JP2017047462A - 溶接用裏当金およびこれを用いた溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接ビードの形状や大きさなどにかかわらず、角コラムの内面にしっかりと密着させることができる新規な溶接用裏当金およびこれを用いた溶接方法の提供。【解決手段】帯状をした裏当金本体１０の長さが角コラム５０の溶接ビードＢ、Ｂ間を結ぶ内周面の距離と略同じであり、かつその両端部の片面に、その幅方向に延びるように複数の切り溝Ｓを有する。これによって角コラム５０を突き合わせ溶接するに際し、その裏当金本体１０の両端に形成された切り溝Ｓ部分が溶接ビードＢの形状に沿って容易に変形するため、溶接ビードＢの形状や大きさなどにかかわらず、裏当金本体１０の両端を溶接ビードＢに対して隙間なくしっかりと密着させて良好な溶接を行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、建設用鋼管のうち、特に角コラムと称される比較的大型の角形鋼管を突き合わせ溶接する際に用いる溶接用裏当金およびこれを用いた溶接方法に関する。

鉄骨構造物の柱材等として用いられる角コラムは、厚さ数ｍｍから数ｃｍの長尺状鋼板をその長手方向に沿ってコ字形状または正方形状に折り曲げるようにプレス加工し、その縁部同士を突き合わせ溶接することで断面正方形状に製造される。図１０に示すように１枚のコラム鋼板５０ａからなるものは溶接線が１つであるため、１シームの角コラム５０、また、図１１に示すようにそれぞれコ字形にプレス加工されたコラム鋼板５０ａを２つ組み合わせてなるものは溶接線が２つあるため、２シームの角コラム５０などと呼ばれている。

そして、図１２〜図１４に示すようにこの角コラム５０の端部を、被溶着部たるダイヤフラム鋼板６０などに突き合わせ溶接するには、その間の寸法管理および溶接不良防止のために、その端部に開先５１を形成しておき、その開先５１の内周に沿って帯状の裏当金１１０を密着させてからその外側からその開先５１に沿って肉盛り溶接が行われている。

また、この角コラム５０は、プレス加工された後、その突き合わせ縁部同士を内外からそれぞれ溶接して製造されるため、図１２に示すようにその溶接線に沿って溶接ビードＢが形成されている。そして、この溶接ビードＢは、鋼板５０ａの内外にそれぞれ盛り上がる（突出する）ように形成されているため、前記のように帯状の裏当金１１０をこの溶接ビードＢを横断するようにその開先５１に密着させるには、予めこの溶接ビードＢをグラインダーなどで除去して平坦に加工しなければならず、その作業は面倒である。

そのため、例えば以下の特許文献１などでは、図１２に示すようにその角コラム５０の開先に沿って密着される溶接用裏当金１１０の溶接ビードＢに当接する位置に、予め複数の溝（スリット）Ｓを入れておき、この溝Ｓの部分を溶接ビードＢの盛り上がりに合わせて変形可能とすることで溶接ビードＢの除去作業を省略できるようにしたアイデアが開示されている。

特開２００５−１５２９７７号公報

しかしながら、角コラム５０の内側に生ずる溶接ビードＢの形状や大きさ、つまりその盛り上がり高さや形状、ビード幅などは、コラムのサイズや製造メーカーなどによってまちまちであるため、前記特許文献１に示すような方法では、その溝部分がその溶接ビードの形状に沿って十分に変形できなかったり、その長さが溶接ビードＢの表面距離より短くなってしまうことがある。この結果、図１５に示すように角コラム５０の内面と裏当金１１０との間に大きな隙間が生じてしまい、高品質な突き合わせ溶接が行えないことがある。

そこで、本発明の目的は、これらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、溶接ビードの形状や大きさなどにかかわらず、コラムの内面にしっかりと密着させることができる新規な溶接用裏当金およびこれを用いた溶接方法を提供することにある。

前記課題を解決するために第１の発明は、１つの溶接ビードを有するコラムを突き合わせ溶接するために前記コラムの内周面に沿って取り付けられる溶接用裏当金であって、帯状をした裏当金本体の長さが前記内周面の距離と略同じであり、かつその一端または両端の片面に、その幅方向に延びるように複数の切り溝を有することを特徴とする溶接用裏当金である。このような構成によれば、１つの溶接ビードを有するコラム、すなわち１シームの角コラムなどを突き合わせ溶接するに際し、その裏当金本体の両端に形成された切り溝部分が溶接ビードの形状に沿って容易に変形する。これにより、溶接ビードの形状や大きさなどにかかわらず、裏当金本体の両端を溶接ビードに対して隙間なくしっかりと密着させることができるため、良好な突き合わせ溶接を行うことができる。

第２の発明は、２つ以上の溶接ビードを有するコラムを突き合わせ溶接するために前記コラムの内周面に沿って取り付けられる溶接用裏当金であって、帯状をした裏当金本体の長さが前記溶接ビード間の距離と略同じであり、かつその一端または両端の片面に、その幅方向に延びるように複数の切り溝を有することを特徴とする溶接用裏当金である。このような構成によれば、２つ以上の溶接ビードを有するコラム、すなわち２シームの角コラムなどを突き合わせ溶接するに際し、第１の発明と同様にその裏当金本体の両端に形成された切り溝部分が溶接ビードの形状に沿って容易に変形するため、溶接ビードの形状や大きさなどにかかわらず、裏当金本体の両端が溶接ビードに対して隙間なくしっかりと密着させることができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記コラムが角コラムであって、前記帯状をした裏当金本体の前記角コラムの角部にあたる部位に複数の切り溝からなる折曲部を有することを特徴とする溶接用裏当金である。このような構成によれば、裏当金本体の端部のみならず角コラムの角部にあたる部位も容易に屈曲変形するため、その角部部分もしっかりとコラム内面に密着させることができる。

第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記裏当金本体の一端または両端の切り溝部を構成する切り溝は、それぞれその切り込み深さが前記裏当金本体の厚さｔから０．５〜２．２ｍｍを残した深さであって、かつみぞ幅ｗが０．９〜２．０ｍｍであり、隣接する切り溝の間隔が２．０〜５．０ｍｍであることを特徴とする溶接用裏当金である。このような構成によれば、裏当金本体を容易に変形させて溶接ビードに対して隙間なくしっかりと密着させることができる。ここで、各切り溝の残り板厚を０．５〜２．２ｍｍと限定したのは、０．５ｍｍ未満であると、運搬時や取り扱い時などにその部分が他のものとぶつかったときに簡単に変形してしまい、反対に２．２ｍｍを超えると変形し難くなって作業が困難になってしまうからである。

第５の発明は、第１乃至第４の発明において、前記複数の切り溝のうち、前記裏当金本体の端部側に位置する１または２以上の切り溝の深さが、他の切り溝の深さよりも深いことを特徴とする溶接用裏当金である。このような構成にすれば、裏当金本体の端部側がより変形しやすくなるため、溶接ビードに対して隙間なくさらにしっかりと密着させることができる。

第６の発明は、１つの溶接ビードを有するコラム端部に開先を形成すると共に、その開先に沿って溶接用裏当金を密着させてから被溶着部に突き合わせ溶接する方法であって、前記溶接用裏当金として請求項１に記載の溶接用裏当金を用い、当該溶接用裏当金の一端または両端を前記角コラムの溶接ビードを覆うように変形して密着させてからその開先を突き合わせ溶接することを特徴とする溶接方法である。このような溶接方法であれば、裏当金本体の端部を溶接ビードに対して隙間なくしっかりと密着させた状態で溶接できることができるため、１シームの角コラムなどについて高品質な突き合わせ溶接を行うことができる。

第７の発明は、２つ以上の溶接ビードを有するコラム端部に開先を形成すると共に、その開先に沿って溶接用裏当金を密着させてから被溶着部に突き合わせ溶接する方法であって、前記溶接用裏当金として請求項２に記載の溶接用裏当金を複数用い、当該各溶接用裏当金の一端または両端をそれぞれ隣接する溶接ビードを覆うように変形して密着させてからその開先を突き合わせ溶接することを特徴とする溶接方法である。このような溶接方法であれば、各々の裏当金本体の端部を隣接する各溶接ビードに対して隙間なくしっかりと密着させた状態で溶接できることができるため、２シームの角コラムなどについて高品質な突き合わせ溶接を行うことができる。

本発明によれば、内側に盛り上がった溶接ビードを有する角コラムなどのコラムを突き合わせ溶接するに際し、その裏当金本体の一端または両端に形成された切り溝部分が溶接ビードの形状に沿って容易に変形する。これにより、溶接ビードの形状や大きさなどにかかわらず、裏当金本体をコラムの内面に隙間なくしっかりと密着させることができるため、良好な突き合わせ溶接を行うことができる。

本発明に係る溶接用裏当金１００の実施の一形態を示す斜視図である。 本発明に係る溶接用裏当金１００の要部を示す斜視図である。 （Ａ）は、図１中Ａ部を示す部分拡大側面図、（Ｂ）は、図１中Ａ部を示す部分拡大平面図である。 本発明に係る溶接用裏当金１００をコ字形に変形させた状態を示す斜視図である。 本発明に係る溶接用裏当金１００を角コラム５０の開先５１に取り付ける例を示す斜視図である。 溶接ビードＢに本発明に係る溶接用裏当金１００を取り付けた状態を示す拡大断面図である。 本発明に係る溶接用裏当金１００の他の実施の形態を示す斜視図である。 本発明に係る溶接用裏当金１００を丸コラム５１に適用した例を示す断面図である。 図８中Ａ部を示す部分拡大図である。 １シームの角コラム５０の製造例を示す説明図である。 ２シームの角コラム５０の製造例を示す説明図である。 従来の溶接用裏当金１１０を角コラム５０の開先５１に取り付ける例を示す斜視図である。 従来の溶接用裏当金１１０を用いて角コラム５０にダイヤフラム鋼板６０を突き合わせ溶接した状態を示す側面図である。 図１３中Ａ部を示す部分拡大断面図である。 従来の溶接用裏当金１１０を用いた場合の溶接ビードＢ付近を示す部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る溶接用裏当金１００の実施の一形態を示したものであり、図２はその要部拡大図である。図示するようにこの溶接用裏当金１００は、帯状の鋼材からなる裏当金本体１０の途中に、２つの折曲部２０，２０を有すると共に、その両端部にそれぞれ切溝部３０，３０を形成した構造となっている。

この裏当金本体１０の長さは、角コラム５０内面の溶接ビートＢ、Ｂ間の距離とほぼ同じ距離、例えば２５０〜３３０ｍｍであって、その板厚ｔは９〜１６ｍｍ、幅ｗは３０〜５０ｍｍ程度の鋼材からなっており、その長さやサイズは適用する角コラム５０のサイズに応じて適宜選択される。折曲部２０は、図２に示すようにこの裏当金本体１０の片面側にこれを幅方向に横断するように形成された複数の切り溝（スリット）Ｓからなっている。これらの切り溝Ｓは、それぞれ例えば幅が１．５ｍｍ程度であり、３〜１０ｍｍ間隔で複数（図の例では８つ）形成されている。

切溝部３０は、図３に示すように折曲部２０と同様、裏当金本体１０の片面側にこれを幅方向に横断するように平行に形成された複数（本実施の形態では６つ）の切り溝（スリット）Ｓからなっており、その長さＬは先端から約２０ｍｍの範囲となっている。そして、これらの各切り溝Ｓは、例えばその溝幅ｗ１が０．９〜２．０ｍｍ、隣接する溝間隔ｗ２が２．０〜５．０ｍｍ、溝深さｄが板厚ｔが９ｍｍの場合には６．８〜８．５ｍｍ、すなわち板厚残りが０．５〜２．２ｍｍ程度になるように形成されている。

また、同図（Ａ）に示すようにこれら６つの切り溝ｓ１〜ｓ６のうち、裏当金本体１０の先端側に位置する２つの切り溝ｓ１、ｓ２は、他の残り４つの切り溝ｓ３〜ｓ６よりも深く形成されている。すなわち、裏当金本体１０の先端側に位置する２つの切り溝ｓ１、ｓ２を除く４つの切り溝ｓ３〜ｓ６の残り板厚ｔ１は、それぞれ１．７〜２．２ｍｍであるのに対し、切り溝ｓ１、ｓ２の残り板厚ｔ２は、それぞれ０．５〜０．７ｍｍとなっている。従って、この切溝部３０のうち、先端側がより変形し易い構造となっている。なお、この裏当金本体１０の板厚ｔは、実際には９ｍｍと、１２ｍｍと、１６ｍｍの３種類が多用されているが、その板厚にかかわらず各切り溝ｓ１〜ｓ６の残り板厚ｔ１、ｔ２は、いずれも同じである。

そして、このような構造をした本発明の溶接用裏当金１００を、溶接線が２本ある２シームの角コラム５０の突き合わせ溶接に用いるためには、この溶接用裏当金１００を少なくとも１対（２本）用意し、それぞれ図４に示すように折曲部２０，２０をその切り溝Ｓ側が内側になるようにそれぞれ９０度ずつ折り曲げてコ字形に成形した後、図５に示すようにこれらを互いに矩形状に突き合わせるようにして角コラム５０の開先部５１に沿ってその内側に溶接によって密着するように取り付ける。

この角コラム５０は、前述したようにそれぞれコ字形にプレス加工された一対のコラム鋼板５０ａ、５０ａを突き合わせ溶接した２シームの角コラム５０であるため、その側面にはその長手方向に沿って一対の溶接ビードＢ，Ｂが対向するようにそれぞれ形成されている。そして、前記のようにコ字形に成形した本発明に係る溶接用裏当金１００、１００の両端部が、それぞれこの溶接ビードＢ，Ｂ上を覆うように取り付けられる。

このとき、図６に示すように各溶接ビードＢ、Ｂは、それぞれ内外に盛り上がった状態で形成されているが、溶接用裏当金１００、１００の端部にそれぞれ形成された切溝部３０がこの溶接ビードＢを両側から覆うように位置するため、その状態から素手または工具などでその切溝部３０を軽く叩けば、各切り溝Ｓの幅が変化してこの切溝部３０がその溶接ビードＢの盛り上がり形状に倣って容易に変形する。これによって溶接用裏当金１００の端部を溶接ビードＢの表面に隙間なく密着させることができる。

すなわち、本発明の溶接用裏当金１００は、裏当金本体１０の端部に複数の切り溝Ｓを細かいピッチで形成し、この切り溝Ｓが形成された端部が溶接ビードＢの部分に位置するように取り付けたため、溶接ビードＢの大きさや形状に制限されることなく、その表面に裏当金本体１０の端部を変形させてしっかりと密着することができる。また、このとき図６に示すように溶接ビードＢの盛り上がりが大きく、裏当金本体１０の端部の間隔が大きくなってしまった場合には、その間に肉盛り溶接Ｙすれば、その間隙を簡単に塞ぐことがことができる。

また、この切溝部３０のうち、先端側がより変形し易い構造となっているため、その先端側は溶接ビードＢの表面形状に合わせて簡単に変形させることができる。また、この溶接ビードＢの盛り上がりが小さかったり、製作誤差などにより角コラム５０の内周距離が許容範囲内で想定よりも短かったりすることによって、この裏当金本体１０の端部同士が干渉してしまうような場合が考えられる。この場合には、溶接用裏当金１００の一方，あるいは両方の切溝部３０の先端の切り溝Ｓからその先端部分を除去して短くすれば、簡単にその長さを調整することもできる。これによって、溶接ビードＢと溶接用裏当金１００との隙間がなくなるため、高品質の突き合わせ溶接を行うことができる。

なお、本実施の形態では２シームの角コラム５０に対して２つの溶接用裏当金１００を用いた例で説明したが、１シームの角コラムの場合にもそのまま適用可能であり、この場合は、シームのない端部はそのまま変形せずに直線状を保つことになる。また、同じく１シームの角コラムの場合には、溶接用裏当金１００の長さを角コラムの内周面の長さとほぼ同じにし、その途中に折曲部２０を４つ形成した構造にすれば、１本の溶接用裏当金１００で開先５１全周をカバーした状態で突き合わせ溶接が可能となる。

また、本実施の形態では、裏当金本体１０の両端に複数の切り溝Ｓからなる切溝部３０を形成したが、この切溝部３０を裏当金本体１０の一端のみに設けた構成であっても良い。この場合には、その切溝部３０の距離をさらに長くしてその１つの切溝部３０で溶接ビードＢ全体を覆うように取り付ければ、他端の切溝部３０を省略することもできる。また、切溝部３０を構成する各切り溝ｓ１〜ｓ６の溝深さは、いずれも同じであっても良い。

また、図８に示すように断面が円形の丸コラム４０に適用する場合には、裏当金本体１０を円形に変形させる必要があるため、例えば図７に示すように裏当金本体１０の片面に一定の間隔（等ピッチ）で切り溝Ｓを形成すると共に、その一端または両端に前記と同様に細かいピッチの切り溝Ｓからなる切溝部３０を形成すれば、図９に示すように溶接ビードＢの盛り上がり形状に合わせてその端部を簡単に変形させて隙間なく密着させることが可能となる。

１００…本発明に係る溶接用裏当金
１１０…従来の溶接用裏当金
１０…裏当金本体
２０…折曲部
３０…切溝部
４０…丸コラム
５０…角コラム
５１…開先
５０ａ…コラム用鋼板
６０…ダイヤフラム鋼板（被溶着部）
Ｂ…溶接ビード
Ｓ…切り溝（スリット）
Ｙ…肉盛溶接

Claims (7)

1. １つの溶接ビードを有するコラムを突き合わせ溶接するために前記コラムの内周面に沿って取り付けられる溶接用裏当金であって、
   帯状をした裏当金本体の長さが前記内周面の距離と略同じであり、かつその一端または両端の片面に、その幅方向に延びるように複数の切り溝を有することを特徴とする溶接用裏当金。
2. ２つ以上の溶接ビードを有するコラムを突き合わせ溶接するために前記コラムの内周面に沿って取り付けられる溶接用裏当金であって、
   帯状をした裏当金本体の長さが前記溶接ビード間の距離と略同じであり、かつその一端または両端の片面に、その幅方向に延びるように複数の切り溝を有することを特徴とする溶接用裏当金。
3. 請求項１または２に記載の溶接用裏当金において、
   前記コラムが角コラムであって、前記帯状をした裏当金本体の前記角コラムの角部にあたる部位に複数の切り溝からなる折曲部を有することを特徴とする溶接用裏当金。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接用裏当金において、
   前記裏当金本体の一端または両端の切り溝部を構成する切り溝は、それぞれその切り込み深さが前記裏当金本体の厚さｔから０．５〜２．２ｍｍを残した深さであって、かつみぞ幅ｗが０．９〜２．０ｍｍであり、隣接する切り溝の間隔が２．０〜５．０ｍｍであることを特徴とする溶接用裏当金。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の溶接用裏当金において、
   前記複数の切り溝のうち、前記裏当金本体の端部側に位置する１または２以上の切り溝の深さが、他の切り溝の深さよりも深いことを特徴とする溶接用裏当金。
6. １つの溶接ビードを有するコラム端部に開先を形成すると共に、その開先に沿って溶接用裏当金を密着させてから被溶着部に突き合わせ溶接する方法であって、
   前記溶接用裏当金として請求項１に記載の溶接用裏当金を用い、当該溶接用裏当金の一端または両端を前記角コラムの溶接ビードを覆うように変形して密着させてからその開先を突き合わせ溶接することを特徴とする溶接方法。
7. ２つ以上の溶接ビードを有するコラム端部に開先を形成すると共に、その開先に沿って溶接用裏当金を密着させてから被溶着部に突き合わせ溶接する方法であって、
   前記溶接用裏当金として請求項２に記載の溶接用裏当金を複数用い、当該各溶接用裏当金の一端または両端をそれぞれ隣接する溶接ビードを覆うように変形して密着させてからその開先を突き合わせ溶接することを特徴とする溶接方法。

Images