Improvement of Reliability of Welded Joint by Laser Peening - Rendering a Surface Defect Harmless -

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本年度の研究成果を下記の(1)～(5)に示す。(1) 前年度に決定したステンレス鋼に対するレーザピーニング（LP）の最適施工条件でLPを施工した溶接試験片を用意し，一部の試験片には溶接止端部近傍に人工表面欠陥（半円スリット）を導入した上で，疲労試験を実施した。LPの施工により，疲労限度は14%～64%改善されるとともに，深さ0.2 mmのスリットが無害化されることが明らかになった。(2) 高張力鋼について，LPの最適施工条件を決定した後，上記(1)と同様のプロセスで疲労試験を実施した。LPの施工により，疲労限度は45%～107%改善されるとともに，深さ0.2 mmのスリットが無害化された。(3) 上記(2)で使用したものと同じ高張力鋼の溶接試験片に対してニードルピーニング（NP）を施工した場合の疲労限度改善率は9%～200%，無害化可能欠陥寸法は深さ1.0 mmであることがわかった。(4) 前年度に実施した実験を含む一連の実験結果を比較検討した結果，無害化可能欠陥寸法の大きさはピーニングにより導入される深さ方向の残留応力分布の様態に大きく依存し，その大きさは必ずしも残留応力が圧縮から引張に変化する深さに比例して大きくなるわけではなく，そこに至るまでの各深さにおいて、大きな圧縮残留応力が導入されることが重要であることがわかった。(5) ピーニング施工後の疲労限度相当の作用応力分布ならびに残留応力分布より応力拡大係数を評価し，それらを足し合わせたき裂進展に寄与する正味の応力拡大係数範囲の値を，き裂進展抵抗を表す下限界応力拡大係数範囲と大小比較することにより，ピーニングにより無害化可能な欠陥寸法を定量的に評価した。その評価値はステンレス鋼，高張力鋼ともに，LPの場合で0.2 mm前後，NPの場合で1.4 mm前後であり，実験結果と整合していたことから，評価法の妥当性が示された。