li]aPM[ eot dew ta egnar sserts lanmoN 5.3.疲労強度に関する検討 6.結論 本研究では，溶接止端部にレーザ照射することで，溶接表6 レーザ照射後の溶接止端形状等 図8 レーザ照射した溶接止端部の断面マクロ観察 4003002009010080706050401051) 西尾 一政 他：レーザ照射による結晶粒の微細化，2) 例えば，Gotoh, K. et al.: Fundamental Studies on for Application Manufacturing Primary Structural Members in General Merchant Ships, Proceedings of the 8th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2019), May 2019. 3) 辻勇：非荷重伝達型すみ肉溶接継手の止端部の応力集中係数の推定式，西部造船会会報，No.80，1990，241-251. F1 ID1F2 ID2ID3F3 of Laser-Arc Hybrid Welding 106Number of cycles to Fracture [Cycle]図9 疲労試験結果（S-N曲線） IIW FAT100IIW FAT80JSSC Class E107謝 辞 参考文献 こととした．すなわち，アーク溶接後生成される溶接止端位置を予測したうえでレーザ照射位置を決定し，生成された溶接ビードを被覆するスラグを除去することなくアーク溶接とほぼ同時にレーザ照射施工した．アーク溶接の施工条件は4.の表4であり，レーザ照射の施工条件を表5のID 2とID 3である．これらの施工条件により製作した継手のIDを順にF1，F2とする．また，疲労強度の比較検討のため，アーク溶接のみ施工・レーザ照射無しの継手も製作した．この継手のIDをF3とする． 5.2レーザ照射による止端形状改善 レーザ照射後のそれぞれの継手に対して，溶接止端半径及びフランク角を測定した．また，4.2と同様に辻の式により応力集中係数も算定した．これらの結果を表6に示すが，レーザ照射による応力集中の緩和を確認できる．参考のため，レーザ照射した溶接止端部の断面マクロ観察写真を図8に示す． 上記の継手F1～F3から三点曲げ疲労試験片を複数体製作して疲労試験を実施した．結果を図9に示す．同図にはすみ肉溶接継手に対する複数の疲労設計線図（IIW FAT100，FAT80，JSSC Class E）も示すが，これらとの比較結果より，レーザ照射を行うことによる疲労強度の改善が確認できる．これは，溶接止端部へのレーザ照射による止端形状の変化にともなう応力集中の緩和が主な要因と考えられる．結晶粒微細化の効果の定量的な確認のためには，疲労亀裂成長履歴を確認し，微細化領域での伝播速度低下を確認す る必要があるが，今回はこの確認には至っておらず，将来課題と考える．なお，全ての試験片において，疲労亀裂はレーザ照射端部より発生した． 止端部の応力集中緩和及び内部組織の結晶粒微細化を同時に処置し，溶接継手の疲労強度を改善する目的に資するレーザ照射条件の探索を行った． その結果，実際の大型溶接構造物建造時に同時にレーザ照射することを前提とした照射条件を導出し，疲労強度の大幅な改善を確認した．一方，板内部の結晶粒微細化効果が疲労寿命改善効果に及ぼす定量的検証には至っていないため，これを検証するための疲労亀裂伝播試験方法の検討等が将来課題であろう． 疲労試験の実施に際して，（国研）海上技術安全研究所の穴井陽祐氏にご協力を賜りました．ここに記して御礼申し上げます． 機能材料，Vol.27，No.7，pp.56-60，2007. 照射位置 ID 止端半径 (mm) フランク角 (°) 応力集中係数 F1 F2 F3 3.16 2.17 1.04 1.53 1.65 2.33 20.2 22.2 38.8 − 149 −
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