JP5627868B2 - Welding end tab and welding method - Google Patents
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Description
本発明は、アーク溶接を行う際に、溶接線の始点または終点の処理を的確に行うことができる非鉄製の溶接用エンドタブおよび該溶接用エンドタブを使用した溶接方法に関する。 The present invention relates to a non-ferrous welding end tab capable of accurately processing a start point or an end point of a weld line when performing arc welding, and a welding method using the welding end tab.
溶接継手の始終端部においては溶接アークが不安定な状態なので溶接を開始する溶接線の始点側に溶込み不良やブローホールが発生しやすく、また終点側でもクレータ割れが発生しやすい。これらの溶接欠陥を、溶接線を延長して継手の外側に排除するために、鋼製のエンドタブが使用されている。しかしながら、鋼製のエンドタブでは、本溶接の前に母材との間で鋼製のエンドタブをタック溶接して仮止めする必要があり、タック溶接がショートビードとなって自由端部が硬化する危険もあった。 Since the welding arc is unstable at the start and end portions of the welded joint, poor penetration and blowholes are likely to occur on the start point side of the weld line where welding is started, and crater cracks are also likely to occur on the end point side. Steel end tabs are used to extend these weld defects to the outside of the joint by extending the weld line. However, with steel end tabs, it is necessary to tack weld the steel end tabs between the base metal and the base metal prior to the main welding, and the tack weld may become a short bead and the free end may be hardened. There was also.
さらに、鋼製のエンドタブは溶接量も多く溶接作業時間も多くかかることや溶接線の端部に湯止まりが無いため、作業終了端面の仕上がりは悪く、内装の仕上げでは邪魔であり、また鋼製であるがため溶接で母材と融合してしまう。鋼製のエンドタブは残しておくと応力集中や疲労荷重を受ける箇所などが生じるなどの悪影響があり、鋼製のエンドタブを使用した場合には、鋼製のエンドタブを切断し、さらに、グラインダーで仕上げの処理をする必要があった。 Furthermore, steel end tabs require a large amount of welding and a long welding time, and since there is no hot water at the end of the weld line, the finish of the work end face is poor, and it is an obstacle to finish the interior. However, it is fused with the base material by welding. If the steel end tab is left behind, there will be adverse effects such as stress concentration and places subject to fatigue load. If the steel end tab is used, the steel end tab is cut and then finished with a grinder. It was necessary to process.
従って、鋼製のエンドタブの作業性の欠点を改良するべく代替エンドタブまたは固形タブ(以下、「代替タブ」と称す)と呼ばれる公知の技術が実施されている(特許文献1参照)。これらの代替タブは、例えばセラミック製であり、母材との融合が発生しないため、溶接後は母材から簡単に取り外すことができ、応力集中や疲労荷重を受ける箇所が出現しない。 Therefore, a known technique called an alternative end tab or a solid tab (hereinafter referred to as “alternative tab”) has been implemented to improve the workability of steel end tabs (see Patent Document 1). Since these alternative tabs are made of, for example, ceramic and do not cause fusion with the base material, they can be easily removed from the base material after welding, and there are no places where stress concentration or fatigue load is received.
従来の代替タブを使用した場合、溶接継手内の主要な溶接線上の始終点では不安定なアークとなるため、この始終点で溶込不良やブローホールが残りやすい。このような不具合を解消するために、例えば、バックステップ法にて溶接を行うことが提案されている。バックステップ法では、溶接線の始点側の端部よりも内側に数mm程度入った位置から溶接を開始して外側の端部にむけて溶接を行い、外側の端部で折り返して今度は溶接線に沿って逆方向に溶接を行う。さらに、終点に到達すると、この終点から数mm程度後戻りして溶接を完了する。しかしながら、バックステップ法を利用したとしても、終点から僅かに戻った部分で必ずクレータが形成されてしまい、不健全部が継手内に残ってしまう。従って、アーク溶接によって母材同士を接合する際に代替タブを利用したとしても、溶接の不具合が継手内に残るので継手不良を解消するのは困難であり、その不具合を溶接技術で解消するためには高度な溶接技術が要求され、溶接に従事する技能者全てに期待するのは無理であった。 When the conventional alternative tab is used, an unstable arc occurs at the start and end points on the main weld line in the welded joint, so that poor penetration and blowholes tend to remain at the start and end points. In order to eliminate such problems, for example, it has been proposed to perform welding by the back step method. In the backstep method, welding is started from a position several millimeters inside the end of the welding line starting point side, welding is performed toward the outer end, and then folded at the outer end, this time welding. Weld in the opposite direction along the line. Further, when the end point is reached, the welding is completed by returning about several mm from the end point. However, even if the back step method is used, a crater is always formed at a portion slightly returned from the end point, and an unhealthy portion remains in the joint. Therefore, even if the alternative tab is used when joining the base materials by arc welding, it is difficult to eliminate the joint failure because the welding failure remains in the joint. Therefore, advanced welding technology is required, and it was impossible to expect from all the technicians engaged in welding.
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、アーク溶接によって母材同士を接合する際の継手不良を抑制し、溶接技能者の練度に依存することなく、健全な接合を可能にする溶接用エンドタブおよび溶接方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems, suppresses joint failures when joining base materials to each other by arc welding, and enables sound joining without depending on the skill of the welding technician. It is an object to provide a welding end tab and a welding method.
本発明は、第1の母材の開先面が形成された縁部に裏当材を当てた状態で、その縁部をアーク溶接によって第2の母材に接合する際に、溶接線の始点側及び終点側の少なくとも一方側で、第1の母材に当接されて使用される非鉄製の溶接用エンドタブにおいて、第1の母材の開先面に連なり、且つ溶接線に沿って延在する開先延長面が形成された延長壁部と、開先延長面の終端で、溶接線の延長線に交差するように延長壁部から突き出して設けられた湯止まり壁部と、を備え、開先延長面の少なくとも一部は、開先面と同一面上に存在し、湯止まり壁部は、開先延長面に接する湯止まり面を有し、開先延長面のうち開先面と同一面上に存在する面以外の面及び湯止まり面の少なくとも一方は、裏当材に当接される載置面の法線に沿った直線に対して傾斜し、開先延長面は、開先面と同一面上に存在する第1の傾斜面と、第1の傾斜面に連なる第2の傾斜面と、を有することを特徴とする。 In the present invention, when a backing material is applied to an edge portion where the groove surface of the first base material is formed, the edge portion is joined to the second base material by arc welding. In a non-ferrous welding end tab that is used in contact with the first base material on at least one of the start point side and the end point side, it is continuous with the groove surface of the first base material and along the weld line An extension wall portion formed with an extended groove extension surface, and a hot water stop wall portion protruding from the extension wall portion so as to intersect the extension line of the weld line at the end of the groove extension surface. And at least a part of the groove extension surface is on the same plane as the groove surface, the hot water stop wall portion has a hot water stop surface in contact with the groove extension surface, and the groove of the groove extension surface. At least one of the surface other than the surface existing on the same surface as the surface and the hot water stop surface is a straight line along the normal line of the mounting surface in contact with the backing material And to tilt, groove extension surface is characterized by having a first inclined surface present on the groove surface and the same surface, a second inclined surface connected to the first inclined surface.
本発明に係る溶接用エンドタブは、アーク溶接を行う際に、溶接線の始点側及び終点側の少なくとも一方側で第1の母材に当接されて配置される。第1の母材を第2の母材に接合する際には、始点側から終点側に向けて溶接線に沿った溶接が行われる。溶接用エンドタブを始点側に配置している場合には、溶接の開始点を第1の母材の端部よりも外側の位置、すなわち、延長壁部の開先延長面上にまでシフトすることができる。その結果として、開始点で溶込不良やブローホールなどが発生したとしても、その不具合は、第1の母材の端から外れ、第1の母材と第2の母材との溶接継手は健全な状態で接合される。同様に、溶接用エンドタブを溶接線の終点側に配置している場合には、溶接の終了点を第1の母材の端部より外側の位置、すなわち、延長壁部の開先延長面上にまでシフトすることができる。その結果として、終了点で溶込不良やブローホールなどが発生したとしても、その不具合は、第1の母材の端から外れ、第1の母材と第2の母材との溶接継手は健全な状態で接合される。さらに、溶接用エンドタブには、湯止まり壁部が設けられているため、高度な練度を要することなく溶接線の止端部の形状を整えることができる。さらに、溶接用エンドタブは非鉄製であるため、第1の母材と第2の母材とを接合した後には簡単に取り外しでき、応力集中も生じ難く、切断などの仕上げ処理は不要である。さらに、開先延長面の少なくとも一部は開先面と同一面上に存在するため、第1の母材の開先面から外側にはみ出したビードの部分は、第1の母材の開先面と開先延長面とが同一面上に存在することとなり、健全な接合に有効である。さらに、湯止まり壁部は開先延長面に接する湯止まり面を有し、開先延長面のうち開先面と同一面上に存在する面以外の面及び湯止まり面の少なくとも一方は、裏当材に当接される載置面の法線に沿った直線に対して傾斜しているため、溶接の開始点を狙いやすくなり、溶接欠陥の発生を効果的に抑え、且つ、作業性が向上する。以上により、本発明によれば、アーク溶接によって母材同士を接合する際の継手不良を抑制し、溶接技能者の練度に依存することなく、健全な接合を可能にする。 When performing arc welding, the welding end tab according to the present invention is disposed in contact with the first base material on at least one side of the start point side and the end point side of the welding line. When joining the first base material to the second base material, welding is performed along the weld line from the start point side toward the end point side. When the welding end tab is arranged on the start point side, the welding start point is shifted to a position outside the end portion of the first base material, that is, on the groove extension surface of the extension wall portion. Can do. As a result, even if a penetration failure or blowhole occurs at the starting point, the defect is removed from the end of the first base material, and the welded joint between the first base material and the second base material is Joined in a healthy state. Similarly, when the welding end tab is arranged on the end point side of the weld line, the welding end point is positioned outside the end portion of the first base material, that is, on the groove extension surface of the extension wall portion. Can shift up to. As a result, even if a penetration failure or blowhole occurs at the end point, the defect is removed from the end of the first base material, and the welded joint between the first base material and the second base material is Joined in a healthy state. Further, since the weld end tab is provided with the hot water stop wall portion, the shape of the toe end portion of the weld line can be adjusted without requiring a high degree of kneading. Furthermore, since the welding end tab is made of non-ferrous metal, it can be easily removed after joining the first base material and the second base material, stress concentration hardly occurs, and finishing processing such as cutting is unnecessary. Furthermore, since at least a part of the groove extension surface exists on the same plane as the groove surface, the portion of the bead that protrudes outward from the groove surface of the first base material is the groove of the first base material. The surface and the groove extension surface exist on the same surface, which is effective for sound joining. Further, the hot water stop wall portion has a hot water stop surface in contact with the groove extending surface, and at least one of the surface other than the surface existing on the same surface as the groove surface and the hot water stop surface of the groove extended surface is the back surface. Since it is inclined with respect to a straight line along the normal of the mounting surface that comes into contact with this material, it becomes easy to aim at the welding start point, effectively suppress the occurrence of welding defects, and workability is improved. improves. As described above, according to the present invention, it is possible to suppress a joint failure when joining base materials by arc welding and to enable sound joining without depending on the skill of the welding technician.
さらに、湯止まり面は、裏当材側の下端に比べて上端の方が第1の母材から離れるように開いた傾斜面であると好適である。湯止まり面が傾斜面となり上端の方が開いているため、溶接の開始点を更に狙いやすくなり、溶接欠陥の発生を一層効果的に抑え、且つ、作業性が更に向上する。Further, it is preferable that the hot water stop surface is an inclined surface that is open so that the upper end is separated from the first base material as compared with the lower end on the backing material side. Since the hot water stop surface is an inclined surface and the upper end is open, it becomes easier to aim at the welding start point, the occurrence of welding defects is more effectively suppressed, and workability is further improved.
また、開先延長面は、開先面に面一に連なると好適である。第1の母材の開先面から外側にはみ出したビードの部分は、第1の母材の開先面と開先延長面とが面一なので、段差は無くなり、健全な接合に有効である。 Further, it is preferable that the groove extending surface is continuous with the groove surface. The portion of the bead that protrudes outward from the groove surface of the first base material is flush with the groove surface of the first base material and the groove extension surface, so there is no step and it is effective for sound joining. .
さらに、開先延長面は、開先面と同一面上に存在する第1の傾斜面と、第1の傾斜面に連なる第2の傾斜面と、を有すると好適である。第2の傾斜面が傾斜面となっているため、溶接の開始点を更に狙いやすくなり、溶接欠陥の発生を一層効果的に抑え、且つ、作業性が更に向上する。また、第1の傾斜面は、開先面に面取りを介して連なるような勾配を有するものとすることができる。Furthermore, it is preferable that the groove extending surface has a first inclined surface that exists on the same plane as the groove surface, and a second inclined surface that is continuous with the first inclined surface. Since the second inclined surface is an inclined surface, it becomes easier to aim at the starting point of welding, the occurrence of welding defects is more effectively suppressed, and workability is further improved. Further, the first inclined surface may have a gradient that is continuous with the groove surface through chamfering.
さらに、第1の延長壁部及び第1の湯止まり壁部を有する表部分と、第2の延長壁部及び第2の湯止まり壁部を有する裏部分とを備え、表部分と裏部分とは、同一形状で一体的に設けられ、且つ表部分と裏部分とを分けた場合の仮想境界面の中心に対して点対称に配置されていると好適である。この構成によれば、表部分と裏部分とを使い分けることで、例えば、表部分を始点側に用い、裏部分を終点側に用いることができて利便性が向上する。 Furthermore, a front portion having a first extension wall portion and a first hot water stop wall portion, and a back portion having a second extension wall portion and a second hot water stop wall portion, the front portion and the back portion, Are preferably provided integrally in the same shape and arranged symmetrically with respect to the center of the virtual boundary surface when the front portion and the back portion are separated. According to this configuration, by using the front part and the back part properly, for example, the front part can be used on the start point side and the back part can be used on the end point side, thereby improving convenience.
また、本発明は、上記の溶接用エンドタブを使用した溶接方法において、第1の母材の開先面が形成された縁部に裏当材を当てた状態で、その縁部を第2の母材に向けて配置し、溶接用エンドタブを溶接線の始点及び終点に配置し、溶接線の始点側に配置された溶接用エンドタブの開先延長面に狙いを定めて溶接を開始した後、溶接線に沿って終点に向けて溶接を行い、溶接線の終点側に配置された溶接用エンドタブの開先延長面上で溶接を終了することを特徴とする。本発明によれば、アーク溶接の開始点および終了点で溶込不良やブローホールなどが発生したとしても、その不具合は、溶接用エンドタブの開先延長面上に生じることとなり、第1の母材の端部からは外れ、第1の母材と第2の母材との溶接継手は健全な状態で接合される。その結果として、アーク溶接によって母材同士を接合する際の継手不良を抑制し、溶接技能者の練度に依存することなく、健全な接合を可能にする。 Further, according to the present invention, in the welding method using the above-described welding end tab, in the state where the backing material is applied to the edge portion on which the groove surface of the first base material is formed, the edge portion is attached to the second edge portion. After placing the welding end tab at the starting point and end point of the welding line, aiming at the groove extension surface of the welding end tab arranged at the starting point side of the welding line, and starting welding. Welding is performed toward the end point along the weld line, and welding is ended on the groove extension surface of the end tab for welding arranged on the end point side of the weld line. According to the present invention, even if a penetration failure or blowhole occurs at the start and end points of arc welding, the failure occurs on the groove extension surface of the welding end tab, and the first mother The welded joint between the first base material and the second base material is joined in a healthy state. As a result, joint failure when joining the base materials by arc welding is suppressed, and sound joining is possible without depending on the skill of the welding technician.
本発明によれば、アーク溶接によって母材同士を接合する際の継手不良を抑制し、溶接技能者の練度に依存することなく、健全な接合を可能にする。 According to the present invention, joint failure when joining base materials by arc welding is suppressed, and sound joining is possible without depending on the skill of the welding technician.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る溶接用エンドタブの斜視図であり、図2は、第1の母材の縁部に溶接用エンドタブを当接させて配置した状態を示す斜視図である。また、図3は、溶接用エンドタブを仮想の境界面で切断した状態を示す斜視図である。また、図4は、溶接用エンドタブの正面または背面を示し、(a)は図1のA1矢視図であり、(b)は図1のA2矢視図である。また、図5は、溶接用エンドタブの側面を示し、(a)は図1のB1矢視図であり、(b)は図1のB2矢視図である。また、図6は、溶接用エンドタブの平面及び底面を示し、(a)は図1のC1矢視図であり、(b)は図1のC2矢視図である。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a welding end tab according to the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the welding end tab is placed in contact with the edge portion of the first base material. FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the welding end tab is cut at a virtual boundary surface. 4 shows the front or back of the welding end tab, (a) is a view taken along arrow A1 in FIG. 1, and (b) is a view taken along arrow A2 in FIG. 5 shows a side surface of the welding end tab, (a) is a view taken along arrow B1 in FIG. 1, and (b) is a view taken along arrow B2 in FIG. Moreover, FIG. 6 shows the plane and bottom face of the welding end tab, (a) is a C1 arrow view of FIG. 1, (b) is a C2 arrow view of FIG.
図2に示されるように、例えば、鋼材からなる梁部材などの第1の母材3を柱状のH形鋼などからなる第2の母材5に接合する際には、突き合わせ溶接などのアーク溶接が行われる。第1の母材3は、開先面7aが形成された縁部7を有し、第1の母材3は、縁部7を第2の母材5に向けて突き当てるように配置される。第1の母材3の縁部7には、鋼材からなるプレート状の裏当材9が裏側から当てられ、開先面7aの長手方向に沿ってアーク溶接が行われる。アーク溶接によって第1、第2の母材3,5及び裏当材9が融合して接合され、溶接継手11が形成される。開先面7aの長手方向に沿った領域は溶接ビードが形成される溶接線Lとなる。
As shown in FIG. 2, for example, when the
溶接線Lの始点Laや終点Lbでは、溶接欠陥やブローホールが残りやすい。この溶接欠陥やブローホールを溶接継手11内ではなく、外側に逃がすようするために溶接用エンドタブ1A,1Bが用いられる。本実施形態では、二つの溶接用エンドタブ1A,1Bを用意し、一方(第1)の溶接用エンドタブ1Aを溶接線Lの始点La側に配置し、他方(第2)の溶接用エンドタブ1Bを溶接線Lの終点Lb側に配置しており、始点La側の溶接用エンドタブ1Aを狙ってアーク溶接が開始される。なお、溶接用エンドタブ1Aと溶接用エンドタブ1Bとは同一の形状および構成からなるため、以下の説明では、溶接用エンドタブ1Aを中心にして説明し、溶接用エンドタブ1Bの詳細説明は省略する。
At the start point La and end point Lb of the weld line L, welding defects and blowholes are likely to remain. The
溶接用エンドタブ1Aは、ブロンズ系、セラミックス系またはフラックス系などからなる非鉄製の耐火物からなるが、アーク溶接の際に溶融しない耐熱性の材料で有れば他の素材を利用することもできる。なお、セラミックス系とは、概ね焼結温度が1000℃以上のもの、フラックス系とは、概ね1000℃未満で焼結された素材を意図している。
The
溶接用エンドタブ1Aは、仮想の直方体Re(図1参照)の一対の対角部分をそれぞれ同一形状にて切り欠いたような形状をなし、対角部分それぞれに二つの傾斜面が形成されている。説明の便宜上、一方の対角部分を含む半片を表部分17と称し、他方の対角部分を含む半片を裏部分30と称する。表部分17と裏部分30とは(図3参照)、仮想の境界面(仮想境界面)Sで切断した場合に同一形状となる。さらに、仮想の境界面Sは長方形となり、表部分17と裏部分30とは、境界面Sの中心に対して点対称となるように配置されている。すなわち、図3〜図5に示されるように、境界面Sの中心Cに対して正面と背面とが点対称となり、左面と右面とが点対称となり、平面と底面とが点対称となる。このように表部分17と裏部分30とが同じ形であり、同じ機能を発揮できるので、一つの溶接用エンドタブ1Aで2回以上の使用が可能であり、利便性が向上する。
The
溶接用エンドタブ1Aには、裏当材9上に載置される第1及び第2の載置面13A,13Bが形成され、また、アーク溶接の際に第1の母材3に突き当てられる第1及び第2の当接面15A,15Bが形成されている。第1及び第2の載置面13A,13Bは境界面Sの中心Cに対して点対称であり、また、第1及び第2の当接面15A,15Bは境界面Sの中心Cに対して点対称である。
The
表部分17に形成された二つの傾斜面は互いに交差するように繋がっており、一方の傾斜面が開先延長面19となり、他方の傾斜面が湯止まり面23となる。開先延長面19は、第1の当接面15Aに繋がっており、第1の当接面15Aを第1の母材3の縁部7に突き当てた際に、第1の母材3の開先面7aと同一面上に存在するような勾配、特に、面一に連なるような勾配を有する。開先延長面19が形成された部位が延長壁部21となる。第1の母材3の開先面7aと開先延長面19とが同一面上に存在するので、健全な接合に有効であり、特に、開先面7aと開先延長面19とが面一に連なるため、第1の母材3の開先面7aから外側にはみ出したビードの部分は、段差は無くなり、健全な接合に有効である。
The two inclined surfaces formed on the
開先延長面19の溶接線Lに沿った方向の幅(以下、「延長幅」という)は、例えば、第1の母材3の厚さの約2倍もしくは10mm以上とし、好ましくは、2倍もしくは15mm以上、特に好ましくは2倍もしくは20mm以上、とりわけ好ましくは2倍もしくは25mm以上とする。延長幅を、このような寸法にすることの利点について説明する。バックステップ法での溶接を行った場合には、終点Lbで折り返してクレータ処理を行う必要がある。クレータ処理を行う場合は、円形、楕円形に限らず必ず溶融池が形成されてしまう。溶接用エンドタブ1Aの表層部では、不安定なアーク状態になったり、クレータ収縮が生じたりする。溶接が終了してアークを止めると、その途端に溶接した部分が外周から冷え込み、熱収縮が起こる。この熱収縮は、最後に中心が冷え固まる時に最大となり大きな窪みとなる。この現象がクレータ収縮である。クレータCr(図12(b)参照)には割れが発生し易いことからも、クレータ収縮は第1の母材3の外側で的確に処理(クレータ処理)しなければならない。本実施形態では、上述の延長幅を採用することで、クレータ収縮を第1の母材3の外側で行わせる十分なスペースを確保できる。
The width of the
湯止まり面23は、開先延長面19の終端、すなわち、第1の当接面15Aとは逆側の端で、直線状の線分を介して開先延長面19に接するように連なっている。湯止まり面23が形成された部位は湯止まり壁部25であり、湯止まり壁部25は、延長壁部21から溶接線Lの延長線ELに交差するように突き出して設けられている。湯止まり壁部25は、裏当材9上に載置される第1の載置面13A側(下端側)の幅が、第2の載置面13B側(上端側)の幅よりも広くなっている。その結果として、湯止まり面23は、上端側が下端側に比べて第1の母材3から離れるように開いた傾斜面になっている。
The hot
湯止まり面23が上端側で開いているような傾斜面であるため、裏当材9から垂直に立ち上がっている場合に比べて、初層の溶接トーチ41(図8参照)の狙い操作が容易になり、不整端面防止になり、さらにはシールドガスの抜け道も広がる。さらに、溶接完了後の端面の不整も、上層の溶接が下層の溶接を覆い込む形で重なるため、結果として良好な端面の仕上がりを作りやすくなる。なお、湯止まり面23が上端側で開いているような傾斜面とすることで、種々の利点を享受できるが、本発明は湯止まり面23が傾斜面である場合に限定されず、裏当材9から垂直に立ち上がっている態様も含まれる。
Since the hot
裏部分30は、表部分17と同一の形状であり、開先延長面31が形成された延長壁部33と湯止まり面35が形成された湯止まり壁部37とを有し、湯止まり壁部37は、所定位置に設置された際に、延長壁部33から溶接線Lの延長線ELに交差するように突き出して設けられている。なお、表部分17の延長壁部21は第1の延長壁部に相当し、さらに、湯止まり壁部25は第1の湯止まり壁部に相当する。また、裏部分30の延長壁部33は第2の延長壁部に相当し、さらに、湯止まり壁部37は第2の湯止まり壁部に相当する。
The
図7および図9に示されるように、第1の母材3の開先面7aを左右から挟むようして第1の溶接用エンドタブ1Aと第2の溶接用エンドタブ1Bとが配置される。第1の溶接用エンドタブ1Aと第2の溶接用エンドタブ1Bとは、板ばねなどを利用した押え金具(図示せず)を利用して、所定位置に設置されている。第1の溶接用エンドタブ(図6(a)参照)1Aは、表部分17が利用されて溶接線Lの始点La側に配置され、第2の溶接用エンドタブ(図6(b)参照)1Bは、裏部分30が利用されて溶接線Lの終点Lb側に配置される。
As shown in FIGS. 7 and 9, the first
始点La側の第1の溶接用エンドタブ1Aは、表部分17が開先面7aに並ぶように裏当材9に載せられ、第1の当接面15Aが第1の母材3に突き当てられる。この状態で、表部分17の開先延長面19は開先面7aに面一に連なる。溶接用エンドタブ1Aを所定位置に設置すると、開先延長面19、湯止まり面23、裏当材9及び第2の母材5の壁面によって袋小路状の領域が形成される。
The first
終点Lb側の第2の溶接用エンドタブ1Bは、始点La側の溶接用エンドタブ1Aを裏返したような状態で配置され、裏部分30が開先面7aに並ぶように裏当材9に載せられ、第2の当接面15Bが第1の母材3に突き当てられる。この状態で、裏部分30の開先延長面31は開先面7aに面一に連なる。溶接用エンドタブ1Bを所定位置に設置すると、開先延長面31、湯止まり面35、裏当材9及び第2の母材5の壁面によって袋小路状の領域が形成される。
The second
アーク溶接を開始する際には、始点La側の第1の溶接用エンドタブ1Aの開先延長面19と湯止まり面25とが交わる隅の位置を狙ってアーク溶接が開始される(図8参照)。その後、溶接トーチ41は開先延長面19及び開先面7aの長手方向(溶接線L)に沿って終点Lb側に移動される。終点Lbでは、溶接トーチ41は第1の母材3から外側に外れ、第2の溶接用エンドタブ1Bの袋小路領域内にまで達する。溶接用エンドタブ1A,1Bを利用することで、溶接線Lの始点La側及び終点Lb側で生じやすい溶接不良やブローホールを溶接継手11の外側に逃がすことができ、さらに、溶接用エンドタブ1A,1Bは溶接継手11から簡単に取り外しできるので溶接線Lの端部で母材3と融合しないから応力集中の発生を抑え、後の仕上げ処理も不要となる。
When starting arc welding, arc welding is started aiming at the position of the corner where the
次に、溶接用エンドタブ1A,1Bを利用する際の利点を従来のエンドタブと比較しながら具体的に説明する。まず、従来の鋼製のエンドタブ(以下、「鋼製エンドタブ」という)100について説明する。図10は、鋼製エンドタブ100を利用してアーク溶接を行う場合の説明図であり、(a)は第1の母材3の両側に鋼製エンドタブ100を配置した状態を示す平面図であり、(b)は、(a)のb−b線に沿った断面図である。なお、図10(a)では、溶接トーチの軌道を矢印で示しており、バックステップ法を利用してアーク溶接を行う状態を示している。
Next, the advantages of using the
鋼製エンドタブ100は突き合わせ溶接の端部処理の基本的な考え方に基づくものであり、鋼製エンドタブ100を取り付ける際には、タック溶接で母材3や裏当材9を仮止めしなければならない。鋼製エンドタブ100は、開先面7aに面一となる傾斜面100aを有するブロックであり、仮止めは、原則開先面7a以外のところでタック溶接にて取り付けを行うが、母材3の開先面7aと傾斜面100aとの間の部分P1のみでタック溶接が許されている。ここで、母材3の開先面7aと傾斜面100aとの間の部位P1は、溶接完了時に本溶接の一部となるため、仮止めと言えどもショートビードで急熱急冷を避けなければならない部位である。さらに、鋼製エンドタブ100は溶接完了時に融合され、鋼製エンドタブ100で応力集中を生じるために応力集中による破損を避ける必要があり、溶接完了後は、鋼製エンドタブ100を切断して仕上げ処理を施す必要がある。さらに、鋼製エンドタブ100は湯止まり壁となる部分を備えていないため、運棒の技術で溶着金属だけを利用して接合線の止端部を整えなければならないが、そのような処理は非常に難しく高度な練度を要してしまう。
The
鋼製エンドタブ100に比較して本実施形態に係る溶接用エンドタブ1A,1Bでは、押え金具での拘束によって所定位置に設置でき仮止めは不要であるため悪影響である急熱急冷現象は起こらない。さらに、溶接用エンドタブ1A,1Bは、セラミックなどの非鉄製の耐火物であるため、本溶接完了後は、押え金具を外すことで簡単に剥離でき、結果として残るのは、母材3から突き出したビードの部分だけである。そのため、鋼製エンドタブ100を利用した場合のように応力集中は発生せず、繰り返し荷重を受ける部位でも構造上の問題は無い。さらに、仕上げ処理は不要となり、溶接作業に伴う作業効率も格段に向上する。さらに、溶接用エンドタブ1A,1Bは湯止まり面23,35が形成された湯止まり壁部25,37を有するので、高度な練度を要することなく溶接線Lの止端部の形状を整えることができる。
Compared to the
次に、従来の代替タブについて説明をする。図11は、代替タブ200を利用してアーク溶接を行う場合の説明図であり、(a)は第1の母材3の両側に代替タブ200を配置した状態を示す平面図であり、(b)は、(a)のb−b線に沿った断面図である。なお、図11(a)では、溶接トーチの軌道を矢印で示しており、バックステップ法を利用してアーク溶接を行う状態を示している。
Next, a conventional alternative tab will be described. FIG. 11 is an explanatory diagram when arc welding is performed using the
代替タブ200はセラミック製等であり、タック溶接での仮止めは不要であり、鋼製エンドタブ100の様な急熱急冷の問題が生じない点は評価できる。しかしながら、アークスタート時の溶接開始箇所が溶接継手203内であるため、アークスタート時の不安定な状態に起因して溶接継手203内に欠陥を引き起こす可能性が非常に高い(図12(a)参照)。また、バックステップ法によって溶接線の終点を処理しようとした場合には、主要な溶接線の表層部にクレータCrが残ってしまい(図12(b)参照)良好で健全な溶接継手203を確保する事は非常に難しい。なお、図12は、アーク溶接に伴う溶接欠陥の発生場所を説明するための図であり、(a)は、溶接開始時の初層に生じる溶接欠陥を示し、(b)は表層部に生じるクレータを示している。
It can be evaluated that the
一方で本実施形態に係る溶接用エンドタブ1A,1Bによれば、開先延長面19,31が形成された延長壁部21,33を有するので、例えば、溶接用エンドタブ1Aを始点La側に配置した場合には、溶接用エンドタブ1Aの袋小路領域に初層Ffの溶接開始点(溶接線の始点)Laをシフトでき、アークスタート時の不安定な電圧電流で発生しやすい溶込み不良等をここに追い出す事ができる。さらに、溶接用エンドタブ1Aでは、開先延長面19,31の溶接線L方向の幅は、例えば、第1の母材3の厚さの2倍または25mm以上としている。そのため、例えば、溶接用エンドタブ1Bを終点Lb側に配置した場合には、溶接完了時に表層部に形成されるクレータCrを溶接用エンドタブ1Bの袋小路領域内に収めるようにして溶接継手11の外に素直に形成でき、溶接初心者でも健全で安心な溶接を確保する事ができる。
On the other hand, according to the
図12(a)に示されるように、初層Ffのスタート時点での溶込み不良やブローホールなどの欠陥は、第1の母材3の開先面7a側よりも、溶接される側の母材、すなわち第2の母材5と裏当材9との接点で発生しやすい。この現象は、第2の母材5が裏当材9に対して垂直であり、且つ初層Ffのルートギャップ幅が7mm程度と狭く、溶接技能者から見えにくい事も原因の一つである。しかしながら、溶接用エンドタブ1Aでは、湯止まり面23が上端側で広がるような傾斜面であるため、溶接技能者が溶接開始箇所を狙いやすく、従って、上述の溶込み不良やブローホールなどの欠陥は発生し難くなる。
As shown in FIG. 12A, defects such as poor penetration and blowholes at the start of the first layer Ff are on the side to be welded rather than the
さらに、本実施形態に係る溶接用エンドタブ1A,1Bを利用した溶接により、溶接線Lを第1の母材3の溶接継手11の外側まで延長できるので、非破壊検査(主として超音波探傷検査)も容易になる。超音波探傷検査は検査機器の性質上検査部位が、極端に探触子の近傍にあると不感帯となり正確な検査ができない。上述の代替タブ200の場合は、第1の母材3から2〜3mm程度の距離で止まり壁を形成しているので正確な検査は不能であった。しかしながら、溶接用エンドタブ1A,1Bでは、開先延長面19,31を有するので、溶接線Lを第1の母材3の溶接継手11の外側、具体的には、第1の母材3の止端部分から25mm程度離れた位置まで延長でき、溶接継手11の母材端部の評価を正確に行うことが可能となる。
Furthermore, the welding line L can be extended to the outside of the weld joint 11 of the
さらに、本実施形態に係る溶接用エンドタブ1A,1Bの優位性について、例えば、開先延長面が溶接線に沿って平面状に延在することなく、開先延長面と湯止まり面とが湾曲に連続した状態で連なる形態(以下、「比較形態」という)に比較して説明する。比較形態の場合にも、本実施形態と同様に、応力集中の緩和は認められ、さらにトーチ操作が容易になる可能性はある。しかしながら、比較形態では、開先延長面が溶接線に沿って延在していないため、溶接線の端部を母材の外側に逃がすための領域を十分広くとることはできず、結果的に、初層のアークスタート時の欠陥や表層部のクレータ処理を行うことができない。一方で、溶接用エンドタブ1A,1Bでは、開先延長面19は、溶接線Lに沿って平面状に延在し、さらに、直線状の線分を介して屈曲するように湯止まり面23に接し、互いに連なっている。その結果として、溶接線Lの端部を母材3の外側に逃がすための領域を広くとることが容易であり、アーク溶接によって母材3,5同士を接合する際の継手不良を抑制し、溶接技能者の練度に依存することなく、健全な接合を可能にすることができる。
Further, regarding the superiority of the
(溶接方法)
次に、図9を参照して本実施形態に係る溶接方法について説明する。第1の母材3は、所定の勾配を有する開先面7aが形成された縁部7を有する。この縁部7には、裏側から裏当材9が当てられて溶接によって仮止めされている。縁部7の長手方向の両端には、それぞれ上述の溶接用エンドタブ1A,1Bが当接され、押え金具によって固定されている。第1の母材3の縁部7は、第2の母材5に向けて裏当材9が当接するように配置され、適宜、仮止めされて本溶接のための準備が完了する。
(Welding method)
Next, the welding method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The
本実施形態では、アーク溶接による多層盛溶接によって第1の母材3と第2の母材5との接合が行われる。また、本実施形態では、バックステップ法を利用したアーク溶接を例示するが、湯止まり面23または湯止まり面35が裏当材9と接する部位を直接狙った溶接法でも良い。
In the present embodiment, the
最初に、溶接線Lの始点La側に配置された第1の溶接用エンドタブ1Aの開先延長面19がある袋小路領域に狙いを定め、初層Ffを形成すべくアーク溶接を開始する。この位置は、第1の母材3の縁部7の端から外側にずれた位置である。その後、溶接トーチ41を移動させ、湯止まり面23で溶接線Lの止端部をきれいに揃えた後、折り返して終点Lb側に向けて移動させ、開先延長面19及び第1の母材3の開先面7aに沿った溶接を行う。溶接線Lの終点Lb側では、第1の母材3の端から意図的に第2の溶接用エンドタブ1Bの開先延長面31に逃げるように溶接を継続し、湯止まり面35で溶接線Lの止端部をきれいに揃えた後、溶接用エンドタブ1Bの袋小路領域内で折り返し、溶接用エンドタブ1Bの開先延長面33上の表層部でクレータ処理を行って溶接を終了する。
First, aiming at the bag path region where the
以上の溶接用エンドタブ1A,1Bおよび溶接用エンドタブ1A,1Bを用いた溶接方法によれば、溶接線Lの始点Laおよび終点Lbで溶込不良やブローホールなどが発生したとしても、その不具合は、第1の母材3の端からは外れ、第1の母材3と第2の母材5との溶接継手11は健全な状態で接合される。その結果として、アーク溶接によって母材3,5同士を接合する際の継手不良を抑制し、溶接技能者の練度に依存することなく、健全な接合を可能にする。
According to the welding method using the
本発明の他の実施形態に係る溶接用エンドタブ1Cについて、図13を参照して説明する。溶接用エンドタブ1Cは、上述の溶接用エンドタブ1Aと同様に、ブロンズ系、セラミックス系またはフラックス系などからなる非鉄製の耐火物からなり、裏当材9上に載置される第1及び第2の載置面51A,51Bが形成され、また、アーク溶接の際に第1の母材3に突き当てられる第1及び第2の当接面52A,52Bが形成されている。なお、溶接用エンドタブ1Cでは、載置面51A,51B同士の幅は17mm程度の薄型のものであるが、例えば、40mm以上の厚型のものとすることも可能である。
A
また、溶接用エンドタブ1Cは、仮想境界面Sで切断した場合に同一形状となる表部分50と裏部分60とを有し、表部分50と裏部分60とは、仮想境界面Sの中心に対して点対称となるように配置されている。なお、表部分50と裏部分60とは同じ形であり、同じ機能を発揮できるので、一つの溶接用エンドタブ1Cで2回以上の使用が可能であり、利便性が向上する。以下、表部分50を中心に説明し、裏部分60の説明は省略する。
The
表部分50は、第1の母材3の開先面7aと同一面上に存在し、且つ溶接線Lに沿って延在する第1の傾斜面51a及び第1の傾斜面51aに連なる第2の傾斜面51bが形成された延長壁部51と、第2の傾斜面51bの終端で、溶接線Lの延長線に交差するように延長壁部51から突き出して設けられた湯止まり壁部52とを有する。
The
表部分50を使用する態様において、第1の傾斜面51aは、溶接用エンドタブ1Cを第1の母材3に突き当てた際に、第1の母材3の開先面7aと同一面上に存在し、且つ面取りを介して連なるような勾配を有する。本実施形態に係る第1の傾斜面51aの傾斜角度αは、裏当材9に当接される載置面51A,51Bの法線に沿った直線に対して、例えば、35度程度(勾配は55度程度)となっている。第2の傾斜面51bは、第1の傾斜面51aの傾斜角度αに比べて小さな傾斜角度(勾配)となっている。第1の傾斜面51aと第2の傾斜面51bとで開先延長面53が構成される。開先延長面53の溶接線Lに沿った方向の幅(延長幅)は、例えば、第1の母材3の厚さの約2倍もしくは10mm以上とし、好ましくは、2倍もしくは15mm以上、特に好ましくは2倍もしくは20mm以上、とりわけ好ましくは2倍もしくは25mm以上とする。
In the aspect using the
湯止まり壁部52には、開先延長面53に連なる湯止まり面52aが形成されている。湯止まり面52aは、溶接線L(図9参照)の延長線ELに直交する。また、湯止まり面52a及び第2の傾斜面51bの交線と、載置面51A,51Bの法線に沿った直線との間の角度βは、例えば、15度程度になる。
The hot water
溶接用エンドタブ1Cは、上述の表部分50と裏部分60とが一体的に形成されてなる。また、溶接用エンドタブ1Cの縁部には、3mm程度の断面二等辺三角形が切り取られたような面取りが施されている。この面取りは、製造時に型から外し易くなるように、すなわち欠けにくくするために形成されるものであるが、溶接部と接する部分の面取りは、溶接部の応力集中を避けることができるという更なる効果を奏し、また、溶接後に取り外し易くなるという効果も奏する。
The
以上の溶接用エンドタブ1Cおよび溶接用エンドタブ1Cを用いた溶接方法によれば、上述の溶接用エンドタブ1A,1Bおよび溶接用エンドタブ1A,1Bを用いた溶接方法と同様に、アーク溶接によって母材3,5同士を接合する際の継手不良を抑制し、溶接技能者の練度に依存することなく、健全な接合を可能にする。
According to the welding method using the
さらに、溶接用エンドタブ1Cによれば、開先延長面53の第1の傾斜面51aは、開先面7aと同一面上に存在するので、健全な接合に有効である。
Furthermore, according to the
本発明は、以上の実施形態のみに限定されず、例えば、母材同士の配置の態様は突き合わせ継手に限定されず、開先継手であってもよい。 The present invention is not limited only to the above embodiment. For example, the arrangement of the base materials is not limited to the butt joint, and may be a groove joint.
1A,1B,1C…溶接用エンドタブ、3…第1の母材、5…第2の母材、7…縁部、7a…開先面、9…裏当材、17,50…表部分、19,31,53…開先延長面、21,33,51…延長壁部、25,37,52…湯止まり壁部、23,35,52a…湯止まり面、30,60…裏部分、L…溶接線、La…始点、Lb…終点、EL…溶接線の延長線、S…仮想境界面、C…仮想境界面の中心。 1A, 1B, 1C ... end tab for welding, 3 ... first base material, 5 ... second base material, 7 ... edge, 7a ... groove surface, 9 ... backing material, 17, 50 ... front part, 19, 31, 53 ... groove extension surface, 21, 33, 51 ... extension wall portion, 25, 37, 52 ... hot water stop wall portion, 23, 35, 52a ... hot water stop surface, 30, 60 ... back portion, L ... weld line, La ... start point, Lb ... end point, EL ... extension line of weld line, S ... virtual boundary surface, C ... center of virtual boundary surface.
Claims (4)
前記第1の母材の開先面に連なり、且つ溶接線に沿って延在する開先延長面が形成された延長壁部と、
前記開先延長面の終端で、前記溶接線の延長線に交差するように前記延長壁部から突き出して設けられた湯止まり壁部と、を備え、
前記開先延長面の少なくとも一部は、前記開先面と同一面上に存在し、
前記湯止まり壁部は、前記開先延長面に接する湯止まり面を有し、
前記開先延長面のうち前記開先面と同一面上に存在する面以外の面及び前記湯止まり面の少なくとも一方は、前記裏当材に当接される載置面の法線に沿った直線に対して傾斜し、
前記開先延長面は、前記開先面と同一面上に存在する第1の傾斜面と、前記第1の傾斜面に連なる第2の傾斜面と、を有することを特徴とする溶接用エンドタブ。 When the edge is joined to the second base material by arc welding with the backing material applied to the edge where the groove surface of the first base material is formed, the start and end points of the weld line In a non-ferrous welding end tab that is used in contact with the first base material on at least one side of the side,
An extension wall portion formed with a groove extension surface extending along the weld line and continuing to the groove surface of the first base material;
A hot water stop wall portion protruding from the extension wall portion so as to intersect the extension line of the weld line at the end of the groove extension surface;
At least a part of the groove extension surface is present on the same plane as the groove surface;
The hot water stop wall portion has a hot water stop surface in contact with the groove extension surface,
Of the groove extension surfaces, at least one of the surface other than the surface existing on the same surface as the groove surface and the hot water stop surface are along the normal line of the mounting surface that is in contact with the backing material. Inclined with respect to a straight line ,
The groove extension surface includes a first inclined surface existing on the same plane as the groove surface, and a second inclined surface connected to the first inclined surface. .
前記表部分と前記裏部分とは、同一形状で一体的に設けられ、且つ前記表部分と前記裏部分とを分けた場合の仮想境界面の中心に対して点対称に配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の溶接用エンドタブ。 A front portion having the first extension wall portion and the first hot water stop wall portion; and a back portion having the second extension wall portion and the second hot water stop wall portion;
The front portion and the back portion are integrally provided in the same shape, and are arranged point-symmetrically with respect to the center of the virtual boundary surface when the front portion and the back portion are separated. The end tab for welding according to claim 1 or 2, characterized in that:
第1の母材の開先面が形成された縁部に裏当材を当てた状態で、その縁部を第2の母材に向けて配置し、前記溶接用エンドタブを溶接線の始点及び終点に配置し、前記溶接線の始点側に配置された前記溶接用エンドタブの前記開先延長面に狙いを定めて溶接を開始した後、前記溶接線に沿って終点に向けて溶接を行い、前記溶接線の終点側に配置された前記溶接用エンドタブの前記開先延長面上で溶接を終了することを特徴とする溶接方法。 In the welding method using the end tab for welding as described in any one of Claims 1-3 ,
In a state where the backing material is applied to the edge portion where the groove surface of the first base material is formed, the edge portion is arranged toward the second base material, and the welding end tab is connected to the start point of the welding line and Placed at the end point, after starting welding with aiming at the groove extension surface of the welding end tab arranged on the start point side of the weld line, then welding toward the end point along the weld line, A welding method comprising: terminating welding on the groove extension surface of the welding end tab disposed on the end point side of the welding line.
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