レーザ溶接重ね継手の延性強度支配因子の解明と強度予測方法の確立

(1)レーザ溶接重ね継手の延性強度に影響を及ぼす因子:レーザ溶接重ね継手の静的延性強度について接合部面積の設計に関する概念の提案,および,レーザ溶接重ね継手が母材部で破断する場合に応力集中部の相当塑性ひずみの最大値に注目すれば静的延性強度を予測できることを前年度で明らかにした.そこで,本年度では重ね継手の接合寸法やビード配置等の形状因子が応力集中部の相当塑性ひずみに及ぼす影響を数値解析により検討したところ,重ね継手を一本のビードで作成した場合,板厚の2倍以上に接合部幅を大きくすると,母材の全面降伏後に破断するようになることを明らかにした.また,接合部幅が板厚の半分であるビード2本で重ね継手を作成した場合,ビード間ピッチは板厚の3倍以上では改善効果はほとんど見られなかった.従って,ピッチは板厚の3倍が適しており,ピッチが板厚の3倍の条件では,一本ビードの接合部幅は板厚寸法が適切であることを明らかにした.(2)レーザ溶接重ね継手の強度向上に有効なレーザビード形状:板厚の3倍以上離してビードを2本平行に置けば,強度が向上することを明らかにしたが,ビード1本置く場合に比べて,溶接時間は2倍かかり効率的とはいえない.そこで,板厚の3倍を振れ幅として,出来る限り波長が長く粗い鋸歯形状に溶接を施せば,ビードを2本平行に置いた場合に比べて,強度が同程度で溶接時間を短縮できるものと考えた.そこで,継手強度向上に有効なビード形状として鋸歯形状に注目し,継手強度に及ぼす鋸歯ビード形状の影響を検討したところ,ビード2本平行においた重ね継手と同様の強度向上効果が現れることを見出した.

(1)レーザ溶接重ね継手の延性強度に影響を及ぼす因子:レーザ溶接重ね継手の静的延性強度について接合部面積の設計に関する概念の提案,および,レーザ溶接重ね継手が母材部で破断する場合に応力集中部の相当塑性ひずみの最大値に注目すれば静的延性強度を予測できることを前年度で明らかにした.そこで,本年度では重ね継手の接合寸法やビード配置等の形状因子が応力集中部の相当塑性ひずみに及ぼす影響を数値解析により検討したところ,重ね継手を一本のビードで作成した場合,板厚の2倍以上に接合部幅を大きくすると,母材の全面降伏後に破断するようになることを明らかにした.また,接合部幅が板厚の半分であるビード2本で重ね継手を作成した場合,ビード間ピッチは板厚の3倍以上では改善効果はほとんど見られなかった.従って,ピッチは板厚の3倍が適しており,ピッチが板厚の3倍の条件では,一本ビードの接合部幅は板厚寸法が適切であることを明らかにした.(2)レーザ溶接重ね継手の強度向上に有効なレーザビード形状:板厚の3倍以上離してビードを2本平行に置けば,強度が向上することを明らかにしたが,ビード1本置く場合に比べて,溶接時間は2倍かかり効率的とはいえない.そこで,板厚の3倍を振れ幅として,出来る限り波長が長く粗い鋸歯形状に溶接を施せば,ビードを2本平行に置いた場合に比べて,強度が同程度で溶接時間を短縮できるものと考えた.そこで,継手強度向上に有効なビード形状として鋸歯形状に注目し,継手強度に及ぼす鋸歯ビード形状の影響を検討したところ,ビード2本平行においた重ね継手と同様の強度向上効果が現れることを見出した.