JP2511138B2 - エンクロ―ズア―ク溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は鉄筋等の棒状の被溶接材を垂直に立てて又は
水平においてエンクローズアーク溶接するエンクローズ
アーク溶接方法に関し、特に狭開先の場合に有効であっ
て、裏当材を使用して溶接欠陥を防止したエンクローズ
アーク溶接方法に関する。

［従来の技術］ 第６図（ａ），（ｂ）はいずれも従来のエンクローズ
アーク溶接方法を示す断面図であり、第６図（ａ）は水
平筋の場合、第６図（ｂ）の垂直筋の場合についてのも
のである。水平筋の場合は、第６図（ａ）に示すよう
に、鉄筋１にその長手方向に直交する接合面1aを形成
し、この接合面1a間に所定の開先幅で離隔させて両者を
水平に配置する。そして、この開先空間の下半部にあて
がうようにして断面がＵ字形の銅当金２を配置し、この
開先空間の上方側に設けた銅当金２の溶接口から溶接棒
（いずれも図示せず）を開先空間内に挿入し、被覆アー
ク溶接により開先空間の下部から上部に向かって溶接金
属３を充填していく。この場合に、スラグ４が発生して
このスラダ４が鉄筋１と銅当金２との間を埋めてビード
を形成する作用を有する。

また、垂直筋の場合は、第６図（ｂ）に示すように、
鉄筋５を垂直に配置し、その接合面5aを鉄筋５の長手方
向に対して傾斜させて形成すること以外は水平筋の場合
と同様である。

第７図（ａ），（ｂ）は鋼製スリーブ10を使用した被
覆アーク溶接方法を示す断面図である。水平筋の場合
は、第７図（ａ）に示すように、鉄筋11をその略垂直の
接合面間に所定の開先幅をおいて水平に配置し、この開
先空間を囲繞するようにして鋼製スリーブ10を嵌合す
る。そして、このスリーブ10の上端の開口部10aを介し
て溶接棒（図示せず）を開先空間内に挿入し、被覆アー
ク溶接する。これにより、溶接金属12が開先空間内に盛
りつけられる。この鋼製スリーブ10は継手の一部とな
る。

垂直筋の場合は、第７図（ｂ）に示すように、鉄筋12
を垂直に配置し、下方の鉄筋12には水平の接合面を形成
し、上方の鉄筋12にはスリーブ10の開口部10aが上方に
開いた傾斜接合面を形成する。その他の溶接条件は水平
筋の場合と同様である。

第８図はガスメタルアーク溶接方法を示す図である。
但し、第８図（ａ），（ｂ）は水平筋の場合の夫々正面
断面図及び側面断面図であり、第８図（ｃ）は垂直筋の
場合の側面断面図である。水平筋の場合は、その接合面
が鉄筋中心軸に対して略直角の開先面の鉄筋21を相互間
に所定の開先幅をおいて水平に配置し、断面がＵ字形を
なす銅当金20を開先空間を中心として鉄筋21の両端部を
下方から抱くように配置し、鉄筋21の下半部と銅当金20
との間にガラス製テープ22を介装する。そして、溶接棒
23を開先空間にその上部から挿入し、ガスメタルアーク
溶接する。このガラス製テープ22は銅当金20のアークに
よる損傷を防止すると共に、良好なスラグを形成するた
めに開先空間の底部に配設される。

なお、ガラステープ22の替わりに、鋼製裏当金を使用
することもある。即ち、第８図（ｃ）に示すように、垂
直筋について鋼製裏当金を使用した場合は、接合面が水
平の鉄筋24を下方に配置し、接合面が傾斜した鉄筋24を
上方に配置すると共に、開先空間を望ませて凹所25aを
設けた銅当金25を１対の鉄筋24の量端部を囲繞するよう
に配設する。そして、この凹所25aに鋼製裏当金26を挿
入して配置し、同様にしてガスメタルアーク溶接する。
この鋼製裏当金は継手の一部となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の溶接方法はいずれも以
下に示すような欠点を有する。

先ず、第６図に示す従来のエンクローズアーク溶接方
法においては、銅当金２が直接溶接アークに曝されるた
め、銅当金２の損傷が著しい。このため、銅当金２を頻
繁に交換する必要があり、溶接用治具に要する費用が極
めて高い。

また、第７図に示す被覆アーク溶接方法においては、
鋼製スリーブ10がスラグ13と濡れる性質があるで、開先
外へのスラグ13の排出が困難である。このため、スラグ
13の巻込みが発生すると共に、アンダーカット14が発生
しやすい。また、鋼製スリーブ10は銅当金に比して溶接
金属に対する冷却作用が小さいため、スリーブ10と鉄筋
11との間のカンマに溶接金属が侵入してオーバーラップ
15が発生しやすい。更に、このオーバーラップ15が発生
しやすい。更に、この方法は連続溶接が困難であるた
め、溶接能率が低いという難点がある。

更に、第８図に示すガスメタルアーク溶接方法におい
ては、ガラステープ22を使用する場合は、このガラステ
ープ22を開先の底部に設けるため、溶接開始時にはアー
クを開先の側壁部との間で発生させる必要がある。しか
しながら、狭開先の場合には、開先側壁部に対してトー
チ角度を大きくとることが困難である。また、ガラステ
ープ22に溶接ワイヤが指向してしまい、ワイヤのガラス
テープ22へのスティックが発生し、これに起因してワイ
ヤ送給不良等が生起されるので、アークスタートを安定
して且つ良好に行うことができない。

更にまた、鋼製裏当金28を使用する場合は、被覆アー
ク溶接方法（第７図）の場合と同様に、アンダーカット
27及びオーバーラップ28が発生する。また、特にガスシ
ールドアーク溶接であることから、スラグによるビード
形成作用を得にくく、滑らかな裏ビードが得にくいとい
う難点がある。

上述の如く、異径断面の棒鋼である鉄筋の突合せ溶接
においては、鋼製スリーブ10及び鋼製裏当金26のように
鋼材の場合、又は銅当金2,20のように鋼材の場合のいず
れにおいても、これらの当金と鉄筋又は開先空間との間
の間隔が、鉄筋のリブ及び節の形状に起因して、鉄筋の
任意の断面において不規則であるため、種々の溶接欠陥
が発生する。

また、銅当金がアークに直接曝される場合には、銅当
金の損傷が激しく、交換頻度が高い。

更に、銅当金と開先空間との間に鋼製裏当金を設ける
とアンダーカット又はオーバーラップ等の溶接欠陥が発
生しやすい。

更にまた、ガラステープ又はセラミックス材等を銅当
金と開先空間との間に設けるとスラグ生成作用が得られ
るものの、電気絶縁性のためにアークの安定起動が阻害
される。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされるたものであっ
て、溶接欠陥が防止されると共に、当金の損傷も軽減さ
れるエンクローズアーク溶接方法を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るエンクローズアーク溶接方法は、棒状の
一対の被溶接材をその接合面間に所定の開先空間を設け
て配置すると共に、前記開先空間の外周の一部を囲む当
金を配置して溶接するエンクローズアーク溶接方法にお
いて、前記当金と前記被溶接材及び開先空間との間に、
少なくとも可撓性を有する導電部材と、耐火性可撓性部
材との複合体からなる裏当材を、この裏当材の導電部材
を前記被溶接材及び開先空間側に配置して当金との間に
介装しことを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、当金と被溶接材との間に、裏当材
を配置する。この裏当材は被溶接材側に設けられてこれ
と接触する導電部材と、当金側の可撓性部材との複合体
であるから、アークは導電部材との間で発生するため、
安定して且つ良好にアークが起動される。また、可撓性
部材がこの導電部材の裏に配設されているので、被溶接
材の表面に凹凸があり、又は一対の被溶接材間に若干の
位置の偏りがあっても、可撓性部材が変形して裏当材は
一対の被溶接材の両端部に確実に接触するので、溶接金
属を開先空間内に保持することができる。即ち、溶接金
属の漏出が防止されるので、これによりオーバーラップ
及びアンダカット等の溶接欠陥の発生を抑制することが
できる。

なお、この可撓性部材としては、セラミックス繊維体
又はセラミックスペースト等があり、可撓性を有すると
共に、溶接金属と接触しても完全に溶融しないような耐
火性を有するものであれば、種々の材料のものを使用す
ることができる。一方、導電部材としては、薄鋼帯板、
鉄筋をバインダで固めたもの、又は小径の鋼条材等があ
る。この導電部材は、可撓性部材の特性を阻却せずに、
裏当材全体としても可撓性を保持できるものであること
が必要である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して
具体的に説明する。

第１図は本発明の実施例方法にて使用する裏当材を示
す斜視図、第２図は第１図のII−II線による断面図、第
３図は同じく前記裏当材の平面図である。この裏当材30
は帯板状の可撓性部材31と、この可撓性部材31上に重ね
られた帯板状の導電部材32とを有する。導電部材32は熔
接金属と略同系の化学組成を有し、裏開先幅と略同一の
幅を有する。例えば、導電部材32としては、厚さが0.6m
m、幅が15mmのJIS G 3141冷間圧延鋼帯（SPCC）を使用
することができる。また、可撓性部材31は裏開先幅より
広幅であり、かつ、導電部材32よりも幅が広い。この可
撓性部材31としては、例えばアルミナシリカ系の帯状セ
ラミックス繊維体がある。また、その形状は、例えば厚
さが2mm、幅が25mmである。この可撓性部材31は溶接金
属が接触しても完全に溶融しないものであることが必要
であり、このため1500℃以上の融点を有することが好ま
しい。

そして、可撓性部材31の長手方向の中央には、Ｔ字形
のスリット34が形成されており、導電部材32と同一の冷
間圧延鋼帯で形成されたかしめ部材33をこのスリット34
に挿通させて、裏当材30の厚さ方向に機械的にかしめる
ことにより、導電部材32と可撓性部材31とを一体的に固
定してある。

本実施例方法においては、上述の如く構成された裏当
材を例えば垂直に配置された鉄筋の対向端部の側面に押
し付けてエンクローズアーク溶接する。即ち、例えば第
４図（ａ）に示すように、一対の鉄筋40の接合面40aを
鉄筋40の軸方向に対して略垂直に形成し、この接合面間
に所定の開先幅に相当する間隔を設けて両鉄筋40を対向
させる。

そして、その水平断面が略Ｕ字形をなす銅当金41を鉄
筋40間の開先空間を側方から囲むようにして配設し、こ
の銅当金41の上端及び下端に配設されたクランプを夫々
上方の鉄筋40及び下方の鉄筋40に締結する。この場合
に、裏当材30をその導電部材32が鉄筋40側に、可撓性部
材31が銅当金41側になるように、銅当金41と鉄筋40との
間に介装する。そうすると、導電部材32が鉄筋40に接触
して両者が電気的に接続される。また、可撓性部材31は
銅当金41と鉄筋40との間に挾まれ、前述のクランプを締
結することにより可撓性部材31は銅当金41により鉄筋40
に向けて押圧されて変形し、銅当金41の内面と鉄筋40の
周面との双方に密着して両者間に介在する。

上述の如く各部材を設定し、溶接電源のアース端子と
鉄筋40とを電気的に接続した後、溶接棒を開先空間に挿
入してアークを形成する。この場合に、開先空間の奥に
は鉄筋40に接続された導電部材32が配設されているの
で、溶接棒と導電部材32との間に安定した良好なアーク
が生起される。次いで、アークを下方の鉄筋40の接合面
と導電部材32との境界部に移動させ、アークを短くしな
がらセミウィービングを実施する。これにより、溶接金
属を下方鉄筋40の接合面上に盛り付けていき、下方鉄筋
40と上方鉄筋40との間を橋絡させ、更に開先の最前部ま
で溶接金属を盛り付けて開先空間を溶融金属で充填す
る。次いで、アークを停止し、溶接金属を冷却させて凝
固させた後、前記クランプを外して銅当金41を取り外し
て溶接を終了する。

本実施例方法においては、銅当金41と鉄筋40との間に
裏当材30のセラミックス繊維からなる可撓性部材31が介
在しているので、溶接金属が開先空間から漏出すること
はない。従って、アンダーカット及びオーバーラップ当
の溶接欠陥の発生は防止される。なお、薄鋼帯状の導電
部材32は溶接金属と接触して溶融し、余盛を形成して継
手の一部となる。

可撓性部材31は銅当金41と鉄筋40との間に挾まれて変
形するので、第４図（ｂ）に示すように、例えば上方鉄
筋40の接合面が鉄筋40のリブの位置に形成されたため、
上方の接合面の直径が下方の接合面の直径よりも大きい
場合にも、可撓性部材31の上部が下部より多く撓んで同
様に銅当金41と鉄筋40との間を封止する。従って、異径
断面の鉄筋であっても、溶接金属の漏出は確実に防止さ
れる。

なお、可撓性部材31はその溶融損耗を防止するために
融点が1500℃以上のものを使用することが好ましい。

また、例えば、融点が600℃、厚さが1mm以下のガラス
テープを薄鋼帯状導電部材32とセラミックス可撓性部材
31との間に挿入しておくと、導電部材32が溶接金属と接
触して溶融する際にこのガラステープも溶融してスラグ
を形成するので、溶接部の外観が美麗になる。

更に、導電部材及び耐火性可撓性部材を夫々複数個積
層して裏当材を構成することにより、その厚さを任意に
設定することができる。

第５図（ａ）乃至（ｉ）は夫々裏当材の変形例を示
す。

第５図（ａ）に示す裏当材50は、セラミックス繊維体
51を金属製メッシュ52で被覆し、メッシュ52の中央に軟
鋼板53を配設したものである。

第５図（ｂ）に示す裏当材54は、セラミックス繊維体
55を金属製メッシュ56で被覆しただけものである。

第５図（ｃ）に示す裏当材57は、セラミックス繊維体
58の中央に軟鋼板59をパンチングしたものである。

第５図（ｄ）に示す裏当材60は、セラミックス繊維体
61の表裏面を金属メッシュ62で挾んで構成されるものを
２層積層させたものである。

第５図（ｅ）に示す裏当材63は、セラミックス繊維体
64と金属メッシュ66との間で金属板線65を挾持したもの
である。

第５図（ｆ）に示す裏当材67は、セラミツクス繊維体
68と金属メッシュ70との間で金属板69を挾持したもので
ある。

第５図（ｇ）に示す裏当材71は、テープ状のセラミッ
クス繊維体72にガラステープ73を重ね、更にこれらに金
属テープ74を重ねてその長手方向の両端部で金属テープ
74によりかしめて固定したものである。

第５図（ｈ）に示す裏当材75は、セラミックス繊維体
76を２つ折りし、これを金属テープ77によりその長手方
向に巻回して一体化したものである。

第５図（ｉ）に示す裏当材78は、セラミックス繊維体
79を２つ折りし、これを金属メッシュ80により被覆した
ものである。

これらのいずれの裏当材も、第１図乃至第３図に示す
裏当材30と同様の効果を奏する。

なお、本発明は上記実施例に限定されないことは勿論
である。例えば、第４図に示す実施例のようにＩ形開先
の垂直筋の場合に限らず、接合面が傾斜した斜めＩ形開
先のもの又は水平筋の場合等、種々の変形が可能であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、可撓性導電部材
と、耐火性可撓性部材との複合体からなる裏当材を当金
と被溶接材との間に配設するから、前記可撓性部材が変
形して当金と被溶接部材との間に密着して介在するの
で、溶接金属の漏出が確実に防止され、溶接欠陥の発生
が回避される。また、開先空間の奥には、導電部材が配
設されているので、狭開先であってもアークは安定して
生起される。

このようにして、本発明によれば、溶接欠陥がない美
麗な裏ビードを高効率で形成することができる。

なお、本発明はエンクローズアーク溶接方法であり、
裏当金の導電部材はアークが形成された後に溶融して裏
ビードを形成する。従って、継手の一部として裏当金が
残存する。従って、継手の一部として裏当金が残存する
被覆アーク溶接法（第７図）及びガスメタルアーク溶接
法（第８図）では不可能であった外観検査が、継手の全
周に亘って実施できる。また、超音波探傷検査について
も問題なく適用可能であり、本発明は溶接部の品質保証
上極めて有益である。

上述した本発明の効果は、被覆アーク溶接法及びガス
メタルアーク溶接法は勿論、セルフシールドアーク溶接
法においても同様に奏されるものである。特に、セルフ
シールドアーク溶接法による施工はハンドリング及び能
率の点でガスメタルアーク溶接法及び被覆アーク溶接法
に比して有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法にて使用する裏当材を示す
斜視図、第２図は第１図のII−II線による断面図、第３
図は同じくその裏当材の平面図、第４図（ａ），（ｂ）
は本実施例方法を示す縦断面図、第５図（ａ）乃至
（ｉ）はいずれも裏当材の変形例を示す模式図、第６図
（ａ），（ｂ）は従来のエンクローズ溶接方法を示す
図、第７図（ａ），（ｂ）は従来の被覆アーク溶接方法
を示す図、第８図（ａ）乃至（ｃ）は従来のガスメタル
アーク溶接方法を示す図である。 30,50,54,57,60,63,71,75,78;裏当材、31;可撓性部材、
32;導電部材、33;かしめ部材、40;鉄筋、40a;接合面、4
1;銅当金

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】棒状の一対の被溶接材をその接合面間に所
   定の開先空間を設けて配置すると共に、前記開先空間の
   外周の一部を囲む当金を配置して溶接するエンクローズ
   アーク溶接方法において、前記当金と前記被溶接材及び
   開先空間との間に、少なくとも可撓性を有する導電部材
   と、耐火性可撓性部材との複合体からなる裏当材を、こ
   の裏当材の導電部材を前記被溶接材及び開先空間側に配
   置して当金との間に介装したことを特徴とするエンクロ
   ーズアーク溶接方法。
2. 【請求項２】前記導電部材は帯板状をなし、前記可撓性
   部材は前記導電部材より広幅の帯板状をなしていること
   を特徴とする請求項１に記載のエンクローズアーク溶接
   方法。
3. 【請求項３】前記可撓性部材はセラミックス繊維で構成
   されていることを特徴とする請求項１に記載のエンクロ
   ーズアーク溶接方法。
4. 【請求項４】前記可撓性部材は1500℃以上の融点を有す
   ることを特徴とする請求項３に記載のエンクローズアー
   ク溶接方法。