■2004.9

財団法人 金属系材料研究開発センター

No.215TODAY

技術革新を生むもの：融合・連携の意義と幻想を有する「森と湖の列島」で、そこに縄文文化が生まれた。その縄文文化は、技術的視点からは、南の温帯落葉広葉樹林帯文化と北方の亜寒帯針葉樹林帯文化の「融合」の結果としてかなりの先進
大阪大学大学院

教授性をもって生まれた。その技術の先進性は、最古

工学研究科の縄文土器を生み出し、三内丸山遺跡のように、

豊 田 政 男

世界にも類を見ない「巨大木造建築」を生み出している。この例に見るように、技術融合は「技術革新」をもたらし、それが経済発展の主役となる技術は、従前から人につくとよく言われる。過のである。

去の新しい技術が特定の人とともに消えていったものは多く、例えば「大仏」などの建築様式は、4月からの国立大学の法人化によって産官学連携

僧重源の死後急速に衰退している。しかし、技術など「連携」への動きの声が大きい。現に筆者自を生むのは人であり、「技術の創造」は技術者がも身もいくつかの産学連携のまとめ役を行ってきてつ生命力で、権利であり義務である。
「天人合一」いる。ただ、産学連携が、企業の中央研究所終焉という言葉がある。天と人は分離されていないとの時代（西村著『産学連携―「中央研究所の時代」いうこと。天とは全てを創造する根源力であり、を超えて』日経BP社）にあって、産業界の利益追われわれ研究者・技術者を活かしている生命力で求型の企業の基盤分野における基礎研究のみを大あるが、技術の創造はその天から技術者に与えら学に求めるなら、大きな間違いを生むことにもなれたものである。

る。確かに、大学には多くのシーズが隠れている。

その技術を支えるのが「科学」であろう。科学

ただ、それを企業化することが産学連携というよ（ラテン語：Scientia）とは、本来は「知る」、「知うにとらわれている嫌いもあるのは事実である。

識」の意味で、自然に関する知識を得る学問であ

これは真の連携でなく、産学連携への幻想かもしる。しかし、知識のすべてが科学でない。統合性、れない。連携のとりまとめを行ってきた経験から方法性、概念性などのある「知」として人類が作は、産学連携が活きるのは、大学のもつ他分野をり出したもののみ科学という。技術とは、その科含む総合力を活かそうとした異縁連携的なもの、学的知識を駆使した人間と自然の関わりを解決す

また、目的をもった人材育成と人材交流がうまくる手段であって、人類の出現と技術の発生は不可

いったとき、さらに若手の知的好奇心を沸き立て分であり、人間と自然の関わりを変化させてきたるようなテーマと体制であったとき、などが挙げものといえる。技術を生み出した人びとが、技術られ、真の融合が活きる例ともいえる。

を正しく使い、自然との関わりを破壊することの研究に携わる機関にはそれぞれの役割があるが、ない持続的な社会の構築にこそ、その役割を果たその中にあって、少しの重なりと違った「知」のさなければならない。

導入による融合が真の連携につながってくるのかもしれない。

わが国は、古代から豊かな森と海の資源の二つ

1

JRCM REPORT「省エネルギー型鋼構造接合技術の開発」研究概要
研究概要「省エネルギー型鋼構造接合技術の開発」
鉄鋼材料研究部板垣省三

1 はじめに2 研究開発の概要

及び鋼板の変態膨張挙動を取り入れた

本開発は、鋼構造物の接合における従来の溶接材料よりも溶接変形が少する。また、溶接変形シミュレーショ

溶接技術を対象とし、溶接施工時におなく、かつ実施工に耐え得る溶接性・ン技術を用いてより複雑な構造体の溶けるエネルギー使用量の低減と溶接精溶接作業性と強度特性を有する溶接材接施工方法を提案し、実際に平面パネ度の向上を目的に、独立行政法人新エ料と設計・施工の組み合わせによる構ルや立体構造体モデル試験体を作製しネルギー・産業技術開発機構（NEDO技造体の設計指針を提案することで、溶てその溶接変形低減効果を確認する。

術開発機構）の地球温暖化防止新技術

接後の変形が少ない溶接技術を開発す

一方、実施工・実用の観点から溶接材プログラムの一環として、平成15〜17る。溶接変形緩和の解決方法の展開を料の課題を抽出して溶接材料の開発に年度の3か年計画で推進されている。

図−1に示す。溶接変形を低減する溶フィードバックするとともに、継手・鋼構造物の溶接施工においては、溶接材料の技術開発ポイントは、溶接金構造体としての健全性を実証する。

接金属（溶接材料と鋼板が溶融してで属の低温における変態に伴う膨張を利本開発プロジェクトでは、上記の課題にきた鋼）の熱収縮応力により鋼構造物用することにある。溶接施工における対応して①溶接材料分科会、②溶接施の変形が生じ、その変形量が、例えば溶接金属の変態特性と溶接変形の概念

工方法分科会、③構造健全性分科会の道路橋では道路橋示方書、船舶では日を図−2に示す。種々の溶接材料から3分科会を組織し、研究開発の効率的な本鋼船工作精度標準に規定されている得られた溶接金属の変態温度と基本継運営に努めている。研究開発のスケジュ許容範囲を超える場合には、それを矯手の変形量との関係を実験的に調べてール概要を表−1に示す。平成15年度の正するためにガス加熱をはじめとした適正なマルテンサイト変態開始温度

基礎的な研究から平成17年度の実構造多くのエネルギーと労力が消費されて（Ms点）の範囲を明確にする。さらに体での検証に至る技術開発過程を、溶いる。橋梁、造船及び建設機械分野等

化学組成とフラックス組成を調整して接材料の試作から完成までのPhaseⅠにおける溶接変形を矯正するためのエ実施工に供し得る溶接性と強度特性を（平成15年度〜16年度上期）と溶接材料

ネルギー消費量（原油換算）
は5.6万k /兼備する溶接材料を開発する。研究開による変形緩和効果の確認及び構造健年と試算されている。

溶接変形シミュレーション技術を確立

発で対象とする溶接材料と溶接継手及全性検証のPhaseⅡ（平成16年度下期〜

このため、鋼構造物の接合における溶び構造体を図−3に示す。次に開発し17年度）の2段階に分けて推進する。

接技術において、従来よりも溶接変形がた溶接材料を種々の構造物に対して適本技術開発には、JRCM、JFEスチー少ない溶接材料を開発するとともに、そ正に使うための溶接施工方法を決める（株）神戸製鋼所、石川島播磨重ル（株）、の溶接材料特性を考慮した溶接施工方手順を提案し、変形低減の効果を実験（株）、川崎重工業（株）の5社が参画し、工業法を開発することにより、溶接後の加熱により確認する。具体的には、実験室共同研究者として大阪大学大学院と同矯正が不要な溶接技術を確立する。

規模の基本継手を対象として溶接金属大学接合科学研究所が加わっている。

図−1 溶接変形緩和の解決法の展開

JRCM NEWS No.215

図−2 溶接材料の変態特性と溶接変形の概念図2ク）の変形量が構造物の設及び継手特性の観点から溶接材料の課計基準等で規定される矯正題を抽出し、改善方法を提案するためを必要としないレベル以下の知見を得た。となる溶接材料及び溶接条

4 おわりに件（入熱量、溶接順序等）を

平成16年度は水平すみ肉溶接用の溶決定する。

図−3 対象とする溶接材料と溶接継手・構造体

3 研究開発の課題と平成15年度の成果（1）溶接変形の少ない溶接材料の開発

平成15年度は、水平すみ接材料に加え、全姿勢すみ肉溶接用フ肉基本継手を用いた実験にラックス入りワイヤ及び突合せ溶接用より溶接材料のMs点と角ソリッドワイヤを予備試作し、溶接性変形量の関係を明らかにしや材料基本特性の評価を行う。また、た。また、溶接施工中における変形挙水平すみ肉基本継手を対象として完成

動を非接触方式で連続的に計測可能なさせた相変態を考慮した溶接変形シミ

溶接変形測定装置を開発し、溶接金属ュレーションモデルを平面パネルレベ

溶接金属の変態膨張特性を調整するの変態膨張により角変形が戻され、溶ルでの変形が予測できるように拡張すことにより、溶接変形の原因である局接変形が抑制されることを実証した。

るとともに、全姿勢すみ肉溶接用フラ所的な加熱・冷却による収縮歪を低減、溶接施工中の溶接変形挙動の従来材とックス入りワイヤ及び突合せ溶接用ソあるいは膨張歪を発生させることによ

試作された低変態温度溶接材の比較をリッドワイヤで溶接した基本継手の変り、従来よりも溶接変形が少ない溶接

図−4に示す。
さらに、溶接変形シミュ

形予測へ適用できるようにする。さら材料を開発する。平成15年度は、水平レーションモデル解析結果と実験結果に、最適な水平すみ肉用溶接材料と溶すみ肉溶接用フラックス入りワイヤをとの比較を行い、パラメータを適正化す

接変形シミュレーション手法から予測対象として基本化学組成に基づき変態ることにより、溶接変形挙動を定量的される適正溶接施工条件を用いて平面開始温度（Ms点）の異なる溶接材料をにシミュレートできる手法を確立した。

パネルを作製して溶接変形量、構造健試作し、溶着金属の材料物性を評価し（3）構造健全性・溶接性・溶接作業性の評価全性の評価を行い、本溶接材料の実用た。また、試作した溶接材料を用いて開発された溶接材料と提示された溶水平すみ肉溶接基本継手を作成し、溶接条件を用いて構造体を作製し、溶接最終的には平成17年度の、開発した接性・溶接作業性（耐割れ性、スラグ剥性や変形抑制効果を確認するととも各種の溶接材料を用いた立体構造モデ性を見極める予定である。

離性、ビード形状）
や溶接変形挙動を確に、特性評価（強度試験、疲労試験）
をル試験体で溶接性や溶接変形低減効果認して溶接材料の開発のめどをたてた。

行い、鋼構造物が構造健全性を有してを評価することにより、溶接後の加熱（2）溶接変形の少ない構造体の溶接施工いることを確認する。平成15年度は、矯正が不要な溶接技術を確立し、溶接試作した溶接材料の溶接性や作業性を精度の向上と溶接施工時の省エネルギ

方法決定手順の提案
溶接金属の変態特性を考慮した有限評価するとともに、それらの溶接材料ーに貢献する。

要素法3次元熱弾塑性シミュレーショを用いた水平すみ肉溶接継手の基本特ンを用いて、構造体（例えば鋼橋を構性（引張、曲げシャルピー等）を評価し成する箱桁や船殻を構成するブロッた。それらの評価結果に基づき溶接性

引用文献
１）JRCM：「省エネルギー型鋼構造接合技術の開発」平成15年度経済産業省提案（2003）

表−1 研究開発の全体スケジュール

図−4 溶接施工中の溶接変形挙動の測定例

3JRCM NEWS No.215

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS／第215号

発 行 2004年 9 月 1 日
発行人 小島 彰
発行所 財団法人 金属系材料研究開発センター〒105-0003 東京都港区西新橋一丁目5番11号 第11東洋海事ビル6階

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