技術情報｜溶接変形の矯正と鋼構造物の制御

溶接接続は鉄骨これは一般的な接合方法であり、ある程度の重要性を持つ溶接部では、完全溶け込み溶接が非常に一般的である。金属の溶接では、局部的な加熱と溶融の過程で、加熱された部分の金属と周囲の母材との間に温度差が生じ、その結果、溶接過程で瞬間的な応力が発生する。

元の温度まで冷却すると、接合部全体の溶接シーム、シーム近傍の引張応力部、圧縮応力部の母材が数値的平衡に達し、その結果、構造物自体が溶接される。残留応力.

この時点で、溶接構造物の変形が、溶接応力の影 響下で様々な形で発生する。残留応力の存在と変形の発生は相互に絡み合っており、変形のパターンが認識できれば、変形を防止、低減、修正する方法を見つけることは難しくありません。

一人だ、溶接歪みその形態と原因

鋼構造物の溶接後に発生する変形は、構造物全体の変形と構造物の局所的な変形の2つの状況に大別される。構造物全体の変形は、構造物の縦方向と横方向の短縮と曲げ、すなわち反りをカバーし、局所的な変形は、凸状の曲げ、波状の変形、角ばった変形など、さまざまな形態を呈する。

1.1 変形の一般的な基本形

一般的な溶接変形の基本形は次のように存在する、それぞれ、板開先突合せ溶接、状況の長さの短縮によって生成される、つまり、縦収縮だけでなく、幅を狭める、つまり、横収縮の種類の変形と同様に、板開先突合せ溶接、角度変形の後に生成されます。

溶接後の部材の角度変形は、部材の長手軸方向に数値差が生じ、部材のフランジとウェブの長手方向の収縮が均一でないため、ねじれ変形が生じる。

薄板の溶接後、母材の圧縮応力領域は、不安定なため、板表面の反りをもたらし、その後、波のような変形が形成される。溶接継ぎ目の縦方向の収縮と横方向の収縮は、コンポーネントの中心と軸に対して、非対称的な状況を提示し、コンポーネントの全体的な曲げを誘発し、このような変形は、変形の曲げである。

これらの変形は、変形の基本形に属し、様々な複雑な構造変形であり、これらの基本的な変形の発展であり、これらの基本的な変形の変換の結果であり、これらの基本的な変形の包括的なプレゼンテーションである。

1.2 溶接変形の原因

溶接工程中、溶接部は局所的に加熱され、その均一 性はさまざまであるが、これが溶接応力と変形の 原因となる。溶接中、金属は溶接継ぎ目および継ぎ目近傍の加熱領域で膨張するが、周囲の低温の金属によって阻止され、その結果、溶接領域内部で圧縮応力および塑性収縮変形が生じ、横方向および縦方向の収縮の程度はさまざまである。この両方向の収縮により、溶接構造物には様々な変形が生じる。

溶接構造物の変形に影響を及ぼす要因

要因の数の溶接変形の影響を考慮する必要がある、そのような状況がある、時には同じ要因、影響力のいくつかの種類の縦方向の変形については、反対の効果の横方向の変形については、変形の角度についても反対の効果があります。様々な変形の要因は、その影響の包括的な分析は、基礎の変形を制御するための合理的な措置を講じることである、把握されるべき法律への影響。これを行わなければ、所望の結果を達成することは困難であろう。

(1) 溶接断面積の影響がある。溶接断面積は金属領域内の融合線を指し、溶接面積が大きくなれば、塑性変形量によって誘発される冷却収縮が大きくなる。

(2）その影響は、溶接入熱にあり、一般的に、入熱が大きい場合、その後、範囲の後の高温ゾーンの加熱が大きくなり、冷却速度が遅くなり、その後、接合部の塑性変形ゾーンが増加させ、それが縦、横または角度変形のためであるかどうか、変形の影響を増加させるが、表面クラッドでは、入熱がある程度まで増加すると、全体の板厚の温度が近づく傾向があるため。しかし、入熱をある程度まで増加させると、板厚全体の温度が近づく傾向にあるため、入熱を増加させ続けても角変形はそれ以上増加せず、減少する。

(3) 被加工物の予熱は影響を及ぼし、層間温度も影響を及ぼし、予熱温度が高ければ高いほど、これは入熱量の増加に相当し、被加工物の冷却速度が遅くなり、収縮と変形の増加につながり、層間温度が高ければ高いほど、同様である。

(4) 建築用鋼材の溶接に一般的に使用されている溶接法 のうち、エレクトロスラグ溶接を除けば、サブマージアーク 溶接が最も入熱が大きく、溶接面積など他の条件が等しけ れば、最も収縮変形が大きい。手動アーク溶接の入熱はその中間で、収縮ひずみはサブマージアーク溶接より小さく、CO2シールドガス溶接の入熱は最も小さく、収縮ひずみの反応も最も小さい。

(5)変形に関しては、構造上非対称な溶接部の位置の影響があり、この非対称性が様々な変形を引き起こす可能性がある。

(6）溶接変形の構造の剛性は、主に構造体の形状と構造体の剛性を決定するために、その断面の大きさによって、構造体の剛性の大きさに影響を与えることは比較的小さいですが、溶接変形がより重要であり、構造体の剛性は、変形が比較的小さい後に溶接が完了します。

(7）これらの2つの影響の溶接変形のためのアセンブリと溶接仕様といえば、使用される組立方法の違いのため、構造の変形にも全体的なアセンブリに影響を与えるので、完了してから溶接に行くと、一般的な状況の変形は、溶接状況の側面のアセンブリよりも小さくなります。

プロジェクトの溶接では、ビューのすべての種類の条件と一緒に多くの要因が果たすべき役割は、法律の残留変形後の溶接は比較的複雑である場合、個々の要因だけでは、プロジェクトの実際の状況の具体的な包括的な分析を実施するために役立つの影響を知っている。

III.構造的変形を防止・軽減するための対策

(1) 溶接部の断面積を小さくするには、溶接部が無傷で、過度の欠陥がないという前提条件を達成し、開先関連の寸法、つまり角度とギャップの小さいサイズをできるだけ選択する。

(2）次の範囲の降伏強度のために、焼入れ性は非常に強い鋼ではありませんが、小さな入熱の使用は、予熱に行かないように、または予熱温度、層間温度を減らすことができる限り;優先順位は、CO2ガスシールド溶接などの小さな入熱溶接方法を選択します。

(3) 厚板溶接は、単層溶接ではなく、できるだけ多層溶接で行う。

(4) 両面溶接が可能な場合は、両面とも対称開先を使用し、多層溶接の場合は下図2のように部品の中心軸に対して対称な溶接順序を使用する必要がある。

図2：両面開先による対称溶接シーケンスによる角ひずみの低減

(5)T型継手の板厚は、図3を参照し、開角突き合わせ溶接の方が大きい：

図3：T型継手の板厚が大きい場合の開先すみ肉突合せ溶接

(6)溶接後の角度変形を制御するために、溶接前の逆変形を使用することは、生産現場では非常に一般的な方法であり、溶接部の基本的なオフセット（補償）挙動は、あらかじめ作っておく必要がある。

このように溶接後曲げの逆変形によって、溶接後の変形を防止する目的が達成される。表1に箱柱の溶接前背面変形の参考値を、図4にH形鋼の溶接前背面変形の参考値を、それぞれ示す。

図4 H型鋼フランジの溶接前背面変形の参考値

(7)剛性固定方法、つまり強制方法。実際の生産では、部品の剛性のために、溶接後の変形は通常少なく、小さな部品の剛性のために、溶接前に部品の剛性を高めることができるので、溶接後の変形はそれに応じて減少する。この方法を使用する場合、必ず溶接が冷めるまで待ってから固定具と支持具を取り外すようにしてください。一般的な方法は、固定具法、支持具法、タイヤ法、仮固定法（溶接釘固定法、圧縮固定法など）、位置決め溶接法です。

(8) 薄板溶接のハンマー溶接法は、薄板の溶接部およびその熱影響部が完全に冷えきらないうちにハンマーで叩く方法であり、厚板溶接ではエアガンを用いてハンマーを叩く。

(9) 部材の長さを確保する方法による、溶接継ぎ目の長手方向の収縮変形の補正。

(10)設計では、溶接部の数と大きさをできる限り減らし、溶接部を合理的に配置する。溶接部が密集した状況になるのを防ぐだけでなく、溶接部の位置を部品の中心や場所の軸にできるだけ近づけ、溶接部の配置と部品の状況を一致させる。

シャフトに対して左右対称。

(11)溶接順序は、2つの鋼構造物を同時に溶接する場合、つまり、突き合わせ溶接と隅肉溶接を、突き合わせ溶接を最初に溶接し、次にその反対を隅肉溶接するという原則に従って、正しく選択しなければならない。十字形やT字形の溶接の場合、溶接中の応力集中を避け、接合部の品質を良好に保つために、正しい順序を採用することがより重要である。鋼構造全体と溶接方法の軸の対称性の種類を取るだけでなく、変形の低減のために、溶接方法の2つのセクションに向かって中央から取ることは非常に有利である。高い強度が要求される鋼構造物の重要な部分の溶接では、継手は拘束されることなく、できるだけ自由に収縮できるようにする必要があります。

四、溶接後の修正方法の溶接変形

溶接された構造部品は、設計、仕様の要件を達成するために、溶接変形が発生し、修正する必要があります、別の観点から、この補正は、実際に変形が発生した補償または相殺するために新たな変形を引き起こそうとしている。建設生産では、最も一般的に使用される溶接後の残留変形の修正方法は、力による修正、加熱による修正、および2つの方法の併用に分けることができます。

4.1 力補正方法

力を加えて矯正する場合、通常はジャッキやスクリューローダーを使うが、ローラー矯正機や大型のプレス機を使うこともある。

4.2 加熱補正方法

この不均一な加熱により、構造物は元の溶接変形を補う、あるいは打ち消すための逆変形を獲得する。加熱補正方法の加熱方法は、点加熱、線加熱、三角加熱に分けることができます。加熱補正は、力の補正の多くは、法律の変形によって引き起こされる火炎局所加熱の制御、変形を解決することはできません排除することができ、良好な補正への鍵は、火炎補正の効果を決定するために、主に加熱と加熱温度の位置です。軟鋼と一般的な合金の溶接構造は、通常650〜8000Cの加熱温度を使用して、一般的な状況は9000Cを超えてはならない。

加熱修正作業の場合、修正結果を向上させるために、加熱過程で外力を加えることができる。 火炎修正を行う場合、加熱点を冷却する2つの方法、すなわち自然冷却と水冷がある。水冷と火炎矯正を併用することで、構造矯正をより早く行うことができ、自然冷却による矯正量を上回る矯正量を得ることができる。これは断面の大きなH形鋼の矯正の場合である。