JP2003311485A - 溶接用セラミックス製エンドタブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 セラミックス製タブの母材非溶接部分への接
触面積を極カ少なくすることで、従来問題となっていた
アンダーカット等の発生を抑制することができ、かつ母
材とタブ材との間に隙間を作ることによって母材への溶
け込みを促進することのできる溶接用セラミックス製エ
ンドタブを提供する。 【解決手段】 本発明の溶接用セラミックス製エンドタ
ブ１０は、開先加工面を形成した第一母材を第二母材の
側面に突き合わせて溶接する際に用いられ、開先断面に
ほぼ対応して窪まされて形成された溶接金属の接触面
と、この溶接金属の接触面に対し相対的に突出し、前記
第一母材の端面に接触する母材接触面１４とを有する溶
接用セラミックス製エンドタブにおいて、前記母材接触
面１４に、その開先対応面から２ｍｍ以上離れた位置か
ら複数の突起が形成されており、その少なくとも下部の
突起が、前記開先対応面側から後方に貫通して延びる通
路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接用セラミック
ス製エンドタブに関し、さらに詳細には、開先加工面を
形成した第一母材を第二母材の側面に突き合わせて溶接
する際に用いる溶接用セラミックス製エンドタブに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アーク溶接によって、複数の鋼
材を突き合わせ溶接や隅肉溶接する際には、溶接ビード
の両端部における溶接余長部を可及的に減少せしめるた
めに、所定の溶接作業の実施に先立って、溶接用エンド
タブが、それら複数の鋼材における溶接線の始端と終端
の両端の縁部にそれぞれ当接せしめられて、取り付けら
れている。

【０００３】そして、従来から、そのようなエンドタブ
の多くが、溶接されるべき母材(複数の鋼材)と同種の鋼
材にて構成されていること、またかかる母材の溶接完了
後にはエンドタブの一部を残して切除されるベきもので
あり、溶接用エンドタブの母材への取り付けは、部分溶
け込み溶接によって行われ、その位置や方法について建
築学会の図書にて標準化されている。

【０００４】そのため、従来においては、鋼製のエンド
タブを母材に取り付ける際の部分溶け込み溶接のショー
トビードや部分欠損部、および本溶接完了後のタブ材の
ガス切断時におけるガスノッチ部に応力が集中し、その
部分から破断する事が懸念されている。亦、第二母材よ
り第一母材の幅が狭い場合における溶接完了後のタブ材
の切断除去は、接合態様から行うこと自体が極めて困難
であるとも言える。本溶接は、完全溶け込み溶接で行な
われるとはいえ、エンドタブ材と母材との完全溶け込み
部以外に接合されない隙間、所謂ノッチ状の部分が存在
し、上記同様に破断の原因となる事が判明しているので
ある。

【０００５】そこで、近年では、そのような部分溶け込
み溶接によって母材に取り付けられる鋼製のものに代わ
って、セラミックス製等の耐火物等より成るエンドタ
ブ、例えば、特開昭61-119398号公報等に開示される如
きものが、一部において使用されている。即ち、かかる
公報に開示の溶接用エンドタブにあっては、溶融金属に
対して融合や冶金的反応がない無機材質であるフラック
スまたはセラミックスにて構成されており、それによっ
て、母材の溶接完了後に、容易に取り外すことができ、
且つ、溶接の積層状況を目視する事が得られる。以て該
母材の近傍より切断、研磨の作業が不要であり、作業効
率を効果的に向上され得るようになっているのである。

【０００６】しかしながら、このような高融点セラミッ
クス製エンドタブの場合には、溶融金属のこのエンドタ
ブヘの熱の伝わりが遅いため、母材と溶融金属の境界部
にアンダーカットや高温割れが発生しやすいという問題
がある。この問題はセラミックスの熱伝導率(0.5〜1.8K
cal/m.h.℃)が、母材(鋼)(36.0〜64.8Kcal/m.h.℃)に対
して極めて低いため、溶接開始時には溶融金属の熱を奪
い、溶接完了時には溶融金属に比して冷却速度が遅く保
温状態が続くことがその原因である。

【０００７】本発明は、セラミックス製エンドタブの母
材との接蝕部分の面積を極力少なくすることで、上記の
アンダーカット等の発生を抑制することができ、かつ母
材とタブ材との間に隙間を作ることによって母材への溶
け込みを促進することのできる溶接用セラミックス製エ
ンドタブを提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための乎段】上記課題は、本発明の下
記（１）〜（１１）の構成のいずれかにより解決され
る。 （１） 開先加工面を形成した第一母材を第二母材の側
面に突き合わせて溶接する際に用いられ、開先断面にほ
ぼ対応して窪まされて形成された溶接金属接触面と、こ
の溶接金属接触面に対し相対的に突出し、前記第一母材
の端面に接触する母材接触面とを有する溶接用セラミッ
クス製エンドタブにおいて、前記母材接触面に、その開
先対応面から２ｍｍ以上離れた位置から複数の突起が形
成されており、その少なくとも下部の突起が、前記開先
対応面側から後方に貫通して延びる通路を形成するよう
になっていることを特徴とする溶接用セラミックス製エ
ンドタブ。 （２） 母材ルートギャップＧを７ｍｍとしたとき、前
記突起が、前記開先対応面から２〜１１ｍｍ離れた位置
から形成されている上記（１）の溶接用セラミックス製
エンドタブ。 （３） 前記突起が、ＸおよびＹ方向のすべてに独立な
単独突起である上記（１）または（２）の溶接用セラミ
ックス製エンドタブ。 （４） 前記突起の形状が、円錐、円錐台、角錐および
角錐台のいずれかである上記（３）の溶接用セラミック
ス製エンドタブ。 （５） 前記突起全体の第一母材への接触面積が、前記
母材接触面全体の面積の45％以下である上記（１）〜
（４）のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。 （６） 前記突起の高さが、0.2〜2.Ommである上記
（１）〜（５）のいずれかの溶接用セラミックス製エン
ドタブ。 （７） 前記複数の突起が、前記開先対応面と平行な列
に並べられて配置されている上記（１）〜（６）のいず
れかの溶接用セラミックス製エンドタブ。 （８） 前記各突起の底部面積が４．５〜１１３ｍ
ｍ^２、頂部面積が５０ｍｍ^２以下である上記（１）〜
（７）のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。 （９） 前記開先対応面と母材接触面が交差する稜辺部
にアールを付けた上記（１）〜（８）のいずれかの溶接
用セラミックス製エンドタブ。 （１０） 前記稜辺部のアールの半径が１〜２０ｍｍで
ある上記（９）の溶接用セラミックス製エンドタブ。 （１１） 前記稜辺部のアールの半径が２〜１０ｍｍで
ある上記（９）の溶接用セラミックス製エンドタブ。

【０００９】

【発明の作用・効果】本発明の溶接用セラミックス製エ
ンドタブにおいては、該タブの母材接触面に突起を設け
ることで、母材との接触面積を極カ少なくして、上記の
アンダーカット等の発生を抑制し、かつ母材とタブ材と
の間に隙間を作ることによって母材への溶け込みを促進
することができる。また、上記突起を、前記母材接触面
の開先対応面から３ｍｍ以上離れた位置から形成し、母
材接触面に、開先対応面に隣接する突起無形成領域を設
けることにより、母材ルートギャップヘの適用範用が広
がった。さらに、突起と突起の問の空間によって形成さ
れた第一母材とタブとの間の通路によって、溶接の際に
使用するシールドガスを逃がすことができ、これによっ
てアーク先端を中心とする円形のシールドに乱れが生じ
ることない効率的なシール効果を得る事ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明の実施の形態による溶接用セラミックス製エンドタ
ブについて説明する。本発明の溶接用セラミックス製エ
ンドタブ10は、図1に示したように、開先加工面m11を形
成した第一母材m1を、立て板側母材である第二母材m2の
側面に突き合わせて溶接する際に用いられるものであ
る。本明細書において、セラミックスとは、セラミック
ス自身の他、石膏、コンクリート等の熱伝導率の低い無
機材料も含むものとする。なお、図1において、符号Bは
裏当て金を示す。タブ10は、第一母材m1の開先断面m11
にほぼ対応して窪まされて形成された溶接金属接触面12
と、この溶接金属接触面12に対し相対的に突出し、上記
第一母材m1の端面m12に接触する母材接触面14とを有す
る。なお、図1において、符号16は第二母材m2への接触
面を示す。上記溶接使用面12および母材接触面14は、第
一母材m1の両側で使用できるように、タブ材10の両側に
設けられていることが好ましい。

【００１１】上記母材接触面14には、複数の突起が形成
されている。この突起としては、平行に設けられた複数
の線状突起等であってもよいが、図示したように、Xお
よびY方向のすべてに独立な２個以上の単独突起20であ
ることが望ましい。この突起20により、図1に示したよ
うに、第一母材m1の端面m12と母材接触面14との間に
は、問隙Sが形成される。この「XおよびY方向のすべて
に独立な」という用語は、突起20同土が、XおよびY方向
の総てに連続していないことを意味する。ただし、卍型
等も、この「独立した」に含まれるものとする。上記の
突起20の形状は、円錐、円錐台、角錐および角錐台のい
ずれかであることが好ましく、特に円錐台が好ましい。
上記複数の突起20は、図3に最もよく示したように、上
記母材の非溶接部への接触面14の上記溶接金属接触面12
に隣接する辺すなわち斜めの開先対応面22と平行な列に
並べられて配置されていることが好ましい。上記突起20
は、上記辺22に最も近い突起が、該辺から２mm以上離さ
れていることが必要である。この距離としては、３〜１
０ｍｍが好ましい。例えば、図3に示した間隔Dが２〜1
１mmであることが好ましい。この間隔Dが上記の範囲未
満であると、母材ルートギャップ対する適用範囲が狭く
なり、且つ、上記辺22の溶着金属が波型になる傾向があ
り、超えるとタブ材の固定を確保するために突起20の高
さを0.２mm 未満にする必要があり、本発明の作用効果
が得られなくなる傾向がある。上記突起20全体の母材へ
の接触面積は、上記母材の非溶接部分へのタブ材の接触
面14全体の45%以下であることが好ましい。すなわち、
母材に対する接触面積比率が45%以下であることが好ま
しい。この値が45%を超えると、接触面積が多くなりす
ぎ、本発明の効果を発揮できなくなり、アンダーカット
等が生じやすくなるおそれがある。なお、この値の下限
値は、3%程度である。この値未満になると突起先端部分
が欠け易く、タブ材の固定確保に問題が生じる。

【００１２】また、上記突起20の高さは、0.2〜2.0mmが
好ましい。上記の値の範囲未満になると、熱の拡散効果
が減少し、超えると母材とタブ材の隙間に溶融金属が流
れ込み易くなり、本発明の作用効果を得られなくなる傾
向があるため上記の範囲が好ましい。上記突起20の底部
面積は、4.5〜113mm² が好ましい。上記の値の範囲未満
になると、頂部面積が少なくなり突起の配置数を多くす
る必要であって、母材とタブ材の隙間を形成し難くな
り、超えると突起の配置数が少なくなるので、上記範囲
が好ましい。突起の配置数は、上述のように２個以上で
あり、因みに例を挙げるとするならば、後述する実施例
に供した５〜３０個が特に好ましい。更に、上記突起20
の頂部面積は、50mm²以下が好ましい。上記の値を超え
るとタブ材への熱の伝わりが高くなり本発明の作用効果
が薄れる。亦、この値の下限は、上記の接触面積比率を
考慮して決定される。

【００１３】なお、上記第二母材m2への接触面16には、
図3等に示したように、幅方向に延びる複数の通し溝24
を設けることが好ましい。この溝24により、溶接時に使
用されるシールドガスの掻ね返りを防止するとともに、
上記の突起と同様、母材非溶接部への接触面積率を低減
することにより、アンダーカットの発生を防止する。な
お、以上のタブは、フランジ幅が異なる場合の完全溶け
込み溶接に適したものであるが、フランジ幅が同じ場合
の完全溶け込み溶接に適したタブの場合には、図9に示
したように、第二母材m2の端面に接する第二の母材接触
面30にも上記と同様の突起20を設けることが好ましい。
また、上記開先対応面と母材接触面が交差する稜辺部に
は、図１０および図１１に示したようにアールＲを付け
ることが好ましい。これにより、溶接部の外観が向上
し、その結果強度も向上する。上記稜辺部のアールＲの
半径は、１〜２０ｍｍ、特に２〜１０ｍｍであることが
好ましい。

【００１４】

【実施例】まず、図2以下に示した形状のエンドタブの
サンプルをムライト結晶にアルカリ土類金属酸化物１０
％添加し、熱伝導率を1.25〜1.3Kcal／m.h.℃、見掛気
孔率を32〜38%とした焼結体を製作した。突起20の形状
は円錐台とし、高さを0.7mm、底部面積を12.56mm²、頂
部面積を7.07ｍｍ²、この突起による母材非溶接部との
接触面積比率を14.6％、距離Dを3.0mmとした。なお、上
記稜辺部の形状は角であり、その角度は１２０度とし
た。このサンプルを作成し、実施例−１のサンプルとし
た。上記実施例−１に用いたサンプルのファクターのう
ち、上記距離Ｄを５ｍｍ、１０ｍｍおよび１２ｍｍにし
たものを、それぞれ実施例−２、実施例−３、および実
施例−４のサンプルとした。なお、この距離Ｄの変化に
より、接触面積比率も表１に示したように変化した。ま
た、突起を複数の水平に延びる線状突起とし、各ファク
ターを表に示したものとしたものを実施例−５のサンプ
ルとした。一方、実施例−1のサンプルで、突起の無い
ものを比較例−１のサンプルとした。また、実施例−１
のサンプルで、距離Ｄを１．０ｍｍとしたものを比較例
−２のサンプルとした。

【００１５】実験例１ 以上のサンプルを用いて、図1に示したようにして各部
材を配置し、下記の条件で実際にガスシールド溶接実験
を行い、溶接完了後、始終端部ビードの目視検査と計
測、および溶着金属を0.1ｍｍ残して切削・研磨し、マ
クロ状態を検査した。実験要領および評価基準を下記す
る。また、上記の実験の結果を表１にまとめた。 実験要領 （１）試験体の形状 第一母材厚：２５ｍｍ 溶接長 ：２５０ｍｍ 開先角度 ：３５° ルートギャップ：７ｍｍ（図１に符号Ｇで示した） （２）溶接条件 電流 ：３４０±１０Ａ 電圧 ：３４±１Ｖ 溶接速度 ：３０±５ｃｍ／ｍｉｎ 入熱 ：１９〜２９Ｋｊｕｌ／ｃｍ ワイヤ径 ：１．２ｍｍφ 実験の評価基準 (1)検査項目は、下記の３項目について検査を行なっ
た。 検査１ 溶接後の端部ビードの外観 検査２ 溶接後の端部にアンダーカットの有無、およ
び発生のある場合はその大きさを下段に記載する。(単
位mm) 検査３ マクロ検査における母材への溶け込み状況 (2)検査の評価は、以下の五段階に分類した。 検査１（外観）の評価 ◎ 優秀 積層状況・融合状況等の外観上良好であっ
た。 ○ 良 普通の評価。 △ 可 多少外観に問題がある。 ▲ 不可 外観にもカットやポックが検出された。 × 不合格 著しいビードの不整や融合不良の不合格欠
陥の発生。 検査（カット有無）２の評価 ◎ 優秀 全く発生が無かった。 ○ 良 基準値内の発生が多少あるが、問題がな
い。 △ 可 問題がない程度のポックマークが検出され
た。 ▲ 不可 問題の残る欠陥（0.5≦深さ≦1.0ｍｍの欠
陥の合計が7ｍｍ以上。 × 不合格 深さ１ｍｍ以上の不合格欠陥が発生。 検査３（マクロ）の評価 ◎ 優秀 第一、二母材側ともに2.0ｍｍ以上の良好
な溶け込みが確保されている。 ○ 良 通常の仕上がりが確保されている。 △ 可の上 僅かな溶け込み不足が検出された。 ▲ 可 不合格とならない溶け込み不足が検出され
た。 × 不合格 第一、二母材側共に外観検査では判別でき
ない、融合不良や溶け込み不足が検出され、明らかに不
合格の発生が大であった。

【００１６】

【表１】 以上の表１から本発明の効果が明らかである。

【００１７】実験例２ 次に、実施例−１、実施例−２、実施例−５で、稜辺部
に５ｍｍのアールＲを付けたものを、それぞれ実施例−
６、実施例−７、実施例−８のサンプルとした。また、
実施例−３、実施例−４で、それぞれ稜辺部に１０ｍ
ｍ、１２ｍｍのアールＲを付けたものを、それぞれ実施
例−９、実施例−１０のサンプルとした。これらのサン
プルに加え、実施例−２〜５および比較例−２のサンプ
ルを用い、ルートギャップＧを、１２ｍｍと広げたこと
以外は、実験例１と同様にして溶接実験を行った。その
結果を表２に示した。

【００１８】

【表２】

【００１９】本発明の実施例のもの（特にアールＲを付
けたもの）では、母材のルートギャップが１２ｍｍと広
がっても、各検査評価は満足の行くものであったが、比
較例のものでは、各検査ともに１〜２段階評価が下がっ
てしまい、特に検査１では評価が×となってしまった。
実際の溶接では、母材ルートギャップ（間隔）は、通常
７ｍｍが標準であるが、実施工では本実験の１２ｍｍ以
上広がる事が普通であり、現在、その対応に苦慮してい
るのが、現状である。従って、本発明は、その一助とな
る事が予想される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶接用セラミックエンドタブを用いて
実際の溶接作業を行う際の各部材の配置状態を示す平面
図である。

【図２】本発明の実施の形態による溶接用セラミックエ
ンドタブの斜視図である。

【図３】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの正
面図である。

【図４】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの底
面図である。

【図５】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの平
面図である。

【図６】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの背
面図である。

【図７】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの左
側面図である。

【図８】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの右
側面図である。

【図９】本発明の他の実施の形態による溶接用セラミッ
クエンドタブの斜視図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態による溶接用セラミ
ックエンドタブの正面図である。

【図１１】図１０に示した溶接用セラミックエンドタブ
の底面図である。

【符号の説明】

ｍ１ 第一母材 ｍ２ 第二母材 Ｂ 裏当て金 Ｓ 間隙 Ｄ 間隔 １０ 溶接用セラミックエンドタブ １２ 溶接使用面 １４ 母材接触面 １６ 第二母材への接触面 ２０ 突起 ２２ 辺 ２４ 通し溝 ３０ 第二母材への接触面

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開先加工面を形成した第一母材を第二母
   材の側面に突き合わせて溶接する際に用いられ、開先断
   面にほぼ対応して窪まされて形成された溶接金属接触面
   と、 この溶接金属接触面に対し相対的に突出し、前記第一母
   材の端面に接触する母材接触面とを有する溶接用セラミ
   ックス製エンドタブにおいて、 前記母材接触面に、その開先対応面から２ｍｍ以上離れ
   た位置から複数の突起が形成されており、その少なくと
   も下部の突起が、前記開先対応面側から後方に貫通して
   延びる通路を形成するようになっていることを特徴とす
   る溶接用セラミックス製エンドタブ。
2. 【請求項２】母材ルートギャップＧを７ｍｍとしたと
   き、前記突起が、前記開先対応面から２〜１１ｍｍ離れ
   た位置から形成されている請求項１の溶接用セラミック
   ス製エンドタブ。
3. 【請求項３】 前記突起が、ＸおよびＹ方向のすべてに
   独立な単独突起である請求項１または２の溶接用セラミ
   ックス製エンドタブ。
4. 【請求項４】 前記突起の形状が、円錐、円錐台、角錐
   および角錐台のいずれかである請求項３の溶接用セラミ
   ックス製エンドタブ。
5. 【請求項５】 前記突起全体の第一母材への接触面積
   が、前記母材接触面全体の面積の45％以下である請求項
   １〜４のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
6. 【請求項６】 前記突起の高さが、0.2〜2.Ommである請
   求項１〜５のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタ
   ブ。
7. 【請求項７】 前記複数の突起が、前記開先対応面と平
   行な列に並べられて配置されている請求項１〜６のいず
   れかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
8. 【請求項８】 前記各突起の底部面積が４．５〜１１３
   ｍｍ^２、頂部面積が５０ｍｍ^２以下である請求項１〜７
   のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
9. 【請求項９】 前記開先対応面と母材接触面が交差する
   稜辺部にアールを付けた請求項１〜８のいずれかの溶接
   用セラミックス製エンドタブ。
10. 【請求項１０】 前記稜辺部のアールの半径が１〜２０
    ｍｍである請求項９の溶接用セラミックス製エンドタ
    ブ。
11. 【請求項１１】 前記稜辺部のアールの半径が２〜１０
    ｍｍである請求項９の溶接用セラミックス製エンドタ
    ブ。