JPH0455787B2 - - Google Patents

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JPH0455787B2
JPH0455787B2 JP31864189A JP31864189A JPH0455787B2 JP H0455787 B2 JPH0455787 B2 JP H0455787B2 JP 31864189 A JP31864189 A JP 31864189A JP 31864189 A JP31864189 A JP 31864189A JP H0455787 B2 JPH0455787 B2 JP H0455787B2
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JP
Japan
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welding
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welded
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deformed steel
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JP31864189A
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JPH03180295A (ja
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Motoomi Ogata
Eiji Suzuki
Takashi Ooiwa
Shunsaku Komoda
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Nippon Kokan Koji KK
Original Assignee
Nippon Kokan Koji KK
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Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は、異形棒鋼をガスシールドアーク溶接
する際に使用するコージライト系焼結セラミツク
ス製裏当て材に関する。 なお、本明細書において、“部”および“%”
とあるのは、それぞれ重量部”および“重量%”
を意味する。 従来技術とその問題点 土木、建設などの工事現場では、鉄筋の接合が
日常的に行われている。これらの現場での鉄筋の
接合には、他の分野で一般的に行われている電気
溶接またはガス溶接に要求される条件が満たされ
ない場合が多いので、25mm以下の鉄筋は、通常重
ね合わされた後鉄線で結束されている。 一方、異形棒鋼からなる25mm以上の主筋の場合
には、上記の結束法では、十分な強度が得られな
いため、通常圧接工法による結合が行われてい
る。圧接工法は、溶接法とは異なつて、接合すべ
き2個の被接合体を鉄材の融点以下の温度に加熱
しつつ加圧接合するので、操作が煩雑であり、長
時間を要し、また作業者の熟練を必要とする。 より具体的には、まず両被接合体の接合部分を
十分に研削して清浄化し、酸化防止のために還元
炎で加熱しつつ両被接合体を十分な力で押し付
け、さらに溶融させることなく全体を加熱し、所
定の温度まで昇温させて所定時間保持した後、圧
接部の形状を整形し、除冷する必要がある。 さらに、圧接工法を行なうためには、作業ヤー
ドを広くとる必要がある、足場環境も整備されて
いなければならない。また、圧接しただけ鉄筋の
長さが短くなるため、鉄筋の先組みが出来ないと
いう問題もある。 さらにまた、圧接工法には、雨天乃至強風(風
速4m以上)の場合には、接合部分に鉄錆、砂、
泥などを異物が付着したり、接合部分が急冷され
たりするため、工事が不可能となるか或いは不良
率が高くなるなどの重大な障害がある。 このため、建設現場で実施できる溶接技術の開
発が切望されている。しかしながら、建設用鉄筋
は、市中から回収されたスクラツプを主原料とし
ているので、不純物濃度が高く、再熱割れ、脆化
などを起こす虞があり、主筋の電気溶接は、好ま
しいとされている。 従来、低炭素鋼異形棒鋼からなる主筋について
は、溶接部分を炭酸ガスでシールドしつつアーク
溶接する工法が一部で実施されている。この場
合、鉄筋同志の溶接位置を所定位置に合わせるた
めに、溶接部直上部分を切り除いた鉄製パイプに
より溶接部分を予め固定しておき、この切り除き
部分から鉄筋を溶接している。しかしながら、こ
の方法においても、種々の問題点がある。例え
ば、(イ)溶接作業時に固定具である鉄製パイプの内
面も溶融するので、消費電力が増大し、溶接時間
が長くなる、(ロ)鉄製パイプからの放熱が大きくな
るため、溶接部が急冷されて、溶接部に熱歪みが
残留しやすい、(ハ)溶着された鉄製パイプのため
に、溶接部からの酸化皮膜、介在物などを除去す
ることができない、(ニ)溶接部分が、溶着された鉄
製パイプの径だけ太くなるので、コンクリートの
打設時にコンクリートの流動が妨げられ、骨材が
分離しやすくなる、(ホ)鉄製パイプのために、溶接
部の外観検査ができない、などの問題点が解決さ
れていない。 さらに、銅製の裏当て材を使用するシールドア
ーク溶接工法も開発されている。しかしながら、
この場合には、銅の熱伝導性が高いため、溶接部
が急冷され、熱影響が出やすく、また、銅製の裏
当て材が容易に損傷して使用不能となるので、コ
スト高となるなどの問題点がある。 問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き従来技術の問題点に鑑
みて鋭意実験および研究を重ねた結果、特定の組
成からなる焼結セラミツクス製の裏当て材が、異
形棒鋼をガスシールドアーク溶接する際に優れた
性能を発揮することを見出した。 すなわち、本発明は、下記の裏当て材を提供す
るものである: 「異形棒鋼の溶接用裏当て材において、 (a) SiO260〜75%、Al2O315〜25%およびMgO8
〜20%の合計100部、 (b) CaF22〜5部、 および (c) Fe2O32〜5部 からなる焼結セラミツクス製異形棒鋼溶接用裏当
て材。」 本発明においては、主として上記(a)成分が焼結
によりコージライトを形成する。(a)成分の組成割
合が、規定範囲外となる場合には、耐熱衝撃性が
低下して、溶接時に裏当て材が割れる場合があ
る。 上記(b)成分としてのCaF2は、異形棒鋼の溶接
時に溶融したセラミツクス製裏当て材中に適当量
のガラス相を形成させるので、裏当て材の溶融を
容易ならしめるともに、溶接後の溶融裏当て材の
除去を容易にする。(b)成分の量が、(a)成分100部
に対し2部未満の場合には、ガラス相の量が不十
分となつて、裏当て材の溶融および除去が困難と
なる傾向がある。一方、5部を上回る場合には、
裏当て材の融点が低下して、耐熱性が不足する場
合がある。 上記(c)成分としえのFe2O3は、異形棒鋼の溶接
時に溶融した裏当て材と棒鋼との濡れ性を改善す
ることにより溶接部分を良好に被覆して、溶接部
分の酸化を有効に防止し、溶接後の外観を著しく
良好なものとする。(c)成分の量が、(a)成分100部
に対し2部未満の場合には、上記濡れ性の改善が
十分に行われないのに対して、5部を上回る場合
には、溶接時に裏当て材の内面部が発泡したり、
或いは焼結した裏当て材が黒色に変化して、その
一部が溶接個所に残存した場合に鉄筋と見分け難
くなる。 なお、本発明の裏当て材は、上記(a)乃至(c)成分
のほかに、使用する原料に由来する少量の不可避
的不純物(通常裏当て材重量の5%程度まで)を
含んでいても良い。この様な不純物としては、
Na2O、K2O、CaO、MnO、TiO2などがある。 本発明の焼結セラミツクス製異形棒鋼溶接用裏
当て材は、常法にしたがつて、製造することがで
きる。すなわち、(a)、(b)、および(c)成分が所定の
組成範囲となるように、例えば、カオリン、タル
ク、螢石およびFe2O3の粉末(通常粒径10〜300μ
m程度)を秤量配合し、十分に混合し、必要なら
ば水および/または少量のバインダー(例えば、
PVA)を添加し、混合する。次いで、水含有量
5〜10%程度の混合物を金型に入れてプレス成形
するか、或いは水含有量10〜17%程度の混合物を
押出し成形した後、水含有量が3%以下となるま
で乾燥し、焼成すれば良い。これらの各原料、各
工程などは、すべて公知技術に準じて実施するこ
とができるので、詳述しない。 裏当て材の形状は、特に限定されるものではな
いが、異形棒鋼断面の少なくとも半分程度を覆う
様な半円筒形状乃至U字形状とすることが好まし
い。 発明の効果 本発明による焼成セラミツクス製異形棒鋼溶接
用裏当て材を使用する場合には、下記の様な顕著
な効果が達成される。 (1) 金属製の裏当て材もしくは固定具に比して、
断熱性が著しく良好なので、溶接入熱が低減さ
れ、その結果、電力消費量および溶接時間が大
幅に短縮される。 (2) また、裏当て材の優れた断熱性により、溶接
部分が急冷されないので、熱歪みが残留しな
い。従つて、普通鋼のみならず、高炭素鋼製の
異形棒鋼をも溶接することができる。 (3) 裏当て材を構成するセラミツクスの熱膨張係
数が、異形棒鋼のそれよりも小さいので、溶接
終了後に、裏当て溶融物が溶接部分から容易に
剥離し、除去される。従つて、溶接部分の外観
検査が容易である。 (4) 溶接した異形棒鋼と形状が変化しないので、
コンクリートの打設に何ら影響を及ぼさない。 (5) 溶接中に発生する棒鋼表面の酸化皮膜、フラ
ツクスなどは、セラミツクス製裏当て材の溶融
物中に溶け込む。従つて、溶接後には、これら
は、セラミツクスの溶融固化物とともに除去さ
れるので、溶接表面に異物の残存による欠陥が
発生せず、綺麗である。また、若し溶接欠陥が
発生していたとしても、その発見が容易であ
る。 (6) 大形の異形棒鋼でも、現場で容易に溶接でき
る。 (7) コストが低減される。 実施例 以下に実施例を示し、本発明の特徴とするとこ
ろをより一層明確にする。 実施例 1 下記第1表に示す組成の天然カオリン70部およ
び第2表に示す組成の滑石30部とからなる混合物
を(a)成分源として使用した。 第1表 SiO2 58.02% Al2O3 27.65% 灼熱減量 9.47% 第2表 SiO2 62.36% MgO 31.01% また、得られた(a)成分源としての混合物の組成
は、第3表に示す通りであつた。 第3表 SiO2 65.46% Al2O3 20.37% MgO 10.13% 上記の(a)成分源としての混合物100部に第4表
に示す割合で(b)成分源としての蛍石粉末
(CaF298%以上)および/または(c)成分源として
の酸化鉄粉末を所定量加え、均一に混合し、水8
部を加え、成形した後、プレス成形し、水分含量
が3%以下となるまで乾燥し、1200℃で1時間焼
成した。かくして得られたセラミツクス製裏当て
材は、内径32mm×厚さ10mm×長さ30mmの半円筒形
状のものであつた。
【表】
【表】 次いで、直径30mmのSD30の異形棒鋼2本を8
mmの間隔をおいて固定配置するとともに、溶接部
分の下方に上記の半円筒形裏当て材をそれぞれ設
置して、30〜40秒にわたり突き合わせ溶接を行な
つた。溶接は、炭酸ガス流量201/分、電流
200A、電圧28Vの一定条件下にアークシールド
溶接法により、行なつた。 溶接終了後、棒鋼とセラミツクスとの熱膨張係
数の差異により、溶融セラミツクスが溶接部から
自然に剥離脱落した。 溶接後に引張り試験を行なつたところ、No.10を
除いてすべて母材部分で切断し、溶接部分での破
断は生じなかつた。 第5表に溶接部の外観、溶接部分断面のマイク
ロビツカース硬度(最高値)および裏当て材の内
面状況をまとめて示す。
【表】
【表】 変形により使
用不能)
11 金属光沢劣る 280 ガラス化
第5表に示す結果から、以下のことが明らかで
ある。 CaF2およびFe2O3を含まない試料No.1は、溶融
した裏当て材と棒鋼との濡れ性が劣るため、溶融
後固化した裏当て材の棒鋼から分離性が劣り、金
属光沢が失われている。 Fe2O3のみを2〜5%含むNo.2〜4では、溶融
した裏当て材のガラス化の程度が不十分であり、
溶接部の金属光沢が劣つている。 Fe2O3のみを7%含むNo.5では、溶融した裏当
て材が一部発泡しているため、溶接部表面がざら
ついている。 一方、CaF22〜5%およびFe2O32〜5%を含む
試料No.6〜9では、溶融した裏当て材のガラス化
が良好であるため、溶接時に棒鋼が十分に被覆保
護されて、美しい金属光沢を有する外観良好な溶
接部が得られている。この状態は、溶接部に酸化
皮膜が形成されておらず、且つ溶融した裏当て材
の自然剥離が容易であることを示している。 但し、CaF2の含有量が過剰である試料No.10で
は、裏当て材の焼結による製造時に発泡および変
形を生じて、実用的な裏当て材が得られなかつ
た。 また、CaF2を含まない試料No.11では、溶融し
た裏当て材と棒鋼との濡れ性が不十分であるた
め、溶接部の金属光沢が劣つている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 異形棒鋼の溶接用裏当て材において、 (a) SiO260〜75%、Al2O315〜25%およびMgO8
    〜20%の合計100部、 (b) CaF22〜5部、 および (c) Fe2O32〜5部 からなる焼結セラミツクス製異形棒鋼溶接用裏当
    て材。
JP31864189A 1989-12-07 1989-12-07 焼結セラミックス製異形棒鋼溶接用裏当て材 Granted JPH03180295A (ja)

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JPH03180295A JPH03180295A (ja) 1991-08-06
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