JPS595074B2 - スタツド溶接用フエル−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スタッド溶接に用いられるフエルールの改良
に関するものである。

鉄骨、橋梁その他重構造物にジベル材あるいはボルト材
などを溶接する目的でスタッド溶接法が広く用いられて
いるが、従来のスタッド溶接法によると、溶接アークお
よび溶融金属を保護するために使用されるフエルールの
溶融によつて発生し５ たガラス状のスラグの一部が溶
接部に入り込み機械的性能を低下させることが多かつた
。

従来のフエルールを用いてスタッド溶接したときの溶接
状態を第１図を用いて説明すると、１はスタットジペル
、２は溶接母材、３はフエルール、１０４は溶着金属で
ある。

フエルール３はスタットジペル１が貫通するスタッド貫
通孔３ａと余盛形成用の空所を形成するための余盛形成
孔３ｂとを有する筒状体からなり、フエルール３の下部
には通常、、溶接中に発生するガスおよび溶融金属の一
部１５を逸出するための径方向の通気溝６が複数個設け
られている。そしてこのフエルール３は硅石、アルミナ
、マグネシヤなどを微粉にして適当なバインダーととも
に高温にて焼結した、高温での強度が大きい耐熱性の物
質により形成されている。こ２０のフエルールを用いて
スタッド溶接を行なう場合は、スタットジペル１と溶接
母材２との間にアークを発生させて両者の表面部を溶融
し、十分両者が溶融したときスタットジペル１を溶接母
材２に押圧して溶接を完了する。この場合溶接アークは
２５３０００℃以上にも達するので、フエルール３の内
側の表面が溶融してガラス状のスラグ５が発生する。こ
の状態でスタットジペル１を溶接母材２に押圧すると、
スタットジペル１および溶接母材２の溶融した金属はス
タットジペル１のまわりに３０はみ出すがフエルール３
に囲まれているため溝６よりはみ出す一部を除いて大部
分はフエルール３の内壁に沿つてスタットジペル１のま
わりに盛り上げ、帯状の余盛Ｔを形成する。ここで本発
明者は数多くの溶接実験の結果から余盛Ｔを形成する３
５ときにスラグ５も共にかき上げられ余盛Ｔの上昇とと
もにスラグ５の一部がスタットジペル１と余盛Ｔとの間
に入り込み薄膜状スラグ８を形成するばかりでなく薄膜
状スラグ８の一部はさらにスタツドジベル１の下面にま
で浸入して溶接部にスラグ巻込み部９を形成することを
見出した。このようにスタツドジベル１と余盛７との間
に入り込んだ薄膜状のスラグ８はスタツドジベル１と余
盛７とが一体に結合することを妨げ、余盛７を溶接部の
強度確保に無関係とし、またスラグ巻込み部９が引張り
応力や、曲げ応力に対して応力集中部となり機械的強度
を低下させる原因となる。第２図はこのようなスラグ属
の存在する溶接部を破壊試験したときの破断部を示すも
のであり、同図に示すスラグ巻込み部９に応力集中が起
りこの部分から破断が発生している。本発明はフエルー
ルの内面中央部附近に環状の凹溝を設けることによつて
上記薄膜状スラグおよび溶着部のスラグ巻込みの発生を
防止したフエルールを提供したものである。

第３図は本発明のフエルールを使用したときの溶接部断
面を示したものであり、同図において符号１〜８で示す
構成部材は第１図と同様のものである。

本発明においては、フエルール３の余盛形成孔３ｂの上
部の内面に環状の凹溝１１が設けられている。この凹溝
１１の位置は通常余盛７の上端部付近に設定される。溶
接完了時において、スタツドジベル１が溶接母材２に押
圧されると、ガラス状スラグ５は溶融金属とともに盛り
上るが、−ヒ記のように凹溝１１を設けておくと、凹溝
１１の位置に達したスラグがこの凹溝内に逸流して環状
スラグ１２となる。

したがつて余盛７の表面がスラグによつて覆われるが第
１図に示すように薄膜状スラグ８やスラグ巻込み部９が
発生することはない。さらにスタツドジベル１と余盛７
とが直接触れることによつてスタツドジベル１の下端部
側面が余盛７の保有する熱により二次溶融し、余盛７と
一体に融合し二次溶融部１３を形成する。この結果溶着
部４にスラグ巻込み部などが形成されず、応力集中が起
ることなく、余盛７が溶接部の強度確保に有効となるた
め更に強固な溶接部を得ることができる。本発明のフエ
ルールは上述のように内面にスラグを収容するための凹
溝を余盛形成孔の上部に設けたものであるが、その形状
は第３図に示した断面形状のものに限定されるものでは
ない。特に凹溝を一体構造により設けることが製作上困
難な場合には、第４図または第５図に示すように上、下
に分離した２つの筒状体を組合せ、その組合せ部に必要
な凹溝が構成されるようにしてもよい。第４図および第
５図は本発明のフエルールを容易に製作し得る構造とし
た実施例である。第４図に示した実施例ではフエルール
を構成する筒状体を大径部３０１ａ及びスタツド貫通孔
３ａを有する小径部３０１ｂから成る上部筒状体３０１
と、下部筒状体３０２とに２分割し、下部筒状体３０２
の上端部内周縁付近に設けた環状突出部３０２ａを上部
筒状体３０１の大径部３０１ａに嵌合させて印ろう構造
としたものである。そして下部筒状体３０２の環状突出
部３０２ａの高さ１１よりも上部筒状体３０１の大径部
３０１ａの深さ１２を大きくすることにより、上部筒状
体３０１と下部筒状体３０２との間に環状の凹溝１１を
形成している。次に第５図の実施例は、下端面の内周部
側の略半部を下方に突出させて環状突出部３０１ｃを形
成した上部筒状体３０１と、大径部３０２ｂと小径部３
０２ｃとを有する下部筒状体３０２とに２分割し、上部
筒状体３０１の環状突出部３０１ｃの外周を下部筒状体
３０２の大径部３０２ｂの内周に嵌合させて印ろう構造
としたものである。

この場合は環状突出部３０１ｃの突出長１１と、環状突
出部３０１の下端面と下部筒状体の大径部３０２ｂ及び
小径部３０２ｃ間の段部との間の距離１２との間に１１
〈１２の間係が成立するようにして両筒状体間に余盛形
成孔の上部に位置するように環状凹溝１１を形成してい
る。第４図または第５図に示すような上下の筒状体３０
１，３０２は筒状部の内面に凹部を有しないので、これ
らの筒状体を成型する際に簡単な割型を用いることがで
き、凹溝１１を有するフエルール３を容易かつ安価に製
造することができる。

なお、第４図、第５図のフエルールを使用するときは使
用に際して上部筒状体と下部筒状体とを単に組合せて使
用してもよいが、あらかじめ簡単な接着剤にて相互に接
着し一体物としておくと便利である。溶接時においては
フエルールを被溶接物に押圧する治具を用いるので、こ
のときに使用する接着剤はフエルールを運搬する際に上
下の筒状体が相互に分離しない程度の接着力があればよ
く、特に耐熱性がなくてもよい。以上のように本発明の
フエルールによれば、溶着部にスラグの巻込みを生ずる
ことがなく、余盛部が補強部として有効に使用するよう
な溶接を行なうことができるので、スタツド溶接部の信
頼性を飛躍的に向上させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフエルールを用いたときの溶接部断面図
、第２図は従来のフエルールを用いたときの溶着部の破
損状態を示す断面図、第３図は本発明のフエルールを用
いた場合の溶接部断面図、第４図及び第５図はそれぞれ
本発明の他の異なる実施例を示す断面図である。 １・・・・・・スタツドジベル、２・・・・・・溶接母
材、３・・・・・・フエルール、３ａ・・・・・・スタ
ツド貫通孔、３ｂ・・・余盛形成孔、５・・・・・・ス
ラグ、７・・・・・・余盛、１１・・・・・・環状凹溝
、１２・・・・・・輪状に溜つたスラグ、３０１・・・
・・・上部筒状体、３０２・・・・・・下部筒状体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上部に内径がスタッドの外径よりもわずかに大きい
   スタッド貫通孔を有し、下部に前記スタッド貫通孔に連
   通しかつスタッドとの間に余盛形成用の空所を形成する
   余盛形成孔を設けたスタッド溶接用フエルールにおいて
   、前記余盛形成孔の上方端部に前記余盛形成孔の内径よ
   りも大きな内径となる環状凹溝部を設けたスタッド溶接
   用フエルール。 ２ 前記フエルールは、印ろう構造で嵌合し合う上部筒
   状体と下部筒状体とに２分割され、前記上部筒状態と下
   部筒状体とを嵌合させた際に両筒状体間に前記環状凹溝
   が前記余盛形成孔の上部に位置して形成されている特許
   請求の範囲第１項に記載のスタッド溶接用フエルール。