JP2632936B2 - 鋼板組立溶接による角鋼管の電子ビーム溶接による結合方法 - Google Patents

鋼板組立溶接による角鋼管の電子ビーム溶接による結合方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鋼板組立溶接により製造された角鋼管の
端部を電子ビーム溶接により結合する方法に関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来、鉄骨建築物の柱等として用いられる角鋼管の製
造方法の一つとして、特公昭50−35487号公報により公
表されているように、4枚の鋼板を溶接により結合して
角鋼管を製造する方法が知られている。
一方、鋼板組立溶接による角鋼管の端部を工場におい
て溶接により結合する場合、角鋼管の板厚が厚くなる
と、通常のアーク溶接等では、溶接量が著しく多くなっ
て不経済であると共に、溶接歪が大きくなるという問題
が発生する。この対策として、板厚の厚い鋼板を使用し
た鋼板組立溶接による角鋼管の端部を電子ビーム溶接に
より結合することが考えられる。
第1図に示す鋼板組立溶接による角鋼管3の端部を電
子ビーム溶接により結合する場合、電子銃8を一方の鋼
板1の全巾にわたって移動して電子ビーム溶接すると、
鋼板非重合部分については電子ビーム貫通溶接を行なう
ことができるが、鋼板重合部分においては電子ビーム非
貫通溶接になる。
電子ビーム貫通溶接であれば健全な溶接を行なうこと
ができるが、電子ビーム非貫通溶接の場合は、溶接部の
奥部すなわち他方の鋼板2の巾方向の端部にスパイク欠
陥が発生し、また電子ビーム貫通部と電子ビーム非貫通
部との境界では、電子ビーム溶接が不安定になり易く、
そのため電子ビーム溶接により角鋼管の端部を結合した
場合、角鋼管隅部が不健全溶接になりやすい。
この発明は、板厚の厚い4枚の鋼板を組立溶接してな
る角鋼管を電子ビーム非貫通溶接により健全に結合でき
る方法を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するために、この発明の鋼板組立溶接
による角鋼管の電子ビーム溶接による結合方法において
は、間隔をおいて平行に配置された2枚の鋼板1とそれ
らの鋼板1の巾方向両端部間に介在された鋼板2とを溶
接により結合して角鋼管3を製造し、相対する角鋼管3
A,3Bの突き合わせ端部を溶接により結合する方法におい
て、一方の角鋼管3A内の端部に、中空部を有する4角形
の裏当金4の一側部を嵌入して仮付け溶接5により固定
し、前記裏当金4における一方の角鋼管3Aから突出して
いる部分に、他方の角鋼管3Bの端部を嵌込み、各角鋼管
3A,3Bの端部外面における平行な一対の辺の両端部に、
その辺の端部側から中間側に向かって角鋼管外面に接近
するように傾斜する斜面6を有する鋼製エンドタブ7を
当接して仮付溶接により固定し、次に前記裏当金4およ
びエンドタブ7付きの角鋼管3A,3Bを、エンドタブ7を
固定した鋼管の辺が横向きになるように配置した状態
で、電子銃を下部のエンドタブに対向する位置から上部
のエンドタブに対向する位置まで相対的に移動させ、か
つ電子銃8の電子ビームを各角鋼管3A,3Bの接合部に貫
通させると共に、電子ビームの先端を裏当金4内に止め
るようにして、電子ビーム非貫通溶接を行ない、次に裏
当金4およびエンドタブ付きの各角鋼管を90゜回動した
のち、電子銃8を下部のエンドタブの斜面6から上部の
エンドタブの斜面6まで相対的に移動させ、かつ電子銃
8の電子ビームを各角鋼管3A,3Bの接合部に貫通させる
と共に電子ビームの先端を裏当金4内に止めるようにし
て、電子ビーム4非貫通溶接を行ない、次にエンドタブ
7を撤去する。
〔作 用〕
鋼板組立溶接による角鋼管3A,3Bの端部を電子ビーム
溶接する場合、裏当金4およびエンドタブ7付きの角鋼
管3A,3Bを、エンドタブ7を固定した鋼管の辺が横向き
になるように配置した状態で、電子銃8を下部のエンド
タブに対向する位置から上部のエンドタブに対向する位
置まで相対的に移動させ、かつ電子銃8の電子ビームを
各角鋼管3A,3Bの接合部に貫通させると共に、電子ビー
ムの先端を裏当金4内に止めるようにして、電子ビーム
非貫通溶接を行ない、次に裏当金4およびエンドタブ付
きの各角鋼管を90゜回動したのち、電子銃8を下部のエ
ンドタブの斜面6から上部のエンドタブの斜面6まで相
対的に移動させ、かつ電子銃8の電子ビームを各角鋼管
3A,3Bの接合部に貫通させると共に電子ビームの先端を
裏当金4内に止めるようにして、電子ビー非貫通溶接を
行ない、スパイク欠陥が発生するときはこれを裏当金4
内に発生させると共に、電子ビーム溶接開始時のビード
不良部分および電子ビーム溶接終端部のキーホール等の
欠陥を、後で撤去するエンドタブ7内に発生させる。
〔実施例〕
次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。
第1図は厚い板厚を有する4枚の鋼板を組立溶接して
製造した角鋼管3を示すものであって、2枚の鋼板1が
間隔をおいて平行に配置され、かつ各鋼板1の巾方向両
端部間に鋼板2が介在され、各鋼板1,2の接合部が溶接
により結合されている。
第2図はこの発明の実施例において用いられる鋼製エ
ンドタブ7を示すものであって、角鋼棒の端部に斜面6
が設けられている。
この発明を実施して、第1図に示す角鋼管3の端部と
他の角鋼管3の端部とを突き合わせ、この突き合わせ端
部を電子ビーム溶接により結合する場合は、まず第3図
および第4図に示すように、結合すべき一方の角鋼管3A
内の端部に、4角形枠状の鋼製裏当金4の一側部を嵌入
して、その裏当金4における管内の側面と前記角鋼管3A
の内面とを隅肉溶接5により結合し、かつ裏当金4の他
側部を前記角鋼管3Aの端面から突出させ、次いで第5図
に示すように、結合すべき他方の角鋼管3Bの端部を前記
裏当金4における他側部の外側に嵌込んで、各角鋼管3
A,3Bの端面を接触させる。
次に第6図および第7図に示すように、各角鋼管3A,3
Bの端部の4隅部において、それぞれエンドタブ7を隣
り合う一方の鋼板1における巾方向端面および隣り合う
他方の鋼板2の巾方向端部外面にわたって当接すると共
に、エンドタブ7の斜面6が前記他方の鋼板2の巾方向
端部から中間側に向かってその鋼板2の外面に接近する
ように配置し、かつ前記エンドタブ7の両側面と各角鋼
管3A,3Bの外面とを隅肉溶接9により結合して、各角鋼
管3A,3Bを仮結合する。
次に第8図および第9図に示すように、巾方向端面に
エンドタブ7を結合した一方の鋼板1を縦向きにすると
共に、エンドタブ7を結合した角鋼管外面の辺を横向き
にした状態で、前記エンドタブ7を介して仮結合された
各角鋼管3A,3Bを真空室内に収容し、次いで各角鋼管3A,
3Bの接合部を通る垂直面上で横向きに配置された電子銃
8を、下部のエンドタブ7の中間部から上部のエンドタ
ブ7の中間部の範囲Aにわたって垂直に上昇移動させ、
かつ電子銃8から発射される電子ビームを前記各角鋼管
3A,3Bの接合部に貫通させると共に、電子ビームの先端
を裏当金4内に止めた状態で、第9図に示すように、前
記鋼板1における裏当金4に重なる範囲Bと、その鋼板
1の巾方向の両端部およびこれに重なる他方の鋼板2の
厚さの範囲Cとを電子ビーム非貫通溶接し、裏当金4お
よびエンドタブ7付きの角鋼管3A,3Bを溶接金属10より
結合する。
前記Bの範囲を電子ビーム溶接する場合、電子ビーム
溶接部の先端部が裏当金4内を通るので、電子ビーム溶
接部の先端部にスパイク欠陥14が発生することがあると
きは、そのスパイク欠陥14が角鋼管の構造上の強度を伝
達しない裏当金4内に発生する。さらに前記他方の鋼板
2の巾方向端部にも、電子ビーム非貫通溶接によるスパ
イク欠陥が発生することがあるが、このスパイク欠陥は
後で行なう電子ビーム溶接により除去される。
また溶接条件の不安定な電子ビーム溶接の始端および
終端が、エンドタブ7に設定されるので、電子ビーム溶
接開始時のビード不良部分と電子ビーム溶接終端部のキ
ーホール11等をエンドタブ7内にとどめることができ
る。
前述のようにして各角鋼管3A,3Bにおける左右両側の
各鋼板1を電子ビーム溶接したのち、第10図および第11
図に示すように、裏当金4およびエンドタブ付きの角鋼
管3A,3Bを90゜回転させ、次いで各角鋼管3A,3Bの接合部
を通る垂直面上で横向きに配置された電子銃8を、下部
のエンドタブ7の斜面6上のレベルから上部のエンドタ
ブ7の斜面6上のレベルまでの範囲Dにわたって垂直に
上昇移動させ、かつ電子銃8から発射される電子ビーム
を前記各角鋼管3A,3Bの接合部に貫通させると共に、電
子ビームの先端を裏当金4内に止めた状態で、裏当金4
およびエンドタブ7付きの角鋼管3A,3Bを電子ビーム非
貫通溶接して溶融金属12により結合する。
前記Aの範囲を電子ビーム溶接した際に前記他方の鋼
板2の巾方向端部に発生したスパイク欠陥部は、前記D
の範囲を電子ビーム溶接する際に再び溶融されるので、
前記スパイク欠陥が除去される。
また前記Dの範囲を電子ビーム溶接する場合、始端側
において入熱条件をエンドタブ7の楔形部分により徐々
に増加させると共に、終端側において入熱条件を徐々に
減少させることができ、すなわち電子ビーム溶接の始端
側および終端側において条件が急激に変化することはな
いので、健全な電子ビーム溶接を行なうことができる。
また溶接用ワイヤの供給等を行なうことにより、エン
ドタブ7に生じるキーホール13の深さを電子ビーム入射
側の表面に浮き上がらせ、エンドタブ7の厚さの範囲内
にキーホール13をとどめることができる。
前述のようにして、裏当金4およびエンドタブ7付き
の角鋼管3A,3Bの全周を電子ビーム非貫通溶接により結
合したのち、前記エンドタブ7を溶断して撤去する。
この発明を実施する場合、第13図に示すように、前記
一方の鋼板1における巾方向両端部の外面に鋼製エンド
タブ7を結合して、前記鋼板1を横向きにした状態で、
電子銃8を下部の鋼製エンドタブ7の中間部から上部の
鋼製エンドタブ7の中間部の範囲にわたって上昇移動さ
せて、電子ビーム非貫通溶接を行ない、次に裏当金4お
よび鋼製エンドタブ7付きの角鋼管3A,3Bを90゜回動さ
せたのち、電子銃8を下部の鋼製エンドタブ7の斜面6
に対向する位置から上部の鋼製エンドタブ7の斜面6に
対向する位置まで上昇移動させて、電子ビーム非貫通溶
接を行なってもよい。
また電子ビーム溶接のエンド処理を行なう場合、第14
図に示すように、電子銃8を鋼製エンドタブ7に対向す
る位置まで上昇移動させたのち、その電子銃8を鋼製エ
ンドタブ7に対向する位置において角鋼管長手方向に若
干水平移動してエンド処理を行なってもよい。また電子
銃8を固定し各角鋼管を移動して電子ビーム溶接を行な
つてもよい。
〔発明の効果〕
この発明は、前述のように構成されているので、以下
に記載するような効果を奏する。
鋼板組立溶接による角鋼管3A,3Bの端部を電子ビーム
溶接する場合、裏当金4およびエンドタブ7付きの角鋼
管3A,3Bの接合部の外側に配置した電子銃8から発射さ
れる電子ビームを、各角鋼管3A,3Bの接合部に貫通させ
ると共に裏当金4内に止めた状態で、裏当金4およびエ
ンドタブ7付きの角鋼管3A,3Bの全周を電子ビーム非貫
通溶接するので、スパイク欠陥が発生する場合は、これ
を角鋼管の構造上の強度を伝達しない裏当金4内に発生
させることができ、かつ最初に電子銃8を下部のエンド
タブ7に対向する位置から上部のエンドタブ7に対向す
る位置まで上昇移動して電子ビーム非貫通溶接した場
合、角鋼管における電子ビーム移動方向の両端部に、電
子ビーム非貫通溶接によるスパイク欠陥が生じることが
あるが、裏当金4および鋼製エンドタブ7付きの角鋼管
3A,3Bを90゜回動したのち、電子銃8を下部の鋼製エン
ドタブ7の斜面6に対向する位置から上部の鋼製エンド
タブ7の斜面6に対向する位置まで上昇移動して電子ビ
ーム溶接を行なったとき、各角鋼管3A,3Bにおける前記
スパイク欠陥部が溶融されて、そのスパイク欠陥が除去
され、さらに電子ビーム溶接開始時のビード不良部分お
よび電子ビーム溶接終端部のキーホール等の欠陥を、後
で撤去するエンドタブ7内に発生させることができ、ま
たエンドタブ7に前述のような斜面6が設けられている
ので、電子ビームがエンドタブ7のある部分とエンドタ
ブ7のない部分との間を移行する場合、電子ビーム溶接
部に急激な厚さ変化部分がなく、そのため電子ビーム溶
接が不安定になることはなく、したがって、鋼板組立溶
接による角鋼管を電子ビーム非貫通溶接により健全に結
合することができる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例を示すものであって、第1図
は鋼板組立溶接による角鋼管の正面図、第2図はエンド
タブの斜視図、第3図は角鋼管の端部に裏当金を取付け
た状態を示す正面図、第4図はその縦断側面図、第5図
は裏当金を介して角鋼管を嵌合接続した状態を示す縦断
側面図、第6図は角鋼管の接続部の外側に鋼製エンドタ
ブを取付けた状態を示す側面図、第7図はその縦断正面
図、第8図は角鋼管における一方の鋼板を垂直にして電
子ビーム溶接するときの状態を示す正面図、第9図は第
8図の左側上部の溶接状態を示す正面図、第10図は角鋼
管における他方の鋼板を垂直にして電子ビーム溶接する
ときの状態を示す正面図、第11図は第10図の左側上部の
溶接状態を示す正面図、第12図は第11図のE−E線断面
図である。第13図はエンドタブ取付状態の他の例を示す
正面図、第14図は電子ビーム溶接のエンド処理部の例を
示す斜視図である。 図において、1および2は鋼板、3は角鋼管、4は裏当
金、5は溶接、6は斜面、7は鋼製エンドタブ、8は電
子銃、9は隅肉溶接、10は溶接金属、11はキーホール、
12は溶接金属、13はキーホールである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】間隔をおいて平行に配置された2枚の鋼板
    1とそれらの鋼板1の巾方向両端部間に介在された鋼板
    2とを溶接により結合して角鋼管3を製造し、相対する
    角鋼管3A,3Bの突き合わせ端部を溶接により結合する方
    法において、一方の角鋼管3A内の端部に、中空部を有す
    る4角形の裏当金4の一側部を嵌入して仮付け溶接5に
    より固定し、前記裏当金4における一方の角鋼管3Aから
    突出している部分に、他方の角鋼管3Bの端部を嵌込み、
    各角鋼管3A,3Bの端部外面における平行な一対の辺の両
    端部に、その辺の端部側から中間側に向かって角鋼管外
    面に接近するように傾斜する斜面6を有する鋼製エンド
    タブ7を当接して仮付溶接により固定し、次に前記裏当
    金4およびエンドタブ7付きの角鋼管3A,3Bを、エンド
    タブ7を固定した鋼管の辺が横向きになるように配置し
    た状態で、電子銃8を下部のエンドタブに対向する位置
    から上部のエンドタブに対向する位置まで相対的に移動
    させ、かつ電子銃8の電子ビームを各角鋼管3A,3Bの接
    合部に貫通させると共に、電子ビームの先端を裏当金4
    内に止めるようにして、電子ビーム非貫通溶接を行な
    い、次に裏当金4およびエンドタブ付きの各角鋼管を90
    ゜回動したのち、電子銃8を下部のエンドタブの斜面6
    から上部のエンドタブの斜面6まで相対的に移動させ、
    かつ電子銃8の電子ビームを各角鋼管3A,3Bの接合部に
    貫通させると共に電子ビームの先端を裏当金4内に止め
    るようにして、電子ビームの非貫通溶接を行ない、次に
    エンドタブ7を撤去する鋼板組立溶接による角鋼管の電
    子ビーム溶接による結合方法。
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