JP3111127B2 - 開先加工方法 - Google Patents

開先加工方法

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JP3111127B2
JP3111127B2 JP05136257A JP13625793A JP3111127B2 JP 3111127 B2 JP3111127 B2 JP 3111127B2 JP 05136257 A JP05136257 A JP 05136257A JP 13625793 A JP13625793 A JP 13625793A JP 3111127 B2 JP3111127 B2 JP 3111127B2
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山 健 二 奥
村 昭 雄 稲
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日鐵溶接工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマア−クを使っ
た切断またはガウジング(以下プラズマ切断という)に
より、既存開先の終端もしくは途中にある鉄鋼部材(以
下短尺部材)に、既存開先に連続する開先を形成する開
先加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば各種鉄鋼材を用いるボックス柱の
製造過程において、ボックス柱内部の所定箇所に挿入す
るダイヤフラムはフランジ材およびウェブ材にエレクト
ロスラグ溶接によって一体化される。
【0003】図4の(a)に、ダイヤフラムを一体化し
た段階のボックス柱の外観を、図4の(b)にボックス
柱の平面を、図4の(c)にボックス柱のIC−IC線
断面を示す。これらの図面において1がダイヤフラム、
2がフランジ材、3がウェブ材、4がエレクトロスラグ
溶接による溶接金属である。5は後にフランジ材2とウ
エブ材3を後工程のCO2 ガスシ−ルドア−ク溶接又は
サブマ−ジア−ク溶接するための開先(既存開先)、6
はエレクトロスラグ溶接用のタブすなわち短尺部材であ
る。ダイヤフラム1の端面とウエブ材3の間の空間に、
フランジ材2のタブ6の穴を通してエレクトロスラグ溶
接電極が挿入され、この電極を引き上げつつエレクトロ
スラグ溶接が継続され、これによる溶接金属4によりダ
イヤフラム1がウェブ3に溶接されている。
【0004】このようにダイヤフラム1を溶接したボッ
クス柱のタブ6部の概要を図5に拡大して示す。ダイヤ
フラム1の溶接を終了した時点で、タブ6は不要とな
り、ν形開先(一辺が垂直、他辺が傾斜)の場合は図6
の(b)に示すように、またv形開先(二辺共に傾斜)
の場合は図7の(b)に示すように、タブ6が、開先6
と連続するように除去される。
【0005】従来、前記エレクトロスラグ溶接後のスタ
−トタブおよびエンドタブ部(6)は、ガス切断の吹管
を開先表面より開先底部に向って移動させガス切断の
後、カ−ボン電極によるア−クエア−ガウジングにより
溝加工し、さらにグラインダ−研磨による仕上げ,又は
カ−ボン電極によるア−クエア−ガウジングによる溝加
工の後、グラインダ−研磨により、開先整形されてい
た。つまり除去されていた。 しかしながら、ガス切
断,ア−クエア−ガウジングおよびグラインダ−研磨に
よる、一辺が垂直で他辺が垂直よりも水平方向に傾斜し
たν型もしくは両辺共に垂直よりも水平方向に傾斜した
v型の溝(以下両形状共にV型溝という表現に含まれる
ものとする)の溝加工では、多大の工数と時間を要す
る。また粉塵,騒音が発生する。さらに、溝加工した開
先部に炭素付着,浸炭層および窒化層ができ、CO2
スシ−ルドア−ク又は、サブマ−ジア−ク溶接時に、溶
接割れ,ピットおよびブロホ−ルなどの、溶接欠陥の発
生原因となる。このように従来は、タブ6等の短尺部材
の溝加工に多大の労力を要し、溝加工により作業環境が
悪化し、さらに、加工された溝の健全性が損なわれる、
という問題があった。
【0006】そこで、本発明者らは、タブ6部に、一方
の溝辺を所定の溝深さまでプラズマア−クを用いて狭巾
加工A1(図6,図7のa)した後、他方の溝辺を該溝
の先端までプラズマア−クを用いて狭巾加工A2(図
6,7のa)によって到達させてV型に削除して溝を形
成し、さらに該溝の底部をプラズマア−クを用いて整
形,清掃加工A3(図6,7のb)して、既存開先5と
連続するV型開先(新開先)を形成する開先加工方法を
実現した(特開平5−31582号公報)。これによれ
ば、粉塵,騒音の発生が少なく、かつ短時間に開先加工
ができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】プラズマア−クを用い
る上述の新開先の形成において、図8に示すようにドロ
ス7が発生しこれが既存開先に吹出される。比較的に高
い集積度でドロス7が集積する所では、ドロス塊(7)
が既存開先に付着し、その除去に手間がかかる。特に、
ドロス7が集積する所がフランジ材2とウエブ材3の仮
付け溶接箇所であると仮付けにドロス7がからんでドロ
ス7の除去が非常にむつかしく、新開先の形成を終えた
後のドロス7を除去する作業の能率が大きく低下する。
【0008】本発明はプラズマア−クを用いて新開先を
形成した後のドロス除去の作業効率を向上することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、既存開先(5)
の終端もしくは途中にある鉄鋼部材(6)をプラズマア−
クを用いて開先加工(A1〜A3)して該既存開先(5)に実質
上連続する新開先を形成する開先加工方法において、前
記プラズマア−クを用いる開先加工を開始するまでに、
前記既存開先(5)の少くとも底部に、該開先加工により
発生するドロスを受け既存開先(5)へのドロス付着を妨
げる、前記新開先を加工した後前記既存開先および新開
先の溶接に用いられる溶接用フラックスと同種もしくは
類似のフラックス(8),前記既存開先にはまり込む外形
であって前記開先加工により発生するドロスを受ける塵
取(10)、又は、前記既存開先にはまり込む外形であって
内部に冷却媒体通流路を有する熱良導体ブロックもしく
は筒体(20)、を置くことを特徴とする。なお、カッコ内
の記号は、図面に示す対応要素を示すものである。
【0010】
【作用】前述のプラズマア−クを用いる新開先の形成に
おいて発生するドロス(7)は、既存開先(5)に置かれた
前記フラックス(8),塵取(10)、又は、熱良導体ブロッ
クもしくは筒体(20)、の上に溜る。新開先の形成を終え
この媒介物(8/10/20)を開先(5)から排除するとドロス
(7)も媒介物(8/10/20)と共に排除されることになり、ド
ロス(7)の除去が容易である。既存開先(5)にフランジ材
2とウエブ材3の仮付け溶接箇所があっても、ドロス
(7)は媒介物(8/10/20)上に滞留し仮付けと実質上からむ
ことがなく、媒介物(8/10/20)の排除は簡単である。
【0011】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0012】
【実施例】まず、後述の実施例1,実施例2および実施
例3に共通の、開先加工態様を説明する。図6の(a)
に示す、辺が垂直で他辺が垂直よりも水平方向に傾斜し
たν型の開先溝5をフランジ材2に形成した態様、およ
び、図7の(a)に示す、両辺共に垂直よりも水平方向
に傾斜したv型の開先溝5をウエブ材3とフランジ材2
の当接境界部に形成した態様の、ダイヤフラム1をエレ
クトロスラグ溶接したボックス柱の、溶接金属4を形成
したタブ部(図5の6)の、ウエブ材3とフランジ材2
とのCO2 ガスシ−ルドア−クまたはサブマ−ジア−ク
溶接をするための開先加工を行なった。なお、図6およ
び図7の(a)に示すプラズマア−ク切断ト−チ9によ
る切断A1〜A3により、図6および図7の(b)に示
す連続開先となる。
【0013】プラズマア−ク切断ト−チ9による開先加
工の条件例を第1表に示す。なお、図6の(a)では、
フランジ材2の板厚t:45mm,開先5が延びる方向
のタブ(6)の長さL:100mmである。図7の
(a)では、フランジ材2の板厚t:60mm,開先5
が延びる方向のタブ(6)の長さL(図示せず):10
0mmである。
【0014】
【表1】
【0015】まず、実験No.1は、プラズマア−ク切
断ト−チ9により、ト−チ角度35°(A2方向に対す
るA1方向の角度)で図6の(a)のA1方向より溝深
さ45mmまで狭巾溝加工し、次いで、ト−チ角度0°
でA2の方向より狭巾の溝を、A1の方向からの溝底部
先端まで到達させ、ν型に削除し、最後にA3の方向よ
りト−チ角度15°(A2方向に対するA3方向の角
度)で溝底部を整形,清掃した。実験No.2は、プラ
ズマ切断によりト−チ角度25°で図7の(b)のA1
の方向より溝深さ80mmまで狭巾溝加工し、次いでA
2の方向よりト−チ角度−25°でA1の方向から狭巾
溝加工の深さを溝底部先端まで到達させてV字状に削除
し溝を形成し、最後にA3の方向よりト−チ角度0°で
溝底部を整形,清掃した。
【0016】−実施例1− 図1に示すように、既存開先5に、サブマ−ジア−ク溶
接に用いる溶接用フラックス8を充填して上述の開先加
工を行ない、それを終了すると溶接用フラックス8と共
にドロスを除去した。既存開先5に充填した溶接用フラ
ックスは、JISZ3352 FS-BT1 と、JIS Z3352 FS-FG3 の
二種類である。いずれのフラックスを用いた場合も、開
先形成後ハツリによりドロスを除去した。ドロスの下部
にフラックス層ができており剥離が簡単であった。
【0017】そして連続開先にサブマ−ジア−ク溶接に
よる1層盛溶接を行った。溶接部にピット,ブロホ−ル
および割れなどの溶接欠陥は生じなかった。
【0018】−実施例2− 図2の(b)に示す塵取10を、図2の(a)に示すよ
うに既存開先5に挿入して上述の開先加工を行ない、そ
れを終了すると塵取10を除去し開先のドロスを掃き出
した。塵取10によりドロスは開先にへばり付くことな
く、塵取10の除去によりドロス塊がなくなり、他に残
ったドロスは容易に掃き出しができた。その後CO2
スシ−ルドア−ク溶接による多層盛溶接,またサブマ−
ジア−ク溶接による1層盛溶接を行ったが、溶接部にピ
ット,ブロホ−ルおよび割れなどの溶接欠陥は生じなか
った。
【0019】塵取10は、開先の角度よりやや小さい角
度でv型に折った金網に補強枠と取手12を付けた使い
捨てのものであるが、一回の開先形成で生ずるドロス量
が少い場合には数回の繰返し使用が可能である。
【0020】−実施例3− 図3の(b)に示す三角錐状の銅ブロック20を、図3
の(a)に示すように既存開先5に挿入して上述の開先
加工を行ない、それを終了すると銅ブロック20を除去
し開先のドロスを掃き出した。銅ブロック20によりド
ロスは開先にへばり付くことなく、銅ブロック20の除
去によりドロス塊がなくなり、他に残ったドロスは容易
に掃き出しができた。その後CO2 ガスシ−ルドア−ク
溶接による多層盛溶接,またサブマ−ジア−ク溶接によ
る1層盛溶接を行ったが、溶接部にピット,ブロホ−ル
および割れなどの溶接欠陥は生じなかった。
【0021】銅ブロック20は、穴開けによりその内部
にV形に冷却水流路22を形成し該流路22に冷却水導
入管23と戻り管24を結合したものであり、上述の開
先加工の間連続して冷却水を供給した。銅ブロック20
にドロスが載積しドロス塊が出来るが、わずかなハツリ
により容易に脱落する。したがって銅ブロック20は繰
返し使用できる。
【0022】以上、実施例に基づいて本発明を詳細に説
明したが、これは代表例であって本発明を限定するもの
ではなく、たとえば媒介物にセラミックスタブ材を用い
たり、鉄鋼部材の加工においては最初から少しづつガウ
ジングではつって開先加工をしても良く、説明した技術
思想での変更の範囲は本発明の技術範囲に含まれる。
【0023】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明方法によれ
ば、既存開先の終端もしくは途中にある鉄鋼部材(6)
の開先加工において、粉塵,騒音の発生が少なく、開先
(5)に有害な成分を残さず、かつ短時間に溝加工を行
うことができ、この加工により生ずるドロスの除去が容
易であり、ドロス除去を含む開先加工の作業効率が向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 開先加工直前の、フランジ材2とウエブ材3
の結合部を示す斜視図であり、本発明の第1実施態様を
示す。
【図2】 (a)は、開先加工直前のフランジ材2とウ
エブ材3の結合部を示す斜視図であり、本発明の第2実
施態様を示す。(b)は(a)に示す塵取10の拡大斜
視図である。
【図3】 (a)は、開先加工直前のフランジ材2とウ
エブ材3の結合部を示す斜視図であり、本発明の第3実
施態様を示す。(b)は(a)に示す銅ブロック20の
拡大斜視図である。
【図4】 (a)は、加工途中のボックス柱の外観を示
す斜視図であり、(b)は平面図、(c)はIC−IC
線断面図である。
【図5】 ν型開先を形成したボックス柱のタブ部の拡
大斜視図である。
【図6】 (a)は本発明の一実施例に用いた試験体の
部分断面を示す、図4の(c)に対応する断面図であ
る。(b)は本発明の開先加工を行なった後の試験体の
外観を示す斜視図である。
【図7】 (a)は本発明のもう1つの実施例に用いた
試験体の部分断面を示す、図4の(c)に対応する断面
図である。(b)は本発明の開先加工を行なった後の試
験体の外観を示す斜視図である。
【図8】 従来の開先加工直後の、開先を示す斜視図で
あり、開先加工によって生じたドロス7を示す。
【符号の説明】
1:ダイヤフラム 2:フランジ材 3:ウエブ材 4:エレクトロスラグ溶接による溶接金属 5:開先部 6:タブ部 8:溶接用フラックス 9:プラズマア
−ク切断ト−チ t:板厚 10:塵取 11:金網 12:取手 20:銅ブロック 21:ドロス受
面 22:冷却水流路 23:冷却水導
入管 24:戻り管
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B23K 9/32 B23K 9/32 E (56)参考文献 特開 平5−31582(JP,A) 特開 平6−142935(JP,A) 特開 平6−285629(JP,A) 特開 平6−114553(JP,A) 実開 平3−9275(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 10/00 B23K 31/00 B23K 33/00 B23K 37/00 B23K 9/00 B23K 9/32

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】既存開先の終端もしくは途中にある鉄鋼部
    材をプラズマア−クを用いて開先加工して該既存開先に
    実質上連続する新開先を形成する開先加工方法におい
    て、 前記プラズマア−クを用いる開先加工を開始するまで
    に、前記既存開先の少くとも底部に、該開先加工により
    発生するドロスを受け既存開先へのドロス付着を妨げ
    、前記新開先を加工した後前記既存開先および新開先
    の溶接に用いられる溶接用フラックスと同種もしくは類
    似のフラックス、を置くことを特徴とする開先加工方
    法。
  2. 【請求項2】既存開先の終端もしくは途中にある鉄鋼部
    材をプラズマア−クを用いて開先加工して該既存開先に
    実質上連続する新開先を形成する開先加工方法におい
    て、 前記プラズマア−クを用いる開先加工を開始するまで
    に、前記既存開先の少くとも底部に、該開先加工により
    発生するドロスを受け既存開先へのドロス付着を妨げ
    、前記既存開先にはまり込む外形であって前記開先加
    工により発生するドロスを受ける塵取、を置くことを特
    徴とする開先加工方法。
  3. 【請求項3】既存開先の終端もしくは途中にある鉄鋼部
    材をプラズマア−クを用いて開先加工して該既存開先に
    実質上連続する新開先を形成する開先加工方法におい
    て、 前記プラズマア−クを用いる開先加工を開始するまで
    に、前記既存開先の少くとも底部に、該開先加工により
    発生するドロスを受け既存開先へのドロス付着を妨げ
    、前記既存開先にはまり込む外形であって内部に冷却
    媒体通流路を有する熱良導体ブロックもしくは筒体、を
    置くことを特徴とする開先加工方法。
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JP4807636B2 (ja) * 2007-10-09 2011-11-02 哲男 原田 ガス切断用気化フラックス
JP4807637B2 (ja) * 2008-06-11 2011-11-02 哲男 原田 液体フラックスの製造方法及びその装置
JP4807638B2 (ja) * 2008-10-21 2011-11-02 哲男 原田 液体フラックスとその製造方法及び製造装置
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