10.11 突合せ継手

10.11 突合せ継手（Butt Joint）

 

スポンサーリンク

アフィリエイト広告を利用しています。

 

突合せ継手は、2つの母材をほぼ同じ平面内で接合する継手型式をいいます。
突合せ継手の主な開先形状を、図10.11.1 に示します。主要な開先について概説します。

図10.11.1　突合せ継手の主な開先形状　　出典： Pipelines Welding Handbook

 

（１）I形開先継手（図10.11.2）

I形開先は開先加工の必要が無く、一般的にはt= 6 mmまでの薄板に適用されますが、不快溶け込みが期待できる溶接棒を用いる場合は、t=14mmまでの溶接が可能です。
板厚が厚くなると、V形開先やX形開先が用いられます。

図10.11.2　I形開先継手　　出典：最適溶接構造の設計

（２）V形開先継手（図10.11.3）

V形開先は、一般に中厚板t= 3 ～ 25 mmの溶接に用いられます。
溶接線に直角方向へ荷重\( P \)が付加されるとき、突合せ継手に加わる呼称応力（平均応力）は、溶着金属部、母材部において次式で表わされます。

\( \rho = \sigma = \displaystyle\frac{ P }{ t l } \)

ここで、
\( \rho \)：溶着金属部の呼称応力
\( \sigma \)：母材部の呼称応力
\( P \)：荷重
\( t \)：母材厚み
\( l \)：ビードの長さ

突合せ継手では、力線は板に平行で、応力集中が少ないので、疲れ強さはすみ肉溶接と比較して優れています。
V形開先の場合、裏溶接を行わないと裏溶接をする場合と比較して、ルート部に強い切欠き作用を生じ、疲れ強さは低下します。

図10.11.3　V形開先継手　　出典：最適溶接構造の設計

軟鋼材（SS400相当、引張強さ：400 MPa）の溶接において、片振り引張り疲れ強さは、

\( \rho = \sigma = 10 kgf/mm^2 ( \approx 98 MPa ) \)

ここで、
\( \rho \)：溶着金属部の疲れ強さ
\( \sigma \)：母材部の疲れ強さ

裏溶接を実施すると、

\( \rho = \sigma = 16 \sim 20 kgf/mm^2,  平均；18 kgf/mm^2 ( \approx 157 \sim 196 MPa,  平均； 177 MPa ) \)

この鋼材自体の片振り引張り疲れ強さは、\( \sigma_{ B } = 23 kgf/mm^2 ( \approx 226 MPa) \)

この鋼材の疲れ線図を、図10.11.4 に示されます。この鋼材を溶接したときの要せ油継手の疲れ線図はその内側に示されます。

図10.11.4　V形開先突合せ継手の引張り疲れ線図　　出典：最適溶接構造の設計

（３）X形開先継手（図10.11.5）

V形開先は、一般に厚板t= 15 ～ 50 mmの溶接に用いられます。通常は表側を溶接後、ルート部をガウジングして裏溶接を完了させます。場合によっては、裏溶接の溶込みを深くしてガウジングを行わずに両面溶接を行う場合もあります。
溶接後表面を仕上げると、母材とほとんど同程度の疲れ強さが得られます。溶接線と平行方向の負荷に対しての疲れ強さは、直角方向の負荷の場合より20 ～ 30 % 高くなります。

 

図10.11.5　X形開先継手　　出典：最適溶接構造の設計

 

 

スポンサーリンク

 

 

参考文献
A Textbook of Machine Design　R.S.KHURMI, J.K.GUPTA　Eurasia Publishing house (PVT.) LTD. 2005年
最適溶接構造の設計　吉田亨　日刊工業新聞社　昭和50年
Pipelines Welding Handbook　MARCS-T-11K-202　ESAB AB

引用図表
図10.11.1　突合せ継手の主な開先形状　　出典： Pipelines Welding Handbook
図10.11.2　I形開先継手　　出典：最適溶接構造の設計
図10.11.3　V形開先継手　　出典：最適溶接構造の設計
図10.11.4　V形開先突合せ継手の引張り疲れ線図　　出典：最適溶接構造の設計
図10.11.5　軟鋼の溶接継手の引張り疲れ線図　　出典：最適溶接構造の設計

ORG:2025/06/28