溶接スロートとは？すみ肉溶接の計算式と測定方法
すみ肉溶接ののど厚は、断面におけるルートからフェースまでの寸法です。理想的な等脚すみ肉溶接（90°継手）の場合、のど厚は脚長の0.707倍です。例えば、脚長が6mmの場合、のど厚は約4.24mmになります。設計で考慮される寸法は、溶接形状、ルートの状態、および適用される要件によっても異なります。
すみ肉溶接における喉部はどこにありますか？
溶接ビードに沿ってではなく、溶接部を横切る断面を見てみましょう。2本の脚は接合部材に接しています。露出面はつま先をつま先でつないでいます。下の単純な三角形の断面では、スロートは接合部の根元からその面までの最短経路なので、面と直角に交わります。
- 脚の長さ、z
- 部材表面に沿って測定した、接合部の根元から先端までの距離。不等脚フィレットには、z₁とz₂の2つの寸法が必要です。
- 溶接のつま先と面
- つま先とは、露出した溶接面が母材と接する部分のことです。つま先間の面幅は、のど幅とは異なる寸法です。
- 接合部ルートと溶接ルート
- 接合部ルートは元の接合部の形状を示します。溶接ルートは完成した溶接部に属します。溶け込み具合によって両者は異なる場合があり、断面図を解釈する際にはこの点が重要になります。
さまざまな接合部の表面形状の位置については、すみ肉溶接および溝溶接における溶接趾位置を参照してください。
理論的、実際的、効果的な喉
これらの用語はそれぞれ異なる疑問に答えるものです。幾何学的結果は図面の解釈に役立ちますが、設計スロートは規定の仕様にも従わなければなりません。以下の説明は、AWS用語集の区別に従っています。
| 契約期間 | フィレの断面における意味 | 実用 |
|---|---|---|
| 理論上の喉 | 接合部の根元から、溶接部内に収まる最大の直角三角形の斜辺までの垂直寸法。 | 理想的なフィレのサイズは、その口径と関連しています。凹面形状の場合、先端から先端までの三角形全体が収まらないことがあります。 |
| 実際の喉 | 溶接ルートから完成したすみ肉溶接面までの最短距離。 | 堆積した部分について記述します。表面測定では、隠れた根の位置を特定することはできません。 |
| 効果的な喉 | 凸部を除いた、溶接ルートから溶接面までの最小距離。 | 適用される設計規則で定められた喉部寸法を使用してください。より深い貫通部寸法については、指定された裏付けとなる資格要件を満たす必要があります。 |
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計算する前に寸法を確認してください。ISO規格のすみ肉表記では、aは公称ののど厚、zは脚長を表します。したがって、a6とz6は同じ溶接を指定するものではありません。図面の記号規格と注記を確認してください。他の図面システム上のラベルのない数値がのど寸法であると決めつけないでください。
図面の参照: TWI の a / z 表記例およびISO 2553:2019。
すみ肉溶接ののど厚の計算方法
90°の継手、直線面、ルート開口部なしから始めます。両脚の寸法が分かっているので、スロートは直角三角形の高さになります。これらの計算は理想的な形状を示すものであり、溶融度を測定したり、溶接を承認したりするものではありません。
等しい脚：0.707の由来
t = 理論上の喉部、z = 等脚。長さの単位はすべて同じものを使用してください。
面の長さは z√2 です。三角形の断面の面積は z²/2 であり、これは面の長さ × スロート / 2 に等しくなります。これら 2 つの面積を等しいとおくと、t = z/√2 となります。
脚の長さが異なる場合：両方の寸法を使用します
面の長さは√(z₁² + z₂²)です。これは依然として、直角の90°三角形です。
短い方の辺に0.707を掛けるだけでは、この三角形の実際の高さは計算できません。長い方の辺に0.707を掛けても、同様に高さは計算できません。どちらの方法も、異なる長さの同じ辺の形状に置き換えられるからです。
例：6mmの脚2本
t = 6 / √2 = 4.24 mm（四捨五入）。図面で6 mmのスロートが要求されている場合、対応する理想的な等辺は6√2 = 8.49 mmです。製造寸法と公差は、承認された詳細図に基づきます。
例：8mmと12mmの脚
t = (8 × 12) / √(8² + 12²) = 6.66 mm (四捨五入)。12 / √2 を計算すると 8.49 mm となり、この理想的なスロートを約 1.83 mm 過大評価することになります。
斜め接合部の場合、90°の近道は使用しないでください。角度によって断面が変化するため、適用される規定によりさらに制限が課される場合があります。ルートギャップ、溝加工、または深部貫通部の詳細についても、それぞれ専用の接合部モデルが必要です。
幾何学的基礎：TWIの等辺三角形と不等辺三角形の計算。上記の例は計算例であり、実測値ではありません。
ビーズの形状が結果を変える理由
つま先の位置が同じでも、溶接金属の量は異なる場合があります。内側に湾曲した面はスロートを短くし、高いクラウンは直線状の基準面の外側に金属を追加します。脚の寸法だけを比較すると、この違いを見落としてしまいます。
概略比較：同一の90°継手、脚部およびルート位置。追加の溶け込みなし。破線は、つま先からつま先までの直線基準を示します。プロファイルコンテキスト：TWIすみ肉溶接設計ガイダンス。
すみ肉溶接ののど厚計算機
直線面とルートギャップのない理想的な90°フィレットを作成するために、等しいまたは異なる脚長を入力してください。長さを追加すると、対応するスロート面面積が計算されます。このツールは形状のみを提供し、許容荷重、貫入深さ、または検査判定は割り当てません。
理想的な理論上の喉
スロートプレーンの幾何学的面積、t × L
6 mm径、長さ200 mmの溶接部について計算されています。有効溶接面積としてt × Lを使用するには、のど径と長さの両方が該当する設計規定を満たしている必要があります。
喉部が溶接強度に及ぼす影響
すみ肉溶接では、溶接長に沿ってスロート部を通して荷重が伝達されます。均一なセグメントの場合、有効なスロート面はA e = t e × L eで表され、t eと L eは設計で許容されるスロート部と長さです。
6 mm脚の例における理想的な4.2426 mmのスロートと200 mmの長さがどちらも妥当であると仮定すると、その面積は約848.5 mm²になります。これは溶接部に沿ったスロート面の面積であり、溶加材の体積を計算するために使用される小さな三角形の断面とは異なります。
接合部の計算において、断面積はあくまでも構成要素の一つに過ぎません。溶接金属の強度、荷重方向、溶接部の配置、偏心荷重、母材の破壊モードなどによって、結果が大きく左右されます。また、繰り返し荷重がかかる場合は、適切な疲労評価も必要となります。スロート径を大きくしても、不適切な荷重経路や許容できない溶融不足を補うことはできません。
溶接箇所を増やすだけで材料が無駄になる理由
同じ長さで理想的な等脚・平坦面断面の場合、溶着量はz²に比例します。したがって、両脚を6mmから8mmに増やすと、溶着量は約78%増加し、スロート形状は約33%増加します。これらの計算された比率には、溶け込み深さ、クラウニング、および加工損失は含まれていません。
余分な金属は溶接時間、消耗品の消費量、および歪みを増加させる可能性があります。必要なサイズと形状を指定して製作し、過大な溶接部については、修理が必要かどうかを判断する前に、プロジェクトの基準に照らして評価してください。
喉の測定と確認はどのように行いますか？
図面と照らし合わせて、アクセス可能なプロファイル寸法を確認するには、適切なフィレットゲージまたはカムゲージを使用してください。ゲージは部材表面に正しく接触し、測定面は溶接プロファイルに適合している必要があります。脚部の読み取り値だけでは、凹型溶接の最小スロート寸法は確定できません。
- 指示文を読んでください。 脚部または喉部のサイズ、溶接範囲、輪郭、および適用される合格基準を特定します。溶接前に、不足している寸法や矛盾する寸法を解決します。
- 取り付け具合を確認してください。 部材の角度、根元の開口部、および接合部の詳細図との整合性を確認してください。想定される断面形状を変更する条件を記録してください。
- 完成した形状を測定します。 アクセスが可能で、表面処理が適切に行われていることを確認したら、両脚、プロファイル、および指定された喉部の寸法をチェックしてください。ゲージが接触していることを確認するために、無理に接触させないようにしてください。
- 溶接範囲を確認してください。 必要な長さ、開始点、終了点、終端点を検査してください。局所的な測定値だけでは、継ぎ目全体を正確に把握することはできません。
ゲージに関するガイダンス：FHWA溶接検査ラボマニュアル、38～39ページ。
根が見えない場合
表面ゲージやプロファイルスキャンでは内部溶融を証明することはできません。準備およびエッチング処理を施した断面であれば、サンプリング箇所における溶融形状を明らかにすることができますが、これは破壊的かつ局所的な検査です。内部品質が重要な場合は、検査計画において適切な方法、サンプリング、および合否判定基準を明記する必要があります。
フィレットの形状によっては、体積検査が困難になる場合があります。超音波検査やX線検査で根本的な問題が解決すると想定するのではなく、実際の接合部に適した検査方法を選択し、その妥当性を確認してください。TWIはこの制限について議論しています。
溝溶接とレーザー溶接にも同じルールが適用されますか？
継手が実際にそのタイプのすみ肉として評価された場合に限ります。完全溶け込み（CJP）溝溶接は継手の厚さ全体に及びます。部分溶け込み（PJP）の溶接深さは、規定または認定された深さが異なります。どちらも、目視可能なビード幅に0.707を乗じて表すものではありません。違いについては、「溶接溶け込みと継手深さ」を参照してください。
レーザー溶接では、キーホールモードでは狭く深い溶融ゾーンが形成されるのに対し、伝導モード溶接では、溶融ゾーンの深さに比べて幅が広くなる傾向があります。そのため、表面の幅だけでは溶け込み深さを正確に判断することはできません。このメカニズムについては、TWIのレーザー溶接概要で説明されています。キーホール溶接ガイドでは、このプロセスに関する背景情報が詳しく解説されています。
サンプルが示さなければならないセクションを定義する
レーザー溶接による重ね継手、隅肉継手、突合せ継手の場合は、必要な溶融寸法を継手詳細図に記入してください。溶接手順仕様書（WPS）および検査計画書をその要件にリンクさせてください。代表断面図および必要な機械的試験、漏洩試験、その他の適用試験では、実際の材料と許容される接合範囲を明記してください。
ISO 15614-11:2025は、電子ビーム溶接およびレーザービーム溶接の試験による手順認定について規定しています。ISO 13919-1:2019は、鋼、ニッケル、チタンおよびそれらの合金の欠陥品質レベルについて規定しています。これらの品質レベルは製造上の欠陥に関するものであり、それ自体で製品の使用適合性を確立したり、完全な非破壊検査手順を提供したりするものではありません。
材料、厚さ、接合図、ギャップ範囲、および必要な溶接寸法をOceanplayer Laser社に提供してください。アプリケーションに必要な受入試験も併せてご提供ください。
参考文献とさらに読む
- AWS SCC1.0:2026 — 溶接競技会の組織運営および溶接評価に関するガイドライン第3項は、ここで使用されている喉部に関する用語を規定するものであり、構造設計基準ではありません。
- TWI — デザイン、パート1・フィレットの特徴、顔の輪郭、および内部検査の限界。
- TWI — すみ肉溶接継手：実務上の留意点のレビュー図面表記、サイズ管理、適合性および貫通証拠。
- TWI — 溶接体積と重量の計算・例題の背後にある三角形の幾何学。
- FHWA - 溶接検査ラボマニュアルフィレットゲージとカムゲージの使用方法、38～39ページ。
- ISO 2553:2019図面における溶接継手の表現。
- TWI ― レーザー溶接とは何ですか？また、どのように機能するのですか？ 伝導モードとキーホールモード。
- ISO 15614-11：2025 (NAIST) と ISO 13919-1：2019レーザー溶接手順の認定および規定された欠陥品質レベルの範囲。