(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッキング保持材下面に所望形状の溝を形成するとともに、バッキング保持材上面にバッキング材を配設したことを特徴とする鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材。
【請求項２】
バッキング保持材上面の任意の左右両端は金属面となるようにバッキング材を配設した請求項１記載の鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材。
【請求項３】
バッキング保持材上面の任意の左右両端は金属面となるようにするとともに、バッキング保持材中央部上面に溝を形成しバッキング材を配設した請求項１記載の鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材。
【請求項４】
バッキング保持材上面の任意の左右の片端部は金属面となるようにバッキング材を配設した請求項１記載の鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材。
【請求項５】
バッキング保持材上面の任意の左右の片端部は金属面となるようにするとともに、バッキング保持材の他端は溶接の形状を誘導するための傾斜面となるように形成しバッキング材を配設した請求項１記載の鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材。
【請求項６】
鋼構造物の完全溶け込み溶接において、バッキング保持材の下面に所望形状の溝を形成し上面にバッキング材を配設した溶接用応力破断溝付バッキング保持材を母材に溶接して仮組立し、その後突き合わせ部の完全溶け込み溶接をするようにしたことを特徴とする鋼構造物の溶接工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、鋼構造物の完全溶け込み溶接に関するものであり、突き合わせ部の完全溶け込み溶接において裏当金工法の長所を生かしながら裏波工法を可能とした溶接工法及びこれに使用するバッキング保持材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属の完全溶け込み溶接の工法において、図５に示す一面から溶接し裏面にも溶接ビートを出すようにした裏波工法は溶接量が少ないため、入熱量が比較的少ない工法である。
【０００３】
また、図６に示す裏当金を使用した裏当金工法は、大電流溶接が可能なため、建築鉄骨の溶接では主流となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
裏波工法は本来的には優れているものであるが、一層目の溶接時に開先の底部が溶け落ちることが多いため溶接できる部分が限定され、また溶接者の技能も高度なものが要求される。
【０００５】
そこで、一層目の溶接で底部が溶け落ちるのを防止するために、図９〜図１１に示すような裏当て材が開発されて利用されている。図９に示すものは固形フラックスＡが溶接の熱で溶けるようにしたものである。図１０に示すものは金属板Ｂの上に粒状フラックスＣを載せ、金属板Ｂをエア圧により母材Ｄに押し当てるようにしたものである。また、図１１はガラステープＥの表面に接着テープＦを設け下面を段ボールパットＧで形成し、これをアルミ板Ｈにより母材Ｄに押しつけ磁石Ｉにより固定するようにしたものである。
【０００６】
しかし、このようなものを使用すると底部が溶け落ちるのを防止できるが、溶接開始前に開先部分の母材を仮溶接して母材が溶接中に動かぬようにするため、溶接完了後にこの仮溶接した部分に欠陥が発生することが多い。また、これを防ぐためには仮溶接した部分をガウジングなどにより除去してから本溶接する必要がある。そして、溶接終了後には裏当て材を除去したり、スラグを落とす必要もあり作業工程が多くなるという欠点を有している。
【０００７】
一方、裏当金工法は一方向より大電流で溶接でき、また裏当金と母材を仮溶接することにより複数の部材を精度良く結集することができるという長所を有する。しかし代わりに、急激な力が作用した時に裏当金を起因とする割れが発生するという問題点を有している。
【０００８】
割れは図７に示すように下部より応力が発生した時、裏当金と母材のすき間がノッチとして作用し熱影響部に沿って割れが生じ、裏当金を溶接した場合には、図８に示すように裏当金の溶接部を起因とする割れが発生しやすい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
割れの発生を防止するためには、従来の裏波溶接工法によるか、またはバッキング材を使用して溶接ビートとバッキング保持材の縁を切るようにしておけばよいことになる。また、バッキング保持材にＶ字溝，Ｕ字溝，スリット溝等を形成しておき、急激な力が働いた時には応力集中によりこの部分で伸びるかもしくは破断するようにしておけば、全ての応力が目的の部位へ伝達することが可能となる。
【００１０】
そこで、この発明にかかる鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材はバッキング保持材下面に所望形状の溝を形成するとともに、バッキング保持材上面にバッキング材を配設したものである。
【００１１】
また、この発明にかかる鋼構造物の溶接工法は鋼構造物の完全溶け込み溶接において、バッキング保持材の下面に所望形状の溝を形成し上面にバッキング材を配設した溶接用応力破断溝付バッキング保持材を母材に溶接して仮組立し、その後突き合わせ部の完全溶け込み溶接をするようにしたものである。
【００１２】
【作用】
バッキング材により裏波ビートの溶着金属の溶融部のたれ落ちが防止される。一方、バッキング保持材にＶ字溝などの誘発溝を形成した部分に応力が集中されやすくなるため、急激な応力が作用した時にこの部分が伸びたり破断することにより母材の割れが防止され、全ての応力が目的の部位へ伝達することが可能となる。
【００１３】
そして、このような鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材を使用して複数の部材を仮組み立てすれば、従来の裏当金工法と同じように母材の開先部に仮溶接することなく複数の部材を精度良く結集することができ、しかも良好な裏波ビートが形成される。
【００１４】
【実施例】
次に、この発明に係る鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材及びバッキング保持材を使用した鋼構造物の溶接工法の実施例を図１〜図４に基づいて述べる。
【００１５】
まず鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材について説明すると１は鋼鉄製のバッキング保持材であり、下面にはＶ字溝２やスリット溝３などの所望形状の溝が形成してある。あるいはその他Ｕ字溝等任意の形状でよい。すなわち、部分的に他より弱い部分を形成し応力が集中するようにすればよい。また、この溝は一本でもよくまた複数本を平行に設けてもよい。なお、溝の深さはバッキング保持材１全体の強度を損なわない程度の深さとし、例えばバッキング保持材の厚さの１／３〜１／４としておく。ただし、バッキング保持材の使用箇所や使用方法によってはもっと深くてもよい。
【００１６】
バッキング保持材１の上面にはバッキング材４が配設してある。バッキング材４としてはグラスファイバーやセラミックなどのほか、固形フラックスなどが使用でき、いずれにしても溶着金属の表面にガラス状の膜が形成されるか、高温下で全く溶けないものならよい。また必要に応じて金属の強化成分や脱酸成分を混入させてもよい。
【００１７】
バッキング材４はバッキング保持材１上面に接着や溶着したり、あるいは燒結などの方法により一体化する。また使用箇所や使用材料によってはバッキング材４をバッキング保持材１上面に単に載せるようにしたものでもよい。そして、バッキング材４の材質によっては図４に示すようにガス抜き溝５をバッキング保持材１上面に形成したり、あるいはバッキング保持材１に小孔を穿設してもよい。
【００１８】
なお、バッキング保持材１はバッキング保持材１と母材６が溶接できるようにするため、突き合わせ継手の場合には図１に示すようにバッキング保持材１上面の任意の左右両端は金属面となるようにバッキング材４を配設し、かど継手やＴ継手の場合には図２〜図４に示すようにバッキング保持材１上面の任意の左右の片端部は金属面となるようにバッキング材４を配設する。そして、バッキング材４により溶接部とバッキング保持材１の縁が切れるようにしておく。
【００１９】
また溶接の形状を誘導するために、図１に示すようにバッキング保持材１中央部に溶接形状誘導溝７を形成しバッキング材４を配設したり、あるいは図２〜図４に示すようにバッキング保持材１の一端は溶接形状誘導傾斜面８となるように形成しバッキング材４を配設してもよい。
【００２０】
そして、上記した鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材を使用して鋼構造物の完全溶け込み溶接をする場合には、まずバッキング保持材１に複数の母材６を溶接して仮組み立てし、この仮組み立てにより母材６の位置決めを行う。その後、完全溶け込み溶接を行い裏波ビートが発生するようにする。本発明の鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材は、基本的には溶接後取りはずす必要はなく、また鋼構造物の溶接に限らず、その他の材料の溶接にも使用できるものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明に係る鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材によれば、溶接用の応力破断溝付バッキング保持材を使用した場合に下面の所望形状の破断溝を起点として伸びたり破断することにより母材や溶接部の割れを防ぎ、作用した力全てを必要な部分へ伝達することが可能となる。
【００２２】
またこの発明にかかる鋼構造物の溶接工法によれば、鋼構造物の完全溶け込み溶接において、上面にバッキング材を配設した鋼構造物の溶接用バッキング保持材を母材に溶接して仮組立し、その後突き合わせ部の完全溶け込み溶接をするようにしたのでバッキング保持材を利用して母材を仮組立することにより開先部を溶接せずにするとともに部材を精度よく組み立てることができる。さらに、溶接形状誘導溝や誘導傾斜面を上面に配設することは、溶接部の断面が母材断面より小さくなることを防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る金属の溶接工法により突き合わせ継手の溶接方法を示す説明図である。
【図２】この発明に係る金属の溶接工法によりＴ継手の溶接方法を示す説明図である。
【図３】この発明にかかる鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材の側面図である。
【図４】この発明にかかる鋼構造物の溶接用応力破断溝付バッキング保持材の他例を示す側面図である。
【図５】裏波溶接工法の説明図である。
【図６】裏当金溶接工法の説明図である。
【図７】裏当金溶接工法で生じる割れの一例を示す説明図である。
【図８】裏当金溶接工法で生じる割れの他例を示す説明図である。
【図９】裏波溶接工法でバッキング材を使用した場合の一例を示す説明図である。
【図１０】裏波溶接工法でバッキング材を使用した場合の他例を示す説明図である。
【図１１】裏波溶接工法でバッキング材を使用した場合の他例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  バッキング保持材
２  Ｖ字溝
３  スリット溝
４  バッキング材
５  ガス抜き溝
６  母材
７  溶接形状誘導溝
８  溶接形状誘導傾斜面
Ａ  固形フラックス
Ｂ  金属板
Ｃ  粒状フラックス
Ｄ  母材
Ｅ  ガラステープ
Ｆ  接着テープ
Ｇ  段ボールパット
Ｈ  アルミ板
Ｉ  磁石
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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