JPS6380980A - 形鋼の高周波抵抗溶接方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、フランジ材とウェブ材とを連続供給して高周
波抵抗溶接によって形鋼を製造する方法に関するもので
ある。

（ロ）従来技術 形鋼の高周波抵抗溶接は、第４図に示すように、溶接す
べきウェブ材１ａと一フランジ材１ｂとをｖ字状に組合
せ、画材の７点直近の位置へ高周波電源３に通ずる給電
子２ａ、２ｂをそれぞれ接触させ、ウェブ給電子２ａか
らウェブ材１ａ、フランジ材１ｂ、フランジ給電子２ｂ
の経路で高周波電流を流し、Ｖ点近くで高周波電流の往
路（ウェブ材）と復路（フランジ材）とが近接するとき
の発生熱によって画材の被溶接部を加熱して圧接ロール
４で圧接溶接するものである。

この高周波抵抗溶接における従来技術は、第４図に示す
ように、ウェブ給電子２ａとフランジ給電子２ｂとを材
料移送方向の同位置に設けて電流経路を構成させ、７字
状に組合せた溶接７点直近の近接効果によって画材を加
熱しているが、ウェブ材１ａの被加熱部が線状であるの
に対し、フランジ材１ｂの被加熱部は面状であるので、
フランジ材１ｂにおいては幅方向へ多くの熱が逃げてウ
ェブ材１ａにくらべて加熱が遅れる傾向にある。

元来、操業ベースでは溶接品質を確保するために、フラ
ンジ材の加熱状態が十分になるまで入熱を大きくする必
要があるので、このためウェブ材１ａの加熱状態は過度
の状態となる。

ウェブ材の加熱が過度になった場合は、ウェブ材が溶融
しすぎて圧接力が減少し、同時に第５図のようにウェブ
側まのビードとなって排出される部分１ａ’が大きくな
ってビード外観を悪化させる欠点がある。また、表面酸
化物を押出させる圧接力を確保するために、アプセット
化を多くとる必要があるが、アブセット力はウェブ材か
はとχど受持つなめに、加熱されたウェブ材に座屈など
の横方向への逃げが発生し、溶接品質に悪影響を与える
欠点がある。

ウェブ材を溶融させる電力の３０％以上は、フランジ材
の加熱不足がネックになっており、消費電力が極めて不
経済である。

一方、溶接電力を下げるとフランジ材の加熱不足による
溶接不良となる。この両方の条件により、溶接可能な部
材厚みが限られており、溶接形鋼の小形化が実現できな
かった。

本出願人は、この問題に対し、Ｖ角θを調整して溶接条
件を調整するために、実開昭５４−１４００４０号公報
において、溶接Ｖ角を調整できるフランジ材案内装置を
提案した。Ｖ角θは極力小さい方が、薄材の溶接が良好
になることは、従来より知られている。そこで、Ｖ角θ
と小さくする努力が行なわれた。しかし、Ｖ角θが小さ
くなると、フランジ材のわずかなバタツキでも溶接点前
で、両部材の接触が起こり、加熱電流路の短絡により、
局部的溶接不良点が発生する新たな問題が生じた。

そこで、本出願人はさらに特願昭６０−１８０１７７号
において、両部材間にＶ字状の絶縁された導電路を挿入
する方法を提案した。この方法によれば、フランジ材の
バタッキの影響もなく、安定した溶接が可能となる。し
かし、形鋼の小形化は難しく、特にウェブ高さ１００＋
＊ｍ以下の小形形鋼では、逆に絶縁導電路を挿入するた
めの空間を確保するために、Ｖ角θを大きくしなければ
ならなくなり、溶接電力効率は悪化する傾向がある。

特公昭５９−５０４２７号公報にも、同様の近接効果を
利用した方法が提案されている。しかし、この方法は、
溶接電源の他に電源を必要とし、また、圧接ロールにウ
ェブ材を巻回する方式のため、Ｖ角θも大きくなり、溶
接電力効率が悪い。

小形形鋼の場合は、形鋼重量当りの溶接電力は大きくな
り、製造価格上での電力価格は大きな比重を占め、電力
効率の改善も大きな問題である。

第６図は、圧接完了点０より５００ｍ＋＊入側に支持ロ
ーラ５を設けてフランジ材１ｂのフープを押え、進入角
を設定している従来例を示す。第７図はそのときのフラ
ンジ材１ｂとウェブ材１ａとの加熱状態を概略的に示す
。第７図の＜Ａ＞、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ圧接完了
点０の入側５０ｍｍ、４０ｍｍ。

３０ＩＩＩＩＩにおける各材料の加熱状態をそれぞれ示
す。

この例から下記のことがわかる。

（１）　フープの進入時の振れにより短絡現象が発生し
やすい。

（２）　フランジ材加熱開始が入側４５ｍａｍ付近から
であり、７点域での加熱不足が発生しやすい。

（３）給電子２ａ、２ｂの位置に関係なく、加熱が進行
する。

（ハ）発明が解決しようとした問題点 本発明が解決しようとした問題点は、高周波溶接形鋼の
溶接効率を改善することにより、小形形鋼（特にウェブ
厚３＋ｎ＋＋＋以下、ウェブ高さ１００ｍｍ以下のＨ形
Ｗ４）の薄鋼板溶接でも過加熱を防止し、適正溶接が得
られる溶接方法を提供することにある。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明の形鋼の高周波抵抗溶接方法は、フランジ材とウ
ェブ材とを連続供給して高周波抵抗溶接によって形鋼を
製造するラインにおいて、給電点直前のフランジ材に張
力をかけながら溶接Ｖ角（θ）を４．５度以下に保持し
て該フランジ材を案内すること、圧接ロールリ直径（ｄ
）を２５００　ｊａｎθ以下に設定することによって、
上記問題点を解決している。

千鳥状に配設した３本のロール間にフランジ材を通すこ
とによって該フランジ材に張力をかけることが好ましい
。

前記３本のロールのうちの最上流側のロールを１対のピ
ンチロールで構成することが好ましい。

（ホ）実施例 本発明の溶接方法は、材料間の近接効果が最も強く現れ
てくるのは、ウェブ材とフランジ材との間隔が：２＋＋
ｍ以内に達した領域からであることに鑑みて、この地点
を有効に形成する点に特徴がある。

そのためには、次の点に配慮する必要がある。

■　Ｖ角θを小さくするために、フランジ材の進入角を
小さくする。そのために支持ロールを増加し、設置位置
を配慮する。

■　フランジ材のつくるフープのバタツキを防止するた
めにフランジ材に張力をかける。

■　圧接ロールを小径にして、Ｖ点近接効果域を長くす
る。

■　これによる圧接力のピークが非常に大きくなる（第
１図）ので、ウェブ材の支持ロールは大径にしてウェブ
材の座屈を防止する。

■　支持ロールは高周波誘導加熱を防ぐため、絶縁材（
セラミックス等）を使用する。

以上の点を配慮してウェブ材１ｂの支持ロール６を配置
した実施例を第１図から第３図までに示す、第１図の実
施例では、３本の支持ロール６を千鳥状に配列し、その
間にウェブ材１ｂを通し、ウェブ材１ｂにベンディング
効果を与えることによって張力を発生させている。

第２図は第１図の■−■線からみた横断面図である。

第３図は第１図の変形例であって、３本の支持ロール６
のうちの最上流側のロールを１対のピンチロールで置き
換えたものである。ベンディング効果とピンチ効果とに
よりフランジ材への張力発生をより確実にしている。

現状設備を利用し、２００ＨｘｌＯＯＷｘ３．２ｔ／４
．５ｔのＨ形鋼を製造するにさいして、Ｖ角θを変化さ
せたときの各種結果を第１０図に示す。

溶着幅Ｈは、溶接部断面での溶着部を調べたものでウェ
ブ幅＜３．２ｔ）の１．５倍以上あればよく、■角θは
、１．５°以上が合格であった（Ａ）。

フランジ材加熱深さＴは、（Ａ＞と同様に調べたもので
、深いほど溶接強度は高い（Ｂ）。深さＴは、ウェブ幅
の３割以上あればよく、■角θは４〜５゜以下が好まし
い。

ウェブ材１ａが溶接点でフランジ材１ｂと衝合するビー
ドとして左右にはみ出す分だけ、予めウェブ材は大きな
材料を用いることにより、圧接ロール４の中心点位置（
アップセット点）よりも上流側にウェブ材とフランジ材
とが接することになる。

この接触点くＶ点）が、どれほど前に行くかをＶ角の変
化に合わせて測定した（Ｃ）。

材料は、７点以前で加熱され、アップセット点で加圧接
合される。この間は、放熱のみで距離が大きくなると加
熱ロスとなる。したがって、この距離は２０ｍｍ以下と
したのが好ましい。

この結果、Ｖ角θは３°以上であれば、はぼ安定した溶
接が可能になる。

溶接電力量（電圧ＥＰＸ電流ＩＰ）は、■角θを小さく
するに従って、比例して低下しており、■角θの影響を
よく表している（Ｄ）。

圧接ロール４には、材料加熱部を衝合させる荷重がかか
るので、あまり小径のロールは使用できない、■角θを
小さくすると、前述のアップセット点とＶ点との間の距
離が大きくなり加熱効率が悪くなる。この距離に大きな
影響を及ぼす圧接ロールの径ｄの影響を調べた。径ｄに
比例して、この距離の変わることがわかった。

したがって、距離を小さくするには、Ｖ角θに合わせて
ロール径ｄを変えれば、上述の問題を解決することがで
きる。そこで、本実施例では、ｄを２５００　ｔａｎθ
以下にする。

（勺効果 本発明の溶接方法によれば、次の効果が得られる。

■　フランジ材の加熱が有効に行われるため、つニブ材
側の加熱を従来のように極端にする必要がなくビード外
観の向上（第８図）を果し、圧接力がその分大きくなる
ため、ウェブ材の余肉を少なくすることが可能となり、
歩留も向上する。

なお、第７図の従来法に対応した本発明法による材料の
加熱状態を第９図に示す。

■　電気効率が約１５％向上する。

■　フランジ材のバタツキ防止による短絡現象が減少す
るため、冷接がなくなり溶接品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の一実施例の概略説明図。 第２図は第１図の■−■線からみた横断面図。第３図は
本発明の方法の別の実施例の概略説明図。 第４図は従来の高周波抵抗溶接方法の概略説明図。 第５図は従来法による溶接ビートの状態を示す説明図。 第６図は従来法における材料の加熱状態を示す説明図、
第７図は第６図と関連して溶接完了点からの各位置にお
ける材料の加熱状態を示す部分横断面図。第８図は本発
明法による溶接と−ドの状態を示す説明図、第９図は第
７図に対応した本発明法による材料の加熱状態を示す部
分横断面図、第１０図はＶ角を変えたときの各種条件の
変化を示すグラフ。 １ａ：ウェブ材　　　　　１ｂ＝フランジ材２　ｇ、　
２　ｂ：給電子　　　　３：高周波電源４：圧接ローラ
　　　　　６：支持ローラ特許出願人　　住友金属工業
株式会社 （外５名） 第５図　　　第８図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フランジ材とウェブ材とを連続供給して高周波抵
   抗溶接によって形鋼を製造するラインにおいて、給電点
   直前のフランジ材に張力をかけながら溶接Ｖ角（θ）を
   ４．５度以下に保持して該フランジ材を案内すること、
   圧接ロールの直径（ｄ）を２５００ｔａｎθ以下に設定
   することからなる形鋼の高周波抵抗溶接方法。
2. （２）千鳥状に配設した３本ロール間にフランジ材を通
   すことによって該フランジ材に張力をかけることを特徴
   とした特許請求の範囲第（１）項に記載の方法。
3. （３）前記３本のロールのうちの最上流側のロールを１
   対のピンチロールで構成することを特徴とした特許請求
   の範囲第（２）項に記載の方法。