JP2810207B2 - テルミットスタッド溶接方法並びにテルミットカートリッジおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、テルミット溶接によるスタッド溶接法並び
に該溶接法に使用されるテルミットカートリッジおよび
その製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のスタッド溶接法においては、スタッドと母材と
の間にアークを発生させて短時間に大電流を流し、アー
ク熱によってのみスタッドおよび母材を溶融させて溶接
を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このため、大型の電源装置が必要となり、工場外で、
現場溶接を行う場合には、電源装置の用意が大変であっ
た。

また、従来は水中でスタッド溶接を行おうとする場合
には、装置の複雑化・大型化は避けられなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
り、本発明の目的の一つは、大型の電源装置を必要とし
ないテルミットスタッド溶接方法並びにテルミットカー
トリッジおよびその製造方法を提供することである。

本発明の他の目的は、水中でのスタッド溶接をも簡単
に行うことができるようにするテルミットスタッド溶接
方法並びにテルミットカートリッジおよびその製造方法
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるテルミットカートリッジは、耐熱性材料
からなる環状ないしは管状のカートリッジ本体と、この
カートリッジ本体の内側に、該カートリッジ本体へのス
タッドの侵入を妨げないように、設けられたテルミット
剤とを有してなるものである。

また、本発明によるテルミットスタッド溶接方法は、
前記テルミットカートリッジを母材に当接するととも
に、前記カートリッジ本体内へスタッドを侵入させた状
態で、前記テルミット剤に点火してテルミット反応を生
じさせ、その反応熱で前記スタッドおよび前記母材を溶
融させるものである。

さらに、本発明によるテルミットカートリッジの製造
方法は、環状ないしは管状に固められたテルミット剤を
インサートとして、耐熱性プラスチックを型に入れて成
形することにより、前記耐熱性プラスチックにより構成
されたカートリッジ本体の内側に前記テルミット剤が固
着されたテルミットカートリッジを得るものである。

〔作用〕

テルミットカートリッジを母材に当接するとともに、
カートリッジ本体内へスタッドを侵入させた状態で、テ
ルミット剤に点火してテルミット反応を生じさせると、
その反応熱でスタッドおよび母材が溶融し、スタッドと
母材とを溶接することができる。

なお、本発明の一つの態様においては、テルミットカ
ートリッジを母材に当接するとともに、カートリッジ本
体内へスタッドを侵入させた状態で、スタッドと母材と
の間にアークを発生させて、このアークによりテルミッ
ト剤を点火し、テルミット反応熱とアーク熱との両方に
よりスタッドおよび母材を溶融させ、スタッドと母材と
を溶接する。

したがって、本発明においては、電源装置を不要とす
るか、または小型化することができる。

また、水中において前記同様の工程を行うと、テルミ
ット反応により発生したガスがカートリッジ本体内に充
満し、水をカートリッジ本体外に排出するので、水中溶
接も簡単に行うことができるようになる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明す
る。

第１図から３図までは本発明によるテルミットカート
リッジの一実施例を示す。この実施例において、テルミ
ットカートリッジ１は、環状ないしは短い筒状のカート
リッジ本体２と、このカートリッジ本体２の内側かつ先
端側に固着された環状のテルミット剤３とを有してな
る。前記カートリッジ本体２は、磁器または耐熱性プラ
スチック等の耐熱材料で構成される。

なお、前記カートリッジ本体２を耐熱性プラスチック
で構成する場合、このカートリッジ本体２は、射出成形
またはゴム型による流し込み成形等により型成形するこ
とができる。また、前記耐熱性プラスチックとしては、
例えば、エポキシ樹脂またはポリエステル樹脂と、アル
ミナ、硅石、または鋳物砂等の耐熱物質とを混練したも
の等が使用できる。

前記テルミット剤３は、金属酸化物とアルミニウム粉
末等とを樹脂等の適当な結合剤で環状に固めてなる。な
お、カートリッジ本体２を耐熱性プラスチックで構成す
る場合は、テルミット剤３は、カートリッジ本体２の成
形時にインサートとして型内に入れることにより、カー
トリッジ本体２の成形と同時に前述のようにカートリッ
ジ本体２の内側に固着することができる。

前記カートリッジ１の先端面（図の上では下端面）に
は、該カートリッジ１の内周面から外周面へと放射状に
延びる多数の通気溝４が設けられている。

次に、前記テルミットカートリッジ１を用いた本発明
のテルミットスタッド溶接方法の実施例を説明する。

第４図はここで用いられる装置を示している。溶接銃
５は従来公知のスタッド溶接用溶接銃と同様の構成を有
しており、６は銃本体、７は銃本体６にスタッド８を取
り付けるためのチャック、９は銃本体６に支持棒10を介
して支持された支持板である。前記支持板９にはカート
リッジホルダ11が取り外し可能に螺着されるようになっ
ている。12は溶接銃５に設けられたトリガスイッチ、13
はスタッド８を溶接すべき母材である。14は電源および
制御装置であり、電源としての機能の他に、アーク発生
時間の調整、スタッド８の引き上げおよび保持のタイミ
ングを制御する機能を有している。前記電源および制御
装置14の一方の電源15は溶接ケーブル16を介して溶接銃
５に接続され、他方の電極17は溶接ケーブル18を介して
母材13に接続される。また、前記電源および制御装置14
の制御部は制御ケーブル19を介して溶接銃５に接続され
る。

次に、第４〜10図を用いて本実施例における溶接工程
を説明する。

まず、第４図に示されるようにチャック７にスタッド
８を取り付けるとともに、カートリッジ１をカートリッ
ジホルダ11に取り付け、第４図および第５図のように、
カートリッジ１の先端面を母材13の溶接位置の周囲に押
し当てるとともに、スタッド８の先端部を、該スタッド
８をカートリッジ１内部に侵入させた状態で、母材13の
溶接位置に押し付ける。

次に、トリガースイッチ12を押すと、電源および制御
装置14からスタッド８と母材13との間に電圧が印加され
ると同時に、第６図のようにスタッド８が引き上げら
れ、スタッド８と母材13との間にアークが発生する。

続いて、アークが強くなり、第７図のように、このア
ークによりテルミット剤３が点火される。

すると、第８図のように、アーク熱およびテルミット
反応熱により母材13およびスタッド８が溶融する（な
お、第８図において、符号20はテルミット反応によって
発生し、通気溝４やスタッド８とカートリッジ本体２と
の間の間隙等からカートリッジ本体２外へ噴出した高温
ガスを示している）。

次に、所定時間経過後、溶接銃５により自動的に第９
図のようにスタッド８が母材13に押し付けられるととも
に、電流が遮断され、これにより実質的な溶接工程が終
了する。

第10図は、冷却後、カートリッジ１を割って除去した
状態を示しており、符号23は前記母材13へのスタッド８
の押し付けによって生じた余盛を示している。

なお、前述の溶接工程中、カートリッジ本体２は、従
来のスタッド溶接におけるフェルールと同様の機能を果
たす。

本溶接法によれば、アーク熱とテルミット反応熱との
両方によって母材13およびスタッド８を溶融させるの
で、大型の電源装置が不要になり、小型の電源装置を使
用することができる。

なお、前記第４〜10図の実施例は、一旦母材13に接触
させたスタッド８を引き上げてアークを発生する所謂コ
ンタクト方式を採用した例であるが、本発明において
は、スタッド８を固定して最初からスタッド８と母材13
との間に間隙を設けた状態でアークを発生させる所謂ギ
ャップ方式を採用することもできる。

また、第11図のように水中において前記同様の工程を
行うと、テルミット反応により発生したガスがカートリ
ッジ本体２内に充満し、水をカートリッジ本体２外に排
出するので、水中溶接も簡単に行うことができるように
なる（第11図において、21は水、22はカートリッジ本体
２外に噴出したガスの気泡を示す）。なお、このように
水中溶接を行う場合は、必要に応じて適宜通気溝２を小
さくするか、通気溝２を無くすことが好ましい。

また、前記各実施例においては、アーク熱とテルミッ
ト反応熱とを併用して溶接を行っているが、テルミット
反応熱のみで溶接を行うことも可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、大型の電源装置を不要とする
ことができるとともに、水中でのスタッド溶接をも簡単
に行うことができるようにするという優れた効果を得ら
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるテルミットカートリッジの一実施
例を示す縦断面図、第２図は該実施例を示す平面図、第
３図は該実施例を示す底面図、第４図は本発明によるテ
ルミットスタッド溶接方法の一実施例を行う装置を示
す、一部を断面した側面図、第５図から第10図までは前
記テルミットスタッド溶接方法の実施例の各工程を示す
断面図、第11図は水中における本発明によるテルミット
スタッド溶接方法の実施例を示す断面図である。 １……テルミットカートリッジ、２……カートリッジ本
体、３……テルミット剤、８……スタッド、13……母
材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 11/00 530 B23K 7/14 310 B23K 9/20 B23K 23/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐熱性材料からなる環状ないしは管状のカ
   ートリッジ本体と、このカートリッジ本体の内側に、該
   カートリッジ本体へのスタッドの侵入を妨げないよう
   に、設けられたテルミット剤とを有してなるテルミット
   カートリッジ。
2. 【請求項２】請求項１記載のテルミットカートリッジを
   母材に当接するとともに、前記カートリッジ本体内へス
   タッドを侵入させた状態で、前記テルミット剤に点火し
   てテルミット反応を生じさせ、その反応熱で前記スタッ
   ドおよび前記母材を溶融させることを特徴とするテルミ
   ットスタッド溶接方法。
3. 【請求項３】前記スタッドと前記母材との間にアークを
   発生させて前記テルミット剤に点火し、テルミット反応
   熱とアーク熱との両方により前記スタッドおよび前記母
   材を溶融させる請求項２記載のテルミットスタッド溶接
   方法。
4. 【請求項４】環状ないしは管状に固められたテルミット
   剤をインサートとして、耐熱性プラスチックを型に入れ
   て成形することにより、前記耐熱性プラスチックにより
   構成されたカートリッジ本体の内側に前記テルミット剤
   が固着されたテルミットカートリッジを得るテルミット
   カートリッジの製造方法。