JPH01186275A - エンクローズアーク溶接装置 - Google Patents

エンクローズアーク溶接装置

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JPH01186275A
JPH01186275A JP1226088A JP1226088A JPH01186275A JP H01186275 A JPH01186275 A JP H01186275A JP 1226088 A JP1226088 A JP 1226088A JP 1226088 A JP1226088 A JP 1226088A JP H01186275 A JPH01186275 A JP H01186275A
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welding
enclosed arc
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治 田中
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中野 俶明
Kiyoshi Konno
今野 潔
Tomoaki Yamada
知明 山田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は鉄筋等の棒状の被溶接材を垂直に立てて配置し
た状態でエンクローズ溶接するエンクローズアーク溶接
装置に関する。
[従来の技術] 従来の立向継手の場合のエンクローズアーク溶接におい
ては所謂斜め工形の開先を加工して行っていたく特公昭
52−35624号)。第6図は従来の立向継手の場合
のエンクローズアーク溶接装置を示す側面図、第7図は
その■−■線による断面図である。この溶接工程におい
ては、例えば、異形の鉄筋1を、その接合面をその軸方
向に対して傾斜させて設け、2本の鉄筋1を両者間に所
定の開先空間を設けて上下に配置し、分割式の1対の銅
当金2をこの開先空間を取囲むように配設する。そして
、開先空間の上方側に設けた銅当金2の溶接口4から溶
接棒3を開先空間内に挿入し、開先空間の下部から上部
に向かって溶接金属を充填していく、これにより、固定
された垂直姿勢の被溶接材を迅速に且つ健全に接合する
ことができる。
而して、近年、鉄筋コンクリート造建築物のコンクリー
ト柱の中に埋込まれる鉄筋の接合工法としては、建築現
場で1本づつ継いでいく方法の効率化をねらって先組工
法で組付けられることが多くなってきた。つまり、工場
内又は地上において、複数体の鉄筋を先組みし、これを
建築現場で積み重ねていき、積み重ねられた組立体同士
を横向姿勢で溶接していく先組工法が大規模の鉄筋コン
クリート造建築物には採用されている。
前述のエンクローズアーク溶接は、接合継手部形状が過
度に肥大化することなく、後工程であるフープ筋の施工
性が良いという利点を有するため、この先組工法にはエ
ンクローズアーク溶接技術が使用されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来のエンクローズアーク溶接技術は、
溶接開先形状が斜め工形であるため、以下に示す欠点を
有する。つまり、この斜め工形の開先の場合には、溶接
は開先面の延長方向の上方から溶接棒を開先内に挿入し
て行う必要があるという制約がある。このため、先組鉄
筋工法においては、予め溶接施工の方向を勘案して開先
がその方向になるように鉄筋を先組する必要があり、ま
た接合しようとする鉄筋の両端には、開先を溶接施工の
方向を勘案して傾斜した接合面が相互に平行になるよう
に加工する必要がある。
このため、先組時の鉄筋の方向性を厳しく管理する必要
があり、迅速且つ高効率化を目的として先組工法を採用
しているにも拘らず、実際上作業が極めて煩雑で非能率
的であるという問題点がある。
また、鉄筋の接合面をその軸に対して傾斜させて加工す
ることは、工程が煩雑であると共に切捨量が多くなり、
歩留が低下するという問題点がある。更に、この開先加
工を現場でガス切断により行う場合は、ガスノツチが発
生し易く、開先面(接合面)のグラインダ研削作業に多
くの労力が消費されるという欠点がある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
開先の接合面の加工が容易であって、開先加工時間が短
縮されると共に、先組上の制約がなく迅速に且つ容易に
先組が可能のエンクローズアーク溶接装置を提供するこ
とを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に係るエンクローズアーク溶接装置は、棒状をな
し、その接合面がその軸方向に実質的に垂直の1対の被
溶接材を、その接合面間に所定の開先空間を設けて上下
に配置し、前記接合面間でアーク溶接するエンクローズ
アーク溶接装置において、前記開先空間と上方及び下方
の被溶接材の接合面とを含む接合部の一部を覆い手前側
の仕上側端に開口部を有する銅当金と、前記開口部の背
後にて下方の被溶接材の側面に接触すると共に上方の被
溶接材との間に所定の間隙を設けて配設され前記開先空
間の一部を囲む当材と、前記開口部の背後の前記銅当金
に取付けられ前記当材を下方被溶接材に向けて押圧する
押圧手段と、を有することを特徴とする。
なお、接合面が棒状の被溶接材の軸方向に対して実質的
に垂直とは、本願発明により溶接施工するに際し、当材
の取り付け位置及び温材の挿入位置等に制限を与える程
度の傾斜を有しないことを意味し、換言すれば、施工上
、溶接の方向性を考慮しなくても問題がない程度の傾斜
は含まれる。
また、当材を下方の被溶接材の側面に重ねた場合に、そ
の重ね合わせた領域の全面にて当材を被溶接材に接触さ
せる必要はなく、その一部の領域にて接触していればよ
い。また、当材は下方の被溶接材の側面の全面に接触す
る必要がないことは勿論である。
[作用] 本発明においては、水平の開先を設け、下方の被溶接部
材の側面に接触させて当材を配設する。
この当材は開先空間の一部を囲むと共に、上方の被溶接
材との間に所定の間隙を設けて配設される。
また、開先空間と上方及び下方の被溶接材の接合面とを
含む接合部の一部を、前記当材が配設されていない側に
開口部を有する銅当金により覆う。
そして、押圧手段により、前記当材を下方の被溶接材に
向けて押圧する。
このように、当材及び銅当金を配置した後、前記開口部
を介して溶接棒等の溶接手段を開先空間に挿入し、前記
接合面間でアーク溶接する。先ず、例えば、前記当材の
近傍にて下方の被溶接材側から溶融金属を盛って橋絡部
を形成する。
この場合に、開先空間の奥側に当材を配設しであるから
、溶接開始時に被溶接材の接合面の端部が溶落すること
はない、また、この当材を利用して上方及び下方の被溶
接材の接合面間に容易に橋絡部を設けることができる。
更に、スラグは上方に浮いていき、当材と上方の被溶接
材との間に形成された間隙から排出されるので、接合面
間の溶接部にスラグが残存することはない、更にまた、
前記開口部を除いて被溶接材の側部が銅当金により覆わ
れているから、溶接期間中常に高電流を印加し高速度で
溶接しても、溶融金属が溶落することはない。また、溶
接後の溶接部の外観も美麗に仕上がる。
[実施例] 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。第1図は本発明の実施例に係るエンクローズア
ーク溶接装置を示す側面断面図、第2図は同じくその水
平断面図、第3図(a)乃至(e)は同じくその動作を
示す模式図である。
上方の鉄筋11と下方の鉄筋12とは、その接合面が軸
方向に対して実質的に垂直であり、従って、鉄筋11.
12をその軸方向を一致させて垂直に配置すると、両接
合面は略々水平に且つ平行に対向する。
銅又は銅合金からなる銅当金14は水平断面がコ字形を
なし、主鉄筋11と下鉄筋12との間に形成される開先
空間15を中心として鉄筋11゜12の接合面を含む接
合部を抱くようにして配設される。この銅当金14はそ
の内周面と鉄筋11゜12の接合部周面との間に若干の
間隙を有する。
銅当金14のコ字形の一方の先端部には、鉄筋11.1
2の接合面間に所定の開先間隔を設けるべく、この開先
間隔と同一長の切り欠きによりスケール22が刻設され
ている。
銅当金14の上端面及び下端面には、夫々クランパ30
が固定されている。このクランパ30は半円形の切欠を
有する半割状のクランプ部材31゜32をその基端で垂
直軸の周りに相互に回動可能に連結したものであり、一
方のクランプ部材31が銅当金14に固定されている。
このクランプ部材31.32を合わせて一体にすると前
記切欠により鉄筋11.12と略々等しい直径の円孔が
形成される。螺棒34はクランプ部材31の先端部に垂
直軸の周りに回転可能に取付けられており、この螺棒3
4にはハンドル33が螺嵌されている。
一方、クランプ部材32の先端部には、螺棒34が係合
可能の凹所(図示せず)が形成されている。
鉄筋11.12間の開先空間15の背後の銅当金14に
は凹所16が形成されており、当材13が下方の鉄筋1
2の裏側の側周面に接触して凹所16内に配設されてい
る。この当材13は銅当金14を水平方向に貫通するボ
ルト17によりその背後から下方鉄筋工2に対して押付
けられて固定される。当材13が金属製の場合は溶接終
了後に溶接部に接合して継手の一部となり、施工後に当
材13を取り外す必要がないので作業が簡略化される。
一方、当材13として、耐火物を使用すると、裏波ビー
ドが形成されて外観が整えられ、施工後に当材13を取
り外すので溶接部の外観を観察して継手性能を判定する
ことができる。
次に、このように構成された装置の動作について説明す
る。先ず、当材13を銅当金14の凹所16内に収納し
た状態で、1対のクランプ部材31の半円形切欠に鉄筋
11及び12を嵌め込み、1対のクランプ部材32を回
動させて夫々クランプ部材31に合わせ、両クランプ部
材31.32により鉄筋11及び12を囲繞する。そし
て、螺棒34を回動させてクランプ部材32の先端凹所
に係合させ、ハンドル33を回転させてハンドル33を
クランプ部材31の先端部に向けて進出させ、ハンドル
33とクランプ部材31の先端部との間でクランプ部材
32の先端部を挾み緊締する。
これにより、両鉄筋11.12はその対向端部にてその
軸心が一致するようにいずれも1対のクランパ30に把
持され、この銅当金14及びクランパ30を介して上下
に対向して配設される。なお、鉄筋11.12の接合面
間の開先間隔は、銅当金14の先端部に設けたスケール
22を参照しつつ調整すればよい。
このようにして、上鉄筋11、下鉄筋12、当材13及
び銅当金14を配置した後、第3図(a)に示すように
、溶接棒18を銅当金14のコ字開放側から開先空間1
5内に挿入し、当材13の近傍(開先空間15の奥側)
から溶接を開始する。
つまり、先ず、下方鉄筋12の接合面における当材13
の手前5乃至6mmの位置にてアークをスタートさせ、
直ちに、下方鉄筋12の接合面と当材13とのコーナ一
部にアークを移動させ、アークを短くしながら、ウィー
ビングを実施し、溶融金属の盛り上がりを待つ。
そして、第3図(b)に示すように、溶融金属20を当
材13を利用し下方鉄筋12の接合面上に盛り付けてい
く。この場合に、生成するスラグ21は溶融金属20上
に浮遊する。そして、上方鉄筋11の接合面(土間先)
と溶融金属20との間隔が2乃至3 +imになったと
きにウィービングを停止し、アークを静止させて上関先
の角部な溶融させ、橋絡させる。
上鉄筋11と下鉄筋12とが橋絡した後は、第3図(c
)に示すように、ウィービングを行いながら、発生スラ
グを上方鉄筋11と当材13との間の間隙を利用して開
先外に排出しつつ、溶接棒18を上方及び下方に交互に
向けて下関先側と下関先側の溶は込みを確保する。この
ようにして、第3図(d)及び第3図(e)に示すよう
に、開先の最前部まで溶融金属20の積層を継続する。
なお、下方鉄筋12の最前部(仕上げ側の端部)におい
ては、アークの中断と形成とを繰り返して溶着金属を冷
却しつつ盛り上げることが好ましい。
連続的に溶接すると、下方鉄筋12に所謂オーバーラツ
プが生じ、上方鉄筋11にアンダーカットが生じやすい
次いで、アークを中止し、溶融金属20を冷却させて凝
固させた後、前記クランパ30を外して溶接を終了する
本実施例においては、銅当金14の奥部に小片の当材1
3を下鉄筋12側に当接させることにより、上鉄筋11
と下鉄筋12との溶接金属20の橋絡を可能にする。そ
して、上鉄筋11と下鉄筋12との接合面で形成される
I形開先を横向でアーク溶接する。当材13を使用せず
に溶接すると、I形量先部の奥部において上鉄筋11と
下鉄筋12との適正な橋絡は形成されない。溶接姿勢の
関係上、溶融金属20は下鉄筋12の開先面(接合面)
上に広がるのみで上鉄筋11にまで到達し難いからであ
る。このように、小片の当材13は開先奥部において溶
融金属20を堆積させ、上下鉄筋間での橋絡を促進させ
る機能を有する。
また、本実施例においては、上述の如く、開先空間15
の奥側に当材13が配置されている外、開先空間の側方
は銅当金14により覆われている。
従って、溶融金属20の溶落が確実に防止されるので、
溶接期間の全期間に亘り溶接電流を高くして、高速で溶
接することができる。銅当金14を使用しないと、鉄筋
11.12の接合面の周縁部を溶接する際には、溶落防
止上電流を低下させる必要がある。このように、銅当金
14を使用することにより、溶接施工が容易になる。
更に、銅当金14の銅又は銅当金は溶融金属20に対し
て濡れない性質を有すると共に、銅当金14の内周面と
開先空間15との間には若干の間隙があるから、この間
隙部分に裏波ビードが形成され、銅当金14に囲まれて
成形された溶接部は、外観が美麗に仕上がる。
この溶接過程においては、第4図に矢印22にて示すよ
うに、アークを水平方向にふり、ウィービングを実施す
る。つまり、先ず、当材13と下鉄筋12の接合面との
間の隅肉部からウィービングを開始し、左右方向にアー
クをふりつつ手前側の仕上げ側端部(開先最前部)まで
アークを移動させる。
このようなウィービングを実施して接合面に溶融金属を
盛り上げることによって、接合面の全域が均一に高温に
保持され、スラグの巻き込みが防止され、スラグを除去
する作業が不要になる。このため、実質的に連続的に溶
接作業することが可能である。連続的にウィービングせ
ず、途中でアークを切ると、スラグを除去する作業が必
要になる。スラグ除去の作業の際、母材が常温程度まで
冷却された場合には、250℃以上まで加熱して溶接を
再開する必要がある。
なお、溶接過程の初期においてはアークを左右にふるが
、中期においては左右方向にアークをふると共に、上下
方向にも振幅が小さいウィービングを付加することが好
ましい。これにより、橋絡部の創成がしやすくなると共
に、当材13と主鉄筋11との間の間隙を介してスラグ
が排出されやすくなり、スラグの巻き込みが確実に防止
される。
また、ウィービングを実施することにより、継手の側面
に適正な所謂裏波状のビードを形成することができると
共に、表側の仕上げ側端部には、格別、溶融金属の溶落
防止手段を講じる必要がなくなる。
上述の如く、当材13を利用して橋絡を形成するために
は、当材13における下方鉄筋12の周方向の両端部が
鉄筋12の軸心となす中心角度θが30°以上であるこ
とが必要である。但し、当材が大きすぎる場合にはエン
クローズアーク溶接中のスラグ21を開先外へ排出する
ことが困難となり、大規模なスラグ巻き込み及びこれに
起因する融合不良等の溶接欠陥を発生させ易くなる。こ
のため、当材13は中心角度θで被溶接鉄筋11゜12
の外周の約(150/360)”以下の大きさの領域を
覆う程度に止める。
また、主鉄筋11と当材13との間隔d(mm)は、2
乃至D / 2 amとすることが好ましい。但し、D
(am)は主鉄筋11と下鉄筋12との間の間隔である
。dが21mm未溝であると、スラグ21の逃げが悪く
なり、スラグの巻き込みが発生しやすい。
また、スラグ21を排出するために高度の技能及び溶接
条件の厳格な監視が必要となる。一方、dがD/2を超
えると、溶融金属20による橋絡部が形成され難い。こ
のため、継手が完成しない。
なお、溶接施工上、当材13の内周面と、鉄筋12の外
周面が同一の曲率で湾曲し、当材13が鉄筋12に対し
、前述の中心角度θの範囲で全面的に接触することが理
想的である。しかし、第5図(a)に示すように、下方
鉄筋12の直径が大きくて、当材13の中央部と鉄筋1
2との間に間隙aが形成される場合と、第5図(b)に
示すように、下方鉄筋12の直径が小さくて、当材13
の両端部が鉄筋12の周面からbの間隔で離隔する場合
がある。この場合にも、aは約2m1l以下、bは2乃
至3 mmとすれば、当材13の全面で下方鉄筋12に
接触したのと同様の効果が得られる。
これにより、断面直径が異なる鉄筋毎に専用の当材13
を用意するという煩雑さを回避することができる。
また、上、下鉄筋11.12の接合面により規定される
開先間隔は、その鉄筋11.12の直径に応じて設定す
ることが好ましい。開先間隔が狭すぎる場合は、運棒操
作が困難となり、溶は込み不良及びスラグ巻き込みの原
因となるので、クランパ30を緩めて鉄筋11.12間
を引離すか、又は鉄筋の接合面を再加工することにより
、開先空間を適正にする。一方、開先間隔が広すぎる場
合は、溶接棒の消費量が多くなると共に溶接時間が長く
なるので不経済である。
この開先間隔を適正に保持するためには、前述の如く銅
当金14に切欠等を形成して、スケール22を設け、こ
のスケール22を利用して開先間隔を調整すればよい、
これにより、作業が能率化される。しかしながら、標準
間隔ゲージを使用し、接合面間にこの標準間隔ゲージを
挿入することにより、開先間隔を調整することもできる
鉄筋11.12の相互間の偏心が大きすぎると、治具の
とり付けが困難となり、またアンダーカット及びオーバ
ーラツプの原因となる。従って、偏心が鉄筋11.12
の公称直径の1/10を超える場合には、鉄筋のクラン
プ調整器等を併用して溶接治具を装着することが好まし
い。
一方、接合しようとする鉄筋が相互に拘束されているよ
うな場合にはベンダー等適当な矯正手段を講じて、接合
面同士のずれを所定の範囲におさめる。
なお、開先部の油脂・塗料・コンクリートミスト又は甚
だしい錆等のように、溶接に悪影響を及ぼす付着物はワ
イヤブラシ又はグラインディングにより除去することが
好ましい。
また、施工の目的に応じて被覆アーク溶接棒以外の溶接
手段を使用した施工法により溶接することもできる。例
えば、施工を一層高能率化させるためには、消耗電極送
給式ガスシールドアーク溶接を使用すれば、その電極ワ
イヤ溶融特性から被覆アーク溶接の約1/2〜1/3の
溶接時間で施工することが可能である。但し、適当な防
風手段を設けて完全なシールド状態をつくる必要がある
ことは勿論である。
また、当材13の形状は上記実施例のように、鉄筋11
.12への当接面が湾曲して凹みを有し、その裏面が平
面状である場合に限らず、例えば、円筒の一部を切り欠
いたように一定厚さで湾曲したものでもよい。
次に、本発明の実施例装置により実際にI開先の立向溶
接を実施した結果について説明する。
使用鉄筋、5D35.5D40 (J I S)鉄筋形
状、JIS  G3112(鉄筋コンクリート用棒鋼〉 鉄筋径 ;D21及びD38 溶接棒 、5D35の場合は、JISD5816を使用 5D40の場合は、JISD7016 を使用 開先間隔;D22の場合は10關及び14龍、D38の
場合は12龍及び16mm 当  材;幅が25am、長さが20龍、厚さが10m
mの5M41材(JIS) 溶接電流;D38の場合は150乃至170A、D22
の場合は120乃至130A この溶接条件により溶接した場合に得られた溶接部の特
性を下記第1表に示す。
いずれも十分な強度及び延性を有する。
また、下記第2表は直径がD41の鉄筋を使用して、本
発明の実施例により溶接した場合と、従来例により溶接
した場合とについてその溶接結果を両者を比較して示す
第2表 この第2表から明らかなように、本実施例によれば、従
来例に比較して所要時間が略半減し、極めて高能率化さ
れた。
また、上述の如く、接合面を水平にしてエンクローズア
ーク溶接することができるから、鉄筋の先組みに際し、
その方向性を考慮して鉄筋を組立てる必要はなく、従っ
て、迅速に先組みすることができ、先組工法のメリット
を十分に生かすことができる。また、鉄筋にはその軸方
向に実質的に垂直の接合面を形成すればよいから、開先
形状の形成が容易であると共に、切捨部が少ないから歩
留りが高い。
[発明の効果コ 本発明によれば、開先形状が被溶接材の軸方向に垂直の
I形であり、施工しようとする被溶接材軸に対する方向
性上の制約を受けないという利点がある。また、開先は
被溶接材軸に垂直であるから、例えば、鉄筋の入手のま
ま、又は高速切断若しくはガス切断のま丈使用すること
ができ、加工が簡単である。
更に、溶接終了までスラグ除去が不要であり、また開先
面積が従来の70%と減少するので更に一層高能率で溶
接することができる。
更にまた、銅当金により被溶接材の側方部分が被覆され
ているから、溶融金属の溶落を確実に防止することがで
きると共に、高電流による溶接の高速化が可能であり、
また溶接部の外観も美麗になる。
更にまた、接合しようとする鉄筋同士を引き寄せる必要
がなく、拘束された鉄筋の継手施工が可能である。
これらの結果、本発明によれば、建築現場での作業が極
めて高効率化され、低コストで溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係るエンクローズアーク溶接
装置を示す側面図、第2図は同じくその水平断面図、第
3図(a>乃至(e)はこの動作を示す模式図、第4図
はウィービング方法を示す模式図、第5図(a)、(b
)は鉄筋の平面断面図、第6図は従来装置を示す側面図
、第7図は第6図の■−■線による断面図である。 11.12;鉄筋、13;当材、14;銅当金、15;
開先空間、30;クランプ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)棒状をなし、その接合面がその軸方向に実質的に
    垂直の1対の被溶接材を、その接合面間に所定の開先空
    間を設けて上下に配置し、前記接合面間でアーク溶接す
    るエンクローズアーク溶接装置において、前記開先空間
    と上方及び下方の被溶接材の接合面とを含む接合部の一
    部を覆い手前側の仕上側端に開口部を有する銅当金と、
    前記開口部の背後にて下方の被溶接材の側面に接触する
    と共に上方の被溶接材との間に所定の間隙を設けて配設
    され前記開先空間の一部を囲む当材と、前記開口部の背
    後の前記銅当金に取付けられ前記当材を下方被溶接材に
    向けて押圧する押圧手段と、を有することを特徴とする
    エンクローズアーク溶接装置。
  2. (2)前記銅当金の上端及び/又は下端に設けられ、夫
    々前記上方及び/又は下方の被溶接材をクランプ可能の
    クランパを有することを特徴とする請求項1に記載のエ
    ンクローズアーク溶接装置。
  3. (3)前記銅当金は前記当材を収納する収納部を有し、
    前記押圧手段はこの収納部の前記銅当金の外側に配設さ
    れた操作機構と、前記収納部内に配設され前記操作機構
    により動作して前記当材を被溶接材に押し付ける押し付
    け機構とを有することを特徴とする請求項1又は2に記
    載のエンクローズアーク溶接装置。
  4. (4)前記押し付け機構は前記銅当金に螺合する螺棒で
    あり、前記操作機構は前記螺棒の収納部外側の端部に固
    定されたネジであることを特徴とする請求項1乃至3の
    いずれか1項に記載のエンクローズアーク溶接装置。
  5. (5)前記銅当金の内面と、前記被溶接材との間に所定
    の間隙を有することを特徴とする請求項1乃至4のいず
    れか1項に記載のエンクローズアーク溶接装置。
  6. (6)前記当材と前記上方の被溶接材との間隙が2mm
    以上であって、前記上方及び下方の被溶接材の接合面間
    の間隔の1/2以下であることを特徴とする請求項1乃
    至5のいずれか1項に記載のエンクローズアーク溶接装
    置。
  7. (7)前記当材は前記下方の被溶接材の軸心に対し中心
    角が30乃至150゜をなす領域で接触していることを
    特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のエン
    クローズアーク溶接装置。
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