JP2002210584A - ボックス柱製作方法 - Google Patents

ボックス柱製作方法

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JP2002210584A
JP2002210584A JP2001009330A JP2001009330A JP2002210584A JP 2002210584 A JP2002210584 A JP 2002210584A JP 2001009330 A JP2001009330 A JP 2001009330A JP 2001009330 A JP2001009330 A JP 2001009330A JP 2002210584 A JP2002210584 A JP 2002210584A
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JP
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box
welding
column
shaped body
manufactured
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Noboru Kiji
昇 木治
Masaichi Koketsu
政一 纐纈
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IHI Corp
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IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接によりボックス柱を製作するときの曲り
を防止する。 【解決手段】 細長い2枚のフランジ材F1,F2と2
枚のウェブ材W1,W2を組み合わせて箱型体1を作
る。次に、フランジ材F1とF2の上端縁部の内側面
と、幅方向両端部に開先2を形成したウェブ材W1の両
端部とを、多電極SAW装置3により連続して同時に溶
接するときに、該多電極SAW装置3に保持されたガス
バーナ6により箱型体1の左右両側面の下部位置を加熱
する。しかる後、箱型体1を上下逆となるよう反転させ
る。ウェブ材W2の両端部とフランジ材F1,F2とを
多電極SAW装置3で溶接して、ボックス柱4を製作す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は細長の4枚の鋼板を
箱型に組み合わせて各角部を溶接してボックス柱を製作
するボックス柱製作方法に関するもので、特に、溶接作
業時に長手方向に曲がり変形が発生することがないよう
に溶接してボックス柱を製作するボックス柱製作方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ボックス柱は、細長の4枚の鋼
板を箱型に組み合わせ、該組み合わせて形成される箱型
体の各角部をそれぞれ溶接することにより製作するよう
にしてあり、この溶接作業に用いる溶接方法としては、
サブマージドアーク溶接(以下、SAWと記す)やCO
溶接等があるが、通常は、能率を考えてSAWが主に
使用されている。
【0003】上記ボックス柱の製作手順を具体的に説明
すると、先ず、図2(イ)に示す如く、横方向に延びる
2枚のフランジ材F1とF2、2枚のウェブ材W1とW
2からなる4枚の細長の鋼板を箱型に組み合わせる際
に、たとえば、図示しない四角いダイアフラム配材を用
いて2枚のフランジ材F1とF2を左右両側部に立てて
平行に配置し、該左右のフランジ材F1,F2の各上端
縁部間と下端縁部間に幅方向の両端部に開先2を形成し
た2枚のウェブ材W1,W2を上下に平行に配置して、
仮溶接等により仮止めし箱型体1とする。
【0004】次に、図2(ロ)に示す如く、先ず、箱型
体1の上側に位置するウェブ材W1の幅方向両端部とフ
ランジ材F1,F2の上端縁部内側面との接合部となる
開先2部を、下向きとした溶接トーチを2組平行に備え
てなる多電極SAW装置3により下向き姿勢で長手方向
に連続して左右同時に溶接を実施する。
【0005】次いで、図2(ハ)に示す如く、未溶接の
ウェブ材W2が上側に位置するように、箱型体1全体を
上下方向に反転させた後、ウェブ材W2の幅方向両端部
とフランジ材F1,F2の上端縁部の内側面との接合部
となる開先2部を、上記と同様に、下向き姿勢で多電極
SAW装置3により左右同時に且つ長手方向に連続して
溶接し、図2(ニ)に示す如きボックス柱4を製作する
ようにしてある。なお、5はSAWにより各開先2部に
溶着された溶着金属を示す。
【0006】ところで、上記手順に従って、箱型体1の
4個所の角部の溶接を大入熱となるSAWにより行って
ボックス柱4を製作すると、製作されたボックス柱4
は、後から溶接したウェブ材W2側が凸となるように長
手方向の曲がり変形が生じる。たとえば、600mm角
で長さ8mのボックス柱を製作した場合には、図3に線
Iで示す如く、曲がり量が5〜6mmとなる曲がり変形
が生じることが実験により確認されている。
【0007】このようなボックス柱4の曲がり変形は、
仕口の取り付け等の後工程の作業に支障を来すため、曲
がり量を多くとも3mm程度に抑える必要があり、この
ため従来は、上記溶接作業によりボックス柱4を製作し
た後、主としてガスバーナによる加熱と水冷とによる歪
取り作業を行うようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記フラン
ジ材F1,F2、ウェブ材W1,W2からなる4枚の鋼
板を箱型にして角部を溶接することによりボックス柱4
を製作した後、歪取り作業を行うには、多くの時間を要
すると共に、熟練した技能を必要とするという問題があ
り、又、歪取り作業のためのガス加熱により材料性能の
劣化の可能性も懸念されることから、溶接作業後の歪取
り作業を不要にできるボックス柱の製作方法が望まれて
いる。
【0009】かかる要望に応えるための製作方法の一つ
として、製作されたボックス柱4の曲がり変形は、ボッ
クス柱4の断面におけるウェブ材W1側とウェブ材W2
側との溶接収縮力の差により生じるものであることか
ら、ウェブ材W2側の角部を溶接する際の溶接条件を、
先行するウェブ材W1側の角部の溶接条件とは変えて対
応することが考えられる。しかし、この場合、ウェブ材
W2側の入熱量をたとえ1.5倍にしてもボックス柱4
の曲がり変形はあまり解消されず、又、入熱量をそれ以
上に増加させることは現実的な解決方法とはならないと
いう問題がある。
【0010】因みに、金属薄板の連続突合せ溶接を行う
に際して、溶接すべき前記金属薄板の溶接線と平行した
縁部を線状に加熱することにより、溶接作業による上記
金属薄板の座屈変形を防止する方法、及び、金属薄板よ
りなる板材の一面側に金属薄板よりなる細長部材を隅肉
溶接により略垂直に立設して、T継手を形成するにあた
り、上記板材の上記隅肉溶接すべき溶接線に沿った裏面
側を上記溶接に先行して加熱すると共に、上記溶接線と
平行した縁部を線状に加熱することにより、溶接時に発
生する溶接線を中心とする金属板の曲げ変形や金属板の
縁部の座屈変形を防止する方法が従来提案されている
(特公平7−80048号公報)が、これらは、一度の
連続した溶接作業によって金属薄板同士を突合せ溶接す
る場合や、金属薄板の板材に他の金属薄板を略垂直に溶
接する場合に適用するものであり、そのため上述したボ
ックス柱の製作方法の如く、先行して加熱する部分(ウ
ェブ材W1側の角部)と後から加熱する部分(ウェブ材
W2側の角部)がある溶接作業に対して適用することは
困難であり、又、ウェブ材W1,W2とフランジ材F
1,F2の各鋼板は、最終的にはいずれも幅方向の両端
部をすべて溶接してしまうため、溶接線と平行した縁部
は残らず、加熱位置が不明となることからも適用は難し
い。
【0011】そこで、本発明者等は、ボックス柱を製作
する際、後から溶接する側が凸となるような長手方向の
曲がり変形の発生を防止するための工夫、研究を重ねた
結果、箱型体における片方の角部を先行して溶接する際
に、箱型体の側面の下部位置を同時に加熱することによ
り、溶接作業により最終的に得られるボックス柱の形状
に曲がり変形が発生することを防止できることを見出
し、本発明をなした。
【0012】したがって、本発明の目的とするところ
は、溶接作業後の歪取り作業を不要にできるように、4
枚の鋼板の溶接作業により製作されるボックス柱に曲が
り変形が発生することを防止できるボックス柱製作方法
を提供しようとするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、横方向に延びる細長の4枚の鋼板を箱型
に組み合わせて箱型体とし、該箱型体の上側に位置する
2つの角部を長手方向に連続して同時溶接するときに、
該箱型体の左右両側面における下部位置を長手方向に沿
って同時に加熱し、該箱型体の上側の2つの角部の溶接
後、箱型体の上下を反転させて、上側となった箱型体の
残る2つの角部を長手方向に連続して同時溶接してボッ
クス柱を製作するようにする。
【0014】先行する片方の角部の溶接と同時に箱型体
の側壁部の下部位置を加熱すると、該加熱部に補助的な
収縮力が生じさせられ、この発生した収縮力により、従
来ボックス柱に曲がり変形を生じさせる原因となってい
たボックス柱の断面における溶接収縮力の不均衡が解消
されて、ボックス柱の断面に作用する収縮力をバランス
させることができることから、溶接作業後に得られるボ
ックス柱に曲がり変形の発生が防止される。
【0015】又、箱型体の左右両側面における下部の加
熱をガスバーナにより行うようにすることにより、従
来、歪取り作業で行っていたガス加熱に比して、加熱強
度を低く抑えることができることから、材料の変質をも
たらすことはない。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0017】図1(イ)(ロ)は本発明のボックス柱製
作方法の実施の一形態の要部を示すもので、先ず、図2
(イ)に示したものと同様に、2枚のフランジ材F1,
F2と2枚のウェブ材W1,W2からなる4枚の細長の
鋼板を箱型に組み合わせて箱型体1を形成した後、図1
(イ)(ロ)に示す如く、従来と同様に、箱型体1の上
側に位置する一方のウェブ材W1の幅方向両端部と、フ
ランジ材F1,F2の上端縁部の内側面との接合部とな
る開先2部を、多電極SAW装置3により長手方向に連
続して左右同時に溶接を実施すると同時に、上記多電極
SAW装置3に支持されて左右の各フランジ材F1,F
2の外側面に対向するように配置されたガスバーナ6に
より、左右の各フランジ材F1,F2の外側面における
下部位置、たとえば、下端より高さ方向の1/4程度と
なる位置を加熱するようにする。この際、上記ガスバー
ナ6による加熱温度は、各ウェブ材W1,W2及びフラ
ンジ材F1,F2として用いられる鋼板の厚さ寸法に応
じて異なるが、表面温度が600℃程度となるように加
熱すればよく、薄板の場合には300℃程度の加熱でも
有効である。
【0018】しかる後、図2(ハ)に示した従来の場合
と同様に、未溶接の他方のウェブ材W2が上側位置とな
るように、箱型体1全体を上下方向に反転させた後、ウ
ェブ材W2の幅方向両端部と各フランジ材F1,F2と
の接合部となる開先2部を、下向き姿勢で多電極SAW
装置3により左右同時に且つ長手方向に連続して溶接し
て、図2(ニ)に示すと同様にボックス柱4を製作す
る。
【0019】上記製作方法に従ってボックス柱4を製作
する際、本発明においては、図1(イ)(ロ)の如く、
一方のウェブ材W1側の角部の溶接と共に箱型体1の側
壁部の下部位置を加熱するので、該加熱部に補助的な収
縮力を生じさせるようになり、この発生した収縮力によ
り、従来ボックス柱4に曲がり変形を生じさせる原因と
なっていたボックス柱4の断面におけるウェブ材W1側
とウェブ材W2側との溶接収縮力の差が解消され、ボッ
クス柱4の断面に作用する収縮力をバランスさせること
ができて、溶接作業後に得られるボックス柱4にはほと
んど曲がり変形が生じなかった(図3線II参照)。
【0020】このように、4枚の鋼板(ウェブ材W1,
W2、フランジ材F1,F2)の溶接作業によりボック
ス柱4を製作するときの曲がり変形を抑制することがで
きることから、従来要していた如き溶接後の歪取り作業
を不要とすることができ、又、ガスバーナ6による加熱
は、従来、歪取り作業で行っていたガス加熱に比して、
加熱強度を低く抑えることができることから、材料の変
質をもたらすことはない。
【0021】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、ガスバーナ6による箱型体1の側
面における加熱位置は、多電極SAW装置3による溶接
位置と多少前後にずれていてもよいこと、ガスバーナ6
による加熱強度は、製作しようとするボックス柱4の断
面寸法、用いるウェブ材やフランジ材等の鋼板の厚さ寸
法に応じて自在に設定すればよいこと、又、箱型体1の
側壁部にガスバーナ6により加熱を行う位置は、高さ方
向の中間部よりも下方の範囲内で、製作しようとするボ
ックス柱4の断面寸法、用いる鋼板の厚さ寸法に応じて
自在に設定すればよいこと、箱型体1の側壁部における
下部位置の加熱は、ガスバーナにより行うものとして示
したが、高周波誘導加熱等、他の加熱手段を採用してよ
く、更に、加熱位置に肉盛り溶接を施すことにより加熱
を施すようにしてもよいこと、その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。
【0022】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のボックス柱製
作方法によれば、横方向に延びる細長の4枚の鋼板を箱
型に組み合わせて箱型体とし、該箱型体の上側に位置す
る2つの角部を長手方向に連続して同時溶接するとき
に、該箱型体の左右両側面における下部位置を長手方向
に沿って同時に加熱し、該箱型体の上側の2つの角部の
溶接後、箱型体の上下を反転させて、上側となった箱型
体の残る2つの角部を長手方向に連続して同時溶接して
ボックス柱を製作するようにするので、先行する片方の
角部の溶接時に箱型体の反対側の角部に近い位置の側壁
部を加熱することにより、該加熱部に補助的な収縮力を
生じさせることができ、この発生した収縮力により、従
来ボックス柱に曲がり変形を生じさせる原因となってい
たボックス柱の断面における溶接収縮力の不均衡を解消
して作用する収縮力をバランスさせることができること
から、溶接作業後に得られるボックス柱に曲がり変形が
生じることを防止でき、このため従来要していた如き歪
取り作業を不要とすることができるという優れた効果を
発揮する。又、箱型体の左右両側面における下部の加熱
をガスバーナにより行うようにすることにより、従来、
歪取り作業で行っていたガス加熱に比して、加熱強度を
低く抑えることができることから、材料の変質をもたら
すことはないという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のボックス柱製作方法の実施の一形態の
要部を示すもので、(イ)は一方のウェブ材側の角部を
溶接するときの状態を示す概略正面図、(ロ)は(イ)
の概略側面図である。
【図2】従来のボックス柱の製作方法を示すもので、
(イ)は箱型体を組み立てた状態を示す概略斜視図、
(ロ)は一方のウェブ材側の角部を溶接する状態を示す
概略斜視図、(ハ)は他方のウェブ材側の角部を溶接す
る状態を示す概略斜視図、(ニ)は製作されたボックス
柱を示す概略斜視図である。
【図3】本発明と従来の製作方法によりそれぞれ製作さ
れたボックス柱の曲がり変形の曲がり量を求めた実験結
果を示す図である。
【符号の説明】
1 箱型体 2 開先 3 多電極SAW装置 4 ボックス柱 5 溶着金属 6 ガスバーナ F1,F2 フランジ材(鋼板) W1,W2 ウェブ材(鋼板)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E001 AA03 BB05 DG03 4E003 AA01 DA03 4E081 YB03 YR04 YX20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 横方向に延びる細長の4枚の鋼板を箱型
    に組み合わせて箱型体とし、該箱型体の上側に位置する
    2つの角部を長手方向に連続して同時溶接するときに、
    該箱型体の左右両側面における下部位置を長手方向に沿
    って同時に加熱し、該箱型体の上側の2つの角部の溶接
    後、箱型体の上下を反転させて、上側となった箱型体の
    残る2つの角部を長手方向に連続して同時溶接してボッ
    クス柱を製作することを特徴とするボックス柱製作方
    法。
  2. 【請求項2】 箱型体の左右両側面における下部の加熱
    をガスバーナにより行うようにした請求項1記載のボッ
    クス柱製作方法。
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