JPS5823192B2 - 鋼材のガス圧接法とこれに用いる装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鋼材のガス圧接法とこれに用いる装置に関す
るものである。

周知のとおり、土木、建築分野における鉄筋コンクリー
ト用棒鋼（ＪＩＳＧ３１１２・・・１９７２）の接合は
、その９０％以上がガス圧接法によって行われている。

これを接合するには、日本圧接協会が行う１ガス圧接技
術検定における試験方法および判定基準” （ＪＩＳＺ
３８８１・・・１９７２）に基づく試験に合格し、認定
を受けた有資格者が、同協会制定（１９７８年５月改定
）の”鉄筋ガス圧接工事標準仕様書ｎ（土木、建築学会
共通）にもとづいて現場施工を行っている。

これに用いるガス圧接装置は、加熱器、加圧器、圧接器
（支持器）などで構成され、一般に簡単な手動式の装置
が用いられている。

圧接施工の標準作業は、前出仕様書の６節および５，７
節に詳述されている。

而して、現在一般に行われている鉄筋の圧接施工例は次
の通りである。

被圧接面を清浄、平滑に研削した鉄筋同士を突合せつつ
、圧接器（一方は固定、他方は移動駒）でクランプし、
油圧ポンプから油圧ラムを介して、鋼材軸方向へ約３ｋ
ｇ／ｍａの加圧（初期加圧）を行いつつ、多孔式リング
バーナを用いて酸素・アセチレン炎等で接ぎ目外周を加
熱し、若干の圧縮ふくらみを生じ、突合せ間隙がなくな
った時（初期圧接）、加圧を中断して揺動加熱に移行す
ると共に、様々な圧力降下点で面加圧（最終加圧）を与
え、適正圧縮量（材料径の０．６〜１．０倍）となった
とき、圧力を開放、バーナーを消火して圧接を終了する
。

これまではこのような方法でもほぼ良好な圧接継手を得
ていた。

ところが近年に至り、鉄筋の規格またはそれ以外の含有
成分の影響によって、ガス圧接性の異るものがかなり多
く供給されている。

これらは従来からの手法や経験的な作業では容易に適正
な接合ができない場合が多く、接合部に不完全接合部た
るフラット破面を生じ易い。

そこで本発明者らは、この種の市販鉄筋約３０余種につ
いて種々の条件による圧接実験を実施するとともに、そ
れらの化学分析や圧接中の接合部の温度をも測定するな
どにより、各鋼種に共通する３段圧接法（初期圧接、１
次圧接、２次圧接）と、これに用いる装置を発明するに
至った。

以下本発明を図示の実施例に基づき更に具体的に説明す
る。

第１図に示すように、被圧接鋼材１を固定駒２および移
動駒３にそれぞれ固定し、油圧ポンプ４の把手５を上下
に作動させることにより、油圧ポンプ内の圧力を高め、
加圧ラム６ｔ−押圧して、被圧接鋼材１の突合せ部を軸
方向から加圧する。

この場合の加圧力は圧力計８によって指示され、ここで
は３．５〜６匈／−程度の加圧（初期加圧）ｆ：行って
から加熱用リングバーナ（多孔式）７に点火し、被圧接
鋼材１の突合せ部外周を集中加熱（通常は酸素・アセチ
レンによる還元性火炎）する。

突合せ部が赤熱されると、該突合せ部が塑性変形を起し
て若干の圧縮ふくらみを生じ、両者間のすき間がなくな
る。

これを一般に初期圧接と称する。

初期圧接後は初期加圧を中断（圧力を追随させない）し
、バーナによる初期圧接部近傍への揺動加熱に移行（こ
の場合は炎を中性炎としてもよい）する。

この揺動加熱にて初期圧接部近傍の温度上昇とともに均
熱化が促進される。

この場合、加圧力は中断したままであるが、残圧によっ
て接合部付近は徐々に塑性変形し、圧縮量が大きくなる
だけ、残圧は低下する。

したがって圧力計８の指針１２も圧力降下と並行して低
下する。

この間、作業者は単に接合部とその近傍の加熱状態の監
視のみに専念していればよい。

上記の如く初期圧接後上記初期加圧を中断して初期圧接
部近傍への揺動加熱を与えると共に、上記初期加圧中断
に伴う初期加圧力のほぼ２分の１の圧力降下点において
、再加圧（１次加圧）を与え上記圧縮ふくらみを生長さ
せつつ接合を促す（初期圧接後の１次圧接工程）。

更に、上記１次圧接工程後上記再加圧を中断して上記揺
動加熱を続行させつつ、上記初期加圧力のほぼ２分の１
の圧力降下点において最終加圧（２次加圧）を与え所定
量の圧縮ふくらみを得ると共に、圧縮部外観の整正と上
記１次圧接における接合部の強化とを促す（初期圧接後
の２次圧接工程）。

上記２次圧接工程後２次加圧を開放し圧接を完了する。

初期圧接後の上記１次圧接及び２次圧接における各人の
加圧開始点となる各下限圧力は後記の如き圧力計と連動
する装置により予め設定され、圧力計８の指針１２が該
下限設定圧力まで低下すると、目視によることなくブザ
ーの鳴動などによって、これを正確に検出、報知するか
、または該検出信号にて電動ポンプＰの駆動装置を自動
的に作動させ３．５〜６に！９１／−で各人の再加圧を
行い、所定の圧縮量に達したときバーナを消火し、圧力
を開放して圧接を完了する。

ここにいう１次及び２次の加圧開始点たる下限設定圧力
は、前記のように初期加圧力のほぼ２分の１とすること
が好まし１０ 上記初期加圧は、突合せ部を集中加熱して１．すき間を
なくする初期圧接までの加圧、第１次加圧は初期圧接後
の接合（１次圧接）のための加圧、第２次加圧は圧縮ふ
くらみを規定量にし且つ外観整正と接合部の強化（２次
圧接）のための加圧である。

これらは近年における多様な圧接性を有する鉄筋に対し
て特に有効である。

すなわち、鉄筋成分中に銅、いおう、クローム等の富化
されたものは一般に清浄度が低く、溶融温度も低い。

したがって従来の圧接法による場合は不純物の影響によ
り圧接面が金属拡散を阻害され、圧接性が低下する。

しかも従来の圧接法ではこれらが過熱組織となりやすく
、不良圧接部が生成されやすい。

このような鉄筋を適正に圧接するには前記の如く下限圧
力設定の下に上記３段圧接法（初期圧接、１次圧接、２
次圧接）を行うことにより、上記の如き諸欠点が解消さ
れ健全な圧接接手を得ることができるものである。

上記各人の加圧開始のタイミングを指示する下限設定圧
力を検出し、報知又は自動加圧する装置は第２図の実施
例による。

まず第２図Ａ図およびＢ図において、通常用いられる円
形圧力形８の上面にプラスチック等の透視可能な円筒蓋
体９を回動可に嵌合し、該蓋体９に赤外線などを発生す
る発光素子１０およびＣｄＳなどの受光素子１１を設置
する。

発光素子１０および受光素子１１は圧力計の指針１２が
、該発光素子１０および受光素子１１の中間位置に達し
たとき、発光素子の光の正反射を受光できる如き位置、
角度にそれぞれ配置し、円筒蓋体９を任意位置で固定す
るための固定ねじ１３等の固定手段を設ける。

発光素子１０は第２図Ｃ図に示す如く蓄電池（またはＡ
Ｃ１００Ｖ電源としトランスを用いる）１４とリード線
１５を介して増巾器１６に接続さ。

れ、受光素子１１はリード線１５を介して増巾器１６に
接続する。

該増巾器１６の出力はブザー１７等に接続し一９作業者
は該警報によって足踏ポンプを作動させ所定の加圧を行
う。

または上記下限設定圧力の検出信号にて電動ポンプＰの
駆動装。

置を作動させ、自動加圧を行う。

次に異形棒鋼Ｄ２５にガス圧接する場合を例示する。

初期加圧力を約４ｋｇ／−とし、各人の下限設定圧力を
約２．Ｏｋｙ／−に設定する。

その場合は円筒ケース９を廻して発光素子１０と受光素
子 。

１１の中間に圧力計８の目盛を約２．０ｋｇ／ｍＡ相当
の指針位置に合せ、固定ねじ１３で締付けて固定する。

この場合圧力計指針の受光部はメッキ又はアルミ箔等を
用いることが効果的である。

このようにして圧接作業を開始して、油圧ポンプ４の把
手５を上下させ（または電動ポンプＰ）圧力を徐々に上
昇させ、初期加圧力に達したときから加熱用バーナによ
り突合せ部外周を集中加熱し、若干の圧縮量を得た（初
期圧接）後、加圧を中断し、揺動加熱に移行させる。

この間圧力は除徐に低下し、やがて下限設定圧力（初期
加圧力のほぼ２分の１）まで低下したとき、上記した発
光素子１０と受光素子１１とで指針１２を検知し、該検
知信号によってブザー等が鳴動し、所定下限設定圧力ま
で低下したことを知ることができる。

ここで前記初期圧接後の第１次加圧を行い、若干の圧縮
量を与えてから加圧を中断しバーナの揺動加熱を続行さ
せる。

引続き第１次加圧の残圧が低下して再び下限設定圧力に
達し、検知装置が作動して最終加圧（第２次加圧）開始
を報知指示する。

ここで所定の圧縮量となるまで加圧した後にバーナを消
火し、圧力を開放して圧接を完了する。

この場合の温度と加圧力と時間との関係の代表例を第３
図に示す。

図示において、Ｐｌは初期圧接後の１次加圧開始点、Ｐ
２は同２次加圧開始点を示す。

尚、電動ポンプ使用の場合、上記１次及び２次加圧は自
動的に遂行される。

この１次及び２次加圧中における圧接適正温度はほぼ９
００〜１２００°であった。

また１次及び２次加圧の開始点たる下限設定圧力は初期
加圧力（３，５〜６ｋｇ／ｍ１ｔ）の約１／２となった
ときが最適であることが実験的に確認された。

また本発明の圧接装置は警報の方法をランプの点燈ある
いは明滅表示とすると、建設現場での作業中の騒音にわ
ざわいされることなく、着実な圧接施工ができ特に有効
である。

以上のように本発明による圧接法ならびにその装置を用
いて棒鋼等の圧接を行うと、材質や外気温度によらず再
現性の高い圧接施工が可能であり、したがって接合強度
が強く、しかも均質な圧接継手を供給することができ、
重要な構造部材の安全性を飛躍的に向上させることがで
きる。

しかも通常の圧力計に付加できる１次及び２次加圧開始
点の検出及び指示警報装置は、極めて簡便にしかも安価
に供給できる特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は鉄筋のガス圧接装置の概要を部分断面して示す
側面図、第２図は本発明の鋼材のガス圧接法に適用する
１次及び２次加圧開始点の検出及び指示警報装置を示し
、同Ａ図は同装置を構成する圧力計斜面図、同Ｂ図は同
断面図、同Ｃ図は同警報及び電動ポンプ作動回路図であ
り、第３図は本発明による３段圧接工程における加圧力
と温度と時間との関係を示すグラフである。 １・・・・・・鉄筋、２・・・・・・固定駒、３・・・
・・・移動駒、６・・・・・・加圧ラム、７・・・・・
・多孔式リングバーナ、８・・・・・・圧力計、１２・
・・・・・同指針、９・・・・・・蓋体、１０・・・・
・・発光素子、１１・・・・・・受光素子、１７・・・
・・・警報ブザ−、Ｐ・・・・・・電動ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の（ａ）乃至（ｄ）の工程から成る鋼材のガス
   圧接法。 （ａ） 被圧接鋼材の端面を突合せ、該突合せ部へ加
   圧（初期加圧）と集中加熱を与えて圧縮ふくらみを生成
   する初期圧接工程、 （ｂ） 上記初期圧接後、上記初期加圧を中断して初
   期圧接部近傍への揺動加熱を与えると共に、上記初期加
   圧中断に伴う初期加圧力のほぼ２分の１の圧力降下点に
   おいて、再加圧（１次加圧）を与え上記圧縮ふくらみを
   生長させつつ接合を促す初期圧接後の１次圧接工程、 （Ｃ） 上記１次圧接工程後、上記再加圧を中断して
   上記揺動加熱を続行させつつ、上記初期加圧力のほぼ２
   分の１の圧力降下点において最終加圧（２次加圧）を与
   え所定量の圧縮ふくらみを得ると共に、圧接部外観の整
   正と上記１次圧接における接合部の強化とを促す初期圧
   接後の２次圧接工程、 （ａ） 上記２次圧接工程後、２次加圧を開放し圧接
   を完了する。 ２ 鋼材のガス圧接における加圧力を指示する圧力計に
   透視可能な蓋体を回転可に取付け、該蓋体に一定圧力降
   下点に達した指針を検知する発光素子と受光素子とを取
   付け、該受光素子の出力を警報装置又は電動ポンプ駆動
   装置に接続して鋼材初期圧接後の１次及び２次加圧の指
   示又は自動加圧を行う構成としたことを特徴とするガス
   圧接装置。