5.1 溶接設計の手順

5.1 溶接設計の手順(procedure of welding design)

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溶接設計とは、溶接構造物(welded structure)を適切に製作するために、溶接方法や、溶接機器、溶接による変形、残留応力、溶接施工法などの溶接施工に関する情報や、溶接冶金学を考慮した構造設計をいいます。

ここでは、最もよく用いられている軟鋼のアーク溶接の場合について考えていきましょう。

 

1.溶接構造物の設計

溶接構造物には大別してフレームとベッセルとがあります。溶接技術者は、ほとんどの場合どちらかの設計が主体になります。溶接構造物の設計については、一般的に以下の手順で行われます。

図5.1.1 溶接構造物の設計手順

 

2.溶接構造物を設計する際の一般的な注意事項

溶接構造は、溶接技能者の技量に影響するところがあるが、他の組立方法に対して多くの長所があります。溶接構造物の設計にあたっては、できるだけ溶接設計の長所を活用するとともに、その短所を補うように全体の構造から細部に至るまで細かい配慮をする必要があります。

溶接構造物は使用目的により要求される項目が色々あり、総括的に示すことはできませんが、一般的には以下の項目に考慮する必要があります。

(1)溶接に適した構造を採用する必要があります。リベット構造や鋳造構造とは設計の方法が異なることを理解する必要があります。

(2)溶接継手の形式や溶接線の位置は、溶接構造物のできるだけ低い応力になる個所に配置して、応力集中部にならないように設計する必要があります。溶接自体が応力集中部になりやすいです。応力集中個所は、遅れ破壊やぜい性破壊が生じやすくなります。

(3)できるだけ溶接施工が容易な構造とします。溶接技術は進歩しており、各種溶接法が開発されています。また、自動化・半自動化技術も身近になってきています。これらの進んだ方法を採用可能な構造を検討する必要があります。

(4)大型構造物を製作する場合、モジュール化して比較的小さい部分に分割して製作したものを、溶接にて接合・組立てる方法を考慮する必要があります。このようにした方が個々の部分の十分な検査が可能で、構造物全体の信頼性も向上します。

(5)材料をできるだけ有効に活用するために、特殊な材料や高価な材料は、必要な部分のみに使用して、溶接を利用して材料費の節約をはかる必要があります。

 

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参考文献
機械工学便覧 6th ed. ɤ03-03章  日本機械学会
最適溶接構造の設計  吉田亨    日刊工業新聞社

 

引用図表
図5.1.1 溶接構造物の設計手順    参考:機械工学便覧  ɤ03-03章

 

ORG:2021/01/11