設計知識
設計知識 · 21日 6月 2020
金属材料を接合する技術の一つである溶接。熱により金属材料を溶かして接合するから溶接。その方法はいくつかありますがその詳細は別の機会に譲るとして、溶接を行うと必ず材料がひずみます。なぜひずむのか。金属材料を溶かすほどの熱量を加えることで、材料が熱変形するためです。なるほど。でもちょっと待ってください。溶接で熱を受けたときに熱膨張するのはその通りです。でもその後に常温まで冷却されて収縮しますよね。膨張した分収縮するので差し引きゼロ。あれ？歪は発生しないとなりませんか？参考までに熱膨張の計算式を示します。式が出てきちゃいましたがここはまだ解説本文ではないのでノーカン（ノーカウント）です。 ΔＬ=α×Ｌ×ΔＴ ΔＬ ：材料の変化量 α ：線膨張係数 Ｌ ：材料の元の寸法 ΔＴ ：温度変化量 この式を見ると確かに熱が加わって例えば25℃から600℃になるとそれに比例して材料は変化、膨張します。繰り返しですが溶接後に25℃まで戻るため材料の変化は元に戻る理屈になります？あれ？？やっぱりひずまない？？？ 私はブログであまり理屈の部分を取り上げないのですが、今回は少し趣旨から外れて材料が溶接の熱により膨張収縮した結果、ひずみが発生するメカニズムの理屈を解説していきます。 余談ですが私があまり理屈の部分を解説しない理由はいくつかありますが最大の理由として理屈だけでは設計に活きないからです。例えば今回の解説で変形しない物体「剛体枠」という概念が出てきますが現実問題で変形しない物体と言うものは存在しません。つまりは設計に直接活かすことはできません。とはいえ理屈を知ればいろんな現象の根拠をもって設計できるので理屈は知っておくと役に立ちます。しかも頭の中に入れるのでジャマになりません。理屈は持ってるととてもいい武器でになりますね。
