JPS6099486A - スタツド溶接用フエル−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、サイクアーク式アークスタンド溶接用フェル
ールに関する。

アークスタンド溶接は、スタッドと母材との間に短時間
アークを発生させ、このアーク熱によりスタンド先端部
分と母材の一部を溶融させた後、スタッドを母材溶融池
に対し急速に圧下させることにより、スタッドと母材と
を溶接するものである。スタンド溶接におけるアーク放
電時間は、通常０，３〜１．２　秒程度であり、この間
にスタンド先端部分と母材の一部が、夫々の融点（約１
５３０’Ｃ）以上に加熱される。従って、スタンドと母
材溶融池の急激な接触により、溶融した鉄が周辺に激し
く飛散する為、作業者が危険にさらされ、又肉盛が不均
一となって溶接強度も低下する。この様な溶融鉄の飛散
防止の目的で使用されるのがフェルールであり、従って
フェルールには以下の様な性能が要求される。

ｔａｌ　＃Ｊ熱性及び耐熱衝撃性に優れていること。か
くして、スタンド溶接時に溶融鉄と接触しても、変形又
は破壊することなく、溶融鉄の飛散を防止し、作業者の
安全を確保するとともに、均一な肉盛の形成された強度
大なる溶接部が得られる。

（ｂｌ　溶接時にスタッド及び母材表面の酸化被膜をフ
ェルール内面溶融部内にガラス状に溶かし込み、溶接終
了後にこれを溶接部から除去し得ること。

（Ｃ１溶接終了後の除去が容易であって、破片等が溶接
部に強固に付〜残存しないこと。

（ｄ）　吸湿性が出来るだけ低いこと。スタンド溶接は
、屋外で行なわれることが多いので、コンクリートの打
設作業からの水分や大気中の水分を吸収しやすい。フェ
ルールが水分を含んでいる場合には、スタンド溶接時の
水分の気化によりフェルールが破壊され、溶接は失敗す
る。この場合には、溶接部を平滑に削り直して、再溶接
する必要があり、労力と時間のロスは極めて大きい。

現在使用されているフェルールは、上記の如き性能にお
いて、種々の改善すべき点を残している。

例えは、耐熱衝撃性を高める為にフェルール内に若干の
気孔を形成させた構造のフェルールの場合には、周囲か
ら飛散した水や大気中からの凝縮水が気孔中に吸収され
やすいので、保管時及び使用時の管理を厳格に行なう必
要があり、屋外作業及び現場作業の多いスタンド溶接に
とっては、使用が大巾に制約されている。その他の性能
においても、公知のフェルールは、未だ十分に満足すべ
きであるとはいい難い。

本発明者は、上記の如き現況に鑑みて種々研究を重ねた
結果、以下の如きル実を見出した。

（１）前記のフェルールに要求されるｔａｌ〜（ｄｌの
性能を全て満足する経済的に実用性あるセラミクス材料
は、存在しない。

（１１）いわゆるコージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ！２
０３・５Ｓｉ０２　）を基本組成とし、特定の酸化物を
含有するセラミクス材料は、耐熱性、スタッド及び母材
表面からの酸化被膜の除去能及び溶接終了後の除去性に
優れている。

（ｆｉｌ　）　特定孔径の気孔を特定の割合でフェルー
ル内に存在させるとともに該フェルールをシリコーンに
より処理する場合には、熱衝撃性を著るしく高め得ると
ともに吸水性を実質上抑制することができる。

（１■）従って、上記（１１）及び（１ｉｉ）を組合せ
る場合には、前記（ａｌ〜（ｄｌの性質を実質上具備し
たフェルールが得られる。

本発明は、上記（１）〜（１■）に示す新しい知見に基
いて完成されたものである。即ち、本発明は、５ｉ０２
６０〜７０重郊チ、Ａｆ２０８２５〜３５重量％及びＭ
ｇ０１０〜２５重凰チからなる基本組成１００重量部に
（イ）Ｆｅ２ＯＢ２〜４　重試部、（ロ）Ｍｎ０　２〜
４　Ｈｈ’Ａ部及び（）＼）Ｖ６Ｏ１３，２５〜１爪凰
部の少なくとも１ワ１１を併せて含有し、１００ミクロ
ン以下の気孔を気孔率１０〜３０％で分散させるととも
に、シリコーンによる抗水処理をしたアークスタッド溶
接用フェルールに係る。

本発明で使用する５ｉ０２６０〜７０重足％、Ａ、Ａ’
２０３２５〜３５重黛悌及びＭｇ０１０〜２５％からな
る基本組成は、２　Ｍｇ　Ｏ・２／１２０３・５Ｓｉ０
２テ示すれるコージライトに相当する組成である。

フェルールの基本組成をｔＩＩるためには、天然原料及
び人造原料のいずれを用いてもよいか、カメ−リン系粘
土とタルク、必要ならば更にマグネサイトなどＭｇＯ原
料を配合した方が経済的である。フェルールの機械的強
度を制御する目的で少量のアルカリ原料例えば長石等を
加えてもよいが、それによりフェルールの熱膨張係数が
１九くなるので゛、基本組成１００重量部に対し３重Ｒ
ｔ％以下の添加にとどめる必要がある。

溶接操作時にスタッド及び母材表面の酸化被膜をフェル
ール内表面溶融部内にガラス化して漕力１し込むことに
より除去するとともに、溶接終了後にフェルールの除去
を容易ならしめる為には、上記基本組成１００重量部に
対し、（イ）Ｆｅ２０Ｂ２〜４重量部、（ロ）Ｍｎ０２
〜４重量部及び（ハ）Ｖ６Ｏ１３，２５〜１重凰部の少
なくとも１種を併有させる。更に、これ等金属酸化物の
一部に代えて或いはこれ等金属酸化物と併せて、Ｃｕ０
３重量部まで及び／又＆よ′■’１０２３重量部までを
使用しても良い。尚、２種以上の金属酸化物を１井用す
る場合には、基本組成１００重爪部に対する割合は、１
２重量部を上限とすることが好ましい。これ等金属酸化
物の原料としては、夫々の金属の酸化物、炭酸塩等の１
種又は２種以上を使用することができる。

フェルールの製造に際しての原料の混合は、乾式混合、
湿式混合のいずれでも良く、又成型に先立って造粒する
ことが好ましい。造粒に際しては、セラミックス原料を
造粒成形する場合に通常使用されているバインダー乃至
造粒剤を加えると良い結果が得られる。

混合材料を金型で成形する場合、水分量が少ないと原料
どうしの摩擦、原料金型間の摩擦が増し、原料粒子の詰
まり方にむらが生じ、方向によって焼成収縮率に差が生
じ、フェルールの寸法精度が落ちることがある。しかし
、この摩擦に打ち勝つ高い成形圧力を加えることは、気
孔の減少とか、部分的に気泡を残してラミネーションの
原因をつくるので好ましくない。このようなときには、
水分量の調節とともに、セラミックス原料成形に通常使
用されている潤滑剤を添加することかできる。

フェルールにおける気孔のサイズは約１００ミクロン以
下、気孔の量は、体積比で約１０〜３０係が好ましい。

この気孔サイズ及び気孔率は、出発原料の組成に応じて
、バインター量、水分量、成形圧力、焼成温度などを適
宜、ｉＩ／ｌＩ節することにより容易に得られる。

フェルールの焼成については、約１１２０℃〜１１６０
℃の範囲で行うことができ、雰囲気の制限は特にない。

焼成されたフェルールは、冷却後、シリコーンエマルジ
ョンの塗布又はスプレー、該エマルジョンへの浸せき等
により抗水処理され、フェルールに形成された気孔中に
水分が侵入しないようにされる。

実施例１ 本節粘土１７０重量部及びタルク３０重爪部に第１表に
示す各種添加物を加え、ボールミルで粉砕混合し、２０
０メツシユのふるいを通過させた。次いで、該混合粉砕
物を押漬機に入れ、平均分子員約３０００のポリビニル
アルコールの０，５　％　水Ｒｄ’＆３０重足部を加え
、更に混合した後、自然乾燥させた。水分量６〜８係と
なった時点で、押漬機で再度軽く粉砕し、４０メツシュ
通過分を成型原料とした。

かくして得られた成型原料を成型圧力２００ｋｇ／Ｃｍ
２でクランクプレスによりフェルールの形成を行なった
後、−昼夜放置して自然乾燥させた。次いで、乾燥成型
体を電気炉に入れ、約２５０℃の速度で昇温し、第１表
に示す温度で１時間焼成した後、炉内放冷した　次に、
得られた焼結体をシリコーンエマルジョン（信越化学工
業株式会社製ゝまた液に１０分間浸漬した後、１５０　
”Ｃで乾燥し、吸水率を零とした。

かくして得られたフェルール４　、ｌ１Ｍ＋を使用して
、直径２２ｍｍのスタッドの溶接テストを行なった結果
を第２表に示す。

第　１　表 注：（１）基本組成は、Ｓ　ｉＯｓ＋　６０．２１重量
係、Ａ１２０８２９．０３重量％及びＭｇ０１０．７６
重量％からなっている。

（２）Ｎｏ、　１では炭酸銅をＣｕＯ源として使用した
。

（３１Ｎｏ、　７．８．９及び１０では、炭酸マンガン
をＭｎＯ源とし、炭酸銅をＣｕＯ源として使用した。

（４）気孔の径は、１００ミクロン以下であった。

第　２　表 注二〇・・・・・・全数合格 △・・・・・・１個のみ不合格 尚、第２表中の各性能は、次の様にして判断した。

（１）割れ・・・溶接時のフェルールのｈＩＩれにょる
１６鉄の流出がなけれは、合格とする （２）除去性・・・溶接終了後、フェルールが軽い打繋
により溶接部から除去されれは、合格とする。

（３）りず残存・・・溶接終了後、フェルールを除去し
た際にくヂが残存しなければ、合格とする。

（４）ガラス化・・・溶接終了後のフェルールの内面が
均一にガラス化していれば、合格とする。

（５）肉盛・・溶接部が均一に肉盛されていれば、合格
とする。

（６）引張強度・・・溶接されたスタンドを垂直方向に
引張った１５？！合、溶接部以外で切断すれは、合格と
する。

（７）両撃強度・溶接されたスタッドの頭部をハンマー
でたたいて約６０度曲げた場き、溶接部に割れ等の損傷
を生じていなければ、合格とする。

９＋”１’ｉ４入１．ｆ）、ａＰｉ’Ｊ”Ａ、％１ｍ１
Ｆ：＝Ｉ−ｔ、七１ｆ↓Ｊｌ、ｌミＩａ！７７１５ｕ１
ｒｄ＞及び気孔率を有し、シリコーン処理した本発明フ
ェルールの優れた効果が明らかである。

（以上） 代理人　弁理士　三　枝　英　二゛へ′　□こ、９．．
・・ 手続補正書輸発） 昭和５８年１１月２８日 特許庁長官　ハ杉和夫　殿　゛）− １、事件の表示 昭和５８年特　許　願第２０６３２６　号３、補正をす
る者 −−ラ 熊　野　寛　寧　−ニー：、、−′ｔ （ほか１名） ４、代理人 大阪市東区平野町２の１０沢の鶴ヒルｆＩ１ｇ肋６−２
０３−０９４１（代）自　発 ６、補正により増加する発明の数 な　し ８、補正の内容 別紙添附の通り　−２、−、、ｚ　１．１補　正　の　
内　容 ■　特許請求の範囲を別紙の通りに補正する。

２　明細書第５頁第６行乃至第７行「５ＩＯ２６０〜７
０重量％」とあるのを「Ｓｒ　０２　４０〜６５重量％
」と訂正する。

３　明細書第５頁第１５行１−５　ｒ　０２　６０〜７
０爪量％」とあるのを「Ｓｒ　０２　４９〜６５重量％
」と訂正する。

（以　上） 特許請求の範囲 ■　５１（Ａ２４９〜６５重量％、Ａｔ）２０３２５〜
３５重量％及びＡ１１（、ｌ　ｌ　Ｑ〜２５鍬伍％から
なる基本組成１００重量部に（イ）ＦＣ２０３２〜４重
鼠部、（０）Ｍｎ０２〜４重量部及び０’Ｊ　Ｖ２Ｏ５
０，２５〜Ｉ　ｆｆｉ　８部の少なくとも１種を併せて
含有し、！０〇三りＤン以下の気孔を気孔率ｌＯ〜３０
％で分散させるとともに、シリコーンによるＩｒ水処理
をしたスタット溶接用フェルール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■　５４０２６０〜７０　Ｍ量％、Ａｌ２０９２５〜３
   ５重量係及びＭｇ０１０〜２５重量％からなる基本組成
   １００　Ｍ承部に（イ）Ｆｅ２０Ｂ２〜４重量部　、（
   ロ）Ｍｎ０２〜４重量部及び（／′）Ｖ２Ｏ３０，２５
   〜１重量部の少なくともｌ抽を併せて含有し、１００ミ
   クロン以下の気孔を気孔率１０〜３０％で分散させると
   ともに、シリコーンによる撓水処理をしたスタンド溶接
   用フェルール。