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公開番号2025167633
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024072457
出願日2024-04-26
発明の名称ピーニング方法、ピーニング装置および溶接構造物
出願人カナデビア株式会社
代理人弁理士法人松阪国際特許事務所,個人,個人,個人
主分類B23K 31/00 20060101AFI20251030BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】溶接止端部における叩き残しの発生、および、母材の圧痕が過剰に深くなることを抑制する。
【解決手段】長手方向に垂直な断面におけるニードル5の先端部50は、中心軸J1の母材11側に位置する円弧状の第1部位51と、中心軸J1の母材11とは反対側に位置する円弧状の第2部位52と、を備える。第1部位51の中心511は、中心軸J1上に位置する。第2部位52の中心521も、中心軸J1上に位置する。上記断面において第1部位51の半径R1は、第2部位52の半径R2よりも小さい。これにより、溶接止端部34における叩き残しの発生、および、母材11の圧痕が過剰に深くなることを抑制することができる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
長手方向に延びる溶接継手において、母材と溶接金属との境界部である溶接止端部をニードルによって打撃するピーニング方法であって、
ａ）前記長手方向に垂直な断面において前記母材の表面に対して４０°以上かつ８０°以下の傾斜角にて傾斜する中心軸を中心とする棒状のニードルを、前記ニードルの先端部を前記溶接止端部に向けて配置する工程と、
ｂ）前記ニードルの前記先端部によって前記溶接止端部を打撃することにより、前記溶接止端部に対するピーニング処理を行う工程と、
を備え、
前記長手方向に垂直な断面における前記ニードルの前記先端部は、
中心が前記中心軸上に位置する円弧状であって前記中心軸の前記母材側に位置する第１部位と、
中心が前記中心軸上に位置する円弧状であって前記中心軸の前記母材側とは反対側に位置する第２部位と、
を備え、
前記断面において前記第１部位の半径は前記第２部位の半径よりも小さいピーニング方法。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載のピーニング方法であって、
前記断面において前記第１部位の半径は前記第２部位の半径の２５％以上かつ７５％以下であるピーニング方法。
【請求項３】
長手方向に延びる溶接継手において、母材と溶接金属との境界部である溶接止端部をニードルによって打撃するピーニング方法であって、
ａ）前記長手方向に垂直な断面において前記母材の表面に対して４０°以上かつ８０°以下の傾斜角にて傾斜する中心軸を中心とする棒状のニードルを、前記ニードルの先端部を前記溶接止端部に向けて配置する工程と、
ｂ）前記ニードルの前記先端部によって前記溶接止端部を打撃することにより、前記溶接止端部に対するピーニング処理を行う工程と、
を備え、
前記長手方向に垂直な断面における前記ニードルの前記先端部は、
中心が前記中心軸上に位置する円弧状であって前記中心軸の前記母材側に位置する第１部位と、
中心が前記中心軸上に位置する円弧状であって前記中心軸の前記母材側とは反対側に位置する第２部位と、
を備え、
前記断面において前記第１部位の半径は前記第２部位の半径よりも大きいピーニング方法。
【請求項４】
請求項３に記載のピーニング方法であって、
前記断面において前記第２部位の半径は前記第１部位の半径の２５％以上かつ７５％以下であるピーニング方法。
【請求項５】
長手方向に延びる溶接継手において、母材と溶接金属との境界部である溶接止端部をニードルによって打撃するピーニング方法であって、
ａ）前記長手方向に垂直な断面において前記母材の表面に対して４０°以上かつ８０°以下の傾斜角にて傾斜する中心軸を中心とする棒状のニードルを、前記ニードルの先端部を前記溶接止端部に向けて配置する工程と、
ｂ）前記ニードルの前記先端部によって前記溶接止端部を打撃することにより、前記溶接止端部に対するピーニング処理を行う工程と、
を備え、
前記長手方向に垂直な断面における前記ニードルの前記先端部は、
前記中心軸の前記母材側に位置するとともに、中心が前記中心軸の前記母材側とは反対側に位置する円弧状である第１部位と、
前記中心軸の前記母材側とは反対側に位置するとともに、中心が前記中心軸上に位置する円弧状である第２部位と、
を備え、
前記断面において前記第１部位の半径は前記第２部位の半径と異なるピーニング方法。
【請求項６】
請求項５に記載のピーニング方法であって、
前記断面において前記第１部位の半径および前記第２部位の半径のうち小さい方は大きい方の２５％以上かつ７５％以下であるピーニング方法。
【請求項７】
長手方向に延びる溶接継手において、母材と溶接金属との境界部である溶接止端部をニードルによって打撃するピーニング方法であって、
ａ）前記長手方向に垂直な断面において前記母材の表面に対して４０°以上かつ８０°以下の傾斜角にて傾斜する中心軸を中心とする棒状の第１のニードルを、前記第１のニードルの先端部を前記溶接止端部に向けて配置する工程と、
ｂ）前記第１のニードルの前記先端部によって前記溶接止端部を打撃することにより、前記溶接止端部に対する第１のピーニング処理を行う工程と、
ｃ）前記断面において前記母材の表面に対して４０°以上かつ８０°以下の傾斜角にて傾斜する中心軸を中心とする棒状の第２のニードルを、前記第２のニードルの先端部を前記溶接止端部に向けて配置する工程と、
ｄ）前記第２のニードルの前記先端部によって前記溶接止端部を打撃することにより、前記溶接止端部に対する第２のピーニング処理を行う工程と、
を備え、
前記断面における前記第１のニードルの前記先端部は、中心が前記第１のニードルの前記中心軸上に位置する円弧状であり、
前記断面における前記第２のニードルの前記先端部は、中心が前記第２のニードルの前記中心軸上に位置するとともに半径が前記第１のニードルの前記先端部の半径と異なる円弧状であり、
前記ａ）工程における前記第１のニードルの前記中心軸の前記傾斜角は、前記ｃ）工程における前記第２のニードルの前記中心軸の前記傾斜角と異なるピーニング方法。
【請求項８】
請求項７に記載のピーニング方法であって、
前記断面において前記第１のニードルの前記先端部の半径および前記第２のニードルの前記先端部の半径のうち小さい方は大きい方の２５％以上かつ７５％以下であるピーニング方法。
【請求項９】
ピーニング装置であって、
中心軸を中心とする棒状のニードルと、
前記ニードルを対象物に対して進退させて前記対象物を打撃する進退機構と、
を備え、
前記対象物の長手方向に沿って移動される前記ニードルによる打撃によって前記対象物に凹部であるピーニング部が形成され、
前記長手方向に垂直な断面における前記ニードルの前記先端部は、
前記中心軸を境界とする一方側に位置する円弧状の第１部位と、
前記中心軸を境界とする他方側に位置する円弧状の第２部位と、
を備え、
前記断面において前記第１部位の半径と前記第２部位の半径とは異なるピーニング装置。
【請求項１０】
溶接構造物であって、
長手方向に延びる溶接継手を備え、
前記溶接継手における母材と溶接金属との境界部である溶接止端部は、ニードルによる打撃によって形成された凹部であるピーニング部を備え、
前記ピーニング部は、
前記長手方向に垂直な断面において前記母材の表面に連続するとともに前記母材の表面から前記母材の厚さ方向に凹む円弧状の第１凹部と、
前記断面において前記溶接金属の表面に連続するとともに前記溶接金属の表面から前記溶接金属の内部に向かって凹む円弧状の第２凹部と、
を備え、
前記第１凹部と前記第２凹部とは連続しており、
前記第１凹部の半径と前記第２凹部の半径とは異なる溶接構造物。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接継手における母材と溶接金属との境界部である溶接止端部をニードルによって打撃するピーニング技術に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、溶接継手の溶接止端部をニードルによって打撃して塑性変形させることにより、溶接止端部の応力集中を低減し、溶接継手の疲労強度を増大させるニードルピーニングが知られている。ニードルピーニングでは、ニードルの球状の先端部の半径を大きくすることにより、溶接止端部に形成される圧痕の半径も大きくなり、ピーニング後の疲労強度がより増大する。一方、ニードルの先端部の半径が大きすぎると、溶接金属と母材との境界までニードルが届かず、叩き残し（すなわち、ニードルと接触せず塑性変形しない部分）が生じ、溶接継手の疲労強度があまり増大しない可能性がある。また、ニードルの先端部の半径が小さすぎると、母材等における圧痕が過剰に深くなって疲労強度が低下するおそれがある。
【０００３】
特許文献１では、溶接止端線に沿って振動端子を移動させつつ当該振動端子によって溶接止端線を打撃するピーニング処理を複数回繰り返す多重ピーニング処理方法において、ｉ回目に使用する振動端子の先端部曲率半径Ｒ
ｉ
と、（ｉ＋１）回目に使用する振動端子の先端部曲率半径Ｒ
ｉ＋１
とが、「Ｒ
ｉ
＜Ｒ
ｉ＋１
≦２Ｒ
ｉ
」を満足するように設定することが提案されている。これにより、溶接止端部に、オーバーラップ疵および折れ込み疵を残存させることなく、溶接止端部の曲率半径を大きくすることによって応力集中を低減し、溶接継手の疲労強度が向上される。
【０００４】
また、特許文献２は溶接止端部の超音波衝撃処理に関するものであるが、溶接止端部の曲率半径よりも小さい曲率半径を有するピンを用いて、溶接止端部に対してピンを当接させて超音波衝撃処理を行うことにより溶接止端部近傍の表面を加工硬化した後に、溶接止端部の曲率半径よりも大きい曲率半径を有するピンを用いて溶接止端部に対して超音波衝撃処理を施す技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第４８４２４０９号公報
特許第６７５６２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の多重ピーニング処理方法のように、ｉ回目のピーニング処理とｉ＋１回目のピーニング処理とで振動端子の先端部曲率半径を変更するのみでは、溶接止端部の叩き残しが生じたり、母材等における圧痕が過剰に深くなるおそれがある。また、多重ピーニング処理方法では、先端部曲率半径が異なる２種類の振動端子をそれぞれ用いて、２回以上のピーニング処理を行う必要がある。特許文献２の超音波衝撃処理についても同様である。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、溶接止端部における叩き残しの発生、および、母材の圧痕が過剰に深くなることを抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様１は、長手方向に延びる溶接継手において、母材と溶接金属との境界部である溶接止端部をニードルによって打撃するピーニング方法であって、ａ）前記長手方向に垂直な断面において前記母材の表面に対して４０°以上かつ８０°以下の傾斜角にて傾斜する中心軸を中心とする棒状のニードルを、前記ニードルの先端部を前記溶接止端部に向けて配置する工程と、ｂ）前記ニードルの前記先端部によって前記溶接止端部を打撃することにより、前記溶接止端部に対するピーニング処理を行う工程と、を備える。前記長手方向に垂直な断面における前記ニードルの前記先端部は、中心が前記中心軸上に位置する円弧状であって前記中心軸の前記母材側に位置する第１部位と、中心が前記中心軸上に位置する円弧状であって前記中心軸の前記母材側とは反対側に位置する第２部位と、を備える。前記断面において前記第１部位の半径は前記第２部位の半径よりも小さい。
【０００９】
本発明の態様２は、態様１のピーニング方法であって、前記断面において前記第１部位の半径は前記第２部位の半径の２５％以上かつ７５％以下である。
【００１０】
本発明の態様３は、長手方向に延びる溶接継手において、母材と溶接金属との境界部である溶接止端部をニードルによって打撃するピーニング方法であって、ａ）前記長手方向に垂直な断面において前記母材の表面に対して４０°以上かつ８０°以下の傾斜角にて傾斜する中心軸を中心とする棒状のニードルを、前記ニードルの先端部を前記溶接止端部に向けて配置する工程と、ｂ）前記ニードルの前記先端部によって前記溶接止端部を打撃することにより、前記溶接止端部に対するピーニング処理を行う工程と、を備える。前記長手方向に垂直な断面における前記ニードルの前記先端部は、中心が前記中心軸上に位置する円弧状であって前記中心軸の前記母材側に位置する第１部位と、中心が前記中心軸上に位置する円弧状であって前記中心軸の前記母材側とは反対側に位置する第２部位と、を備える。前記断面において前記第１部位の半径は前記第２部位の半径よりも大きい。
（【００１１】以降は省略されています）

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