JPS6365428B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は裏波溶接方法と、この裏波溶接方法
を実施するのに用いる裏波溶接用裏当材に関する
ものである。

裏波溶接とは、開先裏面側に裏当材を配置して
その表面側からアーク溶接を行い、開先裏面側に
ビードを形成する溶接方法であるが、従来より行
われている片面裏波溶接においては、フラツクス
等より成る溶融型の裏当材を用いたり、あるいは
水冷銅板等の金属製裏当材を用いるのが一般的で
ある。

ところで、上記の溶融型裏当材を用いた場合に
は、一度の溶接で裏当材の表面が溶融損傷してし
まうために、溶接作業毎に新しい裏当材を用いる
必要があり、不経済であるという欠点がある。さ
らに、この種の裏当材を用いた場合には、溶融ス
ラグや発生ガス等が裏面に介在して溶融金属の湯
流れを抑制することがあり、開先のルートギヤツ
プが狭すぎる場合（例えば２mmより小さくなつた
場合）には、安定した裏波形成が困難になるとい
う溶接施工上の問題点もある。

一方、水冷銅板等の金属製裏当材を用いた場合
には、繰り返し使用し得るものの、全体の重量が
きわめて大となり、その取扱いが不便であるとい
う欠点がある。

この発明は上記に鑑みなされたもので、その目
的は、ルートギヤツプが狭くなつた場合にでも安
定した裏波ビードの形成を行うことが可能であ
り、しかもその作業性の良好な裏波溶接方法を提
供することにある。

また、この発明の他の目的は、繰り返し使用す
ることができると共に軽量で、上記裏波溶接方法
を実施するのに好適な裏波溶接用裏当材を提供す
ることにある。

上記目的に沿うこの発明の裏波溶接方法は、開
先裏面側に裏当材を配置してその表面側からアー
ク溶接を行う裏波溶接方法において、上記裏当材
ケーシングと、このケーシング内に収容された複
数のセラミツク製の裏当ブロツクとにより構成
し、上記裏当ブロツクの上下及び左右各側面には
それぞれの長手方向に延びる凹溝を形成し、上記
ケーシングは底部と、この底部から上方に延びる
両側部とを有すると共に、この両側部には上記裏
当ブロツク両側面に設けた凹溝内に嵌入して裏当
ブロツクを保持するための係合突部を設け、さら
に上記開先と上記裏当材との間にグラスフアイバ
製のシート材を介設したことを特徴とするものと
なる。

また上記裏波溶接方法を実施するのに用いるこ
の発明の裏波溶接用裏当材は、ケーシングと、こ
のケーシング内に収容された複数のセラミツク製
の裏当ブロツクとより成り、上記裏当ブロツクは
その上下及び左右各側面にそれぞれ長手方向に延
びる凹溝を有し、上記ケーシングは底部と、この
底部から上方に延びる両側部を有すると共に、こ
の両側部は上記裏当ブロツク両側面に設走けた凹
溝内に嵌入して各裏当ブロツクを保持するための
係合突部を有することを特徴とするものとなる。

次にこの発明の具体的な実施例につき、図面を
参照しつつ詳細に説明する。

第１図において、１，２は溶接される母材、３
は両母材１，２の両端部間に形成される開先をそ
れぞれ示しており、開先３の裏面側に裏当材４が
配置されている。この場合、裏当材４は、複数の
裏当ブロツク５と、この裏当ブロツク５を収容す
ケーシング６とより成るものである。なお、この
裏当材４と母材１，２との間には１〜２枚のグラ
スフアイバ製のシート材、すなわちフアイバーテ
ープ７が介設されており、母材１，２はこのフア
イバーテープ７を介して裏当材４に押圧接触して
いるものとする。

上記裏当ブロツク５は、第２図に示すように、
断面略正方形のもので、その上下及び左右の各側
面には断面円弧状で長手方向に延びる凹溝８ａ，
８ａ，８ｂ，８ｂが形成されている。この場合、
上下一対の凹溝８ａ，８ａは同寸法に、また左右
一対の凹溝８ｂ，８ｂは同寸法で前記凹溝８ａ，
８ａよりもやや大きな寸法に形成されており、開
先３のルートギヤツプの大小に応じて開先３下部
に位置する凹溝８ａ又は８ｂの寸法を変更し得る
ようなされている。またこの裏当ブロツク５の各
コーナ部には、面取り９が施されており、このコ
ーナ部から裏当ブロツク５が欠損するのを防止し
得るようになされている。さらに裏当ブロツク５
の中央部には、その長手方向にこの裏当ブロツク
５を貫通して延びる透孔１０が形成されている
が、この透孔１０は、その内方に冷却用パイプ
（図示せず）を挿通し、必要に応じて、溶接中に
裏当材４を冷却してその過熱を防いだり、あるい
溶接終了後に裏当材４全体を冷却することによ
り、その取扱い作業を便利なものにする役割を果
たすものである。なお、上記冷却用パイプ内には
水やガスを流すが、場合によつては冷却用パイプ
を用いることなく、透孔１０内に直接ガスを流す
こともある。また、上記透孔１０を設けることに
より、もし仮に裏当材４のハンドリング中等に、
裏当ブロツク５の表面から発生して進展する亀裂
が生じたような場合にでも、この亀裂を透孔１０
部分で停止させる、いわゆるストツプホールの役
割を果たすことが可能となる。

上記裏当ブロツク５の材質としては、硬度及び
融点が高く、保有熱量の大きな窒化ケイ素や炭化
ケイ素等のセラミツクを用いる。セラミツクの種
類は特に限定される訳ではないが、裏当ブロツク
５は溶接時に、局部的な急速加熱を受けるもので
あるため、その際の熱応力に起因する破損を防止
し得るよう、熱膨張率が低く、しかも高温強度の
高い窒化ケイ素を用いるのが好ましい。なお、上
記のような溶接中に発生する熱応力を緩和するた
め、第３図に示すように、凹溝８ａ，８ｂの両側
にこの凹溝８ａ，８ｂよりもやや深い溝１１，１
１を設けておくこともある。

また上記裏当ブロツク５は、具体的にはその寸
法を縦横をそれぞれ約50mmとし、その長さを50
mm、100mm、150mmと３種類に変化させたもので、
これら長さの異なる裏当ブロツク５を複数組合
せ、対象ワークの必要寸法に応じて全体の長さを
調整する。また上記凹溝８ａ，８ｂは、この場
合、全ての側面に形成されているが、これは裏当
ブロツク５の全ての側面を、母材１，２の開先３
裏面に当接する、いわゆる裏当部分として使用し
得るようにするためである。これら凹溝８ａ，８
ｂは、具体的には、第４図に示すように、上下側
面の凹溝８ａ，８ｂを深さd2mm、幅W8mmとして
ルートギヤツプ４mm以下の場合に用いるように
し、また左右側面の凹溝８ｂ，８ｂを深さd2mm、
幅W12mmとしてルートギヤツプ４mm以上の場合に
用いるようにしてある。もつともこの他、深さｄ
を３mm、幅W15mmと全体的に大きな寸法にするこ
とも可能であるし、また全ての凹溝８ａ，８ｂを
同形状で、同寸法にすることもある。

上記した裏当ブロツク５は、第５図及び第６図
に示すように、ケーシング６内に収容され、保持
されるが、このケーシング６は底部１３と、この
底部１３の両側から上方に延びる両側部１４，１
５とを有する断面略Ｕ字状のもので、所望の長さ
を有している。そしてこのケーシング６の両側部
１４，１５上端部には、互いに相対向して配設さ
れた一対の係合突部１６，１７が形成されてい
る。この係合突部１６，１７は、上記した裏当ブ
ロツク５の凹溝８ｂと同様に円弧状の断面を有し
ており、またその間隔は、ケーシング６内に裏当
ブロツク５を配置した際に、両側部１４，１５の
有する弾力性によつて各係合突部１６，１７が凹
溝８ｂ，８ｂ表面に押圧接触し得るように選択さ
れている。

上記のように裏当材４及びフアイバーテープ７
を用い、上記第１図に示したような配置で、開先
表面側からガスシールドアーク溶接を行う。この
場、シールドガスとしては100％CO₂を用いるこ
ともあるし、また80％Ar＋20％CO₂を用いるこ
ともある。溶接結果を第７図に示すが、同図ａは
フアイバーテープ７を使用せずに裏当材４のみを
用いた場合の、また同図ｂは両者を併用した場合
の溶接結果をそれぞれ示している。同図から明ら
かなようにフアイバーテープ７と裏当材４とを併
用した場合には、良好な裏波ビートを得ることが
可能である。また、第８図には両者を併用して、
開先のルートギヤツプを種々変更した場合の溶接
結果を示す。同図においてａはルートギヤツプ２
mm、ｂは４mm、ｃは６mmの場合をそれぞれ示して
いるが、同図から、いずれのルートギヤツプにお
いても良好な裏波ビートが得られることが明らか
である。なお上記テストにおいては、凹溝８ａ，
８ｂは深きd3mm、幅W15mmのものを用いている。

以上にこの発明の一実施例の説明をしたが、こ
の発明の裏波溶接方法及び裏波溶接用裏当材は上
記実施例に限定されるものではなく、種々変更し
て実施することが可能である。例えば、溶接方法
としては、ガスシールドアーク溶接法のほか被覆
アーク溶接法等の他のアーク溶接法を採用するこ
とが可能である。また、裏当ブロツク５の凹溝８
ａ，８ｂの断面形状も上記のような円弧状のもの
に限らず、種々変更することが可能である。な
お、この場合、ケーシング６の係合突部１６，１
７の断面形状は、上記凹溝８ａ，８ｂ内に嵌入し
得るものを選択することはもちろんである。

この発明の裏波溶接方法及び裏波溶接用裏当材
は上記のように構成されたものであり、したがつ
てこの発明方法によれば、非溶融型のセラミツク
製裏当ブロツクを用いるので、開先のルートギヤ
ツプが狭くなつた場合にでも安定した裏波ビート
を形成することが可能となり、しかも裏当材の大
部分がセラミツクであるため全体が軽量となつて
その作業性も良好なものとなる。また、この発明
の裏波溶接用裏当材は、耐久性を有するセラミツ
クを用いているので、繰り返し使用することがで
きると共に軽量であるため、この裏当材を用いた
場合には、上記裏波溶接方法を能率良く実施する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の裏波溶接方法の一実施例の
説明図、第２図ないし第６図はこの発明の裏波溶
接用裏当材の一実施例を示す図で、第２図は裏当
ブロツクの横断面図、第３図はその変更例を示す
要部の横断面図、第４図は凹溝の形状を示す要部
の横断面図、第５図はケーシングの斜視図、第６
図はケーシング内に裏当ブロツクを収容した状態
の一部切欠斜視図、第７図は本発明方法による溶
接部の金属組織を示す図で、ａは裏当材のみを用
いた場合、ｂは裏当材とシート材とを併用した場
合をそれぞれ示し、第８図は本発明方法において
ルートギヤツプを種々変更した際の溶接部の金属
組織を示す図で、ａはルートギヤツプ２mm、ｂは
４mm、ｃは６mmの場合をそれぞれ示している。 ３…開先、４…裏当材、５…裏当ブロツク、６
…ケーシング、７…シート材、８ａ，８ｂ…凹
溝、１３…底部、１４，１５…側部、１６，１７
…係合突部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 開先裏面側に裏当材を配置してその表面側か
   らアーク溶接を行う裏波溶接方法において、上記
   裏当材をケーシングと、このケーシング内に収容
   された複数のセラミツク製の裏当ブロツクとによ
   り構成し、上記裏当ブロツクの上下及び左右各側
   面にはそれぞれその長手方向に延びる凹溝を形成
   し、上記ケーシングは底部と、この底部から上方
   に延びる両側部とを有すると共に、この両側部に
   は上記裏当ブロツク両側面に設けた凹溝内に嵌入
   して裏当ブロツクを保持するための係合突部を設
   け、さらに上記開先と上記裏当材との間にグラス
   フアイバ製のシート材を介設したことを特徴とす
   る裏波溶接方法。 ２ ケーシングと、このケーシング内に収容され
   た複数のセラミツク製の裏当ブロツクとより成
   り、上記裏当ブロツクはその上下及び左右各側面
   にそれぞれ長手方向に延びる凹溝を有し、上記ケ
   ーシングは底部と、この底部から上方に延びる両
   側部を有すると共に、この両側部は上記裏当ブロ
   ツク両側面に設けた凹溝内に嵌入して各裏当ブロ
   ツクを保持するための係合突部を有することを特
   徴とする裏波溶接用裏当材。