(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンマーピーニングまたは超音波衝撃処理された、鋼材の溶接継手の製造方法であって、振動端子によって溶接ビードに沿って鋼材表面に連続形成された打撃痕を有し、
前記振動端子は、その先端部が、進行方向直角断面の頂部が曲率半径：１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の円弧状で、進行方向に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の長さを有し、進行方向と平行な垂直断面の頂部の形状が矩形状であり、
前記打撃痕は、前記振動端子によって、溶接止端より母材側に５ｍｍまでの領域において、最大深さが０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ未満に形成されたことを特徴とする溶接継手の製造方法。
【請求項２】
ハンマーピーニングまたは超音波衝撃処理された、鋼材の溶接継手の製造方法であって、振動端子によって溶接ビードに沿って鋼材表面に連続形成された打撃痕を有し、
前記振動端子は、その先端部が、進行方向直角断面の頂部が３ｍｍ以下の直線部の両端に曲率半径０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の面取り部を有し、進行方向に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の長さを有し、
前記打撃痕は、前記振動端子によって、溶接止端より母材側に５ｍｍまでの領域において、最大深さが０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ未満に形成されたことを特徴とする溶接継手の製造方法。
【請求項３】
ハンマーピーニングまたは超音波衝撃処理された、鋼材の溶接継手の製造方法であって、振動端子によって溶接ビードに沿って鋼材表面に打撃痕を連続形成し、
前記振動端子は、その先端部が、進行方向直角断面の頂部が短径が１ｍｍ以上の楕円形の長径側の円弧状であり、進行方向に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の長さを有し、
前記打撃痕は、前記振動端子によって、溶接止端より母材側に５ｍｍまでの領域において、最大深さが０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ未満に形成されたことを特徴とする溶接継手の製造方法。
【請求項４】
前記打撃痕は、前記振動端子によって、溶接止端より母材側に０．５ｍｍ離れた位置から５ｍｍまでの領域に形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の溶接継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼橋など優れた疲労特性が要求される鋼構造物に好適な溶接継手で、溶接部に新たな応力集中部となる変形を与えずに圧縮残留応力を導入し疲労強度を向上させたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼橋の老朽化に伴い腐食や疲労に伴う損傷事例の報告が増加している。これらの防止にはまず検査体制を確立することが必要であるが、特に疲労損傷の場合は、通過車両などの作用外力を軽減したり、設計製作面からの溶接品質の向上が重要である。
【０００３】
溶接部は、割れなどの欠陥が存在したり、止端の形状が不適で応力集中部となると繰り返し応力に溶接残留応力の影響が重畳して疲労ノッチが発生しやすく、疲労破壊をもたらす場合があるため、その防止のため種々の観点からの提案がなされている。
【０００４】
特許文献１は、溶接部の疲労強度向上方法およびそれを用いた溶接構造物に関し、溶接止端の近傍を超音波振動しながら打撃して塑性変形させる加工装置で、特定寸法の溝を所定の打撃条件で加工することで高速に作業者の熟練度に依存しないで安定して疲労強度を向上させることが記載されている。
【０００５】
特許文献２は、レーザ衝撃ピーニング方法に関し、レーザ光源からのパルスレーザビームを使用して、表面の薄層もしくはプラズマを形成する表面のコーティングを瞬間的に気化させてその爆発力により表面の一部に局所的に圧縮力を発生させる方法で、ガスタービンエンジンのファン動翼に圧縮残留応力を導入させることが記載されている。
【０００６】
特許文献３は、溶接継手の疲労特性改善打撃処理方法及びその装置に関し、先端が特定寸法の打撃ピンを用いて、溶接止端に打撃痕による特定寸法の溝部が形成されるように鋼板表面を圧縮して溶接部に圧縮残留応力を導入することが記載されている。
【０００７】
非特許文献１は、ハンマーピーニング及びＴＩＧ処理による高強度鋼（ＳＭ５７０）の溶接継手部の疲労強度向上法に関し、ハンマーピーニングを施すと疲労強度が低下する場合があるため、溶接止端の応力集中や残留応力を低減させる新たなハンマーピーニング法について検討した結果が記載されている。
【０００８】
通常、ハンマーピーニングは、作業者が手持ちのピーニング装置を溶接止端にチップ先端（チップは振動端子、チッパーとも言う）が斜め上方から当たるように持って、ピーニング装置の荷重を溶接止端に預けるようにして作業を行い作業負荷を軽減している。
【０００９】
そのため、図１３に示す母材１にリブ２を直立させた面外ガセット継手にハンマーピーニングを施した場合、ピーニング装置のチッパー５の先端により溶接止端に応力集中箇所となる深い溝（打撃痕）が形成され、溶接ビード３の先端部から疲労き裂７が発生する場合がある。
【００１０】
非特許文献１にはハンマーピーニングの前にグラインダで溶接止端の一部を予め研削すると疲労ノッチの発生防止に有効であることが紹介され、ハンマーピーニングを３パス程度の複数回行うことを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１７５５１２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５９２９０公報
【特許文献３】特開２０１０−２９８９７号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ  ＦＡＴＩＧＵＥ  ＳＴＲＥＮＧＴＨ  ＯＦ  ＷＥＬＤＥＤ  ＪＯＩＮＴＳ  ＢＹ  ＨＡＭＭＥＲ  ＰＥＥＮＩＮＧ  ＴＩＧ−ＤＲＥＳＳＩＮＧ：Ｋｅｎｇｏ  ＡＮＡＭＩ、Ｃｈｉｔｏｓｈｉ  ＭＩＫＩ、Ｈｉｄｅｋｉ  ＴＡＮＩ、Ｈａｒｕｈｉｔｏ  ＹＡＭＡＭＯＴＯ、Ｓｔｒｕｃｔｕａｌ  Ｅｎｇ．／Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ  Ｅｎｇ．、ＪＳＣＥ、Ｖｏｌ．１７、ＮＯ．１、５７ｓ−６８ｓ、２０００  Ａｐｒｉｌ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、溶接構造物を製造する際、作業環境、作業能率および溶接継手性能を考慮した溶接方法が選定され、溶接部の疲労強度向上のため、特許文献１等に記載の溶接部の疲労強度向上方法が施されるが、疲労特性に優れた溶接継手の特徴が明確であれば、溶接方法の選定と同様に最適な疲労強度向上方法を選定することが可能となる。
【００１４】
特許文献３には、耐疲労特性に優れた溶接構造物が記載され、疲労き裂発生危険部の溶接部として好ましい溶接部が開示されているが、実構造物に適用した場合に当該溶接部を得るための装置の入手困難性や施工能率が懸念される。また、特許文献３記載の打撃処理方法は、先端曲率半径が金属材料の厚さの１／２以下かつ２〜１０ｍｍの打撃ピンを用い、打撃ピンが打撃中に溶接金属に触れない範囲までの母材金属材料表面に打撃痕を与えるものであるが、効率的に圧縮残留応力を導入するのは困難である。
【００１５】
また、特許文献１記載の超音波によるピーニング方法は使用する装置が従来の空気圧でチップを駆動する装置と比較すると高価で入手も困難である。特許文献２記載のレーザ衝撃ピーニング方法は、素材の前処理が必要で、且つ装置が高価で大きく、鋼橋製造に適用することは難しい。
【００１６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するため、疲労特性に優れた溶接継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは溶接継手の疲労強度を向上させるため、特に疲労き裂が発生しやすい止端部の溶接による引張残留応力を軽減させる方法について鋭意検討し、ハンマーピーニングによる打撃痕を溶接止端より母材側に離した場合に、打撃による最大の圧縮残留応力を溶接止端に導入することが可能なことを見出した。本発明は上記知見をもとに更に検討を加えてなされたもので、すなわち、本発明は
１．ハンマーピーニングまたは超音波衝撃処理された、鋼材の溶接継手であって、振動端子によって溶接ビードに沿って鋼材表面に連続形成された打撃痕を有し、前記振動端子は、その先端部が、進行方向直角断面の頂部が曲率半径：１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の円弧状で、進行方向に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の長さを有し、前記打撃痕は、前記振動端子によって、溶接止端より母材側に５ｍｍまでの領域において、最大深さが０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ未満に形成されたことを特徴とする溶接継手。
２．前記振動端子は、その先端部が、進行方向直角断面の頂部が３ｍｍ以下の直線部の両端に曲率半径０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の面取り部を有し、進行方向に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の長さを有することを特徴とする１記載の溶接継手。
３．前記振動端子は、その先端部が、進行方向直角断面の頂部が短径が１ｍｍ以上の楕円形の長径側の円弧状で、進行方向に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の長さを有することを特徴とする１記載の溶接継手。
４．前記打撃痕は、前記振動端子によって、溶接止端より母材側に０．５ｍｍ離れた位置から５ｍｍまでの領域に形成することを特徴とする１乃至３のいずれか一つに記載の溶接継手。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、溶接部の疲労強度に優れた溶接継手が得られ、産業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る溶接継手により疲労特性が向上する原理を説明する概略図。
【図２】本発明に係る溶接継手の打撃に用いる振動端子のＸ、Ｙ、Ｚ方向を説明する図
【図３】本発明に係る溶接継手の打撃に用いる振動端子を説明する図で（ａ）はＸＺ断面、（ｂ）はＹＺ断面の形状を示す図。
【図４】本発明に係る溶接継手の打撃に用いる他の振動端子を説明する図で（ａ）はＸＺ断面、（ｂ）はＹＺ断面の形状を示す図。
【図５】本発明に係る溶接継手の打撃に用いる他の振動端子を説明する図で（ａ）はＸＺ断面、（ｂ）はＹＺ断面の形状を示す図。
【図６】種々の先端部の形状を有する振動端子の効果を示す図で、（ａ）は先端部の形状、（ｂ）はＦＥＭ解析結果によるＸ方向の残留応力と変形部中央からの距離の関係を示す図。
【図７】溶接止端と打撃痕の位置関係を示す平面図。
【図８】実施例の試験体の平面図。
【図９】実施例（（ａ）は先端部の形状、（ｂ）は振動端子の形状と残留応力測定結果を示す図）。
【図１０】実施例に用いた２体の溶接継手の寸法形状及び打撃痕の測定位置を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図。
【図１１】２体の溶接継手について、図１０（ａ）に示す回し溶接部近傍の断面形状が得られる位置（長さ７５ｍｍのリブの長さ方向の端部の位置）で、溶接金属から母材にかけてレーザ変位計を用いて０．５ｍｍピッチで測定した断面の履歴を示す図で、（ａ）、（ｂ）は各溶接継手での測定結果を示す。
【図１２】図１１（ａ）、（ｂ）に溶接部の断面形状を示した２体の溶接継手の疲労試験結果を示す図。
【図１３】ハンマーピーニングにより止端に生じる欠陥を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は鋼材の溶接継手であって、溶接金属や溶接止端を除いた、溶接止端周辺の鋼材表面に、溶接ビードに沿って打撃痕を連続形成することによって、溶接止端部に圧縮の残留応力を導入することを特徴とする。以下の説明において止端（溶接止端ということもある。）は部材の面と溶接金属の表面との交線とする（図解溶接用語辞典日刊工業昭和４６年９月２０日第４版）。
【００２１】
図１は本発明に係る溶接継手により疲労特性が向上する原理を説明するための概略図で、母材１にリブ２を廻し溶接で溶接した溶接継手の側面図を示す。溶接ビード３の止端４から距離ｄ離れた母材１の表面が、母材表面と垂直方向に幅Ｂのチップ（図示しない）で母材表面が加圧されて塑性変形（点線で表示）を生じた打撃痕となっている。
【００２２】
母材１の表面において打撃痕の位置（止端４からの距離ｄで規定）は、幅Ｂのチップにより打撃痕を形成する際、母材１に生じる圧縮残留応力が止端４の溶接による引張残留応力を打消して、その結果、止端４が圧縮残留応力を有するように、規定する。打撃痕が止端に接して形成される場合（距離ｄ＝０）でも圧縮残留応力を止端に導入することが可能なため本発明範囲内とする。
【００２３】
本発明に係る溶接継手では、止端４での引張残留応力に及ぼす、打撃痕を形成する際に母材１に生じる圧縮残留応力の影響の指標として、母材表面を加圧して、母材表面に打撃痕を形成するために用いる振動端子の形状と、溶接止端より母材側の領域における打撃痕の最大深さを用いる。尚、本発明に係る溶接継手では、溶接止端を含めて溶接ビードを打撃しないことを原則とするが、作業開始直前および直後の調整などで溶接ビードに塑性変形を与えない程度に一時的に打撃することは差し支えない。
【００２４】
図３〜５に振動端子の先端の形状を示す。図２はこれらの図におけるＸ方向、Ｙ方向を説明する図で、Ｘ方向は打撃の進行方向と直角方向、Ｙ方向は打撃の進行方向とする。
【００２５】
図３に示す振動端子は、振動端子の先端部が、進行方向（Ｙ方向）に対して直角となる断面（ＸＺ断面）において、頂部に曲率半径（ｒ）：１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の円弧状の外周部を有し（図３（ａ））、進行方向（Ｙ方向）に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の長さ（ｂ）を有する、略蒲鉾形状のものである（図３（ｂ））。
【００２６】
頂部に円弧状の外周部を有する振動端子の場合、円弧の曲率半径が１ｍｍ未満では止端に応力集中部となる変形が形成される可能性があり、一方、１０ｍｍ超えの場合は接触面積が大きくなり、止端に十分な圧縮残留応力を付与することができないため、曲率半径（ｒ）：１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とする。
【００２７】
図４は、本発明の他の例に係る振動端子の形状を示し、振動端子の先端部が、進行方向（Ｙ方向）に対して直角となる断面（ＸＺ断面）において、頂部に３ｍｍ以下の直線部ａの両端に曲率半径（ｒ）０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の面取り部を備えた外周部を有し（図４（ａ））、進行方向（Ｙ方向）に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の長さ（ｂ）を有する略蒲鉾形状のものである（図４（ｂ））。本発明例の振動端子の先端は平坦な矩形部となっている。
【００２８】
頂部の一部に直線部ａのある外周部を有する振動端子の場合、その両側に打撃によるき裂発生を防止するため面取り部を設けることが必要となる。面取り部の曲率半径（ｒ）が０．１ｍｍ未満では、面取り部により止端に応力集中部となる変形が形成される可能性があり、一方、２ｍｍを超えると接触面積が大きくなり、止端に十分な圧縮残留応力を付与することができないため、曲率半径０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の面取り部とする。
【００２９】
面取り部によっても、圧縮残留応力が付与されるので、矩形部の直線部ａの長さは３ｍｍ以下とする。矩形部の直線部ａの長さが３ｍｍ超えの場合、止端に応力集中部となる変形が形成される。
【００３０】
図４に示した振動端子は、振動端子の先端に矩形部を有するので、先端が球状や円弧状のものに比べて、より少ない打撃回数で同一箇所を繰返し打撃することが可能で、能率良く、安定して深い打撃痕形状が得られる。
【００３１】
図５は、本発明の他の例に係る振動端子の形状を示し、振動端子の先端部が、進行方向（Ｙ方向）に対して直角となる断面（ＸＺ断面）において、頂部に楕円形長径側の円弧状の外周部を有し、前記楕円形の短径（ｒ１）が１ｍｍ以上で（図５（ａ））、進行方向（Ｙ方向）に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の長さを有する略蒲鉾形状に形成されたものである（図５（ｂ））。
【００３２】
頂部に楕円形の長径側の円弧状の外周部を有する振動端子の場合、楕円形の短径（ｒ１）が１ｍｍ未満では長径側の円弧状の外周部による打撃で、止端に応力集中部となる変形が形成されるため、楕円形の短径（ｒ１）は１ｍｍ以上とする。
【００３３】
図３〜５に示した振動端子はいずれも進行方向（Ｙ方向）に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の長さを有する。
【００３４】
１ｍｍ未満の長さでは、止端に圧縮残留応力を付与することが出来ず、一方、１０ｍｍ超えの長さの場合は、止端に応力集中部となる変形が形成されるため、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下とする。
【００３５】
図６に振動端子の先端部の形状が圧縮残留応力に及ぼす影響を調査した結果を示す。先端部が、図６に示す（１）（図の丸数字１を指し、以下同じとする）、（２）、（３）、（４）の形状の振動端子モデルを用い、母材（平板、降伏強さ２９４ＭＰａ・引張強さ４４５ＭＰａの１２ｍｍ厚鋼板）表面に対して振動端子の中心軸が垂直となるようにして、振動端子モデルに負荷を与えて母材を０．１ｍｍ押し込み、母材表面側に凹の変形を与えた後、負荷を解除した場合をシミュレートして応力分布をＦＥＭ解析で求めたものである。図６（ｂ）の横軸は、振動端子中心軸からの距離、縦軸は残留応力を示す。
【００３６】
（１）、（２）の振動端子は先端部の頂部がＸＺ断面（打撃進行方向に直角な断面）において、半径４．５ｍｍの円弧状の外周部を有し、ＹＺ断面（打撃進行方向の断面）の長さを１の振動端子は９ｍｍ、（２）の振動端子は４ｍｍとした。
【００３７】
（３）の振動端子は、先端部が、ＸＺ断面（打撃進行方向に直角な断面）において、頂部に１ｍｍの直線部の両端に曲率半径０．５ｍｍの面取り部を備えた外周部を有し、ＹＺ断面（打撃進行方向の断面）の長さを９ｍｍとした。（４）の振動端子は先端部が曲率半径３ｍｍの半球状とした。
【００３８】
図より、振動端子（（１）、（２）、（３））の場合、先端部が半球状の振動端子（（４））よりも、変形部中央（振動端子の軸中心）から離れた位置でも大きな圧縮残留応力を付与することが可能で、より効率的に止端の残留応力（引張残留応力）を軽減することが可能である。特にその先端に矩形部を有する（３）の振動端子では、最も圧縮残留応力が大きく、先端が球状や円弧状のものに比べて、より少ない打撃回数で同一箇所を繰返し打撃することが可能で、能率良く、安定して深い打撃痕形状が得られる。
【００３９】
図６より、ＸＺ断面の形状が異なる振動端子（（１）、（２）は半径４．５ｍｍの円弧状、（３）は頂部に１ｍｍの直線部の両端に曲率半径０．５ｍｍの面取り部）のいずれでも、変形部の端（ｘ≒０．８ｍｍ）から約０．５ｍｍ離れた位置で大きな圧縮残留応力が発生しており、その最大値は、打撃部中央から２ｍｍ近傍すなわち打撃部の端（ｘ≒０．８ｍｍ）から１ｍｍ近傍に位置している。
【００４０】
また、図より、先端部が半球状の振動端子（（４））の場合、打撃中心（ＸＺ断面の幅中心）から５ｍｍ離れた位置で圧縮残留応力が導入されなくなるが、（１）、（２）、（３）の振動端子の場合、打撃中心から５ｍｍ離れた位置においても１００〜２００ＭＰａ程度の圧縮残留応力を導入することが可能である。従って、打撃痕は振動端子の溶接止端側の端部がＸ方向（図２で定義する）で溶接止端より母材側に０．５ｍｍ離れた位置から５ｍｍまでの領域に形成することが好ましい。特に、圧縮残留応力の大きい範囲を考慮すると、振動端子の溶接止端側側の端部がＸ方向（図２で定義する）で溶接止端より母材側に０．５ｍｍ離れた位置から２ｍｍまでの領域に形成することが好ましい。但し、打撃痕（変形部）の端でも圧縮残留応力（−５０ＭＰａ程度）が発生しているので、本発明は溶接止端より母材側に５ｍｍまでの領域に打撃痕を形成するものとする。
【００４１】
（１）、（２）、（３）の振動端子の先端部を、進行方向直角断面（ＸＺ断面）の頂部が短径が１ｍｍ以上の楕円形における長径側の円弧状とするとより圧縮残留応力が広い範囲で分布して好ましい。
【００４２】
打撃時は、振動端子先端の長辺側を止端に平行に打撃するのが好ましい。止端に平行な部分が長くなるほど、圧縮残留応力が広い範囲で分布するからである。
【００４３】
打撃痕は、最大深さが０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ未満とする。底部までの最大深さが０．０３ｍｍ未満の場合は、止端に十分な圧縮残留応力を付与することができず、０．５０ｍｍ以上では打撃痕周辺の塑性変形が過大となり新たな応力集中源となる可能性があるためである。上記打撃痕深さの範囲内であれば、母材強度が変化しても、溶接止端の引張残留応力を軽減する圧縮残留応力と、打撃痕から離れた位置で圧縮残留応力が最大値となる分布状態が得られる。
【００４４】
尚、本発明に係る溶接継手では、溶接止端を含めて溶接ビードを打撃しないように、振動端子の先端部の形状と溶接止端より母材側に５ｍｍ、より好ましくは溶接止端より母材側に０．５ｍｍ離れた位置から５ｍｍまでの領域内において打撃痕を形成する位置を適宜組み合わせる。
【００４５】
例えば、（１）、（２）の振動端子の場合、打撃中心（ＸＺ断面の幅中心）を溶接止端より母材側に０．５ｍｍの位置とすると、幅が９ｍｍのままでは振動端子の一部が溶接止端より溶接金属側となり溶接止端を覆うようになる。
【００４６】
頂部の形状を保ったまま、図３のように頂部付近で幅をつめることが可能であるが溶接止端形状によっては溶接止端を打撃することになるので、溶接止端より母材側に５ｍｍ、より好ましくは溶接止端より母材側に０．５ｍｍ〜５ｍｍまでの領域内で、溶接止端を打撃しない位置を選定して溶接止端に沿って連続的に打撃する。
【００４７】
図７は溶接止端４と打撃痕６の位置関係を示す平面図で、本発明は、打撃痕６が溶接止端４から母材１側に５ｍｍ以内であれば溶接止端４との距離によらず圧縮残留応力を溶接止端４に導入できるので、溶接方向における溶接止端４の形状に沿うことなく、当該範囲内に直線状に打撃痕６を形成することが可能で作業能率が向上する。
【００４８】
溶接止端から母材側に５ｍｍ離れた位置を打撃する場合は、振動端子先端の母材側の辺を母材側５ｍｍの位置として打撃するので、打撃痕は母材側５ｍｍより更に母材側に形成されることになる。この場合であっても、振動端子先端の母材側の長辺を溶接止端側とすることが好ましい。また、打撃痕が母材側５ｍｍから更に打撃痕の幅だけ母材側に形成されても本発明の作用効果は損なわれない。
【００４９】
また、図６に示す関係を本発明範囲内で種々に押し込み量を変えた場合について予め求めておくと、実作業で打撃痕を形成する打撃力の調整と打撃する位置の選定が容易となり好ましい。
【００５０】
振動端子５で母材表面を加圧する前に、止端４と母材１の境界部にグラインダ研削などでｒ部を設けると母材表面の変形を止端４に及ばさずに、より大きな圧縮残留応力を止端４に導入させることが可能で好ましい。打撃痕は、互いが一部または全てが重なるように複数回の打撃によって形成することが好ましい。また、本発明による作用効果は、ハンマーピーニングまたは超音波衝撃処理のいずれであっても得られる。
【実施例】
【００５１】
頂部の一部が扁平（直線部）で、その両側に打撃によるき裂発生を防止するため面取り部を有する振動端子（以下、先端形状Ａの振動端子）と、先端部が半球状の振動端子（以下、先端形状Ｂの振動端子）を用いて、幅１５０ｍｍ×長さ３００ｍｍ×板厚１２ｍｍの母材（ＳＭ４００）に、ハンマーピーニング（空気圧約６ｋｇ／ｃｍ２、周波数９０Ｈｚ、移動速度０．２５ｍｍ／秒による）を振動端子を垂直に繰り返し打撃して行った（図８）。
【００５２】
試験片はＸ線による残留応力測定に供した。Ｘ線を用いた残留応力測定は、ビーム径１ｍｍφで行った。図９に振動端子の形状と残留応力測定結果を示す。先端形状Ａの振動端子は、残留応力が圧縮側となっている範囲が約４ｍｍあるが、先端形状Ｂの振動端子では、残留応力が圧縮側となっている範囲が約１．５ｍｍと狭くなっている。
【００５３】
次に、溶接継手を作成し、本発明法によりハンマーピーニングを施した後、疲労試験を実施した。図１０は溶接継手の寸法形状及び打撃痕の測定位置を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図を示す。溶接継手は、２８０Ａ−３２Ｖ−２５ｃｐｍの溶接条件にて２体を作製した。
【００５４】
各溶接継手に対して、先述の先端形状Ａの振動端子を用いて、ハンマーピーニング（空気圧約６ｋｇ／ｃｍ２、周波数９０Ｈｚ、移動速度０．２５ｍｍ／秒による）を振動端子を垂直に繰り返し打撃して行い、打撃痕の寸法を測定した。
【００５５】
打撃痕の寸法は、図１０（ａ）に示すように回し溶接部近傍の断面形状が得られる位置（長さ７５ｍｍのリブの長さ方向の端部の位置）で、溶接金属から母材にかけてレーザ変位計を用いて０．０５ｍｍピッチで測定した。
【００５６】
図１１（ａ）、（ｂ）に２体の各溶接継手で得られた溶接部の断面形状をそれぞれ示す。各溶接継手について，疲労試験（周波数３〜５Ｈｚ）を行った結果を図１２に示す。先端形状Ａの振動端子を使ったものは，溶接ままの継手（図中、比較例）に比べて疲労寿命の向上が見られた。
【符号の説明】
【００５７】
１    母材
２    リブ
３    溶接ビード
４    止端
５    チッパー
６    打撃痕
７    疲労亀裂
【図１】
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【図２】
0005844551.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005844551.tif 000005
【図５】
0005844551.tif 000006
【図７】
0005844551.tif 000007
【図８】
0005844551.tif 000008
【図１１】
0005844551.tif 000009
【図１２】
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【図１３】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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