(57)【要約】【課題】異なる材質の構成部材を溶着金属を介して接合させてなる試験片の曲げ試験において、曲げ試験中試験片の軸方向ずれをなくし、溶接金属部の変形能を正確に把握する。【解決手段】試験片１０は、互いに剛性が異なる構成部材１２及び１４を溶接金属部Ｗを介して接合してなる試験片であり、試験片１０の幅方向に、剛性が大きい構成部材１４と同等の剛性を有する材質からなるダミー材２０を並列に配置する。試験片１０及びダミー材２０の両端で、これらをボルト２６で結合し、試験片１０及びダミー材２０からなる仮想試験片２８を構成する。仮想試験片２８の溶接金属部Ｗに曲げ荷重Ｆを付加したとき、試験片１０の軸方向のずれがなくなり、溶接金属部Ｗに正確に曲げ変形を起こすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
均一な厚さを有し、剛性の異なる材質からなる構成部材が溶着金属を介して互いに接合されてなる試験片を用い、
該試験片の溶接金属に曲げ荷重を付加して曲げ変形させ、該溶接金属の変形能を確認する溶接継手の曲げ試験方法において、
前記構成部材と同一の肉厚を有し、かつ前記構成部材のうち大きい剛性を有する構成部材と同等以上の剛性を有するダミー材を前記試験片の幅方向に該試験片と並列に配置すると共に、該試験片と該ダミー材の両端を互いに結合する予備工程と、
前記試験片の溶接継手及び前記ダミー材の該溶接継手と同一の軸方向部位に対し、同時に曲げ荷重を付加して曲げ変形させ、該溶接金属の変形能を確認する荷重負荷工程とからなることを特徴とする溶接継手の曲げ試験方法。
【請求項２】
１個の前記ダミー材が前記試験片の幅方向一側に該試験片と並列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接継手の曲げ試験方法。
【請求項３】
２個の前記ダミー材が前記試験片の幅方向両側に該試験片と並列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接継手の曲げ試験方法。
【請求項４】
前記予備工程において、
前記試験片と前記ダミー材の両端で、該試験片及び該ダミー材の一方の面に軸方向と交差する方向に連結部材を配置し、
前記連結部材を前記試験片及び前記ダミー材にボルト結合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の溶接継手の曲げ試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、剛性の異なる材質からなる構成部材が溶着金属を介して互いに接合されてなる試験片に好適な溶接継手の曲げ試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接継手の曲げ試験方法は、ＪＩＳ  Ｚ  ３１２２に規定されている。ＪＩＳ規定には、型曲げ試験方法とローラ曲げ試験方法とが規定されている。型曲げ試験方法は、雄型冶具と雌型冶具とで試験片を上下から挟み、溶接金属部の中央を雄型冶具で押して曲げ変形させる。そして、溶接金属部の割れ発生等の状況を見て、その溶接継手の合否を判定するものである。ローラ曲げ試験方法は、雌型冶具の代わりに２個のローラを用い、２個のローラに試験片を載置し、雄型冶具で溶接金属部に曲げ荷重を負荷し、曲げ変形させるものである。以下、ローラ曲げ試験方法を図３により説明する。
【０００３】
図３において、ローラ曲げ試験用冶具１００は、下部が半円形の断面を有する雄型冶具１０２が長辺を上下方向に向けて配置されている。雄型冶具１０２の下方に２個のローラ１０４ａ及び１０４ｂが同一高さで並列に配置されている。ローラ１０４ａ及び１０４ｂに試験片Ｔが載置される。試験片Ｔの溶接金属部Ｗは、雄型冶具１０２の直下に配置される。この状態で上方から雄型冶具１０２が下降し、試験片Ｔの溶接金属部Ｗに荷重を負荷する。そして、溶接金属部Ｗを中心にＵ字形に曲げ変形させ、溶接金属部Ｗのクラックの発生等を観察する。試験片Ｔが曲げ変形する間、溶接金属部Ｗの中心に荷重を付加し続け、溶接金属部Ｗに正確に曲げ変形を発生させる必要がある。
【０００４】
図３中、雄型冶具１０２の長さＡ、雄型冶具１０２の下部の半円形状の半径Ｒ、２個のローラ１０４ａ、１０４ｂ間の間隔Ｌ、及びローラ１０４ａ、１０４ｂの半径ｒは、ＪＩＳで所定寸法となるように規定されている。特に、間隔Ｌは試験片Ｔの板厚を基準として設定される。
【０００５】
図４は、前記曲げ試験における試験片の曲げ変形の状態を示している。図４（Ａ）は、同一の材質からなる２個の構成部材１１０及び１１２を、溶接金属部Ｗで接合してなる試験片Ｔ１を用い、前述のローラ曲げ試験方法を行った場合である。溶接金属部Ｗに対し上方から荷重Ｆを加えると、構成部材１１０及び１１２は同一の曲げ変形を起こす。そのため、曲げ変形が進行している間、溶接金属部Ｗが常に雄型冶具１０２の真下に位置し、溶接金属部Ｗに正確に曲げ変形を起すことができる。
【０００６】
一方、図４（Ｂ）は、剛性の異なる材質からなる２個の構成部材１１０及び１１２が溶接金属部Ｗを介して互いに接合されている試験片Ｔ２を用い、溶接金属部Ｗの曲げ試験する場合を示している。この場合、以下のような不具合が起る。即ち、雄型冶具で溶接金属部Ｗの中央に荷重を付加しても、剛性の小さい構成部材１１０のほうが曲げ変形が大きくなる。そのため、溶接金属部Ｗ及び構成部材１１０側が、雄型冶具１０２の下にずれる現象が起こり、その部分が曲がりの中心となり、溶接金属部Ｗに目的とする曲げ変形を正確に起こすことができなくなる。
【０００７】
特許文献１には、異なる材質の構成管を溶着金属を介して接合してなる金属管の曲げ試験方法が開示されている。この方法は、金属管の内部に剛性の大きな棒材を金属管の内面と密接状態となるように挿入した上で、金属管に曲げ荷重を付加するものである。これによって、金属管の管壁に座屈を起こさず、円形形状を保持させたまま、曲げ変形させることができる。そのため、金属管に無用な応力集中を発生させることなく、目的の形状、応力を発生させることができるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６４−６１６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、異なる材質の構成部材を溶着金属を介して接合させてなる試験片の曲げ試験においては、溶接金属部に正確に目的とする曲げ変形を起こすことができなくなるという問題がある。特許文献１には、かかる問題を解決する手段は開示されていない。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、異なる材質の構成部材を溶着金属を介して接合させてなる試験片の曲げ試験において、試験中、試験片の軸方向ずれをなくし、溶接金属部に正確に曲げ変形を起こすことで、溶接金属部の変形能を正確に確認することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の溶接継手の曲げ試験方法は、均一な厚さを有し、剛性の異なる材質からなる構成部材が溶着金属を介して互いに接合されてなる試験片を用い、該試験片の溶接金属部に曲げ荷重を付加して曲げ変形させ、溶接継手の変形能を確認する溶接継手の曲げ試験方法である。そして、前記目的を達成するため、曲げ試験前に、まず、構成部材と同一の肉厚を有し、かつ構成部材のうち大きい剛性を有する構成部材と同等以上の剛性を有するダミー材を試験片の幅方向に試験片と並列に配置すると共に、試験片とダミー材の両端を互いに結合する。
【００１２】
この場合、試験片に対してダミー材を厚さ方向ではなく幅方向に配置することで、試験片として規定された厚さ寸法を変えないようにしている。また、ダミー材として、大きい剛性を有する構成部材と同等以上の剛性を有する材質のダミー材を用いることで、溶着金属を挟んで位置する構成部材間の剛性の差を低減できる。
【００１３】
次に、このように構成した試験片及びダミー材からなる仮想試験片に対し、試験片の溶接継手と同一の軸方向部位に対し、試験片及びダミー材に同時に曲げ荷重を付加して曲げ変形させ、該溶接継手の変形能を確認する。仮想試験片は、溶接継手部の両側部位で剛性の差が縮まっている。また、試験片及びダミー材の両端が結合されているので、前述の不具合が起らない。即ち、仮想試験片の曲げ変形中に、溶接継手部のずれが起らない。そのため、曲げ変形中常に溶接継手部の中心に曲げ荷重を付加でき、溶接金属部に正確に曲げ変形を起こすことができるため、溶接継手部の変形能を正確に把握できる。
【００１４】
本発明において、１個のダミー材が試験片の幅方向一側に試験片と並列に配置されているとよい。このように、１個のダミー材のみを用意するだけでよいので、試験を低コスト化できる。
【００１５】
本発明において、２個のダミー材を試験片の幅方向両側に試験片と並列に配置するとよい。これによって、試験片と２個のダミー材とからなる仮想試験片を構成できる。この仮想試験片では、溶接継手の両側の構成部材の剛性差をさらに低減できる。また、２個のダミー材の両端に試験片の両端を固定するので、ダミー材に対する試験片の結合強度を増大できる。そのため、曲げ変形中の試験片の軸方向へのずれをさらに効果的に防止できる。また、２個のダミー材を用いることで、２個の構成部材間の剛性の差を１個のダミー材を用いるときより低減できる。そのため、剛性が小さい側の構成部材の伸びを抑制できる。
【００１６】
本発明において、試験片とダミー材の両端を互いに結合する手段として、試験片とダミー材の両端で、試験片及びダミー材の一方の面に軸方向と交差する方向に連結部材を配置し、この連結部材を試験片及びダミー材にボルト結合するとよい。これによって、簡易かる低コストな手段で高い結合強度を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ダミー材を用いる簡単かつ低コストな手段で、曲げ変形中の溶接金属部のずれを防止し、溶接金属部に正確に曲げ変形を起こして、変形能を正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る試験片の構成を示し、（Ａ）はその平面図であり、（Ｂ）はその正面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る試験片の構成を示し、（Ａ）はその平面図であり、（Ｂ）はその正面図である。
【図３】ＪＩＳに規定されたローラ曲げ試験用冶具を示し、（Ａ）はその正面図であり、（Ｂ）はその右側面図である。
【図４】（Ａ）は、同一材料からなる構成部材を溶接してなる試験片の説明図であり、（Ｂ）は、剛性が異なる材料からなる構成部材を溶接してなる試験片の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２０】
（実施形態１）
本発明の第１実施形態を図１に基づいて説明する。図１において、試験片１０は、長方形の断面を有して、軸方向に長い形状を有している。試験片１０は、剛性が小さい構成部材１２と剛性が構成部材１２より大きい構成部材１４とで構成されている。構成部材１２と構成部材１４とは、溶接金属部Ｗを介して互いに試験片１０の軸方向に接合されている。例えば、構成部材１２はＳＳ４００（引張強さ４１０〜５１０ＭＰａ）であり、構成部材１４はハステロイ（引張強さ７６０ＭＰａ）である。あるいは構成部材１２が軟鋼ＫＡ（引張強さ４００ＭＰａ）であり、構成部材１４が高張力鋼ＫＡ３６（引張強さ６００ＭＰａ）である。
【００２１】
試験片１０に対して、試験片１０と同一形状及び同一大きさのダミー材２０を用意する。特に、ダミー材２０の板厚は試験片１０の板厚と同一寸法に仕上げられている。ダミー材２０は、剛性が構成部材１４と同等以上の剛性を有する材料、例えば高強度鋼板で構成されている。ダミー材２０は構成部材１４と同一の材料で構成されていてもよい。試験片１０及びダミー材２０の両端には、同一位置にネジ孔１６及び２２が設けられている。ダミー材２０は、試験片１０の側面に並列に配置される。即ち、試験片１０の側面とダミー材２０の側面とが当接した状態に配置される。このように配置することで、試験片１０の板厚と同一板厚を有する仮想試験片２８を構成できる。
【００２２】
次に、２個の一体化冶具２４を用意する。一体化冶具２４は、試験片１０の幅寸法の２倍の長さを有し、かつ高い剛性を有し、断面が扁平な長方形状の金属板で構成されている。一体化冶具２４には、ネジ孔１６及び２２に相当する数のボルト遊嵌孔２４ａが穿設されている。互いに並列に配置された試験片１０及びダミー材２０の両端で、一体化冶具２４を試験片１０及びダミー材２０の軸方向に対して直交する方向に配置する。そして、ネジ孔１６、２２とボルト遊嵌孔２４ａと重ね合わせ、ボルト遊嵌孔２４ａにボルト２６を挿入すると共に、ネジ孔１６、２２にボルト２６を螺着させる。これによって、試験片１０及びダミー材２０が一体化された仮想試験片２８が出来上がる。
【００２３】
次に、この仮想試験片２８を、図３に示すローラ曲げ試験用冶具を用いて曲げ強度試験を行う。即ち、仮想試験片２８を、溶接継手部Ｗが雄型冶具１０２の直下に配置されるように、ローラ１０４ａ、１０４ｂ上に載置する。次に、雄型冶具１０２を下降させ、仮想試験片２８に曲げ荷重を付加すると共に、曲げ変形させる。
【００２４】
本実施形態によれば、試験片１０に対し、構成部材１４と同等の剛性を有するダミー材を並列に配置しているので、構成部材１２と構成部材１４の剛性の差を低減できる。また、試験片１０とダミー材２０の両端がボルト２６で結合されているので、曲げ変形中に試験片１０のみ軸方向にずれるのを防止できる。そのため、試験中、試験片１０の溶接継手部Ｗを中心として曲げ変形を起こすことができるため、溶接継手部Ｗの変形能を正確に把握できる。
【００２５】
また、本実施形態では、１個のダミー材２０を用意すればよいので、低コスト化できると共に、試験片１０へのダミー材２０の取付けに手間がかからない。さらに、試験片１０及びダミー材２０の両端をボルト２６で結合するので、簡単な構成で高い結合強度を得ることができる。
【００２６】
（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。本実施形態では、２本のダミー材２０を用意し、試験片１０の両側にダミー材２０を配置した仮想試験片３０を構成するものである。即ち、試験片１０の両側面に夫々ダミー材２０を配置し、試験片１０とダミー材２０の側面同士を当接する。そして、試験片１０の幅寸法の３倍の長さを有する一体化冶具２４を２個用意し、試験片１０及びダミー材２０の両端で、一体化冶具２４を試験片１０及びダミー材２０の軸方向と直角方向に配置する。
【００２７】
そして、ボルト２６を一体化冶具２４に穿設されたボルト遊嵌孔２４ａに通し、試験片１０及びダミー材２０に設けられたネジ孔１６、２２に螺着させる。
【００２８】
本実施形態によれば、試験片１０と、試験片１０の両側に一体化された２本のダミー材２０とで、仮想試験片３０を構成しているので、溶接継手部Ｗを境にした仮想試験片３０の左右の部位の剛性の差を、第１実施形態と比べて、さらに縮めることができる。そのため、曲げ荷重を溶接継手部Ｗに付加したとき、溶接継手部Ｗを境にした仮想試験片３０の左右の部位の曲げ変形の進行度をさらに均等化できる。
【００２９】
また、試験片１０の両端は、ボルト２６で両側のダミー材２０に結合されているので、曲げ試験中に試験片１０のみ軸方向にずれが発生する現象を阻止できる。従って、試験片１０の溶接継手部Ｗを中心として曲げ変形を起こすことができるため、溶接継手部Ｗの変形能を正確に把握できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、異なる材質の構成部材を溶着金属を介して接合させてなる試験片の曲げ試験において、正確に溶接金属部に曲げ変形を起こすことができるので、溶接継手の変形能を正確に把握できる。
【符号の説明】
【００３１】
１０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３                    試験片
１２，１４，１１０，１１２              構成部材
１６、２２                              ネジ孔
２０                                    ダミー材
２４                                    一体化冶具（連結部材）
２４ａ                                ボルト遊嵌孔
２６                                    ボルト
２８，３０                              仮想試験片
１００                                  ローラ曲げ試験用冶具
１０２                                  雄型冶具
１０４ａ、１０４ｂ                    ローラ
Ｆ                                      曲げ荷重
Ｗ                                      溶接金属部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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