(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミックス製タブの母材非溶接部分への接触面積を極カ少なくすることで、アンダーカット等の発生を抑制することができ、かつ母材とタブ材との間に隙間を作ることによって母材への溶け込みを促進することのできる溶接用セラミックス製エンドタブを提供する。【解決手段】開先加工面を形成した第一母材を第二母材の側面に突き合わせて溶接する際に用いられ、開先断面にほぼ対応して窪まされて形成された溶接金属の接触面１２と、この溶接金属の接触面に対し相対的に突出し、前記第一母材の端面に接触する母材接触面１４とを有する溶接用セラミックス製エンドタブ１０において、前記母材接触面に、その開先対応面２２から２ｍｍ以上離れた位置から複数の突起が形成されており、その少なくとも下部の突起が、前記開先対応面側から後方に貫通して延びる通路を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開先加工面を形成した第一母材を第二母材の側面に突き合わせて溶接する際に用いられ、開先断面にほぼ対応して窪まされて形成された溶接金属接触面と、
この溶接金属接触面に対し相対的に突出し、前記第一母材の端面に接触する第一母材接触面、および前記第二母材の端面に接触する第二母材接触面を有する溶接用セラミックス製エンドタブにおいて、
前記第一母材接触面に、その開先対応面から２ｍｍ以上離れた位置から複数の突起が形成されており、
前記複数の突起が、縦方向および横方向のすべてに独立な単独突起であり、前記開先対応面と平行な列に並べられて配置されていることを特徴とする溶接用セラミックス製エンドタブ。
【請求項２】
母材ルートギャップＧを７ｍｍとしたとき、前記突起が、前記開先対応面から２〜１１ｍｍ離れた位置から形成されている請求項１の溶接用セラミックス製エンドタブ。
【請求項３】
前記突起の形状が、円錐、円錐台、角錐および角錐台のいずれかである請求項１または２の溶接用セラミックス製エンドタブ。
【請求項４】
前記突起全体の第一母材への接触面積が、前記第一母材接触面全体の面積の45％以下である請求項１〜３のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
【請求項５】
前記突起の高さが、0.2〜2.Oｍｍである請求項１〜４のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
【請求項６】
前記各突起の底部面積が４．５〜１１３ｍｍ２、頂部面積が５０ｍｍ２以下である請求項１〜５のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
【請求項７】
前記開先対応面と母材接触面が交差する稜辺部にアールを付けた請求項１〜６のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
【請求項８】
前記稜辺部のアールの半径が１〜２０ｍｍである請求項７の溶接用セラミックス製エンドタブ。
【請求項９】
前記稜辺部のアールの半径が２〜１０ｍｍである請求項７の溶接用セラミックス製エンドタブ。
【請求項１０】
前記第二母材接触面に、幅方向に延びる複数の通し溝を設けた請求項１〜９のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接用セラミックス製エンドタブに関し、さらに詳細には、開先加工面を形成した第一母材を第二母材の側面に突き合わせて溶接する際に用いる溶接用セラミックス製エンドタブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アーク溶接によって、複数の鋼材を突き合わせ溶接や隅肉溶接する際には、溶接ビードの両端部における溶接余長部を可及的に減少せしめるために、所定の溶接作業の実施に先立って、溶接用エンドタブが、それら複数の鋼材における溶接線の始端と終端の両端の縁部にそれぞれ当接せしめられて、取り付けられている。
【０００３】
そして、従来から、そのようなエンドタブの多くが、溶接されるべき母材(複数の鋼材)と同種の鋼材にて構成されていること、またかかる母材の溶接完了後にはエンドタブの一部を残して切除されるベきものであり、溶接用エンドタブの母材への取り付けは、部分溶け込み溶接によって行われ、その位置や方法について建築学会の図書にて標準化されている。
【０００４】
そのため、従来においては、鋼製のエンドタブを母材に取り付ける際の部分溶け込み溶接のショートビードや部分欠損部、および本溶接完了後のタブ材のガス切断時におけるガスノッチ部に応力が集中し、その部分から破断する事が懸念されている。亦、第二母材より第一母材の幅が狭い場合における溶接完了後のタブ材の切断除去は、接合態様から行うこと自体が極めて困難であるとも言える。
本溶接は、完全溶け込み溶接で行なわれるとはいえ、エンドタブ材と母材との完全溶け込み部以外に接合されない隙間、所謂ノッチ状の部分が存在し、上記同様に破断の原因となる事が判明しているのである。
【０００５】
そこで、近年では、そのような部分溶け込み溶接によって母材に取り付けられる鋼製のものに代わって、セラミックス製等の耐火物等より成るエンドタブ、例えば、特開昭61-119398号公報等に開示される如きものが、一部において使用されている。即ち、かかる公報に開示の溶接用エンドタブにあっては、溶融金属に対して融合や冶金的反応がない無機材質であるフラックスまたはセラミックスにて構成されており、それによって、母材の溶接完了後に、容易に取り外すことができ、且つ、溶接の積層状況を目視する事が得られる。以て該母材の近傍より切断、研磨の作業が不要であり、作業効率を効果的に向上され得るようになっているのである。
【０００６】
しかしながら、このような高融点セラミックス製エンドタブの場合には、溶融金属のこのエンドタブヘの熱の伝わりが遅いため、母材と溶融金属の境界部にアンダーカットや高温割れが発生しやすいという問題がある。この問題はセラミックスの熱伝導率(0.5〜1.8Kcal/m.h.℃)が、母材(鋼)(36.0〜64.8Kcal/m.h.℃)に対して極めて低いため、溶接開始時には溶融金属の熱を奪い、溶接完了時には溶融金属に比して冷却速度が遅く保温状態が続くことがその原因である。
【０００７】
本発明は、セラミックス製エンドタブの母材との接蝕部分の面積を極力少なくすることで、上記のアンダーカット等の発生を抑制することができ、かつ母材とタブ材との間に隙間を作ることによって母材への溶け込みを促進することのできる溶接用セラミックス製エンドタブを提供することを目的とするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記課題は、本発明の下記（１）〜（１０）の構成のいずれかにより解決される。
（１）  開先加工面を形成した第一母材を第二母材の側面に突き合わせて溶接する際に用いられ、開先断面にほぼ対応して窪まされて形成された溶接金属接触面と、
この溶接金属接触面に対し相対的に突出し、前記第一母材の端面に接触する第一母材接触面、および前記第二母材の端面に接触する第二母材接触面を有する溶接用セラミックス製エンドタブにおいて、
前記第一母材接触面に、その開先対応面から２ｍｍ以上離れた位置から複数の突起が形成されており、
前記複数の突起が、縦方向および横方向のすべてに独立な単独突起であり、前記開先対応面と平行な列に並べられて配置されていることを特徴とする溶接用セラミックス製エンドタブ。
（２）  母材ルートギャップＧを７ｍｍとしたとき、前記突起が、前記開先対応面から２〜１１ｍｍ離れた位置から形成されている上記（１）の溶接用セラミックス製エンドタブ。
（３）  前記突起の形状が、円錐、円錐台、角錐および角錐台のいずれかである上記（１）または（２）の溶接用セラミックス製エンドタブ。
（４）  前記突起全体の第一母材への接触面積が、前記第一母材接触面全体の面積の45％以下である上記（１）〜（３）のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
（５）  前記突起の高さが、0.2〜2.Oｍｍである上記（１）〜（４）のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
（６）  前記各突起の底部面積が４．５〜１１３ｍｍ２、頂部面積が５０ｍｍ２以下である上記（１）〜（５）のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
（７）  前記開先対応面と母材接触面が交差する稜辺部にアールを付けた上記（１）〜（６）のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
（８）  前記稜辺部のアールの半径が１〜２０ｍｍである上記（７）の溶接用セラミックス製エンドタブ。
（９）  前記稜辺部のアールの半径が２〜１０ｍｍである上記（７）の溶接用セラミックス製エンドタブ。
（１０）  前記第二母材接触面に、幅方向に延びる複数の通し溝を設けた上記（１）〜（９）のいずれかの溶接用セラミックス製エンドタブ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の溶接用セラミックス製エンドタブにおいては、該タブの母材接触面に突起を設けることで、母材との接触面積を極カ少なくして、上記のアンダーカット等の発生を抑制し、かつ母材とタブ材との間に隙間を作ることによって母材への溶け込みを促進することができる。
また、上記突起を、前記母材接触面の開先対応面から２ｍｍ以上離れた位置から形成し、母材接触面に、開先対応面に隣接する突起無形成領域を設けることにより、母材ルートギャップヘの適用範用が広がった。
さらに、突起と突起の問の空間によって形成された第一母材とタブとの間の通路によって、溶接の際に使用するシールドガスを逃がすことができ、これによってアーク先端を中心とする円形のシールドに乱れが生じることない効率的なシール効果を得る事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態による溶接用セラミックス製エンドタブについて説明する。
本発明の溶接用セラミックス製エンドタブ10は、図1に示したように、開先加工面ｍ11を形成した第一母材ｍ1を、立て板側母材である第二母材ｍ2の側面に突き合わせて溶接する際に用いられるものである。本明細書において、セラミックスとは、セラミックス自身の他、石膏、コンクリート等の熱伝導率の低い無機材料も含むものとする。なお、図1において、符号Bは裏当て金を示す。
タブ10は、第一母材ｍ1の開先断面ｍ11にほぼ対応して窪まされて形成された溶接金属接触面12と、この溶接金属接触面12に対し相対的に突出し、上記第一母材ｍ1の端面ｍ12に接触する母材接触面14とを有する。
なお、図1において、符号16は第二母材ｍ2への接触面を示す。
上記溶接使用面12および母材接触面14は、第一母材ｍ1の両側で使用できるように、タブ材10の両側に設けられていることが好ましい。
【００１１】
上記母材接触面14には、複数の突起が形成されている。この突起としては、平行に設けられた複数の線状突起等であってもよいが、図示したように、縦方向および横方向のすべてに独立な２個以上の単独突起20であることが望ましい。この突起20により、図1に示したように、第一母材ｍ1の端面ｍ12と母材接触面14との間には、問隙Sが形成される。この「縦方向および横方向のすべてに独立な」という用語は、突起20同土が、縦方向および横方向の総てに連続していないことを意味する。
上記の突起20の形状は、円錐、円錐台、角錐および角錐台のいずれかであることが好ましく、特に円錐台が好ましい。
上記複数の突起20は、図3に最もよく示したように、上記母材の非溶接部への接触面14の上記溶接金属接触面12に隣接する辺すなわち斜めの開先対応面22と平行な列に並べられて配置されていることが好ましい。上記突起20は、上記辺22に最も近い突起が、該辺から２ｍｍ以上離されていることが必要である。この距離としては、３〜１０ｍｍが好ましい。例えば、図3に示した間隔Dが２〜1１ｍｍであることが好ましい。この間隔Dが上記の範囲未満であると、母材ルートギャップ対する適用範囲が狭くなり、且つ、上記辺22の溶着金属が波型になる傾向があり、超えるとタブ材の固定を確保するために突起20の高さを0.２mm 未満にする必要があり、本発明の作用効果が得られなくなる傾向がある。
上記突起20全体の母材への接触面積は、上記母材の非溶接部分へのタブ材の接触面14全体の45%以下であることが好ましい。すなわち、母材に対する接触面積比率が45%以下であることが好ましい。この値が45%を超えると、接触面積が多くなりすぎ、本発明の効果を発揮できなくなり、アンダーカット等が生じやすくなるおそれがある。なお、この値の下限値は、3%程度である。
この値未満になると突起先端部分が欠け易く、タブ材の固定確保に問題が生じる。
【００１２】
また、上記突起20の高さは、0.2〜2.0ｍｍが好ましい。上記の値の範囲未満になると、熱の拡散効果が減少し、超えると母材とタブ材の隙間に溶融金属が流れ込み易くなり、本発明の作用効果を得られなくなる傾向があるため上記の範囲が好ましい。
上記突起20の底部面積は、4.5〜113ｍｍ2 が好ましい。
上記の値の範囲未満になると、頂部面積が少なくなり突起の配置数を多くする必要であって、母材とタブ材の隙間を形成し難くなり、超えると突起の配置数が少なくなるので、上記範囲が好ましい。突起の配置数は、上述のように２個以上であり、因みに例を挙げるとするならば、後述する実施例に供した５〜３０個が特に好ましい。
更に、上記突起20の頂部面積は、50ｍｍ2以下が好ましい。上記の値を超えるとタブ材への熱の伝わりが高くなり本発明の作用効果が薄れる。亦、この値の下限は、上記の接触面積比率を考慮して決定される。
【００１３】
なお、上記第二母材ｍ2への接触面16には、図3等に示したように、幅方向に延びる複数の通し溝24を設けることが好ましい。この溝24により、溶接時に使用されるシールドガスの掻ね返りを防止するとともに、上記の突起と同様、母材非溶接部への接触面積率を低減することにより、アンダーカットの発生を防止する。
なお、以上のタブは、フランジ幅が異なる場合の完全溶け込み溶接に適したものであるが、フランジ幅が同じ場合の完全溶け込み溶接に適したタブの場合には、図9に示したように、第二母材ｍ2の端面に接する第二の母材接触面30にも上記と同様の突起20を設けることが好ましい。
また、上記開先対応面と母材接触面が交差する稜辺部には、図１０および図１１に示したようにアールＲを付けることが好ましい。これにより、溶接部の外観が向上し、その結果強度も向上する。上記稜辺部のアールＲの半径は、１〜２０ｍｍ、特に２〜１０ｍｍであることが好ましい。
【実施例】
【００１４】
まず、図2以下に示した形状のエンドタブのサンプルをムライト結晶にアルカリ土類金属酸化物１０％添加し、熱伝導率を1.25〜1.3Kcal／m.h.℃、見掛気孔率を32〜38%とした焼結体を製作した。突起20の形状は円錐台とし、高さを0.7ｍｍ、底部面積を12.56ｍｍ2、頂部面積を7.07ｍｍ2、この突起による母材非溶接部との接触面積比率を14.6％、距離Dを3.0ｍｍとした。なお、上記稜辺部の形状は角であり、その角度は１２０度とした。このサンプルを作成し、実施例−１のサンプルとした。
上記実施例−１に用いたサンプルのファクターのうち、上記距離Ｄを５ｍｍ、１０ｍｍおよび１２ｍｍにしたものを、それぞれ実施例−２、実施例−３、および実施例−４のサンプルとした。なお、この距離Ｄの変化により、接触面積比率も表１に示したように変化した。また、突起を複数の水平に延びる線状突起とし、各ファクターを表に示したものとしたものを実施例−５のサンプルとした。
一方、実施例−1のサンプルで、突起の無いものを比較例−１のサンプルとした。また、実施例−１のサンプルで、距離Ｄを１．０ｍｍとしたものを比較例−２のサンプルとした。
【００１５】
実験例１
以上のサンプルを用いて、図1に示したようにして各部材を配置し、下記の条件で実際にガスシールド溶接実験を行い、溶接完了後、始終端部ビードの目視検査と計測、および溶着金属を0.1ｍｍ残して切削・研磨し、マクロ状態を検査した。実験要領および評価基準を下記する。また、上記の実験の結果を表１にまとめた。
実験要領
（１）試験体の形状
（i）第一母材厚：２５ｍｍ
（ii）溶接長    ：２５０ｍｍ
（iii）開先角度  ：３５°
（iv）ルートギャップ：７ｍｍ（図１に符号Ｇで示した）
（２）溶接条件
（i）電流      ：３４０±１０Ａ
（ii）電圧      ：３４±１Ｖ
（iii）溶接速度  ：３０±５ｃｍ／ｍｉｎ
（iv）入熱      ：１９〜２９Ｋｊｕｌ／ｃｍ
（v）ワイヤ径  ：１．２ｍｍφ
実験の評価基準
(1)検査項目は、下記の３項目について検査を行なった。
（i）検査１  溶接後の端部ビードの外観
（ii）検査２  溶接後の端部にアンダーカットの有無、および発生のある場合はその大きさを下段に記載する。(単位ｍｍ)
（iii）検査３  マクロ検査における母材への溶け込み状況
(2)検査の評価は、以下の五段階に分類した。
（i）検査１（外観）の評価
◎  優秀    積層状況・融合状況等の外観上良好であった。
○  良      普通の評価。
△  可      多少外観に問題がある。
▲  不可    外観にもカットやポックが検出された。
×  不合格  著しいビードの不整や融合不良の不合格欠陥の発生。
（ii）検査（カット有無）２の評価
◎  優秀    全く発生が無かった。
○  良      基準値内の発生が多少あるが、問題がない。
△  可      問題がない程度のポックマークが検出された。
▲  不可    問題の残る欠陥（0.5≦深さ≦1.0ｍｍの欠陥の合計が7ｍｍ以上。
×  不合格  深さ１ｍｍ以上の不合格欠陥が発生。
（iii）検査３（マクロ）の評価
◎  優秀    第一、二母材側ともに2.0ｍｍ以上の良好な溶け込みが確保されている。
○  良      通常の仕上がりが確保されている。
△  可の上  僅かな溶け込み不足が検出された。
▲  可      不合格とならない溶け込み不足が検出された。
×  不合格  第一、二母材側共に外観検査では判別できない、融合不良や溶け込み不足が検出され、明らかに不合格の発生が大であった。
【００１６】
【表１】
2008161943.tif 000003
以上の表１から本発明の効果が明らかである。
【００１７】
実験例２
次に、実施例−１、実施例−２、実施例−５で、稜辺部に５ｍｍのアールＲを付けたものを、それぞれ実施例−６、実施例−７、実施例−８のサンプルとした。また、実施例−３、実施例−４で、それぞれ稜辺部に１０ｍｍ、１２ｍｍのアールＲを付けたものを、それぞれ実施例−９、実施例−１０のサンプルとした。これらのサンプルに加え、実施例−２〜５および比較例−２のサンプルを用い、ルートギャップＧを、１２ｍｍと広げたこと以外は、実験例１と同様にして溶接実験を行った。その結果を表２に示した。
【００１８】
【表２】
2008161943.tif 000004
【００１９】
本発明の実施例のもの（特にアールＲを付けたもの）では、母材のルートギャップが１２ｍｍと広がっても、各検査評価は満足の行くものであったが、比較例のものでは、各検査ともに１〜２段階評価が下がってしまい、特に検査１では評価が×となってしまった。
実際の溶接では、母材ルートギャップ（間隔）は、通常７ｍｍが標準であるが、実施工では本実験の１２ｍｍ以上広がる事が普通であり、現在、その対応に苦慮しているのが、現状である。従って、本発明は、その一助となる事が予想される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の溶接用セラミックエンドタブを用いて実際の溶接作業を行う際の各部材の配置状態を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態による溶接用セラミックエンドタブの斜視図である。
【図３】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの正面図である。
【図４】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの底面図である。
【図５】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの平面図である。
【図６】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの背面図である。
【図７】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの左側面図である。
【図８】図２に示した溶接用セラミックエンドタブの右側面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態による溶接用セラミックエンドタブの斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態による溶接用セラミックエンドタブの正面図である。
【図１１】図１０に示した溶接用セラミックエンドタブの底面図である。
【符号の説明】
【００２１】
ｍ１  第一母材
ｍ２  第二母材
Ｂ  裏当て金
Ｓ  間隙
Ｄ  間隔
１０  溶接用セラミックエンドタブ
１２  溶接使用面
１４  母材接触面
１６  第二母材への接触面
２０  突起
２２  辺
２４  通し溝
３０  第二母材への接触面
【図１】
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【図２】
2008161943.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008161943.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
2008161943.tif 000015