(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両用台車枠の製造方法であって、
ガスシールドアーク溶接によって鋼材を接合し、台車枠を成形する溶接工程と、
前記台車枠に焼鈍の熱処理を施す熱処理工程と、
前記台車枠にショットブラストを施すショットブラスト工程と、
前記台車枠に塗装を施す塗装工程と、の一連の工程を含み、
前記ショットブラスト工程を経た後に前記溶接ビードの一部に欠陥部分が存在する場合、
前記欠陥部分をＴＩＧなめ付けによって補修する補修工程と、
前記補修工程で形成された溶融金属部と前記溶接ビードと前記鋼材の未溶融部との交差部を含む領域であって、前記交差部から前記溶接ビードの溶接止端部に沿って１０ｍｍ以上の領域に、超音波打撃又はハンマーピーニングによる打撃加工処理を施す打撃加工工程と、を更に含む、鉄道車両用台車枠の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両用台車枠の製造方法であって、
前記打撃加工工程で形成された打撃痕において、深さが０．１〜０．３ｍｍであり、曲率半径が１．０〜３．０ｍｍである、鉄道車両用台車枠の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鉄道車両用台車枠の製造方法であって、
前記打撃加工工程で形成された打撃痕の底の圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上である、鉄道車両用台車枠の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車枠の製造方法であって、
前記打撃加工工程で形成された打撃痕における前記溶接ビードに沿う方向の端部の領域において、隆起した部分の高さが、前記打撃痕の深さの２５％未満である、鉄道車両用台車枠の製造方法。
【請求項５】
鋼材をガスシールドアーク溶接によって接合してなる鉄道車両用台車枠であって、
溶接ビードの一部にＴＩＧなめ付けによって形成された溶融金属部と、
前記溶融金属部と前記溶接ビードと前記鋼材の未溶融部との交差部を含む領域であって、前記交差部から前記溶接ビードの溶接止端部に沿って１０ｍｍ以上の領域に、超音波打撃又はハンマーピーニングによって形成された打撃痕と、を備える、鉄道車両用台車枠。
【請求項６】
請求項５に記載の鉄道車両用台車枠であって、
前記打撃痕において、深さが０．１〜０．３ｍｍであり、曲率半径が１．０〜３．０ｍｍである、鉄道車両用台車枠。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の鉄道車両用台車枠であって、
前記打撃痕の底の圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上である、鉄道車両用台車枠。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車枠であって、
前記打撃痕における前記溶接ビードに沿う方向の端部の領域において、隆起した部分の高さが、前記打撃痕の深さの２５％未満である、鉄道車両用台車枠。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両を構成する台車の骨格である台車枠、及びその鉄道車両用台車枠の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は、車体と、この車体を支持する台車と、から構成される。台車の骨格が台車枠である。
【０００３】
一般に、台車枠は、以下の一連の工程を経て製造される。所定の形状に加工された各種の鋼材を準備する。次に、準備した各種の鋼材を組み合わせ、鋼材同士をガスシールドアーク溶接（例：ＭＡＧ溶接）によって接合し、台車枠を成形する。
【０００４】
図１は、台車枠の溶接部位を拡大した斜視図である。図１には、鋼材１Ａ、１Ｂ同士がすみ肉溶接によって接合された部位を例示する。鋼材１Ａ、１Ｂの間には、ガスシールドアーク溶接による溶接ビード２が形成される。
【０００５】
続いて、強度設計から高応力の発生が予想される領域において、溶接ビード２の表面をグラインダーによって整える。グラインダーによる手入れの後、台車枠に焼鈍の熱処理を施して、残留応力を除去する。熱処理の後、台車枠にショットブラストを施して、台車枠表面のスケールを除去する。ショットブラストの後、台車枠に塗装を施す。このような一連の工程を経ることにより、台車枠が完成する。
【０００６】
特開平６−２７０８１０号公報（特許文献１）は、台車枠における溶接継手の疲労強度の向上を図る方法を開示する。この方法では、上記した溶接工程後の熱処理工程、ショットブラスト工程及び塗装工程の要否は不明であるが、ＭＡＧ溶接による溶接工程の後に、下記の工程を経ることにより、溶接継手の疲労強度を向上できるとしている。ＭＡＧ溶接によって形成された溶接ビードの溶接止端部の形状をＴＩＧ溶接によって改善する。その後、ＴＩＧ溶接によって形成された溶融金属部を含む溶接ビードの表面全体に、ショットピーニングを施す。
【０００７】
ところで、上記した台車枠の製造方法において、アーク溶接後の工程間で外観検査が行われる。この外観検査のとき、溶接ビード２の一部に軽微な溶接欠陥が発見される場合がある。この場合、その欠陥部分をＴＩＧなめ付けによって補修する。ＴＩＧなめ付けは、溶加棒を用いることなく、欠陥部分の溶接ビード２と鋼材１Ａとを溶融させる。
【０００８】
図２は、台車枠の溶接部位であってＴＩＧなめ付けによって補修された溶接部位を拡大して示す斜視図である。図２には、前記図１と同様に、鋼材１Ａ、１Ｂ同士がすみ肉溶接によって接合された部位を例示する。鋼材１Ａと溶接ビード２の間には、局所的にＴＩＧなめ付けによる溶融金属部３が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２７０８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＴＩＧなめ付けによる補修部分は、局所であるといえども、ＴＩＧなめ付け時に入熱がある。このため、補修部分には多少なり引張残留応力が生じると考えられる。上記した台車枠の製造方法において、熱処理の前に溶接ビードの欠陥部分が発見され、熱処理の前にＴＩＧなめ付けによる補修が実施された場合、補修部分の引張残留応力は、後工程の熱処理によって除去されるので問題はない。
【００１１】
しかし、熱処理の後に溶接ビードの欠陥部分が発見され、その後のショットブラスト工程の後にＴＩＧなめ付けによる補修が実施された場合、残す後工程は塗装工程に過ぎないことから、補修部分の引張残留応力は製品としての台車枠に残存し得る。このため、溶接継手の疲労強度が低下するおそれがある。
【００１２】
このような問題は、上記特許文献１に開示された方法でも同様に起こる。上記特許文献１の工程を経た後であって、仮に熱処理が実施された後に、溶接ビードの欠陥部分が発見され、ＴＩＧなめ付けによる補修が実施された場合は、事情は変わらないからである。
【００１３】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、下記の特性を有する鉄道車両用台車枠及びその製造方法を提供することである：
溶接ビードの欠陥部分にＴＩＧなめ付けによる補修が実施された場合であっても、溶接継手の疲労強度を確実に確保できること。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（Ｉ）本発明の一実施形態による鉄道車両用台車枠の製造方法は、
ガスシールドアーク溶接によって鋼材を接合し、台車枠を成形する溶接工程と、
前記台車枠に焼鈍の熱処理を施す熱処理工程と、
前記台車枠にショットブラストを施すショットブラスト工程と、
前記台車枠に塗装を施す塗装工程と、の一連の工程を含む。
この台車枠の製造方法は、
前記ショットブラスト工程を経た後に前記溶接ビードの一部に欠陥部分が存在する場合、
前記欠陥部分をＴＩＧなめ付けによって補修する補修工程と、
前記補修工程で形成された溶融金属部と前記溶接ビードと前記鋼材の未溶融部との交差部を含む領域であって、前記交差部から前記溶接ビードの溶接止端部に沿って１０ｍｍ以上の領域に、超音波打撃又はハンマーピーニングによる打撃加工処理を施す打撃加工工程と、を更に含む。
【００１５】
上記の台車枠の製造方法は、前記打撃加工工程で形成された打撃痕において、深さが０．１〜０．３ｍｍであり、曲率半径が１．０〜３．０ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
上記の台車枠の製造方法は、前記打撃加工工程で形成された打撃痕の底の圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００１７】
上記の台車枠の製造方法は、前記打撃加工工程で形成された打撃痕における前記溶接ビードに沿う方向の端部の領域において、隆起した部分の高さが、前記打撃痕の深さの２５％未満であることが好ましい。
【００１８】
（II）本発明の一実施形態による鉄道車両用台車枠は、
鋼材をガスシールドアーク溶接によって接合してなる鉄道車両用台車枠であって、
溶接ビードの一部にＴＩＧなめ付けによって形成された溶融金属部と、
前記溶融金属部と前記溶接ビードと前記鋼材の未溶融部との交差部を含む領域であって、前記交差部から前記溶接ビードの溶接止端部に沿って１０ｍｍ以上の領域に、超音波打撃又はハンマーピーニングによって形成された打撃痕と、を備える。
【００１９】
上記の台車枠は、前記打撃痕において、深さが０．１〜０．３ｍｍであり、曲率半径が１．０〜３．０ｍｍであることが好ましい。
【００２０】
上記の台車枠は、前記打撃痕の底の圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００２１】
上記の台車枠は、前記打撃痕における前記溶接ビードに沿う方向の端部の領域において、隆起した部分の高さが、前記打撃痕の深さの２５％未満であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の鉄道車両用台車枠及びその製造方法は、下記の顕著な効果を有する：
溶接ビードの欠陥部分にＴＩＧなめ付けによる補修が実施された場合であっても、溶接継手の疲労強度を確実に確保できること。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、台車枠の溶接部位を示す斜視図である。
【図２】図２は、台車枠の溶接部位であってＴＩＧなめ付けによって補修された溶接部位を示す斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、基準となる試験片の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、基準となる試験片の側面図である。
【図４】図４は、ＴＩＧなめ付けを施した試験片の平面図である。
【図５】図５は、基準試験片及びＴＩＧなめ付け試験片の疲労試験結果を示すＳ−Ｎ線図である。
【図６】図６は、疲労破壊したＴＩＧなめ付け試験片の破面を示す写真である。
【図７】図７は、打撃加工処理を施した試験片の平面図である。
【図８】図８は、打撃付与試験片の疲労試験結果を示すＳ−Ｎ線図である。
【図９Ａ】図９Ａは、台車枠の溶接部位であってＴＩＧなめ付けによって補修され更に打撃加工処理が施された溶接部位を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図９ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図１０は、打撃加工処理によって形成された打撃痕の端部の状況を示す図である。
【図１１】図１１は、台車枠の溶接部位であってＴＩＧなめ付けによって補修され更に打撃加工処理が施された溶接部位の別例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明者らは、鉄道車両用台車枠において、溶接ビードの欠陥部分をＴＩＧなめ付けによって補修した際の入熱の影響を確認するため、以下に示す引張疲労試験を実施した。
【００２５】
図３Ａ及び図３Ｂは、基準となる試験片の外観を示す図である。これら図のうち、図３Ａは平面図を示し、図３Ｂは側面図を示す。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、試験片１０Ａとして、台車枠における溶接継手の標準的な評価に用いられる十字溶接継手を採用した。この十字溶接継手の試験片１０Ａは、評価対象になる一対の主鋼板１１Ａ、１１Ｂを同一平面上に配置するとともに、これらの主鋼板１１Ａ、１１Ｂの間に副鋼板１１Ｃを配置し、主鋼板１１Ａ、１１Ｂと副鋼板１１Ｃとをすみ肉溶接によって接合したものである。基準となる試験片（以下、「基準試験片」ともいう）１０Ａは、主鋼板１１Ａ、１１Ｂと副鋼板１１Ｃとの間に溶接ビード２のみが形成されたものである。このような基準試験片１０Ａを多数準備した。
【００２６】
ここで、主鋼板１１Ａ、１１Ｂの厚みは、溶接される側の端部の領域で９ｍｍとし、その反対側の端部（疲労試験でつかみ部となる端部）の領域で１２ｍｍとした。主鋼板１１Ａ、１１Ｂの幅は、溶接される側の端部の領域で２７ｍｍとした。主鋼板１１Ａ、１１Ｂ及び副鋼板１１Ｃの材質は、ＳＭ４９０ＹＢ（ＪＩＳ  Ｇ３１０６で規定される溶接構造用圧延鋼材）とした。
【００２７】
また、台車枠における溶接ビードの欠陥部分をＴＩＧなめ付けよって補修した状態を想定し、上記の基準試験片１０Ａの幾つかにＴＩＧなめ付けを施した。
【００２８】
図４は、ＴＩＧなめ付けを施した試験片の外観を示す平面図である。図４に示すように、ＴＩＧなめ付けを施した試験片（以下、「ＴＩＧなめ付け試験片」ともいう）１０Ｂは、主鋼板１１Ａ、１１Ｂに隣接する溶接ビード２の溶接止端部２ａの一部に、ＴＩＧなめ付けによる溶融金属部３が形成されたものである。このようなＴＩＧなめ付け試験片１０Ｂを多数準備した。
【００２９】
ここで、ＴＩＧなめ付けの条件について、電流値は約２００Ａとし、時間は約５秒とした。ＴＩＧなめ付けによって形成された溶融金属部３の寸法について、溶接ビード２に沿う方向の長さは７．５ｍｍであり、幅は１０．２ｍｍであった。
【００３０】
以上のとおりに準備した複数の基準試験片１０Ａ及びＴＩＧなめ付け試験片１０Ｂを用い、引張疲労試験を実施した。疲労試験では、電気油圧サーボ型の疲労試験機を用い、応力比が０．０５の繰返し荷重を試験片１０Ａ、１０Ｂの長手方向に与えた。試験周波数は１０Ｈｚとし、打切り繰返し数は１×１０7回とした。
【００３１】
図５は、基準試験片及びＴＩＧなめ付け試験片の疲労試験結果を示すＳ−Ｎ線図である。図中の縦軸は、荷重範囲を試験片の溶接部母材側の断面積で除した公称応力範囲を示す。図５に示すように、基準試験片とＴＩＧなめ付け試験片の結果を対比すると、ＴＩＧなめ付け試験片の疲労強度が低下することがわかった。これは、ＴＩＧなめ付け時の入熱が疲労強度の低下に影響することを示唆する。したがって、ＴＩＧなめ付けによって溶接ビードの欠陥部分が補修された場合、何らかの手立てを加えなければ、溶接継手の疲労強度が低下することが明らかになった。
【００３２】
図６は、疲労破壊したＴＩＧなめ付け試験片の破面を示す写真である。図６に示すように、疲労破壊の起点は、ＴＩＧなめ付けによって形成された溶融金属部と溶接ビードと主鋼板の未溶融部との交差部から、溶接ビードの溶接止端部に沿って２ｍｍ外側の位置（以下、「特定位置」ともいう）であった。
【００３３】
試験に提供していないＴＩＧなめ付け試験片を用い、特定位置で残留応力を測定した。残留応力の測定はＸ線回折ｓｉｎ２ψ法で行った。その際、Ｘ線の照射領域は１ｍｍ角の領域とし、残留応力の方向は試験片の長手方向とした。ＴＩＧなめ付け試験片における特定位置での残留応力は、最大で８３ＭＰａの引張残留応力であった。
【００３４】
これらの結果から、ＴＩＧなめ付け時の入熱の影響により、特定位置で引張残留応力が発生し、これがＴＩＧなめ付け試験片の疲労強度の低下を引き起こすことがわかった。したがって、台車枠において、ＴＩＧなめ付けによって溶接ビードの欠陥部分が補修された場合、溶接継手の疲労強度を確保するためには、特定位置の残留応力を圧縮応力に変換する必要があることが明らかになった。
【００３５】
そこで、特定位置の残留応力を圧縮応力に変換する手法として、超音波打撃又はハンマーピーニングによる打撃加工処理の適用を検討した。これらの打撃加工処理は、対象物に高周波で振動する打撃ピンを押し当て、これによって形成される打撃痕の領域に引張残留応力を付与するものである。
【００３６】
試験に提供していないＴＩＧなめ付け試験片の幾つかに打撃加工処理を施した。
【００３７】
図７は、打撃加工処理を施した試験片の外観を示す平面図である。図７に示すように、打撃加工処理を施した試験片（以下、「打撃付与試験片」ともいう）１０Ｃは、主鋼板１１Ａ、１１Ｂに隣接する溶接ビード２の溶接止端部、及びこの溶接止端部と主鋼板１１Ａ、１１Ｂとの境界部に、溶接ビード２の溶接止端部に沿って打撃加工処理が施され、これにより打撃痕４が形成されたものである。打撃痕４の領域は、上記の特定位置を完全に含み、ＴＩＧなめ付けによる溶融金属部３の一部も含む。このような打撃付与試験片１０Ｃを多数準備した。
【００３８】
ここで、打撃加工処理に用いた打撃ピンについて、直径は３ｍｍであり、先端部の形状は半径が３ｍｍの球面であった。
【００３９】
以上のとおりに準備した複数の打撃付与試験片１０Ｃを用い、引張疲労試験を実施した。疲労試験は、上記した基準試験片１０Ａ及びＴＩＧなめ付け試験片１０Ｂの試験と同様の条件で行った。
【００４０】
図８は、打撃付与試験片の疲労試験結果を示すＳ−Ｎ線図である。図８には、前記図５に示すＴＩＧなめ付け試験片の結果も合わせて示す。図８に示すように、打撃付与試験片とＴＩＧなめ付け試験片の結果を対比すると、打撃付与試験片の疲労強度が向上することがわかった。これは、打撃加工処理が疲労強度の向上に寄与することを示唆する。したがって、ＴＩＧなめ付けによって溶接ビードの欠陥部分が補修された場合、特定位置に打撃加工処理を施すことにより、溶接継手の疲労強度が向上することが明らかになった。
【００４１】
試験に提供していない打撃付与試験片を用い、打撃痕の底の領域であって、上記の特定位置に相当する位置で、残留応力を測定した。残留応力の測定は、上記したＴＩＧなめ付け試験片１０Ｂの残留応力測定と同様の方法で行った。打撃付与試験片における特定位置（打撃痕の底）での残留応力は、最大で−１４７ＭＰａであった。つまり、特定位置に少なくとも１４７ＭＰａ以上の圧縮残留応力が付与された。
【００４２】
これらの結果から、打撃加工処理を施すことにより、特定位置で圧縮残留応力が発生し、これが打撃付与試験片の疲労強度の向上をもたらすことがわかった。したがって、台車枠において、ＴＩＧなめ付けによって溶接ビードの欠陥部分が補修された場合、上記の特定位置を含む領域に打撃加工処理を施せば、溶接継手の疲労強度を確実に確保できることが明らかになった。
【００４３】
本発明の鉄道車両用台車枠及びその製造方法は、以上の知見に基づき完成されたものである。以下に、本発明の鉄道車両用台車枠及びその製造方法の実施形態を説明する。
【００４４】
本実施形態の台車枠の製造方法は、標準の工程として、溶接工程と、手入れ工程と、熱処理工程と、ショットブラスト工程と、塗装工程と、の一連の工程を含む。
【００４５】
溶接工程では、準備した各種の鋼材を組み合わせ、鋼材同士をガスシールドアーク溶接（例：ＭＡＧ溶接）によって接合し、台車枠を成形する。鋼材は、例えば、厚鋼板から切り出され、所定の形状に熱間曲げ加工を施されたものである。
【００４６】
続いて、手入れ工程では、溶接工程で形成された溶接ビードの一部の表面をグラインダーによって滑らかに整える。このグラインダーによる手入れは、強度設計から高応力の発生が予想される溶接ビードの表面のうち、主に鋼材との境界の溶接止端部に施される。溶接継手の疲労強度を確保するためである。
【００４７】
次に、熱処理工程では、台車枠に焼鈍の熱処理を施す。溶接工程での入熱によって台車枠に生じた残留応力を除去するためである。
【００４８】
次に、ショットブラスト工程では、台車枠にショットブラストを施す。熱処理工程で台車枠の表面に生成したスケールを除去するためである。また、台車枠の表面の不用意な凹凸を滑らかにするためである。溶接ビードの表面を引き締めるためでもある。
【００４９】
そして、塗装工程では、台車枠に塗装を施す。台車枠を製品として美麗にするとともに、台車枠の表面を保護するためである。標準的には、このような一連の工程を経ることにより、台車枠が完成する。
【００５０】
ここで、上記した一連の工程のうち、溶接工程後の工程間、すなわち溶接工程の直後、手入れ工程の直後、熱処理工程の直後、ショットブラスト工程の直後、及び塗装工程の直後で外観検査が行われる。この外観検査のとき、溶接ビードの一部に軽微な溶接欠陥が発見される場合がある。
【００５１】
ショットブラスト工程の直後の外観検査で溶接欠陥が発見された場合、塗装工程の前に、補修工程と、打撃加工工程と、を付加する。補修工程では、外観検査で発見された欠陥部分をＴＩＧなめ付けによって補修する。続いて、打撃加工工程では、ＴＩＧなめ付けによる補修部分に対し、超音波打撃又はハンマーピーニングによる打撃加工処理を施す。以下に、打撃加工工程の具体的な態様を説明する。
【００５２】
図９Ａ〜図９Ｃは、台車枠の溶接部位であってＴＩＧなめ付けによって補修され更に打撃加工処理が施された溶接部位を拡大して示す図である。これら図のうち、図９Ａは斜視図を示し、図９Ｂは図９ＡのＡ−Ａ断面図を示し、図９Ｃは図９ＡのＢ−Ｂ断面図を示す。図９Ａ〜図９Ｃには、前記図１及び図２と同様に、鋼材１Ａ、１Ｂ同士がすみ肉溶接によって接合された部位を例示する。
【００５３】
打撃加工処理は、鋼材１Ａに隣接する溶接ビード２の溶接止端部２ａ、及びこの溶接止端部２ａと鋼材１Ａとの境界部に、溶接ビード２の溶接止端部２ａに沿って施される。より具体的には、打撃加工処理は、補修工程で形成された溶融金属部３と溶接ビード２と鋼材１Ａの未溶融部との交差部５を含む領域であって、交差部５から溶接ビード２の溶接止端部２ａに沿って１０ｍｍ以上の領域に施される。打撃加工処理が施された領域には、打撃痕４が形成される。打撃痕４の領域は、上記の特定位置（交差部５から溶接ビード２の溶接止端部２ａに沿って２ｍｍ外側の位置）を完全に含み、ＴＩＧなめ付けによる溶融金属部３の一部も含む。
【００５４】
このように、ショットブラスト工程の直後に、溶接ビードに存在する欠陥部分をＴＩＧなめ付けによって補修した場合、打撃加工処理を施すことにより、特定位置で圧縮残留応力が発生する。このため、残す工程が塗装工程であるものの、溶接継手の疲労強度を確実に確保することができる。
【００５５】
本実施形態では、ショットブラスト工程の直後に補修工程と打撃加工工程とを付加する態様であるが、補修工程と打撃加工工程の付加は、塗装工程の直後であっても構わない。この場合、補修工程で形成された溶融金属部の表面、及び打撃加工工程で形成された打撃痕の領域で塗装が剥がれていることから、この剥がれた領域のみに塗装を施せばよい。また、ショットブラスト工程よりも前の外観検査で溶接欠陥が発見された場合、直後のＴＩＧなめ付けによる補修は保留にし、ショットブラスト工程まで経た後に、補修工程と打撃加工工程とを付加すればよい。
【００５６】
なお、熱処理工程の前にＴＩＧなめ付けによる補修が実施された場合、打撃加工工程の付加は必ずしも必要でない。補修部分の引張残留応力は、後工程の熱処理によって除去されるからである。また、熱処理工程の後であってショットブラスト工程の前にＴＩＧなめ付けによる補修が実施された場合も、打撃加工工程の付加は必ずしも必要でない。補修部分の引張残留応力は、後工程のショットブラストによって除去されるからである。
【００５７】
ここで、本実施形態では、図９Ａ及び図９Ｃに示すように、交差部５から打撃痕４の端部４ａまでの長さｓは１０ｍｍ以上とする。打撃痕４の領域に上記の特定位置を完全に含ませるためである。その長さｓは、１０ｍｍ以上であれば特に限定しないが、その長さｓがあまりに長すぎても、打撃加工処理に要する時間が増えるだけである。このため、その長さｓの上限は、２０ｍｍとするのが好ましい。
【００５８】
また、図９Ｂに示すように、打撃痕４の深さｄが０．１〜０．３ｍｍであり、打撃痕４の曲率半径ｒが１．０〜３．０ｍｍであることが好ましい。その理由を以下に示す。打撃痕４の深さｄが小さすぎると圧縮残留応力の付与が不十分になる。曲率半径ｒが小さすぎると応力集中の低減効果が不十分になる。一方、打撃痕４の深さｄが大きすぎると打撃痕４自身が応力集中源となる。曲率半径ｒが大きすぎると圧縮残留応力の付与が不十分となる。したがって、上記範囲を外れるといずれも疲労強度が低下するおそれが生じる。
【００５９】
また、打撃痕４の底の圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上であることが好ましい。打撃痕４の底の圧縮残留応力が小さすぎると、疲労強度の確保が不十分になるからである。一方、打撃痕４の底の圧縮残留応力の上限は、特に限定しない。ただし、圧縮残留応力があまりに大きすぎると、使用中に変形が生じるおそれがある。このため、打撃痕４の底の圧縮残留応力の上限は、１０００ＭＰａである。
【００６０】
また、本実施形態では、打撃加工処理によって打撃痕４が形成されるが、これに伴って厳密には打撃痕４の周辺が隆起する。この隆起の度合いが著しい場合、隆起した部分の残留応力が引張応力に転じる。この点に関し、打撃痕４における溶接ビード２に沿う方向の端部４ａの領域で隆起した部分は、溶接ビード２と鋼材１Ａの未溶融部との境界に配置される。このため、その隆起部分の残留応力が引張応力であると、その隆起部分が疲労強度を低下させるおそれがある。
【００６１】
図１０は、打撃加工処理によって形成された打撃痕の端部の状況を示す図である。図１０に示すように、打撃痕４の端部４ａの領域において、隆起部分６の高さｈと打撃痕４の深さｄとの比ｈ／ｄが、例えば０．５程度である場合、隆起部分６の残留応力が引張応力になる。その比ｈ／ｄが０．２５まで小さくなると、隆起部分６の残留応力が０以下になる。このため、打撃痕４の端部４ａにおける隆起部分６の高さｈは、打撃痕４の深さｄの２５％未満であることが好ましい。これにより、隆起部分６の残留応力を圧縮応力に維持することができ、隆起部分６に起因する疲労強度の低下を防止することができる。実際の打撃加工工程では、一旦打撃痕４を形成した後に、その打撃痕４の端部４ａに再度局部的に打撃加工処理を施して、隆起部分６を押し潰せばよい。
【００６２】
その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、図１１に示すように、打撃痕４の領域は、ＴＩＧなめ付けによる溶融金属部３の部分で分離されていてもよい。上記の特定位置（交差部５から溶接ビード２の溶接止端部２ａに沿って２ｍｍ外側の位置）が打撃痕４の領域に含まれていれば十分だからである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、あらゆる鉄道車両に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ、１Ｂ：鋼材、    ２：溶接ビード、    ２ａ：溶接止端部、
３：溶融金属部、    ４：打撃痕、    ４ａ：打撃痕の端部、
５：交差部、    ６：隆起部分、
１０Ａ：基準試験片、    １０Ｂ：ＴＩＧなめ付け試験片、
１０Ｃ：打撃付与試験片、
１１Ａ、１１Ｂ：主鋼板、    １１Ｃ：副鋼板、
ｓ：交差部から打撃痕の端部までの長さ、    ｄ：打撃痕の深さ、
ｒ：打撃痕の曲率半径、    ｈ：隆起部分の高さ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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