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溶接のおける残留応力(residual stress)と変形(deformation) 忘れたらアカン ものづくり

マーシーです。

ここでは、溶接のおける残留応力と変形について述べます。

溶接によって、材料は局部的に吸熱、急冷されますので、吸熱時の高温での塑性変形、冷却時の収縮、場合によっては相変態が生じます。これらにより残留応力や変形が生じます。

◆残留応力の低減
溶接部の残留応力は、悪い影響を及ぼす場合が多いので、なるべく少ないのが望ましいです。溶接加工にあたっては、収縮力が大きい継手を先に溶接して、十分に収縮させてから次の溶接を行います。

また、溶接前に十分な予熱を行っておけば、溶接部の冷却速度が遅くなるので、残留応力を防ぐのに有効です。残留応力が残る場合、これを緩和する方法としては以下のものが考えられます。
(1)応力除去焼きなまし(SR)を行います。
(2)低温応力緩和法(溶接線の両側を、約200℃に加熱した後急冷します)を適用します。
(3)ショットピーニング等を施工し、溶接部表面を機械的に変形させます。

いずれの場合も残留応力が作用する部分に、塑性変形を起こさせることにより応力緩和を図るものです。

◆溶接変形の低減
溶接による変形を少なくする方法としては、
(1)外的な拘束を与えて溶接。
(2)あらかじめ変形量を予測して、その変形と逆の変形をあらかじめ与えておいて溶接(逆ひずみ法)
(3)開先を考慮するなどして、溶接部に与える熱量をなるべく少なくかつ均等になるようにする。
などの方法があります。




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