(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの部材の少なくとも一方の部材の開先端に凹凸面を形成し、前記凹凸面を他方の部材に当接し溶接して接合する継手の溶接方法において、溶接のスタート部又はエンド部にあたる部位の前記凹凸面の形状が、溶接の定常部にあたる部位の前記凹凸面の形状と異なるものであり、前記スタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の凹凸面において隣接する凹部の最深部から最深部までの凹部間距離Ｐが、前記定常部にあたる部位の凹凸面において隣接する凹部の最深部から最深部までの凹部間距離Ｐ0よりも大きいことを特徴とする継手の溶接方法。
【請求項２】
前記凹部間距離Ｐ0に対し、前記凹部間距離Ｐを１．１×Ｐ0乃至１．５×Ｐ0とすることを特徴とする請求項１に記載の継手の溶接方法。
【請求項３】
２つの部材の少なくとも一方の部材の開先端に凹凸面を形成し、前記凹凸面を他方の部材に当接し溶接して接合する継手の溶接方法において、溶接のスタート部又はエンド部にあたる部位の前記凹凸面の形状が、溶接の定常部にあたる部位の前記凹凸面の形状と異なるものであり、前記スタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の凹凸面における凹部深さＤが、前記定常部にあたる部位の凹凸面における凹部深さＤ0よりも大きいことを特徴とする継手の溶接方法。
【請求項４】
前記凹部深さＤ0に対し、前記凹部深さＤを１．１×Ｄ0乃至１．４×Ｄ0とすることを特徴とする請求項３に記載の継手の溶接方法。
【請求項５】
前記溶接の定常部にあたる部位の溶込み深さＴ0に対し、前記溶接のスタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の溶込み深さＴを０．８×Ｔ0以上１．２×Ｔ０以下とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の継手の溶接方法。
【請求項６】
前記溶接の定常部にあたる部位の余盛り高さＹ0に対し、前記溶接のスタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の余盛り高さＹを０．８×Ｙ0乃至１．２×Ｙ0とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の継手の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼構造物の突合わせ継手、角継手、Ｔ継手、十字継手及びはめ込み継手等の溶接に適用される継手の溶接方法に関し、特に、溶接のスタート部からエンド部まで一定の溶込みが得られ、過剰な余盛りが形成されることを防止することができるために、スタート部及びエンド部においても、定常部と同等の継手強度を確保することができる継手の溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来のＴ継手の開先部を示す正面図である。図８に示すように、垂直に配置された鋼板１と水平に配置された鋼板２とは垂直に交差するように正面視でＴ字型に組み立てられており、鋼板２の先端面２ｂは鋼板１の表面に当接している。
【０００３】
図８に示すように組み立てられたＴ継手においては、いわゆる隅肉溶接により部分溶込み溶接を実施するものである。しかしながら、このような従来の開先端を有するＴ継手に対し溶接を行うと、溶接の非定常部であるスタート部及びエンド部では定常部と同等の溶け込み深さを得ることができず、継手強度が定常部のそれと比較して低くなる。また、特にスタート部においては余盛りが過多になるため、オーバーラップが発生しやすい。このため、溶接を行う構造物を設計する場合は、スタート部及びエンド部が高い継手強度を要求される部位を避けて配置されるように考慮する必要がある。
【０００４】
また、図８に示す従来のＴ継手は定常部においても深い溶込み深さを確保することが困難であり、高い継手強度を得ることができない。このため、一般的に鋼構造物等においては、突合せ継手、角継手及びＴ継手等を溶接する場合に、良好な溶込み深さを確保し、所望の継手強度を得るために、少なくとも一方の部材に傾斜した切欠きを形成した後、継手を組み立てて溶接している。
【０００５】
図９は従来のＴ継手の他の開先部を示す正面図である。図９に示すＴ継手においては、鋼板４の片端面において、その上面から端面に至るように傾斜した切欠き４ａが形成されている。そして、図８に示すＴ継手と同様に垂直に配置された鋼板３と水平に配置された鋼板４とが垂直に交差するように正面視でＴ字型に組み立てられており、その開先端にレ型の開先部５が形成されていると共に、鋼板４の先端面４ｂが鋼板３の表面に当接している。
【０００６】
このように、鋼板の開先端に傾斜した切欠き４ａが形成されていると、溶接時において深い溶込みが得られ、これにより、高い継手強度を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示す開先端に傾斜した切欠き４ａが形成されている鋼板４を使用し銅板３と溶接しても、図８に示すＴ継手と同様に、非定常部であるスタート部及びエンド部の溶込み深さは定常部と比較して浅いため、継手強度が低くなってしまう。
【０００８】
また、図９に示す開先端に傾斜した切欠き４ａが形成されている鋼板４を銅板３に溶接する場合、単層溶接により適正量の余盛りを得られる溶接条件を設定すると、ルート部（鋼板４の端面４ｂと鋼板３との接触部分）において、溶融金属の溶落ちが発生する。また、溶落ちが発生しない溶接条件を設定すると、余盛りが不足することがあるため、溶落ちを発生させずに適正な余盛りを得るために、多層溶接を行うことが多い。その場合に、各層の溶接のスタート位置を溶接線方向に対して一定にすると、スタート部での余盛り過多が蓄積されるので、より一層オーバーラップが発生しやすくなる。
【０００９】
更に、図９に示す開先端に傾斜した切欠き４ａが形成されている鋼板４を銅板３に溶接する場合、本溶接を行う前に鋼板４と銅板３を仮組みするための仮付け溶接をレ型の開先部５内に施す場合がある。一般的にこのような仮付け溶接の溶接長は短く、本溶接初層のスタート部とエンド部との間に仮付け溶接の溶接ビート全域が配置される場合が多い。この場合に仮付け溶接のスタート部が余盛り過多になっていると、本溶接初層の溶接時に融合不良を発生しやすくなる。
【００１０】
更にまた、溶接部の溶込み深さを増大させる方法として、本発明者等による特開平９−２６２６８９に記載された方法がある。これは部材の少なくとも一方の開先端に凹凸面を形成して、他方の部材に当接させて溶接する方法である。
【００１１】
しかしながら、特開平９−２６２６８９に記載された方法は溶接の定常部の溶込み深さを増大させるには極めて効果的であるが、溶接のスタート部及びエンド部の溶込み深さは、この方法による溶接定常部のそれと比較して浅くなる。また、特にスタート部において、図８及び９に示すＴ継手と同様に余盛り過多になるためオーバーラップが発生しやすくなるという問題点がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、特に、部材の少なくとも一方の開先端に凹凸面を形成して、その凹凸面を他方の部材に当接させて溶接する方法において、溶接のスタート部及びエンド部においても、定常部と同等の溶込み深さが得られ、且つ、余盛り過多によるオーバーラップの発生を防止することができるために、スタート部からエンド部までの溶接部全域において、良好な継手強度を得ることができる継手の溶接方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る継手の溶接方法は、２つの部材の少なくとも一方の部材の開先端に凹凸面を形成し、前記凹凸面を他方の部材に当接し溶接して接合する継手の溶接方法において、溶接のスタート部又はエンド部にあたる部位の前記凹凸面の形状が、溶接の定常部にあたる部位の前記凹凸面の形状と異なるものであり、前記スタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の凹凸面において隣接する凹部の最深部から最深部までの凹部間距離Ｐが、前記定常部にあたる部位の凹凸面において隣接する凹部の最深部から最深部までの凹部間距離Ｐ0よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
本発明方法においては、２つの部材の少なくとも一方の部材の開先端に凹凸面を形成し、前記凹凸面を他方の部材に当接し溶接して接合する継手の溶接方法において、溶接のスタート部又はエンド部にあたる部位の前記凹凸面の形状が、溶接の定常部にあたる部位の前記凹凸面の形状と異なるため、溶込み深さ及び余盛り形状を溶接の定常部、溶接の非定常部であるスタート部及びエンド部の３箇所において別々に制御することができ、溶接部全体において、均一な強度を得ることができる。
【００１５】
ここで、前記スタート部又はエンド部にあたる部位の凹部深さＤ及び隣接する凹部間距離Ｐは、スタート部又はエンド部にあたる部位全体において均一である必要はなく、例えば、スタート部にあたる部位において、凹部深さＤが定常部にあたる部位の凹部深さＤ0よりも大きな値からＤ0まで徐々に減少していくようなものでもよい。
【００１６】
また、前記凹部間距離Ｐ0に対し、前記凹部間距離Ｐを１．１×Ｐ0乃至１．５×Ｐ0とすることが好ましい。ここで、前記凹部間距離Ｐは、前記スタート部又はエンド部にあたる部位の両方共に前記凹部間距離Ｐ0と比較して大きい必要はなく、少なくとも一方が大きければよい。
【００１７】
このように、前記スタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の凹凸面において隣接する凹部間距離Ｐが、前記定常部にあたる部位の凹凸面において隣接する凹部間距離Ｐ0よりも大きいと、凹部によるギャップの効果が増大するため、溶込み深さが深くなる。また、溶融金属が凹部に入り込みやすくなるため、余盛り過多になることを防止することができる。これにより、継手強度を向上させることができる。
【００１８】
また、前記凹部間距離Ｐ0に対し、前記凹部間距離ＰがＰ＜１．１×Ｐ0であると、所望の溶込み深さの増大及び余盛り過多防止の効果が得られなくなる。一方、Ｐ＞１．５×Ｐ0であると、溶融金属の溶落ちが発生しやすくなる。従って、凹部間距離Ｐ0に対し、凹部間距離Ｐが１．１×Ｐ0乃至１．５×Ｐ0であることが好ましい。
【００１９】
更にまた、前記スタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の凹凸面における凹部深さＤが、前記定常部にあたる部位の凹凸面における凹部深さＤ0よりも大きくてもよく、前記凹部深さＤ0に対し、前記凹部深さＤを１．１×Ｄ0乃至１．４×Ｄ0とすることが好ましい。ここで、前記凹部深さＤは、前記スタート部又はエンド部にあたる部位の両方共に前記凹部深さＤ0と比較して大きい必要はなく、少なくとも一方が大きければよい。
【００２０】
このように、前記スタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の凹凸面における凹部深さＤが、前記定常部にあたる部位の凹凸面における凹部深さＤ0よりも大きいと、凹部によるギャップの効果が増大するため、溶込み深さが深くなる。また、溶融金属が凹部に入り込みやすくなるため、余盛り過多になることを防止することができる。これにより、継手強度を向上させることができる。
【００２１】
また、前記凹部深さＤ0に対し、前記凹部深さＤがＤ＜１．１×Ｄ0であると所望の溶込み深さの増大及び余盛り過多防止の効果が得られなくなる。一方、Ｄ＞１．４×Ｄ0であると、溶融金属の溶落ちが発生しやすくなる。従って、凹部深さＤ0に対し、凹部深さＤが１．１×Ｄ0乃至１．４×Ｄ0であることが好ましい。
【００２２】
更にまた、前記溶接の定常部にあたる部位の溶込み深さＴ0に対し、前記溶接のスタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の溶込み深さＴを０．８×Ｔ0以上とすることが好ましく、また、前記溶接の定常部にあたる部位の余盛り高さＹ0に対し、前記溶接のスタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の余盛り高さＹを０．８×Ｙ0乃至１．２×Ｙ0とすることが好ましい。
【００２３】
本発明方法により、継手の溶接を行うと、前記溶接の定常部にあたる部位の溶込み深さＴ0に対し、前記溶接のスタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の溶込み深さＴを０．８×Ｔ0以上とすることができる。ここで、スタート部又はエンド部にあたる部位の溶込み深さＴを定常部にあたる部位の溶込み深さＴ0に対し、０．８×Ｔ0以上とするために、定常部にあたる部位の溶接条件とスタート部又はエンド部にあたる部位の溶接条件とを変える必要はなく、スタート部から定常部を経てエンド部に至るまで同一の溶接条件によって、前記０．８×Ｔ0≦Ｔ以上の溶込み深さを得ることができる。このため、継手強度を向上させることができる。
【００２４】
なお、溶込み深さＴは０．８×Ｔ0以上であれば、その効果は十分であり、深さＴの上限値は特に決める必要はないが、深さＴが１．２×Ｔ0を越えても、その効果に変わりはなく、一方、溶接条件の変更が必要となる場合があるので、深さＴは１．２×Ｔ0以下とすれば十分である。
【００２５】
また、本発明方法により、継手の溶接を行うと、前記溶接の定常部にあたる部位の余盛り高さＹ0に対し、前記溶接のスタート部又はエンド部にあたる部位の少なくとも一方の余盛り高さＹを０．８×Ｙ0乃至１．２×Ｙ0とすることができる。ここで、スタート部又はエンド部にあたる部位の溶込み深さＴを定常部にあたる部位の余盛り高さＹ0に対し、０．８×Ｙ0≦Ｙ≦１．２×Ｙ0の範囲にするために、定常部にあたる部位の溶接条件とスタート部又はエンド部にあたる部位の溶接条件とを変える必要はなく、スタート部から定常部を経てエンド部に至るまで同一の溶接条件によって、前記０．８×Ｙ0≦Ｙ≦１．２×Ｙ0の範囲の余盛り高さを得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係る継手の溶接方法について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）は本発明の実施例に係る継手の開先形状を示す平面図、（ｂ）はその正面図である。
【００２７】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｔ継手２１を構成する板状部材６の一方の端面には、板状部材６の表面から裏面に延びるように、複数個の溝状の凹部が形成されている。その凹部は３種類形成されており、溶接を始める側から順にスタート部、定常部及びエンド部とすると、スタート部、定常部及びエンド部にあたる部位に、夫々凹部６ａ、６ｂ及び６ｃが複数個形成されており、また、凹部６ｂの凹部深さに対し、凹部６ａ及び６ｃの凹部深さは深くなっている。従って、図１（ａ）に示すように、板状部材６の一方の端面においては、平面視で両端部で凹部深さが深く、中央部で凹部深さが浅い波形の凹凸面２３が形成されている。
【００２８】
そして、垂直に配置された板状部材７の表面に水平に配置された板状部材６の凹部６ａ乃至６ｃが形成された凹凸面２３が当接し、板状部材６と板状部材７とが垂直に交差するように正面視でＴ字型に組み立てられている。
【００２９】
このようにＴ継手２１を組み立てた後、板状部材６の凹凸面２３に沿って、スタート部側の凹部６ａから溶接を行い、定常部の凹部６ｂを経て、エンド部の凹部６ｃまで溶接を行う。そうすると、スタート部及びエンド部の凹部深さが定常部のそれと比較して大きいため、スタート部及びエンド部においてギャップの効果が大きく、深い溶込みを容易に得ることができ、特開平９−２６２６８９に記載された方法のようにスタート部及びエンド部の溶込み深さが定常部のそれと比較して浅くなることがなく、スタート部及びエンド部においても、定常部と同等の溶込み深さを得ることができる。
【００３０】
また、スタート部及びエンド部の余盛り形状についても、スタート部の凹部６ａ及びエンド部の凹部６ｃの深さが定常部の凹部６ｂの深さと比較して大きいため、溶融金属が凹部に容易に入り込むことができ、余盛り過多によるオーバーラップの発生を防止することができる。
【００３１】
このように本実施例においては、スタート部からエンド部までの溶接部の全域において健全で均一な継手強度を得ることができる。
【００３２】
更に、スタート部の凹部６ａ及びエンド部の凹部６ｃの深さＤを定常部の凹部６ｂの深さＤ0と比較して大きくする代わりに、スタート部及びエンド部の隣接する凹部間の距離Ｐを定常部の隣接する凹部間の距離Ｐ0と比較して大きくすることによっても、スタート部及びエンド部は定常部と比較してギャップの効果が大きく、また、溶融金属が凹部に容易に入り込むことができるため、同様の効果を得ることができる。
【００３３】
本実施例においては、Ｔ継手の例について示したが、例えば、突合せ継手、角継手、十字継手及びはめ込み継手においても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明に係る溶接方法を使用して得られた継手の実施例について、その比較例と比較して具体的に説明する。
【００３５】
先ず、本発明に係る継手の溶接方法による実施例としては、溶接の定常部にあたる凹部の深さＤ0を一定にし、溶接のスタート部にあたる部位の凹部の深さＤを種々変化させた開先端を有する板状部材を作製し、Ｔ継手を組み立てた後に溶接を行い、スタート部及び定常部における溶込み深さ比較試験を実施した。また、比較例としては、スタート部及び定常部における凹部深さが一定の開先端を有する板状部材を作製し、Ｔ継手を組み立てた後に溶接を行い、同様に溶込み深さ比較試験を実施した。
【００３６】
図２（ａ）は溶込み深さ比較試験の比較例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその凹凸形状及びサイズを示す平面図である。また、図３（ａ）は溶込み深さ比較試験の実施例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその凹凸形状及びサイズを示す平面図である。
【００３７】
比較例としては、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、板厚が１０ｍｍの板状部材８に対し、凹部深さが２．５ｍｍ、隣接する凹部間距離が７ｍｍとなるようにガス切断により凹部を形成し、垂直に配置され板厚が１２ｍｍの板状部材９と水平に配置された板状部材８とが垂直に交差するように、板状部材９の表面に板状部材８の凹凸面の凸部の頂点を当接して組み立てたＴ継手を使用した。なお、板状部材８はその上面が板状部材９の端面９ａから１０ｍｍの位置になるように配置した。
【００３８】
また、実施例としては、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、板状部材８の代わりに、溶接の定常部の凹部深さは板状部材８と同じ２．５ｍｍであるが、溶接のスタート部にあたる部位に、約３０ｍｍの長さにわたり凹部深さＤを変化させた板状部材１０を使用した。それ以外の寸法は板状部材８と同じである。また、垂直に配置された板状部材１１は板状部材９と同形状である。なお、板状部材１０はその上面が板状部材１１の端面１１ａから１０ｍｍの位置になるように配置した。
【００３９】
このような２種類のＴ継手に対して同一の溶接条件により溶接し、溶接後に溶接部の断面マクロを２断面採取して、溶込み深さを測定し、その平均値により、溶込み深さを評価した。但し、溶接は直径が１．２ｍｍの溶接ワイヤを使用し、自動ＭＡＧ溶接とした。溶接条件を下記表１に示し、評価結果を下記表２に示す。
【００４０】
【表１】
0004090599.tif 000002
【００４１】
【表２】
0004090599.tif 000003
【００４２】
上記表１及び２に示すように、溶接の定常部及びスタート部の凹凸形状が同一の開先端を有する板状部材を使用した比較例Ｎｏ．６の継手においては、スタート部の溶込み深さが定常部のそれと比較して極端に浅くなる。しかしながら、実施例Ｎｏ．２乃至４の継手においては、スタート部の溶込み深さは定常部のそれと同等であった。
【００４３】
また、実施例Ｎｏ．１においては、比較例Ｎｏ．６と比較してスタート部の溶込み深さが大きいが、定常部と同等の溶込み深さを得ることはできなかった。更に、実施例Ｎｏ．５においては、スタート部において、溶融金属の溶落ちが発生したため、測定を中止した。
【００４４】
これらの結果により、良好な継手強度を得るための溶接部のスタート部における凹部深さＤは、溶接の定常部における凹部深さＤ0に依存し、凹部深さＤ0に対し、凹部深さＤを１．１×Ｄ0乃至１．４×Ｄ0とすると、スタート部においても定常部と同等の溶込み深さを得ることができる。また、このとき、スタート部における溶込み深さＴは定常部における溶込み深さＴ0に対し、０．８×Ｔ0以上となっている。
【００４５】
次に、本発明に係る溶接方法によりＴ継手を溶接した場合のスタート部における余盛り過多の防止効果を調査するために、図４（ａ）及び（ｂ）に示すＴ継手を作製した。図４（ａ）は余盛り過多の防止効果調査の実施例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその平面図である。また、図５（ａ）は余盛り過多の防止効果調査の比較例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【００４６】
本実施例としては、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、板厚が１２ｍｍの板状部材１２の片端面に対し、その上面から端面に至るように４５°に傾斜した切欠き１２ａが形成されており、その端面の板厚方向の長さは５ｍｍとなっている。更にその端面に凹凸面が形成されている。この凹凸面には凹部深さが１．０ｍｍの凹部１２ｂ及び１２ｄが両端部に複数個配置され、凹部深さが凹部１２ｂ及び１２ｄより深いＤ（ｍｍ）の凹部１２ｃが中間部に複数個配置されて構成されている。ここで、凹部１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄの全てにおいて隣接する凹部間距離は５ｍｍとなっている。そして、垂直に配置され板厚が１４ｍｍの板状部材１３の表面に水平に配置された板状部材１２の凹凸面の凸部の頂点が当接し、板状部材１２と板状部材１３とが垂直に交差するように正面視でＴ字型に組み立てられている。なお、板状部材１２はその上面が板状部材１３の端面１３ａから１２ｍｍの位置になるように配置されている。
【００４７】
なお、溶接はレ型の開先部内に面内仮取付けをした後、本溶接を行うものを模擬し、凹部１２ｃから凹部１２ｄに至る溶接した後に、その上に凹部１２ｂから凹部１２ｃを経て凹部１２ｄに至る溶接を行う２層溶接とした。ただし、溶接は直径が１．４ｍｍの溶接ワイヤを使用し、自動ＣＯ2溶接とした。
【００４８】
比較例としては、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、板状部材１２の代わりに、凹部深さが全て１．０ｍｍの板状部材１４を使用したＴ継手を作製し、同様の試験を行った。板状部材１４は凹部深さ以外の寸法は板状部材１２と同じである。また、垂直に配置された板状部材１５は板状部材１３と同形状である。なお、板状部材１４はその上面が板状部材１５の端面１５ａから１２ｍｍの位置になるように配置されている。
【００４９】
このような２種類のＴ継手に対して同一の溶接条件により溶接し、溶接後にＸ線透過試験を行い、溶接１層目のスタート部（凹部１２ｃの部位）において、融合不良が発生しているものを余盛り過多と判断し×として、融合不良が発生していないものを○とした。溶接条件を下記表３に示し、評価結果を下記表４に示す。
【００５０】
【表３】
0004090599.tif 000004
【００５１】
【表４】
0004090599.tif 000005
【００５２】
上記表３及び４に示すように、比較例Ｎｏ．１０のようにスタート部と定常部の凹部深さが同一のものにおいては、溶接１層目のスタート部の余盛りが過多になりオーバーラップ傾向にあったため、２層目の溶接を行っても溶融金属を溶かし切ることができず、溶接１層目のスタート部に融合不良が発生した。
【００５３】
また、実施例Ｎｏ．７及び８においては、１層目の溶接時にスタート部の溶融金属が凹部に入り込み、余盛り過多になることなく溶接することができるため、２層目の溶接ビートをその上に重ねても、融合不良は発生しなかった。即ち、本発明方法により溶接することによって、継手のスタート部における余盛り過多を防止することができ、これにより、オーバーラップの発生を防止することができる。
【００５４】
また、実施例Ｎｏ．９は溶融金属の溶落ちが発生したため、１層目で溶接を中断した。
【００５５】
これらの結果により、良好な継手強度を得るための溶接部のスタート部における凹部深さＤは、溶接の定常部における凹部深さＤ0に依存し、凹部深さＤ0に対し、凹部深さＤを１．１×Ｄ0乃至１．４×Ｄ0とすると、スタート部において、融合不良が発生せず、余盛り過多を防止することができる。
【００５６】
次に、本発明に係る溶接方法によりＴ継手を溶接した場合における隣接する凹部間距離の溶込み深さ及び余盛り高さに及ぼす影響を調査した。
【００５７】
図６（ａ）は凹部間距離の影響調査の実施例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその平面図である。また、図７（ａ）は凹部間距離の影響調査の比較例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【００５８】
実施例としては、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、板状部材１６は板厚が１４ｍｍであって、その上面から端面に至るように４５°に傾斜した切欠き１６ａが形成されている。また、その端面の板厚方向の長さは６ｍｍであり、更にその端面に凹凸面が形成されている。
【００５９】
この凹凸面においては、溶接の定常部にあたる部位の凹部１６ｃにおける隣接する凹部間距離Ｐが６ｍｍで一定であり、溶接のスタート部にあたる部位の凹部１６ｂにおける約３０ｍｍの長さにおいて、隣接する凹部間距離Ｐを種々変化させた。但し、凹部深さは凹部１６ｂ及び１６ｃ共に１．５ｍｍで同一である。
【００６０】
この板状部材１６を水平に配置し、垂直に配置された板厚が１６ｍｍの板状部材１７と垂直に交差するように、板状部材１７の表面に板状部材１６の凹凸面の凸部の頂点を当接して組み立てたＴ継手を作製した。なお、板状部材１６はその上面が板状部材１７の端面１７ａから１４ｍｍの位置になるように配置した。
【００６１】
また、比較例としては、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、板状部材１６の代わりに、凹部深さが１．５ｍｍであると共に、隣接する凹部間距離が６ｍｍで一定の凹凸形状を有する板状部材１８を使用した。それ以外の寸法は板状部材１６と同じである。また、垂直に配置された板状部材１９は板状部材と同形状である。なお、板状部材１８はその上面が板状部材１９の端面１９ａから１４ｍｍの位置になるように配置した。
【００６２】
このような２種類のＴ継手に対して、実施例としては、溶接の定常部にあたる凹部１６ｃの隣接する凹部間距離Ｐ0を一定にし、溶接のスタート部にあたる部位の凹部１６ｂの隣接する凹部間距離Ｐを種々変化させた開先端を有する板状部材を作製し、Ｔ継手を組み立てた後に１層溶接又は２層溶接を行い、スタート部及び定常部における溶込み深さ及び余盛り高さの比較試験を行った。ここで、Ｔ継手の試験体は１個の凹凸形状に対し夫々２体ずつ作製し、２体の試験体に対して同一の溶接条件により、凹部１６ｂ側から溶接をスタートして第１層目の溶接を行った後に、一方の試験体のスタート部にあたる部位（凹部１６ｂ）及び定常部にあたる部位（凹部１６ｃ）の断面マクロを採取し、溶込み深さを測定した。また、他方の試験体に対しては、第１層目の溶接後、第２層目の溶接を行い、その後に脚長を測定し、それを余盛り高さの評価に置き換えた。
【００６３】
また、比較例としては、スタート部及び定常部における隣接する凹部間距離が一定の開先端を有する板状部材を作製し、Ｔ継手を組み立てた後に、同様の溶接及び評価を行った。但し、溶接は直径が１．４ｍｍの溶接ワイヤを使用し、自動ＭＡＧ溶接とした。
【００６４】
前述した方法により溶接を行った後、溶込み深さ及び脚長の評価を行った。なお、脚長については、適正量の脚長が得られたものを○、適正量に満たなかったものを△、オーバーラップになったものを×とした。溶接条件を下記表５に示し、評価結果を下記表２に示す。
【００６５】
【表５】
0004090599.tif 000006
【００６６】
【表６】
0004090599.tif 000007
【００６７】
上記表５及び６に示すように、溶接のスタート部にあたる部位の隣接する凹部間距離を定常部より大きく設定することにより、凹部深さを大きくする場合と同様に、溶込み深さの増大効果が得られた。即ち、比較例１７のように、スタート部及び定常部の隣接する凹部間距離が同一のものでは、スタート部おける溶込み深さが定常部における溶込み深さと比較して極端に浅くなるのに対し、実施例１１乃至１５のスタート部では比較例１７のスタート部と比較して、深い溶込みが得られている。
【００６８】
しかしながら、実施例１１のスタート部においては、比較例１７のスタート部と比較して若干の溶込み深さの増加は認められるものの、その効果は小さい。従って、溶融金属の凹部への入り込みも少ない為に、第１層目において、定常部と比較してスタート部は余盛り過多となっており、このため、第２層目の溶接時にスタート部でオーバーラップが発生した。
【００６９】
また、実施例１２乃至１４ではスタート部の凹部間距離を適正な値にしたので、スタート部の溶込み深さは定常部の溶込み深さと同等となり、脚長も適正量が得られた。
【００７０】
更に、実施例１５では、溶込み深さは定常部以上のものが得られたが、溶落ちを起こす寸前の状態であり、溶融金属が凹部に過多に入り込んだ為、第１層目において、定常部と比較してスタート部の余盛りが少なく、従って、第２層目の溶接後にも適正量の脚長が得られなかった。
【００７１】
更に、また、実施例１６では、実施例１５よりもスタート部の凹部間距離を更に大きく設定したため、第１層目の溶接時に溶落ちを発生し、試験を中断した。
【００７２】
これらの結果により、良好な継手強度を得るための溶接部のスタート部における凹部間距離Ｐは、溶接の定常部における凹部間距離Ｐ0に依存し、凹部間距離Ｐ0に対し、凹部間距離Ｐを１．１×Ｐ0乃至１．５×Ｐ0とすると、スタート部において、定常部と同様の溶込み深さ及び脚長を得ることができ、これにより、継手強度を向上させることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、溶接のスタート部及びエンド部における溶込み深さが定常部と比較して浅くなることがなく、また、スタート部において、余盛り過多によるオーバーラップの発生を防止することができる。このため、スタート部からエンド部に至るまでの溶接ビード全域において、健全で均一な継手強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施例に係る継手の開先形状を示す平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図２】（ａ）は溶込み深さ比較試験の比較例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその凹凸形状及びサイズを示す平面図である。
【図３】（ａ）は溶込み深さ比較試験の実施例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその凹凸形状及びサイズを示す平面図である。
【図４】（ａ）は余盛り過多の防止効果調査の実施例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図５】（ａ）は余盛り過多の防止効果調査の比較例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図６】（ａ）は凹部間距離の影響調査の実施例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図７】（ａ）は凹部間距離の影響調査の比較例に使用したＴ継手の形状及びサイズを示す正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図８】従来のＴ継手の開先部を示す正面図である。
【図９】従来のＴ継手の他の開先部を示す正面図である。
【符号の説明】
１、２、３、４；鋼板
２ｂ、４ｂ；先端面
４ａ、１２ａ、１４ａ、１６ａ、１８ａ；切欠き
５；開先部
６、７、８、９、１０、１１、１２、１３，１４，１５、１６、１７、１８、１９；板状部材
６ａ、６ｂ、６ｃ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１６ｂ、１６ｃ；凹部
９ａ、１１ａ、１３ａ、１５ａ、１７ａ、１９ａ；端面
２１；Ｔ継手
２３；凹凸面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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９】
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