JPH08174214A

JPH08174214A - 突合せ溶接方法及びその方法に用いる当材

Info

Publication number: JPH08174214A
Application number: JP33717594A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Takemasa; 邦彦武政
Original assignee: SHINKURUSHIMA DOCK KK
Current assignee: SHINKURUSHIMA DOCK KK
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】加工工数や作業工数を低減し、容易に溶接が
できる突合せ溶接方法に使用する当材を提供すること。【構成】当材３１は、耐火物で構成した三角柱３２
と、この三角柱３２を溶接に使用するときに母材に固定
する固定手段３３とからなる。固定手段３３は、一面全
面に接着面３５が形成された金属箔３４と、その上に配
置した剥離紙３６とからなる。三角柱３２は、三角柱単
位体３７を金属箔３４の一部接着面３５上に一列に並べ
てなる。三角柱単位体３７は、セラミック等の耐火物で
構成される。三角柱単位体３７の角度はＸ開先、Ｋ開先
のいずれにも使用できるように、三角柱３２の内角の角
度α、角度β、角度γが設定されている。当材３１を使
用するときは、当材３１の三角柱３２の角度を選択し、
両母材の開先部分の裏面に三角柱３２を密着配置して固
定手段３３で両母材に接着させた後、溶接をさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、突合せ溶接方法及びそ
の方法に使用する当材に関する。本発明は、所定の厚さ
以上の母材同士の一方あるいは双方に開先を設け、前記
開先部分を突き合わせた状態で溶接する突合せ溶接方
法、及び前記開先部分であって溶接面と反対側に配置し
て使用する当材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の突合せ溶接方法は、金属からな
る母材同士を突合せ、当該突合せ部分を溶融状態で接合
させる方法として知られている。このような突合せ溶接
方法では、母材の厚さが例えば１５ミリメートル以上の
場合には、両母材同士の一方あるいは双方に開先を設
け、前記開先部分を突き合わせた状態で溶接している。
このように母材の突合せ部分に開先を設ける理由は、厚
みのある両母材の内部まで確実に溶融状態にして接合さ
せるためである。

【０００３】なお、開先の種類としては、例えば、両母
材の一方にテーパーを設けた「Ｋ開先」と、両母材の双
方にテーパー設けた「Ｘ開先」及び「Ｖ開先」とがある
が、以下では主に溶接の容量が少なくてすむ「Ｋ開先」
と「Ｘ開先」の場合について説明する。

【０００４】図１１は、上記突合せ溶接方法を説明する
ための斜視図である。また、図１２はＸ開先部分が溶接
された状態を示す図であり、図１３はＫ開先部分が溶接
された状態を示す図である。これらの図において、母材
１１１の端部の中央線に向かって表裏両面からテーパー
を持たせるとともに、母材１１２の端部の中央線に向か
って表裏両面からテーパーを持たせ、かつ前記テーパー
部を突き合わせてＸ開先部分１１３ｘを形成させる。

【０００５】また、このＸ開先部分１１３ｘは、母材１
１１，１１２の突合せ部分を側面から見ると、図１２に
示すように、母材１１１，１１２の存在部分がＸ字状に
見えることからきている。なお、Ｋ開先部分１１３ｋ
は、母材１１１ａ，１１２の突合せ部分を側面から見る
と、図１３に示すように、母材１１１ａ，１１２の存在
部分がＫ字状に見えることからきている。ここでは、主
に、Ｘ開先部分１１３ｘの場合について説明する。

【０００６】このようにＸ開先１１３ｘ（Ｋ開先部分１
１３ｋも同様）を形成させた場合、両母材１１１，１１
２のテーパー頂部同士のギャップは、０〔ｍｍ〕である
ことを理想としており、溶接棒の径によって２〜３〔ｍ
ｍ〕までは許容されている。したがって、テーパーは、
慎重に形成している。また、符号１２１は溶接機であ
り、この溶接機１２１は電源から電力の供給を受けられ
るようになっている。この溶接機１２１の一方の出力端
子はケーブル１２２を介して溶接棒１２５に、当該溶接
機１２１の他方の出力端子はケーブル１２３を介して母
材１１１，１１２にそれぞれ接続されている。

【０００７】そして、溶接機１２１から溶接棒１２５と
前記母材１１１，１１２に電力を供給して突合せ部分の
Ｘ開先部分１１３ｘを移動させつつアーク溶接してゆ
く。上述した従来の突合せ溶接方法にあっては、母材１
１１，１１２の突合せ部分のＸ開先部分１１３ｘにおけ
るギャップが０〔ｍｍ〕または２〜３〔ｍｍ〕でもっ
て、前記突合せ部分の表面からアーク熔接した場合、第
１パスの熔接（複数回にわたって溶接を行なうので、そ
の第１回目の溶接のことをいう）をおこなうと、図１２
に示すように、前記突合せ部分（Ｘ開先部分１１３ｘ）
の表面側に溶接部分１４１が形成されるとともに、前記
突合せ部分の裏面側に溶接欠陥１４２ができていた。

【０００８】したがって、上記従来の突合せ溶接方法で
は、母材１１１，１１２の突合せ部分の裏面からガウジ
ングを行う必要があった。このガウジングは、図示しな
い炭素棒を前記欠陥１４２に接触させて前記炭素棒と母
材１１１，１１２との間に電流を流し、前記欠陥１４２
を溶融させて酸化金属を還元させることにより、正常な
状態にするものである。なお、母材１１１ａ，１１２に
Ｋ開先部分１１３ｋを形成して溶接する場合も、上記同
様であるので、同一符号を付して説明を省略する（図１
３参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の突合せ
溶接方法によれば、両母材１１１（または１１１ａ），
１１２の突合せ部分におけるギャップが２〜３〔ｍｍ〕
以上になると、第１パスの溶接が行えないという欠点が
あった。また、上述した従来の突合せ溶接方法によれ
ば、開先のためのテーパーの形成に精度を要し、加工工
数が増加するという欠点もある。

【００１０】さらに、上述した従来の突合せ溶接方法に
よれば、母材１１１（または１１１ａ），１１２の突合
せ部分の表面から第１パスの溶接をおこなった際に、図
１２あるいは図１３に示すように、同突合せ部分の裏面
の間隙から母材１１１，１１２の溶融部分が空気に触れ
て酸化し、溶接欠陥１４２が形成されてまうという欠点
があった。このため、ガウジング工程やグラインダーを
かける工程を設けて前記溶接欠陥１４２を除去してお
り、作業工数が増加するという欠点があった。本発明
は、上記事情に鑑みてなされたもので、加工工数や作業
工数を低減し、容易に溶接ができる突合せ溶接方法及び
その方法に使用する当材を提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明に係る突合せ溶接方法は、所定
の厚さ以上の母材同士の一方あるいは双方に開先を設
け、前記開先部分を突き合わせた状態で溶接する突合せ
溶接方法において、前記開先部分の溶接面とは反対の開
先部分に耐火物で構成した当材を配置した後に、前記開
先部分の溶接面側で溶接を行なうことを特徴とするもの
である。

【００１２】特に、前記開先は、Ｘ開先あるいはＫ開先
であることが好適である。また、前記開先部分には、セ
ラミックでもって三角柱状に形成してなる当材を配置す
ることが好適である。上記目的を達成するために、請求
項４記載の発明に係る突合せ溶接方法に使用する当材
は、所定の厚さ以上の母材同士の一方あるいは双方に開
先を設け、前記開先部分を突き合わせた状態で溶接する
突合せ溶接方法に使用する当材であって、耐火物でもっ
て形成した三角柱と、前記三角柱を母材に固定する際に
用いる固定手段とからなることを特徴とする突合せ溶接
方法に用いる当材。

【００１３】特に、前記三角柱と固定手段とが一体にさ
れていることを特徴とする。また、前記三角柱の角度
は、Ｘ開先あるいはＫ開先のいずれにも使用できるよう
に開先形状に合わせるようにするとよい。さらに、前記
耐火物は、耐火レンガあるいはセラミックが好適であ
る。また、前記固定手段は、金属箔に接着材を設け、当
該接着材の上に剥離紙を設けたものである。また、前記
三角柱は、耐火レンガあるいはセラミックで構成した三
角柱単位体を、前記固定手段の金属箔の上で剥離紙を除
いて接着面を露出させた部分に一列に配置し接着固定し
てなるものが好適である。前記三角柱単位体は、酸化シ
リコンを主成分とし、他に酸化アルミニューム、酸化マ
グネシウム等を高温度で焼結してなるものである。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明に係る突合せ溶接方法によ
れば、前記開先部分の溶接面とは反対側の開先部分に、
耐火レンガやセラミックからなる耐火物で構成した当材
を配置して、溶接面とは反対側の開先部分が空気に触れ
ないようにし、前記開先部分の溶接面側で溶接を行なう
際には、前記当材が若干溶融することにより、溶接面と
は反対側の両母材が酸化することを防止している。

【００１５】請求項４記載の発明に係る突合せ溶接方法
に使用する当材によれば、耐火レンガやセラミックから
なる耐火物でもって、Ｘ開先あるいはＫ開先のいずれに
も使用できるように開先形状に合わせた三角柱単位体を
得ておき、この三角柱単位体を固定手段の上に一列に配
置固定することにより三角柱を構成させている。固定手
段は、金属箔の一面全面に接着材を塗り、その接着面を
隔離紙で覆ってある。

【００１６】この当材を溶接に使用するときには、母材
同士の開先部分に、三角柱の角度を合わせ、固定手段の
剥離紙を剥がし、開先部分に三角柱の両面を密着させる
ようにし、かつ固定手段の接着面を母材に張りつける。
これにより、当材が母材の固定されることになる。な
お、当材は、三角柱単位体の集合で構成されており、か
つ固定手段は金属箔で構成されているので、必要に応じ
た長さに切って使用することができる。

【００１７】

【実施例】以下、図１乃至図９を参照しつつ本発明に係
る突合せ溶接方法及びその方法に使用する当材について
説明する。ここで、図１は本発明に係る突合せ溶接方法
の一実施例を示す斜視図、図２は突合せ溶接方法に使用
する当材の一実施例を示す斜視図、図３は同当材の単位
体の平面図、図４は同単位体の側面図、図５は同単位体
の正面図、図６は同当材の固定手段を示す斜視図、図７
は当材の分解斜視図、図８及び図９は同突合せ溶接方法
の説明図である。

【００１８】〔Ｘ開先部分１３ｘにおける溶接機及び母
材の関係の説明〕図１において、符号１１、１２は溶接
する母材である。この母材１１は、その端部の中央線に
向かって表裏両面からテーパーを形成してある。また、
母材１２も、その端部の中央線に向かって表裏両面から
テーパーを形成してある。両母材１１、１２を溶接する
ために、両母材１１、１２のテーパー部の頂部を突き合
わせることにより、Ｘ開先部分１３ｘが形成される。

【００１９】また、符号２１は溶接機であり、この溶接
機２１はケーブルを介して交流電源に接続されていて交
流電源から電力の供給を受けられるようになっている。
前記溶接機２１は溶接電力を出力端子から供給できるよ
うになっており、その一方の出力端子をケーブル２２を
介して溶接棒２５に、その他方の出力端子をケーブル２
３を介して母材１１，１２に接続している。また、前記
両母材１１，１２の突合せ部分におけるＸ開先部分１３
ｘの裏面には、その溶接する長さに応じて当材３１が配
置されている。

【００２０】〔当材３１の説明〕図２乃至図７におい
て、当材３１は、耐火物で構成した三角柱３２と、前記
三角柱３２を母材１１，１２のＸ開先部分１３ｘ等に挿
入し密着させたときに前記三角柱３２を母材１１，１２
に固定する固定手段３３とからなる。さらに説明する
と、固定手段３３は、図２、図６及び図７に示すよう
に、アルミニューム等の金属箔３４の一面全面に接着材
を塗布して接着面３５を形成し、その接着面３５の上に
剥離紙３６を張り着けた状態で構成されており、剥離紙
３６が容易に剥離されるようになっている。また、図６
及び図７に示すように、前記金属箔３４の中央部分には
剥離紙３６をなくし、接着面３５の一部が露出してお
き、その一部接着面３５に三角柱単位体３７を一列に配
置接着して、図２に示すように三角柱３２を構成してい
る。

【００２１】また、前記三角柱単位体３７の角度は、図
２及び図４に示すように、Ｘ開先あるいはＫ開先のいず
れにも使用できるように開先形状に合わせて、例えば角
度αがほぼ８５度、角度βがほぼ５５度、角度γがほぼ
４０度程度に設定している。これらの各角度は、前記Ｋ
開先または、Ｘ開先の溶接において使用する場合にそれ
ぞれその溶接箇所の開先角度に対応するので、これらの
角度は極めて好適なものである。

【００２２】また、前記三角柱単位体３７の各長さは、
図４に示すように、例えば斜面の長さＬａが２０〔ｍ
ｍ〕、側面の長さＬｂが１８〔ｍｍ〕、底面の長さＬｃ
が１５〔ｍｍ〕程度にしており、また図３に示すように
単体全長Ｌｄは２５〔ｍｍ〕程度にしてある。単体全長
Ｌｄは２５〔ｍｍ〕程度にしてあるが、三角柱単位体３
７は、後述のように複数の単位体を連続して同一の剥離
紙３６に固着してあるので、溶接箇所の長さに応じて、
適宜長さを合わせて溶接箇所に当てて溶接できる。上記
三角柱単位体３７は次のようにして得られる。まず、酸
化シリコン（SiO₂）を主成分とし、他に酸化アルミニュ
ーム（AlO₃）、酸化マグネシウム（MgO）等の材料と水
とで練りあげ、上記三角柱単位体３７の形状になるよう
に形成し乾燥後に、所定の時間をかけて高温で焼結して
なるものである。

【００２３】〔溶接の説明〕次に、同実施例の突合せ溶
接方法について図８及び図９を参照して説明する。図８
及び図９（１）に示すように、母材１１，１２を矢印Ｒ
の方向に突合せて、Ｘ開先部分１３ｘを形成させ、か
つ、当材３１の固定手段３３の剥離紙３６を図示矢印Ｓ
の方向に引っ張り、剥離紙３６を剥離して接着面３５を
露出させる。そして、母材１１，１２の突合せ部分（Ｘ
開先部分１３ｘ）の裏面側から、矢印Ｓ方向のように当
材３１を挿入する。この場合は、角度αが図示上側にな
るように配置する。

【００２４】次に、図９（２）に示すように、上記当材
３１を母材１１，１２のＸ開先部分１３ｘの形状に合わ
せて密着させるとともに、固定手段３３の金属箔３４の
接着面３５を母材１１，１２のＸ開先部分１３ｘの面に
接着させる。そして、Ｘ開先部分１３ｘの表面側から溶
接棒２５を下ろし、溶接機２１から電流を供給して溶接
棒２５とＸ開先部分１３ｘの母材１１，１２との間にア
ークを発生させ、第一パスの溶接を実行する。

【００２５】この第一パスの溶接が終了すると、図９
（３）に示すように、前記Ｘ開先部分１３ｘの表面側に
溶接部分４１が形成されるとともに、当該当材３１の一
部で溶接部分４１に接触している部分が溶融して一部接
着状態になる。次に、固定手段３３の金属箔３４を母材
１１，１２から剥がし、かつ母材１１，１２に衝撃を加
える等して、当材３１を母材１１，１２のＸ開先部分１
３ｘ部分から落下させる。

【００２６】その後、図９（５）に示すように、溶接棒
２５を下ろし、第二パスの溶接を開始する。以後、必要
なパス分の溶接を行なう。本実施例によれば、母材１
１，１２のＸ開先部分１３ｘのギャップが、仮に１０
〔ｍｍ〕近くあっても、Ｘ開先部分１３ｘの裏面に当材
３１が密着配置されているので、裏面に溶接が抜けるこ
とがなく、溶接を行なうことができる。また、本実施例
によれば、Ｘ開先部分１３ｘの裏面に当材３１が密着配
置されているので、Ｘ開先部分１３ｘの裏面側が空気に
触れることがなく、Ｘ開先部分１３ｘの裏面側の溶接部
分が酸化せず、溶接不良が発生しない。したがって、ガ
ウジング等の作業が不用になり、作業工数を低減するこ
とができる。

【００２７】さらに、本実施例によれば、Ｘ開先部分１
３ｘの裏面に当材３１が密着配置されることになるの
で、ギャップ（歪み、大型誤差）の精度を必要とせず、
加工工数の低減を図ることができる。また、本実施例に
よれば、当材３１は、固定手段３３の金属箔３４の接着
面３５により母材１１，１２に接着固定され、しかも三
角柱３２が三角柱単位体３７の集合で構成されるととも
に固定手段３３が金属箔３４で構成されていて必要な長
さで使用できるため、使用勝手がよい。さらにまた、本
実施例によれば、当材３１の固定手段３３が、金属箔３
４の接着面３５によりＸ開先部分１３ｘ等における母材
１１，１２の面に接着するため、母材１１，１２同士を
固定することができ、溶接精度を上げることができる。

【００２８】〔Ｋ開先部分１３ｋの場合の説明〕図１０
は、上記突合せ溶接方法をＫ開先部分１３ｋに適用する
場合の状態を説明するための図である。図１０に示す方
法では、母材１１ａの端部は何ら加工せずに垂直の側面
としておき、かつ母材１２については当該端部の中央線
に向かって表裏両面からテーパーを形成してある。両母
材１１ａ、１２を溶接するために、両母材１１ａの側面
と、１２のテーパー部の頂部とを突き合わせることによ
り、Ｋ開先部分１３ｋが形成される。

【００２９】なお、図示しないが、溶接機等の配置は図
１のとおりにすればよい。また、Ｋ開先部分１３ｋの裏
面から当材３１を挿入し、Ｋ開先部分１３ｋの形状に密
着させる。この場合は、角度γが図示上側になるように
すればよい。この場合も、上記Ｘ開先の場合と同様の作
用効果を奏することができる。なお、Ｖ開先の場合に
は、Ｖ開先部分の下に耐火レンガやセラミックで構成し
た平面状の板体を配置すればよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、母材同士の開先部分のギャップが、規定のも
のより大きくても、開先部分の裏面に当材が密着配置さ
れているので、裏面に溶接が抜けることがなく、溶接を
行なうことができる。また、請求項１記載の発明によれ
ば、開先部分の裏面に当材が密着配置されているので、
開先部分の裏面側が空気に触れることがなく、開先部分
の裏面側の溶接部分が酸化せず、溶接不良が発生しな
い。したがって、ガウジング等の作業が不用になり、作
業工数を低減することができる。

【００３１】さらに、請求項１記載の発明によれば、開
先部分の裏面に当材が密着配置されることになるので、
ギャップの精度を必要とせず、加工工数の低減を図るこ
とができる。以上説明したように請求項４記載の発明に
よれば、耐火物でもって、開先形状に合わせて三角柱形
状の当材としており、三角柱状の角度を選択することに
より、Ｘ開先あるいはＫ開先の双方に使用することがで
きる。

【００３２】また、請求項４記載の発明によれば、母材
同士の開先部分に密着させて使用することができるの
で、溶接を行なっているときに、裏面に溶接が抜けるこ
とがなく溶接をおこなうことができ、開先部分の裏面側
の溶接部分が酸化を防止できる。このため、ガウジング
等の作業が不用にすることができ、作業工数を低減する
ことができる。さらに、請求項４記載の発明によれば、
開先部分の裏面に当材が密着配置して使用されるので、
ギャップの精度を必要とせず、開先の加工工数の低減を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の突合せ溶接方法を実現する装置等を示
す斜視図である。

【図２】同突合せ溶接方法に使用する当材を示す斜視図
である。

【図３】同当材の三角柱単位体を示す平面図である。

【図４】同当材の三角柱単位体を示す側面図である。

【図５】同当材の三角柱単位体を示す正面図である。

【図６】同当材の固定手段を示す斜視図である。

【図７】同当材の分解斜視図である。

【図８】同突合せ溶接方法を説明するための斜視図であ
る。

【図９】同突合せ溶接方法を説明するための説明図であ
る。

【図１０】同他の開先の場合の説明図である。

【図１１】従来の突合せ溶接方法を実現する装置等を示
す斜視図である。

【図１２】同Ｘ開先における溶接状態を説明するための
図である。

【図１３】同Ｋ開先における溶接状態を説明するための
図である。

【符号の説明】

１１、１２・・・・母材１３ｘ・・・・Ｘ開先部分１３ｋ・・・・Ｘ開先部分２１・・・・溶接機２２、２３・・・・ケーブル２５・・・・溶接棒３１・・・・当材３２・・・・三角柱３３・・・・固定手段３４・・・・金属箔３５・・・・接着面３６・・・・剥離紙３７・・・・三角柱単位体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の厚さ以上の母材同士の一方あるい
は双方に開先を設け、前記開先部分を突き合わせた状態
で溶接する突合せ溶接方法において、前記開先部分の溶接面とは反対の開先部分に耐火物で構
成した当材を配置した後に、前記開先部分の溶接面側で
溶接を行なうことを特徴とする突合せ溶接方法。
【請求項２】前記開先は、Ｘ開先あるいはＫ開先であ
ることを特徴とする請求項１記載の突合せ溶接方法。
【請求項３】前記開先部分には、セラミックでもって
三角柱状に形成してなる当材を配置してなることを特徴
とする請求項１記載の突合せ溶接方法。
【請求項４】所定の厚さ以上の母材同士の一方あるい
は双方に開先を設け、前記開先部分を突き合わせた状態
で溶接する突合せ溶接方法に使用する当材であって、耐火物でもって形成した三角柱と、前記三角柱を母材に
固定する際に用いる固定手段とからなることを特徴とす
る突合せ溶接方法に用いる当材。
【請求項５】前記三角柱と固定手段とが一体にされて
いることを特徴とする請求項４記載の突合せ溶接方法に
使用する当材。
【請求項６】前記三角柱の角度は、Ｘ開先あるいはＫ
開先のいずれにも使用できるように開先形状に合わせた
ものであることを特徴とする請求項４記載の突合せ溶接
方法に用いる当材。
【請求項７】前記耐火物は、耐火レンガあるいはセラ
ミックであることを特徴とする請求項４記載の突合せ溶
接方法に用いる当材。
【請求項８】前記固定手段は、金属箔に接着材を設
け、当該接着材の上に剥離紙を設けたものであることを
特徴とする請求項４記載の突合せ溶接方法に使用する当
材。
【請求項９】前記三角柱は、耐火レンガあるいはセラ
ミックで構成した三角柱単位体を、前記固定手段の金属
箔の上で剥離紙を除いて接着面を露出させた部分に一列
に配置し接着固定してなるものであることを特徴とする
請求項４、５または６記載の突合せ溶接方法に用いる当
材。
【請求項１０】前記三角柱単位体は、酸化シリコンを
主成分とし、他に酸化アルミニューム、酸化マグネシウ
ム等を高温度で焼結してなるものであることを特徴とす
る請求項９記載の突合せ溶接方法に用いる当材。