新設＆既設橋梁の性能評価に関する研究
工学部都市デザイン工学科・コンクリート構造学研究室，コンクリート工学研究室ならびに橋梁工学研究室は，八幡工学実験場・構造実験センターにて，1) 新設橋梁，2) 維持管理，3) 想定外(火災)，4) 長期挙動の4テーマに関して，自主研究，企業との委託，共同研究を行っています． ここでは，その研究成果の一部について紹介します．
近年の自動車産業では，車体重量の低減を目的として，車体構造部材に対して強度レベルのが高い高強度鋼板の適用が推進されている．中でも，強度レベルが1000MPaを超える超高強度鋼板が開発され，またその適用が期待される一方で，その接合部において剥離強度である十字引張強さの低下が懸念されている．そこで超高強度鋼板抵抗スポット溶接継手の接合強度向上に寄与する抵抗スポット溶接手法について開発を行った事例を紹介する．
高強度鋼板の接合における課題と提案手法
高強度鋼板に対して抵抗スポット溶接を施した接合部においては，脆弱なマルテンサイト組織である溶融部（ナゲット）が形成される．その接合継手に対して，剥離荷重が負荷された場合において，継手が脆性的に破壊され，接合強度が著しく低下することが知られている．そこで本検討では，脆弱なナゲットの特性改善を行うことで接合強度，特に剥離強度を向上させる方法について開発を行った事例を紹介する．本手法は，ナゲットに対して添加したい元素の金属箔を挟み込んで溶接を行うことで，ナゲットに対して任意の元素添加，それに伴うナゲットとの特性改善を行う手法である．
銅箔を用いたインサート技術の検証
まずは銅箔と低強度鋼板（SPCC）を用いて技術の検証を行った．左図に示すように，銅箔をインサートした溶接を施すことで，ナゲット内部にCu元素が添加されていることが分かる．また中央図の元素量の定量評価においても，Cu元素が添加されていることが分かる．また，右図において元素が添加された溶融部において，ナゲットの硬度が変化していることが確認された．これは，Cu元素が添加されたことにより，ナゲット組織の固溶強化が達成されたものと考えられる．よって，本手法を用いることで，ナゲット内部に任意の元素を添加できることが明らかとなった．
Ni元素の添加によるナゲット軟化と十字引張強さの向上
接合強度（十字引張強さ）の向上を達成する目的で，マルテンサイト組織のナゲットを軟化させる目的で，Ni元素の添加による組織改善を行った事例について紹介する．右上段図の通り，Ni元素の添加により，ナゲット組織が変化，またナゲット内硬度の大幅な低下が達成されている．また，右下段図の通り，ナゲット内硬度の大幅な低下が達成された継手において，剥離強度である十字引張強さの向上が達成されている．以上のことから，本手法を用いることで，ナゲット内に任意の元素を添加することが可能であるとともに，ナゲットの元素制御により接合強度向上が達成可能であることを示した．
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