JPS63123880A

JPS63123880A - 溶接用裏当材の製造方法

Info

Publication number: JPS63123880A
Application number: JP27041986A
Authority: JP
Inventors: 裕明久野
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1986-11-13
Filing date: 1986-11-13
Publication date: 1988-05-27
Also published as: JPH0231034B2

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】［産業上の利用分野］本発明はアーク溶接等の溶接用裏当材及びその製造方法
に係り、特に高温度域まで非常に安定した熱膨張特性を
示し、割れや亀裂発生等の問題が改善された溶接用裏当
材及びその製造方法に関する。

Ｃ従来の技術］アーク溶接用裏当材は、通常、上面にスラグポケット用
凹部を有する矩形平板状の小片であり、その使用に際し
ては、複数の溶接用裏当材をアルミ箔テープ上に接続配
列して用いる。

従来、アーク溶接用裏当材１′としては、第２図に示す
如く、上面にスラグポケット４′を有し、両端の側面２
’　、３’が互いに相補関係のジグザグ面とされ、真当
材１′を接続配列する際、隣接する裏当材１′同志が接
合性良く接続し、溶接時の溶接ビード澗れを防止するよ
うに構成されたものが用いられている。

しかしながら、このような形状の真当材１′を製造する
には、その構造上矢印Ａ方向の縦型成形が必要となるが
、縦型成形では次のような問題を有し、工業的に不利で
ある。

■　原料粉体の充填率が不均一になる。

■　充分な充填率を得るためには２０００ｋｇｆ／　ｃ
　ｒｎ’程度の圧力が必要であり、金型の寿命が短くな
る。

■　成形型、特に下型のストロークが長いため（約５０
ｍｍ）、横枠および下型の材質及び精度を向上させる必
要がある。

■　成形体の脱型時に約６００　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　
ｒｎ’以上の押上げ力が必要であり、そのため脱型時に
成形体の破損が多い。

■　成形体の破損を防止するためには原料粉末に有機バ
インダー（ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキ
シメチルスルロース（ＣＭＣ）及び／又はアクリル樹脂
エマルジョン等）を２〜３ｍｉ％程度添加する必要があ
り、原料コストが約２倍になる上に、セラミック強度も
劣化する。

■　成形歪が生じ易いため、焼成時及び使用時に割れが
生じ易い。

このような問題を解決するものとして、本出願人は第３
図に示す如く、側面２．３に下表面又は上表面に対して
実質的に垂直な面と実質的に水平な面とで構成され互い
に相補関係にある切欠部２０．３０を形成した溶接用裏
当材１及びそれを製造する方法について、先に特許出願
した（昭和６１年９月２４日出願「溶接用裏当材及びそ
の製法ｊ以下「先願」という。）。（なお、第３図中、
４はスラグポケットである。）先願に係る裏当材１であれば、矢印Ｂ方向の横型成形が
可能であるため、前記■〜■の問題が解決され、金型の
耐久性、原料粉末の充填の均一性が向上され、且つ相対
的に安価な原料粉末を用いて比較的低いプレス圧にて簡
単に製造することができる。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、このような溶接用真当材は、熱膨張率が小さ
く、溶接棒からの鉄、鋼等から成る溶接用灼熱ビードが
表面に載った際に、該裏当材が僅かに溶解（従って、ビ
ードが固化した際に溶接面が滑らかになる）するもので
あって実用的強度を有するセラミック材料から成ること
が要求され、かかる材料として、従来、ムライト、コー
ジェライト、リチウム長石、リチウム長石とコージェラ
イトとの混合物等が提案されている。

特に、裏当材の熱膨張特性については、使用時の割れ、
亀裂発生を防止する点から、高温度域においても極めて
安定していることが要求されるが、現在、このような要
求を十分に満足し得る優れた熱膨張特性を有する裏当材
は提供されていない。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明は、上
記実情に鑑み、熱膨張特性に優れた裏当材を提供するべ
くなされたものであって、気孔率が４０％以上の、Ｍｇ
ｏ５〜１５重量％、ＳｉＯ２４０〜５５重量％及びＡｆ
Ｌ２０３２５〜５０重量％を含むコージェライト質より
なることを特徴とする溶接用裏当材、及びマグネシアクリンカ−５〜１５重量％、コージェライト
シャモット４０〜８０重量％及び粘度１０〜４０重量％
をＭｇｏ５〜１５Ｉｉ量％、ＳｉＯ２４０〜５５重量％
及びＡＪＺ２０３２５〜５０重量％含むように配合し、
５００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ’以下で成形し、１３０
０℃以下で焼成することを特徴とする溶接用裏当材の製
造方法、を要旨とするものである。

以下、本発明につ籾詳細に説明する。

なお、本明細書において、「％」は気孔率の表示以外は
「重量％」を示す。

本発明の溶接用裏当材は、気孔率が４０％以上の、Ｍｇ
Ｏ５〜１５％、ＳｉＯ２４０〜５５％、Ａｌ２Ｏ３２５
〜５０％を含むコージェライト質よりなる。

裏当材の気孔率が４０％未満では十分な耐熱衝撃抵抗性
が得られない。しかしながら、気孔率が過度に高いと機
械的強度が低下することから、本発明においては、特に
気孔率が４０〜４５％であることが好ましい。

また、コージェライト質のＭｇＯ１ＳｉＯ２及びＡｊ２
２０３の各成分含量は、いずれも本発明の限度範囲をは
ずれると、安定かつ低い熱膨張係数が得られない。

このような本発明の溶接用裏当材は、以下に詳述する本
発明の製造方法に従って容易に製造される。

本発明の方法においては、まず、マグネシアクリンカ−
５〜１５％、ラージエライトシャモット４０〜８０％、
及び結合材として粘土１０〜４０％をＭｇＯ５〜１５％
、５Ｌ０２４０〜５５％及びＡＪＺ２０３２５〜５０％
となるように配合する。

なお、ＭｇＯ源としては、マグネシアクリンカ−の他に
タルク、マグネサイトもあるが、タルクを用いた場合に
は、熱膨張係数が大きくなり易いことから好ましくない
、また、マグネサイトを用いた場合には、比較的良好な
熱膨張係数が得られるが、マグネサイトはＭｇＯ換算し
た場合の価格がマグネシアクリンカ−より高価である上
に、水に溶は易く、後工程の泥漿調金時に溶出するＭｇ
２“イオンのために、泥漿粘度が高くなるという不具合
を有している。このため、本発明の製造方法においては
、マグネシアクリンカ−を用いる。

本発明において、主成分の１つとして配合されるＭｇＯ
は、実質的にすべて（例えば９０％以上とりわけ９５％
以上）コージェライト買となっていることが重要である
。ＭｇＯがコージェライトにならず、ペリクレース（Ｍ
ｇｏ）、フォルステライト（２ＭｇＯ−Ｓ　ｉ　０２　
）等の形態であると、熱膨張係数が大きくなり、良好な
熱膨張特性が得られない。従って、ＭｇＯ源であるマグ
ネシアタリンカ−とコージェライトシャモットとの配合
比率は極めて重要であり、このような観点から、本発明
においては、マグネシアクリンカ−１０％、コージェラ
イトシャモット６０％及び粘土３０％の配合が最適であ
る。

マグネシアクリンカ−、コージェライトシャモット及び
粘土、必要に応じて他の配合剤を混合して得られた混合
物は、好ましくは、次いで適当量の、例えば同重量程度
の、水を添加した後、ボールミルで粉砕し、スプレード
ライヤーで造粒した後、得られた泥漿を成形型内に充填
する。

なお、この際、原料の粒度は、コージェライト結晶化度
に大きく影響し、得られる裏当材の熱膨張係数にも影響
を与え、粒度が大き過ぎると、良好な熱膨張係数が得ら
れない、しなしながら、粒度を小さくするために、過度
に長い時間ボールミル粉砕を行なうと、粉砕時にイオン
化するＭｇ　２４″のために、得られる泥漿の粘度が上
がり、製造に適さなくなる。このため、本発明において
は、２４時間程度のボールミル粉砕を行なって、原料粒
度は４４μｍ篩残査５％程度とするのが好ましい。

本発明において、成形は５００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｒ
？以下の圧力で行なう、成形圧力が高いと、良好な耐熱
衝撃抵抗性を示す気孔率、即ち気孔率４０％以下の焼成
品が得られない０本発明では、成形圧力は２００〜４０
０　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ”程度とするのが好ましい。

成形により得られた成形体は次いで１３００℃以下の温
度で焼成する。焼成温度が１３００℃を超えると焼結性
が高くなり、上記気孔率４０％以下の焼成品が得られな
い。しかしながら、焼成温度が低過ぎる場合には、焼成
が不十分である上に、良好な熱膨張特性が得られない、
このため、本発明においては、焼成は１１００℃〜１３
００℃、特に１１５０℃〜１３００℃、とりわけ１２５
０〜１２９０℃程度で２〜５０時間とりわけ１０〜３０
時間程度行なうのが好ましい。

このようにして得られた焼成品は、必要に応じて表面研
摩等の後処理を施した後、製品とされる。

［実施例］以下に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定
されるものではない。

実施例１、比較例ｌＭｇＯ原料として、マグネサイト、タルク又はマグネシ
アクリンカ−を用い、各々の適性を調べた。

なお、試料の製造は以下の通りに行なった。

第１表に示す配合でＭｇＯ原料（粒径５ｍｍ以下）、コ
ージェライトシャモット（粒径５ｍｍ以下）及び粘土（
粒径３０ｍｍ以下）を混合し、これに同量（２ｋｇ）の
水を添加した後、ボールミルで２４時間粉砕し、スプレ
ードライヤーで造粒した後成形型内に入れ、２００　ｋ
　ｇ　／　ｃゴで成形し、得られた成形体を１２９０℃
で焼成した。

各試料の２０〜１２００℃における平均熱膨張係数（１
／ｌ）を第１表に示す、また、熱膨張率（％）の変化を
第１図に示す。

第１表第１表及び第１図より明らかなように、歯。

１．３では熱膨張係数が小さく、熱膨張特性が良好であ
るが、Ｎｏ、２のタルク使用では熱膨張係数が大きく、
しかも約２００℃において大きな熱膨張を示す。これは
、タルクにＳｉＯ２が多く含まれ、クリストバライトの
転移に起因するものである。このようなことから、Ｍｇ
Ｏ源としてタルクは不適であることが明らかである。ま
た、前述の如く、マグネサイトは原料価格及び泥漿粘度
の面で不適当である。

これに対し、本発明の如く、マグネシアクリンカ−を用
いれば、低コストで効率的に高特性のものを得ることが
できる。

実施例２、比較例２実施例１の勤、３において、焼成温度を第２表の如く変
えたこと以外は同様にして試料を製造した。焼成時の収
縮率及び試料の気孔率及び平均熱膨張係数を第２表に示
す。また、１３５０℃の焼成により得られた試料（Ｎｏ
、６）については第１図に熱膨張率の変化を示す。

第２表（なお、動、４については１２００℃付近で焼成収縮が
生じる。）第２表及び第１図より、次のようなことが明らかである
。即ち、実施例１の勤、３の配合では、２０〜１０００
℃の平均熱膨張係数は１２５０℃〜１２９０℃の焼成品
でも安定している。しかし、低温で焼成したものは焼成
温度付近又はそれ以上の温度では収縮を示すことがある
。これに対し、高温で焼成したものは、１２００℃付近
まで非常に安定した熱膨張特性を示すが、過度に高温焼
成したものは、良好な耐熱衝撃抵抗性を示す、気孔率２
０％以上の焼成品が得られない。

このため、本発明においては焼成温度は１３００℃以下
、好ましくは１１００〜１３００℃、とりわけ１２５０
〜１２９０℃とする。

実施例３、比較例３実施例１の陽、３において、マグネシアクリンカ−とコ
ージェライトシャモットの配合比を変え、１２５０℃又
は１２９０℃で焼成したこと以外は同様にして試料を製
造し、得られた試料の２０〜１０００℃における平均熱
膨張係数を調べた。結果を第３表に示す。

第３表第３表より、明らかなように、歯、７〜１２のいずれの
配合においても良好な結果が得られ、焼成品の熱膨張係
数は大きく変化しないが、動。

９．１０の配合の場合、最も優れた結果が得られる。

実施例４実施例１の歯、３において、ボールミル粉砕時間を第４
表に示す時間とし、原料の粒度を第４表に示す如くとし
、１２５０℃又は１２９０℃で焼成したこと以外は同様
にして試料を製造した。泥漿の粘度と得られた試料の２
０〜１０００℃の平均熱膨張係数を調べた。結果を第４
表に示す。

※：　４４μｍ篩残査（％）第４表より、１２時間粉砕によるものでは、熱膨張係数
が大きく、少なくとも２４時間粉砕を行なうのが好まし
い。しかし、粉砕時間が４８時間と長過ぎると、粉砕時
にイオン化するＭｇ　２４ｐのため泥漿粘度が上がり、
製造に適さなくなる。従って、粉砕時間は２４時間程度
が好ましい。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の溶接用裏当材は、気孔率が
４０％以上の、ＭｇＯ５〜１５重量％、ＳｉＯ２４０〜
５５！重量％及びＡｆ２０ｓ２５〜５０重量％を含むコ
ージェライト質よりなるものであって、熱膨張係数が小
さく、高温域に致るまで安定かつ良好な熱膨張特性を示
し、耐熱衝撃抵抗性が著しく高い、このため、使用時の
割れ、亀裂発生等が殆どなく、耐久性に極めて優れる。

しかして、このような本発明の溶接用裏当材は、マグネ
シアクリカー５〜１５重量％、コージェライトシャモッ
ト４０〜８０重量％及び粘土１０〜４０重量％をＭｇＯ
５〜１５重量％、ＳｉＯ２４０〜５５重量％及びＡｊ！
２０ｓ　２５〜５０重量％含むように配合し、５００　
ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｒ？以下で成形し、１３００℃以下
で焼成する、本発明の製造方法により、極めて容易かつ
低コストで効率的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１及び２により得られた熱膨張率の測定
結果を示すグラフである。第２図は従来の溶接用裏当材
を示す斜視図、第３図は先願に係る溶接用裏当材を示す
斜視図である。１．１′・・・溶接用裏当材、２．２′、３．３′・・・側面、４．４′・・・スラグポケット。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）気孔率が４０％以上で、ＭｇＯ５〜１５重量％、
ＳｉＯ＿２４０〜５５重量％及びＡｌ＿２Ｏ＿３２５〜
５０重量％を含むコージェライト質よりなることを特徴
とする溶接用裏当材。
（２）マグネシアクリンカー５〜１５重量％、コージェ
ライトシャモット４０〜８０重量％及び粘土１０〜４０
重量％をＭｇＯ５〜１５重量％、Ｓｉ＾−Ｏ＿２４０〜
５５重量％及びＡｌ＿２Ｏ＿３２５〜５０重量％含むよ
うに配合し、５００ｋｇ／ｃｍ＾２以下で成形し、１３
００℃以下で焼成することを特徴とする溶接用裏当材の
製造方法。