JPH0336627B2

JPH0336627B2 -

Info

Publication number: JPH0336627B2
Application number: JP62128625A
Authority: JP
Inventors: Juichi Sato; Zenichi Kaneko; Seiji Higaki; Kazuto Hayashi
Original assignee: KUCHIKU KOGYO
Current assignee: KUCHIKU KOGYO
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1991-06-03
Also published as: JPS63295068A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は土木、建築、海洋構造物および各種窯
炉や加熱炉等の熱設備あるいは造船、車輛、橋梁
等の工作物に用いられる棒状電着スタツドの製造
方法に関する。〔従来の技術〕各種産業界において軟鋼、低合金鋼あるいはス
テンレスチール製棒状スタツドを採用し、多種類
の設備、機器に対して所謂スタツド溶接が実施さ
れていることは周知の通りである。而して前述の棒状スタツドは目的に応じた材質
のものを適宜に選定するほか、要求される機能に
適した形状のものが採用されている。第１１図ａ〜ｆは各種棒状スタツドの概略正面
図で、ａは平坦な溶接端面１と分岐した頭部２を
有するＹ形スタツド３、ｂは前記頭部２にリブ４
を有するリブ付きＹ形スタツド５、ｃは尖頭溶着
端面６を有する径大部７とネジ部８を備えた径小
部９からなる異径スタツド１０、ｄは平坦な溶着
端面１とネジ部１１を有する丸棒スタツド１２、
ｅは平坦な溶着端面１とナツト状の止頭１３を有
する有頭スタツド１４、ｆは鉤状ヘツド１５と平
坦な溶着端面１を備えた鉤形スタツド１６であつ
て、この他図示していないが、種々の形態のもの
が採用されている。スタツド溶接は母材に接触させた通電スタツド
を瞬間的に設定された間隔だけ引離すことによつ
て発生するアークにより溶融池を形成させ、つい
でスタツドを母材に圧入して溶接するものであ
り、溶接効果を高めるためスタツドの溶着端面の
形状には種々の工夫がされている。第１２図ａ〜ｆはその代表的な溶着端面の形状
を示すスタツドの部分概略図であつて、ａは前述
した平坦な溶着端面１を有するもの、ｂは溶着端
面１７が笠状の鰐部１８と円筒突起１９を有する
もの、ｃは溶着端面２０が小円錐突起２１を備え
たもの、ｄは溶着端面２２が円錐体２３を形成し
ているもの、ｅは溶着端面２４が半球状体２５と
なつているもの、ｆは溶着端面２６が截頭円錐体
２７に形成されているものを示す。前述のような溶着端面を有するスタツドは、そ
のままの状態で使用されるほか、溶接を更に確実
なものとし溶接部の品質を高めるため、フラツク
スを被着したりあるいは溶着端面にフエルールを
採用する手段も知られている。第１３図ａ〜ｄはフエルールを用いたスタツド
の溶接手順を示す概略説明図で、ａはフエルール
２８を先端に遊嵌したスタツド２９を母材３０に
押し当てた状況を示すもので３１はスタツド２９
のネジ部３２を挟持している通電チヤツクであ
る。ｂは前記スタツド２９を設定間〓引上げてア
ーク３３を発生させ溶融池３４を形成している状
況を示す。ついで所定時間経過後ｃに示すように
スタツド２９を押し下げて溶融池３４に突入させ
溶接を行う。ｄはフエルール２８を除去したのち
の溶接状況を示す部分断面図である。このほか通電性のあるカートリツジを用い抵抗
発熱を利用するタイプのものも開発されており、
共に良好な溶接成績をあげている。また、実公昭57−54932号公報に示すように、
スタツド材の先端部に多数の凹凸を有する穴を設
け、該穴に固体フラツクスを打ち込んだ溶接用ス
タツド、実開昭60−190472号公報に記載のよう
に、ステンレス製スタツド材の端部にアルミニウ
ムムの溶剤片を固植し溶接用スタツド、あるいは
特公昭27−4811号公報に記載のようにスタツド材
を一端面に十字あるいは井型の溝を形成し、該溝
内に溶接剤を充填した溶接用スタツドが提案され
ている。次に、加熱炉の耐熱壁施工において、従来例に
係る前記スタツドを用いる作業手順について以下
に説明する。第１４図は加熱炉の炉壁鉄皮３５
（以下鉄皮と云う）に品質性能を異にする繊維質
断熱材からなるブランケツト３６，３７，３８を
取り付ける状況を示す概念図で、前記鉄皮３５の
所定位置にあらかじめステンレススチールなどの
耐熱金属製のネジ付棒状電着スタツドの製造方法
３９ａ，３９ｂ，３９ｃ（以下スタツドと云う）
を溶接し、ついで前記スタツド３９ａ〜３９ｃと
同径の貫通孔４０ａ〜４０ｃを設けたブランケツ
ト３６を、前記貫通孔４０ａ〜４０ｃとスタツド
３９ａ〜３９ｃを一致させて鉄皮３５に達するま
でに押し込み、次に全く同様にしてブランケツト
３７，３８を逐次押し込んだのち、第１５図に示
すように耐熱ワツシヤ４１ａ〜４１ｃ、耐熱ナツ
ト４２ａ〜４２ｃを用いてブランケツト３６〜３
８を締め付けて耐熱ライニング４３を構成する。〔発明が解決しようとする課題〕而してブランケツト３６〜３８は通常かなり柔
軟で、厚さが50〜300mm、幅500〜1000mm、長さ
2000〜8000mm以上の所謂ふとん状のものであるた
め前記貫通孔４０ａ〜４０ｃとスタツド３９ａ〜
３９ｃの位置あわせが極めて困難であつて作業性
が悪いうえに、ブランケツトは２〜３層でなく６
〜８層の構成とすることも珍しくないため、ます
ます長時間を要することが多いと云う問題点があ
つた。そこで、本発明者等は前述の第１２図ｄに示す
ような先尖りのスタツドを用いてブランケツトを
鉄皮に押し当てた状態で該スタツドをブランケツ
トに刺し通して鉄皮に溶接する手段を試験した結
果、溶接不良箇所が20〜40％にも達することが判
り、該手段は採用し難いことを知つた。そこで、前述の溶接不良を無くすため第１３図
に示すようなフエルール２８を採用して第１６図
に示すようにあらかじめブランケツト３６〜３８
にフエルール２８が挿入できる貫通孔４４を穿設
してスタツド２９を溶接する手段を試みたが、該
貫通孔４４とスタツド２９間の空〓を何等かの断
熱材で完全に充填する必要があり、充填が不充分
であると断熱不良となり鉄皮３５に熱的損傷を生
ずる。また該スタツド２９の数量は数千から２万
以上に達することが多いことから、充填に著しい
作業時間がかかり、経済的に問題が生じ、また技
術的にも断熱効果に不安が多いことを知つた。そこで、スタツド材の先端が径が全体に渡つて
等しい棒状のスタツド材を使用する必要がある
が、前記実公昭57−54932号公報記載の溶接用ス
タツド及び実開昭60−190472号公報記載の溶接用
スタツドにおいては、先端部に固化した溶接剤が
突出しているので、該溶接剤に酸化チタンを主成
分とするフラツクスを使用する場合には、導電性
が悪いのでアークがスタートし難いという問題点
がある。更に、上記特公昭27−4811号公報記載の溶接用
スタツドにおいては、先端のスタツド材の金属部
分が露出しているので、フラツクスに非導電性の
ものを使用しても、アークは発生するが、上記溝
内にフラツクスを充填する工程を必要とするの
で、製造に手間がかかり、更には大径のスタツド
を使用する場合には、内部のフラツクスによつて
発生するガスが溝方向に集中して発生するので、
溶接不良が発生する恐れがある。また、本発明は溶接性能に優れ、かつ経済的な
生産が可能で施工性の良い棒状電着スタツドの製
造方法を提供することを目的とし、他の目的は保
温炉、加熱炉を始めとする高温諸装置の耐熱ライ
ニング構成に適した棒状電着スタツドの製造方法
を提供することにある。〔課題を解決するための手段〕上記目的に沿う本発明に係る棒状電着スタツド
の製造方法は、連続した外縁を有し中心対称な中
窪み部を形成したスタツド材の該中窪み部に接着
剤を噴霧した後、該接着剤層に粉末フラツクスを
吹付けて粘性混合層からなるフラツクス層を形成
し、しかる後、該フラツクス層の形成されたスタ
ツド材を加熱し該フラツクス層を加熱固化させて
構成されている。ここで、上記中心対称とはスタツド材の中心軸
を基準として点対称なことをいい、中心対称な中
窪み部には、球面状となつたもの、円錐面、裁頭
円錐面のいずれをも含む。〔作用〕本発明の棒状電着スタツドの製造方法は、スタ
ツド材の端面に連続した外縁を有し中心対称な中
窪み部を形成し、該中窪み部にフラツクス層を形
成しているので、スタツド材の先端部を被溶接物
に押付けることによつて、外縁が当接しこれによ
つて直ちにアークが発生する。そして、アークが
発生するとフラツクスが高温に晒されてガスが発
生するが、この場合フラツクス層は断面が中心対
称な中窪み部に形成されているので、ガスの発生
が周囲に均等に行われ、大型のスタツド材であつ
てもその周囲を覆うことができ、良好な溶接を得
ることができる。そして、該棒状電着スタツドの製造過程におい
ては、予め接着剤を噴霧した後、粉末フラツクス
を吹付けて粘性混合層からなるフラツクス層を形
成しているので、中窪み部がフラツクス層との接
合が強固になり、更にはこの状態で加熱固化させ
ているので、フラツクス層も固まり安定したフラ
ツクス層となる。〔実施例〕第１図は本発明の一実施例に係る棒状電着スタ
ツドの製造方法によつて製造された棒状電着スタ
ツド４５の部分切欠正面図で、頭部にはネジ部４
６が螺刻され、下方はフラツクス層で覆われた中
窪み溶着端面４７が設けられている。本実施例の
棒状電着スタツド４５（以下電着スタツドと云
う）は材質がSUS310Sで直径８〜25mmの丸棒で
あり、また中窪み溶着端面４７は球状詳しくは部
分球状の面として穿設されている。第２図、第３図は他の実施例にかかる電着スタ
ツド４８，４９の部分切欠図で中窪み溶着端面５
０，５１がそれぞれ円錐面および截頭円錐面に構
成された例である。次に該電着スタツド４５の製造手順について第
４図〜第７図に従つて説明する。第４図はスタツド材を構成するSUS310Sの丸
棒鋼４５ａの端面部分切欠図でバイト（図示せ
ず）を用いて端面を半球面４７ａに切削加工し、
次に第５図に示すようにノズル５２から接着剤た
とえば合成ゴム系接着剤５３を前記半球面４７ａ
に噴霧し接着層４７ｂを構成する。さらに、第６図に示すように該接着層４７ｂに
対してノズル５４から粉末フラツクス５５たとえ
ばTiO₂45〜55％、SiO₂15〜25％、MnO₂8〜12
％、Fe₂O₃3〜６％、Al₂O₃2〜４％、Ni1〜２％、
Cr0.5〜1.5％（重量％）からなる粉末フラツクス
を吹きつけフラツクス層４７ｃを構成する。この状態におけるフラツクス層４７ｃは接着剤
に粉末フラツクスが突入してなる粘性混合層であ
るため、固化工程が必要になる。そこで、第７図に示すようにフラツクス層４７
ｃを形成せしめた丸棒鋼４５ａを適宜数電気炉５
６に装入し温度制御装置５７によつて所要時間た
とえば15分〜３時間加熱しフラツクス層４７ｃを
固化させて電着スタツド４５を製造する。第７図
において５８は電源を示す。而して電着スタツド４５の材質については前記
実施例に限定することなく、軟鋼、低合金鋼など
適宜なスタツド用材質のものも採用できる。又接着剤や粉末フラツクスについても同様に前
記実施例に限定することなく、周知のスタツド用
材を用いることも可能であるが、前述のフラツク
ス成分系のものは特に良好な結果が得られる。次に、上記電着スタツドを用いて溶接する手順
について第８図ａ〜ｄに従つて説明する。第８図ａに示すように電着スタツド４５を被溶
接板５９（以下単にプレートと云う）に押し当
て、通電状態においてｂのように電着スタツド４
５を所定間隔上方に引上げると電着スタツド４５
とプレート５９間にアーク６０が発生し、この状
態を所定時間継続するとｃに示すように両者が溶
融して溶融池６１ができる。次に電着スタツド４
５をプレート５９に押しつけるとｄに示すように
電着スタツド４５はプレート５９に完全に溶接さ
れる。６２はその溶接部を示す。本実施例では、電着スタツド４５として８mm径
のSUS310Sを用い、ａ〜ｄまでの溶接時間は0.05
〜0.3秒とし、前記所定間隔は1.0〜4.0mmの範囲で
施工した。また、溶接用直流電源装置としては次の諸元の
ものを採用した。一次電圧（Ｖ） 200／220 周波数（Hz） 50／60 定格一次入力（KVA 25〜245 二次無負荷電圧（Ｖ） 135 二次電流（Ａ） 200〜2500 また溶接ガンとしては溶接電流2000A（最大）、
使用率５％のNS−101（ダイヘンスタツド(株)形式
番号）を採用し、あらゆる溶接姿勢を実施したが
結果はすべて良好であつた。本発明者等の実験によると電着スタツドの中窪
み溶着端面は周知のフエルールやカートリツジの
ような作用を発揮し、アークの発生に続く溶融池
の形成が極めて順調で、かつフラツクス層の作用
により溶接部の品質は非常に優れている。第９図は第８図ｄの溶接部６２のエツジング写
真（３倍）を図面化したものであり、溶接欠陥は
全く見られない。本発明者等は引張り試験、曲げ試験、繰返し曲
げ試験、トルク試験を実施したが、周知のフエル
ールやカートリツジを用いたスタツドの成績に比
して全く遜色が無かつた。第１表はその試験結果の１例であつて、直径８
mmφ、ネジ部径6.7mmのSUS310Sのスタツドを試
験体として、被溶接板は板厚10mmのSS４１を用
いた。

〔発明の効果〕

本発明の棒状電着スタツドの製造方法は、以上
の説明からも明らかなように、スタツド材の端面
に連続した外縁を有し中心対称な中窪み部を形成
し、この上に接着剤を噴霧した後、粉末フラツク
スを吹付けて粘性混合層から成るフラツクス層を
形成しているので、中窪み部が出口側に開放する
部分球状、円錐状あるいは裁頭円錐面等であつて
も、中窪み面にフラツクス層が強固に結合し、運
搬中等の振動によつてフラツクス層が取れること
がない。また、溶接時においては、中窪み部が中心対称
となつているので、フラツクス層も中心対称とな
り、更にはスタツド材の上記端面には周縁を有し
ているので、該棒状電着を被溶接物に押付けるこ
とによつてアークが発生し、更にフラツクス層が
中心対称となつているので、スタツド径が大径と
なつてもガスが溶接部の回りを均等に覆い、良好
な溶接ができる。従つて、本発明方法によつて製造される棒状電
着スタツドは周知のフエルールやカートリツジの
ような補助部材の必要性が全く無いうえに、溶接
結果に全く遜色が無いので、その経済的効果は多
大であり、かつ施工が極めて容易であつて、従来
に例を見ない経済的な耐熱ライニング工法が採用
できるほか、土木建築などを始めとするあらゆる
産業分野に広く利用できるので、その実用効果は
多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は棒状電着スタツド
の部分切欠図、第４図は丸棒鋼の端面部分切欠
図、第５図は接着層構成要領説明図、第６図は粉
末フラツクス吹き付け状況説明図、第７図は棒状
電着スタツドの製造方法の加熱状況説明図、第８
図ａ〜ｄは棒状電着スタツドの製造方法の溶接手
順説明図、第９図は溶接部のエツジンク状態を示
す正面図、第１０図は棒状電着スタツドを用いた
施工要領説明図、第１１図ａ〜ｆは各種棒状スタ
ツドの概略正面図、第１２図ａ〜ｆは各種スタツ
ドの溶着端面を説明するための部分概略図、第１
３図ａ〜ｄはフェルールを用いたスタツドの溶接
手順を示す概略説明図、第１４図はブランケツト
取付け状況を示す概念図、第１５図は取付け完了
時の概略説明図、第１６図はフエルールを利用す
るスタツド溶接要領を示す概略図である。〔符号の説明〕、１……平坦な溶着端面、２…
…頭部、３……Ｙ形スタツド、４……リブ、５…
…リブ付Ｙ形スタツド、６……尖頭溶着端面、７
……径大部、８……ネジ部、９……径小部、１０
……異径スタツド、１１……ネジ部、１２……丸
棒スタツド、１３……止頭、１４……有頭スタツ
ド、１５……鉤状ヘツド、１６……鉤形スタツ
ド、１７……溶着端面、１８……鍔部、１９……
円筒突起、２０……溶着端面、２１……小円錐突
起、２２……溶着端面、２３……円錐体、２４…
…溶着端面、２５……半球状体、２６……溶着端
面、２７……截頭円錐体、２８……フエルール、
２９……スタツド、３０……母材、３１……通電
チヤツク、３２……ネジ部、３３……アーク、３
４……溶融池、３５……炉壁鉄皮、３６〜３８…
…ブランケツト、３９ａ〜３９ｃ……ネジ付、４
０ａ〜４０ｃ……貫通孔、４１ａ〜４１ｃ……耐
熱ワツシヤ、４２ａ〜４２ｃ……耐熱ナツト、４
３……耐熱ライニング、４４……貫通孔、４５…
…棒状電着スタツドの製造方法、４６……ネジ
部、４７……中窪み溶着端面、４７ａ……半球
面、４７ｂ……接着層、４７ｃ……フラツクス
層、４８……電着スタツド、４９……電着スタツ
ド、５０……中窪み溶着端面、５１……中窪み溶
着端面、５２……ノズル、５３……合成ゴム系接
着剤、５４……ノズル、５５……粉末フラツク
ス、５６……電気炉、５７……温度制御装置、５
８……電源、５９……被溶接板、６０……アー
ク、６１……溶融池、６２……溶接部、６３……
鉄皮、６４……繊維質耐火ブランケツト、６５…
…繊維質耐火ブランケツト、６６……穿孔ドリ
ル、６７……貫通孔、６８……電着スタツド、６
９……耐熱ワツシヤ、７０……耐熱ナツト。

Claims

【特許請求の範囲】

１連続した外縁を有し中心対称な中窪み部を端
面に形成したスタツド材の該中窪み部に接着剤を
噴霧した後、該接着剤層に粉末フラツクスを吹付
けて粘性混合層からなるフラツクス層を形成し、
しかる後、該フラツクス層の形成されたスタツド
材を加熱し該フラツクス層を加熱固化させたこと
を特徴とする棒状電着スタツドの製造方法。