溶接継手を球状黒鉛铸鉄で置換することによる疲労強度の強化

摘要

溶接構造物は溶接部の急熱·急冷による残留応力や形状·材質の不連続性による応力集中，溶接欠陥等の影響により，疲労破壊の起点となる場合があり，特に橋梁をはじめとする土木分野を中心に有用な材料の選定や対策方法が求められている.これに対し，球状黒鉛铸鉄は鋼材に匹敵する強度·靭性を有する材料である他，铸造による一体成形が可能で自由形状成形性に富む特徵を有する.そのため，急激な断面変化を避け，形状要素を起因とする応力集中を低減できる.また，砂型铸造では徐冷することにより，熱影響による残留応力も比較的少なく，溶接構造物に対して疲労強度を向上し得る可能性がある.近年では球状黒鉛铸鉄の疲労強度優位性に着目し，溶接構造物を铸鉄にて一体化した製品の開発も行われている.しかし，球状黒鉛铸鉄は一般的に鋼と比較して疲労強度が低い，シャルピー衝撃値が小さい，さらに铸造欠陥が発生するなどの理由から構造部材として敬遠される傾向にある.また，溶接継手と球状黒鉛錶鉄継手の疲労強度を直接比較した実験データは見当たらない.これらが原因で球状黒鉛踌鉄は疲労耐久部材としてほとんど活用されていない現状にある.以上の背景を踏まえ，本研究では，溶接継手を球状黒鉛铸鉄継手にて一体化した場合の疲労強度を実験的に検証するとともに，その要因について比較考察する.