JPS6234472B2

JPS6234472B2 -

Info

Publication number: JPS6234472B2
Application number: JP58206326A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ooiwa; Shunsaku Komoda
Original assignee: OOSAKAFU
Current assignee: OOSAKAFU
Priority date: 1983-11-02
Filing date: 1983-11-02
Publication date: 1987-07-27
Also published as: JPS6099486A

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ツド溶接
用フエルールに関する。アークスタツド溶接は、スタツドと母材との間
に短時間アークを発生させ、このアーク熱により
スタツド先端部分と母材の一部を溶融させた後、
スタツドを母材溶融池に対し急速に圧下させるこ
とにより、スタツドと母材とを溶接するものであ
る。スタツ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、この間にスタツド先端
部分と母材の一部が、夫々の融点（約1530℃）以
上に加熱される。従つて、スタツドと母材溶融池
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
不均一となつ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エルー
ルであり、従つてフエルールには以下の様な性能
が要求される。 (a) 耐熱性及び耐熱衝撃性に優れていること。か
くして、スタツ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。 (b) 溶接時にスタツド及び母材表面の酸化被膜を
フエ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。 (c) 溶接終了後の除去が容易であつて、破片等が
溶接部に強固に付着残存しないこと。 (d) 吸湿性が出来るだけ低いこと。スタツド溶接
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。フエルールが水分を含んでいる
場合には、スタツド溶接時の水分の気化により
フエルールが破壊され、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エルールは、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。例えば、耐熱衝撃性を高める為にフエルール
内に若干の気孔を形成させた構造のフエルールの
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ツド溶接にとつては、
使用が大巾に制約されている。その他の性能にお
いても、公知のフエルールは、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、以下の如き事実を見出した。 (i) 前記のフエルールに要求される(a)〜(d)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。 (ii) いわゆるコージライト（2MgO・2Al₂O₃・
5SiO₂）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、スタツド及び
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。 (iii) 特定孔径の気孔を特定の割合でフエルール内
に存在させるとともに該フエルールをシリコー
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。 (iv) 従つて、上記(ii)及び(iii)を組合せる場合には
、
前記(a)〜(d)の性質を実質上具備したフエルール
が得られる。本発明は、上記(i)〜(iv)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、
SiO₂40〜65重量％、Al₂O₃25〜35重量％及び
MgO10〜25重量％からなる基本組成100重量部に
(イ)Fe₂O₃2〜４重量部、(ロ)MnO2〜４重量部及び(ハ)
V₂O₅0.25〜１重量部の少なくとも１種を併せて
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、シリコーンによる撥水
処理をしたアークスタツド溶接用フエルールに係
る。本発明で使用するSiO₂40〜65重量％、Al₂O₃25
〜35重量％及びMgO10〜25％からなる基本組成
は、2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂で示されるコージラ
イトに相当する組成である。フエルールの基本組
成を得るためには、天然原料及び人造原料のいず
れを用いてもよいが、カオ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。フエルールの機械的強
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、それによりフエルールの
熱膨脹係数が高くなるので、基本組成100重量部
に対し３重量％以下の添加にとどめる必要があ
る。溶接操作時にスタツド及び母材表面の酸化被膜
をフエルール内表面溶融部内にガラス化して溶か
し込むことにより除去するとともに、溶接終了後
にフエ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)Fe₂O₃2〜４重量
部、(ロ)MnO2〜４重量部及び(ハ)V₂O₅0.25〜１重量
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、CuO3重量部まで及び／又はTiO₂3
重量部までを使用しても良い。尚、２種以上の金
属酸化物を併用する場合には、基本組成100重量
部に対する割合は、12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。フエ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
立つて造粒することが好ましい。造粒に際して
は、セラミツ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
つて焼成収縮率に差が生じ、フエルールの寸法精
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ヨンの原因
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、セラミツクス原料成
形に通常使用されている潤滑剤を添加することが
できる。フエ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％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、バインダー量、水分量、成形圧
力、焼成温度などを適宜調節することにより容易
に得られる。フエ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。焼成されたフエルールは、冷却後、シリコーン
エマルジヨンの塗布又はスプレー、該エマルジヨ
ンへの浸せき等により撥水処理され、フエルール
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木節粘土170重量部及びタルク30重量部に第１
表に示す各種添加物を加え、ボールミルで粉砕混
合し、200メツシユのふるいを通過させた。次い
で、該混合粉砕物を擂潰機に入れ、平均分子量約
3000のポリビニルアルコールの0.5％水溶液30重
量部を加え、更に混合した後、自然乾燥させた。
水分量６〜８％となつた時点で、擂潰機で再度軽
く粉砕し、40メツシユ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／
cm²でクランクプレスによりフエルールの形成を行
なつた後、一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
コーンエマルジヨン（信越化学工業株式会社製
“信越シリコーンPolonC”）を水で200倍に稀釈し
た液に10分間浸漬した後、150℃で乾燥し、吸水
率を零とした。かくして得られたフエルール４個を使用して、
直径22mmのスタツドの溶接テストを行なつた結果
を第２表に示す。

【表】

【表】第１表及び第２表に示す結果から、特定の組成
及び気孔率を有し、シリコーン処理した本発明フ
エルールの優れた効果が明らかである。

Claims

【特許請求の範囲】

１ SiO₂40〜65重量％、Al₂O₃25〜35重量％及び
MgO10〜25重量％からなる基本組成100重量部に
(イ)Fe₂O₃2〜４重量部、(ロ)MnO2〜４重量部及び(ハ)
V₂O₅0.25〜１重量部の少なくとも１種を併せて
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、シリコーンによる撥水
処理をしたスタツド溶接用フエルール。