JPS5842790B2 - 純銅または低合金銅材のスタッド溶接法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、熱伝導率および電気伝導率の高い純銅また
は低合金鋼材のスタッド（植込みボルト溶接法に関する
ものである。

一般にスタッド溶接法は、構造物に孔あけやタップたて
を行なわないでスタッドを直接前記構造物に植付ける方
法として知られているが、純銅または低合金銅からなる
母材にスタッド溶接を施す際には、次のような問題があ
る。

すなわち、■、前記母材の熱伝導率および電気伝導率が
非常に高いので、母材とスタッドとの接触部分に発生す
る抵抗熱が、急速に母材に拡散してしまう結果、前記母
材とスタッドとの接触部分においてスタッド溶接に必要
な熱量が得られない。

■、前記母材とスタッドとの接触部分に発生する抵抗熱
の量を増加させるために、使用する電流の通電量または
通電時間を増加させると、スタッドのみが過熱されるこ
とになり、この結果前記スタッドに座屈または溶落が発
生して溶接ができなくなる。

このような傾向はたとえば熱伝導率および電気伝導率の
低いステンレス鋼（ｌＡＣ３：数％）製のスタッドを、
熱伝導率および電気伝導率の非常に高い無酸素銅 （ｌＡＣ８：１００％以上）の厚板などにスタッド溶接
する場合に著しい。

■、したがって、スタッドの形状、および加圧力などに
対策を施しても、前記■および０項に示す問題を根本的
に解消できないので、適正な溶接条件を得ることができ
ない。

そこで本発明者等は、以上のような問題を解消した純銅
または低合金銅からなる母材に対するスタッド溶接法を
得べく研究を行なった結果、前記母材のスタッド溶接位
置に、あらかじめ純銅または低合金銅と合金化が可能に
してこれより熱伝導率および電気伝導率の低い金属材料
を肉盛溶接しておけば、前記スタッド溶接位置における
平均熱伝導率および平均電気伝導率を低くすることがで
き、したがって前記母材の肉盛溶接部とスタッドとの接
触部分に多量の抵抗熱を発生させることができて、純銅
または低合金銅部分への熱拡散量を考慮しても前記接触
部分においてスタッド溶接に必要十分な熱量が得られる
。

という知見を得たのである。

この発明は、上記知見に基づいてなされたもので、 純銅または低合金銅からなる母材のスタッド溶、接方法
において、前記母材のスタッド溶接位置に、前記母材の
熱伝導率と電気伝導率とを局部的に低下させる前記母材
と異種の金属材料をあらかじめ肉盛溶接し、このように
して形成された肉盛溶接部にナゲツトを形成することに
よってスタッド溶接を行なうことに特徴を有する。

なお、この発明において、前記肉盛溶接部を形成するた
めの金属材料としては、純銅または低合金銅材料と脆弱
な金属間化合物を形成せず、熱伝導率および電気伝導率
が前記純銅または低合金銅材料よりも十分低いものであ
れば、スタッドの接合強度および溶接のための熱量が十
分得られる。

たとえば、鉄、ニッケル、チタン、アルミニウムマンガ
ン、スズなどのほか、ステンレス鋼、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ
系合金（インコネル合金）、チタン合金アルミニウム合
金などが適用できる。

また、前記金属材料を純銅または低合金銅材料に肉盛溶
接する方法としては、前記金属材料を溶接ビードとして
形成してやればよいことからガス溶接、ＴＩＧ溶接、、
ＭＩＧ溶接、ガスメタルアーク溶接およびプラズマ溶接
法などが適用できる。

さらに、スタッド溶接を確実にするために、前記肉盛溶
接部の電気伝導率が、■ＡＣ３３０％以下になるように
前記肉盛溶接部を形成することが好ましい。

これは、前記平均電気伝導率が３０俤を越えると、前記
肉盛溶接部においてスタッド溶接に際して発生する抵抗
熱の量が、母材の純銅または低合金銅部分に拡散する量
を考慮した場合に完全にスタッド溶接を行なうのに十分
なものでなくなることが確かめられたからである。

また、前記肉盛溶接部は第１図イ２口に示されるような
形状とすることができる。

すなわち、第１図イおよび第１図口は、スタッド溶接態
様を表わす図であり、図示されるように、１は水冷電極
１，２は前記水冷電極１に保持されたスタッド、３は母
材、４は前記母材３に形成された肉盛溶接部、５はナゲ
ツト、６は前記母材３用の合金であって、前記肉盛溶接
部４は、第１図イに示されるようにその表面を平たんに
仕上げても、また第１図口に示されるように母材３の表
面から突出させてもよい。

ついでこの発明を実施例により説明する。

実施例 １ 板厚２５朋の無酸素銅板からなる母材のスタッド溶接位
置に、ガスメタルアーク溶接によって、それぞれ純アル
ミニウム、純ニッケル、およびインコネル８２を肉盛溶
接し、このようにして形成したそれぞれの前記肉盛溶接
部に第１表に示される条件で直径１．５闘φのＳＵＳ
３０４ステンレス鋼製のスタッドを溶接した。

この結果得られたスタッド溶接部の引張試験結果を第１
表に合わせて示した。

実施例 ２ 板厚１６關の銀入り脱酸銅板からなる母材のスタッド溶
接位置に、ガスメタルアーク溶接によって、それぞれ純
アルミニウム、純ニッケルおよびインコネル８２を肉盛
溶接し、このようにして形成したそれぞれの肉盛溶接部
に第２表に示される条件で直径１５朋φのＳＵＳ ３０
４ステンレス鋼製のスタッドを溶接した。

この結果得られたスタッド溶接部の引張試験結果を第２
表に合わせて示した。

実施例 ３ 板厚１６關の銀入り脱酸銅板からなる母材に、ガスメタ
ルアーク溶接によってインコネル８２を肉盛溶接し、こ
のようにして形成したそれぞれの肉盛溶接部に第３表に
示される条件で、それぞれ直径１５朋φのアルミニウム
ブロンズ製およびＣｕ−２，０％Ｆｅ−１％Ｔｉ合金製
のスタッドを溶接した。

この結果得られたスタッドの引張試験結果を第３表に合
わせて示した。

第３表 上記実施例１〜３に示される結果から明らかなように、
スタッド溶接部はきわめて高い引張強度を示し、これは
純銅または低合金銅からなる母材の各種材料のスタッド
溶接が完全に行なわれていることを示している。

上述のように、この発明の溶接法によれば、熱伝導率お
よび電気伝導率の非常に高い純銅または低合金鋼材（と
くに厚板）に対して、十分な強度をもってスタッド溶接
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図イ２口は、スタッド溶接態様を表す図である。 １・・・・・・水冷電極、２・・・・・・スタッド、３
・・・・・・母材、４・・・・・・肉盛溶接部、５・・
・・・・ナゲツト、６・・・・・・台金。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 純銅または低合金銅からなる母材のスタッド溶接法
   において、 前記母材のスタッド溶接位置に、前記母材の熱伝導率と
   電気伝導率とを局部的に低下させる前記母材と異種の金
   属材料をあらかじめ肉盛溶接し、このようにして形成し
   た肉盛溶接部にスタッド溶接を施すことを特徴とする純
   銅または低合金鋼材のスタッド溶接法。