JPH1058193A - 鉄筋溶接用裏当て材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンクローズアーク溶接法などの本質的な問題
点を解消するとともに、炭酸ガスシールド溶接法により
鉄筋を溶接するに際してアークのスタートを容易ならし
めることを主な目的とする。 【解決手段】炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を溶接
するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面に金
属溶射層を形成したことを特徴とする裏当て材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガスシールド
溶接法による鉄筋の突き合わせ接合に際し使用するコー
ジライト製裏当て材に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公平4-55787号公報は、炭酸ガスシー
ルド溶接法による鉄筋の突き合わせ接合に際し使用する
コージライト製裏当て材を開示している。この裏当て材
を使用する技術は、ＣＢ工法として日本建築センターの
評定で認定され、多くの現場で広く採用されており、裏
当て材としての耐熱性、耐熱衝撃性などの特性のみなら
ず、溶接部の性能においても、満足すべきものである。
しかしながら、このコージライト製裏当て材は、絶縁体
であるため、鉄筋の開先から溶接棒の先端が裏当て材に
当たると、アークのスタートができないという難点があ
る。この場合には、保護眼鏡を着用している溶接工は、
溶接部位の詳細を知ることができない。従って、溶接工
には、経験に基づく相当の熟練と細心の注意とが求めら
れている。

【０００３】セラミック製の裏当て材に電気伝導性を持
たせる技術として、裏当て材の内面に、溶接すべき２本
の鉄筋の開先部に接する金属スペーサを突設することが
提案されている（特開平2-37993号公報参照）。この金
属スペーサとして使用される薄肉の鉄板は、２本の鉄筋
の開先部間距離を一定に保つとともに、アークのスター
トを確実にするという効果を発揮するとされている。し
かしながら、この裏当て材を使用する場合には、溶接終
了後にセラミック部を破砕除去した後に鉄板が溶着する
ので、その除去が困難となり、また溶接部全周にわたる
外観検査ができなくなるという問題点がある。

【０００４】特開平3-258489号公報は、セルフシールド
アーク溶接フラックス入りワイヤを使用するエンクロー
ズアーク溶接法により鉄筋を溶接するに際し、耐火物製
の裏当て材に電気伝導性を持たせるために、裏当て材内
面に局部的に導電性部材を配設する技術を開示してい
る。導電性部材の配設手段としては、幾つかの具体例が
挙げられているが、いずれも上記特開平2-37993号公報
に記載された技術の問題点を解決するには至っていな
い。例えば、（イ）特殊な治具を使用して裏当て材と導
電性材料とをネジ止めし、溶接後に治具を取り外して、
再使用する実施態様では、治具が溶接時の熱により高温
となるため、再使用可能となる程度まで冷却するのに相
当の時間を要し、現場での施工性が低くなる。（ロ）裏
当て材の内面に導電性部材を埋め込んで一体化させる実
施態様では、裏当て材製造のために複雑な金型を必要と
し、さらに、裏当て材の切り込み部分に応力集中を生じ
るので、製造コスト、取り扱い、溶接時の耐熱衝撃性な
どの点で、問題点がある。（ハ）裏当て材の内面に溝を
設け、ここに帯状の導電性部材をはめ込んで機械的に係
止させる実施態様でも、製造コスト、溶接時の耐熱衝撃
性などの点で、上記と同様な問題点がある。

【０００５】また、特開平3-258489号公報に開示された
エンクローズドアーク溶接法では、上記とは別に、溶接
時に大量に発生するスパッターとヒュームのために、溶
接個所を点検しにくいこと、スラグの発生量が多いの
で、スラグの巻き込み防止とスラグの除去が困難である
という本質的な問題点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、エ
ンクローズアーク溶接法などの本質的な問題点を解消す
るとともに、炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を溶接
するに際してアークのスタートを容易ならしめることを
主な目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
従来技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、炭酸ガ
スシールド溶接法により鉄筋を溶接するに際し使用する
コージライト製裏当て材の内面に金属溶射層を形成させ
た場合には、アークを容易にスタートさせることができ
ることを見出し、この知見（以下、知見Ａとする）を基
礎として、本発明を完成するにいたった。

【０００８】また、引き続く研究において、コージライ
ト製裏当て材の内面にフッ化物層を形成させた場合に
は、溶接に際しコージライトの一部とフッ化物とが溶融
して融液相が形成され、この融液相がフラックスとして
の作用を発揮し、酸化物被膜を溶解・除去するので、接
合部の強度が改善されることをも、見出した（以下、知
見Ｂとする）。

【０００９】さらに、コージライト製裏当て材の内面に
特定寸法の凹部を設けておく場合には、溶接接合部の形
状が安定し、接合部の強度が安定的に向上することを
も、見出した（以下、知見Ｃとする）。

【００１０】さらにまた、上記の各知見Ａ、ＢおよびＣ
を適宜組み合わせることにより、さらに優れた効果が達
成されることをも、見出した。

【００１１】すなわち、本発明は、下記の裏当て材を提
供するものである： １．炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を溶接するに際
し使用するコージライト製裏当て材の内面に金属溶射層
を形成したことを特徴とする裏当て材。

【００１２】２．炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を
溶接するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面
にフッ化物層を形成したことを特徴とする裏当て材。

【００１３】３．炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を
溶接するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面
にフッ化物層および金属溶射層を順次形成したことを特
徴とする裏当て材。

【００１４】４．炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を
溶接するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面
に凹部を設けたことを特徴とする裏当て材。

【００１５】５．炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を
溶接するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面
中央部に凹部を設けるとともに、内面に金属溶射層を形
成したことを特徴とする裏当て材。

【００１６】６．炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を
溶接するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面
中央部に凹部を設けるとともに、内面にフッ化物層を形
成したことを特徴とする裏当て材。

【００１７】７．炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を
溶接するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面
中央部に凹部を設けるとともに、内面にフッ化物層およ
び金属溶射層を順次形成したことを特徴とする裏当て
材。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明により金属溶射層および／
またはフッ化物層および／または凹部を形成する裏当て
材は、コージライト系セラミックス焼結体である。コー
ジライト系セラミックス焼結体の組成は、裏当て材とし
ての機能を果たし得る限り、特に限定されないが、代表
的な組成は、特公平4-55787号公報に開示されている。
裏当て材の形状も特に限定されるものではないが、鉄筋
断面の少なくとも半分程度を覆うことができる様な半円
筒形状乃至Ｕ字形状とすることが好ましい。この様な組
成および形状を有する裏当て材は、公知の手法により容
易に製造することができる。

【００１９】本願発明は、コージライト製裏当て材の内
面に形成される金属溶射層および／またはフッ化物層お
よび／または凹部の種類とその組合せ（前記知見Ａ、Ｂ
およびＣとその組合せ）により、上記項１〜７の実施態
様が存在するので、以下にそれぞれについて、説明す
る。

【００２０】（１）実施態様１ 裏当て材内面に形成される金属溶射層の材料としては、
電気伝導性を有する限り特に限定されないが、コスト、
入手の容易さなどを考慮して、通常鉄、鉄系合金（ステ
ンレス鋼など）、銅、銅系合金（黄銅など）、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金（Ni
-Cr合金など）などが代表的なものとして挙げられる。
溶射層の厚さも、アークを安定して発生させ得る限り限
定されないが、通常5〜10μm程度である。金属溶射層の
形成は、常法に従って行えば良い。

【００２１】（２）実施態様２ 裏当て材内面に形成されるフッ化物層の材料としては、
アルカリ金属のフッ化物（NaF、KFなど）、アルカリ土
類金属のフッ化物（CaF₂、MgF₂など）などのフッ化物；
Na₃BF₆、K₃BF₆などのほうフッ化物；Na₂SiF₆、K₂SiF₆な
どのけいフッ化物；氷晶石（Na₃AlF₆）などが例示され
る。これらのフッ化物は、単独で使用してもよく、或い
は２種以上を併用しても良い。フッ化物層の形成は、特
に限定されず、例えば、溶接時に分解・揮散する有機系
糊材（デンプン系、ポリビニルアルコール系など）を含
む溶液を裏当て材内面に塗布し、乾燥することにより、
行われる。フッ化物層の厚さは、溶接時にコージライト
製裏当て材の表面部分の約0.1mm程度が溶融して、融液
相を形成し、これがフラックスとしての作用を発揮して
酸化被膜を溶解・除去するに足る程度で十分であり、通
常0.05〜0.5mm程度（糊材を除く実効厚さ）である。

【００２２】（３）実施態様３ この実施態様においては、裏当て材の内面にフッ化物層
と金属溶射層とを順次形成することにより、２つの層形
成による効果を達成することができる。

【００２３】（４）実施態様４ この実施態様では、裏当て材の内面に凹部を形成する。
凹部の寸法は、鉄筋のサイズなどを考慮して適宜決定す
ることができ、特に限定されるものではないが、通常幅
10〜25mm程度、深さ0.2〜2mm程度である。凹部の長さ
は、通常内面の1/2長程度〜全長である。この様な凹部
を形成することにより、溶接部の外形が鉄筋よりもやや
太めに仕上がるので、外観的にも安定感が増大し、接合
部の強度も向上する。この様な凹部は、裏当て材の製造
に先立つコージライト原料の成型時に同時に形成してお
いても良く、或いは焼成後に機械的に加工して形成して
も良い。

【００２４】（５）実施態様５ この実施態様においては、凹部を形成した裏当て材内面
にさらに金属溶射層を形成することにより、凹部と金属
溶射層とによる効果を同時に達成することができる。

【００２５】（６）実施態様６ この実施態様においては、凹部を形成した裏当て材内面
にさらにフッ化物層を形成することにより、凹部とフッ
化物層とによる効果を同時に達成することができる。

【００２６】（７）実施態様７ この実施態様においては、凹部を形成した裏当て材内面
にさらに順次フッ化物層と金属溶射層とを形成すること
により、凹部、金属溶射層およびフッ化物層による効果
を同時に達成することができる。

【００２７】

【発明の効果】金属溶射層を形成した本発明による裏当
て材を使用する場合には、２本の鉄筋の開先から溶接棒
を奥に延ばすと、その先端が裏当て材に触れてもアーク
が発生する。一旦アークが発生すれば、溶接棒の先端が
どの位置にあるのかが判るので、最適の位置に溶接棒の
先端を移動させ、良好な条件で溶接を開始することがで
きる。しかも、アーク発生のために金属片を使用する従
来技術とは異なり、金属片が溶接部に溶着することもな
く、またそれを除去する必要もない。

【００２８】また、炭酸ガスシールド溶接法では、フラ
ックスを使用しないので、酸化被膜の除去が充分に行わ
れない難点がある。しかるに、フッ化物層を形成した本
発明による裏当て材を使用する場合には、裏当て材を構
成するコージライトの一部とフッ化物とが溶接時の加熱
により溶融して、裏当て層の内面に融液相が形成され、
この融液相がフラックスとしての作用を発揮し、酸化被
膜を溶解・除去するという効果を発揮する。

【００２９】さらに、裏当て材の内面側に凹部を形成す
ることにより、溶接部の外径が鉄筋よりもやや太めに仕
上がるので、外観的にも安定感が増大し、接合部の強度
も向上する。

【００３０】さらにまた、裏当て材の内面側に凹部を形
成し、次いでフッ化物層を形成する場合には、凹部に酸
化被膜とフッ化物とからなる融液相が形成・保持される
ので、溶接部の外観と接合部の強度がさらに一層改善さ
れる。

【００３１】以上のような各種効果の総合的な成果とし
て、本願発明によれば、従来技術による場合に比して、
経験の比較的少ない溶接工によっても、経験豊富な熟練
した溶接工と同等乃至それ以上の溶接結果が得られる。

【００３２】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明確にする。

【００３３】実施例１ コージライト製の断面Ｕ字型裏当て材（特公平4-55787
号実施例１試料No.6に相当）の内面にアルミニウム、
銅、黄銅、鉄、Ni-Cr合金および鉄合金（SUS 304）をそ
れぞれ溶射して、本発明による裏当て材を調製した。形
成された金属溶射層（約0.25〜0.3mm）の電気伝導性を
テスターにより測定したところ、良好であった。

【００３４】次いで、MG-60炭酸ガスアーク溶接用ソリ
ッドワイヤを用いて、SD345 D29の鉄筋を下向きで突き
合わせ溶接した。溶接条件は、下記表１に示す通りであ
る。

【００３５】

【表１】

【００３６】溶接時のアークのスタートは、極めて容易
であった。

【００３７】また、溶接部組成は、溶接棒組成と大きな
変化はなく、金属溶射層形成による組成への影響は、実
質的にないことが明らかとなった。

【００３８】さらに、溶接後の裏当て材の剥離も容易で
あった。

【００３９】溶接部の外観と引張試験結果（降伏点、引
張強さ強度と破断位置）は、表２に示す通りである。

【００４０】

【表２】

【００４１】注：表２中の「破断位置」の項目におい
て、Bは接合部、Moは母材をそれぞれ表す。

【００４２】実施例２ ポリビニルアルコール系液状糊にNaF、KF、CaF₂、Mg
F₂、Na₃BF₆、K₃BF₆、Na₂SiF₆およびK₂SiF₆の粉末をそれ
ぞれ混合した後、実施例１で使用したと同様のコージラ
イト製の断面Ｕ字型裏当て材の内面に塗布し、乾燥し
た。塗布厚は、約0.1mm（糊材を除く実効厚さ）であっ
た。

【００４３】ついで、それぞれのフッ化物層を形成した
裏当て材を使用して、実施例１と同一の条件で鉄筋の溶
接を行った後、鉄筋溶接部の外観を観察した。

【００４４】いずれの場合にも、溶接時に裏当て材内面
に溶融相が形成されて酸化物被膜が除去されたため、フ
ッ化物層を形成しない場合に比して、溶接部の光沢が良
好であった。

【００４５】また、使用した各種のフッ化物中では、Ca
F₂およびMgF₂がもっとも優れた効果を示すことが明らか
となった。

【００４６】実施例３ 実施例１で使用したと同様のコージライト製の断面Ｕ字
型裏当て材の内面に実施例２と同様にしてCaF₂塗布層を
形成させた後、実施例１と同様にしてアルミニウム溶射
層を形成させた。

【００４７】この裏当て材を使用して実施例１と同様の
条件により、鉄筋の溶接を行ったところ、溶接時のアー
クのスタートは極めて容易であり、且つ得られた溶接部
の光沢も良好であった。

【００４８】実施例４ 実施例１で使用したと同様のコージライト製の断面Ｕ字
型裏当て材の内面に深さ0.2mm、幅10mmの切り込み溝を
設け、これを使用して、実施例１と同一の条件で溶接を
行った。

【００４９】得られた溶接部は、外形がやや太く仕上が
っており、安定感のある良好な外観を呈していた。

【００５０】実施例５ 実施例３と同様にしてコージライト製の断面Ｕ字型裏当
て材の内面に深さ0.2mm、幅10mmの切り込み溝を設けた
後、さらに実施例２と同様にしてCaF₂塗布層を形成させ
た。この裏当て材を使用して、実施例１と同一の条件で
鉄筋の溶接を行った後、鉄筋溶接部の外観を観察した。

【００５１】得られた溶接部は、外形がやや太く仕上が
っており、且つ酸化物被膜が除去されているため、安定
感のある極めて優れた外観を呈していた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000231198 日本国土開発株式会社 東京都港区赤坂４丁目９番９号 (72)発明者 薦田 俊策 大阪府大阪狭山市大野台３丁目22番２号 (72)発明者 上野谷 敏之 大阪府大阪市平野区平野北１−10−20− 809 (72)発明者 曽根 匠 大阪府八尾市東山本町３−５−６ (72)発明者 塚原 秀和 大阪府高石市取石１−１−36 (72)発明者 大岩 堅志 大阪府大阪市平野区長吉六反３丁目６番22 号 熊野技研工業株式会社内 (72)発明者 尾形 素臣 愛知県名古屋市名東区宝が丘289 (72)発明者 鈴木 英次 東京都港区赤坂４丁目９番９号 日本国土 開発株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を溶接
   するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面に金
   属溶射層を形成したことを特徴とする裏当て材。
2. 【請求項２】炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を溶接
   するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面にフ
   ッ化物層を形成したことを特徴とする裏当て材。
3. 【請求項３】炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を溶接
   するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面にフ
   ッ化物層および金属溶射層を順次形成したことを特徴と
   する裏当て材。
4. 【請求項４】炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を溶接
   するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面に凹
   部を設けたことを特徴とする裏当て材。
5. 【請求項５】炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を溶接
   するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面中央
   部に凹部を設けるとともに、内面に金属溶射層を形成し
   たことを特徴とする裏当て材。
6. 【請求項６】炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を溶接
   するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面中央
   部に凹部を設けるとともに、内面にフッ化物層を形成し
   たことを特徴とする裏当て材。
7. 【請求項７】炭酸ガスシールド溶接法により鉄筋を溶接
   するに際し使用するコージライト製裏当て材の内面中央
   部に凹部を設けるとともに、内面にフッ化物層および金
   属溶射層を順次形成したことを特徴とする裏当て材。