(57)【要約】  本発明のテルミット溶接方法は、溶接端子を溶接具又は坩堝の挿通孔に挿入し、少なくとも溶接端子の一部を母材表面から所定間隔を隔てて空洞部内に配置する工程と、母材表面により空洞部の開口部を封止する工程と、溶融したテルミット材を空洞部に流入させて溶着部を形成する工程と、坩堝または溶接具において、少なくとも溶接端子と母材表面との間の部位を破壊する工程とを含む。これにより、テルミット溶接における母材表面と溶接端子との溶接面積の増大を図ることができる。
2009545447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線を接続した溶接端子と母材とをテルミット溶接するための坩堝を構成する溶接具であって、該溶接具が、溶融したテルミット材を受容する空洞部を有して構成され、
該空洞部が、
母材表面と当接する面に設けられた開口部と、
空洞部内に溶融したテルミット材を流入させる流入口部と、
前記当接される母材表面から所定距離を隔てた部位と前記空洞部とにおいて開口する貫通孔と、
を具備することを特徴とする溶接具。
【請求項２】
少なくとも貫通孔と母材表面との間に介在する部分が陶器または炭酸ガス型法で製造されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接具。
【請求項３】
請求項１または２に記載の溶接具と、
前記流入口部から延びてテルミット材を流入させる流路と、
前記流路と連通した連通口を備えた、テルミット材を燃焼させるための燃焼室と
を備えた坩堝。
【請求項４】
陶器又は炭酸ガス型法で製造されていることを特徴とする請求項３に記載の坩堝。
【請求項５】
請求項１あるいは２に記載の溶接具、または、請求項３あるいは４に記載の坩堝を用いてテルミット溶接を行う方法であって、
前記溶接端子を前記挿通孔に挿入し、少なくとも溶接端子の一部を空洞部内に配置する工程と、
前記母材表面により前記空洞部の開口部を封止する工程と、
溶融したテルミット材を空洞部に流入させて溶着部を形成する工程と、
前記坩堝または溶接具において、少なくとも溶接端子と母材表面との間の部位を破壊する工程と、
を含むテルミット溶接方法。
【請求項６】
導線を接続した溶接端子と母材とをテルミット溶接するための溶接具であって、
当該溶接具が、溶融したテルミット材を受容する空洞部を有して構成され、
当該空洞部が、
母材表面と当接する面に設けられた開口部と、
空洞部内に溶融したテルミット材を流入させる流入口部と、
前記母材との当接面に開口部を有して、前記空洞部に連通する凹部と、    
を備えた溶接具を用いてテルミット溶接を行う方法であって、
少なくとも溶接端子の一部が空洞部内に配置されるように溶接端子を凹部内に配置する工程と、
前記凹部において、溶接端子と母材表面との間に介在する位置に前記切片を配置する工程と、
前記空洞部の開口部が形成された面と前記凹部の開口部が形成された面とを母材表面に当接させる工程と、
溶融したテルミット材を空洞部に流入して溶着部を形成する工程と、
を含むテルミット溶接方法。
【請求項７】
導線を接続した溶接端子と母材とをテルミット溶接するための坩堝であって、
テルミット材を燃焼させるための燃焼室と、
燃焼により溶融したテルミット材が流動するための、前記燃焼室に連通する流路と、
前記溶接端子と母材とを溶接する溶着部を形成するための空洞部であって、前記流路と連通するとともに母材に対して開口部を有する空洞部と、
前記母材との当接面に開口部を有して、前記空洞部に連通する凹部と、
を備えた坩堝を用いてテルミット溶接を行う方法であって、
少なくとも溶接端子の一部が空洞部内に配置されるように溶接端子を前記凹部に配置する工程と、
前記凹部において、溶接端子と母材表面との間に介在する位置に前記切片を配置する工程と、
前記空洞部の開口部が形成された面と前記凹部の開口部が形成された面とを母材表面に当接させる工程と、
溶融したテルミット材を空洞部に流入して溶着部を形成する工程と、
を含むテルミット溶接方法。
【請求項８】
導線を接続した溶接端子と母材とをテルミット溶接するための溶接具であって、
当該溶接具が、溶融したテルミット材を受容する空洞部を有して構成され、
当該空洞部が、
母材表面と当接する面に設けられた開口部と、
空洞部内に溶融したテルミット材を流入させる流入口部と、
前記母材との当接面に開口部を有し、前記空洞部に連通する凹部と、    
を備えた溶接具を用いてテルミット溶接を行う方法であって、
少なくとも溶接端子の一部が空洞部内に配置されるように溶接端子を前記凹部に配置する工程であって、前記空洞部内に配置された溶接端子が、前記母材表面と平行な断面において、母材表面との当接部の幅よりも大きい幅を有する工程と、
前記空洞部の開口部が形成された面と前記凹部の開口部が形成された面とを母材表面に当接させる工程と、
溶融したテルミット材を空洞部に流入して溶着部を形成する工程と、
少なくとも溶接端子と母材表面との間の部位を破壊する工程と、
を含むテルミット溶接方法。
【請求項９】
導線を接続した溶接端子と母材とをテルミット溶接するための坩堝であって、
テルミット材を燃焼させるための燃焼室と、
燃焼により溶融したテルミット材が流動するための、前記燃焼室に連通する流路と、
前記溶接端子と母材とを溶接する溶着部を形成するための空洞部であって、前記流路と連通するとともに母材に対して開口部を有する空洞部と、
前記母材との当接面に開口部を有し、前記空洞部に連通する凹部と、
を備えた坩堝を用いてテルミット溶接を行う方法であって、
少なくとも溶接端子の一部が空洞部内に配置されるように溶接端子を前記凹部に配置する工程であって、前記空洞部内に配置された溶接端子が、前記母材表面と平行な断面において、母材表面との当接部の幅よりも大きい幅を有する工程と、
前記空洞部の開口部が形成された面と前記凹部の開口部が形成された面とを母材表面に当接させる工程と、
溶融したテルミット材を空洞部に流入して溶着部を形成する工程と、
少なくとも溶接端子と母材表面との間の部位を破壊する工程と、
を含むテルミット溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、母材と、導線を接続した溶接端子とをテルミット溶接を行う新規的な溶接方法、それを行うための溶接具及び坩堝に関し、具体的には、母材と溶接端子との溶接面積を十分に確保することによって溶接強度を向上させる溶接方法と、その方法を行うために用いられる溶接具及び坩堝に関する。
【背景技術】
【０００２】
テルミット溶接は、母材の表面近傍でアルミニウムと酸化銅（または酸化鉄）の混合粉に点火して燃焼させ、その化学反応によって生じた熱で銅（または鉄）と母材の一部を溶融して溶着を行うというものである。テルミット溶接の用途は、主として、鉄道分野において２つのレール母材同士でボンド線を用いて電気的に接続したり、地中に埋没された導管を接続したりする場合に用いられる。図５に鉄道用レール上にテルミット溶接を行った態様を示す。
テルミット溶接を行うためには特殊な器具を用いる必要があり、以下、当該特殊器具を坩堝と称し、当該坩堝を構成する部分で、導線を接続した溶接端子と母材との溶着を行う部分を溶接具と称する。
【０００３】
以下、図６（ａ）を参照して一般的な坩堝の構成を説明する。坩堝６１は、その内部にテルミット材６２と点火材６３とを収容し、点火材に点火してそれらを燃焼させるための燃焼室と、燃焼後に溶融したテルミット材６２を流動させるための通路６７と、導線を接続した溶接端子を挿入するための挿入部６９と、溶融したテルミット材６２を通路６７から流入させて母材と溶接端子とを溶着するための凹部６８とからなる。凹部６８は面７０に開口部を有する。
燃焼前の状態において、燃焼室の底はスチールディスク６４で塞がれており、その下方には通路６７が延びている。
【０００４】
テルミット溶接を行う前の準備作業としては、図６（ｂ）に示したように、テルミット材６２及びそれを覆うように点火材６３を充填し、続いて、少なくとも先端部が凹部６８内に位置するように、導線を接続した溶接端子７１を挿入部６９に配置し、さらに、母材表面（図示せず）と溶接端子７１の面及び面７０とを当接して凹部６８を封止する。なお、溶接端子７１の面と面７０とは面一となっている。
【０００５】
続いて、テルミット溶接を行うために、点火剤６３に点火することによって、テルミット材６２に以下に示すような燃焼反応が起き（銅テルミット溶接の例を示す）、このときの発熱によって、テルミット材６２を構成する金属成分を溶融する。
２Ａｌ＋３ＣｕＯ  →  ３Ｃｕ＋Ａｌ２Ｏ３＋ΔＱ（発熱）
その際、同時にスチールディスク６４も溶融し、溶融金属は通路６７を通って下方に流出する。通路６７から凹部６８内に向けて溶融金属が流れ込む。このようにして、溶融金属は、凹部６８内において、その熱で母材と溶接端子の一部も溶融して、冷却後に、溶接端子の一部を内部に含んだ状態で母材表面上に溶着部（図６（ｃ）の符号７２参照）を形成し、溶着部７２を介して母材７３と溶接端子７１とを固着する。テルミット溶接後における母材表面、溶着部及び溶接端子を側面からみた態様を図６（ｃ）に示す。実際のテルミット溶接時には、母材研磨、予熱、テルミット溶接後の坩堝の取り外し、スラグ除去、整形等の作業が必要になるが、これらは当業者にとっては既知であるので詳細な説明は省略する。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３０１２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した一般的なテルミット溶接方法では、図６（ｃ）に示したように、溶融金属が溶着する部分は、溶接端子については凹部６８内に位置していた溶接端子の表面部に相当しおおよそ点線で示す領域部分Ｚであり、母材７３の表面については坩堝６１の面７０における凹部６８の開口部内であって、溶接端子以外の領域部分Ｖである。母材と溶接端子との溶接面積は、領域Ｖと領域Ｚの和であるため、テルミット溶接前に溶接端子７１を凹部６８内に配置する位置によって決定される。したがって、溶接端子７１の凹部６８内に配置される領域部分が多くなれば、母材７３の表面における溶着面積は小さくなり、溶接端子の凹部６８内に配置される領域部分が小さくなれば、溶接端子における溶着面積は小さくなり、何れの場合を採用しても溶接端子と母材表面との当接領域Ｗは溶接されないので、溶接強度の面で不安がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した問題を解決するために、本発明は、テルミット溶接前に溶接端子を配置する際に、凹部６８の開口部内における母材表面と溶接端子との間に所定間隔の隙間を設けることにより、テルミット溶接時に当該隙間にも溶融金属を流入させて母材と溶接端子との間の溶着領域部分を増加し、その結果、非溶接領域部分Ｗを削減することができるテルミット溶接方法及びその溶接方法を実現するための坩堝又は溶接器具を提供することを目的とする。
【０００９】
（１）上述の目的を達成するために、本発明のテルミット溶接具は、導線を接続した溶接端子と母材とをテルミット溶接するための坩堝を構成し、溶融したテルミット材を受容する空洞部を有して構成され、該空洞部が、母材表面と当接する面に設けられた開口部と、空洞部内に溶融したテルミット材を流入させる流入口部と、前記当接される母材表面から所定距離を隔てた部位と前記空洞部とにおいて開口する貫通孔とを具備することを特徴とする。
（２）また、本発明の坩堝は、（１）に記載された溶接具と、前記流入口部から延びてテルミット材を流入させる流路と、前記流路と連通した連通口を備えた、テルミット材を燃焼させるための燃焼室とを備えたことを特徴とする。
（３）さらに、本発明の溶接具又は坩堝は、少なくとも貫通孔と母材表面との間に介在する部分又は全体が陶器または炭酸ガス型法で製造されていることが好ましい。
（４）さらに、本発明のテルミット溶接方法は、（１）ないし（３）に記載された溶接具または坩堝を用いてテルミット溶接を行う方法であって、前記溶接端子を前記挿通孔に挿入し、少なくとも溶接端子の一部を空洞部内に配置する工程と、前記母材表面により前記空洞部の開口部を封止する工程と、溶融したテルミット材を空洞部に流入させて溶着部を形成する工程と、前記坩堝または溶接具において、少なくとも溶接端子と母材表面との間の部位を破壊する工程とを含むことを特徴とする。
（５）さらに、本発明のテルミット溶接方法は、
導線を接続した溶接端子と母材とをテルミット溶接するための溶接具であって、
当該溶接具が、溶融したテルミット材を受容する空洞部を有して構成され、
当該空洞部が、
母材表面と当接する面に設けられた開口部と、
空洞部内に溶融したテルミット材を流入させる流入口部と、
前記母材との当接面に開口部を有して、前記空洞部に連通する凹部と、    
を備えた溶接具を用いてテルミット溶接を行う方法であって、
少なくとも溶接端子の一部が空洞部内に配置されるように溶接端子を凹部内に配置する工程と、
前記凹部において、溶接端子と母材表面との間に介在する位置に前記切片を配置する工程と、
前記空洞部の開口部が形成された面と前記凹部の開口部が形成された面とを母材表面に当接させる工程と、
溶融したテルミット材を空洞部に流入して溶着部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
（６）さらに、本発明のテルミット溶接方法は、
導線を接続した溶接端子と母材とをテルミット溶接するための坩堝であって、
テルミット材を燃焼させるための燃焼室と、
燃焼により溶融したテルミット材が流動するための、前記燃焼室に連通する流路と、
前記溶接端子と母材とを溶接する溶着部を形成するための空洞部であって、前記流路と連通するとともに母材に対して開口部を有する空洞部と、
前記母材との当接面に開口部を有して、前記空洞部に連通する凹部と、
を備えた坩堝を用いてテルミット溶接を行う方法であって、
少なくとも溶接端子の一部が空洞部内に配置されるように溶接端子を前記凹部に配置する工程と、
前記凹部において、溶接端子と母材表面との間に介在する位置に前記切片を配置する工程と、
前記空洞部の開口部が形成された面と前記凹部の開口部が形成された面とを母材表面に当接させる工程と、
溶融したテルミット材を空洞部に流入して溶着部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
（７）さらに、本発明のテルミット溶接方法は、
導線を接続した溶接端子と母材とをテルミット溶接するための溶接具であって、
当該溶接具が、溶融したテルミット材を受容する空洞部を有して構成され、
当該空洞部が、
母材表面と当接する面に設けられた開口部と、
空洞部内に溶融したテルミット材を流入させる流入口部と、
前記母材との当接面に開口部を有し、前記空洞部に連通する凹部と、    
を備えた溶接具を用いてテルミット溶接を行う方法であって、
少なくとも溶接端子の一部が空洞部内に配置されるように溶接端子を前記凹部に配置する工程であって、前記空洞部内に配置された溶接端子が、前記母材表面と平行な断面において、母材表面との当接部の幅よりも大きい幅を有する工程と、
前記空洞部の開口部が形成された面と前記凹部の開口部が形成された面とを母材表面に当接させる工程と、
溶融したテルミット材を空洞部に流入して溶着部を形成する工程と、
少なくとも溶接端子と母材表面との間の部位を破壊する工程と、
を含む。
（８）さらに、本発明のテルミット溶接方法は、
導線を接続した溶接端子と母材とをテルミット溶接するための坩堝であって、
テルミット材を燃焼させるための燃焼室と、
燃焼により溶融したテルミット材が流動するための、前記燃焼室に連通する流路と、
前記溶接端子と母材とを溶接する溶着部を形成するための空洞部であって、前記流路と連通するとともに母材に対して開口部を有する空洞部と、
前記母材との当接面に開口部を有し、前記空洞部に連通する凹部と、
を備えた坩堝を用いてテルミット溶接を行う方法であって、
少なくとも溶接端子の一部が空洞部内に配置されるように溶接端子を前記凹部に配置する工程であって、前記空洞部内に配置された溶接端子が、前記母材表面と平行な断面において、母材表面との当接部の幅よりも大きい幅を有する工程と、
前記空洞部の開口部が形成された面と前記凹部の開口部が形成された面とを母材表面に当接させる工程と、
溶融したテルミット材を空洞部に流入して溶着部を形成する工程と、
少なくとも溶接端子と母材表面との間の部位を破壊する工程と、
を含む。
【００１０】
（発明の効果）
（１）本発明の溶接具は、前記当接される母材表面から所定距離を隔てた部位と前記空洞部とで開口する貫通孔を具備するので、テルミット溶接を行うと、母材表面と当接する面に設けられた開口部内における母材表面と溶接端子との間の隙間に溶融金属が流入して母材と溶接端子との溶接面積が拡大することとなり、溶接強度を向上させることができる。
また、本発明の溶接具は、坩堝本体と着脱可能に構成することができ、可搬性の向上を図ることができる。
（２）本発明の坩堝は、上記溶接具の他に、流入口部から延びてテルミット材を流入させる流路と、前記流路と連通した連通口を備えた、テルミット材を燃焼させるための燃焼室とを備えているので、溶接具と溶融金属生成部と一体化した坩堝を構成して点火材に点火するのみで、（１）のテルミット溶接の効果を実現することができる。
（３）本発明の溶接具又は坩堝は、少なくとも貫通孔と母材表面との間に介在する部分が陶器または炭酸ガス型法で製造されているので、テルミット溶接後に当該部分を容易に破壊して溶接具または坩堝をテルミット溶接部位から取り外すことができる。
（４）本発明のテルミット溶接方法は、上記溶接具又は坩堝を用い、少なくとも溶接端子と母材表面との間の部位を破壊する工程とを含むので、溶接後に溶接具または坩堝を取外し不能にしていた箇所を破壊することができるようになり、テルミット溶接後に母材表面と当接する面に設けられた開口部内における母材表面と溶接端子との間の隙間に溶融金属が流入して母材と溶接端子との溶接面積が拡大することとなり、溶接強度を向上させるテルミット溶接を実現することができる。
（５）本発明の別の実施形態によるテルミット溶接方法は、少なくとも溶接端子の一部が空洞部内に配置されるように溶接端子を凹部内に配置する工程と、前記凹部において、溶接端子と母材表面との間に介在する位置に前記切片を配置する工程と、前記空洞部の開口部が形成された面と前記凹部の開口部が形成された面とを母材表面に当接させる工程と、  溶融したテルミット材を空洞部に流入して溶着部を形成する工程とを含む。
それによって、母材表面と当接する面に設けられた空洞部の開口部内において、溶接端子と母材表面との間に切片の厚み間隔分だけ隙間が形成されるので、テルミット溶接を行うと、溶融金属が当該隙間に流入して溶接端子と母材表面とを溶接することとなり、空洞部の開口部（母材表面に形成される溶着部の底面）内全域に渡って母材表面との溶接面積を拡大することができる。
（６）本発明の別の実施形態によるテルミット溶接方法は、溶接具の他に、溶融金属の生成部を一体化して、（５）に記載した効果を実現することができる。  
（７）本発明の別の実施形態によるテルミット溶接方法は、空洞部内に配置された溶接端子が、母材表面と平行な断面において、母材表面との当接部の幅よりも大きい幅を有するので、例えば、溶接具または坩堝の溶接端子の挿入方向に対する垂直断面が三角形で、テルミット溶接前に母材表面上に溶接端子を安定配置するために三角形の頂部の縁と母材表面とを当接させた場合、その当接面積は従来の溶接端子と比較して小さく、空洞部の開口部内における母材表面の溶接面積を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の好ましい実施形態について実施例を挙げ、図面を参照して説明する。なお、図１ないし４において、同じ構成要素には同じ符号を用い、適宜その説明を省略する場合がある。
【実施例１】
【００１２】
図１（ａ）ないし（ｃ）は本発明の第１の実施例を図示している。図１（ａ）は、本発明の第１実施例における坩堝１の斜視図を示している。図１（ｂ）は、テルミット溶接を行うために導線を接続した溶接端子を所定位置に配置した坩堝の斜視図である。図１（ｃ）は、坩堝を用いて母材と溶接端子とをテルミット溶接した溶接後の側面図を示している。
【００１３】
図１（ａ）を参照して本発明の坩堝１を説明すると、当該坩堝１は、図６に示したテルミット溶接用の溶融金属を生成する生成部を内部に備えた坩堝本体２と、該坩堝本体２の面４上で着脱可能なテルミット溶接を行う溶接具３とを具備する。坩堝本体２とテルミット溶接具３との着脱は、例えば、溶接具３の突起と坩堝本体２の面４内の孔部とを係合させて接合部１８を形成するようにして行うことができる。
坩堝本体２には、テルミット材を収容して燃焼及び溶融させるための燃焼室１１と、燃焼室１１の底部内面と面４上とにおいて開口部を有し、溶融したテルミット材を流動させるための通路５とが形成されている。
溶接具３には、流路７、円錐台形状の凹部８、及び、面１３と凹部８の内面とで開口する貫通孔９が形成されている。溶接具３を坩堝本体２に装着してテルミット溶接を行うと、流路７には、坩堝本体２の面４上の開口部から溶融したテルミット材が流入される。
通路７は、坩堝本体の面４の開口部から凹部８に沿って開口しているが、開口していない貫通孔としてもよい。
凹部８は、流路７及び貫通孔９と連通する空洞部を形成するとともに、テルミット溶接時に母材表面（図示せず）と当接する面６に開口部を有する。貫通孔９は、その内部形状がテルミット溶接される溶接端子の外郭形状と略相補的な形状を有する。テルミット溶接準備段階において配置される母材の表面と貫通孔９との間に介在する領域Ｇの部分は陶器又は炭酸ガス型法等による外力に対して破損しやすい部材で形成されている。
【００１４】
続いて、図１（ｂ）を参照してテルミット溶接前の準備段階について説明すると、図６に示したように、燃焼室１１には、その底部に通路を塞ぐディスク１４が置かれ、それを覆うようにテルミット材１６及びその上に点火材１７が充填される。さらに、導線を接続した溶接端子１０は、その先端部が凹部８の内部に突出するように、溶接端子１０の外表面と相補的な形状の貫通孔９に所定位置まで挿入される。そのとき、凹部８内の溶接端子１０は、面６とは所定距離を隔てて配置されることになる。
【００１５】
最後に、母材表面を面６と当接させて凹部８を封止した後に点火材１７に点火してテルミット溶接を行う。溶融金属が凹部８内に流入後、冷却されて凹部８の内部形状と同一に成形された溶着部を介して母材（図示せず）と溶接端子１０とが固着される。溶接具３の貫通孔９と母材表面との間に介在する領域Ｇの部分が存在するため、坩堝１または溶接具３は取り外しができない状態となっているが、テルミット溶接後に溶接具３を母材から離隔方向へ引張って、あるいは、金鎚等を用いて溶接具３を殴打して領域Ｇを破壊する。これによって、溶接具３をテルミット溶接部から取り外して図１（ｃ）の溶着部を介した母材２９と溶接端子１０との溶接を実現する。また、溶接具３は坩堝本体２に着脱可能であるため、例えば、全体を陶器や炭酸ガス型法で製造することによって破壊し易く安価に製造できるとともに、代替的かつ経済的に使用することができる。もちろん、坩堝本体と一体的に製造して、坩堝全体を破壊する工程を含めても本発明のテルミット溶接方法を実現することは可能であり、発明の範囲に含まれる。
【００１６】
図１（ｃ）を参照して説明すると、本発明のテルミット溶接の溶接具３又は坩堝１、及び、テルミット溶接方法を用いて溶接後、溶着部内では、溶接端子１０と母材２９表面との間に所定距離を隔てた隙間領域Ｈに溶着金属が流入しており、本発明のテルミット溶接方法は、従来のテルミット溶接方法に比して溶接面積を増大していることがわかる。  
【実施例２】
【００１７】
図２（ａ）ないし（ｃ）は、本発明の第２の実施例を図示している。図２（ａ）は、本発明の第２実施例における坩堝１を示している。図２（ａ）を参照して第２実施例における坩堝１を説明すると、溶接端子を配置するための凹部１９が母材との当接面に開口して形成されている点で実施例１の坩堝とは相違しており、第１実施例における領域Ｇの部分が小さい切片１５として独立している。
【００１８】
続いて、図２（ｂ）を参照して第２実施例におけるテルミット溶接前の準備段階について説明すると、第１実施例と同様に、燃焼室１１には、その底部に通路を塞ぐディスク１４が置かれ、それを覆うようにテルミット材１６及びその上に点火材１７が充填される。続いて、溶接端子１０が配置されるに際して、溶接端子１０のドーム状の外郭部分と凹部１９の相補的な内表面とが密着しつつ、溶接端子１０の先端部が凹部８の内部に突出するように配置される。そのとき、凹部８内の溶接端子１０は、面６とは所定距離を隔てて配置されることになる。続いて、小切片１５が配置されるに際して、溶接端子１０と母材表面との間に介在するように配置され面６で面一になる。
【００１９】
最後に、母材表面を面６と当接させて凹部８を封止した後に点火材１７に点火してテルミット溶接を行う。溶融金属が凹部８内に流入後、冷却されて凹部８の内部形状と同一に成形された溶着部を介して母材（図示せず）と溶接端子１０とが固着される。続いて、溶接具３又は坩堝１を母材から離隔する方向に引いてテルミット溶接部から取り外し、図２（ｃ）に示したように、溶着部を介した母材２９と溶接端子１０との溶接を実現する。
【００２０】
続いて、図２（ｃ）を参照して説明すると、本発明の第２実施例におけるテルミット溶接の溶接具３又は坩堝１、及び、テルミット溶接方法を用いて溶接後、溶着部内では、溶接端子１０と母材２９表面との間に所定距離を隔てた隙間領域Ｈに溶着金属が流入しており、本発明のテルミット溶接方法は、従来のテルミット溶接方法に比して溶接面積を増大していることがわかる。小切片１５は、そのまま放置してもよいし、取り外し、又は、陶器等の容易に破壊できる部材で製造されている場合は破壊してもよい。  
【実施例３】
【００２１】
図３は、内部に導線を挿入した溶接端子の異なる外郭形状を有した第３実施例を示している。図３（ａ）は、テルミット材を流入させて、図示されていない母材２９表面と溶接端子とが接触領域を有して溶着部を形成した直後の図を示しており、図３（ｂ）は、溶接具の一部を破壊して溶接端子と溶接具とを隔離した図を示している。図３（ｃ）は、母材２９表面に溶着部が形成された図を示している。
【００２２】
図４（ａ）は、図３（ｃ）における溶接端子の長手方向（溶接端子の挿入方向）からみたＸ−Ｘの横断断面図を示している。
図１及び図２では、溶接端子の長手方向（溶接端子の挿入方向）に対する垂直断面が半円の半円筒形状を有し、母材表面上の溶着部内において母材表面と溶接端子との間に隙間が形成されている場合について説明したが、図４（ａ）では図３（ｃ）における溶接端子のＸ−Ｘの横断断面が円形の筒形状である。
また、図４（ｂ）では溶接端子の横断断面が三角形の筒形状をしている場合の実施例を示している。各断面において、母材表面と溶接端子とが溶接端子全体に渡って接触領域を有する場合について説明する。
【００２３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）では、溶接端子と母材表面との接触する間隔がｌで表示されている。テルミット溶接時における溶融金属は、溶接端子と母材表面との接触領域の境界まで流れ込むため、従来の半円筒形状の長方形断面部が全て母材表面と当接領域Ｗ（図６（ｃ）参照）を形成した場合と比較して溶接面積は明らかに増大している。
したがって、本発明のテルミット溶接方法では、少なくとも溶接具３における溶接端子１０と母材２９表面との間に存在する領域部分を破壊する（図３（ｂ）参照）ことによって、容易にテルミット溶接後に溶接具３を取り外すことができるので、凹部８内に配置された溶接端子１０は、母材２９表面と平行な断面において、母材２９表面との当接領域ｌの幅よりも大きい幅を有する任意の形状で、例えば、円筒や角筒等とすることができる。溶接端子１０をこのような外郭形状とすることによって、図６に示した従来の溶接端子の非溶接領域Ｗと比較すると、図４（ａ）における非溶接領域（当接領域）ｌが減少し溶接面積が増大するため、その結果、溶接強度を向上させることができる。  
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明の実施例１による溶接具及び坩堝の斜視図。（ｂ）はテルミット溶接前の準備段階において導線を接続した溶接端子を挿入孔から挿入した態様の斜視図。（ｃ）はテルミット溶接後における溶着部を介した母材と溶接端子とを溶接した態様側面図。
【図２】（ａ）は本発明の実施例２による溶接具及び坩堝の斜視図。（ｂ）はテルミット溶接前の準備段階において、小切片を用いて、導線を接続した溶接端子を配置した態様の斜視図。（ｃ）はテルミット溶接後における溶着部を介した母材と溶接端子とを溶接した態様側面図。
【図３】（ａ）は、円筒形端子を用いて、テルミット材を流入させて、図示されていない母材表面と溶接端子とが接触領域を有して溶着部を形成した直後の図。（ｂ）は、溶接具の一部を破壊して溶接端子と溶接具とを隔離した図。（ｃ）は、母材表面上に円筒形端子を覆った溶着部が形成された図。
【図４】（ａ）は、図３（ｃ）におけるＸ−Ｘの横断断面図。（ｂ）は、別の実施例によるテルミット溶接後の溶着部内における三角筒形状の溶接端子の長手方向に対する垂直断面図。
【図５】鉄道用レール母材上にテルミット溶接を行った態様図。
【図６】（ａ）は従来のテルミット溶接用坩堝の斜視図。（ｂ）はテルミット溶接前の準備段階において導線を接続した溶接端子を配置した態様の斜視図。（ｃ）はテルミット溶接後の態様を示した側面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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