いて、溶接の最終パスを、製品として主応力の加わる主
材側に実施することを特徴とする溶接方法。 - 【請求項２】突合せ多層盛溶接継手における溶接方法に
おいて、溶接の最終の２パスを、それぞれ突合わされた
各溶接母材側に実施することを特徴とする溶接方法。 - 【請求項３】溶接する構造物の主材側もしくは溶接母材
側に、溶接継手のビードを構成する溶接パスの最終パス
もしくは最終の２パスを実施したことを特徴とする溶接
構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24330696A JPH1085934A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 溶接方法および溶接構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24330696A JPH1085934A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 溶接方法および溶接構造物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1085934A true JPH1085934A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=17101880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24330696A Pending JPH1085934A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 溶接方法および溶接構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1085934A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002309608A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-10-23 | Komatsu Ltd | 作業車両のブーム構造及びその製造方法 |
| JP2002336962A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-26 | Kobe Steel Ltd | 自動溶接方法 |
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1996
- 1996-09-13 JP JP24330696A patent/JPH1085934A/ja active Pending
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