詳細設計で溶接品質確保の確認項目・事例(3-49)

iyoblog (3-49)「設計の働き方改革とDR(設計審査)の具体的取り組み法」設計力向上研究会(伊豫部将三)編

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

iyoblog 「詳細設計で溶接品質確保の確認項目」DR事例(3-49)

事例編・第五部「DR- 2(詳細設計着手時の不具合予防)実施法編」

「現状と問題点」

 図 1 と図 2 へ「詳細設計で溶接品質確保の確認項目」を示す。

 鋼板部材を突合せ溶接すると、継手接合部分となる溶融金属溶け込み時の溶接熱で部材側に色々な熱影響が生ずる。

6溶接熱は、部材の機械的性質へ結果的に影響する。

引張り強さ、降伏点、伸び、絞り、衝撃強さへ直接影響する。

溶接金属部と部材の中間熱影響部では、衝撃強さを著しく低下させる。

これは、その部分を脆化(ぜいか)させるためである。

また溶接金属部と部材原質部の間には、溶接金属に隣接して外側へ粗粒域が形成される。

その粗粒域に隣接して、更に外側へ細粒域が形成される。

その細粒域には、一部溶解域が同居する。

更に細粒域に隣接して、その外側へ脆化(ぜいか)域が形成される。

その外側が部材原質部となる。

通常前述脆化(ぜいか)域部分までを熱影響部と云う。

突合せ溶接継手では、前述粗粒域と脆化(ぜいか)域が部材の衝撃強さなど機械的性質の低下部分となる。

「着眼点・分析と評価法」

 脆化(ぜいか)域の衝撃強さは、軟鋼部材では原質部の二分の一を下回る値になると見られている。

従って衝撃荷重が繰返し掛る場合には、溶接金属に近い脆化(ぜいか)域部分で破損に至る場合が多い。

 また調質した高張力鋼部材では、粗粒域と細粒域部分で衝撃強さが低下する。

特に粗粒域部分での衝撃強さ低下が著しい。

従って繰返し衝撃荷重が掛る動荷重に対しては、粗粒域部分での破損に注意が必要である。

 これに対し引張り強さは、逆に溶接熱影響部は良い方向に作用し、部材原質部より大きい値となる場合が多い。

従って静的荷重に対しては、溶接金属部と熱影響部が直接の破損個所になる例は少ない。

「改善点と取組み実施法」

 溶接継手の接合部となる溶接金属部は、溶け込み時の溶融温度は1400℃超えまで上昇する。

(注・純鉄の溶解温度は、1530 ℃ 前後と見られている。)

従って溶接金属部に近い部分は、直接熱処理を行っている状態と同じである。

これが、部材の一部を脆化させる原因である。

前記までの溶接時の熱影響を緩和・除去するには、溶接品全体を焼鈍し(やきなまし)すると良い。

鉄道車両では、車両全体が入る大きな炉を造りその中へ車両を入れ焼鈍しを行う。

大型船舶の造船所では、溶接を行いながら溶接部を直ぐ大きなガス火炎装置で内部まで熱が届く様に再加熱し焼鈍しを行っている。

溶接品が大きく且つ板厚が厚いため片側からだけでは熱が内部へ届かない場合には、表と裏から同時加熱して行っている。

50 mm 以上の厚板、100 mm 以上の厚板構造物に対しても同様である。

また溶接品がどんなに大きくても溶接棒を上向きで溶接はできないため、溶接品を横向きへ回転させたり、引っ繰り返して溶接棒が下向きになる方向で溶接する。

最悪で横向き、可能な限り斜め下向きの角度で溶接を行う現状実態がある。

「実施による改善効果」

 部材溶接部や溶接金属部を中心にその周辺では、溶融熱により粗粒域、細粒域、脆化(ぜいか)域が形成され、引張り強さや衝撃強さなどの機械的性質が著しく変化する。

そのため、炉で焼鈍しを行うか、溶接後のガス再加熱で焼鈍しを行うか、現場の実情に合わせて必ず実施する事が溶接不具合を防止する基本である。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

「引用文献」

・本稿は筆者(伊豫部将三)が執筆し、日刊工業新聞社月刊「機械設計」誌2017年3月号臨時増刊号へ投稿掲載した「設計の品質保証に必須のDR実施法 50 事例」部分へ今回ブログ掲載に当りタイトルを「設計の働き方改革とDRの具体的取り組み法」へ変更し、加筆し不備部は訂正した。

なお原本入手ご希望の方は、出版元(日刊工業新聞社・出版局)へお問い合わせを給わりたく、何分宜しくお願い申し上げます。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

「検索キーワード」

「市場ニーズ調査」 「先行技術調査」 「開発仕様書」 「要求機能」 「要求性能」 「要求特性」 「要求設計条件」 「目標寿命値」 「目標信頼度値」 「構想図」 「原理選択」 「方式選択」 「構造選択」 「材料選択」 「表面処理選択」「熱処理選択」「工作選択」 「形状選択」 「組合せ選択」 「締結法選択」 「結合法選択」 「動作制御法選択」 「回転・摺動部・間隙部・潤滑法選択」 「疲れ強さ設定」 「振動・衝撃強さ設定」 「耐食性設定」 「摩擦・摩耗強さ設定」 「揺動・ねじれ強さ設定」 「熱衝撃強さ設定」 「切欠き効果劣化防止法」「穴明き効果劣化防止法」 「溝付き効果劣化防止法」 「段付き効果劣化防止法」 「落雷・高圧サージ電圧損傷防止法」 「水滴付着絶縁劣化防止法」 「静電気放電発火・引火防止法」 「電磁ノイズ誘導誤作動防止法」 「過負荷発熱焼損防止法」 「ワイヤ断線防止法」 「膨張収縮半田剝離防止法」 「検証試験実施法基準」 「試験サンプル数基準」 「部品加工基準」 「部品測定基準」 「設計・試験工数見積り法基準」「日程計画法基準」 「コスト見積り実施法基準」 「耐久試験実施法基準」 「破壊・損傷試験実施法基準」 「基本仕様作成法基準」 「寿命試験実施法基準」 「信頼度確認試験実施法基準」 「故障予測実施法基準」 「工程能力指数達成法基準」 「客先クレーム措置法基準」 「苦情処理回答実施法基準」 「市場モニタリング実施法基準」 「耐圧試験実施法基準」 「機密漏洩試験実施法基準」 「プログラムデバック試験実施法基準」 他、などがある。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

「全体目次」

「総論 」

iyoblog (3-0-1)・(はじめに) 設計の品質保証を左右するDR(Design Review = 設計審査)

「解説」

iyoblog (3-0-2)・第1章・DR-0(商品開発企画の仕様書と構想図作成段階)の取組み法と現状実態

iyoblog (3-0-3)・第2章・DR-1(開発試作品設計・検証および基本設計段階)の取組み法と現状実態

iyoblog (3-0-4)・第3章・DR-2(詳細組立図と部品設計・出図図書作成段階)の取組み法と現状実態

事例編・第一部「DR組織および事前準備関連取り組み法」

iyoblog (3-01)・市場クレームの手戻り予防では、DRの主要目的を点検会から事前指導会へ重点を転換する

iyoblog (3-02)・客先指摘仕様洩れ手戻り予防では、基本仕様項目の主要部はDR会が作成する

iyoblog (3-03)・事前市場ニーズ調査では、先行競合品と併せ、新規見込み購買層調査も義務付ける

iyoblog (3-04)・先行技術調査では、先行メーカー動向と併せ、新規参入見込みメーカー有無動向調査も義務付ける

iyoblog (3-05)・開発仕様書の要求機能設定では、市場ニーズ調査から従来品に無い特徴機能設定を義務付ける

iyoblog (3-06)・開発品の要求性能設定では、市場ニーズ調査から従来品に無い特徴性能設定を義務付ける

iyoblog (3-07)・開発品の要求特性設定では、従来品に無い特徴有る特性設定を義務付ける

iyoblog (3-08)・要求設計条件設定では、従来品に無い寿命値設定を義務付ける

iyoblog (3-09)・要求設計条件設定では、従来品に無い信頼度値設定を義務付ける

iyoblog (3-10)・開発品の構想図作成では、従来品に無い原理・方式・構造選択を義務付ける

事例編・第二部「DR-0 ・商品企画・関連仕様作成取り組み法」

iyoblog (3-11)・開発仕様書と構想図作成段階で確認すべき項目

iyoblog (3-12)・開発仕様書案で確認すべき項目

iyoblog (3-13)・構想図案で確認すべき項目

iyoblog (3-14)・メカ系構想設計部位案で確認すべき項目

iyoblog (3-15)・制御・実装系構想設計部位案で確認すべき項目

iyoblog (3-16)・計測器系構想設計部位案で確認すべき項目

iyoblog (3-17)・メカ系構想設計部位案で検証前に確認すべき項目

iyoblog (3-18)・制御・実装系構想設計部位案で検証前に確認すべき項目

iyoblog (3-19)・計測器系構想設計部位案で検証前に確認すべき項目

iyoblog (3-20)・構想設計案作成図書で確認すべき項目

「事例編・第三部・DR-1(1) ・ 商品企画・関連仕様作成実施取り組み法」

iyoblog (3-21)・試作品設計段階で事前確認すべき項目

iyoblog (3-22)・メカ系部位試作品設計案で事前確認すべき項目

iyoblog (3-23)・制御・実装系部位試作品設計案で事前確認すべき項目

iyoblog (3-24)・計測器系部位試作品設計案で事前確認すべき項目

iyoblog (3-25)・メカ系部位試作品案の検証で事前確認すべき項目

iyoblog (3-26)・制御・実装系部位試作品案の検証前に確認すべき項目

iyoblog (3-27)・計測器系部位試作品案の検証前に確認すべき項目

iyoblog (3-28)・メカ系部位試作品案の検証結果評価法で事前確認すべき項目

iyoblog (3-29)・制御・実装系部位試作品案の検証結果評価法で確認すべき項目

iyoblog (3-30)・計測器系部位試作品案の検証結果評価法で確認すべき項目

「事例編・第四部・DR-1(2) ・ 基本設計着手時の不具合予防取り組み法」

iyoblog (3-31)・基本設計で開発品と既存品組合せ部位の確認項目

iyoblog (3-32)・基本設計で環境条件の確認項目・その1

iyoblog (3-33)・基本設計で環境条件の確認項目・その2

iyoblog (3-34)・基本設計で環境条件の確認項目・その3

iyoblog (3-35)・基本設計で鉄系材料使用部位の確認項目・その1

iyoblog (3-36)・基本設計で鉄系材料使用部位の確認項目・その2

iyoblog (3-37)・基本設計で非鉄系材料使用部位の確認項目・その1

iyoblog (3-38)・基本設計で非鉄系材料使用部位の確認項目・その2

iyoblog (3-39)・基本設計で非金属系材料使用部位の確認項目・その1

iyoblog (3-40)・基本設計で非金属系材料使用部位の確認項目・その2

「事例編・第五部・DR-2 ・ 詳細設計着手時の不具合予防取り組み法」

iyoblog (3-41)・詳細設計で炭素鋼熱処理部品の確認項目

iyoblog (3-42)・詳細設計で部品形状の確認項目

iyoblog (3-43)・詳細設計で衝撃強さ確保の確認項目

iyoblog (3-44)・詳細設計で摩耗強さ確保の確認項目

iyoblog (3-45)・詳細設計でねじ締結部の確認項目

iyoblog (3-46)・詳細設計で部品素材選択の確認項目

iyoblog (3-47)・詳細設計でステンレス鋼選択の確認項目

iyoblog (3-48)・詳細設計で深絞り品置き割れ防止の確認項目

iyoblog (3-49)・詳細設計で溶接品質確保の確認項目

iyoblog (3-50)・詳細設計で異種金属接触による腐食防止の確認項目

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

「筆者略歴」

 1957年4月~1974年3月の17年間・富士重工業㈱(注・現社名スバル)三鷹製作所(現・群馬県大泉町へ移転)生産技術部門に勤務。乗用車用エンジン・ミッション製造の工場自動化機器・専用機設計業務へ従事。1974年技術士(機械部門・第7916号)登録、伊豫部技術士事務所を開設。開発・設計および生産技術部門の技術コンサルタントとして現在に至る。この間、上場および中堅企業100社以上で社員教育や業務改善支援業務に従事。現在までに、社団法人日本技術士会理事、りそな中小企業振興財団「中小企業庁長官新技術・新製品賞」贈賞の専門審査委員、東大和市商工会理事、等を歴任。

 著書「設計の故障解析51(CD-ROM付)」、「設計の基本仕様51(CD-ROM付)」、「設計のマネジメント101」、「設計者の心得と実務101」、「設計の経験則101」、「設計の凡ミス退治101」、「設計のムダ退治101」、「ハンドリング簡易自動化201」、「設計審査(DR=Design Review)支援ツール集・Ⅰ(事前審査編)」以上日刊工業新聞社から刊行。月刊「機械設計」誌へ長期連載等あり。「品質機能展開50事例(CD-ROM付)」、「MC選定資料マニアル」、熊谷卓氏と共著「組立・ハンドリング自動化実例図集」、以上新技術開発センターから刊行などが有る。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です