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遷移温度  忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、鋼材の遷移温度について書きます。


■シャルピー衝撃試験による破断面

 ぜい性破壊に関連する鋼の切欠きじん性の最も簡便な評価方法は、

Vシャルピー衝撃試験です。試験片をシャルピー衝撃試験で破断した

ときの吸収エネルギーvEは、試験温度にたいして低温の低い値から

高温の高い値に急激に変化します。これを遷移曲線といいます。

 シャルピー衝撃試験片の破断面は、低温では変形の少ないぜい性破面

(銀白色のへき開破面)を、高温では変形の大きいねずみ色の延性破面

(せん断型破面)になります。中間の温度では、ぜい性と延性の両破面が

混在してあらわれます。


■遷移温度

 全破面のうちに占めるせん断型破面の面積百分率を延性破面率といい、

逆にへき開型破面の面積百分率をへき開型といいます。このせん断破面率

が100%となる吸収エネルギーをアッパーシェルフエネルギー(上部棚

エネルギー)vEshelfといいます。

吸収エネルギー、せん断破面率とも、比較的狭い温度域で延性から脆性に

遷移します。この代表温度を遷移温度といいます。この遷移温度は、じん性

評価の尺度として重要です。

 遷移温度の考え方として、吸収エネルギーがシェルフエネルギーの1/2

の値になる温度をエネルギー遷移温度(VE)、延性破面率が50%

(ぜい性破面率も50%)になる温度を破面遷移温度(VS)の2種類が

あります。実験では両者ともほぼ同じ値になるとの事です。


■切欠きぜい性の評価

 切欠きぜい性の評価は、適当な試験温度を定めて行います。例えば、0℃、

-20℃、-40℃における吸収エネルギー(大きいほど良い評価)、または

遷移温度(低いほど良い)で評価します。

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テーマ : ものづくり
ジャンル : ビジネス

溶接継手のぜい性破壊  忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、溶接継手のぜい性破壊について書きます。


■鋼材のぜい性破壊

 延性に富むと思われる軟鋼や低合金鋼がある条件下でガラスや陶器

のようにもろく破断することがあります。特に大型の溶接構造物に発生

し易いです。有名なのは、第二次世界大戦中にアメリカで戦時標準船

(全溶接船:約4700隻が建造された)の約1/5にぜい性破壊事故が発生

し、その内19隻は船体が真っ二つにもろく破断しています。

典型的な例では設計応力である降伏点以下の応力のもとで、比較的低温

下で何の前兆もなく岸壁で瞬時に破断しました。

 鋼材のぜい性破壊は、船舶、橋梁、貯油槽、球形タンク、圧力容器、

パワーショベル、パイプラインなど各種の大型溶接構造物に多数発生

したため、その原因と防止対策の調査研究が各国で大規模に行われました。

優れた鋼材の開発と設計上の工夫で、ほぼ対策が確立されました。


■亀裂の進展

 軟鋼などの通常の構造用綱のぜい性破壊の亀裂は、早い場合は秒速

2000mに達し、破面はシェブロン模様を示します。板の表面に直角(荷重

に垂直)で、板厚の減少はほとんど無く、銀白色のキラキラした光沢が

あります。


■ぜい性破壊の発生条件

 ぜい性破壊の発生は、以下の3条件を同時に満足した時に起こります。

(1)切欠き(応力集中部)が存在すること

(2)引張応力が発生していること

(3)低温環境による切欠きじん性の不足


 実際にぜい性破壊の起点となった切欠きは、溶接欠陥時に割れ、溶込み

不良、鋭いアンダカット、オーバラップなどの溶接欠陥、もしくはそこから

発生・成長した鋭い疲労き裂であることが多いです。








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溶接継手の疲れ  忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、溶接継手の疲れについて書きます。

 溶接継手の疲れ強さは、継手形状と表面の状況に大きく左右されます。

特に余盛と母材表面の境界線(止端)は応力集中を生じるため、継手の

疲れき裂は通常止端から発生します。余盛を削り取り表面を平滑にすると、

応力集中部が無くなるため、溶接のままに比べて疲れ強さが著しく増加

します。応力集中のの緩和には、止端部の平滑化または丸みをつける研削

(グラインダ仕上げ)もしくはTIGドレッシングが疲れ強さの改善に

有効です。

 溶接継手は、余盛形状による応力集中のほかに、角変形、目違いなどによる

応力集中が発生しやすくなります。

 また、各種の溶接欠陥が存在する可能性があり、これらについても疲れ強さを

低下させる要因となります。特に作用する応力に直交する割れ状欠陥または過大な

アンダカットは著しく疲れ強さを減少させます。


 溶接欠陥としてよくみられる、気孔、スラグ巻込み、融合不良などは、10xE4回

以上の時間強度に影響を及ぼします。





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溶接の長所/分類  忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、溶接の長所/短所について書きます。


■ 溶接の長所と短所
 
  金属接合法を、その方法により分類すると、機械的接合法と冶金学的接合法に分けられます。

 前者の代表的な方法がリベット接合であり、後者が溶接になります。

  溶接とリベット接合とを比較すると、溶接の長所は、

 [溶接の長所]

  ① 継手構造が簡単

  ② 材料及び工数の削減が可能。経済的に有利。

  ③ 継手効率が高い。気密性に優れる。

  ④ 厚さに関する制限がほとんど無く、高肉厚でも可能。

  ⑤ 作業時の騒音が少ない。
  

 [溶接の短所]

  ① 局部的な加熱冷却によりひずみが発生。

  ② 残留応力が発生。応力集中に注意が必要。

  ③ 母材材質が変化。

  ④ 構造物としての脆性破壊の発生に注意が必要。

  ⑤ 溶接の結果、溶接金属(Welding Metal)が発生。








ここもみてね(まぐまぐマーケット)

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溶接法の分類  忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、溶接法の分類について書きます。

今はもう失効しましたが昔は溶接技術者のライセンスを持っていました。

これから書くことは、少し古い内容かもしれませんが、

通常の産業機械の設計では、全く問題ないと思います。


■ 溶接法の分類

 接合の機構により、融接、圧接、ロウ付に分類されます。

 ①融接:母材の溶接しようとする部分を加熱して、母材のみかまたは

  母材と溶加材(溶接棒など)とを融接させて溶融金属を作ってこれを

  冷却凝固させ接合する方法。機械的圧力は特に加えません。


 ②圧接:接合部へ機械的圧力を加えて行う方法。


 ③ろう接:母材を溶融させること無く、母材よりも低い融点をもった

  金属を溶加材(ろう)を溶融させて、毛細管現象を利用して接合面の

  間隙に行渡らせて接合を行う方法。

  硬ろう(金ろう、銀ろう)を用いるロウ付と比較的低融点の軟ろうを

  用いる半田付とがあります。

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