JP3637316B2 - スタッド溶接用フェルール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スタッド溶接用フェルールに関し、特に、略鉛直面を構成する母材にスタッドを溶接する際に使用するスタッド溶接用フェルールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スタッド溶接を行う際に、溶接部近傍域の空気の流通を遮断することにより、発生したアークによって溶融した金属が、空気と接触することによって酸化されることを防止し、良好な溶接を行うことができるようにするため、セラミック製等のスタッド溶接用フェルールが使用されている。
【０００３】
この場合、略水平の母材にスタッドを溶接する際に使用するスタッド溶接用フェルールは、スタッド挿通孔より大径の空間部が形成されるとともに、該空間部を囲繞する周壁に、全周に亘って略等間隔にガス抜き溝が形成されている。
したがって、このスタッド溶接用フェルールを用いて、略鉛直面を構成する母材にスタッドを溶接しようとすると、アークによって溶融した金属が底部側のガス抜き溝から漏出してしまい、スタッドの上部側においては、溶融した金属が不足して余盛欠損による溶接不良が生じやすいという問題があった。
【０００４】
そこで、本件出願人は、先に、略鉛直の母材にスタッドを溶接するときに使用して好適なスタッド溶接用フェルールを提案している（特開２０００−１０２８７２号公報参照）。
このスタッド溶接用フェルール１０は、図３に示すように、空間部１２を囲繞する周壁１１の天部側部分にのみガス抜き溝１４を形成するとともに、空間部１２の天部側部分１Ａを深く、また、底部側部分１Ｂを浅く形成している。
これにより、このスタッド溶接用フェルール１０は、略鉛直の母材にスタッドを溶接する場合でも、アークによって溶融した金属のガス抜き溝１４からの漏出を防止するとともに、溶融した金属の垂れる量を、空間部１２の底部側部分１Ｂを浅くすることによって抑制している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスタッド溶接用フェルールは、上記のように溶融した金属の漏出を抑制して、余盛欠損による溶接不良を防止することができるが、重力の影響によって、スタッドの上部側の溶融金属が下部側より若干少なくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来のスタッド溶接用フェルールが有する問題点に鑑み、略鉛直面を構成する母材にスタッドを溶接する場合でも、スタッドの上部側と下部側の溶融金属を略均等にすることができるスタッド溶接用フェルールを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のスタッド溶接用フェルールは、スタッド挿通孔より大径の空間部を形成するとともに、該空間部を囲繞する周壁の一部にガス抜き溝を形成したスタッド溶接用フェルールにおいて、前記ガス抜き溝の分布範囲を７０〜１１０°の角度範囲に設定するとともに、ガス抜き溝が分布する空間部の外周の面積に対するガス抜き溝の開口面積の割合を２０〜８０％に設定したことを特徴とする。
【０００８】
このスタッド溶接用フェルールは、ガス抜き溝の分布範囲を７０〜１１０°の角度範囲に設定するとともに、ガス抜き溝が分布する空間部の外周の面積に対するガス抜き溝の開口面積の割合を２０〜８０％に設定したことから、アークによって発生するガス流の方向性を強めて、溶融した金属をこのガス流によってガス抜き溝側に送ることができ、これにより、略鉛直面を構成する母材にスタッドを溶接する場合でも、スタッドの上部側と下部側の溶融金属を略均等に余盛形成することができる。
【０００９】
この場合において、前記空間部を、ガス抜き溝側が対向部側より浅くなるように形成することができる。
【００１０】
これにより、ガス流の速度を増大させ、溶融金属の送り作用を強めることができ、スタッドの上部側での溶融金属の均等な余盛形成を容易にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスタッド溶接用フェルールの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図２に、本発明のスタッド溶接用フェルールの一実施例を示す。
このスタッド溶接用フェルール１は、略鉛直面を構成する母材ＷにスタッドＳを溶接する際に使用するもので、スタッド挿通孔１５にスタッドＳの先端部を挿入し、フェルール１の周壁１１によりスタッドＳの溶接部の外周を囲むように、通常、スタッドガン（図示省略）に装着して使用される。
【００１３】
このスタッド溶接用フェルールは、スタッド挿通孔１５より大径の空間部１２を形成するとともに、該空間部１２を囲繞する周壁１１の一部に、端面１３から切欠したガス抜き溝１４を形成している。
【００１４】
この場合、ガス抜き溝１４の分布範囲を、フェルール１の周壁１１の天部側部分１Ａの７０〜１１０°、より好ましくは、８０〜１００°の角度範囲（図示の実施例においては、９０°）にするとともに、ガス抜き溝１４を大きく矩形に形成することによって、ガス抜き溝１４が分布する空間部の外周（面取り部１７を含む。）１２ａの面積に対するガス抜き溝１４の開口面積の割合（ガス抜き溝１４の開口面積／ガス抜き溝１４が分布する空間部の外周１２ａの面積）を、２０〜８０％、より好ましくは、３０〜６０％（図示の実施例（直径２２ｍｍスタッド溶接用フェルール）においては、９６ｍｍ２（ガス抜き溝１４の幅８ｍｍ×高さ４ｍｍ×個数３）／２４０ｍｍ２（ガス抜き溝１４が分布する空間部の外周１２ａの幅３０ｍｍ×高さ８ｍｍ）＝４０％）とすることができる。
なお、フェルール１の周壁１１の底部側部分１Ｂをはじめとして、天部側部分１Ａの７０〜１１０°の角度の外には、ガス抜き溝１４を形成しないようにする。
ちなみに、図３に示すスタッド溶接用フェルール１０は、ガス抜き溝１４の分布範囲を、フェルール１０の周壁１１の天部側部分１Ａの２３０°にするとともに、ガス抜き溝１４を小さい三角形に形成することによって、ガス抜き溝１４が分布する空間部の外周（面取り部１７を含む。）１２ａに対するガス抜き溝１４の開口面積の割合（ガス抜き溝１４の開口面積／ガス抜き溝１４が分布する空間部の外周１２ａの面積）を、５８．５ｍｍ２（ガス抜き溝１４の底辺３ｍｍ×高さ３ｍｍ×１／２×個数１３）／８４０ｍｍ２（ガス抜き溝１４が分布する空間部の外周１２ａの幅７０ｍｍ×高さ１２ｍｍ）＝７％にしている。
【００１５】
また、このスタッド溶接用フェルール１は、前記空間部１２を、ガス抜き溝１４側すなわち天部側部分１Ａが、対向する底部側部分１Ｂより浅くなるように形成している。
この場合、ガス抜き溝１４側の空間部１２の深さは、スタッドＳの上部側で溶融金属Ｓａによる余盛形成が適正に行われる深さとしている。
また、空間部１２には面取り部１７が全周に亘って形成されているが、この面取り部１７の傾斜角度は、ガス抜き溝１４側が対向する底部側より緩やかな傾斜面に形成されており、これにより、ガス流がガス抜き溝１４に円滑に流れるようになっている。
【００１６】
一方、このスタッド溶接用フェルール１では、天部側部分１Ａ及び底部側部分１Ｂが外観上識別しやすいように、フェルール１の周壁１１の基端側に突起状の目印１６を形成している。
これにより、スタッド溶接用フェルール１の天部側部分１Ａ及び底部側部分１Ｂを、目印１６によって容易に識別することができ、フェルール１を装着する際の方向の間違いを防止することができる。
【００１７】
以下、このスタッド溶接用フェルール１を用いて、略鉛直面を構成する母材Ｗに略垂直にスタッドＳを溶接する方法について説明する。
スタッド溶接ガンに、スタッドＳを装着するとともに、このスタッドＳに適合したスタッド挿通孔１５を有するスタッド溶接用フェルール１を、フェルール１の周壁１１によりスタッドＳの溶接部の外周を囲むようにして、装着するようにする。
この場合、スタッド溶接用フェルール１は、その天部側部分１Ａ及び底部側部分１Ｂを、目印１６によって識別し、スタッド溶接用フェルール１の内部に形成した空間部１２が、天部側部分１Ａが浅く、底部側部分１Ｂが深くなるようにして装着する。
【００１８】
次に、スタッド溶接ガンを操作することにより、スタッドＳを母材Ｗに一旦当接した後、離間して、スタッドＳと母材Ｗ間にアークを発生させる。この場合、アークによって溶融した金属Ｓａが、空気と接触することによって酸化されることをフェルール１により防止することができる。
このとき、本実施例のスタッド溶接用フェルール１は、ガス抜き溝１４の分布範囲を狭く限定するとともに、ガス抜き溝１４が分布する空間部の外周１２ａの面積に対するガス抜き溝１４の開口面積の割合を広げたことから、アークによって発生するガス流の方向性を強めて、溶融した金属Ｓａをこのガス流によってガス抜き溝１４側に送ることができ、これにより、略鉛直面を構成する母材ＷにスタッドＳを溶接する場合でも、スタッドＳの上部側と下部側の溶融金属Ｓａを略均等に余盛形成することができる。
【００１９】
また、空間部１２を、ガス抜き溝１４側が対向部側より浅くなるように形成したことにより、上記ガス流の速度を増大させ、溶融金属Ｓａの送り作用を強めることができ、これにより、スタッドＳの上部側での溶融金属Ｓａの均等な余盛形成を容易にすることができる。
【００２０】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明のスタッド溶接用フェルールは、この実施例に記載した内容に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のスタッド溶接用フェルールによれば、ガス抜き溝の分布範囲を７０〜１１０°の角度範囲に設定するとともに、ガス抜き溝が分布する空間部の外周の面積に対するガス抜き溝の開口面積の割合を２０〜８０％に設定したことから、アークによって発生するガス流の方向性を強めて、溶融した金属をこのガス流によってガス抜き溝側に送ることができ、これにより、略鉛直面を構成する母材にスタッドを溶接する場合でも、スタッドの上部側と下部側の溶融金属を略均等に余盛形成することができる。
【００２２】
また、前記空間部を、ガス抜き溝側が対向部側より浅くなるように形成することにより、ガス流の速度を増大させ、溶融金属の送り作用を強めることができ、スタッドの上部側での溶融金属の均等な余盛形成を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のスタッド溶接用フェルールの一実施例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は中央縦断面図である。
【図２】 同実施例のスタッド溶接用フェルールを用いてスタッド溶接を行ったときの断面図である。
【図３】 従来のスタッド溶接用フェルールを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は中央縦断面図、（ｃ）は底面図である。
【符号の説明】
１ スタッド溶接用フェルール
１Ａ 天部側部分
１Ｂ 底部側部分
１１ 周壁
１２ 空間部
１２ａ ガス抜き溝が分布する空間部の外周
１３ 端面
１４ ガス抜き溝
１５ スタッド挿通孔
１６ 目印
１７ 面取り部
Ｓ スタッド
Ｓａ 溶融した金属
Ｗ 母材
Claims (2)
- スタッド挿通孔より大径の空間部を形成するとともに、該空間部を囲繞する周壁の一部にガス抜き溝を形成したスタッド溶接用フェルールにおいて、前記ガス抜き溝の分布範囲を７０〜１１０°の角度範囲に設定するとともに、ガス抜き溝が分布する空間部の外周の面積に対するガス抜き溝の開口面積の割合を２０〜８０％に設定したことを特徴とするスタッド溶接用フェルール。
- 前記空間部を、ガス抜き溝側が対向部側より浅くなるように形成したことを特徴とする請求項１記載のスタッド溶接用フェルール。
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