JPH02251370A - ガスメタルアークエンクローズ溶接方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は鉄筋等の棒状の被溶接材を垂直に立てて又は水
平においてエンクローズアーク溶接するガスメタルアー
クエンクローズ溶接方法に関し、特に狭開先の場合に有
効であって、裏当材を使用して溶接欠陥を防止したガス
メタルアークエンクローズ溶接方法に関する。

［従来の技術］ 第７図（ａ）、（ｂ）はいずれも従来のエンクローズ溶
接方法を示す断面図であり、第７図（ａ）は水平筋の場
合、第７図（ｂ）は垂直筋の場合についてのものである
。水平筋の場合は、第７図（ａ）に示すように、鉄筋１
にその長手方向に直交する接合面１ａを形成し、この接
合面１８間を所定の開先幅で離隔させて両者を水平に配
置する。

そして、この開先空間の下半部にあてがうようにして断
面がＵ字形の銅当金２を配置し、この開先空間の上方側
に設けた銅当金２の開口部から溶接ｍｃいずれも図示せ
ず）を開先空間内に挿入し、被覆アーク溶接により開先
空間の下部から上部に向かって溶接金Ｂ３を充填してい
く。この場合に、スラグ４が発生してこのスラグ４が鉄
筋１と銅当金２との間を埋めてビードを形成する作用を
有する。

また、垂直筋の場合は、第７図（ｂ）に示すように、鉄
筋５を垂直に配置し、その接合面５ａを鉄筋５の長手方
向に対して傾斜させて形成すること以外は水平筋の場合
と同様である。

第８図（ａ）、（ｂ）は鋼製スリーブ１０を使用した被
覆アーク溶接方法を示す断面図である。

水平筋の場合は、第８図（ａ）に示すように、鉄筋１１
をその略垂直の接合面間に所定の開先幅をおいて水平に
配置し、この開先空間を囲繞するようにして鋼製スリー
ブ１０を嵌合する。そして、このスリーブ１０の上端の
開口部１０ａを介して溶接棒（図示せず）を開先空間内
に挿入し、被覆アーク溶接する。これにより、溶接金ｇ
１２が開先空間内に盛りつけられる。この鋼製スリーブ
１０は継手の一部となる。

垂直筋の場合は、第８図（ｂ）に示すように、鉄筋１２
を垂直に配置し、下方の鉄筋１２には水平の接合面を形
成し、上方の鉄筋１２にはスリーブ１０の開口部１０ａ
が上方に開いた傾斜接合面を形成する。その他の溶接条
件は水平筋の場合と同様である。

第９図はガスメタルアーク溶接方法を示す図である。但
し、第９図（ａ）、（ｂ）は水平筋の場合の夫々正面断
面図及び側面断面図であり、第９図（Ｃ）は垂直筋の場
合の側面断面図である。水平筋の場合は、その接合面が
垂直の鉄筋２１を相互間に所定の開先幅をおいて水平に
配置し、断面がＵ字形をなす銅当金２０を開先空間を中
心として鉄筋２１の両端部を下方から抱くように配置し
、鉄筋２１の下半部と銅当金２０との間にガラス製テー
プ２２を介装する。そして、溶接＄１２３を開先空間に
その上部から挿入し、ガスメタルアーク溶接する。この
ガラス製テープ２２は銅当金２０のアークによる損傷を
防止すると共に、良好なスラグを形成するために開先空
間の底部に配設される。

なお、ガラステープ２２の替わりに、鋼製裏当金を使用
することもある。即ち、第９図（Ｃ）に示すように、垂
直筋について鋼製裏当金を使用した場合は、接合面が水
平の鉄筋２４を下方に配置し、接合面が傾斜した鉄筋２
４を上方に配置すると共に、開先空間に望ませて凹所２
５ａを設けた銅当金２５を１対の鉄筋２４の両端部を囲
繞するように配設する。そして、この凹所２５ａに鋼製
裏当金２６を挿入して配置し、同様にしてガスメタルア
ーク溶接する。この鋼製裏当金は継手の一部となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の溶接方法はいずれも以下
に示すような欠点を有する。

先ず、第７図に示す従来のエンクローズ溶接方法におい
ては、銅当金２が直接溶接アークに曝されるため、銅当
金２の損傷が著しい。このため、銅当金２を頻繁に交換
する必要があり、溶接治具に要する費用が極めて高い。

また、第８図に示す被覆アーク溶接方法においては、鋼
製スリーブ１０がスラグ１３と濡れる性質があるので、
開先外へのスラグ１３の排出が困難である。このため、
スラグ１３の巻込みが発生すると共に、アンダーカット
１４が発生しやすい。

また、鋼製スリーブ１０は銅当金に比して溶接金属に対
する冷却作用が小さいため、スリーブ１０と鉄筋１１と
の間の間隙に溶接金属が侵入してオーバーラツプ１５が
発生しやすい。更に、この方法は連続溶接が困難である
ことから、溶接能率が低いという難点がある。

更に、第９図に示すガスメタルアーク溶接方法において
は、電気絶縁性のガラステープ２２を使用する場合は、
このガラステープ２２を開先の底部に設けるため、溶接
開始時にはアークを開先の側壁部との間で発生させる必
要がある。しかしながら、狭開先の場合には、開先側壁
部に対してトーチ角度を大きくとることが困難であるこ
とから、ガラステープ２２に溶接ワイヤが指向し易く、
ワイヤのガラステープ２２へのスティックが発生し、ア
ークスタートを安定して且つ良好に行うことができない
のに加え、これに起因してワイヤ送給不良等の作業不良
が頻発する。

更にまた、鋼製裏当金２６を使用する場合は、被覆アー
ク溶接方法（第８図）の場合と同様に、アンダーカット
２７及びオーバーラツプ２８が発生し易い。

上述の如く、異径断面の棒鋼である鉄筋の突合せ溶接に
おいては、鋼製スリーブ１０及び鋼製裏当金２６のよう
に鋼材の場合、又は銅当金２，２０のように鋼材の場合
のいずれにおいても、これらの当金と鉄筋又は開先空間
との間の間隔が鉄筋のリブ及び節の形成に起因して鉄筋
の任意の断面において不規則であるため、種々の溶接欠
陥が発生する。

また、銅当金がアークに直接曝される場合には、銅当金
の損傷が激しく、交換頻度が高い。

更に、銅当金と開先空間との間に鋼製裏当金を設けると
アンダーカット又はオーバーラツプ等の溶接欠陥が発生
し易い。

更にまた、ガラステープ又はセラミックス材等を銅当金
と開先空間との間に設けるとスラグ生成作用が得られる
ものの、アークの安定起動が阻害される。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
溶接欠陥が防止されると共に、当金の損傷も軽減される
ガスメタルアークエンクローズ溶接方法を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るガスメタルアークエンクローズ溶接方法は
、棒状の一対の被溶接材をその接合面間に所定の開先空
間を設けて配置すると共に、前記開先空間の外周の一部
を囲む当金を配置し、更に前記当金と前記被溶接材及び
開先空間との間に、少なくとも導電部材と、耐火性可視
性部材との複合体からなる裏当材を、前記導電部材を前
記被溶接材及び開先空間側に配置して当金の間に介装し
、溶接電極を前記開先空間の接合面に沿いその両縁部で
反転させ連続的に往復移動させつつ、溶接金属を前記開
先空間に充填するガスメタルアークエンクローズ溶接方
法において、前記接合面の縁部側の所定の領域で溶接入
熱をその他の領域より低下させることを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、当金と被溶接材との間に、裏当材を
配置する。この裏当材は被溶接材側に設けられてこれと
接触する導電部材と、当金側の可撓性部材との複合体で
あるから、アークは導電部材との間で発生するため、安
定して且つ良好にアークが起動される。また、可撓性部
材がこの導電部材の裏に配設されているので、被溶接材
の表面に凹凸があり、又は一対の被溶接材間に若干の位
置の偏りがあっても、可視性部材が変形して裏当材は一
対の被溶接材の両端部に確実に接触するので、溶接金属
を開先空間内に保持することができる。即ち、溶接金属
の漏出が防止されるので、これにより溶接欠陥の発生を
抑制することができる。

また、溶接電極は接合面に沿って移動させる。

そして、この溶接電極を前記接合面の両縁部で反転させ
て被溶接材の長手方向に略直交する方向に往復移動させ
る。この場合に、前記接合面の両縁部の近傍の所定の領
域においては、その他の領域、即ち接合面の中央部の領
域よりも溶接入熱を低下させる。これにより、接合面の
縁部から溶接金属の融滴が溶は落ちることが防止される
。

なお、この耐火性可撓性部材としては、セラミックス繊
維体又はセラミックスペースト等があり、可撓性を有す
ると共に、溶接金属と接触しても完全に溶融しないよう
な耐火性を有するものであれば、種々の材料のものを使
用することができる。

一方、導電部材としては、薄鋼帯板又は小径の鋼条材等
がある。この導電部材は耐火性可撓性部材の特性を駆動
せずに、裏当材全体としても可撓性を保持できるもので
あることが必要である。

［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具
体的に説明する。

第１図は本発明の実施例方法にて使用する裏当材を示す
斜視図、第２図は第１図の■−■線による断面図、第３
図は同じく前記裏当材の平面図である。この裏当材３０
は帯板状の可視性部材８１と、この可撓性部材３１上に
重ねられた帯板状の導電部材３２とを存する。導電部材
３２は溶接金属と略同系の化学組成を宵し、裏開先幅と
路間−の幅を有する。例えば、導電部材３２としては、
厚さが０．８１箇、幅が１５■菖のＪＩＳ　Ｇ　３１４
１冷間圧延鋼帯（ＳＰＣＣ）を使用することができる。

また、可撓性部材３１は裏開先幅より広幅であり、従っ
て、導電部材３２よりも幅が広い。この可視性部材３１
としては、例えばアルミナシリカ系の帯状セラミックス
繊維体がある。また、その形状は、例えば厚さが２龍、
幅が２５ｍｍである。この可撓性部材３１は溶接金属が
接触しても完全溶融しないものであることが必要であり
、このため１５００℃以上の融点を有することが好まし
い。

そして、可撓性部材３１の長手方向の中央には、丁字形
のスリット３４が形成されており、導電部材３２と同一
の冷間圧延鋼帯で形成されたかしめ部材３３をこのスリ
ット３４に挿通させて、裏当材３０の厚さ方向に機械的
にかしめることにより、導電部材３２と可撓性部材３１
とを一体的に固定しである。

本実施例方法においては、上述の如く構成された裏当材
を例えば垂直に配置された鉄筋の対向端部の側面に押し
付けてガスメタルアークエンクローズ溶接する。第４図
（ａ）は本発明を垂直筋に適用した実施例を示す縦断面
図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＢ−Ｂ線による断面
図である。この第４図に示すように、一対の鉄筋４０の
接合面４０ａを鉄筋４０の長手方向に対して略垂直に形
成し、この接合面間に所定の開先幅に相当する間隔を設
けて両鉄筋４０を対向させる。

そして、その水平断面がＵ字形をなす銅当金４１を鉄筋
４０間の開先空間を側方から抱くようにして配設し、こ
の銅当金４１の上端及び下端に配設されたクランプ（図
示せず）を夫々上方の鉄筋４０及び下方の鉄筋４０に締
結する。この場合に、第５図（ａ）に拡大して模式的に
示すように、裏当材３０をその導電部材３２が鉄筋４０
側に、可撓性部材３１が銅当金４１側になるように、銅
当金４１と鉄筋４０との間に介装する。そうすると、導
電部材３２が鉄筋４０に接触して両者が導電可能に接続
される。また、可視性部材３１は銅当金４１と鉄筋４０
との間に挾まれ、前述のクランプを締結することにより
可撓性部材３１は銅当金４１により鉄筋４０に向けて押
圧されて変形し、銅当金４１の内面と鉄筋４０の周面と
の双方に密着して両者間に介在する。

この銅当金４１はその先端側に溶接ワイヤ４６を挿入す
るための開口部４１ａが形成されており、この開口部４
１ａに面するようにして、２群のガス吐出口４２．４３
が設けられている。このガス吐出口４２．４３からは整
流体４７を経てシールドガスが開口部４１ａに向けて噴
出される。そして、ガス吐出口４２．４３からのシール
ドガスは開口部４１ａ内で層流状態になって相反する方
向に向けて進行し、ガス吐出口４２からのシールドガス
は開口部４１ａから相互に衝突した後、屈曲して外部へ
進み、ガス吐出口４３からのシールドガスは相互に衝突
した後、屈曲して開先空間内に向けて進行する。

上述の如く各部材を設定し、ガス吐出口４２゜４３から
シールドガスを噴出させて開先空間にシールドガスの層
流を形成した後、溶接電源のアース端子と鉄筋４０とを
電気的に接続すると共に、溶接トーチ４４に支持された
溶接ワイヤ４６を開先空間に挿入する。溶接トーチ４４
には前記溶接電源に接続されたコンタクトチップ４５が
取付けられており、このコンタクトチップ４５を介して
溶接ワイヤ４６に所定の溶接電力を供給する。この場合
に、開先空間の奥には鉄筋４０に接続された導電部材３
２が配設されているので、溶接ワイヤ４８と導電部材３
２との間に安定した良好なアークが生起される。

次いで、アークを下方の鉄筋４０の接合面と導電部材３
２との境界部に移動させ、アークを短くしながらセミウ
ィービングを実施する。即ち、溶接ワイヤ４６の先端を
接合面４０ａに沿って溶接ワイヤ４８の長手方向に直交
する方向（矢印にて示す）に移動させ、接合面の縁部で
反転させる。

このようにして、溶接ワイヤ４６の先端をその長手方向
に直交する方向に往復移動させつつ、溶接ワイヤ４６を
開先空間の奥側から手前側に移動させる。これにより、
溶接金属を下方鉄筋４０の接合面上に盛り付けていき、
下方鉄筋４０と上方鉄筋４０との間を橋絡させ、更に開
先の最前部まで溶接金属を盛り付けて開先空間を溶接金
属で充填する。

この場合に、溶接ワイヤ４６に給電する溶接電力を第６
図に示すように変化させる。即ち、接合面の両縁部（溶
接ワイヤ４６の往復移動反転位置）から所定の領域（以
下、開先周辺部という）において、その他の領域（以下
、開先内部という）よりも溶接電力を低下させる。具体
的には、溶接電流及び溶接電圧の振幅は一定のままでそ
の周波数を開先周辺部の方が開先内部よりも小さくなる
ようにする。これにより、溶接電力、ひいては溶接入熱
が開先周辺部で低下し、接合面の縁部に対する過剰の溶
接入熱に起因してこの縁部から溶接金属の溶滴が落下す
ることが防止される。

このようにして開先空間が溶接金属で充填された後、ア
ークを停止し、溶接金属を冷却させて凝固させた後、前
記クランプを外して銅当金４１を取り外して溶接を終了
する。

本実施例方法においては、銅当金４１と鉄筋４０との間
に裏当材３０のセラミックス繊維からなる可撓性部材３
１が介在しているので、溶接金属が開先空間から漏出す
ることはない。従って、アンダーカット及びオーバーラ
ツプ等の溶接欠陥の発生は防止される。なお、薄鋼帯状
の導電部材３２は溶接金属と接触して溶融し、余盛を形
成して継手の一部となる。

可撓性部材３１は銅当金４１と鉄筋４０との間に挟まれ
て変形するので、第５図（ｂ）に示すように、例えば上
方鉄筋４０の接合面が鉄筋４０のリプの位置に形成され
たため、上方の接合面の直径が下方の接合面の直径より
も大きい場合にも、可撓性部材３１の上部が下部より多
く撓んで同様に銅当金４１と鉄筋４０との間を封止する
。従って、異径断面の鉄筋であっても、溶接金属の漏出
は確実に防止される。

なお、可撓性部材３１はその溶融損耗を防止するために
融点が１５０００℃以上のものを使用することが好まし
い。

また、例えば、融点が６００℃、厚さが１醜膳以下のガ
ラステープを薄鋼帯状導電部材３２とセラミックス可撓
性部材３１との間に挿入しておくと、導電部材３２が溶
接金属と接触して溶融する際にこのガラステープも溶融
してスラグを形成するので、溶接部の外観が！！！にな
る。

更に、導電部材及び耐火性可視性部材を夫々複数個積層
して裏当材を構成することにより、その厚さを任意に設
定することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されないことは勿論で
ある。例えば、第４図に示す実施例のように工形開先の
垂直筋の場合に限らず、接合面が傾斜した斜め工形開先
のもの又は水平筋の場合等、種々の変形が可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、導電部材と、耐火
性可撓性部材との複合体からなる裏当材を当金と被溶接
材との間に配設するから、前記可撓性部材が変形して当
金と被溶接材との間に密着して介在するので、溶接金属
の漏出が確実に防止され、溶接欠陥の発生が回避される
。また、開先空間の奥には、導電部材が配設されている
ので、狭開先であってもアークは安定して生起される。

更に、溶接電極を往復移動させつつアークを形成する際
に、この溶接電極からの溶接入熱を接合面の開先周辺部
で低下させるので、この周辺部における溶接金属の溶滴
の溶は落ちを防止することができる。

このようにして、本発明によれば、溶接欠陥がない美麗
な裏ビードを高効率で形成することができる。

なお、本発明はエンクローズアーク溶接方法であり、裏
当金の導電部材はアークが形成された後に溶融して裏ビ
ードを形成する。従って、継手の一部として裏当金が残
存する被覆アーク溶接法（第８図）及びガスメタルアー
ク溶接法（第９図）では不可能であった外観検査が、継
手の全周に亘って実施できる。また、超音波探傷検査に
ついても問題なく適用可能であり、本発明においては外
観検査が可能であるため、本発明は溶接部の品質保証上
極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法にて使用する裏当材を示す
斜視図、第２図は第１図の■−■線による断面図、第３
図は同じくその裏当材の平面図、第４図（ａ）は本実施
例方法を示す縦断面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）の
Ｂ−Ｂ線による断面図、第５図（ａ）及び（ｂ）は同じ
くその模式的拡大図、第６図は溶接入熱の変化パターン
を示す図、第７図（ａ）、（ｂ）は従来のエンクローズ
溶接方法を示す図、第８図（ａ）、（ｂ）は従来の被覆
アーク溶接方法を示す図、第９図（ａ）乃至（Ｃ）は従
来のガスメタルアーク溶接方法を示す図である。 ３０．６０，５４，５７．８０，６３，７１゜７５．７
８；裏当材、３１；可撓性部材、３２；導電部材、３３
；かしめ部材、４０；鉄筋、４０ａ；接合面、４１；銅
当金、４’２．４３　：シールドガス導管部、４４；溶
接トーチ、４６；溶接ワイヤ、４７；整流体、４８；噴
出口 第１図 會 第８図 ！ （ｂ） 第４図 （ｂ） ◆溶接ワイヤ７５覆勧− 第６図 （ｂ） 第８図 （Ｇ） （ｂ） 第７図 （ｂ） クム （Ｃ） 第９図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）棒状の一対の被溶接材をその接合面間に所定の開
   先空間を設けて配置すると共に、前記開先空間の外周の
   一部を囲む当金を配置し、更に前記当金と前記被溶接材
   及び開先空間との間に、少なくとも導電部材と、耐火性
   可撓性部材との複合体からなる裏当材を、前記導電部材
   を前記被溶接材及び開先空間側に配置して当金の間に介
   装し、溶接電極を前記開先空間の接合面に沿いその両縁
   部で反転させ連続的に往復移動させつつ、溶接金属を前
   記開先空間に充填するガスメタルアークエンクローズ溶
   接方法において、前記接合面の縁部側の所定の領域で溶
   接入熱をその他の領域より低下させることを特徴とする
   ガスメタルアークエンクローズ溶接方法。
2. （２）前記導電部材は帯板状をなし、前記可撓性部材は
   前記導電部材より広幅の帯板状をなしていることを特徴
   とする請求項１に記載のガスメタルアークエンクローズ
   溶接方法。
3. （３）前記可撓性部材はセラミックス繊維で構成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載のガスメタルアー
   クエンクローズ溶接方法。
4. （４）前記可撓性部材は１５００℃以上の融点を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載のガスメタルアークエ
   ンクローズ溶接方法。