JP3926348B2 - 溶接用裏当て材 - Google Patents

Description

この発明は、鉄筋等を突合せ溶接する際に用いられる溶接用裏当て材、具体的には、溶接部位の溶接後の検査を容易に行うことができるセラミック製の溶接用裏当て材に関する。

従来より、鉄筋等の突合せ溶接を行う場合には、エンクローズ溶接という溶接方法で溶接が行われる場合がある。このエンクローズ溶接とは、二本の鉄筋の間に開先間隔を設定し、その開先間隔を取り囲むように溶接用裏当て材を配置して、その開先間隔に溶接ワイヤを差し込んでアーク溶接で溶接を行う溶接方法である。

この溶接方法で、溶接用裏当て材は、開先間隔に溶融金属を充填するのを補助するために用いる。

この溶接用裏当て材は、当初、鉄製パイプの一部を切り欠いたものを使用していたが、溶接後の鉄筋に鉄製パイプが溶着してしまい酸化皮膜等を除去できない等の問題があったため、下記特許文献１のように、焼結セラミックで構成したものが提案されている。

もっとも、セラミックのような非導電性の材料で溶接用裏当て材を構成した場合には、溶接初期にアークが発生しにくい。そこで、下記特許文献２、特許文献３では、そのセラミックス製の裏当て材の内周面に導電性の部材を設け、溶接初期のアークの発生を容易にしたものが提案されている。

特許文献２には、セラミック製のＵ字形状の裏当て材の内周面に導電性部材を敷設したものが開示され、また、特許文献３には、同様に裏当て材の内周面に金属溶射層を形成したものが開示されている。

特公平４−５５７８７号公報 特許第２７１４４７１号公報 特開平１０−５８１９３号公報

ところで、近年、建築基準の厳格化等により、鉄筋の溶接強度を確保するため、溶接後に溶接部位を容易に目視検査できるようにすることが求められている。

この目視検査に対して、前述の特許文献１〜３のように、裏当て材をセラミックで構成すれば、溶接後に容易に除去することができるため、溶接部位の目視検査が容易となる。

しかしながら、これら特許文献には、以下の問題がある。

まず、特許文献１の場合には、前述したように、裏当て材をセラミックという非導電性の素材だけで構成しているため、溶接初期のアーク発生について問題があり、溶接作業を容易に行うことができないという問題がある。

また、特許文献２の場合には、導電性部材を敷設しているため、溶接初期のアーク発生は容易であるものの、その導電性部材を成形するため、新たな成形型が必要になり、鉄筋径ごとに異なる裏当て材に、それぞれ対応した複数の成形型が必要となるという問題がある。

さらに、特許文献３の場合には、裏当て材の内周面に金属溶射層を形成するため、溶接初期のアーク発生の問題、成形型の問題も発生しないが、セラミック製の裏当て材の内周面に、高温の溶融金属を高圧で噴射するため、裏当て材の内周面が溶融し、所定の内周面形状を維持できないといった問題がある。

このように内周面形状が維持できなくなると、溶接後の溶接部位の形状にバラツキが生じ、一定の品質が確保できず、また、見栄えも悪化するといった問題が生じる。

そこで、この発明は、鉄筋等を突合せ溶接する際に用いる溶接用裏当て材において、溶接部位を目視検査することができ、溶接作業も容易に行うことができ、さらに、導電性部材の成形型も必要とせず、加えて、裏当て材の内周面形状も維持して、溶接後の溶接部位の品質安定、見栄え向上を図ることができる溶接用裏当て材を提供することを目的とする。

この発明による溶接用裏当て材は、鉄筋等を突合せ溶接する際に用いる溶接用裏当て材であって、前記鉄筋等を取り囲むように配置される略Ｕ字形状のセラミック製の本体と、該本体の内周面に塗布した砂鉄層とを備えたものである。

上記構成によれば、本体をセラミック製としたため、溶接後に容易に除去することができる。また、単に砂鉄を塗布するだけであるため、成形型も用いなくても内周面に金属層を形成することができる。さらに、内周面形状も内周面が溶融しないため、所定形状を維持できる。

この発明の一実施態様においては、前記砂鉄層に、クロム材を加えたものである。

上記構成によれば、砂鉄層にクロム材を加えることで、鉄筋を溶接する際に、クロム材を含んだ砂鉄層が溶接部位に溶け込むことになる。このように、クロム材が溶接部位に溶け込むことで、溶接部位の強度を増加させることができるため、鉄筋の結合強度を向上することができる。

なお、この砂鉄層に加えるクロム材は、ロウ材等により砂鉄の中に添加される。

この発明の一実施態様においては、前記砂鉄層を、前記内周面の全面に形成したものである。

上記構成によれば、内周面の全面に砂鉄層を形成したため、溶接前の鉄筋のセット位置に関係なく、溶接部位に対して確実に砂鉄が溶融することになる。このように砂鉄が溶接部位に確実に溶融することにより、溶接部位の強度を確実に向上することができる。

この発明の一実施態様においては、前記本体の内周面に、溶接位置に対応した所定幅の凹部溝を形成し、該凹部溝に、前記砂鉄層を形成したものである。

上記構成によれば、この裏当て材で溶接を行うと、凹部溝に対応する溶接部位が外方に突出することになる。このように、溶接部位が外方に突出すると、溶接部位の径を太くすることができるため、溶接部位での強度を高めることができる。また、その凹部溝に砂鉄層を形成しているため、その砂鉄層が溶接部位に溶け込み、接合部位の強度をさらに高めることができる。さらに、溶接部位が突出することで、目視検査も容易になる。

なお、この凹部溝の幅を、鉄筋の開先間隔と略一致するように設定した場合には、凹部溝を、鉄筋の開先間隔のガイドとしても機能させることができる。

この発明の一実施態様においては、前記本体の開口側端面に、鉄筋等の開先間隔の目印となるガイド部を設けたものである。

上記構成によれば、本体の開口側端面に、鉄筋等の開先間隔の目印となるガイド部を設けたため、作業者がこの目印を目安にして、溶接前に鉄筋をセットすることができ、溶接作業を容易に行うことができる。

この発明の一実施態様においては、前記本体に、溶接後に破壊を容易にする切欠部を設けたものである。

上記構成によれば、本体に溶接後に破壊を容易にする切欠部を設けたため、溶接作業後に目視検査を行う場合に、切欠部に対してハンマー等で衝撃を与えれば、容易に裏当て材が破壊され、溶接部位から除去することができる。よって、目視検査をさらに容易に行うことができる。

この発明によれば、本体をセラミック製としたため、溶接後に容易に除去することができ、また、単に砂鉄を塗布するだけであるため、成形型も用いなくても内周面に金属層を形成することができ、さらに、内周面形状も内周面が溶融しないため、所定形状を維持できる。

したがって、鉄筋等を突合せ溶接する際に用いる溶接用裏当て材において、溶接部位を目視検査することができ、溶接作業も容易に行うことができ、さらに、導電性部材の成形型も必要とせず、加えて、裏当て材の内周面形状も維持して、溶接後の溶接部位の品質安定、見栄え向上を図ることができる。

以下、図面に基づいてこの発明の実施形態を詳述する。

図１は、本実施態様の溶接用裏当て材１（以下、裏当て材）の全体斜視図、図２は裏当て材１の正面図、図３は裏当て材１の平面図である。

本実施態様の裏当て材１は、略Ｕ字形状のセラミック製の本体２と、該本体の内周面２６に塗布した砂鉄層３とから構成される。

前述の本体２は、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）を主成分としたセラミックで成形され、溶接を行う鉄筋の径よりも大きな内周径を有する半円部２１と、該半円部２１から両端で平行に延びる直線部２２とからなる略Ｕ字形状に構成している。

例えば、半円部２１の直径ｄを約７ｃｍ、直線部２２の長さｌを約２ｃｍ、高さｈを約４ｃｍ、厚みｔを約８ｍｍ程度に設定することで構成し、溶接作業中に裏当て材１が容易に溶融しないように、約１７００℃以上に軟化点を設定している。

なお、これらの設定は、溶接を行う鉄筋径等に応じて変更することが可能である。

また、この本体２の開口側端面２３には、鉄筋等の開先間隔の目印となるガイドライン２４を設けている。すなわち、突合せ溶接を行う二本の鉄筋の先端位置を案内する平行線を、溶接作業の際に開放されている開口側端面２３に設けているのである。このようにガイドライン２４を設けることで、作業者が溶接作業を行う際に、そのガイドライン２４に合わせて鉄筋をセットすることで、容易に開先間隔を確保することができ、溶接作業を容易に行うことが可能となる。

さらに、この本体２の半円部２１の後面側には、高さ方向に延びるＶ字状の切欠部２５を設けている。この切欠部２５は、溶接後に本体２を除去する際にその除去作業を容易に行うために設けたものである。作業者は、この切欠部２５に対して、ハンマー等で衝撃を与えることで、セラミック製の本体２を容易に破壊することができる。このため目視検査のための裏当て材１の除去を、さらに容易に行うことができる。

前述の砂鉄層３は、後述するようにハケ等により砂鉄を本体２の内周面２６の全面に塗布することで形成する。この砂鉄層３は、溶接時に鉄筋の溶接部位に全て溶け込むよう薄く設定され、例えば、０．１ｍｍ程度の厚みで本体２の内周面２６に形成される。

この塗布する砂鉄は、鉄筋の材料と同じものが望ましい。なぜなら、溶接時に全て鉄筋（溶融金属）に溶け込むため、鉄筋と同じ金属材料とすることで、鉄筋強度の低下を防げるからである。

もっとも、さらに微量のクロム材をロウ材によって添加した砂鉄であってもよい。この場合には、クロム材が溶接部位に溶け込むことになるため、溶接部位の強度を高めることができる。

次に、この裏当て材１の製造方法について、図４で説明する。

まず、（ａ）のように、本体２のみをセラミックで成形する。この成形方法は、成形型でセラミック粉末を焼結するなど、一般的方法で行われるため、詳細な説明を省略する。

次に、（ｂ）のように、本体２の内周面２６に、ハケ４で砂鉄３１を塗布する。この塗布する砂鉄３１は、塗布時には若干熱を持つ溶融体となるが、比較的低温であるため、本体２の内周面２６を溶融させることはない。また、単に塗布するだけで、本体２の内周面２６に砂鉄層３を形成するため、成形型も別途必要ではない。なお、この塗布は内周面２６の全面に行われ、内周面２６の全面に砂鉄層３が形成される。

最後に、（ｃ）のように、所定時間経過させることで、内周面２６の砂鉄層３を凝固させて、本体２の内周面２６に砂鉄層３を定着させる。

このような、ステップで、砂鉄層３を内周面２６に塗布した裏当て材１を製造する。

次に、この裏当て材１を用いた場合のエンクローズ溶接について、図５で説明する。（イ）が溶接初期を示した溶接状態、（ロ）が溶接中期を示した溶接状態である。

（イ）に示すように、裏当て材１は、突合せ溶接を行う二本の鉄筋５，５を取り囲むように配置した治具６の凹部６１内に、各鉄筋５，５の先端部分を取り囲むように配置される。このとき、作業者は、前述のガイドライン２４を利用することで、鉄筋５，５をセットし、開先間隔ｓを確保する。

このように、開先間隔ｓを確保した状態で、溶接ワイヤ７をその間隔内に差し込みアークを発生させる。このアークは、裏当て材１の内周面２６に導電性の砂鉄層３が形成されているため、容易に発生させることができる。こうして、アークが容易に発生するため、作業者は溶接作業を円滑に行うことができる。

溶接が進むと、（ロ）に示すように、溶接ワイヤ７等の溶融金属８が開先間隔ｓ内に充填され、鉄筋５，５の溶接が行われる。この溶接中に裏当て材１の内周面２６の砂鉄層３が溶接部位に溶け込む。このように、溶接部位に砂鉄層３が溶け込むことで、溶接部位の強度が確保される。

特に、クロム材を添加したものの場合には、溶接部位の強度を高めることができる。

このようにして、溶融金属８が開先間隔ｓ内に充填されることで、エンクローズ溶接による、鉄筋５，５の突合せ溶接が完了する。

この溶接作業後、目視検査のため、裏当て材１を溶接部位から除去する。この除去の際に、作業者は、前述の切欠部２５に対して、ハンマー等により衝撃を与えることで、裏当て材１を破壊して溶接部位を露出させる。

こうして、溶接部位を露出させることで、目視検査をすることが可能となり、溶接部位の強度確認等を容易に行うことができる。

また、この溶接部位は、砂鉄層３が全て溶接部位に溶け込むため、外観上も優れたものになる。

次に、以上のように構成した本実施態様の作用及び効果について詳述する。
この実施態様の溶接用裏当て材１は、鉄筋５，５を突合せ溶接する際に用いる溶接用裏当て材１であって、前記鉄筋５，５を取り囲むように配置される略Ｕ字形状のセラミック製の本体２と、該本体２の内周面２６に塗布した砂鉄層３とを備えたものである。

上記構成によれば、本体２をセラミック製としたため、溶接後に容易に除去することができ、また、単に砂鉄３１を塗布するだけであるため、成形型も用いなくても内周面２６に金属層を形成することができる。さらに、内周面２６形状も内周面２６が溶融しないため、所定形状を維持できる。

したがって、鉄筋等を突合せ溶接する際に用いる溶接用裏当て材１において、溶接部位を目視検査することができ、溶接作業も容易に行うことができ、さらに、導電性部材の成形型も必要とせず、加えて、裏当て材１の内周面２６形状も維持して、溶接後の溶接部位の品質安定、見栄え向上を図ることができる。

また、この実施態様では、前記砂鉄層３に、クロム材を加えることもできる。

上記構成によれば、砂鉄層３にクロム材を加えることで、鉄筋５，５を溶接する際に、クロム材を含んだ砂鉄層３が溶接部位に溶け込むことになる。このように、クロム材が溶接部位に溶け込むことで、溶接部位の強度を増加させることができるため、鉄筋５，５の結合強度を向上することができる。

また、この実施態様では、前記砂鉄層３を、前記内周面２６の全面に形成したものである。

上記構成によれば、内周面２６の全面に砂鉄層３を形成したため、溶接前の鉄筋５，５のセット位置に関係なく、溶接部位に対して確実に砂鉄３１が溶融することになる。このように砂鉄３１が溶接部位に確実に溶融することにより、溶接部位の強度を確実に向上することができる。

また、この実施態様では、前記本体２の開口側端面２３に、鉄筋５，５の開先間隔ｓの目印となるガイドライン２４を設けたものである。

上記構成によれば、本体２の開口側端面に、鉄筋５，５の開先間隔ｓの目印となるガイドライン２４を設けたため、作業者がこのガイドライン２４を目安にして、溶接前に鉄筋５，５をセットすることができ、溶接作業を容易に行うことができる。

なお、このガイドライン２４の代わりに、本体２の開口側端面に凹部等を形成して鉄筋５，５のセット位置をガイドしてもよい。

また、この実施態様では、前記本体２に、溶接後に破壊を容易にする切欠部２５を設けたものである。

上記構成によれば、本体２に溶接後に破壊を容易にする切欠部２５を設けたため、溶接作業後に目視検査を行う場合に、切欠部２５に対してハンマー等で衝撃を与えれば、容易に裏当て材１が破壊され、溶接部位から除去することができる。よって、目視検査をさらに容易に行うことができる。

また、この切欠部２５も、Ｖ字形状以外にもＵ字状、凹状等の形状に変更してもよい。

次に、図６、図７に示す、他の実施態様について説明する。図６は前述の実施態様の図１に対応する裏当て材１００の全体斜視図、図７は図２に対応する裏当て材１００の正面図である。なお、同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施態様の裏当て材１００の内周面２６には、前述のものと異なり、一条の凹部溝１０１が、高さ方向ｈのほぼ中央で、溶接時に溶接部位を取り囲むように形成される。

この凹部溝１０１は、約７ｍｍ程度の幅に設定され、鉄筋５，５の開先間隔に一致した幅としている。

このように、内周面２６に凹部溝１０１を形成すると、この裏当て材１００で鉄筋５，５を溶接した場合に、この凹部溝１０１で溶接部位の肉盛りがなされ、溶接部位が外方に突出することになる。溶接部位が外方に突出するとその溶接部位で鉄筋５，５の径が太くなるため、結果的に、溶接部位の強度を高めることになる。

また、その幅を、鉄筋５，５の開先間隔に一致させているため、溶接作業の際、鉄筋５，５のセット位置もガイドすることができる。

また、この凹部溝１０１には、前述の実施態様と同様に砂鉄層３が塗布されている。このため、この溶接部位の強度をさらに向上することができる。

なお、凹部溝１０１の形状は、本実施態様では矩形形状であるが、円弧形状として形成してもよい。

次に、以上のように構成した本実施態様の作用及び効果について詳述する。
この実施態様の裏当て材１００は、前記本体２の内周面２６に、溶接位置に対応した所定幅の凹部溝１０１を形成し、該凹部溝１０１に、前記砂鉄層３を形成したものである。

上記構成によれば、この裏当て材１００で溶接を行うと、凹部溝１０１に対応する溶接部位が外方に突出することになる。このように、溶接部位が外方に突出すると、溶接部位の径を太くすることができるため、溶接部位での強度を高めることができる。また、その凹部溝１０１に砂鉄層３を形成しているため、その砂鉄層３が溶接部位に溶け込み、接合部位の強度をさらに高めることができる。さらに、溶接部位が突出することで、目視検査も容易になる。

なお、その他の作用効果については、前述の実施態様と同様の作用効果を奏する。

以上、この発明の構成と、前述の実施態様との対応において、
この発明のガイド部は、ガイドライン２４に対応するも、
この発明は、前述の実施態様の構成のみに限定されるものではなく、その他様々な実施態様を含むものである。

本発明を採用した溶接用裏当て材の全体斜視図。 溶接用裏当て材の正面図。 溶接用裏当て材の平面図。 溶接用裏当て材の製造方法の説明図。 エンクローズ溶接の説明図。 他の溶接用裏当て材の全体斜視図。 他の溶接用裏当て材の正面図。

符号の説明

１，１００…溶接用裏当て材
２…本体
３…砂鉄層

Claims (6)

1. 鉄筋等を突合せ溶接する際に用いる溶接用裏当て材であって、
   前記鉄筋等を取り囲むように配置される略Ｕ字形状のセラミック製の本体と
   該本体の内周面に塗布した砂鉄層とを備えた
   溶接用裏当て材。
2. 前記砂鉄層に、クロム材を加えた
   請求項１記載の溶接用裏当て材。
3. 前記砂鉄層を、前記内周面の全面に形成した
   請求項１又は２記載の溶接用裏当て材。
4. 前記本体の内周面に、溶接位置に対応した所定幅の凹部溝を形成し、
   該凹部溝に、前記砂鉄層を形成した
   請求項１又は２記載の溶接用裏当て材。
5. 前記本体の開口側端面に、鉄筋等の開先間隔の目印となるガイド部を設けた
   請求項１〜４記載の溶接用裏当て材。
6. 前記本体に、溶接後に破壊を容易にする切欠部を設けた
   請求項１〜５記載の溶接用裏当て材。
   

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