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日本建築学会大会学術講演梗概集（九州） 2016 年 8 月

25 度狭開先ロボット溶接を適用した柱端接合部の性能評価－その 2溶接施工条件－
正会員 ○ 早坂 和美 ＊ 1＊3狭開先溶接

冷間成形角形鋼管 ロボット溶接

同

服部 和徳

溶接止端

NBFW 法同中野 達也 ＊ 5載荷実験

1．序＊2同見波 進

同宗川 陽祐 ＊ 4

おり，溶接材料は全試験体で同一ロットである．溶接積層

本報では実大曲げ実験における試験体の溶接施工条件

数は 8 層 9 パスである．溶接電流は 270~320A 程度，アーおよび溶接部性状について述べる．

ク電圧は 32~38V 程度，溶接速度は 15~40cm/min 程度を2．溶接施工条件

目標に溶接施工しており，表 2 より，溶接条件の実測値

表 1 に供試材の機械的性質および化学成分，表 2 に溶は概ね目標値と同程度となっている．

接施工条件の実測値，表 3 に溶接部形状の実測値を示す．

3．溶接部性状

2.1

3.1

組立溶接

マクロ組織観察

組立溶接は半自動溶接で行う．溶接施工条件につい写真 1 にマクロ組織観察結果を示す．試験片は加力後て，溶接ワイヤは JIS Z 3312 YGW11(f 1.2)，裏当て金は試験体のコラムと通しダイアフラム溶接部で作用応力的FB-9×25(SN490B) を使用しており，溶接材料は全試験体に弾性と考えられる曲げ中立軸位置から採取したものでで同一ロットである．文献 1) ではテーパー付き裏当て金ある．NBFW 法を適用している試験体 No.3 はビード Uの使用を推奨しているが，本実験では，裏当て金のテーにより試験体 No.1，No.2 と比較してコラム外側近傍で母パー加工を行っていない一般的なフラットバー（ただし，材側に広く溶着金属が位置している．

角部に密着させるためのスリット加工あり）を使用して3.2

本溶接部の外観形状いる．溶接電流は 160~200A 程度，アーク電圧は 22~24V表 3 および写真 2 にコラム角部外側の溶接最終層にお程度，溶接速度は 25~40cm/min 程度を目標として，組立ける外観形状の測定結果を示している．写真 2 は境界を溶接ビードの余盛高さを抑える工夫をしている．表 2 より，判別しやすいよう色調を反転している．測定項目は余盛溶接条件の実測値は概ね目標値と同程度となっている．加高さ h，ビード幅 S'，止端部曲率半径 r ，フランク角 f で工および組立精度については，溶接施工段階で測定していあり，載荷実験前に歯科用印象材によって採取した角部る．特に，本試験体を製作するにあたり，テーパー加工の断面形状を画像解析により測定を行っている．なお，表 3無い裏当て金を使用しているため，開先内の組立溶接ビーおよび写真 1 は破壊の起点となった溶接部の測定結果でドの余盛高さ H の実測値は全溶接部で 4~5mm と文献 1）ある．溶接部の外観形状は特に破壊で限界づけられるコラの規定値および文献 4)，5) の目標，推奨値である 3mmムの変形性能に及ぼす影響が大きいと考えられ，特に止端を上回る結果となっている．溶接施工後に実施した UT で部曲率半径 r およびフランク角 f の影響が大きい結果が既は，溶接初層部において高温割れおよび溶け込み不良等に往の知見 6) により明らかにされている．破壊の起点となっ起因する，AIJ UT 基準の許容限界た溶接部の実測値としては，止端部に仕上げ加工を行った

3)を上回るサイズの形

試験体 No.1 については r および f が最も大きい．

状欠陥は存在しないことを確認している．
2.2

試験体 No.2 および試験体 No.3 について，r は試験体本溶接

本溶接は単関節溶接ロボットで行う．溶接施工条件につNo.3 が試験体 No.2 より 1mm 程度大きく大差が無いが，いて，溶接ワイヤは JIS Z 3312 YGW18(f 1.2) を使用してf は 5°程度大きくむしろ No.3 に近いことがわかる．また，

表1供試材の機械的性質および化学成分（ミルシート値）

機械的性質
Y.R.
σyσuCSi
供試材vE 022× 10(N/mm )(N/mm2)(%)(J)
BCP32538253970.82641528
BCP325T
396
53074.7306
1626
σ y：降伏点，σ u：降伏点，Y.R.：降伏比，vE0：0 度シャルピー吸収エネルギー
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14

Mn140151

化学成分（%）
NiMoV
2× 10× 100103111172110P3SCr32N
4× 103132

Ceq
2× 1040
42

Evaluation for structural performance of column-end robotic welded connection using 25 degrees narrow groove- Part 2 Welding condition HAYASAKA Kazumi, MINAMI Susumu, HATTORI Kazunori, SOKAWA Yosuke, NAKANO Tatsuya― 1157 ―表2試験体
No.

R.G.
(mm)

裏当て金
形状

溶接条件実測値

組立溶接条件
電流
電圧(A)
(V)

速度
電流
溶接ワイヤ※ 1(cm/min)(A)
1FB-9×25
JIS Z 3312
JIS Z 3312 262 ~ 309
2 8 層 9 パス
259 ~ 313
5.0 ~ 5.5
150 ~ 160 24 ~ 25 40 ~ 42(SN490B)
YGW11(f 1.2)
YGW18(f 1.2) 260 ~ 291
3※ 1 全試験体で同一ロット材を使用している．
積層溶接ワイヤ※ 1(a) 試験体 No.1

1 42(b) 試験体 No.2
写真 1 マクロ組織観察結果

1 32.0°19.9mm

11.6mm

11.4mm

25.776mm(a) 試験体 No.1

表3試験体No.

本溶接条件
電圧速度
入熱(V)
(cm/min)(kJ/cm)33 ~ 35 18.0 ~ 34.8 16.2 ~ 29.7
33 ~ 34 18.3 ~ 41.3 12.5 ~ 29.4
33 ~ 34 20.0 ~ 28.9 18.0 ~ 28.7

写真 2(c) 試験体 No.3

138.9 °

1.445mm

10.1mm.3 °2.47mm25.45mm

28.7mm(b) 試験体 No.2
印象材による溶接部形状(c) 試験体 No.3
S' (mm)

溶接部外観形状実測値

組立溶接部

パス間温度
(℃ )
77.6 ~ 209
89.7 ~ 204
59.8 ~ 186

本溶接部

hS'fr
(mm)
(mm)
(mm)
(度)
19.9142.0
14~511.6
25.8
211.4
25.5
1.45
132.9
4~53
10.1
28.7
2.47
138.3
4~5
H：組立溶接ビードの余盛高さ，h：余盛高さ，r ：止端部曲率半径，f：フランク角
Hh については文献 1) による規定の範囲内であることをすべての溶接部で確認している．
4．結実大曲げ実験における試験体の溶接施工条件および溶接部性状を示した．
参考文献
1) 日本鋼構造協会：25 度狭開先ロボット溶接マニュアル－冷間成形角形鋼管と通しダイアフラム接合部への適用－，2013.10
2) 服部和徳，見波進，中込忠男，西山功：25 度狭開先を適用した
冷間成形角形鋼管 - 通しダイアフラム接合部の 3 点曲げ実験，日本建築学会構造系論文集，pp.718-726，2015.12＊ 1 ムラヤマ，＊ 2 東京電機大学理工学部 教授・博士（工学），＊ 3
一般財団法人ベターリビングつくば建築研究センター，＊ 4 宇都宮大学大学院工学研究科 大学院生・修士（工学），＊ 5 宇都宮大学大学
院工学研究科 准教授・博士（工学）【余盛高さ h】
h0 ≦ h ≦ h0 + D h（規定値 1)）h0=max(tc / 4，5)，D h=7mm
tc：コラム板厚D h：管理許容差 5)

f (ᗘ)

U(mm)
h(mm)3) 日本建築学会：鋼構造建築溶接部の超音波探傷検査規準・同解説，2008.34) 日本建築センター：2008 年度版 冷間成形角形鋼管設計・施工マ
ニュアル，2008.125) 日本建築学会：鉄骨工事技術指針・工場製作編，2007.26) 宗川陽祐，中野達也：25 度狭開先溶接部におけるコラム角部溶
接止端部の応力・ひずみ状態とコラムの変形性能－鉄骨造建築物の安全性向上に資する新自動溶接技術の開発（その 22）－，
日本建築学会大会学術講演会梗概集，材料施工，pp.1023-1024，
2014.97) 日 本 建 築 学 会： 建 築 耐 震 設 計 に お け る 保 有 耐 力 と 変 形 性 能(1990)，鋼構造編，1990.10＊ 1 Murayama, ＊ 2 Prof., School of Science and Eng.,Tokyo DenkiUniv., Dr. Eng., ＊ 3 Tsukuba Building Test Laboratory of Centerfor Better Living, Dr. Eng., ＊ 4 Graduate student, Graduate
school of Eng., Utsunomiya Univ., M. Eng., ＊ 5 Assoc. Prof.,
Graduate School of Eng., Utsunomiya Univ., Dr. Eng.

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