JP2016036845A

JP2016036845A - 溶接用裏当て材

Info

Publication number: JP2016036845A
Application number: JP2014163418A
Authority: JP
Inventors: 康二渡部; Koji Watabe; 光和久井; Hikaru WAKUI
Original assignee: SUNOUCHI CORP
Current assignee: SUNOUCHI CORP
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2016-03-22

Abstract

【課題】ＭＡＧ溶接等のアーク溶接開始個所で溶接用裏当て材と溶接ワイヤ間でアークを発生させることができ、アーク発生時にアークを安定させることができ、アーク溶接開始個所での溶接欠陥の発生を防止できる溶接用裏当て材を提供する。
【解決手段】溶接用裏当て材１０は固形耐火物製長尺物で形成され、幅方向中央部に長手方向に延びるビード形成部１４が形成され、該ビード形成部両側が一対のメタルタッチ部１６となっており、開先加工した母材Ｍ１の開先端面を別の母材Ｍ２に向かい合わせて、その間に開先溝部を形成し、該開先溝部の底部を形成するように前記両母材に亘って配置される溶接用裏当て材において、その表面の少なくとも溶接開始部であって、前記ビード形成部および少なくとも一方のメタルタッチ部に溶接用裏当て材の幅方向に連続して延びる金属薄膜層１８が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接用裏当て材に関し、更に詳細には、ＭＡＧ(Metal Active Gas)溶接等のアーク溶接によって母材をその他の母材に溶接する際に用いられる溶接用裏当て材に関する。

建築鉄骨の組立においては、自動アーク溶接機或いは半自動アーク溶接機によって種々の母材が互いに溶接させられる。このような従来の溶接方法の一例として、溶接用裏当て金及びエンドタブを用いて２つの母材例えば梁フランジを互いに溶接する場合について説明すると、一方の梁フランジの端部は開先加工により傾斜端面即ち開先端面として形成され、他方の梁フランジの端面は垂直端面として成形される。これら双方の梁フランジは、一方の梁フランジの開先端面を他方の梁フランジの垂直端面に向かい合わせてその間に略Ｖ字形横断面の開先溝部を形成するように配置され、双方の梁フランジの端部底面間にはそこを跨るように溶接用裏当て金が適用されて該開先溝部の底部とされる。溶接用裏当て金は双方の開先溝部の長さより長く、このための溶接用裏当て金の両端部は双方の梁フランジの端部の側面から突出させられ、この突出させられた両端部上には開先溝部の端部を塞ぐようにエンドタブが配置される。

次に、自動アーク溶接機或いは半自動アーク溶接機が作動させられ、これにより溶接ワイヤ用の送給ヘッドが開先溝部の一方の端部即ち第１の端部側に移動させられて所定高さに位置決めされる。次いで、送給ヘッドから溶接ワイヤが送給され、その先端が開先溝部の第１の端部側の底部に接触させられると、母材側と溶接ワイヤとの間には所定電圧が印加されているので、その間に過剰な短絡電流が流される。溶接ワイヤに短絡電流が流されると、その先端が加熱のために溶けてその間にアークが発生され、これにより溶接作業が開始されることになる。即ち、溶接ワイヤは送給ヘッドから所定の送り量で送給されつつ送給ヘッドは開先溝部の他方の端部側即ち第２の端部側に向かって移動させられ、これにより開先溝部の底部に溶融金属の初層即ち第１の溶融金属層が形成される。送給ヘッドが開先溝部の第２の端部側に到達すると、送給ヘッドは所定量だけ上昇させられ、次いで送給ヘッドの移動が反転させられる。即ち、送給ヘッドは開先溝部の第２の端部側からその第１の端部側に向かって移動させられ、これにより第１の溶融金属層上に第２の溶融金属層が形成される。このような溶接作業を繰り返すことにより、開先溝部内に溶融金属層が順次積層され、これにより該開先溝部内は溶融金属で充填されて溶接ビードが形成される。
なお、上述の例では、開先溝部の第１及び第２の端部間でアークを往復させつつ溶融金属層を順次積層しているが、第１の溶融金属層が形成された後にアークの発生を一旦停止させ、送給ヘッドを開先溝部の第２の端部側からその第１の端部側に戻し、そこで再びアークを発生させて開先溝部の第２の端部側に向かって溶接作業を再開して第１の溶融金属層上に第２の溶融金属層を形成してもよい。

上述したように溶融金属層が略Ｖ字形横断面となった開先溝部内で順次積層させられると、溶融金属層は上層になればなる程、溶融金属層の幅は増大することになる。従って、各溶融金属層の形成時にその厚さを均一にするために、送給ヘッドが開先溝部の第１及び第２の端部側間を移動させられるとき、送給ヘッドを開先溝部の幅方向に振動させることによりアークが開先溝部に沿ってジグザグ状に移行させられ、しかもそのようなアークのジグザク移行の振幅については溶融金属層が上層になるに従って次第に増大させられる。

ところで、以上で述べた従来のアーク溶接方法においては、溶接用裏当て材として鋼製のものやセラミック製のものが使用されている。鋼製の溶接用裏当て材の場合には、アーク溶接開始個所で、溶接用裏当て材と溶接ワイヤ間にもアークが発生するので、アーク溶接開始箇所での溶接欠陥の発生を比較的低く抑えることが可能である。一方、セラミック製の溶接用裏当て材の場合には、アーク溶接開始個所で、溶接用裏当て材と溶接ワイヤ間にはアークが発生し得ず、またアーク発生時にはアークが安定しないために、アーク溶接開始個所での溶接欠陥が発生し易いという問題が起こる。
なお、上記のような溶接開始箇所におけるアークの発生を安定させることを目的としたものではないが、特開昭６３−２６０６７４号では、長手方向溝（ビード形成部）に金属線条を設けた溶接用裏当材が提案されている。

特開昭６３−２６０６７４号公報

従って、本発明の目的は、ＭＡＧ(Metal Active Gas)溶接等のアーク溶接によって母材をその他の母材に溶接する際に用いられる固形耐火物製溶接用裏当て材であって、アーク溶接開始個所で、溶接用裏当て材と溶接ワイヤ間でアークを発生させることができ、またアーク発生時にアークを安定させることができ、これによって、アーク溶接開始個所での発生溶接欠陥の発生を防止できる溶接用裏当て材を提供することである。

前記目的は、下記（１）〜（１０）の構成の本発明による溶接用裏当て材により達成される。
（１）
固形耐火物製長尺物で形成され、その表面には、幅方向中央部に長手方向に延びるビード形成部が形成され、該ビード形成部両側が一対のメタルタッチ部となっており、開先加工した母材の開先端面を別の母材に向かい合わせてその間に開先溝部を形成し、アーク溶接によって前記開先溝部に溶融金属層を順次積層させて前記両母材の溶接を行う際に、該開先溝部の底部を形成するように前記両母材に亘って配置される溶接用裏当て材において、その表面の少なくとも溶接開始部であって、前記ビード形成部および少なくとも一方のメタルタッチ部に溶接用裏当て材の幅方向に連続して延びる金属薄膜層が形成されていることを特徴とする溶接用裏当て材。
（２）
固形耐火物製長尺物で形成され、その表面には、側縁部に沿ってビード形成部が形成され、該ビード形成部片側がメタルタッチ部となっており、開先加工した母材の開先端面を別の母材に向かい合わせてその間に開先溝部を形成し、アーク溶接によって前記開先溝部に溶融金属層を順次積層させて前記両母材の溶接を行う際に、該開先溝部の底部を形成するように前記両母材に亘って配置される溶接用裏当て材において、その表面の少なくとも溶接開始部であって、前記ビード形成部および前記メタルタッチ部に溶接用裏当て材の幅方向に連続して延びる金属薄膜層が形成されていることを特徴とする溶接用裏当て材。
（３）
前記金属薄膜層の厚さが、１０〜５００μｍである前記（１）または（２）の溶接用裏当て材。
（４）
前記金属薄膜層の厚さが、３０〜１００μｍである前記（１）または（２）の溶接用裏当て材。
（５）
他方のメタルタッチ部にも金属薄膜層が形成されている前記（１）のいずれかの溶接用裏当て材。
（６）
前記金属薄膜層が、鉄、アルミニウム、ニッケル、銅、金、銀、黄銅またはベリリウム銅で形成されている前記（１）〜（５）のいずれかの溶接用裏当て材。
（７）
前記金属薄膜層の幅が、５ｍｍ以上である前記（１）〜（６）のいずれかの溶接用裏当て材。
（８）
一体型である前記（１）〜（７）のいずれかの溶接用裏当て材。
（９）
複数のピースを連結して形成された連結型であって、少なくとも１つのピースに前記金属薄膜層が形成されている前記（１）〜（７）のいずれかの溶接用裏当て材。
（１０）
前記ビード形成部に連続する側面が、前記別の母材に接触するもう一つのメタルタッチ部となっており、このメタルタッチ部にも前記金属薄膜層と連続する金属薄膜層が形成されている前記（２）の溶接用裏当て材。

本発明による溶接用裏当て材においては、その表面の少なくとも溶接開始部であって、前記ビード形成部および少なくとも一方のメタルタッチ部に溶接用裏当て材の幅方向に連続して延びる金属薄膜層が形成されているので、溶接用裏当て材と溶接ワイヤ間でアークを発生させることができ、またアーク発生時にアークを安定させることができ、これによって、アーク溶接開始個所での溶接欠陥が発生溶接欠陥の発生を防止できる。なお、メタルタッチ部の金属博膜層は、母材を介してアースと電気的に接続される。
なお、特開昭６３−２６０６７４号には、ビード形成部（溝）の中心に金属条材を設けた溶接用裏当て材が開示されているが、前記条材は、裏波ビードの幅を一定にするためのものであり。本発明のように、溶接開始時の問題を解決するためのものではない。

本発明による裏当て材の第１の実施形態を示す斜視図である。本発明による裏当て材の第２の実施形態を示す斜視図である。本発明による裏当て材の第３の実施形態を示す斜視図である。図３に示した裏当て材を単体で示した斜視図である。本発明による裏当て材の第４の実施形態を示す斜視図である。図５に示した裏当て材を単体で示した斜視図である。

図１を参照すると、本発明による溶接用裏当て材（以下、単に裏当て材と称する）１０が第１の実施形態として図示されている。
本裏当て材１０は、開先加工した母材（梁部）Ｍ１の開先端面を別の母材（ダイヤフラム部）Ｍ２に向かい合わせてその間に開先溝部を形成し、アーク溶接によって前記開先溝部に溶融金属層を順次積層させて前記両母材の溶接を行う際に、該開先溝部の底部を形成するように前記両母材に亘って配置されるものである。裏当て材１０は、固形耐火物製長尺物で形成された裏当て材本体１２を備えている。この裏当て材本体１２には、幅方向中央部に長手方向に延びるビード形成部１４が形成され、該ビード形成部両側が一対のメタルタッチ部１６となっている。

当該裏当て材１０において、その表面の少なくとも溶接開始部であって、前記ビード形成部１４および少なくとも一方のメタルタッチ部１６（図面では、両方のメタルタッチ部に金属薄膜層を形成したものを示した）溶接用裏当て材の幅方向に連続して延びる金属薄膜層１８が形成されている。金属薄膜層をメタルタッチ部の一方のみに設けた場合は、金属博膜層に接触している母材側をアースとする。

前記金属薄膜層１８の厚さは、１０〜５００μｍ、好ましくは、３０〜１００μｍである。金属薄膜層１８の厚さが上記の範囲未満であると、アーク発生前に燃えてしまい、一方、上記の範囲を超えると、そのまま残ってしまう部分があり、溶け込み不良となる。

前記金属薄膜層の幅は、５ｍｍ以上であればよく、裏当て材本体１２全面であってもよい。５ｍｍ未満であると、アークの発生に十分でなくなる傾向がある。面積が広くなればなるほど、高価になる。

前記金属薄膜層１８が、鉄、アルミニウム、ニッケル、銅、金、銀、黄銅またはベリリウム銅等であって、安価で導電性の良いものが好ましい。
前記金属薄膜層１８は、金属箔の貼着、メッキ等により形成される。

前記の実施の形態では、裏当て材本体１２を一体型のもので示したが、短い裏当て材部品１２ａ（金属薄膜層が無いもの）および１２ｂ（金属薄膜層があるもの）を用意しておき、図２に示したように連結して裏当て材本体１２としてもよい。一つの裏当て材部品の長さは、２０〜３０ｍｍ程度が好ましい。

図３〜図６に本発明の第３および第４の実施の形態による溶接用裏当て材１００を示した。
これらの溶接用裏当て材１００は、固形耐火物製長尺物で形成された裏当て材本体１０２を備えており、その表面には、側縁部に沿ってビード形成部１０４が形成され、該ビード形成部片側がメタルタッチ部１０６となっており、開先加工した母材（梁）Ｍ３の開先端面を別の母材（柱）Ｍ４に向かい合わせてその間に開先溝部を形成し、アーク溶接によって前記開先溝部に溶融金属層を順次積層させて前記両母材の溶接を行う際に、該開先溝部の底部を形成するように前記両母材に亘って配置される溶接用裏当て材において、その表面の少なくとも溶接開始部であって、前記ビード形成部および前記メタルタッチ部に溶接用裏当て材の幅方向に連続して延びる金属薄膜層１０８が形成されている。この金属薄膜層１０６の厚さ、幅、材質等は、前記金属薄膜層１８と同じであるので、説明は省略する。

前記ビード形成部１０２に連続する側面１１０は、前記別の母材（柱）の柱面に接触するもう一つのメタルタッチ部となっており、図に示したように、このメタルタッチ部にも前記金属薄膜層１０と連続する金属薄膜層が形成されていることが好ましい。

上記裏当の固定方法としてはマグネットで固定する治具もしくは糊の付いたアルミニウム製シートが好ましい。

以上説明した溶接用裏当て材においては、上記のように金属薄膜層が形成されているので、溶接用裏当て材と溶接ワイヤ間でアークを発生させることができ、またアーク発生時にアークを安定させることができ、これによって、アーク溶接開始個所での溶接欠陥が発生溶接欠陥の発生を防止できる。

１０溶接用裏当て材
１２裏当て材本体
１４ビード形成部
１６メタルタッチ部
１８金属薄膜層
１２ａ、１２ｂ裏当て材部品
Ｍ１、Ｍ２母材
１００溶接用裏当て材
１０２裏当て材本体
１０４ビード形成部
１０６メタルタッチ部
１０８金属薄膜層
１１０側面
Ｍ３、Ｍ４母材

Claims

固形耐火物製長尺物で形成され、その表面には、幅方向中央部に長手方向に延びるビード形成部が形成され、該ビード形成部両側が一対のメタルタッチ部となっており、開先加工した母材の開先端面を別の母材に向かい合わせてその間に開先溝部を形成し、アーク溶接によって前記開先溝部に溶融金属層を順次積層させて前記両母材の溶接を行う際に、該開先溝部の底部を形成するように前記両母材に亘って配置される溶接用裏当て材において、その表面の少なくとも溶接開始部であって、前記ビード形成部および少なくとも一方のメタルタッチ部に溶接用裏当て材の幅方向に連続して延びる金属薄膜層が形成されていることを特徴とする溶接用裏当て材。
固形耐火物製長尺物で形成され、その表面には、側縁部に沿ってビード形成部が形成され、該ビード形成部片側がメタルタッチ部となっており、開先加工した母材の開先端面を別の母材に向かい合わせてその間に開先溝部を形成し、アーク溶接によって前記開先溝部に溶融金属層を順次積層させて前記両母材の溶接を行う際に、該開先溝部の底部を形成するように前記両母材に亘って配置される溶接用裏当て材において、その表面の少なくとも溶接開始部であって、前記ビード形成部および前記メタルタッチ部に溶接用裏当て材の幅方向に連続して延びる金属薄膜層が形成されていることを特徴とする溶接用裏当て材。
前記金属薄膜層の厚さが、１０〜５００μｍである請求項１または２の溶接用裏当て材。
前記金属薄膜層の厚さが、３０〜１００μｍである請求項１または２の溶接用裏当て材。
他方のメタルタッチ部にも金属薄膜層が形成されている請求項１のいずれかの溶接用裏当て材。
前記金属薄膜層が、鉄、アルミニウム、ニッケル、銅、金、銀、黄銅またはベリリウム銅で形成されている請求項１〜５のいずれかの溶接用裏当て材。
前記金属薄膜層の幅が、５ｍｍ以上である請求項１〜６のいずれかの溶接用裏当て材。
一体型である請求項１〜７のいずれかの溶接用裏当て材。
複数のピースを連結して形成された連結型であって、少なくとも１つのピースに前記金属薄膜層が形成されている請求項１〜７のいずれかの溶接用裏当て材。
前記ビード形成部に連続する側面が、前記別の母材に接触するもう一つのメタルタッチ部となっており、このメタルタッチ部にも前記金属薄膜層と連続する金属薄膜層が形成されている請求項２の溶接用裏当て材。