JPH06238467A - 鋼管とダイアフラムの接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液相拡散接合法を利用して、レ形開先の加
工、裏当金の取付け、及びルート間隔の保持を省略し、
溶接余盛が殆どなく、かつ溶接収縮が殆どない鋼管とダ
イアフラムの接合方法を提供する。 【構成】 切断された仕口部鋼管１端部の平坦な接合面
とダイアフラム２の接合面との間に、薄膜状のアモルフ
ァス金属からなるインサート材３を挟み込む。この状態
で、仕口部鋼管１の軸方向に加圧力を与え、接合部を加
熱することにより仕口部鋼管１とダイアフラム２を接合
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築構造物または土木
構造物の柱材を構成する鋼管または仕口部鋼管と梁接合
用のダイアフラムとの接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、柱を構成する鋼管または仕口部鋼
管と梁接合用のダイアフラムとの接合は、完全溶け込み
を得るために、通常、鋼管にレ形開先を取り、ルート間
隔を数mm程度あけ、裏当金を用いて溶融溶接により接合
する方法が採られている。

【０００３】また、鉄筋、管、棒鋼、形鋼等の条材の接
合方法として、ガス圧接法における接合部のふくらみを
なくすことを主目的として、アモルファス金属のインサ
ート材を用いた液相拡散接合法による接合方法が開発さ
れている（特開平２−７５４７８号公報、特開平２−２
４１６７７号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のレ形開先を取る
溶接方法では、鋼管の端部に開先を加工し、さらに裏当
金を取り付けるという手間があり、ルート間隔の保持も
必要となる。

【０００５】また、溶接完了後は、ダイアフラムと鋼管
との接合部に溶接余盛が生じて見栄えが悪いだけでな
く、溶接余盛の存在が梁接合の障害となる場合もある。

【０００６】さらに、従来の接合方法では、開先を溶融
金属で満たすために、これが凝固する際、必然的に溶接
収縮が発生する。

【０００７】本発明は、上述のような課題を解決するた
めに、鋼管とダイアフラムの接合に液相拡散接合法を適
用することを考えたものであり、レ形開先の加工、裏当
金の取付け、及びルート間隔の保持を省略し、溶接余盛
が殆どなく、かつ溶接収縮が殆どない接合方法を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、柱を構成する
鋼管または仕口部鋼管と梁接合用のダイアフラムとの接
合方法であって、鋼管の端部に平坦な接合面を形成し、
鋼管の接合面とダイアフラムの接合面との間に、薄膜状
のアモルファス金属からなるインサート材を挟み込み、
液相拡散接合法により鋼管とダイアフラムを接合するよ
うにしたものである。

【０００９】角形鋼管柱の場合の仕口部鋼管は短尺の角
形鋼管からなり、丸形鋼管柱の場合の仕口部鋼管は短尺
の丸形鋼管からなる。

【００１０】ダイアフラムは、鋼板を加工したものの
他、Ｈ形鋼梁等のフランジを接合するための外周突起を
有するリング状の鋳鋼製のもの等がある。

【００１１】液相拡散接合法においては、レ形の開先を
必要とせず、ダイアフラムと鋼管を突き合わせて接合界
面にインサート材を挟み込み、面接触の状態で、塑性変
形を殆ど生じない程度に加熱、加圧し接合する。

【００１２】

【作用】液相拡散接合法の原理は、被接合物を突き合わ
せて、接合界面に低融点のアモルファス金属からなるイ
ンサート材を挟み込み、塑性変形を殆ど生じない程度に
加熱、加圧し、接合界面で生じる原子の拡散を利用し
て、被接合物を融点以下の温度で接合するものである。

【００１３】この液相拡散接合法には、次のような特徴
がある。

【００１４】 被接合物のサイズにかかわらず、接合
時間は一定であり、短時間の接合が可能である。

【００１５】 変形の殆どないスムーズな接合部が得
られる。

【００１６】従って、従来の接合方法におけるレ形開先
の加工、裏当金の取付け、及びルート間隔の保持が省略
できる。また、溶接余盛が殆どないため、梁接合の障害
とならず、溶接収縮も殆ど生じない。

【００１７】

【実施例】次に、図面に基づき、本発明の実施例を従来
の接合方法と比較しながら説明する。

【００１８】図１(a) 、(b) は、本発明の接合方法によ
り、短尺の角形鋼管からなる仕口部鋼管１の両端にダイ
アフラム２を接合したものを示しており、図１(c) は、
図１(b) のＡ部の拡大図である。

【００１９】図２は、Ａ部に対応する従来の接合方法を
示したもので、仕口部鋼管１側にレ形開先加工１１を施
し、仕口部鋼管１の内側に裏当金１２を取り付け、裏当
金１２によりルート間隔ｒを保持するとともに溶融金属
を保持し、溶接を行っていた。図中、１３は溶接余盛を
示す。

【００２０】これに対し、図１(a) 〜(c) に示すよう
に、液相拡散接合法を用いる場合には、切断された仕口
部鋼管１を両端のダイアフラム２の間に挟み込むだけの
構造であるため、仕口部鋼管１端部のレ形開先加工が不
要になり、また裏当金も不要となるメリットがある。

【００２１】図１(c) は、接合部であるＡ部の詳細を示
したもので、仕口部鋼管１端部の接合面は平坦であり、
ダイアフラム２の接合面との間に、薄膜状のアモルファ
ス金属からなるインサート材３を挟み込んで、加熱、加
圧する。

【００２２】加熱温度は、仕口部鋼管１、ダイアフラム
２を形成する構造用鋼の融点以下、インサート材３の融
点以上、加圧力は約１〜２kg/mm²とする。接合時間は仕
口部鋼管１の外径、肉厚等に関わらず、約１〜３０分と
する。これはインサート材の融点降下元素を拡散させる
ために必要であり、その時間は加熱温度に依存すること
ろが大である。すなわち、高温ほど拡散速度が早く短時
間で接合することができる。また、アモルファス金属か
らなるインサート材３の厚みは２０μ程度とする。

【００２３】本発明の接合方法では、従来の接合方法に
比べ溶融金属の量が極めて少ないため、溶接収縮が殆ど
なく、図１(b) における高さｈの精度を容易にコントロ
ールできる。すなわち、図２の従来の方法では、仕口部
鋼管１の厚みに比例して溶融金属の量が増大するため、
溶接時間が長くなり、また溶接収縮量も大きくなるが、
液相拡散接合法を用いることにより、仕口部鋼管１の厚
みに関係なく、従来の方法に比べると約１／１０以下の
極めて短い時間で接合が可能である。

【００２４】図３(a) は、本発明の接合方法により接合
した柱材の仕口部鋼管１及びダイアフラム２を用いた柱
梁接合部を示したものであり、図３(b) ，(c) は、それ
ぞれ図３(a) のＢ部、Ｃ部の拡大図である。

【００２５】図４(a) ，(b) は、Ｂ部、Ｃ部に対応する
従来例を示したもので、従来の方法では溶接余盛１３が
あるために、ダイアフラム２と梁の上フランジ１ａとの
溶接裏当金４取付時に、図４(a) に示すギャップｇを確
保する必要があるが、液相拡散接合法を用いた仕口で
は、図３(b) に示すようにこれを確保する必要がなく、
その分、ダイアフラム２の寸法を小さくすることができ
るというメリットがある。

【００２６】また、図３(c) は、ダイアフラム２と梁の
下フランジ１ｂの溶接に必要な梁のウェブ１ｃに加工す
るスカラップ５の形状を示しているが、図４(b) に示す
従来の方法に比べて小さなスカラップ加工で済むメリッ
トがある。

【００２７】図５(a) 、(b) は、本発明の接合方法によ
り、短尺の丸形鋼管からなる仕口部鋼管１の両端に、梁
接合用の外周突起７を有するリング状の鋳鋼製のダイア
フラム６を接合したものを示しており、図５(c) は、図
５(b) のＤ部の拡大図である。

【００２８】図６は、Ｄ部に対応する従来の接合方法を
示したもので、仕口部鋼管１側にレ形開先１１の加工が
必要な他、裏当金１２が必要となるため、仕口部鋼管１
の厚みは、リング状のダイアフラム６の上下の平坦部寸
法（径方向の幅）ｅから裏当金１２の厚さを差し引いた
厚さに制限されていたが、液相拡散接合法を用いた場合
には、図５(c) に示すようにこの径方向の厚みをダイア
フラム６の上下の平坦部寸法ｅまで増すことが可能であ
る。

【００２９】図７(a) 、(b) は、本発明の接合方法と仕
口部鋼管１の姿勢の関係を示したものであり、図７(a)
のように仕口部鋼管１を縦にした状態でも、図７(b) の
ように仕口部鋼管１を横にした状態でも接合を行うこと
ができる。図中、９は接合部の加圧のための加圧装置、
１０は接合部の加熱のための加熱コイルである。

【００３０】これに対し、図８は、従来の接合方法を示
したもので、被加工物である仕口部鋼管１を回転させる
か、トーチ１４を移動させる必要があり、接合部の品
質、接合時間（能率）の面から、下向き姿勢となるのが
一般的である。

【００３１】すなわち、本発明では接合時の仕口部鋼管
の姿勢に関わらず良好な接合部が得られ、また接合時間
も接合時の姿勢に無関係であり、従来法に比較すると加
工上の自由度が大きく、仕口部鋼管１の回転や、トーチ
１４の移動の必要がないので、接合装置の簡略化が図れ
る。

【００３２】

【発明の効果】 鋼管端部のレ形開先加工が不要であり、切断した鋼
管部材をそのまま仕口部鋼管等として接合することがで
きる。

【００３３】 接合部はインサート材を介してメタル
タッチとするため、裏当金の取付け及びルート間隔の保
持が不要である。

【００３４】 溶接収縮が殆どないため、製造におけ
る精度向上が期待できる。

【００３５】 仕口部に梁部材等を取り付ける際の溶
接余盛の障害が回避され、スカラップを小さくすること
ができる。

【００３６】 加熱温度、加圧力、接合時間の制御に
より、高品質の継手が得られるため、熟練作業が不要と
なる。

【００３７】 鋼管の外径、肉厚に関わらず、一定の
接合時間で接合でき、また多数の接合部を同時に接合で
きるため、製造時間の短縮が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接合方法の一実施例を示したもので、
(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は(b) のＡ部拡大図
である。

【図２】図１(b) のＡ部に対応する従来の接合方法を示
した図である。

【図３】本発明の接合方法により接合した仕口部を用い
た柱梁接合部を示したもので、(a) は正面図、(b) ，
(c) は、それぞれ(a) のＢ部、Ｃ部の拡大図である。

【図４】(a) ，(b) は、それぞれ図３(a) のＢ部、Ｃ部
に対応する従来例を示した図である。

【図５】本発明の接合方法の他の実施例を示したもの
で、(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は(b) のＤ部拡
大図である。

【図６】図５(b) のＤ部に対応する従来の接合方法を示
した図である。

【図７】(a) 、(b) は、本発明の接合方法と仕口部鋼管
の姿勢の関係を示した概略図である。

【図８】従来の接合方法と仕口部鋼管の姿勢の関係を示
した概略図である。

【符号の説明】 １…仕口部鋼管、２…ダイアフラム、３…インサート
材、４…裏当金、５…スカラップ、６…ダイアフラム、
７…外周突起、８…内周突起、９…加圧装置、１０…加
熱コイル、１１…レ形開先、１２…裏当金、１３…溶接
余盛、１４…トーチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱を構成する鋼管または仕口部鋼管と梁
   接合用のダイアフラムとの接合方法において、前記鋼管
   の端部に平坦な接合面を形成し、前記鋼管の接合面とダ
   イアフラムの接合面との間に、薄膜状のアモルファス金
   属からなるインサート材を挟み込み、液相拡散接合法に
   より接合することを特徴とする鋼管とダイアフラムの接
   合方法。