JP2914876B2 - セラミックスピースの溶接固定方法およびそのセラミックスピース - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアークスタッド溶接によ
り金属母材の表面にセラミックピースを取り付ける方法
及びそれに供するセラミックピース、スタッド溶接用ピ
ンに関する。

【０００２】

【従来の技術】金属母材にセラミックスの耐熱性保護層
を設けることにより、炉壁、バーナ、羽口等の高温雰囲
気で使用される構造材を得ている。或いはセラミックス
の耐磨耗性を活用し、ブロアー、ポンプ等の高速回転機
器のライニングとしている。

【０００３】最近、このセラミックス層の形成を現場で
簡単に行うものとして、一定形状のピースに成形したセ
ラミックスを溶接、ろう付け等の手段によって取り付け
る方法が提案されている。

【０００４】例えば、図５にしめすように特願平０５―
２０８８７４号公報においては、溶接用セラミックピー
スとして、コーン部に続くフランジ部を設け、且つフラ
ンジ部にピンを一体的に成形又は金属接合したスタッド
のピン部を、セラミックピース本体に設けた孔部に挿入
している構造を提案している。

【０００５】しかし、この構造では、ピンに設けた断面
積減少部がセラミックスピースの表面に露出しているた
め、例えばアルミの溶湯容器の内張り使用した場合、ピ
ンが溶損してセラミックスピースの孔部からアルミが浸
透して、コーン部が溶損しセラミックスピースが母材か
ら剥離する原因となっていた。

【０００６】また、アルミはセラミックスピースの底部
から進入する場合がある。ところが従来のセラミックス
ピースでは、溶接時母材とセラミックスピースが完全に
密着する事は不可能であり、目地材から進入したアルミ
が母材に達するとアルミがセラミックスピースと母材と
の隙間からセラミックスピースの凹部に進入しフランジ
部を溶損し、セラミックスピースの剥離の原因となって
いた。

【０００７】セラミックピースの面積が広い場合、セラ
ミックピースを複数箇所スタッド溶接しようとすると、
スタッド溶接した部分としてない部分に高さの差が発生
し母材と平行な取り付けが不可能であった。

【０００８】従ってセラミックピース１枚に付き１本の
スタッド溶接用ピンしか溶接できなかった。そのため強
度が不足していた。

【０００９】セラミックピースのスタッド溶接用ピンを
通す孔に段付き部ができるため応力集中が発生し強度不
足になっていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のセラ
ミックスピースの固定方法では溶接後折り取ったピンの
断面積減少部がセラミックスピースの表面に露出して、
例えばアルミの溶湯容器の内張り使用した場合、ピンが
溶損してセラミックスピースの孔部からアルミが浸透し
て、コーン部が溶損しセラミックスピースが母材から剥
離する現象を解決する事にある。

【００１１】或いは、目地材から進入したアルミが母材
に達するとアルミがセラミックスピースと母材との隙間
からセラミックスピースの凹部に進入しフランジ部を溶
損し、セラミックスピースが母材から剥離する現象を解
決する事にある。また、この固定方法に用いるセラミッ
クスピースにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明はセラミックスピ
ースを貫通し、且つ下面部がテーパ孔であり、上面部は
ネジ孔を設けたセラミックスピースを金属母材に押し当
て、スタッド溶接用ピンをセラミックスピースの下面部
に設けたテーパ孔に嵌着してスタッド溶接し、金属母材
に溶接固定した後、セラミックスピース上面部のネジ孔
に耐磨耗材からなる盲栓をねじ込んだセラミックスピー
スの溶接固定方法であり、また、セラミックスピースを
貫通し、且つ下面部がテーパ孔であり、上面部はネジ孔
を設けたセラミックスピースを金属母材に押し当て、ス
タッド溶接用ピンがセラミックスピースを貫通したテー
パ孔よりも小径のスタッド溶接用ピンをセラミックスピ
ースの下面部に設けたテーパ孔に嵌着してスタッド溶接
し、該テーパ孔とスタッド溶接用ピンの間に空間にパテ
材を詰め込んだ後セラミックスピース上面部のネジ孔に
耐磨耗材からなる盲栓をねじ込んだセラミックスピース
の溶接固定方法である。更に小径のスタッド溶接用ピン
にネジ部を設けたセラミックスピースの溶接固定方法で
あり、そのセラミックスピースを貫通し、且つ下面部が
テーパ孔であり、上面部にネジ孔を少なくとも一個設け
たセラミックスピースである。また、パテ材はモルタル
や樹脂のように加熱或いは経時変化により硬化する材料
がよい。

【００１３】

【作用】本発明の溶接用セラミックピースは、その目的
を達成するために、溶接後不用なピンの折り取りを容易
にするために、ピンに設けた断面積減少部をセラミック
ピースの表面より内側に設けた事により、ピンの不用部
を折り取った後の空隙部に、耐摩耗材、耐熱材の盲栓を
ねじ込んで金属部を被覆し、磨耗の原因となる粉体や溶
融アルミが浸透して、コーン部が磨耗溶損しセラミック
スピースが金属母材から剥離する事を防止できる。

【００１４】また、セラミックスピースの底部にシール
材を張りつけて、目地材から進入したアルミが母材に達
し、アルミがセラミックスピースと母材との隙間からセ
ラミックスピースの凹部に進入しフランジ部を溶損する
のを防止できる。

【００１５】テーパ孔にスタッド溶接用ピンのテーパ部
が広い面積で接触するので、セラミックピースを母材に
押しつける力が分散され強度が向上する。そのため環境
温度が上昇してもセラミックピースの取り付けが緩んで
ガタが発生することがない。

【００１６】またテーパ部に隙間ができたり、ネジ部を
設けたスタッド溶接用ピンを使用した場合はパテ材がス
タッド溶接用ピンにセラミックスピースを固定するので
セラミックスピースが母材から剥離することはない。

【００１７】パテ材を充填したあと耐磨耗材の盲栓をね
じ込むので盲栓でパテ材を圧縮でき空間にできた隙間を
完全に埋めることができパテの効果を向上できる。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例を図１、図２および図３に、
他の実施例を図４に示す。

【００１９】図１において、先端に突起３およびフラン
ジ部４を一体にもうけたスタッド溶接用ピン２がセラミ
ックスピース１のテーパ孔部５に嵌着しており、スタッ
ド溶接用ピン２に通電することで、突起３およびフラン
ジ部４が母材（図示せず）に溶着してセラミックスピー
ス１が母材と一体に固着される。更に、セラミックスピ
ース１の上面部はネジ孔６を設けてあり、このネジ孔６
にネジ付きの盲栓７が設けてある。

【００２０】また、図２は図１のスタッド溶接用ピン２
に括れ部８を設け、スタッド溶接用ピン２に通電するこ
とで、突起３およびフランジ部４が母材（図示せず）に
溶着した後、この括れ部８で折り欠いて図１と同様にセ
ラミックスピース１の上面部はネジ孔６を設けてあり、
このネジ孔６にネジ付きの盲栓７が設けてある。

【００２１】図１、図２においてもスタッド溶接用ピン
２、盲栓７とセラミックスピース１の隙間部にはパテ材
を充填し隙間を完全に埋めることがより好ましい。

【００２２】更に、図３はスタッド溶接用ピン２をセラ
ミックスピース１のテーパ孔部５より０．２〜８ｍｍ小
さい径にしてある。

【００２３】これは大きいセラミックスピース１に２〜
６個のスタッド溶接用ピン２で母材と一体に固着する場
合は最初に溶着したスタッド溶接用ピン２が溶着時に母
材に垂直でないことが多く、結果としてセラミックスピ
ース１を母材と水平に一体に固着することが不可能であ
る。

【００２４】そこで、前記のセラミックスピース１のテ
ーパ孔部５より０．２〜５ｍｍ小さい径にすることでこ
の間隙を利用してスタッド溶接用ピン２溶着固着時の傾
きを吸収してセラミックスピース１を母材と水平に一体
に固着することが可能となる。

【００２５】スタッド溶接用ピン２とセラミックスピー
ス１のテーパ孔部５の隙間には詰め物９を充填する。こ
の間隙が０．２ｍｍより小さいとスタッド溶接用ピン２
溶着固着時の傾きの吸収が困難であり、８ｍｍより大き
いと取り付け後のセラミックスピース１にガタが発生し
て振動、打撃等に対して寿命が短くなるためにテーパ孔
部５より０．２〜８ｍｍ小さい径とする。

【００２６】他の実施例である図４は図３のスタッド溶
接用ピン２をセラミックスピース１のテーパ孔部５より
小さい径のスタッド溶接用ピン２をネジ溶接ピンにした
もので、他は図３と同じである。

【００２７】このようなセラミックスピースおよびスタ
ッド溶接用ピンをもちいてセラミックスピースは例えば
厚み３〜２５ｍｍの板材を正方形、長方形等の適宜の形
に成形して得られる。

【００２８】セラミックスピースに使用する材質として
は、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等の各
種のものがある。セラミックスピースの中央部には小径
のテーパ孔部を設ける。

【００２９】セラミックピースを母材に置きテーパ孔に
スタッド溶接用ピンを通し、スタッド溶接用ピンを押し
つけながらスタッド溶接した。

【００３０】溶接条件 電流値 １０００〜２００００Ａ、４０００〜６０００
Ａが最適 電圧 １００〜３００Ｖ、１５０〜１８０Ｖが最適 通電時間 ０．５秒

【００３１】スタッド溶接用ピンとセラミックピースは
密着し、セラミックピースにガタ付きは発生しなかっ
た。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明のセラミックピース
およびセラミックピースの固定方法を用いることにより
以下の効果が達成された。 耐摩耗性が向上する。 腐食性気体、液体から母材を保護することができる。 充分な接合強度を得られる。 母材とセラミックピースの間隙を無くすることができ
る。 大きなセラミックピースを複数のスタッド溶接用ピン
で止めることが可能となり強度アップが図れる。 セラミックピースのテーパ孔とスタッド溶接用ピンの
テーパ部が接触してストッパーの役割を果たすのでスタ
ッド溶接の品質を向上できる。 スタッド溶接後、セラミックスピースとスタッド溶接
用ピン間に隙間が生じてもパテ材で隙間を埋めることが
できるのでセラミックスピースと金属母材はガタが生じ
ることなく強固に固定できる。 セラミックピースを母材に平行に溶接固定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミックスピースのテーパ部にスタッド溶接
用ピンのテーパ部が接触するようにスタッド溶接したあ
と耐磨耗材の盲栓をした断面図。

【図２】スタッド溶接後不要部を切断するための括れ部
を設けたスタッド溶接用ピンを用いてスタッド溶接した
断面図。

【図３】セラミックスピースのテーパ部とスタッド溶接
用ピンのテーパ部に隙間を設けるようにスタッド溶接し
たあとパテ材を充填し盲栓をした断面図。

【図４】セラミックスピースのテーパ部とスタッド溶接
用ピンのネジ部の溶接後の隙間にパテ材を充填し盲栓を
した断面図。

【図５】従来タイプの溶接固定用セラミックスピースの
断面図。

【符号の説明】

１ セラミックスピース ２ スタッド溶接用ピン ３ 突起 ４ フランジ部 ５ テーパ孔部 ６ ネジ孔 ７ 盲栓 ８ 括れ部 ９ 詰め物 １０ 金属母材 １１ 金属板 １２ 隙間ａ １３ ろう付け １４ くびれ部ａ １５ スタッドピン

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックスピースを貫通し、且つ下面
   部がテーパ孔であり、上面部はネジ孔を設けたセラミッ
   クスピースを金属母材に押し当て、スタッド溶接用ピン
   をセラミックスピースの下面部に設けたテーパ孔に嵌着
   してスタッド溶接し、金属母材に溶接固定した後、セラ
   ミックスピース上面部のネジ孔に耐磨耗材からなる盲栓
   をねじ込んだことを特徴とするセラミックスピースの溶
   接固定方法。
2. 【請求項２】 セラミックスピースを貫通し、且つ下面
   部がテーパ孔であり、上面部はネジ孔を設けたセラミッ
   クスピースを金属母材に押し当て、スタッド溶接用ピン
   がセラミックスピースを貫通したテーパ孔よりも小径の
   スタッド溶接用ピンをセラミックスピースの下面部に設
   けたテーパ孔に嵌着してスタッド溶接し、該テーパ孔と
   スタッド溶接用ピンの間に空間にパテ材を詰め込んだ後
   セラミックスピース上面部のネジ孔に耐磨耗材からなる
   盲栓をねじ込んだことを特徴とするセラミックスピース
   の溶接固定方法。
3. 【請求項３】 小径のスタッド溶接用ピンにネジ部を設
   けた請求項２記載のセラミックスピースの溶接固定方
   法。
4. 【請求項４】 セラミックスピースを貫通し、且つ下面
   部がテーパ孔であり、上面部にネジ孔を少なくとも一個
   設けたことを特徴とするセラミックスピース。