(57)【要約】      （修正有）【課題】低強度溶接材料を用いて溶接金属の割れを回避し、溶接金属の拘束度低下による母材の割れを防止する溶接継手を提供する。【解決手段】低強度鋼材３の板厚を高強度鋼材２の板厚より大きくし、低強度鋼材３の高強度鋼材２との接合部に高強度鋼材３の接合端部の裏面側に当接する段状突出部３ａを設ける。高強度鋼材２の表面側は、高強度鋼材２の端部と低強度鋼材３の端部どうしを低強度溶接材料４で突合せ溶接し、高強度鋼材２の裏面側は、高強度鋼材２の裏面と低強度鋼材３の段状突出部３ａの先端面との間を低強度溶接材料４で隅肉溶接してなる鋼材の溶接継手１である。低強度鋼材３に設けた段状突出部３ａが裏当金の役割を兼ねることもでき、閉鎖形断面にも適用可能である。また、低強度溶接材料を用いるため、溶接施工性やコスト面を改善し、溶接金属や母材鋼材の割れを防止することもできる。【選択図】図１
2013226562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度鋼材と低強度鋼材とを低強度溶接材料を用いて溶接する鋼材の溶接継手であって、前記低強度鋼材の板厚を前記高強度鋼材の板厚より大きくし、前記低強度鋼材の前記高強度鋼材との接合部に前記高強度鋼材の接合端部の裏面側に当接する段状突出部を設け、前記高強度鋼材の表面側については前記高強度鋼材の端部と前記低強度鋼材の端部どうしを溶接し、前記高強度鋼材の裏面側については前記高強度鋼材の裏面と前記低強度鋼材の段状突出部の先端面との間を隅肉溶接してなることを特徴とする鋼材の溶接継手。
【請求項２】
前記高強度鋼材の引張強度が780N/mm2以上であることを特徴とする請求項１に記載の鋼材の溶接継手。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の鋼材の溶接継手において、前記高強度鋼材と前記低強度鋼材とを溶接した継手２組について、さらに前記低強度鋼材の端部どうしを溶接してなることを特徴とする鋼材の溶接継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度鋼材と低強度鋼材との溶接継手において、低強度溶接材料を用いて溶接金属の割れを回避し、溶接金属の拘束度低下による母材の割れを防止する溶接継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、低強度鋼材と高強度鋼材を溶接する継手において、低強度溶接材料を用いると強度が低くなる傾向がある。しかし、高強度溶接材料を用いた場合は、専用の溶接材料と予熱や後熱等の特別な溶接施工管理が必要となり、溶接施工性の低下やコストの増大に繋がってしまう。
【０００３】
鋼材の溶接継手に関する先行技術文献として、例えば特許文献１〜３がある。
【０００４】
特許文献１には、裏当金と母材を全線隅肉溶接し、裏当金へ応力を伝達する事により、母材の突合せ溶接部の応力を低減し、突合せ溶接部の強度が低くても全強継手となる溶接方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、柱梁接合部のダイヤフラムを省略する目的であり、鋼管柱の接合部として、厚肉鋼管と柱シャフト部を溶接接合する例が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、鋼材の増厚部を形成する方法として、鋼材を加熱して塑性変形を起こし、鋼管を長手方向に圧縮させて増厚部を設ける方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−０６７８６３号公報
【特許文献２】特開２００２−０３８５８６号公報
【特許文献３】特開平１１−１４７１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の発明は、裏当金にも本溶接をすることによって、裏当金にも力を流し、低強度溶接材料を用いて高強度鋼材を溶接することを可能にしている。
【０００９】
しかしながら、裏当金にも本溶接を必要とするため、閉鎖形断面には適用できない。
【００１０】
特許文献２記載の発明では、増厚部と鋼管部が溶接接合されているが、通常、鋼管部が高強度鋼材で、増厚部が低強度の場合には接合部の強度は低強度側となる。そのため、溶接接合部は低強度側の強度しか発揮しない。
【００１１】
また、特許文献３に記載されている発明では、加熱により強度が低下する危険性があり、特に高強度鋼材の場合には適さない。
【００１２】
本発明は、このような課題の解決を図ったものであり、高強度鋼材と低強度鋼材を溶接する溶接継手において、低強度溶接材料を用いて溶接金属の割れを回避し、かつ、高強度鋼材側の強度を発揮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、高強度鋼材と低強度鋼材とを低強度溶接材料を用いて溶接する鋼材の溶接継手であって、低強度鋼材の板厚を高強度鋼材の板厚より大きくし、低強度鋼材の高強度鋼材との接合部に高強度鋼材の接合端部の裏面側に当接する段状突出部を設け、高強度鋼材の表面側については高強度鋼材の端部と低強度鋼材の端部どうしを溶接し、高強度鋼材の裏面側については高強度鋼材の裏面と低強度鋼材の段状突出部の先端面との間を隅肉溶接してなることを特徴とするものである。
【００１４】
高強度鋼材と低強度鋼材とを低強度溶接材料を用いて溶接する鋼材の溶接継手において、高強度鋼材の接合端部と当接する低強度鋼材の裏面側に段状突出部を設け、低強度鋼材の板厚を高強度鋼材の板厚より大きくしている。
【００１５】
高強度鋼材の表面側は、高強度鋼材の端部と低強度鋼材の端部どうしを溶接し、低強度溶接材料を用いて溶接する。
【００１６】
一方、高強度鋼材の裏面側は、高強度鋼材の裏面と低強度鋼材の段状突出部の先端面とを隅肉溶接することによって、低強度鋼材に設けた段状突出部が裏当金の役割を兼ねることができる。本発明は裏当金を必要としない構造であるため、閉鎖形断面にも適用可能である。
【００１７】
本発明では低強度溶接材料を用いるため、高強度溶接材料を使用した場合に考えられる溶接施工性の低下やコストの増大という問題点を改善することができる。また、溶接金属の割れを回避し、かつ、高強度鋼材側の強度を発揮できる。
【００１８】
なお、明細書中でいう鋼材の表面側、裏面側とは、任意の一面を表面側とし、その反対側を裏面側と考えればよい。例えば、鋼管柱のような閉鎖断面の場合、通常は外側を表面側とし、内側を裏面側と考えてよいが、必ずしもそうでなくてもよい。
【００１９】
また、高強度鋼材と低強度鋼材との溶接箇所は少なくとも２箇所以上設けるのが好ましく、溶接条件を適切に管理することで強度低下は抑えられ、高強度鋼材の強度を十分発揮させることができる。
【００２０】
本発明における高強度鋼材の引張強度は780N/mm2以上であることが望ましい。本発明の溶接継手に用いる高強度鋼材は、例えば８０Ｋ級鋼や１００Ｋ級鋼などが考えられる。引張強度が780N/mm2以上の高強度鋼材を用いた方が、より本発明のメリットが大きい。
【００２１】
また、高強度鋼材と低強度鋼材とを溶接した継手２組について、さらに低強度鋼材の端部どうしを突合せ溶接して、接合してもよい。
【００２２】
例えば図２に示したように、高強度鋼材と低強度鋼材を溶接した本発明における鋼材の溶接継手２組を低強度鋼材の端部どうしで突合せて、低強度溶接材料を用いて溶接することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る鋼材の溶接継手構造は、以上のような構成からなり、次のような効果が得られる。
【００２４】
(1) 低強度溶接材料を用いて溶接するため、高強度溶接材料を使用した場合に考えられる溶接施工性の低下やコストの増大という問題点を改善しつつ、高強度鋼材を使用するメリットを最大限に発揮させることができる。また、溶接金属の割れを回避し、かつ、高強度鋼材側の強度を発揮できる。
【００２５】
(2) 低強度鋼材の端部に段状突出部を設けて低強度鋼材の板厚を高強度鋼材の板厚より大きくし、高強度鋼材の表面側は、高強度鋼材の端部と低強度鋼材の端部どうしを溶接して、高強度鋼材の裏面と低強度鋼材の段状突出部の先端面とを隅肉溶接することによって、裏当金を必要とせず、閉鎖形断面にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る鋼材の溶接継手の一実施形態を示した断面図であり、（ａ）は高強度鋼材の端部に開先を設けて突合せ溶接をした場合、（ｂ）は高強度鋼材の端部に開先を設けて部分溶け込み溶接をした場合、（ｃ）は低強度鋼材の端部に開先を設けて突合せ溶接をした場合である。
【図２】本発明に係る鋼材の溶接継手構造の一実施形態を示したものであり、本発明に係る溶接継手２組を低強度鋼材の端部どうしで溶接した場合の断面図である。なお、端部どうしの溶接は必要強度に応じて部分溶け込み溶接でも構わない。
【図３】本発明に係る鋼材の溶接継手構造の一実施形態を示したものであり、本発明に係る溶接継手の低強度鋼材の端部と低強度鋼材の端部を溶接した場合の断面図である。なお、端部どうしの溶接は必要強度に応じて部分溶け込み溶接でも構わない。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
図１は、本発明に係る高強度鋼材と低強度鋼材との溶接継手の実施例を示しており、図中に示した矢印は溶接継手１に引張力が働いた場合の応力伝達を表している。
【００２９】
図１（ａ）、（ｂ）は、端部に開先を設けた高強度鋼材２と段状突出部３ａを設けた低強度鋼材３との溶接継手の実施例を示した断面図である。
【００３０】
図１（ａ）の溶接継手１では、高強度鋼材２に開先を設け、その端部と低強度鋼材３の端部とを低強度溶接材料４を用いて突合せ溶接をしている。また、低強度鋼材３の段状突出部３ａの端部と高強度鋼材２の裏面側とを低強度溶接材料４で隅肉溶接している。
【００３１】
図１（ｂ）の溶接継手１では、高強度鋼材２の端部に図１（ａ）の場合よりも小さい開先を設けて、低強度溶接材料４を用いて低強度鋼材３の端部と突合せ溶接をしている。溶接方法は、部分溶け込み溶接でもよい。
【００３２】
また、図１（ａ）の場合と同様に、低強度鋼材３の段状突出部３ａと高強度鋼材２の裏面側とを低強度溶接材料４で隅肉溶接をして、接合している。
【００３３】
図１（ｃ）の溶接継手１は、低強度鋼材３の端部に開先を設けた場合の溶接継手１の実施例を断面図で示したものである。高強度鋼材２の端部と低強度鋼材３の端部の開先部分とを低強度溶接材料４を用いて突合せ溶接している。高強度鋼材２の裏面側には、図１（ａ）、（ｂ）と同様に低強度鋼材３の段状突出部３ａを低強度溶接材料４にて隅肉溶接している。
【００３４】
図１（ａ）〜（ｃ）の図中の矢印で示したように、溶接継手１に引張力が働いた場合に、表面側にある突合せ溶接と裏面側の隅肉溶接によって、高強度鋼材２と低強度鋼材３との間で応力を伝達することができる。
【００３５】
また、低強度鋼材３に段状突出部３ａを設けて高強度鋼材２の裏面側に隅肉溶接をすることによって、段状突出部３ａが表面側の突合せ溶接に対して裏当金を設けた場合と同じような働きをすることができる。
【００３６】
よって、本発明に係る溶接継手１は裏当金を設ける必要がなく、例えば柱と梁の接合部や柱どうしの接合部などの閉鎖断面に適用することが可能である。
【００３７】
図２は、本発明に係る高強度鋼材２と低強度鋼材３との溶接継手１を２組用いて、低強度鋼材３の端部どうしを突合せ接合した実施例の断面図である。開先を設けた高強度鋼材２の端部と低強度鋼材３の端部とを低強度溶接材料４を用いて突合せ溶接をし、低強度鋼材３の段状突出部３ａと高強度鋼材２の裏面側とを隅肉溶接した継手を２組用意し、一方の低強度鋼材３の端部に開先を設け、低強度鋼材３どうしを低強度溶接材料４にて突合せ溶接している。低強度鋼材３どうしの突合せ溶接部の裏面側には、裏当金５を設けている。
【００３８】
図３は、本発明に係る溶接継手１と低強度鋼材３を溶接した場合の実施例を示しており、端部に開先を設けた高強度鋼材２と低強度鋼材３を突合せ溶接し、低強度鋼材３の段状突出部３ａと高強度鋼材２の裏面側を隅肉溶接した溶接継手１と低強度鋼材３を突合せ溶接している。
【００３９】
本発明に係る溶接継手に用いる高強度鋼材２は、例えば引張強度で８０Ｋ級鋼や１００Ｋ級鋼などが考えられる。また、高強度鋼材２と低強度鋼材３の組合せの例として、高強度鋼材に８０Ｋ級鋼、低強度鋼材に５０Ｋ鋼、低強度溶接材料に５０Ｋ級溶接材料などを用いる場合が考えられる。
【００４０】
本発明に係る溶接継手１では、低強度溶接材料を使用することによって、高強度溶接材料を使用した場合に考えられる溶接施工性の低下やコストの増大という問題点を改善することができる。また、溶接金属の割れを回避し、溶接金属の拘束度低下による母材鋼材の割れを防止することもできる。
【００４１】
また、高強度鋼材と低強度鋼材との溶接箇所は少なくとも２箇所以上設けるのが好ましく、溶接条件を適切に管理することで強度低下は抑えられ、高強度鋼材の強度を最大限に発揮させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…溶接継手、
２…高強度鋼材、
３…低強度鋼材、３ａ…段状突出部、
４…低強度溶接材料、
５…裏当金
【図１】
2013226562.tif 000003
【図２】
2013226562.tif 000004
【図３】
2013226562.tif 000005