JP2002263850A - 溶接h型鋼の製造方法およびその装置 - Google Patents

溶接h型鋼の製造方法およびその装置

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JP2002263850A
JP2002263850A JP2001071380A JP2001071380A JP2002263850A JP 2002263850 A JP2002263850 A JP 2002263850A JP 2001071380 A JP2001071380 A JP 2001071380A JP 2001071380 A JP2001071380 A JP 2001071380A JP 2002263850 A JP2002263850 A JP 2002263850A
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flange
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welded
section steel
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Heihachi Tanaka
平八 田中
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課 題】 溶接H型鋼を製造する際の高周波抵抗溶接
の溶接性を簡便な手段で改善し、フランジ材の予熱を行
なわずに溶接H型鋼を製造する方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 ウェブ材に高周波電圧を印加するウェブ
給電チップと、ウェブ給電チップより上流側50〜500mm
の位置に配設されてフランジ材に高周波電圧を印加する
フランジ給電チップとを配設し、高周波電源からウェブ
給電チップとフランジ給電チップに高周波電圧を印加し
て、発生した電流でウェブ材とフランジ材を加熱した
後、ウェブ材とフランジ材とを押圧する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波抵抗溶接を
用いて溶接H型鋼を製造する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、高周波抵抗溶接によって溶接H
型鋼を製造する際に用いる一般的な製造装置の例を模式
的に示す配置図であり、(a) は側面図、(b) はB−B矢
視の断面図である。図4(a) 中の矢印は、ウェブ材1お
よびフランジ材2の進行方向を示す。
【0003】ウェブ材1およびフランジ材2に高周波電
圧を印加するための給電チップ4,5が、ウェブ材1お
よびフランジ材2にそれぞれ接触して配設される。すな
わち、ウェブ材1に高周波電圧を印加する給電チップ4
(以下、ウェブ給電チップという)とフランジ材2に高
周波電圧を印加する給電チップ5(以下、フランジ給電
チップという)である。これらのウェブ給電チップ4,
フランジ給電チップ5は、ウェブ材1およびフランジ材
2の進行方向に対して同じ位置に固定されており、ウェ
ブ材1およびフランジ材2が図4(a) 中の矢印方向へ進
行することによって相対的に摺動する。
【0004】高周波電源6から、これらのウェブ給電チ
ップ4およびフランジ給電チップ5に高周波電圧が印加
されて、電流8がウェブ材1とフランジ材2に流れるこ
とによってジュール熱が発生し、ウェブ材1とフランジ
材2を加熱する。また電流8は、ウェブ材1とフランジ
材2が接合する溶接点7に集中的に流れるので、溶接点
7に到達したウェブ材1とフランジ材2を溶融状態にす
る。
【0005】次いで、溶融状態のウェブ材1とフランジ
材2を、ピンチロール3を用いて押圧して接合しながら
送り出す。このような溶接H型鋼の製造装置では、高周
波電源6は、ウェブ材1の上下両端部とフランジ材2の
幅方向中央部との限定された部分のみを効果的に加熱溶
融することが可能であるから、一般に広く使用されてい
る。
【0006】溶接H型鋼を製造する際に接合されるウェ
ブ材1とフランジ材2は寸法が異なる。通常はフランジ
材2の方が厚さが大きいので、ウェブ材1に比べて加熱
されにくい。また、フランジ材2は、幅方向中央部のみ
が加熱されるので、熱がフランジ材2の他の部分に拡散
する。一方、ウェブ材1は、上下両端部が加熱されるの
で、熱の拡散は抑制される。このような理由から、フラ
ンジ材2の方がウェブ材1に比べて温度が上昇し難い。
【0007】そのためウェブ材1とフランジ材2の溶接
性を向上するためには、溶接点7において、ウェブ材1
とフランジ材2の温度を一致させる必要がある。しかし
単に電流8を増加したり減少させるだけでは、ウェブ材
1の過加熱あるいはフランジ材2の加熱不足が発生し
て、溶接H型鋼の溶接部の欠陥や強度不足が生じる原因
になる。
【0008】そこで、ウェブ給電チップ4,フランジ給
電チップ5の上流側に予熱給電チップ9を配設してフラ
ンジ材2を予熱し、溶接点7におけるウェブ材1とフラ
ンジ材2の温度差を解消する技術が検討されている。図
5は、その例を模式的に示す側面図である。図5中の矢
印は、ウェブ材1およびフランジ材2の進行方向を示
す。
【0009】ウェブ給電チップ4,フランジ給電チップ
5の上流側でフランジ材2の幅方向中央部に接触する位
置に配設される予熱給電チップ9を介して予熱用高周波
電源11から高周波電圧が印加されて、予熱電流10がフラ
ンジ材2の幅方向中央部を流れる。こうして予めフラン
ジ材2のみを予熱した後、ウェブ給電チップ4,フラン
ジ給電チップ5からウェブ材1とフランジ材2に流れる
電流8でウェブ材1およびフランジ材2を加熱する。
【0010】このようにして溶接点7におけるウェブ材
1とフランジ材2の温度差を解消することができる。し
かしウェブ材1とフランジ材2の加熱に用いる高周波電
源6に加えて、予熱用高周波電源11が必要となり、設備
費が増大するばかりでなく、設備保全の負荷も増大す
る。しかもこの技術では、ウェブ材1とフランジ材2の
寸法が著しく異なる場合には、温度差を完全に解消する
ことはできない。
【0011】特開平9-234572号公報には、溶接H型鋼の
製造方法および装置が開示されている。この技術は、フ
ランジ材の幅方向中央部に接触する位置に低周波誘導子
を配設して、低周波電源からの低周波誘導電流によって
フランジ材を広範囲に予熱して、予熱能力を高めようと
するものである。しかしこの技術では、ウェブ材とフラ
ンジ材の加熱に用いる高周波電源に加えて、フランジ材
の予熱に用いる低周波電源が必要となり、設備費が増大
するばかりでなく、設備保全の負荷も増大する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題を解消し、溶接H型鋼を製造する際の高周波抵抗溶
接の溶接性を簡便な手段で改善し、フランジ材の予熱装
置を用いることなく溶接H型鋼を製造する方法および装
置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、ウェブ材とフ
ランジ材とを連続して高周波抵抗溶接する溶接H型鋼の
製造方法において、ウェブ材に高周波電圧を印加する位
置より50〜500mm 上流側でフランジ材に高周波電圧を印
加し、高周波電圧によって発生する電流でウェブとフラ
ンジ材とを加熱し、次いでウェブとフランジ材とを押圧
する溶接H型鋼の製造方法である。
【0014】前記した製造方法の発明においては、好適
態様として、フランジ材に高周波電圧を印加する位置
を、フランジ材の幅方向の中央から±10mmの範囲内とす
ることが好ましい。また本発明は、ウェブ材とフランジ
材とを連続して高周波抵抗溶接する溶接H型鋼の製造装
置であって、ウェブ材に高周波電圧を印加するウェブ給
電チップと、ウェブ給電チップより上流側50〜500mm の
位置に配設されてフランジ材に高周波電圧を印加するフ
ランジ給電チップと、ウェブ給電チップとフランジ給電
チップとに高周波電圧を印加する高周波電源と、ウェブ
給電チップより下流側に配設されてウェブ材とフランジ
材とを押圧するピンチロールとを有する溶接H型鋼の製
造装置である。
【0015】前記した製造装置の発明においては、好適
態様として、フランジ給電チップをフランジ材の幅方向
の中央から±10mmの範囲内に配設することが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は、本発明を適用する装置の
例を模式的に示す配置図であり、(a) は側面図、(b) は
A−A矢視の断面図である。図1(a) 中の矢印は、ウェ
ブ材1およびフランジ材2の進行方向を示す。ウェブ材
1に高周波電圧を印加するウェブ給電チップ4およびフ
ランジ材2に高周波電圧を印加するフランジ給電チップ
5が配設される。本発明においては、フランジ給電チッ
プ5は、ウェブ給電チップ4の上流側に配設する。ここ
で、図1(a) に示すように、ウェブ給電チップ4とフラ
ンジ給電チップ5との距離をL(mm)とする。すなわち
距離L(mm)は、ウェブ材1およびフランジ材2の進行
方向に対するウェブ給電チップ4の中心とフランジ給電
チップ5の中心との間隔である。
【0017】高周波電源6から、これらのウェブ給電チ
ップ4,フランジ給電チップ5に高周波電圧が印加され
て、電流8がウェブ材1とフランジ材2に流れることに
よってジュール熱が発生し、ウェブ材1とフランジ材2
を加熱する。ただしフランジ給電チップ5が、ウェブ給
電チップ4より上流側L(mm)の位置に配設されるの
で、ウェブ材1の加熱に先立って、フランジ材2が先行
して加熱される。その結果、フランジ材2の予熱と同等
の効果が得られ、溶接点7におけるウェブ材1とフラン
ジ材2の温度差を解消できる。なお、溶接点7は、ウェ
ブ給電チップ4の下流側に配設されるピンチロール3に
よってウェブ材1とフランジ材2が押圧される位置であ
る。
【0018】また電流8は、ウェブ材1とフランジ材2
が接合する溶接点7に集中的に流れるので、溶接点7に
到達したウェブ材1とフランジ材2を溶融状態にする。
次いで、溶融状態のウェブ材1とフランジ材2を、ピン
チロール3を用いて押圧して接合しながら送り出す。本
発明者は、距離L(mm)を種々変更して、溶接H型鋼を
製造し、それぞれの溶接H型鋼の溶接部から試験片を切
り出して溶込み深さd(mm)を調査した。溶込み深さd
(mm)は、図2に示すように、ウェブ材1の端部がフラ
ンジ材2内に溶け込んだ深さを指す。
【0019】距離L(mm)と溶込み深さd(mm)との関
係は、図3に示す通りであり、距離Lが50〜500mm を満
足する範囲内で溶込み深さdが大きくなっている。これ
は、フランジ給電チップ5をウェブ給電チップ4より上
流側L(mm)の位置に配設することによってフランジ材
2の予熱と同等の効果が得られ、溶接点7における温度
差が解消したことに起因する。
【0020】距離Lが50mm未満では、フランジ材2を予
熱する効果が発揮されないので、溶接点7における温度
差を十分に解消できない。一方、距離Lが500mm を超え
ると、電流8によって発生される熱がフランジ材2の他
の部分に拡散するので、温度が十分に上昇しない。した
がってフランジ給電チップ5は、ウェブ給電チップ4よ
り50〜500mm 上流側に配設する必要がある。なお、距離
L=0mmは、図4に示した従来の装置で製造した溶接H
型鋼のデータである。
【0021】また図1(b) に示すように、フランジ材2
の給電チップ5の側端部とフランジ材2の幅方向の中央
との間隔をW(mm)として、このW値が10mmを超える
と、フランジ材2の加熱される領域の面積が拡大するの
で、加熱部分の温度が低下する。その結果、溶接点7に
おけるウェブ材1とフランジ材2の温度差を解消し難く
なる。したがってフランジ給電チップ5は、フランジ材
2の幅方向中央から±10mmの範囲内に配設するのが好ま
しい。
【0022】以上に説明したように、本発明によれば、
フランジ材2の予熱装置を用いることなくウェブ材1と
フランジ材2の温度差を解消でき、簡便な手段でウェブ
材1とフランジ材2の溶接性を向上できる。
【0023】
【実施例】図1に示す装置を使用して溶接H型鋼を製造
した。ウェブ材1は幅200mm ,厚さ3.2mm 、フランジ材
2は幅100mm ,厚さ4.5mm であった。フランジ給電チッ
プ5とウェブ給電チップ4の距離Lは200mm とし、かつ
フランジ給電チップ5をフランジ材2の幅方向中央に配
設した。これを発明例1とする。
【0024】また距離Lを200mm とし、かつフランジ給
電チップ5をフランジ材2の幅方向中央から15mm位置に
配設して、発明例1と同様に溶接H型鋼を製造した。こ
れを発明例2とする。一方、比較例として、距離Lを60
0mm (すなわち本発明の範囲を外れる値)とし、かつフ
ランジ給電チップ5をフランジ材2の幅方向中央に配設
して、発明例1と同様に溶接H型鋼を製造した。
【0025】発明例1,2と比較例について、溶接H型
鋼の溶接部から試験片を切り出して溶込み深さd(mm)
を調査した。その結果、発明例1の溶込み深さd=0.73
mm,発明例2の溶込み深さd=0.62mm,比較例の溶込み
深さd=0.47mmであった。つまり、発明例1,2の溶込
み深さdは、比較例に比べて大きくなっており、本発明
によって溶接性が改善されることが確認された。
【0026】また発明例1と発明例2を比べると、溶込
み深さdは、発明例1の方が大きくなった。これは、発
明例1ではフランジ給電チップ5をフランジ材2の幅方
向中央に配設したので、フランジ材2の幅方向中央部の
温度が十分に上昇して溶接性が改善されたことに起因す
る。
【0027】
【発明の効果】本発明では、溶接H型鋼を製造する際
に、フランジ材の予熱装置を用いることなくウェブ材と
フランジ材の温度差を解消でき、簡便な手段でウェブ材
とフランジ材の溶接性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する溶接H型鋼の製造装置の例を
模式的に示す配置図であり、(a) は側面図、(b) はA−
A矢視の断面図である。
【図2】ウェブ材とフランジ材の溶接部の断面図であ
る。
【図3】距離Lと溶込み深さdとの関係を示すグラフで
ある。
【図4】従来の溶接H型鋼の製造装置の例を模式的に示
す配置図であり、(a) は側面図、(b) はB−B矢視の断
面図である。
【図5】従来の溶接H型鋼の製造装置の他の例を模式的
に示す側面図である。
【符号の説明】
1 ウェブ材 2 フランジ材 3 ピンチロール 4 ウェブ給電チップ 5 フランジ給電チップ 6 高周波電源 7 溶接点 8 電流 9 予熱給電チップ 10 予熱電流 11 予熱用高周波電源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェブ材とフランジ材とを連続して高周
    波抵抗溶接する溶接H型鋼の製造方法において、前記ウ
    ェブ材に高周波電圧を印加する位置より50〜500mm 上流
    側で前記フランジ材に高周波電圧を印加し、前記高周波
    電圧によって発生する電流で前記ウェブと前記フランジ
    材とを加熱し、次いで前記ウェブと前記フランジ材とを
    押圧することを特徴とする溶接H型鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記フランジ材に前記高周波電圧を印加
    する位置を、前記フランジ材の幅方向の中央から±10mm
    の範囲内とすることを特徴とする請求項1に記載の溶接
    H型鋼の製造方法。
  3. 【請求項3】 ウェブ材とフランジ材とを連続して高周
    波抵抗溶接する溶接H型鋼の製造装置であって、前記ウ
    ェブ材に高周波電圧を印加するウェブ給電チップと、前
    記ウェブ給電チップより上流側50〜500mm の位置に配設
    されて前記フランジ材に高周波電圧を印加するフランジ
    給電チップと、前記ウェブ給電チップと前記フランジ給
    電チップとに前記高周波電圧を印加する高周波電源と、
    前記ウェブ給電チップより下流側に配設されて前記ウェ
    ブ材と前記フランジ材とを押圧するピンチロールとを有
    することを特徴とする溶接H型鋼の製造装置。
  4. 【請求項4】 前記フランジ給電チップを前記フランジ
    材の幅方向の中央から±10mmの範囲内に配設することを
    特徴とする請求項3に記載の溶接H型鋼の製造装置。
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